JP2016059049A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
プフロップに関する。
力化が求められている。低消費電力化を果たすために、電子機器に搭載されている集積回
路(例えば、LSI:Large Scale Integration)の消費電力を
低減することが解決策の一つとして挙げられる。
の種類には、クロック信号のパルス毎にデータを取り込むような単純なフリップフロップ
だけでなく、リセット端子を有するフリップフロップや、セット端子を有するフリップフ
ロップ、リセット端子及びセット端子を有するフリップフロップがある。これらのフリッ
プフロップを構成するために、各フリップフロップは、データを保持する機能を有するラ
ッチ回路を有している(例えば、特許文献1参照)。また、リセット端子を有するフリッ
プフロップや、セット端子を有するフリップフロップ、リセット端子及びセット端子を有
するフリップフロップは、さらにNAND回路等を有している。
NAND回路等を有している。そして、ラッチ回路やNAND回路を構成するために多数
のトランジスタが用いられているため、消費電力の低減が困難である。
プフロップを提供することを課題の一つとする。
回路と、第2のインバータ回路とを有し、前記第1のトランジスタのゲートに、反転クロ
ック信号が入力され、前記第2のトランジスタのゲートに、クロック信号が入力され、前
記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方に、第1の配線が電気的に接続され
、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に、前記第1のインバータ回路
の入力が電気的に接続され、前記第1のインバータ回路の出力に、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が電気的に接続され、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に、前記第2のインバータ回路の入力が電気的に接続され、前記第
2のインバータ回路の出力に、第2の配線が電気的に接続されていることを特徴とする半
導体装置である。
ンジスタと、第4のトランジスタと、第1のインバータ回路と、第2のインバータ回路と
を有し、前記第1のトランジスタのゲートに、反転クロック信号が入力され、前記第2の
トランジスタのゲートに、クロック信号が入力され、前記第3のトランジスタのゲート及
び前記第4のトランジスタのゲートそれぞれに、リセット信号が入力され、前記第1のト
ランジスタのソースまたはドレインの一方に、第1の配線が電気的に接続され、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に、前記第1のインバータ回路の入力が電
気的に接続され、前記第1のインバータ回路の出力に、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が電気的に接続され、前記第2のトランジスタのソースまたはドレ
インの他方に、前記第2のインバータ回路の入力が電気的に接続され、前記第2のインバ
ータ回路の出力に、第2の配線が電気的に接続され、前記第3のトランジスタのソースま
たはドレインの一方に、前記第1のインバータ回路の入力が電気的に接続され、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に、低電位電源線が電気的に接続され、前
記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方に、前記第2のインバータ回路の入
力が電気的に接続され、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に、高電
位電源線が電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置である。
ンジスタと、第6のトランジスタと、第1のインバータ回路と、第2のインバータ回路と
を有し、前記第1のトランジスタのゲートに、反転クロック信号が入力され、前記第2の
トランジスタのゲートに、クロック信号が入力され、前記第5のトランジスタのゲート及
び前記第6のトランジスタのゲートそれぞれに、セット信号が入力され、前記第1のトラ
ンジスタのソースまたはドレインの一方に、第1の配線が電気的に接続され、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に、前記第1のインバータ回路の入力が電気
的に接続され、前記第1のインバータ回路の出力に、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が電気的に接続され、前記第2のトランジスタのソースまたはドレイ
ンの他方に、前記第2のインバータ回路の入力が電気的に接続され、前記第2のインバー
タ回路の出力に、第2の配線が電気的に接続され、前記第5のトランジスタのソースまた
はドレインの一方に、前記第1のインバータ回路の入力が電気的に接続され、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に、高電位電源線が電気的に接続され、前記
第6のトランジスタのソースまたはドレインの一方に、前記第2のインバータ回路の入力
が電気的に接続され、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に、低電位
電源線が電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置である。
ジスタと、第4のトランジスタと、第5のトランジスタと、第6のトランジスタと、第1
のインバータ回路と、第2のインバータ回路とを有し、前記第1のトランジスタのゲート
に、反転クロック信号が入力され、前記第2のトランジスタのゲートに、クロック信号が
入力され、前記第3のトランジスタのゲート及び前記第4のトランジスタのゲートそれぞ
れに、リセット信号が入力され、前記第5のトランジスタのゲート及び前記第6のトラン
ジスタのゲートそれぞれに、セット信号が入力され、前記第1のトランジスタのソースま
たはドレインの一方に、第1の配線が電気的に接続され、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に、前記第1のインバータ回路の入力が電気的に接続され、前記
第1のインバータ回路の出力に、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
が電気的に接続され、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に、前記第
2のインバータ回路の入力が電気的に接続され、前記第2のインバータ回路の出力に、第
2の配線が電気的に接続され、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方に
、前記第1のインバータ回路の入力が電気的に接続され、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に、低電位電源線が電気的に接続され、前記第4のトランジスタ
のソースまたはドレインの一方に、前記第2のインバータ回路の入力が電気的に接続され
、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に、高電位電源線が電気的に接
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一方に、前記第1のインバー
タ回路の入力が電気的に接続され、前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの他
方に、前記高電位電源線が電気的に接続され、前記第6のトランジスタのソースまたはド
レインの一方に、前記第2のインバータ回路の入力が電気的に接続され、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に、前記低電位電源線が電気的に接続されている
ことを特徴とする半導体装置である。
バータ回路と、第2のインバータ回路と、一対の電極を有する第1の容量素子と、一対の
電極を有する第2の容量素子とを有し、前記第1のトランジスタのゲートに、反転クロッ
ク信号が入力され、前記第2のトランジスタのゲートに、クロック信号が入力され、前記
第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方に、第1の配線が電気的に接続され、
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に、前記第1のインバータ回路の
入力が電気的に接続され、前記第1のインバータ回路の出力に、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が電気的に接続され、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に、前記第2のインバータ回路の入力が電気的に接続され、前記第2
のインバータ回路の出力に、第2の配線が電気的に接続され、前記第1の容量素子の一方
の電極に、前記第1のインバータ回路の入力が電気的に接続され、前記第1の容量素子の
他方の電極に、低電位電源線が電気的に接続され、前記第2の容量素子の一方の電極に、
前記第2のインバータ回路の入力が電気的に接続され、前記第2の容量素子の他方の電極
に、前記低電位電源線が電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置である。
れは、キャリア濃度が1×1014/cm3未満である酸化物半導体層を有することを特
徴とする。
れは、キャリア濃度が1×1014/cm3未満である酸化物半導体層を有することを特
徴とする。
れは、キャリア濃度が1×1014/cm3未満である酸化物半導体層を有することを特
徴とする。
ことを特徴とする。
れぞれは、CMOSインバータ回路であることを特徴とする。
る。このフリップフロップは、例えば、シフトレジスタの一段として用いることができる
。また、表示装置の駆動回路の一部として用いることもできる。
回路の動作によっては、電位の高低が入れ替わる場合もある。したがって、本明細書中で
は、ソースとドレインは特に特定せず、第1の電極(または第1端子)、第2の電極(ま
たは第2端子)と記述することがある。例えば、第1の電極がソースである場合には、第
2の電極とはドレインを指し、逆に第1の電極がドレインである場合には、第2の電極と
はソースを指すものとする。
が電気的に接続されている場合(つまり、AとBとの間に別の素子や別の回路を挟んで接
続されている場合)と、AとBとが機能的に接続されている場合(つまり、AとBとの間
に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合)と、AとBとが直接接続されている場
合(つまり、AとBとの間に別の素子や別の回路を挟まずに接続されている場合)とを含
むものとする。なお、A、Bは、それぞれ対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電
極、端子、導電膜、層等)であるものとする。
構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではない。例えば
、「第1のトランジスタ」と本明細書で記載していても、他の構成要素と混同を生じない
範囲において「第2のトランジスタ」と読み替えることが可能である。
め、フリップフロップに用いるトランジスタの数を削減することができる。この結果、消
費電力を低減することができる。また、トランジスタの数を削減することにより、集積回
路におけるフリップフロップの占有面積を縮小することができる。
度が1×1014/cm3未満である酸化物半導体を有するトランジスタを用いている。
すなわち、オフ電流の極めて少ないトランジスタを用いることで、ラッチ回路を設けるこ
となくフリップフロップを構成することができる。
明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態
及び詳細を様々に変更しうることは当業者であれば容易に理解される。従って、実施の形
態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の一態様
において、同じ物を指し示す符号は異なる図面間において共通とする。
ている他の実施形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
本実施の形態では、本発明の一態様であるフリップフロップの構成の一例について説明
する。
00、第2のトランジスタ101、第1のインバータ回路102、及び第2のインバータ
回路103を有する。
的に接続されている。すなわち、第1のトランジスタ100のゲートには、配線を介して
反転クロック信号CK_Bが入力される。また、第2のトランジスタ101のゲートは、
クロック信号線として機能する配線に電気的に接続されている。すなわち、第2のトラン
ジスタ101のゲートには、配線を介してクロック信号CK(非反転クロック信号と呼ぶ
こともできる)が入力される。なお、クロック信号CKと、反転クロック信号CK_Bは
、互いに同期した信号であり、クロック信号CKを反転させた信号が反転クロック信号C
K_Bとなる。
1に電気的に接続されている。入力端子21は、フリップフロップの入力部に相当するも
のであり、データ信号が入力される。また、第1のトランジスタ100のソースまたはド
