DE102018125018A1

DE102018125018A1 - Zweidimensionale Durchkontaktierungssäulenstrukturen

Info

Publication number: DE102018125018A1
Application number: DE102018125018.5A
Authority: DE
Inventors: Chun-Yao Ku; Wen-Hao Chen; Ming-Tao Yu
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2019-05-16
Also published as: CN115377057A; KR102344709B1; KR20200141971A

Abstract

Ausführungsbeispiele für verschiedene Durchkontaktierungssäulenstrukturen umfassen einen oder mehrere Leiter in einer ersten Verbindungsschicht eines Halbleiterstapels, der mit einem oder mehreren zweiten Leitern in einer zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels verbunden ist. Der eine oder die mehreren ersten Leiter und/oder der eine oder die mehreren zweiten Leiter jeweils innerhalb der ersten Verbindungsschicht bzw. der zweiten Verbindungsschicht können mehrere Richtungen durchlaufen. In manchen Situationen erlaubt dies, dass mehrere Verbindungen verwendet werden, um den einen oder die mehreren ersten Leiter und den einen oder die mehreren zweiten Leiter zu verbinden. Diese mehreren Verbindungen können einen Widerstand zwischen dem einen oder den mehreren ersten Leitern und dem einen oder den mehreren zweiten Leitern reduzieren, wodurch die Leistungsfähigkeit von Signalen, die zwischen dem einen oder den mehreren ersten Leitern und dem einen oder den mehreren zweiten Leitern fließen, verbessert wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/586,475 , die am 15. November 2017eingereicht wurde und die hier durch Rückbezug in ihrer Gänze aufgenommen ist.
STAND DER TECHNIK
Die fortlaufende Verbesserung der Halbleiterfertigungsprozesse hat es Herstellern und Designern ermöglicht, kleinere, leistungsfähigere elektronische Vorrichtungen herzustellen. Die Halbleiterfertigungsprozesse sind von einem 10-µm-Meter-Halbleiterfertigungsprozess, der um 1971 erreicht wurde, zu einem 22-nm-Halbleiterfertigungsprozess, der um 2012 erreicht wurde vorangeschritten. Es wird erwartet, dass die Fertigungsprozesse von Halbleitervorrichtungen weiter zu einem 5-nm-Halbleiterfertigungsprozess um 2019 voranschreiten. Mit jedem Fortschritt des Halbleiterherstellungsprozesses werden jedoch neue Herausforderungen bei der Erzeugung integrierter Schaltungen aufgedeckt. Häufig schreibt der Halbleiterherstellungsprozess eine oder mehrere Beschränkungen des elektronischen Entwurfs vor, die der Herstellung der elektronischen Vorrichtungen auferlegt werden. Eine solche Beschränkung des elektronischen Entwurfs betrifft einen Abstand zwischen Leitern innerhalb leitfähiger Schichten eines Halbleiterstapels. Um zu gewährleisten, dass diese Beschränkung des elektronischen Entwurfs erfüllt wird, wird eine der leitfähigen Schichten des Halbleiterstapels derart entworfen, dass sie Leiter in einer horizontalen Richtung aufweist, während eine andere der leitfähigen Schichten des Halbleiterstapels derart entworfen wird, dass sie lediglich Leiter in einer vertikalen Richtung umfasst. Durch Verbinden der Leiter in der horizontalen Richtung und der Leiter in der vertikalen Richtung, können verschiedene Komponenten der elektronischen Vorrichtungen miteinander verbunden werden, um die elektronischen Vorrichtungen auszubilden. In manchen Situationen können jedoch diese Verbindungen zwischen den Leitern in der horizontalen Richtung und den Leitern in der vertikalen Richtung unerwünschterweise Signale, die durch diese Leiter fließen, verschlechtern, wodurch die Leistungsfähigkeit der elektronischen Vorrichtungen verschlechtert wird. Zum Beispiel können Widerstände der Leiter und ihrer zugehörigen Verbindungen derart charakterisiert werden, dass sie umgekehrt proportional zu ihren physischen Größen sind. Wenn der Halbleiterfertigungsprozess weiterhin fortschreitet, wird die physische Größe von Leitern und ihren zugehörigen Verbindungen kleiner werden, wodurch ihr Widerstand vergrößert wird. Außerdem weisen Widerstände der Verbindungen eine unerwünscht erhöhte Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit der elektronischen Vorrichtung auf.
Figurenliste
Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden am besten aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung verstanden, wenn sie zusammen mit den begleitenden Figuren gelesen wird. Es ist zu beachten, dass gemäß dem Standardverfahren in der Branche verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Vielmehr können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zur Klarheit der Erörterung beliebig vergrößert oder verkleinert sein.

1 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Halbleiterstapels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
2A bis 2P zeigen Draufsichten auf verschiedene Beispiele zweidimensionaler Durchkontaktierungssäulenstrukturen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung;
3 zeigt ein Blockdiagramm einer Plattform zum elektronischen Design gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
4 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Rechnersystems zum Implementieren der Beispieldesignplattform gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, und
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispielvorgangs zum Herstellen der Beispiele für Durchkontaktierungssäulenstrukturen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die nachstehende Offenbarung stellt viele verschiedene Ausführungsformen, oder Beispiele, zum Implementieren verschiedener Merkmale des vorliegenden Gegenstands bereit. Konkrete Beispiele von Komponenten und Anordnungen sind nachstehend beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind selbstverständlich lediglich Beispiele und sind nicht im beschränkenden Sinne gedacht. Zum Beispiel kann das Ausbilden eines ersten Merkmals über einem zweiten Merkmal in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, in denen das erste und das zweite Merkmal in direktem Kontakt ausgebildet werden, und kann ebenfalls Ausführungsformen umfassen, in denen zusätzliche Merkmale zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal ausgebildet werden können, so dass das erste und das zweite Merkmal möglicherweise nicht in direktem Kontakt stehen. Außerdem kann die vorliegende Offenbarung Bezugsnummern und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung schreibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen besprochenen Ausführungsformen und/oder Ausgestaltungen vor.
ÜBERBLICK
Ausführungsbeispiele für verschiedene Durchkontaktierungssäulenstrukturen umfassen einen oder mehrere Leiter in einer ersten Verbindungsschicht eines Halbleiterstapels, der mit einem oder mehreren zweiten Leitern in einer zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels verbunden ist. Der eine oder die mehreren ersten Leiter und/oder der eine oder die mehreren zweiten Leiter jeweils innerhalb der ersten Verbindungsschicht bzw. der zweiten Verbindungsschicht können mehrere Richtungen durchlaufen. In manchen Situationen erlaubt dies, dass mehrere Verbindungen, wie z.B. Durchkontaktierungen, verwendet werden, um den einen oder die mehreren ersten Leiter und den einen oder die mehreren zweiten Leiter miteinander zu verbinden. Diese mehreren Verbindungen können einen Widerstand zwischen dem einen oder den mehreren ersten Leitern und dem einen oder den mehreren zweiten Leitern reduzieren, wodurch die Leistungsfähigkeit von Signalen, die zwischen dem einen oder den mehreren ersten Leitern und dem einen oder den mehreren zweiten Leitern fließen, verbessert wird.
