JPH03290971A - Thin film transistor memory - Google Patents

Thin film transistor memory

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Publication number
JPH03290971A
JPH03290971A JP2092022A JP9202290A JPH03290971A JP H03290971 A JPH03290971 A JP H03290971A JP 2092022 A JP2092022 A JP 2092022A JP 9202290 A JP9202290 A JP 9202290A JP H03290971 A JPH03290971 A JP H03290971A
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JP
Japan
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memory
transistor
insulating film
gate electrode
thin film
Prior art date
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Application number
JP2092022A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Matsumoto
広 松本
Hideo Naito
内藤 英雄
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable execution of stable writing, erasure and reading, to increase component density and to facilitate manufacture by laminating a thin film transistor for selection on a thin film transistor for a memory and by enlarging the film thickness of an upper gate insulation film. CONSTITUTION:A thin film transistor TrT10 for a memory and a thin film TrT20 for selection are constructed in lamination, while an upper gate insulation film 16 is constructed of a lower layer film 16a and an upper layer film 16b and made thick on the part of a semiconductor layer 14 corresponding to a memory area. Accordingly, insulative separation can be attained without fail between the region of the TrT20 in the layer 14 and a lower gate electrode G10 of the TrT10 and between the TrT10 and an upper gate electrode G20, respectively. According to this constitution, a malfunction due to the effect of a gate voltage is prevented and the TrT10 and the TrT20 are made to operate normally, so that stable writing, erasure and reading can be executed. Besides, component density is increased by lessening the element area of the memory, and the memory can be manufactured by a reduced number of processes.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜トランジスタメモリに関するものである。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to thin film transistor memories.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近、電気的に書込み、消去、読出しがhJ能なE2F
ROM等のメモリとして、メモリ用トランジスタと選択
用トランジスタとを薄膜トランジス夕で構成した薄膜ト
ランジスタメモリが考えられている。
Recently, E2F with hJ capability for electrical writing, erasing, and reading
2. Description of the Related Art As a memory such as a ROM, a thin film transistor memory is considered in which a memory transistor and a selection transistor are formed of thin film transistors.

この薄膜トランジスタメモリとしては、従来、ガラス等
からなる絶縁性基板の上に、メモリ用の薄膜トランジス
タ(以下メモリトランジスタという)と選択用の薄膜ト
ランジスタ(以下選択トランジスタという)とを隣接さ
せて形成し、このメモリトランジスタと選択トランジス
タとを、その一方のソース電極と他方のドレイン電極と
を接続する接続配線を介して直列に接続してトランジス
タメモリを構成したものが知られている。なお、メモリ
トランジスタと選択トランジスタとはそれぞれ、ゲート
電極と、ゲート絶縁膜と、i型半導体層と、ソース、ド
レイン電極とを積層して構成されており、メモリトラン
ジスタのゲート絶縁膜は重々蓄積機能をもつ絶縁膜で形
成され、選択トランジスタのゲート絶縁膜は電荷蓄積機
能のない絶縁膜で形成されている。
Conventionally, this thin film transistor memory is formed by forming a thin film transistor for memory (hereinafter referred to as a memory transistor) and a thin film transistor for selection (hereinafter referred to as a selection transistor) adjacent to each other on an insulating substrate made of glass or the like. A transistor memory is known in which a transistor and a selection transistor are connected in series through a connection wiring that connects the source electrode of one transistor and the drain electrode of the other transistor. Note that the memory transistor and the selection transistor are each composed of a gate electrode, a gate insulating film, an i-type semiconductor layer, and a source and drain electrode, and the gate insulating film of the memory transistor has a multilayer storage function. The gate insulating film of the selection transistor is formed of an insulating film that does not have a charge storage function.

第13図は前記従来の薄膜トランジスタメモリの等価回
路図であり、ここでは、1つのメモリトランジスタに対
して2つの選択トランジスタを備えた薄膜トランジスタ
メモリの等価回路を示している。
FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of the conventional thin film transistor memory. Here, an equivalent circuit of a thin film transistor memory provided with two selection transistors for one memory transistor is shown.

第13図において、T1はメモリトランジスタ、T2は
メモリトランジスタT1の両側に配置された2つの選択
トランジスタであり、メモリトランジスタT1のソース
電極S、は一方の選択トランジスタT2のドレイン電極
D2に接続され、メモリトランジスタT、のドレイン電
h p + は他方の選択トランジスタT2のソース電
極S2に接続されている。そして、前記一方の選択トラ
ンジスタT2のソース電極S7はトランジスタメモリの
ソース電極S。とされ、他方の選択トランジスタT2の
ドレイン電極D2はトランジスタメモリのドレイン電極
り。とされており、前記ソース電極Soは図示しないソ
ースラインに接続され、前記ドレイン電極り。I!図示
しないドレインラインに接続されている。またメモリト
ランジスタT、のゲート電極G、は図示しない第1のゲ
ートラインに接続され、2つの選択トランジスタT2の
ゲート電極G2は図示しない第2のゲートラインに共通
接続されている。なお、前記第1および第2のゲートラ
インは多数本平行に配線され、ソースラインおよびドレ
インラインはゲートラインと直交させて多数本配線され
ており、メモリトランジスタT1と選択トランジスタT
2とによって構成される薄膜トランジスタメモリは、第
1.第2ゲートラインとソース、ドレインラインとの交
差部にそれぞれ形成されている。
In FIG. 13, T1 is a memory transistor, T2 is two selection transistors arranged on both sides of the memory transistor T1, and the source electrode S of the memory transistor T1 is connected to the drain electrode D2 of one selection transistor T2. The drain voltage h p + of the memory transistor T is connected to the source electrode S2 of the other selection transistor T2. The source electrode S7 of the one selection transistor T2 is the source electrode S of a transistor memory. The drain electrode D2 of the other selection transistor T2 is the drain electrode of the transistor memory. The source electrode So is connected to a source line (not shown), and the drain electrode So is connected to a source line (not shown). I! It is connected to a drain line (not shown). Furthermore, the gate electrode G of the memory transistor T is connected to a first gate line (not shown), and the gate electrodes G2 of the two selection transistors T2 are commonly connected to a second gate line (not shown). Note that a large number of the first and second gate lines are wired in parallel, and a large number of source lines and drain lines are wired orthogonally to the gate lines, and the memory transistor T1 and the selection transistor T
2, the thin film transistor memory is composed of 1.2 and 1.2. They are formed at the intersections of the second gate line and the source and drain lines, respectively.

この薄膜トランジスタメモリの書込み、消去。Writing and erasing of this thin film transistor memory.

読出しは次のようにして行なわれる。Reading is performed as follows.

第13図において、(a)は書込み時、(b)は消去時
、(c)は読出し時の電圧印加状態を示している。
In FIG. 13, (a) shows the state of voltage application during writing, (b) shows the state of voltage application during erasing, and (c) shows the state of voltage application during reading.

まず書込みについて説明すると、書込み時は、第13図
(a)に示すように、ソース電極S。およびドレイン電
極り。を接地(GND)するとともに、選択トランジス
タT2のゲート電極G2にON電圧VONを印加し、メ
モリトランジスタT。
First, writing will be explained. During writing, as shown in FIG. 13(a), the source electrode S is opened. and drain electrode. is grounded (GND), and an ON voltage VON is applied to the gate electrode G2 of the selection transistor T2.

のゲート電極G、に書込み電圧子vPを印加する。A write voltage voltage vP is applied to the gate electrode G of .

このような電圧を印加すると、選択トランジスタT2が
オンし、メモリトランジスタT1のゲート電極G、とソ
ース、ドレイン電極S、、D、との間に書込み電圧+V
、がかかって、メモリトランジスタT、が書込み状態(
OFF状態)となる。
When such a voltage is applied, the selection transistor T2 is turned on, and a write voltage +V is applied between the gate electrode G and the source and drain electrodes S, D, of the memory transistor T1.
, the memory transistor T is in the write state (
OFF state).

また消去時は、第13図(b)に示すように、ソース電
極S。およびドレイン電極り。を接地(GND)すると
ともに、選択トランジスタT2のゲート電極G2にON
電圧VoNを印加し、メモリトランジスタT1のゲート
電極G1に、書込み電圧子VPとは逆電位の消去電圧−
V、を印加する。このような電圧を印加すると、選択ト
ランジスタT2がオンし、メモリトランジスタT、のゲ
ート電極G1とソース、ドレイン電極S、、D。
Further, during erasing, as shown in FIG. 13(b), the source electrode S. and drain electrode. is grounded (GND) and connected to the gate electrode G2 of the selection transistor T2.
A voltage VoN is applied to the gate electrode G1 of the memory transistor T1, and an erase voltage -, which has a potential opposite to that of the write voltage element VP, is applied to the gate electrode G1 of the memory transistor T1.
Apply V. When such a voltage is applied, the selection transistor T2 is turned on, and the gate electrode G1 and the source and drain electrodes S, D of the memory transistor T are turned on.

との間に書込み電圧+V、と逆電位の電位差(Vp)が
生じて、メモリトランジスタT1が消去状態(ON状g
)となる。
A potential difference (Vp) opposite to the write voltage +V occurs between the memory transistor T1 and the memory transistor T1 in the erased state (ON state g
).

一方、読出し時は、第13図(e)に示すように、メモ
リトランジスタT1のゲート電極G、とソース電極S。
On the other hand, at the time of reading, as shown in FIG. 13(e), the gate electrode G and source electrode S of the memory transistor T1.

を接地(GND)するとともに、選択トランジスタT2
のゲート電極G2に0Nffi圧V。Nを印加し、ドレ
イン電極り。に読出し電圧VDを印加する。このような
電圧を印加すると、メモリトランジスタT、が消去状態
(ON状態)であればドレイン電極り。からソース電極
S。に電流が流れ、メモリトランジスタT、が書込み状
態(OFF状態)であれば前記電流は流れないため、ソ
ース電極S。からソースラインに流れる電流の有無に応
じた読出しデータが出力される。
is grounded (GND), and the selection transistor T2
0Nffi pressure V to the gate electrode G2. Apply N and connect the drain electrode. A read voltage VD is applied to. When such a voltage is applied, if the memory transistor T is in the erased state (ON state), the drain electrode becomes the same. from the source electrode S. A current flows through the source electrode S, and if the memory transistor T is in the write state (OFF state), the current does not flow. Read data is output depending on the presence or absence of current flowing through the source line.

なお、ここでは1つのメモリトランジスタT1に対して
2つの選択トランジスタT2を備えた薄膜トランジスタ
メモリについて説明したが、薄膜トランジスタメモリに
は、1つのメモリトランジスタに対して1つの選択トラ
ンジスタを備えているものもある。
Note that although a thin film transistor memory including two selection transistors T2 for one memory transistor T1 has been described here, some thin film transistor memories include one selection transistor for one memory transistor. .

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

しかしながら、前記従来の薄膜トランジスタメモリは、
基板上にメモリ用の薄膜トランジスタと選択用の薄膜ト
ランジスタとを隣接させて形成して、このメモリトラン
ジスタと選択トランジスタとを接続配線により直列に接
続したものであるため、1つのトランジスタメモリの素
子面積(平面積)が大きく、したがってトランジスタメ
モリを縦横に配列して構成されるメモリマトリックスの
集積度を上げることが難しいという問題をもっていた。
However, the conventional thin film transistor memory
A thin film transistor for memory and a thin film transistor for selection are formed adjacent to each other on a substrate, and the memory transistor and selection transistor are connected in series by connection wiring. Therefore, it is difficult to increase the degree of integration of a memory matrix formed by arranging transistor memories vertically and horizontally.

