北方华创,重大突破!



据今日半导体媒体消息,国内半导体设备龙头企业北方华创近日在IEEE期刊发表学术论文,宣布在下一代3D DRAM(动态随机存取存储器)制造工艺上取得重大技术突破。该公司开发出一种创新的“两步循环刻蚀”工艺,有望帮助长鑫存储等本土厂商绕过EUV(极紫外)光刻机封锁,推进3D DRAM的自主量产。
垂直堆叠:突破EUV封锁的新路径
EUV光刻机是先进制程的“门票”,其核心优势在于能在硅片上水平雕刻出极精细的电路纹路。然而,受海外设备管制影响,单纯依赖深紫外(DUV)设备在水平维度上缩小线宽已遭遇物理与工艺瓶颈。此前,华为宣布的Tau Scaling(LogicFolding架构)技术曾引发行业轰动,其核心正是将逻辑电路折叠,用垂直堆叠取代EUV的水平微缩。
如今,北方华创的最新研究表明,国产存储芯片正在采用类似的“换道”策略。3D DRAM的核心理念是将晶体管从传统的二维平面微缩转向三维垂直堆叠,通过层层堆叠来提高存储单元密度。当EUV的“水平雕刻”被封锁时,垂直堆叠成为了另一条突围之路。
两步循环刻蚀:攻克高深宽比行业难题
在3D DRAM制造中,硅(Si)与硅锗(SiGe)薄膜交替沉积后,需将SiGe层精准刻蚀剥离,在留下的Si层间空隙中构建字线、位线和栅极等微观结构。然而,这一过程面临两大行业痛点:一是刻蚀选择比不足导致硅骨架受损;二是微负载效应造成底部反应产物堆积,各层刻蚀严重不均匀。
北方华创提出的两步循环方案精准化解了上述难题:
- 第一阶段(定点刻蚀):利用无偏置的电中性氟自由基对SiGe层进行定点刻蚀。不带电荷的自由基不受深孔底部电场畸变影响,能精准到达64层堆叠的最深处,并在硅层表面形成一层细密的氟化锗保护膜,最大限度隔绝硅层侵蚀。
- 第二阶段(清理副产物):引入反应气体清理底部的副产物沉积,消除微负载效应,确保刻蚀气体在垂直方向上顺畅流动并实现纵深穿透。
核心数据达到国际一流水准
据论文披露,该工艺实现了超过500:1的SiGe与Si刻蚀选择比,意味着刻蚀SiGe的速度比刻蚀硅层快500倍以上。在厚度为200纳米的夹层结构中,硅层的单次损耗被严格控制在10埃(1纳米)以内。更为关键的是,该工艺在跨越64对交替层堆叠的结构中实现了超过95%的结构均匀度——这意味着即使在最底层,结构厚度也能达到至少190纳米,有效消除了纵深刻蚀不均的顽疾。
国产存储迎来“换道抢跑”机遇
业界分析认为,北方华创的这一工艺突破,正是为长鑫存储等本土DRAM厂商搭建的“绕开前道光刻壁垒的工艺工具箱”中的关键一环。长鑫存储若能将国产刻蚀设备与相关工艺整合至产线中,将大幅提升其向3D DRAM自主量产演进的可行性。
真正的产业突围,是在被封锁的方向上找到一条别人没想到的路。北方华创的两步刻蚀工艺表明,国产存储芯片产业正在用垂直堆叠的“加法”,绕过水平线宽的“减法”。依托成熟DUV设备与先进刻蚀工艺的组合,国内存储厂商有望在下一代AI存储赛道实现错位竞争,拿到对等国际玩家的“换道抢跑”机会。


