JPH0360168A - Thin film transistor memory - Google Patents
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Abstract
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.
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、メモリ素子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 written/erased/read electrically
As a memory such as OM, a thin film transistor memory in which a memory element is formed of a thin film transistor is considered.
第14図は従来の薄膜トランジスタメモリの1つのメモ
リ素子Mの断面を示している。この薄膜トランジスタメ
モリは、ガラス等からなる絶縁基板1の上にメモリ用薄
膜トランジスタT1と選択用薄膜トランジスタT2とを
互いに隣接させて形成したもので、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)TIは、基板
1上に形成したゲート電極G1と、その上に基板1全面
にわたって形成した電荷蓄積機能をもつゲート絶縁膜2
と、このゲート絶縁膜2の上に前記ゲート電極G1と対
向させて形成したi−a−5t(i型アモルファスφシ
リコン)からなるi型半導体層3と、このi型半導体層
3の上の両側部にn・−a−Si(n型不純物をドープ
したアモルファス・シリコン)からなるn型半導体層4
を介して形成されたソース電極S1およびドレイン電極
D1とからなっている。このメモリトランジスタT1の
ゲート絶縁膜2は、シリコン原子S1と窒素原子Nとの
組成比S i / Nを化学量論比(Sl/ N −0
,75)より太きく (Sl /N−0,85〜1.
15)にして電荷蓄積機能をもたせた窒化シリコン(S
IN)で形成されている。また、選択用薄膜トランジス
タ(以下選択トランジスタという)T2は、上記メモリ
トランジスタT1のゲート絶縁膜2の上に形成したゲー
ト電極G2と、その上に基板1全面にわたって形成した
電荷蓄積機能のないゲート絶縁膜5と、このゲート絶縁
145の上に前記ゲート電極G2と対向させて形成した
1−a−Siからなるi型半導体層6と、このi型半導
体層6の上にn”−a−31からなるn型半導体層7を
介して形成したソース電極S2およびドレイン電極p2
とからなっている。この選択トランジスタT2のゲート
絶縁膜5は、組成比SI/Nを化学量論比(Si /N
−0,75)とほぼ同じにした窒化シリコンで形成され
ている。そして、この選択トランジスタT2のソース電
極S2は、このソース電極S2と一体に形成した接続配
線8を介して上記メモリトランジスタT1のドレイン電
極D1に接続されており、上記メモリトランジスタT1
と選択トランジスタT2とによってメモリ素子Mが構成
されている。また、上記メモリトランジスタT1のゲー
ト電極G1は、これと一体に形成した第1のゲートライ
ンGL1につながり、選択トランジスタT2のゲート電
極G2はこれと一体に形成した第2のゲートラインGL
2につながっており、さらにメモリトランジスタT1の
ソース電極S1はこれと一体のソースライン(図示せず
)につながり、選択トランジスタT2のドレイン電極D
2はこれと一体のドレインライン(図示せず)につなが
っている。なお、9はメモリ素子Mを覆う保護絶縁膜で
ある。FIG. 14 shows a cross section of one memory element M of a conventional thin film transistor memory. This thin film transistor memory has a memory thin film transistor T1 and a selection thin film transistor T2 formed adjacent to each other on an insulating substrate 1 made of glass or the like. A gate electrode G1 formed on the gate electrode G1, and a gate insulating film 2 having a charge storage function formed on the gate electrode G1 over the entire surface of the substrate 1.
An i-type semiconductor layer 3 made of ia-5t (i-type amorphous φ silicon) formed on this gate insulating film 2 to face the gate electrode G1, and an i-type semiconductor layer 3 formed on this i-type semiconductor layer 3 to face the gate electrode G1. An n-type semiconductor layer 4 made of n·-a-Si (amorphous silicon doped with n-type impurities) on both sides.
It consists of a source electrode S1 and a drain electrode D1 that are formed via a source electrode S1 and a drain electrode D1. The gate insulating film 2 of the memory transistor T1 has a composition ratio S i /N of silicon atoms S1 and nitrogen atoms N determined by a stoichiometric ratio (Sl/N −0
,75) thicker (Sl/N-0,85~1.
15) silicon nitride (S) with a charge storage function.
IN). The selection thin film transistor (hereinafter referred to as selection transistor) T2 includes a gate electrode G2 formed on the gate insulating film 2 of the memory transistor T1, and a gate insulating film without a charge storage function formed over the entire surface of the substrate 1. 5, an i-type semiconductor layer 6 made of 1-a-Si formed on this gate insulating layer 145 facing the gate electrode G2, and an i-type semiconductor layer 6 made of 1-a-Si formed on this i-type semiconductor layer 6 from n''-a-31. A source electrode S2 and a drain electrode p2 formed via an n-type semiconductor layer 7
It consists of The gate insulating film 5 of the selection transistor T2 changes the composition ratio SI/N to the stoichiometric ratio (Si/N
-0,75) is made of silicon nitride. The source electrode S2 of the selection transistor T2 is connected to the drain electrode D1 of the memory transistor T1 via a connection wiring 8 formed integrally with the source electrode S2.
A memory element M is constituted by the selection transistor T2 and the selection transistor T2. Further, the gate electrode G1 of the memory transistor T1 is connected to a first gate line GL1 formed integrally therewith, and the gate electrode G2 of the selection transistor T2 is connected to a second gate line GL1 formed integrally therewith.
Furthermore, the source electrode S1 of the memory transistor T1 is connected to a source line (not shown) integrated therewith, and the drain electrode D of the selection transistor T2 is connected to the source line (not shown).
2 is connected to an integral drain line (not shown). Note that 9 is a protective insulating film that covers the memory element M.
第15図は上記従来の薄膜トランジスタメモリの回路図
である。第15図において、GLI。FIG. 15 is a circuit diagram of the conventional thin film transistor memory described above. In FIG. 15, GLI.
GL2は2本一対のゲートライン(アドレスライン)、
SLおよびDLはソースおよびドレインライン(データ
ライン)であり、ゲートラインGL1.GL2とソース
、ドレインラインSL。GL2 is a pair of gate lines (address lines),
SL and DL are source and drain lines (data lines), gate lines GL1. GL2 and source and drain lines SL.
DLとは互いに直交させてマトリックス状に配列されて
いる。そして、上記メモリトランジスタT1と選択トラ
ンジスタT2とからなるメモリ素子Mは、ゲートライン
GLI、GL2とソース。The DLs are arranged in a matrix so as to be perpendicular to each other. The memory element M including the memory transistor T1 and the selection transistor T2 has a source connected to the gate lines GLI and GL2.
ドレインラインSL、DLとの交差部にそれぞれ配置さ
れており、メモリトランジスタT1のゲート電極G1は
一対のゲートラインGLI、GL2のうちの第1のゲー
トラインGLIに接続され、選択トランジスタT2のゲ
ート電極G2は第2のゲートラインGL2に接続されて
いる。またメモリトランジスタT1のソース電極S1は
ソースラインSLに接続され、選択トランジスタT2の
ドレイン電極D2はドレインラインDLに接続されてい
る。The gate electrode G1 of the memory transistor T1 is connected to the first gate line GLI of the pair of gate lines GLI and GL2, and the gate electrode of the selection transistor T2 is arranged at the intersection with the drain lines SL and DL, respectively. G2 is connected to the second gate line GL2. Further, the source electrode S1 of the memory transistor T1 is connected to the source line SL, and the drain electrode D2 of the selection transistor T2 is connected to the drain line DL.
この薄膜トランジスタメモリの書込み、消去、および読
出しは次のようにして行なわれている。Writing, erasing, and reading from this thin film transistor memory are performed as follows.
第15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。なお
、(a)、(b)、(c)はいずれも図上左上の1つの
メモリ素子Mを選択するときの状態を示している。In FIG. 15, (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. Note that (a), (b), and (c) all show the state when one memory element M at the upper left in the figure is selected.
