JPH03290974A - Thin film transistor memory - Google Patents

Thin film transistor memory

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Publication number
JPH03290974A
JPH03290974A JP2092025A JP9202590A JPH03290974A JP H03290974 A JPH03290974 A JP H03290974A JP 2092025 A JP2092025 A JP 2092025A JP 9202590 A JP9202590 A JP 9202590A JP H03290974 A JPH03290974 A JP H03290974A
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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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Pending
Application number
JP2092025A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Matsumoto
広 松本
Hideo Naito
内藤 英雄
Nobuyuki Yamamura
山村 信幸
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable execution of stable writing, erasure and reading and also to increase component density and to facilitate manufacture by constructing a thin film transistor for a memory and a thin film transistor for selection in lamination and by preventing the effect of a gate voltage. CONSTITUTION:A thin film transistor TrT20 for selection is constructed in lamination on a thin film TrT10 for a memory which is constructed by laminating a lower gate electrode G10, a lower gate insulation film 13, a semiconductor layer 14 and source and drain electrodes S and D. In this case, the TrT20 is so constructed that an upper gate electrode G20 and an upper gate insulation film 16 are laminated and that the layer 14 and the electrodes S and D are shared. The film 13 is formed on a flattening insulation film 12 and the electrode G20 is formed to be opposite to the whole of the layer 14, while the film thickness of the film 16 is made large on the part of the layer 14 corresponding to a memory area. Accordingly, a malfunction due to the effect of a gate voltage impressed on the electrode G10 and the electrode G20 is eliminated and execution of stable writing, erasure and reading is enabled. Besides, component density is increased and easy manufacture can be realized 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、読出しが可能なE2FR
OM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タ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, E2FR that can be electrically written, erased, and read
As a memory such as an OM, a thin film transistor memory in which a memory transistor and a selection transistor are formed of thin film transistors has been considered.

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電荷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 constructed by stacking 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 charge 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18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. 18 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18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S1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T1のドレイン電
極D1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S2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。は図示しないド
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G1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T2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. 18, T1 is a memory transistor, T2 is two selection transistors arranged on both sides of the memory transistor T1, and the source electrode S1 of the memory transistor T1 is connected to the drain electrode D2 of one selection transistor T2. The drain electrode D1 of the transistor T1 is the source electrode S2 of the other selection transistor T2.
It is connected to the. The source electrode S2 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). is connected to a drain line (not shown). Furthermore, the gate electrode G1 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,
The thin film transistor memory constituted by the memory transistor T1 and the selection transistor T2 includes the first . Second
They are formed at the intersections of the 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18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. 18, (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18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T1のゲート電極G、に書込み電圧+
vPを印加する。
First, writing will be explained. During writing, as shown in FIG. 18(a), the source electrode S is opened. and drain electrode. is grounded (GND), an ON voltage VON is applied to the gate electrode G2 of the selection transistor T2, and a write voltage + is applied to the gate electrode G of the memory transistor T1.
Apply vP.

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G1とソ
ース、ドレイン電極St、D+ との間に書込み電圧子
VPがかかつて、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 voltage VP is applied between the gate electrode G1 and the source and drain electrodes St, D+ of the memory transistor T1, and the memory transistor T is in the write state (OFF). state).

また消去時は、第18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■いを印加し、メモリトランジスタT1のゲート電
極G1に、書込み電圧+■、とは逆電位の消去電圧−v
P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T1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. 18(b), the source electrode S. and drain electrode. is grounded (GND) and connected to the gate electrode G2 of the selection transistor T2.
Applying a voltage ■i to the gate electrode G1 of the memory transistor T1, an erase voltage −v, which is a potential opposite to the write voltage +■, is applied to the gate electrode G1 of the memory transistor T1.
Apply P. 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 T1 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T、が消去状態(ON状態
)となる。
A potential difference (Vp) opposite to the write voltage +V is generated between the write voltage +V and the memory transistor T becomes in an erased state (ON state).

一方、読出し時は、第18図(c)に示すように、メモ
リトランジスタT、のゲート電極G1とソース電極S。
On the other hand, during reading, as shown in FIG. 18(c), the gate electrode G1 and source electrode S of the memory transistor T.

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■。Nを印加し、ドレイン
電極り。に続出し電圧vp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T1が消去状態(O
N状態)であればドレイン電極り。からソース電極S。
is grounded (GND), and the selection transistor T2
ON voltage ■ to the gate electrode G2. Apply N and connect the drain electrode. A voltage vp is applied one after another. When such a voltage is applied, the memory transistor T1 goes into the erased state (O
If it is in N state), it is the drain electrode. from the source electrode S.

に電流が流れ、メモリトランジスタT1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。
A current flows through the memory transistor T1, and the memory transistor T1 enters the write state (
OFF state), the current does not flow, so the source electrode S. 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、シ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、少ない工程数で容品に製造するこ
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 manufactured into a package 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?IS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 a charge storage function and formed on the substrate covering the lower gate electrode, and the lower gate insulating film. a semiconductor layer formed thereon, source and drain electrodes formed on both sides of this semiconductor layer, and an upper gate insulator without a charge storage function formed on the semiconductor layer and the source and drain electrodes. film and the upper gate formed on this upper gate insulating film? IS pole, the lower gate electrode, the lower gate insulating film, the semiconductor layer, and the 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、
前記下部ゲート絶縁膜は、前記基板上に前記下部ゲート
ラインを覆いかつ前記下部ゲート電極の上面を露出させ
る厚さに形成した平坦化絶縁膜の上に形成し、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;
The lower gate insulating film is formed on a planarizing insulating film formed on the substrate to a thickness that covers the lower gate line and exposes the upper surface of the lower gate electrode, and the upper gate electrode is formed on the semiconductor substrate. The upper gate insulating film is formed to face the entire layer, and the thickness of the upper gate insulating film is increased over a portion of the semiconductor layer corresponding to the memory region.

〔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、下部ゲート絶縁膜は、基板上
に下部ゲートラインを覆いかつ下部ゲート電極の上面を
露出させるJVさに形成した平坦化絶縁膜の上に形成し
、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厚を、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、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。
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. Although 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 a memory thin film transistor and a 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, 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. The lower gate insulating film is formed on the flattening insulating film formed on the substrate in a JV shape covering the lower gate line and exposing the upper surface of the lower gate electrode, and the upper gate electrode is formed on the semiconductor layer as a memory area. The upper gate insulating film is formed so as to face each other as a whole, and the thickness of the upper gate insulating film is made thicker on the portion of the semiconductor layer corresponding to the memory region, so that the selection thin film transistor region of the semiconductor layer and the gate of the memory thin film transistor are formed. between the lower gate electrode, which is an electrode (between the lower gate line), and between the memory thin film transistor region of the semiconductor layer (the portion corresponding to the memory region of the lower gate insulating film) and the upper gate, which is the gate electrode of the selection thin film transistor. It is possible to reliably insulate and separate the electrodes 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.

