DE102013207324A1 - Halbleitervorrichtung und elektronisches Gerät - Google Patents

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DE102013207324A1
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Jun Koyama
Shunpei Yamazaki
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

Um den Leistungsverbrauch zu verringern, beinhaltet eine Halbleitervorrichtung eine Leistungsquellenschaltung zum Erzeugen eines Leistungsquellenpotentials und einen Leistungszufuhrsteuerschalter zum Steuern der Zufuhr des Leistungsquellenpotentials von der Leistungsquellenschaltung zu einem Rückgate eines Transistors. Der Leistungszufuhrsteuerschalter beinhaltet einen Steuertransistor zum Steuern der Leitung zwischen der Leistungsquellenschaltung und dem Rückgate des Transistors dadurch, dass er ein- oder ausgeschaltet wird gemäß einem Impulssignal, das an einen Steueranschluss des Steuertransistors abgegeben wird. Das Leistungsquellenpotential wird zeitweise dem Rückgate des Transistors von der Leistungsquellenschaltung unter Verwendung des Leistungszufuhrsteuerschalters zugeführt.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein elektronisches Gerät, das die Halbleitervorrichtung beinhaltet.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • In den letzten Jahren ist die Entwicklung von Halbleitervorrichtungen, die Transistoren beinhalten, vorangetrieben worden.
  • In den vorstehenden Halbleitervorrichtungen ist die Steuerung der Schwellenspannung der Transistoren wichtig. Beispielsweise verursacht ein Transistor mit „normalerweise eingeschaltet” Eigenschaft verschiedene Probleme: im Betrieb wird wahrscheinlich eine Störung verursacht und außer Betrieb wird der Leistungsverbrauch erhöht.
  • Als Verfahren zum Steuern der Schwellenspannung eines Transistors ist ein Verfahren zum Verschieben der Schwellenspannung eines Transistors durch die Zufuhr eines Leistungsquellenpotentials zu einem Rückgate (back gate) des Transistors bekannt (siehe Patentdokument 1).
  • [Referenz]
    • [Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-165808
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Dennoch hat das konventionelle Verfahren zum Steuern der Schwellenspannung eines Transistors ein Problem mit einem großen Leistungsverbrauch.
  • Beispielsweise ist es bei einer Halbleitervorrichtung, die in Patentdokument 1 offenbart ist, nötig, einem Rückgate (back gate) eines Transistors im Betrieb ein Leistungsquellenpotential ständig zuzuführen. Infolgedessen muss beispielsweise eine Leistungsquellenschaltung zum Erzeugen des Leistungsquellenpotentials stets in Betrieb gehalten werden; somit ist es schwierig, den Leistungsverbrauch zu verringern.
  • Angesichts des obigen Problems ist eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, den Leistungsverbrauch zu verringern.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Leistungsquellenpotential zeitweise einem Rückgate eines Transistors von einer Leistungsquellenschaltung unter Verwendung eines Leistungszufuhrsteuerschalters zugeführt. Hier ist der Leistungszufuhrsteuerschalter beispielsweise unter Verwendung eines Steuertransistors mit einem kleinen Strom in ausgeschaltetem Zustand (off-state current) ausgebildet.
  • Mittels des Leistungszufuhrsteuerschalters kann das Potential des Rückgates über einen gewissen Zeitraum gehalten werden, während der Leistungszufuhrsteuerschalter ausgeschaltet ist, d. h., wenn sich das Rückgate des Transistors in einem offenen Zustand (floating state) befindet Deshalb ist es unnötig, dem Rückgate des Transistors ein Leistungsquellenpotential von der Leistungsquellenschaltung ständig zuzuführen; dadurch kann die Zufuhr einer Leistungsquellenspannung zu der Leistungsquellenschaltung angehalten werden, wenn sie nicht benötigt wird.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Zufuhr eines Leistungsquellenpotentials von einer Leistungsquellenschaltung zu einem Rückgate eines Transistors auf diese Weise zeitweise angehalten, so dass der Leistungsverbrauch verringert werden kann.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung, die beinhaltet: eine Leistungsquellenschaltung zum Erzeugen eines Leistungsquellenpotentials und einen Leistungszufuhrsteuerschalter zum Steuern der Zufuhr des Leistungsquellenpotentials von der Leistungsquellenschaltung zu einem Rückgate eines Transistors. Bei der Halbleitervorrichtung beinhaltet der Leistungszufuhrsteuerschalter einen Steuertransistor zum Steuern der Leitung zwischen der Leistungsquellenschaltung und dem Rückgate des Transistors durch Einschalten oder Ausschalten gemäß einem Impulssignal, das an einen Steueranschluss des Steuertransistors abgegeben wird.
  • Ferner wird bei der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Leistungsquellenpotential, das dem Rückgate des Transistors zugeführt wird, zwischen zweiwertigen (binären) Leistungsquellenpotentialen, z. B., zwischen einem negativen Leistungsquellenpotential und einem positiven Leistungsquellenpotential, umgeschaltet; wodurch der Strom in ausgeschaltetem Zustand reduziert wird, wenn der Transistor ausgeschaltet ist, und der Strom in eingeschaltetem Zustand vergrößert wird, wenn der Transistor eingeschaltet ist. Es sei angemerkt, dass das Leistungsquellenpotential, das dem Rückgate des Transistors zugeführt wird, nicht nur zwischen den zweiwertigen (binären) Leistungsquellenpotentialen, sondern auch zwischen dreiwertigen (trinären) oder mehrwertigen Leistungsquellenpotentialen umgeschaltet werden kann.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung, die beinhaltet: eine erste Leistungsquellenschaltung zum Erzeugen eines ersten Leistungsquellenpotentials, einen ersten Leistungszufuhrsteuerschalter zum Steuern der Zufuhr des ersten Leistungsquellenpotentials von der ersten Leistungsquellenschaltung zu einem Rückgate eines Transistors, einen ersten Leistungsquellenschalter zum Steuern der Zufuhr einer ersten Leistungsquellenspannung zu der ersten Leistungsquellenschaltung, eine zweite Leistungsquellenschaltung zum Erzeugen eines zweiten Leistungsquellenpotentials, einen zweiten Leistungszufuhrsteuerschalter zum Steuern der Zufuhr des zweiten Leistungsquellenpotentials von der zweiten Leistungsquellenschaltung zu dem Rückgate des Transistors und einen zweiten Leistungsquellenschalter zum Steuern der Zufuhr einer zweiten Leistungsquellenspannung zu der zweiten Leistungsquellenschaltung. Bei der Halbleitervorrichtung beinhaltet der erste Leistungszufuhrsteuerschalter einen ersten Steuertransistor zum Steuern der Leitung zwischen der ersten Leistungsquellenschaltung und dem Rückgate des Transistors durch Einschalten oder Ausschalten gemäß einem ersten Impulssignal, das an einen Steueranschluss des ersten Steuertransistors abgegeben wird. Der zweite Leistungszufuhrsteuerschalter beinhaltet einen zweiten Steuertransistor zum Steuern der Leitung zwischen der zweiten Leistungsquellenschaltung und dem Rückgate des Transistors durch Einschalten oder Ausschalten gemäß einem zweiten Impulssignal, das aneinen Steueranschluss des zweiten Steuertransistors abgegeben wird. Die Ströme in ausgeschaltetem Zustand pro Mikrometer der Kanalbreite des ersten Steuertransistors und des zweiten Steuertransistors sind kleiner als oder gleich 100 zA. Wenn eines des ersten Impulssignals und des zweiten Impulssignals auf einem hohen Pegel liegt, liegt das andere des ersten Impulssignals und des zweiten Impulssignals auf einem niedrigen Pegel. Wenn der erste Leistungsquellenschalter ausgeschaltet ist, ist der erste Steuertransistor ausgeschaltet. Wenn der zweite Leistungsquellenschalter ausgeschaltet ist, ist der zweite Steuertransistor ausgeschaltet.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein elektronisches Gerät, das eine der vorstehenden Halbleitervorrichtungen beinhaltet.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Zufuhr eines Leistungsquellenpotentials zu einem Rückgate eines Transistors auch in dem Fall, in dem die Schwellenspannung des Transistors gesteuert wird, zeitweise angehalten werden, so dass der Leistungsverbrauch verringert werden kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung.
  • 2 zeigt einen Strom eines Transistors in ausgeschaltetem Zustand (off-state current).
  • 3A und 3B zeigen Beispiele für ein Verfahren zum Ansteuern einer Halbleitervorrichtung.
  • 4A-1, 4A-2, 4B-1 und 4B-2 zeigen Beispiele für eine Halbleitervorrichtung.
  • 5 zeigt ein Beispiel für eine Funktionsschaltung.
  • 6 zeigt ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung.
  • 7 zeigt ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung.
  • 8 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren zum Ansteuern einer Halbleitervorrichtung.
  • 9 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren zum Ansteuern einer Halbleitervorrichtung.
  • 10 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren zum Ansteuern einer Halbleitervorrichtung.
  • 11A bis 11D zeigen Beispiele für eine Funktionsschaltung.
  • 12A und 12B zeigen Beispiele für eine Leistungsquellenschaltung.
  • 13A und 13B zeigen Beispiele für eine Leistungsquellenschaltung.
  • 14 zeigt ein Beispiel für eine Leistungsquellenschaltung.
  • 15A und 15B zeigen Beispiele für eine Leistungsquellenschaltung.
  • 16A und 16B zeigen Beispiele für eine Leistungsquellenschaltung.
  • 17 zeigt ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung.
  • 18 zeigt ein Beispiel für einen Gate-Treiber.
  • 19A und 19B zeigen ein Beispiel für ein Flipflop.
  • 20A-1, 20A-2, 20B-1 und 20B-2 zeigen Beispiele für Inverter.
  • 21 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Ansteuern einer Halbleitervorrichtung zeigt.
  • 22A und 22B zeigen ein Beispiel für eine Pixelschaltung.
  • 23 zeigt ein Strukturbeispiel für eine Halbleitervorrichtung.
  • 24 zeigt ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung.
  • 25 zeigt ein Beispiel für eine Speicherzelle.
  • 26 zeigt ein Beispiel für eine Speicherzelle.
  • 27A und 27B zeigen ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung.
  • 28A und 28B zeigen Strukturbeispiele für eine Halbleitervorrichtung.
  • 29A bis 29F zeigen Beispiele für ein elektronisches Gerät.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben. Es sei angemerkt, dass ein Fachmann leicht verstehen kann, dass Details der Ausführungsformen auf verschiedene Weisen verändert werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dementsprechend soll die vorliegende Erfindung beispielsweise nicht auf die Beschreibung der folgenden Ausführungsformen beschränkt sein.
  • Es sei angemerkt, dass die Inhalte unterschiedlicher Ausführungsformen, soweit angemessen, miteinander kombiniert werden können. Außerdem können die Inhalte der Ausführungsformen, soweit angemessen, gegeneinander getauscht werden.
  • Ferner sind die Ordnungszahlen wie z. B. „erstes” und „zweites” verwendet, um eine Verwechslung zwischen Bestandteilen zu vermeiden, und beschränken nicht die Anzahl jedes Bestandteils.
  • [Ausführungsform 1]
  • Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung eine Halbleitervorrichtung alle Vorrichtungen, die durch Anwenden von Halbleitereigenschaften arbeiten können, bezeichnet, und dass integrierte Schaltungen wie z. B. Sensoren oder Großintegration (large-scale integration: LSI), Anzeigevorrichtungen und dergleichen alles Halbleitervorrichtungen sind.
  • Ein Strukturbeispiel für eine Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform wird anhand von 1 beschrieben.
  • Eine Halbleitervorrichtung in 1 beinhaltet eine Leistungsquellenschaltung 101 und einen Leistungszufuhrsteuerschalter (auch als PSW bezeichnet) 102.
  • Ferner ist ein Transistor 110 in 1 ein Transistor, bei dem ein Rückgate-Potential (auch als VBG bezeichnet) gesteuert werden kann. Der Transistor 110 ist beispielsweise in einer Funktionsschaltung 100 in der Halbleitervorrichtung vorgesehen.
  • Als die Funktionsschaltung 100 können verschiedene Schaltungen mit spezifischen Funktionen verwendet werden. Beispielsweise umfasst die Funktionsschaltung 100 eine Halbleitervorrichtung oder dergleichen, die einen Gate-Treiber, einen Source-Treiber, eine LSI, einen Sensor oder einen Pixelabschnitt beinhaltet.
  • Die Leistungsquellenschaltung 101 in 1 hat eine Funktion zum Erzeugen eines Leistungsquellenpotentials Vx basierend auf einer eingegebenen Leistungsquellenspannung. Es sei angemerkt, dass die Leistungsquellenspannung einem Potentialunterschied zwischen einem Leistungsquellenpotential VDD und einem Leistungsquellenpotential VSS entspricht. Außerdem wird ein Schalter 104 ausgeschaltet, so dass die Zufuhr einer Leistungsquellenspannung zu der Leistungsquellenschaltung 101 angehalten wird. Es sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf die Struktur in 1 beschränkt ist, und dass die Zufuhr des Leistungsquellenpotentials VSS zu der Leistungsquellenschaltung 101 von dem Schalter 104 gesteuert werden kann.
  • Die Leistungsquellenschaltung 101 beinhaltet beispielsweise eine Ladungspumpe oder einen invertierenden Wandler. Alternativ kann die Leistungsquellenschaltung 101 einen Ćuk-artigen Wandler beinhalten.
  • Der Leistungszufuhrsteuerschalter 102 hat eine Funktion zum Steuern der Zufuhr des Leistungsquellenpotentials von der Leistungsquellenschaltung 101 zu dem Rückgate des Transistors 110.
  • Der Leistungszufuhrsteuerschalter 102 beinhaltet einen Steuertransistor 120. Der Steuertransistor 120 hat eine Funktion zum Steuern der Leitung zwischen der Leistungsquellenschaltung 101 und dem Rückgate des Transistors 110 dadurch, dass er ein- oder ausgeschaltet wird gemäß einem Impulssignal, das an einen Steueranschluss abgegeben wird. In 1 ist als Beispiel ein Gate des Transistors 120 als der Steueranschluss dargestellt. Des Weiteren ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf die Struktur in 1 beschränkt, und der Leistungszufuhrsteuerschalter 102 kann beispielsweise unter Verwendung eines Analogschalters oder dergleichen, der den Steuertransistor 120 beinhaltet, ausgebildet sein.
  • Hierbei wird beispielsweise das Impulssignal von einer Impulsausgangsschaltung 105 in das Gate des Steuertransistors 120 eingegeben. Ein Abstand zwischen Impulsen des Impulssignals ist bevorzugt 1 Sekunde oder länger, stärker bevorzugt 30 Sekunden oder länger, noch stärker bevorzugt 1 Minute oder länger. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den Impulsen des Impulssignals, das von der Impulsausgangsschaltung 105 ausgegeben wird, durch ein Steuersignal oder dergleichen gesteuert werden. Es sei angemerkt, dass der Abstand zwischen den Impulsen nicht notwendigerweise konstant ist. Alternativ kann die Impulsausgangsschaltung 105 in der Halbleitervorrichtung enthalten sein.
  • Ein Transistor mit einem kleinen Strom in ausgeschaltetem Zustand (off-state current) kann als der Steuertransistor 120 verwendet werden. Es sei angemerkt, dass der Wert des Sperrstroms des Steuertransistors 120 vorzugsweise kleiner als der Wert des Sperrstroms des Transistors 110 ist. Beispielsweise kann dann, wenn das Verhältnis zwischen der Kanallänge (L) und der Kanalbreite (W) (auch als L/W-Verhältnis bezeichnet) des Steuertransistors 120 größer als das L/W-Verhältnis des Transistors 110 gemacht wird, der Wert des Sperrstroms des Steuertransistors 120 kleiner als der Wert des Sperrstroms des Transistors 110 gemacht werden.
  • Der Transistor mit einem kleinen Strom in ausgeschaltetem Zustand kann beispielsweise ein Transistor sein, der einen Kanalbildungsbereich aufweist, der einen Oxidhalbleiter mit einer größeren Bandlücke als Silizium enthält und im Wesentlichen vom Typ I ist. Hier ist die Ladungsträgerdichte des Oxidhalbleiters vorzugsweise niedriger als 1 × 1014 Atome/cm3, stärker bevorzugt niedriger als 1 × 1012 Atome/cm3, noch stärker bevorzugt niedriger als 1 × 1011 Atome/cm3. Der Transistor, der den Oxidhalbleiter enthält, kann derart hergestellt werden, dass beispielsweise Verunreinigungen wie z. B. Wasserstoff oder Wasser so viel wie möglich verringert werden und Sauerstoffleerstellen durch die Zufuhr von Sauerstoff so weit wie möglich verringert werden. Hier ist die Menge an Wasserstoff, der als Donatorverunreinigung betrachtet wird, in dem Kanalbildungsbereich bevorzugt kleiner als oder gleich 1 × 1019 Atome/cm3, stärker bevorzugt kleiner als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3.
  • Beispielsweise kann ein auf In basierendes Metalloxid, ein auf Zn basierendes Metalloxid, ein auf In-Zn basierendes Metalloxid oder ein auf In-Ga-Zn basierendes Metalloxid als der Oxidhalbleiter verwendet werden. Alternativ kann ein Metalloxid, das ein anderes Metallelement anstelle eines Teils oder des gesamten Ga in dem auf In-Ga-Zn basierenden Metalloxid enthält, verwendet werden.
  • Alternativ ist es zu bevorzugen, als ein anderes Metallelement ein oder mehrere Elemente von Titan, Zirkonium, Hafnium, Germanium, Zinn, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium zu verwenden. Diese Metallelemente dienen als Stabilisator. Es sei angemerkt, dass die Menge eines solchen Metallelements, das zugesetzt wird, derart bestimmt wird, dass das Metalloxid als Halbleiter dienen kann.
  • Eine Struktur einer Oxidhalbleiterschicht wird nachstehend beschrieben.
  • Eine Oxidhalbleiterschicht wird grob in eine Einkristall-Oxidhalbleiterschicht und eine Nicht-Einkristall-Oxidhalbleiterschicht unterteilt. Die Nicht-Einkristall-Oxidhalbleiterschicht umfasst eine von einer amorphen Oxidhalbleiterschicht, einer mikrokristallinen Oxidhalbleiterschicht, einer polykristallinen Oxidhalbleiterschicht, einer Schicht aus einem kristallinen Oxidhalbleiter mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse (c-axis aligned crystalline oxide semiconductor layer; CAAC-OS-Schicht) und dergleichen.
  • Die amorphe Oxidhalbleiterschicht weist eine ungeordnete Atomanordnung und keine kristalline Komponente auf. Ein typisches Beispiel dafür ist eine Oxidhalbleiterschicht, in der auch in einem mikroskopischen Bereich kein Kristallbereich besteht und die ganze Schicht amorph ist.
  • Die mikrokristalline Oxidhalbleiterschicht enthält beispielsweise einen Mikrokristall (auch als Nanokristall bezeichnet) mit einer Größe von größer als oder gleich 1 nm und kleiner als 10 nm. Daher weist die mikrokristalline Oxidhalbleiterschicht einen höheren Grad von Atomordnung als die amorphe Oxidhalbleiterschicht auf. Dementsprechend ist die Dichte der Defektzustände der mikrokristallinen Oxidhalbleiterschicht niedriger als diejenige der amorphen Oxidhalbleiterschicht.
  • Die CAAC-OS-Schicht ist eine von Oxidhalbleiterschichten, die eine Vielzahl von Kristallbereichen enthalten, und die meisten der Kristallbereiche passen in einen Würfel mit einer Kantenlänge von weniger als 100 nm. Deswegen gibt es einen Fall, in dem ein Kristallbereich in der CAAC-OS-Schicht in einen Würfel mit einer Kantenlänge von weniger als 10 nm, weniger als 5 nm oder weniger als 3 nm passt. Die Dichte der Defektzustände der CAAC-OS-Schicht ist niedriger als diejenige der mikrokristallinen Oxidhalbleiterschicht. Die CAAC-OS-Schicht wird ausführlich nachstehend beschrieben.
  • In einem Transmissionselektronenmikroskop-(TEM-)Bild der CAAC-OS-Schicht wird eine Grenze zwischen Kristallbereichen, d. h. eine Korngrenze, nicht deutlich beobachtet. Folglich ist es unwahrscheinlich, dass in der CAAC-OS-Schicht eine Verringerung der Elektronenbeweglichkeit wegen der Korngrenze entsteht.
  • Laut des TEM-Bildes der CAAC-OS-Schicht, die in einer Richtung, die im Wesentlichen parallel zu einer Probenoberfläche ist, beobachtet wird (Querschnitt-TEM-Bild, cross-sectional TEM image), sind Metallatome in einer geschichteten Weise in den Kristallbereichen angeordnet. Jede Metallatomlage weist eine Gestalt auf, die der Form einer Oberfläche, über der die CAAC-OS-Schicht ausgebildet ist (eine Oberfläche, über der die CAAC-OS-Schicht ausgebildet ist, wird nachstehend als Ausbildungsoberfläche bezeichnet), oder der Form einer nach oben weisenden Oberfläche der CAAC-OS-Schicht entspricht, und jede Metallatomlage ist parallel zu der Ausbildungsoberfläche oder der nach oben weisenden Oberfläche der CAAC-OS-Schicht angeordnet.
  • Andererseits sind laut des TEM-Bildes der CAAC-OS-Schicht, die in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der Probenoberfläche ist, beobachtet wird (Flächen-TEM-Bild, plan TEM image), Metallatome in einer dreieckigen oder hexagonalen Konfiguration in den Kristallbereichen angeordnet. Zwischen unterschiedlichen Kristallbereichen gibt es jedoch keine Regelmäßigkeit der Anordnung von Metallatomen.
  • Aus den Ergebnissen des Querschnitt-TEM-Bildes und des Flächen-TEM-Bildes wird eine Ausrichtung in den Kristallbereichen in der CAAC-OS-Schicht gefunden.
  • In dieser Beschreibung bedeutet ein Ausdruck „parallel”, dass der Winkel, der zwischen zwei geraden Linien gebildet ist, größer als oder gleich –10° und kleiner als oder gleich 10° ist, und daher umfasst der Ausdruck auch den Fall, in dem der Winkel größer als oder gleich –5° und kleiner als oder gleich 5° ist. Zusätzlich bedeutet ein Ausdruck „senkrecht”, dass der Winkel, der zwischen zwei geraden Linien gebildet ist, größer als oder gleich 80° und kleiner als oder gleich 100° ist, und daher umfasst der Ausdruck auch den Fall, in dem der Winkel größer als oder gleich 85° und kleiner als oder gleich 95° ist.
  • In dieser Beschreibung sind die trigonalen und rhomboedrischen Kristallsysteme in dem hexagonalen Kristallsystem enthalten.
  • Eine CAAC-OS-Schicht wird einer Strukturanalyse mittels eines Röntgenbeugungs-(X-ray diffraction; XRD-)Geräts unterzogen. Wenn beispielsweise die CAAC-OS-Schicht, die einen InGaZnO4-Kristall enthält, durch ein Out-of-Plane-Verfahren (out-of-plane method) analysiert wird, erscheint oft ein Peak bei einem Beugungswinkel (2θ) von zirka 31°. Dieser Peak stammt aus der (009)-Fläche des InGaZnO4-Kristalls, was darauf hindeutet, dass Kristalle in der CAAC-OS-Schicht eine Ausrichtung bezüglich der c-Achse aufweisen, und dass die c-Achsen in einer Richtung ausgerichtet sind, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ausbildungsoberfläche oder der nach oben weisenden Oberfläche der CAAC-OS-Schicht ist.
