JP2023135869A - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体記憶装置の歩留まりを向上させる。【解決手段】実施形態の半導体記憶装置は、基板20、積層体21,22,23、第1導電体C0V,C1V、第2導電体71、及び第3導電体C2V,C3Vを備える。基板は、第1領域CRと、上面視で第1領域を囲う第2領域ERとを有する。積層体は、第1領域内で基板の第1方向に沿った上方に設けられる。第1導電体は、第2領域内で基板上に設けられ且つ第1方向に延びる。第2導電体は、第1導電体上に設けられ、第1領域から前記第2領域に向かう方向に延びる。第3導電体は、第2導電体上に設けられ且つ第1方向に延び、上面が積層体の上面の高さの位置に少なくとも達する。第3導電体は、第1導電体よりも第1領域から離れて位置する。第3導電体は、第1導電体と第1方向で対向しない。第1導電体、第2導電体、及び第3導電体の組は、上面視で第1領域を囲う。【選択図】図9
Description
実施形態は、半導体記憶装置に関する。
データを不揮発に記憶することが可能なNAND型フラッシュメモリが知られている。
半導体記憶装置の歩留まりを向上させる。
実施形態の半導体記憶装置は、基板、積層体、第1導電体、第2導電体、及び第3導電体を備える。基板は、第1領域と、上面視で第1領域を囲う第2領域とを有する。積層体は、第1領域内で基板の第1方向に沿った上方に設けられる。第1導電体は、第2領域内で基板上に設けられ且つ第1方向に延びる。第2導電体は、第1導電体上に設けられ、第1領域から前記第2領域に向かう方向に延びる。第3導電体は、第2導電体上に設けられ且つ第1方向に延び、上面が積層体の上面の高さの位置に少なくとも達する。第3導電体は、第1導電体よりも第1領域から離れて位置する。第3導電体は、第1導電体と第1方向で対向しない。第1導電体、第2導電体、及び第3導電体の組は、上面視で第1領域を囲う。
以下に実施形態が図面を参照して記述される。以下の記述において、略同一の機能及び構成を有する構成要素は同一の参照符号を付され、繰返しの説明は省略される場合がある。略同一の機能及び構成を有する複数の構成要素が相互に区別されるために、参照符号の末尾にさらなる数字又は文字が付される場合がある。
図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なり得る。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断されるべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。また、或る実施形態についての記述は全て、明示的に又は自明的に排除されない限り、別の実施形態の記述としても当てはまる。各実施形態は、この実施形態の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、実施形態の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定しない。
本明細書において「実質的に同じ」「略同じ」「略均一」は、同じであることを意図されているものの、製造技術及び(又は)測定技術の限界に起因して完全に同一ではないとともに誤差を許容することを指す。
[1]第1実施形態
[1-1]構成(構造)
以下に、実施形態に係る半導体記憶装置1について説明する。
[1-1]構成(構造)
以下に、実施形態に係る半導体記憶装置1について説明する。
[1-1-1]半導体記憶装置1の構成
図1は、第1実施形態に係る半導体記憶装置1の構成例を示している。半導体記憶装置1は、データを不揮発に記憶することが可能なNAND型フラッシュメモリである。半導体記憶装置1は、外部のメモリコントローラ100によって制御される。
図1は、第1実施形態に係る半導体記憶装置1の構成例を示している。半導体記憶装置1は、データを不揮発に記憶することが可能なNAND型フラッシュメモリである。半導体記憶装置1は、外部のメモリコントローラ100によって制御される。
図1に示されるように、半導体記憶装置1は、例えばメモリセルアレイ10、コマンドレジスタ11、アドレスレジスタ12、シーケンサ13、ドライバモジュール14、ロウデコーダモジュール15、及びセンスアンプモジュール16を備えている。
メモリセルアレイ10は、複数のブロックBLK0~BLKn(nは1以上の整数)を含む。ブロックBLKは、データを不揮発に記憶することが可能な複数のメモリセルトランジスタMT(図示せず)の集合を含み、例えばデータの消去単位として使用される。メモリセルアレイ10には、図示せぬ複数のソース線SL、ワード線WL、及びビット線BL等が接続される。各メモリセルトランジスタMTは、例えば1本のビット線BLと1本のワード線WLとに関連付けられている。メモリセルアレイ10の詳細な構成については後述する。
コマンドレジスタ11は、半導体記憶装置1がメモリコントローラ100から受信したコマンドCMDを保持する。コマンドCMDは、例えばシーケンサ13に読み出し動作、書き込み動作、消去動作等を実行させる命令を含んでいる。
アドレスレジスタ12は、半導体記憶装置1がメモリコントローラ100から受信したアドレス情報ADDを保持する。アドレス情報ADDは、例えばブロックアドレスBAd、ページアドレスPAd、及びカラムアドレスCAdを含んでいる。例えば、ブロックアドレスBAd、ページアドレスPAd、及びカラムアドレスCAdは、それぞれブロックBLK、ワード線WL、及びビット線BLの選択に使用される。
シーケンサ13は、半導体記憶装置1全体の動作を制御する。例えば、シーケンサ13は、コマンドレジスタ11に保持されたコマンドCMDに基づいてドライバモジュール14、ロウデコーダモジュール15、及びセンスアンプモジュール16等を制御して、読み出し動作、書き込み動作、消去動作等を実行する。
ドライバモジュール14は、読み出し動作、書き込み動作、消去動作等で使用される電圧を生成し、ロウデコーダモジュール15に供給する。ドライバモジュール14は、例えばアドレスレジスタ12に保持されたページアドレスPAdに基づいて、選択されたワード線WLに対応する信号線に生成した電圧を印加する。
ロウデコーダモジュール15は、アドレスレジスタ12に保持されたブロックアドレスBAdに基づいて、メモリセルアレイ10内の1つのブロックBLKを選択する。そして、ロウデコーダモジュール15は、例えば選択されたワード線WLに接続される信号線に印加された電圧を、選択されたブロックBLK内の選択されたワード線WLに転送する。
センスアンプモジュール16は、書き込み動作において、メモリコントローラ100から受信した書き込みデータDATに応じて定まる電圧を各ビット線BLに印加する。また、センスアンプモジュール16は、読み出し動作において、ビット線BLの電圧に基づいてメモリセルトランジスタMTに記憶されたデータを判定し、判定結果を読み出しデータDATとしてメモリコントローラ100に転送する。
以上で説明した半導体記憶装置1及びメモリコントローラ100は、それらの組み合わせにより1つの半導体装置を構成しても良い。このような半導体装置としては、例えばSDTMカードのようなメモリカードや、SSD(solid state drive)等が挙げられる。
[1-1-2]メモリセルアレイ10の回路構成
図2は、第1実施形態に係る半導体記憶装置1が備えるメモリセルアレイ10の回路構成の一例を示す回路図である。図2では、メモリセルアレイ10に含まれる複数のブロックBLKのうちの1つのブロックBLKを抽出して示している。例えば、その他のブロックBLKも、全て図2に示される要素及び接続から構成される。メモリセルアレイ10内のブロックBLK数、1ブロックBLK内のストリングユニットSU数は、任意の数に設定出来る。以下の記述は、1ブロックBLKが5つのストリングユニットSU0~SU4を含む例に基づく。
図2は、第1実施形態に係る半導体記憶装置1が備えるメモリセルアレイ10の回路構成の一例を示す回路図である。図2では、メモリセルアレイ10に含まれる複数のブロックBLKのうちの1つのブロックBLKを抽出して示している。例えば、その他のブロックBLKも、全て図2に示される要素及び接続から構成される。メモリセルアレイ10内のブロックBLK数、1ブロックBLK内のストリングユニットSU数は、任意の数に設定出来る。以下の記述は、1ブロックBLKが5つのストリングユニットSU0~SU4を含む例に基づく。
各ストリングユニットSUは、ビット線BL0~BLm(mは1以上の整数)にそれぞれ関連付けられた複数のNANDストリングNSの集合である。各NANDストリングNSは、複数のメモリセルトランジスタ、例えばメモリセルトランジスタMT0~MT7、並びに選択トランジスタSTD及びSTSを含む。以下の記述は、各NANDストリングNSが8個のメモリセルトランジスタMT0~MT7を含む例に基づく。
メモリセルトランジスタMTは、制御ゲート及び電荷蓄積層を含み、データを不揮発に保持する。選択トランジスタSTD及びSTSのそれぞれは、各種動作時におけるストリングユニットSUの選択に使用される。
各NANDストリングNSにおいて、メモリセルトランジスタMT0~MT7は、直列に接続される。選択トランジスタSTDのドレインは、関連付けられたビット線BLに接続される。選択トランジスタSTDのソースは、メモリセルトランジスタMT0~MT7の組の一端に接続される。メモリセルトランジスタMT0~MT7の組の他端は、選択トランジスタSTSのドレインに接続される。選択トランジスタSTSのソースは、ソース線SLに接続される。
同一のブロックBLKにおいて、メモリセルトランジスタMT0~MT7の制御ゲートは、それぞれワード線WL0~WL7に接続される。ストリングユニットSU0~SU4内のそれぞれの選択トランジスタSTDのゲートは、それぞれ選択ゲート線SGD0~SGD4に接続される。複数の選択トランジスタSTSのゲートは、選択ゲート線SGSに接続される。
ビット線BL0~BLmには、カラムアドレスが割り当てられる。各ビット線BLは、複数のブロックBLKのそれぞれの或るNANDストリングNSによって共有される。ワード線WL0~WL7のそれぞれは、ブロックBLK毎に設けられる。ソース線SLは、例えば複数のブロックBLK間で共有される。
1つのストリングユニットSU内で共通のワード線WLに接続された複数のメモリセルトランジスタMTの集合は、例えばセルユニットCUと称される。例えば、それぞれが1ビットデータを記憶するメモリセルトランジスタMTを含むセルユニットCUの記憶容量が、「1ページデータ」として定義される。セルユニットCUは、メモリセルトランジスタMTが記憶するデータのビット数に応じて、2ページデータ以上の記憶容量を有し得る。
尚、第1実施形態に係る半導体記憶装置1が備えるメモリセルアレイ10の回路構成は、以上で説明した構成に限定されない。例えば、各NANDストリングNSが含むメモリセルトランジスタMT並びに選択トランジスタSTD及びSTSの個数は、それぞれ任意の個数に設計され得る。
[1-1-3]メモリセルアレイ10の平面構造
以下では、第1実施形態に係る半導体記憶装置1が備えるメモリセルアレイ10の構造の一例について説明される。尚、以下の説明では、X軸、Y軸、Z軸からなる直交座標系が使用される。以下の記述において、「下」との記述及びその派生語並びに関連語は、Z軸上のより小さい座標の位置を指し、「上」との記述及びその派生語並びに関連語は、Z軸上のより大きい座標の位置を指す。平面図には、図を見易くするためにハッチングが適宜付加されている。平面図に付加されたハッチングは、ハッチングが付加された構成要素の素材や特性とは必ずしも関連していない。断面図では、図を見易くするために絶縁体層(層間絶縁膜)、配線、コンタクト等の構成要素が適宜省略されている
図3は、第1実施形態に係る半導体記憶装置1の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図3に示されるように、半導体記憶装置1の平面レイアウトは、例えばコア領域CR、壁領域WR、コンタクト領域C3T、及び端部領域ERに分けられる。
以下では、第1実施形態に係る半導体記憶装置1が備えるメモリセルアレイ10の構造の一例について説明される。尚、以下の説明では、X軸、Y軸、Z軸からなる直交座標系が使用される。以下の記述において、「下」との記述及びその派生語並びに関連語は、Z軸上のより小さい座標の位置を指し、「上」との記述及びその派生語並びに関連語は、Z軸上のより大きい座標の位置を指す。平面図には、図を見易くするためにハッチングが適宜付加されている。平面図に付加されたハッチングは、ハッチングが付加された構成要素の素材や特性とは必ずしも関連していない。断面図では、図を見易くするために絶縁体層(層間絶縁膜)、配線、コンタクト等の構成要素が適宜省略されている
図3は、第1実施形態に係る半導体記憶装置1の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図3に示されるように、半導体記憶装置1の平面レイアウトは、例えばコア領域CR、壁領域WR、コンタクト領域C3T、及び端部領域ERに分けられる。
コア領域CRは、例えば半導体基板20の中央部に設けられた矩形の領域である。コア領域CRには、メモリセルアレイ10が配置される。コア領域CRは、任意の形状及び任意の領域に配置され得る。半導体記憶装置1が複数のメモリセルアレイ10を有する場合において、半導体記憶装置1は、複数のコア領域CRを備えていてもよい。
壁領域WRは、コア領域CRの外周を囲むように設けられた四角環状の領域である。壁領域WRには、後述される封止部材ESn及びESpが配置される。半導体基板20上に複数のコア領域CRが設けられる場合に、壁領域WRは、複数のコア領域CRをまとめて囲むように設けられても良いし、コア領域CR毎に設けられても良い。壁領域WRに囲まれた領域には、ロウデコーダモジュール15やセンスアンプモジュール16等の周辺回路が配置される。周辺回路は、メモリセルアレイ10と重なって配置された部分を有する。
コンタクト領域C3Tは、壁領域WRとコア領域CRとの間の領域である。コンタクト領域C3Tには、例えばメモリセルアレイ10と周辺回路との間を接続するためのコンタクトが配置される。例えば、ロウデコーダモジュール15は、コンタクト領域C3Tに設けられたコンタクトを介して、メモリセルアレイ10内の配線(ワード線WL等)と電気的に接続される。
端部領域ERは、壁領域WRの外周を囲むように設けられた四角環状の領域であり、半導体基板20の最外周と接している。端部領域ERは、例えばメモリセルアレイ10の積層構造を形成するための熱工程において発生する水素やイオン等がコア領域CRに侵入することを抑制する。また、端部領域ERは、例えば端部領域ERの外側からコア領域CRに水分等が浸透することを抑制し得る。端部領域ERには、後述されるクラックストッパKS1~KS4が配置される。端部領域ER内の構造体は、ウエハ上に複数形成された半導体記憶装置1をチップ毎に切り分けるダイシング工程によって除去されてもよい。半導体記憶装置1のダイシングには、例えばレーザーを使用したダイシング(以下、ステルスダイシングと称する)が用いられる。