BEISPIEL EINES HALBLEITERSTAPELS
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Halbleiterstapels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Wie in 1 dargestellt, umfasst ein Beispielhalbleiterstapel 100 eine oder mehrere Verbindungsschichten 102.1 bis 102.m. Die eine oder die mehreren Verbindungsschichten 102.1 bis 102.m können eine oder mehrere leitfähige Schichten, wie z.B. eine oder mehrere Metallleitungsführungsschichten, um ein Beispiel zu nennen, umfassen. Die eine oder die mehreren Metallleitungsführungsschichten können ein oder mehrere leitfähige Materialien, wie z.B. Wolfram (W), Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Gold (Au), Silber (Ag), Platin (Pt) und/oder ein beliebiges anderes bekanntes Metall umfassen, das für den Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) offensichtlich ist, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die eine oder die mehreren Verbindungsschichten 102.1 bis 102.m können zusätzlich oder alternativ eine oder mehrere nicht leitfähige Schichten, wie z.B. eine oder mehrere dielektrische Schichten, um ein Beispiel zu nennen, umfassen. Die eine oder die mehreren dielektrischen Schichten können ein oder mehrere dielektrische Materialien umfassen, wie z.B. Siliziumoxid, Spin-on-Glas, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, Siliziumkohlenstoffnitrid, Siliziumoxinitrid, Siliziumoxikarbid, Siliziumkohlenstoffnitrid-Fluor-dotiertes Silikatglas (FSG), ein Low-k-Dielektrikumsmaterial und/oder ein beliebiges anderes bekanntes Dielektrikum, das für den Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) offensichtlich ist, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Außerdem können die eine oder die mehreren Verbindungsschichten 102.1 bis 102.m eine oder mehrere Verbindungen umfassen, wie z.B. eine oder mehrere Durchkontaktierungsstrukturen, um ein Beispiel zu nennen, um verschiedene Verbindungsschichten von den Verbindungsschichten 102.1 bis 102.m elektrisch und/oder mechanisch miteinander zu verbinden. Die eine oder die mehreren Durchkontaktierungsstrukturen können als eine oder mehrere Durchgangsloch-Durchkontaktierungen, eine oder mehrere Blind-Durchkontaktierungen, eine oder mehrere vergrabene Durchkontaktierungen oder beliebige andere geeignete Durchkontaktierungsstrukturen implementiert werden, die für den Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) offensichtlich sind, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Des Weiteren wird ein Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) erkennen, dass die Ausgestaltung und Anordnung des Beispielhalbleiterstapels 100, wie in 1 dargestellt, lediglich zu Veranschaulichungszwecken gedacht ist. Ein Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) wird erkennen, dass andere Ausgestaltungen und Anordnungen für die eine oder die mehreren Verbindungsschichten 102.1 bis 102.m möglich sind, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die eine oder die mehreren Verbindungsschichten 102.1 bis 102.m über, zum Beispiel auf, einem Halbleitersubstrat 106 angeordnet. Das Halbleitersubstrat 106 kann eine dünne Scheibe aus Halbleitermaterial sein, wie z.B. Siliziumkristall, aber es kann andere Materialien, oder Kombinationen von Materialien umfassen, wie z.B. Saphir oder ein beliebiges anderes geeignetes Material, das für den Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) offensichtlich ist, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In einem Ausführungsbeispiel kann der Beispielhalbleiterstapel 100 eine oder mehrere Diffusionsschichten und/oder eine oder mehrere Polysiliziumschichten umfassen. In diesem Ausführungsbeispiel können eine oder mehrere Halbleiterkomponenten, wie z.B. eine oder mehrere aktive Komponenten, zum Beispiel ein oder mehrere Transistoren, eine oder mehrere passive Komponenten, zum Beispiel ein oder mehrere Widerstände, ein oder mehrere Kondensatoren und/oder eine oder mehrere Induktivitäten, und/oder eine oder mehrere andere geeignete Komponenten, die für den Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) offensichtlich sind, unter Verwendung der einen oder der mehreren Diffusionsschichten und/oder der einen oder der mehreren Polysiliziumschichten ausgebildet werden. In manchen Situationen können die eine oder die mehreren Halbleiterkomponenten unter Verwendung der einen oder der mehreren Verbindungsschichten 102.1 bis 102.m miteinander und/oder anderen Halbleiterkomponenten verbunden werden, um eine oder mehrere integrierte Schaltungen auszubilden.
BEISPIELE FÜR ZWEIDIMENSIONALE DURCHKONTAKTIERUNGSSÄULENSTRUKTUREN
2A bis 2P zeigen Draufsichten auf verschiedene Beispiele zweidimensionaler Durchkontaktierungssäulenstrukturen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung. Wie in 2A bis 2P dargestellt, umfassen zweidimensionale Durchkontaktierungssäulenstrukturen 200 bis 230 einen ersten Leiter 240 aus dem einen oder den mehreren leitfähigen Materialien, der in einer ersten Verbindungsschicht eines Halbleiterstapels, wie z.B. des Halbleiterstapels 100, um ein Beispiel zu nennen, ausgebildet wird, und einen zweiten Leiter 242 aus dem einen oder den mehreren leitfähigen Materialien, der in einer zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels ausgebildet wird. Hier werden die Begriffe „erste Verbindungsschicht“ und „zweite Verbindungsschicht“ nur verwendet, um zwischen Verbindungsschichten des Halbleiterschichtstapels zu unterscheiden. Die Begriffe „erste Verbindungsschicht“ und „zweite Verbindungsschicht“ müssen nicht jeweils die erste Verbindungsschicht und die zweite Verbindungsschicht des Halbleiterstapels sein. Vielmehr wird ein Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) erkennen, dass die Begriffe „erste Verbindungsschicht“ und „zweite Verbindungsschicht“ beliebige zwei Verbindungsschichten des Halbleiterschichtstapels sein können. In einem Ausführungsbeispiel repräsentieren die erste Verbindungsschicht und die zweite Verbindungsschicht zwei leitfähige Schichten, wie z.B. zwei Metallleitungsführungsschichten, um ein Beispiel zu nennen, innerhalb des Halbleiterstapels. Der Einfachheit halber wird der erste Leiter in 2A bis 2P unter Verwendung einer schwarzen Schattierung dargestellt und der zweite Leiter wird unter Verwendung einer weißen Schattierung dargestellt. Außerdem sind Breiten des ersten Leiters 240 und des zweiten Leiters 242 in 2A bis 2P nicht maßstabgetreu gezeichnet. Zum Beispiel wurden Breiten des ersten Leiters 240 in 2A bis 2P zu Veranschaulichungszwecken übertrieben, wie ein Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) erkennen wird, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Wie in 2A bis 2P dargestellt, ist die erste Verbindungsschicht, die den ersten Leiter 240 aufweist, unter der zweiten Verbindungsschicht, die den zweiten Leiter 242 aufweist, innerhalb des Halbleiterschichtschichtstapels angeordnet. Diese Übertreibung der Breiten des ersten Leiters 240 ermöglicht es, dass der erste Leiter 240 in 2A bis 2P sichtbar ist. Ein Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) wird jedoch erkennen, dass die Breiten des ersten Leiters 204 ungefähr gleich Breiten des zweiten Leiters 242 sein können und/oder die Breiten des ersten Leiters 240 kleiner sein können als die Breiten des zweiten Leiters 242, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Wie zusätzlich in 2A bis 2P dargestellt, durchläuft der erste Leiter 240 mehrere Richtungen innerhalb der ersten Verbindungsschicht und der zweite Leiter 242 durchläuft gleichermaßen mehrere Richtungen innerhalb der zweiten Verbindungsschicht. Zum Beispiel durchläuft der erste Leiter 240 eine erste Richtung 250 und eine zweite Richtung 242 innerhalb der ersten Verbindungsschicht, wie in 2A bis 2P dargestellt. In diesem Beispiel verläuft der zweite Leiter 242 gleichermaßen in der ersten Richtung 250 und der zweiten Richtung 242 innerhalb der zweiten Verbindungsschicht. In manchen der in 2A bis 2P dargestellten Ausführungsbeispiele kann der erste Leiter 240 als asymmetrisch zu einer Symmetrieachse, die durch die zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstrukturen 200 bis 230 verläuft, betrachtet werden, und der zweite Leiter 242 kann als asymmetrisch zu dieser Symmetrieachse betrachtet werden. Zum Beispiel kann die Symmetrieachse in der zweiten Richtung 252 verlaufen, um den zweiten Leiter 242 in zwei ungefähr gleiche Abschnitte aus dem einen oder den mehreren leitfähigen Materialien in der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 204 zu trennen, wie in 2C dargestellt. In diesem in 2C dargestellten Beispiel kann der erste Leiter 240 als asymmetrisch zur Symmetrieachse, die vertikal durch den zweiten Leiter 242in der zweiten Richtung 252 verläuft, betrachtet werden, und der zweite Leiter 240 kann als symmetrisch zur Symmetrieachse, die vertikal durch den zweiten Leiter 242 in der zweiten Richtung 252 verläuft, betrachtet werden. Als ein anderes Beispiel kann die Symmetrieachse in der ersten Richtung 250 verlaufen, um den zweiten Leiter 242 in zwei ungefähr gleiche Abschnitte aus dem einen oder den mehreren leitfähigen Materialien in der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 206 zu trennen, wie in 2D dargestellt. In diesem anderen, in 2D dargestellten Beispiel kann der erste Leiter 240 als asymmetrisch zur Symmetrieachse, die horizontal durch den zweiten Leiter 242in der ersten Richtung 250 verläuft, betrachtet werden, und der zweite Leiter 240 kann als symmetrisch zur Symmetrieachse, die horizontal durch den zweiten Leiter 242 in der ersten Richtung 250 verläuft, betrachtet werden.
