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特開2022-169431表のガラスサポートがある裏側電力供給
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022169431
(43)【公開日】2022-11-09
(54)【発明の名称】表のガラスサポートがある裏側電力供給
(51)【国際特許分類】
   H01L 25/065 20060101AFI20221101BHJP
   H01L 25/00 20060101ALI20221101BHJP
   H01L 21/822 20060101ALI20221101BHJP
   H01L 21/8234 20060101ALI20221101BHJP
【FI】
H01L25/08 Z
H01L25/00 B
H01L27/04 C
H01L27/04 L
H01L27/04 P
H01L27/06 102A
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022017490
(22)【出願日】2022-02-07
(31)【優先権主張番号】17/241,374
(32)【優先日】2021-04-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】591003943
【氏名又は名称】インテル・コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人RYUKA国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】アビーシェク エー. シャーマ
(72)【発明者】
【氏名】ウィルフレッド ゴメス
(72)【発明者】
【氏名】テレスポー カムゲイン
【テーマコード(参考)】
5F038
5F048
【Fターム(参考)】
5F038CA16
5F048AA01
5F048AB01
5F048AB03
5F048AC01
5F048AC10
5F048BA01
5F048BA14
5F048BA15
5F048BA16
5F048BA19
5F048BD06
5F048CB01
5F048CB02
(57)【要約】      (修正有)
【課題】より多くの数のメモリ又はロジックデバイスをチップ上に組み込みことが可能となり、容量を増大させたICアセンブリ、ICパッケージおよびICアセンブリを製造する方法を提供する。
【解決手段】裏側コンタクトを有するトランジスタの使用に基づくICアセンブリ600において、裏側コンタクトを有するトランジスタは、IC構造のトランジスタのようなICコンポーネントへの裏側電力供給を可能にする。このことは、いくつかの実装における表側電力供給より有利である。更に、裏側電力供給を有するIC構造の表側におけるガラスサポート構造450を使用することにより、表のシリコンベースサポート構造を使用する場合と比較して、IC構造における寄生効果が有利に低減する。
【選択図】図6
【特許請求の範囲】
【請求項1】
集積回路(IC)アセンブリであって、
複数のFEOLデバイスを含む基板工程(FEOL)層と、
様々な前記複数のFEOLデバイスに結合する複数の電力インターコネクトを含む裏側電力供給構造と、
前記複数のFEOLデバイスの1または複数に結合する複数のBEOLインターコネクトを含む配線工程(BEOL)層と、
ガラスサポート構造と
を備え、前記FEOL層は前記裏側電力供給構造と前記BEOL層との間にあり、
前記BEOL層は前記FEOL層と前記ガラスサポート構造との間にある、
ICアセンブリ。
【請求項2】
前記複数のBEOLインターコネクトは、第1BEOLインターコネクトおよび第2BEOLインターコネクトを含み、
前記ガラスサポート構造は、前記第1BEOLインターコネクトに結合された第1端子と、前記第2BEOLインターコネクトに結合された第2端子とを有する薄膜デバイスを含む、
請求項1に記載のICアセンブリ。
【請求項3】
前記薄膜デバイスは薄膜抵抗器である、請求項2に記載のICアセンブリ。
【請求項4】
前記薄膜デバイスは薄膜コンデンサである、請求項2に記載のICアセンブリ。
【請求項5】
前記薄膜デバイスは薄膜インダクタである、請求項2に記載のICアセンブリ。
【請求項6】
前記BEOL層と前記ガラスサポート構造との間のボンディングインタフェースを更に備える、請求項1から5のいずれか一項に記載のICアセンブリ。
【請求項7】
前記ボンディングインタフェースは酸化物を含む、請求項6に記載のICアセンブリ。
【請求項8】
前記酸化物は、
前記ガラスサポート構造の1または複数の部分に接触する部分と、
前記BEOL層の1または複数の部分に接触する部分と
を含む、請求項7に記載のICアセンブリ。
【請求項9】
複数のICデバイスおよびインターコネクトを含む活性層を更に備え、
前記活性層は、前記ガラスサポート構造と前記ボンディングインタフェースとの間にあり、
前記ボンディングインタフェースは、前記活性層と前記BEOL層との間にあり、
前記活性層の前記複数のICデバイスおよびインターコネクトの少なくとも1つは、前記複数のBEOLインターコネクトの1または複数に結合する、
請求項6または7に記載のICアセンブリ。
【請求項10】
前記ボンディングインタフェースはハイブリッドボンディングインタフェースである、請求項9に記載のICアセンブリ。
【請求項11】
前記ボンディングインタフェースは、
前記活性層の1または複数の部分に接触する部分と、
前記BEOL層の1または複数の部分に接触する部分と
を含む、請求項9または10に記載のICアセンブリ。
【請求項12】
前記活性層の少なくとも1つのインターコネクト、および、前記BEOLインターコネクトの少なくとも1つのインターコネクトの各々の断面は、2つの平行な辺を含む台形であり、前記2つの平行な辺の1つは短辺であり、別の1つは長辺であり、
前記活性層の前記少なくとも1つのインターコネクトの前記台形について、前記短辺は前記長辺より前記ガラスサポート構造に近く、
前記BEOLインターコネクトの前記少なくとも1つのインターコネクトの前記台形について、前記長辺は前記短辺より前記ガラスサポート構造に近い、
請求項9から11のいずれか一項に記載のICアセンブリ。
【請求項13】
前記電力インターコネクトの少なくとも1つのインターコネクトの断面は、2つの平行な辺を含む台形であり、前記2つの平行な辺の1つは短辺であり、別の1つは長辺であり、
前記電力インターコネクトの前記少なくとも1つのインターコネクトの前記台形については、前記短辺は前記長辺より前記ガラスサポート構造に近い、
請求項12に記載のICアセンブリ。
【請求項14】
前記複数のFEOLデバイスは、ソース領域およびドレイン領域を有するFEOLトランジスタを含み、
前記複数の電力インターコネクトの少なくとも1つの電力インターコネクトは、前記ソース領域または前記ドレイン領域に結合される、
請求項1から13のいずれか一項に記載のICアセンブリ。
【請求項15】
前記裏側電力供給構造は、前記複数の電力インターコネクトの少なくとも一部を包含する絶縁体材料を含む、請求項1から14のいずれか一項に記載のICアセンブリ。
【請求項16】
前記BEOL層は1または複数のメモリ層を含み、前記1または複数のメモリ層は、薄膜トランジスタを含むメモリセルを含む、請求項1から15のいずれか一項に記載のICアセンブリ。
【請求項17】
集積回路(IC)パッケージであって、
ICアセンブリと、
前記ICアセンブリに結合された更なるICコンポーネントと
を備え、前記ICアセンブリは、
フィン型トランジスタ、ナノリボントランジスタ、およびナノワイヤトランジスタの1または複数を含む複数のトランジスタを含む層と、
前記複数のトランジスタの1または複数に結合された複数のバックエンドインターコネクトを含むバックエンド層と、
前記複数のトランジスタの1または複数に結合された複数の電力インターコネクトを含む裏側電力供給構造と、
ガラスサポート構造と
を含み、
前記複数のトランジスタを含む前記層は、前記裏側電力供給構造と前記バックエンド層との間にあり、
前記バックエンド層は、前記複数のトランジスタを含む前記層と前記ガラスサポート構造との間にある、
ICパッケージ。
【請求項18】
前記更なるICコンポーネントは、パッケージ基板、インタポーザ、または更なるICダイの1つを含む、請求項17に記載のICパッケージ。
【請求項19】
集積回路(IC)アセンブリを製造する方法であって、
基板工程(FEOL)デバイスを半導体サポート構造の上に設ける段階と、
配線工程(BEOL)層を前記FEOLデバイスの上に設ける段階であって、前記BEOL層は、複数の前記FEOLデバイスの1または複数に結合された複数のBEOLインターコネクトを含む、段階と、
前記BEOL層および前記FEOLデバイスの構成を非半導体サポート構造に接合する段階と、
前記FEOLデバイスの一部を露出するために、前記半導体サポート構造の少なくとも一部を除去する段階と、
前記FEOLデバイスの露出された前記一部に結合された複数の電力インターコネクトを含む裏側電力供給構造を設ける段階と
を備える方法。
【請求項20】
前記BEOL層および前記FEOLデバイスの前記構成を前記非半導体サポート構造に接合する段階は、
前記非半導体サポート構造に接合される前記BEOL層の面、および、前記BEOL層に接合される前記非半導体サポート構造の面の少なくとも1つに1または複数のボンディング材料を設ける段階と、
前記非半導体サポート構造に接合される前記BEOL層の前記面を、前記BEOL層に接合される前記非半導体サポート構造の前記面に取り付ける段階と
を含む、請求項19に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
過去数十年にわたり、集積回路におけるフィーチャのスケーリングは、成長を続ける半導体産業を後押しする原動力であった。より小さいフィーチャへのスケーリングは、半導体チップの限定された面積上の機能単位の密度を増加することを可能にする。例えば、トランジスタのサイズを縮小することにより、より多くの数のメモリまたはロジックデバイスをチップ上に組み込みことが可能となり、容量を増大させた製品の製造をもたらす。しかしながら、容量を増加させ続けるための取り組みは、問題が無いわけではない。各デバイスおよび各インターコネクトの性能を最適化するための要件は、著しく高くなっている。
【図面の簡単な説明】
【0002】
添付図面と併せて以下の詳細な説明を読むことにより、実施形態が容易に理解されよう。この説明を容易にするように、類似の参照符号は類似の構造要素を指す。添付図面中の実施形態は、限定ではなく例示として示すものである。
【0003】
図1】本開示のいくつかの実施形態による裏側コンタクトを有する例示的なトランジスタの断面図の模式図を提供する。
【0004】
図2】本開示のいくつかの実施形態による、FinFETとして実装される裏側コンタクトを有する例示的なトランジスタの透視図(A)および断面図(B)である。
【0005】
図3】本開示のいくつかの実施形態による、裏側コンタクトを有するトランジスタを含む例示的メモリセルの断面図の模式図を提供する。
【0006】
図4】本開示のいくつかの実施形態による、裏側電力供給および表のガラスサポートを有する集積回路(IC)アセンブリのブロック図を提供する。
【0007】
図5】本開示の様々な実施形態による、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリの模式図を提供する。
図6】本開示の様々な実施形態による、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリの模式図を提供する。
図7】本開示の様々な実施形態による、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリの模式図を提供する。
図8】本開示の様々な実施形態による、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリの模式図を提供する。
【0008】
図9】(A)~(D)は、本開示のいくつかの実施形態による、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリを形成する第1の例示的方法を示す。
【0009】
図10】(A)~(D)本開示のいくつかの実施形態による、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリを形成する第2の例示的方法を示す。
【0010】
図11】本明細書に開示される実施形態のいずれかによる、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリを含み得るICパッケージの側断面図である。
【0011】
図12】本明細書に開示される実施形態のいずれかによる、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリを含み得るICデバイスアセンブリの側断面図である。
【0012】
図13】本明細書に開示される実施形態のいずれかによる、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリを含み得る例示的コンピューティングデバイスのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
[概要]
本開示のシステム、方法およびデバイスの各々は、複数の革新的態様を有し、そのいずれの1つも、本明細書に開示される望ましい属性のすべてを単独で担当しない。本明細書において説明される主題の1または複数の実装の詳細は、下記の説明および添付図面において説明される。
【0014】
本明細書に説明される裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリを説明する目的で、特定のIC配置において作用し得る現象を最初に理解することが役立ち得る。以下の基礎的な情報は、本開示が適切に説明され得る上での基礎として見なされてよい。そのような情報は、説明の目的のみで提供される。したがって、本開示および潜在的用途の広い範囲を何等かの方式で限定するものとして解釈されるべきでない。
【0015】
モノリシックICは一般的に、シリコンウェハなどのプレーナ型基板上で製造される金属酸化物半導体(MOS)電界効果トランジスタ(FET)(MOSFET)など複数のトランジスタを含む。ムーアの法則はIC業界において数十年間有効であったが、現在の20ナノメートル以下のMOSFETゲート寸法では、IC寸法の側方スケーリングは、ますます困難になっている。デバイスサイズは縮小の一途をたどるので、標準的なプレーナ型スケーリングを継続することは非実用的となる時がくるであろう。この変革点はとてつもない大容量または量子ベースの変動性といった経済的または物理的なものに起因する可能性がある。したがって、典型的には垂直スケーリングまたは3次元(3D)集積化と称される、3次元におけるトランジスタのスタックは、トランジスタ密度を大きくするための有望な手段である。
【0016】
3次元集積化は、例えば別個に製造されたチップを重ねることによってパッケージレベルで実現され得るが、モノリシック3Dの手法は、最大の層間インターコネクト密度を提供し、3D論理回路などの3D回路が最低レベルかつ最密の回路密度で構築されることを可能にする。電力、性能、およびフットプリント面積の点において好ましいメトリクスを有するモノリシック3D ICアーキテクチャを実現することは、簡単な課題ではなく、更なる改善が常に望まれている。
【0017】
本開示の実施形態は、裏側コンタクトを有するトランジスタを使用することに基づく。従来の基板工程(FEOL)トランジスタは、トランジスタの一方の側(通常、基板とは逆を向く側)にソースコンタクトおよびドレインコンタクトの両方を有する。そのような従来のFEOLトランジスタを有するロジックおよびメモリデバイスを構築する手法とは対照的に、本開示の様々な実施形態は、トランジスタ、そのようなトランジスタを内蔵する様々なICデバイス(例えば、ロジックデバイス、メモリセル、およびアレイなど)、ならびに、トランジスタが一方の側の少なくとも1つのソースまたはドレイン(S/D)コンタクト、および、他の側の別のS/Dコンタクトを有する、関連する方法およびより大きいデバイスを提供する。トランジスタの一方の側は、「表側」と称され得、他の側は「裏側」と称され得、一般的には、本開示の文脈において、トランジスタの「側」とは、トランジスタのチャネル材料の層の上または下のいずれかの領域または層を指す。したがって、本明細書において説明されるトランジスタは、表側のS/Dコンタクト(「表側コンタクト」と称されるコンタクト)の1つ、および、裏側のS/Dコンタクト(「裏側コンタクト」と称されるコンタクト)の他の1つを有し得る。更なる実施形態において、本明細書において説明されるICアセンブリにおいて使用されるトランジスタの少なくともいくつかのS/Dコンタクトの両方は、トランジスタの裏側にあり得る。以下では、1つの表側S/Dコンタクトおよび1つの裏側S/Dコンタクトを有するトランジスタ、ならびに、2つの裏側S/Dコンタクトを有するトランジスタは単に、「裏側コンタクトを有するトランジスタ」と称され得る。
【0018】
裏側コンタクトを有するトランジスタを使用することにより、複数の利点を提供し、両方のS/Dコンタクトが一方の側にある従来のFEOL論理トランジスタでは可能でなかった独自のアーキテクチャを可能にする。1つの利点として、そのようなトランジスタは、IC構造のICコンポーネント(例えば、トランジスタなど)への裏側電力供給、すなわち、IC構造の裏側からの電力の供給を可能にする。いくつかの実装、例えば、モノリシック3D ICアーキテクチャにおいて、裏側電力供給は、表側電力供給より有利であり得る。別の利点として、そのようなトランジスタは、高度な相補金属酸化物半導体(CMOS)プロセスの配線工程(BEOL)層に移動させられ得る。更に別の利点として、異なる側にS/Dコンタクトを有するトランジスタの少なくともいくつかを実装することにより、これらのトランジスタに電気的接続を行うための大きな柔軟性が可能になる。その結果、そのようなトランジスタを内蔵するロジックデバイスおよびメモリセルの少なくとも一部は、サポート構造の上の異なる層に提供され得、それにより、メモリおよびロジックデバイスの3次元集積化を可能にし、特に、多くの層のメモリおよび/またはロジックデバイスを有する重ねられたアーキテクチャを可能にする。3Dメモリおよび/またはロジックデバイスを提供することにより、所与のフットプリント面積(基板の平面、または、基板の平面に平行な平面、すなわち、本開示の図面に示される例示的な座標系のx‐y平面における面積として定義されるフットプリント面積)を有するこれらのデバイスの密度(例えば、メモリアレイにおけるメモリセルの密度)を著しく増加させることが可能となり、または、反対に、メモリおよびロジックデバイスの所与の密度を有する構造のフットプリント面積を著しく低減することが可能となる。
