JP6025292B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
装置の駆動方法に関する。
全般を指し、半導体回路、記憶装置、撮像装置、表示装置、電気光学装置及び電子機器な
どは全て半導体装置である。
ものと、電力の供給がなくなっても記憶内容は保持される不揮発性のものとに大別される
。
cess Memory)がある。DRAMは、記憶素子を構成するトランジスタを選択
してキャパシタ(容量素子)に電荷を蓄積することで、情報(データ)を記憶する。
報の読み込みの度に、再度の書き込み動作が必要となる。また、記憶素子を構成するトラ
ンジスタにはリーク電流が存在し、トランジスタが選択されていない状況でもキャパシタ
から電荷が流出、または流入するため、データの保持期間が短い。このため、所定の周期
で再度の書き込み動作(リフレッシュ動作)が必要であり、消費電力を十分に低減するこ
とは困難である。また、電力の供給がなくなると記憶内容が失われるため、長期間の記憶
の保持には、磁性材料や光学材料を利用した別の記憶装置が必要となる。
Memory)がある。SRAMは、フリップフロップなどの回路を用いて記憶内容を
保持するため、リフレッシュ動作が不要であり、この点においてはDRAMより有利であ
る。しかし、フリップフロップなどの回路を用いているため、記憶容量あたりの単価が高
くなるという問題がある。また、電力の供給がなくなると記憶内容が失われるという点に
ついては、DRAMと変わるところはない。
ランジスタのゲート電極とチャネル形成領域との間にフローティングゲートを有し、当該
フローティングゲートに電荷を保持させることで記憶を行うため、データの保持期間は極
めて長く(半永久的)、揮発性記憶装置で必要なリフレッシュ動作が不要であるという利
点を有している(例えば、特許文献1参照)。
劣化するため、所定回数の書き込みによって記憶素子が機能しなくなるという問題が生じ
る。この問題の影響を緩和するために、例えば、各記憶素子の書き込み回数を均一化する
手法が採られるが、これを実現するためには、複雑な周辺回路が必要になってしまう。そ
して、このような手法を採用しても、根本的な寿命の問題が解消するわけではない。つま
り、フラッシュメモリは、情報の書き換え頻度が高い用途には不向きである。
には、高い電圧が必要であり、また、そのための回路も必要である。さらに、電荷の保持
、または除去の動作には比較的長い時間を要し、書き込み、消去の高速化が容易ではない
という問題もある。
保持が可能で、かつ、書き込み回数にも制限が無い、新たな構造の半導体装置を提供する
ことを目的の一とする。
ランジスタと、を含むメモリセルと、制御信号線と、ビット線と、ワード線と、読み出し
信号線と、を有し、読み出し用トランジスタのゲート電極は、書き込み用トランジスタの
ソース電極またはドレイン電極の一方と電気的に接続され、読み出し用トランジスタのソ
ース電極またはドレイン電極の一方は、制御信号線と電気的に接続され、読み出し用トラ
ンジスタのソース電極またはドレイン電極の他方は、読み出し信号線と電気的に接続され
、書き込み用トランジスタのゲート電極は、ワード線と電気的に接続され、書き込み用ト
ランジスタのソース電極またはドレイン電極の他方は、ビット線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である。
する第2のトランジスタと、を含むメモリセルと、第1の配線と、第2の配線と、第3の
配線と、第4の配線と、を有し、第1のトランジスタのゲート電極は、第2のトランジス
タのソース電極またはドレイン電極の一方と、電気的に接続され、第1のトランジスタの
ソース電極またはドレイン電極の一方と、第1のトランジスタのバックゲート電極は、第
1の配線と電気的に接続され、第1のトランジスタのソース電極またはドレイン電極の他
方は、第4の配線と電気的に接続され、第2のトランジスタのゲート電極は、第3の配線
と電気的に接続され、第2のトランジスタのソース電極またはドレイン電極の他方は、第
2の配線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である。
物半導体を有するトランジスタを用いることで、リフレッシュ動作の頻度を極めて低くす
ることが可能となり、不揮発性の半導体装置を実現することができる。
の半導体層として、エネルギーギャップが3eVより大きい材料を用いることが好ましい
。
一定期間以上(少なくとも1×104秒以上、好ましくは1×106秒以上)情報を保持
可能な半導体装置をいう。
き込み用トランジスタ、または第2のトランジスタを介して、書き込み用トランジスタ、
または第2のトランジスタのソース電極またはドレイン電極の一方と読み出し用トランジ
スタ、または第1のトランジスタのゲート電極が接続されたノードに供給し、ノードに所
定の電位を保持させることで情報の書き込みを行う。
リセルで複数種類のデータを記憶することができる多値型の半導体装置として機能させる
ことができる。
ほど、メモリセルの多値化が容易となる。また、読み出し用トランジスタ、または第1の
トランジスタのしきい値ばらつきが小さいほど、記憶容量が大きく、動作が安定した信頼
性の高い半導体装置を実現することができる。
荷を供給(プリチャージ)し、続いて、複数の読み出し制御電位VCLを読み出し信号線
、または第1の配線に順次供給し、読み出し信号線、または第4の配線の電位変化を検出
することで行うことができる。
い電位から順に供給すると、消費電力を低減できるため好ましい。
ノードに記憶させた情報をさらに長時間にわたって保持することができる。
可能な半導体装置を提供することができる。
が生じにくく、書き換え可能回数や信頼性が飛躍的に向上する。
期にわたり記憶した情報を保持することが可能となる。つまり、リフレッシュ動作が不要
となるか、または、リフレッシュ動作の頻度を極めて低くすることが可能となるため、半
導体装置の消費電力を低減することができる。また、半導体装置に電力が供給されない場
合であっても、長期にわたって記憶内容を保持することが可能となる。
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。従って、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。
するスイッチング動作などを実現することができる。本明細書におけるトランジスタは、
IGFET(Insulated Gate Field Effect Transi
stor)や薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)
を含む。
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。
を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、
その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配
線」が一体となって形成されている場合なども含む。
、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替わることがある。このため
、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることがで
きるものとする。
」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、特に制限を受けない。
などのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有す
る素子などが含まれる。
本実施の形態では、開示する発明の一態様に係る半導体装置の回路構成およびその動作に
ついて、図1乃至図2を参照して説明する。本実施の形態では、電子を多数キャリアとす
るn型トランジスタ(nチャネル型トランジスタ)をトランジスタとして用いる場合につ
いて説明する。
装置は、第1のトランジスタ201と、第2のトランジスタ202とを含む不揮発性のメ
モリセル200を有する。図1(A)において、第1の配線211(制御信号線CLとも
呼ぶ)と、第1のトランジスタ201(TRRとも呼ぶ)のソース電極またはドレイン電
極の一方は、電気的に接続されている。第1のトランジスタ201のソース電極またはド
レイン電極の他方は、第4の配線214(読み出し信号線RLとも呼ぶ)と電気的に接続
されている。第1のトランジスタ201は、バックゲート電極203を有しており、バッ
クゲート電極203は第1の配線211と電気的に接続されている。
チャネル形成領域を挟むように配置される。バックゲート電極は導電層で形成され、意図
せずチャネル形成領域に印加される電界を緩和し、トランジスタのしきい値ばらつきを低
減させる効果を有する。また、バックゲート電極は、ゲート電極と同様に機能させること
ができる。バックゲート電極の電位を変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を
変化させることができる。
電極の一方と、第1のトランジスタ201のゲート電極は、電気的に接続されている。第
2のトランジスタ202のソース電極またはドレイン電極の他方は、第2の配線212(
ビット線BLとも呼ぶ)と電気的に接続されている。第2のトランジスタ202のゲート
電極は、第3の配線213(ワード線WLとも呼ぶ)と電気的に接続されている。第1の
トランジスタ201は読み出し用のトランジスタとして機能し、第2のトランジスタ20
2は書き込み用のトランジスタとして機能する。
で100zA(1×10−19A)以下、好ましくは10zA(1×10−20A)以下
、さらに好ましくは、1zA(1×10−21A)以下であることが望ましい。通常のシ
リコン半導体では、上述のように低いオフ電流を得ることは困難であるが、酸化物半導体
は、エネルギーギャップが3.0eVから3.5eV程度と大きく、酸化物半導体を適切
な条件で加工して得られたトランジスタにおいては上述の低いオフ電流を達成しうる。こ
のため、書き込み用のトランジスタの半導体層として、酸化物半導体を含むトランジスタ
を用いることが好ましい。
く、該トランジスタを書き込み用トランジスタとして用いることで、メモリセルへの書き
込みパルスを極めて急峻にすることができる。
ランジスタを適用する。酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ状態でのソースとド
レイン間のリーク電流(オフ電流)が極めて小さいという特徴を有している。このため、
第2のトランジスタ202をオフ状態とすることで、第2のトランジスタ202のソース
電極またはドレイン電極の一方と、第1のトランジスタ201のゲート電極とが電気的に