しかも、従来の薄膜トランジスタメモリは、メモリ用薄
膜トランジスタのゲート絶縁膜を電荷蓄積機能をもつ絶
縁膜とし、選択用薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を電
荷蓄積機能のない絶縁膜としたものであるため、メモリ
用薄膜トランジスタと選択用薄膜トランジスタとをそれ
ぞれ別工程で製造しなければならず、したがって薄膜ト
ランジスタメモリの製造に多くの工程数を要するという
問題ももっていた。
Moreover, in conventional thin film transistor memories, the gate insulating film of the memory thin film transistor is an insulating film with a charge storage function, and the gate insulating film of the selection thin film transistor is an insulating film without a charge storage function. There is also a problem in that the thin film transistor for selection and the thin film transistor for selection must be manufactured in separate processes, and therefore a large number of processes are required to manufacture the thin film transistor memory.

本発明は前記のような実情にかんがみてなされたもので
あって、その目的とするところは、メモリ用薄膜トラン
ジスタと選択用薄膜トランジスタとで構成されるトラン
ジスタメモリの素子面積を小さくして集積度を上げるこ
とができるとともに、少ない工程数で容易に製造するこ
とができる薄膜トランジスタメモリを提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to reduce the element area of a transistor memory composed of a memory thin film transistor and a selection thin film transistor, thereby increasing the degree of integration. It is an object of the present invention to provide a thin film transistor memory that can be easily manufactured with a small number of steps.

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

本発明の薄膜トランジスタメモリは、絶縁性基板上に形
成された下部ゲート電極と、この下部ゲート電極を覆っ
て前記基板上に形成されたM Q蓄積機能をもつ下部ゲ
ート絶縁膜と、この下部ゲート絶縁膜の上に形成された
半導体層と、この半導体層の両側部の上に形成されたソ
ース、ドレイン電極と、前記半導体層およびソース、ド
レイン電極の上に形成された電荷蓄積機能のない上部ゲ
ート絶縁膜と、この上部ゲート絶縁膜の上に形成された
上部ゲート電極とを備え、前記下部ゲート電極と下部ゲ
ート絶縁膜と半導体層およびソース。
The thin film transistor memory of the present invention includes a lower gate electrode formed on an insulating substrate, a lower gate insulating film having an MQ accumulation function and formed on the substrate covering the lower gate electrode, and the lower gate insulating film formed on the substrate. A semiconductor layer formed on the film, source and drain electrodes formed on both sides of this semiconductor layer, and an upper gate without a charge storage function formed on the semiconductor layer and the source and drain electrodes. An insulating film, an upper gate electrode formed on the upper gate insulating film, the lower gate electrode, the lower gate insulating film, a semiconductor layer, and a source.

ドレイン電極とでメモリ用薄膜トランジスタを構成し、
前記半導体層およびソース、ドレイン電極と上部ゲート
絶縁膜と上部ゲート電極とで選択用薄膜トランジスタを
構成するとともに、前記下部ゲート電極は、前記基板上
に形成した下部ゲートラインの上に前記半導体層の一部
分に対向させて突出形成して、前記下部ゲート絶縁膜の
前記下部ゲート電極と対向する部分をメモリ領域とし、
さらに前記下部ゲートラインおよび前記下部ゲート電極
の上に、前記下部ゲートラインを厚く覆い前記下部ゲー
ト電極は薄く覆う平坦化絶縁膜を形成して、この平坦化
絶縁膜の上に前記下部ゲート絶縁膜を形成し、かつ前記
上部ゲート電極は前記半導体層の全体に対向させて形成
するとともに、前記上部ゲート絶縁膜の膜厚を、前記半
導体層の前記メモリ領域に対応する部分の上において厚
くしたものである。
The drain electrode constitutes a memory thin film transistor,
The semiconductor layer, the source and drain electrodes, the upper gate insulating film, and the upper gate electrode constitute a selection thin film transistor, and the lower gate electrode is formed on a portion of the semiconductor layer on the lower gate line formed on the substrate. a portion of the lower gate insulating film facing the lower gate electrode is formed as a memory region;
Further, a planarizing insulating film is formed on the lower gate line and the lower gate electrode to cover the lower gate line thickly and the lower gate electrode thinly, and the lower gate insulating film is formed on the planarizing insulating film. and the upper gate electrode is formed to face the entire semiconductor layer, and the upper gate insulating film is thicker on a portion of the semiconductor layer corresponding to the memory region. It is.

〔作用〕[Effect]

すなわち、本発明の薄膜トランジスタメモリは、下部ゲ
ート電極と電荷蓄積機能をもつ下部ゲート絶縁膜と半導
体層およびソース、ドレイン電極とを積層して構成した
メモリ用薄膜トランジスタの上に、電荷蓄積機能のない
上部ゲート絶縁膜と上部ゲート電極とを積層して、前記
半導体層およびソース、ドレイン電極をメモリ用薄膜ト
ランジスタと共用する選択用薄膜トランジスタを構成し
たものである。この薄膜トランジスタメモリは、メモリ
用薄膜トランジスタと選択用薄膜トランジ・スタとを積
層して構成したものであるから、メモリ用薄膜トランジ
スタと選択用薄膜トランジスタとで構成されるトランジ
スタメモリの素子面積を小さくして集積度を上げること
ができるし、また前記半導体層およびソース、ドレイン
電極をメモリ用薄膜トランジスタと選択用薄膜トランジ
スタとに共用しているため、少ない工程数で容易に製造
することができる。そして、この薄膜トランジスタメモ
リにおいては、下部ゲート電極を、基板上に形成した下
部ゲートラインの上に半導体層の一部分に対向させて突
出形成して、下部ゲート絶縁膜の下部ゲート電極と対向
する部分をメモリ領域とし、さらに下部ゲートラインお
よび下部ゲートキ(極の上に、下部ゲートラインを厚く
覆い下部ゲート電極を薄く覆う゛lシ坦化絶縁膜を形成
して、この平坦化絶縁膜の上に前記下部ゲート絶縁膜を
形成し、かつ上部ゲート電極は半導体層の全体に対向さ
せて形成するとともに、上部ゲート絶縁膜の膜埋を、半
導体層の前記メモリ領域に対応する部分の上において厚
くしているため、半導体層の選択用薄膜トランジスタ領
域とメモリ用薄膜トランジスタのゲート電極である下部
ゲート電極との間(下部ゲートラインとの間)、および
半導体層のメモリ用薄膜トランジスタ領域(下部ゲート
絶縁膜のメモリ領域に対応する部分)と選択用薄膜トラ
ンジスタのゲート電極である上部ゲート電極との間をそ
れぞれ確実に絶縁分離することができる。
That is, the thin film transistor memory of the present invention has an upper part without a charge storage function on top of a memory thin film transistor configured by laminating a lower gate electrode, a lower gate insulating film with a charge storage function, a semiconductor layer, and source and drain electrodes. A gate insulating film and an upper gate electrode are laminated to form a selection thin film transistor that shares the semiconductor layer and source and drain electrodes with a memory thin film transistor. Since this thin film transistor memory is constructed by stacking a memory thin film transistor and a selection thin film transistor, the element area of the transistor memory composed of the memory thin film transistor and the selection thin film transistor can be reduced to increase the degree of integration. Furthermore, since the semiconductor layer and the source and drain electrodes are shared by the memory thin film transistor and the selection thin film transistor, it can be easily manufactured with a small number of steps. In this thin film transistor memory, the lower gate electrode is formed to protrude above the lower gate line formed on the substrate so as to face a part of the semiconductor layer, and the part of the lower gate insulating film facing the lower gate electrode is formed to protrude above the lower gate line formed on the substrate. A planarizing insulating film that thickly covers the lower gate line and thinly covers the lower gate electrode is formed on the lower gate line and the lower gate electrode. A lower gate insulating film is formed, and an upper gate electrode is formed to face the entire semiconductor layer, and the upper gate insulating film is thickened over a portion of the semiconductor layer corresponding to the memory region. Therefore, between the selection thin film transistor region of the semiconductor layer and the lower gate electrode which is the gate electrode of the memory thin film transistor (between the lower gate line), and the memory thin film transistor region of the semiconductor layer (the memory region of the lower gate insulating film) It is possible to reliably insulate and separate the upper gate electrode, which is the gate electrode of the selection thin film transistor, from the upper gate electrode, which is the gate electrode of the selection thin film transistor.

したがって、この薄膜トランジスタメモリによれば、選
択用薄膜トランジスタがメモリ用薄膜トランジスタのゲ
ート電極(下部ゲート電極)に印加するゲート電圧の影
響で誤動作することはなく、また、メモリ用薄膜トラン
ジスタが選択用薄膜トランジスタのゲート電極(上部ゲ
ート電極)に印加するゲーhm圧の影響で誤動作するこ
ともないから、半導体層およびソース、ドレイン電極を
共用するメモリ用薄膜トランジスタと選択用薄膜トラン
ジスタとを積層して構成したものでありながら、メモリ
用薄膜トラ〉リスタと選択用薄膜トランジスタとをそれ
ぞれiF常に動作させて安定した書込み、消去、読出[
、を行なうことができる。
Therefore, according to this thin film transistor memory, the selection thin film transistor does not malfunction due to the influence of the gate voltage applied to the gate electrode (lower gate electrode) of the memory thin film transistor, and the memory thin film transistor Because it does not malfunction due to the influence of the game hm pressure applied to the upper gate electrode, even though it is constructed by stacking a memory thin film transistor and a selection thin film transistor that share the semiconductor layer and source and drain electrodes Thin film transistor for memory〉The lister and the thin film transistor for selection are operated at all times to ensure stable writing, erasing, and reading [
, can be done.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図〜第5図は本発明の第]の実施例を示したものて
、第1図および第2図は薄膜トランジスタメモリの断面
図および平面図である。
1 to 5 show a second embodiment of the present invention, and FIGS. 1 and 2 are a sectional view and a plan view of a thin film transistor memory.

