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存储芯片的制造流程与逻辑芯片大体相近,可类比房屋建造拆解为三大核心步骤,同时贯穿

存储芯片的制造流程与逻辑芯片大体相近,可类比房屋建造拆解为三大核心步骤,同时贯穿全流程的质量管控与独特设备需求,是其制造环节的关键亮点:

第一步是“打地基”——作为制造起点,先将高纯度硅锭经拉晶、切片、抛光等工艺处理,制成平整光滑的硅晶圆,这便是承载芯片所有结构的“地基”。

第二步是“主体建造”(即前道工艺),也是最复杂的核心环节。本质是在晶圆上反复进行“材料添加”与“图形雕刻”的循环,最终构建数以亿计的存储单元和电路:通过ALD(原子层沉积)、CVD(化学气相沉积)技术层层堆叠“搭建框架”,再用光刻工艺“绘制蓝图”定义图形,最后通过刻蚀“精细雕琢”出深孔、沟道等关键结构。

第三步是“封顶装修”——前道工艺完成后,需对晶圆上的单个芯片进行测试与封装,使其成为可直接使用的最终产品。

值得注意的是,质量监控与检测会贯穿制造全程。存储芯片对缺陷近乎零容忍,一个微小瑕疵就可能导致整颗芯片失效,因此全流程检测是保障良率的关键。

从产品分类来看,主流存储芯片分为DRAM和3D NAND,二者结构差异显著:DRAM类似在平面上建造海量一致的“平房小区”,每个“平房”(由电容和晶体管组成)都具备极高精密性;3D NAND则像“摩天大楼”,通过垂直方向堆叠上百层结构,大幅提升存储密度。

相较于逻辑芯片,存储芯片制造对部分设备有着更高要求,这些设备也将更直接受益于存储产业链的扩产需求:

1. 高深宽比刻蚀机:作为3D NAND制造的标志性核心设备,需一次性穿透所有堆叠层,形成垂直通道孔(后续将填充形成存储单元的通道和栅极)。逻辑芯片多为二维平面结构,刻蚀深宽比要求较低;而3D NAND为实现百层堆叠,需刻蚀深度超100微米、直径仅100纳米左右的深孔/深槽,深宽比常超60:1甚至更高。

2. 叠对误差量测设备:逻辑芯片虽也需测量层间对准精度,但要求较低;3D NAND因需堆叠上百层,任何一层的微小偏移都会在垂直方向累积,导致顶层通道孔与底层电路错位,最终造成整片晶圆报废,因此需要更频繁、更精准的叠对误差量测。

3. 电容结构专用原子层沉积(ALD)设备:DRAM的每个存储单元都需一个圆柱形或立体化电容器存储电荷,该电容需在极小空间内实现超大表面积。这就要求ALD设备以原子级精度,在深孔内壁沉积均匀、无缺陷的高K介质层,其质量直接决定DRAM的性能与可靠性。