JP2022535371A - 結合された3次元メモリデバイスおよびそれを形成するための方法 - Google Patents

結合された3次元メモリデバイスおよびそれを形成するための方法 Download PDF

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Abstract

結合された3Dメモリデバイスおよびその製作方法の実施形態が開示されている。例では、3Dメモリデバイスは、第1の半導体構造体および第2の半導体構造体を含む。第1の半導体構造体は、複数の第1の導体層を有する第1のメモリスタックと、複数の第1の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを有する第1のボンディング層とを含む。第2の半導体構造体は、複数の第2の導体層を有する第2のメモリスタックと、複数の第2の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを有する第2のボンディング層とを含む。また、3Dメモリデバイスは、第1のボンディング層と第2のボンディング層との間にボンディングインターフェースを含み、第1のワードラインボンディングコンタクトは、ボンディングインターフェースにおいて第2のワードラインボンディングコンタクトと接触している。

Description

本開示の実施形態は、3次元(3D)メモリデバイスおよびその製作方法に関する。
平面的なメモリセルは、プロセス技術、回路設計、プログラミングアルゴリズム、および製作プロセスを改善することによって、より小さなサイズにスケーリングされる。しかし、メモリセルのフィーチャーサイズが下限に接近するとき、平面的なプロセスおよび製作技法は、困難になり、コストがかかるようになる。結果として、平面的なメモリセルのためのメモリ密度は、上限に接近する。
3Dメモリアーキテクチャーは、平面的なメモリセルにおける密度制限に対処することが可能である。3Dメモリアーキテクチャーは、メモリアレイと、メモリアレイへのおよびメモリアレイからの信号を制御するための周辺デバイスとを含む。
3Dメモリデバイスおよびその製作方法の実施形態が、本明細書で開示されている。
1つの例において、3Dメモリデバイスは、第1の半導体構造体および第2の半導体構造体を含む。第1の半導体構造体は、複数の第1の導体層を有する第1のメモリスタックと複数の第1の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを有する第1のボンディング層とを含む。第2の半導体構造体は、複数の第2の導体層を有する第2のメモリスタックと、複数の第2の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを有する第2のボンディング層とを含む。また、3Dメモリデバイスは、第1のボンディング層と第2のボンディング層との間にボンディングインターフェースを含み、第1のワードラインボンディングコンタクトは、ボンディングインターフェースにおいて第2のワードラインボンディングコンタクトと接触しており、第1の導体層のうちの少なくとも1つが、第2の導体層のうちの少なくとも1つにそれぞれ導電的に接続されるようになっている。
別の例において、3Dメモリデバイスは、複数の対の結合された半導体構造体を有するスタック構造体を含む。対のそれぞれは、第1の半導体構造体を含み、第1の半導体構造体は、複数の第1の導体層を有する第1のメモリスタック、および、複数の第1の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを有する第1のボンディング層を有する。また、対のそれぞれは、第2の半導体構造体を含み、第2の半導体構造体は、複数の第2の導体層を有する第2のメモリスタック、および、複数の第2の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを有する第2のボンディング層を有する。対のそれぞれは、さらに、第1のボンディング層と第2のボンディング層との間のボンディングインターフェースを含む。第1のワードラインボンディングコンタクトは、ボンディングインターフェースにおいて第2のワードラインボンディングコンタクトと接触していることが可能であり、第1の導体層のうちの少なくとも1つが、第2の導体層のうちの少なくとも1つにそれぞれ導電的に接続されるようになっている。3Dメモリデバイスは、第3の半導体構造体をさらに含み、第3の半導体構造体は、スタック構造体に結合されて導電的に接続されている。第3の半導体構造体は、半導体構造体の少なくとも1つの対の周辺回路を含むことが可能である。
さらなる別の例において、3Dメモリデバイスを形成するための方法は、以下の動作を含む。第1に、複数の第1の導体層を有する第1のメモリスタック、および、第1の導体層に導電的に接続されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを有する第1のボンディング層が、第1の基板の上に形成され、第1の半導体構造体を形成する。複数の第2の導体層を有する第2のメモリスタック、および、第2の導体層に導電的に接続されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを有する第2のボンディング層が、第2の基板の上に形成され、第2の半導体構造体を形成する。第1の半導体構造体および第2の半導体構造体は、向かい合った様式で結合され、(i)第1の半導体構造体が、第2の半導体構造体に結合されるようになっており、(ii)第1の導体層が、ボンディングインターフェースにおいて、結合された第1および第2のワードラインボンディングコンタクトを通して、第2の導体層に導電的に接続されるようになっている。
さらに別の例において、3Dメモリデバイスを形成するための方法は、複数の第1の半導体構造体および複数の第2の半導体構造体を交互に結合し、複数の対の結合された半導体構造体を有するスタック構造体を形成するステップであって、結合された半導体構造体の少なくとも1つの対の導体層は、ボンディングを通して導電的に接続される、ステップを含む。複数の結合された半導体構造体を形成するステップは、向かい合った様式で第2の半導体構造体を第1の半導体と結合し、結合された半導体構造体の対を形成するステップであって、第2の半導体構造体は、第1の半導体構造体の上方にある、ステップと、別の第1の半導体構造体を結合された半導体構造体の対と結合するステップであって、別の第1の半導体構造体は、上を向いている、ステップと、向かい合った様式で別の第2の半導体構造体を別の第1の半導体構造体と結合し、結合された半導体構造体の別の対を形成するステップであって、対および別の対は、背中合わせの様式で結合される、ステップとを含む。
さらに別の例において、3Dメモリデバイスは、第1の半導体構造体を含み、第1の半導体構造体は、複数の第1の導体層を有する第1のメモリスタックと、複数の第1の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを有する第1のボンディング層とを有している。また、3Dメモリデバイスは、第2の半導体構造体を含み、第2の半導体構造体は、複数の第2の導体層を有する第2のメモリスタックと、複数の第2の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを有する第2のボンディング層とを有している。3Dメモリデバイスは、第1のボンディング層と第2のボンディング層との間の第3の半導体構造体であって、第3の半導体構造体は、第1および第2のメモリスタックのうちの少なくとも1つの周辺回路を有しており、第1の導体層のうちの少なくとも1つは、第3の半導体構造体を通して第2の導体層のうちの少なくとも1つに、および、第3の半導体構造体に導電的に接続されている、第3の半導体構造体をさらに含む。
添付の図面は、本明細書に組み込まれており、明細書の一部を形成しており、添付の図面は、本開示の実施形態を図示しており、さらに、説明とともに本開示の原理を説明する役割を果たし、また、当業者が本開示を作製および使用することを可能にする役割を果たす。
いくつかの実施形態による、ボンディングを通してルーティングされて導電的に接続されているビットライン(BL)を有する例示的な結合された3Dメモリデバイスの断面の概略図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してルーティングされて導電的に接続されているBLを有する別の例示的な結合された3Dメモリデバイスの断面の概略図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してルーティングされて導電的に接続されているワードライン(WL)を有する例示的な結合された3Dメモリデバイスの断面の概略図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してルーティングされて導電的に接続されているWLを有する別の例示的な結合された3Dメモリデバイスの断面の概略図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してそれぞれルーティングされて導電的に接続されているBLおよびWLを有する例示的な結合された3Dメモリデバイスの断面の概略図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してそれぞれルーティングされて導電的に接続されているBLおよびWLを有する別の例示的な結合された3Dメモリデバイスの断面の概略図である。 いくつかの実施形態による例示的な結合された3Dメモリデバイスの平面図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してルーティングされて導電的に接続されているBLを備えた1対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを形成する例示的な製作プロセスを図示する図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してルーティングされて導電的に接続されているBLを備えた1対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを形成する例示的な製作プロセスを図示する図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してルーティングされて導電的に接続されているBLを備えた1対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを形成する例示的な製作プロセスを図示する図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してルーティングされて導電的に接続されているBLを備えた1対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを形成する例示的な製作プロセスを図示する図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してルーティングされて導電的に接続されているBLを備えた1対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを形成する例示的な製作プロセスを図示する図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してルーティングされて導電的に接続されているBLを備えた1対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを形成する例示的な製作プロセスを図示する図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してルーティングされて導電的に接続されているWLを備えた1対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを形成する例示的な製作プロセスの一部を図示する図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してルーティングされて導電的に接続されているWLを備えた1対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを形成する例示的な製作プロセスの一部を図示する図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してそれぞれルーティングされて導電的に接続されているBLおよびWLを備えた1対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを形成する例示的な製作プロセスの一部を図示する図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してそれぞれルーティングされて導電的に接続されているBLおよびWLを備えた1対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを形成する例示的な製作プロセスの一部を図示する図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してそれぞれルーティングされて導電的に接続されているBLおよびWLを備えた1対の結合された半導体構造体を有する結合された別の結合された3Dメモリデバイスを形成する例示的な製作プロセスの一部を図示する図である。 いくつかの実施形態による、ボンディングを通してそれぞれルーティングされて導電的に接続されているBLおよびWLを備えた1対の結合された半導体構造体を有する結合された別の結合された3Dメモリデバイスを形成する例示的な製作プロセスの一部を図示する図である。 いくつかの実施形態による、複数の対の結合された半導体構造体を有する例示的な結合された3Dメモリデバイスを図示する図である。 いくつかの実施形態による、複数の対の結合された半導体構造体を有する例示的な結合された3Dメモリデバイスを図示する図である。 いくつかの実施形態による、複数の対の結合された半導体構造体を有する例示的な結合された3Dメモリデバイスを図示する図である。 いくつかの実施形態による、複数の対の結合された半導体構造体を有する例示的な結合された3Dメモリデバイスの概略図を図示する図である。 いくつかの実施形態による、複数の対の結合された半導体構造体を有する例示的な結合された3Dメモリデバイスの概略図を図示する図である。 いくつかの実施形態による、1対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを形成する例示的な製作プロセスのフローチャートである。 いくつかの実施形態による、複数の対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを形成する例示的な製作プロセスのフローチャートである。 いくつかの実施形態による、ルーティングされて導電的に接続されているBLを有する結合された例示的な1対の半導体構造体の概略図である。
本開示の実施形態が、添付の図面を参照して説明されることとなる。
特定の構成および配置が議論されているが、これは、単に例示目的のためだけに行われているということが理解されるべきである。本開示の要旨および範囲から逸脱することなく、他の構成および配置が使用され得るということを、当業者は認識することとなる。本開示は、さまざまな他の用途においても用いられ得るということが、当業者に明らかであることとなる。
本明細書における「1つの実施形態」、「ある実施形態」、「ある例示的な実施形態」、「いくつかの実施形態」などに対する言及は、説明されている実施形態が、特定の特徴、構造体、または特質を含むことが可能であるが、すべての実施形態が、必ずしも、その特定の特徴、構造体、または特質を含むとは限らない可能性があるということを示しているということが留意される。そのうえ、そのような語句は、必ずしも、同じ実施形態を指しているとは限らない。さらに、特定の特徴、構造体、または特質が、実施形態に関連して説明されているときには、明示的に説明されているかどうかにかかわらず、他の実施形態に関連して、そのような特徴、構造体、または特質を実現することは、当業者の知識の範囲内であることとなる。
一般的に、専門用語は、文脈における使用法から少なくとも部分的に理解され得る。たとえば、本明細書で使用されているような「1つまたは複数の」という用語は、少なくとも部分的に文脈に応じて、単数形の意味で、任意の特徴、構造体、または特質を説明するために使用され得るか、または、複数形の意味で、特徴、構造体、または特質の組み合わせを説明するために使用され得る。同様に、「a」、「an」、または「the」などのような用語は、繰り返しになるが、少なくとも部分的に文脈に応じて、単数形の使用法を伝えるということ、または、複数形の使用法を伝えるということを理解され得る。加えて、「基づく」という用語は、必ずしも、排他的な要因のセットを伝えることを意図しているとは限らないということが理解され得、その代わりに、繰り返しになるが、少なくとも部分的に文脈に応じて、必ずしも明示的に記載されていない追加的な要因の存在を可能にする可能性がある。
本開示における「の上に」、「の上方に(above)」、および「の上方に(over)」の意味は、最も広い様式で解釈されるべきであり、「の上に」は、何か「の上に直接的に」を意味するだけではなく、中間特徴または層がそれらの間にある状態で、何か「の上に」を意味することも含むようになっており、「の上方に(above)」または「の上方に(over)」は、何か「の上方に(above)」または「の上方に(over)」を意味するだけでなく、中間特徴または層がそれらの間にない状態で、それが何か「の上方に(above)」または「の上方に(over)」(すなわち、何かの上に直接的に)あることを意味することも含むことが可能であるということが容易に理解されるべきである。
さらに、「の下に」、「の下方に」、「下側」、「の上方に」、および「上側」などのような、空間的に相対的な用語は、説明を容易にするために、図に図示されているような別のエレメントまたは特徴に対する1つのエレメントまたは特徴の関係を説明するために本明細書で使用され得る。空間的に相対的な用語は、図に示されている配向に加えて、使用中または動作中のデバイスの異なる配向を包含することを意図している。装置は、その他の方法で配向され得(90度回転させられるか、または、他の配向で)、本明細書で使用されている空間的に相対的な記述子は、同様にそのように解釈され得る。
本明細書で使用されているように、「基板」という用語は、後続の材料層がその上に追加される材料を指す。基板自身が、パターニングされ得る。基板の上に追加された材料は、パターニングされ得、または、パターニングされないままであることが可能である。そのうえ、基板は、シリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、リン化インジウムなどのような、多様な半導体材料を含むことが可能である。代替的に、基板は、ガラス、プラスチック、またはサファイヤウエハーなどのような、非導電性材料から作製され得る。
本明細書で使用されているように、「層」という用語は、所定の厚さを有する領域を含む材料部分を指す。層は、下にあるもしくは上にある構造体の全体にわたって延在することが可能であり、または、下にあるもしくは上にある構造体の延在よりも小さい延在を有することが可能である。さらに、層は、連続的な構造体の厚さよりも小さい厚さを有する均質なまたは不均質な連続的な構造体の領域であることが可能である。たとえば、層は、連続的な構造体の上部表面と底部表面との間において(または、上部表面および底部表面において)、水平方向の平面の任意の対の間に位置付けされ得る。層は、水平方向に、垂直方向に、および/または、テーパー付きの表面に沿って延在することが可能である。基板は、層であることが可能であり、その中に1つまたは複数の層を含むことが可能であり、ならびに/または、その上に、その上方に、および/もしくはその下方に、1つまたは複数の層を有することが可能である。層は、複数の層を含むことが可能である。たとえば、相互接続層は、1つまたは複数の導体および接触層(相互接続ラインおよび/またはビアコンタクトが、その中に形成されている)ならびに1つまたは複数の誘電体層を含むことが可能である。
本明細書で使用されているように、「公称の/公称的に」という用語は、所望の値の上方および/または下方の値の範囲とともに、製品またはプロセスの設計フェーズの間に設定される、コンポーネントまたはプロセス動作に関する特質またはパラメーターの所望の(または、ターゲット)値を指す。値の範囲は、製造プロセスまたは公差におけるわずかな変動に起因する可能性がある。本明細書で使用されているように、「約」という用語は、対象の半導体デバイスに関連付けられる特定のテクノロジーノードに基づいて変化し得る所与の量の値を示している。特定のテクノロジーノードに基づいて、「約」という用語は、たとえば、値の10~30%(たとえば、値の±10%、±20%、または±30%)以内で変化する所与の量の値を示すことが可能である。
本明細書で使用されているように、「3次元(3D)NANDメモリストリング」という用語は、メモリセルトランジスターのストリングが基板に対して垂直方向に延在するように横方向に配向された基板の上に直列に接続されている、メモリセルトランジスターの垂直方向に配向されたストリングを指す。本明細書で使用されているように、「垂直方向の/垂直方向に」という用語は、基板の横方向の表面に対して公称的に垂直であるということを意味している。
本明細書で使用されているように、「ウエハー」は、半導体デバイスがその中におよび/またはその上に構築するための半導体材料のピースであり、それは、ダイへと分離される前に、さまざまな製作プロセスを受けることが可能である。
3D NANDメモリデバイスは垂直方向にスケールアップし続けるので(たとえば、96層以上を有する)、ドライエッチングの課題に起因して、チャネルホールおよびゲートラインスリット(GLS)などのような、高アスペクト比の構造体のワンステップエッチングを可能にすることは実現不可能である可能性がある。特に、チャネルホールのような小さいサイズのパターンに関して、限界寸法(CD)制御は、困難である可能性がある。他方では、長さの増加に伴う半導体チャネルの中の制限されたキャリア輸送速度に起因して、メモリセルをプログラムおよび消去するために、より高い電圧が望まれる。現在、導体/誘電体の対の厚さを低減させること、および、メモリスタックの中に複数のデッキをスタックさせることが、WL(導体層)の数を増加させるために使用されてきた。しかし、導体/誘電体の対の厚さを低減させることは、隣接するメモリセル同士の間に望ましくない連結を結果として生じさせる可能性がある。
複数のデッキをスタックさせることは、多くの場合、デッキの対応するパーツが互いに垂直方向に整合させられ、ボンディングインターフェースにおいて直接的なボンディングを形成することを含む。たとえば、関連技術において、1つのデッキの中のそれぞれのメモリストリングは、ボンディングインターフェースにおいて、別のデッキの中の対応するメモリストリングと整合および結合され、結合されたデッキの中のメモリストリングが導電的に接続され得るようになっている。BLに導電的に接続されているビットラインボンディングコンタクトは(たとえば、メモリストリングも)、それぞれのメモリストリングと垂直方向に整合させられている。別の例において、2つのデッキの中のWLの導電性接続は、2つのデッキの中のWLを直接的に整合させて結合することを必要とし、WLに導電的に接続されて垂直方向に整合させられるワードラインボンディングコンタクトは、ボンディングインターフェースにおいて結合され得る。メモリストリングおよびWLの直接的なアライメントおよびボンディングは、隣接するデッキの中のメモリストリング同士の間の、および、WL同士の間のオーバーレイを制御するために、高いアライメント精度を必要とする。ボンディングコンタクトの分布および/またはレイアウトは、メモリストリング/WLの寸法、および/または、隣接するメモリストリング/WL同士の間の間隔によって制限され、製作において高い生産量を実現することを困難にする。マルチデッキの結合された半導体デバイスを形成するための既存のアライメントおよびボンディング方法は、製品生産量を低下させる可能性があり、したがって、改善される必要がある。
本開示によるさまざまな実施形態は、1つまたは複数の対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを提供する。それぞれの対において、2つの半導体構造体(たとえば、第1の半導体構造体および第2の半導体構造体)の中の対応するパーツは、関連技術におけるボンディングインターフェースにおいて直接的に整合および結合される代わりに、結合されることとなる所望のボンディング領域にルーティングされている。それぞれの対において、2つの半導体構造体は、向かい合った様式で結合されている。2つの半導体構造体の中の対応するパーツは、それぞれの導電性ルーティングに導電的に接続され得、それぞれの導電性ルーティングは、パーツをボンディング領域にルーティング/延在させている。2つの半導体構造体のボンディングコンタクトは、それぞれの導電性ルーティングを導電的に接続し、ボンディングコンタクトは、ボンディングインターフェースにおいて結合され得る。したがって、2つの半導体構造体の中の対応するパーツは、ボンディング領域における導電性ルーティングおよびボンディングコンタクトを通して導電的に接続され得る。したがって、2つの半導体構造体の中の対応するパーツの導電性接続は、ボンディングインターフェースにおいて対応するパーツを直接的に整合および結合することを必要としない。結合された半導体構造体のそれぞれの対の動作を制御するための周辺回路および任意のロジックプロセス適合型デバイス(logic process-compatible device)は、1つまたは複数の対に結合されている別の半導体構造体(たとえば、第3の半導体構造体)の中へ一体化され得る。
導電性ルーティングおよびボンディングコンタクトのレイアウトは、半導体構造体の中の他の構造体/デバイスのレイアウトを収容するように、および、ボンディングインターフェースにおけるより容易なボンディングを促進させるように、フレキシブルに決定され得る。半導体構造体の中の対応するパーツを直接的に整合および結合することを必要とする既存のボンディングおよびスタッキングプロセスと比較して、本開示では、半導体構造体のボンディングは、ボンディングインターフェースにおけるボンディングコンタクトのアライメントを必要とするのみである。ボンディングのために必要とされるアライメント精度は、より低くなる可能性がある。ボンディングコンタクトの場所、分布、および/または寸法は、半導体構造体の中の対応する構造体の空間および場所によってあまり制限されず、容易なアライメントおよびボンディングを促進させるように最適化され得る。2つの半導体構造体は、任意の適切な製作プロセス(たとえば、既存の製作プロセス)を使用して形成され、生産量および望ましい材料/電気的特性を維持することが可能である。いくつかの実施形態において、向かい合った様式で半導体構造体を結合することは、導電性ルーティングの数および複雑さを最小化することが可能である。結合された半導体構造体の対の製作は、望ましい生産量を維持しながら、より容易になることが可能である。
本開示の例では、対として結合されている2つの半導体構造体が、メモリスタックをそれぞれ含む。2つの半導体構造体の中のBLおよび/またはWLは、所望のボンディング領域の中のボンディングインターフェースにおいて、それぞれルーティングおよび結合されている。BLのボンディングは、2つの半導体構造体の中のメモリストリングを導電的に接続することが可能であり、WLのボンディングは、2つの半導体構造体の中のWL(たとえば、導体層)を導電的に接続することが可能である。2つの半導体構造体の中のメモリストリングは、ワンステップエッチングなどのような任意の適切なエッチングプロセスを使用して形成され、チャネルホールを形成することが可能であり、適切なチャネル形成材料によってチャネルホールを埋めることがそれに続く。対の中のメモリストリングの製作は、生産量を維持することが可能であり、半導体チャネルの中のキャリア輸送速度は、望ましい輸送速度を維持することが可能である。
いくつかの例において、結合された半導体構造体の2つ以上の対が、結合された3Dメモリデバイスの中で背中合わせの様式で結合されている。それぞれの対において、2つの半導体構造体のBLおよび/またはWLが結合されている。結合された3Dメモリデバイスの中のすべての半導体構造体の周辺回路(または、他のロジックプロセス適合型デバイス)が、結合された3Dメモリデバイスの一方の側に形成されている1つの半導体構造体の中へ一体化され得る。結合された3Dメモリデバイスのチップサイズが低減され得る。
図1~図3は、半導体構造体の中のパーツを結合および導電的に接続するさまざまな方式を図示している。図4は、図1~図3の中の結合された3Dメモリデバイスの平面図を図示している。図1Aおよび図1Bは、いくつかの実施形態による、結合された3Dメモリデバイス100および101を図示しており、そこでは、結合された半導体構造体のBLが、ルーティングおよび結合されている。図2Aおよび図2Bは、いくつかの実施形態による、結合された3Dメモリデバイス200および201を図示しており、そこでは、結合された半導体構造体のWLが、ルーティングおよび結合されている。図3Aおよび図3Bは、いくつかの実施形態による、結合された3Dメモリデバイス300および301を図示しており、そこでは、結合された半導体構造体のBLおよびWLが、両方ともルーティングおよび結合されている。結合された3Dメモリデバイス100、200、および300において、メモリアレイの周辺回路を埋め込まれている半導体構造体が、それぞれの結合された3Dメモリデバイスの一方の端部(たとえば、上側端部)に位置付けされている。結合された3Dメモリデバイス101、201、および301において、周辺回路を埋め込まれている半導体構造体は、1対の半導体構造体の間に位置付けされている。
