JP2019154069A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。特に
、本発明は、例えば、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、それらの駆動方法、
または、それらの製造方法に関する。特に、本発明は、例えば、酸化物半導体を有する半
導体装置、表示装置、または、発光装置に関する。
載されている。
とする。または、本発明の一態様は、品質の良い半導体装置などを提供することを課題と
する。
、本発明の一態様は、消費電力の低い半導体装置などを提供することを課題とする。また
は、本発明の一態様は、目に優しい表示装置などを提供することを課題とする。または、
本発明の一態様は、透明な半導体層を用いた半導体装置などを提供することを課題とする
。または、本発明の一態様は、信頼性の高い半導体層を用いた半導体装置などを提供する
ことを課題とする。
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
4のトランジスタ、第5のトランジスタ及び第6のトランジスタを有し、第1のトランジ
スタ及び第4のトランジスタはpチャネル型トランジスタであり、第2のトランジスタ及
び第5のトランジスタはnチャネル型トランジスタであり、第3のトランジスタのチャネ
ルが形成される領域は酸化物半導体層を有し、第6のトランジスタのチャネルが形成され
る領域は酸化物半導体層を有し、第1のトランジスタのゲートは第3のトランジスタのソ
ース及びドレインの一方に電気的に接続され、第1のトランジスタのソース及びドレイン
の一方にはハイ電圧が印加され、第2のトランジスタのソース及びドレインの一方にはロ
ー電圧が印加され、第1のトランジスタのソース及びドレインの他方は、第2のトランジ
スタのソース及びドレインの他方、第4のトランジスタのゲート、第6のトランジスタの
ソース及びドレインの一方、に電気的に接続され、第2のトランジスタのゲートは第3の
トランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、第4のトランジスタのソ
ース及びドレインの一方にはハイ電圧が印加され、第5のトランジスタのソース及びドレ
インの一方にはロー電圧が印加され、第4のトランジスタのソース及びドレインの他方は
、第5のトランジスタのソース及びドレインの他方、第1のトランジスタのゲート、及び
第3のトランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続され、第5のトランジス
タのゲートは第6のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続される半導
体装置である。
ネルが形成される領域は酸化物半導体層を有するから、ハイ電圧及びロー電圧が一時消失
しても、ハイ電圧及びロー電圧が回復すれば、第1のトランジスタのソース及びドレイン
の他方及び第2のトランジスタのソース及びドレインの他方が電気的に接続するノードの
電圧を回復することができる。また第4のトランジスタのソース及びドレインの他方及び
第5のトランジスタのソース及びドレインの他方が電気的に接続するノードの電圧を回復
することができる。
ンジスタ、第3のトランジスタ及び第4のトランジスタを有し、第1のトランジスタ及び
第3のトランジスタはnチャネル型トランジスタであり、第2のトランジスタのチャネル
が形成される領域は酸化物半導体層を有し、第4のトランジスタのチャネルが形成される
領域は酸化物半導体層を有し、第1の抵抗素子の一方の端子にはハイ電圧が印加され、第
1のトランジスタのソース及びドレインの一方にはロー電圧が印加され、第1の抵抗素子
の他方の端子は、第1のトランジスタのソース及びドレインの他方、及び第4のトランジ
スタのソース及びドレインの一方に電気的に接続され、第2の抵抗素子の一方の端子には
ハイ電圧が印加され、第3のトランジスタのソース及びドレインの一方にはロー電圧が印
加され、第2の抵抗素子の他方の端子は、第3のトランジスタのソース及びドレインの他
方、及び第2のトランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続され、第1のト
ランジスタのゲートは第2のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続さ
れ、第3のトランジスタのゲートは第4のトランジスタのソース及びドレインの他方に電
気的に接続される半導体装置である。
ネルが形成される領域は酸化物半導体層を有するから、ハイ電圧及びロー電圧が一時消失
しても、ハイ電圧及びロー電圧が回復すれば、第1の抵抗素子の他方の端子及び第1のト
ランジスタのソース及びドレインの他方が電気的に接続するノードの電圧を回復すること
ができる。また第2の抵抗素子の他方の端子及び第3のトランジスタのソース及びドレイ
ンの他方が電気的に接続するノードの電圧を回復することができる。
4のトランジスタ、第5のトランジスタ及び第6のトランジスタを有し、第1のトランジ
スタ及び第4のトランジスタはpチャネル型トランジスタであり、第2のトランジスタ及
び第5のトランジスタはnチャネル型トランジスタであり、第3のトランジスタのチャネ
ルが形成される領域は酸化物半導体層を有し、第6のトランジスタのチャネルが形成され
る領域は酸化物半導体層を有し、第1のトランジスタのソース及びドレインの一方にはハ
イ電圧が印加され、第2のトランジスタのソース及びドレインの一方にはロー電圧が印加
され、第1のトランジスタのソース及びドレインの他方は、第2のトランジスタのソース
及びドレインの他方、第6のトランジスタのソース及びドレインの一方、第5のトランジ
スタのゲート、に電気的に接続され、第4のトランジスタのソース及びドレインの一方に
はハイ電圧が印加され、第5のトランジスタのソース及びドレインの一方にはロー電圧が
印加され、第4のトランジスタのソース及びドレインの他方は、第5のトランジスタのソ
ース及びドレインの他方、第2のトランジスタのゲート、及び第3のトランジスタのソー
ス及びドレインの一方に電気的に接続され、第1のトランジスタのゲートは第3のトラン
ジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、第4のトランジスタのゲートは
第6のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続される半導体装置である
。
ネルが形成される領域は酸化物半導体層を有するから、ハイ電圧及びロー電圧が一時消失
しても、ハイ電圧及びロー電圧が回復すれば、第1のトランジスタのソース及びドレイン
の他方及び第2のトランジスタのソース及びドレインの他方が電気的に接続するノードの
電圧を回復することができる。また第4のトランジスタのソース及びドレインの他方及び
第5のトランジスタのソース及びドレインの他方が電気的に接続するノードの電圧を回復
することができる。
ンジスタ、第3のトランジスタ及び第4のトランジスタを有し、第1のトランジスタ及び
第3のトランジスタはpチャネル型トランジスタであり、第2のトランジスタのチャネル
が形成される領域は酸化物半導体層を有し、第4のトランジスタのチャネルが形成される
領域は酸化物半導体層を有し、第1のトランジスタのソース及びドレインの一方にはハイ
電圧が印加され、第1の抵抗素子の一方の端子にはロー電圧が印加され、第1のトランジ
スタのソース及びドレインの他方は、第1の抵抗素子の他方の端子、及び第4のトランジ
スタのソース及びドレインの一方、に電気的に接続され、第3のトランジスタのソース及
びドレインの一方にはハイ電圧が印加され、第2の抵抗素子の一方の端子にはロー電圧が
印加され、第3のトランジスタのソース及びドレインの他方は、第2の抵抗素子の他方の
端子、及び第2のトランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続され、第1の
トランジスタのゲートは第2のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続
され、第3のトランジスタのゲートは、第4のトランジスタのソース及びドレインの他方
に電気的に接続される半導体装置である。
ネルが形成される領域は酸化物半導体層を有するから、ハイ電圧及びロー電圧が一時消失
しても、ハイ電圧及びロー電圧が回復すれば、第1の抵抗素子の他方の端子及び第1のト
ランジスタのソース及びドレインの他方が電気的に接続するノードの電圧を回復すること
ができる。また第2の抵抗素子の他方の端子及び第3のトランジスタのソース及びドレイ
ンの他方が電気的に接続するノードの電圧を回復することができる。
4のトランジスタ、第5のトランジスタ、第6のトランジスタ、第7のトランジスタ、第
8のトランジスタを有し、第1のトランジスタ及び第5のトランジスタはpチャネル型ト
ランジスタであり、第2のトランジスタ及び第6のトランジスタはnチャネル型トランジ
スタであり、第3のトランジスタのチャネルが形成される領域は酸化物半導体層を有し、
第4のトランジスタのチャネルが形成される領域は酸化物半導体層を有し、第7のトラン
ジスタのチャネルが形成される領域は酸化物半導体層を有し、第8のトランジスタのチャ
ネルが形成される領域は酸化物半導体層を有し、第1のトランジスタのソース及びドレイ
ンの一方にはハイ電圧が印加され、第2のトランジスタのソース及びドレインの一方には
ロー電圧が印加され、第1のトランジスタのソース及びドレインの他方は、第2のトラン
ジスタのソース及びドレインの他方、第7のトランジスタのソース及びドレインの一方、
及び第8のトランジスタのソース及びドレインの一方、に電気的に接続され、第5のトラ
ンジスタのソース及びドレインの一方にはハイ電圧が印加され、第6のトランジスタのソ
ース及びドレインの一方にはロー電圧が印加され、第5のトランジスタのソース及びドレ
インの他方は、第6のトランジスタのソース及びドレインの他方、第3のトランジスタの
ソース及びドレインの一方、及び第4のトランジスタのソース及びドレインの一方に電気
的に接続され、第1のトランジスタのゲートは第4のトランジスタのソース及びドレイン
の他方に電気的に接続され、第2のトランジスタのゲートは第3のトランジスタのソース
及びドレインの他方に電気的に接続され、第5のトランジスタのゲートは第8のトランジ
スタのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、第6のトランジスタのゲートは、
第7のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続される半導体装置である
。
トランジスタ、第8のトランジスタのチャネルが形成される領域は酸化物半導体層を有す
るから、ハイ電圧及びロー電圧が一時消失しても、ハイ電圧及びロー電圧が回復すれば、
第1のトランジスタのソース及びドレインの他方及び第2のトランジスタのソース及びド
レインの他方が電気的に接続するノードの電圧を回復することができる。また第5のトラ
ンジスタのソース及びドレインの他方及び第6のトランジスタのソース及びドレインの他
方が電気的に接続するノードの電圧を回復することができる。
半導体層を有するから、ハイ電圧及びロー電圧が一時消失しても、ハイ電圧及びロー電圧
が回復すれば、元の状態を回復することができる。すなわち電源の瞬間的な低下又は停止
に対してデータを保持し続けることができる。
説明に限定されるものではない。本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその
形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解されるからである
。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容のみに限定して解釈されるもの
ではない。なお、図面を用いて本発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は
異なる図面間でも共通して用いる。
可能、或いは伝送可能な状態に相当する。従って、接続している状態とは、直接接続して
いる状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは伝送
可能であるように、配線、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの回路素子を介して電気
的に接続している状態も、その範疇に含む。
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。
域、或いは上記半導体膜に電気的に接続されたソース電極を意味する。同様に、トランジ
スタのドレインとは、活性層として機能する半導体膜の一部であるドレイン領域、或いは
上記半導体膜に電気的に接続されたドレイン電極を意味する。また、ゲートはゲート電極
を意味する。
られる電位の高低によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、nチャネル型トランジ
スタでは、低い電位が与えられる端子がソースと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がド
レインと呼ばれる。また、pチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子が
ドレインと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がソースと呼ばれる。本明細書では、便宜
上、ソースとドレインとが固定されているものと仮定して、トランジスタの接続関係を説
明する場合があるが、実際には上記電位の関係に従ってソースとドレインの呼び方が入れ
替わる。
れている状態をいう。従って、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「垂直」と
は、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、
