特許 7408588 メモリ・パッケージの下にコントローラを備えたメモリ・デバイス、ならびに関連するシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-22

(45)【発行日】2024-01-05

(54)【発明の名称】メモリ・パッケージの下にコントローラを備えたメモリ・デバイス、ならびに関連するシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/07 20060101AFI20231225BHJP

   H01L 25/065 20230101ALI20231225BHJP

   H01L 25/18 20230101ALI20231225BHJP

   G11C 5/04 20060101ALI20231225BHJP

   G06F 12/00 20060101ALI20231225BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20231225BHJP

【ＦＩ】

H01L25/08 Y

G11C5/04 200

G06F12/00 550K

H01L23/12 501W

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2021000908

(22)【出願日】2021-01-06

(62)【分割の表示】P 2017526646の分割

【原出願日】2015-11-19

(65)【公開番号】P2021073695

(43)【公開日】2021-05-13

【審査請求日】2021-02-05

(31)【優先権主張番号】14/550,243

(32)【優先日】2014-11-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】595168543

【氏名又は名称】マイクロン テクノロジー，インク．

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(72)【発明者】

【氏名】イエ，セン キム

(72)【発明者】

【氏名】ウン，ホン ワン

【審査官】井上 和俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１３１５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０２１２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３２２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２３８８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２９９９９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

Ｇ１１Ｃ ５／０４

Ｇ０６Ｆ １２／００

Ｈ０１Ｌ ２３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体デバイスであって、
パッケージ基板と、
前記パッケージ基板に取り付けられたコントローラであって、複数の半導体パッケージに対する誤り訂正、ブロック管理、ウェアレベリング、及び、物理から論理へのマッピングを提供するように構成されたコントローラと、
前記パッケージ基板に取り付けられ、かつ、前記コントローラから横方向へ離れて配置された少なくとも１つのスペーサであって、Ｂステージ樹脂を含む少なくとも１つのスペーサと、
前記コントローラ及び前記少なくとも１つのスペーサの上に配設された前記複数の半導体パッケージのうちの少なくとも２つの半導体パッケージであって、前記少なくとも２つの半導体パッケージは、互いに横方向にずれることなく縦方向に積層されており、前記少なくとも１つのスペーサは、前記少なくとも１つのスペーサが前記Ｂステージ樹脂を含むことに少なくとも部分的に基づいて、前記パッケージ基板を前記少なくとも２つの半導体パッケージのうちの第１の半導体パッケージに接着するように硬化されている、少なくとも２つの半導体パッケージと、
前記コントローラ、前記少なくとも１つのスペーサ、及び前記少なくとも２つの半導体パッケージを封止する封止剤材料と、
を備え、
前記少なくとも２つの半導体パッケージの各々が、基板と、複数の半導体ダイと、前記複数の半導体ダイを少なくとも部分的に封止するパッケージ筐体とを含み、
前記少なくとも２つの半導体パッケージのうちの互いに隣接する半導体パッケージ同士が接着剤によって結合されており、該接着剤は、各半導体パッケージを前記パッケージ基板に電気的に結合するためのワイヤボンドが前記隣接する半導体パッケージ同士の間の間隙を通過するように選択された厚さを有し、前記隣接する半導体パッケージ同士の間の前記間隙は、前記少なくとも２つの半導体パッケージが前記横方向にずれることなく縦方向に積層されていることに少なくとも部分的に基づく、半導体デバイス。

【請求項2】

前記パッケージ基板は、複数の第１のボンドパッドと、複数の第２のボンドパッドとを含み、
前記半導体デバイスは、
前記複数の第１のボンドパッドを前記少なくとも２つの半導体パッケージに結合する複数の第１のワイヤボンドと、
前記複数の第２のボンドパッドを前記コントローラに結合する複数の第２のワイヤボンドと、
を更に備える、請求項１に記載の半導体デバイス。

【請求項3】

前記コントローラは、前記少なくとも２つの半導体パッケージの各々へのデータ転送、及び、前記少なくとも２つの半導体パッケージの各々からのデータ転送を管理するように構成されている、請求項１に記載の半導体デバイス。

【請求項4】

前記少なくとも２つの半導体パッケージの各々は、前記パッケージ基板に電気的に接続されている、請求項１に記載の半導体デバイス。

【請求項5】

前記少なくとも２つの半導体パッケージは、第１のメモリパッケージと第２のメモリパッケージとを含み、前記第１のメモリパッケージは前記パッケージ基板に取り付けられ、前記第２のメモリパッケージは、前記接着剤によって前記第１のメモリパッケージに取り付けられている、請求項１に記載の半導体デバイス。

【請求項6】

前記少なくとも２つの半導体パッケージは、フラッシュメモリを含み、かつ、ＮＡＮＤメモリ又はＮＯＲメモリ或いはその両方を含んでいる、請求項１に記載の半導体デバイス。

【請求項7】

前記少なくとも２つの半導体パッケージの各々は、組み込みコントローラを持たないＮＡＮＤメモリパッケージである、請求項１に記載の半導体デバイス。

【請求項8】

前記少なくとも２つの半導体パッケージは少なくとも１つのメモリパッケージを含み、前記コントローラは、前記少なくとも１つのメモリパッケージに、データを読み出し、データを消去し、又はデータを書き込み、或いはそれらのいずれかの組み合わせを行うように命令するように構成されている、請求項１に記載の半導体デバイス。

