JPH03293773A - 薄膜トランジスタメモリ - Google Patents
薄膜トランジスタメモリInfo
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- JPH03293773A JPH03293773A JP2095040A JP9504090A JPH03293773A JP H03293773 A JPH03293773 A JP H03293773A JP 2095040 A JP2095040 A JP 2095040A JP 9504090 A JP9504090 A JP 9504090A JP H03293773 A JPH03293773 A JP H03293773A
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- Japan
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- insulating film
- memory
- transistor
- gate electrode
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- Semiconductor Memories (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
最近、電気的に書込み、消去、読出しが可能なE2FR
OM等のメモリとして、メモリ用トランジスタと選択用
トランジスタとを薄膜トランジスタで構成した薄膜トラ
ンジスタメモリが考えられている。
OM等のメモリとして、メモリ用トランジスタと選択用
トランジスタとを薄膜トランジスタで構成した薄膜トラ
ンジスタメモリが考えられている。
この薄膜トランジスタメモリとしては、従来、ガラス等
からなる絶縁性基板の上に、メモリ用の薄膜トランジス
タ(以下メモリトランジスタという)と選択用の薄膜ト
ランジスタ(以下選択トランジスタという)とを隣接さ
せて形成し、このメモリトランジスタと選択トランジス
タとを、その一方のソース電極と他方のドレイン電極と
を接続する接続配線を介して直列に接続してトランジス
タメモリを構成したものが知られている。なお、メモリ
トランジスタと選択トランジスタとはそれぞれ、ゲート
電極と、ゲート絶縁膜と、i型半導体層と、ソース、ド
レイン電極とを積層して構成されており、メモリトラン
ジスタのゲート絶縁膜は電荷蓄積機能をもつ絶縁膜で形
成され、選択トランジスタのゲート絶縁膜は電荷蓄積機
能のない絶縁膜で形成されている。
からなる絶縁性基板の上に、メモリ用の薄膜トランジス
タ(以下メモリトランジスタという)と選択用の薄膜ト
ランジスタ(以下選択トランジスタという)とを隣接さ
せて形成し、このメモリトランジスタと選択トランジス
タとを、その一方のソース電極と他方のドレイン電極と
を接続する接続配線を介して直列に接続してトランジス
タメモリを構成したものが知られている。なお、メモリ
トランジスタと選択トランジスタとはそれぞれ、ゲート
電極と、ゲート絶縁膜と、i型半導体層と、ソース、ド
レイン電極とを積層して構成されており、メモリトラン
ジスタのゲート絶縁膜は電荷蓄積機能をもつ絶縁膜で形
成され、選択トランジスタのゲート絶縁膜は電荷蓄積機
能のない絶縁膜で形成されている。
第9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。
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。
第9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T、の両側に配置された2つの選択ト
ランジスタであり、メモリトランジスタT1のソース電
極S1は一方の選択トランジスタT2のドレイン電極D
2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D0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のケートライン
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。
モリトランジスタT、の両側に配置された2つの選択ト
ランジスタであり、メモリトランジスタT1のソース電
極S1は一方の選択トランジスタT2のドレイン電極D
2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D0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のケートライン
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。
この薄膜トランジスタメモリの書込み、消去。
読出しは次のようにして行なわれる。
第9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。
(c)は読出し時の電圧印加状態を示している。
まず書込みについて説明すると、書込み時は、第9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(G N D)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
子vPを印加する。
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(G N D)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
子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+v
Pがかかって、メモリトランジスタT1か書込み状態(
OFF状態)となる。
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+v
Pがかかって、メモリトランジスタT1か書込み状態(
OFF状態)となる。
また消去時は、第9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)[極G2にON電
圧V。Nを印加し、メモリトランジスタT、のゲート電
極G1に、書込み電圧+VP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がオンし、メモリトランジスタT1のゲー
ト電極G、とソース、ドレイン電極S、、D。
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)[極G2にON電
圧V。Nを印加し、メモリトランジスタT、のゲート電
極G1に、書込み電圧+VP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がオンし、メモリトランジスタT1のゲー
ト電極G、とソース、ドレイン電極S、、D。
との間に書込み電圧+V、と逆電位の電位差(−Vp
)が生じて、メモリトランジスタT1が消去状態(ON
状態)となる。
)が生じて、メモリトランジスタT1が消去状態(ON
状態)となる。
一方、読出し時は、第9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。を
接地(GND)するとともに、選択トランジスタT2の
ゲート電極G2にON電圧VONを印加し、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(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T、が書込み状態(O
FF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。
トランジスタT1のゲート電極G1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T、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T、が書込み状態(O
FF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。
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。
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。
しかしながら、前記従来の薄膜トランジスタメモリは、
