JPH0665228B2 - Semiconductor memory device - Google Patents
Semiconductor memory deviceInfo
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- JPH0665228B2 JPH0665228B2 JP59153635A JP15363584A JPH0665228B2 JP H0665228 B2 JPH0665228 B2 JP H0665228B2 JP 59153635 A JP59153635 A JP 59153635A JP 15363584 A JP15363584 A JP 15363584A JP H0665228 B2 JPH0665228 B2 JP H0665228B2
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- Static Random-Access Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は能動層が基板上に2層以上積層された積層形半
導体装置に関し、更に詳しくは積層形スタチックランダ
ムアクセスメモリ(Static Random Access Memo
ry,以下SRAMと称す)セルの構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention [relates] relates the active layer is stacked-type semiconductor device stacked two or more layers on a substrate, more particularly stacked-type static random access memory (S tatic R andom A ccess M emo
ry, hereinafter referred to as “SRAM”) cell structure.
第2図に相補形SRAMセルの2層構造概念図を示す。本図
は一例として、多層の積層形半導体集積回路〔以下積層
形LSI(Large Scale Integration)と称す〕の一
部の層を示している。同図中央の一点鎖線1の下側の部
分(下層)および1の上側の部分(上層)はそれぞれ第
k能動層および第(k+1)能動層に対応する。ここで
kは能動層の層番号で、1以上の整数とする。11,21,3
1,41はn形MOSFETで、簡単のため、以下では、それぞれ
TL1,TL2,TL3,TL4と呼ぶ。同様に12,22はp形MOSFETで、
それぞれTU1,TU2と呼ぶ。TL1とTU1の対およびTL2とTU2
の対はそれぞれ第1の相補形インバータおよび第2の相
補形インバータを構成し、一方のインバータの入力端子
は他方のインバータの出力端子に接続されている。13a,
13b,13cはそれぞれ第1のインバータの下層出力線、上
層出力線、13aと13bを結ぶ垂直配線で、13a,13b,13cを
総称して第1のインバータの出力線と呼ぶ。同様に14a,
14b,14cはそれぞれ第1のインバータの下層入力線、上
層入力線、および14aと14bを結ぶ垂直配線で、14a,14b,
14cを総称して第1のインバータの入力線と呼ぶ。一
方、23a,23b,23cはそれぞれ第2のインバータの下層出
力線、上層出力線、23aと23bを結ぶ垂直配線で、23a,23
b,23cを総称して第2のインバータの出力線と呼ぶ。同
様に24a,24b,24cはそれぞれ第2のインバータの下層入
力線、上層入力線、24aと24bを結ぶ垂直線で、24a,24b,
24cを総称して、第2のインバータの入力線と呼ぶ。32
と42はビツト線対、52はワード線である。FIG. 2 shows a conceptual diagram of a two-layer structure of a complementary SRAM cell. This figure as an example, a part of the layers of the multi-laminate type semiconductor integrated circuit [hereinafter Laminated LSI (L arge S cale I ntegration ) and referred]. A lower portion (lower layer) and an upper portion (upper layer) 1 of the one-dot chain line 1 in the center of the figure correspond to the kth active layer and the (k + 1) th active layer, respectively. Here, k is a layer number of the active layer and is an integer of 1 or more. 11,21,3
1,41 is an n-type MOSFET.
Called TL1, TL2, TL3, TL4. Similarly, 12 and 22 are p-type MOSFETs,
Called TU1 and TU2 respectively. TL1 and TU1 pair and TL2 and TU2
Of the pair form a first complementary inverter and a second complementary inverter, respectively, and the input terminal of one inverter is connected to the output terminal of the other inverter. 13a,
Reference numerals 13b and 13c respectively denote a lower layer output line and an upper layer output line of the first inverter, and vertical wirings connecting 13a and 13b, and 13a, 13b and 13c are collectively referred to as an output line of the first inverter. Similarly, 14a,
Reference numerals 14b and 14c denote lower input lines and upper input lines of the first inverter, and vertical wirings connecting 14a and 14b.
14c is generically called the input line of the first inverter. On the other hand, 23a, 23b, and 23c are lower-layer output lines and upper-layer output lines of the second inverter, and vertical wirings connecting 23a and 23b.
b and 23c are collectively referred to as the output line of the second inverter. Similarly, 24a, 24b, and 24c are the lower-layer input line and the upper-layer input line of the second inverter, and the vertical lines connecting 24a and 24b.
24c is generically called the input line of the second inverter. 32
And 42 are bit line pairs, and 52 is a word line.
