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(shù)

當地時(shí)間7月31日，美國半導體設備大廠(chǎng)泛林集團（Lam Research）宣布推出經(jīng)過(guò)公司生產(chǎn)驗證的第三代低溫電介質(zhì)蝕刻技術(shù)Lam Cryo 3.0，將進(jìn)一步鞏固泛林集團其在 3D NAND 閃存蝕刻領(lǐng)域的領(lǐng)導地位。

1,000 層的 3D NAND面臨的挑戰

隨著(zhù)我們即將迎來(lái)以人工智能 (AI) 崛起為標志的新科技時(shí)代，對更先進(jìn)計算能力的需求也急劇上升。數據密集型 AI 應用需要內存技術(shù)取得重大進(jìn)步，尤其是 NAND 閃存，包括更快的數據傳輸速度。

計算需求激增的一個(gè)副作用是處理存儲系統內數據傳輸的功耗增加。換句話(huà)說(shuō)，這種升級導致數據中心的能源使用量增加，因為用于 AI 訓練的計算會(huì )消耗大量能源（以及芯片上的空間）。部署高密度、更節能的 NAND 存儲（用于更節能的固態(tài)硬盤(pán) (SSD)）可滿(mǎn)足性能、空間和功率要求，同時(shí)降低 AI 革命的運營(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)具有遠見(jiàn)的里程碑，它還是人工智能和機器學(xué)習技術(shù)蓬勃發(fā)展的需求所推動(dòng)的必然結果。這些應用嚴重依賴(lài)大量數據來(lái)訓練算法并高效、有效地處理信息。 具有 1,000 層的 3D NAND 芯片將提高數據存儲容量和吞吐量，這對于需要快速檢索和處理的 AI 應用至關(guān)重要。因此，半導體行業(yè)正在將物理和化學(xué)推向極限，努力實(shí)現更高的數據存儲容量和更快的處理速度。

到目前為止，3D NAND 主要通過(guò)堆疊垂直存儲單元層來(lái)取得進(jìn)展。該架構涉及復雜而精確的工藝，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 )建所需存儲單元圖案和結構的過(guò)程。蝕刻也是提高 3D NAND 設備性能、可靠性和產(chǎn)量的關(guān)鍵工藝步驟。但要想將 3D NAND 擴展到更高的1000層數并非易事，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至關(guān)重要。 “邏輯擴展”需要減少從通道頂部到底部的關(guān)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(shí)的性能和容量至關(guān)重要。 目標是保持從頂部到底部的通道關(guān)鍵尺寸無(wú)偏差，這對于閃存擴展到更多層時(shí)的性能和容量至關(guān)重要。

另外，僅僅因為技術(shù)上可以擴展層數并不意味著(zhù)可以進(jìn)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(shí)降低每比特成本。綜合起來(lái)，操作和技術(shù)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(jìn)的硬件和軟件技術(shù)，可實(shí)現精確的介電蝕刻，具有出色的均勻性、可重復性和低缺陷率，可創(chuàng )建最關(guān)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(shù)Lam Cryo 3.0 經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可解決 1,000 層 3D NAND所帶來(lái)的蝕刻挑戰?！拔覀兲幱谕苿?dòng)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(jìn)和遠低于 0 攝氏度的溫度，從而可以利用新的蝕刻化學(xué)成分。當與泛林集團最新的Vantex? 介電系統的可擴展脈沖等離子技術(shù)相結合時(shí)，蝕刻深度和輪廓控制顯著(zhù)提高。使用 Lam Cryo 3.0 技術(shù)，3D NAND 制造商可以蝕刻深度高達 10 微米的內存通道，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(shí)現高產(chǎn)量。 更高的可持續性：與傳統蝕刻工藝相比，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(shí)現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，所有主要內存制造商都使用該產(chǎn)品進(jìn)行 3D NAND 批量生產(chǎn)。

隨著(zhù)生成人工智能 (AI) 的普及繼續推動(dòng)對具有更高容量和性能的內存的需求，Lam Cryo 3.0 提供了制造未來(lái)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。

泛林集團表示，Lam Cryo 3.0 進(jìn)一步鞏固了該泛林集團在晶圓制造蝕刻技術(shù)領(lǐng)域長(cháng)達二十年的領(lǐng)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(gè) Lam HAR 介電蝕刻室中，近 1,000 個(gè)采用了低溫蝕刻技術(shù)。

泛林集團全球產(chǎn)品部高級副總裁Sesha Varadarajan表示：“Lam Cryo 3.0 為客戶(hù)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。它能夠以埃級精度創(chuàng )建高縱橫比 (HAR) 特征，同時(shí)降低對環(huán)境的影響，蝕刻速率是傳統介電工藝的兩倍以上。Lam Cryo 3.0 是我們客戶(hù)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)云端和邊緣對閃存容量和性能的需求呈指數級增長(cháng)。這迫使芯片制造商在 2030 年底實(shí)現 1000 層 3D NAND 的競賽中擴大 NAND 閃存的規模?！薄癓am Cryo 3.0 低溫蝕刻技術(shù)是超越傳統技術(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 倍以上的內存通道，實(shí)現小于 0.1% 的輪廓偏差。這一突破顯著(zhù)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)代保持競爭力?！?/p>

編輯：芯智訊-浪客劍