JP2017525128A - シリコンダイの相互接続スタック内の埋め込みメモリ - Google Patents
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- H01L23/5226—Via connections in a multilevel interconnection structure
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- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/0688—Integrated circuits having a three-dimensional layout
- H01L27/0694—Integrated circuits having a three-dimensional layout comprising components formed on opposite sides of a semiconductor substrate
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
- H10B61/20—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices comprising components having three or more electrodes, e.g. transistors
- H10B61/22—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices comprising components having three or more electrodes, e.g. transistors of the field-effect transistor [FET] type
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/01—Manufacture or treatment
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/10—Magnetoresistive devices
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/80—Constructional details
- H10N50/85—Magnetic active materials
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- H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
- H01L2221/67—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L2221/68304—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
- H01L2221/6835—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support used as a support during build up manufacturing of active devices
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- H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L2221/68304—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
- H01L2221/68363—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support used in a transfer process involving transfer directly from an origin substrate to a target substrate without use of an intermediate handle substrate
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- H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
- H01L2223/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
- H01L2223/64—Impedance arrangements
- H01L2223/66—High-frequency adaptations
- H01L2223/6661—High-frequency adaptations for passive devices
- H01L2223/6677—High-frequency adaptations for passive devices for antenna, e.g. antenna included within housing of semiconductor device
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/0401—Bonding areas specifically adapted for bump connectors, e.g. under bump metallisation [UBM]
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/05541—Structure
- H01L2224/05548—Bonding area integrally formed with a redistribution layer on the semiconductor or solid-state body
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/0556—Disposition
- H01L2224/05568—Disposition the whole external layer protruding from the surface
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/16227—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bond pad of the item
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/93—Batch processes
- H01L2224/94—Batch processes at wafer-level, i.e. with connecting carried out on a wafer comprising a plurality of undiced individual devices
