JP2893594B2 - Semiconductor memory - Google Patents
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- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体メモリに関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor memory.
最近、メモリ素子をTFT(薄膜トランジスタ)で構成
したTFTメモリアレイが考えられている。Recently, a TFT memory array in which a memory element is configured by a TFT (thin film transistor) has been considered.
第9図〜第11図は従来のTFTメモリアレイを示したも
ので、第9図はTFTメモリアレイの平面図、第10図はそ
の1つのメモリ素子部分の断面図である。第9図および
第10図において、図中1はガラス等からなる絶縁基板で
あり、この基板1上には複数本のゲートライン(アドレ
スライン)GLが互いに平行に形成され、その上には前記
ゲートラインGLと直交する複数本のソースライン(デー
タライン)SLおよびドレインライン(データライン)DL
が形成されている。そして、前記ゲートラインGLとソー
スラインSLおよびドレインラインDLとの交差部にはそれ
ぞれ逆スタガー型TFTからなるメモリ素子Mが構成され
ている。このメモリ素子Mは、前記ゲートラインGLのメ
モリ素子領域部分(以下ゲート電極という)Gと、この
ゲート電極Gの上に基板1全面にわたって形成されたメ
モリ絶縁膜2と、このメモリ絶縁膜2の上にゲート電極
Gに対向させて形成されたi−a−Si(i型アモルファ
ス・シリコン)からなるi型半導体層3と、前記ソース
ラインSLおよびドレインラインDLのメモリ素子領域部分
(以下ソース電極およびドレイン電極という)S,Dとか
らなっており、ソース電極Sとドレイン電極Dは、前記
i型半導体層3のチャンネル領域をはさむ両側部の上
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
ている。なお、前記メモリ絶縁膜2は、シリコン原子Si
と窒素原子Nとの組成比Si/Nを化学量論比(Si/N=0.7
5)より大きく(Si/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(SiN)からなっている。9 to 11 show a conventional TFT memory array. FIG. 9 is a plan view of the TFT memory array, and FIG. 10 is a sectional view of one memory element portion. In FIGS. 9 and 10, reference numeral 1 denotes an insulating substrate made of glass or the like, and a plurality of gate lines (address lines) GL are formed on the substrate 1 in parallel with each other. A plurality of source lines (data lines) SL and drain lines (data lines) DL orthogonal to the gate lines GL
Are formed. At the intersection of the gate line GL and the source line SL and the drain line DL, a memory element M composed of an inverse staggered TFT is formed. The memory element M includes a memory element region portion (hereinafter referred to as a gate electrode) G of the gate line GL, a memory insulating film 2 formed over the entire surface of the substrate 1 on the gate electrode G, An i-type semiconductor layer 3 made of ia-Si (i-type amorphous silicon) formed on the gate electrode G and a memory element region portion of the source line SL and the drain line DL (hereinafter referred to as a source electrode And a drain electrode D). The source electrode S and the drain electrode D are n + -a-Si (n-type impurity) on both sides of the i-type semiconductor layer 3 sandwiching the channel region. Is formed via an n-type semiconductor layer 4 made of amorphous silicon doped with (a). The memory insulating film 2 is made of silicon atom Si
The stoichiometric ratio of the composition ratio of Si / N to nitrogen atoms N (Si / N = 0.7
5) It is made of silicon nitride (SiN) which is larger (Si / N = 0.85 to 1.15) and has a charge storage function.
第11図は上記TFTメモリアレイの等価回路を示してお
り、このTFTメモリアレイの書込み、消去、読出しは次
のようにして行なわれている。FIG. 11 shows an equivalent circuit of the above-mentioned TFT memory array. Writing, erasing and reading of this TFT memory array are performed as follows.
書込み時は、選択するゲートラインGLに書込み消去電
圧VPの1/2に相当する正電圧+1/2VPを印加し、選択する
ソースラインSLとドレインライン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の電位は0とする。このような電圧を
印加すると、選択されたゲートラインGLと選択されたソ
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
の間に書込み消去電圧VPに相当する電位差が生じてこの
選択メモリ素子Mが書込み状態になる。Write operation is performed by applying a positive voltage + 1 / 2V P corresponding to 1/2 of the write and erase voltage V P to the gate line GL for selecting, each of the write and erase voltage V P to the source line SL and the drain line DL to select applying a negative voltage -1 / 2V P corresponding to 1/2. The potentials of the unselected gate line GL and the source and drain lines SL and DL are set to 0. When such a voltage is applied, the gate electrode G of the selected memory element M at the intersection of the selected gate line GL and the selected source / drain lines SL, DL and the source / drain electrodes S, D potential difference corresponding to the write erase voltage V P is the selected memory device M becomes the write state occurs on.
