JPH0425181A - Thin film transistor memory and manufacture thereof - Google Patents
Thin film transistor memory and manufacture thereofInfo
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- JPH0425181A JPH0425181A JP2129318A JP12931890A JPH0425181A JP H0425181 A JPH0425181 A JP H0425181A JP 2129318 A JP2129318 A JP 2129318A JP 12931890 A JP12931890 A JP 12931890A JP H0425181 A JPH0425181 A JP H0425181A
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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およびその製造方法に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a thin film transistor memory and a method for manufacturing the same.
最近、E2FROM等のメモリとして、メモリ用トラン
ジスタと、駆動用トランジスタ(多数のメモリトランジ
スタで構成されるメモリアレイの駆動回路を構成するト
ランジスタ、または各メモリトランジスタにそれぞれ接
続されて各メモリトランジスタを選択駆動するトランジ
スタ)とを、薄膜トランジスタで構成した薄膜トランジ
スタメモリが開発されている。Recently, as memories such as E2FROM, memory transistors and drive transistors (transistors forming the drive circuit of a memory array consisting of a large number of memory transistors, or connected to each memory transistor to selectively drive each memory transistor) have been developed. A thin film transistor memory has been developed in which a thin film transistor is used as a transistor.
第5図は従来の薄膜トランジスタメモリを示している。FIG. 5 shows a conventional thin film transistor memory.
この薄膜トランジスタメモリは、ガラス等からなる基板
1の上に、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)T+と、駆動用薄膜トランジスタ(以
下駆動トランジスタという)T2とを形成したもので、
メモリトランジスタT1は、基板1上に形成したゲート
電極G1の上に、電荷蓄積機能をもたない窒化シリコン
(S] N)からなる耐圧保持用絶縁膜2aの上にシリ
コン原子Siの組成比を多く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性絶縁膜2bを積層した
二層膜構造のゲート絶縁膜2と、半導体層3と、オーミ
ックコンタクト層4と、ソース、ドレイン電極S、、D
、とを積層して構成されている。また、駆動トランジス
タT2は、基板1上に形成したゲート電極G2の上に、
電荷蓄積機能をもたない窒化シリコンからなるゲート絶
縁膜5と、半導体層6と、オーミックコンタクト層7と
、ソース、ドレイン電極S2.D2とを積層して構成さ
れている。なお、メモリトランジスタT1と駆動トラン
ジスタT2の半導体層3゜6は、いずれもi型半導体、
例えばi型のアモルファス・シリコンまたはポリ・シリ
コン(fSi)からなっており、また両トランジスタT
、。This thin film transistor memory has a memory thin film transistor (hereinafter referred to as a memory transistor) T+ and a driving thin film transistor (hereinafter referred to as a drive transistor) T2 formed on a substrate 1 made of glass or the like.
The memory transistor T1 includes a gate electrode G1 formed on a substrate 1, and a breakdown voltage maintaining insulating film 2a made of silicon nitride (S]N) that does not have a charge storage function, with a composition ratio of silicon atoms Si. A gate insulating film 2 having a two-layer film structure in which a memory insulating film 2b made of silicon nitride having a charge storage function is laminated, a semiconductor layer 3, an ohmic contact layer 4, and source and drain electrodes S. D
, and are laminated together. Further, the drive transistor T2 is placed on the gate electrode G2 formed on the substrate 1.
A gate insulating film 5 made of silicon nitride that does not have a charge storage function, a semiconductor layer 6, an ohmic contact layer 7, and source and drain electrodes S2. D2 is laminated. Note that the semiconductor layers 3.6 of the memory transistor T1 and the drive transistor T2 are both i-type semiconductors,
For example, it is made of i-type amorphous silicon or polysilicon (fSi), and both transistors T
,.
T2のオーミックコンタクト層4,7は、いずれもn型
半導体、例えば燐(P)等のn型不純物をドープしたn
型のアモルファス・シリコンまたはポリ・シリコン(n
” −8j )からなっている。The ohmic contact layers 4 and 7 of T2 are both n-type semiconductors, for example, n-type semiconductors doped with n-type impurities such as phosphorus (P).
Amorphous silicon or polysilicon (n
”-8j).
また、図示しないが、前記メモリトランジスタT1と駆
動トランジスタT2のゲート電極Gl+G2はそれぞれ
これと一体に形成されたゲートラインにつながっており
、またメモリトランジスタT1のソース電極S1および
ドレイン電極D1と、駆動トランジスタT2のソース電
極S2およびドレイン電極D2は、それぞれこれら電極
と一体に形成されたソースラインおよびドレインライン
につながっている。Although not shown, the gate electrodes Gl+G2 of the memory transistor T1 and the drive transistor T2 are connected to a gate line formed integrally therewith, and the source electrode S1 and drain electrode D1 of the memory transistor T1 and the drive transistor The source electrode S2 and drain electrode D2 of T2 are connected to a source line and a drain line, respectively, which are integrally formed with these electrodes.
第6図は前記薄膜トランジスタメモリの製造方法を工程
順に示しており、この薄膜トランジスタメモリのメモリ
トランジスタT、と駆動トランジスタT2は次のような
工程で製造されている。FIG. 6 shows the manufacturing method of the thin film transistor memory in the order of steps, and the memory transistor T and drive transistor T2 of this thin film transistor memory are manufactured by the following steps.
まず、第6図(a)示すように、ガラス等からなる基板
1上にクロム(Cr )等の金属膜を堆積し、この金属
膜をパターニングしてメモリトランジスタT、および駆
動トランジスタT2のゲート電極G、、G2と図示しな
いゲートラインを同時に形成した後、前記基板1上に、
電荷蓄積機能をもたない駆動トランジスタ用ゲート絶縁
膜5と、半導体層6と、オーミックコンタクト層7と、
駆動トランジスタT2のソース、ドレイン電極S2+D
2となるクロム等のソース、ドレイン電極用金属膜8と
を順次堆積する。First, as shown in FIG. 6(a), a metal film such as chromium (Cr) is deposited on a substrate 1 made of glass or the like, and this metal film is patterned to form gate electrodes of the memory transistor T and the drive transistor T2. After forming G, G2 and a gate line (not shown) at the same time, on the substrate 1,
A gate insulating film 5 for a driving transistor that does not have a charge storage function, a semiconductor layer 6, an ohmic contact layer 7,
Source and drain electrodes S2+D of drive transistor T2
A metal film 8 for source and drain electrodes made of chromium or the like is sequentially deposited.
次に、第6図(b)に示すように、前記駆動トランジス
タ用ゲート絶縁膜5と半導体層6とオーミックコンタク
ト層7とソース、ドレイン電極用金属膜8との積層膜を
、フォトリソグラフィ法により駆動トランジスタT2の
素子形状にパターニングし、メモリトランジスタT1の
ゲート電極G、を露出させる。Next, as shown in FIG. 6(b), a laminated film of the gate insulating film 5 for the drive transistor, the semiconductor layer 6, the ohmic contact layer 7, and the metal film 8 for source and drain electrodes is formed by photolithography. Patterning is performed in the element shape of the drive transistor T2, and the gate electrode G of the memory transistor T1 is exposed.
次に、第6図(C)に示すように、前記基板1上に、耐
圧保持用絶縁膜2aと電荷蓄積機能をもつメモリ性絶縁
膜2bとを順次堆積してこの両絶縁膜2a、2bからな
るメモリトランジスタ用ゲート絶縁膜2を形成し、さら
にその上に、半導体層3と、オーミックコンタクト層4
と、メモリ用薄膜トランジスタT1のソース、ドレイン
電極S、、D、となるクロム等のソース、ドレイン電極
用金属膜9とを順次堆積する。Next, as shown in FIG. 6(C), on the substrate 1, an insulating film 2a for maintaining voltage resistance and a memory insulating film 2b having a charge storage function are sequentially deposited. A gate insulating film 2 for a memory transistor is formed, and a semiconductor layer 3 and an ohmic contact layer 4 are further formed thereon.
Then, a metal film 9 for source and drain electrodes, such as chromium, which will become the source and drain electrodes S, D, of the memory thin film transistor T1, is sequentially deposited.
