Устройство памяти и/или обработки данных и способ его изготовления

Устройство памяти и/или обработки данных и способ его изготовления

Реферат

 

Использование: в устройствах памяти и обработки данных. Сущность изобретения: в устройстве памяти и/или обработки данных, содержащем, по меньшей мере, два слоя (L), образующих стопу, расположенную на подложке или образующую отдельную структуру типа сэндвича, в которой указанные слои образуют контуры памяти и/или обработки данных с межслойными соединениями или соединениями с контурами, выполненными в подложке, взаимное расположение слоев выбрано таким образом, что протяженные слои образуют сдвинутую структуру, по меньшей мере, вдоль одного края устройства. При этом предусмотрен, по меньшей мере, один краевой соединитель, который выступает за кромку одного слоя и проходит вниз на одну ступень. Тем самым обеспечивается электрическое соединение с проводником в любом из последующих слоев в стопе. Предлагаемый способ изготовления устройства описанного типа предусматривает операции по последовательному добавлению подобных слоев таким образом, чтобы слои формировали сдвинутую структуру. При этом один или более слоев снабжают, по меньшей мере, одной контактной площадкой для присоединения к одному или более межслойному краевому соединению. Техническим результатом изобретения является создание электрических соединений, в состав которых входит стопа, содержащая две или более функциональных части в виде листов или пленок, которые частично или полностью перекрывают друг друга, и использование при этом недорогих технологий массового производства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к запоминающему устройству (устройству памяти) и/или к устройству обработки данных, содержащему, по меньшей мере, два слоя, образующих стопу. Стопа представляет собой отдельную структуру или, альтернативно, расположена на подложке и содержит, по меньшей мере, одну структуру, сдвинутую, по меньшей мере, в одном направлении. В результате в сдвинутой структуре сформированы ступени, образованные открытыми частями отдельных слоев, причем высота h ступени определяется толщиной соответствующего слоя. Изобретение относится также к способу изготовления устройства памяти и/или обработки данных, содержащего, по меньшей мере, два слоя, образующих стопу, которая представляет собой отдельную структуру или, альтернативно, расположена на подложке и содержит, по меньшей мере, одну структуру, сдвинутую, по меньшей мере, в одном направлении. В результате в сдвинутой структуре формируются ступени, образованные открытыми частями отдельных слоев, причем высота h ступени определяется толщиной соответствующего слоя.

Уровень техники

Современные электронные микросхемы в типичном случае формируются путем нанесения слоя за слоем на кремниевые кристаллы при выполнении последовательности технологических операций. При этом для разделения отдельных слоев, содержащих металлические, изоляционные или полупроводниковые материалы, имеющие определенную топологию и формируемые с применением различных методов нанесения и травления, используются изолирующие слои.

Интегральной частью создаваемой таким образом архитектуры являются электрические соединения между компонентами и частями контуров, которые расположены в подложке и в слоях, лежащих над подложкой. Соответствующие межслойные соединители в типовом случае выполняются в виде металлических стержней или проводов, которые проходят сквозь один или более слоев промежуточных материалов, разделяющих соединяемые компоненты. Подобные межслойные соединители формируются либо в процессе нанесения слоев, либо проводятся сквозь уже существующие слои путем создания межслойных каналов (например, путем травления) с последующим заполнением каналов металлическими заполнителями.

Изготовление кремниевых микросхем в соответствии с уровнем техники может включать 20-30 операций маскирования; при этом количество отдельных слоев, в которых сформированы внутрислойные металлические проводники, прямо или посредством других элементов соединенные с межслойными соединителями, равно в типовом случае 3-5. Каждый межслойный соединитель требует выделения ему некоторого пространства в каждом слое, который он пересекает или соединяет. В дополнение к площади поперечного сечения металлического межслойного соединителя вокруг него должна быть образована буферная зона для изолирования межслойного соединителя от прилежащих контуров, которые не должны находиться в прямом контакте с межслойными соединителями. При этом должны быть сделаны допуски на погрешности, с которыми может быть сформирована топология каждого слоя, а также на неточности совмещения технологических масок.