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- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
- H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
- H01L2225/06517—Bump or bump-like direct electrical connections from device to substrate
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- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
- H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
- H01L2225/06572—Auxiliary carrier between devices, the carrier having an electrical connection structure
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49827—Via connections through the substrates, e.g. pins going through the substrate, coaxial cables
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/538—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
- H01L23/5389—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates the chips being integrally enclosed by the interconnect and support structures
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
- H01L23/64—Impedance arrangements
- H01L23/66—High-frequency adaptations
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- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L24/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
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- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L24/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
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- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L24/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
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- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L25/0657—Stacked arrangements of devices
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
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- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/14—Integrated circuits
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
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- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/156—Material
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- H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
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Abstract
複数の第1の相互接続および複数の第2の相互接続を複数の回路デバイスを含む集積回路デバイスレイヤの異なる側に形成する段階を備え、上記複数の第1の相互接続および上記複数の第2の相互接続の各々を形成する段階は、複数のメモリデバイスをそれらの中に埋め込む段階を含む、方法である。複数の回路デバイスを含む集積回路デバイスレイヤの異なる側に、複数の第1の相互接続および複数の第2の相互接続を含む基板を備え、上記複数の第1の相互接続および上記複数の第2の相互接続の各々は、それらの中に埋め込まれた複数のメモリデバイスを含む、装置である。
Description
本願は集積回路に関し、より具体的にはモノリシック三次元集積回路に関する。
モノリシック集積回路(IC)は一般に、シリコンウェハ等のプレーナ型基板の上方に製造された金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)等の複数のトランジスタを含む。MOSFETゲートの寸法が現在20nm未満であり、IC寸法の横方向のスケーリングがますます難しくなっている。デバイスサイズは縮小の一途をたどるので、標準的なプレーナ型スケーリングを継続することは非実用的となる時が来るであろう。この変革点はとてつもない大容量、量子ベースの変動性、相互接続の継続的なスケーリングに伴う相互接続の抵抗率、および相互接続ラインおよびビアのためのリソグラフィー処理といった経済的または物理的なものに起因する可能性がある。通常、垂直スケールと呼ばれる三次元でのデバイスの積層、すなわち三次元(3D)統合はより高密度なトランジスタに向かう有望な道である。
集積回路(IC)並びにICを形成および使用する方法が開示される。一実施形態において、モノリシック三次元(3D)IC並びにその製造および使用方法が開示され、それらは一実施形態において限定はされないが、相互接続領域内に配置される抵抗変化型メモリ(ReRAM)、スピントランスファートルク(STT)‐MRAM等の磁気抵抗RAM(MRAM)、相変化メモリまたは他のメモリデバイスを始めとするメモリを含む。典型的には、モノリシック3D ICは、集積回路デバイスレイヤの異なる側に複数の第1の相互接続および複数の第2の相互接続を含み、複数のメモリデバイスが複数の第1の相互接続および複数の第2の相互接続のうちの少なくとも一方に埋め込まれている。複数のメモリデバイスは、複数の第1の相互接続および複数の第2の相互接続の各々並びにデバイスレイヤ内の複数の回路デバイスの各々に連結される。一実施形態において、複数のメモリデバイスはデバイスレイヤの片側における細かいピッチの複数の相互接続に接続され、デバイスレイヤ内の複数の回路デバイスからデバイスレイヤのもう一方の側におけるより厚い複数の相互接続までゲートされるように、複数の第1の相互接続と複数の第2の相互接続との寸法は異なる。当該構成により、高密度のメモリに加え、デバイスレイヤの領域をメモリ以外の回路のために開放することも可能にする。
