JP2014063557A - 記憶装置及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1電源電圧が供給されると、入力端子の電位の極性を反転させて出力端子から出力する第1論理素子と、第1電源電圧とは異なる系統の第2電源電圧が供給されると、入力端子の電位の極性を反転させて出力端子から出力する第2論理素子と、上記第1論理素子が有する上記入力端子に接続された第1記憶回路と、上記第2論理素子が有する上記入力端子に接続された第2記憶回路と、上記第1論理素子が有する上記入力端子と第1配線の接続を制御する第1スイッチと、上記第2論理素子が有する上記入力端子と第2配線の接続を制御する第2スイッチと、を有する。そして、上記第1論理素子が有する上記入力端子に上記第2論理素子が有する上記出力端子が接続され、上記第2論理素子が有する上記入力端子に上記第1論理素子が有する上記出力端子が接続されている記憶装置。
【選択図】図1
Description
本発明の一態様に係る記憶装置は、1ビットのデータを記憶することができる記憶素子100を、単数または複数有している。図1では、記憶素子100の構成を例示している。
本実施の形態では、本発明の半導体装置の一形態に相当するCPUの、具体的な一形態について説明する。図8に、CPUの構成をブロック図で一例として示す。なお、本明細書に添付した図面では、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとしてブロック図を示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。
本実施の形態では、図5に示した記憶素子100を有する記憶装置の、断面構造の一例について説明する。なお、本実施の形態では、トランジスタ103t、トランジスタ104t、トランジスタ114乃至トランジスタ117が、非晶質、微結晶、多結晶又は単結晶である、シリコン又はゲルマニウムなどの半導体を活性層に用い、トランジスタ107t及びトランジスタ108tが、酸化物半導体を活性層に用いる場合を例に挙げて、記憶素子100の断面構造について説明する。
本発明の一態様に係る半導体装置は、表示機器、パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置(代表的にはDVD:Digital Versatile Disc等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置)に用いることができる。その他に、本発明の一態様に係る半導体装置を用いることができる電子機器として、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯情報端末、電子書籍、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図12に示す。
図13に、本発明の一態様に係る半導体装置の断面構造の一部を、一例として示す。なお、図13では、トランジスタ107t、容量素子105、及びトランジスタ115を、例示している。
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例について、説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様に係る記憶装置における、1ビットのデータを記憶することができる記憶素子について、上記実施の形態とは別の構成についてその一例を示す。なお本発明の一態様に係る記憶装置は、上記実施の形態2で説明したデータキャッシュ603又は命令キャッシュ604、上記実施の形態5で説明したデータキャッシュ810又は命令キャッシュ809に用いることができる。
本実施の形態では、先の実施の形態に示すキャッシュとして用いることができる記憶素子の一例を、図16および図17を用いて説明する。図16(A)には、記憶素子の一例として記憶素子900の回路図を示す。
101 論理素子
101i インバータ
102 論理素子
102i インバータ
103 スイッチ
103t トランジスタ
104 スイッチ
104t トランジスタ
105 容量素子
106 容量素子
107 スイッチ
107t トランジスタ
108 スイッチ
108t トランジスタ
109 配線
110 配線
111 配線
112 配線
113 配線
114 トランジスタ
115 トランジスタ
116 トランジスタ
117 トランジスタ
118 配線
119 配線
120 記憶回路
121 記憶回路
130 スイッチ
131 スイッチ
132 スイッチ
133 スイッチ
150 配線
151 配線
152 配線
161 プリチャージ回路
162 スイッチ回路
163 センスアンプ
164 出力回路
170 記憶素子群
200 基板
201 絶縁膜
203n 半導体膜
203p 半導体膜
204n ゲート絶縁膜
204p ゲート絶縁膜
205n ゲート電極
205p ゲート電極
206 導電膜
207 導電膜
208 領域
209 領域
210 領域
211 領域
212 領域
213 導電膜
214 領域
215 領域
216 領域
217 領域
218 領域
219 絶縁膜
