JP2003503834A - 半導体メモリチップモジュール - Google Patents
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Abstract
Description
より作られた複数の半導体メモリチップを有する半導体メモリチップモジュール
に関する。詳しくは、本発明はスマートカードに適する半導体メモリチップモジ
ュール及びそのようなチップモジュールを装備したスマートカードに関する。
って様々なタイプに分類することができる。半導体メモリは、例えば揮発性及び
不揮発性メモリに分けることができる。
ることもできる不揮発性メモリを用いると便宜がよい。そのような目的に用いら
れる代表的な半導体メモリはEEPROMである。
ルリードオンリメモリは、データの消去及び再書込のために必然的に回路がある
程度複雑になり、揮発性メモリ、例えばDRAMまたはSRAMに比べて比較的
長いアクセス時間が必要となる。そのようなメモリをソフトウエアプログラムの
実行中に用いると、プログラムの実行が遅くならざるを得ない。さらに、EEP
ROMの可能な消去/書込動作回数は限られており、一般に10,000から1
00,000回の範囲でしかない。
のためには高速アクセスメモリがやはり必要である場合に、一つの方法として、
EEPROMに加えて例えばSRAMを揮発性メモリとして備え、SRAMをプ
ログラム実行に用いることが考えられる。プログラム実行結果が実行後しばらく
の間格納されていなければならない場合には、必要なデータをEEPROMに再
ロードすることができる。
EEPROM)及び揮発性高速メモリ(SRAM)は、異なる製造技術に基づく。
そのようなタイプの異なる2つの半導体メモリを並行して用いる場合、2つのメ
モリを使用できるように相互接続するためにはかなりの工数が必要となる。比較
的長い導電路が2つのメモリの間に必要である。この導電路は利用できるチップ
領域の比較的大きな部分を占める。
に、2つのタイプのメモリチップの利点を活用できる半導体メモリチップモジュ
ールを提供するという課題に基づく。
に縦積みされ、縦方向配線で接続される、タイプの異なるメモリチップをもつ半
導体メモリチップモジュールにおいて解決される。特に好ましい実施形態におい
て、第1のメモリチップのメモリセルが第2のメモリチップのメモリセルに位置
を合わせて配置され、位置が合わせられたメモリセルどうしが縦方向配線により
直接接続される。
リ、特にEEPROMであり、第2のタイプは揮発性メモリ、例えばSRAMで
ある。
れたメモリチップを有する半導体メモリチップモジュールの製造が可能になる。
本発明にしたがえば、それぞれのチップは、それぞれの一般的な製造プロセスを
用いて別々に製造することができる。完成チップのそれぞれに必要なチップ領域
面積は、場合によるが、比較的小さい。完成チップは次いで積み重ねられ、チッ
プ間の接続は縦方向配線である。すなわち余分のチップ領域面積はほとんど必要
とされない。積み重ねられたチップは次いで、スマートカードに搭載できるよう
に、自蔵ユニットとして形成され、詳しくはパッケージ封入により1つのモジュ
ールにされる。
ぞれの半導体メモリは実メモリセルだけでなく、ここではデコーダと称される、
駆動回路も備えるから、特定の半導体チップとともにデコーダを形成することが
できる。しかし、本発明の特に有利な実施形態においては、チップモジュールの
全てのメモリチップのためのデコーダ回路をもつ別のチップが別の階層に与えら
れる。よって、チップが占める面積が、別のチップのデコーダ回路により−横方
向に−拡大することはない。デコーダ回路をもつチップも、第1または第2のタ
イプのメモリチップと、いずれのチップがデコーダ回路をもつチップの直下に配
置されているかに依存して、縦方向チップ間配線により接続される。
特別な特徴は、いわゆる電力解析攻撃に対する保護である。そのような攻撃では
保護されたデータの推定を可能にするために、特殊なセンサを用いて回路上の電
