DE10136716A1 - Manufacturing method for dynamic random-access memory element with formation of memory cell field and control and evalaution circuit in vertically overlapping surface regions - Google Patents
Manufacturing method for dynamic random-access memory element with formation of memory cell field and control and evalaution circuit in vertically overlapping surface regionsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein DRAM-Speicherbauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines DRAM-Speicherbauelements. The invention relates to a DRAM memory device and a Method of manufacturing a DRAM memory device.
Moderne elektronische Geräte wie beispielsweise Fernsehgeräte, Telefone, Radios und Computer sind im allgemeinen aus Festkörperbauelementen aufgebaut. Als Festkörperbauelemente werden sie deshalb bevorzugt in elektronischen Geräten eingesetzt, weil sie sehr klein und relativ günstig sind. Des weiteren sind Festkörperbauelemente sehr zuverlässig weil sie selbst keine beweglichen Teile aufweisen, sondern ihre Funktionsweise auf dem Prinzip der Ladungsträgerbewegung basiert. Modern electronic devices such as Televisions, phones, radios, and computers are generally out Solid state components built. As solid-state components they are therefore preferred in electronic devices used because they are very small and relatively cheap. Of other solid-state components are very reliable because they have no moving parts themselves, but theirs Functioning based on the principle of the charge carrier movement.
Festkörperbauelemente sind beispielsweise Transistoren, Kondensatoren, Widerstände und andere Halbleiterbauelemente. Typischerweise werden derartige Bauelemente auf Substraten hergestellt und miteinander elektrisch verbunden, um Speicherzellen, Logikstrukturen, Timer und andere Komponenten auf einem integrierten Schaltkreis zu bilden. Ein Typ für einen Speicherbaustein ist ein Dynamic Random Access Memory (DRAM), der Speicherzellen aufweist, in denen Informationen kurzzeitig gespeichert werden können. Da die Information nur kurz gespeichert werden kann, ist ein Auffrischen der Speicherladung in gewissen Zeitabständen in einem sogenannten Refresh- Zyklus erforderlich. Trotz dieser Beschränkung sind DRAMS weit verbreitet, weil sie zum einen niedrige Kosten pro Bitverhältnis und zum anderen eine hohe Bauteildichte aufweisen. Solid-state components are, for example, transistors, Capacitors, resistors and other semiconductor devices. Typically, such components are on substrates manufactured and electrically connected to each other Memory cells, logic structures, timers and other components to form an integrated circuit. One guy for one Memory chip is a dynamic random access memory (DRAM), of the memory cells in which information can be saved temporarily. Because the information is short can be saved is a refresh of the Storage charging at certain intervals in a so-called refresh Cycle required. Despite this limitation, DRAMS are widespread because it has a low cost per Bit ratio and on the other hand have a high component density.
Um DRAM-Speicherbauelemente weiter zu verkleinern, wird allgemein angestrebt, eine DRAM-Zellenanordnung mit immer höherer Packungsdichte zu erzeugen. In der EP 0 852 396 ist eine DRAM Zellenanordnung beschrieben, bei der zur Erhöhung der Packungsdichte ein Transistor einer Speicherzelle über einem Speicherkondensator der Speicherzelle angeordnet ist. Aktive Gebiete der Speicherzellen werden jeweils von einer isolierenden Struktur umgeben, die in einem Substrat angeordnet ist. Im Substrat wird für jede Speicherzelle eine Vertiefung erzeugt, in deren unterem Bereich ein Speicherknoten des Speicherkondensators und in deren oberem Bereich eine Gate Elektrode des Transistors angeordnet sind. Ein oberes Source- /Drain-Gebiet, ein Kanalgebiet und ein unteres Source-/Drain- Gebiet des Transistors sind im Substrat übereinander angeordnet. To further downsize DRAM memory devices, generally aspired to always have a DRAM cell array to produce a higher packing density. In EP 0 852 396 there is one DRAM cell arrangement described in order to increase the Packing density of a transistor over a memory cell Storage capacitor of the memory cell is arranged. active Areas of the memory cells are each one insulating structure surrounded, arranged in a substrate is. There is a recess in the substrate for each memory cell generated, in the lower area of a storage node Storage capacitor and a gate in the upper region Electrode of the transistor are arranged. An upper source / Drain area, a channel area and a lower source / drain The area of the transistor is one above the other in the substrate arranged.