まず書込みについて説明すると、書込み時は、第15図
(a)に示すように、選択する第1と第2のゲートライ
ンGLI、GL2にそれぞれメモリトランジスタT1の
書込み消去電圧vPの1/2に相当する正電圧+1/2
V 、と、選択トランジスタT2のオン電圧VON(例
えば+IOV )を印加するとともに、選択するソース
、ドレインラインSL、DLにそれぞれ上記書込み消去
電圧vPの1/2に相当する負電圧−1/2VPを印加
し、また非選択の第1ゲートラインGL1およびソース
、ドレインラインSL、DLの電位はO(接地)、非選
択の第2ゲートラインGL2の電位はV。pp(例えば
OV)とする。なお、メモリトランジス夕T1の書込み
消去電圧V、を例えば40Vとした場合、”l/2V
pは+20V、 −1/2Vp バー20V テある。First, to explain writing, during writing, as shown in FIG. 15(a), the selected first and second gate lines GLI and GL2 are applied with a voltage corresponding to 1/2 of the write/erase voltage vP of the memory transistor T1, respectively. positive voltage +1/2
V, and the on-voltage VON (for example, +IOV) of the selection transistor T2 are applied, and a negative voltage -1/2VP corresponding to 1/2 of the write/erase voltage vP is applied to the selected source and drain lines SL and DL, respectively. The potential of the unselected first gate line GL1 and the source and drain lines SL and DL is O (ground), and the potential of the unselected second gate line GL2 is V. pp (for example, OV). Note that when the write/erase voltage V of the memory transistor T1 is, for example, 40V, "l/2V
p is +20V, -1/2Vp is 20V.
このような電圧信号を印加すると、選択されたゲートラ
インGLI、GL2とソース、ドレインラインSL、D
Lとの交差部にあるメモリ素子(以下選択メモリ素子と
いう)Mの選択トランジスタT2がオンし、メモリトラ
ンジスタT1のゲートとソース、ドレインとの間に書込
み消去電圧VPに相当する電位差Di/2Vpと一1/
2VP(!:(7)電位差)が生じて、このメモリトラ
ンジスタT1が書込み状態となる。なお、選択されたゲ
ートラインGLI、GL2上の他のメモリ素子(以下非
選択メモリ素子という)Mでは、そのメモリトランジス
タT1のゲートとソース、ドレインとの間に生ずる電位
差が1/2Vpだけであり、したがってこのメモリトラ
ンジスタT1は書込み阻止状態にある。また、選択され
ていないゲートラインGLI、GL2上のメモリ素子に
ついて、図上左下のメモリ素子は、上記非選択メモリ素
子Mと同様に、そのメモリトランジスタT1のゲートと
ソース、ドレインとの間に生ずる電位差が1/2V p
だけであり、したがってこのメモリトランジスタT1は
書込み阻止状態にある。さらに、図上右下のメモリ素子
については、そのメモリトランジスタT1のゲートとソ
ース、ドレインとの間に生ずる電位が0(電圧無印加)
である。すなわち、ゲートとソース、ドレインとの間は
同電位であり、したがってこのメモリトランジスタT1
も書込み阻止状態にある。When such a voltage signal is applied, the selected gate lines GLI, GL2 and the source and drain lines SL, D
The selection transistor T2 of the memory element (hereinafter referred to as selected memory element) M located at the intersection with L is turned on, and a potential difference Di/2Vp corresponding to the write/erase voltage VP is created between the gate, source, and drain of the memory transistor T1. 11/
2VP (!: (7) potential difference) is generated, and this memory transistor T1 enters the write state. Note that in other memory elements (hereinafter referred to as non-selected memory elements) M on the selected gate lines GLI and GL2, the potential difference that occurs between the gate, source, and drain of the memory transistor T1 is only 1/2 Vp. , so this memory transistor T1 is in a write inhibited state. Also, regarding the memory elements on the unselected gate lines GLI and GL2, the memory element at the lower left in the figure is similar to the unselected memory element M described above, and the memory element is formed between the gate, source, and drain of the memory transistor T1. Potential difference is 1/2V p
Therefore, this memory transistor T1 is in a write inhibited state. Furthermore, regarding the memory element at the lower right of the figure, the potential generated between the gate, source, and drain of the memory transistor T1 is 0 (no voltage applied).
It is. That is, the gate, source, and drain are at the same potential, so this memory transistor T1
is also in a write-blocked state.
また消去時は、第15図(b)に示すように、選択する
第1と第2のゲートラインGLI。Further, during erasing, as shown in FIG. 15(b), the first and second gate lines GLI are selected.
GL2にそれぞれ一1/2Vp r VONを印加する
とともに、選択するソース、ドレインラインSL。Apply 1/2 Vp r VON to GL2 and select the source and drain lines SL.
DLにそれぞれ+1/2Vpを印加する。なお、非選択
のゲートラインGLI、GL2およびソース。+1/2Vp is applied to each DL. Note that unselected gate lines GLI, GL2 and sources.
ドレインラインSL、DLへの印加信号は上記書込み時
と同じである。このような電圧信号を印加すると、選択
メモリ素子MのメモリトランジスタT1のゲートとソー
ス、ドレインとの間に書込み消去電圧VPに相当する逆
電位の電位差が生じて、このメモリトランジスタT1に
保持されているデータが消去される。この場合も、非選
択メモリ素子MのメモリトランジスタT1のゲートとソ
ースドレインとの間に生ずる電位差は1/2VPだけで
あり、このメモリトランジスタT1は消去阻止状態にあ
る。The signals applied to the drain lines SL and DL are the same as in the above writing. When such a voltage signal is applied, an opposite potential difference corresponding to the write/erase voltage VP is generated between the gate, source, and drain of the memory transistor T1 of the selected memory element M, and the voltage is held in the memory transistor T1. The existing data will be deleted. In this case as well, the potential difference generated between the gate and source drain of the memory transistor T1 of the unselected memory element M is only 1/2 VP, and this memory transistor T1 is in the erasure inhibited state.
一方、読出し時は、第15図(c)に示すように、選択
する第1と第2のゲートラインGLI。On the other hand, during reading, as shown in FIG. 15(c), the first and second gate lines GLI are selected.
GL2にそれぞれV SEL r VONを印加すると
ともに、選択するソース、ドレインラインSL、DLの
うちドレインラインDLにVDを印加し、ソースライン
SLの電位は0とする。なお、上記V 5ILLとVD
は、メモリトランジスタT1の書込み消去電圧Vp
(40V)より十分量さな電圧であり、例えばVsgt
、 −OV% Vo =10Vテある。V SEL r VON is applied to each of GL2, and VD is applied to the drain line DL of the selected source and drain lines SL and DL, and the potential of the source line SL is set to 0. In addition, the above V5ILL and VD
is the write/erase voltage Vp of the memory transistor T1
(40V), for example, Vsgt
, -OV% Vo =10Vte.
また、この読出し時も、非選択のゲートラインGLI、
GL2およびソース、ドレインラインSL、DLへの印
加信号は上記書込み時および消去時と同じである。この
ような電圧信号を印加すると、選択メモリ素子Mのメモ
リトランジスタT1に保持されているデータに応じてド
レインラインDLからソースラインSLに電流が流れ、
これが読出しデータとして出力される。Also, during this reading, unselected gate lines GLI,
The signals applied to GL2 and the source and drain lines SL and DL are the same as those during writing and erasing. When such a voltage signal is applied, a current flows from the drain line DL to the source line SL in accordance with the data held in the memory transistor T1 of the selected memory element M.
This is output as read data.
