北方华创发布3D DRAM刻蚀技术突破，实现500:1选择比并助力绕开EUV限制

北方华创在IEEE期刊发表学术论文，公布了下一代存储芯片3D DRAM制造工艺的突破性进展，开发出一种两步循环刻蚀技术。西方对华半导体设备出口管制持续收紧，先进制程极紫外（EUV）光刻机获取受限。在传统DRAM制造中，EUV光刻机用于在二维平面上雕刻精细电路纹路；缺乏EUV设备时，仅依赖深紫外（DUV）设备在水平维度缩小线宽会面临物理与工艺层面的多重制约。3D DRAM被视为DRAM技术演进的下一阶段，其核心理念是转向垂直制造架构，通过层层堆叠晶体管提高存储单元密度，与NAND闪存向3D堆叠演进的路径类似。

论文针对硅（Si）与硅锗（SiGe）交替堆叠的64层3D DRAM结构。该方案中，Si与SiGe薄膜交替沉积，随后需将SiGe层精准刻蚀剥离，在留下的Si层间空隙中构建字线、位线和栅极等结构。高深宽比结构下的横向选择性刻蚀是行业难题，易引发两类缺陷：一是刻蚀选择比不足导致硅骨架受损；二是微负载效应导致底部反应产物与杂质沉积堆积，各层刻蚀严重不均匀。为化解这一问题，北方华创设计了两步循环刻蚀技术。第一步，利用无偏置的电中性氟自由基对SiGe层定点刻蚀，该反应对SiGe具有极高选择性，并在硅层表面形成氟化锗保护膜，隔绝硅层遭受侵蚀；第二步，引入反应气体清理底部副产物沉积，确保刻蚀气体在垂直方向顺畅流动并实现纵深穿透。

北方华创披露的数据显示，该工艺实现了超过500:1的SiGe与Si刻蚀选择比，刻蚀SiGe的速率比硅层快500倍以上；在厚度为200纳米的夹层结构中，硅层单次损耗控制在10埃（1纳米）以内。此外，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，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问题。