ВЫБОР РЕДАКЦИИ

IMEC разрабатывает процесс интеграции 2D-материалов на 300-мм пластинах

Будущее ДОЗУ

Литография: восходящее формирование рисунка

Пять тенденций, меняющих микроэлектронику

Перспективы рынка и технологий корпусирования ИС

Нарастание проблем при масштабировании схем памяти

Материалы ISSCC‑2021: чиплеты

Изменения в индустрии кремниевых заводов

Динамическая флэш-память от Unisantis Electronics

Перспективные разработки в области пьезоэлектрических MEMS-датчиков

Китайские поставщики материалов вместо японских – выбор южнокорейских изготовителей ИС

SEMI о состоянии полупроводниковой промышленности

SEMI о состоянии полупроводниковой промышленности

SEMI о состоянии полупроводниковой промышленности

SMIC: передовые технологии, производственная база и государственное финансирование

Состояние и перспективы развития производственной базы микроэлектроники

Современное состояние производственной базы микроэлектроники

Состояние рынков интегральных схем, оборудования и пластин

Освоение КНР 14- и 7-нм технологических процессов

Сбываются ли планы КНР по обеспечению самодостаточности в области ИС?

Прогноз продаж полупроводникового оборудования

Тенденции развития современных производственных мощностей

Huawei остается ведущим поставщиком оборудования связи

Некоторые аспекты развития 3D‑флэш-памяти NAND-типа

Некоторые аспекты развития 3D‑флэш-памяти NAND-типа

Выпуск 12(6736) от 24 июня 2021 г.
РУБРИКА: МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

Переход с планарных на 3D-архитектуры флэш-памяти NAND-типа требует инноваций в области материалов и оборудования, поэтому сейчас идет активный поиск решений в этом направлении. Один из перспективных разработчиков – ​корпорация Entegris (Биллерика, шт. Массачусетс, США).

Флэш-память NAND-типа впервые появилась на рынке в 1991 г., когда корпорация Toshiba представила ИС емкостью 4 Мбит. За прошедшие 30 лет эти ИС ЗУ стали не просто наиболее распространенной, а доминирующей технологией энергонезависимой памяти. Их емкость вышла на терабитный уровень, а объем продаж в 2020 г. превысил 55 млрд долл. За последние пять лет область использования NAND-флэш значительно расширилась благодаря экстраординарным достижениям, лежащим в основе производственных процессов. Эти достижения позволили осуществить крупный технологический переход от планарных 2D-архитектур к 3D-архитектурам и непрерывному масштабированию за счет вертикального этажирования ячеек памяти.

Для поддержания неуклонного развития сектора 3D-флэш-памяти NAND-типа необходимы специальные производственные материалы и оборудование, позволяющие решить сложные технические задачи. Так, системы травления должны обеспечивать возможность формирования глубоких канальных отверстий от верхней части прибора до подложки. От установок осаждения требуется получение высококачественных, бездефектных тонких пленок толщиной в несколько нанометров. Для мониторинга технологических процессов и поддержания высоких уровней выхода годных нужны высокоточные инструментальные средства метрологии и контроля. В идеале эти сложные задачи должны быть выполнены в кратчайшие сроки и с наименьшими затратами. В этой связи конкуренция между поставщиками оборудования за предоставление лучших решений становится все более ожесточенной.

Большая часть усилий в области НИОКР также направлена на поиск новых решений в области материалов. Например, в настоящее время интенсивно исследуются новые материалы жестких масок с высокой селективностью (избирательностью), такие как карбиды, легированные металлами. Для формирования контактных линий (токопроводящих дорожек) требуются новые металлы, альтернативные прекурсоры (материалы--предшественники) для осаждения вольфрама (W), новые материалы каналов (позволяющие избежать ухудшения подвижности носителей заряда) и многое другое.

В секторе 3D-флэш-памяти NAND-типа действуют несколько поставщиков материалов, предлагающих решения для сложных производственных этапов, таких как осаждение диэлектрических этажерок или травление с высоким аспектным отношением. Одним из самых перспективных поставщиков решений в области новых материалов для производства 3D-NAND-флэш можно считать корпорацию Entegris. Ее разработки позволяют непрерывно масштабировать архитектуры памяти с вертикальным этажированием.

Журналисты издания i--Micronews взяли интервью у специалистов этой корпорации. Ниже приводятся выдержки из него.

В начале интервью было отмечено, что корпорация Entegris разрабатывает и поставляет множество чистых специализированных химических веществ, компонентов, фильтров, очищающих веществ и очистительных средств для инфраструктуры и всех технологических областей заводов по обработке полупроводниковых пластин. Переход флэш-памяти NAND-типа от 2D- к 3D-архитектурам породил ряд новых проблем в этой высококонкурентной и быстро меняющейся среде. По мере увеличения числа слоев ячеек продолжают появляться новые возможности для поставщиков материалов и компонентов, таких как Entegris. Специалисты корпорации преодолевают встающие перед ними проблемы с помощью комплексного портфеля решений, включающего:

специально подобранные смеси и составы химических веществ для жидкостного травления;

суспензии для химико--механической полировки (CMP);

составы для пост--CMP-очистки;

прекурсоры для металлических и диэлектрических слоев, формируемых атомарно--слоевым осаждением (ALD);

специальные газы;

средства усовершенствованной фильтрации и очистки для всех критических процессов;

усовершенствованные покрытия технологических камер;

микросреды (FOUPи другие) для транспортировки пластин;

средства обработки и хранения чистых (свободных от примесей) жидкостей.

Вопрос. С точки зрения поставщика материалов, каковы самые большие возможности и проблемы на рынке флэш-памяти NAND-типа?

