JPH06268179A - Stacked semiconductor integrated circuit device - Google Patents
Stacked semiconductor integrated circuit deviceInfo
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- JPH06268179A JPH06268179A JP5055634A JP5563493A JPH06268179A JP H06268179 A JPH06268179 A JP H06268179A JP 5055634 A JP5055634 A JP 5055634A JP 5563493 A JP5563493 A JP 5563493A JP H06268179 A JPH06268179 A JP H06268179A
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- transistor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 デバイス特性の劣化が少なく大容量化が可能
な積層半導体集積回路装置を提供する。
【構成】 単結晶半導体基板1の表面に形成され、ビッ
トラインに接続されるビットライン駆動用MOSトラン
ジスタ311等と、上記ビットライン駆動用MOSトラ
ンジスタよりも上層に形成され、上記ビットライン駆動
用MOSトランジスタのゲート電位を制御する薄膜トラ
ンジスタ構造による記憶素子111等と、上記ビットラ
イン駆動用MOSトランジスタのゲート電極に蓄積され
た電荷を放電させる放電用トランジスタ411等と、上
記記憶素子への電荷供給用の電力線41等と、を備えた
ことを特徴とする。
(57) [Summary] [Object] To provide a laminated semiconductor integrated circuit device capable of increasing the capacity with little deterioration in device characteristics. A bit line driving MOS transistor 311 formed on the surface of the single crystal semiconductor substrate 1 and connected to a bit line, and a bit line driving MOS formed above the bit line driving MOS transistor. A memory element 111 or the like having a thin film transistor structure for controlling the gate potential of the transistor, a discharge transistor 411 or the like for discharging the charge accumulated in the gate electrode of the bit line driving MOS transistor, and a charge supply element for supplying the charge to the memory element. And a power line 41 and the like.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ構造
を用いた積層半導体集積回路装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laminated semiconductor integrated circuit device having a thin film transistor structure.
【0002】[0002]
【従来の技術とその課題】半導体集積回路において、従
来の記憶素子は図16に示すNOR型及び図17に示す
NAND型の両方とも半導体基板1上に形成されるの
で、半導体基板1のデザインルールの微細化による記憶
素子の集積度の向上は可能であるが、コンタクトを取る
必要から自ずとそれには限界がある。さらに半導体基板
における素子の集積度を向上させるため、三次元デバイ
ス、即ち積層半導体集積回路が考えられる。尚、図16
及び図17において、(a)は平面図を示し、(b)は(a)の
図に示すA−A'における断面図を示し、1は半導体基
板、2はN+拡散層、3はフィールド酸化膜、4はポリ
シリコン、5はビットラインのコンタクト部分、6はビ
ットライン配線、8は絶縁層を示している。2. Description of the Related Art In a semiconductor integrated circuit, conventional memory elements, both NOR type shown in FIG. 16 and NAND type shown in FIG. 17, are formed on a semiconductor substrate 1. Although it is possible to improve the degree of integration of memory elements by miniaturization, it is naturally limited because it is necessary to make contacts. Further, in order to improve the degree of integration of elements on the semiconductor substrate, a three-dimensional device, that is, a laminated semiconductor integrated circuit is considered. Note that FIG.
17, (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view taken along the line AA ′ shown in (a), 1 is a semiconductor substrate, 2 is an N + diffusion layer, and 3 is a field. Oxide film, 4 is polysilicon, 5 is a bit line contact portion, 6 is a bit line wiring, and 8 is an insulating layer.
【0003】しかし、上記積層半導体集積回路では、C
VD法等により形成されたポリシリコン層を使用するた
め、積層半導体集積回路は、一般的に単結晶基板上に形
成されたデバイスよりも、例えばオフ時におけるリーク
電流の発生やオン電流の低下というデバイスの特性にお
いて劣るという問題点がある。However, in the above laminated semiconductor integrated circuit, C
Since a polysilicon layer formed by the VD method or the like is used, a stacked semiconductor integrated circuit is generally called a leakage current generation or an ON current reduction at the time of off, compared with a device formed on a single crystal substrate. There is a problem that the device characteristics are inferior.