〔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10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
面図および平面図である。
1 to 10 show a first 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
11はガラス等からなる絶縁性基板であり、この基板1
1上には下部ゲート電極G、。が形成されている。この
下部ゲート電極G1o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G、。は、下部ゲートラインG 
L 、o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、上部ゲート電極GIO
の上面を除いて下部ゲートラインGL、。全体を覆う平
坦化絶縁膜12が形成されている。”この平坦化絶縁膜
12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12は、その上面が下部ゲート電極G、。
To explain the structure of this thin film transistor memory, numeral 11 in the figure is an insulating substrate made of glass or the like;
1 has a lower gate electrode G on it. is formed. This lower gate electrode G1o is a lower gate line GL formed on the substrate 11. The lower gate electrode G is formed to protrude locally on top of the lower gate electrode G. is the lower gate line G
It is formed to have the same width as L and o and a thickness of 3000 people. Further, on the substrate 11, an upper gate electrode GIO
The lower gate line GL, except for the top surface of. A planarizing insulating film 12 is formed to cover the entire structure. ``This planarizing insulating film 12 is made of an insulating film that does not have a charge storage function, and the upper surface of this planarizing insulating film 12 is connected to the lower gate electrode G.

の上面とほぼ面一になる膜厚に形成されている。そして
、この平坦化絶縁膜12の上には、前記下部ゲート電極
GIOを覆う下部ゲート絶縁膜13が、基板11のほぼ
全面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13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1”3
aの上に、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SiNからなるメモリ性絶縁膜1
3bを積層した二層膜となっている。
The thickness of the film is almost flush with the top surface of the film. Then, on this planarizing insulating film 12, a lower gate insulating film 13 covering the lower gate electrode GIO is formed 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 13 has a lower layer insulating film 1''3 made of SiN (silicon nitride) that does not have a charge storage function.
On a, a memory insulating film 1 made of SiN having a charge storage function by increasing the composition ratio of Si (silicon).
It is a two-layer film in which 3b is laminated.

なお、前記下層絶縁膜13aの膜厚は1900人、メモ
リ性絶縁N15bの膜厚は 100人である。
The thickness of the lower insulating film 13a is 1900, and the thickness of the memory insulation N15b is 100.

この下部ゲート絶縁膜13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l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を介して、ソース
電極Sとドレイン電極りが形成されている。このソース
電極Sおよびドレイン電極りはそれぞれ、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につながっている。そして、前記半導体層14お
よびソース、ドレイン電極S、Dの上には、基板11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。この
上部ゲート絶縁膜16の上には、上部ゲートラインGL
2oが下部ゲートラインG L + oと平行に配線さ
れており、この上部ゲートラインGL2oのうちの半導
体層14上の部分は上部ゲート電極G20とされている
On this lower gate insulating film 13 (memory insulating film 13b)
An L-type semiconductor layer 14 made of amorphous silicon or polysilicon is formed in a pattern corresponding to the element shape of a transistor memory. (Amorphous silicon or polysilicon doped with n-type impurities)
A source electrode S and a drain electrode are formed via an ohmic contact layer 15 consisting of the following. The source electrode S and drain electrode line are connected to a source line SL and a drain line DL, respectively, which are wired on the lower gate insulating film 13 so as to be perpendicular to the lower gate lines GL and o. On the semiconductor layer 14 and the source and drain electrodes S and D, 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 substrate 11. On top of this upper gate insulating film 16, there is an upper gate line GL.
2o is wired parallel to the lower gate line GL+o, and a portion of the upper gate line GL2o above the semiconductor layer 14 is used as an upper gate electrode G20.

そして、前記下部ゲート電極Gltlと、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(以下、メモリトランジスタという
)Tooを構成している。
The lower gate electrode Gltl, 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 connected to an inverted staggered memory thin film transistor (hereinafter referred to as a memory transistor) Too. It consists of

また、この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GIOと対向する中
央部分だけがメモリ領域となっている。
Also, a lower gate electrode G, which is the gate electrode of this memory transistor T1o. is formed 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) and has a width that is approximately 1/3 of the width of the semiconductor layer 14 in the channel length direction. Therefore, only the central portion of the lower gate insulating film 13 facing the lower gate electrode GIO serves as a memory region.

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、
下部ゲート絶縁膜13のメモリ領域(下部ゲート電極G
、。の対同部分)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
ぞれ薄くした絶縁膜とされている。なお、この上部ゲー
ト絶縁W!16の膜厚部分は、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。またこの上部ゲート絶縁膜16の膜厚部分の膜厚
は、半導体層14のメモリトランジスタTlo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G20からゲート電圧が印加されるのを防
ぐのに十分な厚さ(この実施例では5000人)とされ
、上部ゲート絶縁膜16の薄膜部分の膜厚は、半導体層
14に上部ゲート電極G20から十分なゲート電圧を印
加できる厚さ(この実施例では2000人)とされてい
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
Memory region of lower gate insulating film 13 (lower gate electrode G
,. The thickness of the film is increased in the upper part of the upper part (the same part of the same part) and the part outside from the position facing approximately the center of the source and drain electrodes S and D, and the film thickness is increased between the memory region and the source electrode S and the memory region. The insulating film is made thinner in the portion between the drain electrode and the drain electrode. Note that this upper gate insulation W! The film thickness portion 16 is formed over the entire length of the insulating film in the length direction of the source and drain lines SL and DL. The thickness of the upper gate insulating film 16 is such that a gate voltage is applied from the upper gate electrode G20 to the memory transistor Tlo region of the semiconductor layer 14 (a portion corresponding to the memory region of the lower gate insulating film 13). The film thickness of the thin film portion of the upper gate insulating film 16 is set to be a thickness sufficient to prevent this from occurring (5,000 layers in this embodiment), and the thickness of the thin film portion of the upper gate insulating film 16 is such that a sufficient gate voltage can be applied to the semiconductor layer 14 from the upper gate electrode G20. (2,000 people in this example).

そして、前記メモリトランジスタT Illの上には、
前記半導体層14およびソース、ドレイン電極S。
Then, on the memory transistor T Ill,
The semiconductor layer 14 and the source and drain electrodes S.

DをメモリトランジスタTIO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) 
Tzo、 T2Oが形成されている。この2つの選択ト
ランジスタT2o、T2oは、前記半導体層14および
ソース、ドレイン電極S、Dと、電荷蓄積機能のない上
部ゲート絶縁膜16と、上部ゲート電極G20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S。
Two selection thin film transistors (hereinafter referred to as selection transistors) that share D with the memory transistor TIO
Tzo and T2O are formed. These two selection transistors T2o and T2o are Coplanar thin film transistors composed of the semiconductor layer 14, source and drain electrodes S and D, an upper gate insulating film 16 without a charge storage function, and an upper gate electrode G20. , one selection transistor T2° has a semiconductor layer 14 and a source,
Drain electrode S.

Dと、上部ゲート絶縁膜16の一方の薄膜部分と、上部
ゲート電極G20とで構成され、他方の選択トランジス
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の他方の薄膜部分
と、上部ゲート電極G20とて構成されている。
D, one thin film portion of the upper gate insulating film 16, and an upper gate electrode G20, and the other selection transistor T20 is composed of the semiconductor layer 14, the source and drain electrodes S, D, and the upper gate insulating film 16. and the upper gate electrode G20.

この2つの選択トランジスタT 20+ T 2oは、
そのゲート電極(上部ゲート電極)G20を半導体層1
4の全体に対向する電極としたことによってゲト側で共
通接続されており、またこの両選択トランジスタT2o
、T2oは、そのソース、ドレイン電iS、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T、。と直列に接続されている。
These two selection transistors T20+T2o are
The gate electrode (upper gate electrode) G20 is connected to the semiconductor layer 1
By making the electrodes opposite to the entirety of T4, they are commonly connected on the gate side, and both selection transistors T2o and T2o are connected in common on the gate side.
, T2o is a memory transistor T, by sharing its source and drain voltages iS,D with the memory transistor T1o. connected in series with.