Ответ. При высоких аспектных отношениях и массивных матричных структурах решающее значение для избирательного жидкостного травления SiN (а также травления выемок для металлических затворов, ALD-слоев ячеек, ALD металлических затворов и специальных операций, связанных с жесткой маской для травления отверстий с высоким аспектным отношением) имеют окна процесса. Для материалов ячеек памяти самая большая проблема – ​высокая чувствительность к присутствию металлических загрязнений, источником которых могут быть прекурсоры и контейнеры или сосуды.

Вопрос. Существует ли -какой-то критический барьер – ​технический или экономический – ​для непрерывного увеличения числа слоев ячеек памяти в приборах 3D-NAND-флэш?

Ответ. Да. Например, длинный канальный слой, вызывающий более низкую общую проводимость. Найти модифицированные или новые материалы для улучшения проводимости канала непросто. Качество SiN-материала слоя ловушки заряда требует улучшения, а для заполнения очень глубоких отверстий и щелей пленкой SiO2 достаточного качества нужна дополнительная разработка. Решение проблемы интеграции и материалов 3D-флэш-памяти NAND-типа при увеличении числа слоев зависит от согласованности на разных уровнях – ​матриц ячеек памяти, кристалла ИС, пластины в целом и инструментальных средств (см. рисунок).



Источник: Entegris

Решение проблем интеграции и материалов 3D-флэш-памяти NAND-типа при увеличении числа слоев до 192 и более


Вопрос. Каковы в настоящее время ключевые технические проблемы, которые необходимо решить, чтобы продолжать масштабировать 3D-флэш-память NAND-типа?

Ответ. Одним из наиболее важных шагов остается сухое травление отверстия канала с высоким аспектным отношением. Классические химические методы сухого травления сейчас используются на пределе своих возможностей. Расширить окно процесса возможно с помощью новых методов, способствующих контролю параметров боковых стенок. При разработке новых инструментальных средств сухого травления основное внимание уделяется воспроизводимости, управлению технологическим процессом и оптимизации ремонтопригодности. Постоянно ведется поиск улучшений в скорости эрозии и плоскостности сухого травления и жестких масок из аморфного углерода.

Вопрос. Существуют ли другие ключевые факторы помимо травления с высоким аспектным отношением и оборудования для осаждения тонких пленок, способствующие развитию технологий 3D-флэш-памяти NAND-типа? Какова роль материалов в сравнении с оборудованием?

Ответ. Избирательное удаление SiN. Ограничения окна процесса могут затруднить продолжение этой работы в системах периодической загрузки (групповой обработки) и привести к внесению изменений в отдельные инструменты для обработки пластин. В этом случае требование к скорости объемного травления значительно ужесточится, что нелегко сделать при сохранении избирательности.

Вопрос. Какой тип материалов необходимо оптимизировать или заменить? Есть ли необходимость в новых прекурсорах для процессов ХОПФ/ALD или химических травителях?

Ответ. Схема металлического затвора изменится, чтобы соответствовать более короткому шагу масштабирования; следовательно, для использования альтернатив вольфраму требуются новые материалы--предшественники (прекурсоры). Процесс заполнения пазов и отверстий с высоким аспектным отношением выиграл бы от более качественных пленок – ​это можно решить с помощью лучших прекурсоров кремния (Si).

Вопрос. Каковы решения Entegris в области материалов для 3D-флэш-памяти NAND-типа следующего поколения?

Ответ. В число наших предложений входят:

система доставки твердых и сыпучих прекурсоров молибдена (Mo);

жидкостное травление углублений в молибдене;

все виды очиcтки, включая пост--CMP-очистку;

прекурсоры AlCl3 и доставка твердых веществ для очистки AlO-слоя ячеек;

новые прекурсоры кремния для обеспечения лучшего качества пленки и покрытия ступенек;

высококачественные защитные пленки, полученные ХОПФ/ALD-методами, для элементов камеры сухого травления

Вопрос. Каковы позиция и бизнес--стратегия Entegris в условиях конкуренции с крупнейшими поставщиками материалов (например, Merck, Air Liquide и Dow)?

Ответ. Entegris поставляет технически дифференцированные продукты и, как правило, избегает массового производства. Большое внимание уделяется обеспечению подготовки материалов высокой чистоты и их доставки пользователю. Примеры – ​эффективные твердые прекурсоры и специально подобранные и разработанные смеси и составы химических веществ со сконструированными под них контейнерами высокой чистоты, средствами фильтрации и очистки.

Вопрос. Видите ли вы -какой-либо новый потенциальный рынок, инициируемый перспективными требованиями к материалам для производства 3D-флэш-памяти NAND-типа?

Ответ. Новый рынок может возникнуть если будет изменен материал канала. Но с точки зрения выбора материала ясности пока нет. Мы рассматриваем в качестве неизменного требования повышение чистоты. В принципе, конструкция ячейки может измениться на сегнетоэлектрическую, и в этом случае потребуются пленки на основе гафния (Hf) или другого материала. Неясно пока, будет ли это простой перенос ноу-хау по гафниевым пленкам из области логических приборов в сферу ИС ЗУ или возникнут новые проблемы с геометриями флэш-памяти NAND-типа.


Bertolazzi Simone. Focus on 3D NAND Manufacturing Challenges – ​An interview with Entegris. i--Micronews, April 29, 2021: https://www.i-micronews.com/focus-on-3d-nand-manufacturing-challenges-an-interview-with-entegris/?utm_source=ZohoCampaigns&utm_campaign=iMN_14May_2021_Asia&utm_medium=email


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г. г.
Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г. г.