В работе S.F. Al-sarawi, D. Abbot and P.D. Franzon, "A Review of 3-D Packaging Technology", IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology", part B, v. 21, No. 1 (Feb. 1998) дан обзор разработок в области технологий трехмерной компоновки при достижении высокой степени интеграции. В нескольких местах данного обзора описано, каким образом целые стопы чипов с интегральными схемами могут быть электрически соединены друг с другом с использованием межслойных соединителей и токопроводящих дорожек, выполненных на боковых сторонах указанных чипов. Описано также применение связывающих проводов для соединения материнского и дочернего чипа в случае, когда дочерний чип установлен на материнском чипе таким образом, что открытая поверхность материнского чипа образует ступень стопы. В этом случае связывающие провода механически присоединены к контактным точкам на используемых чипах.

Кроме того, в патенте Норвегии №308149 и в патентной заявке Норвегии №19995975 в весьма общей форме описаны устройства памяти и обработки данных, в которых отдельные слои в стопе образованы, по существу, несколькими тонкопленочными слоями органического материала, а проводники, расположенные в тонких пленках отдельных слоев, подведены к электрическим соединителям на боковых сторонах слоев. В патентной заявке Норвегии №19995975 соединения между слоями могут дополнительно обеспечиваться посредством межслойных соединителей, которые в принципе могут быть изготовлены как проводящие структуры в том же материале, который входит в состав тонкой пленки и, следовательно, составлять интегральную часть пленки. Там же представлена концепция, названная "сдвинутые межслойные соединители". В соответствии с ней отдельные слои в стопе выполнены взаимно сдвинутыми, причем они электрически соединены между собой или с нижележащей подложкой с помощью так называемых сдвинутых межслойных соединителей, расположенных в сдвинутой части стопы. Ни в патенте Норвегии №308149, ни в патентной заявке Норвегии №19995975 не содержится никаких указаний, каким образом описанные краевые соединения могут быть реализованы в физическом и практическом аспектах.

Вышеупомянутые известные решения в целом оказались адекватными для устройств, выполненных описанным способом на кремниевых подложках, когда количество слоев и межслойных соединителей находится в пределах от малого до умеренного и когда ультрапрецизионная литография является интегральной частью процесса изготовления чипа. Однако использование межслойных соединителей приводит к существенному усложнению процесса изготовления в целом, что отражается на производительности и затратах. Кроме того, ожидается, что в течение нескольких ближайших лет появятся устройства с совершенно новыми типами архитектуры и новые методы производства электронных устройств обработки и хранения данных, которые смогут серьезно претендовать на захват значительных сегментов рынка. Общей характеристикой новых архитектур станет то, что они будут включать в себя тонкопленочные электронные элементы в виде плотных стоп, содержащих очень большое количество слоев. Во многих случаях подобные устройства будут производиться с применением технологий массового производства, таких как обработка на тонких полимерных подложках методом "с катушки на катушку". В этом контексте традиционные технологии соединения посредством межслойных соединителей станут совершенно неадекватными как технически, так и экономически.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение направлено, прежде всего, на разработку методологии и технических решений, позволяющих создавать электрические соединения между слоями и/или между слоями и нижележащей подложкой в устройствах обработки и/или хранения данных, в состав которых входит стопа, содержащая две или более функциональных части в виде листов или пленок, которые частично или полностью перекрывают друг друга.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является также разработка методологии и технических решений, которые могут быть использованы в случаях, когда количество упомянутых функциональных частей в виде листов или пленок становится значительным, превышая в типичном случае 5-10.

Еще одной задачей является разработка методологии и технических решений, которые могут быть использованы в случаях, когда изготовление функциональных частей в форме листов или пленок, а также сборка устройств производятся с использованием недорогих технологий массового производства.

В соответствии с настоящим изобретением решение перечисленных задач и реализация дополнительных свойств и преимуществ обеспечиваются созданием устройства, которое характеризуется тем, что на каждой ступени сдвинутой структуры образованы одна или более контактных площадок, электрически соединенных с контурами памяти и/или обработки данных в соответствующем слое. При этом поверх ступени в каждом слое сформированы одно или более краевых соединений в виде электропроводных структур, нанесенных над указанной ступенью и за ее кромкой между ступенями в каждом слое на поверхности этого слоя. Указанные электрические краевые соединения находятся в контакте с одной или более контактными площадками в слоях и обеспечивают электрическое соединение для каждого слоя, а также в случае наличия подложки - между слоями и контактными площадками, выполненными в подложке.