【0019】
裏側電力供給が実装されるとき、電力を供給するためのインターコネクトの他に、裏側電力供給構造は、アセンブリの寄生効果を低減するために、例えば、電力供給に使用されるインターコネクトに関連する寄生効果を低減するために、様々なICデバイス(例えば、コンデンサ、インダクタ、抵抗器など)を含み得る。しかしながら、より多くのICコンポーネントがIC構造の表側に実装されるにつれて、裏側における電力インターコネクトの密度は、アセンブリの寄生効果を低減するための追加のICデバイスも実装することが困難なところまで増加する。
【0020】
本開示の実施形態は、裏側電力供給を有するIC構造の表側におけるガラスサポート構造を使用することにより、例えば、表のシリコンベース(Si)サポート構造を使用する場合と比較して、IC構造における寄生効果が有利に低減し得るという認識に基づく。本明細書において使用されるように、「ガラスサポート構造」という用語は、Siより低い、例えば、約11より低い誘電率を有する任意のサポート構造を指す。そのようなガラスサポート構造は、いくつかの実施形態における任意の種類のガラス材料を含み得るので、そのようなガラスは、約5~10.5の範囲の誘電率を有する。しかしながら、いくつかの実施形態において、ガラスサポート構造として本明細書において説明されるものは、材料が十分な低誘電率を有するという条件で、ガラス以外の材料、例えばマイカを含み得る。IC構造の表においてSiより低い誘電率を有するサポート構造を配置することにより、有利なことに、IC構造に関連する様々な寄生効果が減少し得る。なぜなら、それらは典型的には、周囲の媒体の誘電率に比例するからである。さらに、そのようなサポート構造を配置することにより、IC構造の表側においてアセンブリの寄生効果を低減するための追加のICデバイスの少なくともいくつかを実装することが可能となり、したがって、有利なことに、裏側電力インターコネクトの貴重な面積(real-estate)を混雑させることなく、裏側電力供給を拡張する。
【0021】
例示的なICアセンブリは、複数のFEOLデバイスを有するFEOL層、複数のFEOLデバイスの様々なものに電気的に結合される(例えば、その少なくとも一部に導電接触する)複数の電力インターコネクトを有する裏側電力供給構造、複数のFEOLデバイスの1または複数に電気的に結合される(例えば、その少なくとも一部に導電接触する)複数のBEOLインターコネクトを有するBEOL層、および、ガラスサポート構造(例えば、ガラスウェハの少なくとも一部)を含み、FEOL層は、裏側電力供給構造とBEOL層との間にあり、BEOL層は、FEOL層とガラスサポート構造との間にある。
【0022】
本開示の文脈において、「上」という用語は、ICデバイスのサポート構造またはFEOLから更に離れることを指し得、「下」という用語は、ICデバイスのサポート構造またはFEOLに近づくことを指す。
【0023】
以下において、いくつかの説明は、異なる側にS/Dコンタクトを有するトランジスタの一般的な概念を示すために、表側と称されるトランジスタの特定の側、および、裏側と称される他の側を参照し得る。しかしながら、別段の定めが無い限り、トランジスタのどちらの側が表側とみなされるか、どちらの側が裏側とみなされるかは重要でない。したがって、トランジスタのためのS/Dコンタクトの1つがチャネル層の1つの側に、別の1つが他の側に提供されるという条件で、本明細書において提供される表側および裏側のいくつかの例示的な実施形態の説明は、表側および裏側の指定が反転され得る実施形態に適用可能である。さらに、いくつかの説明は、ソース領域/コンタクトまたはドレイン領域/コンタクトのいずれかである特定のS/D領域またはコンタクトを参照し得る。しかしながら、別段の定めが無い限り、トランジスタのどの領域/コンタクトがソース領域/コンタクトとみなされ、どの領域/コンタクトがドレイン領域/コンタクトとみなされるかは重要でない。なぜなら、FETの分野においては一般的であるように、ソースおよびドレインの指定は交換可能であることが多いからである。したがって、本明細書において提供されるソースおよびドレイン領域/コンタクトのいくつかの例示的な実施形態の説明は、ソースおよびドレイン領域/コンタクトの指定が反転され得る実施形態に適用可能である。
【0024】
本明細書において提供されるいくつかの説明は、トップゲートトランジスタであるトランジスタを参照し得るが、本開示の実施形態は、この設計のみに限定されるものではなく、様々な他のアーキテクチャ、または、異なるアーキテクチャの混合のトランジスタを含む。例えば、様々な実施形態において、本明細書に説明される裏側S/Dコンタクトを有するトランジスタは、ボトムゲートトランジスタ、トップゲートトランジスタ、FinFET、ナノワイヤトランジスタ、プレーナ型トランジスタなどを含み得、これらはすべて、本開示の範囲内にある。さらに、本開示の説明は、所与の層において提供されるロジックデバイスまたはメモリセルを参照し得るが、本明細書において説明されるICデバイスの各層はまた、本明細書において説明されるロジックまたはメモリデバイス以外に、他の種類のデバイスを含み得る。例えば、いくつかの実施形態において、裏側S/Dコンタクトを有するトランジスタを内蔵するロジックデバイスを有するICデバイスはまた、層のいずれかにメモリセルを含み得る。
【0025】
さらに、以下の詳細な説明において、他の当業者が研究の内容を他の当業者に伝えるために一般に採用する用語を使用して、例示的な実装の様々な態様が説明される。
【0026】
例えば、「インターコネクト」という用語は、ICに関連する1または複数のコンポーネントに対する、または/および、様々なそのようなコンポーネント間の電気的接続を提供するための導電性材料から形成される任意の要素を説明するために使用され得る。一般的に、「インターコネクト」とは、導電線/配線(場合により、「線」または「金属線」または「トレンチ」と称されることもある)および導電性ビア(場合により、「ビア」または「金属ビア」と称されることもある)の両方を指し得る。一般的に、「導電線」という用語は、典型的にはICチップの平面内に提供される層間low‐k誘電体を含む誘電体材料によって絶縁される導電素子を説明するために使用され得る。そのような導電線は典型的には、メタライゼーションスタックの複数のレベルまたは複数層に配置される。一方で、「導電性ビア」という用語は、メタライゼーションスタックの異なるレベルの2以上の導電線をインターコネクトする導電素子を説明するために使用され得る。その目的で、ビアは、IC構造が提供されるICチップまたはサポート構造の平面に対して実質的に垂直に提供され得、隣接するレベルの2つの導電線、または、隣接するレベルにない2つの導電線をインターコネクトし得る。「メタライゼーションスタック」という用語は、ICチップの異なる回路コンポーネントに接続を提供するための1または複数のインターコネクトのスタックを指すために使用され得る。
【0027】
別の例において、「ダイ」および「ICダイ」という用語と同様に、「パッケージ」および「ICパッケージ」という用語は同義語であり、別段の定めが無い限り、「絶縁」という用語は、「電気的絶縁」を意味し、「伝導」という用語は、「電気的伝導」を意味する。ある要素が本明細書で単数で称され得るが、そのような要素は複数のサブ要素を含んでよい。例えば、「導電性材料」は、1または複数の導電性材料を含み得る。「酸化物」、「炭化物」、「窒化物」などの用語が使用される場合、それぞれ、酸素、炭素、窒素などを含む化合物を指し、「high‐k誘電体」という用語は、酸化ケイ素より高い誘電率を有する材料を指し、「low‐k誘電体」という用語は、酸化ケイ素より低い誘電率を有する材料を指す。さらに、「接続」という用語は、いずれの中間デバイスも無く接続されるものの間の直接の電気的または磁気的接続を説明するために使用され得る一方、「結合」という用語は、接続されるものの間の直接の電気的または磁気的接続、または、1または複数の受動的もしくは能動的な中間デバイスを通じた間接的な接続のいずれかを説明するために使用され得る。「回路」という用語は、所望の機能を提供するために互いに協働するように配置された1または複数の受動的および/または能動的コンポーネントを説明するために使用され得る。「実質的に」、「近い」、「およそ」、「近く」、および「約」という用語は一般的に、本明細書において説明される、または、当技術分野において知られている特定の値の文脈に基づく、目標値の+/-20%内であることを指す。同様に、様々な要素の向きを示す用語、例えば、「同一平面」、「垂直」、「直交」、「平行」、または、要素間の任意の他の角度は一般的に、本明細書において説明される、または、当技術分野において知られている特定の値の文脈に基づく目標値の+/-5-20%以内であることを指す。
【0028】
本開示の目的において、「Aおよび/またはB」という文言は、(A)、(B)または(AおよびB)を意味する。本開示の目的において、「A、Bおよび/またはC」という文言は、(A)、(B)、(C)、(AおよびB)、(AおよびC)、(BおよびC)または(A、BおよびC)を意味する。「間」という用語が測定範囲について用いられるとき、測定範囲の両端の値が含まれる。本明細書で用いる表記「A/B/C」は、(A)、(B)、および/または(C)を意味する。
【0029】
説明は、「一実施形態において」または「実施形態において」という文言を用い得る。当該文言は各々、同じまたは異なる実施形態のうちの1または複数を使用し得る。さらに、本開示の実施形態に関して用いられる「備える(comprising)」、「含む(including)」、「有する(having)」等の用語は、同義語である。本開示は、「上方」、「下方」、「上部」、「底部」および「側面」等の視点に基づく説明を用いてよいが、このような説明は、説明を容易化するため用いられており、開示された実施形態の適用を限定する意図ではない。添付図面は必ずしも縮尺通り描画されていない。別段の定めが無い限り、共通の対象を説明するための「第1」、「第2」、「第3」などの序数詞の使用は単に、同様の対象の異なるインスタンスを示すものに過ぎず、そのように説明された対象が、時間的、空間的、ランク、または、任意の他の方式のいずれかで、所与の順番である必要があることを示唆することを意図しない。
【0030】
以下の詳細な説明においては、本明細書の一部を成す添付図面への参照がなされる。添付図面中に、実施してよい実施形態を例示として示す。本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用されてよく、かつ、構造的または論理的な変更がなされてよいことが理解されよう。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではない。便宜上、異なる文字で指定された図面の集合(例えば、図9の(A)~図9の(D))が存在する場合、そのような集合は、本明細書において、例えば「図9」のように、文字無しで参照され得る。
【0031】
図面において、本明細書において説明される様々なデバイスおよびアセンブリの例示的構造のいくつかの模式図は、厳密な直角および直線で示され得るが、本明細書において説明される構造のいずれかが、例えば、走査電子顕微鏡検査(SEM)画像または透過型電子顕微鏡(TEM)画像を使用して検討されるとき、そのような模式図は、フィーチャがそのように「理想的」に見えなくなり得る実際のプロセスの制限を反映しないことがあり得ることが理解されるべきである。実際の構造のそのような画像において、起こり得る加工不良は、可視である可能性もあり、加工不良は、例えば、材料の完全にまっすぐでない縁端部、テーパ状のビアもしくは他の開口部、角部の意図しない丸まりまたは異なる材料層の厚さのばらつき、時折発生する結晶領域内でのらせん転位、刃状転位、もしくは組み合わせの転位、および/または時折発生する単一原子または原子のクラスタの転位欠陥である。ここに列挙されないがデバイス製造の分野内で一般的な、他の欠陥があり得る。
【0032】
様々な動作は、特許請求された発明の理解に最も良く寄与する態様において、複数の個々の動作または操作として順番に記載されてよい。しかしながら、説明の順序は、これらの動作が必ず順序に依存することを示唆しているものと解釈されるべきではない。特に、これらの動作は、提示された順序で実行されなくてもよい。説明された動作は、説明された実施形態とは異なる順序で実行されてもよい。様々な追加の動作が実行されてよく、および/または、説明された動作は追加の実施形態において省略されてよい。
【0033】
本明細書に説明されるような、裏側電力供給および表のガラスサポートを有する様々なICアセンブリは、ICに関連する1または複数のコンポーネントにおいて、または、それに関連して実装され得る、または/および、様々なそのようなコンポーネント間に実装され得る。様々な実施形態において、ICに関連するコンポーネントは、例えば、トランジスタ、ダイオード、電源、抵抗器、コンデンサ、インダクタ、センサ、トランシーバ、レシーバ、アンテナなどを含む。ICに関連するコンポーネントは、ICに搭載されるもの、または、ICに接続されるものを含み得る。ICは、アナログまたはデジタルのいずれかであり得、ICに関連するコンポーネントに応じて、マイクロプロセッサ、光電子工学、論理ブロック、オーディオアンプなど、複数の用途で使用され得る。ICは、コンピュータにおける1または複数の関連する機能を実行するためにチップセットの一部として採用され得る。
例示的なトランジスタアーキテクチャ
【0034】
図1は、本開示のいくつかの実施形態による、裏側コンタクトを有する、FETとして実装される例示的なトランジスタ100の断面図の模式図を提供する。
【0035】
図1および後続の図の少なくともいくつかにおいて参照番号でラベルが付された複数の要素が、これらの図を含む各図面ページの下部に提供される参照番号とパターンとの間の対応関係を示す凡例を用いて、異なるパターンでこれらの図において示される。例えば、凡例は、図1が異なるパターンを使用して、チャネル材料102、S/D領域104、S/D領域へのコンタクト104などを示すことを示す。さらに、特定の数の所与の要素が図1および後続の図の少なくともいくつかに示され得るが、これも単に説明を容易にするためであり、それより多くの、または、少ない数が、本開示の様々な実施形態によるICデバイスに含まれ得る。なお更に、図1および後続の図の少なくともいくつかに示される様々なICデバイスの表示は、その中の様々な要素の相対的配置を示すことを意図するものであり、その様々なICデバイスまたはその部分は、示されていない他の要素またはコンポーネント(例えば、トランジスタ100のゲートスタックを囲み得るスペーサ材料、エッチングストップ材料など、任意の更なる材料)を含み得る。
【0036】
一般的に、FET、例えばMOSFETは、ソース、ドレインおよびゲート端子を含む3端子デバイスであり、電界を使用して、デバイスを流れる電流を制御する。FETは典型的には、チャネル材料、チャネル材料において提供されるソース領域およびドレイン領域、ならびに、ソース領域とドレイン領域との間のチャネル材料の部分の上に設けられる、代替的に「仕事関数」(WF)材料と称されるゲート電極材料を含むゲートスタックを含み、任意で、ゲート電極材料とチャネル材料との間のゲート誘電体材料も含む。チャネル材料102、S/D領域104(例えばソース領域である第1S/D領域104-1、および、例えばドレイン領域である第2S/D領域104-2として示される)、S/D領域へのコンタクト106(第1S/D領域104-1に電気的接触を提供する第1S/Dコンタクト106-1、および、第2S/D領域104-2に電気的接触を提供する第2S/Dコンタクト106-2として示される)、ならびに、少なくともゲート電極110を含み任意でゲート誘電体112も含み得るゲートスタック108を示す本全体構造が図1に示される。
【0037】
本開示の実装は、例えば基板、ダイ、ウェハまたはチップであり得るサポート構造上に形成され得る、または、実行され得る。基板は例えば、下で説明される図11のウェハ2000であり得、例えば、下で説明される図11の単一化ダイ2002であり得る、または、ダイに含まれ得る。基板は、例えばN型またはP型材料系を含む半導体材料系から構築される半導体基板であり得る。一実装において、半導体基板は、バルクシリコンまたはシリコンオンインシュレータ(SOI)基礎構造を使用して形成される結晶基板であり得る。他の実装において、半導体基板は、これらに限定されるものではないが、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、アンチモン化インジウム、テルル化鉛、ヒ化インジウム、リン化インジウム、ヒ化ガリウム、ヒ化アルミニウムガリウム、ヒ化アルミニウム、ヒ化インジウムアルミニウム、アンチモン化アルミニウムインジウム、ヒ化インジウムガリウム、窒化ガリウム、窒化インジウムガリウム、窒化アルミニウムインジウム、もしくはアンチモン化ガリウム、または、III‐V族材料(すなわち、元素の周期系のIII族およびV族の材料)、II‐VI族(すなわち、元素の周期系のII族およびIV族の材料)、または、IV族材料(すなわち、元素の周期系のIV族の材料)の他の組み合わせを含む、シリコンに結合してもしなくてもよい代替的な材料を使用して形成され得る。いくつかの実施形態において、基板は非晶質であり得る。いくつかの実施形態において、基板はプリント回路基板(PCB)基板であり得る。基板が形成され得る元となる材料のいくつかの例をここで説明するが、本明細書に説明されるような裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリが構築され得る基礎として機能し得る任意の材料が、本開示の趣旨および範囲に属する。様々な実施形態において、チャネル材料102は、トランジスタ100を形成するための好適な表面を提供する任意の基板材料を含み得る、または、その上に形成され得る。
