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JP2006237584A - Memory device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2006237584A JP2006014812A JP2006014812A JP2006237584A JP 2006237584 A JP2006237584 A JP 2006237584A JP 2006014812 A JP2006014812 A JP 2006014812A JP 2006014812 A JP2006014812 A JP 2006014812A JP 2006237584 A JP2006237584 A JP 2006237584A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a memory element manufactured in a reduced number of manufacturing processes at lower costs and a memory circuit having the element, which relates to a memory element to be mounted in a semiconductor device typified by an RFID. <P>SOLUTION: A memory element, which is sandwiched between electrodes and has an organic compound, is characterized in that an electrode connected to a semiconductor element controlling the memory element functions as an electrode of the memory element. In addition, an extremely thin semiconductor film formed on an insulated surface is used for the memory element. Thus, lower costs is achieved. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、有機化合物を有する記憶素子、当該記憶素子を有する記憶装置、及びそれらの作製方法について説明する。 The present invention describes a memory element including an organic compound, a memory device including the memory element, and a manufacturing method thereof.

現在、物や人を認識・識別するための技術としてRFID(Radio Frequency Identification)が開発研究されている。このようなRFIDは、有価証券の偽造防止や個人認証に利用され、多くの用途が見込まれている。 Currently, RFID (Radio Frequency Identification) is being developed and studied as a technology for recognizing and identifying objects and people. Such RFID is used for preventing counterfeiting of securities and for personal authentication, and is expected to have many uses.

従来のRFIDは、シリコンウェハから形成されたIC(Integrated Circuit)チップが用いられ、ROMやRAMといった記憶回路、CPU等の制御回路を形成している(特許文献1参照)。
特開2000−20665号(図2)
A conventional RFID uses an IC (Integrated Circuit) chip formed from a silicon wafer, and forms a storage circuit such as a ROM and a RAM and a control circuit such as a CPU (see Patent Document 1).
JP 2000-20665 (FIG. 2)

このようにRFIDのシリコンウェハから形成するチップは非透光性であり、さらに耐衝撃性を高めるためチップサイズを小さくする傾向にあるが薄型化の検討はされておらず、有価証券や個人認証のために搭載すると、目立つことが多くある。 As described above, chips formed from RFID silicon wafers are non-translucent, and there is a tendency to reduce the chip size in order to improve impact resistance. When mounted for, it often stands out.

このようなRFIDは商品タグの分野にも使用が検討されており、使い捨てできる程度に低コスト化されることが望まれている。そのため、シリコンウェハの母体が円形状を有するシリコンウェハから多面取りを用いて作製しているが、取り出し率を高め低コスト化するには限界が現れ始めてきた。 Such RFID is also being used in the field of product tags, and it is desired to reduce the cost to such an extent that it can be disposable. For this reason, the silicon wafer base is fabricated from a silicon wafer having a circular shape by using multi-faced chamfering, but a limit has begun to appear in order to increase the extraction rate and reduce the cost.

そこで本発明は、製造工程を削減し、低コスト化された記憶素子及び当該素子を有する記憶回路を提供することを課題とする。また本発明は、当該回路を有する記憶素子、及び当該記憶素子を有する半導体装置を提供することを課題とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a memory element and a memory circuit including the element, in which the manufacturing process is reduced and the cost is reduced. It is another object of the present invention to provide a memory element including the circuit and a semiconductor device including the memory element.

上記課題を鑑み本発明は、電極間に挟まれた有機化合物を有する記憶素子であって、当該記憶素子を制御する半導体素子に接続された電極、つまりソース電極又はドレイン電極を、当該記憶素子の下部電極として機能させることを特徴とする。その結果、記憶素子用の電極が不要となり工程数を削減することができる。 In view of the above problems, the present invention is a memory element having an organic compound sandwiched between electrodes, and an electrode connected to a semiconductor element that controls the memory element, that is, a source electrode or a drain electrode, is connected to the memory element. It functions as a lower electrode. As a result, an electrode for a memory element is not necessary, and the number of processes can be reduced.

また記憶素子が有する絶縁物は、半導体素子と電気的に接続する電極を形成するための開口部内に形成することを特徴とする。その結果、有機化合物の作り分けに必要とされた絶縁膜、所謂隔離層を形成することがない。 The insulator included in the memory element is formed in an opening for forming an electrode electrically connected to the semiconductor element. As a result, there is no formation of an insulating film, so-called isolation layer, which is necessary for the separate production of organic compounds.

また本発明は、絶縁表面上に形成された極薄な半導体膜を用いるため、低コスト化を図ることができる。絶縁表面とは、シリコンウェハ以外であって、例えばガラス基板、又はプラスチック等の合成樹脂基板上の表面を指す。 Further, since the present invention uses an extremely thin semiconductor film formed on an insulating surface, cost can be reduced. The insulating surface refers to a surface on a synthetic resin substrate such as a glass substrate or plastic other than a silicon wafer.

以下に本発明の具体的な形態を示す。 Specific embodiments of the present invention are shown below.

本発明の記憶装置は、絶縁表面上に形成された不純物領域を有する半導体膜と、半導体膜に接し、不純物領域上に開口部が設けられた絶縁膜と、開口部に設けられ、不純物領域と電気的に接続されたソース電極又はドレイン電極として、及び下部電極として機能する導電膜と、開口部において、導電膜上に設けられた絶縁物と、絶縁物上に設けられた上部電極とを有することを特徴とする。 A memory device of the present invention includes a semiconductor film having an impurity region formed over an insulating surface, an insulating film in contact with the semiconductor film and having an opening provided on the impurity region, an impurity region provided in the opening, A conductive film functioning as a source or drain electrode and a lower electrode that are electrically connected to each other, an insulator provided over the conductive film in an opening, and an upper electrode provided over the insulator It is characterized by that.

本発明の別形態の記憶装置は、絶縁表面上に形成された不純物領域を有する半導体膜と、半導体膜に接し、不純物領域上に第1の開口部が設けられた第1の絶縁膜と、第1の開口部に設けられ、不純物領域と電気的に接続されたソース電極又はドレイン電極として機能する第1の導電膜と、導電膜の端部を覆うように設けられ、不純物領域上に第2の開口部が設けられた第2の絶縁膜と、第1の導電膜に接続され、下部電極として機能する第2の導電膜と、第1及び第2の開口部において、第2の導電膜上に設けられた絶縁物と、絶縁物上に設けられた上部電極とを有することを特徴とする。 A memory device according to another embodiment of the present invention includes a semiconductor film having an impurity region formed over an insulating surface, a first insulating film in contact with the semiconductor film, and a first opening provided on the impurity region; A first conductive film that is provided in the first opening and functions as a source electrode or a drain electrode electrically connected to the impurity region, and is provided so as to cover an end portion of the conductive film. A second insulating film provided with two openings, a second conductive film connected to the first conductive film and functioning as a lower electrode, and a second conductive film in the first and second openings. It has an insulator provided on the film and an upper electrode provided on the insulator.

本発明において、絶縁物は、光学的作用又は熱的作用により性質が変化し、下部電極と、上部電極とが短絡することができる材料である。光学的作用又は熱的作用により性質を変化させるため、その膜厚は5nmから100nm、好ましくは10nmから60nmであるとよい。また絶縁物に有機化合物材料を用いる場合、そのガラス転移温度は80℃から300℃、好ましくは100℃から250℃であるとよい。 In the present invention, the insulator is a material whose properties change due to an optical action or a thermal action, so that the lower electrode and the upper electrode can be short-circuited. In order to change properties by optical action or thermal action, the film thickness is 5 nm to 100 nm, preferably 10 nm to 60 nm. In the case where an organic compound material is used for the insulator, the glass transition temperature thereof is 80 ° C. to 300 ° C., preferably 100 ° C. to 250 ° C.

本発明の記憶装置の作製方法は、絶縁表面上に半導体膜中に不純物領域を形成し、半導体膜に接して絶縁膜を形成し、不純物領域が露出するように、絶縁膜に開口部を形成し、開口部において、不純物領域と電気的に接続するソース電極又はドレイン電極として、及び下部電極として機能する導電膜を形成し、導電膜上に絶縁物を形成し、絶縁物上に上部電極を形成することを特徴とする。 In the method for manufacturing a memory device of the present invention, an impurity region is formed in a semiconductor film over an insulating surface, an insulating film is formed in contact with the semiconductor film, and an opening is formed in the insulating film so that the impurity region is exposed. In the opening, a conductive film functioning as a source or drain electrode and a lower electrode electrically connected to the impurity region is formed, an insulator is formed over the conductive film, and an upper electrode is formed over the insulator. It is characterized by forming.

本発明の別形態の記憶装置の作製方法は、絶縁表面上に半導体膜中に不純物領域を形成し、半導体膜に接して絶縁膜を形成し、不純物領域が露出するように、絶縁膜に開口部を形成し、開口部において、不純物領域と電気的に接続するソース電極又はドレイン電極として、及び下部電極として機能する導電膜を形成し、導電膜上に絶縁物を形成し、絶縁物上に上部電極を形成し、導電膜及び絶縁膜に対して表面改質を行うことを特徴とする。 In another embodiment of the present invention, a method for manufacturing a memory device includes forming an impurity region in a semiconductor film over an insulating surface, forming the insulating film in contact with the semiconductor film, and opening the insulating film so that the impurity region is exposed. A conductive film functioning as a source electrode or a drain electrode that is electrically connected to the impurity region and a lower electrode in the opening, and an insulator is formed on the conductive film. An upper electrode is formed and surface modification is performed on the conductive film and the insulating film.

本発明の別形態の記憶装置の作製方法は、絶縁表面上に半導体膜中に不純物領域を形成し、半導体膜に接して絶縁膜を形成し、不純物領域が露出するように、絶縁膜に開口部を形成し、開口部において、不純物領域と電気的に接続するソース電極又はドレイン電極として、及び下部電極として機能する導電膜を形成し、導電膜上に絶縁物を形成し、絶縁物上に上部電極を形成し、導電膜に対してスパッタリング法により表面改質を行うことを特徴とする。 In another embodiment of the present invention, a method for manufacturing a memory device includes forming an impurity region in a semiconductor film over an insulating surface, forming the insulating film in contact with the semiconductor film, and opening the insulating film so that the impurity region is exposed. A conductive film functioning as a source electrode or a drain electrode that is electrically connected to the impurity region and a lower electrode in the opening, and an insulator is formed on the conductive film. An upper electrode is formed and surface modification is performed on the conductive film by a sputtering method.

上述したように絶縁物は非常に薄く形成するため、表面改質を行うことにより、絶縁物の密着性を高めることができる。 As described above, since the insulator is formed very thin, adhesion of the insulator can be improved by surface modification.

本発明の別形態の記憶装置の作製方法は、絶縁表面上に半導体膜中に不純物領域を形成し、半導体膜に接して絶縁膜を形成し、不純物領域が露出するように、絶縁膜に開口部を形成し、開口部において、不純物領域と電気的に接続するソース電極又はドレイン電極として、及び下部電極として機能する導電膜を形成し、導電膜上に絶縁物を形成し、絶縁物上に上部電極を形成し、開口部の周囲に設けられた導電膜の上面のみに表面改質を行った後に絶縁物を液滴吐出法により形成することを特徴とする。 In another embodiment of the present invention, a method for manufacturing a memory device includes forming an impurity region in a semiconductor film over an insulating surface, forming the insulating film in contact with the semiconductor film, and opening the insulating film so that the impurity region is exposed. A conductive film functioning as a source electrode or a drain electrode that is electrically connected to the impurity region and a lower electrode in the opening, and an insulator is formed on the conductive film. An upper electrode is formed, surface modification is performed only on the upper surface of a conductive film provided around the opening, and then an insulator is formed by a droplet discharge method.

本発明によって、メモリ用の電極が不要となるため製造工程を削減し、低コスト化された記憶素子及び当該素子を有する記憶回路を提供する。 According to the present invention, there is provided a memory element and a memory circuit including the element, which are reduced in manufacturing process because an electrode for a memory is unnecessary, and cost is reduced.

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of this embodiment mode. Note that in all the drawings for describing the embodiments, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof is omitted.

(実施の形態1)
本実施の形態では、記憶素子の作製工程について説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a manufacturing process of a memory element will be described.

図1(A)に示すように、絶縁表面を有する基板100上に、下地膜101を形成する。基板100には、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、ステンレス(SUS)基板等を用いることができる。また、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルスルホン)に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に他の基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。 As shown in FIG. 1A, a base film 101 is formed over a substrate 100 having an insulating surface. As the substrate 100, for example, a glass substrate such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass, a quartz substrate, a stainless steel (SUS) substrate, or the like can be used. In addition, substrates made of plastics such as PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), and PES (polyethersulfone) and flexible synthetic resins such as acrylic are generally different from other substrates. Although the heat resistant temperature tends to be low as compared, it can be used as long as it can withstand the processing temperature in the manufacturing process.

下地膜101は基板100中に含まれるNaなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体膜中に拡散し、半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。そのためアルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体膜への拡散を抑えることができる酸化珪素や、窒化珪素、窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いて形成する。 The base film 101 is provided to prevent alkali metal such as Na or alkaline earth metal contained in the substrate 100 from diffusing into the semiconductor film and adversely affecting the characteristics of the semiconductor element. Therefore, an insulating film such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon nitride oxide that can suppress diffusion of alkali metal or alkaline earth metal into the semiconductor film is used.

ガラス基板、ステンレス基板またはプラスチック基板のように、アルカリ金属やアルカリ土類金属が多少なりとも含まれている基板を用いる場合、不純物の拡散を防ぐという観点から下地膜を設けることは有効である。一方、石英基板など不純物の拡散がさして問題とならない場合は、下地膜は必ずしも設ける必要はない。 In the case of using a substrate containing an alkali metal or an alkaline earth metal, such as a glass substrate, a stainless steel substrate, or a plastic substrate, it is effective to provide a base film from the viewpoint of preventing impurity diffusion. On the other hand, the base film is not necessarily provided when the diffusion of impurities such as a quartz substrate is not a problem.

次いで、下地膜101上に非晶質構造を有する半導体膜(非晶質半導体膜と記す)を形成する。非晶質半導体膜は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は0.01〜4.5atomic%程度であることが好ましい。実施の形態では、66nmの珪素を主成分とする半導体膜(非晶質珪素膜、アモルファスシリコンとも記す)を用いる。 Next, a semiconductor film having an amorphous structure (referred to as an amorphous semiconductor film) is formed over the base film 101. As the amorphous semiconductor film, not only silicon but also silicon germanium can be used. When silicon germanium is used, the concentration of germanium is preferably about 0.01 to 4.5 atomic%. In the embodiment, a semiconductor film containing 66 nm silicon as a main component (also referred to as an amorphous silicon film or amorphous silicon) is used.

