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JP2020043258A - 半導体メモリおよびその製造方法 - Google Patents

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JP2020043258A
JP2020043258A JP2018170553A JP2018170553A JP2020043258A JP 2020043258 A JP2020043258 A JP 2020043258A JP 2018170553 A JP2018170553 A JP 2018170553A JP 2018170553 A JP2018170553 A JP 2018170553A JP 2020043258 A JP2020043258 A JP 2020043258A
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controller
substrate
memory elements
daf
semiconductor memory
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JP2018170553A
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English (en)
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寶豪 譚
Bao Hao Tan
寶豪 譚
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Kioxia Corp
Original Assignee
Kioxia Corp
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Publication date
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Priority to CN201811598862.3A priority patent/CN110896057B/zh
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Abstract

【課題】例えば、より不都合の少ない新規な構成を備えた半導体メモリおよびその製造方法を得る。【解決手段】実施形態の半導体メモリは、例えば、基板と、コントローラと、複数のメモリ素子と、カバー層と、を備えている。基板は、第一面を有する。コントローラは、第一面上に実装されている。複数のメモリ素子は、コントローラをそれぞれ部分的に覆うように第一面上に接着層を介して取り付けられている。カバー層は、基板との間にコントローラおよび複数のメモリ素子が包まれるように、少なくとも第一面および複数のメモリ素子を覆っている。【選択図】図1

Description

本実施形態は、半導体メモリおよびその製造方法に関する。
従来、複数のメモリ素子と当該メモリ素子からのデータのリードおよびメモリ素子へのデータのライトを制御するコントローラとを一体に有した半導体メモリが知られている。
特開2017−54879号公報
この種の半導体メモリでは、より不都合の少ない新規な構成を備えた半導体メモリおよびその製造方法が得られれば、有益である。
実施形態の半導体メモリは、例えば、基板と、コントローラと、複数のメモリ素子と、カバー層と、を備えている。基板は、第一面を有する。コントローラは、第一面上に実装されている。複数のメモリ素子は、コントローラをそれぞれ部分的に覆うように第一面上に接着層を介して取り付けられている。カバー層は、基板との間にコントローラおよび複数のメモリ素子が包まれるように、少なくとも第一面および複数のメモリ素子を覆っている。
図1は、第1実施形態の半導体メモリの例示的かつ模式的な断面図である。 図2は、第1実施形態の半導体メモリの例示的かつ模式的な平面図である。 図3Aは、実施形態の半導体メモリの製造方法における当初の一工程を示す例示的かつ模式的な断面図である。 図3Bは、実施形態の半導体メモリの製造方法における図3Aよりも後の工程を示す例示的かつ模式的な断面図である。 図3Cは、実施形態の半導体メモリの製造方法における図3Bよりも後の工程を示す例示的かつ模式的な断面図である。 図3Dは、実施形態の半導体メモリの製造方法における図3Cよりも後の工程を示す例示的かつ模式的な断面図である。 図4は、第1実施形態の変形例の半導体メモリの例示的かつ模式的な平面図である。 図5は、第2実施形態の半導体メモリの例示的かつ模式的な断面図である。 図6は、第3実施形態の半導体メモリの例示的かつ模式的な断面図である。
