KR20120131115A - Multilayer connection structure and making method - Google Patents
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Abstract
본 발명의 방법은 3차원 적층 집적 회로 장치에 대한 상호 연결 영역의 콘택 레벨들의 스택에 전기적인 연결들을 제공한다. 각각의 콘택 레벨은 도전층들 및 절연층들을 포함한다. 임의의 상부층의 일부는 제거되어 제1 콘택 레벨을 노출시키고 각각의 콘택 레벨에 대한 콘택 개구들을 생성한다. N개의 마스크들의 세트는 상기 콘택 개구들 및 2N개까지의 콘택 레벨들을 식각하도록 사용된다. 각각의 마스크를 이용하여 상기 콘택 개구들의 절반을 실질적으로 식각한다. N이 3인 경우, 제1 마스크는 하나의 콘택 레벨을 식각하고, 제2 마스크는 2개의 콘택 레벨들을 식각하며, 제3 마스크는 4개의 콘택 레벨들을 식각한다. 유전층은 상기 콘택 개구들의 측벽들 상에 형성될 수 있다. 전기적 도전체들은 상기 측벽들로부터 상기 전기적 도전체들을 전기적으로 절연시키는 상기 유전층들을 구비하는 상기 콘택 개구들을 관통해서 형성될 수 있다.The method of the present invention provides electrical connections to a stack of contact levels of an interconnect area for a three dimensional stacked integrated circuit device. Each contact level includes conductive layers and insulating layers. A portion of any top layer is removed to expose the first contact level and to create contact openings for each contact level. A set of N masks is used to etch the contact openings and up to 2 N contact levels. Each mask is used to substantially etch half of the contact openings. When N is 3, the first mask etches one contact level, the second mask etches two contact levels, and the third mask etches four contact levels. A dielectric layer may be formed on the sidewalls of the contact openings. Electrical conductors may be formed through the contact openings having the dielectric layers that electrically insulate the electrical conductors from the sidewalls.
Description
본 발명은 일반적으로 고밀도 집적 회로 장치들에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다층 3차원 적층 장치들을 위한 상호 연결 구조들에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention generally relates to high density integrated circuit devices, and more particularly to interconnect structures for multilayer three-dimensional stacked devices.
본 출원은 본 명세서에 참조로서 기재된 2011년 5월 24일 자 미국 출원 제13/114,931호를 우선권으로 수반하는 출원이다.This application is a priority application of US application Ser. No. 13 / 114,931, filed May 24, 2011, which is incorporated herein by reference.
고밀도 메모리 장치들의 제조에 있어서, 집적 회로 상의 단위 면적당 데이터의 양은 중요한 요소가 될 수 있다. 따라서, 상기 메모리 장치들의 임계 치수(critical dimension)들이 리소그래피 기술의 한계들에 다가갈수록, 더 높은 저장 밀도와 비트당 더 낮은 가격을 구현하기 위해서, 메모리 셀들의 다층 레벨들의 적층을 위한 기술들이 제안되어 왔다.In the manufacture of high density memory devices, the amount of data per unit area on an integrated circuit can be an important factor. Thus, as critical dimensions of the memory devices approach the limitations of lithography technology, techniques for stacking multiple levels of memory cells have been proposed in order to realize higher storage density and lower cost per bit. come.
예를 들면, Lai 등의 "A Multi-Layer Stackable Thin-Film Transistor(TFT) NAND-Type Flash Memory"(IEEE Int'l Electron Devices Meeting 2006)와 Jung 등의 "Three Dimensionally Stacked NAND Flash Memory Technology Using Stacking Single Crystal Si layers on ILD and TANOS Structure for Beyond 30nm Node"(IEEE Int'l Electron Devices Meeting 2006)에서는 박막 트랜지스터 기술들이 전하 트래핑(charge trapping) 메모리에 적용된다.For example, "A Multi-Layer Stackable Thin-Film Transistor (TFT) NAND-Type Flash Memory" by Lai et al. (IEEE Int'l Electron Devices Meeting 2006) and "Three Dimensionally Stacked NAND Flash Memory Technology Using Stacking" by Jung et al. Single Crystal Si layers on ILD and TANOS Structure for Beyond 30nm Node "(IEEE Int'l Electron Devices Meeting 2006) apply thin film transistor technologies to charge trapping memory.
또한, Johnson 등의 "512-Mb PROM With a Three-Dimensional Array of Diode/Anti-fuse Memory Cells"(IEEE J. of Solid-State Circuits 2003)에서는 교차점(cross-point) 어레이 기술들이 안티-퓨즈 메모리를 위해 적용되어 왔다. 또한, Cleeves에 허여된 미국 특허 제7,081,377호(발명의 명칭: Three-Dimensional Memory)를 참조 바란다.In addition, in Johnson et al.'S "512-Mb PROM With a Three-Dimensional Array of Diode / Anti-fuse Memory Cells" (IEEE J. of Solid-State Circuits 2003), cross-point array technologies are used for anti-fuse memory. Has been applied for See also US Pat. No. 7,081,377 to Cleeves, entitled Three-Dimensional Memory.
전하 트래핑 메모리 기술에서 수직 낸드 셀들을 제공하는 다른 구조는 Kim 등의 "Novel 3-D Structure for Ultra-High Density Flash Memory with VRAT and PIPE"(2008 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers)에 기재되어 있다.Another structure for providing vertical NAND cells in charge trapping memory technology is described in Kim et al., "Novel 3-D Structure for Ultra-High Density Flash Memory with VRAT and PIPE" (2008 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers). .
3차원 적층 메모리 장치들에 있어서, 메모리 셀들의 하부 레벨들을 디코딩 회로 및 이와 유사물에 연결시키는 데 사용되는 도전성 상호 연결들은 상부 레벨을 통과한다. 상기 상호 연결들을 구현하는 비용은 필요한 리소그래피 단계들의 수에 따라 증가한다. 리소그래피 단계들의 수를 줄이는 하나의 방법이 Tanaka 등의 "Bit Cost Scalable Technology with Punch and Plug Process for Ultra High Density Flash Memory"(2007 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers)에 기재되어 있다.In three dimensional stacked memory devices, the conductive interconnects used to connect the lower levels of the memory cells to the decoding circuit and the like pass through the upper level. The cost of implementing the interconnects increases with the number of lithography steps required. One method of reducing the number of lithography steps is described in Tanaka et al. "Bit Cost Scalable Technology with Punch and Plug Process for Ultra High Density Flash Memory" (2007 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers).
그러나, 종래의 3차원 적층 메모리 장치들의 단점들 중의 하나는 전형적으로 각각의 콘택 레벨에 대해서 별도의 마스크가 이용된다는 것이다. 따라서, 예를 들면, 만일 20개의 콘택 레벨들이 존재한다면, 20개의 다른 마스크들이 공통적으로 요구되고, 각각의 콘택 레벨은 그 레벨 및 그 레벨의 식각을 위한 마스크의 생성을 필요로 한다.However, one of the disadvantages of conventional three dimensional stacked memory devices is that a separate mask is typically used for each contact level. Thus, for example, if there are 20 contact levels, 20 different masks are commonly required, and each contact level requires the creation of a mask for that level and the etching of that level.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다양한 레벨들에서 메모리 회로들을 구현하는데 사용될 수 있는 상호 연결 구조를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an interconnect structure that can be used to implement memory circuits at various levels.
상호 연결 영역에 적어도 4개의 콘택 레벨들의 스택(stack)을 구비하는 3차원 적층 집적 회로 장치에 이용되는 방법의 예는 상기 콘택 레벨들에서 랜딩 영역들에 대해 정렬되고 노출시키는 상호 연결 콘택 영역을 생성하도록 사용된다. 각각의 콘택 레벨은 도전층 및 절연층을 포함한다. 상기 상호 연결 영역 상부에 위치하는 임의의 상부층의 적어도 일부가 제거되어 제1 콘택 레벨을 노출시키고, 각 콘택 레벨을 위한 콘택 개구들을 생성한다. N(N은 적어도 2인 정수)개의 식각 마스크들의 세트는 상기 콘택 레벨들의 스택에서 상호 연결 콘택 영역들의 복수의 레벨들을 생성하도록 선택된다. 상기 N개의 마스크들은 2N개의 콘택 레벨들까지 상기 콘택 개구들을 식각하는 데 이용된다. 상기 N개의 마스크들을 이용하는 단계는 제1 마스크를 이용하여 상기 콘택 개구들의 실질적으로 절반을 위해 하나의 콘택 레벨을 식각하는 단계와 제2 마스크를 이용하여 상기 콘택 개구들의 실질적으로 절반을 위해 2개의 콘택 레벨을 식각하는 단계를 포함한다. 상기 제거, 선택 및 이용 단계들은 상기 콘택 개구들이 상기 2N개의 콘택 레벨들로 연장되도록 수행된다. 전기적 도전체들은 상기 콘택 개구들을 통해 상기 콘택 레벨들에서 상기 랜딩 영역들에 접촉되게 형성될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 제거 단계는 추가적인 마스크를 이용하여 수행된다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 제1 마스크를 이용하는 단계는 상기 제1 마스크를 이용하여 모든 다른 콘택 개구에서 하나의 콘택 레벨을 식각하는 단계를 포함하며, 상기 제2 마스크를 이용하는 단계는 상기 제2 마스크를 이용하여 제1 내지 제4 콘택 개구들의 적어도 하나의 세트 내의 제3 및 제4 콘택 개구들에서 2개의 콘택 레벨들을 식각하는 단계를 포함한다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 N개의 마스크들을 이용하는 단계는 제3 마스크를 이용하여 상기 콘택 개구들의 실질적으로 절반을 위한 4개의 콘택 레벨들을 식각하는 단계와 제4 마스크를 이용하여 상기 콘택 개구들의 실질적으로 절반을 위한 8개의 콘택 레벨들을 식각하는 단계를 더 포함한다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 제3 마스크를 이용하는 단계는 상기 제3 마스크를 이용하여 제1 내지 제8 콘택 개구들의 적어도 하나의 세트 내의 제5 내지 제8 콘택 개구들에서 4개의 콘택 레벨들을 식각하는 단계를 포함하며, 상기 제4 마스크를 이용하는 단계는 상기 제4 마스크를 이용하여 제1 내지 제16 콘택 개구들의 적어도 하나의 세트 내의 제9 내지 제16 콘택 개구들에서 8개의 콘택 레벨들을 식각하는 단계를 포함한다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 콘택 레벨들을 통해 접지 콘택 개구들이 생성되고, 전기적 접지 도전체는 상기 접지 콘택 개구를 통해 상기 콘택 레벨들의 복수의 도전층들에 전기적으로 접촉되도록 형성된다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 접지 콘택 개구는 접지 개구 측벽을 구비하고, 상기 전기적 접지 도전체 형성 단계 전에 상기 접지 콘택 개구 측벽에서 상기 절연층들의 부분들이 제거되어 상기 전기적 접지 도전체와 상기 콘택 레벨들의 상기 복수의 도전층들 사이에서 상기 전기적 접지 도전체의 전기적인 접촉을 향상시킨다.An example of a method used in a three dimensional stacked integrated circuit device having a stack of at least four contact levels in the interconnect area creates an interconnect contact area that is aligned and exposed to landing areas at the contact levels. To be used. Each contact level includes a conductive layer and an insulating layer. At least a portion of any top layer located above the interconnect area is removed to expose the first contact level and create contact openings for each contact level. A set of N (N is an integer of at least 2) etch masks is selected to produce a plurality of levels of interconnecting contact regions in the stack of contact levels. The N masks are used to etch the contact openings up to 2N contact levels. The use of the N masks comprises etching one contact level for substantially half of the contact openings with a first mask and two contacts for substantially half of the contact openings with a second mask. Etching the level. The removal, selection and use steps are performed such that the contact openings extend to the 2N contact levels. Electrical conductors may be formed to contact the landing regions at the contact levels through the contact openings. In other embodiments, the removing step is performed using an additional mask. In other embodiments, using the first mask includes etching one contact level in all other contact openings using the first mask, wherein using the second mask comprises: the second mask; Etching two contact levels in the third and fourth contact openings in the at least one set of first to fourth contact openings using a mask. In other embodiments, using the N masks comprises etching four contact levels for substantially half of the contact openings using a third mask and substantially using the fourth mask. And etching the eight contact levels for half. In other embodiments, using the third mask may etch four contact levels in fifth to eighth contact openings in at least one set of first to eighth contact openings using the third mask. And using the fourth mask to etch eight contact levels in ninth through sixteenth contact openings in at least one set of first through sixteenth contact openings using the fourth mask. Steps. In other embodiments, ground contact openings are created through the contact levels, and an electrical ground conductor is formed to electrically contact the plurality of conductive layers of the contact levels through the ground contact opening. In other embodiments, the ground contact opening has a ground opening sidewall, and portions of the insulating layers are removed from the ground contact opening sidewall prior to forming the electrical ground conductor so that the electrical ground conductor and the contact level are removed. To improve the electrical contact of the electrical ground conductor between the plurality of conductive layers.
방법의 다른 예는 3차원 적층 집적 회로 장치의 상호 연결 영역의 콘택 레벨들의 스택에서 랜딩 영역들에 전기적 연결들을 제공한다. 상기 집적 회로 장치는 상호 연결 영역을 포함하는 형태이다. 상기 상호 연결 영역은 상부층과 상기 상부층 아래에 콘택 레벨들의 스택을 포함한다. 각 콘택 레벨은 도전층 및 절연층을 포함한다. 상기 상호 연결 영역 상부에 위치하는 임의의 상부층의 적어도 일부가 제거되어 제1 콘택 레벨을 노출시키고, 각 콘택 레벨을 위한 콘택 개구들을 생성한다. N(N은 적어도 2인 정수)개의 식각 마스크들의 세트가 상기 콘택 레벨들의 스택들에서 상호 연결 콘택 영역들의 복수의 레벨들을 생성하도록 선택된다. 상기 N개의 마스크들은 상기 콘택 개구들을 2N개의 콘택 레벨들까지 식각하도록 이용된다. 상기 N개의 마스크들을 이용하는 단계는 제1 마스크를 이용하여 상기 콘택 개구들의 실질적으로 절반을 위해 하나의 콘택 레벨을 식각하는 단계와 제2 마스크를 이용하여 상기 콘택 개구들의 실질적으로 절반을 위해 2개의 콘택 레벨을 식각하는 단계를 포함한다. 상기 제거, 선택 및 이용 단계들은 상기 콘택 개구들을 상기 2N개의 콘택 레벨들로 연장시키도록 수행된다. 전기적 도전체들은 상기 콘택 개구들을 통해 상기 콘택 레벨들에서 상기 랜딩 영역들까지 형성되며, 상기 유전층들은 상기 측벽들로부터 상기 전기적 도전체들을 전기적으로 절연시킨다. 다른 실시예들에 있어서, 접지 콘택 개구는 상기 콘택 레벨들을 통해 생성되고, 전기적 접지 도전체는 상기 접지 콘택 개구를 통해 상기 콘택 레벨들의 복수의 도전층들에 전기적으로 접촉되도록 형성된다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 접지 콘택 개구는 접지 콘택 개구 측벽을 구비하고, 상기 전기적 접지 도전체 형성 단계 전에 상기 접지 콘택 개구 측벽에서 상기 절연층들의 일부들이 제거되어 상기 접지 콘택 개구에 인접하는 상기 복수의 도전층들의 일부들이 노출됨에 따라, 상기 도전층들에 대한 상기 전기적 접지 도전체의 전기적인 접촉을 향상시킨다.Another example of the method provides electrical connections to landing regions in a stack of contact levels of an interconnect region of a three-dimensional stacked integrated circuit device. The integrated circuit device is of a type that includes an interconnect area. The interconnect area includes a top layer and a stack of contact levels below the top layer. Each contact level includes a conductive layer and an insulating layer. At least a portion of any top layer located above the interconnect area is removed to expose the first contact level and create contact openings for each contact level. A set of N (N is an integer of at least 2) etch masks is selected to produce a plurality of levels of interconnect contact regions in the stacks of contact levels. The N masks are used to etch the contact openings up to 2N contact levels. The use of the N masks comprises etching one contact level for substantially half of the contact openings with a first mask and two contacts for substantially half of the contact openings with a second mask. Etching the level. The removal, selection and use steps are performed to extend the contact openings to the 2N contact levels. Electrical conductors are formed through the contact openings from the contact levels to the landing regions, and the dielectric layers electrically insulate the electrical conductors from the sidewalls. In other embodiments, a ground contact opening is created through the contact levels, and an electrical ground conductor is formed to be in electrical contact with the plurality of conductive layers of the contact levels through the ground contact opening. In other embodiments, the ground contact opening has a ground contact opening sidewall, wherein portions of the insulating layers are removed from the ground contact opening sidewall prior to the electrical ground conductor forming step to adjoin the ground contact opening. As portions of the plurality of conductive layers are exposed, the electrical contact of the electrical ground conductor to the conductive layers is improved.