さらに、前記上部ゲート絶縁膜16の選択トランジスタ
T 2o、  T 2oを構成する2箇所の薄膜部分は
それぞれ、下部ゲート絶縁膜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GIOの両側部にラップさせである。
Further, the two thin film portions of the upper gate insulating film 16 constituting the selection transistors T 2o and T 2o each have a width in the channel length direction of the film thickness portion of the lower gate insulating film 13 corresponding to the memory area. Electrode G
,. By making the width smaller than the width in the channel length direction, it is possible to overlap both sides of the lower gate electrode GIO.

このようにしているのは、メモリトランジスタT1oと
両選択トランジスタT2O1720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T2n、 T20を構成する薄膜部分を下部ゲ
ート電極GIOにラップさせておけば、半導体層14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T1
oのゲート電極(下部ゲート電極)G+。
This is done in order to ensure electrical connection between the memory transistor T1o and both selection transistors T2O1720, and the thin film portions of the upper gate insulating film 16 constituting the selection transistors T2n and T20 are connected to the lower gate electrode GIO. By wrapping the memory transistor T1o region of the semiconductor layer 14 and the selection transistor T2
A memory transistor T1 is provided at the boundary with the ゜ region (both sides of the portion of the lower gate insulating film 13 corresponding to the memory region).
o gate electrode (lower gate electrode) G+.

からも選択トランジスタT2゜、 T2゜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TIOと選択ト
ランジスタT2.. T2oとの両方をON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、上部ゲ
ート電極Czoの幅のほぼ1/2としているか、この膜
厚部分の幅は、下部ゲート電極GIG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GILLの少なくとも側縁に対向し
ていればよい。
Since the gate voltage can be applied from the gate electrode (upper gate electrode) G20 of the selection transistors T2° and T2°, the memory transistor TIO and the selection transistor T2. .. When both T2o and T2o are turned on, 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 upper gate electrode Czo, or the width of the thick portion of the upper gate insulating film 16 is approximately 1/2 of the width of the lower gate electrode GIG. Any width may be used as long as it is less than the width of .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 GILL.

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.

まず、第3図(a)に示すように、基板11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G、。
First, as shown in FIG. 3(a), a metal film 30 that will become the gate line G L is deposited to a thickness of 500 nm on the substrate 11, and a lower gate electrode G is deposited thereon.

となる金属膜31を3000人の厚さに堆積させる。A metal film 31 is deposited to a thickness of 3000 mm.

なお、下部ゲート電極GIOとなる上層の金属膜31は
Ta  (タンタル)等で形成し、ゲートラインGL、
oとなる下層の金属膜30は、前記上層の金属膜31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 31 that becomes the lower gate electrode GIO is formed of Ta (tantalum) or the like, and the gate line GL,
The lower metal film 30, which is the metal film 30, is formed of a metal having a different etching rate from that of the upper metal film 31, such as Cr (chromium).

次に、第3図(b)に示すように、前C己上層の金属膜
31をフォトリソグラフィ法によりパターニングして下
部ゲート電極G、。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パターニングしてゲ
ートラインG L 、、を形成する。
Next, as shown in FIG. 3(b), the upper metal film 31 is patterned by photolithography to form a lower gate electrode G. is formed, and then the lower metal film 30 is patterned by photolithography to form gate lines G L , .

次に、第3図(c)に示すように、基板11上の全面に
、SIN等からなる平坦化絶縁膜12を下部ゲート電極
G、1、と同じ膜厚(3000人)に堆積させ、次いて
第3図(d)に示すように、この平坦化絶縁膜12の下
部ゲート電極G、。を覆う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、下部ゲート電tlfiに 
r oの上面を除いて下部ゲートラインG L 、o全
体を覆う平坦化絶縁膜12を形成する。
Next, as shown in FIG. 3(c), a planarizing insulating film 12 made of SIN or the like is deposited on the entire surface of the substrate 11 to the same thickness (3000 layers) as the lower gate electrode G,1. Next, as shown in FIG. 3(d), a lower gate electrode G of this flattened insulating film 12 is formed. The portion covering the lower gate voltage tlfi is removed by etching using photolithography.
A planarizing insulating film 12 is formed to cover the entire lower gate lines G L and o except for the top surface of r o.

次に、第3図(e)に示すように、前記平坦化絶縁膜1
2および下部ゲート電極GIO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(Slの組成比を多くしたSIN
膜)13bとを、1900人。
Next, as shown in FIG. 3(e), the planarized insulating film 1
2 and the lower gate electrode GIO, a lower insulating film (SIN film) 13a without a charge storage function, and a memory insulation film (SIN film with a high composition ratio of Sl) having a charge storage function.
membrane) 13b, 1900 people.

100人の厚さに連続して順次堆積させ、この下層絶縁
膜13a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、i型アモルファ
スシリコンまたはi型ポリシリコンからなる半導体層1
4と、n型半導体(n型アモルファスシリコンまたはn
型ポリシリコン)からなるオーミックコンタクト層15
とを、l000人。
A two-layer lower gate insulating film 13 consisting of a lower insulating film 13a and a memory insulating film 13b is formed by sequentially depositing the film to a thickness of 100 nm, and on top of this, an i-type amorphous silicon or i-type insulating film 13 is formed. Semiconductor layer 1 made of polysilicon
4 and n-type semiconductor (n-type amorphous silicon or n-type semiconductor
ohmic contact layer 15 made of (type polysilicon)
1000 people.

250人の厚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。
The metal film 40 for source and drain electrodes made of Cr or the like is deposited successively to a thickness of 250 mm.
Deposit to a thickness of 500 people.

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パターニングして、第3図(f)
に示すように、前記ソース、ドレイン電極用金属If!
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5LDLを形成し、次いでオーミック
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。
Next, the metal film 40 for source and drain electrodes is patterned by photolithography, as shown in FIG. 3(f).
As shown in the figure, the source and drain electrode metal If!
The source and drain electrodes S, D and the source and drain line 5LDL are formed, and then the ohmic contact layer 15 is formed between the source and drain electrodes S, D and the source.

ドレインラインSL、DLの形状にパターニングする。Patterning is performed in the shape of drain lines SL and DL.

次に、第3図(g)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
形状にパターニングして、メモリトランジスタT、。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(g), the semiconductor layer 14 is patterned into the shape of a transistor memory element by photolithography to form a memory transistor T. Configure. 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(h)に示すように、基板11上の全面に
、上部ゲート絶縁膜(電荷蓄積機能のないSiN膜)1
6を5000人の厚さに堆積させる。
Next, as shown in FIG. 3(h), an upper gate insulating film (SiN film without charge storage function) 1 is applied over the entire surface of the substrate 11.
6 to a thickness of 5000.

次に、第3図(i)に示すように、前記上部ゲート絶縁
膜】6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
フォトリソグラフィ法により3000 Aの深さ1こハ
ーフエツチングして、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50
00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. 3(i), in the upper gate insulating film 6, between the memory region of the lower gate insulating film 13 (a portion facing the lower gate electrode GIO) and the source electrode S, The portion between the memory region and the drain electrode is half-etched to a depth of 3000 Å by photolithography, and this upper gate insulating film 16 is formed between the portion above the memory region and the source and drain electrodes S, D
The film thickness is 50 mm from the position facing approximately the center to the outer part.
A thick film part with a thickness of 2,000 µm is formed, and a thin film part with a thickness of 2,000 µm is formed between the memory region and the source and drain electrodes S and D.