【請求項9】

前記少なくとも１つのスペーサはシリコンを含む、請求項１に記載の半導体デバイス。

【請求項10】

ホストに結合するように構成されたマルチメディアデバイスであって、
インタポーザと、
前記インタポーザに電気的に結合されたメモリパッケージの積層であって、互いに横方向にずれることなく中心揃えになっているそれぞれのメモリパッケージの縦方向の積層を含むメモリパッケージの積層と、
前記インタポーザに取り付けられ、かつ、前記メモリパッケージの積層と前記インタポーザとの間に配置されたマルチメディアコントローラダイであって、前記メモリパッケージの積層に対する誤り訂正、ブロック管理、ウェアレベリング、及び、物理から論理へのマッピングを提供するように構成されたマルチメディアコントローラダイと、
前記インタポーザに取り付けられ、かつ、前記マルチメディアコントローラダイから横方向へ離れて配置されたスペーサであって、前記スペーサは、前記メモリパッケージの積層と前記インタポーザとの間にあり、前記スペーサは、前記インタポーザを前記メモリパッケージの積層のうちの１つのメモリパッケージに取り付けるように硬化されたＢステージ樹脂を含む、スペーサと、
前記メモリパッケージの積層と、前記スペーサと、前記マルチメディアコントローラダイとを封止する封止剤と、
を備え、
前記メモリパッケージの積層の各メモリパッケージは、基板と、複数の半導体ダイと、前記複数の半導体ダイを少なくとも部分的に封止するパッケージ筐体とを含み、
前記メモリパッケージの積層のうちの互いに隣接するメモリパッケージ同士が接着剤によって結合されており、該接着剤は、各メモリパッケージを前記インタポーザに電気的に結合するためのワイヤボンドが前記隣接するメモリパッケージ同士の間の間隙を通過するように選択された厚さを有し、前記隣接するメモリパッケージ同士の間の前記間隙は、前記縦方向の積層に少なくとも部分的に基づく、マルチメディアデバイス。

【請求項11】

前記マルチメディアコントローラダイは、前記ホストと前記メモリパッケージの各々との間のデータ転送を管理するように構成されている、請求項１０に記載のマルチメディアデバイス。

【請求項12】

前記マルチメディアコントローラダイは、前記メモリパッケージの各々に結合されている、請求項１０に記載のマルチメディアデバイス。

【請求項13】

前記マルチメディアコントローラダイは、前記メモリパッケージの各々に結合されたメモリインタフェイスを含む、請求項１０に記載のマルチメディアデバイス。

【請求項14】

各メモリパッケージはＮＡＮＤパッケージである、請求項１０に記載のマルチメディアデバイス。

【請求項15】

半導体パッケージを製造する方法であって、
パッケージ基板上にコントローラを配設することであって、前記コントローラは、複数の半導体パッケージに対する誤り訂正、ブロック管理、ウェアレベリング、及び、物理から論理へのマッピングを提供するように構成される、ことと、
前記パッケージ基板上に、前記コントローラから横方向に離れて配置されたスペーサを配設することであって、前記スペーサはＢステージ樹脂を含む、ことと、
前記コントローラ及び前記スペーサが、前記複数の半導体パッケージのうちの第１の半導体パッケージと前記パッケージ基板との間に配置されるように、前記パッケージ基板上に前記第１の半導体パッケージを配設することと、
前記スペーサが前記Ｂステージ樹脂を含むことに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の半導体パッケージを前記パッケージ基板に接着するように、前記スペーサを硬化させることと、
接着剤によって前記第１の半導体パッケージ上に前記複数の半導体パッケージのうちの第２の半導体パッケージを配設することであって、前記接着剤は、前記第１の半導体パッケージを前記パッケージ基板に電気的に結合するためのワイヤボンドが前記第１及び第２の半導体パッケージの間の間隙を通過するように選択された厚さを有し、前記第１の半導体パッケージ及び前記第２の半導体パッケージは、互いに横方向にずれることなく中心揃えになっている半導体パッケージの縦方向の積層を含み、前記第１の半導体パッケージ及び前記第２の半導体パッケージの間の前記間隙は、前記縦方向の積層に少なくとも部分的に基づく、ことと、
前記第１及び第２の半導体パッケージと、前記スペーサと、前記コントローラとを、封止剤で封止することと、
を含み、
前記第１の半導体パッケージ及び前記第２の半導体パッケージの各々が、基板と、複数の半導体ダイと、前記複数の半導体ダイを少なくとも部分的に封止するパッケージ筐体とを含む、方法。

【請求項16】

前記コントローラを前記パッケージ基板にワイヤボンドすることと、
前記第１及び第２の半導体パッケージを前記パッケージ基板にワイヤボンドすることと、
を更に含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記封止剤が前記コントローラを少なくとも部分的に封止するように、前記封止剤を前記パッケージ基板と前記第１の半導体パッケージとの間の空洞内へ流し込むこと、を更に含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項18】

前記パッケージ基板上に前記第１の半導体パッケージを配設することは、前記コントローラの大部分が前記第１の半導体パッケージと前記パッケージ基板とのちょうど間に配置されるように前記第１の半導体パッケージを前記パッケージ基板に取り付けることを含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項19】

前記パッケージ基板上に前記第１の半導体パッケージを配設することは、前記コントローラを前記パッケージ基板に結合するワイヤボンドが前記第１の半導体パッケージと前記パッケージ基板とのちょうど間にあるように前記第１の半導体パッケージを前記パッケージ基板に搭載することを含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項20】

前記コントローラはマルチメディアコントローラであり、前記第１及び第２の半導体パッケージはＮＡＮＤメモリパッケージ又はＮＯＲメモリパッケージ或いはその両方である、請求項１５に記載の方法。

【請求項21】

前記第１及び第２の半導体パッケージと、追加の半導体パッケージと、前記コントローラとを前記封止剤で封止する前に、前記第２の半導体パッケージ上に前記追加の半導体パッケージを積層すること、を更に含む、請求項１５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示される実施形態は、メモリ・パッケージとコントローラとを備えたメモリ・デバイスに関する。いくつかの実施形態において、本技術は、メモリ・パッケージの積層の下に位置する組み込みコントローラを含むメモリ・デバイスに関連する。