3차원 적층 집적 회로 장치의 제1 실시예는 상호 연결 영역에서 적어도 제1, 제2, 제3 및 제4 콘택 레벨들의 스택을 포함한다. 각 콘택 레벨은 도전층 및 절연층을 포함한다. 제1, 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들은 상기 콘택 레벨들의 스택의 일부들을 통과한다. 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들은 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전층들에 각기 전기적으로 접촉한다. 측벽 스페이서가 상기 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들의 주위를 둘러싸서 상기 제2, 제3, 제4 전기적 도전체들만이 상기 각기 제2, 제3 및 제4 전기적 도전층들에 전기적으로 접촉한다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3, 제4 전기적 도전체들은 일정한 피치를 갖는다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들의 위치들은 공통 마스크에 의해서 결정 가능하다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 적층 집적 회로 장치는 상기 콘택 레벨들의 스택의 일부들을 통과하는 접지 도전체를 더 포함하며, 상기 접지 도전체는 각기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전층들에 전기적으로 접촉한다.A first embodiment of a three dimensional stacked integrated circuit device includes a stack of at least first, second, third and fourth contact levels in an interconnect area. Each contact level includes a conductive layer and an insulating layer. First, second, third and fourth electrical conductors pass through portions of the stack of contact levels. The first, second, third and fourth electrical conductors are in electrical contact with the first, second, third and fourth conductive layers, respectively. Sidewall spacers surround the second, third and fourth electrical conductors such that only the second, third and fourth electrical conductors are electrically connected to the second, third and fourth electrical conductor layers, respectively. Contact with. In other embodiments, the first, second, third, and fourth electrical conductors have a constant pitch. In other embodiments, the positions of the first, second, third and fourth electrical conductors can be determined by a common mask. In other embodiments, the stacked integrated circuit device further comprises a ground conductor passing through portions of the stack of contact levels, the ground conductor respectively having first, second, third and fourth conductive layers. Electrical contact with the fields.
3차원 적층 집적 장치의 제2 실시예는 상호 연결 영역에서 적어도 제1, 제2, 제3 및 제4 콘택 레벨들의 스택을 포함한다. 각 콘택 레벨은 도전층 및 절연층을 포함한다. 제1, 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들은 상기 콘택 레벨들의 스택의 일부들을 통과한다. 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들은 각기 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전층들에 전기적으로 접촉한다. 상기 제1, 제2, 제3, 제4 전기적 도전체들은 일정한 피치를 가진다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들의 위치들은 공통 마스크에 의해서 결정 가능하다.A second embodiment of a three dimensional stacked integrated device includes a stack of at least first, second, third and fourth contact levels in an interconnect area. Each contact level includes a conductive layer and an insulating layer. First, second, third and fourth electrical conductors pass through portions of the stack of contact levels. The first, second, third and fourth electrical conductors are in electrical contact with the first, second, third and fourth conductive layers, respectively. The first, second, third and fourth electrical conductors have a constant pitch. In other embodiments, the positions of the first, second, third and fourth electrical conductors can be determined by a common mask.
3차원 적층 집적 장치의 제3 실시예는 상호 연결 영역에서 적어도 제1, 제2, 제3 및 제4 콘택 레벨들의 스택을 포함한다. 각 콘택 레벨은 도전층 및 절연층을 포함한다. 제1, 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들은 상기 콘택 레벨들의 스택의 일부들을 통과한다. 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들은 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전층들에 각기 전기적으로 접촉한다. 유전체 측벽 스페이서가 상기 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들의 주위를 둘러싸서 상기 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들이 상기 각기 제2, 제3 및 제4 전기적 도전층들에 전기적으로 접촉된다. 접지 도전체는 상기 콘택 레벨들의 스택의 일부들을 통과하며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전층들에 각기 전기적으로 접촉한다. 상기 제1, 제2, 제3, 제4 전기적 도전체들은 일정한 피치를 갖는다. 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들의 위치들은 공통 마스크에 의해서 결정 가능하다.A third embodiment of a three-dimensional stacked integrated device includes a stack of at least first, second, third and fourth contact levels in an interconnect area. Each contact level includes a conductive layer and an insulating layer. First, second, third and fourth electrical conductors pass through portions of the stack of contact levels. The first, second, third and fourth electrical conductors are in electrical contact with the first, second, third and fourth conductive layers, respectively. A dielectric sidewall spacer surrounds the second, third and fourth electrical conductors such that the second, third and fourth electrical conductors are electrically connected to the second, third and fourth electrical conductive layers, respectively. Contact with. A ground conductor passes through portions of the stack of contact levels and is in electrical contact with the first, second, third and fourth conductive layers, respectively. The first, second, third and fourth electrical conductors have a constant pitch. The positions of the first, second, third and fourth electrical conductors can be determined by a common mask.
본 발명의 다른 측면들 및 이점들은 첨부된 도면, 발명의 상세한 설명 및 청구 범위를 참조하여 보다 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other aspects and advantages of the invention will be more clearly understood with reference to the accompanying drawings, detailed description of the invention and claims.
본 발명에 따른 상호 연결 구조물을 구현하기 위한 기술은 종래 기술과 비교하여 복수의 레벨들에 콘택들을 형성하는데 필요한 영역 또는 면적을 크게 감소시킨다. 그 결과, 다양한 레벨들에서 보다 많은 공간이 메모리 회로들을 구현하는데 사용될 수 있다. 이에 따라, 종래 기술과 비교하여 보다 높은 메모리 밀도와 보다 낮은 비트당 가격의 구현이 가능하다. The technique for implementing the interconnect structure according to the present invention greatly reduces the area or area required to form contacts at a plurality of levels compared to the prior art. As a result, more space at various levels can be used to implement the memory circuits. Thus, higher memory densities and lower cost per bit can be realized compared to the prior art.
도 1 내지 도 16과 관련한 설명은 본 명세서에 참조로 기재된 본 출원과 동일 출원인의 2009년 10월 12일자의 미국 특허 출원 제 12/579,192호(발명의 명칭: 3차원 집적 회로 층 상호 연결(3D integrated Circuit Layer Interconnect)로부터 도출된다.
도 1은 도전체들(180)이 장치 내의 다양한 레벨들(160-1 내지 160-4)로 연장되는 작은 점유 면적(footprint)을 갖는 상호 연결 구조(190)를 구비하는 3차원 구조를 포함하는 장치의 단면도이다.
도 2a는 랜딩 영역들을 나타내는 레벨(160-1)의 평면도이다.
도 2b는 랜딩 영역들에 인접하는 개구들을 나타내는 레벨(160-2)의 평면도이다.
도 2c는 랜딩 영역들에 인접하는 개구들을 나타내는 레벨(160-3)의 평면도이다.
도 2d는 랜딩 영역들에 인접하는 개구들을 나타내는 레벨(160-4)의 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 각기 작은 점유 면적을 갖는 3차원 상호 연결 구조를 구비하는 3차 적층 집적 회로 장치의 일부의 수직도들이다.
도 4는 일 실시예에 따라 메모리 어레이의 2개의 측면들 상의 주변에 상호 연결 구조들을 구비하는 장치의 레이아웃의 상면도이다.
도 5는 일 실시예에 따라 메모리 어레이의 4개의 측면들 상의 주변에 상호 연결 구조들을 구비하는 장치의 레이아웃의 상면도이다.
도 6은 여기서 설명하는 상호 연결 구조를 구비하는 메모리 장치의 일부의 개략적인 도면이다.
도 7은 여기서 설명하는 상호 연결 구조를 구비하는 3차원 메모리 어레이를 포함하는 집적 회로 장치의 간략화된 블록도이다.
도 8a 내지 도 8c부터 도 15까지는 여기서 설명하는 상호 연결 구조를 제조하기 위한 공정 순서에서의 단계들을 나타낸다.
도 16은 레벨들 상의 랜딩 영역들의 변화하는 폭들을 수용하도록 계단과 같은 방식으로 세로 방향을 따라 변화하는 폭을 갖는 마스크 내의 개구의 평면도이다.
도 17 내지 도 34a는 다른 실시예에 따른 3차원 적층 집적 회로 장치의 구조와 제조 방법을 나타낸다.
도 17 및 도 17a는 각기 다른 실시예에 따른 3차원 적층 집적 회로 장치의 상호 연결 영역의 간략화된 측단면도 및 평면도이다.
도 18 및 도 18a는 제1 콘택 레벨의 상부 도전층을 노출시키도록 상부층을 통해 콘택 개구들을 형성한 이후의 상호 연결 영역을 나타낸다.
도 19 및 도 19a는 모든 다른 콘택 개구를 노출시키는 도 18의 구조 상의 제1 마스크를 나타낸다.
도 20 및 도 20a는 노출된 콘택 개구들의 단일 콘택 레벨을 통한 식각의 결과를 나타낸다.
도 21 및 도 21a는 제1 마스크의 제거와 도 20의 구조 상의 제 2 마스크의 형성에 따라 좌측으로부터 계산하여 제3 및 제4 콘택 개구들은 개방되지만 제1 및 제2 콘택 개구들은 상기 제2 마스크에 의해 덮이는 결과를 나타낸다.
도 22 및 도 22a는 제3 및 제4 콘택 개구들의 2개의 콘택 레벨들을 통한 하향 식각의 결과를 나타낸다.
도 23 및 도 23a는 도 22의 제2 마스크 제거 이후의 도 22의 구조를 나타낸다.
도 24 및 도 24a는 측벽 개구들의 측벽들 상에 측벽 스페이서들을 형성함으로써 콘택 개구들의 내부들로부터 콘택 레벨들을 전기적으로 절연시킨 이후의 도 23의 구조를 나타낸다.
도 25 및 도 25a는 접지 콘택 개구들은 좌측으로 노출되는 반면에 콘택 개구들은 포토레지스트에 의해 덮이는 도 25의 접지 콘택 개구를 통한 추가적인 단면을 갖는 도 24의 구조를 나타낸다.
도 26 및 도 26a는 제4 콘택 레벨의 도전층을 노출시키도록 3개의 콘택 레벨들을 통해 식각한 이후의 도 25의 구조를 나타낸다.
도 27 및 도 27a는 포토레지스트를 제거한 이후의 도 26의 구조를 나타낸다.
도 28 및 도 28a는 콘택 개구들 및 접지 콘택 개구들 내의 폴리실리콘이 각기 전기적인 도전체들과 전기적인 접지 도전체들을 형성하고, 상기 콘택 개구들과 접지 콘택 개구들을 채우고 상부층을 덮는 상기 폴리실리콘을 증착한 이후의 도 27의 구조를 나타낸다.
도 29 및 도 29a는 상부층을 덮는 폴리실리콘을 식각한 이후의 도 28의 구조를 나타낸다.
도 30 및 도 30a는 상부 표면으로부터 상부 표면의 전하 트래핑층까지의 하향 화학적 기계적 연마의 결과를 나타낸다.
도 31 및 도 31a는 최상층 상에 층간 유전체 산화물의 증착에 수반하는 정지층의 증착 이후의 도 30의 구조를 나타낸다.
도 32 및 도 32a는 콘택 레벨들을 통해 연장되는 제1 부분들과 상부층을 통해 연장되는 제2 부분들을 갖는 전기적 도전체들 및 전기적 접지 도전체들을 생성하도록 비아들의 전기적 도전체에 의한 충진에 후속하는, 층간 유전체 산화물 및 정지층을 통한 전기적 도전체들 및 전기적 접지 도전체들까지의 콘택 개구 확장들의 형성 이후의 도 31의 구조를 나타낸다.
도 33은 도 17의 구조를 생성하도록 4개의 상이한 깊이들로 식각된 콘택 개구들의 4개의 상이한 세트들을 위한 16개의 콘택 개구들의 세트의 도식적인 예시를 나타낸다.
도 34 및 도 34a는 3차원 적층 집적 회로 장치의 단면도 및 평면도이다.
도 35는 도 33과 다른 방식의 마스킹 및 식각 단계들을 나타낸다.
도 36 내지 도 38은 도 35와 유사하지만 식각 순서 변화, 마스크 순서 변화 및 위치 순서 변화를 각기 수반하는 도면들이다.
도 39는 도 35와 유사하지만 도 36 내지 도 38의 변화들을 조합한 도면이다.1 to 16 are described in U.S. Patent Application No. 12 / 579,192, filed October 12, 2009, of the same applicant as the present application, which is incorporated herein by reference. derived from the Integrated Circuit Layer Interconnect.
1 includes a three-dimensional structure in which the
2A is a plan view of level 160-1 showing landing areas.
2B is a top view of level 160-2 showing openings adjacent to the landing regions.
2C is a top view of level 160-3 showing openings adjacent to the landing regions.
2D is a top view of level 160-4 showing openings adjacent to the landing regions.
3A and 3B are vertical views of a portion of a tertiary stacked integrated circuit device having a three-dimensional interconnect structure, each having a small footprint.
4 is a top view of a layout of an apparatus having interconnect structures on the periphery on two sides of a memory array in accordance with one embodiment.
FIG. 5 is a top view of a layout of a device having interconnect structures around on four sides of a memory array in accordance with one embodiment. FIG.
FIG. 6 is a schematic diagram of a portion of a memory device having an interconnect structure described herein. FIG.
FIG. 7 is a simplified block diagram of an integrated circuit device including a three-dimensional memory array having interconnect structures described herein.
8A-8C through 15 illustrate the steps in the process sequence for manufacturing the interconnect structure described herein.
FIG. 16 is a plan view of an opening in a mask having a varying width along the longitudinal direction in a step-like manner to accommodate varying widths of landing regions on levels.
17 to 34A illustrate a structure and a manufacturing method of a 3D multilayer integrated circuit device according to another exemplary embodiment.
17 and 17A are simplified side cross-sectional views and plan views of interconnect areas of three-dimensional stacked integrated circuit devices according to different embodiments.
18 and 18A illustrate the interconnect area after forming contact openings through the top layer to expose the top conductive layer of the first contact level.
19 and 19A show a first mask on the structure of FIG. 18 exposing all other contact openings.
20 and 20A show the results of etching through a single contact level of exposed contact openings.
21 and 21A show the third and fourth contact openings open while the first and second contact openings are calculated from the left side according to removal of the first mask and formation of a second mask on the structure of FIG. 20. It shows the result covered by.
22 and 22A show the result of the downward etching through the two contact levels of the third and fourth contact openings.
23 and 23A show the structure of FIG. 22 after removal of the second mask of FIG. 22.
24 and 24A show the structure of FIG. 23 after electrically insulating contact levels from the interiors of the contact openings by forming sidewall spacers on the sidewalls of the sidewall openings.
25 and 25A show the structure of FIG. 24 with an additional cross section through the ground contact opening of FIG. 25 covered by photoresist while the ground contact openings are exposed to the left.
26 and 26A show the structure of FIG. 25 after etching through three contact levels to expose a conductive layer of a fourth contact level.
27 and 27A show the structure of FIG. 26 after removing the photoresist.
28 and 28A show that the polysilicon in the contact openings and the ground contact openings respectively form electrical conductors and electrical ground conductors, filling the contact openings and the ground contact openings and covering the top layer; The structure of FIG. 27 after depositing is shown.
29 and 29A show the structure of FIG. 28 after etching the polysilicon covering the top layer.
30 and 30A show the results of downward chemical mechanical polishing from the top surface to the charge trapping layer of the top surface.
31 and 31A show the structure of FIG. 30 after deposition of a stop layer followed by deposition of an interlayer dielectric oxide on the top layer.
32 and 32A are followed by filling with electrical conductors of vias to create electrical conductors and electrical ground conductors having first portions extending through contact levels and second portions extending through an upper layer. 31 shows the structure of FIG. 31 after formation of contact opening extensions to the electrical conductors and electrical ground conductors through the interlayer dielectric oxide and stop layer.
FIG. 33 shows a schematic illustration of a set of sixteen contact openings for four different sets of contact openings etched at four different depths to create the structure of FIG. 17.
34 and 34A are a cross-sectional view and a plan view of a three-dimensional stacked integrated circuit device.
35 shows masking and etching steps in a different manner from FIG. 33.
36 to 38 are views similar to those of FIG. 35, but involving an etching order change, a mask order change, and a position order change, respectively.
FIG. 39 is similar to FIG. 35 but combines the changes of FIGS. 36 to 38.
도 1은 도전체들(180)이 장치 내의 다양한 레벨들(160-1 내지 160-4)로 연장되는 작은 점유 면적(footprint)을 갖는 상호 연결 구조(190)를 구비하는 3차원 구조를 포함하는 장치의 단면도이다. 예시적인 실시예에 있어서, 4 개의 레벨들(160-1 내지 160-4)이 도시된다. 보다 일반적으로는, 여기서 설명하는 작은 상호 연결 구조(190)는 0에서 N까지의 레벨들(여기서 N은 적어도 2)을 구비하는 구조 내에 구현될 수 있다.1 includes a three-dimensional structure in which the
도전체들(180)은 다양한 레벨들(160-1 내지 160-4) 상의 랜딩 영역들에 접촉하도록 상호 연결 구조(190) 내에 정렬된다. 다음에 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 각각의 특정한 레벨들을 위한 도전체들(180)은 랜딩 영역들(161-1a, 161-1b, 161-2a, 161-2b, 161-3a, 161-3b, 161-4)에 접촉하도록 상부에 위치하는 레벨들 내의 개구들을 통해 연장된다. 이러한 실시예에 있어서, 도전체들(180)은 콘택 레벨들(160-1 내지 160-4)을 레벨들(160-1 내지 160-4) 상부에 위치하는 배선층 내의 상호 연결 라인들(185)에 연결하기 위하여 이용된다.