Представляется предпочтительным, чтобы в устройстве по изобретению две или более контактных площадки в одном или более слоев были соединены между собой посредством электропроводных структур, сформированных на ступени в соответствующем слое. Желательно также, чтобы электрические краевые соединения были выполнены в виде протяженных токопроводящих дорожек между контактными площадками, по меньшей мере, в трех последовательных слоях стопы или при наличии подложки между контактными площадками, по меньшей мере, в двух смежных слоях стопы и подложке, прилежащей к одному из указанных слоев. Альтернативно, электрические краевые соединения могут быть выполнены в виде локальных проводящих дорожек между двумя смежными слоями стопы или при наличии подложки между подложкой и слоем, смежным с подложкой.

В предпочтительном варианте выполнения стопа в устройстве по изобретению образует, по меньшей мере, часть ступенчатой пирамидальной структуры, в которой слои имеют различные площади поверхности.

В другом предпочтительном варианте отдельные слои стопы взаимно сдвинуты таким образом, что сдвинутая структура содержит, по меньшей мере, одну сдвинутую часть, в которой ступени образуют открытую зону верхней поверхности соответствующих слоев стопы, и, по меньшей мере, одну сдвинутую часть, в которой ступени образуют открытую зону нижней поверхности соответствующих слоев стопы. При этом одна или более контактных площадок на каждой ступени каждой части электрически должны быть соединены с проводящими структурами, выполненными на соответственно противоположных поверхностях слоев.

Еще в одном предпочтительном варианте устройства по изобретению, в котором стопа выполнена на подложке, она образует, по меньшей мере, часть обращенной ступенчатой пирамидальной структуры, в которой площадь поверхности каждого слоя увеличивается по мере увеличения расстояния этого слоя от подложки. В данном варианте вышележащие слои выполнены выступающими за кромки нижележащих слоев и частично наложены непосредственно на подложку. При этом данные слои сформированы с одной или более сдвинутыми частями, а количество ступеней в сдвинутой части слоя соответствует количеству расположенных под ним слоев. Кроме того, в той части подложки, на которую наложены слои, целесообразно выполнить одну или более контактных площадок.

Представляется также желательным, чтобы в устройстве по изобретению боковая кромка каждого слоя между ступенями была выполнена закругленной или образующей наклонную поверхность.

Вышеперечисленные задачи, как и дополнительные преимущества и достоинства обеспечиваются также применением способа изготовления устройства памяти и/или обработки данных по изобретению. Предлагаемый способ характеризуется тем, что

каждый слой добавляют к стопе посредством отдельных последовательных операций, причем

каждый последующий слой стопы формируют с площадью поверхности, отличной от площади поверхности предыдущего смежного слоя, или сдвинутым относительно указанного предыдущего слоя, в результате чего формируют стопу, имеющую, по меньшей мере, одну структуру, сдвинутую в одном направлении, при этом открытые части наносимых слоев образуют ступени в сдвинутой структуре,

на ступени в каждом слое наносят структуры из проводящего материала с образованием, по меньшей мере, одной или более токопроводящих дорожек и одной или более контактных площадок и

наносят протяженные и/или локальные электропроводные структуры, образующие электрические краевые соединения между контактными площадками двух или более слоев и/или между контактными площадками одного или более слоев и подложкой.

При этом слои предпочтительно наносят таким образом, чтобы стопа формировала, по меньшей мере, часть ступенчатой пирамидальной структуры. Альтернативно, слои формируют на подложке, причем таким образом, чтобы стопа формировала, по меньшей мере, часть обращенной ступенчатой пирамидальной структуры, в которой каждый вышележащий слой выполнен выступающим за кромку нижележащего слоя и частично наложен непосредственно на подложку. При этом вышележащие слои будут сформированы с одной или более сдвинутыми частями, а количество ступеней в сдвинутой части слоя соответствует количеству расположенных под ним слоев.

