JP2011204770A - Semiconductor device and logic circuit using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device that is reduced in area and improved in the yield, and to provide a logic circuit which uses the device.SOLUTION: A first transistor Tr1 and a second transistor Tr2 are formed; the first transistor Tr1 includes a first diffusion layer group 103 functioning as a source and a drain, a first gate electrode 102, and a second gate electrode 104, and the second transistor Tr2 includes a second diffusion layer group 201 functioning as a source and a drain, a floating gate 202 capable of accumulating electric charge, and a third gate electrode 200, wherein the second gate electrode 200 controls a threshold Vth of the first transistor Tr1; and the potential of the second gate electrode 104 has a value corresponding to the amount of electric charges accumulated in the floating gate 202.

Description

本発明は、半導体装置及びそれを用いた論理回路に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a logic circuit using the same.

従来から、制御信号によって書き換え可能な回路(例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array))がある。これらFPGAは、例えば複数のトランジスタで構成されている。この複数のトランジスタ間には、例えば閾値などの素子性能にバラつきが生じている(非特許文献1、2参照)。   Conventionally, there is a circuit (for example, a field programmable gate array (FPGA)) that can be rewritten by a control signal. These FPGAs are composed of, for example, a plurality of transistors. For example, variations in device performance such as a threshold value occur between the plurality of transistors (see Non-Patent Documents 1 and 2).

そこで、これら素子特性のバラつきをなくす構造をとると、回路規模が膨大となってしまうといった課題がある。また電源の低電圧化に伴い、この素子性能のバラつきが原因でオン・オフ比が取れなくなり、歩留まりが低下する等の課題があった。   Therefore, there is a problem that the circuit scale becomes enormous if a structure that eliminates variations in the element characteristics is taken. Further, as the power supply voltage is lowered, there is a problem that the on / off ratio cannot be obtained due to the variation in the element performance, and the yield is lowered.

大内真一、外4名、“フィン型トランジスタのばらつき要因を解決した新型SRAM回路の試作に成功”、[online]、平成20年12月18日、[平成22年3月9日検索]、インターネット<URL://http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2008/pr20081218_2/pr20081218_2.html>Shinichi Ouchi, 4 others, “Successfully prototyped a new SRAM circuit that solved the variation factors of fin-type transistors”, [online], December 18, 2008, [Search March 9, 2010], Internet <URL: // http: //www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2008/pr20081218_2/pr20081218_2.html> 大内真一、外3名、“フィン型トランジスタを用いたSRAMの新回路構成を考案”、[online]、平成19年9月18日、[平成22年3月9日検索]、インターネット<URL:http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2007/pr20070918/pr20070918.html>Shinichi Ouchi, 3 others, “Contrived a new circuit configuration of SRAM using fin-type transistors”, [online], September 18, 2007, [March 9, 2010 search], Internet <URL : Http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2007/pr20070918/pr20070918.html>

本発明は、素子面積を縮小させることが出来、また歩留まりを向上させることが可能な半導体装置及びそれを用いた論理回路を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of reducing the element area and improving the yield, and a logic circuit using the semiconductor device.

この発明の一態様に係る半導体装置は、半導体基板の第1領域上に形成された第1トランジスタと、前記半導体基板の第2領域上に形成された第2トランジスタとを具備し、前記第1トランジスタは、前記半導体基板上に設けられ、第1ソース、第1チャネルが形成される領域、及び第1ドレインが順次形成されたフィン型の形状を有する第1半導体層と、前記第1半導体層の前記第1チャネルが形成される領域に、第1ゲート絶縁膜を介在して隣接する第1ゲート電極と、前記第1半導体層を介在して前記第1ゲート電極と相対する第2ゲート電極とを備え、前記第2トランジスタは、前記半導体基板上に設けられ、第2ソース、第2チャネルが形成される領域、及び第2ドレインが順次形成された、フィン型の形状を有する第2半導体層と、前記第2半導体層の、前記第2チャネルが形成される領域に、第2ゲート絶縁膜を介在して隣接する電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層を介在して前記第2半導体層と相対する第3ゲート電極とを備え、前記第2ゲート電極と前記電荷蓄積層とは電気的に接続されている。   A semiconductor device according to an aspect of the present invention includes a first transistor formed on a first region of a semiconductor substrate, and a second transistor formed on a second region of the semiconductor substrate. The transistor is provided on the semiconductor substrate and has a fin-shaped first semiconductor layer in which a first source, a region where a first channel is formed, and a first drain are sequentially formed, and the first semiconductor layer A first gate electrode adjacent to the region where the first channel is formed with a first gate insulating film interposed therebetween, and a second gate electrode opposed to the first gate electrode with the first semiconductor layer interposed The second transistor is provided on the semiconductor substrate, and a second semiconductor having a fin shape in which a second source, a region where a second channel is formed, and a second drain are sequentially formed layer The charge storage layer adjacent to the second semiconductor layer in the region where the second channel is formed with a second gate insulating film interposed therebetween, and relative to the second semiconductor layer with the charge storage layer interposed And the second gate electrode and the charge storage layer are electrically connected.

この発明の一態様に係る論理回路は、前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタを複数備えた書き込み可能な論理回路と、前記論理回路を書き込み可能とする閾値調整回路とを備え、前記論理回路は、電流経路が直列接続されるように前記第1トランジスタの前記第1半導体層同士が共通接続された複数のトランジスタユニットを備え、前記閾値調整回路は、複数の前記トランジスタユニットの各々が備える前記第1トランジスタの閾値に応じて、この第1トランジスタとトランジスタグループを構成する前記第2トランジスタの前記浮遊ゲートに蓄積される前記電荷量を制御し、この第1トランジスタの閾値電圧を調整することで、前記論理回路を書き込み可能とする。   A logic circuit according to an aspect of the present invention includes a writable logic circuit including a plurality of the first transistor and the second transistor, and a threshold adjustment circuit that enables the logic circuit to be written. The logic circuit includes: And a plurality of transistor units in which the first semiconductor layers of the first transistors are commonly connected so that current paths are connected in series, and the threshold adjustment circuit is provided in each of the plurality of transistor units. By controlling the amount of charge accumulated in the floating gate of the second transistor constituting the transistor group with the first transistor according to the threshold value of one transistor, and adjusting the threshold voltage of the first transistor, The logic circuit is writable.

本発明によれば、素子面積を縮小させることが出来、また歩留まりを向上させることが可能な半導体装置及びそれを用いた論理回路を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device capable of reducing the element area and improving the yield and a logic circuit using the semiconductor device.

この発明の一実施形態に係る半導体装置の斜視図。1 is a perspective view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. この発明の一実施形態に係る半導体装置の平面図。1 is a plan view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. この発明の一実施形態に係る半導体装置の側面図。1 is a side view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. この発明の一実施形態に係る回路図。The circuit diagram concerning one embodiment of this invention. この発明の一実施形態に係る論理回路の構成表であり、(a)、(b)はNANDを構成し、(c)、(d)はNORを構成する構成図。1 is a configuration table of a logic circuit according to an embodiment of the present invention, in which (a) and (b) constitute a NAND, and (c) and (d) constitute a NOR.

以下、この発明の実施形態につき図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description, common parts are denoted by common reference symbols throughout the drawings.

<1.構成例>
この発明の実施形態に係る半導体装置及びそれを用いた論理回路について説明する。本実施形態に係る半導体装置1は、Fin型4端子トランジスタと、このFin型4端子トランジスタの第2ゲート電極に電気的に接続された浮遊ゲートとを備え、浮遊ゲートに蓄積させる電荷を制御することにより、Fin型4端子トランジスタの閾値を制御する構成を有する。
<1. Configuration example>
A semiconductor device and a logic circuit using the same according to an embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device 1 according to this embodiment includes a Fin-type four-terminal transistor and a floating gate electrically connected to the second gate electrode of the Fin-type four-terminal transistor, and controls charges accumulated in the floating gate. Thus, the threshold value of the Fin-type four-terminal transistor is controlled.

図1は、本実施形態に係る半導体装置1の構造を示す斜視図であり、図2は、図1における平面図を示し、図3は図1、図2(図中a−a方向)の断面図を示す。なお、図1、図2において、第1方向と、第2方向は略直交する。   1 is a perspective view showing a structure of a semiconductor device 1 according to the present embodiment, FIG. 2 is a plan view of FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of FIGS. 1 and 2 (a-a direction in the drawing). A cross-sectional view is shown. 1 and 2, the first direction and the second direction are substantially orthogonal.

図1〜図3に示すように、本実施形態に係る半導体装置1は、絶縁膜101を介在して、半導体基板100上に形成された制御トランジスタTr1及びFin型4端子トランジスタTr2を備える。制御トランジスタTr1は、半導体基板100上の領域1に形成され、Fin型4端子トランジスタは、半導体基板100上の領域2に形成されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the semiconductor device 1 according to the present embodiment includes a control transistor Tr <b> 1 and a Fin-type four-terminal transistor Tr <b> 2 formed on a semiconductor substrate 100 with an insulating film 101 interposed therebetween. The control transistor Tr1 is formed in the region 1 on the semiconductor substrate 100, and the Fin-type four-terminal transistor is formed in the region 2 on the semiconductor substrate 100.

まず、制御トランジスタTr1について説明する。図1〜図3に示すように、制御トランジスタTr1は、Fin型の導電層204、浮遊ゲート202(電荷蓄積部202とも呼ぶことがある)、及びゲート電極200を備える。   First, the control transistor Tr1 will be described. As shown in FIGS. 1 to 3, the control transistor Tr <b> 1 includes a Fin-type conductive layer 204, a floating gate 202 (also referred to as a charge storage portion 202), and a gate electrode 200.