次に第2図の積層形SRAMを実現する一般的な方法を以下
に概略する。まず、第1のステップとして、下層の能動
層(例えばk=1の能動層)を、通常の単結晶シリコン
基板を用い、通常の集積回路プロセスで作成する。但
し、この場合、配線材料として、低抵抗、高融点金属等
を用いることが望ましい。次に、第2のステップとし
て、下層の素子等と次に作成する上層の能動層(例えば
k=2の能動層)中の素子と電気的に接続するために、
垂直配線13c,14c,23c,24cを作成する。最後に、第3の
ステップとして、良く知られたSOI(Silicon on
Insulator)技術を用い、下層の能動層上にSOI層を形
成し、このSOI層を用い、素子を作り、上層の能動層と
する。Next, a general method for realizing the stacked SRAM of FIG. 2 will be outlined below. First, as a first step, a lower active layer (for example, an active layer with k = 1) is formed by a normal integrated circuit process using a normal single crystal silicon substrate. However, in this case, it is desirable to use a low resistance, high melting point metal or the like as the wiring material. Next, as a second step, in order to electrically connect the lower layer device and the like to the device in the upper active layer (eg, k = 2 active layer) to be created next,
Vertical wiring 13c, 14c, 23c, 24c is created. Finally, as a third step, well-known SOI (S ilicon o n
Using I nsulator) technique, an SOI layer is formed on the underlying active layer, the SOI layer, making the device, the upper layer of the active layer.
次に第2図のSRAMを構築するその他の方法を概略する。
まず上層(k=2)および下層(k=1)の能動層を、
同時に、前記した第1のステップ、第2のステツプを用
いて形成する。次に、場合によつては、所望のチップサ
イズにダイシングしておき、上層と下層の能動層を重ね
合せ、拡散溶接などの技術を用いて、上下の能動層中の
素子を互いに電気的に、垂直配線を介して接続する。Next, another method for constructing the SRAM of FIG. 2 will be outlined.
First, the active layers of the upper layer (k = 2) and the lower layer (k = 1) are
At the same time, it is formed by using the above-mentioned first step and second step. Then, in some cases, dicing to a desired chip size is performed, the upper and lower active layers are superposed, and the elements in the upper and lower active layers are electrically connected to each other by using a technique such as diffusion welding. , Connect via vertical wiring.
以上の説明から明らかなように、積層形SRAMセルは通常
の平面的に配置されたSRAMセルに比べ、高密度集積化が
できるという優れた特徴がある。しかし、第2図に示す
ように、単一セル内に上下の能動層を結ぶ垂直配線が少
なくとも4個存在する。これが集積形SRAMLSIの歩留り
劣化の要因となる。As is clear from the above description, the stacked SRAM cell has an excellent feature that it can be highly integrated as compared with a normal planarly arranged SRAM cell. However, as shown in FIG. 2, there are at least four vertical wirings connecting the upper and lower active layers in a single cell. This causes the yield deterioration of the integrated SRAM LSI.
本発明の目的は積層形SRAMセル中に必要な4個の垂直配
線を半減させ、面積ファクタの向上と歩留りの改善を図
る新しい積層形SRAMセルの構成を提供することにある。An object of the present invention is to provide a structure of a new stacked SRAM cell in which four vertical wirings required in the stacked SRAM cell are halved to improve the area factor and the yield.
本発明は能動層が多層に積層された多層の半導体集積回
路の第k能動層(kは1以上の整数)中に形成されたト
ランジスタTL1,TL2および第(k+1)能動層中で該TL
1,TL2とは異なる極性のトランジスタTU1,TU2を少なくと
も備え、TL1とTU1より成る第1の相補形インバータとTL
2とTU2より成る第2の相補形インバータを形成し、かつ
第k能動層と第(k+1)能動層を互いに結ぶ2つの垂
直配線を1つずつ用いて、第1のインバータの出力線と
第2のインバータの出力線を形成し、第1のインバータ
を構成するTL1とTU1の入力線を第2のインバータの出力
線を介して接続し、第2のインバータを構成するTL2とT
U2の入力線を第1のインバータの出力線を介して接続す
ることを特徴とする半導体記憶装置である。The present invention relates to transistors TL1 and TL2 formed in a k-th active layer (k is an integer of 1 or more) of a multi-layer semiconductor integrated circuit in which active layers are laminated and a TL in the (k + 1) -th active layer.
At least at least transistors TU1 and TU2 having polarities different from that of TL1 and TL2, respectively, and a first complementary inverter composed of TL1 and TU1 and TL
2 and TU2 to form a second complementary inverter, and using two vertical wirings connecting the kth active layer and the (k + 1) th active layer to each other, one by one, the output line of the first inverter and the The output line of the second inverter is formed, and the input lines of TL1 and TU1 that form the first inverter are connected via the output line of the second inverter, and TL2 and T that form the second inverter.
The semiconductor memory device is characterized in that the input line of U2 is connected through the output line of the first inverter.
