JP6672469B2 - メモリデバイス - Google Patents

メモリデバイス Download PDF

Info

Publication number
JP6672469B2
JP6672469B2 JP2018540621A JP2018540621A JP6672469B2 JP 6672469 B2 JP6672469 B2 JP 6672469B2 JP 2018540621 A JP2018540621 A JP 2018540621A JP 2018540621 A JP2018540621 A JP 2018540621A JP 6672469 B2 JP6672469 B2 JP 6672469B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
memory
signal
chip
level
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018540621A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2018055814A1 (ja
Inventor
幹彦 伊東
幹彦 伊東
小柳 勝
勝 小柳
真史 中谷
真史 中谷
晋也 奥野
晋也 奥野
繁輝 長坂
繁輝 長坂
吉原 正浩
正浩 吉原
梅沢 明
明 梅沢
慧至 築山
慧至 築山
一茂 河崎
一茂 河崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kioxia Corp
Original Assignee
Kioxia Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kioxia Corp filed Critical Kioxia Corp
Publication of JPWO2018055814A1 publication Critical patent/JPWO2018055814A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6672469B2 publication Critical patent/JP6672469B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L25/0657Stacked arrangements of devices
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/02Disposition of storage elements, e.g. in the form of a matrix array
    • G11C5/04Supports for storage elements, e.g. memory modules; Mounting or fixing of storage elements on such supports
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/08Address circuits; Decoders; Word-line control circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/10Programming or data input circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/10Programming or data input circuits
    • G11C16/12Programming voltage switching circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/10Programming or data input circuits
    • G11C16/14Circuits for erasing electrically, e.g. erase voltage switching circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/26Sensing or reading circuits; Data output circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/32Timing circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/34Determination of programming status, e.g. threshold voltage, overprogramming or underprogramming, retention
    • G11C16/3404Convergence or correction of memory cell threshold voltages; Repair or recovery of overerased or overprogrammed cells
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/14Power supply arrangements, e.g. power down, chip selection or deselection, layout of wirings or power grids, or multiple supply levels
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/14Power supply arrangements, e.g. power down, chip selection or deselection, layout of wirings or power grids, or multiple supply levels
    • G11C5/145Applications of charge pumps; Boosted voltage circuits; Clamp circuits therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/04Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
    • G11C16/0483Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells having several storage transistors connected in series
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/30Power supply circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/0401Bonding areas specifically adapted for bump connectors, e.g. under bump metallisation [UBM]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/05541Structure
    • H01L2224/05548Bonding area integrally formed with a redistribution layer on the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/0556Disposition
    • H01L2224/0557Disposition the external layer being disposed on a via connection of the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/1302Disposition
    • H01L2224/13025Disposition the bump connector being disposed on a via connection of the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16135Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H01L2224/16146Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked the bump connector connecting to a via connection in the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16227Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/17Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of a plurality of bump connectors
    • H01L2224/1701Structure
    • H01L2224/1703Bump connectors having different sizes, e.g. different diameters, heights or widths
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/17Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of a plurality of bump connectors
    • H01L2224/171Disposition
    • H01L2224/1718Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
    • H01L2224/17181On opposite sides of the body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06513Bump or bump-like direct electrical connections between devices, e.g. flip-chip connection, solder bumps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06517Bump or bump-like direct electrical connections from device to substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06541Conductive via connections through the device, e.g. vertical interconnects, through silicon via [TSV]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Description