【0004】又、従来のマスクプログラムROMへの書
き込み、即ちプログラムを行うことは、フィールド方
式、イオン注入方式(デプレッション化あるいは高Vth
化ともいう)、又はコンタクト方式にて行なわれてい
る。ターンアラウンド時間を考えた場合、上記各方式の
中で、マスクプログラムROMの納期を最も短くできる
のはコンタクト方式であるが、上記書き込みはコンタク
ト工程にて実施され、その後、メタル工程が実施され
る。プログラム設計の時間的余裕度からすれば上記書き
込み工程はなるべく最終工程に近い方が好ましい。又、
コンタクト方式では記憶容量1ビットに対し1つのコン
タクトホールが必要であることから、スペース的にRO
Mの大容量化に適さないという問題点がある。Writing to the conventional mask program ROM, that is, programming is performed by a field method or an ion implantation method (depletion or high Vth).
(Also referred to as conversion) or a contact method. Considering the turnaround time, the contact method has the shortest delivery time of the mask program ROM among the above methods, but the writing is performed in the contact step, and then the metal step is performed. . Considering the time margin of the program design, it is preferable that the writing process is as close to the final process as possible. or,
In the contact method, one contact hole is required for each 1-bit storage capacity, so that space is required for RO
There is a problem that it is not suitable for increasing the capacity of M.
【0005】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、薄膜トランジスタ構造を用いたにも
拘らずデバイス特性の劣化が少なく大容量化が可能な積
層半導体集積回路装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve such a problem, and provides a laminated semiconductor integrated circuit device capable of increasing the capacity with little deterioration of device characteristics despite using a thin film transistor structure. The purpose is to
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、単結晶半導体
基板上に形成され、ビットラインに接続されるビットラ
イン駆動用MOSトランジスタと、上記ビットライン駆
動用MOSトランジスタよりも上層に形成され、上記ビ
ットライン駆動用MOSトランジスタのゲート電位を制
御する薄膜トランジスタ構造によるメモリトランジスタ
と、上記ビットライン駆動用MOSトランジスタのゲー
ト電極に蓄積された電荷を放電させる放電用トランジス
タと、上記メモリトランジスタへの電荷供給用の電力線
と、を備えたことを特徴とする。According to the present invention, a bit line driving MOS transistor formed on a single crystal semiconductor substrate and connected to a bit line, and formed above the bit line driving MOS transistor, A memory transistor having a thin film transistor structure for controlling the gate potential of the bit line driving MOS transistor, a discharging transistor for discharging the charge accumulated in the gate electrode of the bit line driving MOS transistor, and a charge supply to the memory transistor And a power line for use.
【0007】[0007]
【作用】従来の半導体メモリではメモリトランジスタに
おける電荷が直接ビットラインを駆動する構造である
が、上記のように構成することでビットライン駆動用M
OSトランジスタは、薄膜トランジスタ構造によるメモ
リトランジスタの電荷により動作制御されてビットライ
ンを駆動することから、薄膜トランジスタが直接ビット
ラインを駆動するのではなく、薄膜トランジスタ構造に
起因する例えばオフ時のリーク電流の発生等がビットラ
インへ影響しないように作用する。又、薄膜トランジス
タ構造を採ることでメモリセルの積層化しメモリ容量の
大容量化を図るように作用する。In the conventional semiconductor memory, the charge in the memory transistor directly drives the bit line. However, by configuring as described above, the bit line driving M
The operation of the OS transistor is controlled by the charge of the memory transistor having the thin film transistor structure to drive the bit line. Therefore, the thin film transistor does not directly drive the bit line, but the leakage current at the time of off due to the thin film transistor structure is generated. Will not affect the bit line. In addition, by adopting the thin film transistor structure, the memory cells are laminated so as to increase the memory capacity.
【0008】[0008]
【実施例】本発明の一実施例を図を参照し以下に説明す
る。図1には、本発明による積層半導体集積回路装置に
て構成した記憶素子の基本構造を示し、図3は実際に半
導体基板上に形成される記憶素子等を示す平面図であ
り、図1に示される符号と同じ符号を使用し各構成部分
を示している。尚、図3において絶縁層については記載
を省略している。又、図3において“ア”ないし“エ”
の各コンタクトの図を示す凡例を図3内に示している。
又、図3に示す、積層された各構成部分の平面形状を図
11ないし図15に示す。尚、図11はグランド(GN
D)2の形状を示し、図12はゲート4の形状を示し、
図13はビットライン61,62の形状を示し、図14
はポリシリコン7の形状を示し、図15はワードライン
24等、メタル配線42等の形状を示す。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a basic structure of a memory element formed by a laminated semiconductor integrated circuit device according to the present invention, and FIG. 3 is a plan view showing a memory element and the like actually formed on a semiconductor substrate. The same reference numerals are used to indicate each component. Note that the illustration of the insulating layer is omitted in FIG. Also, in FIG. 3, "a" or "d"
The legend showing the figure of each contact is shown in FIG.
