JP2013182998A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
近年、マイクロコンピュータなどの半導体装置の低消費電力化の技術開発が進められている。 In recent years, technological development for reducing power consumption of semiconductor devices such as microcomputers has been promoted.
上記半導体装置としては、例えば、電源供給の不要な期間において、MPU(Micro Processing Unit)及びメモリなどに対する電源電圧の供給を停止することが可能なマイクロコンピュータなどが挙げられる(例えば特許文献1)。 Examples of the semiconductor device include a microcomputer that can stop supply of power supply voltage to an MPU (Micro Processing Unit), a memory, and the like in a period in which power supply is not required (for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来のマイクロコンピュータでは、消費電力の低減が不十分であった。 However, the conventional microcomputer has been insufficient in reducing power consumption.
例えば、従来のマイクロコンピュータでは、MPU及びメモリなどの信号処理回路に対する電源供給を切り替えるためのラッチで、電源線の間を流れるリーク電流により無駄な電力を消費していた。 For example, a conventional microcomputer is a latch for switching power supply to signal processing circuits such as an MPU and a memory, and wastes electric power due to a leak current flowing between power supply lines.
また従来のマイクロコンピュータでは、ラッチやバッファ等の信号処理回路の周辺の回路に対しても電源供給の停止と再開を繰り返し行う構成のため、各回路に接続される電源線での電荷の充放電に無駄な電力を消費していた。 In addition, since the conventional microcomputer is configured to repeatedly stop and restart the power supply to the peripheral circuits of the signal processing circuit such as a latch and a buffer, charge and discharge of the charge on the power supply line connected to each circuit is performed. Was wasting power.
本発明の一態様では、電源線の間を流れるリーク電流を低減し、消費電力の低減を図ることを課題の一とする。 An object of one embodiment of the present invention is to reduce leakage current flowing between power supply lines to reduce power consumption.
また、本発明の一態様では、信号処理回路への電源供給を停止と再開とで切り替える際に、電源線への電荷の充放電に伴う消費電力を低減することを課題の一つとする。 Another object of one embodiment of the present invention is to reduce power consumption associated with charging and discharging of power to and from a power supply line when switching power supply to a signal processing circuit between stop and restart.
本発明の一態様では、信号処理回路に信号を入出力するバッファ、及び信号処理回路への電源供給の切り替えを行うスイッチを制御するラッチにおいて、電源を供給する配線間に、チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタを設けてリーク電流を低減し、消費電力の低減を図る。 According to one embodiment of the present invention, in a latch that controls a buffer that inputs / outputs a signal to / from a signal processing circuit and a switch that switches power supply to the signal processing circuit, an off-per-channel width is provided between wirings that supply power. A transistor with a current of 1 × 10 −19 A / μm or less is provided to reduce leakage current and reduce power consumption.
また本発明の一態様では、バッファ及びラッチにおいて、電源供給の停止を行うことなくトランジスタをオフ状態とすることで、電荷の充放電に伴う消費電力の低減を図る。 In one embodiment of the present invention, in the buffer and the latch, the transistor is turned off without stopping power supply, so that power consumption due to charge / discharge of electric charge is reduced.
本発明の一態様は、信号処理回路と、信号処理回路が処理する信号の入出力を行うバッファと、信号処理回路に対する電源の供給を制御するスイッチと、信号処理回路の動作状態に従ってスイッチの切り替えを行うラッチと、を有し、バッファ及びラッチは、チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタが電源を供給する配線間に設けられている半導体装置である。 One embodiment of the present invention includes a signal processing circuit, a buffer that inputs and outputs a signal processed by the signal processing circuit, a switch that controls power supply to the signal processing circuit, and switching of the switch according to the operation state of the signal processing circuit The buffer and the latch are semiconductor devices provided with a transistor having an off current per channel width of 1 × 10 −19 A / μm or less between wirings for supplying power.
本発明の一態様において、トランジスタは、チャネル領域に酸化物半導体が用いられたnチャネル型トランジスタである半導体装置が好ましい。 In one embodiment of the present invention, the transistor is preferably a semiconductor device that is an n-channel transistor in which an oxide semiconductor is used for a channel region.
本発明の一態様において、バッファ及びラッチは、単極性回路である半導体装置が好ましい。 In one embodiment of the present invention, the buffer and the latch are preferably semiconductor devices that are unipolar circuits.
本発明の一態様において、バッファ及びラッチが有するインバータは、nチャネル型トランジスタと、pチャネル型トランジスタと組み合わせた相補型の回路である半導体装置が好ましい。 In one embodiment of the present invention, the inverter included in the buffer and the latch is preferably a semiconductor device which is a complementary circuit in which an n-channel transistor and a p-channel transistor are combined.
本発明の一態様において、ラッチは、セット/リセット型のフリップフロップである半導体装置が好ましい。 In one embodiment of the present invention, the latch is preferably a semiconductor device that is a set / reset type flip-flop.
本発明の一態様において、ラッチは、半導体装置の外部より入力されるセット信号、信号処理回路より入力されるリセット信号に応じて、スイッチの切り替えを制御する半導体装置が好ましい。 In one embodiment of the present invention, the latch is preferably a semiconductor device that controls switching of a switch in accordance with a set signal input from the outside of the semiconductor device and a reset signal input from a signal processing circuit.
本発明の一態様により、電源線間のリーク電流及び電荷の充放電に伴う消費電力を低減できる。 According to one embodiment of the present invention, leakage current between power supply lines and power consumption associated with charge / discharge can be reduced.
本発明の実施の形態の例について説明する。なお、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに実施の形態の内容を変更することは、当業者であれば容易である。よって、本発明は下記実施の形態の記載内容に限定されない。 An example of an embodiment of the present invention will be described. Note that it is easy for those skilled in the art to change the contents of the embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the description of the following embodiments.
なお、各実施の形態の図面等において示す各構成の大きさ、層の厚さは、明瞭化のために誇張されて表記している場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。 Note that the size and thickness of each component illustrated in the drawings and the like in the embodiments are exaggerated for simplicity in some cases. Therefore, it is not necessarily limited to the scale.
また、トランジスタの「ソース」や「ドレイン」の機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることができるものとする。 In addition, the functions of the “source” and “drain” of the transistor may be switched when a transistor with a different polarity is used or when the direction of current changes during circuit operation. Therefore, in this specification, the terms “source” and “drain” can be used interchangeably.
また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。 Further, in this specification and the like, the terms “electrode” and “wiring” do not functionally limit these components. For example, an “electrode” may be used as part of a “wiring” and vice versa. Furthermore, the terms “electrode” and “wiring” include a case where a plurality of “electrodes” and “wirings” are integrally formed.