В этом случае в той части подложки, на которую наложены слои, целесообразно выполнить одну или более контактных площадок.

При осуществлении способа по изобретению электрические краевые соединения предпочтительно выполняют с использованием процесса, выбранного из следующей группы процессов: литография, сухое травление, струйная печать, шелкография, мягкая литография, электростатическое осаждение, электролиз или преобразование in situ.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет описано более подробно, с обсуждением примеров его выполнения и со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1а, на виде сбоку, представлена первая базовая версия устройства по настоящему изобретению.

На фиг.1b приведен, на виде сверху, первый вариант выполнения устройства по фиг.1а.

На фиг.1с приведен, на виде сверху, второй вариант выполнения устройства по фиг.1а.

На фиг.2 приведен, на виде сверху, третий вариант выполнения устройства по фиг.1а.

На фиг.3 приведен, на виде сверху, четвертый вариант выполнения устройства по фиг.1а.

На фиг.4а-4с представлены альтернативные варианты выполнения устройства по фиг.1а без использования подложки.

На фиг.4d представлена модификация варианта устройства по фиг.4а, в которой обеспечена возможность двустороннего доступа.

Фиг.5а-5е иллюстрируют вариант последовательности операций при изготовлении устройства типа показанного на фиг.1а.

Фиг.6a-6d иллюстрируют другой вариант последовательности операций при изготовлении устройства типа показанного на фиг.1а.

Фиг.7 представляет собой вид сбоку на вторую базовую версию устройства по настоящему изобретению.

Фиг.8а-8g иллюстрируют вариант последовательности операций при изготовлении устройства типа показанного на фиг.7.

Фиг.9а иллюстрирует геометрические соотношения при формировании электрических краевых соединений устройства по фиг.1а.

Фиг.9b иллюстрирует геометрические соотношения при формировании электрических краевых соединений устройства по фиг.7.

Фиг.10 схематично иллюстрирует расположение электродов в пассивном устройстве с матричной адресацией, соответствующем уровню техники.

Фиг.11а-11m иллюстрируют вариант последовательности операций при изготовлении устройства памяти в виде стопы с матричной адресацией, основанного на устройстве по настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

Перед тем как будут представлены подробное описание и обсуждение примеров осуществления устройства по настоящему изобретению, будет дано краткое описание предпосылок настоящего изобретения.

Ожидается, что по мере того как активные контуры, основанные на тонких пленках с применением неорганических веществ, олигомеров или полимеров, включаются в основные технологии современной электроники, применение устройств, содержащих стопы "интеллектуальных" слоев, т.е. слоев, обладающих возможностью индивидуальной обработки информации, станет повсеместным. Помимо того что при этом будет иметь место развитие возможностей, заложенных в принципе стопы, отсюда следует, что краевые соединители типа шины смогут нести сообщения, которые распределяются глобальным образом по стопе и селективно воспринимаются теми слоями, которым они предназначены. С другой стороны, концепция межслойных соединений в рамках настоящего изобретения может предусматривать наличие стоп, содержащих листы или слои, не несущие декодирующих контуров. В этом случае необходимо обеспечить соединения, предназначенные именно для таких слоев. Предельный случай в данном варианте соответствует тому, что все слои являются "неинтеллектуальными" и каждый слой имеет специальное средство подключения к управляющему контуру на подложке или на специальной схеме в месте присоединения к кабелю. В дальнейшем эти аспекты возможных электронных соединений в индивидуальных слоях не будут рассматриваться более детально, поскольку выбор соответствующих решений в рамках настоящего изобретения будет очевиден специалисту в данной области.

Далее приводится более конкретное описание устройств, выполненных согласно изобретению, а также конкретных примеров осуществления изобретения и производственных операций, соответствующих предпочтительным вариантам осуществления способа по настоящему изобретению и позволяющих реализовать различные варианты выполнения устройства по изобретению.