11 to 15 show the planar shapes of the laminated constituent parts shown in FIG. In addition, FIG. 11 shows the ground (GN
D) 2 shows the shape of FIG. 12, FIG. 12 shows the shape of the gate 4,
FIG. 13 shows the shapes of the bit lines 61 and 62, and FIG.
Shows the shape of the polysilicon 7, and FIG. 15 shows the shape of the word line 24 and the like, the metal wiring 42 and the like.
【0009】図1において、111ないし114、12
1ないし124、211ないし214、及び221ない
し224の符号にて示されるものがPチャネルのトラン
ジスタからなる記憶素子であり、411、412、42
1、及び422の符号にて示されるものは、ビットライ
ン駆動用MOSトランジスタ311、312、321、
322のゲートに蓄積された電荷を放電するためのPチ
ャネルのトランジスタからなる放電用トランジスタであ
る。上記構成部分111ないし114、121ないし1
24、211ないし214、及び221ないし224、
並びに411、412、421、及び422にて示され
る素子は、薄膜トランジスタ(以下TFTと記す)構造に
て三次元デバイスとして作成される。In FIG. 1, 111 to 114, 12
Reference numerals 1 to 124, 211 to 214, and 221 to 224 are storage elements made up of P-channel transistors, and 411, 412, and 42.
Reference numerals 1 and 422 denote bit line driving MOS transistors 311, 312, 321 and
322 is a discharge transistor including a P-channel transistor for discharging the electric charge accumulated in the gate of 322. The constituent parts 111 to 114, 121 to 1
24, 211 to 214, and 221 to 224,
Elements 411, 412, 421, and 422 are formed as a three-dimensional device with a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) structure.
【0010】上述した各記憶素子111、211を構成
するトランジスタのソース側は、これら記憶素子に蓄積
される電荷を供給する電源線41に接続され、記憶素子
121、221を構成するトランジスタのソース側は、
これら記憶素子に蓄積される電荷を供給する電源線42
に接続され、それぞれの記憶素子111ないし114は
直列接続され、記憶素子114、124、214、22
4のドレイン側はそれぞれ放電用トランジスタ411、
412、421、422を介して接地される。又、記憶
素子114、124、214、224のドレイン側に
は、Nチャネルのトランジスタからなるビットライン駆
動用MOSトランジスタ311、312、321、32
2のそれぞれのゲートが接続される。尚、Nチャネルの
トランジスタからなるビットライン駆動用MOSトラン
ジスタ311、312のドレイン側はビットライン61
に接続され、Nチャネルのトランジスタからなるビット
ライン駆動用MOSトランジスタ321、322のドレ
イン側はビットライン62に接続され、ビットライン駆
動用MOSトランジスタ311,312,321,32
2のソース側はそれぞれ接地される。又、記憶素子11
1等のそれぞれのゲートはワードライン21等に接続さ
れ、放電用トランジスタ411、412等のゲートは該
放電用トランジスタのオンオフ動作を制御する信号を伝
達する制御信号線51及び52に接続される。尚、例え
ば記憶素子111ないし114のように、一組における
記憶素子の数は上述した4つに限るものではなく、又、
各種のトランジスタの導電形は上述したものに限るもの
ではない。The source side of the transistors forming the memory elements 111 and 211 described above is connected to the power supply line 41 for supplying the charges accumulated in these memory elements, and the source side of the transistors forming the memory elements 121 and 221. Is
A power supply line 42 for supplying charges accumulated in these storage elements
Storage elements 111 to 114 are connected in series and storage elements 114, 124, 214 and 22 are connected in series.
The drain side of 4 is a discharge transistor 411,
It is grounded via 412, 421, and 422. Further, on the drain side of the memory elements 114, 124, 214, 224, bit line driving MOS transistors 311, 312, 321, 32, which are N-channel transistors, are provided.
Each of the two gates is connected. The drain side of the bit line driving MOS transistors 311 and 312 formed of N-channel transistors is the bit line 61.
The drain sides of the bit line driving MOS transistors 321 and 322 each of which is an N-channel transistor are connected to the bit line 62, and the bit line driving MOS transistors 311, 312, 321 and 32 are connected.