レインの他方は、配線を介して第1のインバータ回路102の入力に電気的に接続されて
いる。また、第1のインバータ102の出力は、配線を介して第2のトランジスタ101
のソースまたはドレインの一方に電気的に接続されている。また、第2のトランジスタ1
01のソースまたはドレインの他方は、配線を介して第2のインバータ回路103の入力
に電気的に接続されている。また、第2のインバータ103の出力は、配線を介して出力
端子22に電気的に接続されている。なお、出力端子22は、フリップフロップの出力部
に相当する。
において、「高電源電位VDD」とは基準電位より高い電位のことを指し、「低電源電位
VSS」とは基準電位以下の電位(例えば、グラウンド電位)のことを指す。そして、高
電源電位VDDをトランジスタ等の素子に供給する配線を高電位電源線と呼び、低電源電
位VSSをトランジスタ等の素子に供給する配線を低電位電源線と呼ぶ。なお、高電源電
位と低電源電位との電位差は、フリップフロップが動作可能な程度であることが望ましい
。
を示す場合が多い。よって、電圧、電位、電位差を、各々、電位、電圧、電圧差と言い換
えることが可能である。
ついて説明する。
る半導体として、それぞれ高純度の酸化物半導体を用いている。ここで、本明細書におけ
る「高純度の酸化物半導体」は、酸化物半導体における水素が極力低減されているもので
あって、真性又は実質的に真性な半導体を指す。高純度の酸化物半導体の一例としては、
キャリア濃度が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、または6.0×1010/cm3未満である酸
化物半導体が挙げられる。高純度の酸化物半導体をチャネル形成領域に用いたトランジス
タは、シリコンをチャネル形成領域に用いたトランジスタ等に比較して、オフ電流が非常
に小さいという特徴を有している。また、本実施の形態においては、高純度の酸化物半導
体を用いた第1のトランジスタ100及び第2のトランジスタ101は、共にnチャネル
型のトランジスタであるものとして以下説明する。
いて説明する。
インバータである。CMOSインバータは、nチャネル型のトランジスタとpチャネル型
のトランジスタを有する。そして、インバータ回路の入力信号はnチャネル型のトランジ
スタのゲート及びpチャネル型のトランジスタのゲートに入力され、nチャネル型のトラ
ンジスタのソースまたはドレインの一方は低電位電源線に電気的に接続され、pチャネル
型のトランジスタのソースまたはドレインの一方は高電位電源線に電気的に接続される。
また、nチャネル型のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、pチャネル型のト
ランジスタのソースまたはドレインの他方と電気的に接続され、nチャネル型のトランジ
スタのソースまたはドレインの他方と、pチャネル型のトランジスタのソースまたはドレ
インの他方との間における配線の電位が、インバータ回路の出力信号となる。
成領域に用いたトランジスタで構成することが好ましい。また、CMOSインバータの有
するnチャネル型のトランジスタは、シリコン層をチャネル形成領域に用いたトランジス
タで構成してもよいし、高純度の酸化物半導体層をチャネル形成領域に用いたトランジス
タで構成してもよい。
としてCMOSインバータを用いたものを示しているが、本発明はこの構成に限定されな
い。すなわち、図1における第1のインバータ回路102及び第2のインバータ回路10
3は、図8に示す論理記号であるインバータ120にそれぞれ置換することができる。
、図1に示すフリップフロップが入力データを保持し、保持したデータを出力するまでの
動作をタイミングチャートを用いて説明する。図2において、Dは入力端子21に入力さ
れるデータ信号(またはフリップフロップの入力信号)を表し、SMは第1のインバータ
回路102の出力と第2のトランジスタ101のソースまたはドレインの一方との間にお
ける配線の電位(図1におけるM点の電位)を表し、Qは出力端子22に出力される信号
(第2のインバータ回路103の出力信号またはフリップフロップの出力信号)を表す。
ック信号CK_Bが高電位となるため、第1のトランジスタ100のソースとドレイン間
が導通し、データ信号Dが第1のインバータ回路102に入力される。第1のインバータ
回路102は、データ信号Dを反転した電位SMをM点に出力する。
位であるため、第1のトランジスタ100のソースとドレイン間は導通したままであり、
データ信号Dが低電位から高電位に変化すると、M点の電位SMは高電位から低電位に変
化する。この間、クロック信号CKは低電位であるため、第2のトランジスタ101のソ
ースとドレイン間は非導通となっている。この結果、M点における電位の変化に依らず、
第2のインバータ回路103の出力信号、すなわちフリップフロップの出力信号Qの電位
は変化しない。
ランジスタ100のソースとドレイン間が非導通となり、第1のトランジスタ100のソ
ースまたはドレインの他方と第1のインバータ回路102の入力との間における配線の電
位(図1におけるL点の電位)は、非導通となる直前の電位である高電位を保持したまま
、いずれにも導通しない浮遊状態(フローティング状態)となる。
ており、オフ電流が非常に小さいという特徴を有している。このため、第1のトランジス
タ100を介して生じるL点の電位の変動は極めて少ない。この結果、第1のトランジス
タ100のソースまたはドレインの他方と第1のインバータ回路102の入力とを電気的
に接続する配線により、データ信号Dの電位、すなわちフリップフロップの入力データを
記憶することができる。そして、第1のインバータ回路102は、この配線で保持してい
る高電位の信号を反転し、低電位の電位SMをM点に出力し続ける。
クロック信号CKが高電位となるため、第2のトランジスタ101のソースとドレイン間
が導通し、M点の電位SMが第2のインバータ回路103に入力される。第2のインバー
タ回路103は、M点の電位SMを反転し、第1のトランジスタ100のソースまたはド
レインの他方と第1のインバータ回路102の入力とを電気的に接続する配線により保持
されているL点の電位と同じ高電位の信号をフリップフロップの出力信号Qとして出力す
る。
、第1のトランジスタ100のソースとドレイン間が導通し、データ信号Dが第1のイン
バータ回路102に入力される。また同時に、クロック信号CKが低電位となるため、第
2のトランジスタ101のソースとドレイン間は非導通となり、第2のトランジスタ10
1のソースまたはドレインの他方と第2のインバータ回路103の入力との間における配
線の電位(図1におけるN点の電位)は、非導通となる直前の電位である低電位を保持し
たまま、いずれにも導通しない浮遊状態(フローティング状態)となる。
化物半導体層を有しており、オフ電流が非常に小さいという特徴を有している。このため
、第2のトランジスタ101を介して生じるN点の電位の変動は極めて少ない。この結果
、第2のトランジスタ101のソースまたはドレインの他方と第2のインバータ回路10
3の入力とを電気的に接続する配線により、時間2001から時間2002に到達する期
間中に記憶した入力データを、時間2002から時間2003に到達するまでの期間に亘
って保持することができる。このため、データ信号Dの電位が変化してM点の電位が変化
したとしても、フリップフロップの出力信号Qの電位は変化しない。
が高電位であり、反転クロック信号CK_Bが低電位である期間においては、第1のトラ
ンジスタ100のソースまたはドレインの他方と第1のインバータ回路102の入力とを
電気的に接続する配線により入力データを保持し、そのデータを出力している。また、ク
ロック信号CKが低電位であり、反転クロック信号CK_Bが高電位である期間において
は、第2のトランジスタ101のソースまたはドレインの他方と第2のインバータ回路1
03の入力とを電気的に接続する配線により入力データを保持し、そのデータを出力して
いる。これにより、本実施の形態におけるフリップフロップは、クロック信号の1サイク
ルの間、入力データを保持し出力することができる。
物半導体層を含むトランジスタを用いている。このため、ラッチ回路を用いることなくフ
リップフロップを構成することができる。この結果、フリップフロップを構成するトラン
ジスタの数を大幅に削減することが可能となるため、フリップフロップの消費電力を削減
することができる。また、フリップフロップの占有面積を縮小することができる。
本実施の形態では、実施の形態1で説明したフリップフロップとは別の構成の一例につ
いて説明する。
00、第1のインバータ回路102、第2のトランジスタ101、第2のインバータ回路
103、第3のトランジスタ104、及び第4のトランジスタ105を有する。なお、実
施の形態1で説明したフリップフロップと比較すると、第3のトランジスタ104及び第
4のトランジスタ105を有している点で相違しているが、その他の部分については共通
している。共通点については実施の形態1を参照することができるので、本実施の形態で
は共通点についての説明を省略する。
、リセット信号線として機能する配線を介してリセット端子23に電気的に接続されてい
る。すなわち、第3のトランジスタ104のゲート及び第4のトランジスタ105のゲー
トそれぞれには、配線を介してリセット信号が入力される。
バータ102の入力に電気的に接続されている。すなわち、第3のトランジスタ104の
ソースまたはドレインの一方の電位は、L点の電位と等しい。また、第3のトランジスタ
104のソースまたはドレインの他方は、低電位電源線と電気的に接続されている。また
、第4のトランジスタ105のソースまたはドレインの一方は、配線を介して第2のイン
バータ103の入力に電気的に接続されている。すなわち、第4のトランジスタ105の
ソースまたはドレインの一方の電位は、N点の電位と等しい。また、第4のトランジスタ
105のソースまたはドレインの他方は、高電位電源線と電気的に接続されている。
としてCMOSインバータを用いたものを示しているが、本発明はこの構成に限定されな
い。すなわち、図3における第1のインバータ回路102及び第2のインバータ回路10
3は、図8に示す論理記号であるインバータ120にそれぞれ置換することができる。
ついて説明する。
る半導体として、それぞれ高純度の酸化物半導体を用いている。すなわち、本実施の形態
においては、第1乃至第4のトランジスタ100、101、104、105は、チャネル
形成領域に用いる半導体として、それぞれ高純度の酸化物半導体が用いられている。上述
したように、高純度の酸化物半導体をチャネル形成領域に用いたトランジスタは、シリコ
ンをチャネル形成領域に用いたトランジスタ等に比較して、オフ電流が非常に小さいとい
う特徴を有している。また、本実施の形態においては、高純度の酸化物半導体を用いた第
1乃至第4のトランジスタ100、101、104、105は、それぞれnチャネル型の
トランジスタであるものとして以下説明する。
、図3に示すフリップフロップに対してリセット信号を入力することによりフリップフロ
ップをリセット状態とした後、入力データを保持し、保持したデータを出力するまでの動
作をタイミングチャートを用いて説明する。なお、図4において、Rはリセット端子23
に入力されるリセット信号を表す。
のトランジスタ104のソースとドレイン間が導通し、低電源電位の信号が第1のインバ
ータ回路102に入力される。第1のインバータ回路102は、低電位の信号を反転し、
高電位の信号をM点に出力する。時間1999に至るまでは、反転クロック信号CK_B
の電位の変化による第1のトランジスタ100の導通、非導通にかかわらず、M点の信号
SMは高電位のまま変化しない。また、第4のトランジスタ105のソースとドレイン間
が導通し、高電源電位の信号が第2のインバータ回路103に入力される。第2のインバ
ータ回路103は、高電位の信号を反転し、低電位の信号をフリップフロップの出力信号
Qとして出力する。このように、時間1998以降から時間1999に至るまでは、リセ
ット信号Rがリセットの有効を示す高電位となるため、クロック信号CKの電位の変化に
よる第2のトランジスタ101の導通、非導通にかかわらず、フリップフロップの出力信
号Qは低電位のまま変化せず、フリップフロップはリセット状態となる。
トの無効を示す低電位となり、第3のトランジスタ104及び第4のトランジスタ105
のソースとドレイン間が非導通となる。ここで、上述したように、第3のトランジスタ1
04及び第4のトランジスタ105は、高純度の酸化物半導体層を有しており、オフ電流
が非常に小さいという特徴を有している。このため、第3のトランジスタ104を介して
生じるL点の電位の変動を極めて少なくすることができるとともに、第4のトランジスタ
105を介して生じるN点の電位の変動を極めて少なくすることができ、リセット状態で
ない期間においても通常のフリップフロップの動作に支障を生じない。
タ105のソースとドレイン間が非導通となるため、実施の形態1で述べたフリップフロ
ップの動作を参照することができる。
よりゲートが制御される第3のトランジスタ104及び第4のトランジスタ105を有し
ている。このため、フリップフロップのリセットを行うことができる。
の酸化物半導体層を含むトランジスタを用いている。この結果、リセット端子を有するフ
リップフロップを構成するトランジスタの数を大幅に削減することが可能となるため、リ
セット端子を有するフリップフロップの消費電力を削減することができる。また、リセッ
ト端子を有するフリップフロップの占有面積を縮小することができる。
本実施の形態では、実施の形態1で説明したフリップフロップとは別の構成の一例につ
いて説明する。
00、第1のインバータ回路102、第2のトランジスタ101、第2のインバータ回路
103、第5のトランジスタ106、及び第6のトランジスタ107を有する。なお、実
