JP2012134961A - 回路、回路の駆動方法、及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】揮発性の第1のフリップフロップと、不揮発性の記憶回路を備えた第2のフリップフロップと、を有し、電力が供給されている動作状態においては、第1のフリップフロップがデータを保持し、電力の供給が停止される休止状態においては、第2のフリップフロップがデータを保持し、動作状態から休止状態への移行時に第1のフリップフロップから第2のフリップフロップへデータを移動し、休止状態から動作状態への復帰時に第2のフリップフロップから第1のフリップフロップへデータを移動する回路を提供する。
【選択図】図1
Description
本実施の形態では、本発明の一態様の回路に用いる半導体回路について説明する。本発明の一態様の回路は、本実施の形態に示す半導体回路を複数有する。図1に本実施の形態の半導体回路を示す。
本実施の形態では、実施の形態1に示した不揮発性FFの回路構成について示す。図2は不揮発性FFの回路構成の一例である。
本実施の形態では、本発明の一態様に係る回路の構成及び作製方法について、図5乃至図9を用いて説明する。
図5は、半導体回路の構成の一例である。図5(A)には半導体回路の断面を、図5(B)には半導体回路の上面をそれぞれ示す。ここで、図5(A)は、図5(B)のA1−A2及びB1−B2における断面に相当する。図5(A)及び図5(B)に示される半導体回路は、下部に第1の半導体材料を用いたトランジスタ560を有し、上部に第2の半導体材料を用いたトランジスタ562を有するものである。ここで、第1の半導体材料と第2の半導体材料とは異なる材料とすることが望ましい。例えば、第1の半導体材料に、高速動作が容易である酸化物半導体以外の材料を用い、揮発性FF及び不揮発性FFの演算部に備えるトランジスタを作製する。また、第2の半導体材料を長時間の電荷保持を可能とする酸化物半導体とすることで、不揮発性FFの記憶回路が有するトランジスタを作製することができる。
次に、上記半導体装置の作製方法の一例について説明する。以下では、はじめに下部のトランジスタ560の作製方法について図6及び図7を参照して説明し、その後、上部のトランジスタ562及び保持容量564の作製方法について図8及び図9を参照して説明する。
まず、半導体材料を含む基板500を用意する(図6(A)参照)。半導体材料を含む基板500としては、シリコンや炭化シリコンなどの単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウムなどの化合物半導体基板、SOI基板などを適用することができる。ここでは、半導体材料を含む基板500として、単結晶シリコン基板を用いる場合の一例について示すものとする。なお、一般に「SOI基板」は、絶縁表面上にシリコン半導体層が設けられた構成の基板をいうが、本明細書等においては、絶縁表面上にシリコン以外の材料からなる半導体層が設けられた構成の基板も含むものとする。つまり、「SOI基板」が有する半導体層は、シリコン半導体層に限定されない。また、SOI基板には、ガラス基板などの絶縁基板上に絶縁層を介して半導体層が設けられた構成のものも含まれるものとする。
次に、ゲート電極510、絶縁層528、絶縁層530などの上に導電層を形成し、該導電層を選択的にエッチングして、ソース電極またはドレイン電極542a、ソース電極またはドレイン電極542bを形成する(図8(A)参照)。
本実施の形態では、上述の実施の形態で説明した回路を用いた半導体装置について、図10を用いて説明する。本実施の形態では、コンピュータ、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯情報端末(携帯型ゲーム機、音響再生装置なども含む)、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどのカメラ、電子ペーパー、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう)などの半導体装置に、上述の回路を適用した場合について説明する。
103 揮発性FF
105 選択回路
107 インバータ回路
109 NAND回路
200 不揮発性FF
201 第5のインバータ回路
203 第1のインバータ回路
205 第3のインバータ回路
207 第4のインバータ回路
209 第2のインバータ回路
211 第1のアナログスイッチ
213 第2のアナログスイッチ
215 NAND回路
217 NAND回路
219 トランジスタ
220 第1のラッチ回路
221 保持容量
230 第2のラッチ回路
301 第5のインバータ回路
303 第1のアナログスイッチ
305 第1のインバータ回路
307 第2のインバータ回路
309 第2のアナログスイッチ
311 第3のインバータ回路
313 第4のインバータ回路
320 第1のラッチ回路
330 第2のラッチ回路
500 基板
502 保護層
504 半導体領域
506 素子分離絶縁層
508 ゲート絶縁層
510 ゲート電極
516 チャネル形成領域
520 不純物領域
522 金属層
524 金属化合物領域
526 電極
528 絶縁層
530 絶縁層
542a ソース電極またはドレイン電極
542b ソース電極またはドレイン電極
543a 絶縁層
543b 絶縁層
544 酸化物半導体層
546 ゲート絶縁層
548a ゲート電極
548b 電極
550 絶縁層
552 絶縁層
554 電極
556 配線
560 トランジスタ
562 トランジスタ
564 保持容量
701 筐体
702 筐体
703 表示部
704 キーボード
711 本体
712 スタイラス
713 表示部
714 操作ボタン
715 外部インターフェイス
720 電子書籍
721 筐体
723 筐体
725 表示部
727 表示部
731 電源
733 操作キー