本発明の実施形態は、メモリデバイスに関する。
フラッシュメモリは、様々な電子機器に用いられている。
特開2009−3991号公報 特許第4791924号明細書 特許第5814859号明細書
メモリデバイスの製造コストを低減する。
実施形態のメモリデバイスは、第1の回路、第1の端子及び第2の端子を含む第1のメモリチップと、第2の回路、及び、第3の端子を含む第2のメモリチップと、第1の電圧生成回路、及び、第2の電圧生成回路を含むインターフェイスチップと、を含む。前記第2のメモリチップは、前記第1のメモリチップの上方に設けられ、前記インターフェイスチップは、前記第1のメモリチップの下方に設けられている。前記第1の端子の第1の端部は、前記第1の回路に電気的に接続され、前記第1の端子の第2の端部は、前記第1の電圧生成回路に電気的に接続される。前記第2の端子の第3の端部は、前記第3の端子に電気的に接続され、前記第2の端子の第4の端部は、前記第2の電圧生成回路に電気的に接続される。前記第3の端子の第5の端部は、前記第2の回路に電気的に接続され、前記第3の端子の第6の端部は、前記第2の端子を介して前記第2の電圧生成回路に電気的に接続される。前記第1のメモリチップの表面に対して垂直方向において、前記第3の端部は前記第4の端部と重ならず、前記第3の端部は前記第6の端部と重なる。
図1は、メモリデバイスを含むメモリシステムの模式図である。 図2は、メモリデバイスの内部構成を示すブロック図である。 図3は、メモリデバイスの構造例を示す断面図である。 図4は、第1の実施形態のメモリデバイスの構造例を示す断面図である。 図5は、第1の実施形態のメモリデバイスの構造例を示す模式図である。 図6は、第1の実施形態のメモリデバイスの構造例を示す上面図である。 図7は、第2の実施形態のメモリデバイスの構造例を示す模式図である。 図8は、第2の実施形態のメモリデバイスの構造例を示す上面図である。 図9は、第3の実施形態のメモリデバイスを説明するための模式図である。 図10は、第3の実施形態のメモリデバイスの動作例を示すタイミングチャートである。 図11は、第3の実施形態のメモリデバイスを説明するための模式図である。 図12は、第4の実施形態のメモリデバイスを説明するための模式図である。 図13は、第4の実施形態のメモリデバイスの構成例を示す等価回路図である。 図14は、第4の実施形態のメモリデバイスの動作例を示すタイミングチャートである。 図15は、第4の実施形態のメモリデバイスの動作例を説明するための模式図である。 図16は、第4の実施形態のメモリデバイスの動作例を説明するための模式図である。 図17は、第4の実施形態のメモリデバイスの動作例を説明するための模式図である。 図18は、第4の実施形態のメモリデバイスの動作例を説明するための模式図である。 図19は、第4の実施形態のメモリデバイスの動作例を説明するための模式図である。 図20は、第5の実施形態のメモリデバイスの構成例を示す等価回路図である。 図21は、第5の実施形態のメモリデバイスの構成例を示す等価回路図である。 図22は、第6の実施形態のメモリデバイスの構造例を示すインターフェイスチップの上面図である。 図23は、第6の実施形態のメモリデバイスの構造例を示すメモリコアチップの上面図である。 図24は、第6の実施形態のメモリデバイスを説明するための模式図である。 図25は、第7の実施形態のメモリデバイスの構造例を示す断面図である。 図26は、第7の実施形態のメモリデバイスの構造例を示すインターフェイスチップの上面図である。 図27は、第8の実施形態のメモリデバイスの構造例を示す断面図である。 図28は、第8の実施形態のメモリデバイスの構造例を示すインターフェイスチップの上面図である。
以下、図1乃至図21を参照しながら、本実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については、同一符号を付し、重複する説明は必要に応じて行う。
[実施形態]
(1) 第1の実施形態
図1乃至図6を参照して、第1の実施形態に係るメモリデバイスについて説明する。
(a) 構成例
(a−1) メモリシステムの全体構成
図1を用いて、実施形態のメモリデバイスを含むメモリシステムの大まかな全体構成について、説明する。
図1は、本実施形態のメモリデバイスを含むメモリシステムを示す図である。
図1に示されるように、本実施形態のメモリデバイスを含むメモリシステム9は、ストレージデバイス500、及び、ホストデバイス600を含む。
ホストデバイス600は、例えば、コネクタ、ケーブル、無線通信、ホストバス、又はインターネットなどによって、ストレージデバイス500に結合される。ホストデバイス600は、データの書き込み、データの読み出し、及びデータの消去を、ストレージデバイス500に要求する。
ストレージデバイス500は、メモリコントローラ5とメモリデバイス(半導体メモリ)1とを含む。
メモリコントローラ5は、ホストデバイス600の要求に応じた動作を、メモリデバイス1に実行させる。メモリコントローラ5は、例えば、プロセッサ(CPU)、内蔵メモリ(例えば、DRAM)、バッファメモリ(例えば、SRAM)及びECC回路などを含む。メモリコントローラ5は、メモリデバイス1を制御するためのプログラム(ソフトウェア/ファームウェア)、及び、ストレージデバイス/メモリデバイスの管理情報(管理テーブル)を保持する。
メモリデバイス1は、メモリコントローラ5からの命令(ホストデバイス600の要求)に基づいて、データの書き込み、データの読み出し及びデータの消去を実行する。
メモリデバイス1は、1以上のNAND型フラッシュメモリ1を含む。
フラッシュメモリ1を含むストレージデバイス500(又は、メモリシステム9)は、例えば、メモリカード(例えば、SDTMカード、eMMCTM)、USBメモリ、又は、Solid State Drive(SSD)などである。例えば、ホストデバイス600は、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、フューチャーフォン、又は、スマートフォン等である。例えば、ホストバスは、SDTMインターフェイスに基づいたバスである。
NAND型フラッシュメモリ1は、バス(以下では、NANDバスとよぶ)を介して、メモリコントローラ5に接続される。
各種の信号が、NAND型フラッシュメモリ1とメモリコントローラ5との間において、NANDバスを介して送受信される。例えば、フラッシュメモリ1とメモリコントローラ5との間におけるNANDインターフェイス規格に基づいた制御信号として、チップイネーブル信号CEn、コマンドラッチイネーブル信号CLE、アドレスラッチイネーブル信号ALE、ライトイネーブル信号WEn、リードイネーブル信号REn及びライトプロテクト信号WPnなどが、使用される。
信号CEnは、フラッシュメモリ1をイネーブルにするための信号である。信号CLE及び信号ALEのそれぞれは、I/O線IO(IO1〜IO8)上の信号がコマンド及びアドレス信号であることを通知する信号である。
信号WEn及び信号REnのそれぞれは、例えば、8本のI/O線IOを介した信号の入力及び出力を、指示する信号である。信号WPnは、例えば、電源のオン及びオフ時に、フラッシュメモリ1を保護状態に設定するための信号である。
例えば、フラッシュメモリ1がDDR方式でデータ転送を実行する場合、データストローブ信号(図示せず)及びデータストローブ信号の相補信号は、送信側から信号(データ)IOとともに出力される。データ受信側は、送信されたデータストローブ信号及びその相補信号を受けてデータを取り込むタイミングを調整する。
レディ/ビジー信号RBnは、フラッシュメモリ1の動作状態に基づいて生成され、メモリコントローラ5に送信される。信号RBnは、フラッシュメモリ1がレディ状態(メモリコントローラ5からの命令を受け付ける状態)であるか、ビジー状態(メモリコントローラ5からの命令を受け付けない状態)であるかを、メモリコントローラ5に通知する信号である。例えば、信号RBnは、フラッシュメモリ1がデータの読み出し等の動作中において、“L”レベル(ビジー状態)とされ、これらの動作が完了すると“H”レベル(レディ状態)とされる。
尚、実施形態のメモリデバイスを含むメモリシステムは、DDR方式でデータ転送を実行するメモリシステムでもよいし、他の方式のデータ転送を実行するメモリシステムでもよい。
図2は、本実施形態のNAND型フラッシュメモリの回路構成を説明するためのブロック図である。
図2に示されるように、NAND型フラッシュメモリ1は、複数のメモリコア回路10−1〜10−Nと、インターフェイス(I/F)回路40と、を含む。
実施形態において、メモリコア回路10−1〜10−Nを区別しない場合に、ハイフン以下の符号を省略して“メモリコア回路10”と表記する。他の構成要素も同様である。
I/F回路40は、複数のメモリコア回路10とNANDバスとの間に、設けられている。I/F回路40は、NANDバスに接続される。メモリコア回路10は、I/F回路40を介して、NANDバスに接続される。これによって、メモリコア回路10は、I/F回路40を介してメモリコントローラ5にアクセスされ、制御される。
メモリコア回路10は、メモリセルアレイ110、ロウデコーダ120、ドライバ回路130、センスアンプ140、アドレスレジスタ150、コマンドレジスタ160、及びシーケンサ170を、少なくとも含む。
メモリセルアレイ110は、メモリコントローラ5からのデータを記憶する。メモリセルアレイ110は、複数(例えば、4つ)のブロックBLK(BLK0〜BLK3)を含む。
各ブロックBLKは、複数のNANDストリング111を含む。NANDストリング111は、直列接続された複数のメモリセルMCと、少なくとも2つのセレクトトランジスタST1,ST2とを含む。
メモリセルMCは、電荷蓄積層と制御ゲート電極とを含む。電荷蓄積層は、浮遊ゲート電極、及び、トラップ準位を有する膜(例えば、窒化シリコン膜)のうち少なくとも一方を含む。
ブロックBLK内の複数のワード線WLのうち1つが、直列接続された複数のメモリセルMCのうち対応するメモリセルMCのゲートに接続される。
ブロックBLK内の複数のビット線BLのうち1つが、複数のNANDストリング111のうち対応する少なくとも1つのNANDストリング111に、接続される。NANDストリング111において、1つビット線BLは、直列接続された複数のメモリセルMCの一端に、セレクトトランジスタST1を介して接続される。
ソース線SLは、複数のNANDストリング111に共通に接続される。NANDストリングにおいて、ソース線SLは、直列接続された複数のメモリセルMCの他端に、セレクトトランジスタST2を介して接続される。
セレクトゲート線SGDは、セレクトトランジスタST1のゲートに接続されている。セレクトゲート線SGSは、セレクトトランジスタST2のゲートに接続されている。
ワード線WL、ビット線BL及びセレクトゲート線SGD,SGSの電位が制御されることによって、コマンドに基づいた動作が、メモリセルMCに対して実行される。
ロウデコーダ120は、メモリコントローラ5からのアドレスADDに基づいて、ブロックBLK0〜BLK3のいずれかを選択し、選択したブロックBLKにおけるロウ(ワード線WL及びセレクトゲート線SGD,SGS)を選択する。
ドライバ回路130は、選択されたブロックBLKに対して、ロウデコーダ120を介して電圧を供給する。
センスアンプ140は、データの読み出し時に、メモリセルアレイ110から読み出されたデータを判定するために、ビット線BLの電位又は電流をセンスし、センス結果を用いた演算を行う。センスアンプ140は、センス結果及び演算結果に基づいたデータDATをメモリコントローラ5に出力する。センスアンプ140は、データの書き込み時に、メモリコントローラ5から受信した書き込みデータDATを、メモリセルアレイ110に転送する。センスアンプ140は、ビット線BLの電位を制御できる。
アドレスレジスタ150は、メモリコントローラ5から受信したアドレスADDを保持する。コマンドレジスタ160は、メモリコントローラ5から受信したコマンドCMDを保持する。
シーケンサ170は、コマンドレジスタ160に保持されたコマンドCMDに基づき、メモリコア回路10全体の動作を制御する。
尚、メモリセルアレイ110の内部構成は、メモリセルMCが半導体基板上方に二次元に、配列された構成でもよい。メモリセルアレイ110の内部構成は、メモリセルMCが半導体基板の上方に三次元に積層された構成であってもよい。メモリセルアレイの構成については、例えば、“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という2009年3月19日に出願された米国特許出願12/407,403号に記載されている。また、“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という2009年3月18日に出願された米国特許出願12/406,524号、“不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法”という2010年3月25日に出願された米国特許出願12/679,991号“半導体メモリ及びその製造方法”という2009年3月23日に出願された米国特許出願12/532,030号に記載されている。これらの特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用されている。
本実施形態のNAND型フラッシュメモリ1において、1つのI/F回路40が、複数のメモリコア回路10に対して設けられている。
I/F回路40は、入出力回路400、制御回路410、内部電圧生成回路420、及び昇圧回路490などを含む。
入出力回路400は、メモリコントローラ5からフラッシュメモリ1への信号IOなどの入力、及び、フラッシュメモリ1からメモリコントローラ5への信号IOなどの出力を行なう。
入出力回路(I/O回路)400は、バッファ回路、ドライバ回路、レシーバ回路などを含む。
制御回路410は、I/F回路40内の各回路400,420,490の動作を制御する。
内部電圧生成回路420は、外部から供給された電圧VCC1,VSS1を用いて、I/F回路40内の各回路400,410の動作に用いられる電圧を生成する。
昇圧回路490は、電圧VCC2,VSS2を用いて、フラッシュメモリ1の各種の動作に用いられる電圧を、生成する。昇圧回路490は、生成した電圧を、メモリコア回路10に供給する。
昇圧回路490は、1以上のチャージポンプ回路491を含む。チャージポンプ回路491は、電圧VCC2を昇圧できる。例えば、1つのチャージポンプ回路491が、1つのメモリコア回路10に対して設けられている。但し、1つのチャージポンプ回路491が、複数のメモリコア回路10に対して共通に設けられてもよい。チャージポンプ回路491の構成要素の一部が、メモリコア回路10内に設けられてもよい。
昇圧回路490の動作は、シーケンサ170によって制御されてもよいし、制御回路410によって制御されてもよい。
本実施形態において、フラッシュメモリにおける、プログラム電圧のような高電圧を生成するための昇圧回路490は、メモリコア回路10の外部のI/F回路40内に、設けられている。
尚、NAND型フラッシュメモリ1は、複数のチャネルを有してもよい。NAND型フラッシュメモリ1が2つのチャネルCh0,Ch1を有する場合、チャネルCh0に対して、ある個数のメモリコア回路が割り付けられ、チャネルCh1に対して、残りの個数のメモリコア回路が割り付けられる。この場合、I/F回路40は、2つの入出力回路400を含む。一方の入出力回路が、チャネルCh0に対応し、他方の入出力回路がチャネルCh1に対応する。複数のチャネルに対応するように、複数のI/F回路が設けられてもよい。
(b) 構造例
図3を参照して、本実施形態のフラッシュメモリの構造例について、説明する。
図3は、実施形態のフラッシュメモリの実装状態の構造例を説明するための断面図である。尚、図3において、図示の明瞭化のため、主要な構成要素が抽出され、図示されている。本実施形態のフラッシュメモリは、図3に図示されない各種の接続端子(例えば、バンプ及びパッド)及び各種の配線(例えば、内部配線及び再配線)を含む。
例えば、本実施形態のフラッシュメモリ1は、Ball Grid Array(BGA)とよばれるパッケージ構造を有する。
図3に示されるように、本実施形態のフラッシュメモリ1は、複数のチップ700,800をパッケージ内に含む。複数のチップ700,800を含むフラッシュメモリ1において、I/F回路40は、メモリコア回路10を含むチップ700と異なるチップ800内に、設けられている。以下では、メモリコア回路10のチップ700は、メモリコアチップ(又はコアチップ)700とよばれ、I/F回路40のチップ800は、インターフェイスチップ(I/Fチップ)800とよばれる。
複数のメモリコアチップ700及びI/Fチップ800が、基板900上に、積層されている。
I/Fチップ800が、基板900上に搭載されている。
基板900の上面上に、複数のラージバンプLBP(LBP−1,LBP−2)が設けられている。
I/Fチップ800の上面上に、複数のマイクロバンプMBP(MBP1,MBP−2,MBP3)が設けられている。
複数のメモリコアチップ700を積層するために、基板900の上面からのマイクロバンプMBPの高さが、基板900の上面からのラージバンプLBPの高さと同じとなるように、I/Fチップ800の厚さを考慮して、ラージバンプLBP及びマイクロバンプMBPが形成される。
基板900の底面(下面)上に、複数のバンプBPが設けられている。バンプBPとラージバンプLBPとは、基板900内に設けられた配線(図示せず)を介して電気的に接続されている。尚、基板900の底面は、基板900のI/Fチップ800が設けられた面の反対側の面である。
バンプBPは、基板900上のチップ700,800内の回路と他のデバイスとの信号の入出力、又は、フラッシュメモリ1に対する電源電圧の供給に使用される。
ラージバンプLBP上及びマイクロバンプMBP上に、複数のメモリコアチップ700が積層される。複数のメモリコアチップ700は、I/Fチップ800の上方に、配置されている。I/Fチップ800は、基板900と最下層のメモリコアチップ700との間に設けられている。
各メモリコアチップ700は、複数の電極TSV及び複数のパッド(図示せず)などを含む。
電極TSVは、Through Silicon Viaである。電極TSVは、メモリコアチップ700内を貫通している。電極TSVの上部は、メモリコアチップ700の上面から露出し、電極TSVの下部は、メモリコアチップ700の下面から露出している。各メモリコアチップ700において、電極TSVは、あるメモリコアチップ700を上層及び/又は下層の他のメモリコアチップ700に電気的に接続する。
バンプBP−Aが、メモリコアチップ700間に設けられている。バンプBP−Aは、電極TSV(又はパッド)に電気的に接続されている。
メモリコアチップ700は、電極TSV及びバンプBP−Aを介してチップ間が電気的に接続されるように、積層されている。
図3において、バンプBP,BP−A、ラージバンプLBP及びマイクロバンプMBPのみを示している。しかし、基板900において、他の入出力信号などのための図示せぬバンプ、ラージバンプ及びマイクロバンプが、設けられている。
複数のメモリコアチップ700のうち、例えば、最下層のメモリコアチップ700の下面(基板900側の面)に、再配線層RDL(RDL−1,RDL−2,RDL−3)が設けられている。再配線層RDL−1は、基板900上のラージバンプLBP−1を、パッド(図示せず)を介して電極TSVに電気的に接続する。これによって、メモリコアチップ700が、再配線層RDL−1及びラージバンプLBP−1を介して、基板900に電気的に接続される。
再配線層RDL−2は、基板900上のラージバンプLBP−2をマイクロバンプMBPに電気的に接続する。これによって、I/Fチップ800は、再配線層RDL−2及びラージバンプLBP−2を基板900に電気的に接続される。再配線層RDL−3は、マイクロバンプMBPを電極TSVに電気的に接続する。I/Fチップ800は、マイクロバンプMBP、再配線層RDL、電極TSVを介して、各メモリコアチップ700に電気的に接続される。
例えば、本実施形態のフラッシュメモリにおいて、各メモリコアチップ700内に、複数の電極が設けられた領域75を含む。領域75内の電極は、メモリコアチップ700内のメモリコア回路10に対する電圧(駆動電圧)の供給のための端子である。以下では、領域75内の電極(電圧端子)のことを、電圧電極とよぶ。
<メモリコアチップの電極の構成例>
図4及び図5を参照して、本実施形態のフラッシュメモリにおけるチップの電圧電極の構成例について説明する。
図4は、メモリコアチップにおける電圧電極の構成例について説明するための模式的断面図である。図4において、明瞭化のため、メモリコアチップ内の電圧電極が、抽出して図示され、他の端子の図示は、省略される。
図4に示されるように、8つのメモリコアチップ700(700−1〜700−8)が、I/Fチップ800上方に積層されている。
メモリコアチップ700は、電圧電極751,755に関して、実質的に同じ構成を有する。
メモリコアチップ700の領域75内に、複数の電圧電極751(751−1〜751−8),755が設けられている。メモリコアチップ700内において、電圧電極751,755を含む領域75は、メモリコア回路10が設けられた領域の一端側に、配置されている。
積層されたメモリコアチップ700の各々は、1以上の電圧電極751,755を介して、I/Fチップ800内のチャージポンプ回路491(491−1〜491−8)に電気的に接続される。これによって、各メモリコアチップ700において、チャージポンプ回路491によって生成された電圧が、メモリコアチップ700のメモリコア回路(内部回路)10に供給される。
メモリコアチップ700内の複数の電圧電極751,755のうち、電圧電極751は、チップ700の上面(又は下面)に対して平行方向において、メモリコア回路10に隣り合う。メモリコアチップ700内において、電圧電極751は、メモリコア回路10に電気的に接続される。
電圧電極751の一端は、メモリコア回路10の電圧供給端子(チャージポンプ回路の出力が供給される端子)に接続されている。電圧電極751の他端は、メモリコアチップ700の下面側において、露出している。
複数の電極751,755のうち複数の電圧電極755は、電圧電極751とメモリコアチップ700の端部(側面)との間の領域内に、配置されている。1つのメモリコアチップ700内において、電圧電極755とメモリコア回路10との間に、電圧電極751が設けられている。それゆえ、チップ700の上面に対して平行方向において、電圧電極755は、メモリコア回路10に隣り合わない。1つのメモリコアチップ700において、電圧電極755は、電圧電極755と同じチップ内のメモリコア回路10に接続されない。1つのチップ700内部において、電圧電極755は、電圧電極751から電気的に分離されている。
電圧電極755は、あるメモリコアチップ700の上層のチップ内のメモリコア回路10を、I/Fチップ800のチャージポンプ回路491に接続するための電極である。
電圧電極755は、上部端子X1、下部端子X2、及び内部接続部X3を有する。
上部端子X1は、メモリコアチップ700の上面側に設けられている。メモリコアチップ700の上面側において、上部端子X1上に、バンプが設けられている。上部端子X1は、あるメモリコアチップ700を、そのチップより上層の他のチップ700に電気的に接続する。上部端子X1は、Through Silicon Viaの一部及びパッドの少なくとも1つを含んでもよい。
下部端子X2は、チップ700の下面側に設けられている。メモリコアチップ700の下面側において、下部端子X2上に、バンプBPが設けられている。下部端子X2は、あるメモリコアチップ700を、そのチップより下層の他のチップ700に電気的に接続する。下部端子X2は、Through Silicon Viaの一部及びパッドの少なくとも1つを含んでもよい。
内部接続部X3は、メモリコアチップ700内に設けられている。内部接続部X3は、メモリコアチップ700内において、上部端子X1と下部端子X2とを接続する。内部接続部X3は、チップ内部のコンタクトプラグ、ビア及び配線などを含む。
1つの電圧電極755に関して、メモリコアチップ700の表面に対して垂直方向(チップの積層方向)において、上部端子X1の位置は、下部端子X2の位置と重ならない。内部接続部X3によって接続された2つの端子X1,X2は、チップの表面における垂直方向に対して斜め方向に配列されている。内部接続部X3は、上部端子X1から下部端子X2に向かって、チップの表面に対して垂直方向に対して斜めに引き出されている。尚、内部接続部X3は、チップの表面に対して垂直方向に延在する1以上の部分(例えば、ビアプラグ及びコンタクトプラグの少なくとも一方)とチップの表面に対して平行方向に延在する1以上の部分(例えば、金属膜)とを含んでもよい。内部接続部X3内に含まれる部分は、層間絶縁膜内に設けられてもよい。