The source side of 2 is grounded. In addition, the storage element 11
The respective gates of 1 and the like are connected to the word line 21 and the like, and the gates of the discharging transistors 411 and 412 and the like are connected to control signal lines 51 and 52 for transmitting signals for controlling the on / off operation of the discharging transistors. It should be noted that the number of storage elements in one set is not limited to the above four, such as the storage elements 111 to 114, and
The conductivity types of various transistors are not limited to those described above.
【0011】図3に示すA−A'における断面図である
図2を参照すると、P+単結晶半導体基板1表面におい
てN+拡散層2が形成されていないP+単結晶半導体基板
1の部分70の上方には、例えばNチャネルのトランジ
スタからなるビットライン駆動用MOSトランジスタ3
11等を形成するためのゲート4がポリシリコンにて形
成される。該ゲート4を覆う酸化膜8上にはタングステ
ンにてなるビットライン配線61、62が形成され、ビ
ットライン配線61等は、図2及び図3に“イ”にて示
すコンタクト部分にて上記ビットライン駆動用MOSト
ランジスタ311等のドレインを構成する上記N+拡散
層2に接続される。Referring to FIG. 2, which is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 3, a portion of P + single crystal semiconductor substrate 1 in which N + diffusion layer 2 is not formed on the surface of P + single crystal semiconductor substrate 1. Above the line 70, the bit line driving MOS transistor 3 composed of, for example, an N-channel transistor is provided.
A gate 4 for forming 11 and the like is formed of polysilicon. Bit line wirings 61 and 62 made of tungsten are formed on the oxide film 8 covering the gate 4, and the bit line wirings 61 and the like are formed at the contact portions indicated by "a" in FIGS. It is connected to the N + diffusion layer 2 which constitutes the drain of the line driving MOS transistor 311 and the like.
【0012】上記ビットライン配線61、62を覆う酸
化膜8上には例えばPチャネルのトランジスタからなる
記憶素子111等を構成するためのTFT構造をなすポ
リシリコン7が形成される。該ポリシリコン7上には、
酸化膜8を介して記憶素子111等の各ゲートを構成す
るワードライン21ないし24、31ないし34が形成
される。又、図3に示すD−D’断面を示す図6に示す
ように、例えばビットライン駆動用MOSトランジスタ
311のゲート4は上記TFT構造のポリシリコン7に
接続される。尚、この接続箇所は図1、図3、図6に
“ウ”にて指示するコンタクトにて示されている。On the oxide film 8 covering the bit line wirings 61 and 62, for example, polysilicon 7 having a TFT structure for forming a memory element 111 or the like including a P-channel transistor is formed. On the polysilicon 7,
Through the oxide film 8, word lines 21 to 24 and 31 to 34 which form the respective gates of the memory element 111 and the like are formed. Further, as shown in FIG. 6 showing a DD ′ cross section shown in FIG. 3, for example, the gate 4 of the bit line driving MOS transistor 311 is connected to the polysilicon 7 of the TFT structure. Incidentally, this connection point is shown by a contact indicated by "C" in FIGS. 1, 3, and 6.
【0013】さらに、記憶素子111、121等のソー
ス側が接続され、記憶素子111等へ電荷を供給するた
めの電源線41、42等が上記ポリシリコン7上に酸化
膜8を介して形成される。尚、図3に示すB−B’断面
を図4に示し、図3に示すC−C’断面を図5に示す。Further, the source sides of the memory elements 111, 121, etc. are connected, and power supply lines 41, 42, etc. for supplying charges to the memory elements 111, etc. are formed on the polysilicon 7 via an oxide film 8. . The BB 'cross section shown in FIG. 3 is shown in FIG. 4, and the CC' cross section shown in FIG. 3 is shown in FIG.
【0014】このように上記ポリシリコン7とワードラ
イン24,34等で構成される記憶素子114,124
等に保持される電荷が直接ビットライン61へ流れるの
ではなく、ビットライン駆動用MOSトランジスタ31
1,312等を介してビットライン61等へ流れビット
ライン61等を駆動するようにしたことから、図1及び
2に示すように例えばワードライン34、換言すれば記
憶素子124は、ビットライン駆動用MOSトランジス
タ312が形成された領域の上方であってビットライン
駆動用MOSトランジスタ312の形成領域、より具体
的には上記コンタクト“イ”の領域と平面的には重なる
位置に形成することができる。このようにして記憶素子
をより高密度に集積化することができ、記憶容量を増大
することができる。As described above, the memory elements 114 and 124 constituted by the polysilicon 7 and the word lines 24 and 34, etc.