また、消去時は、選択するゲートラインGLに−1/2VP
を印加し、選択するソースラインSLとドレインラインDL
にそれぞれ+1/2VPを印加する。この場合も、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の
電位は0とする。このような電圧を印加すると、選択さ
れたゲートラインGと選択されたソース,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との間に書込み消去電
圧VPに相当する逆電位の電位差が生じて選択メモリ素子
Mに保持されているデータが消去される。At the time of erasing, -1 / 2V P
Source line SL and drain line DL
+ 1 / 2V P is applied to each. Also in this case, the potentials of the unselected gate line GL and the source and drain lines SL and DL are set to 0. When such a voltage is applied, the gate electrode G and the source and drain electrodes S and D of the selected memory element M at the intersection of the selected gate line G and the selected source and drain lines SL and DL data the potential difference of the reverse potential corresponding to the write erase voltage V P is held in the selected memory device M occurs is erased.
一方、読出し時は、選択するゲートラインGLに上記書
込み消去電圧VPより十分小さなオン電圧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に読出し電圧(書込み消去電圧VPよ
り十分小さな電圧)VDを印加し、ソースラインSLの電位
は0とする。なお、非選択のゲートラインGLにはオフ電
圧VOFFを印加し、非選択のソース,ドレインラインSL,D
Lの電位は0とする。このような電圧を印加すると、選
択されたゲートラインGLと選択されたソース,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に保持
されているデータに応じて選択ドレインラインDLから選
択ソースラインSLに電流が流れ、これが読出しデータと
して出力される。On the other hand, the read time is to apply a more adequate small ON voltage V ON the write erase voltage V P to the gate lines GL for selecting the source for selecting, drain line SL, the read voltage (write erase the drain line DL of DL applying a sufficiently small voltage) V D than the voltage V P, the potential of the source line SL is set to 0. An off voltage V OFF is applied to unselected gate lines GL, and unselected source and drain lines SL, D
The potential of L is set to 0. When such a voltage is applied, selection is made from the selected drain line DL in accordance with the data held in the selected memory element M at the intersection of the selected gate line GL and the selected source and drain lines SL, DL. A current flows through the source line SL, which is output as read data.
しかしながら、上記従来のTFTメモリアレイは、その
各メモリ素子Mを逆スタガー型TFTで構成したものであ
るため、各メモリ素子Mの縦横の平面寸法が、ゲートラ
インGLのゲート電極G部分の幅と、ソース,ドレインラ
インSL,DLのソース,ドレイン電極S,D部分の幅およびそ
の間隔(ソース,ドレイン電極S,D間のチャンネル長)
に相当する寸法となり、したがって1つのメモリ素子M
が占める平面積が大きくて、高集積化が難しいという問
題をもっていた。However, in the above-described conventional TFT memory array, since each memory element M is configured by an inverted staggered TFT, the vertical and horizontal plane dimensions of each memory element M are equal to the width of the gate electrode G portion of the gate line GL. , Width of source and drain electrodes S and D of source and drain lines SL and DL and their spacing (channel length between source and drain electrodes S and D)
And therefore one memory element M
Occupies a large area, making it difficult to achieve high integration.
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、1つのメモリ素子
が占める平面積を大幅に小さくするとともに、同一箇所
に複数のメモリ素子を形成して高集積化をはかった半導
体メモリを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to significantly reduce the plane area occupied by one memory element and to form a plurality of memory elements in the same place. And to provide a semiconductor memory with high integration.
本発明の半導体メモリは、絶縁基板上に、半導体層を
挟んでソース電極とドレイン電極とを積層して構成した
積層膜を複数層積層膜間に絶縁膜を介在させて積層し、
前記複数の積層膜の側面に電荷蓄積層およびゲート電極
を設けたことを特徴とするものである。The semiconductor memory of the present invention, on an insulating substrate, a laminated film formed by laminating a source electrode and a drain electrode with a semiconductor layer interposed, laminated with an insulating film interposed between a plurality of laminated films,
A charge storage layer and a gate electrode are provided on side surfaces of the plurality of stacked films.
このように、ソース電極とドレイン電極とを積層する
ので、メモリ素子の占める面積を大幅に小さくすること
ができるし、また、積層膜を複数層積層する構成である
ので1つのメモリ素子が占める面積内に複数のメモリ素
子を形成することができ、従来の半導体メモリに比べて
高集積化をはかることができる。As described above, since the source electrode and the drain electrode are stacked, the area occupied by the memory element can be significantly reduced. In addition, the area occupied by one memory element can be reduced because a plurality of stacked films are stacked. A plurality of memory elements can be formed therein, and higher integration can be achieved as compared with a conventional semiconductor memory.