以下、半導体メモリの例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成や方法(技術的特徴)、ならびに当該構成や方法によってもたらされる作用および結果(効果)は、一例である。また、以下に例示される複数の実施形態には、同様の構成が含まれている。よって、各実施形態では、同様の構成に基づく同様の作用および効果が得られる。なお、以下では、当該同様の構成要素には共通の符号が付与され、重複する説明が省略される。
また、各図には、便宜上、方向を示す矢印が記載されている。方向X、方向Y、および方向Zは、互いに直交している。方向Xおよび方向Yは、基板10の裏面10aおよび表面10bに沿う方向であり、方向Zは、基板10の厚さ方向である。また、以下では、便宜上、基板10の表面10bが向く方向、すなわち図1の上方が、単に上方と称され、基板10の裏面10aが向く方向、すなわち図1の下方が、単に下方と称されうる。また、方向Xは、各図における右方向である。
[第1実施形態]
図1は、半導体メモリ1Aの方向Zに沿う断面図であり、図2は、半導体メモリ1Aの方向Zの反対方向に見た平面図である。
図1に示されるように、半導体メモリ1Aは、基板10、コントローラ20、メモリ素子30、およびカバー層40を備えている。
基板10は、回路基板であり、例えば、プリント配線板である。基板10は、扁平な板状の形状を有し、互いに平行な裏面10aおよび表面10bを有している。裏面10aおよび表面10bは、いずれも方向Zと交差するとともに、方向Zと略直交している。
コントローラ20は、メモリ素子30からのデータのリードおよびメモリ素子30へのデータのライトを制御する。コントローラ20は、当該リードおよびライト以外の制御を実行してもよい。また、コントローラ20は、扁平な直方体状の形状を有し、互いに並行な裏面20aおよび表面20bを有している。裏面20aおよび表面20bは、いずれも方向Zと交差するとともに、方向Zと略直交している。
コントローラ20は、基板10の表面10b上に実装されている。コントローラ20は、例えば、ダイアタッチフィルム51(DAF51)を介して表面10b上に接着されうる。DAF51は、表面10bと裏面20aとの間に介在し、当該表面10bと裏面20aとを接着している。DAF51は、接着層とも称されうる。DAF51は、コントローラ20の製造工程において複数のコントローラ20の領域を一体に有したウエハ(不図示)の裏面に設けられる。ダイシングによってウエハを切断し複数のコントローラ20に分けることにより、DAF51は、各コントローラ20の裏面20aに設けられる。また、コントローラ20は、ボンディングワイヤ21を介して基板10の例えば配線パターンのような導体部(不図示)と、電気的に接続されている。
メモリ素子30は、不揮発性のメモリであって、例えば、NAND型フラッシュメモリである。メモリ素子30は、扁平な直方体状の形状を有し、互いに並行な裏面30aおよび表面30bを有している。裏面30aおよび表面30bは、いずれも方向Zと交差しており、本実施形態では方向Zと略直交している。
二つのメモリ素子30は、基板10の表面10b上に実装されている。二つのメモリ素子30は、方向Xに隙間をあけて並んでいる。二つのメモリ素子30は、それぞれ別のDAF52を介して表面10b上に接着されている。DAF52は、表面10bと裏面30aとの間に介在し、当該表面10bと裏面30aとを接着している。また、DAF52は、コントローラ20の表面20bと裏面30aとの間にも介在し、当該表面20bと裏面30aとを接着している。DAF52は、メモリ素子30の製造工程において複数のメモリ素子30の領域を一体に有したウエハ(不図示)の裏面に設けられる。ダイシングによってウエハを切断し複数のメモリ素子30に分けることにより、DAF52は、各メモリ素子30の裏面30aに設けられる。また、メモリ素子30は、それぞれ、ボンディングワイヤ31を介して基板10の例えば配線パターンのような導体部(不図示)と、電気的に接続されている。
メモリ素子30およびDAF52は、コントローラ20を部分的に覆っている。言い換えると、メモリ素子30およびDAF52は、方向Zにおいて、コントローラ20と部分的に重なっている。すなわち、メモリ素子30およびDAF52は、コントローラ20の表面20bおよび基板10の表面10bを覆っている。図1,2に示されるように、方向Xに沿って並ぶ二つのメモリ素子30の列の中間位置、言い換えると二つのメモリ素子30の間の隙間が、コントローラ20の中央部上に重なっている。
DAF52は、第一部位52aと第二部位52bとを有している。第一部位52aは、コントローラ20を覆う部位、言い換えるとコントローラ20上に位置される部位である。また、第二部位52bは、コントローラ20から外れて表面10bを覆う部位、言い換えると表面10b上に位置される部位である。図1,2に示されるように、方向Zに見た平面視では、第二部位52bは、第一部位52aよりも広い。よって、メモリ素子30は、コントローラ20上に部分的に載せられているものの、コントローラ20上で傾き難い。