85°以上95°以下の場合も含まれる。
。
図1に半導体装置100を示す。半導体装置100は、トランジスタ101、トランジス
タ102、トランジスタ103、トランジスタ104、容量素子105、トランジスタ1
06、トランジスタ107、トランジスタ108、トランジスタ109、容量素子110
を有する。トランジスタ104及びトランジスタ109のチャネルが形成される領域は酸
化物半導体層を有している。これにより半導体装置100は、電源電圧が消失しても、デ
ータを回復することができる。なおトランジスタ101及びトランジスタ106は信号の
入力又は出力を制御するスイッチであるから、必要に応じて設ければよい。また容量素子
105及び容量素子110は必要に応じて設ければよい。
される。
的に接続される。トランジスタ101のソース及びドレインの他方はトランジスタ103
のドレインに電気的に接続される。トランジスタ101のソース及びドレインの他方はト
ランジスタ107のゲートに電気的に接続される。トランジスタ101のソース及びドレ
インの他方はトランジスタ109のソース及びドレインの一方に電気的に接続される。
に接続される。トランジスタ102のゲートはトランジスタ106のソース及びドレイン
の一方に電気的に接続される。トランジスタ102のゲートはトランジスタ107のドレ
インに電気的に接続される。トランジスタ102のゲートはトランジスタ108のドレイ
ンに電気的に接続される。
あり、電圧VSS1及び電圧VSS2より高い。電圧VDDは高電位側の電源電圧であっ
てもよい。
的に接続される。トランジスタ102のドレインはトランジスタ103のドレインに電気
的に接続される。トランジスタ102のドレインはトランジスタ107のゲートに電気的
に接続される。トランジスタ102のドレインはトランジスタ109のソース及びドレイ
ンの一方に電気的に接続される。
に接続される。トランジスタ103のゲートは容量素子105の一方の電極に電気的に接
続される。
あり、電圧VDDよりも低い。電圧VSS1は基準電位であってもよい。
的に接続される。トランジスタ103のドレインはトランジスタ102のドレインに電気
的に接続される。トランジスタ103のドレインはトランジスタ107のゲートに電気的
に接続される。トランジスタ103のドレインはトランジスタ109のソース及びドレイ
ンの一方に電気的に接続される。
めトランジスタ104はオフ電流、すなわちトランジスタ104がオフ状態のときのリー
ク電流、が極めて低いという特性を有する。
に接続される。トランジスタ104のソース及びドレインの一方はトランジスタ107の
ドレインに電気的に接続される。トランジスタ104のソース及びドレインの一方はトラ
ンジスタ108のドレインに電気的に接続される。トランジスタ104のソース及びドレ
インの一方はトランジスタ106のソース及びドレインの一方に電気的に接続される。
に接続される。トランジスタ104のソース及びドレインの他方は容量素子105の一方
の電極に電気的に接続される。
素子105の一方の電極はトランジスタ104のソース及びドレインの他方に電気的に接
続される。
あり、電圧VDDよりも低い。電圧VSS2は基準電位であってもよい。ここで、各配線
や各端子の電圧は相対的なものであり、ある基準よりも高い電圧か低い電圧かが重要とな
る。よって、GNDと記載されていても、0Vであるとは限定されない。これは、図面に
おいても同様であり、GNDを示す部分があっても、0Vであるとは限定されない。なお
、図面において、容量素子の一方の電極が接地されている場合があるが、電圧を保持でき
ればよいので、VSSやVDDなどの電源線に電気的に接続されていてもよい。
電圧VSS1や、電圧GNDが供給されることができる機能を有する配線と、電気的に接
続されていてもよい。容量素子110の他方の電極も、同様である。容量素子105の他
方の電極と、容量素子110の他方の電極とは、同一の配線に電気的に接続された方が、
配線の数を低減できるため、望ましい。ただし、これに限定されず、別の配線に電気的に
接続されることも可能である。例えば、容量素子105の他方の電極は、VSS2が供給
される配線と電気的に接続され、容量素子110の他方の電極は、VDDが供給される配
線と電気的に接続されることも可能である。
ンジスタ101のゲートも、配線111に電気的に接続されている。このように同一の配
線と電気的に接続させることにより、配線数を減らすことが出来る。ただし、本発明の一
態様はこれに限定されず、配線111を2本の別の配線に分けて、トランジスタ101の
ゲートと、トランジスタ106のゲートとに、それぞれ電気的に接続させることも可能で
ある。別の配線に電気的に接続させることにより、異なる信号を供給することが可能とな
り、タイミングの制御の自由度が増える。
される。信号Sig3がハイ電圧の信号の場合、信号Sig4はロー電圧の信号となる。
信号Sig3がロー電圧の信号の場合、信号Sig4はハイ電圧の信号となる。
14が反転ビット線となる。そうすると図1に示すノード130とノード131の状態を
ビット線、反転ビット線に出力することができる。
に接続される。トランジスタ106のソース及びドレインの一方はトランジスタ104の
ソース及びドレインの一方に電気的に接続される。トランジスタ106のソース及びドレ
インの一方はトランジスタ107のドレインに電気的に接続される。トランジスタ106
のソース及びドレインの一方はトランジスタ108のドレインに電気的に接続される。
に接続される。トランジスタ107のゲートはトランジスタ102のドレインに電気的に
接続される。トランジスタ107のゲートはトランジスタ103のドレインに電気的に接
続される。トランジスタ107のゲートはトランジスタ109のソース及びドレインの一
方に電気的に接続される。
ランジスタ107のドレインはトランジスタ104のソース及びドレインの一方に電気的
に接続される。トランジスタ107のドレインはトランジスタ106のソース及びドレイ
ンの一方に電気的に接続される。トランジスタ107のドレインはトランジスタ108の
ドレインに電気的に接続される。
3、トランジスタ107及びトランジスタ108以外のトランジスタはnチャネル型でも
pチャネル型でもよいが、以下ではnチャネル型として説明する。
に接続される。トランジスタ108のゲートは容量素子110の一方の電極に電気的に接
続される。
ランジスタ108のドレインはトランジスタ104のソース及びドレインの一方に電気的
に接続される。トランジスタ108のドレインはトランジスタ106のソース及びドレイ
ンの一方に電気的に接続される。トランジスタ108のドレインはトランジスタ107の
ドレインに電気的に接続される。
いる。このためトランジスタ109はオフ電流、すなわちトランジスタ109がオフ状態
のときのリーク電流、が極めて低いという特性を有する。
ンジスタ104のゲートも、配線112に電気的に接続されている。このように同一の配
線と電気的に接続させることにより、配線数を減らすことが出来る。ただし、本発明の一
態様はこれに限定されず、配線112を2本の別の配線に分けて、トランジスタ104の
ゲートと、トランジスタ109のゲートとに、それぞれ電気的に接続させることも可能で
ある。別の配線に電気的に接続させることにより、異なる信号を供給することが可能とな
り、タイミングの制御の自由度が増える。
インの他方に電気的に接続される。トランジスタ109のソース及びドレインの一方はト
ランジスタ102のドレインに電気的に接続される。トランジスタ109のソース及びド
レインの一方はトランジスタ103のドレインに電気的に接続される。トランジスタ10
9のソース及びドレインの一方はトランジスタ107のゲートに電気的に接続される。
に接続される。トランジスタ109のソース及びドレインの他方は容量素子110の一方
の電極に電気的に接続される。
電圧VSS1と電圧VSS2は同じ電圧としているが、これに限定されるものではない。
)が入力される。トランジスタ101及びトランジスタ106はオンする。
)が入力される。トランジスタ104及びトランジスタ109はオンする。
る。ノード130はハイ状態となる。トランジスタ107のゲートにハイ信号が入力され
るが、トランジスタ107はpチャネル型であるからトランジスタ107はオフする。ま
たトランジスタ109のソース及びドレインの一方にはハイ信号が入力される。トランジ
スタ109はオンしているから、トランジスタ108のゲート及び容量素子110の一方
の電極にハイ信号が入力される。トランジスタ108はオンする。ノード133はハイ状
態となる。
信号Sig4(ロー信号)が入力される。ノード131はロー状態となる。トランジスタ
102のゲートにロー信号が入力され、トランジスタ102はオンする。またトランジス
タ104のソース及びドレインの一方にはロー信号が入力される。トランジスタ104は
オンしているから、トランジスタ103のゲート及び容量素子105の一方の電極にロー
信号が入力される。トランジスタ103はnチャネル型であるからトランジスタ103は
オフする。ノード132はロー状態となる。
が終了する。
きトランジスタ102はオンし、トランジスタ103はオフしているからノード130に
は電圧VDDが印加され、ハイ状態が保持される。一方、トランジスタ108はオンし、
トランジスタ107はオフしているからノード131には電圧VSS1が印加され、ロー
状態が保持される。
ジスタ103のゲートには、ノード132のロー信号が印加されるから、トランジスタ1
03はオフのままである。またトランジスタ108のゲートには、ノード133のハイ信
号が印加されるから、トランジスタ108はオンのままである。
したとする。ノード130及びノード131に保持された状態は消失する。このとき少な
くともトランジスタ104及びトランジスタ109は信号Sig2によりオフしている。
トランジスタ104及びトランジスタ109のオフ電流は極めて低いから、ノード132
及びノード133に保持されている状態は消失しない。したがってトランジスタ103は
オフであり、トランジスタ108はオンである。
ランジスタ108はオンしているから、ノード131には電圧VSS1が印加され、ノー
ド131はロー状態となる。
04及びトランジスタ109は信号Sig2によりオンし、ノード133はハイ状態が維
持され、ノード132はロー状態が維持される。
圧VDD、電圧VSS1、電圧VSS2が回復すると、データを回復することができる。
半導体装置100では、トランジスタ102の代わりに抵抗素子120を設け、トランジ
スタ107の代わりに抵抗素子121を設けている。
1のソース及びドレインの他方に電気的に接続される。抵抗素子120の他方の端子はト
ランジスタ103のドレインに電気的に接続される。抵抗素子120の他方の端子はトラ
ンジスタ109のソース及びドレインの一方に電気的に接続される。
6のソース及びドレインの一方に電気的に接続される。抵抗素子121の他方の端子はト
ランジスタ108のドレインに電気的に接続される。抵抗素子121の他方の端子はトラ
ンジスタ104のソース及びドレインの一方に電気的に接続される。
細は省略する。
図4に半導体装置200を示す。半導体装置200は、トランジスタ101、トランジス
タ102、トランジスタ103、トランジスタ115、容量素子116、トランジスタ1
06、トランジスタ107、トランジスタ108、トランジスタ117、容量素子118
を有する。トランジスタ115及びトランジスタ117のチャネルが形成される領域は酸
化物半導体層を有している。これにより半導体装置200は、電源電圧が消失しても、デ
ータを回復することができる。なおトランジスタ101及びトランジスタ106は信号の
入力又は出力を制御するスイッチであるから、必要に応じて設ければよい。また容量素子
116及び容量素子118は必要に応じて設ければよい。
5、トランジスタ109、容量素子110が設けられていない点、トランジスタ115、
容量素子116、トランジスタ117、容量素子118が設けられている点、で異なる。
15はオフ電流、すなわちトランジスタ115がオフ状態のときのリーク電流、が極めて
低いという特性を有する。
に接続される。トランジスタ115のソース及びドレインの一方はトランジスタ107の
ドレインに電気的に接続される。トランジスタ115のソース及びドレインの一方はトラ
ンジスタ108のドレインに電気的に接続される。トランジスタ115のソース及びドレ
インの一方はトランジスタ106のソース及びドレインの一方に電気的に接続される。
に接続される。トランジスタ115のソース及びドレインの他方は容量素子116の一方
の電極に電気的に接続される。
素子116の一方の電極はトランジスタ115のソース及びドレインの他方に電気的に接
続される。
あり、電圧VDDよりも低い。電圧VSS2は基準電位であってもよい。なお、容量素子
116の他方の電極は、VSS2が供給されることができる機能を有する配線とは別の配
線、例えば、電圧VDDや、電圧VSS1や、電圧GNDが供給されることができる機能
を有する配線と、電気的に接続されていてもよい。
いる。このためトランジスタ117はオフ電流、すなわちトランジスタ117がオフ状態
のときのリーク電流、が極めて低いという特性を有する。
ンジスタ115のゲートも、配線112に電気的に接続されている。このように同一の配
線と電気的に接続させることにより、配線数を減らすことが出来る。ただし、本発明の一
態様はこれに限定されず、配線112を2本の別の配線に分けて、トランジスタ115の
ゲートと、トランジスタ117のゲートとに、それぞれ電気的に接続させることも可能で
ある。別の配線に電気的に接続させることにより、異なる信号を供給することが可能とな
り、タイミングの制御の自由度が増える。
インの他方に電気的に接続される。トランジスタ117のソース及びドレインの一方はト
ランジスタ102のドレインに電気的に接続される。トランジスタ117のソース及びド
レインの一方はトランジスタ103のドレインに電気的に接続される。トランジスタ11
7のソース及びドレインの一方はトランジスタ108のゲートに電気的に接続される。
に接続される。トランジスタ117のソース及びドレインの他方は容量素子118の一方