半導体記憶装置1は、端部領域ERの外周を囲むように設けられたカーフ領域KRを有していてもよい。カーフ領域KRを有する例については、変形例等で後述される。
図4は、第1実施形態に係る半導体記憶装置1の備えるメモリセルアレイ10の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図4では、1つのブロックBLK(すなわち、ストリングユニットSU0~SU4)を含む領域を抽出して示している。図4に示されるように、メモリセルアレイ10は、コア領域CRにおいて、複数のメモリピラーMP、複数のコンタクトCV、複数の部材SLT及びSHE、並びに複数のビット線BLを含む。
複数の部材SLTは、各々がX軸に沿って延び、Y軸に沿って並ぶ。各部材SLTは、コンタクトLI及びスペーサSPを含む。コンタクトLIは、XZ平面内に広がる導電体である。スペーサSPは、コンタクトLIの側面に設けられた絶縁体である。言い換えると、コンタクトLIは、XY平面視においてスペーサSPに囲まれる。各部材SLTは、当該部材SLTを介して隣り合う積層配線(ワード線WL等)を分断する。
複数の部材SHEは、各々がX軸に沿って延び、Y軸に沿って並ぶ。本例では、4つの部材SHEが、隣り合う部材SLTの間のそれぞれに配置されている。各部材SHEは、例えば、絶縁体が埋め込まれた構造を有する。各部材SHEは、当該部材SHEを介して隣り合う選択ゲート線SGDを分断する。
以上で説明されたメモリセルアレイ10の平面レイアウトでは、部材SLTによって区切られた領域が、1つのブロックBLKとして機能している。また、部材SLTとSHEとによって区切られた領域、及び部材SHEと部材SHEとによって区切られた領域が、それぞれ1つのストリングユニットSUとして機能している。具体的には、例えばY方向に隣り合うストリングユニットSU0及びSU1の間、ストリングユニットSU1及びSU2の間、ストリングユニットSU2及びSU3の間、並びにストリングユニットSU3及びSU4の間に、それぞれ部材SHEが配置される。そして、メモリセルアレイ10には、例えば図4に示されるレイアウトと同様のレイアウトが、Y方向に繰り返し配置される。
尚、第1実施形態に係る半導体記憶装置1が備えるメモリセルアレイ10の平面レイアウトは、以上で説明されたレイアウトに限定されない。例えば、隣り合う部材SLTの間に配置される部材SHEの数は、任意の数に設計され得る。隣り合う部材SLTの間に形成されるストリングユニットSUの個数は、隣り合う部材SLTの間に配置された部材SHEの数に基づいて変更され得る。
複数のメモリピラーMPは、隣り合う2つの部材SLTの間の領域において、例えば24列の千鳥状に配置される。例えば、紙面の上側(+Y側)から数えて、5列目のメモリピラーMPと、10列目のメモリピラーMPと、15列目のメモリピラーMPと、20列目のメモリピラーMPとのそれぞれに、1つの部材SHEが重なっている。尚、隣り合う部材SLT間におけるメモリピラーMPの個数及び配置はこれに限定されず、適宜変更され得る。メモリピラーMPの各々は、例えば1つのNANDストリングNSとして機能する。
複数のビット線BLは、それぞれがY軸に沿って延び、X軸に沿って並ぶ。各ビット線BLは、ストリングユニットSU毎に、少なくとも1つのメモリピラーMPと重なるように配置される。図4の例では、2つのビット線BLが、1つのメモリピラーMPと重なるように配置される場合が示される。メモリピラーMPに重なっている複数のビット線BLのうち1本のビット線BLと、当該メモリピラーMPとの間には、コンタクトCVが設けられる。各メモリピラーMPは、コンタクトCVを介して1本のビット線BLと電気的に接続される。1本のビット線BLには、部材SLT又は部材SHEで区切られた領域のそれぞれにおいて、1個のコンタクトCVが接続される。
例えば、部材SHEと接触しているメモリピラーMPと、ビット線BLとの間のコンタクトCVは、省略される。言い換えると、異なる2つの選択ゲート線SGDに接したメモリピラーMPとビット線BLとの間のコンタクトCVは、省略される。隣り合う部材SLT間におけるメモリピラーMPや部材SHE等の個数及び配置は、図4を用いて説明された構成に限定されず、適宜変更され得る。各メモリピラーMPと重なるビット線BLの数は、任意の数に設計され得る。
[1-1-4]メモリセルアレイ10の断面構造
図5は、第1実施形態に係る半導体記憶装置1のコア領域CRにおける断面構造の一例を示し、図4のV-V線に沿った断面図である。図5に示されるように、半導体記憶装置1は、コア領域CRにおいて、例えば、半導体基板20、導電体層21~25、絶縁体層30~37をさらに含む。
図5は、第1実施形態に係る半導体記憶装置1のコア領域CRにおける断面構造の一例を示し、図4のV-V線に沿った断面図である。図5に示されるように、半導体記憶装置1は、コア領域CRにおいて、例えば、半導体基板20、導電体層21~25、絶縁体層30~37をさらに含む。
半導体基板20は、例えばP型の半導体基板である。半導体基板20の上面(表面近傍)には、素子分離領域STIが設けられる。素子分離領域STIは、例えば、不純物拡散領域(図示せず)を電気的に分離するために設けられる。素子分離領域STIには、例えば、酸化シリコンが用いられる。
半導体基板20の上に、絶縁体層30が設けられる。絶縁体層30は、例えば、酸化シリコン(SiO2)を含む。図示が一部省略されているが、半導体基板20の一部及び絶縁体層30内には、回路領域が設けられ、絶縁体層30の上方にメモリセルアレイ10が設けられている。回路領域には、例えば、ロウデコーダモジュール15やセンスアンプモジュール16等に用いられる回路が形成される。例えば、絶縁体層30は、導電体層40~43及びコンタクトC0~C2を含み得る。絶縁体層30の詳細については後述される。
絶縁体層30の上に、絶縁体層31が設けられる。絶縁体層31は、例えば窒化シリコン(SiN)を含む。絶縁体層31は、例えばメモリセルアレイ10の積層構造を形成するための熱工程において発生する水素が、半導体基板20の上に設けられたトランジスタに侵入することを抑制する。絶縁体層31は、バリア膜と呼ばれてもよい。
絶縁体層31の上に、絶縁体層32が設けられる。絶縁体層32は、例えば、酸化シリコンを含む。絶縁体層32の上に、導電体層21が設けられる。導電体層21は、例えばXY平面に沿って広がった板状に形成され、ソース線SLとして使用される。導電体層21は、例えばリン(P)がドープされたシリコン(Si)や金属材料等を含む。
導電体層21の上に、絶縁体層33が設けられる。絶縁体層33は、例えば、酸化シリコンを含む。絶縁体層33の上に、導電体層22が設けられる。導電体層22は、例えばXY平面に沿って広がった板状に形成される。導電体層22は、選択ゲート線SGSとして使用される。導電体層22は、例えばタングステン(W)又はモリブデン(Mo)を含む。
導電体層22の上方に、絶縁体層34及び導電体層23が交互に積層される。導電体層23は、例えばXY平面に沿って広がった板状に形成される。積層された複数の導電体層23は、半導体基板20側から順に、それぞれワード線WL0~WL7として使用される。導電体層23は、例えばタングステン(W)又はモリブデン(Mo)を含む。絶縁体層34は、例えば、酸化シリコンを含む。
最上層の導電体層23の上方に、絶縁体層35が設けられる。絶縁体層35は、例えば、酸化シリコンを含む。絶縁体層35の上に、導電体層24が設けられる。導電体層24は、例えばXY平面に沿って広がった板状に形成される。導電体層24は、選択ゲート線SGDとして使用される。導電体層24は、例えばタングステン(W)又はモリブデン(Mo)を含む。
導電体層24の上に、絶縁体層36が設けられる。絶縁体層36は、例えば、酸化シリコンを含む。絶縁体層36の上に、導電体層25が設けられる。導電体層25は、例えばY方向に延伸したライン状に形成される。導電体層25は、ビット線BLとして使用される。図示せぬ領域において、複数の導電体層25は、X方向に沿って並ぶ。導電体層25は、例えば銅(Cu)を含む。
導電体層25の上に、絶縁体層37が設けられる。絶縁体層37は、例えば、酸化シリコンを含む。絶縁体層37は、メモリセルアレイ10と、ロウデコーダモジュール15及びセンスアンプモジュール16とを接続するための配線等を含む。例えば、絶縁体層37は、導電体層44及び45を含み得る。絶縁体層37の詳細については後述される。
複数のメモリピラーMPの各々は、Z方向に沿って延伸し、絶縁体層33~35、及び導電体層22~24を貫通する。メモリピラーMPの上端は、絶縁体層36に含まれる。メモリピラーMPの底部は、導電体層21に含まれる。
メモリピラーMPの各々は、例えば、コア部材50、半導体層51、積層膜52を含む。コア部材50は、Z方向に延伸し、メモリピラーMPの中央部に設けられる。例えば、コア部材50の上端は、導電体層24が設けられた層よりも上層に含まれる。コア部材50の下端は、導電体層21に達している。コア部材50は、例えば酸化シリコン等の絶縁体を含む。
半導体層51は、例えばコア部材50の周囲を覆っている。例えば半導体層51の一部は、メモリピラーMPの側面を介して、導電体層21に接触している。半導体層51は、例えばシリコンを含む。
積層膜52は、半導体層51と導電体層21とが接触する部分を除いて、半導体層51の側面及び底面を覆っている。積層膜52の詳細は、図6を参照して後述される。
以上で説明されたメモリピラーMPの構造では、メモリピラーMPと導電体層22とが交差する部分が、選択トランジスタSTSとして機能する。メモリピラーMPと1つの導電体層23とが交差する部分が、1つのメモリセルトランジスタMTとして機能する。メモリピラーMPと導電体層24とが交差する部分が、選択トランジスタSTDとして機能する。
部材SLTは、例えばXZ平面に沿って設けられた部分を有し、導電体層22~24及び絶縁体層をY方向に分割する。部材SLT内のコンタクトLIは、部材SLTに沿って設けられる。コンタクトLIの上端は、絶縁体層36と接触する。コンタクトLIの下端は、導電体層21と接触する。コンタクトLIは、例えばソース線SLの一部として使用される。スペーサSPは、少なくともコンタクトLIと導電体層22~24との間に設けられる。コンタクトLIと、導電体層22~24との間は、スペーサSPによって離隔及び絶縁されている。尚、部材SLTは、コンタクトLIが設けられず、部材SLTの全体に亘って絶縁体が埋め込まれた構造を有していてもよい。
部材SHEは、例えばXZ平面に沿って設けられ、少なくとも導電体層24をY方向に分割している。部材SHEの上端は、絶縁体層36と接触する。部材SHEの下端は、絶縁体層35と接触する。部材SHEは、例えば酸化シリコン等の絶縁体を含む。部材SHEの上端と部材SLTの上端とは、揃っていてもよいし、揃っていなくてもよい。また、部材SHEの上端とメモリピラーMPの上端とは、揃っていてもよいし、揃っていなくてもよい。
メモリピラーMP内の半導体層51の上面に、柱状のコンタクトCVが設けられる。図示された領域には、6本のメモリピラーMPのうち、2本のメモリピラーMPに接続されたコンタクトCVが表示されている。当該領域において、部材SHEと重ならない且つコンタクトCVが接続されていないメモリピラーMPには、図示されない領域においてコンタクトCVが接続される。
コンタクトCVの上面には、1個の導電体層25、すなわち1つのビット線BLが接触している。1つの導電体層25には、部材SLT及びSHEによって区切られた空間のそれぞれにおいて、1つのコンタクトCVが接続される。つまり、導電体層25の各々には、隣り合う部材SLT及びSHEの間に設けられたメモリピラーMPと、隣り合う2つの部材SHEの間に設けられたメモリピラーMPとが電気的に接続される。
絶縁体層30の内部の構造について述べる。前述の通り、絶縁体層30は、導電体層40~43及びコンタクトC0~C2を含み得る。導電体層40は、ゲート絶縁膜を介して、半導体基板20の上に設けられる。導電体層40は、メモリセルアレイ10の下に設けられたトランジスタのゲート電極として機能する。複数のコンタクトC0は、導電体層40の上と、半導体基板20の上とのそれぞれに設けられる。半導体基板20の上に設けられたコンタクトC0は、半導体基板20に設けられた不純物拡散領域(図示せず)に接続される。コンタクトC0の上に、導電体層41が設けられる。導電体層41の上に、コンタクトC1が設けられる。コンタクトC1の上に、導電体層42が設けられる。導電体層42の上に、コンタクトC2が設けられる。コンタクトC2の上に、導電体層43が設けられる。導電体層40~43及びコンタクトC0~C2のそれぞれは、例えばタングステンのような金属を含む。
絶縁体層37の内部の構造について述べる。前述の通り、絶縁体層37は、導電体層44及び45を含み得る。導電体層44は、導電体層25よりも上層且つ導電体層25から離れて設けられる。導電体層45は、導電体層44よりも上層且つ導電体層44から離れて設けられる。導電体層44及び45のそれぞれは、例えばタングステンのような金属を含む。
以下では、導電体層41、42及び43が設けられた配線層のことは、それぞれ“D0”、“D1”及び“D2”と称される場合がある。導電体層25、44及び45が設けられた配線層のことは、それぞれ“M0”、“M1”及び“M2”と称される場合がある。
図6は、第1実施形態に係る半導体記憶装置1におけるメモリピラーMPの断面構造の一例を示し、図5のVI-VI線に沿った断面図である。より具体的には、図6は、半導体基板20の表面に平行且つ導電体層23を含む層におけるメモリピラーMPの断面構造を示している。図6に示されるように、積層膜52は、例えばトンネル絶縁膜53、絶縁膜54、及びブロック絶縁膜55を含む。
導電体層23を含む断面において、コア部材50は、メモリピラーMPの中央部に設けられる。半導体層51は、コア部材50の側面を囲っている。トンネル絶縁膜53は、半導体層51の側面を囲っている。絶縁膜54は、トンネル絶縁膜53の側面を囲っている。ブロック絶縁膜55は、絶縁膜54の側面を囲っている。導電体層23は、ブロック絶縁膜55の側面を囲っている。トンネル絶縁膜53及びブロック絶縁膜55の各々は、例えば酸化シリコンを含む。絶縁膜54は、例えば窒化シリコンを含む。
以上で説明された各メモリピラーMPにおいて、半導体層51は、メモリセルトランジスタMT0~MT7並びに選択トランジスタSTD及びSTSのそれぞれのチャネル(電流経路)として使用される。絶縁膜54は、メモリセルトランジスタMTの電荷蓄積層として使用される。半導体記憶装置1は、メモリセルトランジスタMT0~MT7並びに選択トランジスタSTD及びSTSをオンさせることによって、ビット線BLとコンタクトLIとの間でメモリピラーMPを介した電流を流すことができる。これにより、メモリピラーMPの各々は、1つのNANDストリングNSとして機能し得る。