次に、非晶質半導体膜を結晶化し、結晶構造を有する半導体膜(結晶性半導体膜と記す)を形成する。結晶化する方法は、加熱炉、レーザ照射、若しくはランプから発する光の照射(ランプアニールと呼ぶ)、又はそれらを組み合わせて用いることができる。 Next, the amorphous semiconductor film is crystallized to form a semiconductor film having a crystal structure (referred to as a crystalline semiconductor film). As a method for crystallization, a heating furnace, laser irradiation, irradiation with light emitted from a lamp (referred to as lamp annealing), or a combination thereof can be used.

例えば、非晶質半導体膜に金属元素を添加し、加熱炉を用いた熱処理を行うことによって結晶性半導体膜を形成する。このように、金属元素を添加することにより、低温で結晶化できるため好ましい。ここで添加とは、少なくとも非晶質半導体膜の結晶化が促進されるように非晶質半導体膜の表面上に金属元素を形成することをいう。例えば、非晶質半導体膜上にスピンコーティング法やディップ法といった塗布方法によりNi溶液(水溶液や酢酸溶液を含む)を塗布し、Niを含む膜(但し、極めて薄いため膜として観測できない場合もある)を形成することが含まれる。このとき非晶質半導体膜の表面全体に溶液を行き渡らせるため、非晶質半導体膜の表面の濡れ性を改善するとよい。例えば、酸素雰囲気中でのUV光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を1nm〜5nm形成することにより、濡れ性を改善することができる。 For example, a crystalline semiconductor film is formed by adding a metal element to an amorphous semiconductor film and performing heat treatment using a heating furnace. Thus, it is preferable to add a metal element because crystallization can be performed at a low temperature. Here, the addition means that a metal element is formed on the surface of the amorphous semiconductor film so that at least crystallization of the amorphous semiconductor film is promoted. For example, a Ni solution (including an aqueous solution and an acetic acid solution) is applied on an amorphous semiconductor film by a coating method such as a spin coating method or a dip method, and a film containing Ni (however, it may be unobservable as a film because it is extremely thin). ) Is included. At this time, since the solution is spread over the entire surface of the amorphous semiconductor film, the wettability of the surface of the amorphous semiconductor film is preferably improved. For example, wettability can be improved by forming an oxide film of 1 nm to 5 nm by irradiation with UV light in an oxygen atmosphere, thermal oxidation, treatment with ozone water containing hydroxyl radicals or hydrogen peroxide, and the like. .

その後、非晶質半導体膜を500〜550℃で2〜20時間かけて加熱し、非晶質半導体膜を結晶化し、結晶性半導体膜を形成する。このとき加熱温度を徐々に変化させると好ましい。また低温加熱工程により、非晶質半導体膜の水素等が出てくるため、結晶化の際の膜荒れを低減する、所謂水素出しを行うことができる。例えば、縦型炉を用いて500℃で1時間熱処理後、550℃4時間で熱処理を行うことにより結晶化を行うことができる。 Thereafter, the amorphous semiconductor film is heated at 500 to 550 ° C. for 2 to 20 hours to crystallize the amorphous semiconductor film to form a crystalline semiconductor film. At this time, it is preferable to gradually change the heating temperature. In addition, hydrogen and the like of the amorphous semiconductor film come out by the low-temperature heating process, so that so-called hydrogen extraction that reduces film roughness during crystallization can be performed. For example, crystallization can be performed by performing heat treatment at 500 ° C. for 1 hour and then heat treatment at 550 ° C. for 4 hours using a vertical furnace.

このように金属元素を用いた結晶化を行った場合、金属元素を低減、又は除去するためにゲッタリング工程を施す。例えば、非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして形成し、加熱することによって金属元素を捕獲することができる。 When crystallization using a metal element is performed as described above, a gettering step is performed in order to reduce or remove the metal element. For example, a metal element can be captured by forming an amorphous semiconductor film as a gettering sink and heating.

その後、窒素雰囲気で550℃、4時間の熱処理を行い、金属元素を低減、又は除去する。そして、ゲッタリングシンクとなっていた非晶質半導体膜、及び酸化膜をフッ酸等により除去し、金属元素が低減、又は除去された結晶性半導体膜を得ることができる。 Thereafter, heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere to reduce or remove the metal element. Then, the amorphous semiconductor film and the oxide film which have become gettering sinks are removed with hydrofluoric acid or the like, so that a crystalline semiconductor film from which the metal element is reduced or removed can be obtained.

別の結晶化する方法は、非晶質半導体膜にレーザ光(レーザビーム)を照射する方法がある。このようなレーザとしては、Arレーザ、Krレーザ、エキシマレーザ、YAGレーザ、Yレーザ、YVOレーザ、YLEレーザ、YAlOレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイヤレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種を用いることができる。レーザ発振型は、連続発振型(CWレーザとも記す)、パルス発振型(パルスレーザとも記す)があり、これらを用いることができる。またさらに、レーザの基本波、又は当該基本波の第2高調波から第4高調波のレーザを単独で、又は組み合わせて照射することができる。 As another crystallization method, there is a method of irradiating a laser beam (laser beam) to an amorphous semiconductor film. Examples of such lasers include Ar laser, Kr laser, excimer laser, YAG laser, Y 2 O 3 laser, YVO 4 laser, YLE laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, alexandrite laser, Ti: sapphire laser, One or a plurality of copper vapor lasers or gold vapor lasers can be used. As the laser oscillation type, there are a continuous oscillation type (also referred to as a CW laser) and a pulse oscillation type (also referred to as a pulse laser), which can be used. Still further, the fundamental wave of the laser or the second to fourth harmonics of the fundamental wave can be irradiated alone or in combination.

レーザのビーム形状は、線状とすると好ましい。その結果、スループットを向上させることができる。またさらにレーザは、半導体膜に対して入射角θ(0°<θ<90°)を持たせて照射させるとよい。レーザの干渉を防止することができるからである。 The laser beam shape is preferably linear. As a result, throughput can be improved. Further, the laser is preferably irradiated with an incident angle θ (0 ° <θ <90 °) with respect to the semiconductor film. This is because laser interference can be prevented.

このように形成された結晶性半導体膜を、図1(A)に示すように所定の形状に加工(パターニングとも記す)し、島状の半導体膜102を形成する。パターニングに際し、結晶性半導体膜上にフォトレジストを塗布し、所定のマスク形状を露光し、マスクを形成する。このマスクを用いて、ドライエッチング法により結晶性半導体膜をパターニングすることができる。 The crystalline semiconductor film thus formed is processed into a predetermined shape (also referred to as patterning) as shown in FIG. 1A to form an island-shaped semiconductor film 102. At the time of patterning, a photoresist is applied on the crystalline semiconductor film, a predetermined mask shape is exposed, and a mask is formed. Using this mask, the crystalline semiconductor film can be patterned by a dry etching method.

その後、半導体膜102を覆うようにゲート絶縁膜104を形成する。ゲート絶縁膜104は、単層であっても積層であってもよい。ゲート絶縁膜104となる絶縁材料は、無機材料であっても有機材料であってもよく、例えば酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素を用いることができる。なお、ゲート絶縁膜104の形成前に、島状の半導体膜の表面をフッ酸等により洗浄するとよい。半導体膜と、ゲート絶縁膜の界面汚染は、薄膜トランジスタの電気特性に影響するからである。そのため、半導体膜と、ゲート絶縁膜を大気に曝さず連続的に形成し、その後半導体膜及びゲート絶縁膜を同時に所定の形状にパターニングしてもよい。 After that, a gate insulating film 104 is formed so as to cover the semiconductor film 102. The gate insulating film 104 may be a single layer or a stacked layer. The insulating material used for the gate insulating film 104 may be an inorganic material or an organic material. For example, silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride can be used. Note that the surface of the island-shaped semiconductor film is preferably cleaned with hydrofluoric acid or the like before the gate insulating film 104 is formed. This is because interface contamination between the semiconductor film and the gate insulating film affects the electrical characteristics of the thin film transistor. Therefore, the semiconductor film and the gate insulating film may be continuously formed without being exposed to the atmosphere, and then the semiconductor film and the gate insulating film may be patterned into a predetermined shape at the same time.

半導体膜102上にゲート絶縁膜104を介してゲート電極105となる導電膜を形成する。ゲート電極105は、単層であっても積層であってもよく、またゲート電極105の端部はテーパー形状を有してもよい。ゲート電極105となる導電膜には、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を用いることができる。 A conductive film to be the gate electrode 105 is formed over the semiconductor film 102 with the gate insulating film 104 interposed therebetween. The gate electrode 105 may be a single layer or a stacked layer, and the end of the gate electrode 105 may have a tapered shape. For the conductive film to be the gate electrode 105, an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, and Cu, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component can be used.

ゲート電極105をマスクに用いて、自己整合的に、不純物領域103を形成する。n型の薄膜トランジスタを形成する場合、ホスフィン(PH)をドーピングし、リン(P)が添加された不純物領域を形成する。p型の薄膜トランジスタを形成する場合、ジボラン(B)をドーピングし、ボロン(B)が添加された不純物領域を形成する。 The impurity region 103 is formed in a self-aligning manner using the gate electrode 105 as a mask. In the case of forming an n-type thin film transistor, an impurity region to which phosphorus (P) is added is formed by doping phosphine (PH 3 ). In the case of forming a p-type thin film transistor, diborane (B 2 H 6 ) is doped to form an impurity region to which boron (B) is added.

不純物領域103は、不純物濃度によって高濃度不純物領域又は低濃度不純物領域に分けることができる。例えば、ゲート電極105のテーパー部では不純物元素の添加量が少なくなるため、低濃度不純物領域が形成され、ゲート電極105がない領域では高濃度不純物領域を形成することができる。ゲート電極と不純物領域の一部が重なった構造をGOLD(Gate Overlapped Drain)構造と呼ぶ。 The impurity region 103 can be divided into a high concentration impurity region or a low concentration impurity region depending on the impurity concentration. For example, since the addition amount of the impurity element is reduced in the tapered portion of the gate electrode 105, a low-concentration impurity region can be formed, and a high-concentration impurity region can be formed in a region without the gate electrode 105. A structure in which the gate electrode overlaps with part of the impurity region is referred to as a GOLD (Gate Overlapped Drain) structure.

またゲート電極105の側面に絶縁物を設けた所謂オフセット構造とすることもできる。オフセット構造は、絶縁物の幅により、チャネル形成領域と、不純物領域103との距離を設定することができる。 A so-called offset structure in which an insulator is provided on the side surface of the gate electrode 105 can also be used. In the offset structure, the distance between the channel formation region and the impurity region 103 can be set depending on the width of the insulator.

ゲート絶縁膜104、ゲート電極105を覆うように第1の絶縁膜106を形成する。第1の絶縁膜は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素のいずれかから形成することができる。特に、第1の絶縁膜は水素を有する絶縁膜であると好ましいため、CVD法により形成するとよい。 A first insulating film 106 is formed so as to cover the gate insulating film 104 and the gate electrode 105. The first insulating film can be formed from any of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride. In particular, the first insulating film is preferably an insulating film containing hydrogen; therefore, the first insulating film is preferably formed by a CVD method.

その後、不純物領域103を活性化するため熱処理を行うと好ましい。熱処理は、例えば加熱炉を用いて窒素雰囲気中で400℃〜550℃に加熱する。その結果、第1の絶縁膜106からの水素により、半導体膜102のダングリングボンド等を低減することができる。 After that, heat treatment is preferably performed to activate the impurity region 103. The heat treatment is performed, for example, at 400 ° C. to 550 ° C. in a nitrogen atmosphere using a heating furnace. As a result, dangling bonds and the like of the semiconductor film 102 can be reduced by hydrogen from the first insulating film 106.

次に図1(B)に示すように、第1の絶縁膜106を覆うように第2の絶縁膜108を形成する。第2の絶縁膜108により、平坦性を高めることができる。第2の絶縁膜108は、有機材料又は無機材料を用いて形成することができる。有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストベンゾシクロブテン、シロキサン、又はポリシラザンを用いることができる。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。またポリシラザンとは、珪素(Si)と窒素(N)の結合を有するポリマー材料を含む液体材料を出発原料として形成される。無機材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素等を用いることができる。また、第2の絶縁膜108は単層構造、又は積層構造を用いてもよい。特に、有機材料を用いて第2の絶縁膜を形成すると、平坦性は高まる一方で、有機材料によって水分や酸素が吸収されてしまう。これを防止するため、有機材料上に、無機材料を形成した積層構造とするとよい。 Next, as illustrated in FIG. 1B, a second insulating film 108 is formed so as to cover the first insulating film 106. The second insulating film 108 can improve flatness. The second insulating film 108 can be formed using an organic material or an inorganic material. As the organic material, polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist benzocyclobutene, siloxane, or polysilazane can be used. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent. Polysilazane is formed using a liquid material containing a polymer material having a bond of silicon (Si) and nitrogen (N) as a starting material. As the inorganic material, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like can be used. The second insulating film 108 may have a single layer structure or a stacked structure. In particular, when the second insulating film is formed using an organic material, flatness is improved, but moisture and oxygen are absorbed by the organic material. In order to prevent this, a stacked structure in which an inorganic material is formed over an organic material is preferable.

その後、ゲート絶縁膜104、第1の絶縁膜106、第2の絶縁膜108に開口部、所謂コンタクトホール110を形成する。コンタクトホール110は、ドライエッチング法、又はウェットエッチング法により形成することができる。このようなエッチング法に用いるエッチング剤は、コンタクトホール110を形成する際、ゲート絶縁膜104、第1の絶縁膜106、及び第2の絶縁膜108と、半導体膜102との選択比がとれるものであればよい。このとき、コンタクトホール110の周囲における、第2の絶縁膜108の端部に丸みをつけるとよい。その結果、次に形成する導電膜の段切れを防止することができる。 After that, openings, so-called contact holes 110 are formed in the gate insulating film 104, the first insulating film 106, and the second insulating film 108. The contact hole 110 can be formed by a dry etching method or a wet etching method. As an etchant used for such an etching method, the gate insulating film 104, the first insulating film 106, the second insulating film 108, and the semiconductor film 102 can be selected when the contact hole 110 is formed. If it is. At this time, the end portion of the second insulating film 108 around the contact hole 110 is preferably rounded. As a result, disconnection of a conductive film to be formed next can be prevented.