На фиг.1а, на виде сбоку, представлена в общем виде первая базовая версия выполнения устройства по изобретению. Данное устройство может быть описано, как имеющее структуру ступенчатой пирамиды. Оно включает в себя функциональные элементы, образующие стопу и сформированные в отдельных, взаимно прилегающих слоях типа листов или пленок, выполненных на подложке. Контуры, выполненные на верхней поверхности конкретного слоя, электрически соединены с контактными площадками на открытых краевых зонах слоя. На фиг.1 показаны 4 подобных слоя L₁-L₄, которые совместно образуют стопу 1. Из фиг.1 видно, что в правой части слои L₁-L₄ образуют сдвинутую структуру, поверх которой сформировано электрическое краевое соединение 3. Это соединение расположено от верхней поверхности слоя L₄ вниз до контактной площадки 5 на подложке 2. Электрическое краевое соединение 3 находится в контакте, т.е. соединено с электрическими проводниками, выполненными на верхней поверхности каждого слоя L. На фиг.1а эти проводники изображены, без специального обозначения, более жирными линиями.

На фиг.1b показан первый конкретный вариант осуществления устройства по фиг.1а. Здесь показано, что слои L₁-L₄ в стопе 1 взаимно сдвинуты только в одном направлении, а именно слева направо. На каждом слое L₁-L₄ выполнены контактные площадки 4, из которых обозначена только одна. Электрическое краевое соединение 3 выполнено соответственно таким образом, что оно находится в контакте со всеми контактными площадками 4 и далее электрически соединяет слои L₁-L₄ с контактными площадками 5 на подложке 2. Контактные площадки в слоях L₁-L₃ выполнены на открытом участке соответствующих слоев, образующем ступень в сдвинутой структуре. В пределах верхнего слоя на фиг.1b показан заштрихованный квадратный участок (или зона), который соответствует наличию электронных контуров. Эта зона, не изображенная подробно, может состоять из отдельных или взаимосвязанных компонентов или сетей, объединенных в различные контура. На представленном на фиг.1b примере показаны две проводящие соединительных дорожки 3, ведущие к подложке. Очевидно, что в варианте по фиг.1b и на других фигурах заштрихованной зоне в верхнем слое соответствуют эквивалентные зоны в других, нижележащих слоях.

На фиг.1с представлен, на виде сверху, другой вариант выполнения устройства по фиг.1а. Здесь показана стопа, слои ₁-L₄ которой сдвинуты в двух взаимно ортогональных направлениях. За счет этого обеспечивается значительное расширение поверхности открытых зон, которая может быть использована для обеспечения соединений. Данный вариант позволяет также применить альтернативное расположение контактных площадок 4, соответствующее их более разнесенному положению, как и открытых участков и контактных площадок 5 на подложке. Одновременно обеспечивается хорошее разделение между двумя краевыми соединениями 3, которые находятся в контакте с контактными площадками 4 во всех слоях, а также с контактными площадками 5 на подложке, т.к. в этом случае краевые соединения соответствуют каждому направлению взаимного сдвига слоев.

На фиг.2 представлен третий вариант устройства по фиг.1а. Здесь частям краевого соединения 6, выполненным на отдельных слоях L₁-L₄, придана закругленная форма. Такая форма выполнения имеет преимущества в том случае, когда краевое соединение охватывает ступени, образованные всеми слоями, вплоть до подложки 2. Если ступени являются не прямоугольными, а закругленными, как в данном варианте, уменьшается риск разрыва в краевом электрическом соединении. Подобный риск разрыва в краевом соединении, выполненном в виде нанесенного тонкого электропроводного слоя, всегда имеет место при наличии острых кромок, присутствующих в вариантах, показанных на фиг.1а-1с. При этом в варианте по фиг.2 ступени не обязательно выполнять закругленными: они могут быть сформированы также с плавным наклоном между отдельными ступенями.