[1-1-5]クラックストッパKS1及びKS3の構造
図7及び図8は、第1実施形態に係る半導体記憶装置1の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図7及び図8は、封止部材ESn及びESp並びにクラックストッパKS1及びKS3の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図7及び図8は、図3に示された第1実施形態に係る半導体記憶装置1の平面レイアウトと同じ領域を示す。図7及び図8のそれぞれは、Z軸上で相違する座標の層について示す。図7は、例えば絶縁体層36を含む層における構造の一例を示す。図8は、例えば絶縁体層30においてコンタクトC0を含む層における構造の一例を示す。図7及び図8に示される領域の断面の構造の一部は、図9を参照して後述される。図7及び図8のハッチングは、視覚を通じた理解の促進の目的でのみ付されており、ハッチングを付された構成要素とハッチングのパターンによって示される材料とは無関係である。
図7及び図8は、第1実施形態に係る半導体記憶装置1の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図7及び図8は、封止部材ESn及びESp並びにクラックストッパKS1及びKS3の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図7及び図8は、図3に示された第1実施形態に係る半導体記憶装置1の平面レイアウトと同じ領域を示す。図7及び図8のそれぞれは、Z軸上で相違する座標の層について示す。図7は、例えば絶縁体層36を含む層における構造の一例を示す。図8は、例えば絶縁体層30においてコンタクトC0を含む層における構造の一例を示す。図7及び図8に示される領域の断面の構造の一部は、図9を参照して後述される。図7及び図8のハッチングは、視覚を通じた理解の促進の目的でのみ付されており、ハッチングを付された構成要素とハッチングのパターンによって示される材料とは無関係である。
図7に示されるように、半導体記憶装置1の絶縁体層36を含む層は、壁領域WRにおいて封止部材ESn及びESpを含む。図8に示されるように、半導体記憶装置1のコンタクトC0を含む層は、壁領域WRにおいて封止部材ESn及びESpを含む。
図7及び図8に示されるように、封止部材ESn及びESpのそれぞれは、壁領域WRにおいて、コア領域CRの外周を囲むように四角環状に設けられる。封止部材ESpは、封止部材ESnの外周を囲み、且つ封止部材ESnから離れている。封止部材ESn及びESpのそれぞれは、図9を参照して後述されるように、絶縁体層36及び30においてZ方向に延伸する。
封止部材ESnは、壁領域WRの内外で発生した正電荷を、半導体基板20に逃がすことが可能な構造体である。封止部材ESpは、壁領域WRの内外で発生した負電荷を、半導体基板20に逃がすことが可能な構造体である。
また、封止部材ESn及びESpのそれぞれは、壁領域WRの外側からコア領域CRに水分等が浸透することを抑制し得る。封止部材ESn及びESpのそれぞれは、半導体記憶装置1の層間絶縁膜(例えばテトラエトキシシラン(TEOS))で発生する応力を抑制し得る。また、封止部材ESn及びESpのそれぞれは、クラックストッパKS1と同様に、半導体記憶装置1の内側へのクラックの伸展を抑制するストッパとしても使用され得る。封止部材ESn及びESpのそれぞれは、“エッジシール”や、“クラックストッパ”等と呼ばれても良い。
図7に示されるように、半導体記憶装置1の絶縁体層36を含む層は、端部領域ERにおいてクラックストッパKS1を含む。図8に示されるように、半導体記憶装置1のコンタクトC0を含む層は、端部領域ERにおいてクラックストッパKS1及びKS3を含む。
図7に示されるように、クラックストッパKS1は、絶縁体層36を含む層の端部領域ERにおいて、壁領域WRの外周を囲むように四角環状に設けられる。
図8に示されるように、クラックストッパKS1及びKS3のそれぞれは、コンタクトC0を含む層の端部領域ERにおいて、壁領域WRの外周を囲むように四角環状に設けられる。クラックストッパKS3は、クラックストッパKS1の外周を囲み、且つクラックストッパKS1から離れている。
詳細は後述されるが、クラックストッパKS1は、Z方向に延伸しつつ、屈曲した構造を有している。屈曲した部分は、例えば絶縁体層30を含む層に含まれる。クラックストッパKS1は、図8に示されるように、屈曲した部分も含めて、壁領域WRの外周を囲むように四角環状に設けられる。クラックストッパKS3は、例えば絶縁体層30に含まれる。絶縁体層36は、例えばクラックストッパKS3を含まない。例えば、クラックストッパKS3のZ軸に沿った上方には、クラックストッパKS1の一部が位置する。
クラックストッパKS1は、クラックの伸展を抑制するストッパとして機能することが可能な構造体である。すなわち、クラックストッパKS1は、ダイシング工程において半導体記憶装置1が形成されたチップの周辺部分に亀裂が発生した際に、半導体記憶装置1の内側に亀裂が到達することを抑制し得る。
また、クラックストッパKS1は、端部領域ERの外側からコア領域CRに水分等が浸透することを抑制し得る。クラックストッパKS1は、半導体記憶装置1の層間絶縁膜で発生する応力を抑制し得る。クラックストッパKS1は、“エッジシール”や、“封止部材”等と呼ばれてもよい。
半導体記憶装置1は、端部領域ERにおいてクラックストッパKS2及びKS4を更に有していてもよい。クラックストッパKS2及びKS4を有する例については、変形例等で後述される。
図9は、第1実施形態に係る半導体記憶装置1のコア領域CR、壁領域WR、及び端部領域ERにおける断面構造の一例を示す、図7及び図8のIX-IX線に沿った断面図である。図9に示されるように、半導体記憶装置1は、壁領域WR及び端部領域ERにおいて積層体SLP及び表面保護膜39をさらに含む。半導体記憶装置1は、壁領域WRにおいて、封止部材ESn及びESpを含む。半導体記憶装置1は、端部領域ERにおいて、クラックストッパKS1を含む。半導体記憶装置1は、端部領域ERにおいて、クラックストッパKS3を含んでいてもよい。
積層体SLPは、絶縁体層32の上に積層される。積層体SLPは、ソース線SLの形成に使用される積層構造である。積層体SLPは、ソース線SLと略同じ高さに設けられる。積層体SLPと導電体層21とは、電気的に接続され、連続的に設けられる部分を有する。積層体SLPは、例えばリンがドープされたシリコンを含む。積層体SLPは、例えば、コア領域CR、壁領域WR、及び端部領域ERの全面に設けられる。コア領域CR内の積層体SLPは導電体層21を含み、ソース線SLとして機能する。尚、積層体SLPは、少なくともコア領域CR内に設けられていればよい。コア領域CR以外に設けられた積層体SLPは、半導体記憶装置1の製造工程において活用され得る。壁領域WR及び端部領域ERの積層体SLPの上方には、絶縁体層36が設けられる。
表面保護膜39は、絶縁体層37の上方に設けられる。表面保護膜39は、クラックストッパKS1の上端の上方よりも内側において、外部との接続端子が設けられる領域以外に設けられる。言い換えると、表面保護膜39は、絶縁体層36を含む層の端部領域ERにおいてクラックストッパKS1を形成するコンタクトC3Vの上方の領域には設けられていない。図5においては図示が省略されていたが、表面保護膜39はコア領域CR内の絶縁体層37の上方にも設けられるものの、表面保護膜39は、少なくともコンタクトC3Vよりもコア領域CRから離れたコンタクトC3Vの外側の領域の上方の位置には設けられていない。表面保護膜39は、水分や塵等から半導体記憶装置1を保護する。表面保護膜39は、例えばポリイミド等の樹脂材料を含む。
封止部材ESn及びESpのそれぞれは、Z方向に延伸する。封止部材ESn及びESpのそれぞれは、絶縁体層30~32、積層体SLP、絶縁体層36、及び絶縁体層37の一部を分断する。封止部材ESn及びESpのそれぞれは、導電体層90~95、並びにコンタクトC0W、C1W、C2W、C3W、V0W、及びV1Wを含む。半導体基板20は、壁領域WRにおいて、N型不純物拡散領域NP、及びP型不純物拡散領域PPを含む。
封止部材ESnは、N型不純物拡散領域NPの上に設けられる。まずN型不純物拡散領域NPの上に、コンタクトC0Wを介して導電体層90が設けられる。導電体層90の上に、コンタクトC1Wを介して導電体層91が設けられる。導電体層91の上に、コンタクトC2Wを介して導電体層92が設けられる。導電体層92の上に、コンタクトC3Wを介して導電体層93が設けられる。導電体層93の上に、コンタクトV0Wを介して導電体層94が設けられる。導電体層94の上に、コンタクトV1Wを介して導電体層95が設けられる。
導電体層90、91、92、93、94、及び95は、それぞれ配線層D0、D1、D2、M0、M1、及びM2に含まれる。コンタクトC0W、C1W、C2W、及びC3Wと導電体層90、91、及び92の組は、絶縁体層30~32、積層体SLP、並びに絶縁体層36を分断する。コンタクトV0W及びV1Wと導電体層93、94及び95の組は、絶縁体層37の一部を分断する。コンタクトC3Wの側面に、スペーサSPが設けられる。スペーサSPは設けられていてもよいし、いなくてもよい。
封止部材ESpは、P型不純物拡散領域PPの上に設けられる。まずP型不純物拡散領域PPの上に、コンタクトC0Wを介して導電体層90が設けられる。封止部材ESpのコンタクトC0Wが設けられる位置は、封止部材ESnのコンタクトC0Wが設けられた位置よりも、コア領域CRから離れている。導電体層90よりも上の構造は封止部材ESnと同様であるため、説明は省略される。
図示されない領域において、コンタクトC0W、C1W、C2W、C3W、V0W及びV1W、並びに導電体層90~95の組は、Y方向に延伸した部分を有している。また、コンタクトC0W、C1W、C2W、C3W、V0W及びV1W、並びに導電体層90~95の組は、X方向に延伸した部分も有している。これにより、コンタクトC0W、C1W、C2W、C3W、V0W及びV1W、並びに導電体層90~95の組は、例えば、XY平面視(上面視)において、四角環状に設けられ、コア領域CRを囲っている。コンタクトC0W、C1W、C2W、C3W、V0W及びV1W、並びに導電体層90~95のそれぞれは、例えばタングステンのような金属を含む。スペーサSPは、例えばシリコン酸化膜である。封止部材ESn及びESpのそれぞれは、コア領域CRと半導体記憶装置1の外縁との間の壁とみなされ得る。封止部材ESn及びESpのコンタクトC3Wの各々は、XY平面視において、例えば距離NN1離れている。言い換えると、IX-IX線に沿った断面において、すなわちYZ平面視において、封止部材ESn及びESpのコンタクトC3Wの各々は、Y方向に距離NN1離れている。
尚、封止部材ESnは、少なくともN型不純物拡散領域NPに接続されていれば良い。N型不純物拡散領域NPは、放電経路として十分な領域を有していれば、必ずしも四角環状に設けられていなくても良い。N型不純物拡散領域NPは、例えば半導体基板20のP型ウェル領域に形成される。同様に、封止部材ESpは、少なくともP型不純物拡散領域PPに接続されていれば良い。P型不純物拡散領域PPは、放電経路として十分な領域を有していれば、必ずしも四角環状に設けられていなくても良い。P型不純物拡散領域PPは、例えば半導体基板20のP型ウェル領域に形成される。
クラックストッパKS1は、Z方向に延伸しつつ、屈曲した構造を有する。クラックストッパKS1は、絶縁体層30~32、積層体SLP、及び絶縁体層36を分断する。
クラックストッパKS1は、導電体層70~72及びコンタクトC0V~C3Vを含む。まず半導体基板20の上に、コンタクトC0Vを介して導電体層70が設けられる。導電体層70の上に、コンタクトC1Vを介して導電体層71が設けられる。導電体層71のXY平面視における幅は、導電体層70と比較してコア領域CRから離れる方向に広く形成されている。言い換えると、IX-IX線に沿った断面において、導電体層71のY方向における長さは、導電体層70と比較して長く、+Y方向(コア領域CRから離れる方向)に延伸している。
導電体層71の上に、コンタクトC2Vを介して導電体層72が設けられる。導電体層72の上に、コンタクトC3Vが設けられる。コンタクトC2V及びC3Vが設けられる位置は、コンタクトC0V及びC1Vが設けられた位置よりも、コア領域CRから離れている。コンタクトC2V及びC3Vと、コンタクトC0V及びC1Vとは、例えば距離NN2離れている。言い換えると、IX-IX線に沿った断面において、コンタクトC2V及びC3Vは、コンタクトC0V及びC1Vと、+Y方向に距離NN2離れている。距離NN1と距離NN2とは、略同じ長さであってもよい。このように、クラックストッパKS1は、絶縁体層30において屈曲している。
導電体層70、71、及び72は、それぞれ配線層D0、D1、及びD2に含まれる。コンタクトC0V及びC1Vと導電体層70及び71との組は、絶縁体層30を途中まで分断する。また、コンタクトC3V及びC2Vと導電体層71及び72との組は、絶縁体層30の一部、絶縁体層31及び32、積層体SLP、並びに絶縁体層36を分断する。コンタクトC3Vの側面に、スペーサSPが設けられる。スペーサSPは設けられていてもいなくてもよく、詳細については、変形例にて後述される。
図示されない領域において、導電体層70~72及びコンタクトC0V~C3Vの組は、Y方向に延伸した部分を有している。また、導電体層70~72及びコンタクトC0V~C3Vの組は、X方向に延伸した部分も有している。これにより、導電体層70~72及びコンタクトC0V~C3Vの組は、例えば、XY平面視において、四角環状に設けられ、コア領域CRを囲っている。導電体層70~72及びコンタクトC0V~C3Vのそれぞれは、例えばタングステンのような金属を含む。スペーサSPは、例えばシリコン酸化膜である。クラックストッパKS1は、コア領域CRとカーフ領域KRとの間の壁とみなされ得る。
クラックストッパKS3は、Z方向に延伸する。クラックストッパKS3は、例えば絶縁体層30の一部を分断する。
クラックストッパKS3は、導電体層110及びコンタクトC0Tを含む。半導体基板20の上に、コンタクトC0Tを介して導電体層110が設けられる。
コンタクトC0Tが設けられる位置は、コンタクトC0Vが設けられた位置よりも、コア領域CRから離れている。コンタクトC0Tと、コンタクトC0Vとは、例えば距離NN5離れている。言い換えると、IX-IX線に沿った断面において、コンタクトC0Tは、コンタクトC0Vと、+Y方向に距離NN5離れている。距離NN5は、距離NN1及び(又は)距離NN2と略同じ長さであってもよい。すなわち、コンタクトC0TのZ軸に沿った上方には、コンタクトC3Vが位置していてもよい。