なお本発明は、コンタクトホール110内を利用して記憶素子を形成するため、その径、深さ、テーパーの角度等を決定する。例えば、記憶素子を形成する側のコンタクトホール110は、記憶素子を形成しない側のコンタクトホールと比較して、径を大きくする。例えばその直径を1μmから3μmとする。 In the present invention, since the memory element is formed using the contact hole 110, its diameter, depth, taper angle, and the like are determined. For example, the contact hole 110 on the side where the memory element is formed has a larger diameter than the contact hole on the side where the memory element is not formed. For example, the diameter is set to 1 μm to 3 μm.

その後、コンタクトホール110に電極109、109’となる導電膜を形成する。電極109、109’は、単層構造又は積層構造をとることができる。導電膜は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)もしくはシリコン(Si)の元素又はこれらの元素を用いた合金を用いればよい。また導電膜には、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、2〜20%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム等の透光性材料を用いることができる。このような導電膜は、スパッタリング法、液滴吐出法等により形成し、所定の形状にパターニングすることにより電極109となる。なお、不純物領域103と接続された電極109、109’は、ソース電極、又はドレイン電極として機能し、且つ記憶素子の下部電極として機能することを特徴とする。このような本発明は、下部電極として新たに導電膜を形成する必要がないため、工程数を削減でき、低コスト化を図ることができる。 Thereafter, a conductive film to be the electrodes 109 and 109 ′ is formed in the contact hole 110. The electrodes 109 and 109 ′ can have a single layer structure or a stacked structure. The conductive film may be formed using an element of aluminum (Al), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), or silicon (Si) or an alloy using these elements. For the conductive film, a light-transmitting material such as indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide, or indium oxide containing 2 to 20% zinc oxide can be used. Such a conductive film is formed by a sputtering method, a droplet discharge method, or the like, and becomes an electrode 109 by patterning into a predetermined shape. Note that the electrodes 109 and 109 ′ connected to the impurity region 103 function as a source electrode or a drain electrode and function as a lower electrode of the memory element. In the present invention, since it is not necessary to newly form a conductive film as a lower electrode, the number of steps can be reduced and the cost can be reduced.

ここまでの工程の上面図を図2(A)に示す。図2(A)からもわかるように、記憶素子を形成する側のコンタクトホール110の径を大きく確保するため、半導体膜102を矩形にパターニングしてもよい。また図2(A)で示すように、導電膜はパターニングすることにより、電極に接続される配線も同時に形成される。例えば、ゲート電極105と同時にワード線も形成される。当該ワード線には、制御回路から選択信号が入力される。またソース電極、及びドレイン電極と同時に信号線も形成される。 A top view of the steps so far is shown in FIG. As can be seen from FIG. 2A, the semiconductor film 102 may be patterned into a rectangle in order to ensure a large diameter of the contact hole 110 on the side where the memory element is formed. Further, as shown in FIG. 2A, the conductive film is patterned so that wirings connected to the electrodes are formed at the same time. For example, a word line is formed simultaneously with the gate electrode 105. A selection signal is input to the word line from the control circuit. In addition, a signal line is formed simultaneously with the source electrode and the drain electrode.

このようにソース電極及びドレイン電極まで形成し、薄膜トランジスタ107を完成することができる。 Thus, the thin film transistor 107 can be completed by forming the source electrode and the drain electrode.

次に図1(C)に示すように、コンタクトホール110内に記憶素子を構成する絶縁物112を形成する。絶縁物112は、厚さが5nmから100nm、好ましくは10nmから60nmとするとよい。 Next, as illustrated in FIG. 1C, an insulator 112 that forms a memory element is formed in the contact hole 110. The insulator 112 may have a thickness of 5 nm to 100 nm, preferably 10 nm to 60 nm.

絶縁物112は、無機材料又は有機材料から形成することができる。またそれら材料により、蒸着法、スピンコーティング法、液滴吐出法等により絶縁物112を形成することができる。絶縁物112は、光学的作用又は熱的作用等により、その性質が変化する材料を用いればよい。例えば、ジュール熱による溶融、絶縁破壊等により、その性質が変化し、下部電極として機能する電極109と、その後形成される上部電極とが短絡することができる材料であればよい。 The insulator 112 can be formed of an inorganic material or an organic material. Further, the insulator 112 can be formed using such materials by a vapor deposition method, a spin coating method, a droplet discharge method, or the like. The insulator 112 may be formed using a material whose properties change due to an optical action, a thermal action, or the like. For example, any material may be used as long as its properties change due to melting due to Joule heat, dielectric breakdown, and the like, and the electrode 109 functioning as the lower electrode and the upper electrode formed thereafter can be short-circuited.

無機材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素等がある。このような無機材料であっても、その膜厚を制御することによって、絶縁破壊を生じるため、下部電極と上部電極とを短絡させることができる。 Examples of the inorganic material include silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride. Even if such an inorganic material is used, dielectric breakdown is caused by controlling the film thickness, so that the lower electrode and the upper electrode can be short-circuited.

有機材料としては、例えば、4、4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:α−NPD)や4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:TPD)や4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)や4,4’−ビス(N−(4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル)−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)などの芳香族アミン系(即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する)の化合物、ポリビニルカルバゾール(略称:PVK)やフタロシアニン(略称:HPc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)等のフタロシアニン化合物等を用いることができる。これら材料は、正孔輸送性の高い物質である。 Examples of the organic material include 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: α-NPD) and 4,4′-bis [N- (3-methylphenyl). ) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: TPD), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) triphenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -Tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (abbreviation: MTDATA) or 4,4'-bis (N- (4- (N, N-di-m-tolylamino) phenyl ) -N-phenylamino) biphenyl (abbreviation: DNTPD) and other aromatic amine-based compounds (that is, having a benzene ring-nitrogen bond), polyvinylcarbazole (abbreviation: PVK), and phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc). ), Copper phthalocyanine (abbreviation: CuPc), vanadyl phthalocyanine (abbreviation: VOPc), and the like can be used. These materials are substances having a high hole transporting property.

また、他にも有機化合物材料として、例えばトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料や、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX))、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。これら材料は、電子輸送性が高い材料である。 As other organic compound materials, for example, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), bis (10-hydroxybenzo [ h] Quinolinato) Beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), Bis (2-methyl-8-quinolinolato) (4-phenylphenolato) aluminum (abbreviation: BAlq), etc. And bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (BTZ) 2 ) Materials such as metal complexes with oxazole and thiazole ligands such as You can. These materials are materials having a high electron transporting property.

このような有機物においては、熱的作用等によりその性質を変化させるため、ガラス転移温度(Tg)が80℃から300℃、好ましくは100℃から250℃であるとよい。 In such an organic material, its glass transition temperature (Tg) is 80 ° C. to 300 ° C., preferably 100 ° C. to 250 ° C., in order to change its properties by thermal action or the like.

さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)等の化合物等を用いることができる。 In addition to metal complexes, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 1,3-bis [5- (P-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (abbreviation: OXD-7), 3- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl-5- ( 4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2, Compounds such as 4-triazole (abbreviation: p-EtTAZ), bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), bathocuproin (abbreviation: BCP), and the like can be used.

単層構造、または上記材料との積層構造の一として、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCJT)、4−ジシアノメチレン−2−t−ブチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン、ペリフランテン、2,5−ジシアノ−1,4−ビス[2−(10−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチルジュロリジン−9−イルエテニル]ベンゼン、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)、クマリン6、クマリン545T、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、9,9’−ビアントリル、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)や9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、2,5,8,11−テトラ−(tert−ブチル)ペリレン(略称:TBP)等の発光材料を用いてもよい。 As a single-layer structure or a stacked structure with the above materials, 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyljulolidin-9-yl) ethenyl]- 4H-pyran (abbreviation: DCJT), 4-dicyanomethylene-2-t-butyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyljulolidin-9-yl) ethenyl] -4H-pyran, Periflanthene, 2,5-dicyano-1,4-bis [2- (10-methoxy-1,1,7,7-tetramethyljulolidin-9-ylethenyl] benzene, N, N′-dimethylquinacridone (abbreviation: DMQd), coumarin 6, coumarin 545T, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), 9,9′-bianthryl, 9,10-diphenylanthracene (abbreviation: DPA) Alternatively, a light-emitting material such as 9,10-bis (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DNA), 2,5,8,11-tetra- (tert-butyl) perylene (abbreviation: TBP) may be used.

また、上記発光材料を分散してなる層を形成する場合に母体となる材料としては、9,10−ジ(2−ナフチル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)等のアントラセン誘導体、4,4’−ビス(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)等のカルバゾール誘導体、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ピリジナト]亜鉛(略称:Znpp)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:ZnBOX)などの金属錯体等を用いることができる。また、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)等を用いることができる。 As a base material for forming a layer in which the light emitting material is dispersed, an anthracene such as 9,10-di (2-naphthyl) -2-tert-butylanthracene (abbreviation: t-BuDNA) is used. Derivatives, carbazole derivatives such as 4,4′-bis (N-carbazolyl) biphenyl (abbreviation: CBP), bis [2- (2-hydroxyphenyl) pyridinato] zinc (abbreviation: Znpp 2 ), bis [2- (2 Metal complexes such as -hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: ZnBOX) can be used. In addition, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), 9,10-bis (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DNA), bis (2-methyl-8-quinolinolato) (4-phenylphenolato) Aluminum (abbreviation: BAlq) or the like can be used.

また、上記有機材料や発光材料に金属酸化物を混在させた材料を用いてもよい。なお混在させた材料とは、混合した状態、又は積層された状態を含む。具体的には複数の蒸着源を用いた共蒸着法により形成された状態を指す。 Alternatively, a material in which a metal oxide is mixed with the organic material or the light emitting material may be used. Note that the mixed material includes a mixed state or a stacked state. Specifically, it refers to a state formed by a co-evaporation method using a plurality of evaporation sources.

正孔輸送性の高い物質と、金属酸化物を混在させる場合、当該金属酸化物は、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、ニオブ酸化物、レニウム酸化物、タングステン酸化物、ルテニウム酸化物、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物を用いることができる。 When a metal oxide is mixed with a substance having a high hole transporting property, the metal oxide is vanadium oxide, molybdenum oxide, niobium oxide, rhenium oxide, tungsten oxide, ruthenium oxide, titanium oxide. Further, chromium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, and tantalum oxide can be used.

電子輸送性の高い物質と、金属酸化物を混在させる場合、当該金属酸化物は、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物、マグネシウム酸化物を用いることができる。 In the case where a substance having a high electron transporting property and a metal oxide are mixed, lithium oxide, calcium oxide, sodium oxide, potassium oxide, or magnesium oxide can be used as the metal oxide.

また、絶縁物112には、光学的作用又は熱的作用により、その性質が変化する材料を用いればよいため、例えば光を吸収することによって酸を発生する化合物(光酸発生剤)をドープした共役高分子を用いることもできる。共役高分子として、ポリアセチレン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリフェニレンエチニレン類等を用いることができる。また、光酸発生剤としては、アリールスルホニウム塩、アリールヨードニウム塩、o−ニトロベンジルトシレート、アリールスルホン酸p−ニトロベンジルエステル、スルホニルアセトフェノン類、Fe−アレン錯体PF6塩等を用いることができる。 The insulator 112 may be made of a material whose properties change due to optical action or thermal action. For example, the insulator 112 is doped with a compound that generates an acid by absorbing light (photo acid generator). Conjugated polymers can also be used. As the conjugated polymer, polyacetylenes, polyphenylene vinylenes, polythiophenes, polyanilines, polyphenylene ethynylenes, and the like can be used. As the photoacid generator, arylsulfonium salts, aryliodonium salts, o-nitrobenzyl tosylate, arylsulfonic acid p-nitrobenzyl esters, sulfonylacetophenones, Fe-allene complex PF6 salts and the like can be used.

この絶縁物112を形成した状態の上面図を図2(B)に示す。図2(B)に示すように、絶縁物112を全体に形成することができるが、コンタクトホール110領域に、下部電極を覆うように選択的に形成しても構わない。本発明はコンタクトホール110領域内で記憶素子を形成することを特徴としており、下部電極と上部電極とが短絡していなければ、記憶素子として機能することができるからである。 A top view of the state where the insulator 112 is formed is shown in FIG. Although the insulator 112 can be formed as a whole as shown in FIG. 2B, it may be selectively formed in the contact hole 110 region so as to cover the lower electrode. The present invention is characterized in that a memory element is formed in the region of the contact hole 110, and can function as a memory element if the lower electrode and the upper electrode are not short-circuited.

また本実施の形態では、一方のコンタクトホール110領域に着目して説明するが、他方のコンタクトホールを用いて記憶素子を形成しても構わないし、両方のコンタクトホールに記憶素子を形成してもよい。すなわち電極109、109’を共に記憶素子の下部電極として適用することができる。一方で、いずれか一方のコンタクトホールに記憶素子を形成する場合、メモリ材料を選択的に形成すればよい。メモリ材料が形成されない側のコンタクトホールでは、下部電極と上部電極とが積層し、これをソース電極又はドレイン電極として適用することができる。 In this embodiment mode, description is made focusing on one contact hole 110 region. However, a memory element may be formed using the other contact hole, or a memory element may be formed in both contact holes. Good. That is, both the electrodes 109 and 109 'can be applied as the lower electrode of the memory element. On the other hand, when a memory element is formed in any one of the contact holes, a memory material may be selectively formed. In the contact hole where the memory material is not formed, a lower electrode and an upper electrode are stacked, and this can be applied as a source electrode or a drain electrode.