以下、本発明の一実施例を第1図〜第8図を参照して
説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第1図および第2図は本実施例のTFTメモリアレイの
1つのメモリ素子部分の断面図、第3図はメモリ素子間
部分の断面図、第4図はTFTメモリアレイの平面図であ
る。1 and 2 are sectional views of one memory element portion of the TFT memory array of the present embodiment, FIG. 3 is a sectional view of a portion between memory elements, and FIG. 4 is a plan view of the TFT memory array.
第1図〜第4図において、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、ソースライン(デ
ータライン)SLとドレインライン(データライン)DLと
をこの両ラインSL,DLに沿うパターンの半導体層(i−
a−Siからなるi型半導体層)13をはさんで上下に積層
した積層膜A1,A2,A3を3層に積層した積層膜重合層が複
数ライン分互いに平行に形成されている。この積層膜重
合層の各積層膜A1,A2,A3はそれぞれ、下層にドレインラ
インDLを形成し、その上に半導体層13とソースラインSL
を順次積層した構成となっており、下層の積層膜A1は、
上記基板11上にソース,ドレインラインSL,DLに沿うパ
ターンに形成した下地絶縁膜12aの上に形成され、中間
層の積層膜A2と上層の絶縁膜A3は、それぞれその下の積
層膜A1,A2の上に形成した層間絶縁膜12bの上に形成され
ている。また上記各積層膜A1,A2,A3のドレインラインDL
と半導体層13およびソースラインSLと上記下地絶縁膜12
aおよび層間絶縁膜12bは、全て同一のパターンに形成さ
れている。なお、上記下地絶縁膜12aと層間絶縁膜12bは
いずれも電荷蓄積機能のない絶縁膜、例えばシリコン原
子Siと窒素原子Nとの組成比Si/Nを化学量論比(Si/N=
0.75)と同程度にした窒化シリコン(SiN)からなって
いる。1 to 4, reference numeral 11 denotes an insulating substrate made of glass or the like, on which a source line (data line) SL and a drain line (data line) DL are formed. , DL along the semiconductor layer (i-
A laminated film polymerization layer in which three laminated films A1, A2, and A3 are vertically stacked with an i-type semiconductor layer (a-Si semiconductor layer) 13 interposed therebetween is formed in parallel with each other for a plurality of lines. In each of the laminated films A1, A2, A3 of the laminated film polymerized layer, a drain line DL is formed in a lower layer, and a semiconductor layer 13 and a source line SL are formed thereon.
Are sequentially laminated, and the lower laminated film A1 is
The intermediate film A2 and the upper insulating film A3 are formed on the underlying insulating film 12a formed in a pattern along the source and drain lines SL and DL on the substrate 11, respectively. It is formed on the interlayer insulating film 12b formed on A2. In addition, the drain lines DL of the respective laminated films A1, A2, A3
And the semiconductor layer 13 and the source line SL and the base insulating film 12
a and the interlayer insulating film 12b are all formed in the same pattern. The base insulating film 12a and the interlayer insulating film 12b are both insulating films having no charge storage function, for example, the stoichiometric ratio (Si / N = Si / N = Si / N = Si / N).
It is made of silicon nitride (SiN), which is about the same as 0.75).
一方、GLは前記基板11上および上記各積層膜A1,A2,A3
を積層した積層膜重合層の上に、各積層膜A1,A2,A3のソ
ースラインSLおよびドレインラインDLと平面的に交差さ
せて設けられた複数本のゲートラインであり、このゲー
トラインGLは、上記積層膜重合層の両側面、つまり各積
層膜A1,A2,A3の両側面に沿って立上がり、この立上がり
部において各積層膜A1,A2,A3のソースラインSLおよびド
レインラインDLと半導体層13の側面に対向している。ま
た、14は上記ゲートラインGLと各積層膜A1,A2,A3の側面
との間に介在されたメモリ絶縁膜であり、このメモリ絶
縁膜14はゲートラインGLと同一のパターンに形成されて
いる。なお、このメモリ絶縁膜14は、シリコン原子Siと
窒素原子Nとの組成比Si/Nを化学量論比より大きく(Si
/N=0.85〜1.15)にして電荷蓄積機能をもたせた窒化シ
リコンからなっている。On the other hand, GL is on the substrate 11 and the respective laminated films A1, A2, A3.