基板上にメモリ用の薄膜トランジスタと選択用の薄膜ト
ランジスタとを隣接させて形成して、このメモリトラン
ジスタと選択トランジスタとを接続配線により直列に接
続したものであるため、1つのトランジスタメモリの素
子面積(平面積)が大きく、し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。
基板上にメモリ用の薄膜トランジスタと選択用の薄膜ト
ランジスタとを隣接させて形成して、このメモリトラン
ジスタと選択トランジスタとを接続配線により直列に接
続したものであるため、1つのトランジスタメモリの素
子面積(平面積)が大きく、し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。
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。
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。
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
とかできる薄膜トランジスタメモリを提供することにあ
る。
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
とかできる薄膜トランジスタメモリを提供することにあ
る。
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。
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ケート
絶縁膜と上部ゲート電極とで選択用落脱トランジスタを
構成するとともに一1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t部ゲートラインの突出脱果
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F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、前記上部ケート絶縁膜を、前記半
導体層の全体を覆う下層絶縁膜と、この下層絶縁膜の表
面全体に形成されたエツチングストッパ用絶縁膜と、こ
のエツチングストッパ用絶縁膜の上に前記メモリ領域に
対応させて形成された上層絶縁膜とからなる積層膜とし
たものである。
前記半導体層およびソース、ドレイン電極と上部ケート
絶縁膜と上部ゲート電極とで選択用落脱トランジスタを
構成するとともに一1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t部ゲートラインの突出脱果
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F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、前記上部ケート絶縁膜を、前記半
導体層の全体を覆う下層絶縁膜と、この下層絶縁膜の表
面全体に形成されたエツチングストッパ用絶縁膜と、こ
のエツチングストッパ用絶縁膜の上に前記メモリ領域に
対応させて形成された上層絶縁膜とからなる積層膜とし
たものである。
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。
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。
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
トラインの突出脱果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、下部ゲートラインの上に下
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
形成することにより、半導体層のメモリ領域対応部分以
外の部分と下部ゲートラインとの間の絶縁層を、平坦化
絶縁膜と下部ゲート絶縁膜とからなる厚膜とし、さらに
、半導体層と上部ゲート電極との間の上部ゲート絶縁膜
を、半導体層の全体を覆う下層絶縁膜とその表面全体に
形成したエツチングストッパ用絶縁膜とその上に前記メ
モリ領域に対応させて形成した上層絶縁膜とからなる積
層膜とすることにより、この上部ゲート絶縁膜の膜厚を
半導体層のメモリ領域対応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(下部
ゲート絶縁膜のメモリ領域以外の領域に対応する部分)
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。
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
トラインの突出脱果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、下部ゲートラインの上に下
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
形成することにより、半導体層のメモリ領域対応部分以
外の部分と下部ゲートラインとの間の絶縁層を、平坦化
絶縁膜と下部ゲート絶縁膜とからなる厚膜とし、さらに
、半導体層と上部ゲート電極との間の上部ゲート絶縁膜
を、半導体層の全体を覆う下層絶縁膜とその表面全体に
形成したエツチングストッパ用絶縁膜とその上に前記メ
モリ領域に対応させて形成した上層絶縁膜とからなる積
層膜とすることにより、この上部ゲート絶縁膜の膜厚を
半導体層のメモリ領域対応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(下部
ゲート絶縁膜のメモリ領域以外の領域に対応する部分)
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、読出しを
行なうことができる。
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。
しかも本発明では、上部ゲート絶縁膜を、下層絶縁膜の
表面全体にエツチングストッパ用絶縁膜を形成しその上
に上層絶縁膜を形成した積層膜としているため、上層絶
縁膜を前記メモリ領域に対応する形状にパターニングす
るエツチング時に下層絶縁膜がダメージを受けることは
なく、したがって、膜厚を半導体層のメモリ領域対応部
分の上において厚くした前記上部ゲート絶縁膜を歩留よ
く形成して、薄膜トランジスタメモリの信頼性を向上さ
せることかできる。
表面全体にエツチングストッパ用絶縁膜を形成しその上
に上層絶縁膜を形成した積層膜としているため、上層絶
縁膜を前記メモリ領域に対応する形状にパターニングす
るエツチング時に下層絶縁膜がダメージを受けることは
なく、したがって、膜厚を半導体層のメモリ領域対応部
分の上において厚くした前記上部ゲート絶縁膜を歩留よ
く形成して、薄膜トランジスタメモリの信頼性を向上さ
せることかできる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
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。
、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。
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G、。は、基板11上に形成した下部ゲ
ートラインGL1o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GL、oは、基板11上に下部ゲ
ート電極G1o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G1oは、下部ゲートラインG L 、、の突出膜
乗越え部によって形成されている。なお、前記突出膜1
2は、例えば5jN(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G1゜は、基
板11上の下部ゲートラインGL1oより突出膜12の
厚さ(3000人)だけ突出している。
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G、。は、基板11上に形成した下部ゲ
ートラインGL1o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GL、oは、基板11上に下部ゲ
ート電極G1o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G1oは、下部ゲートラインG L 、、の突出膜