  • Andererseits erscheint dann, wenn die CAAC-OS-Schicht durch ein In-Plane-Verfahren (in-plane method) analysiert wird, in dem ein Röntgenstrahl in eine Probe in einer Richtung eintritt, die senkrecht zur c-Achse ist, oft ein Peak bei 2θ von zirka 56°. Dieser Peak stammt aus der (110)-Fläche des InGaZnO4-Kristalls. Hier wird die Analyse (Φ-Scan) unter Bedingungen durchgeführt, wobei die Probe um einen Normalenvektor einer Probenoberfläche als Achse (Φ-Achse) gedreht wird, wobei 2θ auf zirka 56° festgelegt wird. In dem Fall, in dem die Probe eine Einkristall-Oxidhalbleiterschicht aus InGaZnO4 ist, erscheinen sechs Peaks. Die sechs Peaks stammen aus Kristallflächen, die der (110)-Fläche gleich sind. Dagegen wird im Fall einer CAAC-OS-Schicht ein Peak nicht deutlich beobachtet, auch wenn ein Φ-Scan durchgeführt wird, wobei 2θ auf zirka 56° festgelegt wird.
  • Nach den obigen Ergebnissen sind in der CAAC-OS-Schicht mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse die c-Achsen in einer Richtung, die parallel zu einem Normalenvektor einer Ausbildungsoberfläche oder einem Normalenvektor einer nach oben weisenden Oberfläche ist, ausgerichtet, während die Richtungen von a-Achsen und b-Achsen zwischen Kristallbereichen verschieden sind. Jede Metallatomlage, die im Querschnitt-TEM-Bild als in einer geschichteten Weise angeordnet beobachtet wird, entspricht daher einer Fläche, die parallel zur a-b-Fläche des Kristalls ist.
  • Es sei angemerkt, dass der Kristallbereich gleichzeitig mit einer Abscheidung der CAAC-OS-Schicht gebildet wird oder durch eine Kristallisierungsbehandlung wie z. B. eine Wärmebehandlung gebildet wird. Wie zuvor beschrieben worden ist, ist die c-Achse des Kristalls in einer Richtung ausgerichtet, die parallel zu einem Normalenvektor einer Ausbildungsoberfläche oder einem Normalenvektor einer nach oben weisenden Oberfläche ist. Deshalb könnte beispielsweise in dem Fall, in dem eine Form der CAAC-OS-Schicht durch Ätzen oder dergleichen geändert wird, die c-Achse nicht immer parallel zu einem Normalenvektor einer Ausbildungsoberfläche oder einem Normalenvektor einer nach oben weisenden Oberfläche der CAAC-OS-Schicht sein.
  • Zudem ist der Grad der Kristallinität in der CAAC-OS-Schicht nicht notwendigerweise gleichmäßig. Zum Beispiel ist in dem Fall, in dem das Kristallwachstum zum Ausbilden der CAAC-OS-Schicht von der Nähe der nach oben weisenden Oberfläche der Schicht aus beginnt, der Grad der Kristallinität in der Nähe der nach oben weisenden Oberfläche unter Umständen höher als derjenige in der Nähe der Ausbildungsoberfläche. Ferner, wenn der CAAC-OS-Schicht eine Verunreinigung zugesetzt wird, wird die Kristallinität in einem Bereich, dem die Verunreinigung zugesetzt wird, geändert, und der Grad der Kristallinität in der CAAC-OS-Schicht variiert in Abhängigkeit vom Ort.
  • Es sei angemerkt, dass dann, wenn die einen InGaZnO4-Kristall enthaltende CAAC-OS-Schicht durch ein Out-of-Plane-Verfahren (out-of-plane method) analysiert wird, auch ein Peak bei 2θ von zirka 36° zusätzlich zu dem Peak bei 2θ von zirka 31° beobachtet werden kann. Der Peak bei 2θ von zirka 36° stammt aus der (311)-Fläche eines ZnGa2O4-Kristalls; ein solcher Peak weist darauf hin, dass ein ZnGa2O4-Kristall in einem Teil der CAAC-OS-Schicht, die den InGaZnO4-Kristall enthält, enthalten ist. Es ist zu bevorzugen, dass in der CAAC-OS-Schicht ein Peak bei 2θ von zirka 31° erscheint und kein Peak bei 2θ von zirka 36° erscheint.
  • In einem Transistor, der die CAAC-OS-Schicht verwendet, ist die Veränderung der elektrischen Eigenschaften infolge Bestrahlung mit sichtbarem Licht oder UV-Licht klein. Folglich weist der Transistor eine hohe Zuverlässigkeit auf.
  • Es sei angemerkt, dass eine Oxidhalbleiterschicht eine gestapelte Schicht sein kann, die beispielsweise zwei oder mehr Schichten von einer amorphen Oxidhalbleiterschicht, einer mikrokristallinen Oxidhalbleiterschicht und einer CAAC-OS-Schicht beinhaltet.
  • Da der Transistor, der den Oxidhalbleiter enthält, eine größere Bandlücke aufweist, ist ein Leckstrom, der durch thermische Anregung erzeugt wird, klein, und die Anzahl von Ladungsträgern in einer Halbleiterschicht ist sehr klein; somit kann der Strom in ausgeschaltetem Zustand (off-state current) reduziert werden. Beispielsweise ist der Strom in ausgeschaltetem Zustand pro Mikrometer der Kanalbreite des Transistors bei Raumtemperatur (25°C) kleiner als oder gleich 1 × 10–19 A (100 zA), bevorzugt kleiner als oder gleich 1 × 10–22 A (100 yA). Es ist zu bevorzugen, dass der Strom in ausgeschaltetem Zustand des Transistors so klein wie möglich ist; der kleinste Wert des Stroms in ausgeschaltetem Zustand des Transistors ist auf zirka 1 × 10–30 A/μm geschätzt.
  • Als Transistor mit einem kleinen Strom in ausgeschaltetem Zustand wird ein Transistor verwendet, dessen Kanalbildungsbereich unter Verwendung eines Oxidhalbleiters, der Indium, Zink und Gallium enthält, ausgebildet ist, und der Wert seines Stroms in ausgeschaltetem Zustand wird hierbei beschrieben.
  • Da der Wert des Stroms in ausgeschaltetem Zustand des Transistors sehr klein ist, ist es zum Messen des Stroms in ausgeschaltetem Zustand notwendig, einen vergleichsweise großen Transistor herzustellen und einen Strom in ausgeschaltetem Zustand, der tatsächlich fließt, zu schätzen.
  • Als Beispiel zeigt 2 hinsichtlich eines Transistors mit einer Kanalbreite W von 1 m (1000,000 μm) und einer Kanallänge L von 3 μm einen Arrhenius-Plot des Werts des Stroms in ausgeschaltetem Zustand, der basierend auf dem Wert des Stroms in ausgeschaltetem Zustand pro Mikrometer der Kanalbreite W geschätzt wird, wobei die Temperatur auf 150°C, 125°C und 85°C verändert wird.
  • Wie in 2 gezeigt ist, ist beispielsweise der Strom in ausgeschaltetem Zustand des Transistors pro Mikrometer der Kanalbreite W bei 27°C kleiner als oder gleich 1 × 10–25 A. Es wird aus 2 gefunden, dass der Transistor, dessen Kanalbildungsbereich unter Verwendung des Oxidhalbleiters, der Indium, Zink und Gallium enthält, ausgebildet ist, einen sehr kleinen Strom in ausgeschaltetem Zustand aufweist.
  • Das Obige ist die Beschreibung des Leistungszufuhrsteuerschalters 102.
  • Als Nächstes wird ein Beispiel für ein Verfahren zum Ansteuern der Halbleitervorrichtung, die in 1 gezeigt ist, anhand von 3A und 3B beschrieben. Als Beispiel sind hier der Steuertransistor 120 und der Transistor 110 N-Kanal-Transistoren, und das Potential, das dem Rückgate des Transistors 110 zugeführt wird, ist ein negatives Leistungsquellenpotential –Vx.
  • Zuerst wird der Steuertransistor 120 wie in 3A gezeigt eingeschaltet. Wenn beispielsweise ein Impuls eines Impulssignals von der Impulsausgangsschaltung 105 in das Gate des Steuertransistors 120 eingegeben wird, hat das Gate ein hohes Potential (H), so dass der Steuertransistor 120 eingeschaltet wird. Es sei angemerkt, dass durch Einschalten des Schalters 104 vor dem Einschalten des Steuertransistors 120 eine Leistungsquellenspannung der Leistungsquellenschaltung 101 zugeführt wird und die Leistungsquellenschaltung 101 im Voraus eingeschaltet wird.
  • Wenn der Steuertransistor 120 eingeschaltet ist, fließt beispielsweise ein Strom wie ein Pfeil in 3A anzeigt, das negative Leistungsquellenpotential –Vx wird von der Leistungsquellenschaltung 101 dem Rückgate des Transistors 110 zugeführt, und die Höhe des Potentials des Rückgates (VBG) wird gleich der Höhe des negativen Leistungsquellenpotentials –Vx.
  • Zu diesem Zeitpunkt verschiebt sich die Schwellenspannung des Transistors 110 in positiver Richtung.
  • Hier wird eine Änderung der Schwellenspannung des Transistors 110 aufgrund des Potentials des Rückgates anhand von 4A-1, 4A-2, 4B-1 und 4B-2 beschrieben.
  • 4A-1 zeigt den Fall, in dem das Rückgate-Potential des Transistors 110 ein Bezugspotential V0 ist, und 4A-2 zeigt die Schwellenspannung des Transistors 110 in dem Fall, in dem sein Rückgate-Potential das Bezugspotential V0 ist. Es sei angemerkt, dass das Bezugspotential V0 beispielsweise 0 V, ein Source-Potential oder ein Erdpotential sein kann.
  • 4B-1 zeigt den Fall, in dem das Rückgate-Potential des Transistors 110 ein negatives Leistungsquellenpotential –Vg ist, und 4B-2 zeigt die Schwellenspannung des Transistors 110 in dem Fall, in dem sein Rückgate-Potential das negative Leistungsquellenpotential –Vg ist.
  • Beispielsweise verschiebt sich die Schwellenspannung eines N-Kanal-Transistors, dessen Kanalbildungsbereich einen Oxidhalbleiter enthält, in positiver Richtung, weil, wenn sein Rückgate ein negatives Potential aufweist, die Breite einer Verarmungsschicht zunimmt, so dass es unwahrscheinlich ist, dass ein Strom durch das Körpervolumen fließt. Wenn das Rückgate-Potential des Transistors 110 das Bezugspotential V0 ist, ist die Schwellenspannung wie in 4A-2 gezeigt. Hingegen verschiebt sich, wenn das Rückgate-Potential des Transistors das negative Leistungsquellenpotential –Vg ist, die Schwellenspannung in positiver Richtung wie in 4B-2 gezeigt. Das Rückgate-Potential des Transistors 110 wird auf diese Weise gesteuert, wodurch beispielsweise ein normalerweise eingeschalteter (normally-on) Transistor zu einem normalerweise ausgeschalteten (normally-off) Transistor verändert werden kann.
  • Ferner wird der Steuertransistor 120 wie in 3B gezeigt ausgeschaltet. Wenn beispielsweise die Eingabe eines Impulssignals von der Impulsausgangsschaltung 105 in den Steuertransistor 120 angehalten wird, hat das Gate des Steuertransistors 120 ein niedriges Potential (L), so dass der Steuertransistor 120 ausgeschaltet wird. Es sei angemerkt, dass nach dem Ausschalten des Steuertransistors 120 der Schalter 104 ausgeschaltet wird, wodurch die Zufuhr einer Leistungsquellenspannung zu der Leistungsquellenschaltung 101 angehalten wird, so dass die Leistungsquellenschaltung 101 ausgeschaltet wird.
  • Wenn der Steuertransistor 120 ausgeschaltet ist, ist die Leistungsquellenschaltung 101 ausgeschaltet, und die Zufuhr eines Leistungsquellenpotentials von der Leistungsquellenschaltung 101 zu dem Rückgate des Transistors 110 ist angehalten. Ferner befindet sich das Rückgate des Transistors 110 in einem offenen Zustand (floating state), und das Potential des Rückgates (VBG) wird gehalten.
  • Ferner kann ein Leistungsquellenpotential wieder dem Rückgate des Transistors 110 derart zugeführt werden (auch als Wiederaufladung (recharging) des Rückgates des Transistors 110 bezeichnet), dass der Steuertransistor 120 eingeschaltet wird, wenn die Leistungsquellenschaltung 101 wie in 3A gezeigt eingeschaltet ist. Bei der Halbleitervorrichtung, die in 1 gezeigt ist, wird der Steuertransistor 120 immer eingeschaltet, wenn ein Impuls des Impulssignals von der Impulsausgangsschaltung 105 eingegeben wird. Dadurch kann das Rückgate des Transistors 110 jedes Mal wieder geladen werden, wenn der Steuertransistor 120 eingeschaltet wird.
  • Eine Veränderung eines Potentials in dem Fall, in dem das Rückgate des Transistors 110 wieder aufgeladen wird, wird in dem Zeitdiagramm in 5 gezeigt.
  • In 5 wird das Gate-Potential des Steuertransistors 120 (das Potential wird auch als VG 120 bezeichnet) zu einem hohen Potential (H) in einem Zeitraum T1. Zu dieser Zeit wird der Steuertransistor 120 eingeschaltet, und das Rückgate-Potential des Transistors 110 (das Potential wird auch als VBG 110 bezeichnet) wird zu –Vx.
  • In einem Zeitraum T2 wird VG 120 zu einem niedrigen Potential (L), und der Steuertransistor 120 wird ausgeschaltet. Hier befindet sich das Rückgate des Transistors 110 in einem offenen Zustand; jedoch wird das Potential des Rückgates in einigen Fällen allmählich auf mehr als –Vx erhöht.
  • Dennoch wird das Gate-Potential des Steuertransistors 120 (das Potential wird auch als VG 120 bezeichnet) wieder zu einem hohen Potential (H) in einem Zeitraum T3, wodurch der Steuertransistor 120 eingeschaltet wird, und das Rückgate-Potential des Transistors 110 (das Potential wird auch als VBG 110 bezeichnet) zu –Vx zurückgeführt werden kann (das Rückgate kann wieder aufgeladen werden).
  • Wie in 5 gezeigt ist, wird das Rückgate des Transistors 110 wieder aufgeladen, wodurch beispielsweise das Rückgate-Potential des Transistors 110 bei einem negativen Leistungsquellenpotential gehalten werden kann. Darüber hinaus wird das Rückgate des Transistors 110 zeitweise wieder geladen; dadurch ist es nicht notwendig, die Leistungsquellenschaltung 101 ständig zu betreiben; somit kann der Leistungsverbrauch verringert werden.
  • Das Obige ist die Beschreibung des Beispiels für das Verfahren zum Ansteuern der Halbleitervorrichtung aus 1.
  • Wie oben anhand von 1, 2, 3A, 3B, 4A-1, 4A-2, 4B-1, 4B-2 und 5 beschrieben worden ist, wird in dem Beispiel für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform die Zufuhr eines Leistungsquellenpotentials von einer Leistungsquellenschaltung zu einem Rückgate eines Transistors von einem Leistungszufuhrsteuerschalter gesteuert. Mit der vorstehenden Struktur kann das Rückgate-Potential gehalten werden, wenn der Leistungszufuhrsteuerschalter ausgeschaltet ist, und die Zufuhr einer Leistungsquellenspannung zu der Leistungsquellenschaltung kann zeitweise angehalten werden; somit kann der Leistungsverbrauch verringert werden.
  • Es sei angemerkt, dass in der Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform das Potential, das dem Rückgate des Transistors 110 zugeführt wird, zwischen einer Vielzahl von Potentialen umgeschaltet werden kann. Ein Beispiel für eine Struktur, bei der das dem Rückgate des Transistors 110 zugeführte Potential umgeschaltet wird, wird anhand von 6 beschrieben.
  • Eine Halbleitervorrichtung in 6 beinhaltet Leistungsquellenschaltungen 101_1 und 101_2, Leistungszufuhrsteuerschalter (auch als PSW bezeichnet) 102_1 und 102_2 und Leistungsquellenschalter 104_1 und 104_2. Es sei angemerkt, dass die Anzahl der Leistungsquellenschaltungen nicht auf diejenige in 6 beschränkt ist, und dass die Leistungszufuhrsteuerschalter und die Leistungsquellenschalter gemäß der Anzahl der Leistungsquellenschaltungen vorgesehen sein können.
  • Ferner ist in 6 der Transistor 110 ein Transistor, bei dem ein Rückgate-Potential (auch als VBG bezeichnet) gesteuert werden kann. Der Transistor 110 ist beispielsweise in der Funktionsschaltung 100 in der Halbleitervorrichtung vorgesehen.
  • Die Leistungsquellenschaltung 101_1 hat eine Funktion zum Erzeugen eines Leistungsquellenpotentials Vx1 basierend auf einer eingegebenen ersten Leistungsquellenspannung. Es sei angemerkt, dass die erste Leistungsquellenspannung einem Potentialunterschied zwischen einem Leistungsquellenpotential VDD1 und einem Leistungsquellenpotential VSS entspricht. Außerdem wird der Leistungsquellenschalter 104_1 ausgeschaltet, so dass die Zufuhr des Leistungsquellenpotentials VDD1 zu der Leistungsquellenschaltung 101_1 angehalten werden kann und somit die Zufuhr der ersten Leistungsquellenspannung angehalten werden kann. Der Leistungsquellenschalter 104_1 hat eine Funktion zum Steuern der Zufuhr der ersten Leistungsquellenspannung zu der Leistungsquellenschaltung 101_1. Es sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf die Struktur in 6 beschränkt ist, und die Zufuhr des Leistungsquellenpotentials VSS zu der Leistungsquellenschaltung 101_1 kann von dem Schalter 104_1 gesteuert werden kann.
  • Die Leistungsquellenschaltung 101_2 hat eine Funktion zum Erzeugen eines Leistungsquellenpotentials Vx2 basierend auf einer eingegebenen zweiten Leistungsquellenspannung. Es sei angemerkt, dass die zweite Leistungsquellenspannung einem Potentialunterschied zwischen einem Leistungsquellenpotential VDD2 und einem Leistungsquellenpotential VSS entspricht. Außerdem wird der Leistungsquellenschalter 104_2 ausgeschaltet, so dass die Zufuhr des Leistungsquellenpotentials VDD2 zu der Leistungsquellenschaltung 101_2 angehalten werden kann und somit die Zufuhr der zweiten Leistungsquellenspannung angehalten werden kann. Der Leistungsquellenschalter 104_2 hat eine Funktion zum Steuern der Zufuhr der zweiten Leistungsquellenspannung zu der Leistungsquellenschaltung 101_2. Es sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf die Struktur in 6 beschränkt ist, und die Zufuhr des Leistungsquellenpotentials VSS zu der Leistungsquellenschaltung 101_2 von dem Schalter 104_2 gesteuert werden kann. Die Höhen der ersten Leistungsquellenspannung und der zweiten Leistungsquellenspannung können unterschiedlich sein.
  • Es sei angemerkt, dass in dem Fall von Verwendung eines Taktsignals C_CLK für die Leistungsquellenschaltung 101 die Leistungsquellenschaltung 101 derart ausgeschaltet werden kann, dass ein Taktzufuhrsteuerschalter 106 zum Steuern der Zufuhr des Taktsignals C_CLK zu der Leistungsquellenschaltung 101 vorgesehen ist und die Zufuhr des Taktsignals C_CLK angehalten wird. Beispielsweise kann in dem Fall von Verwendung der Taktsignale C_CLK für die Leistungsquellenschaltungen 101_1 und 101_2 die Leistungsquellenschaltung 101_1 oder die Leistungsquellenschaltung 101_2 derart ausgeschaltet werden kann, dass wie in 7 gezeigt ein Taktzufuhrsteuerschalter 106_1 zum Steuern der Zufuhr des Taktsignals C_CLK zu der Leistungsquellenschaltung 101_1 und ein Taktzufuhrsteuerschalter 106_2 zum Steuern der Zufuhr des Taktsignals C_CLK zu der Leistungsquellenschaltung 101_2 vorgesehen sind und die Zufuhr des Taktsignals C_CLK zu der Leistungsquellenschaltung 101_1 oder 101_2 angehalten wird.
  • In 6 hat der Leistungszufuhrsteuerschalter 102_1 eine Funktion zum Steuern der Zufuhr des Leistungsquellenpotentials von der Leistungsquellenschaltung 101_1 zu dem Rückgate des Transistors 110, und der Leistungszufuhrsteuerschalter 102_2 hat eine Funktion zum Steuern der Zufuhr des Leistungsquellenpotentials von der Leistungsquellenschaltung 101_2 zu dem Rückgate des Transistors 110.
  • Der Leistungszufuhrsteuerschalter 102_1 beinhaltet einen Steuertransistor 120_1, und der Leistungszufuhrsteuerschalter 102_2 beinhaltet einen Steuertransistor 120_2. Der Steuertransistor 120_1 hat eine Funktion zum Steuern der Leitung zwischen der Leistungsquellenschaltung 101_1 und dem Rückgate des Transistors 110 durch Eingeschaltet oder Ausgeschaltet werden gemäß einem ersten Impulssignal, das an einen Steueranschluss abgegeben wird, und der Steuertransistor 120_2 hat eine Funktion zum Steuern der Leitung zwischen der Leistungsquellenschaltung 101_2 und dem Rückgate des Transistors 110 durch Eingeschaltet oder Ausgeschaltet werden gemäß einem zweiten Impulssignal, das an einen Steueranschluss abgegeben wird. In 6 sind als Beispiel Gates der Transistoren 120_1 und 120_2 als die Steueranschlüsse dargestellt. Des Weiteren ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf die Struktur in 6 beschränkt, und der Leistungszufuhrsteuerschalter 102_1 kann beispielsweise unter Verwendung eines Analogschalters oder desgleichen, das den Steuertransistor 120_1 beinhaltet, ausgebildet sein, und der Leistungszufuhrsteuerschalter 102_2 kann beispielsweise unter Verwendung eines Analogschalters oder desgleichen, das den Steuertransistor 120_2 beinhaltet, ausgebildet sein.
  • Hierbei wird das erste Impulssignal von einer Impulsausgangsschaltung 105_1 in den Steuertransistor 120_1 eingegeben, und das zweite Impulssignal wird von einer Impulsausgangsschaltung 105_2 in den Steuertransistor 120_2 eingegeben. Es sei angemerkt, dass ein Impuls des ersten Impulssignals und ein Impuls des zweiten Impulssignals vorzugsweise nicht einander überlappen; wenn zum Beispiel eines des ersten Impulssignals und des zweiten Impulssignals auf einem hohen Pegel liegt, liegt das andere Impulssignal vorzugsweise auf einem niedrigen Pegel. Ferner kann ein Abstand zwischen Impulsen jedes des ersten Impulssignals und des zweiten Impulssignals 1 Sekunde oder länger, bevorzugt 30 Sekunden oder länger, stärker bevorzugt eine Minute oder länger sein. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den Impulsen durch ein Steuersignal gesteuert werden. Es sei angemerkt, dass der Abstand zwischen den Impulsen nicht notwendigerweise konstant ist. Alternativ können die Impulsausgangsschaltungen 105_1 und 105_2 in der Halbleitervorrichtung enthalten sein.
  • Der vorstehende Transistor mit einem kleinen Strom in ausgeschaltetem Zustand kann als die Steuertransistoren 120_1 und 120_2 verwendet werden.