また、上記書込み、消去、および読出し時のいずれの場
合も、選択されたソース、ドレインラインSL、DLへ
の印加電圧がこのソース、ドレインラインSL、DL上
の非選択のメモリ素子Mにも印加されるが、この非選択
メモリ素子Mの選択トランジスタT2は、そのゲート電
位が■。1.であるためにオフ状態にあるから、非選択
メモリ素子MのメモリトランジスタT1は印加される電
圧の影響を受けない。すなわち、上記選択トランジスタ
T2は、メモリトランジスタT1の選択だけでなく、非
選択時に印加される電圧からメモリトランジスタT1を
ガードするガードトランジスタとしての作用ももってい
る。In addition, in any of the above write, erase, and read operations, the voltage applied to the selected source and drain lines SL and DL is also applied to the unselected memory elements M on the source and drain lines SL and DL. However, the gate potential of the selection transistor T2 of this unselected memory element M is . 1. Therefore, the memory transistor T1 of the unselected memory element M is not affected by the applied voltage. That is, the selection transistor T2 not only selects the memory transistor T1, but also functions as a guard transistor that guards the memory transistor T1 from the voltage applied when it is not selected.
しかしながら、上記従来の薄膜トランジスタメモリは、
各メモリ素子Mを構成するメモリトランジスタT1と選
択トランジスタT2とを互いに隣接させて形成したもの
であるため、1つのメモリ素子Mの素子面積が大きく、
したがって集積度を上げることが難しいという問題をも
っていた。しかも、上記従来の薄膜トランジスタメモリ
は、基板1上にメモリトランジスタT1を形成し、この
メモリトランジスタT1のゲート絶縁膜2の上に選択ト
ランジスタT2を形成したものであるため、メモリトラ
ンジスタT1と選択トランジスタT2とをそれぞれ別工
程で製造しなければならず、そのために薄膜トランジス
タメモリの製造に多くの工程数を要していた。However, the conventional thin film transistor memory described above is
Since the memory transistor T1 and the selection transistor T2 constituting each memory element M are formed adjacent to each other, the element area of one memory element M is large;
Therefore, there was a problem in that it was difficult to increase the degree of integration. Furthermore, the conventional thin film transistor memory described above has a memory transistor T1 formed on a substrate 1 and a selection transistor T2 formed on a gate insulating film 2 of this memory transistor T1. and must be manufactured in separate processes, which requires a large number of processes to manufacture a thin film transistor memory.
本発明は上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メモリ
素子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 increase the degree of integration by reducing the element area of a memory element composed of a memory thin film transistor and a selection thin film transistor. 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.
本発明の薄膜トランジスタメモリは、上記目的を達成す
るために、ゲート電極と、このゲート電極と対応する領
域のうちの一部の領域が電荷蓄積機能をもち他の領域は
電荷蓄積機能のないゲート絶縁膜と、半導体層と、この
半導体層の両側部に形成されたソース、ドレイン電極と
を積層し、前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜の電荷蓄
積機能をもつ部分と前記半導体層と前記ソース、ドレイ
ン電極とでメモリ用薄膜トランジスタを構威し、前記ゲ
ート電極と前記ゲート絶縁膜の電荷蓄積機能のない部分
と前記半導体層と前記ソース、ドレイン電極とで選択用
薄膜トランジスタを構成したものである。In order to achieve the above object, the thin film transistor memory of the present invention has a gate electrode and a part of the region corresponding to the gate electrode having a charge storage function, and other regions having a gate insulation function without a charge storage function. A film, a semiconductor layer, and source and drain electrodes formed on both sides of this semiconductor layer are stacked, and the gate electrode and a portion of the gate insulating film having a charge storage function, the semiconductor layer, and the source and drain electrodes are stacked. The electrode constitutes a memory thin film transistor, and the gate electrode, the portion of the gate insulating film that does not have a charge storage function, the semiconductor layer, and the source and drain electrodes constitute a selection thin film transistor.
すなわち、本発明の薄膜トランジスタメモリは、薄膜ト
ランジスタのゲート絶縁膜を、ゲート電極と対応する領
域のうちの一部の領域だけに電荷蓄積機能をもたせた絶
縁膜とすることによって、1つの薄膜トランジスタの中
にメモリ用薄膜トランジスタと選択用薄膜トランジスタ
とを形成したものであり、この薄膜トランジスタメモリ
によれば、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メモリ素子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、1つの薄膜
トランジスタを製造する工程で上記メモリ素子を構成す
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
とを形成することができるから、少ない工程数で容易に
製造することができる。That is, in the thin film transistor memory of the present invention, by making the gate insulating film of the thin film transistor an insulating film that has a charge storage function only in a part of the region corresponding to the gate electrode, the thin film transistor memory has a charge storage function. A thin film transistor for memory and a thin film transistor for selection are formed, and according to this thin film transistor memory, the element area of the memory element composed of the thin film transistor for memory and the thin film transistor for selection can be reduced and the degree of integration can be increased. Furthermore, since the memory thin film transistor and the selection thin film transistor constituting the memory element can be formed in the process of manufacturing one thin film transistor, manufacturing can be easily performed with a small number of steps.
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6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1つ
のメモリ素子Mの断面図および平面図である。1 to 6 show a first embodiment of the present invention, and FIGS. 1 and 2 are a sectional view and a plan view of one memory element M of a thin film transistor memory.
このメモリ素子Mの構造を説明すると、図中11はガラ
ス等からなる絶縁基板であり、この基板11上には、メ
モリ用と選択用の両方の薄膜トランジスタTIO,T2
Oに共用されるゲート電極Gと、このゲート電極Gにつ
ながるゲートラインGLが形成されている。また、上記
基板11上には、前記ゲート電極Gのほぼ半分、つまり
選択トランジスタ72Gのゲート電極部分を覆う第1の
ゲート絶縁膜12が形成されており、さらにその上には
、ゲート電極Gの全体を覆う第2のゲート絶縁膜13が
形成されている。この第1と第2のゲート絶縁膜12.
13はそれぞれ、シリコン原子Slと窒素原子Nとの組
成比Si/Nを化学量論比(S i / N −0,7
5)とほぼ同じにした窒化シリコン(SI N)で形成
されており、第1のゲート絶縁膜12は、膜厚が約25
00Å〜3500Åの厚膜とされ、第2のゲート絶縁膜
13は、膜厚が500Å〜1500人程度の薄膜とされ
ている。すなわち、ゲート電極G上のゲート絶縁膜は、
ゲート電極Gのほぼ半分の選択トランジスタ720部分
では、上記第1と第2のゲート絶縁膜12.13からな
る二層膜とされ、他の半分のメモリトランジスタT10
部分では第2のゲート絶縁膜13だけからなる薄膜とさ
れている。このメモリトランジスタT10部分の第2の
ゲート絶縁膜13は、その膜厚が薄いために、その組成
比Si/Nが化学量論比とほぼ同じであっても、電荷蓄
積機能をもっている。To explain the structure of this memory element M, reference numeral 11 in the figure is an insulating substrate made of glass or the like, and on this substrate 11 are thin film transistors TIO and T2 for both memory and selection.
A gate electrode G shared by O and a gate line GL connected to this gate electrode G are formed. Further, a first gate insulating film 12 is formed on the substrate 11, covering approximately half of the gate electrode G, that is, the gate electrode portion of the selection transistor 72G, and further on top of that, the first gate insulating film 12 covers approximately half of the gate electrode G, that is, the gate electrode portion of the selection transistor 72G. A second gate insulating film 13 is formed to cover the entire structure. These first and second gate insulating films 12.
13 is the composition ratio Si/N of silicon atoms Sl and nitrogen atoms N, respectively, as the stoichiometric ratio (S i / N −0,7
The first gate insulating film 12 is made of silicon nitride (SIN), which is approximately the same as 5), and the first gate insulating film 12 has a film thickness of approximately 2.5 cm.
The second gate insulating film 13 is a thin film with a thickness of about 500 Å to 1,500 Å. That is, the gate insulating film on the gate electrode G is
Approximately half of the selection transistor 720 portion of the gate electrode G is a two-layer film consisting of the first and second gate insulating films 12 and 13, and the other half of the memory transistor T10
In some parts, it is a thin film consisting only of the second gate insulating film 13. Since the second gate insulating film 13 in the memory transistor T10 portion is thin, it has a charge storage function even though its composition ratio Si/N is almost the same as the stoichiometric ratio.
