JP2001053243A - 半導体記憶装置とメモリモジュール - Google Patents

半導体記憶装置とメモリモジュール

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JP2001053243A
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Masayasu Kawamura
昌靖 川村
Atsushi Nakamura
淳 中村
Yoshihiro Sakaguchi
良寛 坂口
Yoshitaka Kinoshita
嘉隆 木下
Yasushi Takahashi
康 高橋
Yoshihiko Inoue
吉彦 井上
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Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Hitachi Solutions Technology Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2つのメモリチップを用いつつ、その厚みを
薄く形成し、汎用性に優れた半導体記憶装置、及び単位
体積当たりの記憶容量の増大と、高密度実装が可能なメ
モリモジュール、使い勝手のよいうメモリモジュールを
提供する。 【解決手段】 2ビット単位でメモリアクセスが行われ
る2つのメモリチップの裏面を重ね合わせて積層構造に
組み立てて4ビット単位でのメモリアクセスを行うよう
にする。上記2ビット単位でメモリアクセスが行われる
2つのメモリチップの裏面を重ね合わせて積層構造に組
み立てて4ビット単位でのメモリアクセスを行うように
してなる半導体記憶装置の複数個を方形からなり、その
1つの辺に沿って電極が形成されてなる実装基板上に搭
載してメモリモジュールを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体記憶装置
とメモリモジュールに関し、主としてダイナミック型R
AM(ランダム・アクセス・メモリ)のような汎用半導
体記憶装置とそれを用いたメモリモジュールに利用して
有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】本発明を成した後の調査によって、後で
説明する本発明に関連すると思われるものとして、特開
平4−222989号公報があることが判明した。この
公報においては、1個のパッケージに複数個のチップを
封止した半導体集積回路装置の動作時の発熱によってチ
ップ内部に発生する応力−歪状態を各チップで均等化す
るよう工夫されたものであるが、その中の段落0031
において、2つのメモリチップを2個用いて2倍の記憶
容量を実現する例が開示されている。後で説明する本願
発明のように1つの半導体記憶装置として見たときの厚
み(高さ方向)を、それと同等の記憶容量を有する汎用
の半導体記憶装置と同等にするかそれ以下にするという
記載は一切見当たらない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】2つのメモリチップを
同一のパッケージに封止すれば、2倍の記憶容量を実現
することは、上記公報等によって知られている。しか
し、このように複数のチップを1つのパッケージに封止
した場合において、単に封止しただけでは特殊な半導体
記憶装置となってしまい用途が限られてしまう。半導体
記憶装置として広く利用できるようにするには、既存の
半導体記憶装置と互換性を持たせることが重要である。
前記公報の半導体集積回路装置では、メモリチップの表
面(主面)が互いに向かいあうように積層構造にするも
のであり、2つのチップの表面においてそれぞれがリー
ドとの接続を行うワイヤボンディングを行うための高さ
を必要とするために必然的にパッケージの厚みが厚くな
ってしまう。
【0004】汎用の半導体記憶装置では、パッケージの
薄型化が進められている傾向にあるため、上記の公報記
載の技術ではそれと同等の記憶容量を有する汎用の半導
体記憶装置の厚みと同等の厚みを実現することは難しい
ものとなる。半導体記憶装置において、大きな記憶容量
を小さな容積の中で実現するため、実装基板の両面に半
導体記憶装置を実装してメモリモジュールを構成し、か
かるメモリモジュールの複数個を主ボード上に平行に配
置される複数のコネクタに差し込むようにして用いられ
ることが多い。この場合、上記複数個のコネタクの間隔
は、可能な限り接近して配置される。それ故、そのメモ
リモジュールは、その全体の厚みが少なくとも上記コネ
タクのピッチに合わせて形成される必要があり、メモリ
動作時の熱放出を考慮すると上記メモリモジュール間に
おいて少しでも間隔があることが望ましい。
【0005】本願発明者等においては、上記のような検
討の結果、2つのメモリチップを1つのパッケージに搭
載して2倍の記憶容量を実現するとき、かかるパッケー
ジの厚みが1つのメモリチップを搭載した既存の半導体
記憶装置と同等かそれ以下にすることが極めて重要であ
ることに気が付いたのである。
【0006】この発明の目的は、2つのメモリチップを
用いつつ、その厚みを薄く形成することができる半導体
記憶装置を提供することにある。この発明の他の目的
は、2つのメモリチップを用いつつ、汎用性に優れた半
導体記憶装置を提供することにある。この発明の更に他
の目的は、単位体積当たりの記憶容量の増大と、高密度
実装が可能なメモリモジュールを提供することにある。
この発明の他の目的は、使い勝手のよいうメモリモジュ
ールを提供することにある。この発明の前記ならびにそ
のほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添
付図面から明らかになるであろう。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、2ビット単位でメモリアク
セスが行われる2つのメモリチップの裏面を重ね合わせ
て積層構造に組み立てて4ビット単位でのメモリアクセ
スを行うようにする。
【0008】本願において開示される発明のうち他の代
表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。すなわち、2ビット単位でメモリアクセスが行われ
る2つのメモリチップの裏面を重ね合わせて積層構造に
組み立てて4ビット単位でのメモリアクセスを行うよう
にしてなる半導体記憶装置の複数個を方形からなり、そ
の1つの辺に沿って電極(コネタク)が形成されてなる
実装基板上に搭載してメモリモジュールを構成する。
【0009】
【発明の実施の形態】図1には、この発明に係る半導体
記憶装置の一実施例の要部透視図が示されている。この
実施例では、同一のパッケージに2つのメモリチップが
背中合わせで積層構造とされる。つまり、メモリチップ
の裏面側が互いに向かい合うようにし、ボンディングパ
ッド等が形成される表面が外側を向くように重ね合わさ
れる。同図には、発明の理解を容易にするために、パッ
ケージや、メモリチップに必要な多数のリードのうち、
データ端子に関連する一部が代表として例示的に示され
ている。
【0010】半導体記憶装置を簡単に増大させる手法と
して、前記公報に記載のように2つのメモリチップを1
つのパッケージに搭載する技術がある。これまで64M
ビットDRAMでは×4、×8、×16ビットが存在し
た64Mチップを2チップを積層して1パッケージに組
み立てると128Mビットを実現でき、また同様に25
6Mビットを2チップをパッケージに組み立てれば51
2Mビットが実現できる。これら積層方式は128Mビ
ットあるいは512Mビットのシングルチップを新たに
開発するよりも開発期間を短縮できるので、低価格用途
に注目されている。しかしながら、従来の×4以上のシ
ングルチップのビット構成では積層してもビット数は×
8以上しか実現できなかつた。このため、上記のような
積層方式では、128Mビットあるいは512Mビット
で×4ビット品をつくることができなかつた。
【0011】その上、前記公報のように2つのメモリチ
ップを1つのパッケージに組み立てると、それと同等の
記憶容量を有する半導体記憶装置に比べてパッケージ全
体の厚みが厚くなってしまい、外部端子を同等の配列に
したとしても、後述するようなメモリモジュールに搭載
する場合、高密度に組み立てられたコネクタのピッチに
合わせることができくなるなってしまう、言い換えるな
らば、1つのパッケージに1つのメモリチップを搭載し
た半導体記憶装置との互換性が無くなってしまうという
問題が生じる。
【0012】本願発明においては、メモリチップとして
×2ビット構成にできるものを2つ積層構造にし、×4
ビット構成の半導体記憶装置を構成するものである。こ
の場合、上記1つのパッケージに組み立てるときの厚み
を1つのチップを搭載したパッケージと同等のものにす
るため、2つのメモリチップの裏面を接合させるという
工夫がなされている。この構造では、メモリチップの裏
面がパッケージを構成する封止樹脂と極力接触しないよ
うにされる。このことは、従来の半導体集積回路装置で
は、封止の目的で半導体チップの裏面及び表面を含む全
体が封止樹脂と接触するように構成されるものと比べる
と大きく異なり、このような工夫によって積層構造を採
用しつつ、半導体集記憶装置としての薄型化を図るよう
にするものである。
【0013】つまり、この実施例においては、上記のよ
うにメモリチップを背中合わせにすることによって、従
来の半導体集積回路装置のように裏面部分の封止樹脂を
少なくなり、その分パッケージの厚みを薄くすることが
できる。この結果、同図のように上下両面にLOC(リ
ード・オン・チップ)構造のリードを配置し、それとメ
モリチップのボンデンィングパッドとをボンディングワ
イヤにより接続し、2つのメモリチップを1つのパッケ
ージに納めても、そのパッケージの厚みを既存の同等の
記憶容量を有する半導体記憶装置におけるパッケージの
厚みと同等にすることができる。
【0014】このような積層構造においては、背中合わ
せでそれぞれのメモリチップに設けられるアドレス端子
や制御端子は、対応するリードが外部で共通に接続され
る必要がある。このため、2つのメモリチップでは、リ
ードとボンディングパッドとの関係が左右逆に構成され
る。これに対して、データ端子は、上記のようなアドレ
ス端子と同様に外部で対応するものを共通に接続してし
まうと、×2ビットずつのデータが外部端子で衝突して
しまう。
【0015】そこで、この実施例では、アドレス端子等
に関しては上記積層構造の上側メモリチップと下側メモ
リチップとではミラー反転させてリードとボンディング
パッドとを接続する。これに対して、2つのデータ端子
は、メモリチップの主面からみた場合には同じ側の2つ
のリードと接続させる。つまり、同図の例においては、
外部端子DQ0及びDQ1とされるデータ用リードは、
上側メモリチップと下側メモリチップの両方に延び、上
側リードが上側メモリチップのパッドDQ(a)とDQ
(c)にワイヤを介して接続され、下側リードは下側メ
モリチップのいずれのパッドとも接続さない。
【0016】外部端子DQ3とDQ2とされるデータ用
リードは、上側メモリチップと下側メモリチップの両方
に延び、下側リードが下側メモリチップのパッドDQ
(a)とDQ(c)にワイヤを介して接続され、上側リ
ードは下側メモリチップのいずれのパッドとも接続さな
い。上記下側メモリチップのパッド配置と上側メモリチ
ップのパッド配置は同様であり、上側メモリチップに代
表的に示されたパッドDQ(b)とDQ(d)は、1つ
のメモリチップから4ビット単位でデータ出力を行う場
合に、上記DQ(a)とDQ(c)と共に用いられるも
のである。