接続されたノード281(ノードNDとも呼ぶ)の電荷を極めて長時間にわたって保持す
ることが可能となる。
読み出しの速度を高くするために、高速で動作するトランジスタを用いるのが望ましい。
例えば、読み出し用トランジスタとしてスイッチング速度が1ナノ秒以下のトランジスタ
を用いるのが好ましい。
の制限はなく、メモリセルの動作速度を高速化するために、第2のトランジスタ202よ
りもスイッチング速度が速い(例えば、電界効果移動度の値が大きい)トランジスタを用
いることができる。すなわち、第1のトランジスタ201の半導体層に、酸化物半導体以
外の半導体材料を用いてもよい。選択する半導体材料によっては、第1のトランジスタ2
01のオフ電流が第2のトランジスタ202のオフ電流よりも高くなることがある。また
、必要に応じて第1のトランジスタ201のチャネル長を短くするなどして、第1のトラ
ンジスタ201の半導体層に酸化物半導体材料を用いてもよい。
しては、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン、また
はガリウムヒ素等を挙げることができる。他に、有機半導体材料などを用いてもよい。こ
のような半導体材料を用いた第1のトランジスタ201は、十分な高速動作が可能なため
、記憶した情報の読み出しなどを高速に行うことが可能である。つまり、半導体装置の高
速動作が実現される。
た(所謂、浮遊状態)と見ることができ、ノード281には電位が保持される。すなわち
、第1のトランジスタ201のゲート電極の電位が保持される。ノード281は、不揮発
性メモリ素子として用いられるフローティングゲート型トランジスタのフローティングゲ
ートと同等の作用を奏する。酸化物半導体を用いた第2のトランジスタ202のオフ電流
は、シリコン半導体などで形成されるトランジスタの10万分の1以下であるため、第2
のトランジスタ202のリークによる、ノード281に蓄積される電荷の消失を無視する
ことが可能である。つまり、酸化物半導体を用いた第2のトランジスタ202により、不
揮発性のメモリセルを実現することが可能である。
Mで必要とされたリフレッシュ動作が不要となるか、または、リフレッシュ動作の頻度を
極めて低く(例えば、一ヶ月もしくは一年に一度程度)することが可能となり、半導体装
置の消費電力を十分に低減することができる。
20を付加した構成となっている。図1(B)において、容量素子220の一方の電極は
、第1のトランジスタ201のゲート電極に電気的に接続され、容量素子220の他方の
電極は、第5の配線215に電気的に接続されている。
子220を付加することで、ノード281の電位を、さらに長時間にわたって保持するこ
とが可能となる。
易になり、また、情報の読み出しをさらに精度よく行うことができる。容量素子220の
他方の電極が接続する第5の配線215の電位は、0Vもしくは共通電位などの固定電位
としておけばよい。また、固定電位でなくとも、第5の配線215の電位が、書き込み動
作時と読み出し動作時において同じ電位であればよい。
って直接的に情報を書き換えることが可能である。このためフラッシュメモリなどにおい
て必要とされる消去動作が不要であり、消去動作に起因する動作速度の低下を抑制するこ
とができる。つまり、半導体装置の高速動作が実現される。また、従来のフローティング
ゲート型トランジスタで書き込みや消去の際に必要とされた高い電圧を必要としないため
、半導体装置の消費電力をさらに低減することができる。
施の形態で開示するメモリセル200は、一つのメモリセルで複数種類の情報を記憶する
ことができる多値型のメモリセルとして機能することができる。本実施の形態では、メモ
リセル200を4値型(2ビット型)のメモリセルとして用いる場合を例として説明する
。
ード線WL)の電位を、書き込み用トランジスタである第2のトランジスタ202がオン
状態となる電位にして、第2のトランジスタ202をオン状態とする。ここでは、第3の
配線213にハイレベル電位VWLHが与えられる。これにより、選択されたメモリセル
200に接続する第2の配線212(ビット線BL)の電位がノード281(ノードND
)に供給される。
それぞれ対応する4つの電位V1、電位V2、電位V3、電位V4のうち、所望のデータ
に対応する電位をビット線BLに供給し、第2のトランジスタ202を介してノードND
に所望のデータを記憶させることができる。
ドNDに書き込まれる電位V1乃至電位V4は、第1のトランジスタ201のしきい値未
満の電位を用いる。また、第1のトランジスタ201に正孔を多数キャリアとするp型ト
ランジスタ(pチャネル型トランジスタ)を用いる場合は、ノードNDに書き込まれる電
位V1乃至電位V4は第1のトランジスタ201のしきい値より大きい電位を用いる。い
ずれにしても、電位V1乃至電位V4は、第1のトランジスタ201がオフ状態を維持す
る電位とする。
が小さすぎると、ノードNDに正しいデータが書き込まれず、書き込み不良を発生させて
しまう。書き込み不良の発生を抑えるための最小電位差は、ビット線BLに電位を供給す
るための電位生成回路の分解能と、読み出し時に読み出し信号線RLの電位変化を検出す
る電位検出回路の分解能と、第1のトランジスタ201のしきい値ばらつき等を考慮して
決定することができる。
件における第1のトランジスタ201のしきい値ばらつきの標準偏差を用いて測定するこ
とができる。なお、メモリセル200を複数用いる場合は、想定している使用温度範囲及
び使用条件における全ての第1のトランジスタ201のしきい値ばらつきの標準偏差を用
いる。
01のしきい値ばらつきのうち、もっとも大きい値を最小電位差とする。この時用いる第
1のトランジスタ201のしきい値ばらつきは、標準偏差の2倍以上、好ましくは標準偏
差の3倍以上、さらに好ましくは標準偏差の4倍以上の値を用いる。標準偏差の2倍以上
を用いて最小電位差とすることで、書き込み不良の発生確率を4.6%以下とすることが
できる。また、標準偏差の3倍以上を用いて最小電位差を決定すると、書き込み不良の発
生確率を0.3%以下とすることができる。また、標準偏差の4倍以上を用いて最小電位
差を決定すると、書き込み不良の発生確率を0.006%以下とすることができる。
させやすくなる。半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタは、広い温度範囲におい
て、しきい値のばらつきが小さいため、第1のトランジスタ201の半導体層に酸化物半
導体を用いると、半導体装置の記憶容量を増加させやすく、また、書き込み不良の発生確
率を下げられるため好ましい。
V3を−3V、電位V4を−4Vとする。例えば、ノードNDにデータ”10”を記憶さ
せる場合は、ビット線BLに−3Vを供給し、第2のトランジスタ202を介してノード
NDに−3Vを書き込む。このようにして、メモリセル200に情報を記憶させることが
できる(書き込みモード)。書き込み終了後、第3の配線213の電位を、第2のトラン
ジスタ202がオフ状態となる電位にして、第2のトランジスタ202をオフ状態とする
。ここでは、第3の配線213にローレベル電位VWLLが与えられる。
応する8つの電位を用いることで実現できる。4ビット型や5ビット型も同様に実現する
ことができるが、ビット数に制限されることなく、単に3値型や10値型などとして用い
ることもできる。つまり、任意のN個の異なる電位のいずれか(Nは2以上の整数)の書
込み及び読み出しが可能である。
(書き換え)時にゲート絶縁膜(トンネル絶縁膜)中を電荷が移動するのではなく、第2
のトランジスタ202のスイッチング動作により電荷の移動が起こるため、原理的な書き
込み回数の制限が存在せず、書き換え耐性が極めて高い。また、フローティングゲート型
トランジスタにおいて書き込みや消去の際に必要であった高電圧も不要となるため、半導
体装置の省電力化が実現できる。
ず、第3の配線213の電位を、書き込み用トランジスタである第2のトランジスタ20
2がオフ状態となる電位にして、第2のトランジスタ202をオフ状態とする。ここでは
、第3の配線213にローレベル電位VWLLが与えられる。次いで、第4の配線214
に電荷を与え(プリチャージ)、第4の配線214の電位を0Vとする。
御電位VCLを供給し、第4の配線214(読み出し信号線RL)の電位変化を検出する
ことで、メモリセル200に記憶された情報を読み出すことができる(読み出しモード)
。なお、プリチャージにより第4の配線214に与える電位は、該電位がノードNDに保
持される電位よりも高く(第1のトランジスタ201がp型トランジスタである場合は低
く)、かつ、読み出し制御電位VCLと異なる電位であれば、これに限らない。
を制御信号線CLに順次供給し、読み出し信号線RLの電位変化を検出することで行う。
4値型のメモリセルの場合は、制御信号線CLに読み出し制御電位VCL1乃至読み出し
制御電位VCL3を順次供給する。読み出し制御電位VCL1乃至読み出し制御電位VC
L3は、それぞれ電位V1乃至電位V3の電位に応じて決定される。
いる読み出し制御電位VCLkは、数式1を満たすように設定することができる。
読み出し制御電位VCL1は3V以上4V未満の範囲で設定すればよく、電位V2の検出
に用いる読み出し制御電位VCL2は4V以上5V未満の範囲で設定すればよく、電位V
3の検出に用いる読み出し制御電位VCL3は5V以上6V未満の範囲で設定すればよい
。
うに設定してもよい。
.5V以下、電位V2の検出に用いる読み出し制御電位VCL2は4V以上4.5V以下
、電位V3の検出に用いる読み出し制御電位VCL3は5V以上5.5V以下の範囲で設
定すればよい。式2を用いて読み出し制御電位VCLを設定すると、VCLkとVCLk
+1の間にマージンをもたせることができるため、メモリセル200に記憶させた情報を
より正確に読み出すことができるため好ましい。なお、第1のトランジスタ201にp型
トランジスタを用いる場合は、式1及び式2の不等号の向きを逆にして適用することがで
きる。
1(A)及び図2のフローチャートを用いて説明する。なお、第1のトランジスタ201
のしきい値を2Vとし、読み出し制御電位VCL1を3.5V、VCL2を4.5V、V
CL3を5.5Vとする。
リチャージし、該読み出し信号線RLの電位を0Vとする(処理301)。次いで、読み
出し対象のメモリセル200に電気的に接続している制御信号線CLに読み出し制御電位
VCL1を供給する(処理302)。第1のトランジスタ201のバックゲート電極20
3は、制御信号線CLと電気的に接続しているため、バックゲート電極203に読み出し
制御電位VCL1の3.5Vが印加される。
ト電極には−1Vが印加されていることになる。このため、ゲート電極とバックゲート電
極203に挟まれた半導体層には、両電極の合計電位である2.5Vが印加される。2.