【0038】
いくつかの実施形態において、チャネル材料102は、例えば、N型またはP型材料系を含む半導体材料系から構成され得る。いくつかの実施形態において、チャネル材料102は、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化亜鉛インジウム、酸化ガリウム、酸窒化チタン、酸化ルテニウム、または酸化タングステンなどの高移動性酸化物半導体材料を含み得る。いくつかの実施形態において、チャネル材料102は、1つの半導体材料がチャネル部分(例えば、チャネル材料102の最上部を指すことが想定される、図1に示される部分114)に使用され得る半導体材料の組み合わせを含み得、場合により「ブロッキング材料」と称される別の材料は、チャネル部分114と、トランジスタ100がその上に提供されるサポート構造との間に使用され得る。いくつかの実施形態において、チャネル材料102は、シリコン(Si)またはゲルマニウム(Ge)などの単結晶の半導体を含み得る。いくつかの実施形態において、チャネル材料102は、周期表のIII族からの少なくとも1つの元素(例えば、Al、Ga、In)の第1副格子、および、周期表(例えば、P、As、Sb)のV族の少なくとも1つの元素の第2副格子を有する化合物半導体を含み得る。
【0039】
いくつかの例示的なN型トランジスタの実施形態について(すなわち、トランジスタ100がN型金属酸化物半導体(NMOS)である実施形態について)、チャネル材料102のチャネル部分114は有利なことに、これらに限定されるものではないが、InGaAs、InP、InSbおよびInAsなど、高電子移動度を有するIII‐V族材料を含み得る。いくつかのそのような実施形態について、チャネル材料102のチャネル部分114は、InGaAs、GaAsSb、InAsP、またはInPSbなど、三元III‐V合金であり得る。いくつかのInGa1‐xAsフィンの実施形態において、In含有量(x)は、0.6から0.9の間であり得、有利なことに、少なくとも0.7(例えば、In0.7Ga0.3As)であり得る。最高の移動性を有するいくつかの実施形態において、チャネル材料102のチャネル部分114は、本質的なIII‐V族材料、すなわち、任意の電気的な活性不純物で意図的にドープされていないIII-V族半導体材料であり得る。代替的な実施形態において、公称不純物ドーパントレベルは、例えば、閾値電圧Vtを更に微調整するために、または、HALOポケットインプラントを提供するなどのために、チャネル材料102のチャネル部分114内に存在し得る。しかしながら、不純物でドープされた実施形態でも、チャネル材料102のチャネル部分114内の不純物ドーパントレベルは比較的低いことがあり得、例えば、立方センチメートル(cm-3)あたり1015ドーパント原子より下であり、有利なことに、1013cm-3より下である。
【0040】
いくつかの例示的なP型トランジスタの実施形態について(すなわち、トランジスタ100がP型金属酸化物半導体(PMOS)である実施形態について)、チャネル材料102のチャネル部分114は有利なことに、これらに限定されるものではないが、Ge、または、GeリッチSiGe合金など、高い孔移動性を有するIV族材料であり得る。いくつかの例示的な実施形態において、チャネル材料102のチャネル部分114は、0.6から0.9の間のGe含有量を有し得、有利なことに、少なくとも0.7であり得る。最高の移動性を有するいくつかの実施形態において、チャネル部分114は、本質的なIII‐V族(または、P型デバイスについてはIV族)材料であり得る、任意の電気的活性不純物で意図的にドープされないことがあり得る。代替的な実施形態において、1または複数の公称不純物ドーパントレベルは、例えば、更に閾値電圧(Vt)を設定するために、または、HALOポケットインプラントなどを提供するために、チャネル部分114内に存在し得る。しかしながら、不純物でドープされた実施形態でも、チャネル部分内の不純物ドーパントレベルは比較的低く、例えば、1015cm-3より下であり、有利なことには、1013cm-3より下である。
【0041】
いくつかの実施形態において、トランジスタ100は薄膜トランジスタ(TFT)であり得る。TFTは、非導電層であり得るサポート層の上に活性半導体材料の薄膜ならびに誘電体層および金属コンタクトを堆積することによって作られる特殊な種類の電界効果トランジスタである。活性半導体材料の少なくとも一部は、TFTのチャネルを形成する。トランジスタ100がTFTである場合、チャネル材料102は、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化亜鉛インジウム、酸化インジウムガリウム亜鉛(IGZO)、酸化ガリウム、酸窒化チタン、酸化ルテニウムまたは酸化タングステンなどの高移動性酸化物半導体材料を含み得る。一般的に、トランジスタ100がTFTである場合、チャネル材料102は、酸化スズ、酸化コバルト、酸化銅、酸化アンチモン、酸化ルテニウム、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化ガリウム、酸化チタン、酸化インジウム、酸窒化チタン、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛インジウム、酸化ニッケル、酸化ニオブ、過酸化銅、IGZO、テルル化インジウム、モリブデン酸、二セレン化モリブデン、二セレン化タングステン、二硫化タングステン、N型またはP型アモルファスまたは多結晶シリコン、ゲルマニウム、ヒ化インジウムガリウム、シリコンゲルマニウム、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、リン化インジウム、および黒リン( その各々が、ガリウム、インジウム、アルミニウム、フッ素、ホウ素、リン、ヒ素、窒素、タンタル、タングステン、およびマグネシウムの1または複数でドープされる可能性があり得る)などのうち1または複数を含み得る。いくつかの実施形態において、チャネル材料102は、約5から75ナノメートル(その中のすべての値および範囲を含む)の間の厚さを有し得る。いくつかの実施形態において、薄膜チャネル材料102は、比較的低温で堆積され得、それにより、バックエンド製造に課される熱履歴内にチャネル材料102を堆積させ、例えば、ロジックデバイスなどのフロントエンドコンポーネントなどの他のコンポーネントを損傷させることを回避することを可能にする。
【0042】
図1に示されるように、第1S/D領域104-1および第2S/D領域104-2(「S/D領域104」と総称される)は、ゲートスタック108のいずれかの側に含まれ得、それにより、トランジスタを実現する。当技術分野において知られているように、ソースおよびドレイン領域(場合により、交換可能に「拡散領域」とも称される)が、FETのゲートスタックのために形成される。いくつかの実施形態において、トランジスタ100のS/D領域104は、トランジスタチャネルに電荷キャリアを供給するように、ドープされた半導体の領域、例えば、好適なドーパント濃度まで好適なドーパントでドープされた(例えば、チャネル部分114の)チャネル材料102の領域であり得る。いくつかの実施形態において、それぞれのS/Dコンタクト106とのオーミック接触を有利に形成するべく、S/D領域104は、例えば約1~1021cm-3のドーパント濃度で高度にドープされ得るが、他の実施形態において、これらの領域はまた、より低いドーパント濃度を有し得、いくつかの実装においてショットキー接触を形成し得る。厳密なドープレベルに関係なく、トランジスタ100のS/D領域104は、他の領域より高い、例えば、第1S/D領域104-1と第2S/D領域104-2との間のチャネル材料102の領域におけるドーパント濃度より高いドーパント濃度を有する領域であり得、したがって、「高ドープ」(HD)領域と称され得る。いくつかの実施形態においてS/D領域104は一般的にインプラント/拡散プロセス、または、エッチング/堆積プロセスのいずれかを使用して形成され得る。成形プロセスにおいて、ホウ素、アルミニウム、アンチモン、リン、またはヒ素などのドーパントは、S/D領域104を形成するためにチャネル材料102の上部の1または複数の半導体材料にイオン注入され得る。ドーパントを活性化してチャネル材料102に更に拡散させるアニール処理がイオン注入プロセスに続き得る。後者のプロセスにおいて、チャネル材料102の1または複数の半導体材料が最初にエッチングされて、後のS/D領域のための場所にリセスが形成され得る。次に、S/D領域104を製造するために使用される材料(異なる材料の組み合わせを含み得る)でリセスを充填するために、エピタキシャル堆積プロセスが実行され得る。いくつかの実装において、S/D領域104は、シリコンゲルマニウムまたは炭化ケイ素のようなシリコン合金を用いて製造されてよい。いくつかの実装において、エピタキシャル堆積シリコン合金は、ホウ素、ヒ素またはリンなどのドーパントで、in situでドープされ得る。更なる実施形態において、S/D領域104は、ゲルマニウムまたはIII-V族材料もしくは合金などの1または複数の代替的な半導体材料を用いて形成され得る。図1は、単一のパターンを有する第1および第2のS/D領域104を示し、第1および第2のS/D領域104の材料組成が同一であることが示唆されるが、これは、トランジスタ100のいくつかの他の実施形態においては当てはまらないことがあり得る。したがって、いくつかの実施形態において、第1S/D領域104-1の材料組成は、第2S/D領域104-2の材料組成と異なることがあり得る。
【0043】
図1において更に示されるように、1または複数の導電性材料から形成されるS/Dコンタクト106-1および106-2(「S/Dコンタクト106」と総称される)は、電気的接続をS/D領域104-1および104-2のそれぞれに提供するために使用され得る。様々な実施形態において、金属および/または金属合金の1または複数の層は、S/Dコンタクト106を形成するために使用され得る。例えば、S/Dコンタクト106の導電性材料は、銅、ルテニウム、パラジウム、白金、コバルト、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウム、チタン、タンタル、アルミニウム、窒化タンタル、タングステン、ドープされたシリコン、ドープされたゲルマニウム、または、これらのいずれかの合金および混合物などの材料を有する1または複数の金属または金属合金を含み得る。いくつかの実施形態において、S/Dコンタクト106は、1または複数の金属の1または複数の導電性合金、酸化物、または炭化物を含み得る。いくつかの実施形態において、S/Dコンタクト106は、シリコンなどのドープされた半導体、または、N型ドーパントもしくはP型ドーパントでドープされた別の半導体を含み得る。金属はより高い導電性を提供し得る一方、ドープされた半導体は、製造中により容易にパターニングされ得る。図1は、単一のパターンを有する第1および第2S/Dコンタクト106を示し、第1および第2S/Dコンタクト106の材料組成が同一であることが示唆されるが、これは、トランジスタ100のいくつかの他の実施形態においては当てはまらないことがあり得る。したがって、いくつかの実施形態において、第1S/Dコンタクト106-1の材料組成は、第2S/Dコンタクト106-2の材料組成と異なることがり得る。
【0044】
ゲートスタック108について、ゲート電極110は、トランジスタ100がPMOSトランジスタであるか、または、NMOSトランジスタであるかに応じて、少なくとも1つのP型WF金属またはN型WF金属を含み得る。PMOSトランジスタの場合、ゲート電極110に用いられ得る金属は、限定されるものではないが、ルテニウム、パラジウム、白金、コバルト、ニッケル、および導電性金属酸化物(例えば、酸化ルテニウム)を含み得る。NMOSトランジスタの場合、ゲート電極110に用いられ得る金属は、限定されるものではないが、ハフニウム、ジルコニウム、チタン、タンタル、アルミニウム、これらの金属の合金、およびこれらの金属の炭化物(例えば、炭化ハフニウム、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタルおよび炭化アルミニウム)を含む。いくつかの実施形態において、ゲート電極110は、2以上の金属層のスタックを含み得、1または複数の金属層はWF金属層であり、少なくとも1つの金属層は充填金属層である。下に説明される拡散障壁層として作用するなど、他の目的のために更なる金属層が含まれ得る。
【0045】
使用される場合、ゲート誘電体112はチャネル部分114を少なくとも横方向において囲み得、ゲート電極110は、ゲート誘電体112がゲート電極110とチャネル材料104との間に配置されるように、ゲート誘電体112を横方向に囲み得る。様々な実施形態において、ゲート誘電体112は、1または複数のhigh‐k誘電体材料を含み得、ハフニウム、シリコン、酸素、チタン、タンタル、ランタン、アルミニウム、ジルコニウム、バリウム、ストロンチウム、イットリウム、鉛、スカンジウム、ニオビウムおよび亜鉛などの元素を含み得る。ゲート誘電体112において用いられ得るhigh‐k材料の例は、限定されるものではないが、酸化ハフニウム、酸化ハフニウムケイ素、酸化ランタン、酸化ランタンアルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ジルコニウムケイ素、酸化タンタル、酸化チタン、酸化バリウムストロンチウムチタン、酸化バリウムチタン、酸化ストロンチウムチタン、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ケイ素タンタル、酸化鉛スカンジウムタンタル、及び亜鉛ニオブ酸鉛を含み得る。いくつかの実施形態において、ゲート誘電体112の品質を改善するために、トランジスタ100の製造中にゲート誘電体112上でアニール処理が実行され得る。いくつかの実施形態において、ゲート誘電体112は、約0.5ナノメートル~3ナノメートル、例えば、約1ナノメートル~3ナノメートル、または、約1ナノメートル~2ナノメートルの厚さ(そのすべての値および範囲を含む)を有し得る。
【0046】
いくつかの実施形態において、ゲート誘電体112は、マルチレイヤゲート誘電体であり得、例えば、1層におけるhigh‐k誘電体材料、および、IGZOの層のいずれかを含み得る。いくつかの実施形態において、IGZOがhigh‐k誘電体とチャネル材料104との間に配置されるようにゲートスタック108が配置され得る。そのような実施形態において、IGZOは、チャネル材料104に接触し得、チャネル材料104とマルチレイヤゲート誘電体112の残り部分との間のインタフェースを提供し得る。IGZOは、1:1のガリウム:インジウム比率、1より大きいガリウム:インジウム比率(例えば、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1または10:1)、および/または、1より小さいガリウム:インジウム比率(例えば、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9または1:10)を有し得る。
【0047】
いくつかの実施形態において、ゲートスタック108は、図1において具体的に示されないが、誘電体スペーサによって囲まれ得る。誘電体スペーサは、互いに隣接して提供され得る異なるトランジスタ100(例えば、トランジスタ100がFinFETである場合に単一フィンに沿って提供される異なるトランジスタ100)のゲートスタック108間、および、ゲートスタック108と、ゲートスタック108と同一の側に配置されるS/Dコンタクト106の1つとの間の分離を提供するよう構成され得る。そのような誘電体スペーサは、1または複数のlow‐k誘電材料を含み得る。誘電体スペーサとして使用され得るlow‐k誘電材料の例は、これらに限定されるものではないが、二酸化ケイ素、炭素ドープ酸化物、窒化ケイ素、溶融石英ガラス(FSG)、ならびに、シルセスキオキサン、シロキサンおよび有機ケイ酸塩ガラスなどの有機シリケートを含む。誘電体スペーサとして使用され得るlow‐k誘電材料の他の例は、ポリイミド、ポリノルボルネン、ベンゾシクロブテン、パーフルオロシクロブタンまたはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などの有機ポリマーを含む。誘電体スペーサとして使用され得るlow‐k誘電材料の更に他の例は、水素シルセスキオキサン(HSQ)およびメチルシルセスキオキサン(MSQ)などのシリコンベースポリマー誘電体を含む。誘電体スペーサにおいて使用され得るlow‐k材料の他の例は、ボイドは1に近い誘電率を有し得るので層の全体的な誘電率を低減するべく大きいボイドまたは孔が誘電体に形成される、例えば、多孔性二酸化ケイ素または多孔性炭素ドープ二酸化ケイ素など様々な多孔性誘電体材料を含む。
【0048】
両方のS/Dコンタクトが典型的にはトランジスタの単一の側、典型的には(例えばゲートスタック108が設けられる)表側に設けられる従来の実装とは全く対照的に、2つのS/Dコンタクト106は異なる側に設けられる。すなわち、図1に示されるように、第2S/Dコンタクト106-2は、トランジスタ100の表側とみなされ得る、ゲートスタック108と同一の側に設けられる一方、第1S/Dコンタクト106-1は、トランジスタ100の裏側とみなされ得る反対側に設けられる。したがって、第1S/Dコンタクト106-1は裏側コンタクトであり、第2S/Dコンタクト106-2はトランジスタ100の表側コンタクトである。トランジスタ100がその上に構築されるサポート構造(図1では不図示)の上の層を考慮する場合、第1S/Dコンタクト106-1は、サポート構造の上の第1層120-1にあるとみなされ得、第2S/Dコンタクト106-2は、サポート構造の上の第2層120-2にあるとみなされ得、第1S/D領域104-1と第2S/D領域104-2との間のチャネル材料102の部分(例えばチャネル部分114)は、サポート構造の上の第3層120-3にある。図1から分かるように、第3層120-3は第1層120-1と第2層120-2との間にある。ゲートスタック108の少なくとも一部、または、ゲートスタック108とのコンタクト(図1に具体的に示されないゲートコンタクト)は、S/Dコンタクト106の1つと同一の層、例えば、図1に示される第2層120-2に設けられ得る。トランジスタ100の更なる実施形態において、第1S/Dコンタクト106-1はまた、第2層120-2において実装され得る。