Fin型の導電層204は、第2方向に沿って形成され、ソース及びドレインとして機能する不純物拡散層201、及びこれら不純物拡散層201に挟まれた導電層203を備える。導電層203には、例えばp型の不純物がドープされ、必要に応じてチャネルとして機能する。すなわち、ゲート電極200に所定の電圧が印加されると、導電層203表面には電子が誘起され、ドレイン及びソースとして機能する不純物拡散層201を電気的に接続するチャネルとして機能する。   The Fin-type conductive layer 204 includes an impurity diffusion layer 201 that functions along the second direction and functions as a source and a drain, and a conductive layer 203 sandwiched between the impurity diffusion layers 201. The conductive layer 203 is doped with, for example, a p-type impurity, and functions as a channel as necessary. That is, when a predetermined voltage is applied to the gate electrode 200, electrons are induced on the surface of the conductive layer 203, and function as a channel that electrically connects the impurity diffusion layer 201 that functions as a drain and a source.

浮遊ゲート202は、絶縁膜(図示せず)を介して、導電層203に隣接して形成されている。浮遊ゲート202は、導電層203に対して第1方向に形成されている。   The floating gate 202 is formed adjacent to the conductive layer 203 through an insulating film (not shown). The floating gate 202 is formed in the first direction with respect to the conductive layer 203.

ゲート電極200は、絶縁膜(図示せず)を介して、浮遊ゲート202に隣接して形成されている。ゲート電極200は、浮遊ゲート202に対して第1方向に形成されている。ゲート電極200は、制御トランジスタTr1とFin型4端子トランジスタTr2を覆うように形成される。   The gate electrode 200 is formed adjacent to the floating gate 202 via an insulating film (not shown). The gate electrode 200 is formed in the first direction with respect to the floating gate 202. The gate electrode 200 is formed so as to cover the control transistor Tr1 and the Fin-type four-terminal transistor Tr2.

次に、制御トランジスタTr1の浮遊ゲート202に電子を注入(蓄積)させる動作、及び浮遊ゲート202から電子を引き抜く動作を説明する。図1〜3に示す半導体装置1の構成では、制御トランジスタTr1は、絶縁膜101を介在して半導体基板100上に形成されている。このため、浮遊ゲート電極202への電子の注入、及び浮遊ゲート電極202からの電子の引き抜きは、Fin型の導電層204、浮遊ゲート202、及びゲート電極200から構成されるトランジスタで行う。   Next, an operation for injecting (accumulating) electrons into the floating gate 202 of the control transistor Tr1 and an operation for extracting electrons from the floating gate 202 will be described. In the configuration of the semiconductor device 1 shown in FIGS. 1 to 3, the control transistor Tr <b> 1 is formed on the semiconductor substrate 100 with the insulating film 101 interposed therebetween. Therefore, injection of electrons into the floating gate electrode 202 and extraction of electrons from the floating gate electrode 202 are performed by a transistor including the Fin-type conductive layer 204, the floating gate 202, and the gate electrode 200.

まず、浮遊ゲート202に電子を蓄積させる場合には、ゲート電極200には、所定の電圧(導電層203に対し正の電圧)を印加し、さらに、ドレイン(不純物拡散層201)の電位がソース(不純物拡散層201)の電位よりも高く(正電位)なるよう不純物拡散層201に電圧を印加する。これにより、ソースからドレインに向かって加速された電子の一部が、ゲート電極200側に引き寄せられ、図示せぬ絶縁膜をトンネルし、浮遊ゲート202内に注入される。この結果、浮遊ゲート202内の電子が蓄積(増加)する。   First, when electrons are accumulated in the floating gate 202, a predetermined voltage (a positive voltage with respect to the conductive layer 203) is applied to the gate electrode 200, and the potential of the drain (impurity diffusion layer 201) is set to the source. A voltage is applied to the impurity diffusion layer 201 so as to be higher (positive potential) than the potential of the (impurity diffusion layer 201). As a result, some of the electrons accelerated from the source toward the drain are attracted to the gate electrode 200 side, tunnel through an insulating film (not shown), and injected into the floating gate 202. As a result, electrons in the floating gate 202 accumulate (increase).

一方、浮遊ゲート202から電子を引き抜く場合には、ゲート電極200には、所定の電圧(例えば0V)を印加し、さらに、ドレイン201(不純物拡散層201のいずれか一方または両方)に、例えば20Vの高電圧を印加する。これにより、浮遊ゲート202に蓄積された電子がドレイン領域に引き抜かれる。この結果、浮遊ゲート202に蓄積された電子が減少する。   On the other hand, when electrons are extracted from the floating gate 202, a predetermined voltage (for example, 0V) is applied to the gate electrode 200, and further, for example, 20V is applied to the drain 201 (either one or both of the impurity diffusion layers 201). Apply high voltage. Thereby, electrons accumulated in the floating gate 202 are extracted to the drain region. As a result, electrons accumulated in the floating gate 202 are reduced.

次に、Fin型4端子トランジスタTr2について説明する。図1〜図3に示すように、Fin型4端子トランジスタTr2は、絶縁膜101を介在して半導体基板100上に形成される第1ゲート電極102、Fin型の導電層106、及び第2ゲート電極104を備える。   Next, the Fin type 4-terminal transistor Tr2 will be described. As shown in FIGS. 1 to 3, the Fin type four-terminal transistor Tr <b> 2 includes a first gate electrode 102, a Fin type conductive layer 106, and a second gate formed on the semiconductor substrate 100 with an insulating film 101 interposed therebetween. An electrode 104 is provided.

第1ゲート電極102は、L字形状をとる。つまり、図3に示すように、第1ゲート電極102の底面は絶縁膜101表面上に沿いつつ、頂点pは、第1方向と第2方向とのそれぞれに対して垂直方向に延びるように形成され、且つ側面がFin型の導電層106の側壁に沿うように形成された電極である。   The first gate electrode 102 has an L shape. That is, as shown in FIG. 3, the bottom surface of the first gate electrode 102 is along the surface of the insulating film 101, and the apex p is formed to extend in the direction perpendicular to the first direction and the second direction. In addition, the electrode is formed such that the side surface is along the side wall of the Fin-type conductive layer 106.

Fin型の導電層106は、第2方向に沿って形成され、ソース及びドレインとして機能する不純物拡散層103、及びこれら不純物拡散層103に挟まれた導電層105を備える。導電層105は絶縁膜(図示せず)を介して第1ゲート電極102に隣接して形成される。また、この不純物拡散層103及び導電層105は、この第1ゲート電極102に対し第1方向に形成される。導電層105は、例えばp型の不純物がドープされ、必要に応じてチャネルとして機能する。つまり、第1ゲート電極102に所定の電圧(閾値電圧)以上の電圧が印加されると、導電層105表面には電子が誘起され、ドレイン及びソースとして機能する不純物拡散層103を電気的に接続するチャネルとして機能する。また、後述する第2ゲート電極104の電圧(電位)により、Fin型4端子トランジスタTr2の閾値電圧を制御可能である。   The Fin-type conductive layer 106 is formed along the second direction, and includes an impurity diffusion layer 103 that functions as a source and a drain, and a conductive layer 105 sandwiched between the impurity diffusion layers 103. The conductive layer 105 is formed adjacent to the first gate electrode 102 through an insulating film (not shown). The impurity diffusion layer 103 and the conductive layer 105 are formed in the first direction with respect to the first gate electrode 102. The conductive layer 105 is doped with, for example, a p-type impurity and functions as a channel as necessary. That is, when a voltage equal to or higher than a predetermined voltage (threshold voltage) is applied to the first gate electrode 102, electrons are induced on the surface of the conductive layer 105, and the impurity diffusion layer 103 functioning as a drain and a source is electrically connected. To function as a channel. Further, the threshold voltage of the Fin-type four-terminal transistor Tr2 can be controlled by the voltage (potential) of the second gate electrode 104 described later.

第2ゲート電極104は、絶縁膜(図示せず)を介して、導電層105に隣接して形成されている。第2ゲート電極104は、導電層105に対して第1方向に形成されている。前述のように、本実施形態に係る半導体装置1は、ゲート電極200に電圧(電位)を印加することで、Fin型の導電層106の閾値電圧を制御可能な構成を有する。詳細は後述する。   The second gate electrode 104 is formed adjacent to the conductive layer 105 through an insulating film (not shown). The second gate electrode 104 is formed in the first direction with respect to the conductive layer 105. As described above, the semiconductor device 1 according to this embodiment has a configuration in which the threshold voltage of the Fin-type conductive layer 106 can be controlled by applying a voltage (potential) to the gate electrode 200. Details will be described later.

そして、図1、図3に示すように、第2ゲート電極104は、前述の浮遊ゲート202と電気的に接続された構成を有する。第2ゲート電極104は、図1、図3に示すように、例えば、絶縁膜101上で、浮遊ゲート202と電気的に接続される。以下では、電気的に互いに接続された浮遊ゲート202と第2ゲート電極104とを合わせてゲート群205と呼ぶ。   As shown in FIGS. 1 and 3, the second gate electrode 104 is electrically connected to the floating gate 202 described above. As shown in FIGS. 1 and 3, the second gate electrode 104 is electrically connected to the floating gate 202 on the insulating film 101, for example. Hereinafter, the floating gate 202 and the second gate electrode 104 that are electrically connected to each other are collectively referred to as a gate group 205.

上記の構成において、ゲート群205は、制御トランジスタTr1側において電荷蓄積層として機能し、Fin型4端子トランジスタTr2側においてFin型4端子トランジスタTr2の閾値を制御させる第2ゲート電極として機能する。   In the above configuration, the gate group 205 functions as a charge storage layer on the control transistor Tr1 side, and functions as a second gate electrode for controlling the threshold value of the Fin-type four-terminal transistor Tr2 on the Fin-type four-terminal transistor Tr2.