【0017】したがって、図1の実施例ではDQ(b)
とDQ(d)は用いられない。A信号のリードは、上側
メモリチップ及び下側メモリチップに延びる両リードの
先端においてそれぞれのメモリチップに形成されるパッ
ドA−PAD及びB−PADに接続され、同じA信号が
両メモリチップに共通に供給される。データ用リード
は、後述するように入出力容量低減のため、接続されな
い側のリードを切断してもよい。
【0018】図2には、この発明に係る半導体記憶装置
の積層構造にされる2つのメモリチップの一実施例の概
略パターン図が示されている。同図(A)は、上側(U
PPER)のメモリチップとそれに対応したリード及び
ボンディングワイヤが示され、同図(B)には下側(L
OWER)のメモリチップとそれに対応したリード及び
ボンディングワイヤが示されている。
【0019】この実施例のメモリチップは、後述するよ
うなメタルオプション又はボンディングオプションある
いはその組み合わせによって、×2ビット構成、×4ビ
ット構成、×8ビット構成及び×16ビット構成が選択
できるようにされる。これらの複数通りのビット構成に
対応できるよう、リードは最大数が示されている。この
実施例では、×2ビット構成で、それぞれのメモリチッ
プが256Mビットの記憶容量を持つ場合のリード及び
ボンディングワイヤの例が示されている。したがって、
信号名が付されていないリードは、上記の×2ビット構
成のメモリでは存在しないリードであると理解された
い。
【0020】メモリチップは、その長手方向のほぼ中心
線上にボンディングパッドがほぼ一直線状に配置され
る。このようなボンデングバッドを1列に並べる構成
は、後述する2つのメモリチップを上記のように背中合
わせで積層構造とし、アドレス端子や制御端子等のよう
なリードを外部で共通化して1つのパッケージに搭載す
る場合に極めて有益なボンディングパッドの配列とな
る。
【0021】上側のメモリチップ及び下側のメモリチッ
プのリード端子の信号名は、四角で囲んだデータ用リー
ドDQ0〜DQ3を除いて、図面上では左右対称的に配
置される。例えば上側メモリチップUPPERの右側に
配置される各リードは、下側のメモリチップLOWER
では、メモリチップの長手方向の中心線を基準にしてミ
ラー反転させた左側に配置せされるリードと一致してい
る。逆に、上側メモリチップUPPERの左側に配置さ
れる各リードは、下側のメモリチップLOWERでは、
メモリチップの長手方向の中心線を基準にしてミラー反
転させた右側に配置せされたリードと一致している。
【0022】上記のように上側メモリチップUPPER
と下側メモリチップLOWERとの同じ信号が供給され
るリードが左右逆に配置されるが、上記のようにボンデ
ィングパッドが1列に並んでいる場合には、リードに対
して上側と下側では左右逆転させてボンディングワイヤ
を配置させればよい。図2において、メモリチップUP
PERとそのリード及びボンディングワイヤに対して、
メモリチップLOWERとそのリード及びボンディング
ワイヤの配列は、上記メモリチップUPPERの右側に
鏡(ミラー)を置いて写し出されたものと一致してい
る。ただし、上記データ用リードDQ0〜DQ3に関し
ては、上側メモリチップUPPERでは、右側のリード
DQ3とDQ2に接続され、下側メモリチップLOWE
Rでは、右側のリードDQ0とDQ1に接続される。つ
まり、メモリチップ側のボンディングパッドとそれに接
続されるリードの位置は同じであるが、リード名が上記
のように異なるようにされる。
【0023】この実施例では、メモリチップの長手方向
に一対のリードが延長されてチップの上下端で電源電圧
VDDと回路の接地電位VSSのリードに接続される。
このリードは、バスバーとされて低電源インピーダンス
によりメモリチップに対して適宜に電源電圧VDD、回
路の接地電位VSSを供給するの用いられる。このバス
バーVDD及びVSSも、上側メモリチップUPPER
と下側メモリチップLOWERとでは上記ミラー反転し
た形態で配置される。
【0024】上記のようなつ2のメモリチップを裏面が
接合するように背中合わせで積層構造にした場合、アド
レス端子や制御端子はそれぞれ対応するリードが上下重
ねなわされて共通接続される。これに対して、データ端
子は2ずつのリードが上記積層構造にしたときに互いに
左右に分離されて、互いに電気的に分離されて×4ビッ
トのデータ端子DQ0〜DQ3のようにできるものであ
る。
【0025】図3には、この発明に係る半導体記憶装置
の一実施例の上面図が示されている。この実施例では、
256Mビットのメモリチップを前記のように積構造と
して1つのパッケージに搭載し、全体で512Mビット
の記憶容量を持つようにされる。この実施例では、2つ
のメモリチップをそれぞれ×2、×4及び×8ビット構
成とすることにより、×4ビット、×8ビット及び×1
6ビットからなる3通りのビット構成とする場合のピン
配列が示されている。
【0026】この実施例において、電源端子VCCは上
記電源リードVDDに対応しており、電源端子VCCQ
やVSSQは、上記バスバーには接続されないで、これ
らの外部端子から電源電圧VCC及び回路の接地電位V
SSを供給するものとして用いられる。これらの電源電
圧VCCQ、VSSQは出力バッファ用の動作電圧を供
給するものとして用いられる。これにより、出力バッフ
ァで発生する電源ノイズが半導体記憶装置の内部で前記
バスバーを介して他の内部回路に伝搬するのを防止する
ものである。これによって、内部回路の動作を安定化を
図ることができるものとなる。
【0027】この実施例では、54ピンの標準パッケー
ジに256Mビットの2つのメモリチップを背中合わせ
で搭載したものであり、もちろんパッケージの厚さも標
準パッケージの厚さとされる。
【0028】図4には、この発明に係る半導体記憶装置
の一実施例の出力系統図が示されている。この実施例で
は、特に制限されないが、64Mビットの記憶容量のメ
モリチップを用いた例が示され、ノーマルモードでのメ
モリアレ位置とDQ番号の関係が示されている。この実
施例では、×2ビット品、×4ビット品、×8ビット品
及び×16ビット品の4通りのビット構成の中から1つ
が選択できるようにされる。メモリアレイは、後述する
ように1つのメモリバンクに対応したメモリアレイが1
6個のサブアレイに分割され、各サブアレイから2対の
メイン入出力線(MIO)が設けられ、上記MIOに対
応して32個のメインアンプが設けられる。上記16個
のサブアレイは、8個ずつ左右(L/R)に分割され
る。
【0029】×2ビット品では記号LとRで示したよう
にメモリアレの左右半分ずつがそれぞれDQ0、DQ1
に対応する。この実施例では、アドレス信号A0〜A7
により選択信号YSが発生されて、1つのメモリバンク
から32対のMIO(メイン入出力線)に信号が出力さ
れる。上記32対のMIOは、上記のように16個ずつ
が左L、右Rの2組に分けられる。×2ビット品では、
メインアンプMAに対応して32個設けられるバッファ
回路BCが上記LとRに対応した2組に分けられてデー
タ端子DQ3(0)とDQ15(1)に共通に接続され
る。
【0030】アドレス信号A8により形成されたカラム
選択信号Y8又はY8Bにより、上記16個ずつのメイ
ンアンプのうちの8個が選択され、更に図示しないアド
レス信号A9、A10及びA11により最終的に上記L
とRから1個ずつつのメインアンプMAが選択されて上
記選択されたメインアンプMAに対応したバッファ回路
CBを通して出力端子DQ3(0)とDQ15(1)か
ら2ビットのデータが出力される。ここで、(0)と
(1)は、×2ビット構成のときの端子番号を示してい
る。以下、このことは他のビット構成でも同様である。
【0031】×4ビット品では、上記バッファ回路CB
の出力線が4組に分けられる。それに対応して、メイン
アンプMAを選択するアドレス信号A11が無効(縮
退)させられて、4ビット単位でのデータ読み出しが行
われる。×8ビット品では、バッファ回路CBの出力線
が8組に分けられ、メインアンプMAを選択するアドレ
ス信号A11とA10が無効(縮退)させられて8ビッ
ト単位でのデータ読み出しが行われる。そして、×16
ビット品では、バッファ回路CBの出力線が16組に分
けられ、メインアンプMAを選択するアドレス信号A1
1とA10及びA9が無効(縮退)させられて8ビット
単位でのデータ読み出しが行われる。
【0032】図5には、この発明に係る半導体記憶装置
を用いたメモリモジュールの一実施例の要部断面図が示
されている。背中合わせのメモリチップを持つ半導体記
憶装置が、モジュール基板の両面に搭載されている。リ
ードはメモリチップ上に接着層を介して接着される。こ
れらのリードの延長方向とは直角方向に延長されるバス
バーは、接着層が薄く形成されて、その高さが上記リー
ドより低くされる。これにより、リードの選択とメモリ
チップの表面に設けられるボンディングパッドとの間を
接続するワイヤが上記バスバーと接触することがないよ
うに高さ方向のマージンを大きくすることができる。
【0033】モジュール基板の両面に搭載される半導体
記憶装置は、前記のように2つのメモリチップが積層構
造にされているが、裏面が重なり合うように形成されて
いるので、封止樹脂の厚みを薄く形成することができ
る。つまり、この実施例の半導体記憶装置は、1つのメ
モリチップしか搭載されない通常の半導体記憶装置であ
って、それの半分の記憶容量を持つ半導体記憶装置と同
じ厚さのパッケージに形成することができ、上記半導体
記憶装置を用いたメモリモジュールとの置き換えが可能
になる。このようなメモリモジュールの置き換えによっ
て、同じ実装体積なら記憶容量が2倍にでき、同じ記憶
容量なら実装面積を半分に低減させることができる。
【0034】本発明に係る半導体記憶装置は、前記図
1、図2に及び第5図に示されるように、第1及び第2
メモリチップ(すなわち、上側と下側のメモリチップ)
の裏面同士を重ねた状態で封止され、封止体の第1辺か
ら該封止体の内外に延びる第1リードDQ0及び第2リ
ードDQ1と、上記第1辺と対向する前記封止体の第2
辺から該封止体の内外に延びる第3リードDQ2及び第
4リードDQ3とを備える。
【0035】前記第1及び第2メモリチップは、それぞ
れの回路形成面において、各メモリチップの長辺と平行
な直線であって短辺の中央部を通る直線に沿って配置さ
れたデータ出力用の第1端子DQ(a)、第2端子DQ
(b)、第3端子DQ(c)及び第4端子DQ(d)を
有する,前記第2端子DQ(b)は上記第1端子DQ
(a)と第3端子DQ(c)との問の前記第1端子DQ
(a)に近い位置に配置され、前記第3端子DQ(c)
は上記第2端子DQ(b)と第4端子DQ(d)との問
の前記第4端子DQ(d)に近い位置に配置される。
【0036】前記第1リードDQ0と前記第4リードD
Q3は前記直線を侠んで対向する位置に配置され、前記
第2リードDQ1と前記第3リードDQ2は前記直線を
挟んで対向する位置に配置される。前記第1及び第2メ
モリチップはそれぞれ、前記第1及び第2端子のいずれ
か一方、例えば第1端子DQ(a)と、第3及び第4端
子のいずれか一方、例えば第3端子DQ(c)とを用い
て2ビット単位でデータ出力を行うことにより、合計4
ビット単位で前記第1、第2、第3及び第4リードから
データ出力を行う。なお、第1図において下側のメモリ
チップには第2端子DQ(b)及び第4端子DQ(d)
に対応する端子が描かれていないが、図面の煩雑さを避
けるために記載を省略したものであり、実際は上側のチ
ップと下側のチップは同様な構成とされ、各端子も対応
して存在する。
【0037】ここで第1及び第2メモリチップはそれぞ
れ、2ビット単位でのデータ出力と4ビット単位でのデ
ータ出力を選択することが可能であり、4ビット単位で
