欧洲 FAMES 计划取得里程碑进展：HZO 铁电存储器跨厂工艺循环获验证
CEA-Leti 与弗劳恩霍夫 IPMS 已在 FAMES 中试线框架内成功完成了首次铁电存储器晶圆的交换，这标志着在建立用于先进嵌入式非易失性存储器技术的欧洲共享平台方面取得了里程碑式的进展。该五年期计划于 2023 年 12 月启动，由 CEA-Leti 协调，现已证明其能够在部分领先的研究晶圆厂内实现复杂材料堆栈的循环流通。
此次合作首先聚焦于铪锆氧化物 (HZO) 铁电电容器堆栈的工艺处理和电学特性表征。利用两家研究所共有的 300 毫米 CMOS 洁净室能力，晶圆在短流程回路中进行循环，以便对材料、电极配置和器件行为进行联合评估。
这项工作还验证了中试线实施的晶圆交换和污染控制协议，证明了复杂的材料堆栈可以在多个先进半导体设施中可靠地进行加工，且适用于所有晶圆。
严格的流程控制与表征
整个过程均遵循了标准化的污染控制程序，并通过 VPD-ICP-MS（气相分解-电感耦合等离子体质谱法）和 TXRF（全反射 X 射线荧光）分析进行了验证。器件评估使用了由 CEA-Leti 设计的 FeCAP 阵列测试载体，并通过 PUND（正向上-负向下）方法进行电学特性表征，以从寄生效应中分离出真正的铁电开关特性。
加速迈向系统级应用的进程
"成功的晶圆交换标志着向建立欧洲联合铁电存储器材料测试平台迈出了重要一步，"Fraunhofer IPMS 纳米电子技术中心部门主任、该 11 名成员联盟的成员 Wenke Weinreich 博士表示。"通过将我们的工艺专长与 CEA-Leti 的 CMOS 集成能力相结合，该中试线为评估新型铁电堆栈并加速其走向系统级应用提供了强大的环境。"
初步实验结果已经有了重要发现。团队筛选了各种电极材料以提升性能，发现氮化钛 (TiN) 底电极的性能显著优于钨 (W)。在可靠性测试中，TiN 在 4 MV/cm 场强调制下经过 10⁷ 次循环后表现出更低的故障率。此外，在不同电极配置中观察到了明显的交叉分组效应（Cross-split effects），证实了测试载具对工艺变化的敏感性。
FAMES 项目协调员 Dominique Noguet 指出："CEA-Leti 与弗劳恩霍夫 IPMS 之间的首次交换表明，共享工艺流程、测试载具和特性表征环境可以在 FAMES 的各站点无缝协同工作。在领先的研究晶圆厂之间建立可靠的晶圆循环链路对于加速铁电存储器开发至关重要。"
未来展望
展望未来，晶圆循环为更广泛的合作开发奠定了基础。下一阶段将把弗劳恩霍夫 IPMS 开发的基于 HfO₂ 的铁电堆栈集成到 CEA-Leti 的 CMOS 工艺中，随后将在 CEA-Leti 准备的即将推出的 GlobalFoundries® 22nm FDX® 存储器高级演示器多项目晶圆班车上对嵌入式先进存储器技术进行阵列级评估。路线图还包括对电极工艺变化、长期可靠性以及后道工序集成方法的研究。
与此同时，弗劳恩霍夫 IPMS 最近使用 GlobalFoundries® 的 22nm FDX® 技术完成了首次芯片流片，并启动了基于这些铁电技术的算法级 AI 存内计算（CiM）加速器架构研究。
这些共同努力共同推进了 FAMES 中试线的核心使命：为开发和验证新兴存储器技术（包括 OxRAM、MRAM、FeRAM 和 FeFET）提供一个统一的欧洲平台。通过促成协同材料开发和标准化特性表征，该计划旨在增强欧洲设计和制造面向未来计算所需的低功耗、下一代芯片架构的能力。
关于弗劳恩霍夫 IPMS
弗劳恩霍夫 IPMS 是国际领先的电子和光子微系统研发服务提供商，服务于智能工业解决方案、医疗技术和健康、出行、以及绿色可持续微电子等领域。其研究重点在于客户特定的微型化传感器和执行器、MEMS 系统、微显示器、集成电路以及无线和有线数据通信。其服务范围涵盖从咨询和设计到工艺开发和试点系列生产的各个环节。凭借其纳米电子技术中心 (CNT)，弗劳恩霍夫 IPMS 为微芯片生产商、供应商、设备制造商和研发合作伙伴提供 300 毫米晶圆上的应用研究。
关于 CEA-Leti
CEA-Leti 是法国原子能及替代能源委员会 (CEA) 旗下的技术研究所，是微型化技术领域的全球领导者，致力于为工业界提供智能、节能和安全的解决方案。CEA-Leti 成立于 1967 年，开创了微纳米技术，为跨国公司、中小企业和初创企业定制差异化的应用解决方案。CEA-Leti 应对医疗健康、能源和数字化转型中的关键挑战。从传感器到数据处理和计算解决方案，CEA-Leti 的多学科团队提供坚实的技术专长，并利用世界一流的中试设施。该研究所拥有 2000 多名员工、3200 项专利组合、14000 平方米的洁净室空间和明确的 IP 政策，总部位于法国格勒诺布尔，并在旧金山（美国）、布鲁塞尔（比利时）、东京（日本）、首尔（韩国）和台北（台湾）设有办事处。CEA-Leti 已创办 80 家初创公司，并是卡诺研究所网络的成员。
关于 FAMES 中试线
FAMES（FD-SOI 应用用嵌入式非易失性存储器、射频、3D 集成与电源管理 IC 试点线，以确保欧洲主权）汇集了领先的研究技术组织和学术伙伴，共同开发五项关键技术和一个生态创新计划，以实现新型芯片架构。该项目包括一个开放获取计划，使半导体利益相关者能够获得试点线和 FAMES 技术的使用权，以及一个全面的培训计划。
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