JPH03293774A - Thin-film transistor memory - Google Patents

Thin-film transistor memory

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Publication number
JPH03293774A
JPH03293774A JP2095041A JP9504190A JPH03293774A JP H03293774 A JPH03293774 A JP H03293774A JP 2095041 A JP2095041 A JP 2095041A JP 9504190 A JP9504190 A JP 9504190A JP H03293774 A JPH03293774 A JP H03293774A
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JP
Japan
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memory
transistor
gate electrode
insulating film
film
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Application number
JP2095041A
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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 reduce an element area and to manufacture this memory by the small number of processes by a method wherein an upper-part gate insulating film and an upper-part gate electrode are laminated and a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode are used in common together with a thin-film transistor for memory. CONSTITUTION:Two thin-film transistors for selection use (selection transistors) which use a semiconductor layer 15, a source electrode S and a drain electrode D in common together with a memory transistor T10 are formed on the memory transistor T10. Since the thin-film transistor T10 for memory and the thin-film transistor T20 for selection are constituted so as to be laminated in this manner, the element area of a transistor memory can be reduced and its integration density can be increased; the semiconductor layer 15, the source electrode S and the drain electrode D are used in common together with the thin-film transis tor T20 for selection. As a result, the transistor memory can easily be manufac tured by the small 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E2 F
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, E2 F that can be written, erased and read electrically
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電荷蓄M11に能をもつ絶縁膜
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 configured by laminating a gate electrode, a gate insulating film, an i-type semiconductor layer, and a source and drain electrode. 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T、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T1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. 13, 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 T is connected to the drain electrode D2 of one selection transistor T2. The drain electrode D1 of the memory 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). Further, the gate electrode G1 of the memory transistor T1 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V。N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+
VPを印加する。
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 V is applied to the gate electrode G2 of the selection transistor T2. N is applied, and the write voltage + is applied to the gate electrode G1 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か
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、との間に書込み電圧子V
P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 turns on, and a write voltage V is applied between the gate electrode G1 and the source and drain electrodes S, D, of the memory transistor T1.
P is applied, and 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O
N電圧V。N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+■Pとは逆電位の消去電圧
−■、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かオンし、メモリトランジスタT、の
ゲート電極G、とソース、ドレイン電極St、D+との
間に書込み電圧+vPと逆電位の電位差(−VP )が
生して、メモリトランジスタT1が消去状態(ON状態
)となる。
Further, during erasing, as shown in FIG. 13(b), the source electrode S. and drain electrode.゛ is grounded (GND), and O is connected to the gate electrode G2 of the selection transistor T2.
N voltage V. N is applied to the gate electrode G of the memory transistor T1, and an erase voltage -■, which is a potential opposite to the write voltage +■P, is applied to the gate electrode G of the memory transistor T1. When such a voltage is applied, the selection transistor T2 is turned on, and a potential difference (-VP) opposite to the write voltage +vP is generated between the gate electrode G of the memory transistor T and the source and drain electrodes St and D+. As a result, the memory transistor T1 enters an erased state (ON state).

一方、読出し時は、第13図(c)に示すように、メモ
リトランジスタT1のゲート電極G1とソース電極S。
On the other hand, during reading, as shown in FIG. 13(c), the gate electrode G1 and the 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ON電圧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(O
N状態)であればドレイン電極り。からソース電極So
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。
is grounded (GND), and the selection transistor T2
ON voltage V is applied 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, the memory transistor T is placed in the erased state (O
If it is in N state), it is the drain electrode. from the source electrode So
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a(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
Since 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, the element surface a ( 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。
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. 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.

ドレイン電極とて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、前記基板上に前記半導体層の一部分
に対向させて突出膜を形成し、前記基板上に前記突出膜
を乗越えさせて形成した下部ゲートラ、インの突出脱果
越え部を前記下部ケート電極として、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 selective thin film transistor, and a protruding film is formed on the substrate to face a part of the semiconductor layer, The protruding portion of the lower gate electrode formed by overcoming the protruding film is used as the lower gate electrode, the 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 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 faces the entire semiconductor layer. At the same time, the thickness of the upper gate insulating film is
The semiconductor layer is made thicker on a portion corresponding to the memory area.

〔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
たものであり、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。
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 selection thin film transistor is formed by laminating a gate insulating film and an upper gate electrode to share the semiconductor layer and the source and drain electrodes with a memory thin film transistor. Since the semiconductor layer and the source and drain layers are stacked, the element area of the transistor memory consisting of the memory thin film transistor and the selection thin film transistor can be reduced and the degree of integration can be increased. Since the electrode is shared by the memory thin film transistor and the selection thin film transistor, it can be easily manufactured with a small number of steps.

そして、この薄膜トランジスタメモリにおいては、基板
上に半導体層の一部分に対向させて突出膜を形成し、こ
の基板上に前記突出膜を乗越えさせて形成した下部ゲー
トラインの突出膜乗越え部を前記下部ゲート電極として
、下部ゲート絶縁膜の下部ゲート電極と対向する部分を
メモリ領域とするとともに、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。
In this thin film transistor memory, a protruding film is formed on the substrate so as to face a part of the semiconductor layer, and the protruding film crossing portion of the lower gate line formed on the substrate by crossing over the protruding film is connected to the lower gate line. As an electrode, a portion of the lower gate insulating film facing the lower gate electrode is used as a memory region, and a planarized insulating film is formed on the substrate to a thickness that covers the lower gate line and exposes the upper surface of the lower gate electrode. A lower gate insulating film is formed on this planarized insulating film, and an upper gate electrode is formed to face the entire semiconductor layer, and the thickness of the upper gate insulating film is adjusted to correspond to the memory area of the semiconductor layer. Because it is thicker above the part where the semiconductor layer is used, it is thicker 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 portion of the lower gate insulating film corresponding to the memory region) and the upper gate electrode, which is the gate electrode of the selection thin film transistor, can be reliably isolated from each other.

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、読出しを
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 gate voltage applied to the upper gate electrode (upper gate electrode), the memory The selective thin film transistor and the selective thin film transistor can each operate normally to perform stable writing, erasing, and reading.