データ出力を行う場合には、前述の様に、第1端子DQ
(a)、第2端子DQ(b)、第3端子DQ(c)及び
第4端子DQ(d)が用いられる,これらの端子の上記
の位置関係は、対応するリードの規格化された位置に応
じて決められている。すなわち、互いに対応するリード
と端子間をワイヤで接続する際、ワイヤの長さを短くし
うる様な位置関係に各端子が配置されている。言い換え
ると、第1リードDQ0と第4リードDQ3の近くに各
メモリチップの第1端子DQ(a)と第2端子DQ
(b)が配置され、第2リードDQ1と第3リードDQ
2の近くに各メモリチップの第3端子DQ(c)及び第
4端子DQ(d)が配置されている。
【0038】2ビット単位でのデータ出力の場合は、各
メモリチップは上記4つのデータ端子のいずれか2つを
任意の組み合わせで用いる事ができるが、本発明者の検
討によれば、本実施例に示したように前記第1及び第2
メモリチップはそれぞれ、前記第1及び第2端子のいず
れか一方(例えば第1端子DQ(a))と、第3及び第
4端子のいずれか一方(例えば第3端子DQ(c))とを
用いて2ビット単位の出力を行うことが好ましい事を見
出した,
【0039】すなわち、第1メモリチツプの第1端子D
Q(a)と第3端子DQ(c)は、それぞれこれらの端
子の近くに延びている第1リードDQ0と第2リードD
Q1にそれぞれワイヤを用いて容易に接続できる。ま
た、第1メモリチツプの第1端子DQ(a)と第3端子
DQ(c)は、それぞれこれらの端子の近くに延びてい
る第4リードDQ3と第3リードDQ2にそれぞれワイ
ヤを用いて容易に接続できる。
【0040】これに対して、第1端子DQ(a)と第2
端子DQ(b)とを用いて各メモリチツプから2ビット
単位の出力を行うと、第1メモリチップについては、こ
れらの端子の近くに延びている第1リードDQ0と第4
リードDQ3にそれぞれワイヤを用いて容易に接続でき
る。しかし、第2メモリチップについては、第1端子D
Q(a)と第2端子DQ(b)から遠く離れた第2リー
ドDQ1と第3リードDQ2に接続しなければならな
い。この様に遠く離れたリードと端子とをワイヤで接続
する事は、他のワイヤとのショートや、ワイヤの寄生容
量の増加を招くので好ましくない。
【0041】信号線の寄生容量を低減する事は、信号伝
達速度を改善するために重要である。そこで、図15に
示した実施例のように、接続されないメモリチツプヘの
データ用リードを短くする事により、リードの寄生容量
を低減する事が可能である。この実施例において、接続
されないデータ用リードは、メモリチップの端部で切断
されているが、かかる接続されないデータ用リードその
ものを省略することも可能である。図16には、上記メ
モリチップとリードフレームとの関係を説明する平面図
が示されており、メモリチップと各リードは、2つのメ
モリチップのうちの片方を示すものである。複数のリー
ドのうち上記切断されるリードは、点線で囲まれたリー
ドのようにサヤ抜けを防止するためにメモリチップに向
かってアルファベットのT字状に形成される。
【0042】前記図1においては、第1リードDQ0が
上側のメモリチップと下側のメモリチツプに向かって分
岐する個所またはその先において切断する事が好まし
い。また、製造当初から切断後の形状を有するリードを
用いてもよい。すなわち、各データ用リ一ドは、前記第
1及び第2メモリチップに対する延長長さにおいて非対
称な構成は、前記延長長さにおいて対称的な構成に対し
て、寄生容量低減による信号伝達速度の改善を図る挙が
できる。
【0043】図6には、この発明に係るメモリモジュー
ルの一実施例の表面図が示され、図7には、上記メモリ
モジュールの裏面図が示されている。モジュール基板の
表面側及び裏面側には、9×2(=18個)のようにマ
トリックス状に並べられて半導体記憶装置が搭載され
る。これらメモリモジュール基板の両面に搭載された全
体で36個からなる半導体記憶装置のそれぞれは、上記
図1又は図5に示したような2つのメモリチップが積層
構造にされて構成される。
【0044】上記9×2のようにマトリックス状に並べ
られた半導体記憶装置と、メモリモジュールの長手方向
の一端側に設けられたコネクタ(接続電極)との間に
は、レジスタ、信号変換用の半導体集積回路装置及び安
定化電源用のキャパシタ、各種抵抗素子等が搭載され
る。
【0045】図8には、図6及び図7のメモリモジュー
ルの一実施例を示すブロック図が示されている。この実
施例のメモリモジュールは、×2ビットのメモリチップ
が積層構造にされて等価的に×4ビット構成にされた半
導体記憶装置を複数個モジュール基板に搭載して64ビ
ットのメモリ装置を構成する。つまり、モジュール基板
を挟んで両面に上記の半導体記憶装置が設けられ、メモ
リバンク(BANK)0と1を有するメモリ装置が構成
される。
【0046】メモリバンク0と1は、上記図6と図7に
示した9個の半導体記憶装置のそれぞれに対応してい
る。つまり、メモリバンク0と1のデータ端子DQ0〜
DQ31及びパリティビットCB0〜CB3を受け持つ
9個の半導体記憶装置は、図6に示された9×2個に対
応し、メモリバンク0と1のデータ端子DQ32〜DQ
64及びパリティビットCB4〜CB7を受け持つ9個
の半導体記憶装置は、図7に示された9×2個に対応し
ている。このように、データ端子は、DQ0〜DQ63
の64ビット構成のメモリモジュールとされる。パリテ
ィビットとしてCB0〜CB7の8ビットが設けられ
る。このため、この実施例に係るメモリモジュールが搭
載される主基板において、上記メモリモジュールのコネ
クタが挿入されるソケットに接続されるデータバスは、
72ビット構成とされる。
【0047】図9には、この発明に係るメモリモジュー
ルを用いたメモリ装置を説明するための概略構成図が示
されている。同図においては、複数のメモリモジュール
を構成する実装基板の1つの辺に並んで形成されたコネ
タク(接続電極)が図示しない主基板に設けられたソケ
ットに差し込まれる状態に並べられる様子を示してい
る。複数のメモリモジュールは、上記ソケットに対応し
て狭い間隔で並べられる必要があり、そのためにメモリ
モジュールに実装される半導体記憶装置の厚さを薄く形
成することが重要なのである。この実施例では、図6及
び図7の実施例のメモリモジュールとは異なり、メジュ
ール基板にメモリチップSDRAMが一列に並べられた
例が示されている。
【0048】図10には、この発明に係る半導体記憶装
置を用いたメモリモジュールの他の一実施例の要部断面
図が示されている。この実施例では、2つのメモリチッ
プを積層構造にし、しかも封止樹脂の厚さを薄くするた
めに、図5の実施例とは逆にメモリチップの裏面が外側
を向くように積層構造にされる。このため、メモリチッ
プの裏面は、封止の目的ではモールド樹脂は形成されな
い。このことは、半導体記憶装置の製造の過程において
メモリチップの裏面の一部又は全体に薄い封止樹脂が形
成されてしまうことは妨げない。つまり、封止としての
役割を持たせるために従来のように厚く封止樹脂を裏面
にまで形成されなければよい。
【0049】本願発明において、半導体記憶装置の薄く
するために、メモリチップの裏面を完全に露出させた状
態にしなければならないというものではない。積層構造
にされたメモリチップの裏面は、全体の厚みが薄く形成
されるならその製造の過程において封止樹脂が裏面まで
薄く形成されてしまうことを妨げないし、適当な絶縁性
の塗料等を塗布するものであってもよい。あるいは、メ
モリチップの裏面に酸化膜を形成して絶縁性を持たせる
ものであってもよい。半導体基板の裏面をそのまま露出
させておくことは、半導体記憶装置それ自体は問題ない
が、電子装置に実装したときや、組み立て時に不所望な
電気的な接触を生じる可能性があるので、上記のように
電気的に絶縁させて置くようにすることが望ましい。
【0050】この実施例の半導体記憶装置は、メモリチ
ップの裏面を外側にして素子が形成される表面側を互い
に向かい合う形態にして積層構造にされている。このよ
うに図5の実施例とはメモリチップの向きをそれぞれ逆
にしても裏面の封止樹脂が省略できることによっても、
実質的には図5の実施例と同様に半導体記憶装置の厚み
を薄くすることができる。
【0051】図11には、この発明に係る半導体記憶装
置の他の一実施例の要部断面図が示されている。この実
施例の半導体記憶装置は、テープ(フレキシブル基板)
にリードがプリントされ、それがメモリチップの表面に
貼り付けられ、ワイヤバンプによりボンディングパッド
に接続される。特に制限されないが、表面から側面にか
けて封止樹脂が設けられ、裏面は上記図10で説明した
ような意味において実質的に樹脂封止されておらず露出
し、全体としての厚みが薄く形成される。それ故、2つ
の半導体記憶装置を独立させたままモジュール基板上に
おいて積層構造にされる。
【0052】以上のように、本発明に係る半導体記憶装
置では、メモリチップにおいて×2構成を加えることに
より積層品で×4ビットからのビット構成を可能とする
ものである。またさらに本発明では×2、×4、×8、
×16をすべてボンドオプションとすることにより、同
一のウェーハ前工程で製作されたチップを組み立て段階
の―部パッドの組み立てを違えるだけで展開可能とする
ものである。このようなボンドオプションとすることに
より、ウェーハ前工程で作成されたメモリチップの量産
化を図ることができ、低コスト化を促進することができ
る。
【0053】
【0054】表1は、本願発明に係る半導体記憶装置が
約64Mビットのような記憶容量を持ち、EDO/FP
品に適用した場合のボンデングオプションを行うための
パッド入力と機能の関係例である。4つのオプションパ
ツドのうち、2パッドBOP0B,BOP1Bを用いて
4通りのビット構成を切り替え、1パッドBOP2Bを
用いてEDOとファーストページ(FP)の切り替えを
行い、残り1パッドBOP3Bを用いて4Kリフレッシ
ュ(4KR)と8Kリフレッシュ(8KR)の切り替え
を行う。
【0055】
【0056】表2は、DQピンの役割の関係である。×
16ビットまでサポートするため16個のDQピンを有
する。これらは×8,×4,×2になるに従がい不使用
ピンが増えるが、これらの場合は開放(オープン)とす
ればよい。DQ1、DQ3、DQ13、DQ15は×4
で用いるとともに、4DQ使用のパラレルテストの入出
力ピンに用いられる。DQ15はあらゆる場合に使用さ
れる。すなわち×2ビツトにおいても、EIAJテスト
においても使用される。
【0057】表1において、上記のオプションパツドの
うち、2パッドBOP0B,BOP1B及び必要に応じ
て2パッドBOP2B,BOP3Bも外部端子に接続す
るようにしてもよい。この場合には、前記メモリモジュ
ールに搭載した際、これらの外部端子に表1のような電
圧を供給することにより、上記と同様にビット構成の設
定が可能にされる。これにより、ユーザーにおいてメモ
リモジュールに搭載する際にデータ端子のビット構成を
選択することができる。
【0058】図12には、この発明が適用されるダイナ
ミック型RAMの一実施例の概略レイアウト図が示され
ている。同図の各回路ブロックは、公知の半導体集積回
路の製造技術によって、単結晶シリコンのような1個の
半導体基板上において形成される。同図の各回路は、上
記半導体基板上での幾何学的な配置にほぼ合わせて描か
れている。この実施例では、メモリアレイは、全体とし
て4個に分けられて、メモリバンク(Bank)0〜3
を構成するようにされる。
【0059】上記メモリバンク0〜3は、半導体チップ
の長手方向に沿った上下に2個、左右に2個ずつに分割
されたメモリアレイに対応される。上記チップの長手方
向に沿った中央部分にアドレス入力回路、データ入出力
回路及びボンディングパッド列からなる周辺回路PER