(実施の形態1)
本実施の形態では、信号処理回路への電源供給の停止と再開の制御を行う半導体装置の例について説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, an example of a semiconductor device that controls stop and restart of power supply to a signal processing circuit will be described.
まず、半導体装置の構成例について、図1(A)を用いて説明する。 First, a structure example of a semiconductor device is described with reference to FIG.
図1(A)に示す半導体装置100は、信号処理回路101と、バッファ102と、ラッチ103と、電源供給制御のためのスイッチ104と、を有する。また半導体装置100の周辺回路として、図1(A)では電源回路105及び外部回路106を示している。
A
信号処理回路101、バッファ102及びラッチ103にはそれぞれ、電源回路105に接続された電源線より電位VDDが供給され、グラウンド線GNDとの間で電源が供給される。
The
信号処理回路101は、バッファ102を介して外部回路106より入力されるデータに対して演算等の処理を行い、処理後のデータを保持又はバッファ102を介して外部回路106に出力する回路である。また信号処理回路101は、入力されるデータの処理の進行度合いに応じてリセット信号をラッチ103に出力する回路である。
The
なお信号処理回路101は、揮発性記憶回路と不揮発性記憶回路を有し、電源供給を停止させる直前に不揮発性記憶回路にデータを退避させ、電源供給を再開させた直後に不揮発性記憶回路に記憶されたデータを揮発性記憶回路に入力する構成が好適である。これにより、電源供給を再開させたときの信号処理回路101の状態復帰を速くできる。
Note that the
バッファ102は、信号処理回路101で処理するデータの入出力を外部回路106との間で行うための回路である。具体的には、信号処理回路101で処理するデータは、バッファ102を介して外部回路106より入力される。また信号処理回路101で処理したデータは、バッファ102を介して外部回路106に出力される。バッファ102は、フリップフロップやインバータを多段にした回路で構成すればよい。
The
ラッチ103は、セット信号及びリセット信号により、スイッチ104の制御信号を出力する回路である。具体的には、外部回路106からのセット信号により、スイッチ104に出力する制御信号をHレベルに保持し、信号処理回路101からのリセット信号により、スイッチ104に出力する制御信号をLレベルに保持する回路である。ラッチ103は、セット/リセット型のフリップフロップで構成すればよい。
The
スイッチ104は、信号処理回路101とグラウンド線GNDとの間に設けられ、スイッチ104の導通状態をラッチ103から出力される制御信号により制御することで、信号処理回路101への電源の供給の停止と再開を切り替えるための回路である。スイッチ104は、トランジスタを用いて構成すればよい。具体的には、スイッチ104としてnチャネル型トランジスタを用いる場合には、ラッチ103からの制御信号がLレベルの信号で信号処理回路101への電源の供給が停止し、Hレベルの信号で信号処理回路101への電源の供給が再開する構成となる。
The
なおスイッチ104は、電源回路105と信号処理回路101との間に設けられる構成であってもよい。
Note that the
電源回路105は、信号処理回路101、バッファ102、ラッチ103に電源を供給するための回路である。なお図1(A)では、半導体装置100の外部に電源回路105を設ける構成を示しているが、半導体装置100の内部に電源回路105を設ける構成であってもよい。
The
外部回路106は、信号処理回路101の処理に応じて、バッファ102との間でデータの入出力を行うための回路である。また外部回路106は、他の回路からの信号に応じてセット信号をラッチ103に出力する回路である。
The
なお外部回路106としては、データの記憶が可能な大容量記憶装置等を挙げることができる。またセット信号を出力する外部回路106は、キーボードや、操作キー等の入力装置であってもよい。そのため、外部回路106は、データを記憶しバッファ102に入出力できる機能の他、半導体装置100又は外部の入力装置への入力の状態に応じてセット信号を生成する機能を有する。
An example of the
次いで図1(B)には、本発明の一態様である、バッファ102及びラッチ103の電源線間に設けられるトランジスタの回路構成について示す。
Next, FIG. 1B illustrates a circuit configuration of a transistor provided between power supply lines of the
図1(B)には、電位VDDが供給される配線とグラウンド線GNDとの間にトランジスタ111及びトランジスタ112が設けられた構成を示している。
FIG. 1B illustrates a structure in which the
トランジスタ111は、ソース及びドレインの一方が電位VDDが供給される配線に接続される。またトランジスタ111は、ゲートが入力端子に接続される。またトランジスタ111は、ソース及びドレインの他方が出力端子に接続される。
In the
トランジスタ112は、ソース及びドレインの一方が出力端子に接続される。またトランジスタ112は、ゲートが反転入力端子に接続される。またトランジスタ112は、ソース及びドレインの他方がグラウンド線GNDに接続される。
One of the source and the drain of the
上記バッファ102及びラッチ103に接続される電源線間に設けられるトランジスタは、チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下である、オフ電流の小さいトランジスタを用いて構成される。このとき、上記チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタは、トランジスタをオフ状態とすることで、電源線間のリーク電流を極めて小さいものにする機能を有する。
A transistor provided between the power supply lines connected to the
上記チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタとしては、例えばシリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体材料を含むチャネル形成領域を有し、該チャネル形成領域が実質的にi型である電界効果トランジスタを用いることができる。上記酸化物半導体を含む電界効果トランジスタを、例えば水素又は水などの不純物を可能な限り除去し、酸素を供給して酸素欠損を可能な限り減らすことにより作製できる。 The transistor having an off-current per channel width of 1 × 10 −19 A / μm or less includes, for example, a channel formation region containing an oxide semiconductor material having a wider band gap than silicon, and the channel formation region is substantially An i-type field effect transistor can be used. The field-effect transistor including the oxide semiconductor can be manufactured by removing impurities such as hydrogen or water as much as possible and supplying oxygen to reduce oxygen vacancies as much as possible.