In der bekannten Vorrichtung kann durch das übereinander Anordnen des Transistors der Speicherzelle über dem Speicherkondensator der Speicherzelle lediglich die DRAM- Zellenanordnung verkleinert werden. Nachteilig bei den bekannten DRAM-Speicherbauelementen ist dabei die horizontale Anordnung der zur Ansteuerung und Auswertung der Speicherzelle notwendigen Schaltung. Der Platzbedarf der Schaltung ist dabei nahezu der Speicherzelle gleichzusetzen. Der Verkleinerung des DRAM-Speicherbauelements sind daher erhebliche Grenzen gesetzt. In the known device, the one above the other Placing the transistor of the memory cell over the Memory capacitor of the memory cell only the DRAM Cell arrangement can be reduced. A disadvantage of the known DRAM memory devices is the horizontal one Arrangement of the control and evaluation of Memory cell necessary circuit. The space requirement of the circuit is almost equal to the memory cell. The Downsizing of the DRAM memory device is therefore considerable Set limits.
Des weiteren ist aus der Patentschrift US 6 201 302 B1 bekannt, daß Halbleiterbauelemente in einem Halbleitergehäuse derart angeordnet sind, daß die Bauelemente gestapelt auf ein Substrat aufgeklebt werden. Die Halbleiterbauelemente können dabei als integrierte Schaltungen oder Mikroprozessoren oder Chips ausgeführt sein. Des weiteren sind die gestapelten Halbleiterbauelemente jeweils für sich betrachtet als unabhängige, selbständig funktionierende Einheiten ausgeführt. Die Halbleiterbauelemente sind durch Kontaktdrähte mit dem Substrat verbunden. Zusätzlich weist das Halbleitergehäuse eine Wärmesenke und eine die Bauelemente abdeckende Schutzhülle, die auf der Substratoberseite angeordnet ist, auf. Zusätzlich werden diejenigen Bauelemente, die durch eine Öffnung im Substrat ragen, durch eine zweite Schutzhülle, die an der Substratunterseite angeordnet ist, abgedeckt. Furthermore, from US Pat. No. 6,201,302 B1 known that semiconductor devices in a semiconductor package are arranged such that the components are stacked on a Substrate to be glued on. The semiconductor components can thereby as integrated circuits or microprocessors or Chips are executed. Furthermore, the are stacked Semiconductor components each considered as independent, independently functioning units. The semiconductor devices are through contact wires with the Substrate connected. In addition, the semiconductor package a heat sink and one covering the components Protective cover, which is arranged on the top of the substrate. In addition, those components that are replaced by a The opening in the substrate protrude through a second protective cover the underside of the substrate is covered.
Das bekannte Halbleitergehäuse weist einen sehr komplexen Aufbau auf. Trotz des Stapelns der Bauelemente weist das Gehäuse daher eine relativ große Struktur auf und ist für die Verkleinerung von DRAM Speicherbauelementen ungeeignet. The known semiconductor package has a very complex Building on. Despite the stacking of the components, this shows Housing therefore has a relatively large structure and is for the Downsizing of DRAM memory devices unsuitable.
Des weiteren erfordert die Miniaturisierung des DRAM Speicherbauelements in Strukturgrößen unter 100 µm immer speziellere Prozeßtechniken. So werden für die Prozeßschritte zur Herstellung des DRAM-Speicherzellenfeldes andere Anforderungen als an die Prozeßschritte für die Herstellung der DRAM- Peripherie, die zur Ansteuerung und Auswertung des Zellenfeldes dient, gestellt. Sowohl bei gleichzeitiger Prozessierung des DRAM-Zellenfeldes und der DRAM-Peripherie als auch bei einer separaten Prozessierung dieser beiden DRAN Bereiche addieren sich die Prozeßkosten und steigen bei beiden Prozeßvorgehensweisen in nahezu identischer Weise an. Furthermore, miniaturization of the DRAM is required Memory device in structure sizes below 100 µm always more special process techniques. So for the process steps Manufacture of DRAM memory cell array others Requirements as to the process steps for the production of the DRAM Peripherals used to control and evaluate the Serves cell field. Both with simultaneous processing of the DRAM cell array and the DRAM periphery as well a separate processing of these two DRAN areas the process costs add up and increase for both Process approaches in almost identical ways.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein DRAM-Speicherbauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines DRAM-Speicherbauelements zu schaffen, bei dem mit nahezu gleichbleibender Komplexität der Prozeßschritte eine Verkleinerung des DRAM- Speicherbauelements erreicht wird. The object of the invention is a DRAM memory device and a method of manufacturing a DRAM memory device to create, with almost constant complexity the process steps a downsizing of the DRAM Storage device is reached.
Diese Aufgabenstellung wird durch ein Verfahren, das die Schritte nach Patentanspruch 1 aufweist, und ein DRAM- Speicherbauelement, das die Merkmale nach Patentanspruch 9 aufweist, gelöst. This task is accomplished by a procedure that the Has steps according to claim 1, and a DRAM Memory component having the features of claim 9 has, solved.