なお、選択トランジスタT20部分のゲート絶縁膜12
.13はその全体の膜厚が厚いために電荷蓄積機能はも
っていない。また、上記第2のゲート絶縁膜13の上に
は、前記ゲート電極Gの全域に対向させて、メモリトラ
ンジスタTIOと選択トランジスタT20とに共用され
るi型半導体層14が形成されている。このi型半導体
層14は、1−a−st (i型アモルファス・シリ
コン)からなっている。そして、このi型半導体層14
の上の両側部には、n”−a−Si(n型不純物をドー
プしたアモルファス・シリコン)からなるn型半導体層
15を介して、ソース電極Sとドレイン電極りとが接続
されており、ソース電極S10はこれと一体のソースラ
インSLに接続され、ドレイン電極りはこれと一体のド
レインラインDLに接続されている。なお、16はメモ
リ素子Mを覆う保護絶縁膜である。Note that the gate insulating film 12 of the selection transistor T20 portion
.. 13 does not have a charge storage function because its entire film thickness is thick. Further, on the second gate insulating film 13, an i-type semiconductor layer 14 is formed so as to face the entire area of the gate electrode G and is shared by the memory transistor TIO and the selection transistor T20. This i-type semiconductor layer 14 is made of 1-a-st (i-type amorphous silicon). Then, this i-type semiconductor layer 14
A source electrode S and a drain electrode are connected to both sides above the electrode via an n-type semiconductor layer 15 made of n''-a-Si (amorphous silicon doped with n-type impurities). The source electrode S10 is connected to a source line SL that is integrated with this, and the drain electrode is connected to a drain line DL that is integrated with this.Note that 16 is a protective insulating film that covers the memory element M.
すなわち、この実施例の薄膜トランジスタメモリは、そ
のメモリ素子Mを、1つの薄膜トランジスタの中にメモ
リトランジスタTIOと選択トランジスタT20とを形
成した構成としたもので、メモリトランジスタTIOは
、ゲート電極Gと、膜厚を薄くして電荷蓄積機能をもた
せた第2のゲート絶縁膜13と、i型半導体層14およ
びn型半導体層15と、ソース、ドレイン電極S、Dと
で構成され、選択トランジスタT20は、上記ゲート電
極Gと、第1および第2のゲート絶縁膜1.2.13か
らなる電荷蓄積機能のないゲート絶縁膜と、上記i型半
導体層14およびn型半導体層15と、上記ソース、ド
レイン電極S、Dとで構成されている。That is, in the thin film transistor memory of this embodiment, the memory element M has a structure in which a memory transistor TIO and a selection transistor T20 are formed in one thin film transistor, and the memory transistor TIO has a gate electrode G and a film. The selection transistor T20 is composed of a second gate insulating film 13 having a thinner thickness and having a charge storage function, an i-type semiconductor layer 14, an n-type semiconductor layer 15, and source and drain electrodes S and D. The gate electrode G, the gate insulating film having no charge storage function consisting of the first and second gate insulating films 1.2.13, the i-type semiconductor layer 14 and the n-type semiconductor layer 15, and the source and drain It is composed of electrodes S and D.
第3図は上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 described above, and this thin film transistor memory is manufactured through the following steps.
まず、基板11上にクロム等の金属膜を膜付けし、この
金属膜をバターニングして、第3図(a)に示すように
、ゲート電極Gとこのゲート電極Gにつながるゲートラ
インGLを同時に形成し、その上に基板11全面にわた
って、第1のゲート絶縁膜12を堆積させる。First, a metal film such as chromium is deposited on the substrate 11, and this metal film is patterned to form a gate electrode G and a gate line GL connected to the gate electrode G, as shown in FIG. 3(a). At the same time, a first gate insulating film 12 is deposited thereon over the entire surface of the substrate 11.
次に、第3図(b)に示すように、上記第1のゲート絶
縁膜12のうち、ゲート電極Gのほぼ中央から片側の部
分をエツチングにより除去し、メモリトランジスタT1
0部分のゲート電極Gを露出させる。Next, as shown in FIG. 3(b), one side of the first gate insulating film 12 from approximately the center of the gate electrode G is removed by etching, and the memory transistor T1 is etched.
The 0 portion of the gate electrode G is exposed.
この後、第3図(c)に示すように、上記基板11上に
その全面にわたって、第2のゲート絶縁膜13を堆積さ
せ、その上に、1−a−Siからなるi型半導体層14
と、n”−a−3lからなるn型半導体層15とを順次
堆積させる。Thereafter, as shown in FIG. 3(c), a second gate insulating film 13 is deposited over the entire surface of the substrate 11, and an i-type semiconductor layer 14 made of 1-a-Si is placed thereon.
and an n-type semiconductor layer 15 consisting of n''-a-3l are sequentially deposited.
次に、第3図(d)に示すように、上記n型半導体層1
5をソース、ドレイン電極S、Dの形状にバターニング
し、次いで上記i型半導体層14をメモリ素子領域の形
状にパターニングする。Next, as shown in FIG. 3(d), the n-type semiconductor layer 1
5 is patterned into the shape of the source and drain electrodes S and D, and then the i-type semiconductor layer 14 is patterned into the shape of the memory element region.
この後は、上記基板11上にその全面にわたってソース
、ドレイン電極S、Dとなるクロム等の金属膜を堆積さ
せ、この金属膜をパターニングして、第3図(e)に示
すようにソース電極SとソースラインSLおよびドレイ
ン電極りとドレインラインDLとを形成し、その上に保
護絶縁膜16を形成して第1図および第2図に示した薄
膜トランジスタメモリを完成する。After this, a metal film such as chromium, which will become the source and drain electrodes S and D, is deposited over the entire surface of the substrate 11, and this metal film is patterned to form the source and drain electrodes S and D, as shown in FIG. 3(e). A source line SL, a drain electrode layer, and a drain line DL are formed, and a protective insulating film 16 is formed thereon to complete the thin film transistor memory shown in FIGS. 1 and 2.
なお、この実施例では、ゲート電極Gのほぼ半分を選択
トランジスタT20のゲート電極とし、他の半分をメモ
リトランジスタT10のゲート電極としているが、メモ
リトランジスタTIOと選択トランジスタT20のゲー
ト電極の面積は、各トランジスタTIO,T2Oの特性
をどのように選ぶかによって決めればよく、これによっ
てゲート電極G上に残す第1のゲート絶縁膜12の面積
を選べばよい。In this embodiment, approximately half of the gate electrode G is used as the gate electrode of the selection transistor T20, and the other half is used as the gate electrode of the memory transistor T10. However, the areas of the gate electrodes of the memory transistor TIO and the selection transistor T20 are as follows. The area of the first gate insulating film 12 to be left on the gate electrode G can be determined based on how the characteristics of each transistor TIO and T2O are selected.
第4図は上記メモリ素子Mの回路を示し、第5図はその
等価回路を示している。FIG. 4 shows the circuit of the memory element M, and FIG. 5 shows its equivalent circuit.
第6図は上記メモリ素子Mをマトリックス状に配列して
構成された薄膜トランジスタメモリの回路図であり、図
では各メモリ素子Mを第5図の等価回路で示している。FIG. 6 is a circuit diagram of a thin film transistor memory configured by arranging the memory elements M in a matrix, and in the figure, each memory element M is shown as an equivalent circuit of FIG. 5.