施の形態1で説明したフリップフロップと比較すると、第5のトランジスタ106及び第
6のトランジスタ107を有している点で相違しているが、その他の部分については共通
している。共通点については実施の形態1を参照することができるので、本実施の形態で
は共通点についての説明を省略する。
、セット信号線として機能する配線を介してセット端子24に電気的に接続されている。
すなわち、第5のトランジスタ106のゲート及び第6のトランジスタ107のゲートそ
れぞれには、配線を介してセット信号が入力される。
バータ102の入力に電気的に接続されている。すなわち、第5のトランジスタ106の
ソースまたはドレインの一方の電位は、L点の電位と等しい。また、第5のトランジスタ
106のソースまたはドレインの他方は、高電位電源線と電気的に接続されている。また
、第6のトランジスタ107のソースまたはドレインの一方は、配線を介して第2のイン
バータ103の入力に電気的に接続されている。すなわち、第6のトランジスタ107の
ソースまたはドレインの一方の電位は、N点の電位と等しい。また、第6のトランジスタ
107のソースまたはドレインの他方は、低電位電源線と電気的に接続されている。
としてCMOSインバータを用いたものを示しているが、本発明はこの構成に限定されな
い。すなわち、図5における第1のインバータ回路102及び第2のインバータ回路10
3は、図8に示す論理記号であるインバータ120にそれぞれ置換することができる
ついて説明する。
る半導体として、それぞれ高純度の酸化物半導体を用いている。すなわち、本実施の形態
においては、第1のトランジスタ100、第2のトランジスタ101、第5のトランジス
タ106、及び第6のトランジスタ107は、チャネル形成領域に用いる半導体として、
それぞれ高純度の酸化物半導体が用いられている。上述したように、高純度の酸化物半導
体をチャネル形成領域に用いたトランジスタは、シリコンをチャネル形成領域に用いたト
ランジスタ等に比較して、オフ電流が非常に小さいという特徴を有している。また、本実
施の形態においては、高純度の酸化物半導体を用いた第1のトランジスタ100、第2の
トランジスタ101、第5のトランジスタ106、及び第6のトランジスタ107は、そ
れぞれnチャネル型のトランジスタであるものとして以下説明する。
、図5に示すフリップフロップに対してセット信号を入力することによりフリップフロッ
プをセット状態とした後、入力データを保持し、保持したデータを出力するまでの動作を
タイミングチャートを用いて説明する。なお、図6において、Sはセット端子24に入力
されるセット信号を表す。
ランジスタ106のソースとドレイン間が導通し、高電源電位の信号が第1のインバータ
回路102に入力される。第1のインバータ回路102は、高電位の信号を反転し、低電
位の信号をM点に出力する。時間1999に至るまでは、反転クロック信号CK_Bの電
位の変化による第1のトランジスタ100の導通、非導通にかかわらず、M点の信号SM
は低電位のまま変化しない。また、第6のトランジスタ107のソースとドレイン間が導
通し、低電源電位の信号が第2のインバータ回路103に入力される。第2のインバータ
回路103は、低電位の信号を反転し、高電位の信号をフリップフロップの出力信号Qと
して出力する。このように、時間1998以降から時間1999に至るまでは、セット信
号Sがセットの有効を示す高電位となるため、クロック信号CKの電位の変化による第2
のトランジスタ101の導通、非導通にかかわらず、フリップフロップの出力信号Qは高
電位のまま変化せず、フリップフロップはセット状態となる。
無効を示す低電位となり、第5のトランジスタ106及び第6のトランジスタ107のソ
ースとドレイン間が非導通となる。ここで、上述したように、第5のトランジスタ106
及び第6のトランジスタ107は、高純度の酸化物半導体層を有しており、オフ電流が非
常に小さいという特徴を有している。このため、第5のトランジスタ106を介して生じ
るL点の電位の変動を極めて少なくすることができるとともに、第6のトランジスタ10
7を介して生じるN点の電位の変動を極めて少なくすることができ、セット状態でない期
間においても通常のフリップフロップの動作に支障を生じない。
タ107のソースとドレイン間が非導通となるため、実施の形態1で述べたフリップフロ
ップの動作を参照することができる。
りゲートが制御される第5のトランジスタ106及び第6のトランジスタ107を有して
いる。このため、フリップフロップのセットを行うことができる。
物半導体層を含むトランジスタを用いている。この結果、セット端子を有するフリップフ
ロップを構成するトランジスタの数を大幅に削減することが可能となるため、セット端子
を有するフリップフロップの消費電力を削減することができる。また、セット端子を有す
るフリップフロップの占有面積を縮小することができる。
本実施の形態では、実施の形態1で説明したフリップフロップとは別の構成の一例につ
いて説明する。
00、第1のインバータ回路102、第2のトランジスタ101、第2のインバータ回路
103、第3のトランジスタ104、第4のトランジスタ105、第5のトランジスタ1
06、及び第6のトランジスタ107を有する。なお、実施の形態1で説明したフリップ
フロップと比較すると、第3のトランジスタ104、第4のトランジスタ105、第5の
トランジスタ106、及び第6のトランジスタ107を有している点で相違しているが、
その他の部分については共通している。共通点については実施の形態1を参照することが
できるので、本実施の形態では共通点についての説明を省略する。また、第3のトランジ
スタ104、第4のトランジスタ105の構成や接続関係、動作等については、実施の形
態2で説明したので、ここでは説明を省略する。また、第5のトランジスタ106、第6
のトランジスタ107の構成や接続関係、動作等については、実施の形態3で説明したの
で、ここでは説明を省略する。
半導体層を含むトランジスタを用いている。この結果、セット端子及びリセット端子を有
するフリップフロップを構成するトランジスタの数を大幅に削減することが可能となるた
め、セット端子及びリセット端子を有するフリップフロップの消費電力を削減することが
できる。また、セット端子及びリセット端子を有するフリップフロップの占有面積を縮小
することができる。
本実施の形態では、実施の形態1で説明したフリップフロップとは別の構成の一例につい
て説明する。
100、第1のインバータ回路102、第2のトランジスタ101、第2のインバータ回
路103、第1の容量素子111、第2の容量素子112を有する。なお、実施の形態1
で説明したフリップフロップと比較すると、第1の容量素子111及び第2の容量素子1
12を有している点で相違しているが、その他の部分については共通している。共通点に
ついては実施の形態1を参照することができるので、本実施の形態では共通点についての
説明を省略する。
。第1の容量素子111の一方の電極には、第1のインバータ回路102の入力が電気的
に接続され、第1の容量素子111の他方の電極には、低電位電源線が電気的に接続され
ている。また、第2の容量素子112の一方の電極には、第2のインバータ回路103の
入力が電気的に接続され、第2の容量素子112の他方の電極には、低電位電源線が電気
的に接続されている。このように、本実施の形態におけるフリップフロップは、第1の容
量素子111及び第2の容量素子112を有することにより、フリップフロップの入力デ
ータの記憶をより容易に実現することができる。
の容量素子112の他方の電極に電気的に接続される低電位電源線は、図16に示すよう
に互いに同じ電位(例えば、グラウンド電位)が与えられていてもよいが、本発明はこの
構成に限定されず、互いに異なる電位が与えられていてもよい。また、図16においては
、第1の容量素子111の他方の電極に電気的に接続される低電位電源線、及び第2の容
量素子112の他方の電極に電気的に接続される低電位電源線は、第1のインバータ回路
102の有するnチャネル型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
続される低電位電源線、及び第2のインバータ回路103の有するnチャネル型のトラン
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る低電位電源線とも同じ電位が
与えられる構成を示しているが、本発明はこの構成に限定されず、異なる電位が与えられ
ていてもよい。
の容量素子111及び第2の容量素子112をさらに有する構成を説明したが、本発明は
この構成に限定されない。すなわち、実施の形態2で説明した図3の構成や、実施の形態
3で説明した図5の構成、または実施の形態4で説明した図7の構成に付加して、第1の
容量素子111及び第2の容量素子112をさらに有する構成とすることもできる。
本実施の形態では、実施の形態1乃至5における各トランジスタの特徴について詳細に
説明する。すなわち、高純度の酸化物半導体層を有するトランジスタの特徴について詳細
に説明する。
与える不純物が極めて少ないレベルにまで低減されたものである。電気特性に悪影響を与
える不純物の代表例としては、水素が挙げられる。水素は、酸化物半導体中でキャリアの
供与体(ドナー)となり得る不純物であり、酸化物半導体中に水素が多量に含まれている
と、酸化物半導体がN型化されてしまう。このように水素が多量に含まれた酸化物半導体
を用いたトランジスタは、ノーマリーオンとなってしまう。そして、トランジスタのオン
・オフ比を十分にとることができない。したがって、本明細書における「高純度の酸化物
半導体」は、酸化物半導体における水素が極力低減されているものであって、真性又は実
質的に真性な半導体を指す。高純度の酸化物半導体の一例としては、キャリア濃度が1×
1014/cm3未満、好ましくは1×1012/cm3未満、さらに好ましくは1×1
011/cm3未満、または6.0×1010/cm3未満である酸化物半導体が挙げら
れる。酸化物半導体層に含まれる水素を徹底的に除去することにより得られる高純度の酸
化物半導体をチャネル形成領域に用いたトランジスタは、シリコンをチャネル形成領域に
用いたトランジスタ等に比較して、オフ電流が非常に小さいという特徴を有している。ま
た、本実施の形態においては、高純度の酸化物半導体を用いたトランジスタは、nチャネ
ル型のトランジスタであるものとして以下説明する。
ジスタでしきい値Vthが正である場合、室温において−20V以上−5V以下の範囲で
任意のゲート電圧を印加したときにトランジスタのソース−ドレイン間を流れる電流のこ
とを指す。なお、室温は、15度以上25度以下とする。本明細書に開示する酸化物半導
体を用いたトランジスタは、室温において、チャネル幅(w)あたりの電流値が100z
A/μm以下、好ましくは10zA/μm以下である。
状態のときの抵抗値(オフ抵抗R)を算出することができ、チャネル形成領域の断面積A
とチャネル長Lが分かればρ=RA/Lの式(Rはオフ抵抗を表す)からオフ抵抗率ρを
算出することもできる。オフ抵抗率は1×109Ω・m以上(または1×1010Ω・m
)が好ましい。ここで、断面積Aは、チャネル形成領域の膜厚をdとし、チャネル幅をW
とするとき、A=dWから算出することができる。
上、より好ましくは3eV以上である。
は、−25℃から150℃までの温度範囲におけるトランジスタの電流電圧特性において
、オン電流、オフ電流、電界効果移動度、S値、及びしきい値電圧の変動がほとんどなく
、温度による電流電圧特性の劣化がほとんど見られない。
絶縁膜中に注入されて固定電荷となったり、高速に加速された電子がゲート絶縁膜界面に
トラップ準位を形成することにより、しきい電圧の変動やゲートリーク等のトランジスタ
特性の劣化が生じることであり、ホットキャリア劣化の要因としては、チャネルホットエ
レクトロン注入(CHE注入)とドレインアバランシェホットキャリア注入(DAHC注
入)がある。
雪崩的に電子が発生する現象が起こりやすく、ゲート絶縁膜への障壁を越えられるほど高
速に加速される電子数が増加する。一方、本実施の形態で示す酸化物半導体は、バンドギ
ャップが3.15eVと広いため、アバランシェ降伏が生じにくく、シリコンと比べてホ
ットキャリア劣化の耐性が高い。
バンドギャップは同等であるが、酸化物半導体の方が、移動度が2桁程小さいため、電子
が加速されにくく、また、ゲート絶縁膜である酸化膜との障壁が、シリコンカーバイド、
窒化ガリウム、シリコンよりも大きいため、酸化膜に注入される電子が極めて少ないため
、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコンよりホットキャリア劣化が生じにくく、
ドレイン耐圧が高いといえる。このため、チャネルとして機能する酸化物半導体と、ソー
ス電極及びドレイン電極との間に、意図的に低濃度不純物領域を形成する必要が無く、ト
ランジスタ構造が極めて簡単になり、製造工程数を低減できる。
100V以上、好ましくは500V以上、好ましくは1kV以上のドレイン耐圧を有する
ことが可能である。
本実施の形態では、実施の形態1乃至5における各トランジスタ(第1乃至第6のトラ
ンジスタ100、101、104〜107)の構造の一例、及びその作製方法の一例につ
いて説明する。すなわち、高純度の酸化物半導体を用いたトランジスタの構造の一例、及
びその作製方法の一例について説明する。
(A)はトップゲート構造のトランジスタ410の平面図であり、図9(B)は図9(A
)の線C1−C2における断面図である。
の電極(ソース電極及びドレイン電極の一方)415a、第2の電極(ソース電極及びド
レイン電極の他方)415b、ゲート絶縁層402、及びゲート電極411を有し、第1
の電極415a、第2の電極415bにはそれぞれ第1の配線414a、第2の配線41