Ein DRAM-Speicherbauelement weist ein Speicherzellenfeld mit zumindest einer Speicherzelle auf. Die Speicherzelle weist einen Transistor und eine Kapazität auf, die elektrisch miteinander verbunden sind. Des weiteren weist das DRAM- Speicherbauelement eine Steuer- und Auswerteschaltung auf, mit der die Speicherzelle gesteuert und die darin enthaltene Information ausgewertet wird. A DRAM memory component has a memory cell array at least one memory cell. The memory cell points a transistor and a capacitance that is electrical are interconnected. Furthermore, the DRAM Memory component on a control and evaluation circuit, with which the memory cell is controlled and the contained therein Information is evaluated.
Erfindungsgemäß ist eine erste Einheit, in oder auf der die Steuer- und Auswerteschaltung enthalten ist, vertikal über einer zweiten Einheit, in oder auf der die Speicherzelle enthalten ist angeordnet. Zumindest eine Teilfläche einer gesamte Fläche einer Unterseite der ersten Einheit ist dabei über einer Fläche einer Oberseite der zweiten Einheit angeordnet. Die beiden überlagerten Flächenbereiche sind dabei zumindest teilweise unmittelbar miteinander verbunden und die Speicherzelle weist eine elektrische Verbindung mit der Steuer- und Auswerteschaltung auf. According to the invention is a first unit in or on which the Control and evaluation circuit is included, vertically above a second unit, in or on which the memory cell included is arranged. At least part of a total area of a bottom of the first unit is over a surface of an upper side of the second unit. The two superimposed surface areas are at least partially directly connected and the Memory cell has an electrical connection with the control and Evaluation circuit on.
Dadurch kann erreicht werden, dass der Flächenbedarf für die, für die Funktionsweise des DRAM-Speicherbauelements notwendig voneinander abhängigen Einheiten der Speicherzelle des Speicherzellenfelds und der Steuer- und Auswerteschaltung vermindert werden kann. Da in bekannten DRAM-Speicherbauelementen das Speicherzellenfeld mit den Speicherzellen horizontal zur Steuer- und Auswerteschaltung angeordnet ist, kann durch das erfindungsgemäße DRAM-Speicherbauelement nahezu eine Halbierung der Fläche des DRAM-Speicherbauelements erreicht werden, da die benötigte Fläche für die Steuer- und Auswerteschaltung nahezu genauso groß ist wie die Fläche für das Speicherzellenfeld mit den Speicherzellen. Des weiteren kann dadurch erreicht werden, daß das Speicherzellenfeld keine horizontale Unterbrechung durch die Steuer- und Auswerteschaltung aufweist und deshalb auch keine Füllstrukturen, beispielsweise "Dummy-Trenchs" bei der Trench-Technologie, durch die eine bessere Ausnutzung des Wafers bei den bekannten DRAM- Speicherbauelementen ermöglicht, benötigt werden. Weiterhin kann erreicht werden, daß in festen Baugruppen Speicherbauelemente eingebaut werden können, die nahezu die doppelte Speicherkapazität gegenüber bekannten DRAM- Speicherbauelementen aufweisen. This can ensure that the space required for the necessary for the functioning of the DRAM memory component interdependent units of the memory cell of the Memory cell array and the control and evaluation circuit can be reduced. As in known DRAM memory devices the memory cell array with the memory cells horizontally Control and evaluation circuit is arranged by the DRAM memory device according to the invention almost one Halving the area of the DRAM memory device can be achieved since the area required for the control and evaluation circuit is almost as large as the area for that Memory cell array with the memory cells. Furthermore, this can be achieved that the memory cell array is not a horizontal Interruption by the control and evaluation circuit has and therefore no filling structures, for example "Dummy trenchs" in trench technology, through which one better utilization of the wafer with the well-known DRAM Memory devices allows needed. Farther can be achieved in fixed assemblies Memory components can be installed, almost double Memory capacity compared to known DRAM Have memory devices.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous embodiments of the invention are in the Subclaims specified.
Es kann dabei vorgesehen sein, daß sowohl die Speicherzelle als auch die Steuer- und Auswerteschaltung jeweils auf eine eigene Einheit fertig prozessiert werden und die beiden Einheiten anschließend gebondet werden. Das Bonden der beiden Einheiten kann dabei durch eine Via- oder eine Pad-Verbindung durchgeführt werden. It can be provided that both the memory cell as well as the control and evaluation circuit each on one own unit to be processed and the two Units are then bonded. Bonding the two Units can be connected via a via or a pad be performed.
