JP2013009368A - 分周回路、及び分周回路を用いた半導体装置 - Google Patents
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- H03K23/52—Gating or clocking signals applied to all stages, i.e. synchronous counters using bi-stable regenerative trigger circuits using field-effect transistors
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Abstract
【解決手段】フリップフロップ回路を構成するトランジスタに、チャネルが酸化物半導体に形成されるトランジスタを用いることで、トランジスタ数を低減し、消費電力が少なく、占有面積が小さい分周回路を実現する。また、該分周回路を用いることで、動作が安定し、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。
【選択図】図1
Description
図1乃至図6を用いて、本発明の一態様である分周回路の構成と動作の一例について説明する。分周回路は、1つまたは複数のFF(Flip Flop)回路を有する。本実施の形態では、FF回路201、FF回路202、及びFF回路203で示す、3つのFF回路を有する分周回路200を例示して説明する。
本実施の形態では、実施の形態1で説明したFF回路201と異なる構成を有するFF回路261について説明する。
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した分周回路200と異なる構成を有する分周回路300について説明する。図8(A)は、分周回路300の構成を示すブロック図であり、FF回路301乃至FF回路303が、3段直列に接続されている。
本実施の形態では、本発明の一態様に係る半導体装置の一つである、CPUの構成について説明する。
本実施の形態では、OSトランジスタと、チャネルが形成される半導体層にシリコンを用いたトランジスタとを例に挙げて、上記実施の形態に示したFF回路に適用可能なトランジスタの構成と作製方法について、図12乃至図15に示す断面図を用いて説明する。
(a―A)2+(b―B)2+(c―C)2≦r2
を満たすことを言う。rは、例えば、0.05とすればよい。他の酸化物でも同様である。
本実施の形態では、実施の形態4とは異なる構造を有した酸化物半導体層を用いたトランジスタについて、図16に示す断面図を用いて説明する。なお、図16(A)乃至図16(E)は、トップゲート型トランジスタの構造例を示している。また、図16(A)、図16(C)、及び図16(E)はプレーナ型(コプレーナ型)トランジスタの構造例を示しており、図16(B)、及び図16(D)はスタガ型トランジスタの構造例を示している。
本発明の一態様に係る分周回路を用いることで、信頼性が高い電子機器、消費電力が低減された電子機器を提供することが可能である。特に電力の供給を常時受けることが困難な携帯用の電子機器の場合、本発明の一態様に係る消費電力の低い分周回路をその構成要素に追加することにより、連続使用時間が長くなるといったメリットが得られる。
線形領域におけるドレイン電流Idは、以下の式となる。
上式の両辺をVgで割り、更に両辺の対数を取ると、以下のようになる。
試料1および試料2のいずれも、BT試験前後におけるしきい値電圧の変動が小さく、信頼性が高いことがわかる。
101 DFF回路
102 DFF回路
103 DFF回路
111 端子部
112 ノード
113 ノード
114 端子部
115 ノード
116 ノード
121 インバータ
122 インバータ
123 インバータ
124 アナログスイッチ
125 アナログスイッチ
126 クロックドインバータ
127 クロックドインバータ
131 p型トランジスタ
132 n型トランジスタ
133 n型トランジスタ
134 p型トランジスタ
135 p型トランジスタ
136 n型トランジスタ
200 分周回路
201 FF回路
202 FF回路
203 FF回路
211 端子部
212 ノード
213 ノード
214 端子部
215 ノード
216 ノード
217 ノード
218 ノード
219 ノード
220 ノード
221 インバータ
222 インバータ
223 ノード
231 トランジスタ
232 トランジスタ
233 トランジスタ
234 トランジスタ
235 トランジスタ
236 トランジスタ
237 トランジスタ
238 トランジスタ
251 FF回路
252 容量素子
253 容量素子
261 FF回路
300 分周回路
301 FF回路
302 FF回路
303 FF回路
311 端子部
312 ノード
313 ノード
314 端子部
315 ノード
316 ノード
341 インバータ
700 基板
701 絶縁膜
702 半導体膜
703 ゲート絶縁膜
704 不純物領域
705 マスク
706 開口部
707 ゲート電極
708 導電膜
709 不純物領域
710 チャネル形成領域
711 不純物領域
712 絶縁膜
713 絶縁膜
716 酸化物半導体層
719 導電膜
720 導電膜
721 ゲート絶縁膜
722 ゲート電極
724 絶縁膜
725 開口部
726 配線
727 絶縁膜
731 トランジスタ
732 トランジスタ
901 トランジスタ
902 下地膜
903 酸化物半導体層
904 ソース電極
905 ドレイン電極
906 ゲート絶縁膜
907 ゲート電極
908 高濃度領域
909 チャネル形成領域
910 保護絶縁膜
911 トランジスタ
912 下地膜
913 酸化物半導体層
914 ソース電極
915 ドレイン電極
916 ゲート絶縁膜
917 ゲート電極
918 高濃度領域
919 チャネル形成領域
920 保護絶縁膜
