JPH02148763A - Semiconductor memory - Google Patents

Semiconductor memory

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Publication number
JPH02148763A
JPH02148763A JP63303151A JP30315188A JPH02148763A JP H02148763 A JPH02148763 A JP H02148763A JP 63303151 A JP63303151 A JP 63303151A JP 30315188 A JP30315188 A JP 30315188A JP H02148763 A JPH02148763 A JP H02148763A
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JP
Japan
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layer
memory cell
line
cells
bit
Prior art date
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Pending
Application number
JP63303151A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiichi Nakauchi
半内 誠一
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.)
NEC Kyushu Ltd
Original Assignee
NEC Kyushu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Kyushu Ltd filed Critical NEC Kyushu Ltd
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Publication of JPH02148763A publication Critical patent/JPH02148763A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells

Landscapes

  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

PURPOSE:To simplify the process of manufacture by making only one layer including a bit line shared by every layer formed of a work line and a memory cell. CONSTITUTION:n layers each formed of a plurality of memory cells 3 respectively connected to a plurality of word lines 5 are laminated, and one layer of a plurality of bit lines 4 is provided on the top. The gate of a NMOS transistor 1 of cells 3 of each layer is connected with the line 5 of each layer, the source is connected with one end of an electrostatic capacity 2 of each layer, and the drain is connected with the line 4 of the uppermost part. The cells of each layer are commonly, i.e., perpendicularly connected to the line 4. Another one end of the capacity 2 is connected to counterpolar terminal commonly to all the cells 3. Thus, an increase in wirings due to the multilayer of a memory cell array can be suppressed to minimum, and problems of flattening due to the multilayer, low temperature of a process, etc., can be eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体記憶装置に係り、特にメモリセル・アレ
イを多ノーに重ねて構成する半導体記憶装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device configured by stacking memory cell arrays in multiple nodes.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この糧の半導体記憶装置は、第3図のようなメモ
リセル・アレイを有している。fg3図において、ダイ
ナミック型の半導体記憶装置のメモリセル・アレイの一
例が示されている。ここで、ダイナミック・メモリ・セ
ル3は、8MO8トランジスタ1と静電容量2との各1
個ずつで構成されており、8MO8トランジスタ1のゲ
ートにはワードIvJ!5が接続され、ドレインはビッ
ト線4に、ソースは静電容12t2の一方の端子に接続
され、また静M、81k 2のもう一方の端子は、メモ
リセル共通の対極端子に接続されている(図示せず)。
Conventionally, this type of semiconductor memory device has a memory cell array as shown in FIG. FIG. 3 shows an example of a memory cell array of a dynamic semiconductor memory device. Here, the dynamic memory cell 3 consists of 8 MO8 transistors 1 and capacitors 2 each.
The word IvJ! is connected to the gate of 8MO8 transistor 1. 5 is connected, the drain is connected to the bit line 4, the source is connected to one terminal of the capacitor 12t2, and the other terminal of the static capacitor 81k2 is connected to the opposite terminal common to the memory cells ( (not shown).

ワード線5とビット線4とを格子状に配置し、ワード線
5とビット線4とが交さする点にメモリセル3を配置す
る構成になっている。メモリセル3の読出し選択は、ワ
ード線5の選択→メモリセル・データのビット線4への
転送(選択ワード線に接続されたすべてのメモリセルの
データがビット線4へ転送される)→ビット線データの
増幅(センス・アンプによって行う)→ビット線4の選
択の順に行なわれる。
Word lines 5 and bit lines 4 are arranged in a grid pattern, and memory cells 3 are arranged at points where the word lines 5 and bit lines 4 intersect. Read selection of memory cell 3 is as follows: selection of word line 5 → transfer of memory cell data to bit line 4 (data of all memory cells connected to the selected word line is transferred to bit line 4) → bit Line data amplification (performed by a sense amplifier)→bit line 4 selection is performed in this order.

第3図のようなメモリセルアレイ3を用いた半導体記憶
装置において、記憶容i’を増大させる構成としては、
単純にメモリセル・アレイを平面的に拡張する第1の方
法、すべての素子および配線幅、配線間隔を縮小させて
単位面積当りの記憶容量を増加させる第2の方法があり
、また立体的にメモリセルアレイを多層に重ねることで
単位面積当りの記憶容量を増加させる第3の方法がある
In a semiconductor memory device using a memory cell array 3 as shown in FIG. 3, a configuration for increasing the storage capacity i' is as follows.
The first method is to simply expand the memory cell array two-dimensionally, the second method is to increase the storage capacity per unit area by reducing all elements, wiring widths, and wiring spacing. There is a third method of increasing the storage capacity per unit area by stacking memory cell arrays in multiple layers.

