JP2018081736A - 記憶装置、半導体装置、電子機器、及びサーバシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1のメモリセル、第2のメモリセル、ビット線、第1のセンス線、第2のセンス線、センス回路、デジタルアナログ変換回路、及びアナログデジタル変換回路を有し、デジタルアナログ変換回路は、ビット線を介して、第1のメモリセルと、第2のメモリセルと、に、電気的に接続されている。センス回路には、第1のセンス線を介して第1のメモリセル、及び第2のセンス線を介して第2のメモリセルが電気的に接続されている。デジタルアナログ変換回路は、第1のメモリセルと、第2のメモリセルとに、第1の信号として電圧を与える機能を有している。第1のメモリセル、又は第2のメモリセルでソフトエラーが発生するとしても、センス回路は、第1のメモリセル、又は第2のメモリセルのいずれか大きな電圧を選択して出力することで、ソフトエラーによって破壊されたデータの修復をする機能を有する記憶装置。
【選択図】図1
Description
本実施の形態では、新規な誤り訂正回路を備えた多値メモリについて、図1乃至図5を用いて説明する。
本実施の形態では、SiトランジスタとOSトランジスタとで構成される半導体装置について説明する。ここでは、実施の形態1の記憶装置1000を例に、このような半導体装置の構造について説明する。
図6を参照して、記憶装置1000の構造について説明する。図6には、代表的にメモリセル10の断面構造を示している。記憶装置1000は、単結晶シリコンウエハ5500と、層LX1―層LX6の積層を有する。さらに、層LX6上に、層OX1−層OX9の積層を有する。層LX1−層LX6、さらに、層OX1−層OX9には、配線、電極、プラグ等が設けられている。
図7(A)にOSトランジスタの構成例を示す。図7(A)に示すOSトランジスタ5001は、金属酸化物トランジスタである。図7(A)の左側の図は、OSトランジスタ5001のチャネル長方向の断面図であり、右側の図は、OSトランジスタ5001のチャネル幅方向の断面構造を示す図である。
図7(B)にOSトランジスタの構成例を示す。図7(B)に示すOSトランジスタ5002は、OSトランジスタ5001の変形例である。図7(B)の左側にはOSトランジスタ5002のチャネル長方向の断面図を、右側にはチャネル幅方向の断面図を示す。
図8にOSトランジスタの構成例を示す。図8に示すOSトランジスタ5003は、OSトランジスタ5001の変形例であり、主に、ゲート電極の構造が異なる。図8の左側にはOSトランジスタ5003のチャネル長方向の断面図を、右側にはチャネル幅方向の断面図を示す。
図23にOSトランジスタの構成例を示す。図23で示すトランジスタについては、実施の形態5にて詳細な説明をする。
図5で示した電子機器510に用いられる表示モジュールについて説明する。表示モジュールは、ディスプレイ517cとして、自発光型の表示素子と、反射型の表示素子を組み合わせたハイブリッド型の表示装置を使う例を示す。
図9に、ディスプレイ117の断面概略図を示す。ディスプレイ117は、表示パネル100と表示パネル200とが接着層50によって貼り合わされた構成を有する。また、ディスプレイ117は、裏側(視認側とは反対側)に基板611と、表側(視認側)に基板612と、を有する。
樹脂層101には、トランジスタ110、発光素子120、絶縁層131、絶縁層132、絶縁層133、絶縁層134、絶縁層135等が設けられている。また、樹脂層102には、遮光層153、及び着色層152等が設けられている。樹脂層101と樹脂層102とは、接着層151により接着されている。
樹脂層201には、トランジスタ210、導電層221、配向膜224a、絶縁層231、絶縁層232、絶縁層233、絶縁層234等が設けられている。また、樹脂層202には、絶縁層204、導電層223、配向膜224b等が設けられている。また配向膜224aと配向膜224bとの間に液晶222が挟持されている。樹脂層201と樹脂層202とは、図示しない領域で接着層により接着されている。
ディスプレイ117は、上面から見たときに、発光素子120が、反射型の液晶素子220と重ならない部分を有する。これにより、図9に示すように、発光素子120からは、着色層152によって着色された発光621が、視認側に射出される。また、液晶素子220では、導電層221により外光が反射された反射光622が液晶222を介して射出される。
以下では、図9で例示したディスプレイ117の作製方法の例について、図面を参照して説明する。
まず、支持基板61を準備する。支持基板61としては、搬送が容易となる程度に剛性を有する材料であり、かつ作製工程にかかる温度に対して耐熱性を有する材料を用いることができる。例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂、半導体、金属又は合金などの材料を用いることができる。ガラスとしては、例えば、無アルカリガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等を用いることができる。
続いて、樹脂層101上に絶縁層131を形成する(図10(B))。
続いて、図10(C)に示すように、絶縁層131上にトランジスタ110を形成する。ここではトランジスタ110の一例として、ボトムゲート構造のトランジスタを作製する場合の例を示している。