以下の詳細な説明において、例示的な実装に係る様々な態様が、当業者が他の当業者に自分の研究内容を伝えるべく一般に用いられる用語を使用して記載される。しかしながら、記載された態様のうちのいくつかのみで、実施形態は実施可能であることが当業者には明らかであろう。例示的な実装について完全な理解を供すべく、説明目的として特定の数、材料、および構成が記載されている。しかしながら、これら具体的な詳細がなくても、実施形態は実施可能であることが当業者には明らかであろう。例示的な実装を不明瞭にしないよう、他の例において、周知の特徴は省略または簡略化されている。
本明細書に記載される実施形態の理解に最も寄与する態様で、様々な処理が複数の別個の処理として順番に記載されるだろう。しかしながら、記載の順序は、これらの処理が必ず順序に依存することを示唆するものとして解釈されるべきではない。特に、これらの処理は提示の順序で実行される必要はない。
実装形態は、半導体基板等の基板上に形成され、または基板上で実行されてよい。一実装において、半導体基板はバルクシリコンまたはシリコンオンインシュレータ(silicon−on−insulator)基礎構造を使用して形成された結晶基板であってよい。他の複数の実装において、半導体基板は代替の材料を使用して形成されてよく、代替の材料はシリコンと組み合わされても組み合わされなくてもよく、そのようなものとしては、限定ではないがゲルマニウム、アンチモン化インジウム、テルル化鉛、ヒ化インジウム、リン化インジウム、ガリウムヒ素、インジウムガリウムヒ素、アンチモン化ガリウム、またはIII−V族若しくはIV族材料の他の組み合わせが含まれる。基板を形成し得る少数の材料の例がここに記載されるものの、半導体デバイスが構築され得る基礎として機能し得る任意の材料は本発明の精神および範囲内に属する。
金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFETまたは単にMOSトランジスタ)等、本明細書に後に特記される複数のデバイスレイヤ内にあるもののような複数のトランジスタが基板上に製造されてよい。様々な実装において、MOSトランジスタはプレーナ型トランジスタ、縦型積層トランジスタを含む非プレーナ型トランジスタ、またはそれら両方の組み合わせであってよい。非プレーナ型トランジスタとしては、ダブルゲート型トランジスタおよびトライゲート型トランジスタ等のFinFETトランジスタ、並びにナノリボンおよびナノワイヤトランジスタ等のラップアラウンド型ゲートトランジスタまたはオールアラウンド型ゲートトランジスタが挙げられる。本明細書に記載の実装はプレーナ型トランジスタのみを示す可能性があるものの、非プレーナ型トランジスタを使用しても実施形態は実行可能であることに留意されたい。
各MOSトランジスタは、ゲート誘電体レイヤおよびゲート電極レイヤの少なくとも2つのレイヤで形成されるゲートスタックを含む。ゲート誘電体レイヤは1つのレイヤまたは複数のレイヤのスタックを含んでよい。1または複数のレイヤは、酸化シリコン、二酸化シリコン(SiO2)および/または高誘電率の誘電材料を含んでよい。高誘電率の誘電材料は、ハフニウム、シリコン、酸素、チタン、タンタル、ランタン、アルミニウム、ジルコニウム、バリウム、ストロンチウム、イットリウム、鉛、スカンジウム、ニオブ、および亜鉛等の元素を含んでよい。ゲート誘電体レイヤに使用され得る高誘電率材料の例としては限定ではないが、酸化ハフニウム、ケイ酸ハフニウム、酸化ランタン、アルミニウム酸ランタン、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化タンタル、酸化チタン、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、タンタル酸鉛スカンジウム、およびニオブ酸亜鉛鉛が含まれる。いくつかの実施形態において、高誘電率材料が使用される場合、その品質を上げるために、アニール処理がゲート誘電体レイヤに行われてよい。
ゲート電極レイヤはゲート誘電体レイヤに形成され、トランジスタをPMOSトランジスタまたはNMOSトランジスタにするかどうかに応じ、ゲート電極レイヤは少なくとも1つのP型仕事関数の金属またはN型仕事関数の金属で構成されてよい。いくつかの実装において、ゲート電極レイヤは2または2より多い金属レイヤのスタックで構成されてよく、1または複数の金属レイヤは仕事関数金属レイヤであり、少なくとも1つの金属レイヤは金属充填レイヤである。
PMOSトランジスタについては、ゲート電極に使用され得る金属としては限定ではないが、ルテニウム、パラジウム、プラチナ、コバルト、ニッケル、および例えば酸化ルテニウム等の導電性金属酸化物が含まれる。P型金属レイヤは、約4.9eVから約5.2eVの間の仕事関数を持つPMOSゲート電極の形成を可能にするであろう。NMOSトランジスタについては、ゲート電極に使用され得る金属としては限定ではないが、ハフニウム、ジルコニウム、チタン、タンタル、アルミニウム、これらの金属の合金、並びに炭化ハフニウム、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、および炭化アルミニウム等、これらの金属の炭化物が含まれる。N型金属レイヤは、約3.9eVから約4.2eVの間の仕事関数を持つNMOSゲート電極の形成を可能にするであろう。
いくつかの実装において、ゲート電極は、基板の表面に対し実質的に平行な底部および基板の上面に対し実質的に垂直な2つの側壁部を有する「U」字形構造で構成されてよい。別の実装においては、ゲート電極を形成する金属レイヤのうちの少なくとも1つは単に、基板の上面に対し実質的に平行で、基板の上面に対し実質的に垂直な複数の側壁部を含まないプレーナ型レイヤであってよい。さらなる複数の実装において、ゲート電極はU字形構造およびプレーナ型の非U字形構造の組み合わせで構成されてよい。例えば、ゲート電極は1または複数のプレーナ型の非U字形レイヤ上に形成された1または複数のU字形金属レイヤで構成されてよい。
いくつかの実装において、ゲートスタックを囲む側壁スペーサの1つのペアがゲートスタックの異なる側に形成されてよい。これら側壁スペーサは、窒化シリコン、酸化シリコン、炭化シリコン、炭素がドープされた窒化シリコン、および酸窒化シリコン等の材料から形成されてよい。側壁スペーサを形成するための処理は当該技術分野において周知であり、一般的には堆積およびエッチング処理段階を含む。代替的な実装においては、側壁スペーサの複数のペアが使用されてよく、例えば側壁スペーサの2つのペア、3つのペア、または4つのペアがゲートスタックの異なる側に形成されてよい。