4bが接して設けられ、電気的に接続されている。
しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、ゲート電極を複数有し、チャ
ネル形成領域を複数有するマルチゲート構造のトランジスタとしてもよい。
いて説明する。
えうる程度の耐熱性を有していることが必要となる。後の加熱処理の温度が高い場合には
、歪み点が730℃以上のものを用いるとよい。基板400の具体例としては、ガラス基
板、結晶化ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板、プラスチック基板
等が挙げられる。また、ガラス基板の具体的な材料例としては、アルミノシリケートガラ
ス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスが挙げられる。
または酸化窒化アルミニウム層などの酸化物絶縁層を用いると好ましい。絶縁層407の
形成方法としては、プラズマCVD法、スパッタリング法等を用いることができるが、絶
縁層407中に水素が多量に含まれないようにするためには、スパッタリング法で絶縁層
407を成膜することが好ましい。本実施の形態においては、絶縁層407としてスパッ
タリング法により酸化シリコン層を形成する。具体的には、基板400を処理室へ搬送し
た後、水素及び水分が除去され、かつ高純度酸素を含むスパッタガスを導入し、シリコン
またはシリコン酸化物のターゲットを用いて、基板400上に絶縁層407として酸化シ
リコン層を成膜する。なお、成膜時の基板400は室温でもよいし、加熱されていてもよ
い。
板温度108℃、基板400とターゲット間の距離(T−S間距離)を60mm、圧力0
.4Pa、高周波電源1.5kW、酸素及びアルゴン(酸素流量25sccm:アルゴン
流量25sccm=1:1)雰囲気下でRFスパッタリング法により酸化シリコン層を成
膜する。膜厚は100nmとする。なお、ターゲットとして石英(好ましくは合成石英)
に代えてシリコンターゲットを用いることもできる。また、スパッタガスとして酸素及び
アルゴンの混合ガスに代えて酸素ガスを用いてもよい。ここで、絶縁層407を成膜する
際に用いるスパッタガスは、水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物の濃度がppm
レベル、好ましくはppbレベルまで除去された高純度ガスを用いる。
を成膜することにより、絶縁層407に水素、水、水酸基又は水素化物などが含まれない
ようにすることが好ましい。
、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できる。
また、排気手段としては、ターボポンプにコールドトラップを組み合わせて使用すること
が好ましい。クライオポンプを用いて排気した成膜室は、水素原子や、水(H2O)等の
水素原子を含む化合物等が排気されるため、当該成膜室で成膜した絶縁層407は、水素
原子が極力取り込まれにくく好ましい。
DCスパッタリング法があり、さらにパルス的にバイアスを与えるパルスDCスパッタリ
ング法もある。RFスパッタリング法は主に絶縁膜を成膜する場合に用いられ、DCスパ
ッタリング法は主に金属膜を成膜する場合に用いられる。
タ装置は、同一チャンバーで異なる材料膜を積層成膜することも、同一チャンバーで複数
種類の材料を同時に放電させて成膜することもできる。
ッタ装置や、グロー放電を使わずマイクロ波を用いて発生させたプラズマを用いるECR
スパッタリング法を用いるスパッタ装置を用いることができる。
タガス成分とを化学反応させ、それらの化合物薄膜を形成するリアクティブスパッタリン
グ法や、成膜中に基板にも電圧をかけるバイアススパッタリング法もある。
側から窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、窒化アルミニウム層、又は窒化酸化アルミ
ニウムなどの窒化物絶縁層と、上記酸化物絶縁層との積層構造としてもよい。
て窒化シリコン層を成膜し、その後、スパッタガスを高純度酸素ガス含むものに切り替え
て、酸化シリコン層を成膜する。この場合においても、先に説明したのと同様に、処理室
内の残留水分を除去しつつ窒化シリコン層や酸化シリコン層を成膜することが好ましい。
また、成膜時に基板を加熱してもよい。
処理として、スパッタリング装置の予備加熱室で絶縁層407が形成された基板400を
予備加熱し、基板400に吸着した水素、水分などの不純物を脱離し排気することが好ま
しい。なお、予備加熱室に設ける排気手段はクライオポンプが好ましい。また、この予備
加熱は、後に形成するゲート絶縁層402の成膜前の基板400に対して行うことが好ま
しい。また、後に形成する第1の電極415a及び第2の電極415bまで形成した基板
400に対しても同様に行うことが好ましい。ただし、これらの予備加熱の処理は省略し
てもよい。
てプラズマを発生させる逆スパッタを行い、絶縁層407の表面に付着しているゴミを除
去することも好ましい。逆スパッタとは、ターゲット側に電圧を印加せず、アルゴン雰囲
気下で基板側に高周波電源を用いて電圧を印加することによって基板近傍にプラズマを形
成し、表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素
等を用いてもよい。
トを用いることができる。例えば、組成比として、In2O3:Ga2O3:ZnO=1
:1:1[mol%]、すなわち、In:Ga:Zn=1:1:0.5[atom%]の
ターゲットを用いることができる。また、In:Ga:Zn=1:1:1[atom%]
、又はIn:Ga:Zn=1:1:2[atom%]の組成比を有するターゲットを用い
ることもできる。また、SiO2を2重量%以上10重量%以下含むターゲットを用いる
こともできる。金属酸化物ターゲットの充填率は90%以上100%以下、好ましくは9
5%以上99.9%以下である。充填率の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより
、成膜した酸化物半導体層を緻密な膜とすることができる。
囲気下、または希ガス及び酸素混合雰囲気下とすればよい。ここで、酸化物半導体層を成
膜する際に用いるスパッタガスは、水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物の濃度が
ppmレベル、好ましくはppbレベルまで除去された高純度ガスを用いる。
分を除去しつつ水素及び水分が除去されたスパッタガスを導入し、金属酸化物をターゲッ
トとして基板400上に成膜する。処理室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真
空ポンプを用いることが好ましい。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、ターボポンプに
コールドトラップを加えたものであってもよい。クライオポンプを用いて排気した成膜室
は、例えば、水素原子、水(H2O)など水素原子を含む化合物(より好ましくは炭素原
子を含む化合物も)等が排気されるため、当該成膜室で成膜した酸化物半導体層に含まれ
る不純物の濃度を低減できる。また、酸化物半導体層成膜時に基板を室温状態のままとす
るか、または400℃未満の温度に加熱してもよい。
の距離を110mm、圧力0.4Pa、直流(DC)電源0.5kW、酸素及びアルゴン
(酸素流量15sccm:アルゴン流量30sccm)雰囲気下の条件が挙げられる。な
お、パルス直流(DC)電源を用いると、ごみが軽減でき、膜厚分布も均一となるために
好ましい。酸化物半導体層の膜厚は、膜厚2nm以上200nm以下とすればよく、好ま
しくは5nm以上30nm以下とする。なお、適用する酸化物半導体の材料により適切な
厚みは異なり、材料に応じて適宜厚みを選択すればよい。
物を用いる例を示したが、その他にも、四元系金属酸化物であるIn−Sn−Ga−Zn
−Oや、他の三元系金属酸化物であるIn−Sn−Zn−O、In−Al−Zn−O、S
n−Ga−Zn−O、Al−Ga−Zn−O、Sn−Al−Zn−Oや、二元系金属酸化
物であるIn−Zn−O、Sn−Zn−O、Al−Zn−O、Zn−Mg−O、Sn−M
g−O、In−Mg−Oや、In−O、Sn−O、Zn−Oなどの酸化物半導体を用いる
ことができる。また、上記酸化物半導体はSiを含んでいてもよい。また、これらの酸化
物半導体は、非晶質であってもよいし、結晶質であってもよい。または、非単結晶であっ
てもよいし、単結晶であってもよい。
用いることもできる。ここで、Mは、Ga、Al、MnおよびCoから選ばれた一または
複数の金属元素である。例えば、Mとして、Ga、Ga及びAl、Ga及びMn、または
Ga及びCoが挙げられる。
12に加工する(図10(A)参照。)。なお、島状の酸化物半導体層412を形成する
ためのレジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジ
ェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
よく、両方を用いてもよい。
hing)法や、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘
導結合型プラズマ)エッチング法を用いることができる。所望の加工形状にエッチングで
きるように、エッチング条件(コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加
される電力量、基板側の電極温度等)を適宜調節する。
えば塩素(Cl2)、三塩化硼素(BCl3)、四塩化珪素(SiCl4)、四塩化炭素
(CCl4)など)が好ましいが、フッ素を含むガス(フッ素系ガス、例えば四弗化炭素
(CF4)、六弗化硫黄(SF6)、三弗化窒素(NF3)、トリフルオロメタン(CH
F3)など)、臭化水素(HBr)、酸素(O2)、またはこれらのガスにヘリウム(H
e)やアルゴン(Ar)などの希ガスを添加したガス等を用いることもできる。
アンモニア過水(例えば、体積比で31重量%過酸化水素水:28重量%アンモニア水:
水=5:2:2となるように混合した溶液)などを用いることができる。また、ITO0
7N(関東化学社製)を用いてもよい。エッチングの条件(エッチング液、エッチング時
間、温度等)については、酸化物半導体の材料に合わせて適宜調節すればよい。
洗浄によって除去される。その除去された材料を含むエッチング液の廃液を精製し、含ま
れる材料を再利用してもよい。当該エッチング後の廃液から酸化物半導体層に含まれる材
料(例えば、インジウム等のレアメタル)を回収して再利用することにより、資源を有効
活用することができる。
トエッチング法により、酸化物半導体層を島状の酸化物半導体層412に加工する。
0℃以上750℃以下、好ましくは400℃以上基板の歪み点未満とする。ここでは、加
熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体層に対して窒素雰囲気下4
50℃において1時間の加熱処理を行った後、大気に触れることなく、酸化物半導体層へ
の水や水素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層を得る。この第1の加熱処理によって酸化物
半導体層412から水素、水、及び水酸基等を除去することができる。
熱輻射によって、被処理物を加熱する装置を備えていてもよい。例えば、GRTA(Ga
s Rapid Thermal Anneal)装置、LRTA(Lamp Rapi
d Thermal Anneal)装置等のRTA(Rapid Thermal A
nneal)装置を用いることができる。LRTA装置は、ハロゲンランプ、メタルハラ
イドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高
圧水銀ランプなどのランプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理物を加熱する装
置である。GRTA装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。気体として
は、不活性ガス(代表的には、アルゴン等の希ガス)または窒素ガスを用いることができ
る。
基板を移動させて入れ、数分間加熱した後、基板を移動させて高温に加熱した不活性ガス
中から出すGRTAを行ってもよい。GRTAを用いることにより、短時間での高温加熱
処理が可能となる。
い。または、加熱処理装置の装置内に導入する窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン等のガ
スの純度を、6N(99.9999%)以上、好ましくは7N(99.99999%)以
上、(即ち不純物濃度を1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下)とすることが好ま
しい。
理により島状の酸化物半導体層412が結晶化し、微結晶化または多結晶化する場合もあ
る。例えば、結晶化率が80%以上の微結晶の酸化物半導体層となる場合もある。ただし
、第1の加熱処理を行っても島状の酸化物半導体層412が結晶化せず、非晶質の酸化物
半導体層となる場合もある。また、非晶質の酸化物半導体層の中に微結晶部(粒径1nm
以上20nm以下(代表的には2nm以上4nm以下))が混在する酸化物半導体層とな
る場合もある。
の酸化物半導体層に行ってもよい。この場合、第1の加熱処理後に、加熱処理装置から基
板を取り出し、第1のフォトリソグラフィ工程を行う。その他に、第1の加熱処理は、酸
化物半導体層上にソース電極及びドレイン電極を積層した後、またはソース電極及びドレ
イン電極上にゲート絶縁層を形成した後、のいずれで行ってもよい。