なお図面において、トランジスタ111及びトランジスタ112は、酸化物半導体膜をチャネル領域に具備するトランジスタであることを示すために、OSの符号を付している。
Note that in the drawings, an OS symbol is assigned to the
バッファ102及びラッチ103に接続される電源線間に、上記チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタを用いる構成とすることにより、該トランジスタをオフ状態にするのみで電源線間のリーク電流を小さいものにできる。そのため、半導体装置100の消費電力の低減を図ることができる。
By using a transistor having an off-current per channel width of 1 × 10 −19 A / μm or less between the power supply lines connected to the
例えば、チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタを用いずに、バッファ102及びラッチ103を構成した場合を考える。このとき、半導体装置100の消費電力を低減するために、信号処理回路101への電源の供給を停止しても、スイッチ104を制御するラッチ103及び信号処理回路101からのデータの入出力を行うバッファ102では、電源線間でのリーク電流による消費電力が増加してしまう。
For example, consider a case where the
またバッファ102では、電源線間のリーク電流による消費電力が増加することを抑制するために、電源の供給を停止することも考えられる。しかしながら、バッファ102への電源供給の停止と再開を繰り返す構成とすると、電源線への電荷の充放電に伴い消費電力が増加してしまう。
In the
一方、本実施の形態に示す構成は、バッファ102及びラッチ103の電源線間に設けられるトランジスタを、チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタとしている。そのため、信号処理回路101への電源の供給を停止した状態での、リーク電流による消費電力を低減することができる。
On the other hand, in the structure described in this embodiment, a transistor provided between the power supply lines of the
また本実施の形態に示す構成は、リーク電流そのものを低減することができるため、バッファ102及びラッチ103への電源の供給を停止することなく、消費電力の低減を図ることができる。従って本実施の形態に示す構成のバッファ102及びラッチ103では、電源供給の停止と再開を繰り返すことに伴う電荷の充放電の分の消費電力を低減することができる。
In addition, since the structure described in this embodiment can reduce the leakage current itself, power consumption can be reduced without stopping the supply of power to the
このように、本発明の一態様ではバッファ102及びラッチ103の電源線間に設けられるトランジスタを、チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタとすることで、電源線の間を流れるリーク電流を低減し、消費電力の低減を図ることができるといった優れた効果を奏する。また本発明の一態様では、信号処理回路101への電源供給を切り替える際に、電源線への電荷の充放電に伴う消費電力を低減することができるといった優れた効果を奏する。
As described above, in one embodiment of the present invention, the transistor provided between the power supply lines of the
なお図1(B)に示す構成では、トランジスタ111及びトランジスタ112を電源線間に設けるトランジスタとして示しているが、どちらか一方だけを設けてもよい。なお電位VDDが供給される配線側及びグラウンド線GND側に双方にチャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタを設けることで、電源線間のリーク電流をより確実に低減することができる。
Note that although the
なお電源線間にトランジスタ111及びトランジスタ112の一方を設ける構成とする場合、出力端子よりLレベルの信号を出力するのであれば、トランジスタ111を少なくともチャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタとすればよい。当該構成とすることで、少なくとも電位VDDが供給される配線からトランジスタ111を介して出力端子側に流れるリーク電流を低減することができる。また逆に、出力端子よりHレベルの信号を出力するのであれば、トランジスタ112を少なくともチャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタとすればよい。当該構成とすることで、少なくとも出力端子からトランジスタ112を介してグラウンド線GND側に流れるリーク電流を低減することができる。
Note that in the case where one of the
また、バッファ102及びラッチ103の電源線間に設けられるチャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタは、図2(A)に示すようにブートストラップを構成するように設けてもよい。図2(A)では、トランジスタ121、トランジスタ122、トランジスタ123及び容量素子124を示している。当該構成とすることで、電位VDDが供給される配線から出力端子に出力される信号は、電位が低下することなく出力できる。
In addition, a transistor with an off-current per channel width of 1 × 10 −19 A / μm or less provided between the power supply lines of the
また図2(A)に示す構成では、入力端子及び反転入力端子の2入力の回路構成について示しているが、入力端子のみの1入力の回路構成であってもよい。図2(B)では、トランジスタ121、トランジスタ122、トランジスタ123及び容量素子124に加えて、トランジスタ125及びトランジスタ126を示している。この場合、図2(B)に示すように反転入力端子となる側のトランジスタのゲートに、インバータを構成するトランジスタ125及びトランジスタ126を設け、入力端子のみの1入力の回路構成を実現することができる。
2A illustrates a two-input circuit configuration including an input terminal and an inverting input terminal, a one-input circuit configuration including only an input terminal may be used. 2B illustrates a
なお図2(B)においてインバータを構成するトランジスタ125及びトランジスタ126は、pチャネル型トランジスタとnチャネル型トランジスタを組み合わせた相補型の回路である。インバータにおいても電源線間のリーク電流の低減を図るため、nチャネル型トランジスタを、チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下であるトランジスタで構成することが好適である。
Note that the
次いでバッファ102及びラッチ103の回路構成例について、図3を用いて説明する。
Next, a circuit configuration example of the
図3(A)に示す回路ブロック129は、上記図2(A)で示した回路構成である。図3(A)に示す回路ブロック129は、入力端子と入力端子とは反転した信号が入力される反転入力端子とが入力され、入力端子の信号と同じ論理の信号が出力信号として出力されるバッファとして機能する。 A circuit block 129 illustrated in FIG. 3A has the circuit configuration illustrated in FIG. In the circuit block 129 illustrated in FIG. 3A, an input terminal and an inverted input terminal to which an inverted signal is input are input, and a signal having the same logic as that of the input terminal is output as an output signal. Functions as a buffer.
図3(B)では、ラッチ103の回路構成例として、図3(A)に示す回路ブロック129を用いたセット/リセット型のフリップフロップを示す。
FIG. 3B illustrates a set / reset type flip-flop using the circuit block 129 illustrated in FIG. 3A as an example of a circuit configuration of the
図3(B)に示すセット/リセット型のフリップフロップ130は、トランジスタ131、トランジスタ132、トランジスタ133、トランジスタ134、バッファ135乃至バッファ139を有する。
A set / reset flip-
図3(B)に示すセット/リセット型のフリップフロップ130において、入力端子となるセット端子S、リセット端子Rには、図1(A)で説明したセット信号及びリセット信号が入力され、出力端子Qより入力信号に応じた信号が出力される。
In the set / reset flip-
図3(B)に示すセット/リセット型のフリップフロップ130は、電源線間に設けられるトランジスタを、チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタとしている。そのため、電源線の間を流れるリーク電流を低減し、消費電力の低減を図ることができる。また電源線への電荷の充放電がないため、電源線への電荷の充放電に伴う消費電力を低減することができる。
In the set / reset flip-
また図1(A)に示す半導体装置の別の構成として、図4では、半導体装置が信号処理回路を複数有する場合の構成を説明する。なお図4においては、図1(A)と異なる構成について新たに符号を付し、同じ構成については同じ符号を付して説明を行うものとする。 As another structure of the semiconductor device illustrated in FIG. 1A, FIG. 4 illustrates a structure in the case where the semiconductor device includes a plurality of signal processing circuits. Note that in FIG. 4, components different from those in FIG. 1A are newly assigned reference numerals, and the same components are assigned the same reference numerals for description.