5Vは第1のトランジスタ201のしきい値電圧(2V)よりも大きいため、第1のトラ
ンジスタ201がオン状態となり、制御信号線CLの電位が読み出し信号線RLに供給さ
れ、読み出し信号線RLの電位が変化する。すなわち、図2中の判断303においてYE
Sが選択されて、処理311が実行され、メモリセル200にデータ”00”が記憶され
ていたと判定される。
−2Vが印加されていることになる。この時、バックゲート電極203に読み出し制御電
位VCL1が印加されても、両電極の合計電位は1.5Vであるため、第1のトランジス
タ201のしきい値電圧よりも小さく、第1のトランジスタ201をオン状態とすること
ができない。すなわち、図2中の判断303においてNoが選択される。
が供給され、バックゲート電極203に4.5Vが印加される(処理304)。すると、
ゲート電極とバックゲート電極203に挟まれた半導体層に、両電極の合計電位である2
.5Vが印加されるため、第1のトランジスタ201がオン状態となり、読み出し信号線
RLの電位が変化する。すなわち、図2中の判断305においてYESが選択されて、処
理312が実行され、メモリセル200にデータ”01”が記憶されていたと判定される
。
−3Vが印加されていることになる。この時、バックゲート電極203に読み出し制御電
位VCL2が印加されても、両電極の合計電位は1.5Vであるため、第1のトランジス
タ201をオン状態とすることができない。すなわち、図2中の判断305においてNo
が選択される。
が供給され、バックゲート電極203に5.5Vが印加される(処理306)。すると、
ゲート電極とバックゲート電極203に挟まれた半導体層に、両電極の合計電位である2
.5Vが印加されるため、第1のトランジスタ201がオン状態となり、読み出し信号線
RLの電位が変化する。すなわち、図2中の判断307においてYESが選択されて、処
理313が実行され、メモリセル200にデータ”10”が記憶されていたと判定される
。
−4Vが印加されていることになる。この時、バックゲート電極203に読み出し制御電
位VCL3が印加されても、両電極の合計電位は1.5Vであるため、第1のトランジス
タ201をオン状態とすることができない。すなわち、図2中の判断307においてNo
が選択される。
00”、”01”、”10”の3値の記憶が否定されたことになるため、メモリセル20
0にはデータ”11”が記憶されていたと判定される(処理314)。
ことで、N値型のメモリセルの読み出しを最大N−1回の動作で終了することができる。
本実施の形態では、読み出し制御電位VCL1乃至VCL3を電位が低い方から順に供給
する例について示したが、電位が高い方から順に供給しても構わない。ただし、読み出し
制御電位VCL1乃至VCL3を電位が高い方から順に供給すると、読み出し制御電位を
変更する毎に読み出し信号線RLにプリチャージする動作が必要となるため、電位が低い
方から順に供給する場合と比較して消費電力が多くなる。
順に行うことが好ましい。なお、第1のトランジスタ201にp型トランジスタを用いる
場合は、上記理由により電位が高い方から順に供給することが好ましい。すなわち、読み
出し制御電位VCLの絶対値が小さい方から順に供給することが好ましい。
を用いない構成であるため、単位メモリセル当たりの面積が削減可能となり、高集積化が
可能となる。
ンジスタを実現しているが、開示する発明はこれに限定されない。酸化物半導体と同等の
オフ電流特性が実現できる材料、例えば、炭化シリコンをはじめとするワイドギャップ材
料(Eg>3eV)などを適用しても良い。
合わせて用いることができる。
本実施の形態では、図3および図4を用いて、実施の形態1に示した半導体装置をm×n
個配置して、記憶容量を増加させた半導体装置の回路図の一例を示す。図3は、メモリセ
ル1200が並列に接続された、いわゆるNOR型の半導体装置の回路図である。
、nは自然数)のマトリクス状に配置されたメモリセルアレイ1300と、m本のワード
線WLと、m本の制御信号線CLと、n本の読み出し信号線RLと、n本のビット線BL
を有している。また、メモリセルアレイ1300に信号を供給するための周辺駆動回路と
して、第1の駆動回路1211と、第2の駆動回路1212と、第3の駆動回路1213
と、第4の駆動回路1214を有している。
成が適用されている。つまり、各メモリセル1200は、読み出し用トランジスタとして
機能する第1のトランジスタ1201、書き込み用トランジスタとして機能する第2のト
ランジスタ1202を有している。第1のトランジスタ1201のゲート電極と、第2の
トランジスタ1202のソース電極またはドレイン電極の一方とは電気的に接続され、第
1のトランジスタ1201のソース電極またはドレイン電極の一方と、制御信号線CLは
電気的に接続され、第1のトランジスタ1201のソース電極またはドレイン電極の他方
と、読み出し信号線RLは電気的に接続されている。第1のトランジスタ1201は、バ
ックゲート電極1203を有しており、バックゲート電極1203は制御信号線CLと電
気的に接続されている。ビット線BLと、第2のトランジスタ1202のソース電極また
はドレイン電極の他方は電気的に接続され、ワード線WLと、第2のトランジスタ120
2のゲート電極は電気的に接続されている。
n以下の整数)は、ワード線WL_i、制御信号線CL_i、ビット線BL_j、読み出
し信号線RL_jにそれぞれ接続されている。
動回路1212と接続されており、ワード線WLは、第3の駆動回路1213と接続され
ており、読み出し信号線RLは、第4の駆動回路1214と接続されている。第2の駆動
回路1212は、ビット線BLに電位を供給するための電位生成回路を有しており、第4
の駆動回路1214は、読み出し信号線RLの電位変化を検出する電位検出回路を有して
いる。なお、ここでは、第1の駆動回路1211乃至第4の駆動回路1214をそれぞれ
独立に設けているが、いずれか一、または複数の機能を有するデコーダを用いても良い。
形態1で説明した書き込みモードと同様に行うことができるが、データの書き込み中に、
書き込み対象でないメモリセル1200に誤ってデータが書き込まれないように配慮する
必要がある。メモリセルアレイ1300における書き込みモードの一例を以下に説明する
。
ル1200(i、1)乃至メモリセル1200(i、n)が有する第2のトランジスタ1
202をオン状態とする電位を供給し、メモリセル1200(i、1)乃至メモリセル1
200(i、n)が有する第2のトランジスタ1202をオン状態とする。この時、ワー
ド線WL_i以外のワード線WLに、第2のトランジスタ1202をオフ状態とする電位
を供給し、メモリセル1200(i、1)乃至メモリセル1200(i、n)以外のメモ
リセル1200が有する第2のトランジスタ1202をオフ状態とする。
200(i、n)に記憶させるそれぞれのデータに応じた電位Vkを、ビット線BL_1
乃至ビット線BL_nに順次供給する。その後、ワード線WL_iの電位を第2のトラン
ジスタ1202をオフ状態とする電位として、ワード線WL_iが接続しているメモリセ
ル1200(i、1)乃至メモリセル1200(i、n)にデータを記憶させる(書き込
む)ことができる。
(i、n)へデータを書き込む場合は、前述したように一つずつ順に書き込みを行っても
よいが、全てのメモリセル1200に同時に書き込みを行ってもよいし、いくつかの単位
毎に分けて書き込みを行ってもよい。
ルアレイ1300が有するメモリセル1200に記憶されているデータの読み出しは、実
施の形態1で説明した読み出しモードと同様に行うことができるが、データの読み出し中
に、読み出し対象でないメモリセル1200のデータを誤って読み出さないように配慮す
る必要がある。
しているメモリセル1200(i,j)以外のメモリセル1200が記憶しているデータ
が読み出し動作時に干渉しないようにするため、制御信号線CL_i以外の制御信号線C
LXの電位を、制御信号線CLXと、該制御信号線CLXに接続するメモリセル1200
のノードNDの合計電位が、第1のトランジスタ1201のしきい値未満の電位となるよ
うにする。
み出し制御電位VCLを供給し、読み出し信号線RL_jの電位変化を検出することで、
メモリセル1200(i,j)に記憶されているデータを読み出すことができる。
が、制御信号線CL_iに接続されているメモリセル1200(i、1)乃至メモリセル
1200(i、n)のデータを同時に読み出してもよいし、いくつかの単位毎に分けて読
み出してもよい。
を用いない構成であるため、単位メモリセル当たりの面積が削減可能となり、高集積化が
可能となる。このため、更なる、単位メモリセル当たりの面積削減及びメモリセルの高集
積化が可能となる。例えば、最小加工寸法をFとして、メモリセルの占める面積を15F
2から25F2とすることが可能となる。
す。当該読出し回路は、トランジスタとセンスアンプ回路を有する。
れる。また、トランジスタのゲート電極にはバイアス電位Vbiasが印加され、端子A
の電位が制御される。
データを出力し、端子Aの電位が参照電位Vrefより低いとローデータを出力する。ま
ず、トランジスタをオン状態として、端子Aに接続されたビット線BLにVBLHの電位
をプリチャージする。次に、読み出しを行うメモリセルを読み出しモードとし、端子Aに
接続されたビット線BLの電位を、参照電位Vrefと比較すると、メモリセルに記憶さ
れた情報に応じて、出力データがハイデータもしくはローデータを出力する。
セルにどのような値のデータが記憶されているかを判定することができる。なお、本実施
の形態の読み出し回路は一例であり、他の公知の回路を用いても良い。
こともできる。
合わせて用いることができる。
本実施の形態では、本明細書に開示する半導体装置に用いることができるトランジスタと
その作製方法について、図5及び図7を用いて説明する。本実施の形態では、トランジス
タの一例として、チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタに
ついて詳細に説明する。
縁層402、酸化物半導体層403、ソース電極405a、ドレイン電極405bを有し
ている。トランジスタ410上には、絶縁層407(第1の絶縁層ともいう)、及び保護
絶縁層409(第2の絶縁層ともいう)が順に積層されている。トランジスタ410は、
ボトムゲート構造のトランジスタの一つであり、逆スタガ型トランジスタの一つでもある
。
電極401を形成する。なお、レジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レ
ジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コス
トを低減できる。
基板、石英基板、サファイア基板の他、結晶化ガラスなどを用いることができる。
を用いる場合、可撓性基板上に、トランジスタを直接作製してもよいし、他の作製基板上
にトランジスタを作製し、その後可撓性基板に剥離、転置してもよい。なお、作製基板か
ら可撓性基板に剥離、転置するために、作製基板とトランジスタとの間に、剥離層を設け
るとよい。
、酸化シリコン、窒化酸化シリコン、又は酸化窒化シリコンから選ばれた一又は複数の絶
縁層による積層構造により形成することができ、基板400からの不純物元素の拡散を防
止する機能がある。
不純物元素の拡散を防止する機能をさらに高めることができる。下地層に含ませるハロゲ
ン元素の濃度は、SIMS(二次イオン質量分析計)を用いた分析により得られる濃度ピ
ークにおいて、1×1015/cm3以上1×1020/cm3以下とすればよい。
縁層の積層構造としてもよい。酸化ガリウムは帯電しにくい材料であるため、絶縁層のチ
ャージアップによるしきい値電圧の変動を抑えることができる。
a)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ネオ
ジム(Nd)、スカンジウム(Sc)、マグネシウム(Mg)等の金属材料又はこれらを
主成分とする合金材料を用いて、単層又は積層して形成することができる。
ト絶縁層402には、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコ
ン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウ
ム、酸化タンタル、酸化ガリウム、酸化ランタン、酸化セシウム、酸化マグネシウム、酸
化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート(HfSixOy(x>0、y
>0))、窒素が導入されたハフニウムシリケート(HfSixOyNz(x>0、y>
0、Z>0))、窒素が導入されたハフニウムアルミネート(HfAlxOyNz(x>
0、y>0、Z>0))等を用いることができ、プラズマCVD法やスパッタリング法等
で形成することができる。また、ゲート絶縁層402は単層に限らず異なる層の積層でも
良い。例えば、第1のゲート絶縁層としてプラズマCVD法により窒化シリコン層(Si
Ny(y>0))を形成し、第1のゲート絶縁層上に第2のゲート絶縁層として酸化シリ
コン層(SiOx(x>0))を積層して、ゲート絶縁層402としても良い。
分以外のキャリア供与体となる不純物が極力含まれないように高純度化された酸化物半導
体である。
ため、酸化物半導体層とゲート絶縁層との界面は重要である。そのため高純度化された酸
化物半導体に接するゲート絶縁層は、高品質化が要求される。
絶縁耐圧の高い高品質な絶縁層を形成できるので好ましい。高純度化された酸化物半導体
と高品質ゲート絶縁層とが密接することにより、界面準位を低減して界面特性を良好なも
のとすることができるからである。
法やプラズマCVD法など他の成膜方法を適用することができる。また、成膜後の熱処理
によってゲート絶縁層の膜質、酸化物半導体との界面特性が改質される絶縁層であっても
良い。いずれにしても、ゲート絶縁層としての膜質が良好であることは勿論のこと、酸化
物半導体との界面準位密度を低減し、良好な界面を形成できるものであれば良い。
に好ましい。このような材料は酸化物半導体との相性が良く、これをゲート絶縁層402
に用いることで、酸化物半導体との界面の状態を良好に保つことができるからである。こ
こで、「酸化物半導体と同種の成分」とは、酸化物半導体の構成元素から選択される一ま
たは複数の元素を含むことを意味する。例えば、酸化物半導体がIn−Ga−Zn系の酸
化物半導体材料によって構成される場合、同種の成分でなる絶縁材料としては酸化ガリウ
ムなどがある。
絶縁材料でなる膜(以下、膜a)と、膜aの成分材料とは異なる材料を含む膜(以下、膜
b)との積層構造とするとなお良い。膜aと膜bとを酸化物半導体層側から順に積層した
構造とすることで、電荷は膜aと膜bとの界面の電荷捕獲中心に優先的に捕獲される(酸
化物半導体層と膜aとの界面との比較)ため、酸化物半導体層の界面での電荷捕獲を十分
に抑制することができるようになり、半導体装置の信頼性が向上するためである。
いようにするために、酸化物半導体層の成膜の前処理として、スパッタリング装置の予備
加熱室でゲート電極401が形成された基板400、又はゲート絶縁層402までが形成
された基板400を予備加熱し、基板400に吸着した水素、水分などの不純物を脱離し
排気することが好ましい。なお、予備加熱室に設ける排気手段はクライオポンプが好まし
い。なお、この予備加熱の処理は省略することもできる。またこの予備加熱は、絶縁層4
07の成膜前に、ソース電極405a及びドレイン電極405bまで形成した基板400
にも同様に行ってもよい。
上30nm以下の酸化物半導体層を形成する。
プラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁層402の表面に付着している粉状
物質(パーティクル、ごみともいう)を除去することが好ましい。逆スパッタとは、アル
ゴン等の希ガス雰囲気下で基板にRF電源を用いて電圧を印加して基板近傍にプラズマを
形成して表面を改質する方法である。なお、アルゴンガスに代えて窒素ガス、ヘリウムガ
ス、酸素ガスなどを用いてもよい。
ト絶縁層402に相当する)に対して、後述する酸素プラズマドープと同様の方法により
、酸素ガスの代わりに塩素系ガスやフッ素系ガスなどのハロゲンガスを用いて、ハロゲン
元素を導入してもよい。また、ハロゲン元素の導入は、イオン注入法またはイオンドーピ
ング法を用いてもよい。
を固定化し、該絶縁層中から酸化物半導体層中への水素の拡散を防ぐことができる。また