第6図において、GLはゲートライン(アドレスライン
)、SLおよびDLはソースおよびドレインライン(デ
ータライン)であり、ゲートラインGLとソース、ドレ
インラインSL、DLとは互いに直交させてマトリック
ス状に配列されている。そして、上記メモリ素子Mは、
ゲートラインGLとソース、ドレインラインSL、DL
との交差部にそれぞれ配置されており、メモリトランジ
スタTIOと選択トランジスタT20のゲート電極(共
通電極)GはゲートラインGLに接続されている。また
、メモリトランジスタTLGのソース電極Sはソースラ
インSLに接続され、選択トランジスタT20のドレイ
ン電極りはドレインラインDLに接続されている。In FIG. 6, GL is a gate line (address line), SL and DL are source and drain lines (data lines), and the gate line GL and source and drain lines SL and DL are arranged in a matrix so as to be perpendicular to each other. has been done. The memory element M is
Gate line GL and source and drain lines SL and DL
The gate electrodes (common electrodes) G of the memory transistor TIO and the selection transistor T20 are connected to the gate line GL. Further, the source electrode S of the memory transistor TLG is connected to the source line SL, and the drain electrode of the selection transistor T20 is connected to the drain line DL.
この薄膜トランジスタメモリの書込み、消去および読出
しは次のようにして行なわれる。Writing, erasing, and reading from this thin film transistor memory are performed as follows.
第6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。なお、
(a)、(b)、(c)はいずれも図上左上の1つのメ
モリ素子Mを選択するときの状態を示している。In FIG. 6, (a) is when writing, (b) is when erasing,
(c) shows the voltage application state during reading. In addition,
(a), (b), and (c) all show the state when one memory element M in the upper left corner of the figure is selected.
まず書込みについて説明すると、書込み時は、6図(a
)に示すように、選択するゲートラインGLにメモリト
ランジスタTIOの書込み消去電圧Vp(例えば40v
)の1/2に相当する正電圧”1/2V p (+2
0V ) ヲ印加スルトトモニ、選択スるソース、ドレ
インラインSL、DLにそれぞれ上記書込み消去電圧v
Pの172に相当する負電圧−1/2VP (−20
V) ヲ印加L、マタ非選択ノケートラインGLおよび
ソース、ドレインラインSL、DLの電位は0(接地)
とする。このような電圧信号を印加すると、選択された
ゲートラインGLとソース、ドレインラインSL、DL
との交差部にある選択メモリ素子Mの選択トランジスタ
720がオンし、メモリトランジスタTIOのゲートと
ソース、ドレインとの間に書込み消去電圧vPに相当す
る電位差が生じて、このメモリトランジスタTIOが書
込み状態となる。また、選択されたゲートラインGL上
の他の非選択メモリ素子Mでは、そのメモリトランジス
タTIOおよび選択トランジスタT20のゲートとソー
ス、ドレインとの間の電位差が1/2V Pだけであり
、したがってこのメモリトランジスタTIOは書込み阻
止状態にある。また、選択されないゲートラインGL上
のメモリ素子について、図上左下のメモリ素子は、上記
非選択メモリ素子Mと同様に、そのメモリトランジスタ
TIOのゲートとソース、ドレインとの間に生ずる電位
差が1/2V、だけであり、したがってこのメモリトラ
ンジスタTIOは書込み阻止状態にある。さらに、図上
右下のメモリ素子については、上記非選択メモリ素子M
と同様に、そのメモリトランジスタTIOのゲートとソ
ース、ドレインとの間に生ずる電位が0(電圧無印加)
である。First, to explain about writing, when writing, Figure 6 (a
), the write/erase voltage Vp (for example, 40V) of the memory transistor TIO is applied to the gate line GL to be selected.
) is a positive voltage corresponding to 1/2 of p (+2
0V) Apply the above write/erase voltage V to the selected source and drain lines SL and DL, respectively.
Negative voltage -1/2VP (-20
V) The potential of the voltage applied L, the master non-selection select line GL, and the source and drain lines SL and DL is 0 (ground).
shall be. When such a voltage signal is applied, the selected gate line GL and source/drain lines SL, DL
The selection transistor 720 of the selected memory element M located at the intersection with is turned on, and a potential difference corresponding to the write/erase voltage vP is generated between the gate, source, and drain of the memory transistor TIO, and this memory transistor TIO is placed in the write state. becomes. In addition, in other unselected memory elements M on the selected gate line GL, the potential difference between the gate, source, and drain of the memory transistor TIO and the selection transistor T20 is only 1/2V P, and therefore this memory Transistor TIO is in a write inhibited state. Regarding the memory elements on the unselected gate line GL, the memory element at the lower left in the figure is similar to the unselected memory element M described above, and the potential difference between the gate, source, and drain of the memory transistor TIO is 1/ 2V, so this memory transistor TIO is in a write inhibited state. Furthermore, regarding the memory element at the bottom right of the figure, the unselected memory element M
Similarly, if the potential generated between the gate, source, and drain of the memory transistor TIO is 0 (no voltage applied)
It is.
すなわち、ゲートとソース、ドレインとの間は等電位で
あり、したがってこのメモリトランジスタTIOも書込
み阻止状態にある。That is, the gate, source, and drain are at the same potential, so this memory transistor TIO is also in a write inhibited state.
また消去時は、第6図(b)に示すように、選択するゲ
ートラインGLに一1/2VPを印加するとともに、選
択するソース、ドレインラインSL。Further, during erasing, as shown in FIG. 6(b), 11/2 VP is applied to the selected gate line GL, and the selected source and drain lines SL.
DLにそれぞれ+l/2Vpを印加する。なお、非選択
のゲートラインGLおよびソース、ドレインラインSL
、DLへの印加信号は上記書込み時と同じである。この
ような電圧信号を印加すると、選・択メモリ素子Mのメ
モリトランジスタTIOのゲートとソース、ドレインと
の間に書込み消去電圧VPに相当する逆電位の電位差が
生じる。この時、トランジスタT20のゲート電極Gと
ソース、ドレイン電極S、Dとの間には、メモリトラン
ジスタTIOと同様に−VPの電圧が加わる。通常アモ
ルファスシリコンやポリシリコン等を半導体層とした薄
膜トランジスタは、ゲート電極に高い負電圧を印加した
場合もソース、ドレイン間は導通状態となり、薄膜トラ
ンジスタはONする。したがって、選択トランジスタT
20は高い負電圧−■、によりONとなり、メモリトラ
ンジスタTIOに保持されているデータが消去される。+l/2Vp is applied to each DL. Note that the unselected gate line GL and source/drain line SL
, DL are the same as in the above writing. When such a voltage signal is applied, an opposite potential difference corresponding to the write/erase voltage VP is generated between the gate, source, and drain of the memory transistor TIO of the selected/selected memory element M. At this time, a voltage of -VP is applied between the gate electrode G and the source and drain electrodes S and D of the transistor T20, similarly to the memory transistor TIO. Normally, in a thin film transistor whose semiconductor layer is made of amorphous silicon, polysilicon, or the like, even when a high negative voltage is applied to the gate electrode, conduction occurs between the source and drain, and the thin film transistor is turned on. Therefore, selection transistor T
20 is turned on by a high negative voltage -■, and the data held in the memory transistor TIO is erased.
この場合も、非選択メモリ素子Mのメモリトランジスタ
TIOのゲートとソース、ドレインとの間に生ずる電位
差は1/2Vpだけであり、このメモリトランジスタT
1は消去阻止状態にある。In this case as well, the potential difference that occurs between the gate, source, and drain of the memory transistor TIO of the unselected memory element M is only 1/2Vp, and this memory transistor TIO
1 is in the erasure inhibited state.
一方、読出し時は、第6図(c)に示すように、選択す
るゲートラインGLにVOSを印加するとともに、選択
するソース、ドレインラインSL。On the other hand, at the time of reading, as shown in FIG. 6(c), VOS is applied to the selected gate line GL, and the selected source and drain lines SL.