図4に示す半導体装置100は、複数の信号処理回路として、信号処理回路101P、及び信号処理回路101_1乃至信号処理回路101_N(Nは2以上の自然数)、スイッチ104P、スイッチ104_1乃至スイッチ104_Nを示している。
A
図4に示す半導体装置100では、信号処理回路101Pがリセット信号を出力し、ラッチ103によってスイッチ104P及びスイッチ104_1乃至スイッチ104_Nの切り替えを一斉に行う構成とすることができる。すなわち、信号処理回路101Pでは、電源を停止するか否かの処理を行う構成とすることができる。そしてその他の信号処理回路101_1乃至信号処理回路101_Nでは、別のデータの処理を行わせることができる。
In the
図4に示す構成とすることで、スイッチを一斉に制御することができ、各スイッチを制御するためのラッチの数を削減することができる。従って、半導体装置の小型化を図ることができる。 With the configuration shown in FIG. 4, the switches can be controlled all at once, and the number of latches for controlling each switch can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the size of the semiconductor device.
次いでスイッチ104の構成例について、図5を用いて説明する。
Next, a configuration example of the
図5(A)に示すスイッチ104は、トランジスタ141を有する。なおトランジスタ141は、nチャネル型トランジスタであるとし、信号処理回路101のグラウンド線GND側に設けられる構成として示している。なおnチャネル型トランジスタとして用いるトランジスタ141は、チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタであることが好適である。
The
トランジスタ141は、信号処理回路101に電源の供給を切り替えるための回路である。この切り替えは、上述したようにラッチ103の出力信号により行われる。
The
また図5(A)とは別の構成として、図5(B)にスイッチ104が取り得る別の構成を示す。
As another structure different from that shown in FIG. 5A, FIG. 5B shows another structure that the
図5(B)に示すスイッチ104は、トランジスタ142及びトランジスタ143を有する。なおトランジスタ142及びトランジスタ143は、nチャネル型トランジスタであるとし、信号処理回路101に電源を供給する配線の電位VDD側に設けられる構成として示している。なおnチャネル型トランジスタとして用いるトランジスタ142及びトランジスタ143は、チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタであることが好適である。
The
トランジスタ142及びトランジスタ143は、信号処理回路101に電源電圧を印加するための電源回路105に接続するか、電源電圧を印加しないためのグラウンド線に接続するかを切り替えるための回路である。この切り替えは、上述したラッチ103の出力信号及び該ラッチ103の出力信号を反転した信号により行われる。
The
さらに、上述した図1(A)のセット信号及びリセット信号が生成されるためのフローチャート図について図6(A)、(B)に示し、説明する。図6(A)がリセット信号を出力するためのフローチャート図であり、図6(B)がセット信号を出力するためのフローチャート図である。 Further, a flowchart for generating the set signal and the reset signal in FIG. 1A described above will be described with reference to FIGS. 6A and 6B. FIG. 6A is a flowchart for outputting a reset signal, and FIG. 6B is a flowchart for outputting a set signal.
図6(A)に示すフローチャート図では、まず信号処理回路で入出力信号の処理を行う(ステップ151)。 In the flowchart shown in FIG. 6A, input / output signals are first processed by a signal processing circuit (step 151).
次いで、信号処理回路での入出力信号の処理が完了したかの判断を行う(ステップ152)。ステップ152において処理が完了していなければ、ステップ151に戻る。
Next, it is determined whether the input / output signal processing in the signal processing circuit is completed (step 152). If the process is not completed in
ステップ152での処理が完了していれば、信号処理回路は、信号処理回路に供給されている電源を停止するためにリセット信号をラッチに出力する(ステップ153)。
If the processing in
以上が、リセット信号を出力するためのフローチャート図である。 The above is the flowchart for outputting the reset signal.
図6(B)に示すフローチャート図では、まず半導体装置は、外部回路への入出力信号の監視を行う(ステップ161)。 In the flowchart shown in FIG. 6B, the semiconductor device first monitors input / output signals to / from an external circuit (step 161).
次いで、外部回路に、信号処理回路で処理する入出力信号があるか否かの判断を行う(ステップ162)。ステップ162において処理する入出力信号がなければ、ステップ161に戻る。
Next, it is determined whether or not there is an input / output signal to be processed by the signal processing circuit in the external circuit (step 162). If there is no input / output signal to be processed in
ステップ162での処理が完了していれば、信号処理回路は、供給が停止している信号処理回路への電源の供給を再開するためのセット信号をラッチに出力する(ステップ163)。
If the processing in
以上が、セット信号を出力するためのフローチャート図である。 The above is a flowchart for outputting the set signal.
