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应用材料公司宣布推出全新Centura® Avatar&8482;刻蚀系统

2019-12-04 17:19:39来源:励志吧0次阅读

今天,应用材料公司宣布推出全新的Applied Centura Avatar刻蚀系统。该系统主要针对高深宽比刻蚀应用,如制造新兴的三维NAND存储结构。

NAND闪存市场在过去的十年中一直呈指数式增长。一直以来,闪存都是沿水平方向的两个维度在扩展,但这种方法已经趋近其物理和电学极限。为了突破这一极限,芯片厂商引入了第三个(垂直)维度。这一三维概念于2007年首次公开,并被所有主要的存储器制造商用作未来存储器微缩的解决方案。

要了解三维NAND闪存结构,还要从二维NAND闪存串(一般包括32个或64个存储单元)开始。将二维闪存串沿其中点拉出并对折,再将该折叠结构立起来(如图1所示)。在这样的三维结构中,源和漏位于顶端,存储单元被垂直叠放,而连接线位于底端。这意味着数十亿个触点必须被连接,极高的深宽比已成必然,刻蚀工艺将面临全新挑战,而且可以说是迄今遇到的最复杂的挑战(如图2所示)。

图1. 三维NAND结构

第一个挑战涉及掩膜开通步骤,这个步骤将打通指导后续刻蚀工艺的模板。此处的挑战是,掩膜的厚度如今超过了我们之前处理过的任何掩膜。深宽比增至约20:1,这意味着刻蚀的速率必须足够高才能满足产量需求。掩膜刻蚀也必须几近完美。由掩膜开通工艺所产生的任何误差都将被传递到整个叠层。

接下来,沟槽刻蚀必须通过一叠交互变化的材料向下延伸,以制造出深宽比非常高的沟槽 垂直方向30:1,而水平方向甚至更高。为了确保器件间性能的高度一致,沟槽刻蚀必须一直向下,经过一个很长的结构,而中间不能有任何弯转或其它变形。后续的接触通孔刻蚀类似于栅极沟槽,即也需要通过交互变化的叠层材料。但这个步骤中的深宽比约为60:1。同样,刻蚀必须保持完全垂直,直到通过整个交互变化的叠层材料,因为弯转或变形会影响接触通孔精确着陆到微小的接触垫。

图2. Applied Centura Avatar高深宽比刻蚀系统具有的突破性功能,克服了三维NAND结构所带来的前所未有的挑战。

图注:

Channel hole:接触通孔

Billions per die:数十亿/芯片

Staircase contact:阶梯式触头

Gate trench:栅极沟槽

Millions per die:数百万/芯片

Hard mask open:硬掩膜打通

Layers:层

Cell:单元

Periphery:边缘

资料来源:VLSI和IEDM出版物

阶梯式接触通孔刻蚀包括低深宽比和极高深宽比结构的刻蚀,这两种刻蚀必须同时进行,以获得最高经济效益生产。这要求在刻蚀低深宽比结构并停在其下面一层的同时,继续刻蚀高深宽比结构并不出现刻蚀中止或形貌变异。

时至今日,所有的刻蚀系统都无法应对这些挑战。应用材料公司新推出的Applied Centura Avatar系统具有专门应对三维NAND挑战的突破性功能,在以上所述的每个步骤中都能表现出独一无二的卓越性能。凭借其独特的高频等离子体源、多频偏振源和步进式温度控制功能,Avatar系统可通过多种材料叠层、突破性的形貌和针对阶梯式结构的多深度接触的选择性性能,在高深宽比结构中获得垂直形貌。除了这些优势之外,该系统的刻蚀速率极高,可使系统生产率达到最高水平。

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