本開示において、図示を簡単にするために、同様のまたは同じ対象物は、図1~図3および図5~図8において、同じ数字をそれぞれラベル付けされている。本開示の図の中に示されている対象物は、単なる例示目的のためのものに過ぎないということが留意されるべきである。任意の対象物の位置、寸法、形状、および数は、対象物の実際の位置、寸法、形状、および数を反映していない。図の中のボンディングコンタクトの図示されている場所は、ボンディングコンタクトが位置付けされている実際の場所を反映していない。x軸、y軸、およびz軸が、図1~図3および図5~図12に追加されており、結合された3Dメモリデバイスの中のコンポーネントの空間的関係をさらに図示しているということが留意される。x軸およびy軸は、半導体構造体の平面の中の2つの直交する方向を図示するために、これらの図の中に含まれているということが留意される。x方向は、ワードライン方向(たとえば、WL/導体層がそれに沿って延在する方向)であり、y方向は、ビットライン方向(たとえば、BLがそれに沿って延在する方向)である。半導体構造体(たとえば、第1の/第2の/第3の半導体構造体)の基板または3D NANDメモリデバイス(たとえば、3Dメモリデバイス100、101、200、201、300、および301)は、x-y平面の中で横方向に延在する2つの横方向の表面を含む:半導体構造体/3D NANDメモリデバイスの表側にある上部表面、および、表側の反対側の裏側にある底部表面。z軸は、x軸およびy軸の両方に対して垂直である。本明細書で使用されているように、1つのコンポーネント(たとえば、層またはデバイス)が半導体構造体/3D NANDメモリデバイスの別のコンポーネント(たとえば、層またはデバイス)の「上に」、「上方に」、または「下方に」あるかどうかは、基板がz方向に半導体デバイスの最も低い平面の中に位置決めされているときには、半導体デバイスの基板に対してz方向(x-y平面に対して垂直である垂直方向)に決定される。空間的関係を説明するための同じ概念が、本開示の全体を通して適用される。
本開示において、説明をしやすくするために、「導電的に接続されているBL」は、ボンディングを通してルーティングされて導電的に接続されているBLを指し、「導電的に接続されているWL」は、ボンディングを通してルーティングされて導電的に接続されているWLを指し、「導電的に接続されている3Dメモリストリング」は、ボンディングを通してルーティングされて導電的に接続されている3Dメモリストリングを指す。
図1~図3において、結合された3Dメモリデバイス100、101、200、201、300、および301は、第1の(1番目の)半導体構造体、第2の(2番目の)半導体構造体、および第3の(3番目の)半導体構造体を含むことが可能である。図1A、図2A、および図3Aにおいて、第1および第2の半導体構造体は、向かい合った様式で直接的に結合されており、第3の半導体構造体は、結合された3Dメモリデバイスの一方の端部において、第1および第2の半導体構造体のうちの一方に結合されている。例示目的のために、第2の半導体構造体は、第1の半導体構造体の上方にあり、第3の半導体構造体(第2の半導体構造体の上方にある)は、下を向いた様式で第2の半導体構造体に結合されている。図1B、図2B、および図3Bにおいて、第1および第2の半導体構造体は、向かい合った様式で結合され得、第3の半導体構造体が、上を向いた様式でそれらの間にある。
いくつかの実施形態において、第1および第2の半導体構造体は、互いに向き合っているメモリスタックをそれぞれ含む。第3の半導体構造体は、第1および第2の半導体構造体の両方の中のメモリスタックのための周辺回路を含むことが可能である。本開示において、半導体構造体は、ハイブリッドボンディング(「金属/誘電体ハイブリッドボンディング」としても知られる)などのような、適切なボンディング方法によって結合され得、ハイブリッドボンディングは、直接的なボンディング技術(たとえば、中間層(たとえば、はんだまたは接着剤など)を使用することなく表面同士の間にボンディングを形成する)であり、金属-金属ボンディングおよび誘電体-誘電体ボンディングを同時に取得することが可能である。そうでないことが特定されていない限り、第1の、第2の、および第3の半導体構造体のうちの任意の2つの間のボンディングは、ハイブリッドボンディングを含む。
図1Aに示されているように、結合された3Dメモリデバイス100は、第1の半導体構造体および第2の半導体構造体が結合されているボンディングインターフェース126と、第2の半導体構造体および第3の半導体構造体が結合されているボンディングインターフェース164とをさらに含む。下記に詳細に説明されているように、第1の、第2の、および第3の半導体構造体は、別個に(および、いくつかの実施形態において、並行して)製作され得、第1の、第2の、および第3の半導体構造体のうちの1つを製作するサーマルバジェットが、第1の、第2の、および第3の半導体構造体のうちの別の1つを製作するプロセスを制限しないようになっている。そのうえ、多数のボンディングコンタクトが、ボンディングインターフェース126および164を通して形成され、第1の半導体構造体と第2の半導体構造体との間に、および、第2の半導体構造体と第3の半導体構造体との間に、それぞれ電気的接続を行うことが可能である。ボンディングコンタクトは、それぞれの半導体構造体の中の対応する構造体(たとえば、BLおよび/またはWL)に導電的に接続されており、ボンディングコンタクトは、メモリスタックから離れた所望のボンディング領域の中に形成され得る。結合された半導体構造体の対の中のNANDメモリ(たとえば、メモリスタック)と周辺回路(および、任意の他のロジックプロセス適合型デバイス)との間のデータ転送は、ボンディングインターフェース126および164を横切ってボンディングコンタクトおよび導電性ルーティングを通して実施され得る。第1の、第2の、および第3の半導体構造体を垂直方向に一体化させることによって、チップサイズが低減され得、メモリセル密度が増加され得る。そのうえ、「ユニファイド」チップとして、複数の個別のチップ(たとえば、さまざまなプロセッサー、コントローラー、およびメモリ)を単一の結合されたチップ(たとえば、結合された3Dメモリデバイス100)へと一体化させることによって、より速いシステム速度およびより小さいPCBサイズが、同様に実現され得る。ここで、結合された3Dメモリデバイス100の中のそれぞれの半導体構造体の詳細が、下記に説明されている。
第1の半導体構造体は、結合された3Dメモリデバイス100の一部として、基板102を含むことが可能であり、基板102は、シリコン(たとえば、単結晶シリコン、c-Si)、シリコンゲルマニウム(SiGe)、ガリウムヒ素(GaAs)、ゲルマニウム(Ge)、シリコンオンインシュレーター(SOI)、または任意の他の適切な材料を含むことが可能である。
第1の半導体構造体は、基板102の上方にメモリスタック108を含むことが可能である。基板102は、x軸(横方向または幅方向)において横方向に延在する2つの横方向の表面(たとえば、上部表面および底部表面)を含むことが可能である。本明細書で使用されているように、1つのコンポーネント(たとえば、層またはデバイス)が結合された3Dメモリデバイス(たとえば、結合された3Dメモリデバイス100)の別のコンポーネント(たとえば、層またはデバイス)の「上に」、「上方に」、または「下方に」あるかどうかは、基板がy軸において結合された3Dメモリデバイスの最も低い平面の中に位置決めされているときには、結合された3Dメモリデバイスの基板(たとえば、基板102)に対してy軸(垂直方向または厚さ方向)に決定される。空間的関係を説明するための同じ概念が、本開示の全体を通して適用される。
いくつかの実施形態において、結合された3Dメモリデバイス100の第1の半導体構造体は、NANDフラッシュの結合された3Dメモリデバイスを含み、そこでは、メモリセルが、3D NANDメモリストリング132のアレイの形態で提供されている。いくつかの実施形態によれば、それぞれの3D NANDメモリストリング132は、導体層108-1および誘電体層108-2をそれぞれ含む複数の対を通って垂直方向に延在している。スタックされたおよびインタリーブされた導体層108-1および誘電体層108-2は、本明細書でメモリスタック108とも称される。いくつかの実施形態によれば、メモリスタック108の中のインタリーブされた導体層108-1および誘電体層108-2は、垂直方向に交互になっている。換言すれば、メモリスタック108の上部または底部にあるものを除いて、それぞれの導体層108-1は、両側において2つの誘電体層108-2によって隣接され得、それぞれの誘電体層108-2は、両側において2つの導体層108-1によって隣接され得る。導体層108-1は、同じ厚さまたは異なる厚さをそれぞれ有することが可能である。同様に、誘電体層108-2は、同じ厚さまたは異なる厚さをそれぞれ有することが可能である。導体層108-1は、それに限定されないが、W、Co、Cu、Al、ドープトシリコン、シリサイド、または、それらの任意の組み合わせを含む、導体材料を含むことが可能である。誘電体層108-2は、それに限定されないが、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、または、それらの任意の組み合わせを含む、誘電材料を含むことが可能である。導体層108-1は、WLの一部であることが可能である。そうでないことが特定されていない限り、本開示において、「WL」および「導体層」は、相互交換可能に使用されている。すなわち、WLのボンディングは、結合された半導体構造体の中の導体層のボンディングと同等であることが可能である。いくつかの実施形態において、それぞれの導体層108-1は、1つまたは複数のワードラインコンタクト150と接触しており、それに導電的に接続されており、1つまたは複数のワードラインコンタクト150は、第1の半導体構造体の相互接続層と接触しており、それに導電的に接続されている。
いくつかの実施形態において、それぞれの3D NANDメモリストリング132は、半導体チャネルおよびメモリフィルムを含む「チャージトラップ」タイプのNANDメモリストリングである。いくつかの実施形態において、半導体チャネルは、シリコン、たとえば、アモルファスシリコン、ポリシリコン、または単結晶シリコンなどを含む。いくつかの実施形態において、メモリフィルムは、トンネリング層、ストレージ層(「チャージトラップ/ストレージ層」としても知られる)、およびブロッキング層を含む、複合誘電体層である。それぞれの3D NANDメモリストリング132は、シリンダー形状(たとえば、ピラー形状)を有することが可能である。いくつかの実施形態によれば、半導体チャネル、メモリフィルムのトンネリング層、ストレージ層、およびブロッキング層は、中心からピラーの外側表面に向かう方向に沿って、この順序で配置されている。トンネリング層は、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、または、それらの任意の組み合わせを含むことが可能である。ストレージ層は、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、シリコン、または、それらの任意の組み合わせを含むことが可能である。ブロッキング層は、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、高誘電率(高k)誘電体、または、それらの任意の組み合わせを含むことが可能である。1つの例において、ブロッキング層は、酸化ケイ素/酸窒化ケイ素/酸化ケイ素(ONO)の複合層を含むことが可能である。別の例において、ブロッキング層は、酸化アルミニウム(Al)、酸化ハフニウム(HfO)、または酸化タンタル(Ta)層などのような、高k誘電体層を含むことが可能である。
いくつかの実施形態において、3D NANDメモリストリング132は、複数の制御ゲート(それぞれがWLの一部である)をさらに含む。メモリスタック108の中のそれぞれの導体層108-1は、3D NANDメモリストリング132のそれぞれのメモリセルのための制御ゲートとして作用することが可能である。いくつかの実施形態において、それぞれの3D NANDメモリストリング132は、垂直方向へのそれぞれの端部において2つのプラグを含む。本明細書で使用されているように、基板102が結合された3Dメモリデバイス100の最も低い平面の中に位置決めされているときに、コンポーネント(たとえば、3D NANDメモリストリング132)の「上側端部」は、y軸において基板102から遠くに離れている方の端部であり、コンポーネント(たとえば、3D NANDメモリストリング132)の「下側端部」は、y軸において基板102に近い方の端部である。3D NANDメモリストリング132の下側端部にあり、半導体チャネルと接触しているプラグは、半導体材料(たとえば、単結晶シリコンなど)を含むことが可能であり、それは、基板102からエピタキシャル成長させられる。このプラグは、3D NANDメモリストリング132のソース選択ゲートによって制御されるチャネルとして機能することが可能である。上側端部にあり、半導体チャネルと接触している他のプラグは、半導体材料(たとえば、ポリシリコン)を含むことが可能である。第1の半導体構造体の製作の間に3D NANDメモリストリング132の上側端部をカバーすることによって、他の端部におけるプラグは、エッチング停止層として機能し、3D NANDメモリストリング132の中に充填される誘電体、たとえば、酸化ケイ素および窒化ケイ素などのエッチングを防止することが可能である。いくつかの実施形態において、上側端部におけるプラグは、3D NANDメモリストリング132のドレインとして機能する。
3D NANDメモリストリング132は、「チャージトラップ」タイプの3D NANDメモリストリングに限定されず、他の実施形態では、「フローティングゲート」タイプの3D NANDメモリストリングであることが可能であるということが理解される。基板102は、「フローティングゲート」タイプの3D NANDメモリストリングのソースプレートとして、ポリシリコンを含むことが可能である。いくつかの実施形態において、メモリスタック108は、複数の2D NANDメモリストリングを含む。
いくつかの実施形態において、結合された3Dメモリデバイス100の第1の半導体構造体は、メモリスタック108の上方に相互接続層110をさらに含み、電気信号を転送することが可能である。相互接続層110は、複数の相互接続部を含むことが可能である。本明細書で使用されているように、「相互接続部」という用語は、ミドルエンドオブライン(MEOL)相互接続部およびバックエンドオブライン(BEOL)相互接続部などのような、任意の適切なタイプの相互接続部を広く含むことが可能である。いくつかの実施形態において、相互接続層110の中の相互接続部は、また、局所的相互接続部(たとえば、ビットラインコンタクトおよびワードラインコンタクトなど)を含む。相互接続層110は、1つまたは複数の層間誘電体(ILD)層をさらに含むことが可能であり、相互接続部およびビアコンタクトが、1つまたは複数の層間誘電体(ILD)層の中に形成することが可能である。相互接続層110の中の相互接続部およびビアコンタクトは、それに限定されないが、W、Co、Cu、Al、シリサイド、または、それらの任意の組み合わせを含む、導電性材料を含むことが可能である。相互接続層110の中のILD層は、それに限定されないが、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、低k誘電体、または、それらの任意の組み合わせを含む、誘電材料を含むことが可能である。
第1の半導体構造体は、複数のBL134を含むことが可能であり、複数のBL134は、3D NANDメモリストリング132の他の端部において、他のプラグに接触しており、それに導電的に接続されている。BL134は、相互接続層110の一部であることが可能であり、ビットラインコンタクトを通して3D NANDメモリストリング132に導電的に接続され得る。いくつかの実施形態において、BL134は、相互接続層110の下側端部にあり、3D NANDメモリストリング132の上方にある。
また、相互接続層110は、複数の第1の導電性ルーティング140を含むことが可能であり、複数の第1の導電性ルーティング140は、相互接続層110の中の任意の適切な場所に配設されている。たとえば、第1の導電性ルーティング140は、BL134の上方および/または周りにあることが可能である。第1の導電性ルーティング140は、ビアなどのような任意の適切な電気的接続手段を通して、BL134に導電的に接続され得る。第1の導電性ルーティング140は、ボンディングインターフェース126において所望の場所(たとえば、ボンディング領域)にフレキシブルにBL134をルーティングする(たとえば、BLの電気信号をルーティングする)ように設計され得る。いくつかの実施形態において、第1の導電性ルーティング140は、ボンディングインターフェース126において第1の半導体構造体の第1のボンディング層112の中の複数の第1のビットラインボンディングコンタクトに接触した状態になるように、および/または、それに導電的に接続されるように、BL134をルーティングしている。
第1のボンディング層112は、第1の半導体構造体の一部として、相互接続層110の上方に、および、ボンディングインターフェース126に位置付けされ得る。いくつかの実施形態において、第1のボンディング層112は、相互接続層110の一部であることが可能である。第1のボンディング層112は、複数の第1のビットラインボンディングコンタクト142を含むことが可能であり、複数の第1のビットラインボンディングコンタクト142は、第1の導電性ルーティング140に接触しており、および/または、それに導電的に接続されており、BL134からの/BL134への電気信号が、第1の導電性ルーティング140を通して第1のビットラインボンディングコンタクト142に送信され得るようになっている。第1のボンディング層112は、誘電体層を含むことが可能であり、第1のビットラインボンディングコンタクト142は、誘電体層の中に位置決めされている。いくつかの実施形態において、第1のビットラインボンディングコンタクト142は、第1の半導体構造体の適切なボンディング領域に位置付けされ、第2の半導体構造体の複数の第2のビットラインボンディングコンタクト144と結合され得る。第1および第2のビットラインボンディングコンタクト142および144の場所および分布は、チップのデバイス/構造体のレイアウト、第1および第2のビットラインボンディングコンタクト142および144を設置するための利用可能な空間、隣接するビットラインボンディングコンタクト同士の間の間隔、ならびに/または、第1および第2のビットラインボンディングコンタクト142および144を形成し、整合させ、および結合するための製作プロセスなどのような要因に基づいて決定され得る。いくつかの実施形態において、第1のボンディング層112は、複数のボンディングコンタクトを含むことが可能であり、複数のボンディングコンタクトは、(たとえば、相互接続層110の中の)任意の適切な相互接続部および/またはルーティングを通して、ワードラインコンタクト150に導電的に接続されており、WL(たとえば、導体層108-1)が、ボンディングを通して、周辺回路および/または第3の半導体構造体の他のロジックプロセス適合型デバイスに導電的に接続され得るようになっている。
相互接続層110の中の第1の導電性ルーティング140、第1のビットラインボンディングコンタクト142、ワードラインコンタクト150、ワードラインボンディングコンタクト、および相互接続部は、導電性材料を含むことが可能であり、導電性材料は、それに限定されないが、W、Co、Cu、Al、シリサイド、または、それらの任意の組み合わせを含む。相互接続層110の中の任意のILD層、および、第1のボンディング層112の中の誘電体層は、誘電材料を含むことが可能であり、誘電材料は、それに限定されないが、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、低k誘電体、または、それらの任意の組み合わせを含む。そうでないことが特定されていない限り、本開示の相互接続層およびボンディング層の中の導電性構造体(たとえば、相互接続部およびボンディングコンタクト)は、それに限定されないが、W、Co、Cu、Al、シリサイド、または、それらの任意の組み合わせを含むことが可能であり、本開示の相互接続層およびボンディング層の中の誘電体構造体(たとえば、ILDおよび誘電体層)は、それに限定されないが、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、低k誘電体、または、それらの任意の組み合わせを含むことが可能である。
第2の半導体構造体は、メモリスタック118の上方にメモリスタック118と接触して半導体層104を有することが可能であり、半導体層104は、複数のインタリーブされた導体層118-1および誘電体層118-2を含む。導体層118-1は、1つまたは複数のワードラインコンタクト174とそれぞれ接触しており、それに導電的に接続され得、1つまたは複数のワードラインコンタクト174は、複数のボンディングコンタクトに導電的に接続され得、複数のボンディングコンタクトは、ボンディングを通して、周辺回路および/または第3の半導体構造体の中の他のロジックプロセス適合型デバイスに導電的に接続され得る。半導体層104は、薄くされた基板から形成され得、メモリスタック118が、その上に形成されている。半導体層104は、基板102と同様のまたは同じ材料を含むことが可能である。また、第2の半導体構造体は、複数の3D NANDメモリストリング136を含むことが可能であり、複数の3D NANDメモリストリング136は、メモリスタック118を通って垂直方向に延在しており、半導体層104と接触している。また、第2の半導体構造体は、複数のBL138を含むことが可能であり、複数のBL138は、3D NANDメモリストリング136、および、相互接続層116の中の導電性ルーティング146と接触しており、および/または、それに導電的に接続されている。いくつかの実施形態において、相互接続層116は、BL138の下におよび第2のボンディング層114の上方にあることが可能であり、第2のボンディング層114は、複数の第2のビットラインボンディングコンタクト144を含み、複数の第2のビットラインボンディングコンタクト144は、第1のビットラインボンディングコンタクト142と接触しており、それに導電的に接続されている。いくつかの実施形態において、メモリスタック118、3D NANDメモリストリング136、BL138、ワードラインコンタクト174、相互接続層116、第2のボンディング層114は、メモリスタック108、3D NANDメモリストリング132、BL134、ワードラインコンタクト150、相互接続層110、および第1のボンディング層112とそれぞれ同様であり、これらのコンポーネントの詳細な説明は繰り返されていない。しかし、それぞれのメモリスタックの中の階段/メモリセルの特定の数、それぞれの相互接続層の中の導電性ルーティングのパターンおよび分布は、同じであってもまたは異なっていてもよく、たとえば、それぞれの半導体構造体の設計および製作に従っており、したがって、本開示の実施形態によって限定されない。
第1の半導体構造体および第2の半導体構造体は、ボンディングインターフェース126において結合され得る。いくつかの実施形態において、それぞれの第1のビットラインボンディングコンタクト142は、ボンディングインターフェース126において、それぞれの第2のビットラインボンディングコンタクト144と整合および結合されており、第1および第2のボンディング層112および114の誘電体層は、一緒に結合されている。
第1および第2の半導体構造体のボンディングは、第1および第2のビットラインボンディングコンタクト142および144のボンディングを含むことが可能であり、それは、それぞれの3D NANDメモリストリング132をそれぞれの3D NANDメモリストリング136と導電的に接続している。メモリスタック108および118の中のメモリセルは、BL134および138のボンディングを通して導電的に接続され得る。いくつかの実施形態において、第1および第2の半導体構造体のボンディングは、垂直方向に沿った第1および第2のビットラインボンディングコンタクト142および144のアライメントのみを必要とする。いくつかの実施形態において、より容易なボンディングを促進させるために、第1および第2のビットラインボンディングコンタクト142および144は、所望のボンディング領域において形成され得、メモリスタック108および118(ならびに、チップの中の他の構造体)の設置/レイアウトが最適化され得るようになっている。いくつかの実施形態において、隣接する第1のビットラインボンディングコンタクト142同士の間の間隔、および、隣接する第2のビットラインボンディングコンタクト144同士の間の間隔、ならびに、それぞれの第1のビットラインボンディングコンタクト142とそれぞれの第2のビットラインボンディングコンタクト144との間の接触面積は、アライメントの間のより高いオーバーレイエラーを許容するのに十分に大きくなっていることが可能である。次いで、ボンディングは、3D NANDメモリストリング136および132の寸法、ならびに/または、3D NANDメモリストリング136および132の間の間隔によって、制限されにくくなり得る。第1および第2の半導体構造体の従来の直接的なボンディングと比較して(そこでは、異なるメモリスタックの中の3D NANDメモリストリングは、直接的に整合させられ、一緒に結合される)、ビットラインボンディングコンタクトのアライメントおよびボンディングは、異なるメモリスタックの中の3D NANDメモリストリングの導電性接続を促進させ、より低いオーバーレイアライメント精度を必要とし、より高い生産量に寄与することが可能である。
いくつかの実施形態において、第1および第2のビットラインボンディングコンタクト142および144は、BLボンディング領域に形成され得る。BLボンディング領域の場所は、上述の要因に基づいて決定され得、BL134とBL138との間に位置付けされてもよく、されなくてもよい。いくつかの実施形態において、BLボンディング領域は、x-y平面の中でBL134および138から離れていることが可能である。結合された第1および第2のビットラインボンディングコンタクト142および144は、相互接続層110または116の中の同じ相互接続部または導電性ルーティングを通して、周辺回路および第3の半導体構造体の中の任意の他のロジックプロセス適合型デバイスに導電的に接続され得る。例示目的のために、図1Aにおいて、第2の導電性ルーティング146およびシリコン貫通電極(TSV)148は、導電的に接続されているBL134および138(すなわち、導電的に接続されている3D NANDメモリストリング136および132)と第3の半導体構造体との間で電気信号を送信するものとして示され得る。換言すれば、BL134および138(すなわち、3D NANDメモリストリング136および132)は、電気信号の送信のために同じ相互接続部を共有している。いくつかの実施形態において、図1Aに示されているように、メモリスタック108および118のWL同士(または、導体層108-1および118-1)の間の電気信号は、それぞれの相互接続部(たとえば、TSV154)およびボンディングコンタクト158を通して、周辺回路および任意の他のロジックプロセス適合型デバイスに別個に送信され得る。
いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体は、ボンディング層180を含み、ボンディング層180は、複数のボンディングコンタクト158を有しており、複数のボンディングコンタクト158は、ボンディングインターフェース164において半導体層104の上方に分配されており、誘電材料によって絶縁されている。ボンディングコンタクト158は、さまざまなボンディングコンタクトを含むことが可能であり、さまざまなボンディングコンタクトは、第1および第2の半導体構造体の中の異なるデバイス/構造体にそれぞれにおよび導電的に接続されている。たとえば、ボンディングコンタクト158は、ボンディングコンタクトを含むことが可能であり、ボンディングコンタクトは、TSV148および154にそれぞれおよび導電的に接続されており、導電的に接続されているBL(すなわち、134および138)および分離されているWL(すなわち、108-1および118-1)のために電気信号を送信する。
第3の半導体構造体は、メモリスタック108および118(および、任意の他のロジックプロセス適合型デバイス)のための周辺回路を含むことが可能であり、ボンディングインターフェース164において、結合された半導体構造体の対と結合され得る。第3の半導体構造体は、デバイス層122の上方におよびパッドアウト相互接続層124の下に半導体層106を含むことが可能である。デバイス層122は、半導体層106の「上に」形成された複数のトランジスター168を含むことが可能であり、ここで、トランジスター168の全体または一部は、半導体層106の下に(たとえば、半導体層106の底部表面の上方に)および/または半導体層106の直ぐ下に形成されている。半導体層106は、半導体層104と同様に、薄くされた基板から形成され得る。アイソレーション領域(たとえば、シャロートレンチアイソレーション(STI:shallow trench isolation))170およびドープ領域(たとえば、トランジスター168のソース領域およびドレイン領域)は、同様に半導体層106の中に形成され得る。アイソレーション領域170は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、および/または酸窒化ケイ素などのような、任意の適切な誘電材料を含むことが可能である。いくつかの実施形態によれば、トランジスター168は、先進的なロジックプロセス(たとえば、90nm、65nm、45nm、32nm、28nm、20nm、16nm、14nm、10nm、7nm、5nm、3nmなどのテクノロジーノード)によって高速である。