この薄膜トランジスタメモリの構造を説明すると、図中
〕1はガラス等からなる絶縁性基板であり、この基板]
IJ、には下部ゲート電極GIOが形成されている。こ
の下部ゲート電極G、。は、基板11上に形成した下部
ゲートラインGL、、の上に局部的に突出形成されてお
り、この下部ゲート電極(J I Ilは、下部ゲート
ラインGL、、うと同じ幅に、3000人の厚さに形成
されている。また、前記基板11上には、前記下部ゲー
トラインGL、oおよび下部ゲート電極GIOを覆う平
坦化絶縁膜12が形成されている。この平坦化絶縁膜1
2は電荷蓄積機能のない絶縁膜からなっており、この平
坦化絶縁膜J2は、下部ゲートラインG L 、。を厚
く覆い、下部ゲート?4極C+IOを薄く覆う厚さに形
成されている。なお、この平坦化絶縁膜12の下部ゲー
トラインOL、。上の部分の膜厚は4000人、下部ゲ
ート電極G、。上の部分の膜厚は1000人である。そ
して、この平坦化絶縁膜12の上には、下部ゲート絶縁
膜]3が基板11のほぼ全血にわたって形成されている
。この上部ゲート絶縁膜13はその上層部の全域に電荷
蓄積機能をもたせたもので、この下部ゲート絶縁膜]3
は、電荷蓄積機能のないSi N (窒化シリコン)か
らなる下層絶縁膜13aの土に、Si(シリコン)の組
成比を多くして電荷蓄積機能をもたせたSi Nからな
るメモリ性絶縁膜13bを積層し、た二層膜となってい
る。
To explain the structure of this thin film transistor memory, 1 in the figure is an insulating substrate made of glass or the like;
A lower gate electrode GIO is formed at IJ. This lower gate electrode G. is formed locally protruding above the lower gate line GL, formed on the substrate 11, and this lower gate electrode (J I Il) has a width of 3,000 people, with the same width as the lower gate line GL, . Further, a planarizing insulating film 12 is formed on the substrate 11 to cover the lower gate lines GL, o and the lower gate electrode GIO.
2 consists of an insulating film without a charge storage function, and this flattening insulating film J2 is connected to the lower gate line G L . Thickly cover the bottom gate? It is formed to a thickness that thinly covers the 4-pole C+IO. Note that the lower gate line OL of this planarization insulating film 12. The thickness of the upper part is 4000, and the lower gate electrode G. The thickness of the upper part is 1000 people. A lower gate insulating film] 3 is formed on the planarizing insulating film 12 over almost the entire surface of the substrate 11. This upper gate insulating film 13 has a charge storage function throughout its upper layer, and this lower gate insulating film]3
In this method, a memory insulation film 13b made of SiN, which has a charge storage function by increasing the composition ratio of Si (silicon), is added to the base of the lower insulation film 13a made of SiN (silicon nitride), which does not have a charge storage function. It is laminated to form a two-layer film.

なお、前記下層絶縁膜13aの膜厚は900人、メモリ
性絶縁膜13bの膜厚は 100人である。
The thickness of the lower insulating film 13a is 900, and the thickness of the memory insulating film 13b is 100.

この下部ゲート絶縁膜]3の上(メモリ性絶縁膜13b
の上)には、アモルファスシリコンまたはポリシリコン
からなる】型の半導体層14がトランジスタメモリの素
子形状に対応するパターンに形成されており、この半導
体層14の両側部の上には、n型半導体(n型不純物を
ドープしたアモルファスシリコンまたはポリシリコン)
からなるオーミックコンタクト層15を介[2て、ソー
ス電極Sとドレイン電極りが形成されでいる。このソー
ス電極Sおよびドレイ−・電極りはそれぞれ、下部ゲー
ト絶縁膜13の上に前記下部ゲートラインG L 、o
と直交させて配線したソースラインSLおよびドレイン
ラインDLにつながりでいる。そして、前記半導体層1
4およびソース、ドレイン電極S、Dの上には、基板1
1のほぼ全面にわたって、電荷蓄積機能のない窒化シリ
コンからなる上部ゲート絶縁膜16が形成されている。
This lower gate insulating film] 3 (memory insulating film 13b)
A semiconductor layer 14 of the type made of amorphous silicon or polysilicon is formed in a pattern corresponding to the element shape of the transistor memory. (Amorphous silicon or polysilicon doped with n-type impurities)
A source electrode S and a drain electrode are formed through an ohmic contact layer 15 consisting of the following. These source electrodes S and drain electrodes are formed on the lower gate insulating film 13 by the lower gate lines GL, o, respectively.
The source line SL and the drain line DL are connected to the source line SL and the drain line DL, which are wired perpendicularly to the source line SL and the drain line DL. Then, the semiconductor layer 1
4 and on the source and drain electrodes S and D, the substrate 1
An upper gate insulating film 16 made of silicon nitride and having no charge storage function is formed over almost the entire surface of the semiconductor device 1 .

この上部ゲート絶縁膜16の上には、上部ゲートライン
GL2.が下部ゲートラ・rンGL、、と平行に配線さ
れており、この上部ゲートラインGL2I、のうちの半
導体層14上の部分は上部ゲート電極G 2(+とされ
ている。
Above this upper gate insulating film 16, upper gate lines GL2. is wired parallel to the lower gate line GL2I, and the portion of the upper gate line GL2I above the semiconductor layer 14 is set to the upper gate electrode G2(+).

そして、前記下部ゲート電極G 、いと、平坦化絶縁膜
12および電荷蓄積機能をもつ下部ゲート絶縁膜13と
、半導体層14およびソース、ドレイン電極S、Dとは
、逆スタガー型のメモリ用薄膜トランジスタ(以ド、メ
モリトランジスタという)Tloを構成している。また
、このメモリトランジスタTIoのゲート電極である下
部ゲート電極Gは、半導体層14のチャンネル長方向の
中央部(ソース、ドレイン電極S、D間の中央部)に対
向させて、半導体層14のチャンネル長方向幅のほぼ1
/3の幅に形成されており、したがって下部ゲート絶縁
膜13は、下部ゲート電極G、。と対向する中央部分た
けがメモリ領域となっている。
The lower gate electrode G, the flattening insulating film 12, the lower gate insulating film 13 having a charge storage function, the semiconductor layer 14, and the source and drain electrodes S and D are an inverted staggered memory thin film transistor ( It constitutes Tlo (hereinafter referred to as a memory transistor). Further, the lower gate electrode G, which is the gate electrode of the memory transistor TIo, is arranged so as to face the central part of the semiconductor layer 14 in the channel length direction (the central part between the source and drain electrodes S and D). Approximately 1 of the longitudinal width
Therefore, the lower gate insulating film 13 is formed to have a width of /3, so that the lower gate insulating film 13 is formed to have a width of /3. The central portion facing the area is the memory area.

一方、前記上部ゲート電極G20は、半導体層14の全
体に対向する電極とされており、この上部ゲート電極G
20と半導体層14との間の上部ゲート絶縁膜16は、
下部ゲ・−ト絶縁膜13のメモリ領域(上部ゲート電極
G、。の対向部分)の上とソース、ドレイン電極S、D
のほぼ中央に対向する位置から外側の部分の膜厚を厚く
し、前記メモリ領域とソーヌ7ド極Sとの間およびメモ
リ領域とドレイン電極りとの間の部分の膜厚をそれぞれ
薄くした絶縁膜とされている。すなわち、この1部ゲー
ト絶縁膜16は、前記半導体層14およびソース、ドレ
イン電is、pの上に基板11の全面にわたって形成し
た膜1¥2000人の下層膜16aと、このF層膜16
aの上に、fFJ記下部ゲート絶縁膜13のメモリ領域
とソース、ドレイン電極S、  Dのほぼ中央から外側
の部分とにそれぞれ対応させて形成した膜厚3000人
の上層膜16bとからなっており、この上部ゲート絶縁
膜16の膜厚部分(下層膜16aと上層膜16bとから
なる二層膜部分)の膜厚は、半導体層14のメモリトラ
ンジスタT1o領域(下部ゲート絶縁膜13のメモリ領
域に対応する部分)に上部ゲート電極G 20からゲー
ト電圧か印加されるのを防ぐのに十分な厚さ(5000
人)とされ、上部ゲート絶縁膜16の薄膜部分(上層膜
16aのみの単層膜部分)の膜厚は、半導体層14に上
部ゲート電極G2oから部分なゲート電圧を印加できる
沖さ(2000人)とされている。なお、この」二部ゲ
ート絶縁膜】6の膜jゾ部分は、ソース、ドレインライ
ンSL、DLの長さ方向における絶縁膜全長に形成され
ている。
On the other hand, the upper gate electrode G20 is an electrode facing the entire semiconductor layer 14.
The upper gate insulating film 16 between 20 and the semiconductor layer 14 is
Above the memory region of the lower gate insulating film 13 (the part facing the upper gate electrodes G, .) and the source and drain electrodes S, D
The insulation is made thicker in the outer part from a position facing approximately the center of the insulator, and thinner in the parts between the memory region and the Saone 7 electrode S and between the memory region and the drain electrode. It is considered to be a membrane. That is, this partial gate insulating film 16 consists of a lower layer film 16a formed over the entire surface of the substrate 11 on the semiconductor layer 14 and the source and drain electrodes is and p, and the F layer film 16
An upper layer film 16b having a thickness of 3,000 yen is formed on top of a to correspond to the memory region of the lower gate insulating film 13 described in fFJ and to the outer portions of the source and drain electrodes S and D, respectively, from approximately the center. The film thickness of the upper gate insulating film 16 (the two-layer film part consisting of the lower layer film 16a and the upper layer film 16b) is the same as that of the memory transistor T1o region of the semiconductor layer 14 (the memory region of the lower gate insulating film 13). The thickness is sufficient to prevent the gate voltage from being applied from the upper gate electrode G20 to the portion corresponding to
The thickness of the thin film portion of the upper gate insulating film 16 (single-layer film portion consisting only of the upper layer film 16a) is set to a value such that a partial gate voltage can be applied to the semiconductor layer 14 from the upper gate electrode G2o (2,000 people). ). Note that the film j portion of the "two-part gate insulating film" 6 is formed over the entire length of the insulating film in the length direction of the source and drain lines SL and DL.

そして、前記メモリトランジスタTIUの上には、前記
半導体層]4およびソース、ドレイン電極S。
Further, on the memory transistor TIU, the semiconductor layer ] 4 and source and drain electrodes S are provided.

DをメモリトランジスタT1oと共用する2つの選択用
薄膜トランジスタ(以下、選択トランジスタという) 
T20. T20か形成されている。この2つの選択ト
ランジスタT20+ T 20は、前記+!−導体層1
4およびソース、ドレイン電極S、Dと、電6J蓄積機
能のない上部ゲート絶縁膜16と、上部ゲート電極G2
0とで構成されたコブラナー型薄膜トランジスタであり
、一方の選択トランジスタT2、)は、半導体層14お
よびソース、ドレイン電極SDと、上部ケート絶縁膜1
6の一方の薄膜部分と、上部ゲート電極G2oとで構成
され、他方の選択トランジスタT 2L1は、前記半導
体層〕4およびソース、ドレイン電極S、Dと、上部ゲ
ート絶縁膜16の他方の薄膜部分と、上部ゲート電極G
、。とで構成されている。
Two selection thin film transistors (hereinafter referred to as selection transistors) that share D with the memory transistor T1o
T20. T20 is formed. These two selection transistors T20+ T20 are connected to the +! -Conductor layer 1
4, source and drain electrodes S and D, an upper gate insulating film 16 without a charge storage function, and an upper gate electrode G2.
0, and one selection transistor T2,) includes a semiconductor layer 14, source and drain electrodes SD, and an upper gate insulating film 1.
6 and an upper gate electrode G2o; and upper gate electrode G
,. It is made up of.

この2つの選択トランジスタT 2o+  T 2Ll
は、そのゲート電極(上部ゲート電極)G20を半導体
層14の全体に対向する電極としたことによっ゛Cゲ−
ト側で共通接続されており、またこの両選択トランジス
タT 2o、  T 2.は、そのソース2 ドレイン
電極S、DをメモリトランジスタT1oと共用したこと
によって、メモリトランジスタTIOと直列に接続され
ている。
These two selection transistors T 2o+ T 2Ll
By making the gate electrode (upper gate electrode) G20 an electrode facing the entire semiconductor layer 14, the C gate
Both selection transistors T 2o, T 2 . is connected in series with the memory transistor TIO by sharing its source 2 and drain electrodes S and D with the memory transistor T1o.