図1乃至図6を用いて説明したように、バッファ102及びラッチ103の電源線間に設けられるトランジスタを、チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタとすることで、電源線の間を流れるリーク電流を低減し、消費電力の低減を図ることができる。また本発明の一態様では、信号処理回路101への電源供給を切り替える際に、電源線への電荷の充放電に伴う消費電力を低減することができる。
As described with reference to FIGS. 1 to 6, the transistor provided between the power supply lines of the
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様である半導体装置を構成するトランジスタについて説明する。本実施の形態では、特に上記実施の形態1で説明したチャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタである、チャネル領域に酸化物半導体が用いられたnチャネル型トランジスタの構成例を図7の断面模式図を用いて説明する。なお、図7に示す各構成要素は、実際の寸法と異なる場合がある。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a transistor included in the semiconductor device that is one embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, in particular, an n-channel transistor using an oxide semiconductor in a channel region, which is a transistor having an off-current per channel width of 1 × 10 −19 A / μm or less described in
図7(A)に示すトランジスタは、半導体層711と、絶縁層714と、導電層715と、絶縁層716a及び716bと、絶縁層717と、導電層718a及び718bと、絶縁層719と、を含む。
A transistor illustrated in FIG. 7A includes a
半導体層711は、絶縁層701を介して被素子形成層700の上に設けられる。なお半導体層711は、被素子形成層700上に直接設けてもよい。
The
半導体層711は、互いに離間し、ドーパントが添加された領域712a及び712bを有する。また半導体層711は、領域712a及び712bの間にチャネル形成領域713を有する。
The
絶縁層714は、半導体層711の一部の上に設けられる。
The insulating
導電層715は、絶縁層714を介して半導体層711に重畳して設けられる。
The
絶縁層716aは、導電層715の一対の側面の一方に接して設けられる。絶縁層716bは、該一対の側面の他方に接して設けられる。
The insulating
絶縁層717は、導電層715の上に設けられる。
The insulating
導電層718aは、領域712aに接して設けられる。導電層718bは、領域712bに接して設けられる。また導電層718aは、絶縁層716aの側面に接する。導電層718bは、絶縁層716bの側面に接する。
The
絶縁層719は、導電層718a及び718bの上に設けられる。
The insulating
導電層718a及び718b、並びに絶縁層719は、例えば導電膜及び絶縁層の積層に対して平坦化処理(例えばCMP処理)を行うことで形成される。
The
また、図7(B)に示すトランジスタは、導電層751と、絶縁層752と、絶縁層753と、半導体層754と、導電層755a及び755bと、導電層756a及び756bと、絶縁層757と、を有する。
In addition, the transistor illustrated in FIG. 7B includes a
導電層751は、被素子形成層750の上に設けられる。
The
絶縁層752は、被素子形成層750の上に設けられる。絶縁層752及び導電層751の表面は平坦であることが好ましい。
The insulating
導電層751及び絶縁層752は、例えば導電膜及び絶縁層の積層に対して平坦化処理(例えばCMP処理)を行うことにより形成される。
The
絶縁層753は、導電層751及び絶縁層752の上に設けられる。
The insulating
半導体層754は、絶縁層753を介して導電層751に重畳する。
The
導電層755a及び755bは、互いに離間し、半導体層754に接して設けられる。このとき、導電層755aと755bの間隔は、トランジスタのチャネル長に相当し、例えば50nm未満であることが好ましい。例えば、電子ビームによる露光を用いて形成したレジストマスクを用いて、導電膜の一部をエッチングすることにより、導電層755aと755bの間隔を50nm未満にできる。また、例えば、導電層755a及び755bの間隔は、導電層756a及び756bの間隔よりも短いことが好ましい。
The
導電層756aは、導電層755aの一部の上に接して設けられ、導電層756bは、導電層755bの一部の上に接して設けられる。また、例えば導電層756a及び756bの抵抗値は、導電層755a及び755bの抵抗値よりも低いことが好ましい。
The
絶縁層757は、半導体層754の上を覆うように設けられる。
The insulating
さらに、各構成要素について以下に説明する。各構成要素は、必ずしも単層に限定されず、適用可能な材料の積層であってもよい。 Further, each component will be described below. Each component is not necessarily limited to a single layer, and may be a stack of applicable materials.
絶縁層701は、下地層としての機能を有する。絶縁層701としては、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、又は酸化ハフニウムなどの材料を含む層を用いることができる。
The insulating
絶縁層752としては、例えば絶縁層701として適用可能な材料を含む層を用いることができる。
As the insulating
半導体層711及び754は、トランジスタのチャネルが形成される層(チャネル形成層ともいう)としての機能を有する。 The semiconductor layers 711 and 754 have a function as a layer in which a channel of the transistor is formed (also referred to as a channel formation layer).
半導体層711及び754としては、例えば酸化物半導体層を用いることができる。 As the semiconductor layers 711 and 754, for example, oxide semiconductor layers can be used.
酸化物半導体層は、単結晶、多結晶(ポリクリスタルともいう)又は非晶質などの状態をとる。また、酸化物半導体層がアモルファス層と結晶を含む層との積層であってもよい。 The oxide semiconductor layer is in a single crystal state, a polycrystalline (also referred to as polycrystal) state, an amorphous state, or the like. Alternatively, the oxide semiconductor layer may be a stack of an amorphous layer and a layer containing crystals.
酸化物半導体としては、例えばインジウム及びガリウムの一方若しくは両方と、亜鉛と、を含む金属酸化物、又は該金属酸化物に含まれるガリウムの一部若しくは全部の代わりに他の金属元素を含む金属酸化物などが挙げられる。 As an oxide semiconductor, for example, a metal oxide containing one or both of indium and gallium and zinc, or a metal oxide containing another metal element instead of part or all of gallium contained in the metal oxide is used. Such as things.
上記金属酸化物としては、例えばIn系金属酸化物、Zn系金属酸化物、In−Zn系金属酸化物、又はIn−Ga−Zn系金属酸化物などを用いることができる。また、上記In−Ga−Zn系金属酸化物に含まれるGa(ガリウム)の一部若しくは全部の代わりに他の金属元素を含む金属酸化物を用いてもよい。 As the metal oxide, for example, an In-based metal oxide, a Zn-based metal oxide, an In—Zn-based metal oxide, an In—Ga—Zn-based metal oxide, or the like can be used. Alternatively, a metal oxide containing another metal element instead of part or all of Ga (gallium) contained in the In—Ga—Zn-based metal oxide may be used.
上記他の金属元素としては、例えばガリウムよりも多く酸素原子と結合が可能な金属元素を用いることができ、例えばチタン、ジルコニウム、ハフニウム、ゲルマニウム、及び錫の一つ又は複数などを用いることができる。また、上記他の金属元素としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテチウムの一つ又は複数などを用いることもできる。上記他の金属元素は、スタビライザーとしての機能を有する。なお、上記他の金属元素の添加量は、該金属酸化物が半導体として機能することが可能な量である。ガリウムよりも多く酸素原子と結合が可能な金属元素を用い、さらに、金属酸化物中に酸素を供給することにより、金属酸化物中の酸素欠陥を少なくできる。 As the other metal element, for example, a metal element that can be bonded to oxygen atoms more than gallium can be used. For example, one or more of titanium, zirconium, hafnium, germanium, and tin can be used. . As the other metal element, one or more of lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium can be used. The other metal element has a function as a stabilizer. Note that the amount of the other metal element added is an amount by which the metal oxide can function as a semiconductor. Oxygen defects in the metal oxide can be reduced by using a metal element capable of bonding with oxygen atoms more than gallium and supplying oxygen into the metal oxide.
例えば、上記In−Ga−Zn系金属酸化物に含まれるGa(ガリウム)の全部の代わりに錫を用いるとIn−Sn−Zn系金属酸化物となり、上記In−Ga−Zn系金属酸化物に含まれるGa(ガリウム)の一部の代わりにチタンを用いるとIn−Ti−Ga−Zn系金属酸化物となる。 For example, when tin is used instead of all of Ga (gallium) contained in the In—Ga—Zn-based metal oxide, an In—Sn—Zn-based metal oxide is obtained, and the In—Ga—Zn-based metal oxide When titanium is used instead of a part of contained Ga (gallium), an In—Ti—Ga—Zn-based metal oxide is obtained.
また、上記酸化物半導体層を、CAAC−OS(C Axis Aligned Crystaline Oxide Semiconductor)を含む酸化物半導体層としてもよい。 Alternatively, the oxide semiconductor layer may be an oxide semiconductor layer including a CAAC-OS (C Axis Crystalline Oxide Semiconductor).
