JP2012186302A - Method of decreasing number of masks for integrated circuit device having laminated connection level - Google Patents

Method of decreasing number of masks for integrated circuit device having laminated connection level Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease the number of masks of a 3D laminate memory device, in which the required number of masks increases because a separate mask is used for each connection level, by devising the pattern.SOLUTION: A three-dimensional lamination integrated circuit device has a lamination part of connection level in a wiring region. Only N sets of etching mask for forming a wiring connection region containing up to 2levels in the lamination part of connection level are required. In some examples, connection levels of 2are etched by an etching mask of sequential number X, where X=1 in one mask, X=2 in another mask, and the X is given up to X=N. A wiring connection region matching a formation region at the connection level is formed by this method.

Description

本発明は、一般に高密度集積回路装置に関し、特に複数レベルの3次元積層装置の配線構造に関する。   The present invention generally relates to a high-density integrated circuit device, and more particularly to a wiring structure of a multi-level three-dimensional stack device.

高密度の記憶装置の製造においては、集積回路上の単位面積当たりのデータ量が最も重量なファクターとされる。記憶装置の臨界的な次元がリソグラフィー技術の限界に近づくに従い、メモリセルの積層する多レベルのための技術もより大きな記憶容量の密度とビット当たりの低コストを稼ぐのに提案されている。   In manufacturing a high-density storage device, the amount of data per unit area on an integrated circuit is the most important factor. As the critical dimension of storage devices approaches the limits of lithographic technology, technology for multi-level stacking of memory cells has also been proposed to earn greater storage capacity density and lower cost per bit.

例えば、薄膜トランジスタ技術は"多層積層可能な薄膜トランジスタNAND型フラッシュメモリ"ライその他、IEEE国際電子デバイス会議、11-13 DEC 2006や"30nmノードを超えたILD及びTANOS構造上の単結晶シリコン層の積層を用いた3次元積層NAND型フラッシュメモリ技術"ジャンその他、IEEE国際電子デバイス会議、11-13 DEC 2006における電荷捕獲メモリに応用されている。   For example, thin film transistor technology includes "multilayer stackable thin film transistor NAND flash memory" line, etc., IEEE International Electronic Device Conference, 11-13 DEC 2006 and "stacking single crystal silicon layer on ILD and TANOS structure beyond 30nm node" 3D stacked NAND flash memory technology used "Jan et al., IEEE International Electronic Device Conference, 11-13 DEC 2006, applied to charge trapping memory.

また、クロスポイントアレイ技術も、"ダイオード/アンチヒューズメモリセルの3次元アレイを伴う512MbPROM"ジョンソンその他、IEEE、固体回路ジャーナル、Vol 38, no 11, Nov. 2003におけるアンチヒューズメモリへ応用されており、さらに3次元メモリと題されクリーブに与えられた米国特許第7,081,377号も参照されたい。   Cross-point array technology has also been applied to antifuse memories in "512MbPROM with 3D array of diode / antifuse memory cells" Johnson et al., IEEE, Solid Circuit Journal, Vol 38, no 11, Nov. 2003. See also U.S. Pat. No. 7,081,377 entitled Cleave, entitled 3D Memory.

電荷捕獲メモリ技術での垂直NANDセルを提供する他の構造が"VRATとPIPEによる超高密度フラッシュメモリのための新規な3D構造"キムその他、VLSIテクノロジーシンポジウム、技術論文ダイジェスト、17-19 June 2008, 122-123ページに記載されている。   Another structure that provides vertical NAND cells in charge trapping memory technology is "New 3D structure for ultra-high density flash memory by VRAT and PIPE" Kim et al., VLSI Technology Symposium, Technical Paper Digest, 17-19 June 2008 , 122-123.

3次元の積層メモリ装置では、メモリセルの下部レベルとデコード用回路などを接続するのに用いられる導体配線が上部レベルに亘ってつながる。配線を行う費用は必要なリソグラフィーの工程数と共に増大する。リソグラフィーの工程数を削減する1つのアプローチは"超高密度フラッシュメモリ用の穴あけ(Punch)と穴埋め(Plug)方法についてのビットコストスケーラブル(bit cost scalable)技術" 田中その他、2007 VLSIテクノロジーシンポジウム、技術論文ダイジェスト、12-14 June 2007, 14-15ページに記載されている。   In a three-dimensional stacked memory device, a conductor wiring used to connect a lower level of a memory cell and a decoding circuit is connected to the upper level. The cost of wiring increases with the number of lithography steps required. One approach to reducing the number of lithography steps is "bit cost scalable technology for punch and plug methods for ultra-high density flash memory" Tanaka et al., 2007 VLSI Technology Symposium, Technology Article digest, 12-14 June 2007, pages 14-15.

ところが、従来の3D積層メモリ装置についての1つの欠点は、各接続レベルに典型的には別個のマスクが使用されることである。それ故、例えば、20個の接続レベルがあるとすると、20個の異なるマスクが共通に必要とされ、1つの接続レベルはそのレベルのためのマスクの作成とそのレベルのためのエッチング工程が必要とされる。   However, one drawback with conventional 3D stacked memory devices is that a separate mask is typically used for each connection level. So, for example, if there are 20 connection levels, 20 different masks are required in common, and one connection level requires the creation of a mask for that level and an etching process for that level. It is said.

本発明のいくつかの例によれば、2のN乗(2)個の接続レベルの領域へのアクセスを提供するのにN個のマスクだけで済むことになる。いくつかの例によれば、2のX−1乗(2x−1)個の接続レベルが各マスク連続数X回でエッチングされる。 According to some examples of the invention, only N masks are required to provide access to 2 N (2 N ) connection level regions. According to some examples, 2 x-1 (2 x-1 ) connection levels are etched in each mask sequence X times.

配線領域での接続レベルの積層部を有する3次元積層集積回路装置に使用される方法の第1の例は、接続レベルでの形成領域に整合し且つ露出する配線接続領域を作成するのに使用される。N個のエッチングマスクの組は、接続レベルの積層部での配線接続領域の2のN乗(2)個レベルまで及び含んで作成するのに用いられる。各マスクはマスクとエッチング領域を有する。Nは少なくとも2に等しい整数である。Xはマスクに付与される連続番号で、1つのマスクがX=1であり、他の1つのマスクがX=2であり、X=Nまで付与される。配線領域での接続レベルの積層部を覆ういかなる上部層の少なくとも一部は除去される。配線領域は選択された順で前記マスクを使用してN回のエッチングを行う。そのようにすることで、表面層からそれぞれの接続レベルへ拡がる接続開口部を作成する。その接続開口部は、2のN乗(2)個の接続レベルのそれぞれで形成領域に整合されアクセスを提供する。2のX−1乗(2X−1)個の接続レベルは連続番号Xの各マスクのエッチング工程の間にエッチングされる。導電体は接続開口部を介して形成されて接続レベルでの形成領域に接続される。いくつかの例では、次の工程を含む。ビアパターン表面を定めるため充填材料が前記開口部に与えられる。前記充填材料を介してビア部を開口して各接続レベルの形成領域を露出される。前記ビア部内に導電材料を積層させる。いくつかの例においては、アクセス工程が少なくとも4に等しいNで実行される。いくつかの例では、除去工程は配線領域を露出させる追加マスクを用いて実施され、また他の例では除去工程は配線領域でのブランケットエッチング工程を用いて実施される。いくつかの例では、側壁材料がN個のエッチングマスクの1つとして活用される。 A first example of a method used for a three-dimensional stacked integrated circuit device having a connection-level stacked portion in a wiring region is used to create a wiring connection region that matches and is exposed to a formation region in a connection level. Is done. The set of N etching masks is used to create up to and including the 2 N (2 N ) levels of the wiring connection region in the connection level stack. Each mask has a mask and an etched region. N is an integer equal to at least 2. X is a serial number assigned to the mask, one mask is X = 1, the other one is X = 2, and X = N. At least a portion of any upper layer covering the connection level stack in the wiring region is removed. The wiring region is etched N times in the selected order using the mask. By doing so, connection openings are created that extend from the surface layer to the respective connection levels. The connection opening is aligned with the formation region at each of 2 N power levels (2 N ) to provide access. 2 X-1 power (2 X-1 ) connection levels are etched during the etching process of each mask with serial number X. The conductor is formed through the connection opening and connected to the formation region at the connection level. Some examples include the following steps. Filling material is applied to the openings to define the via pattern surface. Via portions are opened through the filling material to expose the formation regions of the respective connection levels. A conductive material is laminated in the via portion. In some examples, the access step is performed with N equal to at least 4. In some examples, the removal process is performed using an additional mask that exposes the wiring area, and in other examples, the removal process is performed using a blanket etching process in the wiring area. In some examples, the sidewall material is utilized as one of N etch masks.

方法のまた他の1つの例では、3次元積層集積回路装置のための配線領域の接続レベルの積層部での形成領域に電気的な接続を提供する。集積回路装置は配線領域を有するタイプのものであり、該配線領域は上部層と該上部層の下に少なくとも第1、第2、第3、及び第4の接続レベルの積層部を有する。上部層に少なくとも第1及び第2の開口部が形成され、各開口部は前記第1の接続レベルの表面部を露出させ、前記第1及び第2の開口部は部分的には上部層側壁で境界が形成される。前記表面部の第2の部分は側壁材料なしのままで、前記第1及び第2の開口部の側壁上および前記表面部のそれぞれの第1の部分上には側壁材料が積層される。前記表面部の前記第2の部分を介してそれぞれ前記第1及び第2の開口部を拡げて前記第1及び第2の開口部のそれぞれで前記第2の接続レベルの表面を露出させる。前記各開口部の側壁材料の少なくともいくつかが除去されて前記各開口部の表面部の第1の部分のいくつかが露出され、配線接続領域が前記第2の開口部に形成される。前記第2の開口部の該配線接続領域は前記第1と前記第2の接続レベルの形成領域に整合される。さらに前記第1及び前記第2の接続レベルを介して表面部の露出された前記第1の部分から第1の開口部を拡げて前記第3の接続レベルの表面を露出させ、且つ前記第2及び前記第3の接続レベルを介して前記第2の接続レベルの露出された表面から前記第1の開口部を拡げて前記第4の接続レベルの表面を露出させる。そのようにすることで、前記第1の開口部の該配線接続領域は前記第3及び第4の接続レベルにおける形成領域に整合される。前記第1、第2、第3、及び第4の接続レベルの形成領域に導電体が形成される。いくつかの例では、前記導電体の形成工程では、ビアパターン表面を定めるため充填材料を前記開口部に与え、前記充填材料を介してビア部を開口して各接続レベルの形成領域を露出させ、前記ビア部内に導電材料を積層させる。   In another example of the method, an electrical connection is provided to a formation region in a stack portion of a connection level of a wiring region for a three-dimensional stacked integrated circuit device. The integrated circuit device is of a type having a wiring region, and the wiring region has an upper layer and a laminated portion of at least first, second, third, and fourth connection levels below the upper layer. At least first and second openings are formed in the upper layer, each opening exposes a surface portion of the first connection level, and the first and second openings are partially upper layer sidewalls. A boundary is formed. Sidewall material is laminated on the sidewalls of the first and second openings and on the respective first portions of the surface portion, leaving the second portion of the surface portion free of sidewall material. The first and second openings are expanded through the second portion of the surface portion to expose the surface of the second connection level at each of the first and second openings. At least some of the sidewall material of each opening is removed to expose some of the first portion of the surface of each opening, and a wiring connection region is formed in the second opening. The wiring connection region of the second opening is aligned with the formation region of the first and second connection levels. Further, the first opening is extended from the exposed first portion of the surface through the first and second connection levels to expose the surface of the third connection level, and the second And the first opening is widened from the exposed surface of the second connection level via the third connection level to expose the surface of the fourth connection level. By doing so, the wiring connection region of the first opening is aligned with the formation region at the third and fourth connection levels. Conductors are formed in the formation regions of the first, second, third, and fourth connection levels. In some examples, in the step of forming the conductor, a filling material is provided to the opening to define a via pattern surface, and the via is opened through the filling material to expose a formation region of each connection level. Then, a conductive material is laminated in the via portion.

マスクの組の例は、3次元積層集積回路装置のための配線領域の接続レベルの積層部での形成領域に整合する配線接続領域を形成するのに用いられ、前記接続レベルの積層部は上部層に被覆される。N個のエッチングマスクの組の前記各マスクはマスクとエッチング領域を有し、該エッチング領域は3次元積層集積回路装置の配線領域の2のN−1乗(2N−1)個の接続レベルまでの且つ含んだ形成領域と整合する配線接続領域を形成するのに用いられる。Nは少なくとも3である整数であり、Xはマスクに付与される連続番号で、1つのマスクがX=1であり、他の1つのマスクがX=2であり、X=Nまで付与されてなる。いくつかの例では、前記エッチングマスクは、いくつかの前記エッチングマスクの対応する位置にダミーマスク領域を有する。いくつかの例では、前記エッチングマスクは前記エッチングマスクのそれぞれの対応する位置に少なくとも1つのダミーマスク領域を有する。いくつかの例では、Nは4以上である。 An example of a set of masks is used to form a wiring connection region that matches a formation region in a connection level stacking portion of a wiring region for a three-dimensional stacked integrated circuit device, the connection level stacking portion being an upper portion The layer is coated. Each of the masks in the set of N etching masks has a mask and an etching region, and the etching region has 2 N-1 (2 N-1 ) connection levels of the wiring region of the three-dimensional stacked integrated circuit device. It is used to form a wiring connection region that matches the previous and including formation region. N is an integer that is at least 3, X is a sequential number assigned to the mask, one mask is X = 1, the other one is X = 2, and X = N. Become. In some examples, the etching mask has a dummy mask region at a corresponding position of some of the etching masks. In some examples, the etch mask has at least one dummy mask region at a corresponding location on the etch mask. In some examples, N is 4 or greater.

他の1つのマスクの組は、3次元集積回路装置のための配線領域の接続レベルの積層部での形成領域に整合する配線接続領域を形成するのに用いられる。N個のエッチングマスクの組の各マスクはマスクとエッチング領域を有し、該エッチング領域は3次元積層集積回路装置の配線領域の2のN乗(2)個の接続レベルまでの且つ含んだ形成領域と整合する配線接続領域を形成するのに用いられる。Nは少なくとも2である整数である。Xはマスクに付与される連続番号で、1つのマスクがX=1であり、他の1つのマスクがX=2であり、X=Nまで付与されてなる。 The other set of masks is used to form a wiring connection region that matches a formation region in the stacked portion of the connection region of the wiring region for the three-dimensional integrated circuit device. Each mask in the set of N etching masks has a mask and an etching region, and the etching region includes up to 2 N (2 N ) connection levels of the wiring region of the three-dimensional stacked integrated circuit device. Used to form a wiring connection region that matches the formation region. N is an integer that is at least 2. X is a serial number assigned to the mask. One mask is X = 1, the other one is X = 2, and X = N.

本発明の他の特徴、利点は、続く図面、詳細な説明、請求の範囲を見ることで把握することができる。   Other features and advantages of the invention can be ascertained by looking at the drawings, detailed description and claims that follow.

図1乃至図16と関連した記述は、本件譲受人と同じ譲受人を有した3次元集積回路層配線という名称で2009年10月14日に出願された出願番号12/579,192の米国特許出願から取り込まれたものであり、その開示内容は言及によりここに包摂される。   The description in connection with FIGS. 1-16 is a US patent application Ser. No. 12 / 579,192 filed Oct. 14, 2009 under the name 3D integrated circuit layer wiring having the same assignee as the present assignee. Which is incorporated from the application, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.

