Стремительный рост объемов данных требует постоянного совершенствования технологий хранения. Одним из ключевых элементов современной цифровой инфраструктуры является 3D NAND флеш-память, активно используемая в картах памяти цифровых камер, USB-накопителях, компьютерах и мобильных телефонах. Производство этой памяти, способной вертикально укладывать ячейки для увеличения плотности хранения, сталкивается со сложностями.
Процесс изготовления 3D NAND предполагает создание глубоких и узких отверстий в чередующихся слоях оксида кремния и нитрида кремния. Этот процесс называется травлением и выполняется с использованием плазмы – частично ионизированного газа. Традиционный метод реактивного ионного травления, хотя и создает необходимые углубления, нуждается в постоянном совершенствовании, особенно с учетом растущих требований к плотности памяти.
Криогенное травление – один из перспективных методов, работающий при низких температурах. Традиционно для криогенного травления применяются раздельно водород и фтор. Однако, ученые из Университета Колорадо в Боулдере, Принстонской лаборатории физики плазмы и компании Lam Research нашли более эффективный подход. Вместо раздельных газов они использовали газообразный фтористый водород для создания плазмы.
Исследования показали, что использование фтористого водорода в качестве плазмообразующего газа приводит к значительному увеличению скорости травления. Скорость травления при использовании водородно-фторидной плазмы достигла 640 нанометров в минуту, что более чем в два раза превышает скорость в 310 нанометров в минуту, достигаемую традиционными методами при травлении чередующихся слоев оксида и нитрида кремния. Это означает, что новая технология способна значительно ускорить производственный процесс.
Специалисты также выяснили, что добавление трифторида фосфора в плазму позволяет увеличить скорость травления диоксида кремния в четыре раза. Это открытие имеет решающее значение, поскольку диоксид кремния является одним из основных материалов, используемых в 3D NAND флеш-памяти.
Одной из проблем, возникающих в процессе плазменного травления, является образование фторсиликата аммония. Этот побочный продукт может замедлять процесс, однако ученые обнаружили, что воздействие воды способно нивелировать его отрицательный эффект. Данное открытие обеспечивает дополнительную оптимизацию технологического процесса.
В данном проекте особенно ценно сотрудничество между промышленностью, академическими кругами и национальными лабораториями. Такой подход позволяет объединить опыт исследователей, теоретиков и практиков из компании Lam Research, специализирующейся на производстве оборудования для изготовления полупроводниковых пластин, с опытом ученых из Университета Колорадо в Боулдере и Принстонской лаборатории физики плазмы.
Совместная работа позволила ускорить процесс понимания сложных процессов в производстве полупроводников. Игорь Каганович, ведущий научный сотрудник Принстонской лаборатории физики плазмы, Юрий Барсуков, ранее работавший в этой лаборатории, а ныне сотрудник компании Lam Research, и Торстен Лилл из Lam Research совместно участвовали в исследованиях, которые были опубликованы в журнале Journal of Vacuum Science & Technology A.
Использование новых плазменных технологий в производстве 3D NAND флеш-памяти открывает новые возможности для создания более плотных и эффективных устройств хранения данных. Это особенно важно в условиях постоянного роста потребностей в цифровой памяти в различных областях.
Изображение носит иллюстративный характер
Процесс изготовления 3D NAND предполагает создание глубоких и узких отверстий в чередующихся слоях оксида кремния и нитрида кремния. Этот процесс называется травлением и выполняется с использованием плазмы – частично ионизированного газа. Традиционный метод реактивного ионного травления, хотя и создает необходимые углубления, нуждается в постоянном совершенствовании, особенно с учетом растущих требований к плотности памяти.
Криогенное травление – один из перспективных методов, работающий при низких температурах. Традиционно для криогенного травления применяются раздельно водород и фтор. Однако, ученые из Университета Колорадо в Боулдере, Принстонской лаборатории физики плазмы и компании Lam Research нашли более эффективный подход. Вместо раздельных газов они использовали газообразный фтористый водород для создания плазмы.
Исследования показали, что использование фтористого водорода в качестве плазмообразующего газа приводит к значительному увеличению скорости травления. Скорость травления при использовании водородно-фторидной плазмы достигла 640 нанометров в минуту, что более чем в два раза превышает скорость в 310 нанометров в минуту, достигаемую традиционными методами при травлении чередующихся слоев оксида и нитрида кремния. Это означает, что новая технология способна значительно ускорить производственный процесс.
Специалисты также выяснили, что добавление трифторида фосфора в плазму позволяет увеличить скорость травления диоксида кремния в четыре раза. Это открытие имеет решающее значение, поскольку диоксид кремния является одним из основных материалов, используемых в 3D NAND флеш-памяти.
Одной из проблем, возникающих в процессе плазменного травления, является образование фторсиликата аммония. Этот побочный продукт может замедлять процесс, однако ученые обнаружили, что воздействие воды способно нивелировать его отрицательный эффект. Данное открытие обеспечивает дополнительную оптимизацию технологического процесса.
В данном проекте особенно ценно сотрудничество между промышленностью, академическими кругами и национальными лабораториями. Такой подход позволяет объединить опыт исследователей, теоретиков и практиков из компании Lam Research, специализирующейся на производстве оборудования для изготовления полупроводниковых пластин, с опытом ученых из Университета Колорадо в Боулдере и Принстонской лаборатории физики плазмы.
Совместная работа позволила ускорить процесс понимания сложных процессов в производстве полупроводников. Игорь Каганович, ведущий научный сотрудник Принстонской лаборатории физики плазмы, Юрий Барсуков, ранее работавший в этой лаборатории, а ныне сотрудник компании Lam Research, и Торстен Лилл из Lam Research совместно участвовали в исследованиях, которые были опубликованы в журнале Journal of Vacuum Science & Technology A.
Использование новых плазменных технологий в производстве 3D NAND флеш-памяти открывает новые возможности для создания более плотных и эффективных устройств хранения данных. Это особенно важно в условиях постоянного роста потребностей в цифровой памяти в различных областях.