〔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 5 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GIOが形成されている。この
下部ゲート電極GIOは、基板11上に形成した下部ゲ
ートラインGL、。の一部により、下部ゲートラインG
 L 、oの上方に突出させて形成されている。すなわ
ち、前記下部ゲートラインG L 、、は、基板11上
に下部ゲート電極G1゜の形成部分に対応させて形成し
た厚膜の突出膜12を乗越えさせて形成されており、下
部ゲート電極G、。は、下部ゲートラインGL、。の突
出膜乗越え部によって形成されている。なお、前記突出
W!!12は、例えばSi N (窒化シリコン)等の
絶縁膜あるいはTa  (タンタル)等の金属膜によっ
て3000人の厚さに形成されており、下部ゲート電極
G、oは、基板11上の下部ゲートラインGL+oより
突出膜12の厚さ(3000人)だけ突出している。
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, a lower gate electrode GIO is formed. This lower gate electrode GIO is a lower gate line GL formed on the substrate 11. By a part of the lower gate line G
It is formed to protrude above L and o. That is, the lower gate lines G.sub.L, . . . are formed by crossing over a thick protrusion film 12 formed on the substrate 11 in correspondence with the formation portion of the lower gate electrode G1. . is the lower gate line GL. It is formed by a protruding membrane crossing part. In addition, the protrusion W! ! 12 is formed of an insulating film such as SiN (silicon nitride) or a metal film such as Ta (tantalum) to a thickness of 3000 nm, and the lower gate electrodes G and o are connected to the lower gate line on the substrate 11. It protrudes from GL+o by the thickness of the protruding membrane 12 (3000 people).

また、前記基板11上には、前記下部ゲート電W c 
+。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13が形成されている。この平坦化絶縁
膜13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13は、その上面がF部ゲート電極GI
Oの上面とほぼ面一になる膜厚(3000人)に形成さ
れている。
Further, on the substrate 11, the lower gate electrode W c
+. A planarizing insulating film 13 is formed that covers the entire lower gate line GL+o except for the upper surface of the gate line GL+o. This planarizing insulating film 13 is made of an insulating film without a charge storage function, and the upper surface of this planarizing insulating film 13 is connected to the F section gate electrode GI.
It is formed to have a film thickness (3000 mm) that is almost flush with the upper surface of O.

そして、この・V担化絶縁膜13の上には、前記下部ゲ
ート電極G+oを覆う下部ゲート絶縁膜14が、基板1
1のほぼ全面にわたって形成されている。この下部ゲー
ト絶縁膜14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14は、電荷蓄積機
能のないSiNからなる下層絶縁膜14a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14bを積層した
二層膜となっている。なお、前記下層絶縁膜14aの膜
厚は1900人、メモリ性絶縁膜14bの膜厚は100
人である。この下部ゲート絶縁膜14の上(メモリ性絶
縁膜14b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i型の半導体層15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15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16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。
Then, on this V carrier insulating film 13, a lower gate insulating film 14 covering the lower gate electrode G+o is formed on the substrate 1.
It is formed over almost the entire surface of 1. This lower gate insulating film 14 has a charge storage function in the entire upper layer part, and this lower gate insulating film 14 is made of SiN on a lower layer insulating film 14a made of SiN that does not have a charge storage function.
It is a two-layer film in which memory insulation films 14b made of SiN with a high composition ratio of silicon (silicon) and a charge storage function are laminated. The thickness of the lower insulating film 14a is 1900, and the thickness of the memory insulating film 14b is 100.
It's a person. On the lower gate insulating film 14 (on the memory insulating film 14b), an i-type semiconductor layer 15 made of amorphous silicon or polysilicon is formed in a pattern corresponding to the element shape of the transistor memory. On both sides of the semiconductor layer 15, an n-type semiconductor (n
A source electrode S and a drain electrode are formed via an ohmic contact layer 16 made of amorphous silicon or polysilicon doped with type impurities.

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14の上に前記下部ゲートラインGLt
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。
The source electrode S and the drain electrode are formed on the lower gate line GLt on the lower gate insulating film 14, 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.

また、前記半導体層15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1
7が形成されている。この上部ゲート絶縁膜17の上に
は、上部ゲートラインGL20が下部ゲートラインG 
L 、、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15上の部分は上部ゲート
電極G2oとされている。
Further, the semiconductor layer 15 and the source and drain electrodes S
, D, an upper gate insulating film 1 made of silicon nitride without a charge storage function is formed over almost the entire surface of the substrate 11.
7 is formed. Above this upper gate insulating film 17, an upper gate line GL20 is connected to a lower gate line G.
The upper gate line GL2o is wired in parallel with the semiconductor layer 15, and a portion of the upper gate line GL2o above the semiconductor layer 15 is used as an upper gate electrode G2o.

そして、前記下部ゲート電極GIOと、電荷蓄積機能を
もつ下部ゲート絶縁膜14と、半導体層15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 GIO, the lower gate insulating film 14 having a charge storage function, the semiconductor layer 15, and the source and drain electrodes S and D are an inverted staggered memory thin film transistor (hereinafter referred to as a memory transistor).
It constitutes Too.

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GIGは、半導体層15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15のチャンネル長方向幅
のほぼ173の幅に形成されており、したがって下部ゲ
ート絶縁膜14は、下部ゲート電極G1oと対向する中
央部分だけがメモリ領域となっている。
Further, the lower gate electrode GIG, which is the gate electrode of the memory transistor T1o, is arranged so as to face the central part of the semiconductor layer 15 in the channel length direction (the central part between the source and drain electrodes S and D). It is formed to have a width of approximately 173 mm in the longitudinal direction, so that only the central portion of the lower gate insulating film 14 facing the lower gate electrode G1o serves as a memory region.