導体180が装置の種々のレベル160−1〜160−4に延長されてなる小さな占有面積の配線構造190を有する3次元構造を含む装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a device including a three-dimensional structure having a small footprint wiring structure 190 in which conductors 180 are extended to various levels 160-1 to 160-4 of the device. 形成領域を示すレベル160−1の平面図を示す。The top view of the level 160-1 which shows a formation area is shown. 形成領域を示すレベル160−2の平面図を示す。The top view of the level 160-2 which shows a formation area is shown. 形成領域を示すレベル160−3の平面図を示す。The top view of the level 160-3 which shows a formation area is shown. 形成領域を示すレベル160−4の平面図を示す。The top view of the level 160-4 which shows a formation area is shown. 3D配線構造を含む3次元積層集積回路装置の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of three-dimensional laminated integrated circuit device containing 3D wiring structure. 3D配線構造を含む3次元積層集積回路装置の一部を示す断面図であり、図3Aに直交する図である。FIG. 3B is a cross-sectional view showing a part of a three-dimensional stacked integrated circuit device including a 3D wiring structure, and is a view orthogonal to FIG. 3A. メモリアレイの2つの側部周辺に配線構造を有する前記装置の実施形態の上面レイアウトである。FIG. 4 is a top layout of an embodiment of the device having a wiring structure around two sides of the memory array. FIG. メモリアレイの4つの側部周辺に配線構造を有する前記装置の実施形態の上面レイアウトである。FIG. 6 is a top layout of an embodiment of the device having a wiring structure around four sides of the memory array. FIG. ここに説明される配線構造を有するメモリ装置の一部の模式図である。It is a schematic diagram of a part of a memory device having a wiring structure described here. ここに説明される配線構造を有する3Dメモリ装置を有する集積回路装置の簡素化されたブロック図である。FIG. 6 is a simplified block diagram of an integrated circuit device having a 3D memory device having a wiring structure described herein. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. ここに説明される配線構造を製造する製造順の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacture order which manufactures the wiring structure demonstrated here. レベル上の形成領域の可変な幅に適応させるための、長手方向で階段状に変化する幅を有するマスクでの開口部の平面図である。It is a top view of the opening part in the mask which has the width | variety which changes to the variable direction of the formation area on a level in the stepwise shape in a longitudinal direction. 本発明に従った配線接続領域を形成するための方法の簡略化された流れ図である。4 is a simplified flow diagram of a method for forming a wiring connection region according to the present invention. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第1の例を示す図であって、上位層上に形成された追加マスクと共に接続レベルの積層部の簡略化された断面図である。FIG. 5 is a diagram showing a first example of a method for forming wiring connection regions at several connection levels in a wiring region of a three-dimensional stacked integrated circuit device, and a connection level together with an additional mask formed on an upper layer; FIG. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第1の例を示す図であって、上位層を介し図18の追加マスク内の開口領域を介してエッチングを行った結果を示す。FIG. 19 is a diagram showing a first example of a method for forming wiring connection regions at several connection levels in a wiring region of a three-dimensional stacked integrated circuit device, and an opening in the additional mask of FIG. 18 through an upper layer; The result of etching through the region is shown. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第1の例を示す図であって、図19の接続レベルの積層部に適用される第1のマスクを示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a first example of a method for forming wiring connection regions at several connection levels in a wiring region of a three-dimensional stacked integrated circuit device, and is applied to the connection level stacked unit in FIG. 19. It is a figure which shows a 1st mask. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第1の例を示す図であって、前記第1のマスクを用いた単一接続レベルのエッチングの結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a first example of a method for forming wiring connection regions at several connection levels in a wiring region of a three-dimensional stacked integrated circuit device, and a single connection level using the first mask; It is a figure which shows the result of this etching. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第1の例を示す図であって、図21の接続レベルの積層部に適用される第2のマスクを示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating a first example of a method for forming wiring connection regions at several connection levels in a wiring region of a three-dimensional stacked integrated circuit device, and is applied to the connection level stacked unit in FIG. 21; It is a figure which shows a 2nd mask. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第1の例を示す図であって、図22の2つの接続レベルを介したエッチングの結果を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing a first example of a method for forming a wiring connection region at several connection levels of a wiring region of a three-dimensional stacked integrated circuit device, and shows an etching process through two connection levels in FIG. It is a figure which shows a result. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第1の例を示す図であって、4つの異なる接続レベルでの第2のマスクを除去して配線接続領域を露出させた図23の構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a first example of a method for forming wiring connection regions at several connection levels in a wiring region of a three-dimensional stacked integrated circuit device, and includes a second mask at four different connection levels; It is a figure which shows the structure of FIG. 23 which removed and exposed the wiring connection area | region. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第1の例を示す図であって、図24の構造の露出された表面上に設けられるエッチングストッパー層を伴う図24の構造を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing a first example of a method for forming wiring connection regions at several connection levels in a wiring region of a three-dimensional stacked integrated circuit device, which is provided on the exposed surface of the structure of FIG. 24. FIG. 25 is a diagram showing the structure of FIG. 24 with an etching stopper layer to be manufactured. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第1の例を示す図であって、層間誘電体層によって被覆される図25の構造を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing a first example of a method for forming wiring connection regions at several connection levels in the wiring region of the three-dimensional stacked integrated circuit device, and the structure of FIG. 25 covered with an interlayer dielectric layer; FIG. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第1の例を示す図であって、前記4つの接続レベルのそれぞれの配線接続領域での形成領域に接続するため、前記層間誘電体層と前記エッチングストッパー層を介して電気導電体を形成した後の図26の構造を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the method for forming the wiring connection area | region in several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device, Comprising: In each wiring connection area | region of the said four connection levels FIG. 27 is a diagram showing the structure of FIG. 26 after an electrical conductor is formed through the interlayer dielectric layer and the etching stopper layer in order to connect to the formation region of FIG. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第2の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第2の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第2の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第2の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第2の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第2の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第2の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第3の例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第3の例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第3の例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第3の例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第3の例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第3の例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第3の例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第3の例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第3の例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 3次元積層集積回路装置の配線領域のいくつかの接続レベルでの配線接続領域を形成するための方法の第3の例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the method for forming the wiring connection area | region in the several connection levels of the wiring area | region of a three-dimensional laminated integrated circuit device. 16の接続レベルの積層部の方法例を示す図である。It is a figure which shows the example of a method of the laminated part of 16 connection levels. 図45の方法例のエッチング結果を示す図である。It is a figure which shows the etching result of the example of a method of FIG. 配線接続領域の間にダミー積層部を形成するようにマスクがダミー接続領域を有するときのエッチング結果を示す図である。It is a figure which shows the etching result when a mask has a dummy connection area | region so that a dummy laminated part may be formed between wiring connection areas.

図1は導電体180が当該装置の種々のレベル160−1〜160−4まで延長されるところの小さい領域における配線構造190を有する3次元構造を含む装置の断面図である。描かれた例では、4つのレベル160−1〜160−4が示されている。より一般的に、ここに説明される小さい配線構造190は、Nが少なくとも2であるところの、レベル0〜Nを有する構造で実施され得る。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a device including a three-dimensional structure having a wiring structure 190 in a small area where the conductor 180 extends to various levels 160-1 to 160-4 of the device. In the depicted example, four levels 160-1 to 160-4 are shown. More generally, the small interconnect structure 190 described herein may be implemented with structures having levels 0-N, where N is at least 2.

導電体180は種々のレベル160−1〜160−4の形成領域に接続するために配線構造190内に配設ざれる。以下に詳述されるように、各個別のレベルの導電体180は、形成領域161−1a,161−1b,161−2a,161−2b,161−3a,161−3b,161−4に接続するために重なるレベルの開口部を介して延在される。本例においては、導電体180は接続レベル160−1〜160−4を該接続レベル160−1〜160−4上に重ねられた配線層の内部接続配線185に接続させるように使用される。   Conductors 180 are disposed in the wiring structure 190 to connect to the formation areas of the various levels 160-1 to 160-4. As will be described in detail below, each individual level of conductor 180 is connected to formation regions 161-1a, 161-1b, 161-2a, 161-2b, 161-3a, 161-3b, 161-4. To extend through the overlapping level openings. In this example, the conductor 180 is used to connect the connection levels 160-1 to 160-4 to the internal connection wiring 185 of the wiring layer superimposed on the connection levels 160-1 to 160-4.

形成領域は、導電体180に接続するのに使用される接続レベル160−1〜160−4の部分である。形成領域のサイズは、種々の接続レベル160−1〜160−4の形成領域内の導電性形成領域を重ねられる内部接続配線185に十分に接続させる余裕を導電体180も与え、同時に異なるレベルの形成領域について導電体180と重なる開口部の間の不整合の如き問題も解決するような十分に大きなものとされる。   The formation area is the part of the connection levels 160-1 to 160-4 used to connect to the conductor 180. The size of the formation region also gives the conductor 180 enough room to connect the conductive formation regions in the formation regions of the various connection levels 160-1 to 160-4 to the overlapped internal connection wiring 185, and at the same time different levels. The formation area is made large enough to solve problems such as misalignment between the openings overlapping the conductor 180.

このように形成領域のサイズは、使用される導電体の寸法と数を含むいくつかのファクターに依存し、実施形態ごとに変わるものである。加えて、導電体180の数は形成領域のそれぞれで異なるものとなる。   Thus, the size of the formation region depends on several factors including the size and number of conductors used and will vary from embodiment to embodiment. In addition, the number of conductors 180 is different in each formation region.

図示の例では、レベル160−1〜160−4は、ドープした多結晶シリコンのような材料のそれぞれ面状導電体層とレベルレベル160−1〜160−4を分けている絶縁材料165の層からなる。代替え的に、レベル160−1〜160−4は、面状に積層された材料層である必要はなく、代わりに垂直な次元で変化する材料層であっても良い。   In the example shown, levels 160-1 through 160-4 are layers of insulating material 165 that separate level conductors 160-1 through 160-4, respectively, from a planar conductor layer of material such as doped polycrystalline silicon. Consists of. Alternatively, levels 160-1 through 160-4 need not be planarly stacked material layers, but instead may be material layers that vary in a vertical dimension.

異なるレベル160−1〜160−4に接続する導電体180は、図1Aに示された断面に沿って延長される方向に配設される。異なるレベル160−1〜160−4に接続する導電体180の構造により定められるこの方向はここでは"長手"方向と称する。"横"方向は長手方向に垂直な方向であり、図1Aの図示された断面に入り且つ出る方向である。長手方向と横方向の両方とも水平次元のものと考えられ、レベル160−1〜160−4の平面図の2次元領域内の方向という意味をなす。構造や特徴の"長さ"は長手方向の長さであり、その"幅"は横方向の幅である。   The conductors 180 connected to the different levels 160-1 to 160-4 are arranged in a direction extending along the cross section shown in FIG. 1A. This direction, defined by the structure of the conductor 180 connected to the different levels 160-1 to 160-4, is referred to herein as the “longitudinal” direction. The “lateral” direction is the direction perpendicular to the longitudinal direction and is the direction into and out of the illustrated cross section of FIG. 1A. Both the longitudinal direction and the lateral direction are considered to be horizontal dimensions, meaning the direction in the two-dimensional region of the plan view at levels 160-1 to 160-4. The “length” of a structure or feature is the length in the longitudinal direction, and its “width” is the width in the lateral direction.

レベル160−1は複数のレベル160−1〜160−4のうちの最も低いレベルである。このレベル160−1は絶縁層164の上とされる。   The level 160-1 is the lowest level among the plurality of levels 160-1 to 160-4. This level 160-1 is on the insulating layer 164.

レベル160−1は、導電体180と接続のための第1と第2の形成領域161−1a,161−1bを有する。   The level 160-1 includes first and second formation regions 161-1a and 161-1b for connection to the conductor 180.

図1において、レベル160−1は配線構造190の両端に2つの形成領域161−1a,161−1bを有する。幾つかの代替え的な実施形態では、1つの形成領域161−1a,161−1bが省略される。   In FIG. 1, the level 160-1 has two forming regions 161-1a and 161-1b at both ends of the wiring structure 190. In some alternative embodiments, one formation region 161-1a, 161-1b is omitted.

図2Aは、配線構造190の領域内の形成領域161−1a,161−1bを含む、レベル160−1の部分の平面図である。配線領域190の領域は、導電体のビアサイズの幅の近いものとされ、その幅よりもより長くできる長さを有する。図2Aに示すように、形成領域161−1aは横方向で幅200を有し、長手方向で長さ201を有する。形成領域161−1bは横方向で幅202を有し、長手方向で長さ203を有する。図2Aの実施形態においては、形成領域161−1a,161−1bは、それぞれ円形、楕円形、正方形、長方形、もしくは他のいくらか歪んだ形状の断面を有していても良い。   FIG. 2A is a plan view of a portion of the level 160-1 including the formation regions 161-1a and 161-1b in the region of the wiring structure 190. FIG. The region of the wiring region 190 is close to the width of the via size of the conductor, and has a length that can be made longer than the width. As shown in FIG. 2A, the formation region 161-1a has a width 200 in the lateral direction and a length 201 in the longitudinal direction. The formation region 161-1b has a width 202 in the lateral direction and a length 203 in the longitudinal direction. In the embodiment of FIG. 2A, the formation regions 161-1a, 161-1b may each have a circular, elliptical, square, rectangular, or other somewhat distorted cross-section.

レベル160−1は最も低いレベルであることから、導電体180は当該レベル160−1を介して下のレベルに至る必要はない。本例では、よってレベル160−1は配線構造190の内部で開口部を設けていない。   Since the level 160-1 is the lowest level, the conductor 180 does not need to reach the lower level via the level 160-1. In this example, therefore, the level 160-1 does not have an opening inside the wiring structure 190.

図1に戻って、レベル160−2はレベル160−1の上に重なっている。レベル160−2はレベル160−1上の形成領域161−1aの上に重なる開口部250を有している。開口部250は開口部250の長さ252を定める先端側長手側壁251aと基端側長手側壁251bを有している。開口部250の長さ252は少なくとも下層の形成領域161−1aの長さ201と同程度とされ、形成領域161−1aの導電体180はレベル160−2を通過できる。   Returning to FIG. 1, level 160-2 overlies level 160-1. The level 160-2 has an opening 250 that overlaps the formation region 161-1a on the level 160-1. The opening 250 has a distal-side longitudinal side wall 251 a and a proximal-side longitudinal side wall 251 b that define the length 252 of the opening 250. The length 252 of the opening 250 is at least as long as the length 201 of the lower formation region 161-1a, and the conductor 180 in the formation region 161-1a can pass through the level 160-2.

レベル160−2はまた形成領域161−1bの上に重なる開口部255を有している。開口部255は開口部255の長さ257を定める先端側及び基端側長手側壁256a、256bを有する。開口部255の長さ257は少なくとも下層の形成領域161−1bの長さ203と同程度とされ、形成領域161−1bの導電体180はレベル160−2を通過できる。   The level 160-2 also has an opening 255 overlying the formation region 161-1b. Opening 255 has distal and proximal longitudinal side walls 256a, 256b that define length 257 of opening 255. The length 257 of the opening 255 is at least as long as the length 203 of the lower formation region 161-1b, and the conductor 180 in the formation region 161-1b can pass through the level 160-2.

レベル160−2はまた開口部250、255の近傍に第1、第2の形成領域161−1a、161−1bをそれぞれ有している。第1、第2の形成領域161−1a、161−1bは導電体180と接続するのに使用されるレベル160−2の部分である。   The level 160-2 also has first and second formation regions 161-1a and 161-1b in the vicinity of the openings 250 and 255, respectively. The first and second formation regions 161-1 a and 161-1 b are portions of the level 160-2 used to connect with the conductor 180.

図2Bは、配線構造190の領域内の第1、第2の形成領域161−2a,161−2b、及び開口部250、255を含む、レベル160−2の部分の平面図である。   FIG. 2B is a plan view of a portion of level 160-2 including first and second formation regions 161-2a and 161-2b and openings 250 and 255 in the region of the wiring structure 190. FIG.

図2Bに示すように、開口部250は長さ252を定める長手側壁251a、251bを有し、開口部250の幅254を定める横側壁253a、253bを有している。幅254は少なくとも下層の形成領域161−1aの幅200と同程度とされ、導電体180は開口部250を通過できる。   As shown in FIG. 2B, the opening 250 has longitudinal side walls 251 a and 251 b that define a length 252, and side walls 253 a and 253 b that define a width 254 of the opening 250. The width 254 is at least as large as the width 200 of the lower formation region 161-1a, and the conductor 180 can pass through the opening 250.

開口部255は長さ257を定める長手側壁256a、256bを有しており、幅259を定める横側壁258a、258bを有している。幅259は少なくとも下層の形成領域161−1bの幅202と同程度とされ、導電体180は開口部255を通過できる。   Opening 255 has longitudinal side walls 256 a, 256 b that define a length 257 and lateral side walls 258 a, 258 b that define a width 259. The width 259 is at least as large as the width 202 of the lower formation region 161-1b, and the conductor 180 can pass through the opening 255.

図2Bの平面図において、開口部250、255はそれぞれ矩形状の断面を有する。実施形態においては、開口部250,255はそれらを形成するのに使用されるマスクの形状に応じて、それぞれ円形、楕円形、正方形、長方形、もしくは他のいくらか歪んだ形状の断面を有していても良い。   In the plan view of FIG. 2B, the openings 250 and 255 each have a rectangular cross section. In embodiments, the openings 250, 255 each have a circular, oval, square, rectangular, or some other distorted cross section, depending on the shape of the mask used to form them. May be.

図2Bに示すように、形成領域161−2aは開口部250の近傍とされ、横方向に幅204を有し、長手方向に長さ205を有する。形成領域161−2bは開口部255の近傍とされ、横方向に幅206を有し、長手方向に長さ207を有する。   As shown in FIG. 2B, the formation region 161-2a is in the vicinity of the opening 250 and has a width 204 in the lateral direction and a length 205 in the longitudinal direction. The formation region 161-2b is in the vicinity of the opening 255 and has a width 206 in the lateral direction and a length 207 in the longitudinal direction.

図1に戻り、レベル160−3はレベル160−2の上に重なる。レベル160−3はレベル160−1上の形成領域161−1aとレベル160−2上の形成領域161−2aの上に重なる開口部260を有する。開口部260は開口部260の長さ262を定める先端側及び基端側長手側壁261a、261bを有する。開口部260の長さ252は少なくとも下層の形成領域161−1a、161−2aの長さ201、205の合計と同程度とされ、形成領域161−1a、161−2aの導電体180はレベル160−3を通過できる。   Returning to FIG. 1, level 160-3 overlies level 160-2. The level 160-3 has an opening 260 that overlaps the formation region 161-1a on the level 160-1 and the formation region 161-2a on the level 160-2. The opening 260 has distal and proximal longitudinal side walls 261a, 261b that define a length 262 of the opening 260. The length 252 of the opening 260 is at least equal to the sum of the lengths 201 and 205 of the lower formation regions 161-1a and 161-2a, and the conductor 180 in the formation regions 161-1a and 161-2a has a level 160. -3.