The electric charges held in the bit line 61 do not flow directly to the bit line 61 but to the bit line driving MOS transistor 31.
Since the bit lines 61 and the like are driven to flow to the bit lines 61 and the like via 1, 312 and the like, for example, as shown in FIGS. It can be formed above the region where the power MOS transistor 312 is formed and in a position where it is planarly overlapped with the formation region of the bit line driving MOS transistor 312, more specifically, the region of the contact “a”. . In this way, the storage elements can be integrated with higher density and the storage capacity can be increased.
【0015】又、ポリシリコン7とワードライン24等
で構成される記憶素子114等に保持される電荷が直接
ビットライン61へ流れるのではなく、ビットライン駆
動用MOSトランジスタ311等を介してビットライン
61等へ流れビットライン61等を駆動するようにした
ことから、記憶素子114等にたとえオフ時におけるリ
ーク電流の発生やオン電流の低下というデバイスの特性
における劣化が発生しても、それにより直接ビットライ
ン61等が駆動されることはない。Further, the charges held in the memory element 114 or the like constituted by the polysilicon 7 and the word line 24 and the like do not flow directly to the bit line 61, but via the bit line driving MOS transistor 311 and the like. Since the bit line 61 and the like are driven to flow to the memory cell 61 and the like, even if the memory element 114 and the like are deteriorated in device characteristics such as generation of a leak current at the time of off and a decrease in on-current, the deterioration is directly caused by that. The bit line 61 and the like are never driven.
【0016】このように構成される、積層半導体集積回
路において記憶素子111等に記憶された電荷の読み出
し手順を記憶素子112を例に以下に説明する。ワード
ライン21ないし24、及び31ないし34はすべて、
ハイ(H)レベル、例えば4ボルトの状態とする。このと
き、記憶素子111ないし114、121ないし12
4、211ないし214、及び221ないし224のそ
れぞれは、Pチャネル型として構成されているので、そ
れぞれオフ状態である。A procedure for reading out the charges stored in the storage element 111 or the like in the stacked semiconductor integrated circuit thus configured will be described below by taking the storage element 112 as an example. Word lines 21-24 and 31-34 are all
A high (H) level, for example, 4 volts is set. At this time, the storage elements 111 to 114, 121 to 12
Since each of 4, 211 to 214, and 221 to 224 is configured as a P channel type, it is in an off state.
【0017】一方、制御信号線51及び52は、ロー
(L)レベル、例えば0ボルトとする。このとき、放電用
トランジスタ411、412、421、422のそれぞ
れはPチャネル型として構成されているので、それぞれ
オン状態となり、ビットライン駆動用MOSトランジス
タ311、312、321、322のゲート部に蓄積さ
れた電荷を抜き取り、上記ゲート部の電位は0v−Vthp
の電位まで下げられる。尚、上記VthpはTFT構造で
作られた記憶素子111等のVth(しきい値電圧)を意
味し、例えばVthpが−0.6ボルトであれば上記ゲート
部の電位は0.6ボルトとなる。On the other hand, the control signal lines 51 and 52 are low.
(L) level, for example, 0 volt. At this time, since each of the discharging transistors 411, 412, 421, 422 is configured as a P-channel type, it is turned on and accumulated in the gate portions of the bit line driving MOS transistors 311, 312, 321, 322. Electric charge is removed and the potential of the gate is 0v-Vthp.
Can be lowered to the potential of. The Vthp means Vth (threshold voltage) of the memory element 111 or the like made of the TFT structure. For example, if Vthp is -0.6 V, the potential of the gate section is 0.6 V. .
【0018】又、ビットライン駆動用トランジスタ31
1等をNチャネルのMOSトランジスタとし、かつその
Vthを0.6ボルトを越えるもの、例えば1.0ボルトと
しておけばビットライン駆動用MOSトランジスタ31
1等はオフ状態となる。又、電源線41、42は0ボル
トとする。以上の設定完了後、ビットライン61を例え
ば2.5ボルトの電位にプリチャージする。The bit line driving transistor 31 is also provided.
Bit line driving MOS transistor 31 if 1 and the like are N-channel MOS transistors and their Vth exceeds 0.6 V, for example 1.0 V
1 etc. will be in an OFF state. The power supply lines 41 and 42 are set to 0 volt. After the above settings are completed, the bit line 61 is precharged to a potential of 2.5 volts, for example.