<半導体装置1の閾値について>
次に、上記説明したFin型4端子トランジスタTr2の閾値電圧について説明する。
<About the threshold value of the semiconductor device 1>
Next, the threshold voltage of the Fin type 4-terminal transistor Tr2 described above will be described.

まず、Fin型4端子トランジスタTr2の閾値電圧を低くする場合について説明する。前述したように、制御トランジスタTr1のゲート電極200、不純物拡散層201、導電層203に所定の電圧を印加することにより、浮遊ゲート202に蓄積された電子を引き抜くことで、浮遊ゲート202に蓄積された電子を減少させる。これにより、浮遊ゲート202内に蓄積された負の電荷が減少することから第2ゲート電極104の電位が上昇する。これにより、Fin型4端子トランジスタTr2の閾値電圧が低下する。従って、第1ゲート電極102に印加する電圧が低い値であっても、Fin型4端子トランジスタTr2はオン状態(導電層105にチャネルが形成される状態)となる。なお、この低い電圧でオン状態とされる場合の閾値を、例えばVth(<0V)とする。すなわち、Fin型4端子トランジスタTr2は、例えばゼロ電位よりも大きな電圧が第1ゲート電極に印加されていれば常にオン状態とされる。 First, a case where the threshold voltage of the Fin-type four-terminal transistor Tr2 is lowered will be described. As described above, by applying a predetermined voltage to the gate electrode 200, the impurity diffusion layer 201, and the conductive layer 203 of the control transistor Tr1, the electrons accumulated in the floating gate 202 are extracted, thereby being accumulated in the floating gate 202. Reduce the electrons. As a result, the negative charge accumulated in the floating gate 202 decreases, and the potential of the second gate electrode 104 rises. As a result, the threshold voltage of the Fin-type four-terminal transistor Tr2 decreases. Therefore, even when the voltage applied to the first gate electrode 102 is a low value, the Fin type four-terminal transistor Tr2 is in an on state (a state in which a channel is formed in the conductive layer 105). Note that the threshold when the on state is set at this low voltage is, for example, Vth L (<0 V). That is, the Fin-type four-terminal transistor Tr2 is always turned on when, for example, a voltage larger than zero potential is applied to the first gate electrode.

次に、Fin型4端子トランジスタTr2の閾値電圧を高くする場合について説明する。前述したように、制御トランジスタTr1のゲート電極200、不純物拡散層201に所定の電圧を印加することにより、浮遊ゲート202に電子を注入することで、浮遊ゲート202に蓄積された電子を増加させる。これにより、浮遊ゲート202には、浮遊ゲート202内に蓄積された負の電荷が増加することから第2ゲート電極104の電位が下降する。これにより、Fin型4端子トランジスタTr2の閾値電圧が上昇する。従って、第1ゲート電極102に少なくとも上記場合(Fin型4端子トランジスタTr2の閾値電圧が低下した場合)よりも高い電圧を印加しなければ、オン状態とならない。これは、第1ゲート電極102下に位置するFin型の導電層105の空乏層幅を広げることにより、増加した固定電荷と電気的に平衡を保ち、反転条件を達成するためである。このため、第1ゲート電極102に印加する電圧は、高い電圧が必要とされる。   Next, a case where the threshold voltage of the Fin-type four-terminal transistor Tr2 is increased will be described. As described above, by applying a predetermined voltage to the gate electrode 200 and the impurity diffusion layer 201 of the control transistor Tr1, electrons are injected into the floating gate 202, whereby the electrons accumulated in the floating gate 202 are increased. As a result, the negative charge accumulated in the floating gate 202 increases in the floating gate 202, so that the potential of the second gate electrode 104 decreases. Thereby, the threshold voltage of the Fin type 4-terminal transistor Tr2 increases. Therefore, the first gate electrode 102 is not turned on unless a voltage higher than at least the above case (when the threshold voltage of the Fin-type four-terminal transistor Tr2 is lowered) is applied. This is because the depletion layer width of the Fin-type conductive layer 105 located under the first gate electrode 102 is widened to maintain electrical equilibrium with the increased fixed charge and achieve the inversion condition. For this reason, a high voltage is required for the voltage applied to the first gate electrode 102.

上記説明した閾値電圧の値は、浮遊ゲート202に蓄積させる電子の量に起因する。そして、Fin型4端子トランジスタTr2の閾値電圧は、浮遊ゲート202内に蓄積させる電子の増加に伴い高くなる。この浮遊ゲート202内に蓄積させる電子の量を多くするには、一例としてゲート電極200に印加する電圧の時間を長くする方法がある。   The above-described threshold voltage value is caused by the amount of electrons accumulated in the floating gate 202. The threshold voltage of the Fin-type four-terminal transistor Tr2 becomes higher as the number of electrons accumulated in the floating gate 202 increases. In order to increase the amount of electrons stored in the floating gate 202, for example, there is a method of extending the time of the voltage applied to the gate electrode 200.

換言すれば、ゲート電極200に印加する電圧の時間を調整することで、浮遊ゲート202内に蓄積させる電子の量を調整し、目的とする閾値電圧とすることが可能となる。   In other words, by adjusting the time of the voltage applied to the gate electrode 200, the amount of electrons accumulated in the floating gate 202 can be adjusted to obtain the target threshold voltage.

例えば、閾値電圧を閾値Vthよりも高い閾値Vthとしたい場合には、ゲート電極200に所定の電圧を、例えば時間t1だけ印加する。 For example, when it is desired to set the threshold voltage to a threshold Vth C higher than the threshold Vth L , a predetermined voltage is applied to the gate electrode 200, for example, for a time t1.

更に、閾値電圧を閾値Vthよりも高い閾値Vthとしたい場合には、ゲート電極200に所定の電圧を、例えば時間t2(>時間t1)だけ印加する。 Further, when it is desired to set the threshold voltage to a threshold Vth H higher than the threshold Vth C , a predetermined voltage is applied to the gate electrode 200 for, for example, time t2 (> time t1).

なお、(0V<)Vth(<電圧VDD)、Vth(>電圧VDD)とする。つまり、閾値電圧がVthである場合、Fin型4端子トランジスタTr2は、少なくとも0Vよりも大きい(閾値Vth以上の)電圧を第1ゲート電極に印加するとオン状態とされる。 Note that (0V <) Vth C (<voltage VDD), Vth H (> voltage VDD). That is, when the threshold voltage is Vth C , the Fin-type four-terminal transistor Tr2 is turned on when a voltage higher than at least 0 V (more than the threshold Vth C ) is applied to the first gate electrode.

また、閾値電圧がVthである場合、Fin型4端子トランジスタTr2は、電圧VDDを第1ゲート電極に印加したとしてもオフ状態となり、電圧VDD以上の電圧が第1ゲート電極に印加されることで始めてオン状態とされる。 When the threshold voltage is Vth H , the Fin type four-terminal transistor Tr2 is turned off even when the voltage VDD is applied to the first gate electrode, and a voltage equal to or higher than the voltage VDD is applied to the first gate electrode. It is turned on for the first time.

このように、制御トランジスタTr1の浮遊ゲート202に蓄積させる電荷を制御することにより、Fin型4端子トランジスタTr2の第2ゲート電極104の電位を制御する。これにより、Fin型4端子トランジスタTr2の閾値電圧を制御することが可能である。   In this way, by controlling the charge accumulated in the floating gate 202 of the control transistor Tr1, the potential of the second gate electrode 104 of the Fin type four-terminal transistor Tr2 is controlled. As a result, the threshold voltage of the Fin-type four-terminal transistor Tr2 can be controlled.

<半導体装置1を用いた応用例について>
次に、上記図1〜図3で示した上記制御トランジスタTr1とFin型トランジスタTr2とを備える半導体装置1の応用例について、図4を用いて説明する。
<Application Examples Using Semiconductor Device 1>
Next, an application example of the semiconductor device 1 including the control transistor Tr1 and the Fin-type transistor Tr2 shown in FIGS. 1 to 3 will be described with reference to FIG.

図4は、上記半導体基板100上に上記制御トランジスタTr1とFin型4端子トランジスタTr2と、例えば4つの半導体装置1を配置することにより形成される回路例を示す。図4に示すように、この半導体装置1から構成された回路には、閾値調整回路400、制御部500、及びシステム回路600が設けられている。なお、以下において、半導体装置が備えるFin型4端子トランジスタの閾値電圧を、半導体装置の閾値電圧という。   FIG. 4 shows an example of a circuit formed by disposing the control transistor Tr1, the Fin-type four-terminal transistor Tr2, and, for example, four semiconductor devices 1 on the semiconductor substrate 100. As shown in FIG. 4, the circuit configured from the semiconductor device 1 includes a threshold adjustment circuit 400, a control unit 500, and a system circuit 600. In the following, the threshold voltage of the Fin-type four-terminal transistor included in the semiconductor device is referred to as the threshold voltage of the semiconductor device.

まず、半導体装置1について説明する。
図4に示すこれら半導体装置1を、それぞれ半導体装置TG11〜TG22とする。なお、ここでは半導体装置TG11が備えるFin型4端子トランジスタTr2及びその第2ゲート電極(浮遊ゲート202)を、それぞれFin型4端子トランジスタTr11及び第2ゲート電極(浮遊ゲート202)G11とする。なお、第2ゲート電極G11と電気的に接続される制御トランジスタTr1については省略する。
First, the semiconductor device 1 will be described.
These semiconductor devices 1 shown in FIG. 4 are referred to as semiconductor devices TG11 to TG22, respectively. Here, the Fin-type four-terminal transistor Tr2 and the second gate electrode (floating gate 202) included in the semiconductor device TG11 are referred to as a Fin-type four-terminal transistor Tr11 and a second gate electrode (floating gate 202) G11, respectively. Note that the control transistor Tr1 electrically connected to the second gate electrode G11 is omitted.