Des weiteren kann vorgesehen sein, daß die Speicherzelle auf die erste Einheit fertig prozessiert wird. Unabhängig davon wird die Steuer- und Auswerteschaltung auf die zweite Einheit teilweise prozessiert. Anschließend werden die beiden Einheiten gebondet oder zusammengeklebt und die zweite, teilweise prozessierte Einheit wird fertig prozessiert, indem in diese Einheit Kontaktlöcher geätzt werden, durch die elektrische Kontakte der ersten Einheit geführt werden. Furthermore, it can be provided that the memory cell on the first unit is processed. Independently of the control and evaluation circuit on the second unit partially processed. Then the two Units bonded or glued together and the second, partially processed unit is finished by processing in this Unit contact holes are etched through the electrical Contacts of the first unit.
Dadurch kann erreicht werden, daß die Gesamtprozesse sowie die Prozeßschritte für die DRAM-Speicherzelle, sowie für die Steuer- und Auswerteschaltung des DRAM-Speicherbauelements voneinander unabhängig sind und sich gegenseitig nicht mehr beeinflussen. Des weiteren können die Bondpads für das Kontaktieren größer ausfallen, da nunmehr mehr Platz zur Verfügung steht. Zusätzlich kann die Ausbeute an DRAM- Speicherbauelementen bei chipweisen Bonden dadurch gesteigert werden, daß sowohl das DRAM-Speicherzellenfeld als auch die Steuer- und Auswerteschaltung des DRAM-Speicherbauelements getestet werden können. It can be achieved that the overall processes as well the process steps for the DRAM memory cell, as well as for the Control and evaluation circuit of the DRAM memory component are independent of each other and no longer mutually influence. Furthermore, the bond pads for the Contact size is larger, as there is now more space for Available. In addition, the yield of DRAM This increases memory components in chip-by-chip bonding that both the DRAM memory cell array and the Control and evaluation circuit of the DRAM memory component can be tested.
Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, dass sogenannte "Schmelzsicherungen" (Fuses) über die Lage der Bondpads oder über elektrische Fuses hergestellt werden kann. Another advantage is that so-called "Fuses" on the location of the bond pads or can be produced via electrical fuses.
Des weiteren kann dadurch erreicht werden, daß durch das unterschiedliche Bonden oder Gestalten der Steuer- und Auswerteschaltung verschiedene Speichergrößen und Speicherarten (beispielsweise EDO, SDRAM) realisiert werden können. Furthermore, it can be achieved that different bonds or forms of tax and Evaluation circuit different memory sizes and memory types (for example EDO, SDRAM) can be realized.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are described below the schematic drawings explained in more detail. Show it:
Fig. 1a Draufsicht auf eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen DRAM Speicherbauelements, FIG. 1a top view of a schematic representation of a DRAM memory device according to the invention,
Fig. 1b einen Schnitt durch das DRAM Speicherbauelement gemäß Fig. 1a entlang der Linie AA', FIG. 1b shows a section through the DRAM memory device of FIG. 1a taken along the line AA ',
Fig. 2a eine schematische Darstellung eines fertig prozessierten Speicherzellenfelds mit zumindest einer Speicherzelle, FIG. 2a is a schematic representation of a finished processed memory cell array having at least one memory cell,
Fig. 2b eine schematische Darstellung einer Speicherzelle gemäß Fig. 2a mit abgeschiedener Polysiliziumschicht, Fig. 2b is a schematic representation of a memory cell according to Fig. 2a with deposited polysilicon layer,
Fig. 2c eine schematische Darstellung einer Speicherzelle mit einer abgeschiedenen Polysiliziumschicht gemäß Fig. 2b mit einer auf die Polysiliziumschicht prozessierten Steuer- und Auswerteschaltung, Fig. 2c is a schematic representation of a memory cell with a deposited polysilicon layer of FIG. 2b, with a processed to the polysilicon layer control and evaluation circuit
Fig. 3a ein Schnitt durch ein teilweise fertig prozessiertes DRAM-Speicherbauelement, Fig. 3a shows a sectional view of a partially completed prozessiertes DRAM memory device,
Fig. 3d ein Schnitt durch ein fertig prozessiertes DRAM- Speicherbauelement gemäß Fig. 3a. FIG. 3d shows a section through a completely processed DRAM memory component according to FIG. 3a.