230 半導体膜
231 ゲート絶縁膜
232 導電膜
233 導電膜
234 ゲート電極
235 サイドウォール
236 絶縁膜
237 絶縁膜
238 絶縁膜
239 導電膜
400 半導体基板
401 素子分離用絶縁膜
402 不純物領域
403 不純物領域
404 ゲート電極
405 ゲート絶縁膜
409 絶縁膜
410 配線
411 配線
415 配線
416 配線
420 絶縁膜
421 配線
430 半導体膜
431 ゲート絶縁膜
432 導電膜
433 導電膜
434 ゲート電極
435 導電膜
441 絶縁膜
443 導電膜
600 CPU
601 制御装置
602 ALU
603 データキャッシュ
604 命令キャッシュ
605 プログラムカウンタ
606 命令レジスタ
607 主記憶装置
608 レジスタファイル
650 半導体装置
651 パワーコントローラ
652 スイッチ
653 BUF
800 半導体装置
801 CPU
802 DRAM
803 タイマー
804 I/Oポート
805 システムバス
806 データパス
807 パワースイッチ
808 パワーコントローラ
809 命令キャッシュ
810 データキャッシュ
811 コントローラ
812 レジスタ
820 記憶素子
900 記憶素子
910 トランジスタ
912 トランジスタ
914 容量素子
920 配線
922 配線
924 配線
5001 筐体
5002 筐体
5003 表示部
5004 表示部
5005 マイクロホン
5006 スピーカー
5007 操作キー
5008 スタイラス
5101 車体
5102 車輪
5103 ダッシュボード
5104 ライト
5301 筐体
5302 冷蔵室用扉
5303 冷凍室用扉
5401 筐体
5402 表示部
5403 キーボード
5404 ポインティングデバイス
5601 筐体
5602 筐体
5603 表示部
5604 表示部
5605 接続部
5606 操作キー
5801 筐体
5802 筐体
5803 表示部
5804 操作キー
5805 レンズ
5806 接続部
Claims (8)
- 第1電源電圧が供給されると、入力端子の電位の極性を反転させて出力端子から出力する第1論理素子と、
第1電源電圧とは異なる系統の第2電源電圧が供給されると、入力端子の電位の極性を反転させて出力端子から出力する第2論理素子と、
前記第1論理素子が有する前記入力端子に接続された第1記憶回路と、
前記第2論理素子が有する前記入力端子に接続された第2記憶回路と、
前記第1論理素子が有する前記入力端子と第1配線の接続を制御する第1スイッチと、
前記第2論理素子が有する前記入力端子と第2配線の接続を制御する第2スイッチと、を有し、
前記第1論理素子が有する前記入力端子に前記第2論理素子が有する前記出力端子が接続され、
前記第2論理素子が有する前記入力端子に前記第1論理素子が有する前記出力端子が接続されている記憶装置。 - 第1電源電圧が供給されると、入力端子の電位の極性を反転させて出力端子から出力する第1論理素子と、
第1電源電圧とは異なる系統の第2電源電圧が供給されると、入力端子の電位の極性を反転させて出力端子から出力する第2論理素子と、
第1容量素子、及び第2容量素子と、
前記第1論理素子が有する前記入力端子と前記第1容量素子の接続を制御する第1スイッチと、
前記第2論理素子が有する前記入力端子と前記第2容量素子の接続を制御する第2スイッチと、
前記第1論理素子が有する前記入力端子と第1配線の接続を制御する第3スイッチと、
前記第2論理素子が有する前記入力端子と第2配線の接続を制御する第4スイッチと、を有し、
前記第1論理素子が有する前記入力端子に前記第2論理素子が有する前記出力端子が接続され、
前記第2論理素子が有する前記入力端子に前記第1論理素子が有する前記出力端子が接続されている記憶装置。 - 請求項2において、前記第1スイッチまたは前記第2スイッチはトランジスタを有し、
前記トランジスタは、シリコンよりもバンドギャップが広く、真性キャリア密度がシリコンよりも低い半導体をチャネル形成領域に含む記憶装置。 - 請求項3において、前記半導体は酸化物半導体である記憶装置。
- 請求項1乃至請求項4のいずれか1項において、前記第1論理素子または前記第2論理素子はトランジスタを有し、
前記トランジスタは、結晶性を有するシリコンをチャネル形成領域に含む記憶装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の記憶装置を用いた半導体装置。
- 結晶性を有するシリコンをチャネル形成領域に含むトランジスタと、酸化物半導体をチャネル形成領域に含むトランジスタとを有する記憶装置をキャッシュとして用いるCPUと、
前記CPUへ電源電圧を印加するか否かを制御するパワーコントローラと、を有する半導体装置。 - 結晶性を有するシリコンをチャネル形成領域に含むトランジスタと、酸化物半導体をチャネル形成領域に含むトランジスタとを有する、請求項1または請求項2に記載の記憶装置を、キャッシュとして用いるCPUと、
前記CPUへ電源電圧を印加するか否かを制御するパワーコントローラと、を有する半導体装置。
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