その後、絶縁物112を覆って上部電極113となる導電膜を形成する。当該導電膜は電極109と同様に形成することができるが、必ずしも同一材料及び同一工程により形成する必要はない。上部電極113は、制御回路と電気的に接続しており、当該制御回路によって、絶縁物112の状態の変化に基づき、記憶素子の書き込み動作又は読み出し動作を行うことができる。具体的には、記憶素子が下部電極と上部電極とが短絡していない状態(初期状態と記す)と、短絡した状態(短絡状態と記す)とを有することができ、この状態の相違により「0」又は「1」の情報を有することができる。短絡状態では、コンタクトホールの底面側で上部電極と下部電極とが短絡する以外に、コンタクトホールの側面側や上面側で上部電極と下部電極とが短絡しても構わない。コンタクトホールの側面や側面と上面の境界領域では成膜上、絶縁物の膜厚が薄くなることが多く、上部電極と下部電極との短絡を簡便に行うことができうる。 Thereafter, a conductive film to be the upper electrode 113 is formed so as to cover the insulator 112. The conductive film can be formed in a manner similar to that of the electrode 109; however, the conductive film is not necessarily formed using the same material and the same process. The upper electrode 113 is electrically connected to a control circuit, and the control circuit can perform a writing operation or a reading operation on the memory element based on a change in the state of the insulator 112. Specifically, the memory element can have a state where the lower electrode and the upper electrode are not short-circuited (referred to as an initial state) and a state where a short-circuited state (referred to as a short-circuited state). It can have information of “0” or “1”. In the short circuit state, the upper electrode and the lower electrode may be short-circuited on the side surface side or the upper surface side of the contact hole, in addition to the short circuit between the upper electrode and the lower electrode on the bottom surface side of the contact hole. In the contact hole side surface or the boundary region between the side surface and the upper surface, the film thickness of the insulator is often reduced due to film formation, and the upper electrode and the lower electrode can be easily short-circuited.

また一方のコンタクトホールに記憶素子を形成する場合、両方のコンタクトホールに記憶素子を形成する場合と比較すると、記憶素子を短絡状態とさせるための印加電圧が大きくなる。この場合、薄膜トランジスタのソースドレイン耐圧をより高く設定するとよい。ソースドレイン耐圧を高くするには、薄膜トランジスタのゲート長を長くする方法が挙げられる。なお本発明の記憶素子は、メモリ材料となる絶縁物の膜厚をコンタクトホールの側面側や上面側において、薄くすることができるため、両方のコンタクトホールに記憶素子を形成する場合であっても、従来の構造と比較して、低い印加電圧で短絡状態とすることが可能である。 In addition, when a memory element is formed in one contact hole, compared with a case where a memory element is formed in both contact holes, an applied voltage for causing the memory element to be in a short circuit state is increased. In this case, the source / drain breakdown voltage of the thin film transistor may be set higher. In order to increase the source / drain breakdown voltage, there is a method of increasing the gate length of the thin film transistor. Note that the memory element of the present invention can reduce the film thickness of the insulator serving as a memory material on the side surface side or the upper surface side of the contact hole, so even if the memory element is formed in both contact holes. Compared with the conventional structure, it is possible to achieve a short-circuit state with a low applied voltage.

図15には、記憶素子の電圧−電流特性を示す。初期状態:Aでの記憶素子には、一定の電圧(V)以上を印加しなければ電流は流れない。これに対して短絡状態:Bでは、記憶素子にはわずかな電圧(V:V<V)を印加するだけで電流が流れる。この電圧値の違いに基づき、「0」又は「1」の情報を提供することができる。なお、電圧Vは、薄膜トランジスタ107の電圧−電流特性:Cと、初期状態Aとの交点における電圧値である。また、電圧Vは、薄膜トランジスタ107の電圧−電流特性:Cと、短絡状態との交点における電圧値である。制御回路によって、この電圧値を読み出すことにより「0」又は「1」の情報を提供することができる。これら動作の詳細は以下の実施の形態で説明する。 FIG. 15 shows voltage-current characteristics of the memory element. Initial state: A current does not flow to the memory element in A unless a voltage (V B ) or higher is applied. On the other hand, in the short-circuit state: B, a current flows only by applying a slight voltage (V A : V B <V A ) to the memory element. Based on this difference in voltage value, information of “0” or “1” can be provided. Note that the voltage V A is a voltage value at the intersection of the voltage-current characteristic C of the thin film transistor 107 and the initial state A. The voltage V B is a voltage value at the intersection of the voltage-current characteristic C of the thin film transistor 107 and the short-circuit state. By reading this voltage value, the control circuit can provide information of “0” or “1”. Details of these operations will be described in the following embodiments.

その後好ましくは、図1(D)に示すようにパッシベーション膜115を形成する。パッシベーション膜115は、単層構造又は積層構造から形成することができ、無機材料を用いるとよい。特に、窒化珪素又は酸化窒化珪素を用いて形成するとよい。窒素を有する絶縁膜は、アルカリ金属の侵入を防御する効果を奏するからである。 Thereafter, preferably, a passivation film 115 is formed as shown in FIG. The passivation film 115 can be formed from a single layer structure or a stacked structure, and an inorganic material is preferably used. In particular, silicon nitride or silicon oxynitride is preferably used. This is because the insulating film containing nitrogen has an effect of preventing entry of alkali metal.

なお、下部電極と上部電極とを短絡させるためには、ワード線から入力される選択信号に基づき薄膜トランジスタ107がオンとなると、ソース電極及びドレイン電極間に電流を流し、当該電流が流れることにより絶縁物112の性質を変化させる。例えば当該電流が流れることによって発生するジュール熱により、絶縁物112の性質、つまり状態が変化する。また当該電流が流れることによって、絶縁物112に絶縁破壊が生じ、その状態が変化する。このような状態の変化を利用して、下部電極と上部電極を短絡させることができる。 Note that in order to short-circuit the lower electrode and the upper electrode, when the thin film transistor 107 is turned on based on a selection signal input from the word line, a current flows between the source electrode and the drain electrode, and the current flows so that insulation is achieved. The property of the object 112 is changed. For example, the property, that is, the state of the insulator 112 changes due to Joule heat generated by the flow of the current. Further, when the current flows, dielectric breakdown occurs in the insulator 112, and the state changes. By utilizing such a change in the state, the lower electrode and the upper electrode can be short-circuited.

以上のように、薄膜トランジスタ107によって制御される記憶素子を形成することができる。本発明は、コンタクトホール内に記憶素子を形成し、ソース電極又はドレイン電極を記憶素子の下部電極として機能させるため、工程数を削減し、低コスト化を図ることができる。 As described above, a memory element controlled by the thin film transistor 107 can be formed. According to the present invention, a memory element is formed in a contact hole and a source electrode or a drain electrode functions as a lower electrode of the memory element. Therefore, the number of steps can be reduced and cost can be reduced.

以上コンタクトホールとして円形状を用いる場合を説明したが、その形状には限定されず、図16(A)に示すように楕円状、図16(B)に示すように矩形状であってもよい。 Although the case where a circular shape is used as the contact hole has been described above, the shape is not limited to this, and may be an elliptical shape as shown in FIG. 16A and a rectangular shape as shown in FIG. .

(実施の形態2)
本実施の形態では、コンタクトホールに複数の記憶素子を形成する形態を説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment mode, a mode in which a plurality of memory elements are formed in a contact hole will be described.

実施の形態1と同様に、第2の絶縁膜108に、図3に示すようコンタクトホール110a及び110bを形成する。コンタクトホール110a及び110bは、ドライエッチング法又はウェットエッチング法により形成することができる。 As in the first embodiment, contact holes 110a and 110b are formed in the second insulating film 108 as shown in FIG. The contact holes 110a and 110b can be formed by a dry etching method or a wet etching method.

この状態の上面図を図4に示す。図3及び図4に示すように本実施の形態では、コンタクトホール110a及び110bのその径、深さ、テーパーの角度等は等しい形態を示すが、必ずしもこれに限定されない。すなわち本発明は、コンタクトホール内に記憶素子を形成し、ソース電極又はドレイン電極を記憶素子の下部電極として機能させることを特徴としており、コンタクトホールの形状やその数には限定される物ではない。コンタクトホール内に記憶素子を形成し、ソース電極又はドレイン電極を記憶素子の下部電極として機能させることにより、工程数を削減し、低コスト化を図ることができるからである。 A top view of this state is shown in FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, in the present embodiment, the diameters, depths, taper angles, and the like of the contact holes 110a and 110b are equal, but the present invention is not necessarily limited thereto. That is, the present invention is characterized in that a memory element is formed in a contact hole, and the source electrode or the drain electrode functions as a lower electrode of the memory element, and is not limited to the shape or the number of contact holes. . This is because a memory element is formed in the contact hole and the source electrode or the drain electrode functions as a lower electrode of the memory element, whereby the number of steps can be reduced and the cost can be reduced.

その後、実施の形態1と同様に絶縁物112、上部電極113、パッシベーション膜115を形成する。 Thereafter, as in Embodiment Mode 1, an insulator 112, an upper electrode 113, and a passivation film 115 are formed.

本発明は、コンタクトホール内に記憶素子を形成し、ソース電極又はドレイン電極を記憶素子の下部電極として機能させるため、工程数を削減し、低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, a memory element is formed in a contact hole and a source electrode or a drain electrode functions as a lower electrode of the memory element. Therefore, the number of steps can be reduced and cost can be reduced.

(実施の形態3)
本実施の形態では、絶縁物112を形成する前に、被形成面に表面改質を施す形態を説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a mode in which surface modification is performed on a surface to be formed before the insulator 112 is formed will be described.

図5(A)に示すように、電極109まで実施の形態1と同様に形成する。そして、電極109及び第2の絶縁膜108の全表面に対して、表面改質を施す。このように全体に表面改質を施すためには、酸素雰囲気中でのプラズマ処理(酸素プラズマ処理)を行えばよい。その結果、125で示すような表面は、その状態が改質される(これを表面改質と記す)。 As shown in FIG. 5A, the electrodes 109 are formed in the same manner as in Embodiment Mode 1. Then, surface modification is performed on the entire surface of the electrode 109 and the second insulating film 108. In order to perform surface modification as a whole as described above, plasma treatment (oxygen plasma treatment) in an oxygen atmosphere may be performed. As a result, the surface as indicated by 125 is modified in its state (this is referred to as surface modification).

絶縁物112の膜厚は、下部電極と上部電極との短絡を簡便なものとするため、薄い方が好ましい。例えば、絶縁物112に無機材料を用い、絶縁破壊を生じさせるためには、絶縁物112の膜厚を5nmから100nm、好ましくは10nmから60nmとすると好ましい。そのため、コンタクトホール110内等に絶縁物112を形成するとき、特にコンタクトホール110の端面における段切れが懸念される。そこで本実施の形態のように、絶縁物112の被形成面に酸素プラズマ処理を施すことによって、密着性を向上させることができ、段切れを防止すると好ましい。すなわち、絶縁物112の被形成面に対して表面改質を行うと、絶縁物112の作製が簡便となり好ましい。 The film thickness of the insulator 112 is preferably thinner in order to simplify the short circuit between the lower electrode and the upper electrode. For example, in order to use an inorganic material for the insulator 112 and cause dielectric breakdown, it is preferable that the thickness of the insulator 112 be 5 nm to 100 nm, preferably 10 nm to 60 nm. For this reason, when forming the insulator 112 in the contact hole 110 or the like, there is a concern that the end face of the contact hole 110 may be cut off. Therefore, as in this embodiment mode, by performing oxygen plasma treatment on the surface on which the insulator 112 is formed, adhesion can be improved, and it is preferable to prevent disconnection. That is, it is preferable to perform surface modification on the surface on which the insulator 112 is formed because the insulator 112 is easily manufactured.

このような表面改質を施す手段は、酸素プラズマ処理の他に、絶縁物112及び電極109のそれぞれと密着性の高い膜を形成してもよい。絶縁物112の密着性を向上させる手段であれば、当該絶縁物112の段切れを防止する効果を奏することができるからである。 As a means for performing such surface modification, a film having high adhesion to each of the insulator 112 and the electrode 109 may be formed in addition to the oxygen plasma treatment. This is because any means for improving the adhesiveness of the insulator 112 can provide an effect of preventing disconnection of the insulator 112.

また当該段切れを防止するために、絶縁物112は蒸着法により形成すると好ましい。絶縁物112を蒸着法により形成すると、スピンコーティング法に比べて、コンタクトホール110の側面に対する成膜精度が高いからである。 In order to prevent the disconnection, the insulator 112 is preferably formed by a vapor deposition method. This is because when the insulator 112 is formed by an evaporation method, the film formation accuracy on the side surface of the contact hole 110 is higher than that of the spin coating method.

その後図5(B)に示すように、実施の形態1と同様に上部電極113、パッシベーション膜115を形成する。 Thereafter, as shown in FIG. 5B, an upper electrode 113 and a passivation film 115 are formed as in the first embodiment.

本発明は、コンタクトホール内に記憶素子を形成し、ソース電極又はドレイン電極を記憶素子の下部電極として機能させるため、工程数を削減し、低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, a memory element is formed in a contact hole and a source electrode or a drain electrode functions as a lower electrode of the memory element. Therefore, the number of steps can be reduced and cost can be reduced.

(実施の形態4)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なり、絶縁物112を形成する前に、選択的に表面改質を行う形態を説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment mode, unlike the above embodiment mode, a mode in which surface modification is selectively performed before the insulator 112 is formed will be described.

図6(A)に示すように、少なくとも電極109上のみに表面改質を行う。例えば、電極109となる導電膜を形成し、スパッタリング法により当該導電膜の表面に傷を付け表面改質を施す。例えば、成膜室に導電膜が形成された状態の素子基板を配置し、導電膜表面に傷を付けるような条件で処理を行う。例えば、圧力0.6Pa(0.6/133Torr)から1.0Pa(1/133Torr)、パワー200Wから400W、処理時間3分から15分として処理を行う。その後、導電膜を所定の形状となるようにパターニングすることにより、表面126のみ表面改質が施された電極109を形成することができる。このように、表面改質された電極109によって、絶縁物112の密着性を確保することができる。 As shown in FIG. 6A, surface modification is performed only on at least the electrode 109. For example, a conductive film to be the electrode 109 is formed, and the surface of the conductive film is scratched and subjected to surface modification by a sputtering method. For example, an element substrate in which a conductive film is formed is placed in the film formation chamber, and the process is performed under such a condition as to scratch the surface of the conductive film. For example, the processing is performed with the pressure from 0.6 Pa (0.6 / 133 Torr) to 1.0 Pa (1/133 Torr), the power from 200 W to 400 W, and the processing time from 3 minutes to 15 minutes. After that, by patterning the conductive film so as to have a predetermined shape, the electrode 109 in which only the surface 126 is subjected to surface modification can be formed. Thus, the adhesion of the insulator 112 can be ensured by the surface-modified electrode 109.