921 トランジスタ
922 下地膜
923 酸化物半導体層
924 ソース電極
925 ドレイン電極
926 ゲート絶縁膜
927 ゲート電極
928 高濃度領域
929 低濃度領域
930 サイドウォール
931 チャネル形成領域
932 保護絶縁膜
941 トランジスタ
942 下地膜
943 酸化物半導体層
944 ソース電極
945 ドレイン電極
946 ゲート絶縁膜
947 ゲート電極
948 高濃度領域
949 低濃度領域
950 サイドウォール
951 チャネル形成領域
952 保護絶縁膜
961 トランジスタ
962 下地膜
963 酸化物半導体層
964 ソース電極
965 ドレイン電極
966 ゲート絶縁膜
967 ゲート電極
968 高濃度領域
969 低濃度領域
970 サイドウォール
971 チャネル形成領域
972 保護絶縁膜
973 絶縁膜
974 電極
975 電極
1101 下地絶縁層
1102 絶縁物
1104 ゲート絶縁膜
1105 ゲート
1107 絶縁物
7001 筐体
7002 表示部
7011 筐体
7012 表示部
7013 支持台
7021 筐体
7022 表示部
7031 筐体
7032 筐体
7033 表示部
7034 表示部
7035 マイクロホン
7036 スピーカー
7037 操作キー
7038 スタイラス
7041 筐体
7042 表示部
7043 音声入力部
7044 音声出力部
7045 操作キー
7046 受光部
7051 筐体
7052 表示部
7053 操作キー
9900 基板
9901 ALU
9906 Register
9909 ROM
1103a 半導体領域
1103b 半導体領域
1103c 半導体領域
1106a 側壁絶縁物
1106b 側壁絶縁物
1108a ソース
1108b ドレイン
Claims (8)
- 第1のインバータと第2のインバータを有し、
p型トランジスタである第1のトランジスタ及び第5のトランジスタと、
n型トランジスタである第2乃至第4のトランジスタ及び第6乃至第8のトランジスタと、を有し、
前記第1のトランジスタ、及び前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、
第1の電源に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第6のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第7のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方と、前記第7のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第2の電源に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのゲートと、前記第2のトランジスタのゲートは、前記第8のトランジスタのゲートと、前記第1のインバータの入力と電気的に接続され
前記第8のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方と、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第8のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第7のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記第2のインバータの入力は、前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの他方と、前記第6のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第2のインバータの出力は、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第3のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第1のインバータの出力は、前記第4のトランジスタのゲートと、前記第5及び前記第6のトランジスタのゲートと電気的に接続されていることを特徴とする分周回路。 - 請求項1において、
前記第1の電源は、前記第2の電源よりも高い電位を供給することを特徴とする分周回路。 - 請求項1または請求項2において、
前記第8のトランジスタのソースまたはドレインの一方と、
前記第2のインバータの入力の少なくとも一方に、容量素子が電気的に接続されていることを特徴とする分周回路。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記第4のトランジスタは、チャネルが形成される半導体層が酸化物半導体であることを特徴とする分周回路。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
前記第8のトランジスタは、チャネルが形成される半導体層が酸化物半導体であることを特徴とする分周回路。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
前記第2のトランジスタと、前記第3のトランジスタの少なくとも一方は、
チャネルが形成される半導体層が酸化物半導体であることを特徴とする分周回路。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
前記第6のトランジスタと、前記第7のトランジスタの少なくとも一方は、
チャネルが形成される半導体層が酸化物半導体であることを特徴とする分周回路。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一項において、
前記分周回路を用いた半導体装置。
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