小小一顆芯片存儲超TB容量數據:閃存是如何製造出來的?

大到電腦手機,小到穿戴設備,我們日常生活中的各種數碼電子設備幾乎都離不開閃存。

小小一顆芯片存儲超TB容量數據:閃存是如何製造出來的?

要說閃存是如何製造的,在1987年發明閃存的東芝應該很有發言權了。閒來無事,筆者通過東芝存儲的官網尋覓了與閃存製造相關的一些信息,一起來看這種黑色小芯片到底是如何製造出來的。

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當前我們使用的閃存大多屬於3D閃存,它是將閃存單元立體堆疊而來,靈活地解決了半導體制程發展遇到的瓶頸。東芝在2007年首次在IEEE學術會議上展示了三維(3D)閃存技術:

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由東芝發明的BiCS閃存經過48層和64層發展後,目前已發展為96層堆疊的BiCS4。

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下圖是東芝存儲BiCS4閃存(尚未封裝的die),它採用96層堆疊結構,擁有TLC和QLC兩種類型,後者實現了1.33Tb/die的存儲密度。

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為了實現一層層的堆疊效果,東芝存儲在3D閃存的製造過程中廣泛應用了等離子蝕刻技術,將電極和介電層交替堆疊,然後在所有層上穿孔,並在通孔內沉積介電膜,形成電極柱。

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為了獲得理想的孔形狀,東芝研發了新的掩膜材料和蝕刻氣體,並通過表面和氣體層控制技術增加閃存堆疊層數。

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作為精密的半導體工藝產品,製造完成的閃存晶圓需經過高度精確的缺陷檢查。東芝用SEM掃描電子顯微鏡解和機器學習技術,高效發現和排除製造過程中產生的缺陷,保障閃存品質。

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由於物理限制的原因,半導體光刻工藝的成本不斷增加,東芝正研發納米壓印光刻技術,使用壓印將模板上的納米級圖案轉移到晶圓上。該技術是備受期待的下一代光刻方法,可用較低成本實現先進的存儲器製造。

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作為NAND閃存的發明者,東芝存儲已於2019年10月1日起改名為Kioxia(中文名鎧俠)。Kioxia是日語kiodu(存儲)和希臘語axia(價值)的組合:融合存儲和價值,通過存儲推動世界進步。

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