  • Das Obige ist die Beschreibung der Leistungszufuhrsteuerschalter 102_1 und 102_2.
  • Als Nächstes werden Beispiele für ein Verfahren zum Ansteuern der Halbleitervorrichtung, die in 6 gezeigt ist, anhand von 8, 9 und 10 beschrieben. Als Beispiel sind hier die Steuertransistoren 120_1 und 120_2 und der Transistor 110 N-Kanal-Transistoren.
  • Wenn beispielsweise der Transistor 110 ausgeschaltet ist, wird, wie in 8 gezeigt, der Steuertransistor 120_1 eingeschaltet und der Steuertransistor 120_2 wird ausgeschaltet. Beispielsweise kann der Steuertransistor 120_1 eingeschaltet werden, wenn das Gate des Steuertransistors 120_1 ein hohes Potential (H) von der Impulsausgangsschaltung 105_1 hat, und der Steuertransistor 120_2 kann ausgeschaltet werden, wenn das Gate des Steuertransistors 120_2 ein niedriges Potential (L) hat. Es sei angemerkt, dass durch Einschalten des Leistungsquellenschalters 104_1 vor dem Einschalten des Steuertransistors 120_1 die erste Leistungsquellenspannung der Leistungsquellenschaltung 101_1 zugeführt wird und die Leistungsquellenschaltung 101_1 im Voraus eingeschaltet wird. Außerdem wird durch Ausschalten des Leistungsquellenschalters 104_2 die Zufuhr der zweiten Leistungsquellenspannung zu der Leistungsquellenschaltung 101_2 angehalten, und die Leistungsquellenschaltung 101_2 wird im Voraus ausgeschaltet.
  • Hierbei wird ein negatives Leistungsquellenpotential –Vx von der Leistungsquellenschaltung 101_1 dem Rückgate des Transistors 110 zugeführt, und der Pegel des Potentials des Rückgates (VBG) wird gleich dem Pegel des negativen Leistungsquellenpotentials –Vx.
  • Ferner verschiebt sich die Schwellenspannung des Transistors 110 in positiver Richtung. Folglich kann beispielsweise ein normalerweise eingeschalteter (normally-on) Transistor zu einem normalerweise ausgeschalteten (normally-off) Transistor verändert werden.
  • Wenn der Transistor 110 eingeschaltet ist, wird wie in 9 gezeigt der Steuertransistor 120_2 eingeschaltet und der Steuertransistor 120_1 wird ausgeschaltet. Beispielsweise kann der Steuertransistor 120_1 ausgeschaltet werden, wenn das Gate des Steuertransistors 120_1 von der Impulsausgangsschaltung 105_1 ein niedriges Potential (L) hat, und der Steuertransistor 120_2 kann eingeschaltet werden, wenn das Gate des Steuertransistors 120_2 ein hohes Potential (H) hat. Es sei angemerkt, dass durch Einschalten des Leistungsquellenschalters 104_2 vor dem Einschalten des Steuertransistors 120_2 die zweite Leistungsquellenspannung der Leistungsquellenschaltung 101_2 zugeführt wird und die Leistungsquellenschaltung 101_2 im Voraus eingeschaltet wird. Außerdem wird die Zufuhr der ersten Leistungsquellenspannung zu der Leistungsquellenschaltung 101_1 angehalten, und die Leistungsquellenschaltung 101_1 wird im Voraus ausgeschaltet durch Ausschalten des Leistungsquellenschalters 104_1.
  • Hierbei wird ein positives Leistungsquellenpotential +Vx von der Leistungsquellenschaltung 101_2 dem Rückgate des Transistors 110 zugeführt, und der Pegel des Potentials des Rückgates (VBG) wird gleich dem Pegel des positiven Leistungsquellenpotentials +Vx.
  • Ferner verschiebt sich die Schwellenspannung des Transistors 110 in negativer Richtung. Folglich kann beispielsweise der Strom in eingeschaltetem Zustand (on-state current) des Transistors verbessert werden.
  • Ferner werden die Steuertransistoren 120_1 und 120_2 wie in 10 gezeigt ausgeschaltet, nachdem das negative Leistungsquellenpotential –Vx oder das positive Leistungsquellenpotential +Vx dem Rückgate des Transistors 110 zugeführt worden ist. Durch Ausschalten der Leistungsquellenschalter 104_1 und 104_2 werden die Zufuhr der ersten Leistungsquellenspannung zu der Leistungsquellenschaltung 101_1 und die Zufuhr der zweiten Leistungsquellenspannung zu der Leistungsquellenschaltung 101_2 angehalten, und die Leistungsquellenschaltungen 101_1 und 101_2 werden ausgeschaltet.
  • Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Rückgate des Transistors 110 in einem offenen Zustand (floating state), und das Potential des Rückgates (VBG) wird gehalten.
  • Danach kann ein Leistungsquellenpotential dem Rückgate des Transistors 110 derart wieder zugeführt werden (auch als Wiederaufladung des Rückgates des Transistors 110 bezeichnet), dass der Steuertransistor 120_1 eingeschaltet wird und der Steuertransistor 120_2 ausgeschaltet wird, wenn der Transistor 110 ausgeschaltet ist. Alternativ kann ein Leistungsquellenpotential dem Rückgate des Transistors 110 derart wieder zugeführt werden (auch als Wiederaufladung des Rückgates des Transistors 110 bezeichnet), dass der Steuertransistor 120_2 eingeschaltet wird und der Steuertransistor 120_1 ausgeschaltet wird, wenn der Transistor 110 eingeschaltet ist.
  • Das Obige ist die Beschreibung des Beispiels für das Verfahren zum Ansteuern der Halbleitervorrichtung in 6.
  • Wie anhand von 1, 2, 3A, 3B, 4A-1, 4A-2, 4B-1, 4B-2, 5, 6, 7, 8, 9 und 10 beschrieben worden ist, wird in den Beispielen für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform die Zufuhr eines Leistungsquellenpotentials von einer Leistungsquellenschaltung zu einem Rückgate eines Transistors von einem Leistungszufuhrsteuerschalter gesteuert. Mit der vorstehenden Struktur kann das Rückgate-Potential gehalten werden, wenn der Leistungszufuhrsteuerschalter ausgeschaltet ist, und die Zufuhr einer Leistungsquellenspannung zu der Leistungsquellenschaltung kann zeitweise angehalten werden; somit kann der Leistungsverbrauch verringert werden.
  • Ferner wird in einem beliebigen der Beispiele für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform beispielsweise der Strom in ausgeschaltetem Zustand reduziert, wenn der Transistor ausgeschaltet ist, und der Strom in eingeschaltetem Zustand vergrößert, wenn der Transistor eingeschaltet ist, wenn das Potential, das dem Rückgate des Transistors zugeführt wird, zwischen einer Vielzahl von Leistungsquellenpotenzialen umgeschaltet wird. Somit kann der Zustand des Transistors optimiert werden.
  • Nun wird ein Beispiel für die Funktionsschaltung 100, die in 1 oder 6 gezeigt ist, anhand von 11A bis 11D beschrieben.
  • 11A zeigt den Fall, in dem die Funktionsschaltung 100 ein Gate-Treiber ist.
  • Wie in 11A gezeigt ist, beinhaltet die Halbleitervorrichtung einen Gate-Treiber. Der Gate-Treiber beinhaltet weiter ein Schieberegister 200. Das Schieberegister 200 beinhaltet noch weiter Flipflops (auch als FF bezeichnet) 201_1 bis 201_n (n ist eine natürliche Zahl). Es sei angemerkt, dass 11A den Fall zeigt, in dem n größer als oder gleich 3 ist.
  • Jedes der Flipflops 201_1 bis 201_n beinhaltet einen Transistor 211 und einen Transistor 212. Die Transistoren 211 und 212 steuern jeweils ein Ausgangssignal des Flipflops. Hierbei sind beispielsweise Rückgates der Transistoren 211 und 212 je elektrisch mit einem Leistungszufuhrsteuerschalter verbunden. Der Leistungszufuhrsteuerschalter steuert die Leitung zwischen der Leistungsquellenschaltung und dem Rückgate des Transistors 211 und die Leitung zwischen der Leistungsquellenschaltung und dem Rückgate des Transistors 212 durch Eingeschaltet oder Ausgeschaltet werden gemäß einem Impulssignal. Das heißt, dass die Transistoren 211 und 212 jeweils dem Transistor 110 in 1 entsprechen.
  • Impulse von Signalen OUT_1 bis OUT_n, die Ausgangssignale der Flipflops 201_1 bis 201_n sind, werden sequentiell von dem Schieberegister 200 ausgegeben.
  • Es sei angemerkt, dass die Struktur in 11A nicht nur auf einen Gate-Treiber, sondern auch auf eine andere Schaltung wie z. B. einen Source-Treiber angewendet werden kann.
  • 11B zeigt den Fall, in dem die Funktionsschaltung 100 eine integrierte Schaltung (large-scale integration: LSI) ist.
  • Wie in 11B gezeigt ist, kann die Halbleitervorrichtung eine Logikschaltung 220 beinhalten.
  • Die Logikschaltung 220 beinhaltet einen Transistor 231 und einen Transistor 232. Bei dem Transistor 231 wird ein Leistungsquellenpotential VDD einem von Source und Drain zugeführt, und ein Potential des anderen von Source und Drain entspricht einem Potential eines Ausgangssignals OUT.
  • Ferner wird ein Potential Vy einem Gate des Transistors 231 zugeführt, und der Kanalwiderstand des Transistors 231 hängt von dem Potential Vy ab. Darüber hinaus wird bei dem Transistor 232 einer von Source und Drain mit einem Leistungsquellenpotential VSS versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 231 verbunden. Außerdem entspricht ein Potential eines Gates des Transistors 232 einem Potential eines Eingangssignals IN. Es sei angemerkt, dass hinsichtlich des Leistungsquellenpotentials VDD und des Leistungsquellenpotentials VSS das Leistungsquellenpotential VDD ein hohes Leistungsquellenpotential ist, das relativ höher ist, und dass das Leistungsquellenpotential VSS ein niedriges Leistungsquellenpotential ist, das relativ niedriger ist. Der Transistor 231 steuert, ob das Potential des Ausgangssignals OUT auf ein erstes Potential eingestellt wird oder nicht, während der Transistor 232 steuert, ob das Potential des Ausgangssignals OUT auf ein zweites Potential eingestellt wird oder nicht. Weiterhin sind Rückgates der Transistoren 231 und 232 elektrisch mit dem Leistungszufuhrsteuerschalter verbunden. Der Leistungszufuhrsteuerschalter steuert die Leitung zwischen der Leistungsquellenschaltung und dem Rückgate des Transistors 231 und die Leitung zwischen der Leistungsquellenschaltung und dem Rückgate des Transistors 232 durch Eingeschaltet oder Ausgeschaltet werden gemäß einem Impulssignal. Die Potentiale der Rückgates der Transistoren 231 und 232 werden gesteuert, wodurch beispielsweise die Transistoren 231 und 232 als normalerweise ausgeschaltete (normally-off) Transistoren auch in dem Fall von normalerweise eingeschalteten (normally-on) Transistoren angesteuert werden können. Es sei angemerkt, dass zwar das Beispiel, in dem die Logikschaltung 220 ein Inverter ist, in 11B gezeigt ist, aber die Logikschaltung 220 nicht auf einen Inverter beschränkt ist und eine andere Logikschaltung verwendet werden kann.
  • 11C zeigt den Fall, in dem die Funktionsschaltung 100 ein Sensor ist.
  • Wie in 11C gezeigt ist, beinhaltet die Halbleitervorrichtung ein Sensorelement 240, einen Verstärkertransistor 241 und einen Auswahltransistor 242.
  • Als das Sensorelement 240 kann beispielsweise ein Photosensorelement oder ein Temperatursensorelement verwendet werden.
  • Ein Potential einer Source oder eines Drains des Verstärkertransistors 241 entspricht einem Potential eines Ausgangssignals.
  • Ein Rückgate des Auswahltransistors 242 ist elektrisch mit einem Leistungszufuhrsteuerschalter verbunden. Hier steuert der Leistungszufuhrsteuerschalter die Leitung zwischen der Leistungsquellenschaltung und dem Rückgate des Auswahltransistors 242 durch Eingeschaltet oder Ausgeschaltet werden gemäß einem Impulssignal. Das Potential des Rückgates des Auswahltransistors 242 wird gesteuert, wodurch beispielsweise der Auswahltransistor 242 als normalerweise ausgeschalteter (normally-off) Transistor auch in dem Fall eines normalerweise eingeschalteten (normally-on) Transistors angesteuert werden kann. Der Auswahltransistor 242 hat eine Funktion zum Steuern der Leitung zwischen dem Sensorelement 240 und einem Gate des Verstärkertransistors 241 durch Eingeschaltet oder Ausgeschaltet werden.
  • 11D zeigt den Fall einer Halbleitervorrichtung, die einen Pixelabschnitt beinhaltet.
  • Wie in 11D gezeigt ist, beinhaltet die Halbleitervorrichtung ein lichtemittierendes Element 260, einen Treibertransistor 261, einen Auswahltransistor 262 und einen Speicherkondensator 263.
  • Der Anzeigezustand des lichtemittierenden Elements 260 wird gemäß einem Datensignal, das in ein Pixel eingegeben wird, reguliert.
  • Ein Rückgate des Treibertransistors 261 ist beispielsweise elektrisch mit einem Leistungszufuhrsteuerschalter verbunden. Der Treibertransistor 261 hat eine Funktion zum Festsetzen der Menge eines Stroms, der durch das lichtemittierende Element 260 fließt, gemäß einem Datensignal. Der Leistungszufuhrsteuerschalter steuert die Leitung zwischen der Leistungsquellenschaltung und dem Rückgate des Treibertransistors 261 durch Eingeschaltet oder Ausgeschaltet werden gemäß einem Impulssignal. Das Potential des Rückgates des Treibertransistors 261 wird gesteuert, wodurch beispielsweise der Treibertransistor 261 als normalerweise ausgeschalteter (normally-off) Transistor auch in dem Fall eines normalerweise eingeschalteten (normally-on) Transistors angesteuert werden kann.
  • Die Eingabe des Datensignals in das Pixel wird durch Einschalten oder Ausschalten des Auswahltransistors 262 gesteuert. Es sei angemerkt, dass das Potential eines Rückgates des Auswahltransistors 262 gesteuert werden kann.
  • Der Speicherkondensator 263 hat eine Funktion zum Halten eines Potentials gemäß dem Datensignal, das in das Pixel eingegeben wird. Es sei angemerkt, dass der Speicherkondensator 263 nicht notwendigerweise vorgesehen ist.
  • Das Pixel beinhaltet, wie in 11D gezeigt, zumindest ein Anzeigeelement und einen Transistor.
  • Wie in 11A bis 11D gezeigt ist, kann die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform verschiedene Funktionsschaltungen beinhalten. Ferner ist die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform nicht auf die verschiedenen Funktionsschaltungen beschränkt und kann auch aus einer Speichervorrichtung, einem Prozessor oder dergleichen gebildet sein.
  • Als Nächstes wird ein Beispiel für die Leistungsquellenschaltung 101_1, die in 6 gezeigt ist, in 12A und 12B, 13A und 13B und 14 gezeigt. Es sei angemerkt, dass die Struktur, die auf die Leistungsquellenschaltung 101_1 angewendet werden kann, auch auf die Leistungsquellenschaltung 101 angewendet werden kann.
  • Die Leistungsquellenschaltung 101_1 in 12A beinhaltet Dioden 311a_1 bis 311a_n (n ist eine natürliche Zahl), Kondensatoren 312a_1 bis 312a_n und einen Kondensator 313a. Es sei angemerkt, dass 12A den Fall zeigt, in dem n beispielsweise größer als oder gleich 4 ist.
  • Ein Leistungsquellenpotential VDD1 (das Leistungsquellenpotential VDD in 1) wird einer Kathode der Diode 311a_1 zugeführt.
  • Eine Kathode der Diode 311a_k (k ist eine natürliche Zahl, die größer als oder gleich 2 ist) ist elektrisch mit einer Anode der Diode 311a_k – 1 verbunden.
  • Bei dem Kondensator 312a_m (m ist eine natürliche Zahl, die kleiner als oder gleich n ist) wird ein Taktsignal C_CLK in eine eines Paars von Elektroden des Kondensators, dessen m eine ungerade Zahl ist, eingegeben.
  • Bei dem Kondensator 312a_m wird ein invertiertes Taktsignal /C_CLK, das ein invertiertes Signal des Taktsignals C_CLK ist, in eine eines Paars von Elektroden des Kondensators, dessen m eine gerade Zahl ist, eingegeben.
  • Ferner ist die andere des Paars von Elektroden des Kondensators 312a_m elektrisch mit der Anode der Diode 311a_m verbunden.
  • Eine eines Paars von Elektroden des Kondensators 313a wird mit einem Leistungsquellenpotential VSS versorgt, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit einer Anode der Diode 311a_n verbunden.
  • Bei der Leistungsquellenschaltung 101_1 in 12A werden Spannungen der Kondensatoren 312a_1 bis 312a_n derart vermindert, dass das Taktsignal C_CLK und das invertierte Taktsignal /C_CLK abwechselnd auf einen hohen Pegel oder einen niedrigen Pegel geschaltet werden. Ferner wird die Spannung des Kondensators 312a_k niedriger als die Spannung des Kondensators 312a_k – 1. Folglich kann ein negatives Leistungsquellenpotential –Vx als ein Signal OUT ausgegeben werden.
  • Die Leistungsquellenschaltung 101_1 in 12B beinhaltet Transistoren 321a_1 bis 321a_3, Kondensatoren 322a_1 bis 322a_3, Transistoren 323a_1 bis 323a_3, Transistoren 324a_1 bis 324a_3, einen Transistor 325a und einen Kondensator 326a. Es sei angemerkt, dass, obwohl die Leistungsquellenschaltung 101_1 in 12B den Fall zeigt, in dem ein Leistungsquellenpotential, das dreimal so hoch wie ein eingegebenes Leistungsquellenpotential VDD1 ist, erzeugt wird, eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf einen solchen Fall beschränkt ist.
  • Das Leistungsquellenpotential VDD1 wird einem von Source und Drain des Transistors 321a_i (i ist eine natürliche Zahl, die kleiner als oder gleich 3 ist) zugeführt. Ferner wird ein Taktsignal C_CLK in ein Gate des Transistors 321a_i eingegeben.
  • Eine eines Paars von Elektroden des Kondensators 322a_i ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 321a_i verbunden.
  • Bei dem Transistor 323a_1 wird einer von Source und Drain mit einem Leistungsquellenpotential VSS versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit einer des Paars von Elektroden des Kondensators 322a_1 verbunden. Ferner wird ein invertiertes Taktsignal /C_CLK in ein Gate des Transistors 323a_1 eingegeben.
  • Bei dem Transistor 323a_j (j ist eine natürliche Zahl, die größer als oder gleich 2 und kleiner als oder gleich 3 ist) ist einer von Source und Drain elektrisch mit der anderen des Paars von Elektroden des Kondensators 322a_j – 1 verbunden, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit der einen des Paars von Elektroden des Kondensators 322a_j verbunden.
  • Außerdem wird das invertierte Taktsignal /C_CLK in ein Gate des Transistors 323a_j eingegeben.
  • Bei dem Transistor 324a_i wird einer von Source und Drain mit dem Leistungsquellenpotential VSS versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit der anderen des Paars von Elektroden des Kondensators 322a_i verbunden.
  • Einer von Source und Drain des Transistors 325a ist elektrisch mit der einen des Paars von Elektroden des Kondensators 322a_3 verbunden. Ferner wird das invertierte Taktsignal /C_CLK in ein Gate des Transistors 325a eingegeben.
  • Bei dem Kondensator 326a wird eine eines Paars von Elektroden mit dem Leistungsquellenpotential VDD1 versorgt, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 325a verbunden.
  • Bei der Leistungsquellenschaltung 101_1 in 12B werden Spannungen der Kondensatoren 322a_1 bis 312a_3 derart vermindert, dass das Taktsignal C_CLK und das invertierte Taktsignal /C_CLK abwechselnd auf einen hohen Pegel oder einen niedrigen Pegel geändert werden. Folglich kann ein negatives Leistungsquellenpotential –Vx als ein Signal OUT ausgegeben werden.
  • Die Leistungsquellenschaltung 101_1 in 13A beinhaltet Transistoren 331a bis 334a und Kondensatoren 335a und 336a.
  • Ein Leistungsquellenpotential VDD1 wird einem von Source und Drain des Transistors 331a zugeführt. Ferner wird ein Taktsignal C_CLK in ein Gate des Transistors 331a eingegeben.
  • Ein Leistungsquellenpotential VSS wird einem von Source und Drain des Transistors 332a zugeführt. Ferner wird das Taktsignal C_CLK in ein Gate des Transistors 332a eingegeben.
  • Bei dem Transistor 333a ist einer von Source und Drain elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 331a verbunden, und der andere von Source und Drain wird mit einem Leistungsquellenpotential VSS versorgt. Ferner wird ein invertiertes Taktsignal /C_CLK des Taktsignals C_CLK in ein Gate des Transistors 333a eingegeben.
  • Bei dem Transistor 334a ist einer von Source und Drain elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 332a verbunden, und das Potential des anderen von Source und Drain entspricht einem Potential eines Ausgangssignals OUT, d. h., einem Leistungsquellenpotential, das in das Rückgate des Transistors 110 auszugeben ist. Das invertierte Taktsignal /C_CLK wird in ein Gate des Transistors 334a eingegeben.
  • Bei dem Kondensator 335a ist eine eines Paars von Elektroden elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 331a verbunden, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 332a verbunden.
  • Bei dem Kondensator 336a wird eine eines Paars von Elektroden mit einem Leistungsquellenpotential VSS versorgt, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 334a verbunden.
  • Bei der Leistungsquellenschaltung 101_1 in 13A kann ein Leistungsquellenpotential, das in das Rückgate des Transistors 110 einzugeben ist, derart erzeugt werden, dass die Transistoren 331a und 332a und die Transistoren 333a und 334a abwechselnd eingeschaltet oder ausgeschaltet werden, und dass die einzugebende erste Leistungsquellenspannung gemäß dem Taktsignal C_CLK und dem invertierten Taktsignal /C_CLK vermindert wird.
  • Die Leistungsquellenschaltung 101_1 in 13B beinhaltet einen Transistor 341a, eine Diode 342a, eine Spule 343a und einen Kondensator 344a.
  • Ein Leistungsquellenpotential VDD1 wird einem von Source und Drain des Transistors 341a zugeführt. Ein Impulssignal wird in ein Gate des Transistors 341a eingegeben.
  • Bei der Diode 342a entspricht ein Potential einer Anode einem Potential eines Ausgangssignals OUT, d. h., einem Leistungsquellenpotential, das an das Rückgate des Transistors 110 abzugeben ist, und eine Kathode ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 341a verbunden.
  • Bei der Spule 343a ist ein Anschluss elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 341a verbunden, und der andere Anschluss wird mit einem Leistungsquellenpotential VSS versorgt.
  • Bei dem Kondensator 344a ist eine eines Paars von Elektroden elektrisch mit der Anode der Diode 342a verbunden, und die andere des Paars von Elektroden wird mit dem Leistungsquellenpotential VSS versorgt.