735 スピーカー
737 軸部
740 筐体
741 筐体
742 表示パネル
743 スピーカー
744 マイクロフォン
745 操作キー
746 ポインティングデバイス
747 カメラ用レンズ
748 外部接続端子
749 太陽電池セル
750 外部メモリスロット
761 本体
763 接眼部
764 操作スイッチ
765 表示部
766 バッテリー
767 表示部
770 テレビジョン装置
771 筐体
773 表示部
775 スタンド
780 リモコン操作機
Claims (8)
- 第1のフリップフロップと、
不揮発性の記憶回路を備えた第2のフリップフロップと、を有し、
電力が供給されている動作状態においては、前記第1のフリップフロップがデータを保持し、
電力の供給が停止されている休止状態においては、前記第2のフリップフロップがデータを保持し、
前記動作状態から前記休止状態への移行に際し、前記第1のフリップフロップから前記第2のフリップフロップへデータを移動し、前記休止状態から動作状態への移行に際し、前記第2のフリップフロップから前記第1のフリップフロップへデータを移動する回路。 - 第1のフリップフロップと、
不揮発性の記憶回路を備えた第2のフリップフロップと、を有し、
前記第1のフリップフロップ及び前記第2のフリップフロップに対する電力の供給が停止される休止状態より前に、前記第1のフリップフロップに保持されたデータを前記第2のフリップフロップに移動し、
前記休止状態において、前記第2のフリップフロップによって前記データが保持され、
前記休止状態後に、前記第2のフリップフロップによって前記第1のフリップフロップの前記データが復元される回路。 - 請求項1または請求項2において、前記回路は
前記第2のフリップフロップの出力データが入力され、入力されたデータのいずれか一を選択的に出力する選択回路を有し、
前記選択回路の出力データは、前記第1のフリップフロップに入力され、前記第1のフリップフロップの出力データは前記第2のフリップフロップに入力される回路。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、前記第2のフリップフロップは、
半導体層に酸化物半導体を有するトランジスタ及び保持容量を備える記憶回路と、
演算部と、を有し、
前記記憶回路は、
前記半導体層に酸化物半導体を有するトランジスタの第1の電極に前記第1のフリップフロップの出力データが入力され、
前記半導体層に酸化物半導体を有するトランジスタの第2の電極は前記保持容量の第1の電極と電気的に接続され、
前記保持容量の第2の電極は接地され、
前記保持容量の第1の電極と前記半導体層に酸化物半導体を有するトランジスタの第2の電極はデータを保持するノードを構成し、
前記演算部は論理回路を有し、前記論理回路が前記ノードに電気的に接続するゲート電極を備えたトランジスタを有し、前記ノードによって保持された前記データに基づいて動作を行う回路。 - 請求項4において、前記半導体層に酸化物半導体を有するトランジスタと、前記第1のフリップフロップ、前記第2のフリップフロップの演算部、または前記第2のフリップフロップが有する保持容量が積層している回路。
- 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の回路を用いた半導体装置。
- 第1のフリップフロップと、
不揮発性の記憶回路を備えた第2のフリップフロップと、を有し、
前記第1のフリップフロップ及び前記第2のフリップフロップに対する電力の供給が停止される休止状態前に、前記第1のフリップフロップに保持されたデータを前記第2のフリップフロップに移動し、
前記休止状態において、前記第2のフリップフロップによって前記データが保持され、
前記休止状態後に、前記第2のフリップフロップによって前記第1のフリップフロップの前記データが復元される回路の駆動方法であって、
第1の期間において、前記第1のフリップフロップが第1のデータを格納し、
前記第1の期間後の、第2の期間において、前記第1のフリップフロップが前記第1のデータを出力し、前記第2のフリップフロップに前記第1のデータを格納し、
前記第2の期間後の、第3の期間において、前記回路への電力の供給を停止し、
前記第3の期間後の、第4の期間において、前記回路への電力の供給を再開し、前記第2のフリップフロップに格納された前記第1のデータを出力し、
前記第4の期間後の、第5の期間において、前記第1のフリップフロップが前記第1のデータを格納し、
前記第5の期間後の、第6の期間において、前記第1のフリップフロップが第2のデータを格納する、回路の駆動方法。 - 請求項7において、前記第2のフリップフロップの出力データが入力され、入力されたデータのいずれか一を選択的に出力する選択回路を有し、
前記選択回路の出力データは、前記第1のフリップフロップに入力され、前記第1のフリップフロップの出力データは前記第2のフリップフロップに入力される回路の駆動方法であって、
第1の期間において、前記選択回路から第1のデータを出力し、前記第1のフリップフロップが前記第1のデータを格納し、
前記第1の期間後の、第2の期間において、前記第1のフリップフロップが前記第1のデータを出力し、前記第2のフリップフロップに前記第1のデータを格納し、
前記第2の期間後の、第3の期間において、前記回路への電力の供給を停止し、
前記第3の期間後の、第4の期間において、前記回路への電力の供給を再開し、前記第2のフリップフロップに格納された前記第1のデータを前記選択回路に出力し、
前記第4の期間後の、第5の期間において、前記選択回路から前記第1のデータを前記第1のフリップフロップに出力し、前記第1のフリップフロップが前記第1のデータを格納し、
前記第5の期間後の、第6の期間において、前記選択回路から第2のデータを出力する、回路の駆動方法。
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