突破性3D NAND闪存蚀刻技术可加速固态硬盘的生产

研究人员开发出一种氟化氢等离子体技术，可将三维 NAND 闪存芯片制造过程中的蚀刻速度提高一倍，新蚀刻工艺可提高手机、相机和计算机的数据存储密度。

标准 NAND 闪存用于微型 SD 卡、USB 驱动器以及电脑和手机中的固态硬盘。 为了在更小的空间内容纳更多的千兆字节，制造商开始在一种称为 3D NAND 的工艺中垂直堆叠存储单元。

3D NAND 的进步已经推动芯片设计超过 200 层，美光、SK 海力士和三星等公司已经瞄准 400 层技术，以提高存储密度。 然而，更高的层数也带来了更高的制造复杂性。 其中一个要求特别高的工艺是蚀刻，这需要在交替的氧化硅和氮化硅层上一层一层精心雕刻出精确的孔洞。

来自 Lam Research、科罗拉多大学博尔德分校和普林斯顿等离子体物理实验室 (PPPL) 的研究人员开发了一种新技术来简化这一过程。 它使用低温（低温）氟化氢等离子体来蚀刻孔。 在实验中，蚀刻速度提高了一倍多，从旧方法的每分钟 310 纳米提高到他们方法的每分钟 640 纳米。 他们还发现，这样蚀刻出的孔更干净。

看到这样做的好处，研究人员尝试在氟化氢等离子配方中添加一些其他成分。 三氟化磷作为二氧化硅蚀刻的氮气助推剂，使蚀刻速度提高了四倍。 他们还测试了氟硅酸铵。 研究小组在《真空科学与技术杂志》（Journal of Vacuum Science & Technology）上发表的一项研究中详细介绍了他们的发现。

研究人员发现了氟化氢等离子体的好处，并探索在这种配方中添加一些其他成分。 三氟化磷起到了促进二氧化硅蚀刻的作用，使蚀刻速度提高了四倍。 他们还测试了氟硅酸铵。 研究结果全文见发表在《真空科学与技术杂志》（Journal of Vacuum Science & Technology）上的研究。

虽然仍存在一些挑战，但新技术可以克服制造方面的重大障碍。 PPPL 首席研究物理学家伊戈尔-卡加诺维奇（Igor Kaganovich）指出，随着采用人工智能，数据需求不断增长，提高内存密度至关重要。

至于这是否会为消费者带来更便宜或更高密度的 NAND 芯片，现在下结论还为时尚早。 这项技术仍需经过商业验证，并按比例进行大规模生产。 即使制造商采用了这种工艺，也不能保证任何成本节约都能惠及消费者。