一方、前記上部ゲート電極G20は、半導体層15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15との間の上部ゲート絶縁膜17は、
下部ゲート絶縁膜14のメモリ領域(下部ゲート電極G
IOの対向部分)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
ト絶縁膜17の膜厚部分は、ソース、ドレインラインS
L、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17の膜厚部分の膜厚は
、半導体層15のメモリトランジスタTIO領域(下部
ゲート絶縁膜14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17の薄膜部分の膜厚は、半導体層1
5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 15.
The upper gate insulating film 17 between 20 and the semiconductor layer 15 is
Memory area of the lower gate insulating film 14 (lower gate electrode G
The film thickness is increased in the upper part of the IO (opposing part) and in the outer part 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 area and the source electrode S and between the memory area and the source electrode S and the drain electrode S. The insulating film is made thinner in the portion between the drain electrode and the drain electrode. Note that the thick portion of the upper gate insulating film 17 is connected to the source and drain lines S.
It is formed over the entire length of the insulating film in the length direction of L and DL. Further, the film thickness of the upper gate insulating film 17 is such that a gate voltage is applied from the upper gate electrode G20 to the memory transistor TIO region of the semiconductor layer 15 (a portion corresponding to the memory region of the lower gate insulating film 14). (in this example, 5000 people),
The thickness of the thin film portion of the upper gate insulating film 17 is equal to that of the semiconductor layer 1.
The thickness is such that a sufficient gate voltage can be applied to the gate electrode G20 from the upper gate electrode G20 (2000 in this embodiment).

そして、前記メモリトランジスタTIoの上には、前記
半導体層15およびソース、ドレイン電極S。
The semiconductor layer 15 and source and drain electrodes S are provided on the memory transistor TIo.

DをメモリトランジスタT、。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) 
T 20.  T 20が形成されている。この2つの
選択トランジスタT 20+ T 2oは、前記半導体
層15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17と、上部ゲート電極G
2oとで構成されたコプ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15お
よびソース、ドレイン電極S。
D is a memory transistor T, Two selection thin film transistors (hereinafter referred to as selection transistors) shared with
T20. T20 is formed. These two selection transistors T 20 + T 2o include the semiconductor layer 15, source and drain electrodes S and D, an upper gate insulating film 17 without a charge storage function, and an upper gate electrode G.
One selection transistor T2° is a coplanar thin film transistor composed of a semiconductor layer 15 and source and drain electrodes S.

Dと、上部ゲート絶縁膜17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15およびソース、ドレイン
電極S、Dと、上部ゲート絶縁膜17の他方の薄膜部分
と、上部ゲート電極G2゜とで構成されている。
D, one thin film portion of the upper gate insulating film 17, and an upper gate electrode G20, and the other selection transistor T20 is composed of the semiconductor layer 15, the source and drain electrodes S, D, and the upper gate insulating film 17. , and an upper gate electrode G2°.

この2つの選択トランジスタT2o、T2oは、そのゲ
ート電極(上部ゲート電極)G20を半導体層15の全
体に対向する電極としたことによってゲート側で共通接
続されており、またこの再選択トランジスタT2o、T
2oは、そのソース、ドレイン電極S、Dをメモリトラ
ンジスタT1oと共用したことによって、メモリトラン
ジスタT1oと直列に接続されている。
These two selection transistors T2o, T2o are connected in common on the gate side by making their gate electrode (upper gate electrode) G20 an electrode facing the entire semiconductor layer 15, and the reselection transistors T2o, T2o are connected in common on the gate side.
2o is connected in series with the memory transistor T1o by sharing its source and drain electrodes S and D with the memory transistor T1o.

さらに、前記上部ゲート絶縁膜17の選択トランジスタ
T2゜、T2o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14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Gta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T、。と再選択ト
ランジスタT2.. T2o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17の選択トランジス
タT2o、 T2oを構成する薄膜部分を下部ゲート電
極GIGにラップさせておけば、半導体層15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14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, the two thin film portions of the upper gate insulating film 17 constituting the selection transistors T2° and T2o have a width in the channel length direction of the film thickness portion corresponding to the memory area of the lower gate insulating film 14 as the lower gate insulating film 14. The lower gate electrode G is made smaller than the width in the channel length direction of Gta. It is wrapped on both sides. This is done by the memory transistor T. and reselection transistor T2. .. This is to ensure electrical connection with T2o, and if the thin film portions of the upper gate insulating film 17 constituting the selection transistors T2o and T2o are wrapped around the lower gate electrode GIG, the memory transistor T1o region of the semiconductor layer 15 can be A gate electrode (lower gate electrode) G+ of the memory transistor T1o is provided at the boundary between the region and the selection transistor T2° region (both sides of the portion of the lower gate insulating film 14 corresponding to the memory region).

からも選択トランジスタT2o、 T2o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ONさせた
ときに、半導体層15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17のメモリ領域上の膜厚部分の幅を、下
部ゲート電極G、。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GIo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17の薄
膜部分が下部ゲート電極GIO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 T2o and T2o, when both the memory transistor T1° and the selection transistor T20+T2o are turned on, the semiconductor A current flows from the drain electrode to the source electrode S through the layer 15. In this embodiment, the width of the thick portion of the upper gate insulating film 17 above the memory region is the width of the lower gate electrode G. However, the width of this film thickness portion may be any width as long as it is less than the width of the lower gate electrode GIo.In short, the thin film portion of the upper gate insulating film 17 It is sufficient that it faces at least the side edge of the electrode GIO.

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、下部
ゲート電極GIOの下の突出膜12となるSIN等の絶
縁膜またはTa等の金属膜を3000人の厚さに堆積さ
せてこの堆積膜をフォトリソグラフィ法によりパターニ
ングする方法で下部ゲート電極G、。の形状に対応する
突出膜12を形成する。
First, as shown in FIG. 3(a), an insulating film such as SIN or a metal film such as Ta, which will become the protruding film 12 under the lower gate electrode GIO, is deposited to a thickness of 3000 nm on the substrate 11. The lower gate electrode G is formed by patterning the deposited film using photolithography. A protruding film 12 corresponding to the shape of is formed.

次に、第3図(b)に示すように、基板11上に下部ゲ
ートラインGL、。および下部ゲート電極G1゜となる
Cr  (クロム)等の金属膜を500人の厚さに堆積
させてこの金属膜をフォトリソグラフィ法によりパター
ニングする方法で下部ゲートラインG L 、oを形成
し、この下部ゲートラインG L 、、の突出膜12上
の部分を下部ゲート電極G1゜とする。
Next, as shown in FIG. 3(b), a lower gate line GL is formed on the substrate 11. Then, a metal film such as Cr (chromium), which will become the lower gate electrode G1°, is deposited to a thickness of 500 mm, and this metal film is patterned by photolithography to form the lower gate lines G L and o. A portion of the lower gate line G L , . on the protruding film 12 is defined as a lower gate electrode G1°.