続いて、トランジスタ110を覆う絶縁層133を形成する。絶縁層133は、絶縁層132と同様の方法により形成することができる。
続いて、絶縁層133上に絶縁層134を形成する。絶縁層134は、後に形成する表示素子の被形成面を有する層であるため、平坦化層として機能する層であることが好ましい。絶縁層134は、絶縁層131に用いることのできる有機絶縁膜又は無機絶縁膜を援用できる。
続いて、絶縁層134及び絶縁層133に、導電層113b等に達する開口を形成する。
支持基板62を準備する。支持基板62は、支持基板61の記載を援用することができる。
続いて、光吸収層103a上に、開口部を有する樹脂層102を形成する(図11(B))。樹脂層102の形成方法及び材料については、開口部を形成する部分以外は樹脂層101と同様の方法及び材料を用いることができる。
続いて、樹脂層102、及び樹脂層102の開口部を覆って絶縁層141を形成する(図11(C))。絶縁層141の一部は、光吸収層103aと接して設けられる。絶縁層141は、樹脂層102に含まれる不純物が、後に形成するトランジスタや発光素子に拡散することを防ぐバリア層として用いることができる。そのためバリア性の高い材料を用いることが好ましい。
続いて、絶縁層141上に遮光層153及び着色層152を形成する(図11(D))。
続いて、図11(E)に示すように、支持基板61と支持基板62とを、接着層151を用いて貼り合せる。貼り合せは、樹脂層102の開口部と、発光素子120とが重なるように行う。そして、接着層151を硬化させる。これにより、発光素子120を接着層151で封止することができる。
支持基板63を準備し、支持基板63上に光吸収層103bを形成する。支持基板63は、支持基板61の記載を援用できる。
続いて、光吸収層103b上に、開口部を有する樹脂層201を形成する。樹脂層201の形成方法及び材料については、樹脂層102と同様の方法及び材料を用いることができる。
続いて、樹脂層201、及び樹脂層201の開口部を覆って絶縁層231を形成する(図12(A))。絶縁層231の形成方法及び材料については、絶縁層131の記載を援用できる。
続いて、図12(B)に示すように、絶縁層231上に、トランジスタ210を形成する。
続いて、絶縁層234及び絶縁層233に、導電層213bに達する開口を形成する。
支持基板64を準備し、支持基板64上に光吸収層103cを形成する。支持基板64は、支持基板61の記載を援用することができる。
続いて、光吸収層103c上に、開口部を有する樹脂層202を形成する。樹脂層202の形成方法及び材料については、樹脂層101と同様の方法及び材料を用いることができる。
続いて、樹脂層202、及び樹脂層202の開口部を覆って絶縁層204を形成する(図12(D))。絶縁層204の形成方法及び材料については、絶縁層131の記載を援用できる。
続いて、絶縁層204上に導電層223を形成する。導電層223は、導電膜を成膜することにより形成することができる。なお、導電層223は、メタルマスクなどのシャドウマスクを用いたスパッタリング法等の方法により、樹脂層202の外周部に導電層223が設けられないように形成してもよい。又は、導電膜を成膜した後にフォトリソグラフィ法等によりパターニングを行った後、不要な部分をエッチングにより除去してもよい。
続いて、図12(F)に示すように、支持基板63と支持基板64とを、液晶222を挟んで貼り合せる。このとき、樹脂層201の開口部と、樹脂層202の開口部とが重なるように、貼り合せを行う。またこのとき、樹脂層201と樹脂層202とを、外周部において図示しない接着層により接着する。
続いて、図13(A)に示すように、表示パネル100の支持基板62側から、支持基板62を介して光吸収層103aに光70を照射する。
続いて、図14(A)に示すように、表示パネル200の支持基板63側から、支持基板63を介して光吸収層103bに光70を照射する。
続いて、図15(A)に示すように、表示パネル100の樹脂層102と、表示パネル200の樹脂層201とを、接着層50によって貼り合せる。接着層50としては、上記接着層151の記載を援用できる。
続いて、支持基板61側から、支持基板61を介して樹脂層101に光を照射する。光の照射方法については、光70に関する記載を援用できる。光の照射により、樹脂層101の支持基板61側の表面近傍、又は樹脂層101の内部の一部が改質され、支持基板61と樹脂層101との密着性が低下する。
続いて、図16(A)に示すように、接着層51を用いて樹脂層101と基板611とを貼り合せる。
続いて、支持基板64側から、支持基板64を介して光吸収層103cに光を照射する。その後、図16(B)に示すように支持基板64と樹脂層202とを分離する。図16(B)では、光吸収層103cと樹脂層202の界面、及び光吸収層103cと絶縁層204の界面において剥離が生じている例を示している。
続いて、接着層52を用いて樹脂層202と基板612とを貼り合せる。
以下では、光吸収層を用いずに、開口部を有する樹脂層を形成する方法について説明する。
まず、図17(A)に示すように凹部を有する樹脂層102を形成する。
まず、図18(A)に示すように、支持基板62に樹脂層102bと、開口を有する樹脂層102cとを、積層して形成する。
以下では、図9で示した構成例と比較して、一部の構成の異なる構成例について説明する。