DLのうちドレインラインDLにVDを印加し、ソース
ラインSLの電位はOとする。なお、上記VONとVD
は、メモリトランジスタTIOの書込み消去電圧Vp
(40V)より十分量さな電圧であり、例えばV O
N−10V、Vo=LOVである。また、非選択のゲー
トラインGLにはV。pp (OV)を印加し、非選
択のソース、ドレインラインSL。VD is applied to the drain line DL of DL, and the potential of the source line SL is set to O. In addition, the above VON and VD
is the write/erase voltage Vp of the memory transistor TIO
(40V), for example, V O
N-10V, Vo=LOV. In addition, V is applied to the unselected gate line GL. Apply pp (OV) to unselected source and drain lines SL.
DLの電位は0とする。このような電圧信号を印加する
と、選択メモリ素子MのメモリトランジスタTIOに保
持されているデータに応じてドレインラインDLからソ
ースラインSLに電流が流れ、これが読出しデータとし
て出力される。The potential of DL is set to 0. When such a voltage signal is applied, a current flows from the drain line DL to the source line SL in accordance with the data held in the memory transistor TIO of the selected memory element M, and this is output as read data.
また、上記書込み、消去、および読出し時のいずれの場
合も、選択されたソース、ドレインラインSL、DLへ
の印加電圧がこのソース、ドレインラインSL、DL上
の非選択のメモリ素子Mにも印加されるが、この非選択
メモリ素子Mの選択トランジスタT20は、そのゲート
電位が負電圧−i/2vP tタハVopp (OV
) テあるためにオフ状態にあるから、非選択メモリ素
子MのメモリトランジスタTIOは印加される電圧の影
響を受けない。すなわち、この薄膜トランジスタメモリ
においても、上記選択トランジスタT20は、メモリト
ランジスタTIOの選択だけでなく、非選択時に印加さ
れる電圧からメモリトランジスタT10をガードするガ
ードトランジスタとしての作用ももっている。In addition, in any of the above write, erase, and read operations, the voltage applied to the selected source and drain lines SL and DL is also applied to the unselected memory elements M on the source and drain lines SL and DL. However, the selection transistor T20 of this unselected memory element M has its gate potential at a negative voltage -i/2vPttahaVopp (OV
) The memory transistor TIO of the non-selected memory element M is not affected by the applied voltage because it is in the off state due to the presence of the voltage. That is, in this thin film transistor memory as well, the selection transistor T20 not only selects the memory transistor TIO but also functions as a guard transistor that guards the memory transistor T10 from the voltage applied when it is not selected.
しかして、上記実施例の薄膜トランジスタメモリでは、
そのメモリ素子Mを、1つの薄膜トランジスタの中にメ
モリトランジスタTIOと選択トランジスタT20とを
形成した構成としているから、メモリ素子Mの素子面積
を非常に小さくでき、したがって集積度をさらに上げる
ことができるし、また、1つの薄膜トランジスタを製造
する工程で上記メモリ素子Mを構成するメモリトランジ
スタTIOと選択トランジスタT20とを形成すること
ができるから、少ない工程数で容易に製造することがで
きる。However, in the thin film transistor memory of the above embodiment,
Since the memory element M has a structure in which the memory transistor TIO and the selection transistor T20 are formed in one thin film transistor, the element area of the memory element M can be made extremely small, and therefore the degree of integration can be further increased. Furthermore, since the memory transistor TIO and the selection transistor T20 constituting the memory element M can be formed in the process of manufacturing one thin film transistor, it can be easily manufactured with a small number of steps.
しかも、この薄膜トランジスタメモリでは、メモリ素子
Mを構成するメモリトランジスタTIOと選択トランジ
スタT20のゲート電極Gが共通の電極であるため、メ
モリトラ5ジスタTIOと選択トランジスタT20のゲ
ート電極Gを接続するゲートラインGLも共通のライン
でよいから、ゲートライン数は従来の薄膜トランジスタ
メモリの半分ですみ、したがってその分だけゲートライ
ンGLの配線に要する面積を少なくして、メモリ全体の
面積を小さくすることができる。Moreover, in this thin film transistor memory, since the gate electrode G of the memory transistor TIO and the selection transistor T20 constituting the memory element M is a common electrode, the gate line GL connecting the memory transistor TIO and the gate electrode G of the selection transistor T20 is a common electrode. Since the gate line GL may be a common line, the number of gate lines is half that of a conventional thin film transistor memory, and the area required for wiring the gate line GL can be reduced by that much, thereby reducing the area of the entire memory.
次に、本発明の他の実施例を説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described.
第7図および第8図は本発明の第2の実施例を示したも
ので、第7図は薄膜トランジスタメモリの1つのメモリ
素子Mの断面を示している。なお、図において第1図お
よび第2図に示した第1の実施例に対応するものについ
ては、図に同符号を付してその説明を省略する。7 and 8 show a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 shows a cross section of one memory element M of a thin film transistor memory. Components in the figures corresponding to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals and their explanations will be omitted.
この実施例の薄膜トランジスタメモリは、第7図に示す
ように、そのメモリ素子MのメモリトランジスタTIO
のゲート絶縁膜を、組成比S i / Nを化学量論比
(St /N−0,75)とほぼ同じにした電荷蓄積機
能をもたない窒化シリコン(Sj N)からなる非メモ
リ性絶縁膜17と、組成比Si/Nを化学量論比より太
きく (S i / N −0,1115〜1.15
)にして電荷蓄積機能をもたせた窒化シリコンからなる
メモリ用絶縁膜18との二層膜とし、選択トランジスタ
T20のゲート絶縁膜を、上記非メモリ性絶縁膜17だ
けとしたもので、上記非メモリ性絶縁膜17は、メモリ
用と選択用の両方の薄膜トランジスタT 10. T
20に共用されるゲート電極Gの上にその全域を覆って
形成されている。As shown in FIG. 7, the thin film transistor memory of this embodiment has a memory transistor TIO of the memory element M.
The gate insulating film is a non-memory insulating film made of silicon nitride (SjN), which does not have a charge storage function and has a composition ratio S i /N almost the same as the stoichiometric ratio (St /N-0,75). The film 17 and the composition ratio Si/N are made thicker than the stoichiometric ratio (S i / N −0,1115 to 1.15
) and a memory insulating film 18 made of silicon nitride which has a charge storage function, and the gate insulating film of the selection transistor T20 is only the non-memory insulating film 17. The insulating film 17 is used for both memory and selection thin film transistors T10. T
It is formed on the gate electrode G shared by the gate electrode G, covering the entire area thereof.
また、上記メモリ用絶縁膜18は、非メモリ性絶縁膜1
7の上に、前記ゲート電極GのメモリトランジスタTI
Oのゲート電極となる部分(図ではゲート電極Gのほぼ
半分の部分)に対向させて形成されている。なお、上記
非メモリ性絶縁膜17の膜厚は約2000人であり、メ
モリ用絶縁膜18は膜厚的100λの極薄膜とされてい
る。そして、メモリトランジスタTIOは、ゲート電極
Gと、非メモリ性絶縁膜17とメモリ用絶縁膜18とか
らなるゲート絶縁膜と、i型半導体層14およびn型半
導体層15と、ソース、ドレイン電極S、Dとで構成さ
れ、選択トランジスタT20は、上記ゲート電極Gと、
上記非メモリ性絶縁膜17からなるゲート絶縁膜と、上
記i型半導体層14およびn型半導体層15と、上記ソ
ース、ドレイン電極S。Further, the memory insulating film 18 is a non-memory insulating film 1.
7, the memory transistor TI of the gate electrode G
It is formed to face a portion of O that will become the gate electrode (approximately half of the gate electrode G in the figure). The thickness of the non-memory insulating film 17 is about 2000, and the memory insulating film 18 is an extremely thin film with a thickness of 100λ. The memory transistor TIO includes a gate electrode G, a gate insulating film consisting of a non-memory insulating film 17 and a memory insulating film 18, an i-type semiconductor layer 14, an n-type semiconductor layer 15, and source and drain electrodes S. , D, and the selection transistor T20 is composed of the gate electrode G and
A gate insulating film made of the non-memory insulating film 17, the i-type semiconductor layer 14 and the n-type semiconductor layer 15, and the source and drain electrodes S.
