助力3D NAND突破1000層，泛林集團(tuán)推出第三代低溫電介質(zhì)蝕刻技術(shù)

當(dāng)?shù)貢r(shí)間7月31日，美國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備大廠泛林集團(tuán)（Lam Research）宣布推出經(jīng)過公司生產(chǎn)驗(yàn)證的第三代低溫電介質(zhì)蝕刻技術(shù)Lam Cryo 3.0，將進(jìn)一步鞏固泛林集團(tuán)其在 3D NAND 閃存蝕刻領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。

1,000 層的 3D NAND面臨的挑戰(zhàn)

隨著我們即將迎來以人工智能 (AI) 崛起為標(biāo)志的新科技時(shí)代，對(duì)更先進(jìn)計(jì)算能力的需求也急劇上升。數(shù)據(jù)密集型 AI 應(yīng)用需要內(nèi)存技術(shù)取得重大進(jìn)步，尤其是 NAND 閃存，包括更快的數(shù)據(jù)傳輸速度。

計(jì)算需求激增的一個(gè)副作用是處理存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓脑黾?。換句話說，這種升級(jí)導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的能源使用量增加，因?yàn)橛糜?AI 訓(xùn)練的計(jì)算會(huì)消耗大量能源（以及芯片上的空間）。部署高密度、更節(jié)能的 NAND 存儲(chǔ)（用于更節(jié)能的固態(tài)硬盤 (SSD)）可滿足性能、空間和功率要求，同時(shí)降低 AI 革命的運(yùn)營(yíng)成本和環(huán)境影響。

邁向 1,000 層 3D NAND 的道路不僅僅是一個(gè)具有遠(yuǎn)見的里程碑，它還是人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)蓬勃發(fā)展的需求所推動(dòng)的必然結(jié)果。這些應(yīng)用嚴(yán)重依賴大量數(shù)據(jù)來訓(xùn)練算法并高效、有效地處理信息。 具有 1,000 層的 3D NAND 芯片將提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量和吞吐量，這對(duì)于需要快速檢索和處理的 AI 應(yīng)用至關(guān)重要。因此，半導(dǎo)體行業(yè)正在將物理和化學(xué)推向極限，努力實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量和更快的處理速度。

到目前為止，3D NAND 主要通過堆疊垂直存儲(chǔ)單元層來取得進(jìn)展。該架構(gòu)涉及復(fù)雜而精確的工藝，需要在蝕刻和沉積技術(shù)方面取得突破性創(chuàng)新。蝕刻是從晶圓表面去除材料以創(chuàng)建所需存儲(chǔ)單元圖案和結(jié)構(gòu)的過程。蝕刻也是提高 3D NAND 設(shè)備性能、可靠性和產(chǎn)量的關(guān)鍵工藝步驟。但要想將 3D NAND 擴(kuò)展到更高的1000層數(shù)并非易事，需要高縱橫比蝕刻能力，包括“存儲(chǔ)孔精度”和 “邏輯擴(kuò)展”能力。

“存儲(chǔ)孔精度”是指在存儲(chǔ)堆棧中創(chuàng)建連接單元的垂直路徑的精度，這對(duì)于在不影響質(zhì)量的情況下將 3D NAND 設(shè)備擴(kuò)展到更高的層數(shù)至關(guān)重要。 “邏輯擴(kuò)展”需要減少?gòu)耐ǖ理敳康降撞康年P(guān)鍵尺寸偏差，這對(duì)于閃存擴(kuò)展到更多層和相應(yīng)更高的堆棧時(shí)的性能和容量至關(guān)重要。 目標(biāo)是保持從頂部到底部的通道關(guān)鍵尺寸無偏差，這對(duì)于閃存擴(kuò)展到更多層時(shí)的性能和容量至關(guān)重要。

另外，僅僅因?yàn)榧夹g(shù)上可以擴(kuò)展層數(shù)并不意味著可以進(jìn)行大批量生產(chǎn)。為了擴(kuò)展，閃存制造商必須提高性能和容量，同時(shí)降低每比特成本。綜合起來，操作和技術(shù)的復(fù)雜性幾乎是不可想象的。

泛林集團(tuán)表示，公司高深寬比蝕刻解決方案（例如 Flex 和Vantex ）采用先進(jìn)的硬件和軟件技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)精確的介電蝕刻，具有出色的均勻性、可重復(fù)性和低缺陷率，可創(chuàng)建最關(guān)鍵的高深寬比 (HAR)設(shè)備功能。公司全新推出的第三代低溫電介質(zhì)蝕刻技術(shù)Lam Cryo 3.0 經(jīng)過優(yōu)化，可解決 1,000 層 3D NAND所帶來的蝕刻挑戰(zhàn)。“我們處于推動(dòng)這些創(chuàng)新的前沿，包括到本世紀(jì)末將 3D NAND 擴(kuò)展到 1,000 層所需的創(chuàng)新。 ”