CAAC−OSとは、完全な単結晶ではなく、完全な非晶質でもない、非晶質相に結晶部を有する結晶−非晶質混相構造の酸化物半導体のことをいう。さらに、CAAC−OSに含まれる結晶部は、c軸がCAAC−OS膜の被形成面の法線ベクトル又は表面の法線ベクトルに平行な方向に揃い、かつab面に垂直な方向から見て三角形状又は六角形状の原子配列を有し、c軸に垂直な方向から見て金属原子が層状又は金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、本明細書において、単に垂直と記載する場合、85°以上95°以下の範囲も含まれる。また、単に平行と記載する場合、−5°以上5°以下の範囲も含まれる。 The CAAC-OS refers to an oxide semiconductor with a crystal-amorphous mixed phase structure where a crystal part is included in an amorphous phase and is not completely single crystal nor completely amorphous. Further, the crystal part included in the CAAC-OS is viewed from a direction perpendicular to the ab plane and the c-axis is aligned in a direction parallel to the normal vector of the formation surface of the CAAC-OS film or the normal vector of the surface. It has a triangular or hexagonal atomic arrangement, and metal atoms are arranged in layers or metal atoms and oxygen atoms are arranged in layers as seen from the direction perpendicular to the c-axis. Note that in this specification, the term “perpendicular” includes a range of 85 ° to 95 °. In addition, a simple term “parallel” includes a range from −5 ° to 5 °.
上記CAAC−OSを含む酸化物半導体の層をチャネル形成層として用いた電界効果トランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動が低いため、信頼性が高い。 A field-effect transistor using the oxide semiconductor layer including the CAAC-OS as a channel formation layer has high reliability because variation in electrical characteristics due to irradiation with visible light or ultraviolet light is low.
また、半導体層711及び754として酸化物半導体層を用いる場合、例えば脱水化・脱水素化を行い、酸化物半導体層中の水素、水、水酸基、又は水素化物(水素化合物ともいう)などの不純物を排除し、且つ酸化物半導体層に酸素を供給することにより、酸化物半導体層を高純度化させることができる。例えば、酸化物半導体層に接する層として酸素を含む層を用い、また、加熱処理を行うことにより、酸化物半導体層を高純度化させることができる。 In the case where an oxide semiconductor layer is used as the semiconductor layers 711 and 754, for example, dehydration and dehydrogenation are performed, and impurities such as hydrogen, water, a hydroxyl group, or hydride (also referred to as a hydrogen compound) in the oxide semiconductor layer are used. And by supplying oxygen to the oxide semiconductor layer, the oxide semiconductor layer can be highly purified. For example, the oxide semiconductor layer can be highly purified by using a layer containing oxygen as the layer in contact with the oxide semiconductor layer and performing heat treatment.
また、成膜直後の酸化物半導体層は、化学量論的組成より酸素が多い過飽和の状態であることが好ましい。例えば、スパッタリング法を用いて酸化物半導体層を成膜する場合、成膜ガスの酸素の占める割合が多い条件で成膜することが好ましく、特に酸素雰囲気(酸素ガス100%)で成膜を行うことが好ましい。また、酸化物半導体層に十分な酸素が供給されて酸素が過飽和の状態とするため、酸化物半導体層に接する絶縁層(絶縁層701、714、753、757など)として過剰酸素を含む絶縁層(SiOxなど)を形成してもよい。
The oxide semiconductor layer immediately after film formation is preferably in a supersaturated state with more oxygen than in the stoichiometric composition. For example, in the case where an oxide semiconductor layer is formed by a sputtering method, the film formation is preferably performed under a condition where the proportion of oxygen in the film formation gas is large, and the film formation is performed particularly in an oxygen atmosphere (
過剰酸素を含む絶縁層は、PCVD法、プラズマスパッタリング法や他のスパッタリング法における成膜条件を適宜設定して膜中に酸素を多く含ませたSiOx膜や、酸化窒化シリコン膜を用いる。また、多くの過剰酸素を絶縁層に含ませたい場合には、イオン注入法やイオンドーピング法やプラズマ処理によって酸素を添加する。また、酸化物半導体層に酸素を添加してもよい。 As the insulating layer containing excess oxygen, a SiOx film or a silicon oxynitride film in which a large amount of oxygen is contained in the film by appropriately setting film forming conditions in the PCVD method, plasma sputtering method, or other sputtering method is used. In addition, when a large amount of excess oxygen is to be included in the insulating layer, oxygen is added by an ion implantation method, an ion doping method, or plasma treatment. Further, oxygen may be added to the oxide semiconductor layer.
また、スパッタリング装置において、成膜室内の残留水分は、少ないことが好ましい。成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、排気手段としては、コールドトラップを加えたターボ分子ポンプであってもよい。 In the sputtering apparatus, it is preferable that the residual moisture in the deposition chamber is small. In order to remove moisture remaining in the deposition chamber, it is preferable to use an adsorption-type vacuum pump such as a cryopump, an ion pump, or a titanium sublimation pump. Further, the exhaust means may be a turbo molecular pump to which a cold trap is added.
また、例えば、350℃以上基板の歪み点未満の温度、好ましくは、350℃以上450℃以下で加熱処理を行う。さらに、その後の工程において加熱処理を行ってもよい。このとき、上記加熱処理を行う加熱処理装置としては、例えば電気炉、又は抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導又は熱輻射により被処理物を加熱する装置を用いることができ、例えばGRTA(Gas Rapid Thermal Annealing)装置又はLRTA(Lamp Rapid Thermal Annealing)装置などのRTA(Rapid Thermal Annealing)装置を用いることができる。上記加熱処理を複数回行ってもよい。 For example, heat treatment is performed at a temperature of 350 ° C. or higher and lower than the strain point of the substrate, preferably 350 ° C. or higher and 450 ° C. or lower. Furthermore, you may heat-process in a subsequent process. At this time, as a heat treatment apparatus that performs the heat treatment, for example, an electric furnace or an apparatus that heats an object by heat conduction or heat radiation from a heating element such as a resistance heating element can be used. An RTA (Rapid Thermal Annealing) apparatus such as a Gas Rapid Thermal Annealing (LRAS) apparatus or an LRTA (Lamp Rapid Thermal Annealing) apparatus can be used. You may perform the said heat processing in multiple times.