Iが設けられる。
【0060】図示しないが周辺回路PERIの例として
は、昇圧電圧発生回路とその動作を制御する制御回路、
SSTLのインターフェイスの場合には、外部電源電圧
VDDQを1/2に分圧して、差動回路で構成された入
力回路の参照電圧を形成する分圧回路、入出力回路とそ
のクロックコントロール回路、Yプリデコーダとリード
/ライトバッファ、周辺回路の動作電圧を形成する降圧
回路、VPP電圧が所望の電圧であるか否かを検出する
VPPセンサ、Xアドレスラッチ回路、Yクロック回
路、モードデコーダ/クロックバッファとコマンド回
路、Yカンウタとその制御回路、リフレッシュ制御回
路、ボンディングオプション回路、電源投入検出回路等
からなる。
【0061】上述のように半導体チップの長手方向に沿
った上下に2個と、左右に2個ずつに分けられて合計4
個からなる各メモリアレイにおいて、長手方向に対して
左右方向の中間部にX系プリデコーダ回路ROWPDC
及び救済回路ROWRED、Y系プリデコーダ回路CO
LPDC及び救済回路COLREDが纏めて配置され
る。つまり、上記4個のメモリアレイにそれぞれ対応し
て、上記X系プリデコーダ回路ROWPDC及び救済回
路ROWRED、Y系プリデコーダ回路COLPDC及
び救済回路COLREDが上記左右2個ずつ設けられた
メモリアレイに対応して2組ずつ振り分けて設けられ
る。
【0062】上記メモリアレイの上記中間部分に沿って
前記同様にメインワードドライバ領域MWDが形成され
て、それぞれのメモリアレイに対応して下、上方側に延
長するように設けられたメインワード線をそれぞれが駆
動するようにされる。この構成では、前記同様なザブア
レイを用いた場合には、16個のサブアレイを貫通する
ようにメインワード線が延長される。特に制限されない
が、上記メモリアレイにおいて、上記チップ中央部分と
は反対側のチップ周辺側にYデコーダYDCが設けられ
る。つまり、上記中央側に配置されたメインアンプMA
と周辺側に配置されたYデコーダYDCとにより上記4
分割されてなる各メモリアレイがそれぞれ挟さまれるよ
うに配置されるものである。これらの4つのメモリアレ
イが、4つのメモリバンクに対応している。
【0063】上記のようにメモリバンクに対応した1つ
のメモリアレイがワード線方向に16個のサブアレイを
持ち、それぞれから2対のメイン入出力線がサブアレイ
の間をビット線方向に延長されて、前記のように32個
のメインアンプMAの入力端子に導かれる。これによ
り、前記のような×2、×4、×8及び×16通りのビ
ット構成の切り換えが可能にされる。
【0064】この実施例においては、上記中央側に配置
されたメインアンプMAと周辺側に配置されたYデコー
ダYDCとにより上記4分割されてなる各メモリアレイ
が挟さまれるように配置される。上記メモリアレイは、
その1つが拡大して示されているように、複数のサブア
レイ15に分割される。かかるサブアレイ15は、それ
を挟むように配置されたセンスアンプ領域16、サブワ
ードドライバ領域17に囲まれて形成される。上記セン
スアンプアンプ領域16と、上記サブワードドライバ領
域17の交差部は交差領域18とされる。上記センスア
ンプ領域16に設けられるセンスアンプは、シェアード
センス方式により構成され、メモリセルアレイの両端に
配置されるセンスアンプを除いて、センスアンプを中心
にして左右に相補ビット線が設けられ、左右いずれかの
メモリセルアレイの相補ビット線に選択的に接続され
る。
【0065】1つのサブアレイ15は、図示しないが例
えば256本のサブワード線と、それと直交する256
対からなる相補ビット線(又はデータ線)とにより構成
される。なお、サブアレイには不良ワード線又は不良ビ
ット線の救済のために予備のワード線及び予備の相補ビ
ット線も設けられるものである。上記1つのメモリアレ
イにおいて、上記サブアレイがワード線の配列方向に1
6個設けられるから、全体としての上記サブワード線は
約4K分設けられ、ビット線の配列方向に16個設けら
れるから、相補ビット線は全体として約4K分設けられ
る。このようなメモリアレイが全体で4個設けられるか
ら、全体では4×4K×4K=64Mビットのような記
憶容量を持つようにされる。
【0066】他の例として、1つのサブアレイ15は、
図示しないが例えば512本のサブワード線と、それと
直交する512対からなる相補ビット線(又はデータ
線)とにより構成してもよい。上記同様にサブアレイに
は不良ワード線又は不良ビット線の救済のために予備の
ワード線及び予備の相補ビット線も設けられる。上記1
つのメモリアレイにおいて、上記サブアレイがワード線
の配列方向に16個設けられるから、全体としての上記
サブワード線は約8K分設けられ、ビット線の配列方向
に16個設けられるから、相補ビット線は全体として約
8K分設けられる。このようなメモリアレイが全体で4
個設けられるから、全体では8×8K×4K=256M
ビットのような記憶容量を持つようにされる。
【0067】上記のような階層ワード線方式を採ること
により、上記いずれの場合においても相補ビット線の長
さが、上記16個のサブアレイに対応して1/16の長
さに分割される。サブワード線は、上記16個のサブア
レイに対応して1/16の長さに分割される。上記1つ
のメモリアレイの分割されたサブアレイ15毎にサブワ
ードドライバ(サブワード線駆動回路)17が設けられ
る。サブワードドライバ17は、上記のようにメインワ
ード線に対して1/16の長さに分割され、それと平行
に延長されるサブワード線の選択信号を形成する。
【0068】この実施例では、メインワード線の数を減
らすために、言い換えるならば、メインワード線の配線
ピッチを緩やかにするために、特に制限されないが、1
つのメインワード線に対して、相補ビット線方向に4本
からなるサブワード線を配置させる。このようにメイン
ワード線方向には8本に分割され、及び相補ビット線方
向に対して4本ずつが割り当てられたサブワード線の中
から1本のサブワード線を選択するために、メインワー
ドドライバMWDには図示しないサブワード選択ドライ
バが配置される。このサブワード選択ドライバは、上記
サブワードドライバの配列方向に延長される4本のサブ
ワード選択線の中から1つを選択する選択信号を形成す
る。
【0069】図12のようなレイアウトを採用した場合
において、Yアドレスが入力されると、アドレスバッフ
ァADDBUPを通して上記メモリアレイの中間部に設
けられた救済回路、プリデコーダを介してチップの周辺
側に配置されたYデコーダYDCに伝えられ、ここでY
選択信号が形成される。上記Y選択信号より1つのサブ
アレイの相補ビット線が選択されて、それと反対側のチ
ップ中央部側のメインアンプMAに伝えられ、増幅され
て図示しない出力回路を通して出力される。
【0070】この構成は、一見すると信号がチップを引
き回されて読み出し信号が出力されるまでの時間が長く
なるように判断される。しかし、救済回路には、アドレ
ス信号をそのまま入力する必要があるので、救済回路を
チップ中央のいずれかに配置すると、不良アドレスであ
るか否かの判定結果をまってプリデコーダの出力時間が
決定される。つまり、プリデコーダと救済回路とが離れ
ていると、そこでの信号遅延が実際のY選択動作を遅ら
せる原因となる。
【0071】この実施例では、メモリアレイを挟んでメ
インアンプMAとYデコーダYDCが両側に配置される
ため、サブアレイの相補ビット線を選択するための信号
伝達経路と、選択された相補ビット線から入出力線を通
ってメインアンプMAの入力に至る信号伝達経路との和
は、いずれの相補ビット線を選択しようともメモリアレ
イを横断するだけの信号伝達経路となって上記のように
1往復するものの半分に短縮できるものである。これに
より、メモリアクセスの高速化が可能になるものであ
る。
【0072】上記のように4つのメモリアレイをそれぞ
れメモリバンクに対応させた場合、前記図5の実施例の
ように背中合わせで積層構造にしたとき、2つのメモリ
チップにおいて同時に動作させられるメモリアレイの位
置が異なるようにされる。つまり、上記メモリチップの
縦中央部に設けられる周辺回路PERIを挟んで二つの
メモリアレイが選択される。これにより、発熱箇所を分
散させることができるものとなる。
【0073】図13には、この発明に係るダイナミック
型RAMのセンスアンプ部を中心にして、アドレス入力
からデータ出力までの簡略化された一実施例の回路図が
示されている。同図においては、2つのサブアレイ15
に上下から挟まれるようにされたセンスアンプ16と交
差エリア18に設けられる回路が例示的に示され、他は
ブロック図として示されている。
【0074】ダイナミック型メモリセルは、上記1つの
サブアレイ15に設けられたサブワード線SWLと、相
補ビット線BL,BLBのうちの一方のビット線BLと
の間に設けられた1つが代表として例示的に示されてい
る。ダイナミック型メモリセルは、アドレス選択MOS
FETQmと記憶キャパシタCsから構成される。アド
レス選択MOSFETQmのゲートは、サブワード線S
WLに接続され、このMOSFETQmのドレインがビ
ット線BLに接続され、ソースに記憶キャパシタCsが
接続される。記憶キャパシタCsの他方の電極は共通化
されてプレート電圧VPLTが与えられる。上記MOS
FETQmの基板(チャンネル)には負のバックバイア
ス電圧VBBが印加される。特に制限されないが、上記
バックバイアス電圧VBBは、−1Vのような電圧に設
定される。上記サブワード線SWLの選択レベルは、上
記ビット線のハイレベルに対して上記アドレス選択MO
SFETQmのしきい値電圧分だけ高くされた高電圧V
PPとされる。
【0075】センスアンプを内部降圧電圧VDLで動作
させるようにした場合、センスアンプにより増幅されて
ビット線に与えられるハイレベルは、上記内部電圧VD
Lレベルにされる。したがって、上記ワード線の選択レ
ベルに対応した高電圧VPPはVDL+Vth+αにされ
る。センスアンプの左側に設けられたサブアレイの一対
の相補ビット線BLとBLBは、同図に示すように平行
に配置される。かかる相補ビット線BLとBLBは、シ
ェアードスイッチMOSFETQ1とQ2によりセンス
アンプの単位回路の入出力ノードと接続される。
【0076】センスアンプの単位回路は、ゲートとドレ
インとが交差接続されてラッチ形態にされたNチャンネ
ル型の増幅MOSFETQ5,Q6及びPチャンネル型
の増幅MOSFETMOSFETQ7,Q8からなるC
MOSラッチ回路で構成される。Nチャンネル型MOS
FETQ5とQ6のソースは、共通ソース線CSNに接
続される。Pチャンネル型MOSFETQ7とQ8のソ
ースは、共通ソース線CSPに接続される。上記共通ソ
ース線CSNとCSPには、それぞれパワースイッチM
OSFETが接続される。
【0077】特に制限されないが、Nチャンネル型の増
幅MOSFETQ5とQ6のソースが接続された共通ソ
ース線CSNには、特に制限されないが、上記クロスエ
リア18に設けられたNチャンネル型のパワースイッチ
MOSFETQ14により接地電位に対応した動作電圧
が与えられる。同様に上記Pチャンネル型の増幅MOS
FETQ7とQ8のソースが接続された共通ソース線C
SPには、上記内部電圧VDLを供給するNチャンネル
型のパワーMOSFETQ15が設けられる。上記のパ
ワースイッチMOSFETは、各単位回路に分散して設
けるようにしてもよい。
【0078】上記Nチャンネル型のパワーMOSFET
Q14とQ15のゲートに供給されるセンスアンプ用活
性化信号SANとSAPは、センスアンプの活性時にハ
イレベルにされる同相の信号とされる。信号SAPのハ
イレベルは昇圧電圧VPPレベルの信号とされる。昇圧
電圧VPPは、VDLが1.8Vのとき、約3.6Vに