さらに、前記上部ゲート絶縁膜16の選択トランジスタ
T2o、T2oを構成する2m所の薄膜部分はそれぞれ
、上部ゲート絶縁膜13のメモリ領域に対応する膜厚部
分のチャンネル長方向の幅を下部ゲート電極G、。のチ
ャンネル長方向幅より小さくすることによって、下部ゲ
ート電極G、。の両側部にラップさせである。このよう
にしているのは、メモリトランジスタTIOと両選択ト
ランジスタT 2.、  T 、、との電気的な接続を
確保するためであり、上部ゲート絶縁膜16の選択トラ
ンジスタT 2.、 T 、、を構成する薄膜部分を下
部ゲート電極C3゜にラップさせておけば、半導体層1
4のメモリトランジスタT1o領域と選択トランジスタ
T2゜領域との境界部(下部ゲート絶縁膜13のメモリ
領域に対応する部分の両側部)に、メモリトランジスタ
T1oのゲート電極(下部ゲート電極)G+。
Further, each of the 2m thin film portions of the upper gate insulating film 16 that constitutes the selection transistors T2o and T2o has a width in the channel length direction of the film thickness portion corresponding to the memory area of the upper gate insulating film 13 that is smaller than the lower gate G. ,. By making the width of the lower gate electrode G, smaller than the width of the channel in the longitudinal direction. It is wrapped on both sides. This is done by the memory transistor TIO and both selection transistors T2. , T, , and the selection transistor T2 of the upper gate insulating film 16. , T , , is wrapped around the lower gate electrode C3°, the semiconductor layer 1
A gate electrode (lower gate electrode) G+ of the memory transistor T1o is provided at the boundary between the memory transistor T1o region of No. 4 and the selection transistor T2° region (both sides of the portion of the lower gate insulating film 13 corresponding to the memory region).

からも選択トランジスタ”I’ 20+ 720のゲー
ト電極(上部ゲート電極)G20からもゲート電圧を印
加することができるから、メモリトランジスタT1゜と
選択トランジスタT 20+  T 2oとの両方をO
Nさせたときに、半導体層14を介してドレイン電極り
からソース電極Sに電流が流れる。なお、この実施例で
は、上部ゲート絶縁膜16のメモリ領域上の膜厚部分の
幅を、下部ゲート電極COOの幅のほぼ1/2としてい
るが、この膜厚部分の幅は、下部ゲート電極G、。の幅
量下であれば任意の幅でよく、要は、上部ゲート絶縁膜
16の薄膜部分が下部ゲート電極(710の少なくとも
側縁に対向していればよい。
Since the gate voltage can also be applied from the gate electrode (upper gate electrode) G20 of the selection transistor "I' 20+ 720, both the memory transistor T1° and the selection transistor T 20+ T 2o are
When N is applied, a current flows from the drain electrode to the source electrode S via the semiconductor layer 14. In this embodiment, the width of the thick portion of the upper gate insulating film 16 above the memory region is approximately 1/2 of the width of the lower gate electrode COO; G. Any width may be used as long as it is less than the width of , and in short, it is sufficient that the thin film portion of the upper gate insulating film 16 faces at least the side edge of the lower gate electrode (710).

第3図は前記薄膜トランジスタメモリの製造方法を示し
たもので、この薄膜トランジスタメモリは次のような工
程で製造される。
FIG. 3 shows a method for manufacturing the thin film transistor memory, and this thin film transistor memory is manufactured through the following steps.

ます、第3図(a)に示すように、基板]1上にゲート
ラインG L 、、となる金属膜30を500人の厚さ
に堆積させ、その上に下部ゲート電極G1゜となる金属
膜31を3000人の厚さに堆積させる。
First, as shown in FIG. 3(a), a metal film 30 that will become the gate line G L is deposited on the substrate 1 to a thickness of 500 mm, and a metal film 30 that will become the lower gate electrode G1 is deposited on top of the metal film 30 that will become the lower gate electrode G1. Film 31 is deposited to a thickness of 3000 nm.

なお、下部ゲート電極G 1t+となる上層の金属膜3
1はTa  (タンタル)等で形成し、ゲートラインG
L、。となる下層の金属膜30は、前記上層の金属膜3
1とエツチングレートの異なる金属、例えばCr  (
クロム)等で形成する。
Note that the upper metal film 3 that becomes the lower gate electrode G 1t+
1 is made of Ta (tantalum) or the like, and the gate line G
L. The lower metal film 30 is the same as the upper metal film 3.
1 and a metal with a different etching rate, such as Cr (
Chromium), etc.

次に、第3図(b)に示すように、前記上層の金属Jl
!31をフォトリソグラフィ法によりバターニングして
下部ゲート電極GIOを形成し、次いで前記下層の金属
膜30をフォトリソグラフィ法によりバターニングして
ゲートラインGL、。を形成する。
Next, as shown in FIG. 3(b), the upper layer metal Jl
! 31 by photolithography to form a lower gate electrode GIO, and then the lower metal film 30 is patterned by photolithography to form a gate line GL. form.

次に、第3図(c)に示すように、基板11上の全面に
、SOG (スピン・オン・ガラス)と呼ばれるシラノ
ール系無機絶縁物をスピンコード法により塗布してこれ
を約300℃で約1時間加熱し、下部ゲートラインGL
、。上の部分の膜厚が4000人、下部ゲート電極G1
6、上の部分の膜厚が1000人で、かつ上面が全域に
わたって平坦な平坦化絶縁膜12を形成する。
Next, as shown in FIG. 3(c), a silanol-based inorganic insulator called SOG (spin-on glass) is coated on the entire surface of the substrate 11 by a spin code method, and this is heated at about 300°C. Heat for about 1 hour and remove the lower gate line GL.
,. The film thickness of the upper part is 4000, and the lower gate electrode G1
6. Form a planarizing insulating film 12 having a film thickness of 1000 nm in the upper part and having a flat upper surface over the entire area.

次に、第3図(d)に示すように、前記平坦化絶縁膜1
2の上に、電荷蓄積機能のない下層絶縁膜(Si N膜
)13aと、電荷蓄積機能をもつメモリ性絶縁膜(St
の組成比を多くしたSIN膜)13bとを、900人、
100人の厚さに連続して順次堆積させ、この下層絶縁
膜]、 3 aとメモリ性絶縁膜13bとからなる二層
の下部ゲート絶縁膜13を形成し、その上に、1型アモ
ルファスシリコンまたはl型ポリシリコンからなる半導
体層14と、n型半導体(n型アモルファスシリコンま
たはn’4!!ポリシリコン)からなるオーミックコン
タクト層15とを、1000人、250人の斥さに連続
して順次堆積させ、さらにその上に、Cr等からなるソ
ース、ドレイン電極用金属膜40を500人の厚さに堆
積させる。
Next, as shown in FIG. 3(d), the planarized insulating film 1
2, a lower insulating film (SiN film) 13a without a charge storage function and a memory insulating film (St
900 people,
A two-layer lower gate insulating film 13 consisting of a lower insulating film 3a and a memory insulating film 13b is formed, and a type 1 amorphous silicon film is formed on the lower gate insulating film 13. Alternatively, the semiconductor layer 14 made of l-type polysilicon and the ohmic contact layer 15 made of n-type semiconductor (n-type amorphous silicon or n'4!! polysilicon) are successively made by 1000 or 250 people. The metal film 40 for source and drain electrodes made of Cr or the like is further deposited to a thickness of 500 nm.

次に、前記ソース、ドレイン電極用金属膜40をフォト
リソグラフィ法によりバターニングして、第3図<e>
に示すように、前記ソース、ドレイン電極用金属膜40
からなるソース、ドレイン電極S、Dおよびソース、ド
レインラインSL。
Next, the metal film 40 for source and drain electrodes is patterned by photolithography, and as shown in FIG.
As shown in FIG.
source and drain electrodes S and D and source and drain lines SL.

DLを形成し、次いてオーミックコンタクト層15をソ
ース、ドレイン電極S、Dおよびソース。
DL is formed, and then the ohmic contact layer 15 is connected to the source, drain electrodes S, D, and the source.

ドレインラインSL、DLの形状にバターニングする。Pattern it into the shape of the drain lines SL and DL.

次に、第3図(f)に示すように、前記半導体層14を
フォトリソグラフィ法によりトランジスタメモリの素子
形状にバターニングして、メモリトランジスタT1oを
構成する。なお、この半導体層14は、ソースラインS
LおよびドレインラインDLの下にもその全長にわたっ
て残る。
Next, as shown in FIG. 3(f), the semiconductor layer 14 is patterned into the shape of a transistor memory element by photolithography to form a memory transistor T1o. Note that this semiconductor layer 14 is connected to the source line S
L and also remain under the drain line DL over its entire length.

次に、第3図(g)に示すように、前記メモリトランジ
スタT、oを構成した基板11上の全面にSiN膜を2
000人の厚さに堆積させて、上部ゲート絶縁膜16の
下層膜16aを形成し、この下層膜16a上の全面にS
lO□ (酸化シリコン)を3000人の厚さに堆積さ
せて上層膜16bを形成する。
Next, as shown in FIG. 3(g), two SiN films are deposited on the entire surface of the substrate 11 on which the memory transistors T and O are formed.
The lower layer film 16a of the upper gate insulating film 16 is formed by depositing S to a thickness of 1,000 mm, and the entire surface of the lower layer film 16a is covered with S.
An upper layer film 16b is formed by depositing lO□ (silicon oxide) to a thickness of 3000 nm.

次に、第3図(h)に示すように、前記上層膜16bの
うち、下部ゲート絶縁膜13のメモリ領域とソース電極
Sとの間および前記メモリ領域とドレイン電極りとの間
の部分をフォトリソグラフィ法によりエツチング除去し
て、下部ゲート絶縁膜13のメモリ領域の上とソース、
ドレイン電極S、Dのほぼ中央に対向する位置から外側
の部分の膜厚を厚くし、前記メモリ領域とソース電極S
との間およびメモリ領域とドレイン電極りとの間の部分
の膜厚をそれぞれ薄くした上部ゲート絶縁膜16を完成
する。この場合、下層膜16aは土層膜16bとはエツ
チングレートが異なるから、上層膜16bのエツチング
に際して下層膜16aがエツチングされることはない。
Next, as shown in FIG. 3(h), portions of the upper layer film 16b between the memory region of the lower gate insulating film 13 and the source electrode S and between the memory region and the drain electrode are separated. The upper part of the memory region of the lower gate insulating film 13 and the source,
The thickness of the film is thickened in the outer part from the position facing approximately the center of the drain electrodes S and D, and the memory area and the source electrode S are thickened.
An upper gate insulating film 16 is completed in which the film thickness is reduced between the memory region and the drain electrode and between the memory region and the drain electrode. In this case, since the lower layer film 16a has a different etching rate from the soil layer film 16b, the lower layer film 16a is not etched when the upper layer film 16b is etched.

次に、第3図(i)に示すように、前記上部ゲート絶縁
膜16の上に1  (アルミニウム)等の金属膜を40
00人の厚さに堆積させ、この金属膜をフォトリソグラ
フィ法によりバターニングして上部ゲー)[極G20お
よび上部ゲートラインGL2゜を形成して、2つの選択
トランジスタT2o、T2゜を構成し、薄膜トランジス
タメモリを完成する。
Next, as shown in FIG. 3(i), a metal film of 1 (aluminum) or the like is deposited for 40 minutes on the upper gate insulating film 16.
This metal film is patterned by photolithography to form a pole G20 and an upper gate line GL2 to form two selection transistors T2o and T2. Completed thin film transistor memory.