の電極に電気的に接続される。なおトランジスタ115及びトランジスタ117はnチャ
ネル型でもpチャネル型でもよいが、以下ではnチャネル型として説明する。
方の電極は、VSS2が供給されることができる機能を有する配線とは別の配線、例えば
、電圧VDDや、電圧VSS1や、電圧GNDが供給されることができる機能を有する配
線と、電気的に接続されていてもよい。容量素子116の他方の電極と、容量素子118
の他方の電極とは、同一の配線に電気的に接続された方が、配線の数を低減できるため、
望ましい。ただし、これに限定されず、別の配線に電気的に接続されることも可能である
。例えば、容量素子116の他方の電極は、VSS2が供給される配線と電気的に接続さ
れ、容量素子118の他方の電極は、VDDが供給される配線と電気的に接続されること
も可能である。
電圧VSS1と電圧VSS2は同じ電圧としているが、これに限定されるものではない。
)が入力される。トランジスタ101及びトランジスタ106はオンする。
)が入力される。トランジスタ115及びトランジスタ117はオンする。
る。ノード130はハイ状態となる。トランジスタ108のゲートにハイ信号が入力され
、トランジスタ108はオンする。またトランジスタ117のソース及びドレインの一方
にはハイ信号が入力される。トランジスタ117はオンしているから、トランジスタ10
7のゲート及び容量素子118の一方の電極にハイ信号が入力される。トランジスタ10
8はpチャネル型トランジスタであるから、トランジスタ108はオフする。ノード13
6はハイ状態となる。
信号Sig4(ロー信号)が入力される。ノード131はロー状態となる。トランジスタ
103のゲートにロー信号が入力され、トランジスタ103はオフする。またトランジス
タ115のソース及びドレインの一方にはロー信号が入力される。トランジスタ115は
オンしているから、トランジスタ102のゲート及び容量素子116の一方の電極にロー
信号が入力される。トランジスタ102はpチャネル型であるからトランジスタ102は
オンする。ノード135はロー状態となる。
が終了する。
きトランジスタ102はオンし、トランジスタ103はオフしているからノード130に
は電圧VDDが印加され、ハイ状態が保持される。一方、トランジスタ108はオンし、
トランジスタ107はオフしているからノード131には電圧VSS1が印加され、ロー
状態が保持される。
ジスタ102のゲートには、ノード135のロー信号が印加されるから、トランジスタ1
02はオンのままである。またトランジスタ107のゲートには、ノード136のハイ信
号が印加されるから、トランジスタ107はオフのままである。
したとする。ノード130及びノード131に保持された状態は消失する。このとき少な
くともトランジスタ115及びトランジスタ117は信号Sig2によりオフしている。
トランジスタ115及びトランジスタ117のオフ電流は極めて低いから、ノード135
及びノード136に保持されている状態は消失しない。したがってトランジスタ102は
オンであり、トランジスタ107はオフである。
ランジスタ102はオンしているから、ノード130には電圧VDDが印加され、ノード
130はハイ状態となる。
15及びトランジスタ117は信号Sig2によりオンし、ノード135はロー状態が維
持され、ノード136はハイ状態が維持される。
圧VDD、電圧VSS1、電圧VSS2が回復すると、データを回復することができる。
半導体装置200では、トランジスタ103の代わりに抵抗素子122を設け、トランジ
スタ108の代わりに抵抗素子123を設けている。
に接続される。抵抗素子122の一方の端子はトランジスタ102のドレインに電気的に
接続される。抵抗素子122の一方の端子はトランジスタ117のソース及びドレインの
一方に電気的に接続される。抵抗素子122の他方の端子には電圧VSS1が印加される
。
に接続される。抵抗素子123の一方の端子はトランジスタ107のドレインに電気的に
接続される。抵抗素子123の一方の端子はトランジスタ115のソース及びドレインの
一方に電気的に接続される。抵抗素子123の他方の端子には電圧VSS1が印加される
。
細は省略する。
図6に半導体装置250を示す。半導体装置250は、トランジスタ101、トランジス
タ102、トランジスタ103、トランジスタ104、容量素子105、トランジスタ1
06、トランジスタ107、トランジスタ108、トランジスタ109、容量素子110
、トランジスタ115、トランジスタ117、容量素子116、容量素子118を有する
。トランジスタ104、トランジスタ109、トランジスタ115及びトランジスタ11
7のチャネルが形成される領域は酸化物半導体層を有している。これにより半導体装置2
50は、電源電圧が消失しても、データを回復することができる。なおトランジスタ10
1及びトランジスタ106は信号の入力又は出力を制御するスイッチであるから、必要に
応じて設ければよい。また容量素子105、容量素子110、容量素子116、容量素子
118は必要に応じて設ければよい。
ような構成となっている。
04はオフ電流、すなわちトランジスタ104がオフ状態のときのリーク電流、が極めて
低いという特性を有する。
ンジスタ109のゲートも、配線125に電気的に接続されている。このように同一の配
線と電気的に接続させることにより、配線数を減らすことが出来る。ただし、本発明の一
態様はこれに限定されず、配線125を2本の別の配線に分けて、トランジスタ104の
ゲートと、トランジスタ109のゲートとに、それぞれ電気的に接続させることも可能で
ある。別の配線に電気的に接続させることにより、異なる信号を供給することが可能とな
り、タイミングの制御の自由度が増える。
インの一方に電気的に接続される。トランジスタ104のソース及びドレインの一方はト
ランジスタ107のドレインに電気的に接続される。トランジスタ104のソース及びド
レインの一方はトランジスタ108のドレインに電気的に接続される。トランジスタ10
4のソース及びドレインの一方はトランジスタ106のソース及びドレインの一方に電気
的に接続される。
に接続される。トランジスタ104のソース及びドレインの他方は容量素子105の一方
の電極に電気的に接続される。
素子105の一方の電極はトランジスタ104のソース及びドレインの他方に電気的に接
続される。
あり、電圧VDDよりも低い。電圧VSS2は基準電位であってもよい。なお、容量素子
105の他方の電極は、VSS2が供給されることができる機能を有する配線とは別の配
線、例えば、電圧VDDや、電圧VSS1や、電圧GNDが供給されることができる機能
を有する配線と、電気的に接続されていてもよい。容量素子110の他方の電極、容量素
子116の他方の電極、容量素子118の他方の電極も、同様である。容量素子105の
他方の電極と、容量素子110の他方の電極、容量素子116の他方の電極、容量素子1
18の他方の電極とは、同一の配線に電気的に接続された方が、配線の数を低減できるた
め、望ましい。ただし、これに限定されず、別の配線に電気的に接続されることも可能で
ある。例えば、容量素子105の他方の電極は、VSS2が供給される配線と電気的に接
続され、容量素子110の他方の電極、容量素子116の他方の電極、容量素子118の
他方の電極は、VDDが供給される配線と電気的に接続されることも可能である。
15はオフ電流、すなわちトランジスタ115がオフ状態のときのリーク電流、が極めて
低いという特性を有する。
ンジスタ117のゲートも、配線112に電気的に接続されている。このように同一の配
線と電気的に接続させることにより、配線数を減らすことが出来る。ただし、本発明の一
態様はこれに限定されず、配線112を2本の別の配線に分けて、トランジスタ115の
ゲートと、トランジスタ117のゲートとに、それぞれ電気的に接続させることも可能で
ある。別の配線に電気的に接続させることにより、異なる信号を供給することが可能とな
り、タイミングの制御の自由度が増える。
インの一方に電気的に接続される。トランジスタ115のソース及びドレインの一方はト
ランジスタ107のドレインに電気的に接続される。トランジスタ115のソース及びド
レインの一方はトランジスタ108のドレインに電気的に接続される。トランジスタ11
5のソース及びドレインの一方はトランジスタ106のソース及びドレインの一方に電気
的に接続される。
に接続される。トランジスタ115のソース及びドレインの他方は容量素子116の一方
の電極に電気的に接続される。
素子116の一方の電極はトランジスタ115のソース及びドレインの他方に電気的に接
続される。
あり、電圧VDDよりも低い。電圧VSS2は基準電位であってもよい。
109はオフ電流、すなわちトランジスタ109がオフ状態のときのリーク電流、が極め
て低いという特性を有する。
インの他方に電気的に接続される。トランジスタ109のソース及びドレインの一方はト
ランジスタ102のドレインに電気的に接続される。トランジスタ109のソース及びド
レインの一方はトランジスタ103のドレインに電気的に接続される。トランジスタ10
9のソース及びドレインの一方はトランジスタ117のソース及びドレインの一方に電気
的に接続される。
に接続される。トランジスタ109のソース及びドレインの他方は容量素子110の一方
の電極に電気的に接続される。
素子110の一方の電極はトランジスタ109のソース及びドレインの他方に電気的に接
続される。
17はオフ電流、すなわちトランジスタ117がオフ状態のときのリーク電流、が極めて
低いという特性を有する。
インの一方に電気的に接続される。トランジスタ117のソース及びドレインの一方はト
ランジスタ102のドレインに電気的に接続される。トランジスタ117のソース及びド
レインの一方はトランジスタ103のドレインに電気的に接続される。トランジスタ11
7のソース及びドレインの一方はトランジスタ101のソース及びドレインの他方に電気
的に接続される。
に接続される。トランジスタ117のソース及びドレインの他方は容量素子118の一方
の電極に電気的に接続される。
素子118の一方の電極はトランジスタ117のソース及びドレインの他方に電気的に接
続される。
あり、電圧VDDよりも低い。電圧VSS2は基準電位であってもよい。
信号Sig2と信号Sig5は同じ信号にしているが、これに限定されるものではない。
電圧VSS1と電圧VSS2は同じ電圧としているが、これに限定されるものではない。
)が入力される。トランジスタ101及びトランジスタ106はオンする。
)が入力される。トランジスタ115及びトランジスタ117はオンする。
)が入力される。トランジスタ104及びトランジスタ109はオンする。
る。ノード130はハイ状態となる。トランジスタ117はオンしているから、トランジ
スタ107のゲート及び容量素子118の一方の電極にハイ信号が入力される。しかしト
ランジスタ107はpチャネル型であるからトランジスタ107はオフする。ノード13
6はハイ状態となる。
110の一方の電極にハイ信号が入力される。トランジスタ108はオンする。ノード1
33はハイ状態となる。
信号Sig4(ロー信号)が入力される。ノード131はロー状態となる。トランジスタ
115はオンしているから、トランジスタ102のゲート及び容量素子116の一方の電
極にロー信号が入力される。トランジスタ102はpチャネル型であるからトランジスタ
102はオンする。
105の一方の電極にロー信号が入力される。トランジスタ103はnチャネル型である
からトランジスタ103はオフする。ノード132はロー状態となる。
が終了する。
きトランジスタ102はオンし、トランジスタ103はオフしているからノード130に
は電圧VDDが印加され、ハイ状態が保持される。一方、トランジスタ108はオンし、
トランジスタ107はオフしているからノード131には電圧VSS1が印加され、ロー
状態が保持される。
ジスタ103のゲートには、ノード132のロー信号が印加されるから、トランジスタ1
03はオフのままである。またトランジスタ108のゲートには、ノード133のハイ信
号が印加されるから、トランジスタ108はオンのままである。
ジスタ102のゲートには、ノード135のロー信号が印加されるから、トランジスタ1
02はオンのままである。またトランジスタ107のゲートには、ノード136のハイ信
号が印加されるから、トランジスタ107はオフのままである。
したとする。ノード130及びノード131に保持された状態は消失する。このときトラ
ンジスタ104及びトランジスタ109は信号Sig5によりオフしている。トランジス
タ104及びトランジスタ109のオフ電流は極めて低いから、ノード132及びノード
133に保持されている状態は消失しない。したがってトランジスタ103はオフであり
、トランジスタ108はオンである。
いる。トランジスタ115及びトランジスタ117のオフ電流は極めて低いから、ノード
135及びノード136に保持されている状態は消失しない。したがってトランジスタ1
02はオンであり、トランジスタ107はオフである。
ランジスタ102はオンし、トランジスタ103はオフしているから、ノード130には
電圧VDDが印加され、ノード130はハイ状態となる。またトランジスタ108はオン
し、トランジスタ107はオフしているから、ノード131には電圧VSS1が印加され
、ノード131はロー状態となる。
04及びトランジスタ109は信号Sig5によりオンし、ノード133はハイ状態が維
持され、ノード132はロー状態が維持される。トランジスタ115及びトランジスタ1
17は信号Sig2によりオンし、ノード135はロー状態が維持され、ノード136は
ハイ状態が維持される。
復することができる。
図8に半導体装置150を示す。半導体装置150は、トランジスタ101、トランジス
タ102、トランジスタ103、トランジスタ104、容量素子105、トランジスタ1
07、トランジスタ108、トランジスタ109、容量素子110、液晶素子140、容
量素子141を有する。半導体装置150は液晶表示装置である。トランジスタ104、
トランジスタ109のチャネルが形成される領域は酸化物半導体層を有している。これに
より半導体装置150は、電源電圧が消失しても、液晶素子140の状態を回復すること
