JP2008300469A - Nonvolatile semiconductor storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不揮発性半導体記憶装置に関し、より詳細には、1または複数のメモリアレイチップと制御チップの複数チップを備えて構成される不揮発性半導体記憶装置に関する。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory device including a plurality of chips of one or a plurality of memory array chips and a control chip.
近年、オーディオプレーヤに代表されるデジタル家電や携帯電話におけるデータ量の増加により、搭載されるメモリ、とりわけ電源を切ってもデータが消えないフラッシュメモリ等の不揮発性半導体記憶装置の搭載記憶容量が急増している。微細化が進み1チップの記憶容量(以下、適宜「容量」と略称する)が増加しているものの、要求される製品仕様により複数個のフラッシュメモリを搭載し大容量メモリを実現しているものが多く見受けられる。しかしながら、搭載される応用商品は小型軽量化へのトレンドが加速しており、システム基板上の搭載面積は狭くなっている。その他にもゲーム産業等では表示画像の高精細化が進んでおり画像データを格納するためのフラッシュメモリ搭載容量は年々増加しているが、ゲーム機器においてもメモリを搭載する面積は限られるため、平面上にチップを配置することは難しくなっている。 In recent years, due to an increase in the amount of data in digital home appliances and mobile phones typified by audio players, the mounted memory capacity of non-volatile semiconductor memory devices such as flash memory, in which data is not lost even when the power is turned off, in particular, is rapidly increasing. is doing. Although the miniaturization has progressed and the storage capacity of one chip (hereinafter abbreviated as “capacity” as appropriate) has increased, a large-capacity memory has been realized by mounting a plurality of flash memories according to the required product specifications. There are many. However, the trend toward smaller and lighter application products is accelerating, and the mounting area on the system board is narrowing. In addition, in the game industry and the like, the display image has become higher definition and the flash memory capacity for storing image data is increasing year by year, but the area where the memory is installed in game machines is also limited, It is difficult to place chips on a plane.
その回避策として、図9に示すように、ワイヤボンディング技術を用い1つのパッケージの中に複数個のベアチップ6を三次元的に積層したチップスタックドパッケージが実現されている。例えば256Mbitの容量を持つフラッシュメモリを4個積層することで、1パッケージで1Gbitの容量を実現することが可能になる。
As a workaround, as shown in FIG. 9, a chip stacked package in which a plurality of
上述のスタックドパッケージ化に際しては、積層するフラッシュメモリの外部入出力パッドをワイヤボンドにより接続するワイヤボンド方式が一般的であり、組み合わされるフラッシュメモリの容量、即ちチップサイズによって様々なバリエーションのメモリ容量が実現可能となる。しかし、積層チップ数が増加するにつれてワイヤ数の増加は避けられず、また同一チップサイズを積層するにはチップオンワイヤ技術(COW)やチップ間にスペーサを追加する必要がある等の技術的な課題はより大きくなるとともに、後半製造コストが増加する。 In the above-described stacked packaging, a wire bond system in which external input / output pads of stacked flash memories are connected by wire bonding is generally used, and various variations of memory capacities depending on the capacity of the combined flash memory, that is, the chip size. Is feasible. However, as the number of stacked chips increases, an increase in the number of wires is unavoidable, and in order to stack the same chip size, it is necessary to add a spacer between chips on the chip-on-wire technology (COW) or chips. The challenges will be greater and the latter half manufacturing costs will increase.
このように、複数のチップを積層するスタックドパッケージにおいて、従来のワイヤボンドによるチップ間接続技術に代わる技術として、下記の特許文献1に開示されているようなシリコン貫通技術がある。この従来技術では、シリコン基板に貫通孔を形成し、その貫通孔内壁に絶縁膜を形成した後、シリコン基板裏面まで突出する電極を埋め込む。その裏面側に突出した電極を裏面側に隣接するチップとの間の電気的接続を行うための電極として用いる。この結果、積層チップ数が増加してもシリコン貫通孔を介してチップ間での入出力信号の授受が可能となり、ワイヤボンドを用いてチップ積層を行う場合の課題から解放され、より多段のチップ積層が可能となる。
As described above, in a stacked package in which a plurality of chips are stacked, there is a silicon penetration technique as disclosed in the following
上述の如く、シリコン貫通技術等を用いて積層することで大容量化を図る不揮発性半導体記憶装置としては、チップ単体での大容量化の進んでいるフラッシュメモリが一般的に多く採用されるが、次に、このフラッシュメモリの回路構成について簡単に説明する。 As described above, as a nonvolatile semiconductor memory device that achieves a large capacity by stacking using silicon penetration technology or the like, a flash memory whose capacity is being increased by a single chip is generally widely used. Next, the circuit configuration of the flash memory will be briefly described.
図10に、一般的なフラッシュメモリの概略のブロック構成を示す。また、図11に、図10に示す各機能ブロックの1チップ上での概略のレイアウト配置を示す。 FIG. 10 shows a schematic block configuration of a general flash memory. FIG. 11 shows a schematic layout arrangement on one chip of each functional block shown in FIG.
一般的なフラッシュメモリは、図10及び図11に示すように、不揮発性のフラッシュメモリセルを行及び列方向に複数配列してなるメモリアレイ11、メモリアレイ11内から所定のメモリ動作(書き込み動作、消去動作、読み出し動作等)の対象となる1または複数のメモリセルを行方向及び列方向に沿って各別に選択し、選択されたメモリセルに対して所定のメモリ動作に必要な電圧を印加する行選択回路12と列選択回路13,14、列選択回路の一部を構成する列選択ゲート14と接続し、選択されたメモリセルの記憶情報を読み出す読み出し回路15、所定のメモリ動作を外部入力に基づいて選択して、選択されたメモリ動作に応じた所定の動作手順に従ってフラッシュメモリ内の回路動作を制御する内部制御回路16、25〜28、内部制御回路の内のライトステートマシン(WSM:Write State Machine)27からの制御によって、メモリアレイ11に対する所定のメモリ動作に必要な高電圧を生成して、行選択回路12、列選択回路13,14等に供給する高電圧供給回路29、外部からアドレス入力を受け付けて内部アドレス信号を生成するアドレス入力バッファ21、外部から入力データを受け付けて内部入力データ信号を生成するデータ入力バッファ23、外部から制御入力を受け付けて内部制御入力信号を生成する制御入力バッファ22、及び、メモリアレイ11から読み出したデータまたは制御回路から出力される内部状態信号等を外部出力として出力するデータ出力バッファ24を備えて構成される。
As shown in FIGS. 10 and 11, a general flash memory has a
図10のブロック構成では、列選択回路13,14は列アドレスデコーダ13と列アドレスデコーダ13のデコード信号で活性化される列選択ゲート14で構成される。列選択ゲート14は、メモリアレイ11の各ビット線(図示せず)に接続し、行選択回路12を構成する行アドレスデコーダの出力は、メモリアレイ11の各ワード線(図示せず)に接続している。更に、図10のブロック構成では、内部制御回路16、25〜28は、メモリアレイ11に対する書き込み動作及び消去動作等のメモリ動作を一連の動作手順に従って制御するWSM27の他、内部制御入力信号に基づいてアドレス入力バッファ21、制御入力バッファ22、データ入力バッファ23、データ出力バッファ24等の入出力インターフェースの活性化・非活性化を制御する入出力制御ロジック25、内部制御入力信号に基づいてデータ入力バッファ23に入力される外部コマンドを認識して必要な制御信号をWSM27に発行するコマンドユーザインターフェース(CUI:Comand User Interface)12、データ入力バッファ23に入力される書き込みデータを一時的に格納するデータレジスタ28、読み出し回路15の読み出しデータとデータレジスタ28内に格納されている書き込みデータを比較するデータコンパレータ16等を備えて構成される。尚、データレジスタ28及びデータコンパレータ16は、WSM27の制御に使用される回路であるので、便宜的に内部制御回路に含めているが、夫々独立した回路として扱っても構わない。
In the block configuration of FIG. 10, the
図11に示すように、チップ上のブロック配置は、データコンパレータ16を除く内部制御回路25〜28、高電圧供給回路29、入出力インターフェース(アドレス入力バッファ21、データ入力バッファ23、制御入力バッファ22、データ出力バッファ24等)の周辺回路領域と、メモリアレイ11とそれに付随する行選択回路12、列選択回路13,14及びデータコンパレータ16のメモリコア領域に、大きく2分されることで面積効率の良いレイアウトとなる。
As shown in FIG. 11, the block arrangement on the chip includes
次に、図10に示す内部制御回路16、25〜28を備えたフラッシュメモリのメモリ動作について、書き込み動作の場合を例にして簡単に説明する。
Next, the memory operation of the flash memory including the
先ず、フラッシュメモリの動作シーケンスは、データ信号線S2を介して書き込み動作、消去動作等の動作モードに応じたコマンドを、所定の制御入力信号によって規定されるデータ入力サイクルに同期してデータ入力バッファ23に入力する。入力されたコマンド(書き込みコマンド)は、データ入力バッファ23を介してCUI26に転送される。CUI26は、転送されたコマンドを書き込みコマンドであると認識して、WSM27に対して書き込みコマンドの入力を示す制御信号を出力する。これにより、WSM27は、書き込み動作モードに制御手順を開始する。これにより、次にデータ入力サイクルで書き込みデータの入力が可能な書き込みセットアップ状態となる。
First, the operation sequence of the flash memory is such that a command corresponding to an operation mode such as a write operation or an erase operation is sent via a data signal line S2 in synchronization with a data input cycle defined by a predetermined control input signal. 23. The input command (write command) is transferred to the
次のデータ入力サイクルで、データ信号線S2を介して書き込みデータをデータ入力バッファ23に入力するとともに、アドレス信号線S1を介して書き込み対象のアドレスをアドレス入力バッファ21に入力する。書き込み対象のアドレスは、行アドレスと列アドレスの内部アドレス信号に変換されて行アドレスデコーダ12と列アドレスデコーダ13に夫々入力される。これと並行して、書き込みデータがデータ入力バッファ23からデータレジスタ28に格納される。
In the next data input cycle, write data is input to the
行アドレスデコーダ12は、入力される行アドレスに基づいて、書き込み対象の行アドレスに対応するワード線を選択し、列アドレスデコーダ13とデータレジスタ28は、夫々入力される列アドレスと格納された書き込みデータに基づいて、書き込み対象の列アドレスの内の書き込み対象のビットに対応するビット線に接続する列選択ゲートを活性化する。これにより、書き込み対象のメモリセルが選択される。
The
WSM27は、高電圧供給回路29を活性化するとともに、高電圧供給回路29を書き込みモードに移行させ、書き込み動作に必要な電圧を発生して、行選択回路12、列選択回路13,14等に供給する。この結果、選択されたワード線とビット線には、夫々書き込み動作用の高電圧が、行選択回路12、列選択回路13,14を介して印加される。これにより、書き込み対象のメモリセルに所定の書き込み電圧が印加され、選択メモリセルの閾値電圧を上昇させる。
The WSM 27 activates the high
引き続いて、WSM27は、選択メモリセルへの書き込み電圧の印加を停止して、上昇した閾値電圧の状態を検証するために、内部状態を書き込み検証用の読み出し動作に移行させ、選択メモリセルの記憶情報を読み出す。読み出されたデータは、データコンパレータ16にて、データレジスタ28に格納されている期待値(書き込みデータ)と比較され、その比較結果がWSM27に出力される。以下、書き込み検証用の読み出し動作と読み出されたデータと期待値の比較動作を書き込み検証動作と称す。
Subsequently, the WSM 27 stops the application of the write voltage to the selected memory cell, shifts the internal state to a read operation for write verification in order to verify the state of the increased threshold voltage, and stores the selected memory cell. Read information. The read data is compared with the expected value (write data) stored in the
WSM27は、データコンパレータ16から出力された比較結果が不一致であった場合、当該不一致のメモリセルに対してのみ再度書き込み電圧が印加されるように、データレジスタ28の期待値を書き換えて、当該不一致のメモリセルに対して再書き込み(2回目以降の書き込み電圧の印加)を実行する。その後再び書き込み検証動作を行い、その検証結果(比較結果)をWSM27に出力する。以後、検証結果に不一致がなくなるまで、再書き込みと書き込み検証動作を繰り返す。
When the comparison result output from the
