JP2007172814A - Semiconductor device and its operating method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of reducing an area of the semiconductor device, reading data reliably, and simplifying replacement of data. <P>SOLUTION: In the semiconductor device, a memory cell and a data line are controlled with a reset signal so that data can be reliably outputted. Also, an element of data holding unit is included, and the data holding unit includes a plurality of memory cells. The area can be reduced by using such a memory cell. A transistor is not connected to GND, thereby simplifying the replacement of data in the memory cell. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、記憶領域を有する半導体装置及び当該装置の動作方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a storage area and a method for operating the device.

コンピュータ技術の発展に伴い、大容量のメモリが必要とされる。メモリの容量を増やすには、メモリセルの数を多くすればよい。しかしながらメモリセル数を増やすと、面積が増大し、メモリや、該メモリを有するコンピュータの小型化に限界が生じる。 With the development of computer technology, a large amount of memory is required. In order to increase the capacity of the memory, the number of memory cells may be increased. However, when the number of memory cells is increased, the area increases, and there is a limit to downsizing the memory and the computer having the memory.

このようなメモリとしては、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)がある。RAMは書き換えることが可能なメモリであり、ROMは読み出しのみ可能なメモリである。 Such memories include RAM (Random Access Memory) and ROM (Read Only Memory). The RAM is a rewritable memory, and the ROM is a readable only memory.

RAMやROMは、ワード線とデータ線とを有し、これらの交差部にメモリセルが形成されている。メモリセルの2値状態(0と1)によって、所定の情報を作成することができる。 RAMs and ROMs have word lines and data lines, and memory cells are formed at intersections thereof. Predetermined information can be created according to the binary state (0 and 1) of the memory cell.

ROMに関し、改版マスクの枚数が少なく、集積度を向上させるため、読み出し時のワード線の電位制御が簡単となる多値マスクROMの構成が提案されている(特許文献1参照)。 Regarding the ROM, a configuration of a multi-value mask ROM has been proposed in which the number of revision masks is small and the degree of integration is improved, so that the potential control of the word line at the time of reading is simplified (see Patent Document 1).

また、ワード線選択時の消費電流を低減するために、データ保持手段及び電源制御手段を有し、データ保持手段は複数のメモリセルを有するROMの構成が提案されている(特許文献2参照)。
特開2000−299394号公報 特開2005−203079号公報
In order to reduce current consumption when selecting a word line, a data holding means and a power supply control means are provided, and the data holding means has a ROM structure having a plurality of memory cells (see Patent Document 2). .
JP 2000-299394 A JP 2005-203079 A

特許文献1及び2に記載のROMの構成では、1メモリセルに対して複数の配線が設けられている。このような配線は、ROMの集積度に大きな影響を及ぼす。そして、配線の集積度は、露光技術に左右され、配線幅と配線間隔(ラインアンドスペース)を狭くするには限界がある。そこで本発明は、メモリセル部の配線数を減らし、省スペース化を実現させることを課題とする。 In the ROM configurations described in Patent Documents 1 and 2, a plurality of wirings are provided for one memory cell. Such wiring greatly affects the integration density of the ROM. The degree of wiring integration depends on the exposure technique, and there is a limit to narrowing the wiring width and the wiring interval (line and space). Accordingly, an object of the present invention is to reduce the number of wirings in the memory cell portion and realize space saving.

またROMの動作には、プリチャージが必要とされる。そこで本発明は、リセット信号をプリチャージ用回路とワード線に入力することにより確実なデータ読み込みを可能とさせることを課題とする。 Further, precharge is required for the operation of the ROM. Therefore, an object of the present invention is to enable reliable data reading by inputting a reset signal to a precharge circuit and a word line.

またROMのデータは、多様性があり、頻繁に変更されうる。データの変更には、配線の露光用マスクから変更する必要があり、高価なものとなってしまう。そこで本発明は、データ変更の際、最小限のマスク変更でデータ変更することを課題とする。 The ROM data is diverse and can be changed frequently. In order to change the data, it is necessary to change the mask from the exposure mask for the wiring, which is expensive. Therefore, an object of the present invention is to change data with a minimum mask change when changing data.

上記課題を鑑み本発明は、メモリセルと、データ線を介して接続されるプリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路を有し、リセット信号によりワード線、データ線を制御することを特徴とする半導体装置である。 In view of the above problems, the present invention includes a memory cell, a precharge circuit connected through a data line, and a sense amplifier circuit, and the word line and the data line are controlled by a reset signal. It is a semiconductor device.

また、メモリセルのトランジスタはGND接続をせずに、非接続状態にしても良い。その結果、データ書き換え時、コンタクトマスクまたは配線マスクどちらか一方で容易に変更することができる。このようなメモリセルは、ワード線、データ線、GND線、及び1つのトランジスタで構成されていることを特徴とする。 Further, the transistor of the memory cell may be disconnected without being connected to GND. As a result, at the time of data rewriting, either the contact mask or the wiring mask can be easily changed. Such a memory cell includes a word line, a data line, a GND line, and one transistor.

以下に、具体的な本発明について示す。 Specific examples of the present invention will be described below.

本発明の一形態は、データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路を有する半導体装置である。メモリセルは、データ線に一方の電極が電気的に接続された第1のトランジスタを有する。プリチャージ用回路は、データ線に一方の電極が電気的に接続された第2のトランジスタを有する。また、センスアンプ用回路は、データ線に一方の電極が接続された第3のトランジスタと、データ線に入力端子が電気的に接続され、且つ第3のトランジスタのゲートに出力端子が電気的に接続されたインバータとを有する。 One embodiment of the present invention is a semiconductor device including a memory cell, a precharge circuit, and a sense amplifier circuit that are electrically connected to each other through a data line. The memory cell includes a first transistor in which one electrode is electrically connected to the data line. The precharge circuit includes a second transistor in which one electrode is electrically connected to the data line. The sense amplifier circuit includes a third transistor having one electrode connected to the data line, an input terminal electrically connected to the data line, and an output terminal electrically connected to the gate of the third transistor. And a connected inverter.

本発明の別形態は、データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路を有する半導体装置である。メモリセルは、データ線に一方の電極が電気的に接続された第1のトランジスタとワード線とを有する。プリチャージ用回路は、データ線に一方の電極が電気的に接続された第2のトランジスタを有する。また、センスアンプ用回路は、データ線に一方の電極が電気的に接続された第3のトランジスタと、データ線に入力端子が電気的に接続され、且つ第3のトランジスタのゲートに出力端子が電気的に接続されたインバータとを有し、ワード線は第1のトランジスタのゲートに電気的に接続される。 Another embodiment of the present invention is a semiconductor device including a memory cell, a precharge circuit, and a sense amplifier circuit that are electrically connected to each other through a data line. The memory cell includes a first transistor having one electrode electrically connected to the data line and a word line. The precharge circuit includes a second transistor in which one electrode is electrically connected to the data line. The sense amplifier circuit includes a third transistor having one electrode electrically connected to the data line, an input terminal electrically connected to the data line, and an output terminal to the gate of the third transistor. The word line is electrically connected to the gate of the first transistor.

本発明の別形態は、データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路と、第1のインバータと、NANDとを有する半導体装置である。メモリセルは、データ線に一方の電極が電気的に接続された第1のトランジスタとワード線とを有する。プリチャージ用回路は、データ線に一方の電極が電気的に接続された第2のトランジスタを有する。また、センスアンプ用回路は、データ線に一方の電極が電気的に接続された第3のトランジスタと、データ線に入力端子が電気的に接続され、且つ第3のトランジスタのゲートに出力端子が電気的に接続された第2のインバータとを有し、ワード線は第1のトランジスタのゲートに電気的に接続され、第1のインバータ及びNANDは、ワード線に電気的に接続される。 Another embodiment of the present invention is a semiconductor device including a memory cell, a precharge circuit, a sense amplifier circuit, a first inverter, and a NAND that are electrically connected to each other through a data line. The memory cell includes a first transistor having one electrode electrically connected to the data line and a word line. The precharge circuit includes a second transistor in which one electrode is electrically connected to the data line. The sense amplifier circuit includes a third transistor having one electrode electrically connected to the data line, an input terminal electrically connected to the data line, and an output terminal to the gate of the third transistor. A second inverter electrically connected, the word line is electrically connected to the gate of the first transistor, and the first inverter and the NAND are electrically connected to the word line.

本発明の別形態は、データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路と、第1のインバータと、NANDとを有する半導体装置である。メモリセルは、データ線に一方の電極が電気的に接続された第1のトランジスタとワード線とを有する。プリチャージ用回路は、データ線に一方の電極が電気的に接続された第2のトランジスタを有する。また、センスアンプ用回路は、データ線に一方の電極が電気的に接続された第3のトランジスタと、データ線に入力端子が電気的に接続され、且つ第3のトランジスタのゲートに出力端子が電気的に接続された第2のインバータとを有し、ワード線は第1のトランジスタのゲートに電気的に接続され、第1のインバータ及びNANDは、ワード線に電気的に接続される。そしてNANDにはアドレス信号と、リセット信号が入力される。 Another embodiment of the present invention is a semiconductor device including a memory cell, a precharge circuit, a sense amplifier circuit, a first inverter, and a NAND that are electrically connected to each other through a data line. The memory cell includes a first transistor having one electrode electrically connected to the data line and a word line. The precharge circuit includes a second transistor in which one electrode is electrically connected to the data line. The sense amplifier circuit includes a third transistor having one electrode electrically connected to the data line, an input terminal electrically connected to the data line, and an output terminal to the gate of the third transistor. A second inverter electrically connected, the word line is electrically connected to the gate of the first transistor, and the first inverter and the NAND are electrically connected to the word line. An address signal and a reset signal are input to the NAND.

本発明において、第1のトランジスタの他方の電極の電位は、接地電位であることを特徴とする。具体的には、第1のトランジスタの他方の電極は、配線と電気的に接続され、接地電位である。または、第1のトランジスタの他方の電極は、非接続状態である。 In the present invention, the potential of the other electrode of the first transistor is a ground potential. Specifically, the other electrode of the first transistor is electrically connected to the wiring and has a ground potential. Alternatively, the other electrode of the first transistor is not connected.

本発明において、第2のトランジスタの他方の電極の電位は、高電位側電位である。また第3のトランジスタの他方の電極の電位は、高電位側電位である。 In the present invention, the potential of the other electrode of the second transistor is a high potential side potential. The potential of the other electrode of the third transistor is a high potential side potential.

本発明において、第1のトランジスタはN型であり、第2のトランジスタはP型であり、第3のトランジスタはP型である。 In the present invention, the first transistor is N-type, the second transistor is P-type, and the third transistor is P-type.