  • Bei der Leistungsquellenschaltung 101_1 in 13B wird der Transistor 341a eingeschaltet, wodurch sich die Diode 342a nicht in einem Leitungszustand befindet und ein Strom durch die Spule 343a fließt. Dabei wird elektromotorische Kraft V1 an die Spule 343a angelegt. Es sei angemerkt, dass sich die Spannung, die an den Kondensator 344a angelegt wird, nicht verändert. Außerdem wird der Transistor 341a ausgeschaltet, wodurch elektromotorische Kraft V2 in der Richtung, die der Richtung der elektromotorischen Kraft V1 entgegengesetzt ist, in der Spule 343a erzeugt wird um eine Veränderung ihres Magnetfeldes zu unterdrücken, und die Diode 342a befindet sich in einem Leitungszustand. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Strom durch die Spule 343a und die Diode 342a, und die Spannung, die an den Kondensator 344a angelegt wird, wird geändert, wodurch ein Leistungsquellenpotential, das in das Rückgate des Transistors 110 einzugeben ist, erzeugt werden kann.
  • Die Leistungsquellenschaltung 101_1 in 14 beinhaltet Transistoren 361_1 bis 361_3, Kondensatoren 362_1 bis 362_3, Transistoren 363_1 bis 363_3, Transistoren 364_1 bis 364_3, Transistoren 365 bis 368 und Kondensatoren 369 und 370. Es sei angemerkt, dass, obwohl die Leistungsquellenschaltung 101_1 in 14 den Fall zeigt, in dem ein Leistungsquellenpotential, das dreimal so niedrig wie ein eingegebenes Leistungsquellenpotential VDD1 ist, erzeugt wird, eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf einen solchen Fall beschränkt ist.
  • Ein Leistungsquellenpotential VSS wird einem von Source und Drain des Transistors 361_i (i ist eine natürliche Zahl, die kleiner als oder gleich 3 ist) zugeführt. Ferner wird ein Taktsignal C_CLK in ein Gate des Transistors 361_i eingegeben.
  • Eine eines Paars von Elektroden des Kondensators 362_i ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 361_i verbunden.
  • Bei dem Transistor 363_1 wird einer von Source und Drain mit einem Leistungsquellenpotential VDD1 versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit der einen des Paars von Elektroden des Kondensators 362_1 verbunden. Ferner wird ein invertiertes Taktsignal /C_CLK in ein Gate des Transistors 363_1 eingegeben.
  • Bei dem Transistor 363_j (j ist eine natürliche Zahl, die größer als oder gleich 2 und kleiner als oder gleich 3 ist) ist einer von Source und Drain elektrisch mit der anderen des Paars von Elektroden des Kondensators 362_j – 1 verbunden, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit der einen des Paars von Elektroden des Kondensators 362_j verbunden. Außerdem wird das invertierte Taktsignal /C_CLK in ein Gate des Transistors 363_j eingegeben.
  • Bei dem Transistor 364_i wird einer von Source und Drain mit dem Leistungsquellenpotential VDD1 versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit der anderen des Paars von Elektroden des Kondensators 362_i verbunden.
  • Einer von Source und Drain des Transistors 365 ist elektrisch mit der anderen des Paars von Elektroden des Kondensators 362a_3 verbunden. Ferner wird das invertierte Taktsignal /C_CLK in ein Gate des Transistors 365 eingegeben.
  • Das Leistungsquellenpotential VSS wird einem von Source und Drain des Transistors 366 zugeführt. Ferner wird das invertierte Taktsignal /C_CLK in ein Gate des Transistors 366 eingegeben.
  • Bei dem Transistor 367 ist einer von Source und Drain elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 365 verbunden, und der andere von Source und Drain wird mit dem Leistungsquellenpotential VSS versorgt. Ferner wird das Taktsignal C_CLK in ein Gate des Transistors 367 eingegeben.
  • Bei dem Transistor 368 ist einer von Source und Drain elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 366 verbunden, und das Potential des anderen von Source und Drain entspricht einem Potential eines Ausgangssignals OUT, d. h., einem Leistungsquellenpotential, das in das Rückgate des Transistors 110 auszugeben ist. Das Taktsignal C_CLK wird in ein Gate des Transistors 368 eingegeben.
  • Bei dem Kondensator 369 ist eine eines Paars von Elektroden elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 365 verbunden, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 366 verbunden.
  • Bei dem Kondensator 370 wird eine eines Paars von Elektroden mit dem Leistungsquellenpotential VSS versorgt, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 368 verbunden.
  • Bei der Leistungsquellenschaltung 101_1 in 14 werden Spannungen der Kondensatoren 362_1 bis 362_3 gemäß dem Taktsignal C_CLK und dem invertierten Taktsignal /C_CLK vermindert. Ferner kann ein Leistungsquellenpotential, das in das Rückgate des Transistors 110 einzugeben ist, derart erzeugt werden, dass die Transistoren 365 und 366 und die Transistoren 367 und 368 abwechselnd eingeschaltet oder ausgeschaltet werden, und dass die Spannung des Kondensators 362_3 auf eine negative Spannung vermindert wird.
  • Ferner wird ein Beispiel für die Leistungsquellenschaltung 101_2 in 15A und 15B und 16A und 16B gezeigt.
  • Die Leistungsquellenschaltung 101_2 in 15A beinhaltet Dioden 311b_1 bis 311b_n (n ist eine natürliche Zahl), Kondensatoren 312b_1 bis 312b_n und einen Kondensator 313b. Es sei angemerkt, dass 15A den Fall zeigt, in dem n beispielsweise größer als oder gleich 4 ist.
  • Ein Leistungsquellenpotential VDD2 wird einer Anode der Diode 311b_1 zugeführt.
  • Eine Anode der Diode 311b_k (k ist eine natürliche Zahl, die größer als oder gleich 2 ist) ist elektrisch mit einer Kathode der Diode 311b_k – 1 verbunden.
  • Bei dem Kondensator 312b_m (m ist eine natürliche Zahl, die kleiner als oder gleich n ist) wird ein Taktsignal C_CLK in eine eines Paars von Elektroden des Kondensators, dessen m eine ungerade Zahl ist, eingegeben.
  • Bei dem Kondensator 312b_m wird ein invertiertes Taktsignal /C_CLK, das ein invertiertes Signal des Taktsignals C_CLK ist, in eine eines Paars von Elektroden des Kondensators, dessen m eine gerade Zahl ist, eingegeben.
  • Ferner ist die andere des Paars von Elektroden des Kondensators 312b_m elektrisch mit einer Kathode der Diode 311b_m verbunden.
  • Eine eines Paars von Elektroden des Kondensators 313b wird mit einem Leistungsquellenpotential VSS versorgt, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit der Kathode der Diode 311b_n verbunden.
  • Bei der Leistungsquellenschaltung 101_2 in 15A werden Spannungen der Kondensatoren 312b_1 bis 312b_n derart verstärkt, dass das Taktsignal C_CLK und das invertierte Taktsignal /C_CLK abwechselnd auf einen hohen Pegel oder einen niedrigen Pegel geändert werden. Ferner wird die Spannung des Kondensators 312b_k höher als die Spannung des Kondensators 312b_k – 1. Folglich kann ein positives Leistungsquellenpotential +Vx als ein Signal OUT ausgegeben werden.
  • Die Leistungsquellenschaltung 101_2 in 15B beinhaltet Transistoren 321b_1 bis 321b_3, Kondensatoren 322b_1 bis 322b_3, Transistoren 323b_1 bis 323b_3, Transistoren 324b_1 bis 324b_3, einen Transistor 325b und einen Kondensator 326b. Es sei angemerkt, dass, obwohl die Leistungsquellenschaltung 101_2 in 15B den Fall zeigt, in dem ein Leistungsquellenpotential, das dreimal so hoch wie ein eingegebenes Leistungsquellenpotential VDD2 ist, erzeugt wird, eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf einen solchen Fall beschränkt ist.
  • Ein Leistungsquellenpotential VSS wird einem von Source und Drain des Transistors 321b_i (i ist eine natürliche Zahl, die kleiner als oder gleich 3 ist) zugeführt. Ferner wird ein Taktsignal C_CLK in ein Gate des Transistors 321b_i eingegeben.
  • Eine eines Paars von Elektroden des Kondensators 322b_i ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 321b_i verbunden.
  • Bei dem Transistor 323b_1 wird einer von Source und Drain mit einem Leistungsquellenpotential VDD2 versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit der einen des Paars von Elektroden des Kondensators 322b_1 verbunden. Ferner wird ein invertiertes Taktsignal /C_CLK in ein Gate des Transistors 323b_1 eingegeben.
  • Bei dem Transistor 323b_j (j ist eine natürliche Zahl, die größer als oder gleich 2 und kleiner als oder gleich 3 ist) ist einer von Source und Drain elektrisch mit der anderen des Paars von Elektroden des Kondensators 322b_j – 1 verbunden, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit der einen des Paars von Elektroden des Kondensators 322b_j verbunden.
  • Außerdem wird das invertierte Taktsignal /C_CLK in ein Gate des Transistors 323b_j eingegeben.
  • Bei dem Transistor 324b_i wird einer von Source und Drain mit dem Leistungsquellenpotential VDD2 versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit der anderen des Paars von Elektroden des Kondensators 322b_i verbunden.
  • Einer von Source und Drain des Transistors 325b ist elektrisch mit der anderen des Paars von Elektroden des Kondensators 322b_3 verbunden. Ferner wird das invertierte Taktsignal /C_CLK in ein Gate des Transistors 325b eingegeben.
  • Bei dem Kondensator 326b wird eine eines Paars von Elektroden mit dem Leistungsquellenpotential VSS versorgt, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 325b verbunden.
  • Bei der Leistungsquellenschaltung 101_2 in 15B werden Spannungen der Kondensatoren 322b_1 bis 322b_3 derart verstärkt, dass das Taktsignal C_CLK und das invertierte Taktsignal /C_CLK abwechselnd auf einen hohen Pegel oder einen niedrigen Pegel geändert werden. Folglich kann ein positives Leistungsquellenpotential +Vx als ein Signal OUT ausgegeben werden.
  • Die Leistungsquellenschaltung 101_2 in 16A beinhaltet Transistoren 331b bis 334b und Kondensatoren 335b und 336b.
  • Ein Leistungsquellenpotential VSS wird einem von Source und Drain des Transistors 331b zugeführt. Ferner wird ein Taktsignal C_CLK in ein Gate des Transistors 331b eingegeben.
  • Ein Leistungsquellenpotential VDD2 wird einem von Source und Drain des Transistors 332b zugeführt. Ferner wird das Taktsignal C_CLK in ein Gate des Transistors 332b eingegeben.
  • Bei dem Transistor 333b ist einer von Source und Drain elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 331b verbunden, und der andere von Source und Drain wird mit einem Leistungsquellenpotential VDD2 versorgt. Ferner wird ein invertiertes Taktsignal /C_CLK, das ein invertiertes Signal des Taktsignals C_CLK ist, in ein Gate des Transistors 333b eingegeben.
  • Bei dem Transistor 334b ist einer von Source und Drain elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 332b verbunden, und das Potential des anderen von Source und Drain entspricht einem Potential eines Ausgangssignals OUT, d. h., einem Leistungsquellenpotential, das in das Rückgate des Transistors 110 zu geben ist. Das invertierte Taktsignal /C_CLK wird in ein Gate des Transistors 334b eingegeben.
  • Bei dem Kondensator 335b ist eine eines Paars von Elektroden elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 331b verbunden, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 332b verbunden.
  • Bei dem Kondensator 336b wird eine eines Paars von Elektroden mit einem Leistungsquellenpotential VSS versorgt, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 334b verbunden.
  • Bei der Leistungsquellenschaltung 101_2 in 16A kann ein Leistungsquellenpotential, das in das Rückgate des Transistors 110 einzugeben ist, derart erzeugt werden, dass die Transistoren 331b und 332b und die Transistoren 333b und 334b abwechselnd eingeschaltet oder ausgeschaltet werden, und dass die zweite Leistungsquellenspannung, die einzugeben ist, gemäß dem Taktsignal C_CLK und dem invertierten Taktsignal /C_CLK verstärkt wird.
  • Die Leistungsquellenschaltung 101_2 in 16B beinhaltet einen Transistor 341b, eine Diode 342b, eine Spule 343b und einen Kondensator 344b.
  • Ein Leistungsquellenpotential VSS wird einem von Source und Drain des Transistors 341b zugeführt. Ein Impulssignal wird in ein Gate des Transistors 341b eingegeben.
  • Bei der Diode 342b ist eine Anode elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 341b verbunden, und ein Potential einer Kathode entspricht einem Potential eines Ausgangssignals OUT, d. h., einem Leistungsquellenpotential Vx2, das in das Rückgate des Transistors 110 einzugeben ist.
  • Bei der Spule 343b wird ein Anschluss mit einem Leistungsquellenpotential VDD2 versorgt, und der andere Anschluss ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 341b verbunden.
  • Eine eines Paars von Elektroden des Kondensators 344b wird mit dem Leistungsquellenpotential VSS versorgt, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit der Kathode der Diode 342b verbunden.
  • Bei der Leistungsquellenschaltung 101_2 in 16B wird der Transistor 341b eingeschaltet, wodurch sich die Diode 342b nicht in einem Leitungszustand befindet, und ein Strom fließt durch die Spule 343b. Dabei wird elektromotorische Kraft V1 an die Spule 343b angelegt. Es sei angemerkt, dass sich die Spannung, die an den Kondensator 344b angelegt wird, nicht verändert. Außerdem wird der Transistor 341b ausgeschaltet, wodurch elektromotorische Kraft V2 in der Richtung, die der Richtung der elektromotorischen Kraft V1 entgegengesetzt ist, in der Spule 343b erzeugt wird, um eine Änderung ihres Magnetfelds zu unterdrücken, und die Diode 342b befindet sich in einem Leitungszustand. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Strom durch die Spule 343b und die Diode 342b, und die Spannung, die an den Kondensator 344b angelegt wird, wird geändert, wodurch ein Leistungsquellenpotential, das in das Rückgate des Transistors 110 einzugeben ist, erzeugt werden kann.
  • Das Obige ist die Beschreibung des Beispiels für die Leistungsquellenschaltung 101_2.
  • [Ausführungsform 2]
  • Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung, die Bilder anzeigen kann, beschrieben.
  • Zuerst wird ein Strukturbeispiel für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform anhand von 17 beschrieben.
  • Eine Halbleitervorrichtung in 17 beinhaltet eine Vielzahl von Pixelschaltungen 910, die in X Zeilen und Y Spalten (X und Y sind natürliche Zahlen, die größer als oder gleich 2 sind) angeordnet sind, einen Source-Treiber 901, Datensignalleitungen DL_1 bis DL_Y, einen Gate-Treiber 902, Gatesignalleitungen GL_1 bis GL_X, eine Leistungsquellenschaltung 903, einen Leistungszufuhrsteuerschalter 921 und einen Leistungszufuhrsteuerschalter 922. Es sei angemerkt, dass als jede der Gatesignalleitungen GL_1 bis GL_X eine Vielzahl von Gatesignalleitungen für jedes Gatesignal vorgesehen sein kann.
  • Beispielsweise besteht ein Pixel aus drei Pixelschaltungen 910 zum Anzeigen von Rot (R), Grün (G) und Blau (B).
  • Die Potentiale der Datensignalleitungen DL_1 bis DL_Y werden von dem Source-Treiber 901 gesteuert. Der Source-Treiber 901 kann beispielsweise unter Verwendung eines Analogschalters, einer Latch-Schaltung und eines Operationsverstärkers ausgebildet sein. Bei der Halbleitervorrichtung in 17 werden Daten in die Vielzahl von Pixelschaltungen 910 über die Datensignalleitungen DL_1 bis DL_Y eingegeben.
  • Die Potentiale der Gatesignalleitungen GL_1 bis GL_X werden von dem Gate-Treiber 902 gesteuert. Es sei angemerkt, dass der Gate-Treiber 902 und die Pixelschaltungen 910 über einem Substrat in dem gleichen Herstellungsprozess ausgebildet werden können. Der Gate-Treiber 902 wird beispielsweise unter Verwendung eines Schieberegisters ausgebildet. Die Gatesignalleitungen GL_1 bis GL_X sind je eine Leitung, in die ein Gatesignal zur Auswahl der Pixelschaltung 910 für die Dateneingabe eingegeben wird.
  • Ferner wird den Pixelschaltungen 910, dem Source-Treiber 901 und dem Gate-Treiber 902 ein Leistungsquellenpotential oder eine Leistungsquellenspannung von der Leistungsquellenschaltung 903 zugeführt. Es sei angemerkt, dass die Leistungsquellenschaltung 903 über einem Substrat ausgebildet sein kann, das verschieden von demjenigen der Pixelschaltungen 910 ist, und über eine Leitung oder dergleichen verbunden sein kann.
  • Außerdem werden ein Potential BG1 und ein Potential BG2 einem Rückgate eines Transistors in dem Gate-Treiber 902 über den Leistungszufuhrsteuerschalter 921 bzw. den Leistungszufuhrsteuerschalter 922 zugeführt. Das Potential BG1 und das Potential BG2 sind Potentiale, die dem Rückgate des Transistors zugeführt werden. Als die Strukturen des Leistungszufuhrsteuerschalters 921 und des Leistungszufuhrsteuerschalters 922 kann die Struktur des Leistungszufuhrsteuerschalters 102 verwendet werden.
  • Ferner ist ein Bespiel für den Gate-Treiber 902 in 18 gezeigt.
  • Der Gate-Treiber 902 in 18 beinhaltet ein Schieberegister 30, Inverter 42_1 bis 42_N + 1 und Inverter 53_1 bis 53_N + 1. Zudem beinhaltet das Schieberegister 30 Flipflops (FF) 31_1 bis 31_N + 1.
  • Ferner werden Bestandteile des Gate-Treibers in 18 anhand von 19A und 19B, 20A-1, 20A-2, 20B-1 und 20B-2 und 21 beschrieben.
  • Wie in 19A gezeigt ist, werden in jedes der Flipflops 31_1 bis 31_N in 18 ein Setzsignal LIN, ein Rücksetzsignal RIN, Taktsignale CLK1 und CLK2, Impulsbreite-Steuersignale PWC1 und PWC2 und ein Initialisierungssignal INIRES eingegeben. Es sei angemerkt, dass in 18 Anschlüsse, in die das Leistungsquellenpotential und die Potentiale BG1 und BG2 eingegeben werden, der Einfachheit halber weggelassen sind. Des Weiteren werden von dem Flipflop in 19A ein Signal FFOUT, ein Signal GOUT1 und ein Signal GOUT2 ausgegeben. Es sei angemerkt, dass beispielsweise das Initialisierungssignal INIRES ein Signal zum Initialisieren eines Flipflops ist. Ein Impuls des Initialisierungssignals INIRES wird in das Flipflop eingegeben, wodurch das Flipflop initialisiert wird. Es ist nicht immer notwendig, das Initialisierungssignal INIRES in das Flipflop einzugeben.
  • Es sei angemerkt, dass die Struktur des Flipflops 31_N + 1 gleich wie die des anderen Flipflops ist, außer dass das Rücksetzsignal RIN nicht eingegeben wird.
  • Außerdem beinhaltet das Flipflop in 19A wie in 19B gezeigt Transistoren 61 bis 75 und einen Kondensator 76.
  • Ein Leistungsquellenpotential G_VDD wird einem von Source und Drain des Transistors 61 zugeführt. Ferner wird das Setzsignal LIN in ein Gate des Transistors 61 eingegeben, und das Potential BG1 wird einem Rückgate des Transistors 61 zugeführt.
  • Ein Leistungsquellenpotential G_VSS wird einem von Source und Drain des Transistors 62 zugeführt. Ferner wird das Setzsignal LIN in ein Gate des Transistors 62 eingegeben, und das Potential BG2 wird einem Rückgate des Transistors 62 zugeführt. Hier ist der Pegel des Potentials BG2 vorzugsweise niedriger als der Pegel des Potentials BG1. Das liegt daran, dass dann, wenn die Schwellenspannung des Transistors, der mit dem Potential BG1 zu versorgen ist, zu hoch ist, wahrscheinlich eine Störung der Halbleitervorrichtung verursacht wird. Es sei angemerkt, dass hinsichtlich des Leistungsquellenpotentials G_VDD und des Leistungsquellenpotentials G_VSS das Leistungsquellenpotential G_VDD ein hohes Leistungsquellenpotential ist, das relativ höher ist, und das Leistungsquellenpotential G_VSS ein niedriges Leistungsquellenpotential ist, das relativ niedriger ist. Ein Potentialunterschied zwischen dem Leistungsquellenpotential G_VDD und dem Leistungsquellenpotential G_VSS ist eine Leistungsquellenspannung.
  • Ein Leistungsquellenpotential G_VDD wird einem von Source und Drain des Transistors 63 zugeführt. Ferner wird das Rücksetzsignal RIN in ein Gate des Transistors 63 eingegeben, und das Potential BG2 wird einem Rückgate des Transistors 63 zugeführt.
  • Ein Leistungsquellenpotential G_VDD wird einem von Source und Drain des Transistors 64 zugeführt. Ferner wird das Taktsignal CLK2 in ein Gate des Transistors 64 eingegeben, und das Potential BG2 wird einem Rückgate des Transistors 64 zugeführt.
  • Bei dem Transistor 65 wird das Taktsignal CLK1 in einen von Source und Drain eingegeben, und das Potential des anderen von Source und Drain entspricht dem Potential des Signals FFOUT. Ferner wird das Potential BG2 einem Rückgate des Transistors 65 zugeführt.
  • Bei dem Transistor 66 wird einer von Source und Drain mit dem Leistungsquellenpotential G_VSS versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 65 verbunden. Ferner ist ein Gate des Transistors 66 elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 63 verbunden, und ein Rückgate des Transistors 66 wird mit dem Potential BG2 versorgt.
  • Bei dem Transistor 67 wird einer von Source und Drain mit dem Leistungsquellenpotential G_VSS versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 61 verbunden. Ferner ist ein Gate des Transistors 67 elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 63 verbunden, und ein Rückgate des Transistors 67 wird mit dem Potential BG2 versorgt.
  • Bei dem Transistor 68 ist einer von Source und Drain elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 61 verbunden, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit einem Gate des Transistors 65 verbunden. Ferner wird ein Gate des Transistors 68 mit einem Leistungsquellenpotential G_VDD versorgt, und ein Rückgate des Transistors 68 wird mit dem Potential BG1 versorgt.
  • Bei dem Transistor 69 wird das Impulsbreite-Steuersignal PWC1 in einen von Source und Drain eingegeben, und das Potential des anderen von Source und Drain entspricht dem Potential des Signals GOUT1. Ferner wird das Potential BG2 einem Rückgate des Transistors 69 zugeführt.
  • Bei dem Transistor 70 wird einer von Source und Drain mit einem Potential G_VEE1 versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 69 verbunden. Das Potential G_VEE1 ist ein gegebenes Potential. Ferner ist ein Gate des Transistors 70 elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 63 verbunden, und ein Rückgate des Transistors 70 wird mit dem Potential BG2 versorgt.
  • Bei dem Transistor 71 ist einer von Source und Drain elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 61 verbunden, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit einem Gate des Transistors 69 verbunden. Ferner wird ein Gate des Transistors 71 mit einem Leistungsquellenpotential G_VDD versorgt, und ein Rückgate des Transistors 71 wird mit dem Potential BG1 versorgt.
  • Bei dem Transistor 72 wird das Impulsbreite-Steuersignal PWC2 in einen von Source und Drain eingegeben, und das Potential des anderen von Source und Drain entspricht dem Potential des Signals GOUT2. Ferner wird ein Rückgate des Transistors 72 mit dem Potential BG2 versorgt.
  • Bei dem Transistor 73 wird einer von Source und Drain mit dem Leistungsquellenpotential G_VSS versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 72 verbunden. Ferner ist ein Gate des Transistors 73 elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 63 verbunden, und ein Rückgate des Transistors 73 wird mit dem Potential BG2 versorgt.