The gate line GL is a plurality of gate lines provided on the stacked film polymerized layer in which the source line SL and the drain line DL of each of the stacked films A1, A2, A3 are crossed in a plane. Rises along both sides of the laminated film polymerized layer, that is, both sides of each laminated film A1, A2, A3, and at the rising portion, the source line SL and the drain line DL of each laminated film A1, A2, A3 and the semiconductor layer It faces 13 sides. Reference numeral 14 denotes a memory insulating film interposed between the gate line GL and a side surface of each of the stacked films A1, A2, and A3, and the memory insulating film 14 is formed in the same pattern as the gate line GL. . The memory insulating film 14 has a composition ratio Si / N of silicon atom Si and nitrogen atom N larger than the stoichiometric ratio (Si
/N=0.85 to 1.15) and is made of silicon nitride having a charge storage function.
そして、前記ゲートラインGLと各積層膜A1,A2,A3のソ
ースラインSLおよびドレインラインDLとの交差部はそれ
ぞれメモリ素子M1,M2,M3とされており、この各メモリ素
子M1,M2,M3は、ソース,ドレインラインSL,DLのソー
ス,ドレイン電極S,D部分(ゲートラインGLと交差する
部分)およびその間の半導体層13を側面に、メモリ絶縁
膜14を介してゲートラインGLのゲート電極G部分(各積
層膜A1,A2,A3の両側面に沿う立上がり部分)を対向させ
た構成となっている。なお、上記下地絶縁膜12aは、上
記ゲート電極Gを下層の積層膜A1の下側のドレイン電極
Dの側面にの確実に対向させるために設けられたもの
で、この下地絶縁膜12aは、メモリ絶縁膜14の膜厚より
厚く形成されている。The intersections of the gate line GL and the source line SL and the drain line DL of each of the laminated films A1, A2, A3 are memory elements M1, M2, M3, respectively, and these memory elements M1, M2, M3 Are the source and drain electrodes S and D of the source and drain lines SL and DL (portion intersecting with the gate line GL) and the semiconductor layer 13 between them as side surfaces, and the gate electrode of the gate line GL via the memory insulating film 14. The configuration is such that G portions (rising portions along both side surfaces of each of the laminated films A1, A2, A3) face each other. Note that the base insulating film 12a is provided to ensure that the gate electrode G faces the side surface of the drain electrode D below the lower stacked film A1. The insulating film 14 is formed thicker than the film thickness.
また、15は上記メモリ素子M1,M2,M3を形成した基板11
上にその全面にわたって形成された酸化タンタル(Ta
OX)等からなる保護絶縁膜であり、この保護絶縁膜15
は、ゲートラインGLが通っていない部分(第3図に示し
た部分)において各積層膜A1,A2,A3部分に不安定な電流
が流れるのを防ぐために設けられている。Reference numeral 15 denotes a substrate 11 on which the memory elements M1, M2, and M3 are formed.
Tantalum oxide (Ta
O X ) and the like.
Is provided to prevent an unstable current from flowing through the laminated films A1, A2, and A3 in a portion where the gate line GL does not pass (a portion shown in FIG. 3).
第5図は上記TFTメモリアレイの等価回路を示してお
り、このTFTメモリアレイの書込み、消去、読出しは次
のようにして行なわれる。FIG. 5 shows an equivalent circuit of the above-mentioned TFT memory array. Writing, erasing and reading of this TFT memory array are performed as follows.
書込み時は、選択するゲートラインGLに書込み消去電
圧VPの1/2に相当する正電圧+1/2VPを印加し、各積層膜
A1,A2,A3のソース,ドレインラインSL,DLのうち、選択
する積層膜のソースラインSLとドレインライン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−1/2
VPを印加する。なお、非選択のゲートラインGLおよび非
選択積層膜のソース,ドレインラインSL,DLの電位は0
とする。このような電圧を印加すると、選択されたゲー
トラインGLと選択されたソース,ドレインラインSL,DL
との交差部にある選択メモリ素子(M1.M2,M3のいずれ
か)のゲート電極Gとソース,ドレイン電極S,Dとの間
に書込み消去電圧VPに相当する電位差が生じてこの選択
メモリ素子が書込み状態になる。When writing is performed by applying a positive voltage + 1 / 2V P corresponding to 1/2 of the write and erase voltage V P to the gate line GL for selecting, each laminated film
A1, A2, A3 source, drain line SL, of the DL, a negative voltage corresponding to 1/2 of each source line SL and the drain line DL the write erase voltage V P of the laminate film to choose -1/2
Apply VP . Note that the potentials of the unselected gate line GL and the source / drain lines SL and DL of the unselected stacked film are 0
And When such a voltage is applied, the selected gate line GL and the selected source / drain lines SL, DL
The selected memory potential difference is produced corresponding to the write erase voltage V P between the gate electrode G and the source, drain electrodes S, D of selected memory elements in the intersection (M1.M2, M3 either) with The element enters a write state.