【0049】
トランジスタ100など、本明細書において説明される裏側S/Dコンタクトを有するトランジスタは、任意の好適なトランジスタアーキテクチャ、例えばプレーナまたは非プレーナ型アーキテクチャを使用して実装され得る。本開示のいくつかの実施形態による、FinFETとして実装される少なくとも1つの裏側コンタクトを有するトランジスタを有する例示的なICデバイス200の透視図および断面図をそれぞれ示す図2の(A)、図2の(B)に1つの例示的な構造が示される。したがって、ICデバイス200は、トランジスタ100の1つの例示的な実装を示す。したがって、図2の(A)~図2の(B)に示される参照番号のいくつかは、図1において使用されるものと同一であり、図1を参照して説明されるものと同一または同様の要素を示し、図2の(A)~図2の(B)では説明を繰り返さない。
【0050】
FinFETは、1または複数の半導体材料から形成されるフィンがベースから離れて延在する非プレーナ型アーキテクチャを有するトランジスタを指す(「ベース」という用語は、トランジスタがその上に構築され得る任意の好適なサポート構造、例えば基板を指す。)。ベースにもっとも近いフィンの部分は、絶縁体材料によって包含され得る。典型的には酸化物であるそのような絶縁体材料は、一般に「シャロートレンチアイソレーション」(STI)と称され、STIによって包含されるフィンの一部は典型的には、「サブフィン部分」、または単に「サブフィン」と称される。ゲート電極材料の層を少なくとも含み、任意でゲート誘電体の層を含むゲートスタックは、フィンの残りの上部(すなわち、STIの上にあり、それによって包含されない部分)の頂部および側部の上に設けられ得、これによって、フィンの最上部の周りを覆う。ゲートスタックが覆うフィンの部分は典型的には、フィンの「チャネル部分」と称される。なぜなら、トランジスタの動作中、ここで導電性チャネルが形成し、フィンのアクティブ領域の一部であるからである。ソース領域およびドレイン領域は、ゲートスタックの反対側に設けられ、それぞれ、トランジスタのソース端子およびドレイン端子を形成する。FinFETは、「トライゲートトランジスタ」として実装され得、「トライゲート」という名称は、使用中にそのようなトランジスタがフィンの3つの「側」で伝導チャネルを形成し得るという事実に由来する。FinFETは潜在的に、単一ゲートトランジスタおよびダブルゲートトランジスタに対して性能を改善する。
【0051】
図2の(A)は、本開示のいくつかの実施形態による、1つの表側および1つの裏側S/Dコンタクトを有するICデバイス/FinFET200の透視図であり、図2の(B)はその側断面図である。図2の(A)~図2の(B)は、上に説明されるゲート電極110およびゲート誘電体112を示すチャネル材料102、S/D領域104、およびゲートスタック108を示す。図2の(A)~図2の(B)に示されるように、トランジスタ100がFinFETとして実装されるとき、FinFET200は更に、ベース202、フィン204、および、フィン204のサブフィン部分を包含するSTI材料206を含み得る。図面を複雑化しないようにするべく、S/Dコンタクト106は、図2の(A)~図2の(B)において具体的に示されない。図2の(B)の側断面図は、図2の(A)に示される例示的な座標系x‐y‐zのy-z平面における表示であり、図2の(B)の断面は、(例えば、図2の(A)において平面A‐Aとして示される平面に沿って)フィン204を通るものである。一方、図1の側断面図は、図2の(A)において示される例示的な座標系のx-z平面における表示であり、断面は、ゲートスタック108の1つの例示的な部分についてのフィン204を(例えば、図2の(A)および図2の(B)において平面B‐Bにおいて示される平面に沿って)通る。
【0052】
図2の(A)~図2の(B)に示されるように、フィン204は、ベース202から離れて延在し得、ベース202に対して実質的に垂直であり得る。フィン204は、1または複数の半導体材料、例えば、半導体材料のスタックを含み得、その結果、フィンの最上部(すなわち、ゲートスタック108によって包含されるフィン204の部分)は、FinFET200のチャネル領域として機能し得る。したがって、フィン204の最上部は、上で説明されたようにチャネル材料102から形成され得、チャネル部分114を含み得る。
【0053】
フィン204のサブフィンは、ホウ素、アルミニウム、インジウム、ガリウム、窒素、ヒ素、リン、アンチモン、およびビスマスを含む、周期表のIII族およびV族の2、3、または更には4種類の元素の合金である二元、三元、または四元III‐V化合物半導体であり得る。いくつかの例示的なN型トランジスタの実施形態では、フィン204のサブフィン部分は、チャネル部分からのバンドオフセット(例えば、N型デバイスについては伝導バンドオフセット)を有するIII‐V族材料であり得る。例示的な材料は、これらに限定されるものではないが、GaAs、GaSb、GaAsSb、GaP、InAlAs、GaAsSb、AlAs、AlP、AlSb、AlGaAsを含む。フィン204のチャネル部分(例えばチャネル部分114)がInGaAsであるFinFET200のいくつかのN型トランジスタの実施形態において、サブフィンはGaAsであり得、サブフィンの少なくとも一部はまた、チャネル部分より高い不純物レベルまで不純物(例えばP型)でドープされ得る。交互ヘテロ接合の実施形態において、フィン204のサブフィンおよびチャネル部分は各々、IV族半導体(例えば、Si、Ge、SiGe)である、または、それを含む。フィン204のサブフィンは、第1元素半導体(例えば、SiまたはGe)または第1SiGe合金(例えば、広いバンドギャップを有する)であり得る。いくつかの例示的なP型トランジスタの実施形態において、フィン204のサブフィンは、チャネル部分からのバンドオフセット(例えば、P型デバイスについての原子価バンドオフセット)を有するIV族材料であり得る。例示的な材料は、これらに限定されるものではないが、SiまたはSiリッチSiGeを含む。いくつかのP型トランジスタの実施形態において、フィン204のサブフィンはSiであり、サブフィンの少なくとも一部はまた、チャネル部分より高い不純物レベルまで不純物(例えばN型)でドープされ得る。
【0054】
図2の(A)~図2の(B)において更に示されるように、STI材料206は、フィン204の側部の一部を包含し得る。STI106によって包含されるフィン204の一部はサブフィンを形成する。様々な実施形態において、STI材料206は、これらに限定されるものではないが、ハフニウム、シリコン、酸素、窒素、チタン、タンタル、ランタン、アルミニウム、ジルコニウム、バリウム、ストロンチウム、イットリウム、鉛、スカンジウム、ニオビウム、亜鉛などの元素を含むlow‐kまたはhigh‐k誘電体であり得る。STI材料206において使用され得る誘電体材料の更なる例は、これらに限定されるものではないが、窒化ケイ素、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、炭素でドープされた窒化ケイ素、酸窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化ハフニウムケイ素、酸化ランタン、酸化ランタンアルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ジルコニウムケイ素、酸化タンタル、酸化チタン、酸化バリウムストロンチウムチタン、酸化バリウムチタン、酸化ストロンチウムチタン、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ケイ素タンタル、酸化鉛スカンジウムタンタル、亜鉛ニオブ酸鉛を含み得る。
【0055】
ゲートスタック108は、図2の(A)~図2の(B)に示されるように、フィン204の上部(STI206の上の部分)を覆い得、フィン204のチャネル部分(例えば、上で説明されたチャネル部分114)は、図2の(A)~図2の(B)において示されるようなゲートスタック108によって覆われるフィン204の一部に対応する。特に、ゲート誘電体112(使用される場合)は、フィン204の最上部を覆い得、ゲート電極110はゲート誘電体112を覆い得る。フィン204のチャネル部分とサブフィン部分との間のインタフェースは、ゲート電極110が終わる場所の近くに配置される。
【0056】
いくつかの実施形態において、FinFET200は、いくつかの実施形態において約5~40ナノメートル(その中のすべての値および範囲を含み、例えば、約22~35ナノメートル、または、約20~30ナノメートル)であり得る、図1および図2の(A)~図2の(B)に示される例示的な基準座標系x‐y‐zのx軸の方向においてフィン204に沿って測定される寸法であるゲート長GL(すなわち、第1S/D領域104-1と第2S/D領域104-2との間の距離)を有し得る。フィン204は、いくつかの実施形態において約5~30ナノメートルであり得る(その中のすべての値および範囲を含み、例えば、約7~20ナノメートル、または、約10~15ナノメートル)、図2の(A)~図2の(B)において示される基準座標系x‐y‐zのy軸の方向において測定される寸法である厚さを有し得る。フィン204は、いくつかの実施形態において、約30~350ナノメートル(その中のすべての値および範囲を含み、例えば、約30~200ナノメートル、約75~250ナノメートル、または、約150~300ナノメートル)であり得る、図1に示される基準座標系x‐y‐zのz軸の方向において測定される寸法である高さを有し得る。
【0057】
図2の(A)~図2の(B)において示されるフィン204は、示される基準座標系のy-z平面において長方形の断面を有するものとして示されるが、フィン204はそれ以外に、フィン204の「頂部」において丸みを帯びた、または、傾きがある断面を有し得、ゲートスタック108は、丸みを帯びた、または、傾きがあるフィン204に適合し得る。使用中、FinFET200は、フィン204のチャネル部分の3つの「側部」上に伝導チャネルを形成し得、潜在的に、シングルゲートトランジスタ(チャネル材料または基板の1つの「側部」上に伝導チャネルを形成し得る)およびダブルゲートトランジスタ(チャネル材料または基板の2つの「側部」上に伝導チャネルを形成し得る)に対して性能を改善する。
【0058】
図2の(A)において具体的に示されないが、S/Dコンタクト106は、S/D領域104に電気的に接続され得るが、フィン204に対して異なる垂直方向に延在する。例えば、第1S/Dコンタクト106-1は、第1S/D領域104-1に電気的に接続され得、第1S/D領域104-1からベース202に向かって延在し得、それにより、図1の説明と同様に、FinFET200のための裏側S/Dコンタクトを形成する。そのような実装において、第2S/Dコンタクト106-2は、第2S/D領域104-2に電気的に接続され得、第2S/D領域104-2から、ベース202から離れるように延在し得、それにより、また図1の説明と同様であるFinFET200についての表側S/Dコンタクトを形成する。
【0059】
図2の(A)~図2の(B)は、単一のFinFET200を示すが、いくつかの実施形態において、フィン204に沿って、複数のFinFETが(間のいくつかのスペースを伴って)互いの隣に配置され得る。さらに、様々な更なる実施形態において、1つの表側S/Dコンタクトおよび1つの裏側S/Dコンタクトを有するトランジスタ100は、プレーナ型FET、ナノワイヤFET、またはナノリボンFETなどのFinFET200以外に、多くの他のトランジスタアーキテクチャにおいて実装され得る。
例示的なメモリ実装
【0060】
組み込みメモリは、特に3Dモノリシック集積を可能にするために、現代のシステムオンチップ(SoC)技術の性能にとって重要である。裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリは、組み込みメモリを含み得る。したがって、メモリに関するいくつかの考慮事項をここで説明する。
【0061】
いくつかのメモリデバイスは、計算ロジックも含まないチップに含まれるという点で「スタンドアロン」デバイスとみなされ得る(本明細書において使用される場合、用語は「計算ロジックデバイス」または単に「計算ロジック」または「ロジックデバイス」は、デバイス、例えば、計算処理動作を実行するためのトランジスタを指す)。他のメモリデバイスが、計算ロジックに沿ってチップに含まれ得、「組み込み」メモリデバイスと称され得る。組み込みメモリを使用して計算ロジックをサポートすると、メモリおよび計算ロジックを共に近づけて、レイテンシを増加させるインタフェースを除去することにより、性能が改善され得る。本開示の様々な実施形態は、組み込みメモリアレイ、および、対応する方法およびデバイスに関する。
【0062】
本開示のいくつかの実施形態は、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)に、特に、組み込みDRAM(eDRAM)を参照し得る。なぜなら、この種類のメモリは、大きいスタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)ベースキャッシュの密度およびスタンバイ電力の限界に対処するために過去に導入されたからである。しかしながら、本開示の実施形態は、メモリセルが実装された他の技術に等しく適用可能である。したがって、一般的に、本明細書において説明されるメモリセルは、eDRAMセル、スピン転送トルクランダムアクセスメモリ(STTRAM)セル、抵抗変化型メモリ(RRAM(登録商標))セル、または、任意の他の不揮発性メモリセルとして実装され得る。
【0063】
メモリセル、例えばeDRAMセルは、ビット値、またはセルのメモリ状態(例えば論理的「1」または「0」)を格納するためのコンデンサ、ならびに、セルへのアクセス(例えば、情報をセルに書き込むためのアクセス、または、情報をセルから読み込むためのアクセス)を制御するアクセストランジスタを含み得る。そのようなメモリセルは、1つのトランジスタ(すなわち、用語「1T‐1Cメモリセル」における「1T」)および1つのコンデンサ(すなわち、用語「1T‐1Cメモリセル」における「1C」)を使用するという事実を強調して、「1T‐1Cメモリセル」と称され得る。1T‐1Cメモリセルのコンデンサは、アクセストランジスタの1つのソース/ドレイン(S/D)端子(例えば、アクセストランジスタのソース端子)に結合され得る一方、アクセストランジスタの他のS/D端子は、ビット線(BL)に結合され得、トランジスタのゲート端子は、ワード線(WL)に結合され得る。そのようなメモリセルは、単一のアクセストランジスタだけで製造され得るので、同一のプロセス技術におけるSRAMに対して、より高い密度、および、より低いスタンバイ電力を提供し得る。
【0064】
様々な1T‐1Cメモリセルは従来、FEOL、半導体基板の最上層において実装されるロジックプロセスベースのトランジスタであるアクセストランジスタで実装されてきた。本開示の発明者は、従来の論理トランジスタを使用すると、そのようなトランジスタが3次元メモリおよびロジックデバイスを形成するために使用される場合、複数の課題が生じることに気付いた。
【0065】
1つの課題は、そのようなメモリセルのコンデンサの場所に関する。すなわち、対応するアクセストランジスタに近い金属層におけるコンデンサを提供することが望ましいことがあり得る。論理トランジスタは、半導体基板上に直接設けられたFEOLトランジスタとして実装されるので、1T‐1Cメモリセルの対応するコンデンサは次に、ロジックアクセストランジスタに十分近づくべく、より低い金属層に組み込まれる必要がある。より低い金属層のピッチは、高度テクノロジーノードにおいて著しくスケーリングするので、より低い金属層にコンデンサを組み込むことは、1T‐1Cベースのメモリのスケーリング、および、3次元メモリデバイスの作成に著しい課題を生じさせる。
【0066】
別の課題は、基板の使用可能な表面面積を考慮すると、その面積において形成され得るFEOLトランジスタの数は限られ、そのようなトランジスタを内蔵するメモリセルまたはロジックデバイスの密度に対して著しい制限を課す。
【0067】
裏側コンタクトを有するトランジスタとしてメモリセルのトランジスタ(例えばメモリセルのアクセストランジスタ)を実装することにより、上で説明した課題および問題の少なくともいくつかが改善し得る。例えば、メモリセルのアクセストランジスタをBEOL層に移動させること(裏側コンタクトアーキテクチャによって可能となる)は、それらの対応するコンデンサは、より高い容量を実現するために対応してより厚い層間誘電体(ILD)およびより大きい金属ピッチを有する上部金属層において実装され得、コンデンサを組み込むことによってもたらされる集積課題が容易になり得ることを意味する。
【0068】
図3は、本開示のいくつかの実施形態による、裏側コンタクトを有するトランジスタを含む例示的なメモリセル300の断面図の模式図を提供する。図3は、1T‐1Cメモリセルを形成するためにトランジスタ100がどのように使用され得るかを示す。特に、メモリセル300は、図1のトランジスタ100のコンポーネントのすべてを示し(したがって、それらの説明はここでは繰り返さない)、いくつかの実施形態において、コンデンサ302はトランジスタ100の裏側S/Dコンタクト106-1に結合され得ることを更に概略的に示す。コンデンサ302は、任意の好適なコンデンサ、例えば、ビット値、または、メモリセル300のメモリ状態(例えば、論理的「1」または「0」)を格納するための金属‐絶縁体‐金属(MIM)コンデンサであり得、トランジスタ100は次に、メモリセル300へのアクセス(例えば、セルへ情報を書き込むためのアクセス、または、セルから情報を読み込むためのアクセス)を制御するアクセストランジスタとして機能し得る。コンデンサ302をS/D領域104-1に結合することにより、コンデンサ302は、メモリセル300のメモリ状態を格納するよう構成される。いくつかの実施形態において、コンデンサ302は、S/D領域104-1に結合されるストレージノード(図3には具体的に示されない)を介してS/D領域104-1に結合され得る。いくつかの実施形態において、S/Dコンタクト106-1は、ストレージノードであるとみなされ得る。