なお、この製造方法では、下部ゲート電極Gl+’1と
平坦化絶縁膜12を第3図の(a)〜(C)に示した1
−程で形成しているが、この下部ゲート電極G、。と平
坦化絶縁膜12は他の方法で形成することもてきる。
In addition, in this manufacturing method, the lower gate electrode Gl+'1 and the planarization insulating film 12 are formed by forming the lower gate electrode Gl+'1 as shown in FIGS.
- This lower gate electrode G, which is formed in steps. The planarizing insulating film 12 can also be formed by other methods.

すなわち、第4図は前記下部ゲート電極G、。と平坦化
絶縁膜12を形成する他の方法を示している。
That is, FIG. 4 shows the lower gate electrode G. This shows another method of forming the planarizing insulating film 12.

この方法は、ドレイン電極G、。および下部ゲートライ
ンGL、。を前述した方法で第4図<a>に示すように
形成した後、第4図(b)に示すように、基板11上の
全面にPSG (燐ガラス)からなる絶縁膜12Aを減
圧CVD法により約4000人の厚さに堆積させ、この
後、850℃〜1000℃の水蒸気雰囲気中で30分以
上加熱するりフロー処理により前記絶縁膜12Aを平t
1化して、第4図(c)に示すように、下部ゲートライ
ンG L 、。上の部分の膜厚が約4000人、下部ゲ
ート電極G1o上の部分の膜厚が約1000人の平坦化
絶縁膜12を形成する方法である。
In this method, the drain electrode G, and lower gate line GL,. After forming the insulating film 12A made of PSG (phosphorous glass) on the entire surface of the substrate 11 using the low pressure CVD method, as shown in FIG. 4(a), as shown in FIG. 4(b). The insulating film 12A is then deposited to a thickness of about 4,000 yen by heating in a steam atmosphere at 850° C. to 1,000° C. for 30 minutes or more or by flow treatment to flatten the insulating film 12A.
As shown in FIG. 4(c), the lower gate line G L is unified. This is a method of forming a flattening insulating film 12 whose upper portion has a thickness of approximately 4000 wafers and the portion above the lower gate electrode G1o has a thickness of approximately 1000 wafers.

なお、この第4図の方法で下部ゲート電極GIOと平坦
化絶縁膜12を形成する場合も、これ以後は、第3図(
d)〜(i)に示した工程で薄膜トランジスタメモリを
製造する。
Note that even when forming the lower gate electrode GIO and the planarization insulating film 12 by the method shown in FIG. 4, the method shown in FIG.
A thin film transistor memory is manufactured through the steps shown in d) to (i).

第5図は前記薄膜トランジスタメモリの等画回路図であ
り、この薄膜トランジスタメモリは、1つの薄膜トラン
ジスタの中に、メモリトランジスタT1oと2つの選択
トランジスタT 20+  T 2oとを積層して形成
した構成となっている。なお、第5図では1つの薄膜ト
ランジスタメモリの等価回路をボしているが、この薄膜
トランジスタメモリは、上部ゲートラインCznおよび
上部ゲートラインG21’lとソース、ドレインライン
SL、DLとの交差部にそれぞれ形成されている。
FIG. 5 is an isometric circuit diagram of the thin film transistor memory, and this thin film transistor memory has a structure in which a memory transistor T1o and two selection transistors T20+T2o are stacked in one thin film transistor. There is. Note that although the equivalent circuit of one thin film transistor memory is omitted in FIG. 5, this thin film transistor memory has a circuit at the intersection of the upper gate line Czn and the upper gate line G21'l with the source and drain lines SL and DL, respectively. It is formed.

この薄膜トランジスタメモリの書込み、消去読出しは次
のようにしてiiなわれる。
Writing and erasing/reading of this thin film transistor memory are performed as follows.

第5図において、(a)は書込みIIL(b)は消去時
、(c)は読出し時の電圧印加状態を示している。
In FIG. 5, (a) shows the voltage application state during writing IIL, (b) shows the voltage application state during erasing, and (c) shows the voltage application state during reading.

まず書込みについて説明すると、書込み時は、。First, to explain about writing, when writing.

第5図(a)に示すように、ソース電極Sおよびドレイ
ン電極りを接地(GND)するとともに、選択トランジ
スタT 20+ T 2oのゲート電極G2゜にON?
l[i圧VONを印加し、メモリトランジスタT1゜の
ゲート電極G、。に書込み電圧子vPを印加する。
As shown in FIG. 5(a), the source electrode S and the drain electrode are grounded (GND), and the gate electrode G2 of the selection transistor T20+T2o is turned ON?
l [i Pressure VON is applied to the gate electrode G of the memory transistor T1°. A write voltage voltage vP is applied to.

このような電圧を印加すると、2つの選択トランジスタ
T 2111  T 20がオンし、メモリトランジス
タT I 11のゲート電極GIOとソース、ドレイン
電極S。
When such a voltage is applied, the two selection transistors T 2111 T 20 are turned on, and the gate electrode GIO and the source and drain electrodes S of the memory transistor T I 11 are turned on.

Dとの間に書込み電圧+■、がかかつて下部ゲート絶縁
膜13のメモリ領域(メモリ性絶縁膜13bのゲート電
極GIO対向部)に電荷がトラップされ、メモリトラン
ジスタTIOが書込み状態(OFF状態)となる。
When a write voltage +■ is applied between D and D, charges are trapped in the memory region of the lower gate insulating film 13 (the part of the memory insulating film 13b facing the gate electrode GIO), and the memory transistor TIO becomes in the write state (OFF state). becomes.

また消去時は、第5図(b)に示すように、ソース電極
Sおよびドレイン電極りを接地(GND)するとともに
、選択トランジスタT2oのゲート電極G20にON電
圧V。Nを印加し、メモリトランジスタT10のゲート
電極GIOに、書込み電圧+VPとは逆電位の消去電圧
−VPを印加する。このような電圧を印加すると、選択
トランジスタT2o+12(、がオンし、メモリトラン
ジスタT1oのゲート電極G、。とソース、ドレイン電
極S、−゛との間に書込み電圧子■、と逆電位の電位差
(−VP )が生じて下部ゲート絶縁膜13のメモリ領
域にトラップされている電荷が放出され、メモリトラン
ジスタT、Oが消去状態(ON状態)となる。
Further, during erasing, as shown in FIG. 5(b), the source electrode S and the drain electrode are grounded (GND), and the ON voltage V is applied to the gate electrode G20 of the selection transistor T2o. N is applied, and an erase voltage -VP having a potential opposite to the write voltage +VP is applied to the gate electrode GIO of the memory transistor T10. When such a voltage is applied, the selection transistor T2o+12 (, is turned on, and a potential difference ( -VP) occurs, the charges trapped in the memory region of the lower gate insulating film 13 are released, and the memory transistors T and O enter the erased state (ON state).

一方、読出し時は、第5図(c)に示すように、メモリ
トランジスタT1oのゲート電極GIOとソース電極S
を接地(G N D)するとともに、選択トランジスタ
T2O1T20のゲート電極G 2o1:: ON電圧
V。Nを印加し、ドレイン電極りに読出し電圧voを印
加する。このような電圧を印加すると、メモリトランジ
スタT、。が消去状態(ON状態)であればドレイン電
極りからソース電極Sに電流が流れ、メモリトランジス
タTIOが書込み状態(OFF状態)であれば前記電流
は流れないため、ソース電極Sからソースラインに流れ
る電流の有無に応じた読出しデータが出力される。
On the other hand, during reading, as shown in FIG. 5(c), the gate electrode GIO and the source electrode S of the memory transistor T1o are
is grounded (GND), and the gate electrode G2O1:: ON voltage V of the selection transistor T2O1T20. N is applied, and a read voltage vo is applied to the drain electrode. When such a voltage is applied, the memory transistor T,. If TIO is in an erased state (ON state), a current flows from the drain electrode to the source electrode S, and if the memory transistor TIO is in a written state (OFF state), the current does not flow, so it flows from the source electrode S to the source line. Read data is output depending on the presence or absence of current.

すなイ)ち、前記薄膜トランジスタメモリは、下部ゲー
ト電極G1oと電荷蓄積機能をもつ下部ゲート絶縁膜1
3と半導体層14およびソース、ドレイン電極S、Dと
を積層して構成したメモリトランジスタT lOの上に
、電荷蓄積機能のない上部ゲト絶縁膜16と上部ゲート
電極G20とを積層して、前記半導体層14およびソー
ス、ドレイン電極S、DをメモリトランジスタT1oと
共用する2つの選択トランジスタT 20+ T 2o
を構成したものである。
In other words, the thin film transistor memory includes a lower gate electrode G1o and a lower gate insulating film 1 having a charge storage function.
An upper gate insulating film 16 having no charge storage function and an upper gate electrode G20 are stacked on the memory transistor T1O, which is formed by stacking a semiconductor layer 14, a semiconductor layer 14, and source and drain electrodes S and D. Two selection transistors T 20+ T 2o that share the semiconductor layer 14 and source and drain electrodes S and D with the memory transistor T1o.
It is composed of

そして、この薄膜トランジスタメモリは、メモリトラン
ジスタT、oと選択用薄膜トランジスタ’r 201 
T 2oとを積層して構成したものであるから、メモリ
トランジスタT、。と選択トランジスタT2゜Taoと
で構成されるトランジスタメモリの素子面積を小さく 
L ”’C集積度を上げることができる。またこの薄膜
トランジスタメモリでは、前記半導体層14およびソー
ス、ドレイン電極S、DをメモリトランジスタTIOと
選択トランジスタT2゜T 2(+とに共用しているた
め、前述したような少ない工程数て容品に製造すること
ができる。
This thin film transistor memory includes memory transistors T, o and a selection thin film transistor 'r 201
Since it is constructed by stacking the memory transistors T and T2o. and the selection transistor T2゜Tao to reduce the element area of the transistor memory.
The degree of integration can be increased. Also, in this thin film transistor memory, the semiconductor layer 14 and the source and drain electrodes S and D are shared by the memory transistor TIO and the selection transistor T2゜T2(+). , it is possible to manufacture the product with a small number of steps as described above.