単純にメモリセル・アレイを平面的に拡張する第1の方
法では収容するパッケージの大きさ使用する半導体基板
の大きさでの限界があり、通常はこの方法のみを用いる
ことはない。従来から縮小させる第2の方法を用いてき
ているが、単純に縮小して行くことには物理的・素子的
な限界があり、縮小の限界まで達すればメモリセル・ア
レイを立体的に多層に重ねる第3の方法が用いられる。
The first method of simply expanding the memory cell array in a planar manner is limited by the size of the package to be accommodated and the size of the semiconductor substrate used, so this method is not normally used alone. Conventionally, the second method of shrinking has been used, but there are physical and elemental limits to simply shrinking, and once the limits of shrinking are reached, the memory cell array can be multi-layered three-dimensionally. A third method of overlapping is used.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前述した従来のメモリセル・アレイを多層に重ねること
で構成する半導体記憶装置は、記憶容量増大化を目指す
ためには有効であるが、多層にするということは製造プ
ロセス上非常に困難を伴う。
A semiconductor memory device constructed by stacking the conventional memory cell arrays described above in multiple layers is effective for increasing storage capacity, but multilayering is extremely difficult in terms of manufacturing process.

例えば、配線層が多くなると、各層の平坦化が困難にな
り、あるいは熱に弱いアルミニウム配線を各層に使用す
るとなるとプロセスの低温化が必要となる等の問題点が
ある。
For example, if the number of wiring layers increases, it becomes difficult to planarize each layer, or if aluminum wiring, which is sensitive to heat, is used in each layer, it becomes necessary to lower the temperature of the process.

本発明の目的は、前記問題点が解決され、製造プロセス
が簡単で造り易く、プロセスの低温化の心配をせずに済
むようにした半導体記憶装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device which solves the above-mentioned problems, has a simple manufacturing process, is easy to manufacture, and does not have to worry about lowering the temperature of the process.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の半導体記憶装置の構成は、複数のビット線と、
複数のワード線と、前記ワード線とビット線とが交差す
る位置に配したメモリセルとを有するメモリセル・アレ
イを第1の層とし、複数のワード線と複数のメモリセル
とを有するメモリセル・アレイを単位層として少なくと
も一層、前記第1の層下に配置し、前記単位層のビット
線は前記第1の層の対応ビット線に接続されていること
を特徴とする。
The structure of the semiconductor memory device of the present invention includes a plurality of bit lines,
A memory cell array including a plurality of word lines and a memory cell arranged at a position where the word line and the bit line intersect as a first layer, and a memory cell having a plurality of word lines and a plurality of memory cells. - At least one layer of the array is arranged as a unit layer below the first layer, and the bit lines of the unit layer are connected to corresponding bit lines of the first layer.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例の半導体記憶装置を示す
回路図である。第1図において、本実施例では、メモリ
セル3として、1個のNMO8)ランジスタ1と1個の
静電容量素子2とで構成されるダイナばツクメモリセル
を使用している。複数のワード線5に各々接続された複
数のメモリセル3の層を、n層重ね、その上部に複数の
ビット線4による1層を設けており、各層のメモリセル
3のNMO8トランジスタ1のゲートは各層のワード線
5が、ソースは各層の静電容量2の一端が、ドレインは
最上部のビット線4が接続されている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, in this embodiment, a dynamic memory cell composed of one NMO transistor 1 and one capacitive element 2 is used as the memory cell 3. A plurality of memory cells 3 each connected to a plurality of word lines 5 are stacked in n layers, and one layer of a plurality of bit lines 4 is provided on top of the n layers, and the gate of the NMO8 transistor 1 of the memory cell 3 in each layer is stacked. is connected to the word line 5 of each layer, the source is connected to one end of the capacitance 2 of each layer, and the drain is connected to the uppermost bit line 4.

このビット線4は、各層のメモリセルを共通に即ち垂直
方向に、接続されている。また、静電容量2のもう一端
は全てのメモリセル3共通の対極端子に接続される。
This bit line 4 connects the memory cells of each layer in common, that is, in the vertical direction. Further, the other end of the capacitor 2 is connected to a common opposite terminal of all memory cells 3.

本実施例は、複数のワードM5、ビット線4、およびメ
モリセル3とで構成されるメモリセル・アレイを有する
半導体記憶装置において、複数のワード線5、およびメ
モリセル3とからなる層を基本層として多層に重ねた層
と、各層のメモリセル3と接続されたビット線4とワー
ド線5とメモリセル3とから構成される唯一の層とを設
けることを特徴とする。
This embodiment basically uses a layer consisting of a plurality of word lines 5 and memory cells 3 in a semiconductor memory device having a memory cell array consisting of a plurality of words M5, bit lines 4, and memory cells 3. It is characterized by the provision of multiple layers, and a single layer consisting of bit lines 4, word lines 5, and memory cells 3 connected to memory cells 3 in each layer.