本実施の形態において、コンタクトホール110内に段切れすることなく絶縁物112を作製することができればよいため、絶縁物112被形成面に選択的に表面改質を行うだけで構わない。また当該段切れを防止するために、絶縁物112は蒸着法により形成すると好ましい。絶縁物112を蒸着法により形成すると、スピンコーティング法に比べて、コンタクトホール110の側面に対する成膜精度が高いからである。 In this embodiment mode, it suffices that the insulator 112 be formed without being disconnected in the contact hole 110, so that the surface on which the insulator 112 is formed may be selectively modified. In order to prevent the disconnection, the insulator 112 is preferably formed by a vapor deposition method. This is because when the insulator 112 is formed by an evaporation method, the film formation accuracy on the side surface of the contact hole 110 is higher than that of the spin coating method.

またスパッタリング法を用いて絶縁物112被形成面に傷を付ける以外に、導電膜作製時に表面が荒れる条件で成膜したり、導電膜被形成面に凹凸を付け、当該凹凸に沿うように導電膜を形成したり、ドライエッチング法、フロスト加工法、又はサンドブラスト法等を用いて物理的に傷を付けてもよい。導電膜の作製にスパッタリング法を用いる場合、同じ成膜室にて傷を付けるためのスパッタリング処理を行うと工程の簡便化を図ることができる。 In addition to scratching the surface on which the insulator 112 is formed using a sputtering method, a film is formed under conditions where the surface is rough at the time of forming the conductive film, or an unevenness is formed on the surface on which the conductive film is formed, and the conductive film is formed along the unevenness. A film may be formed, or the film may be physically damaged using a dry etching method, a frost processing method, a sand blasting method, or the like. In the case where a sputtering method is used for manufacturing the conductive film, the process can be simplified by performing sputtering treatment for scratching in the same deposition chamber.

その後図6(B)に示すように、実施の形態1と同様に上部電極113、パッシベーション膜115を形成する。 Thereafter, as shown in FIG. 6B, an upper electrode 113 and a passivation film 115 are formed as in the first embodiment.

本発明は、コンタクトホール内に記憶素子を形成し、ソース電極又はドレイン電極を記憶素子の下部電極として機能させるため、工程数を削減し、低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, a memory element is formed in a contact hole and a source electrode or a drain electrode functions as a lower electrode of the memory element. Therefore, the number of steps can be reduced and cost can be reduced.

(実施の形態5)
本実施の形態では、絶縁物112を液滴吐出法により形成する形態を説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, a mode in which the insulator 112 is formed by a droplet discharge method will be described.

図7(A)に示すように、実施の形態1と同様にコンタクトホール110内に電極109を形成する。そして、所定のノズル150から、絶縁物112の材料を有する液滴(ドット)151をコンタクトホール110内に滴下する。このような液滴吐出法は、インクジェット法とも呼ばれる。液滴151は、絶縁物112の材料のみであっても、当該材料が溶媒中に分散されていてもよい。 As shown in FIG. 7A, an electrode 109 is formed in the contact hole 110 as in the first embodiment. Then, a droplet (dot) 151 having the material of the insulator 112 is dropped from the predetermined nozzle 150 into the contact hole 110. Such a droplet discharge method is also called an inkjet method. The droplet 151 may be only the material of the insulator 112 or the material may be dispersed in a solvent.

なお絶縁物112形成前に、実施の形態3又は4で示したように、絶縁物112の被形成面に、表面改質を施してもよい。 Note that before the insulator 112 is formed, surface modification may be performed on a surface on which the insulator 112 is formed as described in Embodiment 3 or 4.

その後、図7(B)に示すように、コンタクトホール110内に絶縁物112が形成される。このときコンタクトホール110内で、電極109と、後に形成する上部電極とが短絡しないように絶縁物112を形成する。そのため、コンタクトホール110内を絶縁物112で満たす必要はない。また、表面張力を利用することにより、電極109の端部に薄く絶縁物112を形成することができる。その結果、電極109の端部において、上部電極との短絡を容易に行うことができる。 Thereafter, as shown in FIG. 7B, an insulator 112 is formed in the contact hole 110. At this time, an insulator 112 is formed in the contact hole 110 so that the electrode 109 and an upper electrode to be formed later are not short-circuited. Therefore, it is not necessary to fill the contact hole 110 with the insulator 112. Further, by using the surface tension, the insulator 112 can be thinly formed at the end portion of the electrode 109. As a result, the end of the electrode 109 can be easily short-circuited with the upper electrode.

またさらに電極109の端部の周囲には、液滴151に対する濡れ性を低下させておいてもよい。その結果、選択的に電極109上に液滴151を滴下することができる。このような濡れ性を低下させる方法は、シランカップリング剤を選択的に塗布するとよい。シランカップリング剤としては、フルオロアルキル基を有するフッ素系シランカップリング剤(フルオロアルキルシラン(FAS))を用い、代表的なFASとしては、ヘプタデフルオロテトラヒドロデシルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロテトラヒドロデシルトリクロロシラン、トリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等のフルオロアルキルシランがある。 Furthermore, the wettability with respect to the droplet 151 may be reduced around the end of the electrode 109. As a result, the droplet 151 can be selectively dropped on the electrode 109. As a method for reducing such wettability, a silane coupling agent may be selectively applied. As the silane coupling agent, a fluorine-based silane coupling agent having a fluoroalkyl group (fluoroalkylsilane (FAS)) is used. As typical FAS, heptadefluorotetrahydrodecyltriethoxysilane, heptadecafluorotetrahydrodecyl is used. There are fluoroalkylsilanes such as trichlorosilane, tridecafluorotetrahydrooctyltrichlorosilane, and trifluoropropyltrimethoxysilane.

液滴吐出法により形成された絶縁物112は、焼成すると好ましい場合がある。特に、液滴151が溶媒を含んでいる場合、加熱処理により溶媒を除去し、焼成するとよい。 The insulator 112 formed by a droplet discharge method may be preferably fired. In particular, when the droplet 151 includes a solvent, the solvent is preferably removed by heat treatment and then baked.

次に図7(C)に示すように、上部電極113を形成する。ノズル152を用いて、上部電極113材料を有する液滴(ドット)153を滴下していき、上部電極113を形成する。液滴吐出法により上部電極113を形成する場合、その材料には金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、タンタル(Ta)、ビスマス(Bi)、鉛(Pb)、インジウム(In)、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、チタン(Ti)、若しくはアルミニウム(Al)、これらからなる合金、これらの分散性ナノ粒子、又はハロゲン化銀の微粒子を用いると好ましい。 Next, as shown in FIG. 7C, the upper electrode 113 is formed. Using the nozzle 152, droplets (dots) 153 having a material for the upper electrode 113 are dropped to form the upper electrode 113. When the upper electrode 113 is formed by a droplet discharge method, the materials include gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), palladium (Pd), tungsten (W), nickel (Ni ), Tantalum (Ta), bismuth (Bi), lead (Pb), indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), titanium (Ti), or aluminum (Al), alloys made of these, It is preferable to use dispersible nanoparticles or silver halide fine particles.

本実施の形態では液滴吐出法により、上部電極113を形成するが、これに限定されず、スパッタリング法や蒸着法を用いても構わない。また、電極109を液滴吐出法により形成しても構わない。 In this embodiment mode, the upper electrode 113 is formed by a droplet discharge method; however, the present invention is not limited to this, and a sputtering method or an evaporation method may be used. Further, the electrode 109 may be formed by a droplet discharge method.

また液滴吐出法により形成された上部電極113は、焼成すると好ましい場合がある。特に、液滴153が溶媒を含んでいる場合、加熱処理により溶媒を除去し、焼成するとよい。 In some cases, the upper electrode 113 formed by a droplet discharge method is preferably fired. In particular, when the droplet 153 includes a solvent, the solvent is preferably removed by heat treatment and then baked.

このように液滴吐出法を用いると、フォトリソグラフィー工程と比較して材料の利用効率が向上し、コストの削減、製造時間の短縮、廃液処理量の削減が可能となる。その結果、記憶素子の製造コストを低くすることができる。 When the droplet discharge method is used in this manner, the utilization efficiency of the material is improved as compared with the photolithography process, and the cost can be reduced, the manufacturing time can be shortened, and the waste liquid processing amount can be reduced. As a result, the manufacturing cost of the memory element can be reduced.

その後、パッシベーション膜115を形成する。 Thereafter, a passivation film 115 is formed.

本発明は、コンタクトホール内に記憶素子を形成し、ソース電極又はドレイン電極を記憶素子の下部電極として機能させるため、工程数を削減し、低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, a memory element is formed in a contact hole and a source electrode or a drain electrode functions as a lower electrode of the memory element. Therefore, the number of steps can be reduced and cost can be reduced.

(実施の形態6)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なるコンタクトホール構造の形態を説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment mode, a mode of a contact hole structure different from the above embodiment mode will be described.

図8に示すように、実施の形態1と同様に、コンタクトホールを形成し、電極109を形成する。このとき同時にワード線も形成されることは上述したとおりであるが、その他の配線209を形成することができる。記憶素子の付加価値を高めるために、多くの配線209が必要となる。その場合、第3の絶縁膜130を形成することにより、配線、コンタクトホール配置、記憶素子配置等のレイアウト面積の自由度を増すことができる。もちろん、配線209を形成しない場合であっても第3の絶縁膜130を設けてもよい。 As shown in FIG. 8, as in the first embodiment, a contact hole is formed and an electrode 109 is formed. At this time, a word line is also formed at the same time as described above, but other wirings 209 can be formed. In order to increase the added value of the memory element, many wirings 209 are necessary. In that case, the formation of the third insulating film 130 can increase the degree of freedom in layout area such as wiring, contact hole arrangement, and memory element arrangement. Needless to say, the third insulating film 130 may be provided even when the wiring 209 is not formed.

第3の絶縁膜130は、実施の形態1で示した第2の絶縁膜108と同様な材料、又は同様な方法を用いて作製することができる。 The third insulating film 130 can be manufactured using the same material or the same method as the second insulating film 108 described in Embodiment 1.

そして、第2の絶縁膜108に形成されたコンタクトホールの位置にあわせて、第3の絶縁膜130にコンタクトホール210を形成する。その後、実施の形態1と同様に、コンタクトホール210内に、絶縁物112、上部電極113、パッシベーション膜115を形成し、記憶素子を完成させる。このとき、コンタクトホール210の周囲における、第3の絶縁膜130の端部に丸みをつけるとよい。コンタクトホール210は、コンタクトホール110と比べて、深さが大きくなることが考えられるため、絶縁物112や上部電極113の段切れを防止する効果が期待できるからである。 Then, a contact hole 210 is formed in the third insulating film 130 in accordance with the position of the contact hole formed in the second insulating film 108. After that, as in Embodiment Mode 1, the insulator 112, the upper electrode 113, and the passivation film 115 are formed in the contact hole 210, and the memory element is completed. At this time, the end portion of the third insulating film 130 around the contact hole 210 may be rounded. This is because the contact hole 210 is considered to be deeper than the contact hole 110, and therefore, an effect of preventing disconnection of the insulator 112 and the upper electrode 113 can be expected.

本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。例えば、絶縁物112を形成する前に表面改質を行ったり、液滴吐出法により絶縁物112や上部電極113等を形成してもよい。 This embodiment can be freely combined with the above embodiment. For example, surface modification may be performed before the insulator 112 is formed, or the insulator 112, the upper electrode 113, and the like may be formed by a droplet discharge method.

本発明は、コンタクトホール内に記憶素子を形成し、ソース電極又はドレイン電極を記憶素子の下部電極として機能させるため、工程数を削減し、低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, a memory element is formed in a contact hole and a source electrode or a drain electrode functions as a lower electrode of the memory element. Therefore, the number of steps can be reduced and cost can be reduced.

(実施の形態7)
本実施の形態では、薄膜トランジスタに非晶質半導体膜を用いた形態を説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment mode, a mode in which an amorphous semiconductor film is used for a thin film transistor will be described.

図9に示すように、非晶質半導体膜を用いた薄膜トランジスタは、ゲート電極が下方に設けられたボトムゲート型を適用することができる。基板100上に、ゲート電極205となる導電膜を形成し、所定の形状にパターニングする。その後ゲート電極205を覆って、ゲート絶縁膜204となる絶縁膜を形成する。次いで順に、非晶質半導体膜206、n型半導体膜208を形成し、これらを所定の形状にパターニングする。そしてソース電極又はドレイン電極211となる導電膜を形成し、所定の形状にパターニングする。ソース電極及びドレイン電極211を用いて、n型半導体膜208をエッチングするが、このとき同時に非晶質半導体膜206の一部もエッチングされる。このような非晶質半導体膜の一部がエッチングされた薄膜トランジスタの構造を、チャネルエッチ型と呼ぶことができる。このようにして非晶質半導体膜を有する薄膜トランジスタ207を形成することができる。 As shown in FIG. 9, a bottom gate type in which a gate electrode is provided below can be applied to a thin film transistor using an amorphous semiconductor film. A conductive film to be the gate electrode 205 is formed over the substrate 100 and patterned into a predetermined shape. After that, an insulating film to be the gate insulating film 204 is formed so as to cover the gate electrode 205. Next, an amorphous semiconductor film 206 and an n-type semiconductor film 208 are sequentially formed and patterned into a predetermined shape. Then, a conductive film to be the source or drain electrode 211 is formed and patterned into a predetermined shape. The n-type semiconductor film 208 is etched using the source and drain electrodes 211. At this time, part of the amorphous semiconductor film 206 is also etched. Such a structure of a thin film transistor in which part of an amorphous semiconductor film is etched can be referred to as a channel etch type. In this manner, the thin film transistor 207 including an amorphous semiconductor film can be formed.

その後好ましくは、保護膜として機能する第1の絶縁膜212を形成する。チャネルエッチ型構造では、非晶質半導体膜206の一部が露出しているため、第1の絶縁膜212を設け、不純物元素や水分等の侵入を防止するとよい。このような機能を奏する第1の絶縁膜212は、窒素を有する絶縁膜、代表的には窒化珪素を用いて形成するとよい。 Thereafter, a first insulating film 212 functioning as a protective film is preferably formed. In the channel etch type structure, since the amorphous semiconductor film 206 is partly exposed, the first insulating film 212 is preferably provided to prevent entry of an impurity element, moisture, or the like. The first insulating film 212 having such a function is preferably formed using an insulating film containing nitrogen, typically silicon nitride.

次いで実施の形態1と同様に第2の絶縁膜108を形成し、コンタクトホール110を形成する。そして、コンタクトホール110内に電極109を形成する。本実施の形態では、電極109は下部電極として機能する。 Next, as in Embodiment Mode 1, a second insulating film 108 is formed, and a contact hole 110 is formed. Then, an electrode 109 is formed in the contact hole 110. In this embodiment mode, the electrode 109 functions as a lower electrode.