次に、第3図(j)に示すように、前記上部ゲート絶縁
膜16の上に八Ω (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
フィ法によりパターニングして上部ゲート電極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T20.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(j), a metal film of 8Ω (aluminum) or the like is deposited on the upper gate insulating film 16 for 40 min.
This metal film is patterned by photolithography to form an upper gate electrode G20 and an upper gate line GL2°, and two selection transistors T20. T2° is constructed to complete the thin film transistor memory.

なお、この製造方法では、下部ゲート電極G□。Note that in this manufacturing method, the lower gate electrode G□.

と平坦化絶縁膜12を第3図の(a)〜(d)に示した
工程で形成しているが、この下部ゲート電極GIOと平
坦化絶縁膜12は他の方法で形成することもできる。
Although the lower gate electrode GIO and the planarizing insulating film 12 are formed by the steps shown in FIGS. 3(a) to 3(d), the lower gate electrode GIO and the planarizing insulating film 12 can also be formed by other methods. .

すなわち、第4図〜第9図は前記下部ゲート電極GIO
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, FIGS. 4 to 9 show the lower gate electrode GIO.
This shows another method of forming the planarizing insulating film 12.

第4図に示す方法は、下部ゲート電極G、。および下部
ゲートラインGL、。を第4図(a)、(b)に示すよ
うに前述した方法で形成し、この後、第4図(c)に示
すように、基板11上の全面にSiNまたはSOG (
スピン・オン・ガラス)等からなる平坦化絶縁膜12を
下部ゲート電極G、。
The method shown in FIG. 4 uses the lower gate electrode G. and lower gate line GL,. is formed by the method described above as shown in FIGS. 4(a) and 4(b), and then, as shown in FIG. 4(c), SiN or SOG (
A planarizing insulating film 12 made of spin-on glass or the like is used as the lower gate electrode G.

の膜厚(3000人)より十分厚く (膜面がほぼ平坦
になる厚さ)に堆積または塗布するとともに、この平坦
化絶縁膜12をドライエツチングにより下部ゲート電極
GIOの上面が露出するまで第4図(d)に示すように
エツチングバックして、下部ゲート電極GIOの上面を
除いて下部ゲートラインGL+o全体を覆う平坦化絶縁
膜12を形成する方法である。
The flattening insulating film 12 is deposited or coated to a thickness sufficiently thicker than the film thickness (3000 layers) (thickness that makes the film surface almost flat), and the flattening insulating film 12 is dry etched until the upper surface of the lower gate electrode GIO is exposed. This is a method of etching back as shown in Figure (d) to form a planarized insulating film 12 that covers the entire lower gate line GL+o except for the upper surface of the lower gate electrode GIO.

また、第5図に示す方法は、まず第5図(a)に示すよ
うに、基板11上に、ゲートラインG L 、oとなる
C「等の金属W!30と、下部ゲート電極GIOとなる
Ta’Sの金属膜31とを500人。
In addition, in the method shown in FIG. 5, first, as shown in FIG. 5(a), a metal W!30 such as C', which will become the gate lines G L and o, and a lower gate electrode GIO are placed on the substrate 11. 500 people with Ta'S metal film 31.

3000人の厚さに堆積させ、この後、下層の金属膜3
0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、、を形成してから、上層の金属膜31を
フォトリソグラフィ法により第5図(b)に示すように
パターニングして下部ゲート電極GIOを形成し、次い
でこの下部ゲート電極G1oの上のフォトレジスト(金
属膜31のパタニングに使用したエツチングマスク)5
0を残したまま基板11上の全面にSiN等からなる平
坦化絶縁膜]2を第5図(c)に示すように下部ゲート
電¥i!G+oと同じ膜jv(3ooo人)に堆積させ
、この後に前記フォトレジスト50を剥離することによ
り、このフォトレジスト50の上に堆積した絶縁膜12
をリフト・オフ除去して、第5図(d)に示すような平
坦化絶縁膜12を形成する方法である。
After this, the underlying metal film 3 is deposited to a thickness of 3000 nm.
0 is patterned by photolithography to form gate lines GL, , and then the upper metal film 31 is patterned by photolithography as shown in FIG. 5(b) to form lower gate electrodes GIO. Then, a photoresist (etching mask used for patterning the metal film 31) 5 is formed on the lower gate electrode G1o.
As shown in FIG. 5(c), a flattening insulating film made of SiN or the like is applied to the entire surface of the substrate 11 while leaving the lower gate voltage i! The insulating film 12 deposited on the photoresist 50 is deposited on the same film jv (3ooo people) as G+o, and then the photoresist 50 is peeled off.
In this method, a flattened insulating film 12 as shown in FIG. 5(d) is formed by lift-off removal.

さらに、第6図に示す方法は、まず第6図(a)に不す
ように、基板11上にゲートラインGL+。
Furthermore, in the method shown in FIG. 6, first, as shown in FIG. 6(a), a gate line GL+ is formed on the substrate 11.

となるC「等の金属膜を500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
てゲートラインGL+oを形成した後、基板11上の全
面に、SiN等からなる平坦化絶縁膜12を、形成する
下部ゲート電極GIOの11さ(3000人)に堆積さ
せ、この後、この平坦化絶縁膜12の下部ゲート電極形
成領域に対応する部分をフォトリングラフィ法により第
6図(b)に示すようにエツチング除去し、次いでこの
平坦化絶縁膜12の上のフォトレジスト51を残したま
ま、第6図(c)に示すように下部ゲート電極GIOと
なるTa″Sの金属膜31を3000人の厚さに堆積さ
せて、平坦化絶縁膜12のエツチング除去部分に露出し
ているゲートラインG L 、oの上に堆積した金属膜
31で下部ゲート電極GIOを形成し、この後、前記フ
ォトレジスト51を剥離することにょリ、このフォトレ
ジスト51の上に堆積した金属膜31をリフト・オフ除
去して、第6図(d)に示すように下部ゲート電極GI
Oを完成する方法である。
After depositing a metal film such as C to a thickness of 500 mm and patterning this metal film by photolithography to form a gate line GL+o, a flat film made of SiN or the like is deposited on the entire surface of the substrate 11. A planarized insulating film 12 is deposited on the 11th area (3000 layers) of the lower gate electrode GIO to be formed, and then a portion of this planarized insulating film 12 corresponding to the lower gate electrode forming region is deposited using a photolithography method. As shown in FIG. 6(b), the photoresist 51 on the planarized insulating film 12 is removed by etching, and as shown in FIG. A metal film 31 is deposited to a thickness of 3,000 nm, and a lower gate electrode GIO is formed using the metal film 31 deposited on the gate lines GL and o exposed in the etched portions of the planarizing insulating film 12. After that, by peeling off the photoresist 51, the metal film 31 deposited on the photoresist 51 is lifted off and removed to form the lower gate electrode GI as shown in FIG. 6(d).
This is a way to complete O.

