JPH05218447A - 薄膜メモリ装置 - Google Patents

薄膜メモリ装置

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JPH05218447A
JPH05218447A JP4016310A JP1631092A JPH05218447A JP H05218447 A JPH05218447 A JP H05218447A JP 4016310 A JP4016310 A JP 4016310A JP 1631092 A JP1631092 A JP 1631092A JP H05218447 A JPH05218447 A JP H05218447A
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selection transistor
thin film
memory device
transistor
trs1
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Hiroyasu Yamada
裕康 山田
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Casio Computer Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、読みだし電流値が大きくとれること
により、読みだし動作速度を向上し得る薄膜メモリ装置
を提供することを目的とする。 【構成】本発明は、電源Vddに接続したデプリーショ
ン型の第1の選択トランジスタTRS11と、接地GN
Dしたエンハンスメント型の第2の選択トランジスタT
RS12と、この第2の選択トランジスタTRS12と
前記第1の選択トランジスタTRS11との間に接続し
たメモリトランジスタTRM11〜TRM14とより構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は例えば電気的に書き込み
消去可能な不揮発性メモリ等に用いることができる読み
だし電流値が大きくとれることで動作が高速になる薄膜
メモリ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のNAND型EEPROMは、高価
な単結晶Si基板を用いなければならなかった。
【0003】一方、基板電極を持たずに構成される薄膜
トランジスタで同様のNAND型EEPROMを構成す
ることが検討されている。即ち、図3に示すように、絶
縁基板上にはソース、ドレインとなるn+ ポリシリコン
1及びチャネルポリシリコン2が形成され、このチャネ
ルポリシリコン2に対応した位置にはゲート絶縁膜を介
在してゲート電極Gが形成される。図3では、第1の選
択トランジスタTRS1と第2の選択トランジスタTR
S2との間にメモリトランジスタTRM1〜TRM4が
直列に形成され、第1の選択トランジスタTRS1のド
レインとなるn+ ポリシリコン1はビットラインを介し
て電源Vddに接続され、第2の選択トランジスタTR
S2のソースとなるn+ ポリシリコン1は接地(GN
D)される。
【0004】即ち、第1の選択トランジスタTRS1と
第2の選択トランジスタTRS2に挟まれたメモリトラ
ンジスタTRM1〜TRM4が電流を流す状態である時
は十分デプリーション(Depletion)であるよ
うに設計しておけば、第1の選択トランジスタTRS1
と第2の選択トランジスタTRS2の2素子間のみにつ
いて考えればよいから、簡単のため図4(a)に示すよ
うに、メモリトランジスタTRM1〜TRM4を除いた
第1の選択トランジスタTRS1と第2の選択トランジ
スタTRS2の場合を例に取って説明する。ここで、ゲ
ート電位をViとし、接続部電位をVoとすると、第1
の選択トランジスタTRS1の動作は電源電位Vdd、
ゲート電位Vi及び接続部電位Voの関係から決定さ
れ、通常のソース接地(GND)のトランジスタ特性を
対応させるなら、ドレイン−ソース間電圧をVdsと
し、ゲート−ソース間電圧をVgsとして、Vds=V
dd−Vo、Vgs=Vi−Voとなる。メモリの読み
だし時はゲート電位ViはVi=Vddであるため、図
4(b)に示すように第1の選択トランジスタTRS1
の動作領域はドレイン−ソース間電圧Vds=Vdd−
Vo、ゲート−ソース間電圧Vgs=Vdd−Voとな
り、Vgs=Vdsのトランジスタ特性に等しくなる。
一方、第2の選択トランジスタTRS2では同様の取扱
いで、図4(c)に示すように、ドレイン−ソース間電
圧Vds=Vo、ゲート−ソース間電圧Vgs=Vd
d、ソース電圧Vs=0(GND)のときの動作であ
り、これは常にVo≦Vddとなる。しかして、第1の
選択トランジスタTRS1及び第2の選択トランジスタ
TRS2がそれぞれnチャネルのエンハンスメント(E
nhancement)型に作られているとすると、メ
モリの読みだし時(ゲート電位Vi=Vdd)、第1の
選択トランジスタTRS1は飽和領域動作となり、第2
の選択トランジスタTRS2は線形領域動作となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、薄膜ト
ランジスタで直列にトランジスタを並べると、基板電位
がないため、直列トランジスタ間の電位の上昇に伴い電
源側の第1の選択トランジスタTRS1の実効ゲート電
圧がバックゲートバイアス効果により減少し、読みだし
電流値であるドレイン電流が低減して、読みだし動作速
度が遅くなるという欠点があった。
【0006】本発明は上記の実情に鑑みてなされたもの
で、読みだし電流値が大きくとれることにより、読みだ
し動作速度を向上し得る薄膜メモリ装置を提供すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上記課
題を解決するために、電源に接続されたデプリーション
型の第1の選択トランジスタと、接地されたエンハンス
メント型の第2の選択トランジスタと、この第2の選択
トランジスタと前記第1の選択トランジスタとの間に接
続されたメモリ素子とより構成し、電源側の第1の選択
トランジスタをデプリーション型に形成することによ
り、読みだし電流値であるドレイン電流が大きくとれ、
読みだし動作速度を向上することができるものである。
【0008】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
【0009】図1は本発明の一実施例を示し、薄膜トラ