また、消去時は、選択するゲートラインGLに−1/2VP
を印加し、選択する積層膜のソースラインSLとドレイン
ラインDLにそれぞれ+1/2VPを印加する。この場合も、
非選択のゲートラインGLおよび非選択積層膜のソース,
ドレインラインSL,DLの電位は0とする。このような電
圧を印加すると、選択されたゲートラインGと選択され
たソース,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
との間に書込み消去電圧VPに相当する逆電位の電位差が
生じて選択メモリ素子Mに保持されているデータが消去
される。At the time of erasing, -1 / 2V P
It was applied, applying a source line SL and to the drain line DL + 1 / 2V P stacked film to be selected. Again,
Unselected gate line GL and unselected stacked film source,
The potentials of the drain lines SL and DL are set to 0. When such a voltage is applied, the gate electrode G and the source / drain electrodes S, D of the selected memory element at the intersection of the selected gate line G and the selected source / drain lines SL, DL
Data the potential difference of the reverse potential corresponding to the write erase voltage V P is held in the selected memory device M occurs is deleted between.
一方、読出し時は、選択するゲートラインGLに上記書
込み消去電圧VPより十分小さなオン電圧VONを印加する
とともに、選択する積層膜のソース,ドレインラインS
L,DLのうちドレインラインDLに読出し電圧(書込み消去
電圧VPより十分小さな電圧)VDを印加し、ソースライン
SLの電位は0とする。なお、非選択のゲートラインGLに
はオフ電圧VOFFを印加し、非選択積層膜ののソース,ド
レインラインSL,DLの電位は0とする。このような電圧
を印加すると、選択されたゲートラインGLと選択された
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に保持されているデータに応じて選択ドレイ
ンラインDLから選択ソースラインSLに電流が流れ、これ
が読出しデータとして出力される。On the other hand, during reading, it applies a sufficiently low ON voltage V ON from the write erase voltage V P to the gate lines GL for selecting the source of the laminated film to be selected, the drain lines S
L, and (sufficiently small voltage than the write erase voltage V P) V D drain line DL to the read voltage of the DL is applied, a source line
The potential of SL is set to 0. Note that the off voltage V OFF is applied to the unselected gate line GL, and the potentials of the source and drain lines SL and DL of the unselected stacked film are set to 0. When such a voltage is applied, selection is made from the selected drain line DL in accordance with the data held in the selected memory element M at the intersection of the selected gate line GL and the selected source and drain lines SL, DL. A current flows through the source line SL, which is output as read data.
第6図〜第8図は上記TFTメモリアレイの製造方法を
示したもので、このTFTメモリアレイは次のような工程
で製造することができる。FIGS. 6 to 8 show a method of manufacturing the above-mentioned TFT memory array. This TFT memory array can be manufactured by the following steps.
まず、第6図(a)に示すように、基板11上に、下地
絶縁膜12a、ドレインラインDLとなるクロム等の金属膜1
6、半導体層13、ソースラインSLとなるクロム等の金属
膜17を順次堆積させて下層積層膜A1を形成し、続けてそ
の上に、層間絶縁膜12b、ドレインラインDLとなるクロ
ム等の金属膜16、半導体層13、ソースラインSLとなるク
ロム等の金属膜17を繰返して堆積させて中間層積層膜A2
および上層積層膜A3を形成する。First, as shown in FIG. 6A, a base insulating film 12a and a metal film 1 made of chromium or the like to be a drain line DL are formed on a substrate 11.
6, a semiconductor layer 13, a metal film 17 such as chromium serving as a source line SL is sequentially deposited to form a lower layered film A1, followed by an interlayer insulating film 12b and a metal such as chromium serving as a drain line DL. The film 16, the semiconductor layer 13, and the metal film 17 of chromium or the like to be the source line SL are repeatedly deposited to form an intermediate layer laminated film A2.
Then, an upper layered film A3 is formed.
次に、上記各積層膜A1,A2,A3の金属膜17、半導体層1
3、金属膜16と、層間絶縁膜12bおよび下地絶縁膜12を第
6図(b)および第7図に示すようにソース,ドレイン
ラインSL,DLの形状にパターニングする。Next, the metal film 17 of each of the laminated films A1, A2, A3, the semiconductor layer 1
3. The metal film 16, the interlayer insulating film 12b and the base insulating film 12 are patterned into the shapes of the source and drain lines SL and DL as shown in FIGS. 6 (b) and 7.