乗越え部によって形成されている。なお、前記突出膜1
2は、例えば5jN(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G1゜は、基
板11上の下部ゲートラインGL1oより突出膜12の
厚さ(3000人)だけ突出している。
また、前記基板11上には、下部ゲート電極G1oの上
面を除いて下部ゲートラインG L to全全体覆う平
坦化絶縁膜13が形成されている。この平坦化絶縁膜1
3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、その上面が下部ゲート電極Gloの
上面とほぼ面一になる膜厚に形成されている。
面を除いて下部ゲートラインG L to全全体覆う平
坦化絶縁膜13が形成されている。この平坦化絶縁膜1
3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、その上面が下部ゲート電極Gloの
上面とほぼ面一になる膜厚に形成されている。
そして、この平坦化絶縁膜13の上には、前記下部ゲー
ト電極GIOを覆う下部ゲート絶縁膜14が、基板11
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、Sl(
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1
900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11
1114b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。
ト電極GIOを覆う下部ゲート絶縁膜14が、基板11
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、Sl(
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1
900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11
1114b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。
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GL1
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。
部ゲート絶縁膜14の上に前記下部ゲートラインGL1
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。
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G L 20か下部ゲートライン
G L r oと平行に配線されており、この上部ゲー
トラインGL2oのうちの半導体層15上の部分は上部
ゲート電極G20とされている。
、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G L 20か下部ゲートライン
G L r oと平行に配線されており、この上部ゲー
トラインGL2oのうちの半導体層15上の部分は上部
ゲート電極G20とされている。
そして、前記下部ゲート電極G1o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。
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。
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G1゜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1/3の幅に形成されており、したかって下部ゲ
ート絶縁膜14は、下部ゲート電極GIOと対向する中
央部分だけがメモリ領域となっている。
る下部ゲート電極G1゜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1/3の幅に形成されており、したかって下部ゲ
ート絶縁膜14は、下部ゲート電極GIOと対向する中
央部分だけがメモリ領域となっている。
一方、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G20
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(下部ケート電極G1o
の対向部分)上の部分と、ソース、ドレインライン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。
対向する電極とされており、この上部ゲート電極G20
と半導体層15との間の上部ゲート絶縁膜17は、下部
ゲート絶縁膜14のメモリ領域(下部ケート電極G1o
の対向部分)上の部分と、ソース、ドレインライン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。
すなわち、この上部ゲート絶縁膜17は、半導体層15
の全体を覆う下層絶縁膜17aと、この下層絶縁膜17
aの表面全体に形成されたエッチングストッパ用絶縁膜
17bと、このエツチングストッパ用絶縁膜17bの上
に前記メモリ領域およびソース、ドレイン電極S、Dの
ほぼ中央から外側の部分にそれぞれ対応させて形成され
た上層絶縁膜17cとからなる積層膜とされており、前
記下層絶縁膜17aと上層絶縁膜17cは例えば電荷蓄
積機能のないSiNで形成され、エツチングストッパ用
絶縁膜17bは例えばAN203(アルミナ)で形成さ
れている。また、下層絶縁膜17aの膜厚は1900人
、エツチングストッパ用絶縁111117bの膜厚は1
00人、上層絶縁膜17cの膜厚は8000人とされて
おり、この上部ゲート絶縁膜17の厚膜部分(下層絶縁
膜17aとエツチングストッパ用絶縁膜17bと上層絶
縁膜17cとからなる三層膜部分)の膜厚は、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るのを防ぐのに十分な膜厚(50
00人)とされ、上部ゲート電極CZOの薄膜部分(下
層絶縁膜17aとエツチングストッパ用絶縁膜17bと
からなる二層膜部分)の膜厚は、半導体層15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膜厚
(2000人)とされている。
の全体を覆う下層絶縁膜17aと、この下層絶縁膜17
aの表面全体に形成されたエッチングストッパ用絶縁膜
17bと、このエツチングストッパ用絶縁膜17bの上
に前記メモリ領域およびソース、ドレイン電極S、Dの
ほぼ中央から外側の部分にそれぞれ対応させて形成され
た上層絶縁膜17cとからなる積層膜とされており、前
記下層絶縁膜17aと上層絶縁膜17cは例えば電荷蓄
積機能のないSiNで形成され、エツチングストッパ用
絶縁膜17bは例えばAN203(アルミナ)で形成さ
れている。また、下層絶縁膜17aの膜厚は1900人
、エツチングストッパ用絶縁111117bの膜厚は1
00人、上層絶縁膜17cの膜厚は8000人とされて
おり、この上部ゲート絶縁膜17の厚膜部分(下層絶縁
膜17aとエツチングストッパ用絶縁膜17bと上層絶
縁膜17cとからなる三層膜部分)の膜厚は、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るのを防ぐのに十分な膜厚(50
00人)とされ、上部ゲート電極CZOの薄膜部分(下
層絶縁膜17aとエツチングストッパ用絶縁膜17bと
からなる二層膜部分)の膜厚は、半導体層15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膜厚
(2000人)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SL、DLの長さ方向における絶縁膜
全長に形成されている。
、ドレインラインSL、DLの長さ方向における絶縁膜
全長に形成されている。
そして、前記メモリトランジスタT1oの上には、前記
半導体層15およびソース、ドレイン電極S。
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T1o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)
T0n、 T0nが形成されている。この2つの選択ト