本発明の半導体装置の動作方法に関する一形態は、データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路、メモリセルに電気的に接続されたインバータ及びNANDを有し、リセット信号としてプリチャージ用回路及びNANDにlow(ロー)の信号が入力され、アドレス信号としてNANDにhigh(ハイ)の信号が入力され、データ線にhighの信号が入力されると、プリチャージ用回路が有するトランジスタがオンとなり、メモリセルが有するトランジスタがオフとなり、データ線からhighの信号が出力されることを特徴とする。 One embodiment of a method for operating a semiconductor device according to the present invention includes a memory cell electrically connected via a data line, a precharge circuit, a sense amplifier circuit, an inverter electrically connected to the memory cell, and It has a NAND, a low signal is input to the precharge circuit and the NAND as a reset signal, a high signal is input to the NAND as an address signal, and a high signal is input to the data line The transistor included in the precharge circuit is turned on, the transistor included in the memory cell is turned off, and a high signal is output from the data line.

本発明の半導体装置の動作方法に関する別形態は、データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路、メモリセルに電気的に接続されたインバータ及びNANDを有し、リセット信号としてプリチャージ用回路及びNANDにlowの信号が入力され、アドレス信号としてNANDにlowの信号が入力され、データ線にhighの信号が入力されると、プリチャージ用回路が有するトランジスタがオンとなり、メモリセルが有するトランジスタがオフとなり、データ線からhighの信号が出力されることを特徴とする。 Another embodiment of the semiconductor device operating method of the present invention includes a memory cell electrically connected via a data line, a precharge circuit, a sense amplifier circuit, an inverter electrically connected to the memory cell, and If a NAND has a precharge circuit as a reset signal, a low signal is input to the NAND, a low signal is input to the NAND as an address signal, and a high signal is input to the data line, the precharge circuit The transistor included in the memory cell is turned on, the transistor included in the memory cell is turned off, and a high signal is output from the data line.

本発明の半導体装置の動作方法に関する別形態は、データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路、メモリセルに電気的に接続されたインバータ及びNANDを有し、リセット信号としてプリチャージ用回路及びNANDにhighの信号が入力され、アドレス信号としてNANDにhighの信号が入力され、データ線にlowの信号が入力されると、プリチャージ用回路が有するトランジスタがオフとなり、メモリセルが有するトランジスタがオンとなり、データ線からlowの信号が出力されることを特徴とする。 Another embodiment of the semiconductor device operating method of the present invention includes a memory cell electrically connected via a data line, a precharge circuit, a sense amplifier circuit, an inverter electrically connected to the memory cell, and If a NAND has a precharge circuit as a reset signal, a high signal is input to the NAND, a high signal is input to the NAND as an address signal, and a low signal is input to the data line, the precharge circuit The transistor included in the memory cell is turned off, the transistor included in the memory cell is turned on, and a low signal is output from the data line.

本発明の半導体装置の動作方法に関する別形態は、データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路、メモリセルに電気的に接続されたインバータ及びNANDを有し、リセット信号としてプリチャージ用回路及びNANDにhighの信号が入力され、アドレス信号としてNANDにlowの信号が入力され、データ線にlowの信号が入力されると、プリチャージ用回路が有するトランジスタがオフとなり、メモリセルが有するトランジスタがオフとなり、データ線からlowの信号が出力されることを特徴とする。 Another embodiment of the semiconductor device operating method of the present invention includes a memory cell electrically connected via a data line, a precharge circuit, a sense amplifier circuit, an inverter electrically connected to the memory cell, and If a NAND has a precharge circuit as a reset signal, a high signal is input to the NAND, a low signal is input to the NAND as an address signal, and a low signal is input to the data line, the precharge circuit The transistor included in the memory cell is turned off, the transistor included in the memory cell is turned off, and a low signal is output from the data line.

リセット信号によりワード線、データ線を制御することにより、確実なデータ出力が可能となる。 By controlling the word line and data line with the reset signal, reliable data output is possible.

また、メモリセルは、ワード線、データ線、及びGND線に接続された1つのトランジスタで構成されており省スペースを実現することができる。省スペース化が実現されたメモリセルにより、取り数を多くすることができ、低価格を実現することができる。 In addition, the memory cell includes a single transistor connected to the word line, the data line, and the GND line, so that space saving can be realized. With the memory cell that realizes space saving, it is possible to increase the number of acquisitions and to realize a low price.

メモリセルにおいて、トランジスタをGNDへ非接続にすることにより、データ書き換えにコンタクトマスクまたは配線マスクどちらか一方で容易に変更することができる。 In the memory cell, when the transistor is not connected to GND, the data mask can be easily changed by either the contact mask or the wiring mask.

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

(実施の形態1)
本実施の形態では、メモリセル等を有する半導体装置の構成及びその動作について説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a structure and operation of a semiconductor device including memory cells and the like are described.

図1には、メモリセル10と、該メモリセル10とデータ線15を介して接続されるプリチャージ用回路11、及びセンスアンプ用回路12とを示す。メモリセル10は、N型トランジスタ(Tr1)を有し、トランジスタ(Tr1)のゲート電極はワード線16に接続されている。ワード線16には、インバータ(INV1)とNANDとが直列に接続されており、NANDの入力端子には、それぞれアドレス信号(address)、リセット信号(reset)が入力される。そしてNANDの出力端子からアドレス信号及びリセット信号に基づく信号が出力され、この信号はINV1により反転される。この反転された信号、つまり反転信号がトランジスタ(Tr1)のゲートに入力される。本発明は、アドレス信号及びリセット信号に基づく信号を反転させて、トランジスタ(Tr1)のゲートに入力させることができればよく、NANDとINV1の組み合わせに限定されるものではない。例えば、2つのINVと1つのNORとを合わせた回路を用いることができる。そしてトランジスタ(Tr1)の一方の電極は、データ線15に接続され、他方の電極は接地(GND接続)されている。すなわち、他方の電極は接地電位となる。このように接地されている配線をGND線20とする。 FIG. 1 shows a memory cell 10, a precharge circuit 11 and a sense amplifier circuit 12 connected to the memory cell 10 via a data line 15. The memory cell 10 has an N-type transistor (Tr1), and the gate electrode of the transistor (Tr1) is connected to the word line 16. An inverter (INV1) and a NAND are connected in series to the word line 16, and an address signal (address) and a reset signal (reset) are input to the input terminals of the NAND, respectively. A signal based on the address signal and the reset signal is output from the output terminal of the NAND, and this signal is inverted by INV1. The inverted signal, that is, the inverted signal is input to the gate of the transistor (Tr1). The present invention is not limited to the combination of NAND and INV1, as long as the signal based on the address signal and the reset signal can be inverted and input to the gate of the transistor (Tr1). For example, a circuit in which two INVs and one NOR are combined can be used. One electrode of the transistor (Tr1) is connected to the data line 15, and the other electrode is grounded (GND connection). That is, the other electrode is at ground potential. The wiring grounded in this way is referred to as a GND line 20.

メモリセル10とデータ線15を介して接続されるプリチャージ用回路11は、P型トランジスタ(Tr2)を有する。トランジスタ(Tr2)の一方の電極がデータ線15と接続され、他方の電極はVDD(高電位側電位)となる。トランジスタ(Tr2)のゲートは、リセット信号が入力される。 The precharge circuit 11 connected to the memory cell 10 via the data line 15 has a P-type transistor (Tr2). One electrode of the transistor (Tr2) is connected to the data line 15, and the other electrode is set to VDD (high potential side potential). A reset signal is input to the gate of the transistor (Tr2).

メモリセル10とデータ線15を介して接続されるセンスアンプ用回路12は、P型トランジスタ(Tr3)と、インバータ(INV2)とを有する。トランジスタ(Tr3)の一方の電極がデータ線15と接続され、他方の電極はVDD電位となる。トランジスタ(Tr3)のゲートは、インバータ(INV2)の出力端子に接続され、入力端子はデータ線15に接続される。 The sense amplifier circuit 12 connected to the memory cell 10 via the data line 15 includes a P-type transistor (Tr3) and an inverter (INV2). One electrode of the transistor (Tr3) is connected to the data line 15, and the other electrode has a VDD potential. The gate of the transistor (Tr3) is connected to the output terminal of the inverter (INV2), and the input terminal is connected to the data line 15.

このような回路における動作について説明する。まず、データ線15にlow状態(0)の信号が出力される動作を示す。図1にはlow(0)をデータ線に出力するために、メモリセル10のトランジスタ(Tr1)はGND接続させている。 The operation in such a circuit will be described. First, an operation in which a low state (0) signal is output to the data line 15 will be described. In FIG. 1, in order to output low (0) to the data line, the transistor (Tr1) of the memory cell 10 is connected to GND.

図3にはタイミングチャートを示す。ある一連の動作を期間1、期間2、期間3、期間4と分けて説明する。 FIG. 3 shows a timing chart. A series of operations will be described separately for period 1, period 2, period 3, and period 4.

期間1では、リセット信号としてlow状態(0)がNANDの入力端子Bに入力される。またアドレス信号としてhigh状態(1)がNANDの入力端子Aに入力される。そのため、NANDはhigh状態(1)を出力する。このhigh状態(1)の出力は、INV1を介することにより、low状態(0)となる(これをNANDb信号と記す)。NANDb信号は、メモリセル10のトランジスタ(Tr1)のゲートに入力され、トランジスタ(Tr1)はオフ状態となる。同時に、リセット信号のlow状態(0)が、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)のゲートに入力され、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)はオン状態となり、high(1)を出力する。これより、データ線はhigh状態(1)となり、データ(data)の出力はhigh状態(1)となる。 In period 1, the low state (0) is input to the input terminal B of the NAND as a reset signal. Further, a high state (1) is input to the input terminal A of the NAND as an address signal. Therefore, the NAND outputs a high state (1). The output in the high state (1) goes to the low state (0) via INV1 (this is referred to as a NANDb signal). The NANDb signal is input to the gate of the transistor (Tr1) of the memory cell 10, and the transistor (Tr1) is turned off. At the same time, the low state (0) of the reset signal is input to the gate of the transistor (Tr2) of the precharge circuit 11, and the transistor (Tr2) of the precharge circuit 11 is turned on to output high (1). . Thus, the data line is in a high state (1), and the output of data (data) is in a high state (1).