【背景技術】

【0002】

スマートフォン、ナビゲーション・システム（例えば自動車ナビゲーション・システム）、ディジタル・カメラ、ＭＰ３プレイヤ、コンピュータ、および他の多くの消費者向け電子装置用に、データを記憶するためにフラッシュメモリがよく使われる。ユニフォーム・シリアル・バス（ＵＳＢ）装置、メモリ・カード、組み込み装置、および他のデータ記憶装置は、小さなフォームファクタゆえに、フラッシュメモリを含むことがしばしばである。電子機器における専用メモリ・コントローラは、フラッシュメモリ上に記憶されたデータを管理することができる。あいにく、これらの専用メモリ・コントローラは、電子機器内での他の部品用に利用可能な空間を減少させることがある。電子機器の大きさを小さくするには、例えば、他の電子部品用に利用可能な空間を増やすために、メモリ・コントローラをホスト・プロセッサ内に統合することができる。例えば、ホスト・プロセッサには、フラッシュメモリにより記憶されるデータを管理する統合型メモリ・コントローラ（ＩＭＣ）があってもよいが、これらのＩＭＣは、特定の種類のメモリと互換性があるものであって、将来の標準（例えば、組み込みマルチメディア・カード（ｅＭＭＣ）の標準仕様書の将来のバージョン）用に設計された新規ＮＡＮＤメモリなどの新たな種類のメモリはサポートすることができないことがしばしばである。ＩＭＣが電子機器を特定の種類のフラッシュメモリに限定してしまうせいで、そうした電子機器は、より高い記憶密度、向上した性能、または拡張機能を有する新たなメモリを使うことができない場合がある。

【0003】

メモリ・コントローラは、マルチダイ・メモリ・パッケージの中に組み込むこともできる。例えば、従来のｅＭＭＣメモリは、組み込みマルチメディア・カード（ＭＭＣ）コントローラを備えた、単一の高容量ＮＡＮＤパッケージ（例えば、積層ダイを有するＮＡＮＤパッケージ）である場合がある。組み込みＭＭＣコントローラは、相当なコンピューティングリソースを要することもあり得るＮＡＮＤメモリ管理（例えば、書き込み、読み出し、削除、エラーの管理など）の実行から、ホスト・プロセッサを解放することができる。ＮＡＮＤダイには、検査を困難にする小さなフィーチャがあるので、個々のＮＡＮＤダイは、パッケージングの前には検査されない。マルチダイＮＡＮＤパッケージは、廃棄すべき不良パッケージ（例えば不良ＮＡＮＤダイのあるパッケージ）を突き止めるために検査されることがある。残念ながら、不良ＮＡＮＤパッケージ内の組み込みＭＭＣコントローラも廃棄されてしまい、製造費用の増加につながる。

【発明の概要】

【0004】

本発明の一態様に係る半導体デバイスは、パッケージ基板と、前記パッケージ基板に取り付けられたコントローラと、前記パッケージ基板に取り付けられ、かつ、前記コントローラから横方向へ離れて配置された少なくとも１つのスペーサと、前記コントローラ及び前記少なくとも１つのスペーサの上に配設された少なくとも２つの半導体パッケージと、前記コントローラ、前記少なくとも１つのスペーサ、及び前記少なくとも２つの半導体パッケージを封止する封止剤材料と、を備え、前記少なくとも２つの半導体パッケージの各々が、基板と、複数の半導体ダイと、前記複数の半導体ダイを少なくとも部分的に封止するパッケージ筐体とを含む。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】本技術の実施形態にしたがって構成されたメモリ・デバイスの断面図である。

【図2】本技術の実施形態にしたがって構成されたマルチダイ・メモリ・パッケージの断面図である。

【図3A】本技術の実施形態による様々な製造段階におけるメモリ・デバイスを示す断面図である。

【図3B】本技術の実施形態による様々な製造段階におけるメモリ・デバイスを示す断面図である。

【図3C】本技術の実施形態による様々な製造段階におけるメモリ・デバイスを示す断面図である。

【図3D】本技術の実施形態による様々な製造段階におけるメモリ・デバイスを示す断面図である。

【図3E】本技術の実施形態による様々な製造段階におけるメモリ・デバイスを示す断面図である。

【図4】本技術の別の実施形態にしたがって構成されたメモリ・デバイスの断面図である。

【図5】本技術の実施形態によるメモリ・デバイスに適した実装を示すブロック回路図である。

【図6】本技術の別の実施形態にしたがって構成されたメモリ・デバイスを含むシステムの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

メモリ・デバイスならびに関連するシステムおよび方法の、いくつかの実施形態の具体的詳細を、以下に説明する。「メモリ・デバイス」という用語は、一般的に、パッケージ基板と一つ以上のマルチダイ・メモリ・パッケージとコントローラとを有するパッケージを指す。コントローラは、メモリ・パッケージの下に位置していてよく、各メモリ・パッケージに対するメモリ管理を提供することができる。いくつかの実施形態では、メモリ・デバイスを、モバイル機器（例えば、スマートフォン、タブレット、ＭＰ３プレイヤなど）やディジタル・カメラやルータやゲーミング・システムやナビゲーション・システムやコンピュータや他の消費者向け電子装置に適した、マルチダイ・メモリ・パッケージを備えたフラッシュメモリ（例えば、ｅＭＭＣメモリ、ユニバーサル・フラッシュ・ストレージなど）とすることができる。例えば、マルチダイ・メモリ・パッケージは、例えば、ＮＡＮＤパッケージやＮＯＲパッケージなどのフラッシュメモリ・パッケージであってもよい。本技術にはさらなる実施形態があり得ること、また、図１から図６を参照して以下に記述する実施形態の詳細のうちのいくつかを欠いて本技術を実践し得ることをも、当業者は理解するだろう。

【0007】

図１は、本技術の実施形態にしたがって構成されたメモリ・デバイス１００の断面図である。メモリ・デバイス１００は、パッケージ基板１０４（「基板１０４」）と、コントローラ１０６と、積層されて配置された第１、第２、第３、第４のマルチダイ・メモリ・パッケージ１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ（まとめて「メモリ・パッケージ１０８」という）とを含むことができる。メモリ・パッケージ１０８と、メモリ・デバイス１００とつながったホスト（例えば、電子機器のホスト・プロセッサ）との間を、コントローラ１０６がインタフェイス接続するように、コントローラ１０６およびメモリ・パッケージ１０８に、基板１０４を電気的に結合することができる。コントローラ１０６は、基板１０４に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、メモリ・デバイス１００が比較的小さなフットプリントを有するように、メモリ・パッケージ１０８の積層の下にコントローラ１０６を配置することができる。