ランジスタT2o、T2oは、前記半導体層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G2oとで構成
されたコブラナー型薄膜トランジスタであり、一方の選
択トランジスタT2゜は、半導体層15およびソース、
ドレイン電極S。
薄膜トランジスタ(以下、選択トランジスタという)
T0n、 T0nが形成されている。この2つの選択ト
ランジスタT2o、T2oは、前記半導体層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G2oとで構成
されたコブラナー型薄膜トランジスタであり、一方の選
択トランジスタT2゜は、半導体層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の一方の薄膜部分と、上
部ゲート電極G2oとで構成され、他方の選択トランジ
スタT2o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G20とで構成されている。
部ゲート電極G2oとで構成され、他方の選択トランジ
スタT2o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G20とで構成されている。
この2つの選択トランジスタT 20+ 72.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、またこの両選択トランジスタT2O
1720は、そのソース、ドレイン電極S、Dをメモリ
トランジスタTloと共用したことによって、メモリト
ランジスタT、。と直列に接続されている。
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、またこの両選択トランジスタT2O
1720は、そのソース、ドレイン電極S、Dをメモリ
トランジスタTloと共用したことによって、メモリト
ランジスタT、。と直列に接続されている。
さらに、前記上部ゲート絶縁膜17の選択トランジスタ
T、u、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G1゜のチ
ャンネル長方向幅より小さ(することによって、下部ゲ
ート電極GIOの両側部にラップさせである。このよう
にしているのは、メモリトランジスタT、。と両選択ト
ランジスタ” 201 T 2゜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T 20+ T 2oを構成する薄膜部分を下部
ゲート電極G、o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T
2゜領域との境界部(下部ケート絶縁膜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T
1oのゲート電極(下部ゲート電極)Go。
T、u、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G1゜のチ
ャンネル長方向幅より小さ(することによって、下部ゲ
ート電極GIOの両側部にラップさせである。このよう
にしているのは、メモリトランジスタT、。と両選択ト
ランジスタ” 201 T 2゜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T 20+ T 2oを構成する薄膜部分を下部
ゲート電極G、o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T
2゜領域との境界部(下部ケート絶縁膜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T
1oのゲート電極(下部ゲート電極)Go。
からも選択トランジスタT 20. T 20のゲー
ト電極(上部ゲート電極)G2oからもゲート電圧を印
加することかできるから、メモリトランジスタT1゜と
選択トランジスタT2o、T2o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TI!!17のメモリ領域上の膜厚部分の幅
を、下部ゲート電極GIO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G1゜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1
7の薄膜部分が下部ゲート電極G1oの少なくとも側縁
に対向していればよい。
ト電極(上部ゲート電極)G2oからもゲート電圧を印
加することかできるから、メモリトランジスタT1゜と
選択トランジスタT2o、T2o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TI!!17のメモリ領域上の膜厚部分の幅
を、下部ゲート電極GIO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G1゜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1
7の薄膜部分が下部ゲート電極G1oの少なくとも側縁
に対向していればよい。
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。
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。
まず、第3図(、a)に示すように、基板11上に、下
部ゲート電極G0゜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8000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バター
ニングする方法で下部ゲート電極G1oの形状に対応す
る突出膜12を形成する。
部ゲート電極G0゜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8000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バター
ニングする方法で下部ゲート電極G1oの形状に対応す
る突出膜12を形成する。
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GL1゜および下部ゲート電極G1o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バター
ニングする方法で下部ゲートラインGL1oを形成し、
この下部ゲートラインG L + oの突出膜12上の
部分を下部ゲート電極GIOとする。
ートラインGL1゜および下部ゲート電極G1o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バター
ニングする方法で下部ゲートラインGL1oを形成し、
この下部ゲートラインG L + oの突出膜12上の
部分を下部ゲート電極GIOとする。
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)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Gta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CIOの上面
を除いて下部ゲートラインGL1o全体を覆う平坦化絶
縁膜13を完成する。
、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)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Gta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CIOの上面
を除いて下部ゲートラインGL1o全体を覆う平坦化絶
縁膜13を完成する。
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G1゜の上に、下部ゲート絶縁
膜14の下層絶縁膜(電荷蓄積機能のないSIN膜)1
4aと、電荷蓄積機能をもつメモリ性絶縁膜(Stの組
成比を多くしたSIN膜)14bとを、1900人、
100人の厚さに連続して順次堆積させて、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、i型アモル
ファスシリコンまたはi型ポリシリコンからなる半導体
層15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、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