期間2では、リセット信号としてlow状態(0)がNANDの入力端子Bに入力される。またアドレス信号としてlow状態(0)がNANDの入力端子Aに入力される。そのため、NANDはhigh状態(1)を出力する。このhigh状態(1)の出力は、INV1を介することにより、low状態(0)となる(NANDb信号)。NANDb信号は、メモリセル10のトランジスタ(Tr1)のゲートに入力され、トランジスタ(Tr1)はオフ状態となる。同時に、リセット信号のlow状態(0)が、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)のゲートに入力され、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)はオン状態となり、high状態(1)を出力する。これより、データ線15はhigh状態(1)となり、データ(data)の出力はhigh状態(1)となる。 In period 2, a low state (0) is input to the input terminal B of the NAND as a reset signal. Further, the low state (0) is input to the input terminal A of the NAND as an address signal. Therefore, the NAND outputs a high state (1). The output in the high state (1) goes to the low state (0) via the INV1 (NANDb signal). The NANDb signal is input to the gate of the transistor (Tr1) of the memory cell 10, and the transistor (Tr1) is turned off. At the same time, the low state (0) of the reset signal is input to the gate of the transistor (Tr2) of the precharging circuit 11, the transistor (Tr2) of the precharging circuit 11 is turned on, and the high state (1) is output. To do. As a result, the data line 15 is in the high state (1), and the output of the data (data) is in the high state (1).

期間3では、リセット信号としてhigh状態(1)がNANDの入力端子Bに入力される。またアドレス信号としてhigh状態(1)がNANDの入力端子Aに入力される。そのため、NANDはlow状態(0)を出力する。このlow状態(0)の出力は、INV1を介することにより、high状態(1)となる(NANDb信号)。NANDb信号は、メモリセル10のトランジスタ(Tr1)のゲートに入力され、トランジスタ(Tr1)はオン状態となる。そしてデータ線15はlow状態(0)となる。同時に、リセット信号のhigh状態(1)が、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)のゲートに入力され、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)はオフ状態となる。これより、データ線15がlow状態(0)となり、データ(data)の出力はlow状態(0)となる。 In the period 3, the high state (1) is input to the input terminal B of the NAND as a reset signal. Further, a high state (1) is input to the input terminal A of the NAND as an address signal. Therefore, the NAND outputs a low state (0). The output in the low state (0) goes to the high state (1) via the INV1 (NANDb signal). The NANDb signal is input to the gate of the transistor (Tr1) of the memory cell 10, and the transistor (Tr1) is turned on. Then, the data line 15 is in a low state (0). At the same time, the high state (1) of the reset signal is input to the gate of the transistor (Tr2) of the precharge circuit 11, and the transistor (Tr2) of the precharge circuit 11 is turned off. As a result, the data line 15 becomes the low state (0), and the output of the data (data) becomes the low state (0).

期間4では、リセット信号としてhigh状態(1)がNANDの入力端子Bに入力される。またアドレス信号としてlow状態(0)がNANDの入力端子Aに入力される。そのため、NANDはhigh状態(1)を出力する。このhigh状態(1)の出力は、INV1を介することにより、low状態(0)となる(NANDb信号)。NANDb信号は、メモリセル10のトランジスタ(Tr1)のゲートに入力され、トランジスタ(Tr1)はオフ状態となる。同時に、リセット信号のhigh状態(1)が、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)のゲートに入力され、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)はオフ状態となる。期間4の前の状態である期間3にデータ線15はlow(0)状態であったため、期間4でもデータ線15はlow状態(0)であり、データ(data)の出力はlow状態(0)となる。 In the period 4, the high state (1) is input to the input terminal B of the NAND as a reset signal. Further, the low state (0) is input to the input terminal A of the NAND as an address signal. Therefore, the NAND outputs a high state (1). The output in the high state (1) goes to the low state (0) via the INV1 (NANDb signal). The NANDb signal is input to the gate of the transistor (Tr1) of the memory cell 10, and the transistor (Tr1) is turned off. At the same time, the high state (1) of the reset signal is input to the gate of the transistor (Tr2) of the precharge circuit 11, and the transistor (Tr2) of the precharge circuit 11 is turned off. Since the data line 15 was in the low (0) state in the period 3 that is the state before the period 4, the data line 15 is in the low state (0) even in the period 4, and the output of the data (data) is in the low state (0 )

本実施の形態のメモリセルは、リセット信号によりワード線、データ線を制御することにより、確実なデータ出力が可能となる。 The memory cell of this embodiment can reliably output data by controlling the word line and the data line with a reset signal.

また、メモリセルは、ワード線、データ線、及びGND線に接続された1つのトランジスタで構成されており省スペースを実現することができる。その結果、メモリセル、さらにそれを有する装置の低価格を実現することができる。 In addition, the memory cell includes a single transistor connected to the word line, the data line, and the GND line, so that space saving can be realized. As a result, the low cost of the memory cell and the device having the memory cell can be realized.

(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なるメモリセル等を有する半導体装置の構成及びその動作について説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a structure and operation of a semiconductor device having memory cells and the like which are different from those in the above embodiment will be described.

図2には、メモリセル10と、データ線15を介して接続されるプリチャージ用回路11、及びセンスアンプ用回路12とを示す。図1と図2の構造の違いはメモリセル10のトランジスタ(Tr1)がGND接続されておらず、非接続状態である点である。このようにメモリセルにおいて、トランジスタ(Tr1)を非接続とすることにより、メモリセルのデータ書き換え時に、コンタクトマスクまたは配線マスクどちらか一方でデータを変更することができる。このように簡単な工程により、メモリセルのデータを書き換えることができる。その他の構成は同様であるため、説明を省略する。 FIG. 2 shows a memory cell 10, a precharge circuit 11 and a sense amplifier circuit 12 connected via a data line 15. The difference between the structures of FIGS. 1 and 2 is that the transistor (Tr1) of the memory cell 10 is not GND-connected and is not connected. In this manner, by disconnecting the transistor (Tr1) in the memory cell, data can be changed by either the contact mask or the wiring mask at the time of data rewriting of the memory cell. In this way, the data in the memory cell can be rewritten by a simple process. Since other configurations are the same, description thereof is omitted.

図4にはタイミングチャートを示す。ある一連の動作を期間5、期間6、期間7、期間8と分けて説明する。 FIG. 4 shows a timing chart. A series of operations will be described separately for period 5, period 6, period 7, and period 8.

期間5では、リセット信号としてlow状態(0)がNANDの入力端子Bに入力される。またアドレス信号としてhigh状態(1)がNANDの入力端子Aに入力される。そのため、NANDはhigh状態(1)を出力する。このhigh状態(1)の出力は、INV1を介することにより、low状態(0)となる(NANDb信号)。NANDb信号は、メモリセル10のトランジスタ(Tr1)のゲートに入力され、トランジスタ(Tr1)は、ワード線16とデータ線15としか接続していないこともあり、オフ状態となる。同時に、リセット信号のlow状態(0)が、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)のゲートに入力され、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)はオン状態となり、high状態(1)を出力する。これより、データ線はhigh状態(1)となり、データ(data)の出力はhigh状態(1)となる。 In the period 5, the low state (0) is input to the input terminal B of the NAND as the reset signal. Further, a high state (1) is input to the input terminal A of the NAND as an address signal. Therefore, the NAND outputs a high state (1). The output in the high state (1) goes to the low state (0) via the INV1 (NANDb signal). The NANDb signal is input to the gate of the transistor (Tr1) of the memory cell 10, and the transistor (Tr1) is only connected to the word line 16 and the data line 15, and is turned off. At the same time, the low state (0) of the reset signal is input to the gate of the transistor (Tr2) of the precharging circuit 11, the transistor (Tr2) of the precharging circuit 11 is turned on, and the high state (1) is output. To do. As a result, the data line is in the high state (1), and the output of the data (data) is in the high state (1).

期間6では、リセット信号としてlow状態(0)がNANDの入力端子Bに入力される。またアドレス信号としてlow状態(0)がNANDの入力端子Aに入力される。そのため、NANDはhigh状態(1)を出力する。このhigh状態(1)の出力は、INV1を介することにより、low状態(0)となる(NANDb信号)。NANDb信号は、メモリセル10のトランジスタ(Tr1)のゲートに入力され、トランジスタ(Tr1)は、ワード線とデータ線としか接続されていないこともあり、オフ状態となる。同時に、リセット信号のlow状態(0)が、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)のゲートに入力され、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)はオン状態となり、high状態(1)を出力する。これより、データ線15はhigh状態(1)となり、データ(data)の出力はhigh状態(1)となる。 In period 6, a low state (0) is input to the input terminal B of the NAND as a reset signal. Further, the low state (0) is input to the input terminal A of the NAND as an address signal. Therefore, the NAND outputs a high state (1). The output in the high state (1) goes to the low state (0) via the INV1 (NANDb signal). The NANDb signal is input to the gate of the transistor (Tr1) of the memory cell 10, and the transistor (Tr1) is only connected to the word line and the data line, and is turned off. At the same time, the low state (0) of the reset signal is input to the gate of the transistor (Tr2) of the precharging circuit 11, the transistor (Tr2) of the precharging circuit 11 is turned on, and the high state (1) is output. To do. As a result, the data line 15 is in the high state (1), and the output of the data (data) is in the high state (1).

期間7では、リセット信号としてhigh状態(1)がNANDの入力端子Bにも入力される。またアドレス信号としてhigh状態(1)がNANDの入力端子Aに入力される。そのため、NANDはlow状態(0)を出力する。このlow状態(0)の出力は、INV1を介することにより、high状態(1)となる(NANDb信号)。NANDb信号は、メモリセル10のトランジスタ(Tr1)のゲートに入力され、トランジスタ(Tr1)は、ワード線とデータ線としか接続されていないこともあり、オフ状態となる。同時に、リセット信号のhigh状態(1)が、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)のゲートに入力され、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)はオフ状態となる。期間7の前の状態である期間6で、データ線15はhigh状態(1)であり、センスアンプ用回路12によりhigh状態(1)が保持されているため、期間7でもデータ線15はhigh状態(1)であり、データ(data)の出力はhigh状態(1)となる。 In the period 7, the high state (1) is also input to the input terminal B of the NAND as a reset signal. Further, a high state (1) is input to the input terminal A of the NAND as an address signal. Therefore, the NAND outputs a low state (0). The output in the low state (0) goes to the high state (1) via the INV1 (NANDb signal). The NANDb signal is input to the gate of the transistor (Tr1) of the memory cell 10, and the transistor (Tr1) is only connected to the word line and the data line, and is turned off. At the same time, the high state (1) of the reset signal is input to the gate of the transistor (Tr2) of the precharge circuit 11, and the transistor (Tr2) of the precharge circuit 11 is turned off. In the period 6 which is the state before the period 7, the data line 15 is in the high state (1) and the high state (1) is held by the sense amplifier circuit 12, so the data line 15 is also in the period 7. In the state (1), the output of the data (data) is in the high state (1).