トランジスター168は、デバイス層122の中のさまざまなデバイスを形成することが可能であり、または、その一部であることが可能である。いくつかの実施形態において、デバイス層122は、トランジスター168によって全体的にまたは部分的に形成された周辺回路を含む。周辺回路は、結合された3Dメモリデバイス100のNANDメモリを制御およびセンシングするための周辺回路の一部または全体であることが可能である。いくつかの実施形態において、トランジスター168は、周辺回路を形成し、すなわち、NANDメモリの動作を促進させるために使用される任意の適切なデジタル、アナログ、ならびに/または、混合信号制御およびセンシング回路を形成し、それは、それに限定されないが、ページバッファー、デコーダー(たとえば、行デコーダーおよび列デコーダー)、センスアンプ、ドライバー(たとえば、ワードラインドライバー)、チャージポンプ、電流または電圧リファレンス、または、回路の任意のアクティブまたはパッシブコンポーネント(たとえば、トランジスター、ダイオード、抵抗器、またはキャパシター)を含む。
いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体は、デバイス層122の下におよびボンディングインターフェース164の上方に相互接続層120をさらに含み、周辺回路から/周辺回路へ電気信号を転送する。相互接続層120は、複数の相互接続部166を含むことが可能であり、それは、横方向の相互接続ラインおよび垂直方向の相互接続アクセス(ビア)コンタクトを含む。相互接続層120は、1つまたは複数の層間誘電体ILD層をさらに含むことが可能であり、相互接続ラインおよびビアコンタクトが、その中に形成することが可能である。すなわち、相互接続層120は、複数のILD層の中に相互接続部およびビアコンタクトを含むことが可能である。いくつかの実施形態において、デバイス層122の中のデバイスは、相互接続層120の中の相互接続部を通して互いに電気的に接続されている。
パッドアウト相互接続層124は、1つまたは複数のILD層の中に、相互接続部、たとえば、接触パッド172を含むことが可能である。パッドアウト相互接続層124および相互接続層120は、半導体層106の反対側に形成され得る。いくつかの実施形態において、パッドアウト相互接続層124の中の相互接続部130は、第3の半導体構造体の中へ延在し、たとえば、パッドアウト目的のために、結合された3Dメモリデバイス100と外側回路との間で電気信号を転送することが可能である。そうでないことが特定されていない限り、本開示のパッドアウト相互接続層の中の接触パッドおよび相互接続部は、それに限定されないが、W、Co、Cu、Al、シリサイド、または、それらの任意の組み合わせを含むことが可能であり、本開示のパッドアウト相互接続層の中の誘電体構造体(たとえば、ILDおよび誘電体層)は、それに限定されないが、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、低k誘電体、または、それらの任意の組み合わせを含むことが可能である。
第3の半導体構造体は、ボンディングインターフェース164においておよび相互接続層120の下にボンディング層162をさらに含むことが可能である。ボンディング層162は、複数のボンディングコンタクト160と、ボンディングコンタクト160を電気的に隔離する誘電体とを含むことが可能である。ボンディングコンタクト160は、それぞれ、ボンディングインターフェース164において、ボンディングコンタクト158と整合させられ、それに接触しており、および、それに導電的に接続されており、周辺回路(および、他のロジックプロセス適合型デバイス)と第1および第2の半導体構造体の中のデバイス/構造体(たとえば、導電的に接続されているBLおよび別個のWL)との間で電気信号を送信することが可能である。ボンディングコンタクト160および158、ならびに、ボンディング層162および180の中の周囲の誘電体は、ハイブリッドボンディングのために使用され得る。
第1の、第2の、および第3の半導体構造体の相対的位置は、制限されないということが理解される。図1Bは、いくつかの実施形態による、別の例示的な結合された3Dメモリデバイス101の概略図を図示している。第3の半導体構造体が、上方から第1および第2の半導体構造体と結合されており、第2の半導体構造体のみとボンディングを形成している、図1Aの中の結合された3Dメモリデバイス100とは異なり、結合された3Dメモリデバイス101では、第3の半導体構造体は、第1の半導体構造体と第2の半導体構造体との間にあり、第1および第2の半導体構造体の両方とボンディングを形成している。パッドアウト相互接続層は、第2の半導体構造体の一部として形成され得る。いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体は、上を向いた様式で、第1および第2の半導体構造体に結合されている。
図1Bに示されているように、第3および第1の半導体構造体は、ボンディングインターフェース127において結合され得、第2および第3の半導体構造体は、ボンディングインターフェース179において結合され得る。結合された3Dメモリデバイス101の中の第1の、第2の、および第3の半導体構造体のスタッキング順序は、結合された3Dメモリデバイス100のものとは異なっているので、いくつかの実施形態において、結合された3Dメモリデバイス101の中の第1の、第2の、および第3の半導体構造体の相互接続層およびボンディング層は、結合された3Dメモリデバイス100の中のものとは異なっている可能性がある。
いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体は、メモリスタック108の上方に相互接続層111を含むことが可能であり、相互接続層111の上方に第1のボンディング層113を含むことが可能である。第1のボンディング層113は、ボンディングインターフェース127において第3の半導体構造体のボンディング層181と結合され得る。いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体は、ボンディング層181の上方におよびデバイス層122の下に半導体層107を含むことが可能である。また、第3の半導体構造体は、デバイス層122の上方に相互接続層121を含み、デバイス層122の上方にボンディング層163を含むことが可能である。ボンディング層163は、ボンディングインターフェース179において、第2の半導体構造体の第2のボンディング層165と結合され得る。いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体は、第2のボンディング層165の上方におよびメモリスタック118の下に、相互接続層119を含むことが可能である。また、第2の半導体構造体は、メモリスタック118の上方にメモリスタック118と接触して半導体層105を含むことが可能である。パッドアウト相互接続層124は、半導体層105の上方に形成され得る。パッドアウト相互接続層124は、接触パッド172および相互接続部130を含むことが可能であり、相互接続部130は、結合された3Dメモリデバイス101と外側回路との間で電気信号を送信するために、第2の半導体構造体の中へ延在している。いくつかの実施形態において、半導体層105および107は、半導体層106および104と同様であることが可能であり、詳細な説明は、本明細書で繰り返されていない。
第1のボンディング層113は、複数の第1のビットラインボンディングコンタクト143を含むことが可能であり、複数の第1のビットラインボンディングコンタクト143は、ボンディングインターフェース127において分配されており、第3の半導体構造体のボンディングコンタクト145と整合および結合されている。第2のボンディング層165は、複数の第2のビットラインボンディングコンタクト115を含むことが可能であり、複数の第2のビットラインボンディングコンタクト115は、ボンディングインターフェース179において分配されており、第3の半導体構造体のボンディングコンタクト117と整合および結合されている。第1のビットラインボンディングコンタクト143は、第1の導電性ルーティング141を通してBL134に導電的に接続され得、第2のビットラインボンディングコンタクト115は、第2の導電性ルーティング147を通してBL138に導電的に接続され得る。第1および第2のビットラインボンディングコンタクト143および115は、ボンディングコンタクト117(ボンディング層163の中)および145(ボンディング層181の中)、ならびに、1つまたは複数の相互接続部(たとえば、第3の半導体構造体の中に延在するTSV149など)を通して、導電的に接続され得る。したがって、BL134および138、ならびに、3D NANDメモリストリング132および136は、導電的に接続され得る。第3の半導体構造体の相互接続層121の中の適切な相互接続部は、BL134および138、ならびに、導電的に接続されている3D NANDメモリストリング132および136(または、TSV149)を、周辺回路(または、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続することが可能である。
それぞれのボンディング層の中の第1および第2のビットラインボンディングコンタクト143および115の分布および/または場所は、第1および第2のビットラインボンディングコンタクト142および144の分布および/または場所と同じであってもよくまたは異なっていてもよい。第1および第2のビットラインボンディングコンタクト143および115の分布に応じて、第1および第2の導電性ルーティング141および147の分布は、第1および第2のビットラインボンディングコンタクト143および115をそれぞれBL134および138に導電的に接続するように適切に決定/調節され得る。いくつかの実施形態において、導体層108-1および118-1は、それぞれのワードラインコンタクト150および174、ならびに、相互接続層121の中の別個の相互接続部を通して、第3の半導体構造体に導電的に接続され得る。したがって、導電的に接続されている3D NANDメモリストリング132および136は、同じ相互接続部を通して、第3の半導体構造体の中の周辺回路(および/または、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続され得、WL108-1および118-2は、別個の相互接続部を通して、第3の半導体構造体の中の周辺回路(および/または、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続され得る。
図には示されていないが、いくつかの実施形態において、第3の半導体は、それぞれの結合された3Dメモリデバイスの下側端部に位置付けされ得、半導体構造体の結合された対に下方から導電的に接続され得る。このケースでは、第3の半導体構造体の基板は、結合された3Dメモリデバイスの基板として機能することが可能である。第2の半導体構造体の半導体層が、上を向いている場合には、パッドアウト相互接続層が、半導体層の上方に形成され得る。垂直方向に沿った第1の、第2の、および第3の半導体構造体の設置は、結合された3Dメモリデバイス/チップの中のデバイス/構造体の全体的なレイアウト/設置に基づいてフレキシブルに決定され得、本開示の実施形態によって限定されるべきではない。
図2Aは、結合された3Dメモリデバイス200を図示しており、そこでは、結合された半導体構造体の対のWL(または、導体層)が、一緒に結合され、いくつかの実施形態によれば、結合された半導体構造体の対の中のメモリスタック(および、メモリセル)を導電的に接続している。いくつかの実施形態において、導電的に接続されているWLは、周辺回路(または、他のロジックプロセス適合型デバイス)から/周辺回路へ電気信号を送信する同じ相互接続部を共有している。結合された3Dメモリデバイス200において、周辺回路(または、他のロジックプロセス適合型デバイス)から/周辺回路への電気信号は、BLのために別個に送信される。図2Aに示されているように、第1および第2の半導体構造体は、ボンディングインターフェース226において結合されており、第3および第2の半導体構造体は、ボンディングインターフェース264において結合されている。第1の半導体構造体は、メモリスタック108の上方におよびボンディングインターフェース226の下に、相互接続層210を含むことが可能であり、また、ボンディングインターフェース226において、第1のボンディング層212を含むことが可能である。第2の半導体構造体は、メモリスタック118の下におよびボンディングインターフェース226の上方に、相互接続層216を含むことが可能であり、また、ボンディングインターフェース226において、第2のボンディング層214を含むことが可能である。また、第2の半導体構造体は、半導体層104の上方におよびボンディングインターフェース264において、ボンディング層280を含むことが可能である。第3の半導体構造体は、ボンディングインターフェース264において、ボンディング層262を含むことが可能であり、また、ボンディング層262とデバイス層122との間に、相互接続層220を含むことが可能である。
いくつかの実施形態において、第1のボンディング層212は、ボンディングインターフェース226の上に分配されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクト242を含み、第2のボンディング層214は、ボンディングインターフェース226の上に分配されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクト244を含む。第1のワードラインボンディングコンタクト242のそれぞれは、第1の半導体構造体のそれぞれのWL108-1(または、導体層108-1)に導電的に接続され得、第2のワードラインボンディングコンタクト244のそれぞれは、第2の半導体構造体のそれぞれのWL118-1(または、導体層118-1)に導電的に接続され得る。いくつかの実施形態において、それぞれのWLは、それぞれの導電性ルーティングおよび/またはそれぞれの相互接続層(たとえば、210または216)の中の相互接続部を通して、それぞれのボンディングコンタクトに導電的に接続されている。たとえば、第1の導電性ルーティング240は、ワードラインコンタクト150および他の必要なビア/相互接続部を通して、WL108-1(または、導体層108-1)に導電的に接続され得、第2の導電性ルーティング246は、ワードラインコンタクト174および他の必要なビア/相互接続部を通して、WL118-1(または、導体層118-1)に導電的に接続され得る。第1および第2の導電性ルーティング140および146と同様に、第1および第2の導電性ルーティング246および240は、それぞれのWLからの/それぞれのWLへの電気信号をそれぞれのワードラインボンディングコンタクトにルーティングするようにフレキシブルに設計され得、ワードラインボンディングコンタクトは、インターフェース226において所望のボンディング領域に位置決めされている。次いで、第1のワードラインボンディングコンタクト242および第2のワードラインボンディングコンタクト244は、互いに整合させられ、インターフェース226において結合され得、WL108-1および118-1は、導電的に接続され得る。
相互接続層210または216の中の相互接続部は、導電的に接続されているWLを第3の半導体構造体の中の周辺回路(および/または、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続することが可能である。図示を容易にするために、第2の導電性ルーティング246およびTSV248は、導電的に接続されているWLをボンディング層280の中のボンディングコンタクト258に導電的に接続するように示されている。ボンディングコンタクト258は、ボンディングインターフェース264において、第3の半導体構造体のボンディング層262の中のボンディングコンタクト260と結合され得る。相互接続層220の中の適切な相互接続部は、結合されたボンディングコンタクト258および260を第3の半導体構造体の中の周辺回路(および/または、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続することが可能である。次いで、導電的に接続されているWLは、周辺回路(および/または、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続され得る。いくつかの実施形態において、ボンディングコンタクト258は、また、他のボンディングコンタクトを含み、他の構造体/デバイスを第3の半導体構造体に導電的に接続することが可能である。いくつかの実施形態において、BL134および138は、たとえば、別個の相互接続部およびボンディングコンタクト258を通して、第3の半導体構造体に別個に導電的に接続されている。
図2Bは、別の結合された3Dメモリデバイス201を図示しており、そこでは、結合された半導体構造体の対のWL(または、導体層)が、一緒に結合され、いくつかの実施形態によれば、結合された半導体構造体の対の中のメモリスタック(および、メモリセル)を導電的に接続している。結合された3Dメモリデバイス200とは異なり、第3の半導体構造体は、第1の半導体構造体と第2の半導体構造体との間に位置決めされており、第1および第2の半導体構造体の両方に結合され得る。図2Bに示されているように、第1および第3の半導体構造体は、ボンディングインターフェース227において結合され得、第3および第2の半導体構造体は、ボンディングインターフェース279において結合され得る。パッドアウト相互接続層は、第2の半導体構造体の上方に形成され得る。いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体は、上を向いた様式で、第1および第2の半導体構造体に結合されている。結合された3Dメモリデバイス201の中の第1の、第2の、および第3の半導体構造体のスタッキング順序は、結合された3Dメモリデバイス200のものとは異なっているので、いくつかの実施形態において、結合された3Dメモリデバイス201の中の第1の、第2の、および第3の半導体構造体の相互接続層およびボンディング層は、結合された3Dメモリデバイス200のものとは異なっている可能性がある。
いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体は、メモリスタック108の上方に相互接続層211を含むことが可能であり、相互接続層211の上方に第1のボンディング層213を含むことが可能である。第1のボンディング層213は、ボンディングインターフェース227において第3の半導体構造体のボンディング層281と結合され得る。また、第3の半導体構造体は、デバイス層122の上方に相互接続層221を含み、また、ボンディングインターフェース279において第2の半導体構造体の第2のボンディング層265と結合されたボンディング層263を含むことが可能である。いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体は、第2のボンディング層265の上方におよびメモリスタック118の下に、相互接続層219を含むことが可能である。パッドアウト相互接続層124は、半導体層105の上方に形成され得る。
第1のボンディング層213は、複数の第1のワードラインボンディングコンタクト243を含むことが可能であり、複数の第1のワードラインボンディングコンタクト243は、ボンディングインターフェース227において分配されており、第3の半導体構造体のボンディングコンタクト245と整合および結合されている。第2のボンディング層265は、複数の第2のワードラインボンディングコンタクト215を含むことが可能であり、複数の第2のワードラインボンディングコンタクト215は、ボンディングインターフェース279において分配されており、第3の半導体構造体のボンディングコンタクト217と整合および結合されている。第1のワードラインボンディングコンタクト243は、第1の導電性ルーティング241を通してWL108-1(または、導体層108-1)に導電的に接続され得、第2のワードラインボンディングコンタクト215は、第2の導電性ルーティング247を通してWL118-1(または、導体層118-1)に導電的に接続され得る。第1および第2のワードラインボンディングコンタクト243および215は、ボンディングコンタクト217(ボンディング層263の中)および245(ボンディング層281の中)、ならびに、第3の半導体構造体の中に延在する相互接続部249(たとえば、TSV)を通して、導電的に接続され得る。したがって、WL108-1および118-1(または、導体層108-1および118-1)は、導電的に接続され得る。第3の半導体構造体の相互接続層221の中の適切な相互接続部は、導電的に接続されているWL108-1および118-1(または、相互接続部249)を周辺回路(または、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続することが可能である。
それぞれのボンディング層の中の第1および第2のワードラインボンディングコンタクト243および215の分布および/または場所は、第1および第2のワードラインコンタクト242および244の分布および/または場所と同じであってもよくまたは異なっていてもよい。第1および第2のワードラインボンディングコンタクト243および215の分布に応じて、第1および第2の導電性ルーティング241および247の分布は、第1および第2のワードラインボンディングコンタクト243および215をそれぞれWL108-1および118-1と導電的に接続するように適切に決定/調節され得る。いくつかの実施形態において、BL134および138は、相互接続層221の中の別個の相互接続部を通して、第3の半導体構造体に導電的に接続され得る。したがって、導電的に接続されているWL108-1および118-1は、同じ相互接続部を通して、第3の半導体構造体の中の周辺回路(および/または、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続され得、BL134および138は、別個の相互接続部を通して、第3の半導体構造体の中の周辺回路(および/または、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続され得る。
図3Aは、結合された3Dメモリデバイス300を図示しており、そこでは、結合された半導体構造体の対のBLおよびWL(または、導体層)の両方が、一緒に結合され、いくつかの実施形態によれば、結合された半導体構造体の対の中のメモリスタック(および、メモリセル)を導電的に接続している。いくつかの実施形態において、導電的に接続されているWLおよびBLは、周辺回路(または、他のロジックプロセス適合型デバイス)から/周辺回路へ電気信号を送信する同じ相互接続部をそれぞれ共有している。図3Aに示されているように、第1および第2の半導体構造体は、ボンディングインターフェース326において結合されており、第3および第2の半導体構造体は、ボンディングインターフェース364において結合されている。第1の半導体構造体は、メモリスタック108の上方におよびボンディングインターフェース326の下に、相互接続層310を含むことが可能であり、また、ボンディングインターフェース326において、第1のボンディング層312を含むことが可能である。第2の半導体構造体は、メモリスタック118の下におよびボンディングインターフェース326の上方に、相互接続層316を含むことが可能であり、また、ボンディングインターフェース326において、第2のボンディング層314を含むことが可能である。また、第2の半導体構造体は、半導体層104の上方におよびボンディングインターフェース364において、ボンディング層380を含むことが可能である。第3の半導体構造体は、ボンディングインターフェース364において、ボンディング層362を含むことが可能であり、また、ボンディング層362とデバイス層122との間に、相互接続層320を含むことが可能である。
いくつかの実施形態において、第1のボンディング層312は、ボンディングインターフェース326の上に分配されている複数の第1のビットラインボンディングコンタクト342aおよび複数の第1のワードラインボンディングコンタクト342bを含み、第2のボンディング層314は、ボンディングインターフェース326の上に分配されている複数の第2のビットラインボンディングコンタクト344aおよび複数の第2のワードラインボンディングコンタクト344bを含む。第1のビットラインボンディングコンタクト342aのそれぞれは、それぞれのBL134に導電的に接続され得、それぞれの第1のワードラインボンディングコンタクト342bは、第1の半導体構造体のそれぞれのWL108-1(すなわち、導体層108-1)に導電的に接続され得る。第2のビットラインボンディングコンタクト344aのそれぞれは、それぞれのビットライン138に導電的に接続され得、第2のワードラインボンディングコンタクト344bのそれぞれは、第2の半導体構造体のそれぞれのWL118-1(すなわち、導体層118-1)に導電的に接続され得る。いくつかの実施形態において、BLおよびWLは、適切なビアおよび/またはそれぞれの相互接続層(たとえば、310または316)の中の相互接続部を通して、それぞれのボンディングコンタクトにそれぞれ導電的に接続されている。たとえば、第1の導電性ルーティング340aおよび340b(ならびに、他の必要な相互接続部/ビア)は、BL134およびWL108-1(または、導体層108-1)をそれぞれの第1のビットラインボンディングコンタクト342aおよび第1のワードラインボンディングコンタクト342bに導電的に接続することが可能であり、第2の導電性ルーティング346aおよび346bは、BL138およびWL118-1(または、導体層118-1)をそれぞれの第2のビットラインボンディングコンタクト344aおよび第2のワードラインボンディングコンタクト344bに導電的に接続することが可能である。第1および第2の導電性ルーティング340(すなわち、340aおよび340b)および346(すなわち、346aおよび346b)は、それぞれのBLおよびWLからの/それぞれのBLおよびWLへの電気信号をそれぞれのビットラインボンディングコンタクトおよびワードラインボンディングコンタクトにルーティングするようにフレキシブルに設計され得、それらは、インターフェース326において所望の場所(たとえば、ボンディング領域)に位置決めされている。インターフェース326において、第1および第2のビットラインボンディングコンタクト342aおよび344aは、次いで、互いに整合および結合され得、第1および第2のワードラインボンディングコンタクト342bおよび344bは、互いに整合および結合され得る。したがって、3D NANDメモリストリング132および136、ならびに、WL108-1および118-1は、導電的に接続され得る。
相互接続層310または316の中の相互接続部は、導電的に接続されているBL(すなわち、134および138)および導電的に接続されているWL(たとえば、108-1および118-1)を第3の半導体構造体の中の周辺回路(および/または、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続することが可能である。図示を容易にするために、第2の導電性ルーティング346aおよび346b、ならびに、TSV348aおよび348bは、導電的に接続されているBLおよび導電的に接続されているWLをボンディング層380の中のそれぞれのボンディングコンタクト358に導電的に接続するように示されている。ボンディングコンタクト358は、第3の半導体構造体のボンディング層362の中のボンディングコンタクト360と結合され得る。相互接続層320の中の適切な相互接続部は、結合されたボンディングコンタクト358および360を第3の半導体構造体の中の周辺回路(および/または、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続することが可能である。次いで、導電的に接続されているBL134および138、導電的に接続されているWL108-1および118-1、ならびに、導電的に接続されている3D NANDメモリストリング132および136は、周辺回路(および/または、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続され得る。
図3Bは、別の結合された3Dメモリデバイス301を図示しており、そこでは、結合された半導体構造体の対のBLおよびWL(または、導体層)が、一緒に結合され、いくつかの実施形態によれば、結合された半導体構造体の対の中のメモリスタック(および、メモリセル)を導電的に接続している。結合された3Dメモリデバイス300とは異なり、第3の半導体構造体は、第1の半導体構造体と第2の半導体構造体との間に位置決めされており、第1および第2の半導体構造体の両方に結合され得る。図3Bに示されているように、第1および第3の半導体構造体は、ボンディングインターフェース327において結合され得、第3および第2の半導体構造体は、ボンディングインターフェース379において結合され得る。パッドアウト相互接続層は、第2の半導体構造体の上方に形成され得る。いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体は、上を向いた様式で、第1および第2の半導体構造体に結合されている。結合された3Dメモリデバイス301の中の第1の、第2の、および第3の半導体構造体のスタッキング順序は、結合された3Dメモリデバイス300のものとは異なっているので、いくつかの実施形態において、結合された3Dメモリデバイス301の中の第1の、第2の、および第3の半導体構造体の相互接続層およびボンディング層は、結合された3Dメモリデバイス300のものとは異なっている可能性がある。
いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体は、メモリスタック108の上方に相互接続層311を含むことが可能であり、相互接続層311の上方に第1のボンディング層313を含むことが可能である。第1のボンディング層313は、ボンディングインターフェース327において第3の半導体構造体のボンディング層381と結合され得る。また、第3の半導体構造体は、デバイス層122の上方に相互接続層321を含み、また、ボンディングインターフェース379において第2の半導体構造体の第2のボンディング層365と結合されたボンディング層363を含むことが可能である。ボンディング層381および363は、第1および第2の半導体構造体の中のビットラインボンディングコンタクトおよびワードラインボンディングコンタクトを導電的に接続するために、複数のボンディングコンタクト(たとえば、345および317)をそれぞれ含むことが可能である。たとえば、ボンディングコンタクト345は、第1のビットラインボンディングコンタクト343aを導電的に接続するための複数のボンディングコンタクトと、第1のワードラインボンディングコンタクト343bを導電的に接続するため別の複数のボンディングコンタクトとを含むことが可能であり、ボンディングコンタクト317は、第2のビットラインボンディングコンタクト315aを導電的に接続するための複数のボンディングコンタクトと、第2のワードラインボンディングコンタクト315bを導電的に接続するための別の複数のボンディングコンタクトとを含むことが可能である。いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体は、第2のボンディング層365の上方におよびメモリスタック118の下に、相互接続層319を含むことが可能である。パッドアウト相互接続層124は、半導体層105の上方に形成され得る。
第1のボンディング層313は、複数の第1のビットラインボンディングコンタクト343aおよび複数の第1のワードラインボンディングコンタクト343bを含むことが可能であり、それらは、ボンディングインターフェース327において分配されており、第3の半導体構造体のボンディングコンタクト345と結合されている。第2のボンディング層365は、複数の第2のビットラインボンディングコンタクト315aおよび複数の第2のワードラインボンディングコンタクト315bを含むことが可能であり、それらは、ボンディングインターフェース379において分配されており、第3の半導体構造体のボンディングコンタクト317と結合されている。第1のビットラインボンディングコンタクト343aは、第1の導電性ルーティング357を通してBL134に導電的に接続され得、第2のビットラインボンディングコンタクト315aは、第2の導電性ルーティング347を通してBL138に導電的に接続され得る。第1のワードラインボンディングコンタクト343bは、第1の導電性ルーティング357を通してWL108-1(または、導体層108-1)に導電的に接続され得、第2のワードラインボンディングコンタクト315bは、第2の導電性ルーティング347を通してWL118-1(または、導体層118-1)に導電的に接続され得る。第1および第2のビットラインボンディングコンタクト343aおよび315aは、第3の半導体構造体の中のボンディングコンタクト317(ボンディング層363の中)および345(ボンディング層381の中)、ならびに、第3の半導体構造体の中に延在する相互接続部349a(たとえば、TSV)を通して、導電的に接続され得る。第1および第2のワードラインボンディングコンタクト343bおよび315bは、ボンディングコンタクト317(ボンディング層363の中)および345(ボンディング層381の中)、ならびに、第3の半導体構造体の中に延在する相互接続部349b(たとえば、TSV)を通して、導電的に接続され得る。したがって、BL134および138、WL108-1および118-1(または、導体層108-1および118-1)、ならびに、メモリスタック108および118は、導電的に接続され得る。
第1および第2のビットラインボンディングコンタクト343aおよび315aの分布および/または場所は、第1および第2のビットラインボンディングコンタクト342aおよび344aの分布および/または場所と同じであってもよくまたは異なっていてもよい。第1および第2のワードラインボンディングコンタクト343bおよび315bの分布および/または場所は、第1および第2のワードラインボンディングコンタクト342bおよび344bの分布および/または場所と同じであってもよくまたは異なっていてもよい。これらのボンディングコンタクトの分布に応じて、第1および第2の導電性ルーティング357および347の分布は、第1および第2のビットラインボンディングコンタクト343aおよび315aをそれぞれBL134および138に導電的に接続するように、ならびに、第1および第2のワードラインボンディングコンタクト343bおよび315bをそれぞれWL108-1および118-1に導電的に接続するように適切に決定/調節され得る。したがって、導電的に接続されているWL108-1および118-1は、同じ相互接続部を通して、第3の半導体構造体の中の周辺回路(および/または、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続され得、BL134および138は、同じ相互接続部を通して、第3の半導体構造体の中の周辺回路(および/または、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続され得る。次いで結合されたメモリスタック108および118およびWL(または、導体層108-1および118-1)の中の3D NANDメモリストリング132および136は、導電的に接続され得る。
図4は、いくつかの実施形態による、導電的に接続されているBLおよび/または導電的に接続されているWLを有する結合された3Dメモリデバイスの概略平面図400を図示している。平面図は、結合された3Dメモリデバイス100、101、200、201、300、および301の中の導電的に接続されているBLおよび/または導電的に接続されているWLのレイアウト/場所を図示することが可能である。図4に示されているように、平面図400は、コアアレイ領域、アレイ共通ソース(ACS)ドライバーパッドアウト領域のうちの1つまたは複数(たとえば、1対)、BLボンディングおよびパッドアウト領域のうちの1つまたは複数(たとえば、1対)、WLボンディングおよびパッドアウト領域のうちの1つまたは複数(たとえば、1対)、およびボンディングパッド領域を含むことが可能である。コアアレイ領域は、メモリアレイが設置されている領域を表すことが可能である。ACSドライバーパッドアウト領域は、メモリアレイのACSおよび周辺回路を導電的に接続する接触パッドが位置付けされている領域を表すことが可能である。ボンディングパッド領域は、全体的なチップ(たとえば、周辺回路)のための接触パッドが位置付けされている領域を表すことが可能である。BLボンディングおよびパッドアウト領域は、結合されたメモリスタックのBLがボンディングを通して導電的に接続されており、導電的に接続されているBLに導電的に接続されている相互接続部が位置付けされている領域を表すことが可能である。WLボンディングおよびパッドアウト領域は、結合されたメモリスタックのWLがボンディングを通して導電的に接続されており、導電的に接続されているWLに導電的に接続されている相互接続部が位置付けされている領域を表すことが可能である。いくつかの実施形態において、BLおよびWLボンディングおよびパッドアウト領域の数、場所、および/または面積は、たとえば、全体的なチップのレイアウトおよび/または配置を収容するように決定される(たとえば、最適化される)。
さまざまな実施形態において、結合された半導体構造体の対のメモリスタック(たとえば、108および118)のそれぞれは、それぞれの所望の場所において(たとえば、チップの中心において)、コアアレイ領域の中にフレキシブルに設置され、チップの中の構造体/デバイスの全体的な配置を最適化することが可能である。メモリスタック(たとえば、108および118)は、垂直方向に(たとえば、z軸に沿って)互いに整合させられてもよくまたは整合させられなくてもよい。いくつかの実施形態において、メモリスタックは、垂直方向に互い違いの様式で配置され得る。すなわち、メモリスタックは、z軸に沿って互いに整合させられておらず、たとえば、チップのための全体的な配置/ルーティングを最適化する。それぞれの半導体構造体の中の導電性ルーティング(たとえば、140、146、141、147、240、246、241、247、340a、340b、346a、および/または346b)は、それぞれのWLおよび/またはBLを、それぞれのボンディングコンタクトに導電的に接続されることとなるそれぞれのボンディングおよびパッドアウト領域に導電的に接続およびルーティングするように設計され得る。すなわち、それぞれの導電性ルーティングの一方の端部は、それぞれのBL/WLと接触しており、および/または、それに導電的に接続され得、導電性ルーティングの他方の端部は、それぞれのボンディングコンタクトと接触しており、および/またはそれに導電的に接続され得る。2つの端部の間の導電性ルーティングの配置は、それぞれの半導体構造体の中の構造体/デバイスのレイアウトに従うことが可能である。さまざまな実施形態において、それぞれの半導体構造体の中の導電性ルーティングの配置は、同じであってもまたは異なっていてもよい。
ボンディングコンタクトは、それぞれの導電性ルーティングと接触しているか、または、それに導電的に接続されており、ボンディングコンタクトは、それぞれのボンディングおよびパッドアウト領域においてそれぞれのボンディング層の中に分配され得、他のボンディング層の中のそれぞれのボンディングコンタクトと結合されている。いくつかの実施形態において、ボンディングコンタクトの合計数、および/または、メモリスタックの場所などのような要因に応じて、結合された半導体構造体の対のボンディングコンタクトは、2つ以上の部分へと分割されており、それらは、それぞれのボンディングおよびパッドアウト領域の中にそれぞれ位置付けされている。ボンディングコンタクトの分割は、導電性ルーティングおよび/または相互接続部の配置が最適化されることを可能にすることができる。たとえば、導電性ルーティングの長さおよび複雑さは、BLおよび/またはWLのより近くにあるそれぞれのボンディングおよびパッドアウト領域にBLおよび/またはWLをルーティングすることによって最小化され得る。いくつかの実施形態において、メモリスタック108および118は、コアアレイ領域の中に設置され得る。
例では、結合された3Dメモリデバイス100および101に関して、第1および第2のビットラインボンディングコンタクト(たとえば、結合された3Dメモリデバイス100の中の142および144、ならびに、結合された3Dメモリデバイス101の中の143および145)は、BLボンディングおよびパッドアウト領域の中で結合され得る。いくつかの実施形態において、それぞれの半導体構造体のBLからそれぞれのBLボンディングおよびパッドアウト領域までの距離に応じて、合計の結合された第1および第2のビットラインボンディングコンタクトは、複数の部分(たとえば、2つの部分)へと分割されており、したがって、それぞれのBLボンディングおよびパッドアウト領域は、結合された第1および第2のビットラインボンディングコンタクトの一部分を含む。たとえば、結合された第1および第2のビットラインボンディングコンタクトは、2つのBLボンディングおよびパッドアウト領域の中で分配するように均一に分割され得る。一方では、WL108-1(または、導体層108-1)の一部分、および、WL118-1(または、導体層118-1)の一部分は、それぞれのワードラインコンタクト150および174ならびに任意の適切な相互接続部および/またはボンディングコンタクトによって、WLボンディングおよびパッドアウト領域のうちの1つに別個にルーティングされ得る。WL108-1(または、導体層108-1)の他の部分、および、WL118-1(または、導体層118-1)の他の部分は、それぞれのワードラインコンタクト150および174ならびに任意の適切な相互接続部および/またはボンディングコンタクトによって、WLボンディングおよびパッドアウト領域のうちの他の1つに別個にルーティングされ得る。いくつかの実施形態において、WLは、2つの部分へと均一に分割されており、それぞれは、より近いWLボンディングおよびパッドアウト領域にルーティングされている。
この例では、BLボンディングおよびパッドアウト領域において、結合された第1および第2のビットラインボンディングコンタクトは、適切な相互接続部(たとえば、148または149)およびボンディングコンタクト(たとえば、158および160)を通して、周辺回路および/または接触パッド(たとえば、172)に導電的にさらに接続され得る。WLボンディングおよびパッドアウト領域において、ワードラインコンタクト150および174は、適切な相互接続部(たとえば、154)およびボンディングコンタクト(たとえば、158および160)を通して、周辺回路および/または接触パッド(たとえば、172)に別個に導電的に接続され得る。
別の例において、結合された3Dメモリデバイス200および201に関して、第1および第2のワードラインボンディングコンタクト(たとえば、結合された3Dメモリデバイス200の中の242および244、ならびに、結合された3Dメモリデバイス201の中の243および245)は、WLボンディングおよびパッドアウト領域の中でそれぞれ結合され得る。いくつかの実施形態において、それぞれの半導体構造体のWLからそれぞれのWLボンディングおよびパッドアウト領域までの距離に応じて、結合された第1および第2のワードラインボンディングコンタクトが分割されており、それぞれのWLボンディングおよびパッドアウト領域が、合計の結合された第1および第2のワードラインボンディングコンタクトの一部分を含むようになっている。たとえば、結合された第1および第2のワードラインボンディングコンタクトは、2つのWLボンディングおよびパッドアウト領域の中で分配するように均一に分割され得る。一方では、BL134の一部分、および、BL138の一部分は、それぞれの相互接続部および/またはボンディングコンタクトによって、BLボンディングおよびパッドアウト領域のうちの1つに別個にルーティングされ得る。BL134の他の部分、および、BL138の他の部分は、それぞれの相互接続部および/またはボンディングコンタクトによって、BLボンディングおよびパッドアウト領域のうちの他の1つに別個にルーティングされ得る。いくつかの実施形態において、BL134および138は、2つの部分へと均一に分割されており、それぞれは、より近いBLボンディングおよびパッドアウト領域にルーティングされている。
この例では、WLボンディングおよびパッドアウト領域において、結合された第1および第2のワードラインボンディングコンタクトは、適切な相互接続部(たとえば、248または249)およびボンディングコンタクト(たとえば、258および260)を通して、周辺回路および/または接触パッド(たとえば、172)に導電的にさらに接続され得る。BLボンディングおよびパッドアウト領域において、BL134および138に別個に導電的に接続されているボンディングコンタクト(たとえば、258)は、適切な相互接続部およびボンディングコンタクト(たとえば、258および260)を通して、周辺回路および/または接触パッド(たとえば、172)に導電的に接続され得る。
第3の例において、結合された3Dメモリデバイス300および301に関して、第1および第2のビットラインボンディングコンタクト(たとえば、結合された3Dメモリデバイス300の中の342aおよび344a、ならびに、結合された3Dメモリデバイス301の中の343aおよび315a)は、BLボンディングおよびパッドアウト領域の中でそれぞれ整合および結合され得、第1および第2のワードラインボンディングコンタクト(たとえば、結合された3Dメモリデバイス300の中の342bおよび344b、ならびに、結合された3Dメモリデバイス301の中の343bおよび315b)は、WLボンディングおよびパッドアウト領域の中でそれぞれ整合および結合され得る。いくつかの実施形態において、それぞれの半導体構造体のBLからそれぞれのBLボンディングおよびパッドアウト領域までの距離、および/または、それぞれの半導体構造体のWLからそれぞれのWLボンディングおよびパッドアウト領域までの距離に応じて、結合された第1および第2のビットラインボンディングコンタクト、ならびに、結合された第1および第2のワードラインボンディングコンタクトは、それぞれ分割されており、それぞれのBLボンディングおよびパッドアウト領域が、合計の結合された第1および第2のビットラインボンディングコンタクトの一部分を有するようになっており、それぞれのWLボンディングおよびパッドアウト領域が、合計の結合された第1および第2のワードラインボンディングコンタクトの一部分を有するようになっている。たとえば、結合された第1および第2のワードラインボンディングコンタクトは、2つのWLボンディングおよびパッドアウト領域の中で分配するように均一に分割され得る。一方では、結合された第1および第2のビットラインボンディングコンタクトは、2つのBLボンディングおよびパッドアウト領域の中で分配するように均一に分割され得る。この例では、WLボンディングおよびパッドアウト領域において、結合された第1および第2のワードラインボンディングコンタクトは、適切な相互接続部(たとえば、348bまたは349b)およびボンディングコンタクト(たとえば、結合された3Dメモリデバイス300の中の358および360、ならびに、結合された3Dメモリデバイス301の中の315b、317、345、および343b)を通して、周辺回路および/または接触パッド(たとえば、172)に導電的にさらに接続され得る。BLボンディングおよびパッドアウト領域において、結合された第1および第2のビットラインボンディングコンタクトは、適切な相互接続部(たとえば、348aまたは349a)およびボンディングコンタクト(たとえば、結合された3Dメモリデバイス300の中の358および360、ならびに、結合された3Dメモリデバイス301の中の315a、317、345、および343a)を通して、周辺回路および/または接触パッド(たとえば、172)にさらに導電的に接続され得る。
図5A~図5Fは、いくつかの実施形態による、導電的に接続されているBLを備えた1対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを形成するための例示的な製作プロセスを図示している。図6Aおよび図6Bは、いくつかの実施形態による、一緒に結合されているWLを備えた1対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを形成するための例示的な製作プロセスの一部を図示している。図7Aおよび図7Bは、いくつかの実施形態による、導電的に接続されているBLおよびWLの両方をそれぞれ備えた1対の結合された半導体構造体を有する結合された3Dメモリデバイスを形成するための例示的な製作プロセスの一部を図示している。図13は、いくつかの実施形態による、結合された3Dメモリデバイスを形成するための例示的な方法1300のフローチャートである。方法1300に示されている動作は、網羅的ではないということ、および、他の動作が、図示されている動作のいずれかの前に、後に、またはその間に、同様に実施され得るということが理解される。さらに、動作のうちのいくつかは、同時に、または、図13に示されているものとは異なる順序で実施され得る。方法1300は、図1A、図2A、および図3Bに示されている結合された3Dメモリデバイスを形成するために用いられ得る。
図13を参照すると、方法1300は、動作1302において開始し、動作1302では、第1の半導体構造体および第2の半導体構造体が形成される。第1の半導体構造体は、複数の第1のBLと、複数の第1の導体層と、複数の第1のビットラインボンディングコンタクトおよび/または複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを備えた第1のボンディング層とを含む。第2の半導体構造体は、複数の第2のBLと、複数の第2の導体層と、複数の第2のビットラインボンディングコンタクトおよび/または複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを備えた第2のボンディング層とを含む。図5A、図6A、および図7Aは、対応する構造体を図示している。
図5Aは、複数のビットラインボンディングコンタクトを備えたボンディング層をそれぞれ有する第1および第2の半導体構造体を図示している。図5Aに示されているように、第1および第2の半導体構造体が形成され得る。第1の半導体構造体は、基板502と、基板502の上方のメモリスタック506と、メモリスタック506を通って垂直方向に延在する複数の3D NANDメモリストリング516と、3D NANDメモリストリング516に導電的に接続されている複数の第1のBL522-1とを含むことが可能である。メモリスタック506は、複数のインタリーブされた導体層506-1および誘電体層506-2を含むことが可能である。導体層506-1は、それぞれWLの一部であることが可能であり、1つまたは複数のワードラインコンタクト524-1に導電的に接続されている。また、第1の半導体構造体は、メモリスタック506の上方に相互接続層508を含むことが可能であり、また、相互接続層508の上方にまたは相互接続層508の一部として第1のボンディング層538を含むことが可能である。第1のボンディング層538は、複数の第1のビットラインボンディングコンタクト518-1を含むことが可能であり、複数の第1のビットラインボンディングコンタクト518-1は、相互接続層508の中の複数の第1の導電性ルーティング520-1を通して、第1のBL522-1に導電的に接続されている。
第2の半導体構造体は、第1の半導体構造体と同様であることが可能である。図5Aに示されているように、第2の半導体構造体は、基板504と、基板504の上方のメモリスタック510と、メモリスタック510を通って垂直方向に延在する複数の3D NANDメモリストリング514と、3D NANDメモリストリング514に導電的に接続されている複数の第2のBL522-2とを含むことが可能である。メモリスタック510は、複数のインタリーブされた導体層510-1および誘電体層510-2を含むことが可能である。導体層510-1は、それぞれWLの一部であることが可能であり、1つまたは複数のワードラインコンタクト524-2に導電的に接続されている。また、第2の半導体構造体は、メモリスタック510の上方に相互接続層512を含むことが可能であり、また、相互接続層512の上方にまたは相互接続層512の一部として第2のボンディング層536を含むことが可能である。第2のボンディング層536は、複数の第2のビットラインボンディングコンタクト518-2を含むことが可能であり、複数の第2のビットラインボンディングコンタクト518-2は、相互接続層512の中の複数の第2の導電性ルーティング520-2を通して、第2のBL522-2に導電的に接続されている。メモリスタック506および510は、同じまたは異なるレベル/数の階段を有することが可能である。いくつかの実施形態において、それぞれの第1のビットラインボンディングコンタクト518-1は、それぞれの第2のビットラインボンディングコンタクト518-2に対応している。
図6Aは、複数のワードラインボンディングコンタクトを備えたボンディング層をそれぞれ有する第1および第2の半導体構造体を図示している。図5Aに示されている第1および第2の半導体構造体とは異なり、図6Aでは、第1の半導体構造体の第1のボンディング層538は、複数の第1のワードラインボンディングコンタクト620-1を含み、複数の第1のワードラインボンディングコンタクト620-1は、複数の第1の導電性ルーティング622-1を通してWL506-1(または、導体層506-1)に導電的に接続されており、複数の第1の導電性ルーティング622-1は、ワードラインコンタクト524-1に導電的に接続されている。第2の半導体構造体の第2のボンディング層536は、複数の第2のワードラインボンディングコンタクト620-2を含み、複数の第2のワードラインボンディングコンタクト620-2は、複数の第2の導電性ルーティング622-2を通してWL510-1(または、導体層510-1)に導電的に接続されており、複数の第2の導電性ルーティング622-2は、ワードラインコンタクト524-1に導電的に接続されている。いくつかの実施形態において、第1および第2の導電性ルーティング622-1および622-2は、それぞれ相互接続層508および512の中にある。いくつかの実施形態において、それぞれの第1のワードラインボンディングコンタクト620-1は、それぞれの第2のワードラインボンディングコンタクト620-2に対応している。
図7Aは、複数のビットラインボンディングコンタクトおよび複数のワードラインボンディングコンタクトを備えたボンディング層をそれぞれ有する第1および第2の半導体構造体を図示している。図5Aおよび図6Aに示されている第1および第2の半導体構造体とは異なり、図7Aでは、第1の半導体構造体の第1のボンディング層538は、複数の第1のビットラインボンディングコンタクト718-1および複数の第1のワードラインボンディングコンタクト728-1を含む。第1のビットラインボンディングコンタクト718-1は、複数の第1の導電性ルーティング720-1を通して第1のBL522-1に導電的に接続され得、第1のワードラインボンディングコンタクト728-1は、複数の第1の導電性ルーティング730-1を通して、WL506-1(または、導体層506-1)に導電的に接続され得、複数の第1の導電性ルーティング730-1は、ワードラインコンタクト524-1に導電的に接続されている。第2の半導体構造体の第2のボンディング層536は、複数の第2のビットラインボンディングコンタクト718-2および複数の第2のワードラインボンディングコンタクト728-2を含む。第2のビットラインボンディングコンタクト718-2は、複数の第2の導電性ルーティング720-2を通して第2のBL522-2に導電的に接続され得、第2のワードラインボンディングコンタクト728-2は、複数の第2の導電性ルーティング730-2を通して、WL510-1(または、導体層510-1)に導電的に接続され得、複数の第2の導電性ルーティング730-2は、ワードラインコンタクト524-2に導電的に接続されている。いくつかの実施形態において、それぞれの第1のビットラインボンディングコンタクト718-1は、それぞれの第2のビットラインボンディングコンタクト718-2に対応しており、それぞれの第1のワードラインボンディングコンタクト728-1は、それぞれの第2のワードラインボンディングコンタクト728-2に対応している。
第1および第2の半導体構造体は、同様の方法/プロセスによって形成され得る。いくつかの実施形態において、メモリスタックが、基板の上方に形成され、メモリスタックを通って垂直方向に延在する3D NANDメモリストリングのアレイが形成される。図5A、図6A、および図7Aに図示されているように、インタリーブされた犠牲層(図示せず)および誘電体層(たとえば、506-2または510-2)が、基板(たとえば、502または504)の上方に形成されている。インタリーブされた犠牲層および誘電体層は、誘電体スタック(図示せず)を形成することが可能である。いくつかの実施形態において、それぞれの犠牲層は、窒化ケイ素の層を含み、それぞれの誘電体層は、酸化ケイ素の層を含む。インタリーブされた犠牲層および誘電体層は、1つまたは複数の薄膜堆積プロセスによって形成され得、1つまたは複数の薄膜堆積プロセスは、それに限定されないが、化学蒸着(CVD)、物理蒸着(PVD)、原子層堆積(ALD)、または、それらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、メモリスタック(たとえば、506または510)は、ゲート交換プロセスによって形成され得、たとえば、誘電体層に対して選択的な犠牲層のウェット/ドライエッチングを使用して、犠牲層を複数の導体層(たとえば、506-1または510-1)と交換し、結果として生じる凹部を導体層によって充填する。結果として、メモリスタック(たとえば、506または510)は、インタリーブされた導体層(たとえば、506-1または510-1)および誘電体層(たとえば、506-2または510-2)を含むことが可能である。いくつかの実施形態において、それぞれの導体層は、金属層(たとえば、タングステンの層など)を含む。他の実施形態では、メモリスタックは、ゲート交換プロセスなしで、導体層(たとえば、ドープされたポリシリコン層)および誘電体層(たとえば、酸化ケイ素層)を交互に堆積させることによって形成され得るということが理解される。いくつかの実施形態において、酸化ケイ素を含むパッド酸化物層が、メモリスタックと基板との間に形成されている。
