JPH05211318A - 薄膜メモリ素子 - Google Patents

薄膜メモリ素子

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Publication number
JPH05211318A
JPH05211318A JP4306197A JP30619792A JPH05211318A JP H05211318 A JPH05211318 A JP H05211318A JP 4306197 A JP4306197 A JP 4306197A JP 30619792 A JP30619792 A JP 30619792A JP H05211318 A JPH05211318 A JP H05211318A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
memory
thin film
electrode
gate electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP4306197A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Kanbara
実 神原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
Application filed by Casio Computer Co Ltd filed Critical Casio Computer Co Ltd
Priority to JP4306197A priority Critical patent/JPH05211318A/ja
Publication of JPH05211318A publication Critical patent/JPH05211318A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】端子数を少なくして駆動を容易にするととも
に、メモリマトリックスの大容量化も可能にした薄膜メ
モリ素子を提供する。 【構成】メモリトランジスタT1のコントロールゲート
電極11を選択トランジスタT2のドレイン電極26に
接続することにより、メモリトランジスタT2のコント
ロールゲートの端子を選択トランジスタT2のドレイン
電極26で兼ねて端子数を少なくし、かつ、メモリトラ
ンジスタT1と選択トランジスタT2とを薄膜トランジ
スタとすることにより、これらトランジスタT1,T2
を形成する基板10の大きさの制約をなくして、メモリ
マトリックスの大容量化を可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気的に書込み/消去可
能な薄膜メモリ素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電気的に書込み/消去可能なメモ
リ素子としては、Si (シリコン)等の半導体基板にフ
ローティングゲート型のメモリトランジスタと選択トラ
ンジスタとを形成し、このメモリトランジスタと選択ト
ランジスタとを直列に接続したものが知られている。
【0003】図6は上記従来のメモリ素子の回路を示し
たもので、図中1はフローティングゲート型のメモリト
ランジスタ、2は選択トランジスタであり、このメモリ
トランジスタ1と選択トランジスタ2は、メモリトラン
ジスタ1のドレインDと選択トランジスタ2のソースS
とを接続することによって直列に接続されている。ま
た、FGはメモリトランジスタ1のフローティングゲー
ト、CGはコントロールゲートであり、フローティング
ゲートFGはメモリトランジスタ1のドレインDに近接
対向されて電荷注入部を形成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のメモリ素子は、メモリトランジスタ1と選択トラン
ジスタ2とを直列に接続したものであるために、書込み
/消去および読出しを行なうのに、メモリトランジスタ
1のソースSとコントロールゲートCGおよび選択トラ
ンジスタ2のドレインDとゲートGとの4つの端子の電
圧を制御しなければならず、そのために駆動が複雑であ
るという問題をもっていた。
【0005】また、従来のメモリ素子は、半導体基板に
メモリトランジスタ1と選択トランジスタ2とを形成し
たものであるために、多数のメモリ素子を配列してメモ
リマトリックスを構成する場合に、半導体基板の大きさ
に制約がある関係上、形成できるトランジスタ数が限ら
れ、したがってメモリマトリックスの大容量化が難しい
という問題ももっていた。
【0006】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、端子数
を少なくして駆動を容易にするとともに、メモリマトリ
ックスの大容量化も可能にした薄膜メモリ素子を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜メモリ素子
は、絶縁基板上に、コントロールゲート電極と第1の絶
縁膜とフローティングゲート電極と第2の絶縁膜とゲー
ト電極とゲート絶縁膜と半導体膜とソース電極およびド
レイン電極とを積層形成しかつ前記フローティングゲー
ト電極を前記ソース電極に近接対向させて電荷注入部を
形成したフローティングゲート型のメモリ用薄膜トラン
ジスタと、ゲート電極とゲート絶縁膜と半導体膜とソー
ス電極およびドレイン電極とを積層形成した選択用薄膜
トランジスタとを形成するとともに、前記メモリ用薄膜
トランジスタのドレイン電極と前記選択用薄膜トランジ
スタのソース電極とを接続し、かつ前記メモリ用薄膜ト
ランジスタのコントロールゲート電極を前記選択用薄膜
トランジスタのドレイン電極に接続したものである。
【0008】
【作用】この薄膜メモリ素子によれば、メモリ用薄膜ト
ランジスタのコントロールゲート電極を選択用薄膜トラ
ンジスタのドレイン電極に接続しているために、メモリ
用薄膜トランジスタのコントロールゲートの端子を、選
択用薄膜トランジスタのドレイン電極で兼ねることがで