Dとで構成されている。It is composed of D.
第8図は上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. 8 shows a method of manufacturing the above-mentioned thin film transistor memory, and this thin film transistor memory is manufactured through the following steps.
まず、基板11上にクロム等の金属膜を膜付けし、この
金属膜をパターニングして、第8図(a)に示すように
、ゲート電極Gとこのゲート電極Gにつながるゲートラ
インGLを同時に形成し、その上に基板11全面にわた
って、非メモリ性絶縁膜17とメモリ用絶縁膜18とを
順次堆積させる。First, a metal film such as chromium is deposited on the substrate 11, and this metal film is patterned to form a gate electrode G and a gate line GL connected to the gate electrode G at the same time, as shown in FIG. 8(a). A non-memory insulating film 17 and a memory insulating film 18 are sequentially deposited thereon over the entire surface of the substrate 11.
次に、第8図(b)に示すように、上記メモリ用絶縁膜
18のメモリトランジスタT10部分以外の部分をエツ
チングにより除去し、次いで第8図(c)に示すように
、基板11全面にわたって、1−a−Slからなるi型
半導体層14と、n+−a−Slからなるn型半導体層
15と、ソース。Next, as shown in FIG. 8(b), a portion of the memory insulating film 18 other than the memory transistor T10 portion is removed by etching, and then, as shown in FIG. 8(c), the entire surface of the substrate 11 is etched. , an i-type semiconductor layer 14 made of 1-a-Sl, an n-type semiconductor layer 15 made of n+-a-Sl, and a source.
ドレイン電極S、Dとなるクロム等の金属膜1つとを順
次堆積させる。One metal film such as chromium, which will become the drain electrodes S and D, is sequentially deposited.
この後は、第8図(d)に示すように、上記金属膜1つ
とn型半導体層15とをパターニングしてソース電極S
とソースラインおよびドレイン電極りとドレインライン
とを形成し、次いでi型半導体層14をメモリ素子領域
の形状にパターニングした後、その上に保護絶縁膜16
を形成して第7図に示した薄膜トランジスタメモリを完
成する。After this, as shown in FIG. 8(d), one metal film and the n-type semiconductor layer 15 are patterned to form a source electrode S.
After forming a source line, a drain electrode, and a drain line, and then patterning the i-type semiconductor layer 14 in the shape of the memory element region, a protective insulating film 16 is formed thereon.
is formed to complete the thin film transistor memory shown in FIG.
なお、この実施例でも、メモリトランジスタTIOと選
択トランジスタT20のゲート電極の面積は、各トラン
ジスタTIO,T2Oの特性をどのように選ぶかによっ
て決めればよく、これによって上記メモリ用絶縁膜18
の面積を選べばよい。In this embodiment as well, the areas of the gate electrodes of the memory transistor TIO and the selection transistor T20 may be determined depending on how the characteristics of each transistor TIO and T2O are selected.
All you have to do is choose the area of .
上記メモリ素子Mの回路は第5図と同じであり、その等
価回路は第6図に示すようになる。The circuit of the memory element M is the same as that shown in FIG. 5, and its equivalent circuit is shown in FIG.
この第2の実施例の薄膜トランジスタメモリも、そのメ
モリ素子Mを、1つの薄膜トランジスタの中にメモリト
ランジスタTIOと選択トランジスタT20とを形成し
た構成としているから、メモリ素子Mの素子面積を非常
に小さくでき、したがって集積度をさらに上げることが
できるし、また、1つの薄膜トランジスタを製造する工
程で上記メモリ素子Mを構成するメモリトランジスタT
loと選択トランジスタT20とを形成することができ
るから、少ない工程数で容易に製造することができる。Since the thin film transistor memory of this second embodiment also has a structure in which the memory transistor TIO and the selection transistor T20 are formed in one thin film transistor, the element area of the memory element M can be made very small. , Therefore, the degree of integration can be further increased, and the memory transistor T constituting the memory element M can be reduced in the process of manufacturing one thin film transistor.
Since the selection transistor T20 and the selection transistor T20 can be formed, it can be easily manufactured with a small number of steps.
さらに、この実施例でも、メモリトランジスタTIOと
選択トランジスタT20のゲート電極Gを接続するゲー
トラインGLは共通のラインでよいから、ゲートライン
GLの配線に要する面積を少なくして、メモリ全体の面
積を小さくすることができる。Furthermore, in this embodiment as well, the gate line GL connecting the gate electrode G of the memory transistor TIO and the selection transistor T20 may be a common line, so the area required for the wiring of the gate line GL can be reduced, and the area of the entire memory can be reduced. Can be made smaller.
また、第9図および第10図はそれぞれ本発明の第3お
よび第4の実施例を示したもので、この各実施例の薄膜
トランジスタメモリは、いずれも、そのメモリ素子Mを
、2つの選択トランジスタT2Gをメモリトランジスタ
TIOの両側に設けた構造としたものである。Further, FIGS. 9 and 10 show third and fourth embodiments of the present invention, respectively, and in each of the thin film transistor memories of these embodiments, the memory element M is connected to two selection transistors. This structure has T2G provided on both sides of the memory transistor TIO.
すなわち、M9図Iこ示した第3の実施例は、第1図お
よび第2図に示した第1の実施例における。That is, the third embodiment shown in FIG. M9 is the same as the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2.
第1のゲート絶縁膜12を、メモリトランジスタTIO
と選択トランジスタ720に共通するゲート電極Gの中
央部を除いて形成することにより、メモリ素子Mの中央
部をメモリトランジスタTloとし、その両側部をそれ
ぞれ選択トランジスタT2Qとしたものである。なお、
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TIOの両側に選択トランジスタT20を形成し
た以外の構成は上記第1の実施例と同様であるから、そ
の説明は図上対応するものに同符号を付して省略する。The first gate insulating film 12 is a memory transistor TIO.
By forming the gate electrode G, which is common to the selection transistors 720 and 720, except for the central part, the central part of the memory element M becomes the memory transistor Tlo, and both sides thereof become the selection transistors T2Q. In addition,
The structure of the thin film transistor memory of this embodiment is the same as that of the first embodiment except that the selection transistor T20 is formed on both sides of the memory transistor TIO. omitted.
また、第10図に示した第4の実施例は、第7図に示し
た第2の実施例におけるメモリ用絶縁膜18を、メモリ
トランジスタTIOと選択トランジスタ720に共通す
るゲート電極Gの中央部に対向させて形成して、メモリ
素子Mの中央部をメモリトランジスタTIOとし、その
両側部をそれぞれ選択トランジスタT20としたもので
ある。なお、こ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の両側に選択トランジスタT
2oを形成した以外の構成は上記第2の実施例と同様で
あるから、その説明は図上対応するものに同符号を付し
て省略する。Furthermore, in the fourth embodiment shown in FIG. 10, the memory insulating film 18 in the second embodiment shown in FIG. The central part of the memory element M is formed as a memory transistor TIO, and both sides thereof are respectively formed as selection transistors T20. Note that the thin film transistor memory of this example also has the following characteristics:
A selection transistor T is placed on both sides of the memory transistor TIO.
Since the configuration other than the formation of 2o is the same as that of the second embodiment, a description thereof will be omitted by assigning the same reference numerals to corresponding parts in the drawings.
第11図は上記第3および第4の実施例のメモリ素子M
の回路を示し、第12図はその等価回路を示しており、
第13図は上記第3および第4の実施例を適用した薄膜
トランジスタメモリの回路構成を示している。なお、こ
の第3および第4の実施例の薄膜トランジスタメモリも
、書込み、消去、および読出しは、第6図に示した電圧
をゲートラインGLおよびソース、ドレインラインS。FIG. 11 shows the memory element M of the third and fourth embodiments.