されるので、上記Nチャンネル型MOSFETQ15を
十分にオン状態にして共通ソース線CSPを内部電圧V
DLレベルにすることができる。
【0079】上記センスアンプの単位回路の入出力ノー
ドには、相補ビット線を短絡させるイコライズMOSF
ETQ11と、相補ビット線にハーフプリチャージ電圧
VBLRを供給するスイッチMOSFETQ9とQ10
からなるプリチャージ(イコライズ)回路が設けられ
る。これらのMOSFETQ9〜Q11のゲートは、共
通にプリチャージ信号PCBが供給される。このプリチ
ャージ信号PCBを形成するドライバ回路は、図示しな
いが、上記クロスエリアにインバータ回路を設けて、そ
の立ち上がりや立ち下がりを高速にする。つまり、メモ
リアクセスの開始時にワード線選択タイミングに先行し
て、各クロスエリアに分散して設けられたインバータ回
路を通して上記プリチャージ回路を構成するMOSFE
TQ9〜Q11を高速に切り替えるようにするものであ
る。
【0080】上記クロスエリア18には、IOスイッチ
回路IOSW(ローカルIOとメインIOを接続するス
イッチMOSFETQ19,Q20)が置かれる。さら
に、図3に示した回路以外にも、必要に応じて、センス
アンプのコモンソース線CSPとCSNのハーフプリチ
ャージ回路、ローカル入出力線LIOのハーフプリチャ
ージ回路、メイン入出力線のVDLプリチャージ回路、
シェアード選択信号線SHRとSHLの分散ドライバ回
路等も設けられる。
【0081】センスアンプの単位回路は、シェアードス
イッチMOSFETQ3とQ4を介して図下側のサブア
レイ15の同様な相補ビット線BL,BLBに接続され
る。例えば、上側のサブアレイのサブワード線SWLが
選択されたときには、センスアンプの上側シェアードス
イッチMOSFETQ1とQ2はオン状態に、下側シェ
アードスイッチMOSFETQ3とQ4とがオフ状態に
される。スイッチMOSFETQ12とQ13は、カラ
ム(Y)スイッチ回路を構成するものであり、上記選択
信号YSが選択レベル(ハイレベル)にされるとオン状
態となり、上記センスアンプの単位回路の入出力ノード
とローカル入出力線LIO1とLIO1B、LIO2,
LIO2B等とを接続させる。
【0082】これにより、センスアンプの入出力ノード
は、上記上側の相補ビット線BL,BLBに接続され
て、選択されたサブワード線SWLに接続されたメモリ
セルの微小信号を増幅し、上記カラムスイッチ回路(Q
12とQ13)を通してローカル入出力線LIO1,L
IO1Bに伝える。上記ローカル入出力線LIO1,L
IO1Bは、上記センスアンプ列に沿って、つまり、同
図では横方向に延長される。上記ローカル入出力線LI
O1,LIO1Bは、クロスエリア18に設けられたN
チャンネル型MOSFETQ19とQ20からなるIO
スイッチ回路を介してメインアンプ61の入力端子が接
続されるメイン入出力線MIO,MIOBに接続され
る。
【0083】上記IOスイッチ回路は、X系のアドレス
信号を解読して形成された選択信号よりスイッチ制御さ
れれる。なお、IOスイッチ回路は、上記Nチャンネル
型MOSFETQ19とQ20のそれぞれにPチャンネ
ル型MOSFETを並列に接続したCMOSスイッチ構
成としてもよい。シンクロナスDRAMのバーストモー
ドでは、上記カラム選択信号YSがカウンタ動作により
切り換えられ、上記ローカル入出力線LIO1,LIO
1B及びLIO2,LIO2Bとサブアレイの二対ずつ
の相補ビット線BL,BLBとの接続が順次に切り換え
られる。
【0084】アドレス信号Aiは、アドレスバッファ5
1に供給される。このアドレスバッファは、時分割的に
動作してXアドレス信号とYアドレス信号を取り込む。
Xアドレス信号は、プリデコーダ52に供給され、メイ
ンローデコーダ11とメインワードドライバ12を介し
てメインワード線MWLの選択信号が形成される。上記
アドレスバッファ51は、外部端子から供給されるアド
レス信号Aiを受けるものであり、外部端子から供給さ
れる電源電圧VDDQにより動作させられ、上記プリデ
コーダは、それを降圧した降圧電圧VPERI(VD
D)により動作させられ、上記メインワードドライバ1
2は、昇圧電圧VPPにより動作させられる。このメイ
ンワードドライバ12として、上記プリデコード信号を
受けるレベル変換機能付論理回路が用いられる。カラム
デコーダ(ドライバ)53は、上記VCLP発生回路を
構成するMOSFETQ23により動作電圧が形成され
る駆動回路を含み、上記アドレスバフッァ51の時分割
的な動作によって供給されるYアドレス信号を受けて、
上記選択信号YSを形成する。
【0085】上記メインアンプ61は、前記降圧電圧V
PERI(VDD)により動作させられ、外部端子から
供給される電源電圧VDDQで動作させられる出力バッ
ファ62を通して外部端子Dout から出力される。外部
端子Dinから入力される書き込み信号は、入力バッファ
63を通して取り込まれ、同図においてメインアンプ6
1に含まれるライトアンプ(ライトドライバ)を通して
上記メイン入出力線MIOとMIOBに書き込み信号を
供給する。上記出力バッファ62の入力部には、レベル
変換回路とその出力信号を上記クロック信号に対応した
タイミング信号に同期させて出力させるための論理部が
設けられる。
【0086】特に制限されないが、上記外部端子から供
給される電源電圧VDDQは、第1の形態では3.3V
にされ、内部回路に供給される降圧電圧VPERI(V
DD)は2.5Vに設定され、上記センスアンプの動作
電圧VDLは1.8Vとされる。そして、ワード線の選
択信号(昇圧電圧)は、3.6Vにされる。ビット線の
プリチャージ電圧VBLRは、VDL/2に対応した
0.9Vにされ、プレート電圧VPLTも0.9Vにさ
れる。そして、基板電圧VBBは−1.0Vにされる。
上記外部端子から供給される電源電圧VDDQは、第2
の形態として2.5Vのような低電圧にされてもよい。
このように低い電源電圧VDDQのときには、降圧電圧
VPERI(VDD)と、降圧電圧VDLを1.8V程
度と同じくしてもよい。
【0087】あるいは、外部端子から供給される電源電
圧VDDQは3.3Vにされ、内部回路に供給される降
圧電圧VPERI(VDD)とセンスアンプの動作電圧
VDLとを同じく2.0V又は1.8Vのようにしても
よい。このように外部電源電圧VDDQに対して内部電
圧は、種々の実施形態を採ることができる。
【0088】図14には、この発明が適用される約25
6MビットのシンクロナスDRAM(以下、単にSDR
AMという)の一実施例の全体ブロック図が示されてい
る。この実施例のSDRAMは、特に制限されないが、
4つのメモリバンクのうちメモリバンク0を構成するメ
モリアレイ200Aとメモリバンク3を構成するメモリ
アレイ200Dが例示的に示されている。
【0089】つまり、4つのメモリバンクのうちの2つ
のメモリバンク1と2に対応したメモリアレイ200
B、200Cが省略されている。4つのメモリバンク0
〜3にそれぞれ対応されたメモリアレイ200A〜20
0Dは、同図に例示的に示されているメモリアレイ20
0Aと200Dのようにマトリクス配置されたダイナミ
ック型メモリセルを備え、図に従えば同一列に配置され
たメモリセルの選択端子は列毎のワード線(図示せず)
に結合され、同一行に配置されたメモリセルのデータ入
出力端子は行毎に相補データ線(図示せず)に結合され
る。
【0090】上記メモリアレイ200Aの図示しないワ
ード線は行(ロウ)デコーダ201Aによるロウアドレ
ス信号のデコード結果に従って1本が選択レベルに駆動
される。メモリアレイ200Aの図示しない相補データ
線はセンスアンプ及びカラム選択回路を含むI/O線2
02Aに結合される。センスアンプ及びカラム選択回路
を含むI/O線202Aにおけるセンスアンプは、メモ
リセルからのデータ読出しによって夫々の相補データ線
に現れる微小電位差を検出して増幅する増幅回路であ
る。それにおけるカラムスイッチ回路は、相補データ線
を各別に選択して相補I/O線に導通させるためのスイ
ッチ回路である。カラムスイッチ回路はカラムデコーダ
203Aによるカラムアドレス信号のデコード結果に従
って選択動作される。
【0091】メモリアレイ200Bないし200Dも同
様に、メモリアレイ200Dに例示的に示されているよ
うにロウデコーダ201D,センスアンプ及びカラム選
択回路を含むI/O線202D,カラムデコーダ203
Dが設けられる。上記相補I/O線はライトバッファ2
14A,Bの出力端子及びメインアンプ212A,Dの
入力端子に接続される。上記メインアンプ212A,D
の出力信号は、ラッチ/レジスタ213の入力端子に伝
えられ、このラッチ/レジスタ213の出力信号は、出
力バッファ211を介して外部端子から出力される。
【0092】外部端子から入力された書き込み信号は、
入力バッファ210を介して上記ライトバッファ214
A,Dの入力端子に伝えられる。上記外部端子は、特に
制限されないが、16ビットからなるデータD0−D1
5を出力するデータ入出力端子とされる。なお、上記省
略されたメモリアレイ200BとCとに対応して、それ
ぞれ上記同様なメインアンプ、ライトバッファが設けら
れる。
【0093】アドレス入力端子から供給されるアドレス
信号A0〜A13はカラムアドレスバッファ205とロ
ウアドレスバッファ206にアドレスマルチプレクス形
式で取り込まれる。256Mビットのような記憶容量を
持つ場合、前記のように2ビット単位でのメモリアクセ
スを行うようにする場合には、アドレス信号A14を入
力するアドレス端子が設けられる。×4ビット構成で
は、アドレス信号A11まで有効とされ、×8ビット構
成ではアドレス信号A10までが有効とされ、×16ビ
ット構成ではアドレス信号A9までが有効とされる。6
4Mビットのような記憶容量の場合には、×4ビット構
成では、アドレス信号A10まで有効とされ、×8ビッ
ト構成ではアドレス信号A9までが有効とされ、そして
図のように×16ビット構成ではアドレス信号A8まで
が有効とされる。
【0094】アドレス入力端子から供給されたアドレス
信号はそれぞれのバッファが保持する。ロウアドレスバ
ッファ206はリフレッシュ動作モードにおいてはリフ
レッシュカウンタ208から出力されるリフレッシュア
ドレス信号をロウアドレス信号として取り込む。カラム
アドレスバッファ205の出力はカラムアドレスカウン
タ207のプリセットデータとして供給され、列(カラ
ム)アドレスカウンタ207は後述のコマンドなどで指
定される動作モードに応じて、上記プリセットデータと
してのカラムアドレス信号、又はそのカラムアドレス信
号を順次インクリメントした値を、カラムデコーダ20
3A〜203Dに向けて出力する。
【0095】同図において点線で示したコントローラ2
09は、特に制限されないが、クロック信号CLK、ク
ロックイネーブル信号CKE、チップセレクト信号/C
S、カラムアドレスストローブ信号/CAS(記号/は
これが付された信号がロウイネーブルの信号であること
を意味する)、ロウアドレスストローブ信号/RAS、
及びライトイネーブル信号/WEなどの外部制御信号
と、アドレス入力端子A0〜A11からの制御データと
が供給され、それらの信号のレベルの変化やタイミング
などに基づいてSDRAMの動作モード及び上記回路ブ
ロックの動作を制御するための内部タイミング信号を形
成するもので、モードレジスタ10、コマンドデコーダ
20、タイミング発生回路30及びクロックバッファ4
0等を備える。
【0096】クロック信号CLKは、クロックバッファ
40を介して前記説明したようなクロック同期回路50
に入力され、内部クロックが発生される。上記内部クロ
ックは、特に制限されないが、出力バッファ211、入