当該技術分野において周知であるように、各MOSトランジスタのゲートスタックに隣接するソースドレイン領域が基板内に形成される。ソースドレイン領域は一般的に、注入/拡散処理またはエッチング/堆積処理のいずれかを使用して形成される。前者の処理では、ホウ素、アルミニウム、アンチモン、リンまたはヒ素等のドーパントが基板にイオン注入され、ソースドレイン領域が形成されてよい。ドーパントを活性化させ、ドーパントを基板のさらに奥に拡散させるアニール処理が通常、イオン注入処理の後に続く。後者の処理では、ソースドレイン領域の位置にリセスを形成すべく、基板はまずエッチングされてよい。次にエピタキシャル堆積処理が行われてよく、ソースドレイン領域を製造するために使用される材料でリセスを埋める。いくつかの実装において、ソースドレイン領域は、シリコンゲルマニウムまたは炭化ケイ素等のシリコン合金を使用して製造されてよい。いくつかの実装において、エピタキシャル堆積シリコン合金は、ホウ素、ヒ素またはリン等のドーパントを用いてインサイチュにドープされてよい。さらなる複数の実施形態において、ソースドレイン領域は、ゲルマニウムまたはIII−V族材料または合金等の1または複数の代替的な半導体材料を使用して形成されてよい。さらなる複数の実施形態において、金属および/または合金の1または複数のレイヤが使用され、ソースドレイン領域が形成されてよい。
1または複数の層間絶縁膜(ILD)がMOSトランジスタの上方に堆積される。当該ILDレイヤは、低誘電率誘電材料等、集積回路構造でのその適用で知られる誘電材料を使用して形成されてよい。使用され得る誘電材料の例としては限定ではないが、二酸化ケイ素(SiO2)、炭素ドープ酸化物(CDO)、窒化ケイ素、パーフルオロシクロブタンまたはポリテトラフルオロエチレン、フルオロケイ酸塩ガラス(FSG)等の有機ポリマー、およびシルセスキオキサン、シロキサンまたは有機ケイ酸塩ガラス等の有機シリケートが含まれる。ILDレイヤは、それらの誘電率をさらに下げるために、複数の孔またはエアギャップを含んでよい。
図1は、相互接続領域内に埋め込まれた複数のメモリデバイスを含むモノリシック3D ICの一実施形態を示す。図1を参照すると、構造100は、例えば単結晶半導体基板(例えば、単結晶シリコン)である基板110を含む。基板110は、この実施形態において複数のデバイス125(例えば、複数のトランジスタデバイス)を含むデバイスレイヤ120を含む。一実施形態において、複数のデバイス125は、さらに高い電圧範囲のデバイスよりもさらに高ピッチでデバイスレイヤに一般的に配置可能なFinFETまたは他の小型のフォームファクタデバイス等の論理デバイスを始めとする、最先端の低電力範囲の典型的な高速デバイスである。
図1に示される実施形態においては、デバイスレイヤ120は複数の第1の相互接続130と複数の第2の相互接続150との間に配置される。一実施形態において、デバイスレイヤ120内の1または複数のデバイスは、複数の第1の相互接続130および複数の第2の相互接続150に関連付けられた複数の相互接続のうちの一方または両方に接続される。一実施形態において、複数の第1の相互接続130は、例えばデバイスレイヤ120内の複数のデバイス(デバイス125)に関連付けられた電気負荷のインピーダンスに適応(例えばインピーダンスの整合)するために選択された寸法を有する。図1は、複数のコンタクト132を介して複数の第1の相互接続130の各々に接続される、デバイスレイヤ120の複数のデバイスの各々を示す。一実施形態において、複数の第2の相互接続150は、複数の第1の相互接続に係る複数の相互接続と同様に寸法設定された複数の相互接続、および複数の第1の相互接続より大きい(例えば、より厚い)寸法を有する複数の相互接続を含む。図1は、複数の第1の相互接続130に係る複数の相互接続に類似する寸法を有する複数の相互接続1505、および複数の第1の相互接続の各々の寸法より大きい寸法を有する複数の相互接続1506を示す。典型的に、複数の第1の相互接続130に係る複数の相互接続は、ゲートピッチの少なくとも約0.67倍の厚みを有し、複数の第2の相互接続150に係る複数の相互接続1506は、複数の第1の相互接続130の厚みの約100〜1000倍より大きい厚みを有する。一実施形態において、複数の相互接続1505は、複数のコンタクト152を介してデバイスレイヤ120の複数のデバイスに接続される。
図1中の構造100は、複数の第1の相互接続130内に埋め込まれた複数のメモリデバイスも含む。図1は、例えば、ReRAM、MRAM、相変化または他のデバイスタイプのメモリデバイス160を示す。一実施形態において、複数のメモリデバイスの各々は、片側において複数の第1の相互接続130の各々に接続され、もう一方の側はデバイスレイヤ120内の複数のデバイス125の各々から複数の第2の相互接続150の各々、特に複数の相互接続1506までゲートされる。
図2は、図1の構造内の例示的なメモリデバイスとして、STT‐MRAMメモリビットセルである不揮発性メモリビットセルの概略図を示す。図2を参照すると、ビットセルはSTT‐MRAMメモリ素子、すなわちメモリコンポーネント160を含む。挿入図に示される通り、STT‐MRAMメモリコンポーネント160はスピントランスファートルク素子であり、当該素子は典型的には、例えばルテニウムから成る底部電極1602と、底部電極1602に隣接する、例えばコバルト‐鉄‐ホウ素(CoFeB)から成る固定磁性レイヤ1604と、例えばCoFeBから成る自由磁性レイヤ1618に隣接する、例えばタンタルから成る上部電極1616と、固定磁性レイヤ1604と自由磁性レイヤ1618との間に配置される、例えば酸化マグネシウム(MgO)から成るトンネル障壁または誘電体レイヤ1622と、を含む。一実施形態において、スピントランスファートルク素子は垂直磁気に基づいてよい。最後に、第1の誘電体要素1623および第2の誘電体要素1624が、上部電極1616と、自由磁性レイヤ1618と、トンネル障壁誘電体レイヤ1622とに隣接して形成されてよい。
STT‐MRAMメモリコンポーネント160は、複数の第2の相互接続150のうちの1つ(ビットライン)に接続される。上部電極1616は当該ビットラインに電気的に接続されてよい。STT‐MRAMメモリコンポーネント160は、デバイスレイヤ120(図1を参照)に関連付けられたアクセストランジスタ125にも接続される。アクセストランジスタ125は、接合領域122(ソース領域)と、接合領域124(ドレイン領域)と、接合領域122と接合領域124との間にある、または接合領域122と接合領域124とを分離するチャネル領域と、チャネル領域上のゲート電極126とを含む拡散領域を含む。図示の通り、STT‐MRAMメモリコンポーネント160は、アクセストランジスタ125の接合領域124にコンタクト164によって接続される。底部電極1602は、当該接合領域に接続される。ビットセル内の接合領域122は、複数の第1の相互接続130のうちの1つ(ソースライン1301)に接続される。最後に、ゲート電極126がワードライン1302に電気的に接続される。
