JP6423858B2 - 半導体装置、電子部品、及び電子機器 - Google Patents
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Description
本実施の形態では、開示する発明の一態様に係る半導体装置が有する、メモリセルの回路構成及びその動作について、図1を参照して説明する。
図1は、メモリセルMCの一例を示す回路図である。
次いで図1のトランジスタ11乃至13に用いることのできるOSトランジスタについて詳述する。OSトランジスタは、耐圧に優れ、極めて低いオフ電流が得られるトランジスタである。
ここでOSトランジスタの耐圧について、Siトランジスタの耐圧の比較し、説明する。
次いで図4乃至図7において、図1に示すメモリセルMCの動作を説明する。図4では、メモリセルへのデータの書き込みの動作、図5乃至7ではデータの読み出しの動作について説明する。なお図5乃至7におけるデータの読み出しは、それぞれ異なるデータの読み出しについて説明を行う。
図8に示すメモリセルMC2の回路構成は、図1に示すメモリセルMCの回路構成にトランジスタ15を追加した構成に相当する。ここでは追加した構成について説明する。その他の構成については図1で説明した説明を参照すればよい。
本実施の形態では、図1で説明したメモリセルを有するRAM(Random Access Memory)の一例について説明する。また以下では、図10乃至図12を参照して説明する。なおRAMは、記憶装置という場合もある。記憶装置は、複数の半導体装置を有する。
図10は、図1で説明したメモリセルMCを有するRAMの構成例を示すブロック図である。
図11は、図10で説明した行選択ドライバ111の構成例を示すブロック図である。
図12(A)は、図10で説明した列選択ドライバ112の構成例を示すブロック図である。
本実施の形態では、上記実施の形態で説明したオフ電流の低いトランジスタの半導体層に用いることのできる酸化物半導体層について説明する。
本実施の形態では、上記実施の形態で説明したCAAC−OSおよびnc−OSの成膜モデルについて説明する。
以下では、CAAC−OSの成膜モデルにおいて記載のターゲットの劈開面について説明する。
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が有するトランジスタの断面の構造について、図面を参照して説明する。
まず発明の一態様に係る半導体装置の断面構造の模式図について、図27(A)、(B)で説明する。
次いで図28では、図27(A)、(B)で説明したSiトランジスタを有する層31、配線が設けられる層32の断面構造の一例について示す。図28では、Siトランジスタを有する層31が有するトランジスタ41の断面構造について説明する。図28のトランジスタ41の断面構造は、例えば、上記実施の形態1の図1で図示したトランジスタ14に適用することができる。
次いで図29(A)、(B)では、図27(A)、(B)で説明したOSトランジスタを有する層33の断面構造の一例について示す。図29(A)では、OSトランジスタを有する層33が有するトランジスタ42の断面構造について説明する。図29のトランジスタ42の断面構造は、例えば、上記実施の形態1の図1で図示したトランジスタ11乃至13に適用することができる。
次いで図30乃至32では、図28で説明したSiトランジスタを有する層と、配線が設けられた層と、図29(A)で説明したOSトランジスタを有する層33と、を積層した際の断面構造の一例について示す。
上記実施の形態で開示された、導電膜や半導体膜はスパッタ法により形成することができるが、他の方法、例えば、熱CVD法により形成してもよい。熱CVD法の例としてMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法やALD(Atomic Layer Deposition)法を使っても良い。
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部品に適用する例、及び該電子部品を具備する電子機器に適用する例について、図33、図34を用いて説明する。
12 トランジスタ
13 トランジスタ
14 トランジスタ
15 トランジスタ
21 容量素子
31 Siトランジスタを有する層
32 配線が設けられる層
33 OSトランジスタを有する層
33_1 OSトランジスタを有する層
33_2 OSトランジスタを有する層
41 トランジスタ
42 トランジスタ
42A トランジスタ
42B トランジスタ
42C トランジスタ
42D トランジスタ
100 ペレット
100a ペレット
100b ペレット
101 イオン
110 RAM
111 行選択ドライバ
112 列選択ドライバ
113 デコーダ
114 読み出し書き込み制御回路
120 基板
121 デコーダ
122 抵抗素子
123 コンパレータ
125 カウンター
130 ターゲット
210 電子銃室
212 光学系
214 試料室
216 光学系
218 カメラ
220 観察室
222 フィルム室
224 電子
228 物質
229 蛍光板
310e 導電膜
316b 導電膜
319 導電膜
400 基板
401 素子分離領域
402 不純物領域
403 不純物領域
404 チャネル形成領域
405 絶縁膜
406 ゲート電極
411 絶縁膜
412 導電膜
413 導電膜
414 導電膜
416 導電膜
417 導電膜
418 導電膜
420 絶縁膜
421 絶縁膜
422 絶縁膜
430 半導体膜
430a 酸化物半導体膜
430b 酸化物半導体膜
430c 酸化物半導体膜
431 ゲート絶縁膜
432 導電膜
433 導電膜
434 ゲート電極
700 電子部品
701 リード
702 プリント基板
703 半導体装置
704 実装基板
901 筐体
902 筐体
903a 表示部
903b 表示部
904 選択ボタン
905 キーボード
910 電子書籍
911 筐体
912 筐体
913 表示部
914 表示部
915 軸部
916 電源
917 操作キー
918 スピーカー
920 テレビジョン装置
921 筐体
922 表示部
923 スタンド
924 リモコン操作機
930 本体
931 表示部
932 スピーカー
933 マイク
934 操作ボタン
941 本体
942 表示部
943 操作スイッチ
Claims (9)
- 第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、第3のトランジスタと、第4のトランジスタと、容量素子とを有する半導体装置であって、
前記第1のトランジスタのゲートは、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又はドレインの一方は、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1のトランジスタのソース又はドレインの他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又はドレインの一方は、第3の配線に電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのゲートは、第4の配線に電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方に電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第5の配線に電気的に接続され、
前記第4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又はドレインの他方に電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第6の配線に電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第7の配線に電気的に接続され、
