应用材料推两款3D微缩设备助力高堆叠闪存芯片生产

一个值得关注的动态：当地时间6月15日，全球半导体设备巨头应用材料公司，正式发布了两款专为“3D芯片微缩技术”打造的新一代设备。这并非常规升级，而是精准针对当前尖端芯片制造中最大的技术挑战——在越来越深、越来越窄的三维结构内实现高精度材料沉积与去除。

简而言之，这两款设备共同服务于一个核心目标：助力芯片制造企业在逻辑芯片与存储芯片领域进一步挖掘性能、能效与良率的提升空间，为下一代AI芯片奠定制造基础。应用材料被业界誉为“半导体设备超市”，其产品线几乎覆盖除光刻机之外的全部晶圆前道工艺——从薄膜沉积、材料改性，到原子级精度的材料去除，一应俱全。在AI加速芯片、先进逻辑与存储芯片的生产链条中，它扮演着不可替代的角色。

目前，应用材料正加速推进其EPIC（设备与制程创新暨商业化）创新平台战略。2024年，该公司宣布在硅谷建设一座名为“设备与制程创新暨商业化（EPIC）”中心，这不仅是美国半导体设备研发领域史上最大的单笔投资，更计划于2026年正式投入运营。其目标非常明确：大幅缩短突破性技术从实验室验证到量产应用的转化周期。

那么，为什么这些新设备如此必要？根本原因在于：人工智能对芯片性能的需求持续攀升，芯片内部物理架构日趋复杂与精密。在相同面积的芯片上，需要集成更多堆叠硬件，密度日益增大。正如应用材料半导体产品集团总裁普拉布·拉贾（Prabu Raja）所指出的，从晶体管结构到存储器堆叠，芯片制造商迫切需要新的技术手段，以实现在极为复杂的3D架构中精准沉积并选择性去除材料。

此次发布的两款设备分别对应芯片制造中最核心的两大工艺：沉积与刻蚀。二者可协同工作，为芯片制造商提供对高深宽比结构中介电薄膜沉积与金属去除的精确调控，在先进制程节点上实现更均匀的材料处理。这使逻辑芯片与存储芯片的“3D微缩”得以持续演进，同时大幅提升器件性能、工艺控制精度以及可制造性。

Centris pectral氮化硅ALD沉积设备：专为未来3D堆叠芯片打造的高性能方案

氮化硅（SiN）是芯片制造中不可或缺的基础功能材料，广泛应用于器件表面钝化、介质隔离、光刻侧墙制备等环节。然而，随着芯片向全环绕栅极（GAA）晶体管、高层数3D NAND等三维架构演进，器件结构愈发深窄。传统的等离子体沉积技术在高深宽比结构中难以实现自上而下的均匀成膜，薄膜质量也面临挑战。

这款新设备提供了一套低温氮化硅镀膜解决方案，其核心技术是创新的高密度微波等离子体技术。它能够在低温工艺条件下，于高深宽比的3D结构内部生成致密且均匀的氮化硅薄膜。薄膜本身的质量至关重要——如同为复杂衣物制作精致内衬，必须确保每一层都贴合到位。此外，该设备的生产效率较上一代显著提升，直接适配未来3D堆叠芯片的量产节奏，在良品率、芯片稳定性与生产成本之间实现了良好平衡。

Producer Selectra钼刻蚀机：干法精准去除钼，突破3D NAND技术瓶颈

再来看刻蚀环节。随着3D NAND闪存堆叠层数不断攀升，业界开始采用低电阻的金属钼（Mo）作为字线材料。虽然电阻降低了，但字线之间的精准隔离成为新的技术挑战。传统的湿法刻蚀技术在超高堆叠结构中，液态化学试剂难以渗透到深槽底部，导致刻蚀轮廓出现“上厚下薄”的问题，直接限制了存储芯片的性能提升和堆叠层数的进一步增加。

Producer Selectra钼刻蚀机是应用材料选择性刻蚀产品线的最新型号。其核心优势在于采用干法工艺，能精准去除多余的钼，并兼容数百层的高堆叠闪存结构。值得一提的是，此前的同类设备主要用于刻蚀绝缘层和硅材料，而此次新增了对金属钼的刻蚀能力，这意味着其未来应用范围将大幅扩展——覆盖NAND闪存、DRAM，乃至晶圆代工领域的逻辑芯片。

更关键的是，该设备已通过大规模量产验证。实际表现十分突出：显著缩小了3D NAND存储单元之间的性能差异，有效降低了芯片漏电问题，并增强了数据保持能力。简而言之，它让存储芯片更加稳定可靠、寿命更长。

据应用材料透露，这两款新设备目前已被全球领先的逻辑与存储芯片制造商导入生产线。它们将在2026年IEEE超大规模集成电路技术与电路研讨会（VLSI Symposium）上正式亮相。可以预见，它们将成为下一代AI芯片与存储芯片制造中两个不可或缺的关键“螺丝钉”。