導電体層110は、配線層D0に含まれる。導電体層110及びコンタクトC0Tの組は、絶縁体層30の一部を分断する。
図示されない領域において、導電体層110及びコンタクトC0Tの組は、Y方向に延伸した部分を有している。また、導電体層110及びコンタクトC0Tの組は、X方向に延伸した部分も有している。これにより、導電体層110及びコンタクトC0Tの組は、例えば、XY平面視において、四角環状に設けられ、コア領域CRを囲っている。導電体層110及びコンタクトC0Tのそれぞれは、例えばタングステンのような金属を含む。
クラックストッパKS3は、上述された構造以外の構造を有していてもよい。それらの一例については変形例にて後述される。
半導体基板20は、端部領域ERにおいて、素子分離領域STIを含んでいてもよい。素子分離領域STIは、例えば半導体基板20の上面(表面近傍)の内、コンタクトC0V及びC0Tが接していない領域に設けられる。端部領域ERに含まれる素子分離領域STIは、1つであっても複数であってもよい。
例えば、素子分離領域STIは、コンタクトC0Vが接している部分とコンタクトC0Tが接している部分との間の領域に設けられる。言い換えると、例えば、素子分離領域STIは、コンタクトC3Vの下方とコンタクトC0Vとの間の領域の下方且つ基板の上面を含む領域に設けられる。例えば、素子分離領域STIは、コンタクトC0Tが接している部分よりもコア領域CRから離れた領域に設けられる。このとき、素子分離領域STIが設けられた領域は、半導体基板20の外縁を含んでいてもよい。
図示されない領域において、素子分離領域STIは、Y方向に延伸した部分を有している。また、素子分離領域STIは、X方向に延伸した部分も有している。これにより、素子分離領域STIは、例えば、XY平面視において、四角環状に設けられ、コア領域CRを囲っている。また、素子分離領域STIは、例えば、XY平面視において、四角環状に沿って離散的に設けられていてもよい。このような素子分離領域STIは、XY平面視において、離散的な四角環状にコア領域CRを囲っている。素子分離領域STIには、例えば、酸化シリコンが用いられる。
以上で述べられた図9を参照した記述は、図8のIX-IX線に沿った断面について記載されている。図8のX-X線に沿った断面は、図9のX軸をY軸に、Y軸をX軸に変更したものと同様の図面となる。X-X線に沿った断面の詳細についても、上記の図9を参照して説明された記述におけるX軸をY軸に、Y軸をX軸に変更したものと同様である。
[1-2]半導体記憶装置1の製造方法
以下に、第1実施形態に係る半導体記憶装置1における製造工程の内、ダイシングに関する工程の一例について説明する。以下に説明される工程は、ステルスダイシングが使用される例に基づく。ブレードダイシングが使用される例については、変形例で後述される。
以下に、第1実施形態に係る半導体記憶装置1における製造工程の内、ダイシングに関する工程の一例について説明する。以下に説明される工程は、ステルスダイシングが使用される例に基づく。ブレードダイシングが使用される例については、変形例で後述される。
まず、ダイシングが行われる前の半導体記憶装置1の構造について、図10~図12を参照して説明される。図10及び図11は、ダイシングが行われる前の半導体記憶装置1の平面レイアウトを示している。図10及び図11は、図7及び図8に示された封止部材ESn及びESp並びにクラックストッパKS1及びKS3の平面レイアウトを含んだ領域を示す。図10及び図11は、それぞれ図7及び図8とZ軸において同じ座標の層について示す。
図10及び図11に示されるように、製造途中の半導体記憶装置1はカーフ領域KRを更に含む。カーフ領域KRは、端部領域ERの外周を囲むように設けられた四角環状の領域である。例えばウエハ上に複数形成された半導体記憶装置1において、カーフ領域KRは、隣接する半導体記憶装置1の間に配置されている。カーフ領域KRには、例えば半導体記憶装置1の製造時に使用されるアライメントマークや、ガードリング等が設けられる。カーフ領域KR内の構造体は、ダイシング工程によって除去されてもよい。
図10に示されるように、クラックストッパKS1よりも内側の構造については、図7を参照して説明された内容と同様であるため、説明は省略される。図10に示されるように、半導体記憶装置1の絶縁体層36を含む層は、端部領域ERにおいてクラックストッパKS2を更に含む。
クラックストッパKS2は、絶縁体層36を含む層の端部領域ERにおいて、クラックストッパKS1の外周を囲むように四角環状に設けられる。クラックストッパKS2は、クラックストッパKS1から離れている。
図11に示されるように、クラックストッパKS3よりも内側の構造については、図8を参照して説明された内容と同様であるため、説明は省略される。図11に示されるように、半導体記憶装置1のコンタクトC0を含む層は、端部領域ERにおいてクラックストッパKS2及びKS4を更に含む。
クラックストッパKS2及びKS4のそれぞれは、コンタクトC0を含む層の端部領域ERにおいて、クラックストッパKS3の外周を囲むように四角環状に設けられる。クラックストッパKS4は、クラックストッパKS3の外周を囲み、且つクラックストッパKS3から離れている。クラックストッパKS2は、クラックストッパKS4の外周を囲み、且つクラックストッパKS4から離れている。
詳細は後述されるが、クラックストッパKS2は、Z方向に延伸しつつ、屈曲した構造を有している。屈曲した部分は、例えば絶縁体層30を含む層に含まれる。クラックストッパKS2は、図11に示されるように、屈曲した部分も含めて、壁領域WRの外周を囲むように四角環状に設けられる。クラックストッパKS4は、クラックストッパKS3と同様に、絶縁体層30に含まれる。絶縁体層36は、例えばクラックストッパKS4を含まない。例えば、クラックストッパKS4のZ軸に沿った上方には、クラックストッパKS2の一部が位置する。
クラックストッパKS2は、クラックストッパKS1と同様に、クラックの伸展を抑制するストッパとして機能することが可能な構造体である。また、クラックストッパKS2は、半導体記憶装置1の層間絶縁膜で発生する応力を抑制し得る。クラックストッパKS2は、“エッジシール”や、“封止部材”等と呼ばれてもよい。
図12は、図10及び図11のXII-XII線に沿った断面図である。すなわち、図12は、ダイシングが行われる前の半導体記憶装置1の断面構造を示している。図12に示されるように、クラックストッパKS1及びKS3よりもコア領域CR側の構造については、図9を参照して説明された内容と同様であるため、説明は省略される。
クラックストッパKS2は、Z方向に延伸しつつ、屈曲した構造を有する。クラックストッパKS2は、XY平面視においてクラックストッパKS1よりも、コア領域CRから離れている。クラックストッパKS2は、絶縁体層30~32、積層体SLP、及び絶縁体層36を分断する。
クラックストッパKS2は、導電体層80~82及びコンタクトC0U~C3Uを含む。まず半導体基板20の上に、コンタクトC0Uを介して導電体層80が設けられる。コンタクトC0Uが設けられる位置は、コンタクトC0Vが設けられた位置よりも、コア領域CRから距離NNQ離れている。導電体層80の上に、コンタクトC1Uを介して導電体層81が設けられる。導電体層81のXY平面視における幅は、導電体層80と比較してコア領域CRに近づく方向に広く形成されている。言い換えると、XII-XII線に沿った断面において、導電体層81のY方向における長さは、導電体層80と比較して長く、-Y方向(コア領域CRに近づく方向)に延伸している。
導電体層81の上に、コンタクトC2Uを介して導電体層82が設けられる。導電体層82の上に、コンタクトC3Uが設けられる。コンタクトC2U及びC3Uが設けられる位置は、コンタクトC0U及びC1Uが設けられた位置よりも、コア領域CRに近い。コンタクトC3Uが設けられる位置は、コンタクトC3Vが設けられた位置よりも、コア領域CRから離れている。コンタクトC2U及びC3Uと、コンタクトC0U及びC1Uとは、例えば距離NN3離れている。コンタクトC3Uと、コンタクトC3Vとは、例えば距離NN4離れている。
言い換えると、XII-XII線に沿った断面において、コンタクトC2U及びC3Uは、コンタクトC0U及びC1Uと、-Y方向に距離NN3離れている。XII-XII線に沿った断面において、コンタクトC3Uは、コンタクトC3Vと、+Y方向に距離NN4離れている。距離NN3及び距離NN4は、距離NN1、距離NN2、及び(又は)距離NN5と略同じ長さであってもよい。このように、クラックストッパKS2は、絶縁体層30において屈曲している。
導電体層80、81、及び82は、それぞれ配線層D0、D1、及びD2に含まれる。コンタクトC0U及びC1Uと導電体層80及び81との組は、絶縁体層30を途中まで分断する。また、コンタクトC3U及びC2Uと導電体層81及び82との組は、絶縁体層30の一部、絶縁体層31及び32、積層体SLP、並びに絶縁体層36を分断する。コンタクトC3Uの側面に、スペーサSPが設けられる。スペーサSPは設けられていてもよいし、いなくてもよい。
図示されない領域において、導電体層80~82及びコンタクトC0U~C3Uの組は、Y方向に延伸した部分を有している。また、導電体層80~82及びコンタクトC0U~C3Uの組は、X方向に延伸した部分も有している。これにより、導電体層80~82及びコンタクトC0U~C3Uの組は、例えば、XY平面視において、四角環状に設けられ、コア領域CRを囲っている。導電体層80~82及びコンタクトC0U~C3Uのそれぞれは、例えばタングステンのような金属を含む。スペーサSPは、例えばシリコン酸化膜である。クラックストッパKS2は、コア領域CRとカーフ領域KRとの間の壁とみなされ得る。
コンタクトC3W、コンタクトC3V、及びコンタクトC3Uは、一括で形成され得る。このため、コンタクトC3W、コンタクトC3V、及びコンタクトC3Uの高さは略揃っている。言い換えると、コンタクトC3Wの上面と、コンタクトC3Vの上面と、コンタクトC3Uの上面とは、高さが略等しい。
コンタクトC0VとコンタクトC0Uとの距離NNQは、コンタクトC3VとコンタクトC3Uとの距離NN4よりも大きい。すなわち、クラックストッパKS1とクラックストッパKS2との間の距離は、Z軸に沿った下方において広い部分を有し、上方において狭い部分を有する。
クラックストッパKS4は、Z方向に延伸する。クラックストッパKS4は、例えば絶縁体層30の一部を分断する。クラックストッパKS4は、導電体層120及びコンタクトC0Sを含む。半導体基板20の上に、コンタクトC0Sを介して導電体層120が設けられる。クラックストッパKS4は、XY平面視においてクラックストッパKS2とクラックストッパKS3との間に位置する。
コンタクトC0Sが設けられる位置は、コンタクトC0Tが設けられた位置よりも、コア領域CRから離れている。コンタクトC0Sが設けられる位置は、コンタクトC0Uが設けられた位置よりも、コア領域CRに近い。すなわち、コンタクトC0U、C0S、C0T、及びC0Vが設けられた位置は、この順でよりコア領域CRから離れている。コンタクトC0Sと、コンタクトC0Uとは、例えば距離NN6離れている。コンタクトC0Sと、コンタクトC0Tとは、例えば距離NN7離れている。
XII-XII線に沿った断面において、コンタクトC0Sは、コンタクトC0Uと、-Y方向に距離NN6離れている。XII-XII線に沿った断面において、コンタクトC0Sは、コンタクトC0Tと、+Y方向に距離NN7離れている。距離NN6及び距離NN7は、距離NN1、距離NN2、距離NN3、距離NN4、及び(又は)距離NN5と略同じ長さであってもよい。すなわち、コンタクトC0SのZ軸に沿った上方には、コンタクトC3Uが位置していてもよい。クラックストッパKS3及びKS4の各々は、コンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間の領域の下方には位置しない。
導電体層120は、配線層D0に含まれる。導電体層120及びコンタクトC0Sの組は、絶縁体層30の一部を分断する。
図示されない領域において、導電体層120及びコンタクトC0Sの組は、Y方向に延伸した部分を有している。また、導電体層120及びコンタクトC0Sの組は、X方向に延伸した部分も有している。これにより、導電体層120及びコンタクトC0Sの組は、例えば、XY平面視において、四角環状に設けられ、コア領域CRを囲っている。導電体層120及びコンタクトC0Sのそれぞれは、例えばタングステンのような金属を含む。
コンタクトC0W、C0V、C0U、C0T、及びC0Sは、一括で形成され得る。このため、コンタクトC0W、C0V、C0U、C0T、及びC0Sの高さは略揃っていてもよい。言い換えると、コンタクトC0W、C0V、C0U、C0T、及びC0Sの上面は、高さが略等しい。
クラックストッパKS3及びKS4は、上述された構造以外の構造を有していてもよい。それらの一例については変形例にて後述される。
素子分離領域STIは、例えば半導体基板20の上面(表面近傍)の内、コンタクトC0U及びC0Sが接していない領域に更に設けられていてもよい。例えば、素子分離領域STIは、コンタクトC0Tが接している部分とC0Sが接している部分との間の領域に設けられる。すなわち、素子分離領域STIは、コンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間の領域の下方に設けられてもよい。例えば、素子分離領域STIは、コンタクトC0Sが接している部分とC0Uが接している部分との間の領域に設けられる。
図10~図12を参照して説明された、ダイシングが行われる前の半導体記憶装置1がダイシングされることにより、半導体記憶装置1が製造される。以下に、半導体記憶装置1におけるステルスダイシングの工程の一例について述べる。
まず、半導体基板20における、コンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間の領域の下方にダイシングに用いるレーザーを照射する。レーザーが照射された場所は、ステルスダイシングの起点となる。
次に、半導体記憶装置1を含むウエハに引っ張り応力等を加えることで、レーザーが照射された場所近傍から亀裂が発生する。発生した亀裂は、Z軸に沿った上方に伸展し、絶縁体層30~32、積層体SLP、絶縁体層36、及び絶縁体層37を分割することで、ウエハを分割する。分割されたウエハの内、コア領域CRを含む部分が半導体記憶装置1となる。
亀裂は、理想的には、コンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間の領域を通過する。このとき、半導体記憶装置1は、図9を参照して説明された構造となる。すなわち、亀裂が理想的に伸展した場合、半導体記憶装置1は、クラックストッパKS1及びKS3を有し、クラックストッパKS2及びKS4並びにカーフ領域KRを有しない。