Außerdem sind der erste Leiter 240 und der zweite Leiter 242 unter Verwendung mehrerer Verbindungen, wie z.B. der mehreren Durchkontaktierungsstrukturen, wie vorstehend in 1 beschrieben, um ein Beispiel zu nennen, miteinander verbunden, was unter Verwendung eines quadratischen „x“ in 2A bis 2P veranschaulicht ist, um die zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstrukturen 200 bis 230 auszubilden. Die mehreren Durchkontaktierungsstrukturen repräsentieren mehrere elektrische Verbindungen, wie z.B. eine oder mehrere Durchgangslochs-Durchkontaktierungen, eine oder mehrere Blind-Durchkontaktierungen, eine oder mehrere vergrabene Durchkontaktierungen oder beliebige andere geeignete Durchkontaktierungsstrukturen, die für den Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) offensichtlich sind, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, um einige Beispiele zu nennen, um den ersten Leiter 240 und den zweiten Leiter 242 zu verbinden.
Im Allgemeinen kann der erste Leiter 240 als eine erste Sequenz aus stückweise miteinanderverbundenen Abschnitten des einen oder der mehreren leitfähigen Materialien charakterisiert werden, die zwischen der ersten Richtung 250 und der zweiten Richtung 252 innerhalb der ersten Verbindungsschicht verläuft, und der zweite Leiter 242 kann als eine zweite Sequenz aus stückweise miteinander verbundenen Abschnitten des einen oder der mehreren leitfähigen Materialien charakterisiert werden, die zwischen der ersten Richtung 250 und der zweiten Richtung 252 innerhalb der zweiten Verbindungsschicht verläuft. Zum Beispiel kann, wie in 2A dargestellt, der erste Leiter 240 als eine erste Sequenz aus stückweisen Abschnitten des einen oder der mehreren leitfähigen Materialien charakterisiert werden, die einen ersten Abschnitt, der die erste Richtung 250 durchläuft, und einen zweiten Abschnitt, der die zweite Richtung durchläuft, innerhalb der ersten Verbindungsschicht aufweist. In diesem Beispiel kann der zweite Leiter 242 als eine zweite Sequenz aus stückweisen Abschnitten des einen oder der mehreren leitfähigen Materialien charakterisiert werden, die einen ersten Abschnitt, der die erste Richtung 250 durchläuft, und einen zweiten Abschnitt, der die zweite Richtung 252 durchläuft, innerhalb der zweiten Verbindungsschicht aufweist.
In manchen Situationen sind, wie in 2A bis 2P dargestellt, die mehreren Durchkontaktierungsstrukturen zwischen Überlappungen zwischen der ersten Sequenz aus stückweisen Abschnitten des ersten Leiters 240 und der zweiten Sequenz aus stückweisen Abschnitten des zweiten Leiters 242 angeordnet, um den ersten Leiter 240 und den zweiten Leiter 242 elektrisch und/oder mechanisch miteinander zu verbinden. Die mehreren Durchkontaktierungsstrukturen, wie in 2A bis 2P dargestellt, sind lediglich zu Veranschaulichungszwecken gedacht. Ein Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) wird erkennen, dass mehr oder weniger Durchkontaktierungsstrukturen verwendet werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel können, wie in 2A dargestellt, diese Überlappungen zwischen der ersten Sequenz aus stückweisen Abschnitten des ersten Leiters 240 und der zweiten Sequenz aus stückweisen Abschnitten des zweiten Leiters 242 ungefähr an Mittelpunkten der Abschnitte von der ersten Sequenz aus stückweisen Abschnitten des ersten Leiters 240 und der zweiten Sequenz aus stückweisen Abschnitten des zweiten Leiters 242 auftreten. In diesem Beispiel sind die mehreren Durchkontaktierungsstrukturen zwischen den ungefähren Mittelpunkten der Abschnitte angeordnet, um den ersten Leiter 240 und den zweiten Leiter 242 elektrisch und/oder mechanisch miteinander zu verbinden. Als ein anderes Beispiel, wie in 2D dargestellt, können diese Überlappungen zwischen der ersten Sequenz aus stückweisen Abschnitten des ersten Leiters 240 und der zweiten Sequenz aus stückweisen Abschnitten des zweiten Leiters 242 ungefähr an Endpunkten der Abschnitte von der ersten Sequenz aus stückweisen Abschnitten des ersten Leiters 240 und der zweiten Sequenz aus stückweisen Abschnitten des zweiten Leiters 242 auftreten. In diesem anderen Beispiel sind die mehreren Durchkontaktierungsstrukturen zwischen den ungefähren Endpunkten der Abschnitte angeordnet, um den ersten Leiter 240 und den zweiten Leiter 242 elektrisch und/oder mechanisch miteinander zu verbinden.
In den in 2A bis 2P dargestellten Ausführungsbeispielen können die mehreren Durchkontaktierungsstrukturen im Vergleich zum Verwenden einer einzelnen Durchkontaktierungsstruktur zum Verbinden des ersten Leiters 240 und des zweiten Leiters 242 einen Widerstand zwischen dem ersten Leiter 240 und dem zweiten Leiter 242 um einen Faktor reduzieren, der zur Anzahl von Durchkontaktierungsstrukturen innerhalb der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstrukturen 200 bis 230 proportional ist. Im Allgemeinen kann diese Reduzierung des Widerstands folgendermaßen beschrieben werden: $R_{n e u} = \frac{R_{a l t}}{ψ}$
wobei R_neu diesen reduzierten Widerstand zwischen dem ersten Leiter 240 und dem zweiten Leiter 242 repräsentiert, R_alt den Widerstand zwischen dem ersten Leiter 240 und dem zweiten Leiter 242, die lediglich eine Durchkontaktierungsstruktur zwischen dem ersten Leiter 240 und dem zweiten Leiter 242 aufweisen, repräsentiert, und ψ die Anzahl der Durchkontaktierungsstrukturen zwischen dem ersten Leiter 240 und dem zweiten Leiter 242 repräsentiert. Als Beispiel können die zwei Durchkontaktierungsstrukturen der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 200 einen Widerstand zwischen dem ersten Leiter 240 und dem zweiten Leiter 242 um einen Faktor von zwei reduzieren, die drei Durchkontaktierungsstrukturen der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 202, der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 204, der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 216, der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 222, der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 224, der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 226, der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 228 und der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 230 können einen Widerstand zwischen dem ersten Leiter 240 und dem zweiten Leiter 242 um einen Faktor von drei reduzieren, die vier Durchkontaktierungsstrukturen der der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 212, der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 218 und der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 220 können einen Widerstand zwischen dem ersten Leiter 240 und dem zweiten Leiter 242 um einen Faktor von vier reduzieren, die fünf Durchkontaktierungsstrukturen der der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 206 und der der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 214 können einen Widerstand zwischen dem ersten Leiter 240 und dem zweiten Leiter 242 um einen Faktor von fünf reduzieren, die acht Durchkontaktierungsstrukturen der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 208 können einen Widerstand zwischen dem ersten Leiter 240 und dem zweiten Leiter 242 um einen Faktor von acht reduzieren, und die zehn Durchkontaktierungsstrukturen der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstruktur 210 können einen Widerstand zwischen dem ersten Leiter 240 und dem zweiten Leiter 242 um einen Faktor von zehn reduzieren. Diese Reduzierung des Widerstands zwischen dem ersten Leiter 240 und dem zweiten Leiter 242 verbessert die Leistungsfähigkeit von Signalen, die zwischen dem ersten Leiter 240 und dem zweiten Leiter 242 fließen.