상기 랜딩 영역들은 도전체들(180)을 구비하는 콘택을 위해 이용되는 콘택 레벨들(160-1 내지 160-4)의 일부들이다. 상기 랜딩 영역들의 크기들은, 다양한 콘택 레벨들(160-1 내지 160-4)의 랜딩 영역들 내의 전기적으로 도전성의 랜딩 영역들을 상부에 위치하는 상호 연결 라인들(185)에 적절히 연결하도록 도전체들(180)에 대한 공간을 제공하기에 충분히 클 뿐만 아니라, 도전체들(180)과 상이한 레벨들 내의 랜딩 영역들을 위한 하나의 레벨 내의 상부에 위치하는 개구들 사이의 오 정렬 과 같은 문제들에 접근하도록 충분히 크다.The landing regions are portions of contact levels 160-1 through 160-4 used for a
상기 랜딩 영역들의 크기는 따라서 이용되는 도전체들의 크기와 수를 포함하는 많은 요인들에 따라 달라지며, 일 실시예로부터 다른 실시예들까지 변화될 수 있다. 또한, 도전체들(180)의 수는 각각의 랜딩 영역들에 대해 달라질 수 있다.The size of the landing regions thus depends on many factors, including the size and number of conductors used, and can vary from one embodiment to another. In addition, the number of
예시적인 실시예에 있어서, 상기 레벨들(160-1 내지 160-4)은 각기 도핑된 폴리실리콘과 같은 물질로 이루어진 평면적인 도전성 물질층들과 상기 레벨들(160-1 내지 160-4)을 분리하는 절연 물질로 이루어진 층들(165)로 구성되어 있다. 이와는 달리, 상기 레벨들(160-1 내지 160-4)은 평면적으로 적층된 물질층들일 필요는 없으며, 대신에 상기 물질층들은 수직적인 치수가 달라질 수 있다.In an exemplary embodiment, the levels 160-1 through 160-4 are formed of planar conductive material layers made of a material such as doped polysilicon and the levels 160-1 through 160-4, respectively. It consists of
다른 레벨들(160-1 내지 160-4)에 접촉하는 도전체들(180)은 도 1a에 도시된단면을 따라 연장되는 방향으로 정렬된다. 여기서, 다른 레벨들(160-1 내지 160-4)에 접촉하는 도전체들(180)들의 정렬에 의해 정의되는 방향은 "종방향(longitudinal direction)"으로 정의된다. "횡방향(transverse direction)"은 상기 종방향에 직교하며, 도 1a에 도시된 단면을 통과하는 방향이다. 상기 종방향과 상기 횡방향 모두는 "측면 치수들(lateral dimensions)"이며, 상기 레벨들(160-1 내지 160-4)의 평면도의 2차원 영역 내의 방향을 의미한다. 구조들 또는 특징들의 "길이"는 상기 종방향으로의 길이이며, 상기 구조들 또는 특징들의 "폭"은 상기 횡방향으로의 폭이다.
레벨(160-1)은 복수의 레벨들(160-1 내지 160-4)중에서 가장 낮은 레벨이다. 상기 레벨(160-1)은 절연층(164) 상에 위치한다.Level 160-1 is the lowest level among the plurality of levels 160-1 through 160-4. The level 160-1 is located on the insulating
상기 레벨(160-1)은 도전체들(180)에 접촉하는 제1 및 제2 랜딩 영역들(161-1a, 161-1b)을 포함한다.The level 160-1 includes first and second landing regions 161-1a and 161-1b in contact with the
도 1에 있어서, 상기 레벨(160-1)은 상호 연결 구조(190)의 대향하는 단부들 상에 위치하는 2개의 랜딩 영역들(161-1a, 161-1b)을 포함한다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 랜딩 영역들(161-1a, 161-1b) 중에서 하나는 생략된다.In FIG. 1, the level 160-1 includes two landing regions 161-1a and 161-1b located on opposing ends of the
도 2a는 상호 연결 구조(190)의 점유 면적 내의 랜딩 영역들(161-1a, 161-1b)을 포함하는 레벨(160-1)의 일부의 평면도이다. 상호 연결 구조(190)의 상기 점유 면적은 상기 도전체들을 위한 비아(via) 크기의 폭에 가까울 수 있으며, 상기 폭보다 더 긴 길이를 가질 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 랜딩 영역(161-1a)은 횡방향으로의 폭(200) 및 종방향으로의 길이(201)를 가진다. 랜딩 영역(161-1b)은 횡방향으로의 폭(202) 및 종방향으로의 길이(203)를 가진다. 도 2a의 실시예에 있어서, 상기 랜딩 영역들(161-1a, 161-1b)은 각각의 직사각형의 단면을 가진다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 랜딩 영역들(161-1a, 161-1b)은 각기 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 다소 불규칙적인 형상을 가질 수 있다.FIG. 2A is a plan view of a portion of level 160-1 including landing areas 161-1a and 161-1b within an occupied area of
레벨(160-1)이 가장 낮은 레벨이기 때문에, 도전체들(180)은 레벨(160-1)의 하부에 위치하는 레벨들을 통과할 필요가 없다. 따라서, 이러한 실시예에 있어서, 상기 레벨(160-1)은 상호 연결 구조(190) 내에 개구들을 구비하지 않는다.Since level 160-1 is the lowest level,
다시 도 1을 참조하면, 레벨(160-2)은 상기 레벨(160-1)의 상부에 위치한다. 상기 레벨(160-2)은 상기 레벨(160-1) 상의 랜딩 영역(161-1a) 상부에 위치하는 개구(250)를 포함한다. 상기 개구(250)는, 개구(250)의 길이(252)를 정의하는 원위측 종방향 측벽 및 근위측 종방향 측벽을 구비한다. 상기 개구(250)의 길이(252)는 적어도 하부에 위치하는 랜딩 영역(161-1a)의 길이(201)보다 커서, 상기 랜딩 영역(161-1a)에 대한 도전체들(180)은 상기 레벨(160-2)을 통과할 수 있다.Referring back to FIG. 1, the level 160-2 is located above the level 160-1. The level 160-2 includes an
상기 레벨(160-2)은, 또한 랜딩 영역(161-1b) 상부에 위치하는 개구(255)를 포함한다. 상기 개구(255)는, 개구(255)의 길이(257)를 정의하는 원위측 및 근위측 종방향 측벽(256a, 256b)을 구비한다. 상기 개구(255)의 길이(257)는 적어도 하부에 위치하는 상기 랜딩 영역(161-1b)의 길이(203)보다 커서, 도전체들(180)이 상기 개구(250)를 통과할 수 있다.The level 160-2 also includes an
상기 레벨(160-2)은, 또한 상기 개구들(250, 255)에 인접하는 제1 및 제2 랜딩 영역들(161-2a, 161-2b)을 각기 포함한다. 상기 제1 및 제2 랜딩 영역들(161-2a, 161-2b)은 도전체들(180)과 접촉하는데 사용되는 레벨(160-2)의 일부들이다.The level 160-2 also includes first and second landing regions 161-2a and 161-2b adjacent to the
도 2b는 상호 연결 구조(190) 내의 제1 및 제2 랜딩 영역들(161-1a, 161-1b) 및 개구들(250, 255)을 포함하는 레벨(160-2)의 일부의 평면도이다.2B is a top view of a portion of level 160-2 including first and second landing regions 161-1a, 161-1b and
도 2b에 도시된 바와 같이, 개구(250)는 길이(252)를 정의하는 종방향 측벽들(251a, 251b) 및 개구(250)의 폭(254)을 정의하는 횡방향 측벽들(253a, 253b)을 구비한다. 상기 폭(254)은 적어도 하부에 위치하는 랜딩 영역(161-1a)의 폭(200)보다 커서, 상기 도전체들(180)이 상기 개구(250)를 통과할 수 있다.As shown in FIG. 2B, opening 250 has
개구(255)는 길이(257)을 정의하는 종방향 측벽들(256a, 256b) 및 폭(259)을 정의하는 횡방향 측벽들(258a, 258b)을 구비한다. 상기 폭(259)은 적어도 하부에 위치하는 상기 랜딩 영역(161-1b)의 폭(202) 보다 커서, 상기 도전체들(180)이 개구(255)를 통과할 수 있다.
도 2b의 평면도에 있어서, 상기 개구들(250, 255)은 각기 직사각형의 단면을 가진다. 실시예들에 있어서, 상기 개구들(250, 255)은 이들을 형성하는데 이용되는 마스크의 형태에 따라 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 다소 불규칙적인 형상을 가질 수 있다.In the plan view of FIG. 2B, the
도 2b에 도시한 바와 같이, 랜딩 영역(161-2a)은 상기 개구(250)에 인접하고, 횡방향으로의 폭(204)과 종방향으로의 길이(205)를 가진다. 랜딩 영역(161-2b)은 상기 개구(255)에 인접하며, 횡방향으로의 폭(206)을 가지고, 종방향으로의 길이(207)를 가진다.As shown in FIG. 2B, the landing region 161-2a is adjacent to the
다시 도 1을 참조하면, 레벨(160-3)은 레벨(160-2) 상부에 위치한다. 상기 레벨(160-3)은 레벨(160-1) 상의 랜딩 영역(161-1a) 및 레벨(160-2) 상의 랜딩 영역(161-2a) 상부에 위치하는 개구(260)를 포함한다. 상기 개구(260)는, 개구(260)의 길이를 원위측 및 근위측 종방향 측벽들(261a, 261b)을 구비한다. 상기 개구(260)의 길이(262)는 적어도 하부에 위치하는 랜딩 영역들(161-1a, 161-2a)의 길이들(201, 205)의 합보다 커서, 상기 랜딩 영역들(161-1a, 161-2a)을 위한 도전체들(180)이 상기 레벨(160-3)을 통과할 수 있다. Referring back to FIG. 1, level 160-3 is located above level 160-2. The level 160-3 includes a landing area 161-1a on the level 160-1 and an
도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 개구(260)의 말단 종방향 측벽(261a)은 하부에 위치하는 개구(250)의 말단 종방향 측벽(251a)과 수직하게 정렬된다. 다음에서 보다 상세하게 설명하는 제조 방법의 실시예에 있어서, 상기 개구들은 임계 정렬(critical alignment) 단계 없이 상기 추가적인 마스크 식각을 위한 공정들뿐만 아니라, 단일 식각 마스크에 있는 개구와 상기 단일 식각 마스크에 있는 상기 개구 상에 형성된 하나의 추가적인 마스크를 이용하여 형성될 수 있다. 그 결과, 수직으로 정렬된 단일 식각 마스크의 주위를 따라서 원위측 종방향 측벽들(261a, 251a,…)을 구비하는 개구들이 형성된다.As can be seen in FIG. 1, the distal
상기 레벨(160-3)은, 또한 상기 레벨(160-1) 상의 랜딩 영역(161-1b) 및 상기 레벨(160-2) 상의 랜딩 영역(161-2b) 상부에 위치하는 개구(265)를 포함한다. 상기 개구(265)는, 개구(265)의 길이(267)를 정의하는 외측 및 내측 종방향 측벽들(266a, 266b)을 구비한다. 상기 개구(265)의 외측 종방향 측벽(266a)은 상부에 위치하는 개구(255)의 외측 종방향 측벽(256a)에 수직하게 정렬된다.The level 160-3 also defines an
상기 개구(265)의 길이(267)는 적어도 하부에 위치한 랜딩 영역들(161-1b, 161-2b)의 길이들(203, 207)의 합보다 커서, 상기 랜딩 영역들(161-1b, 161-2b)을 위한 도전체들(180)이 레벨(160-3)을 통과할 수 있다. The
상기 레벨(160-3)은, 또한 상기 개구들(260, 265) 각기 인접하는 제1 및 제2 랜딩 영역들(161-3a, 161-3b)을 구비한다. 상기 제1 및 제2 랜딩 영역들(161-3a, 161-3b)은 도전체들(180)에 접촉하는데 이용되는 레벨(160-3)의 일부들이다.The level 160-3 also includes first and second landing regions 161-3a and 161-3b which are adjacent to the
도 2c는 제1 및 제2 랜딩 영역들(161-3a, 161-3b) 및 상호 연결 구조(190) 내의 개구들(260, 265)을 포함하는 레벨(160-3)의 일부의 평면도이다.FIG. 2C is a top view of a portion of level 160-3 including first and second landing regions 161-3a, 161-3b and
도 2c에 도시된 바와 같이, 개구(260)는 개구(260)의 길이(262)를 정의하는 외측 및 내측 종방향 측벽들(261a, 261b) 및 개구(260)의 폭(264a, 264b)을 정의하는 횡방향 측벽들(263a, 263b)을 구비한다. 상기 폭(264a)은 적어도 하부에 위치하는 랜딩 영역(161-1a)의 폭(200)보다 커서, 상기 도전체들(180)이 상기 개구(260)를 통과할 수 있다.As shown in FIG. 2C, the
예시적인 실시예들에 있어서, 폭들(264a, 264b)은 실질적으로 동일하다. 이와는 달리, 상이한 폭들을 가지는 랜딩 영역들을 수용하기 위하여, 상기 폭들(264a, 264b)은 서로 다를 수 있다.In exemplary embodiments, the
개구(265)는 길이(267)를 정의하는 종방향 측벽들(266a, 266b) 및 폭(269a, 269b)을 정의하는 횡방향 측벽들(268a, 268b)을 구비한다. 상기 폭(269a)은 적어도 하부에 위치하는 랜딩 영역(161-1b)의 폭(202) 보다 크고, 상기 폭(269b)은 적어도 하부에 위치하는 랜딩 영역(161-2b)의 폭(206) 보다 커서, 상기 도전체들(180)이 상기 개구(265)를 통과할 수 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 랜딩 영역(161-3a)은 상기 개구(260)에 인접하고, 횡방향으로의 폭(214) 및 종방향으로의 길이(215)를 가진다. 랜딩 영역(161-3b)은 상기 개구(265)에 인접하며, 횡방향으로의 폭(216) 및 종방향으로의 길이(217)를 가진다.As shown in FIG. 2C, the landing region 161-3a is adjacent to the
다시 도 1을 참조하면, 레벨(160-4)은 레벨(160-3) 상부에 위치한다. 레벨(160-4)은 상기 레벨(160-1) 상의 랜딩 영역(161-1a), 상기 레벨(160-2) 상의 랜딩 영역(161-2a) 및 상기 레벨(160-3) 상의 랜딩 영역(161-3a) 상부에 위치하는 개구(270)를 포함한다. 상기 개구(270)는 개구(270)의 길이(272)를 정의하는 종방향 측벽들(271a, 271b)을 구비한다. 상기 개구(270)의 길이(272)는 적어도 하부에 위치하는 랜딩 영역들(161-1a, 161-2a, 161-3a)의 길이들(201, 206, 215)의 합보다 커서, 상기 랜딩 영역들(161-1a, 161-2a, 161-3a)을 위한 도전체들(180)이 상기 레벨(160-4)을 통과할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 개구(270)의 종방향 측벽(271a)은 하부에 위치하는 개구(260)의 종방향 측벽(261a)에 수직하게 정렬된다.Referring back to FIG. 1, level 160-4 is located above level 160-3. Level 160-4 is a landing area 161-1a on the level 160-1, a landing area 161-2a on the level 160-2, and a landing area on the level 160-3. 161-3a) includes an
상기 레벨(160-4)은, 또한 상기 레벨(160-1) 상의 랜딩 영역(161-1b), 상기 레벨(160-2) 상의 랜딩 영역(161-2b) 및 상기 레벨(160-3) 상의 랜딩 영역(161-3b) 상부에 위치하는 개구(275)를 포함한다. 상기 개구(275)는, 개구(275)의 길이(277)를 정의하는 종방향 측벽들(276a, 276b)을 구비한다. 상기 개구(275)의 종방향 측벽(276a)은 하부에 위치하는 개구(265)의 종방향 측벽(266a)에 수직하게 정렬된다.The level 160-4 may also include a landing area 161-1b on the level 160-1, a landing area 161-2b on the level 160-2, and a level on the level 160-3. An
상기 개구(275)의 길이(277)는 적어도 하부에 위치하는 랜딩 영역들(161-1b, 161-2b, 161-3b)의 길이들(203, 207, 217)의 합보다 커서, 상기 랜딩 영역들(161-1b, 161-2b, 161-3b)을 위한 상기 도전체들(180)이 상기 레벨(160-4)을 통과할 수 있다. The
상기 레벨(160-4)은, 또한 상기 개구들(270, 275) 사이의 랜딩 영역(161-4)을 포함한다. 상기 랜딩 영역(161-4)은 상기 도전체들(180)과 접촉하는데 이용되는 레벨(160-4)의 일부이다. 도 1에 있어서, 상기 레벨(160-4)은 하나의 랜딩 영역(161-4)을 가진다. 이와는 달리, 상기 레벨(160-4)은 하나 이상의 랜딩 영역을 포함할 수 있다.The level 160-4 also includes a landing area 161-4 between the
도 2d는 상호 연결 구조(190) 내의 랜딩 영역 (161-4) 및 개구들(270, 275)을 포함하는 레벨(160-4)의 일부의 평면도이다.2D is a top view of a portion of level 160-4 including landing area 161-4 and
도 2d에 도시된 바와 같이, 개구(270)는 길이(272)를 정의하는 종방향 측벽들(271a, 271b) 및 개구(250)의 폭(274a, 274b, 274c)을 정의하는 횡방향 측벽들(273a, 273b)을 구비한다. 상기 폭들(274a, 274b, 274c)은 적어도 하부에 위치하는 랜딩 영역(161-1a, 161-2a, 161-3a)의 폭들(200, 204, 214)보다 커서, 상기 도전체들(180)이 상기 개구(270)를 통과할 수 있다.As shown in FIG. 2D, opening 270 has
상기 개구(275)는 길이(277)를 정의하는 종방향 측벽들(278a, 278b) 및 개구(250)의 폭(279a, 279b, 279c)을 정의하는 횡방향 측벽들(273a, 273b)을 구비한다. 상기 폭들(279a, 279b, 279c)은 적어도 하부에 위치하는 랜딩 영역(161-1b, 161-2b, 161-3b)의 폭들(202, 206, 216)보다 커서, 상기 도전체들(180)이 상기 개구(275)를 통과할 수 있다.The
도 2d에 도시된 바와 같이, 랜딩 영역(161-4)은 상기 개구들(270, 275) 사이에 위치하며 횡방향으로의 폭(224) 및 종방향으로의 길이(225)를 가진다.As shown in FIG. 2D, the landing area 161-4 is located between the
다시 도 1을 참조하면, 상기 개구들(270, 260, 250)의 원위측 종방향 측벽들(271a, 261a, 251a)은 수직하게 정렬되어 있으므로, 상기 개구들(270, 260, 250)의 길이의 차이는 상기 측벽들(271b, 261b, 251b)의 수평 오프셋(horizontal offset)에 기인한다.Referring again to FIG. 1, the distal
본 명세서에 있어서, "수직하게 정렬된" 요소들 또는 특징들은 횡방향 및 종방향들 모두에 수직한 가상적인 평면과 실질적으로 동일한 높이의 평면에 위치한다. 본 명세서에 있어서 "실질적으로 동일한 평면(substantially flush)"이라는 용어는 단일 식각 마스크와 상기 측벽들의 평면에서의 변화를 야기하는 복수의 식각 공정들에서 상기 개구를 이용하여 상기 개구들을 형성하는데 제조 공차들을 수용하는 의도로 사용된다.In this specification, "vertically aligned" elements or features are located in a plane substantially the same height as the imaginary plane perpendicular to both the transverse and longitudinal directions. The term “substantially flush” herein refers to manufacturing tolerances in forming the openings using the openings in a plurality of etching processes causing a change in the plane of the sidewalls and the single etch mask. It is intended to be accepted.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 개구들(275, 265, 255)의 종방향 측벽들(276a, 266a, 256a)은 수직하게 정렬된다.As shown in FIG. 1, the
이와 유사하게, 상기 레벨들에서 상기 개구들의 상기 횡방향 측벽들도 또한 수직하게 정렬된다. 도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 상기 개구들(270, 260, 250)의 횡방향 측벽들(273a, 263a, 253a)은 수직하게 정렬된다. 또한, 상기 횡방향 측벽들(273b, 263b, 253b)도 수직하게 정렬된다. 상기 개구들(275, 265, 255)을 위하여, 상기 종방향 측벽들(276a, 266a, 256a)은 수직하게 정렬되며, 상기 횡방향 측벽들(278b, 268b, 258b)도 수직하게 정렬된다.Similarly, the lateral sidewalls of the openings at the levels are also vertically aligned. 2A-2D, the lateral sidewalls 273a, 263a, 253a of the
예시적인 실시예에 있어서, 다양한 레벨들(160-1 내지 160-4) 내의 상기 개구들은 횡방향을 따라 실질적으로 동일한 폭을 가진다. 이와는 달리, 상기 개구들의 폭은 상이한 폭들을 갖는 랜딩 영역들을 수용하기 위하여, 예를 들면, 계단 방식으로 상기 종방향을 따라 변화될 수 있다.In an exemplary embodiment, the openings in the various levels 160-1 through 160-4 have substantially the same width along the transverse direction. Alternatively, the width of the openings can be varied along the longitudinal direction, for example in a stepwise manner, to accommodate landing areas having different widths.