半導体記憶装置1は、ダイシングの方法、又は亀裂の伸展する方向によっては、クラックストッパKS2又はKS4若しくはカーフ領域KRを有する場合がある。この場合については、変形例で後述される。
[1-3]第1実施形態の利点(効果)
以上で説明された第1実施形態に係る半導体記憶装置1によれば、半導体記憶装置1の歩留まりを向上させることができる。以下では、第1実施形態に係る半導体記憶装置1の詳細な効果について説明される。
以上で説明された第1実施形態に係る半導体記憶装置1によれば、半導体記憶装置1の歩留まりを向上させることができる。以下では、第1実施形態に係る半導体記憶装置1の詳細な効果について説明される。
半導体記憶装置のダイシングには、ブレードダイシングだけでなく、ステルスダイシングを使用したいという要請がある。ステルスダイシングは、ブレードダイシングと比較して、ダイシングの際に発生した亀裂がX方向及び(又は)Y方向に伸展しやすい場合がある。亀裂が大きく伸展した場合、コア領域CRを損傷し得る。このため、より亀裂によるコア領域CRの損傷を抑制可能なクラックストッパが望まれる。
ここで、図13を参照して、第1実施形態の比較例に係る半導体記憶装置1について説明する。第1実施形態の比較例に係る半導体記憶装置1並びにクラックストッパKS1及びKS2は、半導体記憶装置1r並びにクラックストッパKS1r及びKS2rとそれぞれ称される場合がある。図13は、第1実施形態の比較例に係る半導体記憶装置1rにおける断面構造の一例を示す。図13では、図9と同じ領域における端部領域ERが抽出して示される。
半導体記憶装置1rは、主に、クラックストッパKS3及びKS4を有しないことと、クラックストッパKS1r及びKS2rの形状とにおいて、第1実施形態に係る半導体記憶装置1(図9)と異なる。
クラックストッパKS1r及びKS2rのそれぞれは、Z方向に延伸する。クラックストッパKS1r及びKS2rのそれぞれは、クラックストッパKS1及びKS2と異なり、Z方向において大きく屈曲していない。クラックストッパKS1r及びKS2rのそれぞれは、絶縁体層30~32、積層体SLP、及び絶縁体層36を分断する。
クラックストッパKS1rは、導電体層70r~72r及びコンタクトC0Vr~C3Vrを含む。まず半導体基板20の上に、コンタクトC0Vrを介して導電体層70rが設けられる。導電体層70rの上に、コンタクトC1Vrを介して導電体層71rが設けられる。導電体層71rの上に、コンタクトC2Vrを介して導電体層72rが設けられる。導電体層72rの上に、コンタクトC3Vrが設けられる。
導電体層71rのXY平面視における幅は、導電体層70r及び72rと略同じである。言い換えると、図13に表示された断面において、導電体層71rのY方向における長さは、導電体層70r及び72rと略同じである。略同じとは、製造上の誤差を含む。コンタクトC2Vr及びC3Vrが設けられる位置は、コンタクトC0Vr及びC1Vrが設けられた位置のZ軸に沿った上方である。
図示されない領域において、導電体層70r~72r及びコンタクトC0Vr~C3Vrの組は、Y方向に延伸した部分を有している。また、導電体層70r~72r及びコンタクトC0Vr~C3Vrの組は、X方向に延伸した部分も有している。これにより、導電体層70r~72r及びコンタクトC0Vr~C3Vrの組は、例えば四角環状に設けられ、コア領域CRを囲っている。
その他の材料等については、クラックストッパKS1rは、クラックストッパKS1と同様であるため、説明は省略される。
クラックストッパKS2rは、XY平面視においてクラックストッパKS1rよりも、コア領域CRから離れて設けられる。クラックストッパKS2rは、導電体層80r~82r及びコンタクトC0Ur~C3Urを含む。コンタクトC0Urが設けられる位置は、コンタクトC0Vrが設けられた位置よりも、コア領域CRから離れている。導電体層80r~82r及びコンタクトC0Ur~C3Urの構造は、それぞれ導電体層70r~72r及びコンタクトC0Vr~C3Vrの構造と同様であるため、説明は省略される。
半導体記憶装置1rにおいて、コンタクトC0VrとコンタクトC0Urとの距離NNQ’は、コンタクトC3VrとコンタクトC3Urとの距離NN4’と略等しい。すなわち、クラックストッパKS1rとクラックストッパKS2rとの間の距離は、Z軸に沿った下方においても上方においても略同じである。距離NNQ’及び距離NN4’は、例えば距離NN4と略同じ長さである。
ステルスダイシングを行うとき、半導体基板20で発生した亀裂は、+Z方向へ伸展し、絶縁体層30~32、積層体SLP、絶縁体層36、及び絶縁体層37を分割することで、ウエハを分割する。このとき、亀裂がX方向及び(又は)Y方向に大きく逸れて伸展してしまうと、コア領域CRを損傷し得る。ここで亀裂がX方向及び(又は)Y方向に伸展することを防ぐために、第1実施形態の比較例に係る半導体記憶装置1rは、クラックストッパKS1r及びクラックストッパKS2rを有している。
クラックストッパKS1r及びクラックストッパKS2rは、例えば亀裂01のように、クラックストッパKS1rとクラックストッパKS2rとの間の領域に発生した亀裂を、Z方向に誘導する。亀裂01は、クラックストッパKS1r及びクラックストッパKS2rによってZ方向に誘導されるため、X方向及び(又は)Y方向に伸展しづらくなる。
しかしながら、クラックストッパKS1r及びクラックストッパKS2rは、例えば亀裂02のように、クラックストッパKS1rよりもコア領域CRに近い領域に発生したり逸れたりした亀裂についてはZ方向に誘導することが難しい場合がある。亀裂02は、クラックストッパKS1r及びクラックストッパKS2rによってZ方向に誘導できない場合、コア領域CRに向かって伸展し得る。
これに対して、第1実施形態に係る半導体記憶装置1は、亀裂の誘導を効果的に行えるように、クラックストッパKS1及びKS2の形状が設計されている。図14は、第1実施形態に係る半導体記憶装置1における断面構造の一例を示す。図14は、図13と同じ領域を示す。前述の通り、半導体記憶装置1において、コンタクトC0VとコンタクトC0Uとの距離NNQは、コンタクトC3VとコンタクトC3Uとの距離NN4よりも大きい。また、クラックストッパKS1とクラックストッパKS2との間の距離は、Z軸に沿った下方において広い部分を有し、上方において狭い部分を有する。
すなわち、距離NNQは、距離NNQ’よりも大きい。このため、絶縁体層30の半導体基板20近傍におけるクラックストッパKS1及びKS2の間の領域は、クラックストッパKS1r及びKS2rの間の領域よりも広い。半導体基板20近傍におけるクラックストッパKS1及びKS2の間の領域が広いことにより、クラックストッパKS1r及びKS2rの間には伸展できなかった亀裂(例えば亀裂02)も、クラックストッパKS1及びKS2の間であれば伸展できる場合がある。
図14に示されるように、亀裂02は、距離NNQが距離NNQ’よりも大きいことにより、クラックストッパKS1及びKS2の間の領域に伸展する。亀裂02は、クラックストッパKS1とクラックストッパKS2によってZ方向に誘導される。このため、亀裂02は、亀裂01と同様に、X方向及び(又は)Y方向に伸展しづらくなる。
このように、第1実施形態に係る半導体記憶装置1におけるクラックストッパKS1及びKS2は、比較例に係る半導体記憶装置1rにおけるクラックストッパKS1r及びKS2rよりも効果的に亀裂をZ方向へ誘導し得る。すなわち、クラックストッパKS1及びKS2は、クラックストッパKS1r及びKS2rよりも効果的に亀裂によるコア領域CRの損傷を抑制し得る。
また、第1実施形態に係る半導体記憶装置1は、クラックストッパKS3及びKS4を有することで、さらに効果的に亀裂をZ方向へ誘導し得る。例えば亀裂02のように、クラックストッパKS1に近い領域に亀裂が伸展した場合、クラックストッパKS3が有る場合の方が、クラックストッパKS3が無い場合と比べてスムーズに亀裂をZ方向及びコンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間へ誘導し得る。このように、第1実施形態に係る半導体記憶装置1は、クラックストッパKS1及びKS2を有するだけでも亀裂をZ方向へ誘導し得るが、クラックストッパKS3及びKS4を有することで、さらに効果的に亀裂をZ方向へ誘導し得る。
また、第1実施形態に係る半導体記憶装置1は、素子分離領域STIを有することで、さらに効果的に亀裂をZ方向へ誘導し得る。図9及び図12を参照して前述された通り、素子分離領域STIは、例えば、コンタクトC0Vが接している部分とC0Tが接している部分との間の領域、コンタクトC0Tが接している部分とC0Sが接している部分との間の領域、及び(又は)コンタクトC0Sが接している部分とC0Uが接している部分との間の領域に設けられる。
このように、第1実施形態に係る半導体記憶装置1は、素子分離領域STIを部分的に設けることで、素子分離領域STIが設けられた部分に亀裂を誘導することができる。半導体基板20で発生した亀裂は、半導体基板20中を絶縁体層30に向かって伸展するとき、素子分離領域STIが設けられていない領域よりも素子分離領域STIが設けられている領域に誘導され易くなる。このため、第1実施形態に係る半導体記憶装置1は、クラックストッパKS1~KS4同士の間の領域の下方に素子分離領域STIを設けることで、亀裂を効果的にコンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間へ誘導し得る。すなわち、第1実施形態に係る半導体記憶装置1は、さらに効果的に亀裂をZ方向へ誘導し得る。
また、例えば、比較例に係る半導体記憶装置1rにおいて、表面保護膜39rは、コンタクトC3VrとコンタクトC3Urとの間の領域の上方を覆うように形成されている場合がある。これに対して、第1実施形態に係る半導体記憶装置1において、表面保護膜39は、コンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間の領域の上方には設けられていない。表面保護膜39がコンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間の領域の上方に設けられていないことにより、第1実施形態に係る半導体記憶装置1は、半導体記憶装置1rと比較して、亀裂をコンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間の領域の上方に誘導し易くなる。これは、表面保護膜39が設けられていない場所の方が、表面保護膜39が設けられている場所よりも亀裂が表面まで突き抜け易いためである。
[2]第1実施形態の変形例
上述された第1実施形態に係る半導体記憶装置1では、クラックストッパKS1とクラックストッパKS2との間に、クラックストッパKS3及びKS4を有する例について示された。言い換えると、半導体記憶装置1は、クラックストッパKS1とクラックストッパKS2との間に、クラックストッパKS3又はKS4に相当する構造を2本有する例について示された。しかしながら、半導体記憶装置1が有するクラックストッパKS3又はKS4に相当する構造は、任意の個数に設計され得る。すなわち、半導体記憶装置1は、クラックストッパKS3又はKS4に相当する構造を1本有していてもよく、4本有していてもよく、又は有していなくてもよい。半導体記憶装置1は、クラックストッパKS3又はKS4に相当する構造を多く有していた方が、半導体基板20で発生した亀裂を効果的にZ方向へ誘導し得る。亀裂を効果的に誘導するために、クラックストッパKS3又はKS4に相当する構造の各々は、コンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間の領域の下方には位置しない。
上述された第1実施形態に係る半導体記憶装置1では、クラックストッパKS1とクラックストッパKS2との間に、クラックストッパKS3及びKS4を有する例について示された。言い換えると、半導体記憶装置1は、クラックストッパKS1とクラックストッパKS2との間に、クラックストッパKS3又はKS4に相当する構造を2本有する例について示された。しかしながら、半導体記憶装置1が有するクラックストッパKS3又はKS4に相当する構造は、任意の個数に設計され得る。すなわち、半導体記憶装置1は、クラックストッパKS3又はKS4に相当する構造を1本有していてもよく、4本有していてもよく、又は有していなくてもよい。半導体記憶装置1は、クラックストッパKS3又はKS4に相当する構造を多く有していた方が、半導体基板20で発生した亀裂を効果的にZ方向へ誘導し得る。亀裂を効果的に誘導するために、クラックストッパKS3又はKS4に相当する構造の各々は、コンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間の領域の下方には位置しない。
第1実施形態に係る半導体記憶装置1におけるクラックストッパKS1及びKS2を含んだ端部領域ERの構造は、上述された構造に限定されない。図15は、第1実施形態の第1変形例に係る半導体記憶装置1において、例えばダイシングが行われる前の断面構造の一例を示す。
図15に示されるように、例えば、第1変形例に係る半導体記憶装置1においては、クラックストッパKS1の一部に相当する構造を複数有していてもよい。例えば、クラックストッパKS1の一部に相当する構造として、コンタクトC3Vが複数本設けられていてもよい。2本目以降のコンタクトC3Vは、1本目のコンタクトC3Vよりもコア領域CRに近い領域に設けられる。第1変形例に係る半導体記憶装置1は、コンタクトC3Vを複数有することで、クラックストッパKS1よりもコア領域CRに近い領域に逸れて伸展してしまった亀裂をZ方向に誘導し得る。
同様に、第1変形例に係る半導体記憶装置1においては、クラックストッパKS2の一部に相当する構造を複数有していてもよい。例えば、クラックストッパKS2の一部に相当する構造として、コンタクトC3Uが複数本設けられていてもよい。2本目以降のコンタクトC3Uは、1本目のコンタクトC3Uよりもコア領域CRから離れた領域に設けられる。第1変形例に係る半導体記憶装置1は、コンタクトC3Uを複数有することで、クラックストッパKS2よりもコア領域CRから離れた領域に逸れて伸展してしまった亀裂をZ方向に誘導し得る。
更に、第1変形例に係る半導体記憶装置1は、コンタクトC3V及び(又は)C3Uを複数本設けることで、製造上のばらつきによる不都合を補い得る。すなわち、クラックストッパKS1及びKS2の外側にコンタクトC3V及び(又は)C3Uを設けることで、製造上のばらつきを伴うことなく設計した形状通りに中央側のコンタクトC3VとコンタクトC3Uを形成することができ、クラックストッパKS1及びKS2によってより確実に亀裂をZ方向に誘導し得る。