PLATTFORM ZUM ELEKTRONISCHEN DESIGN ZUM IMPLEMENTIEREN DER BEISPIELE FÜR DURCHKONTAKTIERUNGSSÄULENSTRUKTUREN
3 zeigt ein Blockdiagramm einer Plattform zum elektronischen Design gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Wie in 3 dargestellt, repräsentiert die Plattform zum elektronischen Design 300 einen Designablauf, der eine oder mehrere elektronische Designsoftwareanwendungen umfasst, welche, wenn sie durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, Prozessoren, Steuerungen oder andere Vorrichtungen, die für einen Fachmann in der relevanten Technik(en) offensichtlich sind, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, ausgeführt werden, eine oder mehrere High-Level-Beschreibungen auf der Softwareebene von analogen und/oder digitalen Schaltungen für eine elektronische Vorrichtung entwerfen, simulieren, analysieren und/oder verifizieren können. In einem Ausführungsbeispiel können die eine oder die mehreren High-Level-Beschreibungen auf der Softwareebene unter Verwendung einer hohen Softwaresprache, wie z.B. einer grafischen Entwurfsanwendung, zum Beispiel C, System C, C++, LabVIEW und/oder MATLAB, einer allgemeinen Systementwurfssprache, wie z.B. SysML, SMDL und/oder SSDL, oder einer beliebigen anderen geeigneten hohen Software- oder allgemeinen Systementwurfssprache, die für einen Fachmann in der relevanten Technik(en) offensichtlich sein wird, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, oder eines hohen Softwareformats, wie z. B. Common Power Format (CPF), Unified Power Format (UPF) oder eines beliebigen anderen geeigneten hohen Softwareformats, das für einen Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) offensichtlich ist, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, implementiert werden. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Plattform zum elektronischen Design 300 eine Syntheseanwendung 302, eine Anordnungs- und Leitungsführungsanwendung 304, eine Simulationsanwendung 306 und eine Verifizierungsanwendung 308.
Außerdem können Ausführungsformen der Offenbarung in einer Hardware, Firmware, Software oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Ausführungsformen der Offenbarung können auch als auf einem maschinenlesbaren Medium gespeicherte Befehle implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren gelesen und ausgeführt werden können. Ein maschinenlesbares Medium kann einen beliebigen Mechanismus zum Speichern oder Senden von Informationen in einer durch eine Maschine (z.B. eine Rechenvorrichtung) lesbaren Form umfassen. Zum Beispiel kann ein maschinenlesbares Medium nichtflüchtige maschinenlesbare Medien, wie z.B. Festwertspeicher (ROM), Direktzugriffspeicher (RAM), Magnetplattenspeichermedien, optische Speichermedien, Flash-Speichervorrichtungen und andere umfassen. Als ein anderes Beispiel kann das maschinenlesbare Medium ein flüchtiges maschinenlesbares Medium, wie z.B. elektrische, optische, akustische oder andere Formen von Ausbreitungssignalen (z.B. Trägerwellen, Infrarotsignale, digitale Signale usw.) umfassen. Ferner können Firmware, Software, Routinen, Befehle hierin derart beschrieben werden, dass sie bestimmte Operationen ausführen. Es versteht sich jedoch, dass solche Beschreibungen lediglich der Einfachheit dienen und dass solche Operationen tatsächlich von Rechenvorrichtungen, Prozessoren, Steuerungen oder anderen Vorrichtungen, die die Firmware, Software, Routinen, Befehle usw. ausführen, stammen. In einem Ausführungsbeispiel repräsentieren die Syntheseanwendung 302, die Anordnungs- und Leitungsführungsanwendung 304, die Simulationsanwendung 306 und die Verifizierungsanwendung 308 eine oder mehrere Softwareanwendungen zum elektronischen Design, die bei einer Ausführung durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, einen oder mehrere Prozessoren, eine oder mehrere Steuerungen oder andere Vorrichtungen, die für einen Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) offensichtlich sind, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, die eine oder die mehreren Rechenvorrichtungen, die Prozessoren, die Steuerungen oder die anderen Vorrichtungen von Allzweck-Elektronikvorrichtungen zu speziellen elektronischen Vorrichtungen konfigurieren, um eine oder mehrere dieser Anwendungen auszuführen, wie nachstehend ausführlicher beschrieben sein wird.
Die Syntheseanwendung 302 übersetzt eine oder mehrere Charakteristiken, einen oder mehrere Parameter oder ein oder mehrere Attribute der elektronischen Vorrichtung in eine oder mehrere logische Operationen, eine oder mehrere arithmetische Operationen, eine oder mehrere Steueroperationen und/oder eine beliebige andere geeignete Operation oder Operationen, die für einen Fachmann auf dem relevanten Gebiet(en) offensichtlich sind, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, in die eine oder die mehreren High-Level-Beschreibungen auf der Softwareebene im Sinne von analogen Schaltungen und/oder digitalen Schaltungen der elektronischen Vorrichtung. Die Syntheseanwendung 302 kann einen Simulationsalgorithmus verwenden, um die eine oder die mehreren logischen Operationen, die eine oder die mehreren arithmetischen Operationen, die eine oder die mehreren Steueroperationen und/oder die andere geeignete Operation oder Operationen zu simulieren, um zu verifizieren, dass die eine oder die mehreren logischen Operationen, die eine oder die mehreren arithmetischen Operationen, die eine die die mehreren Steueroperationen und/oder die andere geeignete Operation gemäß einer oder mehreren Charakteristiken, Parametern oder Attributen der elektronischen Vorrichtung arbeiten, wie in einer Spezifikation des elektronischen Designs dargelegt.
Die Anordnungs- und Leitungsführungsanwendung 304 übersetzt die eine oder die mehreren High-Level-Beschreibungen auf der Softwareebene, um ein elektronisches Architekturdesign für die analoge Schaltung und/oder die digitale Schaltung der elektronischen Vorrichtung zu bilden. Die Anordnungs- und Leitungsführungsanwendung 304 wählt selektiv von einer oder mehreren Standardzellen innerhalb von Standardzellenbibliotheken, um die eine oder die mehreren logischen Operationen, die eine oder die mehreren arithmetischen Operationen, die eine oder die mehreren Steueroperationen und/oder die andere geeignete Operation oder Operationen der einen oder der mehreren High-Level-Beschreibungen auf der Softwareebene in geometrische Formen und/oder die Verbindungen zwischen den geometrischen Formen zu übersetzen, um das elektronische Architekturdesign für die analoge Schaltung und/oder die digitale Schaltung der elektronischen Vorrichtung zu bilden. Im Allgemeinen weisen die eine oder die mehreren Standardzellenabwandlungen eine ähnliche Funktionalität auf wie ihre entsprechende Standardzelle, sind jedoch von ihrer entsprechenden Standardzelle im Hinblick auf die geometrischen Formen, die Positionen der geometrischen Formen und/oder Verbindungen zwischen den geometrischen Formen verschieden.