複数の3D NANDメモリストリング(たとえば、516または514)が、基板の上方に形成され得、それぞれが、メモリスタックのインタリーブされた導体層および誘電体層を通って、垂直方向に延在している。いくつかの実施形態において、3D NANDメモリストリングを形成するための製作プロセスは、ドライエッチングおよび/またはウェットエッチング(たとえば、ディープ反応性イオンエッチング(DRIE)など)を使用して、メモリスタックを通して基板の中へチャネルホールを形成することを含み、基板からチャネルホールの下側部分の中にプラグをエピタキシャル成長させることがそれに続く。いくつかの実施形態において、3D NANDメモリストリングを形成するための製作プロセスは、また、その後に、薄膜堆積プロセス(たとえば、ALD、CVD、PVD、または、それらの任意の組み合わせなど)を使用して、メモリフィルム(たとえば、トンネリング層、ストレージ層、およびブロッキング層)および半導体層などのような、複数の層によってチャネルホールをそれぞれ充填することを含む。いくつかの実施形態において、3D NANDメモリストリングを形成するための製作プロセスは、3D NANDメモリストリングの上側端部において凹部をエッチングすることによって、その後に、薄膜堆積プロセス(たとえば、ALD、CVD、PVD、または、それらの任意の組み合わせなど)を使用して、半導体材料によって凹部を充填することによって、それぞれのチャネルホールの上側部分の中に別のプラグを形成することをさらに含む。
相互接続層(たとえば、508または512)が、メモリスタック(たとえば、506または510)および3D NANDメモリストリングのアレイの上方に形成され得る。相互接続層は、複数のILD層の中にMEOLおよび/またはBEOLの相互接続部を含み、3D NANDメモリストリングのアレイと電気的接続を行うことが可能である。いくつかの実施形態において、相互接続層は、複数のILD層と、複数のプロセスにおいて形成されたその中の相互接続部とを含む。たとえば、相互接続層の中の相互接続部は、1つまたは複数の薄膜堆積プロセスによって堆積された導電性材料を含むことが可能であり、1つまたは複数の薄膜堆積プロセスは、それに限定されないが、CVD、PVD、ALD、電気めっき、無電解めっき、または、それらの任意の組み合わせを含む。相互接続部を形成するための製作プロセスは、また、フォトリソグラフィー、CMP、ウェット/ドライエッチング、または任意の他の適切なプロセスを含むことが可能である。ILD層は、1つまたは複数の薄膜堆積プロセスによって堆積された誘電材料を含むことが可能であり、1つまたは複数の薄膜堆積プロセスは、それに限定されないが、CVD、PVD、ALD、または、それらの任意の組み合わせを含む。
いくつかの実施形態において、相互接続層(たとえば、508または512)のフォーメーションは、また、3D NANDメモリストリング(たとえば、516または514)に導電的に接続されている複数のBL(たとえば、522-1または522-2)と、BLに導電的に接続されている複数の導電性ルーティング(たとえば、520-1、520-2、720-1、および720-2)とを形成することを含む。いくつかの実施形態において、相互接続層のフォーメーションは、WL(たとえば、506-1および510-1)に導電的に接続されている複数の導電性ルーティング(たとえば、622-1、622-2、730-1、および730-2)を形成することを含む。適切なビアおよび/または相互接続部が、BLと導電性ルーティングとの間に形成され、電気的接続を行うことが可能である。BLおよび導電性ルーティングのフォーメーションは、相互接続部のフォーメーションの一部であることが可能であり、したがって、詳細な説明は繰り返されていない。
ボンディング層(たとえば、538または536)は、相互接続層の上方に形成され得る。ボンディング層は、誘電体によって取り囲まれている複数のビットラインボンディングコンタクト(たとえば、518-1、518-2、718-1、および718-2)および/または複数のワードラインボンディングコンタクト(たとえば、620-1、620-2、728-1、および728-2)を含むことが可能である。いくつかの実施形態において、誘電体層は、1つまたは複数の薄膜堆積プロセスによって、相互接続層(たとえば、508または512)の上部表面の上に堆積されており、1つまたは複数の薄膜堆積プロセスは、それに限定されないが、CVD、PVD、ALD、または、それらの任意の組み合わせを含む。次いで、パターニングプロセス(たとえば、誘電体層の中の誘電材料のフォトリソグラフィーおよびドライ/ウェットエッチング)を使用して、誘電体層を通るコンタクトホールを最初にパターニングすることによって、ボンディングコンタクトが、誘電体層を通して、相互接続層の中の相互接続部と接触して形成され得る。コンタクトホールは、導体(たとえば、銅)によって充填され得る。いくつかの実施形態において、コンタクトホールを充填することは、導体を堆積させる前に、接着(グルー)層、バリア層、および/またはシード層を堆積させることを含む。いくつかの実施形態において、ビットラインボンディングコンタクト(たとえば、518-1、518-2、718-1、および718-2)は、それぞれの導電性ルーティング(たとえば、520-1、520-2、720-1、および720-2)に導電的に接続され、および/または、それと接触しており、BL(たとえば、522-1および522-2)に導電的に接続されるようになっている。いくつかの実施形態において、ワードラインボンディングコンタクト(たとえば、620-1、620-2、728-1、および728-2)は、それぞれの導電性ルーティング(たとえば、622-1、622-2、730-1、および730-2)に導電的に接続され、および/または、それと接触している。
図13に戻って参照すると、第1および第2の半導体構造体のフォーメーションの後に、方法1300は、動作1304に進み、動作1304では、第1および第2の半導体構造体が、向かい合った様式で結合され、第1のビットラインボンディングコンタクトを第2のビットラインボンディングコンタクトと導電的に接続し、および/または、第1のワードラインボンディングコンタクトを第2のワードラインボンディングコンタクトと導電的に接続する。図5B、図6B、および図7Bは、対応する構造体を図示している。
図5B、図6B、および図7Bに示されているように、第1および第2の半導体構造体は、向かい合った様式で結合されており、それによって、ボンディングインターフェースを形成することが可能である。いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体は、逆さまになるようにひっくり返されており、第1の半導体構造体は、上を向いている。次いで、第2の半導体構造体は、基板504が上を向いた状態で、第1の半導体構造体の上方にあることが可能である。いくつかの実施形態において、ボンディングインターフェース570、670、および770が、図5B、図6B、および図7Bの第1の半導体構造体と第2の半導体構造体との間にそれぞれ形成されている。いくつかの実施形態において、処理プロセス(たとえば、プラズマ処理、ウェット処理、および/または熱処理)が、ボンディングの前にボンディング表面に適用される。ボンディングは、ハイブリッドボンディングを含むことが可能である。いくつかの実施形態において、それぞれの第1のビットラインボンディングコンタクト(たとえば、518-1または718-1)は、図5Bおよび図7Bに示されているように、それぞれの第2のビットラインボンディングコンタクト(たとえば、518-2または718-2)と整合および結合されている。いくつかの実施形態において、それぞれの第1のワードラインボンディングコンタクト(たとえば、620-1または728-1)は、図6Bおよび図7Bに示されているように、それぞれの第2のワードラインボンディングコンタクト(たとえば、620-2または728-2)と整合および結合されている。ボンディングは、ハイブリッドボンディングを含むことが可能である。
いくつかの実施形態によれば、1対の結合された半導体構造体の概略図が、図15に示されている。図15は、1対の結合された半導体構造体の中の異なるコンポーネント(たとえば、BL、WL、ビットラインボンディングコンタクト、導電性ルーティング、およびメモリストリングなど)の空間的関係を図示している。
図15に示されているように、第2の半導体構造体は、ボンディングインターフェースにおいて、第1の半導体構造体と結合されている。第1の半導体構造体は、複数の第1のメモリストリング(たとえば、516)と、第1のメモリストリングに導電的に接続されている複数の第1のBL(BLa-1、BLa-1、…、BLa-n)(たとえば、522-1)と、ボンディングインターフェースの上に分配されている複数の第1のビットラインボンディングコンタクトと、ビットラインボンディングコンタクトおよびBLを導電的に接続する複数の第1の導電性ルーティング(たとえば、520-1)とを含むことが可能である。同様に、第2の半導体構造体は、複数の第2のメモリストリング(たとえば、514)と、第2のメモリストリングに導電的に接続されている複数の第2のBL(BLb-1、BLb-2、…、BLb-n)(たとえば、522-2)と、ボンディングインターフェースの上に分配されている複数の第2のビットラインボンディングコンタクトと、第2のビットラインボンディングコンタクトおよび第2のBLを導電的に接続する複数の第2の導電性ルーティング(たとえば、520-2)とを含むことが可能である。
いくつかの実施形態において、それぞれのBLは、適切なビアを通してそれぞれの導電性ルーティングに導電的に接続され得、それは、それぞれの半導体構造体のそれぞれの相互接続層(たとえば、508または512)の一部であることが可能である。図15に示されているように、第1のBLは、第1のビアを通して第1の導電性ルーティングに導電的に接続され得、第2のBLは、第2のビアを通して第2の導電性ルーティングに導電的に接続され得る。いくつかの実施形態において、第1の/第2の導電性ルーティングの一方の端部は、それぞれのビアと接触しており、第1の/第2の導電性ルーティングの他方の端部は、それぞれのボンディング層(たとえば、それぞれのBLから横方向に離れているボンディング層の中のそれぞれのビットラインボンディングコンタクト(図示せず))と接触している。第1および第2のビアは、それぞれの相互接続層の中に垂直方向に延在することが可能である。第1および第2のビットライン導電性ルーティングの他方の端部は、それぞれのボンディング層の中の所望のボンディング場所(たとえば、ビットラインボンディング領域)まで延在し、第1および第2のBLの電気信号をボンディング場所までルーティング/延在させることが可能である。第1および第2のビットラインボンディングコンタクトは、ボンディング層の上に分配されており、ボンディングインターフェースにおいて一緒に結合され得る。したがって、第1および第2のBLは、ボンディングインターフェースの上の所望のボンディング場所においてルーティングされ、導電的に接続され得る。
図15に示されているように、第1および第2の半導体構造体は、また、第1および第2の導体層(たとえば、506-1および510-1)を含むことが可能であり、第1および第2の導体層は、第1および第2の半導体構造体の第1および第2のWLとして機能する。第1および第2の導体層は、それぞれのメモリスタック(たとえば、506および510)の一部であることがそれぞれ可能である。第1および第2の3D NANDメモリストリングは、それぞれのメモリスタックを通って垂直方向に延在することが可能である。図には示されていないが、第1および第2のWLは、また、ワードラインコンタクト(たとえば、524-1および524-2、ならびに、それぞれの導電性ルーティング)などのような適切な相互接続部によって、それぞれのボンディング層の中の所望のボンディング場所(たとえば、ワードラインボンディング領域)にルーティングされ得る。第1および第2のワードラインボンディングコンタクトは、ボンディング層の上に分配されており、ボンディングインターフェースにおいて一緒に結合され得る。したがって、第1および第2のWLは、ボンディングインターフェースの上の所望のボンディング場所においてルーティングされ、導電的に接続され得る。いくつかの実施形態において、第1および第2のBLならびに第1および第2のWLは、両方とも、ボンディングインターフェースの上のそれぞれのボンディング場所においてルーティングされ、導電的に接続されている。
図13に戻って参照すると、第1および第2の半導体構造体のボンディングの後に、方法1300は、動作1306に進み、動作1306では、第1および第2の半導体構造体のうちの1つの基板が、半導体層を形成するために薄くされる。図5C、図6B、および図7Bは、対応する構造体を図示している。
図5C、図6B、および図7Bに示されているように、1対の結合された半導体構造体の上部における基板504が薄くされており、薄くされた上部基板504が、半導体層540(たとえば、単結晶シリコン層またはポリシリコン層)としての役割を果たすことができるようになっている。半導体層540の厚さは、約200nmから約5μmの間(たとえば、200nmから5μmの間)、または、約150nmから約50μmの間(150nmから50μmの間)にあることが可能である。基板504は、それに限定されないが、ウエハー研削、ドライエッチング、ウェットエッチング、CMP、任意の他の適切なプロセス、または、それらの任意の組み合わせを含むプロセスによって薄くされ得る。
いくつかの実施形態において、半導体層540が形成された後に、ボンディング層546が、半導体層540の上方に形成される。ボンディング層546は、誘電体によって取り囲まれている複数のボンディングコンタクト544を含むことが可能である。ボンディングコンタクト544は、第2の半導体構造体の中の任意の相互接続部に導電的に接続され得、それは、周辺回路(および、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続されることとなる。たとえば、ボンディングコンタクト544は、相互接続層512の中の相互接続部に導電的に接続され得、第2の導電性ルーティング(たとえば、520-2、620-2、720-2、および730-2)にさらに導電的に接続されることとなる。したがって、ボンディングコンタクト544は、任意の導電的に接続されているBL(たとえば、522-1および522-2)および/または任意の導電的に接続されているWL(たとえば、506-1および510-1)に導電的に接続され得る。
ボンディング層546は、半導体層540の上に誘電体層を堆積させることによって形成され得る。図5Cは、例として、対応する構造体を図示している。誘電体層は、1つまたは複数の薄膜堆積プロセスによって形成され得、1つまたは複数の薄膜堆積プロセスは、それに限定されないが、CVD、PVD、ALD、または、それらの任意の組み合わせを含む。パターニングプロセス(たとえば、誘電体層の中の誘電材料のフォトリソグラフィーおよびドライ/ウェットエッチング)を使用して、誘電体層を通して、コンタクトホールを最初にパターニングすることによって、ボンディングコンタクト544が、誘電体層を通して、相互接続層512の中の相互接続部および/または導電性ルーティングと接触して形成され得る。コンタクトホールは、導体(たとえば、銅)によって充填され得る。いくつかの実施形態において、コンタクトホールを充填することは、導体を堆積させる前に、接着(グルー)層、バリア層、および/またはシード層を堆積させることを含む。相互接続部(たとえば、TSV542など)は、第2の半導体構造体および/または第1の半導体構造体の中に形成され、BL522-1および522-2をそれぞれのボンディングコンタクト544に導電的に接続することが可能である。図には示されていないが、ボンディング層546と同じまたは同様のボンディング層が、また、図6Bおよび図7Bの半導体層540の上方に形成され得る。
図13に戻って参照すると、基板が薄くされ、基板の上方のボンディング層が形成された後に、方法1300は、動作1308に進み、動作1308では、第3の半導体構造体が、半導体層に結合される。図5Dおよび図5Eは、対応する構造体を図示している。
第3の半導体構造体を結合する前に、図5Dに示されているように、第3の半導体構造体が、別個の製作プロセスにおいて形成され得る。第3の半導体構造体は、基板526と、基板526の上方のデバイス層548と、デバイス層548の上方の相互接続層550と、相互接続層550の上方のまたは相互接続層550の一部としてのボンディング層552とを含むことが可能である。基板526は、基板502および504と同じであるかまたは同様であることが可能である。デバイス層548は、メモリスタック506および510のための周辺回路、および、任意の他のロジックプロセス適合型デバイスを含むことが可能である。複数のトランジスターが、周辺回路および任意の他のロジックプロセス適合型デバイスの全体または一部を形成することが可能である。相互接続層550は、任意の適切な導電性相互接続部を含み、周辺回路および任意の他のロジックプロセス適合型デバイスを第1および第2の半導体構造体の中の構造体と導電的に接続することが可能である。ボンディング層552は、ボンディング層546の中のボンディングコンタクト544とのボンディングのための複数のボンディングコンタクト554を含むことが可能である。ボンディングコンタクト554は、相互接続層550の中の相互接続部に導電的に接続され得る。
いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体を形成するために、周辺回路(および、任意の他のロジックプロセス適合型デバイス)を有するデバイス層548が、基板526の上に形成され、相互接続層550が、デバイス層548の上方に形成され、ボンディング層552が、相互接続層550の上方にまたは相互接続層550の一部として形成される。いくつかの実施形態において、周辺回路(および、任意の他のロジックプロセス適合型デバイス)を形成するために、複数のトランジスターが、基板526の上に形成される。
いくつかの実施形態において、複数のトランジスターが、基板526の上に形成される。トランジスターは、それに限定されないが、フォトリソグラフィー、ドライ/ウェットエッチング、薄膜堆積、熱膨張、インプランテーション、CMP、および任意の他の適切なプロセスを含む、複数のプロセスによって形成され得る。いくつかの実施形態において、ドープ領域は、イオンインプランテーションおよび/または熱拡散によって、基板526の中に形成され、それは、たとえば、トランジスターのソース領域および/またはドレイン領域として機能する。いくつかの実施形態において、アイソレーション領域(たとえば、STI)は、また、ウェット/ドライエッチングおよび薄膜堆積によって、基板526の中に形成される。トランジスターは、基板526の上にデバイス層548を形成することが可能である。いくつかの実施形態において、デバイス層548の中の他のロジックプロセス適合型デバイスが、同様の製作プロセスによって形成される。
さらに、相互接続層550が、デバイス層548の上方に形成され得る。相互接続層550は、MEOLおよび/またはBEOLの相互接続部を含むことが可能であり、相互接続層550のフォーメーションは、相互接続層508および512のフォーメーションと同じであるかまたは同様であることが可能であり、詳細な説明は本明細書で繰り返されていない。ILD層および相互接続部は、集合的に相互接続層550と称され得る。ボンディング層552は、相互接続層550の上方に形成され得る。ボンディング層552は、誘電体によって取り囲まれている複数のボンディングコンタクト554を含むことが可能である。ボンディング層552のフォーメーションは、ボンディング層546、538、および536のフォーメーションと同じであるかまたは同様であることが可能であり、詳細な説明は本明細書で繰り返されていない。
図5Eに示されているように、第3の半導体層は、逆さまにひっくり返されており、ボンディング層546に結合されている。ボンディングインターフェース580が、第2の半導体構造体と第3の半導体構造体との間に、たとえば、ボンディング層546とボンディング層550との間に形成され得る。第3の半導体層は、下を向いた様式で、第1および第2の半導体構造体に結合され得る。いくつかの実施形態において、ボンディングは、第1および第2の半導体構造体のボンディングと同様のハイブリッドボンディングを含む。ボンディングインターフェース580において、ボンディングコンタクト554は、ボンディングコンタクト554と結合され得、周辺回路(および、任意の他のロジックプロセス適合型デバイス)は、結合された第1および第2の半導体構造体の中の対応する構造体(たとえば、導電的に接続されているBL522-1および522-2、ならびに/または、導電的に接続されているWL506-1および510-1)に導電的に接続され得る。
図13に戻って参照すると、第3の半導体構造体のボンディングの後に、方法1300は、動作1310に進み、動作1310では、パッドアウト相互接続層が形成される。図5Fは、対応する構造体を図示している。
図5Fに示されているように、パッドアウト相互接続層576(接触パッド572と、接触パッド572に導電的に接続されている複数の相互接続部574とを含む)が形成され得る。いくつかの実施形態において、パッドアウト相互接続層576のフォーメーションの前に、基板526は、半導体層560を形成するために薄くされる。半導体層560のフォーメーションは、半導体層540のフォーメーションと同様であることが可能であり、詳細な説明は本明細書で繰り返されていない。
パッドアウト相互接続層576は、1つまたは複数のILD層の中に形成されている相互接続部(たとえば、接触パッド572など)を含むことが可能である。相互接続部574は、相互接続層550の中の相互接続部および接触パッド572と接触していることが可能である。接触パッド572は、相互接続部574を導電的に接続するために半導体層560の上方にWなどのような導電性材料を堆積させることによって形成され得る。
また、図5C~図5Fに図示されている動作1306~1310は、図6Bおよび図7Bの中の1対の結合された半導体構造体に対して実施され、第3の半導体構造体を1対の結合された半導体構造体に結合することが可能である。周辺回路および第3の半導体構造体の中の任意の他のロジックプロセス適合型デバイスは、1対の結合された半導体構造体の中の対応する構造体(たとえば、導電的に接続されているWL506-1および510-1ならびに/または導電的に接続されているBL522-1および522-2)に導電的に接続され得る。
図8Aおよび図8Bは、いくつかの実施形態による、第1の半導体構造体と第2の半導体構造体との間に結合された第3の半導体を備えた結合された3Dメモリデバイスを形成するためのボンディング方法の一部を図示している。図示を容易にするために、方法1300の中の動作と同様のまたは同じ動作は、示されていないかまたは詳細に説明されていない。いくつかの実施形態において、第3の半導体は、上を向いた様式で結合されている。ボンディング方法は、半導体構造体1B、2B、および3Bを形成するために用いられ得る。
図8Aに示されているように、第1の、第2の、および第3の半導体構造体は、別個の製作プロセスによって形成され得る。第1の半導体構造体の相互接続層508は、複数の第1の導電性ルーティング806-1を含むことが可能であり、複数の第1の導電性ルーティング806-1は、任意の適切な相互接続部を通して、BL522-1および/またはWL506-1(または、導体層506-1)に導電的に接続されている。相互接続層508の上方のまたは相互接続層508の一部としての第1のボンディング層838は、複数の第1のビットラインボンディングコンタクト804-1および/または複数の第1のワードラインボンディングコンタクト808-1を含むことが可能である。いくつかの実施形態において、第1のビットラインボンディングコンタクト804-1および/または第1のワードラインボンディングコンタクト808-1は、それぞれの第1の導電性ルーティング806-1に導電的に接続されており、BL522-1および/またはWL506-1に導電的に接続されることとなる。同様に、第2の半導体構造体の相互接続層512は、複数の第2の導電性ルーティング806-2を含むことが可能であり、複数の第2の導電性ルーティング806-2は、任意の適切な相互接続部を通して、BL522-2および/またはWL510-1(または、導体層510-1)に導電的に接続されている。相互接続層512の上方のまたは相互接続層512の一部としての第2のボンディング層836は、複数の第2のビットラインボンディングコンタクト816-2および/または複数の第2のワードラインボンディングコンタクト814-2を含むことが可能である。いくつかの実施形態において、第2のビットラインボンディングコンタクト816-2および/または第2のワードラインボンディングコンタクト814-2は、それぞれの第2の導電性ルーティング806-2に導電的に接続されており、BL522-2および/またはWL510-1に導電的に接続されることとなる。
第3の半導体構造体の基板526は、半導体層540/560と同様の半導体層860を形成するために薄くされ得る。ボンディング層854は、半導体層860の上に形成され得、複数のボンディングコンタクト804-2および/または808-2(相互接続層550に導電的に接続されている)が、ボンディング層854の中に形成され得る。いくつかの実施形態において、ボンディング層854を形成するために、第3の半導体構造体の基板が、半導体層860を形成するために薄くされ、誘電体が半導体層860の上に堆積されるようにするために、第3の半導体が逆さまにひっくり返される。ボンディングコンタクト804-2が、誘電体の中に形成され得、ボンディング層854を形成する。ボンディング層854を形成するためのプロセスは、ボンディング層546を形成するためのプロセスと同様である。第3の半導体構造体の相互接続層550は、ボンディングコンタクト804-2および/または808-2に導電的に接続されている複数の相互接続部(たとえば、TSV818および/または810)を含むことが可能である。いくつかの実施形態において、相互接続層550は、ボンディングコンタクト804-2、816-1、808-2、および/または814-1をデバイス層548の中の周辺回路(および/または、他のロジックプロセス適合型デバイス)に導電的に接続する任意の適切な相互接続部(たとえば、相互接続部822、818、および/または810)を含む。第3の半導体層のボンディング層852は、複数のボンディングコンタクト816-1および/または814-1を含むことが可能であり、複数のボンディングコンタクト816-1および/または814-1は、ボンディングコンタクト804-2および808-2にそれぞれ導電的に接続されている。
図8Aに示されているように、第1および第3の半導体構造体は、一緒に結合され得る。ボンディングは、ハイブリッドボンディングを含むことが可能である。いくつかの実施形態において、第1および第3の半導体構造体の両方は、上を向いた様式で結合されている。ボンディングインターフェース870が、第1の半導体構造体と第3の半導体構造体との間に(すなわち、第1のボンディング層838とボンディング層854との間に)形成されている。いくつかの実施形態において、ボンディングインターフェースにおいて、第1のビットラインボンディングコンタクト804-1は、ボンディングコンタクト804-2と整合および結合されており、第1のワードラインボンディングコンタクト808-1は、ボンディングコンタクト808-2と整合および結合されている。
次いで、第2の半導体構造体は、逆さまにひっくり返され、第3の半導体構造体に結合され得る。第1および第3の半導体構造体のボンディング、ならびに、第3および第2の半導体構造体のボンディングは、ハイブリッドボンディングをそれぞれ含むことが可能である。図8Bに示されているように、ボンディングインターフェース880が、第2の半導体層と第3の半導体層との間に(すなわち、第2のボンディング層836とボンディング層852との間に)形成され得る。いくつかの実施形態において、ボンディングインターフェース880において、第2のビットラインボンディングコンタクト816-2は、ボンディングコンタクト816-1と整合および結合されており、第2のワードラインボンディングコンタクト814-2は、ボンディングコンタクト814-1と整合および結合されている。次いで、第1のビットラインボンディングコンタクト804-1は、ボンディングコンタクト804-2および816-1、ならびに、TSV818などのような任意の適切な相互接続部を通して、第2のビットラインボンディングコンタクト816-2に導電的に接続され得る。また、次いで、第1のワードラインボンディングコンタクト808-1は、ボンディングコンタクト808-2および814-1、ならびに、TSV810などのような任意の適切な相互接続部を通して、第2のワードラインボンディングコンタクト814-2に導電的に接続され得る。すなわち、BL(たとえば、522-1および522-2)およびWL(たとえば、506-1および510-1)は、第3の半導体構造体の中でそれぞれ導電的に接続され得る。導電的に接続されているBL522-1および522-2、ならびに、導電的に接続されているWL506-1および510-1は、任意の適切な相互接続部(たとえば、TSV808および810など)および相互接続部822を通して、周辺回路および任意の他のロジックプロセス適合型デバイスにそれぞれ接続され得る。
いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体が第3の半導体構造体と結合された後に、第2の半導体構造体の基板504が、半導体層840を形成するために薄くされる。次いで、パッドアウト相互接続層が、半導体層840の上方に形成され得る。ボンディング、ボンディング層(たとえば、838、854、852、および836)のフォーメーション、半導体層860および840のフォーメーション、ならびに、パッドアウト相互接続層のフォーメーションは、方法1300の説明を参照され得る。詳細な説明は、本明細書で繰り返されていない。