例えば、隣り合う2つの電圧電極755に関して、メモリコアチップ700の表面に対して垂直方向において、一方の電圧電極755の上部端子X1の位置が、他方の電圧電極755の下部端子X2の位置と重なる。
電圧電極751の下面側の端部は、チャージポンプ回路491、又は、電圧電極755の上部端子X1に接続されている。電圧電極751のチップの下面側の端部は、対応する電圧電極755の上部端子X1に、重なる。
最下層のメモリコアチップ700−1は、電圧電極751−1、バンプBP−B,MBP、中間配線MLによって、I/F回路40内の対応するチャージポンプ回路491−1に接続される。
最下層のメモリコアチップ700−1より上層のメモリコアチップ700−2〜700−8において、メモリコア回路10(10−2〜10−8)は、回路10に接続された電圧電極751に加えて、下層の1以上のチップ700内の電圧電極755及びバンプBP−Bを経由して、対応するチャージポンプ回路491(491−2〜491−8)に接続される。
メモリコア回路10とチャージポンプ回路491との接続経路は、チップの表面における垂直方向に対して斜め方向に延在する。
例えば、領域75内に、グランド電極(グランド端子)759が設けられている。各チップにおいて、グランド電極759は、接地されている。これによって、グランド電極759にグランド電圧VSSが印加される。グランド電極759は、例えば、電圧電極755と類似の構造を有する。
尚、1つのチップ内に設けられる電圧電極755の個数は、積層されるチップ数に応じて、変わる。図4において、メモリコア回路10の一端側に、領域75が設けられた例が示されている。但し、電圧電極751,755,759を含む領域75は、メモリコア回路10の両端に設けられてもよいし、メモリコア回路10の四方(又は三方)を囲むように設けられてもよい。
図5は、本実施形態のフラッシュメモリにおける、メモリコア回路とチャージポンプ回路との接続経路(電圧経路)を模式的に示す図である。
図5において、図4に示される例と同様に、8つのメモリコアチップが積層された例が示されている。
最下層のメモリコアチップ700−1において、メモリコア回路10−1は、電圧電極755の経由無しに、電圧電極751−1(及びバンプなど)によって、チャージポンプ回路491−1に接続される。
例えば、I/Fチップ800側から数えて5番目のメモリコアチップ700−5において、メモリコア回路10−5は、チップ700−5内の電圧電極751−5に接続される。電圧電極751−5は、1番目から4番目のメモリコアチップ700−1〜700−4内の電圧電極755を経由して、メモリコア回路10−1に対応するチャージポンプ回路491−5に接続される。
このように、メモリコアチップ700−5において、メモリコア回路10−5とチャージポンプ回路491−5との間の接続経路(図5中の破線)上に、5つの電圧電極751−5,755が、設けられている。
I/Fチップ800側から数えて8番目のメモリコアチップ(最上層のメモリコアチップ)700−8において、メモリコア回路10−8は、チップ700−8内の電圧電極751−8、及び、1番目から7番目のメモリコアチップ700−1〜700−7内の電圧電極755を経由して、メモリコア回路10−8に対応するチャージポンプ回路491−8に接続される。
このように、メモリコアチップ700−8において、メモリコア回路10−8とチャージポンプ回路491−8との間の接続経路(図5中の太実線)上に、8つの電圧電極751,755が、設けられている。
最下層のチップ700−1以外のメモリコアチップ700−2〜700−8に関して、メモリコア回路10とチャージポンプ回路491との間の接続経路上に存在する電極の個数が、互いに異なるのみで、実質的に同じレイアウトで、互いに対応するメモリコア回路10とチャージポンプ回路491とが、接続される。
尚、各チップ700の電圧電極755のうち、チャージポンプ回路491に接続されない電圧電極755は、下層のチップ700のグランド電極759を介して、接地される。
上記のような構造を有する電圧電極751,755をメモリコアチップに設けることによって、本実施形態のフラッシュメモリは、メモリコアチップ内における電圧供給用の電極(端子)及び配線のレイアウトを、チップの積層体内に含まれるメモリコアチップ毎に異ならせなくとも良くなる。
それゆえ、本実施形態のフラッシュメモリは、複数のメモリコアチップにおける電圧供給用の電極(端子)及び配線のレイアウトを、フラッシュメモリ内の全てのメモリコアチップで同じにできる。
この結果として、本実施形態のフラッシュメモリ1は、フラッシュメモリ(メモリコアチップ)の製造コストを低減できる。
<インターフェイスチップのレイアウト>
図6を参照して、本実施形態のフラッシュメモリにおける、I/Fチップ内の各回路のレイアウトについて、説明する。
上述のように、メモリコア回路10とチャージポンプ回路491とを接続するための接続経路は、チップの積層方向に対して斜め方向に延在する。これに伴って、I/Fチップ800内において、昇圧回路490は、メモリコア回路10からチャージポンプ回路491に延在する経路の延長線上に存在する領域内に設けられる。
図6は、本実施形態のフラッシュメモリにおける、I/Fチップ内の回路のレイアウトの一例を示す上面図である。
図6に示されるように、I/Fチップ800内において、入出力回路などが設けられたエリア(以下では、インターフェイスエリアとよぶ)R1及び昇圧回路490が設けられたエリア(以下では、昇圧エリアとよぶ)R2が、設けられている。
I/FエリアR1内において、入出力回路400−1,400−2、制御回路410、及び、内部電圧生成回路420が、設けられている。
I/FエリアR1内のコンタクト領域(バンプ領域及びパッド領域)80A,80B,89A,89Bに、バンプ、パッド、及び電極などの接続端子が設けられている。
入出力回路400−1,400−2は、2つの領域内に分割して設けられている。2つの入出力回路400−1,400−2間に、領域80Aが設けられている。領域80A内に、入出力回路400−1,400−2用のバンプ及びパッドが、設けられている。尚、フラッシュメモリが2つのチャネルを有する場合において、入出力回路400−1が、一方のチャネルCh0に対応し、入出力回路400−2が、他方のチャネルCh1に対応するように、配置されてもよい。
制御回路410と内部電圧生成回路420との間に、領域80Bが、設けられている。領域80B内に、制御回路410用及び内部電圧生成回路420用のバンプ及びパッドが、設けられている。
領域80A,80B内のバンプ及びパッドは、チップ内の配線を介して、入出力回路400、制御回路410、及び、内部電圧生成回路420に、電気的に接続される。
回路が配置された領域とチップ800の端部との間において、領域89A,89Bが、設けられている。領域89A,89B内において、電源端子(例えば、パッド又はバンプ)891A,891B,892A,892Bが、設けられている。パッド891A,891Bは、電源電圧VCC1が供給される配線(駆動電圧側電源線)901及び端子991に接続される。パッド892A,892Bは、グランド電圧VSS1が供給される配線(グランド側電源線)902及び端子992に接続される。
昇圧エリアR2内に、複数のチャージポンプ回路491が、設けられている。I/Fチップ800内の昇圧エリアR2内において、8個のチャージポンプ回路491−1〜491−8が、まとめて設けられている。
チャージポンプ回路491は、メモリコアチップの積層順序に対応するように、昇圧エリアR2内のある位置にレイアウトされている。
昇圧エリアR2において、バンプ及びパッドなどが配置されるコンタクト領域81が、設けられている。この領域81内において、昇圧回路490及びチャージポンプ回路491のためのバンプ及びパッドが設けられている。バンプ及びパッドは、チップ内の配線を介して、昇圧回路490及びチャージポンプ回路491に電気的に接続される。
エリアR2内において、例えば、昇圧回路に対する各種の電圧の供給のためのパッド895A,895B,896A,896Bが、設けられている。パッド895A,895Bは、電源電圧VCC2が供給される配線(駆動電圧側電源線)905及び端子995に接続される。
パッド896A,896Bは、グランド電圧VSS2が供給される配線(グランド側電源線)906及び端子996に接続される。
I/FエリアR1に対する電源電圧用の配線(駆動電圧用又はグランド用電源系統)901,902及び端子991,992は、昇圧エリアR2に対する電源電圧用の配線905,906及び端子995,996から異なる。I/FエリアR1内の回路400,410,420に対する電源は、昇圧エリアR2の回路490,491の電源から電気的に分離されている。これによって、昇圧回路490及びチャージポンプ回路491の動作に起因するノイズが、I/FエリアR1内の回路400,410,420に印加されるのを抑制できる。
分離エリアR3が、昇圧エリアR2とI/FエリアR1との間に設けられている。例えば、分離エリアR3内に、絶縁膜が設けられている。I/FエリアR1は、分離エリアR3によって、昇圧エリアR2から電気的に分離される。これによって、昇圧エリアR2に起因するノイズが、I/FエリアR1に伝搬するのを抑制できる。
この結果として、本実施形態のフラッシュメモリは、入出力回路に対するノイズの影響が低い動作環境下で、高速なデータ転送を実現できる。
昇圧回路490とメモリコア回路10とを接続するために、パッドPDが、チップの表面に対して垂直方向において昇圧エリアR2と重なるように、I/Fチップ800の上面(再配線層)内に設けられている。
パッドPDは、昇圧エリアR2において、上層側のメモリコアチップ(例えば、5番目から8番目のメモリコアチップ)に対応するチャージポンプ回路491の上方(又は下方)の領域に配置されている。パッドPDの配置領域は、下層側のメモリコアチップに対応するチャージポンプ回路491からある距離を有している。
このようなパッドPDとチャージポンプ回路との位置関係において、上層側のメモリコアチップに対応するチャージポンプ回路491とパッドとの間の距離は、下層側のメモリコアチップに対応するチャージポンプ回路491とパッドとの間の距離に比較して短くなる。この場合において、上層側のメモリコアチップに対応するチャージポンプ回路491とパッドとを接続するための配線(内部配線及び再配線層の少なくとも1つ)の長さは、下層側のメモリコアチップに対応するチャージポンプ回路491とパッドとを接続するための配線の長さより短くできる。
このように、本実施形態のフラッシュメモリ1において、メモリコア回路10とチャージポンプ回路491とを接続する電圧電極(電圧端子)755の個数に起因する配線抵抗に関して、上層側のメモリコアチップ700−5〜700−8における複数の電圧電極に起因する配線抵抗が、下層側のメモリコアチップ700−1〜700−4における複数の電圧電極に起因する配線抵抗に比較して大きくとも、I/Fチップ800内におけるチャージポンプ回路491とパッドPDとの配線長を調整することによって、上層側のメモリコアチップ700−5〜700−8とチャージポンプ回路491と下層側のメモリコアチップ700−1〜700−4とチャージポンプ回路491との間の配線抵抗の差を、小さくできる。
これによって、本実施形態のフラッシュメモリは、複数のメモリコアチップにおいて、メモリコア回路10とチャージポンプ回路491との間の配線抵抗を、平均化できる。
この結果として、本実施形態のフラッシュメモリは、チャージポンプ回路からメモリコアチップに供給される電圧の出力抵抗がチップ毎にばらつくのを、抑制できる。
パッドPDの配列は、チップ上の再配線及びI/Fチップ内の配線の引き回し(レイアウト)を簡素化するために、メモリコアチップの積層順序(チップ番号)に応じた連続した順序を有していることが望ましい。
尚、I/FエリアR1と昇圧エリアR2とは、互いに異なる半導体チップ(半導体基板)上に、設けられてもよい。この場合、I/FエリアR1内の回路を含む半導体チップと昇圧エリアR2内の回路を含む半導体チップとが1つの基板上に実装され、2つのチップを含む1つのパッケージとして、I/Fチップが提供される。
(c) まとめ
本実施形態のフラッシュメモリは、積層された複数のメモリコアチップと、昇圧回路を含むインターフェイスチップと、を含む。複数のメモリコアチップは、メモリコアチップ内の電圧端子(電圧電極)を介して、昇圧回路内の対応するチャージポンプ回路に接続される。
本実施形態のフラッシュメモリにおいて、メモリコアチップ700は、チップ内の内部回路(メモリコア回路)10に接続された電圧端子751と、内部回路10に接続されない電圧端子755とを含む。
電圧端子755は、上層側のメモリコアチップの電圧端子751,755を、下層側のメモリコアチップの電圧端子755に接続する。
チップの積層方向に対して斜め方向において、電圧端子755の上部端子X1は、電圧端子755の下部端子X2と並んでいる。
これによって、本実施形態のフラッシュメモリ1は、メモリコアチップ700内の電圧端子751,755及び電圧端子751,755に接続される配線の構造を、チップの積層順序に応じて異ならせなくとも良い。
本実施形態のフラッシュメモリ1は、積層される複数のメモリコアチップを同じ構造にできる。
それゆえ、本実施形態のフラッシュメモリ1は、メモリコアチップのチップコストを低減できる。
本実施形態において、インターフェイスチップ800内において、昇圧回路490が設けられる領域(昇圧エリア)R2は、インターフェイスチップ800の入出力回路400が設けられる領域(インターフェイスエリア)R1から電気的に分離されている。その領域R2内に、各メモリコアチップ700に対応する複数のチャージポンプ回路491の全てが、設けられている。
本実施形態において、入出力回路400に対する電源系統901,902,991,992は、昇圧回路490に対する電源系統905,906,995,996から電気的に分離されている。
これによって、本実施形態のフラッシュメモリ1は、昇圧回路490に起因するノイズが、入出力回路400に印加されるのを、防止できる。
この結果として、本実施形態のフラッシュメモリは、高速なデータ転送を実現できる。
以上のように、本実施形態のメモリデバイスは、製造コストを低減できる。
また、本実施形態のメモリデバイスは、動作特性を向上できる。
(2) 第2の実施形態
図7及び図8を参照して、第2の実施形態のメモリデバイスについて、説明する。
図7は、本実施形態のフラッシュメモリにおける、メモリコア回路とチャージポンプ回路との接続経路(電圧経路)を模式的に示す図である。
NAND型フラッシュメモリに含まれるメモリコアチップの個数は、限定されない。
図7に示されるように、本実施形態のNAND型フラッシュメモリ1は、例えば、16個のメモリコアチップ700−1〜700−16を含む。16個のメモリコアチップ700が、I/Fチップ800上方に積層されている。
本実施形態のフラッシュメモリにおいて、メモリコアチップ700の内部構造は、図2乃至図4に示される構造と実質的に同じである。
各メモリコアチップ700において、第1の実施形態と同様に、領域75内の複数の電圧端子751,755のうち、メモリコア回路10(10−1〜10−16)に隣り合う電圧電極751が、メモリコア回路10に接続される。電圧電極755は、上層のチップ700と下層のチップ700とを接続するために、用いられる。本実施形態のように、積層されるメモリコアチップの数の増加に伴って、電圧電極755の個数が、積層されるメモリコアチップの個数に応じて、増加する。
16個のメモリコアチップ700に対して、1つのI/Fチップ800が、NAND型フラッシュメモリ1内に設けられる。I/Fチップ800は、積層されたメモリコアチップの個数に対応するように、16個のチャージポンプ回路491−1〜491−16を含む。
例えば、16番目のメモリコアチップにおいて、メモリコア回路10−16は、16個の電圧電極751−16,755を用いて、チャージポンプ回路491−16に接続される。メモリコア回路10−16とチャージポンプ回路491−16との接続経路(図7中の太線)は、チップの積層方向に対して斜め方向に延在する傾向を有する。
このように、本実施形態のフラッシュメモリは、積層されるメモリコアチップの数が増加した場合であっても、チップ700内部の配線及び端子のレイアウトの大幅な変更なしに、メモリコア回路10とチャージポンプ回路491とを接続できる。
図8は、本実施形態のフラッシュメモリのI/Fチップ内の複数の回路のレイアウトの一例を示す上面図である。
図8に示されるように、16個のチャージポンプ回路491−1〜491−16が、I/Fチップ800内の昇圧エリアR2内に、まとめて設けられている。
積層される複数のメモリコアチップのうち、上層側(I/Fチップ側の反対側)のメモリコアチップ700−9〜700−16は、昇圧エリアR2の中央側に設けられている。積層される複数のメモリコアチップのうち、下層側(I/Fチップ側)のメモリコアチップ700−1〜700−8は、2つの領域R1,R2の配列方向における昇圧エリアR2の一端側及び他端側に分けて設けられている。
電圧電極755及びバンプBP−Bは、上層側のメモリコアチップ(例えば、12番目から16番目のメモリコアチップ)に対応するチャージポンプ回路491の上方(又は下方)の領域に配置されている。パッドPD(バンプBP−B)の配置領域は、下層側のメモリコアチップ700−1〜700−8に対応するチャージポンプ回路491からある距離を有している。
上層側のメモリコアチップ700−9〜700−16に対応するチャージポンプ回路491−9〜491−16とパッドPDとの間の距離は、下層側のメモリコアチップ700−1〜700−8に対応するチャージポンプ回路491−1〜491−8とバンプBP−Bとの間の距離に比較して短くなる。この結果として、本実施形態のフラッシュメモリは、各メモリコア回路10とチャージポンプ回路491とを接続するための配線長(電圧経路の長さ)を、平均化できる。
これによって、本実施形態のフラッシュメモリ内の複数のメモリコアチップ700において、メモリコア回路10とチャージポンプ回路491との配線抵抗を、ほぼ同じにできる。
したがって、本実施形態のフラッシュメモリは、チャージポンプ回路からメモリコアチップに供給される電圧の出力抵抗がチップ毎にばらつくのを、抑制できる。
メモリコアチップの積層数が増加するに伴って、上層側のメモリコアチップ内の回路とチャージポンプ回路との間の配線抵抗と下層側のメモリコアチップ内の回路とチャージポンプ回路との間の配線抵抗との差は、大きくなる傾向がある。
本実施形態のような、インターフェイスチップ800内におけるメモリコアチップに対する電圧供給用の端子755,PD,BP−Bとチャージポンプ回路491とのレイアウトの工夫による配線抵抗の平均化の効果は、より顕著になる。
第1の実施形態と同様に、昇圧エリアR2は、分離エリアR3によって、I/FエリアR1から電気的に分離されている。また、チャージポンプ回路491に対する電源系統(配線及びパッド)は、I/FエリアR1内の各回路400,410,420に対する電源系統とは、電気的に分離されている。これによって、入出力回路400に対するチャージポンプ回路491の動作時のノイズを、低減できる。
以上のように、第2の実施形態のメモリデバイス及びメモリシステムは、積層されるメモリコアチップの数が増加したとしても、第1の実施形態と同様の効果を得ることが、できる。
(3) 第3の実施形態
図9乃至図11を参照して、第3の実施形態のメモリデバイスについて、説明する。
(a) 構成例
図9は、本実施形態のフラッシュメモリの構成例を模式的に示す図である。
上述の実施形態のように、NAND型フラッシュメモリ1は、複数のメモリコアチップ700−1,700−2,・・・700−Nを含む。
各メモリコア回路10の動作のための電圧V1,V2,・・・,VNは、電極TSV(751,755)を介して、I/Fチップ800内の昇圧回路(チャージポンプ回路)490から各メモリコアチップ700に供給される。
本実施形態のフラッシュメモリ1において、各メモリコア回路(メモリコアチップ)10−1,10−2,・・・10−Nは、電圧V1,V2,・・・,VNの供給時に、電圧の供給状態であることを示す信号SLDを、インターフェイス回路40に送信する。信号SLDによって、メモリコア回路10内の負荷の発生(又は、チャージポンプ回路491からメモリコア回路10への負荷の印加)が、インターフェイス回路40に等価的に通知される。
例えば、メモリコア回路10は、信号SLDを生成及び送信するための回路190を、有する。以下では、信号SLDのことを、負荷発生信号SLDともよぶ。また、以下では、回路190のことを、負荷発生検知回路190ともよぶ。
インターフェイス回路40は、信号SLDに基づいて、負荷が発生している状態(電圧V1,V2,VNが供給された状態)であるメモリコア回路10の数を、カウントする。インターフェイス回路40は、カウント結果に基づいて、チャージポンプ回路491からの電圧を供給すべきメモリコア回路10の数を制御する。
例えば、インターフェイス回路40において、制御回路410は、カウンタ450を有する。カウンタ450は、各メモリコア回路10の回路190からの信号SLDの信号レベルを検知し、電圧が供給されているメモリコア回路10の数をカウントする。カウンタ450は、カウント信号SCTを出力する。カウンタ450は、カウント結果に基づいて、信号SCTの信号レベルを変える。
尚、電圧が供給されているメモリコア回路(メモリコアチップ)10の数は、動作中のチャージポンプ回路の数は、メモリコントローラ5から供給されたコマンドの数、電圧供給用の電極TSVの電位のモニタリング、メモリコア回路10のワード線WLの電圧のモニタリング、ソース線SLの電流のモニタリング、コマンドレジスタの状態、及びレディ/ビジー信号RBnの信号レベルの状態などのうち1以上に基づいて、検知されてもよい。
本実施形態のフラッシュメモリは、複数のメモリコアチップ700の動作状況に応じて、電圧が供給されるべきメモリコアチップの個数を、制御する。
例えば、本実施形態において、電圧V1,V2,VNが供給されているメモリコア回路10の数が、フラッシュメモリ1における負荷の許容値に基づいて設定された値に達している場合、制御回路410は、電圧V1,V2,VNが供給されているメモリコア回路10の数が設定値より小さくなるまで、これから電圧が供給されるべき他のメモリコア回路10に対する電圧の供給を遅延させるように、チャージポンプ回路491の動作を制御する。
これによって、本実施形態のフラッシュメモリは、メモリ内に発生する負荷の大きさを制御できる。
(b) 動作例
図10を用いて、本実施形態のフラッシュメモリの動作について、より具体的に説明する。
図10は、本実施形態のフラッシュメモリの動作例を説明するためのタイミングチャートである。図10は、I/F回路(I/Fチップ)及び3つのメモリコア回路(メモリコアチップ)における、各種の信号、及び、配線(例えば、ワード線)の電圧/電流を、示している。
図10において、I/F回路I/F(40)のカウント信号SCTが、示されている。カウント信号SCTは、電圧が供給されているメモリコア回路の個数を示す。
図10において、第1乃至第3のメモリコア回路CORE#1,CORE#2,CORE#3(10)のそれぞれにおいて、レディ/ビジー信号RBn、選択されたワード線WLk(WLk#1,WLk#2,WLk#3)の電位、メモリコア回路内のソース線SL(SL#1,SL#2,SL#3)に発生する電流(消費電流)Icp(Icp#1,Icp#2,Icp#3)及び負荷発生信号SLD(SLD#1,SLD#2,SLD#3)の時間に対する変化が、示されている。
本実施形態において、同時に負荷が発生することが許容されるメモリコア回路(チップ)の個数は、“2”に設定される。それゆえ、カウント信号SCTの値が、“2”に対応する値に設定された場合に、チャージポンプ回路からメモリコア回路への電圧の供給が、停止される。
図10に示されるように、コマンドの供給の前の時刻t0において、I/F回路I/Fのカウンタ450によって、カウント信号SCTは、負荷の発生中のメモリコア回路CORE#1〜CORE#3の数が“0”であることを示す信号レベルに設定されている。
例えば、フラッシュメモリ1に対して、3つのメモリコア回路CORE#1〜CORE#3のそれぞれに対するコマンド及びアドレス(及びデータ)が、連続して供給される。
メモリコア回路CORE#1が、コマンド及びアドレスに基づいて、選択される。
メモリコア回路CORE#1は、I/F回路I/Fを経由して、コマンド、アドレス及びデータを受ける。メモリコア回路CORE#1は、時刻t1において、レディ/ビジー信号RBn#1を“H”レベルに設定する。メモリコア回路CORE#1は、コマンドに示される動作を実行するために、各回路の制御を開始する。例えば、インターフェイス回路I/Fにおいて、メモリコア回路CORE#1に対応するチャージポンプ回路491は、コマンド(例えば、書き込みコマンド)に基づいた動作のための電圧を生成する。