Figure 12 shows the equivalent circuit.
FIG. 13 shows a circuit configuration of a thin film transistor memory to which the third and fourth embodiments are applied. Note that in the thin film transistor memories of the third and fourth embodiments, the voltages shown in FIG. 6 are applied to the gate line GL and the source and drain lines S for writing, erasing, and reading.
Dに印加して行なうことができる。This can be done by applying it to D.
そして、この第3および第4の実施例の薄膜トランジス
タメモリにおいても、そのメモリ素子Mを、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T20とを形成した構成としているか
ら、メモリ素子Mの素子面積を非常に小さくでき、した
がって集積度をさらに上げることができるし、また、1
つの薄膜トランジスタを製造する工程で上記メモリ素子
Mを構成するメモリトランジスタTIOと選択トランジ
スタT20とを形成することができるから、少ない工程
数で容易に製造することができるとともに、メモリトラ
ンジスタTIOと選択トランジスタT20のゲート電極
Gを接続するゲートラインGLを共通のラインとして、
メモリ全体の面積を小さくすることができる。さらに、
この第3および第4の実施例では、メモリトランジスタ
T10の両側に2つの選択トランジスタT20を設けて
いるために、いずれか一方の選択トランジスタT20の
特性が不良であっても、もう1つの選択トランジスタT
20によってメモリトランジスタTIOの選択およびガ
ードを行なうことができ、したがって信頼性を向上させ
ることができる。Also in the thin film transistor memories of the third and fourth embodiments, the memory element M has a structure in which the memory transistor TIO and the two selection transistors T20 are formed in one thin film transistor. The device area of 1
Since the memory transistor TIO and the selection transistor T20 constituting the memory element M can be formed in the process of manufacturing one thin film transistor, the memory transistor TIO and the selection transistor T20 can be easily manufactured with a small number of steps. As a common line, the gate line GL connecting the gate electrodes G of
The entire memory area can be reduced. moreover,
In the third and fourth embodiments, since the two selection transistors T20 are provided on both sides of the memory transistor T10, even if one of the selection transistors T20 has poor characteristics, the other selection transistor T
20 allows selection and guarding of the memory transistor TIO, thus improving reliability.
本発明の薄膜トランジスタメモリは、薄膜トランジスタ
のゲート絶縁膜を、ゲート電極と対応する領域のうちの
一部の領域に電荷蓄積機能をもたせた絶縁膜とすること
によって、1つの薄膜トランジスタの中にメモリ用薄膜
トランジスタと選択用薄膜トランジスタとを形成したも
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メモリ素子の素子面積を小
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。In the thin film transistor memory of the present invention, the gate insulating film of the thin film transistor is an insulating film that has a charge storage function in a part of the region corresponding to the gate electrode, so that a memory thin film transistor is included in one thin film transistor. and a selective thin film transistor, it is possible to reduce the element area of the memory element consisting of the memory thin film transistor and the selective thin film transistor and increase the degree of integration, and it can be easily manufactured with a small number of steps. can do.
第1図〜第6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1つ
のメモリ素子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図および第5図はメ
モリ素子の回路図およびその等価回路図、第6図は薄膜
トランジスタメモリの回路図である。第7図および第8
図は本発明の第2の実施例を示す薄膜トランジスタメモ
リの1つのメモリ素子の断面図およびその製造工程図、
第9図および第10図は本発明の第3および第4の実施
例を示す薄膜トランジスタメモリの1つのメモリ素子の
断面図、第11図および第12図は第3および第4の実
施例のメモリ素子の回路図およびその等価回路図、第1
3図は第3および第4の実施例の薄膜トランジスタメモ
リの回路図である。第14図は従来の薄膜トランジスタ
メモリの1つのメモリ素子の断面図、第15図は従来の
薄膜トランジスタメモリの回路図である。
M・・・メモリ素子、TIO・・・メモリ用薄膜トラン
ジスタ、720・・・選択用薄膜トランジスタ、G・・
・ゲート電極、12.13・・・ゲート絶縁膜、14・
・・i型半導体層、15・・・n型半導体層、S・・・
ソース電極、D・・・ドレイン電極、17・・・非メモ
リ性絶縁膜(電荷蓄積機能のないゲート絶縁膜)、18
・・・メモリ用絶縁膜(電荷蓄積機能をもつゲート絶縁
膜)。1 to 6 show a first embodiment of the present invention, FIGS. 1 and 2 are a sectional view and a plan view of one memory element of a thin film transistor memory, and FIG. 3 is a thin film transistor memory. 4 and 5 are a circuit diagram of a memory element and its equivalent circuit diagram, and FIG. 6 is a circuit diagram of a thin film transistor memory. Figures 7 and 8
The figure is a cross-sectional view of one memory element of a thin film transistor memory showing a second embodiment of the present invention, and a diagram of its manufacturing process;
9 and 10 are cross-sectional views of one memory element of a thin film transistor memory showing third and fourth embodiments of the present invention, and FIGS. 11 and 12 are memories of the third and fourth embodiments. Circuit diagram of the element and its equivalent circuit diagram, 1st
FIG. 3 is a circuit diagram of the thin film transistor memory of the third and fourth embodiments. FIG. 14 is a sectional view of one memory element of a conventional thin film transistor memory, and FIG. 15 is a circuit diagram of the conventional thin film transistor memory. M...Memory element, TIO...Thin film transistor for memory, 720...Thin film transistor for selection, G...
・Gate electrode, 12.13... Gate insulating film, 14.
...i-type semiconductor layer, 15...n-type semiconductor layer, S...
Source electrode, D... Drain electrode, 17... Non-memory insulating film (gate insulating film without charge storage function), 18
...Insulating film for memory (gate insulating film with charge storage function).
Claims (1)
スタを選択する選択用薄膜トランジスタとを備えた薄膜
トランジスタメモリにおいて、ゲート電極と、このゲー
ト電極と対応する領域のうちの一部の領域が電荷蓄積機
能をもち他の領域は電荷蓄積機能のないゲート絶縁膜と
、半導体層と、この半導体層の両側部に形成されたソー
ス、ドレイン電極とを積層し、前記ゲート電極と前記ゲ
ート絶縁膜の電荷蓄積機能をもつ部分と前記半導体層と
前記ソース、ドレイン電極とでメモリ用薄膜トランジス
タを構成し、前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜の電荷
蓄積機能のない部分と前記半導体層と前記ソース、ドレ
イン電極とで選択用薄膜トランジスタを構成したことを
特徴とする薄膜トランジスタメモリ。In a thin film transistor memory that includes a memory thin film transistor and a selection thin film transistor that selects the memory thin film transistor, a gate electrode and a part of the region corresponding to the gate electrode have a charge storage function, and other regions have a charge storage function. A gate insulating film that does not have a charge storage function, a semiconductor layer, and source and drain electrodes formed on both sides of this semiconductor layer are stacked, and the gate electrode and the portion of the gate insulating film that has a charge storage function and the The semiconductor layer and the source and drain electrodes constitute a memory thin film transistor, and the gate electrode and a portion of the gate insulating film that does not have a charge storage function, the semiconductor layer and the source and drain electrodes constitute a selection thin film transistor. A thin film transistor memory characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1194033A JPH0360168A (en) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | Thin film transistor memory |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1194033A JPH0360168A (en) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | Thin film transistor memory |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0360168A true JPH0360168A (en) | 1991-03-15 |
Family
ID=16317822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1194033A Pending JPH0360168A (en) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | Thin film transistor memory |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0360168A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160019742A (en) * | 2014-08-12 | 2016-02-22 | 김대홍 | Pipe connection tool |
-
1989
- 1989-07-28 JP JP1194033A patent/JPH0360168A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160019742A (en) * | 2014-08-12 | 2016-02-22 | 김대홍 | Pipe connection tool |
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