여기서 설명하는 바와 같이, 상호 연결 구조(190)를 구현하기 위한 기술은 종래 기술과 비교하여 복수의 레벨들(160-1 내지 160-4)에 콘택들을 형성하는데 필요한 영역 또는 점유 면적을 크게 감소시킨다. 그 결과, 다양한 레벨들(160-1 내지 160-4)에서 더 많은 공간이 메모리 회로들을 구현하는데 이용될 수 있다. 이는 종래 기술과 비교하여 상부 레벨들에서 보다 높은 메모리 밀도 및 보다 낮은 비트당 가격을 가능하게 한다.As described herein, the technique for implementing the
도 1의 단면도에 있어서, 상기 상호 연결 구조(190) 내의 개구들은 상기 레벨(160-4) 상의 랜딩 영역(161-4)의 양 측면들 상에 계단 형태의 패턴을 구비하는 상기 레벨들을 형성하게 한다. 즉, 각각의 레벨 내의 2개의 개구들은 종방향 및 횡방향들 모두에 수직하는 축에 대하여 대칭적이며, 각 레벨의 2개의 랜딩 영역들도 또한 상기 축에 대해서 대칭적이다. 본 명세서에 있어서 "대칭적(symmetrical)" 이라는 용어는 단일 식각 마스크와 상기 개구들의 치수들에서 변화를 야기하는 복수의 식각 공정들에서 상기 개구를 이용하여 상기 개구들을 형성하는데 제조 공차들을 수용하는 의도로 사용된다.In the cross-sectional view of FIG. 1, the openings in the
다른 실시예들에 따라서, 각 레벨이 단일 개구 및 단일 랜딩 영역을 포함할 경우, 상기 레벨들은 일 측면 상에만 계단 형상의 패턴을 구비한다.According to other embodiments, where each level comprises a single opening and a single landing area, the levels have a stepped pattern on only one side.
예시적인 실시예에 있어서, 4개의 레벨들(161-1 내지 160-4)이 도시되어 있다. 보다 통상적으로는, 본 명세서에 있어서 작은 상호 연결 구조는 0에서 N까지의 레벨들(여기서 N은 적어도 2)에서 구현될 수 있다. 일반적으로는, 레벨(i)((i)은 1내지 N값 중에 하나와 동일)은 레벨(i-1) 상에 위치하고, 레벨(i) 상의 랜딩 영역(i)에 인접하는 개구(i)를 구비한다. 상기 개구(i)는 상기 레벨(i-1) 상의 랜딩 영역(i-1) 상으로 연장되고, (i)이 1보다 클 경우에는 상기 레벨(i-1)에 인접하는 개구(i-1) 상으로 연장된다. 상기 개구(i)는 상기 레벨(i)에 개구(i-1)의 원위측 종방향 측벽에 대해 정렬된 원위측 종방향 측벽과 개구(i)의 길이를 정의하는 근위측 종방향 측벽을 구비한다. 상기 개구(i)의 상기 길이는 필요한 경우에는 적어도 랜딩 영역(i-1)의 길이에 개구(i-1)의 길이를 더한 값보다 크다. (i)가 1보다 클 경우, 상기 개구(i)는 상기 레벨(i-1)의 개구(i-1)의 횡방향 측벽들과 정렬된 횡방향 측벽들을 구비하고, 적어도 랜딩 영역(i-1)의 폭보다 큰 개구(i)의 폭을 가진다. In an exemplary embodiment, four levels 161-1 through 160-4 are shown. More typically, small interconnect structures in this specification may be implemented at levels from 0 to N, where N is at least 2. Generally, level i ((i) equals one of 1 to N values) is located on level i-1 and is adjacent to landing area i on level i. It is provided. The opening i extends over the landing area i-1 on the level i-1 and, if (i) is greater than 1, the opening i-1 adjacent to the level i-1. ) Is extended. The opening i has a distal longitudinal sidewall aligned at the level i with respect to the distal longitudinal sidewall of the opening i-1 and a proximal longitudinal sidewall defining the length of the opening i. do. The length of the opening i is, if necessary, greater than at least the length of the landing area i-1 plus the length of the opening i-1. If (i) is greater than 1, the opening (i) has transverse sidewalls aligned with the transverse sidewalls of the opening (i-1) of the level (i-1), and at least the landing area (i−). It has a width of the opening i larger than the width of 1).
메모리 셀들 및 구성들의 다른 형태들은 다른 실시예들에서 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 메모리 셀들의 상기 다른 형태의 예시들은 유전체 전하 트래핑 및 플로팅 게이트 메모리 셀들을 포함한다. 예를 들어, 상기 장치의 선택적인 레벨들은 절연 물질에 의해서 분리되며, 박막 트랜지스터들 또는 관련된 기술들을 이용하여 상기 레벨들 내에 형성되는 상기 액세스 장치들과 액세스 라인들과 함께 평면 메모리 셀 어레이들로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 장치 내에 다양한 레벨들로 연장되는 도전체들을 작은 점유 면적 내에 구비하는 것이 유용한 다른 형태들의 3차원 적층 집적 회로 장치들에서 구현될 수 있다.Other forms of memory cells and configurations may be used in other embodiments. Examples of such other forms of memory cells that can be used include dielectric charge trapping and floating gate memory cells. For example, optional levels of the device are separated by an insulating material and implemented as planar memory cell arrays with the access devices and access lines formed within the levels using thin film transistors or related techniques. Can be. In addition, it may be implemented in other forms of three-dimensional stacked integrated circuit devices useful herein to have conductors in a small footprint that extend to various levels within the device.
도 3a는 여기서 설명하는 바와 같이, 상호 연결 구조(190)에 메모리 어레이 영역(110) 및 주변 영역(120)을 포함하는 3차원 적층 집적 회로 장치(100)의 일부의 단면도이다.3A is a cross-sectional view of a portion of a three-dimensional stacked
도 3a에 있어서, 메모리 어레이 영역(110)은 Lung이 출원한 미국 특허 출원 제12/430,290호에 기재된 원-타임 프로그램 가능한(one-time programmable) 멀티-레벨 메모리 셀들로 구현되었으며, 상기 미국 특허 출원은 본 출원의 양수인의 소유이고, 본 명세서에 참조로 기재되어 있다. 본 명세서에서는 구현될 수 있는 3차원(3D) 상호 연결 구조가 대표적인 집적 회로 구조로 설명된다.In FIG. 3A,
상기 메모리 어레이 영역(110)은 반도체 기판(130) 내의 소스 영역들(132a, 132b)과 드레인 영역들(134a, 134b)을 구비하는 수평 전계 효과 트랜지스터 엑세스 장치들(131a, 131b)을 포함하는 메모리 엑세스층(112)을 구비한다. 기판(130)은 벌크 실리콘 또는 절연층 상의 실리콘층 또는 집적 회로들을 지지하기 위한 기술로 알려진 다른 구조들을 포함한다. 트렌치 분리 구조들(135a, 136b)은 기판(130) 내의 영역들을 분리한다. 워드 라인들(140a, 140b)은 액세스 장치들(131a, 131b)의 게이트들로 기능한다. 콘택 플러그들(142a, 142b)은 층간 절연층(144)를 통해 연장되어, 드레인 영역들(134a, 134b)을 비트 라인들(150a, 150b)에 연결한다.The
콘택 패드들(152a, 152b)은 하부에 위치하는 콘택들(146a, 146b)에 연결되며, 상기 엑세스 트랜지스터들의 소스 영역들(132a, 132b)에 연결된다. 상기 콘택 패드들(152a, 152b) 및 비트 라인들(150a, 150b)은 층간 절연층(154) 내에 위치한다.The
예시적인 실시예에 있어서, 상기 레벨들은 도핑된 폴리실리콘과 같은 각각의 평면적인 도전성 물질의 층들로 구성된다. 이와는 달리, 상기 레벨들은 평면적으로 적층된 물질층일 필요는 없으며, 대신에 상기 물질의 층들은 수직적 치수가 변화될 수 있다.In an exemplary embodiment, the levels consist of layers of respective planar conductive materials, such as doped polysilicon. Alternatively, the levels need not be planarly stacked layers of material, but instead the layers of material may vary in their vertical dimensions.
절연층들(165-1 내지 165-3)은 상기 레벨들(160-1 내지 160-4)을 다른 하나로부터 분리한다. 절연층(166)은 상기 레벨들(160-1 내지 160-4) 및 절연층들(165-1 내지 165-3) 상부에 위치한다.Insulating layers 165-1 through 165-3 separate the levels 160-1 through 160-4 from the other. The insulating
복수의 전극 필라들(171a, 171b)은 메모리 셀 엑세스층(112)의 상부 에 정렬되고, 상기 레벨들을 통해 연장된다. 도면에 있어서, 제1 전극 필라(171a)는, 예를 들어 텅스텐 또는 다른 적합한 전극 물질로 이루어지고, 폴리실리콘 피복(172a)에 의해 둘러싸인 중앙 도전성 코어(170a)를 포함한다. 안티-퓨즈 물질 또는 다른 프로그램 가능한 메모리 물질의 층(174a)은 폴리실리콘 피복(172a)과 복수의 레벨들(160-1 내지 160-4) 사이에 형성된다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 레벨들(160-1 내지 160-4)은 상대적으로 고농도 도핑된 n형 폴리실리콘을 포함하지만, 폴리실리콘 피복(172a)은 상대적으로 저농도 도핑된 p형 폴리실리콘을 포함한다. 바람직하게는, 폴리실리콘 피복(172a)의 두께는 p-n 접합에 의해 형성되는 공핍 영역의 깊이보다 크다. 상기 공핍 영역의 깊이는 공핍 영역을 형성하는데 이용되는 n형 또는 p형 폴리실리콘의 상대적인 도핑 농도에 의해서 부분적으로 결정된다. 상기 레벨(160-1 내지 160-4) 및 피복(172a)은 또한 비정질 실리콘을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 다른 반도체 물질들도 활용될 수 있다.The plurality of
제1 전극 필라(171a)는 패드(152a)에 연결된다. 도전성 코어(170b), 폴리실리콘 피복(172b) 및 안티-퓨즈 물질층(174b)을 포함하는 제2 전극 필라(171b)는 패드(152b)에 연결된다.The
다음에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 복수의 레벨들(160-1 내지 160-4) 및 필라들(171a, 171b) 사이의 계면 영역들은 정류기를 갖는 직렬로 연결된 프로그램 가능한 요소를 포함하는 메모리 요소들을 구비한다.As will be described in more detail below, the memory elements comprising series-connected programmable elements having rectifiers have interface regions between the plurality of levels 160-1 through 160-4 and the
자연적인 상태에서, 필라(171a)의 안티-퓨즈 물질의 층(174a)은 실리콘 이산화물, 실리콘 산질화물 또는 다른 실리콘 산화물일 수 있으며, 높은 저항을 가진다. 실리콘 질화물과 같은 다른 안티-퓨즈 물질들도 사용될 수 있다. 상기 워드 라인들(140), 비트 라인들(150) 및 복수의 레벨들(160-1 내지 160-4)에 적절한 전압 인가에 의한 프로그래밍 이후, 안티-퓨즈 물질의 층(174a)은 절연 파괴되며, 대응하는 레벨에 인접하는 안티-퓨즈 물질 내의 활성 영역이 낮은 저항 상태를 가진다.In its natural state,
도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 레벨들(160-1 내지 160-4)의 복수의 도전층들은 주변 영역(120)으로 연장되고, 주변 영역(120)에서 지지 회로와 도전체들(180)이 상기 복수의 레벨들(160-1 내지 160-4)에 생성된다. 다양한 장치들이 집적 회로(100) 상의 주변 영역(120)에서 구현되어 디코딩 로직과 다른 회로들을 지지한다.As shown in FIG. 3A, the plurality of conductive layers of the levels 160-1 through 160-4 extend into the
상기 도전체들(180)은 상호 연결 구조(180) 내에 정렬되어, 다양한 레벨들(160-1 내지 160-4) 상의 랜딩 영역들에 접촉한다. 다음에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 각 레벨(160-1 내지 160-4)을 위한 도전체들(180)은 상부에 놓이는 레벨들 내의 개구들을 통해 도전성 상호 연결 라인들(185)을 포함하는 배선층으로 연장된다. 상기 도전성 상호 연결 라인들(185)은 상기 레벨들(160-1 내지 160-4) 사이의 상호 연결과 주변 영역(120) 내의 회로를 디코딩하도록 제공된다. The
도 3a에서 점선으로 표시된 바와 같이, 다른 레벨들(160-1 내지 160-4)과 접촉하는 도전체들(180)은 종방향으로 배열되어 도 3a에 도시된 단면의 내측 및 외측으로 연장된다.As indicated by the dotted lines in FIG. 3A, the
도 3b는 종방향에서 도 3a의 상호 연결 구조(190)를 통해 도 3b-도 3b 라인을 따라 절단한 단면도이고, 도 1에서 도시된 바와 같은 상호 연결 구조(190)가 도시되어 있다. 도 3b에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 특정 레벨에 대한 도전체들(180)은 상부에 위치하는 레벨들 내의 개구들을 통해 연장되어, 상기 랜딩 영역들과 접촉한다.FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the lines of FIGS. 3B-3B through the
예시적인 실시예에 있어서, 4개의 레벨들(160-1 내지 160-4)이 도시되어 있다. 보다 일반적으로는, 본 명세서에 있어서 작은 상호 연결 구조(190)는 0에서 N까지의 레벨들(여기서 N은 적어도 2)을 구비하는 구조 내에 구현될 수 있다.In an exemplary embodiment, four levels 160-1 through 160-4 are shown. More generally, the
메모리 셀들 및 구성들의 다른 형태들은 다른 실시예들에서도 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 장치의 선택적인 레벨들은 절연 물질에 의해 분리되고, 박막 트랜지스터들 또는 관련된 기술들을 이용하는 상기 레벨들 내에 형성되는 상기 액세스 장치들과 액세스 라인들과 함께 평면 메모리 셀 어레이들로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 장치 내의 다양한 레벨들로 연장되는 도전체들을 구비한 3차원으로 적층된 집적 회로 장치들의 다른 형태들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 상호 연결 구조는 작은 점유 면적 내에서 장치 내의 다양한 레벨들로 연장되는 도전체들을 구비하는 것이 유용한 3차원으로 적층된 집적 회로들의 다른 형태들 내에서 구현될 수 있다.Other forms of memory cells and configurations may be used in other embodiments. For example, optional levels of the device are separated by insulating material and may be implemented as planar memory cell arrays with the access devices and access lines formed within the levels using thin film transistors or related technologies. Can be. In addition, other forms of three-dimensional stacked integrated circuit devices with conductors extending to various levels within the device may be implemented herein. In addition, the interconnect structure herein can be implemented in other forms of three-dimensional stacked integrated circuits where it is useful to have conductors that extend to various levels in the device within a small footprint.