、該絶縁層中に、ハロゲン元素と同時に酸素を導入してもよい。なお、これら元素の導入
は、該絶縁層と酸化物半導体層との界面に与えるダメージが最小限となる条件で行うこと
が好ましい。
ら選ばれた一種以上の元素を含有する金属酸化物を用いることができる。例えば、四元系
金属酸化物であるIn−Sn−Ga−Zn−O系酸化物半導体や、三元系金属酸化物であ
るIn−Ga−Zn−O系酸化物半導体、In−Sn−Zn−O系酸化物半導体、In−
Al−Zn−O系酸化物半導体、Sn−Ga−Zn−O系酸化物半導体、Al−Ga−Z
n−O系酸化物半導体、Sn−Al−Zn−O系酸化物半導体や、二元系金属酸化物であ
るIn−Zn−O系酸化物半導体、Sn−Zn−O系酸化物半導体、Al−Zn−O系酸
化物半導体、Zn−Mg−O系酸化物半導体、Sn−Mg−O系酸化物半導体、In−M
g−O系酸化物半導体や、In−Ga−O系酸化物半導体、In−O系酸化物半導体、S
n−O系酸化物半導体、Zn−O系酸化物半導体などを用いることができる。また、上記
酸化物半導体にSiO2を含んでもよい。さらに、Ga、Sn、Hf、Al、ランタノイ
ドを含有させてもよい。
ウム(Ga)、亜鉛(Zn)を有する酸化物、という意味であり、その組成比は問わない
。また、InとGaとZn以外の元素を含んでもよい。
半導体に、結晶性を有する酸化物半導体を用いる場合は、平坦な表面上に酸化物半導体を
形成することが好ましく、具体的には、平均面粗さ(Ra)が1nm以下、好ましくは0
.3nm以下の表面上に形成するとよい。Raは原子間力顕微鏡(AFM:Atomic
Force Microscope)にて評価可能である。
用いることができる。ここで、Mは、Sn、Zn、Ga、Al、MnおよびCoから選ば
れた一または複数の金属元素を示す。例えばMとして、Ga、Ga及びAl、Ga及びM
n、またはGa及びCoなどがある。
いてスパッタリング法により成膜する。また、酸化物半導体層は、希ガス(代表的にはア
ルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下においてスパッタリ
ング法により形成することができる。
しては、例えば、組成比として、In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:1[mol
数比]の酸化物ターゲットを用い、In−Ga−Zn−O層を成膜する。また、このター
ゲットの材料及び組成に限定されず、例えば、In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1
:2[mol数比]の酸化物ターゲットを用いてもよい。
子数比で、In:Zn=50:1から1:2(モル数比に換算するとIn2O3:ZnO
=25:1から1:4)、好ましくはIn:Zn=20:1から1:1(モル数比に換算
するとIn2O3:ZnO=10:1から1:2)、さらに好ましくはIn:Zn=15
:1から1.5:1(モル数比に換算するとIn2O3:ZnO=15:2から3:4)
とする。例えば、In−Zn−O系酸化物半導体の形成に用いるターゲットは、原子数比
がIn:Zn:O=X:Y:Zのとき、Z>1.5X+Yとする。
n−Zn−O系酸化物半導体を形成する場合は、ITZOをスパッタ法で成膜するための
ターゲットの組成比を、原子数比でIn:Sn:Zn=1:2:2、In:Sn:Zn=
2:1:3、In:Sn:Zn=1:1:1、またはIn:Sn:Zn=20:45:3
5などとすればよい。
.9%以下である。充填率の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜した酸
化物半導体層は緻密な膜とすることができる。
どの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。例えば、スパッタガスとし
てアルゴンを用いる場合は、純度9N、露点−121℃、含有H2O量0.1ppb以下
、含有H2量0.5ppb以下が好ましく、酸素を用いる場合は、純度8N、露点−11
2℃、含有H2O量1ppb以下、含有H2量1ppb以下が好ましい。
00℃以上600℃以下好ましくは300℃以上500℃以下として行う。基板を加熱し
ながら成膜することにより、成膜した酸化物半導体層に含まれる不純物濃度を低減するこ
とができる。また、スパッタリングによる損傷が軽減される。そして、成膜室内の残留水
分を除去しつつ水素及び水分が除去されたスパッタガスを導入し、上記ターゲットを用い
て基板400上に酸化物半導体層を成膜する。
、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、排気手
段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。クライ
オポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、水素原子、水(H2O)など水素原子を含
む化合物(より好ましくは炭素原子を含む化合物も)等が排気されるため、当該成膜室で
成膜した酸化物半導体層に含まれる不純物の濃度を低減できる。
、直流(DC)電源電力0.5kW、スパッタガスとして酸素(酸素流量比率100%)
を用いる条件が適用される。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物
質(パーティクル、ごみともいう)が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。
水素(水や水酸基を含む)を除去(脱水化または脱水素化)することができる。また、酸
化物半導体層と、該酸化物半導体層が接する絶縁層との界面に生じた欠陥を低減すること
ができる。
囲気下、または超乾燥エア(CRDS(キャビティリングダウンレーザー分光法)方式の
露点計を用いて測定した場合の水分量が20ppm(露点換算で−55℃)以下、好まし
くは1ppm以下、好ましくは10ppb以下の空気)雰囲気下で、250℃以上750
℃以下、または400℃以上基板の歪み点未満の温度で行う。例えば、加熱処理装置の一
つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体層に対して窒素雰囲気下450℃において
1時間の加熱処理を行う。
輻射によって、被処理物を加熱する装置を備えていてもよい。例えば、GRTA(Gas
Rapid Thermal Anneal)装置、LRTA(Lamp Rapid
Thermal Anneal)装置等のRTA(Rapid Thermal An
neal)装置を用いることができる。LRTA装置は、ハロゲンランプ、メタルハライ
ドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧
水銀ランプなどのランプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理物を加熱する装置
である。GRTA装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。高温のガスに
は、アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しな
い不活性ガスが用いられる。
中に基板を移動させて入れ、数分間加熱した後、基板を移動させて高温に加熱した不活性
ガス中から出すGRTAを行ってもよい。
なう場合は、これらの雰囲気に水、水素などが含まれないことが好ましい。また、加熱処
理装置に導入する窒素、酸素、または希ガスの純度を、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。
41に加工する(図5(B)参照)。また、島状の酸化物半導体層441を形成するため
のレジストマスク420をインクジェット法で形成してもよい。レジストマスク420を
インクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる
。
層の加工時に同時に行うことができる。
グでもよく、両方を用いてもよい。例えば、酸化物半導体層のウェットエッチングに用い
るエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液などを用いることができる。ま
た、ITO07N(関東化学社製)を用いてもよい。
導体層441に酸素430を導入してもよい。また、酸素430の導入は、酸素プラズマ
ドープ法により行ってもよい。具体的には、高周波(RF)を用いて酸素430をプラズ
マ化し、酸素ラジカル、酸素イオンを基板上の酸化物半導体層へ導入する。この時、酸化
物半導体層441が形成される基板にバイアスを印加すると好ましい。基板に印加するバ
イアスを大きくすることで、より深くまで酸素430を導入することができる(図5(C
)参照)。
体の化学量論比を超えて(好ましくは2倍まで(2倍未満))酸素を含有させる。酸素の
含有量を多くしすぎると、水素吸蔵合金(水素貯蔵合金)のように、かえって酸化物半導
体層441が水素を取り込んでしまう恐れがあるためである。なお、これは、単結晶の場
合の酸素の数量をYとして、Yを超える程度、好ましくは、Yを超えて2Yまで、と表現
することもできる。あるいは、酸素の含有量は、酸素ドープ処理を行わない場合の酸化物
半導体中の酸素の量Zを基準として、Zを超える程度、好ましくは、Zを超えて2Zまで
とすることもできる。酸化物半導体層441にドープされる酸素430は酸素ラジカル、
酸素原子、及び/又は酸素イオンを含む。よって、酸化物半導体層において酸素の含有量
は水素の含有量より大きくなる。
a:Zn=1:1:1である酸化物の単結晶構造より導かれる化学式はInGaZnO4
であるから、xは4を越えて8までとなる酸素過剰領域を有する酸化物半導体層441を
形成する。同様に、酸化物半導体層441の組成がInGaZn2Oxで表されるとする
と、xは5を越えて10までとなる酸素過剰領域を有する酸化物半導体層441を形成す
る。なお、酸素過剰領域は、酸化物半導体層の一部(界面も含む)に存在していればよい
。
半導体層中の酸素濃度を、SIMS(Secondary Ion Mass Spec
troscopy)などの方法を用いて、正確に見積もることは難しい。つまり、酸化物
半導体層に酸素が意図的に添加されたか否かを判別することは困難であるといえる。
在比率はそれぞれ酸素原子全体の0.037%、0.204%程度であることが知られて
いる。つまり、酸化物半導体層中におけるこれら同位体の濃度は、SIMSなどの方法に
よって見積もることができる程度になるから、これらの濃度を測定することで、酸化物半
導体層中の酸素濃度をより正確に見積もることが可能な場合がある。よって、これらの濃
度を測定することで、酸化物半導体層に意図的に酸素が添加されたか否かを判別しても良
い。
濃度D1(O18)と、酸素が添加されていない領域における酸素の同位体の濃度D2(
O18)との間には、D1(O18)>D2(O18)が成立する。
素の不対結合手を酸化物半導体中で有することが好ましい。不対結合手を有することによ
り、層中に残存しうる水素と結合して、水素を固定化(非可動イオン化)することができ
るためである。
ン)は、酸素を含むガスを用いてプラズマ発生装置により供給されてもよいし、又はオゾ
ン発生装置により供給されてもよい。より具体的には、例えば、半導体装置に対してエッ
チング処理を行うための装置や、レジストマスクに対してアッシングを行うための装置な
どを用いて酸素430を発生させ、酸化物半導体層441を処理することができる。
導体層441が形成される。酸素の電気陰性度は3.0と、電気陰性度が約2.0である
酸化物半導体層中の金属(Zn、Ga、In)よりも大きいため、水素に対して酸素を過
剰に含有させることで、M−H結合より水素原子を奪い、OH基を形成する。なお、この
OH基は、Mと結合してM−O−H基を形成しうる。
は該金属と水酸基の間の結合を切断するとともに、これら水素、または水酸基が、酸素と
反応することで水を生成する。特に不対結合手を有する酸素は、酸化物半導体中に残存す
る水素と容易に反応し、水を生成しやすい。よって、後に行われる第2の加熱処理により
、不純物である水素、または水酸基を、水として、脱離させやすくすることができる。
以上600℃以下、例えば250℃以上550℃以下)を行う。例えば、窒素雰囲気下で
450℃、1時間の第2の加熱処理を行う。なお、上記雰囲気に水、水素などが含まれな
いことが好ましい。
層の脱水化または脱水素化を行うことができ、第1の加熱処理で除去しきれなかった水素
、水分、水酸基又は水素化物(「水素化合物」ともいう)などの水素分子を含む不純物を
酸化物半導体層441中から排除することができる。また、不純物の排除工程によって同
時に減少してしまう酸化物半導体を構成する主成分材料の一つである酸素を補い、酸化物
半導体層441をi型(真性)化することができる。また、酸化物半導体層と、該酸化物
半導体層が接する絶縁層との界面に生じた欠陥を低減することができる。このようにして
、酸化物半導体層441を、電気的にi型化された酸化物半導体層403とすることがで
きる。
電極(これと同じ層で形成される配線を含む)となる導電層を形成する。ソース電極、及
びドレイン電極に用いる導電層としては、例えば、Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo
、W、Mgからから選ばれた元素を含む金属、または上述した元素を成分とする金属窒化
物(窒化チタン、窒化モリブデン、窒化タングステン)等を用いることができる。また、
Al、Cuなどの金属層の下側又は上側の一方または双方にTi、Mo、Wなどの高融点
金属またはそれらの金属窒化物(窒化チタン、窒化モリブデン、窒化タングステン)を積
層させた構成としても良い。また、ソース電極、及びドレイン電極に用いる導電層として
は、導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム
(In2O3)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム酸化スズ
合金(In2O3―SnO2、ITOと略記する)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In
2O3―ZnO)またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いる
ことができる。
チングを行ってソース電極405a、ドレイン電極405bを形成した後、レジストマス
クを除去する。
405aとドレイン電極405bの間隔幅によって決定される(図5(E)参照)。
した光が複数の強度となる露光マスクである多階調マスクによって形成されたレジストマ
スクを用いてエッチング工程を行ってもよい。多階調マスクを用いて形成したレジストマ
スクは複数の膜厚を有する形状となり、エッチングを行うことでさらに形状を変形するこ
とができるため、異なるパターンに加工する複数のエッチング工程に用いることができる
。よって、一枚の多階調マスクによって、少なくとも二種類以上の異なるパターンに対応
するレジストマスクを形成することができる。よって露光マスク数を削減することができ
、対応するフォトリソグラフィ工程も削減できるため、工程の簡略化が可能となる。
とのないようエッチング条件を最適化することが望まれる。しかしながら、導電層のみを
エッチングし、酸化物半導体層403を全くエッチングしないという条件を得ることは難
しく、導電層のエッチングの際に酸化物半導体層403は一部のみがエッチングされ、溝
部(凹部)を有する酸化物半導体層となることもある。
系酸化物半導体を用いたので、エッチャントとしてアンモニア過水(アンモニア、水、過
酸化水素水の混合液)を用いると良い。
bの上に絶縁層407を形成する。(図5(D)参照)。
7に水、水素等の不純物を混入させない方法を適宜用いて形成することができる。絶縁層
407の形成方法に特に限定はなく、例えば、プラズマCVD法やスパッタリング法など
の成膜方法を用いて作製することができる。なお、水素や水などが混入しにくいという点
では、スパッタリング法が好適である。絶縁層407に水素が含まれると、その水素の酸
化物半導体層への侵入、又は水素による酸化物半導体層中の酸素の引き抜きが生じ酸化物
半導体層のバックチャネル(半導体層のゲート電極から遠い側の領域。トランジスタ41
0では、酸化物半導体層403中における、絶縁層407との界面近傍の領域。)が低抵