次に、第6図(d)に示すように、前記メモリトランジ
スタ用ゲート絶縁膜2と半導体層3とオーミックコンタ
クト層4とソース、ドレイン電極用金属膜9との積層膜
を、フォトリソグラフィ法によりメモリトランジスタT
1の素子形状にパタニングし、駆動トランジス212部
分の上の前記積層膜2,3,4.9を除去する。Next, as shown in FIG. 6(d), a laminated film of the gate insulating film 2 for the memory transistor, the semiconductor layer 3, the ohmic contact layer 4, and the metal film 9 for source and drain electrodes is formed by photolithography. memory transistor T
1, and the laminated films 2, 3, 4.9 above the drive transistor 212 portion are removed.
次に、第6図(e)に示すように、メモリトランジスタ
T1部分および駆動トランジス212部分のソース、ド
レイン電極用金属膜8,9とその下のオーミックコンタ
クト層4,7をフォトリソグラフィ法によりパターニン
グして、メモリトランジスタT1のソース、ドレイン電
極s+、Stおよび図示しないソース、ドレインライン
と、駆動トランジスタT2のソース、ドレイン電極S2
゜D2および図示しないソース、ドレインラインを同時
に形成し、メモリトランジスタT1と駆動トランジスタ
T2とを完成する。Next, as shown in FIG. 6(e), the metal films 8 and 9 for source and drain electrodes of the memory transistor T1 portion and the drive transistor 212 portion and the ohmic contact layers 4 and 7 thereunder are patterned by photolithography. The source and drain electrodes s+ and St of the memory transistor T1, the source and drain lines (not shown), and the source and drain electrodes S2 of the drive transistor T2.
D2 and source and drain lines (not shown) are formed at the same time to complete the memory transistor T1 and drive transistor T2.
なお、この製造方法では、まず駆動トランジスタT2を
構成する積層膜(ゲート絶縁膜5と半導体層6とオーミ
ックコンタクト層7とソース、ドレイン電極用金属膜9
)の堆積とその素子形状へのパターニングを行ない、次
いでメモリトランジスタT、を構成する積層膜(ゲート
絶縁膜2と半導体層3とオーミックコンタクト層4とソ
ース。Note that in this manufacturing method, first, the stacked films (gate insulating film 5, semiconductor layer 6, ohmic contact layer 7, and metal film 9 for source and drain electrodes) constituting the drive transistor T2 are fabricated.
) is deposited and patterned into the device shape, and then a laminated film (gate insulating film 2, semiconductor layer 3, ohmic contact layer 4, and source) forming the memory transistor T is deposited and patterned into the device shape.
ドレイン電極用金属膜8)の堆積とその素子形状へのパ
ターニングを行なっているが、メモリトランジスタT1
を構成する積層膜と駆動トランジスタT2を構成する積
層膜の堆積およびそのパターニングは逆の順序で行なわ
れる場合もある。また、メモリトランジスタT1のゲー
ト絶縁膜2は、メモリ性絶縁膜2bのみを十分な絶縁耐
圧がとれる厚さに形成した単層膜とされる場合もある。The metal film 8) for the drain electrode is deposited and patterned into the device shape.
The deposition and patterning of the laminated film constituting the drive transistor T2 and the laminated film constituting the drive transistor T2 may be performed in the reverse order. Further, the gate insulating film 2 of the memory transistor T1 may be a single layer film in which only the memory insulating film 2b is formed to a thickness that provides a sufficient dielectric strength.
しかしながら、前記従来の薄M l−ランジスタメモリ
は、メモリトランジスタT1のゲート絶縁膜2を電荷蓄
積機能をもつ絶縁膜(耐圧保持用絶縁膜2aとメモリ性
絶縁膜2bとの二層膜またはメモリ性絶縁膜2bのみの
単層膜)で形成し、駆動トランジスタT2のゲート絶縁
膜5を電荷蓄積機能をもたない絶縁膜で形成したもので
あるため、このメモリトランジスタT、と駆動トランジ
スタT2とを形成するには、前述した製造方法のように
、メモリトランジスタT1を構成するゲート絶縁膜2と
半導体層3とオーミックコンタクト層4とソース、ドレ
イン電極用金属膜8の堆積と、駆動トランジスタT2を
構成するゲート絶縁膜5と半導体層6とオーミックコン
タクト層7とソース。However, in the conventional thin Ml-transistor memory, the gate insulating film 2 of the memory transistor T1 is an insulating film having a charge storage function (a two-layer film of an insulating film 2a for maintaining voltage resistance and an insulating film 2b having a memory property), or a film having a memory property Since the gate insulating film 5 of the drive transistor T2 is formed of an insulating film that does not have a charge storage function, the memory transistor T and the drive transistor T2 are In order to form the memory transistor T1, the gate insulating film 2, the semiconductor layer 3, the ohmic contact layer 4, and the metal film 8 for source and drain electrodes are deposited, and the drive transistor T2 is formed, as in the manufacturing method described above. a gate insulating film 5, a semiconductor layer 6, an ohmic contact layer 7, and a source.
ドレイン電極用金属膜9の堆積とを別工程で行なうじか
なく、したがって前記従来の薄膜トランジスタメモリは
、その製造プロセスが長くて、製造コストが高なってし
まうという問題をもっていた。The deposition of the metal film 9 for the drain electrode must be performed in a separate process, and therefore, the conventional thin film transistor memory has a problem in that the manufacturing process is long and the manufacturing cost is high.
本発明はこ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、製造プロセスを簡略化
して製造コストを低減することができる薄膜トランジス
タメモリを提供するとともに、あわせてその製造方法を
提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a thin film transistor memory that can simplify the manufacturing process and reduce manufacturing costs, and also to provide a manufacturing method thereof. Our goal is to provide the following.
本発明の薄膜トランジスタメモリは、メモリ用薄膜トラ
ンジスタと駆動用薄膜トランジスタとを、基板上に形成
したゲート電極の上にゲート絶縁膜と半導体層とオーミ
ックコンタクトからなるオーミックコンタクト層とソー
ス、ドレイン電極とを積層した構成とするとともに、前
記メモリ用薄膜トランジスタと駆動用薄膜トランジスタ
のゲート絶縁膜をいずれも、少なくとも表層に電荷蓄積
機能をもつ絶縁膜とし、かつ前記メモリ用薄膜トランジ
スタと駆動用薄膜トランジスタの半導体層をそれぞれ同
じi型半導体で形成するとともに、前記メモリ用薄膜ト
ランジスタの半導体層のチャンネル領域に、前記オーミ
ックコンタクト層に含まれているn型不純物を拡散させ
たことを特徴とするものである。The thin film transistor memory of the present invention includes a memory thin film transistor and a driving thin film transistor, in which a gate insulating film, a semiconductor layer, an ohmic contact layer consisting of an ohmic contact, and source and drain electrodes are laminated on a gate electrode formed on a substrate. In addition, the gate insulating films of the memory thin film transistor and the driving thin film transistor are both insulating films having a charge storage function at least in the surface layer, and the semiconductor layers of the memory thin film transistor and the driving thin film transistor are of the same i-type. It is characterized in that it is formed of a semiconductor and that an n-type impurity contained in the ohmic contact layer is diffused into a channel region of a semiconductor layer of the memory thin film transistor.
また、本発明の薄膜トランジスタメモリの製造方法は、
基板上にメモリ用薄膜トランジスタと駆動用薄膜トラン
ジスタのゲート電極を同時に形成し、このゲート電極を
形成した前記基板上に、少なくとも表層に電荷蓄積機能
をもつゲート絶縁膜と、i型半導体からなる半導体層と
、n型゛14導体からなるオーミックコンタクト層と、
ソース ドレイン電極用金属膜とを順次堆積した後、前
記メモリ用薄膜トランジスタ部分だけのソース、ドレイ
ン電極用金属膜とその下のオーミックコンタクト層とを
ソース電極およびドレイン電極の形状にパターニングし
、この後加熱処理により前記半導体層にその上のオーミ
ックコンタクト層に含まれているn型不純物を熱拡散さ
せ、この加熱処理後に前記駆動用薄膜トランジスタ部分
のソース、ドレイン電極用金属膜とその下のオーミック
コンタクト層とをソース電極およびドレイン電極の形状
にパターニングすることを特徴とするものである。Further, the method for manufacturing a thin film transistor memory of the present invention includes:
A gate electrode of a memory thin film transistor and a driving thin film transistor is simultaneously formed on a substrate, and on the substrate on which the gate electrode is formed, a gate insulating film having a charge storage function at least on the surface layer, and a semiconductor layer made of an i-type semiconductor. , an ohmic contact layer consisting of an n-type 14 conductor,
After sequentially depositing a metal film for source and drain electrodes, the metal film for source and drain electrodes and the ohmic contact layer thereunder are patterned in the shape of the source electrode and drain electrode, and then heated. Through the treatment, the n-type impurity contained in the ohmic contact layer above the semiconductor layer is thermally diffused into the semiconductor layer, and after this heat treatment, the metal film for the source and drain electrodes of the driving thin film transistor portion and the ohmic contact layer thereunder are bonded. The method is characterized in that it is patterned into the shape of a source electrode and a drain electrode.
