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JP2979095B2 - Thin film memory - Google Patents
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JP2979095B2 - Thin film memory - Google Patents

Thin film memory

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JP2979095B2
JP2979095B2 JP2028171A JP2817190A JP2979095B2 JP 2979095 B2 JP2979095 B2 JP 2979095B2 JP 2028171 A JP2028171 A JP 2028171A JP 2817190 A JP2817190 A JP 2817190A JP 2979095 B2 JP2979095 B2 JP 2979095B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、不揮発性の薄膜メモリに関するものであ
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a non-volatile thin film memory.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

不揮発性のメモリとして、薄膜素子を用いた薄膜メモ
リがあり、この薄膜メモリとしては、従来、薄膜トラン
ジスタを用いたものが知られている。
As a non-volatile memory, there is a thin film memory using a thin film element. As this thin film memory, a thin film transistor using a thin film transistor is conventionally known.

第9図は従来の薄膜メモリを示したもので、図中1は
ガラス等からなる絶縁性基板であり、この基板1上に
は、ゲート電極2が形成されている。また、前記基板1
上には、ゲート電極2の全体を覆うメモリ性ゲート絶縁
膜3が形成されている。このメモリ性ゲート絶縁膜3
は、シリコンの組成比を多くして電荷トラップ機能をも
たせたシリコンリッチの窒化シリコンからなっている。
このメモリ性ゲート絶縁膜3の上には、前記ゲート電極
2に対向させて、i型のアモルファス・シリコンまたは
ポリ・シリコン(i−Si)からなる半導体層4が形成さ
れており、この半導体層4の両側部の上には、n型のア
モルファス・シリコンまたはポリ・シリコン(n+−Si)
からなるオーミックコンタクト層5を介して、ソース電
極6とドレイン電極7とが形成されている。なお、前記
ゲート電極2は基板1上に配線した図示しないゲートラ
イン(アドレスライン)につながっており、ソース電極
6とドレイン電極7はそれぞれ、前記メモリ性ゲート絶
縁膜3の上に配線した図示しないソースライン(データ
ライン)とドレインライン(データライン)につながっ
ている。
FIG. 9 shows a conventional thin-film memory. In FIG. 9, reference numeral 1 denotes an insulating substrate made of glass or the like, on which a gate electrode 2 is formed. Further, the substrate 1
A memory gate insulating film 3 covering the entire gate electrode 2 is formed thereon. This memory gate insulating film 3
Is made of silicon-rich silicon nitride having a charge trapping function by increasing the composition ratio of silicon.
A semiconductor layer 4 made of i-type amorphous silicon or poly silicon (i-Si) is formed on the memory gate insulating film 3 so as to face the gate electrode 2. On both sides of 4 is n-type amorphous silicon or polysilicon (n + -Si)
A source electrode 6 and a drain electrode 7 are formed via an ohmic contact layer 5 made of. The gate electrode 2 is connected to a gate line (address line) (not shown) wired on the substrate 1, and the source electrode 6 and the drain electrode 7 are respectively wired on the memory gate insulating film 3 (not shown). It is connected to a source line (data line) and a drain line (data line).

この薄膜メモリは、ゲート電極2とソース,ドレイン
電極6,7との間に高電圧の書込み消去電圧を印加して書
込み,消去を行なうもので、書込み電圧を印加すると、
メモリ性ゲート絶縁膜3のi型半導体層4との界面に電
荷がトラップされて書込み状態となり、消去電圧を印加
すると、メモリ性ゲート絶縁膜3中の電荷が放出されて
消去状態になる。また読出しは、ゲート電極2に低電圧
の読出し電圧を印加して行なわれる。
This thin-film memory performs writing and erasing by applying a high-voltage write / erase voltage between the gate electrode 2 and the source / drain electrodes 6 and 7. When a write voltage is applied,
Charges are trapped at the interface between the memory gate insulating film 3 and the i-type semiconductor layer 4 to enter a write state. When an erase voltage is applied, the charges in the memory gate insulating film 3 are released to enter an erase state. Reading is performed by applying a low read voltage to the gate electrode 2.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、前記薄膜トランジスタを利用した従来
の薄膜メモリは、薄膜トランジスタの構造上、そのソー
ス電極6とドレン電極7とを同じ面にトランジスタのチ
ャンネル部に相当する間隔をおいて形成しなければなら
ず、したがってメモリの素子面積が大きくて、集積度を
上げることができなかった。
However, in the conventional thin film memory using the thin film transistor, the source electrode 6 and the drain electrode 7 must be formed on the same surface at an interval corresponding to the channel portion of the transistor because of the structure of the thin film transistor. Due to the large element area of the memory, the degree of integration could not be increased.