Lam Cryo 3.0的蝕刻速度提高了2.5倍

據(jù)介紹，Lam Cryo 3.0 采用了泛林集團(tuán)獨(dú)特的高功率受限等離子反應(yīng)器、工藝改進(jìn)和遠(yuǎn)低于 0 攝氏度的溫度，從而可以利用新的蝕刻化學(xué)成分。當(dāng)與泛林集團(tuán)最新的Vantex? 介電系統(tǒng)的可擴(kuò)展脈沖等離子技術(shù)相結(jié)合時(shí)，蝕刻深度和輪廓控制顯著提高。使用 Lam Cryo 3.0 技術(shù)，3D NAND 制造商可以蝕刻深度高達(dá) 10 微米的內(nèi)存通道，特征關(guān)鍵尺寸從頂部到底部的偏差小于 0.1%。其他亮點(diǎn)包括： 卓越的生產(chǎn)效率：與傳統(tǒng)電介質(zhì)工藝相比，Lam Cryo 3.0的蝕刻速度提高了2.5倍，具有更好的晶圓間重復(fù)性，可幫助3D NAND制造商以更低的成本實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量。 更高的可持續(xù)性：與傳統(tǒng)蝕刻工藝相比，Lam Cryo 可將每片晶圓的能耗降低 40%，排放量減少高達(dá) 90%。 最大化設(shè)備投資：為了實(shí)現(xiàn)最佳輪廓控制和最快、最深的電介質(zhì)蝕刻，Lam Cryo 3.0 可以集成到泛林集團(tuán)最新的 Vantex 系統(tǒng)中。它還與該公司的Flex? HAR 電介質(zhì)蝕刻機(jī)產(chǎn)品組合兼容，所有主要內(nèi)存制造商都使用該產(chǎn)品進(jìn)行 3D NAND 批量生產(chǎn)。

隨著生成人工智能 (AI) 的普及繼續(xù)推動(dòng)對(duì)具有更高容量和性能的內(nèi)存的需求，Lam Cryo 3.0 提供了制造未來尖端 3D NAND 的關(guān)鍵蝕刻能力。利用超低溫度、高功率受限等離子反應(yīng)器技術(shù)和表面化學(xué)創(chuàng)新，Lam Cryo 3.0 可以以業(yè)界領(lǐng)先的精度和輪廓控制進(jìn)行蝕刻。

泛林集團(tuán)表示，Lam Cryo 3.0 進(jìn)一步鞏固了該泛林集團(tuán)在晶圓制造蝕刻技術(shù)領(lǐng)域長(zhǎng)達(dá)二十年的領(lǐng)先地位，其中包括七代 3D NAND。2019 年，泛林集團(tuán)推出了全球首款投入量產(chǎn)的低溫蝕刻產(chǎn)品。目前，在 NAND 生產(chǎn)中使用的 7,500 多個(gè) Lam HAR 介電蝕刻室中，近 1,000 個(gè)采用了低溫蝕刻技術(shù)。

泛林集團(tuán)全球產(chǎn)品部高級(jí)副總裁Sesha Varadarajan表示：“Lam Cryo 3.0 為客戶邁向 1,000 層 3D NAND 鋪平了道路。我們的最新技術(shù)已經(jīng)使用 Lam 低溫蝕刻技術(shù)生產(chǎn)了 500 萬(wàn)片晶圓，是 3D NAND 生產(chǎn)領(lǐng)域的一次突破。它能夠以埃級(jí)精度創(chuàng)建高縱橫比 (HAR) 特征，同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的影響，蝕刻速率是傳統(tǒng)介電工藝的兩倍以上。Lam Cryo 3.0 是我們客戶克服 AI 時(shí)代關(guān)鍵 NAND 制造障礙所需的蝕刻技術(shù)?！?/p>

Counterpoint Research 聯(lián)合創(chuàng)始人兼研究副總裁Neil Shah 表示：“人工智能正在推動(dòng)云端和邊緣對(duì)閃存容量和性能的需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。這迫使芯片制造商在 2030 年底實(shí)現(xiàn) 1000 層 3D NAND 的競(jìng)賽中擴(kuò)大 NAND 閃存的規(guī)模?！薄癓am Cryo 3.0 低溫蝕刻技術(shù)是超越傳統(tǒng)技術(shù)的重大飛躍。它以近乎完美的精度和控制蝕刻出比其寬度深 50 倍以上的內(nèi)存通道，實(shí)現(xiàn)小于 0.1% 的輪廓偏差。這一突破顯著提高了先進(jìn)的 3D NAND 產(chǎn)量和整體性能，使芯片制造商能夠在人工智能時(shí)代保持競(jìng)爭(zhēng)力。”

編輯：芯智訊-浪客劍