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13を下部ゲート電極
GIOの突出高さ(3000人)と同じ膜厚に堆積させ
、次いで第3図(d)に示すように、この平坦化絶縁膜
13の下部ゲート電極G1゜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、下部ゲート電極G
、。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l!13を完成する。
Next, as shown in FIG. 3(c), a planarizing insulating film 13 made of SiN or the like is deposited on the entire surface of the substrate 11 to a thickness equal to the protrusion height (3000 layers) of the lower gate electrode GIO. Then, as shown in FIG. 3(d), the portion of the planarized insulating film 13 that covers the lower gate electrode G1° is removed by photolithography to form the lower gate electrode G1.
,. Planarized insulation l! covering the entire lower gate line GL, . Complete 13.

次に、第3図(e)に示すように、前記平坦化絶縁膜1
3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)14aと、電荷蓄積機能
をもつメモリ性絶縁膜(Siの組成比を多くしたSiN
膜)14bとを、1900人。
Next, as shown in FIG. 3(e), the planarized insulating film 1
3 and the lower gate electrode GIO, a lower insulating film (SiN film) 14a without a charge storage function, and a memory insulating film (SiN film with a high composition ratio of Si) having a charge storage function.
membrane) 14b, 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14aとメモリ性絶縁膜14bとからなる二層の下部
ゲート絶縁膜14を形成し、その上に、l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半導体層1
5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16
とを、1000人。
A two-layer lower gate insulating film 14 consisting of a lower insulating film 14a and a memory insulating film 14b is formed by sequentially depositing the film to a thickness of 100 nm, and on top of this, l-type amorphous silicon or n-type amorphous silicon is deposited. Semiconductor layer 1 made of polysilicon
5, and an n-type semiconductor (n-type amorphous silicon or n
Ohmic contact layer 16 made of 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30
を500人の厚さに堆積させる。
The metal film 30 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30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膜30
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 30 for source and drain electrodes is patterned by photolithography, as shown in FIG. 3(f).
As shown in FIG.
source and drain electrodes S and D and source and drain lines SL.

DLを形成し、次いでオーミックコンタクト層16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 16 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15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TIOを
構成する。なお、この半導体層15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 15 is patterned into the shape of a transistor memory element by photolithography to form a memory transistor TIO. Note that this semiconductor layer 15 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(1!荷蓄積機能のないSiN膜)
17を、これに形成する厚膜部分の厚さ(5000人)
に堆積させる。
Next, as shown in FIG. 3(h), an upper gate insulating film (1! SiN film without load storage function) is applied over the entire surface of the substrate 11.
17, the thickness of the thick film part formed on this (5000 people)
to be deposited.

次に、第3図(i)に示すように、前記上部ゲート絶縁
膜17のうち、下部ゲート絶縁膜14のメモリ領域(下
部ゲート電極GIG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人の深さにハーフ
エツチングして、この上部ゲート絶縁膜17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. 3(i), a portion of the upper gate insulating film 17 between the memory region of the lower gate insulating film 14 (a portion facing the lower gate electrode GIG) and the source electrode S and the memory The upper gate insulating film 17 is half-etched to a depth of 3,000 mm using photolithography to form the upper gate insulating film 17 between the memory region and the source and drain electrodes S and D. The film thickness is 5000 from the position facing almost the center to the outer part.
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.

次に、第3図(j)に示すように、前記上部ゲート絶縁
膜17の上にAI  (アルミニウム)等の金属膜を4
000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G2o
および上部ゲートライ>’G L 20を形成して、2
つの選択トランジスタT2.. 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 such as AI (aluminum) is formed on the upper gate insulating film 17.
This metal film is patterned by photolithography to form the upper gate electrode G2o.
and upper gate lie>'G L 20 to form 2
one selection transistor T2. .. T2° is constructed to complete the thin film transistor memory.

なお、この製造方法では、平坦化絶縁膜13を第3図(
C)、(d)に示した工程で形成しているが、この平坦
化絶縁膜13は他の方法で形成することもできる。
In addition, in this manufacturing method, the planarization insulating film 13 is formed as shown in FIG.
Although it is formed by the steps shown in C) and (d), this planarizing insulating film 13 can also be formed by other methods.

すなわち、第4図は前記平坦化絶縁膜13を形成する他
の方法を示している。
That is, FIG. 4 shows another method of forming the planarizing insulating film 13.

この方法は、突圧膜12と下部ゲートラインG L r
 oおよび下部ゲート電極GIO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SiNまたはSOG (ス
ピン拳オン・ガラス)等からなる平坦化絶縁膜13を下
部ゲート電極G、。の突出高さ(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pIIe13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(C)に示すようにエツチングバックして、下
部ゲート電極Gooの上面を除いて下部ゲートラインG
L全体を覆う平坦化絶縁膜13を完成する方法である。
In this method, the thrust film 12 and the lower gate line G L r
o and the lower gate electrode GIO by the method described above.
After the formation as shown in FIG. 4(a), a planarizing insulating film 13 made of SiN or SOG (spin-on-glass) is formed on the entire surface of the substrate 11 for the lower gate as shown in FIG. 4(b). Electrode G. The planarized insulating pIIe13 is deposited or coated to a thickness sufficiently thicker than the protrusion height (3000) (thickness that makes the film surface almost flat), and the planarized insulating pIIe13 is dry-etched until the upper surface of the lower gate electrode GIO is exposed. As shown in Figure (C), the lower gate line G is etched back except for the upper surface of the lower gate electrode Go.
This method completes the planarization insulating film 13 that covers the entire L.

なお、この第4図の方法で平坦化絶縁膜13を形成する
場合も、これ以後は、第3図の(e)〜(j)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 the planarizing insulating film 13 is formed by the method shown in FIG. 4, the thin film transistor memory is thereafter manufactured by the steps shown in FIGS. 3(e) to (j).