  • Bei dem Transistor 74 ist einer von Source und Drain elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 61 verbunden, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit einem Gate des Transistors 72 verbunden. Ferner wird ein Gate des Transistors 74 mit einem Leistungsquellenpotential G_VDD versorgt, und ein Rückgate des Transistors 74 wird mit dem Potential BG1 versorgt.
  • Bei dem Transistor 75 wird einer von Source und Drain mit einem Leistungsquellenpotential G_VDD versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 63 verbunden. Ferner wird das Initialisierungssignal INIRES in ein Gate des Transistors 75 eingegeben, und das Potential BG2 wird einem Rückgate des Transistors 75 zugeführt.
  • Bei dem Kondensator 76 wird eine eines Paars von Elektroden mit dem Leistungsquellenpotential G_VSS versorgt, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 63 verbunden. Es sei angemerkt, dass der Kondensator 76 nicht notwendigerweise vorgesehen ist.
  • Bei dem Flipflop in 19B wird dann, wenn ein Impuls des Setzsignals LIN eingegeben wird, der Transistor 61 eingeschaltet und dann werden die Transistoren 65, 69 und 72 eingeschaltet, wodurch der Pegel des Potentials des Signals FFOUT gleich dem Pegel des Potentials des Taktsignals CLK1 wird, der Pegel des Potentials des Signals GOUT1 gleich dem Pegel des Potentials des Impulsbreite-Steuersignals PWC1 wird, und der Pegel des Potentials des Signals GOUT2 gleich dem Pegel des Potentials des Impulsbreite-Steuersignals PWC2 wird. Zu diesem Zeitpunkt sind die Transistoren 66, 70 und 73 ausgeschaltet. Darüber hinaus werden in dem Flipflop in 19B, wenn der Transistor 63 gemäß dem Rücksetzsignal RIN eingeschaltet wird, die Transistoren 66, 70 und 73 eingeschaltet, wodurch der Pegel des Potentials des Signals FFOUT gleich dem Pegel des Leistungsquellenpotentials G_VSS wird, der Pegel des Potentials des Signals GOUT1 gleich dem Pegel des Leistungsquellenpotentials G_VSS wird, und der Pegel des Potentials des Signals GOUT2 gleich dem Pegel des Leistungsquellenpotentials G_VSS wird. Zu diesem Zeitpunkt sind die Transistoren 65, 69 und 72 ausgeschaltet. Folglich gibt das Flipflop ein Impulssignal aus.
  • Als das Setzsignal LIN des Flipflops 31_1 wird ein Startimpulssignal SP in das Schieberegister 30 in 18 eingegeben.
  • Es sei angemerkt, dass eine Schutzschaltung elektrisch mit einer Leitung zum Eingeben des Startimpulssignals SP in den Gate-Treiber 902 verbunden sein kann.
  • Als das Setzsignal LIN des Flipflops 31_K (K ist eine natürliche Zahl, die größer als oder gleich 2 und kleiner als oder gleich X ist) wird ein Signal FFOUT des Flipflops 31_K – 1 in das Schieberegister 30 eingegeben.
  • Darüber hinaus wird als das Rücksetzsignal RIN des Flipflops 31_M (M ist eine natürliche Zahl, die kleiner als N ist) wird ein Signal FFOUT des Flipflops 31_M + 1 in das Schieberegister 30 eingegeben.
  • Als das Taktsignal CLK1 und das Taktsignal CLK2 des Flipflops 31_1 werden ein Taktsignal G_CLK1 bzw. ein Taktsignal G_CLK2 in das Schieberegister 30 eingegeben. Weiterhin werden, wie in Bezug auf das Flipflop 31_1, das Taktsignal G_CLK1 und das Taktsignal G_CLK2 als das Taktsignal CLK1 bzw. das Taktsignal CLK2 in jedes dritte Flipflop eingegeben.
  • Als das Taktsignal CLK1 und das Taktsignal CLK2 des Flipflops 31_2 werden das Taktsignal G_CLK2 bzw. ein Taktsignal G_CLK3 in das Schieberegister 30 eingegeben. Weiterhin werden, wie in Bezug auf das Flipflop 31_2, das Taktsignal G_CLK2 und das Taktsignal G_CLK3 als das Taktsignal CLK1 bzw. das Taktsignal CLK2 in jedes dritte Flipflop eingegeben.
  • Als das Taktsignal CLK1 und das Taktsignal CLK2 des Flipflops 31_3 werden das Taktsignal G_CLK3 bzw. ein Taktsignal G_CLK4 in das Schieberegister 30 eingegeben. Weiterhin werden, wie in Bezug auf das Flipflop 31_3, das Taktsignal G_CLK3 und das Taktsignal G_CLK4 als das Taktsignal CLK1 bzw. das Taktsignal CLK2 in jedes dritte Flipflop eingegeben.
  • Als das Taktsignal CLK1 und das Taktsignal CLK2 des Flipflops 31_4 werden das Taktsignal G_CLK4 bzw. das Taktsignal G_CLK1 in das Schieberegister 30 eingegeben. Weiterhin werden, wie in Bezug auf das Flipflop 31_3, das Taktsignal G_CLK4 und das Taktsignal G_CLK1 als das Taktsignal CLK1 bzw. das Taktsignal CLK2 in jedes dritte Flipflop eingegeben.
  • Es sei angemerkt, dass eine Schutzschaltung elektrisch mit Leitungen zum Eingeben der Taktsignale G_CLK1 bis G_CLK4 verbunden sein kann.
  • Bei dem Schieberegister 30 werden ein Impulsbreite-Steuersignal G_PWC1 und ein Impulsbreite-Steuersignal G_PWCA als das Impulsbreite-Steuersignal PWC1 bzw. das Impulsbreite-Steuersignal PWC2 des Flipflops 31_1 eingegeben. Weiterhin werden, wie in Bezug auf das Flipflop 31_1, das Impulsbreite-Steuersignal G_PWC1 und das Impulsbreite-Steuersignal G_PWCA als das Impulsbreite-Steuersignal PWC1 bzw. das Impulsbreite-Steuersignal PWC2 in jedes dritte Flipflop eingegeben.
  • Bei dem Schieberegister 30 werden ein Impulsbreite-Steuersignal G_PWC2 und ein Impulsbreite-Steuersignal G_PWCB als das Impulsbreite-Steuersignal PWC1 bzw. das Impulsbreite-Steuersignal PWC2 des Flipflops 31_2 eingegeben. Weiterhin werden, wie in Bezug auf das Flipflop 31_2, das Impulsbreite-Steuersignal G_PWC2 und das Impulsbreite-Steuersignal G_PWCB als das Impulsbreite-Steuersignal PWC1 bzw. das Impulsbreite-Steuersignal PWC2 in jedes dritte Flipflop eingegeben.
  • Bei dem Schieberegister 30 werden ein Impulsbreite-Steuersignal G_PWC3 und ein Impulsbreite-Steuersignal G_PWCC als das Impulsbreite-Steuersignal PWC1 bzw. das Impulsbreite-Steuersignal PWC2 des Flipflops 31_3 eingegeben. Weiterhin werden, wie in Bezug auf das Flipflop 31_3, das Impulsbreite-Steuersignal G_PWC3 und das Impulsbreite-Steuersignal G_PWCC als das Impulsbreite-Steuersignal PWC1 bzw. das Impulsbreite-Steuersignal PWC2 in jedes dritte Flipflop eingegeben.
  • Bei dem Schieberegister 30 werden ein Impulsbreite-Steuersignal G_PWC4 und ein Impulsbreite-Steuersignal G_PWCD als das Impulsbreite-Steuersignal PWC1 bzw. das Impulsbreite-Steuersignal PWC2 des Flipflops 31_4 eingegeben. Weiterhin werden, in Bezug auf das Flipflop 31_4, das Impulsbreite-Steuersignal G_PWC4 und das Impulsbreite-Steuersignal G_PWCD als das Impulsbreite-Steuersignal PWC1 bzw. das Impulsbreite-Steuersignal PWC2 in jedes dritte Flipflop eingegeben.
  • Darüber hinaus wird in dem Schieberegister 30 das Signal GOUT1 des Flipflops 31_M zu einem Gatesignal G1_M.
  • Das Obige ist die Beschreibung der Flipflops.
  • 20A-1, 20A-2, 20B-1 und 20B-2 zeigen Beispiele für die Struktur der Inverter.
  • Wie in 20A-1 gezeigt ist, werden ein Impulssignal IN1 und ein Rücksetzsignal INV_RIN in jeden der Inverter 42_1 bis 42_N + 1 in 18 eingegeben. Jeder der Inverter 42_1 bis 42_N + 1 in 18 gibt ein Signal INVOUT1 aus.
  • Außerdem beinhaltet wie in 20A-2 gezeigt jeder der Inverter 42_1 bis 42_N + 1 in 20A-1 Transistoren 81 bis 85 und einen Kondensator 86.
  • Einer von Source und Drain des Transistors 81 wird mit einem Leistungsquellenpotential G_VDD versorgt. Ferner wird das Rücksetzsignal INV_RIN in ein Gate des Transistors 81 eingegeben, und das Potential BG2 wird einem Rückgate des Transistors 81 zugeführt.
  • Bei dem Transistor 82 wird einer von Source und Drain mit einem Leistungsquellenpotential G_VSS1 versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 81 verbunden. Ferner wird das Impulssignal IN1 in ein Gate des Transistors 82 eingegeben, und das Potential BG2 wird einem Rückgate des Transistors 82 zugeführt.
  • Bei dem Transistor 83 wird einer von Source und Drain mit einem Leistungsquellenpotential G_VCC1 versorgt, und ein Potential des anderen von Source und Drain entspricht einem Potential des Signals INVOUT1. Das Signal INVOUT1 entspricht einem der Signale G2_1 bis G2_N + 1 in 18. Das Leistungsquellenpotential G_VCC1 ist ein beliebiges Potential. Ferner wird ein Rückgate des Transistors 83 mit dem Potential BG2 versorgt.
  • Bei dem Transistor 84 wird einer von Source und Drain mit einem Leistungsquellenpotential G_VEE2 versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 83 verbunden. Das Potential G_VEE2 ist ein beliebiges Potential. Ferner wird das Impulssignal IN1 in ein Gate des Transistors 84 eingegeben, und das Potential BG2 wird einem Rückgate des Transistors 84 zugeführt.
  • Bei dem Transistor 85 ist einer von Source und Drain elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 81 verbunden, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit einem Gate des Transistors 83 verbunden. Ferner wird ein Gate des Transistors 85 mit einem Leistungsquellenpotential G_VDD versorgt, und ein Rückgate des Transistors 85 wird mit dem Potential BG1 versorgt.
  • Bei dem Kondensator 86 ist eine eines Paars von Elektroden elektrisch mit dem Gate des Transistors 83 verbunden, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 83 verbunden.
  • Wie in 20B-1 gezeigt ist, werden ferner ein Impulssignal IN2 und ein Rücksetzsignal INV_RIN in jeden der Inverter 53_1 bis 53_N + 1 in 18 eingegeben. Jeder der Inverter 53_1 bis 53_N + 1 in 18 gibt ein Signal INVOUT2 aus.
  • Außerdem beinhaltet wie in 20B-2 gezeigt jeder der Inverter 53_1 bis 53_N + 1 in 20B-1 Transistoren 91 bis 95 und einen Kondensator 96.
  • Bei dem Transistor 91 wird einer von Source und Drain mit einem Leistungsquellenpotential G_VDD versorgt. Ferner wird das Rücksetzsignal INV_RIN in ein Gate des Transistors 91 eingegeben, und das Potential BG2 wird einem Rückgate des Transistors 91 zugeführt.
  • Bei dem Transistor 92 wird einer von Source und Drain mit einem Leistungsquellenpotential G_VSS1 versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 91 verbunden. Ferner wird das Impulssignal IN2 in ein Gate des Transistors 92 eingegeben, und das Potential BG2 wird einem Rückgate des Transistors 92 zugeführt.
  • Bei dem Transistor 93 wird einer von Source und Drain mit einem Leistungsquellenpotential G_VCC2 versorgt, und ein Potential des anderen von Source und Drain entspricht einem Potential des Signals INVOUT2. Das Signal INVOUT2 entspricht einem der Signale G3_1 bis G3_N + 1 in 18. Ferner wird ein Rückgate des Transistors 93 mit dem Potential BG2 versorgt.
  • Bei dem Transistor 94 wird einer von Source und Drain mit einem Leistungsquellenpotential G_VEE3 versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 93 verbunden. Das Potential G_VEE3 ist ein beliebiges Potential. Ferner wird das Impulssignal IN2 in ein Gate des Transistors 94 eingegeben, und das Potential BG2 wird einem Rückgate des Transistors 94 zugeführt.
  • Bei dem Transistor 95 ist einer von Source und Drain elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 91 verbunden, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit einem Gate des Transistors 93 verbunden. Ferner wird ein Gate des Transistors 95 mit einem Leistungsquellenpotential G_VDD versorgt, und ein Rückgate des Transistors 95 wird mit dem Potential BG1 versorgt.
  • Bei dem Kondensator 96 ist eine eines Paars von Elektroden elektrisch mit dem Gate des Transistors 93 verbunden, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 93 verbunden.
  • Ferner wird das Signal FFOUT des Flipflops 31_M als das Impulssignal IN1 des Inverters 42_M eingegeben, und das Signal GOUT2 des Flipflops 31_M wird als das Impulssignal IN2 des Inverters 53_M eingegeben. Das Signal INVOUT1 des Inverter 42_M dient als ein Gatesignal G2_M, und das Signal INVOUT2 des Inverters 53_M dient als ein Gatesignal G3_M.
  • Das Taktsignal G_CLK2 wird als das Rücksetzsignal INV_RIN der Inverter 42_1 und 53_1 eingegeben. Weiterhin wird, wie in Bezug auf den Inverter 42_1, das Taktsignal G_CLK2 als das Rücksetzsignal INV_RIN in jeden dritten Inverter eingegeben.
  • Das Taktsignal G_CLK3 wird als das Rücksetzsignal INV_RIN der Inverter 42_2 und 53_2 eingegeben. Weiterhin wird, wie in Bezug auf den Inverter 42_2, das Taktsignal G_CLK3 als das Rücksetzsignal INV_RIN in jeden dritten Inverter eingegeben.
  • Das Taktsignal G_CLK3 wird als das Rücksetzsignal INV_RIN der Inverter 42_3 und 53_3 eingegeben. Weiterhin wird, wie in Bezug auf den Inverter 42_3, das Taktsignal G_CLK3 als das Rücksetzsignal INV_RIN in jeden dritten Inverter eingegeben.
  • Das Taktsignal G_CLK4 wird als das Rücksetzsignal INV_RIN der Inverter 42_4 und 53_4 eingegeben. Weiterhin wird, wie in Bezug auf den Inverter 42_4 das Taktsignal G_CLK4 als das Rücksetzsignal INV_RIN in jeden dritten Inverter eingegeben.
  • Das Obige ist die Beschreibung der Inverter.
  • Als Nächstes wird das Beispiel für ein Verfahren zum Ansteuern des Gate-Treibers in 18 anhand eines Zeitdiagramms in 21 beschrieben.
  • In dem Beispiel für das Verfahren zum Ansteuern des Gate-Treibers in 18 wird wie in 21 gezeigt ein Impuls des Startimpulssignals SP eingegeben, wodurch Impulse von Gatesignalen G1_1 bis G1_N sequentiell ausgegeben werden, Impulse der Gatesignale G2_1 bis G2_N sequentiell ausgegeben werden und Impulse der Gatesignale G3_1 bis G3_N sequentiell ausgegeben werden. Wenn sich das Startimpulssignal SP zu einem Zeitpunkt T1 auf einem hohen Pegel befindet, befindet sich beispielsweise das Gatesignal G2_1 zu einem Zeitpunkt T2 auf einem niedrigen Pegel, das Gatesignal G1_1 befindet sich zu einem Zeitpunkt T3 auf einem hohen Pegel und das Gatesignal G3_1 befindet sich zu einem Zeitpunkt T4 auf einem niedrigen Pegel. Des Weiteren befindet sich das Gatesignal G1_1 zu einem Zeitpunkt T5 auf einem niedrigen Pegel, und die Gatesignale G2_1 und G3_1 befinden sich zu einem Zeitpunkt T6 auf hohen Pegeln.
  • Das Obige ist die Beschreibung des Verfahrens zum Ansteuern des Gate-Treibers in 18.
  • Als Nächstes wird ein Strukturbeispiel für die Pixelschaltung 910 in 22A und 22B gezeigt.
  • Eine Pixelschaltung in 22A beinhaltet ein lichtemittierendes Element 950, Transistoren 951 bis 955 und einen Kondensator 956. Es sei angemerkt, dass ein Kondensator 957 als Kapazität des lichtemittierenden Elements 950 gezeigt ist.
  • Das lichtemittierende Element 950 hat eine Funktion zum Emittieren von Licht gemäß der Menge an einem Strom, der zwischen einer Anode und einer Kathode fließt. Ein Kathodenpotential (auch als CATHODE bezeichnet) wird der Kathode des lichtemittierenden Elements 950 zugeführt.
  • Ein Anodenpotential (auch als ANODE bezeichnet) wird einem Drain des Transistors 951 zugeführt. Der Transistor 951 dient als Treibertransistor.
  • Ein Datensignal data wird in einen von Source und Drain des Transistors 952 eingegeben, und ein Gatesignal G1 wird in ein Gate des Transistors 952 eingegeben. Das Gatesignal G1 entspricht dem Gatesignal G1_M in 18.
  • Bei dem Transistor 953 wird einer von Source und Drain mit einem Potential V0 versorgt, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit einem Gate des Transistors 951 verbunden. Ferner wird das Gatesignal G1 in ein Gate des Transistors 953 eingegeben.
  • Einer von Source und Drain des Transistors 954 ist elektrisch mit dem Gate des Transistors 951 verbunden, und ein Gatesignal G2 wird in ein Gate des Transistors 954 eingegeben. Das Gatesignal G2 entspricht dem Gatesignal G2_M in 18.
  • Bei dem Transistor 955 ist einer von Source und Drain elektrisch mit einer Source des Transistors 951 verbunden, und der andere von Source und d Drain ist elektrisch mit der Anode des lichtemittierenden Elements 950 verbunden. Ferner wird ein Gatesignal G3 in ein Gate des Transistors 955 eingegeben. Das Gatesignal G3 entspricht dem Gatesignal G3_M in 18.
  • Bei dem Kondensator 956 ist eine eines Paars von Elektroden elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 952 und mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 954 verbunden, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit der Source des Transistors 951 verbunden.
  • Als Nächstes wird das Beispiel für ein Verfahren zum Ansteuern der Pixelschaltung in 22A anhand eines Zeitdiagramms in 22B beschrieben.
  • Ein Zeitraum T1 in 22B ist ein Initialisierungszeitraum. In dem Zeitraum T1 wird der Transistor 955 eingeschaltet, und die Transistoren 952, 953 und 954 werden ausgeschaltet.
  • Zu diesem Zeitpunkt ist der Pegel des Source-Potentials des Transistors 951 niedriger als der Pegel des Potentials V0.
  • Ein Zeitraum T2 ist ein Zeitraum, in dem ein Schwellenwert ermittelt wird. In dem Zeitraum T2 werden die Transistoren 952 und 953 eingeschaltet, und die Transistoren 954 und 955 werden ausgeschaltet.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird der Transistor 951 ausgeschaltet, wenn das Gate-Potential des Transistors 951 dem Potential V0 entspricht und der Pegel einer Spannung zwischen dem Gate und der Source des Transistors 951 (die Spannung wird auch als Vgs 951 bezeichnet) dem Pegel einer Schwellenspannung des Transistors 951 (die Schwellenspannung wird auch als Vth 951 bezeichnet) entspricht. Hier kann das Source-Potential des Transistors 951 aus der Formel V0 – Vth 951 erhalten werden. Darüber hinaus entspricht der Pegel des Potentials der einen des Paars von Elektroden des Kondensators 956 dem Pegel des Potentials Vdata des Datensignals data.
  • Ein Zeitraum T3 ist ein lichtemittierender Zeitraum. In dem Zeitraum T3 werden die Transistoren 954 und 955 eingeschaltet, und die Transistoren 952 und 953 werden ausgeschaltet.
  • Hier entspricht der Pegel des Gate-Potentials des Transistors 951 dem Pegel des Potentials Vdata des Datensignals data, und Vgs 951 kann aus der Formel Vdata – Vth 951 + V0 erhalten werden. Folglich hängt ein Strom, der zwischen der Source und dem Drain des Transistors 951 in einem Sättigungsbereich fließt (der Strom wird auch als Ids 951 bezeichnet), nicht von Vth 951, sondern von Vdata ab; somit kann der Einfluss der Schwankung von Vth 951 unterdrückt werden.
  • Ferner emittiert das lichtemittierende Element 950 Licht gemäß Ids 951.
  • Das Obige ist die Beschreibung des Verfahrens zum Ansteuern der Pixelschaltung.
  • Als nächstes wird ein Strukturbeispiel für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform in 23 gezeigt. Es sei angemerkt, dass bei dieser Ausführungsform ein lichtemittierendes Element in der Halbleitervorrichtung zu der nach oben weisenden Seite der Halbleitervorrichtung Licht emittiert; jedoch sind Strukturen von Halbleitervorrichtungen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Halbleitervorrichtung kann zu der Grundflächenseite oder sowohl zu der nach oben weisenden Seite als auch zu der Grundflächenseite Licht emittieren.
  • Eine Hableitervorrichtung in 23 beinhaltet einen Peripherieschaltungsabschnitt 981, wo eine Leistungsquellenschaltung und eine Treiberschaltung wie z. B. ein Gate-Treiber vorgesehen sind, und einen Pixelabschnitt 982, wo Pixelschaltungen vorgesehen sind.
  • Die Halbleitervorrichtung in 23 beinhaltet leitende Schichten 962a und 962b, eine Isolierschicht 963, Halbleiterschichten 964a und 964b, leitende Schichten 965a bis 965d, eine Isolierschicht 966, eine Isolierschicht 967, leitende Schichten 968a und 968b, eine Isolierschicht 969, eine lichtemittierende Schicht 970, eine leitende Schicht 971, eine färbende Schicht 973 und Isolierschichten 974, 975 und 976.
  • Die leitenden Schichten 962a und 962b sind über einem Substrat 960 vorgesehen, wobei eine Basisschicht 961 dazwischen liegt.
  • Außerdem ist die leitende Schicht 962a in dem Peripherieschaltungsabschnitt 981 vorgesehen. Die leitende Schicht 962a dient beispielsweise als Gate-Elektrode eines Transistors in dem Gate-Treiber.
  • Die leitende Schicht 962b ist in dem Pixelabschnitt 982 vorgesehen. Die leitende Schicht 962b dient beispielsweise als Gate-Elektrode eines Transistors in der Pixelschaltung. Der Transistor in der Pixelschaltung entspricht beispielsweise dem Transistor 955 der Pixelschaltung in 22A.
  • Die leitenden Schichten 962a und 962b werden beispielsweise durch teilweises Ätzen des gleichen leitenden Films ausgebildet.
  • Die Isolierschicht 963 ist über der Basisschicht 961 vorgesehen, wobei die leitenden Schichten 962a und 962b dazwischen liegen. Die Isolierschicht 963 dient als Gate-Isolierschicht des Transistors in dem Peripherieschaltungsabschnitt 981 und als Gate-Isolierschicht des Transistors in dem Pixelabschnitt 982.