期間8では、リセット信号としてhigh状態(1)がNANDの入力端子Bに入力される。またアドレス信号としてlow状態(0)がNANDの入力端子Aに入力される。そのため、NANDはhigh状態(1)を出力する。このhigh状態(1)の出力は、INV1を介することにより、low状態(0)となる(NANDb信号)。NANDb信号は、メモリセル10のトランジスタ(Tr1)のゲートに入力され、トランジスタ(Tr1)は、ワード線とデータ線としか接続されていないこともあり、オフ状態となる。同時に、リセット信号のhigh状態(1)が、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)のゲートに入力され、プリチャージ用回路11のトランジスタ(Tr2)はオフ状態となる。期間8の前の状態である期間7にデータ線15はhigh状態(1)であり、センスアンプ用回路12によりhigh状態(1)が保持されているため、期間8でもデータ線15はhigh状態(1)であり、データ(data)の出力はhigh状態(1)となる。 In the period 8, the high state (1) is input to the input terminal B of the NAND as a reset signal. Further, the low state (0) is input to the input terminal A of the NAND as an address signal. Therefore, the NAND outputs a high state (1). The output in the high state (1) goes to the low state (0) via the INV1 (NANDb signal). The NANDb signal is input to the gate of the transistor (Tr1) of the memory cell 10, and the transistor (Tr1) is only connected to the word line and the data line, and is turned off. At the same time, the high state (1) of the reset signal is input to the gate of the transistor (Tr2) of the precharge circuit 11, and the transistor (Tr2) of the precharge circuit 11 is turned off. Since the data line 15 is in the high state (1) in the period 7 which is the state before the period 8 and the high state (1) is held by the sense amplifier circuit 12, the data line 15 is in the high state even in the period 8. (1), and the output of data (data) is in a high state (1).

本実施の形態のメモリセルは、リセット信号によりワード線、データ線を制御することにより、確実なデータ出力が可能となる。 The memory cell of this embodiment can reliably output data by controlling the word line and the data line with a reset signal.

また、メモリセルは、ワード線、データ線、及びGND線に接続された1つのトランジスタで構成されており省スペースを実現することができる。その結果、メモリセル、さらにそれを有する装置の低価格を実現することができる。 In addition, the memory cell includes a single transistor connected to the word line, the data line, and the GND line, so that space saving can be realized. As a result, the low cost of the memory cell and the device having the memory cell can be realized.

さらにROMのデータは、多様性があり、頻繁に変更されうる。データの変更には、配線の露光用マスクから変更する必要があり、高価なものとなってしまうが、本実施の形態のようにメモリセルのトランジスタがGNDに接続されているかいないかでデータを認識するため、コンタクトマスク1枚、又は配線マスク1枚の変更でデータ変更可能となる。 Furthermore, ROM data is diverse and can be changed frequently. To change the data, it is necessary to change the mask from the exposure mask of the wiring, which is expensive. However, as in the present embodiment, the data is determined depending on whether or not the transistor of the memory cell is connected to GND. For recognition, data can be changed by changing one contact mask or one wiring mask.

(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の半導体装置の構成例として、メモリセルを有する半導体装置を備えた無線チップについて説明する。以下に、無線チップの作製方法について説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment mode, a wireless chip including a semiconductor device having memory cells is described as a structural example of the semiconductor device of the present invention. A method for manufacturing a wireless chip is described below.

図5(A)には、絶縁表面を有する基板(以下、絶縁基板と記す)600上に、剥離層601、絶縁層602、半導体膜603を順に形成する。絶縁基板600には、ガラス基板、石英基板、珪素からなる基板、金属基板、プラスチック基板等を用いることができる。また絶縁基板600は研磨することによって薄型化してもよい。薄型化された絶縁基板を用いることによって、完成品を軽量化、薄型化することができる。 5A, a peeling layer 601, an insulating layer 602, and a semiconductor film 603 are formed in this order over a substrate 600 having an insulating surface (hereinafter referred to as an insulating substrate). As the insulating substrate 600, a glass substrate, a quartz substrate, a substrate made of silicon, a metal substrate, a plastic substrate, or the like can be used. The insulating substrate 600 may be thinned by polishing. By using a thin insulating substrate, the finished product can be reduced in weight and thickness.

剥離層601には、W、Ti、Ta、Mo、Nb、Nd、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Siから選ばれた元素または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料から形成することができる。剥離層は、上記元素等の単層構造、又は上記元素等の積層構造を用いることができる。このような剥離層はCVD法、スパッタリング法または電子ビーム等によって形成することができる。本実施の形態では、Wを採用し、CVD法により形成する。このとき、O、N又はNOを用いてプラズマで処理を行うとよい。すると、後の工程である剥離工程を簡便に行うことができる。剥離層601は、単層構造又は積層構造を用いることができる。また剥離層601は、絶縁基板全体に形成する必要はなく、選択的に形成しても良い。すなわち、剥離層601は、後に絶縁基板600を剥離することができればよく、剥離層を形成する領域は限定されない。 The peeling layer 601 is mainly composed of an element selected from W, Ti, Ta, Mo, Nb, Nd, Ni, Co, Zr, Zn, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Si. It can be formed from an alloy material or a compound material. For the separation layer, a single-layer structure of the above elements or a stacked structure of the above elements can be used. Such a release layer can be formed by a CVD method, a sputtering method, an electron beam, or the like. In this embodiment mode, W is used, and it is formed by a CVD method. At this time, the treatment may be performed with plasma using O 2 , N 2, or N 2 O. Then, the peeling process which is a subsequent process can be easily performed. The separation layer 601 can have a single-layer structure or a stacked structure. The peeling layer 601 is not necessarily formed over the entire insulating substrate, and may be selectively formed. That is, the peeling layer 601 only needs to be able to peel off the insulating substrate 600 later, and the region where the peeling layer is formed is not limited.

絶縁層602には、酸化珪素、窒化珪素等の無機材料を用いることができる。絶縁層602は、単層構造又は積層構造を用いることができる。窒化珪素を用いることにより、絶縁基板からの不純物元素の侵入を防止することができる。このような窒化珪素は、積層構造を有する場合、いずれか一にあることによって、効果を発揮する。 For the insulating layer 602, an inorganic material such as silicon oxide or silicon nitride can be used. The insulating layer 602 can have a single-layer structure or a stacked structure. By using silicon nitride, entry of an impurity element from the insulating substrate can be prevented. When such a silicon nitride has a laminated structure, it has an effect by being in any one.

半導体膜603には、シリコンを有する材料を用いることができる。半導体膜はCVD法、又はスパッタリング法を用いて形成することができる。半導体膜603の結晶構造は、非晶質、結晶質、微結晶のいずれであってもよい。結晶性が高いほど、薄膜トランジスタの移動度を高くすることができ、好ましい。また微結晶や非晶質では、隣接する半導体膜間での結晶状態のばらつきがなく、好ましい。 For the semiconductor film 603, a material containing silicon can be used. The semiconductor film can be formed by a CVD method or a sputtering method. The crystal structure of the semiconductor film 603 may be amorphous, crystalline, or microcrystalline. Higher crystallinity is preferable because the mobility of the thin film transistor can be increased. In addition, microcrystalline or amorphous is preferable because there is no variation in crystal state between adjacent semiconductor films.

結晶性の半導体膜を形成するためには、絶縁層602に直接形成する場合もあるが、絶縁層602上に形成された非晶質半導体膜を加熱することにより作製される。例えば、非晶質半導体膜に対して加熱炉、レーザ照射を行って加熱する。その結果、結晶性の高い半導体膜を形成することができる。このとき、加熱温度を低くするため、結晶化を促進する金属元素を用いてもよい。例えば、ニッケル(Ni)を非晶質半導体膜表面上に添加し、加熱処理を行うことによって、温度を低下させることができる。その結果、耐熱性の低い絶縁基板上に結晶性半導体膜を形成することができる。なおレーザ照射を用いる場合、選択的に半導体膜を加熱することができるため、使用する絶縁基板の耐熱性に制約されない。 In order to form a crystalline semiconductor film, it may be formed directly on the insulating layer 602, but it is manufactured by heating an amorphous semiconductor film formed on the insulating layer 602. For example, the amorphous semiconductor film is heated by a heating furnace and laser irradiation. As a result, a highly crystalline semiconductor film can be formed. At this time, a metal element that promotes crystallization may be used to lower the heating temperature. For example, the temperature can be lowered by adding nickel (Ni) to the surface of the amorphous semiconductor film and performing heat treatment. As a result, a crystalline semiconductor film can be formed over an insulating substrate with low heat resistance. Note that when laser irradiation is used, the heat resistance of the insulating substrate to be used is not limited because the semiconductor film can be selectively heated.

図5(B)に示すように、半導体膜603を所定の形状を有するように加工する。加工には、フォトリソグラフィー法によって形成されたマスクを用いたエッチングを用いることができる。エッチングには、ドライエッチング法又ウエットエッチング法を用いることができる。 As shown in FIG. 5B, the semiconductor film 603 is processed to have a predetermined shape. For the processing, etching using a mask formed by a photolithography method can be used. For the etching, a dry etching method or a wet etching method can be used.

加工された半導体膜を覆うように、ゲート絶縁膜604として機能する絶縁層を形成する。ゲート絶縁膜604は、無機材料を用いて形成することができ、例えば、窒化珪素、酸化珪素を用いて形成することができる。ゲート絶縁膜604の形成前、または形成後にプラズマ処理を行ってもよい。プラズマ処理には、酸素プラズマ、又は水素プラズマを用いることができる。このようなプラズマ処理により、ゲート絶縁膜被形成面、又はゲート絶縁膜表面の不純物を除去することができる。 An insulating layer functioning as the gate insulating film 604 is formed so as to cover the processed semiconductor film. The gate insulating film 604 can be formed using an inorganic material, for example, silicon nitride or silicon oxide. Plasma treatment may be performed before or after the gate insulating film 604 is formed. For the plasma treatment, oxygen plasma or hydrogen plasma can be used. By such plasma treatment, impurities on the gate insulating film formation surface or the gate insulating film surface can be removed.

その後、ゲート絶縁膜604を介して、半導体膜上にゲート電極605として機能する導電層を形成する。ゲート電極605は、単層構造、又は積層構造を有することができる。ゲート電極605には、チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ネオジウム(Nd)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、インジウム(In)から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料を用いることができる。 After that, a conductive layer functioning as the gate electrode 605 is formed over the semiconductor film with the gate insulating film 604 interposed therebetween. The gate electrode 605 can have a single-layer structure or a stacked structure. The gate electrode 605 includes titanium (Ti), tungsten (W), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), neodymium (Nd), cobalt (Co), zirconium (Zr), zinc (Zn), ruthenium (Ru). , Rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), indium (In) Or an alloy material or a compound material containing the element as a main component can be used.