図1に示すように、開口部260の先端側長手側壁261aはその下部の開口部250の先端側長手側壁251aと垂直に整合している。以下に詳述する製法の実施形態では、開口部は単独のエッチングマスクの開口部とその単独のエッチングマスクの開口部に重なって形成された1つの追加のマスクを用いて形成でき、重要な整合工程を経ることなしでその追加のマスクでのエッチングを行い、垂直方向に整合された単独のエッチングマスクの周囲に沿って先端側長手側壁261a、251aを有する開口部の形成する結果をもたらすことになる。   As shown in FIG. 1, the front end side long side wall 261a of the opening 260 is aligned vertically with the front end side long side wall 251a of the lower opening 250. In the process embodiment described in detail below, the opening can be formed using a single etching mask opening and one additional mask formed overlying the single etching mask opening, with significant alignment. Etching with that additional mask without going through the process, resulting in the formation of openings having distal longitudinal side walls 261a, 251a along the periphery of a single vertically aligned etching mask Become.

レベル160−3はまたレベル160−1上の形成領域161−1bとレベル160−2上の形成領域161−2bの上に重なる開口部265を有する。開口部265は開口部265の長さ267を定める外側及び内側長手側壁266a、266bを有する。開口部265の外側長手側壁266aは、その下部の開口部255の外側長手側壁256aと垂直方向に整合する。   Level 160-3 also has an opening 265 overlying the formation region 161-1b on level 160-1 and the formation region 161-2b on level 160-2. The opening 265 has outer and inner longitudinal side walls 266a, 266b that define a length 267 of the opening 265. The outer longitudinal sidewall 266a of the opening 265 is aligned vertically with the outer longitudinal sidewall 256a of the lower opening 255.

開口部265の長さ267は少なくとも下層の形成領域161−1b、161−2bの長さ203、207と同程度とされ、形成領域161−1b、161−2bの導電体180はレベル160−3を通過できる。   The length 267 of the opening 265 is at least as long as the lengths 203 and 207 of the lower formation regions 161-1b and 161-2b, and the conductor 180 in the formation regions 161-1b and 161-2b has a level 160-3. Can pass through.

レベル160−3はまた開口部260、265の近傍に第1、第2の形成領域161−3a、161−3bをそれぞれ有している。第1、第2の形成領域161−3a、161−3bは導電体180と接続するのに使用されるレベル160−3の部分である。   The level 160-3 also has first and second formation regions 161-3a and 161-3b in the vicinity of the openings 260 and 265, respectively. The first and second formation regions 161-3a and 161-3b are portions of the level 160-3 used to connect to the conductor 180.

図2Cは配線構造190内の第1、第2の形成領域161−3a、161−3bと開口部260、265を含むレベル160−3の部分についての平面図である。   2C is a plan view of the level 160-3 portion including the first and second formation regions 161-3a and 161-3b and the openings 260 and 265 in the wiring structure 190. FIG.

図2Cに示すように、開口部260は長さ262を定める外側及び内側長手側壁261a、261bを有し、開口部260の幅264a、264bを定める横側壁263a、263bを有する。幅264aは少なくとも下層の形成領域161−1aの幅200と同程度とされ、幅264bは少なくとも下層の形成領域161−2aの幅204と同程度とされ、導電体180は開口部260を通過できる。   As shown in FIG. 2C, the opening 260 has outer and inner longitudinal sidewalls 261a, 261b that define a length 262, and lateral sidewalls 263a, 263b that define the widths 264a, 264b of the opening 260. The width 264a is at least as large as the width 200 of the lower formation region 161-1a, the width 264b is at least as large as the width 204 of the lower formation region 161-2a, and the conductor 180 can pass through the opening 260. .

図示の実施形態においては、幅264a、264bは実質的に同じである。代替的に、幅264a、264bは、異なる幅を持つ形成領域に合わせて、異ならせることができる。   In the illustrated embodiment, the widths 264a, 264b are substantially the same. Alternatively, the widths 264a, 264b can be different for different formation regions.

開口部265は長さ267を定める外側及び内側長手側壁266a、266bを有し、幅269a、269bを定める横側壁268a、268bを有する。幅269aは少なくとも下層の形成領域161−1bの幅202と同程度とされ、幅269bは少なくとも下層の形成領域161−2bの幅206と同程度とされ、導電体180は開口部265を通過できる。   Opening 265 has outer and inner longitudinal sidewalls 266a, 266b that define a length 267 and lateral sidewalls 268a, 268b that define widths 269a, 269b. The width 269a is at least as large as the width 202 of the lower formation region 161-1b, the width 269b is at least as large as the width 206 of the lower formation region 161-2b, and the conductor 180 can pass through the opening 265. .

図2に示すように、形成領域161−3aは開口部260の近傍であり、横方向に幅214を有し、長手方向に長さ215を有する。形成領域161−3bは開口部265の近傍であり、横方向に幅216を有し、長手方向に長さ217を有する。   As shown in FIG. 2, the formation region 161-3a is in the vicinity of the opening 260 and has a width 214 in the lateral direction and a length 215 in the longitudinal direction. The formation region 161-3b is in the vicinity of the opening 265 and has a width 216 in the lateral direction and a length 217 in the longitudinal direction.

図1に戻って、レベル160−4はレベル160−3の上に重なる。レベル160−4はレベル160−1上の形成領域161−1a、レベル160−2上の形成領域161−2a、及びレベル160−3上の形成領域161−3aの上に重なる開口部270を有する。開口部270は開口部270の長さ272を定める長手側壁271a、271bを有する。開口部270の長さ272は少なくとも下層の形成領域161−1a、161−2a、161−3aの長さ201、205、215の合計と同程度とされ、形成領域161−1a、161−2a、161−3aの導電体180はレベル160−4を通過できる。図1に示すように、開口部270の長手側壁271aはその下部の開口部260の長手側壁261aと垂直方向に整合する。   Returning to FIG. 1, level 160-4 overlies level 160-3. The level 160-4 has a formation region 161-1a on the level 160-1, a formation region 161-2a on the level 160-2, and an opening 270 that overlaps the formation region 161-3a on the level 160-3. . The opening 270 has longitudinal side walls 271 a and 271 b that define a length 272 of the opening 270. The length 272 of the opening 270 is at least the same as the sum of the lengths 201, 205, and 215 of the lower formation regions 161-1a, 161-2a, and 161-3a, and the formation regions 161-1a, 161-2a, The conductor 180 of 161-3a can pass through the level 160-4. As shown in FIG. 1, the longitudinal side wall 271a of the opening 270 is aligned with the longitudinal side wall 261a of the lower opening 260 in the vertical direction.

レベル160−4はまたレベル160−1上の形成領域161−1b、レベル160−2上の形成領域161−2b、及びレベル160−3上の形成領域161−3bの上に重なる開口部275を有する。開口部275は開口部275の長さ277を定める長手側壁276a、276bを有する。開口部275の長手側壁267aは、その下部の開口部265の長手側壁266aと垂直方向に整合する。   Level 160-4 also has an opening 275 overlying the formation region 161-1b on level 160-1, the formation region 161-2b on level 160-2, and the formation region 161-3b on level 160-3. Have. The opening 275 has longitudinal side walls 276 a, 276 b that define the length 277 of the opening 275. The longitudinal side wall 267a of the opening 275 is aligned with the longitudinal side wall 266a of the lower opening 265 in the vertical direction.

開口部275の長さ277は少なくとも下層の形成領域161−1b、161−2b、161−3bの長さ203、207、217の合計と同程度とされ、形成領域161−b、161−2b、161−3bの導電体180はレベル160−4を通過できる。   The length 277 of the opening 275 is at least equal to the sum of the lengths 203, 207, and 217 of the lower formation regions 161-1b, 161-2b, and 161-3b, and the formation regions 161-b, 161-2b, The conductor 180 of 161-3b can pass through the level 160-4.

レベル160−4はまた開口部270、275の間に形成領域161−4を有する。形成領域161−4は導電体180と接続するのに用いられるレベル160−4の部分である。図1では、レベル160−4は1つの形成領域161−4を有する。代替え的に、レベル160−4は1より多い形成領域を有していても良い。   Level 160-4 also has a formation region 161-4 between openings 270,275. The formation region 161-4 is a portion of the level 160-4 used to connect with the conductor 180. In FIG. 1, the level 160-4 has one formation region 161-4. Alternatively, level 160-4 may have more than one formation area.

図2Dは配線構造190内の形成領域161−4と開口部270、275を含むレベル160−4の部分についての平面図である。   FIG. 2D is a plan view of a level 160-4 portion including the formation region 161-4 and the openings 270 and 275 in the wiring structure 190.

図2Dに示すように、開口部270は長さ272を定める長手側壁271a、271bを有し、開口部270の幅274a、274b、274cを定める横側壁273a、273bを有する。幅274a、274b、274cは少なくとも下層の形成領域161−1a、161−2a、161−3aの幅200、204、214と同程度とされ、導電体180は開口部270を通過できる。   As shown in FIG. 2D, the opening 270 has longitudinal side walls 271a, 271b that define a length 272, and lateral sidewalls 273a, 273b that define the widths 274a, 274b, 274c of the opening 270. The widths 274a, 274b, and 274c are at least the same as the widths 200, 204, and 214 of the lower formation regions 161-1a, 161-2a, and 161-3a, and the conductor 180 can pass through the opening 270.

開口部275は長さ277を定める外側及び内側長手側壁276a、276bを有し、幅279a、279b、279cを定める横側壁278a、278bを有する。幅279a、279b、279cは少なくとも下層の形成領域161−1b、161−2b、161−3bの幅202、206、216と同程度とされ、導電体180は開口部275を通過できる。   Opening 275 has outer and inner longitudinal sidewalls 276a, 276b that define a length 277 and lateral sidewalls 278a, 278b that define widths 279a, 279b, 279c. The widths 279a, 279b, and 279c are at least the same as the widths 202, 206, and 216 of the lower formation regions 161-1b, 161-2b, and 161-3b, and the conductor 180 can pass through the opening 275.

図2Dに示すように、形成領域161−4は開口部270、275の間にあり、横方向に幅224を有し、長手方向に長さ225を有する。   As shown in FIG. 2D, the formation region 161-4 is between the openings 270 and 275 and has a width 224 in the lateral direction and a length 225 in the longitudinal direction.

図1に戻って、開口部270、260、250の先端側長手側壁271a、261a、251aは垂直に整合しており、開口部270、260、250の長さの違いは側壁271b、261b、251bの水平方向のオフセットによるものである。ここに用いられるように、"垂直に整合する"の要素や特徴は横方向と長手方向の両方に垂直な仮想平面と実質的に同一面のものとされる。ここに用いられるように、"実質的に同一面"の用語は、1つのエッチングマスクでの開口部と側壁の平面におけるバリエーションをもたらす複数のエッチングプロセスを用いた開口部の形成での製造公差に順応するものと意図される。   Returning to FIG. 1, the distal side long side walls 271a, 261a, 251a of the openings 270, 260, 250 are vertically aligned, and the difference in length of the openings 270, 260, 250 is the side walls 271b, 261b, 251b. This is due to the horizontal offset. As used herein, “vertically aligned” elements and features are substantially coplanar with a virtual plane perpendicular to both the transverse and longitudinal directions. As used herein, the term “substantially coplanar” refers to manufacturing tolerances in the formation of openings using multiple etching processes that result in variations in the plane of the openings and sidewalls in one etch mask. Intended to adapt.

図1に示すように、開口部275、265、255の長手側壁276a、266a、256aは垂直方向に整合されている。   As shown in FIG. 1, the longitudinal side walls 276a, 266a, 256a of the openings 275, 265, 255 are aligned in the vertical direction.

同様に、レベルの開口部の横側壁も垂直方向に整合されている。図2A〜図2Dによれば、開口部270、260、250の横側壁273a、263a、253aは垂直方向に整合されている。さらに、横側壁273b、263b、253bは垂直方向に整合されている。開口部275、265、255については、長手側壁276a、266a、256aが垂直方向に整合されており、横側壁278b、268b、258bが垂直方向に整合されている。   Similarly, the side walls of the level opening are also aligned vertically. 2A-2D, the lateral sidewalls 273a, 263a, 253a of the openings 270, 260, 250 are aligned vertically. Further, the lateral side walls 273b, 263b, 253b are aligned in the vertical direction. For the openings 275, 265, 255, the longitudinal side walls 276a, 266a, 256a are aligned in the vertical direction, and the side walls 278b, 268b, 258b are aligned in the vertical direction.

図示の実施形態では、種々のレベル161−1〜160−4の開口部は横方向で実質的に同じ幅を有する。代替え的に、異なる幅を有する形成領域に順応して開口部の幅は長手方向に沿って、例えば階段状に変えることができる。   In the illustrated embodiment, the openings of the various levels 161-1 to 160-4 have substantially the same width in the lateral direction. Alternatively, the width of the opening can be varied along the longitudinal direction, e.g. in a step-like fashion, to accommodate forming regions having different widths.

ここで説明される配線構造190を実施する技術は、従来の技術に比べて、複数のレベル160−1〜160−4への接続に必要な領域や足跡を著しく減らす。結果として、種々のレベル160−1〜160−4の記憶回路の実施により多くの空間を提供できる。これは従来の技術と比較して、上位のレベルにおける、より高いメモリ密度と低いビット当たりのコストをもたらす。   The technique for implementing the wiring structure 190 described here significantly reduces the area and footprint required for connection to the plurality of levels 160-1 to 160-4 compared to the prior art. As a result, more space can be provided by implementing various levels 160-1 through 160-4 of storage circuits. This results in higher memory density and lower cost per bit at higher levels compared to the prior art.

図1の断面では、配線構造190の開口部はレベル160−4上の形成領域161−4の両側に階段状のパターンを有するレベルをもたらす。すなわち、各レベルの2つの開口部は、長手方向と横方向の両方に垂直な軸について対称的であり、各レベルの2つの形成領域はまたその軸について対称である。ここに用いられるように、"対称的"の用語は、1つのエッチングマスクでの開口部と開口部の次元におけるバリエーションをもたらす複数のエッチングプロセスを用いた開口部の形成での製造公差に順応するものと意図される。   In the cross section of FIG. 1, the opening of the wiring structure 190 provides a level having a stepped pattern on both sides of the formation region 161-4 on the level 160-4. That is, the two openings at each level are symmetric about an axis that is perpendicular to both the longitudinal and lateral directions, and the two formation regions at each level are also symmetric about that axis. As used herein, the term “symmetric” accommodates manufacturing tolerances in the formation of openings using multiple etching processes that result in variations in openings and opening dimensions in one etch mask. Intended.

各レベルが1つの開口部と1つの形成領域を有する代替的な実施形態においては、レベルは一方の側のみ階段状のパターンを有する。   In an alternative embodiment where each level has one opening and one forming area, the level has a stepped pattern on only one side.

図示の例では、4つのレベル160−1〜160−4が示される。より一般的には、ここに説明される小さい配線構造はレベル0からN(Nは少なくとも2である。)で実施され得る。一般的に、(i)が1からNに等しい場合では、レベル(i)はレベル(i-1)の上に重なり、レベル(i)の上の形成領域(i)の近傍に開口部(i)を有する。開口部(i)はレベル(i-1)の上の形成領域 (i-1)の上に延長され、1より大きい(i)の場合では、レベル(i-1)の近接した開口部(i-1)の上に延長される。開口部(i)は、レベル(i)の開口部(i-1)の先端側長手側壁に整合した先端側長手側壁を有し、開口部(i)の長さを定める基端側長手側壁を有する。開口部(i)の長さは、形成領域(i-1)の長さともしあれば開口部(i-1)の長さを足したものと少なくとも同程度である。1より大きい(i)の場合、開口部(i)は、レベル(i)の開口部(i-1)の横側壁に整合した横側壁を有し、形成領域(i-1)の幅と少なくとも同等な開口部(i)の幅を定める。   In the illustrated example, four levels 160-1 to 160-4 are shown. More generally, the small interconnect structures described herein can be implemented at levels 0 to N (N is at least 2). In general, when (i) is equal to 1 to N, level (i) overlaps level (i-1) and an opening (i) near the formation region (i) above level (i). i). The opening (i) extends above the formation region (i-1) above the level (i-1), and in the case of (i) greater than 1, the adjacent opening at level (i-1) ( extended over i-1). The opening (i) has a distal-side longitudinal side wall aligned with the distal-side longitudinal side wall of the opening (i-1) at the level (i), and determines the length of the opening (i). Have The length of the opening (i) is at least about the same as the length of the opening (i-1) if it is the length of the formation region (i-1). When (i) is greater than 1, the opening (i) has a lateral wall aligned with the lateral wall of the opening (i-1) at level (i), and the width of the formation region (i-1) Define at least the width of the equivalent opening (i).