全ての書き込み対象メモリセルについて、検証結果が一致と判断された場合、WSM27は高電圧供給回路29を非活性化し、CUI26へ書き込み完了信号を出力する。その後、CUI26は、次のコマンドを受け付ける待機状態になる。
When it is determined that the verification results match for all the write target memory cells, the WSM 27 deactivates the high
以上の説明より明らかなように、フラッシュメモリにおける書き込み動作は書き込み対象のメモリセルを選択して書き込み電圧を印加するだけの単純な操作だけでなく、再書き込みと書き込み検証動作を、書き込み対象のメモリセルが完全に書き込まれるまで繰り返すという複雑な処理シーケンスを有するため、当該複雑な処理シーケンスを外部プロセッサから開放するため、WSM27及びCUI26等の内部制御回路や高電圧供給回路29等をチップ内に内蔵する構成となっている。
As is clear from the above description, the write operation in the flash memory is not only a simple operation of selecting a write target memory cell and applying a write voltage, but also performing a rewrite and write verification operation on the write target memory. Since it has a complicated processing sequence of repeating until the cell is completely written, an internal control circuit such as WSM 27 and CUI 26, a high
次に、図10に示す内部制御回路や高電圧供給回路等をチップ内に内蔵する構成の256Mbitのフラッシュメモリのベアチップ6を4個、図9に示すように、夫々積層してワイヤボンディングを用いて基板と接続することで1Gbitの容量を実現した場合におけるブロック構成を、図12に示す。
Next, four
各フラッシュメモリチップ6に接続されるアドレス信号線S1[A0〜A23]、データ信号線S2[DQ0〜DQ15]、書き込み制御信号線S4[WE#]、出力解除信号線S5[OE#]、リセット信号線S6[RST#]は、各フラッシュメモリチップ6間で共通に接続されている。各フラッシュメモリチップ6を個別に制御するためには、独立したチップ制御信号線S31〜S34[CE1#、CE2#、CE3#、CE4#]を制御することで個々のフラッシュメモリチップ6を択一的に活性化することが可能となる。但し、データ信号線S2[DQ0〜DQ15]は各フラッシュメモリチップ6に共通に接続されているため、チップ制御信号線S31〜S34[CE1#、CE2#、CE3#、CE4#]を2つ以上同時に活性状態にすることはできない。従って、4つのフラッシュメモリチップ6の内の1つだけが活性化されているときは、当該活性状態のフラッシュメモリチップにおいては、内部制御回路や高電圧供給回路等は、所定の動作モードにおいて当該動作モードに応じた動作を行うが、残りの他の非活性状態のフラッシュメモリチップにおいては、当然に非活性状態となって使用されることはない。換言すれば、図11に示す周辺回路領域は、活性状態のフラッシュメモリチップにおいてのみ有効に使用されているのに対して、メモリコア領域では、その大部分を占めるメモリアレイ11は、非活性状態でも書き込まれた情報を不揮発的に記憶するという本来の機能を果たしている。つまり、WSM27及びCUI26等の内部制御回路や高電圧供給回路29を含む周辺回路領域は、複数チップを積層して大容量化を図る場合には、必ずしも全てのチップに対して個別に必要ではなく、1組あれば良いと言える。
Address signal lines S1 [A0 to A23], data signal lines S2 [DQ0 to DQ15], write control signal lines S4 [WE #], output release signal lines S5 [OE #], and resets connected to each
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワイヤボンドを用いてチップ積層を行う場合の課題から解放され、且つ、積層されるチップコストの低減が可能でコスト優位性のある大容量の不揮発性半導体記憶装置を提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object thereof is released from the problem in the case of stacking chips using wire bonds, and it is possible to reduce the cost of stacked chips, which is advantageous in cost. It is in providing a high-capacity and large-capacity nonvolatile semiconductor memory device.
上記目的を達成するための本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、1または複数のメモリアレイチップと、前記メモリアレイチップに対する制御を行う制御チップを備えてなる不揮発性半導体記憶装置であって、
前記メモリアレイチップが、少なくとも、不揮発性のメモリセルを行及び列方向に複数配列してなるメモリアレイと、前記メモリアレイ内から所定のメモリ動作の対象となる1または複数のメモリセルを行方向及び列方向に沿って各別に選択し、選択されたメモリセルに対して前記所定のメモリ動作に必要な電圧を印加する行選択回路と列選択回路と、前記列選択回路と接続し、選択された前記メモリセルの記憶情報を読み出す読み出し回路と、前記行選択回路と前記列選択回路、または、前記行選択回路と前記列選択回路と前記メモリアレイに所定のメモリ動作をさせるために必要な電圧源を供給するための第1電圧供給線と、前記行選択回路と前記列選択回路に内部アドレス信号を供給するための第1アドレス信号線と、書き込みデータに応じた書き込みデータ信号を前記列選択回路に供給するための第1書き込みデータ信号線と、選択された前記メモリセルの記憶情報に応じた読み出しデータ信号を前記読み出し回路から出力するための第1読み出しデータ信号線と、前記メモリアレイチップを表裏貫通する電極であって、前記第1電圧供給線、前記第1アドレス信号線、前記第1書き込みデータ信号線、及び、前記第1読み出しデータ信号線に各別に接続する複数の第1貫通電極を備え、
前記制御チップが、少なくとも、前記メモリアレイチップに対する読み出し動作と書き込み動作を含むメモリ動作を、外部入力に基づいて選択して、選択されたメモリ動作に応じた所定の動作手順に従って制御する制御回路と、前記制御回路からの制御によって、前記メモリアレイチップに所定のメモリ動作をさせるために必要な電圧源を前記メモリアレイチップに供給する電圧供給回路と、前記外部入力を受け付けて前記制御回路及び前記メモリアレイチップに供給する内部信号を生成する入力インターフェース回路と、前記メモリアレイチップから出力される前記読み出しデータ信号を外部出力として外部に出力するための出力インターフェース回路と、前記電圧供給回路から出力される前記電圧源を前記メモリアレイチップに供給するための第2電圧供給線と、前記入力インターフェース回路から出力される前記内部信号の内の前記内部アドレス信号を前記メモリアレイチップに供給するための第2アドレス信号線と、前記制御回路から出力される前記書き込みデータ信号を前記メモリアレイチップに供給するための第2書き込みデータ信号線と、前記メモリアレイチップから受け付けた前記読み出しデータ信号を前記出力インターフェース回路または前記制御回路に供給するための第2読み出しデータ信号線と、前記制御チップを表裏貫通する電極であって、前記第2電圧供給線、前記第2アドレス信号線、前記第2書き込みデータ信号線、及び、前記第2読み出しデータ信号線に各別に接続する複数の第2貫通電極を備え、
前記メモリアレイチップ上の前記第1貫通電極と前記制御チップ上の前記第2貫通電極が、前記メモリアレイチップと前記制御チップを積層した場合に対応する貫通電極同士が同位置に整合するように配置され、前記1または複数のメモリアレイチップと前記制御チップが積層し、前記メモリアレイチップ個々の前記複数の第1貫通電極と前記制御チップの前記複数の第2貫通電極の対応する貫通電極同士が積層方向に積み重なって相互に電気的に接続していることを第1の特徴とする。
In order to achieve the above object, a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is a nonvolatile semiconductor memory device comprising one or more memory array chips and a control chip for controlling the memory array chip,
The memory array chip includes at least a memory array in which a plurality of nonvolatile memory cells are arranged in the row and column directions, and one or more memory cells to be subjected to a predetermined memory operation from the memory array in the row direction. And a row selection circuit, a column selection circuit, and a column selection circuit, each of which is selected separately along the column direction and applies a voltage necessary for the predetermined memory operation to the selected memory cell. A read circuit for reading stored information of the memory cell, and a voltage necessary for causing the row selection circuit and the column selection circuit, or the row selection circuit, the column selection circuit, and the memory array to perform a predetermined memory operation. A first voltage supply line for supplying a source; a first address signal line for supplying an internal address signal to the row selection circuit and the column selection circuit; and write data A first write data signal line for supplying a corresponding write data signal to the column selection circuit, and a first read for outputting from the read circuit a read data signal corresponding to the storage information of the selected memory cell. A data signal line and an electrode penetrating the memory array chip, the first voltage supply line, the first address signal line, the first write data signal line, and the first read data signal line; A plurality of first through electrodes connected to each other are provided,
A control circuit in which the control chip selects at least a memory operation including a read operation and a write operation with respect to the memory array chip based on an external input, and controls the memory circuit according to a predetermined operation procedure corresponding to the selected memory operation; A voltage supply circuit that supplies the memory array chip with a voltage source necessary for causing the memory array chip to perform a predetermined memory operation under control from the control circuit; and the control circuit that receives the external input and the control circuit; An input interface circuit for generating an internal signal to be supplied to the memory array chip, an output interface circuit for outputting the read data signal output from the memory array chip to the outside as an external output, and an output from the voltage supply circuit Supplying the voltage source to the memory array chip. A second voltage supply line, a second address signal line for supplying the internal address signal among the internal signals output from the input interface circuit to the memory array chip, and the control circuit. A second write data signal line for supplying the write data signal to the memory array chip, and a second for supplying the read data signal received from the memory array chip to the output interface circuit or the control circuit. Read data signal lines and electrodes penetrating through the control chip, the second voltage supply lines, the second address signal lines, the second write data signal lines, and the second read data signal lines A plurality of second through electrodes connected to each other;
The first through electrode on the memory array chip and the second through electrode on the control chip are aligned with the corresponding through electrodes when the memory array chip and the control chip are stacked. The one or more memory array chips and the control chip are stacked, and the plurality of first through electrodes of each of the memory array chips and the corresponding through electrodes of the plurality of second through electrodes of the control chip are The first feature is that the layers are stacked in the stacking direction and electrically connected to each other.