図5(C)に示すように、ゲート電極605側面にサイドウォール607として機能する絶縁物を形成する。サイドウォール607は、無機材料又は有機材料を用いて形成することができる。無機材料として、酸化珪素、窒化珪素が挙げられる。例えば、酸化珪素をゲート電極605を覆うように形成し、等方性のエッチングを行うと、ゲート電極605の側面にのみ残存し、これをサイドウォールとして用いることができる。等方性のエッチングには、ドライエッチング法又ウエットエッチング法を用いることができる。サイドウォール607を加工するとき、ゲート絶縁膜604の一部もエッチング除去される。その結果、半導体膜の一部が露出される。 As shown in FIG. 5C, an insulator functioning as a sidewall 607 is formed on the side surface of the gate electrode 605. The sidewall 607 can be formed using an inorganic material or an organic material. Examples of the inorganic material include silicon oxide and silicon nitride. For example, when silicon oxide is formed so as to cover the gate electrode 605 and isotropic etching is performed, it remains only on the side surface of the gate electrode 605 and can be used as a sidewall. A dry etching method or a wet etching method can be used for the isotropic etching. When the sidewall 607 is processed, part of the gate insulating film 604 is also removed by etching. As a result, a part of the semiconductor film is exposed.

サイドウォール607及びゲート電極605を用いて、自己整合的に不純物元素を半導体膜へ添加する。その結果、異なる濃度を有する不純物領域が半導体膜に形成される。サイドウォール607の下方に設けられた不純物領域609は、露出された半導体膜に形成された不純物領域608より、低濃度となる。このように不純物領域の濃度を異ならせることによって、短チャネル効果を防止することができる。 An impurity element is added to the semiconductor film in a self-aligning manner using the sidewall 607 and the gate electrode 605. As a result, impurity regions having different concentrations are formed in the semiconductor film. The impurity region 609 provided below the sidewall 607 has a lower concentration than the impurity region 608 formed in the exposed semiconductor film. Thus, the short channel effect can be prevented by varying the concentration of the impurity region.

図5(D)に示すように、半導体膜、ゲート電極等を覆って絶縁層611、612を形成する。半導体膜、ゲート電極等を覆う絶縁層は、単層構造を用いてもよいが、本実施の形態のように積層構造とすると好ましい。なぜなら、絶縁層611を無機材料を用いて形成することにより不純物の侵入を防止でき、またCVD法を用いた無機材料を適用することによって、絶縁層611中の水素を用いて半導体膜中のダングリングボンドを終端させることができるからである。その後、絶縁層612を有機材料を用いて形成することにより、平坦性を高めることができる。有機材料はポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、又はベンゾシクロブテン、シロキサン、ポリシラザンを用いることができる。なお、シロキサンとは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。ポリシラザンは、珪素(Si)と窒素(N)の結合を有するポリマー材料を出発原料として形成される。 As shown in FIG. 5D, insulating layers 611 and 612 are formed so as to cover the semiconductor film, the gate electrode, and the like. The insulating layer covering the semiconductor film, the gate electrode, or the like may have a single layer structure, but preferably has a stacked structure as in this embodiment mode. This is because impurities can be prevented from entering by forming the insulating layer 611 using an inorganic material, and by using an inorganic material using a CVD method, dang in a semiconductor film can be formed using hydrogen in the insulating layer 611. This is because the ring bond can be terminated. After that, the insulating layer 612 is formed using an organic material, whereby planarity can be improved. As the organic material, polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, benzocyclobutene, siloxane, or polysilazane can be used. Note that siloxane has a skeleton structure of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent. Polysilazane is formed using a polymer material having a bond of silicon (Si) and nitrogen (N) as a starting material.

その後、絶縁層611、絶縁層612、ゲート絶縁膜604を貫通し、不純物領域608と接続する配線613を形成する。配線613は、単層構造、又は積層構造を用いることができ、チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ネオジウム(Nd)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、インジウム(In)から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料を用いて形成することができる。配線613と同時に、絶縁層612上にその他の配線を形成することができる。その他の配線とは、引き回し配線等に相当する。 After that, a wiring 613 that penetrates the insulating layer 611, the insulating layer 612, and the gate insulating film 604 and is connected to the impurity region 608 is formed. The wiring 613 can have a single-layer structure or a stacked structure. Titanium (Ti), tungsten (W), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), neodymium (Nd), cobalt (Co), zirconium (Zr) ), Zinc (Zn), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag) ), Copper (Cu), indium (In), or an alloy material containing the element as a main component. At the same time as the wiring 613, another wiring can be formed over the insulating layer 612. The other wiring corresponds to a routing wiring or the like.

このようにして薄膜トランジスタ(TFT)615、及びTFT群616を形成することができる。TFT群とは、一定の機能を奏する回路を構成するTFTの集まりを指す。TFT群616を用いる事により、ROMを形成することができる。 In this manner, a thin film transistor (TFT) 615 and a TFT group 616 can be formed. A TFT group refers to a collection of TFTs that constitute a circuit having a certain function. By using the TFT group 616, a ROM can be formed.

図6(A)に示すように、絶縁層612上に絶縁層620を形成する。絶縁層620は絶縁層611、絶縁層612と同様に無機材料、又は有機材料を用いて形成することができる。絶縁層620を貫通するように、配線621を形成する。配線621は、配線613と同様に形成することができる。配線621は、絶縁層620に設けられた開口部を介して、領域622で配線613と電気的に接続している。領域622では、後に形成されるメモリセルの共通電極を接地することができる。また配線621と同一層から、パッド623が形成される。パッド623は、絶縁層620に設けられた開口部を介して、領域624で配線619と電気的に接続している。 As illustrated in FIG. 6A, the insulating layer 620 is formed over the insulating layer 612. The insulating layer 620 can be formed using an inorganic material or an organic material similarly to the insulating layers 611 and 612. A wiring 621 is formed so as to penetrate the insulating layer 620. The wiring 621 can be formed in a manner similar to that of the wiring 613. The wiring 621 is electrically connected to the wiring 613 in the region 622 through an opening provided in the insulating layer 620. In the region 622, a common electrode of a memory cell to be formed later can be grounded. A pad 623 is formed from the same layer as the wiring 621. The pad 623 is electrically connected to the wiring 619 in the region 624 through an opening provided in the insulating layer 620.

図6(B)に示すように、絶縁層620上に絶縁層630を形成する。絶縁層630は、絶縁層611、絶縁層612と同様に無機材料、又は有機材料を用いて形成することができる。絶縁層630の側面は、テーパ状となるように加工される。 As illustrated in FIG. 6B, the insulating layer 630 is formed over the insulating layer 620. The insulating layer 630 can be formed using an inorganic material or an organic material similarly to the insulating layers 611 and 612. The side surface of the insulating layer 630 is processed to be tapered.

TFT615上に設けられた開口部に、有機化合物層631を形成する。有機化合物層631は、蒸着法、スパッタリング法により形成することができる。このような有機化合物層は、エレクトロルミネッセンス材料から形成することができる。その後、有機化合物層631、絶縁層630の一部を覆って、配線632が形成される。配線632は、配線621と同様に形成することができる。配線632が形成される領域は、メモリ領域及びコンタクト領域となる。配線632は、メモリセルの共通電極となる。このような有機化合物層を有するメモリセルを用いて、ROMを形成することができる。 An organic compound layer 631 is formed in an opening provided on the TFT 615. The organic compound layer 631 can be formed by an evaporation method or a sputtering method. Such an organic compound layer can be formed from an electroluminescent material. After that, a wiring 632 is formed so as to cover part of the organic compound layer 631 and the insulating layer 630. The wiring 632 can be formed in a manner similar to that of the wiring 621. A region where the wiring 632 is formed becomes a memory region and a contact region. The wiring 632 serves as a common electrode of the memory cell. A ROM can be formed using a memory cell having such an organic compound layer.

図6(C)に示すように、アンテナ640を形成する。このとき、パッド623に対して熱圧着して、アンテナ640を電気的に接続する。このようにして、引き回し配線等が形成される配線領域644、メモリセルが形成されるメモリ領域642、TFT群を有し、特定の機能を有する回路が形成される集積回路領域643、パッド領域645、コンタクト領域646を有する無線チップが形成される。そして、パッド領域とメモリ領域とは、ある程度に離れて設けられている。その結果、アンテナ圧着時における応力の影響を受けることなく、データの書き込みを行うことができる。 As shown in FIG. 6C, an antenna 640 is formed. At this time, the antenna 640 is electrically connected to the pad 623 by thermocompression bonding. In this manner, a wiring region 644 where a lead-out wiring or the like is formed, a memory region 642 where a memory cell is formed, an integrated circuit region 643 where a circuit having a specific function is formed, and a pad region 645. A wireless chip having a contact region 646 is formed. The pad area and the memory area are provided apart from each other to some extent. As a result, data can be written without being affected by stress during antenna crimping.

またアンテナ圧着は、絶縁基板の柔軟性が低い状態で行うとよい。そのため、本実施の形態では、アンテナ圧着後、フィルム基板に転置する形態を示す。 The antenna crimping is preferably performed in a state where the flexibility of the insulating substrate is low. Therefore, in this embodiment mode, a mode of transposing to a film substrate after antenna crimping is shown.

図7(A)に示すように、剥離層601を除去することにより、絶縁基板600を剥離する。剥離層601は、物理的又は化学的に除去することができる。例えば、半導体膜への加熱処理等により、剥離層601の結晶構造をも変化させることができる。その後、剥離層601の一部が露出するよう開口部を設け、露出した剥離層601にレーザを照射する。剥離層601にレーザを照射することによって、剥離のきっかけを与えることができる。すると、物理的に絶縁基板と、薄膜トランジスタ等を剥離させることもでき、しいては膜の応力により特段、外部からの力を加えることなく、絶縁基板から薄膜トランジスタ等が自然に剥がれることもある。または、剥離層601へ到達する開口部を形成し、開口部を介してエッチング剤を導入し、化学反応を利用して剥離層601を除去することができる。 As shown in FIG. 7A, the insulating substrate 600 is peeled by removing the peeling layer 601. The release layer 601 can be removed physically or chemically. For example, the crystal structure of the separation layer 601 can be changed by heat treatment or the like for the semiconductor film. After that, an opening is provided so that a part of the peeling layer 601 is exposed, and the exposed peeling layer 601 is irradiated with laser. By irradiating the peeling layer 601 with a laser, a trigger for peeling can be given. Then, the insulating substrate and the thin film transistor or the like can be physically peeled off, and the thin film transistor or the like may be naturally peeled off from the insulating substrate without applying any external force due to the stress of the film. Alternatively, an opening reaching the peeling layer 601 can be formed, an etching agent can be introduced through the opening, and the peeling layer 601 can be removed using a chemical reaction.