  • Die Halbleiterschicht 964a weist einen Bereich auf, der mit der leitenden Schicht 962a derart überlappt, dass die Isolierschicht 963 dazwischen liegt. Die Halbleiterschicht 964a dient als Kanalbildungsschicht des Transistors in dem Peripherieschaltungsabschnitt 981.
  • Die Halbleiterschicht 964b weist einen Bereich auf, der sich mit der leitenden Schicht 962b derart überlappt, dass die Isolierschicht 963 dazwischen liegt. Die Halbleiterschicht 964b dient als Kanalbildungsschicht des Transistors in dem Pixelabschnitt 982.
  • Jede der leitenden Schichten 965a und 965b ist elektrisch mit der Halbleiterschicht 964a verbunden. Die leitende Schicht 965a dient als eine von Source-Elektrode und Drain-Elektrode des Transistors in dem Peripherieschaltungsabschnitt 981, und die leitende Schicht 965b dient als die andere von Source-Elektrode und Drain-Elektrode des Transistors in dem Peripherieschaltungsabschnitt 981.
  • Jede der leitenden Schichten 965c und 965d ist elektrisch mit der Halbleiterschicht 964b verbunden. Die leitende Schicht 965c dient als eine von Source-Elektrode und Drain-Elektrode des Transistors in dem Pixelabschnitt 982, und die leitende Schicht 965d dient als die andere von Source-Elektrode und Drain-Elektrode des Transistors in dem Pixelabschnitt 982.
  • Die Isolierschicht 966 ist über den Halbleiterschichten 964a und 964b derart vorgesehen, dass die leitenden Schichten 965a bis 965d dazwischen liegen. Die Isolierschicht 966 dient als Schutzschicht.
  • Die Isolierschicht 967 ist über der Isolierschicht 966 vorgesehen. Die Isolierschicht 967 dient als Planarisierungsschicht.
  • Die leitende Schicht 968a überlappt derart mit der Halbleiterschicht 964a, dass die Isolierschichten 966 und 967 dazwischen liegen. Die leitende Schicht 968a dient als Rückgate-Elektrode des Transistors in dem Peripherieschaltungsabschnitt 981.
  • Die leitende Schicht 968b ist elektrisch mit der leitenden Schicht 965d durch eine Öffnung verbunden, die die Isolierschichten 966 und 967 durchdringt. Die leitende Schicht 968b dient als Anodenelektrode eines lichtemittierenden Elements in dem Pixelabschnitt 982.
  • Die leitenden Schichten 968a und 968b werden beispielsweise durch teilweises Ätzen des gleichen leitenden Films ausgebildet.
  • Die Isolierschicht 969 ist über der Isolierschicht 967 vorgesehen, wobei die leitende Schicht 968a dazwischen liegt.
  • Die lichtemittierende Schicht 970 ist elektrisch mit der leitenden Schicht 968b in einer Öffnung verbunden, die die Isolierschicht 969 durchdringt.
  • Die leitende Schicht 971 ist elektrisch mit der lichtemittierenden Schicht 970 verbunden. Die leitende Schicht 971 dient als Kathodenelektrode des lichtemittierenden Elements in dem Pixelabschnitt 982.
  • Die färbende Schicht 973 ist an einem Teil eines Substrats 972 in dem Pixelabschnitt 982 vorgesehen.
  • Die Isolierschicht 974 ist an einer flachen Oberfläche des Substrats 972 derart vorgesehen, dass die färbende Schicht 973 dazwischen liegt. Die Isolierschicht 974 dient als Planarisierungsschicht.
  • Die Isolierschicht 975 ist an einer flachen Oberfläche der Isolierschicht 974 vorgesehen. Die Isolierschicht 975 dient als Schutzschicht.
  • Die Isolierschicht 976 ist eine Schicht zum Anbringen des Substrats 972 an dem Substrat 960, das mit den Elementen versehen ist.
  • Ferner werden Bestandteile der Halbleitervorrichtung, die in 23 gezeigt sind, beschrieben. Es sei angemerkt, dass jede Schicht ein Stapel von einer Vielzahl von Materialien sein kann.
  • Als jedes der Substrate 960 und 972 kann beispielsweise ein Glassubstrat oder ein Kunststoffsubstrat verwendet werden. Es sei angemerkt, dass die Substrate 960 und 972 nicht notwendigerweise vorgesehen sind.
  • Als die Basisschicht 961 kann beispielsweise eine Siliziumoxidschicht, eine Siliziumnitridschicht, eine Siliziumoxynitridschicht, eine Siliziumnitridoxidschicht, eine Aluminiumoxidschicht, eine Aluminiumnitridschicht, eine Aluminiumoxynitridschicht, eine Aluminiumnitridoxidschicht, eine Hafniumoxidschicht, eine Galliumoxidschicht oder dergleichen verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Siliziumoxidschicht, eine Siliziumoxynitridschicht oder dergleichen als die Basisschicht 961 verwendet werden. Die vorstehende Isolierschicht kann Halogen enthalten. Es sei angemerkt, dass die Basisschicht 961 nicht notwendigerweise vorgesehen ist.
  • Die leitenden Schichten 962a und 962b können beispielsweise eine Schicht sein, die ein Metallmaterial wie z. B. Molybdän, Titan, Chrom, Tantal, Magnesium, Silber, Wolfram, Aluminium, Kupfer, Neodym, Ruthenium oder Scandium enthält. Ferner kann Graphen oder dergleichen für die leitenden Schichten 962a und 962b verwendet werden.
  • Als die Isolierschicht 963 kann eine Oxidschicht eines Galliumoxids, eines auf Ga-Zn basierten Oxids, eines auf In-Ga-Zn basierten Oxids, das In, Ga und Zn in einem Atomverhältnis von 1:3:2 enthält, oder dergleichen sowie eine Schicht, die unter Verwendung des Materials, das für die Basisschicht 961 verwendet werden kann, ausgebildet ist, verwendet werden.
  • Als die Halbleiterschichten 964a und 964b kann eine Schicht des Oxidhalbleiters, der für den Kanalbildungsbereich des Steuertransistors 120 in 1 verwendet werden kann, verwendet werden.
  • In dem Fall, in dem eine Oxidhalbleiterschicht als die Halbleiterschichten 964a und 964b verwendet wird, kann beispielsweise die Oxidhalbleierschicht auf die folgende Weise hochgereinigt werden: eine Entziehung von Wasser (dehydration) oder eine Entziehung von Wasserstoff (dehydrogenation) wird so durchgeführt, dass Fremdstoffe wie z. B. Wasserstoff, Wasser, eine Hydroxylgruppe und ein Hydrid (auch als Wasserstoffverbindung bezeichnet) von der Oxidhalbleiterschicht entfernt werden, und dass Sauerstoff der Oxidhalbleiterschicht zugeführt wird. Beispielsweise wird eine Schicht, die Sauerstoff enthält, als die Schicht, die in Kontakt mit der Oxidhalbleiterschicht steht, verwendet, und eine Wärmebehandlung wird durchgeführt, wodurch die Oxidhalbleiterschicht hochgereinigt werden kann.
  • Die Oxidhalbleiterschicht befindet sich vorzugsweise in einem übersättigten Zustand, in dem die Menge an Sauerstoff gleich nach ihrer Ausbildung mehr als diejenige in der stöchiometrischen Zusammensetzung ist. Beispielsweise wird in dem Fall, in dem die Oxidhalbleiterschicht durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, vorzugsweise die Abscheidung unter einer Bedingung, dass der Anteil an Sauerstoff in einem Abscheidungsgas groß ist, insbesondere in einer Sauerstoffatmosphäre (z. B. Sauerstoffgas: 100%) durchgeführt.
  • Die Oxidhalbleiterschicht wird durch ein Sputterverfahren bei einer Substrattemperatur von höher als oder gleich 100°C und niedriger als oder gleich 500°C, bevorzugt höher als oder gleich 200°C und niedriger als oder gleich 350°C ausgebildet.
  • Damit Sauerstoff ausreichend zugeführt wird, um die Oxidhalbleiterschicht mit Sauerstoff zu übersättigen, kann ferner eine Isolierschicht, die überschüssigen Sauerstoff enthält, als die Isolierschicht (z. B. die Isolierschichten 963 und 966), die in Kontakt mit der Oxidhalbleiterschicht steht, ausgebildet werden.
  • Die Isolierschicht, die überschüssigen Sauerstoff enthält, kann unter Verwendung eines Isolierfilms ausgebildet werden, der durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, um Sauerstoff in einer großen Menge zu enthalten. Damit die Isolierschicht viel mehr überschüssigen Sauerstoff enthalten kann, wird Sauerstoff durch ein Ionenimplantationsverfahren, ein Ionendotierungsverfahren oder eine Plasmabehandlung zugesetzt. Darüber hinaus kann Sauerstoff der Oxidhalbleiterschicht zugesetzt werden.
  • Bei einer Sputtereinrichtung ist die Menge an Feuchtigkeit, die in einer Abscheidungskammer verbleibt, vorzugsweise klein. Deshalb wird vorzugsweise eine Adsorptionsvakuumpumpe in der Sputtereinrichtung verwendet. Des Weiteren kann eine Kühlfalle verwendet werden.
  • Bei der Herstellung der Transistoren wird eine Wärmebehandlung vorzugsweise durchgeführt. Die Temperatur der Wärmebehandlung ist bevorzugt höher als oder gleich 350°C und niedriger als die Entspannungsgrenze des Substrats, stärker bevorzugt höher als oder gleich 350°C und niedriger als oder gleich 450°C. Es sei angemerkt, dass die Wärmebehandlung mehrmals durchgeführt werden kann.
  • Als eine Wärmebehandlungseinrichtung, die für die Wärmebehandlung verwendet wird, kann eine schnelle thermische Glüh-(rapid thermal annealing: RTA-)Einrichtung wie z. B. eine Gas-RTA-(GRTA-)Einrichtung oder eine Lampen-RTA-(LRTA-)Einrichtung verwendet werden. Alternativ kann eine andere Wärmebehandlungseinrichtung, wie z. B. ein elektrischer Ofen, verwendet werden.
  • Nach der Wärmebehandlung wird der folgende Schritt vorzugsweise durchgeführt: Einführen eines hochreinen Sauerstoffgases, eines hochreinen N2O-Gases oder ultratrockener Luft (mit einem Taupunkt von –40°C oder niedriger, bevorzugt –60°C oder niedriger) in den Ofen, wo die Wärmebehandlung durchgeführt worden ist, während die Heiztemperatur aufrechterhalten oder verringert wird. In diesem Fall ist es zu bevorzugen, dass Wasser, Wasserstoff und dergleichen in dem Sauerstoffgas oder in dem N2O-Gas nicht enthalten sind. Es ist zu bevorzugen, dass die Reinheit des Sauerstoffgases oder des N2O-Gases, das in die Wärmebehandlungseinrichtung eingeführt wird, höher als oder gleich 6 N, bevorzugt höher als oder gleich 7 N ist. Das heißt, dass die Konzentration von Fremdstoffen in dem Sauerstoffgas oder in dem N2O-Gas bevorzugt niedriger als oder gleich 1 ppm, stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 0,1 ppm ist. Durch diesen Schritt wird Sauerstoff der Oxidhalbleiterschicht zugeführt, und Defekte aufgrund von Sauerstoffleerstellen in der Oxidhalbleiterschicht können reduziert werden. Es sei angemerkt, dass ein hochreines Sauerstoffgas, ein hochreines N2O-Gas oder ultratrockene Luft zum Zeitpunkt der vorstehenden Wärmebehandlung eingeführt werden kann.
  • Die Konzentration von Wasserstoff in der hochgereinigten Halbleiterschicht, welche durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (auch als SIMS bezeichnet) gemessen wird, ist bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 1019 Atome/cm3, stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 1018 Atome/cm3, noch stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 1017 Atome/cm3.
  • Die leitenden Schichten 965a bis 965d können beispielsweise eine Schicht sein, die ein Metallmaterial wie z. B. Molybdän, Titan, Chrom, Tantal, Magnesium, Silber, Wolfram, Aluminium, Kupfer, Neodym, Ruthenium oder Scandium enthält. Ferner kann Graphen oder dergleichen für die leitenden Schichten 965a bis 965d verwendet werden.
  • Als die Isolierschicht 966 kann beispielsweise eine Schicht, die unter Verwendung des Materials, das für die Isolierschicht 963 verwendet werden kann, ausgebildet ist, verwendet werden.
  • Als die Isolierschicht 967 kann beispielsweise die Schicht, die unter Verwendung des Materials, das für die Isolierschicht 963 verwendet werden kann, ausgebildet ist, verwendet werden.
  • Die leitenden Schichten 968a und 968b können beispielsweise eine Schicht sein, die ein Metallmaterial wie z. B. Molybdän, Titan, Chrom, Tantal, Magnesium, Silber, Wolfram, Aluminium, Kupfer, Neodym, Ruthenium oder Scandium enthält. Alternativ können die leitenden Schichten 968a und 968b unter Verwendung einer Schicht, die ein leitendes Metalloxid enthält, ausgebildet sein. Das leitende Metalloxid kann beispielsweise ein Metalloxid wie z. B. Indiumoxid (In2O3), Zinnoxid (SnO2), Zinkoxid (ZnO), Indiumzinnoxid (In2O3-SnO2, das in einigen Fällen als ITO abgekürzt wird) oder Indiumzinkoxid (In2O3-ZnO); oder das Metalloxid, das Silizium, Siliziumoxid oder Stickstoff enthält, sein.
  • Als die Isolierschicht 969 kann beispielsweise eine organische Isolierschicht oder eine anorganische Isolierschicht verwendet werden. Es sei angemerkt, dass die Isolierschicht 969 auch als Trennwand (partition) bezeichnet wird.
  • Die lichtemittierende Schicht 970 ist eine Schicht, die Licht von einer bestimmten Farbe emittiert. Als die lichtemittierende Schicht 970 kann beispielsweise eine lichtemittierende Schicht, die ein lichtemittierendes Material verwendet, das Licht von einer bestimmten Farbe emittiert, verwendet werden. Die lichtemittierende Schicht 970 kann auch unter Verwendung eines Stapels von lichtemittierenden Schichten, die Licht von verschiedenen Farben emittieren, ausgebildet sein. Das lichtemittierende Material kann ein Elektrolumineszenzmaterial wie z. B. ein fluoreszierendes Material oder ein phosphoreszierendes Material sein. Alternativ kann das lichtemittierende Material unter Verwendung eines Materials, das eine Vielzahl von Elektrolumineszenzmaterialien enthält, ausgebildet sein. Eine lichtemittierende Schicht, die weißes Licht emittiert, kann beispielsweise unter Verwendung eines Stapels von einer Schicht aus einem blaues Licht emittierenden fluoreszierenden Material, einer Schicht aus einem orange Licht emittierenden ersten phosphoreszierenden Material und einer Schicht aus einem orange Licht emittierenden zweiten phosphoreszierenden Material ausgebildet werden. Alternativ kann als das Elektrolumineszenzmaterial ein organisches Elektrolumineszenzmaterial oder ein anorganisches Elektrolumineszenzmaterial verwendet werden. Außerdem kann eine Elektrolumineszenzschicht zusätzlich zu der lichtemittierenden Schicht eine oder mehrere Schichten von einer Lochinjektionsschicht, einer Lochtransportschicht, einer Elektronentransportschicht und einer Elektroneninjektionsschicht aufweisen.
  • Als die leitende Schicht 971 kann eine Schicht verwendet werden, die unter Verwendung des Materials ausgebildet ist, das für die leitende Schicht 968b verwendet werden kann und Licht durchlässt.
  • Die färbende Schicht 973 kann beispielsweise eine Schicht sein, die einen Farbstoff oder ein Pigment enthält und Licht im Wellenlängenbereich von Rot, Licht im Wellenlängenbereich von Grün und Licht im Wellenlängenbereich von Blau durchlässt. Die färbende Schicht 973 kann eine Schicht sein, die einen Farbstoff oder ein Pigment enthält und Licht im Wellenlängenbereich von Cyan, Magenta oder Gelb durchlässt. Beispielsweise wird die färbende Schicht 973 durch ein Photolithografieverfahren, ein Druckverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, ein elektrolytisches Abscheidungsverfahren, ein elektrophotographisches Verfahren oder dergleichen ausgebildet. Unter Verwendung eines Tintenstrahlverfahrens kann die färbende Schicht bei Raumtemperatur, in einem niedrigen Vakuum oder über einem großen Substrat ausgebildet werden. Da die färbende Schicht ohne Ätzstoppmaske (resist mask) ausgebildet werden kann, können Herstellungskosten und die Anzahl von Schritten verringert werden.
  • Als die Isolierschicht 974 kann beispielsweise die Schicht verwendet werden, die unter Verwendung des Materials ausgebildet ist, das für die Basisschicht 961 verwendet werden kann.
  • Als die Isolierschicht 975 kann beispielsweise die Schicht verwendet werden, die unter Verwendung des Materials ausgebildet ist, das für die Basisschicht 961 verwendet werden kann.
  • Als die Isolierschicht 976 kann beispielsweise die Schicht, die unter Verwendung des Materials ausgebildet ist, das für die Basisschicht 961 verwendet werden kann, oder eine Schicht, die unter Verwendung eines Harzmaterials ausgebildet ist, verwendet werden.
  • Wie anhand von 23 beschrieben worden ist, beinhaltet das Beispiel für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform ein lichtemittierendes Element, das Licht von einer bestimmten Farbe emittiert, und eine färbende Schicht, die Licht mit einer bestimmten Wellenlänge, das von dem lichtemittierenden Element emittiert wird, durchlässt. Die obige Struktur erleichtert den Herstellungsprozess und erhöht die Ausbeute. Beispielsweise kann ein Anzeigeelement ohne Metallmaske ausgebildet werden; daher kann ein Herstellungsprozess einfach sein.
  • Das Obige ist die Beschreibung des Beispiels für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform.
  • In dem Beispiel für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform kann die Treiberschaltung über dem gleichen Substrat wie die Pixelschaltungen vorgesehen sein, wie anhand von 17, 18, 19A und 19B, 20A-1, 20A-2, 20B-1 und 20B-2, 21, 22A und 22B und 23 beschrieben worden ist. In diesem Fall kann der Transistor in der Schaltung wie z. B. in einer Treiberschaltung, die gleiche Struktur wie der Transistor in der Pixelschaltung aufweisen. Eine Schaltung wie z. B. die Treiberschaltung ist über dem gleichen Substrat wie die Schaltung der Einheit vorgesehen, so dass die Anzahl von Verbindungsleitungen der Schaltung der Einheit und der Treiberschaltung verkleinert werden kann.
  • Darüber hinaus wird in dem Beispiel für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform ein Leistungsquellenpotential einem Rückgate eines Transistors zeitweise zugeführt, wodurch die Schwellenspannung des Transistors bei unterdrücktem Leistungsverbrauch gesteuert werden kann.
  • [Ausführungsform 3]
  • Bei dieser Ausführungsform wird ein weiteres Beispiel für eine Halbleitervorrichtung, die anders als diejenige bei der Ausführungsform 2 ist, beschrieben.
  • Ein Strukturbeispiel für eine Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform wird anhand von 24 beschrieben. 24 ist ein Blockdiagramm, das ein Strukturbeispiel für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform zeigt.
  • Eine Halbleitervorrichtung in 24 beinhaltet eine Steuerschaltung 2011, eine Bitleitungstreiberschaltung 2012, eine Wortleitungstreiberschaltung 2013, eine Leistungsquellenschaltung 2014, ein Speicherzellenarray 2015 einschließlich einer Vielzahl von Speicherzellen (auch als MC bezeichnet) 2051 und einen Leistungszufuhrsteuerschalter 2016.
  • Ein Schreibsteuersignal, ein Lesesteuersignal und ein Adressensignal werden in die Steuerschaltung 2011 eingegeben. Die Steuerschaltung 2011 hat eine Funktion zum Erzeugen und Ausgeben einer Vielzahl von Steuersignalen gemäß dem eingegebenen Schreibsteuersignal, Lesesteuersignal und Adressensignal. Beispielsweise hat die Steuerschaltung 2011 eine Funktion zum Ausgeben eines Zeilenadressensignals und eines Spaltenadressensignals gemäß dem eingegebenen Adressensignal.
  • Ein Datensignal und ein Spaltenadressensignal werden in die Bitleitungstreiberschaltung 2012 eingegeben. Die Bitleitungstreiberschaltung 2012 hat eine Funktion zum Einstellen der Spannung einer Leitung (einschließlich z. B. einer Datenleitung), die in einer Spaltenrichtung angeordnet ist. Die Bitleitungstreiberschaltung 2012 beinhaltet beispielsweise einen Dekodierer und eine Vielzahl von Analogschaltern. Der Dekodierer hat eine Funktion zum Auswählen einer Leitung, die in einer Spaltenrichtung angeordnet ist, und die Vielzahl von Analogschaltern hat eine Funktion zum Bestimmen, ob das Datensignal gemäß einem von dem Dekodierer eingegebenen Signal ausgegeben wird oder nicht. Es sei angemerkt, dass die Bitleitungstreiberschaltung 2012 mit einer Lesesignalausgangsschaltung und einer Leseschaltung versehen sein kann. Die Lesesignalausgangsschaltung hat eine Funktion zum Ausgeben eines Lesesignals an eine Leitung mit einer Funktion als Leseauswahlleitung, und die Leseschaltung hat eine Funktion zum Lesen von Daten, die in der Speicherzelle 2051 gespeichert sind, die elektrisch mit einer Leitung verbunden ist, die von einem Lesesignal ausgewählt wird.
  • Das Zeilenadressensignal wird in die Wortleitungstreiberschaltung 2013 eingegeben. Die Wortleitungstreiberschaltung 2013 hat eine Funktion zum Auswählen einer Leitung (einschließlich z. B. einer Wortleitung), die in einer Zeilenrichtung angeordnet ist, gemäß dem eingegebenen Zeilenadressensignal und zum Einstellen der Spannung der ausgewählten Leitung. Die Wortleitungstreiberschaltung 2013 beinhaltet beispielsweise einen Dekodierer.
  • Der Dekodierer hat eine Funktion zum Auswählen einer Leitung, die in einer Zeilenrichtung angeordnet ist, gemäß dem eingegebenen Zeilenadressensignal.
  • Ferner führt die Leistungsquellenschaltung 2014 der Steuerschaltung 2011, der Bitleitungstreiberschaltung 2012, der Wortleitungstreiberschaltung 2013 und der Vielzahl von Speicherzellen (auch als MC bezeichnet) 2051 ein Leistungsquellenpotential oder eine Leistungsquellenspannung zu. Es sei angemerkt, dass die Leistungsquellenschaltung 2014 über einem Substrat ausgebildet sein kann, das ein anderes als dasjenige der Speicherzellen 2051 ist, und über eine Leitung oder dergleichen verbunden sein kann.
  • Außerdem wird ein Leistungsquellenpotential einem Rückgate eines Transistors in der Speicherzelle 2051 über den Leistungszufuhrsteuerschalter 2016 zugeführt. Als die Struktur des Leistungszufuhrsteuerschalters 2016 kann die Struktur des Leistungszufuhrsteuerschalters 102 in 1 verwendet werden.
  • Die Speicherzelle 2051 wird von der Wortleitungstreiberschaltung 2013 und der Bitleitungstreiberschaltung 2012 ausgewählt, und Datenschreibung oder Datenlesen wird in der ausgewählten Speicherzelle 2051 durchgeführt.
  • Bei der Halbleitervorrichtung in 24 wird die Speicherzelle von den Treiberschaltungen gemäß den Signalen, die in die Steuerschaltung eingegeben werden, ausgewählt, und ein Schreibvorgang oder ein Lesevorgang wird durchgeführt.