流及び電圧状態を解析する試みが不正な目的をもってなされる。全ての配線上の
電圧及び電流レベルが確実に、内部回路状態に無関係に定められる1つの、また
はいくつかの内の1つの、レベルに常にあるとすれば、そのような攻撃は不可能
である。
定を可能にし得るレベル変化が外部からは認められないようなレベルまでチップ
への供給電圧を平滑化するために用いることができる。
ーバッファがチップモジュールの階層の少なくとも1つに形成される。バッファ
コンデンサはあるチップ階層の全てを占めることができるが、好ましい多層構造
においては、バッファコンデンサをチップ領域の一部のみに限定し、よって、そ
の階層の残余部分をメモリセル、デコーダ回路またはロジック回路が利用できる
ようにすることもできる。揮発性メモリを用いて実行されたプログラム処理の終
了時に、プログラムの結果及びその他のデータを不揮発性メモリに格納するため
にバッファコンデンサを用いることができる。例えば外部擾乱の影響によりプロ
グラムの実行打切りが生じた場合に、プログラムの再スタートに必要なデータを
バッファコンデンサを用いて不揮発性メモリに永続的に格納することができる。
示す。チップモジュール2には積み重ねられた3つのチップ、すなわち、ここで
はEEPROMとしてつくられた、すなわち不揮発性メモリチップの下層チップ
4,ここではDRAMとしてつくられた、すなわち揮発性メモリチップの中層チ
ップ6,及び2つのタイプのデコーダ回路10及び12を備える上層チップ8が
入っている。
ップ4と縦方向で位置合せされているメモリチップ6は、対応する数の揮発性メ
モリセルC6をもつ。
ように、縦方向で位置合せされる。縦方向で相互に位置合せされたメモリセルC
4とC6との間は、図2に示される実施例に対して以下でさらに詳細に説明され
る、いわゆる縦方向チップ間配線により電気的に直接接続されている。
リチップ4及び6に対し別々にアドレスすることができる。本実施形態において
は、デコーダ回路10は(図1に示されている回路に限り)下層メモリチップ4の
メモリセルC4を駆動するためにはたらき、一方デコーダ回路12は中層メモリ
チップ6のメモリセルC6を駆動するためにはたらく。しかし改変された実施形
態においては、場合により、デコーダ回路10及び12をメモリチップ4及び6
の両者に対して用いることもできる。
態の半導体メモリチップモジュール2'を示す。
上の次の階層にはSRAMとしてつくられたチップ6がある。縦方向に相互に位
置合せされたメモリセルC4及びC6は、縦方向チップ間配線16により電気的
に直接接続される。
デコーダ回路及び付加バッファコンデンサ20をもつチップ8と接続する。バッ
ファコンデンサ20は、下に配置されたメモリチップ6と縦方向チップ間配線2
2aにより、また上に配置された別のチップ18とチップ間配線22bにより、
同様に接続され、さらに、チップ8に入れられているデコーダ回路と24で表示
される配線により接続される。バッファコンデンサ20は、図示されていない配
線により、下層メモリチップ4とも接続される。
バッハとしてはたらくバッファコンデンサ20だけでなく、最上階層にチップ1
8ももち、チップ18は例えば、その機能を他の全てのチップ4,6及び8が利
用できる、ロジック回路ももつ。
導電体層と誘電体層からつくられる。給電線(図示せず)が、バッファコンデンサ
20を常時供給電圧レベルに保つために用いられる。バッファコンデンサ20の
容量は、例えばチップモジュール2'の使用打切りの場合に、メモリチップ6の
SRAMからメモリチップ4のEEPROMの対応するメモリセルへのデータの
書込を可能とするような容量である。
カードまたはスマートカード端末への組込に特に適しているが、本発明は前記の
用途に限定されない。本発明の別の改変形態として、メモリチップの順序を変え
ることができる。例えば、図1において互いに異なるチップ4,6及び8の順序
を変えることができる。図2にしたがう配置についても同じことが成り立つ。バ
