China continúa buscando alternativas para reducir su dependencia de la litografía EUV, tecnología que permite acceder a procesos de fabricación más pequeños y que Estados Unidos restringe su uso a China. En esta ocasión, los fabricantes de semiconductores recibirían un importante avance de NAURA Technology Group, uno de los principales fabricantes chinos de maquinaria para semiconductores. Y es que esta compañía ha desarrollado un nuevo proceso de grabado destinado a facilitar la fabricación de futuras memorias 3D DRAM mediante estructuras apiladas de manera vertical.
NAURA ha demostrado una técnica concreta de grabado sobre estructuras SiGe/Si en laboratorio. Con ella, la industria nacional de chips de memoria experimentaría un gran impulso. Evidentemente, CXMT será uno de los principales beneficiados, y es que estamos hablando del mayor fabricante de DRAM de China. Recordando que incluso sus chips de memoria LPDDR6 debutarán la próxima semana junto al lanzamiento del nuevo Xiaomi 18 Fold.
NAURA logra grabar una estructura de 128 capas con una selectividad superior a 500:1
El planteamiento utilizado para desarrollar esta memoria 3D DRAM consiste en depositar, de forma alternativa, capas extremadamente finas de silicio (Si) y silicio-germanio (SiGe). Gracias a este diseño se consigue crear una gran estructura vertical. Tras ello, es necesario eliminar de forma selectiva el SiGe para generar cavidades entre las capas de silicio, dejando ese espacio para integra diferentes elementos de las celdas de memoria. El problema está en que el proceso debe retirar esas capas de SiGe sin deteriorar las capas de silicio, y todo ello manteniendo prácticamente el mismo resultado desde la parte superior hasta el fondo de una pila formada por decenas de capas.
NAURA asegura haber solucionado buena parte de este problema mediante un proceso cíclico de dos etapas basado en química de flúor. La primera etapa recurre al uso de radicales de flúor sin aplicar polarización al sustrato. Esto hacen que reaccionen preferentemente con el SiGe mientras que el silicio queda protegido. Después se realiza una purga asistida por plasma para eliminar los subproductos sólidos generados durante la reacción. Repetir este ciclo evita que estos residuos se acumulen en las zonas más profundas de la estructura, uno de los principales problemas conocidos como micro-loading.
Los resultados publicados son especialmente llamativos. NAURA declara una selectividad SiGe frente a Si superior a 500:1. Es decir, que el SiGe puede eliminarse más de 500 veces más rápido que el silicio que debe permanecer intacto. Al realizar un grabado lateral de 200 nanómetros de SiGe, la pérdida de silicio habría sido inferior a 10 Å, es decir, menos de 1 nanómetro. Además, la compañía obtuvo una uniformidad superior al 95% a través de 64 pares de capas SiGe/Si, lo que supone trabajar sobre una estructura formada por un total de 128 capas alternas.
La 3D DRAM permitiría depender menos de EUV, pero CXMT aún tendrá que esperar por ella
La importancia estratégica de esta tecnología para China reside en que la 3D DRAM cambia parcialmente la forma de aumentar la densidad de memoria. La DRAM convencional depende enormemente de reducir las dimensiones horizontales de las celdas utilizando procesos litográficos cada vez más avanzados. Sin acceso a las máquinas EUV de ASML, bloqueadas por EE.UU., los fabricantes chinos tienen que recurrir en mayor medida a una litografía DUV y técnicas de multi-patterning, utilizando varias exposiciones para conseguir estructuras que con EUV pueden realizarse de manera mucho más directa. Esto aumenta considerablemente la complejidad, el número de máscaras, los costes y los problemas de rendimiento de fabricación.
La alternativa es aumentar la densidad apilando las estructuras de forma vertical. Básicamente, es seguir el camino que años atrás permitió a la memoria NAND abandonar el escalado exclusivamente planar para convertirse en 3D NAND. En lugar de depender únicamente de hacer cada celda más pequeña, podrían mantenerse unas dimensiones horizontales más relajadas y aumentar la capacidad incrementando el número de capas. Ahora bien, NAURA todavía ha demostrado ser únicamente una pieza del enorme puzle necesario para fabricar 3D DRAM a nivel comercial. Aún se desconocen muchos detalles, aunque ya el primer paso importante está dado.
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