【0069】
図3には具体的に示されないが、メモリセル300は、コンデンサ302が結合されないS/D領域104の1つ(例えば、図3の説明ではS/D領域104-2)に結合された、メモリ状態を転送するためのビット線を更に含み得る。そのようなビット線は、例えば、メモリセル300が含まれ得るメモリアレイに関連するメモリペリフェラル回路において提供され得るセンスアンプおよびビット線ドライバに接続され得る。さらに、また図3において具体的に示されないが、メモリセル300は更に、ゲート信号を供給するために、トランジスタ100のゲート端子に結合された、例えば、ゲートスタック108に結合されたワード線を含み得る。トランジスタ100は、ゲート信号に応答して、ビット線と、ストレージノードまたはコンデンサ302との間のメモリセル300のメモリ状態の転送を制御するよう構成され得る。
表にガラスサポートを有する例示的なICアセンブリ
【0070】
裏側コンタクトを有するトランジスタは、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリの3次元集積化を可能にし得る。例示的なICアセンブリが図4に示される。これは、本開示のいくつかの実施形態による、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリ400のブロック図を提供する。
【0071】
図4に示されるように、ICアセンブリ400は、FEOL層420と、FEOL層420の上のBEOL層430とを含み得る。FEOL層420は、複数のFEOLデバイス、例えば、裏側コンタクトのトランジスタとして実装されるFEOLトランジスタを含み得る。BEOL層430は、FEOL層420の複数のFEOLデバイスの1または複数に電気的に結合される(例えば、その少なくとも一部に導電接触する)少なくとも複数のインターコネクトを含み得る。いくつかの実施形態において、BEOL層430は更にBEOLデバイス、例えばバックエンドトランジスタを含み得、それらの少なくともいくつかは、裏側コンタクトを有するトランジスタとして実装され得る。
【0072】
様々な実施形態において、FEOL層420において実装される、裏側コンタクトを有するFEOLトランジスタは、計算ロジックの一部、および/または、メモリアレイの一部であり得る。
【0073】
例えばいくつかの実施形態において、FEOL層420のFEOLトランジスタのいくつかは、メモリアレイのメモリセル、例えば、上で説明された1T‐1Cメモリセルのアクセストランジスタであり得る。そのような実施形態において、そのようなメモリセルのコンデンサは次に、BEOL層430において実装され得る。他の実施形態において、FEOL層420のFEOLトランジスタのいくつかは、1T‐1C以外の種類のメモリセルのアクセストランジスタであり得る。そのような実施形態において、メモリセルの他の部分(例えばストレージトランジスタ)はBEOL層430において実装され得る。
【0074】
別の例において、FEOL層420のFEOLトランジスタのいくつかは、ICアセンブリ400の計算ロジックの一部であり得る。例えば、そのようなトランジスタは、BEOL層430において実装され得るメモリセルにおいて格納されるデータについての読み出し/書き込み動作に関する計算ロジック機能を担当し得る。その目的で、FEOL層420のFEOLトランジスタのいくつかは、ICアセンブリ400において実装されるメモリセル(例えば、BEOL層430において実装されるメモリセル)を制御する(例えば、アクセス(読み込み/書き込み)、格納、更新を制御する)よう構成される1または複数の入力/出力(I/O)IC(例えばメモリペリフェラル回路)の一部であり得る。いくつかの実施形態において、FEOL層420のFEOLトランジスタのいくつかは、ICアセンブリ400において実装されるメモリセルに格納されるデータについて様々な動作(例えば、算術および論理演算、ICアセンブリ400において実装されるメモリアレイの1または複数からのデータ、ならびに、場合によってはまた、外部デバイスチップからのデータのパイプライン)を実行するよう構成される高性能計算ロジックの一部であり得る。
【0075】
スタンドアロントランジスタ(例えばトランジスタ100)としての、または、メモリセル(例えばメモリセル300)の一部として含まれる、本明細書において説明される裏側コンタクトを有するトランジスタは、ICアセンブリ400における様々な領域/場所に含まれ得る。例えば、トランジスタ100は、例えば計算ロジックにおける論理トランジスタ(例えばFEOL層420に含まれる)として使用され得る。別の例において、トランジスタ100は、例えば、BEOL430の1または複数のメモリ層におけるアクセストランジスタとして使用され得る。トランジスタに裏側コンタクトを提供すると、メモリセルのストレージノード(例えばストレージコンデンサ)を組み込むことによってもたらされる集積課題が容易になり得、多くの層のメモリおよび/または計算ロジックを有するスタックアーキテクチャを有する3次元メモリおよびロジックデバイスの構築を実現可能にする。
【0076】
図4の説明は、互いに対する様々な層の全体的な向きおよび配置を提供することを意図し、本開示において別段の定めが無い限り、図4に示される層の1つについて説明される要素の一部が1または複数の他の層内に延在し得る、または、その中に存在し得るICデバイス400の実施形態を含む。例えば、図4において具体的に示されないが、ICアセンブリ400の様々なICコンポーネントの電力および信号インターコネクトは、図4に示される層のいずれかに存在し得る。さらに、図4において単一のBEOL層430が示されるが、様々な実施形態において、ICアセンブリ400のBEOL層430は複数のBEOL層を含み得る。
【0077】
いくつかの実施形態において、BEOL層430は、1または複数のメモリアレイを形成し得る1または複数のメモリ層を含み得る。そのようなメモリアレイは、アクセストランジスタ(例えばトランジスタ100)、ストレージノード(例えばストレージコンデンサまたはストレージトランジスタ)、ならびに、メモリセルを構成するワード線(例えば行セレクタ)およびビット線(例えば列セレクタ)を含み得る。いくつかの実施形態において、BEOL層430のメモリ層はTFT型メモリセルを含み得る。一方、FEOL層420は、ロジックICを駆動および制御するために様々なロジック層、回路、およびデバイス(例えば論理トランジスタ)を含み得る。例えば、FEOL層420のロジックデバイスは、BEOL層430のメモリセルを制御する(例えば、アクセスする(読み込む/書き込む)、格納する、更新する)ためのメモリペリフェラル回路を形成し得る。ICアセンブリ400のいくつかの実施形態において、計算ロジックはFEOL420において、および、BEOL層430の1または複数の最低の金属層において提供され得る一方、1または複数のメモリアレイは、BEOL層430の上位層において提供され得る。ICアセンブリ400の他の実施形態において、FEOL層420を参照して説明される計算ロジックは、FEOL層420の上に(例えば、BEOL層430に)、BEOL層430のメモリ層の間に、または、BEOL層430のメモリ層に結合して提供され得る。
【0078】
BEOL層430の様々なBEOL層は、ICアセンブリ400のメタライゼーションスタックの金属層を含み得る。BEOLの様々な金属層は、FEOL層420の計算ロジックにおけるロジックデバイスの様々な入力および出力、および/または、BEOL層430のメモリ層におけるメモリセルをインターコネクトするために使用され得る。一般的には、BEOL層430の金属層の各々は、ビア部分およびトレンチ/インターコネクト部分を含み得る。金属層のトレンチ部分は、x‐y平面(例えば、xまたはy方向)において延在する導電性(例えば金属)線(場合により、「トレンチ」とも称される)に沿って信号および電力を転送するよう構成される一方、金属層のビア部分は、z方向に延在する導電性ビアを通じて、例えば上または下の隣接する金属層のいずれかに信号および電力を転送するよう構成される。したがって、ビアは1つの金属層から隣接する金属層の金属構造(例えば金属線またはビア)へ金属構造を接続する。「金属」層と称されるが、BEOL層430の様々な層は、導電性金属、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、またはコバルト(Co)、または金属合金の特定のパターンのみ、またはより一般的に、ILDなどの絶縁媒体において形成される導電性材料のパターンを含み得る。絶縁媒体は、酸化ケイ素、炭素ドープ酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、および/または酸窒化シリコンなどの任意の好適なILD材料を含み得る。
【0079】
FEOL層420は元々、基板、ダイ、ウェハまたはチップなどの半導体サポート構造の上に設けられ得、図1図3の実施形態のサポート構造を参照して説明される材料のいずれか、または材料の組み合わせを含み得る。しかしながら、FEOL層420のFEOLデバイスの裏側部分を露出させるために、そのような半導体サポート構造は後に除去され得、その結果、裏側電力供給構造410はFEOL層420の裏側に設けられ得る(したがって、BEOL層430がFEOL層420の表側に設けられ、裏側電力供給構造410がFEOL層420の裏側に設けられる)。
【0080】
また、図4に示されるように、ICアセンブリ400は更に、ボンディングインタフェース440およびガラスサポート構造450を含み得、ボンディングインタフェース440は、BEOL層430の上面がガラスサポート構造450の面に接合するインタフェースであり得る。したがって、ICアセンブリ400において、FEOL層420は裏側電力供給構造410とBEOL層430との間にあり、BEOL層430はFEOL層420とガラスサポート構造450との間にある。
【0081】
図5図8は、本開示の様々な実施形態による、ICアセンブリ400の例示的な実装の模式図を提供する。
【0082】
図5は、本開示のいくつかの実施形態による、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリ500の模式図を提供する。裏側電力供給構造410、FEOL420など、図4に示されたICアセンブリ400の一部は、図5のICアセンブリ500においてラベルが付される。ICアセンブリ500は更に、これらの一部の各々の例示的な実装を示す。
【0083】
図5に示されるように、裏側電力供給構造410は、1または複数の層に配置された複数の電力インターコネクト512を含み得る(水平方向のラインによって分離される、3つのそのような層が図5に示されるが、そのような分離は他の実施形態において存在しないことがあり得、または、他の実施形態は、図5に示されるものとは異なる数の層および/または異なる構成の電力インターコネクト512を含み得る)。電力インターコネクト512は、ビア512‐1および線512-2の任意の好適な組み合わせを含み得、そのいくつかは図5においてラベルが付され、そのいくつかは、図面を複雑にしないようにするべく、ラベルが付されない。電力インターコネクト512は、上に説明されるような導電性金属または金属合金のいずれかなどの任意の好適な導電性材料を含み得る。様々な電力インターコネクト512の一部は、上で説明されるILD材料のいずれかを含み得る絶縁体材料514によって包含され得る。
【0084】
図5に更に示されるように、FEOL層420は複数のFEOLデバイス526を含み得る。FEOLデバイス526の1または複数は、上で説明される裏側コンタクトを有するトランジスタ、例えば、トランジスタ100であり得る。様々な実施形態において、FEOLデバイス526は、当技術分野において知られているが、本明細書において説明されるような1または複数の裏側コンタクトを有するフィン型トランジスタ、ナノリボントランジスタ、およびナノワイヤトランジスタの1または複数を含み得る。電力インターコネクト512の1または複数は次に、裏側コンタクトを有するそのようなトランジスタの1または複数のS/D領域に結合され得る(すなわち、1または複数の電力インターコネクト512は、FEOLデバイス526のトランジスタの1または複数のS/D領域に対する裏側コンタクトを形成し得る)。
【0085】
また、図5に示されるように、BEOL層430は、上で説明されたような導電性金属または金属合金のいずれかなどの任意の好適な導電性材料を含み得る複数のBEOLインターコネクト532を含み得る。BEOLインターコネクト532は、ビア532‐1および線532-2の任意の好適な組み合わせを含み得、そのいくつかは図5においてラベルが付され、そのいくつかは、図面を複雑にしないようにするべく、ラベルが付されない。BEOLインターコネクト532の1または複数は、複数のFEOLデバイス526の1または複数に電気的に結合され得る(例えば、その少なくとも一部に導電接触する)。BEOLインターコネクト532の少なくとも一部は、上で説明されたILD材料のいずれかを含み得る絶縁体材料534によって包含され得る。いくつかの実施形態において、絶縁体材料534などの絶縁体材料はまた、FEOLデバイス526の一部を少なくとも部分的に包含し得る。図5はまた、BEOL層430がメモリセル536の層を含み得ることを概略的に示す。メモリセル536は、上で説明されたメモリセルのいずれか、例えばTFT型メモリセル、例えばメモリセル300であり得る。更なる実施形態において、ICアセンブリ500は、メモリセル536の複数の層を含み得る。
【0086】
いくつかの実施形態において、BEOLインターコネクト532および電力インターコネクト512の側断面図は、BEOLインターコネクト532および電力インターコネクト512がFEOL層420の異なる側に形成されるという事実に起因して、特性の差を有し得る。特に、そのような実施形態において、BEOLインターコネクト532の少なくともいくつか、および、電力インターコネクト512の少なくともいくつかの、FEOL層420に対して垂直な平面における断面は台形であり得る。そのような台形は2つの平行な辺を含み得、その1つは短辺であり、その1つは長辺である(すなわち、長辺の長さは短辺の長さより大きい)。BEOLインターコネクト532および電力インターコネクト512がFEOL層420の異なる側に形成されるという事実に特徴的なこととして、BEOLインターコネクト532の台形では、長辺は短辺よりガラスサポート構造450に近く、短辺は長辺よりFEOL層420に近く、一方、電力インターコネクト512の台形では、短辺は長辺よりガラスサポート構造450およびFEOL層420の両方に近い。
【0087】
図5は、ボンディングインタフェース440を実装するために使用され得るボンディングインタフェース材料540を更に示す。これは、上で説明されたようなガラスサポート構造450を実装するために使用され得る非半導体サポート構造550にBEOL層430の上面を接合する。いくつかの実施形態において、ボンディングインタフェース材料540は酸化物、例えば酸化ケイ素を含み得る。図5に示されるように、いくつかの実施形態において、ボンディングインタフェース材料540の一部(例えば、1面)はガラスサポート構造450の1または複数の一部に接触し得る一方、ボンディングインタフェース材料540の他の部分(例えば反対の面)は、BEOL層430の1または複数の一部に接触し得る。いくつかの実施形態において、ボンディングインタフェース材料540は、約1ナノメートルと100ナノメートルとの間の厚さ、例えば、約1~50ナノメートル、または、約1~20ナノメートルを有し得る。
【0088】
いくつかの実施形態において、非半導体サポート構造550はガラス材料を含み得る。ガラス材料の例は、場合によってはホウ素、炭素、アルミニウム、酸化ハフニウムなどの元素および化合物でドープされる酸化シリコン材料を含み得、ドープ濃度は例えば約0.01%~10%である。他の実施形態において、非半導体サポート構造550は、Siより低い、例えば約10.5より低い誘電率を有する他の固体材料を含み得る。いくつかの実施形態において、非半導体サポート構造550はマイカを含み得る。ガラスサポート構造450の厚さは、ICアセンブリ400のための機械的安定性を提供し、場合によっては、ICアセンブリにおける寄生効果を更に低減させるために様々なデバイス(いくつかのそのようなデバイスは、図6に示され、上で説明される)を含むことをサポートするガラスサポート構造450についての任意の値であり得る。いくつかの実施形態において、ガラスサポート構造450は、約0.2マイクロメートル(ミクロン)~100ミクロンの厚さ、例えば、約0.5~5ミクロン、または、約1~3ミクロンを有し得る。
【0089】
図6は、本開示のいくつかの実施形態による、裏側電力供給、ならびに、表の薄膜デバイスを有するガラスサポートを有するICアセンブリ600の模式図を提供する。裏側電力供給構造410、FEOL420など、図4に示されたICアセンブリ400の一部は、図6のICアセンブリ600においてラベルが付される。ICアセンブリ600は更に、これらの一部の各々の例示的な実装を示す。特に、ICアセンブリ600は、上で説明されたようなICアセンブリ500(図6では、図5において示されるICアセンブリ500に含まれるものと同一の要素のいくつかを含むICアセンブリ600で示され、同一パターンを使用して示される)として実装され得る。ただし、ICアセンブリ600は更に、ガラスサポート構造450に配置された1または複数の薄膜デバイス556を含む。簡潔にするために、ICアセンブリ500の詳細な説明は、ICアセンブリ600に関しては繰り返されず、違いのみが説明される。さらに、図6の図面を複雑にしないようにするべく、電力インターコネクト512-1および512-2ならびにBEOLインターコネクト532-1および532-2は、図5においてラベルが付されたように図6において具体的にラベルが付されない。
【0090】