除去することを主な目的としているが、この加熱処理の際に酸化物半導体層中に酸素欠損
が生じてしまうおそれがある。このため、第1の加熱処理の後に、加酸化処理を行うこと
が好ましい。加酸化処理の具体例としては、第1の加熱処理の後、連続して酸素雰囲気ま
たは窒素及び酸素を含む雰囲気(例えば、窒素:酸素の体積比=4:1)での加熱処理を
行う方法が挙げられる。また、酸素雰囲気下でのプラズマ処理を行う方法を用いることも
できる。
パッタリング法や真空蒸着法により形成すればよい。導電膜の材料としては、Al、Cu
、Cr、Ta、Ti、Mo、W、Yなどの金属材料、該金属材料を成分とする合金材料、
導電性を有する金属酸化物等が挙げられる。また、例えば、ヒロックやウィスカーの発生
を防止するために、Si、Ti、Ta、W、Mo、Cr、Nd、Sc、Yなどの元素が添
加されたAl材料を用いてもよく、この場合、耐熱性を向上させることができる。また、
導電性を有する金属酸化物を用いてもよい。導電性を有する金属酸化物としては、酸化イ
ンジウム(In2O3)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム
酸化スズ合金(In2O3―SnO2、ITOと略記する)、酸化インジウム酸化亜鉛合
金(In2O3―ZnO)または前記金属酸化物材料にシリコン若しくは酸化シリコンを
含ませたものを用いることができる。
、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層した2
層構造、Ti膜上に重ねてアルミニウム膜を積層し、さらにその上にTi膜を積層した3
層構造が挙げられる。また、Al、Cuなどの金属層と、Cr、Ta、Ti、Mo、Wな
どの高融点金属層とが積層された構成としてもよい。本実施の形態では、導電膜としてス
パッタリング法により膜厚150nmのチタン膜を形成する。
的にエッチングを行って第1の電極415a及び第2の電極415bを形成した後、レジ
ストマスクを除去する(図10(B)参照。)。第1の電極415aはソース電極及びド
レイン電極の一方として機能し、第2の電極415bはソース電極及びドレイン電極の他
方として機能する。ここで、第1の電極415a及び第2の電極415bの端部がテーパ
形状となるようにエッチングすると、上に積層するゲート絶縁層の被覆性が向上するため
好ましい。なお、第1の電極415a、第2の電極415bを形成するためのレジストマ
スクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成す
るとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
層407が露出しないようにそれぞれの材料及びエッチング条件を適宜調節する必要があ
る。そこで、本実施の形態では、酸化物半導体層412としてIn−Ga−Zn−O系の
酸化物半導体を用い、導電膜としてチタン膜を用い、エッチャントとしてアンモニア過水
(アンモニア、水、過酸化水素水の混合液)を用いることにより、酸化物半導体層412
の一部がエッチングされないようにしているが、本発明はこの構成に限定されない。すな
わち、第2のフォトリソグラフィ工程により、酸化物半導体層412の一部をエッチング
し、溝部(凹部)を有する酸化物半導体層とすることもできる。
レーザ光、またはArFレーザ光を用いればよい。酸化物半導体層412上に形成される
第1の電極415aの下端部と第2の電極415bの下端部との間隔幅によって、後に形
成されるトランジスタのチャネル長Lが決定される。なお、チャネル長L=25nm未満
の露光を行う場合には、数nm〜数10nmと極めて波長が短い超紫外線(Extrem
e Ultraviolet)を用いて第2のフォトリソグラフィ工程でのレジストマス
ク形成時の露光を行う。超紫外線による露光は、解像度が高く焦点深度も大きい。このた
め、後に形成されるトランジスタのチャネル長Lを10nm以上1000nm以下とする
ことも可能である。この場合、トランジスタの動作速度を高速化でき、さらにオフ電流値
が極めて小さいため、トランジスタの低消費電力化を図ることができる。
b上にゲート絶縁層402を形成する(図10(C)参照。)。
コン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、又は酸化アルミニ
ウム層を単層又は積層して形成することができる。
のため、成膜時の雰囲気に水素を極力減らすことが可能なスパッタリング法でゲート絶縁
層402を成膜することが好ましい。スパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜する
場合には、ターゲットとしてシリコンターゲット又は石英ターゲットを用い、スパッタガ
スとして酸素、または酸素及びアルゴンの混合ガスを用いて行う。
を積層した構造とすることもできる。例えば、第1のゲート絶縁層として膜厚5nm以上
300nm以下の酸化シリコン層(SiOx(x>0))を形成し、第1のゲート絶縁層
上に第2のゲート絶縁層として膜厚50nm以上200nm以下の窒化シリコン層(Si
Ny(y>0))を積層して、膜厚100nmのゲート絶縁層としてもよい。本実施の形
態では、圧力0.4Pa、高周波電源1.5kW、酸素及びアルゴン(酸素流量25sc
cm:アルゴン流量25sccm=1:1)雰囲気下でRFスパッタリング法により膜厚
100nmの酸化シリコン層を形成する。
ングを行ってゲート絶縁層402の一部を除去することにより、第1の電極415a、第
2の電極415bに達する開口421a、421bを形成する(図10(D)参照。)。
なお、レジストマスクをインクジェット法で形成する場合、フォトマスクを使用しないた
め、製造コストを低減できる。
4のフォトリソグラフィ工程によりゲート電極411、第1の配線414a、第2の配線
414bを形成する。
チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム
等の金属材料、又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層又は積層して形成する
ことができる。ゲート電極411、第1の配線414a、及び第2の配線414bの2層
構造の具体例としては、アルミニウム層上にモリブデン層が積層された構造、銅層上にモ
リブデン層が積層された構造、銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタル層が積層され
た構造、または窒化チタン層上にモリブデン層が積層された構造が挙げられる。また、3
層構造の具体例としては、タングステン層または窒化タングステン層と、アルミニウム及
びシリコンの合金層またはアルミニウム及びチタンの合金層と、窒化チタン層またはチタ
ン層とが積層された構造が挙げられる。なお、透光性を有する導電膜を用いてゲート電極
を形成することもできる。透光性を有する導電膜の具体例としては、透光性を有する導電
性酸化物が挙げられる。
てスパッタリング法により形成した膜厚150nmのチタン膜を用いる。
00℃以上400℃以下、例えば250℃以上350℃以下)を行う。本実施の形態では
、窒素雰囲気下で250℃、1時間の第2の加熱処理を行う。なお、第2の加熱処理は、
トランジスタ410上に保護絶縁層や平坦化絶縁層を形成してから行ってもよい。
に行ってもよい。この加熱処理は、一定の加熱温度を保持して加熱してもよいし、室温か
ら、100℃以上200℃の加熱温度への昇温と、加熱温度から室温までの降温を複数回
繰り返して行ってもよい。
化物半導体層412を有するトランジスタ410を形成することができる(図10(E)
参照。)。このトランジスタ410は、実施の形態1乃至5で説明した第1乃至第6のト
ランジスタ100、101、104〜107として適用することができる。
よい。保護絶縁層としては、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒
化酸化シリコン層、又は酸化アルミニウム層を単層又は積層して形成することができる。
また、平坦化絶縁層としては、ポリイミド、アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポ
リアミド、エポキシ樹脂等の、耐熱性を有する有機材料を用いることができる。また上記
有機材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系樹脂、PSG(リンガ
ラス)、BPSG(リンボロンガラス)等を用いることもできる。また、これらの材料で
形成される絶縁膜を複数積層させることで平坦化絶縁層を形成してもよい。
O−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基(例えば
アルキル基やアリール基)やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有
していても良い。
、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法(インクジェット法、スクリーン
印刷、オフセット印刷等)、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイ
フコーター等を用いることができる。
ることで、酸化物半導体層中の水素及び水素化物の濃度を低減することができる。
プを構成することにより、ラッチ回路を設けることなくフリップフロップを構成すること
ができる。このため、フリップフロップに用いるトランジスタの数を削減することができ
、消費電力を低減することができる。また、トランジスタの数を削減することにより、集
積回路におけるフリップフロップの占有面積を縮小することができる。
本実施の形態では、実施の形態1乃至5における各トランジスタ(第1乃至第6のトラ
ンジスタ100、101、104〜107)の構造の他の一例、及びその作製方法の他の
一例について説明する。すなわち、高純度の酸化物半導体を用いたトランジスタの構造の
他の一例、及びその作製方法の他の一例について図11を用いながら説明する。
トランジスタ390は、ボトムゲート構造の一つであり逆スタガ型のトランジスタともい
う。このトランジスタ390を、実施の形態1で説明した第1のトランジスタ100や第
2のトランジスタ101等に用いることができる。なお、トランジスタ390はシングル
ゲート構造のトランジスタを示しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく
、ゲート電極を複数有し、チャネル形成領域を複数有するマルチゲート構造のトランジス
タとしてもよい。
方法について説明する。
ト電極391を形成する。形成されたゲート電極の端部はテーパ形状であると、上に積層
するゲート絶縁層の被覆性が向上するため好ましい。なお、レジストマスクをインクジェ
ット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスク
を使用しないため、製造コストを低減できる。
のを採用することができる。また、ゲート電極391の材料や成膜方法等は、実施の形態
7で説明したゲート電極411と同様のものを採用することができる。
下地膜は、基板394からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、
酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜から選ばれた一からな
る単層構造、またはこれらから選ばれた複数の膜による積層構造により形成すればよい。
リコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、または酸化アル
ミニウム層を単層または積層して形成することができる。なお、ゲート絶縁層397中に
水素が多量に含まれないようにするために、スパッタリング法でゲート絶縁層397を成
膜することが好ましい。スパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜する場合には、タ
ーゲットとしてシリコンターゲットまたは石英ターゲットを用い、スパッタガスとして酸
素または、酸素及びアルゴンの混合ガスを用いて行う。
を積層した構造とすることもできる。例えば、第1のゲート絶縁層としてスパッタリング
法により膜厚50nm以上200nm以下の窒化シリコン層(SiNy(y>0))を形
成し、第1のゲート絶縁層上に第2のゲート絶縁層として膜厚5nm以上300nm以下
の酸化シリコン層(SiOx(x>0))を積層して、膜厚100nmのゲート絶縁層と
すればよい。
30nm以下の酸化物半導体層393を形成する(図11(A)参照。)。
半導体層(島状の酸化物半導体層412)と同様のものを採用することができる。
としては、基板とターゲットの間との距離を100mm、圧力0.6Pa、直流(DC)
電源0.5kW、酸素(酸素流量比率100%)雰囲気下の条件が挙げられる。なお、パ
ルス直流(DC)電源を用いると、ごみが軽減でき、膜厚分布も均一となるために好まし
い。なお、適用する酸化物半導体の材料により適切な厚みは異なり、材料に応じて適宜厚
みを選択すればよい。
させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁層397の表面に付着しているゴミを除去すること
が好ましい。
含まれないようにするために、成膜の前処理として、スパッタリング装置の予備加熱室で
ゲート電極391が形成された基板394、またはゲート絶縁層397までが形成された
基板394を予備加熱し、基板394に吸着した水素、水分などの不純物を脱離し排気す
ることが好ましい。予備加熱の温度としては、100℃以上400℃以下、好ましくは1