コマンド及びアドレスによって、第2のメモリコア回路CORE#2が選択される。時刻t2において、メモリコア回路CORE#2は、レディ/ビジー信号RBnの信号レベルを、“H”レベルに設定する。
第1のメモリコア回路CORE#1の動作に並行して、第2のメモリコア回路CORE#2は、I/F回路I/Fから供給されたコマンドに基づいて、各回路の制御を開始する。
時刻t3において、コマンドが供給されたメモリコア回路CORE#3は、第1及び第2のメモリコア回路CORE#1,CORE#2と同様に、レディ/ビジー信号RBnの信号レベルを、“H”レベルに設定する。メモリコア回路CORE#3は、各回路の制御を開始する。
時刻t4において、メモリコア回路CORE#1は、チャージポンプ回路491からの電圧(ここでは、プログラム電圧)VPGM#1を、動作対象のアドレスに対応するワード線WLk#1に印加する。プログラム電圧VPGM#1の印加によって、メモリセルに対するプログラム動作が実行される。これによって、ワード線WLk#1に接続されたメモリセルMCの閾値電圧が、印加されたプログラム電圧VPGM#1の大きさに応じて、書き込むべきデータに対応する値に向かって、シフトする。
ワード線WL#1に対する電圧の印加に伴って、消費電流I1が、メモリコア回路CORE#1のソース線SL#1内に発生し、電流Icp#1の電流値が、上昇する。
メモリコア回路CORE#1において、回路190は、電圧の印加(負荷の発生)を検知し、信号SLD#1の信号レベルを“L(Low)”レベルから“H(high)”レベルに、変える。本実施形態において、チップ内における負荷の発生の検知は、ワード線WLに対する電圧の印加、ある電流値以上の消費電流の発生、及び、チャージポンプ回路491からの電圧の供給のうち少なくとも1つに、関連付けられている。
“H”レベルの信号SLD#1は、電極TSVを介して、I/F回路I/Fに供給される。I/F回路I/Fにおいて、カウンタ450は、“H”レベルの信号SLD#1の供給によって、カウント信号SCTを、“0”に対応する信号レベルから“1”に対応する信号レベルに変える。尚、時刻t4において、第2及び第3のメモリコア回路CORE#2,CORE#3の信号SLD#2,SLD#3は、“L”レベルの信号レベルに設定されている。
第2のメモリコア回路CORE#2に対応するチャージポンプ回路491は、メモリコア回路CORE#2の動作のための電圧(例えば、プログラム電圧)を生成する。
時刻t5において、生成された電圧VPGM#2は、メモリコア回路CORE#2内の選択ワード線WLk#2に印加される。選択ワード線WLk#2に対する電圧の印加に対応して、電流I2が、メモリコア回路CORE#2内のソース線SL#2に発生し、電流Icp#2の電流値は、上昇する。
プログラム電圧VPGM#2の印加に伴って、メモリコア回路CORE#2は、負荷発生信号SLDを“H”レベルに設定する。これによって、メモリコア回路CORE#2は、メモリコア回路CORE#2内に負荷が発生していることを、I/F回路I/Fに通知する。
時刻t5において、I/F回路I/Fは、メモリコア回路CORE#2における“H”レベルの信号SLD#2を検知する。カウンタ450は、2つの“H”レベルの信号SLD#1,SLD#2によって、カウント信号SCTの信号レベルを、負荷の発生中のメモリコア回路の個数が“2”であることを示すレベルに設定する。
第1及び第2のメモリコア回路CORE#1,CORE#2における負荷の発生中において、第3のメモリコア回路CORE#3はプログラム電圧の印加が可能な状態になっている。
カウント信号SCTが、“2”を示している場合、インターフェイス回路40は、フラッシュメモリ1内に発生している負荷の量が許容範囲(同時に動作可能なチャージポンプ回路491の個数)に達していると判定する。
本実施形態のフラッシュメモリにおいて、I/F回路I/Fは、カウント信号SCTの状態に基づいて、第3のメモリコア回路CORE#3に対応するチャージポンプ回路491におけるメモリコア回路CORE#3に対する電圧の供給を一時的に停止するように、昇圧回路490及びチャージポンプ回路491の動作を制御する。
例えば、昇圧回路490は、制御回路410からの制御信号S1に基づいて、チャージポンプ回路491とメモリコア回路CORE#3との間のスイッチ(例えば、電界効果トランジスタ)のオン又はオフを制御し、メモリコア回路CORE#3をチャージポンプ回路491から電気的に分離する。
時刻t6において、メモリコア回路CORE#1内における負荷(例えば、消費電流)が、低下する。回路190は、負荷の低下を検知する。これによって、メモリコア回路CORE#1は、負荷発生信号SLD#1の信号レベルを、“H”レベルから“L”レベルに下げる。例えば、チャージポンプ回路による昇圧が完了した場合において、又は、チャージポンプ回路の構成要素の一部がメモリコアチップ内に設けられている場合において、信号SLD#1の信号レベルは、プログラム電圧VPGM#1の印加中に、“H”レベルから“L”レベルに変わる可能性がある。
I/F回路I/Fにおいて、カウンタ450は、信号SLD#1の信号レベルが“L”レベルに遷移したことを検知し、カウント信号SCTの信号レベルを、“2”を示すレベルから“1”を示すレベルに変える。
カウント信号SCTの信号レベルが“1”を示すレベルに変化された後、信号S1の信号レベルが制御される。信号S1によって、メモリコア回路CORE#3は、チャージポンプ回路491に電気的に接続される。メモリコア回路CORE#3に対応するチャージポンプ回路491は、生成した電圧(例えば、プログラム電圧)をメモリコア回路CORE#3に供給する。
これによって、生成されたプログラム電圧VPGM#3が、時刻t7において、メモリコア回路CORE#3の選択ワード線WLk#3に印加される。メモリコア回路CORE#3のソース線SLに、電流I3が、発生する。
時刻t7において、メモリコア回路CORE#3は、プログラム電圧VPGM#3の印加(または、電流I3の発生)に伴って、信号SLD#3の信号レベルを“H”レベルに設定する。これによって、カウント信号SCTの信号レベルが、“2”に対応する値に設定される。
例えば、一般的なフラッシュメモリのようにメモリコア回路CORE#3における負荷の発生が停止されない場合、時刻txにおいて、電流Ixが発生する。
本実施形態において、フラッシュメモリにおける負荷の量が許容範囲に達していると判定されている場合、これから動作されるべきメモリコア回路CORE#3に対する電圧の供給は、フラッシュメモリにおける負荷の量が許容範囲より小さいと判定されるまでの期間Txが経過された後に、開始される。
このように、本実施形態のフラッシュメモリにおいて、チャージポンプ回路491からメモリコア回路10への電圧の転送が遅延され、フラッシュメモリ1の複数のメモリコア回路(メモリコアチップ)10における負荷の発生タイミングが、分散される。
尚、本実施形態において、信号SLD#2,SLD#3が“H”レベルである期間において、他のメモリコア回路に対するコマンドに基づいて、他のメモリコア回路の動作可能になっても、“H”レベルの信号SLD#2,SLD#3に対応した信号S1によって、チャージポンプ回路491から他のメモリコア回路10に対する電圧の供給は、停止される。
時刻t8において、メモリコア回路CORE#2において、負荷(電流I2)が減少する。これによって、信号SLD#2は、“L”レベルに設定される。
カウンタ450は、“L”レベルの信号SLD#2を検知する。カウンタ450は、信号SCTの信号レベルを、“2”を示す値から“1”を示す値に変える。
時刻t8の後、メモリコア回路CORE#1は、ある期間におけるワード線WLk#1に対するプログラム電圧VPGM#1の印加の後、プログラム電圧VPGM#1の印加を停止する。これによって、ワード線WLk#1の電位は、グランド電圧VSSに設定される。ワード線WLk#1の電位がグランド電圧VSSに設定された後、プログラム動作に対するベリファイ動作が、実行される。ベリファイ動作によって、メモリセルの閾値電圧が、書き込むべきデータに対応する電圧値に達しているか否か判定される。ベリファイ動作がパスである場合、メモリコア回路CORE#1における書き込み動作が完了する。
例えば、時刻t9において、メモリコア回路CORE#1は、レディ/ビジー信号RBn#1の信号レベルを、“L”レベルに設定する。
メモリコア回路CORE#2は、ある期間のプログラム電圧の印加の後、ワード線WLk#2の電位を、プログラム電圧VPGM#1からグランド電圧VSSに変える。この後、プログラム動作に対するベリファイ動作がパスである場合、メモリコア回路CORE#2に対する書き込み動作が、完了する。
例えば、時刻t10において、メモリコア回路CORE#2は、レディ/ビジー信号RBn#2の信号レベルを、“L”レベルに設定する。
時刻t11において、メモリコア回路CORE#3において、電流I3が減少する。回路190は、信号SLD#3の信号レベルを、“H”レベルから“L”レベルに変える。
カウンタ450は、“L”レベルの信号SLD#3を検知する。これによって、信号SCTの信号レベルは、“1”を示す値から“0”を示す値に変わる。
メモリコア回路CORE#3は、プログラム電圧VPGM#3の印加後、ワード線WLk#2の電位を、グランド電圧VSSに設定する。この後、プログラム動作に対するベリファイ動作がパスである場合、メモリコア回路CORE#3に対する書き込み動作が、完了する。
例えば、時刻t12において、メモリコア回路CORE#2は、レディ/ビジー信号RBn#2の信号レベルを、“L”レベルに設定する。
以上のように、本実施形態のフラッシュメモリの動作が完了する。
尚、信号SLDが“H”レベルに設定されている期間は、フラッシュメモリに対する実験及びシミュレーションに基づいて設定されてもよい。また、信号SLDの信号レベルは、メモリコア回路10の動作を制御するシーケンサ170によって、メモリコア回路10内における負荷の発生が検知されたタイミングに基づいて、“H”レベルに設定されてもよい。
本動作例において、フラッシュメモリの書き込み動作を例に用いて、本実施形態のフラッシュメモリにおける負荷の発生状態の通知、及び、チャージポンプ回路からメモリコア回路に対する電圧の供給の制御について、説明された。但し、上述の本実施形態のフラッシュメモリの動作は、フラッシュメモリからのデータの読み出し動作、及び、フラッシュメモリ内のデータの消去動作に、適用できる。
本実施形態のフラッシュメモリにおいて、同時に動作可能なメモリコア回路の個数が、2個に制限された例が示されている。但し、本実施形態において、同時に動作可能なメモリコア回路の個数は、3以上に設定されてもよい。例えば、8個のメモリコア回路を含むフラッシュメモリにおいて、同時に動作可能なメモリコア回路の個数が4個に設定された場合、動作中の4個のメモリコア回路からの“H”レベルの信号SLDに基づいて、残りの4個のメモリコア回路(これから動作されるべきメモリコア回路)に対する電圧の供給が、遅延されてもよい。尚、8個のメモリコア回路のうち、6個のメモリコア回路が並列に動作可能に設定されてもよいし、3個のメモリコア回路が並列に動作可能に設定されてもよい。これと実質的に類似する制御が、16個又は32個のメモリコアチップを含むフラッシュメモリに対しても適用可能である。フラッシュメモリ(メモリコア回路)が実行すべき動作に応じて、同時に動作可能なメモリコア回路の個数及び電圧の供給が遅延されるべきメモリコア回路の個数は、変更されてもよい。
(c) まとめ
書き込み電圧のような比較的高い電圧がメモリコア回路(メモリコアチップ)10に供給される場合、高い電圧に起因した負荷が、メモリコア回路10内に発生する。
複数のメモリコア回路10が並列に動作する場合、複数のメモリコア回路10内に発生した負荷が重畳される。メモリコア回路に発生する負荷の合計を考量する場合、昇圧回路の回路規模が過大になったり、フラッシュメモリ内に発生する消費電流が、フラッシュメモリの仕様に適合しなかったりする可能性がある。
本実施形態のフラッシュメモリは、フラッシュメモリ内における大きな負荷の発生を抑制するために、複数のチャージポンプ回路のうち同時にメモリコア回路10に電圧を転送するチャージポンプ回路の数を制御する。
図11は、本実施形態のフラッシュメモリの効果の1つを説明するための図である。
図11は、フラッシュメモリの動作時におけるフラッシュメモリの電流Ipkgと時間との関係を模式的に示す図である。図11において、横軸は、時間に対応し、縦軸は、フラッシュメモリ全体の電流Ipkgの大きさに対応する。
フラッシュメモリ内の複数のメモリコア回路(メモリコアチップ)が、並行又は連続して、所望の動作を実行する。
図11に示されように、第1及び第2のメモリコア回路が並行して動作している場合、各メモリコア回路内で負荷(消費電流)I1,I2がほぼ同時(短い期間)に発生するため、電流Ipkgは、2つメモリコア回路からの電流I1,I2の合計からなる電流(電流値)Iaを、有する。
第3のメモリコア回路が、2つのメモリコア回路に並行して動作する場合、第3のメモリコア回路に起因する電流Ixが、第1及び第2のメモリコア回路の負荷に加えて、電流Ipkgにさらに加わる。
この場合、3つのメモリコア回路の負荷に起因する電流Ibのピーク値は、フラッシュメモリの仕様に基づいた許容値を超える可能性がある。
本実施形態のフラッシュメモリは、上述のように、各メモリコア回路の負荷の発生を検知することによって、各メモリコア回路の負荷の発生タイミングを、時間的に分散できる。
本実施形態のフラッシュメモリ1は、メモリコア回路の負荷の発生状態を検知することによって、チャージポンプ回路から第3のメモリコア回路に対する電圧の供給を遮断する。本実施形態のフラッシュメモリ1は、チャージポンプ回路から第3のメモリコア回路に対する電圧の転送を、期間Txだけ遅延させる。
これによって、図11に示されるように、第3のメモリコア回路の電流I3のピークが、他の2つのメモリコア回路に起因する電流Iaのピークの発生から期間Txの経過後に生じる。
この結果として、本実施形態のフラッシュメモリは、電流ピークが、フラッシュメモリの仕様又は設計に基づいた許容値を超えることを抑制できる。
それゆえ、本実施形態のフラッシュメモリは、フラッシュメモリの動作不良を回避できる。
フラッシュメモリに大きい負荷が発生する場合、昇圧回路は、大きい負荷に対応可能な高い電圧生成能力を有するように設計される。この場合、高い電圧生成能力を確保するために、昇圧回路の回路面積は大きくなる傾向がある。
本実施形態のフラッシュメモリは、フラッシュメモリに発生する負荷の大きさを抑制できるため、昇圧回路(チャージポンプ回路)の面積の増大を防止できる。
本実施形態のフラッシュメモリは、以下のような効果を得ることもできる。
同時に高電圧を生成するチャージポンプ回路の数が制限される結果として、本実施形態のフラッシュメモリは、複数のメモリコア回路に対して、チャージポンプ回路を共通化できる。それゆえ、本実施形態のフラッシュメモリは、チップ内に設けられるチャージポンプ回路の数を、削減できる。これによって、本実施形態のフラッシュメモリは、I/Fチップ内の昇圧回路の面積を削減できる。
この結果として、本実施形態のフラッシュメモリは、I/Fチップのチップサイズを、縮小でき、NAND型フラッシュメモリのチップコストを低減できる。又は、I/Fチップのチップサイズが維持される場合において、本実施形態のフラッシュメモリは、I/Fエリアと昇圧回路との間隔(分離領域のサイズ)を拡張できたり、I/Fチップ内における配線のレイアウトの余裕度を改善できたりする。
以上のように、本実施形態のメモリデバイスは、製造コストを低減できる。本実施形態のメモリデバイスは、メモリの動作特性を改善できる。
(4) 第4の実施形態
図12乃至図19を参照して、第4の実施形態のメモリデバイスについて、説明する。
(a) 基本例
図12を参照して、本実施形態のフラッシュメモリの基本例について、説明する。
図12は、本実施形態のメモリデバイスの基本例を説明するための模式図である。
フラッシュメモリにおいて、複数のメモリコア回路(メモリコアチップ)とI/F回路(I/Fチップ)との間で、信号(データ)が転送される。メモリコア回路及びI/F回路がコマンドに応じた信号の送受信を実行できるように、メモリコア回路及びI/F回路のそれぞれにおける信号の送受信のための動作状態の成立順序が、保証されることが望ましい。
本実施形態のフラッシュメモリは、メモリコア回路とI/F回路との間において、互いの動作状況を通知する。これによって、本実施形態のフラッシュメモリは、メモリコア回路とI/F回路との間の動作タイミングを保証する。
図12に示されるように、本実施形態のフラッシュメモリにおいて、メモリコア回路10は、データ転送のための回路(例えば、ドライバ回路)25及びレシーバ回路を含む。
I/F回路40は、ドライバ回路(送信回路)35及びレシーバ回路(受信回路)36を含む。
メモリコア回路10は、信号ZBB−COREを用いて、回路25,26の動作状況をI/F回路40に通知する。信号ZBB−COREは、電極TSVを含む信号経路(バス)999Aを介して、メモリコア回路10からI/F回路40に供給される。I/F回路40は、信号ZBB−IFを用いて、回路35,36の動作状況をメモリコア回路10に通知する。信号ZBB−IFは、電極TSVを含む信号経路(バス)999Bを介して、I/F回路40からメモリコア回路10に供給される。
メモリコア回路10内において、回路20は、I/F回路40からの信号ZBB−IFと信号CMD−DOUTとを用いて、信号CORE−DRVenを生成する。
回路20は、信号CORE−DRVenによって、回路25の動作タイミング(活性化)を、制御する。メモリコア回路10において、ある回路(例えば、センスアンプ回路)と回路25との間で、データが転送される。
尚、信号ZBB−COREは、複数のメモリコア回路10によって共通化されてもよい。複数のメモリコア回路10のそれぞれが、I/F回路40に互いに異なる信号ZBB−COREを出力してもよい。
I/F回路40において、回路30は、信号ZBB−CORE、信号CMD−DIN−IF及び信号CMD−DOUT−IFを用いて、信号IF−DRVen及び信号IF−RCVenを生成する。
回路30は、信号IF−DRVenによって、ドライバ回路35の動作タイミングを制御し、信号IF−RCVenによって、レシーバ回路36の動作タイミングを、制御する。ドライバ回路35と入出力回路400との間において、及び、レシーバ回路36と入出力回路400との間において、データが転送される。
メモリコア回路10において、回路21は、信号CORE−DRVenを用いて、信号ZBB−COREを生成する。I/F回路40において、回路31は、信号IF−DRVen及び信号IF−RCVenを用いて、信号ZBB−IFを生成する。
尚、信号CMD−DOUT,CMD−DOUT−IF,CMD−DIN−IFは、メモリコントローラ5からのコマンド(書き込みコマンド又は読み出しコマンド)CMDに基づいて、メモリコア回路10及びIF回路40の少なくとも一方によって生成される信号である。
以下では、回路20,21,30,31のことを、タイミング制御回路とよぶ。また、メモリコア回路10のドライバ回路を、コアドライバ回路とよび、メモリコア回路10のレシーバ回路を、コアレシーバ回路とよぶ。I/F回路40のドライバ回路を、I/Fドライバ回路とよび、I/F回路40のレシーバ回路を、I/Fレシーバ回路とよぶ。
例えば、メモリコア回路10におけるタイミング制御回路20,21は、メモリコアチップ700のコンタクト領域710A,710B内に設けられている。これと同様に、タイミング制御回路30,31は、インターフェイスチップ800のコンタクト領域810A,810B内に設けられている。例えば、コンタクト領域710A,710B,810A,810Bは、TSV構造の電極が設けられた領域である。
これによって、本実施形態のフラッシュメモリ1は、タイミング制御回路20,21,30,31の追加によって、メモリコア回路10及びI/F回路40の設計及びレイアウトの変更、及び、チップサイズの増加などが生じるのを、回避できる。
例えば、メモリコア回路10は、I/Fドライバ回路又はI/Fレシーバ回路が非活性化状態であること示す信号ZBB−IFを受けて、コアドライバ回路25を活性化させる。
例えば、I/F回路40は、コアドライバ回路25が非活性化状態であることを示す信号ZBB−COREを受けて、I/Fドライバ回路35を活性化させる。また、I/F回路40は、コアドライバ回路25が活性化状態であることを示す信号ZBB−COREを受けて、I/Fレシーバ回路36を活性化させる。
このように、本実施形態のフラッシュメモリは、仕様に基づいたデータ転送時におけるドライバ回路及びレシーバ回路の活性化順序が成立するように、ドライバ回路及びレシーバ回路の活性化/非活性化の順序を、制御できる。
したがって、本実施形態のフラッシュメモリは、データ転送時の動作不良を低減できる。
(b) 具体例
図13乃至図19を参照して、本実施形態のフラッシュメモリについて、より具体的に説明する。
<回路構成>
図13を用いて、本実施形態のフラッシュメモリの回路構成について、説明する。
図13において、領域710A,710B,810A,810B内の回路20,21,30,31が、抽出して図示されている。図13において、図示の明確化のために、図2に示されるメモリコア回路10及びI/F回路40内の回路の図示は、省略する。
図13に示されるように、メモリコア回路10は、タイミング制御回路(信号生成回路)20,21を含む。
タイミング制御回路20は、ラッチ201を少なくとも含む。
ラッチ201の一方の入力端子に、信号CMD−DOUTが供給され、ラッチ201の他方の入力端子(例えば、制御端子)に、I/F回路40からの信号ZBB−IFが供給される。
ラッチ201は、信号CMD−DOUT及び信号ZBB−IFに基づいて、ある信号レベルの信号CORE−DRVenを出力する。信号CORE−DRVenの信号レベルは、信号CMD−DOUTの信号レベル及び信号ZBB−IFの信号レベルに応じて、決まる。
信号CORE−DRVenは、コアドライバ回路25に供給される。これによって、メモリコア回路10内において、コアドライバ回路25の動作タイミング(活性化/非活性化、オン/オフ)は、信号CORE−DRVenの信号レベルに応じて、制御される。例えば、コアドライバ回路25は、センスアンプ140から受けたデータDOUTを、I/F回路40へ送信する。
タイミング制御回路21は、遅延回路211、ANDゲート212、ORゲート213及びバッファ214を少なくとも含む。
遅延回路211の入力端子は、ラッチ201の出力端子に接続されている。遅延回路211は、ラッチ201からの信号CORE−DRVenの遅延信号xCORE−DRVenを出力する。
ANDゲート212は、2つの入力端子と、1つの出力端子を有する。
ANDゲート212の一方の入力端子は、ラッチ201の出力端子に接続される。ANDゲート212の他方の入力端子は、遅延回路211の出力端子に接続される。ANDゲート212の出力端子は、バッファ214の入力端子に接続されている。
ANDゲート212は、ラッチ201からの信号CORE−DRVenと遅延回路211からの信号xCORE−DRVenとを用いたAND演算を行う。ANDゲート212は、AND演算の結果に基づいた信号BB−COREを、バッファ214に出力する。信号BB−COREの信号レベルは、AND演算の結果に応じる。
ORゲート213は、2つの入力端子と、1つの出力端子を有する。
ORゲート213の一方の入力端子は、ラッチ201の出力端子に接続される。ORゲート213の他方の入力端子は、遅延回路211の出力端子に接続される。ORゲート213の出力端子は、バッファ214の制御端子に接続されている。
ORゲート213は、信号CORE−DRVenと信号xCORE−DRVenとを用いたOR演算を行う。ORゲート213は、OR演算の結果に基づいた信号BB−CORE−DRVをバッファ214の制御端子に出力する。信号BB−CORE−DRVの信号レベルは、OR演算の結果に応じる。
バッファ214は、例えば、3ステートバッファである。バッファ214は、信号BB−CORE−DRVの信号レベルに応じた制御に基づいて、ANDゲート212からの信号BB−COREを、信号ZBB−COREとして、出力する。
メモリコア回路10の動作状況に応じた信号レベルの信号ZBB−COREが、信号線999Aを介して、インターフェイスチップ800内のI/F回路40のタイミング制御回路30に供給される。
尚、メモリコア回路10において、コアレシーバ回路は、フラッシュメモリ1の動作中において、I/F回路40からメモリコア回路10への高速なデータ転送が可能なように、常時、活性化状態に設定されている。それゆえ、コアレシーバ回路の活性化/非活性化(オン/オフ)を制御するための信号は、タイミング制御回路20,21によって、生成されない。
I/F回路40は、タイミング制御回路30,31を少なくとも含む。
タイミング制御回路30は、2つのANDゲート301,302、インバータ303及びホールド回路305を少なくとも含む。