図12Aおよび図12Bは、N対の結合された半導体構造体をそれぞれ有するスタック構造体1200および1201の例示的なブロック図を図示しており、それぞれの対は、垂直方向に沿って別の対に背中合わせに結合されており、Nは、正の整数である。スタック構造体1200では、1つまたは複数の対(たとえば、N対)の周辺回路(および/または、任意の他のロジックプロセス適合型デバイス)を含有する第3の半導体構造体は、N対の上方に位置付けされ得る。スタック構造体1201では、第3の半導体構造体は、N対の下に位置付けされ得る。スタック構造体1200および1201は、基板をそれぞれ含むことが可能であり、基板は、スタック構造体1200/1201の底部に位置付けされている。それぞれの対は、向かい合った様式で結合された第1および第2の半導体構造体を含むことが可能である。いくつかの実施形態において、それぞれの対において、第2の半導体構造体は、第1の半導体構造体の上方にある。第1および第2の半導体構造体のそれぞれは、また、複数の3D NANDメモリストリング、複数のBL、および複数のWL(たとえば、導体層)を含む。いくつかの実施形態において、スタック構造体1200では、第Nの対の第1の半導体構造体の基板が、スタック構造体1200の基板として保持され、第Nの対の中の第1の半導体構造体の中のメモリスタックが、基板の上方に形成されており、N対の中のすべての他の第1および第2の半導体構造体ならびに第3の半導体構造体の中のメモリスタックが、それぞれの半導体層の上に形成されている。いくつかの実施形態において、パッドアウト相互接続層(1つまたは複数の接触パッドを含む)が、第3の半導体構造体の半導体層の上方に形成され得る。いくつかの実施形態において、スタック構造体1201では、第3の半導体構造体の基板が、スタック構造体1201の基板として保持され、N対の中の第1および第2の半導体構造体のそれぞれの中のメモリスタックが、それぞれの半導体層の上に形成されている。いくつかの実施形態において、パッドアウト相互接続層が、第1の対の中の第2の半導体構造体の半導体層の上方に形成され得る。
さまざまな実施形態において、1つの対の中に結合された対応する構造体は、別の対と同じであってもまたは異なっていてもよい。たとえば、第1の対では、第1および第2の半導体構造体のBLは、同じ相互接続部を通して、第3の半導体構造体に結合されて導電的に接続され得、第1および第2の半導体構造体のWLは、第3の半導体構造体に結合されていないことが可能であり、2つの異なる相互接続部(または、2つの異なるセットの相互接続部)を通して、第3の半導体構造体に導電的に接続され得る。第2の対では、第1および第2の半導体構造体のWLは、同じ相互接続部を通して、第3の半導体構造体に結合されて導電的に接続され得、第1および第2の半導体構造体のBLは、第3の半導体構造体に結合されていないことが可能であり、2つの異なる相互接続部(または、2つの異なるセットの相互接続部)を通して、第3の半導体構造体に導電的に接続され得る。第3の対では、第1および第2の半導体構造体のWLは、同じ相互接続部を通して、第3の半導体構造体に結合されて導電的に接続され得、第1および第2の半導体構造体のBLは、同じ相互接続部を通して、第3の半導体構造体に導電的に接続され得る。いくつかの実施形態において、すべての対の中の結合された構造体は、同じであることが可能である。たとえば、すべての対の中のBLは、結合され得、すべての対の中のWLは、別個になっていることが可能である。それぞれの対の中で結合された特定の構造体、同じ/異なる結合された構造体を備えた対の数、および/または、特定の結合された構造体の対が配置されている順序は、本開示の実施形態によって限定されるべきではない。
図9~図11は、いくつかの実施形態によるスタック構造体900、1000、および1100を図示しており、それぞれが、複数の対の結合された半導体構造体を有しており、結合された半導体構造体のすべての対に関して周辺回路を有する同じ半導体構造体を共有している。適切な相互接続部(たとえば、TSVなど)が用いられ、複数の対を通って延在し、複数の対を導電的に接続することが可能である。ボンディングコンタクトは、それぞれのボンディングインターフェースに配設され、隣接する半導体構造体の中の任意の適切な相互接続部を導電的に接続することが可能である。それぞれの対は、1対のメモリスタック、ならびに、複数の導電的に接続されているBLおよび/または複数の導電的に接続されているWLを含むことが可能である。図示を容易にするために、それぞれのスタック構造体は、2対の結合された半導体構造体を含む。
スタック構造体900、1000、および1100のそれぞれは、それぞれのスタック構造体の底部において、基板(たとえば、902、1002、および1102)を含むことが可能であり、基板の上方において、複数の対のメモリスタックが、向かい合った様式で結合されている。スタック構造体の底部におけるメモリスタックを除いて、それぞれのメモリスタックは、半導体層の上にあることが可能であり、半導体層は、メモリスタックがその上方に形成されている場所において基板を薄くすることによって形成され得る。対の中のそれぞれの半導体構造体は、メモリスタックと、複数の3D NANDメモリストリングと、複数のBLと、複数のWL(たとえば、導電性層)とを含むことが可能である。それぞれの半導体構造体は、ハイブリッドボンディングを通して別の半導体構造体と結合され得る。結合された半導体構造体のそれぞれの対は、背中合わせの様式でハイブリッドボンディングを通して別の対に結合され得る。
図9に示されているように、スタック構造体900は、2対の半導体構造体を含み、それぞれが、第1の半導体構造体および第2の半導体構造体を含む。いくつかの実施形態において、第1の対は、ボンディングインターフェース934-2において、背中合わせの様式で第2の対と結合されている。第1の対は、第1の半導体構造体912を含むことが可能であり、第1の半導体構造体912は、ボンディングインターフェース934-1において、向かい合った様式で第2の半導体構造体914と結合されている。第2の対は、第1の半導体構造体916を含むことが可能であり、第1の半導体構造体916は、ボンディングインターフェース934-3において、向かい合った様式で第2の半導体構造体918と結合されている。第3の半導体構造体920(上部表面においてパッドアウト相互接続層922を備えている)が、ボンディングインターフェース934-4において、下を向いた様式で第2の対と結合され得る。いくつかの実施形態において、それぞれの対の中の第1および第2の半導体構造体のBLは、それぞれのビットラインボンディングコンタクト(たとえば、924-1および924-2、ならびに、926-1および926-2)を通して、それぞれのボンディングインターフェースにおいてルーティングおよび結合されており、また、同じ相互接続部を通して、第3の半導体構造体920に導電的に接続されている。いくつかの実施形態において、それぞれの対の中の第1および第2の半導体構造体のWL(たとえば、導体層)は、別個に第3の半導体構造体920に導電的に接続されている。
図10に示されているように、スタック構造体1000は、2対の半導体構造体を含み、それぞれが、第1の半導体構造体および第2の半導体構造体を含む。いくつかの実施形態において、第1の対は、ボンディングインターフェース1034-2において、背中合わせの様式で第2の対と結合されている。第1の対は、第1の半導体構造体1012を含むことが可能であり、第1の半導体構造体1012は、ボンディングインターフェース1034-1において、向かい合った様式で第2の半導体構造体1014と結合されている。第2の対は、第1の半導体構造体1016を含むことが可能であり、第1の半導体構造体1016は、ボンディングインターフェース1034-3において、向かい合った様式で第2の半導体構造体1018と結合されている。第3の半導体構造体1020(上部表面においてパッドアウト相互接続層1022を備えている)が、ボンディングインターフェース1034-4において、下を向いた様式で第2の対と結合され得る。いくつかの実施形態において、それぞれの対の中の第1および第2の半導体構造体のWL(たとえば、導体層)は、それぞれのWLボンディングコンタクト(たとえば、1032-1および1032-2、ならびに、1036-1および1036-2)を通して、それぞれのボンディングインターフェースにおいてルーティングおよび結合されており、また、同じ相互接続部を通して、第3の半導体構造体1020に導電的に接続されている。いくつかの実施形態において、それぞれの対の中の第1および第2の半導体構造体のBLは、別個に第3の半導体構造体1020に導電的に接続されている。
図11に示されているように、スタック構造体1100は、2対の半導体構造体を含み、それぞれが、第1の半導体構造体および第2の半導体構造体を含む。いくつかの実施形態において、第1の対は、ボンディングインターフェース1134-2において、背中合わせの様式で第2の対と結合されている。第1の対は、第1の半導体構造体1112を含むことが可能であり、第1の半導体構造体1112は、ボンディングインターフェース1134-1において、向かい合った様式で第2の半導体構造体1114と結合されている。第2の対は、第1の半導体構造体1116を含むことが可能であり、第1の半導体構造体1116は、ボンディングインターフェース1134-3において、向かい合った様式で第2の半導体構造体1118と結合されている。第3の半導体構造体1120(上部表面においてパッドアウト相互接続層1122を備えている)が、ボンディングインターフェース1134-4において、下を向いた様式で第2の対と結合され得る。いくつかの実施形態において、それぞれのボンディングインターフェースにおいて、それぞれの対の中の第1および第2の半導体構造体のBLは、それぞれのビットラインボンディングコンタクト(たとえば、1124-1および1124-2、ならびに、1126-1および1126-2)を通してルーティングおよび結合されており、それぞれの対の中の第1および第2の半導体構造体のWL(たとえば、導体層)は、それぞれのワードラインボンディングコンタクト(たとえば、1132-1および1132-2、ならびに、1136-1および1136-2)を通してルーティングおよび結合されている。それぞれの対の中の導電的に接続されているBLは、それぞれの同じ相互接続部を通して、第3の半導体構造体1120に導電的に接続され得、それぞれの対の中の導電的に接続されているWLは、それぞれの同じ相互接続部を通して、第3の半導体構造体1120に導電的に接続され得る。
図14は、いくつかの実施形態による、スタック構造体1200を形成するための例示的な方法1400のフローチャートである。方法1400に示されている動作は、網羅的ではないということ、および、他の動作が、図示されている動作のいずれかの前に、後に、またはその間に、同様に実施され得るということが理解される。さらに、動作のうちのいくつかは、同時に、または、図14に示されているものとは異なる順序で実施され得る。図示を容易にするために、方法1400は、図5および図9~図12を考慮して説明され得る。
方法1400は、動作1402において開始し、動作1402では、複数の対の半導体構造体が形成される。それぞれの対は、結合されていない第1の半導体構造体および第2の半導体構造体を含む。たとえば、N対の半導体構造体が形成される(たとえば、スタック構造体1200を参照すると)。それぞれの対は、第1の半導体および第2の半導体構造体を含むことが可能であり、それらは、別個の製作プロセスで形成される(たとえば、図5Aの中の第1および第2の半導体構造体の説明を参照すると)。第1および第2の半導体構造体は、基板の上方のメモリスタックと、メモリスタックを通って延在する複数の3D NANDメモリストリングと、3D NANDメモリストリングに導電的に接続されている複数のBLと、メモリスタックの一部としての複数のWL(または、導体層)とをそれぞれ含むことが可能である。それぞれの対において、第1および第2の半導体構造体のBLおよび/またはWLは、それぞれのボンディング領域にルーティングされており(たとえば、図4の説明を参照すると)、第1および第2の半導体構造体が対として一緒に結合されると、その後に結合されることとなる。
いくつかの実施形態において、それぞれの対は、1対のボンディング層を含み、1対のボンディング層は、その後に、ボンディングインターフェースの反対側に位置付けされる。第Nの対を除いて、それぞれの対は、また、他の対/第3の半導体構造体(たとえば、結合された3Dメモリデバイス900~1100を参照すると)とのボンディングのために、上部表面および底部表面のそれぞれの上にボンディング層を含む。それぞれのボンディング層は、別の対との導電性コンタクトを形成するために(たとえば、図9~図12に示されている構造体を参照すると)、複数のボンディングコンタクト(たとえば、導電的に接続されているBLに導電的に接続されているボンディングコンタクト、それぞれの対の導電的に接続されているWL、ならびに/または、別個のBLおよびWL)を含むことが可能である。
複数の対の半導体構造体が形成された後に、方法1400は、動作1404および1406に進み、動作1404および1406では、結合された半導体構造体の対が結合され、N対の結合された半導体構造体が形成された後に、スタックの上部における第2の半導体構造体の基板が、上部半導体層を形成するために薄くされる。いくつかの実施形態において、1つの対の中の第1および第2の半導体構造体は、向かい合った様式で結合され、対同士は、背中合わせの様式で互いに結合される。説明をしやすくするために、第2の半導体構造体は、それぞれの対の中で第1の半導体構造体の上方にある。
第Nの対(たとえば、底部対)の第1の半導体構造体は、スタック構造体の底部にあることが可能である。第Nの対の中の第1の半導体構造体の基板は、スタック構造体のための基板として機能するように維持され得る。第Nの対の第2の半導体構造体は、逆さまにひっくり返され、第Nの対の第1の半導体構造体と整合および結合され得る(たとえば、図5Bの説明を参照すると)。第Nの対の中の第2の半導体構造体の基板は、半導体層を形成するために薄くされ得る。随意的に、ボンディング層が、半導体層の上方に形成され得る(たとえば、図5Cの説明を参照すると)。
次いで、第(N-1)の対の第1の半導体構造体(基板が薄くされている)が、背中合わせの様式で、第Nの対の第2の半導体構造体に結合され得、したがって、第(N-1)の対の第1の半導体構造体が、第Nの対の上方にあり、上を向いている。いくつかの実施形態において、第(N-1)の対の第1の半導体構造体の基板は、第(N-1)の対が第Nの対に結合される前に薄くされる。次いで、第(N-1)の対の第2の半導体構造体は、第(N-1)の対の第1の半導体構造体と整合および結合され得る。いくつかの実施形態において、第(N-1)の対の第2の半導体構造体の基板は、それが第(N-1)の対の第1の半導体構造体に結合された後に薄くされる。いくつかの実施形態において、所望の数の対が形成されるまで結合および薄くするプロセスを繰り返すことによって、1つまたは複数の対が、第Nの対の上方にスタックされ得る。いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体および第2の半導体構造体は、z軸に沿って交互に結合され、N対の結合された半導体構造体を形成する。いくつかの実施形態において、1つまたは複数の対のそれぞれの基板は、それぞれの半導体層を形成するために薄くされ得る。隣接する対同士の間の導電性接続は、それぞれのボンディングインターフェースにおけるボンディングコンタクト、および、ボンディングインターフェース同士の間の相互接続部(たとえば、TSV)によって形成され得る。いくつかの実施形態において、第1の対(たとえば、スタック構造体の上部の対)の中の第2の半導体構造体の基板は、上部半導体構造体を形成するために薄くされる(図5Cおよび図5Dの説明を参照すると)。
N対が一緒に結合された後に、方法1400は、動作1408に進み、動作1408では、第3の半導体構造体が、上部半導体層に結合される。第3の半導体構造体は、ハイブリッドボンディングによって、下を向いた様式で、N対に結合され得る(図5Eおよび図9~図12の説明を参照すると)。第3の半導体構造体とN対の結合された半導体構造体との間の導電性接続が、ボンディングインターフェースに形成され得る。いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体の基板は、別の半導体層を形成するために薄くされる(図5Eの説明を参照すると)。
別の半導体層が形成された後に、方法1400は、動作1410に進み、動作1410では、パッドアウト相互接続層が、別の半導体層の上方に形成される(図5Fおよび図9~図12の説明を参照すると)。方法1400の中の結合動作および薄くする動作は、方法1300の説明を参照され得、本明細書で繰り返されていない。
示されていないが、いくつかの実施形態において、N対の結合された半導体構造体は、第3の半導体構造体の上方に形成され(たとえば、スタック構造体1201を参照すると)、パッドアウト相互接続層は、上部半導体層の上方に形成され、上部半導体層は、第1の対の第2の半導体構造体の基板を薄くすることによって形成される。このケースでは、第3の半導体構造体は、結合された3Dメモリデバイスの底部にあることが可能であり、第3の半導体構造体の基板は、結合された3Dメモリデバイスの基板として保持され得る。第1の結合された3Dメモリデバイスがハイブリッドボンディングを使用して第3の結合された3Dメモリデバイスに結合される前に、第Nの対の第1の結合された3Dメモリデバイスの基板は、半導体層を形成するために薄くされ得る。次いで、第Nの対の第2の半導体構造体は、向かい合った様式で、第1の半導体構造体に結合され得、第2の半導体構造体が第1の半導体構造体の上方にある状態になっている。次いで、第Nの対の第1の半導体構造体の基板は、別の半導体層を形成するために薄くされ得る(たとえば、図5Bおよび図5Cの説明を参照すると)。繰り返すと、第(N-1)の対が、背中合わせの様式で第Nの対に結合され得、第1および第2の半導体構造体の基板は、両方ともそれぞれの半導体層を形成するために薄くされ得る。いくつかの実施形態において、所望の数の対が形成されるまで結合および薄くするプロセスを繰り返すことによって、1つまたは複数の対が、第Nの対の上方にスタックされ得る。いくつかの実施形態において、1つまたは複数の対のそれぞれの基板は、それぞれの半導体層を形成するために薄くされ得る。隣接する対同士の間の、および、第3の半導体とN対の結合された半導体構造体との間の導電性接続は、それぞれのボンディングインターフェースにおけるボンディングコンタクト、および、ボンディングインターフェース同士の間の相互接続部(たとえば、TSV)によって形成され得る。いくつかの実施形態において、第1の対(たとえば、スタック構造体の上部の対)の中の第2の半導体構造体の基板は、上部半導体構造体を形成するために薄くされ(図5Cおよび図5Dの説明を参照すると)、上部半導体層の上方にパッドアウト相互接続層を形成する。
本開示の実施形態によれば、3Dメモリデバイスは、第1の半導体構造体および第2の半導体構造体を含む。第1の半導体構造体は、複数の第1の導体層を有する第1のメモリスタックと複数の第1の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを有する第1のボンディング層とを含む。第2の半導体構造体は、複数の第2の導体層を有する第2のメモリスタックと、複数の第2の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを有する第2のボンディング層とを含む。また、3Dメモリデバイスは、第1のボンディング層と第2のボンディング層との間にボンディングインターフェースを含み、第1のワードラインボンディングコンタクトは、ボンディングインターフェースにおいて第2のワードラインボンディングコンタクトと接触しており、第1の導体層のうちの少なくとも1つが、第2の導体層のうちの少なくとも1つにそれぞれ導電的に接続されるようになっている。
いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体は、ボンディングインターフェースにおける第1のボンディング層と、第1のボンディング層の下の第1のメモリスタックであって、第1のメモリスタックは、インタリーブされた複数の第1の導体層および複数の第1の絶縁層を有する、第1のメモリスタックと、第1のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第1のNANDメモリストリングとを含む。いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体は、ボンディングインターフェースにおける第2のボンディング層と、第2のボンディング層の上方の第2のメモリスタックであって、第2のメモリスタックは、インタリーブされた複数の第2の導体層および複数の第2の絶縁層を有する、第2のメモリスタックと、第2のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第2のNANDメモリストリングとを含む。
いくつかの実施形態において、複数の第1および第2の導体層は、第1および第2の導体層から横方向に離れているボンディング領域においてルーティングされ、導電的に接続されている。
いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体は、複数の第1のNANDメモリストリングと第1のボンディング層との間に複数の第1の導電性ルーティングを有する第1の相互接続層を含み、第2の半導体構造体は、複数の第2のNANDメモリストリングと第2のボンディング層との間に複数の第2の導電性ルーティングを有する第2の相互接続層を含む。第1の導体層は、第1の導電性ルーティングによってボンディング領域に導電的に接続されてルーティングされ得、第2の導体層は、第2の導電性ルーティングによってボンディング領域に導電的に接続されてルーティングされ得る。
いくつかの実施形態において、第1のメモリスタックおよび第2のメモリスタックは、互い違いの様式で垂直方向に配置されており;第1の導体層のそれぞれは、第1のビア構造体および第1の導電性ルーティングを通して、それぞれの第1のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されており;第2の導体層のそれぞれは、第2のビア構造体および第2の導電性ルーティングを通して、それぞれの第2のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されている。
いくつかの実施形態において、3Dメモリデバイスは、第1の半導体構造体の上方の第3の半導体構造体であって、第3の半導体構造体は、第1および第2のメモリスタックの周辺回路を有する、第3の半導体構造体と、第2の半導体構造体と第3の半導体構造体の第3のボンディング層との間の第2のボンディングインターフェースとをさらに含む。
いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体は、第2のNANDメモリストリングの上方に第2のNANDメモリストリングと接触して半導体層を含む。いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体は、第1のNANDメモリストリングの下に第1のNANDメモリストリングと接触して基板を含む。いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体は、第3のボンディング層と周辺回路との間の第3の相互接続層と、第3の相互接続層の上方に第3の相互接続層と接触している周辺回路と、周辺回路の上方に周辺回路と接触している第2の半導体層と、第2の半導体層の上方のパッドアウト相互接続層とを含む。
いくつかの実施形態において、3Dメモリデバイスは、第1の半導体構造体の下の第3の半導体構造体であって、第3の半導体構造体は、第1および第2のメモリスタックの周辺回路を有する。いくつかの実施形態において、3Dメモリデバイスは、第1の半導体構造体と第3の半導体構造体の第3のボンディング層との間に、第2のボンディングインターフェースをさらに含む。
いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体は、第2のNANDメモリストリングの上方に第2のNANDメモリストリングに接触した半導体層と、半導体層の上方に周辺回路に導電的に接続されているパッドアウト相互接続層とを含む。いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体は、第1のNANDメモリストリングの下に第1のNANDメモリストリングと接触した第2の半導体層を含む。いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体は、第3のボンディング層の下に第3のボンディング層と接触した第3の相互接続層と、第3の相互接続層の下に第3の相互接続層と接触した周辺回路と、周辺回路の下に周辺回路と接触した基板とを含む。
いくつかの実施形態において、3Dメモリデバイスは、複数のビア構造体をさらに含み、複数のビア構造体は、パッドアウト相互接続層から第3の相互接続層の中へ垂直方向に延在し、周辺回路に導電的に接続されるようになっている。
いくつかの実施形態において、周辺回路は、第3のボンディング層に導電的に接続されており、第3のボンディング層は、第1および第2の導体層に導電的に接続されている。
いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体は、複数の第1のNANDメモリストリングに導電的に接続されている複数の第1のBLをさらに含む。いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体は、複数の第2のNANDメモリストリングに導電的に接続されている複数の第2のBLをさらに含み、第1のBLおよび第2のBLは、結合されておらず、第3のボンディング層を通して周辺回路に別個に導電的に接続されている。
本開示の実施形態によれば、3Dメモリデバイスは、複数の対の結合された半導体構造体を有するスタック構造体を含む。対のそれぞれは、第1の半導体構造体を含み、第1の半導体構造体は、複数の第1の導体層を有する第1のメモリスタックと複数の第1の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを有する第1のボンディング層とを有している。また、対のそれぞれは、第2の半導体構造体を含み、第2の半導体構造体は、複数の第2の導体層を有する第2のメモリスタック、および、複数の第2の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを有する第2のボンディング層を有する。対のそれぞれは、さらに、第1のボンディング層と第2のボンディング層との間のボンディングインターフェースを含む。第1のワードラインボンディングコンタクトは、ボンディングインターフェースにおいて第2のワードラインボンディングコンタクトと接触していることが可能であり、第1の導体層のうちの少なくとも1つが、第2の導体層のうちの少なくとも1つにそれぞれ導電的に接続されるようになっている。3Dメモリデバイスは、第3の半導体構造体をさらに含み、第3の半導体構造体は、スタック構造体に結合されて導電的に接続されている。第3の半導体構造体は、半導体構造体の少なくとも1つの対の周辺回路を含むことが可能である。
いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体は、ボンディングインターフェースにおける第1のボンディング層、第1のボンディング層の下の第1のメモリスタック、および複数の第1の絶縁層、ならびに第1のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第1のNANDメモリストリングを含む。第1のメモリスタックは、インタリーブされた複数の第1の導体層を含むことが可能である。いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体は、ボンディングインターフェースにおける第2のボンディング層と、第2のボンディング層の上方の第2のメモリスタックと、第2のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第2のNANDメモリストリングとを含む。第2のメモリスタックは、インタリーブされた複数の第2の導体層および複数の第2の絶縁層を有することが可能である。
いくつかの実施形態において、複数の第1および第2の導体層は、第1および第2の導体層から横方向に離れているボンディング領域においてルーティングされ、導電的に接続されている。
いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体は、複数の第1のNANDメモリストリングと第1のボンディング層との間に複数の第1の導電性ルーティングを有する第1の相互接続層を含む。いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体は、複数の第2のNANDメモリストリングと第2のボンディング層との間に複数の第2の導電性ルーティングを有する第2の相互接続層を含む。いくつかの実施形態において、第1の導体層は、第1の導電性ルーティングによってボンディング領域に導電的に接続されてルーティングされ、第2の導体層は、第2の導電性ルーティングによってボンディング領域に導電的に接続されてルーティングされる。
いくつかの実施形態において、第1のメモリスタックおよび第2のメモリスタックは、互い違いの様式で垂直方向に配置されており;第1の導体層のそれぞれは、第1のビア構造体および第1の導電性ルーティングを通して、それぞれの第1のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されており;第2の導体層のそれぞれは、第2のビア構造体および第2の導電性ルーティングを通して、それぞれの第2のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されている。