。
3および下部ゲート電極G1゜の上に、下部ゲート絶縁
膜14の下層絶縁膜(電荷蓄積機能のないSIN膜)1
4aと、電荷蓄積機能をもつメモリ性絶縁膜(Stの組
成比を多くしたSIN膜)14bとを、1900人、
100人の厚さに連続して順次堆積させて、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、i型アモル
ファスシリコンまたはi型ポリシリコンからなる半導体
層15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、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
。
次に、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をフォトリソグラフィ法によ
りバターニングしてソース、ドレイン電極S、Dおよび
ソース、ドレインラインSL、DLを形成し、次いてオ
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、ドレインラインSL、DLの形状にバ
ターニングする。
りバターニングしてソース、ドレイン電極S、Dおよび
ソース、ドレインラインSL、DLを形成し、次いてオ
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、ドレインラインSL、DLの形状にバ
ターニングする。
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
形状にバターニングして、メモリトランジスタT、。を
構成する。なお、この半導体層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。
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
形状にバターニングして、メモリトランジスタT、。を
構成する。なお、この半導体層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。
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17の下層絶縁膜17aと、エツチ
ングストッパ用絶縁膜17bと、上層絶縁膜17cを、
1900人、■00人、 3000人の厚さに堆積させ
る。
、上部ゲート絶縁膜17の下層絶縁膜17aと、エツチ
ングストッパ用絶縁膜17bと、上層絶縁膜17cを、
1900人、■00人、 3000人の厚さに堆積させ
る。
次に、第3図(i)に示すように、前記上層絶縁膜17
c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G1o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エツチング除去し、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、下層絶縁膜17
aとエツチングストッパ用絶縁膜17bと上層絶縁膜1
7cとからなる三層膜部分構造の厚膜部分(膜厚500
0人)とし、前記メモリ領域とソース。
c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G1o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エツチング除去し、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、下層絶縁膜17
aとエツチングストッパ用絶縁膜17bと上層絶縁膜1
7cとからなる三層膜部分構造の厚膜部分(膜厚500
0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、下層絶縁膜17a
とエツチングストッパ用絶縁膜17bとからなる二層膜
構造の薄膜部分(膜厚2000人)薄膜部分とした上部
ゲート絶縁膜17を形成する。この場合、前記上層絶縁
膜17cの除去部分をエツチングしても、このエツチン
グの進行はエツチングストッパ用絶縁膜17bによって
阻止されるから、土層絶縁膜17cをバターニングする
エツチング時に、下層絶縁膜17aがダメージを受ける
ことはなく、したがって、この上部ゲート絶縁膜17は
歩留よく形成することができる。
とエツチングストッパ用絶縁膜17bとからなる二層膜
構造の薄膜部分(膜厚2000人)薄膜部分とした上部
ゲート絶縁膜17を形成する。この場合、前記上層絶縁
膜17cの除去部分をエツチングしても、このエツチン
グの進行はエツチングストッパ用絶縁膜17bによって
阻止されるから、土層絶縁膜17cをバターニングする
エツチング時に、下層絶縁膜17aがダメージを受ける
ことはなく、したがって、この上部ゲート絶縁膜17は
歩留よく形成することができる。
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AfI (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
ラフィ法によりバターニングして上部ゲート電極020
および上部ゲートラインG L 20を形成して、2つ
の選択トランジスタT2o、T2゜を構成し、薄膜トラ
ンジスタメモリを完成する。
膜17の上にAfI (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
ラフィ法によりバターニングして上部ゲート電極020
および上部ゲートラインG L 20を形成して、2つ
の選択トランジスタT2o、T2゜を構成し、薄膜トラ
ンジスタメモリを完成する。
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。
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。
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。
の方法を示している。
この方法は、突出膜12と下部ゲートラインGL+oお
よび下部ゲート電極G1゜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・
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GIO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、この平坦化絶縁膜13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
GIOの上面を除いて下部ゲートラインGL10全体を
覆う平坦化絶縁膜13を完成する方法である。
よび下部ゲート電極G1゜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・
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GIO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、この平坦化絶縁膜13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
GIOの上面を除いて下部ゲートラインGL10全体を
覆う平坦化絶縁膜13を完成する方法である。
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。
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。
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T2゜、T2゜とを積層して形成した構成
となっている。なお、この薄膜トランジスタメモリは、
下部ゲートラインGIOおよび上部ゲートラインG2o
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。
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T2゜、T2゜とを積層して形成した構成
となっている。なお、この薄膜トランジスタメモリは、
下部ゲートラインGIOおよび上部ゲートラインG2o
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。