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、素子面積を小さくし
て集積度を上げることができる薄膜メモリを提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a thin film memory that can reduce the element area and increase the degree of integration.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の薄膜メモリは、絶縁性基板上に、下部電極と
半導体層と上部電極とを積層した整流性薄膜ダイオード
を形成し、この薄膜ダイオードの半導体層の側面を、電
荷トラップ機能をもつメモリ性絶縁膜で囲んだことを特
徴とするものである。
The thin-film memory of the present invention forms a rectifying thin-film diode in which a lower electrode, a semiconductor layer, and an upper electrode are laminated on an insulating substrate, and forms a side of the semiconductor layer of the thin-film diode with a memory having a charge trapping function. It is characterized by being surrounded by an insulating film.

〔作用〕[Action]

本発明の薄膜メモリは、整流性薄膜ダイオードに高電
圧の逆方向バイアス電圧をかけることにより、半導体層
の周囲のメモリ性絶縁膜に電子を注入して書込みを行な
うもので、メモリ性絶縁膜に注入された電子はこのメモ
リ性絶縁膜にトラップされる。また、読出しは、薄膜ダ
イオードに低電圧の順方向バイアス電圧をかけて行なえ
ばよく、メモリ性絶縁膜に電子をトラップさせた書込み
状態では、このメモリ性絶縁膜のトラップ電子がつくる
電界の効果で半導体層に空乏層ができて薄膜ダイオード
の両電極間に流れる順方向電流が流れにくくなるのに対
して、メモリ性絶縁膜が電子をトラップしていない非書
込み状態では、半導体層に空乏層がないために順方向電
流が流れやすいから、この順方向電流値に大小によって
読出しを行なうことができる。
The thin-film memory of the present invention performs writing by injecting electrons into the memory insulating film around the semiconductor layer by applying a high reverse bias voltage to the rectifying thin film diode. The injected electrons are trapped in the memory insulating film. In addition, reading may be performed by applying a low forward bias voltage to the thin-film diode. In a writing state in which electrons are trapped in the memory insulating film, the electric field generated by the trapped electrons in the memory insulating film causes an effect. A depletion layer is formed in the semiconductor layer, making it difficult for the forward current flowing between the two electrodes of the thin-film diode to flow. In a non-writing state in which the memory insulating film does not trap electrons, the depletion layer is formed in the semiconductor layer. Since there is no current, a forward current easily flows, so that reading can be performed depending on the magnitude of the forward current value.

そして、この薄膜メモリは、下部電極と半導体層と上
部電極とを積層した薄膜ダイオードの半導体層の側面
を、電荷トラップ機能をもつメモリ性絶縁膜で囲んだも
のであるから、その素子面積を小さくして集積度を上げ
ることができる。
This thin-film memory has a small element area because the side surface of the semiconductor layer of the thin-film diode in which the lower electrode, the semiconductor layer, and the upper electrode are stacked is surrounded by a memory insulating film having a charge trapping function. Thus, the degree of integration can be increased.

〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第1図〜第7図を参照して
説明する。
[Embodiment] One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

第1図および第2図は本実施例の薄膜メモリの断面図
であり、第1図は非書込み状態、第2図は書込み状態を
示している。
FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views of the thin film memory of the present embodiment. FIG. 1 shows a non-writing state, and FIG. 2 shows a writing state.