ができる。なお容量素子105及び容量素子110は必要に応じて設ければよい。
ない点、液晶素子140及び容量素子141が設けられている点、で異なる。また半導体
装置150では、容量素子105の他方の電極、容量素子110の他方の電極、トランジ
スタ103のソース、トランジスタ108のソース、に電圧VSSが印加されている。電
圧VSSはロー電圧であり、電圧VDDよりも低い。電圧VSSは基準電位であってもよ
い。
素子140の一方の電極はトランジスタ104のソース及びドレインの一方に電気的に接
続される。液晶素子140の一方の電極はトランジスタ107のドレインに電気的に接続
される。液晶素子140の一方の電極はトランジスタ108のドレインに電気的に接続さ
れる。液晶素子140の一方の電極は容量素子141の一方の電極に電気的に接続される
。
る。このとき、電圧VDDと電圧VSSとの中間付近の電圧をGNDとすることにより、
液晶素子140に、正の信号と負の信号とを供給することが可能となる。これにより、液
晶素子140の反転駆動を行うことが出来る。
素子141の一方の電極はトランジスタ104のソース及びドレインの一方に電気的に接
続される。容量素子141の一方の電極はトランジスタ107のドレインに電気的に接続
される。容量素子141の一方の電極はトランジスタ108のドレインに電気的に接続さ
れる。容量素子141の一方の電極は液晶素子140の一方の電極に電気的に接続される
。
る。
01はオンする。
)が入力される。トランジスタ104及びトランジスタ109はオンする。
る。ノード130はロー状態となる。トランジスタ107のゲートにロー信号が入力され
、トランジスタ107はオンする。またトランジスタ109はオンしているから、トラン
ジスタ108のゲート及び容量素子110の一方の電極にロー信号が入力される。トラン
ジスタ108はオフする。ノード131はハイ状態となる。
る。また容量素子141の一方の電極にもハイ信号が入力され、容量素子141には電荷
が蓄積される。
またトランジスタ104はオンしているから、トランジスタ103のゲート及び容量素子
105の一方の電極にハイ信号が印加され、トランジスタ103はオンする。ノード13
0はロー状態となる。
オフし、トランジスタ103はオンしているからノード130には電圧VSSが印加され
、ロー状態が保持される。一方、トランジスタ107はオンし、トランジスタ108はオ
フしているからノード131には電圧VDDが印加され、ハイ状態が保持される。
ジスタ103のゲートにはハイ信号が印加されるから、トランジスタ103はオンのまま
である。またトランジスタ108のゲートにはロー信号が印加されるから、トランジスタ
108はオフのままである。
ド130及びノード131に保持された状態は消失する。このとき少なくともトランジス
タ104及びトランジスタ109は信号Sig2によりオフしている。トランジスタ10
4及びトランジスタ109のオフ電流は極めて低いから、トランジスタ103はオンし続
け、トランジスタ108はオフし続ける。
はオンしているから、ノード130には電圧VSSが印加され、ノード130はロー状態
となる。
0の一方の電極にはハイ信号が入力され、液晶素子140に電圧が印加される。
る。
す半導体装置150では、トランジスタ102の代わりに抵抗素子120を設け、トラン
ジスタ107の代わりに抵抗素子121を設けている。
スタ102、トランジスタ103、トランジスタ104、容量素子105、トランジスタ
107、トランジスタ108、トランジスタ109、容量素子110、トランジスタ14
2、EL素子143、容量素子141を有する。半導体装置155はEL表示装置である
。EL素子143には配線144から電流が供給される。なお、トランジスタ142を配
線144ではなく、電圧VDDを供給することができる機能を有する配線と電気的に接続
させてもよい。同様に、EL素子143を電圧GNDを供給することができる機能を有す
る配線ではなく、電圧VSSを供給することができる機能を有する配線と電気的に接続さ
せてもよい。
態になると、トランジスタ142のゲート及び容量素子141の一方の電極にハイ信号が
入力される。トランジスタ142はオンし、EL素子143に配線144から電流が供給
され、EL発光が生じる。
Sが回復すると、ノード131がハイ状態となる。EL素子143の状態は回復する。
す半導体装置155では、トランジスタ102の代わりに抵抗素子120を設け、トラン
ジスタ107の代わりに抵抗素子121を設けている。
図13に半導体装置260を示す。半導体装置260は、トランジスタ101、トランジ
スタ102、トランジスタ103、トランジスタ115、容量素子116、トランジスタ
107、トランジスタ108、トランジスタ117、容量素子118、液晶素子140、
容量素子141を有する。半導体装置260は液晶表示装置である。トランジスタ115
、トランジスタ117のチャネルが形成される領域は酸化物半導体層を有している。これ
により半導体装置260は、電源電圧が消失しても、液晶素子140の状態を回復するこ
とができる。なお容量素子116及び容量素子118は必要に応じて設ければよい。
5、トランジスタ109、容量素子110が設けられていない点、トランジスタ115、
容量素子116、トランジスタ117、容量素子118が設けられている点、で異なる。
01はオンする。
)が入力される。トランジスタ115及びトランジスタ117はオンする。
る。ノード130はロー状態となる。トランジスタ117はオンしているから、トランジ
スタ107のゲートにロー信号が入力され、トランジスタ107はオンする。またトラン
ジスタ108のゲート及び容量素子110の一方の電極にロー信号が入力される。トラン
ジスタ108はオフする。ノード131はハイ状態となる。
る。また容量素子141の一方の電極にもハイ信号が入力され、容量素子141には電荷
が蓄積される。
加され、トランジスタ102はオフする。またトランジスタ103のゲート及び容量素子
105の一方の電極にハイ信号が印加され、トランジスタ103はオンする。ノード13
0はロー状態となる。
オフし、トランジスタ103はオンしているからノード130には電圧VSSが印加され
、ロー状態が保持される。一方、トランジスタ107はオンし、トランジスタ108はオ
フしているからノード131には電圧VDDが印加され、ハイ状態が保持される。
ジスタ102のゲートにはハイ信号が印加されるから、トランジスタ102はオフのまま
である。またトランジスタ107のゲートにはロー信号が印加されるから、トランジスタ
107はオンのままである。
ド130及びノード131に保持された状態は消失する。このとき少なくともトランジス
タ115及びトランジスタ117は信号Sig2によりオフしている。トランジスタ11
5及びトランジスタ117のオフ電流は極めて低いから、トランジスタ102はオフし続
け、トランジスタ107はオンし続ける。
はオンしているから、ノード131には電圧VDDが印加され、ノード131はハイ状態
となる。液晶素子140の一方の電極にはハイ信号が入力され、液晶素子140に電圧が
印加される。
す半導体装置262では、トランジスタ103の代わりに抵抗素子122を設け、トラン
ジスタ108の代わりに抵抗素子123を設けている。
スタ102、トランジスタ103、トランジスタ115、容量素子116、トランジスタ
107、トランジスタ108、トランジスタ117、容量素子118、トランジスタ14
2、EL素子143、容量素子141を有する。半導体装置265はEL表示装置である
。EL素子143には配線144から電流が供給される。なお、トランジスタ142を配
線144ではなく、電圧VDDを供給することができる機能を有する配線と電気的に接続
させてもよい。同様に、EL素子143を電圧GNDを供給することができる機能を有す
る配線ではなく、電圧VSSを供給することができる機能を有する配線と電気的に接続さ
せてもよい。
細は省略する。
図16に半導体装置270を示す。半導体装置270は、トランジスタ101、トランジ
スタ102、トランジスタ103、トランジスタ104、容量素子105、トランジスタ
107、トランジスタ108、トランジスタ109、容量素子110、トランジスタ11
5、容量素子116、トランジスタ117、容量素子118、液晶素子140、容量素子
141を有する。半導体装置270は液晶表示装置である。トランジスタ104、トラン
ジスタ109、トランジスタ115、トランジスタ117のチャネルが形成される領域は
酸化物半導体層を有している。これにより半導体装置270は、電源電圧が消失しても、
液晶素子140の状態を回復することができる。なお容量素子105、容量素子110、
容量素子116、容量素子118は必要に応じて設ければよい。
たような構成となっている。
01はオンする。
)が入力される。トランジスタ115及びトランジスタ117はオンする。
)が入力される。トランジスタ104及びトランジスタ109はオンする。
る。ノード130はロー状態となる。トランジスタ117はオンしているから、トランジ
スタ107のゲートにロー信号が入力され、トランジスタ107はオンする。またトラン
ジスタ109はオンしているから、トランジスタ108のゲート及び容量素子110の一
方の電極にロー信号が入力される。トランジスタ108はオフする。ノード131はハイ
状態となる。
る。また容量素子141の一方の電極にもハイ信号が入力され、容量素子141には電荷
が蓄積される。
加され、トランジスタ102はオフする。またトランジスタ104はオンしているから、
トランジスタ103のゲート及び容量素子105の一方の電極にハイ信号が印加され、ト
ランジスタ103はオンする。ノード130はロー状態となる。
オフし、トランジスタ103はオンしているからノード130には電圧VSSが印加され
、ロー状態が保持される。一方、トランジスタ107はオンし、トランジスタ108はオ
フしているからノード131には電圧VDDが印加され、ハイ状態が保持される。
17は信号Sig2によりオフする。トランジスタ102のゲートにはロー信号が印加さ
れるから、トランジスタ102はオフのままである。トランジスタ103のゲートにはハ
イ信号が印加されるから、トランジスタ103はオンのままである。またトランジスタ1
07のゲートにはロー信号が印加されるから、トランジスタ107はオンのままである。
トランジスタ108のゲートにはロー信号が印加されるから、トランジスタ108はオフ
のままである。
ド130及びノード131に保持された状態は消失する。このときトランジスタ104、
トランジスタ109、トランジスタ115及びトランジスタ117は信号Sig2により
オフしている。トランジスタ104、トランジスタ109、トランジスタ115及びトラ
ンジスタ117のオフ電流は極めて低いから、トランジスタ102及びトランジスタ10
8はオフし続け、トランジスタ103及びトランジスタ107はオンし続ける。
はオンしているから、ノード131には電圧VDDが印加され、ノード131はハイ状態
となる。液晶素子140の一方の電極にはハイ信号が入力され、液晶素子140に電圧が
印加される。
スタ102、トランジスタ103、トランジスタ104、容量素子105、トランジスタ
115、容量素子116、トランジスタ107、トランジスタ108、トランジスタ10
9、容量素子110、トランジスタ117、容量素子118、トランジスタ142、EL
素子143、容量素子141を有する。半導体装置275はEL表示装置である。EL素
子143には配線144から電流が供給される。なお、トランジスタ142を配線144
ではなく、電圧VDDを供給することができる機能を有する配線と電気的に接続させても
よい。同様に、EL素子143を電圧GNDを供給することができる機能を有する配線で
はなく、電圧VSSを供給することができる機能を有する配線と電気的に接続させてもよ
い。
細は省略する。
図18に半導体装置370を示す。半導体装置370は、トランジスタ101、トランジ
スタ102、トランジスタ103、トランジスタ104、容量素子105、トランジスタ
107、トランジスタ108、トランジスタ109、容量素子110を有する。半導体装
置370はレジスタとして機能することができる。トランジスタ104、トランジスタ1
09のチャネルが形成される領域は酸化物半導体層を有している。これにより半導体装置
370は、電源電圧が消失しても、出力(OUT)の状態を回復することができる。なお
容量素子105及び容量素子110は必要に応じて設ければよい。
ない点で異なる。
01はオンする。
)が入力される。トランジスタ104及びトランジスタ109はオンする。
ノード130はハイ状態となる。トランジスタ107のゲートにハイ信号が入力され、ト
ランジスタ107はオフする。またトランジスタ109はオンしているから、トランジス
タ108のゲート及び容量素子110の一方の電極にハイ信号が入力される。トランジス
タ108はオンする。出力(OUT)はロー状態となる。
またトランジスタ104はオンしているから、トランジスタ103のゲート及び容量素子
105の一方の電極にロー信号が印加され、トランジスタ103はオフする。ノード13
0はハイ状態となる。
オンし、トランジスタ103はオフしているからノード130には電圧VDDが印加され
、ハイ状態が保持される。一方、トランジスタ107はオフし、トランジスタ108はオ
ンしているから出力(OUT)には電圧VSS1が印加され、ロー状態が保持される。
ジスタ103のゲートにはロー信号が印加されるから、トランジスタ103はオフのまま
である。またトランジスタ108のゲートにはハイ信号が印加されるから、トランジスタ
108はオンのままである。
したとする。ノード130及び出力(OUT)に保持された状態は消失する。このとき少
なくともトランジスタ104及びトランジスタ109は信号Sig2によりオフしている
。トランジスタ104及びトランジスタ109のオフ電流は極めて低いから、トランジス
タ103はオフし続け、トランジスタ108はオンし続ける。
ランジスタ108はオンしているから、出力(OUT)には電圧VSS1が印加され、出
力(OUT)はロー状態となる。
復することができる。