도 3a 및 도 3b에는 단일 상호 연결 구조(190)가 도시되어 있다. 복수의 상호 연결 구조들은 둘러싸인 메모리 어레이 영역(110)과 같은 장치 내의 다양한 위치들에서 정렬될 수 있으며, 그 결과, 보다 나은 전력 분산이 제공된다. 도 4에는 어레이의 각각의 측면들 상의 주변 영역(120)에 영역들(190-1, 190-2) 내의 시리즈를 포함하는 상호 연결 구조들의 2개의 시리즈들을 포함하는 장치(100)의 실시예의 레이아웃의 상면도를 도시된다. 도 5에는 어레이의 4개의 측면들 상의 주변 영역(120)에서 시리즈들(190-1, 190-2, 190-3, 190-4)을 포함하는 상호 연결 구조들의 4개의 시리즈들을 포함하는 실시예의 레이아웃의 상면도를 도시된다. 예를 들어, 1,000개 정도의 컬럼(column)들과 1,000개 정도의 로우(low)들을 포함하고, 10개 정도의 레벨들을 가지는 어레이 크기와 워드 라인 폭과 비트 라인 폭을 정의하는 최소 배선 폭(F)와 상기 레벨들에서 상기 랜딩 영역들의 크기가 F 정도라고 하면, 하나의 상호 연결 구조에 의해서 차지되는 영역의 길이는 약 2F 곱하기 레벨들의 개수 또는 20F 정도가 되고, 워드 라인당 피치(pitch)는 약 2,000F 정도의 상기 어레이의 폭을 만드는 약 2F 또는 그 이상이다. 따라서, 예시적인 실시예들에 따르면, 약 100개 정도의 상호 연결 구조들이 상기 어레이 폭을 따라 시리즈들(190-3)과 같은 시리즈들에서 형성될 수 있으며, 유사한 개수가 상기 어레이 길이를 따라 시리즈들(190-1)과 같은 시리즈들에서 형성될 수 있다.3A and 3B show a
또 다른 실시예들에 있어서, 주변부(120)에 상호 연결 구조를 구비하는 점에 추가적으로, 또는 이를 대신하여 하나 또는 그 이상의 상호 연결 구조들이 메모리 어레이 영역(110) 내에 구현될 수 있다. 또한, 상기 상호 연결 구조들은 메모리 어레이 영역(110)의 가장자리에 평행보다는 대각선으로 또는 다른 방향으로 연장될 수 있다.In still other embodiments, one or more interconnect structures may be implemented in
도 6은 여기서 설명하는 바와 같이, 상호 연결 구조를 포함하는 메모리 장치의 개략적인 도면이다. 제1 전극 필라(171a)는 비트 라인(150a) 및 워드 라인(140a)을 이용하여 선택된 엑세스 트랜지스터(131a)에 연결된다. 복수의 메모리 요소들(544-1 내지 544-4)은 필라(171a)에 연결된다. 각 메모리 요소들은 정류기(549)에 직렬 연결된 프로그램 가능한 요소(548)를 포함한다. 비록 안티-퓨즈 물질층이 p-n 접합에 위치하더라도, 이러한 시리즈들의 정렬은 도 3a 및 도 3b에 도시된 구조를 나타낸다. 프로그램 가능한 요소(548)는 종종 안티-퓨즈들을 표시하는데 사용되는 기호에 의해 표시된다. 그러나, 다른 형태의 프로그램 가능한 저항 물질들 및 구조들이 활용될 수 있다.6 is a schematic diagram of a memory device including an interconnect structure, as described herein. The
또한, 상기 전극 필라 내의 폴리실리콘과 상기 도전성의 평면 사이에 상기 p-n 접합에 의해서 구현되는 정류기(549)는 다른 정류기들에 의해서 교체될 수 있다. 예를 들어, 게르마늄 실리사이드와 같은 고체 전해질 또는 다른 적합한 물질을 기반으로 하는 정류기는 정류기를 제공하도록 이용될 수 있다. 다른 대표적인 고체 전해질 물질에 대해서는 미국 특허 제7,382,647가 참조로 기재되어 있다.In addition, the
각 메모리 요소들(544-1 내지 544-4)은 대응하는 도전성의 레벨들(160-1 내지 160-4)에 연결된다. 상기 레벨들(160-1 내지 160-4)은 상기 도전체들(180) 및 상기 상호 연결 라인들(185)을 통해서 플레인 디코더(546)에 연결된다. 상기 플레인 디코더(546)는 어드레스들에 반응하여, 선택된 레벨에 접지(547)와 같은 전압을 인가하므로 상기 메모리 요소 내에서 상기 정류기는 순방향으로 바이어스되며 도전성을 가지고, 선택되지 않은 층들에 전압을 인가하거나 플로팅하므로 상기 메모리 요소 내에 상기 정류기가 역방향으로 바이어스되거나 비도전성을 갖는다.Each memory element 544-1 through 544-4 is connected to corresponding levels of conductivity 160-1 through 160-4. The levels 160-1 through 160-4 are connected to the
도 7은 여기서 설명하는 상호 연결 구조를 구비하는 3차원 메모리 어레이(360)를 포함하는 집적 회로 장치(300)의 간략화된 블록도이다. 로우 디코더(361)는 메모리 어레이(260) 내의 로우들을 따라 정렬된 복수의 워드 라인들(140)에 연결된다. 어레이(360) 내의 상기 메모리 셀들로부터 데이터 읽기 및 소거를 위한 칼럼 디코더(363)는 메모리 어레이(360) 내의 칼럼들을 따라 정렬된 복수의 비트 라인들(150)에 연결된다. 평면 디코더(546)는 상기 도전체들(180)과 상호 연결 라인들(185)을 통해서 메모리 어레이(360) 내의 복수의 레벨들(160-1 내지 160-4)에 연결된다. 어드레스들은 버스(365) 상에 칼럼 디코더(363), 로우 디코더(361) 및 플레인 디코더(546)로 제공된다. 블록(366) 내의 센스 증폭기들 및 데이터-인(data-in) 구조들은 예를 들어, 데이터 버스(367)를 통해서 칼럼 디코더(363)에 연결된다. 데이터는 데이터-인 라인(371)을 통해서 집적 회로(300) 상의 입/출력 포트들로부터 블록(366) 내의 데이터-인 구조들로 제공된다. 예시적인 실시예에 있어서, 다른 회로(374)는 범용 프로세서 또는 전용 응용 회로 또는 시스템-온-칩(system-on-chip) 기능을 제공하는 모듈들의 조합과 같은 집적 회로(300) 상에 포함된다. 데이터는 데이터-아웃(data-out) 라인(372)을 통해 블록(366) 내의 센스 증폭기들로부터 집적 회로(300) 상의 입/출력 포트들 또는 다른 내부 또는 외부의 데이터 수신지들 또는 집적 회로(300)로 제공된다.7 is a simplified block diagram of an
이러한 실시예에 있어서, 바이어스 정렬 상태 머신(bias arrangement state machine)(369)을 이용하는 구현되는 컨트롤러(controller)는 독취 및 프로그램 전압들과 같이 블록(368) 내의 상기 전압 공급기 또는 공급기들을 통해서 생성되거나 제공되는 바이어스 정렬 공급 전압들의 응용을 제어한다. 상기 컨트롤러는 해당 기술 분야에서 알려진 전용 논리 회로를 이용하여 구현될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 장치의 구동을 제어하도록 컴퓨터 프로그램을 실행하는 동일한 집적 회로 상에 구현될 수 있는 범용 프로세서를 포함한다. 또 다른 실시예들에 있어서, 전용 논리 회로 및 범용 프로세서의 조합이 상기 컨트롤러의 구현을 위해 활용될 수 있다.In such an embodiment, an implemented controller using a bias
도 8a 내지 도 8c부터 도 15까지는 전술한 매우 작은 점유 면적을 갖는 상호 연결 구조를 제조하기 위한 제조 공정의 실시예에서의 단계들을 나타낸다.8A-8C through 15 illustrate the steps in an embodiment of a manufacturing process for producing an interconnect structure having the aforementioned very small footprint.
도 8a 및 도 8c는 제조 공정의 제1 단계의 단면도이며, 도 8b는 제조 과정의 제1 단계의 상면도이다. 본 발명의 목적을 위하여, 상기 제1 단계는 제공되는 메모리 셀 엑세스층(112) 상부에 위치하는 복수의 레벨들(160-1 내지 160-4)을 형성하는 과정을 포함한다. 예시적인 실시예에 있어서, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 구조는 앞에서 참조로 기재된 Lung이 출원한 미국 특허 출원 제12/430,290호에 설명되는 공정들을 이용하여 형성된다.8A and 8C are cross-sectional views of the first stage of the manufacturing process, and FIG. 8B is a top view of the first stage of the manufacturing process. For the purposes of the present invention, the first step includes forming a plurality of levels 160-1 through 160-4 located above the provided memory
다른 실시예들에 있어서, 상기 레벨들은 해당 기술 분야에서 알려진 표준 공정들에 의해 형성될 수 있고, 여기서 설명된 상기 상호 연결 구조가 구현되는 상기 장치에 따라서 기판 내에 트랜지스터들 및 다이오드들과 같은 엑세스 장치들, 워드 라인들, 비트 라인들, 소스 라인들, 도전성의 플러그들 및 도핑된 영역들을 포함한다.In other embodiments, the levels may be formed by standard processes known in the art, and access devices such as transistors and diodes in a substrate in accordance with the device in which the interconnect structure described herein is implemented. , Word lines, bit lines, source lines, conductive plugs and doped regions.