同様に、半導体装置TG12〜TG22においても、それぞれをFin型4端子トランジスタTr12〜Tr22、第2ゲート電極G12〜G22とする。   Similarly, in the semiconductor devices TG12 to TG22, the Fin type 4-terminal transistors Tr12 to Tr22 and the second gate electrodes G12 to G22, respectively, are used.

図4に示すように、抵抗素子300の電流経路の一端にはノードN1(電圧VDD)が接続され、他端がノードN2に接続される。このノードN2を下記一例で説明するNAND回路、NOR回路の出力端とする。   As shown in FIG. 4, the node N1 (voltage VDD) is connected to one end of the current path of the resistance element 300, and the other end is connected to the node N2. The node N2 is assumed to be an output terminal of a NAND circuit and a NOR circuit described in the following example.

Fin型4端子トランジスタTr11の電流経路の一端は、ノードN2を介して上記抵抗素子300の他端に接続され、第1ゲート電極102にはノードN3を介して信号線S1が接続される。この信号線S1には後述するシステム回路600から入力信号Sig1が転送される。入力信号Sig1は‘H’レベルに相当する、例えば電圧VDDまたは‘L’レベルに相当する、例えばゼロ電位である。また閾値調整回路400により、半導体装置TG11の第2ゲート電極G11は所定の電圧が書き込まれる。これは、後述する閾値調整回路400が不純物拡散層210及びゲート電極200に所定の電圧をそれぞれ印加することにより、第2ゲート電極と電気的に接続される浮遊ゲート202に蓄積される電子の量が調整されるからである。なおFin型4端子トランジスタTr11を有する半導体装置TG11の閾値をVth11とする。そして、半導体装置TG11は、閾値Vth11として、Vth11、Vth11、及びVth11のいずれか閾値電圧を取るものとする。また、Vth11<Vth11<Vth11の関係が成り立つものとし、(0V>)Vth11、(0V<)V11th(<電圧VDD)、V11th(>電圧VDD)とされる。 One end of the current path of the Fin type four-terminal transistor Tr11 is connected to the other end of the resistance element 300 via the node N2, and the signal line S1 is connected to the first gate electrode 102 via the node N3. An input signal Sig1 is transferred to the signal line S1 from a system circuit 600 described later. The input signal Sig1 corresponds to the “H” level, for example, the voltage VDD or the “L” level, for example, a zero potential. In addition, a predetermined voltage is written into the second gate electrode G11 of the semiconductor device TG11 by the threshold adjustment circuit 400. This is because the threshold adjustment circuit 400 described later applies a predetermined voltage to the impurity diffusion layer 210 and the gate electrode 200, respectively, and thereby the amount of electrons accumulated in the floating gate 202 electrically connected to the second gate electrode. Is adjusted. Note that the threshold value of the semiconductor device TG11 having the Fin-type four-terminal transistor Tr11 is Vth11. Then, the semiconductor device TG11 takes one of the threshold voltages Vth11 L , Vth11 C , and Vth11 H as the threshold Vth11. Further, it is assumed that holds the relationship Vth11 L <Vth11 C <Vth11 H , are (0V>) Vth11 L, ( 0V <) V11th C (< voltage VDD), V11th H (> voltage VDD).

つまり、半導体装置TG11の閾値電圧が閾値Vth11であるとき、常にオン状態とされる。従って、半導体装置TG11は、配線としてみなすことが出来る。 That is, when the threshold voltage of the semiconductor device TG11 is the threshold value Vth11 L, is always turned on. Therefore, the semiconductor device TG11 can be regarded as a wiring.

また、半導体装置TG11の閾値電圧が閾値Vth11であるとき、この半導体装置TG11はトランジスタとして機能する。つまり、信号線S1に転送される入力信号Sig1の電圧レベル(‘L’または‘H’レベル)に応じてオンまたはオフ状態とされる。 Further, when the threshold voltage of the semiconductor device TG11 is a threshold Vth11 C, the semiconductor device TG11 functions as a transistor. That is, the input signal Sig1 transferred to the signal line S1 is turned on or off according to the voltage level (“L” or “H” level).

更に、この半導体装置TG11の閾値電圧が閾値Vth11であるとき、この半導体装置TG11は常にオフ状態とされる。従って、半導体装置TG11はオープン(断線)とされた状態とみなすことが出来る。 Further, when the threshold voltage of the semiconductor device TG11 is the threshold value Vth11 H, the semiconductor device TG11 is always turned off. Therefore, the semiconductor device TG11 can be regarded as being in an open (disconnected) state.

Fin型4端子トランジスタTr21の電流経路の一端は、ノードN2を介して上記抵抗素子300の他端が接続され、第1ゲート102はノードN3を介して信号線S1が接続される。前述したように、この信号線S1には‘L’または‘H’レベルの入力信号Sig1が転送される。また、閾値調整回路400により、Fin型4端子トランジスタTr21の第2ゲート電極G21は所定の電圧に書き込まれる。これは、上述したように閾値調整回路400が不純物拡散層210及びゲート電極200に所定の電圧をそれぞれ印加することで、第2ゲート電極と電気的に接続される浮遊ゲート202が蓄積する電子の量を調整するからである。なお、このFin型4端子トランジスタTr21を有する半導体装置TG21の閾値をVth21とする。そして、半導体装置TG21は、閾値Vth21として、Vth21、Vth21、及びVth21のいずれか閾値電圧を取るものとする。また、Vth21<Vth21<Vth21の関係が成り立つものとし、(0V>)Vth21、(0V<)Vth21(<電圧VDD)、Vth21(>電圧VDD)とされる。 One end of the current path of the Fin-type four-terminal transistor Tr21 is connected to the other end of the resistance element 300 via the node N2, and the signal line S1 is connected to the first gate 102 via the node N3. As described above, the input signal Sig1 of “L” or “H” level is transferred to the signal line S1. Further, the threshold adjustment circuit 400 writes the second gate electrode G21 of the Fin-type four-terminal transistor Tr21 to a predetermined voltage. As described above, the threshold adjustment circuit 400 applies a predetermined voltage to the impurity diffusion layer 210 and the gate electrode 200, respectively, so that electrons stored in the floating gate 202 electrically connected to the second gate electrode are accumulated. This is because the amount is adjusted. Note that the threshold value of the semiconductor device TG21 having the Fin-type four-terminal transistor Tr21 is Vth21. The semiconductor device TG21 is assumed to take any one of the threshold voltages Vth21 L , Vth21 C , and Vth21 H as the threshold Vth21. Further, it is assumed that the relationship of Vth21 L <Vth21 C <Vth21 H is established, and (0V>) Vth21 L , (0V <) Vth21 C (<voltage VDD), Vth21 H (> voltage VDD).

つまり、半導体装置TG21の閾値電圧が閾値Vth21であるとき、常にオン状態とされる。従って、半導体装置TG21は、配線としてみなすことが出来る。 That is, when the threshold voltage of the semiconductor device TG21 is the threshold value Vth21 L, is always turned on. Therefore, the semiconductor device TG21 can be regarded as a wiring.

また、半導体装置TG21の閾値電圧が閾値Vth21であるとき、この半導体装置TG21はトランジスタとして機能する。つまり、信号線S1に転送される入力信号Sig1の電圧レベル(‘L’または‘H’レベル)に応じてオンまたはオフ状態とされる。 Further, when the threshold voltage of the semiconductor device TG21 is a threshold Vth21 C, the semiconductor device TG21 functions as a transistor. That is, the input signal Sig1 transferred to the signal line S1 is turned on or off according to the voltage level (“L” or “H” level).

更に、この半導体装置TG21の閾値電圧が閾値Vth21であるとき、この半導体装置TG21は常にオフ状態とされる。従って、半導体装置TG21はオープン(断線)とされた状態とみなすことが出来る。 Further, when the threshold voltage of the semiconductor device TG21 is the threshold value Vth21 H, the semiconductor device TG21 is always turned off. Therefore, the semiconductor device TG21 can be regarded as being in an open (disconnected) state.

またこの信号線S1は、下記一例で説明するNAND回路、NOR回路の一方の入力端として機能する。   The signal line S1 functions as one input terminal of a NAND circuit and a NOR circuit described in the following example.

Fin型4端子トランジスタTr12の電流経路の一端は、上記Fin型4端子トランジスタTr11の電流経路の他端に接続され、他端は接地され、第1ゲート電極102はノードN4を介して信号線S2に接続される。この信号線S2には入力信号Sig2が転送される。入力信号Sig2は‘H’レベルに相当する、例えば電圧VDDまたは‘L’レベルに相当する、例えばゼロ電位である。   One end of the current path of the Fin type 4-terminal transistor Tr12 is connected to the other end of the current path of the Fin type 4-terminal transistor Tr11, the other end is grounded, and the first gate electrode 102 is connected to the signal line S2 via the node N4. Connected to. The input signal Sig2 is transferred to the signal line S2. The input signal Sig2 is equivalent to an 'H' level, for example, a voltage VDD or an 'L' level, for example, a zero potential.

また閾値調整回路400により、半導体装置TG12の第2ゲート電極G12は所定の電圧に書き込まれる。これは、前述の通り閾値調整回路400が不純物拡散層210及びゲート電極200に所定の電圧をそれぞれ印加することで、第2ゲート電極と電気的に接続される浮遊ゲート202が蓄積する電子の量を調整するからである。なお、このFin型4端子トランジスタTr12を有する半導体装置TG12の閾値をVth12とする。そして、半導体装置TG12は、閾値Vth12として、Vth12、Vth12、及びVth12のいずれかの閾値電圧を取るものとする。また、Vth12<Vth12<Vth12の関係が成り立つものとし、(0V>)Vth12、(0V<)Vth12(<電圧VDD)、Vth12(>電圧VDD)とされる。 In addition, the threshold adjustment circuit 400 writes the second gate electrode G12 of the semiconductor device TG12 to a predetermined voltage. This is because the threshold adjustment circuit 400 applies a predetermined voltage to the impurity diffusion layer 210 and the gate electrode 200 as described above, and thereby the amount of electrons accumulated in the floating gate 202 electrically connected to the second gate electrode. It is because it adjusts. Note that the threshold value of the semiconductor device TG12 having the Fin-type four-terminal transistor Tr12 is Vth12. Then, the semiconductor device TG12 takes one of the threshold voltages Vth12 L , Vth12 C , and Vth12 H as the threshold Vth12. Further, it is assumed that holds the relationship Vth12 L <Vth12 C <Vth12 H , are (0V>) Vth12 L, ( 0V <) Vth12 C (< voltage VDD), Vth12 H (> voltage VDD).