Nach dem Auswählen der einen oder der mehreren Standardzellen von den Standardzellenbibliotheken ordnet die Anordnungs- und Leitungsführungsanwendung 304 die eine oder die mehreren ausgewählten Standardzellen auf einer Grundfläche des elektronischen Vorrichtungsdesigns an. In einem Ausführungsbeispiel ordnet die Anordnungs- und Leitungsführungsanwendung 304 einen oder mehrere Leiter des einen oder der mehreren leitfähigen Materialien, die durch Verbindungsschichten verlaufen, an, um die eine oder die mehreren ausgewählten Standardzellen zu verbinden, um den elektronische Architekturentwurf für die analoge Schaltung und/oder die digitale Schaltung der elektronischen Vorrichtung auszubilden. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Anordnungs- und Leitungsführungsanwendung 304 danach zweidimensionale Durchkontaktierungssäulenstrukturen, wie z.B. eine oder mehrere der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstrukturen 200 bis 230, um einige Beispiele zu nennen, anordnen, um die eine oder die mehrere Leitungsführungen innerhalb verschiedener Verbindungsschichten von den mehreren Verbindungsschichten zu verbinden.
Die Simulationsanwendung 306 simuliert das elektronische Architekturdesign für die analoge Schaltung und/oder die digitale Schaltung der elektronischen Vorrichtung, um eine oder mehrere Charakteristiken, Parameter oder Attribute des elektronischen Architekturdesigns für die analoge Schaltung und/oder die digitale Schaltung der elektronischen Vorrichtung nachzubilden. In einem Ausführungsbeispiel kann die Simulationsanwendung 306 eine statische Timinganalyse (STA), eine Spannungsabfall-Analyse, die auch als eine IREM-Analyse bezeichnet wird, eine Taktdomänenwechselverifizierung (CDC-Überprüfung), eine formelle Verifizierung, die auch als Modellüberprüfung bezeichnet wird, Äquivalenzprüfung oder eine beliebige andere geeignete Analyse bereitstellen, die für den Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) offensichtlich ist, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Simulationsanwendung 306 eine Wechselstrom-Analyse (AC-Analyse), wie z.B. eine lineare Kleinsignalfrequenzdomänen-Analyse, und/oder eine Gleichstrom-Analyse (DC-Analyse) durchführen, wie z.B. eine nicht lineare Ruhepunktberechnung oder eine Folge von nicht linearen Betriebspunkten, die berechnet werden, während eine Spannung, ein Strom und/oder ein Parameter abgetastet werden, um die STA, die IREM-Analyse oder die andere geeignete Analyse durchzuführen.
Die Verifizierungsanwendung 308 verifiziert, ob die eine oder die mehreren Charakteristiken, der einen oder die mehreren Parameter oder das eine oder die mehreren Attribute des elektronischen Architekturdesigns für die analoge Schaltung und/oder die digitale Schaltung der elektronischen Vorrichtung, wie sie durch die Simulationsanwendung 306 nachgebildet wird, die Spezifikation des elektronischen Designs erfüllt. Die Verifizierungsanwendung 308 kann auch eine physische Verifizierung, die auch als eine Entwurfsregelüberprüfung (Design Rule Check , DRC) bezeichnet wird, durchführen, um zu überprüfen, ob das elektronische Architekturdesign für die analoge Schaltung und/oder die digitale Schaltung der elektronischen Vorrichtung einen oder mehrere empfohlene Parameter erfüllt, die als Entwurfsregeln bezeichnet werden, wie sie durch eine Halbleitergießerei und/oder einen Halbleitertechnologieknoten für die Fertigung der elektronischen Vorrichtung definiert werden.
BEISPIELRECHNERSYSTEM ZUM IMPLEMENTIEREN DER BEISPIELDESIGNPLATTFORM
4 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Rechnersystems zum Implementieren der Beispieldesignplattform gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Ein Rechnersystem 400 kann zum Implementieren der Plattform zum elektronischen Design 100 verwendet werden. Jedoch kann in einigen Situationen mehr als ein Rechnersystem 400 verwendet werden, um die Plattform zum elektronischen Design 100 zu implementieren. Nach der Lektüre der Beschreibung wird es für einen Fachmann auf dem relevanten Gebiet offensichtlich sein, wie Ausführungsformen unter Verwendung anderer Rechnersysteme und/oder Rechnerarchitekturen zu implementieren sind.
Das Rechnersystem 400 umfasst einen oder mehrere Prozessoren 404, die auch als zentrale Verarbeitungseinheiten oder CPUs bezeichnet werden, um die Syntheseanwendung 302, die Anordnungs- und Leitungsführungsanwendung 304, die Simulationsanwendung 306 und/oder die Verifizierungsanwendung 308, wie vorstehend in 3 beschrieben, auszuführen. Der eine oder die mehreren Prozessoren 404 können mit einer Kommunikationseinrichtung oder einem Bus 406 verbunden sein. In einem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere des einen oder der mehreren Prozessoren 404 als eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) implementiert sein. Die GPU repräsentiert eine spezialisierte elektronische Schaltung, die zur schnellen Verarbeitung mathematisch intensiver Anwendungen auf elektronischen Vorrichtungen ausgelegt ist. Die GPU kann eine hochparallele Struktur aufweisen, die für eine parallele Verarbeitung großer Datenblöcke, wie z.B. mathematisch intensiver Daten, die für Computergrafikanwendungen, Bilder und Videos üblich sind, effizient ist.
Das Rechnersystem 400 umfasst außerdem Benutzereingabe-/Ausgabevorrichtung(en) 403, wie z.B. Bildschirme, Tastaturen, Zeigegeräte usw., die mit der Kommunikationsinfrastruktur 406 über Benutzereingabe-/Ausgabeschnittstelle(n) 402 kommunizieren.