  • Außerdem wird ein Beispiel für das Speicherzellenarray 2015 beschrieben.
  • Ein Speicherzellenarray in 25 beinhaltet eine Vielzahl von Speicherzellen (Speicherschaltungen) 400, die in I Zeilen und J Spalten angeordnet sind, Bitleitungen BL_1 bis BL_J, Wortleitungen WL_1 bis WL_I, Kondensatorleitungen CL_1 bis CL_I, eine Sourceleitung SL, die mit einem Potential auf einem vorbestimmten Pegel versorgt wird, und Rückgateleitungen BGL_1 bis BGL_I.
  • Bei dem Speicherzellenarray in 25 beinhaltet die Speicherzelle 400 der M-ten Zeile (M ist eine natürliche Zahl, die größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich I ist) und der N-ten Spalte (N ist eine natürliche Zahl, die größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich J ist), d. h., eine Speicherzelle 400(M, N) einen Transistor 411(M, N), einen Transistor 412(M, N) und einen Kondensator 413(M, N).
  • Einer von Source und Drain des Transistors 411(M, N) ist elektrisch mit der Bitleitung BL_N verbunden. Ferner ist ein Gate des Transistors 411(M, N) elektrisch mit der Wortleitung WL_M verbunden, und ein Rückgate des Transistors 411(M, N) ist elektrisch mit der Rückgateleitung BGL_M verbunden.
  • Der Transistor 411(M, N) ist ein N-Kanal-Transistor und ein Auswahltransistor zum Steuern von Schreiben und Halten von Daten.
  • Als der Transistor 411(M, N) kann der Transistor mit einem kleinen Strom in ausgeschaltetem Zustand, der bei der Ausführungsform 1 beschrieben worden ist, verwendet werden.
  • Der Transistor 412 ist ein P-Kanal-Transistor. Bei dem Transistor 412(M, N) ist einer von Source und Drain elektrisch mit der Bitleitung BL_N verbunden, und der andere von Source und Drain ist elektrisch mit der Sourceleitung SL verbunden. Ein Gate des Transistors 412(M, N) ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 411(M, N) verbunden.
  • Der Transistor 412(M, N) dient als Ausgangstransistor, der ein Potential von auszugebenden Daten festsetzt.
  • Bei dem Kondensator 413(M, N) ist eine eines Paars von Elektroden elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 411(M, N) verbunden, und die andere des Paars von Elektroden ist elektrisch mit der Kondensatorleitung CL_M verbunden.
  • Der Kondensator 413(M, N) dient als Speicherkondensator, der Daten hält.
  • Das Obige ist die Beschreibung des Strukturbeispiels für das Speicherzellenarray in 25.
  • Es sei angemerkt, dass der Transistor 412 nicht notwendigerweise in der Speicherzelle vorgesehen ist. Beispielsweise kann die Speicherzelle eine Struktur wie in 26 gezeigt aufweisen. In diesem Fall können die Kondensatorleitungen CL in eine Leitung integriert werden, die auch als Sourceleitung SL dient.
  • Als Nächstes wird ein Beispiel für ein Verfahren zum Ansteuern der Halbleitervorrichtung in 24, die das Speicherzellenarray in 25 beinhaltet, beschrieben. Hier wird der Fall als Beispiel beschrieben, in dem Daten sequentiell in die Speicherzellen 400 der M-ten Zeile geschrieben werden und dann die geschriebenen Daten gelesen werden. Dennoch ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt.
  • Um Daten in die Speicherzellen 400 der M-ten Zeile zu schreiben, wird zuerst das Potential der M-ten Wortleitung WL_M auf VH eingestellt, und die Potentiale der anderen Wortleitungen WL_andere werden auf VL eingestellt.
  • Es sei angemerkt, dass VH beispielsweise ein Potential auf einem höheren Pegel als ein Bezugspotential (z. B., ein Leistungsquellenpotential VSS) ist und ein Leistungsquellenpotential VDD ist. Außerdem ist VL ein Potential auf einem Pegel, der niedriger als oder gleich dem Pegel des Bezugspotentials ist.
  • Hierbei wird in jeder der Speicherzellen 400 der M-ten Zeile der Transistor 411 eingeschaltet, und der Pegel des Potentials einer des Paars von Elektroden des Kondensators 413 ist gleich dem Pegel des Potentials der entsprechenden Bitleitung BL.
  • Dann wird der Transistor 411 ausgeschaltet, und das Gate des Transistors 412 befindet sich in einem offenen (floating) Zustand, so dass das Gatepotential des Transistors 412 gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt wird jeder der Rückgateleitungen BGL_1 bis BGL_I ein negatives Leistungsquellenpotential –Vx zugeführt. Dementsprechend wird die Schwellenspannung des Transistors 411 gesteuert.
  • Daten können in all die Speicherzellen 400 geschrieben werden, indem der vorstehende Vorgang an jeder Zeile durchgeführt wird.
  • Um Daten aus den Speicherzellen 400 der M-ten Zeile zu lesen, werden die Potentiale all der Wortleitungen WL auf VL eingestellt, und das Potential der Kondensatorleitung CL_M wird auf VL eingestellt, und die Potentiale der anderen Kondensatorleitungen CL_andere werden auf VH eingestellt.
  • In jeder der Speicherzellen 400 der M-ten Zeile hängt der Widerstand zwischen der Source und dem Drain des Transistors 412 von der Gatespannung des Transistors 412 ab. Zudem kann ein Potential, das der Menge an einem zwischen der Source und dem Drain des Transistors 412 fließenden Strom entspricht, als Daten aus der Speicherzelle 400 gelesen werden.
  • Daten können aus den allen Speicherzellen 400 gelesen werden, indem der vorstehende Vorgang Zeile für Zeile wiederholt wird. Das Obige ist die Beschreibung des Beispiels für das Verfahren zum Ansteuern der Halbleitervorrichtung in 24.
  • Außerdem wird ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung, die einen Arithmetik-Prozessor beinhaltet, beschrieben.
  • 27A und 27B zeigen Strukturbeispiele für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung in 27A beinhaltet eine Arithmetikprozessoreinheit 601 und eine Leistungsquelleneinheit 602. Die Arithmetikprozessoreinheit 601 beinhaltet eine Schaltung 611 mit Funktionen eines Datenlatches und eines Wählers, eine Schaltung 612 mit Funktionen eines internen Taktgebers und eines Rücksetzreglers, eine Dekodierereinheit 614, eine Arithmetikreglereinheit 616, einen Registersatz 620, eine Arithmetikeinheit 622 und einen Adressenpuffer 624. Die Leistungsquelleneinheit 602 beinhaltet eine Leistungsquellenschaltung 626.
  • Außerdem wird ein Leistungsquellenpotential oder eine Leistungsquellenspannung Bestandteilen der Arithmetikprozessoreinheit 601 von der Leistungsquelleneinheit 602 zugeführt. Beispielsweise wird ein Leistungsquellenpotential einem Rückgate von jedem der Transistoren in der Arithmetikprozessoreinheit 601 von der Leistungsquellenschaltung 626 über einen Leistungszufuhrsteuerschalter 627 zugeführt. Es sei angemerkt, dass der Leistungszufuhrsteuerschalter 627 unter Verwendung eines Leistungsreglers oder dergleichen gesteuert werden kann. Als die Strukturen des Leistungszufuhrsteuerschalters 627 kann die Struktur des Leistungszufuhrsteuerschalters 102 in 1 verwendet werden. Es sei angemerkt, dass die Leistungsquellenschaltung 626 über einem Substrat ausgebildet sein kann, das ein anderes als dasjenige der Arithmetikprozessoreinheit 601 ist, und über eine Leitung oder dergleichen verbunden sein kann.
  • Ferner werden Bestandteile der Arithmetikprozessoreinheit 601 beschrieben.
  • Die Schaltung 611 steuert Latch und Ausgabe von eingegebenen Daten.
  • Die Schaltung 612 steuert Zeitpunkte zum Erzeugen und Rücksetzen eines Taktsignals.
  • Die Dekodierereinheit 614 ist mit einem Register 615, das ein Befehlsregister ist, und einem Befehlsdekodierer versehen. Die Dekodierereinheit 614 hat eine Funktion zum Dekodieren von eingegebenen Befehlsdaten und Analysieren eines Befehls.
  • Die Arithmetikreglereinheit 616 beinhaltet eine Zustanderzeugungseinheit 618 und ein Register 617. Außerdem beinhaltet die Zustanderzeugungseinheit 618 ein Register 619. Die Zustanderzeugungseinheit 618 erzeugt ein Signal zum Bestimmen eines Zustandes der Halbleitervorrichtung.
  • Der Registersatz 620 beinhaltet eine Vielzahl von Registern 621. Die Vielzahl von Registern 621 umfasst Register, die als Programmzähler, Mehrzweckregister und Rechenregister dienen. Der Registersatz 620 hat eine Funktion zum Speichern von Daten, die für arithmetische Verarbeitung erforderlich sind.
  • Die Arithmetikeinheit 622 beinhaltet eine arithmetisch-logische Einheit (arithmetic logic unit: ALU) 623. Die Arithmetikeinheit 622 hat eine Funktion zum Durchführen arithmetischer Verarbeitung von Daten, die von der ALU 623 eingegeben werden. Es sei angemerkt, dass ein Register auch in der Arithmetikeinheit 622 vorgesehen sein kann.
  • Der Adressenpuffer 624 beinhaltet ein Register 625. Der Adressenpuffer 624 ist ein Puffergate für Adressendaten.
  • Ferner werden ein Schreibsteuersignal WE und ein Lesesteuersignal RD in die Arithmetikprozessoreinheit 601 eingegeben. Über einen Datenbus werden 8-Bit Daten in die Arithmetikprozessoreinheit 601 eingegeben. Darüber hinaus wird ein arithmetisches Steuersignal in die Arithmetikprozessoreinheit 601 eingegeben.
  • 16-Bit Adressendaten werden von der Arithmetikprozessoreinheit 601 ausgegeben. Des Weiteren wird ein Bussteuersignal von der Arithmetikprozessoreinheit 601 ausgegeben.
  • Das Schreibsteuersignal WE und das Lesesteuersignal RD werden in die Schaltung 612, die Arithmetikreglereinheit 616, den Registersatz 620 und den Adressenpuffer 624 eingegeben. Die 8-Bit Daten werden in die Schaltung 612, den Registersatz 620 und die Arithmetikeinheit 622 über den Datenbus eingegeben. Darüber hinaus wird das arithmetische Steuersignal in die Schaltung 612 und die Arithmetikreglereinheit 616 eingegeben.
  • Die 16-Bit Adressendaten werden von dem Adressenpuffer 624 ausgegeben. Das Bussteuersignal wird von der Arithmetikreglereinheit 616 ausgegeben.
  • Jede der Schaltungen in der Arithmetikprozessoreinheit 601 kann Daten, eine Adresse und ein arithmetisches Steuersignal über einen Adressenbus und einen Steuerbus zusätzlich zu dem Datenbus eingeben und ausgeben.
  • Jedes der Register, die in der Arithmetikprozessoreinheit 601 vorgesehen sind, hat eine Funktion zum Halten von Daten für einen bestimmten Zeitraum bei Datenverarbeitung.
  • Ferner zeigt 27B ein Beispiel für eine Schaltungsstruktur eines Registers, das 1-Bit Daten halten kann. Das Register in 27B beinhaltet ein Flipflop 651, eine nichtflüchtige Speicherschaltung 652 und einen Wähler 653.
  • Das Flipflop 651 wird mit einem Rücksetzsignal RST, einem Taktsignal CLK und einem Datensignal D versorgt. Das Flipflop 651 hat eine Funktion zum Halten von Daten des Datensignals D, das als Reaktion auf das Taktsignal CLK eingegeben wird, und Ausgeben der Daten als ein Datensignal Q.
  • Das Schreibsteuersignal WE, das Lesesteuersignal RD und ein Datensignal werden in die nichtflüchtige Speicherschaltung 652 eingegeben.
  • Die nichtflüchtige Speicherschaltung 652 hat eine Funktion zum Speichern von Daten eines eingegebenen Datensignals gemäß dem Schreibsteuersignal WE und Ausgeben der gespeicherten Daten als Datensignal gemäß dem Lesesteuersignal RD.
  • Gemäß dem Lesesteuersignal RD wählt der Wähler 653 das Datensignal D oder ein Datensignal, das von der nichtflüchtigen Speicherschaltung 652 ausgegeben wird, aus und gibt das ausgewählte Signal in das Flipflop 651 ein.
  • Die nichtflüchtige Speicherschaltung 652 beinhaltet einen Transistor 631 und einen Kondensator 632.
  • Der Transistor 631, der ein N-Kanal-Transistor ist, dient als Auswahltransistor. Einer von Source und Drain des Transistors 631 ist elektrisch mit einem Ausgangsanschluss des Flipflops 651 verbunden. Ferner ist ein Rückgate des Transistors 631 elektrisch mit dem Leistungszufuhrsteuerschalter 627 in 27A verbunden. Der Transistor 631 hat eine Funktion zum Steuern von Halten eines Datensignals, das von dem Flipflop 651 ausgegeben wird, gemäß dem Schreibsteuersignal WE.
  • Als der Transistor 631 kann der Transistor mit einem kleinen Strom in ausgeschaltetem Zustand, der bei der Ausführungsform 1 beschrieben worden ist, verwendet werden.
  • Bei dem Kondensator 632 ist eine eines Paars von Elektroden elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 631 verbunden, und die andere des Paars von Elektroden wird mit einem Leistungsquellenpotential VSS versorgt. Der Kondensator 632 hat eine Funktion zum Halten von elektrischer Ladung basierend auf Daten eines gespeicherten Datensignals. Da der Strom in ausgeschaltetem Zustand des Transistors 631 sehr klein ist, wird die elektrische Ladung in dem Kondensator 632 gehalten und somit werden die Daten gehalten, auch wenn die Zufuhr der Leistungsquellenspannung aufhört.
  • Ein Transistor 633 ist ein P-Kanal-Transistor. Ein Leistungsquellenpotential VDD wird einem von Source und Drain des Transistors 633 zugeführt, und das Lesesteuersignal RD wird in ein Gate des Transistors 633 eingegeben.
  • Ein Transistor 634 ist ein N-Kanal-Transistor. Einer von Source und Drain des Transistors 634 ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 633 verbunden, und das Lesesteuersignal RD wird in ein Gate des Transistors 634 eingegeben.
  • Der Transistor 635 ist ein N-Kanal-Transistor. Bei dem Transistor 635 ist einer von Source und Drain elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 634 verbunden, und der andere von Source und Drain wird mit dem Leistungsquellenpotential VSS versorgt.
  • Ein Eingangsanschluss des Inverters 636 ist elektrisch mit dem anderen von Source und Drain des Transistors 633 verbunden. Ein Ausgangsanschluss des Inverters 636 ist elektrisch mit einem Eingangsanschluss des Wählers 653 verbunden.
  • Eine eines Paars von Elektroden eines Kondensators 637 ist elektrisch mit dem Eingangsanschluss des Inverters 636 verbunden, und die andere des Paars von Elektroden wird mit dem Leistungsquellenpotential VSS versorgt. Der Kondensator 632 hat eine Funktion zum Halten von elektrischer Ladung basierend auf Daten eines Datensignals, das in den Inverter 636 eingegeben wird.
  • Es sei angemerkt, dass die Bestandteile der nichtflüchtigen Speicherschaltung 652 nicht auf das Vorstehende beschränkt sind, und beispielsweise ein Phase-change Random Access Memory (phase-change random access memory) (auch als PRAM bezeichnet), ein resistives Random Access Memory (resistive random access memory) (auch als ReRAM bezeichnet) oder ein magnetisches Random Access Memory (magnetic random access memoryx) (auch als MRAM bezeichnet) verwendet werden kann. Für das MRAM kann beispielsweise ein magnetisches Tunnelübergangselement (auch als magnetic tunnel junction-(MTJ)Element bezeichnet) verwendet werden.
  • Als Nächstes wird ein Beispiel für ein Verfahren zum Ansteuern des Registers in 27B beschrieben.
  • Zuerst wird das Register in einem normalen Betriebszeitraum mit der Leistungsquellenspannung, dem Rücksetzsignal RST und dem Taktsignal CLK versorgt. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Wähler 653 Daten des Datensignals D in das Flipflop 651 aus. Das Flipflop 651 hat eine Funktion zum Halten von Daten des Datensignals D, das als Reaktion auf das Taktsignal CLK eingegeben wird.
  • Dann werden in einem Zeitraum, der ein Backup-Zeitraum ist und gleich vor dem Unterbrechender Zufuhr der Leistungsquellenspannung vorgesehen ist, die Daten des Datensignals D in der nichtflüchtigen Speicherschaltung 652 gemäß einem Impuls des Schreibsteuersignals WE gespeichert, und die nichtflüchtige Speicherschaltung 652 hält die Daten als die Daten D_HLD. Danach wird die Zufuhr des Taktsignals CLK zu dem Register unterbrochen und dann wird die Zufuhr des Rücksetzsignals RST zu dem Register unterbrochen.
  • Als Nächstes wird in einem Leistungsunterbrechungszeitraum die Zufuhr der Leistungsquellenspannung zu dem Register unterbrochen. Während diesem Zeitraum ist der Wert der Daten D_HLD in der nichtflüchtigen Speicherschaltung 652 gehalten, da der Strom in ausgeschaltetem Zustand des Transistors 631 klein ist. Es sei angemerkt, dass die Zufuhr der Leistungsquellenspannung durch die Zufuhr eines Erdpotentials GND anstelle des Leistungsquellenpotentials VDD unterbrochen werden kann.
  • Hierbei kann das Rückgate des Transistors 631 durch zeitweiliges Einschalten des Leistungszufuhrsteuerschalters 627 mit einem Leistungsquellenpotential versorgt werden. Beispielsweise kann das Rückgate mit einem negativen Leistungsquellenpotential versorgt werden, so dass die Schwellenspannung des Transistors 631 derart verschoben wird, dass der ausgeschaltete Zustand des Transistors beibehalten wird. Ferner kann dann, wenn der Leistungszufuhrsteuerschalter 627 ausgeschaltet ist, die Zufuhr der Leistungsquellenspannung zu der Leistungsquellenschalung 626 auf eine Weise angehalten werden, die derjenigen der Leistungsquellensschaltung 101 bei der Ausführungsform 1 ähnlich ist.
  • Dann wird in einem Wiederherstellungszeitraum gleich vor einem normalen Betriebszeitraum die Zufuhr der Leistungsquellenspannung zu dem Register wieder begonnen, die Zufuhr des Taktsignals CLK wird wieder begonnen und danach wird die Zufuhr des Rücksetzsignals RST wieder begonnen. Zu diesem Zeitpunkt wird dann, bevor die Zufuhr des Taktsignals CLK wieder begonnen wird, die Leitung, die mit dem Taktsignal CLK versorgt wird, auf das Leistungsquellenpotential VDD eingestellt. Außerdem wird das Datensignal mit einem Wert entsprechend der Daten D_HLD gemäß einem Impuls des Lesesteuersignals RD von der nichtflüchtigen Speicherschaltung 652 an den Wähler 653 ausgegeben. Der Wähler 653 gibt das vorstehende Datensignal gemäß dem Impuls des Lesesteuersignals RD an das Flipflop 651 aus. Daher kann das Flipflop 651 zu einem Zustand gleich vor dem Leistungsunterbrechungszeitraum zurückkehren.
  • Dann wird in einem normalen Betriebszeitraum normaler Betrieb des Flipflops 651 wieder durchgeführt.
  • Das Obige ist die Beschreibung des Beispiels für das Verfahren zum Ansteuern des Registers.
  • Als Nächstes werden Strukturbeispiele für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform in 28A und 28B gezeigt.
  • Bei einer Halbleitervorrichtung, die in 28A gezeigt ist, sind ein Transistor 801, der Silizium in einem Kanalbildungsbereich enthält, und ein Transistor 802, der einen Oxidhalbleiter in einem Kanalbildungsbereich enthält, gestapelt, und ferner ist eine Vielzahl von Leitungen über dem Transistor 802 gestapelt.
  • Der Transistor 801 ist in einem Halbleitersubstrat mit einer eingebeteten Isolierschicht vorgesehen. Der Transistor 801 entspricht beispielsweise dem Transistor 635 in 27B.
  • Der Transistor 802 beinhaltet eine leitende Schicht 811a, die in einer Isolierschicht eingebettet ist, eine Isolierschicht 814 über der leitenden Schicht 811a, eine Halbleiterschicht 813, die mit der leitenden Schicht 811a überlappt, wobei die Isolierschicht 814 dazwischen liegt, leitende Schichten 815a und 815b, die elektrisch mit der Halbleiterschicht 813 verbunden sind, eine Isolierschicht 816 über der Halbleiterschicht 813 und den leitenden Schichten 815a und 815b, und eine leitende Schicht 818, die mit der Halbleiterschicht 813 überlappt, wobei die Isolierschicht 816 dazwischen liegt. Hier dient die leitende Schicht 811a als Rückgate-Elektrode. Die Isolierschicht 814 dient als Gate-Isolierschicht. Die Halbleiterschicht 813 dient als Kanalbildungsschicht. Jede der leitenden Schichten 815a und 815b dient als Source-Elektrode oder Drain-Elektrode. Die Isolierschicht 816 dient als Gate-Isolierschicht. Die leitende Schicht 818 dient als Gate-Elektrode. Der Transistor 802 entspricht beispielsweise dem Transistor 631 in 27B.
  • Es ist zu bevorzugen, dass die Isolierschicht 814 eine Funktion zum Sperren von Fremdstoffen wie z. B. Wasserstoff hat. Beispielsweise hat eine Aluminiumoxidschicht, eine Siliziumnitridschicht oder dergleichen eine Funktion zum Sperren von Wasserstoff. Da die Halbleiterschicht 813 in der in 28A gezeigten Halbleitervorrichtung von den Isolierschichten 814 und 816 umgeben ist, wird Diffusion von Fremdstoffen wie z. B. Wasserstoff von außen (z. B. von dem Transistor 801) in den Transistor 802 unterdrückt.
  • Außerdem ist die leitende Schicht 815a elektrisch mit einer leitenden Schicht 811b, die unter Verwendung des gleichen leitenden Films wie die leitende Schicht 811a ausgebildet ist, durch eine Öffnung, die die Isolierschicht 814 durchdringt, verbunden, und die leitende Schicht 811b ist elektrisch mit einer Gate-Elektrode des Transistors 801 verbunden.
  • Ferner sind Leitungsschichten 822, 824 und 826 sequentiell über dem Transistor 802 gestapelt. Die Leitungsschicht 822 ist elektrisch mit der leitenden Schicht 815b über eine Leitungsschicht 821, die in einer Isolierschicht eingebettet ist, verbunden. Die Leitungsschicht 824 ist elektrisch mit der Leitungsschicht 822 über eine Leitungsschicht 823, die in einer Isolierschicht eingebettet ist, verbunden. Die Leitungsschicht 826 ist elektrisch mit der Leitungsschicht 824 über eine Leitungsschicht 825, die in einer Isolierschicht eingebettet ist, verbunden. Beispielsweise kann die Leitungsschicht 826 als externer Verbindungsanschluss verwendet werden.
  • Ferner sind bei einer Halbleitervorrichtung, die in 28B gezeigt ist, der Transistor 801 und der Transistor 802 gestapelt, und ferner ist eine Vielzahl von Leitungsschichten zwischen dem Transistor 801 und dem Transistor 802 vorgesehen. Zudem ist auch ein Anschlussabschnitt 803 in 28B gezeigt.