In Fig. 1a ist eine Draufsicht eines DRAM- Speicherbauelements 1 dargestellt. Das DRAM- Speicherbauelement 1 weist dabei eine erste Einheit 2 auf, die die Steuer- und Auswerteschaltung 21 aufweist. Des weiteren weist das DRAM-Speicherbauelement 1 eine zweite Einheit 3 auf, die eine Speicherzellenmatrix 31 mit mehreren Speicherzellen aufweist. Die DRAM-Speicherzellenmatrix 31, also eine Speicherzellenanordnung mit dynamischem, wahlfreiem Zugriff, wird derzeit fast ausschließlich als eine sogenannte Ein- Transistorspeicherzelle eingesetzt, die einen Transistor, beispielsweise einen MOS Transistor, und einen Kondensator umfaßt. Die Information einer Speicherzelle der Speicherzellenmatrix 31 ist in Form einer Ladung auf dem Kondensator gespeichert. Der Kondensator ist dabei mit dem Transistor so verbunden, daß bei Ansteuern des Transistors durch die Steuer- Und Auswerteschaltung 21 über eine Wortleitung die Ladung des Kondensators über eine Bitleitung durch die Steuer- und Auswerteschaltung 21 ausgelesen werden kann. A top view of a DRAM memory component 1 is shown in FIG. 1a. The DRAM memory component 1 has a first unit 2 which has the control and evaluation circuit 21 . Furthermore, the DRAM memory component 1 has a second unit 3 which has a memory cell matrix 31 with a plurality of memory cells. The DRAM memory cell matrix 31 , that is to say a memory cell arrangement with dynamic, random access, is currently used almost exclusively as a so-called single-transistor memory cell which comprises a transistor, for example a MOS transistor, and a capacitor. The information of a memory cell of the memory cell matrix 31 is stored in the form of a charge on the capacitor. The capacitor is connected to the transistor so that when the transistor is driven by the control and evaluation circuit 21 via a word line, the charge of the capacitor can be read out via a bit line by the control and evaluation circuit 21 .
Die erste Einheit 2 ist dabei so auf der zweiten Einheit 3 angeordnet, daß die gesamte Fläche der Unterseite der ersten Einheit 2 vollständig über der Fläche der Oberseite der zweiten Einheit 3 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel ist dabei die erste Einheit 2 und die zweite Einheit 3 symmetrisch zur Symmetrieachse I angeordnet. Die erste Einheit 2 kann aber auch an beliebiger Stelle auf der Oberfläche der zweiten Einheit 2 angeordnet sein. The first unit 2 is arranged on the second unit 3 such that the entire surface of the underside of the first unit 2 is arranged completely above the surface of the top of the second unit 3 . In the exemplary embodiment, the first unit 2 and the second unit 3 are arranged symmetrically to the axis of symmetry I. However, the first unit 2 can also be arranged anywhere on the surface of the second unit 2 .
In Fig. 1b ist ein Schnitt durch das DRAM-Speicherbauelement 1 entlang der Schnittlinie AA' (Fig. 1a) dargestellt. Die zweite Einheit 2 mit der Steuer- und Auswerteschaltung 21 ist dabei vollständig mit der gesamten Fläche der Unterseite der Einheit 2 auf der Oberfläche der zweiten Einheit 3, die das Speicherzellenfeld 31 mit mehreren Speicherzellen aufweist, angeordnet. Die Steuer- und Auswerteschaltung 21 ist durch Bondpads 4, 5 und 6 mit dem Speicherzellenfeld 31 verbunden. In Fig. 1b is a sectional view of the DRAM memory device 1 along the line AA '(Fig. 1a) is shown. The second unit 2 with the control and evaluation circuit 21 is arranged completely with the entire area of the underside of the unit 2 on the surface of the second unit 3 , which has the memory cell array 31 with a plurality of memory cells. The control and evaluation circuit 21 is connected to the memory cell array 31 by bond pads 4 , 5 and 6 .