つまり、半導体装置TG12の閾値電圧が閾値Vth12であるとき、常にオン状態とされる。従って、半導体装置TG12は、配線としてみなすことが出来る。 That is, when the threshold voltage of the semiconductor device TG12 is the threshold value Vth12 L, is always turned on. Therefore, the semiconductor device TG12 can be regarded as a wiring.

また、半導体装置TG12の閾値電圧が閾値Vth12であるとき、この半導体装置TG12はトランジスタとして機能する。つまり、信号線S2に転送される入力信号Sig2の電圧レベル(‘L’または‘H’レベル)に応じてオンまたはオフ状態とされる。 Further, when the threshold voltage of the semiconductor device TG12 is a threshold Vth12 C, the semiconductor device TG12 functions as a transistor. That is, the input signal Sig2 transferred to the signal line S2 is turned on or off according to the voltage level ('L' or 'H' level).

更に、この半導体装置TG12の閾値電圧が閾値Vth12であるとき、この半導体装置TG12は常にオフ状態とされる。従って、半導体装置TG12はオープン(断線)とされた状態とみなすことが出来る。 Further, when the threshold voltage of the semiconductor device TG12 is the threshold value Vth12 H, the semiconductor device TG12 is always turned off. Therefore, the semiconductor device TG12 can be regarded as being in an open (disconnected) state.

Fin型4端子トランジスタTr22の電流経路の一端は、上記Fin型4端子トランジスタTr21の電流経路の他端に接続され、他端は接地され、第1ゲートはノードN4を介して信号線S2に接続される。前述したように、この信号線S1には‘L’または‘H’レベルの入力信号Sig1が転送される。   One end of the current path of the Fin type 4-terminal transistor Tr22 is connected to the other end of the current path of the Fin type 4-terminal transistor Tr21, the other end is grounded, and the first gate is connected to the signal line S2 via the node N4. Is done. As described above, the ‘L’ or ‘H’ level input signal Sig <b> 1 is transferred to the signal line S <b> 1.

また、閾値調整回路400により、Fin型4端子トランジスタTr22の第2ゲート電極G22は所定の電圧に書き込まれる。これは、上述したように閾値調整回路400が不純物拡散層210及びゲート電極200に所定の電圧をそれぞれ印加することで、浮遊ゲート202が蓄積する電子の量を調整するからである。このFin型4端子トランジスタTr22を有する半導体装置TG22の閾値をVth22とする。そして、半導体装置TG22は、閾値Vth22として、Vth22、Vth22、及びVth22のいずれかの閾値を取るものとする。また、Vth22<Vth22<Vth22の関係が成り立つものとし、(0V>)Vth22、(0V<)Vth22(<電圧VDD)、Vth22(>電圧VDD)とされる。 Further, the threshold adjustment circuit 400 writes the second gate electrode G22 of the Fin-type four-terminal transistor Tr22 to a predetermined voltage. This is because the threshold adjustment circuit 400 adjusts the amount of electrons accumulated in the floating gate 202 by applying predetermined voltages to the impurity diffusion layer 210 and the gate electrode 200, respectively, as described above. The threshold value of the semiconductor device TG22 having the Fin-type four-terminal transistor Tr22 is Vth22. Then, the semiconductor device TG22 takes one of the thresholds Vth22 L , Vth22 C , and Vth22 H as the threshold Vth22. Further, it is assumed that holds the relationship Vth22 L <Vth22 C <Vth22 H , are (0V>) Vth22 L, ( 0V <) Vth22 C (< voltage VDD), Vth22 H (> voltage VDD).

つまり、半導体装置TG22の閾値電圧が閾値Vth22であるとき、常にオン状態とされる。従って、半導体装置TG22は、配線としてみなすことが出来る。 That is, when the threshold voltage of the semiconductor device TG22 is the threshold value Vth22 L, is always turned on. Therefore, the semiconductor device TG22 can be regarded as a wiring.

また、半導体装置TG22の閾値電圧が閾値Vth22であるとき、この半導体装置TG22はトランジスタとして機能する。つまり、信号線S2に転送される入力信号Sig2の電圧レベル(‘L’または‘H’レベル)に応じてオンまたはオフ状態とされる。 Further, when the threshold voltage of the semiconductor device TG22 is a threshold Vth22 C, the semiconductor device TG22 functions as a transistor. That is, the input signal Sig2 transferred to the signal line S2 is turned on or off according to the voltage level ('L' or 'H' level).

更に、この半導体装置TG22の閾値電圧が閾値Vth22であるとき、この半導体装置TG22は常にオフ状態とされる。従って、半導体装置TG22はオープン(断線)とされた状態とみなすことが出来る。 Further, when the threshold voltage of the semiconductor device TG22 is the threshold value Vth22 H, the semiconductor device TG22 is always turned off. Therefore, the semiconductor device TG22 can be regarded as being in an open (disconnected) state.

またこの信号線S2は、下記一例で説明するNAND回路、NOR回路の他方の入力端として機能する。   The signal line S2 functions as the other input terminal of the NAND circuit and NOR circuit described in the following example.

なお、上記説明した半導体装置TG11〜TG22がそれぞれ備えるFin型4端子トランジスタTr2の電流経路の一端及び他端は、図1における不純物拡散層103である。   Note that one end and the other end of the current path of the Fin type four-terminal transistor Tr2 provided in each of the semiconductor devices TG11 to TG22 described above are the impurity diffusion layers 103 in FIG.

次に、上記閾値調整回路400について説明する。閾値調整回路400は、不純物拡散層201及びゲート電極200に所定の電圧を印加することで、半導体装置TG11〜TG22が目的とする閾値Vth11〜Vth22に応じた値の電圧を第2ゲート電極G11〜G22に書き込む。すなわち、閾値調整回路400は、浮遊ゲート202内に蓄積される電子の量を調整することで、第2ゲート電極の電位を変化させ、目的とする閾値電位に到達させる。   Next, the threshold adjustment circuit 400 will be described. The threshold adjustment circuit 400 applies a predetermined voltage to the impurity diffusion layer 201 and the gate electrode 200, thereby causing the semiconductor devices TG11 to TG22 to apply voltages having values corresponding to the target thresholds Vth11 to Vth22 to the second gate electrodes G11 to G11. Write to G22. In other words, the threshold adjustment circuit 400 adjusts the amount of electrons accumulated in the floating gate 202 to change the potential of the second gate electrode to reach the target threshold potential.

閾値調整回路400は、閾値電圧Vth11〜Vth22の各々が、ゼロ電位>Vth11〜Vth22、ゼロ電位<Vth11〜Vth22<電圧VDD、またはVth11〜Vth22>電圧VDDを満たす様な電圧を半導体装置TG11〜TG22の不純物拡散層210及びゲート電極200の各々に転送する。前述したように、これら閾値電位を満たすため、閾値調整回路400は、ゲート電極200に印加する電圧の時間を調整する。このようにたとえFin型4端子トランジスタTr2の閾値特性が製造後においてバラついていたとしても、閾値調整回路400がFin型4端子トランジスタTr2と半導体装置1を構成するゲート電極200に所定の電圧を印加する時間を変化させることにより、4つの半導体装置TG11〜TG22のオン・オフ比を取ることが出来る回路である。つまり、閾値電圧のバラつきが半導体装置TG11〜T22間であったとしても、各々の浮遊ゲート202に蓄積された電子量を調整することで例えばVth11=Vth12=Vth21=Vth22とすることが可能な回路である。同様にVth11=Vth12=Vth21=Vth22、並びにVth11=Vth12=Vth21=Vth22についても同様である。 Threshold adjustment circuit 400, each of the threshold voltage Vth11~Vth22 is zero potential> Vth11 L ~Vth22 L, zero potential <Vth11 C ~Vth22 C <voltage VDD or Vth11 H ~Vth22 H,> voltage such voltage satisfying the VDD Is transferred to each of the impurity diffusion layer 210 and the gate electrode 200 of the semiconductor devices TG11 to TG22. As described above, the threshold adjustment circuit 400 adjusts the time of the voltage applied to the gate electrode 200 in order to satisfy these threshold potentials. Thus, even if the threshold characteristics of the Fin-type four-terminal transistor Tr2 vary after manufacturing, the threshold adjustment circuit 400 applies a predetermined voltage to the Fin-type four-terminal transistor Tr2 and the gate electrode 200 constituting the semiconductor device 1. This is a circuit that can obtain the on / off ratio of the four semiconductor devices TG11 to TG22 by changing the time to be performed. That is, even variations in the threshold voltage was between the semiconductor device TG11~T22, be by adjusting the amount of electrons accumulated in the respective floating gates 202 for example Vth11 H = Vth12 H = Vth21 H = Vth22 H Is a possible circuit. The same applies likewise Vth11 C = Vth12 C = Vth21 C = Vth22 C, and Vth11 L = Vth12 L = Vth21 L = Vth22 L.