図3〜8は、モノリシック3D ICを形成する一方法について説明する。図3は、例えば単結晶半導体基板(例えば、シリコン基板)の基板210を示す。基板210上に配置されているのはデバイスレイヤ220であり、一実施形態において、デバイスレイヤ220は、FinFETまたは他の最先端のトランジスタデバイス等、高ピッチで高速な複数のデバイスから成るアレイまたは複数のアレイを含む。図3はまた、デバイスレイヤ220に並置された、またはデバイスレイヤ220上に配置された複数の相互接続230を示す。複数の相互接続230の各々は、デバイスレイヤ220内の複数のデバイスの各々に、例えば複数のコンタクト226を介して接続される。一実施形態において、複数の相互接続230は、当該分野で周知のようにパターニングされた銅材料である。複数の回路デバイスと第1のレベルの相互接続との間にある複数のデバイスレイヤコンタクト(例えば、複数のコンタクト226)は典型的にはタングステンまたは銅材料であってよく、複数の相互接続間にある複数のレベル間コンタクトは例えば銅材料である。複数の相互接続は、酸化物等の誘電材料によって、互いにおよび当該複数のデバイスから絶縁されている。図3は、最後のレベルの複数の相互接続230に並置される、または最後のレベルの複数の相互接続230上に配置される誘電体レイヤ235を示す(図示の通り)。
図4は、構造をキャリアウェハに接続した後の図3の構造を示す。図示される実施形態において、図3の構造200は反転され、キャリアウェハ240に接合されている。図4は、例えば、単結晶半導体材料またはセラミックまたは類似の材料から成るキャリアウェハ240を示す。一実施形態において、キャリアウェハ240に配置されているのは、誘電体レイヤ245である。図4は、複数の相互接続230の誘電体レイヤ235がキャリアウェハの誘電体レイヤ245に隣接するように、構造に接合(誘電体の接合)されたキャリアウェハを示す。
図5は、基板210の一部を除去した後の図4の構造を示す。一実施形態において、基板210は、デバイスレイヤ220を露出するまで減らされている。典型的には、基板210の一部は、機械的メカニズム(例えばグラインド)または他のメカニズム(例えばエッチング)によって除去可能である。図5は、図示の通り、構造の上面に露出したデバイスレイヤ220を含む構造200を示す。
図6は、構造に複数のメモリデバイスを形成した後の図5の構造を示す。図6は、デバイスレイヤ220内の複数のデバイスに複数のコンタクト255を介して、接続されたReRAM、MRAM、または相変化デバイス等の複数のメモリ素子、すなわちメモリデバイス250を示す。一実施形態において、当該デバイスはまた、複数の相互接続230の各々に、例えば複数のコンタクト226を介して接続されることが理解される。
図7は、複数の第2の相互接続を構造に導入した後の図6の構造を示す。図7は、デバイスレイヤ220および複数のメモリデバイス250に並置された複数の相互接続260を示す。一実施形態において、複数の相互接続260の各々の寸法は、複数の相互接続230の各々の対応する寸法より大きい(例えば、より厚い)。一実施形態において、複数の相互接続260は当該分野で周知の通り銅材料およびパターンである。図7は、複数のメモリデバイス250の各々と複数の相互接続260の各々との間の複数のコンタクト258を示す。図7はまた、デバイスレイヤ220内の複数のデバイスに、例えば複数のコンタクト265を介して接続される複数の相互接続260の各々を示す。複数の相互接続260の第1のレベルの相互接続上の複数のデバイス間にあるデバイスレイヤコンタクト(コンタクト265)は、典型的にはタングステンまたは銅材料であってよく、複数の相互接続間にある複数のレベル間コンタクトは例えば銅材料である。図示の通り、デバイスレイヤ220内の複数のデバイスに接続された複数の相互接続260の各々は、複数のメモリデバイス250に接続された複数の相互接続の寸法より小さい(例えば、より薄い)寸法を有してよい。複数の相互接続は、誘電材料(例えば、酸化物)によって、互いに絶縁され、次にデバイスレイヤおよび複数のメモリデバイスから絶縁されている。
図8は、複数のコンタクトポイント270を複数の相互接続260の各々に導入した後の図7の構造を示す。当該コンタクトはまた、複数の相互接続260の上方(図示の通り)の構造にメタライゼーションレイヤを含んでよい。図8はまた、構造200の表面をパッシベーションするための例えば酸化物から成るパッシベーションレイヤ165を示す。複数のコンタクトポイント270は、構造200をパッケージ基板等の基板に接続するために使用されてよい。ひとたび形成された後、ウェハレベルで形成される場合の構造は、個別のモノリシック3D ICに単体化されてよい。図8は、単体化後の典型的な構造200を示し、複数のコンタクトポイント270への半田接続を介した構造のパッケージへの接続を点線で示す。図9〜12は、モノリシック3D ICを形成する方法の第2の実施形態を示す。
図9は、例えば単結晶シリコン等の単結晶半導体材料から成る基板310を示す。基板310に配置されているのは、デバイスレイヤ320であり、デバイスレイヤ320は高速論理デバイス(例えば、FinFET)等の比較的高速な複数のデバイスから成るアレイまたは複数のアレイを含む。図9中、デバイスレイヤ320に並置されているのは複数の相互接続330であり、複数の相互接続330は当該相互接続330内に埋め込まれた複数のメモリ素子、すなわち複数のメモリデバイス350を有する。複数のメモリデバイス350は典型的には、ReRAM、MRAM、相変化デバイスまたは複数の他のデバイスから選択され、当該分野で周知な方法で形成される。一実施形態において、複数の相互接続330は、デバイスレイヤ320内の細かいピッチで高速なデバイスと適合する(例えば、インピーダンスの整合)寸法を有する。当該複数の相互接続330は、当該分野で周知な処理によって形成されてよい。図9は、デバイスレイヤ320内の複数のデバイスと複数の相互接続330の各々との間の複数のデバイスレベルコンタクト325を示す。図9はまた、複数のメモリデバイス350とデバイスレイヤ320内の複数のデバイスとの間の複数のコンタクト355を示す。複数のデバイスレベルコンタクト325および355は典型的には、タングステンまたは銅材料であってよい。複数の相互接続330の各々の間にある複数のコンタクトは典型的には銅材料である。複数の相互接続330の各々および複数のメモリ素子は、酸化物等の誘電材料によって互いに絶縁される。図9は、複数の相互接続330の最後のもの(図示の通り)の上にある誘電材料から成るパッシベーションレイヤ335も示す。
図10は構造をキャリアウェハに接続した後の図9の構造を示す。一実施形態において、図9の構造300は反転され、キャリアウェハに接合されている。図10は、例えばシリコン、セラミックまたは他の好適な基板から成るキャリアウェハ340を示す。一実施形態において、キャリアウェハ340の表面の上にあるのは、例えば酸化物から成る誘電材料レイヤ345である。図10は、誘電材料を介する接合(誘電体の接合)を示し、キャリアウェハ340に並置された複数の相互接続330を示す。
図11は、構造から基板310の一部を除去した後の図10の構造を示す。一実施形態において、基板310の一部は、デバイスレイヤ320を露出するまで除去される。基板310は、機械的(例えばグラインド)または他のメカニズム(例えばエッチング)によって除去されてよい。図11は、構造の露出された上面を含むデバイスレイヤ320を示す(図示の通り)。
