JP5727804B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
本実施の形態では、開示する発明の一態様に係る半導体装置の回路構成およびその動作について、図1乃至図5を参照して説明する。本実施の形態では、トランジスタにn型トランジスタ(nチャネル型トランジスタ)を用いる場合について説明する。
VBLH−VRLL<Vth1・・・式1
VBLH−VBLL<Vth1・・・式2
VRLH+VBLH>Vth1・・・式3
VRLH+VBLL<Vth1・・・式4
Vth1−VBLH<VRLH<Vth1−VBLL・・・式5
VRLH=Vth1−(VBLH+VBLL)/2・・・式6
VWLH>Vth2+VBLH・・・式7
VWLL<Vth2+VBLL・・・式8
本実施の形態では、図6乃至図8を用いて、実施の形態1とは異なる構成の半導体装置を説明する。
VBLH−VRLH<Vth1・・・式9
VBLH−VBLL<Vth1・・・式10
VBLH−VRLL>Vth1・・・式11
VBLL−VRLL<Vth1・・・式12
VBLL−Vth1<VRLL<VBLH−Vth1・・・式13
VRLL=(VBLH+VBLL)/2−Vth1・・・式14
VWLH>Vth2+VBLH・・・式15
VWLL<Vth2+VBLL・・・式16
本実施の形態では、開示する発明の一態様に係る半導体装置の構成およびその作製方法について、図9乃至図11を参照して説明する。
図9は、半導体装置の構成の一例である。図9(A)には、半導体装置の断面を、図9(B)には、半導体装置の平面を、それぞれ示す。ここで、図9(A)は、図9(B)のA1−A2およびB1−B2における断面に相当する。図9(A)および図9(B)に示される半導体装置は、酸化物半導体以外の半導体材料を用いたトランジスタ101と、酸化物半導体を用いたトランジスタ102を有するものである。酸化物半導体以外の半導体材料を用いたトランジスタは、高速動作が容易である。一方で、酸化物半導体を用いたトランジスタは、その特性により長時間の電荷保持を可能とする。
次に、上記半導体装置の作製方法の一例について説明する。以下では、はじめにトランジスタ101の作製方法について図10を参照して説明し、その後、トランジスタ102の作製方法について図11を参照して説明する。
次に、図11を用いて、層間絶縁層128上にトランジスタ102を作製する工程について説明する。なお、図11は、層間絶縁層128上の各種電極や、トランジスタ102などの作製工程を示すものであるから、トランジスタ101等については省略している。
本実施の形態では、実施の形態3とは異なる、開示する発明の一態様に係る半導体装置の構成およびその作製方法について、図12及び図13を参照して説明する。
図12は、半導体装置の構成の一例である。図12(A)には、半導体装置の断面を、図12(B)には、半導体装置の平面を、それぞれ示す。ここで、図12(A)は、図12(B)のA1−A2およびB1−B2における断面に相当する。図12(A)および図12(B)に示される半導体装置は、酸化物半導体以外の半導体材料を用いたトランジスタ101を有し、酸化物半導体を用いたトランジスタ102を有するものである。酸化物半導体以外の半導体材料を用いたトランジスタは、高速動作が容易である。一方で、酸化物半導体を用いたトランジスタは、その特性により長時間の電荷保持を可能とする。
次に、上記半導体装置の作製方法の一例について説明する。以下では、トランジスタ101を形成した後の工程、すなわちトランジスタ102の作製方法について図13を参照して説明する。トランジスタ101については、実施の形態3で示した方法と同様の方法で作製することができ、実施の形態3の記載を参酌することができる。
本実施の形態では、実施の形態3、実施の形態4とは異なる、開示する発明の一態様に係る半導体装置の構成およびその作製方法について、図14乃至図16を参照して説明する。
図14は、半導体装置の構成の一例である。図14(A)には、半導体装置の断面を、図14(B)には、半導体装置の平面を、それぞれ示す。ここで、図14(A)は、図14(B)のC1−C2およびD1−D2における断面に相当する。図14(A)および図14(B)に示される半導体装置は、酸化物半導体以外の半導体材料を用いたトランジスタ101と、酸化物半導体を用いたトランジスタ102を有するものである。酸化物半導体以外の半導体材料を用いたトランジスタは、高速動作が容易である。一方で、酸化物半導体を用いたトランジスタは、その特性により長時間の電荷保持を可能とする。
次に、上記半導体装置の作製方法の一例について説明する。以下では、トランジスタ101を形成した後の工程、トランジスタ102の作製方法について図15および図16を参照して説明する。トランジスタ101については、実施の形態3で示した方法と同様の方法で作製することができる。詳細については、実施の形態3の記載を参酌できる。また、本実施の形態では、トランジスタ101の作製工程において、ソース電極またはドレイン電極130a、ソース電極またはドレイン電極130bを形成しないが、ソース電極またはドレイン電極130aおよびソース電極またはドレイン電極130bが形成されていない状態であっても、便宜上、トランジスタ101と呼ぶことにする。