次に、制御部500について説明する。制御部500は、閾値調整回路400を制御する。つまり、閾値調整回路400がゲート電極200に転送する電圧の大きさ、及びその印加する時間の長さ、並びに電圧を印加するタイミングを制御する。   Next, the control unit 500 will be described. The control unit 500 controls the threshold adjustment circuit 400. That is, the magnitude of the voltage transferred by the threshold adjustment circuit 400 to the gate electrode 200, the length of time for applying the voltage, and the timing for applying the voltage are controlled.

次に、システム回路600について説明する。システム回路600は、信号線S1、S2にそれぞれ入力信号Sig1、Sig2とする信号を出力する。前述したように、入力信号Sig1、Sig2は、ゼロ電位(‘L’レベル)または電圧VDD(‘H’レベル)の電圧である。   Next, the system circuit 600 will be described. The system circuit 600 outputs signals as input signals Sig1 and Sig2 to the signal lines S1 and S2, respectively. As described above, the input signals Sig1 and Sig2 are zero potential ('L' level) or voltage VDD ('H' level).

<回路のロジックの書き換え方法>
次に上記図4で説明した回路のロジックの書き換え方法の一例について図5(a)〜(d)を用いて説明する。
一例として以下では、図5(a)〜(d)に示す対応表に従って図4に示す回路を、NAND回路またはNOR回路として機能させる場合を一例とする。上述したように図示せぬ半導体装置1からは信号線S1及びS2を介して半導体装置TG11〜TG22の第1ゲート電極102に電圧VDDまたはゼロ電位のいずれかとされる信号Sin1、Sing2が印加される。
<Circuit logic rewriting method>
Next, an example of a method for rewriting the logic of the circuit described with reference to FIG. 4 will be described with reference to FIGS.
As an example, a case where the circuit shown in FIG. 4 functions as a NAND circuit or a NOR circuit according to the correspondence table shown in FIGS. As described above, from the semiconductor device 1 (not shown), the signals Sin1 and Sing2 that are set to either the voltage VDD or the zero potential are applied to the first gate electrodes 102 of the semiconductor devices TG11 to TG22 via the signal lines S1 and S2. .

また、閾値調整回路400は半導体装置TG11〜TG22がそれぞれ目的とする閾値に応じた電圧をゲート電極200に印加する。なお、前述したように閾値調整回路400がソース、ドレインとして機能する不純物拡散層201に所定の電圧を印加して、浮遊ゲート202内の電子量を調整するが、以下では、特にゲート電極200への電圧印加に着目して説明する。またなお、閾値調整回路400が電圧を転送するタイミングは、制御部500が制御するものとする。   Further, the threshold adjustment circuit 400 applies a voltage corresponding to the target threshold value to each of the semiconductor devices TG11 to TG22 to the gate electrode 200. As described above, the threshold adjustment circuit 400 applies a predetermined voltage to the impurity diffusion layer 201 functioning as a source and a drain to adjust the amount of electrons in the floating gate 202. A description will be given focusing on the voltage application. Note that the timing at which the threshold adjustment circuit 400 transfers the voltage is controlled by the control unit 500.

まず、NAND回路として機能する場合について説明する。
図5(a)、(b)に示すように、閾値調整回路400は第2ゲート電極G21及びG22の電位が降下(図中、Lレベル)するよう、半導体装置TG21、22のゲート電極200に所定の電圧(導電層203に対し正の電圧)を印加する。つまり、半導体装置TG21、TG22の閾値電圧がそれぞれ閾値Vth21、Vth22となるよう、浮遊ゲート202内に電子を蓄積(電子を注入(増加)させる。)させる。
First, the case of functioning as a NAND circuit will be described.
As shown in FIGS. 5A and 5B, the threshold adjustment circuit 400 is applied to the gate electrodes 200 of the semiconductor devices TG21 and 22 so that the potentials of the second gate electrodes G21 and G22 drop (L level in the figure). A predetermined voltage (a positive voltage with respect to the conductive layer 203) is applied. In other words, so that the threshold voltage of the semiconductor device TG21, TG 22 is the threshold value Vth H 21, Vth H 22 respectively, (make injecting electrons (increase).) Storing electrons in the floating gate 202 causes.

すなわち、閾値調整回路400は、ゲート電極200に所定の電圧を印加することで、半導体装置TG21、TG22の閾値Vth21、Vth22がそれぞれ(電圧VDD<)Vth21、(電圧VDD<)Vth22となるような電圧を浮遊ゲート202に書き込む。 That is, the threshold adjustment circuit 400 applies a predetermined voltage to the gate electrode 200, whereby the thresholds Vth21 and Vth22 of the semiconductor devices TG21 and TG22 become (voltage VDD <) Vth21 H and (voltage VDD <) Vth22 H , respectively. Such a voltage is written to the floating gate 202.

従って、半導体装置TG21、TG22の第1ゲート電極102にそれぞれ入力信号S1、S2として電圧VDDが転送された場合であっても、この半導体装置TG21、TG22はそれぞれオフ状態とされる(図5(b)参照)。なお、この際、Vth21(>電圧VDD)、Vth12(>電圧VDD)であれば、Vth21=Vth22であっても、そうでなくでもよい。 Therefore, even when the voltage VDD is transferred as the input signals S1 and S2 to the first gate electrodes 102 of the semiconductor devices TG21 and TG22, the semiconductor devices TG21 and TG22 are turned off (FIG. 5 ( b)). At this time, if Vth21 H (> voltage VDD) and Vth12 H (> voltage VDD), Vth21 H = Vth22 H may or may not be.

これに対し、閾値調整回路400は、第2ゲート電極G11、G12の電位が上昇(図中(a)、Cレベル)するよう、半導体装置TG11、TG12のゲート電極200に所定の電圧(導電層203に対し負の電圧)を印加する。つまり、半導体装置TG11、TG12の閾値電圧がそれぞれ閾値Vth11、Vth12となるよう、浮遊ゲート202内に蓄積された電子を調整(電子を放出させる)する。具体的には、ゲート電極200に例えば時間t1だけ所定の電圧(導電層203に対し負の電圧)を印加し、浮遊ゲート202内の電子を放出させることで半導体装置TG11、12の閾値電圧を上昇させる。 On the other hand, the threshold adjustment circuit 400 applies a predetermined voltage (conductive layer) to the gate electrodes 200 of the semiconductor devices TG11 and TG12 so that the potentials of the second gate electrodes G11 and G12 rise ((a) in the figure, C level). 203 is applied to the negative voltage). In other words, so that the threshold voltage of the semiconductor device TG11, TG12 is a threshold Vth11 C, Vth12 C respectively to adjust the electrons stored in the floating gate 202 (to emit electrons). Specifically, for example, a predetermined voltage (negative voltage with respect to the conductive layer 203) is applied to the gate electrode 200 for a time t1, and electrons in the floating gate 202 are emitted, thereby setting the threshold voltage of the semiconductor devices TG11 and TG12. Raise.

すなわち、閾値調整回路400は、例えば半導体装置TG11、TG12の閾値Vth11、Vth12が、それぞれ(ゼロ電位<)Vth11(<電圧VDD)、(ゼロ電位<)Vth12(<電圧VDD)となるような電圧を時間t1だけ浮遊ゲート202に書き込む。 That is, in the threshold adjustment circuit 400, for example, the thresholds Vth11 and Vth12 of the semiconductor devices TG11 and TG12 are (zero potential <) Vth11 C (<voltage VDD) and (zero potential <) Vth12 C (<voltage VDD), respectively. An appropriate voltage is written to the floating gate 202 for a time t1.

そして、入力信号Sig1、Sig2としてそれぞれ電圧VDDが印加されると、半導体装置TG11、TG12はそれぞれオン状態とされる(図5(a)参照)。すなわち、ノードN2(OUT)の電位は、半導体装置TG12におけるFin型4端子トランジスタTr12の電流経路の他端における接地電位(ゼロ電位、論理レベルとして‘L’)とされる(図4参照)。   When the voltage VDD is applied as the input signals Sig1 and Sig2, the semiconductor devices TG11 and TG12 are turned on (see FIG. 5A). That is, the potential of the node N2 (OUT) is set to the ground potential (zero potential, “L” as the logic level) at the other end of the current path of the Fin-type four-terminal transistor Tr12 in the semiconductor device TG12 (see FIG. 4).

これに対し、入力信号Sig1、Sig2として、(Sig1、Sig2)=(電圧VDD、ゼロ電位)、(ゼロ電位、電圧VDD)、並びに(ゼロ電位、ゼロ電位)のいずれか組み合わせが印加されると半導体装置TG21またはTG22のいずれかがオフ状態とされる(図5(a)参照)。従って、出力端として機能するノードN2は、電圧VDDから抵抗素子300で降下する電圧分を差し引いた値(論理レベルとして‘H’)を出力する(図4参照)。   On the other hand, when any combination of (Sig1, Sig2) = (voltage VDD, zero potential), (zero potential, voltage VDD) and (zero potential, zero potential) is applied as the input signals Sig1, Sig2. Either the semiconductor device TG21 or TG22 is turned off (see FIG. 5A). Therefore, the node N2 functioning as an output terminal outputs a value (logical level ‘H’) obtained by subtracting the voltage dropped by the resistance element 300 from the voltage VDD (see FIG. 4).

以上から半導体装置TG11、T12の閾値をVth11、Vth12とすることで、図4に示す回路はNANDとして機能する。 From the above, by setting the threshold values of the semiconductor devices TG11 and T12 to Vth11 C and Vth12 C , the circuit illustrated in FIG. 4 functions as a NAND.

なお、この際、少なくとも(ゼロ電位<)Vth11、Vth12(<電圧VDD)であれば、Vth11=Vth12であっても、そうでなくでもよい。 At this time, Vth11 C = Vth12 C may or may not be as long as at least (zero potential <) Vth11 C and Vth12 C (<voltage VDD).