上記第1の特徴の不揮発性半導体記憶装置によれば、メモリアレイチップ上の第1貫通電極と制御チップ上の第2貫通電極が、各チップの積層方向に積み重なって相互に電気的に接続しているため、メモリアレイチップ上の第1電圧供給線、第1アドレス信号線、第1書き込みデータ信号線、及び、第1読み出しデータ信号線と、制御チップ上の第2電圧供給線、第2アドレス信号線、第2書き込みデータ信号線、及び、第2読み出しデータ信号線の対応するもの同士が相互に電気的に接続される。この結果、メモリアレイチップは、制御チップ上の入力インターフェース回路から内部アドレス信号を受け取り行選択回路と列選択回路に供給でき、制御チップ上の制御回路から書き込みデータ信号を受け取り列選択回路に供給でき、制御チップ上の電圧供給回路からメモリ動作に必要な電圧源を受け取り行選択回路と列選択回路、または、行選択回路と列選択回路とメモリアレイに供給でき、読み出し回路から読み出しデータ信号を制御チップ上の出力インターフェース回路または制御回路に供給でき、制御チップ上の制御回路からの制御によって所定のメモリ動作が可能となる。つまり、第1貫通電極と第2貫通電極の電気的接続によって1または複数のメモリアレイチップの任意の1つと制御チップの組み合わせが実現でき、独立してメモリ動作可能な不揮発性半導体記憶装置が構成できる。 According to the nonvolatile semiconductor memory device having the first feature, the first through electrode on the memory array chip and the second through electrode on the control chip are stacked in the stacking direction of each chip and electrically connected to each other. Therefore, the first voltage supply line, the first address signal line, the first write data signal line, the first read data signal line on the memory array chip, the second voltage supply line on the control chip, the second Corresponding ones of the address signal line, the second write data signal line, and the second read data signal line are electrically connected to each other. As a result, the memory array chip can receive the internal address signal from the input interface circuit on the control chip and supply it to the row selection circuit and the column selection circuit, and can receive the write data signal from the control circuit on the control chip and supply it to the column selection circuit. Receives the voltage source necessary for memory operation from the voltage supply circuit on the control chip and supplies it to the row selection circuit and the column selection circuit, or to the row selection circuit, the column selection circuit and the memory array, and controls the read data signal from the read circuit It can be supplied to an output interface circuit or a control circuit on the chip, and a predetermined memory operation can be performed by control from the control circuit on the control chip. In other words, a combination of a control chip and an arbitrary one of one or a plurality of memory array chips can be realized by electrically connecting the first through electrode and the second through electrode, and a non-volatile semiconductor memory device capable of independent memory operation is configured. it can.
更に、制御チップをメモリアレイチップとは別に設けているので、メモリアレイチップ内に、制御チップ上に設けられた独立してメモリ動作可能な不揮発性半導体記憶装置として必要な制御回路等の周辺回路を設ける必要がなくなり、その分、メモリアレイチップ面積を縮小できるため、不揮発性半導体記憶装置全体としてのチップ面積を大幅に縮小できる。このチップ面積の縮小効果は、メモリアレイチップの積層数が多いほど顕著となり、大容量の不揮発性半導体記憶装置の製造コストの低減に大きく貢献する。しかも、メモリアレイチップの積層数を増減することで、記憶容量を自在に変更できる。 Further, since the control chip is provided separately from the memory array chip, peripheral circuits such as a control circuit required as a non-volatile semiconductor memory device provided on the control chip and capable of independent memory operation are provided in the memory array chip. Since the memory array chip area can be reduced accordingly, the chip area of the entire nonvolatile semiconductor memory device can be greatly reduced. The effect of reducing the chip area becomes more prominent as the number of stacked memory array chips increases, and greatly contributes to a reduction in manufacturing cost of a large-capacity nonvolatile semiconductor memory device. In addition, the storage capacity can be freely changed by increasing or decreasing the number of stacked memory array chips.
更に、不揮発性半導体記憶装置のメモリ動作の機能を変更する場合には、メモリセルの基本特性に関係する部分を除いて制御チップ上の制御回路の機能変更で対応可能であるので、同じメモリアレイチップを用い制御チップを交換するだけで、別機能の不揮発性半導体記憶装置が簡易に実現できる。 Furthermore, when changing the function of the memory operation of the nonvolatile semiconductor memory device, it is possible to respond by changing the function of the control circuit on the control chip except for the part related to the basic characteristics of the memory cell. A non-volatile semiconductor memory device with a different function can be realized simply by exchanging the control chip using the chip.
更に、チップ相互間の電気的接続に貫通電極を使用しているので、チップ毎にワイヤボンディングを行う必要がなく、積層チップ数の増加に伴うワイヤ数増加や、同じチップサイズのメモリアレイチップを積層する際のチップオンワイヤ技術やチップ間にスペーサを追加する必要等のワイヤボンド方式のチップ積層の問題点が解消され、メモリアレイチップの積層数の増加による後半製造コストの増加を抑制できる。 Furthermore, since through electrodes are used for electrical connection between chips, there is no need to perform wire bonding for each chip, and the number of wires increases as the number of stacked chips increases, and memory array chips of the same chip size can be installed. The problems of chip bonding by chip bonding, such as chip-on-wire technology and the need to add spacers between chips, are eliminated, and an increase in the latter half manufacturing cost due to an increase in the number of stacked memory array chips can be suppressed.
ここで、注目すべきは、メモリアレイチップ内に、制御チップ上に設けられた独立してメモリ動作可能な完結した不揮発性半導体記憶装置として必要な制御回路等の周辺回路を設ける必要がなくなり、その分、メモリアレイチップ面積を縮小できるが、メモリアレイチップと制御チップ間の電気的接続に要する配線数は増加する可能性が大きくなる点である。例えば、メモリアレイチップと制御チップ間で内部アドレス信号が論理反転した反転アドレス信号と1対で受け渡しされる場合には第1及び第2アドレス信号線は2倍になり、通常の多ビット出力の記憶装置では、データの入出力が共用化されているのに対して、書き込みデータ信号と読み出しデータ信号に分離されることでデータ信号線が2倍になり、メモリ動作用の電圧源の電圧供給線がメモリ動作別に分離することで増加することが考えられる。従って、単に従来の完結した不揮発性半導体記憶装置をメモリアレイチップと制御チップに分割して、チップ相互間の電気的接続をワイヤボンディングで行うとすれば、従来の完結した不揮発性半導体記憶装置を積層してワイヤボンディングにより相互接続する場合より、更に、上述のワイヤボンド方式のチップ積層の問題点が顕著となる。つまり、不揮発性半導体記憶装置をメモリアレイチップと制御チップに分割して構成し、チップ相互間の電気的接続に貫通電極を使用することで、本発明の目的が十全に達成可能となるのである。 Here, it should be noted that it is no longer necessary to provide a peripheral circuit such as a control circuit necessary as a complete nonvolatile semiconductor memory device provided on the control chip and capable of independent memory operation, in the memory array chip. Accordingly, the area of the memory array chip can be reduced, but the number of wires required for electrical connection between the memory array chip and the control chip is likely to increase. For example, when the internal address signal is passed between the memory array chip and the control chip as a pair with the inverted address signal which is logically inverted, the first and second address signal lines are doubled, and the normal multi-bit output In the memory device, the data input / output is shared, but the data signal line is doubled by separating the write data signal and the read data signal, and the voltage supply of the voltage source for memory operation is supplied. It can be considered that the line is increased by separating the memory operation. Therefore, if the conventional completed nonvolatile semiconductor memory device is simply divided into a memory array chip and a control chip, and the electrical connection between the chips is performed by wire bonding, the conventional completed nonvolatile semiconductor memory device is The problem of the above-mentioned wire bonding type chip stacking becomes more conspicuous than the case of stacking and interconnecting by wire bonding. That is, the non-volatile semiconductor memory device is divided into a memory array chip and a control chip, and the through electrode is used for electrical connection between the chips, so that the object of the present invention can be fully achieved. is there.