第1図に本発明の積層形・相補形SRAMセルの模式図を示
す。本図は多層構造を有する積層形LSIの一部の層を示
している。同図中央の一点鎖線1の下側の部分(下層)
および1の上側の部分(上層)はそれぞれ第k能動層お
よび第(k+1)能動層に対応する。ここでkは能動層
の層番号で、1以上の整数とする。11,21,31,41はn形M
OSFETで、簡単なため、以下ではそれぞれTL1,TL2,TL3,T
L4と呼ぶ、同様に12,22はp形MOSFETで、それぞれTU1,T
U2と呼ぶ。TL1とTU1の対、およびTL2とTU2の対はそれぞ
れ相補形インバータ1、および相補形インバータ2を構
成する。13a,13b,13cはそれぞれインバータ1の下層出
力線、上層出力線、13aと13bを結ぶ垂直配線で、総称し
てインバータ1の出力線と呼ぶ。同様に23a,23b,23cは
それぞれインバータ2の下層配線、上層配線、23aと23b
を結ぶ垂直配線で、23a,23b,23cを総称してインバータ
2の出力線と呼ぶ。15aおよび15bはそれぞれインバータ
1の下層入力線および上層入力線、25aおよび25bはそれ
ぞれインバータ2の下層入力線および上層入力線であ
る。32,42はビツト線対、52はワード線である。FIG. 1 shows a schematic view of a stacked / complementary SRAM cell of the present invention. This figure shows a part of layers of a laminated LSI having a multilayer structure. The lower part of the dashed-dotted line 1 in the center of the figure (lower layer)
And the upper part (upper layer) of 1 corresponds to the kth active layer and the (k + 1) th active layer, respectively. Here, k is a layer number of the active layer and is an integer of 1 or more. 11,21,31,41 is n type M
OSFET is simple, so in the following, TL1, TL2, TL3, T respectively
Similarly, 12 and 22 are p-type MOSFETs called L4, and TU1 and T
Call it U2. The pair of TL1 and TU1 and the pair of TL2 and TU2 form a complementary inverter 1 and a complementary inverter 2, respectively. Reference numerals 13a, 13b, and 13c denote lower-layer output lines, upper-layer output lines, and vertical wirings connecting 13a and 13b, respectively, which are collectively referred to as the output lines of the inverter 1. Similarly, 23a, 23b, and 23c are lower wiring, upper wiring, and 23a and 23b of the inverter 2, respectively.
23a, 23b, and 23c, which are vertical wirings connecting the two, are collectively called an output line of the inverter 2. Reference numerals 15a and 15b are lower and upper layer input lines of the inverter 1, respectively, and 25a and 25b are lower and upper layer input lines of the inverter 2, respectively. 32 and 42 are bit line pairs, and 52 is a word line.
次に上層と下層を積層する積層プロセスを簡単に説明す
る。まず上層および下層の所定の位置にAlあるいはAu等
の金属バンプを設ける。次に上層と下層を対向させ、所
定の金属バンプ同志を接触させ、熱と圧力を加えること
により、上層と下層の金属バンプ同志は熱圧着され、電
気的接続が施され、垂直配13c,23cを形成する。熱圧着
の条件として例えば、面積が100平方ミクロン程度のAu
バンプと同サイズのAuバンプの場合、約300℃のN2雰囲
気中で、バンプ当り約60mg・fの圧力を約30分間加える
ことにより、十分な電気的接続が施される。Next, a stacking process for stacking the upper layer and the lower layer will be briefly described. First, metal bumps such as Al or Au are provided at predetermined positions on the upper and lower layers. Next, the upper layer and the lower layer are opposed to each other, and the predetermined metal bumps are brought into contact with each other, and heat and pressure are applied to the upper and lower metal bumps, so that the upper and lower metal bumps are thermocompression bonded and electrically connected to each other. To form. The conditions for thermocompression bonding are, for example, Au with an area of about 100 square microns.
For Au bumps of the same size as the bumps, sufficient electrical connection is made by applying a pressure of about 60 mg · f per bump for about 30 minutes in an N 2 atmosphere at about 300 ° C.
第1図から明らかなように、インバータ2の出力線(23
a,23b,23c)はインバータ1の入力線の一部を、またイ
ンバータ1の出力線(13a,13b,13c)はインバータ2の
入力線の一部を兼ねている。このため、第2図に示した
積層形SRAMセルのインバータが入力線と出力線とでは独
立に垂直配線を備えていたのに対し、本発明の積層形SR
AMセルのインバータは1の垂直配線を備えるのみで良
い。従って、セル当りの垂直配線の数は第1図のSRAMセ
ルが4個であるのに対し、本発明のSRAMセルでは2個と
なり、半減させることができる。従って、面積フアクタ
の向上のみばかりか、歩留りの飛躍的向上を図ることが
可能となる。As is clear from FIG. 1, the output line (23
a, 23b, 23c) also serves as a part of the input line of the inverter 1, and the output line (13a, 13b, 13c) of the inverter 1 also serves as a part of the input line of the inverter 2. Therefore, while the inverter of the stacked SRAM cell shown in FIG. 2 has vertical wirings independently for the input line and the output line, the stacked SR of the present invention is used.