次に、その上に基板11全面にわたってメモリ絶縁膜14
とゲートラインGLとなるクロム等の金属膜を順次堆積さ
せ、この金属膜とメモリ絶縁膜14とを第6図(c)およ
び第8図に示すようにゲートラインGLの形状にパターニ
ングする。Next, a memory insulating film 14 is formed over the entire surface of the substrate 11.
And a metal film of chromium or the like to be the gate line GL are sequentially deposited, and the metal film and the memory insulating film 14 are patterned into the shape of the gate line GL as shown in FIGS. 6 (c) and 8.
この後は、その上に基板11全面にわたって第6図
(d)に示すように保護絶縁膜15を形成し、第1図〜第
4図に示したTFTメモリアレイを完成する。Thereafter, a protective insulating film 15 is formed on the entire surface of the substrate 11 as shown in FIG. 6 (d), and the TFT memory array shown in FIGS. 1 to 4 is completed.
すなわち、上記実施例のTFTメモリアレイは、ソース
ラインSLとドレインラインDLとを半導体層13をはさんで
上下に積層した積層膜A1,A2,A3を層間絶縁膜12bを介し
て複数層(実施例では3層)に積層することにより、こ
の各積層膜A1,A2,A3のソースラインSLおよびドレインラ
インDLとこれらと交差するゲートラインGLとの交差部に
複数層(3層)にメモリ素子M1,M2,M3を構成したもので
あり、このTFTメモリアレイにおいては、上記のように
ソースラインSLとドレインラインDLとを半導体層13をは
さんで上下に積層することにより、ソースラインSLとド
レインラインDLとを1本のライン分の平面積内に設けて
いるから、メモリ素子M1,M2,M3の縦横の平面寸法は、ゲ
ートラインGLのゲート電極G部分の幅と、ソース,ドレ
インラインSL,DLのうちの一方のラインの電極部分(ソ
ース電極S部分またはドレイン電極D部分)の幅に相当
する寸法となり、したがって1つのメモリ素子が占める
平面積を大幅に小さくすることができるし、また、ソー
スラインSLとドレインラインDLとを半導体層13をはさん
で積層した上記積層膜A1,A2,A3を層間絶縁膜12bを介し
て複数層に積層しているために、同一箇所に上記積層膜
A1,A2,A3の積層数と同数の複数のメモリ素子M1,M2,M3を
形成することができるから、従来のTFTメモリアレイに
比べて大幅な高集積化をはかることができる。That is, in the TFT memory array of the above embodiment, the stacked films A1, A2, and A3 in which the source line SL and the drain line DL are vertically stacked with the semiconductor layer 13 interposed therebetween are formed by a plurality of layers (intervening layers) via the interlayer insulating film 12b. By stacking three layers in the example, the memory element is formed in a plurality of layers (three layers) at the intersection of the source line SL and the drain line DL of each of the laminated films A1, A2, and A3 and the gate line GL intersecting the source line SL and the drain line DL. M1, M2, M3. In this TFT memory array, the source line SL and the drain line DL are vertically stacked with the semiconductor layer 13 interposed therebetween, as described above, so that the source line SL Since the drain line DL is provided within the plane area of one line, the vertical and horizontal plane dimensions of the memory elements M1, M2, and M3 are determined by the width of the gate electrode G portion of the gate line GL and the source and drain lines. Electrode part of one of SL and DL (The portion corresponding to the source electrode S portion or the drain electrode D portion), so that the plane area occupied by one memory element can be significantly reduced, and the source line SL and the drain line DL are connected to a semiconductor. Since the laminated films A1, A2, and A3, which are laminated with the layer 13 interposed therebetween, are laminated in a plurality of layers with an interlayer insulating film 12b interposed therebetween, the laminated film
Since a plurality of memory elements M1, M2, and M3 having the same number as the number of stacked layers A1, A2, and A3 can be formed, it is possible to achieve much higher integration than a conventional TFT memory array.
しかも、上記実施例では、上記各積層膜A1,A2,A3のソ
ースラインSLとドレインラインDLおよび半導体層13と、
積層膜A1,A2,A3間の層間絶縁膜12bおよび下層積層膜A1
のドレインラインDLの下の下地絶縁膜12aを全て同じパ
ターンにしているために、TFTメモリアレイの製造に際
して各積層膜A1,A2,A3のソース,ドレインラインSL,DL
と半導体層13および層間絶縁膜12bと下地絶縁膜12を一
括してパターニングすることができ、またゲートライン
GLとその下のメモリ絶縁膜14も同一のパターンとしてい
るために、このゲートラインGLとメモリ絶縁膜14も一括
してパターニングすることができるから、このTFTメモ
リアレイの製造は容易である。Moreover, in the above embodiment, the source line SL and the drain line DL of each of the laminated films A1, A2, A3 and the semiconductor layer 13,
The interlayer insulating film 12b between the laminated films A1, A2, A3 and the lower laminated film A1
The source and drain lines SL, DL of each of the laminated films A1, A2, A3 at the time of manufacturing a TFT memory array, since all the underlying insulating films 12a under
And the semiconductor layer 13 and the interlayer insulating film 12b and the base insulating film 12 can be patterned at once, and the gate line
Since the GL and the memory insulating film 14 thereunder have the same pattern, the gate line GL and the memory insulating film 14 can also be patterned at a time, so that the manufacture of the TFT memory array is easy.