き、したがって、端子数は、メモリ用薄膜トランジスタ
のソース電極と、選択用薄膜トランジスタのドレイン電
極およびゲート電極との3つですむから、この3つの端
子電圧を制御するだけで、書込み/消去および読出し駆
動を容易に行なうことができる。
【0009】また、この薄膜メモリ素子は、絶縁基板上
にメモリ用と選択用の薄膜トランジスタを形成したもの
であるために、基板の大きさには制約はなく、したがっ
て、多数のメモリ素子を配列して構成されるメモリマト
リックスの大容量化も可能である。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
【0011】図1は薄膜メモリ素子の断面を示してい
る。この薄膜メモリは、絶縁基板10上に、フローティ
ングゲート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)T1と、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を形成したもの
で、このメモリトランジスタT1と選択トランジスタT
2はそれぞれ逆スタガー構造のものとされている。
【0012】上記メモリトランジスタT1は次のような
構成となっている。すなわち、図1において、11は上
記基板10面に形成されたコントロールゲート電極であ
り、このコントロールゲート電極11は、メモリトラン
ジスタT1の形成領域から選択トランジスタT2の形成
領域にわたって設けられている。
【0013】このコントロールゲート電極11の上に
は、Si Nからなる第1の絶縁膜12が基板全面にわた
って形成されている。この第1絶縁膜12の上には、メ
モリトランジスタT1の形成領域に、コントロールゲー
ト電極11と対向するフローティングゲート電極13が
形成されており、その上には、Si Nからなる第2の絶
縁膜14が基板全面にわたって形成されている。
【0014】この第2絶縁膜14の上には、ゲート電極
15が上記フローティングゲート電極13の一部に対向
させて形成されており、その上にはSi Nからなるゲー
ト絶縁膜16が基板全面にわたって形成されている。ま
た、ゲート絶縁膜16の上には、前記ゲート電極15に
対向させてi−a−Si 半導体膜17が形成されてお
り、その上には、n+ −a−Si 層18を介してソース
電極19およびドレイン電極20が形成されている。ま
た、上記ソース電極19は、ゲート絶縁膜16上に導出
されており、このソース電極19と前記フローティング
ゲート電極13とは、ゲート絶縁膜16にハーフエッチ
ングにより形成した薄膜部において近接対向されて電荷
注入部21を形成している。
【0015】一方、選択トランジスタT2は、上記第2
絶縁膜14の上にゲート電極22を形成し、その上にメ
モリトランジスタT1のゲート絶縁膜と一体のゲート絶
縁膜16を形成するとともに、このゲート絶縁膜16の
上にi−a−Si 半導体膜23を形成し、その上に、n
+ −a−Si 層24を介してソース電極25およびドレ
イン電極26を形成した構成となっている。
【0016】そして、前記メモリトランジスタT1のド
レイン電極20と選択トランジスタT2のソース電極2
5とは、この両電極20,25と一体の接続配線27を
介して接続されており、またメモリトランジスタT1の
コントロールゲート電極11は、その選択トランジスタ
T2側の端部に対応させて前記ゲート絶縁膜16および
第1,第2絶縁膜12,14に形成したコンタクトホー
ル28において、選択トランジスタT2のドレイン電極
26に接続されている。なお、このコントロールゲート
電極11と、選択トランジスタT2のゲート電極22と
は、その間の第1と第2の二層の絶縁膜12,14によ
って絶縁されている。
【0017】しかして、上記薄膜メモリ素子において
は、メモリトランジスタT1のコントロールゲート電極
11を選択トランジスタT2のドレイン電極26に接続
しているために、メモリトランジスタT1のコントロー
ルゲート11の端子を、選択トランジスタT2のドレイ
ン電極26で兼ねることができ、したがって、この薄膜
メモリ素子の端子数は、メモリトランジスタT1のソー
ス電極19と、選択トランジスタT2のドレイン電極2
5およびゲート電極22との3つですむ。
【0018】図2は上記薄膜メモリ素子の回路を示した
もので、この薄膜メモリ素子は、メモリトランジスタT
1のソース電極19と、選択トランジスタT2のドレイ
ン電極26およびゲート電極22との3つの端子電圧を
制御するだけで、書込み/消去および読出し駆動を容易
に行なうことができる。
【0019】この薄膜メモリ素子の駆動方法を説明する
と、書込み時は、図3に示すように、メモリトランジス
タT1のソース電極19を接地(GMD )し、選択トラン
ジスタT2のドレイン電極25に書込み電圧VWrite
(例えば+24V)を印加して、選択トランジスタT2の
ゲート電極印加電圧VG (Write )を、選択トランジス
タT2とメモリトランジスタT1との分圧比が10:1程
度以上になるように制御すればよく、これによりメモリ
トランジスタT1のVthをコントロールして書込むこと
ができる。
【0020】また、消去時は、図4に示すように、選択
トランジスタT2のドレイン電極25を接地(GND )
し、メモリトランジスタT1のソース電極19に消去電
圧VErase (例えば+24V)を印加して、選択トランジ
スタT2のゲート電極印加電圧VG (Erase )を、選択
トランジスタT2とメモリトランジスタT1との分圧比
が10:1程度以上になるように制御すればよい。
【0021】なお、消去は、選択トランジスタT2とメ
モリトランジスタT1のディメンジョンを適当に(例え
ば、WM /LM /WS /LS ≧10 ただし、WM ,LM
はメモリトランジスタのゲート幅とゲート長さ、WS
S は選択トランジスタのゲート幅とゲート長さ)選ぶ
ことによっても行なうことができる。また、読出しは、
通常のEEPROMで行なわれている方法で行なうこと
ができる。
【0022】また、上記薄膜メモリ素子は、絶縁基板1