第1図および第2図において、図中11はガラス等から
なる絶縁性基板であり、この基板11上には、整流性薄膜
ダイオードDが形成されている。この薄膜ダイオードD
はショットキー・ダイオードであり、基板11上に形成さ
れた下部電極12と、この下部電極12の上にオーミックコ
ンタクト層13を介して積層された半導体層14と、この半
導体層14の上に形成された上部電極15とからなってお
り、半導体層14と上部電極15との間にショットキー・ダ
イオード部が形成されている。なお、前記半導体層14
は、不純物添加量の少ないn型のアモルファス・シリコ
ンまたはポリ・シリコン(n-−Si)からなっており、オ
ーミックコンタクト層13は、不純物添加量の多いn型の
アモルファス・シリコンまたはポリ・シリコン(n+−S
i)からなっている。この薄膜ダイオードDの電流が流
れる順方向Fは、上部電極15から下部電極12に向かう方
向である。また、16は前記基板11上に、前記薄膜ダイオ
ードDの半導体層14の周囲を囲んで形成されたメモリ性
絶縁膜であり、このメモリ性絶縁膜16は、例えばシリコ
ンの組成比を多くして電荷トラップ機能をもたせたシリ
コンリッチの窒化シリコンからなっている。このメモリ
性絶縁膜16は、薄膜ダイオードDの半導体層14の膜厚よ
り厚く形成されており、このメモリ性絶縁膜16の側面
は、前記半導体層14の周側面に密接している。なお、薄
膜ダイオードDの下部電極12は基板11上に配線されたリ
ードライン12aにつながっており、上部電極15はメモリ
性絶縁膜16の上に配線されたリードライン15a(第3図
参照)につながっている。
1 and 2, reference numeral 11 denotes an insulating substrate made of glass or the like, on which a rectifying thin-film diode D is formed. This thin film diode D
Is a Schottky diode, a lower electrode 12 formed on a substrate 11, a semiconductor layer 14 laminated on the lower electrode 12 via an ohmic contact layer 13, and formed on the semiconductor layer 14. , And a Schottky diode portion is formed between the semiconductor layer 14 and the upper electrode 15. The semiconductor layer 14
Is made of n-type amorphous silicon or poly-silicon (n −Si) with a small amount of impurity added, and the ohmic contact layer 13 is made of n-type amorphous silicon or poly-silicon ( n + −S
i). The forward direction F in which the current of the thin film diode D flows is a direction from the upper electrode 15 to the lower electrode 12. Reference numeral 16 denotes a memory insulating film formed on the substrate 11 so as to surround the semiconductor layer 14 of the thin-film diode D. The memory insulating film 16 is formed by increasing the composition ratio of silicon, for example. It is made of silicon-rich silicon nitride having a charge trapping function. The memory insulating film 16 is formed to be thicker than the semiconductor layer 14 of the thin-film diode D, and the side surface of the memory insulating film 16 is in close contact with the peripheral side surface of the semiconductor layer 14. The lower electrode 12 of the thin-film diode D is connected to a lead line 12a wired on the substrate 11, and the upper electrode 15 is connected to a lead line 15a wired on the memory insulating film 16 (see FIG. 3). linked.

第3図は前記薄膜メモリの等価回路図であり、薄膜ダ
イオードDは、その半導体層14の周囲を囲むメモリ性絶
縁膜16中のトラップ電子の有無によって順方向電流を制
御されるようになっている。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the thin film memory. In the thin film diode D, the forward current is controlled by the presence or absence of trapped electrons in the memory insulating film 16 surrounding the semiconductor layer 14. I have.

次に、前記薄膜メモリの動作を説明する。 Next, the operation of the thin film memory will be described.

第4図は前記薄膜ダイオードDのV−I特性を示して
おり、この薄膜ダイオードDは、下部電極12と上部電極
15との間に順方向バイアス電圧Vfをかけたときは低い印
加電圧で順方向電流Ifが流れ、下部電極12と上部電極15
との間に高電圧の逆方向バイアス電圧Vrをかけると、ア
バランシェ降伏効果により大きな逆方向電流Irが流れる
というV−I特性をもっている。
FIG. 4 shows the VI characteristics of the thin-film diode D. The thin-film diode D has a lower electrode 12 and an upper electrode.
When a forward bias voltage Vf is applied between the lower electrode 12 and the upper electrode 15, the forward current If flows at a lower applied voltage.
High when the voltage applied to reverse bias voltage V r of, have V-I characteristic of a large reverse current I r flowing by the avalanche breakdown effect between.