第5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TIO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5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G、。および上部ゲー
トラインG20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 equivalent circuit diagram of the thin film transistor memory, which has a structure in which a memory transistor TIO and two selection transistors T2o and T2o are stacked in one thin film transistor. Note that although FIG. 5 shows an equivalent circuit of one thin film transistor memory, this thin film transistor memory has a lower gate line G, They are formed at the intersections of the upper gate line G20 and the source and drain lines SL and DL, 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5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. 5, (a) is when writing, (b) is when erasing,
(c) shows the voltage application state during reading.

ます書込みについて説明すると、書込み時は、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T2
o、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TIOのゲート電極G1oに書
込み電圧+vPを印加する。
To explain about writing, when writing, Figure 5 (
As shown in a), the source electrode S and the drain electrode are grounded (GND), and the selection transistor T2
o, ON voltage V is applied to the gate electrode G20 of T2o. N is applied, and a write voltage +vP is applied to the gate electrode G1o of the memory transistor TIO.

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T1oのゲート電極CtOとソース、ドレイン電極S
When such a voltage is applied, the two selection transistors T 20+ T 2o are turned on, and the gate electrode CtO, source, and drain electrode S of the memory transistor T1o are connected to each other.
.

Dとの間に書込み電圧+vPがかかって下部ゲート絶縁
膜14のメモリ領域(メモリ性絶縁膜14b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。
A write voltage +vP is applied between TIO and D, charges are trapped in the memory region of the lower gate insulating film 14 (the portion of the memory insulating film 14b facing the gate electrode GIO), and the memory transistor TIO enters the write state (OFF state). .

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T20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TIOのゲート
電極GIGに、書込み電圧+V。
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 T20. N is applied, and a write voltage +V is applied to the gate electrode GIG of the memory transistor TIO.

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T 20+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、Dとの間に書込み電圧+V
Pと逆電位の電位差(Vp)が生じて下部ゲート絶縁膜
14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T1oが消去状態(ON状態)と
なる。
An erase voltage -vP having an opposite potential is applied. When such a voltage is applied, the selection transistor T20+T2o is turned on, and the gate electrode GIO of the memory transistor T1o is turned on.
A write voltage +V is applied between the source and drain electrodes S and D.
A potential difference (Vp) opposite to P is generated, the charges trapped in the memory region of the lower gate insulating film 14 are released, and the memory transistor T1o enters an 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G1oとソース電極S
を接地(GND)するとともに、選択トランジスタT2
゜、T2oのゲート電極G2゜にON電圧VON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TIO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, at the time of reading, as shown in FIG. 5(c), the gate electrode G1o of the memory transistor T1o and the source electrode S
is grounded (GND), and the selection transistor T2
An ON voltage VON is applied to the gate electrode G2° of T2o, and a read voltage VD is applied to the drain electrode. When such a voltage is applied, a current flows from the drain electrode to the source electrode S if the memory transistor TIO is in an erased state (ON state), and the current flows if the memory transistor TIO is in a written state (OFF state). Therefore, 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GIGと電荷蓄積機能をもつ下部ゲート絶縁膜14
と半導体層15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17と上部ゲー
ト電極G2oとを積層して、前記半導体層15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+u
と共用する2つの選択トランジスタT2o、T2oを構
成したものである。
That is, the thin film transistor memory includes a lower gate electrode GIG and a lower gate insulating film 14 having a charge storage function.
and the semiconductor layer 15 and the source and drain electrodes S, D.
An upper gate insulating film 17 having no charge storage function and an upper gate electrode G2o are stacked on the memory transistor T1o configured by stacking the semiconductor layer 15 and the source and drain electrodes S and D. T+u
This configuration includes two selection transistors T2o and T2o that are shared with the same.

この薄膜トランジスタメモリは、メモリトランジスタT
、。と選択用薄膜トランジスタT2゜、T2゜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T1
oと選択トランジスタT20.T2゜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15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T20
.T20とに共用しているため、前述したような少ない
工程数で容易に製造することができる。
This thin film transistor memory has a memory transistor T
,. The memory transistor T1
o and selection transistor T20. It is possible to increase the degree of integration by reducing the element area of the transistor memory configured with T2°. Further, in this thin film transistor memory, the semiconductor layer 15 and the source and drain electrodes S, D
The memory transistor TIO and the selection transistor T20
.. Since it is shared with T20, it can be easily manufactured with a small number of steps as described above.

そして、この薄膜トランジスタメモリにおいては、基板
11上に半導体層15の一部分に対向させて突出膜12
を形成し、この基板11上に前記突出膜12を乗越えさ
せて形成した下部ゲートラインG L 、、の突出膜乗
越え部を下部ゲート電極G1oとして、下部ゲート絶縁
膜14の下部ゲート電極G、。と対向する部分をメモリ
領域とするとともに、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1シ坦化絶縁膜13を形成してこの平坦化絶
縁膜13の上に下部ゲート絶縁膜14を形成し、かつ上
部ゲート電極G20は半導体層15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17の膜厚を、半
導体層15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15の選択トランジスタ
T2o領域と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にIQとの間(下部ゲートラインG
 L 、、との間ラ および半導体層15のメモリトラ
ンジスタT1o領域(下部ゲート絶縁膜14のメモリ領
域に対応する部分)と選択トランジスタT2゜、 T2
゜のゲート電極である上部ゲート電極G2゜との間をそ
れぞれ確実に絶縁分離することができる。
In this thin film transistor memory, a protruding film 12 is formed on the substrate 11 so as to face a part of the semiconductor layer 15.
A lower gate electrode G, of the lower gate insulating film 14 is formed by forming a lower gate electrode G1o on the substrate 11, with the protruding film crossing portion of the lower gate line G L , formed on the substrate 11 over the protruding film 12 as the lower gate electrode G1o. A portion facing the substrate 11 is used as a memory area, and a lower gate line G is formed on the substrate 11.
A planarizing insulating film 13 is formed to a thickness that covers L+o and exposes the upper surface of the lower gate electrode GIO, a lower gate insulating film 14 is formed on this planarizing insulating film 13, and the upper gate electrode G20 is formed to face the entire semiconductor layer 15, and the thickness of the upper gate insulating film 17 is increased over the portion of the semiconductor layer 15 corresponding to the memory area, so that the selection transistor of the semiconductor layer 15 Between the T2o region and the lower gate electrode which is the gate electrode of the memory transistor T1o (lower gate line G
Between the memory transistor T1o region of the semiconductor layer 15 (the part corresponding to the memory region of the lower gate insulating film 14) and the selection transistor T2°, T2
It is possible to reliably insulate and separate the upper gate electrode G2°, which is the gate electrode of the upper gate electrode G2°.

