JP6166866B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明の一態様に係る記憶素子及び記憶装置について、図1を参照して説明する。図1に、記憶装置100の回路構成を示す。
図1に示す記憶装置100は、記憶素子110及びプリチャージ回路108を有する。
次に、図1に示す記憶装置100の駆動方法の一について、図2に示すタイミングチャートを参照して説明する。
次に、図1に示す記憶装置100の他の駆動方法について、図3に示すタイミングチャートを参照して説明する。
図4に、図1に示す記憶装置100とは一部異なる記憶装置150について示す。記憶装置150は、記憶素子160およびプリチャージ回路108を有する。また、記憶素子160は、論理回路101、記憶回路102、記憶回路103、スイッチ106、及びスイッチ107を有する。
次に、図4に示す記憶素子160を、複数用いてメモリセルアレイを構成した場合について、図5に示す。
次に、図5に示す記憶装置200の駆動方法の一について、図6に示すタイミングチャートを参照して説明する。
本実施の形態では、実施の形態1に示す記憶装置の作製方法の一例について図7乃至図10を参照して説明する。はじめに、記憶装置の下部に形成されるトランジスタの作製方法について説明し、その後、上部に形成されるトランジスタ及び容量素子の作製方法について説明する。なお、作製工程を示す断面図において、A1−A2はnチャネル型のトランジスタを作製する工程を示し、B1−B2はpチャネル型のトランジスタを作製する工程を示す。
まず、絶縁膜302を介して半導体膜304が設けられた基板300を用意する(図7(A)参照)。
まず、トランジスタ115及び容量素子116の作製前の処理として、絶縁膜324の表面を平坦化させる(図8(D)参照)。絶縁膜324の平坦化処理としては、化学的機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing、以下CMP処理という)などの研磨処理の他にエッチング処理などを適用することも可能である。また、CMP処理とエッチング処理を組み合わせて行ってもよい。絶縁膜324の表面は、トランジスタ115の特性を向上させるために、可能な限り平坦にしておくことが望ましい。
(a−A)2+(b−B)2+(c−C)2≦r2
を満たすことを言い、rは、例えば、0.05とすればよい。他の酸化物でも同様である。
本実施の形態では、実施の形態2とは異なる構造を有する酸化物半導体材料を用いたトランジスタについて説明する。
本実施の形態では、c軸配向し、かつab面、表面または界面の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軸においては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おり、ab面においてはa軸またはb軸の向きが異なる(c軸を中心に回転した)結晶を含む酸化物半導体(CAAC−OS:C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)膜について説明する。
本実施の形態では、トランジスタの電界効果移動度に関して説明する。
上式の両辺をVgで割り、更に両辺の対数を取ると、下記の式(7)で表される。
本実施の形態では、本発明の一態様に係る記憶装置に適用することのできる酸化物半導体を用いたトランジスタの電気的特性及びオフ電流について説明する。
本実施の形態では、先の実施の形態で示した記憶装置を用いた信号処理回路の構成について説明する。
本発明の一態様に係る記憶装置または信号処理回路は、さまざまな電子機器(遊技機も含む)に適用することができる。電子機器としては、例えば、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)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。上記実施の形態で説明した記憶装置または信号処理回路が搭載された電子機器の例について説明する。
101 論理回路
102 記憶回路
103 記憶回路
106 スイッチ
107 スイッチ
108 プリチャージ回路
110 記憶素子
111 トランジスタ
112 トランジスタ
113 トランジスタ
114 トランジスタ
115 トランジスタ
116 容量素子
117 トランジスタ
118 容量素子
123 トランジスタ
124 トランジスタ
125 トランジスタ
126 トランジスタ
127 トランジスタ
150 記憶装置
160 記憶素子
200 記憶装置
210 メモリセルアレイ
211 駆動回路
212 駆動回路
300 基板
302 絶縁膜
304 半導体膜
304a 半導体膜
304b 半導体膜
306a ゲート絶縁膜
306b ゲート絶縁膜
308 不純物領域
310 不純物領域
312a ゲート電極
312b ゲート電極
314a 不純物領域
314b 不純物領域
316a 不純物領域
316b 不純物領域
318a 側壁絶縁膜
318b 側壁絶縁膜
318c 側壁絶縁膜
318d 側壁絶縁膜
320a 不純物領域
320b 不純物領域
322a 不純物領域
322b 不純物領域
324 絶縁膜
342 酸化物半導体膜
342a 酸化物半導体膜
344a ソース電極またはドレイン電極
344b ソース電極またはドレイン電極
346 ゲート絶縁膜
348a ゲート電極
348b 電極
349a ドーパント領域
349b ドーパント領域
350 絶縁膜
352 絶縁膜
354 電極
356 配線
411 トランジスタ
412 下地膜
413 酸化物半導体膜
414a ソース電極またはドレイン電極
414b ソース電極またはドレイン電極
415 ゲート絶縁膜
416 ゲート電極
417 保護絶縁膜
418a ドーパント領域
418b ドーパント領域
419 チャネル形成領域
421 トランジスタ