各ANDゲート301,302は、2つの入力端子と1つの出力端子とを有する。
ANDゲート301の一方の入力端子に、信号CMD−DOUT−IFが供給される。ANDゲート301の他方の入力端子に、メモリコア回路10からの信号ZBB−COREが、供給される。
ANDゲート301は、信号CMD−DOUT−IFと信号ZBB−COREとを用いたAND演算を行う。ANDゲート301は、AND演算の結果に基づいた信号IF−RCVenを出力する。信号IF−RCVenの信号レベルは、ANDゲート301のAND演算の結果に応じる。
ANDゲート302の一方の入力端子に、信号CMD―DIN−IFが供給される。ANDゲート302の他方の入力端子は、インバータ303の出力端子に接続されている。インバータ303の入力端子に、信号ZBB−COREが供給される。インバータ303は、信号ZBB−COREの反転信号bZBB−COREを、ANDゲート302の他方の入力端子に供給する。
ANDゲート302は、信号CMD―DIN−IFと信号bZBB−COREとを用いたAND演算を行う。ANDゲート302は、AND演算の結果に基づいた信号IF−DRVenを出力する。信号IF−DRVenの信号レベルは、ANDゲート302のAND演算の結果に応じる。
信号IF−DRVenは、I/Fドライバ回路35に供給される。これによって、I/F回路40内において、I/Fドライバ回路35の動作タイミングは、信号IF−DRVenの信号レベルに応じて、制御される。信号IF−RCVenは、I/Fレシーバ回路36に供給される。これによって、I/F回路40内において、I/Fレシーバ回路36の動作タイミングは、信号IF−RCVenの信号レベルに応じて、制御される。
ホールド回路305は、ANDゲート301の他方の入力端子及びインバータ303の入力端子に接続されている。ホールド回路305は、信号線999A、ANDゲート301の入力端子及びインバータ303の入力端子における電位の安定化を図る。
タイミング制御回路31は、ORゲート311と、バッファ312とを少なくとも含む。
ORゲート311は、2つの入力端子と1つの出力端子とを含む。ORゲート311の一方の入力端子は、ANDゲート301の出力端子に接続されている。ORゲート311の他方の入力端子は、ANDゲート302の出力端子に接続されている。ORゲート311の出力端子は、バッファ312の入力端子に接続されている。ORゲート311は、信号IF−RCVenと信号IF−RCVenとを用いたOR演算を行う。ORゲート311は、OR演算の結果に基づいた信号BB−IFを、バッファ312に出力する。信号BB−IFの信号レベルは、ORゲート311のOR演算の結果に応じる。
バッファ312は、ORゲート311からの信号BB−IFを、信号ZBB−IFとして、複数のメモリコア回路10に出力する。
メモリコア回路10のタイミング制御回路20において、I/F回路40の動作状況に応じた信号レベルの信号ZBB−IFが、信号経路(バス)999Bを介して、ラッチ201に供給される。
尚、図12に示されるように、信号に付加される遅延量(配線遅延)を考慮して、メモリコア回路10のタイミング制御回路20,21は、各チップ700内の異なる領域710A,710B,810A,810Bに、設けられている。但し、所望の遅延量が信号に付加されるように、回路20,21が設計される場合、チップ700内において、2つの回路20,21は、同じ領域内に設けられてもよい。これと同様に、I/F回路40のタイミング制御回路30,31も、信号の遅延量を考慮して、チップ800内の同じ領域内に設けられてもよい。
尚、図13に示されるメモリコア回路10及びI/F回路40のタイミング制御回路20,21,30,31の内部構成は、一例であって、図13に示される構成に限定されない。
<動作例>
図14乃至図19を参照して、本実施形態のフラッシュメモリの動作例が、説明される。ここでは、本実施形態のフラッシュメモリの動作の説明のために、図12及び図13も適宜用いられる。
図14は、本実施形態のフラッシュメモリの動作例を説明するためのタイミングチャートである。図15乃至図17は、フラッシュメモリの動作中のある時刻における、メモリコア回路のドライバ回路及びレシーバ回路の動作状態、及び、I/F回路のドライバ回路及びレシーバ回路の動作状態を模式的に示す図である。尚、図15乃至図17において、ドライバ回路及びレシーバ回路は、バッファを示す回路記号で示されている。
図14に示されるように、時刻t50において、コマンドCMDが、フラッシュメモリ1に供給される。
アドレスの受信中の時刻t51において、コマンドCMDが読み出しコマンドである場合、メモリコア回路10内において、信号CMD−DOUTの信号レベルが、“L”レベルから“H”レベルに変わる。時刻t51において、I/F回路40内において、信号CMD−DOUT−IFの信号レベルが、“L”レベルから“H”レベルに変わる。信号CMD−DIN−IFの信号レベルは、“L”レベルに設定される。
時刻t51において、信号ZBB−IF及び信号ZBB−COREの信号レベルは、“L”レベルである。
メモリコア回路10のタイミング制御回路20,21において、ラッチ201に、“H”レベルの信号CMD−DOUTと、“L”レベルの信号ZBB−IFが供給される。信号CMD−DOUTの信号レベルの変化と共に、ラッチ201は、“H”レベルの信号CORE−DRVenを出力する。
時刻t51において、信号ZBB−COREの信号レベルは、“L”レベルである。
I/F回路40のタイミング制御回路30,31において、ANDゲート301に、“H”レベルの信号CMD−DOUT−IFと、“L”レベルの信号ZBB−COREが供給される。ANDゲート301は、“L”レベルの信号IF−RCVenを出力する。
インバータ303は、“H”レベルの信号bZZB−COREを、ANDゲート302に出力する。
ANDゲート302に、“H”レベルの信号bZZB−COREと“L”レベルの信号CMD−DIN−IFとが供給される。ANDゲート302は、“L”レベルの信号IF−DRVenを出力する。
このように、図15に示されるように、時刻t51において、信号CORE−DRVenが、“H”レベルに設定された場合、“H”レベルの信号CORE−DRVenが、メモリコア回路10のコアドライバ回路25の制御端子に、供給される。
これによって、コアドライバ回路25が活性化状態(オン状態)に設定され、コアドライバ回路25は、データの送信が可能になる。
一方、信号IF−DRVen及び信号IF−RCVenの両方が、“L”レベルである。それゆえ、時刻t51において、I/F回路40において、I/Fドライバ回路35及びI/Fレシーバ回路36は、非活性化状態(オフ状態)である。
タイミング制御回路20,21において、“H”レベルの信号CORE−DRVenが、ANDゲート212及びORゲート213の一方の端子に、供給される。
遅延回路211は、供給された信号CORE−DRVenを遅延させる。遅延された信号xCORE−DRVenを、ANDゲート212及びORゲート213の他方の端子に、供給される。それゆえ、ANDゲート212及びORゲート213の他方の端子の電位(信号レベル)は、ANDゲート212及びORゲート213の一方の端子の電位よりも遅れたタイミングで、“L”レベルから“H”レベルに変わる。
時刻t51の後に、ANDゲート212及びORゲート213のそれぞれに、“H”レベルの信号CORE−DRVen,xCORE−DRVenが、供給される。これによって、各ANDゲート212及びORゲート213の出力信号は、“L”レベルから“H”レベルに変わる。
ANDゲート212は、“H”レベルの信号BB−COREを、バッファ214の入力端子に供給し、ORゲート213は、“H”レベルの信号BB−CORE−DRVを、バッファ214の制御端子に供給する。バッファ214は、“H”レベルの信号ZBB−COREを、電極TSVなどを含む信号線999Aを介して、I/F回路40に出力する。
このように、時刻t51の後の時刻t52において、信号ZBB−COREの信号レベルが、“L”レベルから“H”レベルに変わる。これによって、コアドライバ回路25が、活性化状態(オン状態、イネーブル状態)に設定されたことが、メモリコア回路10からI/F回路40に通知される。
信号ZBB−COREの信号レベルが“H”レベルに設定された場合、ANDゲート301の一方の力端子に、“H”レベルの信号CMD−DOUT−IFが供給され、ANDゲート301の他方の入力端子に“H”レベルの信号ZBB−COREが、供給される。
時刻t53において、ANDゲート301は、“H”レベルの信号IF−RCVenを出力する。このとき、“L”レベルの信号CMD−DIN−IF,bZBB−COREが、ANDゲート302に供給されるため、信号IF−DRVenの信号レベルは、“L”レベルに設定されている。
“H”レベルの信号IF−RCVenが、ORゲート311の一方の入力端子に供給され、“L”レベルの信号IF−DRVenが、ORゲート311の他方の入力端子に供給される。
これによって、時刻t53において、ORゲート311は、“H”レベルの信号BB−IFをバッファ312に出力する。バッファ312は、“H”レベルの信号ZBB−IFを、電極TSVなどを含む信号線999Bを介して、メモリコア回路10に出力する。
I/Fレシーバ回路36の状態が、活性化状態(イネーブル状態)に設定されたことが、I/F回路40からメモリコア回路10に通知される。
この結果として、図16に示されるように、時刻53において、I/F回路40において、“H”レベルの信号IF−RCVenは、I/Fレシーバ回路36の制御端子に供給される。これによって、時刻tdにおいて、I/Fレシーバ回路36が活性化状態に設定さ、I/Fレシーバ回路36は、データの受信が可能になる。
また、“H”レベルの信号ZBB−IFが、I/F回路40からメモリコア回路10に送信されることによって、メモリコア回路10が、I/F回路40がデータの受信が可能なことを検知できる。
このように、メモリコア回路10のコアドライバ回路25が時刻t51で活性化された後、I/F回路40のレシーバ回路36が、時刻t53で活性化される。
したがって、本実施形態において、安定な動作が保証される順序で、コアドライバ回路25及びI/Fレシーバ回路36が、活性化される。それゆえ、本実施形態のフラッシュメモリは、ドライバ回路/レシーバ回路の活性化の順序が不整合である場合に貫通電流がI/F回路内で発生するのを、防止できる。
所定の順序でコアドライバ回路25及びI/Fレシーバ回路36が活性化された後、期間TAにおいて、データDOUTがメモリコア回路10からI/F回路40に転送される。
時刻t54において、コマンドCMDとして、書き込みコマンドが、フラッシュメモリに供給される。信号CMD−DOUT,CMD−DOUT−IFが、“H”レベルから“L”レベルに変わる。
ANDゲート301に、“L”レベルの信号CMD−DOUT−IFが供給されるため、信号IF−RCVenの信号レベルは、“H”レベルから“L”レベルに変わる。これによって、I/F回路40内において、レシーバ回路36は、非活性化状態(オフ状態)に設定される。
信号CMD−DIN−IFの信号レベルは、“L”レベルに維持されている。そのため、ANDゲート302は、“L”レベルの信号IF−DRVenを出力する。
ORゲート311は、2つの“L”レベルの信号IF−RCVen,IF−DRVenによって、“L”レベルの信号BB−IFを出力する。
時刻t55において、バッファ312は、“L”レベルの信号ZBB−IFを出力する。これによって、I/F回路40は、I/Fレシーバ回路36が非活性化状態になったことを、メモリコア回路10に通知できる。
ラッチ201は、信号線999Bを介して“L”レベルの信号ZBB−IFを受信する。この後、時刻t56において、ラッチ201は、“L”レベルの信号CMD−DOUTと“L”レベルの信号ZBB−IFとによって、“L”レベルの信号CORE−DRVenを出力する。
“L”レベルの信号CORE−DRVenによって、コアドライバ回路25は、非活性化され、オフ状態に設定される。
このように、図17に示されるように、時刻t54から時刻t56の期間において、I/F回路40のレシーバ回路36が非活性化され後、メモリコア回路10のコアドライバ回路25が非活性化される。
この結果として、本実施形態のフラッシュメモリにおいて、I/F回路内における貫通電流の発生を、防止できる。
時刻t54におけるコマンドCMDに続いて、アドレスADD及びデータDINがフラッシュメモリ1に供給される。
アドレスADDの受信中の時刻t57において、信号CMD−DIN−IFの信号レベルが、“L”レベルから“H”レベルに変わる。この時、信号ZBB−COREの信号レベルは“H”レベルであるため、“L”レベルの信号bZBB−COREが、ANDゲート302に供給される。それゆえ、ANDゲート302の信号IF−DRVenの信号レベルは、“L”レベルに維持されている。尚、時刻t57において、信号IF−RCVenも、“L”レベルに設定されている。
信号CORE−DRVenの信号レベルが“L”レベルに設定されてから、2つの回路20,21間の配線長に起因した遅延時間が経過した後、時刻t58において、ANDゲート212の一方の入力端子及びORゲート213の一方の入力端子に、“L”レベルの信号CORE−DRVenが供給される。
これによって、時刻t58において、信号ZBB−COREの信号レベルは、“H”レベルから“L”レベルに変わる。
尚、信号CORE−DRVenの信号レベルが“L”レベルに設定されたとしても、遅延回路211は、遅延回路211に設定された遅延量に応じたある期間において、“H”レベルの信号xCORE−DRVenを、ANDゲート212の他方の入力端子及びORゲート213の他方の入力端子に、供給する。
遅延回路211の遅延量に応じた時間が経過した後、信号xCORE−DRVenの信号レベルが、“H”レベルから“L”レベルに変わる。信号xCORE−DRVenが“H”レベルから“L”レベルに変わると、ANDゲート212は、“L”レベルの信号CORE−DRVen及び“L”レベルの信号xCORE−DRVenの入力によって、“L”レベルの信号BB−COREを出力する。また、ORゲート213は、“L”レベルの信号CORE−DRVen及び“L”レベルの信号xCORE−DRVenの入力によって、“L”レベルの信号BB−CORE−DRVを出力する。この場合、バッファ214は、“L”レベルの信号BB−CORE−DRVによって、高インピーダンス状態に設定される。これによって、ANDゲート212は、回路30から電気的に分離される。
尚、時刻t56と時刻t57との間において、信号ZBB−COREの信号レベルが、“L”レベルから“H”レベルに変化してもよい。
信号ZBB−COREの信号レベルが“H”レベルから“L”レベルに変わった後、時刻t59において、“H”レベルの信号bZBB−COREが、インバータ303からANDゲート302の他方の入力端子に供給される。
この結果として、ANDゲート302は、“H”レベルの信号IF−DRVenを出力する。
それゆえ、図18に示されるように、時刻t59において、“H”レベルの信号IF−DRVenによって、I/F回路40のドライバ回路35は、活性化状態に設定され、ドライバ回路35は、データDINの送信が可能な状態になる。例えば、メモリコア回路10のコアレシーバ回路26は、常時、活性化状態に設定されている。
このように、I/Fドライバ回路35が活性化された後、データDINは、I/F回路40からメモリコア回路10に転送される。これによって、本実施形態のフラッシュメモリは、ドライバ回路/レシーバ回路の活性化順序の違反に起因する電流(衝突電流)が、バス内で発生するのを防止できる。
ORゲート311の入力端子に、“H”レベルの信号IF−DRVenが供給される。これによって、ORゲート311は、“H”レベルの信号BB−IFを、バッファ312に出力する。
この結果として、時刻t60において、信号ZBB−IFの信号レベルは、“L”レベルから“H”レベルに変わる。
“H”レベルの信号ZBB−IFの供給によって、メモリコア回路10は、I/F回路40のドライバ回路/レシーバ回路が活性化状態であることを検知する。
ここで、時刻t60において、信号CMD−DOUTの信号レベルは、“L”レベルである。それゆえ、“H”レベルの信号ZBB−IFが、ラッチ201に供給されたとしても、ラッチ201は、“L”レベルの信号CORE−DRVenを出力する。
時刻t61において、例えば、読み出しコマンドCMDが、フラッシュメモリ1に供給される。これによって、信号CMD−DIN−IFの信号レベルが、“H”レベルから“L”レベルに変わる。ANDゲート302は、“L”レベルの信号IF−DRVenを、出力する。それゆえ、I/Fドライバ回路35は、非活性化される。
アドレスADDの受信中の時刻t62において、信号CMD−DOUTの信号レベルが、“H”レベルに設定される。信号COMD−DOUT−IFの信号レベルが、“H”レベルに設定される。ANDゲート301は、“H”レベルの信号を出力する。
時刻t63において、信号ZBB−IFの信号レベルが、“H”レベルから“L”レベルに変わる。
時刻t64において、ラッチ201は、“H”レベルの信号CORE−DRVenを出力する。“H”レベルの信号CORE−DRVenが、コアドライバ回路25に供給される。これによって、コアドライバ回路25は、活性化される。
それゆえ、図19に示されるように、時刻t61におけるI/Fドライバ回路35の非活性化の後に、コアドライバ回路25は、時刻t64においてデータの送信が可能な状態になる。これによって、本実施形態のフラッシュメモリは、コアドライバ回路25及びドライバ回路35の活性化のタイミングのエラーに起因した衝突電流がバス内に発生するのを防止できる。
信号CORE−DRVenの信号レベルが“H”レベルに設定された後、信号xCORE−DRVenの信号レベルは、“L”レベルから“H”レベルに変わる。
時刻t64の後において、ANDゲート212は、“H”レベルの信号BB−COREを出力し、ORゲート213は、“H”レベルの信号BB−CORE−DRVを出力する。
この結果として、時刻t65において、バッファ214は、“H”レベルの信号ZBB−COREを、出力する。
ANDゲート301に、“H”レベルの信号CMD−DOUT−IFと“H”レベルの信号ZBB−COREが供給される。
それゆえ、時刻t66において、ANDゲート301は、“H”レベルの信号IF−RCVenを出力する。これによって、I/Fレシーバ回路36は、メモリコア回路10からのデータの受信が可能になる。
このように、図15及び図16に示された順序と同じ順序で、コアドライバ回路25及びI/Fレシーバ回路36が活性化される。
例えば、時刻t66において、データDOUTの転送は、コアドライバ回路25からI/Fレシーバ回路36に開始される。
尚、ANDゲート302に、“L”レベルの信号CMD−DOUT−IFと“L”レベルの信号bZBB−COREが供給される。それゆえ、ANDゲート302は、“L”レベルの信号IF−DRVenを出力する。I/Fドライバ回路35は、非活性化される。
ANDゲート301,302からの信号IF−DRVen,IF−RCVenに基づいて、ORゲート311の出力信号の信号レベルは、“H”レベルに設定される。
これによって、時刻t67において、“H”レベルの信号ZBB−IFが、I/F回路40からメモリコア回路10に出力される。I/F回路40の動作状態が、メモリコア回路10に通知される。
以上のように、本実施形態のフラッシュメモリにおけるメモリコア回路とI/F回路との間のデータ転送が、実行される。
(c) まとめ
本実施形態のフラッシュメモリにおいて、メモリコア回路の動作状態を示す信号が、メモリコア回路からI/F回路に転送される。これと共に、I/F回路の動作状態を示す信号が、I/F回路からメモリコア回路に転送される。
これによって、本実施形態のフラッシュメモリは、プロセス(チップ特性または素子特性)のばらつき又は電圧のばらつきに起因して、ドライバ回路及びレシーバ回路の活性化の順序に違反が生じるのを、防止できる。
それゆえ、本実施形態のフラッシュメモリは、メモリコア回路とI/F回路との間におけるデータの転送時において、ドライバ回路及びレシーバ回路の活性化状態の成立順序を、保証できる。
この結果として、本実施形態のフラッシュメモリは、データ転送時における動作不良を、抑制できる。
上記の構成によって、本実施形態のフラッシュメモリは、コマンドの供給からの起動時間を高速化できる。
本実施形態のフラッシュメモリは、動作タイミングのための共通クロックの適用、動作順序の不成立に起因する電流の発生を抑制できる。この結果として、本実施形態のフラッシュメモリは、消費電流を低減できる
以上のように、本実施形態のメモリデバイスは、メモリの動作特性を向上できる。
(5) 第5の実施形態
図20及び図21を参照して、第5の実施形態のメモリシステムについて、説明する。
上述の第4の実施形態のフラッシュメモリにおけるI/F回路(I/Fチップ)40内のタイミング制御回路30,31は、フラッシュメモリ1の外部に設けられてもよい。
図20は、本実施形態のメモリデバイスを説明するための模式図である。
図20に示されるように、I/F回路40側のタイミング制御回路31Xが、メモリコントローラ5内に設けられてもよい。
メモリコントローラ5内において、タイミング制御回路31Xは、メモリコア回路10からの信号ZBB−COREを、インターフェイス回路40を経由して、受ける。
タイミング制御回路31Xは、信号ZBB−COREの信号レベルに基づいて、信号IF−RCVen及び信号IF−DRVenを生成する。
タイミング制御回路31Xは、生成した信号IF−DRVen,IF−RCVenを、I/F回路40に送信する。
I/F回路40は、信号IF−DRVen,IF−RCVenを受信する。信号IF−DRVen,IF−RCVenは、I/F回路40内のタイミング制御回路30に供給される。これによって、タイミング制御回路30は、信号ZBB−IFを生成し、生成した信号ZBB−IFを、メモリコア回路10に送信する。
また、信号IF−DRVenは、I/F回路40内のドライバ回路35に供給され、信号IF−RCVenは、I/F回路40内のレシーバ回路36に供給される。これによって、I/Fドライバ回路35及びI/Fレシーバ回路36は、メモリコントローラ5からの信号IF−DRVen,IF−RCVenによって、活性化及び非活性化される。
図21は、本実施形態のメモリデバイスを含むメモリシステムを説明するための模式図である。
図21に示されるように、タイミング制御回路30X,31Xは、I/F回路内に設けられること無しに、メモリコントローラ5内に設けられてもよい。
この場合、信号IF−DRVen及び信号IF−RCVenは、メモリコントローラ5内のタイミング制御回路31Xで生成される。メモリコントローラ5は、信号IF−DRVen,IF−RCVenをI/F回路40内の回路35,36に供給する。これによって、I/Fドライバ回路35及びI/Fレシーバ回路36の活性化及び非活性化が、制御される。
また、メモリコントローラ5内において、タイミング制御回路31Xは、信号IF−DRVen,IF−RCVenに基づいて、ある信号レベルの信号ZBB−IFを生成する。メモリコントローラ5は、信号ZBB−IFを、I/F回路40を経由して、メモリコア回路10に供給する。
メモリコア回路10は、メモリコントローラ5からの信号ZBB−IFの信号レベルに応じて、ある信号レベルの信号CORE−DRVenを生成する。メモリコア回路10内において、信号CORE−DRVenの信号レベルに応じて、コアドライバ回路25の動作が制御される。
本実施形態のメモリデバイスの動作は、図14乃至図19を用いて説明した動作と実質的に同じであるため、ここでの説明は、省略する。
以上のように、本実施形態のメモリデバイスは、メモリコア回路とインターフェイス回路との間におけるデータの送受信のタイミングを制御する回路がメモリコントローラ内に設けられた場合であっても、データ転送の信頼性を向上できる。
(6) 第6の実施形態
図22乃至図24を参照して、第6の実施形態のメモリデバイスについて、説明する。
第6の実施形態では、メモリコアチップ700内に電圧生成回路が設けられ、I/Fチップ800内に、I/Fチップ800の昇圧回路及びメモリコアチップ700の電圧生成回路に送信されるクロック信号の生成回路が設けられている場合について説明する。
本実施形態のメモリデバイスは、例えば、I/Fチップ800内で4V程度までの比較的低い電圧を生成し、各メモリコアチップ700に印加する。そして、メモリコアチップ700は、I/Fチップ800から印加された電圧を昇圧(または降圧)して必要な電圧を生成する。
例えば、本実施形態においては、I/Fチップ800の製造プロセスとメモリコアチップ700の製造プロセスとは異なる。I/Fチップ800の製造プロセスでは、ゲート酸化膜の膜厚が比較的薄い、低耐圧(例えば5V程度の耐圧)の電界効果トランジスタが製造される。他方で、メモリコアチップ700の製造プロセスでは、低耐圧の電界効果トランジスタと、低耐圧の電界効果トランジスタよりもゲート酸化膜の膜厚が厚い高耐圧の電界効果トランジスタとが製造される。このため、I/Fチップ800内の昇圧回路は、例えば4V程度まで電源電圧VCC1及びVCC2を昇圧する。そして、これよりも高い電圧が必要な場合は、各メモリコアチップ700内に設けられた電圧生成回路(昇圧回路)が用いられる。
