3D NAND是什么？

發(fā)布時(shí)間：2021-03-02

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1. 引言
       3D NAND是什么呢？下面我們來(lái)探討一下。
       多虧了193nm浸沒(méi)和多重圖案，閃存供應(yīng)商已將平面NAND擴(kuò)展到1xnm節(jié)點(diǎn)體系。平面NAND涉及水平多晶硅條的生產(chǎn)。這些條用于制作字線。這些依次連接存儲(chǔ)單元的控制柵極。但是在1xnm節(jié)點(diǎn)上，供應(yīng)商正在努力擴(kuò)展NAND器件中的關(guān)鍵元件-浮柵。實(shí)際上，浮動(dòng)?xùn)艠O的控制柵極與電容耦合比降低了。
2. 發(fā)展歷史
       2013年，三星意識(shí)到平面NAND即將走到盡頭，因此在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手方面躍居首位，并推出了業(yè)界弟一款3D NAND設(shè)備。三星的V-NAND設(shè)備是128 Gbit芯片，可堆疊24個(gè)垂直層，并包含250萬(wàn)個(gè)通道。醉近，三星推出了基于其芯片的32層設(shè)備和SSD。此外，美光，SK海力士和東芝也在開(kāi)發(fā)3D NAND。
       在3D NAND中，多晶硅條被拉伸，折疊并垂直豎立。3D NAND代替了傳統(tǒng)的浮柵，而是使用了電荷陷阱技術(shù)。基于氮化硅膜，電荷陷阱將電荷存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器的相對(duì)側(cè)。說(shuō)明三星3D NAND制造挑戰(zhàn)的一種方法是檢查三星的V-NAND設(shè)備。三星的3D NAND技術(shù)采用30nm至40nm的設(shè)計(jì)規(guī)則和后柵極工藝，被稱(chēng)為T(mén)erabit Cell Array Transistor（TCAT）。TCAT是一種環(huán)繞門(mén)設(shè)備，其中，柵極圍繞通道。TCAT流程從CMOS基板開(kāi)始。然后，根據(jù)客觀分析，將氮化硅和二氧化硅的交替層沉積在基板上。這個(gè)過(guò)程就像制作蛋糕一樣，貸表了交替流動(dòng)堆沉積中的弟一個(gè)重大挑戰(zhàn)。

3D NAND結(jié)構(gòu)圖.png

圖1 3D NAND結(jié)構(gòu)圖

3. 3D NAND技術(shù)要點(diǎn)
使用化學(xué)氣相沉積（CVD），交替堆疊沉積涉及逐層沉積和堆疊薄膜的過(guò)程。挑戰(zhàn)在于沉積具有良好均勻性和低缺陷的薄膜。隨著3D NAND供應(yīng)商將其設(shè)備擴(kuò)展到32層以上，挑戰(zhàn)也日益加劇。交替堆疊沉積確定給定器件的層數(shù)。在該步驟之后，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)用硬掩模，并在頂部構(gòu)圖孔。

3D NAND三維結(jié)構(gòu)圖.png

圖2 3D NAND三維結(jié)構(gòu)圖

然后是下一個(gè)困難的部分。從設(shè)備的頂部到基板蝕刻高縱橫比的溝槽。長(zhǎng)寬比是平面尺寸的十倍。在高縱橫比蝕刻工藝之后，該孔襯有用于通道的多晶硅。根據(jù)Objective Analysis，該孔充滿了二氧化硅，稱(chēng)為“通心粉通道”。然后，使用狹縫蝕刻工藝在結(jié)構(gòu)內(nèi)形成柱。此時(shí)，去除了原始的氮化硅和二氧化硅的交替層。根據(jù)Objective Analysis的說(shuō)法，醉終的結(jié)構(gòu)看起來(lái)像是帶有鰭片的狹窄塔樓。
在該步驟之后，必須將外維邏輯連接到控制門(mén)。為了實(shí)現(xiàn)這一壯舉，該結(jié)構(gòu)還要經(jīng)受另一次困難的階梯樓梯蝕刻。使用蝕刻機(jī)的想法是將階梯圖案蝕刻到設(shè)備的側(cè)面。

3D NAND 效果圖.png