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TIOのゲ
ート電極(下部ゲート電極)Goo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T 2U+ 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1
5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T 20+  
72.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T1oと選択トランジスタT2゜、T2.
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 T1o will not malfunction due to the influence of the gate voltage applied to the gate electrode (lower gate electrode) Goo of the memory transistor TIO, and the memory transistor TIO will not malfunction due to the influence of the gate voltage applied to the gate electrode (lower gate electrode) Goo of the memory transistor TIO. 2o
The semiconductor layer 1 does not malfunction due to the influence of the gate voltage applied to the gate electrode (upper gate electrode) G20.
5, and a memory transistor T1o and a selection transistor T20+ that share the source and drain electrodes S and D.
72. Although the memory transistor T1o and the selection transistors T2°, T2 .
and operate normally to ensure stable writing, erasing,
Reading can be performed.

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17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 thickness of the upper gate insulating film 17 on the outer side from the position facing the source and drain electrodes S and D is thicker, the upper gate electrode G20 and the source and drain electrodes are thicker. S, D
The dielectric strength between the two 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T1oに対して2つの選択トランジ
スタT2゜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 is provided with two selection transistors T2 for one memory transistor T1o, but in the present invention, one selection transistor is provided for one memory transistor. It can also be applied to thin film transistor memories.

第6図〜第7図は本発明の第2の実施例を示している。6-7 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、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T
2Q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平面図であり、第8図は薄
膜トランジスタメモリの等価回路図である。
The thin film transistor memory of this embodiment has one selection transistor T for one memory transistor TIO.
2Q, FIGS. 6 and 7 are a sectional view and a plan view of the thin film transistor memory, and FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of the thin film transistor memory.

二′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TIOのゲート電極である下部ゲート電極C1
oの下の突出膜12を半導体層15のほぼ一部分に対向
させて形成することにより、この突出膜12を乗越えさ
せて基板11上に形成した下部ゲートラインGL、。の
突出膜束越え部からなる下部ゲート電極G、oを半導体
層15のほぼ一部分に対向させて、下部ゲート絶縁膜1
4の下部ゲート電極GIOと対向する部分をメモリ領域
とじたもので、下部ゲート絶縁膜14は、基板11上に
下部ゲートラインG L 、、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13の上に形成されている。また、選択トランジスタ
T20のゲート電極である上部ゲート電極G20は半導
体層15の全体に対向させて形成されており、上部ゲー
ト絶縁膜17の膜厚は、前記メモリ領域に対応する部分
の上において厚くなっている。そして、メモリトランジ
スタT1゜は、下部ゲート電極G1゜と、下部ゲート絶
縁膜14と、半導体層15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Tz
oは、前記半導体層15およびソース、ドレイン電極S
、Dと、上部ゲート絶縁膜17の薄膜部分と、上部ゲー
ト電極G20とによって構成されている。
The thin film transistor memory of the second embodiment has a lower gate electrode C1 which is the gate electrode of the memory transistor TIO.
A lower gate line GL is formed on the substrate 11 by forming a protruding film 12 below the semiconductor layer 15 so as to face substantially a part of the semiconductor layer 15, so as to cross over the protruding film 12. The lower gate electrode G, o consisting of the protruding film bundle crossing portion is made to face substantially a part of the semiconductor layer 15, and the lower gate insulating film 1 is
The lower gate insulating film 14 has a thickness that covers the lower gate line G L , , on the substrate 11 and exposes the upper surface of the lower gate electrode GIO. It is formed on the planarization insulating film 13 formed in the above. Further, the upper gate electrode G20, which is the gate electrode of the selection transistor T20, is formed to face the entire semiconductor layer 15, and the upper gate insulating film 17 is thicker on the portion corresponding to the memory area. It has become. The memory transistor T1° is composed of a lower gate electrode G1°, a lower gate insulating film 14, a semiconductor layer 15, and source and drain electrodes S and D, and the selection transistor Tz
o is the semiconductor layer 15 and the source and drain electrodes S
, D, a thin film portion of the upper gate insulating film 17, and an upper gate electrode G20.

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T20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 T20, 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ができる。
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、前記の実施例では、上部ゲート絶縁膜17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17は、二層
膜構造としてもよい。
Further, in the above embodiment, the upper gate insulating film 17 was formed by half-etching a single layer film to form a thick film part and a thin film part, but this upper gate insulating film 17 has a two-layer film structure. Good too.

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の実施例を示し
ており、この各実施例はいずれも、上部ゲート絶縁膜1
7を、下層膜17aと上層膜17bとからなる二層膜構
造としたものである。
9 and 10 show a third embodiment of the present invention,
11 and 12 show a fourth embodiment of the present invention, and in each of these embodiments, the upper gate insulating film 1
7 has a two-layer film structure consisting of a lower layer film 17a and an upper layer film 17b.

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17の下層膜17.aを、下部ゲート絶縁膜
14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、上層膜17bを
、前記下層膜17aを覆って基板11の全面に形成した
もので、前記下層膜17aと上層膜17b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17aの膜厚は3000人、上
層膜17bの膜厚は2000人であり、下層膜17aと
上層膜17b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17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. 9, the thin film transistor memory of this embodiment has a lower layer film 17 . a is the memory region of the lower gate insulating film 14 (the part facing the lower gate electrode G1o)
an upper layer film 17b is formed on the entire surface of the substrate 11, covering the lower layer film 17a, Both the lower layer film 17a and the upper layer film 17b are made of an insulating film (for example, a SiN film) without a charge storage function. The thickness of the lower layer 17a is 3,000 layers, the thickness of the upper layer 17b is 2,000 layers, and the thickness of the thick portion consisting of the lower layer 17a and the upper layer 17b is 5,000 layers. Note that the thin film transistor memory of this embodiment only has a two-layer structure for the upper gate insulating film 17, and other configurations are the same as those of the first embodiment.
Duplicate explanations will be omitted by attaching the same reference numerals to the figures.

