Naura Technology Group asegura haber desarrollado un proceso de grabado en dos etapas capaz de trabajar sobre 64 pares de capas de silicio y silicio-germanio para futuras memorias 3D DRAM. El método, descrito en un artículo publicado en IEEE, busca mejorar la uniformidad en profundidad y reducir el daño sobre las capas de silicio durante la fabricación.
La investigación resulta especialmente relevante para la industria china porque la 3D DRAM permitiría aumentar densidad mediante apilado vertical, reduciendo parte de la dependencia del escalado horizontal que exige litografía cada vez más avanzada. Naura afirma haber logrado una selectividad SiGe/Si superior a 500:1, pérdidas de silicio inferiores a 10 Å y una uniformidad estructural superior al 95%.
La 3D DRAM intenta superar los límites del escalado horizontal
La DRAM convencional continúa aumentando densidad mediante estructuras cada vez más pequeñas sobre el plano del silicio, pero esa estrategia se vuelve progresivamente más compleja. La 3D DRAM plantea apilar las estructuras de memoria verticalmente, siguiendo una filosofía parecida a la transición que transformó años atrás la memoria NAND.
En este tipo de arquitectura pueden alternarse capas de silicio (Si) y silicio-germanio (SiGe). Durante la fabricación, determinadas capas de SiGe deben eliminarse selectivamente para crear los espacios donde posteriormente se forman líneas de palabra, líneas de bit, puertas y otras estructuras necesarias para las celdas.
El problema es que el grabado debe avanzar a través de una pila muy profunda sin deteriorar las capas de silicio adyacentes ni perder uniformidad entre la parte superior y la inferior. Cuantas más capas se añaden, más difícil resulta conseguir que los reactivos alcancen las zonas inferiores con la misma efectividad.
El proceso de Naura divide el grabado en dos etapas
La solución descrita por Naura comienza utilizando radicales de flúor sin polarización eléctrica para atacar selectivamente las capas de SiGe. Según la compañía, este primer paso favorece la formación de una fina película protectora de fluoruro de germanio sobre el silicio, reduciendo el daño sobre las capas que deben permanecer intactas.
Después entra en juego una purga asistida por plasma, destinada a retirar los subproductos químicos que se acumulan durante el proceso. Esa acumulación es especialmente problemática en las zonas más profundas de una estructura multicapa porque puede impedir que el grabado continúe de forma homogénea.
La combinación intenta resolver dos limitaciones habituales. La primera es la baja selectividad, que provoca que el reactivo termine erosionando también el silicio. La segunda es el denominado micro-loading, donde residuos y diferencias locales de exposición hacen que las capas inferiores no se graben al mismo ritmo que las superiores.
Fuente de la imagen: Global Semi Research
Más de 500:1 de selectividad y menos de 10 Å de pérdida
Naura asegura haber conseguido una selectividad superior a 500:1 entre SiGe y Si. En términos prácticos, esto significa que el silicio-germanio se elimina más de 500 veces más rápido que el silicio durante el proceso, reduciendo considerablemente el riesgo de modificar las capas estructurales que deben conservarse.
La compañía sitúa además la pérdida de silicio por debajo de 10 angstroms, aproximadamente un nanómetro. En procesos donde cada capa debe mantener dimensiones extremadamente controladas, una erosión tan reducida resulta importante para conservar geometría y repetibilidad a lo largo de toda la pila.
El otro dato relevante es una uniformidad estructural superior al 95% a través de 64 pares de capas. Esa cifra indica que la diferencia entre las zonas superiores e inferiores del grabado se mantiene relativamente contenida, uno de los principales obstáculos al intentar fabricar estructuras de memoria cada vez más altas.
El interés para China va más allá de una sola técnica de grabado
La investigación llega en un momento en el que los fabricantes chinos tienen acceso limitado a sistemas EUV de última generación, lo que complica competir únicamente mediante reducción de dimensiones horizontales. El apilado vertical ofrece otra vía para aumentar densidad sin depender exclusivamente de nodos litográficos más pequeños.
Eso no significa que la 3D DRAM elimine la necesidad de litografía avanzada. Fabricar memorias tridimensionales exige igualmente deposición, grabado, control dimensional, alineación y múltiples etapas de procesamiento extremadamente precisas, pero permite desplazar parte de la mejora de densidad hacia la tercera dimensión.
China ya está explorando estrategias similares en otros ámbitos. Huawei, por ejemplo, ha defendido arquitecturas basadas en apilado y reorganización vertical de lógica como una forma de seguir aumentando densidad efectiva cuando el escalado tradicional encuentra barreras tecnológicas o comerciales.
Imagen extraída del estudio de Liu et al., publicado en Nanomaterials en 2023
CXMT podría ser uno de los grandes beneficiados, pero no hay adopción confirmada
El avance de Naura podría resultar especialmente interesante para CXMT, uno de los principales fabricantes chinos de DRAM, ya que disponer de equipamiento doméstico capaz de trabajar con estructuras tridimensionales reduciría la dependencia de proveedores extranjeros en una etapa crítica del proceso.
Sin embargo, no existe en la información disponible una confirmación de que CXMT haya adoptado esta técnica ni de que vaya a utilizarla en producción comercial. El trabajo de Naura demuestra resultados experimentales y de ingeniería, pero trasladar un proceso desde laboratorio hasta fabricación masiva requiere validar rendimiento, defectos, repetibilidad y coste.
La diferencia es importante porque una selectividad elevada o una buena uniformidad en pruebas controladas no garantizan automáticamente un rendimiento industrial competitivo. En memoria, incluso pequeñas variaciones pueden tener un impacto enorme cuando se fabrican miles de millones de celdas por oblea.
La 3D DRAM empieza a convertirse en una alternativa real
La presión para abandonar progresivamente la DRAM completamente planar no procede solo de China. A medida que las celdas convencionales se acercan a límites físicos y económicos, el apilado vertical aparece como uno de los caminos más prometedores para seguir aumentando capacidad por área.
El trabajo de Naura aporta una pieza concreta a ese puzle: cómo retirar de forma selectiva SiGe dentro de una estructura profunda sin destruir el silicio ni perder uniformidad entre capas. Conseguirlo de manera reproducible es imprescindible antes de poder construir arquitecturas 3D DRAM más altas.
Por ahora, el resultado debe interpretarse como un avance de proceso y no como una memoria 3D comercial terminada. Aun así, alcanzar 64 pares de capas con selectividad superior a 500:1 y más del 95% de uniformidad muestra que la industria china está avanzando también en el equipamiento necesario para fabricar memoria tridimensional.
Vía: Wccftech