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、上記第1の特徴に加えて、更に、前記メモリアレイチップが、前記制御チップが備える前記入力インターフェース回路と前記出力インターフェース回路を備えないことを第2の特徴とする。 In addition to the first feature, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention further includes a second feature that the memory array chip does not include the input interface circuit and the output interface circuit included in the control chip. Features.
上記第2の特徴の不揮発性半導体記憶装置によれば、メモリアレイチップのチップサイズが縮小でき、上記第1の特徴の作用効果を確実に発揮できる。ここで、メモリアレイチップが通常の不揮発性半導体記憶装置として外部と直接接続不能となるが、メモリアレイチップは、制御チップが備える入力インターフェース回路と出力インターフェース回路を介してメモリ動作が可能となるので問題ない。 According to the nonvolatile semiconductor memory device having the second feature, the chip size of the memory array chip can be reduced, and the operational effects of the first feature can be reliably exhibited. Here, the memory array chip cannot be directly connected to the outside as a normal nonvolatile semiconductor memory device, but the memory array chip can perform a memory operation via an input interface circuit and an output interface circuit included in the control chip. no problem.
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、上記第1または第2の特徴に加えて、更に、前記メモリアレイチップが前記第1アドレス信号線を介して受け付ける前記内部アドレス信号の数が、前記メモリアレイチップが備える前記メモリアレイの前記メモリセルの選択に前記行選択回路と前記列選択回路が使用する前記内部アドレス信号の数より多く、前記メモリアレイチップが、前記第1アドレス信号線の内の前記行選択回路と前記列選択回路によって使用されない余剰アドレス信号線の信号レベルに基づいて前記メモリアレイチップの選択・非選択を判定するチップ選択判定回路を備え、前記チップ選択判定回路が、チップ選択時に使用する前記余剰アドレス信号線の信号レベルを設定可能に構成されていることを第3の特徴とする。 In addition to the first or second feature, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention may further include a memory array chip in which the number of the internal address signals received via the first address signal line is the memory. More than the number of the internal address signals used by the row selection circuit and the column selection circuit for selection of the memory cells of the memory array provided in the array chip, the memory array chip is included in the first address signal line. A chip selection determination circuit for determining selection / non-selection of the memory array chip based on a signal level of a surplus address signal line that is not used by the row selection circuit and the column selection circuit; A third feature is that the signal level of the surplus address signal line used sometimes can be set.
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、上記第3の特徴に加えて、更に、前記チップ選択判定回路が、前記メモリセルと同じ原理で情報を記憶可能な不揮発性の情報記憶手段を備え、チップ選択時に使用する前記余剰アドレス信号線の信号レベルを前記情報記憶手段に設定することを第4の特徴とする。 In addition to the third feature, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention further includes a nonvolatile information storage means in which the chip selection determination circuit can store information on the same principle as the memory cell, A fourth feature is that a signal level of the surplus address signal line used at the time of chip selection is set in the information storage means.
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、上記第3または第4の特徴に加えて、更に、前記メモリアレイチップの複数が積層し、前記メモリアレイチップ個々の前記複数の第1貫通電極の対応する貫通電極同士が積層方向に積み重なって相互に電気的に接続し、前記メモリアレイチップ個々の前記チップ選択判定回路において、チップ選択時に使用する前記余剰アドレス信号線の信号レベルが相互に異なるように設定されていることを第5の特徴とする。 In addition to the third or fourth feature, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention further includes a plurality of the memory array chips stacked, and the correspondence between the plurality of first through electrodes of each of the memory array chips. The through electrodes to be stacked are stacked in the stacking direction and electrically connected to each other so that the signal levels of the surplus address signal lines used at the time of chip selection are different from each other in the chip selection determination circuit of each memory array chip. The fifth feature is that it is set.
上記第3乃至第5の特徴の不揮発性半導体記憶装置によれば、複数のメモリアレイチップの夫々が、制御チップから出力される余剰アドレス信号線の相互に異なる信号レベルの組み合わせによって、択一的に選択されるように設定できるため、各メモリアレイチップは個別のチップ選択信号を制御チップから受け付ける必要がなくなり、同じメモリアレイチップを複数使用して大容量化することが可能となる。 According to the nonvolatile semiconductor memory device having the third to fifth features, each of the plurality of memory array chips can be selectively used by a combination of different signal levels of the surplus address signal lines output from the control chip. Therefore, each memory array chip does not need to receive an individual chip selection signal from the control chip, and the capacity can be increased by using a plurality of the same memory array chips.
尚、余剰アドレス信号線を介して制御チップからメモリアレイチップに供給される内部アドレス信号は、行選択回路と列選択回路が使用する内部アドレス信号より上位の内部アドレス信号であっても、当該上位の内部アドレス信号をデコードしたデコード信号の何れであっても構わない。 Even if the internal address signal supplied from the control chip to the memory array chip via the surplus address signal line is an internal address signal higher than the internal address signal used by the row selection circuit and the column selection circuit, Any of the decoded signals obtained by decoding the internal address signal may be used.
特に、上記第4の特徴の不揮発性半導体記憶装置によれば、チップ選択時に使用する余剰アドレス信号線の信号レベルの設定用に別途不揮発性の記憶手段を用意する必要がなく、既存の技術を使用できる。 In particular, according to the nonvolatile semiconductor memory device of the fourth feature, it is not necessary to prepare a separate nonvolatile storage means for setting the signal level of the surplus address signal line used at the time of chip selection. Can be used.
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、上記第1乃至第5の何れかの特徴に加えて、更に、前記メモリアレイチップが、前記制御チップが備える前記制御回路より小規模のメモリアレイチップ単体でのテスト用に簡略化されたメモリ動作を所定の動作手順に従って制御する簡易制御回路と、前記制御チップが備える前記入力インターフェース回路より小規模の前記アレイチップ単体でのテストに必要なテスト入力信号を受け付けるための簡易入力インターフェース回路と、前記制御チップが備える前記出力インターフェース回路より小規模の前記アレイチップ単体でのテストに必要なテスト出力信号を出力するための簡易出力インターフェース回路と、外部と前記テスト入力信号及び前記テスト出力信号の受け渡しを行う外部接続用パッドと、を備えることを第6の特徴とする。 In addition to any one of the first to fifth features, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention further includes a single memory array chip smaller than the control circuit included in the control chip. A simple control circuit for controlling a memory operation simplified for a test in accordance with a predetermined operation procedure, and a test input signal necessary for a test on a single array chip smaller than the input interface circuit included in the control chip A simple input interface circuit for receiving a test output signal, a simple output interface circuit for outputting a test output signal necessary for a test in a single array chip smaller than the output interface circuit included in the control chip, External connection pad for passing test input signal and test output signal , And sixth aspect further comprising a.
上記第6の特徴の不揮発性半導体記憶装置によれば、メモリアレイチップ単体での機能テストを実行可能となるため、一定の基本動作可能であることが検証済みのメモリアレイチップを積層して不揮発性半導体記憶装置を構成できるので、不揮発性半導体記憶装置として構成後の良品率を高くできる。また、仮にメモリアレイチップ単体でのウェハレベルでの機能テストを簡易制御回路なしで行うとすれば、メモリアレイチップとテスタ間のアドレス信号やデータ信号等のやり取りのためのインターフェースがメモリアレイチップ側に別途必要となり、テスタ側の負担も大きくなるので、斯かる不都合も解消される。 According to the nonvolatile semiconductor memory device of the sixth feature, since a function test can be executed on a single memory array chip, a memory array chip that has been verified to be capable of a certain basic operation is stacked and nonvolatile. Since the non-volatile semiconductor memory device can be configured, the yield rate of non-volatile semiconductor memory devices can be increased. Also, if a functional test at the wafer level with a single memory array chip is performed without a simple control circuit, an interface for exchanging address signals and data signals between the memory array chip and the tester is provided on the memory array chip side. Since this is necessary separately and the burden on the tester side is increased, such inconvenience is also eliminated.
尚、制御チップが備える制御回路とメモリアレイチップが備える簡易制御回路で共通する回路は、メモリアレイチップ側に設けることで、制御チップのチップサイズの縮小が図れる。 A circuit common to the control circuit included in the control chip and the simple control circuit included in the memory array chip is provided on the memory array chip side, so that the chip size of the control chip can be reduced.
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、上記第1乃至第6の何れかの特徴に加えて、更に、前記メモリアレイチップにおいて、前記メモリアレイが2つのグループに分割して構成され、前記複数の第1貫通電極が、前記2つのグループに挟まれたチップ中央領域に配置されていることを第7の特徴とする。 In addition to any one of the first to sixth features, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention further includes, in the memory array chip, the memory array is divided into two groups, and the plurality A first feature is that the first through electrode is arranged in a chip central region sandwiched between the two groups.
上記第7の特徴の不揮発性半導体記憶装置によれば、メモリアレイが2つのグループに分割された場合に、それに付随して少なくとも行選択回路と列選択回路の何れか一方も2つのグループに分割されるため、分割され行選択回路または列選択回路への第1貫通電極からの信号配線長が短くなり且つ略等しい長さとなるため、信号遅延の低減が図れ、電気的特性が向上する。 According to the nonvolatile semiconductor memory device of the seventh feature, when the memory array is divided into two groups, at least one of the row selection circuit and the column selection circuit is also divided into two groups. Therefore, the signal wiring length from the first through electrode to the divided row selection circuit or column selection circuit is shortened and substantially equal, so that the signal delay can be reduced and the electrical characteristics are improved.