その後図7(B)に示すように、フィルム基板650を貼り合わせる。フィルム基板650の表面に接着性を有する場合、そのまま貼り合わせることができる。また接着性がない場合、接着剤を介してフィルム基板650を貼り合わせることができる。 Thereafter, as shown in FIG. 7B, a film substrate 650 is attached. When the surface of the film substrate 650 has adhesiveness, it can be bonded as it is. When there is no adhesiveness, the film substrate 650 can be bonded through an adhesive.

そして、フィルム基板に薄膜トランジスタ等が転置された無線チップを形成することができる。 Then, a wireless chip in which a thin film transistor or the like is transferred to the film substrate can be formed.

このように本実施の形態の無線チップは、TFT群を用いても、有機化合物層を有するメモリセルを用いても作製することができる。TFT群を用いることにより動作特性を向上させ、有機化合物層を有するメモリセルを用いることにより低コスト化を実現することができる。 As described above, the wireless chip of this embodiment can be manufactured using a TFT group or a memory cell including an organic compound layer. Operating characteristics can be improved by using a TFT group, and cost reduction can be realized by using a memory cell having an organic compound layer.

(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の構成例として、メモリセルを有する無線チップについて説明する。また、無線チップに適用される、アンテナ用基板に形成されたアンテナの形状について説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment mode, a wireless chip having memory cells is described as a structural example of the present invention. In addition, the shape of the antenna formed on the antenna substrate, which is applied to the wireless chip, will be described.

無線チップにおける信号の伝送方式として、電磁結合方式または電磁誘導方式(例えば13.56MHz帯)を適用することができる。電磁誘導方式を用いる場合には、磁界密度の変化による電磁誘導を利用するため、アンテナとして機能する導電層を輪状(例えば、ループアンテナ)、らせん状(例えば、スパイラルアンテナ)に形成する。 As a signal transmission method in the wireless chip, an electromagnetic coupling method or an electromagnetic induction method (for example, 13.56 MHz band) can be applied. In the case of using an electromagnetic induction method, a conductive layer functioning as an antenna is formed in a ring shape (for example, a loop antenna) or a spiral shape (for example, a spiral antenna) in order to use electromagnetic induction due to a change in magnetic field density.

また、無線チップにおける信号の伝送方式として、マイクロ波方式(例えば、UHF帯(860〜960MHz帯)、2.45GHz帯等)を適用する場合には、信号の伝送に用いる電磁波の波長を考慮してアンテナとして機能する導電層の長さ等の形状を決定する。例えば、アンテナとして機能する導電層を線状(例えば、ダイポールアンテナ)、平坦な形状(例えば、パッチアンテナ)またはリボン型の形状等に形成することができる。また、アンテナとして機能する導電層の形状は線状に限られず、電磁波の波長を考慮して曲線状や蛇行形状またはこれらを組み合わせた形状で設けてもよい。 In addition, when a microwave method (for example, UHF band (860 to 960 MHz band), 2.45 GHz band, or the like) is applied as a signal transmission method in the wireless chip, the wavelength of the electromagnetic wave used for signal transmission is considered. The shape of the conductive layer functioning as an antenna is determined. For example, the conductive layer functioning as an antenna can be formed into a linear shape (for example, a dipole antenna), a flat shape (for example, a patch antenna), a ribbon shape, or the like. Further, the shape of the conductive layer functioning as an antenna is not limited to a linear shape, and may be provided in a curved shape, a meandering shape, or a combination thereof in consideration of the wavelength of electromagnetic waves.

図8(A)には、アンテナとして機能する導電層を幅の狭い線状とし、さらに矩形を帯びるように形成した例を示す。図8(A)において、アンテナとして機能する導電層(ダイポールアンテナ)502が形成されたアンテナ用基板501に、本発明を適用したROMを有するメモリ領域等を具備した集積回路503が貼り付けられている。 FIG. 8A shows an example in which a conductive layer functioning as an antenna has a narrow line shape and is formed to have a rectangular shape. In FIG. 8A, an integrated circuit 503 including a memory region having a ROM to which the present invention is applied is attached to an antenna substrate 501 on which a conductive layer (dipole antenna) 502 that functions as an antenna is formed. Yes.

図8(B)には、アンテナとして機能する導電層を幅の広い線状となるように形成した例を示す。図8(B)において、アンテナとして機能する導電層(パッチアンテナ)504が形成されたアンテナ用基板501に、本発明を適用したROMを有するメモリ領域等を具備した集積回路503が貼り付けられている。 FIG. 8B illustrates an example in which a conductive layer functioning as an antenna is formed to have a wide line shape. In FIG. 8B, an integrated circuit 503 including a memory region having a ROM to which the present invention is applied is attached to an antenna substrate 501 on which a conductive layer (patch antenna) 504 functioning as an antenna is formed. Yes.

図8(C)には、アンテナとして機能する導電層をリボン型の形状(扇状とも記す)に形成した例を示す。図8(C)において、アンテナとして機能する導電層505が形成されたアンテナ用基板501に、本発明を適用したROMを有するメモリ領域等を具備した集積回路503が貼り付けられている。 FIG. 8C illustrates an example in which a conductive layer functioning as an antenna is formed in a ribbon shape (also referred to as a fan shape). In FIG. 8C, an integrated circuit 503 including a memory region having a ROM to which the present invention is applied is attached to an antenna substrate 501 on which a conductive layer 505 functioning as an antenna is formed.

アンテナとして機能する導電層は、アンテナ用基板にCVD法、スパッタ法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、白金(Pt)ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、インジウム(In)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層構造又は積層構造で形成する。 The conductive layer functioning as an antenna is formed using a conductive material on the antenna substrate by a CVD method, a sputtering method, a printing method such as screen printing or gravure printing, a droplet discharge method, a dispenser method, or a plating method. Conductive materials are aluminum (Al), titanium (Ti), silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), platinum (Pt) nickel (Ni), palladium (Pd), tantalum (Ta), molybdenum An element selected from (Mo) and indium (In), or an alloy material or a compound material containing these elements as a main component is formed in a single layer structure or a stacked structure.

例えば、スクリーン印刷法を用いてアンテナとして機能する導電層を形成する場合には、粒径が数nmから数十μmの導電体粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性のペーストを選択的に印刷することによって設けることができる。導電体粒子としては、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)およびチタン(Ti)等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、珪素樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電層の形成にあたり、導電性のペーストを押し出した後に焼成することが好ましい。例えば、導電性のペーストの材料として、銀を主成分とする微粒子(例えば粒径1nm以上100nm以下)を用いる場合、150〜300℃の温度範囲で焼成することにより硬化させて導電層を得ることができる。また、はんだや鉛フリーのはんだを主成分とする微粒子を用いてもよく、この場合は粒径20μm以下の微粒子を用いることが好ましい。はんだや鉛フリーはんだは、低コストであるといった利点を有している。 For example, when a conductive layer that functions as an antenna is formed using a screen printing method, a conductive paste in which conductive particles having a particle size of several nanometers to several tens of micrometers are dissolved or dispersed in an organic resin is selectively used. Can be provided by printing. The conductive particles include silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), nickel (Ni), platinum (Pt), palladium (Pd), tantalum (Ta), molybdenum (Mo) and titanium (Ti). Any one or more metal particles, silver halide fine particles, or dispersible nanoparticles can be used. In addition, as the organic resin contained in the conductive paste, one or more selected from organic resins that function as a binder of metal particles, a solvent, a dispersant, and a coating material can be used. Typically, an organic resin such as an epoxy resin or a silicon resin can be given. In forming the conductive layer, it is preferable to fire after extruding the conductive paste. For example, in the case where fine particles containing silver as a main component (for example, a particle size of 1 nm or more and 100 nm or less) is used as the material of the conductive paste, the conductive layer is obtained by being cured by baking in a temperature range of 150 to 300 ° C. Can do. Further, fine particles mainly composed of solder or lead-free solder may be used. In this case, it is preferable to use fine particles having a particle diameter of 20 μm or less. Solder and lead-free solder have the advantage of low cost.

また、上述した材料以外にも、セラミックやフェライト等をアンテナに適用してもよい。 In addition to the materials described above, ceramic, ferrite, or the like may be applied to the antenna.

また、電磁結合方式または電磁誘導方式を適用する場合であって、アンテナを備えた無線チップを金属に接して設ける場合には、当該半導体装置と金属との間に透磁率を備えた磁性材料を設けることが好ましい。なぜなら、磁界の変化に伴い金属に渦電流が流れ、当該渦電流により発生する反磁界によって、磁界の変化が弱められて通信距離が低下してしまう。そのため、無線チップと金属との間に透磁率を備えた材料を設けることにより金属の渦電流を抑制し通信距離の低下を抑制することができる。なお、磁性材料としては、高い透磁率を有し高周波損失の少ないフェライトや金属薄膜を用いることができる。 In the case of applying an electromagnetic coupling method or an electromagnetic induction method and a wireless chip including an antenna is provided in contact with a metal, a magnetic material having a magnetic permeability between the semiconductor device and the metal is used. It is preferable to provide it. This is because an eddy current flows through the metal as the magnetic field changes, and the change in the magnetic field is weakened by the demagnetizing field generated by the eddy current, and the communication distance is reduced. Therefore, by providing a material having magnetic permeability between the wireless chip and the metal, it is possible to suppress the eddy current of the metal and suppress the decrease in the communication distance. As the magnetic material, ferrite or metal thin film having high magnetic permeability and low high-frequency loss can be used.

このようにアンテナ用基板に形成されたアンテナが接着された無線チップを提供することができる。 In this manner, a wireless chip to which an antenna formed on an antenna substrate is bonded can be provided.

本実施例では、本発明の半導体装置の構成例として、メモリセルを有する無線チップをプラスチック基板上に形成した形態を示す。なお本実施例の無線チップは、無線通信を行うためRF回路を有し、演算回路にCPUを有する。 In this embodiment, as a structural example of a semiconductor device of the present invention, a mode in which a wireless chip having a memory cell is formed over a plastic substrate is shown. Note that the wireless chip of this embodiment includes an RF circuit for wireless communication and a CPU in the arithmetic circuit.

本実施例の無線チップの通信仕様を表1に示す。 Table 1 shows the communication specifications of the wireless chip of this example.