【0019】次に、制御信号線51をHレベル、例えば
4ボルトとし、放電用トランジスタ411及び421を
オフ状態とする。又、電源線41の電位を4ボルトとす
る。その後、ワードライン21、23、24をLレベ
ル、例えば0ボルトとし、記憶素子111、113、1
14のトランジスタをオン状態とする。このとき、記憶
素子112はワードライン22がHレベルであるためオ
フ状態であり、初期状態を維持する。しかし、記憶素子
112にデータの書き込みが行なわれている場合には、
記憶素子112のソースドレイン間に電流が流れ、ビッ
トライン駆動用MOSトランジスタ311のゲート電位
を約4ボルトまで上げる。この結果、ビットライン駆動
用MOSトランジスタ311がオン状態となり、ビット
ライン61の電位を下げる。図1には示していないが、
ビットライン61等にセンスアンプを接続し、ビットラ
イン61等の電位を読み取れば記憶素子112にデータ
が書き込まれていたか否かを判断することができる。Next, the control signal line 51 is set to H level, for example, 4 volts, and the discharging transistors 411 and 421 are turned off. Further, the potential of the power supply line 41 is set to 4 volts. After that, the word lines 21, 23, 24 are set to L level, for example, 0 volt, and the storage elements 111, 113, 1
The 14th transistor is turned on. At this time, the memory element 112 is in the off state because the word line 22 is at the H level, and maintains the initial state. However, when data is being written to the storage element 112,
A current flows between the source and drain of the memory element 112, and the gate potential of the bit line driving MOS transistor 311 is raised to about 4 volts. As a result, the bit line driving MOS transistor 311 is turned on and the potential of the bit line 61 is lowered. Although not shown in FIG.
By connecting a sense amplifier to the bit line 61 or the like and reading the potential of the bit line 61 or the like, it can be determined whether or not data is written in the memory element 112.
【0020】尚、上述したビットライン駆動用MOSト
ランジスタ311等をPチャネル型にて構成することも
できる。Pチャネル型のビットライン駆動用MOSトラ
ンジスタ351等にて構成した場合の回路図を図10に
示す。又、図10において、図1に示す構成部分と同じ
構成部分については同じ符号を付している。The bit line driving MOS transistor 311 and the like described above may be of P-channel type. FIG. 10 shows a circuit diagram in the case of the P-channel type bit line driving MOS transistor 351 and the like. Further, in FIG. 10, the same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
【0021】次に、記憶素子111等にデータを書き込
む手順、即ちプログラムの手順を図7を参照し以下に説
明する。図7の(a)に示すように、ビットライン配線6
上に酸化膜を介して形成されるTFT構造用のP型のポ
リシリコンの薄膜7に対してレジスト10を配設するこ
とで薄膜7に形成するチャネル部を決定する。このと
き、データの書き込みを行う記憶素子の箇所はその全体
をレジスト10にて覆う。上述したように記憶素子11
2にデータを書き込むとすると、記憶素子112に相当
する箇所全体をレジスト10にて覆う。Next, a procedure for writing data in the storage element 111 or the like, that is, a programming procedure will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 7A, the bit line wiring 6
The channel portion formed in the thin film 7 is determined by disposing the resist 10 on the thin film 7 of P-type polysilicon for the TFT structure formed on the upper surface of the oxide film. At this time, the entire area of the memory element for writing data is covered with the resist 10. As described above, the storage element 11
If data is written in 2, the resist 10 covers the entire portion corresponding to the memory element 112.
【0022】次に、このように配設したレジスト10を
カバーとしてBF2を注入することで、図7の(b)に示す
ように、薄膜7にN+部分を作り、レジスト10を除去
した後、ゲート酸化膜の成長、ゲートポリシリコン8を
形成し、TFTを作成する。Next, by injecting BF 2 using the resist 10 thus arranged as a cover, an N + portion is formed in the thin film 7 as shown in FIG. 7B, and the resist 10 is removed. After that, a gate oxide film is grown, gate polysilicon 8 is formed, and a TFT is formed.
【0023】この結果、記憶素子111、113、11
4は、TFTとして形成されるが、書き込み状態とした
記憶素子112に相当する領域ではチャネル部が連続し
たP+領域となり、ショート状態、即ち常時オン状態と
なる。このようにして記憶素子への書き込みを行う。As a result, the memory elements 111, 113, 11
Although 4 is formed as a TFT, in a region corresponding to the memory element 112 in the written state, the channel portion becomes a continuous P + region, which is a short state, that is, is always on. In this way, writing to the memory element is performed.