抗化(n型化)してしまい、寄生チャネルが形成されるおそれがある。従って、絶縁層4
07は、水素及び水素を含む不純物が含まれない手段を用いて成膜することが重要である
。
酸化アルミニウム、酸化ガリウムなどの無機絶縁材料を用いることができる。酸化ガリウ
ムは帯電しにくい材料であるため、絶縁層のチャージアップによるしきい値電圧の変動を
抑えることができる。なお、絶縁層407として、または、絶縁層407と積層して、酸
化物半導体と同種の成分でなる金属酸化物層を形成してもよい。
法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上300℃以下とすればよく、本実施
の形態では100℃とする。酸化シリコン層のスパッタリング法による成膜は、希ガス(
代表的にはアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガスと酸素の混合雰囲気下にお
いて行うことができる。また、ターゲットには、酸化シリコンまたはシリコンを用いるこ
とができる。例えば、シリコンをターゲットに用いて、酸素を含む雰囲気下でスパッタを
行うと酸化シリコンを形成することができる。
、吸着型の真空ポンプ(クライオポンプなど)を用いることが好ましい。クライオポンプ
を用いて排気した成膜室で成膜した絶縁層407は、絶縁層407中に含まれる不純物の
濃度を低減することができる。また、絶縁層407の成膜室内の残留水分を除去するため
の排気手段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい
。
不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
気下で第3の加熱処理(好ましくは200℃以上600℃以下、例えば250℃以上55
0℃以下)を行ってもよい。例えば、窒素雰囲気下で450℃、1時間の第3の加熱処理
を行ってもよい。第3の加熱処理を行うと、酸化物半導体層の一部(チャネル形成領域)
は絶縁層407と接した状態で昇温される。なお、上記雰囲気に水、水素などが含まれな
いことが好ましい。
絶縁層407より酸素をさらに酸化物半導体層へ供給することができる。なお、酸素を含
む絶縁層407は、酸素過剰領域を有する絶縁層であることが好ましい。
酸基又は水素化物(水素化合物ともいう)などの不純物を酸化物半導体層より意図的に排
除し、酸素が供給されることによりi型化された酸化物半導体層403を含むトランジス
タである。よって、トランジスタ410は、電気的特性変動が抑制されており、電気的に
安定である。
やスパッタリング法等を用いて酸化アルミニウム層を形成する。保護絶縁層409には、
水分などの不純物をほとんど含まず、更にアルカリ金属や、水素及び酸素に対するバリア
性の高い材料を用いるとよい。具体的には、窒化シリコン層、窒化アルミニウム層、酸化
アルミニウム層などを用いると良い。本実施の形態では、保護絶縁層409に酸化アルミ
ニウムを用いる(図5(E)参照)。
を100℃以上400℃以下の温度に加熱し、水素及び水分が除去された高純度酸素を含
むスパッタガスを導入し、アルミニウムのターゲットを用いて成膜する。この場合におい
ても、絶縁層407と同様に、処理室内の残留水分を除去しつつ保護絶縁層409を成膜
することが好ましい。
脱離を防ぐことができる。特に、保護絶縁層409と、ゲート絶縁層402または下地層
(図示せず)をバリア性の高い材料で形成すると有効である。即ち、酸化物半導体層を挟
むようにバリア性の高い材料を設けると、半導体装置の信頼性を向上させることができる
。
0時間以下での加熱処理を行ってもよい。この加熱処理は一定の加熱温度を保持して加熱
してもよいし、室温から加熱温度への昇温と加熱温度から室温までの降温を1サイクルと
する処理を複数回繰り返して行ってもよい。
。
ゲート電極は、ゲート電極とバックゲート電極で半導体層のチャネル形成領域を挟むよう
に配置される。バックゲート電極は導電層で形成され、ゲート電極と同様に機能させるこ
とができる。また、バックゲート電極の電位を変化させることで、トランジスタのしきい
値電圧を変化させることができる。
により形成することができる。
領域上に、絶縁層407及び保護絶縁層409を介して形成されている。図7(A)は、
バックゲート電極411を保護絶縁層409上に形成する例を示しているが、バックゲー
ト電極411は、絶縁層407と保護絶縁層409の間に形成してもよい。
半導体から極力除去して酸化物半導体の主成分以外の不純物が極力含まれないように高純
度化し、酸素を供給してi型(真性)の酸化物半導体、又はi型に限りなく近い酸化物半
導体としたものである。従って、上述のトランジスタに用いられる酸化物半導体層は、電
気的にi型化した酸化物半導体層である。
ア濃度は1×1014/cm3未満、好ましくは1×1012/cm3未満、さらに好ま
しくは1×1011/cm3未満とすることができる。
とができる。オフ電流は少なければ少ないほど好ましい。
幅1μmあたりのオフ電流を室温下において10aA(1×10−17A)以下にするこ
と、さらには、1aA(1×10−18A)以下、さらには1zA(1×10−21A)
以下、さらには1yA(1×10−24A)以下にすることが可能である。
依存性がほとんど見られず、オフ電流の変化も非常に小さい。
トレス試験(BT試験)前後においてもトランジスタのしきい値電圧の変化量が低減でき
、信頼性の高いトランジスタとすることができる。
るため、高速駆動が可能である。
ことができる。よって、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
本実施の形態では、実施の形態3に示したトランジスタとは異なる構成のトランジスタに
ついて説明する。なお、上記実施の形態と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工
程は、上記実施の形態と同様に行うことができ、本実施の形態での繰り返しの説明は省略
する。なお、同じ箇所の詳細な説明も省略する。
縁層402、酸化物半導体層403、チャネル保護層406、ソース電極405a、ドレ
イン電極405bを有している。トランジスタ450上には、保護絶縁層409が積層さ
れている。トランジスタ450は、チャネル保護型(チャネルストップ型ともいう)と呼
ばれるボトムゲート構造の一つであり、逆スタガ型トランジスタの一つでもある。
ル保護層406の界面を大気に触れさせることなく、連続して行うことが好ましい。大気
に触れず連続して成膜することで、酸化物半導体層403とチャネル保護層406の界面
に、水、水素、ハイドロカーボンなどの不純物が付着することを防ぐことができる。
ができる。また、チャネル保護層406として酸化物半導体と同種の成分でなる金属酸化
物を用いてもよい。チャネル保護層406として酸化物半導体と同種の成分でなる金属酸
化物を用いることで、該金属酸化物と酸化物半導体との界面及びその近傍への水素イオン
の蓄積を抑制または防止することができる。具体的には、金属酸化物として、酸化物半導
体の構成元素から選択される一または複数の金属元素の酸化物を含む材料を用いるのが好
ましい。
バンドギャップ(Eg)が大きいので、酸化ガリウムによって酸化物半導体層を挟むこと
で、酸化物半導体層と金属酸化物層との界面において、エネルギー障壁が形成され、その
界面においてキャリアの移動は妨げられる。したがって、キャリアは酸化物半導体から金
属酸化物に移動することなく、主として、酸化物半導体層中を移動する。一方、水素イオ
ンは、酸化物半導体層と金属酸化物層との界面を通過して、例えば、酸化物半導体層と接
する面と対向する面の界面(例えば、絶縁層との界面)近傍に蓄積される。その付近はキ
ャリアの流れる領域からは離れているため、トランジスタのしきい値電圧への影響を与え
ない、またはその影響が極めて少ない。なお、酸化ガリウムとIn−Ga−Zn−O系の
材料を接触させた場合のエネルギー障壁は、伝導帯側で約0.8eVとなり、価電子帯側
で約0.9eVとなる。
や水素などの不純物が酸化物半導体層403に再混入しないように、これらが外部から侵
入することをブロックする保護絶縁層409を形成することが好ましい。保護絶縁層40
9は、実施の形態3と同様に形成することができる。
形成してもよい。酸化ガリウムは帯電しにくい材料であるため、絶縁層のチャージアップ
によるしきい値電圧の変動を抑えることができる。
化物半導体層403と接するチャネル保護層406の幅で定義される。
バックゲート電極411は、酸化物半導体層403のチャネル形成領域上に、保護絶縁層
409を介して形成されている。図7(B)は、バックゲート電極411を保護絶縁層4
09上に形成する例を示しているが、ソース電極405a及びドレイン電極405bと同
じ層を用いて、チャネル保護層406上にバックゲート電極411を形成してもよい。
レイン電極405b、酸化物半導体層403、ゲート絶縁層402、ゲート電極401を
有している。基板400と酸化物半導体層403の間には、下地層436が形成されてい
る。トランジスタ460上には、保護絶縁層409が形成されている。トランジスタ46
0は、トップゲート構造の一つであり順スタガ型トランジスタともいう。
下地層436として、酸化物半導体と同種の成分でなる金属酸化物を用いることで、該金
属酸化物と酸化物半導体との界面及びその近傍への水素イオンの蓄積を抑制または防止す
ることができる。具体的には、金属酸化物として、酸化物半導体の構成元素から選択され
る一または複数の金属元素の酸化物を含む材料を用いるのが好ましい。
ィ工程により、ソース電極405a、及びドレイン電極405bを形成する。ソース電極
405a、及びドレイン電極405bは、実施の形態3で説明したソース電極405a、
及びドレイン電極405bと同様の材料及び方法で形成することができる。
ーザ光やArFレーザ光を用いるとよい。酸化物半導体層403に接するソース電極40
5aとドレイン電極405bの間隔幅によって、トランジスタ460のチャネル長Lが決
定される。なお、チャネル長L=25nm未満の露光を行う場合には、数nmから数10
nmと極めて波長が短い超紫外線(Extreme Ultraviolet)を用いて
第1のフォトリソグラフィ工程でのレジストマスク形成時の露光を行うとよい。超紫外線
による露光は、解像度が高く焦点深度も大きい。従って、後に形成されるトランジスタの
チャネル長Lを10nm以上1000nm以下とすることも可能であり、回路の動作速度
を高速化できる。
導体層403に再混入しないように、これらが外部から侵入することをブロックする保護
絶縁層409を形成することが好ましい。保護絶縁層409は、実施の形態3と同様に形
成することができる。
を形成してもよい。酸化ガリウムは帯電しにくい材料であるため、絶縁層のチャージアッ
プによるしきい値電圧の変動を抑えることができる。
バックゲート電極411は、酸化物半導体層403のチャネル形成領域と重畳する位置に
、下地層436を介して形成されている。バックゲート電極411の電位を変化させるこ
とで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。
縁層402、酸化物半導体層403、ソース電極405a、ドレイン電極405bを有し
ている。トランジスタ470上には、絶縁層407、及び保護絶縁層409が順に積層さ
れている。トランジスタ470は、ボトムゲート構造のトランジスタの一つである。
aとドレイン電極405bの間隔幅によって決定される。
バックゲート電極411は、ゲート電極とバックゲート電極411で半導体層のチャネル
形成領域を挟むように配置される。バックゲート電極411は導電層で形成され、ゲート
電極と同様に機能させることができる。また、バックゲート電極411の電位を変化させ
ることで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。
び方法により形成することができる。
本実施の形態では、上述の実施の形態で説明した半導体装置を電子機器に適用する場合に
ついて、図8を用いて説明する。本実施の形態では、コンピュータ、携帯電話機(携帯電
話、携帯電話装置ともいう)、携帯情報端末(携帯型ゲーム機、音響再生装置なども含む
)、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、電子ペーパー、テレビジョン装置(テレビ
、またはテレビジョン受信機ともいう)などの電子機器に、上述の半導体装置を適用する
場合について説明する。
示部703、キーボード704などによって構成されている。筐体701と筐体702内
には、前述の実施の形態に示す半導体装置が設けられている。そのため、情報の書き込み
および読み出しが高速で、長期間の記憶保持が可能で、且つ消費電力が十分に低減された
ノート型のパーソナルコンピュータが実現される。
インターフェイス715と、操作ボタン714等が設けられている。また、携帯情報端末
を操作するスタイラス712などを備えている。本体711内には、前述の実施の形態に
示す半導体装置が設けられている。そのため、情報の書き込みおよび読み出しが高速で、
長期間の記憶保持が可能で、且つ消費電力が十分に低減された携帯情報端末が実現される
。
の2つの筐体で構成されている。筐体721および筐体723には、それぞれ表示部72
5および表示部727が設けられている。筐体721と筐体723は、軸部737により
接続されており、該軸部737を軸として開閉動作を行うことができる。また、筐体72
1は、電源731、操作キー733、スピーカー735などを備えている。筐体721、
筐体723の少なくとも一には、前述の実施の形態に示す半導体装置が設けられている。
そのため、情報の書き込みおよび読み出しが高速で、長期間の記憶保持が可能で、且つ消
費電力が十分に低減された電子書籍が実現される。
る。さらに、筐体740と筐体741は、スライドし、図8(D)のように展開している
状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に適した小型化が可能である。また、
筐体741は、表示パネル742、スピーカー743、マイクロフォン744、ポインテ
ィングデバイス746、カメラ用レンズ747、外部接続端子748などを備えている。
また、筐体740は、携帯電話機の充電を行う太陽電池セル749、外部メモリスロット
750などを備えている。また、アンテナは、筐体741に内蔵されている。
る複数の操作キー745を点線で示している。なお、太陽電池セル749で出力される電
圧を各回路に必要な電圧に昇圧するための昇圧回路も実装している。
られている。そのため、情報の書き込みおよび読み出しが高速で、長期間の記憶保持が可
能で、且つ消費電力が十分に低減された携帯電話機が実現される。
スイッチ764、表示部765、バッテリー766などによって構成されている。本体7
61内には、前述の実施の形態に示す半導体装置が設けられている。そのため、情報の書
き込みおよび読み出しが高速で、長期間の記憶保持が可能で、且つ消費電力が十分に低減
されたデジタルカメラが実現される。
75などで構成されている。テレビジョン装置770の操作は、筐体771が備えるスイ
ッチや、リモコン操作機780により行うことができる。筐体771およびリモコン操作
機780には、前述の実施の形態に示す半導体装置が搭載されている。そのため、情報の
書き込みおよび読み出しが高速で、長期間の記憶保持が可能で、且つ消費電力が十分に低
減されたテレビジョン装置が実現される。
搭載されている。このため、消費電力を低減した電子機器が実現される。
201 第1のトランジスタ
202 第2のトランジスタ
203 バックゲート電極
211 第1の配線
212 第2の配線
213 第3の配線
214 第4の配線
215 第5の配線
220 容量素子
250 メモリセル
281 ノード
301 処理
302 処理
303 判断
304 処理
305 判断
306 処理
307 判断
311 処理
312 処理
313 処理
314 処理
400 基板
401 ゲート電極
402 ゲート絶縁層
403 酸化物半導体層
405a ソース電極
405b ドレイン電極
406 チャネル保護層
407 絶縁層
409 保護絶縁層
410 トランジスタ
411 バックゲート電極
420 レジストマスク
430 酸素
436 下地層
441 酸化物半導体層
450 トランジスタ
460 トランジスタ
470 トランジスタ
701 筐体
702 筐体
703 表示部
704 キーボード
711 本体
712 スタイラス