通信には13.56MHz帯域の無線信号を用い、通信規格、プロトコルは、ISO/IEC 15693に部分準拠である。本実施例の無線チップは、電源電圧をアンテナを介して該無線信号より供給する。本実施例の無線チップは外付けアンテナを有するが、回路と一体形成された内蔵アンテナであってもよい。データ転送速度は、26.48kビット/sとし、リーダ/ライタから無線チップへのデータ符号化はパルス位置変調であり、無線チップからリーダ/ライタへのデータ符号化はマンチェスター方式とする。 A 13.56 MHz band radio signal is used for communication, and the communication standard and protocol are partially compliant with ISO / IEC 15693. The wireless chip of this embodiment supplies a power supply voltage from the wireless signal via an antenna. Although the wireless chip of this embodiment has an external antenna, it may be a built-in antenna integrated with a circuit. The data transfer rate is 26.48 kbit / s, the data encoding from the reader / writer to the wireless chip is pulse position modulation, and the data encoding from the wireless chip to the reader / writer is the Manchester system.

本実施例の無線チップの概要を表2に示す。 Table 2 shows an outline of the wireless chip of this example.

本実施例の無線チップは、上述したようにフレキシブル基板に薄膜トランジスタを用いて形成することができるため、103mgという非常に軽量な無線チップを提供することができる。 Since the wireless chip of this embodiment can be formed using a thin film transistor on a flexible substrate as described above, a very lightweight wireless chip of 103 mg can be provided.

次に、本実施例の無線チップのブロック構成を図9に示す。本実施例の無線チップ550は、無線用回路551と、ロジック回路570とを有する。無線用回路551は、共振容量552、電源回路553、システムリセット回路554、クロックジェネレータ555、復調回路556、変調回路557等を有する。共振容量552は、外付けアンテナとともに共振回路を構成することができる。電源回路553は、整流回路と保持容量とを有し、電源電圧を生成することができる。システムリセット回路554はシステムリセット信号を生成し、クロックジェネレータ555はシステムクロック信号を生成することができる。復調回路556は、LPF(Low Pass Filter)を有し、無線信号からデータを抽出することができる。変調回路557は、マンチェスター方式により、無線信号にデータを重畳することができる。これら回路は薄膜トランジスタから形成することができる。 Next, FIG. 9 shows a block configuration of the wireless chip of this embodiment. The wireless chip 550 of this embodiment includes a wireless circuit 551 and a logic circuit 570. The wireless circuit 551 includes a resonance capacitor 552, a power supply circuit 553, a system reset circuit 554, a clock generator 555, a demodulation circuit 556, a modulation circuit 557, and the like. The resonance capacitor 552 can form a resonance circuit together with an external antenna. The power supply circuit 553 includes a rectifier circuit and a storage capacitor, and can generate a power supply voltage. The system reset circuit 554 can generate a system reset signal, and the clock generator 555 can generate a system clock signal. The demodulation circuit 556 has an LPF (Low Pass Filter) and can extract data from a radio signal. The modulation circuit 557 can superimpose data on a radio signal by the Manchester method. These circuits can be formed from thin film transistors.

ロジック回路570は、コントローラ560、CPU571、ROM572、RAM573等を有し、コントローラ560は、クロック制御回路561、制御レジスタ562、受信データレジスタ563、送信データレジスタ564、無線用インターフェース567、CPU用インターフェース568を有する。これら回路等は、薄膜トランジスタから形成することができる。復調回路556及び変調回路557は、無線用インターフェース567を介して制御レジスタ562、受信データレジスタ563、送信データレジスタ564と信号のやりとりを行うことができる。クロックジェネレータ555は、クロック制御回路561によって制御され、クロック制御回路561は制御レジスタ562に基づき動作する。制御レジスタ562、受信データレジスタ563及び送信データレジスタ564は、CPU用インターフェース568を介してCPU571、ROM572及びRAM573と信号のやりとりを行うことができる。 The logic circuit 570 includes a controller 560, a CPU 571, a ROM 572, a RAM 573, and the like. The controller 560 includes a clock control circuit 561, a control register 562, a reception data register 563, a transmission data register 564, a wireless interface 567, and a CPU interface 568. Have These circuits and the like can be formed from thin film transistors. The demodulation circuit 556 and the modulation circuit 557 can exchange signals with the control register 562, the reception data register 563, and the transmission data register 564 through the wireless interface 567. The clock generator 555 is controlled by the clock control circuit 561, and the clock control circuit 561 operates based on the control register 562. The control register 562, the reception data register 563, and the transmission data register 564 can exchange signals with the CPU 571, the ROM 572, and the RAM 573 via the CPU interface 568.

無線チップが有するCPUは、8bit CISC(Complex Instruction Set Computer)とし、2相ノンオーバーラップクロック動作のフリップフロップで構成することができる。2相ノンオーバーラップクロック動作のフリップフロップで構成することにより、クロックスキューのばらつきや、TFT特性のばらつきに起因する誤動作を防止し、信頼性向上を図ることができる。ROM572には、本発明のROMを適用することができ、2KBのマスクROMとする。マスクROMには、プログラムや秘密鍵などを格納することができる。RAM573には、64B SRAMを適用することができ、SRAMはCPUの作業領域として使用することができる。このようにメモリセルの回路構成を工夫し、書き込み/読み出しの信頼性向上を図ることができる。またコントローラ560は、本実施例の無線チップのステートマシンとしての機能を有する。 The CPU included in the wireless chip is an 8-bit CISC (Complex Instruction Set Computer) and can be configured by a flip-flop that operates in a two-phase non-overlapping clock. By using a flip-flop with a two-phase non-overlapping clock operation, it is possible to prevent malfunction caused by variations in clock skew and TFT characteristics and improve reliability. The ROM 572 can be the ROM of the present invention, and is a 2 KB mask ROM. The mask ROM can store programs, secret keys, and the like. A 64B SRAM can be applied to the RAM 573, and the SRAM can be used as a work area of the CPU. Thus, the circuit configuration of the memory cell can be devised to improve the reliability of writing / reading. The controller 560 has a function as a state machine of the wireless chip of this embodiment.

本実施例の無線チップでは、暗号処理のアルゴリズムとして、SAFER(Secure And Fast Encryption Routine)を採用することができる。SAFERは、主に8bit演算で構成され、8bitのCPUに適したアルゴリズムである。本実施例の無線チップを有する無線チップでは、暗号文を受信した後、秘密鍵を用いて解読し、平文を送信する機能を搭載することができる。勿論、本実施例の無線チップには、DES、AESなど他の暗号処理のアルゴリズムを採用することもできる。 In the wireless chip of the present embodiment, SAFER (Secure And Fast Encryption Route) can be adopted as an algorithm for encryption processing. SAFER is mainly composed of 8-bit arithmetic and is an algorithm suitable for an 8-bit CPU. The wireless chip having the wireless chip of this embodiment can be equipped with a function of receiving a ciphertext, decrypting it using a secret key, and transmitting a plaintext. Of course, other cryptographic processing algorithms such as DES and AES may be employed for the wireless chip of this embodiment.

ガラス上に形成された無線チップ(A)と、フレキシブル基板上に形成された無線チップ(B)の写真を図10に示す。本実施例の無線チップは、このような非常に薄型なものとすることができる。また図11には、無線チップの拡大写真にブロック図を記載したものを示す。図11において、ROMの領域には、本発明のメモリセルを有する半導体装置の構成を適用することができる。 A photograph of the wireless chip (A) formed on the glass and the wireless chip (B) formed on the flexible substrate is shown in FIG. The wireless chip of this embodiment can be made very thin as described above. FIG. 11 shows a block diagram of an enlarged photograph of a wireless chip. In FIG. 11, the structure of the semiconductor device having the memory cell of the present invention can be applied to the ROM area.

本発明の半導体装置のメモリセル内にトランジスタがGNDに接続されている状態を示した全体図である。It is the whole figure which showed the state by which the transistor was connected to GND in the memory cell of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置のメモリセル内にトランジスタがGNDに非接続されている状態を示した全体図である。FIG. 5 is an overall view showing a state where a transistor is not connected to GND in a memory cell of a semiconductor device of the present invention. 図1の動作を表したタイミングチャートである。3 is a timing chart illustrating the operation of FIG. 1. 図2の動作を表したタイミングチャートである。3 is a timing chart illustrating the operation of FIG. 2. 本発明のトランジスタ形成過程を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the transistor formation process of this invention. 無線チップに有機化合物を用いた際の形成過程を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the formation process at the time of using an organic compound for a wireless chip. 本発明の半導体装置の剥離、接着過程を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the peeling and the adhesion process of the semiconductor device of this invention. アンテナ形状を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the antenna shape. 本発明を適用した無線チップのブロック構成を示した図である。It is a figure showing a block configuration of a wireless chip to which the present invention is applied. ガラス上に形成された無線チップと、フレキシブル基板上に形成された無線チップの写真である。It is a photograph of the wireless chip formed on the glass and the wireless chip formed on the flexible substrate. 無線チップの拡大写真にブロック図を記載したものである。A block diagram is described in an enlarged photograph of a wireless chip.

符号の説明Explanation of symbols

10 メモリセル
11 プリチャージ用回路
12 センスアンプ用回路
15 データ線
16 ワード線
20 GND線
501 アンテナ用基板
502 導電層(ダイポールアンテナ)
503 集積回路
504 導電層(パッチアンテナ)
505 導電層
550 無線チップ
551 無線用回路
552 共振容量
553 電源回路
554 システムリセット回路
555 クロックジェネレータ
556 復調回路
557 変調回路
560 コントローラ
561 クロック制御回路
562 制御レジスタ
563 受信データレジスタ
564 送信データレジスタ
567 無線用インターフェース
568 CPU用インターフェース
570 ロジック回路
571 CPU
572 ROM
573 RAM
600 絶縁基板
601 剥離層
602 絶縁層
603 半導体膜
604 ゲート絶縁膜
605 ゲート電極
607 サイドウォール
608 不純物領域
609 不純物領域
611 絶縁層
612 絶縁層
613 配線
615 薄膜トランジスタ(TFT)
616 TFT群
619 配線
620 絶縁層
621 配線
622 領域
623 パッド
624 領域
630 絶縁層
631 有機化合物層
632 配線
640 アンテナ
642 メモリ領域
643 集積回路領域
644 配線領域
645 パッド領域
646 コンタクト領域
650 フィルム基板
10 memory cell 11 precharge circuit 12 sense amplifier circuit 15 data line 16 word line 20 GND line 501 antenna substrate 502 conductive layer (dipole antenna)
503 Integrated circuit 504 Conductive layer (patch antenna)
505 Conductive layer 550 Wireless chip 551 Wireless circuit 552 Resonance capacitor 553 Power supply circuit 554 System reset circuit 555 Clock generator 556 Demodulation circuit 557 Modulation circuit 560 Controller 561 Clock control circuit 562 Control register 563 Reception data register 564 Transmission data register 567 Wireless interface 568 CPU interface 570 Logic circuit 571 CPU
572 ROM
573 RAM
600 Insulating substrate 601 Release layer 602 Insulating layer 603 Semiconductor film 604 Gate insulating film 605 Gate electrode 607 Side wall 608 Impurity region 609 Impurity region 611 Insulating layer 612 Insulating layer 613 Wiring 615 Thin film transistor (TFT)
616 TFT group 619 wiring 620 insulating layer 621 wiring 622 region 623 pad 624 region 630 insulating layer 631 organic compound layer 632 wiring 640 antenna 642 memory region 643 integrated circuit region 644 wiring region 645 pad region 646 contact region 650 film substrate