Die in den beiden Fig. 1a und 1b dargestellte Steuer- und Auswerteschaltung 21 und das Speicherzellenfeld 31 werden unabhängig voneinander auf zwei separaten Wafern hergestellt. Durch die Miniaturisierung des DRAM-Speicherbauelements 1 werden sowohl für das Herstellen der Steuer- und Auswerteschaltung 21 als auch für das Herstellen des Speicherzellenfelds 31 jeweils spezielle Prozeßschritte notwendig. Indem das Speicherzellenfeld 31 unabhängig von der Steuer- und Auswerteschaltung 21 hergestellt wird, kann verhindert werden, dass Prozesseschritte, die für das Herstellen des Speicherzellenfelds 31 notwendig sind, das Herstellen der Steuer- und Auswerteschaltung 21 negativ beeinflussen und umgekehrt. Sowohl das Speicherzellenfeld 31 als auch die Steuer- und Auswerteschaltung 21 werden fertig auf bzw. in die Einheit 3 bzw. auf bzw. in die Einheit 2 prozessiert. Im Anschluß daran wird die Steuer- und Auswerteschaltung 21 in der Einheit 2 auf das Speicherzellenfeld 31 in der Einheit 3 gebondet. Diese Verfahrensschritte zum Herstellen des DRAM- Speicherbauelements 1 kann für Speicherzellen in dem Speicherzellenfeld 31, die eine Trench-Struktur, aber auch für Speicherzellen in dem Speicherzellenfeld 31, die eine Stacked-Struktur aufweisen, durchgeführt werden. The control and evaluation circuit 21 and the memory cell array 31 shown in the two FIGS. 1a and 1b are produced independently of one another on two separate wafers. Due to the miniaturization of the DRAM memory component 1 , special process steps are necessary both for the manufacture of the control and evaluation circuit 21 and for the manufacture of the memory cell array 31 . By producing the memory cell array 31 independently of the control and evaluation circuit 21 , it can be prevented that process steps which are necessary for the production of the memory cell array 31 have a negative influence on the production of the control and evaluation circuit 21 and vice versa. Both the memory cell array 31 and the control and evaluation circuit 21 are finished processed on or in the unit 3 or on or in the unit 2 . The control and evaluation circuit 21 in unit 2 is then bonded to the memory cell array 31 in unit 3 . These method steps for producing the DRAM memory component 1 can be carried out for memory cells in the memory cell array 31 which have a trench structure, but also for memory cells in the memory cell array 31 which have a stacked structure.
Betrachtet man eine Einheitszelle mit der Fläche 8 × F × F, wobei F etwa 100 µm ist und der minimalen, in der verwendeten Technologie herstellbaren Strukturgröße entspricht, dann benötigt man beispielsweise für ein 2 Mbit großes Modul etwa eine Fläche von A = 2 × 106 × 8 × 0,1 × 0,1 µm2 = 16 × 104 µm2. Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, können Bondpads chipweise auf einer Fläche von 2 × 2 µm2 realisiert werden. Daher benötigt man für ein Bondpad mit entsprechendem Platzbedarf eine Fläche von etwa 16 µm2. Somit können also 10 000 Bondpads auf einem 2 MBit Modul realisiert werden. Wie bekannt ist, kann ein 2 Mbit Modul als 4 k × 512 oder als 1 k × 1 k Modul realisiert werden. Daher werden weniger als 5000 Kontakte benötigt, um dieses 2 MBit Modul ansprechen zu können. Somit ist beim vertikalen Anordnen der Steuer- und Auswerteschaltung 21 und dem Speicherzellenfeld 31 eine ausreichende Fläche vorhanden, um die Steuer- und Auswerteschaltung 21 mit dem Speicherzellenfeld 31 entsprechend zu bonden. Die Realisierung der benötigten Anzahl an Bondpads und die benötigte Größe der Bondpads ist dabei notwendige Voraussetzung für das vertikale Anordnen des Speicherzellenfeldes 31 und der Steuer- und Auswerteschaltung 21. Die Anordnung der Kontakte bzw. der Bondpads kann dabei abhängig von der Anordnung der Steuer- und Auswerteschaltung 21 auf dem Speicherzellenfeld 31 gestaltet werden. If you consider a unit cell with the area 8 × F × F, where F is about 100 µm and corresponds to the minimum structure size that can be produced in the technology used, then you need, for example, an area of A = 2 × 10 for a 2 Mbit module 6 × 8 × 0.1 × 0.1 µm 2 = 16 × 10 4 µm 2 . As is known from the prior art, bond pads can be implemented on a chip-by-chip basis in an area of 2 × 2 μm 2 . Therefore, an area of about 16 µm 2 is required for a bond pad with the corresponding space requirement. This means that 10,000 bond pads can be implemented on a 2 Mbit module. As is known, a 2 Mbit module can be implemented as a 4 k × 512 or as a 1 k × 1 k module. Therefore less than 5000 contacts are required to address this 2 Mbit module. During vertical positioning Thus, the control and evaluation circuit 21 and 31 a sufficient area available to the control and evaluation circuit 21 with the memory cell array 31 to be bonded in accordance with the memory cell array. The realization of the required number of bond pads and the required size of the bond pads is a necessary prerequisite for the vertical arrangement of the memory cell field 31 and the control and evaluation circuit 21 . The arrangement of the contacts or the bond pads can be designed depending on the arrangement of the control and evaluation circuit 21 on the memory cell array 31 .
