北方华创在IEEE期刊发表学术论文，宣布3D DRAM制造工艺取得重大技术突破

国内半导体设备龙头企业北方华创近日在国际权威期刊《IEEE》上发表的学术论文披露，该公司已在下一代3D DRAM存储芯片制造工艺上取得重大技术突破，开发出一种创新的两步循环刻蚀工艺。这项突破有望帮助以长鑫存储为代表的本土存储芯片厂商绕开极紫外光刻机的封锁，为国产3D DRAM的自主量产开辟一条全新的技术路径。

在西方对华半导体设备出口管制持续收紧、EUV光刻机禁运成为常态的背景下，中国半导体行业正将研发重心从传统的二维平面微缩转向三维垂直堆叠技术。3D DRAM被普遍视为DRAM技术演进的下一阶段，其核心理念是通过垂直堆叠晶体管来显著提高存储单元密度，正如NAND闪存此前向3D堆叠演进一样。这一技术路线为中国存储芯片产业提供了一种避开光刻壁垒的现实可能。

北方华创在论文中阐述的方案专门针对硅与硅锗交替堆叠的64层3D DRAM结构。在制造流程中，需要将硅锗层精准刻蚀剥离，在留下的硅层空隙中构建字线、位线和栅极等微观结构。然而，高深宽比结构下的横向选择性刻蚀一直是困扰行业的公认难题——刻蚀选择比不足会导致硅骨架受损，而微负载效应则会造成底部反应产物沉积堆积，使各层刻蚀严重不均匀。

为化解这一工程挑战，北方华创设计了一种将工艺切分为“刻”与“清”两个阶段循环迭代的创新技术。第一阶段利用无偏置的电中性氟自由基对硅锗层进行定点刻蚀，该反应材料对硅锗表现出极高选择性，并在硅层表面形成一层细密的氟化锗保护膜，最大限度隔绝硅层遭受侵蚀。第二阶段再引入反应气体清理底部的副产物沉积，确保刻蚀气体能够在垂直方向上顺畅流动并实现纵深穿透。

根据北方华创披露的数据，该工艺实现了超过500:1的硅锗与硅刻蚀选择比，意味着刻蚀硅锗的速度比硅层快500倍以上；在厚度为200纳米的夹层结构中，硅层的单次损耗控制在10埃（1纳米）以内。更为关键的是，论文指出该工艺在跨越64对交替层堆叠的结构中实现了超过95%的结构均匀度，即使在最底层的结构厚度也能达到至少190纳米，有效消除了纵深刻蚀不均的顽疾。

业界分析认为，长鑫存储若能将北方华创的国产刻蚀设备与相关工艺整合至产线中，将大幅提升其向3D DRAM自主量产演进的可行性。在不必依赖西方极紫外光刻机的前提下，国产存储芯片厂商有望持续提升产品密度与性能，从而在全球存储芯片产业格局重塑中占据更具弹性的竞争地位。就在8月底，长鑫存储刚刚宣布LPDDR6全球首发量产，如今北方华创在3D DRAM制造设备上的突破，正在推动国产存储产业形成“芯片设计+制造设备”的双轮驱动格局。