また、第7図に示す方法は、下部ゲート電極G1oを二
層の金属膜で形成する方法であり、下部ゲート電極GI
Oと平坦化絶縁膜12は次のようにして形成する。まず
第7図(a)に示すように、基板11上にゲートライン
G L 、OとなるC「等の金属膜30を500人の厚
さに堆積させ、その上に下部ゲート電極GIOの下層部
を構成するTa等の第1の金属膜を2000人の厚さに
堆積させる。次に第7図(b)に示すように、この第1
金属膜31aをフォトリソグラフィ法により下部ゲート
電極craの形状にパターニングし、次いでその下の金
属膜30をフォトリソグラフィ法によりノくタニングし
てゲートラインG L 、Oを形成する。次に第7図(
C)に示すように、基板11上の全面に、SIN等から
なる平坦化絶縁膜12を、形成する下部ゲート電極GI
Oの絶層(3000人)と同じ膜厚に堆積させる。次に
、この平坦化絶縁膜12のド部ゲート電極形成領域に対
応する部分をフォトリソグラフィ法により第7図(d)
に示すようにエツチング除去し、次いでこの平坦化絶縁
膜12の上のフォトレジスト52を残したまま、第7図
(e)に示すように下部ゲート電極G1゜の上層部を構
成するTi  (チタン)等の第2の金属膜31bを1
000人の厚さに堆積させて、平坦化絶縁膜12のエツ
チング除去部分に堆積した第2金属膜31bとその下の
前記第2金属膜31aとにより総厚3000人の下部ゲ
ート電極GIOを形成する。
Further, the method shown in FIG. 7 is a method in which the lower gate electrode G1o is formed of a two-layer metal film, and the lower gate electrode G1o is
The O and planarizing insulating film 12 are formed as follows. First, as shown in FIG. 7(a), a metal film 30 such as C", which will become the gate lines G L and O, is deposited to a thickness of 500 nm on the substrate 11, and a lower layer of the lower gate electrode GIO is deposited on the substrate 11. A first metal film, such as Ta, constituting the part is deposited to a thickness of 2,000 mm.Next, as shown in FIG.
The metal film 31a is patterned into the shape of the lower gate electrode cra by photolithography, and then the metal film 30 thereunder is tanned by photolithography to form gate lines GL, O. Next, Figure 7 (
As shown in C), a planarizing insulating film 12 made of SIN or the like is formed on the entire surface of the substrate 11.
It is deposited to the same thickness as the O layer (3000 layers). Next, a portion of the flattened insulating film 12 corresponding to the gate electrode forming region is formed by photolithography as shown in FIG. 7(d).
7(e), the photoresist 52 on the planarized insulating film 12 is removed by etching as shown in FIG. ) etc., the second metal film 31b is
The second metal film 31b deposited on the etched portion of the flattened insulating film 12 and the second metal film 31a thereunder form a lower gate electrode GIO with a total thickness of 3000 nm. do.

この後は、前記フォトレジスト52を剥離することによ
り、このフォトレジスト52の上に堆積した第2金属膜
31bをリフト・オフ除去して、第7図(f)に示すよ
うに下部ゲート電極GIOを完成する。
Thereafter, by peeling off the photoresist 52, the second metal film 31b deposited on the photoresist 52 is lifted off and removed, and the lower gate electrode GIO is removed as shown in FIG. 7(f). complete.

また、第8図に示す方法は、まず第8図(a)に不すよ
うに、基板11上にゲートラインG L +。
Further, in the method shown in FIG. 8, first, as shown in FIG. 8(a), a gate line G L + is formed on the substrate 11.

となるC「等の金属膜を500人の厚さに堆積させ、こ
の金属膜をフォトリングラフィ法によりパターニングし
てゲートラインGL+oを形成した後、基板11上の全
面にSiN等からなる平坦化絶縁膜12を下部ゲート電
極G、。の厚さ(3000人)に堆積させて、この平坦
化絶縁膜12の下部ゲート電極形成領域に対応する部分
をフォトリソグラフィ法により第8図(b)に示すよう
にエツチング除去し、この後、無電界メツキ法または電
解メツキ法により、平坦化絶縁膜12のエツチング除去
部分に露出しているゲートラインGL、。の上に金属(
例えば無電界メツキの場合はN1等)を3000人の厚
さに析出させて、第8図(C)に示すように下部ゲート
電極GIOを形成する方法である。
After depositing a metal film such as C' to a thickness of 500 mm and patterning this metal film by photolithography to form a gate line GL+o, a flattened film made of SiN or the like is deposited on the entire surface of the substrate 11. The insulating film 12 is deposited to the thickness of the lower gate electrode G (3,000 layers), and the portion of the planarized insulating film 12 corresponding to the lower gate electrode forming region is formed by photolithography as shown in FIG. 8(b). As shown, the etching is removed, and then a metal (
For example, in the case of electroless plating, N1, etc.) is deposited to a thickness of 3,000 yen to form the lower gate electrode GIO as shown in FIG. 8(C).

一方、第9図に示す方法は、平坦化絶縁膜12を金属酸
化物で形成する方法であり、下部ゲート電極GILIと
平坦化絶縁膜12は次のようにして形成する。まず第9
図(a)に示すように、基板11上に、ゲートラインG
L、、となるCr等の金属膜30と、下部ゲート電極G
IOとなるTa等の金属膜31とを500人、 300
0人の厚さに堆積させ、この両金属膜30.31をフォ
トリソグラフィ法によりゲートラインG L 、Oの形
状にパターニングする。次に、第9図(b)に示すよう
に、上層の金属膜31の下部ゲート電極GIOとなる部
分の上をフォトレジスト53でマスクし、この状態で上
層の金属膜31を陽極酸化して、この金属膜31のド部
ゲート電極Glnとなる部分以外の全域を、金属酸化物
(金属膜31がTaの場合はTa 20q )からなる
・1シ坦化絶縁膜12とし、この後フォトレジスト53
を剥離して、第9図(C)に示すように下部ゲート電極
G1oと平坦化絶縁膜]2とを完成する。
On the other hand, the method shown in FIG. 9 is a method in which the planarizing insulating film 12 is formed of a metal oxide, and the lower gate electrode GILI and the planarizing insulating film 12 are formed as follows. First, the 9th
As shown in Figure (a), on the substrate 11, a gate line G
A metal film 30 such as Cr that becomes L, , and a lower gate electrode G
500 people, 300
The metal films 30 and 31 are deposited to a thickness of 0.03 mm and patterned into the shape of gate lines G L and O by photolithography. Next, as shown in FIG. 9(b), a portion of the upper metal film 31 that will become the lower gate electrode GIO is masked with a photoresist 53, and in this state, the upper metal film 31 is anodized. The entire area of this metal film 31 other than the portion that will become the gate electrode Gln is made into a 1-Si planarization insulating film 12 made of metal oxide (Ta 20q when the metal film 31 is Ta), and then photoresist is applied. 53
is removed to complete the lower gate electrode G1o and the planarizing insulating film]2 as shown in FIG. 9(C).

なお、これら第4図〜第9図の方法で下部ゲト電極G 
1(+と平坦化絶縁膜12を形成する場合のいずれも、
これ以後は、第3図の(e)〜(」)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 the lower gate electrode G is
1(+) and when forming the planarizing insulating film 12,
After this, a thin film transistor memory is manufactured through the steps shown in (e) to ('') in FIG.

第10図は前記薄膜トランジスタメモリの等価回路図で
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T、oと2つの選
択トランジスタT2o、T2oとを積層して形成した構
成となっている。なお、第10図では1つの薄膜トラン
ジスタメモリの等価回路を示しているが、この薄膜トラ
ンジスタメモリは、下部ゲートラインGooおよび上部
ゲートラインG2(+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. 10 is an equivalent circuit diagram of the thin film transistor memory, and this thin film transistor memory has a structure in which memory transistors T, o and two selection transistors T2o, T2o are stacked in one thin film transistor. There is. Note that although FIG. 10 shows an equivalent circuit of one thin film transistor memory, this thin film transistor memory has a lower gate line Goo and an upper gate line G2 (+, source, drain line SL,
They are each formed at the intersection with DL.