すなわち、本発明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と駆動用薄膜トラン
ジスタのゲート絶縁膜との両方を、少なくとも表層に電
荷蓄積機能をもつ絶縁膜で形成し、かつ前記メモリ用薄
膜トランジスタと駆動用薄膜トランジスタの半導体層を
それぞれ同じi型半導体で形成するとともに、メモリ用
薄膜トランジスタと駆動用薄膜トランジスタとのうち、
ヒステリシス性のないvG−ID特性が望まれる駆動用
薄膜トランジスタの半導体層のチャンネル領域にn型不
純物を拡散させることによって、この駆動用薄膜トラン
ジスタの■。−ID特性をヒステリシス性のない特性と
したものである。That is, in the thin film transistor memory of the present invention, both the gate insulating film of the memory thin film transistor and the gate insulating film of the driving thin film transistor are formed of an insulating film having a charge storage function at least in the surface layer, and the memory thin film transistor and the driving thin film transistor are formed with an insulating film having a charge storage function at least in the surface layer. The semiconductor layers of the thin film transistors for the memory are each made of the same i-type semiconductor, and among the thin film transistor for the memory and the thin film transistor for the drive,
By diffusing n-type impurities into the channel region of the semiconductor layer of the driving thin film transistor in which vG-ID characteristics without hysteresis are desired, this driving thin film transistor can be improved. -The ID characteristic has no hysteresis.
この薄膜トランジスタメモリによれば、メモリ用薄膜ト
ランジスタと駆動用薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を
同じ絶縁膜(少なくとも表層に電荷蓄積機能をもつ絶縁
膜)とし、かつメモリ用薄膜トランジスタと駆動用薄膜
トランジスタの半導体層も同じ1型半導体で形成して、
駆動用薄膜トランジスタの半導体層のチャンネル領域に
n型不純物を拡散させているため、メモリ用薄膜l・ラ
ンジスタを構成するゲート絶縁膜と半導体層とオーミッ
クコンタクト層およびソース、ドレイン電極用金属膜と
、駆動用薄膜トランジスタを構成するゲート絶縁膜と半
導体層とオーミックコンタクト層およびソース、ドレイ
ン電極用金属膜とを同じ工程で堆積することかできる。According to this thin film transistor memory, the gate insulating films of the memory thin film transistor and the driving thin film transistor are the same insulating film (an insulating film having a charge storage function at least in the surface layer), and the semiconductor layers of the memory thin film transistor and the driving thin film transistor are also the same. Formed with a type semiconductor,
Since n-type impurities are diffused into the channel region of the semiconductor layer of the drive thin film transistor, the gate insulating film, the semiconductor layer, the ohmic contact layer, the metal film for the source and drain electrodes, and the drive A gate insulating film, a semiconductor layer, an ohmic contact layer, and a metal film for source and drain electrodes constituting a thin film transistor can be deposited in the same process.
また、この薄膜トランジスタメモリでは、駆動用薄膜ト
ランジスタの半導体層に拡散させるn型不純物を、この
半導体層の上のオーミックコンタクト層に含まれている
n型不純物としているため、ゲート絶縁膜の上に半導体
層とオーミックコンタクト層とソース。In addition, in this thin film transistor memory, the n-type impurity diffused into the semiconductor layer of the driving thin film transistor is the n-type impurity contained in the ohmic contact layer above this semiconductor layer, so the semiconductor layer is and ohmic contact layer and source.
ドレイン電極用金属膜を堆積した後に加熱処理すること
で、駆動用薄膜トランジスタの半導体層にn型不純物を
熱拡散させることができる。By performing heat treatment after depositing the drain electrode metal film, n-type impurities can be thermally diffused into the semiconductor layer of the driving thin film transistor.
したがって、本発明の薄膜トランジスタメモリによれば
、その製造プロセスを簡略化して製造コストを低減する
ことができる。Therefore, according to the thin film transistor memory of the present invention, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
また、本発明の薄膜トランジスタメモリの製造方法は、
メモリ用薄膜トランジスタおよび駆動用薄膜トランジス
タを構成するゲート絶縁膜と半導体層とオーミックコン
タクト層およびソース、ドレイン電極用金属膜を同じ工
程で堆積した後、メモリ用薄膜トランジスタ部分だけの
ソース、ドレイン電極用金属膜とその下のオーミックコ
ンタクト層とをソース電極およびドレイン電極の形状に
パターニングしてから、加熱処理により前記半導体層に
その」二のオーミックコンタクト層に含まれているn型
不純物を熱拡散させ、この加熱処理後に前記駆動用薄膜
トランジスタ部分のソース、ドレイン電極用金属膜とそ
の下のオーミックコンタクト層とをソース電極およびド
レイン電極の形状にパターニングするものである。Further, the method for manufacturing a thin film transistor memory of the present invention includes:
After depositing the gate insulating film, semiconductor layer, ohmic contact layer, and metal film for source and drain electrodes that constitute the memory thin film transistor and drive thin film transistor in the same process, the metal film for the source and drain electrodes of only the memory thin film transistor portion is deposited. The ohmic contact layer underneath is patterned into the shape of the source electrode and drain electrode, and then the n-type impurity contained in the second ohmic contact layer is thermally diffused into the semiconductor layer by heat treatment. After the treatment, the metal film for the source and drain electrodes of the drive thin film transistor portion and the ohmic contact layer thereunder are patterned into the shapes of the source and drain electrodes.
この製造方法によれば、半導体層にn型不純物を熱拡散
させる加熱処理に先立って、メモリ用薄膜トランジスタ
部分のソース、ドレイン電極用金属膜とオーミックコン
タクト層とをソース、ドレイン電極の形状にパターニン
グしているため、メモリ用薄膜トランジスタ部分の半導
体層の上にオーミックコンタクト層があっても、メモリ
用薄膜トランジスタ部分の半導体層には、ソース、ドレ
イン電極の下のみにチャンネル領域を除いてn型不純物
が熱拡散するだけであり、したがってメモリ用薄膜]・
ランジスタのV c I o特性はゲート絶縁膜の電
荷蓄積機能に応じたヒステリシス性をもつ特性となるし
、また駆動用薄膜トランジスタ部分のソース、ドレイン
電極用金属膜とその下のオーミックコンタクト層は、加
熱処理前はパタニングせず、半導体層にn型不純物を拡
散させた後にソース、ドレイン電極の形状にパターニン
グしているため、駆動用薄膜トランジスタ部分の半導体
層には、そのチャンネル領域にもn型不純物を拡散させ
て、駆動用薄膜l・ランジスタのv6ID特性をヒステ
リシス性のない特性とすることができる。According to this manufacturing method, prior to heat treatment for thermally diffusing n-type impurities into the semiconductor layer, the metal film for source and drain electrodes and the ohmic contact layer of the memory thin film transistor portion are patterned into the shape of the source and drain electrodes. Therefore, even if there is an ohmic contact layer on the semiconductor layer of the thin film transistor for memory, the semiconductor layer of the thin film transistor for memory contains n-type impurities only under the source and drain electrodes except for the channel region. [Thin film for memory]
The VcIo characteristics of the transistor have hysteresis depending on the charge storage function of the gate insulating film, and the metal film for the source and drain electrodes in the driving thin film transistor part and the ohmic contact layer thereunder are heated. No patterning is performed before processing, and the n-type impurity is diffused into the semiconductor layer and then patterned into the shape of the source and drain electrodes, so the channel region of the semiconductor layer in the drive thin-film transistor portion is also doped with n-type impurities. By diffusing it, the v6ID characteristics of the driving thin film transistor can be made to have no hysteresis.