この薄膜トランジスタメモリの書込み、消去読出しは次
のようにして行なわれる。
のようにして行なわれる。
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。
(c)は読出し時の電圧印加状態を示している。
まず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T
20+ T 2o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T1゜のゲート電極G、
。に書込み電圧+VPを印加する。
a)に示すように、ソース電極Sおよびドレイン電極り
を接地(GND)するとともに、選択トランジスタT
20+ T 2o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T1゜のゲート電極G、
。に書込み電圧+VPを印加する。
このような電圧を印加すると、2つの選択トランジスタ
T20. T2oがオンし、メモリトランジスタT1o
のゲート電極COOとソース、ドレイン電極S。
T20. T2oがオンし、メモリトランジスタT1o
のゲート電極COOとソース、ドレイン電極S。
Dとの間に書込み電圧子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T、oが書込み状態(OFF状態)となる。
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T、oが書込み状態(OFF状態)となる。
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■。Nを印加し、メモリトランジスタT、oのケート
電極GIOに、書込み電圧+vP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T 20゜T2oかオンし、メモリトラン
ジスタTIOのゲート電極G、。とソース、ドレイン電
極S、Dとの間に書込み電圧+V、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、メモリトランシフ、
りT+uが消去状態(ON状態)となる。
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■。Nを印加し、メモリトランジスタT、oのケート
電極GIOに、書込み電圧+vP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T 20゜T2oかオンし、メモリトラン
ジスタTIOのゲート電極G、。とソース、ドレイン電
極S、Dとの間に書込み電圧+V、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、メモリトランシフ、
りT+uが消去状態(ON状態)となる。
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TIO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T
20+ T 2oのゲート電極G20にON電圧V。
トランジスタTIO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T
20+ T 2oのゲート電極G20にON電圧V。
Nを印加し、ドレイン電極りに読出し電圧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か消去状態(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T
、。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。
る。このような電圧を印加すると、メモリトランジスタ
TIOか消去状態(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T
、。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。
すなわち、前記薄膜トランジスタメモリは、下部ゲート
電極GIOと電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G2゜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TIOと共
用する2つの選択トランジスタT2o、 T2.を構成
したものである。
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G2゜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TIOと共
用する2つの選択トランジスタT2o、 T2.を構成
したものである。
この薄膜トランジスタメモリは、メモリトランジスタT
IOと選択用薄膜トランジスタT2o、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T 20+ T 2oとで構成さ
れるトランジスタメモリの素子面積を小さ(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T1゜と選択トランジスタ
T20.T2゜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。
IOと選択用薄膜トランジスタT2o、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T 20+ T 2oとで構成さ
れるトランジスタメモリの素子面積を小さ(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T1゜と選択トランジスタ
T20.T2゜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。
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 + oの突出膜
乗越え部を下部ゲート電極GIOとして、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、前記下部ゲートラインG L
r oの上に下部ゲート電極G1oの上面を露出させる
厚さに平坦化絶縁膜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を形成することにより
、半導体層15のメモリ領域対応部分以外の部分と下部
ゲートラインG L 、oとの間の絶縁層を、平坦化絶
縁膜13と下部ゲート絶縁膜14とからなる厚膜とし、
さらに、半導体層15と上部ゲート電極G20との間の
上部ゲート絶縁膜17を、半導体層15の全体を覆う下
層絶縁膜17aとその表面全体に形成したエツチングス
トッパ用絶縁膜17bとその上に前記メモリ領域に対応
させて形成した上層絶縁膜17cとからなる積層膜とす
ることにより、この上部ゲート絶縁膜17の膜厚を半導
体層15のメモリ領域対応部分の上において厚<シてい
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TIOのゲート電極である下部ゲー
ト電極GIOとの間(下部ゲートラインGL、。との間
)、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T2o、T2゜のゲート電極であ
る上部ゲート電極G20との間をそれぞれ確実に絶縁分
離することができる。
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 + oの突出膜
乗越え部を下部ゲート電極GIOとして、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、前記下部ゲートラインG L
r oの上に下部ゲート電極G1oの上面を露出させる
厚さに平坦化絶縁膜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を形成することにより
、半導体層15のメモリ領域対応部分以外の部分と下部
ゲートラインG L 、oとの間の絶縁層を、平坦化絶
縁膜13と下部ゲート絶縁膜14とからなる厚膜とし、
さらに、半導体層15と上部ゲート電極G20との間の
上部ゲート絶縁膜17を、半導体層15の全体を覆う下
層絶縁膜17aとその表面全体に形成したエツチングス
トッパ用絶縁膜17bとその上に前記メモリ領域に対応
させて形成した上層絶縁膜17cとからなる積層膜とす