メモリセルや形状についての他のタイプは代替的な実施形態で使用できる。使用可能なメモリセルの他のタイプの例としては、誘電体電荷捕獲とフローティングゲートのメモリセルを含む。例えば、他の例としては、デバイスのレベルは、平面なメモリセルアレイが絶縁材料で分離され、薄膜トランジスタや関連する技術を用いてレベル内に形成領域されるアクセスデバイスやアクセスラインを伴って、実施され得る。さらに、ここに説明される配線構造では、小さな足跡内でデバイス内に種々のレベルに延長される導電体が使用勝手が良く、3次元積層集積回路装置の他のタイプによっても実施される。   Other types of memory cells and shapes can be used in alternative embodiments. Other types of memory cells that can be used include dielectric charge trapping and floating gate memory cells. For example, as another example, a device level is implemented with an access device or access line where the planar memory cell array is separated by an insulating material and formed within the level using thin film transistors and related technologies. obtain. Further, in the wiring structure described herein, conductors that extend to various levels within the device within a small footprint are convenient and can be implemented by other types of three-dimensional stacked integrated circuit devices.

図3Aはここに説明されるように配線構造190と共にメモリセルアレイ110と周辺領域120を有する3次元積層集積回路装置の一部の断面図である。   FIG. 3A is a cross-sectional view of a portion of a three-dimensional stacked integrated circuit device having a memory cell array 110 and a peripheral region 120 with a wiring structure 190 as described herein.

図3Aでは、メモリアレイ領域110は、本件譲受人と共有とされ言及によりここに包摂されるものとされる、ラングによる米国特許出願No.12/430,290に記載されるようにワンタイムプログラマブルな多レベルメモリーセルとして実施されるものである。ここでは、ここに説明される3次元配線構造が実施できる代表的な集積回路構造が説明される。   In FIG. 3A, the memory array area 110 is one-time programmable as described in Lang US Patent Application No. 12 / 430,290, which is shared with the assignee and incorporated herein by reference. It is implemented as a multi-level memory cell. Here, a representative integrated circuit structure capable of implementing the three-dimensional wiring structure described herein will be described.

メモリアレイ領域110は、半導体基板130にソース領域132a、132bとドレイン領域134a、134bを有する水平電界効果型トランジスタアクセスデバイス131a、131bを具備するメモリアクセス層112を有する。基板130は、集積回路を支持する既知の技術におけるバルクのシリコンや絶縁層上のシリコン層を備えていても良い。トレンチ絶縁構造135a、135bは基板130の領域を絶縁分離する。ワード線140a、140bはアクセスデバイス131a、131bのゲートとして機能する。接続プラグ142a、142bは層間誘電体144を介してドレイン領域134a、134bとビット線150a、150bを接続するように延長する。   The memory array region 110 includes a memory access layer 112 including horizontal field effect transistor access devices 131a and 131b having source regions 132a and 132b and drain regions 134a and 134b on a semiconductor substrate 130. The substrate 130 may comprise a bulk silicon or a silicon layer on an insulating layer in known techniques for supporting integrated circuits. The trench isolation structures 135a and 135b isolate and isolate the region of the substrate 130. The word lines 140a and 140b function as the gates of the access devices 131a and 131b. The connection plugs 142a and 142b extend so as to connect the drain regions 134a and 134b and the bit lines 150a and 150b via the interlayer dielectric 144.

接続パッド152a、152bは下部の接続部146a、146bに接続され、アクセストランジスタのソース領域132a、132bにも接続される。接続パッド152a、152bとビット線150a、150bは層間誘電体154の中に存在する。   The connection pads 152a and 152b are connected to the lower connection portions 146a and 146b, and are also connected to the source regions 132a and 132b of the access transistor. The connection pads 152a and 152b and the bit lines 150a and 150b exist in the interlayer dielectric 154.

図示の例では、レベルはドープトポリシリコンのような材料の各平面導電層からなる。代替的に、レベルは平面の積層された材料層である必要はなく、代わりに垂直方向の次元で材料の層が変化するようなものであっても良い。   In the example shown, the level consists of each planar conductive layer of material such as doped polysilicon. Alternatively, the level need not be a planar stacked material layer, but instead may be such that the layer of material varies in the vertical dimension.

絶縁層165−1〜165−3はレベル160−1〜160−4を他から分離する。絶縁層166はレベル160−1〜160−4と絶縁層165−1〜165−3の上に重なる。   Insulating layers 165-1 through 165-3 separate levels 160-1 through 160-4 from others. The insulating layer 166 overlaps the levels 160-1 to 160-4 and the insulating layers 165-1 to 165-3.

複数の電極ピラー171a、171bはメモリーセルアクセス層112の上部に形成され、レベルを介して延在される。本図では、第1の電極ピラー171aは、例えばタングステン若しくは他の好適な電極材料で作られた中央導電コア170aを有し、ポリシリコンシース172aに囲まれている。反ヒューズ材料の層174a、若しくは他のプログラマブルメモリー材料は、ポリシリコンシース172aと複数のレベル160−1〜160−4の間に形成される。レベル160−1〜160−4は、本例では比較的に高濃度のn型のポリシリコンからなり、ポリシリコンシース172aは比較的に高濃度のp型のポリシリコンからなる。好ましくは、ポリシリコンシース172aの厚みは、pn接合によって形成される空乏層の深さよりも深いものとされる。空乏層の深さは、それを形成するのに使用されるn型及びp型のポリシリコンの相対的なドーピング濃度によって部分的には決定される。レベル160−1〜160−4とシース172aはアモルファスシリコンによっても同様に実施できる。また、その他の半導体材料も利用できる。   The plurality of electrode pillars 171a and 171b are formed on the memory cell access layer 112 and extend through the level. In this figure, the first electrode pillar 171a has a central conductive core 170a made of tungsten or other suitable electrode material, for example, and is surrounded by a polysilicon sheath 172a. A layer 174a of anti-fuse material, or other programmable memory material, is formed between the polysilicon sheath 172a and the plurality of levels 160-1 through 160-4. The levels 160-1 to 160-4 are made of n-type polysilicon having a relatively high concentration in this example, and the polysilicon sheath 172a is made of p-type polysilicon having a relatively high concentration. Preferably, the thickness of the polysilicon sheath 172a is deeper than the depth of the depletion layer formed by the pn junction. The depth of the depletion layer is determined in part by the relative doping concentration of the n-type and p-type polysilicon used to form it. The levels 160-1 to 160-4 and the sheath 172a can be similarly implemented using amorphous silicon. Other semiconductor materials can also be used.

第1の電極ピラー171aはパッド152aに接続される。導電コア170b、ポリシリコンシース172b、反ヒューズ材料層174bを有する第2の電極ピラー171bは、パッド152bに接続される。   The first electrode pillar 171a is connected to the pad 152a. The second electrode pillar 171b having the conductive core 170b, the polysilicon sheath 172b, and the anti-fuse material layer 174b is connected to the pad 152b.

複数のレベル160−1〜160−4とピラー171a、171bの間のインターフェイス領域は、下記に詳述されるように、整流器と直流に接続されるプログラマブル素子を有するメモリ素子を有する。   The interface region between the plurality of levels 160-1 to 160-4 and the pillars 171a and 171b includes a memory element having a programmable element connected to a rectifier and a direct current, as will be described in detail below.

初期状態では、二酸化シリコン、酸窒化シリコン、若しくはその他の酸化シリコンであるピラー171aの反ヒューズ材料の層174aは高い抵抗を有する。例えば窒化シリコンの如き他の反ヒューズ材料を用いても良い。ワード線140、ビット線150と複数のレベル160−1〜160−4に所要の電圧を供給してプログラミングを行った後、反ヒューズ材料の層174aが壊れて、対応するレベルに近接した反ヒューズ材料内の活性領域が低抵抗状態になるものと仮定される。   In the initial state, the antifuse material layer 174a of the pillar 171a, which is silicon dioxide, silicon oxynitride, or other silicon oxide, has a high resistance. For example, other antifuse materials such as silicon nitride may be used. After programming by supplying the required voltage to the word line 140, the bit line 150 and the plurality of levels 160-1 to 160-4, the layer 174a of the antifuse material is broken, and the antifuse adjacent to the corresponding level is broken. It is assumed that the active region in the material is in a low resistance state.

図3Aに示すように、レベル160−1〜160−4の複数の導電体層は支持回路や導電体180が複数のレベル160−1〜160−4に形成された周辺領域120に延長される。種々の装置は、集積回路100の復号論理回路やその他の回路を支持するために周辺部120で実施される。   As shown in FIG. 3A, the plurality of conductor layers at levels 160-1 to 160-4 are extended to the peripheral region 120 where the support circuit and conductor 180 are formed at the plurality of levels 160-1 to 160-4. . Various devices are implemented in the peripheral 120 to support the decoding logic and other circuitry of the integrated circuit 100.

導電体180は、種々のレベル160−1〜160−4の形成領域に接続するために配線構造190内に形成される。以下に詳しく説明されるように、各レベル160−1〜160−4の導電体180は、導電体配線185を含む配線層へ上に重なるレベルの開口部を介して延長される。導電体配線185はレベル160−1〜160−4と周辺部120の復号回路の間の配線を提供する。   Conductors 180 are formed in the wiring structure 190 to connect to the formation areas of the various levels 160-1 to 160-4. As will be described in detail below, the conductor 180 of each level 160-1 to 160-4 is extended through an opening of a level overlying the wiring layer including the conductor wiring 185. Conductor wiring 185 provides wiring between levels 160-1 through 160-4 and the decoding circuit of peripheral portion 120.

図3Aの破線で代表されるように、異なるレベル160−1〜160−4に接続する導電体180は、図3Aに示す断面の内外に延長される長手方向に形成される。   As represented by broken lines in FIG. 3A, the conductors 180 connected to the different levels 160-1 to 160-4 are formed in the longitudinal direction extending in and out of the cross section shown in FIG. 3A.

図3Bは、図1に示す配線構造190の如き図を示し、図3Aの配線構造190を介してFig.3B−Fig.3B線に沿った長手方向の断面図である。図3Bに示されるように、各レベルの導電体180は、形成領域に接続するため、上に重なるレベルの開口部を介して延長する。   FIG. 3B shows a diagram such as the wiring structure 190 shown in FIG. 3B-Fig. It is sectional drawing of the longitudinal direction along 3B line. As shown in FIG. 3B, each level of conductor 180 extends through an overlying level opening to connect to the formation region.

図示の例では、4つのレベル160−1〜160−4が示される。さらに一般的には、ここで説明される小さい配線構造はNを少なくとも2とした場合のレベル0〜Nで実施可能である。   In the illustrated example, four levels 160-1 to 160-4 are shown. More generally, the small interconnect structure described here can be implemented at levels 0-N where N is at least 2.

メモリセルと構造の他のタイプは代替的な実施形態で用いることができる。例えば、1つの代替例では、装置のレベルは、絶縁材料で分離された平面メモリセルアレイとして、薄膜トランジスタ若しくは関連技術を用いてレベル内に形成されるアクセスデバイスとアクセスラインと共に、実施され得る。さらに、ここに記載される配線構造は、小さい足跡内でデバイスの内の種々のレベルに延長される導電体180を有し、他のタイプの3次元積層集積回路装置によっても実施される。   Other types of memory cells and structures can be used in alternative embodiments. For example, in one alternative, the device level may be implemented as a planar memory cell array separated by insulating material, with access devices and access lines formed in the level using thin film transistors or related techniques. Furthermore, the interconnect structure described herein has conductors 180 that extend to various levels within the device within a small footprint, and is implemented by other types of three-dimensional stacked integrated circuit devices.

図3A、3Bにおいて、1つの配線構造190が示されている。複数の配線構造は、メモリアレイ領域110を囲むような装置内で種々の場所で、より多くの電力供給を提供するように、形成できる。図4はアレイの各側に周辺部120で領域190−1、190−2にシリーズを有する、2つのシリーズの配線構造を有する装置100の実施形態の上面レイアウトを示す。図5はアレイの4つ全部の側の周辺部120にシリーズ190−1、190−2、190−3、190−4を有する、配線構造の4つのシリーズを含む実施形態の上面レイアウトを示す。例示のアレイサイズが1000行と1000列のセルを有し、10のレベルを有し、ワード線幅とビット線幅を定める特徴サイズがFであり、レベル上の形成領域のサイズがFである例においては、1つの配線構造によって占有される領域の長さは約2Fのレベル数倍、すなわち20Fであり、ワード線当たりのピッチが約2F、すなわちアレイの幅が約2000Fとされることが分かる。このように、以下の例では、アレイ幅にそってシリーズ190−3のようなシリーズに約100個の配線構造を形成領域することができ、アレイ長さに沿ってシリーズ190−1のようなシリーズの同様な数のものを形成することができる。   3A and 3B, one wiring structure 190 is shown. Multiple wiring structures can be formed to provide more power supply at various locations within the device surrounding memory array region 110. FIG. 4 shows a top layout of an embodiment of the device 100 having a two series wiring structure with a series in regions 190-1, 190-2 at the periphery 120 on each side of the array. FIG. 5 shows a top layout of an embodiment including four series of wiring structures having series 190-1, 190-2, 190-3, 190-4 on the periphery 120 on all four sides of the array. The exemplary array size has 1000 rows and 1000 columns of cells, has 10 levels, the feature size defining the word line width and bit line width is F, and the size of the formation area on the level is F In the example, the length of the area occupied by one wiring structure is approximately several times the level of about 2F, that is, 20F, and the pitch per word line is about 2F, that is, the width of the array is about 2000F. I understand. Thus, in the following example, approximately 100 wiring structures can be formed in a series such as the series 190-3 along the array width, and as in the series 190-1 along the array length. A similar number of series can be formed.

またさらに他の代替的な実施形態では、1若しくはそれ以上の配線構造が、周辺部120の配線構造に加えて若しくはその置き換えとしてメモリアレイ領域110内に形成され得る。さらに、配線構造は、メモリアレイ領域110の端部に平行とされるよりはむしろ斜めに、或いは他のいかなる方向にも延長可能とされる。   In still other alternative embodiments, one or more wiring structures may be formed in the memory array region 110 in addition to or as a replacement for the peripheral 120 wiring structure. Further, the wiring structure can be extended obliquely or in any other direction rather than parallel to the end of the memory array region 110.

図6はここで説明される配線構造を含むメモリ装置の一部の概略図である。第1の電極ピラー171aはビット線150aとワード線140aを使用して選択されるアクセストランジスタ131aに接続される。複数のメモリ素子544−1〜544−4はピラー171aに接続される。各メモリ素子は整流器549に直列に接続されたプログラマブル素子548を有する。反ヒューズ材料の層はpn接合部に位置するけれども、このシリーズ構造は図3A,3Bに示される構造を代表する。プログラマブル素子548はしばしば反ヒューズを示すように使用されるシンボルで代表される。しかしながら、他のタイプのプログラマブル抵抗材料や構造を用いることができることは理解されるべきである。   FIG. 6 is a schematic view of a part of a memory device including the wiring structure described here. The first electrode pillar 171a is connected to the access transistor 131a selected using the bit line 150a and the word line 140a. The plurality of memory elements 544-1 to 544-4 are connected to the pillar 171a. Each memory element has a programmable element 548 connected in series with a rectifier 549. Although the antifuse material layer is located at the pn junction, this series structure is representative of the structure shown in FIGS. 3A and 3B. The programmable element 548 is often represented by a symbol that is used to indicate an antifuse. However, it should be understood that other types of programmable resistance materials and structures can be used.

また、導電体平面と電極ピラーのポリシリコンの間のpn接合によって実施される整流器549は、他の整流器によって置換されていても良い。例えば、ゲルマニウムシリサイドのような固体電解質ベース、あるいは他の好適な材料による整流器を整流器として使用しても良い。他の代表的な固体電解質材料については、米国特許第7,382,647号を参照されたい。   Further, the rectifier 549 implemented by the pn junction between the conductor plane and the polysilicon of the electrode pillar may be replaced by another rectifier. For example, a solid electrolyte base such as germanium silicide or other suitable material rectifier may be used as the rectifier. See US Pat. No. 7,382,647 for other representative solid electrolyte materials.