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(a)〜(e)のいずれかの工程
で突出膜12と下部ゲートラインGL、。および下部ゲ
ート電極GIGと平坦化膜13とを形成し、次いで第3
図(e)〜(g)の工程によりメモリトランジスタTI
Oを構成した後、第10図に示す工程で上部ゲート絶縁
膜17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17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 the protruding film 12 and the lower gate line GL in any of the steps of FIGS. 4(a)-(e). Then, a lower gate electrode GIG and a planarization film 13 are formed, and then a third
The memory transistor TI is formed by the steps shown in Figures (e) to (g).
After configuring G, an upper gate insulating film 17 is formed in the step shown in FIG. 10, and an upper gate electrode G20 is formed thereon. It is formed.

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17の下層膜17gを3000人の厚さ
に堆積させる。
First, as shown in FIG. 10(a), the lower layer film 17g of the upper gate insulating film 17 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17H
のうち、下部ゲート絶縁膜14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 17H
Of these, the portions of the lower gate insulating film 14 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17の上層膜:l、 7 bを20
00人の厚さに堆積させて上部ゲート絶縁膜17を完成
する。
Next, as shown in FIG. 10(c), the upper layer film of the upper gate insulating film 17: l, 7b is deposited on the entire surface of the substrate 11.
The upper gate insulating film 17 is completed by depositing it to a thickness of 0.00 mm.

すなわち、この上部ゲート絶縁膜17は、下部ゲート絶
縁膜14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17aと上層膜17b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17b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 17 connects a portion of the lower gate insulating film 14 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 17a and an upper layer film 17b. A thick film part (film thickness: 5000 m) of a two-layer film structure consisting of the above is used, and a thin film part (film thickness: 2000 mcm) consisting of only the upper layer film 17b is defined as a part between the memory region and the source and drain electrodes S and D. That is.

なお、上部ゲート絶縁膜17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バターニングして形成
する。
Incidentally, the upper gate electrode G20 formed on the upper gate insulating film 17 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. Form by buttering.

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17の下層膜17
aを基板11の全面にわたって形成し、上層膜17bを
、下部ゲート絶縁膜14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
したもので、前記下層膜17aと上層膜17b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17
aと上層膜17bとは、エツチングレートが互いに異な
る絶縁物質で形成されている。なお、この実施例では、
下層膜17aをSiN膜とし、上層膜17bを5in2
 (酸化シリコン)膜としている。また、前記下層膜1
7aの膜厚は2000人、上層膜17bの膜厚は300
0人であり、下層膜17aと上層膜17b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も、上部ゲート絶縁膜1
7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。
On the other hand, in the thin film transistor memory of the fourth embodiment, the first
As shown in FIG. 1, the lower layer film 17 of the upper gate insulating film 17
a is formed over the entire surface of the substrate 11, and an upper layer film 17b is formed on the memory region of the lower gate insulating film 14 (the part facing the lower gate electrode GIO) and on the source and drain electrodes S and D.
The lower layer film 17a and the upper layer film 17b are both insulating films without a charge storage function, and the lower layer film 17
The upper film 17a and the upper film 17b are formed of insulating materials having different etching rates. In addition, in this example,
The lower layer film 17a is a SiN film, and the upper layer film 17b is a 5in2
(silicon oxide) film. Further, the lower layer film 1
The film thickness of 7a is 2000, and the film thickness of upper layer 17b is 300.
There are 0 people, and the thickness of the thick film portion consisting of the lower layer film 17a and the upper layer film 17b is 5000 people. Note that the thin film transistor memory of this embodiment also has an upper gate insulating film 1.
7 only has a two-layer film structure, and the other structure is the same as the above-mentioned No. 1.
Since this is the same as the embodiment shown in FIG.

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(a)〜(c)のいずれかの工程
で突出膜12と下部ゲートラインG L 、、および下
部ゲート電極GIOと平坦化膜13とを形成し、次いて
第3図(e)〜(g)の工程によりメモリトランジスタ
T1oを構成した後、第12図に示す工程で上部ゲート
絶縁膜17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17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 protrusion film 12, the lower gate line G L , the lower gate electrode GIO and the planarization film 13 are formed in any of the steps shown in ~(d) or FIGS. 4(a) to (c), and then After configuring the memory transistor T1o through the steps shown in FIGS. 3(e) to (g), the upper gate insulating film 17 is formed in the steps shown in FIG. 12, and the upper gate electrode G20 is formed thereon. The upper gate insulating film 17 is formed as follows.

まず第12図(a)に示すように、7rモリトランジス
タT、o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17の下層膜(St N膜)17aを
2000人の厚さに堆積させ、この下層膜17aの上に
その全面にわたって上層膜(Si02膜)17bを30
00人の厚さに堆積させる。
First, as shown in FIG. 12(a), over the entire surface of the substrate 11 on which the 7R moly transistors T and O are formed,
A lower layer film (StN film) 17a of the upper gate insulating film 17 is deposited to a thickness of 2000 nm, and an upper layer film (Si02 film) 17b is deposited over the entire surface of the lower layer film 17a to a thickness of 300 nm.
Deposit to a thickness of 0.00 people.

次に、第12図(b)に示すように、前記上層膜17b
のうち、下部ゲート絶縁膜14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17を完成する。この場合、下層
膜17aは上層膜17bとはエツチングレートが異なる
から、上層膜17bのエツチングに際して下層膜17a
がエツチングされることはない。
Next, as shown in FIG. 12(b), the upper layer film 17b
Of these, portions of the lower gate insulating film 14 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 17. In this case, since the lower layer film 17a has a different etching rate from the upper layer film 17b, the lower layer film 17a is etched when the upper layer film 17b is etched.
will not be etched.