その後実施の形態1と同様に、絶縁物112、上部電極113、パッシベーション膜115を形成する。 Thereafter, as in Embodiment Mode 1, an insulator 112, an upper electrode 113, and a passivation film 115 are formed.

本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。例えば、絶縁物112を形成する前に表面改質を行ったり、液滴吐出法により絶縁物112や上部電極113等を形成してもよい。 This embodiment can be freely combined with the above embodiment. For example, surface modification may be performed before the insulator 112 is formed, or the insulator 112, the upper electrode 113, and the like may be formed by a droplet discharge method.

本発明は、コンタクトホール内に記憶素子を形成し、電極109を記憶素子の下部電極として機能させるため、さらに結晶化工程が不要となり、工程数を削減し、低コスト化を図ることができる。 In the present invention, since a memory element is formed in the contact hole and the electrode 109 functions as a lower electrode of the memory element, a crystallization process is unnecessary, and the number of processes can be reduced and cost can be reduced.

(実施の形態8)
本実施の形態では、上記実施の形態により作製された記憶素子を有する装置(記憶装置)の構成を説明する。
(Embodiment 8)
In this embodiment, a structure of a device (memory device) including the memory element manufactured according to the above embodiment will be described.

図10に示すように、記憶装置508はメモリセルアレイ506及び制御回路を有する。制御回路は、カラムデコーダ501、ローデコーダ502、読み出し回路504、書き込み回路505、セレクタ503を有する。 As illustrated in FIG. 10, the memory device 508 includes a memory cell array 506 and a control circuit. The control circuit includes a column decoder 501, a row decoder 502, a read circuit 504, a write circuit 505, and a selector 503.

メモリセルアレイ506はビット線Bm(m=1〜x)、ワード線Wn(n=1〜y)、ビット線とワード線とそれぞれの交点に記憶素子507を有する。当該記憶素子は、上記実施の形態によって作製されたことを特徴とする。またビット線はセレクタ503により制御され、ワード線はローデコーダ502により制御される。 The memory cell array 506 includes a bit line Bm (m = 1 to x), a word line Wn (n = 1 to y), and a memory element 507 at each intersection of the bit line and the word line. The memory element is manufactured according to the above embodiment mode. The bit line is controlled by the selector 503 and the word line is controlled by the row decoder 502.

カラムデコーダ501はメモリセルアレイの列を指定するアドレス信号を受けて、指定列のセレクタ503に信号を与える。セレクタ503はカラムデコーダ501の信号を受けて指定列のビット線を選択する。ローデコーダ502はメモリセルアレイの行を指定するアドレス信号を受けて、指定行のワード線を選択する。上記動作によりアドレス信号に対応する一つの記憶素子507が選択される。読み出し回路504は選択された記憶素子が有するデータを読み出し、好ましくは増幅して出力する。書き込み回路505は書き込みに必要な電圧を生成し、選択された記憶素子に電圧を印加することで、短絡状態とし、データの書き込みを行う。 The column decoder 501 receives an address signal designating a column of the memory cell array, and gives a signal to the selector 503 of the designated column. The selector 503 receives a signal from the column decoder 501 and selects a bit line in a specified column. The row decoder 502 receives an address signal designating a row of the memory cell array and selects a word line in the designated row. Through the above operation, one memory element 507 corresponding to the address signal is selected. The reading circuit 504 reads data included in the selected memory element, and preferably amplifies and outputs the data. The writing circuit 505 generates a voltage necessary for writing and applies a voltage to the selected memory element, thereby setting a short circuit state and writing data.

図11に書き込み回路505の構成を示す。書き込み回路505は電圧発生回路701、タイミング制御回路702、スイッチSW0、SW1、出力端子Pwを有する。電圧発生回路701は昇圧回路等で構成され、書き込みに必要な電圧V1を生成し、出力Paから出力する。タイミング制御回路702は、書き込み制御信号(WEと記載する)、データ信号(DATAと記載する)、クロック信号(CLKと記載する)等からスイッチSW0、SW1をそれぞれ制御する信号S0、S1を生成し、それぞれ出力P0、P1から出力する。スイッチSW0は接地との接続、SW1は電圧発生回路701の出力Paとの接続、スイッチがいずれかの接続状態となるかによって、書き込み回路の出力Pwからの出力電圧Vwを切り替えることができる。 FIG. 11 shows a configuration of the writing circuit 505. The write circuit 505 includes a voltage generation circuit 701, a timing control circuit 702, switches SW0 and SW1, and an output terminal Pw. The voltage generation circuit 701 is composed of a booster circuit or the like, generates a voltage V1 necessary for writing, and outputs it from the output Pa. The timing control circuit 702 generates signals S0 and S1 for controlling the switches SW0 and SW1, respectively, from a write control signal (described as WE), a data signal (described as DATA), a clock signal (described as CLK), and the like. , Output from outputs P0 and P1, respectively. The switch SW0 is connected to the ground, SW1 is connected to the output Pa of the voltage generation circuit 701, and the output voltage Vw from the output Pw of the write circuit can be switched depending on which connection state the switch is in.

次に記憶素子の導電性を変化させない初期状態を「0」とし、記憶素子の導電性を変化させる短絡状態の場合を「1」としたときの書き込み動作について説明する。まずWEがHi(書き込み許可となる高い電圧)になると、列を指定するアドレス信号を受けたカラムデコーダ501は指定列のセレクタ503に信号を与え、セレクタ503は指定列のビット線を書き込み回路の出力Pwに接続する。指定されていないビット線は非接続(フローティングと記載する)状態となっており、書き込み回路の出力電圧VwはV1となる。同様に行を指定するアドレス信号を受けたローデコーダ502は指定行のワード線に電圧V2を印加し、指定されていないワード線に0Vを印加する。上記動作によりアドレス信号に対応する一つの記憶素子507が選択される。このとき上部電極には、0Vが印加される。 Next, the writing operation when the initial state in which the conductivity of the memory element is not changed is “0” and the short-circuit state in which the conductivity of the memory element is changed is “1” will be described. First, when WE becomes Hi (a high voltage enabling writing), the column decoder 501 receiving the address signal designating the column gives a signal to the selector 503 of the designated column, and the selector 503 sends the bit line of the designated column to the writing circuit. Connect to output Pw. The unspecified bit line is not connected (described as floating), and the output voltage Vw of the write circuit is V1. Similarly, the row decoder 502 that has received an address signal designating a row applies a voltage V2 to the word line of the designated row, and applies 0 V to an undesignated word line. Through the above operation, one memory element 507 corresponding to the address signal is selected. At this time, 0 V is applied to the upper electrode.

同時にDATA=Hiを受けることにより、電圧発生回路701は電圧V1を生成し、出力Paから出力することができる。タイミング制御回路702はWE、DATA、CLK、電源電圧(VDD)等から、スイッチSW0、SW1を制御する信号S0、S1を生成し、出力P0、P1から出力することができる。当該信号によりスイッチSW0、SW1が切り替わり、書き込み回路505は出力Pwから出力電圧Vwとして電圧V1を出力することができる。 By simultaneously receiving DATA = Hi, the voltage generation circuit 701 can generate the voltage V1 and output it from the output Pa. The timing control circuit 702 can generate signals S0 and S1 for controlling the switches SW0 and SW1 from WE, DATA, CLK, power supply voltage (VDD), and the like, and can output them from the outputs P0 and P1. The switches SW0 and SW1 are switched by the signal, and the writing circuit 505 can output the voltage V1 as the output voltage Vw from the output Pw.

選択された記憶素子は、上記動作によりワード線に電圧V2が印加され、ビット線に電圧V1が印加され、上部電極に0Vが印加されることとなる。すると薄膜トランジスタ107や207の不純物領域が導通して、ビット線の電圧V1が記憶素子の下部電極に印加される。その結果、記憶素子の導電性が変化し、短絡状態となり「1」が書き込まれる。 In the selected memory element, the voltage V2 is applied to the word line, the voltage V1 is applied to the bit line, and 0 V is applied to the upper electrode by the above operation. Then, the impurity regions of the thin film transistors 107 and 207 are turned on, and the voltage V1 of the bit line is applied to the lower electrode of the memory element. As a result, the conductivity of the memory element changes, and a short circuit state is established, and “1” is written.

またWEがLo(書き込み不許可となる低い電圧)になると、全てのワード線は0Vとなり、全てのビット線と上部電極は フローティング状態となる。このときタイミング制御回路は信号S0、S1としてそれぞれLoを生成し、出力P0、P1から出力し、出力Pwはフローティング状態となる。上記動作により、書き込みは行われなくなる。 When WE becomes Lo (a low voltage at which writing is not permitted), all the word lines become 0 V, and all the bit lines and the upper electrodes are in a floating state. At this time, the timing control circuit generates Lo as the signals S0 and S1, respectively, and outputs them from the outputs P0 and P1, and the output Pw enters a floating state. With the above operation, writing is not performed.

次に、「0」の書き込みを説明する。「0」の書き込みは記憶素子の導電性を変化させない書き込みであり、これは記憶素子に電圧を印加しない、つまり初期状態を維持することで実現される。まず「1」の書き込みと同様にWEがHiになると、列を指定するアドレス信号を受けたカラムデコーダ501は指定列のセレクタに信号を与え、セレクタ503は指定列のビット線を書き込み回路の出力Pwに接続する。このとき指定されていないビット線はフローティング状態となる。同様に行を指定するアドレス信号を受けたローデコーダ502は指定行のワード線に電圧V2を印加し、指定されていないワード線に0Vを印加する。上記動作によりアドレス信号に対応する一つの記憶素子507が選択される。このとき上部電極には、0Vが印加される。 Next, writing of “0” will be described. Writing “0” is writing that does not change the conductivity of the memory element, and this is realized by applying no voltage to the memory element, that is, maintaining the initial state. First, when WE becomes Hi as in the case of writing “1”, the column decoder 501 receiving the address signal designating the column gives a signal to the selector of the designated column, and the selector 503 outputs the bit line of the designated column to the output of the write circuit. Connect to Pw. At this time, the unspecified bit line is in a floating state. Similarly, the row decoder 502 that has received an address signal designating a row applies a voltage V2 to the word line of the designated row, and applies 0 V to an undesignated word line. Through the above operation, one memory element 507 corresponding to the address signal is selected. At this time, 0 V is applied to the upper electrode.

同時にDATA=Loを受け、タイミング制御回路702はそれぞれ制御信号S0=Hi、S1=Loを生成し、当該制御信号を出力P0、P1からそれぞれ出力する。当該制御信号によりスイッチSW0はオン、SW1はオフとなり、出力Pwから出力電圧Vwとして0Vを出力する。 At the same time, DATA = Lo is received, and the timing control circuit 702 generates control signals S0 = Hi and S1 = Lo, and outputs the control signals from the outputs P0 and P1, respectively. The switch SW0 is turned on and SW1 is turned off by the control signal, and 0V is output from the output Pw as the output voltage Vw.

選択されたメモリセルは、上記動作によりワード線にV2が印加され、ビット線と共通電極に0Vが印加される。すると記憶素子には電圧が印加されず、導電性は変化しないので、初期状態である「0」を維持する。 In the selected memory cell, V2 is applied to the word line by the above operation, and 0 V is applied to the bit line and the common electrode. Then, no voltage is applied to the memory element, and the conductivity does not change, so the initial state “0” is maintained.

WEがLoになると、全てのワード線は0V、全てのビット線と上部電極は フローティング状態となる。このときタイミング制御回路は信号S0、S1としてそれぞれLoを生成して、それぞれ出力P0、P1から出力し、出力Pwはフローティング状態となる。 When WE becomes Lo, all the word lines are set to 0 V, and all the bit lines and the upper electrodes are in a floating state. At this time, the timing control circuit generates Lo as the signals S0 and S1 and outputs them from the outputs P0 and P1, respectively, and the output Pw is in a floating state.

このようにして「1」又は「0」の書き込みを行うことができる。 In this way, “1” or “0” can be written.

次に、読み出し動作について説明する。図12には、読み出しを説明するために必要な部分を抽出した記憶装置を示し、その他の構成は図10と同様である。記憶装置が有する読み出し回路504は、電圧発生回路307、センスアンプ308、抵抗素子309、データ出力回路310、入出力端子Prを有し、抵抗素子309と入出力端子Prとの間からセンスアンプ308に入力する点をαとする。 Next, the reading operation will be described. FIG. 12 shows a storage device from which a part necessary for explaining reading is extracted, and the other configurations are the same as those in FIG. A reading circuit 504 included in the memory device includes a voltage generation circuit 307, a sense amplifier 308, a resistance element 309, a data output circuit 310, and an input / output terminal Pr. The sense amplifier 308 is provided between the resistance element 309 and the input / output terminal Pr. Let α be the point input to.

電圧発生回路307は読み出し動作に必要な電圧Vread及びVrefを生成し、それぞれP1、P2から出力する。データの読み出しは低い電圧を使用するため、電圧Vreadは電源電圧(VDD)を使用することができる。電圧Vrefは電圧Vreadよりも低い電圧であり、電源電圧と接地電圧との抵抗分割により生成する。したがって読み出し回路504が有する電圧発生回路307は、書き込み回路505が有する電圧発生回路とは異なる構成を有している。センスアンプ308は点αの電圧と、電圧Vrefとの大小を比較してその結果を出力する。データ出力回路310は読み出し制御信号(REと記載する)により制御され、センスアンプ308の出力から記憶素子が有するデータを取得し、当該データを増幅して出力する。 The voltage generation circuit 307 generates voltages Vread and Vref necessary for the read operation and outputs them from P1 and P2, respectively. Since reading data uses a low voltage, the power supply voltage (VDD) can be used as the voltage Vread. The voltage Vref is lower than the voltage Vread, and is generated by resistance division between the power supply voltage and the ground voltage. Therefore, the voltage generation circuit 307 included in the reading circuit 504 has a configuration different from that of the voltage generation circuit included in the writing circuit 505. The sense amplifier 308 compares the voltage at the point α with the voltage Vref and outputs the result. The data output circuit 310 is controlled by a read control signal (described as RE), acquires data included in the memory element from the output of the sense amplifier 308, amplifies the data, and outputs the data.

