從晶圓到顆粒 東芝教你造閃存

走進(jìn)東芝存儲(chǔ)位于日本四日市的閃存制造工廠，這里是全球規(guī)模最大的半導(dǎo)體工廠之一，自創(chuàng)立以來(lái)一直從事半導(dǎo)體存儲(chǔ)產(chǎn)品的生產(chǎn)，目前已建成Fab1至Fab6共六個(gè)制造車間，全球三成以上的閃存芯片從這里誕生。

東芝的閃存制造車間分為上下兩層結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)線融匯人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化。

閃存的生產(chǎn)在無(wú)塵環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行，位于屋頂?shù)淖詣?dòng)化傳送裝置負(fù)責(zé)將閃存送往不同工序進(jìn)行加工。

晶圓首先進(jìn)行加熱，形成氧化膜。這層氧化膜在閃存單元中起到了隧道氧化層的作用，用于保持上方浮柵結(jié)構(gòu)中電子，并允許在特定電壓下電子能夠從中穿透，從而完成閃存的數(shù)據(jù)讀寫功能。

注入特殊氣體形成多晶硅。多晶硅在閃存單元中起到浮柵結(jié)構(gòu)的作用，其中可以儲(chǔ)存電子并表達(dá)數(shù)據(jù)信息。

通過(guò)光刻工藝制成精細(xì)的電路圖形：

去除已感光部分的光刻膠：

使用等離子體腐蝕沒(méi)有被光刻膠覆蓋的部分：

將離子注入經(jīng)過(guò)腐蝕處理的部分，形成儲(chǔ)存信息的存儲(chǔ)單元：

接下來(lái)在上面加入絕緣膜，制作線路層，然后經(jīng)過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨，磨平絕緣層上的凸起，然后進(jìn)行接觸孔蝕刻。

熱處理使部分金屬蒸發(fā)，形成連接存儲(chǔ)單元的線路：

各工序通過(guò)自動(dòng)傳輸帶相連，在制造過(guò)程中晶圓一邊移動(dòng)一邊接受各工序的加工：

制造完成的晶圓經(jīng)過(guò)各種檢測(cè)之后進(jìn)入封裝工序，晶圓在這里首先被切割成芯片：

此時(shí)的芯片還缺少外部引腳，需要將它封裝到基板上。在機(jī)械手的工作下芯片被精準(zhǔn)的固定在基板的指定位置：

再通過(guò)引線鍵合技術(shù)使芯片與基板相連。引線鍵合是封裝中的主要互聯(lián)技術(shù)之一，像高科技縫紉機(jī)一樣利用極細(xì)的線將芯片縫到基板之上。在大容量的閃存顆粒當(dāng)中，東芝還會(huì)使用更高端的TSV硅通孔技術(shù)完成多層芯片的高級(jí)封裝。

接著用樹(shù)脂封裝位于基板上的芯片：我們平時(shí)看到的閃存顆粒黑色外觀就源自封裝所用的樹(shù)脂材料。

在通過(guò)了極端溫度、極端電壓等重重檢測(cè)之后，性能與質(zhì)量達(dá)到要求的產(chǎn)品才會(huì)被打上東芝存儲(chǔ)器的商標(biāo)并出貨，即東芝原廠閃存。

1987年，東芝發(fā)明NAND閃存，從而開(kāi)啟了一個(gè)全新的時(shí)代，幾乎每一臺(tái)智能數(shù)碼產(chǎn)品都包含有記憶信息的閃存元件。東芝于1991年量產(chǎn)閃存，2007年宣布世界上首個(gè)3D閃存技術(shù)，始終推動(dòng)信息化社會(huì)迭代，影響了全球每一個(gè)人的生活。今年?yáng)|芝宣布搭載QLC技術(shù)的BiCS4（96層堆疊）閃存，單顆就能實(shí)現(xiàn)1.33TB的存儲(chǔ)容量，使得每個(gè)消費(fèi)者都有機(jī)會(huì)用上容量更大、價(jià)格更便宜的固態(tài)硬盤。

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