小小一颗芯片存储超TB容量数据:闪存是如何制造出来的?

2020-02-20 13:23:20

  大到电脑手机,小到穿戴设备,我们日常生活中的各种数码电子设备几乎都离不开闪存。

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  要说闪存是如何制造的,在1987年发明闪存的东芝应该很有发言权了。闲来无事,笔者通过东芝存储的官网寻觅了与闪存制造相关的一些信息,一起来看这种黑色小芯片到底是如何制造出来的。

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  当前我们使用的闪存大多属于3D闪存,它是将闪存单元立体堆叠而来,灵活地解决了半导体制程发展遇到的瓶颈。东芝在2007年首次在IEEE学术会议上展示了三维(3D)闪存技术:

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  由东芝发明的BiCS闪存经过48层和64层发展后,目前已发展为96层堆叠的BiCS4。

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  下图是东芝存储BiCS4闪存(尚未封装的die),它采用96层堆叠结构,拥有TLC和QLC两种类型,后者实现了1.33Tb/die的存储密度。

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  为了实现一层层的堆叠效果,东芝存储在3D闪存的制造过程中广泛应用了等离子蚀刻技术,将电极和介电层交替堆叠,然后在所有层上穿孔,并在通孔内沉积介电膜,形成电极柱。

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  为了获得理想的孔形状,东芝研发了新的掩膜材料和蚀刻气体,并通过表面和气体层控制技术增加闪存堆叠层数。

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  作为精密的半导体工艺产品,制造完成的闪存晶圆需经过高度精确的缺陷检查。东芝用SEM扫描电子显微镜解和机器学习技术,高效发现和排除制造过程中产生的缺陷,保障闪存品质。

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  由于物理限制的原因,半导体光刻工艺的成本不断增加,东芝正研发纳米压印光刻技术,使用压印将模板上的纳米级图案转移到晶圆上。该技术是备受期待的下一代光刻方法,可用较低成本实现先进的存储器制造。

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  作为NAND闪存的发明者,东芝存储已于2019年10月1日起改名为Kioxia(中文名铠侠)。Kioxia是日语kiodu(存储)和希腊语axia(价值)的组合:融合存储和价值,通过存储推动世界进步。

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