前記容量素子の一方の電極は、前記第2のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記容量素子の他方の電極は、第8の配線に電気的に接続され、
前記第1の配線は、第1の信号を伝えることができる機能を有し、
前記第2の配線は、第2の信号を伝えることができる機能を有し、
前記第3の配線は、第1の電位を伝えることができる機能を有し、
前記第4の配線は、第3の信号を伝えることができる機能を有し、
前記第5の配線は、第2の電位を伝えることができる機能を有し、
前記第6の配線は、前記第4のトランジスタのゲートの電位に従って電流を流すことのできる機能を有し、
前記第7の配線は、前記第4のトランジスタのゲートの電位に従って電流を流すことのできる機能を有し、
前記第8の配線は、第4の信号を伝えることができる機能を有し、
前記第1の信号は、前記第1のトランジスタを導通状態として、前記第2のトランジスタのゲートに前記第2の信号の電位を与えることのできる機能を有し、
前記第1の信号は、前記第1のトランジスタを非導通状態として、前記第2のトランジスタのゲートに前記第2の信号の電位を保持することのできる機能を有し、
前記第4の信号は、前記第2のトランジスタのゲートの電位を徐々に下降させながら、前記第2のトランジスタの導通状態を変化させて、前記第4のトランジスタのゲートの電位を減少させる機能を有し、
前記第3の信号は、前記第3のトランジスタを導通状態として、前記第4のトランジスタのゲートに前記第2の電位を与えることのできる機能を有することができる機能を有し、
前記第1のトランジスタと、前記第2のトランジスタと、前記第3のトランジスタとは、半導体層が酸化物半導体を有し、
前記第4のトランジスタは、半導体層がシリコンを有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1において、
前記第1のトランジスタと、前記第2のトランジスタと、前記第3のトランジスタとが有するチャネル領域と、前記第4のトランジスタが有するチャネル領域とは、互いに重なる領域を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1又は2において、
前記第4のトランジスタは、pチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置。 - 第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、第3のトランジスタと、第4のトランジスタと、第5のトランジスタと、容量素子とを有する半導体装置であって、
前記第1のトランジスタのゲートは、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又はドレインの一方は、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1のトランジスタのソース又はドレインの他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又はドレインの一方は、第3の配線に電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのゲートは、第4の配線に電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方に電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第5の配線に電気的に接続され、
前記第4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又はドレインの他方に電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第6の配線に電気的に接続され、
前記容量素子の一方の電極は、前記第2のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記容量素子の他方の電極は、第8の配線に電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのゲートは、第9の配線に電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4のトランジスタのソース又はドレインの他方に電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第7の配線に電気的に接続され、
前記第1の配線は、第1の信号を伝えることができる機能を有し、
前記第2の配線は、第2の信号を伝えることができる機能を有し、
前記第3の配線は、第1の電位を伝えることができる機能を有し、
前記第4の配線は、第3の信号を伝えることができる機能を有し、
前記第5の配線は、第2の電位を伝えることができる機能を有し、
前記第6の配線は、前記第4のトランジスタのゲートの電位と、前記第5のトランジスタの導通状態とに従って電流を流すことのできる機能を有し、
前記第7の配線は、前記第4のトランジスタのゲートの電位と、前記第5のトランジスタの導通状態とに従って電流を流すことのできる機能を有し、
前記第8の配線は、第4の信号を伝えることができる機能を有し、
前記第9の配線は、第5の信号を伝えることができる機能を有し、
前記第1の信号は、前記第1のトランジスタを導通状態として、前記第2のトランジスタのゲートに前記第2の信号の電位を与えることのできる機能を有し、
前記第1の信号は、前記第1のトランジスタを非導通状態として、前記第2のトランジスタのゲートに前記第2の信号の電位を保持することのできる機能を有し、
前記第4の信号は、前記第2のトランジスタのゲートの電位を徐々に下降させながら、前記第2のトランジスタの導通状態を変化させて、前記第4のトランジスタのゲートの電位を減少させる機能を有し、
前記第3の信号は、前記第3のトランジスタを導通状態として、前記第4のトランジスタのゲートに前記第2の電位を与えることのできる機能を有することができる機能を有し、
前記第5の信号は、前記第5のトランジスタを導通状態として、前記第4のトランジスタと前記第5のトランジスタとを流れる電流を制御することができる機能を有し、
前記第1のトランジスタと、前記第2のトランジスタと、前記第3のトランジスタとは、半導体層が酸化物半導体を有し、
前記第4のトランジスタと、前記第5のトランジスタとは、半導体層がシリコンを有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項4において、
前記第1のトランジスタと、前記第2のトランジスタと、前記第3のトランジスタとが有するチャネル領域と、前記第4のトランジスタと、前記第5のトランジスタとが有するチャネル領域とは、互いに重なる領域を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項4又は5において、
前記第4のトランジスタと、前記第5のトランジスタとは、pチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一において、
前記第1のトランジスタと、前記第2のトランジスタとが有するゲート絶縁膜の膜厚は、前記第3のトランジスタが有するゲート絶縁膜の膜厚より大きいことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一に記載の半導体装置と、
前記半導体装置に電気的に接続されたリードと、を有することを特徴とする電子部品。 - 請求項8に記載の電子部品と、
表示装置と、を有することを特徴とする電子機器。
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