713 表示部
714 操作ボタン
715 外部インターフェイス
720 電子書籍
721 筐体
723 筐体
725 表示部
727 表示部
731 電源
733 操作キー
735 スピーカー
737 軸部
740 筐体
741 筐体
742 表示パネル
743 スピーカー
744 マイクロフォン
745 操作キー
746 ポインティングデバイス
747 カメラ用レンズ
748 外部接続端子
749 太陽電池セル
750 外部メモリスロット
761 本体
763 接眼部
764 操作スイッチ
765 表示部
766 バッテリー
767 表示部
770 テレビジョン装置
771 筐体
773 表示部
775 スタンド
780 リモコン操作機
1200 メモリセル
1201 第1のトランジスタ
1202 第2のトランジスタ
1203 バックゲート電極
1211 第1の駆動回路
1212 第2の駆動回路
1213 第3の駆動回路
1214 第4の駆動回路
1300 メモリセルアレイ
Claims (2)
- 第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、容量素子と、第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配線と、を有し、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第1の配線に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第4の配線に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方に電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第2の配線に電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのゲートは、前記第3の配線に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記容量素子に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタはバックゲートを有し、
前記バックゲートは前記第1の配線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。 - 請求項1において、
前記第1のトランジスタは、酸化物半導体を有し、
前記第2のトランジスタは、酸化物半導体を有することを特徴とする半導体装置。
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JP2012079399A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-04-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
US8686415B2 (en) * | 2010-12-17 | 2014-04-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
US8987728B2 (en) * | 2011-03-25 | 2015-03-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
CN105931967B (zh) | 2011-04-27 | 2019-05-03 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体装置的制造方法 |
JP5892852B2 (ja) * | 2011-05-20 | 2016-03-23 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | プログラマブルロジックデバイス |
WO2013108630A1 (ja) * | 2012-01-18 | 2013-07-25 | 出光興産株式会社 | 電界効果型トランジスタ |
TWI642193B (zh) * | 2012-01-26 | 2018-11-21 | 半導體能源研究所股份有限公司 | 半導體裝置及半導體裝置的製造方法 |
US9112037B2 (en) * | 2012-02-09 | 2015-08-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
US20130207111A1 (en) | 2012-02-09 | 2013-08-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, display device including semiconductor device, electronic device including semiconductor device, and method for manufacturing semiconductor device |
KR101944535B1 (ko) * | 2012-03-28 | 2019-01-31 | 삼성전자주식회사 | 반도체 기억 소자 |
CN107026089B (zh) * | 2012-06-29 | 2021-12-03 | 株式会社半导体能源研究所 | 用于制造半导体装置的方法 |
US9105658B2 (en) * | 2013-01-30 | 2015-08-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for processing oxide semiconductor layer |
US20140374762A1 (en) * | 2013-06-19 | 2014-12-25 | Lee W. Tutt | Circuit including four terminal transistor |
JP6357363B2 (ja) * | 2013-06-26 | 2018-07-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 記憶装置 |
US9299848B2 (en) * | 2014-03-14 | 2016-03-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, RF tag, and electronic device |
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KR102669385B1 (ko) * | 2015-02-04 | 2024-05-28 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 또는 반도체 장치를 포함하는 표시 장치 |
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US10163948B2 (en) * | 2015-07-23 | 2018-12-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Imaging device and electronic device |
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KR102402599B1 (ko) * | 2015-12-16 | 2022-05-26 | 삼성디스플레이 주식회사 | 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법 |
US10115741B2 (en) * | 2016-02-05 | 2018-10-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and electronic device |
SG10201701689UA (en) | 2016-03-18 | 2017-10-30 | Semiconductor Energy Lab | Semiconductor device, semiconductor wafer, and electronic device |
KR102556849B1 (ko) * | 2016-04-12 | 2023-07-18 | 삼성디스플레이 주식회사 | 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법 |
JP6283710B2 (ja) * | 2016-05-17 | 2018-02-21 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
CN106935659B (zh) * | 2017-05-11 | 2021-01-22 | 京东方科技集团股份有限公司 | 薄膜晶体管及其制造方法、阵列基板以及显示装置 |
KR20200009023A (ko) * | 2017-05-19 | 2020-01-29 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 또는 기억 장치 |
JP7195068B2 (ja) | 2017-06-26 | 2022-12-23 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置、電子機器 |
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US20200343245A1 (en) * | 2017-12-06 | 2020-10-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Storage device and electronic device |
WO2019216092A1 (ja) * | 2018-05-08 | 2019-11-14 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 酸化物半導体膜のエッチング方法および酸化物半導体加工物ならびに電子デバイス |
WO2019220259A1 (ja) * | 2018-05-17 | 2019-11-21 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 記憶装置、半導体装置、および電子機器 |
CN112313792A (zh) * | 2018-06-22 | 2021-02-02 | 株式会社半导体能源研究所 | 存储装置及电子设备 |
US11699391B2 (en) | 2021-05-13 | 2023-07-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, display apparatus, and electronic device |
CN116206643B (zh) * | 2022-07-25 | 2024-03-15 | 北京超弦存储器研究院 | 动态随机存储单元、存储器、存储装置及读取方法 |
Family Cites Families (144)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3171836D1 (en) | 1980-12-08 | 1985-09-19 | Toshiba Kk | Semiconductor memory device |
JPS6034199B2 (ja) | 1980-12-20 | 1985-08-07 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置 |
JPS60198861A (ja) | 1984-03-23 | 1985-10-08 | Fujitsu Ltd | 薄膜トランジスタ |
JPH0244256B2 (ja) | 1987-01-28 | 1990-10-03 | Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho | Ingazn2o5deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho |
JPH0244260B2 (ja) | 1987-02-24 | 1990-10-03 | Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho | Ingazn5o8deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho |
JPS63210023A (ja) | 1987-02-24 | 1988-08-31 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | InGaZn↓4O↓7で示される六方晶系の層状構造を有する化合物およびその製造法 |
JPH0244258B2 (ja) | 1987-02-24 | 1990-10-03 | Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho | Ingazn3o6deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho |
JPH0244262B2 (ja) | 1987-02-27 | 1990-10-03 | Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho | Ingazn6o9deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho |
US5252846A (en) * | 1987-03-13 | 1993-10-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device with an improved erroneous write characteristic and erasure characteristic |
JPH0244263B2 (ja) | 1987-04-22 | 1990-10-03 | Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho | Ingazn7o10deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho |
JP2637186B2 (ja) * | 1988-10-03 | 1997-08-06 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
JP2515009B2 (ja) * | 1989-01-13 | 1996-07-10 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体メモリの製造方法 |
US5266509A (en) * | 1990-05-11 | 1993-11-30 | North American Philips Corporation | Fabrication method for a floating-gate field-effect transistor structure |
JPH0770624B2 (ja) | 1990-06-22 | 1995-07-31 | 株式会社東芝 | 半導体集積回路 |
JP2918307B2 (ja) | 1990-08-07 | 1999-07-12 | 沖電気工業株式会社 | 半導体記憶素子 |
JP3333239B2 (ja) | 1991-12-05 | 2002-10-15 | 株式会社東芝 | 可変利得回路 |
JPH05251705A (ja) | 1992-03-04 | 1993-09-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 薄膜トランジスタ |
JPH0799251A (ja) | 1992-12-10 | 1995-04-11 | Sony Corp | 半導体メモリセル |
JP3479375B2 (ja) | 1995-03-27 | 2003-12-15 | 科学技術振興事業団 | 亜酸化銅等の金属酸化物半導体による薄膜トランジスタとpn接合を形成した金属酸化物半導体装置およびそれらの製造方法 |