しかも、この薄膜トランジスタメモリにおいては、下部
ゲート電極GIOを、基板11上に形成した下部ゲート
ラインG L 、、の上に半導体層14の一部分にχ・
J向させて突出形成して、下部ゲート絶縁膜1Bの下部
ゲート?1llS極G、。と対向する部分をメモリCf
i域とし、さらに前記下部ゲートラインG11o;−i
よび上部ゲート電極Ginの上に、下部ゲートライ>G
L+。を厚く覆い下部ゲート電極Gを薄く覆う・1′塩
化絶縁膜12を形成して、この重用化絶縁膜12の上に
上部ゲート絶縁膜13を形成し、かつ上部ゲート電極G
20は半導体層14の全体に対向させて形成するととも
に、上部ゲート絶縁膜16の膜厚を、半導体層14の前
記メモリ領域に対応する部分の土において厚くしている
ため、半導体層14の選択トランジスタT2o領域とメ
モリトランジスタT、oのゲート電極である下部ゲーh
 ”[極G1oとの間(下部ゲートラインGL1゜との
間) および半導体層14のメモリトランジスタT++
+領域(下部ゲート絶縁膜13のメモリ領域に対応する
部分)と選択トランジスタT 、o。
Moreover, in this thin film transistor memory, the lower gate electrode GIO is formed on a portion of the semiconductor layer 14 on the lower gate line G L formed on the substrate 11.
The lower gate of the lower gate insulating film 1B is formed to protrude in the J direction. 1llS pole G,. The part facing the memory Cf
i area, and the lower gate line G11o;-i
and above the upper gate electrode Gin, the lower gate line>G
L+. A 1' chloride insulating film 12 is formed to thickly cover the lower gate electrode G, and an upper gate insulating film 13 is formed on this multi-purpose insulating film 12, and the upper gate electrode G is thinly covered.
20 is formed to face the entire semiconductor layer 14, and the thickness of the upper gate insulating film 16 is made thicker in the portion of the semiconductor layer 14 corresponding to the memory area, so that the selection of the semiconductor layer 14 is made easier. The transistor T2o region and the lower gate h which is the gate electrode of the memory transistor T,o
"[Between the pole G1o (between the lower gate line GL1°) and the memory transistor T++ of the semiconductor layer 14"
+ region (portion of the lower gate insulating film 13 corresponding to the memory region) and the selection transistors T,o.

T2゜のゲート電極である上部ゲート電極G20との間
をそれぞれ確実に絶縁分離することができる。
It is possible to reliably insulate and separate the upper gate electrode G20, which is the gate electrode of T2°.

したがって、この薄膜トランジスタメモリによれば、選
択トランジスタTIOがメモリトランジスタT、。のゲ
ート電極(下部ゲート電極)G、。に印加するゲート電
圧の影響で誤動作することはなく、また、メモリトラン
ジスタTIOが選択トランジスタT2..T2oのゲー
ト電極(上部ゲート電極)G2oに印加するゲート電圧
の影響で誤動作することもないから、半導体層】4およ
びソース、ドレイン電極S、Dを共用するメモリトラン
ジスタT1oと選択トランジスタT2o、T2oとを積
層して構成したものでありながら、メモリトランジスタ
T、。と選択トランジスタT 20+ T 2oとをそ
れぞれ正常に動作させて安定した書込み、消去、読出し
を行なうことができる。
Therefore, according to this thin film transistor memory, the selection transistor TIO is the memory transistor T. gate electrode (lower gate electrode) G. The memory transistor TIO does not malfunction due to the influence of the gate voltage applied to the selection transistor T2. .. Since there is no malfunction due to the influence of the gate voltage applied to the gate electrode (upper gate electrode) G2o of T2o, the memory transistor T1o and the selection transistors T2o and T2o, which share the semiconductor layer 4 and the source and drain electrodes S and D, Although it is constructed by stacking memory transistors T,. and selection transistor T 20+T 2o can be operated normally to perform stable writing, erasing, and reading.

また、この薄膜トランジスタメモリでは、上部ゲート絶
縁膜16のソース、ドレイン電極S、  Dのほぼ中央
に対向する位置から外側の部分の膜厚も厚くしているた
め、上部ゲート電極G2nとソース、ドレイン電極S、
Dとの間の絶縁耐圧も十分である。
In addition, in this thin film transistor memory, the thickness of the outer part of the upper gate insulating film 16 from the position facing approximately the center of the source and drain electrodes S and D is also thicker, so that the upper gate electrode G2n and the source and drain electrodes are thicker. S,
The dielectric strength between it and D is also sufficient.

なお、前記実施例の薄膜トランジスタメモリは、1つの
メモリトランジスタTIOに対して2つの選択トランジ
スタT20を備えたものであるが、本発明は、1つのメ
モリトランジスタに対して1つの選択トランジスタを備
えた薄膜トランジスタメモリにも適用できる。
Note that the thin film transistor memory of the above embodiment includes two selection transistors T20 for one memory transistor TIO, but the present invention provides a thin film transistor that includes one selection transistor for one memory transistor. It can also be applied to memory.

第6図〜第8図は本発明の第2の実施例を示している。6 to 8 show a second embodiment of the invention.

この実施例の薄膜トランジスタメモリは。The thin film transistor memory of this example.

1つのメモリトランジスタT1oに対して1つの選択ト
ランジスタT2oを備えたもので、第6図および第7図
は薄膜トランジスタメモリの断面図および甲面図であり
、第8図は薄膜トランジスタメモリの等価回路図である
One selection transistor T2o is provided for one memory transistor T1o. FIGS. 6 and 7 are a sectional view and a top view of the thin film transistor memory, and FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of the thin film transistor memory. be.

この実施例の薄膜トランジスタメモリは、メモリトラン
ジスタT1oのゲート電極である下部ゲート電極GIO
を、基板11上に形成した下部ゲートラインG L 、
oの上に半導体層14の一部分に対向させて突出形成し
て、下部ゲート絶縁膜13の下部ゲート電極GIOと対
向する部分をメモリ領域とし、さらに下部ゲートライン
G L toと下部ゲート電極GIOの上に、下部ゲー
トラインGL、。を厚く覆い下部ゲート電極G1,1を
薄く覆う平和化絶縁膜12を形成して、この平和化絶縁
膜12の上に下部ゲート絶縁膜13形成し、かつ選択ト
ランジスタT2Llのゲート電極である上部ゲート電極
G2oは半導体層14の全体に対向させて形成するとと
もに、上部ゲート絶縁膜16を、半導体層14およびソ
ース ドレイン電極S、Dの全体を覆う下層膜16aと
、下部ゲート絶縁膜13のメモリ領域(下部ゲート電極
G1oの対向部分)の上とソースドレイン電極S、Dの
ほぼ中央に対向する位置から外側の部分の上とに形成し
た上層膜16bとからなる二層膜として、この上部ゲー
ト絶縁膜16の膜埋を、前記メモリ領域とソース、ドレ
イン電極S、Dのほぼ中央から外側の部分に対応する部
分においてIV<したもので、メモリトランジスタT1
oは、下部ゲート電極GIDと、下部ゲート絶縁膜]3
と、半導体層14およびソース、ドレイン電極S、Dと
によって構成され、選択トランジスタT20は、前記半
導体層14およびソース、ドレイン電極S、Dと、上部
ゲート絶縁膜16の薄膜部分と、上部ゲート電極G2o
とによって構成されている。
The thin film transistor memory of this embodiment has a lower gate electrode GIO which is the gate electrode of the memory transistor T1o.
, the lower gate line GL formed on the substrate 11,
A protruding portion is formed on the semiconductor layer 14 so as to face a part of the semiconductor layer 14, and a portion of the lower gate insulating film 13 facing the lower gate electrode GIO is used as a memory region, and furthermore, a portion of the lower gate insulating film 13 facing the lower gate electrode GIO is formed as a memory region. Above, the lower gate line GL. A pacifying insulating film 12 is formed to thickly cover the lower gate electrodes G1, 1, and a pacifying insulating film 12 is formed to thinly cover the lower gate electrodes G1, 1, and a lower gate insulating film 13 is formed on the pacifying insulating film 12. The electrode G2o is formed to face the entire semiconductor layer 14, and the upper gate insulating film 16 is formed between a lower film 16a that covers the entire semiconductor layer 14 and the source/drain electrodes S and D, and a memory area of the lower gate insulating film 13. This upper gate insulating film is formed as a two-layer film consisting of an upper layer film 16b formed on the portion facing the lower gate electrode G1o and on the outer portion of the source/drain electrodes S, D from a position facing approximately the center thereof. The film 16 is buried at IV< in a portion corresponding to the memory region and the outer portion from approximately the center of the source and drain electrodes S and D, and the memory transistor T1
o is the lower gate electrode GID and the lower gate insulating film]3
, the semiconductor layer 14 and the source and drain electrodes S and D, and the selection transistor T20 includes the semiconductor layer 14 and the source and drain electrodes S and D, a thin film portion of the upper gate insulating film 16, and the upper gate electrode. G2o
It is composed of.

なお、この実施例の薄膜トランジスタメモリは、選択ト
ランジスタT2oを1つとしただけで、基本的な構成は
前記第コの実施例と変わらないから、詳細な構造の説明
は図に同符号をイ・工して省略する、また、この実施例
の薄膜トランジスタメモリの書込み、消去、読出しは、
第1の実施例の薄膜トランジスタメモリと同様にして行
なうことができる。
Note that the thin film transistor memory of this embodiment has only one selection transistor T2o, and the basic configuration is the same as that of the previous embodiment. In addition, writing, erasing, and reading of the thin film transistor memory in this embodiment are as follows.
This can be done in the same manner as the thin film transistor memory of the first embodiment.

また、前記実施例では、上部ゲート絶縁膜〕6を、半導
体層14全体を覆う下層膜16a膜と、その上に下部ゲ
ート絶縁膜13のメモリ領域に郊]応させて形成した上
層膜16bとからなる二層膜としたか、この上部ゲート
絶縁膜16は、その膜厚を半導体層のメモリ領域対応部
分の上において厚くしたものであれば、前記実施例に限
られるものではない。
Further, in the above embodiment, the upper gate insulating film] 6 is composed of a lower layer film 16a covering the entire semiconductor layer 14, and an upper layer film 16b formed thereon to correspond to the memory area of the lower gate insulating film 13. The upper gate insulating film 16 is not limited to the above embodiment, as long as it is made thicker on the portion of the semiconductor layer corresponding to the memory region.

すなわち、第9図および第10図は本発明の第3の実施
例を示し、第11図および第12図は本発明の第4の実
施例をボしている、1 まず第3の実施例について説明すると、この実施例の薄
膜トランジスタメモリは、第9図に示すように、上部ゲ
ート絶縁膜16を下層膜16aと上層膜16bとからな
る二層膜とするとともに、その下層膜16aを、下部ゲ
ート絶縁膜13のメモリ領域(下部ゲート電極GIOの
対向部分)の上とソース、ドレイン電極S、Dのほぼ中
央に対向する位置から外側の部分の上とに形成し、上層
膜16bを、前記下層膜16aを覆って基板11の全面
に形成したもので、前記下層膜16aと上層膜16bは
いずれも電荷蓄積機能のない絶縁膜(例えばSiN膜)
からなっている。また、前記下層膜16aの膜厚は30
00人、上層膜16bの膜厚は2000人であり、下層
膜16aと上層膜16bとからなる厚膜部分の膜厚は5
000人となっている。
That is, FIGS. 9 and 10 show the third embodiment of the present invention, and FIGS. 11 and 12 show the fourth embodiment of the present invention.1 First, the third embodiment To explain this, in the thin film transistor memory of this embodiment, as shown in FIG. The upper layer film 16b is formed on the memory region (the part facing the lower gate electrode GIO) of the gate insulating film 13 and on the part outside from the position facing substantially the center of the source and drain electrodes S, D. It is formed on the entire surface of the substrate 11 to cover the lower layer film 16a, and both the lower layer film 16a and the upper layer film 16b are insulating films (for example, SiN films) that do not have a charge storage function.
It consists of Further, the thickness of the lower layer film 16a is 30
00 people, the thickness of the upper layer film 16b is 2000 people, and the thickness of the thick film portion consisting of the lower layer film 16a and the upper layer film 16b is 5
000 people.

なお、この実施例の薄膜トランジスタメモリは、上部ゲ
ート絶縁膜16の構造が異なるだけで、その他の構成は
前記第1の実施例と変わらないから、重複する説明は図
に同符号を付して省略する。
Note that the thin film transistor memory of this embodiment differs only in the structure of the upper gate insulating film 16, and other configurations are the same as those of the first embodiment, so duplicate explanations will be omitted by assigning the same reference numerals to the figures. do.