本実施の形態では、上述の実施の形態で説明した半導体装置を電子機器に適用する場合について、図17を用いて説明する。本実施の形態では、コンピュータ、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯情報端末(携帯型ゲーム機、音響再生装置なども含む)、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、電子ペーパー、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう)などの電子機器に、上述の半導体装置を適用する場合について説明する。
101 トランジスタ
102 トランジスタ
104 半導体領域
105 保護層
106 素子分離絶縁層
108 ゲート絶縁層
110 ゲート電極
112 絶縁層
114 不純物領域
116 チャネル形成領域
118 サイドウォール絶縁層
120 高濃度不純物領域
122 金属層
124 金属化合物領域
125 層間絶縁層
126 層間絶縁層
128 層間絶縁層
144 酸化物半導体層
146 ゲート絶縁層
150 層間絶縁層
152 層間絶縁層
164 容量素子
200 メモリセル
201 トランジスタ
202 トランジスタ
211 配線
212 配線
213 配線
221 配線
240 メモリセル
250 メモリセル
264 容量素子
281 ノード
290 メモリセル
701 筐体
702 筐体
703 表示部
704 キーボード
711 本体
712 スタイラス
713 表示部
714 操作ボタン
715 外部インターフェイス
720 電子書籍
721 筐体
723 筐体
725 表示部
727 表示部
731 電源
733 操作キー
735 スピーカー
737 軸部
740 筐体
741 筐体
742 表示パネル
743 スピーカー
744 マイクロフォン
745 タッチパネル
746 ポインティングデバイス
747 カメラ用レンズ
748 外部接続端子
749 太陽電池セル
750 外部メモリスロット
761 本体
763 接眼部
764 操作スイッチ
765 表示部
766 バッテリー
767 表示部
770 テレビジョン装置
771 筐体
773 表示部
775 スタンド
780 リモコン操作機
800 測定系
802 容量素子
804 トランジスタ
805 トランジスタ
806 トランジスタ
808 トランジスタ
1200 メモリセル
1201 トランジスタ
1202 トランジスタ
1211 駆動回路
1212 駆動回路
1213 駆動回路
1250 メモリセル
1264 容量素子
130a ソース電極またはドレイン電極
130b ソース電極またはドレイン電極
130c 電極
142a ソース電極またはドレイン電極
142b ソース電極またはドレイン電極
142c 配線
142d 配線
143a 絶縁層
143b 絶縁層
148a ゲート電極
148b 電極
802a 容量素子
802b 容量素子
802c 容量素子
Claims (3)
- 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、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のトランジスタのゲートは、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と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、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またはドレインの他方は、前記第2の配線と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのゲートは、前記第3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またはドレインの他方は、前記第2の配線と電気的に接続され、
前記容量素子の他方の電極は、前記第4の配線に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタは、シリコンを有し、
前記第2のトランジスタは、真性又は実質的に真性である酸化物半導体層、及び絶縁層を有し、
前記容量素子は、前記一方の電極と前記他方の電極との間の酸化物半導体層、及び前記絶縁層を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1において、
前記第2のトランジスタのオフ電流は、前記第1のトランジスタのオフ電流よりも小さいことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1又は請求項2において、
前記第1のトランジスタのスイッチング速度は、前記第2のトランジスタのスイッチング速度よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
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