また、上記加熱処理を行った後、その加熱温度を維持しながら又はその加熱温度から降温する過程で該加熱処理を行った炉と同じ炉に高純度の酸素ガス、高純度のN2Oガス、又は超乾燥エア(露点が−40℃以下、好ましくは−40℃以下の雰囲気)を導入してもよい。このとき、酸素ガス又はN2Oガスは、水、水素などを含まないことが好ましい。また、加熱処理装置に導入する酸素ガス又はN2Oガスの純度を、6N以上、好ましくは7N以上、すなわち、酸素ガス又はN2Oガス中の不純物濃度を1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下とすることが好ましい。酸素ガス又はN2Oガスの作用により、酸化物半導体層に酸素が供給され、酸化物半導体層中の酸素欠乏に起因する欠陥を低減できる。なお、上記高純度の酸素ガス、高純度のN2Oガス、又は超乾燥エアの導入は、上記加熱処理時に行ってもよい。 In addition, after performing the above heat treatment, a high purity oxygen gas or a high purity N 2 O gas is supplied to the same furnace as that in which the heat treatment is performed while maintaining the heating temperature or in the process of lowering the temperature from the heating temperature. Alternatively, ultra-dry air (an atmosphere having a dew point of −40 ° C. or lower, preferably −40 ° C. or lower) may be introduced. At this time, the oxygen gas or the N 2 O gas, water, preferably contains no hydrogen, and the like. Further, the purity of the oxygen gas or N 2 O gas introduced into the heat treatment apparatus is 6 N or more, preferably 7 N or more, that is, the impurity concentration in the oxygen gas or N 2 O gas is 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less. It is preferable that Oxygen is supplied to the oxide semiconductor layer by the action of oxygen gas or N 2 O gas, and defects due to oxygen deficiency in the oxide semiconductor layer can be reduced. Note that the introduction of the high-purity oxygen gas, the high-purity N 2 O gas, or the ultra-dry air may be performed during the heat treatment.
高純度化させた酸化物半導体層の水素濃度は、5×1019atoms/cm3以下、望ましくは5×1018atoms/cm3以下、より望ましくは5×1017atoms/cm3以下であることが好ましい。例えば、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectroscopy)を用いて酸化物半導体層中の水素濃度を測定できる。 The hydrogen concentration of the highly purified oxide semiconductor layer is 5 × 10 19 atoms / cm 3 or less, desirably 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less, and more desirably 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less. It is preferable. For example, the hydrogen concentration in the oxide semiconductor layer can be measured using secondary ion mass spectrometry (SIMS).
高純度化させた酸化物半導体層を電界効果トランジスタに用いることにより、酸化物半導体層のキャリア密度を1×1014/cm3未満、好ましくは1×1012/cm3未満、さらに好ましくは1×1011/cm3未満にできる。また、チャネル長1μm、チャネル幅1μmあたりの電界効果トランジスタのオフ電流を、1×10−19A(100zA)以下、さらには1×10−20A(10zA)以下、さらには1×10−21A(1zA)以下、さらには1×10−22A(100yA)以下にできる。電界効果トランジスタのオフ電流は、低ければ低いほどよいが、電界効果トランジスタのオフ電流の下限値は、約1×10−30A/μmであると見積もられる。 By using the highly purified oxide semiconductor layer for a field effect transistor, the carrier density of the oxide semiconductor layer is less than 1 × 10 14 / cm 3 , preferably less than 1 × 10 12 / cm 3 , more preferably 1 It can be made less than × 10 11 / cm 3 . The off-state current of the field effect transistor per channel length of 1 μm and channel width of 1 μm is 1 × 10 −19 A (100 zA) or less, further 1 × 10 −20 A (10 zA) or less, and further 1 × 10 −21. A (1zA) or less, and further 1 × 10 −22 A (100 yA) or less. The lower the off-state current of the field-effect transistor, the better. However, the lower limit value of the off-state current of the field-effect transistor is estimated to be about 1 × 10 −30 A / μm.
なお酸化物半導体を高純度化して極小となるオフ電流を検出するためには、比較的サイズの大きいトランジスタを作製し、オフ電流を測定することで、実際に流れるオフ電流を見積もることができる。図9にはサイズの大きいトランジスタとして、チャネル幅Wを1m(100000μm)、チャネル長Lを3μmとした際に、温度を150℃、125℃、85℃、27℃と変化させた際のチャネル幅W1μmあたりのオフ電流をアレニウスプロットした図を示す。図9からもわかるように、オフ電流は3×10−26A/μmと極めて小さいことがわかる。なお、昇温してオフ電流を測定したのは、室温では電流の計測が極めて小さいため、測定が困難だったためである。 Note that in order to detect an off-state current that is minimized by purifying an oxide semiconductor, an off-state current that actually flows can be estimated by manufacturing a relatively large transistor and measuring the off-state current. FIG. 9 shows the channel width when the channel width W is 1 m (100,000 μm) and the channel length L is 3 μm, and the temperature is changed to 150 ° C., 125 ° C., 85 ° C., and 27 ° C. The figure which carried out the Arrhenius plot of the off-current per W1micrometer is shown. As can be seen from FIG. 9, it can be seen that the off-state current is as extremely small as 3 × 10 −26 A / μm. The reason why the off-state current was measured by raising the temperature was that measurement was difficult because the current measurement was very small at room temperature.
領域712a及び712bに含まれるドーパントとしては、例えば元素周期表における13族の元素(例えば硼素など)、元素周期表における15族の元素(例えば窒素、リン、及び砒素の一つ又は複数)、及び希ガス元素(例えばヘリウム、アルゴン、及びキセノンの一つ又は複数)の一つ又は複数を用いることができる。
Examples of the dopant included in the
絶縁層714及び753は、トランジスタのゲート絶縁層としての機能を有する。絶縁層714及び753としては、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、又は酸化ハフニウムなどの材料を含む層を用いることができる。
The insulating
導電層715及び751は、トランジスタのゲートとしての機能を有する。導電層715及び751としては、例えばモリブデン、チタン、クロム、タンタル、マグネシウム、銀、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、又はスカンジウムなどの金属材料を含む層を用いることができる。
The
絶縁層716a、716b、717としては、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、又は酸化ハフニウムなどの材料を含む層を用いることができる。
As the insulating
導電層718a及び718b、導電層755a及び755b、導電層756a及び756bは、トランジスタのソース又はドレインとしての機能を有する。導電層718a及び718b、導電層755a及び755b、導電層756a及び756bとしては、例えばモリブデン、チタン、クロム、タンタル、マグネシウム、銀、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム、又はルテニウムなどの金属材料を含む層を用いることができる。
The
絶縁層719及び757は、保護層としての機能を有する。絶縁層719及び757としては、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、又は酸化ハフニウムなどの材料を含む層を用いることができる。
The insulating
以上が図7に示すトランジスタの構造例の説明である。 The above is the description of the structure example of the transistor illustrated in FIGS.