すなわち、この上部ゲート絶縁膜17は、下部ゲート絶
縁膜14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17aと上層膜17b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17a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 17 connects a portion of the lower gate insulating film 14 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 17a and an upper layer film 17b. A thick film part (film thickness: 5,000 layers) of a two-layer film structure consisting of the above, and a thin film part (film thickness: 2,000 layers) consisting only of the lower layer film 17a between the memory area 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17の上
に形成する上部ゲート電極G2o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
バターニングして形成する。
In the case of this embodiment as well, the upper gate electrode G2o formed on the upper gate insulating film 17 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 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TIOと選択用薄膜ト
ランジスタT2o、T2o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15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7
201T2o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T
1oのゲート電極である下部ゲート電極G1oを、半導
体層15の一部分に対向させて形成した突出膜12を乗
越えさせて形成した下部ゲートラインG L r oの
突出膜束越え部により形成して、下部ゲート絶縁膜14
の下部ゲート電極GIOと対向する部分をメモリ領域と
するとともに、下部ゲート絶縁膜14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13の上に形成し、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G20と半導体
層15との間の上部ゲート絶縁膜17の膜厚を、半導体
層15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15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15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T1゜と選択
トランジスタT2o、  T、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T1゜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
The thin film transistor memories of the third and fourth embodiments are also constructed by stacking the memory transistor TIO and the selection thin film transistors T2o, T2o. It is possible to reduce the element area of transistor memory and increase the degree of integration.
Further, the semiconductor layer 15 and the source and drain electrodes S
, D are the memory transistor TIO and the selection transistor 7
Since it is shared with 201T2o, it can be easily manufactured with a small number of steps. Also, in the thin film transistor memories of these embodiments, the memory transistor T
The lower gate electrode G1o, which is the gate electrode 1o, is formed by the protruding film bundle crossing portion of the lower gate line G L r o, which is formed by crossing the protruding film 12 formed opposite to a part of the semiconductor layer 15. Lower gate insulating film 14
The lower gate insulating film 14 is formed on the substrate 11 to a thickness that covers the lower gate lines G L and o and exposes the upper surface of the lower gate electrode GIO. The selection transistors T20. T
The thickness of the upper gate insulating film 17 between the upper gate electrode G20, which is the gate electrode of No. 20, and the semiconductor layer 15 is made thicker on the portion of the semiconductor layer 15 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 G20 to the portion corresponding to the memory region of 15. Therefore, the memory transistor T1 that shares the semiconductor layer 15 and the source and drain electrodes S and D can be prevented. Although it is constructed by stacking the memory transistor T1° and the selection transistors T2o, T, and o, it is possible to operate the memory transistor T1° and the selection transistors T2o, T2o normally to perform stable writing, erasing, and reading. can.

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T、oに対して2
つの選択トランジスタT2゜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 T, o.
Although these embodiments are provided with one selection transistor T2°, it goes without saying that these embodiments can also be applied to a thin film transistor memory provided with 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り、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。
A selection thin film transistor whose drain electrode is shared with a memory thin film transistor is constructed, and 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, which is composed of It can be easily manufactured in large quantities.

そして、この薄膜トランジスタメモリにおいては、基板
上に半導体層の一部分に対応させて突出膜を形成し、こ
の基板上に前記突出膜を乗越えさせて形成した下部ゲー
トラインの突出膜乗越え部を下部ゲート電極として、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、消去。
In this thin film transistor memory, a protruding film is formed on the substrate corresponding to a part of the semiconductor layer, and the protruding film crossing portion of the lower gate line formed on the substrate by overcoming the protruding film is used as the lower gate electrode. The part of the lower gate insulating film facing the lower gate electrode is used as a memory area, and the lower gate insulating film is a planarized 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. The upper gate insulating film is formed on the semiconductor layer, and the upper gate electrode is formed to face the entire semiconductor layer, and the thickness of the upper gate insulating film is increased above the 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 (between the memory region of the lower gate insulating film). It is possible to reliably insulate and separate the corresponding portion) from the upper gate electrode which is the gate electrode of the selection thin film transistor. 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
Since the memory thin film transistor does not malfunction due to the influence of the gate voltage applied to the gate electrode (upper gate electrode) of the selection thin film transistor, it is possible to stack the memory thin film transistor and the selection thin film transistor, which share the semiconductor layer and the source and drain electrodes. Despite the structure, the memory thin film transistor and the 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 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図は薄膜トランジスタメモリの製
造工程図、第4図は平坦化絶縁膜の他の形成方法を示す
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fS3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
タメモリの等価回路図である。 11・・・基板、TIO・・・メモリ用薄膜トランジス
タ、T2O・・・選択用薄膜トランジスタ、12・・・
突出膜、GL、。・・・下部ゲートライン、G1゜・・
・下部ゲート電極、13・・・平坦化絶縁膜、14・・
・下部ゲート絶縁膜、15・・・半導体層、16・・・
オーミックコンタクト層、S・・・ソース電極、D・・
・ドレイン電極、17・・・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. 3 is a manufacturing process diagram of a thin film transistor memory. FIG. 4 is a process diagram showing another method of forming a flattened insulating film, and 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. 9 and 10 are a cross-sectional view of a thin film transistor memory showing an embodiment of fS3 of the present invention, a process chart for forming the upper gate insulating film, and a 11th
This figure and FIG. 12 are a cross-sectional view of a thin film transistor memory showing a fourth embodiment of the present invention, 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, TIO... thin film transistor for memory, T2O... thin film transistor for selection, 12...
Protruding membrane, GL. ...Lower gate line, G1゜...
・Lower gate electrode, 13... Flattening insulating film, 14...
- Lower gate insulating film, 15... semiconductor layer, 16...
Ohmic contact layer, S... source electrode, D...
・Drain electrode, 17... Upper gate insulating film, G2o
...Top 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、前記基板上に前記半導体層の一部分に
対向させて突出膜を形成し、前記基板上に前記突出膜を
乗越えさせて形成した下部ゲートラインの突出膜乗越え
部を前記下部ゲート電極として、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 A selection thin film transistor is configured by a gate insulating film and an upper gate electrode, and a protruding film is formed on the substrate to face a part of the semiconductor layer, and a lower part is formed on the substrate by overcoming the protruding film. A portion of the gate line that crosses over the protruding film is used as the lower gate electrode, 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 covers the lower gate line on the substrate. The upper gate electrode is formed on a planarizing insulating film formed to a thickness that exposes the upper surface of the lower gate electrode, and the upper gate electrode is formed to face the entire semiconductor layer, and A thin film transistor memory characterized in that the film thickness is increased above a portion of the semiconductor layer corresponding to the memory region.
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