فرآیند NAND سه بعدی

0021-35869 سر دوش

TIN Chamber Assy

NAND سه بعدیPراس

در عصر دیجیتال امروز، تقاضا برای ذخیره سازی داده ها در حال افزایش است و الزامات عملکرد دستگاه های ذخیره سازی نیز در حال افزایش است. 3D NAND به عنوان یک فناوری ذخیره سازی غیر فرار پیشرفته، به دلیل چگالی بالا، ظرفیت زیاد و عمر طولانی، به طور گسترده در دستگاه های تلفن همراه، رایانه های شخصی و حتی مراکز داده استفاده می شود. این مقاله به طور مختصر به معرفی فرآیند ساخت 3D NAND می پردازد.

ویفرهای سیلیکونی با جهت کریستالی خاص به عنوان بستر انتخاب می شوند‍‍‍‍‍‍

The fabrication of 3D NAND begins with the selection of a high-quality monocrystalline silicon wafer with a specific crystal orientation, such as < 100 > or < 110 >. انتخاب جهت گیری مناسب ویفر برای مراحل بعدی فرآیند بسیار مهم است، زیرا به طور مستقیم بر عملکرد و قابلیت اطمینان ترانزیستور تأثیر می گذارد.

CVD برای رسوب متناوب لایه های نازک چند لایه استفاده می شود

سپس، از رسوب دهی بخار شیمیایی (CVD) برای رسوب متناوب چندین لایه روی یک بستر سیلیکونی تا رسیدن به تعداد لایه های مورد نظر استفاده می شود. دو ترکیب متداول مواد اکسید نیترید و اکسید پلی سیلیکون هستند که سامسونگ نیترید سیلیکون و سیلیس را به عنوان سیستم مواد برای محصولات NAND سه بعدی خود انتخاب کرده است. چالش این فرآیند این است که اطمینان حاصل شود که فیلم‌های با تعداد بالای پشته دارای ضخامت دقیق و یکنواختی خوب هستند که برای حفظ ثبات و قابلیت اطمینان عملکرد دستگاه بسیار مهم است.

یک ماسک سخت برای اچ کردن کانال رسوبی

برای دستیابی به الگوی ریز بعدی، باید یک ماسک سخت در بالای فیلم چند لایه قرار گیرد که معمولاً یک فیلم کربنی آمورف با مقاومت در برابر اچ بالا است. این لایه ماسک از قسمت هایی که نیازی به اچ شدن ندارند محافظت می کند و روند بعدی حکاکی ترانشه را هدایت می کند. گازهای مورد استفاده در فرآیند اچینگ عمدتاً اکسیژن (O2) هستند که با نیتروژن (N2) و هیدروژن (H2) تکمیل می شوند تا اثر اچینگ بهینه شود.

ماسک سخت با اچ باز می شود

پس از اینکه ناحیه مورد اچ با استفاده از فتولیتوگرافی روی ماسک سخت مشخص شد، ماسک سخت در موقعیت مشخص شده با اچ خشک برداشته می شود و لایه چند لایه زیر آن نمایان می شود. این مرحله کلیدی برای کنترل دقیق اندازه و شکل دستگاه است.

ترانشه از طریق حفره

در مرحله بعد، مجراهای کانال با استفاده از گازهای حاوی فلوئور مانند SF6 یا CF4 حک می‌شوند، فرآیندی که به دقت بسیار بالایی نیاز دارد تا اطمینان حاصل شود که هر یک از سوراخ‌ها به طور دقیق به تمام لایه‌ها نفوذ می‌کنند تا به زیرلایه سیلیکونی در پایین برسند.

حکاکی مرحله ای

پس از آن، مرحله اچ انجام می شود، که با ترکیبات مختلف گاز برای اکسید سیلیکون (به عنوان مثال، CF4/CHF3) و نیترید (به عنوان مثال، CH2F2)، به ترتیب درمان می شود تا ساختار مورد نظر را تشکیل دهد.

حکاکی شکاف

حکاکی شکافی برای اصلاح بیشتر ساختار در آماده سازی برای شکل گیری خط کاراکتر بعدا استفاده می شود. این فرآیند همچنین به دقت و کنترل بالایی نیاز دارد.

حکاکی SiNx برای تشکیل یک خط کاراکتر

پس از حکاکی شکاف، نیترید سیلیکون (SiNx) با استفاده از یک فرآیند خاص برای تشکیل یک خط کاراکتر، که بخش مهمی از اتصال سلول‌های حافظه فردی است، اچ می‌شود.

پر کردن خط کلمه و پر کردن کانال از طریق سوراخ

پس از تشکیل خطوط، آنها به طور متوالی با مواد رسانا مانند نیترید تیتانیوم (TiN) و تنگستن (W) پر می شوند تا اتصال الکتریکی خوبی حاصل شود. در همان زمان، مجرای کانال باید پر شود تا اطمینان حاصل شود که هر سلول حافظه می تواند به طور موثر به مدار خارجی متصل شود.

پر کردن سوراخ از طریق کانال‍

با مواد مختلفی از جمله اکسید دروازه، دروازه شناور، اکسید تونل زنی، پلی سیلیکون فعال و SiO مرکزی پر شده است.

حکاکی سوراخ تماسی

اچ کردن سوراخ های تماس برای ایجاد اتصال از لایه فلزی بالایی به سلول ذخیره سازی انجام می شود. اچ کردن سوراخ های تماسی نیز به دقت و کنترل بالایی نیاز دارد.

پر کردن سوراخ تماسی

در نهایت، سوراخ‌های تماس با مواد رسانا مانند آلومینیوم یا مس پر می‌شوند و مقاومت کم و خواص الکتریکی پایدار را تضمین می‌کنند.

ساخت NAND سه بعدی یک فرآیند پیچیده و پیچیده است که شامل چندین مرحله و فناوری حیاتی است. با پیشرفت مداوم فناوری، انتظار می‌رود 3D NAND به چگالی ذخیره‌سازی بالاتر، سرعت خواندن و نوشتن داده‌ها سریع‌تر و مصرف انرژی کمتر در آینده دست یابد و به توسعه فناوری ذخیره‌سازی اطلاعات ادامه دهد.