様々な実施形態において、薄膜デバイス556は、ICアセンブリ600内の寄生効果を低減するよう構成される、薄膜抵抗器、薄膜コンデンサ、および薄膜インダクタなどの2端子デバイスであり得る。そのような2端子薄膜デバイス556の第1端子は、複数のBEOLインターコネクト532の第1BEOLインターコネクトに電気的に結合され得る(例えば、導電接触する)一方で、第2端子は、複数のBEOLインターコネクト532の第2BEOLインターコネクトに電気的に結合され得る(例えば、導電接触する)。そのような2端子結合の一例は、図6において、薄膜デバイス556の1つ(ただし、図6の例には3つの異なる薄膜デバイス556が示される)についてラベルが付される。ICアセンブリ600の右側に示される薄膜デバイス556の第1端子は、複数のBEOLインターコネクト532(図6において、点線の輪郭652‐1に示される上記結合)の第1BEOLインターコネクト612-1に結合され、ICアセンブリ600の右側に示される薄膜デバイス556の第2端子は、複数のBEOLインターコネクト532(図6において、点線の輪郭652‐2に示される結合)の第2BEOLインターコネクト612-2に結合される。図6に示されるように、いくつかの実施形態において、薄膜デバイス556の一部は、ボンディングインタフェース450を通って延在し、BEOLインターコネクト532のそれぞれの一部と電気的に接触し得る。
【0091】
図7は、本開示のいくつかの実施形態による、裏側電力供給、および、表の活性層を有するガラスサポートを有するICアセンブリ700の模式図を提供する。裏側電力供給構造410、FEOL420など、図4に示されたICアセンブリ400の一部は、図7のICアセンブリ700においてラベルが付される。ICアセンブリ700は更に、これらの一部の各々の例示的な実装を示す。特に、ICアセンブリ700は、上で説明されたようなICアセンブリ500(図7では、図5において示されるICアセンブリ500に含まれるものと同一の要素のいくつかを含むICアセンブリ700で示され、同一パターンを使用して示される)として実装され得る。ただし、ICアセンブリ700は更に、ガラスサポート構造450とBEOL層430との間の活性層650を含む。簡潔にするために、ICアセンブリ500の詳細な説明は、ICアセンブリ700について繰り返されず、違いのみが説明される。さらに、図7の図面を複雑にしないようにするべく、電力インターコネクト512-1および512-2、ならびに、BEOLインターコネクト532-1および532-2は、図5においてラベルが付されたように図7において具体的にラベルが付されない。
【0092】
図7に示されるように、活性層750は、ガラスサポート構造450とボンディングインタフェース440との間に設けられ得、ボンディングインタフェース440は次に、活性層750とBEOL層430との間に設けられ得る。いくつかの実施形態において、ボンディングインタフェース440のいくつかの一部は、活性層750の1または複数の一部に接触し得、ボンディングインタフェース440の他の部分は、BEOL層430の1または複数の一部に接触し得る。ボンディングインタフェース440は、例えば、図10を参照して下で説明されるような、そのような実施形態におけるハイブリッドボンディングインタフェースであり得る。
【0093】
図7に示されるように、活性層750は、1または複数の層に配置される複数のインターコネクト752を含み得る(2つのそのような層が図7に示され、水平方向のラインによって分離されるが、そのような分離は他の実施形態において存在しないことがあり得、または、他の実施形態は、図7に示されるものとは異なる数の層および/または異なる構成のインターコネクト752を含み得る)。インターコネクト752は、ビア752‐1および線752-2の任意の好適な組み合わせを含み得、そのいくつかは図7においてラベルが付され、そのいくつかは、図面を複雑にしないようにするべく、ラベルが付されない。インターコネクト752は、上で説明されたような導電性金属または金属合金のいずれかなど、任意の好適な導電性材料を含み得る。様々なインターコネクト752の一部は、上で説明されたILD材料のいずれかを含み得る絶縁体材料754によって包含され得る。活性層750のインターコネクト752の1または複数は、複数のBEOLインターコネクト532の1または複数に電気的に結合され得る(例えば、その少なくとも一部に導電接触する)。
【0094】
図7において更に示されるように、ICアセンブリ700は、トランジスタまたはメモリセルなどの複数のデバイス756を更に含み得る。図7は、ガラスサポート構造450の一部としてデバイス756を示すが、ICアセンブリ700の他の実施形態において、デバイス756は活性層750の一部であり得る。いくつかの実施形態において、デバイス756の1または複数は、例えばトランジスタ100など、上で説明されたトランジスタであり得る。いくつかの実施形態において、デバイス756の1または複数は、上で説明されたようなメモリセル、例えばメモリセル300であり得る、または、任意の他の組み込みメモリセルであり得る。インターコネクト752の1または複数は次に、デバイス756の1または複数の一部に、および、複数のBEOLインターコネクト532の1または複数に結合され得る。
【0095】
いくつかの実施形態において、インターコネクト752の側断面図は、インターコネクト752およびBEOLインターコネクト532がボンディングインタフェース440の異なる側で形成されるという事実に起因する特性の違いを有し得る。特に、そのような実施形態において、インターコネクト752の少なくともいくつかの、FEOL層420に対して垂直な平面における断面は、1つの短辺および1つの長辺を有する台形であり得る。そのような台形は、2つの平行な辺を含み得、その1つは短辺であり、その1つは長辺である(すなわち、長辺の長さは短辺の長さより大きい)。インターコネクト732およびBEOLインターコネクト532がボンディングインタフェース440の異なる側に形成されるという事実に特徴的なこととして、インターコネクト732の台形では、短辺は長辺よりガラスサポート構造450に近く、長辺は短辺よりボンディングインタフェース440およびFEOL層420に近く、一方、BEOLインターコネクト512の台形では、長辺は短辺よりガラスサポート構造450およびボンディングインタフェース440の両方に近い。
【0096】
図8は、本開示のいくつかの実施形態による、裏側電力供給、ならびに、表の薄膜デバイスおよび活性層を有するガラスサポートを有するICアセンブリ800の模式図を提供する。裏側電力供給構造410、FEOL420など、図4に示されたICアセンブリ400の一部は、図8のICアセンブリ800においてラベルが付される。ICアセンブリ800は更に、これらの一部の各々の例示的な実装を示す。特に、ICアセンブリ800は、上で説明されるようなガラスサポート構造450において配置される1または複数の薄膜デバイス556を有し、上で説明されるようなICアセンブリ700の活性層750を更に含むICアセンブリ600として実装され得る。これは、図8において、同一の要素のいくつかを含むICアセンブリ800を用いて示され、図6において示されるICアセンブリ600、および、図7において示されるICアセンブリ700に含まれるものと同一パターンを使用して示す。図6および図7を参照して提供される、ガラスサポート構造450に配置される1または複数の薄膜デバイス556、および、活性層750を有するICアセンブリの説明は、図8のICアセンブリ800に適用可能であり、したがって、簡潔にするために、繰り返されない。
例示的な製造方法
【0097】
本明細書において説明される、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリは、任意の好適な技法、例えば、サブトラクティブ、アディティブ、ダマシン、デュアルダマシンなどを使用して製造され得る。そのような技法のいくつかは、好適な堆積およびパターニング技法を含み得る。本明細書に使用される「パターニング」は、任意の好適な技法(例えば、レジストを適用し、リソグラフィを使用してレジストをパターニングし、次に、ドライエッチング、ウェットエッチング、または、任意の適切な技法を使用して1または複数の材料のエッチングする)を使用して1または複数の材料のパターンを形成することを指し得る。
【0098】
図9の(A)~図9の(D)は、本開示のいくつかの実施形態による、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリを形成する第1の例示的方法を示す。図10の(A)~図10の(D)は、本開示のいくつかの実施形態による、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリを形成する第2の例示的方法を示す。図9および図10に示されるICアセンブリは、図5図8に示されるICアセンブリに含まれるものと同一の要素のいくつかを含み、同一パターンを使用して示す。簡潔にするために、それらの元素の詳細な説明は、図9および図10に示されるIC組み立てに適用可能であり、繰り返されない。
【0099】
図9の(A)は、IC構造900Aを示し、第1製造方法が、図1図3を参照して説明されるサポート構造のいずれかを含み得る半導体サポート構造902の上に複数のFEOLデバイス526を形成することで開始し得、次に、FEOLデバイス526を有するFEOL層420の上にBEOL430を形成し、次に、BEOL層430の最上面の上にボンディングインタフェース材料540の層を提供することを示す。図9の(B)はIC構造900Bを示し、第1製造方法が次に、図9の(A)のIC構造900Aを上下反転させ、IC構造900Aのボンディングインタフェース材料540を、ガラスサポート構造450の上面に提供されるボンディングインタフェース材料に接触させることに進み得、それにより、IC構造900Aとガラスサポート構造450との接合を実行することを示す。一般的に、本明細書に説明される接合は、絶縁体‐絶縁体の接合、例えば、酸化物‐酸化物の接合であり得、ボンディングインタフェース材料は、接合される構造の一方または両方の面に適用され得、次に、場合によっては一定の期間にわたって好適な圧力を適用してアセンブリを好適な温度(例えば、やや高温、例えば、約50~200℃)まで加熱しながら、構造は共に組み立てられる。いくつかの実施形態において、ボンディングインタフェース材料540は、図9の(B)および図9の(C)に示されるように、IC構造900Aおよびガラスサポート構造450を互いに取り付けることを確実にする接着材料であり得る。いくつかの実施形態において、ボンディングインタフェース材料540は、エッチングストップ材料であり得る。いくつかの実施形態において、ボンディングインタフェース材料540は、両方ともエッチングストップ材料であり、本明細書において説明されるようなIC構造を互いに取り付けることを保証するための好適な接着剤特性を有し得る。いくつかの実施形態において、意図的に追加された接着剤ボンディング材料が使用されないことがあり得、その場合、本図面における層ラベル「540」または「440」は、それぞれのIC構造を互いに接合することによりもたらされるボンディングインタフェースを表す。共に接合されたIC構造の絶縁体の特定の材料が同一であり得るときでも(この場合、ボンディングインタフェースは、さもなければバルク絶縁体(例えばバルク酸化物)層として現れるものにおいてシームまたは薄い層としてなお認識可能である)、ボンディングインタフェースは、例えば制限視野電子回折(SED)を使用して、本明細書に説明されるICアセンブリにおけるシームまたは薄い層として認識可能であり得る。本明細書において使用される場合、「ボンディングインタフェース材料540」または「ボンディングインタフェース440」への言及は、別段の定めが無い限り、本明細書において説明されるIC構造を接合するために、意図的に追加された接着材料が使用されない実施形態についての「ボンディングインタフェース」に適用可能である。図9の(C)は、IC構造900Cを示し、IC構造900Aおよびガラスサポート構造450の接合が実行された後に、第1製造方法は、FEOL420のFEOLデバイス526の裏側を暴露するために、(例えば、好適な研磨または研削プロセスを使用する)半導体サポート構造902の除去に進み得ることを示す。図9の(D)はIC構造900Dを示しFEOL420のFEOLデバイス526の裏側が暴露された後に、第1製造方法は、上で説明されたような裏側電力供給構造410を提供することに進み得ることを示す。
【0100】
図10の(A)はIC構造1000Aを示し、第2製造方法が、図1図3を参照して説明されるサポート構造のいずれかを含み得る半導体サポート構造902の上に複数のFEOLデバイス526を形成することから開始し、次に、FEOLデバイス526を有するFEOL層420の上にBEOL430を形成し得ることを示す。図10の(B)はIC構造1000Bを示し、第2製造方法が次に、図10の(A)のIC構造1000Aを上下反転して、IC構造1000AのBEOL層430を、ガラスサポート構造450の上に設けられる活性層750の上面に接触させることに進み得、それにより、IC構造1000Aとガラスサポート構造450とのハイブリッド接合を実行することを示す。図9の(A)~図9の(D)について提供される接合の説明は、IC構造1000Aとガラスサポート構造450との接合に適用可能であり、したがって、簡潔にするために、繰り返されない。図10の(C)は、IC構造1000Cを示し、IC構造900AのBEOL層430と活性層750との接合が実行された後に、ボンディングインタフェース440が活性層750とBEOL層430との間に形成され得ることを示す。図10の(D)は後に、第2製造方法が、FEOL420のFEOLデバイス526の裏側を暴露させるために、(例えば、好適な研磨または研削プロセスを使用する)半導体サポート構造902の除去に進み、その後、上で説明されたような裏側電力供給構造410を提供し得ることを示す。
例示的な電子デバイス
【0101】
本明細書に開示される裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリは、任意の好適な電子デバイスに含まれ得る。図11図13は、本明細書に開示されるような、裏側電力供給および表のガラスサポートを有する1または複数のICアセンブリを含み得るデバイスおよびコンポーネントの様々な例を示す。
【0102】
図11は、本明細書に開示される実施形態のいずれかによる、裏側電力供給および表側のガラスサポートを有する1または複数のICアセンブリを含み得る例示的なICパッケージ2200の側断面図である。いくつかの実施形態において、ICパッケージ2200はシステムインパッケージ(SiP)であり得る。
【0103】
パッケージ基板2252は、誘電体材料(例えば、セラミック、ビルドアップ膜、充填剤粒子を有するエポキシ膜など)から形成され得、面2272と面2274との間、または、面2272上の異なる位置の間、および/または、面2274上の異なる位置の間に、誘電体材料を通って延在する導電性経路を有し得る。
【0104】
パッケージ基板2252は、パッケージ基板2252を通って導電性経路2262に結合される導電性コンタクト2263を含み得、ダイ2256および/またはインタポーザ2257内の回路が様々な導電性コンタクト2264に(または、図示されないパッケージ基板2252に含まれる他のデバイスに)電気的に結合することを可能にする。
【0105】
ICパッケージ2200は、インタポーザ2257の導電性コンタクト2261、第1レベルインターコネクト2265、および、パッケージ基板2252の導電性コンタクト2263を介してパッケージ基板2252に結合されるインタポーザ2257を含み得る。図13に示される第1レベルインターコネクト2265は、はんだバンプであるが、任意の好適な第1レベルインターコネクト2265が使用され得る。いくつかの実施形態において、インタポーザ2257がICパッケージ2200に含まれないことがあり得、むしろ、ダイ2256は、第1レベルインターコネクト2265によって面2272において導電性コンタクト2263に直接結合され得る。
【0106】
ICパッケージ2200は、ダイ2256の導電性コンタクト2254、第1レベルインターコネクト2258、および、インタポーザ2257の導電性コンタクト2260を介してインタポーザ2257に結合される1または複数のダイ2256を含み得る。導電性コンタクト2260は、インタポーザ2257を通じて導電性経路(不図示)に結合され得、ダイ2256内の回路が様々な導電性コンタクト2261に(または、図示されないインタポーザ2257に含まれる他のデバイスに)電気的に結合することを可能にする。図11に示される第1レベルインターコネクト2258ははんだバンプであるが、任意の好適な第1レベルインターコネクト2258が使用され得る。本明細書において用いられる場合、「導電性コンタクト」は、異なるコンポーネント間のインタフェースとして機能する導電性材料(例えば、金属)の一部分を指し得る。導電性コンタクトは、あるコンポーネントの表面内へ窪んでいてもよく、当該表面と同一平面上にあってもよく、当該表面から離れて延在してもよく、かつ、任意の適切な形態(例えば、導電性パッドまたはソケット)を取ってよい。
【0107】
いくつかの実施形態において、アンダーフィル材料2266は、第1レベルインターコネクト2265の周りのパッケージ基板2252とインタポーザ2257との間に配置され得、モールド化合物2268は、ダイ2256およびインタポーザ2257の周りに、パッケージ基板2252と接触して配置され得る。いくつかの実施形態において、アンダーフィル材料2266は、モールド化合物2268と同一であり得る。アンダーフィル材料2266およびモールド化合物2268に使用され得る例示的な材料は、好適なエポキシ成形材料である。第2レベルインターコネクト2270は導電性コンタクト2264に結合され得る。図11に示される第2レベルインターコネクト2270は、(例えば、ボールグリッドアレイ構成用の)はんだボールであるが、任意の適切な第2レベルインターコネクト2270(例えば、ピングリッドアレイ構成におけるピンまたはランドグリッドアレイ構成におけるランド)が用いられ得る。第2レベルインターコネクト2270は、回路基板(例えば、マザーボード)、インタポーザ、または当技術分野において既知であり、かつ、図12を参照して下に述べられる別のICパッケージなどの別のコンポーネントにICパッケージ2200を結合させるために用いられ得る。
【0108】