상술한 바와 같이, 메모리 어레이 영역(110)을 위한 다른 형태의 메모리 셀들과 구성들이 또한 다른 실시예들에서 사용될 수 있다.As mentioned above, other types of memory cells and configurations for the
다음으로, 개구(810)를 구비하는 제1 마스크(800)가 도 8a 내지 도 8c에 도시된 구조 상에 형성되어, 각기 도 9a 및 도 9b의 상면도 및 단면도에 도시된 상기 구조를 도출한다. 상기 제1 마스크(800)는 제1 마스크(800)를 위한 층을 증착하고, 리소그래피 기술들을 이용하여 상기 층을 패터닝하여 개구(810)를 형성함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1 마스크(800)는, 예를 들어 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 또는 실리콘 산질화물과 같은 하드 마스크 물질을 포함할 수 있다.Next, a
상기 제1 마스크(800)의 개구(810)는 상기 레벨들(160-1 내지 160-4) 상의 랜딩 영역들의 조합의 주위를 둘러싼다. 따라서, 상기 개구(810)의 폭(192)은 적어도 상기 레벨들(160-1 내지 160-4) 상의 상기 랜딩 영역들의 폭들보다 커서, 후속으로 형성되는 도전체들(180)이 상기 레벨들 내의 상기 개구들을 통과할 수 있다. 상기 개구(810)의 길이(194)는 적어도 상기 레벨들(160-1 내지 160-4) 상의 랜딩 영역들의 길이들의 합보다 커서, 후속으로 형성되는 도전체들(180)이 상기 레벨들 내의 상기 개구들을 통과할 수 있다.An
다음으로, 제2 식각 마스크(900)가 도 9a 내지 도 9c에 도시되고 개구(810)를 포함하는 구조 상에 형성되며, 각 도 10a 및 도 10b의 상면도 및 단면도에 상기 구조가 도시된다. 도면들에 나타낸 바와 같이, 제2 식각 마스크(900)는 상기 개구(810)의 길이(194) 보다 작은 길이(910)를 가지며, 적어도 상기 개구(810)의 폭(192)보다 큰 폭을 가진다.Next, a
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제2 식각 마스크(900)가 상기 제1 마스크(800)의 물질에 대해 선택적으로 식각이 가능한 물질을 포함하여, 상기 개구(810) 내의 제2 마스크(900)의 길이는 다음에서 설명하는 후속 공정 단계에서 선택적으로 감소될 수 있다. 달리 말하면, 상기 제2 마스크(900)의 물질은 제2 마스크(900)의 길이를 감소시키도록 사용되는 공정을 위해 상기 제1 마스크(800)의 상기 물질의 식각비보다 큰 식각비를 가진다. 예를 들어, 제1 마스크(800)가 하드 마스크 물질을 포함하는 실시예들에 있어서, 상기 제2 마스크는 포토레지스트를 포함한다.In some example embodiments, the
다음으로, 식각 공정이 식각 마스크들로 제1 및 제2 마스크들(800, 900)을 이용하여 도 10a 내지 도 10b에 도시한 구조에 대해 수행되어, 도 11a 및 도 11b의 상면도 및 단면도에 각기 도시한 구조가 야기된다. 상기 식각 공정은, 예를 들어 타이밍 모드 식각(timing mode etching)을 이용하는 단일 식각 화학 반응을 통해 수행될 수 있다. 이와는 달리, 상기 식각 공정은 절연층(166), 레벨(160-4), 절연 물질(165-3) 및 레벨(160-3)을 통해 각기 따로 식각하는 다른 식각 화학 물질들을 사용하여 수행될 수 있다.Next, an etching process is performed on the structure shown in FIGS. 10A to 10B using the first and
상기 식각 공정은 상기 레벨(160-4)을 통해 개구(1000)를 형성하여, 레벨(160-3)의 일부를 노출시킨다. 개구(1000)는 상기 레벨(160-1) 상의 랜딩 영역(161-1a)의 상부에 위치한다. 상기 개구(1000)는 적어도 랜딩 영역(161-1a)의 길이보다 큰 길이(1002)를 갖고, 적어도 랜딩 영역(161-1a)의 폭보다 큰 폭(1004)을 가진다.The etching process forms an
상기 식각 공정은 또한 상기 레벨(160-4)을 통해 개구(1010)를 형성하여, 레벨(160-3)의 일부를 노출시킨다. 상기 개구(1010)는 상기 레벨(160-1) 상의 랜딩 영역(161-1b)의 상부에 위치한다. 상기 개구(1010)는 적어도 랜딩 영역(161-1b)의 길이보다 큰 길이(1012)를 가지며, 적어도 랜딩 영역(161-1b)의 폭보다 큰 폭(1004)을 가진다.The etching process also forms an
다음으로, 상기 마스크(900)의 길이(910)가 감소되어, 길이(1110)를 갖는 감소된 길이의 마스크(1100)를 형성하여, 도 12a 및 도 12b의 상면도 및 단면도에 각기 도시된 구조가 야기된다. 예시적인 실시예에 있어서, 상기 마스크(900)는 포토레지스트를 포함하며, 예를 들어 염소(Cl2) 또는 브롬화수소(HBr)에 기반을 둔 화학물들의 반응성 이온 식각을 이용하여 잘릴 수 있다.Next, the
다음으로, 제1 마스크(800) 및 감소된 길이의 마스크(1100)를 식각 마스크들로 이용하는 식각 공정이 도 12a 내지 도 12b에 도시된 상기 구조에 대해 수행되어, 도 13a 및 도 13b의 상면도 및 단면도에 각기 도시된 구조가 도출된다.Next, an etching process using the
상기 식각 공정은 상기 레벨(160-3)을 통해 개구들(1000, 1010)을 연장하여 하부에 위치하는 상기 레벨(160-2)의 일부들을 노출시킨다.The etching process extends the
상기 식각 공정은 또한 마스크(1100)의 길이 감소에 기인하는 마스크(1100)에 의해 더 이상 커버되지 않는 레벨(160-4)의 일부들을 통해 개구들(1200, 1210)을 형성함으로써, 상기 레벨(160-3)의 일부분을 노출시킨다. 상기 개구(1200)는 상기 개구(1000)와 인접한 위치에 형성되고, 상기 레벨(160-2) 상의 랜딩 영역(161-2a)의 상부에 위치한다. 상기 개구(1200)는 적어도 랜딩 영역(161-2a)의 길이보다 큰 길이(1202)를 갖고, 적어도 상기 랜딩 영역(161-2a)의 폭보다 큰 폭(1204)을 가진다.The etching process also forms
상기 개구(1210)는 상기 개구(1010)와 인접한 위치에 형성되고, 상기 레벨(160-2) 상의 랜딩 영역(161-2b)의 상부에 위치한다. 상기 개구(1210)는 적어도 상기 랜딩 영역(161-2b)의 길이보다 큰 길이(1212)를 가지며, 적어도 상기 랜딩 영역(161-2b)의 폭보다 큰 폭(1204)을 가진다.The
다음으로, 마스크(1100)의 길이(1110)가 감소되어, 길이(1305)를 갖는 감소된 길이의 마스크(1300)를 형성한다. 상기 제1 마스크(800) 및 상기 마스크(1300)를 식각 마스크들로 이용하는 식각 공정이 수행되어, 각 도 14a 및 도 14b의 상면도 및 단면도에 도시된 구조가 도출된다.Next, the
상기 식각 공정은 레벨(160-2)을 통해 상기 개구들(1000, 1010)을 연장하여, 레벨(160-1) 상의 랜딩 영역들(161-1a, 161-1b)을 노출시킨다. 상기 식각 공정은 또한 레벨(160-3)을 통해 개구들(1200, 1210)을 연장시켜, 상기 레벨(160-2) 상의 랜딩 영역들(161-2a, 161-2b)을 노출시킨다.The etching process extends the
상기 식각 공정은 또한 마스크(1300)의 길이 감소에 기인하여 더 이상 덮이지 않는 레벨(160-4)의 일부분들을 통해 개구들(1310, 1320)을 형성함으로써, 상기 레벨(160-3) 상의 랜딩 영역들(161-3a, 161-3b)을 노출시킨다.The etching process also forms
상기 개구(1310)는 개구(1200)와 인접하는 위치에 형성된다. 상기 개구(1310)는 적어도 상기 랜딩 영역(161-3a)의 길이보다 큰 길이(1312)를 갖고, 적어도 상기 랜딩 영역(161-3a)의 폭보다 큰 폭(1314)을 가진다.The
상기 개구(1320)는 상기 개구(1210)와 인접하는 위치에 형성된다. 상기 개구(1320)는 적어도 상기 랜딩 영역(161-3b)의 길이보다 큰 길이(1322)를 가지고, 적어도 상기 랜딩 영역(161-3b)의 폭보다 큰 폭(1324)을 갖는다.The
다음으로, 절연 충진 물질(1400)이 도 14a 내지 도 14b에 도시된 구조 상에 증착되고, 상기 마스크들(800, 1300)을 제거하도록 화학적 기계적 연마(CMP)와 같은 평탄화 공정이 수행되어, 도 15의 단면도에 도시된 구조가 도출된다.Next, an insulating
다음으로, 리소그래픽 패턴이 형성되어, 상기 도전체들(180)을 위한 상기 랜딩 영역들에 비아들을 정의한다. 반응성 이온 식각이 상기 절연 충진 물질(1400)을 통해 깊고 높은 종횡비를 가지는 비아들을 형성하도록 이용되어 상기 도전체들(180)을 위한 비아들이 제공된다. 상기 비아들이 개방된 이후, 상기 비아들은 텅스텐 또는 다른 도전성 물질로 채워져 상기 도전체들(180)을 형성한다. 이후 배선 공정들이 적용되어 상호 연결 라인들(185)을 형성하고, 상기 도전체들(180)과 상기 장치 상의 평면 디코딩 회로 사이에 상호 연결을 제공한다. 마지막으로, 후공정(back end of line) 공정들이 상기 집적 회로를 완성하도록 적용되어, 도 3a 내지 도 3b에 도시한 구조가 형성된다.Next, a lithographic pattern is formed to define vias in the landing regions for the
하부에 위치하는 레벨들 상의 상기 랜딩 영역들에 통과 도전체들을 위해 이용되는 다양한 레벨들 내의 상기 개구들은 임계 정렬 단계 없이 추가적인 마스크를 식각하는 공정들뿐만 아니라 단일 식각 마스크(800) 내의 개구(810)를 이용하는 상기 레벨들을 패터닝하여 형성된다. 그 결과, 수직적으로 정렬된 측벽들을 구비하는 상기 다양한 레벨들 내의 상기 개구들은 자기-정렬(self-aligned)되는 방식으로 형성된다.The openings in the various levels used for pass-through conductors in the landing regions on the underlying levels are defined by the
전술한 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 마스크(800) 내의 개구(810)는 평면도 상에서 직사각형의 단면을 가진다. 그 결과, 상기 다양한 레벨들 내의 상기 개구들은 횡방향을 따라 실질적으로 동일한 폭을 가진다. 이와는 달리, 상기 마스크(800) 내의 상기 개구는 상기 다양한 레벨들의 상기 랜딩 영역들의 상기 형상에 따라 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 다소 불규칙적인 형상을 가질 수 있다.In the above-described exemplary embodiments, the
예를 들어, 상기 마스크(800) 내의 상기 개구의 상기 폭은 상이한 폭들을 구비하는 랜딩 영역들을 수용하기 위하여 종방향을 따라 변화될 수 있다. 도 16은 계단과 같은 방식으로 종방향에서 변화하는 폭을 갖는 마스크(800) 내의 개구(1510)의 평면도이며, 이는 변화하는 상기 레벨들 내의 상기 개구들의 상기 폭들을 야기한다.For example, the width of the opening in the
본 발명을 주로 도 17 내지 도 34a를 참조하여 설명한다.The present invention will be mainly described with reference to Figs. 17 to 34A.
다음 설명은 특정한 구조적인 실시예들 및 방법들을 참조하는 통상적인 것이다. 구체적으로 개시된 실시예들과 방법들은 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며 본 발명은 다른 특징들, 요소들, 방법들 및 실시예들을 이용하여 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명을 예시적으로 설명하기 위하여 기재되는 바람직한 실시예들은 청구 범위들에 의해 한정되는 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 후술하는 기재로부터 균등한 다양한 변경들을 이해할 수 있을 것이다. 다양한 실시예들에 있어서 동일한 요소들은 공통적으로 동일한 참조 부호들로 언급된다.The following description is typical to reference specific structural embodiments and methods. It is to be understood that the specifically disclosed embodiments and methods are not intended to limit the invention and that the invention can be implemented using other features, elements, methods and embodiments. The preferred embodiments described to illustrate the invention by way of example do not limit the scope of the invention as defined by the claims. Those skilled in the art will understand various changes equivalent to those described below. In various embodiments the same elements are commonly referred to by the same reference numerals.
도 17 내지 도 34a는 상기 구조 및 동일한 구조에 동일한 참조 부호들을 갖는 3차원 적층 집적 회로(IC) 장치의 다른 예의 제조 방법을 나타낸다. 도 17 및 도 17a는 3차원 적층 집적 회로 장치의 실시예의 상호 연결 영역(17)의 간략화된 측단면도 및 평면도이다. 이러한 실시예에 있어서, 상호 연결 영역(17)은 18.1 내지 18.4로 표시된 4개의 상호 연결 레벨들(18), 54.1 내지 54.4로 표시된 4개의 전기적 도전체들(54) 및 전기적 접지 도전체(55)를 포함한다. 전기적 도전체들(54)은 콘택 레벨들(18)을 통과하는 제1 부분들(57), 층간 절연층(52)을 통과하는 제2 부분들(59) 및 전하 트래핑층(27)을 구비하여, 14.1 내지 14.4로 표시되는 콘택 레벨들(18)의 상호 연결 콘택 영역들(14), 34.1 내지 34.4로 표시되는 도전층들(34), 층들(34.1 내지 34.4) 중에서 하나와 전기적으로 연결된다. 제1 부분들(57)은 유전체 측벽 스페이서(61)에 의해서 둘러싸여, 상기 도전층들(34)로부터 전기적 도전체들(54)을 전기적으로 분리시킴으로써, 상기 전기적 도전체들(55)이 전기적 접촉을 형성하지 않는다. 또한, 각 콘택 레벨(18)의 각 도전층(34)에 전기적으로 연결된 전기적 접지 도전체(55)가 도시되어 있다.17-34A show a method of manufacturing another example of a three-dimensional stacked integrated circuit (IC) device having the above structure and the same reference numerals in the same structure. 17 and 17A are simplified side cross-sectional and top views of
도 18 및 도 18a는 상호 연결 영역(17)의 제조의 초기 단계를 도시한다. 포토레지스트(88)는 상부층(24)을 통해 33.1 내지 33.4로 표시되는 콘택 개구들(33) 및 접지 콘택 개구들(35)과 도 18a에 도시된 접지 콘택 개구들(35)의 식각에 이용되어, 제1 콘택층(18.1)의 상부 도전층(34.1)을 노출시킨다. 후속하는 콘택 개구들(33), 포토레지스트(88)의 식각은 생략되고, 도 19 및 도 19a에 도시된 바와 같이 제1 포토레지스트 마스크(89)는 상호 연결 영역(17) 상에 형성된다. 이러한 실시예에 있어서, 제1 마스크(89)는 모든 다른 콘택 개구(33, 33.2 내지 33.4)를 노출시킨다. 도 19a에서 알 수 있는 바와 같이, 마스크(89)는 또한 접지 콘택 개구(36)를 덮는다. 도 17 및 도 18을 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 콘택 개구들(33)의 위치는 전기적 도전체들(54)의 위치들을 결정하고, 접지 콘택 개구들(35)은 접지 전기적 도전체들(55)의 위치들을 결정한다. 이러한 실시예에 있어서, 전기적 도전체들(54)과 이에 따른 상호 연결 콘택 영역들은 일정한 피치(pitch)를 가진다.18 and 18a show an initial stage of manufacture of the
도 20 및 도 20a는 노출된 콘택 개구들(33.2, 33.4) 하부에 단일 콘택 레벨(18.1)을 통한 식각의 결과를 나타낸다. 이후 제1 마스크(89)는 도 21 및 도 21a에 도시된 제2 포토레지스트 마스크(90)의 형성에 후속하여 제거된다. 제2 마스크(90)는 콘택 개구들(33.3, 33.4)을 노출시키도록 사용되는 반면, 콘택 개구들(33.1, 33.2) 및 접지 콘택 개구들(35)을 덮는다. 도 21은 제1 마스크(89)의 제거 및 도 20의 상기 구조 상에 제2 마스크(90)의 형성의 결과를 나타내며, 왼쪽으로부터 헤아려 제1 및 제2 콘택 개구들(33.1, 33.2)은 상기 제2 마스크에 의해서 덮이는 반면, 제3 및 제4 콘택 개구들(33.3, 33.4)은 개방된다.20 and 20A show the results of etching through a single contact level 18.1 under exposed contact openings 33.2 and 33.4. The
도 22 및 도 22a는 제3 및 제4 콘택 개구들(33.3, 33.4)의 2개의 콘택 레벨들(18)을 통한 하향 식각의 결과를 나타낸다. 즉, 콘택 레벨들(18.1, 18.2)은 콘택 개구(33.3)를 통해서 식각되는 반면, 콘택 레벨들(18.2, 18.3)은 콘택 개구(33.4)를 통해서 식각된다. 도 23 및 도 23a는 도 22의 상기 제2 마스크(90)의 제거 이후의 도 22의 구조를 나타낸다. 콘택 개구들(33.1 내지 33.4)은 콘택 레벨들(18.1 내지 18.4)의 도전층들(34.1 내지 34.4)에 하향 연장됨을 볼 수 있다.22 and 22A show the result of the downward etching through the two contact levels 18 of the third and fourth contact openings 33.3 and 33.4. That is, contact levels 18.1 and 18.2 are etched through contact opening 33.3, while contact levels 18.2 and 18.3 are etched through contact opening 33.4. 23 and 23A show the structure of FIG. 22 after removal of the
도 24 및 도 24는 측벽 개구들(33.1 내지 33.4)의 상기 측벽들 상의 측벽 스페이서들(61)의 형성 이후의 도 23의 구조를 나타낸다. 측벽 스페이서들(61)은 콘택 개구들이 통과하는 영역을 통해서 콘택 레벨들(18)의 상기 도전층들(34)로부터 콘택 개구들(33.2, 33.3, 33.4)을 전기적으로 절연시킨다.24 and 24 show the structure of FIG. 23 after formation of
도 25 및 도 25a는 도 25에서의 접지 콘택 개구(35)를 통하는 단면을 추가한 도 24의 구조를 나타낸다. 모든 콘택 개구들(33)은 포토레지스트(92)에 의해서 덮이는 반면, 접지 콘택 개구들(35)은 노출된 상태로 남는다. 도 26 및 도 26a는 접지 콘택 개구들(35)에서 3개의 콘택 레벨들(18)을 통해 식각하여, 접지 콘택 개구들(35)의 내부에 도전층들(34.1 내지 34.4)을 노출시킨 도 25의 구조를 도시한다. 도 27 및 도 27a는 포토레지스트(92)를 제거한 이후의 도 26의 구조를 도시한다.25 and 25A show the structure of FIG. 24 with the addition of a cross section through the
도 28 및 도 28a는 통상적으로 폴리실리콘과 같은 도전성 물질(93)을 증착하고, 콘택 개구들(33)을 충진한 이후의 도 27의 구조를 나타낸다. 콘택 개구들(33) 및 접지 콘택 개구들(35) 내의 상기 물질(93)은 전기적 도전체들(54) 및 전기적 접지 도전체들(55)을 각기 형성한다. 원하는 경우, 상기 접지 콘택 개구 측벽에서 절연층들(36)의 일부들은 후면 식각되거나 혹은 그렇지 않으면 접지 콘택 개구(35) 내의 전기적 접지 도전체(55)를 형성하는 단계 전에 제거되어, 전기적 접지 도전체(55)와 콘택 레벨들(18)의 도전층들(34) 사이에 전기적인 접촉을 증가시킨다. 이러한 점은 전기적 접지 도전체(55)를 둘러싸는 절연층들(36)에서 점선들에 의해서 도 59에 표시된다.28 and 28A typically show the structure of FIG. 27 after depositing a
도전성 물질(93)은 또한 상부층(24)의 유전층(26)을 커버한다. 그 후에 도 28의 구조가 식각되어, 유전층(26)을 덮는 물질(93)의 층을 제거한다. 이러한 점은 도 29 및 도 29a에 도시되어 있다. 도 29의 구조에서, 예를 들어 전하 트래핑층(27)을 하향 화학적 기계적 연마(CMP)하여 도 30의 구조가 도출된다.
도 31 및 도 31a는 정지층(96) 상의 층간 절연층(97)의 증착에 이어서 통상적으로 실리콘 질화물과 같은 정치층(96)의 증착 이후의 도 30의 구조를 나타낸다. 다음으로, 도 31의 구조는 54.1 내지 54.4로 나타낸 전기적 도전체들(54) 및 전기적 접지 도전체들(55)에 콘택 개구들(33)의 확장부들, 층간 절연층(97)을 통해서 형성된 접지 콘택 개구들(35), 정지층(96) 등을 구비한다. 도 32 및 도 32a에 나타낸 바와 같이, 이는 텅스텐과 같은 도전성 물질로서 상기 확장부들을 충진하고 이어서, 전기적 도전체들(54) 및 접지 전기적 도전체들(55)을 생성한다. 전기적 도전체들(54)은 콘택 레벨들(18)을 통해 연장되는 제1 부분들(57) 및 상부층(24)을 통해 연장되는 제2 부분들(59)을 구비한다.31 and 31A show the structure of FIG. 30 following the deposition of an interlayer insulating
다른 실시예들에 있어서, 층(96)은 실리콘 질화물인 반면, 층간 절연층(97)는 실리콘 이산화물이다. 그러나, 층(96)은 실리콘 이산화물 또는 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물을 교대로 적층한 층들과 같은 다른 유전체 물질일 수도 있다. 측벽 스페이서들(30)은 실리콘 질화물일 수 있지만, 또한 실리콘 이산화물 또는 산화물/실리콘 질화물 다층과 같은 다른 물질일 수도 있다. 유사하게, 유전층(25)은 일반적으로 실리콘 질화물이지만, 또한 예를 들면 실리콘 이산화물일 수도 있다. 전기적 도전체(54)의 제1 부분(57)은 일반적으로 폴리실리콘이지만, n+ 폴리실리콘, 텅스텐, 티타늄 질화물(TiN) 등과 같은 다른 도전성 물질들일 수도 있다. 또한, 전기적 도전체(54)의 전체 길이는 텅스텐과 같은 동일한 물질일 수 있다.In other embodiments,
도 33은 4개의 마스크들만을 사용하는 16개의 콘택 레벨들(18)에 엑세스를 제공하도록 16개의 다른 깊이들로 식각된 콘택 개구들(33)의 4개의 다른 세트들을 도시하는 16개의 콘택 개구들의 세트의 예시를 나타낸다.33 shows sixteen contact openings showing four different sets of contact openings 33 etched at sixteen different depths to provide access to sixteen contact levels 18 using only four masks. An example of a set is shown.