す半導体装置370では、トランジスタ102の代わりに抵抗素子120を設け、トラン
ジスタ107の代わりに抵抗素子121を設けている。
、詳細は省略する。
図21に半導体装置374を示す。半導体装置374は、トランジスタ101、トランジ
スタ102、トランジスタ103、トランジスタ115、容量素子116、トランジスタ
107、トランジスタ108、トランジスタ117、容量素子118を有する。半導体装
置374はレジスタとして機能することができる。トランジスタ115、トランジスタ1
17のチャネルが形成される領域は酸化物半導体層を有している。これにより半導体装置
374は、電源電圧が消失しても、出力(OUT)の状態を回復することができる。なお
容量素子116及び容量素子118は必要に応じて設ければよい。
ない点で異なる。
01はオンする。
)が入力される。トランジスタ115及びトランジスタ117はオンする。
ノード130はハイ状態となる。トランジスタ117はオンしているから、トランジスタ
107のゲートにハイ信号が入力され、トランジスタ107はオフする。またトランジス
タ108のゲート及び容量素子118の一方の電極にハイ信号が入力される。トランジス
タ108はオンする。出力(OUT)はロー状態となる。
加され、トランジスタ102はオンする。またトランジスタ103のゲート及び容量素子
116の一方の電極にロー信号が印加され、トランジスタ103はオフする。ノード13
0はハイ状態となる。
オンし、トランジスタ103はオフしているからノード130には電圧VDDが印加され
、ハイ状態が保持される。一方、トランジスタ107はオフし、トランジスタ108はオ
ンしているから出力(OUT)には電圧VSS1が印加され、ロー状態が保持される。
ジスタ102のゲートにはロー信号が印加されるから、トランジスタ102はオンのまま
である。またトランジスタ107のゲートにはハイ信号が印加されるから、トランジスタ
107はオフのままである。
したとする。ノード130及び出力(OUT)に保持された状態は消失する。このとき少
なくともトランジスタ115及びトランジスタ117は信号Sig2によりオフしている
。トランジスタ115及びトランジスタ117のオフ電流は極めて低いから、トランジス
タ102はオンし続け、トランジスタ107はオフし続ける。
ランジスタ102はオンしているから、ノード130には電圧VDDが印加され、ノード
130はハイ状態となる。トランジスタ108のゲートにはハイ信号が入力され、出力(
OUT)はロー状態となる。
す半導体装置375では、トランジスタ103の代わりに抵抗素子122を設け、トラン
ジスタ108の代わりに抵抗素子123を設けている。
。
図23に半導体装置376を示す。半導体装置376は、トランジスタ101、トランジ
スタ102、トランジスタ103、トランジスタ104、容量素子105、トランジスタ
107、トランジスタ108、トランジスタ109、容量素子110、トランジスタ11
5、容量素子116、トランジスタ117、容量素子118を有する。半導体装置376
はレジスタとして機能することができる。トランジスタ104、トランジスタ109、ト
ランジスタ115、トランジスタ117のチャネルが形成される領域は酸化物半導体層を
有している。これにより半導体装置376は、電源電圧が消失しても、出力の状態を回復
することができる。なお容量素子105、容量素子110、容量素子116、容量素子1
18は必要に応じて設ければよい。
ない点で異なる。またトランジスタ104のゲート及びトランジスタ109のゲートには
信号Sig2が入力される。
01はオンする。
)が入力される。トランジスタ115及びトランジスタ117はオンする。
)が入力される。トランジスタ104及びトランジスタ109はオンする。
ノード130はハイ状態となる。トランジスタ117はオンしているから、トランジスタ
107のゲートにハイ信号が入力され、トランジスタ107はオフする。またトランジス
タ109はオンしているから、トランジスタ108のゲートにハイ信号が入力される。ト
ランジスタ108はオンする。出力はロー状態となる。
加され、トランジスタ102はオンする。またトランジスタ104はオンしているから、
トランジスタ103のゲートにロー信号が印加され、トランジスタ103はオフする。ノ
ード130はハイ状態となる。
オンし、トランジスタ103はオフしているからノード130には電圧VDDが印加され
、ハイ状態が保持される。一方、トランジスタ107はオフし、トランジスタ108はオ
ンしているから出力には電圧VSS1が印加され、ロー状態が保持される。
17は信号Sig2によりオフする。トランジスタ102のゲートにはロー信号が印加さ
れるから、トランジスタ102はオンのままである。トランジスタ103のゲートにはロ
ー信号が印加されるから、トランジスタ103はオフのままである。またトランジスタ1
07のゲートにはハイ信号が印加されるから、トランジスタ107はオフのままである。
トランジスタ108のゲートにはハイ信号が印加されるから、トランジスタ108はオン
のままである。
したとする。ノード130及び出力に保持された状態は消失する。このときトランジスタ
104、トランジスタ109、トランジスタ115及びトランジスタ117は信号Sig
2によりオフしている。トランジスタ104、トランジスタ109、トランジスタ115
及びトランジスタ117のオフ電流は極めて低いから、トランジスタ102及びトランジ
スタ108はオンし続け、トランジスタ103及びトランジスタ107はオフし続ける。
ランジスタ108はオンしているから、出力には電圧VSS1が印加され、出力はロー状
態となる。
図24に半導体装置380を示す。半導体装置380はシフトレジスタである。図24で
は、半導体装置380は半導体装置370−373を有するが、半導体装置380は少な
くとも半導体装置370−371を有する。半導体装置370は図18に示した半導体装
置である。半導体装置371−373は半導体装置370と同じ構成を有する。半導体装
置380は半導体装置370が直列接続された構成である。ただし半導体装置370に限
定されず、半導体装置374、半導体装置375又は半導体装置376が直列接続された
構成であってもよい。
。半導体装置371には信号OUT1及び信号Sig3が入力され、信号OUT2が出力
される。半導体装置372には信号OUT2及び信号Sig1が入力され、信号OUT3
が出力される。半導体装置373には信号OUT3及び信号Sig3が入力され、信号O
UT4が出力される。
半導体装置373を示す。半導体装置371−373は半導体装置370と同じ構成を有
している。
トランジスタ204、容量素子205、トランジスタ207、トランジスタ208、トラ
ンジスタ209、容量素子210を有する。トランジスタ204、トランジスタ209の
チャネルが形成される領域は酸化物半導体層を有している。これにより半導体装置371
は、電源電圧が消失しても、出力の状態を回復することができる。なお容量素子205、
容量素子210は必要に応じて設ければよい。
される。トランジスタ204のゲート、トランジスタ209のゲートには信号Sig2が
入力される。
トランジスタ304、容量素子305、トランジスタ307、トランジスタ308、トラ
ンジスタ309、容量素子310を有する。トランジスタ304、トランジスタ309の
チャネルが形成される領域は酸化物半導体層を有している。これにより半導体装置372
は、電源電圧が消失しても、出力の状態を回復することができる。なお容量素子305、
容量素子310は必要に応じて設ければよい。
される。トランジスタ304のゲート、トランジスタ309のゲートには信号Sig2が
入力される。
トランジスタ404、容量素子405、トランジスタ407、トランジスタ408、トラ
ンジスタ409、容量素子410を有する。トランジスタ404、トランジスタ409の
チャネルが形成される領域は酸化物半導体層を有している。これにより半導体装置373
は、電源電圧が消失しても、出力の状態を回復することができる。なお容量素子405、
容量素子410は必要に応じて設ければよい。
される。トランジスタ404のゲート、トランジスタ409のゲートには信号Sig2が
入力される。
立ち上がる。
ンする。
トランジスタ109はオンする。
フする。しかしトランジスタ102はオンしているから、ノード130のハイ状態は保持
される。またトランジスタ108はオンしているから信号OUT1(ロー)が出力される
。
びトランジスタ109はオフする。しかしトランジスタ109のオフ電流は極めて低いか
ら、トランジスタ108はオンし続け、信号OUT1(ロー)が出力される。なお信号S
ig2は、信号Sig1と同様に、時刻t2において、ハイからローへ立ち下がってもよ
い。その場合でもトランジスタ109のオフ電流は極めて低いから、トランジスタ108
はオンし続け、信号OUT1(ロー)が出力される。または信号Sig2はハイのままで
もよい。
た場合、信号Sig2はローとなる。その他の場合、信号Sig2はハイのままでもよい
。
ているから、信号OUT1(ロー)は変わらない。
ンする。
トランジスタ109はオンする。なお信号Sig2はハイのままでもよい。
フする。しかしトランジスタ103はオンしているから、ノード130のロー状態は保持
される。またトランジスタ107はオンしているから信号OUT1(ハイ)が出力される
。
びトランジスタ109はオフする。トランジスタ107はオンし続け、信号OUT1(ハ
イ)が出力される。なお信号Sig2はハイのままでもよい。
イへ立ち上がる。トランジスタ201はオンする。
トランジスタ209はオンする。なお信号Sig2はハイのままでもよい。
フする。しかしトランジスタ203はオンしているから、ノード230のロー状態は保持
される。またトランジスタ207はオンしているから信号OUT2(ハイ)が出力される
。
びトランジスタ209はオフする。しかしトランジスタ204のオフ電流は極めて低いか
ら、トランジスタ203はオンし続け、ノード230のロー状態は保持される。またトラ
ンジスタ207はオンしているから信号OUT2(ハイ)が出力される。なお信号Sig
2はハイのままでもよい。
フしているから、信号OUT2(ハイ)は変わらない。
ンする。
トランジスタ209はオンする。なお信号Sig2はハイのままでもよい。
フする。しかしトランジスタ202はオンしているから、ノード230のハイ状態は保持
される。またトランジスタ208はオンしているから信号OUT2(ロー)が出力される
。
立ち上がる。トランジスタ301はオンする。
トランジスタ309はオンする。なお信号Sig2はハイのままでもよい。
フする。しかしトランジスタ302はオンしているから、ノード330のハイ状態は保持
される。またトランジスタ308はオンしているから信号OUT3(ロー)が出力される
。
びトランジスタ309はオフする。しかしトランジスタ309のオフ電流は極めて低いか
ら、トランジスタ308はオンし続け、信号OUT3(ロー)が出力される。なお信号S
ig2はハイのままでもよい。
フしているから、信号OUT3(ロー)は変わらない。
ンする。
トランジスタ309はオンする。なお信号Sig2はハイのままでもよい。
オフする。しかしトランジスタ303はオンしているから、ノード330のロー状態は保
持される。またトランジスタ307はオンしているから信号OUT3(ハイ)が出力され
る。
4及びトランジスタ309はオフする。トランジスタ307はオンし続け、信号OUT3
(ハイ)が出力される。なお信号Sig2はハイのままでもよい。
ハイへ立ち上がる。トランジスタ401はオンする。
トランジスタ409はオンする。なお信号Sig2はハイのままでもよい。
フする。しかしトランジスタ403はオンしているから、ノード430のロー状態は保持
される。またトランジスタ407はオンしているから信号OUT4(ハイ)が出力される
。
4及びトランジスタ409はオフする。しかしトランジスタ404のオフ電流は極めて低
いから、トランジスタ403はオンし続け、ノード430のロー状態は保持される。また
トランジスタ407はオンしているから信号OUT4(ハイ)が出力される。なお信号S
ig2はハイのままでもよい。
UT1から信号OUT2、信号OUT3、信号OUT4へとシフトしていくことがわかる
。
時的に低下または停止した場合、信号Sig2はローとなる。トランジスタ104、トラ
ンジスタ109、トランジスタ204、トランジスタ209、トランジスタ304、トラ
ンジスタ309、トランジスタ404、トランジスタ409はオフする。
トランジスタ304、トランジスタ309、トランジスタ404、トランジスタ409の
オフ電流は極めて低いから、トランジスタ103、トランジスタ108、トランジスタ2
03、トランジスタ208、トランジスタ303、トランジスタ308、トランジスタ4
03、トランジスタ408はオン又はオフし続ける。そして電圧VDD、電圧VSS1、
電圧VSS2が回復すると、信号OUT1−4の状態が回復する。
実施の形態1−10のトランジスタのチャネルに適用できる酸化物半導体について説明す
る。
が低減されることにより高純度化された酸化物半導体(purified OS)は、i
型(真性半導体)又はi型に限りなく近い。そのため、高純度化された酸化物半導体をチ
ャネルに有するトランジスタは、オフ電流が著しく小さく、信頼性が高い。
さいことは、いろいろな実験により証明できる。例えば、チャネル幅が1×106μmで
チャネル長が10μmの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧(ドレイン
電圧)が1Vから10Vの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測
定限界以下、すなわち1×10−13A以下という特性を得ることができる。この場合、
トランジスタのチャネル幅で規格化したオフ電流は、100zA/μm以下であることが
分かる。また、容量素子とトランジスタとを電気的に接続して、容量素子に流入または容
量素子から流出する電荷を当該トランジスタで制御する回路を用いて、オフ電流の測定を
行った。当該測定では、高純度化された酸化物半導体膜を上記トランジスタのチャネル形