ッファコンデンサ20は1つのチップ階層全体を占めることもできる。図1の上
層チップ8において10及び12で示されるデコーダ回路を、別々のチップ階層
にかけて分散配置することもできる。
造プロセスでつくられたチップ4,6,8及び18が入っている。別々につくら
れたチップが積み重ねられ、ボンディングにより縦方向に相互接続される。ここ
での場合、ボンディングとは個々のチップ間またはチップをもつウエハ間を接続
することを指す。この目的のため、チップまたはウエハは薄くされる。すなわち
、製造後に厚さが減じられる。個々のチップ間またはウエハ間の実際の電気的接
続は、上述したように、縦方向チップ間配線により行われる。縦方向チップ間配
線は、個々のチップまたはウエハの製造時のメタライゼーションプロセスに相当
する、メタライゼーションプロセスによりつくられる。これにより、例えば、相
異なる階層にある、すなわち相異なるチップ上の個々のメモリセルを、上述した
ように電気的に相互接続できる、高密度配線が可能になる。これによりさらに、
内部縦方向チップ間配線は外部からアクセスできず、よって解析目的のために傍
受することができないから、保全性が高められる。
ドへの搭載に利用できるようになる。外部に向けて導かれるリードの接続を含む
ケースへの収容は従来通りであるため、本明細書では詳細な説明は行わない。
プモジュールは、永続的に格納されたデータが下層チップ4,すなわち不揮発性
メモリのEEPROMにおかれた態様で動作する。プログラム実行時に、必要な
データが中層チップ、すなわち揮発性メモリ(SRAM)に再ロードされる。中層
メモリ6はキャッシュメモリのようなはたらきをする。次いで、結果データ及び
例えば使用打切りの場合に保護されるべきデータは、バッファコンデンサに蓄え
られたエネルギーを用いて、中層メモリチップ6から下層メモリチップ4に再ロ
ードされる。
面図を示す
Claims (9)
- 【請求項1】 第1のタイプの第1のメモリチップ(4)、第2のタイプの第
2のメモリチップ(6)、並びに前記第1及び第2のメモリチップ(4,6)の間の
電気配線(14,16)を有する半導体メモリチップモジュールにおいて、前記メ
モリチップ(4,6)が相異なる階層に縦積みされ、縦方向チップ間配線(14,
16)により接続されることを特徴とするチップモジュール。 - 【請求項2】 前記第1のメモリチップ(4)のメモリセル(C4)が前記第2
のメモリチップ(6)のあるメモリセル(C6)と固定的に位置合せされ、前記相互
に位置合せされたメモリセル(C4,C6)が電気的に直接接続されることを特徴
とする請求項1記載のチップモジュール。 - 【請求項3】 前記第1のタイプが不揮発性メモリ、例えばEEPROMに
相当し、前記第2のタイプが揮発性メモリ、例えばSRAMに相当することを特
徴とする請求項1または2記載のチップモジュール。 - 【請求項4】 少なくとも1つの別のチップ(8,18)が別の階層に与えら
れることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載のチップモジュール。 - 【請求項5】 前記別のチップが前記メモリチップ(4,6)のためのデコー
ダ回路(10,12)をもつことを特徴とする請求項4記載のチップモジュール。 - 【請求項6】 前記階層の内の少なくとも1つにエネルギーバッファが形成
されることを特徴とする請求項1から5いずれか1項記載のチップモジュール。 - 【請求項7】 前記エネルギーバッファが集積化バッファコンデンサ(20)
として形成されることを特徴とする請求項6記載のチップモジュール。 - 【請求項8】 スマートカード用につくられていることを特徴とする請求項
1から7いずれか1項記載のチップモジュール。 - 【請求項9】 請求項1から8いずれか1項記載の半導体メモリチップモジ
ュールを有することを特徴とするスマートカード。
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