隨著人工智慧、物聯網等技術驅動數據量呈指數級增長，對更快速、高密度資料儲存方案的需求日益迫切。3D NAND 快閃記憶體以其垂直堆疊單元、最大化空間利用的優勢，成為未來儲存關鍵方向。
近期，科林研發（Lam Research）、科羅拉多大學博爾德分校（University of Colorado Boulder）及美國能源部普林斯頓等離子體物理實驗室（PPPL）合作研究取得重大突破。團隊成功開發更快速精準的等離子蝕刻製程，將 3D NAND 深孔蝕刻速度提升一倍以上 ，為更高密度、更高容量儲存裝置奠定基礎。
該研究聚焦改進 3D NAND 的深孔蝕刻關鍵環節。3D NAND 技術透過垂直堆疊儲存單元，在有限空間實現更大容量；而蝕刻深孔則是打造堆疊結構的關鍵。研究人員透過精確化學成分調整，利用氫氟化等離子體取代傳統氫氣和氟氣組合，顯著提升蝕刻效率與精度。
3D NAND 製造需在氧化矽、氮化矽交替層蝕刻深窄孔洞。等離子體做為部分電離氣體，被廣泛用於蝕刻製程。等離子體高能離子與材料原子作用，精確移除材料，形成孔洞。
實現深孔、窄孔、垂直光滑蝕刻效果並非易事。研究團隊不斷探索新配方與參數，尋求最佳方案。
▲ 二氧化矽和氮化矽的交替層（左）經過蝕刻形成一個深而垂直的孔（右）。（Source：Thorsten Lill/Lam Research）
氫氟化等離子體展現優異效能
低溫蝕刻成提升蝕刻品質關鍵策略。傳統低溫蝕刻用氫氣、氟氣，新研究採用更先進的氫氟化氣體等離子體。研究顯示，氫氟化等離子體無論單獨蝕刻氮化矽或氧化矽，均展現更優異效能。尤其同時蝕刻氧化矽、氮化矽交替層時，蝕刻速率從每分鐘 310 奈米提升至 640 奈米，提升超過一倍 ，蝕刻品質同步提升。
研究團隊亦探討三氟化磷（PF3）在二氧化矽蝕刻中的作用，發現添加 PF3 可將二氧化矽蝕刻速率提高四倍，但對氮化矽影響較小。研究還揭示副產物氟矽酸銨（ammonium fluorosilicate）的作用機制，以及水如何削弱其鍵結、加速蝕刻。
此突破性研究不僅革新 3D NAND 製造技術，更為未來高密度、高容量資料儲存開闢道路，推動電子設備發展，並為人工智慧、大數據等技術應用提供更強大基礎設施。
該研究已刊載於《Journal of Vacuum Science & Technology A》期刊。
- Scientists Discover a Game-Changing Way to Etch 3D NAND Memory
- Low-temperature etching of silicon oxide and silicon nitride with hydrogen fluoride
- Improving the way flash memory is made
（首圖來源：PPPL）
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