以下、本発明の一実施例を第1図〜第4図を参照して説
明する。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
第1図は本実施例の薄膜トランジスタメモリの断面図で
あり、この薄膜トランジスタメモリは、ガラス等からな
る基板1コの上に、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)TIOと、駆動用薄膜l・ラ
ンジスタ(以下駆動トランジスタという)T20とを形
成したものであり、前記メモリI・ランジスタT、。は
、基板11上に形成したゲート電極GIOの上に、ゲー
ト絶縁膜12と、半導体層]3と、オーミックコンタク
ト層]5
]4と、ソース、ドレイン電極S、o、D、oとを積層
して構成されている。前記ゲート絶縁膜12は、その表
層に電荷蓄積機能をもたせた絶縁膜とされており、この
ゲート絶縁膜]2は、電荷蓄積機能をもたない窒化シリ
コン(St N)からなる耐圧保持用絶縁膜12aの上
に、シリコン原子Siの組成比を多くして電荷蓄積機能
をもたせた窒化シリコンからなるメモリ性絶縁膜12b
を積層した二層膜構造となっている。また、前記半導体
層13は、n型半導体、例えばn型のアモルファス・シ
リコンまたはポリ・シリコン(i−8i)で形成されて
おり、オーミックコンタクト層14は、n型半導体、例
えば燐(P)等のn型不純物をドープしたn型のアモル
ファス・シリコンまたはポリ・シリコン(n4−3t
)で形成されている。FIG. 1 is a cross-sectional view of the thin film transistor memory of this embodiment. This thin film transistor memory includes a memory thin film transistor (hereinafter referred to as a memory transistor) TIO and a drive thin film transistor on one substrate made of glass or the like. (hereinafter referred to as a drive transistor) T20, and the memory I/transistor T. On the gate electrode GIO formed on the substrate 11, a gate insulating film 12, a semiconductor layer]3, an ohmic contact layer]5]4, and source and drain electrodes S, o, D, o are laminated. It is configured as follows. The gate insulating film 12 is an insulating film whose surface layer has a charge storage function, and the gate insulating film 2 is a voltage-retaining insulation film made of silicon nitride (St N) that does not have a charge storage function. On the film 12a, there is a memory insulating film 12b made of silicon nitride that has a charge storage function by increasing the composition ratio of silicon atoms Si.
It has a two-layer film structure. The semiconductor layer 13 is made of an n-type semiconductor, such as n-type amorphous silicon or polysilicon (i-8i), and the ohmic contact layer 14 is made of an n-type semiconductor, such as phosphorus (P). n-type amorphous silicon or polysilicon doped with n-type impurities (n4-3t
) is formed.
また、駆動トランジスタT2oは、基板]]上に形成し
たゲート電極G2oの上に、前記メモリトランジスタT
1oのゲート絶縁膜と同じゲート絶縁膜(耐圧保持用絶
縁膜12aとメモリ性絶縁膜12bとの二層膜)12と
、メモリトランジスタ]−6
T10の半導体層13と同じn型半導体からなる半導体
層13と、メモリトランジスタT1oのオーミックコン
タクト層14と同じn型半導体からなるオーミックコン
タクト層14と、ソース、ドレイン電極S 20+
D 20とを積層して構成されており、また、この駆動
トランジスタT2oのゲート電極G20はメモリトラン
ジスタT1oのゲート電極GIOと同じ金属膜で形成さ
れ、ソース、ドレイン電極S 20+ D 20はメ
モリトランジスタT、。のソース。Further, the drive transistor T2o is arranged on the gate electrode G2o formed on the substrate].
A semiconductor consisting of the same gate insulating film as the gate insulating film of 1o (a two-layer film of a breakdown voltage holding insulating film 12a and a memory insulating film 12b) 12, and a memory transistor]-6 the same n-type semiconductor as the semiconductor layer 13 of T10. layer 13, an ohmic contact layer 14 made of the same n-type semiconductor as the ohmic contact layer 14 of the memory transistor T1o, and source and drain electrodes S20+.
Furthermore, the gate electrode G20 of this drive transistor T2o is formed of the same metal film as the gate electrode GIO of the memory transistor T1o, and the source and drain electrodes S20+D20 are stacked with the memory transistor T20. ,. source.
ドレイン電極S、o、D、oと同じ金属膜で形成されて
いる。なお、図示しないが、前記メモリトランジスタT
、。と駆動トランジスタT20のゲート電極GIOIG
20はそれぞれこれと一体に形成されたゲートラインに
つながっており、またメモリトランジスタTIOのソー
ス電極SIOおよびドレイン電極り、0と、駆動トラン
ジスタT2oのソース電極S20およびドレイン電極D
2Qは、それぞれこれら電極と一体に形成されたソース
ラインおよびドレインラインにつながっている。It is formed of the same metal film as the drain electrodes S, o, D, and o. Although not shown, the memory transistor T
,. and the gate electrode GIOIG of the drive transistor T20.
20 are connected to gate lines integrally formed therewith, and the source electrode SIO and drain electrode 0 of the memory transistor TIO are connected to the source electrode S20 and the drain electrode D of the drive transistor T2o.
2Q is connected to a source line and a drain line formed integrally with these electrodes, respectively.
また、メモリトランジスタT、。の半導体層13には、
このメモリトランジスタTloのソース、ドレイン電極
S I Or D I Oの下の部分のみに微量のn
型不純物か拡散されており、駆動トランジスタT2oの
半導体層13には、この駆動トランジスタT2oのソー
ス、ドレイン電極S 20r D 20の下の部分お
よびソース、ドレイン電極S2o、D28間のチャンネ
ル領域を含む全域にわたって、微量のn型不純物が拡散
されている。このメモリトランジスタTIOおよび駆動
トランジスタT2oの半導体層13に拡散されたn型不
純物は、この半導体層13の上のオーミックコンタクト
層14に含まれているn型不純物(燐等)であり、この
半導体層13のn型不純物拡散部分(図に点模様を施し
て示した部分)13aは、n型の度合が極めて少ないn
型シリコン(n−−3j )となっている。Also, a memory transistor T. The semiconductor layer 13 of
A small amount of n is applied only to the portion below the source and drain electrodes S I Or D I O of this memory transistor Tlo.
Type impurities are diffused into the semiconductor layer 13 of the drive transistor T2o, and the entire region including the source and drain electrodes S20rD20 of the drive transistor T2o and the channel region between the source and drain electrodes S20 and D28 are diffused. A trace amount of n-type impurity is diffused throughout. The n-type impurity diffused into the semiconductor layer 13 of the memory transistor TIO and the drive transistor T2o is an n-type impurity (such as phosphorus) contained in the ohmic contact layer 14 on the semiconductor layer 13. The n-type impurity diffusion part 13a (the part shown with a dotted pattern in the figure) of No.
type silicon (n--3j).
このように、駆動トランジスタT2oの半導体層13に
、そのチャンネル領域を含む全域にイったって微量のn
型不純物を拡散しているのは、この駆動トランジスタT
2oのVG−■D特性をヒステリシス性のない特性とす
るためであり、この駆動1・ランジスタT2oの半導体
層]3に微量のn型不純物を拡散して、そのチャンネル
領域を僅かにn型とすれば、駆動トランジスタT2oの
ゲート絶縁膜12か、耐圧保持用絶縁膜12aの上にメ
モリ性絶縁膜12bを積層した電荷蓄積機能をもつ絶縁
膜であっても、この駆動トランジスタT2oのVG−1
゜特性はヒステリシス性のない特性となる。In this way, even a small amount of n is applied to the semiconductor layer 13 of the drive transistor T2o over the entire area including its channel region.
It is this drive transistor T that diffuses the type impurity.
This is to make the VG-■D characteristics of the transistor T2o free of hysteresis by diffusing a small amount of n-type impurity into the semiconductor layer of the drive transistor T2o to make its channel region slightly n-type. Then, even if the gate insulating film 12 of the drive transistor T2o is an insulating film with a charge storage function, such as the memory insulating film 12b laminated on the breakdown voltage holding insulating film 12a, VG-1 of the drive transistor T2o is
゜Characteristics are those without hysteresis.
なお、メモリトランジスタTIOの半導体層13には、
ソース、ドレイン電極S I O+ DI Oの下の
みにn型不純物が拡散されているだけであり、このメモ
リトランジスタT1oの半導体層]3のチャンネル領域
はn型不純物が拡散されていないi型半導体であるため
、このメモリトランジスタT1oのVo−ID特性はゲ
ート絶縁膜12の電荷蓄積機能に応じたヒステリシス性
をもっている。Note that in the semiconductor layer 13 of the memory transistor TIO,
The n-type impurity is only diffused under the source and drain electrodes SIO+DIO, and the channel region of the semiconductor layer]3 of this memory transistor T1o is an i-type semiconductor in which the n-type impurity is not diffused. Therefore, the Vo-ID characteristic of the memory transistor T1o has hysteresis according to the charge storage function of the gate insulating film 12.