На фиг.3 представлен четвертый вариант устройства по фиг.1а, аналогичный варианту по фиг.1с. Здесь также стопа состоит из четырех слоев L₁-L₄, выполненных на подложке 2. Как и в варианте по фиг.1с, на подложке имеются две контактных площадки 5. Однако только одно из краевых соединений 3 выполнено в виде непрерывного соединения, расположенного от верхнего слоя 1-4 до контактной площадки 5 на подложке и одновременно контактирующего со всеми контактными площадками 4 на открытых частях слоев, т.е. на ступенях слоев L₁-L₄. В данном варианте на каждой из ступеней, соответствующей одному из слоев, выполнено несколько контактных площадок 4, как это показано в правой нижней части структуры стопы 1. В частности, на каждой ступени в этой части имеются три контактных площадки 4. Тем самым обеспечивается возможность выполнения независимых взаимных соединений между двумя или более слоями с помощью короткого локального краевого соединения 3, как это показано на фиг.3. Появляется также дополнительная возможность коррекции электрических соединений как между отдельными слоями, так и в пределах одного слоя, как это показано для слоя L₁. При этом может быть выполнено также дополнительное краевое соединение 3 к контактной площадке 5 на подложке.

Должно быть понятно, что благодаря настоящему изобретению становится также возможным сформировать стопу в виде многогранной пирамиды с 3, 4, 5 и более направлениями сдвига. При этом для специалистов в данной области очевидно, что такое решение представляет собой прямое развитие принципов изобретения, проиллюстрированных фиг.1b и 1с. Поэтому в его дальнейшем описании нет необходимости.

На фиг.4а-4с показаны дальнейшие модификации базового варианта осуществления изобретения. Краевые соединения 3 схематично изображены в виде линий, расположенных между слоями и над ними. Отличие этих модификаций от варианта по фиг.1а в том, что стопа 1 не находится на подложке, т.е. слои L образуют автономную, самоподдерживающуюся структуру. Таким образом, на фиг.4а представлен аналог варианта по фиг.1а, не имеющий подложки. Стопа 1 содержит 5 самоподдерживающихся слоев L₁-L₅, и на каждом слое выполнены контактные площадки 4. При этом для каждого из слоев L₁-L₄ имеется краевое соединение 3, связанное с контактными площадками 4. На фиг.4b представлен вариант, также не имеющий подложки и представляющий собой многогранную, в том числе правильную ступенчатую пирамиду. Краевые соединения 3 в правой части стопы, связанные с контактными площадками 4 для слоев L₁-L₄, обеспечивают единое соединение между всеми слоями с использованием нескольких проводящих дорожек. В левой части выполнены частичные (локальные) соединения, поскольку контактные площадки 4 предусмотрены только для открытых участков слоев L₂ и L₃. Таким образом, можно легко сформировать электрическое соединение между двумя или более слоями в стопе 1, причем слои не обязательно должны быть смежными. На фиг.4с снова показана стопа в форме ступенчатой пирамиды, с краевыми соединениями, выполненными для двух направлений сдвига слоев. В варианте, показанном на фиг.4с, краевые соединения выполнены на двух противоположных сторонах слоев, а контактные площадки 4 имеются для каждого шага структуры, состоящей из 6 слоев L₁-L₆.

Первая базовая версия по настоящему изобретению может быть реализована также с расположением контактов на двух сторонах слоев, как это показано на фиг.4d. Для того чтобы сформировать разделенные зоны ступеней, открывающие обе поверхности каждого из слоев L₁-L₅, предпочтительно с одинаковой площадью этих зон, соответствующие слои взаимно смещены (сдвинуты). В результате может быть обеспечено формирование контактов для двух сторон каждого слоя L с использованием краевых соединений 3 и контактных площадок 4 на каждой ступени, т.е. на открытых участках слоев. При этом указанные участки на одной стороне ступеней образуют инвертированную ступенчатую структуру по отношению к соответствующим участкам на противоположной стороне ступеней, т.е. открывается доступ к противоположным поверхностям каждого слоя L. Как видно из фиг.4d, расположение краевых соединений 3 и контактных площадок 4 одинаковое для обеих сторон устройства.

В общем случае краевые соединения 3 в вариантах по фиг.1-4 могут быть сформированы в каждом отдельном слое путем выделения открытой части каждого слоя в стопе 1 специально для целей обеспечения контакта. Как указывалось, краевая зона формируется на открытой части каждого слоя в стопе 1, причем указанные открытые части создаются благодаря выполнению стопы 1 в виде структуры со сдвигом. Данный сдвиг может иметь место в одном или более направлениях, как уже упоминалось. Образующиеся ступени, очевидно, должны оставаться открытыми в момент формирования контактов.

