文章来源：半导体与物理
原文作者： jjfly686
选用特定晶向的硅片作为衬底
3D NAND的制造始于选用具有特定晶向（如<100>或<110>）的高质量单晶硅片作为衬底。选择合适的硅片晶向对于后续的工艺步骤至关重要，因为它直接影响到晶体管的性能和可靠性。
采用CVD交替沉积多层薄膜
接下来，利用化学气相沉积（CVD）技术，在硅衬底上交替沉积多层薄膜，直至达到所需的层数。常见的两种材料组合为氧化物-氮化物和氧化物-多晶硅，其中三星公司选择了氮化硅和二氧化硅作为其3D NAND产品的材料体系。这一过程的挑战在于确保高堆叠层数的薄膜具有精确的厚度和良好的均匀性，这对于维持器件性能的一致性和可靠性至关重要。
沉积沟道刻蚀用的硬掩膜
为了实现后续的精细图案化，需要在多层薄膜上沉积一层硬掩模，这通常是具有高耐蚀刻性的无定形碳膜。该掩模层将保护不需要刻蚀的部分，并指导后续的沟道刻蚀过程。刻蚀过程中使用的气体主要为氧气（O2），并辅以氮气（N2）和氢气（H2）以优化刻蚀效果。
通过刻蚀将硬掩膜开口
在硬掩模上使用光刻技术定义出需要刻蚀的区域后，通过干法刻蚀去除指定位置的硬掩模，暴露出下面的多层薄膜。这一步骤是精确控制器件尺寸和形状的关键。
沟道通孔刻蚀
接下来，采用含氟气（如SF6或CF4）进行沟道通孔的刻蚀，这一过程需要非常高的精度来确保每个通孔都能准确地穿透所有层，到达底部的硅衬底。
台阶刻蚀
随后，进行台阶刻蚀，分别使用不同的气体组合针对氧化硅（如CF4/CHF3）和氮化物（如CH2F2）进行处理，以形成所需的结构。
狭缝刻蚀
狭缝刻蚀是为了进一步细化结构，为之后的字线形成做准备。这一过程同样需要高度的精度和控制。
刻蚀SiNx形成字线
在完成狭缝刻蚀后，使用特定制程刻蚀氮化硅（SiNx）以形成字线，这是连接各个存储单元的重要部分。
字线填充与沟道通孔填充
在形成字线后，依次填充钛氮化物（TiN）和钨（W）等导电材料，以实现良好的电学连接。同时，还需要对沟道通孔进行填充，确保每个存储单元都能有效地与外部电路连接。
沟道通孔填充
使用多种材料填充，包括栅极氧化层、浮栅层、隧穿氧化层、有源区多晶硅、还有中心区的SiO等等。
接触孔刻蚀
进行接触孔的刻蚀，以建立从顶部金属层到存储单元的连接。接触孔的刻蚀同样需要高精度和控制。
接触孔填充
最后，使用导电材料（如铝或铜）填充接触孔，确保低电阻和稳定的电学性能。
3D NAND的制造是一个复杂而精密的过程，涉及多个关键步骤和技术。随着技术的不断进步，未来的3D NAND有望实现更高的存储密度、更快的数据读写速度以及更低的能耗，继续推动信息存储技术的发展。
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