力バッファ210を活性化するタイミング信号として用
いられるとともに、タイミング発生回路30に供給さ
れ、かかるクロック信号に基づいて列アドレスバッファ
205、行アドレスバッファ206及び列アドレスカウ
ンタ207に供給されるタイミング信号が形成される。
【0097】他の外部入力信号は当該内部クロック信号
の立ち上がりエッジに同期して有意とされる。チップセ
レクト信号/CSはそのロウレベルによってコマンド入
力サイクルの開始を指示する。チップセレクト信号/C
Sがハイレベルのとき(チップ非選択状態)やその他の
入力は意味を持たない。但し、後述するメモリバンクの
選択状態やバースト動作などの内部動作はチップ非選択
状態への変化によって影響されない。/RAS,/CA
S,/WEの各信号は通常のDRAMにおける対応信号
とは機能が相違し、後述するコマンドサイクルを定義す
るときに有意の信号とされる。
【0098】クロックイネーブル信号CKEは次のクロ
ック信号の有効性を指示する信号であり、当該信号CK
Eがハイレベルであれば次のクロック信号CLKの立ち
上がりエッジが有効とされ、ロウレベルのときには無効
とされる。なお、リードモードにおいて、出力バッファ
211に対するアウトプットイネーブルの制御を行う外
部制御信号/OEを設けた場合には、かかる信号/OE
もコントローラ209に供給され、その信号が例えばハ
イレベルのときには出力バッファ211は高出力インピ
ーダンス状態にされる。
【0099】上記ロウアドレス信号は、クロック信号C
LK(内部クロック信号)の立ち上がりエッジに同期す
る後述のロウアドレスストローブ・バンクアクティブコ
マンドサイクルにおけるA0〜A11のレベルによって
定義される。
【0100】アドレス信号A12とA13は、上記ロウ
アドレスストローブ・バンクアクティブコマンドサイク
ルにおいてバンク選択信号とみなされる。即ち、A12
とA13の組み合わせにより、4つのメモリバンク0〜
3のうちの1つが選択される。メモリバンクの選択制御
は、特に制限されないが、選択メモリバンク側のロウデ
コーダのみの活性化、非選択メモリバンク側のカラムス
イッチ回路の全非選択、選択メモリバンク側のみの入力
バッファ210及び出力バッファ211への接続などの
処理によって行うことができる。
【0101】上記カラムアドレス信号は、前記のように
256Mビットで×16ビット構成の場合には、クロッ
ク信号CLK(内部クロック)の立ち上がりエッジに同
期するリード又はライトコマンド(後述のカラムアドレ
ス・リードコマンド、カラムアドレス・ライトコマン
ド)サイクルにおけるA0〜A9のレベルによって定義
される。そして、この様にして定義されたカラムアドレ
スはバーストアクセスのスタートアドレスとされる。
【0102】次に、コマンドによって指示されるSDR
AMの主な動作モードを説明する。 (1)モードレジスタセットコマンド(Mo) 上記モードレジスタ30をセットするためのコマンドで
あり、/CS,/RAS,/CAS,/WE=ロウレベ
ルによって当該コマンド指定され、セットすべきデータ
(レジスタセットデータ)はA0〜A11を介して与え
られる。レジスタセットデータは、特に制限されない
が、バーストレングス、CASレイテンシイ、ライトモ
ードなどとされる。特に制限されないが、設定可能なバ
ーストレングスは、1,2,4,8,フルページとさ
れ、設定可能なCASレイテンシイは1,2,3とさ
れ、設定可能なライトモードは、バーストライトとシン
グルライトとされる。
【0103】上記CASレイテンシイは、後述のカラム
アドレス・リードコマンドによって指示されるリード動
作において/CASの立ち下がりから出力バッファ21
1の出力動作までに内部クロック信号の何サイクル分を
費やすかを指示するものである。読出しデータが確定す
るまでにはデータ読出しのための内部動作時間が必要と
され、それを内部クロック信号の使用周波数に応じて設
定するためのものである。換言すれば、周波数の高い内
部クロック信号を用いる場合にはCASレイテンシイを
相対的に大きな値に設定し、周波数の低い内部クロック
信号を用いる場合にはCASレイテンシイを相対的に小
さな値に設定する。
【0104】(2)ロウアドレスストローブ・バンクア
クティブコマンド(Ac) これは、ロウアドレスストローブの指示とA12とA1
3によるメモリバンクの選択を有効にするコマンドであ
り、/CS,/RAS=ロウレベル、/CAS,/WE
=ハイレベルによって指示され、このときA0〜A9に
供給されるアドレスがロウアドレス信号として、A12
とA13に供給される信号がメモリバンクの選択信号と
して取り込まれる。取り込み動作は上述のように内部ク
ロック信号の立ち上がりエッジに同期して行われる。例
えば、当該コマンドが指定されると、それによって指定
されるメモリバンクにおけるワード線が選択され、当該
ワード線に接続されたメモリセルがそれぞれ対応する相
補データ線に導通される。
【0105】(3)カラムアドレス・リードコマンド
(Re) このコマンドは、バーストリード動作を開始するために
必要なコマンドであると共に、カラムアドレスストロー
ブの指示を与えるコマンドであり、/CS,/CAS=
ロウレベル、/RAS,/WE=ハイレベルによって指
示され、このときA0〜A9(×16ビット構成の場
合)に供給されるカラムアドレスがカラムアドレス信号
として取り込まれる。これによって取り込まれたカラム
アドレス信号はバーストスタートアドレスとしてカラム
アドレスカウンタ207に供給される。
【0106】これによって指示されたバーストリード動
作においては、その前にロウアドレスストローブ・バン
クアクティブコマンドサイクルでメモリバンクとそれに
おけるワード線の選択が行われており、当該選択ワード
線のメモリセルは、内部クロック信号に同期してカラム
アドレスカウンタ207から出力されるアドレス信号に
従って順次選択されて連続的に読出される。連続的に読
出されるデータ数は上記バーストレングスによって指定
された個数とされる。また、出力バッファ211からの
データ読出し開始は上記CASレイテンシイで規定され
る内部クロック信号のサイクル数を待って行われる。
【0107】(4)カラムアドレス・ライトコマンド
(Wr) ライト動作の態様としてモードレジスタ10にバースト
ライトが設定されているときは当該バーストライト動作
を開始するために必要なコマンドとされ、ライト動作の
態様としてモードレジスタ10にシングルライトが設定
されているときは当該シングルライト動作を開始するた
めに必要なコマンドとされる。更に当該コマンドは、シ
ングルライト及びバーストライトにおけるカラムアドレ
スストローブの指示を与える。
【0108】当該コマンドは、/CS,/CAS,/W
E=ロウレベル、/RAS=ハイレベルによって指示さ
れ、このときA0〜A9に供給されるアドレスがカラム
アドレス信号として取り込まれる。これによって取り込
まれたカラムアドレス信号はバーストライトにおいては
バーストスタートアドレスとしてカラムアドレスカウン
タ207に供給される。これによって指示されたバース
トライト動作の手順もバーストリード動作と同様に行わ
れる。但し、ライト動作にはCASレイテンシイはな
く、ライトデータの取り込みは当該カラムアドレス・ラ
イトコマンドサイクルから開始される。
【0109】(5)プリチャージコマンド(Pr) これはA12とA13によって選択されたメモリバンク
に対するプリチャージ動作の開始コマンドとされ、/C
S,/RAS,/WE=ロウレベル、/CAS=ハイレ
ベルによって指示される。
【0110】(6)オートリフレッシュコマンド このコマンドはオートリフレッシュを開始するために必
要とされるコマンドであり、/CS,/RAS,/CA
S=ロウレベル、/WE,CKE=ハイレベルによって
指示される。
【0111】(7)バーストストップ・イン・フルペー
ジコマンド フルページに対するバースト動作を全てのメモリバンク
に対して停止させるために必要なコマンドであり、フル
ページ以外のバースト動作では無視される。このコマン
ドは、/CS,/WE=ロウレベル、/RAS,/CA
S=ハイレベルによって指示される。
【0112】(8)ノーオペレーションコマンド(No
p) これは実質的な動作を行わないこと指示するコマンドで
あり、/CS=ロウレベル、/RAS,/CAS,/W
Eのハイレベルによって指示される。
【0113】SDRAMにおいては、1つのメモリバン
クでバースト動作が行われているとき、その途中で別の
メモリバンクを指定して、ロウアドレスストローブ・バ
ンクアクティブコマンドが供給されると、当該実行中の
一方のメモリバンクでの動作には何ら影響を与えること
なく、当該別のメモリバンクにおけるロウアドレス系の
動作が可能にされる。例えば、SDRAMは外部から供
給されるデータ、アドレス、及び制御信号を内部に保持
する手段を有し、その保持内容、特にアドレス及び制御
信号は、特に制限されないが、メモリバンク毎に保持さ
れるようになっている。或は、ロウアドレスストローブ
・バンクアクティブコマンドサイクルによって選択され
たメモリブロックにおけるワード線1本分のデータがカ
ラム系動作の前に予め読み出し動作のためにラッチ/レ
ジスタ213に保持されるようになっている。
【0114】したがって、例えば16ビットからなるデ
ータ入出力端子においてデータD0−D15が衝突しな
い限り、処理が終了していないコマンド実行中に、当該
実行中のコマンドが処理対象とするメモリバンクとは異
なるメモリバンクに対するプリチャージコマンド、ロウ
アドレスストローブ・バンクアクティブコマンドを発行
して、内部動作を予め開始させることが可能である。こ
の実施例のSDRAMは、上記のように16ビットの単
位でのメモリアクセスを行い、A0〜A11のアドレス
により約4Mのアドレスを持ち、4つのメモリバンクで
構成されることから、全体では約256Mビット(4M
×4バンク×16ビット)のような記憶容量を持つよう
にされる。
【0115】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。 (1) 2ビット単位でメモリアクセスが行われる2つ
のメモリチップの裏面を重ね合わせた状態で積層構造に
組み立てて4ビット単位でのメモリアクセスを行うよう
にすることにより、薄いパッケージを用いつつ、使い勝
手のよい半導体記憶装置を得ることができるという効果
が得られる。
【0116】(2) 上記2つのメモリチップは、互い
に裏面が接触するよう重ね合わせることにより、裏面の
封止樹脂を封止の目的のためには不要であり、極力排除
することができるからパッケージの薄型化を実現するこ
とができるという効果が得られる。
【0117】(3) 上記メモリチップは、複数のメモ
リバンクに分けられており、上記裏面が接触するように
重ね合わされたとき、同じアドレスが割り当てられたメ
モリバンクのメモリチップ裏面での位置が異なるように
することにより、発熱箇所を分散させることができると
いう効果が得られる。
【0118】(4) 上記2つのメモリチップは、互い
に表面が向かい合うよう重ね合わされて上記封止樹脂が
2つのメモリチップで挟まれた少なくとも表面と接触す
るよう形成することにより、パッケージの薄型化を実現
することができるという効果が得られる。
【0119】(5) 上記2つのメモリチップは、それ
ぞれが表面にテープ状態のリードが設けられ、裏面を除
いて少なくとも上記表面部が上記封止樹脂と接触するよ
うにすることによって積層にしつつ、その厚みを薄くす
ることができるという効果が得られる。
【0120】(6) 上記積層構造にされた2つのメモ
リチップを備えた半導体記憶装置の厚さは、それの半分
又は同等の記憶容量を有する1個メモリチップを有する