図7を用いて説明したように、本実施の形態のトランジスタは、チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタとすることができる。そのため上記実施の形態1で説明した、バッファ及びラッチの電源線間に設けられるトランジスタに適用し、電源線の間を流れるリーク電流を低減することで、消費電力の低減を図ることができる。
As described with reference to FIGS. 7A and 7B, the transistor of this embodiment can be a transistor with an off-current per channel width of 1 × 10 −19 A / μm or less. Therefore, power consumption can be reduced by applying to the transistor provided between the power supply lines of the buffer and the latch described in
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様である半導体装置を用いた電子機器の例について、図8を用いて説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, an example of an electronic device using the semiconductor device which is one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図8(A)に示す電子機器は、映像録画再生機の例である。 The electronic device illustrated in FIG. 8A is an example of a video recording / reproducing device.
図8(A)に示す電子機器は、筐体201と、筐体201に設けられた信号処理回路202を具備する。
An electronic device illustrated in FIG. 8A includes a
図8(A)に示す信号処理回路202は、MPU、メモリ、画像処理回路、コントローラ等の機能を備えている。信号処理回路202は上記実施の形態1で説明した構成とすることで、電源線間のリーク電流及び電荷の充放電に伴う消費電力を低減できる。
A
従って図8(A)に示す映像録画再生機は、消費電力を低減することができる。 Therefore, the video recording / reproducing device shown in FIG. 8A can reduce power consumption.
図8(B)に示す電子機器は、電子レンジの例である。 The electronic device illustrated in FIG. 8B is an example of a microwave oven.
図8(B)に示す電子機器は、筐体211と、筐体211に設けられた信号処理回路212を具備する。
An electronic device illustrated in FIG. 8B includes a
図8(B)に示す信号処理回路212は、MPU、メモリ等の機能を備えている。信号処理回路202は上記実施の形態1で説明した構成とすることで、電源線間のリーク電流及び電荷の充放電に伴う消費電力を低減できる。
A
図8(C)に示す電子機器は、携帯型情報端末の例である。 The electronic device illustrated in FIG. 8C is an example of a portable information terminal.
図8(C)に示す携帯型情報端末は、筐体221と、筐体221に設けられた信号処理回路222を具備する。
A portable information terminal illustrated in FIG. 8C includes a
図8(C)に示す信号処理回路222は、MPU、メモリ、画像処理回路、コントローラ等の機能を備えている。信号処理回路222は上記実施の形態1で説明した構成とすることで、電源線間のリーク電流及び電荷の充放電に伴う消費電力を低減できる。
A
図8(D)に示す電子機器は、ノート型コンピュータの例である。 The electronic device illustrated in FIG. 8D is an example of a laptop computer.
図8(D)に示すノート型コンピュータは、筐体231と、筐体231に設けられた信号処理回路232を具備する。
A notebook computer illustrated in FIG. 8D includes a
図8(D)に示す信号処理回路232は、MPU、メモリ、画像処理回路、コントローラ等の機能を備えている。信号処理回路232は上記実施の形態1で説明した構成とすることで、電源線間のリーク電流及び電荷の充放電に伴う消費電力を低減できる。
A
以上、図8(A)乃至(D)において電子機器の一例を示したが、上記実施の形態1の構成は、信号処理回路を具備する電子機器であれば、他の電子機器にも適用可能である。
As described above, an example of an electronic device is illustrated in FIGS. 8A to 8D, but the structure of
100 半導体装置
101 信号処理回路
101_N 信号処理回路
101_1 信号処理回路
101P 信号処理回路
102 バッファ
103 ラッチ
104 スイッチ
104_N スイッチ
104_1 スイッチ
104P スイッチ
105 電源回路
106 外部回路
111 トランジスタ
112 トランジスタ
121 トランジスタ
122 トランジスタ
123 トランジスタ
124 容量素子
125 トランジスタ
126 トランジスタ
129 回路ブロック
130 フリップフロップ
131 トランジスタ
132 トランジスタ
133 トランジスタ
134 トランジスタ
135 バッファ
139 バッファ
141 トランジスタ
142 トランジスタ
143 トランジスタ
151 ステップ
152 ステップ
153 ステップ
161 ステップ
162 ステップ
163 ステップ
201 筐体
202 信号処理回路
211 筐体
212 信号処理回路
221 筐体
222 信号処理回路
231 筐体
232 信号処理回路
700 被素子形成層
701 絶縁層
711 半導体層
712a 領域
712b 領域
713 チャネル形成領域
714 絶縁層
715 導電層
716a 絶縁層
716b 絶縁層
717 絶縁層
718a 導電層
718b 導電層
719 絶縁層
750 被素子形成層
751 導電層
752 絶縁層
753 絶縁層
754 半導体層
755a 導電層
755b 導電層
756a 導電層
756b 導電層
757 絶縁層
100
Claims (6)
前記信号処理回路が処理する信号の入出力を行うバッファと、
前記信号処理回路に対する電源の供給を制御するスイッチと、
前記信号処理回路の動作状態に従って前記スイッチの切り替えを行うラッチと、を有し、
前記バッファ及び前記ラッチは、チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタが電源を供給する配線間に設けられている半導体装置。 A signal processing circuit;
A buffer for inputting and outputting signals processed by the signal processing circuit;
A switch for controlling supply of power to the signal processing circuit;
A latch for switching the switch according to the operating state of the signal processing circuit,
The buffer and the latch are semiconductor devices in which an off-current per channel width is 1 × 10 −19 A / μm or less between wirings for supplying power.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015109425A (en) * | 2013-10-22 | 2015-06-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
JP2016027619A (en) * | 2014-05-09 | 2016-02-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
US9666606B2 (en) | 2015-08-21 | 2017-05-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and electronic device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997038444A1 (en) * | 1996-04-08 | 1997-10-16 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device |
JP2011142314A (en) * | 2009-12-11 | 2011-07-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device |
-
2012
- 2012-03-01 JP JP2012045453A patent/JP2013182998A/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997038444A1 (en) * | 1996-04-08 | 1997-10-16 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device |
JP2011142314A (en) * | 2009-12-11 | 2011-07-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015109425A (en) * | 2013-10-22 | 2015-06-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
US10186604B2 (en) | 2013-10-22 | 2019-01-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
JP2016027619A (en) * | 2014-05-09 | 2016-02-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
US9666606B2 (en) | 2015-08-21 | 2017-05-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and electronic device |
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