【0008】

ホスト・プロセッサが自由に他のタスクを実行することができるように、コントローラ１０６は、メモリ管理を取り扱うことができる。様々な実施形態において、コントローラ１０６は、回路、ソフトウェア、ファームウェア、メモリ、またはそれらの組み合わせを含むことができるし、フラッシュメモリ（例えばＮＡＮＤメモリやＮＯＲメモリなど）を管理するように構成され得る。いくつかの実施形態では、コントローラ１０６は、シリコンか、シリコン・オン・インシュレータか、化合物半導体（例えば窒化ガリウム）か、または他の適切な基板といった半導体基板を含むコントローラ・ダイであってもよく、かつ、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）や、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）や、他の形式の集積回路装置――処理回路、撮像部品、および／または、メモリもしくは他の部品を管理するための他の半導体装置を含む――のような、種々の集積回路部品または機能的特徴のうちの、任意のものを有することができる。例えば、コントローラ１０６は、ＮＡＮＤメモリとともに使用するように構成されたマルチメディア・コントローラ・ダイ（例えばＭＭＣコントローラ・ダイ）とすることができるし、回路、レジスタ、インタフェイス・モジュール（例えば、ホストとの間をインタフェイス接続するためのモジュールや、メモリ・パッケージとの間をインタフェイス接続するためのモジュールなど）、および／または所望の機能を提供するための他のモジュールを、含むことができる。

【0009】

基板１０４は、第１ボンドパッド１２０と第２ボンドパッド１２２とを含むことができる。第１ワイヤボンド１４０によって、第１ボンドパッド１２０を、コントローラ１０６の対応ボンドパッド１３０に結合することができ、また、第２ワイヤボンド１４２によって、第２ボンドパッド１２２を、メモリ・パッケージ１０８の各々の対応パッケージ・コンタクト１３２（一つを識別してある）に結合することができる。一実施形態において、基板１０４は、コントローラ１０６を各メモリ・パッケージ１０８に電気的に結合する単一のインタポーザである。例えば、金属トレース、ビア、または他の適切なコネクタなどの、電気的コネクタ１４４（破線で概略的に示されている）を有する、プリント回路基板、マルチメディア・カード基板、または他の適切なインタポーザを、基板１０４は含むことができる。電気的コネクタ１４４は、コントローラ１０６、第１ボンドパッド１２０、および／または第２ボンドパッド１２２を、お互いに結合することができ、かつ／あるいは、これらを、パッケージ・コンタクト１５０（一つを識別してある）および基板１０４の下側のインタコネクト１５２（一つを識別してある）を介して、（不図示の）外部回路に結合することができる。インタコネクト１５２は、バンプ・ボンドまたは他の適切な接続フィーチャとすることができる。

【0010】

接着剤１６０により、コントローラ１０６をパッケージ基板１０４に貼り付けることができる。接着剤１６０は、接着性材料（例えば、エポキシ樹脂、接着性ペーストなど）、接着性積層体（例えば、接着テープ、ダイ接着用もしくはダイシング兼ダイ接着用のフィルムなど）、または他の適切な材料である。コントローラ１０６とワイヤボンド１４０とを覆う接着剤１６２によって、第１のメモリ・パッケージ１０８ａを基板１０４に貼り付けることができる。さらなるメモリ・パッケージ１０８ｂ～ｄが順々に、お互いに対して接着剤１６４によって貼り付けられる。ある実施形態では、接着剤１６０、１６２、１６４は、同一または類似の材料を含むことができる。接着剤１６２は、コントローラ１０６とメモリ・パッケージ１０８ａとの間にあるワイヤボンド１４０の部分を収容するために、接着剤１６４よりも厚みを持つ場合がある。接着剤１６４の厚みは、隣接するメモリ・パッケージ１０８同士の間の間隙１６６（一つを識別してある）をワイヤボンド１４２が通過することを保証するのに十分なだけ大きくとることができる。メモリ・デバイス１００は、メモリ・パッケージ１０８およびワイヤボンド１４２を少なくとも部分的に封止する封止剤１１６を含むパッケージ筐体１１５を、さらに含むことができる。

【0011】

図２は、本技術の実施形態にしたがって構成されたメモリ・パッケージ１０８の断面図である。メモリ・パッケージ１０８は、複数のメモリ半導体ダイ２００（一つを識別してある）と、メモリ・パッケージ基板２０２（「パッケージ基板２０２」）とを含むことができる。パッケージ基板２０２は、複数の第１ボンドパッド２０８ａと複数の第２ボンドパッド２０８ｂとを含むことができる。第１ボンドパッド２０８ａを、半導体ダイ２００のうちの第１グループ（例えば、四つのダイの集まりが二つ）の対応するボンドパッド２０９ａ（一つを識別してある）に結合する（例えば、ワイヤ・ボンディングする）ことができ、また、第２ボンドパッド２０８ｂを、半導体ダイ２００のうちの第２グループ（例えば、四つのダイの集まりが二つ）の対応するボンドパッド２０９ｂ（一つを識別してある）に結合する（例えば、ワイヤ・ボンディングする）ことができる。ある実施形態では、一連のボンドパッド２０８ａが、各半導体ダイ２００の一連のボンドパッド２０９ａと電気的に結合される。ボンドパッド２０８ａ・２０８ｂの構成、数、および大きさは、それぞれのボンドパッド２０９ａ・２０９ｂの構成、数、および大きさに基づいて選択することができる。ある実施形態では、一列のボンドパッド２０８ｂが各半導体ダイ２００の一列のボンドパッド２０９ｂと電気的に結合される。パッケージ基板２０２は、例えば、金属トレース、ビア、もしくは他の適切なコネクタ――パッケージ・コンタクト１３２（例えばボンドパッド）、インタコネクタ（例えばバンプ・ボンド）、および／もしくは、メモリ・パッケージ１０８を基板１０４（図１）に電気的に結合するための他のフィーチャを含む――などの電気的コネクタを有する、インタポーザ、プリント回路基板、または他の適切な基板を、含むことができる。