Zusätzlich können Kontakte, durch die ein Ansteuern des DRAM- Speicherbauelements durch eine externe Vorrichtung realsiert werden kann, ebenfalls auf dem Speicherzellenfeld 31 zusammen mit den Bondpads für die Steuer- und Auswerteschaltung 21 angeordnet und prozessiert werden. Die Prozeßschritte zum Herstellen des Speicherzellenfelds 31 werden dabei derart durchgeführt, daß das Speicherzellenfeld 31 bis zu einer in den Fig. 1a und 1b nicht dargestellten Bitleitung und einer in den Fig. 1a und 1b nicht dargestellten Wortleitung prozessiert wird. Anschließend werden die Bonds prozessiert und als Via-Verbindung und/oder Padverbindungen ausgeführt. In addition, contacts by means of which the DRAM memory component can be controlled by an external device can also be arranged and processed on the memory cell array 31 together with the bond pads for the control and evaluation circuit 21 . The process steps for producing the memory cell array 31 are carried out in such a way that the memory cell array 31 is processed up to a bit line not shown in FIGS . 1a and 1b and a word line not shown in FIGS . 1a and 1b. The bonds are then processed and implemented as via connections and / or pad connections.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen DRAM- Speicherbauelements ist in den Fig. 2a und 2b dargestellt. Dabei ist ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel das Speicherzellenfeld 31 durch entsprechende Prozeßschritte fertig prozessiert und in bzw. auf der Einheit 3 enthalten. Anschließend wird auf die fertig prozessierte Einheit 3 eine nicht dargestellte Isolationsschicht abgeschieden, auf die wiederum eine Polysiliziumschicht 7 abgeschieden wird, mit der die Basis für Logikprozesse gelegt wird (Fig. 2b). Anschließend wird auf die Polysiliziumschicht 7 die Steuer- und Auswerteschaltung 21, die in bzw. auf der Einheit 2 enthalten ist, durch entsprechende Prozeßschritte prozessiert. Durch Korngrenzen der dotierten Polysiliziumschicht 7 werden die Leistungsdaten für die Steuer- und Auswerteschaltung 21 und die damit durchgeführten Logikprozesse beschränkt. Indem beispielsweise Viaverbindungen durch die Polysiliziumschicht 7 und die Isolationsschicht geführt werden, kann eine elektrische Verbindung zwischen der Einheit 2 und der Einheit 3 hergestellt werden. Another embodiment of the DRAM memory device according to the invention is shown in FIGS. 2a and 2b. In the same way as in the first exemplary embodiment, the memory cell array 31 is completely processed by corresponding process steps and is contained in or on the unit 3 . An insulation layer (not shown) is then deposited on the finished processed unit 3 , onto which a polysilicon layer 7 is in turn deposited, with which the basis for logic processes is laid ( FIG. 2b). The control and evaluation circuit 21 , which is contained in or on the unit 2 , is then processed on the polysilicon layer 7 by corresponding process steps. The performance data for the control and evaluation circuit 21 and the logic processes carried out thereby are limited by grain boundaries of the doped polysilicon layer 7 . For example, by passing via connections through the polysilicon layer 7 and the insulation layer, an electrical connection between the unit 2 and the unit 3 can be established.
Gemäß Fig. 2b des zweiten Ausführungsbeispiels ist die Oberfläche der Einheit 3 gleich groß ausgeführt wie die Fläche der Unterseite der Einheit 2. Es kann aber auch vorgesehen sein, die Einheit 2 durch entsprechende Prozeßschritte kleiner oder größer zu gestalten. According to FIG. 2 b of the second exemplary embodiment, the surface of the unit 3 is of the same size as the surface of the underside of the unit 2 . However, provision can also be made for the unit 2 to be made smaller or larger by corresponding process steps.
In einem dritten Ausführungsbeispiel wird das Speicherzellenfeld 31 (Fig. 3a) mittels entsprechender Prozeßschritte auf bzw. in die Einheit 3 prozessiert. Auf die Oberfläche der fertig prozessierten Einheit 3 wird eine nicht fertig prozessierte Einheit 8, die eine Steuer- und Auswerteschaltung 81 aufweist, gebondet. Die Einheit 8 ist dabei mit der Einheit 3 durch ein Bondpad 9 und ein Bondpad 10 verbunden. Des weiteren liegt, wie auch im ersten Ausführungsbeispiel, die gesamte Fläche der Unterseite der Einheit 8 auf der Oberfläche der Einheit 3 auf, und die beiden Flächen sind unmittelbar miteinander verbunden. Anschließend werden Kontaktlöcher 11, 12 und 13 (Fig. 3b) in die Einheit 8 geätzt. Durch diese Kontaktlöcher 11, 12 und 13 werden nicht dargestellte elektrische Kontakte der Einheit 3 geführt. Im Ausführungsbeispiel wurden drei Kontaktlöcher gewählt, es können aber auch eine beliebige andere Anzahl an Kontaktlöchern in die Einheit 8 geätzt werden. Ebenso ist es möglich, die Einheit 8 auf die Einheit 3 zu kleben. In a third exemplary embodiment, the memory cell array 31 ( FIG. 3a) is processed on or into the unit 3 by means of corresponding process steps. A non-finished processed unit 8 , which has a control and evaluation circuit 81 , is bonded to the surface of the finished processed unit 3 . The unit 8 is connected to the unit 3 by a bond pad 9 and a bond pad 10 . Furthermore, as in the first exemplary embodiment, the entire surface of the underside of the unit 8 lies on the surface of the unit 3 , and the two surfaces are connected directly to one another. Contact holes 11 , 12 and 13 ( FIG. 3b) are then etched into the unit 8 . Electrical contacts (not shown) of the unit 3 are guided through these contact holes 11 , 12 and 13 . In the exemplary embodiment, three contact holes were chosen, but any other number of contact holes can also be etched into the unit 8 . It is also possible to glue the unit 8 onto the unit 3 .
