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

當?shù)貢r間7月31日，美國半導體設備大廠泛林集團（Lam Research）宣布推出經(jīng)過公司生產(chǎn)驗證的第三代低溫電介質(zhì)蝕刻技術Lam Cryo 3.0，將進一步鞏固泛林集團其在 3D NAND 閃存蝕刻領域的領導地位。

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) 崛起為標志的新科技時代，對更先進計算能力的需求也急劇上升。數(shù)據(jù)密集型 AI 應用需要內(nèi)存技術取得重大進步，尤其是 NAND 閃存，包括更快的數(shù)據(jù)傳輸速度。

計算需求激增的一個副作用是處理存儲系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓脑黾印Q句話說，這種升級導致數(shù)據(jù)中心的能源使用量增加，因為用于 AI 訓練的計算會消耗大量能源（以及芯片上的空間）。部署高密度、更節(jié)能的 NAND 存儲（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，同時降低 AI 革命的運營成本和環(huán)境影響。

邁向 1,000 層 3D NAND 的道路不僅僅是一個具有遠見的里程碑，它還是人工智能和機器學習技術蓬勃發(fā)展的需求所推動的必然結果。這些應用嚴重依賴大量數(shù)據(jù)來訓練算法并高效、有效地處理信息。 具有 1,000 層的 3D NAND 芯片將提高數(shù)據(jù)存儲容量和吞吐量，這對于需要快速檢索和處理的 AI 應用至關重要。因此，半導體行業(yè)正在將物理和化學推向極限，努力實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)存儲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單元層來取得進展。該架構涉及復雜而精確的工藝，需要在蝕刻和沉積技術方面取得突破性創(chuàng)新。蝕刻是從晶圓表面去除材料以創(chuàng)建所需存儲單元圖案和結構的過程。蝕刻也是提高 3D NAND 設備性能、可靠性和產(chǎn)量的關鍵工藝步驟。但要想將 3D NAND 擴展到更高的1000層數(shù)并非易事，需要高縱橫比蝕刻能力，包括“存儲孔精度”和 “邏輯擴展”能力。

“存儲孔精度”是指在存儲堆棧中創(chuàng)建連接單元的垂直路徑的精度，這對于在不影響質(zhì)量的情況下將 3D NAND 設備擴展到更高的層數(shù)至關重要。 “邏輯擴展”需要減少從通道頂部到底部的關鍵尺寸偏差，這對于閃存擴展到更多層和相應更高的堆棧時的性能和容量至關重要。 目標是保持從頂部到底部的通道關鍵尺寸無偏差，這對于閃存擴展到更多層時的性能和容量至關重要。

另外，僅僅因為技術上可以擴展層數(shù)并不意味著可以進行大批量生產(chǎn)。為了擴展，閃存制造商必須提高性能和容量，同時降低每比特成本。綜合起來，操作和技術的復雜性幾乎是不可想象的。

泛林集團表示，公司高深寬比蝕刻解決方案（例如 Flex 和Vantex ）采用先進的硬件和軟件技術，可實現(xiàn)精確的介電蝕刻，具有出色的均勻性、可重復性和低缺陷率，可創(chuàng)建最關鍵的高深寬比 (HAR)設備功能。公司全新推出的第三代低溫電介質(zhì)蝕刻技術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)。“我們處于推動這些創(chuàng)新的前沿，包括到本世紀末將 3D NAND 擴展到 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 采用了泛林集團獨特的高功率受限等離子反應器、工藝改進和遠低于 0 攝氏度的溫度，從而可以利用新的蝕刻化學成分。當與泛林集團最新的Vantex? 介電系統(tǒng)的可擴展脈沖等離子技術相結合時，蝕刻深度和輪廓控制顯著提高。使用 Lam Cryo 3.0 技術，3D NAND 制造商可以蝕刻深度高達 10 微米的內(nèi)存通道，特征關鍵尺寸從頂部到底部的偏差小于 0.1%。其他亮點包括： 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性，可幫助3D NAND制造商以更低的成本實現(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 90%。 最大化設備投資：為了實現(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最新的 Vantex 系統(tǒng)中。它還與該公司的Flex? HAR 電介質(zhì)蝕刻機產(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)推動對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 的關鍵蝕刻能力。利用超低溫度、高功率受限等離子反應器技術和表面化學創(chuàng)新，Lam Cryo 3.0 可以以業(yè)界領先的精度和輪廓控制進行蝕刻。

泛林集團表示，Lam Cryo 3.0 進一步鞏固了該泛林集團在晶圓制造蝕刻技術領域長達二十年的領先地位，其中包括七代 3D NAND。2019 年，泛林集團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 Lam HAR 介電蝕刻室中，近 1,000 個采用了低溫蝕刻技術。

泛林集團全球產(chǎn)品部高級副總裁Sesha Varadarajan表示：“Lam Cryo 3.0 為客戶邁向 1,000 層 3D NAND 鋪平了道路。我們的最新技術已經(jīng)使用 Lam 低溫蝕刻技術生產(chǎn)了 500 萬片晶圓，是 3D NAND 生產(chǎn)領域的一次突破。它能夠以埃級精度創(chuàng)建高縱橫比 (HAR) 特征，同時降低對環(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 時代關鍵 NAND 制造障礙所需的蝕刻技術?！?/p>

Counterpoint Research 聯(lián)合創(chuàng)始人兼研究副總裁Neil Shah 表示：“人工智能正在推動云端和邊緣對閃存容量和性能的需求呈指數(shù)級增長。這迫使芯片制造商在 2030 年底實現(xiàn) 1000 層 3D NAND 的競賽中擴大 NAND 閃存的規(guī)模?！薄癓am Cryo 3.0 低溫蝕刻技術是超越傳統(tǒng)技術的重大飛躍。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，實現(xiàn)小于 0.1% 的輪廓偏差。這一突破顯著提高了先進的 3D NAND 產(chǎn)量和整體性能，使芯片制造商能夠在人工智能時代保持競爭力。”

編輯：芯智訊-浪客劍