NAND-flash waarin geheugencellen in verticale richting in groten getale op elkaar zijn gestapeld voor grotere capaciteit. Ingevoerd om de grens van vlakke schaalverkleining te omzeilen; het aantal lagen bedraagt inmiddels meer dan 200.
Japanse benaming: 3D NAND
“3D NAND” komt voor in 12 oefenvragen uit 7 onderwerpen, bijv. Etsen, Laagafzetting (CVD, PVD), Geavanceerde technologieën (3D-integratie, chiplets).
Vakgebied: SRAM en flashgeheugen
Vlakke (planaire) NAND-flash liep rond de generatie van 15 nm tegen grenzen aan: elke cel bevatte nog maar een handvol opgeslagen elektronen, en de koppeling tussen naburige cellen werd ernstig. 3D NAND, dat rond 2013 met 24 lagen in massaproductie ging, zet de celstring in plaats daarvan verticaal. Er wordt een dikke stapel afwisselende isolatie- en wordlinelagen gedeponeerd, waar cilindrische memory holes van ongeveer 100 nm breed doorheen worden geëtst, enkele micrometers diep. Het kanaal loopt omhoog door het gat, elke laag vormt rondom de gate van één cel, en de capaciteit groeit door lagen toe te voegen in plaats van cellen te verkleinen. Producten hebben inmiddels meer dan 200 lagen.
De meeste 3D NAND slaat lading op in een charge-traplaag van siliciumnitride in plaats van in een geleidende floating gate. Op de wand van het gat wordt conform een stapel van siliciumoxide, nitride en oxide (ONO) gedeponeerd, gevolgd door een dun polysiliciumkanaal. De lading blijft gelokaliseerd in traps in het nitride, zodat één defect niet de hele cel kan leegtrekken en de interferentie met buren laag is. Bij stapels van afwisselend oxide en nitride wordt het opofferings-nitride later via sleuven (slits) verwijderd met heet fosforzuur, waarna de holtes met CVD vanuit WF6 met wolfraam worden gevuld om de wordlines te vormen.
Memory holes hebben aspectverhoudingen van 50 tot 100, dus het etsen ervan is de bepalende uitdaging. Er zijn hardmaskers van amorf koolstof van enkele micrometers dik nodig, en gaten hebben de neiging uit te buiken (bowing), te verdraaien of taps toe te lopen; cryogeen etsen wordt ingevoerd om ze recht en snel te etsen. Zeer hoge stapels worden opgesplitst in twee of meer decks waarvan de gaten worden uitgelijnd en verbonden, wat string stacking heet. Voor het contacteren van honderden wordlines is aan de rand van de array een trap (staircase) nodig, gevormd door herhaald etsen en terugtrimmen van de resist. Het meten van gatvormen zonder doorsneden te maken heeft geleid tot röntgenverstrooiingsmethoden zoals CD-SAXS.
Sense amplifiers, page buffers en andere perifere schakelingen zaten oorspronkelijk naast de celarray. Door ze eerst te bouwen en de array erbovenop te stapelen, in benaderingen die CMOS under Array of Periphery under Cell heten, wordt ruwweg 20 tot 30% van het die-oppervlak bespaard, al moet de periferie dan de thermische stappen van de arrayvorming overleven. Een andere aanpak maakt de array en de perifere CMOS op aparte wafers en bondt die op elkaar, zodat elk een eigen geoptimaliseerd proces kan gebruiken en parallelle verwerking mogelijk is. Gecombineerd met drie of vier bits per cel (TLC of QLC) drukken deze stappen de kosten per bit omlaag.
Antwoord: C. Elk deel kan met een daarvoor geschikt proces worden gemaakt en het chipoppervlak kan kleiner worden
Wanneer de geheugencelarray en de perifere schakelingen (CMOS-schakelingen) elk met een optimaal proces op afzonderlijke wafers worden gemaakt en vervolgens worden gebonden en verbonden, liggen de perifere schakelingen onder de geheugencellen en kan het chipoppervlak kleiner worden. Omdat de vorming van de celarray hoge-temperatuurstappen bevat, worden de transistoren van de perifere schakelingen bij een aparte wafer niet door die warmte aangetast en kunnen ze hoogwaardiger zijn. Doordat de twee wafers parallel kunnen worden gefabriceerd, wordt ook de productietijd korter.
2D (planaire) NAND plaatst cellen naast elkaar op het waferoppervlak en wint dichtheid door ze te verkleinen. 3D NAND stapelt cellen verticaal langs kanalen in diepe gaten en wint dichtheid door lagen toe te voegen, waarmee de grenzen van interferentie en het aantal ladingsdragers van zeer kleine planaire cellen worden vermeden.
De eerste producten hadden 24 lagen, en devices in massaproductie hebben inmiddels meer dan 200 lagen, met hogere aantallen in aantocht. Zeer hoge stapels worden gebouwd in twee of meer decks die met elkaar worden verbonden.
Een charge-traplaag van siliciumnitride kan doorlopend op de wanden van de memory holes worden gedeponeerd, en de gelokaliseerde lading is minder kwetsbaar voor één enkel oxidedefect en veroorzaakt minder interferentie. Deze eigenschappen passen beter bij verticaal gestapelde strings dan geleidende floating gates.
Daarom wordt onderzoek en ontwikkeling gedaan aan 3D DRAM, waarbij cellen net als bij 3D NAND verticaal worden gestapeld; overwogen worden onder meer structuren waarin transistor en condensator horizontaal liggen en in vele lagen worden gestapeld, en cellen zonder condensator.
Welke uitspraak over de gedachte achter 3D DRAM, dat als mi…Vergeleken met gewone thermische oxidatie zijn het verschil in oxidatiesnelheid door kristaloriëntatie en de vertraging van de oxidatie bij hoeken klein, en ook nitridefilms kunnen worden geoxideerd, zodat het wordt gebruikt voor oxidatie van driedimensionale structuren zoals de fins van FinFET's en 3D NAND, en voor processen met een strikt thermisch budget.
Welke eigenschap van radicaaloxidatie met zuurstofradicalen…Bovendien is het smeltpunt hoog en is wolfraam bestand tegen degradatie door stroom, zodat het wordt gebruikt voor contactpluggen die transistors met de bedrading verbinden en voor de vorming van wordlijnen van 3D NAND.
Welk gas wordt als brongas gebruikt bij CVD van wolfraam?Met ALD kan de laagdikte per atoomlaag worden geregeld en is de stapdekking uitstekend, zodat het wordt gebruikt voor toepassingen die dunne, gelijkmatige lagen vereisen: hafniumoxide als High-k-gate-isolator, titaniumnitride voor metaalgates en barrièrelagen, zirkoniumoxide voor DRAM-condensatoren, lagen rond de ladingopslaglaag van 3D NAND en spacers voor multipatterning.
Welk voorbeeld van materialen die kenmerkend met ALD worden…Canon heeft een apparaat voor massaproductie ontwikkeld en de praktische toepassing, onder meer voor 3D NAND, wordt voortgezet, maar het onderdrukken van defecten en overlay zijn uitdagingen.
Hoe heet de techniek waarbij een matrijs (mold) met een fij…Aspectverhouding Selectiviteit CMOS Plasma Thermische oxidatie Kristaloriëntatie FinFET CVD Silaan (SiH4) ALD (atomic layer deposition)