次に、m列n行目の記憶素子517が有するデータを読み出す動作を説明する。まず、列を指定するアドレス信号を受けたカラムデコーダ501はm列のセレクタ503に信号を与え、セレクタ503はm列のビット線Bmを読み出し回路504の入出力端子Prに接続する。このとき指定されていないビット線はフローティング状態となる。同様に行を指定するアドレス信号を受けたローデコーダ502はn行のワード線Wnに電圧Vreadを印加し、指定されていないワード線に0Vを印加する。同時に電圧発生回路307の出力P1、P2からそれぞれ電圧Vread、Vrefを出力し、上部電極113に0Vを印加する。上記動作によって抵抗素子309と、記憶素子517の直列抵抗に電圧Vreadを印加した状態となり、点αの電圧はこれら二つの素子によって抵抗分割された値をとる。 Next, an operation of reading data included in the memory element 517 in the m-th column and the n-th row will be described. First, the column decoder 501 receiving an address signal designating a column gives a signal to the m-column selector 503, and the selector 503 connects the m-column bit line Bm to the input / output terminal Pr of the read circuit 504. At this time, the unspecified bit line is in a floating state. Similarly, the row decoder 502 that has received an address signal designating a row applies a voltage Vread to the n word lines Wn, and applies 0 V to an undesignated word line. At the same time, voltages Vread and Vref are output from the outputs P1 and P2 of the voltage generation circuit 307, respectively, and 0 V is applied to the upper electrode 113. By the above operation, the voltage Vread is applied to the series resistance of the resistance element 309 and the memory element 517, and the voltage at the point α takes a value obtained by resistance division by these two elements.

ここで点αのとりうる電圧を説明するために、図15を再び参照する。点αのとりうる電圧は、横軸である電圧値に相当する。図15の特性Aは「1」の書き込みを行った記憶素子のI−V特性であり、特性Bは「0」の書き込みを行った記憶素子のI−V特性であり、特性Cは薄膜トランジスタのI−V特性である。「1」の書き込みを行った記憶素子の特性Aは、上部電極と下部電極とが短絡しており、記憶素子の電気抵抗が小さいため、点αの電圧が小さくても電流値が急激に増大する。一方、「0」の書き込みを行った記憶素子の特性Bは、記憶素子がダイオード特性を示すため、点αの電圧がある値以上になるとようやく電流値が増大し始める。薄膜トランジスタの特性Cは、点αの電圧が上昇すると電流値が減少し、点αの電圧がVreadで電流値が0となる。 Here, FIG. 15 will be referred to again to explain the voltage that can be taken at the point α. The voltage that can be taken by the point α corresponds to the voltage value on the horizontal axis. A characteristic A in FIG. 15 is an IV characteristic of the memory element to which “1” is written, a characteristic B is an IV characteristic of the memory element to which “0” is written, and a characteristic C is the thin film transistor. It is an IV characteristic. Regarding the characteristic A of the memory element in which “1” is written, since the upper electrode and the lower electrode are short-circuited and the electric resistance of the memory element is small, the current value increases rapidly even if the voltage at the point α is small. To do. On the other hand, the characteristic B of the memory element in which “0” is written indicates that the memory element exhibits a diode characteristic, so that the current value starts to increase only when the voltage at the point α exceeds a certain value. In the characteristic C of the thin film transistor, the current value decreases as the voltage at the point α increases, and the current value becomes 0 when the voltage at the point α is Vread.

図15より点αのとりうる電圧は次のように説明できる。記憶素子に「1」が書き込まれているときは、「1」の書き込みを行った記憶素子のI−V特性Aと薄膜トランジスタのI−V特性Cとの交点Aの電圧Vが点αの電圧となる。また記憶素子に「0」が書き込まれているときは、「0」の書き込みを行った記憶素子のI−V特性Bと薄膜トランジスタのI−V特性Cとの交点Bの電圧Vが点αの電圧となる。 From FIG. 15, the voltage that can be taken by the point α can be explained as follows. When "1" is written in the memory element, "1" write voltage V A of the I-V characteristic A and the thin film transistor of the I-V characteristic C and the intersection A of the storage elements of the point α performing the Voltage. When “0” is written in the memory element, the voltage V B at the intersection B between the IV characteristic B of the memory element in which “0” is written and the IV characteristic C of the thin film transistor is the point α. Voltage.

またセンスアンプ308は点αの電圧とVrefとの大きさを比較する機能を有している。ここで電圧Vrefは、電圧Vよりも大きく電圧Vよりも小さい電圧とし、望ましくは(VA+VB)/2とする。このように電圧を設定することで、センスアンプ308により点αの電圧がVrefよりも小さいと判断された場合、点αの電圧は電圧Vであると判断され、記憶素子には「1」が書き込まれていることが分かる。逆に点αの電圧がVrefよりも大きいと判断された場合、点αの電圧は電圧Vであると判断され、記憶素子には「0」が書き込まれていることが分かる。 The sense amplifier 308 has a function of comparing the voltage at the point α with the magnitude of Vref. Here, the voltage Vref is a voltage larger than the voltage V A and smaller than the voltage V B , and is preferably (VA + VB) / 2. By setting the voltage in this manner, when the sense amplifier 308 determines that the voltage at the point α is smaller than Vref, the voltage at the point α is determined to be the voltage VA , and “1” is stored in the storage element. It can be seen that is written. Conversely, when it is determined that the voltage at the point α is higher than Vref, it is determined that the voltage at the point α is the voltage V B , and it is understood that “0” is written in the memory element.

点αの電圧がVrefよりも小さい場合、センスアンプ308は「1」を示す信号を出力し、点αの電圧がVrefよりも大きい場合、センスアンプ308は「0」を示す信号を出力する。
データ出力回路310は、外部から入力されるREを基に、センスアンプ308の出力信号からデータを取り込み、当該データを増幅して出力する機能を有している。上記の動作により読み出しを行うことができる。
When the voltage at the point α is smaller than Vref, the sense amplifier 308 outputs a signal indicating “1”, and when the voltage at the point α is larger than Vref, the sense amplifier 308 outputs a signal indicating “0”.
The data output circuit 310 has a function of capturing data from the output signal of the sense amplifier 308 based on an RE input from the outside, amplifying the data, and outputting the data. Reading can be performed by the above operation.

なお本実施の形態では、記憶素子の抵抗値を電圧の大きさに置き換えて読みとっているが、本発明はこれに限定されない。例えば記憶素子の抵抗値を電流の大きさに置き換えて読みとる方法や、ビット線をプリチャージする方法を採用することも可能である。 Note that in this embodiment mode, the resistance value of the memory element is read as a voltage value, but the present invention is not limited to this. For example, it is possible to adopt a method of reading the resistance value of the memory element by replacing it with the magnitude of current, or a method of precharging the bit line.

メモリセルアレイ506と、カラムデコーダ501、ローデコーダ502、読み出し回路504、書き込み回路505、セレクタ503を有する制御回路は、同一基板上に形成されたトランジスタを用いて形成することができる。例えば、ガラス基板上に形成された薄膜トランジスタを用いて、メモリセルアレイと制御回路を形成することができる。また、制御回路はシリコンウェハからなる集積回路(以下、ICチップと記す)を用いて形成することもでき、この場合メモリセルアレイが形成された基板上にICチップを実装するとよい。特に、非晶質半導体膜を用いた薄膜トランジスタを用いてメモリセルアレイを形成するとき、制御回路はICチップから形成するとよい。 The control circuit including the memory cell array 506, the column decoder 501, the row decoder 502, the reading circuit 504, the writing circuit 505, and the selector 503 can be formed using transistors formed over the same substrate. For example, a memory cell array and a control circuit can be formed using a thin film transistor formed over a glass substrate. Further, the control circuit can be formed using an integrated circuit (hereinafter referred to as an IC chip) made of a silicon wafer. In this case, the IC chip is preferably mounted on a substrate on which a memory cell array is formed. In particular, when a memory cell array is formed using a thin film transistor using an amorphous semiconductor film, the control circuit is preferably formed from an IC chip.

(実施の形態9)
本実施の形態では、記憶素子を有する回路の構成を説明する。
(Embodiment 9)
In this embodiment, a structure of a circuit including a memory element will be described.

図13(A)に示すように、記憶素子を有する回路の一セルは、トランジスタ401と記憶素子402とを有する。トランジスタ401はゲート電極がワード線Wnに接続され、ソース電極及びドレイン電極の一方がビット線Bmに接続され、他方が記憶素子402と接続している。トランジスタ401は、上記実施の形態で示した薄膜トランジスタ107、207を用いることができ、ソース電極及びドレイン電極の他方となる導電膜が、記憶素子402の下部電極として機能する。記憶素子402は、上述したように下部電極上に絶縁物、上部電極が順に積層された構造を有する。そして記憶素子402の上部電極403は、各セルの記憶素子の上部電極と共有することができ、記憶装置の書き込み時、読み出し時に一定の電圧が印加される。 As illustrated in FIG. 13A, one cell of a circuit including a memory element includes a transistor 401 and a memory element 402. The transistor 401 has a gate electrode connected to the word line Wn, one of a source electrode and a drain electrode connected to the bit line Bm, and the other connected to the memory element 402. The thin film transistors 107 and 207 described in the above embodiment can be used for the transistor 401, and the conductive film which is the other of the source electrode and the drain electrode functions as the lower electrode of the memory element 402. As described above, the memory element 402 has a structure in which an insulator and an upper electrode are sequentially stacked on a lower electrode. The upper electrode 403 of the memory element 402 can be shared with the upper electrode of the memory element of each cell, and a constant voltage is applied during writing and reading of the memory device.

トランジスタ401により選択されうる記憶素子402は、初期状態と、短絡状態とを有することができ、その状態によって「0」及び「1」を表すことができる。 The memory element 402 that can be selected by the transistor 401 can have an initial state and a short-circuit state, and can represent “0” and “1” depending on the state.

このように記憶素子402は、電圧印加前後で異なるダイオード特性を示す絶縁物を有すればよい。そのため、図13(B)に示すように記憶素子412がダイオード素子411に接続されたセルを用いて記憶回路を構成してもよい。ダイオード素子411は、トランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と、ゲート電極とが接続された構造を採用することができるため、ソース電極及びドレイン電極の他方となる導電膜は、記憶素子402の下部電極として機能することができる。 As described above, the memory element 402 may have an insulator exhibiting different diode characteristics before and after voltage application. Therefore, a memory circuit may be formed using a cell in which the memory element 412 is connected to the diode element 411 as illustrated in FIG. Since the diode element 411 can employ a structure in which one of a source electrode and a drain electrode of a transistor and a gate electrode are connected, the conductive film that is the other of the source electrode and the drain electrode is formed under the memory element 402. It can function as an electrode.

本発明は、コンタクトホール内に記憶素子を形成し、ソース電極又はドレイン電極を記憶素子の下部電極として機能させるため、工程数を削減し、低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, a memory element is formed in a contact hole and a source electrode or a drain electrode functions as a lower electrode of the memory element. Therefore, the number of steps can be reduced and cost can be reduced.

(実施の形態10)
本実施の形態では、記憶装置と、制御回路、及びアンテナを有し、無線で情報の送受信を行う半導体装置、所謂RFIDの形態について示す。
(Embodiment 10)
In this embodiment mode, a semiconductor device that includes a memory device, a control circuit, and an antenna and transmits and receives information wirelessly, a so-called RFID mode is described.

図14に本発明の半導体装置の構成を示す。半導体装置601はアンテナ及び共振容量を有する共振回路602、電源回路603、クロック発生回路604、復調回路605、制御回路606、記憶装置607、符号化回路608、変調回路609を有する。なお半導体装置は、上記構成に制限されず、中央処理演算装置(CPU)・輻輳制御回路等を有することもある。また半導体装置601は、アンテナを有する構成に限定されず、アンテナを接続する配線のみを有してもよい。この場合、半導体装置に情報の送受信を行う時に、別途設けられたアンテナを配線に接続して使用する。すなわち接触型の半導体装置である。 FIG. 14 shows the structure of the semiconductor device of the present invention. The semiconductor device 601 includes a resonance circuit 602 having an antenna and a resonance capacitor, a power supply circuit 603, a clock generation circuit 604, a demodulation circuit 605, a control circuit 606, a storage device 607, an encoding circuit 608, and a modulation circuit 609. Note that the semiconductor device is not limited to the above configuration, and may include a central processing unit (CPU), a congestion control circuit, and the like. In addition, the semiconductor device 601 is not limited to a structure including an antenna, and may include only wiring for connecting the antenna. In this case, when transmitting / receiving information to / from the semiconductor device, an antenna provided separately is connected to the wiring. That is, it is a contact type semiconductor device.

本発明の半導体装置601は、アンテナを有する共振回路602を有するため、リーダライタ610より発せられる電磁波から電力供給を受け、リーダライタ610と無線で情報の送受信を行うことができる。リーダライタ610は通信回線611を介してコンピュータ612と接続され、当該コンピュータ612の制御のもとに半導体装置601への電力供給や半導体装置601との情報の送受信を行う。 Since the semiconductor device 601 of the present invention includes the resonance circuit 602 having an antenna, the semiconductor device 601 can receive power from electromagnetic waves emitted from the reader / writer 610 and can transmit and receive information to and from the reader / writer 610 wirelessly. The reader / writer 610 is connected to the computer 612 via the communication line 611, and supplies power to the semiconductor device 601 and transmits / receives information to / from the semiconductor device 601 under the control of the computer 612.

共振回路602はリーダライタ610より発せられる電磁波を受信し、誘導電圧を発生させる。この誘導電圧は半導体装置601の電力になるほか、リーダライタ610から送信される情報を含んでいる。電源回路603は共振回路602に発生した誘導電圧をダイオードで整流し、容量を用いて安定化し、各回路へ供給する。クロック発生回路604は共振回路602に発生した誘導電圧を基に、必要な周波数のクロック信号を生成する。復調回路605は共振回路602に発生した誘導電圧からデータを復調する。制御回路606は記憶装置607を制御する。そのため、制御回路606はメモリ制御信号の生成のほか、リーダライタ610からのデータを読み込む情報判定回路等を含む。記憶装置607は、書き込み回路や読み出し回路等を有する。また記憶装置607は半導体装置601固有のデータを保持する。ここで記憶装置607は、上記実施の形態で示したように作製する。符号化回路608は記憶装置607が有するデータを符号化信号に変換する。変調回路609は符号化信号を基に搬送波を変調する。 The resonance circuit 602 receives an electromagnetic wave emitted from the reader / writer 610 and generates an induced voltage. This induced voltage becomes power of the semiconductor device 601 and includes information transmitted from the reader / writer 610. The power supply circuit 603 rectifies the induced voltage generated in the resonance circuit 602 with a diode, stabilizes it using a capacitor, and supplies it to each circuit. The clock generation circuit 604 generates a clock signal having a necessary frequency based on the induced voltage generated in the resonance circuit 602. The demodulation circuit 605 demodulates data from the induced voltage generated in the resonance circuit 602. The control circuit 606 controls the storage device 607. Therefore, the control circuit 606 includes an information determination circuit for reading data from the reader / writer 610 in addition to the generation of the memory control signal. The storage device 607 includes a writing circuit, a reading circuit, and the like. The storage device 607 holds data unique to the semiconductor device 601. Here, the memory device 607 is manufactured as described in the above embodiment mode. The encoding circuit 608 converts data included in the storage device 607 into an encoded signal. The modulation circuit 609 modulates a carrier wave based on the encoded signal.

