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傳統單層 CBA 架構僅能堆疊單組存儲陣列,當字線 WL 層數持續拉高至 400 層以上時,會出現單元電流大幅衰減、晶圓馬鞍形翹曲急劇惡化、存儲塊尺寸持續膨脹三大致命缺陷,完全無法支撐千層級 3D 閃存迭代。

本次 MSA-CBA 創新架構采用正向 F2F、背向 B2F 兩種銅直接鍵合交替堆疊模式,可在 CMOS 基底晶圓上逐層貼合多片獨立存儲陣列晶圓,每片陣列僅承載 218 根 WL,單原型樣片實現兩組 17 層陣列堆疊,規模化方案可疊加 3 層及以上陣列晶圓,將單片總 WL 規模拓展至 1000 根以上;架構采用獨立位線 BL 分區設計,每層陣列擁有專屬位線通路,支持多層陣列同時擦寫編程,大幅縮小存儲區塊面積,共用字線開關晶體管并優化階梯接觸區布局,芯片整體面積顯著縮減。

整套多層堆疊的核心制造瓶頸來自剝離 SL 層后產生微米級臺階,會破壞后續 B2F 鍵合界面平整度,報告配套全新二氧化硅填充 + 差異化化學機械平坦化工藝消除臺階落差,同時自研晶圓對準校正技術,可補償翹曲晶圓偏移誤差,500 節點菊花鏈測試證明 F2F 與 B2F 銅鍵合單鏈路電阻分布高度一致,互連均勻性達標量產標準;SEM 切片顯示兩片 218WL 陣列晶圓完成高精度鍵合,層間對準偏差可控。


器件可靠性層面,原型 MSA-CBA 樣品搭載 QLC 四階存儲單元,第一層、第二層陣列閾值電壓 Vth 分布高度重合,合并陣列的閾值裕量無明顯衰減,高溫數據留存 HTDR、高溫讀干擾 HTRD 加速測試后,兩層陣列 Vth 預算均未出現劣化,證明多層堆疊結構不會損傷電荷俘獲單元存儲穩定性,是全球首次實現多層堆疊 QLC 穩定工作驗證。
整套方案完整解決傳統 CBA 電流、翹曲、區塊三大縮放死穴,銅晶圓鍵合、平坦化、對準校正三大工藝具備量產落地條件,為 AI 大容量、高帶寬存儲提供千層 3D NAND 可行技術路徑。
鎧俠和閃迪在VLSI聯合發布的重磅成果,揭開了單層 CBA 3D NAND 堆疊物理極限,創新性推出多層陣列堆疊 MSA-CBA 架構,搭配 F2F/B2F 雙模晶圓銅直接鍵合、臺階平坦化、翹曲對準校正成套量產工藝。
依托 218WL 陣列晶圓堆疊原型、QLC 全維度可靠性測試量化數據,證實該架構可穩定支撐 1000 根以上字線超高密度閃存,同步解決單元電流衰減、晶圓翹曲、存儲塊過大三大行業核心痛點,完整披露器件結構、制程流程、電學可靠性全套工程驗證結果,是定義下一代大容量 3D NAND 主流技術路線。

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