ることにより、この上部ゲート絶縁膜17の膜厚を半導
体層15のメモリ領域対応部分の上において厚<シてい
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TIOのゲート電極である下部ゲー
ト電極GIOとの間(下部ゲートラインGL、。との間
)、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T2o、T2゜のゲート電極であ
る上部ゲート電極G20との間をそれぞれ確実に絶縁分
離することができる。
したがって、この薄膜トランジスタメモリによれば、選
択トランジスタTIOがメモリトランジスタT+oのゲ
ート電極(下部ゲート電極)G、O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 20+ T 2
.のゲート電極(上部ゲート電極)G2U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
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TIOと選択トランジスタT2o、
T2oとを積層して構成したものでありながら、メモリ
トランジスタT1o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。
択トランジスタTIOがメモリトランジスタT+oのゲ
ート電極(下部ゲート電極)G、O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 20+ T 2
.のゲート電極(上部ゲート電極)G2U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
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TIOと選択トランジスタT2o、
T2oとを積層して構成したものでありながら、メモリ
トランジスタT1o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。
しかもこの薄膜トランジスタメモリでは、前記上部ゲー
ト絶縁膜17を、下層絶縁膜17aの表面全体にエツチ
ングストッパ用絶縁膜17bを形成しその上に上層絶縁
膜17cを形成した積層膜としているため、上層絶縁膜
17を前記メモリ領域に対応する形状にバターニングす
るエツチング時に下層絶縁膜17aがダメージを受ける
ことはなく、シたかって、膜厚を半導体層15のメモリ
領域対応部分の上において厚くした上部ゲート絶縁膜1
7を歩留よく形成して、薄膜トランジスタメモリの信頼
性を向上させることができる。
ト絶縁膜17を、下層絶縁膜17aの表面全体にエツチ
ングストッパ用絶縁膜17bを形成しその上に上層絶縁
膜17cを形成した積層膜としているため、上層絶縁膜
17を前記メモリ領域に対応する形状にバターニングす
るエツチング時に下層絶縁膜17aがダメージを受ける
ことはなく、シたかって、膜厚を半導体層15のメモリ
領域対応部分の上において厚くした上部ゲート絶縁膜1
7を歩留よく形成して、薄膜トランジスタメモリの信頼
性を向上させることができる。
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。
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。
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T2o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。
メモリトランジスタT1oに対して2つの選択トランジ
スタT2oを備えたものであるが、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。
第6図〜第8図は本発明の第2の実施例を示している。
この実施例の薄膜トランジスタメモリは、1つのメモリ
トランジスタT1oに対して1つの選択トランジスタT
2o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。
トランジスタT1oに対して1つの選択トランジスタT
2o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。
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のゲート電極である下部ゲート電極GIO
の下の突出膜12を、基板11上に半導体層15のほぼ
一部分の領域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G L toの突出膜束越え部からなる下部ゲ
ート電極G、。を半導体層15のほぼ一部分の領域に対
向させて、下部ゲート絶縁膜14の下部ゲート電極GI
Gと対向する部分をメモリ領域としたもので、下部ゲー
ト絶縁膜14は、基板11上に下部ゲートラインGL+
oを覆いかつ下部ゲート電極GIG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720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は、半導体層
15の全体を覆う下層絶縁膜17aとその表面全体に形
成したエツチングストッパ用絶縁膜17bとその上に前
記メモリ領域に対応させて形成した上層絶縁膜17cと
からなる、膜厚を前記メモリ領域に対応する部分の上に
おいて厚くした積層膜とされている。そして、メモリト
ランジスタT1゜は、下部ゲート電極G、。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、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。
ジスタTIOのゲート電極である下部ゲート電極GIO
の下の突出膜12を、基板11上に半導体層15のほぼ
一部分の領域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G L toの突出膜束越え部からなる下部ゲ
ート電極G、。を半導体層15のほぼ一部分の領域に対
向させて、下部ゲート絶縁膜14の下部ゲート電極GI
Gと対向する部分をメモリ領域としたもので、下部ゲー
ト絶縁膜14は、基板11上に下部ゲートラインGL+
oを覆いかつ下部ゲート電極GIG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720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は、半導体層
15の全体を覆う下層絶縁膜17aとその表面全体に形
成したエツチングストッパ用絶縁膜17bとその上に前
記メモリ領域に対応させて形成した上層絶縁膜17cと
からなる、膜厚を前記メモリ領域に対応する部分の上に
おいて厚くした積層膜とされている。そして、メモリト
ランジスタT1゜は、下部ゲート電極G、。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、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。
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720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。
ランジスタ720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。
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。
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。
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。
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
スタとて構成されるトランジスタメモリの素子面積を小
さくして集積度を上げることができるし、また前記半導
体層およびソース、ドレイン電極をメモリ用薄膜トラン
ジスタと選択用薄膜トランジスタとに共用しているため
、少ない工程数で容品に製造することができる。
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