Das Rechnersystem 400 umfasst außerdem einen wichtigsten oder Hauptspeicher 408, wie z.B. einen Direktzugriffspeicher (RAM), um ein Beispiel zu nennen. Der Hauptspeicher 408 kann eine oder mehrere Hierarchieebenen eines Cache umfassen. Der Hauptspeicher 408weist darin gespeicherte Steuerlogik (d.h. eine Computersoftware) und/oder Daten auf, wie z.B. die Syntheseanwendung 302, die Anordnungs- und Leitungsführungsanwendung 304, die Simulationsanwendung 306 und/oder die Verifizierungsanwendung 308, wie vorstehend in 3 beschrieben. Der Rechnersystem 400 kann außerdem eine oder mehrere sekundäre Speichervorrichtungen oder Speicher 410 umfassen, um die Syntheseanwendung 302, die Anordnungs- und Leitungsführungsanwendung 304, die Simulationsanwendung 306 und/oder die Verifizierungsanwendung 308, wie vorstehend in 3 beschrieben, zu speichern. Die eine oder die mehreren sekundären Speichervorrichtungen oder Speicher 410 können zum Beispiel eine Festplatte 412 und/oder eine entfernbare Speichervorrichtung oder ein Laufwerk 414 umfassen. Das entfernbare Speicherlaufwerk 414 kann ein Diskettenlaufwerk, ein Magnetbandlaufwerk, ein CD-Laufwerk, eine optische Speichervorrichtung, eine Bandsicherungsvorrichtung und/oder eine beliebige andere Speichervorrichtung/Laufwerk sein. Das entfernbare Speicherlaufwerk 414 kann mit einer entfernbaren Speichereinheit 418 zusammenarbeiten. Die entfernbare Speichereinheit 418 umfasst eine von einem Rechner verwendbare oder lesbare Speichervorrichtung, die darauf gespeicherte Rechnersoftware (Steuerlogik) und/oder Daten aufweist. Die entfernbare Speichereinheit 418 kann eine Diskette, ein Magnetband, eine CD, eine DVD, eine optische Speicherplatte und/oder eine beliebige andere Rechnerdatenspeichervorrichtung sein. Das entfernbare Speicherlaufwerk 414 liest von der entfernbaren Speichereinheit 418 und schreibt in sie auf eine an sich bekannte Weise.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die eine oder die mehreren sekundären Speichervorrichtungen oder Speicher 410 andere Einrichtungen, Mittel oder andere Ansätze umfassen, um zu ermöglichen, dass der Rechnersystem 400 auf Computerprogramme und/oder andere Befehle und/oder Daten zugreifen kann. Solche Einrichtungen, Mittel oder andere Ansätze können zum Beispiel eine entfernbare Speichereinheit 422 und eine Schnittstelle 420 umfassen. Beispiele der entfernbaren Speichereinheit 422 und der Schnittstelle 420 können eine Programmkassetten- und Kassettenschnittstelle (wie sie in Videospielgeräten zu finden sind), einen entfernbaren Speicherchip (wie einen EPROM oder PROM) und eine zugehörige Buchse, einen Speicherstick und einen USB-Anschluss, eine Speicherkarte und einen zugehörigen Speicherkartenschacht und/oder eine beliebige andere entfernbare Speichereinheit und zugehörige Schnittstelle umfassen.
Das Rechnersystem 400 kann ferner eine Kommunikations- oder Netzwerkschnittstelle 424 umfassen. Die Kommunikations- oder Netzwerkschnittstelle 424 ermöglicht es dem Rechnersystem 400, mit einer beliebigen Kombination von fernen Vorrichtungen, fernen Netzwerken, fernen Einheiten usw. (die einzeln oder gemeinsam durch das Bezugszeichen 428 gekennzeichnet sind) zu kommunizieren. Zum Beispiel kann die Kommunikations- oder Netzwerkschnittstelle 424 es dem Rechnersystem 400 ermöglichen, mit den fernen Vorrichtungen 428 über einen Kommunikationspfad 426 zu kommunizieren, der verdrahtet und/oder drahtlos sein kann und der eine beliebige Kombination von LANs, WANs, des Internets usw. umfassen kann. Eine Steuerlogik und/oder Daten können über einen Kommunikationspfad 426 an das Rechnersystem 400 und von diesem übertragen werden.
In einer Ausführungsform wird eine materielle Vorrichtung oder ein Fertigungsartikel, die/der ein materielles, von einem Rechner verwendbares oder lesbares Medium, welches eine darauf gespeicherte Steuerlogik (Software) aufweist, umfasst, hier auch als ein Computerprogrammprodukt oder eine Programmspeichervorrichtung bezeichnet. Dies umfasst das Rechnersystem 400, den Hauptspeicher 408, den sekundären Speicher 410, und die entfernbaren Speichereinheiten 418 und 422 sowie materielle Fertigungsartikel, die eine beliebige Kombination der Vorstehenden ausführen, ist aber nicht darauf beschränkt. Eine solche Steuerlogik, die bei einer Ausführung durch eine oder mehrere Datenverarbeitungsvorrichtungen (wie z.B. das Rechnersystem 400) solche Datenverarbeitungsvorrichtungen dazu veranlasst, so wie hier beschrieben zu arbeiten.
Auf der Grundlage der in dieser Offenbarung aufgenommenen Lehren ist es für einen Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) offensichtlich, wie die Erfindung unter Verwendung von Datenverarbeitungseinheiten, Rechnersysteme und/oder Rechnerarchitekturen, die von jenen in 4 dargestellten verschieden sind, zu gestalten und zu verwenden ist. Insbesondere können Ausführungsformen mit Implementierungen einer Software, Hardware und/oder eines Betriebssystems arbeiten, die von jenen hier beschrieben verschieden sind.
BEISPIEL EINER FERTIGUNG DER BEISPIELE FÜR DURCHKONTAKTIERUNGSSÄULENSTRUKTUREN
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispielvorgangs zum Herstellen der Beispiele für Durchkontaktierungssäulenstrukturen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Die Offenbarung ist nicht auf diese Operationsbeschreibung beschränkt. Vielmehr ist es für einen Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) offensichtlich, dass sich andere Operationssteuerungsabläufe innerhalb des Umfangs und Erfindungsgedanken der vorliegenden Offenbarung befinden. Das Beispiel des Operationssteuerungsablaufs 500 repräsentiert eine mehrstufige Sequenz fotolithografischer und chemischer Prozessschritte zum Erzeugen der Beispiele zweidimensionaler Durchkontaktierungssäulenstrukturen, wie z.B. einer oder mehrerer der zweidimensionalen Durchkontaktierungssäulenstrukturen 200 bis 230, um einige Beispiele zu nennen. Die mehrstufige Sequenz fotolithografischer und chemischer Verarbeitungsschritte kann Abscheidungs-, Entfernungs- und/oder Strukturierungsvorgänge umfassen, um einige Beispiele zu nennen. Die Abscheidungsoperation repräsentiert eine Verarbeitungsoperation, in der ein Material aufgewachsen, aufgeschichtet oder auf eine andere Weise übertragen wird. Das Entfernen repräsentiert eine andere Verarbeitungsoperation, in der ein Material entfernt wird. Die Strukturierungsoperation repräsentiert eine weitere Verarbeitungsoperation, in der ein Material geformt oder geändert wird.
Bei Vorgang 502 bildet der Operationssteuerungsablauf 500 einen oder mehrere erste Leiter, wie z.B. den ersten Leiter 240, wie vorstehend in 2A bis 2P beschrieben, um einige Beispiele zu nennen, in einer ersten Verbindungsschicht eines Halbleiterstapels. In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel überträgt der Operationssteuerungsablauf 500 eine geometrische Struktur, die dem einen oder den mehreren ersten Leitern entspricht, auf die erste Verbindungsschicht. Danach führt der Operationssteuerungsablauf 500 einen Strukturierungsprozess durch, um etwas von dem leitfähigen Material von der ersten Verbindungsschichtgemäß der geometrischen Struktur zu entfernen, um den einen oder die mehreren ersten Leiter auszubilden. In einem Ausführungsbeispiel verwendet der Operationssteuerungsablauf 500 fortschrittlichere Halbleitertechnologieknoten, wie z.B. einen 12-nm-Halbleitertechnologieknoten, um ein Beispiel zu nennen, um den einen oder die mehreren ersten Leiter auszubilden. In diesem Ausführungsbeispiel verwendet der Operationssteuerungsablauf 500 eine NGL-Technologie (NGL: Next Generation Lithography), wie z.B. EUV-Technologie (extremes Ultraviolett), eine Röntgenstrahlen-Lithografietechnologie, eine Elektronenstrahl-Lithografietechnologie, eine Lithografietechnologie eines fokussierten Ionenstrahlsund/oder eine Nanoimprint-Lithografietechnologie, um einige Beispiele zu nennen, als den Strukturierungsprozess zum Ausbilden des einen oder der mehreren ersten Leiter. In diesem Ausführungsbeispiel ermöglicht das Verwenden der NGL-Technologie es, dass der eine oder die mehreren ersten Leiter mehrere Richtungen, wie z.B. die erste Richtung 250 und die zweite Richtung 252, um einige Beispiele zu nennen, innerhalb der ersten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels durchlaufen. Zum Beispiel sind die erreichbaren Auflösungen für die NGL-Technologie kleiner als erzielbare Auflösungen jener anderen, älteren Lithografietechnologie, wie z.B. Fotolithografie, um ein Beispiel zu nennen, die es lediglich ermöglichen, dass der eine oder die mehreren ersten Leiter eine einzelne Richtung, wie z.B. die erste Richtung 250 oder die zweite Richtung 252, um einige Beispiele zu nennen, innerhalb der ersten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels durchlaufen.