成領域に用い、容量素子の単位時間あたりの電荷量の推移から当該トランジスタのオフ電
流を測定した。その結果、トランジスタのソース電極とドレイン電極間の電圧が3Vの場
合に、数十yA/μmという、さらに小さいオフ電流が得られることが分かった。従って
、高純度化された酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いたトランジスタは、オフ電流
が、結晶性を有するシリコンを用いたトランジスタに比べて著しく小さい。
ては、ドレインをソースとゲートよりも高い電位とした状態において、ソースの電位を基
準としたときのゲートの電位が0以下であるときに、ソースとドレインの間に流れる電流
のことを意味する。或いは、本明細書でオフ電流とは、pチャネル型トランジスタにおい
ては、ドレインをソースとゲートよりも低い電位とした状態において、ソースの電位を基
準としたときのゲートの電位が0以上であるときに、ソースとドレインの間に流れる電流
のことを意味する。
が好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気的特性のばらつきを減ら
すためのスタビライザーとして、それらに加えてガリウム(Ga)を有することが好まし
い。また、スタビライザーとしてスズ(Sn)を有することが好ましい。また、スタビラ
イザーとしてハフニウム(Hf)を有することが好ましい。また、スタビライザーとして
アルミニウム(Al)を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてジルコニウ
ム(Zr)を含むことが好ましい。
化シリコン、窒化ガリウム、または酸化ガリウムとは異なり、スパッタリング法や湿式法
により電気的特性の優れたトランジスタを作製することが可能であり、量産性に優れると
いった利点がある。また、炭化シリコン、窒化ガリウム、または酸化ガリウムとは異なり
、上記In−Ga−Zn系酸化物は、ガラス基板上に、電気的特性の優れたトランジスタ
を作製することが可能である。また、基板の大型化にも対応が可能である。
Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム
(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホル
ミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ル
テチウム(Lu)のいずれか一種または複数種を含んでいてもよい。
n−Zn系酸化物、Sn−Zn系酸化物、Al−Zn系酸化物、Zn−Mg系酸化物、S
n−Mg系酸化物、In−Mg系酸化物、In−Ga系酸化物、In−Ga−Zn系酸化
物(IGZOとも表記する)、In−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、
Sn−Ga−Zn系酸化物、Al−Ga−Zn系酸化物、Sn−Al−Zn系酸化物、I
n−Hf−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In
−Nd−Zn系酸化物、In−Sm−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−
Gd−Zn系酸化物、In−Tb−Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−H
o−Zn系酸化物、In−Er−Zn系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb
−Zn系酸化物、In−Lu−Zn系酸化物、In−Sn−Ga−Zn系酸化物、In−
Hf−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al−Zn
系酸化物、In−Sn−Hf−Zn系酸化物、In−Hf−Al−Zn系酸化物を用いる
ことができる。
味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとGaとZn以外の金属元素
を含んでいてもよい。In−Ga−Zn系酸化物は、無電界時の抵抗が十分に高くオフ電
流を十分に小さくすることが可能であり、また、移動度も高い。
a:Zn=2:2:1(=2/5:2/5:1/5)の原子比のIn−Ga−Zn系酸化
物やその組成の近傍の酸化物を用いることができる。あるいは、In:Sn:Zn=1:
1:1(=1/3:1/3:1/3)、In:Sn:Zn=2:1:3(=1/3:1/
6:1/2)あるいはIn:Sn:Zn=2:1:5(=1/4:1/8:5/8)の原
子比のIn−Sn−Zn系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。
ら、In−Ga−Zn系酸化物でも、バルク内欠陥密度を低減することにより移動度を上
げることができる。
単結晶酸化物半導体膜とは、非晶質酸化物半導体膜、微結晶酸化物半導体膜、多結晶酸化
物半導体膜、CAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline
Oxide Semiconductor)膜などをいう。
化物半導体膜である。微小領域においても結晶部を有さず、膜全体が完全な非晶質構造の
酸化物半導体膜が典型である。
ともいう。)を含む。従って、微結晶酸化物半導体膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも原
子配列の規則性が高い。そのため、微結晶酸化物半導体膜は、非晶質酸化物半導体膜より
も欠陥準位密度が低いという特徴がある。
晶部は、一辺が100nm未満の立方体内に収まる大きさである。従って、CAAC−O
S膜に含まれる結晶部は、一辺が10nm未満、5nm未満または3nm未満の立方体内
に収まる大きさの場合も含まれる。CAAC−OS膜は、微結晶酸化物半導体膜よりも欠
陥準位密度が低いという特徴がある。以下、CAAC−OS膜について詳細な説明を行う
。
ron Microscope)によって観察すると、結晶部同士の明確な境界、即ち結
晶粒界(グレインバウンダリーともいう。)を確認することができない。そのため、CA
AC−OS膜は、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
)すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子
の各層は、CAAC−OS膜の膜を形成する面(被形成面ともいう。)または上面の凹凸
を反映した形状であり、CAAC−OS膜の被形成面または上面と平行に配列する。
M観察)すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列しているこ
とを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られな
い。
いることがわかる。
置を用いて構造解析を行うと、例えばInGaZnO4の結晶を有するCAAC−OS膜
のout−of−plane法による解析では、回折角(2θ)が31°近傍にピークが
現れる場合がある。このピークは、InGaZnO4の結晶の(009)面に帰属される
ことから、CAAC−OS膜の結晶がc軸配向性を有し、c軸が被形成面または上面に概
略垂直な方向を向いていることが確認できる。
ane法による解析では、2θが56°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは
、InGaZnO4の結晶の(110)面に帰属される。InGaZnO4の単結晶酸化
物半導体膜であれば、2θを56°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸(φ軸)と
して試料を回転させながら分析(φスキャン)を行うと、(110)面と等価な結晶面に
帰属されるピークが6本観察される。これに対し、CAAC−OS膜の場合は、2θを5
6°近傍に固定してφスキャンした場合でも、明瞭なピークが現れない。
規則であるが、c軸配向性を有し、かつc軸が被形成面または上面の法線ベクトルに平行
な方向を向いていることがわかる。従って、前述の断面TEM観察で確認された層状に配
列した金属原子の各層は、結晶のab面に平行な面である。
った際に形成される。上述したように、結晶のc軸は、CAAC−OS膜の被形成面また
は上面の法線ベクトルに平行な方向に配向する。従って、例えば、CAAC−OS膜の形
状をエッチングなどによって変化させた場合、結晶のc軸がCAAC−OS膜の被形成面
または上面の法線ベクトルと平行にならないこともある。
の結晶部が、CAAC−OS膜の上面近傍からの結晶成長によって形成される場合、上面
近傍の領域は、被形成面近傍の領域よりも結晶化度が高くなることがある。また、CAA
C−OS膜に不純物を添加する場合、不純物が添加された領域の結晶化度が変化し、部分
的に結晶化度の異なる領域が形成されることもある。
による解析では、2θが31°近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現れ
る場合がある。2θが36°近傍のピークは、CAAC−OS膜中の一部に、c軸配向性
を有さない結晶が含まれることを示している。CAAC−OS膜は、2θが31°近傍に
ピークを示し、2θが36°近傍にピークを示さないことが好ましい。
が小さい。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。
AC−OS膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
グ法によって成膜する。当該ターゲットにイオンが衝突すると、ターゲットに含まれる結
晶領域がa−b面から劈開し、a−b面に平行な面を有する平板状またはペレット状のス
パッタリング粒子として剥離することがある。この場合、当該平板状のスパッタリング粒
子が、結晶状態を維持したまま基板に到達することで、CAAC−OS膜を成膜すること
ができる。
る。例えば、処理室内に存在する不純物濃度(水素、水、二酸化炭素、及び窒素など)を
低減すればよい。また、成膜ガス中の不純物濃度を低減すればよい。具体的には、露点が
−80℃以下、好ましくは−100℃以下である成膜ガスを用いる。
レーションが起こる。具体的には、基板加熱温度を100℃以上740℃以下、好ましく
は200℃以上500℃以下として成膜する。成膜時の基板加熱温度を高めることで、平
板状のスパッタリング粒子が基板に到達した場合、基板上でマイグレーションが起こり、
スパッタリング粒子の平らな面が基板に付着する。
を軽減すると好ましい。成膜ガス中の酸素割合は、30体積%以上、好ましくは100体
積%とする。
、1000℃以上1500℃以下の温度で加熱処理をすることで多結晶であるIn−Ga
−Zn系酸化物ターゲットとする。なお、X、Y及びZは任意の正数である。ここで、所
定のmol数比は、例えば、InOX粉末、GaOY粉末及びZnOZ粉末が、2:2:
1、8:4:3、3:1:1、1:1:1、4:2:3または3:1:2である。なお、
粉末の種類、及びその混合するmol数比は、作製するターゲットによって適宜変更すれ
ばよい。
リ土類金属も、酸化物半導体を構成する元素ではない場合において、不純物となる。特に
、アルカリ金属のうちNaは、酸化物半導体層に接する絶縁膜が酸化物である場合、当該
絶縁膜中に拡散してNa+となる。また、Naは、酸化物半導体層内において、酸化物半
導体を構成する金属と酸素の結合を分断する、或いは、その結合中に割り込む。その結果
、例えば、閾値電圧がマイナス方向にシフトすることによるノーマリオン化、移動度の低
下等の、トランジスタの電気的特性の劣化が起こり、加えて、特性のばらつきも生じる。
具体的に、二次イオン質量分析法によるNa濃度の測定値は、5×1016atoms/
cm3以下、好ましくは1×1016atoms/cm3以下、更に好ましくは1×10
15atoms/cm3以下とするとよい。同様に、Li濃度の測定値は、5×1015
atoms/cm3以下、好ましくは1×1015atoms/cm3以下とするとよい
。同様に、K濃度の測定値は、5×1015atoms/cm3以下、好ましくは1×1
015atoms/cm3以下とするとよい。
インジウムよりも大きいシリコンや炭素が、インジウムと酸素の結合を切断し、酸素欠損
を形成することがある。そのため、シリコンや炭素が酸化物半導体層に混入していると、
アルカリ金属やアルカリ土類金属の場合と同様に、トランジスタの電気的特性の劣化が起
こりやすい。よって、酸化物半導体層中におけるシリコンや炭素の濃度は低いことが望ま
しい。具体的に、二次イオン質量分析法による炭素濃度の測定値、またはシリコン濃度の
測定値は、1×1018atoms/cm3以下とするとよい。上記構成により、トラン
ジスタの電気的特性の劣化を防ぐことができ、半導体装置の信頼性を高めることができる
。
ドレイン電極中の金属が、酸化物半導体膜から酸素を引き抜くことがある。この場合、酸
化物半導体層のうち、ソース電極及びドレイン電極に接する領域が、酸素欠損の形成によ
りn型化される。
膜とソース電極及びドレイン電極との間におけるコンタクト抵抗を下げることができる。
よって、n型化された領域が形成されることで、トランジスタの移動度及びオン電流を高
めることができ、それにより、トランジスタを用いたスイッチ回路の高速動作を実現する
ことができる。
レイン電極をスパッタリング法などにより形成する際に起こりうるし、ソース電極及びド
レイン電極を形成した後に行われる加熱処理によっても起こりうる。
に用いることで、より形成されやすくなる。上記導電性材料としては、例えば、Al、C
r、Cu、Ta、Ti、Mo、Wなどが挙げられる。
複数の金属酸化物膜で構成されていても良い。例えば、第1乃至第3の金属酸化物膜が順
に積層されている半導体膜の場合、第1の金属酸化物膜及び第3の金属酸化物膜は、第2
の金属酸化物膜を構成する金属元素の少なくとも1つを、その構成要素に含み、伝導帯下
端のエネルギーが第2の金属酸化物膜よりも0.05eV以上、0.07eV以上、0.