(a) 構成例
図22及び図23を参照して、第6の実施形態のメモリデバイスの構成例について、説明する。
<インターフェイスチップのレイアウト>
図22は、本実施形態のフラッシュメモリにおける、I/Fチップ内の回路のレイアウトの一例を示す上面図である。以下、第1実施形態の図6と異なる点についてのみ説明する。
図22に示されるように、本実施形態のI/Fチップ800は、I/FエリアR1内に昇圧回路430(図22の“VFOUR PUMP”)とクロック生成回路440(図22の“CLK生成回路”)とを含む。
本実施形態におけるチャージポンプ回路491(491−1〜491−8)は、第1の実施形態の図6と同様に、昇圧エリアR2内に設けられている。各チャージポンプ回路491は、制御回路410の制御により、電源電圧VCC2を昇圧して4V程度の電圧(以下、「電圧VX2」と呼ぶ)を生成する。そして、チャージポンプ回路491は、対応するメモリコアチップ700に、ワード線WL、基板、及びビット線BL等に供給されるAC的な電流(例えば、各種動作において必要に応じて供給される電流)を供給する。
昇圧回路430は、制御回路410の制御により、電源電圧VCC1を昇圧して、メモリコアチップ700で用いられる例えば4V程度の電圧(以下、「電圧VFOUR」と呼ぶ)を生成し、各メモリコアチップ700にDC的な電流(例えば動作状態にある場合に定常的に供給される電流)を供給する。電圧VFOURは、例えば、メモリコアチップ700内に設けられた増幅器(図示せず)において、電源電圧VCCより高い電圧が必要とされる場合に、増幅器の電源電圧として用いられる。昇圧回路430が供給する電流量は、チャージポンプ回路491よりも少ない。このため、昇圧回路430に用いられる昇圧用のキャパシタ素子のサイズは、例えばチャージポンプ回路491に用いられる昇圧用のキャパシタ素子よりも小さい。従って、昇圧回路430におけるキャパシタ素子の充放電に起因する電源ノイズは、チャージポンプ回路491と比較して小さい。このため、昇圧回路430は、I/FエリアR1内に設けられ、各メモリコアチップ700に共通に接続される。尚、昇圧回路430は、メモリコアチップ700に複数の電圧を印加するために、複数のチャージポンプ回路を含んでいてもよい。
クロック生成回路440は、制御回路410の制御により、I/Fチップ800内の昇圧回路430及び昇圧回路490(チャージポンプ回路491)、並びに各メモリコアチップ700内の電圧生成回路に送信されるクロック信号CLKpを生成する。制御回路410は、クロック信号CLKpに基づいて、昇圧回路430及び490と各メモリコアチップ700内の電圧生成回路との動作を同期させることができる。クロック生成回路440は、各メモリコアチップ700に共通に接続される。尚、昇圧回路430及び490、並びに各メモリコアチップ700の電圧生成回路に送信されるクロック信号は同じ信号でもよく、それぞれ異なっていてもよい。例えば、メモリコアチップ(700−1、700−2、…)に対応して異なるクロック信号(CLKp1、CLKp2、…)が生成されてもよい。
I/FエリアR1において、回路400、410、420、430、及び440に対する各種の電圧の供給のためのパッド891A、891B、892A、及び892Bが、I/FエリアR1の上方に設けられている。パッド891A及び891Bは、電源電圧VCC1が供給される配線901及び端子991に接続される。パッド892A及び892Bは、グランド電圧VSS1が供給される配線902及び端子992に接続される。
昇圧エリアR2において、例えば、昇圧回路490に対する各種の電圧の供給のためのパッド895A、895B、896A、及び896Bが、昇圧エリアR2(昇圧回路49)の上方に設けられている。パッド895A及び895Bは、電源電圧VCC2が供給される配線905及び端子995に接続される。パッド896A及び896Bは、グランド電圧VSS2が供給される配線906及び端子996に接続される。
I/FエリアR1に対する電源電圧用の配線901及び902、並びに端子991及び992は、昇圧エリアR2に対する電源電圧用の配線905及び906、並びに端子995及び996とは異なる。I/FエリアR1内の回路400、410、420、430、及び440に対する電源は、昇圧エリアR2の回路490及び491の電源から電気的に分離されている。これによって、昇圧回路490及びチャージポンプ回路491の動作に起因するノイズが、I/FエリアR1内の回路400、410、420、430、及び440に印加されるのを抑制できる。
分離エリアR3が、昇圧エリアR2とI/FエリアR1との間に設けられている。例えば、分離エリアR3は、I/Fチップの上面において、I/Fチップ800の一端から対向する他端までライン状に設けられている。これによって、昇圧エリアR2に起因するノイズが、I/FエリアR1に伝搬するのを抑制できる。
<メモリコアチップのレイアウト>
図23は、本実施形態のフラッシュメモリにおける、メモリコアチップ内の回路のレイアウトの一例を示す上面図である。図23の例では、説明を簡略にするため、第1の実施形態の図2で説明した、メモリコア回路10内のメモリセルアレイ110、ロウデコーダ120、センスアンプ140、アドレスレジスタ150、コマンドレジスタ160、及びシーケンサ170は省略されている。
図23に示されるように、本実施形態のメモリコアチップ700(メモリコア回路10)は、電圧生成回路180、クロック受信回路183、及びクロック生成回路184を含む。
電圧生成回路180は、シーケンサ170の制御に基づいて、電圧VX2及びVFOURを用いて、メモリコアチップ700内で必要な電圧を生成し、各回路に供給する。尚、図23の例では、説明を簡略化するため、電圧生成回路180がドライバ回路130に電圧を印加する場合を示しているが、センスアンプ140等、メモリコアチップ700内の他の回路にも必要な電圧を供給する。電圧生成回路180は、LV生成回路181及びHV昇圧回路182を含む。
LV生成回路181は、例えば昇圧回路430から供給される電圧VFOURを降圧して、必要な電圧を生成し、メモリコアチップ700内の他の回路に印加する。より具体的には、例えばLV生成回路181は、読み出し電圧VCGRVを生成し、ドライバ回路130に印加する。読み出し電圧VCGRVは、読み出し動作において選択ワード線WLに印加される電圧である。尚、LV生成回路181がドライバ回路130に印加する電圧は、読み出し電圧VCGRVに限定されない。
HV昇圧回路182は、チャージポンプ回路491から印加される電圧VX2を、昇圧して必要な電圧を生成し、メモリコアチップ700内の他の回路に印加する。より具体的には、HV昇圧回路182は、例えば、書き込み動作のときに、電圧VX2を昇圧してプログラム電圧VPGM及び電圧VPASSを生成し、ドライバ回路130に印加する。電圧VPASSは、書き込み動作のときに非選択ワード線WLに印加される電圧あり、メモリセルMCの保持データ(閾値電圧)に関わらず、メモリセルMCをオン状態にする電圧である。また、HV昇圧回路182は、例えば、読み出し動作のときに、電圧VX2を昇圧して電圧VREADを生成し、ドライバ回路130に印加する。電圧VREADは、読み出し動作のときに非選択ワード線WLに印加される電圧あり、メモリセルMCの保持データ(閾値電圧)に関わらず、メモリセルMCをオン状態にする電圧である。尚、HV昇圧回路182がドライバ回路130に印加する電圧は、プログラム電圧VPGM、電圧VPASS、及び電圧VREADに限定されない。例えば、HV昇圧回路182は、セレクトゲート線SGD及びSGSに印加する電圧を生成してもよい。
クロック受信回路183は、クロック生成回路440から供給されたクロック信号CLKpを電圧生成回路180に供給する。
クロック生成回路184は、例えば、製造段階におけるテスト工程においてテスト必要なクロック信号CLKtsを生成する。テストの際、クロック生成回路184は、電圧生成回路180(HV昇圧回路182)にクロック信号CLKtsを供給する。尚、実装組み立て後、クロック生成回路184は、電圧生成回路180と電気的に非接続状態とされていてもよい。
(b) 具体例
図24は、本実施形態のフラッシュメモリの構成例を模式的に示す図である。図24の例は、説明を簡略にするため、2個のメモリコアチップ700を示しているが、メモリコアチップ700の個数は任意である。
図24に示されるように、I/Fチップ800のクロック生成回路440と各メモリコアチップ700のクロック受信回路183とは、各メモリコアチップ700の電極TSV(770A)を介して電気的に共通に接続されている。同様に、I/Fチップ800の昇圧回路430と各メモリコアチップ700のLV生成回路181とは、各メモリコアチップ700の電極TSV(770B)を介して電気的に共通に接続されている。また、各メモリコアチップ700のHV昇圧回路182は、第1実施形態の図4あるいは図5と同様に、それぞれ異なる電極TSV(751及び755)を介して、異なるチャージポンプ回路491に電気的に接続されている。より具体的には、メモリコアチップ700−1のHV昇圧回路182は、メモリコアチップ700−1の電極TSV(751−1)を介してチャージポンプ回路491−1に電気的に接続され、メモリコアチップ700−2のHV昇圧回路182は、メモリコアチップ700−2の電極TSV(751−2)とメモリコアチップ700−1の電極TSV(755)とを介して、チャージポンプ回路491−2に電気的に接続される。ここで、メモリコアチップ700−1における電極TSV(751−1)と電極TSV(755)とは、第1の実施形態と同様に、電気的に接続されていない。
尚、各メモリコアチップ700のクロック生成回路184は、他のチップと電気的に接続されていない。
(c) まとめ
本実施形態のメモリデバイスは、第1乃至第5の実施形態に適用できる。これにより第1乃至第5の実施形態と同様の効果が得られる。
更に、本実施形態のメモリデバイスでは、DC的な電流(電圧)を供給する昇圧回路430を、I/Fチップ800のI/FエリアR1に設けることができる。これにより、昇圧エリアR1に設けられた昇圧回路490による電源ノイズの影響を低減できる。よって、メモリコアチップ700の誤動作を抑制でき、メモリデバイスの信頼性を向上できる。
更に、本実施形態のメモリデバイスにおいて、メモリコアチップ700は、電圧生成回路180を含む。I/Fチップ800は、昇圧回路430及び490、並びにクロック生成回路440を含む。そして、クロック生成回路440は、昇圧回路430及び490、並びに電圧生成回路180にクロック信号CLKpを送信する。これにより、昇圧回路430及び490と電圧生成回路180との動作を同期させることができる。よって、各メモリコアチップ700内において、電圧の生成に関する誤動作を抑制できるため、メモリデバイスの信頼性を向上できる。
(7) 第7の実施形態
図25及び図26を参照して、第7の実施形態のメモリデバイスについて、説明する。第7の実施形態では、I/Fチップ800及びメモリコアチップ700の封止材について説明する。
(a) 基本例
図25を参照して、本実施形態に係るフラッシュメモリ1の断面構成の例について説明する。
図25は、第7の実施形態のフラッシュメモリの実装状態の構造例を説明するための断面図である。尚、図25において、図示の明瞭化のため、主要な構成要素が抽出され、図示されている。本実施形態のフラッシュメモリ1は、図25に図示されない各種の接続端子(例えば、バンプ及びパッド)、各種の回路、及び各種の配線(例えば、内部配線及び再配線)を含む。
例えば、本実施形態のフラッシュメモリ1は、第1の実施形態の図3と同様に、BGAとよばれるパッケージ構造を有する。
図25に示されるように、本実施形態のフラッシュメモリ1は、例えば8個のメモリコアチップ700−1〜700−8と1つのI/Fチップ800をパッケージ内に含む。尚、メモリコアチップ700の個数は任意である。基板900上に、I/Fチップ800、メモリコアチップ700−1〜700−8が順に積層されている。
I/Fチップ800は、昇圧回路490を含む。また、本実施形態のメモリコアチップ700は、第6の実施形態で説明した電圧生成回路180を含む。尚、メモリコアチップ700は、電圧生成回路180を含んでいなくてもよい。
基板900の底面(下面)上に、複数のバンプBPが設けられている。
基板900の上面上に、複数のラージバンプLBPが設けられている。
I/Fチップ800の上面上に、複数のマイクロバンプMBPが設けられている。
ラージバンプLBP上及びマイクロバンプMBP上に、メモリコアチップ700−1〜700−8が順に積層される。各メモリコアチップ700は、複数の電極TSV及び複数のパッド(図示せず)などを含む。メモリコアチップ700−1の底面には、再配線層RDL及び再配線層RDL上に電気的に接続されたパッドが設けられる。メモリコアチップ700−1の底面のパッドは、ラージバンプLBP及びマイクロバンプMBPを介して、基板900のパッド(図示せず)及びI/Fチップ800のパッド(図示せず)とそれぞれ電気的に接続されている。メモリコアチップ700−1〜700−8は、電極TSV及びバンプBP−Aを介して、それぞれ電気的に接続されている。
I/Fチップ800とメモリコアチップ700−1との間には、複数のストッパ1000が設けられている。より具体的には、ストッパ1000は、I/Fチップ800の表面と、I/Fチップ800に対向するメモリコアチップ700−1の表面とにおいて、パッドが設けられていない領域、すなわち、電気的に接続されない領域(以下、「非接続領域」と呼ぶ)に接するように設けられている。
ストッパ1000は、メモリコアチップ700−1とI/Fチップ800とをマイクロバンプMBPで圧着する際のストッパ兼接着剤として機能する。より具体的には、ストッパ1000は、メモリコアチップ700−1とI/Fチップ800との間の隙間(ギャップ)、すなわち、マイクロバンプMBPの高さを規定するためのストッパとして機能する。また、ストッパ1000は、その上面及び底面がメモリコアチップ700−1の底面及びI/Fチップ800の上面にそれぞれ接着されることにより、接着剤として機能する。
ストッパ1000には、例えば金属やSi(シリコン)等のフィラーを含まない樹脂が用いられる。より具体的には、ストッパ1000には、例えば、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、アクリル樹脂等を用いた熱硬化性樹脂が用いられる。ストッパ1000は、例えば、リソグラフィ技術やディスペンスによる塗布技術、あるいは、フィルムの接着により形成される。リソグラフィ技術を用いる場合、ストッパ1000には、感光性を有する樹脂が用いられる。
I/Fチップ800と各メモリコアチップ700との間は、アンダーフィル1010により埋め込まれている(充填されている)。アンダーフィル1010には、例えば金属やSi(シリコン)等のフィラーを含む樹脂が用いられる。より具体的には、アンダーフィル1010には、例えば、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、アクリル樹脂等を用いた熱硬化性樹脂が用いられる。アンダーフィル1010は、フィラーを含むことにより、ストッパ1000よりも熱伝導率が高く、熱膨張係数が小さい。
基板900上には、I/Fチップ800及び各メモリコアチップ700を覆うようにフィラーを含む封止材1020が設けられている。そして、基板900とI/Fチップ800との間は、封止材1020により充填されている。封止材1020には、例えば、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、アクリル樹脂等を用いた熱硬化性樹脂が用いられる。尚、アンダーフィル1010と封止材1020は同じ材料であっても良い。
I/Fチップ800及びメモリコアチップ700をアンダーフィル1010及び封止材1020により封止する場合、以下のような手順でも良い。例えば、まず、複数のメモリコアチップ700とI/Fチップ800を積層し(この段階ではI/Fチップ800が最上段に位置する)、I/Fチップ800とメモリコアチップ700との間、及び各メモリチップコア700の間をアンダーフィル1010で充填する。このとき、最上層のメモリコアチップ700の表面の一部(非接続領域)にアンダーフィル1010が付着してもよい。次に、I/Fチップ800とメモリコアチップ700の積層体を反転して基板900上に積層する。そして、基板900上において、積層体を封止材1020で封止する。その後、基板900の裏面にバンプBPが形成される。
(b) 具体例
図26を参照して、I/Fチップ800におけるストッパ1000のレイアウト例について説明する。
図26は、第7の実施形態のI/Fチップの上面図である。尚、図26の例は、メモリコアチップ700−1と対向するI/Fチップ800の表面にストッパ1000が形成される場合を示しているが、I/Fチップ800と対向するメモリコアチップ700−1の表面にストッパ1000が形成されてもよい。
図26に示されるように、第1実施形態の図6で説明したI/FエリアR1上には、I/FエリアR1内に設けられた各回路(制御回路410、入出力回路400、内部電圧生成回路420等)に電気的に接続されたパッドPDが設けられている。尚、マイクロバンプMBPは、I/Fチップ800のパッドPD上に形成されていてもよく、メモリコアチップ700−1のパッド上に形成されていてもよく、両方のパッド以上に形成されていてもよい。また、昇圧エリアR2上には、昇圧回路490(チャージポンプ回路491)に電気的に接続されたパッドPDが設けられている。そして、これらのパッドPDが設けられていないI/FエリアR1、昇圧エリアR2、及び分離エリアR3上に、パッドPDと接しないように複数のストッパ1000が局所的に設けられている(以下、ストッパ1000が設けられている領域を「接着領域」とも呼ぶ)。尚、ストッパ1000のレイアウトは任意である。例えばライン状に形成されたストッパ1000が設けられてもよい。更に、複数のストッパ1000の形状がそれぞれ異なっていてもよい。
(c) まとめ
本実施形態のメモリデバイスは、第1乃至第6の実施形態に適用できる。これにより、第1乃至第6の実施形態と同様の効果が得られる。
更に、本実施形態のメモリデバイスでは、メモリコアチップ700−1とI/Fチップ800との間に、メモリコアチップ700−1の非接続領域とI/Fチップ800の非接続領域とを接着するように複数のストッパ1000が局所的に設けられている。ストッパ1000は、フィラーを含んでいないため、アンダーフィル1010よりも熱伝導率が低い。従って、ストッパ1000を設けることにより、I/Fチップ800の昇圧回路490で発生した熱が、メモリコアチップ700に伝わるのを抑制できる。従って、メモリコアチップ700において、チップの温度上昇による特性の変動を抑制できる。よって、メモリデバイスの信頼性が向上する。
更に、ストッパ1000を用いることにより、ストッパ1000によりメモリコアチップ700−1とI/Fチップ800との間隔が規定されるため、マイクロバンプMBPの過度の潰れ、あるいはメモリコアチップ700−1とI/Fチップ800との接続不良等を抑制できる。
更に、メモリコアチップ700−1とI/Fチップ800とを圧着する際、ストッパ1000を介して、メモリコアチップ700−1とI/Fチップ800とが接着されるため、アンダーフィル1010をメモリコアチップ700−1とI/Fチップ800との間に充填する前の、メモリコアチップ700−1とI/Fチップ800との接続強度を向上できる。
更に、ストッパ1000を局所的に設けることにより、ストッパ1000をI/Fチップ800の全面に塗布する場合と比較して、メモリコアチップ700−1とI/Fチップ800との位置合わせ精度の劣化やマイクロバンプMBPの接続不良を抑制できる。例えば、メモリコアチップ700−1とI/Fチップ800とを圧着する際、ストッパ1000を局所的に設けることにより、ストッパ1000による目合わせマークの埋め込みを抑制できる。よって、位置合わせ精度の劣化を抑制できる。また、パッドと接しないようにストッパ1000を局所的に設けることにより、マイクロバンプMBPとI/Fチップ800のパッドとの間、あるいはマイクロバンプMBPとメモリコアチップ700−1のパッドとの間へのストッパ1000の噛み込みを抑制できる。よって、メモリコアチップ700−1とI/Fチップ800との電気的接続不良を抑制できる。あるいは、メモリコアチップ700−1とI/Fチップ800とを圧着する際、メモリコアチップ700−1とI/Fチップ800との間にボイドが形成されるのを抑制できる。
更に、I/Fチップ800とメモリコアチップ700−1との間に、アンダーフィル1010よりも熱膨張係数が大きいストッパ1000を用い、各メモリコアチップ700の間にはストッパ1000を用いていないため、ストッパ1000の熱膨張によるメモリコアチップ700の反りを抑制することができる。
(8) 第8の実施形態
図27及び図28を参照して、第8の実施形態のメモリデバイスについて、説明する。第8の実施形態では、第7の実施形態と異なるストッパ1000のレイアウトについて説明する。
(a) 基本例
図27を参照して、本実施形態に係るフラッシュメモリ1の断面構成の例について説明する。以下では、第7の実施形態の図25と異なる点についてのみ説明する。
図27は、第8の実施形態のフラッシュメモリの実装状態の構造例を説明するための断面図である。
図27に示されるように、本実施形態のフラッシュメモリ1では、I/Fチップ800において、昇圧回路490の上方(垂直方向)にストッパ1000が設けられている。また、メモリコアチップ700−1において、電圧生成回路180(HV昇圧回路182)の下方(垂直方向)には、ストッパ1000が設けられていない。他の構成は、第7の実施形態の図25と同じである。
(b) 具体例
図28を参照して、I/Fチップ800におけるストッパ1000のレイアウト例について説明する。以下、第7の実施形態の図26と異なる点についてのみ説明する。
図28は、第8の実施形態のI/Fチップの上面図である。
図28に示されるように、昇圧エリアR2のパッドPDが設けられていない領域に複数のストッパ1000が局所的に設けられている。昇圧エリアR2におけるストッパ1000のレイアウトは任意である。そして、I/FエリアR1上には、ストッパ1000が設けられていない。尚、I/FエリアR1に第6の実施形態の図22で説明した昇圧回路430が設けられている場合、昇圧回路430の上方(垂直方向)にストッパ1000が設けられてもよい。本実施形態においては、メモリコアチップ700−1とI/Fチップ800とを圧着した際、昇圧エリアR2の垂直方向に、メモリコアチップ700−1の電圧生成回路180が配置されないようにする。すなわち、I/Fチップ800の昇圧回路(430及び490)の垂直方向に、ストッパ1000が配置され、電圧生成回路180の垂直方向には、ストッパ1000が配置されないようにする。
尚、分離エリアR3上にもストッパ1000が設けられてもよい。
(c) まとめ
本実施形態のメモリデバイスにおいても、第7の実施形態と同様の効果が得られる。
更に、本実施形態のメモリデバイスでは、メモリコアチップ700−1とI/Fチップ800とを圧着した際、I/Fチップ800の昇圧回路490の垂直方向に位置する領域にはストッパ1000が設けられ、メモリコアチップ700−1の電圧生成回路180の垂直方向に位置する領域にはストッパ1000が設けられていない。これにより、昇圧回路490で発生した熱は、メモリコアチップ700−1に伝わりにくく、電圧生成回路180で発生した熱は、アンダーフィル1010及びI/Fチップ800を介して放熱しやすくなる。従って、メモリコアチップ700において、チップの温度上昇による特性の変動を更に抑制できる。よって、メモリデバイスの信頼性が向上する。
[その他]
第1の実施形態のメモリデバイスにおいて、図4又は図7に示されるメモリコアチップの構造は、従来のインターフェイスチップを含むNAND型フラッシュメモリに適用されてもよい。また、図6又は図8に示されるインターフェイスチップ内における各回路のレイアウトは、従来のメモリチップを含むNAND型フラッシュメモリに適用されてもよい。
尚、NAND型フラッシュメモリ以外のメモリデバイス、例えば、DRAM、SRAM、ReRAM、MRAMに、第1乃至第8の実施形態の1以上が適用されてもよい。
また、上述の実施形態は、メモリデバイス以外の半導体デバイス、例えば、システムLSI、CPU、無線デバイス、又は、イメージセンサなどに、適用されてもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (22)