50℃以上300℃以下とすればよい。また、予備加熱室に設ける排気手段はクライオポ
ンプが好ましい。また、この予備加熱は、保護絶縁層396の成膜前に、第1の電極39
5a及び第2の電極395bまで形成した基板394に対して同様に行ってもよい。
99に加工する(図11(B)参照。)。なお、島状の酸化物半導体層399の加工方法
については、実施の形態7で説明した島状の酸化物半導体層412を形成する際の加工方
法と同様のものを採用することができる。
ート絶縁層397の表面に付着しているレジスト残渣などを除去することが好ましい。
成膜方法は、スパッタリング法や真空蒸着法等を用いればよい。また、導電膜の材料とし
ては、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンからか
ら選ばれた元素、またはこれらの元素を成分とする合金、またはこれらの元素を複数組み
合わせた合金等を用いることができる。また、マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、
ベリリウム、イットリウムのいずれか一または複数から選択された材料を含んでもよい。
また、透光性を有する導電膜を用いてもよい。透光性を有する導電膜の具体例としては、
透光性を有する導電性酸化物が挙げられる。
リコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する2層構
造、チタン膜と、そのチタン膜上に重ねてアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタ
ン膜を成膜する3層構造などが挙げられる。
的にエッチングを行って第1の電極395a、第2の電極395bを形成した後、レジス
トマスクを除去する(図11(C)参照。)。ここで、導電膜のエッチングの際には、酸
化物半導体層399が除去されてその下のゲート絶縁層397が露出しないようにそれぞ
れの材料及びエッチング条件を適宜調節する必要がある。そこで、本実施の形態では、酸
化物半導体層399としてIn−Ga−Zn−O系の酸化物半導体を用い、導電膜として
チタン膜を用い、エッチャントとしてアンモニア過水(アンモニア、水、過酸化水素水の
混合液)を用いることにより、酸化物半導体層399の一部がエッチングされないように
しているが、本発明はこの構成に限定されない。すなわち、第3のフォトリソグラフィ工
程により、酸化物半導体層399の一部をエッチングし、溝部(凹部)を有する酸化物半
導体層とすることもできる。
レーザ光、またはArFレーザ光を用いればよい。酸化物半導体層399上で隣り合う第
1の電極395aの下端部と第2の電極395bの下端部との間隔幅によって、後に形成
されるトランジスタのチャネル長Lが決定される。なお、チャネル長L=25nm未満の
露光を行う場合には、数nm〜数10nmと極めて波長が短い超紫外線(Extreme
Ultraviolet)を用いて第3のフォトリソグラフィ工程でのレジストマスク
形成時の露光を行う。超紫外線による露光は、解像度が高く焦点深度も大きい。このため
、後に形成されるトランジスタのチャネル長Lを10nm以上1000nm以下とするこ
とも可能であり、回路の動作速度を高速化でき、さらにオフ電流値が極めて小さいため、
トランジスタの低消費電力化を図ることができる。
過した光が複数の強度となる露光マスクである多階調マスクによって形成されたレジスト
マスクを用いてエッチング工程を行ってもよい。多階調マスクを用いて形成したレジスト
マスクは複数の膜厚を有する形状となり、エッチングを行うことでさらに形状を変形する
ことができるため、異なるパターンに加工する複数のエッチング工程に用いることができ
る。よって、一枚の多階調マスクによって、少なくとも二種類以上の異なるパターンに対
応するレジストマスクを形成することができる。よって露光マスク数を削減することがで
き、対応するフォトリソグラフィ工程も削減できるため、工程の簡略化が可能となる。
、N2O、N2、またはArなどのガスを用いたプラズマ処理によって露出している酸化
物半導体層399の表面に付着した水などを除去してもよい。また、酸素とアルゴンの混
合ガスを用いてプラズマ処理を行ってもよい。本実施の形態では、上記いずれかのプラズ
マ処理を行う。
層399、第1の電極395a、及び第2の電極395bに接する保護絶縁層396を形
成する(図11(D)参照。)。このとき、酸化物半導体層399及び保護絶縁層396
に水素、水酸基または水分が含まれないようにするため、処理室内の残留水分を除去しつ
つ保護絶縁層396を成膜することが好ましい。処理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を用いることが好ましい。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、タ
ーボポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。クライオポンプを用いて排
気した成膜室は、例えば、水素原子や、水(H2O)など水素原子を含む化合物等が排気
されるため、当該成膜室で成膜した保護絶縁層396に含まれる不純物の濃度を低減でき
る。
縁層396として、島状の酸化物半導体層399、第1の電極395a、及び第2の電極
395bが形成された基板394を室温状態のまま、または100℃未満の温度に加熱し
、水素及び水分が除去された高純度酸素を含むスパッタガスを導入し、シリコン半導体の
ターゲットを用いて、酸化シリコン層を成膜する。なお、酸化物絶縁層として、酸化シリ
コン層に代えて、酸化窒化シリコン層、酸化アルミニウム層、または酸化窒化アルミニウ
ム層などを用いることもできる。
ーゲット(抵抗値0.01Ω・cm)を用い、基板とターゲット間の距離(T−S間距離
)を89mm、圧力0.4Pa、直流(DC)電源6kW、酸素(酸素流量比率100%
)雰囲気下でパルスDCスパッタリング法により、酸化シリコン層を成膜する。酸化シリ
コン層の膜厚は300nmとする。なお、シリコンターゲットに代えて石英(好ましくは
合成石英)を用いることもできる。スパッタガスは、酸素、または酸素及びアルゴンの混
合ガスを用いればよい。
0℃で加熱処理を行うことが好ましい。この加熱処理によって酸化物半導体層399中に
含まれる水素、水分、水酸基または水素化物などの不純物を保護絶縁層396に拡散させ
、酸化物半導体層399中に含まれる該不純物をより低減させることができる。
体層392を有するトランジスタ390を形成することができる(図11(E)参照。)
。本実施の形態で説明したように、酸化物半導体層を成膜するに際し、反応雰囲気中の残
留水分を除去することにより、該酸化物半導体層中の水素及び水素化物の濃度を低減する
ことができる。この結果、真性又は実質的に真性な半導体が得られる。
縁層396上に絶縁層398を形成する。絶縁層398としては、窒化シリコン膜、窒化
酸化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、または窒化酸化アルミニウム膜などを用いればよ
い。
0℃〜400℃の温度に加熱し、水素及び水分が除去された高純度窒素を含むスパッタガ
スを導入し、シリコン半導体のターゲットを用いて窒化シリコン膜を成膜する。この場合
においても、保護絶縁層396と同様に、処理室内の残留水分を除去しつつ絶縁層398
を成膜することが好ましい。絶縁層398の成膜時に100℃〜400℃に基板394を
加熱することにより、酸化物半導体層399中に含まれる水素または水分を絶縁層398
に拡散させることができる。この場合、保護絶縁層396の形成直後に加熱処理を行わな
くてもよい。
コン層を形成する場合、酸化シリコン層と窒化シリコン層を同じ処理室において、共通の
シリコンターゲットを用いて成膜することができる。先に酸素を含むスパッタガスを導入
して、処理室内に装着されたシリコンターゲットを用いて酸化シリコン層を形成し、次に
スパッタガスを窒素を含むスパッタガスに切り替えて同じシリコンターゲットを用いて窒
化シリコン層を成膜する。酸化シリコン層と窒化シリコン層とを大気に曝露せずに連続し
て形成することができるため、酸化シリコン層表面に水素や水分などの不純物が吸着する
ことを防止できる。なお、保護絶縁層396として酸化シリコン層を形成し、絶縁層39
8として窒化シリコン層を積層した後、酸化物半導体層中に含まれる水素若しくは水分を
酸化物絶縁層に拡散させるための加熱処理(温度100℃乃至400℃)を行うことがさ
らに好ましい。
0時間以下での加熱処理を行ってもよい。この加熱処理は一定の加熱温度を保持して加熱
してもよいし、室温から、100℃以上200℃以下の加熱温度への昇温と、加熱温度か
ら室温までの降温を複数回くりかえして行ってもよい。また、この加熱処理を、酸化物絶
縁層の形成前に、減圧下で行ってもよい。減圧下で加熱処理を行うと、加熱時間を短縮す
ることができる。
を超えるガラス基板を用いる製造工程にも適用することができる。また、400℃以下の
処理温度で全ての工程を行うことができるので、表示パネルを製造するためのエネルギー
消費を低減することができる。
ップを構成することにより、ラッチ回路を設けることなくフリップフロップを構成するこ
とができる。このため、フリップフロップに用いるトランジスタの数を削減することがで
き、消費電力を低減することができる。また、トランジスタの数を削減することにより、
集積回路におけるフリップフロップの占有面積を縮小することができる。
本実施の形態では、実施の形態1乃至5における各トランジスタ(第1乃至第6のトラ
ンジスタ100、101、104〜107)の構造の他の一例、及びその作製方法の他の
一例について説明する。すなわち、高純度の酸化物半導体を用いたトランジスタの構造の
他の一例、及びその作製方法の他の一例について図12を用いながら説明する。
)に示すトランジスタ360は、チャネル保護型(チャネルストップ型ともいう)と呼ば
れるボトムゲート構造の一つであり逆スタガ型のトランジスタともいう。このトランジス
タ360を、実施の形態1で説明した第1のトランジスタ100や第2のトランジスタ1
01等として用いることができる。なお、トランジスタ360はシングルゲート構造のト
ランジスタを示しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、ゲート電極を
複数有し、チャネル形成領域を複数有するマルチゲート構造のトランジスタとしてもよい
。
方法について説明する。
ト電極361を形成する。基板320の材料については、実施の形態7で説明した基板3
94と同様のものを採用することができる。また、ゲート電極361の材料や成膜方法等
は、実施の形態7で説明したゲート電極391と同様のものを採用することができる。
料については、実施の形態7で説明したゲート絶縁層397と同様のものを採用すること
ができる。本実施の形態では、ゲート絶縁層322としてプラズマCVD法により膜厚1
00nm以下の酸化窒化珪素層を形成する。
成し、第2のフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導体層332に加工する。島
状の酸化物半導体層332の材料や成膜方法、加工方法等は、実施の形態7で説明した島
状の酸化物半導体層399と同様のものを採用することができる。本実施の形態では、酸
化物半導体層332としてIn−Ga−Zn−O系の金属酸化物ターゲットを用いてスパ
ッタ法により成膜する。
行う第1の加熱処理の温度は、400℃以上750℃以下、好ましくは400℃以上基板
の歪み点未満とする。ここでは、加熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化
物半導体層332に対して窒素雰囲気下450℃において1時間の加熱処理を行う(図1
2(A)参照。)。なお、この工程によって、酸化物半導体層332に酸素欠損が生じ、
低抵抗化することがわかっている。
マ処理によって露出している酸化物半導体層の表面に付着した吸着水などを除去する。ま
たは、酸素とアルゴンの混合ガスを用いてプラズマ処理を行ってもよい。
後、第3のフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成し、選択的にエッチング
を行って酸化物絶縁層366を形成した後、レジストマスクを除去する。
ッタ法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上300℃以下とすればよく、本
実施の形態では100℃とする。酸化シリコン膜のスパッタ法による成膜は、希ガス(代
表的にはアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガス(代表的にはアルゴン)及び
酸素雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットとして酸化シリコンターゲッ
トまたは珪素ターゲットを用いることができる。例えば、珪素ターゲットを用いて、酸素
及び窒素雰囲気下でスパッタ法により酸化シリコンを形成することができる。低抵抗化し
た酸化物半導体層に接して形成する酸化物絶縁層366としては、酸化シリコン以外にも
、水分や、水素イオンや、OH−などの不純物を含まず、これらが外部から侵入すること
をブロックする無機絶縁膜を用いることができる。代表的には、酸化シリコン膜、酸化窒
化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などを用いることが
できる。
含まれないようにするため、処理室内の残留水分を除去しつつ酸化物絶縁層366を成膜
することが好ましい。なお、処理室内の残留水分の除去方法については、他の実施の形態
で説明した方法を用いることができる。