  • Ferner sind Leitungsschichten 831a, 833a und 835a sequentiell über dem Transistor 801 gestapelt. Die Leitungsschicht 831a ist elektrisch mit der Gate-Elektrode des Transistors 801 verbunden. Die Leitungsschicht 833a ist elektrisch mit der Leitungsschicht 831a über eine Leitungsschicht 832a, die in einer Isolierschicht eingebettet ist, verbunden. Die Leitungsschicht 835a ist elektrisch mit der Leitungsschicht 833a über eine Leitungsschicht 834a, die in einer Isolierschicht eingebettet ist, verbunden.
  • Außerdem ist die leitende Schicht 815a elektrisch mit der leitenden Schicht 811b, die unter Verwendung des gleichen leitenden Films wie die leitende Schicht 811a ausgebildet ist, durch die Öffnung, die die Isolierschicht 814 durchdringt, verbunden, und die leitende Schicht 811b ist elektrisch mit der Leitungsschicht 835a über eine Leitungsschicht 836a, die in einer Isolierschicht eingebettet ist, verbunden.
  • Ferner ist eine Leitungsschicht 838a über dem Transistor 802 gestapelt. Die Leitungsschicht 838a ist elektrisch mit der leitenden Schicht 815b über eine Leitungsschicht 837a, die in einer Isolierschicht eingebettet ist, verbunden.
  • Bei dem Anschlussabschnitt 803 sind eine Leitungsschicht 831b, die unter Verwendung des gleichen leitenden Films wie die Leitungsschicht 831a ausgebildet ist, eine Leitungsschicht 833b, die unter Verwendung des gleichen leitenden Films wie die Leitungsschicht 833a ausgebildet ist, eine Leitungsschicht 835b, die unter Verwendung des gleichen leitenden Films wie die Leitungsschicht 835a ausgebildet ist, eine leitende Schicht 811c, die unter Verwendung des gleichen leitenden Films wie die leitende Schicht 811a ausgebildet ist, eine leitende Schicht 815c, die unter Verwendung des gleichen leitenden Films wie die leitende Schicht 815a ausgebildet ist, eine Leitungsschicht 837b, die unter Verwendung des gleichen leitenden Films wie die Leitungsschicht 837a ausgebildet ist, und eine Leitungsschicht 838b, die unter Verwendung des gleichen leitenden Films wie die Leitungsschicht 838a ausgebildet ist, sequentiell gestapelt. Die Leitungsschicht 833b ist elektrisch mit der Leitungsschicht 831b über eine Leitungsschicht 832b, die in der Isolierschicht eingebettet ist und unter Verwendung des gleichen leitenden Films wie die Leitungsschicht 832a ausgebildet ist, verbunden. Die Leitungsschicht 835b ist elektrisch mit der Leitungsschicht 833b über eine Leitungsschicht 834b, die in der Isolierschicht eingebettet ist und unter Verwendung des gleichen leitenden Films wie die Leitungsschicht 834a ausgebildet ist, verbunden. Die leitenden Schicht 811c ist elektrisch mit der Leitungsschicht 835b über eine Leitungsschicht 836b, die in der Isolierschicht eingebettet ist und unter Verwendung des gleichen leitenden Films wie die Leitungsschicht 836a ausgebildet ist, verbunden. Die leitende Schicht 815c ist elektrisch mit der leitenden Schicht 811c durch eine Öffnung verbunden, die die Isolierschicht 814 durchdringt. Die Leitungsschicht 838b ist elektrisch mit der leitenden Schicht 815c über die Leitungsschicht 837b, die in der Isolierschicht eingebettet ist und unter Verwendung des gleichen leitenden Films wie die Leitungsschicht 837a ausgebildet ist, verbunden. Beispielweise kann die Leitungsschicht 838b als externer Verbindungsanschluss verwendet werden.
  • Außerdem werden Bestandteile beschrieben.
  • Als jede der leitenden Schichten 811a bis 811c und 818 und die Leitungsschichten 831a bis 838a und 831b bis 838b kann beispielsweise eine Schicht verwendet werden, die unter Verwendung des Materials ausgebildet ist, das für die leitenden Schichten 962a und 962b in 23 verwendet werden kann.
  • Als jede der Isolierschichten einschließlich der Isolierschichten 814 und 816 kann beispielsweise die Schicht verwendet werden, die unter Verwendung des Materials ausgebildet ist, das für die Basisschicht 961 in 23 verwendet werden kann.
  • Als die Halbleiterschicht 813 kann beispielsweise eine Schicht aus dem Material verwendet werden, das für die Halbleiterschichten 964a und 964b in 23 verwendet werden kann.
  • Wie in 28A und 28B gezeigt ist, hat die Halbleitervorrichtung in den Beispielen für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform einen Stapel von verschiedenen Transistoren, wodurch die Schaltungsgrundfläche verringert werden kann. Darüber hinaus muss in einer Halbleitervorrichtung, die beispielsweise ein MTJ-Element aufweist, das MTJ-Element in einer obersten Schicht ausgebildet sein, so dass das MTJ-Element mit Transistoren unter dem MTJ-Element über eine Durchgangsleitung verbunden ist; deshalb ist es schwer, solche Halbleitervorrichtungen herzustellen. Jedoch kann in den Beispielen für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform ein weiterer Transistor über einem Transistor gestapelt werden, und die Halbleitervorrichtung kann also leicht hergestellt werden.
  • Das Obige ist die Beschreibung der Strukturbeispiele für die Halbleitervorrichtung.
  • Wie anhand von 24, 25, 26, 27A und 27B und 28A und 28B beschrieben worden ist, kann in den Beispielen für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform der Datenhaltezeitraum unter Verwendung eines Transistors mit einem kleinen Strom in ausgeschaltetem Zustand als Auswahltransistor einer Speicherschaltung verlängert werden. Infolgedessen können die Daten gehalten werden, auch wenn beispielsweise die Zufuhr einer Leistungsquellenspannung unterbrochen wird.
  • Darüber hinaus wird in den Beispielen für die Halbleitervorrichtung bei dieser Ausführungsform die Leitung zwischen einer Leistungsquellenschaltung und einem Rückgate eines Auswahltransistors von einem Leistungszufuhrsteuerschalter gesteuert, und ein Leistungsquellenpotential wird dem Rückgate zeitweise zugeführt, wodurch die Schwellenspannung des Transistors gesteuert werden kann, während der Leistungsverbrauch unterdrückt wird.
  • [Ausführungsform 4]
  • Bei dieser Ausführungsform werden Beispiele für ein elektronisches Gerät, das die Halbleitervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet, anhand von 29A bis 29F beschrieben.
  • Ein elektronisches Gerät, das in 29A gezeigt ist, ist ein Beispiel für ein tragbares Informationsendgerät.
  • Das in 29A dargestellte elektronische Gerät beinhaltet ein Gehäuse 1011, einen Anzeigebereich 1012, der in dem Gehäuse 1011 eingebaut ist, einen Knopf 1013 und einen Lautsprecher 1014.
  • Das Gehäuse 1011 kann mit einem Verbindungsanschluss zum Verbinden des elektronischen Geräts mit einer externen Vorrichtung und mit einem Knopf zum Bedienen des elektronischen Geräts versehen sein.
  • Der Anzeigebereich 1012 ist ein Anzeigebildschirm (Display). Der Bildschirm 1012 dient vorzugsweise als Touchscreen.
  • Das Gehäuse 1011 ist mit dem Knopf 1013 versehen. Wenn der Knopf 1013 ein Netzschalter ist, kann beispielsweise ein Drücken auf den Knopf 1013 das elektronische Gerät einschalten oder ausschalten.
  • Das Gehäuse 1011 ist mit dem Lautsprecher 1014 versehen. Der Lautsprecher 1014 gibt Töne aus.
  • Das Gehäuse 1011 kann mit einem Mikrofon versehen sein, in welchem Falle beispielsweise das elektronische Gerät in 29A als Telefon dienen kann.
  • Bei dem elektronischen Gerät in 29A ist die Halbleitervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung innerhalb des Gehäuses 1011 vorgesehen.
  • Das elektronische Gerät in 29A dient beispielsweise als eines oder mehrere von einem Telefon, einem E-Book-Reader, einem Personal-Computer und einer Spielmaschine.
  • Das elektronische Gerät in 29B ist ein Beispiel für ein klappbares Informationsendgerät.
  • Das elektronische Gerät in 29B beinhaltet ein Gehäuse 1021a, ein Gehäuse 1021b, einen Anzeigebereich 1022a, mit dem das Gehäuse 1021a versehen ist, einen Anzeigebereich 1022b, mit dem das Gehäuse 1021b versehen ist, ein Scharnier 1023, einen Knopf 1024, einen Verbindungsanschluss 1025, einen Speichermedium-Steckplatz 1026 und einen Lautsprecher 1027.
  • Das Gehäuse 1021a und das Gehäuse 1021b sind durch das Scharnier 1023 verbunden.
  • Die Anzeigebereiche 1022a und 1022b sind Anzeigebildschirme (Displays). Die Bildschirme 1022a und 1022b dienen vorzugsweise als Touchscreen.
  • Da das elektronische Gerät in 29B das Scharnier 1023 beinhaltet, kann es geklappt werden, so dass die Bildschirme 1022a und 1022b einander zugewandt sind.
  • Das Gehäuse 1021b ist mit dem Knopf 1024 versehen. Es sei angemerkt, dass auch das Gehäuse 1021a mit dem Knopf 1024 versehen sein kann. Beispielsweise kann dann, wenn der Knopf 1024, der als Netzschalter dient, vorgesehen ist und gedrückt wird, die Zufuhr einer Leistungsquellenspannung zu dem elektronischen Gerät gesteuert werden.
  • Das Gehäuse 1021a ist mit dem Verbindungsanschluss 1025 versehen. Es sei angemerkt, dass der Verbindungsanschluss 1025 an dem Gehäuse 1021b vorgesehen sein kann. Alternativ kann eine Vielzahl von Verbindungsanschlüssen 1025 an dem Gehäuse 1021a und/oder dem Gehäuse 1021b vorgesehen sein. Der Verbindungsanschluss 1025 ist ein Anschluss zum Verbinden des elektronischen Geräts in 29B mit einem anderen Gerät.
  • Das Gehäuse 1021a ist mit dem Speichermedium-Steckplatz 1026 versehen. Der Speichermedium-Steckplatz 1026 kann auch an dem Gehäuse 1021b vorgesehen sein. Alternativ kann eine Vielzahl von Speichermedium-Steckplätzen 1026 an dem Gehäuse 1021a und/oder dem Gehäuse 1021b vorgesehen sein. Beispielsweise wird ein kartenförmiges Speichermedium in den Speichermedium-Steckplatz gesteckt, so dass Daten aus dem kartenförmigen Speichermedium zu dem elektronischen Gerät gelesen werden können oder in dem elektronischen Gerät gespeicherte Daten in das kartenförmige Speichermedium geschrieben werden können.
  • Das Gehäuse 1021b ist mit dem Lautsprecher 1027 versehen. Der Lautsprecher 1027 gibt Töne aus. Es sei angemerkt, dass das Gehäuse 1021a mit dem Lautsprecher 1027 versehen sein kann.
  • Das Gehäuse 1021a oder 1021b kann mit einem Mikrofon versehen sein, in welchem Falle beispielsweise das elektronische Gerät in 29B als Telefon dienen kann.
  • Bei dem elektronischen Gerät in 29B ist die Halbleitervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung innerhalb des Gehäuses 1021a oder 1021b vorgesehen.
  • Das Elektronische Gerät in 29B dient beispielsweise als eines oder mehrere von einem Telefon, einem E-Book-Reader, einem Personal-Computer und einer Spielmaschine.
  • Ein elektronisches Gerät, das in 29C gezeigt ist, ist ein Beispiel für ein stationäres Informationsendgerät. Das in 29C gezeigte stationäre Informationsendgerät beinhaltet ein Gehäuse 1031, einen Anzeigebereich 1032, der in dem Gehäuse 1031 eingebaut ist, einen Knopf 1033 und einen Lautsprecher 1034.
  • Der Anzeigebereich 1032 ist ein Anzeigebildschirm (Display). Der Anzeigebereich 1032 dient vorzugsweise als Touchscreen.
  • Es sei angemerkt, dass ein Deckteil 1035 des Gehäuses 1031 mit einem Anzeigebereich, der dem Anzeigebereich 1032 ähnlich ist, versehen sein kann. Dieser Anzeigebereich dient vorzugsweise als Touchscreen.
  • Ferner kann das Gehäuse 1031 mit einem oder mehreren von einem Kartenschlitz, aus dem eine Karte oder dergleichen ausgegeben wird, einem Münzschlitz und einem Geldscheinschlitz versehen sein.
  • Das Gehäuse 1031 ist mit dem Knopf 1033 versehen. Beispielsweise kann dann, wenn der Knopf 1033 ein Netzschalter ist, die Zufuhr einer Leistungsquellenspannung zu dem elektronischen Gerät durch Drücken auf den Knopf 1033 gesteuert werden.
  • Das Gehäuse 1031 ist mit dem Lautsprecher 1034 versehen. Der Lautsprecher 1034 gibt Töne aus.
  • Bei dem elektronischen Gerät in 29C ist die Halbleitervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung innerhalb des Gehäuses 1031 vorgesehen.
  • Das elektronische Gerät in 29C dient beispielsweise als Geldautomat, Datenübertragungsendgerät zum Bestellen einer Karte oder dergleichen (auch als Multimediastation bezeichnet) oder Spielmaschine.
  • 29D ist ein Beispiel für ein stationäres Informationsendgerät. Das in 29D dargestellte elektronische Gerät beinhaltet ein Gehäuse 1041, einen Anzeigebereich 1042, der in dem Gehäuse 1041 eingebaut ist, eine Stütze 1043 zum Stützen des Gehäuses 1041, einen Knopf 1044, einen Verbindungsanschluss 1045 und einen Lautsprecher 1046.
  • Es sei angemerkt, dass ein Verbindungsanschluss zum Verbinden des Gehäuses 1041 mit einer externen Vorrichtung vorgesehen sein kann.
  • Der Anzeigebereich 1042 dient als Anzeigebildschirm (Display).
  • Das Gehäuse 1041 ist mit dem Knopf 1044 versehen. Beispielsweise kann dann, wenn der Knopf 1044 ein Netzschalter ist, die Zufuhr einer Leistungsquellenspannung zu dem elektronischen Gerät durch Drücken auf den Knopf 1044 gesteuert werden.
  • Das Gehäuse 1041 ist mit dem Verbindungsanschluss 1045 versehen. Der Verbindungsanschluss 1045 ist ein Anschluss zum Verbinden des elektronischen Geräts in 29D mit einem anderen Gerät. Beispielsweise kann dann, wenn das elektronische Gerät in 29D und ein Personal-Computer unter Verwendung des Verbindungsanschlusses 1045 miteinander verbunden sind, der Anzeigebereich 1042 ein Bild entsprechend einem Datensignal, das von dem Personal-Computer eingegeben wird, anzeigen. Beispielsweise kann dann, wenn der Anzeigebereich 1042 des elektronischen Geräts in 29D größer als ein Anzeigebereich eines anderen elektronischen Geräts ist, das damit verbunden ist, ein angezeigtes Bild des anderen elektronischen Geräts vergrößert werden, so dass mehrere Zuschauer leicht gleichzeitig das Bild sehen können.
  • Das Gehäuse 1041 ist mit dem Lautsprecher 1046 versehen. Der Lautsprecher 1046 gibt Töne aus.
  • Bei dem elektronischen Gerät in 29D ist die Halbleitervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung innerhalb des Gehäuses 1041 vorgesehen.
  • Das elektronische Gerät in 29D dient beispielsweise als Monitor, Personal-Computer und/oder Fernseher.
  • 29E ist ein Beispiel für einen elektrischen Gefrier-Kühlschrank. Das elektronische Gerät in 29E beinhaltet ein Gehäuse 1051, eine Kühlschranktür 1052 und eine Gefrierschranktür 1053.
  • Bei dem elektronischen Gerät in 29E ist die Halbleitervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung innerhalb des Gehäuses 1051 vorgesehen. Mit der vorstehenden Struktur kann beispielsweise die Zufuhr einer Leistungsquellenspannung zu der Halbleitervorrichtung in dem Gehäuse 1051 als Reaktion auf Öffnen und Schließen der Kühlschranktür 1052 und der Gefrierschranktür 1053 gesteuert werden.
  • 29F ist ein Beispiel für eine Klimaanlage. Das elektronische Gerät in 29F beinhaltet eine Inneneinheit 1060 und eine Außeneinheit 1064.
  • Die Inneneinheit 1060 beinhaltet ein Gehäuse 1061 und einen Luftauslass 1062.
  • Bei dem elektronischen Gerät in 29F ist die Halbleitervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung innerhalb des Gehäuses 1061 vorgesehen. Mit der vorstehenden Struktur kann die Zufuhr einer Leistungsquellenspannung zu der Halbleitervorrichtung in dem Gehäuse 1061 beispielsweise als Reaktion auf ein Signal von einer Fernbedienung gesteuert werden.
  • Es sei angemerkt, dass die in Teile aufgetrennte Klimaanlage, die die Inneneinheit und die Außeneinheit beinhaltet, als Beispiel in 29F gezeigt ist. Alternativ können bei einer Klimaanlage die Funktionen einer Inneneinheit und einer Außeneinheit in einem Gehäuse integriert sein.
  • Beispiele für die elektronischen Geräte sind nicht auf das Obige beschränkt, und die Halbleitervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch für einen elektrischen Reiskocher, ein Hochfrequenzheizgerät wie z. B. einen Mikrowellenofen und dergleichen verwendet werden.
  • Das Obige ist die Beschreibung der elektronischen Geräte in 29A bis 29F.
  • Wie anhand von 29A bis 29F beschrieben worden ist, verbraucht das elektronische Gerät bei dieser Ausführungsform durch Anwenden der Halbleitervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weniger Leistung.
  • Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennummer 2012-109475 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 11. Mai 2012, und der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennummer 2012-125706 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 1. Juni 2012, deren gesamter Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenlegung gemacht ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2012-109475 [0518]
    • JP 2012-125706 [0518]

Claims (20)

  1. Halbleitervorrichtung, die umfasst: einen Transistor, der eine Rückgate-Elektrode umfasst; einen Schalter, der elektrisch mit der Rückgate-Elektrode verbunden ist; eine Leistungsquellenschaltung, die elektrisch mit der Rückgate-Elektrode über den Schalter verbunden ist; und eine Impulsausgangsschaltung, die elektrisch mit dem Schalter verbunden ist, wobei der Schalter durch ein Impulssignal, das von der Impulsausgangsschaltung ausgegeben wird, eingeschaltet oder ausgeschaltet wird.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: einen zweiten Schalter, wobei ein Leistungsquellenpotential der Leistungsquellenschaltung über den zweiten Schalter zugeführt wird.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Leckstrom des Schalters kleiner als oder gleich 1 × 10–19 A ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schalter einen Transistor umfasst, der einen Oxidhalbleiter enthält.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Oxidhalbleiter ein Material umfasst, das aus Indium, Gallium, Zink und einer Kombination davon ausgewählt wird.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Transistor in einem aus einer Treiberschaltung, einer LSI, einem Sensor und einem Pixelabschnitt enthalten ist.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leistungsquellenschaltung eines aus einer Ladungspumpe, einem invertierenden Wandler und einem Ćuk-artigen Wandler ist.
  8. Halbleitervorrichtung, die umfasst: einen ersten Transistor, der eine Rückgate-Elektrode beinhaltet; einen zweiten Transistor, wobei eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des zweiten Transistors elektrisch mit der Rückgate-Elektrode verbunden ist, eine Leistungsquellenschaltung, die elektrisch mit der anderen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des zweiten Transistors verbunden ist; und eine Impulsausgangsschaltung, die elektrisch mit einer Gate-Elektrode des zweiten Transistors verbunden ist, wobei der zweite Transistor einen Oxidhalbleiter umfasst.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein Leckstrom pro Mikrometer einer Kanalbreite des zweiten Transistors kleiner als oder gleich 1 × 10–19 A/μm ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Oxidhalbleiter ein Material umfasst, das aus Indium, Gallium, Zink und einer Kombination davon ausgewählt wird.
  11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Oxidhalbleiter eine Phase aufweist, in der eine c-Achse in einer Richtung ausgerichtet ist, die parallel zu einem von einem Normalenvektor einer Oberfläche, wo der Oxidhalbleiter ausgebildet ist, und einem Normalenvektor einer Oberfläche des Oxidhalbleiters ist, und wobei die Phase eine dreieckige oder hexagonale Atomanordnung hat, wenn eine Betrachtung aus einer Richtung erfolgt, die senkrecht zu einer a-b-Fläche ist, und die Phase eine Metallatomanordnung in einer geschichteten Weise oder eine Metallatom- und Sauerstoffatomanordnung in einer geschichteten Weise hat, wenn eine Betrachtung aus einer Richtung erfolgt, die senkrecht zu der c-Achse ist.
  12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der erste Transistor in einem von einer Treiberschaltung, einer LSI, einem Sensor und einem Pixelabschnitt enthalten ist.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Leistungsquellenschaltung eines von einer Ladungspumpe, einem invertierenden Wandler und einem Ćuk-artigen Wandler ist.
  14. Halbleitervorrichtung, die umfasst: einen ersten Transistor, der eine Rückgate-Elektrode beinhaltet; einen ersten Schalter, der elektrisch mit der Rückgate-Elektrode verbunden ist; eine erste Leistungsquellenschaltung, die elektrisch mit der Rückgate-Elektrode über den ersten Schalter verbunden ist; eine erste Impulsausgangsschaltung, die elektrisch mit dem ersten Schalter verbunden ist; einen zweiten Schalter, der elektrisch mit der Rückgate-Elektrode verbunden ist; eine zweite Leistungsquellenschaltung, die elektrisch mit der Rückgate-Elektrode über den zweiten Schalter verbunden ist; und eine zweite Impulsausgangsschaltung, die elektrisch mit dem zweiten Schalter verbunden ist, wobei der erste Schalter durch ein erstes Impulssignal, das von der ersten Impulsausgangsschaltung ausgegeben wird, eingeschaltet oder ausgeschaltet wird, und wobei der zweite Schalter durch ein zweites Impulssignal, das von der zweiten Impulsausgangsschaltung ausgegeben wird, eingeschaltet oder ausgeschaltet wird.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, die ferner umfasst: einen dritten Schalter; und einen vierten Schalter, wobei der ersten Leistungsquellenschaltung ein erstes Leistungsquellenpotential über den dritten Schalter zugeführt wird, und wobei der zweiten Leistungsquellenschaltung ein zweites Leistungsquellenpotential über den vierten Schalter zugeführt wird.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei ein Leckstrom des ersten Schalters oder des zweiten Schalters kleiner als oder gleich 1 × 10–19 A ist.
  17. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei der erste Schalter oder der zweite Schalter einen Transistor umfasst, der einen Oxidhalbleiter enthält.
  18. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Oxidhalbleiter ein Material umfasst, das aus Indium, Gallium, Zink und einer Kombination davon ausgewählt wird.
  19. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei der erste Transistor in einem von einer Treiberschaltung, einer LSI, einem Sensor und einem Pixelabschnitt enthalten ist.
  20. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei die erste Leistungsquellenschaltung oder die zweite Leistungsquellenschaltung eines von einer Ladungspumpe, einem invertierenden Wandler und einem Ćuk-artigen Wandler ist.
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