ダイ2256は、本明細書において説明される、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリの実施形態のいずれかの形態をとり得る。ICパッケージ2200が複数のダイ2256を含む実施形態において、ICパッケージ2200は、マルチチップパッケージ(MCP)と称され得る。ダイ2256は、任意の所望の機能を実行するための回路を含み得る。例えば、ダイ2256の1または複数は、ロジックダイ(例えばシリコンベースダイ)であり得、ダイ2256の1または複数は、本明細書において説明されるような組み込みロジックおよびメモリデバイスを含むメモリダイ(例えば、高帯域幅メモリ)であり得る。いくつかの実施形態において、ダイ2256のいずれかは、例えば上で説明されたような、裏側電力供給および表のガラスサポートを有する1または複数のICアセンブリを含み得る。いくつかの実施形態において、ダイ2256の少なくともいくつかは、裏側電力供給および表のガラスサポートを有するICアセンブリのいずれかを含まないことがあり得る。
【0109】
図11に示されるICパッケージ2200は、フリップチップパッケージであり得るが、他のパッケージアーキテクチャが使用され得る。例えば、ICパッケージ2200は、埋め込みウェハレベルボールグリッドアレイ(eWLB)パッケージなどのボールグリッドアレイ(BGA)パッケージであり得る。別の例において、ICパッケージ2200は、ウェハレベルチップスケールパッケージ(WLCSP)またはパネルファンアウト(FO)パッケージであってよい。2つのダイ2256が図11のICパッケージ2200において示されるが、ICパッケージ2200は、任意の所望の数のダイ2256を含み得る。ICパッケージ2200は、パッケージ基板2252の第1面2272または第2面2274上に、または、インタポーザ2257のいずれかの面上に配置される表面実装型の抵抗器、コンデンサおよびインダクタなど、追加の受動コンポーネントを含み得る。より一般的には、ICパッケージ2200は、当技術分野において知られている任意の他の能動または受動コンポーネントを含み得る。
【0110】
図12は、本明細書において開示される実施形態のいずれかによる、裏側電力供給および表のガラスサポートを有する1または複数のICアセンブリを有するコンポーネントを含み得るICデバイスアセンブリ2300の側断面図である。ICデバイスアセンブリ2300は、回路基板2302(例えばマザーボードであり得る)上に配置された複数のコンポーネントを含み得る。ICデバイスアセンブリ2300は、回路基板2302の第1面2340および回路基板2302の反対の第2面2342上に配置されたコンポーネントを含む。一般的に、コンポーネントは面2340および面2342の一方または両方に配置され得る。特に、ICデバイスアセンブリ2300のコンポーネントのいずれか好適なものは、本明細書に開示される実施形態のいずれかによる、裏側電力供給および表のガラスサポートを有する1または複数のICアセンブリのいずれかを含み得る。例えば、ICデバイスアセンブリ2300を参照して下で説明されたICパッケージのいずれかは、図11を参照して上で説明されたICパッケージ2200(例えば、ダイ2256上に提供される、裏側電力供給および表のガラスサポートを有する1または複数のICアセンブリを含み得る)の実施形態のいずれかの形態をとり得る。
【0111】
いくつかの実施形態において、回路基板2302は、誘電体材料の層により互いに分離され、かつ、導電性ビアにより相互接続された複数の金属層を含むPCBであってよい。当該金属層のうちのいずれか1または複数が、回路基板2302に結合されたコンポーネント間で電気信号を(任意で、他の金属層と連携して)転送するために、所望の回路パターンで形成され得る。他の実施形態において、回路基板2302は、非PCB基板であってよい。
【0112】
図12に示されるICデバイスアセンブリ2300は、結合コンポーネント2316によって回路基板2302の第1面2340に結合されたパッケージ-オン-インタポーザ構造2336を含む。結合コンポーネント2316は、パッケージ-オン-インタポーザ構造2336を回路基板2302へ電気的かつ機械的に結合させてよく、はんだボール(例えば、図12に示される)、ソケットの雄部分および雌部分、接着剤、アンダーフィル材料、および/または任意の他の適切な電気的および/または機械的な結合構造を含んでよい。
【0113】
パッケージ-オン-インタポーザ構造2336は、結合コンポーネント2318によってインタポーザ2304に結合されたICパッケージ2320を含み得る。結合コンポーネント2318は、結合コンポーネント2316を参照して上述した形態など、当該用途での任意の適切な形態を取り得る。ICパッケージ2320は、本明細書において説明される裏側電力供給および表側のガラスサポートを有する1または複数のICアセンブリを含む。図12には単一のICパッケージ2320が示されるが、複数のICパッケージがインタポーザ2304に結合され得る。実際、追加のインタポーザがインタポーザ2304に結合され得る。インタポーザ2304は、回路基板2302およびICパッケージ2320をブリッジするために使用される介在基板を提供し得る。一般的に、インタポーザ2304は、より幅広のピッチに接続を広げてよく、または、異なる接続へと接続をリルートしてよい。例えば、インタポーザ2304は、回路基板2302との結合のために、ICパッケージ2320(例えばダイ)を、結合コンポーネント2316のBGAに結合し得る。図12に示される実施形態において、ICパッケージ2320および回路基板2302は、インタポーザ2304の反対側に付着される。他の実施形態において、ICパッケージ2320および回路基板2302は、インタポーザ2304の同一の側に付着され得る。いくつかの実施形態において、3以上のコンポーネントは、インタポーザ2304によって相互接続され得る。
【0114】
インタポーザ2304は、エポキシ樹脂、ガラス繊維強化エポキシ樹脂、セラミック材料、またはポリイミドなどのポリマー材料で形成され得る。いくつかの実装において、インタポーザ2304は、シリコン、ゲルマニウム、ならびに他のIII‐V族およびIV族材料などの、半導体基板に使用される上記で説明された材料と同一の材料を含み得る、交互に重なる強固または柔軟な材料で形成され得る。インタポーザ2304は、これらに限定されるものではないが、スルーシリコンビア(TSV)2306を含む金属インターコネクト2308およびビア2310を含み得る。インタポーザ2304は、受動デバイスおよび能動デバイスの両方を含む組み込みデバイス2314を更に含み得る。そのようなデバイスは、限定されるものではないが、コンデンサ、デカップリングコンデンサ、抵抗器、インダクタ、ヒューズ、ダイオード、変圧器、センサ、静電気放電(ESD)保護デバイスおよびメモリデバイスを含み得る。無線周波数(RF)デバイス、電力増幅器、電力管理デバイス、アンテナ、アレイ、センサおよび微小電気機械システム(MEMS)デバイスなどのより複雑なデバイスもインタポーザ2304上に形成され得る。パッケージ-オン-インタポーザ構造2336は、当技術分野において既知のパッケージ-オン-インタポーザ構造のいずれかの形態を取り得る。
【0115】
ICデバイスアセンブリ2300は、結合コンポーネント2322によって回路基板2302の第1面2340に結合されるICパッケージ2324を含み得る。結合コンポーネント2322は、結合コンポーネント2316を参照して上で説明される実施形態のいずれかの形態を取り得、ICパッケージ2324は、ICパッケージ2320を参照して上で説明される実施形態のいずれかの形態を取り得る。
【0116】
図12に示されるICデバイスアセンブリ2300は、結合コンポーネント2328によって回路基板2302の第2面2342に結合されたパッケージ-オン-パッケージ構造2334を含む。パッケージ-オン-パッケージ構造2334は、ICパッケージ2326が回路基板2302とICパッケージ2332との間に配置されるように、結合コンポーネント2330によって共に結合されたICパッケージ2326およびICパッケージ2332を含み得る。結合コンポーネント2328および2330は、上で説明された結合コンポーネント2316の実施形態のいずれかの形態をとり得、ICパッケージ2326および2332は、上で説明されたICパッケージ2320の実施形態のいずれかの形態をとり得る。パッケージ-オン-パッケージ構造2334は、当技術分野において既知のパッケージ-オン-パッケージ構造のいずれかに従って構成され得る。
【0117】
図13は、本明細書に開示される実施形態のいずれかによる、裏側電力供給および表のガラスサポートを有する1または複数のICアセンブリを有する1または複数のコンポーネントを備え得る例示的なコンピューティングデバイス2400のブロック図である。コンピューティングデバイス2400のコンポーネントのいずれかは、図11を参照して説明されるICパッケージ2200を含み得る。コンピューティングデバイス2400のコンポーネントのいずれかは、図12を参照して説明されるICデバイスアセンブリ2300を含み得る。
【0118】
複数のコンポーネントがコンピューティングデバイス2400に含まれるものとして図13に示されているが、これらのコンポーネントのうちのいずれか1または複数は、当該用途に適している場合、省略または重複され得る。いくつかの実施形態において、コンピューティングデバイス2400に含まれるコンポーネントのいくつかまたはすべては1または複数のマザーボードに付着され得る。いくつかの実施形態において、これらのコンポーネントのいくつかまたはすべては、単一のSoCダイ上で製造される。
【0119】
追加的に、様々な実施形態において、コンピューティングデバイス2400は、図13に示されるコンポーネントのうちの1または複数を含まなくてよいが、コンピューティングデバイス2400は、1または複数のコンポーネントを結合させるためのインタフェース回路を含んでよい。例えば、コンピューティングデバイス2400は、ディスプレイデバイス2406を含まなくてよいが、ディスプレイデバイス2406が結合され得るディスプレイデバイスインタフェース回路(例えば、コネクタおよびドライバ回路)を含んでよい。別の一連の例において、コンピューティングデバイス2400は、オーディオ入力デバイス2418またはオーディオ出力デバイス2408を含まなくてよいが、オーディオ入力デバイス2418またはオーディオ出力デバイス2408が結合され得るオーディオ入力または出力デバイスインタフェース回路(例えば、コネクタおよび支持回路)を含んでよい。
【0120】
コンピューティングデバイス2400は、処理デバイス2402(例えば、1または複数の処理デバイス)を含み得る。本明細書で用いられる用語「処理デバイス」または「プロセッサ」は、レジスタおよび/またはメモリからの電子データを処理して、当該電子データをレジスタおよび/またはメモリに格納可能な他の電子データに変換する任意のデバイスまたはデバイスの一部を指してよい。処理デバイス2402は、1または複数のデジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向けIC(ASIC)、中央処理装置(CPU)、グラフィックス処理ユニット(GPU)、暗号プロセッサ(ハードウェア内で暗号アルゴリズムを実行する専用プロセッサ)、サーバプロセッサまたは任意の他の適切な処理デバイスを含み得る。コンピューティングデバイス2400はメモリ2404を含んでよく、メモリ2404はそれ自身が、揮発性メモリ、(例えば、DRAM)、不揮発性メモリ(例えば、リードオンリメモリ(ROM))、フラッシュメモリ、ソリッドステートメモリ、および/またはハードドライブなどの1または複数のメモリデバイスを含んでよい。いくつかの実施形態において、メモリ2404は、処理デバイス2402を有するダイを共有するメモリを含んでよい。メモリは、キャッシュメモリとして使用され得、本明細書において説明されるような裏側電力供給および表側のガラスサポートを有する1または複数のICアセンブリを含み得る。
【0121】
いくつかの実施形態において、コンピューティングデバイス2400は、通信チップ2412(例えば、1または複数の通信チップ)を含み得る。例えば、通信チップ2412は、コンピューティングデバイス2400との間でのデータの転送のための無線通信を管理するように構成されてよい。用語「無線」およびその派生語は、非固体媒体を通して変調された電磁放射を用いて、データを通信し得る回路、デバイス、システム、方法、技術、通信チャネル等を説明するために用いられてよい。当該用語は、関連するデバイスが一切の配線を含まないことを示唆するものではないが、いくつかの実施形態においてこれらが配線を含まないことはある。
【0122】
通信チップ2412は、複数の無線規格またはプロトコルのうち任意のものを実装してよく、これらとしては、限定ではないが、Wi‐Fi(IEEE602.11ファミリ)、IEEE602.16規格(例えば、IEEE602.16‐2005修正)を含む米国電気電子学会(IEEE)規格、任意の修正、更新および/または改定(例えば、アドバンストLTEプロジェクト、ウルトラモバイルブロードバンド(UMB)プロジェクト(「3GPP2」とも呼ばれる)等)を含むLong‐Term Evolution(LTE)プロジェクトが含まれる。IEEE602.16と互換性があるブロードバンド無線アクセス(BWA)ネットワークは、概して、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Accessを表す頭字語)ネットワークと称され、これはIEEE602.16標準規格に対する適合性と相互運用性のテストに合格した製品用の認証マークである。通信チップ2412は、移動通信用グローバルシステム(GSM(登録商標))、汎用パケット無線サービス(GPRS)、ユニバーサル移動体通信システム(UMTS)、高速パケットアクセス(HSPA)、次世代HSPA(E-HSPA)またはLTEネットワークに従って動作してよい。通信チップ2412は、GSMエボリューション用エンハンストデータ(EDGE)、GSM(登録商標) EDGE無線アクセスネットワーク(GERAN)、ユニバーサル地上波無線アクセスネットワーク(UTRAN)または次世代UTRAN(E-UTRAN)に従って動作してよい。通信チップ2412は、符号分割多重アクセス(CDMA)、時分割多重アクセス(TDMA)、デジタルエンハンストコードレス電気通信(DECT)、エボリューションデータオプティマイズド(EV-DO)およびそれらの派生物、ならびに3G、4G、5Gおよびそれ以降のものとして指定される任意の他の無線プロトコルに従って動作してよい。他の実施形態において、通信チップ2412は、他の無線プロトコルに従って動作してよい。コンピューティングデバイス2400は、無線通信を容易にするための、および/または(AMまたはFM無線伝送のような)他の無線通信を受信するためのアンテナ2422を含んでよい。
【0123】
いくつかの実施形態において、通信チップ2412は、電気、光または任意の他の適切な通信プロトコル(例えば、Ethernet(登録商標))などの有線通信を管理し得る。上述したように、通信チップ2412は、複数の通信チップを含んでよい。例えば、第1通信チップ2412は、Wi-Fi(登録商標)またはBluetooth(登録商標)のような短距離無線通信専用であってよく、第2通信チップ2412は、全地球測位システム(GPS)、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX(登録商標)、LTE、EV-DO等のような長距離無線通信専用であってよい。いくつかの実施形態において、第1通信チップ2412は無線通信専用であってよく、第2通信チップ2412は、有線通信専用であってよい。
【0124】
コンピューティングデバイス2400は、バッテリ/電源回路2414を含み得る。バッテリ/電源回路2414は、1または複数のエネルギー貯蔵デバイス(例えば、バッテリまたはキャパシタ)、および/またはコンピューティングデバイス2400とは別個のエネルギー源(例えば、AC線電力)にコンピューティングデバイス2400のコンポーネントを結合させるための回路を含んでよい。
【0125】
コンピューティングデバイス2400は、ディスプレイデバイス2406(または上述したように、対応するインタフェース回路)を含んでよい。ディスプレイデバイス2406は、例えば、ヘッドアップディスプレイ、コンピュータモニタ、プロジェクタ、タッチスクリーンディスプレイ、液晶ディスプレイ(LCD)、発光ダイオードディスプレイまたはフラットパネルディスプレイ等の任意の視覚的インジケータを含んでよい。
【0126】
コンピューティングデバイス2400は、オーディオ出力デバイス2408(または上述したように、対応するインタフェース回路)を含んでよい。オーディオ出力デバイス2408は、例えば、スピーカ、ヘッドセット、またはイヤホン等の可聴インジケータを生成する任意のデバイスを含んでよい。
【0127】
コンピューティングデバイス2400は、オーディオ入力デバイス2418(または上述したように、対応するインタフェース回路)を含んでよい。オーディオ入力デバイス2418は、マイクロフォン、マイクロフォンアレイ、またはデジタル機器(例えば、MIDI(musical instrument digital interface)出力を有する機器)のような、音を表現する信号を生成する任意のデバイスを含んでよい。
【0128】
コンピューティングデバイス2400は、GPSデバイス2416(または上述したように、対応するインタフェース回路)を含んでよい。GPSデバイス2416は、衛星ベースシステムと通信してよく、当技術分野において公知の方法でコンピューティングデバイス2400の位置を受信してよい。
【0129】
コンピューティングデバイス2400は、他の出力デバイス2410(または上述したように、対応するインタフェース回路)を含んでよい。他の出力デバイス2410の例は、オーディオコーデック、ビデオコーデック、プリンタ、情報を他のデバイスに提供するための有線または無線の送信機、または追加のストレージデバイスを含んでよい。
【0130】
コンピューティングデバイス2400は、他の入力デバイス2420(または上述したように、対応するインタフェース回路)を含んでよい。他の入力デバイス2420の例は、加速度計、ジャイロスコープ、コンパス、イメージキャプチャデバイス、キーボード、マウスのようなカーソル制御デバイス、スタイラス、タッチパッド、バーコードリーダ、クイックレスポンス(QR)コードリーダ、任意のセンサ、または無線周波数識別(RFID)リーダを含んでよい。