第2図および第3図は前記メモリトランジスタT1oお
よび駆動トランジスタT2oのV6−I。特性を示した
もので、メモリトランジスタT1oのV6−ID特性は
、第2図に示すようにメモリ素子として十分なヒステリ
シス性をもっており、駆動トランジスタT2oのV6−
ID特性は、第3図に示すようにほとんどヒステリシス
性のない特性となっている。2 and 3 show V6-I of the memory transistor T1o and drive transistor T2o. As shown in FIG. 2, the V6-ID characteristic of the memory transistor T1o has sufficient hysteresis as a memory element, and the V6-ID characteristic of the drive transistor T2o
As shown in FIG. 3, the ID characteristics have almost no hysteresis.
なお、第2図および第3図に示したメモリトランジスタ
T1oおよび駆動!・ランジスタT2oのV6ID特性
は、ゲート絶縁膜]2の膜厚を2000人(耐圧保持用
絶縁膜1.2 aの膜厚1900人、メモリ性絶縁膜1
2 bの膜厚100人)とし、ドレイン電圧VDを10
V1ソース電圧vsをOVとし、ゲート電圧V6を+4
0V〜−40Vに変化させて、メモリトランジスタT1
oのソース、ドレイン電極S1o、D1o間に流れる電
流値と、駆動トランジスタT2oのソース、ドレイン電
極S20+D2o間に流れる電流値とを測定した結果で
あり、メモリトランジスタT1oのV c I o特
性は、この測定条件において、ヒステリシス幅Wが約4
゜Vの大きなヒステリシス性をもっているのに対し、駆
動トランジスタT2oのV6−I、特性は、ヒステリシ
ス幅Wが約3vの極めて小さなヒステリシス性をもつだ
けである。Note that the memory transistor T1o shown in FIGS. 2 and 3 and the drive!・The V6ID characteristics of the transistor T2o are as follows: The thickness of the gate insulating film 2 is 2000 mm (thickness of the insulating film 1.2a for withstand voltage is 1900 mm, the thickness of the memory insulating film 1 is 2000 mm)
The film thickness of 2b is 100), and the drain voltage VD is 10
V1 source voltage vs is OV, gate voltage V6 is +4
By changing the voltage from 0V to -40V, the memory transistor T1
This is the result of measuring the current value flowing between the source and drain electrodes S1o and D1o of the memory transistor T2o, and the current value flowing between the source and drain electrodes S20+D2o of the drive transistor T2o. Under the measurement conditions, the hysteresis width W is approximately 4
While it has a large hysteresis of .degree.V, the V6-I characteristic of the drive transistor T2o has only an extremely small hysteresis with a hysteresis width W of about 3V.
このように、駆動トランジスタT20の半導体層]3に
微量のn型不純物を拡散させるとこの駆動トランジスタ
T2oのVC−ID特性のヒステリシス性が小さくなる
のは、i型の半導体層13にn型不純物を拡散させると
、この半導体層13のバンドギャップが小さくなって、
半導体層13のバンドギャップと、ゲート絶縁膜12の
バンドギャップとの差(バリアハイド)が大きくなり、
そのため、ゲート絶縁膜12が電荷蓄積機能をもってい
ても、半導体層13とゲート絶縁膜12との間の電荷の
注入効果がほとんどなくなって、ヒステリシス性が小さ
くなるためと考えられる。In this way, when a small amount of n-type impurity is diffused into the semiconductor layer 13 of the drive transistor T20, the hysteresis of the VC-ID characteristic of the drive transistor T2o becomes smaller. When diffused, the bandgap of this semiconductor layer 13 becomes smaller,
The difference (barrier hide) between the band gap of the semiconductor layer 13 and the band gap of the gate insulating film 12 increases,
Therefore, even if the gate insulating film 12 has a charge storage function, the effect of injecting charges between the semiconductor layer 13 and the gate insulating film 12 is almost eliminated, and the hysteresis property becomes small.
第4図は前記薄膜トランジスタメモリの製造方法を工程
順に示しており、この薄膜トランジスタメモリのメモリ
トランジスタT1と駆動トランジスタT2は次のような
工程で製造される。FIG. 4 shows the manufacturing method of the thin film transistor memory in the order of steps, and the memory transistor T1 and drive transistor T2 of this thin film transistor memory are manufactured in the following steps.
まず、第4図(a)示すように、ガラス等からなる基板
11上にクロム(Cr )等の金属膜を堆積し、この金
属膜をパターニングしてメモリトランジスタTIOおよ
び駆動トランジスタT2oのゲー2 ]
ト電極G1o、G2oと図示しないゲートラインを同時
に形成した後、前記基板]1上に、電荷蓄積機能をもた
ない窒化シリコンからなる耐圧保持用絶縁膜12aと、
シリコン原子Sjの組成比を多く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性絶縁膜12bとを
順次堆積して、この両絶縁膜]、2a、12bからなる
ゲート絶縁膜12を形成し、さらにその上に、i型半導
体からなる半導体層13と、n型半導体からなるオーミ
ックコンタクト層]4と、メモリトランジスタT、。お
よび駆動トランジスタT2oのソース、ドレイン電極S
、o、D、。およびS2o、D2oとなるクロム等のソ
ース、ドレイン電極用金属膜15とを順次堆積する。First, as shown in FIG. 4(a), a metal film such as chromium (Cr) is deposited on a substrate 11 made of glass or the like, and this metal film is patterned to form the gate 2 of the memory transistor TIO and the drive transistor T2o. After forming gate electrodes G1o and G2o and a gate line (not shown) at the same time, a voltage-retaining insulating film 12a made of silicon nitride and having no charge storage function is formed on the substrate 1;
A memory insulating film 12b made of silicon nitride having a charge storage function by increasing the composition ratio of silicon atoms Sj is sequentially deposited to form a gate insulating film 12 consisting of these two insulating films], 2a, and 12b. , further thereon, a semiconductor layer 13 made of an i-type semiconductor, an ohmic contact layer made of an n-type semiconductor]4, and a memory transistor T. and the source and drain electrodes S of the drive transistor T2o
,o,D,. Then, metal films 15 for source and drain electrodes, such as chromium, which become S2o and D2o are sequentially deposited.
次に、第4図(b)に示すように、前記ゲート絶縁膜1
2と半導体層]3とオーミックコンタクト層14とソー
ス、ドレイン電極用金属膜15との積層膜を、フォトリ
ソグラフィ法によりメモリトランジスタT1oおよび駆
動トランジスタT2oの素子形状にパターニングし、こ
の積層膜をメモリトランジスタ110部分と駆動1〜ラ
ンジスタT20部分とに分離する。Next, as shown in FIG. 4(b), the gate insulating film 1
2 and semiconductor layer] A laminated film of 3, an ohmic contact layer 14, and a metal film 15 for source and drain electrodes is patterned into the element shape of a memory transistor T1o and a drive transistor T2o by photolithography, and this laminated film is formed into a memory transistor. It is separated into a 110 section and a drive 1 to transistor T20 section.
次に、第4図(C)に示すように、メモリトランジスタ
T、。部分のソース、ドレイン電極用金属膜15とその
下のオーミックコンタクト層14をフォトリソグラフィ
法によりパターニングして、メモリトランジスタT、o
のソース、ドレイン電極S+o+S+oと図示しないソ
ース、ドレインラインを形成し、メモリトランジスタT
IOを完成する。Next, as shown in FIG. 4(C), a memory transistor T. The metal film 15 for the source and drain electrodes and the ohmic contact layer 14 thereunder are patterned by photolithography to form the memory transistors T and O.
The source and drain electrodes S+o+S+o of the memory transistor T and the source and drain lines (not shown) are formed.
Complete the IO.
なお、駆動トランジス2126部分のソース、ドレイン
電極用金属膜15とその下のオーミックコンタクト層1
4は、パターニングせずに駆動トランジスタ128部分
全域に残しておく。Note that the metal film 15 for source and drain electrodes in the driving transistor 2126 portion and the ohmic contact layer 1 therebelow are
4 is left unpatterned over the entire area of the drive transistor 128.
