3D NAND Flash中的缺陷演变

近年来，3D NAND闪存已成为非易失性存储器领域的热门话题。虽然平面NAND闪存仍在强劲发展，但要将平面技术扩展到低于20nm的长度，并满足即将到来的存储单元密度和成本目标，已经变得越来越困难。东芝在2007年发布了3D NAND的早期研究成果，其中闪存单元垂直堆叠以增加电池密度。从那时起，所有主要的闪存制造商都带着自己的闪存架构登上了这列火车。2013年，三星电子率先以a型闪存的形式推出了“V-NAND”固态驾驶。

虽然3D NAND Flash开发处于全面摆动，但制造这些垂直导向的内存字符串非常具有挑战性。我们之前曾经博客3D NAND过程中的问题一体化;这次，我们在3D NAND闪存处理期间使用Semulator3D探索缺陷演进，几乎在将缺陷粒子放置在各种位置的同时制造设备。

用于制造电池串的多材料薄膜堆的沉积需要额外的缺陷控制。如果缺陷或其他粒子嵌入到这些薄膜堆的底部，上面的层就会变形，从而产生的表面拓扑不再平坦。显然，缺陷会直接阻碍通道蚀刻，并阻止NAND串的通道到达地面(图2a)。不太明显的是，当缺陷不一定在电池串的路径上时，沟道蚀刻行为:产生的表面变形会影响沟道蚀刻或字线切割，并导致其他附近的字符串蚀刻不当，导致电池失效(图2b)。因此，各个工艺设备供应商都在努力通过减少缺陷和调整薄膜平滑度来改善薄膜沉积。

同时，浇口填充区域也会受到缺陷的不利影响。例如，在TCAT版本的3D NAND flash[2]中，氮化硅层通常用湿蚀刻去除，然后用高k/金属栅堆垛填充产生的区域。然而，如果缺陷在湿蚀刻后存在于悬垂区域，它会干扰浇口堆叠填充。使用SEMulator3D，我们在去除氮化物后的剩余氧化层之间放置一个缺陷(图3a)，然后继续下游处理。在一种情况下，缺陷实际上会导致在文字行中出现一个开口(图3b)。

使用SEMulator3D可以让我们评估复杂结构中的缺陷演化，如3D NAND flash。这些结果可以帮助工程师发现名义工艺流程中的潜在弱点，或者帮助他们查明各种类型的基于缺陷的设备故障。通过这些虚拟制造技术，可以节省学习周期，缩短3D NAND闪存的上市时间。

参考

[1]田中等，“基于冲孔和插拔工艺的超高密度闪存钻头成本可扩展技术”，2007年超大规模集成电路技术学术研讨会，2007。
“基于TCAT(太比特单元阵列晶体管)技术的超高密度NAND闪存的垂直单元阵列”，2009年超大规模集成电路技术学术研讨会，2009。