00℃以上400℃以下、例えば250℃以上350℃以下)を行うことが好ましい。例
えば、窒素雰囲気下で250℃、1時間の第2の加熱処理を行う。第2の加熱処理を行う
と、酸化物半導体層の一部(チャネル形成領域)が酸化物絶縁層366と接した状態で加
熱される。このとき、酸化物絶縁層366で覆われている領域では、酸化物絶縁層から酸
素が供給されるため、高抵抗化する。
領域は、窒素、不活性ガス雰囲気下、または減圧下で加熱処理を行うと、酸素欠損のため
さらに低抵抗化することができる。
2(B)においては斜線領域及び白地領域で示す)を有する酸化物半導体層362となる
。
電膜を形成した後、第4のフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成し、選択
的にエッチングを行って第1の電極365a、第2の電極365bを形成した後、レジス
トマスクを除去する(図12(C)参照。)。
Ti、Mo、Wからから選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述し
た元素を組み合わせた合金膜等が挙げられる。また、金属導電膜は、単層構造でもよいし
、2層以上の積層構造としてもよい。
化のための加熱処理を行って低抵抗化した後、酸化物半導体層の一部を選択的に酸素過剰
な状態とする。その結果、ゲート電極361と重なるチャネル形成領域363は、高抵抗
な真性もしくは実質的に真性となり、第1の電極365aに重なる低抵抗領域364aと
、第2の電極365bに重なる低抵抗領域364bとが自己整合的に形成される。以上の
工程により、トランジスタ360が形成される。
ってもよい。本実施の形態では150℃で10時間加熱処理を行う。この加熱処理は一定
の加熱温度を保持して加熱してもよいし、室温から、100℃以上200℃以下の加熱温
度への昇温と、加熱温度から室温までの降温を複数回くりかえして行ってもよい。また、
この加熱処理を、酸化物絶縁層の形成前に、減圧下で行ってもよい。減圧下で加熱処理を
行うと、加熱時間を短縮することができる。
いて低抵抗領域364b(または低抵抗領域364a)を形成することにより、トランジ
スタの信頼性の向上を図ることができる。具体的には、低抵抗領域364bを形成するこ
とで、第2の電極365bから低抵抗領域364b、チャネル形成領域363にかけて、
導電性を段階的に変化させうるような構造とすることができる。そのため、第2の電極3
65bに高電源電位VDDを供給する配線に接続して動作させる場合、ゲート電極361
と第2の電極365bとの間に高電界が印加されても低抵抗領域がバッファとなり局所的
な高電界が印加されず、トランジスタの耐圧を向上させた構成とすることができる。
323を形成する。本実施の形態では、保護絶縁層323を、窒化珪素膜を用いて形成す
る(図12(D)参照。)。
ップを構成することにより、ラッチ回路を設けることなくフリップフロップを構成するこ
とができる。このため、フリップフロップに用いるトランジスタの数を削減することがで
き、消費電力を低減することができる。また、トランジスタの数を削減することにより、
集積回路におけるフリップフロップの占有面積を縮小することができる。
本実施の形態では、実施の形態1乃至5における各トランジスタ(第1乃至第6のトラ
ンジスタ100、101、104〜107)の構造の他の一例、及びその作製方法の他の
一例について説明する。すなわち、高純度の酸化物半導体を用いたトランジスタの構造の
他の一例、及びその作製方法の他の一例について図13を用いながら説明する。
いるが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、ゲート電極を複数有し、チャネル
形成領域を複数有するマルチゲート構造のトランジスタとしてもよい。
工程を説明する。
ト電極351を形成する。本実施の形態では、ゲート電極351として、膜厚150nm
のタングステン膜を、スパッタ法を用いて形成する。
ト絶縁層342としてプラズマCVD法により膜厚100nm以下の酸化窒化珪素膜を形
成する。
電膜上にレジストマスクを形成し、選択的にエッチングを行って第1の電極355a、第
2の電極355bを形成した後、レジストマスクを除去する(図13(A)参照。)。
化物半導体層345としてIn−Ga−Zn−O系の金属酸化物ターゲットを用いてスパ
ッタ法により成膜する。続いて、酸化物半導体層345を第3のフォトリソグラフィ工程
により島状の酸化物半導体層に加工する。
化物半導体層345を成膜することにより、酸化物半導体層345に水素、水酸基または
水分が含まれないようにすることが好ましい。処理室内の残留水分の除去方法については
、他の実施の形態で説明した方法を用いることができる。
第1の加熱処理の温度は、400℃以上750℃以下、好ましくは400℃以上基板の歪
み点未満とする。ここでは、加熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半
導体層に対して窒素雰囲気下450℃において1時間の加熱処理を行った後、大気に触れ
ることなく、酸化物半導体層への水や水素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層346を得る
(図13(C)参照。)。
板を移動させて入れ、数分間加熱した後、基板を移動させて高温に加熱した不活性ガス中
から出すGRTAを行ってもよい。
56は、少なくとも1nm以上の膜厚とし、酸化物絶縁層356に水、水素等の不純物を
混入させない方法(例えば、スパッタ法)を適宜用いて形成することができる。酸化物絶
縁層356に水素が含まれると、その水素の酸化物半導体層への侵入、または水素による
酸化物半導体層中の酸素の引き抜きが生じ、酸化物半導体層のバックチャネルが低抵抗化
(N型化)してしまい、寄生チャネルが形成されるおそれがある。このため、酸化物絶縁
層356はできるだけ水素を含まない膜になるような成膜方法を用いることが重要である
。
絶縁層396と同様のものを採用することができる。
00℃以上400℃以下、例えば250℃以上350℃以下)を行う。例えば、窒素雰囲
気下で250℃、1時間の第2の加熱処理を行う。第2の加熱処理を行うと、酸化物半導
体層の一部(チャネル形成領域)が酸化物絶縁層356と接した状態で加熱される。
低抵抗化した酸化物半導体層を酸素過剰な状態とする。その結果、真性もしくは実質的に
真性の酸化物半導体層352が形成される。以上の工程により、トランジスタ350が形
成される。
ってもよい。本実施の形態では150℃で10時間加熱処理を行う。この加熱処理は一定
の加熱温度を保持して加熱してもよいし、室温から、100℃以上200℃以下の加熱温
度への昇温と、加熱温度から室温までの降温を複数回くりかえして行ってもよい。また、
この加熱処理を、酸化物絶縁層の形成前に、減圧下で行ってもよい。減圧下で加熱処理を
行うと、加熱時間を短縮することができる。この加熱処理によって、酸化物半導体層に残
存する微量の水素が酸化物絶縁層中に取り込まれ、ノーマリーオフとなるトランジスタを
得ることができる。このため、半導体装置の信頼性を向上できる。
物絶縁層356上に絶縁層343を形成する(図13(D)参照。)。絶縁層343の材
料や成膜方法等については、実施の形態8における絶縁層398と同様のものを採用する
ことができる。
ップを構成することにより、ラッチ回路を設けることなくフリップフロップを構成するこ
とができる。このため、フリップフロップに用いるトランジスタの数を削減することがで
き、消費電力を低減することができる。また、トランジスタの数を削減することにより、
集積回路におけるフリップフロップの占有面積を縮小することができる。
本実施の形態においては、上記実施の形態で説明した半導体装置を具備する電子機器の
具体例について説明する。
スピーカ9633、操作キー9635、接続端子9636、記録媒体読込部9672等を
有する。また、携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み
出して表示部に表示する機能、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能
等を有していてもよい。なお、携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機
能を有することができる。
、スピーカ9633、操作キー9635、接続端子9636、シャッターボタン9676
、受像部9677等を有する。デジタルカメラは、静止画を撮影する機能、動画を撮影す
る機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、撮影した画像情報を記憶素子に
保存する機能、撮影した画像情報を表示部に表示する機能、テレビ受像機能等を有してい
てもよい。なお、デジタルカメラが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有する
ことができる。
スピーカ9633、操作キー9635、接続端子9636等を有する。テレビ受像機は、
テレビ用電波を処理して画像信号に変換する機能、画像信号を処理して表示に適した信号
に変換する機能、画像信号のフレーム周波数を変換する機能等を有していてもよい。なお
、テレビ受像機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
スピーカ9633、操作キー9635、接続端子9636、ポインティングデバイス96
81、外部接続ポート9680等を有する。コンピュータは、様々な情報(静止画、動画
、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によ
って処理を制御する機能、無線通信又は有線通信などの通信機能、通信機能を用いて様々
なコンピュータネットワークに接続する機能、通信機能を用いて様々なデータの送信又は
受信を行う機能等を有していてもよい。なお、コンピュータが有する機能はこれに限定さ
れず、様々な機能を有することができる。
ーカ9633、操作キー9635、マイクロフォン9638等を有する。携帯電話は、様
々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時
刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又は編集する機能、様々な
ソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能等を有していてもよい。なお、
携帯電話が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
操作キー9635等を有する。電子ペーパーは、様々な情報(静止画、動画、テキスト画
像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示
部に表示した情報を操作又は編集する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって
処理を制御する機能等を有していてもよい。なお、電子ペーパーが有する機能はこれに限
定されず、様々な機能を有することができる。また、電子ペーパーを用いる用途の具体例
としては、電子書籍(電子ブック、e−bookともいう。)、ポスター、電車等の乗り
物の車内広告等が挙げられる。
9703が組み込まれている。表示部9703は各種画像を表示することが可能であり、
例えばデジタルカメラなどで撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと
同様に機能させることができる。
どの各種ケーブルと接続可能な端子など)、記録媒体挿入部等を有する。これらの構成は
、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に備えるとデザイン性が向上
するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒体挿入部に、デジタルカメ
ラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像データを取り込み、取り込んだ
画像データを表示部9703に表示させることができる。
い。この場合、無線により所望の画像データをデジタルフォトフレームに取り込み、表示
させることができる。なお、デジタルフォトフレームが有する機能はこれらに限定されず
、様々な機能を有することができる。
に設けられた集積回路の一部として用いることができる。ただし、本発明の一態様である
フリップフロップは、表示部を有する電子機器(表示装置)以外の様々な電子機器にも用
いることができる。したがって、本発明の適用可能な電子機器は、上述した電子機器の具
体例に限定されるものではない。例えば、無線によりデータの交信(送信・受信)が可能
な半導体装置(RFタグ、IDタグ、ICタグ、ICチップ、無線タグ、または電子タグ
と呼ばれるデータキャリア)にも適用できる。
力化を図ることができる。
101 トランジスタ
102 インバータ
103 インバータ
104 トランジスタ
105 トランジスタ
106 トランジスタ
107 トランジスタ
111 容量素子
112 容量素子
120 インバータ
Claims (7)
- 第1のトランジスタと、
第2のトランジスタと、
第3のトランジスタと、
第4のトランジスタと、
第5のトランジスタと、
第6のトランジスタと、
第1のインバータと、
第2のインバータと、
入力端子と、
出力端子と、
リセット端子と
セット端子と、
第1の配線と、
第2の配線と、
第3の配線と、
第4の配線と、を有し、
前記第1の配線は、反転クロック信号が供給される機能を有し、