Claims (16)

データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路を有し、
前記メモリセルは、前記データ線に一方の電極が電気的に接続された第1のトランジスタを有し、
前記プリチャージ用回路は、前記データ線に一方の電極が電気的に接続された第2のトランジスタを有し、
前記センスアンプ用回路は、前記データ線に一方の電極が電気的に接続された第3のトランジスタと、前記データ線に入力端子が電気的に接続され、且つ前記第3のトランジスタのゲートに出力端子が電気的に接続されたインバータとを有することを特徴とする半導体装置。
A memory cell electrically connected via a data line, a precharge circuit, and a sense amplifier circuit;
The memory cell includes a first transistor having one electrode electrically connected to the data line,
The precharge circuit includes a second transistor having one electrode electrically connected to the data line,
The sense amplifier circuit includes a third transistor having one electrode electrically connected to the data line, an input terminal electrically connected to the data line, and an output to the gate of the third transistor. A semiconductor device comprising: an inverter whose terminals are electrically connected.
データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路を有し、
前記メモリセルは、前記データ線に一方の電極が電気的に接続された第1のトランジスタとワード線とを有し、
前記プリチャージ用回路は、前記データ線に一方の電極が電気的に接続された第2のトランジスタを有し、
前記センスアンプ用回路は、前記データ線に一方の電極が電気的に接続された第3のトランジスタと、前記データ線に入力端子が電気的に接続され、且つ前記第3のトランジスタのゲートに出力端子が電気的に接続されたインバータとを有し、
前記ワード線は前記第1のトランジスタのゲートに電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。
A memory cell electrically connected via a data line, a precharge circuit, and a sense amplifier circuit;
The memory cell includes a first transistor having one electrode electrically connected to the data line and a word line,
The precharge circuit includes a second transistor having one electrode electrically connected to the data line,
The sense amplifier circuit includes a third transistor having one electrode electrically connected to the data line, an input terminal electrically connected to the data line, and an output to the gate of the third transistor. An inverter having a terminal electrically connected;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the word line is electrically connected to a gate of the first transistor.
データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路と、第1のインバータと、NANDとを有し、
前記メモリセルは、前記データ線に一方の電極が電気的に接続された第1のトランジスタとワード線とを有し、
前記プリチャージ用回路は、前記データ線に一方の電極が電気的に接続された第2のトランジスタを有し、
前記センスアンプ用回路は、前記データ線に一方の電極が電気的に接続された第3のトランジスタと、前記データ線に入力端子が電気的に接続され、且つ前記第3のトランジスタのゲートに出力端子が電気的に接続された第2のインバータとを有し、
前記ワード線は前記第1のトランジスタのゲートに電気的に接続され、前記第1のインバータ及び前記NANDは、前記ワード線に電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。
A memory cell electrically connected via a data line, a precharge circuit, a sense amplifier circuit, a first inverter, and a NAND;
The memory cell includes a first transistor having one electrode electrically connected to the data line and a word line,
The precharge circuit includes a second transistor having one electrode electrically connected to the data line,
The sense amplifier circuit includes a third transistor having one electrode electrically connected to the data line, an input terminal electrically connected to the data line, and an output to the gate of the third transistor. A second inverter having a terminal electrically connected thereto;
The semiconductor device, wherein the word line is electrically connected to a gate of the first transistor, and the first inverter and the NAND are electrically connected to the word line.
データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路と、第1のインバータと、NANDとを有し、
前記メモリセルは、前記データ線に一方の電極が電気的に接続された第1のトランジスタとワード線とを有し、
前記プリチャージ用回路は、前記データ線に一方の電極が電気的に接続された第2のトランジスタを有し、
前記センスアンプ用回路は、前記データ線に一方の電極が電気的に接続された第3のトランジスタと、前記データ線に入力端子が電気的に接続され、且つ前記第3のトランジスタのゲートに出力端子が電気的に接続された第2のインバータとを有し、
前記ワード線は前記第1のトランジスタのゲートに電気的に接続され、前記第1のインバータ及び前記NANDは、前記ワード線に電気的に接続され、
前記NANDはアドレス信号と、リセット信号が入力されることを特徴とする半導体装置。
A memory cell electrically connected via a data line, a precharge circuit, a sense amplifier circuit, a first inverter, and a NAND;
The memory cell includes a first transistor having one electrode electrically connected to the data line and a word line,
The precharge circuit includes a second transistor having one electrode electrically connected to the data line,
The sense amplifier circuit includes a third transistor having one electrode electrically connected to the data line, an input terminal electrically connected to the data line, and an output to the gate of the third transistor. A second inverter having a terminal electrically connected thereto;
The word line is electrically connected to a gate of the first transistor; the first inverter and the NAND are electrically connected to the word line;
The NAND device receives an address signal and a reset signal.
請求項1乃至4のいずれか一において、
前記第1のトランジスタの他方の電極の電位は、接地電位であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The semiconductor device is characterized in that the potential of the other electrode of the first transistor is a ground potential.
請求項1乃至4のいずれか一において、
前記第1のトランジスタの他方の電極は、配線と電気的に接続され、接地電位であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The semiconductor device is characterized in that the other electrode of the first transistor is electrically connected to a wiring and has a ground potential.
請求項1乃至4のいずれか一において、
前記第1のトランジスタの他方の電極は、非接続状態であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The semiconductor device is characterized in that the other electrode of the first transistor is in a disconnected state.
請求項1乃至7のいずれか一において、
前記第2のトランジスタの他方の電極は、高電位側電位であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the other electrode of the second transistor has a high potential side potential.
請求項1乃至8のいずれか一において、
前記第3のトランジスタの他方の電極は、高電位側電位であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 8,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the other electrode of the third transistor has a high potential side potential.
請求項1乃至9のいずれか一において、
前記第1のトランジスタはN型であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 9,
The semiconductor device is characterized in that the first transistor is an N-type.
請求項1乃至10のいずれか一において、
前記第2のトランジスタはP型であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 10,
The semiconductor device, wherein the second transistor is a P-type.
請求項1乃至11のいずれか一において、
前記第3のトランジスタはP型であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 11,
The semiconductor device is characterized in that the third transistor is a P-type.
データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路、前記メモリセルに電気的に接続されたインバータ及びNANDを有する半導体装置の動作方法であって、
リセット信号として前記プリチャージ用回路及び前記NANDにローの信号が入力され、アドレス信号として前記NANDにハイの信号が入力され、前記データ線にハイの信号が入力されると、
前記プリチャージ用回路が有するトランジスタがオンとなり、
前記メモリセルが有するトランジスタがオフとなり、
前記データ線からハイの信号が出力されることを特徴とする半導体装置の動作方法。
A memory cell electrically connected via a data line, a precharge circuit, a sense amplifier circuit, an inverter electrically connected to the memory cell, and a semiconductor device operation method including a NAND,
When a low signal is input to the precharge circuit and the NAND as a reset signal, a high signal is input to the NAND as an address signal, and a high signal is input to the data line,
The transistor of the precharge circuit is turned on,
The transistor of the memory cell is turned off,
A method of operating a semiconductor device, wherein a high signal is output from the data line.
データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路、前記メモリセルに電気的に接続されたインバータ及びNANDを有する半導体装置の動作方法であって、
リセット信号として前記プリチャージ用回路及び前記NANDにローの信号が入力され、アドレス信号として前記NANDにローの信号が入力され、前記データ線にハイの信号が入力されると、
前記プリチャージ用回路が有するトランジスタがオンとなり、
前記メモリセルが有するトランジスタがオフとなり、
前記データ線からハイの信号が出力されることを特徴とする半導体装置の動作方法。
A memory cell electrically connected via a data line, a precharge circuit, a sense amplifier circuit, an inverter electrically connected to the memory cell, and a semiconductor device operation method including a NAND,
When a low signal is input to the precharge circuit and the NAND as a reset signal, a low signal is input to the NAND as an address signal, and a high signal is input to the data line,
The transistor of the precharge circuit is turned on,
The transistor of the memory cell is turned off,
A method of operating a semiconductor device, wherein a high signal is output from the data line.
データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路、前記メモリセルに電気的に接続されたインバータ及びNANDを有する半導体装置の動作方法であって、
リセット信号として前記プリチャージ用回路及び前記NANDにハイの信号が入力され、アドレス信号として前記NANDにハイの信号が入力され、前記データ線にローの信号が入力されると、
前記プリチャージ用回路が有するトランジスタがオフとなり、
前記メモリセルが有するトランジスタがオンとなり、
前記データ線からローの信号が出力されることを特徴とする半導体装置の動作方法。
A memory cell electrically connected via a data line, a precharge circuit, a sense amplifier circuit, an inverter electrically connected to the memory cell, and a semiconductor device operation method including a NAND,
When a high signal is input to the precharge circuit and the NAND as a reset signal, a high signal is input to the NAND as an address signal, and a low signal is input to the data line,
The transistor of the precharge circuit is turned off,
The transistor of the memory cell is turned on,
A method of operating a semiconductor device, wherein a low signal is output from the data line.
データ線を介して各々電気的に接続されたメモリセル、プリチャージ用回路、及びセンスアンプ用回路、前記メモリセルに電気的に接続されたインバータ及びNANDを有する半導体装置の動作方法であって、
リセット信号として前記プリチャージ用回路及び前記NANDにハイの信号が入力され、アドレス信号として前記NANDにローの信号が入力され、前記データ線にローの信号が入力されると、
前記プリチャージ用回路が有するトランジスタがオフとなり、
前記メモリセルが有するトランジスタがオフとなり、
前記データ線からローの信号が出力されることを特徴とする半導体装置の動作方法。
A memory cell electrically connected via a data line, a precharge circuit, a sense amplifier circuit, an inverter electrically connected to the memory cell, and a semiconductor device operation method including a NAND,
When a high signal is input to the precharge circuit and the NAND as a reset signal, a low signal is input to the NAND as an address signal, and a low signal is input to the data line,
The transistor of the precharge circuit is turned off,
The transistor of the memory cell is turned off,
A method of operating a semiconductor device, wherein a low signal is output from the data line.
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