メモリセル3の選択方式は、従来例と同じであるが、垂
直方向のワード選択も行う必要がある。
The selection method for the memory cells 3 is the same as in the conventional example, but it is also necessary to perform word selection in the vertical direction.

つまり、n層目の任意のメモリセルを続出し選択する場
合には、n層目のワードを選択し、データを最上層のビ
ット線4に転送し、このビット線4のデータを増幅後、
ビット[4の選択をするというような順に行なわれる。
In other words, when selecting arbitrary memory cells in the n-th layer one after another, select the word in the n-th layer, transfer the data to the bit line 4 in the top layer, and after amplifying the data on this bit line 4,
Bit [4 is selected, and so on.

第2図は本発明の第2の実施例の半導体記憶装置の回路
図である。第2図において、本実施例では、メモリセル
3がスタティック・メモリセルの場合である。この場合
も前記第1の実施例とほぼ同様の信造で実現できる。動
作も垂直方向への選択が必要となるだけで、2次元的な
場合と同じである。ビット線対4とワード線5とが交わ
る位置にスタティック書メモリセル3が設けられている
FIG. 2 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, in this embodiment, the memory cell 3 is a static memory cell. This case can also be realized with substantially the same reliability as in the first embodiment. The operation is the same as in the two-dimensional case, only that selection in the vertical direction is required. A static write memory cell 3 is provided at a position where a bit line pair 4 and a word line 5 intersect.

ビット線対4は垂直方向に接続され、各層のメモリセル
に接続される。ワード線5は各層毎に用意される。
The bit line pairs 4 are vertically connected and connected to memory cells in each layer. Word lines 5 are prepared for each layer.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明は、メモリセル・アレイを
多層に重ねて構成する半導体記憶装置においてワード線
とメモリセルとで構成される層のみを多層に重ね、さら
にビット線を加えた一層を設け、各層のメモリセルのビ
ット線と前記−層のビット線との間を垂直方向に接続す
ることKより、メモリセル・アレイを多層にすることに
よる配線の増加を最小限におさえることができ、多層化
において重要問題になる平坦化の問題やプロセスの低温
化等の問題が解消し大きな効果がある。これは、従来の
ワード線とビット線、およびメモリセルとの組合せによ
るメモリセル・アレイを重ねる場合には、各層にビット
線を設ける必要があるのに対し、本発明ではピッ)Me
加えた一層のみをワード線とメモリセルとで構成される
各層において共用化することで、ビット線数を減少させ
ることができる効果がある。
As explained above, the present invention provides a semiconductor memory device in which memory cell arrays are stacked in multiple layers, in which only layers consisting of word lines and memory cells are stacked in multiple layers, and a single layer in which bit lines are added. By connecting the bit lines of the memory cells of each layer and the bit lines of the - layer in the vertical direction, it is possible to minimize the increase in wiring due to multilayer memory cell arrays. This has a great effect in solving problems such as flattening and lowering the process temperature, which are important issues in multilayering. This is because when stacking conventional memory cell arrays that combine word lines, bit lines, and memory cells, it is necessary to provide bit lines in each layer, whereas in the present invention, bit lines are provided in each layer.
By sharing only one additional layer in each layer composed of word lines and memory cells, it is possible to reduce the number of bit lines.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例の半導体記憶装置を示す
回路図、第2図は本発明の第2の実施例の回路図、第3
図は従来例のメモリセル・アレイの回路図である。 1・・・・・・8MO8トランジスタ、2・・・・・・
静電容量、3・・・・・・メモリセル、4・・・・・・
ビット線、5・旧・・ワード線。 代理人 弁理士  内 原   晋 碇! \、
FIG. 1 is a circuit diagram showing a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a circuit diagram of a conventional memory cell array. 1...8MO8 transistor, 2...
Capacitance, 3...Memory cell, 4...
Bit line, 5 old... word line. Agent Patent Attorney Shinkari Uchihara! \、

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 複数のビット線と、複数のワード線と、前記ワード線と
ビット線とが交差する位置に配したメモリセルとを有す
るメモリセル・アレイを第1の層とし、複数のワード線
と複数のメモリセルとを有するメモリセル・アレイを単
位層として少なくとも一層、前記第1の層下に配置し、
前記単位層のビット線は前記第1の層の対応ビット線に
接続されていることを特徴とする半導体記憶装置。
A first layer is a memory cell array having a plurality of bit lines, a plurality of word lines, and a memory cell arranged at a position where the word line and the bit line intersect. a memory cell array having at least one unit layer disposed below the first layer;
A semiconductor memory device, wherein the bit line of the unit layer is connected to a corresponding bit line of the first layer.
JP63303151A 1988-11-29 1988-11-29 Semiconductor memory Pending JPH02148763A (en)

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