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

第10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. 10, (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10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
2o、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T、。
First, writing will be explained. During writing, as shown in FIG. 10(a), the source electrode S and the drain electrode are grounded (GND), and the selection transistor T
2o, an ON voltage V is applied to the gate electrode G20 of T2o. N is applied to the memory transistor T,.

のゲート電極GIOに書込み電圧+V、を印加する。A write voltage +V is applied to the gate electrode GIO.

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 20+  T 2oがオンし、メモリトランジスタ
TI(+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+VP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G1o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 such a voltage is applied, the two selection transistors T 20+ T 2o are turned on, and the memory transistor TI (+ gate electrode G, and source and drain electrodes S
, and D, charges are trapped in the memory region of the lower gate insulating film 13 (the portion of the memory insulating film 13b facing the gate electrode G1o), and the memory transistor TIO is brought into the write state (OFF state). Become.

また消去時は、第10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G20にON
電圧VONを印加し、メモリトランジスタT1oのゲー
ト電極GIGに、書込み電圧+V、とは逆電位の消去電
圧−■P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、T2oがオンし、メモリトラン
ジスタT1oのゲート電極GIOとソース、ドレイン電
極S。
Furthermore, during erasing, as shown in FIG. 10(b), the source electrode S and the drain electrode are grounded (GND), and the gate electrode G20 of the selection transistor T2° is turned ON.
A voltage VON is applied, and an erase voltage -P, which is a potential opposite to the write voltage +V, is applied to the gate electrode GIG of the memory transistor T1o. When such a voltage is applied, the selection transistors T2o and T2o are turned on, and the gate electrode GIO, source, and drain electrode S of the memory transistor T1o are turned on.

Dとの間に書込み電圧+vP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。
A potential difference (Vp) between the write voltage +vP and the opposite potential between
occurs, the charges trapped in the memory region of the lower gate insulating film 13 are released, and the memory transistors T, O
becomes an erased state (ON state).

一方、読出し時は、第10図(C)に示すように、メモ
リトランジスタT1oのゲート電極G、。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T2o、T2oのゲート電極G20にON電圧V。N
を印加し、ドレイン電極りに読出し電圧V、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
IOが消去状態(ON状!!り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
1o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. 10(C), the gate electrode G of the memory transistor T1o. The source electrode S is grounded (GND), and the ON voltage V is applied to the gate electrode G20 of the selection transistors T2o and T2o. N
is applied, and a read voltage V is applied to the drain electrode. When such a voltage is applied, the memory transistor T
If IO is in the erased state (ON state!!), current flows from the drain electrode to the source electrode S, and the memory transistor T
If 1o is in the write state (OFF state), the current does not flow, so read data is output depending on the presence or absence of current flowing from the source electrode S to the source line.

すなわち、前記薄膜トランジスタメモリは、下部ゲート
電極GIOと電61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T1oの上に、
電荷蓄積機能のない上部ゲート絶縁膜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SDをメモリトランジスタTIOと共
用する2つの選択トランジスタT 20. T 20を
構成したちのである。
That is, the thin film transistor memory includes a lower gate electrode GIO and a lower gate insulating film 1 having a function of accumulating electricity.
3, a semiconductor layer 14, and source and drain electrodes S and D are stacked on top of the memory transistor T1o.
Two selection transistors T20. An upper gate insulating film 16 without a charge storage function and an upper gate electrode G20 are laminated, and the semiconductor layer 14 and the source and drain electrodes SD are shared with the memory transistor TIO. This is what makes up T20.

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Tloと選択用薄膜トランジスタT 2n+  
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T 20+T2
o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。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T、。と選択
トランジスタT 20+T2oとに共用しているため、
前述したような少ない上程数で容易に製造することがで
きる。
This thin film transistor memory includes a memory transistor Tlo and a selection thin film transistor T2n+
Since it is constructed by stacking the memory transistors T and T2o. and selection transistor T20+T2
It is possible to increase the degree of integration by reducing the element area of the transistor memory configured with the transistor memory. Further, in this thin film transistor memory, the semiconductor layer 14 and the source,
The drain electrodes S and D are connected to the memory transistor T. Since it is shared by the selection transistor T20+T2o,
It can be easily manufactured with a small number of components 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G1゜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G、。と対向する部分をメモリ領域とし、上部ゲ
ート絶縁膜13は、基板11上にF部ゲートラインG 
L 、、を覆いかつ下部ゲート電極G+oの上面を露出
させる厚さに形成した平坦化絶縁膜12の上に形成し、
かつ上部ゲート電極G20は半導体層13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上
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T20領域と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GOOとの間(下部ゲートラ
インGL+oとの間)、および半導体層14のメモリト
ランジスタTIO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T2.. T
2.のゲート電極である上部ゲート電極G2o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、選択トランジ
スタT1oがメモリトランジスタT1oのゲート電極(
下部ゲート[極)G+。に印加するゲー)[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T、
oが選択トランジスタT 20+ T 2oのゲート電
極(上部ゲート電極)G20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14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T、。と選択トランジスタT2..  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
Tlo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。
Moreover, in this thin film transistor memory, the lower gate electrode G1° is formed protrudingly on the lower gate line G L formed on the substrate 11, facing a part of the semiconductor layer 14, and the lower gate insulating film 13 lower gate electrode G,. The upper gate insulating film 13 has an F part gate line G on the substrate 11.
formed on a planarizing insulating film 12 formed to a thickness that covers L, , and exposes the upper surface of the lower gate electrode G+o,
In addition, the upper gate electrode G20 is formed to face the entire semiconductor layer 13, and the thickness of the upper gate insulating film 16 is increased over the portion of the semiconductor layer 14 corresponding to the memory area, so that between the selection transistor T20 region of the layer 14 and the lower gate electrode GOO which is the gate electrode of the memory transistor TIO (between the lower gate line GL+o), and the memory transistor TIO region of the semiconductor layer 14 (the memory region of the lower gate insulating film 13). ) and the selection transistor T2. .. T
2. It is possible to reliably insulate and separate the upper gate electrode G2o, which is the gate electrode of the upper gate electrode G2o. Therefore, according to this thin film transistor memory, the selection transistor T1o is connected to the gate electrode (
Lower gate [pole] G+. There is no malfunction due to the influence of pressure applied to the memory transistor T,
o does not malfunction due to the influence of the gate voltage applied to the gate electrode (upper gate electrode) G20 of the selection transistor T20+T2o, so the memory transistor T, which shares the semiconductor layer 14 and the source and drain electrodes S and D, . and selection transistor T2. .. Although the memory transistor Tlo and the selection transistors T2o and T2o are stacked, it is possible to operate the memory transistor Tlo and the selection transistors T2o and T2o 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J−も厚くしている
ため、上部ゲート電極G20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, since the film J- in the outer portion 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 thickened, there is a gap between the upper gate electrode G20 and the source and drain electrodes. Electrode S
, 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T、。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 one memory transistor T. However, the present invention can also be applied to a thin film transistor memory having one selection transistor for one memory transistor.

第11図〜第13図は本発明の第2の実施例を示してい
る。こ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1つの選択トランジス
タT2oを備えたもので、第11図および第12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り、第
13図は薄11+トランジスタメモリの等価回路図であ
る。
11 to 13 show a second embodiment of the present invention. The thin film transistor memory of this embodiment has one selection transistor T2o for one memory transistor TIO, and FIGS. 11 and 12 are a cross-sectional view and a plan view of the thin film transistor memory, and FIG. 13 is a FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a thin 11+transistor memory.