JPH11505377A (ja) | 1995-08-03 | 1999-05-18 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | 半導体装置 |
JP3625598B2 (ja) | 1995-12-30 | 2005-03-02 | 三星電子株式会社 | 液晶表示装置の製造方法 |
JPH1084047A (ja) * | 1996-09-06 | 1998-03-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP4103968B2 (ja) | 1996-09-18 | 2008-06-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 絶縁ゲイト型半導体装置 |
JPH1116344A (ja) * | 1997-06-25 | 1999-01-22 | Toshiba Microelectron Corp | 3トランジスタ型dramメモリ装置 |
KR100266744B1 (ko) * | 1997-12-29 | 2000-09-15 | 윤종용 | 고집적 가능한 멀티-비트 데이터 래치 회로를 갖는 반도체 메모리 장치 |
JP4170454B2 (ja) | 1998-07-24 | 2008-10-22 | Hoya株式会社 | 透明導電性酸化物薄膜を有する物品及びその製造方法 |
JP2000150861A (ja) | 1998-11-16 | 2000-05-30 | Tdk Corp | 酸化物薄膜 |
JP3276930B2 (ja) | 1998-11-17 | 2002-04-22 | 科学技術振興事業団 | トランジスタ及び半導体装置 |
TW461096B (en) * | 1999-05-13 | 2001-10-21 | Hitachi Ltd | Semiconductor memory |
JP3936830B2 (ja) | 1999-05-13 | 2007-06-27 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
TW460731B (en) | 1999-09-03 | 2001-10-21 | Ind Tech Res Inst | Electrode structure and production method of wide viewing angle LCD |
US6570206B1 (en) | 2000-03-29 | 2003-05-27 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
US6256216B1 (en) * | 2000-05-18 | 2001-07-03 | Integrated Device Technology, Inc. | Cam array with minimum cell size |
JP2001351386A (ja) * | 2000-06-07 | 2001-12-21 | Sony Corp | 半導体記憶装置およびその動作方法 |
JP4089858B2 (ja) | 2000-09-01 | 2008-05-28 | 国立大学法人東北大学 | 半導体デバイス |
KR20020038482A (ko) | 2000-11-15 | 2002-05-23 | 모리시타 요이찌 | 박막 트랜지스터 어레이, 그 제조방법 및 그것을 이용한표시패널 |
JP2002175053A (ja) | 2000-12-07 | 2002-06-21 | Sony Corp | アクティブマトリクス型表示装置およびこれを用いた携帯端末 |
CN100433100C (zh) | 2000-12-06 | 2008-11-12 | 索尼公司 | 显示装置定时信号产生电路和包括该定时信号产生电路的显示装置 |
JP3997731B2 (ja) | 2001-03-19 | 2007-10-24 | 富士ゼロックス株式会社 | 基材上に結晶性半導体薄膜を形成する方法 |
JP2002289859A (ja) | 2001-03-23 | 2002-10-04 | Minolta Co Ltd | 薄膜トランジスタ |
JP3925839B2 (ja) | 2001-09-10 | 2007-06-06 | シャープ株式会社 | 半導体記憶装置およびその試験方法 |
JP4090716B2 (ja) | 2001-09-10 | 2008-05-28 | 雅司 川崎 | 薄膜トランジスタおよびマトリクス表示装置 |
JP4164562B2 (ja) | 2002-09-11 | 2008-10-15 | 独立行政法人科学技術振興機構 | ホモロガス薄膜を活性層として用いる透明薄膜電界効果型トランジスタ |
EP1443130B1 (en) | 2001-11-05 | 2011-09-28 | Japan Science and Technology Agency | Natural superlattice homologous single crystal thin film, method for preparation thereof, and device using said single crystal thin film |
JP3993438B2 (ja) * | 2002-01-25 | 2007-10-17 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体装置 |
JP4083486B2 (ja) | 2002-02-21 | 2008-04-30 | 独立行政法人科学技術振興機構 | LnCuO(S,Se,Te)単結晶薄膜の製造方法 |
JP2003257187A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-12 | Hitachi Ltd | 不揮発性メモリ、icカード及びデータ処理装置 |
CN1445821A (zh) | 2002-03-15 | 2003-10-01 | 三洋电机株式会社 | ZnO膜和ZnO半导体层的形成方法、半导体元件及其制造方法 |
JP3933591B2 (ja) | 2002-03-26 | 2007-06-20 | 淳二 城戸 | 有機エレクトロルミネッセント素子 |
US7339187B2 (en) | 2002-05-21 | 2008-03-04 | State Of Oregon Acting By And Through The Oregon State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Transistor structures |
JP2004022625A (ja) | 2002-06-13 | 2004-01-22 | Murata Mfg Co Ltd | 半導体デバイス及び該半導体デバイスの製造方法 |
US7105868B2 (en) | 2002-06-24 | 2006-09-12 | Cermet, Inc. | High-electron mobility transistor with zinc oxide |
US7067843B2 (en) | 2002-10-11 | 2006-06-27 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Transparent oxide semiconductor thin film transistors |
US7030436B2 (en) | 2002-12-04 | 2006-04-18 | Micron Technology, Inc. | Embedded DRAM gain memory cell having MOS transistor body provided with a bi-polar transistor charge injecting means |
JP2004214512A (ja) | 2003-01-07 | 2004-07-29 | Renesas Technology Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP4166105B2 (ja) | 2003-03-06 | 2008-10-15 | シャープ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2004273732A (ja) | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Sharp Corp | アクティブマトリクス基板およびその製造方法 |
US7541614B2 (en) | 2003-03-11 | 2009-06-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Integrated circuit, semiconductor device comprising the same, electronic device having the same, and driving method of the same |
US7200050B2 (en) | 2003-05-26 | 2007-04-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Memory unit and semiconductor device |
JP4408057B2 (ja) * | 2003-05-26 | 2010-02-03 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 記憶装置及び半導体装置 |
JP4108633B2 (ja) | 2003-06-20 | 2008-06-25 | シャープ株式会社 | 薄膜トランジスタおよびその製造方法ならびに電子デバイス |
US7262463B2 (en) | 2003-07-25 | 2007-08-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Transistor including a deposited channel region having a doped portion |
US7221580B1 (en) * | 2003-08-27 | 2007-05-22 | Analog Devices, Inc. | Memory gain cell |
US6982897B2 (en) * | 2003-10-07 | 2006-01-03 | International Business Machines Corporation | Nondestructive read, two-switch, single-charge-storage device RAM devices |
WO2005088726A1 (ja) | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Japan Science And Technology Agency | アモルファス酸化物及び薄膜トランジスタ |
US7145174B2 (en) | 2004-03-12 | 2006-12-05 | Hewlett-Packard Development Company, Lp. | Semiconductor device |
US7282782B2 (en) | 2004-03-12 | 2007-10-16 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Combined binary oxide semiconductor device |
US7297977B2 (en) | 2004-03-12 | 2007-11-20 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Semiconductor device |
US7211825B2 (en) | 2004-06-14 | 2007-05-01 | Yi-Chi Shih | Indium oxide-based thin film transistors and circuits |
JP2006100760A (ja) | 2004-09-02 | 2006-04-13 | Casio Comput Co Ltd | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
US7285501B2 (en) | 2004-09-17 | 2007-10-23 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of forming a solution processed device |
US7298084B2 (en) | 2004-11-02 | 2007-11-20 | 3M Innovative Properties Company | Methods and displays utilizing integrated zinc oxide row and column drivers in conjunction with organic light emitting diodes |
US7791072B2 (en) | 2004-11-10 | 2010-09-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Display |
US7829444B2 (en) | 2004-11-10 | 2010-11-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Field effect transistor manufacturing method |
US7863611B2 (en) | 2004-11-10 | 2011-01-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Integrated circuits utilizing amorphous oxides |
CN101057338B (zh) | 2004-11-10 | 2011-03-16 | 佳能株式会社 | 采用无定形氧化物的场效应晶体管 |
CN101057333B (zh) | 2004-11-10 | 2011-11-16 | 佳能株式会社 | 发光器件 |
KR100998527B1 (ko) | 2004-11-10 | 2010-12-07 | 고쿠리츠다이가쿠호진 토쿄고교 다이가꾸 | 비정질 산화물 및 전계 효과 트랜지스터 |
US7453065B2 (en) | 2004-11-10 | 2008-11-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Sensor and image pickup device |
US7579224B2 (en) | 2005-01-21 | 2009-08-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a thin film semiconductor device |
TWI505473B (zh) | 2005-01-28 | 2015-10-21 | Semiconductor Energy Lab | 半導體裝置,電子裝置,和半導體裝置的製造方法 |
US7608531B2 (en) | 2005-01-28 | 2009-10-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, electronic device, and method of manufacturing semiconductor device |
US7858451B2 (en) | 2005-02-03 | 2010-12-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic device, semiconductor device and manufacturing method thereof |
US7948171B2 (en) | 2005-02-18 | 2011-05-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting device |