なお、上記実施例では、各積層膜A1,A2,A3のドレイン
ラインDLを下側に、ドレインラインDLを上側に形成して
いるが、これと逆に、ソースラインSLを下側に、ドレイ
ンラインDLを上側に形成してもよいし、また、下層積層
膜A1のソース,ドレインラインSL,DLのうち下側のライ
ンの膜厚をメモリ絶縁膜14の膜厚より十分大きくすれ
ば、上記実施例における下地絶縁膜12aをなくしても、
ゲートラインGLの立上り部分(ゲート電極G部分)を下
層積層膜A1の下側のラインの側面に対向させることがで
きる。さらに、上記実施例では、各積層膜A1,A2,A3のゲ
ートラインGLをそのゲート電極G部分と同じ幅とし、ソ
ースラインSLおよびドレインラインDLをそのソース,ド
レイン電極S,D部分と同じ幅にしているが、このゲート
ラインGLおよびソース,ドレインラインSL,DLのライン
部分の幅は電極G,S,D部分の幅と異なる幅としてもよ
い。In the above embodiment, the drain line DL of each of the laminated films A1, A2, A3 is formed on the lower side, and the drain line DL is formed on the upper side. Conversely, the source line SL is formed on the lower side, and the drain line DL is formed on the lower side. The line DL may be formed on the upper side, or if the thickness of the lower line of the source and drain lines SL and DL of the lower layered film A1 is sufficiently larger than the thickness of the memory insulating film 14, Even without the base insulating film 12a in the embodiment,
The rising portion (gate electrode G portion) of the gate line GL can be opposed to the side surface of the line below the lower layered film A1. Further, in the above embodiment, the gate line GL of each of the laminated films A1, A2, A3 has the same width as the gate electrode G portion, and the source line SL and the drain line DL have the same width as the source and drain electrodes S, D portion. However, the width of the line portion of the gate line GL and the source and drain lines SL and DL may be different from the width of the electrodes G, S and D.
また、上記実施例では、各積層膜A1,A2,A3のソースラ
インSLとドレインラインDLおよび半導体層13を全て同じ
パターンにしているが、これらは必ずしも同一パターン
でなくてもよく、要は、各積層膜A1,A2,A3のソース,ド
レインラインSL,DLのソース,ドレイン電極S,D部分およ
び半導体層13の側面が、これらの側面にゲートラインGL
のゲート電極G部分をメモリ絶縁膜14を介して対向させ
られる形状となっていればよいし、また上記メモリ絶縁
膜14も、必ずしもゲートラインGLと同一パターンでなく
てもよい。Further, in the above embodiment, the source line SL, the drain line DL, and the semiconductor layer 13 of each of the laminated films A1, A2, A3 are all in the same pattern, but these are not necessarily the same pattern. The source / drain electrodes S and D of the source / drain lines SL and DL of the laminated films A1, A2 and A3 and the side surfaces of the semiconductor layer 13 are connected to the gate lines GL.
It is sufficient that the gate electrode G has a shape that can be opposed to the gate electrode G via the memory insulating film 14, and the memory insulating film 14 does not necessarily have to have the same pattern as the gate line GL.
さらに、上記実施例では、ソースラインSLとドレイン
ラインDLとを半導体層13をはさんで上下に積層した積層
膜A1,A2,A3を3層に積層しているが、この積層膜の積層
数は任意でよく、この積層膜の積層数を多くすれば、同
一箇所にさらに多数のメモリ素子を形成して集積度をさ
らに高くすることができる。Further, in the above embodiment, the stacked films A1, A2, and A3 in which the source line SL and the drain line DL are stacked vertically with the semiconductor layer 13 interposed therebetween are stacked in three layers. May be arbitrarily determined. If the number of stacked layers is increased, a greater number of memory elements can be formed at the same location to further increase the degree of integration.