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、上記第1乃至第7の何れかの特徴に加えて、更に、前記1または複数のメモリアレイチップと前記制御チップが実装基板上に積層され、外部と前記外部入力及び前記外部出力の受け渡しを行う前記制御チップ上に設けられた外部接続用パッドと、前記実装基板上に設けられた外部接続用端子が電気的に接続されていることを第8の特徴とする。 In addition to any of the first to seventh features, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention further includes the one or more memory array chips and the control chip stacked on a mounting substrate, An external connection pad provided on the control chip that transfers the external input and the external output and an external connection terminal provided on the mounting board are electrically connected; Features.
上記第8の特徴の不揮発性半導体記憶装置によれば、実装基板上に実装された形態での不揮発性半導体記憶装置を提供できるとともに、同じ実装基板上に他の機能チップを実装することで、不揮発性半導体記憶装置の機能を拡張できる。 According to the nonvolatile semiconductor memory device of the eighth feature, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device in a form mounted on a mounting substrate, and by mounting other functional chips on the same mounting substrate, The function of the nonvolatile semiconductor memory device can be expanded.
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、上記第1乃至第8の何れかの特徴に加えて、更に、前記制御チップが、前記メモリアレイチップが備える前記メモリアレイ、前記行選択回路、前記列選択回路、及び、前記読み出し回路を備えていることを第9の特徴とする。 In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, in addition to any of the first to eighth features, the control chip further includes the memory array provided in the memory array chip, the row selection circuit, and the column. A ninth feature is that a selection circuit and the readout circuit are provided.
上記第9の特徴の不揮発性半導体記憶装置によれば、従来の1チップで独立してメモリ動作可能な完結した不揮発性半導体記憶装置に、第2貫通電極を設けるだけで、制御チップを提供できるようになるとともに、制御チップ単体でも完結した不揮発性半導体記憶装置として提供できるので、別途制御チップを開発する必要がない。 According to the nonvolatile semiconductor memory device having the ninth feature, it is possible to provide a control chip simply by providing the second through electrode in a completed nonvolatile semiconductor memory device capable of independent memory operation with one conventional chip. In addition, since the control chip alone can be provided as a complete nonvolatile semiconductor memory device, it is not necessary to develop a separate control chip.
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、上記第1乃至第8の何れかの特徴に加えて、更に、前記制御チップが、前記メモリアレイチップが備える前記メモリアレイ、前記行選択回路、前記列選択回路、及び、前記読み出し回路を備えていないことを第10の特徴とする。 In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, in addition to any of the first to eighth features, the control chip further includes the memory array provided in the memory array chip, the row selection circuit, and the column. A tenth feature is that the selection circuit and the readout circuit are not provided.
上記第10の特徴の不揮発性半導体記憶装置によれば、制御チップにはメモリアレイが存在しないので、メモリセルを形成するための特殊な製造プロセスを用いる必要がなく、制御チップの製造コストの低減が図れる。 According to the nonvolatile semiconductor memory device of the tenth feature, since there is no memory array in the control chip, it is not necessary to use a special manufacturing process for forming memory cells, and the manufacturing cost of the control chip is reduced. Can be planned.
以下、本発明に係る不揮発性半導体記憶装置(以下、適宜「本発明装置」と略称する)の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下、説明の簡単のため、不揮発性半導体記憶装置としてフラッシュメモリを想定して説明するが、本発明装置はフラッシュメモリに限定されるものではなく、他の記憶原理に基づく不揮発性メモリセルを備えた不揮発性半導体記憶装置にも適用できる。また、以下の説明で参照する図面には、図10及び図11に示す従来の一般的なフラッシュメモリと同じ回路構成要素には、同じ符号を付して説明する。 Embodiments of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention (hereinafter simply referred to as “device of the present invention” as appropriate) will be described below with reference to the drawings. In the following description, for simplicity of explanation, a flash memory is assumed as a nonvolatile semiconductor memory device. However, the device of the present invention is not limited to a flash memory, and a nonvolatile memory cell based on another memory principle. The present invention can also be applied to a nonvolatile semiconductor memory device including In the drawings to be referred to in the following description, the same reference numerals are given to the same circuit components as those of the conventional general flash memory shown in FIGS.
〈第1実施形態〉
図1に、本発明装置1の概略のブロック構成を示す。また、図2に、スタックドパッケージに実装された本発明装置1の概略の断面構造を模式的に示す。図1及び図2に示すように、本発明装置1は、実装基板4上に、下から順に、1または複数のメモリアレイチップ10を積層し、更に、最上位のメモリアレイチップ10の上に1つの制御チップ20を積層して構成される。メモリアレイチップ10が1つの場合には、制御チップ20とメモリアレイチップ10に分割する利点がないようにも見えるが、メモリアレイチップ10の積層数を加減することで、記憶容量の調整が可能となることから、最小記憶容量で十分な用途には、1つの制御チップ20と1つのメモリアレイチップ10を積層した本発明装置1を提供することができる。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a schematic block configuration of the
また、図3に、本発明装置1の一実施例として、記憶容量256Mbitのメモリアレイ11を有するメモリアレイチップ10を4個と、1つの制御チップ20を、図2に示すように積層して1Gbitの記憶容量を実現した場合における、各チップ間の信号接続関係を示す。尚、図3に示す実施例では、データ幅は16ビットであるので、外部から入力されるアドレス信号はA0〜A25の26本であるが、各メモリアレイチップ10でアドレス選択に使用されるのは、A0〜A23の24本で、残りのA24とA25は4つのメモリアレイチップ10の選択に使用される。尚、図中のVcc、Vpp、GNDは夫々主電源端子、書き込み消去用の副電源端子、接地端子である。
In FIG. 3, as an embodiment of the
図2に示すように、メモリアレイチップ10には、チップを表裏貫通する第1貫通電極T1が複数設けられ、制御チップ20には、チップを表裏貫通する第2貫通電極T2が複数設けられている。複数の第1貫通電極T1は、複数のメモリアレイチップ10の夫々において同位置に設けられている。本実施形態では、複数のメモリアレイチップ10は全て同一チップで構成されている。また、複数の第2貫通電極T2は、制御チップ20をメモリアレイチップ10上に積層した場合に、複数の第1貫通電極T1と対応する貫通電極同士が同位置に整合するように配置されている。従って、図2に示す積層状態では、4つのメモリアレイチップ10の各層の第1貫通電極T1は、対応する貫通電極同士が上下に重なって互いに電気的に接続し、最上位のメモリアレイチップ10の第1貫通電極T1と制御チップ20の第2貫通電極T2は、対応する貫通電極同士が上下に重なって互いに電気的に接続する。この結果、制御チップ20の第2貫通電極T2は、各層のメモリアレイチップ10の対応する第1貫通電極T1の夫々と電気的に接続している。
As shown in FIG. 2, the
更に、制御チップ20には、外部との電気的接続用の外部接続用パッドT3が複数設けられ、当該外部接続用パッドT3が実装基板4上に設けられた外部接続用端子T5と電気的に接続されている。当該電気的接続には、図2の示す実施例ではワイヤボンディングを使用しているが、ワイヤボンディングに限定されるものではない。
Further, the
第1貫通電極T1と第2貫通電極T2は、夫々のチップを貫通する貫通孔の内壁に絶縁膜を形成した後、当該貫通孔に電極材料が充填され裏面から下方に突出し、積層した場合に下側に位置するチップの対応する貫通電極の上面と接触可能に構成されている。また、第1貫通電極T1と第2貫通電極T2は、周知の方法により形成され、その形成方法は本発明の本旨ではないので詳細な説明は省略する。 The first through electrode T1 and the second through electrode T2 are formed when an insulating film is formed on the inner wall of the through hole penetrating each chip, and then the through hole is filled with an electrode material and protrudes downward from the back surface and laminated. It is configured to be able to contact the upper surface of the corresponding through electrode of the chip located on the lower side. Further, the first through electrode T1 and the second through electrode T2 are formed by a well-known method, and since the formation method is not the gist of the present invention, the detailed description is omitted.