도 34 및 도 34a는 3차원 적층 집적 회로 장치의 단면도 및 평면도이다. 도 34는 워드 라인(94)를 통해 취해지고, 상기 워드 라인은, 예를 들어 교대 유전층들 및 층(95)에 의한 반도체층들의 스택들로부터 전기적으로 격리된다. 층(95)은, 예를 들어 전하 트래핑층으로 기능하는 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물을 교대로 적층한 층들일 수 있다.34 and 34A are a cross-sectional view and a plan view of a three-dimensional stacked integrated circuit device. FIG. 34 is taken through
후술하는 실시예는 3차원 적층 집적 회로 장치를 위한 상호 연결 영역(17)의 콘택 영역들(18)의 스택에서 랜딩 영역들(56)에 전기적 연결들을 제공하는 방법에 대해 기술한다. 이러한 실시예에 있어서, 상호 연결 영역(17)은 상부층 하부의 콘택 레벨들(18)의 스택을 구비하는 상부층(24), 도전층(34)을 포함하는 각각의 콘택 레벨, 절연층(36)을 포함한다. 적어도 상호 연결 영역(17)의 상부에 위치하는 임의의 상부층(24)의 일부가 제거되어, 제1 콘택 레벨(18.1)을 노출시키고, 각 콘택 레벨(18)에 대한 콘택 개구(33)를 생성한다. 이러함 점은 도 18에 도시되어 있다.The embodiment described below describes a method for providing electrical connections to landing regions 56 in a stack of contact regions 18 of
N개의 식각 마스크들의 세트는 콘택 레벨들(18)의 상기 스택에서 상호 연결 콘택 영역들(14)의 2N개의 레벨까지 생성하도록 사용된다. 비록 대부분의 도면들애서 4개의 콘택 레벨들(18)을 구비하는 실시예들을 나타내지만, 이러한 실시예들에 있어서 n=4일 경우 콘택 레벨들의 수가 16개의 콘택 레벨들로 증가될 수 있다. 16개의 콘택 개구들(33)의 도식적인 예시를 포함하는 도 33은 또한 이러한 설명에서 언급될 수 있다. 상기 마스크들은 이러한 실시예에 있어서 2N개까지의 콘택 레벨들, 16개까지의 콘택 레벨들을 포함하는 콘택 개구들(33)을 식각하도록 이용된다. 상기 단계들은 후술하는 바와 같이 수행된다.A set of N etch masks is used to create up to 2N levels of
도 19에 도시한 제1 마스크(89)는 모든 다른 콘택 개구에서 하나의 콘택 레벨(18)을 식각하도록 이용된다. 제1 마스크(89)에 의해 덮이지 않는 상기 콘택 개구들은 도 33에서 콘택 개구들(33.2, 33.4 등)을 둘러싸는 8개의 점선 라인 박스들에 의해서 표시된다. 다음으로, 도 21에 도시한 제2 마스크(90)는 제1 내지 제4 콘택 개구들의 일련의 세트들 내의 제3 및 제4 콘택 개구들에서 2개의 콘택 레벨들을 식각하도록 사용된다. 도 33에서 제2 마스크(90)는 4개의 콘택 개구들 중에서 2개의 인접한 콘택 개구들(33)을 둘러싸는 각각의 점선 박스에 의해서 표시된다. 이러한 실시예에 있어서, 식각된 제3 및 제4 콘택 개구들은 콘택 개구들(33.5 내지 33.8 등)은 제4 콘택 개구들(33.4)을 통한 제1 콘택 개구들(33.1)의 세트를 위한 콘택 개구들(33.3, 33.4)이며, 콘택 개구들(33.5 내지 33.8 등)의 세트를 위한 콘택 개구들(33.7, 33.8)이다. 도 22에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1 및 제2 마스크들(89, 90)의 이용은 각각의 4개의 콘택 레벨들(18.1 내지 18.4)에 하향 콘택 개구(33)를 제공한다.The
16개의 콘택 레벨(18), 제3 마스크(도시되지 않음)를 구비하는 이러한 실시예가 제1 내지 제8 콘택 개구들의 일련의 세트들 내의 제5 내지 제8 콘택 개구들(33)에서 4개의 콘택 레벨들을 식각하도록 계속적으로 이용된다. 이러한 점은 도 33에 2개의 긴 점선에 의해 나타낸다. 제4 마스크(도시되지 않음)는 제1 내지 제16 콘택 개구들의 일련의 적어도 하나의 세트 내의 제9 내지 제16 콘택 개구들에서 8개의 콘택 레벨들을 식각하도록 사용된다. 이러한 점은 도 33에서 하나의 실선 박스로 나타낸다. 상술한 콘택 개구들의 절반은 상기 제1, 제2, 제3, 제4 마스크들을 이용하여 식각되는 점에 유의한다.This embodiment with sixteen contact levels 18, a third mask (not shown), has four contacts in the fifth through eighth contact openings 33 in a series of sets of first through eighth contact openings. Continued use to etch levels. This point is represented by two long dashed lines in FIG. 33. A fourth mask (not shown) is used to etch eight contact levels in ninth through sixteenth contact openings in at least one set of first through sixteenth contact openings. This point is represented by one solid line box in FIG. 33. Note that half of the contact openings described above are etched using the first, second, third, and fourth masks.
도 24에 도시한 유전층(61)은 콘택 개구들(33)의 각 측벽들 상에 형성된다. 이후에, 전기적 도전체들(54)이 콘택 개구들(33)을 통해 콘택 레벨들(18)의 상호 연결 영역들(14)까지 통과하도록 형성되며, 상기 유전층들은 상기 전기적 도전체들(54)을 상기 측벽들을 따라 상기 도전층들(34)로부터 전기적으로 절연시킨다.The
도 18 및 도 19를 참조하여 전술한 바와 같이, 접지 콘택 개구(35)는 통상적으로 콘택 개구들(33.1)과 같은 방식으로 형성된다. 그러나, 콘택 개구들(33) 내에 전기적 도전체들(54)을 형성하기 전에, 상부층(24) 내의 접지 콘택 개구들(35)의 부분들이 측벽 스페이서들과 함께 정렬되며, 이후에 도 26에 도시한 콘택 레벨들(18)을 통해서 식각되며, 도 28에 나타난 바와 같이 전기적 접지 도전체(55)를 생성하도록 도전성 물질로 충진된다. 전기적 접지 도전체(55)는 각각의 도전층(34)에 전기적으로 접촉된다. 반면에, 전기적 도전체들(54.1 내지 54.4)은 유전체 측벽 스페이서들(61)의 사용 때문에 단일 도전층(34)에만 접촉된다. 다른 예들에 있어서, 각각의 전기적 접지 도전체(55)는 각각의 도전층(34)을 구비하는 전기적 콘택을 형성하지 않을 수 있다. As described above with reference to FIGS. 18 and 19, the
상술한 실시예들에 있어서, 콘택 개구들(33)은 왼쪽에서부터 오른쪽으로 셀 수 있다. 원하는 경우, 상기 콘택 개구들은 왼쪽에서 오른쪽으로 또는 오른쪽에서 왼쪽으로 또는 설계 요구에 따라서 다른 방법으로 헤아릴 수 있다. 요점은 항상 각각의 마스크에 의해서 개방된 콘택들의 실질적으로 절반을 가진다는 점이다. 즉, 짝수개의 콘택 개구들이 있을 때, 각각의 마스크는 상기 콘택들의 절반을 개방시킬 것이고, 15와 같은 홀수개의 콘택 개구들이 있을 때에는 각각의 마스크는 절반보다 약간 더 개방될 것이며, 7 또는 8개와 같은 콘택 개구들이 있을 때에는 각각의 마스크는 절반보다 약간 덜 개방될 것이다. 층들(1, 2, 4, 8개)의 제거는 각각의 단계에 대해 20 내지 2(n-1)개의 층들의 제거로서 또한 표현될 수 있다.In the above-described embodiments, the contact openings 33 can count from left to right. If desired, the contact openings can be counted from left to right or from right to left or in other ways depending on design requirements. The point is that it always has substantially half of the contacts opened by each mask. That is, when there are even contact openings, each mask will open half of the contacts, and when there are odd contact openings such as 15, each mask will open slightly more than half, such as 7 or 8 Each mask will open slightly less than half when there are contact openings. The removal of the
도 33은 도 35와 다른 방식의 마스킹 및 식각 단계들을 나타낸다. 도 36 내지 도 39에 있어서, 포토레지스트 물질을 구비할 때는 0의 위치가 어둡게 나타나고, 포토레지스트 물질이 없을 때에는 1의 위치는 개방되어, 각 마스크를 위한 16개의 콘택 개구들 중에서 8개가 개방된다.33 shows masking and etching steps in a different manner from FIG. 35. 36 to 39, the position of 0 appears dark when the photoresist material is provided, and the position of 1 when the photoresist material is absent, opening 8 of the 16 contact openings for each mask.
도 33 및 도 25의 식각 공정의 예는 마스크들(제1 내지 제4)에 대한 층들(1, 2, 4, 8개)을 제거한다면, 식각 공정에 의해서 위치하는(즉, 식각되는) 콘택 레벨들은 지정 위치층들(located layer designations)(0 내지 15)에 의해서 식별된다. 각 위치(A 내지 P)에 위치하는(식각되는) 결과 레벨(resulting level)은 위치된 층들(제0, 제1, 제2, 제3 등)로 나타난다.The example of the etching process of FIGS. 33 and 25 removes the layers (1, 2, 4, 8) for the masks (first to fourth), the contact located (ie etched) by the etching process. Levels are identified by assigned layer designations (0-15). The resulting level located (etched) at each location A through P is represented by the located layers (0, 1, 2, 3, etc.).
다른 식각 공정들이 이용될 수도 있다. 예를 들어, 도 36은 제1 마스크 및 제4 마스크에 의해서 식각되는 층들의 수가 변화되어, 제1 및 제3 마스크에 의해서 식각되는 층들(8개), 제2 및 제4 마스크에 의해서 식각되는 층들(4개), 제3 마스크에 의해서 식각되는 층들(4개), 제4 마스크에 의해서 식각되는 층(1개)의 식각 공정 변화를 나타낸다. 각 위치(A 내지 P)에 위치하는(식각되는) 상기 결과 레벨은 위치된 층들(제0, 제8, 제2, 제10 등)으로 나타난다.Other etching processes may be used. For example, FIG. 36 illustrates that the number of layers etched by the first mask and the fourth mask is changed to be etched by the layers 8 (etched) by the first and third masks, the second and fourth masks. The etching process changes of the layers (4), the layers etched by the third mask (4), and the layer etched by the fourth mask (1). The resulting level located (etched) at each location A to P is represented by the located layers (0th, 8th, 2nd, 10th, etc.).
식각 공정을 변화시키는 점 대신(또는 추가하여), 즉, 도 35 및 도 36에 비교하여 도시한 각 마스크에 의해서 식각되는 층들의 수, 상기 마스크 공정 등은 변화될 수 있다. 도 35의 실시예의 제2 마스크로 층들(2개)을 식각하고, 제3 마스크로 층들(4개)을 식각하는 실시예가 도 37에 도시되어 있다. 그러나, 도 35(0 0 1 1 0 0 1 1 등)의 실시예에서 제2 마스크를 위한 마스크 공정을 구비하는 점은 도 37의 실시예에서 제3 마스크를 위한 마스크 공정이 되거나, 도 35(0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 등)의 실시예에서 제4 마스크를 위한 마스크 공정이 되거나, 도37의 제2 마스크를 위한 마스크 공정이 될 수도 있다. 각 위치(A 내지 P)에 위치하는(식각되는) 결과 레벨은 위치층들(제0, 제1, 제4, 제5 등)로 나타난다.Instead of (or in addition to) changing the etching process, that is, the number of layers etched by each mask shown in comparison with FIGS. 35 and 36, the mask process and the like may be changed. An embodiment of etching the
도 38은 위치 변화로 언급된 바를 나타낸다. 이러한 실시예에 있어서, 마스크들(제1 내지 제4)에 대해 식각된 층들의 수는 위치(A) 및 위치(J)가 교체됨에도 불구하고 위치(A)에 대한 층(0) 및 위치(J)에 대한 층(9개)을 포함하며, 도 35에 대해서는 동일하다. 그러나, 도 35 및 도 38의 실시예들 모두를 위한 각각의 위치들(A 내지 P)에 대한 상기 식각은 동일하다. 각각의 위치(J, B, C 등)에 위치하는(식각되는) 결과 레벨은 위치된 층들(9, 1, 2, 3 등)로 나타나 있다.38 shows what is referred to as the position change. In this embodiment, the number of layers etched with respect to the masks (first to fourth) is such that the layer (0) and the position ( 9 layers for J), the same for FIG. 35. However, the etching for the respective positions A to P for both the embodiments of FIGS. 35 and 38 is the same. The resulting level located (etched) at each location (J, B, C, etc.) is represented by the positioned layers (9, 1, 2, 3, etc.).
도 39는 도 35의 제1 실시예를 수행하고, 도 36의 식각 공정 변화를 수행하며, 도 37의 마스크 공정 변화 및 도 38의 위치 변화를 수행한 결과를 나타낸다. 그러나, 이러한 결과적인 구조는 여전히 16개의 상이한 위치들에 대한 16개의 상이하게 위치된 층들을 구비한다. 각각의 위치(J, B, C 등)에 위치하는(식각되는) 상기 결과 레벨은 위치된 층들(제9, 제1, 제2, 제3등)로 나타나 있다.FIG. 39 illustrates a result of performing the first embodiment of FIG. 35, performing the etching process of FIG. 36, changing the mask process of FIG. 37, and changing the position of FIG. 38. However, this resulting structure still has 16 differently located layers for 16 different locations. The resulting level located (etched) at each location (J, B, C, etc.) is represented by the located layers (ninth, first, second, third, etc.).
상술한 임의의 및 모든 특허들, 특허 출원들 및 간행물들은 본 명세서에 참조로 기재되어 있다.Any and all patents, patent applications, and publications described above are described herein by reference.
본 발명을 상술한 바람직한 실시예들과 실험예들을 참조하여 설명하였으나, 이들 실시예들은 본 발명을 제한하려는 의도가 아니라 예시적으로 기재된 것임을 이해할 수 있을 것이다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 변형들과 조합들을 도출할 수 있으며, 이러한 변형들 및 조합들은 다음 청구 범위의 범위와 본 발명의 기술적 사상 내에 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to the above-described preferred embodiments and experimental examples, it will be understood that these embodiments have been described by way of example and not by way of limitation. Those skilled in the art can readily derive modifications and combinations, and it will be understood that such variations and combinations are within the scope of the following claims and the technical spirit of the present invention.
14, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4:상호 연결 콘택 영역들
17:상호 연결 영역
18, 18.1, 18.2, 18.3, 18.4:콘택 레벨들
24:상부층
27:전하 트래핑층
33.1-33.16 : 콘택 개구들
34, 34.1, 34.2, 334.3, 34.4:도전층들 35 : 접지 콘택 개구
52, 97:층간 유전체
54, 54.1, 54.2, 54.3, 54.4:도전체들 55 : 전기적 접지 도전체
57 : 제1부분 59 : 제2 부분 61 : 유전체 측벽 스페이서
88, 90, 92 : 포토레지스트 89 : 제1 마스크
93 : 도전성 물질 94 : 워드 라인
96 : 정지층
100:3차원 적층 집적 회로 장치 110:메모리 어레이 영역
120:주변 영역 112 : 메모리 셀 액세스층
130:반도체 기판
131a, 131b:수평 전계 효과 트랜지스터들 146a, 146b : 콘택들
144, 154:층간 유전체 150a, 150b:비트 라인들
152a, 152b:콘택 패드들
160-1, 160-2, 160-3, 160-4:레벨들
161-1a, 161-1b, 161-2a, 161-2b, 161-3a, 161-3b, 161-4:랜딩 영역들
165-1, 165-2. 165-3:절연층들
171a, 171b:전극 기둥들 180:도전체들
185:상호 연결 라인들 190:상호 연결 구조
250, 255, 260, 265, 270, 275:개구들
300:집적 회로 장치 360:3차원 메모리 어레이
361:로우 디코더 363:칼럼 디코더
365:버스 366:블록
367:데이터 버스 371:데이터 입력 라인
372:데이터 출력 라인 374:다른 회로
544-1, 544-2, 544-3, 544-4:메모리 요소들
546:플레인 디코더
800, 900, 1100, 1300:마스크들
810, 1000, 1010, 1200, 1210, 1310, 1320:개구들
1400:절연 충진 물질 14, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4: Interconnected contact areas
17: Interconnection area
18, 18.1, 18.2, 18.3, 18.4: contact levels
24: Upper floor
27: Charge trapping layer
33.1-33.16: Contact openings
34, 34.1, 34.2, 334.3, 34.4: conductive layers 35: ground contact opening
52, 97 : interlayer dielectric
54, 54.1, 54.2, 54.3, 54.4: Conductors 55: Electrically grounded conductor
57
88, 90, 92: photoresist 89: first mask
93: conductive material 94: word line
96: stop floor
100: 3D stacked integrated circuit device 110: memory array area
120: peripheral area 112: memory cell access layer
130: Semiconductor board
131a and 131b: horizontal
144, 154:
152a, 152b: contact pads
160-1, 160-2, 160-3, 160-4 : Levels
161-1a, 161-1b, 161-2a, 161-2b, 161-3a, 161-3b, 161-4: landing areas
165-1, 165-2. 165-3: Insulation layers
171a and 171b: electrode pillars 180: conductors
185: interconnection lines 190: interconnection structure
250, 255, 260, 265, 270, 275 : Openings
300: integrated circuit device 360: three-dimensional memory array
361 : row decoder 363 : column decoder
365: Bus 366: Block
367: Data bus 371: Data input line
372: Data output line 374: Other circuit
544-1, 544-2, 544-3, 544-4: Memory Elements
546 : Plain decoder
800, 900, 1100, 1300 : Masks
810, 1000, 1010, 1200, 1210, 1310, 1320: Openings
1400 : Insulation filling material
Claims (25)
상기 상호 연결 영역 상부에 위치하는 임의의 상부층의 적어도 일부를 제거하여, 제1 콘택 레벨을 노출시키고, 각 콘택 레벨을 위한 콘택 개구들을 생성하는 단계;
상기 콘택 레벨들의 스택들에서 상호 연결 콘택 영역들의 복수의 레벨들을 생성하기 위하여, N(N은 적어도 2인 정수)개의 식각 마스크들의 세트를 선택하는 단계;
상기 N개의 마스크들을 이용하여 상기 콘택 개구들을 2N개의 콘택 레벨들까지 식각하는 단계를 포함하고, 상기 N개의 마스크들을 이용하는 단계는:
제1 마스크를 이용하여 상기 콘택 개구들의 실질적으로 절반을 위해 하나의 콘택 레벨을 식각하는 단계;
제2 마스크를 이용하여 상기 콘택 개구들의 실질적으로 절반을 위해 2개의 콘택 레벨을 식각하는 단계; 및
상기 제거, 선택, 이용 단계들을 수행하여 상기 콘택 개구들을 상기 2N개의 콘택 레벨들로 연장시키는 단계를 포함하며,
이에 따라 전기적 도전체들이 상기 콘택 개구들을 통해 상기 콘택 레벨들에서 상기 랜딩 영역들에 접촉되게 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법. A three-dimensional stacked integrated circuit device having a stack of at least four contact levels, each of which comprises a conductive layer and an insulating layer in the interconnect area, is aligned and exposed to the landing areas at the contact levels. A method of creating interconnect contact regions, the method comprising:
Removing at least a portion of any top layer located above the interconnect area, exposing a first contact level and creating contact openings for each contact level;
Selecting a set of N (N is an integer of at least 2) etch masks to produce a plurality of levels of interconnect contact regions in the stacks of contact levels;
Etching the contact openings up to 2 N contact levels using the N masks, wherein using the N masks comprises:
Etching one contact level for substantially half of the contact openings using a first mask;
Etching two contact levels for substantially half of the contact openings using a second mask; And
Performing the removal, selection, and use steps to extend the contact openings to the 2 N contact levels,
Thereby electrical conductors can be formed to contact the landing regions at the contact levels through the contact openings.
상기 제1 마스크를 이용하는 단계는 상기 제1 마스크를 이용하여 모든 다른 콘택 개구에서 하나의 콘택 레벨을 식각하는 단계를 포함하며;
상기 제2 마스크를 이용하는 단계는 상기 제2 마스크를 이용하여 제1 내지 제4 콘택 개구들의 적어도 하나의 세트 내의 제3 및 제4 콘택 개구들에서 2개의 콘택 레벨들을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1,
Using the first mask comprises etching one contact level in all other contact openings using the first mask;
Using the second mask includes etching two contact levels at third and fourth contact openings in at least one set of first to fourth contact openings using the second mask. How to.
제3 마스크를 이용하여 상기 콘택 개구들의 실질적으로 절반을 위한 4개의 콘택 레벨들을 식각하는 단계; 및
제4 마스크를 이용하여 상기 콘택 개구들의 실질적으로 절반을 위한 8개의 콘택 레벨들을 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein using the N masks comprises:
Etching four contact levels for substantially half of the contact openings using a third mask; And
And etching eight contact levels for substantially half of the contact openings using a fourth mask.
상기 제3 마스크를 이용하는 단계는 상기 제3 마스크를 이용하여 제1 내지 제8 콘택 개구들의 적어도 하나의 세트 내의 제5 내지 제8 콘택 개구들에서 4개의 콘택 레벨들을 식각하는 단계를 포함하며;
상기 제4 마스크를 이용하는 단계는 상기 제4 마스크를 이용하여
제1 내지 제16 콘택 개구들의 적어도 하나의 세트 내의 제9 내지 제16 콘택 개구들에서 8개의 콘택 레벨들을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 4, wherein
Using the third mask comprises etching four contact levels in fifth to eighth contact openings in at least one set of first to eighth contact openings using the third mask;
Using the fourth mask may be performed by using the fourth mask.
Etching eight contact levels in ninth through sixteenth contact openings in at least one set of first through sixteenth contact openings.
상기 제1 마스크를 이용하는 단계는 제2, 제4, 제6, 제8, 제10, 제12, 제14, 제16 콘택 개구들에서 1개의 콘택 레벨을 식각하도록 수행되고;
상기 제2 마스크를 이용하는 단계는 제3, 제4, 제7, 제8, 제11, 제12, 제15, 제16 콘택 개구들에서 2개의 콘택 레벨을 식각하도록 수행되며;
상기 제3마스크를 이용하는 단계는 제5 내지 제8 및 제13 내지 제16 콘택 개구들에서 4개의 콘택 레벨들을 식각하도록 수행되고;
상기 제4마스크를 이용하는 단계는 제9 내지 제16 콘택 개구들에서 4개의 콘택 레벨들을 식각하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 4, wherein
Using the first mask is performed to etch one contact level in second, fourth, sixth, eighth, tenth, twelfth, fourteenth, and sixteenth contact openings;
Using the second mask is performed to etch two contact levels in third, fourth, seventh, eighth, eleventh, twelfth, fifteenth, and sixteenth contact openings;
Using the third mask is performed to etch four contact levels in the fifth to eighth and thirteenth to sixteenth contact openings;
Using the fourth mask is performed to etch four contact levels in ninth through sixteenth contact openings.
상기 제1 마스크를 이용하는 단계는 제2, 제4, 제6, 제8, 제10, 제12, 제14, 제16 콘택 개구들에서 8개의 콘택 레벨들을 식각하도록 수행되고;
상기 제2 마스크를 이용하는 단계는 제5, 제6, 제7, 제8, 제13, 제14, 제15, 제16 콘택 개구들에서 2개의 콘택 레벨을 식각하도록 수행되며;
상기 제3 마스크를 이용하는 단계는 제3, 제4, 제7, 제8, 제11, 제12, 제15, 제16 콘택 개구들에서 4개의 콘택 레벨들을 식각하도록 수행되고;
상기 제4 마스크를 이용하는 단계는 제9 내지 제16 콘택 개구들에서 하나의 콘택 레벨들을 식각하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 4, wherein
Using the first mask is performed to etch eight contact levels in second, fourth, sixth, eighth, tenth, twelfth, fourteenth, and sixteenth contact openings;
Using the second mask is performed to etch two contact levels in the fifth, sixth, seventh, eighth, thirteenth, fourteenth, fifteenth, sixteenth contact openings;
Using the third mask is performed to etch four contact levels in third, fourth, seventh, eighth, eleven, twelfth, fifteenth, sixteenth contact openings;
Using the fourth mask is performed to etch one contact levels in ninth through sixteenth contact openings.
상기 콘택 레벨들을 통해 접지 콘택 개구들을 생성하는 단계; 및
상기 콘택 레벨들의 복수의 도전층들에 전기적으로 접촉되도록 상기 접지 콘택 개구를 통해 전기적 접지 도전체를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1,
Creating ground contact openings through the contact levels; And
Forming an electrical ground conductor through the ground contact opening in electrical contact with the plurality of conductive layers of the contact levels.
상기 전기적 접지 도전체 형성 단계에 전에 상기 접지 콘택 개구 측벽에서 상기 절연층들의 부분을 제거하여 상기 전기적 접지 도전체와 상기 콘택 레벨들의 상기 복수의 도전층들 사이에서 상기 전기적 접지 도전체의 전기적인 접촉을 향상시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.9. The method of claim 8, wherein the ground contact opening has a ground opening sidewall,
Electrical contact of the electrical ground conductor between the electrical ground conductor and the plurality of conductive layers of the contact levels by removing a portion of the insulating layers from the ground contact opening sidewall prior to forming the electrical ground conductor. The method further comprises the step of improving.
상기 상호 연결 영역 상부에 위치하는 임의의 상부층의 적어도 일부를 제거하여, 제1 콘택 레벨을 노출시키고, 각각의 콘택 레벨을 위한 콘택 개구들을 생성하는 단계;
상기 콘택 레벨들의 스택에서 상호 연결 콘택 영역들의 복수의 레벨들을 생성하기 위하여, N(N은 적어도 2인 정수)개의 식각 마스크들의 세트를 선택하는 단계;
상기 N개의 마스크들을 이용하여 상기 콘택 개구들을 2N개의 레벨들까지 식각하는 단계를 포함하고, 상기 N개의 마스크들을 이용하는 단계는:
제1 마스크를 이용하여 상기 콘택 개구들의 실질적으로 절반을 위한 하나의 콘택 레벨을 식각하는 단계;
제2 마스크를 이용하여 상기 콘택 개구들의 실질적으로 절반을 위한 2개의 콘택 레벨을 식각하는 단계; 및
상기 제거, 선택, 이용 단계들을 수행하여 상기 콘택 개구들이 측벽들을 정의하고, 2N개의 콘택 레벨들로 연장시키는 단계를 포함하며,
상기 측벽들 상에 유전층을 형성하는 단계; 및
상기 콘택 레벨들에서 상기 콘택 개구들을 통해 상기 랜딩 영역들까지 전기적 도전체들을 형성하는 단계를 구비하며, 상기 유전층은 상기 측벽들로부터 상기 전기적 도전체들을 전기적으로 절연시키는 것을 특징으로 하는 방법.Wherein each contact level comprises a conductive layer and an insulating layer, and an interconnection area comprises an upper layer and the interconnection area including a stack of contact levels below the upper layer. A method of providing electrical connections to landing regions in a stack of contact levels, the method comprising:
Removing at least a portion of any top layer located above the interconnect area, exposing a first contact level and creating contact openings for each contact level;
Selecting a set of N (N is an integer of at least 2) etch masks to produce a plurality of levels of interconnect contact regions in the stack of contact levels;
Etching the contact openings to 2 N levels using the N masks, wherein using the N masks comprises:
Etching one contact level for substantially half of the contact openings using a first mask;
Etching two contact levels for substantially half of the contact openings using a second mask; And
Performing the removal, selection, and use steps to define the contact openings defining sidewalls and extending to 2 N contact levels,
Forming a dielectric layer on the sidewalls; And
Forming electrical conductors at the contact levels through the contact openings to the landing regions, wherein the dielectric layer electrically insulates the electrical conductors from the sidewalls.
상기 콘택 레벨들을 통해 접지 콘택을 생성하는 단계; 및
상기 콘택 레벨들의 복수의 도전체들에 전기적으로 접촉되도록 상기 접지 콘택 개구를 통해 전기적 접지 도전체를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.13. The method of claim 12,
Creating a ground contact through the contact levels; And
Forming an electrical ground conductor through the ground contact opening in electrical contact with the plurality of conductors of the contact levels.
상기 전기적 접지 도전체 형성 단계 전에 상기 접지 콘택 개구 측벽에서 상기 절연층들의 일부들을 제거하여 상기 접지 콘택 개구에 인접한 상기 복수의 도전층들의 일부들이 노출됨에 따라, 상기 복수의 도전층들에 상기 전기적 접지 도전체의 전기적인 접촉을 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.15. The system of claim 13, wherein the ground contact opening has a ground contact opening sidewall,
Prior to forming the electrical ground conductor, portions of the plurality of conductive layers adjacent to the ground contact opening are exposed by removing portions of the insulating layers from sidewalls of the ground contact opening, thereby electrically grounding the plurality of conductive layers. Increasing the electrical contact of the conductor.
상기 콘택 레벨들의 스택의 일부들을 통과하며, 각기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전층들에 전기적으로 접촉되는 제1, 제2, 제3, 제4 전기적 도전체들; 및
상기 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들의 주변을 둘러싸는 유전체 측벽 스페이서를 구비하여 상기 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들이 각기 제2, 제3 및 제4 전기적 도전층들에 전기적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 3차원 적층 집적 회로 장치.A stack of at least first, second, third and fourth contact levels each having a conductive layer and an insulating layer in the interconnect area;
First, second, third, and fourth electrical conductors passing through portions of the stack of contact levels and in electrical contact with first, second, third, and fourth conductive layers, respectively; And
A dielectric sidewall spacer surrounding the periphery of the second, third and fourth electrical conductors so that the second, third and fourth electrical conductors are respectively formed on the second, third and fourth electrical conductor layers. Three-dimensional stacked integrated circuit device characterized in that the electrical contact.
상기 콘택 레벨들의 스택의 일부들을 통과하며, 각기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전층들에 전기적으로 접촉되는 제1, 제2, 제3, 제4 전기적 도전체들; 및
일정한 피치를 갖는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 적층 집적 회로 장치.A stack of at least first, second, third and fourth contact levels each having a conductive layer and an insulating layer in the interconnect area;
First, second, third, and fourth electrical conductors passing through portions of the stack of contact levels and in electrical contact with first, second, third, and fourth conductive layers, respectively; And
And said first, second, third and fourth electrical conductors having a constant pitch.
상기 콘택 레벨들의 스택의 일부들을 통과하며, 각기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전층들에 전기적으로 접촉되는 제1, 제2, 제3, 제4 전기적 도전체들; 및
상기 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들의 주변을 둘러싸는 유전체 측벽 스페이서를 구비하여, 각기 제2, 제3 및 제4 전기적 도전층들에 전기적으로 접촉되는 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들; 및
상기 콘택 레벨들의 스택의 일부들을 통과하며, 각기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전층들에 전기적으로 접촉되는 접지 도전체;
일정한 피치를 가지며, 공통 마스크에 의해서 결정될 수 있는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전기적 도전체들 및 상기 접지 도전체들의 상기 위치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 적층 집적 회로 장치.A stack of at least first, second, third and fourth contact levels each having a conductive layer and an insulating layer in the interconnect area;
First, second, third, and fourth electrical conductors passing through portions of the stack of contact levels and in electrical contact with first, second, third, and fourth conductive layers, respectively; And
Second, third, and fourth electrical contacts with second, third, and fourth electrically conductive layers, respectively, having dielectric sidewall spacers surrounding the periphery of the second, third, and fourth electrical conductors; Electrical conductors; And
A ground conductor passing through portions of the stack of contact levels and in electrical contact with first, second, third and fourth conductive layers, respectively;
And said positions of said first, second, third and fourth electrical conductors and said ground conductors having a constant pitch and which can be determined by a common mask.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140093422A (en) * | 2013-01-18 | 2014-07-28 | 삼성전자주식회사 | Wiring structure of 3-dimension semiconductor device |
KR20150140974A (en) * | 2014-06-09 | 2015-12-17 | 매크로닉스 인터내셔널 컴퍼니 리미티드 | 3d stacked ic device with stepped substack interlayer connectors |
KR20160109989A (en) * | 2015-03-10 | 2016-09-21 | 삼성전자주식회사 | Vertical memory devices |
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2012
- 2012-05-24 KR KR1020120055360A patent/KR20120131115A/en not_active Withdrawn
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PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20120524 |
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |