JP6004697B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関する。本明細書において、半導体装置とは、半導体素子自体または半導体素子を含むものをいい、このような半導体素子として、例えば、薄膜トランジスタが挙げられる。したがって、液晶表示装置および記憶装置なども半導体装置に含まれるものである。   The present invention relates to a semiconductor device. In this specification, a semiconductor device refers to a semiconductor element itself or a device including a semiconductor element, and an example of such a semiconductor element is a thin film transistor. Accordingly, a liquid crystal display device, a memory device, and the like are also included in the semiconductor device.

近年、半導体特性を示す金属酸化物(以下、酸化物半導体と呼ぶ)が注目されている。酸化物半導体は、トランジスタに適用することができる(特許文献1および特許文献2)。   In recent years, metal oxides that exhibit semiconductor characteristics (hereinafter referred to as oxide semiconductors) have attracted attention. An oxide semiconductor can be applied to a transistor (Patent Documents 1 and 2).

特開2007−123861号公報JP 2007-123861 A 特開2007−096055号公報JP 2007-096055 A

表示装置および記憶装置などには半導体素子がマトリクス状に配置されている。マトリクス状に配された半導体素子は、周辺駆動回路によって制御される。周辺駆動回路を構成する回路の一つとしてDフリップフロップ回路が挙げられる。   Semiconductor elements are arranged in a matrix in display devices, memory devices, and the like. The semiconductor elements arranged in a matrix are controlled by a peripheral drive circuit. One of the circuits constituting the peripheral drive circuit is a D flip-flop circuit.

本発明の一態様は、処理実行中に電源をオフしてもデータが保持され、かつ、データ退避動作およびデータ復帰動作を不要とするDフリップフロップ回路を含む半導体装置を提供することを課題の一とする。   An object of one embodiment of the present invention is to provide a semiconductor device including a D flip-flop circuit that retains data even when the power is turned off during processing and does not require a data saving operation and a data restoring operation. One.

本発明の一態様は、第1の入力端子および第2の入力端子と、第1のラッチ部および第2のラッチ部と、第1のトランスミッションゲートおよび第2のトランスミッションゲートと、出力端子と、を有し、第1のラッチ部は、第1のインバータと、第1のクロックドインバータと、トランジスタと、を含み、該トランジスタは、シリコンよりもバンドギャップが大きい半導体材料をチャネル領域に用いたトランジスタであり、第2のラッチ部は、第2のインバータと、第2のクロックドインバータと、を含み、第1の入力端子は、第1のトランスミッションゲートの第1の端子と電気的に接続され、第1のトランスミッションゲートの第2の端子は、第1のラッチ部と電気的に接続され、トランジスタのゲートは、第2の入力端子と電気的に接続され、第1のラッチ部は、第2のトランスミッションゲートの第1の端子と電気的に接続され、第2のトランスミッションゲートの第2の端子は、第2のラッチ部と電気的に接続され、第2のラッチ部は、出力端子と電気的に接続されている回路を含む半導体装置である。   One embodiment of the present invention includes a first input terminal and a second input terminal, a first latch portion and a second latch portion, a first transmission gate and a second transmission gate, an output terminal, The first latch portion includes a first inverter, a first clocked inverter, and a transistor, and the transistor uses a semiconductor material having a band gap larger than that of silicon for the channel region. A second latch unit including a second inverter and a second clocked inverter, wherein the first input terminal is electrically connected to the first terminal of the first transmission gate; The second terminal of the first transmission gate is electrically connected to the first latch portion, and the gate of the transistor is electrically connected to the second input terminal. The first latch portion is electrically connected to the first terminal of the second transmission gate, and the second terminal of the second transmission gate is electrically connected to the second latch portion. The second latch unit is a semiconductor device including a circuit electrically connected to the output terminal.

また、本発明の他の一態様は、第1の入力端子および第2の入力端子と、第1のトランスミッションゲートおよび第2のトランスミッションゲートと、第1のインバータおよび第2のインバータと、第1のクロックドインバータおよび第2のクロックドインバータと、トランジスタと、出力端子と、を有し、該トランジスタは、シリコンよりもバンドギャップが大きい半導体材料をチャネル領域に用いたトランジスタであり、第1の入力端子は、第1のトランスミッションゲートの第1の端子と電気的に接続され、第1のトランスミッションゲートの第2の端子は、第1のインバータの入力端子および第1のクロックドインバータの出力端子と電気的に接続され、第1のインバータの出力端子は、第2のトランスミッションゲートの第1の端子および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、トランジスタのゲートは、第2の入力端子と電気的に接続され、トランジスタのソースまたはドレインの他方は、第1のクロックドインバータの入力端子に電気的に接続され、第2のトランスミッションゲートの第2の端子は、第2のインバータの入力端子および第2のクロックドインバータの出力端子と電気的に接続され、第2のインバータの出力端子は、出力端子および第2のクロックドインバータの入力端子と電気的に接続されている回路を含む半導体装置である。   Another embodiment of the present invention includes a first input terminal and a second input terminal, a first transmission gate and a second transmission gate, a first inverter and a second inverter, The clocked inverter and the second clocked inverter, a transistor, and an output terminal, the transistor using a semiconductor material having a band gap larger than that of silicon for a channel region, The input terminal is electrically connected to the first terminal of the first transmission gate, and the second terminal of the first transmission gate is the input terminal of the first inverter and the output terminal of the first clocked inverter. And the output terminal of the first inverter is connected to the first end of the second transmission gate. And the gate of the transistor is electrically connected to the second input terminal, and the other of the source or drain of the transistor is the input terminal of the first clocked inverter. The second terminal of the second transmission gate is electrically connected to the input terminal of the second inverter and the output terminal of the second clocked inverter, and the output terminal of the second inverter Is a semiconductor device including a circuit electrically connected to the output terminal and the input terminal of the second clocked inverter.

また、本発明の他の一態様は、第1の入力端子および第2の入力端子と、第1のトランスミッションゲートおよび第2のトランスミッションゲートと、第1のインバータおよび第2のインバータと、第1のクロックドインバータおよび第2のクロックドインバータと、トランジスタと、出力端子と、を有し、該トランジスタは、シリコンよりもバンドギャップが大きい半導体材料をチャネル領域に用いたトランジスタであり、第1の入力端子は、第1のトランスミッションゲートの第1の端子と電気的に接続され、第1のトランスミッションゲートの第2の端子は、トランジスタのソースまたはドレインの一方および第1のクロックドインバータの出力端子と電気的に接続され、トランジスタのゲートは、第2の入力端子と電気的に接続され、トランジスタのソースまたはドレインの他方は第1のインバータの入力端子に電気的に接続され、第1のインバータの出力端子は、第2のトランスミッションゲートの第1の端子および第1のクロックドインバータの入力端子と電気的に接続され、第2のトランスミッションゲートの第2の端子は、第2のインバータの入力端子および第2のクロックドインバータの出力端子と電気的に接続され、第2のインバータの出力端子は、出力端子および第2のクロックドインバータの入力端子と電気的に接続されている回路を含む半導体装置である。   Another embodiment of the present invention includes a first input terminal and a second input terminal, a first transmission gate and a second transmission gate, a first inverter and a second inverter, The clocked inverter and the second clocked inverter, a transistor, and an output terminal, the transistor using a semiconductor material having a band gap larger than that of silicon for a channel region, The input terminal is electrically connected to the first terminal of the first transmission gate, and the second terminal of the first transmission gate is one of the source or drain of the transistor and the output terminal of the first clocked inverter. And the gate of the transistor is electrically connected to the second input terminal. The other of the source and the drain of the transistor is electrically connected to the input terminal of the first inverter, and the output terminal of the first inverter is the input of the first terminal of the second transmission gate and the input of the first clocked inverter. And the second terminal of the second transmission gate is electrically connected to the input terminal of the second inverter and the output terminal of the second clocked inverter, and the output of the second inverter. The terminal is a semiconductor device including a circuit electrically connected to the output terminal and the input terminal of the second clocked inverter.

また、上記構成において、シリコンよりもバンドギャップが大きい半導体材料は、酸化物半導体であると好ましい。   In the above structure, the semiconductor material having a band gap larger than that of silicon is preferably an oxide semiconductor.

また、上記構成において、酸化物半導体をチャネル領域に用いたトランジスタは、チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下である。 In the above structure, a transistor in which an oxide semiconductor is used for a channel region has an off-current per channel width of 1 × 10 −19 A / μm or less.

また、上記構成において、再起動時と同時に、出力信号を出力する。なお、本明細書で「同時」とは、概略同時も含むものとする。   In the above configuration, an output signal is output simultaneously with the restart. In the present specification, “simultaneous” includes substantially simultaneous.

本発明の一態様によって、処理実行中にオフしてもデータが保持され、かつ、データ退避動作およびデータ復帰動作を不要とするDフリップフロップ回路を含む半導体装置を得ることができる。   According to one embodiment of the present invention, a semiconductor device including a D flip-flop circuit that retains data even when turned off during processing and does not require a data saving operation and a data restoring operation can be obtained.

また、Dフリップフロップ回路の前段の回路のみにシリコンよりもバンドギャップが大きい半導体材料をチャネル領域に用いたトランジスタをDフリップフロップ回路の前段のみに設けることでDフリップフロップ回路の面積の縮小化を図ることができる。   In addition, the area of the D flip-flop circuit can be reduced by providing a transistor using a semiconductor material having a band gap larger than that of silicon in the channel region only in the front stage of the D flip-flop circuit only in the front stage of the D flip-flop circuit. Can be planned.

本発明の一態様である半導体装置のDフリップフロップ回路を説明する図。6A and 6B illustrate a D flip-flop circuit of a semiconductor device which is one embodiment of the present invention. 図1のDフリップフロップ回路の動作を説明するタイミングチャート。2 is a timing chart for explaining the operation of the D flip-flop circuit in FIG. 1. 本発明の他の一態様である半導体装置のDフリップフロップ回路を説明する図。6A and 6B illustrate a D flip-flop circuit of a semiconductor device which is another embodiment of the present invention. 図3のDフリップフロップ回路の動作を説明するタイミングチャート。4 is a timing chart for explaining the operation of the D flip-flop circuit of FIG. 3. 適用可能なトランジスタの断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view of an applicable transistor. 図5に示すトランジスタの作製方法を説明する図。6A and 6B illustrate a method for manufacturing the transistor illustrated in FIGS. 酸化物半導体を用いたトランジスタの特性を示す図。FIG. 13 shows characteristics of a transistor including an oxide semiconductor. 酸化物半導体を用いたトランジスタの特性評価用回路図。FIG. 10 is a circuit diagram for evaluating characteristics of a transistor including an oxide semiconductor. 酸化物半導体を用いたトランジスタの特性評価用タイミングチャート。10 is a timing chart for evaluating characteristics of a transistor including an oxide semiconductor. 酸化物半導体を用いたトランジスタの特性を示す図。FIG. 13 shows characteristics of a transistor including an oxide semiconductor. 酸化物半導体を用いたトランジスタの特性を示す図。FIG. 13 shows characteristics of a transistor including an oxide semiconductor. 酸化物半導体を用いたトランジスタの特性を示す図。FIG. 13 shows characteristics of a transistor including an oxide semiconductor.

以下では、実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、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。したがって、本発明は、以下に示す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。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below.

なお、「ソース」や「ドレイン」の機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れかわることがある。このため、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」という用語は、入れかえて用いることができるものとする。   Note that the functions of “source” and “drain” may be interchanged when transistors having different polarities are employed or when the direction of current changes during circuit operation. Therefore, in this specification, the terms “source” and “drain” can be used interchangeably.

「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限はない。 “Electrically connected” includes a case of being connected via “something having an electric action”. Here, the “having some electric action” is not particularly limited as long as it can exchange electric signals between the connection targets.

図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。   The position, size, range, and the like of each component illustrated in the drawings and the like may not represent the actual position, size, range, or the like for easy understanding. Therefore, the disclosed invention is not necessarily limited to the position, size, range, or the like disclosed in the drawings and the like.

「第1」、「第2」、「第3」などの序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものである。 Ordinal numbers such as “first”, “second”, and “third” are used to avoid confusion between components.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置の一例であるDフリップフロップ回路について図1および図2を用いて説明する。
<回路構成例>
(Embodiment 1)
In this embodiment, a D flip-flop circuit which is an example of a semiconductor device of one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
<Circuit configuration example>

図1には、本発明の一態様であるDフリップフロップ回路100の回路図を示す。   FIG. 1 is a circuit diagram of a D flip-flop circuit 100 which is one embodiment of the present invention.

図1(A)に示すDフリップフロップ回路100では、データ信号Dが入力される入力端子は、トランスミッションゲート102の第1の端子に電気的に接続され、トランスミッションゲート102の第2の端子は、ノードN1を介してインバータ104の入力端子およびクロックドインバータ106の出力端子に電気的に接続され、インバータ104の出力端子およびトランジスタ107のソースまたはドレインの一方は、ノードN2を介してトランスミッションゲート108の第1の端子に電気的に接続され、トランジスタ107のゲートは、ゲート制御信号OSGが入力される入力端子と電気的に接続され、トランジスタ107のソースまたはドレインの他方は、ノードFNを介してクロックドインバータ106の入力端子に電気的に接続され、トランスミッションゲート108の第2の端子は、ノードN3を介してインバータ110の入力端子およびクロックドインバータ112の出力端子に電気的に接続され、インバータ110の出力端子およびクロックドインバータ112の入力端子は、ノードN4を介して出力信号Qが出力される出力端子に電気的に接続されている。なお、図1(B)には、クロックドインバータ106およびクロックドインバータ112の構成を示す。   In the D flip-flop circuit 100 illustrated in FIG. 1A, the input terminal to which the data signal D is input is electrically connected to the first terminal of the transmission gate 102, and the second terminal of the transmission gate 102 is The node 104 is electrically connected to the input terminal of the inverter 104 and the output terminal of the clocked inverter 106 via the node N1, and one of the output terminal of the inverter 104 and the source or drain of the transistor 107 is connected to the transmission gate 108 via the node N2. The transistor 107 is electrically connected to the first terminal, the gate of the transistor 107 is electrically connected to the input terminal to which the gate control signal OSG is input, and the other of the source and the drain of the transistor 107 is clocked through the node FN. Electrically to the input terminal of the inverter 106 The second terminal of transmission gate 108 is electrically connected to the input terminal of inverter 110 and the output terminal of clocked inverter 112 via node N3, and the output terminal of inverter 110 and the input of clocked inverter 112 are connected. The terminal is electrically connected to an output terminal from which an output signal Q is output via a node N4. Note that FIG. 1B illustrates a structure of the clocked inverter 106 and the clocked inverter 112.

また、トランスミッションゲート102の第2の端子とトランスミッションゲート108の第1の端子との間に挟まれているインバータ104、クロックドインバータ106およびトランジスタ107をまとめてラッチ部120と呼ぶこともでき、トランスミッションゲート108の第2の端子と出力信号Qが出力される出力端子との間に挟まれているインバータ110およびクロックドインバータ112をまとめてラッチ部130と呼ぶこともできる。   The inverter 104, the clocked inverter 106, and the transistor 107 sandwiched between the second terminal of the transmission gate 102 and the first terminal of the transmission gate 108 can be collectively referred to as a latch unit 120. The inverter 110 and the clocked inverter 112 sandwiched between the second terminal of the gate 108 and the output terminal from which the output signal Q is output can be collectively referred to as a latch unit 130.

また、Dフリップフロップ回路100の電源がオン状態であり、トランジスタ107がオン状態である期間では、クロック信号CLKがLレベル、反転クロック信号CLKBがHレベルの電位が与えられると、ラッチ部120は、ループ構造(インバータループともいう)になる。このようなインバータループを形成することで、電源供給を停止する期間が長い場合などにおいて、データ保持部であるノードFNに蓄積された電荷が減少するなどにより、ノードFNがHレベルもしくはLレベルから多少ずれた電位となっていても、改めてHレベルもしくはLレベルの電位が供給される。その結果、ノードFNの電位を変動前の状態に戻すことができる。   In addition, in a period in which the power source of the D flip-flop circuit 100 is on and the transistor 107 is on, when the potential of the clock signal CLK is L level and the inverted clock signal CLKB is H level, the latch unit 120 is A loop structure (also called an inverter loop) is obtained. By forming such an inverter loop, the node FN is changed from the H level or the L level due to a decrease in the charge accumulated in the node FN serving as the data holding unit when the power supply is stopped for a long period. Even if the potential is slightly deviated, the H level or L level potential is supplied again. As a result, the potential of the node FN can be returned to the state before the change.

なお、本実施の形態において、Dフリップフロップ回路の後段であるラッチ部130にラッチ部120のようにトランジスタ107が設けられていてもDフリップフロップ回路100の電源をオフ状態からオン状態にした際に、クロックドインバータ112は、非導通状態になり、インバータループを形成することができず、保持したデータを瞬時に出力端子Qに出力できないためラッチ部130にトランジスタ107を設けても意味をなさない。そのため、トランジスタ107は、Dフリップフロップ回路の前段であるラッチ部120のみに設けられていればよい。このため、Dフリップフロップ回路の面積の縮小化を図ることができる。   In this embodiment mode, when the power source of the D flip-flop circuit 100 is changed from the off state to the on state even when the transistor 107 is provided in the latch unit 130 that is a subsequent stage of the D flip-flop circuit as in the latch unit 120. In addition, since the clocked inverter 112 is in a non-conductive state and cannot form an inverter loop, and the stored data cannot be output to the output terminal Q instantaneously, it does not make sense to provide the transistor 107 in the latch unit 130. Absent. Therefore, the transistor 107 may be provided only in the latch unit 120 that is the previous stage of the D flip-flop circuit. For this reason, the area of the D flip-flop circuit can be reduced.

トランスミッションゲート102、クロックドインバータ106、トランスミッションゲート108およびクロックドインバータ112は、クロック信号CLKおよび反転クロック信号CLKBが入力されることによって、各構成のON/OFFを切り換える。   The transmission gate 102, the clocked inverter 106, the transmission gate 108, and the clocked inverter 112 are switched on / off of each configuration by receiving the clock signal CLK and the inverted clock signal CLKB.

また、トランジスタ107は、チャネル幅あたりのオフ電流(リーク電流)が1×10−19A/μm以下と極めて低いトランジスタ、例えば、ワイドバンドギャップ半導体である酸化物半導体をチャネル領域に有するトランジスタを用いることができる。なお、チャネル幅あたりのオフ電流が1×10−19A/μm以下のトランジスタとしては他にも、シリコンよりもバンドギャップが大きい半導体材料を用いて実現することもできる。なお、バンドギャップとしては、2eV以上、好ましくは2.5eV以上、より好ましくは3eV以上である半導体材料を用いればよい。 As the transistor 107, a transistor having an extremely low off-state current (leakage current) per channel width of 1 × 10 −19 A / μm or less, for example, a transistor including an oxide semiconductor that is a wide band gap semiconductor in a channel region is used. be able to. Note that a transistor having an off-current per channel width of 1 × 10 −19 A / μm or less can also be realized using a semiconductor material having a band gap larger than that of silicon. Note that a semiconductor material having a band gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more, more preferably 3 eV or more may be used.

ワイドバンドギャップ半導体である酸化物半導体によってチャネル領域が形成されるトランジスタ107のソースまたはドレインの他方に電気的に接続され、かつ当該トランジスタがオフ状態となることによって浮遊状態となるノードFNにおいてデータを保持する。なお、当該トランジスタのオフ電流(リーク電流)の値は、極めて低い。そのため、当該ノードFNの電位を特定の値に設定後、当該トランジスタをオフ状態とすることで当該電位を一定またはほぼ一定に維持することが可能である。これにより、当該Dフリップフロップ回路において、正確なデータの保持が可能となる。   Data is obtained at a node FN that is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 107 in which a channel region is formed using an oxide semiconductor that is a wide band gap semiconductor and is in a floating state when the transistor is turned off. Hold. Note that the off-state current (leakage current) of the transistor is extremely low. Therefore, after setting the potential of the node FN to a specific value, the potential can be kept constant or almost constant by turning off the transistor. Thereby, accurate data can be held in the D flip-flop circuit.

また、酸化物半導体はエネルギーギャップが3.0eV以上であり、シリコンのバンドギャップ(1.1eV)と比較して非常に大きい。   An oxide semiconductor has an energy gap of 3.0 eV or more, which is much larger than the band gap of silicon (1.1 eV).

トランジスタのオフ抵抗(トランジスタがオフ状態の時における、ソースとドレイン間の抵抗をいう)は、チャネル領域が形成される半導体膜における熱的に励起するキャリアの濃度に反比例する。ドナーやアクセプタによるキャリアが全く存在しない状態(真性半導体)であっても、シリコンの場合にはバンドギャップが1.1eVであるため、室温(300K)での熱励起キャリアの濃度は1×1011cm−3程度である。 The off-resistance of the transistor (referred to as resistance between the source and drain when the transistor is off) is inversely proportional to the concentration of thermally excited carriers in the semiconductor film in which the channel region is formed. Even in the state where there is no carrier due to donors or acceptors (intrinsic semiconductor), since the band gap is 1.1 eV in the case of silicon, the concentration of thermally excited carriers at room temperature (300 K) is 1 × 10 11. It is about cm −3 .

一方、例えば、バンドギャップが3.2eVの半導体(酸化物半導体を想定)の場合では熱励起キャリアの濃度は1×10−7cm−3程度となる。電子移動度が同じ場合、抵抗率は、キャリアの濃度に反比例するので、バンドギャップ3.2eVの半導体の抵抗率は、シリコンより18桁も大きい。 On the other hand, for example, in the case of a semiconductor having a band gap of 3.2 eV (assuming an oxide semiconductor), the concentration of thermally excited carriers is about 1 × 10 −7 cm −3 . Since the resistivity is inversely proportional to the carrier concentration when the electron mobility is the same, the resistivity of a semiconductor with a band gap of 3.2 eV is 18 orders of magnitude higher than that of silicon.

なお、ワイドバンドギャップ半導体である酸化物半導体によってチャネル領域が形成されるトランジスタが有する「極めて低いオフ電流」を説明するため、以下に、高純度化された酸化物半導体を用いたトランジスタのオフ電流を求めた結果について説明する。   Note that in order to describe the “very low off-state current” of a transistor in which a channel region is formed using an oxide semiconductor that is a wide band gap semiconductor, the off-state current of a transistor using a highly purified oxide semiconductor is described below. The results of obtaining are described.

<酸化物半導体を用いたトランジスタのオフ電流測定>
まず、高純度化された酸化物半導体を用いたトランジスタのオフ電流が十分に小さいことを考慮して、チャネル幅Wが1mと十分に大きいトランジスタを用意してオフ電流の測定を行った。チャネル幅Wが1mのトランジスタのオフ電流を測定した結果を図7に示す。図7において、横軸はゲート電圧VG、縦軸はドレイン電流IDである。ドレイン電圧VDが+1Vまたは+10Vの場合、ゲート電圧VGが−5Vから−20Vの範囲では、トランジスタのオフ電流は、検出限界である1×10−12A以下であることがわかった。また、トランジスタのオフ電流(ここでは、単位チャネル幅(1μm)あたりの値)は1aA/μm(1×10−18A/μm)以下となることがわかった。
<Measurement of off-state current of transistor using oxide semiconductor>
First, in consideration of a sufficiently small off-state current of a transistor including a highly purified oxide semiconductor, a transistor having a sufficiently large channel width W of 1 m was prepared, and off-state current was measured. FIG. 7 shows the result of measuring the off-state current of a transistor having a channel width W of 1 m. In FIG. 7, the horizontal axis represents the gate voltage VG, and the vertical axis represents the drain current ID. When the drain voltage VD is +1 V or +10 V, it was found that the off-state current of the transistor is 1 × 10 −12 A or less, which is the detection limit, when the gate voltage VG is in the range of −5 V to −20 V. It was also found that the off-state current of the transistor (here, a value per unit channel width (1 μm)) is 1 aA / μm (1 × 10 −18 A / μm) or less.

次に、高純度化された酸化物半導体を用いたトランジスタのオフ電流をさらに正確に求めた結果について説明する。上述したように、高純度化された酸化物半導体を用いたトランジスタのオフ電流は、測定器の検出限界である1×10−12A以下であることがわかった。そこで、特性評価用素子を作製し、より正確なオフ電流の値(上記測定における測定器の検出限界以下の値)を求めた結果について説明する。 Next, a result obtained by more accurately obtaining the off-state current of a transistor including a highly purified oxide semiconductor will be described. As described above, it was found that the off-state current of a transistor including a highly purified oxide semiconductor is 1 × 10 −12 A or less, which is the detection limit of the measuring instrument. Therefore, a description will be given of a result obtained by fabricating a characteristic evaluation element and obtaining a more accurate off-current value (a value equal to or lower than the detection limit of the measuring device in the above measurement).

はじめに、電流測定方法に用いた特性評価用素子について、図8を参照して説明する。   First, the element for characteristic evaluation used in the current measurement method will be described with reference to FIG.

図8に示す特性評価用素子は、測定系800が3つ並列に接続されている。測定系800は、容量素子802、トランジスタ804、トランジスタ805、トランジスタ806、トランジスタ808を有する。トランジスタ804、トランジスタ805、トランジスタ806、トランジスタ808には、高純度化された酸化物半導体を用いたトランジスタを適用した。   In the element for characteristic evaluation shown in FIG. 8, three measurement systems 800 are connected in parallel. The measurement system 800 includes a capacitor 802, a transistor 804, a transistor 805, a transistor 806, and a transistor 808. As the transistor 804, the transistor 805, the transistor 806, and the transistor 808, a transistor including a highly purified oxide semiconductor was used.

測定系800において、トランジスタ804のソースまたはドレインの一方と、容量素子802の端子の一方と、トランジスタ805のソースまたはドレインの一方は、電源(V2を与える電源)に電気的に接続されている。また、トランジスタ804のソースまたはドレインの他方と、トランジスタ808のソースまたはドレインの一方と、容量素子802の端子の他方と、トランジスタ805のゲートとは、電気的に接続されている。また、トランジスタ808のソースまたはドレインの他方と、トランジスタ806のソースまたはドレインの一方と、トランジスタ806のゲートは、電源(V1を与える電源)に電気的に接続されている。また、トランジスタ805のソースまたはドレインの他方と、トランジスタ806のソースまたはドレインの他方とは、電気的に接続され、出力端子となっている。   In the measurement system 800, one of the source and the drain of the transistor 804, one of the terminals of the capacitor 802, and one of the source and the drain of the transistor 805 are electrically connected to a power source (a power source that supplies V2). The other of the source and the drain of the transistor 804, one of the source and the drain of the transistor 808, the other terminal of the capacitor 802, and the gate of the transistor 805 are electrically connected. The other of the source and the drain of the transistor 808, one of the source and the drain of the transistor 806, and the gate of the transistor 806 are electrically connected to a power source (a power source that supplies V1). The other of the source and the drain of the transistor 805 and the other of the source and the drain of the transistor 806 are electrically connected to serve as an output terminal.

なお、トランジスタ804のゲートには、トランジスタ804のオン状態と、オフ状態を制御する電位Vext_b2が供給され、トランジスタ808のゲートには、トランジスタ808のオン状態と、オフ状態を制御する電位Vext_b1が供給される。また、出力端子からは電位Voutが出力される。   Note that the gate of the transistor 804 is supplied with a potential Vext_b2 for controlling the on state and the off state of the transistor 804, and the potential Vext_b1 for controlling the on state and the off state of the transistor 808 is supplied to the gate of the transistor 808. Is done. Further, the potential Vout is output from the output terminal.

次に、上記の特性評価用素子を用いた電流測定方法について説明する。   Next, a current measuring method using the above element for characteristic evaluation will be described.

まず、オフ電流を測定するために電位差を付与する初期期間の概略について説明する。初期期間においては、トランジスタ808のゲートに、トランジスタ808をオン状態とする電位Vext_b1を入力して、トランジスタ804のソースまたはドレインの他方と電気的に接続されるノード(つまり、トランジスタ808のソースまたはドレインの一方、容量素子802の端子の他方、およびトランジスタ805のゲートに電気的に接続されるノード)であるノードN5に電位V1を与える。ここで、電位V1は、例えば、高電位とする。また、トランジスタ804はオフ状態としておく。   First, an outline of an initial period in which a potential difference is applied in order to measure off current will be described. In the initial period, a potential Vext_b1 that turns on the transistor 808 is input to the gate of the transistor 808 and the node is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 804 (that is, the source or the drain of the transistor 808). One of the terminals of the capacitor 802 and the node N5 which is electrically connected to the gate of the transistor 805 is supplied with the potential V1. Here, the potential V1 is, for example, a high potential. The transistor 804 is kept off.

その後、トランジスタ808のゲートに、トランジスタ808をオフ状態とする電位Vext_b1を入力して、トランジスタ808をオフ状態とする。トランジスタ808をオフ状態とした後に、電位V1を低電位とする。ここでも、トランジスタ804はオフ状態としておく。また、電位V2は電位V1と同じ電位とする。以上により、初期期間が終了する。初期期間が終了した状態では、ノードN5とトランジスタ804のソースまたはドレインの一方との間に電位差が生じ、また、ノードN5とトランジスタ808のソースまたはドレインの他方との間に電位差が生じることになるため、トランジスタ804およびトランジスタ808には僅かに電荷が流れる。つまり、オフ電流が発生する。   After that, the potential Vext_b1 that turns off the transistor 808 is input to the gate of the transistor 808, so that the transistor 808 is turned off. After the transistor 808 is turned off, the potential V1 is set low. Again, the transistor 804 is kept off. The potential V2 is the same as the potential V1. Thus, the initial period ends. In the state where the initial period is completed, a potential difference is generated between the node N5 and one of the source and the drain of the transistor 804, and a potential difference is generated between the node N5 and the other of the source and the drain of the transistor 808. Therefore, a slight amount of charge flows through the transistor 804 and the transistor 808. That is, an off current is generated.

次に、オフ電流の測定期間の概略について説明する。測定期間においては、トランジスタ804のソースまたはドレインの一方の端子の電位(つまりV2)、および、トランジスタ808のソースまたはドレインの他方の端子の電位(つまりV1)は低電位に固定しておく。一方で、測定期間中は、上記ノードN5の電位は固定しない(フローティング状態とする)。これにより、トランジスタ804に電荷が流れ、時間の経過と共にノードN5に保持される電荷量が変動する。そして、ノードN5に保持される電荷量の変動に伴って、ノードN5の電位が変動する。つまり、出力端子の出力電位Voutも変動する。   Next, an outline of the off-current measurement period will be described. In the measurement period, the potential of one terminal of the source or drain of the transistor 804 (that is, V2) and the potential of the other terminal of the source or drain of the transistor 808 (that is, V1) are fixed to a low potential. On the other hand, during the measurement period, the potential of the node N5 is not fixed (set to a floating state). Thus, charge flows through the transistor 804, and the amount of charge held at the node N5 varies with time. Then, the potential of the node N5 varies as the amount of charge held at the node N5 varies. That is, the output potential Vout of the output terminal also varies.

上記電位差を付与する初期期間、および、その後の測定期間における各電位の関係の詳細(タイミングチャート)を図9に示す。   FIG. 9 shows details (timing chart) of the relationship between the potentials in the initial period in which the potential difference is applied and the subsequent measurement period.

初期期間において、まず、電位Vext_b2を、トランジスタ804がオン状態となるような電位(高電位)とする。これによって、ノードN5の電位はV2すなわち低電位(VSS)となる。なお、ノードN5に低電位(VSS)を与えるのは必須ではない。その後、電位Vext_b2を、トランジスタ804がオフ状態となるような電位(低電位)として、トランジスタ804をオフ状態とする。そして、次に、電位Vext_b1を、トランジスタ808がオン状態となるような電位(高電位)とする。これによって、ノードN5の電位はV1、すなわち高電位(VDD)となる。その後、Vext_b1を、トランジスタ808がオフ状態となるような電位とする。これによって、ノードN5がフローティング状態となり、初期期間が終了する。   In the initial period, first, the potential Vext_b2 is set to a potential (a high potential) at which the transistor 804 is turned on. As a result, the potential of the node N5 becomes V2, that is, the low potential (VSS). Note that it is not essential to apply a low potential (VSS) to the node N5. After that, the potential Vext_b2 is set to a potential (low potential) at which the transistor 804 is turned off, so that the transistor 804 is turned off. Then, the potential Vext_b1 is set to a potential (high potential) at which the transistor 808 is turned on. As a result, the potential of the node N5 becomes V1, that is, the high potential (VDD). After that, Vext_b1 is set to a potential at which the transistor 808 is turned off. As a result, the node N5 enters a floating state, and the initial period ends.

その後の測定期間においては、電位V1および電位V2を、ノードN5に電荷が流れ込み、またはノードN5から電荷が流れ出すような電位とする。ここでは、電位V1および電位V2を低電位(VSS)とする。ただし、出力電位Voutを測定するタイミングにおいては、出力回路を動作させる必要が生じるため、一時的にV1を高電位(VDD)とすることがある。なお、V1を高電位(VDD)とする期間は、測定に影響を与えない程度の短期間とする。   In the subsequent measurement period, the potential V1 and the potential V2 are set to potentials at which charge flows into the node N5 or flows out from the node N5. Here, the potential V1 and the potential V2 are low potentials (VSS). However, since it is necessary to operate the output circuit at the timing of measuring the output potential Vout, V1 may be temporarily set to the high potential (VDD). Note that the period during which V1 is set to the high potential (VDD) is set to a short period that does not affect the measurement.

上述のようにして電位差を与え、測定期間が開始されると、時間の経過と共にノードN5に保持される電荷量が変動し、これに従ってノードN5の電位が変動する。これは、トランジスタ805のゲートの電位が変動することを意味するから、時間の経過と共に、出力端子の出力電位Voutの電位も変化することとなる。   When the potential difference is applied as described above and the measurement period is started, the amount of charge held at the node N5 varies with time, and the potential of the node N5 varies accordingly. This means that the potential of the gate of the transistor 805 fluctuates, so that the potential of the output potential Vout of the output terminal also changes with the passage of time.

得られた出力電位Voutから、オフ電流を算出する方法について、以下に説明する。   A method for calculating the off current from the obtained output potential Vout will be described below.

オフ電流の算出に先だって、ノードN5の電位VN5と、出力電位Voutとの関係を求めておく。これにより、出力電位VoutからノードN5の電位VN5を求めることができる。上述の関係から、ノードN5の電位VN5は、出力電位Voutの関数として次式のように表すことができる。 Prior to the calculation of the off-current, the relationship between the potential V N5 of the node N5 and the output potential Vout is obtained. Thereby, the potential V N5 of the node N5 can be obtained from the output potential Vout. From the above relationship, the potential V N5 of the node N5 can be expressed as the following equation as a function of the output potential Vout.

Figure 0006004697
Figure 0006004697

また、ノードN5の電荷QN5はノードN5の電位VN5、ノードN5に接続される容量CN5、定数(const)を用いて、次式のように表される。ここで、ノードN5に接続される容量CN5は、容量素子802の容量と他の容量の和である。 Further, the charge Q N5 of the node N5 is expressed by the following equation using the potential V N5 of the node N5, the capacitance C N5 connected to the node N5, and a constant (const). Here, the capacitance C N5 connected to the node N5 is the sum of the capacity and other capacitance of the capacitor 802.

Figure 0006004697
Figure 0006004697

ノードN5の電流IN5は、ノードN5に流れ込む電荷(またはノードN5から流れ出る電荷)の時間微分であるから、ノードN5の電流IN5は次式のように表される。 Since the current I N5 at the node N5 is a time derivative of the charge flowing into the node N5 (or the charge flowing out from the node N5), the current I N5 at the node N5 is expressed by the following equation.

Figure 0006004697
Figure 0006004697

このように、ノードN5に接続される容量CN5と、出力端子の出力電位Voutから、ノードN5の電流IN5を求めることができる。 As described above, the current I N5 of the node N5 can be obtained from the capacitor C N5 connected to the node N5 and the output potential Vout of the output terminal.

以上に示す方法により、オフ状態においてトランジスタのソースとドレイン間を流れるリーク電流(オフ電流)を測定することができる。   By the method described above, leakage current (off-state current) flowing between the source and drain of the transistor in the off state can be measured.

本実施例では、チャネル長L=10μm、チャネル幅W=50μmの、高純度化した酸化物半導体を用いてトランジスタ804、トランジスタ805、トランジスタ806、トランジスタ808を作製した。また、並列された各測定系800において、容量素子802の各容量値を、100fF、1pF、3pFとした。   In this example, the transistor 804, the transistor 805, the transistor 806, and the transistor 808 were manufactured using a highly purified oxide semiconductor having a channel length L = 10 μm and a channel width W = 50 μm. In each measurement system 800 in parallel, each capacitance value of the capacitive element 802 is set to 100 fF, 1 pF, and 3 pF.

なお、本実施例に係る測定では、VDD=5V、VSS=0Vとした。また、測定期間においては、電位V1を原則としてVSSとし、10secから300secの範囲ごとに、100msecの期間だけVDDとしてVoutを測定した。また、素子に流れる電流Iの算出に用いられるΔtは、約30000secとした。   In the measurement according to this example, VDD = 5V and VSS = 0V. Further, during the measurement period, Vout was measured by setting the potential V1 as VSS in principle and setting VDD as the VDD only for a period of 100 msec every range of 10 sec to 300 sec. Further, Δt used for calculation of the current I flowing through the element was about 30000 sec.

図10に、上記電流測定に係る経過時間Timeと、出力電位Voutとの関係を示す。図10より、時間の経過にしたがって、電位が変化している様子が確認できる。   FIG. 10 shows the relationship between the elapsed time Time for the current measurement and the output potential Vout. From FIG. 10, it can be confirmed that the potential changes as time passes.

図11には、上記電流測定によって算出された室温(25℃)におけるオフ電流を示す。なお、図11は、ソース−ドレイン電圧Vと、オフ電流Iとの関係を表すものである。図11から、ソース−ドレイン電圧が4Vの条件において、オフ電流は約40zA/μm(つまり、4×10−20A/μm)であることが分かった。また、ソース−ドレイン電圧が3.1Vの条件において、オフ電流は10zA/μm以下(1×10−20A/μm以下)であることが分かった。 FIG. 11 shows the off-current at room temperature (25 ° C.) calculated by the current measurement. FIG. 11 shows the relationship between the source-drain voltage V and the off-current I. FIG. 11 shows that the off-state current is about 40 zA / μm (that is, 4 × 10 −20 A / μm) under the condition where the source-drain voltage is 4V. Further, it was found that the off-state current was 10 zA / μm or less (1 × 10 −20 A / μm or less) under the condition where the source-drain voltage was 3.1 V.

さらに、上記電流測定によって算出された85℃の温度環境下におけるオフ電流について図12に示す。図12は、85℃の温度環境下におけるソース−ドレイン電圧Vと、オフ電流Iとの関係を表すものである。図12から、ソース−ドレイン電圧が3.1Vの条件において、オフ電流は100zA/μm以下(1×10−19A/μm以下)であることが分かった。 Furthermore, FIG. 12 shows the off-current in the temperature environment of 85 ° C. calculated by the current measurement. FIG. 12 shows the relationship between the source-drain voltage V and the off-current I under a temperature environment of 85 ° C. From FIG. 12, it was found that the off-state current was 100 zA / μm or less (1 × 10 −19 A / μm or less) under the condition where the source-drain voltage was 3.1V.

以上、本実施例により、高純度化された酸化物半導体を用いたトランジスタでは、オフ電流が十分に小さくなることが確認された。   As described above, according to this example, it was confirmed that the off-state current of the transistor including a highly purified oxide semiconductor is sufficiently small.

このようなバンドギャップの広い酸化物半導体を半導体膜に適用したトランジスタは、極めて低いオフ電流を実現できる。   A transistor in which such a wide band gap oxide semiconductor is used for a semiconductor film can realize extremely low off-state current.

なお、本明細書における回路図において、酸化物半導体を用いるトランジスタと明確に判明できるように、酸化物半導体を用いるトランジスタには「OS」と記載している。
<回路動作例>
Note that in the circuit diagram in this specification, a transistor using an oxide semiconductor is described as “OS” so that the transistor can be clearly identified as a transistor using an oxide semiconductor.
<Circuit operation example>

次に、図2を用いて、Dフリップフロップ回路100の動作を説明する。図2は、Dフリップフロップ回路100の動作を説明するタイミングチャートである。なお、タイミングチャート中の斜線は、高電位(Hレベル)か低電位(Lレベル)のいずれかである部分を示す。   Next, the operation of the D flip-flop circuit 100 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the D flip-flop circuit 100. Note that the hatched lines in the timing chart indicate portions that are either high potential (H level) or low potential (L level).

まず、図2に示すタイミングチャートについて説明する。図2において期間は期間t1〜t7の7つに分けられている。期間t1はオフ期間であり、期間t2は起動期間であり、期間t3は処理期間であり、期間t4はデータ保持期間であり、期間t5はオフ期間であり、期間t6は再起動期間であり、期間t7は処理期間である。なお、起動期間、データ保持期間、再起動期間および処理期間には電源はオンしている。   First, the timing chart shown in FIG. 2 will be described. In FIG. 2, the period is divided into seven periods t1 to t7. The period t1 is an off period, the period t2 is an activation period, the period t3 is a processing period, the period t4 is a data holding period, the period t5 is an off period, the period t6 is a restart period, A period t7 is a processing period. Note that the power supply is on during the start-up period, data holding period, restart period, and processing period.

高電位側電源電位線VDDの電位は、オン期間にはHレベルとなり、オフ期間にはLレベルとなる。また、低電位側電源電位線VSSの電位は、接地電位(0V)である。さらに、高電位側電源電位線VDDの電位がLレベルである時の電位は、接地電位(0V)と一致している。   The potential of the high-potential-side power supply potential line VDD is H level during the on period and L level during the off period. The potential of the low potential side power supply potential line VSS is the ground potential (0 V). Furthermore, the potential when the potential of the high-potential-side power supply potential line VDD is at the L level matches the ground potential (0 V).

クロック信号CLKは、オン期間にのみ一定の周期で入力される。   The clock signal CLK is input at a constant cycle only during the ON period.

反転クロック信号CLKBは、クロック信号CLKを反転したものである。ただし、オフ期間にはクロック信号CLKと同様に反転クロック信号CLKBもLレベルとなる。   The inverted clock signal CLKB is an inverted version of the clock signal CLK. However, in the off period, the inverted clock signal CLKB is also at the L level in the same manner as the clock signal CLK.

データ信号Dは、Dフリップフロップ回路100にデータとして入力される信号であり、オン期間にのみ一定の周期で入力される。   The data signal D is a signal input as data to the D flip-flop circuit 100, and is input at a constant cycle only during the ON period.

まず、Dフリップフロップ回路100の電源をオフ状態(期間t1)からオン状態(期間t2)にする。電源をオン状態にすることで、VDDはHレベルとなる。クロック信号CLKは入力しないが、ゲート制御信号OSGを入力してHレベルとして起動期間を終了し、処理期間に移行する(期間t2から期間t3)。このとき、ゲート制御信号OSGにより、トランジスタ107はオン状態となる。   First, the power supply of the D flip-flop circuit 100 is changed from an off state (period t1) to an on state (period t2). By turning on the power supply, VDD becomes H level. Although the clock signal CLK is not input, the gate control signal OSG is input and the H level is set to end the activation period, and the process period starts (period t2 to period t3). At this time, the transistor 107 is turned on by the gate control signal OSG.

すなわち、起動期間(期間t2)には、クロックドインバータ106およびクロックドインバータ112にはクロック信号CLKが入力されず、クロック信号CLKが入力される配線の電位は一定に保持される。   That is, in the activation period (period t2), the clock signal CLK is not input to the clocked inverter 106 and the clocked inverter 112, and the potential of the wiring to which the clock signal CLK is input is kept constant.

期間t3では、データ信号Dの入力を開始し、クロック信号CLKがHレベルになるので、ノードN1の電位がHレベルとなり、ノードN2の電位がLレベルとなる。その後、クロック信号CLKがLレベルになることで、ノードN3の電位がLレベルとなり、ノードN4の電位および出力信号QはHレベルとなる。その後、再度、クロック信号CLKがHレベルになると、ノードN1の電位がLレベルとなり、ノードN2の電位がHレベルとなる。その後、クロック信号CLKがLレベルになることで、ノードN3の電位がHレベルとなり、ノードN4の電位および出力信号QはLレベルとなる。(期間t3)。このようにクロック信号CLKがHレベル、Lレベル、Hレベル、Lレベルと変化するサイクルが繰り返され、それに応じたノードN1、ノードN2、ノードN3、ノードN4の電位および出力信号Qが決定される。   In the period t3, the input of the data signal D is started, and the clock signal CLK becomes H level. Therefore, the potential of the node N1 becomes H level and the potential of the node N2 becomes L level. Thereafter, when the clock signal CLK becomes L level, the potential of the node N3 becomes L level, and the potential of the node N4 and the output signal Q become H level. After that, when the clock signal CLK becomes H level again, the potential of the node N1 becomes L level and the potential of the node N2 becomes H level. After that, when the clock signal CLK becomes L level, the potential of the node N3 becomes H level, and the potential of the node N4 and the output signal Q become L level. (Period t3). Thus, the cycle in which the clock signal CLK changes to H level, L level, H level, and L level is repeated, and the potentials of the node N1, the node N2, the node N3, and the node N4 and the output signal Q are determined accordingly. .

次に、ゲート制御信号OSGをLレベルとしてトランジスタ107をオフし、Dフリップフロップ回路100の電源をオフする前のデータ保持処理を行う(期間t4)。この期間t4は、ノードN2のデータが既にデータ保持部であるノードFNに書き込まれている状態である。このため、データを退避させる動作を不要とすることができる。   Next, the gate control signal OSG is set to the L level, the transistor 107 is turned off, and the data holding process is performed before the D flip-flop circuit 100 is turned off (period t4). This period t4 is a state in which the data of the node N2 is already written in the node FN which is a data holding unit. For this reason, the operation | movement which saves data can be made unnecessary.

そして、Dフリップフロップ回路100の電源をオン状態(データ保持期間(期間t4))からオフ状態(期間t5)にする。その後、電源をオン状態にすると、VDDはHレベルとなる(期間t5から期間t6)。クロック信号CLKは入力しないが、ゲート制御信号OSGを入力してHレベルとなって再起動期間を終了し、処理期間に移行する(期間t6から期間t7)。そして、再び、データ信号Dの入力を開始する(期間t7)。   Then, the power supply of the D flip-flop circuit 100 is changed from the on state (data retention period (period t4)) to the off state (period t5). After that, when the power supply is turned on, VDD becomes H level (from the period t5 to the period t6). Although the clock signal CLK is not input, the gate control signal OSG is input to become H level, the restart period ends, and the process period starts (period t6 to period t7). Then, the input of the data signal D is started again (period t7).

ここで、出力信号Qに注目すると、期間t2とは異なり、Dフリップフロップ回路100の電源をオン状態(データ保持期間(期間t4))からオフ状態(期間t5)にする直前のデータが出力されている。これはデータ保持部であるノードFNに直前のデータが保持されており、クロックドインバータ106、インバータ104、トランスミッションゲート108およびインバータ110を介して出力信号Qが瞬時に出力されるからである。データ保持部であるノードFNは、トランジスタ107のソースまたはドレインの他方と、クロックドインバータ106の入力端子の間に設けられている。このように電源をオフしてもデータ保持が可能なデータ保持部を実現するためには、トランジスタ107として、オフ電流が小さいトランジスタを用いればよい。   Here, paying attention to the output signal Q, unlike the period t2, the data immediately before the power source of the D flip-flop circuit 100 is turned off (data holding period (period t4)) to the off state (period t5) is output. ing. This is because the immediately preceding data is held in the node FN which is a data holding unit, and the output signal Q is instantaneously output via the clocked inverter 106, the inverter 104, the transmission gate 108, and the inverter 110. A node FN serving as a data holding portion is provided between the other of the source and the drain of the transistor 107 and the input terminal of the clocked inverter 106. In order to realize a data holding portion that can hold data even when the power is turned off, a transistor with a small off-state current may be used as the transistor 107.

上記で説明したトランジスタ107としては酸化物半導体をチャネル領域に用いたトランジスタを用いることが好ましい。   As the transistor 107 described above, a transistor in which an oxide semiconductor is used for a channel region is preferably used.

このように、図1(A)に示すDフリップフロップ回路100では、オフ状態にする前のデータを保持することができ、処理実行中にもオフ状態とすることができる。   In this manner, the D flip-flop circuit 100 illustrated in FIG. 1A can hold data before being turned off, and can be turned off even during processing.

また、ノードN1、ノードN2およびノードN3に注目すると、Dフリップフロップ回路100の電源をオフ状態(期間t5)からオン状態(期間t6)にした瞬間と同時に、ノードFNの電位(Hレベル)がクロックドインバータ106の入力端子に入力され、クロックドインバータ106で反転された電位がノードN1の電位(Lレベル)となる。また、ノードN1の電位が定まった瞬間と同時に、ノードN1の電位(Lレベル)がインバータ104の入力端子に入力され、インバータ104で反転された電位がノードN2の電位(Hレベル)となる。さらに、ノードN2の電位が定まった瞬間と同時に、トランスミッションゲート108を介してノードN3の電位(Hレベル)も決まる。   When attention is paid to the node N1, the node N2, and the node N3, the potential (H level) of the node FN is simultaneously with the moment when the power of the D flip-flop circuit 100 is turned from the off state (period t5) to the on state (period t6). The potential input to the input terminal of the clocked inverter 106 and inverted by the clocked inverter 106 becomes the potential (L level) of the node N1. At the same time when the potential of the node N1 is determined, the potential of the node N1 (L level) is input to the input terminal of the inverter 104, and the potential inverted by the inverter 104 becomes the potential of the node N2 (H level). Further, simultaneously with the moment when the potential of the node N2 is determined, the potential (H level) of the node N3 is also determined through the transmission gate 108.

このように、Dフリップフロップ回路100の電源をオフ状態(期間t5)からオン状態(期間t6)にした瞬間と同時に、データ保持部であるノードFNのデータにより、ノードN1、ノードN2およびノードN3の電位が確定するため、瞬時に出力信号Qを出力することができる。つまり、データの復帰動作を不要とすることができる。   In this way, at the same time when the power source of the D flip-flop circuit 100 is turned from the off state (period t5) to the on state (period t6), the data of the node FN serving as the data holding unit causes the node N1, the node N2, and the node N3. The output signal Q can be instantaneously output. That is, the data restoration operation can be made unnecessary.

よって、処理実行中にオフしてもデータが保持され、かつ、データ退避動作およびデータ復帰動作が不要なDフリップフロップ回路を得ることができるため、該Dフリップフロップ回路を含む半導体装置は、高速応答、高速駆動が可能になり、より高性能な半導体装置が実現できる。   Accordingly, a D flip-flop circuit that retains data even when it is turned off during processing and does not require a data saving operation and a data restoring operation can be obtained. Therefore, a semiconductor device including the D flip-flop circuit can operate at high speed. Response and high-speed driving are possible, and a higher-performance semiconductor device can be realized.

本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。   The structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の他の一態様の半導体装置の一例であるDフリップフロップ回路について図3および図4を用いて説明する。
<回路構成例>
(Embodiment 2)
In this embodiment, a D flip-flop circuit which is an example of a semiconductor device of another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
<Circuit configuration example>

図3には、本発明の他の一態様であるDフリップフロップ回路200の回路図を示す。   FIG. 3 shows a circuit diagram of a D flip-flop circuit 200 which is another embodiment of the present invention.

図3に示すDフリップフロップ回路200では、データ信号Dが入力される入力端子は、トランスミッションゲート102の第1の端子に電気的に接続され、トランスミッションゲート102の第2の端子は、ノードN1を介してトランジスタ107のソースまたはドレインの一方およびクロックドインバータ106の出力端子に電気的に接続され、トランジスタ107のゲートは、ゲート制御信号OSGが入力される入力端子と電気的に接続され、トランジスタ107のソースまたはドレインの他方は、ノードFNを介してインバータ104の入力端子に電気的に接続され、インバータ104の出力端子は、ノードN2を介して、クロックドインバータ106の入力端子およびトランスミッションゲート108の第1の端子に電気的に接続され、トランスミッションゲート108の第2の端子は、ノードN3を介してインバータ110の入力端子およびクロックドインバータ112の出力端子に電気的に接続され、インバータ110の出力端子およびクロックドインバータ112の入力端子は、ノードN4を介して出力信号Qが出力される出力端子に電気的に接続されている。   In the D flip-flop circuit 200 shown in FIG. 3, the input terminal to which the data signal D is input is electrically connected to the first terminal of the transmission gate 102, and the second terminal of the transmission gate 102 is connected to the node N1. The gate of the transistor 107 is electrically connected to an input terminal to which a gate control signal OSG is input, and the transistor 107 is electrically connected to one of a source and a drain of the transistor 107 and an output terminal of the clocked inverter 106. The other of the source and the drain of the inverter 104 is electrically connected to the input terminal of the inverter 104 via the node FN, and the output terminal of the inverter 104 is connected to the input terminal of the clocked inverter 106 and the transmission gate 108 via the node N2. Electrically connected to the first terminal The second terminal of transmission gate 108 is electrically connected to the input terminal of inverter 110 and the output terminal of clocked inverter 112 via node N3, and the output terminal of inverter 110 and the input terminal of clocked inverter 112 are connected. Are electrically connected to an output terminal from which an output signal Q is output via a node N4.

また、トランスミッションゲート102の第2の端子とトランスミッションゲート108の第1の端子との間に挟まれているインバータ104、クロックドインバータ106およびトランジスタ107をまとめてラッチ部220と呼ぶこともでき、トランスミッションゲート108の第2の端子と出力信号Qが出力される出力端子との間に挟まれているインバータ110およびクロックドインバータ112をまとめてラッチ部130と呼ぶこともできる。   The inverter 104, the clocked inverter 106, and the transistor 107 sandwiched between the second terminal of the transmission gate 102 and the first terminal of the transmission gate 108 can be collectively referred to as a latch unit 220. The inverter 110 and the clocked inverter 112 sandwiched between the second terminal of the gate 108 and the output terminal from which the output signal Q is output can be collectively referred to as a latch unit 130.

また、Dフリップフロップ回路200の電源がオン状態であり、トランジスタ107がオン状態である期間では、クロック信号CLKがLレベル、反転クロック信号CLKBがHレベルの電位が与えられると、ラッチ部220は、ループ構造(インバータループともいう)になる。このようなインバータループを形成することで、電源供給を停止する期間が長い場合などにおいて、データ保持部であるノードFNに蓄積された電荷が減少するなどにより、ノードFNがHレベルもしくはLレベルから多少ずれた電位となっていても、改めてHレベルもしくはLレベルの電位が供給される。その結果、ノードFNの電位を変動前の状態に戻すことができる。   In addition, in a period in which the power source of the D flip-flop circuit 200 is on and the transistor 107 is on, when the potential of the clock signal CLK is L level and the inverted clock signal CLKB is H level, the latch unit 220 is A loop structure (also called an inverter loop) is obtained. By forming such an inverter loop, the node FN is changed from the H level or the L level due to a decrease in the charge accumulated in the node FN serving as the data holding unit when the power supply is stopped for a long period. Even if the potential is slightly deviated, the H level or L level potential is supplied again. As a result, the potential of the node FN can be returned to the state before the change.

なお、本実施の形態において、Dフリップフロップ回路の後段であるラッチ部130にラッチ部220のようにトランジスタ107が設けられていてもDフリップフロップ回路200の電源をオフ状態からオン状態にした際に、クロックドインバータ112は、非導通状態になり、インバータループを形成することができず、保持したデータを瞬時に出力端子Qに出力できないためラッチ部130にトランジスタ107を設けても意味をなさない。そのため、トランジスタ107は、Dフリップフロップ回路の前段であるラッチ部220のみに設けられていればよい。このため、Dフリップフロップ回路の面積の縮小化を図ることができる。   In this embodiment, when the power source of the D flip-flop circuit 200 is changed from the off state to the on state even when the transistor 107 is provided in the latch unit 130, which is the subsequent stage of the D flip-flop circuit, as in the latch unit 220. In addition, since the clocked inverter 112 is in a non-conductive state and cannot form an inverter loop, and the stored data cannot be output to the output terminal Q instantaneously, it does not make sense to provide the transistor 107 in the latch unit 130. Absent. Therefore, the transistor 107 may be provided only in the latch unit 220 that is the previous stage of the D flip-flop circuit. For this reason, the area of the D flip-flop circuit can be reduced.

本実施の形態に示す構成における実施の形態1との相違点は、トランジスタ107を設ける箇所を変えた点であり、各構成は実施の形態1に示したものと同じである。
<回路動作例>
The difference between the structure shown in this embodiment and Embodiment 1 is that the place where the transistor 107 is provided is changed, and each structure is the same as that shown in Embodiment 1.
<Circuit operation example>

次に、図4を用いて、Dフリップフロップ回路200の動作を説明する。図4は、Dフリップフロップ回路200の動作を説明するタイミングチャートである。なお、タイミングチャート中の斜線は、高電位(Hレベル)か低電位(Lレベル)のいずれかである部分を示す。   Next, the operation of the D flip-flop circuit 200 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the D flip-flop circuit 200. Note that the hatched lines in the timing chart indicate portions that are either high potential (H level) or low potential (L level).

まず、図4に示すタイミングチャートについて説明する。図4において期間は期間t1〜t7の7つに分けられている。期間t1はオフ期間であり、期間t2は起動期間であり、期間t3は処理期間であり、期間t4はデータ保持期間であり、期間t5はオフ期間であり、期間t6は再起動期間であり、期間t7は処理期間である。なお、起動期間、データ保持期間、再起動期間および処理期間には電源はオンしている。   First, the timing chart shown in FIG. 4 will be described. In FIG. 4, the period is divided into seven periods t1 to t7. The period t1 is an off period, the period t2 is an activation period, the period t3 is a processing period, the period t4 is a data holding period, the period t5 is an off period, the period t6 is a restart period, A period t7 is a processing period. Note that the power supply is on during the start-up period, the data holding period, the restart period, and the processing period.

本実施の形態は、実施の形態1と同様、高電位側電源電位線VDDの電位は、オン期間にはHレベルとなり、オフ期間にはLレベルとなり、クロック信号CLKは、オン期間にのみ一定の周期で入力される。反転クロック信号CLKBは、クロック信号CLKを反転したものである。ただし、オフ期間にはクロック信号CLKと同様に反転クロック信号CLKBもLレベルとなる。データ信号Dは、Dフリップフロップ回路200にデータとして入力される信号であり、オン期間にのみ一定の周期で入力される。   In this embodiment, as in Embodiment 1, the potential of the high-potential-side power supply potential line VDD is H level during the on period, L level during the off period, and the clock signal CLK is constant only during the on period. It is input with the period of. The inverted clock signal CLKB is an inverted version of the clock signal CLK. However, in the off period, the inverted clock signal CLKB is also at the L level in the same manner as the clock signal CLK. The data signal D is a signal input to the D flip-flop circuit 200 as data, and is input at a constant cycle only during the ON period.

まず、Dフリップフロップ回路200の電源をオフ状態(期間t1)からオン状態(期間t2)にする。電源をオン状態にすることで、VDDはHレベルとなる。クロック信号CLKは入力しないが、ゲート制御信号OSGを入力してHレベルとして起動期間を終了し、処理期間に移行する(期間t2から期間t3)。このとき、ゲート制御信号OSGにより、トランジスタ107はオン状態となる。   First, the power supply of the D flip-flop circuit 200 is changed from an off state (period t1) to an on state (period t2). By turning on the power supply, VDD becomes H level. Although the clock signal CLK is not input, the gate control signal OSG is input and the H level is set to end the activation period, and the process period starts (period t2 to period t3). At this time, the transistor 107 is turned on by the gate control signal OSG.

すなわち、起動期間(期間t2)には、クロックドインバータ106およびクロックドインバータ112にはクロック信号CLKが入力されず、クロック信号CLKが入力される配線の電位は一定に保持される。   That is, in the activation period (period t2), the clock signal CLK is not input to the clocked inverter 106 and the clocked inverter 112, and the potential of the wiring to which the clock signal CLK is input is kept constant.

期間t3では、データ信号Dの入力を開始し、クロック信号CLKがHレベルになるので、ノードN1の電位がHレベルとなり、ノードN2の電位がLレベルとなる。その後、クロック信号CLKがLレベルになることで、ノードN3の電位がLレベルとなり、ノードN4の電位および出力信号QはHレベルとなる。その後、再度、クロック信号CLKがHレベルになると、ノードN1の電位がLレベルとなり、ノードN2の電位がHレベルとなる。その後、クロック信号CLKがLレベルになることで、ノードN3の電位がHレベルとなり、ノードN4の電位および出力信号QはLレベルとなる。(期間t3)。このようにクロック信号CLKがHレベル、Lレベル、Hレベル、Lレベルと変化するサイクルが繰り返され、それに応じたノードN1、ノードN2、ノードN3、ノードN4の電位および出力信号Qが決定される。   In the period t3, the input of the data signal D is started, and the clock signal CLK becomes H level. Therefore, the potential of the node N1 becomes H level and the potential of the node N2 becomes L level. Thereafter, when the clock signal CLK becomes L level, the potential of the node N3 becomes L level, and the potential of the node N4 and the output signal Q become H level. After that, when the clock signal CLK becomes H level again, the potential of the node N1 becomes L level and the potential of the node N2 becomes H level. After that, when the clock signal CLK becomes L level, the potential of the node N3 becomes H level, and the potential of the node N4 and the output signal Q become L level. (Period t3). Thus, the cycle in which the clock signal CLK changes to H level, L level, H level, and L level is repeated, and the potentials of the node N1, the node N2, the node N3, and the node N4 and the output signal Q are determined accordingly. .

次に、ゲート制御信号OSGをLレベルとしてトランジスタ107をオフし、Dフリップフロップ回路200の電源をオフする前のデータ保持処理を行う(期間t4)。この期間t4は、ノードN1のデータが既にデータ保持部であるノードFNに書き込まれている状態である。このため、データを退避させる動作を不要とすることができる。   Next, the gate control signal OSG is set to the L level, the transistor 107 is turned off, and the data holding process before the D flip-flop circuit 200 is turned off is performed (period t4). This period t4 is a state in which the data of the node N1 is already written in the node FN which is a data holding unit. For this reason, the operation | movement which saves data can be made unnecessary.

そして、Dフリップフロップ回路200の電源をオン状態(データ保持期間(期間t4))からオフ状態(期間t5)にする。その後、電源をオン状態にすると、VDDはHレベルとなる(期間t5から期間t6)。クロック信号CLKは入力しないが、ゲート制御信号OSGを入力してHレベルとなって再起動期間を終了し、処理期間に移行する(期間t6から期間t7)。そして、再び、データ信号Dの入力を開始する(期間t7)。   Then, the power supply of the D flip-flop circuit 200 is changed from the on state (data retention period (period t4)) to the off state (period t5). After that, when the power supply is turned on, VDD becomes H level (from the period t5 to the period t6). Although the clock signal CLK is not input, the gate control signal OSG is input to become H level, the restart period ends, and the process period starts (period t6 to period t7). Then, the input of the data signal D is started again (period t7).

ここで、出力信号Qに注目すると、期間t2とは異なり、Dフリップフロップ回路200の電源をオン状態(データ保持期間(期間t4))からオフ状態(期間t5)にする直前のデータが出力されている。これはデータ保持部であるノードFNに直前のデータが保持されており、インバータ104、トランスミッションゲート108およびインバータ110を介して出力信号Qが瞬時に出力されるからである。データ保持部であるノードFNは、トランジスタ107のソースまたはドレインの他方と、インバータ104の入力端子の間に設けられている。このように電源をオフにしてもデータ保持が可能なデータ保持部を実現するためには、トランジスタ107として、オフ電流が小さいトランジスタを用いればよい。   Here, paying attention to the output signal Q, unlike the period t2, the data immediately before the power source of the D flip-flop circuit 200 is turned off (data holding period (period t4)) to the off state (period t5) is output. ing. This is because the immediately preceding data is held in the node FN which is a data holding unit, and the output signal Q is instantaneously output via the inverter 104, the transmission gate 108, and the inverter 110. A node FN serving as a data holding portion is provided between the other of the source and the drain of the transistor 107 and the input terminal of the inverter 104. In order to realize a data holding portion capable of holding data even when the power is turned off, a transistor with a small off-state current may be used as the transistor 107.

上記で説明したトランジスタ107としては酸化物半導体をチャネル領域に用いたトランジスタを用いることが好ましい。   As the transistor 107 described above, a transistor in which an oxide semiconductor is used for a channel region is preferably used.

このように、図3に示すDフリップフロップ回路200では、オフ状態にする前のデータを保持することができ、処理実行中にもオフ状態とすることができる。   As described above, the D flip-flop circuit 200 illustrated in FIG. 3 can hold data before being turned off, and can be turned off even during processing.

また、ノードN1、ノードN2およびノードN3に注目すると、Dフリップフロップ回路200の電源をオフ状態(期間t5)からオン状態(期間t6)にした瞬間と同時に、ノードFNの電位(Lレベル)がインバータ104の入力端子に入力され、インバータ104で反転された電位がノードN2の電位(Hレベル)となる。また、ノードN2の電位が定まった瞬間と同時に、トランスミッションゲート108を介してノードN3の電位(Hレベル)およびノードN2の電位(Hレベル)がクロックドインバータ106の入力端子に入力され、クロックドインバータ106で反転された電位がノードN1の電位(Lレベル)が決まる。   When attention is paid to the node N1, the node N2, and the node N3, the potential (L level) of the node FN is simultaneously with the moment when the power of the D flip-flop circuit 200 is turned off (period t5) to on (period t6). The potential input to the input terminal of the inverter 104 and inverted by the inverter 104 becomes the potential (H level) of the node N2. At the same time when the potential of the node N2 is determined, the potential of the node N3 (H level) and the potential of the node N2 (H level) are input to the input terminal of the clocked inverter 106 via the transmission gate 108, The potential inverted by the inverter 106 determines the potential (L level) of the node N1.

このように、Dフリップフロップ回路200の電源をオフ状態(期間t5)からオン状態(期間t6)にした瞬間と同時に、データ保持部であるノードFNのデータにより、ノードN1、ノードN2およびノードN3の電位が確定するため、瞬時に出力信号Qを出力することができる。つまり、データの復帰動作を不要とすることができる。   In this way, at the same time when the power of the D flip-flop circuit 200 is turned from the off state (period t5) to the on state (period t6), the data of the node FN that is the data holding unit causes the nodes N1, N2, and N3 The output signal Q can be instantaneously output. That is, the data restoration operation can be made unnecessary.

よって、処理実行中にオフしてもデータが保持され、かつ、データ退避動作およびデータ復帰動作が不要なDフリップフロップ回路を得ることができるため、該Dフリップフロップ回路を含む半導体装置は、高速応答、高速駆動が可能になり、より高性能な半導体装置が実現できる。   Accordingly, a D flip-flop circuit that retains data even when it is turned off during processing and does not require a data saving operation and a data restoring operation can be obtained. Therefore, a semiconductor device including the D flip-flop circuit can operate at high speed. Response and high-speed driving are possible, and a higher-performance semiconductor device can be realized.

本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。   The structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明に適用することができるトランジスタの作製方法の一例について図5および図6を参照して説明する。図5は、トランジスタの断面構造の概略の一例を示す図である。図5においては、半導体基板に設けられたトランジスタ上にオフ電流の小さいトランジスタが形成されている。半導体基板に設けられたトランジスタは、pチャネル型トランジスタとnチャネル型トランジスタの双方を含んでいてもよいし、一方のみが設けられていてもよい。
(Embodiment 3)
In this embodiment, an example of a method for manufacturing a transistor that can be applied to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a schematic cross-sectional structure of a transistor. In FIG. 5, a transistor with a small off-state current is formed over a transistor provided over a semiconductor substrate. The transistor provided on the semiconductor substrate may include both a p-channel transistor and an n-channel transistor, or only one of them may be provided.

半導体基板に設けられたpチャネル型トランジスタおよびnチャネル型トランジスタは、一般的な方法により形成すればよい。半導体基板に設けられたpチャネル型トランジスタおよび半導体基板に設けられたnチャネル型トランジスタを形成した後に、これらの上にオフ電流の小さいトランジスタを形成する。すなわち、pチャネル型トランジスタおよびnチャネル型トランジスタが設けられた半導体基板300を被形成基板として、該基板上にオフ電流の小さいトランジスタを形成する。オフ電流の小さいトランジスタとしては、酸化物半導体をチャネル領域に用いたトランジスタが挙げられる。   The p-channel transistor and the n-channel transistor provided on the semiconductor substrate may be formed by a general method. After forming a p-channel transistor provided on the semiconductor substrate and an n-channel transistor provided on the semiconductor substrate, a transistor having a small off-state current is formed thereon. That is, a semiconductor substrate 300 provided with a p-channel transistor and an n-channel transistor is used as a formation substrate, and a transistor with low off-state current is formed over the substrate. As a transistor with low off-state current, a transistor in which an oxide semiconductor is used for a channel region can be given.

なお、pチャネル型トランジスタおよびnチャネル型トランジスタが設けられた半導体基板300は、ソース領域およびドレイン領域として機能する高濃度不純物領域301、低濃度不純物領域302、ゲート絶縁膜303、ゲート電極304、層間絶縁膜305を有する(図5参照)。   Note that a semiconductor substrate 300 provided with a p-channel transistor and an n-channel transistor includes a high-concentration impurity region 301, a low-concentration impurity region 302, a gate insulating film 303, a gate electrode 304, and an interlayer that function as a source region and a drain region. An insulating film 305 is provided (see FIG. 5).

酸化物半導体をチャネル領域に用いたトランジスタ310は、pチャネル型トランジスタおよびnチャネル型トランジスタが設けられた半導体基板300上に設けられた酸化物半導体膜311と、酸化物半導体膜311に接して離間して設けられたソース電極312aおよびドレイン電極312bと、酸化物半導体膜311の少なくともチャネル領域上に設けられたゲート絶縁膜313と、酸化物半導体膜311に重畳してゲート絶縁膜313上に設けられたゲート電極314aと、を有する(図6(D)参照)。なお、図示していないがゲート電極314aと電極314bは電気的に接続され、ゲート電極304と電極314bは電気的に接続されている。   A transistor 310 using an oxide semiconductor for a channel region is separated from and in contact with the oxide semiconductor film 311 provided over the semiconductor substrate 300 provided with the p-channel transistor and the n-channel transistor. The source electrode 312a and the drain electrode 312b provided in this manner, the gate insulating film 313 provided over at least the channel region of the oxide semiconductor film 311, and the gate insulating film 313 provided over the oxide semiconductor film 311 Gate electrode 314a (see FIG. 6D). Note that although not illustrated, the gate electrode 314a and the electrode 314b are electrically connected, and the gate electrode 304 and the electrode 314b are electrically connected.

まず、層間絶縁膜305上に酸化物半導体膜311を形成する(図6(A)参照)。   First, the oxide semiconductor film 311 is formed over the interlayer insulating film 305 (see FIG. 6A).

層間絶縁膜305は、酸化物半導体膜311の下地絶縁膜としても機能する。層間絶縁膜305は、酸化シリコン膜、酸化ガリウム膜、酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜、または窒化酸化シリコン膜から選ばれた一層またはこれらの積層膜を用いることができる。   The interlayer insulating film 305 also functions as a base insulating film for the oxide semiconductor film 311. As the interlayer insulating film 305, a single layer selected from a silicon oxide film, a gallium oxide film, an aluminum oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxynitride film, or a silicon nitride oxide film, or a stacked film thereof is used. Can do.

層間絶縁膜305は、加熱処理により酸素を放出する絶縁膜(酸素供給膜)を用いると好ましい。   As the interlayer insulating film 305, an insulating film (oxygen supply film) that releases oxygen by heat treatment is preferably used.

「熱処理により酸素を放出する」とは、TDS(Thermal Desorption Spectroscopy:昇温脱離ガス分光法)分析にて、酸素原子に換算しての酸素の放出量が1.0×1019atoms/cm以上、好ましくは3.0×1019atoms/cm以上、さらに好ましくは1.0×1020atoms/cm以上、さらに好ましくは3.0×1020atoms/cm以上であることをいう。 “Release oxygen by heat treatment” means that the amount of released oxygen converted to oxygen atoms is 1.0 × 10 19 atoms / cm in TDS (Thermal Desorption Spectroscopy) analysis. 3 or more, preferably 3.0 × 10 19 atoms / cm 3 or more, more preferably 1.0 × 10 20 atoms / cm 3 or more, more preferably 3.0 × 10 20 atoms / cm 3 or more. Say.

ここで、TDS分析にて、酸素原子に換算しての酸素の放出量の測定方法について、以下に説明する。   Here, a method for measuring the amount of released oxygen converted into oxygen atoms in TDS analysis will be described below.

TDS分析による気体の放出量は、スペクトルの積分値に比例する。このため、測定したスペクトルの積分値と標準試料の基準値との比により、気体の放出量を計算することができる。標準試料の基準値は、所定の原子密度を有する試料において、スペクトルの積分値に対する原子密度の割合である。   The amount of gas released by TDS analysis is proportional to the integral value of the spectrum. For this reason, the amount of gas emission can be calculated from the ratio between the measured integral value of the spectrum and the reference value of the standard sample. The reference value of the standard sample is the ratio of the atomic density to the integral value of the spectrum in a sample having a predetermined atomic density.

例えば、標準試料である所定の密度の水素を含むシリコンウェハのTDS分析結果、および絶縁膜のTDS分析結果から、絶縁膜の酸素分子の放出量(NO2)は、式(1)で求めることができる。ここで、TDS分析で得られる質量電荷比(M/z)が32で検出されるスペクトルの全てが酸素分子由来と仮定する。M/zが32のものとしてほかにCHOHがあるが、存在する可能性が低いものとしてここでは考慮しない。また、酸素原子の同位体であるM/zが17の酸素原子およびM/zが18の酸素原子を含む酸素分子についても、自然界における存在比率が極微量であるため考慮しない。 For example, the amount of released oxygen molecules (N O2 ) of the insulating film is obtained by the equation (1) from the TDS analysis result of a silicon wafer containing hydrogen of a predetermined density as a standard sample and the TDS analysis result of the insulating film. Can do. Here, it is assumed that all of the spectra detected when the mass-to-charge ratio (M / z) obtained by TDS analysis is 32 are derived from oxygen molecules. There is CH 3 OH in addition to M / z of 32, but it is not considered here as it is unlikely to exist. In addition, oxygen molecules containing an oxygen atom with an M / z of 17 and an oxygen atom with an M / z of 18 that are isotopes of oxygen atoms are not considered because their abundance ratio in nature is extremely small.

Figure 0006004697
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H2は、標準試料から脱離した水素分子を密度で換算した値である。SH2は、標準試料をTDSによるスペクトルの積分値である。ここで、標準試料の基準値を、NH2/SH2とする。SO2は、絶縁膜のTDS分析によるスペクトルの積分値である。αは、TDSにおけるスペクトル強度に影響する係数である。上記数式の詳細に関しては、特開平6−275697号公報を参照する。なお、上記絶縁膜の酸素の放出量は、電子科学株式会社製の昇温脱離分析装置EMD−WA1000S/Wを用い、標準試料として1×1016atoms/cmの水素原子を含むシリコンウェハを用いて測定する。 N H2 is a value obtained by converting hydrogen molecules desorbed from the standard sample by density. SH2 is an integral value of a spectrum obtained by TDS of a standard sample. Here, the reference value of the standard sample is N H2 / SH 2 . S O2 is an integral value of a spectrum obtained by TDS analysis of the insulating film. α is a coefficient that affects the spectral intensity in TDS. For details of the above formula, refer to Japanese Patent Laid-Open No. 6-275697. The oxygen release amount of the insulating film is a silicon wafer containing 1 × 10 16 atoms / cm 3 hydrogen atoms as a standard sample using a temperature programmed desorption analyzer EMD-WA1000S / W manufactured by Electronic Science Co., Ltd. Use to measure.

また、TDS分析において、酸素の一部は酸素原子として検出される。酸素分子と酸素原子の比率は、酸素分子のイオン化率から算出することができる。なお、上述のαは酸素分子のイオン化率を含むため、酸素分子の放出量を評価することで、酸素原子の放出量についても見積もることができる。   In TDS analysis, part of oxygen is detected as oxygen atoms. The ratio of oxygen molecules to oxygen atoms can be calculated from the ionization rate of oxygen molecules. Note that since the above α includes the ionization rate of oxygen molecules, the amount of released oxygen atoms can be estimated by evaluating the amount of released oxygen molecules.

なお、NO2は酸素分子の放出量である。酸素原子に換算したときの放出量は、酸素分子の放出量の2倍となる。 Note that N 2 O 2 is the amount of released oxygen molecules. The amount of release when converted to oxygen atoms is twice the amount of release of oxygen molecules.

また、酸素供給膜の水素濃度が、7.2×1020atoms/cm以上である場合には、トランジスタの初期特性のバラツキの増大、トランジスタの電気特性に関するL長依存性の増大、さらにBTストレス試験において、大きく劣化するため、過剰酸素を含む絶縁膜の水素濃度は、7.2×1020atoms/cm未満とする。即ち、酸化物半導体膜の水素濃度は5×1019atoms/cm以下、かつ、過剰酸素を含む絶縁膜の水素濃度は、7.2×1020atoms/cm未満とすることが好ましい。 Further, when the hydrogen concentration of the oxygen supply film is 7.2 × 10 20 atoms / cm 3 or more, the variation in the initial characteristics of the transistor increases, the dependency on the electrical characteristics of the transistor increases in the L length, and further, BT In the stress test, the hydrogen concentration of the insulating film containing excess oxygen is less than 7.2 × 10 20 atoms / cm 3 because it deteriorates greatly. That is, the hydrogen concentration of the oxide semiconductor film is preferably 5 × 10 19 atoms / cm 3 or less, and the hydrogen concentration of the insulating film containing excess oxygen is preferably less than 7.2 × 10 20 atoms / cm 3 .

さらに酸化物半導体膜を包み、かつ、過剰酸素を含む絶縁膜の外側に配置されるように、酸化物半導体膜の酸素の放出を抑えるブロッキング膜(AlOなど)を設けると好ましい。 Further, a blocking film (such as AlO x ) that suppresses oxygen release from the oxide semiconductor film is preferably provided so as to surround the oxide semiconductor film and be disposed outside the insulating film containing excess oxygen.

過剰酸素を含む絶縁膜またはブロッキング膜で酸化物半導体膜を包み込むことで、酸化物半導体膜において、化学量論的組成とほぼ一致するような状態、または化学量論的組成より酸素が多い過飽和の状態とすることができる。例えば、酸化物半導体膜がIGZOの場合、化学量論的組成の一例はIn:Ga:Zn:O=1:1:1:4[原子数比]であるため、酸素の原子数比が4または4以上含む状態となる。   By wrapping the oxide semiconductor film with an insulating film or blocking film containing excess oxygen, the oxide semiconductor film is in a state that substantially matches the stoichiometric composition, or has a supersaturated state that contains more oxygen than the stoichiometric composition. State. For example, when the oxide semiconductor film is IGZO, an example of the stoichiometric composition is In: Ga: Zn: O = 1: 1: 1: 4 [atomic ratio], and thus the atomic ratio of oxygen is 4 Or it will be in the state containing four or more.

なお、本明細書中において、酸化窒化シリコンなどの「酸化窒化物」とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものを示す。   Note that in this specification, “oxynitride” such as silicon oxynitride indicates a composition having a higher oxygen content than nitrogen.

なお、本明細書中において、窒化酸化シリコンなどの「窒化酸化物」とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものを示す。   Note that in this specification, “nitride oxide” such as silicon nitride oxide indicates a composition having a higher nitrogen content than oxygen.

層間絶縁膜305は、スパッタリング法またはCVD法などにより形成すればよいが、好ましくはスパッタリング法を用いて形成する。層間絶縁膜305として、酸化シリコン膜を形成する場合には、ターゲットとして石英(好ましくは合成石英)ターゲット、スパッタリングガスとしてアルゴンガスを用いればよい。または、ターゲットとしてシリコンターゲット、スパッタリングガスとして酸素を含むガスを用いてもよい。なお、酸素を含むガスとしては、アルゴンガスと酸素ガスの混合ガスでもよいし、酸素ガスのみであってもよい。   The interlayer insulating film 305 may be formed by a sputtering method or a CVD method, but is preferably formed by a sputtering method. In the case of forming a silicon oxide film as the interlayer insulating film 305, a quartz (preferably synthetic quartz) target may be used as a target, and argon gas may be used as a sputtering gas. Alternatively, a silicon target may be used as the target, and a gas containing oxygen may be used as the sputtering gas. Note that the gas containing oxygen may be a mixed gas of argon gas and oxygen gas, or may be only oxygen gas.

層間絶縁膜305を形成した後、酸化物半導体膜311を形成する前に、第1の加熱処理を行う。第1の加熱処理は、層間絶縁膜305中に含まれる水および水素を除去するための工程である。第1の加熱処理の温度は、層間絶縁膜305中に含まれる水および水素が脱離する温度(脱離量のピークを有する温度)以上pチャネル型トランジスタおよびnチャネル型トランジスタが設けられた半導体基板300の変質または変形する温度未満とするとよく、好ましくは400℃以上750℃以下とし、後に行う第2の加熱処理よりも低い温度とすればよい。   After the interlayer insulating film 305 is formed and before the oxide semiconductor film 311 is formed, first heat treatment is performed. The first heat treatment is a step for removing water and hydrogen contained in the interlayer insulating film 305. The temperature of the first heat treatment is higher than a temperature at which water and hydrogen contained in the interlayer insulating film 305 are desorbed (a temperature having a desorption amount peak), and a semiconductor provided with a p-channel transistor and an n-channel transistor The temperature may be lower than the temperature at which the substrate 300 is denatured or deformed, preferably 400 ° C. or higher and 750 ° C. or lower, and lower than the second heat treatment performed later.

そして、酸化物半導体膜311を形成した後、第2の加熱処理を行う。第2の加熱処理は、層間絶縁膜305を酸素の供給源として酸化物半導体膜311に酸素を供給する工程である。ただし、第2の加熱処理を行うタイミングはこれに限定されず、酸化物半導体膜311を加工した後に後に行ってもよい。   Then, after the oxide semiconductor film 311 is formed, second heat treatment is performed. The second heat treatment is a step of supplying oxygen to the oxide semiconductor film 311 using the interlayer insulating film 305 as a supply source of oxygen. Note that the timing of performing the second heat treatment is not limited to this, and may be performed after the oxide semiconductor film 311 is processed.

なお、第2の加熱処理は、窒素ガス、またはヘリウム、ネオン若しくはアルゴンなどの希ガス雰囲気中で行い、該雰囲気中に、水素、水、水酸基または水素化物などが含まれていないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する窒素ガス、またはヘリウム、ネオン、アルゴンなどの希ガスの純度を、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。   Note that the second heat treatment is preferably performed in a nitrogen gas or a rare gas atmosphere such as helium, neon, or argon, and the atmosphere preferably does not contain hydrogen, water, a hydroxyl group, hydride, or the like. Alternatively, the purity of nitrogen gas introduced into the heat treatment apparatus or a rare gas such as helium, neon, or argon is 6N (99.9999%) or more, preferably 7N (99.99999%) or more (that is, the impurity concentration is 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less).

なお、第2の加熱処理の条件、または酸化物半導体膜311の材料によっては、酸化物半導体膜311が結晶化され、微結晶層または多結晶層となる場合もある。例えば、結晶化率が90%以上または80%以上の微結晶層となる場合もある。また、第2の加熱処理の条件、または酸化物半導体膜311の材料によっては、結晶成分を含まない非晶質となる場合もある。また、非晶質層中に微結晶(結晶粒径1nm以上20nm以下)が混在することもある。   Note that depending on the conditions of the second heat treatment or the material of the oxide semiconductor film 311, the oxide semiconductor film 311 may be crystallized to be a microcrystalline layer or a polycrystalline layer. For example, it may be a microcrystalline layer having a crystallization rate of 90% or more or 80% or more. Further, depending on the conditions of the second heat treatment or the material of the oxide semiconductor film 311, the amorphous semiconductor film does not include a crystalline component in some cases. In addition, microcrystals (crystal grain size of 1 nm or more and 20 nm or less) may be mixed in the amorphous layer.

なお、第2の加熱処理に際して層間絶縁膜305は、酸素の供給源となる。   Note that the interlayer insulating film 305 serves as a supply source of oxygen in the second heat treatment.

酸化物半導体膜311は、例えば、In−M−Zn−O系材料を用いればよい。ここで、金属元素Mは酸素との結合エネルギーがInおよびZnよりも高い元素である。または、In−M−Zn−O系材料から酸素が脱離することを抑制する機能を有する元素である。金属元素Mの作用によって、酸化物半導体膜の酸素欠損の生成が抑制される。そのため、酸素欠損に起因するトランジスタの電気特性の変動を低減することができ、信頼性の高いトランジスタを得ることができる。   For the oxide semiconductor film 311, for example, an In-M-Zn-O-based material may be used. Here, the metal element M is an element whose binding energy with oxygen is higher than that of In and Zn. Alternatively, the element has a function of suppressing release of oxygen from the In-M-Zn-O-based material. Generation of oxygen vacancies in the oxide semiconductor film is suppressed by the action of the metal element M. Therefore, variation in electrical characteristics of the transistor due to oxygen deficiency can be reduced, and a highly reliable transistor can be obtained.

金属元素Mは、具体的にはAl、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Sn、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、TaまたはWとすればよく、好ましくはAl、Ti、Ga、Y、Zr、CeまたはHfとする。金属元素Mは、前述の元素から一種または二種以上選択すればよい。また、金属元素Mに変えてSiやGeを用いることもできる。   Specifically, the metal element M is Al, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ga, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu. Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta or W, preferably Al, Ti, Ga, Y, Zr, Ce or Hf. The metal element M may be selected from one or more of the above elements. Further, Si or Ge can be used instead of the metal element M.

ここで、In−M−Zn−O系材料で表される酸化物半導体は、Inの濃度が高いほどキャリア移動度およびキャリア密度が高まる。結果、Inの濃度が高いほど導電率の高い酸化物半導体となる。   Here, in an oxide semiconductor represented by an In-M-Zn-O-based material, carrier mobility and carrier density increase as the concentration of In increases. As a result, the higher the In concentration, the higher the conductivity of the oxide semiconductor.

酸化物半導体膜311は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。また、酸化物半導体膜311は、単結晶、多結晶(ポリクリスタルともいう)、または非晶質(アモルファスともいう)であってもよい。   The oxide semiconductor film 311 may have a single-layer structure or a stacked structure. The oxide semiconductor film 311 may be single crystal, polycrystalline (also referred to as polycrystal), or amorphous (also referred to as amorphous).

また、本実施の形態において、酸化物半導体膜311は、CAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)膜であるのが好ましい。   In this embodiment, the oxide semiconductor film 311 is preferably a CAAC-OS (C Axis Crystallized Oxide Semiconductor) film.

CAAC−OS膜は、完全な単結晶ではなく、完全な非晶質でもない。CAAC−OS膜は、非晶質相に結晶部および非晶質部を有する結晶−非晶質混相構造の酸化物半導体膜である。なお、当該結晶部は、一辺が100nm未満の立方体内に収まる大きさであることが多い。また、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)による観察像では、CAAC−OS膜に含まれる非晶質部と結晶部との境界は明確ではない。また、TEMによってCAAC−OS膜には粒界(グレインバウンダリーともいう)は確認できない。そのため、CAAC−OS膜は、粒界に起因する電子移動度の低下が抑制される。   The CAAC-OS film is not completely single crystal nor completely amorphous. The CAAC-OS film is an oxide semiconductor film with a crystal-amorphous mixed phase structure where crystal parts and amorphous parts are included in an amorphous phase. Note that the crystal part is often large enough to fit in a cube whose one side is less than 100 nm. Further, in the observation image obtained by a transmission electron microscope (TEM), the boundary between the amorphous part and the crystal part included in the CAAC-OS film is not clear. Further, a grain boundary (also referred to as a grain boundary) cannot be confirmed in the CAAC-OS film by TEM. Therefore, in the CAAC-OS film, reduction in electron mobility due to grain boundaries is suppressed.

CAAC−OS膜に含まれる結晶部は、c軸がCAAC−OS膜の被形成面の法線ベクトルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃い、かつ、ab面に垂直な方向から見て三角形状または六角形状の原子配列を有し、c軸に垂直な方向から見て金属原子が層状または金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、異なる結晶部間で、それぞれa軸およびb軸の向きが異なっていてもよい。本明細書において、単に垂直と記載する場合、85°以上95°以下の範囲も含まれることとする。また、単に平行と記載する場合、−5°以上5°以下の範囲も含まれることとする。   The crystal part included in the CAAC-OS film has a c-axis aligned in a direction parallel to the normal vector of the formation surface of the CAAC-OS film or the normal vector of the surface, and is viewed from a direction perpendicular to the ab plane. It has a triangular or hexagonal atomic arrangement, and metal atoms are arranged in layers or metal atoms and oxygen atoms are arranged in layers as seen from the direction perpendicular to the c-axis. Note that the directions of the a-axis and the b-axis may be different between different crystal parts. In this specification, a simple term “perpendicular” includes a range from 85 ° to 95 °. In addition, a simple term “parallel” includes a range from −5 ° to 5 °.

なお、CAAC−OS膜において、結晶部の分布が一様でなくてもよい。例えば、CAAC−OS膜の形成過程において、酸化物半導体膜の表面側から結晶成長させる場合、被形成面の近傍に対し表面の近傍では結晶部の占める割合が高くなることがある。また、CAAC−OS膜へ不純物を添加することにより、当該不純物添加領域において結晶部が非晶質化することもある。   Note that the distribution of crystal parts in the CAAC-OS film is not necessarily uniform. For example, in the formation process of the CAAC-OS film, when crystal growth is performed from the surface side of the oxide semiconductor film, the ratio of crystal parts in the vicinity of the surface of the oxide semiconductor film is higher in the vicinity of the surface. In addition, when an impurity is added to the CAAC-OS film, the crystal part in a region to which the impurity is added becomes amorphous in some cases.

CAAC−OS膜に含まれる結晶部のc軸は、CAAC−OS膜の被形成面の法線ベクトルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃うため、CAAC−OS膜の形状(被形成面の断面形状または表面の断面形状)によっては互いに異なる方向を向くことがある。なお、結晶部のc軸の方向は、CAAC−OS膜が形成されたときの被形成面の法線方向または表面の法線方向に平行な方向となる。結晶部は、成膜することにより、または成膜後に熱処理などの結晶化処理を行うことにより形成される。   Since the c-axis of the crystal part included in the CAAC-OS film is aligned in a direction parallel to the normal vector of the formation surface of the CAAC-OS film or the normal vector of the surface, the shape of the CAAC-OS film (formation surface) Depending on the cross-sectional shape of the surface or the cross-sectional shape of the surface). Note that the c-axis direction of the crystal part is in a direction parallel to the normal direction of the surface where the CAAC-OS film is formed or the normal direction of the surface. The crystal part is formed by film formation or by performing crystallization treatment such as heat treatment after film formation.

CAAC−OS膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動を低減することが可能である。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。   A transistor including a CAAC-OS film can reduce variation in electrical characteristics due to irradiation with visible light or ultraviolet light. Therefore, the transistor has high reliability.

また、酸化物半導体膜は成膜直後において、化学量論的組成より酸素が多い過飽和の状態とすることが好ましい。例えば、スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜を成膜する場合、成膜ガスの酸素の占める割合が多い条件で成膜することが好ましく、特に酸素雰囲気(酸素ガス100%)で成膜を行うことが好ましい。成膜ガスの酸素の占める割合が多い条件、特に酸素ガス100%の雰囲気で成膜すると、例えば、成膜温度を300℃以上としても、膜中からのZnの放出が抑えられる。   The oxide semiconductor film is preferably in a supersaturated state in which oxygen is higher than that in the stoichiometric composition immediately after the formation. For example, in the case where an oxide semiconductor film is formed by a sputtering method, the film formation is preferably performed under a condition where the proportion of oxygen in the film formation gas is large, and the film formation is performed particularly in an oxygen atmosphere (oxygen gas 100%). It is preferable. When a film is formed under conditions where the proportion of oxygen in the film forming gas is large, particularly in an atmosphere containing 100% oxygen gas, for example, even when the film forming temperature is set to 300 ° C. or higher, the release of Zn from the film can be suppressed.

また、酸化物半導体膜311は、複数の酸化物半導体膜が積層された構造でもよい。例えば、酸化物半導体膜311を、第1の酸化物半導体膜と第2の酸化物半導体膜の積層として、第1の酸化物半導体膜と第2の酸化物半導体膜に、異なる組成の金属酸化物を用いてもよい。例えば、第1の酸化物半導体膜に三元系金属の酸化物を用い、第2の酸化物半導体膜に二元系金属の酸化物を用いてもよい。また、例えば、第1の酸化物半導体膜と第2の酸化物半導体膜を、どちらも三元系金属の酸化物としてもよい。   The oxide semiconductor film 311 may have a structure in which a plurality of oxide semiconductor films are stacked. For example, the oxide semiconductor film 311 is formed as a stack of a first oxide semiconductor film and a second oxide semiconductor film, and metal oxides having different compositions are formed on the first oxide semiconductor film and the second oxide semiconductor film. You may use thing. For example, a ternary metal oxide may be used for the first oxide semiconductor film, and a binary metal oxide may be used for the second oxide semiconductor film. For example, the first oxide semiconductor film and the second oxide semiconductor film may both be ternary metal oxides.

また、第1の酸化物半導体膜と第2の酸化物半導体膜の構成元素を同一とし、両者の組成比を異ならせてもよい。例えば、第1の酸化物半導体膜の原子数比をIn:Ga:Zn=1:1:1とし、第2の酸化物半導体膜の原子数比をIn:Ga:Zn=3:1:2としてもよい。また、第1の酸化物半導体膜の原子数比をIn:Ga:Zn=1:3:2とし、第2の酸化物半導体膜の原子数比をIn:Ga:Zn=2:1:3としてもよい。   Alternatively, the constituent elements of the first oxide semiconductor film and the second oxide semiconductor film may be the same, and the composition ratio of the two may be different. For example, the atomic ratio of the first oxide semiconductor film is In: Ga: Zn = 1: 1: 1, and the atomic ratio of the second oxide semiconductor film is In: Ga: Zn = 3: 1: 2. It is good. The atomic ratio of the first oxide semiconductor film is In: Ga: Zn = 1: 3: 2, and the atomic ratio of the second oxide semiconductor film is In: Ga: Zn = 2: 1: 3. It is good.

この時、第1の酸化物半導体膜と第2の酸化物半導体膜のうち、ゲート電極に近い側(チャネル側)の酸化物半導体膜のInとGaの含有率をIn>Gaとするとよい。またゲート電極から遠い側(バックチャネル側)の酸化物半導体膜のInとGaの含有率をIn≦Gaとするとよい。   At this time, the In and Ga contents in the oxide semiconductor film on the side close to the gate electrode (channel side) of the first oxide semiconductor film and the second oxide semiconductor film are preferably In> Ga. The content ratio of In and Ga in the oxide semiconductor film far from the gate electrode (back channel side) is preferably In ≦ Ga.

酸化物半導体では主として重金属のs軌道がキャリア伝導に寄与しており、Inの含有率を多くすることによりs軌道のオーバーラップが多くなる傾向があるため、In>Gaの組成となる酸化物はIn≦Gaの組成となる酸化物と比較して高い移動度を備える。また、GaはInと比較して酸素欠損の形成エネルギーが大きく酸素欠損が生じにくいため、In≦Gaの組成となる酸化物はIn>Gaの組成となる酸化物と比較して安定した特性を備える。   In oxide semiconductors, heavy metal s orbitals mainly contribute to carrier conduction, and increasing the In content tends to increase the overlap of s orbitals. Compared with an oxide having a composition of In ≦ Ga, high mobility is provided. In addition, since Ga has a larger energy generation energy of oxygen deficiency than In, and oxygen deficiency is less likely to occur, an oxide having a composition of In ≦ Ga has stable characteristics compared to an oxide having a composition of In> Ga. Prepare.

チャネル側にIn>Gaの組成となる酸化物半導体を適用し、バックチャネル側にIn≦Gaの組成となる酸化物半導体を適用することで、トランジスタの移動度および信頼性をさらに高めることが可能となる。   By using an oxide semiconductor with an In> Ga composition on the channel side and an oxide semiconductor with an In ≦ Ga composition on the back channel side, the mobility and reliability of the transistor can be further improved. It becomes.

また、第1の酸化物半導体膜と第2の酸化物半導体膜に、結晶性の異なる酸化物半導体を適用してもよい。すなわち、単結晶酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、非晶質酸化物半導体、またはCAAC−OS膜を適宜組み合わせた構成としてもよい。また、第1の酸化物半導体膜と第2の酸化物半導体膜の少なくともどちらか一方に非晶質酸化物半導体を適用すると、酸化物半導体膜311の内部応力や外部からの応力を緩和し、トランジスタの特性ばらつきが低減され、また、トランジスタの信頼性をさらに高めることが可能となる。   Alternatively, oxide semiconductors having different crystallinities may be used for the first oxide semiconductor film and the second oxide semiconductor film. In other words, a single crystal oxide semiconductor, a polycrystalline oxide semiconductor, an amorphous oxide semiconductor, or a CAAC-OS film may be combined as appropriate. In addition, when an amorphous oxide semiconductor is applied to at least one of the first oxide semiconductor film and the second oxide semiconductor film, internal stress and external stress of the oxide semiconductor film 311 are relieved, The variation in characteristics of the transistor is reduced, and the reliability of the transistor can be further improved.

一方で、非晶質酸化物半導体は水素などのドナーとなる不純物を吸収しやすく、また、酸素欠損が生じやすいためn型化されやすい。このため、チャネル側の酸化物半導体膜は、CAAC−OS膜などの結晶性を有する酸化物半導体を適用することが好ましい。   On the other hand, an amorphous oxide semiconductor easily absorbs an impurity serving as a donor such as hydrogen, and oxygen vacancies easily occur. Therefore, it is preferable to use a crystalline oxide semiconductor such as a CAAC-OS film as the channel-side oxide semiconductor film.

また、酸化物半導体膜311を3層以上の積層構造とし、複数層の結晶性半導体膜で非晶質半導体膜を挟む構造としてもよい。また、結晶性半導体膜と非晶質半導体膜を交互に積層する構造としてもよい。   Alternatively, the oxide semiconductor film 311 may have a stacked structure of three or more layers, and a structure in which an amorphous semiconductor film is sandwiched between a plurality of crystalline semiconductor films. Alternatively, a structure in which a crystalline semiconductor film and an amorphous semiconductor film are alternately stacked may be employed.

また、酸化物半導体膜311を複数層の積層構造とする場合の上記構成は、それぞれを適宜組み合わせて用いることができる。   The above structures in the case where the oxide semiconductor film 311 has a stacked structure of a plurality of layers can be used in appropriate combination.

また、酸化物半導体膜311を複数層の積層構造とし、各酸化物半導体膜の形成後に酸素を添加してもよい。酸素の添加は、酸素雰囲気下による熱処理や、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオンインプランテーション法、酸素を含む雰囲気下で行うプラズマ処理などを用いることができる。   Alternatively, the oxide semiconductor film 311 may have a multilayer structure, and oxygen may be added after each oxide semiconductor film is formed. For the addition of oxygen, heat treatment in an oxygen atmosphere, ion implantation, ion doping, plasma immersion ion implantation, plasma treatment performed in an atmosphere containing oxygen, or the like can be used.

各酸化物半導体膜の形成毎に酸素を添加することで、酸化物半導体内の酸素欠損を低減する効果を高めることができる。   By adding oxygen each time an oxide semiconductor film is formed, the effect of reducing oxygen vacancies in the oxide semiconductor can be enhanced.

次に、酸化物半導体膜311上に接して離間して設けられたソース電極312aおよびドレイン電極312bを形成する(図6(B)参照)。   Next, the source electrode 312a and the drain electrode 312b provided over and in contact with the oxide semiconductor film 311 are formed (see FIG. 6B).

ソース電極312aおよびドレイン電極312bは、例えば、スパッタリング法を用いて導電膜(例えば金属膜、または一導電型の不純物元素が添加されたシリコン膜など)を形成し、該導電膜上にエッチングマスクを形成してエッチングを行うことで選択的に形成すればよい。または、インクジェット法などを用いてもよい。なお、ソース電極312aおよびドレイン電極312bとなる導電膜は、単層で形成してもよいし、複数の層を積層して形成してもよい。例えば、Ti層によりAl層を挟持した3層の積層構造とすればよい。   For the source electrode 312a and the drain electrode 312b, for example, a conductive film (eg, a metal film or a silicon film to which an impurity element of one conductivity type is added) is formed by a sputtering method, and an etching mask is formed over the conductive film. It may be selectively formed by forming and etching. Alternatively, an inkjet method or the like may be used. Note that the conductive film to be the source electrode 312a and the drain electrode 312b may be formed with a single layer or a stack of a plurality of layers. For example, a three-layer structure in which an Al layer is sandwiched between Ti layers may be used.

次に、少なくとも酸化物半導体膜311の少なくともチャネル形成領域上にゲート絶縁膜313を形成し、ゲート絶縁膜313の形成後に開口部を形成する(図6(C)参照)。該開口部はゲート電極304と重畳する部分に形成する。   Next, the gate insulating film 313 is formed at least over the channel formation region of at least the oxide semiconductor film 311, and an opening is formed after the gate insulating film 313 is formed (see FIG. 6C). The opening is formed in a portion overlapping with the gate electrode 304.

ゲート絶縁膜313は、例えば、高密度プラズマを用いた成膜処理により絶縁性材料(例えば、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコンまたは酸化シリコンなど)膜を形成すればよい。なお、ゲート絶縁膜313は、単層で形成してもよいし、複数の層を積層して形成してもよい。ここでは、例えば、窒化シリコン層上に酸化窒化シリコン層が積層された2層の積層構造とする。なお、高密度なプラズマの発生により、ゲート絶縁膜313におけるプラズマダメージを少なくできる。したがって、ゲート絶縁膜313中の不対結合手を低減し、欠陥を低減することが可能となり、この後形成される酸化物半導体との界面を極めて良好にすることができる。また、ゲート絶縁膜313を絶縁性酸化物膜とすると、酸素を供給して酸素欠損を埋めることができるため好ましい。   For the gate insulating film 313, for example, an insulating material (eg, silicon nitride, silicon nitride oxide, silicon oxynitride, or silicon oxide) film may be formed by a film formation process using high-density plasma. Note that the gate insulating film 313 may be formed as a single layer or a stack of a plurality of layers. Here, for example, a two-layer structure in which a silicon oxynitride layer is stacked over a silicon nitride layer is employed. Note that plasma damage in the gate insulating film 313 can be reduced by generation of high-density plasma. Accordingly, dangling bonds in the gate insulating film 313 can be reduced, defects can be reduced, and an interface with the oxide semiconductor formed thereafter can be made extremely favorable. It is preferable that the gate insulating film 313 be an insulating oxide film because oxygen can be supplied to fill the oxygen vacancies.

ゲート絶縁膜313は、少なくとも酸化物半導体膜311に接する部分に酸素を含み、酸素の一部が加熱により脱離する絶縁性酸化物により形成することが好ましい。すなわち、層間絶縁膜305の材料として例示列挙したものを用いることが好ましい。たとえば、ゲート絶縁膜313の酸化物半導体膜311と接する部分を酸化シリコンにより形成すると、酸化物半導体膜311に酸素を拡散させることができ、トランジスタの低抵抗化を防止することができる。   The gate insulating film 313 is preferably formed using an insulating oxide which contains oxygen at least in contact with the oxide semiconductor film 311 and from which part of oxygen is released by heating. That is, it is preferable to use the materials listed as examples of the material of the interlayer insulating film 305. For example, when the portion of the gate insulating film 313 that is in contact with the oxide semiconductor film 311 is formed using silicon oxide, oxygen can be diffused into the oxide semiconductor film 311 and the resistance of the transistor can be prevented from being lowered.