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GL、、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G、。と対向す
る部分をメモリ領域とし、下部ゲート絶縁膜13は、基
板11上に下部ゲートラインGL、。を覆いかつ下部ゲ
ート電極G、。の上面を露出させる厚さに形成した14
坦化絶縁膜12の上に形成し、かつ選択トランジスタT
2oのゲート電極である上部ゲート電極G20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、前記メモリ領域に対応する部分
の土においてJv<したもので、メモリトランジスタT
Ioは、下部ゲート電極GIOと、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とによって構成され、選択トランジスタT2o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G
20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.
is formed protrudingly on the lower gate line GL formed on the substrate 11, facing a part of the semiconductor layer 14,
a lower gate electrode G of the lower gate insulating film 13; The lower gate insulating film 13 has a lower gate line GL on the substrate 11, and a portion facing the lower gate line GL is a memory area. and the lower gate electrode G,. 14 formed to a thickness that exposes the top surface of the
Formed on the planarization insulating film 12, and the selection transistor T
The upper gate electrode G20, which is the gate electrode of 2o, is formed to face the entire semiconductor layer 14, and the thickness of the upper gate insulating film 16 is set to Jv< in the soil of the portion corresponding to the memory area. memory transistor T
Io is the lower gate electrode GIO and the lower gate insulating film 1
'3, the semiconductor layer 14 and the source and drain electrodes S,
D, and the selection transistor T2o includes the semiconductor layer 14 and source and drain electrodes S, D,
The thin film portion of the upper gate insulating film 16 and the upper gate electrode G
20.

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1の実施例と変わらないから、詳細な構造の説明
は図に同符号を付して省略する。
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 first embodiment. Omitted.

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かできる。
In addition, writing of the thin film transistor memory of this example,
Erasing and reading can be performed in the same manner as in the thin film transistor memory of the first embodiment.

また、前5ピの実施例では、上部ゲート絶縁膜16を、
単層膜をハーフエツチングして厚膜部分と薄膜部分を形
成したものとしたが、この上部ゲート絶縁膜16は、二
層膜構造としてもよい。
In addition, in the example of the front 5 pins, the upper gate insulating film 16 is
Although the thick film portion and the thin film portion are formed by half-etching a single layer film, the upper gate insulating film 16 may have a two-layer film structure.

第14図および第15図は本発明の第3の実施例を示し
、第16図および第17図は本発明の第4の実施例を示
しており、この各実施例はいずれも、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
構造としたものである。
14 and 15 show a third embodiment of the present invention, and FIGS. 16 and 17 show a fourth embodiment of the present invention. The insulating film 16 has a two-layer film structure consisting of a lower layer film 16a and an upper layer film 16b.

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14図に示すように、上部
ゲート絶縁膜16の下層膜16aを、上部ゲート絶縁膜
13のメモリ領域(下部ゲート電極G 、、、の対同部
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16
b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II!(例えば窒化シリコン
膜)からなっている。また、前記下層膜16aの膜厚は
3000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5000人となっている。なお、この実施例の薄膜ト
ランジスタメモリは、上部ゲート絶縁膜16を二層膜構
造としただけで、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。
First, the third embodiment will be described. As shown in FIG. .
b is formed on the entire surface of the substrate 11 covering the lower layer film 16a, and both the lower layer film 16a and the upper layer film 16b are insulating II! without charge storage function. (for example, a silicon nitride film). Further, the thickness of the lower layer 16a is 3000, and the thickness of the upper layer 16b is 2000.
The thickness of the thick film portion consisting of the lower layer film 16a and the upper layer film 16b is 5000 people. Note that the thin film transistor memory of this embodiment only has a two-layer structure for the upper gate insulating film 16, and other configurations are the same as those of the first embodiment, so duplicate explanations will be given the same reference numerals in the figures. and omitted.

この実施例の薄膜トランジスタメモリは、第3図(a)
〜(d)または第4図〜第9図のいずれかの工程で下部
ゲート電極GIOと平坦化膜12を形成し、次いて第3
図(e)〜(g)の工程によりメモリトランジスタT1
oを構成した後、第15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G20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).
The lower gate electrode GIO and the planarization film 12 are formed in the steps of ~(d) or any of FIGS. 4 to 9, and then the third
The memory transistor T1 is formed by the steps shown in FIGS.
After forming the upper gate insulating film 16, the upper gate insulating film 16 is formed in the step shown in FIG. 15, and the upper gate electrode G20 is formed thereon. It is formed.

まず第15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. 15(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15図(b)に示すように、前記上層膜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. 15(b), the upper 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15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. 15(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 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 4,000 mm, as in the first embodiment, and depositing this metal film by photolithography. 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
6図に示すように、上部ゲート絶縁膜16の下層膜16
aを基板11の全面にわたって形成し、上層膜16bを
、下部ゲート絶縁膜13のメモリ領域(下部ケート電極
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上とに形成
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であり、さらに下層膜16
aと上層膜16bとは、エツチングレートか互いに異な
る絶縁物質で形成されている。なお、この実施例では、
上層膜16aを窒化シリコン(Si N)膜とし、上層
膜16bを(酸化シリコン(SiO2)膜としている。
On the other hand, in the thin film transistor memory of the fourth embodiment, the first
As shown in FIG. 6, the lower layer film 16 of the upper gate insulating film 16
a is formed over the entire surface of the substrate 11, and an upper layer film 16b is formed on the memory region of the lower gate insulating film 13 (the portion facing the lower gate electrodes G, .) and on the source and drain electrodes S, D.
The lower layer film 16a and the upper layer film 16b are both insulating films without a charge storage function, and the lower layer film 16
The upper layer film 16a and the upper layer film 16b are formed of insulating materials having different etching rates. In addition, in this example,
The upper layer film 16a is a silicon nitride (SiN) film, and the upper layer film 16b is a silicon oxide (SiO2) film.

また、前記−上層膜16aの膜厚は2000人、上層膜
16bの膜厚は3000人であり、下層膜16aと上層
膜16bとからなる)1膜部分の膜jマ′は5000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]6を二層膜構造としただけ
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。
Furthermore, the thickness of the upper layer film 16a is 2000 layers, the thickness of the upper layer layer 16b is 3000 layers, and the film jma' of one film portion (consisting of the lower layer layer 16a and the upper layer layer 16b) is 5000 layers. ing. Note that the thin film transistor memory of this embodiment also has the same structure as the first embodiment except that the upper gate insulating film 6 has a two-layer structure. It will be omitted.

この実施例の薄膜トランジスタメモリは、第3図(a)
〜(d)または第4図〜第9図のいずれかの]二程で下
部ゲート電極GIOと平坦化膜12を形成し、次いで第
3図(e)〜(g)の工程によりメモリトランジスタT
IOを構成した後、第17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G20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).
~(d) or any of FIGS. 4 through 9], the lower gate electrode GIO and the planarization film 12 are formed, and then the memory transistor T is formed through the steps shown in FIGS. 3(e) through (g).
After configuring the IO, the upper gate insulating film 16 is formed in the step shown in FIG. 17, and the upper gate electrode G20 is formed thereon. It is formed.