422 下地膜
423 酸化物半導体膜
424a ソース電極またはドレイン電極
424b ソース電極またはドレイン電極
425 ゲート絶縁膜
426 ゲート電極
427 保護絶縁膜
428a 高濃度ドーパント領域
428b 高濃度ドーパント領域
429a 低濃度ドーパント領域
429b 低濃度ドーパント領域
430a サイドウォール
430b サイドウォール
431 チャネル形成領域
441 トランジスタ
442 下地膜
443 酸化物半導体膜
444a ソース電極またはドレイン電極
444b ソース電極またはドレイン電極
445 ゲート絶縁膜
446 ゲート電極
447 保護絶縁膜
448a 高濃度ドーパント領域
448b 高濃度ドーパント領域
449a 低濃度ドーパント領域
449b 低濃度ドーパント領域
450a サイドウォール
450b サイドウォール
451 チャネル形成領域
500 信号処理回路
501 演算回路
502 演算回路
503 記憶装置
504 記憶装置
505 記憶装置
506 制御装置
507 電源制御回路
508 記憶装置
600 基板
602 下地絶縁膜
606 酸化物半導体膜
608 ゲート絶縁膜
610 ゲート電極
614 電極
616 層間絶縁膜
618 配線
620 保護膜
911 本体
912 筐体
913 表示部
914 キーボード
921 本体
922 スタイラス
923 表示部
924 操作ボタン
925 外部インターフェイス
930 電子書籍
931 筐体
932 筐体
933 表示部
934 表示部
935 軸部
936 電源
937 操作キー
938 スピーカー
940 筐体
941 筐体
942 表示パネル
943 スピーカー
944 マイクロフォン
945 操作キー
946 ポインティングデバイス
947 カメラ用レンズ
948 外部接続端子
949 太陽電池セル
950 外部メモリスロット
951 接眼部
952 操作スイッチ
953 表示部(B)
954 バッテリー
955 表示部(A)
956 本体
960 テレビジョン装置
961 筐体
962 表示部
963 スタンド
1101 下地絶縁層
1102 絶縁物
1103a 半導体領域
1103b 半導体領域
1103c 半導体領域
1104 ゲート絶縁膜
1105 ゲート電極
1106a 側壁絶縁層
1106b 側壁絶縁層
1107 絶縁層
1108a ソース電極またはドレイン電極
1108b ソース電極またはドレイン電極
Claims (6)
- 論理回路と、第1の記憶回路と、第2の記憶回路と、プリチャージ回路と、を有し、
前記論理回路は、第1のノードと、第2のノードと、を有し、
前記第1の記憶回路は、第1のトランジスタと、第1の容量素子と、を有し、
前記第2の記憶回路は、第2のトランジスタと、第2の容量素子と、を有し、
前記第1のトランジスタは、チャネルに酸化物半導体を有し、
前記第2のトランジスタは、チャネルに酸化物半導体を有し、
前記第1の記憶回路は、前記第1のノードに対応した第1のデータを保持する機能と、前記第1の記憶回路に保持されている前記第1のデータを前記第1のノードに書き込む機能と、を有し、
前記第2の記憶回路は、前記第2のノードに対応した第2のデータを保持する機能と、前記第2の記憶回路に保持されている前記第2のデータを前記第2のノードに書き込む機能と、を有し、
前記プリチャージ回路は、前記第1の記憶回路に保持されている前記第1のデータを前記第1のノードに書き込む前、及び、前記第2の記憶回路に保持されている前記第2のデータを前記第2のノードに書き込む前に、プリチャージ電位を前記第1のノード及び前記第2のノードに供給する機能を有する半導体装置。 - 論理回路と、第1の記憶回路と、第2の記憶回路と、プリチャージ回路と、を有し、
前記論理回路は、第1のノードと、第2のノードと、を有し、
前記第1の記憶回路は、第1のトランジスタと、第1の容量素子と、を有し、
前記第2の記憶回路は、第2のトランジスタと、第2の容量素子と、を有し、
前記第1のトランジスタは、チャネルに酸化物半導体を有し、
前記第2のトランジスタは、チャネルに酸化物半導体を有し、
前記第1のトランジスタは、前記第1のノードの電位を前記第1の容量素子に供給する機能と、前記第1の容量素子に保持されている電位を前記第1のノードに供給する機能と、を有し、
前記第2のトランジスタは、前記第2のノードの電位を前記第2の容量素子に供給する機能と、前記第2の容量素子に保持されている電位を前記第2のノードに供給する機能と、を有し、
前記プリチャージ回路は、前記第1の容量素子に保持されている電位を前記第1のノードに供給する前、及び、前記第2の容量素子に保持されている電位を前記第2のノードに供給する前に、プリチャージ電位を前記第1のノード及び前記第2のノードに供給する機能を有する半導体装置。 - 請求項1または請求項2のいずれか一において、
前記酸化物半導体は、インジウム、ガリウム、錫、及び亜鉛から選ばれた二種以上の元素を含む半導体装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一において、
前記第1のトランジスタのゲート電極は、前記第2のトランジスタのゲート電極に電気的に接続されている半導体装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一において、
前記論理回路は、第3のトランジスタを有し、
前記第3のトランジスタのゲート電極上方に絶縁膜が位置し、
前記絶縁膜上方に前記第1のトランジスタが有する第1の半導体膜が位置し、
前記絶縁膜上方に前記第2のトランジスタが有する第2の半導体膜が位置する半導体装置。 - 請求項5において、
前記第1の半導体膜は、第1の酸化物半導体膜と、前記第1の酸化物半導体膜上方の第2の酸化物半導体膜と、を有する半導体装置。
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