  1. 第1の回路、第1の端子、及び、第2の端子を含む第1のメモリチップと、
    第2の回路、及び、第3の端子を含む第2のメモリチップと、
    第1の電圧生成回路、第2の電圧生成回路、及び、データの入出力回路を含むインターフェイスチップと、
    を具備し、
    前記第2のメモリチップは、前記第1のメモリチップの上方に設けられ、
    前記インターフェイスチップは、前記第1のメモリチップの下方に設けられ、
    前記第1の端子の第1の端部は、前記第1の回路に電気的に接続され、前記第1の端子の第2の端部は、前記第1の電圧生成回路に電気的に接続され、
    前記第2の端子の第3の端部は、前記第3の端子に電気的に接続され、前記第2の端子の第4の端部は、前記第2の電圧生成回路に電気的に接続され、
    前記第3の端子の第5の端部は、前記第2の回路に電気的に接続され、前記第3の端子の第6の端部は、前記第2の端子を介して前記第2の電圧生成回路に電気的に接続され、
    前記第1のメモリチップの表面に対して垂直方向において、前記第3の端部は前記第4の端部と重ならず、前記第3の端部は前記第6の端部と重なり、
    前記入出力回路は、前記インターフェイスチップの第1の領域内に設けられ、
    前記第1及び第2の電圧生成回路は、前記インターフェイスチップの第2の領域内に設けられ、
    前記第1の領域と前記第2の領域との間に、第3の領域が設けられ、
    前記第3の領域は、前記第1の領域を、前記第2の領域から電気的に分離する、
    メモリデバイス。
  2. 前記入出力回路は、第1の配線を介して、第1の電源に電気的に接続され、
    前記第1及び第2の電圧生成回路は、第2の配線を介して、第2の電源に電気的に接続され、
    前記第1の配線は、前記第2の配線から電気的に分離されている、
    請求項1に記載のメモリデバイス。
  3. 前記第2のメモリチップは、第4の端子をさらに含み、
    前記第1の端子は、前記第1の回路に隣り合い、
    前記第2の端子は、前記第1の端子から電気的に分離され、
    前記第3の端子は、前記第2の回路に隣り合い、
    前記第4の端子は、前記第3の端子から電気的に分離され、
    前記第2のメモリチップの構造は、前記第1のメモリチップの構造と同じである、
    請求項1に記載のメモリデバイス。
  4. 前記第2のメモリチップ上方に設けられた第3のメモリチップを、さらに具備し、
    前記第1のメモリチップは、前記第1及び第2の端子から電気的に分離された第5の端子を、さらに含み、
    前記第2のメモリチップは、前記第3の端子から電気的に分離された第6の端子を、さらに含み、
    前記インターフェイスチップは、第3の電圧生成回路を、さらに含み、
    前記第3のメモリチップは、第3の回路と、前記第3の回路に電気的に接続された第7の端子を、含み、
    前記第7の端子は、前記第5及び前記第6の端子を介して、前記第3の電圧生成回路に、電気的に接続される
    請求項1に記載のメモリデバイス。
  5. 第1のデータを送信するための第1のドライバ回路と、前記第1のドライバ回路の状態を示す第1の信号を出力する第1の回路と、を含むメモリコア回路と、
    前記第1のデータを受信するための第1のレシーバ回路と、前記第1のレシーバ回路の状態を示す第2の信号を出力する第2の回路と、を含むインターフェイス回路と、
    を具備し、
    前記第1のデータが、前記メモリコア回路から前記インターフェイス回路に送信される場合において、
    前記メモリコア回路は、前記第1のドライバ回路が活性化状態であることを示すために、前記第1の信号の信号レベルを、第1のレベルに設定し、
    前記インターフェイス回路は、前記第1のレベルの前記第1の信号に基づいて、前記第1のレシーバ回路を活性化状態に設定する、
    メモリデバイス。
  6. 前記第1のレシーバ回路が活性化状態であることを示すために、前記第2の信号の信号レベルを、前記第1のレベルに設定する、
    請求項10に記載のメモリデバイス。
  7. 前記インターフェイス回路は、前記メモリコア回路に第2のデータを送信するための第2のドライバ回路をさらに含み、
    前記第2のドライバ回路の状態は、前記第2の信号によって示され、
    前記第1の信号が前記第1のレベルに設定される前において、
    前記インターフェイス回路は、前記第2のドライバ回路が非活性化状態であることを示すために、前記第2の信号の信号レベルを、前記第1のレベルと異なる第2のレベルに設定し、
    前記メモリコア回路は、前記第2のレベルの前記第2の信号に基づいて、前記第1のドライバ回路を活性化状態に設定する、
    請求項10に記載のメモリデバイス。
  8. 前記第2のデータが、前記インターフェイス回路から前記メモリコア回路に送信される場合、
    前記インターフェイス回路は、前記第2のレベルに設定された前記第1の信号に基づいて、前記第2のドライバ回路を活性化状態に設定し、
    前記インターフェイス回路は、前記第2のドライバ回路が活性化状態であることを示すために、前記第2の信号の信号レベルを前記第1のレベルに設定する、
    請求項12に記載のメモリデバイス。
  9. 前記メモリコア回路は、前記第1のドライバ回路が非活性化状態に設定された後、前記第1の信号の信号レベルを前記第2のレベルに設定する、
    請求項13に記載のメモリデバイス。
  10. 前記第1のドライバ回路は、前記第1の回路からの第1の制御信号に基づいて、制御され、
    前記第1のレシーバ回路は、前記第2の回路からの第2の制御信号に基づいて、制御され、
    前記第1の回路は、前記第1のレベルと異なる第2のレベルの前記第2の信号に基づいて、前記第1の制御信号の信号レベルを前記第1のレベルに設定し、
    前記第1のドライバ回路は、前記第1のレベルの前記第1の制御信号に基づいて、活性化状態に設定され、
    前記第2の回路は、前記第1のレベルの前記第1の信号に基づいて、前記第2の制御信号の信号レベルを前記第1のレベルに設定し、
    前記第1のレシーバ回路は、前記第1のレベルの前記第2の制御信号に基づいて、前記活性化状態に設定される、
    請求項10に記載のメモリデバイス。
  11. インターフェイスチップと、
    前記インターフェイスチップの上方に設けられ、第1の回路と、前記第1の回路に電気的に接続された第1のビアと、前記第1のビアと電気的に非接続な第2のビアとを含む第1のメモリチップと、
    前記第1のメモリチップの上方に設けられ、第2の回路と、前記第2の回路に電気的に接続された第3のビアとを含む第2のメモリチップと
    を具備し、
    前記インターフェイスチップは、
    入力信号に応じて前記第1及び第2のメモリチップへの書き込み、消去、及び読み出しを制御する制御回路と、
    前記第1のビアを介して前記第1の回路に電気的に接続された第1の電圧昇圧回路と、前記第2のビア及び前記第3のビアを介して前記第2の回路に電気的に接続された第2の電圧昇圧回路とを含む第1の電圧生成回路と、
    前記第1の電圧生成回路と第1の電源とを電気的に接続する第1のバンプと、
    前記第1のバンプとは電気に非接続であり、前記制御回路と第2の電源とを電気的に接続する第2のバンプと
    を含む、
    メモリデバイス。
  12. 前記第1乃至第3のビアはシリコン貫通ビアである、
    請求項16に記載のメモリデバイス。
  13. 前記インターフェイスチップは、前記第2のバンプに電気的に接続された第2の電圧生成回路を更に含み、
    前記第1のメモリチップは、前記第1の回路と前記第2の電圧生成回路とを電気的に接続する第4のビアを更に含み、
    前記第2のメモリチップは、前記第4のビアを介して、前記第2の回路と前記第2の電圧生成回路とを電気的に接続する第5のビアを更に含む、
    請求項16に記載のメモリデバイス。
  14. 前記第4及び第5のビアは、シリコン貫通ビアである、
    請求項18に記載のメモリデバイス。
  15. 前記制御回路及び前記第2の電圧生成回路は、前記インターフェイスチップの第1の領域に設けられ、
    前記第1の電圧生成回路は、前記インターフェイスチップの第2の領域に設けられ、
    前記第1の領域と前記第2の領域との間に、第3の領域が設けられ、
    前記第3の領域は、前記第1の領域を、前記第2の領域から電気的に分離する、
    請求項18に記載のメモリデバイス。
  16. 前記第3の領域は、前記インターフェイスチップの表面と第1の側面とによる第1の端部から、前記表面と前記第1の側面に対向する第2の側面とによる第2の端部まで設けられている、
    請求項20に記載のメモリデバイス。
  17. 前記第1のビアの第1の端部は、前記第1の回路に電気的に接続され、前記第1のビアの第2の端部は、前記第1の電圧昇圧回路に電気的に接続され、
    前記第2のビアの第3の端部は、前記第3のビアに電気的に接続され、前記第2のビアの第4の端部は、前記第2の電圧昇圧回路に電気的に接続され、
    前記第3のビアの第5の端部は、前記第2の回路に電気的に接続され、前記第3のビアの第6の端部は、前記第2のビアを介して前記第2の電圧昇圧回路に電気的に接続され、
    前記第1のメモリチップの表面に対する垂直方向において、前記第3の端部は前記第4の端部と重ならず、前記第3の端部は前記第6の端部と重なる、
    請求項16に記載のメモリデバイス。
  18. 前記第1のメモリチップは、前記第1の電圧生成回路に電気的に接続された第3の電圧生成回路を更に含み、
    前記第2のメモリチップは、前記第1の電圧生成回路に電気的に接続された第4の電圧生成回路を更に含み、
    前記インターフェイスチップは、前記第1、第3及び第4の電圧生成回路にクロック信号を送信する第1のクロック生成回路を更に含み、
    前記第1のクロック生成回路は、前記第1の領域に設けられる、
    請求項20に記載のメモリデバイス。
  19. 前記第1のメモリチップは、前記第3の電圧生成回路に接続された第2のクロック生成回路を更に含み、
    前記第2のメモリチップは、前記第4の電圧生成回路に接続された第3のクロック生成回路を更に含む、
    請求項23に記載のメモリデバイス。
  20. 第1の主面を有し、第1の電圧生成回路と、前記第1の主面に設けられ且つ前記第1の電圧生成回路に電気的に接続された第1の端子とを含むインターフェイスチップと、
    前記インターフェイスチップの上方に設けられ、前記第1の主面と向き合う第2の主面と、前記第2の主面の反対側の第3の主面とを有し、前記第2の主面に設けられ且つ第1のバンプを介して前記第1の端子と電気的に接続された第2の端子と、前記第3の主面に設けられた第3の端子とを含む第1のメモリチップと、
    前記第1のメモリチップの上方に設けられ、前記第3の主面と向き合う第4の主面を有し、前記第4の主面に設けられ且つ第2のバンプを介して前記第3の端子と電気的に接続された第4の端子を含む第2のメモリチップと、
    前記第1の主面の第1の領域及び前記第2の主面の第2の領域に接するようにして前記インターフェイスチップと前記第1のメモリチップとの間に設けられ、フィラーを含まない第1の封止部材と、
    前記第1の領域を含まない前記第1の主面の第3の領域と、前記第2の領域を含まない前記第2の主面の第4の領域との間を充填し、且つ前記第3の主面と前記第4の主面との間を充填する前記フィラーを含む第2の封止部材と
    を具備し、
    前記インターフェイスチップの前記第1の主面は、前記インターフェイスチップの内部に前記第1の電圧生成回路が設けられている第5の領域と、前記第1の電圧生成回路が設けられていない第6の領域とを含み、
    前記第5の領域は前記第1の領域を含み、前記第6の領域は前記第1の領域を含まない、
    メモリデバイス。
  21. 前記第1の封止部材は、前記第2の封止部材よりも熱伝導率が低い、
    請求項25に記載のメモリデバイス。
  22. 前記第1のメモリチップは、第2の電圧生成回路を含み、
    前記第1のメモリチップの前記第2の主面は、前記第1のメモリチップの内部に前記第2の電圧生成回路が設けられている第7の領域と、前記第2の電圧生成回路が設けられていない第8の領域とを含み、
    前記第7の領域は、前記第2の領域を含まず、前記第8の領域は、前記第2の領域を含む、
    請求項25に記載のメモリデバイス。
JP2018540621A 2016-09-23 2017-03-23 メモリデバイス Active JP6672469B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPPCT/JP2016/078046 2016-09-23
PCT/JP2016/078046 WO2018055734A1 (ja) 2016-09-23 2016-09-23 メモリデバイス
PCT/JP2017/011784 WO2018055814A1 (ja) 2016-09-23 2017-03-23 メモリデバイス