また、図15に示されるように、第1変形例に係る半導体記憶装置1において、クラックストッパKS1は、コンタクトC0VとコンタクトC1Vとの間において、距離NN2を有していてもよい。すなわち、第1変形例に係る半導体記憶装置1において、クラックストッパKS1は、以下のような構造を有していてもよい。
コンタクトC0Vの上部に設けられた導電体層70のXY平面視における幅は、導電体層71及び72と比較してコア領域CRに近づく方向に広く形成されている。導電体層70の上に、コンタクトC1Vを介して導電体層71が設けられる。導電体層71の上に、コンタクトC2Vを介して導電体層72が設けられる。導電体層72の上に、コンタクトC3Vが設けられる。コンタクトC1V、C2V、及びC3Vが設けられる位置は、コンタクトC0Vが設けられた位置よりも、コア領域CRから離れている。
同様に、第1変形例に係る半導体記憶装置1において、クラックストッパKS2は、コンタクトC0UとコンタクトC1Uとの間において、距離NN3を有していてもよい。すなわち、第1変形例に係る半導体記憶装置1において、クラックストッパKS2は、以下のような構造を有していてもよい。
コンタクトC0Uの上部に設けられた導電体層80のXY平面視における幅は、導電体層81及び82と比較してコア領域CRから離れる方向に広く形成されている。導電体層80の上に、コンタクトC1Uを介して導電体層81が設けられる。導電体層81の上に、コンタクトC2Uを介して導電体層82が設けられる。導電体層82の上に、コンタクトC3Uが設けられる。コンタクトC1U、C2U、及びC3Uが設けられる位置は、コンタクトC0Uが設けられた位置よりも、コア領域CRに近い。
また、第1実施形態の第1変形例に係る半導体記憶装置1における端部領域ERは、絶縁体層30の内部において下記のような構造を有していてもよい。例えば、図9においては図示が省略されていたが、端部領域ERの絶縁体層30は、コア領域CRの絶縁体層30と同様に、導電体層40及びゲート絶縁膜を含み得る。端部領域ERにおける導電体層40及びゲート絶縁膜は、コア領域CRの導電体層40及びゲート絶縁膜との区別のために、それぞれ導電体層40V及びゲート絶縁膜30Vと称される場合がある。
図15に示されるように、導電体層40と同様に、導電体層40Vは、ゲート絶縁膜30Vを介して、半導体基板20の上に設けられる。このとき導電体層40Vは、半導体基板20の上方の全面に設けられるのではなく、部分的に設けられている。導電体層40Vは、コンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間の領域の下方において設けられていない。言い換えると、導電体層40Vが設けられていない領域の上方は、コンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間の領域を含む。導電体層40Vは、コンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間の領域の下方において隙間を有している。導電体層40Vが設けられていない領域には、例えば、酸化シリコンが埋め込まれている。
図示されない領域において、導電体層40Vが設けられていない領域は、Y方向に延伸した部分を有していてもよい。また、導電体層40Vが設けられていない領域は、X方向に延伸した部分を有していてもよい。これにより、導電体層40Vが設けられていない領域は、例えば、XY平面視において、四角環状に沿って離散的に設けられる。このような導電体層40Vが設けられていない領域は、離散的な四角環状にコア領域CRを囲っている。
このように、第1実施形態の第1変形例に係る半導体記憶装置1は、導電体層40Vに隙間を設けることで、隙間を設けた部分に亀裂を誘導することができる。半導体基板20で発生した亀裂は、絶縁体層30に伸展するとき、導電体層40Vが設けられた領域よりも導電体層40Vが設けられていない領域(隙間が設けられた領域)に誘導され易くなる。このため、第1実施形態の第1変形例に係る半導体記憶装置1は、コンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間の領域の下方には導電体層40Vを設けないことで、亀裂を効果的にコンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間へ誘導し得る。すなわち、第1実施形態の第1変形例に係る半導体記憶装置1は、さらに効果的に亀裂をZ方向へ誘導し得る。
また、第1実施形態の第1変形例に係る半導体記憶装置1において、端部領域ERは、図示せぬ表面保護膜39から露出した絶縁体層37の上面にトレンチSTVを有していてもよい。すなわち、図15に示されるように、絶縁体層37は、コンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間の領域の上方にトレンチSTVを有していてもよい。言い換えると、トレンチSTVが形成されている部分における絶縁体層37の+Z方向における高さは、その他の部分における絶縁体層37の+Z方向における高さよりも低い。
第1実施形態の第1変形例に係る半導体記憶装置1は、絶縁体層37にトレンチSTVを設けることで、トレンチSTVを設けた部分に亀裂を誘導できる。絶縁体層37に伸展した亀裂は、絶縁体層37において、トレンチSTVが無い部分よりもトレンチSTVがある部分に誘導され易くなる。このため、コンタクトC3VとコンタクトC3Uとの間の領域の上方にトレンチSTVを設けることで、第1実施形態の第1変形例に係る半導体記憶装置1は、亀裂をさらに効果的にZ方向へ誘導し得る。
図示されない領域において、トレンチSTVは、Y方向に延伸した部分を有している。また、トレンチSTVは、X方向に延伸した部分も有している。これにより、トレンチSTVは、例えば、XY平面視において、四角環状に設けられ、コア領域CRを囲っている。また、トレンチSTVは、例えば、XY平面視において、四角環状に沿って離散的に設けられていてもよい。このようなトレンチSTVは、XY平面視において、離散的な四角環状にコア領域CRを囲っている。
また、上述された第1実施形態では、コンタクトC3U、C3V、及びC3Wの側面に、スペーサSPが設けられた例について説明されたが、封止部材ESn及びESp並びにクラックストッパKS1及びKS2の構造はこれに限定されない。コンタクトC3U、C3V、及びC3Wの側面には、スペーサSPは設けられていてもよいし、いなくてもよい。
例えば、コア領域CRに設けられるコンタクトは、積層体SLPと絶縁させるために、側面にスペーサSPを有している。製造の都合上、コンタクトC3U、C3V、及びC3Wは、コア領域CRに設けられるコンタクトと同じ工程で作成され、このため、側面にスペーサSPを有する場合がある。これに対し、図15においては、例えばコンタクトC3U及びC3Vがコア領域CRのコンタクトとは独立して形成されて、コンタクトC3U及びC3Vの側面にスペーサSPが設けられていない例を示す。
また、第1実施形態の第2変形例に係る半導体記憶装置1において、ダイシングにはブレードダイシングが用いられていてもよい。図16及び図17は、第1実施形態の第2変形例に係る半導体記憶装置1の平面レイアウト及び断面構造をそれぞれ示している。図17は、図16のXVII-XVII線に沿った断面図である。図16及び図17は、ブレードダイシングが用いられた場合における半導体記憶装置1の平面レイアウト及び断面構造をそれぞれ示している。図16は、図3に示された領域を含んだ領域を示す。図17は、図9に示された領域を含んだ領域を示す。図17は、図12に示された領域の一部を含んだ領域を示す。
ステルスダイシングと同様に、図10~図12を参照して説明された、ダイシングが行われる前の半導体記憶装置1がブレードダイシングされることにより、第2変形例に係る半導体記憶装置1が製造される。ブレードダイシングは、例えば図10~図12を参照して示されたカーフ領域KRにおいて半導体記憶装置1の切断が行われる。
ブレードダイシングは、上部からブレードによってダイシングが行われる。このため、亀裂は、半導体記憶装置1の上方を起点としてZ軸に沿った下方に伸展し、ウエハを分割する。亀裂は、理想的には、カーフ領域KR内を通過する。
このとき、第2変形例に係る半導体記憶装置1は、図16及び図17に示されるように、カーフ領域KRが半導体記憶装置1の最外周となる。すなわち、第2変形例に係る半導体記憶装置1は、クラックストッパKS1~KS4を有する。
クラックストッパKS1~KS4は、ブレードダイシングを行う場合であっても、第1実施形態と同様の効果を発揮する。ブレードダイシングのように、例えばカーフ領域KRにおける上部からダイシングが行われる場合でも、例えば応力等に起因して、半導体基板20の近傍に亀裂が生じる場合がある。半導体基板20の近傍に亀裂が生じた場合、クラックストッパKS1及びKS2は、発生した亀裂がコア領域CRを損傷することを抑制し得る。
このように、第2変形例に係る半導体記憶装置1は、ダイシングの方法、又は亀裂の伸展する方向によっては、クラックストッパKS2又はKS4若しくはカーフ領域KRを有する場合がある。このような場合、第2変形例に係る半導体記憶装置1は、図16及び図17を参照して述べられたように、カーフ領域KRが半導体記憶装置1の最外周となる。又は、第2変形例に係る半導体記憶装置1は、端部領域ERが半導体記憶装置1の最外周となる場合がある。
[3]第2実施形態
以下、第2実施形態に係る半導体記憶装置1について説明される。以下、第2実施形態の半導体記憶装置1は、半導体記憶装置1bと称される場合がある。また、第2実施形態における封止部材ESn及びESpは、それぞれ封止部材ESnb及びESpbと称される場合がある。また、第2実施形態におけるクラックストッパKS1~KS4は、それぞれクラックストッパKS1b~KS4bと称される場合がある。
以下、第2実施形態に係る半導体記憶装置1について説明される。以下、第2実施形態の半導体記憶装置1は、半導体記憶装置1bと称される場合がある。また、第2実施形態における封止部材ESn及びESpは、それぞれ封止部材ESnb及びESpbと称される場合がある。また、第2実施形態におけるクラックストッパKS1~KS4は、それぞれクラックストッパKS1b~KS4bと称される場合がある。
半導体記憶装置1bは、主に、配線層D2よりも上の構造において、第1実施形態に係る半導体記憶装置1(図9)と異なる。半導体記憶装置1bは、Z軸に沿って半導体基板20から絶縁体層30までに相当する構造と、絶縁体層30よりも上層の構造とを別々に形成し、形成後に貼り合わせるという方法で製造される。このような製造方法が用いられた構造であっても、第1実施形態で説明されたクラックストッパの構造を適用することができる。すなわち、第1実施形態と同様に、第2実施形態に係る半導体記憶装置1bのクラックストッパKS1bとクラックストッパKS2bとの間の距離は、Z軸に沿った下方において広い部分を有し、上方において狭い部分を有する。以下、第1実施形態から新たに加えられた特徴について主に記述される。
[3-1]構成(構造)
以下、第2実施形態の半導体記憶装置1bにおける配線層D2より上の構造について主に記述される。
以下、第2実施形態の半導体記憶装置1bにおける配線層D2より上の構造について主に記述される。
図18は、第2実施形態に係る半導体記憶装置1bにおける断面構造の一例を示す。図18は、第1実施形態における図9と同じ領域の断面を示す。半導体記憶装置1bは、半導体記憶装置1のZ軸に沿って半導体基板20から絶縁体層30までに相当する構造と、絶縁体層37及び絶縁体層37よりもZ軸に沿って上方に位置する部分に相当する構造とが別々に形成されている。半導体記憶装置1のZ軸に沿った半導体基板20から絶縁体層30までに相当する構造は、以下ではCMOSチップCCと称される場合がある。絶縁体層37及び絶縁体層37よりもZ軸に沿って上方に位置する部分に相当する構造は、以下ではメモリチップMCと称される場合がある。
以下では、第2実施形態における第1実施形態の絶縁体層30、36、及び37、並びに表面保護膜39に相当する部分は、それぞれ絶縁体層30b、36b、及び37b、並びに表面保護膜39bと称される場合がある。半導体記憶装置1bは、メモリチップMCのCMOSチップCCとの対向面(絶縁体層37bの底面)とCMOSチップCCのメモリチップMCとの対向面(絶縁体層30bの上面)とが貼り合わされた構造を有している。絶縁体層37bの底面は、例えば絶縁体層37の上面に相当する。
図18に示されるように、半導体記憶装置1bは、メモリチップMC、CMOSチップCC、絶縁体層38、及び表面保護膜39bを含む。メモリチップMCは、絶縁体層36b及び37bを含む。CMOSチップCCは、半導体基板20及び絶縁体層30bを含む。
すなわち、半導体基板20の上に、絶縁体層30bが設けられる。絶縁体層30bの上に、絶縁体層37bが設けられる。絶縁体層37bの上に、絶縁体層36bが設けられる。絶縁体層36bの上に、絶縁体層38が設けられる。言い換えると、メモリチップMCの上に、絶縁体層38が設けられる。絶縁体層36bは、例えば領域によって上面の位置が異なっていてもよい。これに伴って絶縁体層38は、例えば領域によって厚さが異なっていてもよい。絶縁体層38の上方に、表面保護膜39bが設けられる。表面保護膜39と同様に、表面保護膜39bは、クラックストッパKS1bの上端の上方よりも内側において、外部との接続端子が設けられる領域以外に設けられる。
半導体基板20及び絶縁体層30b内の配線層D2以下の構造は、第1実施形態における半導体基板20及び絶縁体層30内の配線層D2以下の構造と同様であるため、詳細な説明は省略される。
絶縁体層30bの上面を含んだ層(配線層D2よりも上方に位置する)は、貼り合わせ層D3と称される場合がある。絶縁体層30bは貼り合わせ層D3において、複数の貼り合わせパッドを有する。貼り合わせパッドは、接合金属と呼ばれてもよい。
絶縁体層37bの内部における配線層M0~配線層M2の構造は、第1実施形態における絶縁体層37の内部における配線層M0~配線層M2の構造をZ軸において上下を反転させた構造と同様であるため、詳細な説明は省略される。
絶縁体層37bの底面を含んだ層(配線層M2よりも下方に位置する)は、貼り合わせ層M3と称される場合がある。絶縁体層37bは貼り合わせ層D3において、複数の貼り合わせパッドを有する。貼り合わせ層M3内の複数の貼り合わせパッドは、貼り合わせ層D3内の複数の貼り合わせパッドとそれぞれ重なって配置される。
絶縁体層36bの内部の構造は、第1実施形態における絶縁体層36の内部の構造をZ軸において上下を反転させた構造と同様であるため、詳細な説明は省略される。図示が省略されているが、絶縁体層36bは、第1実施形態と同様に、壁領域WR及び端部領域ERにおいてソース線SLの形成に使用される積層構造を含んでいてもよい。
