JP5957202B2 - 記憶装置 - 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記憶装置の回路構成および動作について、図1を参照して説明する。なお、回路図においては、酸化物半導体を用いたトランジスタであることを示すために、OSの符号を併せて付す場合がある。
本実施の形態では、開示する発明の一態様に係る記憶装置において、図2に示すように、データの書込みおよび保持を行う酸化物半導体を用いたトランジスタ201と、保持容量素子Ci(i=1,2,…,m)で構成されるメモリセル200が、m個(mは自然数)並列して構成されている回路構成及び書込・読出し動作について説明する。ノード204は、保持容量素子Ci(i=1,2,…,m)及び容量素子Cnが接続された部分であり、m個のメモリセルに対して共通である。また、ノード204及び増幅回路205は、電気的に接続されている。
本実施の形態では、開示する発明の一態様に係る記憶装置において、図2に示した回路を一つのブロックとする回路構成および動作について説明する(図6参照。)。図6に示す回路は、ワード線WL及びWL_REF、書き込み選択ゲートSG_Wj(j=1,2,…,k:kは自然数)、読み出し選択ゲートSG_Rj(j=1,2,…,k:kは自然数)、ビット線BLi(i=1,2,…,m:mは自然数)及びBL_REFi(i=1,2,…,m:mは自然数)、差動増幅回路510、m個のメモリセルをまとめたブロックBj(j=1,2,…,k:kは自然数)、各ブロックに接続された書き込み・読み出し用選択トランジスタ及び参照回路500により構成されている。ブロックBjが並列にワード線に接続されており、さらに、差動増幅回路510を挟んで参照回路500と接続されている。1ブロックに含まれるメモリセル数mが増大すると、その分様々な容量をもつキャパシタを作製する必要があり、プロセスが煩雑になる。そこで1ブロック当たりのメモリセル数を適切な数に抑え(例えば、m=8程度)、このブロックBjを多数並べる構成をとる。書込み・読出しは選択したブロックBj毎に行う。上記構成により、メモリセルの数が増大しても、書き込み時のワード線に接続されるメモリセルの数を小さく抑えることができる。よって、ワード線の有する寄生容量と寄生抵抗を小さくすることができるため、ワード線に入力された信号のパルスが遅延する、或いは、ワード線の電位降下が大きくなるのを防ぎ、延いては記憶装置のエラー発生率を低く抑えることができる。さらに、電位VNのデータ状態への変換に用いる参照回路は一つで済む。
次に、図1に示したメモリセル100の作製方法の一例について、図3を参照して説明する。
結晶性部分と非結晶性部分とを有し、結晶性部分の配向がc軸配向に揃っているCAAC(C Axis Aligned Crystal)を含む酸化物半導体について説明する。
酸化物半導体に限らず、実際に測定される絶縁ゲート型トランジスタの電界効果移動度は、さまざまな理由によって本来の移動度よりも低くなる。
In、Sn、Znを含有する酸化物半導体(In―Sn―Zn―O)を用いたトランジスタは、酸化物半導体を形成する際に基板を加熱して成膜すること、或いは酸化物半導体膜を形成した後に熱処理を行うことで良好な特性を得ることができる。
組成比としてIn:Sn:Zn=1:1:1のターゲットを用いて、ガス流量比をAr/O2=6/9sccm、成膜圧力を0.4Pa、成膜電力100Wとして、15nmの厚さとなるように基板上に酸化物半導体膜を成膜した。
サンプルAは酸化物半導体膜の成膜中に基板に意図的な加熱を施さなかった。
サンプルBは基板を200℃になるように加熱した状態で酸化物半導体膜の成膜を行った。
サンプルCは基板を200℃になるように加熱した状態で酸化物半導体膜の成膜を行った。
図15(A)にサンプルAのトランジスタの初期特性を示す。
サンプルB(成膜後加熱処理なし)及びサンプルC(成膜後加熱処理あり)とに対してゲートBTストレス試験を行った。
本実施の形態では、本発明の一態様を用いた記憶装置の利用例について、図4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)、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、上述の記憶装置を適用する場合について説明する。
002 保持容量素子
003 容量素子
004 ノード
005 増幅回路
100 メモリセル
200 メモリセル
201 トランジスタ
204 ノード
205 増幅回路
210 差動増幅回路
300 記憶装置
400 参照回路
500 参照回路
510 差動増幅回路
640 絶縁膜
642a ソース電極またはドレイン電極
642b ソース電極またはドレイン電極
644 酸化物半導体膜
646 ゲート絶縁層
648a ゲート電極
648b 導電膜
662 トランジスタ
664 容量素子
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 操作キー
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
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
Claims (3)
- ワード線と、
ビット線と、
トランジスタと第1の容量素子とを有するメモリセルと、
第2の容量素子と、
増幅回路と、を有し、
前記トランジスタは、ゲート電極が前記ワードと電気的に接続され、ソース電極又はドレイン電極の一方が前記ビット線と電気的に接続され、
前記トランジスタは、酸化物半導体を有し、
前記第1の容量素子の一方の電極は、前記トランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極の他方と電気的に接続され、
前記第1の容量素子の他方の電極は、前記第2の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第1の容量素子の他方の電極は、前記増幅回路と電気的に接続され、
前記第2の容量素子の前記一方の電極の電位は、前記増幅回路を介して読み出されることを特徴とする記憶装置。 - ワード線と、
第1乃至第nのビット線と、
第1乃至第nのトランジスタと第1乃至第nの容量素子とを有する第1乃至第nのメモリセルと、
第n+1の容量素子と、
増幅回路と、を有し、
前記第1乃至前記第nの各トランジスタは、ゲート電極が前記ワード線と電気的に接続され、ソース電極又はドレイン電極の一方が前記第1乃至前記第nのビット線のいずれかと電気的に接続され、
前記第1乃至前記第nの各トランジスタは、酸化物半導体を有し、
前記第1乃至前記第nの容量素子の一方の電極は、前記第1乃至前記第nのトランジスタのいずれかの前記ソース電極又はドレイン電極の他方と電気的に接続され、
前記第1乃至前記第nの容量素子の他方の電極は、前記第n+1の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第1乃至前記第nの容量素子の他方の電極は、前記増幅回路と電気的に接続され、
前記第n+1の容量素子の前記一方の電極の電位は、前記増幅回路を介して読み出されることを特徴とする記憶装置。 - 請求項2において、
前記第1乃至前記第nの容量素子は、それぞれ異なる容量値を有することを特徴とする記憶装置。
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