【0012】

図２は、隣接する半導体ダイ２００同士を横方向にお互いからずらしてある、縦方向に積層された配置の、半導体ダイ２００を示している。別の実施形態では、半導体ダイ２００同士を、縦方向において、お互いの真上に（つまり、いかなる横方向のずれもなしに）積層したり、または、任意の他の適切な積層配置で積層したりすることができ、かつ、シリコン基板か、シリコン・オン・インシュレータ基板か、化合物半導体（例えば窒化ガリウム）基板か、または他の適切な基板といった半導体基板から、半導体ダイ２００を形成することができる。半導体ダイ２００は、切断または単一化されたダイであってもよく、また、不揮発性メモリ、フラッシュメモリ（例えば、ＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリなど）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、他の形式の集積回路装置（例えば、処理回路、撮像部品、および／もしくは、他の半導体デバイス）などの、多種多様な集積回路部品または機能的フィーチャのうちの、いずれを有することもできる。図示したメモリ・パッケージ１０８は１６個のメモリ・ダイ２００を含むが、メモリ・パッケージ１０８が、１６個より多くのメモリ・ダイまたは１６個未満のメモリ・ダイ（例えば、１個のダイ、２個のダイ、４個のダイ、８個のダイ、１０個のダイ、２０個のダイ、など）を有する、マルチチップ・パッケージであってもよい。ダイの個数は、メモリ・パッケージ１０８の所望の記憶容量に基づいて選択することができる。組み込みコントローラ１０６が複数のメモリ・パッケージを管理することができるので、メモリ・パッケージのうちの一つ以上（例えばすべてのメモリ・パッケージ１０８）には、メモリ管理用の組み込みコントローラ・ダイが何もなくてもよい。

【0013】

メモリ・パッケージ１０８は、半導体ダイ２００の積層とワイヤボンドとを少なくとも部分的に封止する封止剤２１６（例えば、熱硬化性材料、エポキシ樹脂、または他の適切な材料）でできた、パッケージ筐体２１５をさらに含むことができる。パッケージ筐体２１５は、取り扱い中における、周囲からの（例えば湿気からの）遮蔽、（例えばワイヤボンド同士の間の）電気的絶縁、および／または、内部部品の保護を、提供することができる。

【0014】

図３Ａ～図３Ｅは、本技術の実施形態によって、いくつかの製造段階でメモリ・デバイス１００を組み立てる方法を示す、断面図である。一般的に、コントローラ１０６を基板１０４に結合することができ、それから、第１メモリ・パッケージ１０８ａとパッケージ基板１０４との間にコントローラ１０６が配置されるように、第１メモリ・パッケージ１０８ａを基板１０４に結合することができる。メモリ・パッケージ１０８ａの上にさらなるメモリ・パッケージを積み重ねることができる。メモリ・パッケージ１０８を基板１０４に電気的に結合してから、メモリ・パッケージ１０８を封止剤１１６で封止することができる。製造の諸段階の詳細について、以下で詳しく論じる。

【0015】

図３Ａを参照すると、基板１０４（例えば、回路のあるシリコン・ウェーハ）の上部表面２４０に沿って、第１・第２ボンドパッド１２０・１２２を配置することができ、基板１０４の下部表面２４２に沿って、パッケージ・コンタクト１５０を配置することができる。典型的には、コントローラ１０６は、フットプリントがパッケージ１０８よりも小さく、そのため、パッケージ・アセンブリ１０８を積み重ねる前に、コントローラ１０６を基板１０４に貼り付け、電気的に結合させることができる。好都合なことに、コントローラ１０６とその電気的接続（例えばワイヤボンド１４０）は、メモリ・パッケージ１０８の積み重ねおよび貼り付けには干渉しない。図３Ａに示すとおり、ワイヤ・ボンディングのための十分な隙間を提供するためにボンドパッド１２０・１２２からコントローラ１０６が離れるよう、基板１０４の上部表面２４０の上に、接着剤１６０を担持しているコントローラ１０６を置くことができる。接着剤１６０は、ダイ接着用の接着性ペーストまたは接着成分とすることができ、例えば、ダイ接着用のフィルムまたはダイシング兼ダイ接着用のフィルム（「ＤＡＦ」および「ＤＤＦ」として、それぞれ当業者に知られている）とすることができる。一実施形態において、接着剤１６０は、圧力の閾値レベルを超えて圧縮されたときにコントローラ１０６を基板１０４に接着する、加圧硬化式の接着成分（例えば、テープまたはフィルム）を含むことができる。別の実施形態では、接着剤１６０を、紫外線への曝露により硬化する紫外線硬化式のテープまたはフィルムとすることができる。