半導体記憶装置1bに設けられた複数の貼り合わせパッドのうち、絶縁体層37b及び絶縁体層30bの間(すなわちメモリチップMC及びCMOSチップCCの間)で対向している2つの貼り合わせパッドは、貼り合わされている。これにより、メモリチップMC内の回路とCMOSチップCC内の回路との間が、電気的に接続される。メモリチップMC及びCMOSチップCC間で対向する2つの貼り合わせパッドの組は、境界を有していてもよいし、一体化していてもよい。例えば、図示が省略されているが、コア領域CR内の貼り合わせパッドは、関連付けられたビット線BLに接続される。
封止部材ESnb及びESpbのそれぞれは、封止部材ESn及びESpと同様に、Z方向に延伸する。封止部材ESpbは、XY平面視において封止部材ESnbよりも、コア領域CRから離れている。封止部材ESnb及びESpbのそれぞれは、絶縁体層30b、37b、及び36bを分断する。封止部材ESn及びESpのそれぞれは、導電体層90b~97b、並びにコンタクトC0Wb~C2Wb、C3W-1、C3W-2、及びV0Wb~V2Wbを含む。
半導体記憶装置1bにおける半導体基板20及び絶縁体層30b内の配線層D2以下の構造は、第1実施形態の半導体記憶装置1における半導体基板20及び絶縁体層30内の配線層D2以下の構造と同様である。封止部材ESnb及びESpbにおける導電体層90b~92b及びコンタクトC0Wb~C2Wbは、それぞれ封止部材ESnb及びESpbにおける導電体層90~92及びコンタクトC0W~C2Wと同様である。このため、導電体層90b~92b及びコンタクトC0Wb~C2Wbについて、以下に説明される点以外の点については、それぞれ導電体層90~92及びコンタクトC0W~C2Wについての説明が当てはまるとともに詳細な説明は省略される。
封止部材ESnb及びESpbにおいて、導電体層92bの上に、コンタクトC3W-1を介して導電体層97bが設けられる。導電体層97bは、貼り合わせパッドとして使用される。導電体層97bの上に、導電体層96bが設けられる。導電体層96bは、CMOSチップCCの界面に接し、貼り合わせパッドとして使用される。導電体層96bの上に、コンタクトV2Wbを介して導電体層95bが設けられる。導電体層95bの上に、コンタクトV1Wbを介して導電体層94bが設けられる。導電体層94bの上に、コンタクトV0Wbを介して導電体層93bが設けられる。導電体層93bの上に、コンタクトC3W-2が設けられる。このように、封止部材ESnb及びESpbは、Z軸に沿って延伸している。導電体層96bは、導電体層97bの直上ではなく、Y方向及び(又は)X方向においてずれて設けられる場合がある。この場合については、変形例で後述される。
導電体層97b、96b、95b、94b、及び93bは、それぞれ貼り合わせ層D3及びM3、配線層M2、M1、及びM0に含まれる。コンタクトV2Wb、V1Wb、及びV0Wb並びに導電体層96b、95b、94b、及び93bの組は、絶縁体層37bを分断する。また、コンタクトC3W-2は、絶縁体層36bを分断する。コンタクトC3W-2の上面は、導電体層21の下面の高さの位置に少なくとも達する。コンタクトC3W-2の側面に、スペーサSPが設けられる。スペーサSPは設けられていてもよいし、いなくてもよい。
図示されない領域において、導電体層90b~97b、並びにコンタクトC0Wb~C2Wb、C3W-1、C3W-2、及びV0Wb~V2Wbの組は、Y方向に延伸した部分を有している。また、導電体層90b~97b、並びにコンタクトC0Wb~C2Wb、C3W-1、C3W-2、及びV0Wb~V2Wbの組は、X方向に延伸した部分も有している。これにより、導電体層90b~97b、並びにコンタクトC0Wb~C2Wb、C3W-1、C3W-2、及びV0Wb~V2Wbの組は、例えば四角環状に設けられ、コア領域CRを囲っている。導電体層93b~95b並びにコンタクトV0Wb~V2Wb、C3W-1、及びC3W-2のそれぞれは、例えばタングステンや銅のような金属を含む。導電体層96b及び97bは、例えば銅を含む。スペーサSPは、例えばシリコン酸化膜である。封止部材ESnb及びESpbのそれぞれは、コア領域CRと半導体記憶装置1bの外縁との間の壁とみなされ得る。
封止部材ESnb及びESpbのコンタクトC3W-2の各々は、XY平面視において、例えば距離NN1b離れている。言い換えると、図18において、すなわちYZ平面視において、封止部材ESnb及びESpbのコンタクトC3W-2の各々は、Y方向に距離NN1b離れている。
クラックストッパKS1bは、クラックストッパKS1及びKS2と同様に、Z方向に延伸しつつ、屈曲した構造を有する。クラックストッパKS1bは、絶縁体層30b、37b、及び36bを分断する。
クラックストッパKS1bは、導電体層70b~72b及び73~77、並びにコンタクトC0Vb~C2Vb、C3Vb-1、C3Vb-2、及びV0V~V2Vを含む。
半導体記憶装置1bにおける半導体基板20及び絶縁体層30b内の配線層D2以下の構造は、第1実施形態の半導体記憶装置1における半導体基板20及び絶縁体層30内の配線層D2以下の構造と同様である。クラックストッパKS1bにおける導電体層70b~72b及びコンタクトC0Vb~C2Vbは、それぞれクラックストッパKS1における導電体層70~72及びコンタクトC0V~C2Vと同様である。このため、導電体層70b~72b及びコンタクトC0Vb~C2Vbについて、以下に説明される点以外の点については、それぞれ導電体層70~72及びコンタクトC0V~C2Vについての説明が当てはまるとともに詳細な説明は省略される。ここで、第2実施形態における距離NN2は、第1実施形態における距離NN2との区別のために、距離NN2bと称される場合がある。
クラックストッパKS1bにおいて、導電体層72bの上に、コンタクトC3Vb-1を介して導電体層77が設けられる。導電体層77は、貼り合わせパッドとして使用される。導電体層77の上に、導電体層76が設けられる。導電体層76は、CMOSチップCCの界面に接し、貼り合わせパッドとして使用される。導電体層76の上に、コンタクトV2Vを介して導電体層75が設けられる。導電体層75の上に、コンタクトV1Vを介して導電体層74が設けられる。導電体層74の上に、コンタクトV0Vを介して導電体層73が設けられる。導電体層73の上に、コンタクトC3Vb-2が設けられる。このように、クラックストッパKS1bは、絶縁体層30bにおいて屈曲し、その他の部分ではZ方向に延伸している。
導電体層77、76、75、74、及び73は、それぞれ貼り合わせ層D3及びM3、配線層M2、M1、及びM0に含まれる。コンタクトV2V、V1V、及びV0V並びに導電体層76、75、74、及び73の組は、絶縁体層37bを分断する。また、コンタクトC3Vb-2は、絶縁体層36bを分断する。コンタクトC3Vb-2の上面は、導電体層21の下面の高さの位置に少なくとも達する。コンタクトC3Vb-2の側面に、スペーサSPが設けられる。スペーサSPは設けられていてもよいし、いなくてもよい。
図示されない領域において、導電体層70b~72b及び73~77、並びにコンタクトC0Vb~C2Vb、C3Vb-1、C3Vb-2、及びV0V~V2Vの組は、Y方向に延伸した部分を有している。また、導電体層70b~72b及び73~77、並びにコンタクトC0Vb~C2Vb、C3Vb-1、C3Vb-2、及びV0V~V2Vの組は、X方向に延伸した部分も有している。これにより、導電体層70b~72b及び73~77、並びにコンタクトC0Vb~C2Vb、C3Vb-1、C3Vb-2、及びV0V~V2Vの組は、例えば、XY平面視において、四角環状に設けられ、コア領域CRを囲っている。導電体層73~75並びにコンタクトV0V~V2V、C3Vb-1、及びC3Vb-2のそれぞれは、例えばタングステンや銅のような金属を含む。導電体層76及び77は、例えば銅を含む。クラックストッパKS1bは、例えば導電体層76より上層及び導電体層77より下層に、それぞれタングステンを含んだ構造を有する。スペーサSPは、例えばシリコン酸化膜である。クラックストッパKS1bは、コア領域CRとカーフ領域KRとの間の壁とみなされ得る。
半導体記憶装置1と同様に、半導体記憶装置1bは、端部領域ERにおいて、クラックストッパKS3bを含んでいてもよい。クラックストッパKS3bは、Z方向に延伸する。クラックストッパKS3bは、例えば絶縁体層30bの一部を分断する。
クラックストッパKS3bは、導電体層110b及びコンタクトC0Tbを含む。クラックストッパKS3bにおける導電体層110b及びコンタクトC0Tbは、それぞれクラックストッパKS3における導電体層110及びコンタクトC0Tと同様である。このため、導電体層110b及びコンタクトC0Tbについて、それぞれ導電体層110及びコンタクトC0Tについての説明が当てはまるとともに詳細な説明は省略される。ここで、第2実施形態の距離NN5は、距離NN5bと称される場合がある。
[3-2]半導体記憶装置1の製造方法
以下に、第2実施形態に係る半導体記憶装置1bにおける製造工程の内、ダイシングに関する工程の一例について説明する。以下に説明される工程は、第1実施形態と同様に、ステルスダイシングが使用される例に基づく。
以下に、第2実施形態に係る半導体記憶装置1bにおける製造工程の内、ダイシングに関する工程の一例について説明する。以下に説明される工程は、第1実施形態と同様に、ステルスダイシングが使用される例に基づく。
ダイシングが行われる前の半導体記憶装置1の平面レイアウトについては、第1実施形態における図10及び図11と同様であるため、説明は省略される。
ダイシングが行われる前の半導体記憶装置1bの構造について、図19を参照して説明される。図19は、ダイシングが行われる前の半導体記憶装置1bの断面構造を示している。図19に示されるように、クラックストッパKS1b及びKS3bよりもコア領域CR側の構造については、図18を参照して説明された内容と同様であるため、説明は省略される。製造途中の半導体記憶装置1bは、端部領域ERにおいて、クラックストッパKS2bを更に含む。製造途中の半導体記憶装置1bは、端部領域ERにおいて、クラックストッパKS4bを更に含んでいてもよい。
半導体基板20及び絶縁体層30b内の配線層D2以下の構造は、第1実施形態における半導体基板20及び絶縁体層30内の配線層D2以下の構造と同様であるため、詳細な説明は省略される。
クラックストッパKS2bは、クラックストッパKS2と同様に、Z方向に延伸しつつ、屈曲した構造を有する。クラックストッパKS2bは、XY平面視においてクラックストッパKS1bよりも、コア領域CRから離れている。クラックストッパKS2bは、絶縁体層30b、37b、及び36bを分断する。
クラックストッパKS2bは、導電体層80b~82b及び83~87、並びにコンタクトC0Ub~C2Ub、C3Ub-1、C3Ub-2、及びV0U~V2Uを含む。
クラックストッパKS2bにおける導電体層80b~82b及びコンタクトC0Ub~C2Ubは、それぞれクラックストッパKS2における導電体層80~82及びコンタクトC0U~C2Uと同様である。このため、導電体層80b~82b及びコンタクトC0Ub~C2Ubについて、以下に説明される点以外の点については、それぞれ導電体層80~82及びコンタクトC0U~C2Uについての説明が当てはまるとともに詳細な説明は省略される。ここで、第2実施形態における距離NN3及びNNQは、それぞれ距離NN3b及びNNQbと称される場合がある。
クラックストッパKS2bにおいて、導電体層82bの上に、コンタクトC3Ub-1を介して導電体層87が設けられる。導電体層87は、貼り合わせパッドとして使用される。導電体層87の上に、導電体層86が設けられる。導電体層86は、CMOSチップCCの界面に接し、貼り合わせパッドとして使用される。導電体層86の上に、コンタクトV2Uを介して導電体層85が設けられる。導電体層85の上に、コンタクトV1Uを介して導電体層84が設けられる。導電体層84の上に、コンタクトV0Uを介して導電体層83が設けられる。導電体層83の上に、コンタクトC3Ub-2が設けられる。
コンタクトC3Ub-2が設けられる位置は、コンタクトC3Vb-2が設けられた位置よりも、コア領域CRから離れている。コンタクトC3Ub-2と、コンタクトC3Vb-2とは、例えば距離NN4b離れている。言い換えると、図19において、コンタクトC3Ub-2は、コンタクトC3Vb-2と、+Y方向に距離NN4b離れている。距離NN4bは、距離NN1b、距離NN2b、及び(又は)距離NN5bと略同じ長さであってもよい。このように、クラックストッパKS2bは、絶縁体層30bにおいて屈曲し、その他の部分ではZ方向に延伸している。
導電体層87、86、85、84、及び83は、それぞれ貼り合わせ層D3及びM3、配線層M2、M1、及びM0に含まれる。コンタクトV2U、V1U、及びV0U並びに導電体層86、85、84、及び83の組は、絶縁体層37bを分断する。また、コンタクトC3Ub-2は、絶縁体層36bを分断する。コンタクトC3Ub-2の上面は、導電体層21の下面の高さの位置に少なくとも達する。コンタクトC3Ub-2の側面に、スペーサSPが設けられる。スペーサSPは設けられていてもよいし、いなくてもよい。
図示されない領域において、導電体層80b~82b及び83~87、並びにコンタクトC0Ub~C2Ub、C3Ub-1、C3Ub-2、及びV0U~V2Uの組は、Y方向に延伸した部分を有している。また、導電体層80b~82b及び83~87、並びにコンタクトC0Ub~C2Ub、C3Ub-1、C3Ub-2、及びV0U~V2Uの組は、X方向に延伸した部分も有している。これにより、導電体層80b~82b及び83~87、並びにコンタクトC0Ub~C2Ub、C3Ub-1、C3Ub-2、及びV0U~V2Uの組は、例えば、XY平面視において、四角環状に設けられ、コア領域CRを囲っている。導電体層83~85並びにコンタクトV0U~V2U、C3Ub-1、及びC3Ub-2のそれぞれは、例えばタングステンや銅のような金属を含む。導電体層86及び87は、例えば銅を含む。クラックストッパKS2bは、例えば導電体層86より上層及び導電体層87より下層に、それぞれタングステンを含んだ構造を有する。スペーサSPは、例えばシリコン酸化膜である。クラックストッパKS2bは、コア領域CRとカーフ領域KRとの間の壁とみなされ得る。
コンタクトC0VbとコンタクトC0Ubとの距離NNQbは、コンタクトC3Vb-2とコンタクトC3Ub-2との距離NN4bよりも大きい。すなわち、クラックストッパKS1bとクラックストッパKS2bとの間の距離は、Z軸に沿った下方において広い部分を有し、上方において狭い部分を有する。
クラックストッパKS4bは、Z方向に延伸する。クラックストッパKS4bは、例えば絶縁体層30bの一部を分断する。クラックストッパKS4bは、XY平面視においてクラックストッパKS2bとKS3bとの間に位置する。