メモリ素子544−1〜544−4のそれぞれは対応する導電体レベル160−1〜160−4に接続される。レベル160−1〜160−4は、導電体180と配線185を介して平面復号器546に接続される。平面復号器546はアドレスに応答して、メモリ素子の整流器が順バイアスとなって導通するように接地547の如き電圧を選択されたレベルに加え、メモリ素子の整流器が逆バイアスとなって非導通となるように電圧を浮遊の非選択レベルに加える。   Each of memory elements 544-1 to 544-4 is connected to a corresponding conductor level 160-1 to 160-4. Levels 160-1 to 160-4 are connected to the plane decoder 546 through the conductor 180 and the wiring 185. In response to the address, the plane decoder 546 applies a voltage, such as ground 547, to the selected level so that the rectifier of the memory element becomes forward biased and conducts, and the rectifier of the memory element becomes reverse biased and becomes non-conductive The voltage is applied to the floating unselected level so that

図7は、ここで説明される配線構造を有する3Dメモリアレイ360を有する集積回路装置300の簡略化されたブロック図である。ローデコーダー361はメモリアレイ360の行に沿って配設された複数のワード線140に接続される。カラムデコーダー363はメモリアレイ360の列に沿って配設された複数のビット線150に接続されて、アレイ360内のメモリセルからのデータの読み出しと書き込みを行う。平面復号器546は導電体180と配線ライン185を介してメモリセル360の複数のレベル160−1〜160−4に接続される。アドレスはバス365上からカラムデコーダー363、ローデコーダー361、及び平面復号器546に供給される。ブロック366内のセンスアンプとデータイン構造はデータバス367を介して本例ではカラムデコーダー363に接続される。データは集積回路300上の入出力ポートからデータイン線371を介してブロック366のデータイン構造に供給される。図示の実施形態では、一般目的のプロセッサ、特定目的の応用回路、或いはチップ上のシステム機能を提供するモジュールの組み合わせなどの他の回路374を集積回路300上に設けても良い。データはブロック366内のセンスアンプからデータアウト線372を介して集積回路300の入出力ポートに、若しくは集積回路300の内外の他のデータ送り先に供給される。   FIG. 7 is a simplified block diagram of an integrated circuit device 300 having a 3D memory array 360 having a wiring structure described herein. Row decoder 361 is connected to a plurality of word lines 140 arranged along a row of memory array 360. The column decoder 363 is connected to a plurality of bit lines 150 arranged along the columns of the memory array 360, and reads and writes data from the memory cells in the array 360. The plane decoder 546 is connected to the plurality of levels 160-1 to 160-4 of the memory cell 360 through the conductor 180 and the wiring line 185. The address is supplied from the bus 365 to the column decoder 363, the row decoder 361, and the plane decoder 546. The sense amplifier and data-in structure in the block 366 are connected to a column decoder 363 in this example via a data bus 367. Data is supplied from the input / output port on the integrated circuit 300 to the data-in structure of the block 366 via the data-in line 371. In the illustrated embodiment, other circuits 374 may be provided on the integrated circuit 300, such as a general purpose processor, a special purpose application circuit, or a combination of modules that provide system functions on a chip. Data is supplied from the sense amplifier in the block 366 to the input / output port of the integrated circuit 300 via the data-out line 372 or to other data destinations inside and outside the integrated circuit 300.

本例で実施されるバイアス調整状態装置369を用いるコントローラーは、電圧供給部から発生もしくは提供されるバイアス調整供給電圧の印加を制御し、若しくは読み出し、書き込み電圧をブロック368内に供給する。コントローラーは当技術で既知の特定目的の論理回路を使用して実施するようにしても良い。代替的な実施形態では、コントローラーは一般目的のプロセッサを有し、該プロセッサは同じ集積回路で実施され、当該装置の動作を制御するためにコンピュータープログラムを作動させる。また、他の実施形態では、特定目的の論理回路と一般目的のプロセッサが組み合わせされ、コントローラーの動作に役立つものとされる。   The controller using the bias adjustment state device 369 implemented in this example controls the application of the bias adjustment supply voltage generated or provided from the voltage supply unit, or supplies the read and write voltages in the block 368. The controller may be implemented using special purpose logic circuits known in the art. In an alternative embodiment, the controller has a general purpose processor that is implemented on the same integrated circuit and runs a computer program to control the operation of the device. In another embodiment, a special purpose logic circuit and a general purpose processor are combined to help the operation of the controller.

図8A〜8C乃至図15はここで説明されるようなとても小さな足跡を有する配線構造を製造する加工順の実施形態の工程を示す。   8A-8C through 15 illustrate the steps of an embodiment of a processing sequence for producing a wiring structure having a very small footprint as described herein.

図8Aと図8Cは、加工順の第1の工程の断面図を示し、図8Bは加工順の第1の工程の上面図を示す。この応用の目的について、第1の工程では提供されたメモリーセルアクセス層112の上に重なる複数のレベル160−1〜160−4を形成する。図示された実施形態において、図8A〜8Cに図示された構造はラングによる共有の米国特許出願第12/430,290に記載されるプロセスを用いて作製されるものであり、上記言及により含まれたものとされるものである。   8A and 8C are cross-sectional views of the first process in the processing order, and FIG. 8B is a top view of the first process in the processing order. For the purpose of this application, the first step forms a plurality of levels 160-1 to 160-4 overlying the provided memory cell access layer 112. In the illustrated embodiment, the structure illustrated in FIGS. 8A-8C is made using the process described in Lang's shared US patent application Ser. No. 12 / 430,290 and is included by reference above. It is supposed to be.

代替的な実施形態では、レベルは当該技術で既知の標準プロセスによって作製することができ、ここに記載される配線構造が実施されるデバイスによって、トランジスタやダイオード、ワード線、ビット線、ソース線、導電体プラグ、基板内のドープト領域などのアクセスデバイスを含めることができる。   In alternative embodiments, the levels can be made by standard processes known in the art, depending on the device in which the wiring structure described herein is implemented, transistors, diodes, word lines, bit lines, source lines, Access devices such as conductor plugs, doped regions in the substrate may be included.

上述のように、メモリアレイ領域110のメモリセルと構造の他のタイプは、代替的な実施形態でも使用することができる。   As noted above, other types of memory cells and structures in the memory array region 110 can be used in alternative embodiments.

次に、開口部810を有する第1のマスク800は図8A〜8Cに示される構造の上に形成され、図9Aと図9Bにそれぞれ上面と断面で示される構造をもたらす。第1のマスク800は、第1のマスク800のための層を堆積させて形成でき、開口部810を形成するためにリソグラフィー技術を用いて層をパターニングする。第1のマスク800は例えば窒化シリコン、酸化シリコン、酸窒化シリコンなどの硬いマスク材から形成しても良い。   Next, a first mask 800 having an opening 810 is formed over the structure shown in FIGS. 8A-8C, resulting in the structure shown in top and cross-section in FIGS. 9A and 9B, respectively. The first mask 800 can be formed by depositing a layer for the first mask 800, and patterning the layer using a lithography technique to form the opening 810. The first mask 800 may be formed of a hard mask material such as silicon nitride, silicon oxide, or silicon oxynitride.

第1のマスク800の開口部810は、レベル160−1〜160−4の上の形成領域の組み合わせの周囲を囲む。よって、開口部810の幅192はレベル160−1〜160−4の上の形成領域の幅と少なくとも同程度とされ、続いて形成される導電体180はレベルの開口部を介して通過できる。開口部810の長さ194はレベル160−1〜160−4の上の形成領域の長さの合計と少なくとも同程度とされ、続いて形成される導電体180はレベルの開口部を介して通過できる。   The opening 810 of the first mask 800 surrounds the combination of formation regions above the levels 160-1 to 160-4. Thus, the width 192 of the opening 810 is at least as large as the width of the formation region above the levels 160-1 to 160-4, and the subsequently formed conductor 180 can pass through the level opening. The length 194 of the opening 810 is at least as large as the total length of the formation region above the levels 160-1 to 160-4, and the subsequently formed conductor 180 passes through the level opening. it can.

次に、第2のエッチングマスク900は図9A〜9Bに図示される構造の上に、開口部810の中も含めて、形成され、図10Aと10Bにそれぞれの上面図と断面図に図示される構造をもたらす。図に示すように、第2のエッチングマスク900は開口部810の長さ194よりも短い長さ910を有し、開口部810の幅192と少なくとも同程度の幅を有する。   Next, a second etching mask 900 is formed on the structure illustrated in FIGS. 9A-9B, including the opening 810, and is illustrated in FIGS. 10A and 10B in a top view and a cross-sectional view, respectively. Result in a structure. As shown in the figure, the second etching mask 900 has a length 910 that is shorter than the length 194 of the opening 810 and has a width at least as large as the width 192 of the opening 810.

図示された実施形態においては、第2のエッチングマスク900は、第1のマスク800の材料について選択的にエッチングできる材料で構成され、開口部810の内部の第2のマスク900の長さは、以下に説明される続くプロセス工程において選択的に短くされる。換言すれば、第2のマスク900の材料は、当該第2のマスク900の長さを減らすのに使用されるプロセスの第1のマスク800の材料のエッチングレートよりも大きなエッチングレートを有する。例えば、第1のマスク800が硬いマスク材料を有する実施形態においては、第2のマスクはフォトレジストからなるものとすることができる。   In the illustrated embodiment, the second etching mask 900 is composed of a material that can be selectively etched with respect to the material of the first mask 800, and the length of the second mask 900 inside the opening 810 is: It is selectively shortened in the subsequent process steps described below. In other words, the material of the second mask 900 has an etching rate that is greater than the etching rate of the material of the first mask 800 of the process used to reduce the length of the second mask 900. For example, in embodiments where the first mask 800 has a hard mask material, the second mask can be made of photoresist.

次に、エッチングプロセスがエッチングマスクとしての第1、第2のマスク800、900を使用する図10A〜図10Bに示された構造上に行われ、図11A〜図11Bの上面及び断面に図示される構造をもたらす。エッチングプロセスは、例えば、タイミングモードエッチングを用いたシングルエッチング化学物を用いて実行することもできる。代替的に、エッチングプロセスは、絶縁層166、レベル160−4、絶縁材料165−3、及びレベル160−3を介してそれぞれエッチングする異なるエッチング化学物を使用して実行することも可能である。   Next, an etching process is performed on the structure shown in FIGS. 10A-10B using the first and second masks 800, 900 as etching masks, and is illustrated in the top and cross-sections of FIGS. 11A-11B. Result in a structure. The etching process can also be performed using a single etch chemistry using, for example, timing mode etching. Alternatively, the etching process may be performed using different etch chemistries that etch through insulating layer 166, level 160-4, insulating material 165-3, and level 160-3, respectively.

エッチングによりレベル160−4を介して開口部1000を形成してレベル160−3の一部を露出する。開口部1000はレベル160−1の上の形成領域161−1aの上に重なる。開口部1000は形成領域161−1aの長さと少なくとも同程度の長さ1002を有し、形成領域161−1aの幅と少なくとも同程度の幅1004を有する。   Etching forms an opening 1000 through level 160-4 to expose a portion of level 160-3. Opening 1000 overlies formation area 161-1a above level 160-1. The opening 1000 has a length 1002 that is at least approximately the same as the length of the formation region 161-1a, and has a width 1004 that is at least approximately the same as the width of the formation region 161-1a.

エッチングにより、またレベル160−4を介して開口部1010を形成してレベル160−3の一部を露出する。開口部1010はレベル160−1の上の形成領域161−1bの上に重なる。開口部1010は形成領域161−1bの長さと少なくとも同程度の長さ1012を有し、形成領域161−1bの幅と少なくとも同程度の幅1014を有する。   An opening 1010 is formed by etching and through level 160-4 to expose a portion of level 160-3. Opening 1010 overlies formation area 161-1b above level 160-1. The opening 1010 has a length 1012 that is at least about the same as the length of the formation region 161-1b, and has a width 1014 that is at least about the same as the width of the formation region 161-1b.

次に、マスク910の長さ910は、長さ1110を有する短い長さのマスク1100を形成するように短くされ、図12Aと図12Bの上面と断面にそれぞれ図示される構造をもたらす。図示の実施形態では、マスク900はフォトレジストからなり、例えば、塩素や臭化水素系の化学物を伴う反応性イオンエッチングを用いて除去することが可能である。   Next, the length 910 of the mask 910 is shortened to form a short length mask 1100 having a length 1110, resulting in the structures illustrated in the top and cross sections of FIGS. 12A and 12B, respectively. In the illustrated embodiment, the mask 900 is made of a photoresist and can be removed using, for example, reactive ion etching with chlorine or hydrogen bromide-based chemicals.

次に、エッチングプロセスは第1のマスク800と短い長さのマスク1100をエッチングマスクとして用いて図12A、12Bに示される構造上に実行され、図13A、13Bに上面と断面で示される構造をもたらす。   Next, the etching process is performed on the structure shown in FIGS. 12A and 12B using the first mask 800 and the short-length mask 1100 as an etching mask, and the structure shown in top and cross-section in FIGS. 13A and 13B. Bring.

エッチングプロセスはレベル160−3を介して開口部1000、1010に及び、レベル160−2の下地部分を露出する。   The etching process extends to the openings 1000 and 1010 through the level 160-3 and exposes the underlying portion of the level 160-2.

エッチングから、マスク1100の長さの短縮によってもうマスク1100には被覆されないレベル160−4の部分を介して開口部1200、1210をさらに形成して、レベル160−3の部分を露出する。開口部1200は開口部1000の近傍に形成され、レベル160−2の上の形成領域161−2aの上に重なる。開口部1200は、形成領域161−2aの長さと少なくとも同程度の長さ1202を有し、形成領域161−2aの幅と少なくとも同程度の幅1204を有する。   From the etching, openings 1200 and 1210 are further formed through the portions of the level 160-4 that are no longer covered by the mask 1100 due to the shortening of the length of the mask 1100, and the portions of the level 160-3 are exposed. The opening 1200 is formed in the vicinity of the opening 1000 and overlaps the formation region 161-2a above the level 160-2. The opening 1200 has a length 1202 that is at least approximately the same as the length of the formation region 161-2a, and has a width 1204 that is at least approximately the same as the width of the formation region 161-2a.

開口部1210は開口部1010の近傍に形成され、レベル160−2の上の形成領域161−2bの上に重なる。開口部1210は、形成領域161−2bの長さと少なくとも同程度の長さ1212を有し、形成領域161−2bの幅と少なくとも同程度の幅1214を有する。   The opening 1210 is formed in the vicinity of the opening 1010 and overlaps the formation region 161-2b above the level 160-2. The opening 1210 has a length 1212 that is at least as large as the length of the formation region 161-2b, and has a width 1214 that is at least as large as the width of the formation region 161-2b.

次に、マスク1110の長さ1110は、長さ1305を有する短い長さのマスク1300を形成するように短くされる。エッチングプロセスは第1のマスク800と短い長さのマスク1300をエッチングマスクとして用いて実行され、図14A、14Bに上面と断面で示される構造をもたらす。   Next, the length 1110 of the mask 1110 is shortened to form a short length mask 1300 having a length 1305. The etching process is performed using the first mask 800 and the short length mask 1300 as an etching mask, resulting in the structure shown in FIGS. 14A and 14B in top and cross-section.

エッチングプロセスはレベル160−2を介して開口部1000、1010に及び、レベル160−1の上の形成領域161−1a、161−1bを露出する。エッチングプロセスはレベル160−3を介して開口部1200、1210に及び、レベル160−2の上の形成領域161−2a、161−2bを露出する。   The etching process extends to the openings 1000 and 1010 through the level 160-2 and exposes the formation regions 161-1a and 161-1b above the level 160-1. The etching process extends to the openings 1200 and 1210 through the level 160-3 and exposes the formation regions 161-2a and 161-2b above the level 160-2.

エッチングから、マスク1300の長さの短縮によってもう被覆されないレベル160−4の部分を介して開口部1310、1320をさらに形成して、レベル160−3の形成領域161−3a、161−3bを露出する。   From etching, openings 1310 and 1320 are further formed through portions of level 160-4 that are no longer covered by the shortening of the length of mask 1300 to expose formation regions 161-3a and 161-3b of level 160-3. To do.

開口部1310は開口部1200の近傍に形成される。開口部1310は、形成領域161−3aの長さと少なくとも同程度の長さ1312を有し、形成領域161−3aの幅と少なくとも同程度の幅1314を有する。   The opening 1310 is formed in the vicinity of the opening 1200. The opening 1310 has a length 1312 that is at least approximately the same as the length of the formation region 161-3a, and has a width 1314 that is at least approximately the same as the width of the formation region 161-3a.

開口部1320は開口部1210の近傍に形成される。開口部1320は、形成領域161−3bの長さと少なくとも同程度の長さ1322を有し、形成領域161−3bの幅と少なくとも同程度の幅1324を有する。   The opening 1320 is formed in the vicinity of the opening 1210. The opening 1320 has a length 1322 that is at least as long as the length of the formation region 161-3b, and has a width 1324 that is at least as large as the width of the formation region 161-3b.

次に、絶縁充填材料1400が図14A〜14Bに図示される構造上に堆積され、化学機械研磨(CMP)などの平坦化プロセスが実行され、マスク800、1300が除去され、図15の断面図に示す構造がもたらされる。   Next, an insulating fill material 1400 is deposited on the structure illustrated in FIGS. 14A-14B, a planarization process such as chemical mechanical polishing (CMP) is performed, the masks 800, 1300 are removed, and the cross-sectional view of FIG. The structure shown in FIG.

次に、リソグラフィーパターンが形成され、コンダクター180の形成領域へのビア部を定める。絶縁充填材料1400を介して深く高アスペクト比のビア部を形成するように反応性イオンエッチングを用いることができ、導電体180のビア部を提供することができる。ビア部を開口した後、導電体180を形成するためにビア部はタングステン若しくは他の導電材料が充填される。金属化プロセスが適用されて配線185を形成して導電体185と平面復号回路の間の配線を提供する。最後に、バックエンドオブライン(BEOL)プロセスが適用されて集積回路が完成され、図3A〜3Bに示す構造がもたらされる。   Next, a lithography pattern is formed to define a via portion to the formation region of the conductor 180. Reactive ion etching can be used to form deep and high aspect ratio vias through the insulating fill material 1400, and the vias of the conductor 180 can be provided. After opening the via portion, the via portion is filled with tungsten or other conductive material to form the conductor 180. A metallization process is applied to form wiring 185 to provide wiring between the conductor 185 and the planar decoding circuit. Finally, a back end of line (BEOL) process is applied to complete the integrated circuit, resulting in the structure shown in FIGS.