スタとて構成されるトランジスタメモリの素子面積を小
さくして集積度を上げることができるし、また前記半導
体層およびソース、ドレイン電極をメモリ用薄膜トラン
ジスタと選択用薄膜トランジスタとに共用しているため
、少ない工程数で容品に製造することができる。
そして、この薄膜トランジスタメモ・ノにおいては、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、
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束・越え部を前記下部ゲート電極と
することにより、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、下部ゲート
ラインの上に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することにより、半導体層のメモリ
領域対応部分以外の部分と下部ゲートラインとの間の絶
縁層を、平坦化絶縁膜と下部ゲート絶縁膜とからなる厚
膜とし、さらに、半導体層と上部ゲート電極との間の上
部ゲート絶縁膜を、半導体層の全体を覆う下層絶縁膜と
その表面全体に形成したエツチングストッパ用絶縁膜と
その上に前記メモリ領域に対応させて形成した上層絶縁
膜とからなる積層膜とすることにより、この上部ゲート
絶縁膜の膜厚を半導体層のメモリ領域対応部分の上にお
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(下部ゲート絶縁膜のメモリ領域以外の領域に
対応する部分)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。
板上に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束・越え部を前記下部ゲート電極と
することにより、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、下部ゲート
ラインの上に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することにより、半導体層のメモリ
領域対応部分以外の部分と下部ゲートラインとの間の絶
縁層を、平坦化絶縁膜と下部ゲート絶縁膜とからなる厚
膜とし、さらに、半導体層と上部ゲート電極との間の上
部ゲート絶縁膜を、半導体層の全体を覆う下層絶縁膜と
その表面全体に形成したエツチングストッパ用絶縁膜と
その上に前記メモリ領域に対応させて形成した上層絶縁
膜とからなる積層膜とすることにより、この上部ゲート
絶縁膜の膜厚を半導体層のメモリ領域対応部分の上にお
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(下部ゲート絶縁膜のメモリ領域以外の領域に
対応する部分)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。
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。
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。
しかも本発明では、前記上部ゲート絶縁膜を、下層絶縁
膜の表面全体にエツチングストッパ用絶縁膜を形成しそ
の上に上層絶縁膜を形成した積層膜としているため、上
層絶縁膜を前記メモリ領域に対応する形状にパターニン
グするエツチング時に下層絶縁膜がダメージを受けるこ
とはなく、したがって、膜厚を半導体層のメモリ領域対
応部分の上において厚くした前記上部ゲート絶縁膜を歩
留よく形成して、薄膜トランジスタメモリの信頼性を向
上させることができる。
膜の表面全体にエツチングストッパ用絶縁膜を形成しそ
の上に上層絶縁膜を形成した積層膜としているため、上
層絶縁膜を前記メモリ領域に対応する形状にパターニン
グするエツチング時に下層絶縁膜がダメージを受けるこ
とはなく、したがって、膜厚を半導体層のメモリ領域対
応部分の上において厚くした前記上部ゲート絶縁膜を歩
留よく形成して、薄膜トランジスタメモリの信頼性を向
上させることができる。
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、Tlo・・・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、G L 、o・・・下部ゲートライン、GIO・
・・下部ゲート電極、13・・・・1ξ坦化絶縁膜、1
4・・・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・・・上部ケート絶縁膜、
17a・・・下層絶縁膜、17b・・・エツチングスト
ッパ用絶縁膜、17c・・・土層絶縁膜、G20・・・
上部ゲート電極。
、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、Tlo・・・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、G L 、o・・・下部ゲートライン、GIO・
・・下部ゲート電極、13・・・・1ξ坦化絶縁膜、1
4・・・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・・・上部ケート絶縁膜、
17a・・・下層絶縁膜、17b・・・エツチングスト
ッパ用絶縁膜、17c・・・土層絶縁膜、G20・・・
上部ゲート電極。
Claims (1)
- 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を、前記半導体
層の全体を覆う下層絶縁膜と、この下層絶縁膜の表面全
体に形成されたエッチングストッパ用絶縁膜と、このエ
ッチングストッパ用絶縁膜の上に前記メモリ領域に対応
させて形成された上層絶縁膜とからなる積層膜としたこ
とを特徴とする薄膜トランジスタメモリ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2095040A JPH03293773A (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | 薄膜トランジスタメモリ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2095040A JPH03293773A (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | 薄膜トランジスタメモリ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03293773A true JPH03293773A (ja) | 1991-12-25 |
Family
ID=14126963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2095040A Pending JPH03293773A (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | 薄膜トランジスタメモリ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03293773A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5550390A (en) * | 1991-08-08 | 1996-08-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US5859444A (en) * | 1991-08-08 | 1999-01-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
-
1990
- 1990-04-12 JP JP2095040A patent/JPH03293773A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5550390A (en) * | 1991-08-08 | 1996-08-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US5859444A (en) * | 1991-08-08 | 1999-01-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
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