【0016】

図３Ｂは、コントローラ１０６を基板１０４に貼り付けて第１ワイヤボンド１４０を形成した後のメモリ・デバイス１００を示す。ワイヤボンド１４０によって、対応するボンドパッド１２０（例えば一列のボンドパッド１２０）へと結合された、一連のボンドパッド１３０（例えば一列のボンドパッド１３０）が、コントローラ１０６の横方向の対向する両側にあってよい。パッケージ１０８ａは、ワイヤボンドとともに使用するのに適した「ワイヤを覆うフィルム」材料の形をした接着剤１６２を、担持することができる。他の実施形態では、はんだ、または他の適切な直接的ダイ接着技法を用いて、コントローラ１０６を基板１０４に直接的に結合することができる。そうした実施形態では、接着剤１６２をＤＡＦまたはＤＤＦとすることができる。横方向にコントローラ１０６の周縁を超えた外側にまで、メモリ・パッケージ１０８ａが延び広がるように、接着剤１６２付きのメモリ・パッケージ１０８ａを、基板１０４の上部表面２４０上に置くことができる。このようであるため、組み立ての間、コントローラ１０６全体を、まさにメモリ・パッケージ１０８ａと基板１０４との間に配置しておくことができる。接着剤１６２の厚みは、ワイヤボンド１４０に損傷を与えるのを避けるために、メモリ・パッケージ１０８ａの下部表面２４３とワイヤボンド１４０との間の接触を防ぐのに十分なだけ大きくとることができる。さらに、コントローラ１０６のための電気的接続が、後続のワイヤ・ボンディング工程の妨げにならないことを保証するために、ボンドパッド１２０をメモリ・パッケージ１０８ａの真下に配置することができる。

【0017】

図３Ｃは、メモリ・パッケージ１０８ａを基板１０４に貼り付けて第２ワイヤボンド１４２を形成した後の、メモリ・デバイス１００を示す。接着剤１６４を用いて、第２メモリ・パッケージ１０８ｂを第１メモリ・パッケージ１０８ａに貼り付けることができる。さらなるメモリ・パッケージ（メモリ・パッケージ１０８ｃが隠れ線で示されている）を、メモリ・パッケージ１０８の上に積み重ねて、基板１０４と電気的に結合することができる。ワイヤボンド１４２に損傷を与えるのを避けるために、隣接するメモリ・パッケージ１０８同士の間で所望の距離を保つように、接着剤１６４の厚みを選択することができる。例えば、ワイヤボンド１４２と、そうしたワイヤボンド１４２の直上にある隣接メモリ・パッケージ１０８との間の接触を防ぐのに十分なほどに、接着剤１６４を厚くすることができる。

【0018】

図３Ｄは、ワイヤボンド１４２によって各メモリ・パッケージ１０８が基板１０４に電気的に結合された後の、メモリ・デバイス１００を示す。ワイヤボンド１４２によって、対応するボンドパッド１２２（例えば一列のボンドパッド１２２）へと結合された、一連のボンドパッド１３２（例えば一列のボンドパッド１３２）が、各メモリ・パッケージ１０８の横方向の対向する両側にあってよい。図示したメモリ・デバイス１００には四つのメモリ・パッケージ１０８がある。他の実施形態では、メモリ・デバイス１００が、より多くのメモリ・パッケージ１０８、または、より少ないメモリ・パッケージ１０８――例えば、１個のメモリ・パッケージ１０８、２個のメモリ・パッケージ１０８、５個のメモリ・パッケージ１０８、８個のメモリ・パッケージ１０８、１０個のメモリ・パッケージ１０８、１５個のメモリ・パッケージ１０８、など――を担持することができる。メモリ・パッケージ１０８の一つ以上に加えて、かつ／あるいは、それの代わりに、メモリ・デバイス１００が他のパッケージまたはダイを含むことができる。メモリ・パッケージおよび／またはダイの、数や構成や配置は、メモリ・デバイス１００の所望の機能および寸法に基づいて、選択することができる。

【0019】

上から見たときにメモリ・パッケージ１０８同士がお互いに対して中心揃えになっているように、縦方向に積み重ねてメモリ・パッケージ１０８を配置することができる。そのような整列された配置は、メモリ・デバイス１００に比較的小さなフットプリントを与えることができる。他の実施形態では、ボンドパッド１３２にアクセスするための、広げられた隙間を提供するために、縦方向に積み重ねられたメモリ・パッケージ１０８を、お互いに対して横方向にずらすことができる。例えば、ワイヤ・ボンディング工程または他の後続の工程に基づいて、横方向のずれの方向および距離を選択することができる。所望の全体的な大きさをパッケージに与えるように、他の配置や構成でメモリ・パッケージ１０８を積み重ねることもできる。

【0020】

図３Ｅは、メモリ・パッケージ１０８の積層とワイヤボンド１４２（ワイヤボンドのうち一つのグループを識別してある）とを、封止剤１１６が少なくとも部分的には封止した後の、メモリ・デバイス１００を示す。封止剤１１６は、例えば、力学的支持、周囲からの（例えば湿気からの）遮蔽、および／または（例えばワイヤボンド同士の間の）電気的絶縁を提供する、例えば、熱硬化性材料、樹脂（例えばエポキシ樹脂）、または他の適切な材料を、含むことができる。ある実施形態では、メモリ・パッケージ１０８とワイヤボンド１４２とを、封止剤１１６で完全に封止することができる。メモリ・パッケージ１０８を封止した後、処理は、ボール・ボンドを形成すること、単一化すること、ダイシングを行うこと、または他の所望の工程といった、後続の製造段階を続行することができる。

【0021】

図３Ａ～図３Ｅの製造工程では、組み立て前に個々の部品を検査することが可能なので、製品歩留まりを向上させることができる。各メモリ・パッケージ１０８が品質保証済み良品ダイ（ＫＧＤ）を有していることを保証するために、メモリ・パッケージ１０８を個別に検査することができる。例えば、半導体ダイ２００（図２）の各々を検査するために、各メモリ・パッケージ１０８を検査することができる。好都合なことに、メモリ・パッケージ１０８の基板２０２（図２）は、標準的な検査機器で検査を行うのに適した、比較的大きな接続を有することが可能である。ＫＧＤを有するメモリ・パッケージ１０８を、パッケージへの組み立てのために選択することができ、その一方で、既知の不良ダイがあるメモリ・パッケージ１０８を、廃棄することができる。したがって、基板１０４とコントローラ１０６は、良品のメモリ・パッケージ１０８だけと組み立てられ、高い製品歩留まりをもたらす。さらに、基板１０４は、基板１０４、コントローラ１０６、メモリ・パッケージ１０８、および／または他の内部部品を組み立て後に検査するための、標準的なボール・グリッド・アレイまたは他の適切なフィーチャ（例えば検査パッド）を有することができる。欠陥のあるメモリ・デバイス１００を突き止めて廃棄することが可能である。

