So überwindet Applied Materials die Grenzen der 3D-Chip-Fertigung

Das Centris Spectral SiN ALD System ändert dies durch den Einsatz einer innovativen Mikrowellenplasma-Technologie anstelle der üblichen kapazitiv oder induktiv gekoppelten Plasmaquellen . Im Mikrowellenplasma können hohe Radikaldichten erzeugt werden, ohne dass ein energiereicher Ionenbeschuss die empfindlichen Nanostrukturen beschädigt.

Diese Fähigkeit ermöglicht die Abscheidung dichter, gleichmäßiger SiN-Schichten selbst in extremen Strukturen mit hohem Aspektverhältnis – wie den inneren Spacern und Gate-Dielektrika vertikal gestapelter Nanosheets. Gleichzeitig bleibt die Wafer-Temperatur niedrig genug, um die umliegenden Materialien zu schützen .

Skalierungshürden in Logik und Speicher

Bei Logikchips ermöglicht das System erstmals eine gleichmäßige dielektrische Beschichtung in den beengten Geometrien von GAA-Transistoren. Während Samsung, TSMC und Intel die 2-Nanometer-Fertigung und darunter anpeilen, ist die Fähigkeit, Isolatorschichten in den vollständig umschlossenen Gate-Strukturen präzise zu platzieren, unverzichtbar . Ohne solche Werkzeuge würden Leckströme, Zuverlässigkeit und Ausbeute massiv leiden.

Bei Speicherchips unterstützt die Anlage zudem die gleichmäßige SiN-Abscheidung in mehrlagigen 3D-NAND-Stapeln. Da die Hersteller inzwischen über 200 Lagen anstreben, werden die vertikalen Kanäle immer tiefer, was eine durchgehend gleichbleibende Filmqualität entlang der gesamten Säule erfordert .

Producer Selectra Mo Etch: Molybdän selektiv entfernen – ohne Kollateralschäden

Das zweite vorgestellte System, Producer Selectra Mo Etch, adressiert ein ebenso hartnäckiges Problem: das selektive Entfernen von Molybdän (Mo) – dem neuen Wortleitungsmetall der Wahl im fortschrittlichen 3D-NAND – mit atomarer Präzision und ohne die angrenzenden Materialien zu beeinträchtigen .

Es nutzt speziell entwickelte Radikal-Chemien, die mit Molybdän reagieren, nicht aber mit den umgebenden Dielektrika, anderen Metallen oder Halbleitern. Dies ermöglicht ein beschädigungsfreies Ätzen an engen, tief liegenden Stellen, wo physisches Sputtern oder nasschemische Verfahren zu Unterätzungen, Korrosion oder zum Kollabieren der Strukturen führen würden .

Skalierungshürden in Speicher und Logik

Das Haupteinsatzgebiet ist die Trennung der Wortleitungen im 3D-NAND. Da die Speicherhersteller immer mehr Lagen stapeln – über 200 und mehr –, müssen die Molybdän-Wortleitungen im Inneren des Speicherstapels sauber voneinander isoliert werden. Jeder versehentliche Ätzschaden an benachbarten Isolatoren oder Floating Gates würde die Zelle ruinieren. Die Fähigkeit des Selectra-Systems, Molybdän punktgenau an den richtigen Stellen im Stapel zurückzuätzen, ist der Schlüssel, um die 3D-NAND-Skalierung am Laufen zu halten .

In der Logik bietet das System eine atomgenaue, beschädigungsfreie Entfernung von Metallfilmen in engen 3D-Strukturen. Mit dem Übergang der Transistordesigns von FinFET zu GAA steigen die Anforderungen an die Präzisionsätzung für die Definition von Kontakten, Gates und Verbindungen dramatisch an .

Warum diese Werkzeuge für das KI-Chip-Rennen entscheidend sind

Beide Anlagen stehen im Zentrum eines umfassenderen Branchenwandels. Die Nachfrage nach KI-Rechenleistung zwingt die Chip-Designer, gleichzeitig auf GAA-Logikarchitekturen und 3D-NAND mit mehr Lagen zu setzen. So entsteht ein Ausrüstungs-Engpass, den die Lithographie allein nicht lösen kann .

Leistung, Energieeffizienz und Fertigungsausbeute hängen heute genauso vom Material-Engineering ab – davon, wie gut eine Fab einen nur 2 Nanometer dicken Isolator abscheiden oder eine Metallleitung um wenige Atomlagen zurückätzen kann – wie von der optischen Auflösung. Applied Materials bezeichnete diese Werkzeuge explizit als Wegbereiter für KI-Chips und betonte, dass die Roadmaps seiner Kunden bereits in der Volumenproduktion darauf aufbauen .

Indem sie die anspruchsvollsten Präzisionsprobleme in Logik und Speicher lösen, positionieren sich diese zwei Systeme so, dass Applied Materials die Investitionen in Ausrüstung abschöpfen kann, die mit den gleichzeitigen Sprüngen der Branche zum 2-Nanometer-Logik-Node und zu hochlagigen 3D-NAND-Stapeln einhergehen .