なお、ゲート絶縁膜313として、ハフニウムシリケート(HfSi、x>0、y>0)、窒素が添加されたハフニウムシリケート(HfSi、x>0、y>0)、窒素が添加されたハフニウムアルミネート(HfAl、x>0、y>0)、酸化ハフニウム、酸化イットリウムまたは酸化ランタンなどのhigh−k材料を用いると、ゲートリーク電流を低減することができる。ここで、ゲートリーク電流とは、ゲート電極とソース電極またはドレイン電極の間に流れるリーク電流をいう。さらには、high−k材料により形成される層と、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウムおよび酸化ガリウムにより形成される層が積層されていてもよい。ただし、ゲート絶縁膜313を積層構造とする場合であっても、酸化物半導体膜311に接する部分は、絶縁性酸化物であることが好ましい。 Note that as the gate insulating film 313, hafnium silicate (HfSi x O y , x> 0, y> 0), hafnium silicate to which nitrogen is added (HfSi x O y , x> 0, y> 0), nitrogen is added When a high-k material such as hafnium aluminate (HfAl x O y , x> 0, y> 0), hafnium oxide, yttrium oxide, or lanthanum oxide is used, gate leakage current can be reduced. Here, the gate leakage current refers to a leakage current that flows between the gate electrode and the source or drain electrode. Further, a layer formed using a high-k material and a layer formed using silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, silicon nitride oxide, aluminum oxide, aluminum oxynitride, and gallium oxide may be stacked. Note that even in the case where the gate insulating film 313 has a stacked structure, the portion in contact with the oxide semiconductor film 311 is preferably an insulating oxide.

ゲート絶縁膜313は、スパッタリング法により形成すればよい。また、ゲート絶縁膜313の厚さは、1nm以上300nm以下、好ましくは5nm以上50nm以下とすればよい。ゲート絶縁膜313の厚さを5nm以上とすると、ゲートリーク電流を特に小さくすることができる。   The gate insulating film 313 may be formed by a sputtering method. The thickness of the gate insulating film 313 may be 1 nm to 300 nm, preferably 5 nm to 50 nm. When the thickness of the gate insulating film 313 is 5 nm or more, the gate leakage current can be particularly reduced.

ここで、さらに不活性ガス雰囲気下、または酸素ガス雰囲気下で第3の加熱処理(好ましくは200℃以上400℃以下、例えば250℃以上350℃以下)を行ってもよい。第3の加熱処理により、酸化物半導体膜311中に残留する水素若しくは水分をゲート絶縁膜に拡散させることができる。さらには、第3の加熱処理を行うことで、ゲート絶縁膜313を供給源として酸化物半導体膜311に酸素を供給することができる。   Here, third heat treatment (preferably 200 ° C. to 400 ° C., for example, 250 ° C. to 350 ° C.) may be performed in an inert gas atmosphere or an oxygen gas atmosphere. By the third heat treatment, hydrogen or moisture remaining in the oxide semiconductor film 311 can be diffused into the gate insulating film. Further, by performing the third heat treatment, oxygen can be supplied to the oxide semiconductor film 311 using the gate insulating film 313 as a supply source.

また、第3の加熱処理は、酸化物半導体膜311上にゲート絶縁膜313を形成した後のみならず、ゲート電極314aおよび電極314bとなる導電膜を形成した後に行ってもよい。   The third heat treatment may be performed not only after the gate insulating film 313 is formed over the oxide semiconductor film 311 but also after the conductive film to be the gate electrode 314a and the electrode 314b is formed.

次に、ゲート絶縁膜313上に導電膜を形成し、該導電膜上にエッチングマスクを形成してエッチングを行うことにより、ゲート電極314aおよび電極314bを形成する。(図6(D)参照)。   Next, a conductive film is formed over the gate insulating film 313, an etching mask is formed over the conductive film, and etching is performed, whereby the gate electrode 314a and the electrode 314b are formed. (See FIG. 6D).

ゲート電極314aおよび電極314bは、ソース電極312aおよびドレイン電極312bと同様の材料および方法により形成すればよい。   The gate electrode 314a and the electrode 314b may be formed using a material and a method similar to those of the source electrode 312a and the drain electrode 312b.

なお、図示していないが、ゲート電極314aをマスクとして、酸化物半導体膜311にドーパントを添加して、酸化物半導体膜311にソース領域およびドレイン領域を形成することが好ましい。   Note that although not illustrated, it is preferable to form a source region and a drain region in the oxide semiconductor film 311 by adding a dopant to the oxide semiconductor film 311 using the gate electrode 314a as a mask.

ここで、ドーパントの添加は、イオンインプランテーション法またはイオンドーピング法により行えばよい。または、ドーパントを含むガス雰囲気中でプラズマ処理を行うことでドーパントの添加を行ってもよい。また、添加するドーパントとしては、窒素、リンまたはホウ素などを用いればよい。   Here, the dopant may be added by an ion implantation method or an ion doping method. Alternatively, the dopant may be added by performing plasma treatment in a gas atmosphere containing the dopant. In addition, nitrogen, phosphorus, boron, or the like may be used as a dopant to be added.

以上、説明したように、図5に示す、半導体基板に設けられたトランジスタ上に酸化物半導体をチャネル領域に用いたトランジスタを作製することができる。   As described above, a transistor in which an oxide semiconductor is used for a channel region can be manufactured over the transistor provided in the semiconductor substrate illustrated in FIG.

本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。   The structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

100 Dフリップフロップ回路
102 トランスミッションゲート
104 インバータ
106 クロックドインバータ
107 トランジスタ
108 トランスミッションゲート
110 インバータ
112 クロックドインバータ
120 ラッチ部
130 ラッチ部
200 Dフリップフロップ回路
220 ラッチ部
300 半導体基板
301 高濃度不純物領域
302 低濃度不純物領域
303 ゲート絶縁膜
304 ゲート電極
305 層間絶縁膜
310 トランジスタ
311 酸化物半導体膜
312a ソース電極
312b ドレイン電極
313 ゲート絶縁膜
314a ゲート電極
314b 電極
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
100 D flip-flop circuit 102 Transmission gate 104 Inverter 106 Clocked inverter 107 Transistor 108 Transmission gate 110 Inverter 112 Clocked inverter 120 Latch unit 130 Latch unit 200 D flip-flop circuit 220 Latch unit 300 Semiconductor substrate 301 High concentration impurity region 302 Low concentration Impurity region 303 Gate insulating film 304 Gate electrode 305 Interlayer insulating film 310 Transistor 311 Oxide semiconductor film 312a Source electrode 312b Drain electrode 313 Gate insulating film 314a Gate electrode 314b Electrode 800 Measurement system 802 Capacitance element 804 Transistor 805 Transistor 806 Transistor 808 Transistor

Claims (5)

第1の入力端子と、第2の入力端子と、第1のラッチ部と、第2のラッチ部と、第1のトランスミッションゲートと、第2のトランスミッションゲートと、出力端子と、を有し、
前記第1のラッチ部は、第1のインバータと、第1のクロックドインバータと、を含み
記第2のラッチ部は、第2のインバータと、第2のクロックドインバータと、を含み、
前記第1のラッチ部及び前記第2のラッチ部のうち、前記第1のラッチ部のみがチャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタを含み、
前記第1の入力端子は、前記第1のトランスミッションゲートの第1の端子と電気的に接続され、
前記第1のトランスミッションゲートの第2の端子は、前記第1のラッチ部と電気的に接続され、
前記トランジスタのゲートは、前記第2の入力端子と電気的に接続され、
前記第1のラッチ部は、前記第2のトランスミッションゲートの第1の端子と電気的に接続され、
前記第2のトランスミッションゲートの第2の端子は、前記第2のラッチ部と電気的に接続され、
前記第2のラッチ部は、前記出力端子と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
A first input terminal, a second input terminal, a first latch unit, a second latch unit, a first transmission gate, a second transmission gate, and an output terminal;
It said first latch portion includes a first inverter, a first clocked inverter, and
Second latch portion before SL includes a second inverter, and a second clocked inverter, and
Of the first latch portion and the second latch portion, only the first latch portion includes a transistor having an oxide semiconductor in a channel formation region,
The first input terminal is electrically connected to a first terminal of the first transmission gate;
A second terminal of the first transmission gate is electrically connected to the first latch portion;
A gate of the transistor is electrically connected to the second input terminal;
The first latch portion is electrically connected to a first terminal of the second transmission gate;
A second terminal of the second transmission gate is electrically connected to the second latch portion;
The semiconductor device, wherein the second latch portion is electrically connected to the output terminal.
第1の入力端子と、第2の入力端子と、第1のラッチ部と、第2のラッチ部と、第1のトランスミッションゲートと、第2のトランスミッションゲートと、出力端子と、を有し、
前記第1のラッチ部は、第1のインバータと、第1のクロックドインバータと、を含み、
前記第2のラッチ部は、第2のインバータと、第2のクロックドインバータと、を含み、
前記第1のラッチ部及び前記第2のラッチ部のうち、前記第1のラッチ部のみがチャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタを含み、
前記第1の入力端子は、前記第1のトランスミッションゲートの第1の端子と電気的に接続され、
前記第1のトランスミッションゲートの第2の端子は、前記第1のインバータの入力端子と、前記第1のクロックドインバータの出力端子とに、電気的に接続され、
前記第1のインバータの出力端子は、前記第2のトランスミッションゲートの第1の端子と、前記トランジスタのソースまたはドレインの一方とに、電気的に接続され、
前記トランジスタのゲートは、前記第2の入力端子と電気的に接続され、
前記トランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第1のクロックドインバータの入力端子に電気的に接続され、
前記第2のトランスミッションゲートの第2の端子は、前記第2のインバータの入力端子と、前記第2のクロックドインバータの出力端子とに、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、前記第2のクロックドインバータの入力端子とに、電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
A first input terminal, a second input terminal, a first latch unit, a second latch unit, a first transmission gate, a second transmission gate, and an output terminal;
The first latch unit includes a first inverter and a first clocked inverter,
The second latch unit includes a second inverter and a second clocked inverter,
Of the first latch portion and the second latch portion, only the first latch portion includes a transistor having an oxide semiconductor in a channel formation region,
The first input terminal is electrically connected to a first terminal of the first transmission gate;
A second terminal of the first transmission gate is electrically connected to an input terminal of the first inverter and an output terminal of the first clocked inverter;
An output terminal of the first inverter is electrically connected to a first terminal of the second transmission gate and one of a source and a drain of the transistor;
A gate of the transistor is electrically connected to the second input terminal;
The other of the source and the drain of the transistor is electrically connected to the input terminal of the first clocked inverter,
A second terminal of the second transmission gate is electrically connected to an input terminal of the second inverter and an output terminal of the second clocked inverter;
An output terminal of the second inverter is electrically connected to the output terminal and an input terminal of the second clocked inverter.
第1の入力端子と、第2の入力端子と、第1のラッチ部と、第2のラッチ部と、第1のトランスミッションゲートと、第2のトランスミッションゲートと、出力端子と、を有し、
前記第1のラッチ部は、第1のインバータと、第1のクロックドインバータと、を含み、
前記第2のラッチ部は、第2のインバータと、第2のクロックドインバータと、を含み、
前記第1のラッチ部及び前記第2のラッチ部のうち、前記第1のラッチ部のみがチャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタを含み、
前記第1の入力端子は、前記第1のトランスミッションゲートの第1の端子と電気的に接続され、
前記第1のトランスミッションゲートの第2の端子は、前記トランジスタのソースまたはドレインの一方と、前記第1のクロックドインバータの出力端子とに、電気的に接続され、
前記トランジスタのゲートは、前記第2の入力端子と電気的に接続され、
前記トランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第1のインバータの入力端子に電気的に接続され、
前記第1のインバータの出力端子は、前記第2のトランスミッションゲートの第1の端子と、前記第1のクロックドインバータの入力端子とに、電気的に接続され、
前記第2のトランスミッションゲートの第2の端子は、前記第2のインバータの入力端子と、前記第2のクロックドインバータの出力端子とに、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、前記第2のクロックドインバータの入力端子とに、電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
A first input terminal, a second input terminal, a first latch unit, a second latch unit, a first transmission gate, a second transmission gate, and an output terminal;
The first latch unit includes a first inverter and a first clocked inverter,
The second latch unit includes a second inverter and a second clocked inverter,
Of the first latch portion and the second latch portion, only the first latch portion includes a transistor having an oxide semiconductor in a channel formation region,
The first input terminal is electrically connected to a first terminal of the first transmission gate;
A second terminal of the first transmission gate is electrically connected to one of a source or a drain of the transistor and an output terminal of the first clocked inverter;
A gate of the transistor is electrically connected to the second input terminal;
The other of the source and the drain of the transistor is electrically connected to the input terminal of the first inverter,
An output terminal of the first inverter is electrically connected to a first terminal of the second transmission gate and an input terminal of the first clocked inverter;
A second terminal of the second transmission gate is electrically connected to an input terminal of the second inverter and an output terminal of the second clocked inverter;
An output terminal of the second inverter is electrically connected to the output terminal and an input terminal of the second clocked inverter.
請求項1乃至請求項3のいずれか一において、In any one of Claim 1 thru | or 3,
前記第1のクロックドインバータにはクロック信号及び反転クロック信号が入力され、A clock signal and an inverted clock signal are input to the first clocked inverter,
前記第2のクロックドインバータには前記クロック信号及び前記反転クロック信号が入力され、The clock signal and the inverted clock signal are input to the second clocked inverter,
前記第1のトランスミッションゲートは、前記クロック信号及び前記反転クロック信号に従ってオンとオフが切り替わる機能を有し、The first transmission gate has a function of switching on and off according to the clock signal and the inverted clock signal,
前記第2のトランスミッションゲートは、前記クロック信号及び前記反転クロック信号に従ってオンとオフが切り替わる機能を有することを特徴とする半導体装置。The second transmission gate has a function of switching on and off in accordance with the clock signal and the inverted clock signal.
請求項4において、In claim 4,
前記第1のクロックドインバータ、前記第2のクロックドインバータ、前記第1のトランスミッションゲート、及び前記第2のトランスミッションゲートへの前記クロック信号及び前記反転クロック信号の供給が停止された後に、前記トランジスタがオフになり、After the supply of the clock signal and the inverted clock signal to the first clocked inverter, the second clocked inverter, the first transmission gate, and the second transmission gate is stopped, the transistor Is turned off,
前記トランジスタがオフになった後に前記半導体装置への電源の供給が停止し、After the transistor is turned off, the supply of power to the semiconductor device is stopped,
前記半導体装置への前記電源の供給が再開した後に、前記トランジスタがオンになり、After the supply of power to the semiconductor device resumes, the transistor is turned on,
前記トランジスタがオンになった後に、前記第1のクロックドインバータ、前記第2のクロックドインバータ、前記第1のトランスミッションゲート、及び前記第2のトランスミッションゲートへの前記クロック信号及び前記反転クロック信号の供給が再開されることを特徴とする半導体装置。After the transistor is turned on, the clock signal and the inverted clock signal to the first clocked inverter, the second clocked inverter, the first transmission gate, and the second transmission gate A semiconductor device characterized in that supply is resumed.
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