この薄膜メモリは、前記薄膜ダイオードDのV−I特
性を利用して書込みを行なうもので、薄膜ダイオードD
の下部電極12と上部電極15との間にアバランシェ降伏が
生ずる高電圧の逆方向バイアス電圧(第4図におけるH
点の電圧)をかけると、高電界によるホットキャリアが
第2図に示すように半導体層14の周囲のメモリ性絶縁膜
16に注入される。この注入された電子eは、メモリ性絶
縁膜16の電荷トラップ機能により、メモリ性絶縁膜16の
半導体層14との界面付近にトラップされる。この書込み
状態では、メモリ性絶縁膜17中にトラップされた電子e
がつくる電界の効果で、薄膜ダイオードDの半導体層14
に空乏層14aができる。この空乏層14aは、第2図に示す
ように、メモリ性絶縁膜17との界面から半導体層14の中
央部に向かって伸びている。
This thin-film memory performs writing using the VI characteristic of the thin-film diode D.
High reverse bias voltage at which avalanche breakdown occurs between the lower electrode 12 and the upper electrode 15 of FIG.
When a voltage at a point is applied, hot carriers due to a high electric field are applied to the memory insulating film around the semiconductor layer 14 as shown in FIG.
Injected into 16. The injected electrons e are trapped near the interface between the memory insulating film 16 and the semiconductor layer 14 by the charge trapping function of the memory insulating film 16. In this write state, electrons e trapped in the memory insulating film 17
The effect of the electric field created by the semiconductor layer 14 of the thin film diode D
A depletion layer 14a is formed at the beginning. The depletion layer 14a extends from the interface with the memory insulating film 17 toward the center of the semiconductor layer 14, as shown in FIG.

また、読出しは、薄膜ダイオードDの下部電極12と上
部電極15との間に低電圧の順方向バイアス電圧をかけて
行なう。この場合、薄膜メモリが、メモリ性絶縁膜16中
に電子eをトラップさせた書込み状態にあると、この書
込み状態では、薄膜ダイオードDの半導体層14に空乏層
14aができているため、薄膜ダイオードDの両電極12,14
間に流れる順方向電流が流れにくくなり、これに対し、
メモリ性絶縁膜16が電子をトラップしていない非書込み
状態(第1図の状態)では、半導体層14に空乏層がない
ため、順方向電流は流れやすいから、この順方向電流値
に大小によって読出しを行なうことができる。
Reading is performed by applying a low forward bias voltage between the lower electrode 12 and the upper electrode 15 of the thin film diode D. In this case, if the thin-film memory is in a writing state in which electrons e are trapped in the memory insulating film 16, in this writing state, the depletion layer is formed in the semiconductor layer 14 of the thin-film diode D.
14a, both electrodes 12, 14 of the thin film diode D
It becomes difficult for the forward current flowing between them to flow,
In the non-writing state (the state of FIG. 1) in which the memory insulating film 16 does not trap electrons, the forward current easily flows because the semiconductor layer 14 has no depletion layer. Reading can be performed.

第5図は、両電極12,15間に印加する順方向バイアス
電圧Vfを一定としたときの、メモリ性絶縁膜16中のトラ
ップ電子eによる実効電圧Vgと両電極12,15間に流れる
順方向電流Ifとの関係を示したもので、書込み状態で薄
膜ダイオードDがピンチオフ状態になるように、メモリ
性絶縁膜16中の電子トラップ密度と、薄膜ダイオードD
からメモリ性絶縁膜16へのホットキャリア注入効率と、
空乏層14aの伸びに関係する半導体層14の不純物濃度
と、空乏層14aが伸びる方向における薄膜ダイオードD
の寸法(平面寸法)との関係を選んでおけば、第5図に
実線で示した書込み状態での順方向電流値と、破線で示
した非書込み状態(Vg=0V)での順方向電流値との比を
十分大きくとることができる。
FIG. 5 shows an effective voltage Vg caused by trapped electrons e in the memory insulating film 16 and a flow between the electrodes 12 and 15 when the forward bias voltage Vf applied between the electrodes 12 and 15 is constant. It shows the relationship between the forward current If and the electron trap density in the memory insulating film 16 and the thin film diode D so that the thin film diode D is in a pinch-off state in a write state.
Hot carrier injection efficiency into the memory insulating film 16 from the
The impurity concentration of the semiconductor layer 14 related to the extension of the depletion layer 14a and the thin film diode D in the direction in which the depletion layer 14a extends
The relationship between the forward current value in the written state shown by the solid line in FIG. 5 and the forward current in the non-written state (Vg = 0 V) shown by the broken line in FIG. The ratio with the value can be made sufficiently large.

