[发明专利]基于三维存储器的三维存储模块(3D2－M2)

说明书

                          技术领域

本发明涉及集成电路存储器封装领域，更确切地说，涉及含有三维存储器的 半导体存储模块。

                          以往技术

三维存储器(three-dimensional memory，简称为3D-M)芯片内含有多个 相互堆叠的存储层。由于采用三维堆叠，3D-M具有较大的存储容量，它是多媒 体资料(包括文字资料、音乐资料、图像资料、影视资料、游戏、软件等)的 理想载体。另一方面，由于三维堆叠对制造工艺要求较高，在现有技术条件下， 只有一次性编程或掩膜编程的3D-M能够量产。对于这些3D-M来说，其存储 的资料在用户获取3D-M之前被预先录入，故它们是预录制存储器，这些预先 录入的资料被称为预录制资料。

中国专利ZL98119572.5和美国专利5,835,396、6,034,882、6,385,074等提出 多种3D-M。图1A表示一种典型的3D-M-三维一次性编程存储器 (three-dimensional one-time-programmable memory，简称为3D-OTP)10。它 含有四个存储层10a-10d。存储层(如10a)通过存储层通道孔(如10av)与衬 底11中的电路接触。存储层之间(如10c、10d)由一层间介质13隔开。每个 存储层含有多个字线(如12)、位线(如14)和存储元(如18)。每个存储元 18还含有一二极管(未标出)和一反熔丝膜16。反熔丝膜16是一层绝缘介质， 它在编程时被击穿。就其电特性来说，反熔丝膜16在编程前具有高电阻，在编 程后具有低电阻。由于采用三维堆叠，3D-OTP的成本约为快闪存储器的一半 左右。如今，业界普遍认为3D-OTP是最具有商业价值的3D-M。其中，3D-M 的主要研发商—美国Matrix Semiconductor公司—的授权专利中，超过90％是 关于3D-OTP的；而且其所有产品均为3D-OTP。

在出厂之前，3D-M芯片还需要被封装在一3D-M模块中。在以往技术中， 3D-M模块(简称为以往3D-M模块)普遍采用3D-OTP，而且其封装只含有一 个3D-OTP芯片。美国专利6,545,891描述了第一种以往3D-M模块20。如图 1B所示，该以往3D-M模块20采用一种符合业界标准(如CF标准、SD标准 等)的存储器封装。它具有尺寸小、易于携带等特点，并可以很容易地插入至 一移动播放设备中，并从中拔出。该以往3D-M模块20含有一印刷电路板衬底 24，其上有一3D-M芯片26和一接口芯片28。其中，3D-M芯片26采用3D-OTP (参见该专利的图7)，而接口芯片28将3D-M芯片26的资料数据转换成相应 的标准格式(如CF格式、SD格式等)再送到接口22。在该实施例中，3D-M 芯片26和接口芯片28处于同一平面(即印刷电路板衬底24)上。

美国专利6,731,011描述了第二种以往3D-M模块30。如图1C所示，该以 往3D-M模块30含有一引线框架(lead frame)38，其上有一3D-M芯片30b 和一接口芯片30a。3D-M芯片30b首先通过粘接剂粘连在引线框架38上，然 后接口芯片30a再粘连在3D-M芯片30b上。3D-M芯片30b和接口芯片30a 通过引线32与外界连接。这里，接口芯片30a将3D-M芯片30b的资料数据转 换成标准格式。在该实施例中，3D-M芯片30b和接口芯片30a在垂直于引线框 架38的方向上相互堆叠。