いくつかの実施形態において、スタック構造体は、上部の第2の半導体構造体の中の第2のNANDメモリストリングの上方に第2のNANDメモリストリングと接触した半導体層と、底部の第1の半導体構造体の中の第1のNANDメモリストリングの下に第1のNANDメモリストリングと接触した基板とを含む。いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体は、半導体層の上方に半導体層と接触した第3のボンディング層と、第3のボンディング層の上方の周辺回路と、周辺回路の上方の第2の半導体層と、第2の半導体層の上方のパッドアウト相互接続層とを含む。
いくつかの実施形態において、スタック構造体は、上部の第2の半導体構造体の中の第2のNANDメモリストリングの上方に第2のNANDメモリストリングと接触した半導体層と、半導体層の上方に第2のNANDメモリストリングと接触したパッドアウト相互接続層と、底部の第1の半導体構造体の中の第1のNANDメモリストリングの下に第1のNANDメモリストリングと接触した第2の半導体層とを含む。いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体は、第2の半導体層の下に第2の半導体層と接触した第3のボンディング層と、第3のボンディング層の下に第3のボンディング層と接触した周辺回路と、周辺回路の下の基板とを含む。
いくつかの実施形態において、3Dメモリデバイスは、複数のビア構造体をさらに含み、複数のビア構造体は、パッドアウト相互接続層から垂直方向に延在し、周辺回路に導電的に接続されるようになっている。
いくつかの実施形態において、半導体構造体のそれぞれの対は、複数の第1のNANDメモリストリングに導電的に接続されている複数の第1のBLと;複数の第2のNANDメモリストリングに導電的に接続されている複数の第2のビットライン(BL)をさらに含む。複数の第1のBLおよび第2のBLは、結合されておらず、第3のボンディング層を通して周辺回路に別個に導電的に接続されていることが可能である。
いくつかの実施形態において、半導体構造体のそれぞれの対は、ハイブリッドボンディングを通して、背中合わせの様式で互いに結合されている。
本開示の実施形態によれば、3Dメモリデバイスを形成するための方法は、以下の動作を含む。第1に、複数の第1の導体層を有する第1のメモリスタック、および、第1の導体層に導電的に接続されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを有する第1のボンディング層が、第1の基板の上に形成され、第1の半導体構造体を形成する。複数の第2の導体層を有する第2のメモリスタック、および、第2の導体層に導電的に接続されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを有する第2のボンディング層が、第2の基板の上に形成され、第2の半導体構造体を形成する。第1の半導体構造体および第2の半導体構造体は、向かい合った様式で結合され、(i)第1の半導体構造体が、第2の半導体構造体に結合されるようになっており、(ii)第1の導体層が、ボンディングインターフェースにおいて、結合された第1および第2のワードラインボンディングコンタクトを通して、第2の導体層に導電的に接続されるようになっている。
いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体を形成するステップは、複数の第1の導電性ルーティングを有する第1の相互接続層を形成するステップであって、複数の第1の導電性ルーティングは、第1の導体層および第1のワードラインボンディングコンタクトの上方にあり、第1の導体層および第1のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されている、ステップと、第1の相互接続層の上方に第1の相互接続層に導電的に接続されている第1のボンディング層を形成するステップとを含む。いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体を形成するステップは、複数の第2の導電性ルーティングを有する第2の相互接続層を形成するステップであって、複数の第2の導電性ルーティングは、第2の導体層および第2のワードラインボンディングコンタクトの上方にあり、第2の導体層および第2のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されている、ステップと、第2の相互接続層の上方に第2の相互接続層に導電的に接続されている第2のボンディング層を形成するステップとを含む。
いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体を形成するステップは、第1の基板の上方に第1のメモリスタックを形成するステップと、第1のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第1のNANDメモリストリングを形成するステップとをさらに含む。第1のメモリスタックは、インタリーブされた複数の第1の導体層および複数の第1の絶縁層を含むことが可能である。いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体を形成するステップは、第2の基板の上方に第2のメモリスタックを形成するステップと、第2のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第2のNANDメモリストリングを形成するステップとをさらに含む。第2のメモリスタックは、インタリーブされた複数の第2の導体層および複数の第2の絶縁層を含むことが可能である。
いくつかの実施形態において、方法は、第2の基板を薄くし、半導体層を形成するステップと、第3の半導体構造体を半導体層に結合するステップと、第3の半導体構造体の第3の基板を薄くし、第2の半導体層を形成するステップと、第2の半導体層の上方にパッドアウト相互接続層を形成するステップとをさらに含む。
いくつかの実施形態において、方法は、第1の基板を薄くし、半導体層を形成するステップと、第3の半導体構造体を半導体層に結合するステップと、第2の半導体構造体の第2の基板を薄くし、第2の半導体層を形成するステップと、第2の半導体層の上方にパッドアウト相互接続層を形成するステップとをさらに含む。
いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体を形成するステップは、第3の基板の上方に周辺回路を形成するステップと、周辺回路の上方に第3の相互接続層を形成するステップと、第3の相互接続層の上方に第3のボンディング層を形成するステップとを含む。いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体を半導体層に結合するステップは、第3のボンディング層を半導体層に結合するステップを含む。
いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体および第2の半導体構造体のボンディングは、ハイブリッドボンディングを含む。
本開示の実施形態によれば、3Dメモリデバイスを形成するための方法は、複数の第1の半導体構造体および複数の第2の半導体構造体を交互に結合し、複数の対の結合された半導体構造体を有するスタック構造体を形成するステップであって、結合された半導体構造体の少なくとも1つの対の導体層は、ボンディングを通して導電的に接続される、ステップを含む。複数の結合された半導体構造体を形成するステップは、向かい合った様式で第2の半導体構造体を第1の半導体と結合し、結合された半導体構造体の対を形成するステップであって、第2の半導体構造体は、第1の半導体構造体の上方にある、ステップと、別の第1の半導体構造体を結合された半導体構造体の対と結合するステップであって、別の第1の半導体構造体は、上を向いている、ステップと、向かい合った様式で別の第2の半導体構造体を別の第1の半導体構造体と結合し、結合された半導体構造体の別の対を形成するステップであって、対および別の対は、背中合わせの様式で結合される、ステップを含むことが可能である。
いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体を形成するステップは、複数の第1の導体層を有する第1のメモリスタックと、第1の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを有する第1のボンディング層とを形成するステップを含む。いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体を形成するステップは、複数の第2の導体層を有する第2のメモリスタックと、第2のBLにそれぞれ導電的に接続されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを有する第2のボンディング層とを形成するステップを含む。
いくつかの実施形態において、別の第1の半導体構造体を形成するステップは、複数の別の第1の導体層を有する別の第1のメモリスタックと、別の第1の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の別の第1のワードラインボンディングコンタクトを有する別の第1のボンディング層とを形成するステップを含む。いくつかの実施形態において、別の第2の半導体構造体を形成するステップは、複数の別の第2の導体層を有する別の第2のメモリスタックと、別の第2の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の別の第2のワードラインボンディングコンタクトを有する別の第2のボンディング層とを形成するステップを含む。
いくつかの実施形態において、第1および第2の半導体構造体を向かい合った様式で結合するステップは、ボンディングインターフェースにおいて、第1および第2のワードラインボンディングコンタクトを整合および結合するステップであって、(i)第1の半導体構造体が、第2の半導体構造体に結合されるようになっており、(ii)第1の導体層が、結合された第1および第2のワードラインボンディングコンタクトを通して、第2の導体層に導電的に接続されるようになっている、ステップを含む。いくつかの実施形態において、別の第1および第2の半導体構造体を向かい合った様式で結合するステップは、別のボンディングインターフェースにおいて、別の第1および第2のワードラインボンディングコンタクトを整合および結合するステップであって、(i)別の第1の半導体構造体が、別の第2の半導体構造体に結合されるようになっており、(ii)別の第1のワードラインが、結合された別の第1および第2のワードラインボンディングコンタクトを通して、別の第2のワードラインに導電的に接続されるようになっている、ステップを含む。
いくつかの実施形態において、第1の、第2の、別の第1の、および別の第2の半導体構造体を形成するステップは、それぞれのNANDメモリストリングの上方にありそれぞれの導体層およびそれぞれのワードラインボンディングコンタクトを導電的に接続される複数の第1の導電性ルーティングを有するそれぞれの相互接続層を形成するステップをそれぞれ含む。
いくつかの実施形態において、方法は、第2の半導体構造体、別の第1の半導体構造体、および別の第2の半導体構造体の基板を薄くし、それぞれの半導体層を形成するステップをさらに含む。
いくつかの実施形態において、方法は、下を向いた様式で第3の半導体構造体を第2の半導体構造体の半導体層に結合するステップと、第3の半導体構造体の第3の基板を薄くし、第2の半導体層を形成するステップと、第2の半導体層の上方にパッドアウト相互接続層を形成するステップとをさらに含む。
いくつかの実施形態において、方法は、第1の基板を薄くし、それぞれの半導体層を形成するステップと、上を向いた様式で第3の半導体構造体を第1の半導体構造体の半導体層に結合するステップと、別の第2の半導体構造体の半導体層の上方にパッドアウト相互接続層を形成するステップとをさらに含む。
いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体を形成するステップは、第3の基板の上方に周辺回路を形成するステップと、周辺回路の上方に第3の相互接続層を形成するステップと、第3の相互接続層の上方に第3のボンディング層を形成するステップとを含む。いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体を半導体層に結合するステップは、第3のボンディング層を半導体層に結合するステップを含む。
いくつかの実施形態において、対の中の半導体構造体同士の間のボンディング、および、対同士の間のボンディングは、ハイブリッドボンディングを含む。
本開示の実施形態によれば、3Dメモリデバイスは、第1の半導体構造体を含み、第1の半導体構造体は、複数の第1の導体層を有する第1のメモリスタックと、複数の第1の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを有する第1のボンディング層とを有している。また、3Dメモリデバイスは、第2の半導体構造体を含み、第2の半導体構造体は、複数の第2の導体層を有する第2のメモリスタックと、複数の第2の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを有する第2のボンディング層とを有している。3Dメモリデバイスは、第1のボンディング層と第2のボンディング層との間の第3の半導体構造体であって、第3の半導体構造体は、第1および第2のメモリスタックのうちの少なくとも1つの周辺回路を有しており、第1の導体層のうちの少なくとも1つは、第3の半導体構造体を通して第2の導体層のうちの少なくとも1つに、および、第3の半導体構造体に導電的に接続されている、第3の半導体構造体をさらに含む。
いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体は、第3の半導体構造体の下の第1のボンディング層と、第1のボンディング層の下の第1のメモリスタックと、第1のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第1のNANDメモリストリングとを含み、第1のメモリスタックは、インタリーブされた複数の第1の導体層および複数の第1の絶縁層を有する。いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体は、第3の半導体構造体の上方の第2のボンディング層と、第2のボンディング層の上方の第2のメモリスタックとを含み、第2のメモリスタックは、インタリーブされた複数の第2の導体層および複数の第2の絶縁層を有する。
いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体は、第1のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第1のNANDメモリストリングをさらに含み、第2の半導体構造体は、第2のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第2のNANDメモリストリングをさらに含む。
いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体は、複数の第1のNANDメモリストリングと第1のボンディング層との間に複数の第1の導電性ルーティングを有する第1の相互接続層を含む。いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体は、複数の第2のNANDメモリストリングと第2のボンディング層との間に複数の第2の導電性ルーティングを有する第2の相互接続層を含む。第1の導体層は、第1の導電性ルーティングによってボンディング領域に導電的に接続されてルーティングされ得、第2の導体層は、第2の導電性ルーティングによってボンディング領域に導電的に接続されてルーティングされ、ボンディング領域は、第1および第2の導体層から横方向に離れている。
いくつかの実施形態において、第1のメモリスタックおよび第2のメモリスタックは、互い違いの様式で垂直方向に配置されており、第1の導体層のそれぞれは、第1のビア構造体および第1の導電性ルーティングを通して、それぞれの第1のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されており、第2の導体層のそれぞれは、第2のビア構造体および第2の導電性ルーティングを通して、それぞれの第2のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されている。
いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体は、上側ボンディング層と、下側ボンディング層と、上側ボンディング層と下側ボンディング層との間の周辺回路とを含む。上側ボンディング層は、第2のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されている複数の上側ボンディングコンタクトを含むことが可能である。下側ボンディング層は、第1のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されている複数の下側ボンディングコンタクトを含むことが可能である。
いくつかの実施形態において、第2の半導体構造体は、第2のNANDメモリストリングの上方に第2のNANDメモリストリングと接触して半導体層を含み、また、半導体層の上方にパッドアウト相互接続層を含む。いくつかの実施形態において、第1の半導体構造体は、第1のNANDメモリストリングの下に第1のNANDメモリストリングと接触して基板を含む。いくつかの実施形態において、第3の半導体構造体は、上側ボンディング層と周辺回路との間の第3の相互接続層と、第3の相互接続層の下に第3の相互接続層と接触している周辺回路と、周辺回路と下側ボンディング層との間に周辺回路および下側ボンディング層と接触している第2の半導体層とを含む。
したがって、特定の実施形態の先述の説明は、他の人が、当業者の範囲内の知識を適用することによって、本開示の一般的な概念から逸脱することなく、過度の実験なしに、さまざまな用途に関して、そのような特定の実施形態を容易に修正および/または適合させることができる本開示の一般的な性質を明らかにすることとなる。したがって、そのような適合および修正は、本明細書に提示されている教示および指針に基づいて、開示されている実施形態の均等物の意味および範囲の中にあることを意図している。本明細書での言い回しまたは専門用語は、説明の目的のためのものであり、限定ではなく、本明細書の専門用語または言い回しは、教示および指針に照らして当業者によって解釈されることとなるようになっているということが理解されるべきである。
本開示の実施形態は、特定の機能およびその関係の実装を図示する機能的なビルディングブロックの助けを借りて上記に説明されてきた。これらの機能的なビルディングブロックの境界は、説明の便宜上、本明細書では任意に定義されている。特定の機能およびその関係が適当に実施される限りにおいて、代替的な境界が定義され得る。
概要および要約のセクションは、本発明者によって企図される本開示の1つまたは複数の(しかし、すべてではない)例示的な実施形態を記載している可能性があり、したがって、決して本開示および添付の特許請求の範囲を限定することを意図していない。
本開示の幅および範囲は、上記に説明された例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲およびその均等物のみに従って定義されるべきである。
100 結合された3Dメモリデバイス
101 結合された3Dメモリデバイス
102 基板
104 半導体層
105 半導体層
106 半導体層
107 半導体層
108 メモリスタック
108-1 導体層
108-2 誘電体層
110 相互接続層
111 相互接続層
112 第1のボンディング層
113 第1のボンディング層
114 第2のボンディング層
115 第2のビットラインボンディングコンタクト
116 相互接続層
117 ボンディングコンタクト
118 メモリスタック
118-1 導体層
118-2 誘電体層
119 相互接続層
120 相互接続層
121 相互接続層
122 デバイス層
124 パッドアウト相互接続層
126 ボンディングインターフェース
127 ボンディングインターフェース
130 相互接続部
132 3D NANDメモリストリング
134 BL
136 3D NANDメモリストリング
138 BL
140 第1の導電性ルーティング
141 第1の導電性ルーティング
142 第1のビットラインボンディングコンタクト
143 第1のビットラインボンディングコンタクト
144 第2のビットラインボンディングコンタクト
145 ボンディングコンタクト
146 第2の導電性ルーティング
147 第2の導電性ルーティング
148 相互接続部、シリコン貫通電極(TSV)
149 相互接続部、TSV
150 ワードラインコンタクト
154 相互接続部、TSV
158 ボンディングコンタクト
160 ボンディングコンタクト
162 ボンディング層
163 ボンディング層
164 ボンディングインターフェース
165 第2のボンディング層
166 相互接続部
168 トランジスター
170 アイソレーション領域
172 接触パッド
174 ワードラインコンタクト
179 ボンディングインターフェース
180 ボンディング層
181 ボンディング層
200 結合された3Dメモリデバイス
201 結合された3Dメモリデバイス
210 相互接続層
211 相互接続層
212 第1のボンディング層
213 第1のボンディング層
214 第2のボンディング層
215 第2のワードラインボンディングコンタクト
216 相互接続層
217 ボンディングコンタクト
219 相互接続層
220 相互接続層
221 相互接続層
226 ボンディングインターフェース
227 ボンディングインターフェース
240 第1の導電性ルーティング
241 第1の導電性ルーティング
242 第1のワードラインボンディングコンタクト
243 第1のワードラインボンディングコンタクト
244 第2のワードラインボンディングコンタクト
245 ボンディングコンタクト
246 第2の導電性ルーティング
247 第2の導電性ルーティング
248 相互接続部、TSV
249 相互接続部、TSV
258 ボンディングコンタクト
260 ボンディングコンタクト
262 ボンディング層
263 ボンディング層
264 ボンディングインターフェース
265 第2のボンディング層
279 ボンディングインターフェース
280 ボンディング層
281 ボンディング層
300 結合された3Dメモリデバイス
301 結合された3Dメモリデバイス
310 相互接続層
311 相互接続層
312 第1のボンディング層
313 第1のボンディング層
314 第2のボンディング層
315a 第2のビットラインボンディングコンタクト
315b 第2のワードラインボンディングコンタクト
316 相互接続層
317 ボンディングコンタクト
319 相互接続層
320 相互接続層
321 相互接続層
326 ボンディングインターフェース
327 ボンディングインターフェース
340a 第1の導電性ルーティング
340b 第1の導電性ルーティング
342a 第1のビットラインボンディングコンタクト
342b 第1のワードラインボンディングコンタクト
343a 第1のビットラインボンディングコンタクト
343b 第1のワードラインボンディングコンタクト
344a 第2のビットラインボンディングコンタクト
344b 第2のワードラインボンディングコンタクト
345 ボンディングコンタクト
346a 第2の導電性ルーティング
346b 第2の導電性ルーティング
347 第2の導電性ルーティング
348a 相互接続部、TSV
348b 相互接続部、TSV
349a 相互接続部、TSV
349b 相互接続部、TSV
357 第1の導電性ルーティング
358 ボンディングコンタクト
360 ボンディングコンタクト
362 ボンディング層
363 ボンディング層
364 ボンディングインターフェース
365 第2のボンディング層
379 ボンディングインターフェース
380 ボンディング層
381 ボンディング層
400 結合された3Dメモリデバイスの概略平面図
502 基板
504 基板
506 メモリスタック
506-1 導体層
506-2 誘電体層
508 相互接続層
510 メモリスタック
510-1 導体層
510-2 誘電体層
512 相互接続層
514 3D NANDメモリストリング
516 3D NANDメモリストリング
518-1 第1のビットラインボンディングコンタクト
518-2 第2のビットラインボンディングコンタクト
520-1 第1の導電性ルーティング
520-2 第2の導電性ルーティング
522-1 第1のBL
522-2 第2のBL
524-1 ワードラインコンタクト
524-2 ワードラインコンタクト
526 基板
536 第2のボンディング層
538 第1のボンディング層
540 半導体層
542 相互接続部、TSV
544 ボンディングコンタクト
546 ボンディング層
548 デバイス層
550 相互接続層
552 ボンディング層
554 ボンディングコンタクト
560 半導体層
570 ボンディングインターフェース
572 接触パッド
574 相互接続部
576 パッドアウト相互接続層
580 ボンディングインターフェース
620-1 第1のワードラインボンディングコンタクト
620-2 第2のワードラインボンディングコンタクト
622-1 第1の導電性ルーティング
622-2 第2の導電性ルーティング
670 ボンディングインターフェース
718-1 第1のビットラインボンディングコンタクト
718-2 第2のビットラインボンディングコンタクト
720-1 第1の導電性ルーティング
720-2 第2の導電性ルーティング
728-1 第1のワードラインボンディングコンタクト
728-2 第2のワードラインボンディングコンタクト
730-1 第1の導電性ルーティング
730-2 第2の導電性ルーティング
770 ボンディングインターフェース
804-1 第1のビットラインボンディングコンタクト
804-2 ボンディングコンタクト
806-1 第1の導電性ルーティング
806-2 第2の導電性ルーティング
808-1 第1のワードラインボンディングコンタクト
808-2 ボンディングコンタクト
810 相互接続部、TSV
814-1 ボンディングコンタクト
814-2 第2のワードラインボンディングコンタクト
816-1 ボンディングコンタクト
816-2 第2のビットラインボンディングコンタクト
818 相互接続部、TSV
822 相互接続部
836 第2のボンディング層
838 第1のボンディング層
840 半導体層
852 ボンディング層
854 ボンディング層
860 半導体層
870 ボンディングインターフェース
880 ボンディングインターフェース
900 スタック構造体
902 基板
912 第1の半導体構造体
914 第2の半導体構造体
916 第1の半導体構造体
918 第2の半導体構造体
920 第3の半導体構造体
922 パッドアウト相互接続層
924-1 ビットラインボンディングコンタクト
924-2 ビットラインボンディングコンタクト
926-1 ビットラインボンディングコンタクト
926-2 ビットラインボンディングコンタクト
934-1 ボンディングインターフェース
934-2 ボンディングインターフェース
934-3 ボンディングインターフェース
934-4 ボンディングインターフェース
1000 スタック構造体
1002 基板
1012 第1の半導体構造体
1014 第2の半導体構造体
1016 第1の半導体構造体
1018 第2の半導体構造体
1020 第3の半導体構造体
1022 パッドアウト相互接続層
1032-1 WLボンディングコンタクト
1032-2 WLボンディングコンタクト
1034-1 ボンディングインターフェース
1034-2 ボンディングインターフェース
1034-3 ボンディングインターフェース
1034-4 ボンディングインターフェース
1036-1 WLボンディングコンタクト
1036-2 WLボンディングコンタクト
1100 スタック構造体
1102 基板
1112 第1の半導体構造体
1114 第2の半導体構造体
1116 第1の半導体構造体
1118 第2の半導体構造体
1120 第3の半導体構造体
1122 パッドアウト相互接続層
1124-1 ビットラインボンディングコンタクト
1124-2 ビットラインボンディングコンタクト
1126-1 ビットラインボンディングコンタクト
1126-2 ビットラインボンディングコンタクト
1132-1 ワードラインボンディングコンタクト
1132-2 ワードラインボンディングコンタクト
1134-1 ボンディングインターフェース
1134-2 ボンディングインターフェース
1134-3 ボンディングインターフェース
1134-4 ボンディングインターフェース
1136-1 ワードラインボンディングコンタクト
1136-2 ワードラインボンディングコンタクト
1200 スタック構造体
1201 スタック構造体

Claims (46)

  1. 3次元(3D)メモリデバイスであって、
    複数の第1の導体層を含む第1のメモリスタックと;
    前記複数の第1の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを含む第1のボンディング層と
    を含む第1の半導体構造体と、
    複数の第2の導体層を含む第2のメモリスタックと;
    前記複数の第2の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを含む第2のボンディング層と
    を含む第2の半導体構造体と、