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018055814A1 JPWO2018055814A1 (ja) 2019-04-25
JP6672469B2 true JP6672469B2 (ja) 2020-03-25

Family

ID=61689450

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018540565A Active JP6721696B2 (ja) 2016-09-23 2016-09-23 メモリデバイス
JP2018540621A Active JP6672469B2 (ja) 2016-09-23 2017-03-23 メモリデバイス

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018540565A Active JP6721696B2 (ja) 2016-09-23 2016-09-23 メモリデバイス

Country Status (6)

Country Link
US (3) US10811393B2 (ja)
EP (2) EP3518285A4 (ja)
JP (2) JP6721696B2 (ja)
CN (2) CN109690771A (ja)
TW (2) TWI698976B (ja)
WO (2) WO2018055734A1 (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6721696B2 (ja) * 2016-09-23 2020-07-15 キオクシア株式会社 メモリデバイス
US10083734B1 (en) * 2017-11-06 2018-09-25 Micron Technology, Inc. Memory arrays
CN109768050B (zh) * 2018-12-18 2020-11-17 长江存储科技有限责任公司 三维存储器及其制备方法
US11024385B2 (en) * 2019-05-17 2021-06-01 Sandisk Technologies Llc Parallel memory operations in multi-bonded memory device
DE112019007422T5 (de) * 2019-05-31 2022-02-24 Micron Technology, Inc. Speicherkomponente für ein system-on-chip-gerät
KR20200145872A (ko) * 2019-06-11 2020-12-31 삼성전자주식회사 수직형 메모리 소자를 구비한 집적회로 소자
JP2021044509A (ja) 2019-09-13 2021-03-18 キオクシア株式会社 半導体装置、及び、半導体記憶装置
KR20210063496A (ko) * 2019-11-22 2021-06-02 삼성전자주식회사 프로세싱 회로를 포함하는 메모리 장치, 그리고 시스템 온 칩과 메모리 장치를 포함하는 전자 장치
KR20210105718A (ko) * 2020-02-19 2021-08-27 에스케이하이닉스 주식회사 메모리 장치 및 이를 갖는 메모리 시스템
JP2021150511A (ja) * 2020-03-19 2021-09-27 キオクシア株式会社 半導体記憶装置
KR102410781B1 (ko) * 2020-07-15 2022-06-20 한양대학교 산학협력단 Tsv 기반 고집적도를 갖는 3차원 플래시 메모리
JP2022051364A (ja) 2020-09-18 2022-03-31 キオクシア株式会社 半導体記憶装置
KR20220049653A (ko) * 2020-10-14 2022-04-22 삼성전자주식회사 비휘발성 메모리 장치
JP7104843B1 (ja) * 2021-08-31 2022-07-21 ウィンボンド エレクトロニクス コーポレーション 半導体記憶装置

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5814859B2 (ja) 1979-11-06 1983-03-22 川崎製鉄株式会社 高磁束密度一方向性珪素鋼板の絶縁被膜形成方法
JP2000148656A (ja) * 1998-11-09 2000-05-30 Mitsubishi Electric Corp メモリシステム
JP3490368B2 (ja) 2000-02-07 2004-01-26 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 信号出力装置、ドライバ回路、信号伝送システム、および信号伝送方法
US6546343B1 (en) * 2000-11-13 2003-04-08 Rambus, Inc. Bus line current calibration
KR100364635B1 (ko) * 2001-02-09 2002-12-16 삼성전자 주식회사 칩-레벨에 형성된 칩 선택용 패드를 포함하는 칩-레벨3차원 멀티-칩 패키지 및 그 제조 방법
JP4721578B2 (ja) * 2001-09-07 2011-07-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 ドライバ回路
JP4419049B2 (ja) 2003-04-21 2010-02-24 エルピーダメモリ株式会社 メモリモジュール及びメモリシステム
JP3807407B2 (ja) * 2003-09-05 2006-08-09 セイコーエプソン株式会社 トランスミッタ回路、レシーバ回路、インターフェース回路、及び電子機器
JP2007250561A (ja) * 2004-04-12 2007-09-27 Japan Science & Technology Agency 半導体素子および半導体システム
JP4502820B2 (ja) * 2005-01-05 2010-07-14 日本電気株式会社 半導体チップ及び半導体装置
JP2008004639A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Toshiba Corp 半導体装置
JP4791924B2 (ja) 2006-09-22 2011-10-12 株式会社東芝 半導体記憶装置
KR100800486B1 (ko) 2006-11-24 2008-02-04 삼성전자주식회사 개선된 신호 전달 경로를 갖는 반도체 메모리 장치 및 그구동방법
JP2008159736A (ja) * 2006-12-22 2008-07-10 Elpida Memory Inc 半導体装置及びその電源供給方法
JP2009003991A (ja) 2007-06-19 2009-01-08 Toshiba Corp 半導体装置及び半導体メモリテスト装置
WO2009014796A1 (en) * 2007-07-19 2009-01-29 Rambus Inc. Reference voltage and impedance calibration in a multi-mode interface
JP5570689B2 (ja) 2007-07-23 2014-08-13 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル 積層メモリ
US7623365B2 (en) * 2007-08-29 2009-11-24 Micron Technology, Inc. Memory device interface methods, apparatus, and systems
JP5142692B2 (ja) 2007-12-11 2013-02-13 株式会社東芝 不揮発性半導体記憶装置
US8399973B2 (en) 2007-12-20 2013-03-19 Mosaid Technologies Incorporated Data storage and stackable configurations
JP5099780B2 (ja) 2008-01-18 2012-12-19 独立行政法人産業技術総合研究所 3次元集積回路
KR101393311B1 (ko) 2008-03-19 2014-05-12 삼성전자주식회사 프로세스 변화량을 보상하는 멀티 칩 패키지 메모리
JP2009238874A (ja) 2008-03-26 2009-10-15 Toshiba Corp 半導体メモリ及びその製造方法
JP5283960B2 (ja) 2008-04-23 2013-09-04 株式会社東芝 三次元積層不揮発性半導体メモリ
JP2009266944A (ja) 2008-04-23 2009-11-12 Toshiba Corp 三次元積層不揮発性半導体メモリ
JP5448697B2 (ja) 2009-10-09 2014-03-19 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル 半導体記憶装置及びデータ処理システム
US8796863B2 (en) * 2010-02-09 2014-08-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor memory devices and semiconductor packages
JP2012058860A (ja) * 2010-09-06 2012-03-22 Toshiba Corp メモリシステム
JP2012256821A (ja) * 2010-09-13 2012-12-27 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 記憶装置
JP2012099189A (ja) 2010-11-04 2012-05-24 Elpida Memory Inc 半導体装置
JP5654855B2 (ja) * 2010-11-30 2015-01-14 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエルPS4 Luxco S.a.r.l. 半導体装置
US9070776B2 (en) * 2011-04-15 2015-06-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and driving method thereof
US8710654B2 (en) 2011-05-26 2014-04-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and manufacturing method thereof
US8426979B2 (en) 2011-07-18 2013-04-23 Headway Technologies, Inc. Composite layered chip package
JP5646758B2 (ja) 2011-08-11 2014-12-24 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法、半導体装置及び配線形成用治具
JP2013114644A (ja) 2011-12-01 2013-06-10 Fujitsu Ltd メモリモジュールおよび半導体記憶装置
CN103165183A (zh) * 2011-12-09 2013-06-19 株式会社东芝 非易失性半导体存储装置
JP2014022652A (ja) 2012-07-20 2014-02-03 Elpida Memory Inc 半導体装置及びそのテスト装置、並びに、半導体装置のテスト方法
JP2015005626A (ja) * 2013-06-21 2015-01-08 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエルPS4 Luxco S.a.r.l. 半導体装置
KR102259943B1 (ko) 2014-12-08 2021-06-04 삼성전자주식회사 멀티 플래인을 포함하는 불 휘발성 메모리 장치
US9496042B1 (en) * 2015-05-21 2016-11-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device with control of maximum value of current capable of being supplied
TWI680466B (zh) * 2015-05-28 2019-12-21 日商東芝記憶體股份有限公司 半導體裝置
JP2016225484A (ja) * 2015-06-01 2016-12-28 株式会社東芝 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP6663104B2 (ja) * 2015-09-10 2020-03-11 富士通株式会社 半導体装置および半導体装置の制御方法
JP6721696B2 (ja) * 2016-09-23 2020-07-15 キオクシア株式会社 メモリデバイス

Also Published As

Publication number Publication date
TW201904021A (zh) 2019-01-16
EP3518285A4 (en) 2020-07-29
US11270981B2 (en) 2022-03-08
EP3518286A4 (en) 2020-08-19
CN109690771A (zh) 2019-04-26
US20210005580A1 (en) 2021-01-07
US10790266B2 (en) 2020-09-29
JP6721696B2 (ja) 2020-07-15
TWI698976B (zh) 2020-07-11
TW201822341A (zh) 2018-06-16
TWI641109B (zh) 2018-11-11
US10811393B2 (en) 2020-10-20
JPWO2018055814A1 (ja) 2019-04-25
WO2018055734A1 (ja) 2018-03-29
US20190206845A1 (en) 2019-07-04
CN110520988A (zh) 2019-11-29
EP3518285A1 (en) 2019-07-31
WO2018055814A1 (ja) 2018-03-29
US20190206495A1 (en) 2019-07-04
JPWO2018055734A1 (ja) 2019-06-24
EP3518286A1 (en) 2019-07-31
CN110520988B (zh) 2023-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6672469B2 (ja) メモリデバイス
US11361823B2 (en) Semiconductor memory device having bonded first and second semiconductor chips provided with respective impedance calibration control circuits
US9311979B1 (en) I/O pin capacitance reduction using TSVs
US9613678B2 (en) Semiconductor apparatus including multichip package
JP6994067B2 (ja) 多接合メモリデバイスにおける並行メモリ動作
TWI691845B (zh) 半導體裝置
US9263371B2 (en) Semiconductor device having through-silicon via
US10622074B2 (en) Semiconductor storage device
US9576936B2 (en) Semiconductor system having semiconductor apparatus and method of determining delay amount using the semiconductor apparatus
US10359961B2 (en) Storage device
CN112563278B (zh) 具有芯片到芯片接合结构的半导体装置
US20230090800A1 (en) Memory system
US20220269629A1 (en) Memory card operable with multiple host interfaces
CN116759421A (zh) 半导体装置及半导体装置的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A529 Written submission of copy of amendment under article 34 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A5211

Effective date: 20181228

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181228

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200304

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6672469

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150