まず第17図(a)に示すように、メモリトランジスタ
T、。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(窒化シリコン膜)16a
を2000人の厚さに堆積させ、この下層膜16aの上
にその全面にわたって上層膜(酸化シリコン膜)16b
を3000人の厚さに堆積させる。
First, as shown in FIG. 17(a), a memory transistor T. A lower layer film (silicon nitride film) 16a of the upper gate insulating film 16 is formed over the entire surface of the substrate 11 comprising
An upper layer film (silicon oxide film) 16b is deposited over the entire surface of the lower layer film 16a.
Deposit to a thickness of 3000 people.

次に、第17図(b)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
して上部ゲート絶縁膜16を完成する。この場合、下層
膜16aは上層膜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. 17(b), the upper layer film 16b
Of these, 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 to complete the upper gate insulating film 16. In this case, since the lower layer film 16a has a different etching rate from the upper layer film 16b, the lower layer film 16a is etched when the upper layer film 16b is etched.
will not be etched.

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との間の部分を下層膜16a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: 5,000 layers) of a two-layer film structure consisting of the above is used, and a thin film part (film thickness: 2,000 layers) consisting of only the lower layer film 16a is defined between the memory region and the source and drain electrodes S and D. That is.

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40圓人の厚さに
堆積させ、この金属膜をフォトリソグラフィ法によりバ
ターニングして形成する。
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 40 μm, as in the first embodiment. This metal film is formed by patterning using a photolithography method.

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T、。と選択用薄膜ト
ランジスタT 20+ 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T2o、T2o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 20゜T2O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。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T、。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 、
、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COOと対
向する部分をメモリ領域とし、下部ゲート絶縁11%1
3は、基板11上に下部ゲートラインG L 、oを覆
いかつ下部ゲート電極GIOの上面を露出させる厚さに
形成した平坦化絶縁膜12の上に形成し、かつ選択トラ
ンジスタ” 20+ T2Oのゲート電極である上部ゲ
ート電極G20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14
のメモリ領域対応部分に上部ゲート電極G20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14
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T2o、T2
o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TIOと選択トランジスタT2(1+ T 2
0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。
The thin film transistor memories of the third and fourth embodiments also include memory transistors T. and a selection thin film transistor T 20+T 2o are stacked, so the memory transistor T. The element area of the transistor memory composed of the memory transistor TIO and the selection transistor T2o can be reduced and the degree of integration can be increased. Since it is shared with T20°T2O, it can be manufactured into containers with a small number of steps. Also, in the thin film transistor memories of these embodiments, the memory transistors T. The lower gate electrode GIO is the gate electrode of
, the lower gate line GL formed on the substrate 11,
is formed protrudingly on the semiconductor layer 14 to face a part of the semiconductor layer 14, and the part of the lower gate insulating film 13 facing the lower gate electrode COO is used as a memory region, and the lower gate insulating film 11%1
3 is formed on the planarizing insulating film 12 formed on the substrate 11 to a thickness that covers the lower gate lines GL and o and exposes the upper surface of the lower gate electrode GIO, and is formed on the gate of the selection transistor "20+ T2O". Since the thickness of the upper gate insulating film 16 between the upper gate electrode G20, which is an electrode, and the semiconductor layer 14 is increased above the portion of the semiconductor layer 14 corresponding to the memory area, the semiconductor layer 14
It is possible to prevent the gate voltage from being applied from the upper gate electrode G20 to the portion corresponding to the memory region of the semiconductor layer 14 and causing the memory thin film transistor to malfunction.
and a memory transistor TIO and selection transistors T2o and T2 that share the source and drain electrodes S and D.
Although it is constructed by stacking the memory transistor TIO and the selection transistor T2 (1+T2
0 can be operated normally to perform stable writing, erasing, and reading.

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T1o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 T1o.
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
スタとて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
、下部ゲート絶縁膜は、基板上に下部ゲートラインを覆
いかつ下部ゲート電極の上面を露出させる厚さに形成し
た重用化絶縁膜の上に形成し、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
ト絶縁膜の膜厚を、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、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、消去
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 a memory thin film transistor and a 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, 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. The lower gate insulating film is formed on the multilayer insulating film formed on the substrate to a thickness that covers the lower gate line and exposes the upper surface of the lower gate electrode, and the upper gate electrode is formed on the semiconductor layer. The upper gate insulating film is formed so as to face each other as a whole, and the thickness of the upper gate insulating film is made thicker on the portion of the semiconductor layer corresponding to the memory region, so that the selection thin film transistor region of the semiconductor layer and the gate of the memory thin film transistor are formed. between the lower gate electrode, which is an electrode (between the lower gate line), and between the memory thin film transistor region of the semiconductor layer (the portion corresponding to the memory region of the lower gate insulating film) and the upper gate, which is the gate electrode of the selection thin film transistor. It is possible to reliably insulate and separate the electrodes 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 does not function as the selection thin film transistor. Because it does not malfunction due to the influence of the gate voltage applied to the gate electrode (upper gate electrode), 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. However, the memory thin film transistor and selection thin film transistor each operate normally for stable writing and erasing.

読出しを行なうことができる。Reading can be performed.

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

第1図〜第10図は本発明の第1の実施例を示したしの
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図は薄膜成力法を示す工程図、
第10図は薄膜トランジスタメモリの等価回路図である
。第11図〜第13図は本発明の第2の実施例を示した
もので、第11図および第12図は薄膜トランジスタメ
モリの断面図および平面図、第13図は薄膜トランジス
タメモリの等価回路図である。第14図および第15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
16図および第17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18図は従来の薄膜トラン
ジスタメモリの等価回路図である。 1〕・・・基板、TIO・・・メモリ用薄膜トランジス
タ、Too・選択用薄膜トランジスタ、GL、。・・・
下部ゲトライン、G、。・・下部ゲート電極、〕2・・
・平和化絶縁朕、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 10 show the first embodiment of the present invention, so FIGS. 1 and 2 are a cross-sectional view and a plan view of a thin film transistor memory, and FIG. 3 is a process showing the thin film forming method. figure,
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of a thin film transistor memory. 11 to 13 show a second embodiment of the present invention. FIGS. 11 and 12 are a cross-sectional view and a plan view of a thin film transistor memory, and FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of the thin film transistor memory. be. 14 and 15 are cross-sectional views of a thin film transistor memory showing a third embodiment of the present invention and a process diagram for forming the upper gate insulating film thereof, and FIGS. 16 and 17 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. 18 is an equivalent circuit diagram of a conventional thin film transistor memory. 1]...Substrate, TIO...thin film transistor for memory, Too/thin film transistor for selection, GL,. ...
Lower Getlein, G.・・Lower gate electrode, 〕2・・
・Heiwaka insulation film, 13...lower gate insulation 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、前
記下部ゲート絶縁膜は、前記基板上に前記下部ゲートラ
インを覆いかつ前記下部ゲート電極の上面を露出させる
厚さに形成した平坦化絶縁膜の上に形成し、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 the upper gate insulator. and an upper gate electrode formed on the film, 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 and the source and drain electrodes and the upper The gate insulating film and the upper gate electrode constitute a selection thin film transistor, and 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. A portion of the lower gate insulating film facing the lower gate electrode is used as a memory region, and the lower gate insulating film is formed on the substrate to a thickness that covers the lower gate line and exposes an upper surface of the lower gate electrode. The upper gate electrode is formed on a planarized insulating film, and is formed to face the entire semiconductor layer, and the thickness of the upper gate insulating film is set at a portion of the semiconductor layer corresponding to the memory region. A thin film transistor memory characterized by being thicker on the top.
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