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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片量产工艺与良率控制.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片量产工艺与良率控制
摘要
存算一体芯片的量产工艺需要在标准CMOS工艺中集成新型存储器件（RRAM/MRAM/PCM），后道工艺的热预算和材料兼容性是影响良率的关键因素。本文针对存算一体芯片的量产需求，系统分析了28nm工艺下RRAM存算一体芯片的量产工艺方案，包括RRAM器件的后道集成工艺、热预算管理和在线良率监控。通过优化RRAM的Set/Reset编程条件和引入冗余修复，将存算一体芯片的良率从65%提升至85%以上，为存算一体芯片的大规模量产提供了工艺层面的解决方案。
一、量产工艺的挑战
1.1 后道集成
RRAM器件需要在CMOS后道工艺中集成，后道工艺的温度（<400℃）和气氛对RRAM的开关特性有显著影响。
1.2 良率瓶颈
存算一体芯片的良率受RRAM器件良率（约90%）、CMOS电路良率（约95%）和存算耦合良率（约85%）的综合影响，系统良率约为65-70%。
二、量产工艺方案
2.1 RRAM后道集成
RRAM的HfO₂介质层和TiN电极采用原子层沉积（ALD）和物理气相沉积（PVD）在CMOS后道金属层上制备。沉积温度控制在300℃以下，避免对下层金属互连的影响。
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