図12は、複数の相互接続360を構造に導入した後の図11の構造を示す。図示の通り、複数の相互接続360に並置されたデバイスレイヤ320の表面はパッシベーション化されている。一実施形態において、複数の相互接続360の各々は、複数のメモリデバイス350の各々に(例えば複数のデバイスレイヤ320を介して)接続される。一実施形態において、当該相互接続は、複数のメモリデバイス350に同様に接続される複数の相互接続330より大きい(例えば、より厚い)寸法を有する。図12は、複数の相互接続360の各々を複数のメモリデバイス350の各々に接続する複数のコンタクト362を示す。図12は、複数の相互接続360の各々をデバイスレイヤ320内の複数のデバイスに接続する複数のデバイスレベルコンタクト364も示す。一実施形態において、デバイスレイヤ320内の複数のデバイスに接続される複数の相互接続360に係る当該複数の相互接続の各々は、デバイスレイヤ内の複数のデバイスと適合する(例えば、インピーダンスの整合)寸法(例えば、厚み)を有してよいことに留意されたい。一実施形態において、複数の相互接続360は、めっき処理によって導入される銅等の材料から選択され、複数のコンタクト362および複数のコンタクト364は典型的には銅またはタングステン材料であり、複数の相互接続間の複数のコンタクトは典型的に銅材料である。図12は、酸化物等の誘電材料によって、互いにおよび複数のメモリ素子内のデバイスレイヤ320から絶縁された複数の相互接続360を示す。
図12はまた、複数のコンタクトポイント370を複数の相互接続360の各々に導入した後の構造を示す。当該コンタクトは、構造上に配置されたメタライゼーションレイヤの一部であってよく、またはメタライゼーションレイヤへの追加物であってよい。図12はさらに、例えば酸化物から成るパッシベーションレイヤ365でデバイスの表面をパッシベーション化するための構造を示す。複数のコンタクトポイント370は、構造300をパッケージ基板等の基板に接続するために使用されてよい。ひとたび形成された後、ウェハレベルで形成される場合の構造は、個別のモノリシック3D ICに単体化されてよい。図12は、単体化後の典型的な構造300を示し、複数のコンタクトポイント370への半田接続を介した構造のパッケージ基板への接続を点線で示す。
図13は、本発明の1または複数の実施形態を含むインターポーザ400を示す。インターポーザ400は、第1の基板402を第2の基板404につなぐために使用される介在基板である。第1の基板402は、例えば集積回路ダイであってよい。第2の基板404は、例えばメモリモジュール、コンピュータマザーボード、または別の集積回路ダイであってよい。一般的に、インターポーザ400の目的は、接続をより広いピッチに広げること、または接続を異なる接続に変更することである。例えば、インターポーザ400は集積回路ダイをボールグリッドアレイ(BGA)406に連結してよく、ボールグリッドアレイ(BGA)406はその後、第2の基板404に連結可能である。いくつかの実施形態において、第1の基板402および第2の基板404は、インターポーザ400の異なる側に取り付けられる。他の実施形態においては、第1の基板402および第2の基板404は、インターポーザ400の同一側に取り付けられる。さらなる複数の実施形態において、3つまたは3つより多い基板がインターポーザ400を介して相互接続される。
インターポーザ400はエポキシ樹脂、ガラス繊維強化エポキシ樹脂、セラミック材料、またはポリイミド等のポリマー材料で形成されてよい。さらなる複数の実装において、インターポーザは代替的な剛性または可撓性のある材料で形成されてよく、これら材料としては、シリコン、ゲルマニウム並びに他のIII−V族およびIV族材料等、半導体基板での使用について上記したものと同一の材料が含まれてよい。
インターポーザは、複数の金属相互接続408、および限定ではないがスルーシリコンビア(TSV)412を始めとする複数のビア410を含んでよい。インターポーザ400はパッシブデバイスおよびアクティブデバイスの両方を含む、複数の埋め込みデバイス414をさらに含んでよい。当該デバイスとしては限定ではないが、コンデンサ、デカップリングコンデンサ、抵抗、インダクタ、ヒューズ、ダイオード、トランス、センサ、および静電放電(ESD)デバイスが含まれる。高周波(RF)デバイス、電力増幅器、電力管理デバイス、アンテナ、アレイ、センサ、およびMEMSデバイス等のより複雑な複数のデバイスも、インターポーザ400上に形成されてよい。
本発明の実施形態に従い、本明細書に開示される装置または処理が、インターポーザ400の製造において使用されてよい。
図14は、本発明の一実施形態による、コンピューティングデバイス500を示す。コンピューティングデバイス500は複数のコンポーネントを含んでよい。一実施形態において、これらのコンポーネントは1または複数のマザーボードに取り付けられる。代替的な実施形態においては、これらのコンポーネントは、マザーボードではなく、単一のシステムオンチップ(SoC)ダイに製造される。コンピューティングデバイス500における複数のコンポーネントとしては限定ではないが、集積回路ダイ502および少なくとも1つの通信チップ508が含まれる。いくつかの実装において、通信チップ508は集積回路ダイ502の一部として製造される。集積回路ダイ502は、埋め込みDRAM(eDRAM)またはスピントランスファートルクメモリ(STTMまたはSTTM‐RAM)等の技術によって提供可能な、しばしばキャッシュメモリとして使用されるオンダイメモリ506に加え、CPU504を含んでよい。
コンピューティングデバイス500は、マザーボードに物理的および電気的に連結されてよい、またはされなくてもよい、またはSoCダイ内に製造されてよい、またはされなくてもよい複数の他のコンポーネントを含んでよい。これらの他のコンポーネントとしては限定ではないが、揮発性メモリ510(例えばDRAM)、不揮発性メモリ512(例えばROMまたはフラッシュメモリ)、グラフィックスプロセッシングユニット514(GPU)、デジタル信号プロセッサ516、暗号プロセッサ542(ハードウェア内で暗号アルゴリズムを実行する特殊プロセッサ)、チップセット520、アンテナ522、ディスプレイ若しくはタッチスクリーンディスプレイ524、タッチスクリーンコントローラ526、バッテリ528若しくは他の電源、電力増幅器(不図示)、全地球測位システム(GPS)デバイス544、コンパス530、モーションコプロセッサ若しくはセンサ532(加速度計、ジャイロスコープおよびコンパスを含んでよい)、スピーカ534、カメラ536、ユーザ入力デバイス538(キーボード、マウス、スタイラス、およびタッチパッド等)、および大容量記憶装置540(ハードディスクドライブ、コンパクトディスク(CD)、デジタル多用途ディスク(DVD)等)が含まれる。
通信チップ508は、コンピューティングデバイス500への、およびコンピューティングデバイス500からのデータ転送のための無線通信を有効にする。「無線」という用語およびその派生語は、非固体媒体を介した変調された電磁放射の使用によりデータを通信し得る、回路、デバイス、システム、方法、技術、通信チャネル等を記載するために使用され得る。当該用語は、いくつかの実施形態においては関連するデバイスが有線を含まないことがあるが、関連するデバイスが有線を一切含まないことを示唆するものではない。通信チップ508は、複数の無線規格またはプロトコルのうちの任意のものを実装してよく、それらには限定ではないが、Wi−Fi(IEEE802.11ファミリ)、WiMAX(登録商標)(IEEE802.16ファミリ)、IEEE802.20、ロングタームエボリューション(LTE)、Ev−DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM(登録商標)、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、Bluetooth(登録商標)、およびこれらの派生物に加え、3G、4G、5G、およびそれ以降のものとして指定される任意の他の無線プロトコルが含まれる。コンピューティングデバイス500は、複数の通信チップ508を含んでよい。例えば、第1の通信チップ508はWi‐FiおよびBluetooth(登録商標)等、より短距離の無線通信専用であってよく、第2の通信チップ508はGPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev‐DOおよびその他等、より長距離の無線通信専用であってよい。