次に、図4に示す回路がNOR回路として機能する場合について説明する。
閾値調整回路400は、第2ゲート電極G21、G12の電位が上昇(図5(d)、Cレベル)するよう、半導体装置TG21、12のゲート電極200に所定の電圧(導電層203に対し負の電圧)を印加する。つまり、半導体装置TG21、TG12の閾値電圧がそれぞれ閾値Vth21、Vth12となるよう、浮遊ゲート202が蓄積する電子の量を調整する。具体的には、ゲート電極200に、例えば時間t1だけ所定の電圧(導電層203に対し負の電圧)を印加することで、浮遊ゲート202から電子を放出させ、半導体装置TG21、12の閾値電圧を上昇させる。
Next, a case where the circuit shown in FIG. 4 functions as a NOR circuit will be described.
The threshold adjustment circuit 400 applies a predetermined voltage (negative with respect to the conductive layer 203) to the gate electrode 200 of the semiconductor devices TG21 and 12 so that the potentials of the second gate electrodes G21 and G12 rise (FIG. 5D, C level). Voltage). That is, the amount of electrons stored in the floating gate 202 is adjusted so that the threshold voltages of the semiconductor devices TG21 and TG12 become the threshold values Vth21 C and Vth12 C , respectively. Specifically, for example, by applying a predetermined voltage (negative voltage with respect to the conductive layer 203) to the gate electrode 200 for a time t1, electrons are emitted from the floating gate 202, and the threshold voltage of the semiconductor devices TG21, 12 is obtained. To raise.

具体的には、閾値調整回路400は、例えば半導体装置TG12、TG21の閾値Vth12、Vth21が、それぞれ(ゼロ電位<)Vth12(<電圧VDD)、(ゼロ電位<)Vth21(<電圧VDD)となるような電圧を例えば時間t1だけ浮遊ゲート202に書き込む。 Specifically, in the threshold adjustment circuit 400, for example, the thresholds Vth12 and Vth21 of the semiconductor devices TG12 and TG21 are (zero potential <) Vth12 C (<voltage VDD) and (zero potential <) Vth21 C (<voltage VDD), respectively. Is written to the floating gate 202 for a time t1, for example.

従って、入力信号Sig1、Sig2としてそれぞれ電圧VDDが印加されると、半導体装置TG12、TG21はそれぞれオン状態とされ、それぞれゼロ電位が印加されると、半導体装置TG12、TG21はそれぞれオフ状態とされる。すなわち、半導体装置TG12、TG21はトランジスタとして機能する。なおこの際、(ゼロ電位<)Vth21(<電圧VDD)、(ゼロ電位<)Vth12(<電圧VDD)であれば、Vth21=Vth22であっても、そうでなくでもよい。 Therefore, when the voltage VDD is applied as the input signals Sig1 and Sig2, the semiconductor devices TG12 and TG21 are turned on, and when the zero potential is applied, the semiconductor devices TG12 and TG21 are turned off. . That is, the semiconductor devices TG12 and TG21 function as transistors. At this time, if (zero potential <) Vth21 C (<voltage VDD) and (zero potential <) Vth12 C (<voltage VDD), Vth21 C = Vth22 C may or may not be.

そして、閾値調整回路400は第2ゲート電極G11、G22の電位が上昇(図5(c)、Hレベル)するよう、半導体装置TG11、TG22のゲート電極200に所定の電圧(導電層203に対し負の電圧)を印加する。つまり、半導体装置TG11、TG22の閾値電圧がそれぞれをVth11、Vth22となるよう浮遊ゲート202に注入される電子の量を調整する。具体的には、ゲート電極200に例えばより長い時間t2だけ所定の電圧(導電層203に対し負の電圧)を印加することで、浮遊ゲート202内の電子を放出させ、半導体装置TG21、12の閾値電圧を上昇させる。 The threshold adjustment circuit 400 applies a predetermined voltage (with respect to the conductive layer 203) to the gate electrode 200 of the semiconductor devices TG11 and TG22 so that the potentials of the second gate electrodes G11 and G22 rise (FIG. 5C, H level). Apply a negative voltage. In other words, adjusting the amount of electrons threshold voltage of the semiconductor device TG11, TG 22 are injected respectively into the floating gate 202 so as to be Vth11 L, Vth22 L. Specifically, for example, by applying a predetermined voltage (negative voltage with respect to the conductive layer 203) to the gate electrode 200 for a longer time t2, electrons in the floating gate 202 are emitted, and the semiconductor devices TG21, 12 Increase the threshold voltage.

すなわち、閾値調整回路400は、例えば半導体装置TG11、TG22の閾値Vth11、Vth22が、それぞれ(ゼロ電位>)Vth11、(ゼロ電位>)Vth22となるような電圧を、浮遊ゲート202に書き込む。 That is, the threshold adjustment circuit 400, for example, a semiconductor device TG11, threshold TG 22 Vth11, Vth22, respectively (zero potential>) Vth11 L, the (zero potential>) Vth22 L become such a voltage is written into the floating gate 202.

従って、入力信号Sig1、Sig2は少なくともそれぞれゼロ電位が転送されることから、半導体装置TG11、TG22はそれぞれ常にオン状態とされる(図5(c)参照)。   Accordingly, at least zero potential is transferred to each of the input signals Sig1 and Sig2, so that the semiconductor devices TG11 and TG22 are always turned on (see FIG. 5C).

以上より、入力信号Sig1、Sig2として、(Sig1、Sig2)=(電圧VDD、ゼロ電位)、または(ゼロ電位、電圧VDD)のいずれか組み合わせが印加されると半導体装置TG12またはTG21のいずれがオン状態とされる(図5(d)参照)。そして、半導体装置TG11またはTG22は常にオン状態であることから、出力端として機能するノードN2は、半導体装置TG12またはTG21におけるFin型4端子トランジスタTr12またはTr21の電流経路の他端における接地電位(ゼロ電位、論理レベルとして‘L’)とされる(図4参照)。   From the above, when any combination of (Sig1, Sig2) = (voltage VDD, zero potential) or (zero potential, voltage VDD) is applied as the input signals Sig1, Sig2, any of the semiconductor devices TG12 or TG21 is turned on. State (see FIG. 5D). Since the semiconductor device TG11 or TG22 is always on, the node N2 functioning as the output terminal is connected to the ground potential (zero) at the other end of the current path of the Fin type four-terminal transistor Tr12 or Tr21 in the semiconductor device TG12 or TG21. The potential and logic level are set to “L” (see FIG. 4).

これに対し、入力信号Sig1、Sig2として、(Sig1、Sig2)=(ゼロ電位、ゼロ電位)が印加されると、半導体装置TG12、TG21はそれぞれオフ状態とされることから、出力端として機能するノードN2は、電圧VDDから抵抗素子300で降下する電圧分を差し引いた値(論理レベルとして‘H’)を出力する(図4(d)参照)。   On the other hand, when (Sig1, Sig2) = (zero potential, zero potential) is applied as the input signals Sig1, Sig2, the semiconductor devices TG12, TG21 are turned off, and thus function as output terminals. The node N2 outputs a value (the logic level is “H”) obtained by subtracting the voltage dropped by the resistance element 300 from the voltage VDD (see FIG. 4D).

以上から半導体装置TG11、T22の閾値をVth11、Vth22、TG12、TG21の閾値をVth12、Vth21とすることで、図4に示す回路はNORとして機能する。 With Vth12 C, Vth21 C a semiconductor device TG11, Vth11 the threshold T22 L, Vth22 L, TG12, threshold TG21 from above, the circuit shown in FIG. 4 functions as a NOR.

<本実施形態に係る効果>
本実施形態に係る半導体装置及びそれを用いた論理回路であると、下記(1)〜(3)の効果を奏することが出来る。
(1)閾値のバラつきを制御することが出来る。
本実施形態に係る半導体装置であると、製造後において、例え複数の半導体装置1間で、それぞれの半導体装置1が有する、例えば閾値などの素子性能にバラつきが生じていた場合であっても、浮遊ゲートに蓄積する電子の量を制御することで個々の閾値電圧制御することが出来、閾値電圧のばらつきを低減することが可能となる。このため図4に示すような回路において、必要に応じて、半導体装置TG11〜TG22の閾値特性を、例えばVthまたはVthのように値を揃えることが出来る。つまり、閾値調整回路400による電圧が低電圧であったとしても、これら半導体装置1〜TG22の閾値を制御することが出来ることから、不安定とならず、十分なオン・オフ比をとることが出来る。
<Effects according to this embodiment>
The semiconductor device according to the present embodiment and the logic circuit using the semiconductor device can achieve the following effects (1) to (3).
(1) The variation in threshold value can be controlled.
Even if the semiconductor device according to the present embodiment has a variation in element performance, such as a threshold value, which each semiconductor device 1 has, for example, between a plurality of semiconductor devices 1 after manufacturing, By controlling the amount of electrons accumulated in the floating gate, individual threshold voltages can be controlled, and variations in threshold voltages can be reduced. For this reason, in the circuit as shown in FIG. 4, the threshold characteristics of the semiconductor devices TG11 to TG22 can be made equal to, for example, Vth H or Vth L as necessary. That is, even if the voltage by the threshold adjustment circuit 400 is a low voltage, the thresholds of these semiconductor devices 1 to TG22 can be controlled, so that it is not unstable and a sufficient on / off ratio can be obtained. I can do it.

(2)動作信頼性を向上させることが出来る。
上記説明したように制御部500により図4に示す回路構成をNAND回路、NOR回路等の構成にした場合、この半導体装置TG11〜TG22のオン・オフ比を取ることができる。すなわち、第1ゲートに信号線S1、S2を介してそれぞれ電圧VDDまたはゼロ電位を第1ゲート電極102に転送した場合、必要に応じた半導体装置1をオンまたはオフさせることが出来る。
(2) The operational reliability can be improved.
As described above, when the circuit configuration shown in FIG. 4 is changed to a NAND circuit, a NOR circuit, or the like by the control unit 500, the on / off ratio of the semiconductor devices TG11 to TG22 can be obtained. That is, when the voltage VDD or zero potential is transferred to the first gate via the signal lines S1 and S2, respectively, the semiconductor device 1 can be turned on or off as necessary.