В общем случае каждый слой L в стопе 1 может быть выполнен многослойным, в виде слоистой структуры, или "сэндвича", состоящего из субслоев, которые могут содержать электрические проводники, активные контуры и/или материалы со свойствами памяти для хранения данных. Если каждый слой выполнен в виде сэндвича из подобных субслоев предпочтительно с использованием технологии тонких пленок, отдельные слои могут быть предназначены для различных функциональных целей, т.е., например, обеспечивать функции активных контактов и проводников. Альтернативно, они могут включать в себя активные контуры, например, выполненные по технологии тонких пленок, или полностью состоять из функциональных частей, например материалов со свойствами памяти для целей хранения данных. Для специалистов в данной области, даже без приведения дополнительных сведений, будет ясно, что каждый отдельный слой может быть изготовлен на соответствующей несущей пленке до того, как он будет установлен в стопу. Альтернативно, слой может быть сформирован в процессе его нанесения или с помощью нескольких таких процессов, осуществляемых на поверхности самой стопы. В любом случае каждый подслой должен иметь толщину, нижний предел которой задается несущей способностью несущего слоя по отношению к силам, действию которых он подвергается на предварительных этапах изготовления и при добавлении слоя к стопе. При использовании принципа добавления слоев толщины отдельных слоев могут быть существенно уменьшены, поскольку в принципе подслои могут быть нанесены как монослои.

Далее будет более подробно описано, как можно эффективно формировать краевые соединения в устройстве по настоящему изобретению. В вариантах, представленных на фиг.1-3, краевые соединения могут быть образованы в результате одной операции нанесения электрода или последовательности подобных операций, как это будет описано ниже. В последнем случае подразумевается, что каждая отдельная операция нанесения относится только к части высоты полного краевого соединения, например к одной ступени краевой структуры. В этом случае протяженное краевое соединение, охватывающее множество ступеней, обеспечивается последовательным нанесением перекрывающихся электродов.

Технологии, обеспечивающие высокую точность при изготовлении краевых соединений, включают литографию с сухим или влажным травлением, струйную печать, шелкографию, обработку мелкими частицами, прецизионную тампонную печать типа "мягкой" литографии и электролиз. Общей характеристикой большинства технологий высокого разрешения является ограниченная глубина поля, ограничивающая высоту каждой ступени и/или количества ступней, которые могут быть электрически соединены за одну производственную операцию. В подобных случаях может быть осуществлен простой вариант формирования общего проводника (для подачи питания, образования шины и т.п.) за одну операцию.

Фиг.5а-5е иллюстрируют первый вариант последовательности операций изготовления краевых соединений в стопе, которая образует устройство в соответствии с настоящим изобретением. В частности, на фиг.5а показана подложка перед нанесением на нее слоев L, образующих стопу 1. В подложке или на ней сформирована зона C_s расположения электронных контуров, которая сама может представлять такой контур. Данная зона соединена с контактными площадками 5 подложки. На следующей операции, которую иллюстрирует фиг.5b, формируют изолирующий субслой _L1. Из его обозначения видно, что он связан с первым слоем L₁ стопы. Затем на субслое I_L1 формируют зону С_L1 расположения контуров, соответствующую слою L₁, и соединяют его с контактными площадками 4, предусмотренными на изолирующем субслое I_L1. Фиг.5с иллюстрирует аналогичную операцию для слоя L₂. Этому слою соответствует изолирующий субслой I_L2, который выполнен с таким расположением, что результирующие слои L₁ и L₂ образуют сдвинутую структуру. Аналогично, на субслое I_L2 формируют зону C_L2, соответствующую слою L₂, а также контактные площадки 4, связанные с этой зоной.

На фиг.5d показано нанесение третьего изолирующего субслоя I_L3 для третьего слоя L₃ стопы с соответствующей зоной С_L3 и связанными с ней контактными площадками 4. Пример, проиллюстрированный фиг.5a-5d, показывает, как формируют слои L₁-L₃, состоящие из соответствующих изолирующих субслоев I_L1-I_L3 и зон С_L1-С_L3 для формирования контуров, соединенных с соответствующими контактными площадками 4. На заключительной операции (см. фиг.5е) формируют сплошные (непрерывные) проводящие дорожки, которые образуют краевые соединения 3, связывающие все контактные площадки 4 в каждом из нанесенных слоев между собой, а также с контактными площадками 5 на подложке.