【0024】又、図9に示すように、上述したポリシリ
コンの薄膜7の形成と、ゲートポリシリコン8の形成と
の工程を逆に行い、即ちワードライン用のポリシリコン
11を形成した後、TFT構成用のポリシリコン薄膜7
を形成する。このような工程順をとることで、ポリシリ
コンの薄膜7の上層に形成されるのは電源線のメタル配
線41,42のみであり、かつ、図3に示すようにTF
Tのチャネル部分とメタル配線41,42とは平面的に
重なっていない。よって、メタル配線41,42の形成
工程までが終了した積層集積回路を予め生産しておき、
受注後、ユーザの要求に対応して記憶素子の書き込み、
即ちプログラムを行い、その後保護層を形成することで
ウエハ工程を終了することができる。したがって、ウエ
ハ工程のターンアラウンド時間を短縮することができ
る。As shown in FIG. 9, the steps of forming the polysilicon thin film 7 and forming the gate polysilicon 8 are performed in reverse, that is, after forming the polysilicon 11 for word lines, Polysilicon thin film 7 for TFT construction
To form. By taking such a process order, only the metal wirings 41 and 42 of the power source line are formed on the upper layer of the polysilicon thin film 7, and as shown in FIG.
The channel portion of T and the metal wirings 41 and 42 do not overlap in a plane. Therefore, a laminated integrated circuit in which the steps of forming the metal wirings 41 and 42 are completed is produced in advance,
After receiving the order, write the memory element in response to the user's request,
That is, the wafer process can be completed by executing the program and then forming the protective layer. Therefore, the turnaround time of the wafer process can be shortened.
【0025】尚、上述した実施例では、TFT構造部分
は一層としたが、原理的には例えば図8に示すように複
数層にて構成することができる。In the above-mentioned embodiment, the TFT structure portion has one layer, but in principle it can be composed of a plurality of layers as shown in FIG.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ビ
ットライン駆動用MOSトランジスタは、薄膜トランジ
スタ構造によるメモリトランジスタの電荷により動作制
御されてビットラインを駆動することから、薄膜トラン
ジスタが直接ビットラインを駆動するのではなく、薄膜
トランジスタ構造に起因する例えばオフ時のリーク電流
の発生等がビットラインへ影響を与えないようにするこ
とができる。又、薄膜トランジスタ構造を採ることでメ
モリセルの積層化しメモリ容量の大容量化を図ることが
できる。As described in detail above, according to the present invention, the bit line driving MOS transistor drives the bit line by being controlled in operation by the charge of the memory transistor having the thin film transistor structure. It is possible to prevent the bit line from being affected by, for example, the generation of a leak current at the time of off due to the thin film transistor structure, instead of driving. Further, by adopting the thin film transistor structure, the memory cells can be stacked to increase the memory capacity.
【図1】 本発明の積層半導体集積回路装置の一実施例
における構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration in one embodiment of a laminated semiconductor integrated circuit device of the present invention.
【図2】 本発明の積層半導体集積回路装置の構造を示
し、図3に示すA−A'における断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ shown in FIG. 3, showing the structure of the laminated semiconductor integrated circuit device of the present invention.
【図3】 本発明の積層半導体集積回路装置の構造を示
す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a structure of a laminated semiconductor integrated circuit device of the present invention.
【図4】 本発明の積層半導体集積回路装置の構造を示
し、図3に示すB−B'における断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ shown in FIG. 3, showing the structure of the laminated semiconductor integrated circuit device of the present invention.
【図5】 本発明の積層半導体集積回路装置の構造を示
し、図3に示すC−C'における断面図である。5 is a cross-sectional view taken along the line CC 'shown in FIG. 3, showing the structure of the laminated semiconductor integrated circuit device of the present invention.
【図6】 本発明の積層半導体集積回路装置の構造を示
し、図3に示すD−D'における断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line DD ′ shown in FIG. 3, showing the structure of the stacked semiconductor integrated circuit device of the present invention.
【図7】 積層半導体集積回路装置の記憶素子への書き
込み手順を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a procedure for writing to a memory element of a stacked semiconductor integrated circuit device.
【図8】 本発明の積層半導体集積回路装置における記
憶素子部分を複数層にした場合を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a case where the memory element portion in the laminated semiconductor integrated circuit device of the present invention has a plurality of layers.
【図9】 積層半導体集積回路装置の記憶素子への書き
込み手順の他の実施例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing another example of the procedure for writing to the memory element of the stacked semiconductor integrated circuit device.