Bei Vorgang 504 bildet der Operationssteuerungsablauf 500 eine oder mehrere Verbindungen zwischen dem ersten Leiter des Vorgangs 502 und einem zweiten Leiter des Vorgangs 506, der nachstehend bei Vorgang 506 ausführlicher beschrieben wird. In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel bildet der Operationssteuerungsablauf 500 mehrere Durchkontaktierungsstrukturen aus, um den ersten Leiter des Vorgangs 502 und den zweiten Leiter des Vorgangs 506 miteinander zu verbinden. Die mehreren Durchkontaktierungsstrukturen repräsentieren mehrere elektrische Verbindungen zwischen der ersten Verbindungsschicht und der zweiten Verbindungsschicht, um den ersten Leiter 308 und den zweiten Leiter 310 elektrisch und/oder mechanisch und mechanisch miteinander zu verbinden. Die mehreren Durchkontaktierungsstrukturen können als eine oder mehrere Durchgangsloch-Durchkontaktierungen, eine oder mehrere Blind-Durchkontaktierungen, eine oder mehrere vergrabene Durchkontaktierungen oder beliebige andere geeignete Durchkontaktierungsstrukturen implementiert werden, die für den Fachmann auf dem (den) relevanten Gebiet(en) offensichtlich ist, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Bei Vorgang 506 bildet der Operationssteuerungsablauf 500 einen oder mehrere zweite Leiter, wie z.B. den zweiten Leiter 242, wie vorstehend in 2A bis 2P beschrieben, um einige Beispiele zu nennen, in einer zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels aus, um das Beispiel der Durchkontaktierungssäulenstruktur auszubilden. In einem Ausführungsbeispiel repräsentiert die erste Verbindungsschicht eine untere Verbindungsschicht von den Verbindungsschichten des Halbleiterstapels und die zweite Verbindungsschicht repräsentiert eine obere Verbindungsschicht von den Verbindungsschichten des Halbleiterstapels. In diesem Ausführungsbeispiel ist die untere Verbindungsschicht über einem Halbleitersubstrat des Halbleiterstapels angeordnet und die obere Verbindungsschicht ist über der unteren Halbleiterschicht angeordnet. In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel überträgt der Operationssteuerungsablauf 500 eine geometrische Struktur, die dem einen oder den mehreren zweiten Leitern entspricht, auf die zweite Verbindungsschicht. Danach führt der Operationssteuerungsablauf 500 einen Strukturierungsprozess durch, um etwas von dem leitfähigen Material von der zweiten Verbindungsschichtgemäß der geometrischen Struktur zu entfernen, um den einen oder die mehreren zweiten Leiter auszubilden. In einem anderen Ausführungsbeispiel verwendet der Operationssteuerungsablauf 500 die fortschrittlicheren Halbleitertechnologieknoten, um den einen oder die mehreren zweiten Leiter auf eine im Wesentlichen ähnliche Weise wie den einen oder die mehreren ersten Leiter, wie vorstehend beschrieben, auszubilden. In diesem anderen Ausführungsbeispiel ermöglicht das Verwenden der NGL-Technologie es, dass der eine oder die mehreren zweiten Leiter mehrere Richtungen, wie z.B. die erste Richtung 250 und die zweite Richtung 252, um einige Beispiele zu nennen, innerhalb der zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels durchlaufen. Zum Beispiel sind die erreichbaren Auflösungen für die NGL-Technologie kleiner als erzielbare Auflösungen jener anderen, älteren Lithografietechnologie, wie z.B. Fotolithografie, um ein Beispiel zu nennen, die es lediglich ermöglichen, dass der eine oder die mehreren zweiten Leiter eine einzelne Richtung, wie z.B. die erste Richtung 250 oder die zweite Richtung 252, um einige Beispiele zu nennen, innerhalb der zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels durchlaufen.
SCHLUSSFOLGERUNG
Die vorstehende ausführliche Beschreibung offenbart eine Durchkontaktierungssäulenstruktur. Die Durchkontaktierungssäulenstruktur umfasst einen ersten Leiter innerhalb einer ersten Verbindungsschicht eines Halbleiterstapels, einen zweiten Leiter innerhalb einer zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels und mehrere Durchkontaktierungsstrukturen, die den ersten Leiter und den zweiten Leiter elektrisch und/oder mechanisch verbinden. Der erste Leiter durchläuft eine erste Richtung und eine zweite Richtung innerhalb der ersten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels und der zweite Leiter durchläuft die erste Richtung und die zweite Richtung innerhalb der zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels.
Die vorstehende ausführliche Beschreibung offenbart eine andere Durchkontaktierungssäulenstruktur. Diese andere Durchkontaktierungssäulenstruktur umfasst erste stückweise miteinander verbundene Abschnitte aus einem leitfähigen Material innerhalb einer ersten Verbindungsschicht eines Halbleiterstapels, zweite stückweise miteinander verbundene Abschnitte aus dem leitfähigen Material innerhalb einer zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels, und mehrere Durchkontaktierungssäulenstrukturen, die einen oder mehrere erste Abschnitte von den ersten stückweise miteinander verbundenen Abschnitten und einen oder mehrere zweite Abschnitte von den zweiten stückweise miteinander verbundenen Abschnitten elektrisch verbinden. Die ersten stückweise miteinander verbundenen Abschnitte durchlaufen mehrere Richtungen innerhalb der ersten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels und die zweiten stückweise miteinander verbundenen Abschnitte aus dem leitfähigen Material durchlaufen die mehreren Richtungen innerhalb der zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels.
Die vorstehende ausführliche Beschreibung offenbart ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Durchkontaktierungssäulenstruktur. Das Verfahren umfasst ein Ausbilden eines ersten Leiters, der eine erste Richtung und ein zweite Richtung innerhalb einer ersten Verbindungsschicht eines Halbleiterstapels durchläuft, ein Ausbilden eines zweiten Leiters, der die erste Richtung und die zweite Richtung innerhalb einer zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels durchläuft, und ein Ausbilden mehrerer Durchkontaktierungsstrukturen, um den ersten Leiter und den zweiten Leiter zu verbinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62586475 [0001]

Claims

Durchkontaktierungssäulenstruktur, umfassend: einen ersten Leiter innerhalb einer ersten Verbindungsschicht eines Halbleiterstapels, wobei der erste Leiter eine erste Richtung und eine zweite Richtung innerhalb der ersten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels durchläuft; einen zweiten Leiter innerhalb einer zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels, wobei der zweite Leiter die erste Richtung und die zweite Richtung innerhalb der zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels durchläuft; und mehrere Durchkontaktierungsstrukturen, die den ersten Leiter und den zweiten Leiter verbinden.
Durchkontaktierungssäulenstruktur nach Anspruch 1, wobei die erste Richtung zu der zweiten Richtung senkrecht ist.
Durchkontaktierungssäulenstruktur nach Anspruch 2, wobei die erste Richtung umfasst: eine x-Achse eines kartesischen Koordinatensystems, und wobei die zweite Richtung umfasst: eine y-Achse des kartesischen Koordinatensystems.
Durchkontaktierungssäulenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Leiter mehrere erste stückweise miteinander verbundene Abschnitte umfasst, und wobei der zweite Leiter mehrere zweite stückweise miteinander verbundene Abschnitte umfasst.
Durchkontaktierungssäulenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Abschnitt von den mehreren ersten stückweise miteinander verbundenen Abschnitten einen zweiten Abschnitt von den mehreren zweiten stückweise miteinander verbundenen Abschnitten ungefähr an Mittelpunkten des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts überlappt, und wobei mindestens eine Durchkontaktierungsstruktur von den mehreren Durchkontaktierungsstrukturen zwischen den ungefähren Mittelpunkten angeordnet ist, um den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt zu verbinden.
Durchkontaktierungssäulenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Abschnitt von den mehreren ersten stückweise miteinander verbundenen Abschnitten einen zweiten Abschnitt von den mehreren zweiten stückweise miteinander verbundenen Abschnitten ungefähr an Endpunkten des zweiten Abschnitts überlappt, und wobei mindestens eine Durchkontaktierungsstruktur von den mehreren Durchkontaktierungsstrukturen zwischen den ungefähren Endpunkten angeordnet ist, um den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt zu verbinden.
Durchkontaktierungssäulenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Leiter dadurch gekennzeichnet ist, dass er asymmetrisch zu einer Symmetrieachse ist, die durch die Durchkontaktierungssäulenstruktur verläuft, und wobei der zweite Leiter dadurch gekennzeichnet ist, dass er symmetrisch zur Symmetrieachse ist, die durch die Durchkontaktierungssäulenstruktur verläuft.
Durchkontaktierungssäulenstruktur nach Anspruch 7, wobei eine Symmetrieachse durch den zweiten Leiter in der ersten Richtung oder der zweiten Richtung verläuft, um den zweiten Leiter in ungefähr gleiche Abschnitte ungefähr zu trennen.
Durchkontaktierungssäulenstruktur, umfassend: mehrere erste stückweise miteinander verbundene Abschnitte aus einem leitfähigen Material innerhalb einer ersten Verbindungsschicht eines Halbleiterstapels, wobei die mehreren ersten stückweise miteinander verbundenen Abschnitte mehrere Richtungen innerhalb der ersten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels durchlaufen; mehrere zweite stückweise miteinander verbundene Abschnitte aus dem leitfähigen Material innerhalb einer zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels, wobei die mehreren zweiten stückweise miteinander verbundenen Abschnitte aus dem leitfähigen Material die mehreren Richtungen innerhalb der zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels durchlaufen; und mehrere Durchkontaktierungsstrukturen, die einen oder mehrere erste Abschnitte von den mehreren ersten stückweise miteinander verbundenen Abschnitten und einen oder mehrere zweite Abschnitte von den mehreren zweiten stückweise miteinander verbundenen Abschnitten verbinden.
Durchkontaktierungssäulenstruktur nach Anspruch 9, wobei die mehreren Richtungen umfassen: eine erste Richtung; und eine zweite Richtung, die zur ersten Richtung senkrecht ist.
Durchkontaktierungssäulenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 10, wobei ein Widerstand zwischen dem einen oder den mehreren ersten Abschnitten und dem einen oder den mehreren zweiten Abschnitten zu einer Anzahl von Durchkontaktierungsstrukturen von den mehreren Durchkontaktierungsstrukturen, die den einen oder die mehreren ersten Abschnitte und den einen oder die mehreren zweiten Abschnitte verbinden, proportional ist.
Durchkontaktierungssäulenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, wobei ein erster Abschnitt von dem einen oder den mehreren ersten Abschnitten einen zweiten Abschnitt von dem einen oder den mehreren zweiten Abschnitten an ungefähren Mittelpunkten des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts überlappt, und wobei mindestens eine Durchkontaktierungsstruktur von den mehreren Durchkontaktierungsstrukturen zwischen den ungefähren Mittelpunkten angeordnet ist, um den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt zu verbinden.
Durchkontaktierungssäulenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 12, wobei ein erster Abschnitt von dem einen oder den mehreren ersten Abschnitten einen zweiten Abschnitt von dem einen oder den mehreren zweiten Abschnitten an ungefähren Endpunkten des zweiten Abschnitts überlappt, und wobei mindestens eine Durchkontaktierungsstruktur von den mehreren Durchkontaktierungsstrukturen zwischen den ungefähren Endpunkten angeordnet ist, um den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt zu verbinden.
Durchkontaktierungssäulenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 13, wobei der erste Leiter dadurch gekennzeichnet ist, dass er asymmetrisch zu einer Symmetrieachse ist, die durch die Durchkontaktierungssäulenstruktur verläuft, und wobei der zweite Leiter dadurch gekennzeichnet ist, dass er symmetrisch zu einer Symmetrieachse ist, die durch die Durchkontaktierungssäulenstruktur verläuft.
Durchkontaktierungssäulenstruktur nach Anspruch 14, wobei eine Symmetrieachse durch die mehreren zweiten stückweise miteinander verbundenen Abschnitte in einer Richtung von den mehreren Richtungen verläuft, um den zweiten Leiter in ungefähr gleiche Abschnitte ungefähr zu trennen.
Verfahren zum Herstellen einer Durchkontaktierungssäulenstruktur, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden eines ersten Leiters, der eine erste Richtung und eine zweite Richtung innerhalb einer ersten Verbindungsschicht eines Halbleiterstapels durchläuft; Ausbilden eines zweiten Leiters, der die erste Richtung und die zweite Richtung innerhalb einer zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels durchläuft; und Ausbilden mehrerer Durchkontaktierungsstrukturen, um den ersten Leiter und den zweiten Leiter zu verbinden.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die erste Richtung senkrecht zu der zweiten Richtung ist.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei ein Widerstand zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter zu einer Anzahl von Durchkontaktierungsstrukturen von den mehreren Durchkontaktierungsstrukturen, die den ersten Leiter und den zweiten Leiter verbinden, proportional ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 18, wobei das Ausbilden des ersten Leiters umfasst: Ausbilden mehrerer erster stückweise miteinander verbundener Abschnitte innerhalb der ersten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels, wobei das Ausbilden des zweiten Leiters umfasst: Ausbilden mehrerer zweiter stückweise miteinander verbundener Abschnitte innerhalb der zweiten Verbindungsschicht des Halbleiterstapels, wobei ein erster Abschnitt von den mehreren ersten stückweise miteinander verbundenen Abschnitten einen zweiten Abschnitt von den mehreren zweiten stückweise miteinander verbundenen Abschnitten an ungefähren Mittelpunkten des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts überlappt, und wobei das Ausbilden der mehreren Durchkontaktierungsstrukturen umfasst: Ausbilden mindestens einer Durchkontaktierungsstruktur von den mehreren Durchkontaktierungsstrukturen zwischen den ungefähren Mittelpunkten, um den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt zu verbinden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 19, wobei das Ausbilden des ersten Leiters umfasst: Ausbilden mehrerer erster stückweise miteinander verbundener Abschnitte, und wobei das Ausbilden des zweiten Leiters umfasst: mehrere zweite stückweise miteinander verbundene Abschnitte, wobei ein erster Abschnitt von den mehreren ersten stückweise miteinander verbundenen Abschnitten einen zweiten Abschnitt von den mehreren zweiten stückweise miteinander verbundenen Abschnitten an ungefähren Endpunkten des zweiten Abschnitts überlappt, und wobei das Ausbilden der mehreren Durchkontaktierungsstrukturen umfasst: Ausbilden mindestens einer Durchkontaktierungsstruktur von den mehreren Durchkontaktierungsstrukturen zwischen den ungefähren Endpunkten, um den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt zu verbinden.