図9で例示したディスプレイ117は、トランジスタ110とトランジスタ210の両方に、ボトムゲート構造のトランジスタを適用した場合の例である。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を適用可能な携帯可能な電子機器について説明する。
以下では、本発明の一態様に係るトランジスタ350を有する半導体装置の一例について説明する。
FD2 フローティングノード
FD3 フローティングノード
FD3a フローティングノード
FD3b フローティングノード
FD3c フローティングノード
10 メモリセル
10a メモリセル
10b メモリセル
10c メモリセル
11 トランジスタ
11a トランジスタ
11b トランジスタ
11c トランジスタ
12 トランジスタ
12a トランジスタ
12b トランジスタ
12c トランジスタ
13 容量素子
13a 容量素子
13b 容量素子
13c 容量素子
14 インバータ
15 スイッチ
21a センス回路
21b センス回路
21c センス回路
22 トランジスタ
22a トランジスタ
22b トランジスタ
22c トランジスタ
22d トランジスタ
22e トランジスタ
22f トランジスタ
22g トランジスタ
23 電圧変換素子
23a 電圧変換素子
23b 電圧変換素子
23c 電圧変換素子
24 電圧変換素子
25 デジタルアナログ変換回路
26 アナログデジタル変換回路
27 電源線
28 電源線
50 接着層
51 接着層
52 接着層
61 支持基板
62 支持基板
63 支持基板
64 支持基板
70 光
81 領域
82 領域
100 表示パネル
101 樹脂層
101a 樹脂層
102 樹脂層
102b 樹脂層
102c 樹脂層
103a 光吸収層
103aa 光吸収層
103b 光吸収層
103c 光吸収層
110 トランジスタ
110a トランジスタ
110b トランジスタ
110c トランジスタ
111 導電層
112 半導体層
113a 導電層
113b 導電層
114 導電層
115 導電層
117 ディスプレイ
120 発光素子
121 導電層
122 EL層
123 導電層
131 絶縁層
132 絶縁層
133 絶縁層
134 絶縁層
135 絶縁層
136 絶縁層
137 絶縁層
141 絶縁層
151 接着層
152 着色層
153 遮光層
200 表示パネル
201 樹脂層
202 樹脂層
204 絶縁層
210 トランジスタ
211 導電層
212 半導体層
213a 導電層
213b 導電層
220 液晶素子
221 導電層
222 液晶
223 導電層
224a 配向膜
224b 配向膜
231 絶縁層
232 絶縁層
233 絶縁層
234 絶縁層
301 絶縁層
302 絶縁層
303 絶縁層
310 導電層
310a 導電層
310b 導電層
350 トランジスタ
401 絶縁層
402 絶縁層
404 導電層
404a 導電層
404b 導電層
406 酸化物半導体膜
406a 酸化物半導体膜
406b 酸化物半導体膜
409 絶縁層
412 絶縁層
415 絶縁層
418 絶縁層
419 絶縁層
426a 領域
426b 領域
426c 領域
430 絶縁層
432 絶縁層
440 導電層
440a 導電層
440b 導電層
450a 導電層
450b 導電層
451a 導電層
451b 導電層
452a 導電層
452b 導電層
510 電子機器
511 プロセッサ
512 記憶装置
513 通信モジュール
514 入力装置
515 出力装置
516 タッチセンサモジュール
517 表示モジュール
517a ディスプレイコントローラ
517b フレームメモリ
517c ディスプレイ
517d 表示部
517e 表示部
518 記憶装置
520 サーバシステム
521 プロセッサ
522 記憶装置
523 通信モジュール
524 記憶装置ユニット
524a 記憶装置ユニット
524n 記憶装置ユニット
530 ネットワーク
611 基板
612 基板
621 発光
622 反射光
800 携帯情報端末
801 筐体
802 筐体
803 表示部
804 表示部
805 ヒンジ部
810 携帯情報端末
811 筐体
812 表示部
813 操作ボタン
814 外部接続ポート
815 スピーカ
816 マイク
817 カメラ
820 カメラ
821 筐体
822 表示部
823 操作ボタン
824 シャッターボタン
826 レンズ
1000 記憶装置
1000a 記憶装置
5001 OSトランジスタ
5002 OSトランジスタ
5003 OSトランジスタ
5010 酸化物層
5011 金属酸化物層
5012 金属酸化物層
5013 金属酸化物層
5021 絶縁層
5022 絶縁層
5023 絶縁層
5024 絶縁層
5025 絶縁層
5026 絶縁層
5027 絶縁層
5028 絶縁層
5029 絶縁層
5030 絶縁層
5031 絶縁層
5032 絶縁層
5050 導電層
5051 導電層
5052 導電層
5053 導電層
5054 導電層
5500 単結晶シリコンウエハ
Claims (12)
- 第1のメモリセル、第2のメモリセル、ビット線と、デジタルアナログ変換回路、センス回路、第1のセンス線、第2のセンス線、アナログデジタル変換回路を有し、
前記デジタルアナログ変換回路は、前記ビット線を介して前記第1のメモリセルと、第2のメモリセルとが電気的に接続され、
