Sikeres fegyvercsere ferroelektrikus tárolóanyagok esetében a Fraunhofer IPMS és a CEA-Leti között a FAMES pilotprojekt keretében

FeFET wafer © Fraunhofer IPMS

Illusztráció ferroelektromos elemekről HfO₂-alapú, skálázható, CMOS-kompatibilis nemfelejtő memória lehetőségeket biztosító technológiával. Az architektúra támogatja mind a front-end (FeFET), mind a back-end memóriastruktúrák integrációját, és egyidejűleg lehetőséget nyújt fejlett ferroelektromos funkciók, például multiferroikus, pyroelektromos és hangolható HF-elemek alkalmazására. © Fraunhofer IPMS

A Fraunhofer IPMS és a CEA-Leti sikeresen befejezte az első ferroelektromos tároló szilárdtestmemória (FAMES) mintaszilícium közötti cseréjét. Ez egy fontos mérföldkő a fejlett beágyazott nemflüchtige memória technológiák európai platformján. Ezzel a sikerrel a 2023 decemberében indított és a CEA-Leti által koordinált mintaszilícium sorozat bebizonyította, hogy összetett szilíciumfolyamatok megoszthatók és közösen dolgozhatók két vezető európai kutatóintézet között.

A együttműködés a hafnium-zirconoxid (HZO) ferroelektromos kondenzátor rétegek gyártására és elektromos jellemzésére összpontosít. Mindkét intézet 300 mm-es CMOS tisztatéri kapacitásait kihasználva rövid folyamatciklusokban cserélték ki a szilíciumlapokat, hogy közösen értékelhessék az anyagokat, az elektróda konfigurációkat és az eszköz viselkedését. A két helyszínen sikeresen végrehajtott feldolgozás során validálták azokat a protokollokat is, amelyeket a mintaszilícium sorozatban alkalmaztak a szilícium lapok cseréjére és a szennyeződés elleni védelemre, és bebizonyították, hogy összetett anyagrétegek megbízhatóan feldolgozhatók különböző tisztatéri környezetekben minden szilíciumlap esetében.

Labortól a gyártóig – gyorsabb az alkalmazások szintjén

„A sikeres szilíciumlap csere fontos lépés egy közös európai anyagvizsgáló platform felé ferroelektromos memória számára,” mondja Dr. Wenke Weinreich, a Fraunhofer IPMS Nanoelektronikai Technológiák Központ igazgatója és az FAMES tizenkét tagú konzorcium tagja. „Az eljárási szakértelmünk és a CEA-Leti CMOS integrációs képességeinek kombinációja a mintaszilícium sorozatban egy erőteljes környezetet biztosít az új ferroelektromos eszközök értékeléséhez, és felgyorsítja azok útját az alkalmazások szintjén.”

Zökkenőmentes szilíciumlap csere az FAMES helyszínei között

„Ez az első csere a CEA-Leti és a Fraunhofer IPMS között megmutatja, hogy a közös folyamatok, tesztelési eszközök és jellemző környezetek zökkenőmentesen működhetnek az FAMES helyszínei között,” magyarázza a projekt koordinátora, Dominique Noguet. „A megbízható szilíciumlap ciklusok kialakítása vezető kutatóintézetek között elengedhetetlen a ferroelektromos memória fejlesztésének felgyorsításához.”

A jövőre nézve a szilíciumlap ciklusok alapozzák meg a szélesebb körű együttműködést a fejlesztés területén. A következő szakaszokban a Fraunhofer IPMS HfO₂-alapú ferroelektromos rétegeit integrálják a CEA-Leti CMOS folyamatokba, majd értékeléseket végeznek új memória technológiák tömb szintű alkalmazásáról. A tervek között szerepelnek elektrodafolyamat-változatások, hosszú távú megbízhatósági vizsgálatok és a Back-End-of-Line integrációs megközelítések tanulmányozása is.

Paralel módon a Fraunhofer IPMS nemrég befejezte az első chip tape-out-ot a GlobalFoundries 22-nm FDX® technológiájával, és megkezdte az algoritmikus MI-alapú KI-számítási gyorsító architektúrák kutatását, amelyek ezen ferroelektromos technológiákra épülnek.

Ezek az erőfeszítések hozzájárulnak az FAMES mintaszilícium sorozat fő feladatához: egy egységes európai platform kialakításához az új memória technológiák fejlesztéséhez és validálásához – ideértve az OxRAM, MRAM, FeRAM és FeFET technológiákat. A közös anyagfejlesztés és a szabványosított jellemzés ösztönzésével az FAMES mintaszilícium sorozat Európa kapacitásait kívánja megerősíteni a jövő adatfeldolgozási technológiáinak energiahatékony chiparchitektúráinak fejlesztésében és gyártásában.