図1に示すように、メモリアレイチップ10は、不揮発性のフラッシュメモリセルを行及び列方向に複数配列してなるメモリアレイ11、メモリアレイ11内から所定のメモリ動作(書き込み動作、消去動作、読み出し動作等)の対象となる1または複数のメモリセルを行方向及び列方向に沿って各別に選択し、選択されたメモリセルに対して所定のメモリ動作に必要な電圧を印加する行選択回路12と列選択回路13,14、列選択回路の一部を構成する列選択ゲート14と接続し、選択されたメモリセルの記憶情報を読み出す読み出し回路15、読み出し回路15の読み出しデータと制御チップ20側のデータレジスタ28内に格納されている書き込みデータを比較するデータコンパレータ16、及び、メモリアレイチップ10の選択・非選択を判定するチップ選択判定回路17を備えて構成される。列選択回路13,14は列アドレスデコーダ13と列アドレスデコーダ13のデコード信号で活性化される列選択ゲート14で構成される。列選択ゲート14は、メモリアレイ11の各ビット線(図示せず)に接続し、行選択回路12を構成する行アドレスデコーダの出力は、メモリアレイ11の各ワード線(図示せず)に接続している。更に、メモリアレイチップ10上には、行選択回路12と列選択回路13,14とメモリアレイ11に所定のメモリ動作をさせるために必要な電圧源を供給するための第1電圧供給線S11と、行選択回路12と列選択回路13,14とチップ選択判定回路17に内部アドレス信号を供給するための第1アドレス信号線S12と、書き込みデータに応じた書き込みデータ信号を列選択回路13,14に供給するための第1書き込みデータ信号線S13と、選択されたメモリセルの記憶情報に応じた読み出しデータ信号を読み出し回路15から出力するための第1読み出しデータ信号線S14と、データコンパレータ16の比較結果を制御チップ側に出力するための第1比較結果信号線S15が設けられ、夫々が対応する第1貫通電極T1の上面側と電気的に接続している。
As shown in FIG. 1, a
第1アドレス信号線S12を介して供給される内部アドレス信号は、メモリアレイ11内から所定のメモリ動作の対象となるメモリセルを選択するための下位の内部アドレス信号と、メモリアレイチップ10の選択・非選択を判定するための上位の内部アドレス信号に区分される。当該上位の内部アドレス信号用の第1アドレス信号線S12は余剰アドレス信号線に相当し、チップ選択判定回路17に接続し、当該下位の内部アドレス信号は、行アドレスデコーダ12と列アドレスデコーダ13に接続する。尚、夫々の内部アドレス信号は、制御チップ20側で予め部分的にデコードされたアドレスデコード信号であっても構わない。
The internal address signal supplied via the first address signal line S12 includes a lower internal address signal for selecting a memory cell to be subjected to a predetermined memory operation from the
チップ選択判定回路17は、例えば、余剰アドレス信号線の本数と同じビット数の不揮発性のレジスタを備えて構成される。不揮発性レジスタの各ビットを、例えば、1対のフラッシュメモリセルの閾値電圧差によって“1”または“0”を設定可能に構成しておき、余剰アドレス信号線の各信号レベルと、対応するレジスタの設定ビット値の一致または不一致論理を構成することで、チップ選択判定回路17は、当該レジスタの全ビットが一致または不一致の場合に、そのチップ選択判定回路17のメモリアレイチップ10が選択されたと判定して、当該メモリアレイチップ10上の他の回路を活性化する活性化信号S16を出力する。
The chip
尚、チップ選択判定回路17は、不揮発性レジスタを備える構成に代えて、例えば、起動時において、上下のメモリアレイチップ10のチップ選択判定回路17間で通信を行うことで、最下位または最上位のメモリアレイチップ10から何層目に位置しているかを自動的に判断して、余剰アドレス信号線の本数と同じビット数の揮発性レジスタの各ビットを、当該位置情報を基に設定する構成としても構わない。
Note that the chip
図1に示すように、制御チップ20は、メモリアレイチップ10に対する読み出し動作と書き込み動作を含む所定のメモリ動作を外部入力に基づいて選択して、選択されたメモリ動作に応じた所定の動作手順に従って本発明装置1内の回路動作を制御する制御回路25〜28、制御回路の内のライトステートマシン(WSM:Write State Machine)27からの制御によって、メモリアレイ11に対する所定のメモリ動作に必要な高電圧を生成して、行選択回路12、列選択回路13,14等に供給する高電圧供給回路29(電圧供給回路に相当)、外部からアドレス入力を受け付けて内部アドレス信号を生成するアドレス入力バッファ21、外部から入力データを受け付けて内部入力データ信号を生成するデータ入力バッファ23、外部から制御入力を受け付けて内部制御入力信号を生成する制御入力バッファ22、及び、メモリアレイ11から読み出したデータまたはWSM27等から出力される内部状態信号等を外部出力として出力するデータ出力バッファ24(出力インターフェース回路に相当)を備えて構成される。アドレス入力バッファ21とデータ入力バッファ23と制御入力バッファ22は、外部入力を受け付けて制御回路26〜28及びメモリアレイチップ10に供給する内部信号を生成する入力インターフェース回路に相当する。
As shown in FIG. 1, the
制御回路25〜28は、メモリアレイ11に対する書き込み動作及び消去動作等のメモリ動作を一連の動作手順に従って制御するWSM27の他、内部制御入力信号に基づいてアドレス入力バッファ21、データ入力バッファ23、データ出力バッファ24等の入出力インターフェースの活性化・非活性化を制御する入出力制御ロジック25、内部制御入力信号に基づいてデータ入力バッファ23に入力される外部コマンドを認識して必要な制御信号をWSM27に発行するコマンドユーザインターフェース(CUI:Comand User Interface)12、データ入力バッファ23に入力される書き込みデータを一時的に格納するデータレジスタ28等を備えて構成される。尚、データレジスタ28は、WSM27の制御に使用される回路であるので、制御回路に含めているが、独立した回路として扱っても構わない。また、高電圧供給回路29は、制御チップ20内で高電圧を生成せずに、外部から供給される高電圧を、メモリ動作に応じてメモリアレイチップ10の各部に供給する回路であっても構わない。
The
更に、制御チップ20上には、高電圧供給回路29から出力される電圧源をメモリアレイチップ10に供給するための第2電圧供給線S21と、アドレス入力バッファ21から出力される内部アドレス信号をメモリアレイチップ10に供給するための第2アドレス信号線S22と、データレジスタ28から出力される書き込みデータ信号をメモリアレイチップ10に供給するための第2書き込みデータ信号線S23と、メモリアレイチップ10から受け付けた読み出しデータ信号をデータ入力バッファ23に供給するための第2読み出しデータ信号線S24、メモリアレイチップ10のデータコンパレータ16から出力される比較結果をWSM27に供給するための第2比較結果信号線S25が設けられ、夫々が対応する第2貫通電極T2の上面側と電気的に接続している。
Further, on the
図4及び図5に、メモリアレイチップ10と制御チップ20のチップレイアウトの一例を夫々模式的に示す。図4に示すように、メモリアレイチップ10のメモリアレイ11は複数ブロックに分割され、レイアウト上2つのグループに分離されており、第1貫通電極T1がその2つのグループに挟まれたチップ中央部に配置されている。図4に示すように、メモリアレイチップ10上には、外部接続用のパッドや、制御チップ20が備える制御回路25〜28やアドレス入力バッファ21とデータ入力バッファ23と制御入力バッファ22等の入力インターフェース回路やデータ出力バッファ24は設けられていない。図5に示すように、制御チップ20上には、制御チップ20をメモリアレイチップ10上に積層した場合に、対応する第1貫通電極T1と上下に重なる位置に第2貫通電極T2が配置されている。本実施形態では、第2貫通電極T2も制御チップ20上の略中央に配置されている。また、図5に示すように、制御チップ20には、チップ周辺部に外部接続用パッドT3が設けられている。
4 and 5 schematically show examples of the chip layout of the
本発明装置1は、上述の説明より明らかなように、メモリアレイチップ10と制御チップ20が第1貫通電極T1と第2貫通電極T2を介して電気的に接続されることで、1チップでメモリ動作可能な従来のフラッシュメモリと同じ回路構成が実現できることから、そのメモリ動作は従来のフラッシュメモリと同じであり、重複する説明は割愛する。
As is clear from the above description, the
〈第2実施形態〉
次に、本発明装置の第2実施形態について説明する。上記第1実施形態では、メモリアレイチップ10は、機能ブロックとして、メモリアレイ11、行選択回路12と列選択回路13,14、読み出し回路15、データコンパレータ16、及び、チップ選択判定回路17を備え、制御チップ20が備える制御回路25〜28、高電圧供給回路29、アドレス入力バッファ21とデータ入力バッファ23と制御入力バッファ22等の入力インターフェース回路、及び、データ出力バッファ24は一切備えていない構成であった。しかし、第2実施形態に係る本発明装置2は、上記第1実施形態のメモリアレイチップ10に代えて、図6に示すメモリアレイチップ10aを備えて構成される。メモリアレイチップ10aは、図6に示すように、制御チップ20が備える制御回路25〜28より小規模のメモリアレイチップ10単体でのテスト用に簡略化されたメモリ動作を所定の動作手順に従って制御する簡易制御回路31と、制御チップ20が備える入力インターフェース回路より小規模のメモリアレイチップ10a単体でのテストに必要なテスト入力信号Stinを受け付けるための簡易入力インターフェース回路32と、制御チップ20が備えるデータ出力バッファ24より小規模のメモリアレイチップ10a単体でのテストに必要なテスト出力信号Stoutを出力するための簡易出力インターフェース回路33と、外部とテスト入力信号Stin及びテスト出力信号Stoutの受け渡しを行う外部接続用パッドT4を備えて構成される。斯かる構成によって、少ない本数のテスト入力信号Stinとテスト出力信号Stoutをテスタ間でやり取りするだけで、メモリアレイチップ10a単体での簡易なテストが実行可能となる。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the device of the present invention will be described. In the first embodiment, the
尚、本第2実施形態では、データコンパレータ16は、簡易制御回路31においても使用されるため、メモリアレイチップ10a側に設けておくことで、メモリアレイチップ10a単体のテスト時と、制御チップ20と合体した後の通常のメモリ動作の両方で共通に使用される。
In the second embodiment, the
制御チップ20及びメモリアレイチップ10aの基本部分は第1実施形態と同じであるので、重複する説明は割愛する。
Since the basic parts of the
〈第3実施形態〉
次に、本発明装置の第3実施形態について説明する。上記第1及び第2実施形態では、制御チップ20は、機能ブロックとして、制御回路25〜28、高電圧供給回路29、アドレス入力バッファ21とデータ入力バッファ23と制御入力バッファ22等の入力インターフェース回路、及び、データ出力バッファ24を備え、メモリアレイチップ10,10aが備えるメモリアレイ11、行選択回路12と列選択回路13,14、読み出し回路15、データコンパレータ16、及び、チップ選択判定回路17を備えない構成であった。しかし、第3実施形態に係る本発明装置3では、図7に示すように、制御チップ20aが、メモリアレイチップ10が備えるメモリアレイ11、行選択回路12と列選択回路13,14、読み出し回路15、データコンパレータ16、及び、チップ選択判定回路17を備える構成とする。つまり、第3実施形態における制御チップ20aは、従来のフラッシュメモリに第2貫通電極T2を設けた構成となっている。本第3実施形態では、制御チップ20aのチップサイズがメモリアレイチップ10より大きいため、図8に示すように、実装基板4上に、下から順に、制御チップ20aと1または複数のメモリアレイチップ10を積層する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the device of the present invention will be described. In the first and second embodiments, the
尚、制御チップ20aの基本部分及びメモリアレイチップ10は、第1実施形態と同じであるので、重複する説明は割愛する。また、本第3実施形態において、メモリアレイチップ10を、第2実施形態におけるメモリアレイチップ10aに代えて使用するのも好ましい。
Note that the basic part of the
次に、本発明装置の別実施形態について説明する。 Next, another embodiment of the device of the present invention will be described.