【図10】 図1に示す本発明の積層半導体集積回路装
置において形成されるトランジスタの導電型を逆にした
積層半導体集積回路装置における構成を示す回路図であ
る。10 is a circuit diagram showing a configuration of a stacked semiconductor integrated circuit device in which the conductivity type of a transistor formed in the stacked semiconductor integrated circuit device of the present invention shown in FIG. 1 is reversed.
【図11】 図3に示すグランド(GND)2の平面図
である。11 is a plan view of the ground (GND) 2 shown in FIG.
【図12】 図3に示すゲート4の平面図である。12 is a plan view of the gate 4 shown in FIG.
【図13】 図3に示すビットライン61,62の平面
図である。13 is a plan view of the bit lines 61 and 62 shown in FIG.
【図14】 図3に示すポリシリコン7の平面図であ
る。14 is a plan view of the polysilicon 7 shown in FIG.
【図15】 図3に示すワードライン24等、メタル配
線42等の平面図である。15 is a plan view of the word line 24 and the like, the metal wiring 42 and the like shown in FIG.
【図16】 従来の半導体基板上に形成する記憶素子の
形態を示す平面図及び断面図である。16A and 16B are a plan view and a cross-sectional view showing a form of a memory element formed on a conventional semiconductor substrate.
【図17】 従来の半導体基板上に形成する記憶素子の
形態を示す平面図及び断面図である。17A and 17B are a plan view and a cross-sectional view showing a form of a memory element formed on a conventional semiconductor substrate.
1…半導体基板、7…薄膜トランジスタ形成用のポリシ
リコン、21ないし24,31ないし34…ワードライ
ン、41,42…電源線、51,52…制御線、61,
62…ビットライン、111ないし114,121ない
し124,211ないし214,221ないし224…
薄膜トランジスタ構造による記憶素子、311,31
2,321,322…ビットライン駆動用MOSトラン
ジスタ、411,412,421,422…放電用トラ
ンジスタ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 7 ... Polysilicon for forming thin film transistors, 21 to 24, 31 to 34 ... Word lines, 41, 42 ... Power supply lines, 51, 52 ... Control lines, 61,
62 ... Bit lines, 111 to 114, 121 to 124, 211 to 214, 221 to 224 ...
Storage element having thin film transistor structure, 311, 31
2, 321, 322 ... MOS transistors for driving bit lines, 411, 412, 421, 422 ... Transistors for discharging.
Claims (3)
ラインに接続されるビットライン駆動用MOSトランジ
スタと、 上記ビットライン駆動用MOSトランジスタよりも上層
に形成され、上記ビットライン駆動用MOSトランジス
タのゲート電位を制御する薄膜トランジスタ構造による
メモリトランジスタと、 上記ビットライン駆動用MOSトランジスタのゲート電
極に蓄積された電荷を放電させる放電用トランジスタ
と、 上記メモリトランジスタへの電荷供給用の電力線と、 を備えたことを特徴とする積層半導体集積回路装置。1. A bit line driving MOS transistor formed on a single crystal semiconductor substrate and connected to a bit line, and a bit line driving MOS transistor formed in a layer above the bit line driving MOS transistor. A memory transistor having a thin film transistor structure for controlling the gate potential; a discharging transistor for discharging the electric charge accumulated in the gate electrode of the bit line driving MOS transistor; and a power line for supplying electric charge to the memory transistor. A laminated semiconductor integrated circuit device characterized by the above.
スタは、Nチャネル又はPチャネル型のトランジスタで
ある、請求項1記載の積層半導体集積回路装置。2. The stacked semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the bit line driving MOS transistor is an N-channel or P-channel type transistor.
スタの形成領域と平面的に重なる位置に上記記憶素子の
少なくとも一つが形成される、請求項1又は2記載の積
層半導体集積回路装置。3. The stacked semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein at least one of the memory elements is formed at a position which overlaps with a formation region of the bit line driving MOS transistor in plan view.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5055634A JPH06268179A (en) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | Stacked semiconductor integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5055634A JPH06268179A (en) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | Stacked semiconductor integrated circuit device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06268179A true JPH06268179A (en) | 1994-09-22 |
Family
ID=13004230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5055634A Pending JPH06268179A (en) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | Stacked semiconductor integrated circuit device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06268179A (en) |
-
1993
- 1993-03-16 JP JP5055634A patent/JPH06268179A/en active Pending
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