半導体記憶装置の厚さと同等かそれ以下にすることによ
り、既存(汎用)の半導体記憶装置との置き換えを行う
ようにすることができるという効果が得られる。
【0121】(7) 上記メモリチップは、配線手段又
はボンディングワイヤを用いて、その信号伝達経路又は
それとともに信号レベルの設定により、2ビット単位で
のメモリアクセスを含んだ複数ビット単位による複数通
りのデータ入出力を可能にする機能を持つようにするこ
とにより、多品種からなるメモリチップを同一工程で形
成できるから量産化を図ることができるという効果が得
られる。
【0122】(8) 上記複数ビット単位を、2ビット
単位、4ビット単位、8ビット単位及び16ビット単位
の4通りにすることにより、2チップの積層構造を含め
て一般的に広く用いられる4、8、16及び32ビット
構成の半導体記憶装置を実質的に1種類のメモリチップ
で実現でき、しかも最大で1つのメモリチップの2倍の
記憶容量を得ることができるという効果が得られる。
【0123】(9) 上記半導体記憶装置は、方形の樹
脂封止パッケージの長手方向の両側面から延びるようリ
ードを形成し、上記4ビットを第1端子ないし第4端子
からなるデータ端子として、上記第1と第2端子と第3
と第4端子とを方形の樹脂封止パッケージの両側に上記
長手方向と平行な中心線に対して対称的な位置に分けて
設け、上記2つのメモリチップを上記2ビットのデータ
端子に対応された電極を上記第1端子と第2端子に対し
て電気的に接続することにより、2つのメモリチップの
それぞれのデータ端子を分離させて上記4つのデータ端
子に対応させることができるという効果が得られる。
【0124】(10) 2ビット単位でメモリアクセス
が行われる2つのメモリチップの裏面に封止樹脂が触れ
ない状態で積層構造に組み立てて4ビット単位でのメモ
リアクセスを行うようにしてなる半導体記憶装置の複数
個を、方形からなる1つの辺に沿って電極が形成されて
なる実装基板上に設けることにより、単位体積当たりの
記憶容量の増大と、高密度実装が可能なメモリモジュー
ルを得ることができるという効果が得られる。
【0125】(11) 上記メモリモジュールの複数個
を主基板上に平行に並んで配置される複数個のコネタク
に上記電極を差し込むようにして用いるものとすること
により、単位体積当たりの記憶容量の増大と、高密度実
装を可能にすることができるという効果が得られる。
【0126】(12) 上記2つのメモリチップは、互
いに裏面が接触するよう重ね合わされて2つのメモリチ
ップの少なくとも表面に上記封止樹脂に接触するように
形成することにより、汎用の半導体記憶装置と置き換え
が可能で、かつ単位体積当たりの記憶容量の増大と、高
密度実装を可能にすることができるという効果が得られ
る。
【0127】(13) 上記2つのメモリチップは、互
いに表面が向かい合うよう重ね合わされて上記封止樹脂
が2つのメモリチップの少なくとも表面に接触するよう
形成されることによって、汎用の半導体記憶装置と置き
換えが可能で、かつ単位体積当たりの記憶容量の増大
と、高密度実装を可能にすることができるという効果が
得られる。
【0128】(14) 上記積層構造にされた2つのメ
モリチップの厚さを、それの半分又は同等の記憶容量を
有する汎用の1個の半導体記憶装置の厚さと同等かそれ
以下にすることにより、汎用の半導体記憶装置を用いた
ものとの置き換えが可能で、かつ、記憶容量の増大と、
高密度実装を可能にすることができるという効果が得ら
れる。
【0129】(15) 上記半導体記憶装置は、外部端
子に与えられる電圧の設定により、2ビット単位でのメ
モリアクセスを含んだ複数ビット単位による複数通りの
データ入出力を可能にする機能を設けることにより、メ
モリモジュールに搭載する際にデータ端子のビット構成
を選択することができるという効果が得られる。
【0130】(16) 上記複数ビット単位は、2ビッ
ト単位、4ビット単位、8ビット単位及び16ビット単
位の4通りとすることにより、2チップの積層構造を含
めて一般的に広く用いられる4、8、16及び32ビッ
ト構成のメモリモジュールを得ることができる。という
効果が得らる。
【0131】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図1
2に示したダイナミック型RAMにおいてメモリアレ
イ、サブアレイ及びサブワードドライバの構成は、種々
の実施形態を採ることができるし、ダイナミック型RA
Mの入出力インターフェイスは、シンクロナス仕様の他
にランバス仕様等に適合したもの等種々の実施形態を採
ることができるものである。ワード線は、前記のような
階層ワード線方式の他にワードシャント方式を採るもの
であってもよい。
【0132】2つのメモリチップは、それぞれが半分の
記憶エリアが有効とされる、いわゆるパーシャルチップ
の組み合わせから構成されてもよい。つまり、一部に不
良が存在し、半分の記憶エリアに対してのみメモリアク
セスが可能にされた2つのメモリチップを、前記のよう
に積層構造に組み合わせて、1つの半導体記憶装置を構
成するようにしてもよい。この場合において、1つのメ
モリチップで構成された良品の半導体記憶装置と、上記
半分の記憶エリアしかメモリアクセスができない2つの
メモリチップを組み合わせて、上記1つのメモリチップ
と外観的には同一の半導体記憶装置を構成することがで
きる。
【0133】上記のように上記半分の記憶エリアしかメ
モリアクセスができない2つのメモリチップを組み合わ
せて、上記1つのメモリチップと外観的には同一の半導
体記憶装置を構成す場合においても、上記2ビットの単
位でメモリアクセスを行う機能は有効に利用できる。つ
まり、上記有効とされる半導体記憶装置のうち、同一の
アドレスが割り当てられる記憶エリアが有効とされる2
つのメモリチップを組み合わせて、4ビット単位でのメ
モリアクセスが可能な半導体記憶装置として動作させる
ことができるからである。なお、8ビットや16ビット
単位でのメモリアクセスが必要なら、上記2つのメモリ
チップはそれぞれが4ビット構成あるいは8ビット構成
とすればよい。
【0134】これとは逆に、上記有効とされる半導体記
憶装置のうち、異なるアドレスが割り当てられる記憶エ
リアが有効とされる2つのメモリチップを組み合わせた
場合に、アドレス信号により2つのメモリチップのうち
いずれか一方にメモリアクセスが行われるので、上記2
ビット単位でのメモリアクセスではなく、半導体記憶装
置が接続されるメモリモジュール等のバス幅に対応した
4ビット、8ビットあるいは16ビットのような複数ビ
ット単位でメモリアクセスが行われるようにすればよ
い。
【0135】半導体記憶装置は、前記のようなDRAM
の他にスタティック型RAMやEPROM、あるいはE
EPROMのような読み出し専用メモリであってもよ
い。この発明は、積層構造にされる各種半導体記憶装置
及びメモリモジュールに広く利用できる。
【0136】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、2ビット単位でメモリアク
セスが行われる2つのメモリチップの裏面を重ね合わせ
て積層構造に組み立てて4ビット単位でのメモリアクセ
スを行うようにすることにより、薄いパッケージを用い
つつ、使い勝手のよい半導体記憶装置を得ることができ
る。
【0137】本願において開示される発明のうち他の代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記の通りである。すなわち、2ビット単位でメモリア
クセスが行われる2つのメモリチップの裏面を重ね合わ
せて積層構造に組み立てて4ビット単位でのメモリアク
セスを行うようにしてなる半導体記憶装置の複数個を、
方形からなる1つの辺に沿ってコネクタ電極が形成され
てなる実装基板上に設けることにより、単位体積当たり
の記憶容量の増大と、高密度実装が可能なメモリモジュ
ールを得ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る半導体記憶装置の一実施例を示
す要部概略透視図である。
【図2】この発明に係る半導体記憶装置の積層構造にさ
れる2つのメモリチップの一実施例を示す概略パターン
図である。
【図3】この発明に係る半導体記憶装置の一実施例を示
す上面図である。
【図4】この発明に係る半導体記憶装置の一実施例を示
す出力系統図である。
【図5】この発明に係る半導体記憶装置を用いたメモリ
モジュールの一実施例を示す要部断面図である。
【図6】この発明に係るメモリモジュールの一実施例を
示す表面図である。
【図7】この発明に係るメモリモジュールの一実施例を
示す裏面図である。
【図8】図6及び図7に示したメモリモジュールの一実
施例を示すブロック図である。
【図9】この発明に係るメモリモジュールを用いたメモ
リ装置を説明するための概略構成図である。
【図10】この発明に係る半導体記憶装置を用いたメモ
リモジュールの他の一実施例を示す要部断面図である。
【図11】この発明に係る半導体記憶装置を用いたメモ
リモジュールの他の一実施例を示す要部断面図である。
【図12】この発明が適用されるダイナミック型RAM
の一実施例を示す概略レイアウト図である。
【図13】この発明に係るダイナミック型RAMの一実
施例を示す回路図である。
【図14】この発明が適用されるシンクロナスDRAM
の一実施例を示す全体ブロック図である。
【図15】この発明に係る半導体記憶装置を用いたメモ
リモジュールの更に一実施例を示す要部断面図である。
【図16】この発明に係る半導体記憶装置における片方
のメモリチップとリードフレームとの関係を説明するた
めの平面図である。
【符号の説明】
YDC…Yデコーダ、MA…メインアンプ、COLRE
D…Y系救済回路、COLPDC…Y系プリデコーダ、
ROWRED…X系救済回路、ROWPDC…X系プリ
デコーダ、SA…センスアンプ、SWD…サブワードド
ライバ、MWD…メインワードドライバ、11,12…
デコーダ,メインワードドライバ、15…サブアレイ、
16…センスアンプ、17…サブワードドライバ、18
…クロスエリア、51…アドレスバッファ、52…プリ
デコーダ、53…デコーダ、61…メインアンプ、62
…出力バッファ、63…入力バッファ、10…モードレ
ジスタ、20…コマンドデコーダ、30…タイミング発
生回路、30…クロックバッファ、200A〜200D
…メモリアレイ、201A〜201D…ロウデコーダ、
202A〜202D…センスアンプ及びカラム選択回
路、203A〜203D…カラムデコーダ、205…カ
ラムアドレスバッファ、206…ロウアドレスバッフ
ァ、207…カラムアドレスカウンタ、208…リフレ
ッシュカウンタ、209…コントローラ、210…入力
バッファ、211…出力バッファ、212A〜D…メイ
ンアンプ、213…ラッチ/レジスタ、214A〜D…
ライトバッファ。
フロントページの続き (72)発明者 川村 昌靖 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 中村 淳 埼玉県入間郡毛呂山町大字旭台15番地 日 立東部セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 坂口 良寛 埼玉県入間郡毛呂山町大字旭台15番地 日 立東部セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 木下 嘉隆 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 高橋 康 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 井上 吉彦 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 日 立超エル・エス・アイ・システムズ内 Fターム(参考) 5B024 AA07 CA21 5F083 AD00 LA30 ZA23