〈1〉上記各実施形態では、メモリアレイチップ10,10aは同じ記憶容量のメモリアレイ11とチップ選択判定回路17を備えた同一チップを積層して使用する場合を想定していたが、メモリアレイチップ10,10aの積層数が複数の場合に、各メモリアレイチップ10,10aは、必ずしも同じ記憶容量である必要はない。また、各メモリアレイチップ10,10aは、同じ記憶容量であっても別設計のチップで構成しても構わない。例えば、各メモリアレイチップ10,10aは、チップ選択判定回路17を備えずに、選択される上位の内部アドレス信号が予め回路上で固定されていても構わない。
<1> In each of the above embodiments, the memory array chips 10 and 10a are assumed to be used by stacking the same chip including the
〈2〉上記各実施形態では、データコンパレータ16はメモリアレイチップ10,10a側に設けていたが、メモリアレイチップ10に簡易制御回路31を設けない場合、上記第2実施形態において簡易制御回路31が使用するデータコンパレータと、制御チップ20側の制御回路25〜28で使用するデータコンパレータが異なる場合、或いは、データコンパレータ16を列選択ゲート14に近接して配置する必要がない場合には、データコンパレータ16を制御チップ20側に設けても構わない。
<2> In each of the above embodiments, the
〈3〉上記第1実施形態において、図4及び図5に、メモリアレイチップ10と制御チップ20のチップレイアウトの一例を夫々模式的に示したが、当該チップレイアウトは一例であり、第1貫通電極T1及び第2貫通電極T2の配置場所はチップ中央に限定されるものではなく、また、制御チップ20上の外部接続用パッドT3の配置場所は、チップ周辺部に限定されるものではない。
<3> In the first embodiment, FIG. 4 and FIG. 5 schematically show examples of the chip layout of the
本発明は、不揮発性半導体記憶装置に利用可能であり、特に、1または複数のメモリアレイチップと制御チップの複数チップを備えて構成される不揮発性半導体記憶装置に有用である。 The present invention can be used for a nonvolatile semiconductor memory device, and is particularly useful for a nonvolatile semiconductor memory device including one or a plurality of memory array chips and a plurality of control chips.
1〜3: 本発明装置
4: 実装基板
5: ボンディングワイヤ
6: フラッシュメモリのベアチップ
7: スペーサ
8: 半田ボール
10: メモリアレイチップ
10a: メモリアレイチップ
11: メモリアレイ
12: 行選択回路(行アドレスデコーダ)
13: 列選択回路(列アドレスデコーダ)
14: 列選択回路(列選択ゲート)
15: 読み出し回路
16: データコンパレータ
17: チップ選択判定回路
20: 制御チップ
20a: 制御チップ
21: アドレス入力バッファ(入力インターフェース回路)
22: 制御入力バッファ(入力インターフェース回路)
23: データ入力バッファ(入力インターフェース回路)
24: データ出力バッファ(出力インターフェース回路)
25: 入出力制御ロジック
26: コマンドユーザインターフェース(CUI)
27: ライトステートマシン(WSI)
28: データレジスタ
29: 高電圧供給回路(電圧供給回路)
31: 簡易制御回路
32: 簡易入力インターフェース回路
33: 簡易出力インターフェース回路
S1: アドレス信号線
S2: データ信号線
S3: チップ制御信号線
S31〜S34: チップ制御信号線
S4: 書き込み制御信号線
S5: 出力解除信号線
S6: リセット信号線
S11: 第1電圧供給線
S12: 第1アドレス信号線
S13: 第1書き込みデータ信号線
S14: 第1読み出しデータ信号線
S15: 第1比較結果信号線
S16: 活性化信号
S21: 第2電圧供給線
S22: 第2アドレス信号線
S23: 第2書き込みデータ信号線
S24: 第2読み出しデータ信号線
S25: 第2比較結果信号線
Stin: テスト入力信号
Stout: テスト出力信号
T1: 第1貫通電極
T2: 第2貫通電極
T3: 制御チップ上の外部接続用パッド
T4: メモリアレイチップ上の外部接続用パッド
T5: 外部接続用端子
1-3: Device of the present invention 4: Mounting substrate 5: Bonding wire 6: Bare chip of flash memory 7: Spacer 8: Solder ball 10:
13: Column selection circuit (column address decoder)
14: Column selection circuit (column selection gate)
15: Read circuit 16: Data comparator 17: Chip selection determination circuit 20:
22: Control input buffer (input interface circuit)
23: Data input buffer (input interface circuit)
24: Data output buffer (output interface circuit)
25: Input / output control logic 26: Command user interface (CUI)
27: Light state machine (WSI)
28: Data register 29: High voltage supply circuit (voltage supply circuit)
31: Simple control circuit 32: Simple input interface circuit 33: Simple output interface circuit S1: Address signal line S2: Data signal line S3: Chip control signal line S31-S34: Chip control signal line S4: Write control signal line S5: Output Release signal line S6: Reset signal line S11: First voltage supply line S12: First address signal line S13: First write data signal line S14: First read data signal line S15: First comparison result signal line S16: Activation Signal S21: Second voltage supply line S22: Second address signal line S23: Second write data signal line S24: Second read data signal line S25: Second comparison result signal line Stin: Test input signal Stout: Test output signal T1 : First through electrode T2: Second through electrode T3: Control Tsu pad for external connection on the flop T4: external connection pads on the memory array chip T5: external connection terminal
Claims (10)
前記メモリアレイチップが、少なくとも、
不揮発性のメモリセルを行及び列方向に複数配列してなるメモリアレイと、
前記メモリアレイ内から所定のメモリ動作の対象となる1または複数のメモリセルを行方向及び列方向に沿って各別に選択し、選択されたメモリセルに対して前記所定のメモリ動作に必要な電圧を印加する行選択回路と列選択回路と、
前記列選択回路と接続し、選択された前記メモリセルの記憶情報を読み出す読み出し回路と、
前記行選択回路と前記列選択回路、または、前記行選択回路と前記列選択回路と前記メモリアレイに所定のメモリ動作をさせるために必要な電圧源を供給するための第1電圧供給線と、
前記行選択回路と前記列選択回路に内部アドレス信号を供給するための第1アドレス信号線と、
書き込みデータに応じた書き込みデータ信号を前記列選択回路に供給するための第1書き込みデータ信号線と、
選択された前記メモリセルの記憶情報に応じた読み出しデータ信号を前記読み出し回路から出力するための第1読み出しデータ信号線と、
前記メモリアレイチップを表裏貫通する電極であって、前記第1電圧供給線、前記第1アドレス信号線、前記第1書き込みデータ信号線、及び、前記第1読み出しデータ信号線に各別に接続する複数の第1貫通電極を備え、
前記制御チップが、少なくとも、
前記メモリアレイチップに対する読み出し動作と書き込み動作を含むメモリ動作を、外部入力に基づいて選択して、選択されたメモリ動作に応じた所定の動作手順に従って制御する制御回路と、
前記制御回路からの制御によって、前記メモリアレイチップに所定のメモリ動作をさせるために必要な電圧源を前記メモリアレイチップに供給する電圧供給回路と、
前記外部入力を受け付けて前記制御回路及び前記メモリアレイチップに供給する内部信号を生成する入力インターフェース回路と、
前記メモリアレイチップから出力される前記読み出しデータ信号を外部出力として外部に出力するための出力インターフェース回路と、
前記電圧供給回路から出力される前記電圧源を前記メモリアレイチップに供給するための第2電圧供給線と、
前記入力インターフェース回路から出力される前記内部信号の内の前記内部アドレス信号を前記メモリアレイチップに供給するための第2アドレス信号線と、
前記制御回路から出力される前記書き込みデータ信号を前記メモリアレイチップに供給するための第2書き込みデータ信号線と、
前記メモリアレイチップから受け付けた前記読み出しデータ信号を前記出力インターフェース回路または前記制御回路に供給するための第2読み出しデータ信号線と、
前記制御チップを表裏貫通する電極であって、前記第2電圧供給線、前記第2アドレス信号線、前記第2書き込みデータ信号線、及び、前記第2読み出しデータ信号線に各別に接続する複数の第2貫通電極を備え、
前記メモリアレイチップ上の前記第1貫通電極と前記制御チップ上の前記第2貫通電極が、前記メモリアレイチップと前記制御チップを積層した場合に対応する貫通電極同士が同位置に整合するように配置され、
前記1または複数のメモリアレイチップと前記制御チップが積層し、前記メモリアレイチップ個々の前記複数の第1貫通電極と前記制御チップの前記複数の第2貫通電極の対応する貫通電極同士が積層方向に積み重なって相互に電気的に接続していることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A non-volatile semiconductor storage device comprising one or a plurality of memory array chips and a control chip for controlling the memory array chip,
The memory array chip is at least
A memory array in which a plurality of nonvolatile memory cells are arranged in the row and column directions;
One or a plurality of memory cells to be subjected to a predetermined memory operation are individually selected from the memory array along a row direction and a column direction, and a voltage required for the predetermined memory operation with respect to the selected memory cell A row selection circuit and a column selection circuit for applying
A readout circuit connected to the column selection circuit and reading out storage information of the selected memory cell;
A first voltage supply line for supplying a voltage source necessary for causing the row selection circuit and the column selection circuit or the row selection circuit, the column selection circuit, and the memory array to perform a predetermined memory operation;
A first address signal line for supplying an internal address signal to the row selection circuit and the column selection circuit;
A first write data signal line for supplying a write data signal corresponding to the write data to the column selection circuit;
A first read data signal line for outputting a read data signal corresponding to the storage information of the selected memory cell from the read circuit;
A plurality of electrodes penetrating the memory array chip, each connected to the first voltage supply line, the first address signal line, the first write data signal line, and the first read data signal line; A first through electrode of
The control chip is at least
A control circuit that selects a memory operation including a read operation and a write operation with respect to the memory array chip based on an external input and controls the memory array chip according to a predetermined operation procedure according to the selected memory operation;
A voltage supply circuit for supplying a voltage source necessary for causing the memory array chip to perform a predetermined memory operation under the control of the control circuit;
An input interface circuit that receives the external input and generates an internal signal to be supplied to the control circuit and the memory array chip;
An output interface circuit for outputting the read data signal output from the memory array chip as an external output;
A second voltage supply line for supplying the voltage source output from the voltage supply circuit to the memory array chip;
A second address signal line for supplying the internal address signal of the internal signals output from the input interface circuit to the memory array chip;
A second write data signal line for supplying the write data signal output from the control circuit to the memory array chip;
A second read data signal line for supplying the read data signal received from the memory array chip to the output interface circuit or the control circuit;
A plurality of electrodes that pass through the control chip, each connected to the second voltage supply line, the second address signal line, the second write data signal line, and the second read data signal line; A second through electrode;
The first through electrode on the memory array chip and the second through electrode on the control chip are aligned with the corresponding through electrodes when the memory array chip and the control chip are stacked. Arranged,
The one or more memory array chips and the control chip are stacked, and the plurality of first through electrodes of each of the memory array chips and the corresponding through electrodes of the plurality of second through electrodes of the control chip are stacked in the stacking direction. A non-volatile semiconductor memory device characterized by being stacked and electrically connected to each other.