US20060197092A1 (en) | 2005-03-03 | 2006-09-07 | Randy Hoffman | System and method for forming conductive material on a substrate |
US8681077B2 (en) | 2005-03-18 | 2014-03-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, and display device, driving method and electronic apparatus thereof |
WO2006105077A2 (en) | 2005-03-28 | 2006-10-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Low voltage thin film transistor with high-k dielectric material |
US7645478B2 (en) | 2005-03-31 | 2010-01-12 | 3M Innovative Properties Company | Methods of making displays |
US8300031B2 (en) | 2005-04-20 | 2012-10-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device comprising transistor having gate and drain connected through a current-voltage conversion element |
JP2006344849A (ja) | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Casio Comput Co Ltd | 薄膜トランジスタ |
US7402506B2 (en) | 2005-06-16 | 2008-07-22 | Eastman Kodak Company | Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby |
US7691666B2 (en) | 2005-06-16 | 2010-04-06 | Eastman Kodak Company | Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby |
US7507618B2 (en) | 2005-06-27 | 2009-03-24 | 3M Innovative Properties Company | Method for making electronic devices using metal oxide nanoparticles |
KR100711890B1 (ko) | 2005-07-28 | 2007-04-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 발광표시장치 및 그의 제조방법 |
JP2007059128A (ja) | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Canon Inc | 有機el表示装置およびその製造方法 |
US7459743B2 (en) | 2005-08-24 | 2008-12-02 | International Business Machines Corporation | Dual port gain cell with side and top gated read transistor |
JP4850457B2 (ja) | 2005-09-06 | 2012-01-11 | キヤノン株式会社 | 薄膜トランジスタ及び薄膜ダイオード |
JP5116225B2 (ja) | 2005-09-06 | 2013-01-09 | キヤノン株式会社 | 酸化物半導体デバイスの製造方法 |
JP2007073705A (ja) | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Canon Inc | 酸化物半導体チャネル薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
JP4280736B2 (ja) | 2005-09-06 | 2009-06-17 | キヤノン株式会社 | 半導体素子 |
EP1770788A3 (en) | 2005-09-29 | 2011-09-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having oxide semiconductor layer and manufacturing method thereof |
JP5037808B2 (ja) | 2005-10-20 | 2012-10-03 | キヤノン株式会社 | アモルファス酸化物を用いた電界効果型トランジスタ、及び該トランジスタを用いた表示装置 |
KR101103374B1 (ko) | 2005-11-15 | 2012-01-05 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체장치 |
TWI292281B (en) | 2005-12-29 | 2008-01-01 | Ind Tech Res Inst | Pixel structure of active organic light emitting diode and method of fabricating the same |
US7867636B2 (en) | 2006-01-11 | 2011-01-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Transparent conductive film and method for manufacturing the same |
JP4977478B2 (ja) | 2006-01-21 | 2012-07-18 | 三星電子株式会社 | ZnOフィルム及びこれを用いたTFTの製造方法 |
US7576394B2 (en) | 2006-02-02 | 2009-08-18 | Kochi Industrial Promotion Center | Thin film transistor including low resistance conductive thin films and manufacturing method thereof |
US7977169B2 (en) | 2006-02-15 | 2011-07-12 | Kochi Industrial Promotion Center | Semiconductor device including active layer made of zinc oxide with controlled orientations and manufacturing method thereof |
JP5181423B2 (ja) | 2006-03-20 | 2013-04-10 | ソニー株式会社 | 半導体メモリデバイスとその動作方法 |
KR20070101595A (ko) | 2006-04-11 | 2007-10-17 | 삼성전자주식회사 | ZnO TFT |
US20070252928A1 (en) | 2006-04-28 | 2007-11-01 | Toppan Printing Co., Ltd. | Structure, transmission type liquid crystal display, reflection type display and manufacturing method thereof |
JP5028033B2 (ja) | 2006-06-13 | 2012-09-19 | キヤノン株式会社 | 酸化物半導体膜のドライエッチング方法 |
JP4609797B2 (ja) | 2006-08-09 | 2011-01-12 | Nec液晶テクノロジー株式会社 | 薄膜デバイス及びその製造方法 |
JP4999400B2 (ja) | 2006-08-09 | 2012-08-15 | キヤノン株式会社 | 酸化物半導体膜のドライエッチング方法 |
JP4332545B2 (ja) | 2006-09-15 | 2009-09-16 | キヤノン株式会社 | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
JP4274219B2 (ja) | 2006-09-27 | 2009-06-03 | セイコーエプソン株式会社 | 電子デバイス、有機エレクトロルミネッセンス装置、有機薄膜半導体装置 |
JP5164357B2 (ja) | 2006-09-27 | 2013-03-21 | キヤノン株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
US7622371B2 (en) | 2006-10-10 | 2009-11-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fused nanocrystal thin film semiconductor and method |
US7612397B2 (en) * | 2006-11-10 | 2009-11-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Memory cell having first and second capacitors with electrodes acting as control gates for nonvolatile memory transistors |
US7772021B2 (en) | 2006-11-29 | 2010-08-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Flat panel displays comprising a thin-film transistor having a semiconductive oxide in its channel and methods of fabricating the same for use in flat panel displays |
JP2008140684A (ja) | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Toppan Printing Co Ltd | カラーelディスプレイおよびその製造方法 |
KR101303578B1 (ko) | 2007-01-05 | 2013-09-09 | 삼성전자주식회사 | 박막 식각 방법 |
US8207063B2 (en) | 2007-01-26 | 2012-06-26 | Eastman Kodak Company | Process for atomic layer deposition |
KR100851215B1 (ko) | 2007-03-14 | 2008-08-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 박막 트랜지스터 및 이를 이용한 유기 전계 발광표시장치 |
US7795613B2 (en) | 2007-04-17 | 2010-09-14 | Toppan Printing Co., Ltd. | Structure with transistor |
KR101325053B1 (ko) | 2007-04-18 | 2013-11-05 | 삼성디스플레이 주식회사 | 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조 방법 |
KR20080094300A (ko) | 2007-04-19 | 2008-10-23 | 삼성전자주식회사 | 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법과 박막 트랜지스터를포함하는 평판 디스플레이 |
KR101334181B1 (ko) | 2007-04-20 | 2013-11-28 | 삼성전자주식회사 | 선택적으로 결정화된 채널층을 갖는 박막 트랜지스터 및 그제조 방법 |
WO2008133345A1 (en) | 2007-04-25 | 2008-11-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Oxynitride semiconductor |
KR101345376B1 (ko) | 2007-05-29 | 2013-12-24 | 삼성전자주식회사 | ZnO 계 박막 트랜지스터 및 그 제조방법 |
KR100894683B1 (ko) * | 2007-08-28 | 2009-04-24 | 경북대학교 산학협력단 | 고성능 단일 트랜지스터 플로팅 바디 dram 소자 및 그제조 방법 |
JP5430846B2 (ja) * | 2007-12-03 | 2014-03-05 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP5215158B2 (ja) | 2007-12-17 | 2013-06-19 | 富士フイルム株式会社 | 無機結晶性配向膜及びその製造方法、半導体デバイス |
JP5264197B2 (ja) | 2008-01-23 | 2013-08-14 | キヤノン株式会社 | 薄膜トランジスタ |
JP4623179B2 (ja) | 2008-09-18 | 2011-02-02 | ソニー株式会社 | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
JP5451280B2 (ja) | 2008-10-09 | 2014-03-26 | キヤノン株式会社 | ウルツ鉱型結晶成長用基板およびその製造方法ならびに半導体装置 |
US8106400B2 (en) | 2008-10-24 | 2012-01-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP5781720B2 (ja) | 2008-12-15 | 2015-09-24 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
WO2011049230A1 (en) | 2009-10-21 | 2011-04-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Voltage regulator circuit |
KR101753927B1 (ko) | 2009-11-06 | 2017-07-04 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 |
WO2011055660A1 (en) | 2009-11-06 | 2011-05-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
KR101811999B1 (ko) | 2009-11-20 | 2017-12-26 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 |
US8780629B2 (en) * | 2010-01-15 | 2014-07-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and driving method thereof |
US8588000B2 (en) * | 2010-05-20 | 2013-11-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor memory device having a reading transistor with a back-gate electrode |
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