また、図1に示されるように、DAF52の周縁部52cは、それぞれ、周囲に向けて基板10の表面10bに沿って外側に膨らんでいる。これにより、二つのDAF52の境界部分において、それらの周縁部52cの一部である辺52c1および辺52c1が、互いに隙間無く接し、コントローラ20を覆っている。
カバー層40は、基板10の表面10b上に設けられ、当該基板10を覆っている。カバー層40および基板10は、コントローラ20および二つのメモリ素子30を包んでいる。カバー層40は、絶縁性の合成樹脂材料によって作られている。当該合成樹脂材料は、例えば、二酸化ケイ素のような無機物の混合されたエポキシ樹脂である。カバー層40は、封止樹脂とも称されうる。
図3A〜図3Dは、半導体メモリ1Aの製造工程を示している。まずは、図3Aに示されるように、基板10の表面10b上に、コントローラ20が実装される。コントローラ20は、DAF51を介して表面10b上に接着される。また、ワイヤボンディングが施され、コントローラ20は、ボンディングワイヤ21を介して基板10の導体部(不図示)と電気的に接続される。
次に、図3Bに示されるように、基板10の表面10bおよびコントローラ20の表面20bを覆うように、二つのメモリ素子30がそれぞれ別のDAF52を介して接着される。DAF52は、表面10bおよび表面20b上に載置される。二つのDAF52は、方向Xに隙間gをあけて配置されている。
次に、図3Cに示されるように、二つのメモリ素子30の表面30bが基板10の表面10bに向けて、すなわち、方向Zとは反対方向に押圧される。この工程により、二つのDAF52は、それぞれ、方向Zの高さが低くなるように圧縮されるとともに、二つのDAF52の周縁部52cは、それぞれ、周囲に向けて基板10の表面10bに沿って外側に押し出されて膨らむ。これにより、図3Bでは方向Xに互いに隙間gをあけて面していた二つのDAF52の辺52c1,52c1が互いに近寄り、図3Cのように接する。これにより、隙間gが詰まり、コントローラ20は、全体的に、DAF52によって覆われることになる。図3Cの状態で、DAF51,52は固化される。
次に、図3Dに示されるように、基板10の表面10b上にカバー層40が載せられ、カバー層40は、基板10の表面10bおよび当該表面10b上に露出している二つのメモリ素子30を覆う。これにより、基板10とカバー層40とによって、コントローラ20および二つのメモリ素子30が包まれる。
以上、説明したように、本実施形態では、複数のメモリ素子30は、コントローラ20をそれぞれ部分的に覆うように、DAF52(接着層)を介して基板10の表面10b(第一面)上およびコントローラ20の表面20b上に接着される。仮に、コントローラ20上にその全体を覆うようにDAF52を介してメモリ素子30を載せた場合にあっては、コントローラ20の表面10bに対してメモリ素子30の裏面30aが十分な広さを有していないため、メモリ素子30の傾きが生じ、これにより、表面10bとDAF52との間に隙間(ボイド)のような接着不良が生じて、歩留まりの低下の一因となる虞があった。この点、本実施形態によれば、複数のメモリ素子30は、それぞれ部分的にコントローラ20を覆っている分、各メモリ素子30において、DAF52は、表面10bのより広い領域上に存在することができる。言い換えると、DAF52のうちコントローラ20から外れて表面10b上に位置される第二部位52bは、DAF52のうちコントローラ20上に位置される第一部位52aよりも広い。よって、メモリ素子30およびDAF52は、コントローラ20上に載せられているものの、傾き難い。すなわち、本実施形態によれば、例えば、表面10bとメモリ素子30とをDAF52によってより精度良くあるいはより確実に接着できるという効果が得られる。
また、本実施形態によれば、複数のメモリ素子30は、それぞれ別のDAF52を介して表面10b上に接着されている。仮に、一つの比較的広い接着層によって複数のメモリ素子30を接着しようとすると、製造に手間を要しコストが増大する虞がある。この点、本実施形態によれば、複数のメモリ素子30は、それぞれ別のDAF52を介して表面10b上に接着されるため、例えば、一つの比較的広い接着層を用いる場合に比べて製造の手間を減らしコストを抑制することができる。また、DAF52は、ダイシングによってウエハを切断し複数のメモリ素子30に分ける前に、複数のメモリ素子30にDAF52を一括して設けることができる。すなわち、ダイシングによってDAF52が取り付けられたウエハを切断することにより、複数のDAF52付きのメモリ素子30ができる。よって、本実施形態によれば、例えば、より一層製造の手間を減らしより一層コストを抑制することができる。
また、本実施形態では、二つのDAF52が、コントローラ20上で互いに接している。このような構成によれば、例えば、コントローラ20上を同じ材質の複数のDAF52によって隙間無くあるいは隙間が小さい状態で覆うことができるため、温度変化に伴う半導体メモリ1Aの歪みをより減らすことができる。