前記メモリアレイチップが、前記第1アドレス信号線の内の前記行選択回路と前記列選択回路によって使用されない余剰アドレス信号線の信号レベルに基づいて前記メモリアレイチップの選択・非選択を判定するチップ選択判定回路を備え、
前記チップ選択判定回路が、チップ選択時に使用する前記余剰アドレス信号線の信号レベルを設定可能に構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の不揮発性半導体記憶装置。 The number of the internal address signals received by the memory array chip via the first address signal line is used by the row selection circuit and the column selection circuit to select the memory cells of the memory array included in the memory array chip. More than the number of said internal address signals to
The memory array chip determines whether or not the memory array chip is selected based on a signal level of a surplus address signal line that is not used by the row selection circuit and the column selection circuit in the first address signal line. With a selection decision circuit,
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the chip selection determination circuit is configured to be able to set a signal level of the surplus address signal line used at the time of chip selection.
前記メモリアレイチップ個々の前記チップ選択判定回路において、チップ選択時に使用する前記余剰アドレス信号線の信号レベルが相互に異なるように設定されていることを特徴とする請求項3または4に記載の不揮発性半導体記憶装置。 A plurality of the memory array chips are stacked, and the corresponding through electrodes of the plurality of first through electrodes of each of the memory array chips are stacked in the stacking direction and electrically connected to each other,
5. The nonvolatile memory according to claim 3, wherein in the chip selection determination circuit of each of the memory array chips, signal levels of the surplus address signal lines used at the time of chip selection are set to be different from each other. Semiconductor memory device.
外部と前記外部入力及び前記外部出力の受け渡しを行う前記制御チップ上に設けられた外部接続用パッドと、前記実装基板上に設けられた外部接続用端子が電気的に接続されていることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の不揮発性半導体記憶装置。 The one or more memory array chips and the control chip are stacked on a mounting substrate,
An external connection pad provided on the control chip that transfers the external input and the external output to the outside is electrically connected to an external connection terminal provided on the mounting board. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1.
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Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011081888A (en) * | 2009-10-09 | 2011-04-21 | Elpida Memory Inc | Semiconductor memory and information processing system equipped with the same |
JP2011086330A (en) * | 2009-10-14 | 2011-04-28 | Elpida Memory Inc | Semiconductor device |
JP2011166147A (en) * | 2010-02-09 | 2011-08-25 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor memory device, and semiconductor package including the same |
JP2011222084A (en) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Toshiba Corp | Memory chip and multi-chip package |
JP2011248992A (en) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor memory chip, semiconductor integrated circuit, semiconductor package, semiconductor memory device, method of manufacturing semiconductor device package, and method of manufacturing semiconductor device |
JP2012099162A (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Elpida Memory Inc | Semiconductor device |
JP2012518859A (en) * | 2009-02-24 | 2012-08-16 | モサイド・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | Stacked semiconductor devices including master devices |
JP2014501016A (en) * | 2010-11-23 | 2014-01-16 | モサイド・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | Method and apparatus for sharing an internal power supply in an integrated circuit device |
JP2015069658A (en) * | 2013-09-26 | 2015-04-13 | 富士通株式会社 | Memory |
US9818715B2 (en) | 2013-10-28 | 2017-11-14 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor integrated circuit device |
WO2018011926A1 (en) * | 2016-07-13 | 2018-01-18 | 東芝メモリ株式会社 | Storage device |
KR20190062186A (en) | 2017-11-28 | 2019-06-05 | 윈본드 일렉트로닉스 코포레이션 | Semiconductor memory device and reset method thereof |
KR20190070836A (en) | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 윈본드 일렉트로닉스 코포레이션 | Semiconductor memory device, manufacturing method thereof and output method of data strobe signal |
KR20190085845A (en) | 2018-01-11 | 2019-07-19 | 윈본드 일렉트로닉스 코포레이션 | Semiconductor storage device |
US10628302B2 (en) | 2018-01-09 | 2020-04-21 | Winbond Electronics Corp. | Semiconductor storage device |
CN113345869A (en) * | 2020-03-02 | 2021-09-03 | 铠侠股份有限公司 | Semiconductor memory device with a plurality of memory cells |
-
2007
- 2007-05-30 JP JP2007142823A patent/JP2008300469A/en not_active Withdrawn
Cited By (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014057077A (en) * | 2009-02-24 | 2014-03-27 | Conversant Intellectual Property Management Inc | Stacked semiconductor devices including master device |
JP2012518859A (en) * | 2009-02-24 | 2012-08-16 | モサイド・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | Stacked semiconductor devices including master devices |
US8593847B2 (en) | 2009-02-24 | 2013-11-26 | Mosaid Technologies Incorporated | Stacked semiconductor devices including a master device |
CN104332179A (en) * | 2009-02-24 | 2015-02-04 | 考文森智财管理公司 | Stacked semiconductor devices including a master device |
JP2011081888A (en) * | 2009-10-09 | 2011-04-21 | Elpida Memory Inc | Semiconductor memory and information processing system equipped with the same |
JP2011086330A (en) * | 2009-10-14 | 2011-04-28 | Elpida Memory Inc | Semiconductor device |
JP2011166147A (en) * | 2010-02-09 | 2011-08-25 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor memory device, and semiconductor package including the same |
US9070569B2 (en) | 2010-02-09 | 2015-06-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor memory devices and semiconductor packages |
JP2011222084A (en) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Toshiba Corp | Memory chip and multi-chip package |
US9245827B2 (en) | 2010-05-25 | 2016-01-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | 3D semiconductor device |
JP2011248992A (en) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor memory chip, semiconductor integrated circuit, semiconductor package, semiconductor memory device, method of manufacturing semiconductor device package, and method of manufacturing semiconductor device |
JP2012099162A (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Elpida Memory Inc | Semiconductor device |
JP2014501016A (en) * | 2010-11-23 | 2014-01-16 | モサイド・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | Method and apparatus for sharing an internal power supply in an integrated circuit device |
US9236095B2 (en) | 2010-11-23 | 2016-01-12 | Conversant Intellectual Property Management Inc. | Method and apparatus for sharing internal power supplies in integrated circuit devices |
JP2015069658A (en) * | 2013-09-26 | 2015-04-13 | 富士通株式会社 | Memory |
US9818715B2 (en) | 2013-10-28 | 2017-11-14 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor integrated circuit device |
US9991221B2 (en) | 2013-10-28 | 2018-06-05 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor integrated circuit device |
WO2018011926A1 (en) * | 2016-07-13 | 2018-01-18 | 東芝メモリ株式会社 | Storage device |
KR20190062186A (en) | 2017-11-28 | 2019-06-05 | 윈본드 일렉트로닉스 코포레이션 | Semiconductor memory device and reset method thereof |
US11068202B2 (en) | 2017-11-28 | 2021-07-20 | Winbond Electronics Corp. | Semiconductor memory device and reset method thereof |
KR20190070836A (en) | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 윈본드 일렉트로닉스 코포레이션 | Semiconductor memory device, manufacturing method thereof and output method of data strobe signal |
US10636497B2 (en) | 2017-12-13 | 2020-04-28 | Winbond Electronics Corp. | Semiconductor memory device, manufacturing method thereof and output method of data strobe signal |
US10628302B2 (en) | 2018-01-09 | 2020-04-21 | Winbond Electronics Corp. | Semiconductor storage device |
KR20190085845A (en) | 2018-01-11 | 2019-07-19 | 윈본드 일렉트로닉스 코포레이션 | Semiconductor storage device |
US10672485B2 (en) | 2018-01-11 | 2020-06-02 | Winbond Electronics Corp. | Semiconductor storage device |
CN113345869A (en) * | 2020-03-02 | 2021-09-03 | 铠侠股份有限公司 | Semiconductor memory device with a plurality of memory cells |
US11417642B2 (en) | 2020-03-02 | 2022-08-16 | Kioxia Corporation | Semiconductor storage device |
US11756946B2 (en) | 2020-03-02 | 2023-09-12 | Kioxia Corporation | Semiconductor storage device |
CN113345869B (en) * | 2020-03-02 | 2024-01-30 | 铠侠股份有限公司 | Semiconductor memory device with a memory cell having a memory cell with a memory cell having a memory cell |
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