1eV以上または0.15eV以上、かつ2eV以下、1eV以下、0.5eV以下また
は0.4eV以下、真空準位に近い酸化物膜である。さらに、第2の金属酸化物膜は、少
なくともインジウムを含むと、キャリア移動度が高くなるため好ましい。
半導体膜に電界が加わると、半導体膜のうち、伝導帯下端のエネルギーが小さい第2の金
属酸化物膜にチャネル領域が形成される。即ち、第2の金属酸化物膜とゲート絶縁膜との
間に第3の金属酸化物膜が設けられていることによって、ゲート絶縁膜と離隔している第
2の金属酸化物膜に、チャネル領域を形成することができる。
をその構成要素に含むため、第2の金属酸化物膜と第3の金属酸化物膜の界面では、界面
散乱が起こりにくい。従って、当該界面においてキャリアの動きが阻害されにくいため、
トランジスタの電界効果移動度が高くなる。
近傍の領域にもチャネル領域が形成されるために、トランジスタの閾値電圧が変動してし
まう。しかし、第1の金属酸化物膜は、第2の金属酸化物膜を構成する金属元素の少なく
とも1つをその構成要素に含むため、第2の金属酸化物膜と第1の金属酸化物膜の界面に
は、界面準位が形成されにくい。よって、上記構成により、トランジスタの閾値電圧等の
電気的特性のばらつきを、低減することができる。
阻害する界面準位が形成されることがないよう、複数の金属酸化物膜を積層させることが
望ましい。積層された金属酸化物膜の膜間に不純物が存在していると、金属酸化物膜間に
おける伝導帯下端のエネルギーの連続性が失われ、界面近傍において、キャリアがトラッ
プされるか、あるいは再結合により消滅してしまうからである。膜間における不純物を低
減させることで、主成分である一の金属を少なくとも共に有する複数の金属酸化物膜を、
単に積層させるよりも、連続接合(ここでは特に伝導帯下端のエネルギーが各膜の間で連
続的に変化するU字型の井戸構造を有している状態)が形成されやすくなる。
(スパッタリング装置)を用いて各膜を大気に触れさせることなく連続して積層すること
が必要となる。スパッタリング装置における各チャンバーは、酸化物半導体にとって不純
物となる水等を可能な限り除去すべくクライオポンプのような吸着式の真空排気ポンプを
用いて高真空排気(5×10−7Pa〜1×10−4Pa程度まで)することが好ましい
。または、ターボ分子ポンプとコールドトラップを組み合わせて排気系からチャンバー内
に気体が逆流しないようにしておくことが好ましい。
ず、スパッタリングに用いるガスの高純度化も重要である。上記ガスとして用いる酸素ガ
スやアルゴンガスの露点を、−40℃以下、好ましくは−80℃以下、より好ましくは−
100℃以下とし、使用するガスの高純度化を図ることで、酸化物半導体膜に水分等が取
り込まれることを可能な限り防ぐことができる。
タン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、スズ、ランタン、セリウ
ムまたはハフニウムを、第2の金属酸化物膜よりも高い原子数比で含む酸化物膜であれば
よい。具体的に、第1の金属酸化物膜または第3の金属酸化物膜として、第2の金属酸化
物膜よりも上述の元素を1.5倍以上、好ましくは2倍以上、さらに好ましくは3倍以上
高い原子数比で含む酸化物膜を用いると良い。前述の元素は酸素と強く結合するため、酸
素欠損が酸化物膜に生じることを抑制する機能を有する。よって、上記構成により、第1
の金属酸化物膜または第3の金属酸化物膜を、第2の金属酸化物膜よりも酸素欠損が生じ
にくい酸化物膜にすることができる。
共にIn−M−Zn系酸化物である場合、第1の金属酸化物膜または第3の金属酸化物膜
の原子数比をIn:M:Zn=x1:y1:z1、第2の金属酸化物膜の原子数比をIn
:M:Zn=x2:y2:z2とすると、y1/x1がy2/x2よりも大きくなるよう
に、その原子数比を設定すれば良い。なお、元素MはInよりも酸素との結合力が強い金
属元素であり、例えばAl、Ti、Ga、Y、Zr、Sn、La、Ce、NdまたはHf
等が挙げられる。好ましくは、y1/x1がy2/x2よりも1.5倍以上大きくなるよ
うに、その原子数比を設定すれば良い。さらに好ましくは、y1/x1がy2/x2より
も2倍以上大きくなるように、その原子数比を設定すれば良い。より好ましくは、y1/
x1がy2/x2よりも3倍以上大きくなるように、その原子数比を設定すれば良い。さ
らに、第2の金属酸化物膜において、y2がx2以上であると、トランジスタに安定した
電気的特性を付与できるため好ましい。ただし、y2がx2の3倍以上になると、トラン
ジスタの電界効果移動度が低下してしまうため、y2はx2の3倍未満であると好ましい
。
、好ましくは3nm以上50nm以下とする。また、第2の金属酸化物膜の厚さは、3n
m以上200nm以下、好ましくは3nm以上100nm以下であり、さらに好ましくは
3nm以上50nm以下である。
たは結晶質の両方の形態を取りうる。ただし、チャネル領域が形成される第2の金属酸化
物膜が結晶質であることにより、トランジスタに安定した電気的特性を付与することがで
きるため、第2の金属酸化物膜は結晶質であることが好ましい。
つソース電極とドレイン電極に挟まれる領域を意味する。また、チャネル領域とは、チャ
ネル形成領域において、電流が主として流れる領域をいう。
成したIn−Ga−Zn系酸化物膜を用いる場合、第1の金属酸化物膜及び第3の金属酸
化物膜の成膜には、In−Ga−Zn系酸化物(In:Ga:Zn=1:3:2[原子数
比])であるターゲットを用いることができる。成膜条件は、例えば、成膜ガスとしてア
ルゴンガスを30sccm、酸素ガスを15sccm用い、圧力0.4Paとし、基板温
度を200℃とし、DC電力0.5kWとすればよい。
は、In−Ga−Zn系酸化物(In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比])であり、
多結晶のIn−Ga−Zn系酸化物を含むターゲットを用いることが好ましい。成膜条件
は、例えば、成膜ガスとしてアルゴンガスを30sccm、酸素ガスを15sccm用い
、圧力を0.4Paとし、基板の温度300℃とし、DC電力0.5kWとすることがで
きる。
体膜の端部が丸みを帯びる構造を有していても良い。
いても、ソース電極及びドレイン電極に接する領域が、n型化されていても良い。上記構
成により、トランジスタの移動度及びオン電流を高め、半導体装置の高速動作を実現する
ことができる。さらに、複数の積層された金属酸化物膜を有する半導体膜をトランジスタ
に用いる場合、n型化される領域は、チャネル領域となる第2の金属酸化物膜にまで達し
ていることが、トランジスタの移動度及びオン電流を高め、半導体装置のさらなる高速動
作を実現する上で、より好ましい。
実施の形態1−11に示した半導体装置の一例について説明する。図28に、図1に示し
た半導体装置100が有する、トランジスタ103、トランジスタ104、及び容量素子
105の断面構造を、一例として示す。
量素子105が、単結晶のシリコン基板にチャネル形成領域を有するトランジスタ103
上に形成されている場合を例示している。
はゲルマニウムなどの半導体膜を活性層に用いることもできる。或いは、トランジスタ1
03は、酸化物半導体を活性層に用いていても良い。全てのトランジスタが酸化物半導体
を活性層に用いている場合、トランジスタ104はトランジスタ103上に積層されてい
なくとも良く、トランジスタ103とトランジスタ104とは、同一の層に形成されてい
ても良い。
相成長法若しくはスパッタリング法で作製された非晶質シリコン、非晶質シリコンにレー
ザー光を照射して結晶化させた多結晶シリコン、単結晶シリコンウェハに水素イオン等を
注入して表層部を剥離した単結晶シリコンなどを用いることができる。
型を有するシリコン基板、ゲルマニウム基板、シリコンゲルマニウム基板、化合物半導体
基板(GaAs基板、InP基板、GaN基板、SiC基板、GaP基板、GaInAs
P基板、ZnSe基板等)等を用いることができる。図28では、n型の導電性を有する
単結晶シリコン基板を用いた場合を例示している。
電気的に分離されている。素子分離用絶縁膜1401の形成には、選択酸化法(LOCO
S(Local Oxidation of Silicon)法)またはトレンチ分離
法等を用いることができる。
ドレイン領域として機能する不純物領域1402及び不純物領域1403と、ゲート電極
1404と、半導体基板1400とゲート電極1404の間に設けられたゲート絶縁膜1
405とを有する。ゲート電極1404は、ゲート絶縁膜1405を間に挟んで、不純物
領域1402と不純物領域1403の間に形成されるチャネル形成領域と重なる。
部が形成されている。そして、上記開口部には、不純物領域1402、不純物領域140
3にそれぞれ接する配線1410、配線1411と、ゲート電極1404に電気的に接続
されている配線1412とが、形成されている。
れており、配線1411は、絶縁膜1409上に形成された配線1416に電気的に接続
されており、配線1412は、絶縁膜1409上に形成された配線1417に電気的に接
続されている。
るように形成されている。絶縁膜1420及び絶縁膜1440には開口部が形成されてお
り、上記開口部に、配線1417に電気的に接続された配線1421が形成されている。
されている。
半導体膜1430上の、ソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜1432及
び導電膜1433と、半導体膜1430、導電膜1432及び導電膜1433上のゲート
絶縁膜1431と、ゲート絶縁膜1431上に位置し、導電膜1432と導電膜1433
の間において半導体膜1430と重なっているゲート電極1434と、を有する。なお、
導電膜1433は、配線1421に電気的に接続されている。
が設けられている。ゲート絶縁膜1431を間に挟んで導電膜1433及び導電膜143
5が重なっている部分が、容量素子105として機能する。
けられている場合を例示しているが、容量素子105は、トランジスタ103と共に、絶
縁膜1440の下に設けられていても良い。
が順に積層するように設けられている。絶縁膜1441及び絶縁膜1442には開口部が
設けられており、上記開口部においてゲート電極1434に接する導電膜1443が、絶
縁膜1441上に設けられている。
の片側において少なくとも有していれば良いが、半導体膜1430を間に挟んで存在する
一対のゲート電極を有していても良い。
ている場合、一方のゲート電極には導通状態または非導通状態を制御するための信号が与
えられ、他方のゲート電極は、電位が他から与えられている状態であっても良い。この場
合、一対のゲート電極に、同じ高さの電位が与えられていても良いし、他方のゲート電極
にのみ接地電位などの固定の電位が与えられていても良い。他方のゲート電極に与える電
位の高さを制御することで、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。
ネル形成領域を有する、シングルゲート構造である場合を例示している。しかし、トラン
ジスタ104は、電気的に接続された複数のゲート電極を有することで、一の活性層にチ
ャネル形成領域を複数有する、マルチゲート構造であっても良い。
た複数の酸化物半導体で構成されていても良い。例えば半導体膜1430が、3層に積層
されて構成されている場合のトランジスタ1110Aの構成例を、図29(A)に示す。
体膜1430と、半導体膜1430と電気的に接続されている導電膜832、及び導電膜
833と、ゲート絶縁膜831と、ゲート絶縁膜831上に半導体膜1430と重畳する
ように設けられたゲート電極834と、を有する。
a乃至酸化物半導体層830cが、絶縁膜820側から順に積層されている。
bを構成する金属元素の少なくとも1つを、その構成要素に含み、伝導帯下端のエネルギ
ーが酸化物半導体層830bよりも0.05eV以上、0.07eV以上、0.1eV以
上又は0.15eV以上、かつ2eV以下、1eV以下、0.5eV以下又は0.4eV
以下、真空準位に近い酸化物膜である。さらに、酸化物半導体層830bは、少なくとも
インジウムを含むと、キャリア移動度が高くなるため好ましい。
33の上層でゲート絶縁膜831と重畳させて設ける構成としてもよい。
L素子を作製する。
本実施の形態では、本発明の一態様に係る半導体装置の一つである、CPUの構成につい
て説明する。
、演算回路(ALU:Arithmetic logic unit)901、ALU
Controller902、Instruction Decoder903、Int
errupt Controller904、Timing Controller90
5、Register906、Register Controller907、バスイ
ンターフェース(Bus I/F)908、書き換え可能なROM909、ROMインタ
ーフェース(ROM I/F)920を主に有している。ROM909及びROM I/
F920は、別チップに設けても良い。勿論、図30に示すCPUは、その構成を簡略化
して示した一例にすぎず、実際のCPUはその用途によって多種多様な構成を有している
。
ecoder903に入力され、デコードされた後、ALU Controller90
2、Interrupt Controller904、Register Contr
oller907、Timing Controller905に入力される。
4、Register Controller907、Timing Controll
er905は、デコードされた命令に基づき、各種制御を行なう。具体的にALU Co
ntroller902は、ALU901の動作を制御するための信号を生成する。また
、Interrupt Controller904は、CPUのプログラム実行中に、
外部の入出力装置や、周辺回路からの割り込み要求を、その優先度やマスク状態から判断
し、処理する。Register Controller907は、Register9
06のアドレスを生成し、CPUの状態に応じてRegister906の読み出しや書
き込みを行なう。
oller902、Instruction Decoder903、Interrup
t Controller904、Register Controller907の動
作のタイミングを制御する信号を生成する。例えばTiming Controller
905は、基準クロック信号CLK1を元に、内部クロック信号CLK2を生成する内部
クロック生成部を備えており、クロック信号CLK2を上記各種回路に供給する。
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
タルスチルカメラ等のカメラ、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、プリンタ複合機、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31に示す。
表示部5004、マイクロフォン5005、スピーカー5006、操作キー5007、ス
タイラス5008等を有する。なお、図31(A)に示した携帯型ゲーム機は、2つの表
示部5003と表示部5004とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する表示部の数は
、これに限定されない。
5603、第2表示部5604、接続部5605、操作キー5606等を有する。第1表
示部5603は第1筐体5601に設けられており、第2表示部5604は第2筐体56
02に設けられている。そして、第1筐体5601と第2筐体5602とは、接続部56