Вместо того чтобы наносить краевые соединения 3 за одну операцию, можно, как уже упоминалось, наносить их пошаговым образом, как это будет описано далее со ссылкой на фиг.6. На фиг.6 показано формирование таких же слоев и субслоев, что и на фиг.5, но при пошаговом нанесении краевых соединений 3.

На фиг.6а показана подложка 2 с зоной C_s расположения электронных контуров и с контактными площадками 5. На фиг.6b показана подложка 2 с нанесенным на нее первым изолирующим субслоем I_L1 и зоной С_L1 расположения электронных контуров для первого слоя L₁ стопы. Затем производят нанесение краевых соединений 3 поверх кромки изолирующего субслоя I_L1. Эти соединения 3 создают контакт между зоной С_L1 и контактными площадками 5 на подложке 2. Фиг.6с соответствует нанесению еще одного изолирующего субслоя I_L2 с зоной C_L2, а также с краевыми соединениями 3, которые расположены над кромкой изолирующего субслоя I_L2 и доходят до краевого соединения 3 на нижележащем изолирующем субслое I_L1. В результате на краевых соединениях 3, показанных на фиг.6b, формируются контактные площадки 4.

Описанный процесс повторяют, как это видно из фиг.6d, для третьего слоя L₃, имеющего изолирующий субслой I_L3, зону С_L3 и очередные краевые соединения 3 с контактными площадками 4. В результате получают, как это видно из фиг.6d, непрерывное краевое соединение 3, нанесенное пошаговым методом и расположенное от верхнего слоя стопы над контактными площадками 4 в промежуточных слоях вплоть до контактных площадок 5 подложки. Из сказанного вытекает, что для каждого краевого соединения 3 операция нанесения и формирование контактов происходят также в пошаговом режиме; как следствие, может быть получена любая желаемая высота стопы. Таким образом, толщина наносимого слоя, который образуется с использованием процессов, основанных на технологии фотолитографии, должна быть в этом случае согласована только с высотой реальной ступени. Более того, в принципе высота отдельной ступени может быть точно согласована с реальной и ограниченной глубиной поля, которая может быть достигнута с помощью фотолитографии высокого разрешения при изготовлении краевых соединений 3.

На фиг.7 представлена другая базовая версия устройства в соответствии с изобретением. Данное устройство также выполнено в форме ступенчатой пирамиды, но перевернутой. Поэтому ее можно назвать обращенной ступенчатой пирамидой. Подобно устройству по фиг.1, устройство по фиг.7 также состоит из слоев L₁-L₄, которые образуют стопу 1 из функциональных элементов, входящих в данное устройство. Стопа 1 со слоями L, нанесенными на подложку 2, реализует концепцию "обращенной ступенчатой пирамиды", состоящую в том, что первый слой L₁ в стопе 1 имеет самую маленькую площадь поверхности, тогда как площадь поверхности каждого слоя увеличивается по мере увеличения его расстояния от подложки.

Слой, лежащий над предыдущим слоем, выполнен выступающим за кромку этого слоя и за кромки нижележащих слоев. В результате каждый отдельный слой L в стопе 1 включает в себя часть, лежащую непосредственно на подложке 2. Для каждого из таких слоев L на подложке предусмотрены контактные площадки 5, как это показано на фиг.7. При этом данные площадки в каждом из слоев L находятся в контакте с краевыми соединениями 3, которые соединяют контуры функциональных единиц с подложкой. Краевые соединения 3 расположены над кромками ступеней, образованных отдельными слоями L, и проходят до подложки 2. В частности, в устройстве, показанном на фиг.7, можно, например, обеспечить прямое электрическое соединение с драйверными и управляющими контурами, предусмотренными в подложке 2. Подобная схема может, например, иметь место, если подложка выполнена в виде кристалла кремния.

Далее будет описан пример изготовления стопы 1 в форме обращенной ступенчатой пирамиды, показанной на фиг.7. На фиг.8а показан