また、消去は、紫外線照射で行なうことができ、メモ
リ性絶縁膜16に紫外線を照射すると、そのトラップ電子
eが放出されて非書込み状態になる。
In addition, erasing can be performed by ultraviolet irradiation. When the memory insulating film 16 is irradiated with ultraviolet light, the trapped electrons e are emitted and the memory insulating film 16 enters a non-writing state.

すなわち、前記薄膜メモリは、薄膜ダイオードDの半
導体層14の周囲を囲むメモリ性絶縁膜16に電子を注入し
て書込みを行ない、このメモリ性絶縁膜のトラップ電子
がつくる電界の効果で半導体層14に空乏層14aを生じさ
せて、この空乏層14aの有無による順方向電流の流れ性
を利用して読出しを行なうものであり、この薄膜メモリ
は、下部電極12と半導体層14と上部電極15とを積層した
薄膜ダイオードDの半導体層14の周囲を、電荷トラップ
機能をもつメモリ性絶縁膜16で囲んだものであるから、
その素子面積を小さくして集積度を上げることができ
る。
That is, the thin-film memory performs writing by injecting electrons into the memory insulating film 16 surrounding the periphery of the semiconductor layer 14 of the thin-film diode D, and the semiconductor layer 14 is formed by the effect of an electric field generated by trapped electrons in the memory insulating film. In this thin film memory, a lower electrode 12, a semiconductor layer 14, an upper electrode 15, and a depletion layer 14a are generated in the thin film memory. Is surrounded by a memory insulating film 16 having a charge trapping function around the semiconductor layer 14 of the thin film diode D in which
The degree of integration can be increased by reducing the element area.

第6図および第7図は前記薄膜メモリで構成されたメ
モリマトリックスの書込みおよび読出し方法を示したも
ので、図中X1,X2,X3…はアドレスライン、Y1,Y2,Y3…は
データラインであり、薄膜メモリは、各アドレスライン
X1,X2,X3…と各データラインY1,Y2,Y3…との交差部にそ
れぞれ、下部電極12がつながるリードライン12a(順電
流の流れ方向の下流側)をデータラインY1,Y2,Y3…に接
続し、上部電極15がつながるリードライン15a(順電流
の流れ方向の上流側)をアドレスラインX1,X2,X3…に接
続して配置されている。Rは各薄膜メモリにそれぞれ直
列に接続された電流制限抵抗である。
FIG. 6 and FIG. 7 show a method of writing and reading a memory matrix constituted by the thin-film memory, in which X 1 , X 2 , X 3 ... Are address lines, and Y 1 , Y 2 , Y 3 ... are the data lines, and the thin film memory
X 1, X 2, X 3 ... and the data lines Y 1, Y 2, Y 3 ... and in each cross section, (in the flow direction of the forward current downstream) lead lines 12a of the lower electrode 12 is connected to the data line Are connected to Y 1 , Y 2 , Y 3 , and the lead line 15 a (upstream in the forward current flow direction) to which the upper electrode 15 is connected is connected to the address lines X 1 , X 2 , X 3 , etc. I have. R is a current limiting resistor connected in series to each thin film memory.

このメモリマトリックスの書込みおよび読出しは次の
ようにして行われる。なお、ここでは、アドレスライン
X1とデータラインY1の交差部の薄膜メモリ(第6図およ
び第7図において最上列の左端の薄膜メモリ)に対する
書込みおよび読出しについて説明する。
Writing and reading of this memory matrix are performed as follows. Note that here, the address line
For writing and reading it will be described with respect to (thin film memory of the leftmost top row in FIG. 6 and FIG. 7) thin film memory the intersection of X 1 and the data line Y 1.