次に、第4図(c)に示すように、基板11全体を前記
半導体層13およびオーミックコンタクト層14の堆積
温度より高い温度で加熱処理し、前記半導体層13にそ
の上のオーミックコンタクト層(n型半導体層)14に
含まれているn型不純物(燐等)を熱拡散する。この加
熱処理における加熱温度は、オーミックコンタクト層1
4から半導体層13へのn型不純物の拡散が極く僅かに
生じる程度に制御して行なう。このように、半導体層1
3に微量のn型不純物を拡散させると、この半導体層1
3のn型不鈍物拡散部分]−3aがn型の度合が極めて
少ないn型シリコン(nSi)となる。Next, as shown in FIG. 4(c), the entire substrate 11 is heat-treated at a temperature higher than the deposition temperature of the semiconductor layer 13 and the ohmic contact layer 14, and the ohmic contact layer ( The n-type impurity (such as phosphorus) contained in the n-type semiconductor layer 14 is thermally diffused. The heating temperature in this heat treatment is
The diffusion of the n-type impurity from 4 to the semiconductor layer 13 is controlled to a very small extent. In this way, the semiconductor layer 1
When a trace amount of n-type impurity is diffused into semiconductor layer 1,
3]-3a becomes n-type silicon (nSi) with a very low degree of n-type.
この場合、前記オーミックコンタクト層14は、メモリ
トランジスタTIO部分の半導体層13の上にも、駆動
トランジス2126部分の半導体層]3の上にもあるた
め、前記加熱処理を行なうと、メモリトランジスタ11
8部分と駆動トランジス2126部分の半導体層13に
それぞれオーミックコンタクト層14に含まれているn
型不純物が熱拡散するが、メモリトランジスタ118部
分のソース。In this case, the ohmic contact layer 14 is located both on the semiconductor layer 13 in the memory transistor TIO portion and on the semiconductor layer 3 in the drive transistor 2126 portion, so when the heat treatment is performed, the memory transistor 11
n contained in the ohmic contact layer 14 in the semiconductor layer 13 in the 8 part and the drive transistor 2126 part, respectively.
Type impurities are thermally diffused in the source of the memory transistor 118 portion.
ドレイン電極用金属膜15とオーミックコンタクト層1
4とは、この加熱処理に先立ってソースドレイン電極S
IO+ D 10の形状にパターニングしであるた
め、メモリI・ランジスタT1oの半導体層13には、
ソース、ドレイン電極S、o、D、oの下のみにチャン
ネル領域を除いてn型不純物が拡散するだけであり、し
たがってこのメモリトランジスタT1oのV、、−ID
特性は、第2図に示したようなゲート絶縁膜12の電荷
蓄積機能に応じたヒステリシス性をもつ。Drain electrode metal film 15 and ohmic contact layer 1
4 means that the source drain electrode S
Since the semiconductor layer 13 of the memory I/transistor T1o is patterned in the shape of IO+D10,
The n-type impurity is only diffused under the source and drain electrodes S, o, D, o except for the channel region, and therefore the V, , -ID of this memory transistor T1o
The characteristics include hysteresis according to the charge storage function of the gate insulating film 12 as shown in FIG.
一方、駆動トランジス2126部分のソース、ドレイン
電極用金属膜15とその下のオーミックコンタクト層1
4は、前記加熱処理前はパターニングされずに駆動トラ
ンジスタT20部分全域に残されているため、駆動トラ
ンジス2126部分の半導体層13には、ソース、ドレ
イン電極S 20+ D 20の下の部分およびソー
ス、ドレイン電極S 20゜D20間のチャンネル領域
を含む全域にわたってn型不純物が拡散される。したが
って駆動トランジスタT20の半導体層13はチャンネ
ル領域も僅かにn型となるから、駆動トランジスタT2
0のゲート絶縁膜12が耐圧保持用絶縁膜12aの上に
メモリ性絶縁膜1−2 bを積層した電荷蓄積機能をも
つ絶縁膜であっても、この駆動トランジスタT2゜のV
6−ID特性は、第3図に示したようなヒステリシス性
のない特性となる。On the other hand, the metal film 15 for source and drain electrodes in the driving transistor 2126 portion and the ohmic contact layer 1 thereunder
4 is left unpatterned in the entire drive transistor T20 portion before the heat treatment, so that the semiconductor layer 13 in the drive transistor 2126 portion includes the source, the portion under the drain electrode S 20+ D 20, the source, N-type impurities are diffused over the entire region including the channel region between the drain electrodes S20°D20. Therefore, since the channel region of the semiconductor layer 13 of the drive transistor T20 is also slightly n-type, the drive transistor T2
Even if the gate insulating film 12 of No. 0 is an insulating film having a charge storage function, which is formed by laminating a memory insulating film 1-2b on a breakdown voltage holding insulating film 12a, the V of this drive transistor T2°
The 6-ID characteristic has no hysteresis as shown in FIG.
次に、第4図(e)に示すように、駆動l・ランジスタ
T20部分のソース、ドレイン電極用金属膜]5とその
下のオーミックコンタクト層]4をフォトリソグラフィ
法によりパターニングして駆動トランジスタT2oのソ
ース、ドレイン電極S20+D20と図示しないソース
、ドレインラインを形成し、駆動トランジスタT2oを
完成する。Next, as shown in FIG. 4(e), the metal film 5 for source and drain electrodes of the drive transistor T20 portion and the ohmic contact layer 4 therebelow are patterned by photolithography to form a drive transistor T2o. Source and drain electrodes S20+D20 and source and drain lines (not shown) are formed to complete the drive transistor T2o.
すなわち、前記実施例の薄膜l・ランジスタメモリは、
メモリトランジスタTIOのゲート絶縁膜12と駆動ト
ランジスタT2oのゲート絶縁膜12との両方を、表層
に電荷蓄積機能をもつ絶縁膜(耐圧保持用絶縁膜12
aとメモリ性絶縁膜12bとの二層膜)で形成し、かつ
メモリトランジスタT1oと駆動トランジスタT2oの
半導体層13をそれぞれ同じi型半導体で形成するとと
もに、メモリトランジスタT10と駆動トランジスタT
2oとのうち、良好なスイッチング動作を行なうために
ヒステリシス性のないV。−1,特性が望まれる駆動ト
ランジスタT2oの半導体層13のチャンネル領域にn
型不純物を拡散させることにょって、この駆動トランジ
スタT2oのVc ID特性をヒステリシス性のな
い特性としたものである。That is, the thin film transistor memory of the above embodiment is as follows:
Both the gate insulating film 12 of the memory transistor TIO and the gate insulating film 12 of the drive transistor T2o are covered with an insulating film having a charge storage function (voltage-retaining insulating film 12) on the surface layer.
The semiconductor layer 13 of the memory transistor T1o and the drive transistor T2o is formed of the same i-type semiconductor, and the memory transistor T10 and the drive transistor T
2o, V without hysteresis for good switching operation. −1, n in the channel region of the semiconductor layer 13 of the drive transistor T2o whose characteristics are desired.
By diffusing type impurities, the Vc ID characteristics of this drive transistor T2o are made to have no hysteresis.
この薄膜トランジスタメモリによれば、メモリトランジ
スタT1oと駆動トランジスタT2oのゲート絶縁膜1
2を同じ絶縁膜(表層に電荷蓄積機能をもつ絶縁膜)と
し、かつメモリトランジスタT1oと駆動トランジスタ
T2oの半導体層13も同じi型半導体で形成して、駆
動トランジスタT2゜の半導体層13のチャンネル領域
にn型不純物を拡散させているため、メモリトランジス
タT1oを構成するゲート絶縁膜12と半導体層13と
オーミックコンタクト層14およびソース、ドレイン電
極用金属膜15と、駆動トランジスタT20を構成する
ゲート絶縁膜]2と半導体層13とオーミックコンタク
ト層14およびソース、ドレイン電極用金属膜15とを
同じ工程で堆積することができる。また、この薄膜トラ
ンジスタメモリでは、駆動トランジスタT2oの半導体
層]3に拡散させるn型不純物を、この半導体層]3の
上のオーミックコンタクト層]4に含まれているn型不
純物としているため、ゲート絶縁膜12の」二に半導体
層13とオーミックコンタクト層14とソース。According to this thin film transistor memory, the gate insulating film 1 of the memory transistor T1o and the drive transistor T2o is
2 are the same insulating film (an insulating film having a charge storage function on the surface layer), and the semiconductor layer 13 of the memory transistor T1o and the drive transistor T2o is also formed of the same i-type semiconductor, so that the channel of the semiconductor layer 13 of the drive transistor T2° is Since n-type impurities are diffused in the region, the gate insulating film 12, the semiconductor layer 13, the ohmic contact layer 14, the metal film 15 for source and drain electrodes, and the gate insulating film forming the drive transistor T20 constitute the memory transistor T1o. film] 2, the semiconductor layer 13, the ohmic contact layer 14, and the metal film 15 for source and drain electrodes can be deposited in the same process. In addition, in this thin film transistor memory, the n-type impurity diffused into the semiconductor layer 3 of the drive transistor T2o is the n-type impurity contained in the ohmic contact layer 4 on the semiconductor layer 3, so that the gate insulation The second part of the film 12 includes a semiconductor layer 13, an ohmic contact layer 14, and a source.