また、本実施形態では、DAF52の周縁部52cは、外側に向けて膨らみ、各周縁部52cの辺52c1がコントローラ20上で互いに接している。このような構成によれば、例えば、メモリ素子30を基板10の表面10bに向けて押圧して外側に膨らませることにより、コントローラ20上で別のDAF52の周縁部52cが互いに接した構造、すなわち別のDAF52が互いに接した構造を、比較的容易に得ることができる。
[第1実施形態の変形例]
図4は、本変形例の半導体メモリ1A1の方向Zの反対方向に見た平面図である。図4に示されるように、本変形例は、四つのメモリ素子30を有している。
本変形例では、基板10の表面10b上に、四つのメモリ素子30が配置されている。メモリ素子30は、それぞれ、上記第1変形例と同様に、表面10b上に実装されている。
四つのメモリ素子30は、対角状にかつタイルのように、互いに隙間をあけて方向Xおよび方向Yに並べられ、各メモリ素子30の一つの角部30cがコントローラ20上に位置するように配置されている。すなわち、各メモリ素子30の角部30cとコントローラ20とは、方向Zに重なっている。図4の平面視では、四つのメモリ素子30の重心(図心)と、コントローラ20の中心とが略重なっている。
そして、本変形例でも、半導体メモリ1A1は、図3A〜図3Dと同様のプロセスで作成されている。このため、四つのDAF52の周縁部52cが基板10の表面10bに沿って外側に膨らみ、隣接する周縁部52cが互いに接している。コントローラ20上では、方向Xまたは方向Yに隣接する二つのDAF52の周縁部52cの辺52c1が互いに接するとともに、四つのDAF52の周縁部52cの角52c2が互いに接している。
このように、本変形例では、四つのDAF52が、コントローラ20上で互いに接している。よって本変形例によっても、例えば、コントローラ20上を同じ材質の複数のDAF52によって隙間無くあるいは隙間が小さい状態で覆うことができるため、温度変化に伴う半導体メモリ1A1の歪みが生じ難くなる。
[第2実施形態]
図5は、本実施形態の半導体メモリ1Bの方向Zに沿う断面図である。半導体メモリ1Bは、第1実施形態の半導体メモリ1Aと略同じ構成を有しており、同様の製造工程によって製造されうる。ただし、本実施形態では、図3Cの工程が実施されない。このため、DAF52の周縁部52cが外側に膨らんでなく、複数のDAF52の周縁部52cは、隙間gをあけて互いに離間している。このような構成によれば、例えば、図3Cの工程が実施されない分、工程が減り、製造の所要時間をより短くすることができ、半導体メモリ1Bの製造のスループットが向上しやすい。
[第3実施形態]
図6は、本実施形態の半導体メモリ1Cの方向Zに沿う断面図である。本実施形態では、基板10とメモリ素子30との間に、ダミー基板60が介在している。ダミー基板60は、扁平な直方体状の形状を有し、互いに並行な裏面60aおよび表面60bを有している。裏面60aおよび表面60bは、いずれも方向Zと交差しており、本実施形態では方向Zと略直交している。ダミー基板60は、導体部を有さず、未処理の(DAF53付きの)ウエハから切断されることにより作られる。ダミー基板60は、介在部材や、支持部材、バランサとも称されうる。なお、ダミー基板60および接着層の製造方法は、これには限定されない。
ダミー基板60は、例えば、DAF53を介して表面10b上に接着されうる。DAF53は、表面10bと裏面60aとの間に介在し、当該表面10bと裏面60aとを接着している。また、DAF53は、コントローラ20の表面20bと裏面60aとの間にも介在し、当該表面20bと裏面60aとを接着している。DAF53は、接着層とも称されうる。DAF53は、複数のダミー基板60の領域を一体に有した未処理のシリコンウエハ(不図示)の裏面に設けられている。ダイシングによってウエハを切断し複数のダミー基板60に分けることにより、DAF53は、各ダミー基板60の裏面60aに設けられる。DAF53は、第一接着層の一例である。
ダミー基板60およびDAF53は、コントローラ20を覆っている。言い換えると、ダミー基板60およびDAF53は、方向Zにおいて、コントローラ20と重なっている。すなわち、ダミー基板60およびDAF53は、コントローラ20の表面20bおよび基板10の表面10bを覆っている。図6に示されるように、ダミー基板60の中央部が、コントローラ20の中央部上に重なっている。また、ダミー基板60およびDAF53は、コントローラ20を跨ぐように覆っている。
DAF53は、第一部位53aと第二部位53bとを有している。第一部位53aは、コントローラ20を方向Xすなわち表面10bに沿う方向に跨ぐとともに覆う部位、言い換えるとコントローラ20上に位置される部位である。また、第二部位53bは、コントローラ20から外れて表面10bを覆う部位、言い換えると表面10b上に位置される部位である。方向Zに見た平面視では、第二部位53bは、第一部位53aよりも広いとともに、ダミー基板60およびDAF53は、コントローラ20を跨いでいる。よって、ダミー基板60は、コントローラ20上に載置されているものの、傾き難い。