コンピューティングデバイス500のプロセッサ504は、上記の実施形態に従い形成される、相互接続領域内に埋め込まれた複数のメモリデバイスを含むモノリシック3D ICを含む。「プロセッサ」という用語は、レジスタおよび/またはメモリからの電子データを処理してその電子データをレジスタおよび/またはメモリに格納され得る他の電子データに変換する任意のデバイスまたはデバイスの一部を指してよい。
通信チップ508はまた、上記の実施形態に従い形成される、相互接続領域内に埋め込まれた複数のメモリデバイスを含むモノリシック3D ICを含んでよい。
さらなる複数の実施形態において、コンピューティングデバイス500内に収容される別のコンポーネントは、上記の複数の実装に従い形成される、相互接続領域内に埋め込まれた複数のメモリデバイスを含むモノリシック3D ICを含んでよい。
[実施例]
[実施例]
例1は、複数の第1の相互接続および複数の第2の相互接続を複数の回路デバイスを含む集積回路デバイスレイヤの異なる側に形成する段階であって、上記複数の第1の相互接続および上記複数の第2の相互接続の各々を形成する段階は、複数のメモリデバイスをそれらの中に埋め込む段階を含む、形成する段階と、上記複数のメモリデバイスの各々を、上記複数の第1の相互接続および上記複数の第2の相互接続の各々のそれぞれに、並びに上記複数の回路デバイスの各々に連結する段階と、を備える、方法である。
例2において、例1に係る複数の第1の相互接続を形成する段階は、第1の基板の集積回路デバイスレイヤに上記複数の第1の相互接続を形成する段階を含み、上記方法は、上記第1の基板を第2の基板に連結する段階であって、上記複数の第1の相互接続は上記第2の基板に並置される、連結する段階と、上記集積回路デバイスレイヤを露出させるべく、上記第1の基板の一部を除去する段階と、露出した上記集積回路デバイスレイヤに複数のメモリデバイスを形成する段階と、露出した上記集積回路デバイスレイヤに上記複数の第2の相互接続を形成する段階と、をさらに備える。
例3において、例2に係る上記複数の第2の相互接続の各々の寸法は、上記複数の第1の相互接続の各々の寸法より大きい。
例4において、例3に係る方法は、上記複数の第2の相互接続の各々への複数のコンタクトポイントを形成する段階を備え、上記複数のコンタクトポイントは外部電源への接続に使用可能である。
例5において、例1に係る上記複数の第1の相互接続を形成する段階は、第1の基板の集積回路デバイスレイヤに上記複数の第1の相互接続を形成する段階を含み、上記複数の第1の相互接続の少なくとも一部を形成する段階の前に、上記方法は、上記複数の回路デバイスを形成する段階と、複数のメモリデバイスを形成する段階と、をさらに備え、上記複数のメモリデバイスの各々は、上記複数の回路デバイスの各々に連結される。
例6において、上記複数の第1の相互接続を形成する段階の後に、例5に係る上記方法は、上記第1の基板を第2の基板に連結する段階であって、上記複数の第1の相互接続は上記第2の基板に並置される、連結する段階と、上記集積回路デバイスレイヤを露出すべく、上記第1の基板の一部を除去する段階と、露出した上記集積回路デバイスレイヤに上記複数の第2の相互接続を形成する段階と、をさらに備える。
例7において、例1に係る上記複数の第2の相互接続の各々の寸法は、上記複数の第1の相互接続の各々の寸法より大きい。
例8において、例6に係る上記方法は、上記複数の第2の相互接続の各々への複数のコンタクトポイントを形成する段階を備え、上記複数のコンタクトポイントは外部電源への接続に使用可能である。
例9において、例1に係る上記複数のメモリデバイスは、複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリデバイスを含む。例10は、例1から例9のいずれかに係る上記方法により作成される三次元集積回路である。
例11は、複数の回路デバイスを含む集積回路デバイスレイヤの異なる側に、複数の第1の相互接続および複数の第2の相互接続を含む基板を備え、上記複数の第1の相互接続および上記複数の第2の相互接続の各々は、それらの中に埋め込まれた複数のメモリデバイスを含み、上記複数のメモリデバイスの各々は、上記複数の第1の相互接続および上記複数の第2の相互接続の各々のそれぞれに、並びに上記複数の回路デバイスの各々に連結される、装置である。
例12において、例11に係る上記複数の第2の相互接続の各々の寸法は、上記複数の第1の相互接続の各々の寸法より大きい。
例13において、例12に係る装置は、上記複数の第2の相互接続の各々への複数のコンタクトポイントを備え、上記複数のコンタクトポイントは外部電源への接続に使用可能である。例14において、例11に係る上記複数のメモリデバイスは、複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリデバイスを含む。
例15において、例12に係る上記複数のメモリデバイスは、上記複数の第2の相互接続の各々に埋め込まれている。
例16において、例12に係る上記複数のメモリデバイスは、上記複数の第1の相互接続の各々に埋め込まれている。
例17は、第1の基板の集積回路デバイスレイヤに複数の第1の相互接続を形成する段階と、上記第1の基板を第2の基板に連結する段階であって、上記複数の第1の相互接続は上記第2の基板に並置される、連結する段階と、上記集積回路デバイスレイヤを露出すべく、上記第1の基板の一部を除去する段階と、露出した上記集積回路デバイスレイヤに複数の第2の相互接続を形成する段階と、複数のメモリデバイスを上記複数の第1の相互接続および上記複数の第2の相互接続の一方に埋め込む段階と、上記複数のメモリデバイスの各々を、上記複数の第1の相互接続および上記複数の第2の相互接続の各々のそれぞれに、並びに上記複数の回路デバイスの各々に連結する段階と、を備える、方法である。
例18において、例17に係る上記複数のメモリデバイスは、上記複数の第1の相互接続に埋め込まれている。
例19において、上例17に係る上記複数のメモリデバイスは、上記複数の第2の相互接続に埋め込まれている。
例20において、例18に係る上記複数の第2の相互接続の各々の寸法は、上記複数の第1の相互接続の各々の寸法より大きい。
例21において、例17に係る上記方法は、上記複数の第2の相互接続の各々への複数のコンタクトポイントを形成する段階を備え、上記複数のコンタクトポイントは外部電源への接続に使用可能である。
例22は、例17から例21のいずれかに係る上記方法によって作成される三次元集積回路である。