0上に薄膜トランジスタからなるメモリトランジスタT
1と選択トランジスタT2を形成したものであるため
に、基板10の大きさには制約はなく、したがって、多
数のメモリ素子を配列して構成されるメモリマトリック
スの大容量化も可能である。
【0023】また、この薄膜メモリ素子によってメモリ
マトリックスを構成する場合、上記薄膜メモリ素子の端
子数は3つであるから、従来の4端子メモリ素子でメモ
リマトリックスを構成する場合に比べて、縦横に走る電
極配線を少なくすることができ、したがってメモリマト
リックスの製造を容易にするとともに、製造上の歩留り
も向上させることができる。
【0024】なお、上記実施例では、メモリトランジス
タT1と選択トランジスタT2とを逆スタガー構造の薄
膜トランジスタとしたが、このメモリトランジスタT1
と選択トランジスタT2は、逆スタガー構造に限らず、
例えばコプラナー構造の薄膜トランジスタとしてもよ
い。
【0025】図5は、メモリトランジスタT1と選択ト
ランジスタT2とをコプラナー構造の薄膜トランジスタ
とした実施例を示している。なお、この図5の薄膜メモ
リ素子は、メモリトランジスタT1と選択トランジスタ
T2がコプラナー構造の薄膜トランジスタであるが、そ
の基本構成は図1に示した薄膜メモリ素子と同じである
から、その構成の説明は、図1と対応するものに同符号
を付して省略する。
【0026】また、上記実施例では、メモリトランジス
タT1のフローティングゲート電極13をソース電極1
9だけに近接対向させてソース領域に電荷注入部21を
形成しているが、このフローティングゲート電極13
は、ソース電極19とドレイン電極20との両方に近接
対向させて、ソース領域とドレイン領域とに電荷注入部
を形成してもよい。
【0027】
【発明の効果】本発明の薄膜メモリ素子によれば、メモ
リ用薄膜トランジスタのコントロールゲート電極を選択
用薄膜トランジスタのドレイン電極に接続しているため
に、メモリ用薄膜トランジスタのコントロールゲートの
端子を、選択用薄膜トランジスタのドレイン電極で兼ね
ることができ、したがって、端子数は、メモリ用薄膜ト
ランジスタのソース電極と、選択用薄膜トランジスタの
ドレイン電極およびゲート電極との3つですむから、こ
の3つの端子電圧を制御するだけで、書込み/消去およ
び読出し駆動を容易に行なうことができる。
【0028】また、この薄膜メモリ素子は、絶縁基板上
にメモリ用と選択用の薄膜トランジスタを形成したもの
であるために、基板の大きさには制約はなく、したがっ
て、多数のメモリ素子を配列して構成されるメモリマト
リックスの大容量化も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す薄膜メモリ素子の断面
図。
【図2】図1に示した薄膜メモリ素子の回路図。
【図3】同じく書込み時のバイアス状態を示す図。
【図4】同じく消去時のバイアス状態を示す図。
【図5】本発明の他の実施例を示す薄膜メモリ素子の断
面図。
【図6】従来のメモリ素子の回路図。
【符号の説明】
10…絶縁基板 T1…メモリトランジスタ 11…コントロールゲート電極 12…第1絶縁膜 13…フローティングゲート電極 14…第2絶縁膜 15…ゲート電極 16…ゲート絶縁膜 17…半導体膜 19…ソース電極 20…ドレイン電極 21…電荷注入部 T2…選択トランジスタ 22…ゲート電極 23…半導体膜 25…ソース電極 26…ドレイン電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/792 H01L 29/78 371

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気的に書込み/消去可能なメモリ素子に
    おいて、絶縁基板上に、コントロールゲート電極と第1
    の絶縁膜とフローティングゲート電極と第2の絶縁膜と
    ゲート電極とゲート絶縁膜と半導体膜とソース電極およ
    びドレイン電極とを積層形成しかつ前記フローティング
    ゲート電極を前記ソース電極に近接対向させて電荷注入
    部を形成したフローティングゲート型のメモリ用薄膜ト
    ランジスタと、ゲート電極とゲート絶縁膜と半導体膜と
    ソース電極およびドレイン電極とを積層形成した選択用
    薄膜トランジスタとを形成するとともに、前記メモリ用
    薄膜トランジスタのドレイン電極と前記選択用薄膜トラ
    ンジスタのソース電極とを接続し、かつ前記メモリ用薄
    膜トランジスタのコントロールゲート電極を前記選択用
    薄膜トランジスタのドレイン電極に接続したことを特徴
    とする薄膜メモリ素子。
JP4306197A 1992-10-20 1992-10-20 薄膜メモリ素子 Pending JPH05211318A (ja)

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JP (1) JPH05211318A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000022004A (ja) * 1997-08-29 2000-01-21 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 不揮発性メモリおよび半導体装置
JP2005223102A (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Nec Corp 不揮発性記憶装置及びその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000022004A (ja) * 1997-08-29 2000-01-21 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 不揮発性メモリおよび半導体装置
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