Forscher finden schnellere Methode zur Ätzung tiefer Löcher für 3D NAND-Technik
Neue Plasma-basierte Kryo-Ätztechnik verdoppelt Ätzgeschwindigkeit, verbessert Effizienz und senkt möglicherweise die Speicherkosten, aber realer Einfluss ist noch unklar

Die 3D-NAND-Flash-Speicher unterscheidet sich von herkömmlichem einlagigem NAND, da er Speicherzellen vertikal stapelt, um mehr Speicherplatz in kleineren Bereichen unterzubringen. Der Prozess beinhaltet das präzise Aushöhlen tiefer Löcher in abwechselnden Schichten aus Siliziumoxid und Siliziumnitrid, was bisher recht langsam war – bis jetzt. Ein Forschungsteam von Lam Research, der Universität von Colorado Boulder und dem Princeton-Plasmaphysiklabor des US-Energieministeriums hat eine plasma-basierte Technik entwickelt, die die tiefen, schmalen Löcher, die für den 3D-NAND-Speicher benötigt werden, wesentlich schneller ätzen kann, wie in einem Artikel im „Journal of Vacuum Science & Technology A“ behauptet wird.
Wird es den Endbenutzern zugutekommen?
Der Ansatz des Teams verwendet einen kryogenen Ätzprozess mit Wasserstofffluoridplasma anstelle der herkömmlichen Methode. „Die Kryo-Ätzung mit Wasserstofffluoridplasma zeigte im Vergleich zu früheren Kryo-Ätzprozessen, bei denen separate Fluor- und Wasserstoffquellen verwendet wurden, eine signifikante Steigerung der Ätzgeschwindigkeit“, erklärte Thorsten Lill von Lam Research. Durch die Verwendung der neuen Methode stieg die Ätzgeschwindigkeit der Schichten von 310 Nanometern pro Minute auf 640 Nanometer pro Minute – die Effizienz hat sich mehr als verdoppelt. „Die Qualität der Ätzung scheint sich ebenfalls verbessert zu haben, und das ist signifikant“, fügte Lill hinzu.
Die Forschenden untersuchten auch die Auswirkungen von Phosphortrifluorid, das während des Prozesses hinzugefügt wurde. Die Zugabe davon vervierfachte die Ätzgeschwindigkeit für Siliziumoxid, hatte jedoch nur eine marginale Auswirkung auf die Siliziumnitridschicht. Sie untersuchten auch Ammoniumfluorsilikat, ein Chemikalie, die während des Ätzprozesses entsteht, wenn Siliziumnitrid mit Wasserstofffluorid reagiert. Dies verlangsamt den Ätzprozess, aber die Zugabe von Wasser wirkte dem entgegen.

Obwohl der technische Fortschritt zu loben ist, sind die praktischen Auswirkungen weniger klar. Schnellere und bessere Ätzgeschwindigkeiten können die Produktion vereinfachen und beschleunigen, aber ob sich diese Einsparungen auf bessere oder preiswertere Speichergeräte auswirken, bleibt abzuwarten. „Die meisten Menschen kennen NAND-Flash-Speicher, weil sie in Speicherkarten für Digitalkameras und USB-Sticks verwendet werden. Sie kommen auch in Computern und Mobiltelefonen zum Einsatz. Diesen Speicher noch dichter zu machen, damit noch mehr Daten auf die gleiche Fläche gepackt werden können, wird zunehmend bedeutend, da unsere Datenspeicherbedürfnisse aufgrund des Einsatzes künstlicher Intelligenz wachsen“, erklärte Igor Kaganovich, ein leitender Forschungsphysiker am PPPL.