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2ビット単位でメモリアクセスが行われ
    る2つのメモリチップを互いに裏面が対向する状態で封
    止して4ビット単位でのメモリアクセスを行うようにし
    てなることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 上記2つのメモリチップは、互いに裏面が接触するよう
    重ね合わされてなり、2つのメモリチップの少なくとも
    表面が封止用樹脂に接触することを特徴とする半導体記
    憶装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、 上記メモリチップは、複数のメモリバンクに分けられて
    おり、上記裏面が接触するように重ね合わされたとき、
    同じアドレスが割り当てられたメモリバンクのメモリチ
    ップの裏面での位置が異なるようにされてなることを特
    徴とする半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、 上記2つのメモリチップが積層されて封止された半導体
    記憶装置の厚さは、それの半分又は同等の記憶容量を有
    する1個のメモリチップが封止された半導体記憶装置の
    厚さと同等かそれ以下であることを特徴とする半導体記
    憶装置。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかにおいて、 上記積層されたメモリチップは、配線手段又はボンディ
    ングワイヤを用いて、その信号伝達経路又は信号レベル
    の設定により、2ビット単位でのメモリアクセスを含ん
    だ複数ビット単位による複数通りのデータ入出力を可能
    にする機能を備えてなることを特徴とする半導体記憶装
    置。
  6. 【請求項6】 請求項5において、 上記複数ビット単位は、2ビット単位、4ビット単位、
    8ビット単位及び16ビット単位の4通りであることを
    特徴とする半導体記憶装置。
  7. 【請求項7】 請求項2又は3において、 上記半導体記憶装置は、方形の樹脂封止パッケージの長
    手方向の両側面から延びるようリードが形成され、 上記4ビットは、第1リードないし第4リードからなる
    データ用リードに対応され、 上記第1と第2リードのペアと第3と第4リードのペア
    とは、方形の樹脂封止パッケージの両側に上記長手方向
    と平行な中心線に対して対称的な位置に分かれて設けら
    れ、 上記2つのメモリチップの一方のメモリチップは、2ビ
    ットのデータ端子に対応された電極が上記第1リードと
    第2リードに対して電気的に接続され、他方のメモリチ
    ップは、2ビットのデータ端子に対応された電極が上記
    第3リードと第4リードに対して電気的に接続されてな
    ることを特徴とする半導体記憶装置。
  8. 【請求項8】 2ビット単位でメモリアクセスが行われ
    る2つのメモリチップを積層構造に組み立てて4ビット
    単位でのメモリアクセスを行うようにしてなり、 上記2つのメモリチップは、それぞれが表面にテープ状
    態のリードが設けられ、裏面を除いて少なくとも上記表
    面部が封止樹脂と接触することを特徴とする半導体記憶
    装置。
  9. 【請求項9】 請求項8において、 上記積層構造にされた半導体記憶装置の厚さは、それの
    半分又は同等の記憶容量を有する1個のメモリチップか
    らなる半導体記憶装置の厚さと同等かそれ以下であるこ
    とを特徴とする半導体記憶装置。
  10. 【請求項10】 請求項8において、 上記各メモリチップは、配線手段又はボンディングワイ
    ヤを用いて、その信号伝達経路又は信号レベルの設定に
    より、2ビット単位でのメモリアクセスを含んだ複数ビ
    ット単位による複数通りのデータ入出力を可能にする機
    能を備えてなることを特徴とする半導体記憶装置。
  11. 【請求項11】 請求項10において、 上記複数ビット単位は、2ビット単位、4ビット単位、
    8ビット単位及び16ビット単位の4通りであることを
    特徴とする半導体記憶装置。
  12. 【請求項12】 裏面同士を重ね合わせた状態で封止体
    により封止された2つのメモリチップを有し、 上記2つのメモリチップは、それぞれ複数のメモリ領域
    に分割されており、 上記2つのメモリチップは、それぞれ活性化されたメモ
    リ領域から2ビット単位でメモリアクセスが行われるこ
    とにより4ビット単位でメモリアクセスが行われ、 上記2つのメモリチップの重ね合わせ面において上記活
    性化されたメモリ領域の位置が異なることを特徴とする
    半導体記憶装置。
  13. 【請求項13】 第1及び第2メモリチップと、 上記第1及び第2メモリチップの裏面同士を重ねた状態
    で封止する封止体と、 上記封止体の第1辺から該封止体の内外に延びる第1及
    び第2リードと、 上記第1辺と対向する上記封止体の第2辺から該封止体
    の内外に延びる第3及び第4リードとを備え、 上記第1及び第2メモリチップは、それぞれの回路形成
    面において、各メモリチップの長辺と平行な直線であっ
    て短辺の中央部を通る直線に沿つて配置されたデータ出
    力用の第1、第2、第3及び第4端子を有し、 上記第2端子は上記第1端子と第3端子との間の上記第
    1端子に近い位置に配置され、 上記第3端子は上記第2端子と第4端子との間の上記第
    4端子に近い位置に配置され、 上記第1リードと上記第4リードは上記直線を挟んで対
    向する位置に配置され、 上記第2リードと上記第3リードは上記直線を挟んで対
    向する位置に配置され、 上記第1及び第2メモリチップは、それぞれ上記第1及
    び第2端子のいずれか一方と第3及び第4端子のいずれ
    か一方とを用いて2ビット単位でデータ出力を行うこと
    により、4ビット単位で上記第1、第2、第3及び第4
    リードからデータ出力を行うことを特徴とする半導体記
    憶装置。
  14. 【請求項14】 請求項13において、 上記第1メモリチップの上記第1及び第2端子のいずれ
    か一方の端子と上記第2メモリチップの上記第1及び第
    2端子のいずれか一方の端子が、それぞれ上記第1リー
    ドと上記第4リードにワイヤを介して選択的に接続さ
    れ、 上記第1メモリチップの上記第3及び第4端子のいずれ
    か一方の端子と上記第2メモリチップの上記第3及び第
    4端子のいずれか一方の端子が、それぞれ上記第2リー
    ドと上記第3リードにワイヤを介して選択的に接続され
    ることを特徴とする半導体記憶装置。
  15. 【請求項15】 請求項14において、 第1及び第2メモリチップは、それぞれ4ビット単位で
    のデータ出力が可能な構成を備え、上記4ビットのデー
    タは上記第1、第2、第3及び第4端子から得られるこ
    とを特徴とする半導体記憶装置。
  16. 【請求項16】 第1及び第2メモリチップと、 上記第1及び第2メモリチップの裏面同士を重ねた状態
    で封止する封止体と、 上記封止体の内外に延びる複数のアドレス用リードと、 上記封止体の内外に延びる複数のデータ用リードとを備
    え、 各アドレス用リードは封止体内において2つに分岐さ
    れ、分岐されたそれぞれのリードが上記第1及び第2メ
    モリチップの表面上にそれぞれ延ばされ、 各データ用りードは、それぞれ上記第1及び第2メモリ
    チップの少なくとも一方の表面上に延ばされ、 上記第1及び第2メモリチップは、それぞれの表面に複
    数のアドレス端子と複数のデータ端子を有し、 上記第1及び第2メモリチップの対応する各アドレス端
    子同士はそれぞれ分岐されたアドレス用リードとワイヤ
    とを介して共通接続され、 上記第1メモリチップ上の各データ端子と上記第2メモ
    リチップ上の各データ端子とは分離して各データ用リー
    ドにワイヤを介して接続され、 上記第1及び第2メモリチップからそれぞれ2ビット単
    位でデータ出力を行うことにより、4ビット単位で上記
    データ用リードからデータ出力を行うことを特徴とする
    半導体記憶装置。
  17. 【請求項17】 請求項16において、 各データ用リードは、上記第1及び第2メモリチップに
    対する延長長さにおいて非対称であることを特徴とする
    半導体記憶装置。
  18. 【請求項18】 配線手段又はボンディングワイヤを用
    いて、その信号伝達経路又は信号レベルの設定により、
    2ビット単位、4ビット単位、8ビット単位及び16ビ
    ット単位の4通りのデータ出力を選択可能なメモリチッ
    プを備えてなることを特徴とする半導体記憶装置。
  19. 【請求項19】 2ビット単位でメモリアクセスが行わ
    れる2つのメモリチップを互いに裏面が対向する状態で
    封止して4ビット単位でのメモリアクセスを行うように
    してなる複数の半導体記憶装置を、その1つの辺に沿っ
    て電極が形成されてなる方形の実装基板上に設けてなる
    ことを特徴とするメモリモジュール。
  20. 【請求項20】 請求項19において、 上記2つのメモリチップは、互いに裏面が接触するよう
    重ね合わされてなり、 上記2つのメモリチップの少なくとも表面に封止用樹脂
    が接触するようにされることを特徴とするメモリモジュ
    ール。
  21. 【請求項21】 請求項19又は20において、 上記2つのメモリチップが積層されて封止された半導体
    記憶装置の厚さは、それの半分又は同等の記憶容量を有
    する1個のメモリチップが封止された半導体記憶装置の
    厚さと同等かそれ以下であることを特徴とするメモリモ
    ジュール。
  22. 【請求項22】 請求項19又は20において、 上記半導体記憶装置は、外部端子に与えられる電圧の設
    定により、2ビット単位でのメモリアクセスを含んだ複
    数ビット単位による複数通りのデータ入出力を可能にす
    る機能を備えてなることを特徴とするメモリモジュー
    ル。
  23. 【請求項23】 請求項22において、 上記複数ビット単位は、2ビット単位、4ビット単位、
    8ビット単位及び16ビット単位の4通りであることを
    特徴とするメモリモジュール。
  24. 【請求項24】 請求項19ないし23のいずれかにお
    いて、 上記メモリモジュールの複数個は、それぞれのコネタク
    が基板上に平行に並んで配置される複数個のソケットに
    それぞれ挿入されて実装されるものであることを特徴と
    するメモリモジュール。
  25. 【請求項25】 複数の半導体記憶装置が実装されたメ
    モリモジュールであって、 2ビット単位でのメモリアクセスが行われる2つのメモ
    リチップを積層構造に組み立てて4ビット単位でのメモ
    リアクセスを行うようにしてなり、 上記2つのメモリチップは、それぞれが表面にテープ状
    のリードが設けられ、裏面を除いて少なくとも上記表面
    部が封止樹脂と接触することを特徴とするメモリモジュ
    ール。
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