本実施の形態は半導体装置601がリーダライタ610から電力供給を受ける例を示したが、本発明はこの形態に限定されない。例えば、半導体装置601は内部に電池等を有し、当該電池により電力供給を受け、リーダライタと無線で情報の送受信を行うことも可能である。 Although this embodiment mode shows an example in which the semiconductor device 601 receives power supply from the reader / writer 610, the present invention is not limited to this embodiment mode. For example, the semiconductor device 601 includes a battery or the like inside, can receive power from the battery, and can transmit and receive information wirelessly with a reader / writer.

記憶素子に複数段階の電圧を連続的に印加させることで、サイズの小さい記憶素子でも低い電圧・短い電圧印加時間で導電性を変化させることが可能となる。また、本発明の手段により書き込み時の消費電流を小さくし、消費電流が最大となる時間を短かくすることができるので、書き込み回路が有する電圧発生回路の小型化・半導体装置の小型化を実現することができる。また、記憶素子に高いパルス電圧を印加すると導電性の変化量にばらつきが生じ、半導体装置の信頼性を低下させる。しかしながら、本発明のように複数段階の電圧を連続的に印加することで記憶素子の導電性の変化量が一定となり、半導体装置の信頼性を向上させることができる。さらに本発明は、記憶素子の材料に有機化合物を用いるので、大判のガラス基板や可撓性基板上に低温プロセスで作製することができ、安価な半導体装置を提供することができる。 By continuously applying voltages in a plurality of stages to the memory element, it is possible to change the conductivity even with a small size memory element with a low voltage and a short voltage application time. In addition, the current consumption at the time of writing can be reduced by the means of the present invention, and the time for which the current consumption can be maximized can be shortened. Therefore, the voltage generating circuit included in the writing circuit and the semiconductor device can be downsized. can do. In addition, when a high pulse voltage is applied to the memory element, variations in conductivity change occur, which reduces the reliability of the semiconductor device. However, by continuously applying a plurality of stages of voltages as in the present invention, the amount of change in conductivity of the memory element becomes constant, and the reliability of the semiconductor device can be improved. Furthermore, since the present invention uses an organic compound as a material for a memory element, it can be manufactured on a large glass substrate or a flexible substrate by a low temperature process, and an inexpensive semiconductor device can be provided.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。 Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

本発明は、コンタクトホール内に記憶素子を形成し、ソース電極又はドレイン電極を記憶素子の下部電極として機能させるため、工程数を削減し、半導体装置の低コスト化を図ることができる。 In the present invention, a memory element is formed in a contact hole and a source electrode or a drain electrode functions as a lower electrode of the memory element, so that the number of steps can be reduced and the cost of a semiconductor device can be reduced.

記憶素子の作製工程を示した図であるIt is a figure showing a manufacturing process of a memory element 記憶素子の作製工程を示した上面図であるIt is a top view showing a manufacturing process of a memory element 記憶素子の作製工程を示した図であるIt is a figure showing a manufacturing process of a memory element 記憶素子の作製工程を示した上面図であるIt is a top view showing a manufacturing process of a memory element 記憶素子の作製工程を示した図であるIt is a figure showing a manufacturing process of a memory element 記憶素子の作製工程を示した図であるIt is a figure showing a manufacturing process of a memory element 記憶素子の作製工程を示した図であるIt is a figure showing a manufacturing process of a memory element 記憶素子の作製工程を示した図であるIt is a figure showing a manufacturing process of a memory element 記憶素子の作製工程を示した図であるIt is a figure showing a manufacturing process of a memory element 記憶装置の構成を示した図であるIt is the figure which showed the structure of the memory | storage device 書き込み回路の構成を示した図であるIt is the figure which showed the structure of the writing circuit. 読み出し回路の構成を示した図であるIt is the figure which showed the structure of the read-out circuit. 記憶素子の回路構成を示した図であるIt is the figure which showed the circuit structure of the memory element. 半導体装置の構成を示した図であるIt is the figure which showed the structure of the semiconductor device 記憶素子のI−V特性を示した図であるIt is the figure which showed the IV characteristic of the memory element. 記憶素子の作製工程を示した上面図であるIt is a top view showing a manufacturing process of a memory element

Claims (13)

絶縁表面上に形成された不純物領域を有する半導体膜と、
前記半導体膜に接し、前記不純物領域上に開口部が設けられた絶縁膜と、
前記開口部に設けられ、前記不純物領域と電気的に接続されたソース電極又はドレイン電極の一方及び下部電極として機能する導電膜と、
前記開口部において、前記導電膜上に設けられた絶縁物と、
前記絶縁物上に設けられた上部電極と、を有することを特徴とする記憶装置。
A semiconductor film having an impurity region formed over the insulating surface;
An insulating film in contact with the semiconductor film and provided with an opening on the impurity region;
A conductive film that is provided in the opening and functions as one of a source electrode or a drain electrode and a lower electrode electrically connected to the impurity region;
In the opening, an insulator provided on the conductive film;
And a top electrode provided on the insulator.
絶縁表面上に形成された不純物領域を有する半導体膜と、
前記半導体膜に接し、前記不純物領域上に第1の開口部が設けられた第1の絶縁膜と、
前記第1の開口部に設けられ、前記不純物領域と電気的に接続されたソース電極又はドレイン電極の一方として機能する第1の導電膜と、
前記第1の導電膜の端部を覆うように設けられ、前記不純物領域上に第2の開口部が設けられた第2の絶縁膜と、
前記第1の導電膜に接続され、下部電極として機能する第2の導電膜と、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部において、前記第2の導電膜上に設けられた絶縁物と、
前記絶縁物上に設けられた上部電極と、を有することを特徴とする記憶装置。
A semiconductor film having an impurity region formed over the insulating surface;
A first insulating film in contact with the semiconductor film and provided with a first opening on the impurity region;
A first conductive film provided in the first opening and functioning as one of a source electrode or a drain electrode electrically connected to the impurity region;
A second insulating film provided to cover an end of the first conductive film and having a second opening on the impurity region;
A second conductive film connected to the first conductive film and functioning as a lower electrode;
An insulator provided on the second conductive film in the first opening and the second opening;
And a top electrode provided on the insulator.
請求項1又は2において、
前記絶縁物は、光学的作用又は熱的作用により性質が変化し、前記下部電極と、前記上部電極とが短絡することができる材料であって、酸化珪素、窒化珪素、又は酸化窒化珪素を有することを特徴とする記憶装置。
In claim 1 or 2,
The insulator is a material whose properties are changed by an optical action or a thermal action, and the lower electrode and the upper electrode can be short-circuited, and has silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride A storage device.
請求項1又は2において、
前記絶縁物は、光学的作用又は熱的作用により性質が変化し、前記下部電極と、前記上部電極とが短絡することができる材料であって、
4、4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:α−NPD)や4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:TPD)や4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン、4,4’−ビス(N−(4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル)−N−フェニルアミノ)ビフェニル、ポリビニルカルバゾール、フタロシアニン、銅フタロシアニン、又はバナジルフタロシアニンを有することを特徴とする記憶装置。
In claim 1 or 2,
The insulator is a material whose properties are changed by optical action or thermal action, and the lower electrode and the upper electrode can be short-circuited,
4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: α-NPD) and 4,4′-bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] Biphenyl (abbreviation: TPD), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) triphenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3 -Methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine, 4,4'-bis (N- (4- (N, N-di-m-tolylamino) phenyl) -N-phenylamino) biphenyl, polyvinylcarbazole, A storage device comprising phthalocyanine, copper phthalocyanine, or vanadyl phthalocyanine.
請求項1乃至4のいずれか一において、
前記一つの不純物領域上に設けられた絶縁膜の開口部は、複数設けられていることを特徴とする記憶装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
2. A memory device, wherein a plurality of openings of an insulating film provided on the one impurity region are provided.
請求項1乃至5のいずれか一において、
前記半導体膜は結晶構造、又は非晶質構造を有することを特徴とする記憶装置。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The memory device, wherein the semiconductor film has a crystalline structure or an amorphous structure.
絶縁表面上に形成された半導体膜に選択的に不純物領域を形成し、
前記半導体膜に接して絶縁膜を形成し、
前記不純物領域が露出するように、前記絶縁膜に開口部を形成し、
前記開口部において、前記不純物領域と電気的に接続するソース電極又はドレイン電極の一方及び下部電極として機能する導電膜を形成し、
前記導電膜上に絶縁物を形成し、
前記絶縁物上に上部電極を形成することを特徴とする記憶装置の作製方法。
An impurity region is selectively formed in the semiconductor film formed on the insulating surface,
Forming an insulating film in contact with the semiconductor film;
Forming an opening in the insulating film so that the impurity region is exposed;
Forming a conductive film functioning as one of a source electrode or a drain electrode and a lower electrode electrically connected to the impurity region in the opening;
Forming an insulator on the conductive film;
A method for manufacturing a memory device, wherein an upper electrode is formed over the insulator.
絶縁表面上に形成された半導体膜に選択的に不純物領域を形成し、
前記半導体膜に接して絶縁膜を形成し、
前記不純物領域が露出するように、前記絶縁膜に開口部を形成し、
前記開口部において、前記不純物領域と電気的に接続するソース電極又はドレイン電極の一方及び下部電極として機能する導電膜を形成し、
前記導電膜及び前記絶縁膜に対して表面改質を行い、
前記導電膜上に絶縁物を形成し、
前記絶縁物上に上部電極を形成することを特徴とする記憶装置の作製方法。
An impurity region is selectively formed in the semiconductor film formed on the insulating surface,
Forming an insulating film in contact with the semiconductor film;
Forming an opening in the insulating film so that the impurity region is exposed;
Forming a conductive film functioning as one of a source electrode or a drain electrode and a lower electrode electrically connected to the impurity region in the opening;
Surface modification is performed on the conductive film and the insulating film,
Forming an insulator on the conductive film;
A method for manufacturing a memory device, wherein an upper electrode is formed over the insulator.
絶縁表面上に形成された半導体膜に選択的に不純物領域を形成し、
前記半導体膜に接して絶縁膜を形成し、
前記不純物領域が露出するように、前記絶縁膜に開口部を形成し、
前記開口部において、前記不純物領域と電気的に接続するソース電極又はドレイン電極の一方及び下部電極として機能する導電膜を形成し、
前記導電膜上に絶縁物を形成し、
前記絶縁物上に上部電極を形成し、
前記上部電極に対してスパッタリング法により表面改質を行うことを特徴とする記憶装置の作製方法。
An impurity region is selectively formed in the semiconductor film formed on the insulating surface,
Forming an insulating film in contact with the semiconductor film;
Forming an opening in the insulating film so that the impurity region is exposed;
Forming a conductive film functioning as one of a source electrode or a drain electrode and a lower electrode electrically connected to the impurity region in the opening;
Forming an insulator on the conductive film;
Forming an upper electrode on the insulator;
A method for manufacturing a memory device, wherein surface modification is performed on the upper electrode by a sputtering method.
絶縁表面上に半導体膜中に不純物領域を形成し、
前記半導体膜に接して絶縁膜を形成し、
前記不純物領域が露出するように、前記絶縁膜に開口部を形成し、
前記開口部において、前記不純物領域と電気的に接続するソース電極又はドレイン電極の一方及び下部電極として機能する導電膜を形成し、
前記開口部の周囲及び前記導電膜の上面に表面改質を行い、
液滴吐出法により、前記開口部内の前記導電膜上に絶縁物を滴下し、
前記絶縁物上に上部電極を形成し、
ことを特徴とする記憶装置の作製方法。
Forming an impurity region in the semiconductor film on the insulating surface;
Forming an insulating film in contact with the semiconductor film;
Forming an opening in the insulating film so that the impurity region is exposed;
Forming a conductive film functioning as one of a source electrode or a drain electrode and a lower electrode electrically connected to the impurity region in the opening;
Surface modification is performed around the opening and the upper surface of the conductive film,
Dropping an insulator on the conductive film in the opening by a droplet discharge method,
Forming an upper electrode on the insulator;
A method for manufacturing a memory device.
請求項7乃至10のいずれか一において、
前記半導体膜は結晶構造、又は非晶質構造を有することを特徴とする記憶装置の作製方法。
In any one of Claims 7 thru | or 10,
The method for manufacturing a memory device, wherein the semiconductor film has a crystalline structure or an amorphous structure.
請求項7乃至11のいずれか一において、
前記絶縁物は、光学的作用又は熱的作用により性質が変化し、前記下部電極と、前記上部電極とが短絡することができる材料であって、酸化珪素、窒化珪素、又は酸化窒化珪素を有することを特徴とする記憶装置の作製方法。
In any one of Claims 7 thru | or 11,
The insulator is a material whose properties are changed by an optical action or a thermal action, and the lower electrode and the upper electrode can be short-circuited, and has silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride A method for manufacturing a memory device.
請求項7乃至11のいずれか一において、
前記絶縁物は、光学的作用又は熱的作用により性質が変化し、前記下部電極と、前記上部電極とが短絡することができる材料であって、
4、4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:α−NPD)や4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:TPD)や4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン、4,4’−ビス(N−(4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル)−N−フェニルアミノ)ビフェニル、ポリビニルカルバゾール、フタロシアニン、銅フタロシアニン、又はバナジルフタロシアニンを有することを特徴とする記憶装置の作製方法。
In any one of Claims 7 thru | or 11,
The insulator is a material whose properties are changed by an optical action or a thermal action, and the lower electrode and the upper electrode can be short-circuited,
4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: α-NPD) and 4,4′-bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] Biphenyl (abbreviation: TPD), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) triphenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3 -Methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine, 4,4'-bis (N- (4- (N, N-di-m-tolylamino) phenyl) -N-phenylamino) biphenyl, polyvinylcarbazole, A method for manufacturing a memory device, comprising phthalocyanine, copper phthalocyanine, or vanadyl phthalocyanine.
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