書込み時は、第6図に示すように、選択するアドレス
ラインX1の電位を0Vとし、非選択のアドレスラインX2,X
3…の電位は第4図に示したH点の書込み電圧VHと同じ
にするとともに、書込みを行なう薄膜メモリのデータラ
インY1に前記書込み電圧VHを印加し、他のデータライン
Y2,Y3…の電位は0Vとする。このようにすると、アドレ
スラインX1とデータラインY1の交差部の薄膜メモリの薄
膜ダイオードDに高電圧の逆方向バイアス電圧(VH)が
印加され、薄膜ダイオードDにこの薄膜メモリが、メモ
リ性絶縁膜16に電子をトラップさせた書込み状態にな
る。なお、図では、書込み状態とした薄膜メモリを、そ
の薄膜ダイオードDを塗りつぶして示している。この場
合、書込み電圧VHを印加するデータラインY1につながっ
ている他の薄膜メモリは、そのアドレスラインX2,X3
の電位が書込み電圧VHと同じであるため非書込み状態に
維持される。また、他のデータラインY2,Y3…につなが
っている薄膜メモリは、このデータラインY2,Y3…の電
位が0V、アドレスラインX2,X3…の電位が書込み電圧VH
と同じであるため、この薄膜メモリの薄膜ダイオードD
に順方向バイアス電圧が印加されるが、この順方向バイ
アス電圧の印加ではメモリ性絶縁膜16には電子が注入さ
れないから、この薄膜メモリも非書込み状態に維持され
る。なお、この順方向バイアス電圧が印加される薄膜メ
モリの薄膜ダイオードDには順方向電流が流れるが、こ
の順方向電流は電流制限抵抗Rで制限されるし、また薄
膜ダイオードDに印加される順方向バイアス電圧も電流
制限抵抗Rとで分圧されて低電圧となる。
Write operation, as shown in FIG. 6, the potential of the address lines X 1 to select the 0V, unselected address lines X 2, X
3 ... the potential with the same as the write voltage V H of the H point shown in FIG. 4, applying the write voltage V H to the data line Y 1 of the thin-film memory writes, other data lines
The potentials of Y 2 , Y 3 … are 0V. In this way, reverse bias voltage of the high voltage (V H) is applied to the thin film diode D of the thin film memory of intersection of the address lines X 1 and the data line Y 1, the thin film memory thin film diode D, the memory It enters a writing state in which electrons are trapped in the conductive insulating film 16. In the drawing, the thin-film memory in the written state is shown with its thin-film diode D painted out. In this case, other thin film memory that has led to the data lines Y 1 to apply a write voltage V H, the address lines X 2, X 3 ...
Potential of being maintained in a non-write state is the same as the write voltage V H. The thin-film memory that has led to the other data lines Y 2, Y 3 ..., the data lines Y 2, Y 3 ... potential 0V of address lines X 2, X 3 ... potential write voltage V H of the
Therefore, the thin film diode D of this thin film memory
A forward bias voltage is applied to the thin film memory because the electrons are not injected into the memory insulating film 16 by the application of the forward bias voltage. Although a forward current flows through the thin film diode D of the thin film memory to which the forward bias voltage is applied, the forward current is limited by the current limiting resistor R, and the forward current is applied to the thin film diode D. The direction bias voltage is also divided by the current limiting resistor R and becomes a low voltage.

また、読出し時は、第7図に示すように、選択するア
ドレスラインX1に低電圧の読出し電圧VLを印加し、非選
択のアドレスラインX2,X3…の電位と、全てのデータラ
インY1,Y2,Y3…の電位を0Vとする。このようにすると、
選択したアドレスラインX1につながっている各薄膜メモ
リのうち、書込み状態の薄膜メモリ(薄膜ダイオードD
の半導体層14に空乏層14aができているメモリ)には順
方向電流がほとんど流れず、非書込み状態の薄膜メモリ
(薄膜ダイオードDの半導体層14に空乏層14aができて
いないメモリ)には順方向電流が流れる。この各薄膜メ
モリに流れる順方向電流は、それぞれのデータライン
Y1,Y2,Y3…を介して出力される。
The read time, as shown in FIG. 7, a read voltage V L of the low voltage is applied to the address lines X 1 to select, and the unselected address lines X 2, X 3 ... of potential, all data The potentials of the lines Y 1 , Y 2 , Y 3 ... Are set to 0V. This way,
Among the thin film memory that is connected to the address lines X 1 selected, thin film memory (thin film diode D in the written state
The forward current hardly flows in the semiconductor layer 14 of which the depletion layer 14a is formed), and in the non-written thin film memory (the memory in which the semiconductor layer 14 of the thin film diode D does not have the depletion layer 14a). Forward current flows. The forward current flowing through each thin-film memory is
It is output via Y 1 , Y 2 , Y 3 ….

第8図は本発明の他の実施例を示したもので、この実
施例の薄膜メモリは、メモリ性絶縁膜16内に、薄膜ダイ
オードDの半導体層14を囲む消去用ゲート電極17を設け
たものであり、その他の構成は前記実施例の薄膜メモリ
と同じである。
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention. In the thin film memory of this embodiment, an erasing gate electrode 17 surrounding a semiconductor layer 14 of a thin film diode D is provided in a memory insulating film 16. The other configuration is the same as that of the thin film memory of the above embodiment.