【0022】

図４は、本技術の別の実施形態にしたがって構成されたメモリ・デバイス３００の断面図である。メモリ・デバイス３００は、図１～図３Ｅに関して説明したメモリ・デバイス１００のものに概ね類似しているフィーチャを、含むことができる。メモリ・デバイス３００は、ワイヤボンド１４２（ひとまとまりが識別されている）によりパッケージ基板１０４に電気的に結合されたメモリ・パッケージ１０８を含むことができ、コントローラ１０６は、ワイヤボンド１４０（一つが識別されている）によりパッケージ基板１０４に電気的に結合することができる。メモリ・デバイス３００は、メモリ・パッケージ１０８ａと基板１０４の間に一つ以上のスペーサ３１０を含むこともできる。スペーサ３１０は、切断もしくは単一化されたシリコンの切片、または他の適切な材料とすることができ、コントローラ１０６とワイヤボンド１４０よりも少し上に第１メモリ・パッケージ１０８ａを位置させるように寸法が決められている。スペーサ３１０を基板１０４および／またはメモリ・パッケージ１０８ａに固定するために、接着剤（例えば、接着性ペースト、ＤＡＦ、接着テープなど）を用いることができる。所望の距離だけメモリ・パッケージ１０８ａを基板１０４から離しておき、かつ、メモリ・パッケージ１０８ａを固定するために、Ｂステージ樹脂などの他の種類のスペーサ３１０を使うこともできる。メモリ・パッケージ１０８ａを完全に基板１０４に接着させるように、Ｂステージ樹脂を硬化させることができる。

【0023】

封止剤１１６は、積み重ねられたメモリ・パッケージ１０８とワイヤボンド１４２とを、部分的に、または完全に、封止することができ、また、封止剤１１６は、第１メモリ・パッケージ１０８ａと基板１０４との間の空洞３２０の中へと、広がることもできる。スペーサ３１０の側壁３２４と、メモリ・パッケージ１０８ａの下部表面２４３と、基板１０４の上部表面２４０によって、空洞３２０を画定することができる。コントローラ１０６を基板１０４に結合する電気的接続を封止剤１１６が電気的に絶縁するように、製造中において、封止剤１１６は、空洞３２０へと流入してコントローラ１０６とワイヤボンド１４０とを少なくとも部分的に封止することができる。

【0024】

図５は、本技術の実施形態によるメモリ・デバイスの実装を示すブロック回路図である。メモリ・デバイス５００は、メモリ・デバイス１００、３００のうちの一方とすることができ、あるいは、メモリ・デバイス１００、３００のものに概ね類似するフィーチャを含むことができる。メモリ・デバイス５００は、ホスト５０２とメモリ・パッケージ１０８の各々との間のデータ転送を管理するパッケージたり得る。メモリ制御を提供するようにコントローラ１０６を構成することができ、また、コントローラ１０６は、機能を提供するための一つ以上のモジュール５２０を含むことができる。モジュール５２０は、誤り訂正用の誤り訂正符号（ＥＣＣ）モジュール、誤り検出用の誤り検出符号（ＥＤＣ）モジュール、ウェア・レベリング・モジュール、論理ブロックから物理ブロックへのマッピングのためのアドレス・マッピング・モジュール、ブロック管理（例えば、不良ブロック管理、スペア・ブロック管理など）のためのモジュール、エラー回復モジュール、パーティション保護用のモジュール、コントローラ１０６からの起動用のモジュール、または他の所望のモジュールを含むことができるが、これらには限定されない。コントローラ１０６は、バス５１０を介してホスト５０２との間をインタフェイス接続することができ、メモリ・バス５１４を介してメモリ・パッケージ１０８と動作可能に結合されたインタフェイス５０６を含むことができる。コントローラ１０６は、マルチメディア・カード仕様書（例えば、第４．４版や第４．４１版などの仕様書）にしたがって設計された、ＭＭＣコントローラであってもよい。ある組み込みマルチメディア・カード（ｅＭＭＣ）の実施形態においては、双方向データ信号（例えば、１ビット・データ転送、４ビット・データ転送、８ビット・データ転送などのための、データ信号）を提供したり、ホスト５０２からコマンド信号を受け取ったり、ホスト５０２に応答したり、かつ／または、バス転送を同期させるための信号にクロックを与えたりするバス５１０を、コントローラ１０６が有することができる。

【0025】

ホスト５０２は、処理能力のある装置を含むことができ、メモリ・デバイス５００との間でインタフェイス接続することができてもよい。ホスト５０２は、メモリ・デバイス５００へのコマンド入力を行うことができる、モバイル機器、パーソナル・コンピュータ、ゲーム・コンソール、または他の電子機器の、構成要素（例えば、ホスト・コントローラ、ハードウェア、プロセッサ、ドライバなど）であってもよい。コントローラ１０６は、ホスト５０２からのコマンド入力に基づいて、データを管理すること（例えば、データを書き込む、読み出す、削除する、といったこと）ができる。