前記第2の配線は、クロック信号が供給される機能を有し、
前記第3の配線は、高電源電位が供給される機能を有し、
前記第4の配線は、低電源電位が供給される機能を有し、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記第1の配線と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記入力端子と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのゲートは、前記第2の配線と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のインバータの出力端子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのゲートは、前記リセット端子と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第4の配線と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのゲートは、前記リセット端子と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第3の配線と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのゲートは、前記セット端子と電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第3の配線と電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのゲートは、前記セット端子と電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第4の配線と電気的に接続され、
前記第2のインバータの出力端子は、前記出力端子と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタ乃至前記第6のトランジスタは、nチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置。 - 第1のトランジスタと、
第2のトランジスタと、
第3のトランジスタと、
第4のトランジスタと、
第1のインバータと、
第2のインバータと、
入力端子と、
出力端子と、
リセット端子と
第1の配線と、
第2の配線と、
第3の配線と、
第4の配線と、を有し、
前記第1の配線は、反転クロック信号が供給される機能を有し、
前記第2の配線は、クロック信号が供給される機能を有し、
前記第3の配線は、高電源電位が供給される機能を有し、
前記第4の配線は、低電源電位が供給される機能を有し、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記第1の配線と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記入力端子と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのゲートは、前記第2の配線と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のインバータの出力端子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのゲートは、前記リセット端子と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第4の配線と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのゲートは、前記リセット端子と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第3の配線と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第2のインバータの出力端子は、前記出力端子と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタ乃至前記第4のトランジスタは、nチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置。 - 第1のトランジスタと、
第2のトランジスタと、
第5のトランジスタと、
第6のトランジスタと、
第1のインバータと、
第2のインバータと、
入力端子と、
出力端子と、
セット端子と、
第1の配線と、
第2の配線と、
第3の配線と、
第4の配線と、を有し、
前記第1の配線は、反転クロック信号が供給される機能を有し、
前記第2の配線は、クロック信号が供給される機能を有し、
前記第3の配線は、高電源電位が供給される機能を有し、
前記第4の配線は、低電源電位が供給される機能を有し、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記第1の配線と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記入力端子と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのゲートは、前記第2の配線と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のインバータの出力端子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのゲートは、前記セット端子と電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第3の配線と電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのゲートは、前記セット端子と電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第4の配線と電気的に接続され、
前記第2のインバータの出力端子は、前記出力端子と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタ、前記第2のトランジスタ、前記第5のトランジスタ、及び前記第6のトランジスタは、nチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置。 - 第1のトランジスタと、
第2のトランジスタと、
第4のトランジスタと、
第1のインバータと、
第2のインバータと、
入力端子と、
出力端子と、
リセット端子と
第1の配線と、
第2の配線と、
第3の配線と、
第4の配線と、を有し、
前記第1の配線は、反転クロック信号が供給される機能を有し、
前記第2の配線は、クロック信号が供給される機能を有し、
前記第3の配線は、高電源電位が供給される機能を有し、
前記第4の配線は、低電源電位が供給される機能を有し、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記第1の配線と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記入力端子と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのゲートは、前記第2の配線と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のインバータの出力端子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのゲートは、前記リセット端子と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第3の配線と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第2のインバータの出力端子は、前記出力端子と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタ、前記第2のトランジスタ、及び前記第4のトランジスタは、nチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置。 - 第1のトランジスタと、
第2のトランジスタと、
第6のトランジスタと、
第1のインバータと、
第2のインバータと、
入力端子と、
出力端子と、
セット端子と、
第1の配線と、
第2の配線と、
第3の配線と、
第4の配線と、を有し、
前記第1の配線は、反転クロック信号が供給される機能を有し、
前記第2の配線は、クロック信号が供給される機能を有し、
前記第3の配線は、高電源電位が供給される機能を有し、
前記第4の配線は、低電源電位が供給される機能を有し、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記第1の配線と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記入力端子と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのゲートは、前記第2の配線と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のインバータの出力端子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのゲートは、前記セット端子と電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第4の配線と電気的に接続され、
前記第2のインバータの出力端子は、前記出力端子と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタ、前記第2のトランジスタ、及び前記第6のトランジスタは、nチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置。 - 第1のトランジスタと、
第2のトランジスタと、
第3のトランジスタと、
第1のインバータと、
第2のインバータと、
入力端子と、
出力端子と、
リセット端子と
第1の配線と、
第2の配線と、
第3の配線と、
第4の配線と、を有し、
前記第1の配線は、反転クロック信号が供給される機能を有し、
前記第2の配線は、クロック信号が供給される機能を有し、
前記第3の配線は、高電源電位が供給される機能を有し、
前記第4の配線は、低電源電位が供給される機能を有し、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記第1の配線と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記入力端子と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのゲートは、前記第2の配線と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のインバータの出力端子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのゲートは、前記リセット端子と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第4の配線と電気的に接続され、
前記第2のインバータの出力端子は、前記出力端子と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタ乃至前記第3のトランジスタは、nチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置。 - 第1のトランジスタと、
第2のトランジスタと、
第5のトランジスタと、
第1のインバータと、
第2のインバータと、
入力端子と、
出力端子と、
セット端子と、
第1の配線と、
第2の配線と、
第3の配線と、
第4の配線と、を有し、
前記第1の配線は、反転クロック信号が供給される機能を有し、
前記第2の配線は、クロック信号が供給される機能を有し、
前記第3の配線は、高電源電位が供給される機能を有し、
前記第4の配線は、低電源電位が供給される機能を有し、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記第1の配線と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記入力端子と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのゲートは、前記第2の配線と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のインバータの出力端子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのゲートは、前記セット端子と電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第3の配線と電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記第2のインバータの出力端子は、前記出力端子と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタ、前記第2のトランジスタ、及び前記第5のトランジスタは、nチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置。
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