下地レベルの上の形成領域に導電体を通すために使用される種々のレベルの開口部は、シングルエッチングマスク800の開口部810を用いて、同様に、重要な整合工程を経ずに追加マスクでのエッチングプロセスを用いてレベルをパターニングすることで形成される。結果として、垂直に側壁が整合した種々のレベルについての開口部が自己整合的に形成される。   The various levels of openings used to pass the conductor through the formation area above the underlying level, using the openings 810 of the single etch mask 800, similarly, without additional critical alignment steps. It is formed by patterning the level using the etching process in FIG. As a result, openings for various levels with vertically aligned sidewalls are formed in a self-aligned manner.

上述の図示の例では、マスク800のオープニング810は平面図で矩形の断面を有する。結果として、種々のレベルの開口部は横方向に沿って実質的に同じ幅を有する。代替的に、マスク800の開口部は、種々のレベルの形成領域の形状に応じて、それぞれ円形、楕円形、正方形、長方形、もしくは他のいくらか歪んだ形状の断面を有していても良い。   In the illustrated example described above, the opening 810 of the mask 800 has a rectangular cross section in plan view. As a result, the various levels of openings have substantially the same width along the lateral direction. Alternatively, the openings of the mask 800 may each have a circular, elliptical, square, rectangular, or other somewhat distorted cross section, depending on the shape of the various levels of formation regions.

例えば、異なる幅を有する形成領域に合わせて、マスク800の開口部の幅は長手方向に沿って変更できる。図16は、長手方向に階段状に幅が異なるマスク800の開口部1510の平面を図示し、レベルの開口部の幅が応じて変化するものとなっている。   For example, the width of the opening of the mask 800 can be changed along the longitudinal direction in accordance with formation regions having different widths. FIG. 16 shows a plan view of the opening 1510 of the mask 800 having different widths stepwise in the longitudinal direction, and the width of the level opening varies accordingly.

ここから本発明は主に図17〜47を参照して説明する。   From here on, the present invention will be described mainly with reference to FIGS.

下記の説明は典型的には特定の構造の実施形態と方法を参照したものとされる。本発明を特に開示された実施形態と方法に限定するつもりはないものと理解されるべきであるが、本発明は、他の特徴、要素、方法、及び実施形態を用いて実施されても良い。好ましい実施形態は本発明を説明するために記載されるものであり、請求の範囲で定められるところの、その範囲を限定するものはない。当業者は続く説明の種々の同等なバリエーションを認識するものである。種々の実施形態の同様な要素は同様な参照符号を以て共通に参照される。   The following description will typically refer to specific structural embodiments and methods. It should be understood that the invention is not intended to be limited to the specifically disclosed embodiments and methods, although the invention may be practiced using other features, elements, methods, and embodiments. . The preferred embodiments are set forth to illustrate the invention and are not intended to limit the scope thereof as defined by the claims. Those skilled in the art will recognize various equivalent variations of the description that follows. Similar elements in the various embodiments are commonly referred to by similar reference numerals.

図17は本発明に従う配線接続領域14を作製するための方法10についての簡略化した流れ図である。図17の配線接続領域作製方法は、取得工程12でN個のマスクのセットを得ることを含む。図17に示す方法10の更なる工程は、図18〜27と共に下記に説明され、本発明を実行する方法の第1の例を説明する。   FIG. 17 is a simplified flow diagram for a method 10 for making a wiring connection region 14 according to the present invention. The wiring connection region manufacturing method of FIG. 17 includes obtaining a set of N masks in the acquisition step 12. Further steps of the method 10 shown in FIG. 17 are described below in conjunction with FIGS. 18-27 to illustrate a first example of a method for carrying out the present invention.

N個のマスクの組は、図27に示すように、接続レベル18.1、18.2、18.3、18.4の積層部16で配線接続領域14の2N個までのレベルを作製するのに使用され、積層部16は3次元積層IC装置の配線領域17に形成される。配線領域17は典型的には図4、5に示されるような周辺配線領域であり、しかし他の場所に位置していても良い。図18〜44の3つの例では、図示の簡略化のために4つの接続レベルが基板19上に示され、3次元積層IC装置は共通にさらに多くの接続レベルを有する。以下に説明するように、各マスクはマスクとエッチング領域を有し、Nは少なくとも2に等しい整数である。Xはマスクに付与される連続番号で、1つのマスクがX=1であり、他の1つのマスクがX=2であり、X=Nまで付与される。X=1の場合、関連したマスクのためのエッチング工程では1つの接続レベル18がエッチングされる。X=2の場合、関連したマスクのためのエッチング工程では2つの接続レベルがエッチングされる。   As shown in FIG. 27, the N mask sets produce up to 2N levels of the wiring connection region 14 in the stacked portion 16 of the connection levels 18.1, 18.2, 18.3, and 18.4. The laminated portion 16 is formed in the wiring region 17 of the three-dimensional laminated IC device. The wiring region 17 is typically a peripheral wiring region as shown in FIGS. 4 and 5, but may be located elsewhere. In the three examples of FIGS. 18 to 44, four connection levels are shown on the substrate 19 for simplicity of illustration, and the three-dimensional stacked IC device has more connection levels in common. As will be described below, each mask has a mask and an etched region, and N is an integer equal to at least 2. X is a serial number assigned to the mask, one mask is X = 1, the other one is X = 2, and X = N. If X = 1, one connection level 18 is etched in the etching process for the associated mask. When X = 2, two connection levels are etched in the etching process for the associated mask.

次に、図17に示すように、部分除去工程20が実行され、図19に示す、接続レベル18の集積部16の上に重なる上部層24の部分22を除去する。この例においては、上部層24は第1、第2の酸化シリコン層26、28と典型的にはそれらの間の窒化シリコンからなる電荷捕獲層27を有する。本例においては、この除去は開口領域32を有する追加マスク30を用いて完了し、図19に示すように上部層24の部分22のエッチングを許容する。本例では、接続レベル18はそれぞれ、典型的にはワード線のような導電体を形成するパターン化されたポリシリコン層である上部導電体層34と、典型的には酸化シリコン若しくは窒化シリコン化合物である下部絶縁層36とを有する。参照層34は典型的にはポリシリコン層34と称される。しかしながら、層34は、例えば金属、金属シリサイド、及びポリシリコン、金属シリサイド、金属の1つより多いものからの多層組み合わせのような他の適切な材料から形成しても良い。上部層24の誘電体層28を介してのエッチングは、材料選択的なエッチングプロセスを用いて典型的には制御される。例えば、誘電体層28が酸化シリコンで層34がポリシリコンである場合、誘電体層28をエッチングする反応性イオンエッチングを用いて、エッチングは層34に到達したところで効果的に停止する。同様な技術は他の状況のエッチングの深さ制御にも使用することができる。エッチングの深さを制御する他の技術も使用することができる。追加のマスク30は接続レベル18の集積部16のエッチングのためのスペースを単純に開口するのに用いられることから、追加のマスク30はN個のマスクの組の一部ではないと考えられる。図28〜34に関して下記に説明される例において、いかなる追加層24も追加のマスクを必要とせずにブランケットエッチングを用いて配線接続領域から除去される。   Next, as shown in FIG. 17, a partial removal step 20 is executed to remove the portion 22 of the upper layer 24 that overlaps the integrated portion 16 at the connection level 18 shown in FIG. In this example, the upper layer 24 has first and second silicon oxide layers 26, 28 and a charge trapping layer 27 typically comprised of silicon nitride therebetween. In this example, this removal is completed using an additional mask 30 having an open region 32, allowing etching of the portion 22 of the upper layer 24 as shown in FIG. In this example, each of the connection levels 18 is typically an upper conductor layer 34, which is a patterned polysilicon layer that forms a conductor such as a word line, and typically a silicon oxide or silicon nitride compound. And a lower insulating layer 36. Reference layer 34 is typically referred to as polysilicon layer 34. However, layer 34 may be formed from other suitable materials such as, for example, metal, metal silicide, and multilayer combinations from polysilicon, metal silicide, more than one of the metals. Etching of the top layer 24 through the dielectric layer 28 is typically controlled using a material selective etching process. For example, if dielectric layer 28 is silicon oxide and layer 34 is polysilicon, the etching is effectively stopped when it reaches layer 34 using reactive ion etching to etch dielectric layer 28. Similar techniques can be used to control the depth of etching in other situations. Other techniques for controlling the depth of etching can also be used. Since the additional mask 30 is used to simply open a space for etching the integration 16 at the connection level 18, the additional mask 30 is not considered part of the set of N masks. In the example described below with respect to FIGS. 28-34, any additional layer 24 is removed from the interconnect connection region using a blanket etch without the need for an additional mask.

図20は図19の接続レベル18の集積部16の上の第1のマスク38.1の形成を図示するものである。本例では、第1のマスク38.1は、フォトレジストマスク要素40.1、40.2、40.3を有し、そのうちマスク要素40.2は第1のポリシリコン層34.1の中央部分42.1を覆うものとされ、マスク要素40.3は第1のポリシリコン層34.1の端部部分42.2を覆うものとされる。図21は、フォトレジストマスク要素40によって被覆されていない接続レベル18.1の部分がエッチングで接続レベル18.1まで削られるエッチング工程の結果を示す。すなわち、1つの接続レベル18がこの第1のエッチング工程でエッチングされる。   FIG. 20 illustrates the formation of a first mask 38.1 on the connection level 18 stack 16 of FIG. In this example, the first mask 38.1 has photoresist mask elements 40.1, 40.2, 40.3, of which the mask element 40.2 is the center of the first polysilicon layer 34.1. Covering the part 42.1, the mask element 40.3 covers the end part 42.2 of the first polysilicon layer 34.1. FIG. 21 shows the result of an etching process in which the part of the connection level 18.1 that is not covered by the photoresist mask element 40 is etched down to the connection level 18.1. That is, one connection level 18 is etched in this first etching step.

図22は、図21の接続レベル18の集積部16の上の第2のフォトレジストマスク38.2の形成を図示するものである。マスク38.2は図22の破線で示唆されるように配線接続領域14.1、14.2として後の使用されるポリシリコン層34.1、34.2の露出すべき部分を被覆する。図23は2つの接続レベルがエッチングされる第2のエッチング工程の結果を示す。特に、ポリシリコン層34.2の露出した表面部分44はエッチングにより2つの層を除去して、ポリシリコン層34.4の部分46を露出させる。さらに、ポリシリコン層34.1の露出した部分はまたはエッチングにより2つの層を除去してポリシリコン層34.3の部分47を露出させる。図24は、配線接続領域14.1、14.2、14.3、14.4として活用されるポリシリコン層34.1、34.2、34.3、34.4の部分を残す第2のマスク38.2を除去した結果を示す。接続レベル18.1の薄いカラム部分48はしばしばダミー集積部若しくは部分高さダミー集積部と呼ばれ、製造上の耐性のため若しくは結果として設けることができる。   FIG. 22 illustrates the formation of a second photoresist mask 38.2 on the connection level 18 stack 16 of FIG. The mask 38.2 covers the portions of the polysilicon layers 34.1, 34.2 that will be used later as wiring connection regions 14.1, 14.2, as suggested by the dashed lines in FIG. FIG. 23 shows the result of a second etching step in which two connection levels are etched. In particular, the exposed surface portion 44 of the polysilicon layer 34.2 removes the two layers by etching, exposing a portion 46 of the polysilicon layer 34.4. Further, the exposed portion of the polysilicon layer 34.1 or the two layers are removed by etching to expose the portion 47 of the polysilicon layer 34.3. FIG. 24 shows a second example in which portions of the polysilicon layers 34.1, 34.2, 34.3, 34.4 used as the wiring connection regions 14.1, 14.2, 14.3, 14.4 are left. The result of removing the mask 38.2 is shown. The thin column portion 48 at connection level 18.1 is often referred to as a dummy stack or a partial height dummy stack and can be provided for manufacturing tolerance or as a result.

図18〜24の例では、2つのマスク38.1、38.2は、4つの異なる接続レベル18−1〜18−4の4つの配線接続領域14−1〜14−4の形成領域へのアクセスをもたらすのに使用される。本発明によれば、配線領域17はN個のマスクを用いてN回エッチングされ、2N個の接続レベル18のそれぞれに配線接続領域14を作製する。配線接続領域14は、2N個の接続レベルのそれぞれで、図27を参照して以下に説明するように、形成領域56に整合され、アクセスをもたらす。各エッチング工程は、連続番号Xの各マスクの2X−1個の接続レベルを介するエッチングを有する。図17の配線領域エッチング工程を参照されたい。   In the example of FIGS. 18 to 24, the two masks 38.1 and 38.2 are connected to the formation regions of the four wiring connection regions 14-1 to 14-4 at four different connection levels 18-1 to 18-4. Used to provide access. According to the present invention, the wiring region 17 is etched N times using N masks to produce a wiring connection region 14 for each of the 2N connection levels 18. The wiring connection area 14 is aligned with the formation area 56 and provides access at each of the 2N connection levels, as will be described below with reference to FIG. Each etching step has an etching through 2X-1 connection levels of each mask with serial number X. Refer to the wiring region etching process of FIG.

図25は、接続レベル18のエッチングされた集積部16の露出した表面の上に、層間絶縁体が酸化シリコンである場合に窒化シリコンのようなエッチング停止層50を適用するオプションの工程を行った結果を示す。以下、層間誘電体52が図26に図示されるように図25の構造上に図17のエッチング領域充填工程53によって堆積される。これは、配線接続領域14で電気的に導電性がある形成領域56に導通するように、層間誘電体52とエッチング停止層50を介して電気的導電体54を形成するように続く。導電体54はタングステンプラグプロセスを用いて形成しても良く、これは選択された層の上の形成領域への開口部をもたらす誘電体の充填を介してビア部を形成することを含み、CVDもしくはPVDプロセスを用いて、ビア部に接着層が形成されてビア部を充填するためのタングステンの堆積を行い、垂直方向の導電体54を形成領域する。これは図27に図示され、図17の電気的導電体形成工程60として示される。   FIG. 25 illustrates the optional step of applying an etch stop layer 50 such as silicon nitride over the exposed surface of the etched integration 16 at the connection level 18 when the interlayer insulator is silicon oxide. Results are shown. Thereafter, an interlayer dielectric 52 is deposited on the structure of FIG. 25 by the etching region filling step 53 of FIG. 17 as shown in FIG. This continues to form the electrical conductor 54 via the interlayer dielectric 52 and the etch stop layer 50 so as to conduct to the electrically conductive formation region 56 in the wiring connection region 14. Conductor 54 may be formed using a tungsten plug process, which includes forming a via portion through a dielectric fill that provides an opening to a formation region above a selected layer, and includes CVD. Alternatively, by using a PVD process, an adhesive layer is formed in the via portion, and tungsten is deposited to fill the via portion, thereby forming the vertical conductor 54 in the formation region. This is illustrated in FIG. 27 and shown as the electrical conductor formation step 60 of FIG.

図17〜図27の第1の例の同様の要素に言及する同様の参照番号を以て、図28〜図34を参照しながら第2の例を説明する。図28の配線領域17の接続レベル18の積層部16は図18のものと同様の基礎構造を有する。この例では、上部層24の誘電体層26と電荷捕獲層27はブランケットエッチングプロセスにより除去され、追加のマスク30の必要性をなくしている。第1のマスク38.1は誘電体層28の上に形成され、マスク要素40.1、40.2の間の開口領域41.1とマスク要素40.2、40.3の間の開口領域41.2と共に形成される。これは図31に示される第1のエッチング工程が続き、開口部62、63が、マスク要素40.1、40.2の間の開口部41.1とマスク要素40.2、40.3の間の開口部41.2における誘電体層28とポリシリコン層34.1を介して形成される。このようなエッチング工程はポリシリコン層34.2まで続けることができるが、図33、34を用いた説明のように理由を証拠だてする必要はない。第2のマスク38.2はマスク要素40.4、40.5を含み、開口部63を被覆するマスク要素40.5を伴い、開口部62と開口部62、63の間の誘電体層28の部分64は被覆されない。   A second example will be described with reference to FIGS. 28-34 with like reference numerals referring to like elements of the first example of FIGS. The stacked portion 16 at the connection level 18 in the wiring region 17 in FIG. 28 has the same basic structure as that in FIG. In this example, the dielectric layer 26 and charge trapping layer 27 of the top layer 24 are removed by a blanket etch process, eliminating the need for an additional mask 30. A first mask 38.1 is formed on the dielectric layer 28 and has an opening area 41.1 between the mask elements 40.1, 40.2 and an opening area between the mask elements 40.2, 40.3. Formed with 41.2. This is followed by the first etching step shown in FIG. 31, where the openings 62, 63 are formed between the openings 41.1 between the mask elements 40.1, 40.2 and the mask elements 40.2, 40.3. An opening 41.2 is formed between the dielectric layer 28 and the polysilicon layer 34.1. Such an etching process can be continued up to the polysilicon layer 34.2, but there is no need to prove the reason as described with reference to FIGS. Second mask 38.2 includes mask elements 40.4, 40.5, with mask element 40.5 covering opening 63, and dielectric layer 28 between opening 62 and openings 62, 63. The portion 64 is not covered.