前記センス回路には、前記第1のセンス線を介して前記第1のメモリセル、及び前記第2のセンス線を介して前記第2のメモリセルが電気的に接続され、
前記デジタルアナログ変換回路は、前記第1のメモリセル及び前記第2のメモリセルに、第1の信号として電圧を与える機能を有し、
前記センス回路は、前記第1のメモリセル、又は前記第2のメモリセルが有する第1の信号のいずれか大きな電圧を、第2の信号として選択する機能を有し、
前記アナログデジタル変換回路は、前記第2の信号を電圧からデジタル信号に変換する機能を有する記憶装置。 - 請求項1において、
前記第1のメモリセルと、前記第2のメモリセルは、多値のデータ電圧を保持する機能を有する記憶装置。 - 請求項1又は請求項2において、
前記第1のメモリセルは、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、容量素子と、ワード線と、前記ビット線と、前記第1のセンス線と、容量線とを有し、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記ワード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もしくはドレインの一方は、前記ビット線に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソースもしくはドレインの他方は、前記第2のトランジスタのゲートと、前記容量素子の電極の1方と、に、電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースもしくはドレインの一方は、前記ビット線に電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースもしくはドレインの他方は、前記第1のセンス線と電気的に接続され、
前記容量素子の電極の他方は、前記容量線と電気的に接続された記憶装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
前記第1のメモリセルが有する前記第1のトランジスタ、及び前記第2のトランジスタの半導体層の上に設けられた絶縁層の上に、前記第2のメモリセルが有するトランジスタの半導体層が設けられ、
それぞれの半導体層の一部が重なり合う位置に配置されたことを特徴とする記憶装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
前記第1のメモリセルが有する前記第1のトランジスタ、及び前記第2のトランジスタの半導体層と、前記第2のメモリセルが有するトランジスタの半導体層とは、同じ絶縁層の上に設けられたことを特徴とする記憶装置。 - 請求項1において、
前記センス回路は、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1の電圧変換素子と、第2の電圧変換素子と、第3の電圧変換素子と、フローティングノードと、第1の電源線と、第2の電源線と、を有し、
前記第3のトランジスタのゲートは、前記第1の電圧変換素子を介して前記第1のセンス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、前記第2の電圧変換素子を介して前記第2のセンス線と電気的に接続され、
前記第1の電源線は、前記第3のトランジスタのソースもしくはドレインの一方、及び前記第4のトランジスタのソースもしくはドレインの一方が電気的に接続され、
前記アナログデジタル変換回路の入力端子には、前記第3のトランジスタのソースもしくはドレインの他方、前記第4のトランジスタのソースもしくはドレインの他方、前記第5のトランジスタのソースもしくはドレインの一方、及び前記第3の電圧変換素子の電極の一方が電気的に接続され、
前記第2の電源線は、前記第5のトランジスタのソースもしくはドレインの他方、及び前記第3の電圧変換素子の電極の他方が電気的に接続され、
前記フローティングノードは、前記アナログデジタル変換回路の入力端子に電気的に接続されることを特徴とする記憶装置。 - 請求項6において
前記第1乃至第3の電圧変換素子は、電流を電圧に変換する機能を有することを特徴とする記憶装置。 - 請求項4又は請求項5において、前記第1のメモリセルが有する前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタの半導体層と、前記第2のメモリセルが有するトランジスタの半導体層はそれぞれ金属酸化物を有することを特徴とする記憶装置。
- 請求項8において、
前記第1のメモリセルが有する前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタと、前記第2のメモリセルが有するトランジスタは、それぞれがバックゲートを有することを特徴とする記憶装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一の記憶装置と、プロセッサを有する半導体装置。
- 請求項10に記載の半導体装置と、表示装置と、通信モジュールを有する電子機器。
- 請求項11に記載の半導体装置と、プロセッサと、通信モジュールを有するサーバシステム。
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