本発明の半導体メモリは、絶縁基板上に、半導体層を
挟んでソース電極とドレイン電極とを積層して構成した
積層膜を複数層各積層膜間に絶縁膜を介在させて積層
し、前記複数の積層膜の側面に電荷蓄積層およびゲート
電極を設けたものであり、このように、ソース電極とド
レイン電極とを積層するのでメモリ素子の占める面積を
大幅に小さくすることができるし、また、積層膜を複数
層積層する構成であるので1つのメモリ素子が占める面
積内に複数のメモリ素子を形成することができ、従来の
半導体メモリに比べて高集積化をはかることができる。The semiconductor memory according to the present invention is characterized in that a plurality of stacked films formed by stacking a source electrode and a drain electrode with a semiconductor layer interposed therebetween are stacked on an insulating substrate with an insulating film interposed between the stacked films. The charge storage layer and the gate electrode are provided on the side surfaces of the laminated film of the above. In this way, since the source electrode and the drain electrode are laminated, the area occupied by the memory element can be significantly reduced. Since a plurality of stacked films are stacked, a plurality of memory elements can be formed in an area occupied by one memory element, and higher integration can be achieved as compared with a conventional semiconductor memory.
第1図〜第8図は本発明の一実施例を示したもので、第
1図は第4図のI−I線に沿う拡大断面図、第2図は第
4図のII−II線に沿う拡大断面図、第3図は第4図のII
I−III線に沿う拡大断面図、第4図はTFTメモリアレイ
の平面図、第5図はTFTメモリアレイの等価回路図、第
6図はTFTメモリアレイの製造工程図、第7図は第6図
(b)の平面図、第8図は第6図(c)の平面図であ
る。第9図および第10図は従来のTFTメモリアレイの平
面図およびその1つのメモリ素子部分の拡大断面図、第
11図は従来のTFTメモリアレイの等価回路図である。 11……基板、A1,A2,A3……積層膜、DL……ドレインレイ
ン、D……ドレイン電極、13……半導体層、SL……ソー
スライン、S……ソース電極、12a……下地絶縁膜、12b
……層間絶縁膜、14……メモリ絶縁膜、GL……ゲートラ
イン、G……ゲート電極、M1,M2,M3……メモリ素子、15
……保護絶縁膜。1 to 8 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an enlarged sectional view taken along line II of FIG. 4, and FIG. 2 is a line II-II of FIG. FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along the line II in FIG.
FIG. 4 is a plan view of the TFT memory array, FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the TFT memory array, FIG. 6 is a manufacturing process diagram of the TFT memory array, and FIG. FIG. 6 (b) is a plan view, and FIG. 8 is a plan view of FIG. 6 (c). FIG. 9 and FIG. 10 are a plan view of a conventional TFT memory array and an enlarged sectional view of one memory element portion thereof.
FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of a conventional TFT memory array. 11 ... substrate, A1, A2, A3 ... laminated film, DL ... drain drain, D ... drain electrode, 13 ... semiconductor layer, SL ... source line, S ... source electrode, 12a ... base insulation Membrane, 12b
... interlayer insulating film, 14 ... memory insulating film, GL ... gate line, G ... gate electrode, M1, M2, M3 ... memory element, 15
.... Protective insulating film.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/792 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 29/788 H01L 29/792 H01L 27/115 H01L 21/8247 H01L 29/786 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 identification code FI H01L 29/792 (58) Investigated field (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 29/788 H01L 29/792 H01L 27/115 H01L 21/8247 H01L 29/786
Claims (1)
極とドレイン電極とを積層して構成した積層膜を複数層
積層膜間に絶縁膜を介在させて積層し、前記複数の積層
膜の側面に電荷蓄積層およびゲート電極を設けたことを
特徴とする半導体メモリ。A plurality of laminated films formed by laminating a source electrode and a drain electrode with a semiconductor layer interposed therebetween with an insulating film interposed between the plurality of laminated films; A semiconductor memory, wherein a charge storage layer and a gate electrode are provided on a side surface of the semiconductor memory.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1220310A JP2893594B2 (en) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | Semiconductor memory |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP1220310A JP2893594B2 (en) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | Semiconductor memory |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0384964A JPH0384964A (en) | 1991-04-10 |
JP2893594B2 true JP2893594B2 (en) | 1999-05-24 |
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ID=16749140
Family Applications (1)
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JP1220310A Expired - Lifetime JP2893594B2 (en) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | Semiconductor memory |
Country Status (1)
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Families Citing this family (3)
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JP4943576B2 (en) * | 2000-10-19 | 2012-05-30 | 白土 猛英 | MIS field effect transistor and manufacturing method thereof |
KR101583717B1 (en) * | 2009-01-13 | 2016-01-11 | 삼성전자주식회사 | Methods for fabricating resistive random access memory devices |
-
1989
- 1989-08-29 JP JP1220310A patent/JP2893594B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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