、ドレイン電極用金属膜]5を堆積した後に加熱処理す
ることで、駆動トランジスタT2oの半導体層]3にn
型不純物を熱拡散させることができる。, metal film for drain electrode ] 5 is deposited and then heat-treated to form an n
Type impurities can be thermally diffused.
したがって、この薄膜トランジスタメモリによれば、そ
の製造プロセスを簡略化して製造コストを低減すること
かできる。Therefore, according to this thin film transistor memory, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
また、前記実施例の薄膜トランジスタメモリの製造方法
は、メモリトランジスタT、。と駆動トランジスタT2
oのゲート絶縁膜12と半導体層]3とオーミックコン
タクト層]4およびソース、ドレイン電極用金属膜1−
5を同じ工程で堆積した後、メモリI・ランジメタ11
8部分だけのソース、ドレイン電極用金属膜]5とその
下のオーミックコンタクト層]4とをソース電極S、。Furthermore, the method for manufacturing the thin film transistor memory of the above embodiment includes the memory transistor T. and drive transistor T2
gate insulating film 12 and semiconductor layer] 3 and ohmic contact layer] 4 and metal film for source and drain electrodes 1-
5 in the same process, Memory I/Rangimeta 11
The metal film for source and drain electrodes in only 8 parts] 5 and the ohmic contact layer below] 4 is the source electrode S.
およびドレイン電極り、。の形状にパターニングしてか
ら、加熱処理により前記半導体層]3にその上のオーミ
ックコンタクト層14に含まれているn型不純物を熱拡
散させ、この加熱処理後に駆動トランジスタT2o部分
のソース、ドレイン電極用金属膜15とその下のオーミ
ックコンタクト層14とをソース電極S20およびドレ
イン電極D20の形状にパターニングするものである。and drain electrode. After patterning into the shape of , the n-type impurity contained in the ohmic contact layer 14 thereon is thermally diffused into the semiconductor layer] 3 by heat treatment, and after this heat treatment, the source and drain electrodes of the drive transistor T2o portion are The metal film 15 and the ohmic contact layer 14 thereunder are patterned into the shapes of the source electrode S20 and the drain electrode D20.
この製造方法によれば、半導体層13にn型不純物を熱
拡散させる加熱処理に先立って、メモリトランジスタT
10部分のソース、ドレイン電極用金属膜15とオーミ
ックコンタクト層14とをソス,ドIツイン電極S,。According to this manufacturing method, prior to the heat treatment for thermally diffusing n-type impurities into the semiconductor layer 13, the memory transistor T
The metal film 15 for the source and drain electrodes and the ohmic contact layer 14 in the 10th part are connected to the source, do I twin electrode S,
、D,oの形状にパターニングしているため、メモリト
ランジスタTIO部分の半導体層13の上にオーミック
コンタクト層14があっても、メモリトランジスタT1
o部分の半導体層]3には、ソース、ドレイン電極S+
o+D,oの下のみにチャンネル領域を除いてn型不純
物が熱拡散するだけであり、したがってメモリトランジ
スタT,。のv6−ID特性はゲート絶縁膜12の電荷
蓄積機能に応じたヒステリシス性をもつ特性となるし、
また駆動トランジス2128部分のソース、ドレイン電
極用金属膜15とその下のオーミックコンタクI・層1
4は、加熱処理前はパターニングせず、半導体層]3に
n型不純物を拡散させた後にソース、ドレイン電極S
20+ S 20の形状にパターニングしているため
、駆動トランジス2128部分の半導体層1Bには、そ
の升ヤンネル領域にもn型不純物を拡散させて、駆動ト
ランジスタのV6−ID特性をヒステリシス性のない特
性とすることかできる。, D, o, even if there is an ohmic contact layer 14 on the semiconductor layer 13 in the memory transistor TIO portion, the memory transistor T1
Semiconductor layer of o part] 3 has source and drain electrodes S+
The n-type impurity is only thermally diffused under o+D, o except for the channel region, and thus the memory transistor T,. The v6-ID characteristic has hysteresis according to the charge storage function of the gate insulating film 12,
In addition, the metal film 15 for the source and drain electrodes in the drive transistor 2128 portion and the ohmic contact I/layer 1 below it.
4 is a semiconductor layer without patterning before heat treatment] After diffusing n-type impurities into 3, source and drain electrodes S
Since the patterning is in the shape of 20+S20, n-type impurities are also diffused into the square channel region of the semiconductor layer 1B in the drive transistor 2128 portion, thereby changing the V6-ID characteristics of the drive transistor to characteristics without hysteresis. It is possible to do this.
なお、前記実施例では、メモリトランジスタTIOおよ
び駆動l・ランジスタT20のゲート絶縁膜12を、耐
圧保持用絶縁膜12aの上にメモリ性絶縁膜1. 2
bを積層した二層膜としているが、このゲート絶縁膜1
2は、メモリ性絶縁膜12bのみを十分な絶縁耐圧がと
れる厚さに形成した単層膜としてもよく、要は前記ゲー
I・絶縁膜12は、少なくとも表層に電荷蓄積機能をも
つ絶縁膜であればよい。In the embodiment described above, the gate insulating film 12 of the memory transistor TIO and the driving transistor T20 is formed on the memory insulating film 1. 2
This gate insulating film 1 is made of a two-layered film.
2 may be a single layer film in which only the memory insulating film 12b is formed to a thickness that provides sufficient dielectric strength.In short, the GaI insulating film 12 is an insulating film having a charge storage function at least in its surface layer. Good to have.
本発明の薄膜I・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と駆動用薄膜トランジスタの
ゲート絶縁膜との両方を、少なくとも表層に電荷蓄積機
能をもつ絶縁膜で形成し、かつ前記メモリ用薄膜トラン
ジスタと駆動用薄膜トランジスタの半導体層をそれぞれ
同じi型半導体で形成するとともに、メモリ用薄膜トラ
ンジスタと駆動用薄膜トランジスタとのうち、ヒステリ
シス性のないV6−ID特性が望まれる駆動用薄膜トラ
ンジスタの半導体層のチャンネル領域にn型不純物を拡
散させることによって、この駆動用薄膜トランジスタの
VG−ID特性をヒステリシス性のない特性としたもの
であるから、本発明の薄膜トランジスタメモリは、その
製造プロセスを簡略化して製造コストを低減することが
できる。In the thin film transistor memory of the present invention, both the gate insulating film of the memory thin film transistor and the gate insulating film of the driving thin film transistor are formed of an insulating film having a charge storage function at least in the surface layer, and The semiconductor layers of the driving thin film transistors are each made of the same i-type semiconductor, and between the memory thin film transistor and the driving thin film transistor, the semiconductor layer of the driving thin film transistor is desired to have V6-ID characteristics without hysteresis. By diffusing type impurities, the VG-ID characteristics of this driving thin film transistor are made to have no hysteresis. Therefore, the thin film transistor memory of the present invention can simplify the manufacturing process and reduce the manufacturing cost. I can do it.