    前記第1のボンディング層と前記第2のボンディング層との間のボンディングインターフェースであって、前記第1のワードラインボンディングコンタクトは、前記ボンディングインターフェースにおいて前記第2のワードラインボンディングコンタクトと接触しており、前記第1の導体層のうちの少なくとも1つが、前記第2の導体層のうちの少なくとも1つにそれぞれ導電的に接続されるようになっている、ボンディングインターフェースと
    を含む、3次元(3D)メモリデバイス。
  2. 前記第1の半導体構造体は、
    前記ボンディングインターフェースにおける前記第1のボンディング層と、
    前記第1のボンディング層の下の前記第1のメモリスタックであって、前記第1のメモリスタックは、インタリーブされた前記複数の第1の導体層および複数の第1の絶縁層を含む、前記第1のメモリスタックと、
    前記第1のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第1のNANDメモリストリングと
    を含み、
    前記第2の半導体構造体は、
    前記ボンディングインターフェースにおける前記第2のボンディング層と、
    前記第2のボンディング層の上方の前記第2のメモリスタックであって、前記第2のメモリスタックは、インタリーブされた前記複数の第2の導体層および複数の第2の絶縁層を含む、前記第2のメモリスタックと、
    前記第2のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第2のNANDメモリストリングと
    を含む、請求項1に記載の3Dメモリデバイス。
  3. 前記複数の第1および第2の導体層は、前記第1および第2の導体層から横方向に離れているボンディング領域においてルーティングされ、導電的に接続されている、請求項1または2に記載の3Dメモリデバイス。
  4. 前記第1の半導体構造体は、前記複数の第1のNANDメモリストリングと前記第1のボンディング層との間に複数の第1の導電性ルーティングを含む第1の相互接続層を含み;
    前記第2の半導体構造体は、前記複数の第2のNANDメモリストリングと前記第2のボンディング層との間に複数の第2の導電性ルーティングを含む第2の相互接続層を含み;
    前記第1の導体層は、前記第1の導電性ルーティングによって前記ボンディング領域に導電的に接続されてルーティングされており、前記第2の導体層は、前記第2の導電性ルーティングによって前記ボンディング領域に導電的に接続されてルーティングされている、請求項3に記載の3Dメモリデバイス。
  5. 前記第1のメモリスタックおよび前記第2のメモリスタックは、互い違いの様式で垂直方向に配置されており;
    前記第1の導体層のそれぞれは、第1のビア構造体および前記第1の導電性ルーティングを通して、それぞれの第1のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されており;
    前記第2の導体層のそれぞれは、第2のビア構造体および前記第2の導電性ルーティングを通して、それぞれの第2のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されている、請求項4に記載の3Dメモリデバイス。
  6. 前記第1の半導体構造体の上方の第3の半導体構造体であって、前記第1および第2のメモリスタックの周辺回路を含む、第3の半導体構造体と;
    前記第2の半導体構造体と前記第3の半導体構造体の第3のボンディング層との間の第2のボンディングインターフェースと
    をさらに含む、請求項5に記載の3Dメモリデバイス。
  7. 前記第2の半導体構造体は、前記第2のNANDメモリストリングの上方に前記第2のNANDメモリストリングと接触して半導体層を含み;
    前記第1の半導体構造体は、前記第1のNANDメモリストリングの下に前記第1のNANDメモリストリングと接触して基板を含み;
    前記第3の半導体構造体は、
    前記第3のボンディング層と前記周辺回路との間の第3の相互接続層と、
    前記第3の相互接続層の上方に前記第3の相互接続層と接触している前記周辺回路と、
    前記周辺回路の上方に前記周辺回路と接触している第2の半導体層と、
    前記第2の半導体層の上方のパッドアウト相互接続層と
    を含む、請求項6に記載の3Dメモリデバイス。
  8. 前記第1の半導体構造体の下の第3の半導体構造体であって、前記第1および第2のメモリスタックの周辺回路を含む、第3の半導体構造体と;
    前記第1の半導体構造体と前記第3の半導体構造体の第3のボンディング層との間の第2のボンディングインターフェースと
    をさらに含む、請求項5に記載の3Dメモリデバイス。
  9. 前記第2の半導体構造体は、
    前記第2のNANDメモリストリングの上方に前記第2のNANDメモリストリングに接触した半導体層と、
    前記半導体層の上方に前記周辺回路に導電的に接続されているパッドアウト相互接続層と
    を含み、
    前記第1の半導体構造体は、
    前記第1のNANDメモリストリングの下に前記第1のNANDメモリストリングと接触した第2の半導体層
    を含み、
    前記第3の半導体構造体は、
    前記第3のボンディング層の下に前記第3のボンディング層と接触した第3の相互接続層と、
    前記第3の相互接続層の下に前記第3の相互接続層と接触した前記周辺回路と、
    前記周辺回路の下に前記周辺回路と接触した基板と
    を含む、請求項8に記載の3Dメモリデバイス。
  10. 複数のビア構造体をさらに含み、前記複数のビア構造体は、前記パッドアウト相互接続層から前記第3の相互接続層の中へ垂直方向に延在し、前記周辺回路に導電的に接続されるようになっている、請求項7または9に記載の3Dメモリデバイス。
  11. 前記周辺回路は、前記第3のボンディング層に導電的に接続されており、前記第3のボンディング層は、前記第1および第2の導体層に導電的に接続されている、請求項5に記載の3Dメモリデバイス。
  12. 前記第1の半導体構造体は、前記複数の第1のNANDメモリストリングに導電的に接続されている複数の第1のビットライン(BL)をさらに含み;
    前記第2の半導体構造体は、前記複数の第2のNANDメモリストリングに導電的に接続されている複数の第2のBLをさらに含み、前記第1のBLおよび第2のBLは、結合されておらず、前記第3のボンディング層を通して前記周辺回路に別個に導電的に接続されている、請求項6から11のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。
  13. 3Dメモリデバイスであって、前記3Dメモリデバイスは、
    複数の対の結合された半導体構造体を含むスタック構造体を含み、
    前記対のそれぞれは、
    複数の第1の導体層を含む第1のメモリスタック、および、前記複数の第1の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを含む第1のボンディング層を含む、第1の半導体構造体と;
    複数の第2の導体層を含む第2のメモリスタック、および、前記複数の第2の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを含む第2のボンディング層を含む、第2の半導体構造体と;
    前記第1のボンディング層と前記第2のボンディング層との間のボンディングインターフェースであって、前記第1のワードラインボンディングコンタクトは、前記ボンディングインターフェースにおいて前記第2のワードラインボンディングコンタクトと接触しており、前記第1の導体層のうちの少なくとも1つが、前記第2の導体層のうちの少なくとも1つにそれぞれ導電的に接続されるようになっている、ボンディングインターフェースと
    を含み、
    また、前記3Dメモリデバイスは、
    前記スタック構造体に結合されて導電的に接続されている第3の半導体構造体であって、前記第3の半導体構造体は、半導体構造体の少なくとも1つの対の周辺回路を含む、第3の半導体構造体
    を含む、3Dメモリデバイス。
  14. 前記第1の半導体構造体は、
    前記ボンディングインターフェースにおける前記第1のボンディング層と、
    前記第1のボンディング層の下の前記第1のメモリスタックであって、インタリーブされた前記複数の第1の導体層および複数の第1の絶縁層を含む、前記第1のメモリスタックと、
    前記第1のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第1のNANDメモリストリングと
    を含み、
    前記第2の半導体構造体は、
    前記ボンディングインターフェースにおける前記第2のボンディング層と、
    前記第2のボンディング層の上方の前記第2のメモリスタックであって、インタリーブされた前記複数の第2の導体層および複数の第2の絶縁層を含む、前記第2のメモリスタックと、
    前記第2のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第2のNANDメモリストリングと
    を含む、請求項13に記載の3Dメモリデバイス。
  15. 前記複数の第1および第2の導体層は、前記第1および第2の導体層から横方向に離れているボンディング領域においてルーティングされ、導電的に接続されている、請求項14に記載の3Dメモリデバイス。
  16. 前記第1の半導体構造体は、前記複数の第1のNANDメモリストリングと前記第1のボンディング層との間に複数の第1の導電性ルーティングを含む第1の相互接続層を含み;
    前記第2の半導体構造体は、前記複数の第2のNANDメモリストリングと前記第2のボンディング層との間に複数の第2の導電性ルーティングを含む第2の相互接続層を含み;
    前記第1の導体層は、前記第1の導電性ルーティングによって前記ボンディング領域に導電的に接続されてルーティングされており、前記第2の導体層は、前記第2の導電性ルーティングによって前記ボンディング領域に導電的に接続されてルーティングされている、請求項13から15のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。
  17. 前記第1のメモリスタックおよび前記第2のメモリスタックは、互い違いの様式で垂直方向に配置されており;
    前記第1の導体層のそれぞれは、第1のビア構造体および前記第1の導電性ルーティングを通して、それぞれの第1のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されており;
    前記第2の導体層のそれぞれは、第2のビア構造体および前記第2の導電性ルーティングを通して、それぞれの第2のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されている、請求項13に記載の3Dメモリデバイス。
  18. 前記スタック構造体は、
    上部の第2の半導体構造体の中の前記第2のNANDメモリストリングの上方に前記第2のNANDメモリストリングと接触した半導体層と、
    底部の第1の半導体構造体の中の前記第1のNANDメモリストリングの下に前記第1のNANDメモリストリングと接触した基板と
    を含み、
    前記第3の半導体構造体は、
    前記半導体層の上方に前記半導体層と接触した第3のボンディング層と、
    前記第3のボンディング層の上方の前記周辺回路と、
    前記周辺回路の上方の第2の半導体層と、
    前記第2の半導体層の上方のパッドアウト相互接続層と
    を含む、請求項14から17のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。
  19. 前記スタック構造体は、
    上部の第2の半導体構造体の中の前記第2のNANDメモリストリングの上方に前記第2のNANDメモリストリングと接触した半導体層と、
    前記半導体層の上方に前記第2のNANDメモリストリングと接触したパッドアウト相互接続層と、
    底部の第1の半導体構造体の中の前記第1のNANDメモリストリングの下に前記第1のNANDメモリストリングと接触した第2の半導体層と
    を含み、
    前記第3の半導体構造体は、
    前記第2の半導体層の下に前記第2の半導体層と接触した第3のボンディング層と、
    前記第3のボンディング層の下に前記第3のボンディング層と接触した前記周辺回路と、
    前記周辺回路の下の基板と
    を含む、請求項14から17のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。
  20. 複数のビア構造体をさらに含み、前記複数のビア構造体は、前記パッドアウト相互接続層から垂直方向に延在し、前記周辺回路に導電的に接続されるようになっている、請求項18または19に記載の3Dメモリデバイス。
  21. 半導体構造体のそれぞれの対は、
    前記複数の第1のNANDメモリストリングに導電的に接続されている複数の第1のビットライン(BL)と;
    前記複数の第2のNANDメモリストリングに導電的に接続されている複数の第2のBLとをさらに含み、前記複数の第1のBLおよび第2のBLは、結合されておらず、前記第3のボンディング層を通して前記周辺回路に別個に導電的に接続されている、請求項13から20のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。
  22. 半導体構造体のそれぞれの対は、ハイブリッドボンディングを通して、背中合わせの様式で互いに結合されている、請求項13から21のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。
  23. 3次元(3D)メモリデバイスを形成するための方法であって、前記方法は、
    複数の第1の導体層を含む第1のメモリスタック、および、前記第1の導体層に導電的に接続されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを含む第1のボンディング層を、第1の基板の上に形成し、第1の半導体構造体を形成するステップと;
    複数の第2の導体層を含む第2のメモリスタック、および、前記第2の導体層に導電的に接続されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを含む第2のボンディング層を、第2の基板の上に形成し、第2の半導体構造体を形成するステップと;
    前記第1の半導体構造体および前記第2の半導体構造体を向かい合った様式で結合するステップであって、(i)前記第1の半導体構造体が、前記第2の半導体構造体に結合されるようになっており、(ii)前記第1の導体層が、ボンディングインターフェースにおいて、前記結合された第1および前記第2のワードラインボンディングコンタクトを通して、前記第2の導体層に導電的に接続されるようになっている、ステップと
    を含む、方法。
  24. 前記第1の半導体構造体を形成するステップは、
    複数の第1の導電性ルーティングを含む第1の相互接続層を形成するステップであって、前記複数の第1の導電性ルーティングは、前記第1の導体層および前記第1のワードラインボンディングコンタクトの上方にあり、前記第1の導体層および前記第1のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されている、ステップと、
    前記第1の相互接続層の上方に前記第1の相互接続層に導電的に接続されている前記第1のボンディング層を形成するステップと
    を含み、
    前記第2の半導体構造体を形成するステップは、
    複数の第2の導電性ルーティングを含む第2の相互接続層を形成するステップであって、前記複数の第2の導電性ルーティングは、前記第2の導体層および前記第2のワードラインボンディングコンタクトの上方にあり、前記第2の導体層および前記第2のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されている、ステップと、
    前記第2の相互接続層の上方に前記第2の相互接続層に導電的に接続されている前記第2のボンディング層を形成するステップと
    を含む、請求項23に記載の方法。
  25. 前記第1の半導体構造体を形成するステップは、
    前記第1の基板の上方に前記第1のメモリスタックを形成するステップであって、前記第1のメモリスタックは、インタリーブされた前記複数の第1の導体層および複数の第1の絶縁層を含む、ステップと、
    前記第1のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第1のNANDメモリストリングを形成するステップと
    をさらに含み、
    前記第2の半導体構造体を形成するステップは、
    前記第2の基板の上方に前記第2のメモリスタックを形成するステップであって、前記第2のメモリスタックは、インタリーブされた前記複数の第2の導体層および複数の第2の絶縁層を含む、ステップと、
    前記第2のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第2のNANDメモリストリングを形成するステップと
    をさらに含む、請求項24に記載の方法。
  26. 前記第2の基板を薄くし、半導体層を形成するステップと;
    第3の半導体構造体を前記半導体層に結合するステップと;
    前記第3の半導体構造体の第3の基板を薄くし、第2の半導体層を形成するステップと;
    前記第2の半導体層の上方にパッドアウト相互接続層を形成するステップと
    をさらに含む、請求項25に記載の方法。
  27. 前記第1の基板を薄くし、半導体層を形成するステップと;
    第3の半導体構造体を前記半導体層に結合するステップと;
    前記第2の半導体構造体の第2の基板を薄くし、第2の半導体層を形成するステップと;
    前記第2の半導体層の上方にパッドアウト相互接続層を形成するステップと
    をさらに含む、請求項25に記載の方法。
  28. 前記第3の半導体構造体を形成するステップは、
    前記第3の基板の上方に周辺回路を形成するステップと、
    前記周辺回路の上方に第3の相互接続層を形成するステップと、
    前記第3の相互接続層の上方に第3のボンディング層を形成するステップと
    を含み、
    前記第3の半導体構造体を前記半導体層に結合するステップは、前記第3のボンディング層を前記半導体層に結合するステップを含む、請求項26または27に記載の方法。
  29. 前記第1の半導体構造体および前記第2の半導体構造体のボンディングは、ハイブリッドボンディングを含む、請求項23から28のいずれか一項に記載の方法。
  30. 3次元(3D)メモリデバイスを形成するための方法であって、前記方法は、複数の第1の半導体構造体および複数の第2の半導体構造体を交互に結合し、複数の対の結合された半導体構造体を含むスタック構造体を形成するステップを含み、結合された半導体構造体の少なくとも1つの対の導体層は、ボンディングを通して導電的に接続されており、複数の前記結合された半導体構造体を形成するステップは、
    向かい合った様式で第2の半導体構造体を第1の半導体と結合し、結合された半導体構造体の対を形成するステップであって、前記第2の半導体構造体は、前記第1の半導体構造体の上方にある、ステップと;
    別の第1の半導体構造体を結合された半導体構造体の前記対と結合するステップであって、前記別の第1の半導体構造体は、上を向いている、ステップと;
    向かい合った様式で別の第2の半導体構造体を前記別の第1の半導体構造体と結合し、結合された半導体構造体の別の対を形成するステップであって、前記対および前記別の対は、背中合わせの様式で結合される、ステップと
    を含む、方法。
  31. 前記第1の半導体構造体を形成するステップは、複数の第1の導体層を含む第1のメモリスタックと、前記第1の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを含む第1のボンディング層とを形成するステップを含み;
    前記第2の半導体構造体を形成するステップは、複数の第2の導体層を含む第2のメモリスタックと、前記第2のBLにそれぞれ導電的に接続されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを含む第2のボンディング層とを形成するステップを含む、請求項30に記載の方法。
  32. 前記別の第1の半導体構造体を形成するステップは、複数の別の第1の導体層を含む別の第1のメモリスタックと、前記別の第1の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の別の第1のワードラインボンディングコンタクトを含む別の第1のボンディング層とを形成するステップを含み;
    前記別の第2の半導体構造体を形成するステップは、複数の別の第2の導体層を含む別の第2のメモリスタックと、前記別の第2の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の別の第2のワードラインボンディングコンタクトを含む別の第2のボンディング層とを形成するステップを含む、請求項31に記載の方法。
  33. 前記第1および第2の半導体構造体を向かい合った様式で結合するステップは、ボンディングインターフェースにおいて、前記第1および第2のワードラインボンディングコンタクトを整合および結合するステップであって、(i)前記第1の半導体構造体が、前記第2の半導体構造体に結合されるようになっており、(ii)前記第1の導体層が、前記結合された第1および第2のワードラインボンディングコンタクトを通して、前記第2の導体層に導電的に接続されるようになっている、ステップを含み;
    前記別の第1および前記第2の半導体構造体を向かい合った様式で結合するステップは、別のボンディングインターフェースにおいて、前記別の第1および第2のワードラインボンディングコンタクトを整合および結合するステップであって、(i)前記別の第1の半導体構造体が、前記別の第2の半導体構造体に結合されるようになっており、(ii)前記別の第1のワードラインが、前記結合された別の第1および第2のワードラインボンディングコンタクトを通して、前記別の第2のワードラインに導電的に接続されるようになっている、ステップを含む、請求項32に記載の方法。
  34. 前記第1の、前記第2の、前記別の第1の、および前記別の第2の半導体構造体を形成するステップは、それぞれ、複数の第1の導電性ルーティングを含むそれぞれの相互接続層を形成するステップであって、前記複数の第1の導電性ルーティングは、前記それぞれのNANDメモリストリングの上方にあり、前記それぞれの導体層および前記それぞれのワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されている、ステップをそれぞれ含む、請求項32または33に記載の方法。
  35. 前記第2の半導体構造体、前記別の第1の半導体構造体、および前記別の第2の半導体構造体の基板を薄くし、それぞれの半導体層を形成するステップをさらに含む、請求項32または33に記載の方法。
  36. 下を向いた様式で第3の半導体構造体を前記第2の半導体構造体の前記半導体層に結合するステップと;
    前記第3の半導体構造体の第3の基板を薄くし、第2の半導体層を形成するステップと;
    前記第2の半導体層の上方にパッドアウト相互接続層を形成するステップと
    をさらに含む、請求項35に記載の方法。
  37. 前記第1の基板を薄くし、それぞれの半導体層を形成するステップと;
    上を向いた様式で第3の半導体構造体を前記第1の半導体構造体の前記半導体層に結合するステップと;
    前記別の第2の半導体構造体の前記半導体層の上方にパッドアウト相互接続層を形成するステップと
    をさらに含む、請求項35に記載の方法。
  38. 前記第3の半導体構造体を形成するステップは、
    前記第3の基板の上方に周辺回路を形成するステップと、
    前記周辺回路の上方に第3の相互接続層を形成するステップと、
    前記第3の相互接続層の上方に第3のボンディング層を形成するステップと
    を含み、
    前記第3の半導体構造体を前記半導体層に結合するステップは、前記第3のボンディング層を前記半導体層に結合するステップを含む、請求項36または37に記載の方法。
  39. 対の中の前記半導体構造体同士の間のボンディング、および、前記対同士の間のボンディングは、ハイブリッドボンディングを含む、請求項30から38のいずれか一項に記載の方法。
  40. 3次元(3D)メモリデバイスであって、 複数の第1の導体層を含む第1のメモリスタックと、
    前記複数の第1の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第1のワードラインボンディングコンタクトを含む第1のボンディング層と
    を含む第1の半導体構造体と、
    複数の第2の導体層を含む第2のメモリスタックと、
    前記複数の第2の導体層にそれぞれ導電的に接続されている複数の第2のワードラインボンディングコンタクトを含む第2のボンディング層と
    を含む第2の半導体構造体と、
    前記第1のボンディング層と前記第2のボンディング層との間の第3の半導体構造体であって、前記第3の半導体構造体は、前記第1および第2のメモリスタックのうちの少なくとも1つの周辺回路を含み、前記第1の導体層のうちの少なくとも1つは、前記第3の半導体構造体を通して前記第2の導体層のうちの少なくとも1つに、および、前記第3の半導体構造体に導電的に接続されている、第3の半導体構造体と
    を含む、3次元(3D)メモリデバイス。
  41. 前記第1の半導体構造体は、
    前記第3の半導体構造体の下の前記第1のボンディング層と、
    前記第1のボンディング層の下の前記第1のメモリスタックであって、前記第1のメモリスタックは、インタリーブされた前記複数の第1の導体層および複数の第1の絶縁層を含む、前記第1のメモリスタックと
    を含み、
    前記第2の半導体構造体は、
    前記第3の半導体構造体の上方の前記第2のボンディング層と、
    前記第2のボンディング層の上方の第2のメモリスタックであって、前記第2のメモリスタックは、インタリーブされた前記複数の第2の導体層および複数の第2の絶縁層を含む、第2のメモリスタックと
    を含む、請求項40に記載の3Dメモリデバイス。
  42. 前記第1の半導体構造体は、前記第1のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第1のNANDメモリストリングをさらに含み;
    前記第2の半導体構造体は、前記第2のメモリスタックを通って垂直方向に延在する複数の第2のNANDメモリストリングをさらに含む、請求項41に記載の3Dメモリデバイス。
  43. 前記第1の半導体構造体は、前記複数の第1のNANDメモリストリングと前記第1のボンディング層との間に複数の第1の導電性ルーティングを含む第1の相互接続層を含み;
    前記第2の半導体構造体は、前記複数の第2のNANDメモリストリングと前記第2のボンディング層との間に複数の第2の導電性ルーティングを含む第2の相互接続層を含み;
    前記第1の導体層は、前記第1の導電性ルーティングによってボンディング領域に導電的に接続されてルーティングされており、前記第2の導体層は、前記第2の導電性ルーティングによって前記ボンディング領域に導電的に接続されてルーティングされており、前記ボンディング領域は、前記第1および第2の導体層から横方向に離れている、請求項40から42のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。
  44. 前記第1のメモリスタックおよび前記第2のメモリスタックは、互い違いの様式で垂直方向に配置されており;
    前記第1の導体層のそれぞれは、第1のビア構造体および前記第1の導電性ルーティングを通して、前記それぞれの第1のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されており;
    前記第2の導体層のそれぞれは、第2のビア構造体および前記第2の導電性ルーティングを通して、前記それぞれの第2のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されている、請求項42に記載の3Dメモリデバイス。
  45. 前記第3の半導体構造体は、上側ボンディング層と、下側ボンディング層と、前記上側ボンディング層と前記下側ボンディング層との間の前記周辺回路とを含み、
    前記上側ボンディング層は、前記第2のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されている複数の上側ボンディングコンタクトを含み、
    前記下側ボンディング層は、前記第1のワードラインボンディングコンタクトに導電的に接続されている複数の下側ボンディングコンタクトを含む、請求項43に記載の3Dメモリデバイス。
  46. 前記第2の半導体構造体は、前記第2のNANDメモリストリングの上方に前記第2のNANDメモリストリングと接触して半導体層を含み、また、前記半導体層の上方にパッドアウト相互接続層を含み;
    前記第1の半導体構造体は、前記第1のNANDメモリストリングの下に前記第1のNANDメモリストリングと接触して基板を含み;
    前記第3の半導体構造体は、
    前記上側ボンディング層と前記周辺回路との間の第3の相互接続層と、
    前記第3の相互接続層の下に前記第3の相互接続層と接触している前記周辺回路と、
    前記周辺回路と前記下側ボンディング層との間に前記周辺回路および前記下側ボンディング層と接触している第2の半導体層と
    を含む、請求項45に記載の3Dメモリデバイス。
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