この実施例の薄膜トランジスタメモリは、第3図(a)
〜(C)の工程または第4図の工程で下部ゲート電極G
、。と平坦化膜12を形成し、次いで第3図(d)〜(
f)の工程によりメモリトランジスタT1oを構成した
後、第10図に示す工程で上部ゲート絶縁膜16を形成
し、その上に上部ゲート電極CZOを形成して製造され
るもので、上部ゲート絶縁膜16は次のようにして形成
される。
The thin film transistor memory of this embodiment is shown in FIG. 3(a).
In the process of ~(C) or the process of FIG.
,. and a planarization film 12 is formed, and then the steps shown in FIGS. 3(d) to (
After configuring the memory transistor T1o in step f), the upper gate insulating film 16 is formed in the step shown in FIG. 10, and the upper gate electrode CZO is formed thereon. 16 is formed as follows.

まず第10図(a)に示すように、メモリトランジスタ
T1oを構成した基板11上にその全面にわたって、上
部ゲート絶縁膜16の下層膜16aを3000人の厚さ
に堆積させる。
First, as shown in FIG. 10(a), the lower film 16a of the upper gate insulating film 16 is deposited to a thickness of 3000 nm over the entire surface of the substrate 11 forming the memory transistor T1o.

次に、第10図(b)に示すように、前記下層膜16a
のうち、下部ゲート絶縁膜13のメモリ領域とソース電
極Sとの間および前記メモリ領域とドレイン電極りとの
間の部分をフォトリソグラフィ法によりエツチング除去
する。
Next, as shown in FIG. 10(b), the lower layer film 16a
Of these, the portions of the lower gate insulating film 13 between the memory region and the source electrode S and between the memory region and the drain electrode are removed by photolithography.

次に、第10図(c)に示すように、基板11上の全面
に上部ゲート絶縁膜16の上層膜16bを2000人の
厚さに堆積させて上部ゲート絶縁膜16を完成する。
Next, as shown in FIG. 10(c), the upper layer film 16b of the upper gate insulating film 16 is deposited on the entire surface of the substrate 11 to a thickness of 2000 nm to complete the upper gate insulating film 16.

すなわち、この上部ゲート絶縁膜16は、下部ゲート絶
縁膜13のメモリ領域の上の部分とソース、ドレイン電
極S、Dのほぼ中央に対向する位置から外側の部分とを
下層膜16aと上層膜16bとからなる二層膜構造の厚
膜部分(膜厚5000人)とし、前記メモリ領域とソー
ス、ドレイン電極S、Dとの間の部分を上層膜16bの
みからなる薄膜部分(膜厚2000人)としたものであ
る。
That is, this upper gate insulating film 16 connects a portion of the lower gate insulating film 13 above the memory region and a portion outward from a position facing approximately the center of the source and drain electrodes S and D to a lower layer film 16a and an upper layer film 16b. A thick film part (film thickness: 5000 m) of a two-layer film structure consisting of That is.

なお、上部ゲート絶縁膜16の上に形成する上部ゲート
電極G2nは、前記第1の実施例と同様に、アルミニウ
ム等の金属膜を4000人の厚さに堆積させ、この金属
膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして形成
する。
Note that the upper gate electrode G2n formed on the upper gate insulating film 16 is formed by depositing a metal film such as aluminum to a thickness of 4000 nm, and depositing this metal film by photolithography, as in the first embodiment. It is formed by patterning.

一方、第4の実施例の薄膜トランジスタメモリは、第1
1図に示すように、上部ゲート絶縁膜16を単層膜とし
、その表面を選択的にハーフエツチングして厚膜部分と
薄膜部分とを形成したもので、この上部ゲート絶縁膜1
6の厚膜部分の膜厚は5000人、薄膜部分の膜厚は2
000人となっている。なお、この実施例の薄膜トラン
ジスタメモリも、上部ゲート絶縁膜16の構造が異なる
だけで、その他の構成は前記第1の実施例と変わらない
から、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
On the other hand, in the thin film transistor memory of the fourth embodiment, the first
As shown in FIG. 1, the upper gate insulating film 16 is a single layer film, and its surface is selectively half-etched to form a thick film part and a thin film part.
The thickness of the thick film part of 6 is 5000 people, and the film thickness of the thin film part is 2.
000 people. Note that the thin film transistor memory of this embodiment also differs only in the structure of the upper gate insulating film 16, and other configurations are the same as those of the first embodiment, so duplicate explanations will be omitted by assigning the same reference numerals to the figures. do.

この実施例の薄膜トランジスタメモリは、第3図(a)
〜(C)の工程または第4図の工程で下部ゲート電極G
ooと平坦化膜12を形成し、次いで第3図(d)〜(
f)の工程によりメモリトランジスタT、。を構成した
後、第12図に示す工程で上部ゲート絶縁膜16を形成
し、その上に上部ゲート電極G 211を形成して製造
されるもので、上部ゲート絶縁膜16は次のようにして
形成される。
The thin film transistor memory of this embodiment is shown in FIG. 3(a).
In the process of ~(C) or the process of FIG.
oo and a planarization film 12 are formed, and then the steps shown in FIGS. 3(d) to (
Memory transistor T, by the step f). After forming the upper gate insulating film 16, the upper gate insulating film 16 is formed in the step shown in FIG. 12, and the upper gate electrode G 211 is formed thereon. It is formed.

まず第12図(a)に示すように、メモリトランジスタ
T1oを構成した基板11上にその全面にわたって、上
部ゲート絶縁膜(電荷蓄積機能のないSiN膜)16を
、これに形成する厚膜部分の厚さ(5000人)に堆積
させる。
First, as shown in FIG. 12(a), an upper gate insulating film (SiN film with no charge storage function) 16 is formed over the entire surface of the substrate 11 that constitutes the memory transistor T1o. Deposit to thickness (5000 people).

次に、第12図(b)に示すように、前記上部ゲート絶
縁膜16のうち、下部ゲート絶縁膜13のメモリ領域(
下部ゲート電極GIOの対向部分)とソース電極Sとの
間および前記メモリ領域とドレイン電極りとの間の部分
をフォトリングラフィ法により3000人の深さにハー
フエツチングし、この上部ゲート絶縁膜16を、前記メ
モリ領域の上の部分とソース、ドレイン電極S、Dのほ
ぼ中央に対向する位置から外側の部分とを膜厚5000
人の厚膜部分とし、前記メモリ領域とソース、ドレイン
電極S、Dとの間の部分を膜厚2000人の薄膜部分と
した形状に加工する。
Next, as shown in FIG. 12(b), the memory region (of the lower gate insulating film 13 of the upper gate insulating film 16)
The portions between the lower gate electrode (opposing portion of the lower gate electrode GIO) and the source electrode S and between the memory region and the drain electrode are half-etched to a depth of 3000 mm by photolithography, and this upper gate insulating film 16 The upper part of the memory area and the outer part from the position facing approximately the center of the source and drain electrodes S and D have a film thickness of 5000 mm.
It is processed into a shape in which the thick film part is made 2,000 thick, and the part between the memory area and the source and drain electrodes S and D is made into a thin film part with a thickness of 2000 people.

なお、この実施例の場合も、上部ゲート絶縁膜16の上
に形成する上部ゲート電極G20は、前記第1の実施例
と同様に、アルミニウム等の金属膜を4000人の厚さ
に堆積させ、この金属膜をフォトリソグラフィ法により
パターニングして形成する。
Note that in this embodiment as well, the upper gate electrode G20 formed on the upper gate insulating film 16 is formed by depositing a metal film such as aluminum to a thickness of 4000 nm, as in the first embodiment. This metal film is patterned and formed by photolithography.

そして、前記第3および第4の実施例の薄膜トランジス
タメモリも、メモリトランジスタT1oと選択用薄膜ト
ランジスタT 20. T 20とを積層して構成した
ものであるから、メモリトランジスタTIOと選択トラ
ンジスタT 2.、 T 2.とで構成されるトランジ
スタメモリの素子面積を小さくして集積度を上げること
ができるし、また、前記半導体層14およびソース、ド
レイン電極S、DをメモリトランジスタTIOと選択ト
ランジスタT 2.。
The thin film transistor memories of the third and fourth embodiments also include a memory transistor T1o and a selection thin film transistor T20. Since it is constructed by stacking the memory transistor TIO and the selection transistor T2. , T2. It is possible to increase the degree of integration by reducing the element area of the transistor memory composed of the memory transistor TIO and the selection transistor T2. .

T2Oとに共用しているため、少ない工程数で容易に製
造することができる。また、これら実施例の薄膜トラン
ジスタメモリにおいても、メモリトランジスタT1oの
ゲート電極である下部ゲート電極GIOを、乱板11上
に形成した下部ゲートラインG L 、oの上に半導体
層14の一部分に対向させて突出形成して、下部ゲート
絶縁膜13の下部ゲート電極G1oと対向する部分をメ
モリ領域とし、さらに前記下部ゲートラインGL、。お
よび下部ゲート電極G1oの上に、下部ゲートラインG
 L + oを厚く覆い下部ゲート電極G、。は薄く覆
う平坦化絶縁膜12を形成して、この平坦化絶縁膜12
の上に下部ゲート絶縁膜13を形成し、かつ選択トラン
ジスタT20+  T 20のゲート電極である上部ゲ
ート電極G2Llと半導体層14との間の上部ゲート絶
縁膜16の膜厚を、半導体層14の前記メモリ領域に対
応する部分の上において厚くしているため、半導体層1
4のメモリ領域対応部分に上部ゲート電極G2oからゲ
ート電圧が印加されてメモリ用薄膜トランジスタを誤動
作させるのを防ぐことができ、したがって、半導体層1
4およびソース、ドレイン電極S、Dを共用するメモリ
トランジスタTIoと選択トランジスタT 20+ T
 2oとを積層して構成したものでありながら、メモリ
トランジスタT、。と選択トランジスタT2o、T2o
とをそれぞれ正常に動作させて安定した書込み、消去、
読出しを行なうことができる。
Since it is shared with T2O, it can be easily manufactured with a small number of steps. Furthermore, in the thin film transistor memories of these embodiments, the lower gate electrode GIO, which is the gate electrode of the memory transistor T1o, is placed on the lower gate line GL, o formed on the random plate 11 and facing a part of the semiconductor layer 14. A portion of the lower gate insulating film 13 facing the lower gate electrode G1o is formed to protrude as a memory region, and further the lower gate line GL. and a lower gate line G on the lower gate electrode G1o.
Lower gate electrode G, thickly covering L+o. A thin planarizing insulating film 12 is formed to cover the planarizing insulating film 12.
A lower gate insulating film 13 is formed thereon, and the film thickness of the upper gate insulating film 16 between the upper gate electrode G2Ll, which is the gate electrode of the selection transistor T20+T20, and the semiconductor layer 14 is determined by The semiconductor layer 1 is thicker on the part corresponding to the memory area.
It is possible to prevent the memory thin film transistor from malfunctioning due to application of gate voltage from the upper gate electrode G2o to the portion corresponding to the memory region of semiconductor layer 1.
4, and a memory transistor TIo and a selection transistor T20+T that share the source and drain electrodes S and D.
Although the memory transistor T, is constructed by stacking the memory transistors T and 2o. and selection transistors T2o, T2o
and operate normally to ensure stable writing, erasing,
Reading can be performed.