(3)素子面積を縮小させることが出来る。
従来から、例えばSRAMの例でもあるように、スイッチ素子として機能する複数の4端子トランジスタのバックゲート電極には、同一の電圧が転送されている。つまり、製造後において、これら複数の4端子トランジスタ間において閾値のバラつきがあると、読み出し、または書き込みの際、これらスイッチ素子が不安定とされることがある。また、場合によっては十分にオン・オフ比が取れないといったことがある。
(3) The element area can be reduced.
Conventionally, the same voltage is transferred to the back gate electrodes of a plurality of four-terminal transistors functioning as switching elements, as in the example of SRAM, for example. That is, if the threshold value varies between the plurality of four-terminal transistors after manufacturing, these switch elements may become unstable at the time of reading or writing. In some cases, a sufficient on / off ratio may not be obtained.

そこで、個々の4端子トランジスタの有する閾値に応じてこれらバックゲート電極に異なる電圧を印加可能とするため、単にFG型のメモリセルトランジスタの構造を採用すると、膨大な面積になってしまう。つまり、通常FG型のトランジスタとは、第1ゲート間絶縁膜を介在して半導体基板上に、順に浮遊拡散層、第2ゲート絶縁膜、及びゲート電極が形成された構成をとる。このFG型のトランジスタの浮遊ゲートを4端子トランジスタのバックゲートと接続しようとすると、配線が必要以上に多くなり、これに伴い占有面積が大きくなる。   Therefore, in order to make it possible to apply different voltages to these back gate electrodes in accordance with the thresholds of the individual four-terminal transistors, if an FG type memory cell transistor structure is simply adopted, the area becomes enormous. That is, the normal FG transistor has a configuration in which a floating diffusion layer, a second gate insulating film, and a gate electrode are sequentially formed on a semiconductor substrate with a first inter-gate insulating film interposed therebetween. If an attempt is made to connect the floating gate of the FG type transistor to the back gate of the four-terminal transistor, the number of wires increases more than necessary, and the occupied area increases accordingly.

しかし、本実施形態に係る半導体装置及びそれを用いた転送回路であると、図1〜図3に示すような構成をとる。つまり、半導体基板100上で電荷蓄積層202と第2ゲート電極104とが電気的に接続されており、必要な配線を排除することが出来る。つまり、製造後であって、複数の半導体装置TG11〜TG22間でそれぞれ閾値が個々にばらついていたとしても、本実施形態に係る構成であれば、半導体装置TG11〜TG22を個々に制御可能としつつ、素子面積(回路面積)が増大するのを抑制できる。   However, the semiconductor device according to the present embodiment and the transfer circuit using the semiconductor device have the configurations shown in FIGS. That is, the charge storage layer 202 and the second gate electrode 104 are electrically connected on the semiconductor substrate 100, so that necessary wiring can be eliminated. That is, even after the manufacture and even if the threshold values vary individually among the plurality of semiconductor devices TG11 to TG22, the semiconductor devices TG11 to TG22 can be individually controlled with the configuration according to the present embodiment. It is possible to suppress an increase in element area (circuit area).

なお、上記実施形態に係る半導体装置及びそれを用いた論理回路では、一例としてFin型4端子トランジスタTrに着目して説明したが、構造はこれに限られない。つまり、Fin型4端子トランジスタTrでなくとも、4端子を備えたトランジスタであればトランジスタの構造はFin型に限らなくてもよい。   The semiconductor device and the logic circuit using the semiconductor device according to the above embodiment have been described by focusing on the Fin type 4-terminal transistor Tr as an example, but the structure is not limited thereto. In other words, the transistor structure is not limited to the Fin type as long as it is not a Fin type four-terminal transistor Tr but a transistor having four terminals.

また、上記実施形態に係る半導体装置及びそれを用いた論理回路は、SOI上に形成された半導体装置1であるが、これに限られない。つまり、素子分離膜が半導体基板上に形成されたバルクフィントランジスタであってもよい。この場合、図1においてFin型の導電層106及び204は、半導体基板100から突起状に加工される素子領域となる。   Further, the semiconductor device according to the embodiment and the logic circuit using the semiconductor device are the semiconductor device 1 formed on the SOI, but are not limited thereto. That is, a bulk fin transistor in which an element isolation film is formed on a semiconductor substrate may be used. In this case, the Fin-type conductive layers 106 and 204 in FIG. 1 are element regions that are processed into a protruding shape from the semiconductor substrate 100.

なお、本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be extracted as an invention.

100…半導体基板、101…絶縁膜、102、104、200…ゲート電極、103…不純物拡散層、104…第2ゲート電極、201…不純物拡散層、202…浮遊(FG)ゲート、203、105…導電層、400…閾値調整回路、500…制御部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Semiconductor substrate, 101 ... Insulating film, 102, 104, 200 ... Gate electrode, 103 ... Impurity diffusion layer, 104 ... Second gate electrode, 201 ... Impurity diffusion layer, 202 ... Floating (FG) gate, 203, 105 ... Conductive layer, 400 ... threshold adjustment circuit, 500 ... control unit

Claims (5)

半導体基板の第1領域上に形成された第1トランジスタと、
前記半導体基板の第2領域上に形成された第2トランジスタと
を具備し、前記第1トランジスタは、
前記半導体基板上に設けられ、第1ソース、第1チャネルが形成される領域、及び第1ドレインが順次形成されたフィン型の形状を有する第1半導体層と、
前記第1半導体層の前記第1チャネルが形成される領域に、第1ゲート絶縁膜を介在して隣接する第1ゲート電極と、
前記第1半導体層を介在して前記第1ゲート電極と相対する第2ゲート電極と
を備え、前記第2トランジスタは、
前記半導体基板上に設けられ、第2ソース、第2チャネルが形成される領域、及び第2ドレインが順次形成された、フィン型の形状を有する第2半導体層と、
前記第2半導体層の、前記第2チャネルが形成される領域に、第2ゲート絶縁膜を介在して隣接する電荷蓄積層と、
前記電化蓄積層を介在して前記第2半導体層と相対する第3ゲート電極と
を備え、
前記第2ゲート電極と前記電荷蓄積層とは電気的に接続されている
ことを特徴とする半導体装置。
A first transistor formed on a first region of a semiconductor substrate;
A second transistor formed on a second region of the semiconductor substrate, the first transistor comprising:
A first semiconductor layer provided on the semiconductor substrate and having a fin shape in which a first source, a region where a first channel is formed, and a first drain are sequentially formed;
A first gate electrode adjacent to a region where the first channel of the first semiconductor layer is formed via a first gate insulating film;
A second gate electrode facing the first gate electrode with the first semiconductor layer interposed therebetween, and the second transistor comprises:
A second semiconductor layer having a fin shape, provided on the semiconductor substrate, wherein a second source, a region in which a second channel is formed, and a second drain are sequentially formed;
A charge storage layer adjacent to a region where the second channel is formed in the second semiconductor layer with a second gate insulating film interposed therebetween;
A third gate electrode facing the second semiconductor layer with the charge storage layer interposed therebetween,
The semiconductor device, wherein the second gate electrode and the charge storage layer are electrically connected.
前記第2ゲート電極は、前記第1半導体層の側壁に沿って設けられ、
前記電荷蓄積層は、前記第2半導体層の側壁に沿って設けられ、
前記半導体基板面に沿って設けられ、前記第2ゲート電極と前記電荷蓄積層とを接続する導電層を更に備え、
前記第3ゲート電極は、前記第2ゲート電極と前記電荷蓄積層とによって挟まれる空間内に設けられる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
The second gate electrode is provided along a sidewall of the first semiconductor layer;
The charge storage layer is provided along a sidewall of the second semiconductor layer;
A conductive layer provided along the surface of the semiconductor substrate and connecting the second gate electrode and the charge storage layer;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the third gate electrode is provided in a space sandwiched between the second gate electrode and the charge storage layer.
前記第1トランジスタの閾値電圧は、前記電荷蓄積層内の電荷量に応じた値である
ことを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a threshold voltage of the first transistor is a value corresponding to a charge amount in the charge storage layer.
前記第1トランジスタは、
前記第1及び第2ゲート電極、並びにFin形状の前記第1半導体層を備えたFin型4端子トランジスタである
ことを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。
The first transistor includes:
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a Fin-type four-terminal transistor including the first and second gate electrodes and the Fin-shaped first semiconductor layer.
請求項1記載の半導体装置を複数備えた書き換え可能な論理回路と、
前記論理回路の閾値を調整可能な閾値調整回路と
を備え、
前記論理回路は、
電流経路が直列接続されるように前記第1トランジスタの前記第1半導体層同士が共通接続された複数のトランジスタユニットを備え、
前記閾値調整回路は、
複数の前記トランジスタユニットの各々が備える前記第1トランジスタの閾値を調整し、前記論理回路のロジックを書き換える
ことを具備することを特徴とする論理回路。
A rewritable logic circuit comprising a plurality of semiconductor devices according to claim 1;
A threshold adjustment circuit capable of adjusting a threshold of the logic circuit;
The logic circuit is:
A plurality of transistor units in which the first semiconductor layers of the first transistors are commonly connected so that current paths are connected in series;
The threshold adjustment circuit includes:
A logic circuit comprising: adjusting a threshold value of the first transistor included in each of the plurality of transistor units, and rewriting logic of the logic circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015079951A (en) * 2013-09-12 2015-04-23 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method

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