【0131】
コンピューティングデバイス2400は、ハンドヘルド電気デバイスもしくはモバイルコンピューティングデバイス(例えば、携帯電話、スマートフォン、モバイルインターネットデバイス、音楽プレーヤ、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ネットブックコンピュータ、ウルトラブックコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、ウルトラモバイルパーソナルコンピュータ等)、デスクトップコンピューティングデバイス、サーバデバイスもしくは他のネットワーク接続されたコンピューティングコンポーネント、プリンタ、スキャナ、モニタ、セットトップボックス、エンタテインメント制御ユニット、車両制御ユニット、デジタルカメラ、デジタルビデオレコーダまたはウェアラブルコンピューティングデバイスなど、任意の所望のフォームファクタを有し得る。いくつかの実施形態において、コンピューティングデバイス2400は、データを処理する任意の他の電子デバイスであってよい。
選択例
【0132】
以下の段落は、本明細書に開示した実施形態のうちの様々な例を提供する。
【0133】
例1は、複数のFEOLデバイスを有するFEOL層、複数のFEOLデバイスの様々なものに電気的に結合される(例えば、その少なくとも一部に導電接触する)複数の電力インターコネクトを有する裏側電力供給構造、複数のFEOLデバイスの1または複数に電気的に結合される(例えば、その少なくとも一部に導電接触する)複数のBEOLインターコネクトを有するBEOL層、および、ガラスサポート構造(例えば、ガラスウェハの少なくとも一部)を含むICアセンブリを提供し、FEOL層は、裏側電力供給構造とBEOL層との間にあり、BEOL層は、FEOL層とガラスサポート構造との間にある。
【0134】
例2は、複数のBEOLインターコネクトが第1BEOLインターコネクトおよび第2BEOLインターコネクト(例えば、第1および第2金属線)を含み、ガラスサポート構造が、第1BEOLインターコネクトに電気的に結合された(例えば導電接触する)第1端子を有し、かつ、第2BEOLインターコネクトに電気的に結合された(例えば導電接触する)第2端子を有する2端子薄膜デバイスを含む、例1によるICアセンブリを提供する。
【0135】
例3は、薄膜デバイスが薄膜抵抗器である、例2によるICアセンブリを提供する。
【0136】
例4は、薄膜デバイスが薄膜コンデンサである、例2によるICアセンブリを提供する。
【0137】
例5は、薄膜デバイスが薄膜インダクタである、例2によるICアセンブリを提供する。
【0138】
例6は、BEOL層とガラスサポート構造との間のボンディングインタフェースを更に含む、上記例のいずれか1つによるICアセンブリを提供する。
【0139】
例7は、ボンディングインタフェースが酸化物を含む、例6によるICアセンブリを提供する。
【0140】
例8は、酸化物が、ガラスサポート構造の1または複数の一部に接触する一部、および、BEOL層の1または複数の一部に接触する一部を含む、例7によるICアセンブリを提供する。
【0141】
例9は、複数のICデバイスおよびインターコネクトを含む活性層を含に更える、例1-7のいずれか1つによるICアセンブリを提供し、活性層はガラスサポート構造とボンディングインタフェースとの間にあり、ボンディングインタフェースは活性層とBEOL層との間にあり、活性層の複数のICデバイスおよびインターコネクトの少なくとも1つは、複数のBEOLインターコネクトの1または複数に電気的に結合する(例えば、その少なくとも一部と導電接触する)。
【0142】
例10は、ボンディングインタフェースがハイブリッドボンディングインタフェースである、例9によるICアセンブリを提供する。
【0143】
例11は、ボンディングインタフェースが活性層の1または複数の部分に接触する部分と、BEOL層の1または複数の部分に接触する部分とを含む、例9または10によるICアセンブリを提供する。
【0144】
例12は、活性層の少なくとも1つのインターコネクト、および、BEOLインターコネクトの少なくとも1つのインターコネクトの各々の断面は、2つの平行な辺を含む台形であり、2つの平行な辺の1つは短辺であり、別の1つは長辺であり、活性層の少なくとも1つのインターコネクトの台形について、短辺は長辺よりガラスサポート構造に近く、BEOLインターコネクトの少なくとも1つのインターコネクトの台形について、長辺は短辺よりガラスサポート構造に近い、例9~11のいずれか1つによるICアセンブリを提供する。
【0145】
例13は、電力インターコネクトの少なくとも1つのインターコネクトの断面は、2つの平行な辺を含む台形であり、2つの平行な辺の1つは短辺であり、別の1つは長辺であり、電力インターコネクトの少なくとも1つのインターコネクトの台形については、短辺は長辺よりガラスサポート構造に近い、例12によるICアセンブリを提供する。
【0146】
例14は、複数のFEOLデバイスは、ソース領域およびドレイン領域を有するFEOLトランジスタを含み、複数の電力インターコネクトの少なくとも1つの電力インターコネクトがソース領域またはドレイン領域に電気的に結合される(例えば導電接触する)、上記例のいずれか一項によるICアセンブリを提供する。
【0147】
例15は、裏側電力供給構造は複数の電力インターコネクトの少なくとも一部を包含する絶縁体材料を含む、上記例のいずれか1つによるICアセンブリを提供する。
【0148】
例16は、BEOL層は1または複数のメモリ層を含み、1または複数のメモリ層は、薄膜トランジスタを含むメモリセルを含む、上記例のいずれか1つによるICアセンブリを提供する。
【0149】
例17は、ガラスサポート構造が、これに限定されないが、ガラスであり得る、10より低い誘電率を有する材料のサポート構造に置き換えられる、上記例のいずれか1つによるICアセンブリを提供する。例えば、サポート構造の材料はマイカであり得る。
【0150】
例18は、上記例のいずれか一項によるICアセンブリ、および、ICアセンブリに結合された更なるICコンポーネントを含むICパッケージを提供する。
【0151】
例19は、更なるICコンポーネントが、パッケージ基板、インタポーザ、または更なるICダイの1つを含む、例18によるICパッケージを提供する。
【0152】
例20は、ICアセンブリは、メモリデバイス、コンピューティングデバイス、ウェアラブルデバイス、ハンドヘルド電子デバイス、および無線通信デバイスの少なくとも1つを含む、またはその一部である、例18または20によるICパッケージを提供する。
【0153】
例21は、キャリア基板、ならびに、キャリア基板に結合された、上記例のいずれか1つによるICアセンブリ、および、上記例のいずれか1つによるICパッケージの1または複数を含む電子デバイスを提供する。
【0154】
例22は、キャリア基板がマザーボードである、例21による電子デバイスを提供する。
【0155】
例23は、キャリア基板がPCBである、例21による電子デバイスを提供する。
【0156】
例24は、電子デバイスがウェアラブル電子デバイス(例えばスマートウォッチ)またはハンドヘルド電子デバイス(例えば携帯電話)である、例21~23のいずれか1つによる電子デバイスを提供する。
【0157】
例25は、電子デバイスが1または複数の通信チップおよびアンテナを更に含む、例21~24のいずれか1つによる電子デバイスを提供する。
【0158】
例26は、電子デバイスがRF送受信機である、例21~25のいずれか1つによる電子デバイスを提供する。
【0159】
例27は、電子デバイスが、RF通信デバイス、例えばRF送受信機のスイッチ、電力増幅器、低雑音増幅器、フィルタ、フィルタバンク、デュープレクサ、アップコンバータ、またはダウンコンバータの1つである、例21~25のいずれか1つによる電子デバイスを提供する。
【0160】
例28は、電子デバイスはコンピューティングデバイスである、例21~25のいずれか1つによる電子デバイスを提供する。
【0161】
例29は、電子デバイスが無線通信システムの基地局に含まれる、例21~28のいずれか1つによる電子デバイスを提供する。
【0162】
例30は、電子デバイスが無線通信システムのユーザ機器デバイス(すなわちモバイルデバイス)に含まれる、例21~28のいずれか1つによる電子デバイスを提供する。
【0163】
例31は、ICアセンブリを製造する方法を提供し、方法は、FEOLデバイスを半導体サポート構造の上に設ける段階と、BEOL層をFEOLデバイスの上に設ける段階であって、BEOL層は、複数のFEOLデバイスの1または複数に電気的に結合された(例えば、少なくとも一部と導電接触する)複数のBEOLインターコネクトを含む、段階と、BEOL層およびFEOLデバイスの構成を非半導体サポート構造に接合する段階と、FEOLデバイスの一部を露出させるために、半導体サポート構造の少なくとも一部を除去することによって、裏側の暴露を実行する段階と、FEOLデバイスの露出部分に電気的に結合された(例えば、その少なくとも一部に導電接触する)複数の電力インターコネクトを含む裏側電力供給構造を提供する段階とを備える。
【0164】
例32は、BEOL層およびFEOLデバイスの構成を非半導体サポート構造に接合する段階は、非半導体サポート構造に接合されるBEOL層の面、および、BEOL層に接合される非半導体サポート構造の面の少なくとも1つに1または複数のボンディング材料を設ける段階と、非半導体サポート構造に接合されるBEOL層の面を、BEOL層に接合される非半導体サポート構造の面に取り付ける段階とを含む、例31による方法を提供する。
【0165】
例33は、1または複数のボンディング材料が酸化物を含む、例32による方法を提供する。
【0166】
例34は、FEOLデバイスの一部を露出させるために、半導体サポート構造の少なくとも一部を除去する段階は、FEOLデバイスの一部が露出するまで、半導体サポート構造を研磨または研削する段階を含む、例31~33のいずれか1つによる方法を提供する。
【0167】
例35は、半導体サポート構造の少なくとも一部は、BEOL層およびFEOLデバイスの構成を非半導体サポート構造に接合した後に除去される、例31~34のいずれか1つによる方法を提供する。
【0168】
例36は、裏側電力供給構造は、複数の電力インターコネクトの少なくとも一部を包含する絶縁体材料を含む、例31~35のいずれか1つによる方法を提供する。
【0169】
例37は、非半導体サポート構造がガラスを含む、例31~36のいずれか1つによる方法を提供する。
【0170】
例38は、非半導体サポート構造はマイカを含む、例31~37のいずれか1つによる方法を提供する。
【0171】
例39は、非半導体サポート構造は複数のICデバイスおよびインターコネクトを含む活性層を含み、BEOL層およびFEOLデバイスの構成を非半導体サポート構造に接合する段階は、BEOL層およびFEOLデバイスの構成を活性層に接合して、活性層の複数のICデバイスおよびインターコネクトの少なくとも1つを、複数のBEOLインターコネクトの1または複数に電気的に結合する段階を含む、例31~37のいずれか1つによる方法を提供する。
【0172】
例40は、上記例のいずれか1つによるICアセンブリを形成するための(例えば、例1~17のいずれか1つによるICアセンブリを形成するためにの)プロセスを更に含む、例31~39のいずれか1つによる方法を提供する。
【0173】
要約書で説明される事項を含む、示された本開示の実装の上述の説明は、包括的であること、または開示された厳密な形式に開示を限定することを意図するものではない。本開示の特定の実装および例は、本明細書において、例示目的で説明されており、当業者であれば理解するように、様々な等価の変形が、本開示の範囲内で可能である。これらの修正は、上の詳細な説明を考慮して、本開示に加えられ得る。
[考えられる他の項目]
(項目1)
集積回路(IC)アセンブリであって、
複数のFEOLデバイスを含む基板工程(FEOL)層と、
様々な前記複数のFEOLデバイスに結合する複数の電力インターコネクトを含む裏側電力供給構造と、
前記複数のFEOLデバイスの1または複数に結合する複数のBEOLインターコネクトを含む配線工程(BEOL)層と、
ガラスサポート構造と
を備え、前記FEOL層は前記裏側電力供給構造と前記BEOL層との間にあり、
前記BEOL層は前記FEOL層と前記ガラスサポート構造との間にある、
ICアセンブリ。
(項目2)
前記複数のBEOLインターコネクトは、第1BEOLインターコネクトおよび第2BEOLインターコネクトを含み、
前記ガラスサポート構造は、前記第1BEOLインターコネクトに結合された第1端子と、前記第2BEOLインターコネクトに結合された第2端子とを有する薄膜デバイスを含む、
項目1に記載のICアセンブリ。
(項目3)
前記薄膜デバイスは薄膜抵抗器である、項目2に記載のICアセンブリ。
(項目4)
前記薄膜デバイスは薄膜コンデンサである、項目2に記載のICアセンブリ。
(項目5)
前記薄膜デバイスは薄膜インダクタである、項目2に記載のICアセンブリ。
(項目6)
前記BEOL層と前記ガラスサポート構造との間のボンディングインタフェースを更に備える、項目1に記載のICアセンブリ。
(項目7)
前記ボンディングインタフェースは酸化物を含む、項目6に記載のICアセンブリ。
(項目8)
前記酸化物は、
前記ガラスサポート構造の1または複数の部分に接触する部分と、
前記BEOL層の1または複数の部分に接触する部分と
を含む、項目7に記載のICアセンブリ。
(項目9)
複数のICデバイスおよびインターコネクトを含む活性層を更に備え、
前記活性層は、前記ガラスサポート構造と前記ボンディングインタフェースとの間にあり、
前記ボンディングインタフェースは、前記活性層と前記BEOL層との間にあり、
前記活性層の前記複数のICデバイスおよびインターコネクトの少なくとも1つは、前記複数のBEOLインターコネクトの1または複数に結合する、
項目1に記載のICアセンブリ。
(項目10)
前記ボンディングインタフェースはハイブリッドボンディングインタフェースである、項目9に記載のICアセンブリ。
(項目11)
前記ボンディングインタフェースは、
前記活性層の1または複数の部分に接触する部分と、
前記BEOL層の1または複数の部分に接触する部分と
を含む、項目9に記載のICアセンブリ。
(項目12)
前記活性層の少なくとも1つのインターコネクト、および、前記BEOLインターコネクトの少なくとも1つのインターコネクトの各々の断面は、2つの平行な辺を含む台形であり、前記2つの平行な辺の1つは短辺であり、別の1つは長辺であり、
前記活性層の前記少なくとも1つのインターコネクトの前記台形について、前記短辺は前記長辺より前記ガラスサポート構造に近く、
前記BEOLインターコネクトの前記少なくとも1つのインターコネクトの前記台形について、前記長辺は前記短辺より前記ガラスサポート構造に近い、
項目9に記載のICアセンブリ。
(項目13)
前記電力インターコネクトの少なくとも1つのインターコネクトの断面は、2つの平行な辺を含む台形であり、前記2つの平行な辺の1つは短辺であり、別の1つは長辺であり、
前記電力インターコネクトの前記少なくとも1つのインターコネクトの前記台形については、前記短辺は前記長辺より前記ガラスサポート構造に近い、
項目12に記載のICアセンブリ。
(項目14)
前記複数のFEOLデバイスは、ソース領域およびドレイン領域を有するFEOLトランジスタを含み、
前記複数の電力インターコネクトの少なくとも1つの電力インターコネクトは、前記ソース領域または前記ドレイン領域に結合される、
項目1に記載のICアセンブリ。
(項目15)
前記裏側電力供給構造は、前記複数の電力インターコネクトの少なくとも一部を包含する絶縁体材料を含む、項目1に記載のICアセンブリ。
(項目16)
前記BEOL層は1または複数のメモリ層を含み、前記1または複数のメモリ層は、薄膜トランジスタを含むメモリセルを含む、項目1に記載のICアセンブリ。
(項目17)
集積回路(IC)パッケージであって、
ICアセンブリと、
前記ICアセンブリに結合された更なるICコンポーネントと
を備え、前記ICアセンブリは、
フィン型トランジスタ、ナノリボントランジスタ、およびナノワイヤトランジスタの1または複数を含む複数のトランジスタを含む層と、
前記複数のトランジスタの1または複数に結合された複数のバックエンドインターコネクトを含むバックエンド層と、
前記複数のトランジスタの1または複数に結合された複数の電力インターコネクトを含む裏側電力供給構造と、
ガラスサポート構造と
を含み、
前記複数のトランジスタを含む前記層は、前記裏側電力供給構造と前記バックエンド層との間にあり、
前記バックエンド層は、前記複数のトランジスタを含む前記層と前記ガラスサポート構造との間にある、
ICパッケージ。
(項目18)
前記更なるICコンポーネントは、パッケージ基板、インタポーザ、または更なるICダイの1つを含む、項目17に記載のICパッケージ。
(項目19)
集積回路(IC)アセンブリを製造する方法であって、
基板工程(FEOL)デバイスを半導体サポート構造の上に設ける段階と、
配線工程(BEOL)層を前記FEOLデバイスの上に設ける段階であって、前記BEOL層は、前記複数のFEOLデバイスの1または複数に結合された複数のBEOLインターコネクトを含む、段階と、
前記BEOL層および前記FEOLデバイスの構成を非半導体サポート構造に接合する段階と、
前記FEOLデバイスの一部を露出するために、前記半導体サポート構造の少なくとも一部を除去する段階と、
前記FEOLデバイスの前記露出部分に結合された複数の電力インターコネクトを含む裏側電力供給構造を設ける段階と
を備える方法。
(項目20)
前記BEOL層および前記FEOLデバイスの前記構成を前記非半導体サポート構造に接合する前記段階は、
前記非半導体サポート構造に接合される前記BEOL層の面、および、前記BEOL層に接合される前記非半導体サポート構造の面の少なくとも1つに1または複数のボンディング材料を設ける段階と、
前記非半導体サポート構造に接合される前記BEOL層の前記面を、前記BEOL層に接合される前記非半導体サポート構造の前記面に取り付ける段階と
を含む、項目19に記載の方法。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
【外国語明細書】