図33は2つの接続レベルがエッチングされる第2のエッチング工程の結果を図示する。特に、開口部62は酸化層36.3までエッチングされ、誘電体層28の部分64は2つの接続レベル分酸化層36.2までエッチングされる。次いで、第2のマスク38.2は除去され、層間誘電体52が図34に示すエッチングされた構造の上に堆積される。これは、配線接続領域14−1〜14−4の形成領域56.1〜56.4と接続を行うためのポリシリコン層34−1〜34−4を被覆する層間誘電体52と酸化層28、36.1、36.2、36.3を介した導電体54.1〜54.4の形成に続く。   FIG. 33 illustrates the result of a second etching step in which two connection levels are etched. In particular, opening 62 is etched to oxide layer 36.3 and portion 64 of dielectric layer 28 is etched to oxide layer 36.2 by two connection levels. The second mask 38.2 is then removed and an interlayer dielectric 52 is deposited over the etched structure shown in FIG. This is because the interlayer dielectric 52 and the oxide layer 28 covering the polysilicon layers 34-1 to 34-4 for connection to the formation regions 56.1 to 56.4 of the wiring connection regions 14-1 to 14-4 are formed. , 36.1, 36.2, 36.3 followed by formation of conductors 54.1-54.4.

図18〜24の例のように、図28〜34の例においては2つのマスク38.1、38.2は、4つの異なる接続レベル18.1〜18.4での4つの配線接続領域14.1〜14.4の形成領域56.1〜56.4にアクセスを提供するのに用いられる。本発明によれば、配線領域17はN個のマスクを用いてN回エッチングされ、各接続レベル18での配線接続領域14を作製する。配線接続領域14は、2N個の接続レベルのそれぞれの形成領域56に整合し、アクセスを提供する。再度、エッチング工程は連続番号Xの各マスクの2x−1個の接続レベルを介したエッチングプロセスを具備する。   Like the example of FIGS. 18-24, in the example of FIGS. 28-34, the two masks 38.1, 38.2 have four wiring connection regions 14 at four different connection levels 18.1 to 18.4. Used to provide access to the formation areas 56.1 to 56.4 of .1 to 14.4. According to the present invention, the wiring region 17 is etched N times using N masks to produce a wiring connection region 14 at each connection level 18. The wiring connection area 14 is aligned with the formation area 56 of each of the 2N connection levels and provides access. Again, the etching step comprises an etching process through 2x-1 connection levels of each mask with serial number X.

図35〜44は、同様の要素に言及する同様の参照番号を以て再度本発明を実施する方法の第3の例を説明する。第1のマスク38.1は上部層24と配線領域17の接続レベル18の積層部16の上に形成される。フォトレジストマスク要素40.1、40.2、40.3は図35に示すようにマスク要素40.1と40.2の間とマスク要素40.2と40.3の間に開口領域66.1と66.2を形成する。開口領域66.1、66.2の下には上部層24の部分が、上部層24の第1、第2の開口部68.1、68.2を作製する第1の接続レベル18のポリシリコン層34.1までエッチングされる。開口部68.1、68.2は第1のポリシリコン層34.1の表面部分70.1、70.2を露出する。   FIGS. 35-44 illustrate a third example of a method of practicing the invention again with like reference numbers referring to like elements. The first mask 38.1 is formed on the stacked portion 16 of the connection level 18 between the upper layer 24 and the wiring region 17. Photoresist mask elements 40.1, 40.2, 40.3 have an open area 66.between mask elements 40.1 and 40.2 and between mask elements 40.2 and 40.3 as shown in FIG. 1 and 66.2 are formed. Below the open regions 66.1, 66.2, a portion of the upper layer 24 is the first connection level 18 poly that creates the first and second openings 68.1, 68.2 of the upper layer 24. The silicon layer 34.1 is etched. Openings 68.1, 68.2 expose surface portions 70.1, 70.2 of first polysilicon layer 34.1.

図38は、第1、第2の開口部68.1、68.2の側壁の側壁材料72.1、72.2を堆積させた結果を示す。これは異なる方法で完成させることができ、例えばウエハー上にCVD若しくはスパッタリングにより窒化シリコンのような絶縁材料のブランケット層を堆積させ、側壁のスペーサーが残るところの垂直な側壁に近接した領域を除いてウエハーの水平面から材料を除去するまで異方性エッチングを行う。側壁材料72.1、72.2は表面部分70.1、70.2のそれぞれの第1の部分74.1、74.2を被覆し、表面部分70.1、70.2のそれぞれの第2の部分76.1、76.2を被覆しない。   FIG. 38 shows the result of depositing sidewall material 72.1, 72.2 on the sidewalls of the first and second openings 68.1, 68.2. This can be completed in different ways, for example by depositing a blanket layer of insulating material such as silicon nitride on the wafer by CVD or sputtering, except in the region adjacent to the vertical sidewall where the sidewall spacer remains. Anisotropic etching is performed until material is removed from the horizontal plane of the wafer. The sidewall material 72.1, 72.2 covers the first portions 74.1, 74.2 of the surface portions 70.1, 70.2, respectively, 2 parts 76.1, 76.2 are not covered.

図38の構造は、次いで、側壁材料を攻撃せずに側壁材料72.1、72.2のサイズを減らしてポリシリコン層34.2を露出するために1つの接続レベルを介して第1、第2の開口部68.1、68.2を延長させる例えば異方性の反応性イオンエッチングによりエッチングされる。図39を参照されたい。次いで、図40のように、側壁材料72.1、72.2は除去され、表面部分70.1、70.2の第1の部分74.1、74.2を露出させる。図41は第2の開口部68.2を充填する図40の構造の上の第2のマスク38.2を示す。第1の開口部68.1は、第1の部分74.1の下の第3のポリシリコン層34.3の部分78と第2の部分76.1の下の第4のポリシリコン層34.4の部分80を露出させるために、2つの接続レベルをエッチングしたものとされる。   The structure of FIG. 38 then reduces the size of the sidewall material 72.1, 72.2 without attacking the sidewall material and exposes the polysilicon layer 34.2 first through one connection level, Etching is performed by, for example, anisotropic reactive ion etching for extending the second openings 68.1 and 68.2. See FIG. 39. Then, as in FIG. 40, the sidewall material 72.1, 72.2 is removed, exposing the first portions 74.1, 74.2 of the surface portions 70.1, 70.2. FIG. 41 shows a second mask 38.2 over the structure of FIG. 40 filling the second opening 68.2. The first opening 68.1 includes a portion 78 of the third polysilicon layer 34.3 below the first portion 74.1 and a fourth polysilicon layer 34 below the second portion 76.1. It is assumed that two connection levels have been etched to expose the portion 80 of .4.

第2のマスク38.2は次いで除去され、図42の構造は図43に示されるように層間誘電体52によって被覆される。図44は、配線接続領域14−1〜14.4における形成領域56−1〜56−4に接続する導電体54−1〜54−4を形成した結果を示す。   The second mask 38.2 is then removed and the structure of FIG. 42 is covered by an interlayer dielectric 52 as shown in FIG. FIG. 44 shows a result of forming the conductors 54-1 to 54-4 connected to the formation regions 56-1 to 56-4 in the wiring connection regions 14-1 to 14.4.

図35〜44に示した方法は、特に比較的に厚い上部層24が接続レベル18の積層部16の上に用いられるときに好適である。図18〜27の例で用いたSiN層50を第2、第3の例に使用することもできる。   The method illustrated in FIGS. 35-44 is particularly suitable when a relatively thick upper layer 24 is used over the stack 16 at the connection level 18. The SiN layer 50 used in the examples of FIGS. 18 to 27 can also be used in the second and third examples.

図45は16個の接続レベル18の製法例を図示するものである。本発明によれば、16個の接続レベル18のそれぞれのために配線接続領域14は、単に4個のマスク38を用いてアクセスできる。本例では、第1のマスク38.1は、1、3、5、...とラベル付けられた8つのフォトレジストマスク要素40を有し、2、4、6、...とラベル付けられた開口部エッチング領域41に続く。本例では、各マスク要素40と領域41の各端部は1つの単位分の長手方向の寸法を有する。1つの層は第1のマスク38.1のためにエッチングされる。第2のマスク38.2は1/2、5/6、...とラベル付けられた4つのフォトレジストマスク要素を有し、3/4、7/8、...とラベル付けられた開口部エッチング領域に続き、それぞれは2つの単位分の長手方向の寸法を有する。2つの層は第2のマスク38.2を用いてエッチングされる。第3のマスク38.3は1−4、9−12とラベル付けられた2つのフォトレジストマスク要素を有し、5−8、13−16とラベル付けられた開口部エッチング領域に続き、それぞれは4つの単位分の長手方向の寸法を有する。4つの層は第3のマスク38.3を用いてエッチングされる。第4のマスク38.4は1−8とラベル付けられた1つのフォトレジストマスク要素を有し、9−16とラベル付けられた開口部エッチング領域に続き、それぞれは8つの単位分の長手方向の寸法を有する。8つの層は第4のマスク38.4を用いてエッチングされる。   FIG. 45 illustrates a manufacturing method example of 16 connection levels 18. According to the invention, for each of the 16 connection levels 18, the wiring connection area 14 can be accessed using only 4 masks 38. In this example, the first mask 38.1 has eight photoresist mask elements 40 labeled 1, 3, 5,..., Labeled 2, 4, 6,. Continuing to the opening etching area 41 formed. In this example, each mask element 40 and each end of the region 41 have a dimension in the longitudinal direction for one unit. One layer is etched for the first mask 38.1. The second mask 38.2 has four photoresist mask elements labeled 1/2, 5/6, ... and labeled 3/4, 7/8, ... Following the opening etch region, each has a longitudinal dimension of two units. The two layers are etched using the second mask 38.2. The third mask 38.3 has two photoresist mask elements labeled 1-4, 9-12, followed by an opening etch area labeled 5-8, 13-16, respectively. Has longitudinal dimensions for four units. The four layers are etched using the third mask 38.3. The fourth mask 38.4 has one photoresist mask element labeled 1-8, followed by an opening etch region labeled 9-16, each of which is 8 units long. Have the dimensions of The eight layers are etched using a fourth mask 38.4.

上述のように、xが1とされて第1のマスク38.1が使用されるとき、単一の層18がエッチングされる(2x−1=2=1)。第2のマスク38.2が使用されるとき、2つの層18がエッチングされる(2x−1=2=2)。第3のマスク38.3が使用されるとき、4つの層18がエッチングされる(2x−1=2=4)。第4のマスク38.4が使用されるとき、8つの層18がエッチングされる(2x−1=2=8)。このように、1から16の間のいくつもの接続レベル18は、1つのレベルのエッチング、2つのレベルのエッチング、4つのレベルのエッチング、及び8つのレベルのエッチングのいくつかの組み合わせを用いてアクセスできる。これについての他の思考法は、4つのマスクが十進法の1〜16に対応した4ケタの2値番号、すなわち、0000、0001、0010、...、1111を代表するものである。例えば、接続レベル18の配線接続領域14にアクセスするためには、12の接続レベルをエッチングする必要があり、それは、第3のマスク38.3(4つの接続レベルをエッチングする)と第4のマスク38.4(8つの接続レベルをエッチングする)のための開口領域41を用いて完成することができる。接続レベル18の積層部16と共に図45のマスク38.1〜38.4の使用の結果を図46に示す。従来法では、典型的には16個の異なるマスクが必要とされ、結果としてより高額な製法の出費や、耐性を得るために欠陥の可能性が増大していた。 As described above, when x is 1 and the first mask 38.1 is used, the single layer 18 is etched (2 x-1 = 2 0 = 1). When the second mask 38.2 is used, the two layers 18 are etched (2 x-1 = 2 1 = 2). When the third mask 38.3 is used, the four layers 18 are etched (2 x-1 = 2 2 = 4). When the fourth mask 38.4 is used, the eight layers 18 are etched (2 x-1 = 2 3 = 8). Thus, any number of connection levels 18 between 1 and 16 can be accessed using several combinations of one level etch, two level etch, four level etch, and eight level etch. it can. Another way of thinking about this is that the four masks represent four-digit binary numbers corresponding to decimal numbers 1 to 16, ie 0000, 0001, 0010,. For example, to access the wiring connection region 14 at connection level 18, it is necessary to etch 12 connection levels, which includes the third mask 38.3 (etching 4 connection levels) and the fourth It can be completed with the opening area 41 for the mask 38.4 (etching 8 connection levels). FIG. 46 shows the result of using the masks 38.1 to 38.4 of FIG. Conventional methods typically require 16 different masks, resulting in increased cost of manufacturing and increased potential for defects to achieve resistance.

図45、46の例は、形成領域56と整合する配線接続領域14の継続的で開口工程領域をもたらす。図47は4つのマスク38が、各配線接続領域14と接続領域14、16に近接した全高境界の集積部84の間の全高のダミー集積部82を有する16個の接続レベル18の集積部16を作製するように構成されている例を示す。これはどこでもダミー集積部82を作製しようとすると各マスク38にダミーマスク領域86を提供することで得られるものである。本例では、各配線接続領域14の間にダミー集積部82が配設される。しかしながら、いくつかの例では、1つ若しくはそれ以上のダミー集積部82を除くようにすることもできる。また、ダミー集積部82の長手方向の寸法も同じである必要はない。   The example of FIGS. 45 and 46 provides a continuous and open process area of the wiring connection area 14 that is aligned with the formation area 56. FIG. 47 shows 16 connection level 18 integrated portions 16 in which four masks 38 have a total height dummy integrated portion 82 between each interconnect connection region 14 and an integrated portion 84 at the total height boundary adjacent to the connection regions 14, 16. An example is shown that is configured to fabricate. This is obtained by providing the dummy mask region 86 for each mask 38 when the dummy integrated portion 82 is to be produced anywhere. In this example, a dummy integrated portion 82 is disposed between each wiring connection region 14. However, in some examples, one or more dummy integration portions 82 may be omitted. Further, the dimension in the longitudinal direction of the dummy accumulation portion 82 need not be the same.

マスク38は各マスクでエッチングされる接続レベル18の番号の順に使用される必要はない。すなわち、マスク38.2はマスク38.1の前に使用することもできる。しかしながら、マスクはエッチングされる接続レベルの番号の昇順に使用されることが好ましく、これは、より大きなプロセス窓のため、1つの接続レベルをエッチングするのに使用されるマスクが最初で、2つの接続レベルをエッチングするのに使用されるマスクが2番目で、となっているからである。   The masks 38 need not be used in the order of the number of connection levels 18 etched with each mask. That is, the mask 38.2 can be used before the mask 38.1. However, the masks are preferably used in ascending order of the number of connection levels to be etched, because this is a larger process window, the mask used to etch one connection level is first, This is because the mask used to etch the connection level is second.

図47の例では、ダミーマスク領域86は、結果としてのダミー集積部82が全高のダミー集積部となるように各マスク38の対応する位置に配設される。図24の薄いカラム部48のような部分高さのダミー集積部は、1つ若しくはそれ以上、しかし全てではないマスク38の対応する位置にダミーマスク領域38を形成することで作製することができる。   In the example of FIG. 47, the dummy mask region 86 is disposed at a corresponding position of each mask 38 such that the resulting dummy integrated portion 82 becomes a full height dummy integrated portion. 24 can be fabricated by forming dummy mask regions 38 at corresponding positions on one or more, but not all, masks 38, such as the thin column portion 48 of FIG. .

図17〜44に関してN=2として且つ図45〜47に関してN=4として言及して説明しているが、マスクの数は3以外でもよく、Nは4よりも大きくても良い。N個のマスクの組は、配線接続領域の2N個のレベルを作製するのに使用することができ、また配線接続領域の2N個のレベルまでの及びそれを含んで作製することにも使用することができる。例えば、Nが4に等しいとき、4つのマスクを配線接続領域の16のレベルよりも少ないレベル、例えば13、14、15のレベルを配線接続領域のレベルを作製するのに使用することができる。   17 to 44 is described with reference to N = 2 and FIGS. 45 to 47 with reference to N = 4. However, the number of masks may be other than 3, and N may be larger than 4. A set of N masks can be used to create 2N levels of wire connection regions, and can also be used to make up to and including 2N levels of wire connection regions. be able to. For example, when N is equal to 4, four masks can be used to create a level of the wiring connection region that is less than 16 levels of the wiring connection region, eg, 13, 14, 15 levels.

本発明は上述の好適な実施形態と例への言及によって説明されているが、これらの例は限定する意味あいよりもむしろ説明することを意図したものであることを理解すべきである。変形例や組み合わせ例は当業者には容易に発生するものであって、これら変形例や組み合わせ例は本発明の要旨の内であって、続く請求の範囲内のものである。   Although the present invention has been described by reference to the preferred embodiments and examples described above, it should be understood that these examples are intended to be described rather than in a limiting sense. Modifications and combination examples are easily generated by those skilled in the art, and these modification examples and combination examples are within the scope of the present invention and are within the scope of the following claims.

いかなる及び全ての特許、特許出願、及び上記言及された印刷された刊行物の開示内容はここに当該言及により包摂されるものとする。   The disclosures of any and all patents, patent applications, and printed publications referred to above are hereby incorporated by reference.

