长江存储232层3D NAND外国公司拆解后的最新发现:意想不到的技术突破!没有使用蚀刻深宽比达109:1的蚀刻机技术(仅美国泛林公司掌握)同样做出来了。看文中大意推测是55:1左右(国产60:1)。
hswz
hswz
技术员
221 人赞同了该文章
XTACKING架构:长江存储的NAND内存核心
长江存储所有 3D NAND 芯片制造的核心是 Xtacking 方法。Xtacking 被称为长江存储的标志,它涉及使用两个独立的晶圆,而传统上只使用一个晶圆。它包括通过面对面连接 CMOS 晶圆和 NAND 阵列晶圆来构建 NAND 芯片,两个晶圆使用金属焊盘粘合在一起。两种晶圆可以同时制造,使制造商能够在内存需求较高的情况下缩短生产周期。
最重要的这两段:
芯片的横截面图显示两层交替的钨字线和 SiO 层依次形成。采用该方法来减少高深宽比蚀刻。如果构建在一层甲板上,蚀刻通道的纵横比将为 109:1,这将导致非常复杂的沟槽蚀刻和填充工艺以及更高的蚀刻缺陷数量。
该策略始终是在产量损失和重复蚀刻过程引起的成本之间找到适当的平衡。在垂直 NAND 串中观察到 253 条字线;Deck 1 包含 128 个层,Deck 2 包含 125 个层。除了 232 个活动层之外,其余层分为虚拟层和选择层。
Yole SystemPlus 确定使用混合直接键合技术来构建无化学物质的铜对铜互连,将长江存储在内存制造中引入的晶圆连接在一起。介电材料和两个晶圆的铜金属之间的物理相互作用形成牢固的结合。通过表面等离子处理和热/退火工艺进一步强化接合界面。通过这项技术,长江存储能够将焊盘间距缩小至 0.8 µm。此外,还观察到精确的焊盘对准,22 nm 的焊盘失配仅占焊盘表面的 6%。
=====
“我们不断改进了反应器设计和设备性能,从2014年到2021年,我们的刻蚀设备最难做的是高深宽比细孔,从20:1做到40:1,现在可以突破做到60:1的深宽比,要做成更高可靠设备还是需要努力。”国产中微半导体设备(上海)股份有限公司董事长兼首席执行官尹志尧尹志尧说到。(跟国外公司拆解得出的结论对上了----“芯片的横截面图显示两层交替的钨字线和 SiO 层依次形成,采用该方法来减少高深宽比蚀刻。如果构建在一层甲板上,蚀刻通道的纵横比将为 109:1....在垂直 NAND 串中观察到 253 条字线;Deck 1 包含 128 个层,Deck 2 包含 125 个层”)
2021年9月15日
======
Yole Group是一家在半导体、光子学及电子行业广受认可的国际公司,专注于为这些行业的主要参与者提供市场、技术发展以及供应链方面的战略分析等服务。 该集团联合旗下的Yole Intelligence、Yole SystemPlus和Piséo三家子公司,共同发布市场、技术、逆向工程与成本分析等各类报告,并提供战略营销及技术研究方面的咨询服务。Yole Group金融部门还提供尽职调查协助服务,并协助业内企业进行并购。 Yole Group享有国际销售网络,同时,集团在全球拥有超过145名员工。
==================
从最新韩国NAND研制披露的信息可以合理推断,长江存储计划2023年研发出来的Xtacking 4.0技术的300层以上NAND,即使中微半导体的100:1刻蚀机没研制出来(尹披露在研),用其研制的60:1的刻蚀机采用三重串堆叠的技术也是可以做出来的

2023.08.18韩国媒体《首尔经济日报》近日援引业内人士消息称,三星计划于2024年量产超过300层的第9代3D NAND。预计将采用双堆叠技术生产,其中包括在两个独立过程中创建NAND存储器,然后将它们组装在一起。2020年,三星从第7代176层3D NAND芯片开始首次采用双堆叠技术。
近日,SK海力士宣布计划于2025年开始量产321层3D NAND,这让三星和许多业内专家都感到惊讶。SK海力士与三星战略的不同之处在于,它将采用三重堆叠技术,涉及生产三组独立的3D NAND层,每组分别堆叠为120层、110层和91层,然后组合成一个芯片。
=========
仔细再想了一下长江存储Xtacking的架构,从原理上看,3D NAND 层数越高,Xtacking的优势越大。三星现代等制造3D NAND必须在单片晶圆上先制作出CMOS驱动电路,再制作出存储阵列电路。而XTACKING存储器结构是在两片晶圆上分别完成CMOS驱动电路和存储阵列电路的制造。
显而易见,层数越高,单片晶圆上的CMOS驱动电路越多,留给存储阵列电路的空间越小。同样层数下三星现代的单片晶圆电路高度越高,这也意味在 Xtacking原理下也许只用40:1,60:1的深宽比的刻蚀机就能达到三星现代美光用70:1,甚至109:1的深宽比刻蚀机才能做出来的层数。然而深宽比越高,用国外专家的话说:“这将导致非常复杂的沟槽蚀刻和填充工艺以及更高的蚀刻缺陷数量”,其意不言自明。
另一方面, 三星现代美光的3D NAND只能串行生产,而长江存储的则是CMOS驱动电路和存储阵列电路可以并行分别生产,最后通过金属互联通道键合在一起。从原理上其看生产效率,生产良率,产品可检测性,产品可维修性都要明显好于对方。
唯一最关键的一点是:CMOS驱动电路晶圆和存储阵列电路晶圆的键合技术要十分准确,甚至在纳米的尺度上都不能出现错误,否则上述的优点都将不复存在。不过国外专家的拆解给我们吃了定心丸:“介电材料和两个晶圆的铜金属之间的物理相互作用形成牢固的结合。通过表面等离子处理和热/退火工艺进一步强化接合界面。通过这项技术,长江存储能够将焊盘间距缩小至 0.8 µm。此外,还观察到精确的焊盘对准,22 nm 的焊盘失配仅占焊盘表面的 6%“。