The AM cell inverter need only have one vertical wire. Therefore, the number of vertical wiring lines per cell is four in the SRAM cell of FIG. 1, whereas it is two in the SRAM cell of the present invention, which can be reduced to half. Therefore, not only the area factor can be improved, but also the yield can be dramatically improved.
以上、本発明の積層形・相補形SRAMセルをシリコンのMO
SFETを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではない。即ち、バイポーラトランジスタやGaAsのFE
T等、他のタイプの能動素子やシリコン以外の他の物質
を用いてもかまわない。As described above, the stacked / complementary SRAM cell of the present invention is
Although the SFET is used for description, the present invention is not limited to this. That is, FE of bipolar transistor and GaAs
Other types of active elements such as T and materials other than silicon may be used.
前述したように、第2図のSRAMセルの垂直配線が4個に
対し、本発明のSRAMセルの垂直配線数は2個で、半減し
ている。このため、面積ファクタが向上し、歩留りが改
善される。As described above, the number of vertical wirings of the SRAM cell of FIG. 2 is two, whereas the number of vertical wirings of the SRAM cell of FIG. Therefore, the area factor is improved and the yield is improved.
第1図は本発明の積層形・相補形SRAMセルの構成図、第
2図は従来の積層形・相補形SRAMセルの構成図である。
両図において、11,21,31,41はn形MOSFET、12,22はp形
MOSFET、13a,13b,13c,23a,23b,23cは出力線、15a,15b,2
5a,25b,14a,14b,14c,24a,24b,24cは入力線、32,42はビ
ット線対、52はワード線、1は上層能動層と下層能動層
の境界線である。FIG. 1 is a block diagram of a stacked / complementary SRAM cell of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a conventional stacked / complementary SRAM cell.
In both figures, 11,21,31,41 are n-type MOSFETs and 12,22 are p-types.
MOSFET, 13a, 13b, 13c, 23a, 23b, 23c are output lines, 15a, 15b, 2
5a, 25b, 14a, 14b, 14c, 24a, 24b and 24c are input lines, 32 and 42 are bit line pairs, 52 is a word line, and 1 is a boundary line between the upper active layer and the lower active layer.
Claims (1)
積回路の第k能動層(kは1以上の整数)中に形成され
たトランジスタTL1,TL2および第(k+1)能動層中で
該TL1,TL2とは異なる極性のトランジスタTU1,TU2を少な
くとも備え、TL1とTU1より成る第1の相補形インバータ
とTL2とTU2より成る第2の相補形インバータを形成し、
かつ第k能動層と第(k+1)能動層を互いに結ぶ2つ
の垂直配線を1つずつ用いて第1のインバータの出力線
と第2のインバータの出力線を形成し、第1のインバー
タを構成するTL1とTU1の入力線を第2のインバータの出
力線を介して接続し、第2のインバータを構成するTL2
とTU2の入力線を第1のインバータの出力線を介して接
続することを特徴とする半導体記憶装置。1. Transistors TL1, TL2 and (k + 1) th active layer formed in a kth active layer (k is an integer of 1 or more) of a multi-layer semiconductor integrated circuit in which active layers are laminated in multiple layers. At least transistors TU1 and TU2 having polarities different from those of TL1 and TL2, and forming a first complementary inverter composed of TL1 and TU1 and a second complementary inverter composed of TL2 and TU2,
Also, the output line of the first inverter and the output line of the second inverter are formed by using two vertical wirings that connect the kth active layer and the (k + 1) th active layer to each other to form the first inverter. TL2 which forms the second inverter by connecting the input lines of TL1 and TU1 via the output line of the second inverter
And a TU2 input line is connected via the output line of the first inverter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59153635A JPH0665228B2 (en) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | Semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP59153635A JPH0665228B2 (en) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | Semiconductor memory device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6132467A JPS6132467A (en) | 1986-02-15 |
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ID=15566820
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP59153635A Expired - Lifetime JPH0665228B2 (en) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | Semiconductor memory device |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JPH0665228B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0770623B2 (en) * | 1988-07-08 | 1995-07-31 | 三菱電機株式会社 | Static random access memory device |
-
1984
- 1984-07-24 JP JP59153635A patent/JPH0665228B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6132467A (en) | 1986-02-15 |
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