この実施例の薄膜メモリは、消去用ゲート電極17に消
去電圧を印加することにより、メモリ性絶縁膜16中のト
ラップ電子を放出させて書込み状態の消去を行なうよう
にしたもので、この実施例の薄膜メモリでメモリマトリ
ックスを構成すれば、紫外線照射による消去のような全
体の一括消去だけでなく、例えば1ライン分だけのよう
なブロック単位での消去も行なうことができる。
The thin-film memory of this embodiment is designed to erase a written state by applying an erasing voltage to the erasing gate electrode 17 to emit trapped electrons in the memory insulating film 16. When the memory matrix is composed of the thin film memories described above, not only the entire batch erasing such as erasing by ultraviolet irradiation but also erasing in block units such as for one line can be performed.

なお、前記実施例では、薄膜ダイオードDをショット
キー・ダイオードとしたが、この薄膜ダイオードは、下
部電極と上部電極との間にp型半導体層とn型半導体層
とを積層したp−n接合ダイオードでもよい。
In the above embodiment, the thin film diode D is a Schottky diode, but this thin film diode has a pn junction in which a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer are stacked between a lower electrode and an upper electrode. A diode may be used.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の薄膜メモリは、絶縁性基板上に、下部電極と
半導体層と上部電極とを積層した整流性薄膜ダイオード
を形成し、この薄膜ダイオードの半導体層の側面を、電
荷トラップ機能をもつメモリ性絶縁膜で囲んだものであ
るから、その素子面積を小さくして集積度を上げること
ができる。
The thin-film memory of the present invention forms a rectifying thin-film diode in which a lower electrode, a semiconductor layer, and an upper electrode are laminated on an insulating substrate, and forms a side of the semiconductor layer of the thin-film diode with a memory having a charge trapping function. Since the element is surrounded by the insulating film, the element area can be reduced and the degree of integration can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図〜第7図は本発明の一実施例を示したもので、第
1図および第2図は薄膜メモリの非書込み状態および書
込み状態の断面図、第3図は薄膜メモリの等価回路図、
第4図は薄膜ダイオードのV−I特性図、第5図はメモ
リ性絶縁膜中のトラップ電子による実効電圧と薄膜ダイ
オードの順方向電流との関係を示す図、第6図および第
7図は薄膜メモリで構成されたメモリマトリックスの書
込みおよび読出し方法を示す等価回路図である。第8図
は本発明の他の実施例を示す薄膜メモリの断面図、第9
図は従来の薄膜メモリの断面図である。 11……基板、12……下部電極、13……オーミックコンタ
クト層、14……半導体層、14a……空乏層、15……上部
電極、16……メモリ性絶縁膜、e……電子、17……消去
用ゲート電極。
FIGS. 1 to 7 show an embodiment of the present invention. FIGS. 1 and 2 are sectional views of a non-writing state and a writing state of a thin film memory, and FIG. 3 is an equivalent circuit of the thin film memory. Figure,
FIG. 4 is a diagram showing the VI characteristic of the thin film diode, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the effective voltage due to trapped electrons in the memory insulating film and the forward current of the thin film diode, and FIGS. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing a method of writing and reading a memory matrix constituted by a thin film memory. FIG. 8 is a sectional view of a thin film memory showing another embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 1 is a sectional view of a conventional thin film memory. 11 ... substrate, 12 ... lower electrode, 13 ... ohmic contact layer, 14 ... semiconductor layer, 14 a ... depletion layer, 15 ... upper electrode, 16 ... memory insulating film, e ... electrons, 17 ... Erase gate electrode.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】絶縁性基板上に、下部電極と半導体層と上
部電極とを積層した整流性薄膜ダイオードを形成し、こ
の薄膜ダイオードの半導体層の側面を、電荷トラップ機
能をもつメモリ性絶縁膜で囲んだことを特徴とする薄膜
メモリ。
A rectifying thin-film diode comprising a lower electrode, a semiconductor layer, and an upper electrode laminated on an insulating substrate, and a side surface of the semiconductor layer of the thin-film diode is formed as a memory insulating film having a charge trapping function. A thin-film memory characterized by being surrounded by.
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