ンジスタでNAND型EEPROMを構成する。即ち、
絶縁基板上にはソース、ドレインとなるn+ ポリシリコ
ン111〜117及びチャネルポリシリコン121〜1
26が交互に形成され、このチャネルポリシリコン12
2〜125にそれぞれ対応した上部位置にはトンネル酸
化膜および窒化シリコン膜からなるゲート絶縁膜132
〜135を介在してゲート電極G2〜G5が形成され
る。チャネルポリシリコン121および126上にはト
ンネル酸化膜のない窒化シリコン膜のみからなるゲート
絶縁膜131および136を介在してゲート電極G1お
よびG6が形成される。前記n+ ポリシリコン111,
112,チャネルポリシリコン121及びゲート電極G
1によりデプリーション(Depletion)型の第
1の選択トランジスタTRS11が形成され、前記n+
ポリシリコン116,117,チャネルポリシリコン1
26及びゲート電極G6によりエンハンスメント(En
hancement)型の第2の選択トランジスタTR
S12が形成される。前記n+ ポリシリコン112〜1
16,チャネルポリシリコン122〜125及びゲート
電極G2〜G5によりメモリトランジスタTRM11〜
TRM14が形成される。メモリトランジスタTRM1
1〜TRM14はゲート絶縁膜132〜135のトンネ
ル酸化膜と窒化シリコン膜との界面に電子を捕獲し、ト
ンネル効果により電子をチャネルポリシリコン122〜
125に放出するMNOS型のEEPROMを構成する
ものである。この場合、電荷捕獲作用のあるゲート絶縁
膜としては、シリコンリッチな窒化シリコン膜の単層を
用いることもできる。第1の選択トランジスタTRS1
1と第2の選択トランジスタTRS12との間にメモリ
トランジスタTRM11〜TRM14が直列に形成さ
れ、第1の選択トランジスタTRS11のドレインとな
るn+ ポリシリコン111はビットラインを介して電源
Vddに接続され、第2の選択トランジスタTRS12
のソースとなるn+ ポリシリコン117は接地(GN
D)される。前記第1の選択トランジスタTRS11と
第2の選択トランジスタTRS12に挟まれたメモリト
ランジスタTRM11〜TRM14が電流を流す状態で
ある時は十分デプリーションであるように設計しておけ
ば、第1の選択トランジスタTRS11と第2の選択ト
ランジスタTRS12の2素子間のみについて考えれば
よい。
【0010】図2は第1の選択トランジスタTRS11
と第2の選択トランジスタTRS12を直列に接続した
接続部の動作点を求めた図で、横軸に接続部電位Vo、
縦軸にドレイン電流Idをとった特性図である。即ち、
曲線イはデプリーション型の第1の選択トランジスタT
RS11(図1)の特性曲線、曲線ロはエンハンスメン
ト型の第1の選択トランジスタTRS1(図3)の特性
曲線、曲線ハはエンハンスメント型の第2の選択トラン
ジスタTRS12(図1),TRS2(図3)の特性曲
線である。特性曲線イ,ロは第1の選択トランジスタT
RS11,TRS1の動作条件Vgs=Vds=Vdd
−Voで測定したドレイン電流Id値を用いた。図2で
は横軸に接続部電位Voをとったので、Vo=0の時の
データはVgs=Vds=Vddでのドレイン電流Id
となる。特性曲線ロは図4(b)におけるエンハンスメ
ント型電界効果型トランジスタであるからVoが大きく
なるとドレイン電流Idが急激に低減する。特性曲線イ
はデプリーション型を示すので、VoがVdd付近にな
るまでドレイン電流Idが殆ど減少しないが、それを越
えると急激に低下する。特性曲線ハは第2の選択トラン
ジスタTRS12,TRS2の動作条件Vgs=Vd
d,Vds=Voで測定したドレイン電流Id値を用い
た。これは線形領域の動作なので、Voの増加とともに
ドレイン電流Idが増大する。横軸Voのどの点をとっ
ても第1の選択トランジスタTRS11,TRS1と第
2の選択トランジスタTRS12,TRS2の直列接続
した両端の電位差がVddになる。第1の選択トランジ
スタTRS11,TRS1の特性曲線イ,ロと第2の選
択トランジスタTRS12,TRS2の特性曲線ハとの
交点は両方の流れる電流値が等しく、なおかつ両端の電
位差Vddを満たす点という意味で動作点とする。図2
において、A点はエンハンスメント型の第1の選択トラ
ンジスタTRS1とエンハンスメント型の第2の選択ト
ランジスタTRS2の接続部の動作点であり、B点はデ
プリーション型の第1の選択トランジスタTRS11と
エンハンスメント型の第2の選択トランジスタTRS1
2の接続部の動作点である。第1の選択トランジスタT
RS11をデプリーション型にすることにより、ドレイ
ン電流Idすなわち読みだし電流値が増加して、読みだ
し動作速度が向上する。
【0011】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、電源
側の選択トランジスタをデプリーション型に形成するこ
とにより、読みだし電流値であるドレイン電流が大きく
とれ、読みだし動作速度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成説明図である。
【図2】本発明の一実施例の動作特性を示す特性図であ
る。
【図3】従来検討されていた薄膜メモリ装置を示す構成
説明図である。
【図4】図3の薄膜メモリ装置の動作を説明するための
回路図である。
【符号の説明】
111〜117…n+ ポリシリコン、121〜126…
チャネルポリシリコン、G1〜G6…ゲート電極、TR
S11…デプリーション型の第1の選択トランジスタ、
TRS12…エンハンスメント型の第2の選択トランジ
スタ、TRM11〜TRM14…メモリトランジスタ。
───────────────────────────────────────────────────── 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 27/115 29/784 9056−4M H01L 29/78 311 C

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源に接続されたデプリーション型の第
    1の選択トランジスタと、 接地されたエンハンスメント型の第2の選択トランジス
    タと、 この第2の選択トランジスタと前記第1の選択トランジ
    スタとの間に接続されたメモリ素子とを具備することを
    特徴とする薄膜メモリ装置。
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