様々な実施形態において、コンピューティングデバイス1200は、ラップトップコンピュータ、ネットブックコンピュータ、ノートブックコンピュータ、ウルトラブックコンピュータ、スマートフォン、タブレット、携帯情報端末(PDA)、ウルトラモバイルPC、携帯電話、デスクトップコンピュータ、サーバ、プリンタ、スキャナ、モニタ、セットトップボックス、エンタテインメントコントロールユニット、デジタルカメラ、ポータブル音楽プレーヤ、またはデジタルビデオレコーダであってよい。さらなる実装において、コンピューティングデバイス1200はデータを処理する任意の他の電子デバイスであってよい。
要約書の記載内容を含め、本発明の例示的な実装に係る上記説明は網羅的なものを意図しておらず、または本発明を開示された形態そのものに限定することを意図していない。本発明の具体的な実装および例が例示目的のために本明細書に記載されているものの、当業者が想起するように、様々な均等な修正を本発明の範囲内でなし得る。
上記の詳細な説明に照らし、これらの修正を本発明になし得る。以下の特許請求の範囲で使用される用語は、本発明を明細書および特許請求の範囲に開示された具体的な実装に限定するために解釈されるべきではない。本発明の範囲は専ら以下の特許請求の範囲によって判断されるべきであり、特許請求の範囲はクレーム解釈の確立された理論に従い解釈されるものとする。
Claims (21)
- 複数の第1の相互接続および複数の第2の相互接続を複数の回路デバイスを含む集積回路デバイスレイヤの異なる側に形成する段階であって、前記複数の第1の相互接続および前記複数の第2の相互接続の各々を形成する段階は、複数のメモリデバイスをそれらの中に埋め込む段階を含む、形成する段階と、
前記複数のメモリデバイスの各々を、前記複数の第1の相互接続および前記複数の第2の相互接続の各々のそれぞれに、並びに前記複数の回路デバイスの各々に連結する段階と、を備える、方法。 - 複数の第1の相互接続を形成する段階は、第1の基板の集積回路デバイスレイヤに前記複数の第1の相互接続を形成する段階を含み、前記方法は、
前記第1の基板を第2の基板に連結する段階であって、前記複数の第1の相互接続は前記第2の基板に並置される、連結する段階と、
前記集積回路デバイスレイヤを露出させるべく、前記第1の基板の一部を除去する段階と、
露出した前記集積回路デバイスレイヤに複数のメモリデバイスを形成する段階と、
露出した前記集積回路デバイスレイヤに前記複数の第2の相互接続を形成する段階と、をさらに備える、請求項1に記載の方法。 - 前記複数の第2の相互接続の各々の寸法は、前記複数の第1の相互接続の各々の寸法より大きい、請求項2に記載の方法。
- 前記複数の第2の相互接続の各々への複数のコンタクトポイントを形成する段階をさらに備え、
前記複数のコンタクトポイントは外部電源への接続に使用可能である、請求項3に記載の方法。 - 複数の第1の相互接続を形成する段階は、第1の基板の集積回路デバイスレイヤに前記複数の第1の相互接続を形成する段階を含み、前記複数の第1の相互接続の少なくとも一部を形成する段階の前に、前記方法は、
前記複数の回路デバイスを形成する段階と、
複数のメモリデバイスを形成する段階と、をさらに備え、
前記複数のメモリデバイスの各々は、前記複数の回路デバイスの各々に連結される、請求項1または2に記載の方法。 - 前記複数の第1の相互接続を形成する段階の後に、前記方法は、
前記第1の基板を第2の基板に連結する段階であって、前記複数の第1の相互接続は前記第2の基板に並置される、連結する段階と、
前記集積回路デバイスレイヤを露出すべく、前記第1の基板の一部を除去する段階と、
露出した前記集積回路デバイスレイヤに前記複数の第2の相互接続を形成する段階と、をさらに備える、請求項5に記載の方法。 - 前記複数の第2の相互接続の各々の寸法は、前記複数の第1の相互接続の各々の寸法より大きい、請求項5または6に記載の方法。
- 前記複数の第2の相互接続の各々への複数のコンタクトポイントを形成する段階をさらに備え、
前記複数のコンタクトポイントは外部電源への接続に使用可能である、請求項6に記載の方法。 - 前記複数のメモリデバイスは、複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリデバイスを含む、請求項1または2に記載の方法。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の前記方法によって作成された三次元集積回路。
- 複数の回路デバイスを含む集積回路デバイスレイヤの異なる側に、複数の第1の相互接続および複数の第2の相互接続を含む基板を備え、
前記複数の第1の相互接続および前記複数の第2の相互接続の各々は、それらの中に埋め込まれた複数のメモリデバイスを含み、前記複数のメモリデバイスの各々は、前記複数の第1の相互接続および前記複数の第2の相互接続の各々のそれぞれに、並びに前記複数の回路デバイスの各々に連結される、装置。 - 前記複数の第2の相互接続の各々の寸法は、前記複数の第1の相互接続の各々の寸法より大きい、請求項11に記載の装置。
- 前記複数の第2の相互接続の各々への複数のコンタクトポイントをさらに備え、
前記複数のコンタクトポイントは外部電源への接続に使用可能である、請求項11または12に記載の装置。 - 前記複数のメモリデバイスは、複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリデバイスを含む、請求項11から13のいずれか一項に記載の装置。
- 前記複数のメモリデバイスは、前記複数の第2の相互接続の各々に埋め込まれている、請求項12に記載の装置。
- 前記複数のメモリデバイスは、前記複数の第1の相互接続の各々に埋め込まれている、請求項12に記載の装置。
- 第1の基板の集積回路デバイスレイヤに複数の第1の相互接続を形成する段階と、
前記第1の基板を第2の基板に連結する段階であって、前記複数の第1の相互接続は前記第2の基板に並置される、連結する段階と、
前記集積回路デバイスレイヤを露出すべく、前記第1の基板の一部を除去する段階と、
露出した前記集積回路デバイスレイヤに複数の第2の相互接続を形成する段階と、
複数のメモリデバイスを前記複数の第1の相互接続および前記複数の第2の相互接続の一方に埋め込む段階と、
前記複数のメモリデバイスの各々を、前記複数の第1の相互接続および前記複数の第2の相互接続の各々のそれぞれに、並びに複数の回路デバイスの各々に連結する段階と、を備える、方法。 - 前記複数のメモリデバイスは、前記複数の第1の相互接続に埋め込まれている、請求項17に記載の方法。
- 前記複数のメモリデバイスは、前記複数の第2の相互接続に埋め込まれている、請求項17または18に記載の方法。
- 前記複数の第2の相互接続の各々の寸法は、前記複数の第1の相互接続の各々の寸法より大きい、請求項17から19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数の第2の相互接続の各々への複数のコンタクトポイントを形成する段階をさらに備え、
前記複数のコンタクトポイントは外部電源への接続に使用可能である、請求項19に記載の方法。
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A521 | Request for written amendment filed |
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A02 | Decision of refusal |
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