また、本発明の薄膜トランジスタメモリの製造方法によ
れば、メモリ用薄膜トランジスタおよび駆動用薄膜l・
ランジスタを構成するゲート絶縁膜と半導体層とオーミ
ックコンタクト層およびソース、ドレイン電極用金属膜
を同じ工程で堆積するとともに、前記半導体層にn型不
純物を熱拡散させる加熱処理に先立って、メモリ用薄膜
トランジスタ部分のソース、ドレイン電極用金属膜とオ
ーミックコンタクト層とをソース ドレイン電極の形状
にパターニングしているため、メモリ用薄膜トランジス
タ部分の半導体層の上にオーミックコンタクト層があっ
ても、メモリ用薄膜トランジスタ部分の半導体層には、
ソース、ドレイン電極の下のろにチャンネル領域を除い
てn型不純物が熱拡散するだけであり、したがってメモ
リ用薄膜トランジスタのV6−ID特性はゲート絶縁膜
の電荷蓄積機能に応じたヒステリシス性をもつ特性とな
るし、また駆動用薄膜l・ランジスタ部分のソース、ド
レイン電極用金属膜とその下のオーミックコンタクト層
は、加熱処理前はパターニングせず、半導体層にn型不
純物を拡散させた後にソース。Further, according to the method for manufacturing a thin film transistor memory of the present invention, a thin film transistor for memory and a thin film transistor for driving
A gate insulating film, a semiconductor layer, an ohmic contact layer, and a metal film for source and drain electrodes constituting the transistor are deposited in the same process, and prior to heat treatment to thermally diffuse n-type impurities into the semiconductor layer, a thin film transistor for memory is deposited. Because the metal film for the source and drain electrodes and the ohmic contact layer are patterned in the shape of the source and drain electrodes, even if there is an ohmic contact layer on the semiconductor layer in the memory thin film transistor part, the ohmic contact layer in the memory thin film transistor part is In the semiconductor layer,
N-type impurities are only thermally diffused under the source and drain electrodes except for the channel region, and therefore the V6-ID characteristics of memory thin film transistors have hysteresis characteristics that correspond to the charge storage function of the gate insulating film. In addition, the driving thin film l, the metal film for the source and drain electrodes in the transistor part, and the ohmic contact layer underneath are not patterned before heat treatment, but after the n-type impurity is diffused into the semiconductor layer.
ドレイン電極の形状にパターニングしているため、駆動
用薄膜l・ランジスタ部分の半導体層には、そのチャン
ネル領域にもn型不純物を拡散させて、駆動用薄膜トラ
ンジスタのv6 I+)特性をヒステリシス性のない特
性とすることができる。Since it is patterned in the shape of the drain electrode, n-type impurities are also diffused into the channel region of the driving thin film l/transistor portion of the semiconductor layer to improve the v6 I+) characteristics of the driving thin film transistor without hysteresis. It can be a characteristic.
第1図〜第4図は本発明の一実施例を示したもので、第
1図は薄膜トランジスタメモリの断面図、第2図および
第3図はメモリトランジスタおよび駆動トランジスタの
V3−ID特性図、第4図は薄膜トランジスタメモリの
製造工程図である。第5図および第6図は従来の薄膜ト
ランジスタメモリの断面図およびその製造工程図である
。
]1・・・基板、Tlo・・・メモリトランジスタ、T
2゜・・・駆動I・ランジスタ、Gl。、G2o・・・
ゲート電極、]2・・・ゲート絶縁膜、1.2 a・・
・耐圧保持用絶縁膜、1.2 b・・・メモリ性絶縁膜
、13・・・半導体層、1、3 a・・・n型不純物拡
散部分、14・・・オーミックコンタクト層、S IO
+’ S 2o−ソース電極、D+o+D2o・・・ド
レイン電極、15・・・ソース、ドレイン電極用金属膜
。
出願人 カシオ計算機株式会社1 to 4 show an embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a cross-sectional view of a thin film transistor memory, FIGS. 2 and 3 are V3-ID characteristic diagrams of a memory transistor and a drive transistor, FIG. 4 is a manufacturing process diagram of a thin film transistor memory. FIGS. 5 and 6 are cross-sectional views of a conventional thin film transistor memory and diagrams of its manufacturing process. ]1...Substrate, Tlo...memory transistor, T
2゜...Drive I transistor, Gl. , G2o...
Gate electrode, ]2... Gate insulating film, 1.2 a...
- Insulating film for maintaining voltage resistance, 1.2 b... Memory insulating film, 13... Semiconductor layer, 1, 3 a... N-type impurity diffusion portion, 14... Ohmic contact layer, S IO
+'S2o-source electrode, D+o+D2o...drain electrode, 15...metal film for source and drain electrodes. Applicant Casio Computer Co., Ltd.
Claims (2)
トランジスタとを形成した薄膜トランジスタメモリにお
いて、 前記メモリ用薄膜トランジスタと駆動用薄膜トランジス
タとを、前記基板上に形成したゲート電極の上にゲート
絶縁膜と半導体層とn型半導体からなるオーミックコン
タクト層とソース、ドレイン電極とを積層した構成とす
るとともに、前記メモリ用薄膜トランジスタと駆動用薄
膜トランジスタのゲート絶縁膜をいずれも、少なくとも
表層に電荷蓄積機能をもつ絶縁膜とし、かつ前記メモリ
用薄膜トランジスタと駆動用薄膜トランジスタの半導体
層をそれぞれ同じi型半導体で形成するとともに、前記
メモリ用薄膜トランジスタの半導体層のチャンネル領域
に、前記オーミックコンタクト層に含まれているn型不
純物を拡散させたことを特徴とする薄膜トランジスタメ
モリ。(1) In a thin film transistor memory in which a memory thin film transistor and a driving thin film transistor are formed on a substrate, the memory thin film transistor and the driving thin film transistor are formed on a gate electrode formed on the substrate with a gate insulating film and a semiconductor layer. It has a structure in which an ohmic contact layer made of an n-type semiconductor and source and drain electrodes are laminated, and the gate insulating films of the memory thin film transistor and the driving thin film transistor are both insulating films having a charge storage function at least in the surface layer, The semiconductor layers of the memory thin film transistor and the driving thin film transistor are each formed of the same i-type semiconductor, and an n-type impurity contained in the ohmic contact layer is diffused into the channel region of the semiconductor layer of the memory thin film transistor. A thin film transistor memory characterized by:
トランジスタのゲート電極を同時に形成し、このゲート
電極を形成した前記基板上に、少なくとも表層に電荷蓄
積機能をもつゲート絶縁膜と、i型半導体からなる半導
体層と、n型半導体からなるオーミックコンタクト層と
、ソース、ドレイン電極用金属膜とを順次堆積した後、
前記メモリ用薄膜トランジスタ部分だけのソース、ドレ
イン電極用金属膜とその下のオーミックコンタクト層と
をソース電極およびドレイン電極の形状にパターニング
し、この後加熱処理により前記半導体層にその上のオー
ミックコンタクト層に含まれているn型不純物を熱拡散
させ、この加熱処理後に前記駆動用薄膜トランジスタ部
分のソース、ドレイン電極用金属膜とその下のオーミッ
クコンタクト層とをソース電極およびドレイン電極の形
状にパターニングすることを特徴とする薄膜トランジス
タメモリの製造方法。(2) Gate electrodes of a memory thin film transistor and a driving thin film transistor are simultaneously formed on a substrate, and a gate insulating film having a charge storage function at least on the surface layer and an i-type semiconductor are formed on the substrate on which the gate electrode is formed. After sequentially depositing a semiconductor layer, an ohmic contact layer made of an n-type semiconductor, and metal films for source and drain electrodes,
The metal film for source and drain electrodes and the ohmic contact layer thereunder are patterned in the shape of the source and drain electrodes only in the memory thin film transistor portion, and then heat treatment is applied to the semiconductor layer to form the ohmic contact layer thereon. The included n-type impurity is thermally diffused, and after this heat treatment, the metal film for source and drain electrodes of the driving thin film transistor portion and the ohmic contact layer thereunder are patterned into the shape of the source electrode and drain electrode. A method for manufacturing a characteristic thin film transistor memory.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2129318A JPH0425181A (en) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | Thin film transistor memory and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2129318A JPH0425181A (en) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | Thin film transistor memory and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0425181A true JPH0425181A (en) | 1992-01-28 |
Family
ID=15006614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2129318A Pending JPH0425181A (en) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | Thin film transistor memory and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0425181A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999038213A1 (en) * | 1998-01-26 | 1999-07-29 | Sony Corporation | Memory device and method of manufacturing the same, and integrated circuit and method of manufacturing semiconductor device |
| US8614474B2 (en) | 2010-07-05 | 2013-12-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin film transistor memory and display unit including the same |
-
1990
- 1990-05-21 JP JP2129318A patent/JPH0425181A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999038213A1 (en) * | 1998-01-26 | 1999-07-29 | Sony Corporation | Memory device and method of manufacturing the same, and integrated circuit and method of manufacturing semiconductor device |
| JPH11274420A (en) * | 1998-01-26 | 1999-10-08 | Sony Corp | Memory element and manufacturing method thereof, and integrated circuit and semiconductor device manufacturing method |
| US8614474B2 (en) | 2010-07-05 | 2013-12-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin film transistor memory and display unit including the same |
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