In allen Ausführungsbeispielen kann die erste Einheit 2,8 ein Substrat oder ein Chip oder ein integrierter Schaltkreis oder ein Mikroprozessor sein. Ebenso kann in allen Ausführungsbeispielen die zweite Einheit 3 ein Substrat oder ein Chip oder ein integrierter Schaltkreis oder ein Mikroprozessor sein. In all exemplary embodiments, the first unit 2 , 8 can be a substrate or a chip or an integrated circuit or a microprocessor. Likewise, in all exemplary embodiments, the second unit 3 can be a substrate or a chip or an integrated circuit or a microprocessor.
Indem bei dem erfindungsgemäßen DRAM-Speicherbauelement und dem Verfahren zum Herstellen dieses DRAM-Speicherbauelements die erste Einheit 2, 8, die die Steuer- und Auswerteschaltung 21, 81 aufweist vertikal über der zweiten Einheit 3, die das Speicherzellenfeld 31 mit der Speicherzelle aufweist, angeordnet ist, und die gesamte Fläche der Unterseite der ersten Einheit 2,8 vollständig über der zumindest gleich großen Fläche der Oberseite der zweiten Einheit 3 angeordnet ist, und die beiden Flächen zumindest teilweise unmittelbar miteinander verbunden sind kann erreicht werden, daß der Flächenbedarf für das DRAM-Speicherbauelement im Vergleich zu bekannten DRAM-Speicherbauelementen nahezu halbiert werden kann. In the case of the DRAM memory component according to the invention and the method for producing this DRAM memory component, the first unit 2 , 8 , which has the control and evaluation circuit 21 , 81 , is arranged vertically above the second unit 3 , which has the memory cell array 31 with the memory cell and the entire area of the underside of the first unit 2 , 8 is arranged completely above the at least the same area of the upper side of the second unit 3 , and the two areas are at least partially directly connected to one another so that the area required for the DRAM Memory device can be almost halved compared to known DRAM memory devices.
Unter den Prozeßschritten der Halbleitertechnologie, die zum Herstellen eines DRAM-Speicherbauelements durchgeführt wird, werden beispielsweise das Ätzen, das Abschneiden von Schichten oder die Lithographie mit Masken verstanden. Eine mögliche Prozeßfolge zur Herstellung eines DRAM- Speicherbauelements ist beispielsweise aus D. Widmann et al. "Technologie hochintegrierter Schaltungen ", S. 335-348, 2. Auflage, Springer Verlag, 1996, bekannt und hiermit vollständig in den Offenbarungsgehalt aufgenommen. Among the process steps of semiconductor technology, which for Manufacture of a DRAM memory device is carried out, for example, etching, cutting off Understood layers or lithography with masks. A possible process sequence for the production of a DRAM Memory component is, for example, from D. Widmann et al. "Technology of highly integrated circuits", pp. 335-348, 2. Edition, Springer Verlag, 1996, known and hereby fully included in the disclosure content.
Des weiteren ist in dem genannten Stand der Technik von D. Widmann et al. im Abschnitt 8.4.2 sowohl ein Ausführungsbeispiel einer in Stacked-Struktur ausgeführten Speicherzelle des DRAM-Speicherbauelements sowie einer in Trench-Struktur ausgeführten Speicherzelle des DRAM Speicherbauelements dargestellt und hiermit vollständig in den Offenbarungsgehalt aufgenommen. Furthermore, in the cited prior art of D. Widmann et al. in section 8.4.2 both Embodiment of a memory cell designed in a stacked structure of the DRAM memory device and one in a trench structure executed memory cell of the DRAM memory component shown and hereby fully in the disclosure content added.
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