二つのメモリ素子30は、ダミー基板60の表面60b上に実装されている。本実施形態でも、二つのメモリ素子30は、方向Xに隙間をあけて並んでいる。二つのメモリ素子30は、それぞれ別のDAF52を介して表面60b上に接着されている。DAF52は、表面60bと裏面30aとの間に介在し、当該表面60bと裏面30aとを接着している。また、メモリ素子30は、それぞれ、ボンディングワイヤ31を介して基板10の例えば配線パターンのような導体部(不図示)と、電気的に接続されている。また、図6から明らかとなるように、ダミー基板60は、表面60bに沿う方向に隙間をあけて並ぶ複数のメモリ素子30を実装できる広さを有している。DAF52は、第二接着層の一例である。表面60bは、第二面の一例である。
以上の本実施形態では、半導体メモリ1Cは、ダミー基板60(介在部材)を備えている。ダミー基板60は、DAF53(第一接着層)を介して基板10の表面10b(第一面)上およびコントローラ20の表面20b上にに接着され、二つのメモリ素子30は、DAF52(第二接着層)を介してダミー基板60の表面60b(第二面)上に接着されている。このような構成にあっては、DAF53は、表面10bのより広い領域上に存在することができる。言い換えると、DAF53のうちコントローラ20から外れて表面10b上に位置される第二部位53bは、DAF53のうちコントローラ20上に位置される第一部位53aよりも広い。よって、ダミー基板60およびDAF53は、コントローラ20上に載せられているものの、傾き難い。すなわち、本実施形態によれば、例えば、表面10bとDAF52との間をより精度良くあるいはより確実に接着できるという効果が得られる。すなわち、本実施形態によれば、例えば、表面10bとメモリ素子30とをより精度良くあるいはより確実に接着できるという効果が得られる。
以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。これら実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、各実施形態の構成や形状は、部分的に入れ替えて実施することも可能である。また、各構成や形状等のスペック(構造や、種類、方向、形式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等)は、適宜に変更して実施することができる。例えば、メモリ素子の数や配置は、上記実施形態には限定されず、種々に設定することができる。また、複数のメモリ素子が厚さ方向に積層されてもよい。
1A,1A1,1B,1C…半導体メモリ、10…基板、10a…裏面、20…コントローラ、30…メモリ素子、40…カバー層、52…DAF(接着層、第二接着層)、52c…周縁部、53…DAF(接着層、第一接着層)、60…ダミー基板(介在部材)。

Claims (7)

  1. 第一面を有した基板と、
    第一面上に実装されたコントローラと、
    前記コントローラをそれぞれ部分的に覆うように前記第一面上に接着層を介して取り付けられた複数のメモリ素子と、
    前記基板との間に前記コントローラおよび前記複数のメモリ素子が包まれるように、少なくとも前記第一面および前記複数のメモリ素子を覆うカバー層と、
    を備えた、半導体メモリ。
  2. 前記複数のメモリ素子は、それぞれ、別の接着層を介して前記第一面上に取り付けられた、請求項1に記載の半導体メモリ。
  3. 前記別の接着層が、前記コントローラ上で互いに接した、請求項2に記載の半導体メモリ。
  4. 前記第一面の直交方向から見た場合の前記別の接着層の周縁部は、それぞれ外側に向けて膨らむとともに、前記コントローラ上で互いに接した、請求項3に記載の半導体メモリ。
  5. 前記別の接着層が、前記コントローラ上で互いに離間した、請求項2に記載の半導体メモリ。
  6. 前記接着層は、
    前記第一面上に介在部材を接着する第一接着層と、
    前記介在部材の前記第一面とは反対側の第二面上に複数のメモリ素子をそれぞれ接着する第二接着層と、
    を有した、請求項1に記載の半導体メモリ。
  7. 基板の第一面上にコントローラを実装し、
    前記コントローラをそれぞれ部分的に覆うように複数のメモリ素子を別の接着層を介して前記第一面上に取り付け、
    複数のメモリ素子を前記第一面に向けて押圧し、前記第一面の直交方向から見た場合の前記別の接着剤の周縁部を互いに接するように外側に膨らませ、
    前記基板との間に前記コントローラおよび前記複数のメモリ素子が包まれるように、少なくとも前記第一面および前記複数のメモリ素子をカバー層で覆う、
    半導体メモリの製造方法。
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