Claims (27)

配線領域に接続レベルの積層部を有する3次元積層集積回路装置に、前記接続レベルで形成領域と整合され且つ露出する配線接続領域を形成するのに用いられる方法であって、当該方法は、
前記接続レベルの積層部で配線接続領域の2のN乗(2)個レベルまでを作成し含むN個のエッチングマスクのセットを使用し、ここで各マスクはマスクとエッチング領域を有し、Nは少なくとも2である整数であり、Xはマスクに付与される連続番号で、1つのマスクがX=1であり、他の1つのマスクがX=2であり、X=Nまで付与され、
前記配線領域の接続レベルの積層部の上に重なる上部層の少なくとも一部を除去し、
表面層からそれぞれ接続レベルまで延長される接続開口部を選択的に形成するために前記マスクを使用してN回の配線領域のエッチングを行い、ここで前記接続開口部は2のN乗(2)個の接続レベルのそれぞれでの形成領域に整合されアクセスを提供するものとされ、
前記エッチングの工程は連続番号Xの各マスクの2X−1乗(2X−1)個の接続レベルまでをエッチングし、
導電体が前記接続開口部を介して前記接続レベルの形成領域に接続するように形成され得ることを特徴とする方法。
A method used to form a wiring connection region that is aligned with and exposed to a formation region at the connection level in a three-dimensional stacked integrated circuit device having a connection level stacked portion in the wiring region, the method comprising:
Using a set of N etching masks that create and include up to 2 N (2 N ) levels of wiring connection regions in the connection level stack, where each mask has a mask and an etching region; N is an integer that is at least 2, X is a sequential number assigned to the mask, one mask is X = 1, the other one is X = 2, and X = N,
Removing at least part of the upper layer overlying the connection level stack of the wiring region;
In order to selectively form connection openings extending from the surface layer to the connection level, the wiring region is etched N times using the mask, where the connection openings are 2 N (2 N ) shall be aligned to provide access to the formation area at each of the connection levels,
The etching process etches up to 2X-1 power (2 X-1 ) connection levels of each mask of serial number X,
A method wherein a conductor can be formed to connect to the connection level formation region via the connection opening.
前記請求項1記載の方法であって、
さらにビアパターン表面を定めるため充填材料を前記開口部に与え、
前記充填材料を介してビア部を開口して各接続レベルの形成領域を露出させ、
前記ビア部内に導電材料を積層させることを特徴とする方法。
The method of claim 1, comprising:
Furthermore, in order to define the via pattern surface, a filling material is given to the opening,
Opening the via portion through the filling material to expose the formation region of each connection level,
A method of laminating a conductive material in the via portion.
請求項1記載の方法であって、前記アクセス工程は少なくとも前記マスクの1つにダミーマスク領域を有するマスクを以て実施されることを特徴とする方法。 The method of claim 1, wherein the accessing step is performed with a mask having a dummy mask region in at least one of the masks. 請求項1記載の方法であって、前記アクセス工程は少なくとも前記マスクのいくつかの対応する位置にダミーマスク領域を有するマスクを以て実施されることを特徴とする方法。 The method of claim 1, wherein the accessing step is performed with a mask having dummy mask regions at least at some corresponding positions of the mask. 請求項1記載の方法であって、前記アクセス工程は前記マスクのそれぞれの対応する位置に少なくとも1つのダミーマスク領域を有するマスクを以て実施されることを特徴とする方法。 2. The method of claim 1, wherein the accessing step is performed with a mask having at least one dummy mask region at each corresponding position of the mask. 請求項1記載の方法であって、前記アクセス工程は少なくとも4に等しいNで実施されることを特徴とする方法。 The method of claim 1, wherein the accessing step is performed with N equal to at least four. 請求項1記載の方法であって、前記実施工程は連続番号Xの順に実施されることを特徴とする方法。 The method according to claim 1, wherein the performing steps are performed in the order of a serial number X. 請求項1記載の方法であって、前記除去工程は配線領域を露出させる追加マスクを用いて実施されることを特徴とする方法。 2. The method according to claim 1, wherein the removing step is performed using an additional mask that exposes a wiring region. 請求項1記載の方法であって、前記除去工程は配線領域でのブランケットエッチング工程を用いて実施されることを特徴とする方法。 The method according to claim 1, wherein the removing step is performed using a blanket etching step in a wiring region. 請求項1記載の方法であって、前記除去工程では第1の接続レベルの上部表面部を露出させる上部層に側壁が部分的に境とされる開口部が形成され、
前記配線領域のエッチング工程では、
前記上部表面部の第2の部分は側壁材料なしのままで、前記開口部の側壁上および前記上部表面部の第1の部分の上には側壁材料が積層され、
前記上部表面部の前記第2の部分を介して前記開口部を拡げて下部の接続レベルの上面へのアクセスを提供し、
側壁材料の少なくともいくつかが除去されて上部表面部の第1の部分のいくつかが露出され、前記第1と前記下部の接続レベルの形成領域に整合され且つアクセスを提供する配線接続領域を形成し、
前記側壁材料がN個のエッチングマスクの1つとして活用されることを特徴とする方法。
The method according to claim 1, wherein in the removing step, an opening part of which a sidewall is partially bounded is formed in the upper layer exposing the upper surface part of the first connection level,
In the etching process of the wiring region,
A second portion of the upper surface portion is left without a sidewall material, and a sidewall material is laminated on the sidewall of the opening and on the first portion of the upper surface portion,
Expanding the opening through the second portion of the upper surface to provide access to the upper surface of the lower connection level;
At least some of the sidewall material is removed to expose some of the first portion of the upper surface to form a wiring connection region that is aligned with and provides access to the first and lower connection level formation regions. And
The method wherein the sidewall material is utilized as one of N etching masks.
請求項10記載の方法であって、前記側壁材料の除去工程は前記形成領域を露出させるように実施されることを特徴とする方法。 12. The method of claim 10, wherein the sidewall material removal step is performed to expose the formation region. 請求項10記載の方法であって、前記側壁材料の除去工程は前記側壁材料の実質的に全てを除去することで実施されることを特徴とする方法。 11. The method of claim 10, wherein the sidewall material removal step is performed by removing substantially all of the sidewall material. 請求項10記載の方法であって、前記開口部形成工程は上部層である層に対して実施され、選択された接続レベルは第1の接続レベルであることを特徴とする方法。 11. The method of claim 10, wherein the opening forming step is performed on a layer that is an upper layer, and the selected connection level is a first connection level. 請求項1記載の方法であって、前記除去工程では各開口部での第1の接続レベルの上部表面部を露出させる上部層に第1及び第2の開口部が形成され、
前記配線領域のエッチング工程では、
前記各上部表面部の第2の部分は側壁材料なしのままで、前記開口部の側壁上および前記上部表面部の上には側壁材料が積層され、
前記上部表面部の前記第2の部分を介してそれぞれ前記第1及び第2の開口部を拡げて各開口部で第2の接続レベルの上面を露出させ、
側壁材料の少なくともいくつかが除去されて上部表面部の第1の部分のいくつかが露出され、配線接続領域を前記第2の開口部に形成し、前記第2の開口部の該配線接続領域は前記第1と前記第2の接続レベルの形成領域に整合され且つアクセスを提供するものとされ、
さらに前記第1及び前記第2の接続レベルを介して上部表面部の露出された前記第1の部分から第1の開口部を拡げて第3の接続レベルの上面を露出させ、且つ前記第2及び前記第3の接続レベルを介して第2の接続レベルの露出された上面から第1の開口部を拡げて第4の接続レベルの上面を露出させ、前記第1の開口部の該配線接続領域は前記第3及び第4の接続レベルにおける形成領域に整合され且つアクセスを提供するものとされ、
前記側壁材料がN個のエッチングマスクの1つとして活用されることを特徴とする方法。
The method according to claim 1, wherein in the removing step, first and second openings are formed in an upper layer exposing an upper surface portion of a first connection level in each opening,
In the etching process of the wiring region,
A second portion of each upper surface portion is left without a sidewall material, and a sidewall material is laminated on the sidewall of the opening and on the upper surface portion,
Expanding each of the first and second openings through the second portion of the upper surface portion to expose the upper surface of the second connection level at each opening;
At least some of the sidewall material is removed to expose some of the first portion of the upper surface portion, forming a wiring connection region in the second opening, and the wiring connection region of the second opening Is aligned with and provides access to the formation regions of the first and second connection levels;
Further, the first opening is expanded from the exposed first portion of the upper surface portion through the first and second connection levels to expose the upper surface of the third connection level, and the second And the first opening is expanded from the exposed upper surface of the second connection level via the third connection level to expose the upper surface of the fourth connection level, and the wiring connection of the first opening Regions are aligned with and provide access to the formation regions at the third and fourth connection levels;
The method wherein the sidewall material is utilized as one of N etching masks.
配線領域を有するタイプの3次元積層集積回路装置のための配線領域の接続レベルの積層部での形成領域に電気的な接続を配設する方法であって、前記配線領域は上部層と該上部層の下に少なくとも第1、第2、第3、及び第4の接続レベルの積層部を有し、前記方法は、
上部層に少なくとも第1及び第2の開口部が形成され、各開口部は前記第1の接続レベルの表面部を露出させ、前記第1及び第2の開口部は部分的には上部層側壁で境界が形成され、
前記表面部の第2の部分は側壁材料なしのままで、前記第1及び第2の開口部の側壁上および前記表面部のそれぞれの第1の部分上には側壁材料が積層され、
前記表面部の前記第2の部分を介してそれぞれ前記第1及び第2の開口部を拡げて前記第1及び第2の開口部のそれぞれで前記第2の接続レベルの表面を露出させ、
前記各開口部の側壁材料の少なくともいくつかが除去されて前記各開口部の表面部の第1の部分のいくつかが露出され、配線接続領域を前記第2の開口部に形成し、前記第2の開口部の該配線接続領域は前記第1と前記第2の接続レベルの形成領域に整合され、
さらに前記第1及び前記第2の接続レベルを介して表面部の露出された前記第1の部分から第1の開口部を拡げて前記第3の接続レベルの表面を露出させ、且つ前記第2及び前記第3の接続レベルを介して前記第2の接続レベルの露出された表面から前記第1の開口部を拡げて前記第4の接続レベルの表面を露出させ、前記第1の開口部の該配線接続領域は前記第3及び第4の接続レベルにおける形成領域に整合され、
前記第1、第2、第3、及び第4の接続レベルの形成領域に導電体を形成することを特徴とする方法。
A method of arranging electrical connection in a formation region in a connection portion of a connection region of a wiring region for a type of three-dimensional stacked integrated circuit device having a wiring region, wherein the wiring region includes an upper layer and the upper layer Having a stack of at least first, second, third and fourth connection levels below the layer, the method comprising:
At least first and second openings are formed in the upper layer, each opening exposes a surface portion of the first connection level, and the first and second openings are partially upper layer sidewalls. A boundary is formed,
A second portion of the surface portion remains without a sidewall material, and a sidewall material is laminated on the sidewalls of the first and second openings and on the respective first portions of the surface portion,
Expanding the first and second openings, respectively, through the second portion of the surface portion to expose the surface of the second connection level at each of the first and second openings;
At least some of the sidewall material of each opening is removed to expose some of the first portion of the surface of each opening to form a wiring connection region in the second opening, The wiring connection region of the two openings is aligned with the formation region of the first and second connection levels;
Further, the first opening is extended from the exposed first portion of the surface through the first and second connection levels to expose the surface of the third connection level, and the second And extending the first opening from the exposed surface of the second connection level through the third connection level to expose the surface of the fourth connection level, and The wiring connection region is aligned with the formation region at the third and fourth connection levels;
Forming a conductor in the formation region of the first, second, third, and fourth connection levels;
請求項15記載の方法であって、前記導電体の形成工程ではさらに
ビアパターン表面を定めるため充填材料を前記開口部に与え、
前記充填材料を介してビア部を開口して各接続レベルの形成領域を露出させ、
前記ビア部内に導電材料を積層させることを特徴とする方法。
The method according to claim 15, wherein in the step of forming the conductor, a filling material is further applied to the opening to define a via pattern surface,
Opening the via portion through the filling material to expose the formation region of each connection level,
A method of laminating a conductive material in the via portion.
請求項15記載の方法であって、前記第1及び第2の開口部の形成工程は、前記第1の接続レベルの上面部を露出するように実施され、さらに拡張工程では前記第3及び第4の接続レベルの形成領域を露出するように実施されることを特徴とする方法。 16. The method according to claim 15, wherein the forming step of the first and second openings is performed so as to expose an upper surface portion of the first connection level, and further, in the expanding step, the third and second openings are formed. 4. A method which is carried out so as to expose a formation region of four connection levels. 3次元積層集積回路装置のための配線領域の接続レベルの積層部での形成領域に整合する配線接続領域を形成するのに用いられるマスクの組であって、前記接続レベルの積層部は上部層に被覆され、該マスクの組は、
N個のエッチングマスクの組を有し、前記各マスクはマスクとエッチング領域を有し、該エッチング領域は3次元積層集積回路装置の配線領域の2のN−1乗(2N−1)個の接続レベルまでの且つ含んだ形成領域と整合する配線接続領域を形成するのに用いられ、Nは少なくとも3である整数であり、Xはマスクに付与される連続番号で、1つのマスクがX=1であり、他の1つのマスクがX=2であり、X=Nまで付与されてなることを特徴とするマスクの組。
A set of masks used to form a wiring connection region that matches a formation region in a connection portion of a connection area of a wiring region for a three-dimensional stacked integrated circuit device, wherein the connection portion stack portion is an upper layer And the set of masks is
A set of N etching masks, each mask having a mask and an etching region, and the etching region is a power of 2 N-1 (2 N-1 ) wiring regions of the three-dimensional stacked integrated circuit device; N is an integer that is at least 3, X is a sequential number assigned to the mask, and one mask is X = 1, the other mask is X = 2, and X = N. A set of masks.
請求項18記載のマスクの組であって、前記前記側壁材料がN個のエッチングマスクの1つとして活用されることを特徴とするマスクの組。 19. The mask set of claim 18, wherein the sidewall material is utilized as one of N etching masks. 請求項18記載のマスクの組であって、前記エッチングマスクは少なくとも1つの前記エッチングマスク上のダミーマスク領域を有することを特徴とするマスクの組。 19. The mask set of claim 18, wherein the etching mask has at least one dummy mask region on the etching mask. 請求項18記載のマスクの組であって、前記エッチングマスクは、いくつかの前記エッチングマスクの対応する位置にダミーマスク領域を有することを特徴とするマスクの組。 19. The mask set according to claim 18, wherein the etching mask has a dummy mask region at a position corresponding to some of the etching masks. 請求項18記載のマスクの組であって、前記エッチングマスクは前記エッチングマスクのそれぞれの対応する位置に少なくとも1つのダミーマスク領域を有することを特徴とするマスクの組。 19. The mask set of claim 18, wherein the etching mask has at least one dummy mask region at a corresponding position of the etching mask. 請求項18記載のマスクの組であって、選択されたエッチングマスクのエッチング領域の長手方向の寸法はほぼ等しいことを特徴とするマスクの組。 19. A mask set according to claim 18, wherein the longitudinal dimensions of the etching regions of the selected etching mask are substantially equal. 請求項18記載のマスクの組であって、前記マスクとエッチング領域は長手方向の寸法を有し、前記マスクと選択されたマスクのエッチング領域は長手方向の寸法が互いにほぼ等しいことを特徴とするマスクの組。 19. The mask set of claim 18, wherein the mask and the etched region have a longitudinal dimension, and the etched region of the selected mask and the selected mask have substantially the same longitudinal dimension. A set of masks. 請求項18記載のマスクの組であって、前記マスクとエッチング領域は長手方向の寸法を有し、前記マスクと全部のマスクのエッチング領域は長手方向の寸法が互いにほぼ等しいことを特徴とするマスクの組。 19. The mask set of claim 18, wherein the mask and the etched region have longitudinal dimensions, and the mask and the etched regions of all masks have substantially the same longitudinal dimension. Pairs. 請求項18記載のマスクの組であって、Nは4に等しい若しくはそれ以上であることを特徴とするマスクの組。 19. A mask set according to claim 18, wherein N is equal to or greater than four. 3次元積層集積回路装置のための配線領域の接続レベルの積層部での形成領域に整合する配線接続領域を形成するのに用いられるマスクの組であって、該マスクの組は、
N個のエッチングマスクの組を有し、前記各マスクはマスクとエッチング領域を有し、該エッチング領域は3次元積層集積回路装置の配線領域の2のN乗(2)個の接続レベルまでの且つ含んだ形成領域と整合する配線接続領域を形成するのに用いられ、Nは少なくとも2である整数であり、Xはマスクに付与される連続番号で、1つのマスクがX=1であり、他の1つのマスクがX=2であり、X=Nまで付与されてなることを特徴とするマスクの組。
A set of masks used to form a wiring connection region that matches a formation region in a stacked portion of a connection level of a wiring region for a three-dimensional stacked integrated circuit device, the mask set comprising:
A set of N etching masks, each mask having a mask and an etching region, and the etching region up to 2 N (2 N ) connection levels of the wiring region of the three-dimensional stacked integrated circuit device And N is an integer that is at least 2, X is a sequential number assigned to the mask, and one mask is X = 1. A set of masks, wherein another mask is X = 2 and X = N.
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