05により接続されており、第1筐体5601と第2筐体5602の間の角度は、接続部
5605により変更が可能である。第1表示部5603における映像を、接続部5605
における第1筐体5601と第2筐体5602との間の角度に従って、切り替える構成と
しても良い。また、第1表示部5603及び第2表示部5604の少なくとも一方に、位
置入力装置としての機能が付加された表示装置を用いるようにしても良い。なお、位置入
力装置としての機能は、表示装置にタッチパネルを設けることで付加することができる。
或いは、位置入力装置としての機能は、フォトセンサとも呼ばれる光電変換素子を表示装
置の画素部に設けることでも、付加することができる。
、キーボード5403、ポインティングデバイス5404等を有する。
5303等を有する。
03、操作キー5804、レンズ5805、接続部5806等を有する。操作キー580
4及びレンズ5805は第1筐体5801に設けられており、表示部5803は第2筐体
5802に設けられている。そして、第1筐体5801と第2筐体5802とは、接続部
5806により接続されており、第1筐体5801と第2筐体5802の間の角度は、接
続部5806により変更が可能である。表示部5803における映像を、接続部5806
における第1筐体5801と第2筐体5802との間の角度に従って切り替える構成とし
ても良い。
3、ライト5104等を有する。
101 トランジスタ
102 トランジスタ
103 トランジスタ
104 トランジスタ
105 容量素子
106 トランジスタ
107 トランジスタ
108 トランジスタ
109 トランジスタ
110 容量素子
111 配線
112 配線
113 配線
114 配線
115 トランジスタ
116 容量素子
117 トランジスタ
118 容量素子
120 抵抗素子
121 抵抗素子
122 抵抗素子
123 抵抗素子
125 配線
130 ノード
131 ノード
132 ノード
133 ノード
135 ノード
136 ノード
140 液晶素子
141 容量素子
142 トランジスタ
143 EL素子
144 配線
150 半導体装置
155 半導体装置
200 半導体装置
201 トランジスタ
202 トランジスタ
203 トランジスタ
204 トランジスタ
205 容量素子
207 トランジスタ
208 トランジスタ
209 トランジスタ
210 容量素子
230 ノード
250 半導体装置
260 半導体装置
262 半導体装置
265 半導体装置
270 半導体装置
301 トランジスタ
302 トランジスタ
303 トランジスタ
304 トランジスタ
305 容量素子
307 トランジスタ
308 トランジスタ
309 トランジスタ
310 容量素子
330 ノード
370 半導体装置
371 半導体装置
372 半導体装置
373 半導体装置
374 半導体装置
375 半導体装置
376 半導体装置
380 半導体装置
401 トランジスタ
402 トランジスタ
403 トランジスタ
404 トランジスタ
405 容量素子
407 トランジスタ
408 トランジスタ
409 トランジスタ
410 容量素子
430 ノード
820 絶縁膜
832 導電膜
833 導電膜
831 ゲート絶縁膜
834 ゲート電極
830a 酸化物半導体層
830b 酸化物半導体層
830c 酸化物半導体層
900 基板
901 ALU
902 ALU Controller
903 Instruction Decoder
904 Interrupt Controller
905 Timing Controller
906 Register
907 Register Controller
908 Bus I/F
909 ROM
920 ROM I/F
1110A トランジスタ
1400 半導体基板
1401 素子分離用絶縁膜
1402 不純物領域
1403 不純物領域
1404 ゲート電極
1405 ゲート絶縁膜
1409 絶縁膜
1410 配線
1411 配線
1412 配線
1415 配線
1416 配線
1417 配線
1420 絶縁膜
1421 配線
1430 半導体膜
1431 ゲート絶縁膜
1432 導電膜
1433 導電膜
1434 ゲート電極
1435 導電膜
1440 絶縁膜
1441 絶縁膜
1442 絶縁膜
1443 導電膜
5001 筐体
5002 筐体
5003 表示部
5004 表示部
5005 マイクロフォン
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
Sig1 信号
Sig2 信号
Sig3 信号
Sig4 信号
Sig5 信号
VDD 電圧
VSS1 電圧
VSS2 電圧
IN 信号
OUT1 信号
OUT2 信号
OUT3 信号
OUT4 信号
Claims (8)
- 第1乃至第6のトランジスタと、第1の配線と、を有し、
前記第1のトランジスタのソース及びドレインの一方、及び前記第4のトランジスタのソース及びドレインの一方は、第1の電圧が印加される機能を有し、
前記第2のトランジスタのソース及びドレインの一方、及び前記第5のトランジスタのソース及びドレインの一方は、第2の電圧が印加される機能を有し、
前記第1のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記第2のトランジスタのソース及びドレインの他方と、前記第4のトランジスタのゲートと、前記第6のトランジスタのソース及びドレインの一方と、に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記第3のトランジスタのソース及びドレインの一方と、前記第4のトランジスタのソース及びドレインの他方と、前記第5のトランジスタのソース及びドレインの他方と、に電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのゲートは、前記第3のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのゲートは、前記第6のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、
前記第3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は、前記第1の配線に電気的に接続され、
前記第1の電圧は、前記第2の電圧よりも高く、
前記第1のトランジスタ及び前記第4のトランジスタは、pチャネル型トランジスタであり、
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り、
前記第3のトランジスタ及び前記第6のトランジスタは、チャネルが形成される領域に酸化物半導体層を有する半導体装置。 - 請求項1において、
第1及び第2の容量素子を有し、
前記第1の容量素子の一方の電極は、前記第2のトランジスタのゲートと、前記第3のトランジスタのソース及びドレインの他方と、に電気的に接続され、
前記第2の容量素子の一方の電極は、前記第5のトランジスタのゲートと、前記第6のトランジスタのソース及びドレインの他方と、に電気的に接続され、
前記第1の容量素子の他方の電極及び前記第2の容量素子の他方の電極は、第3の電圧が印加される機能を有し、
前記第3の電圧は、前記第1の電圧よりも低い半導体装置。 - 第1乃至第6のトランジスタと、第1の配線と、を有し、
前記第1のトランジスタのソース及びドレインの一方、及び前記第4のトランジスタのソース及びドレインの一方は、第1の電圧が印加される機能を有し、
前記第2のトランジスタのソース及びドレインの一方、及び前記第5のトランジスタのソース及びドレインの一方は、第2の電圧が印加される機能を有し、
前記第1のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記第2のトランジスタのソース及びドレインの他方と、前記第5のトランジスタのゲートと、前記第6のトランジスタのソース及びドレインの一方と、に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記第3のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、
前記第4のトランジスタの前記ソース及び前記ドレインの他方は、前記第5のトランジスタのソース及びドレインの他方と、前記第2のトランジスタのゲートと、前記第3のトランジスタのソース及びドレインの一方と、に電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのゲートは、前記第6のトランジスタの前記ソース及び前記ドレインの他方に電気的に接続され、
前記第3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は、前記第1の配線に電気的に接続され、
前記第1の電圧は、前記第2の電圧よりも高く、
前記第1のトランジスタ及び前記第4のトランジスタは、pチャネル型トランジスタであり、
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り、
前記第3のトランジスタ及び前記第6のトランジスタは、チャネルが形成される領域に酸化物半導体層を有する半導体装置。 - 請求項3において、
第1及び第2の容量素子を有し、
前記第1の容量素子の一方の電極は、前記第1のトランジスタのゲートと、前記第3のトランジスタのソース及びドレインの他方と、に電気的に接続され、
前記第2の容量素子の一方の電極は、前記第4のトランジスタのゲートと、前記第6のトランジスタのソース及びドレインの他方と、に電気的に接続され、
前記第1の容量素子の他方の電極及び前記第2の容量素子の他方の電極は、第3の電圧が印加される機能を有し、
前記第3の電圧は、前記第1の電圧よりも低い半導体装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
第7及び第8のトランジスタと、第2乃至第4の配線を有し、を有し、
前記第7のトランジスタのゲート及び前記第8のトランジスタのゲートは、前記第2の配線に電気的に接続され、
前記第7のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第3の配線に電気的に接続され、
前記第7のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記第1のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、
前記第8のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第4の配線に電気的に接続され、
前記第8のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記第4のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続される半導体装置。 - 第1乃至第8のトランジスタと、第1及び第2の配線と、を有し、
前記第1のトランジスタのソース及びドレインの一方、及び前記第5のトランジスタのソース及びドレインの一方は、第1の電圧が印加される機能を有し、
前記第2のトランジスタのソース及びドレインの一方、及び前記第6のトランジスタのソース及びドレインの一方は、第2の電圧が印加される機能を有し、
前記第1のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記第2のトランジスタのソース及びドレインの他方と、前記第7のトランジスタのソース及びドレインの一方と、及び前記第8のトランジスタのソース及びドレインの一方と、に電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記第6のトランジスタのソース及びドレインの他方と、前記第3のトランジスタのソース及びドレインの一方と、及び前記第4のトランジスタのソース及びドレインの一方と、に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記第4のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのゲートは、前記第3のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのゲートは、前記第8のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのゲートは、前記第7のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのゲート及び前記第8のトランジスタのゲートは、前記第1の配線に電気的に接続され、
前記第3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は、前記第2の配線に電気的に接続され、
前記第1の電圧は、前記第2の電圧よりも高く、
前記第1のトランジスタ及び前記第5のトランジスタは、pチャネル型トランジスタであり、
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り、
前記第3のトランジスタ、前記第4のトランジスタ、前記第7のトランジスタ、及び前記第8のトランジスタは、チャネルが形成される領域に酸化物半導体層を有する半導体装置。 - 請求項6において、
第1乃至第4の容量素子を有し、
前記第1の容量素子の一方の電極は、前記第1のトランジスタのゲートと、前記第4のトランジスタのソース及びドレインの他方と、に電気的に接続され、
前記第2の容量素子の一方の電極は、前記第2のトランジスタのゲートと、前記第3のトランジスタのソース及びドレインの他方と、に電気的に接続され、
前記第3の容量素子の一方の電極は、前記第5のトランジスタのゲートと、前記第8のトランジスタのソース及びドレインの他方と、に電気的に接続され、
前記第4の容量素子の一方の電極は、前記第6のトランジスタのゲートと、前記第7のトランジスタのソース及びドレインの他方と、に電気的に接続され、
前記第1乃至前記第4の容量素子の他方の電極は、第3の電圧が印加される機能を有し、
前記第3の電圧は、前記第1の電圧よりも低い半導体装置。 - 請求項6又は請求項7において、
第9及び第10のトランジスタと、第3乃至第5の配線を有し、を有し、
前記第9のトランジスタのゲート及び前記第10のトランジスタのゲートは、前記第3の配線に電気的に接続され、
前記第9のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第4の配線に電気的に接続され、
前記第9のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記第1のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、
前記第10のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第5の配線に電気的に接続され、
前記第10のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記第5のトランジスタのソース及びドレインの他方に電気的に接続される半導体装置。
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