【0026】

本明細書に記述したメモリ・デバイスのいずれも、概略的に図６に示したシステム６００などの、より大規模かつ／またはより複雑な無数のシステムのうちの任意のものの中に、組み入れることができる。システム６００は、メモリ・デバイス６０２、電源６０４、ホスト６０６（例えば入出力ドライバ）、プロセッサ６０８、および／または、他のサブシステムもしくは構成要素６１０を含むことができる。メモリ・デバイス６０２は、メモリ・デバイス１００・３００・５００のうちの一つとすることもできるし、あるいは、上述のメモリ・デバイスのものに概ね類似するフィーチャを含むこともできる。ホスト６０６は、図５のホスト５０２に概ね類似するフィーチャを含むことができる。結果としてできあがるシステム６００は、メモリ記憶、データ処理、および／または他の適切な機能といった多種多様な機能のうちの、任意のものを実行することができる。したがって、代表的なシステム６００は、携帯型機器（例えば、携帯電話、タブレット、ディジタル・リーダ、およびディジタル・オーディオ・プレイヤ）、コンピュータ、ディジタル・カメラ、電化製品、ならびに乗り物（例えば、車、ボート、航空機）であり得るが、これらには限定されない。システム６００の構成要素は、単一のユニット内に収容されていてもよく、または、複数の相互接続されたユニットに（例えば通信ネットワークを介して）分散されていてもよい。メモリ・デバイス６０２が着脱可能である場合には、メモリ・デバイス６０２を別のメモリ・デバイス（例えば、より進んだ機能を有する新しいメモリ・デバイス）と取り替えることができる。メモリ・デバイスの各々は、ホスト６０６とオンボード・メモリとの間の非互換性を防ぐようにメモリを管理すべく構成された、組み込みコントローラを有することができる。

【0027】

本明細書で開示したメモリ・デバイスの大きさは、電子機器の大きさに基づいて選択することができる。例として、図１のメモリ・デバイス１００または図４のメモリ・デバイス３００は、約４ｍｍから７ｍｍまでの範囲の高さと、約１３ｍｍから１７ｍｍまでの範囲の幅と、約１７ｍｍから２５ｍｍまでの範囲の長さとを有することができる。メモリ・パッケージ１０８（図１と図２を参照）は、約０．７５ｍｍから１．５ｍｍまでの範囲の高さ（例えば１．２ｍｍ）と、約１２ｍｍから１６ｍｍまでの範囲の幅と、約１６ｍｍから２０ｍｍまでの範囲の長さとを有することができる。

【0028】

本明細書に記述したメモリ・デバイスは、様々な種類の記憶装置に組み入れることができる。ＮＡＮＤパッケージを備えたメモリ・デバイス（例えば、図１または図４の、メモリ・デバイス１００または３００）は、ＵＳＢドライブ、メモリ・カード、ソリッド・ステート・ドライブ、または他の高密度メモリ記憶装置に、組み入れることができる。ＮＯＲパッケージを備えたメモリ・デバイス（例えば、図１または図４の、メモリ・デバイス１００または３００）は、組み込み装置の一部とすることができる。本明細書で開示したメモリ・デバイスは、様々な種類の、パッケージ・イン・パッケージ（ＰＩＰ）技術、システム・イン・パッケージ（ＳＩＰ）技術、または他の所望のパッケージング技術を利用することができ、また、例えばボール・グリッド・アレイを有することができる。例えば、図１または図４の、メモリ・デバイス１００または３００は、標準的なボール・グリッド・アレイを備えたパッケージとすることができる。

【0029】

本明細書で開示した少なくともある実施形態は、パッケージ基板と、半導体ダイを有する複数の積み重ねられたメモリ・パッケージと、コントローラと、封止剤とを含む、メモリ・デバイスである。コントローラは、パッケージ基板に取り付けられ、メモリ・パッケージとパッケージ基板との間に配置される。コントローラは、メモリ・パッケージの各々を管理するように構成される。封止剤は、パッケージ基板により担持され、メモリ・パッケージのうちの一つ以上を封止する。

【0030】

ある実施形態では、メモリ・デバイスが、基板と、積み重ねられた複数の記憶手段と、制御手段と、封止剤とを含む。制御手段は、記憶手段に取り付けられ、積み重ねられた複数の記憶手段と基板との間に配置される。制御手段は、記憶手段の各々を管理するように構成される。各記憶手段は、メモリ・パッケージであってもよい。封止剤を基板により担持することができ、また、封止剤は積み重ねられた複数の記憶手段を封止することができる。

【0031】

ある実施形態では、マルチメディア・デバイスが、インタポーザと、インタポーザに電気的に結合されたメモリ手段の積層と、マルチメディア制御手段とを含む。マルチメディア制御手段は、インタポーザに取り付けられ、メモリ手段の積層とインタポーザとの間に配置される。ホストとメモリ手段の各々との間のデータ転送を管理するように、マルチメディア制御手段を構成することができる。封止剤が、メモリ手段の積層を封止することができる。各メモリ手段がマルチチップ・メモリ・パッケージであってもよい。

【0032】

本明細書では本技術の特定の実施形態を例示目的で説明してきたが、本開示から逸脱することなく様々な変更がなされ得る、ということが、前述のことからよく理解されるであろう。文脈の許すところでは、単数形の用語または複数形の用語が、それぞれ、複数形の用語または単数形の用語をも含むことがあり得る。「または（ｏｒ）」という語が、二つ以上のもののリストに関連して、この語は他の残りのものを除いた単一のものだけを意味するように限定されるべきであると示す、明示的な節と結びつけられていない限りは、そうしたリストにおける「または」の使用は、（ａ）リスト中の任意の一つのもの、（ｂ）リスト中のすべてのもの、または（ｃ）リスト中のものの任意の組み合わせを含むものとして、解釈されるべきである。さらに、「縦方向の」「横方向の」「上部の」「下部の」という用語は、図面に示した方向から判断しての、メモリ・デバイス内のフィーチャの相対的な方向または位置を参照することがある。しかし、これらの用語は、横倒しになっていたり、または上下逆さまになっていたりするなど、別の向きになっているメモリ・デバイスおよびその構成部品をも含むのだ、と幅広く解釈されるべきである。

【0033】

特定の実施形態の文脈において記述された、本件新技術のある態様が、他の実施形態において、組み合わせられること、または削除されることもある。さらに、本件新技術のある実施形態と関連づけられた優位性は、そうした実施形態の文脈において記述されてきたが、他の実施形態がそうした優位性を示すこともあり、かつ、必ずしもすべての実施形態が本技術の範囲内に入るためにそうした優位性を示すとは限らない。したがって、本開示および関連する技術は、本明細書に明示的に示されたりまたは記述されたりはしていない他の実施形態を、包含し得る。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図4】

【図5】

【図6】