なお、前記第3および第4の実施例の薄膜トランジスタ
メモリは、1つのメモリトランジスタTIOに対して2
つの選択トランジスタT2oを備えたものであるが、こ
れら実施例は、1つのメモリトランジスタに対して1つ
の選択トランジスタを備えた薄膜トランジスタメモリに
も適用できることはもちろんである。
Note that the thin film transistor memories of the third and fourth embodiments have two transistors for one memory transistor TIO.
Of course, these embodiments can also be applied to a thin film transistor memory having one selection transistor for one memory transistor.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の薄膜トランジスタメモリは、下部ゲート電極と
電荷蓄積機能をもつ下部ゲート絶縁膜と半導体層および
ソース、ドレイン電極とを積層して構成したメモリ用薄
膜トランジスタの上に、電荷蓄積機能のない上部ゲート
絶縁膜と上部ゲート電極とを積層して、前記半導体層お
よびソース。
In the thin film transistor memory of the present invention, an upper gate insulating film without a charge storage function is placed on top of a thin film transistor for memory, which is constructed by laminating a lower gate electrode, a lower gate insulating film with a charge storage function, a semiconductor layer, and a source and drain electrode. The semiconductor layer and the source are stacked by stacking a film and an upper gate electrode.

ドレイン電極をメモリ用薄膜トランジスタと共用する選
択用薄膜トランジスタを構成したものである。この薄膜
トランジスタメモリは、メモリ用薄膜トランジスタと選
択用薄膜トランジスタとを積層して構成したものである
から、メモリ用薄膜トランジスタと選択用薄膜トランジ
スタとで構成されるトランジスタメモリの素子面積を小
さくして集積度を上げることができるし、また前記半導
体層およびソース、ドレイン電極をメモリ用薄膜トラン
ジスタと選択用薄膜トランジスタとに共用しているため
、少ない工程数で容品に製造することができる。そして
、この薄膜トランジスタメモリにおいては、下部ゲート
電極を、基板上に形成した下部ゲートラインの上に半導
体層の一部分に対向させて突出形成して、下部ゲート絶
縁膜の下部ゲート電極と対向する部分をメモリ領域とし
、さらに前記下部ゲートラインおよび下部ゲート電極の
上に、下部ゲートラインを厚く覆い下部ゲート電極は薄
く覆う平坦化絶縁膜を形成して、この平坦化絶縁膜の上
に下部ゲート絶縁膜を形成し、かつ上部ゲート電極は半
導体層の全体に対向させて形成するとともに、上部ゲー
ト絶縁膜の膜1=を、半導体層の前記メモリ領域に対応
する部分の上において厚くしているため、半導体層の選
択用薄膜トランジスタ領域とメモリ用薄膜トランジスタ
のゲート電極である下部ゲート電極との間(下部ゲート
ラインとの間)、および半導体層のメモリ用薄膜トラン
ジスタ領域(下部ゲート絶縁膜のメモリ領域に対応する
部分)と選択用薄膜トランジスタのゲート電極である上
部ゲート電極との間をそれぞれ確実に絶縁分離すること
ができる。したがって、この薄膜トランジスタメモリに
よれば、選択用薄膜トランジスタがメモリ用薄膜トラン
ジスタのゲート電極(下部ゲート電極)に印加するゲー
ト電圧の影響で誤動作することはなく、また、メモリ用
薄膜トランジスタが選択用薄膜トランジスタのゲート電
極(上部ゲート電極)に印加するゲート電圧の影響で誤
動作することもないから、半導体層およびソース1 ド
レイン電極を共用するメモリ用薄膜トランジスタと選択
用薄膜トランジスタとを積層して構成したものでありな
がら、メモリ用薄膜トランジスタと選択用薄膜トランジ
スタとをそれぞれ正常に動作させて安定した書込み。
This is a selection thin film transistor whose drain electrode is shared with a memory thin film transistor. Since this thin film transistor memory is constructed by stacking a memory thin film transistor and a selection thin film transistor, it is possible to increase the degree of integration by reducing the element area of the transistor memory composed of the memory thin film transistor and the selection thin film transistor. Furthermore, since the semiconductor layer and the source and drain electrodes are shared by the memory thin film transistor and the selection thin film transistor, the device can be manufactured in a compact manner with a small number of steps. In this thin film transistor memory, the lower gate electrode is formed to protrude above the lower gate line formed on the substrate so as to face a part of the semiconductor layer, and the part of the lower gate insulating film facing the lower gate electrode is formed to protrude above the lower gate line formed on the substrate. A planarizing insulating film is formed on the lower gate line and the lower gate electrode to form a memory area, and a planarizing insulating film is formed on the lower gate line and the lower gate electrode to thickly cover the lower gate line and thinly cover the lower gate electrode. is formed, and the upper gate electrode is formed to face the entire semiconductor layer, and the film 1= of the upper gate insulating film is made thicker on the portion of the semiconductor layer corresponding to the memory region. between the selection thin film transistor region of the semiconductor layer and the lower gate electrode that is the gate electrode of the memory thin film transistor (between the lower gate line), and the memory thin film transistor region of the semiconductor layer (corresponding to the memory region of the lower gate insulating film). portion) and the upper gate electrode, which is the gate electrode of the selection thin film transistor, can be reliably insulated and separated from each other. Therefore, according to this thin film transistor memory, the selection thin film transistor does not malfunction due to the influence of the gate voltage applied to the gate electrode (lower gate electrode) of the memory thin film transistor, and the memory thin film transistor Because it does not malfunction due to the influence of the gate voltage applied to the upper gate electrode (upper gate electrode), the memory The thin film transistor for use and the thin film transistor for selection operate normally for stable writing.

消去、読出しを行なうことができる。Erasing and reading can be performed.

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

第1図〜第5図は本発明の第1の実施例を示したもので
、第1図および第2図は薄膜トランジスタメモリの断面
図および平面図、第3図は薄膜トす工程図、第5図は薄
膜トランジスタメモリの等価回路図である。第6図〜第
8図は本発明の第2の実施例を示したもので、第6図お
よび第7図は薄膜トランジスタメモリの断面図および平
面図、第8図は薄膜トランジスタメモリの等価回路図で
ある。第9図および第10図は本発明の第3の実施例を
示す薄膜トランジスタメモリの断面図およびその上部ゲ
ート絶縁膜の形成工程図、第11図および第12図は本
発明の第4の実施例を示す薄膜トランジスタメモリの断
面図およびその上部ゲート絶縁膜の形成工程図である。 第13図は従来の薄膜トランジスタメモリの等価囲路図
である。 11・・・基板、Tlo・・・メモリ用薄膜トランジス
タ、T2O・・・選択用薄膜トランジスタ、G L 、
、・・・下部ゲートライン、Gin・・・下部ゲート電
極、12・・・1坦化絶縁膜、13・・・下部ゲート絶
縁膜、14・・・半導体層、15・・・オーミックコン
タクト層、S・・・ソース電極・、D・・・ドレイン電
極、16・・・上部ゲート絶縁膜、G2o・・・上部ゲ
ート電極。
1 to 5 show a first embodiment of the present invention. FIGS. 1 and 2 are a sectional view and a plan view of a thin film transistor memory, and FIG. FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a thin film transistor memory. 6 to 8 show a second embodiment of the present invention. FIGS. 6 and 7 are a sectional view and a plan view of a thin film transistor memory, and FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of the thin film transistor memory. be. FIGS. 9 and 10 are cross-sectional views of a thin film transistor memory showing a third embodiment of the present invention and a process diagram for forming an upper gate insulating film thereof, and FIGS. 11 and 12 are diagrams showing a fourth embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a thin film transistor memory and a process diagram for forming an upper gate insulating film thereof. FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of a conventional thin film transistor memory. 11... Substrate, Tlo... thin film transistor for memory, T2O... thin film transistor for selection, GL,
,... lower gate line, Gin... lower gate electrode, 12... 1 planarization insulating film, 13... lower gate insulating film, 14... semiconductor layer, 15... ohmic contact layer, S... Source electrode, D... Drain electrode, 16... Upper gate insulating film, G2o... Upper gate electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 絶縁性基板上に形成された下部ゲート電極と、この下部
ゲート電極を覆って前記基板上に形成された電荷蓄積機
能をもつ下部ゲート絶縁膜と、この下部ゲート絶縁膜の
上に形成された半導体層とこの半導体層の両側部の上に
形成されたソース、ドレイン電極と、前記半導体層およ
びソース、ドレイン電極の上に形成された電荷蓄積機能
のない上部ゲート絶縁膜と、この上部ゲート絶縁膜の上
に形成された上部ゲート電極とを備え、前記下部ゲート
電極と下部ゲート絶縁膜と半導体層およびソース、ドレ
イン電極とでメモリ用薄膜トランジスタを構成し、前記
半導体層およびソース、ドレイン電極と上部ゲート絶縁
膜と上部ゲート電極とで選択用薄膜トランジスタを構成
するとともに、前記下部ゲート電極は、前記基板上に形
成した下部ゲートラインの上に前記半導体層の一部分に
対向させて突出形成して、前記下部ゲート絶縁膜の前記
下部ゲート電極と対向する部分をメモリ領域とし、さら
に前記下部ゲートラインおよび前記下部ゲート電極の上
に、前記下部ゲートラインを厚く覆い前記下部ゲート電
極は薄く覆う平坦化絶縁膜を形成して、この平坦化絶縁
膜の上に前記下部ゲート絶縁膜を形成し、かつ前記上部
ゲート電極は前記半導体層の全体に対向させて形成する
とともに、前記上部ゲート絶縁膜の膜厚を、前記半導体
層の前記メモリ領域に対応する部分の上において厚くし
たことを特徴とする薄膜トランジスタメモリ。
A lower gate electrode formed on an insulating substrate, a lower gate insulating film having a charge storage function formed on the substrate covering the lower gate electrode, and a semiconductor formed on the lower gate insulating film. a source and drain electrode formed on both sides of the semiconductor layer, an upper gate insulating film without a charge storage function formed on the semiconductor layer and the source and drain electrodes, and this upper gate insulating film. and an upper gate electrode formed on the upper gate, the lower gate electrode, the lower gate insulating film, the semiconductor layer, and the source and drain electrodes constitute a memory thin film transistor, and the semiconductor layer, the source and drain electrodes, and the upper gate The insulating film and the upper gate electrode constitute a selection thin film transistor, and the lower gate electrode is formed protrudingly above the lower gate line formed on the substrate, facing a part of the semiconductor layer, and forming the lower gate electrode. A portion of the gate insulating film facing the lower gate electrode is used as a memory region, and further a planarizing insulating film is provided on the lower gate line and the lower gate electrode, the lower gate line being thickly covered and the lower gate electrode being thinly covered. the lower gate insulating film is formed on the planarized insulating film, the upper gate electrode is formed to face the entire semiconductor layer, and the thickness of the upper gate insulating film is A thin film transistor memory characterized in that the semiconductor layer is thickened on a portion corresponding to the memory region.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140070996A (en) * 2012-12-03 2014-06-11 엘지디스플레이 주식회사 Thin film transistor, display device including the same, and method for manufacturing thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20140070996A (en) * 2012-12-03 2014-06-11 엘지디스플레이 주식회사 Thin film transistor, display device including the same, and method for manufacturing thereof

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