クラックストッパKS4bは、導電体層120b及びコンタクトC0Sbを含む。クラックストッパKS4bにおける導電体層120b及びコンタクトC0Sbは、それぞれクラックストッパKS4における導電体層120及びコンタクトC0Sと同様である。このため、導電体層120b及びコンタクトC0Sbについて、以下に説明される点以外の点については、それぞれ導電体層120及びコンタクトC0Sについての説明が当てはまるとともに詳細な説明は省略される。ここで、第2実施形態の距離NN6及びNN7は、それぞれ距離NN6b及びNN7bと称される場合がある。
図19を参照して説明された、ダイシングが行われる前の半導体記憶装置1bがダイシングされることにより、半導体記憶装置1bが製造される。以下に、半導体記憶装置1bにおけるステルスダイシングの工程の一例について説明する。
まず、半導体基板20における、コンタクトC3Vb-2とコンタクトC3Ub-2との間の領域の下方にダイシングに用いるレーザーを照射する。レーザーが照射された場所は、ステルスダイシングの起点となる。
次に、半導体記憶装置1bを含むウエハに引っ張り応力等を加えることで、レーザーが照射された場所近傍から亀裂が発生する。発生した亀裂は、Z軸に沿った上方に伸展し、絶縁体層30b、37b、36b、及び38を分割することで、ウエハを分割する。分割されたウエハの内、コア領域CRを含む部分が半導体記憶装置1bとなる。
亀裂は、理想的には、コンタクトC3Vb-2とコンタクトC3Ub-2との間の領域を通過する。このとき、半導体記憶装置1bは、図18を参照して説明された構造となる。すなわち、亀裂が理想的に伸展した場合、半導体記憶装置1bは、クラックストッパKS1b及びKS3bを有し、クラックストッパKS2b及びKS4b並びにカーフ領域KRを有しない。
半導体記憶装置1bは、ダイシングの方法、又は亀裂の伸展する方向によっては、クラックストッパKS2b又はKS4b若しくはカーフ領域KRを有していてもよい。
[3-3]第2実施形態の利点(効果)
以上で説明した第2実施形態に係る半導体記憶装置1bによれば、第1実施形態と同様に、半導体記憶装置1bの歩留まりを向上させることができる。
以上で説明した第2実施形態に係る半導体記憶装置1bによれば、第1実施形態と同様に、半導体記憶装置1bの歩留まりを向上させることができる。
まず、第1実施形態と同様に、貼り合わせ構造を有する半導体記憶装置1bのダイシングにおいても、ブレードダイシングだけでなく、ステルスダイシングを使用したいという要請がある。このため、亀裂によるコア領域CRの損傷を効果的に抑制し得るクラックストッパが望まれる。
第1実施形態と同様に、第2実施形態に係る半導体記憶装置1bは、亀裂の誘導を効果的に行えるように、クラックストッパKS1b及びKS2bの形状が設計されている。すなわち、半導体記憶装置1bにおいて、コンタクトC0VbとコンタクトC0Ubとの距離NNQbは、コンタクトC3Vb-2とコンタクトC3Ub-2との距離NN4bよりも大きい。また、クラックストッパKS1bとクラックストッパKS2bとの間の距離は、Z軸に沿った下方において広い部分を有し、上方において狭い部分を有する。
このため、第2実施形態に係る半導体記憶装置1bにおけるクラックストッパKS1b及びKS2bは、第1実施形態の比較例に係る半導体記憶装置1rにおけるクラックストッパKS1r及びKS2rのような屈曲した形状を有しない場合よりも効果的に亀裂をZ方向へ誘導し得る。すなわち、第1実施形態と同様に、クラックストッパKS1b及びKS2bは、屈曲した形状を有しない場合よりも、効果的に亀裂によるコア領域CRの損傷を抑制し得る。
また、第1実施形態と同様に、第2実施形態に係る半導体記憶装置1bは、クラックストッパKS1b及びKS2bを有するだけでも亀裂をZ方向へ誘導し得るが、クラックストッパKS3b及びKS4bを有することで、さらに効果的に亀裂をZ方向へ誘導し得る。
また、第1実施形態と同様に、第2実施形態に係る半導体記憶装置1bは、クラックストッパKS1b~KS4b同士の間の領域の下方に素子分離領域STIを設けることで、亀裂を効果的にコンタクトC3Vb-2とコンタクトC3Ub-2との間へ誘導し得る。これにより、第2実施形態に係る半導体記憶装置1bは、さらに効果的に亀裂をZ方向へ誘導し得る。
また、第1実施形態と同様に、第2実施形態に係る半導体記憶装置1bは、表面保護膜39bがコンタクトC3Vb-2とコンタクトC3Ub-2との間の領域の上方に設けられていないことにより、亀裂をコンタクトC3Vb-2とコンタクトC3Ub-2との間の領域の上方に誘導し易くなる。
[4]第2実施形態の変形例
半導体記憶装置1bにおいて、メモリチップMCとCMOSチップCCとが貼り合わされるときに、メモリチップMCの貼り合わせパッドとCMOSチップCCの貼り合わせパッドとがずれて貼り合わされる場合がある。この場合について、図20を参照して説明する。
半導体記憶装置1bにおいて、メモリチップMCとCMOSチップCCとが貼り合わされるときに、メモリチップMCの貼り合わせパッドとCMOSチップCCの貼り合わせパッドとがずれて貼り合わされる場合がある。この場合について、図20を参照して説明する。
図20は、第2実施形態の変形例に係る半導体記憶装置1bにおけるダイシングが行われる前の断面構造の一例を示す。図20は、図19と同じ領域を示す。
図20に示されるように、貼り合わせ層M3における導電体層96b、76、及び86は、それぞれ貼り合わせ層D3における導電体層97b、77、及び87の直上ではなく、-Y方向にずれて設けられている。このような構造は、例えばメモリチップMCをCMOSチップCCに貼り合わせる際に、貼り合わせる位置が-Y方向にずれた場合に生じ得る。
ずれが最大に生じた場合であっても、導電体層96b、76、及び86は、それぞれ導電体層97b、77、及び87に重なる部分を有する。すなわち、クラックストッパKS1b及びKS2b並びに封止部材ESnb及びESpbはそれぞれ連続的に設けられている。また、ずれが最大に生じた場合であっても、導電体層76及び86は、それぞれ導電体層87及び77には重ならない。
図20は、メモリチップMCが-Y方向にずれた例であるが、+Y方向、+X方向、及び-X方向にずれた場合についても同様である。このような場合、導電体層96b、76、及び86は、それぞれ導電体層97b、77、及び87の直上ではなく、Y方向及び(又は)X方向にずれて設けられる。すなわち、導電体層96b、76、及び86は、それぞれ導電体層97b、77、及び87の直上ではなく、コア領域CRから半導体基板20の最外周に向かう方向又は半導体基板20の最外周からコア領域CRに向かう方向にずれて設けられる。言い換えると、導電体層96b、76、及び86の側面の延長上に、導電体層97b、77、及び87の側面が位置しない場合がある。
また、このようなずれが生じると、例えばクラックストッパKS1bにおいて、コンタクトC3Vb-2及びV0V~V2Vは、コンタクトC3Vb-1及びC2Vbの真上には位置しないことになる。コンタクトC3Vb-2及びV0V~V2Vが、コンタクトC3Vb-1及びC2Vbの真上には位置していない場合であっても、クラックストッパKS1bは連続的に設けられ、且つ導電体層76及び86は、それぞれ導電体層87及び77には重ならない。クラックストッパKS2bについても同様である。
このため、メモリチップMCとCMOSチップCCとがY方向及び(又は)X方向にずれて設けられた場合でも、第2実施形態の効果に影響は生じない。すなわち、メモリチップMCとCMOSチップCCとがY方向及び(又は)X方向にずれて設けられた場合でも、クラックストッパKS1b及びKS2bは、半導体基板20で発生した亀裂を効果的にZ方向へ誘導し得る。
また、半導体記憶装置1bにおいて、貼り合わせパッドと一般的な配線層との区別は可能である。メモリチップMCとCMOSチップCCとの貼り合わせ工程において、導電体層96b、76、86は、それぞれ導電体層97b、77、及び87に接続される。例えば、導電体層76及び77に銅を用いると、導電体層76の銅と導電体層77の銅とが一体化して、互いの銅の境界の確認が困難となる場合がある。
このような場合であっても、例えば、図20を参照して示されたように、導電体層76と導電体層77とがY方向及び(又は)X方向にずれて設けられていることにより、貼り合わせ構造であることが確認できる。また、銅のバリアメタルの位置ずれ(側面における不連続箇所の発生)により貼り合わせ構造であることが確認できる。導電体層96b及び97bの組、並びに導電体層86及び87の組についても同様である。
さらに、導電体層96b、76、86、97b、77、及び87をダマシン法により形成する場合、それぞれの側面はテーパー形状を有する。この場合について、図21を参照して説明する。図21は、第2実施形態の変形例に係る半導体記憶装置1bにおけるダイシングが行われる前の断面構造の一例を示す。図21は、図19と同じ断面の一部を拡大した領域を示す。図21に示されるように、変形例に係る半導体記憶装置1bは、例えば、テーパー形状を有する導電体層97b、77、及び87の上部に、それぞれ逆テーパー形状の導電体層96b、76、及び86が貼り合わされる。
このため、導電体層76と導電体層77とを貼り合わせた部分におけるZ軸に沿った断面の形状は、側壁が直線状とはならず、非矩形形状となる。言い換えると、導電体層76の側面の延長上に、導電体層77の側面が位置しない場合がある。このような側面の形状の違いから、貼り合わせの位置ずれが発生していなくても、一般的な配線層との区別は可能である。導電体層96b及び97bの組、並びに導電体層86及び87の組についても同様である。
また、導電体層76と導電体層77とを貼り合わせた場合、これらを形成する各銅の底面、側面、及び上面をバリアメタルが覆う構造となる。これに対し、一般的な銅を用いた配線層では、銅の上面に銅の酸化防止機能を有する絶縁層(SiNまたはSiCN等)が設けられ、バリアメタルは設けられていない。このため、一般的な配線層との区別は可能である。
[4]その他の変形例等
第1乃至第2実施形態において、半導体記憶装置1乃至1bの構造はその他の構造であってもよい。第1実施形態の変形例における構造は、第2実施形態に対しても適用され得る。第1実施形態の変形例において示された構造は、その一部のみ、又は複数を組み合わせた構造であっても、第1実施形態及び第2実施形態に対して適用され得る。
第1乃至第2実施形態において、半導体記憶装置1乃至1bの構造はその他の構造であってもよい。第1実施形態の変形例における構造は、第2実施形態に対しても適用され得る。第1実施形態の変形例において示された構造は、その一部のみ、又は複数を組み合わせた構造であっても、第1実施形態及び第2実施形態に対して適用され得る。
本明細書において“接続”は、電気的に接続されている事を示し、例えば間に別の素子を介することを除外しない。“電気的に接続される”は、電気的に接続されたものと同様に動作することが可能であれば、絶縁体を介していてもよい。
本発明の第1乃至第2実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。第1乃至第2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、変更を行うことが出来る。第1乃至第2実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。
1~1b…半導体記憶装置、10…メモリセルアレイ、11…コマンドレジスタ、12…アドレスレジスタ、13…シーケンサ、14…ドライバモジュール、15…ロウデコーダモジュール、16…センスアンプモジュール、20…半導体基板、21~25,40~45,70~77,80~87,90~95,110,120…導電体層、30~38…絶縁体層、50…コア部材、51…半導体層、52…積層膜、53…トンネル絶縁膜、54…絶縁膜、55…ブロック絶縁膜、100…メモリコントローラ、BL0~BLm…ビット線、BLK0~BLKn…ブロック、MT0~MT7…メモリセルトランジスタ、STD,STS…選択トランジスタ、SGD0~SGD4…選択ゲート線、SU0~SU4…ストリングユニット、WL0~WL7…ワード線、SLT,SHE…部材、KS1~KS4…クラックストッパ、封止部材…ESn,ESp、C0~C2,C0S,C0T,C0U~C3U,C0V~C3V,C0W~C3W,V0U~V2U,V0V~V2V,V0W,V1W…コンタクト
Claims (5)
- 第1領域と、上面視で前記第1領域を囲う第2領域とを有する基板と、
前記第1領域内で前記基板の第1方向に沿った上方に設けられた積層体と、
前記第2領域内で前記基板上に設けられ且つ前記第1方向に延びる第1導電体と、
前記第1導電体上に設けられ、前記第1領域から前記第2領域に向かう方向に延びる第2導電体と、
前記第2導電体上に設けられ且つ前記第1方向に延び、上面が前記積層体の上面の高さの位置に少なくとも達する第3導電体と、
を備え、
前記第3導電体は、前記第1導電体よりも前記第1領域から離れて位置し、
前記第3導電体は、前記第1導電体と前記第1方向に対向せず、
前記第1導電体、前記第2導電体、及び前記第3導電体の組は、上面視で前記第1領域を囲う、
半導体記憶装置。 - 前記第1方向に延び、且つ前記第3導電体よりも前記第1領域に近く位置する第4導電体を更に備え、
前記第4導電体は、前記第2導電体及び前記第3導電体に接しておらず、前記第2導電体よりも前記第1方向に沿った上方に設けられ、上面視で前記第1領域を囲う、
請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記第3導電体の下方と前記第1導電体との間の領域の下方且つ前記基板の上面を含む領域に設けられた第1絶縁体を更に備える、
請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記第1導電体よりも前記第1領域から離れて設けられ、前記第1方向に延びる、第5導電体を更に含み、
前記第5導電体は、前記第2導電体に接しておらず、
前記第5導電体は、前記第3導電体と前記第1方向に対向し、
前記第5導電体は、上面視で前記第1領域を囲う、
請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記第2領域内で前記基板上に設けられ且つ前記第1方向に沿って延びる第6導電体と、
前記第6導電体上に設けられ、前記第2領域から前記第1領域に向かう方向に延びる第7導電体と、
前記第7導電体上に設けられ且つ前記第1方向に延び、上面が前記積層体の前記上面の高さの位置に少なくとも達し、前記第3導電体よりも前記第1領域から離れて位置する第8導電体と、
、を更に備え、
前記第6導電体は、前記第8導電体よりも前記第1領域から離れて位置し、
前記第6導電体は、前記第8導電体と前記第1方向に対向せず、
前記第6導電体、前記第7導電体、及び前記第8導電体の組は、上面視で前記第1領域を囲う、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
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