JP6652342B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Classifications
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- H01L29/78648—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with multiple gate arranged on opposing sides of the channel
Description
(2)または、本発明の一態様は、第1の回路と、第2の回路と、第3の回路と、を有し、第1の回路は、演算処理機能を有し、第2の回路は、記憶回路を有し、記憶回路は、トランジスタを有し、トランジスタは、第1の導電体と、第2の導電体と、第1の絶縁体と、第2の絶縁体と、半導体と、を有し、第1の導電体は、第1の絶縁体を介して半導体と互いに重なる領域を有し、第2の導電体は、第2の絶縁体を介して半導体と互いに重なる領域を有し、第1の導電体は、トランジスタの導通または非導通を選択する機能を有し、第3の回路は、トランジスタが導通状態のときに、第2の導電体に正の電圧を印加し、第3の回路は、トランジスタが非導通状態のときに、第2の導電体に0または負の電圧を印加する機能を有する半導体装置である。
(3)または、本発明の一態様は、第1の回路と、第2の回路と、第3の回路と、第4の回路と、を有し、第1の回路は、演算処理機能を有し、第2の回路は、第1の記憶回路を有し、第4の回路は、第2の記憶回路を有し、第1の記憶回路は、第1のトランジスタを有し、第1のトランジスタは、第1の導電体と、第2の導電体と、第1の絶縁体と、第2の絶縁体と、第1の半導体と、を有し、第1の導電体は、第1の絶縁体を介して第1の半導体と互いに重なる領域を有し、第2の導電体は、前第2の絶縁体を介して第1の半導体と互いに重なる領域を有し、第1の導電体は、第1のトランジスタの導通または非導通を選択する機能を有し、第3の回路は、第2の導電体と電気的に接続し、第2の導電体の電位を第1のトランジスタの動作と同期して可変する機能を有し、第4の回路は、第2のトランジスタを有し、第2のトランジスタは、第3の導電体と、第4の導電体と、第3の絶縁体と、第4の絶縁体と、第2の半導体と、電子捕獲層と、を有し、第3の導電体は、第3の絶縁体を介して第2の半導体と互いに重なる領域を有し、第4の導電体は、第4の絶縁体および電子捕獲層を介して第2の半導体と互いに重なる領域を有し、第3の導電体は、第2のトランジスタの導通または非導通を選択する機能を有し、電子捕獲層と第4の絶縁体との界面は、負の固定電荷を有する半導体装置である。
(4)または、本発明の一態様は、第1の回路と、第2の回路と、第3の回路と、第4の回路と、を有し、第1の回路は、演算処理機能を有し、第2の回路は、第1の記憶回路を有し、第4の回路は、第2の記憶回路を有し、第1の記憶回路は、第1のトランジスタを有し、第1のトランジスタは、第1の導電体と、第2の導電体と、第1の絶縁体と、第2の絶縁体と、第1の半導体と、を有し、第1の導電体は、第1の絶縁体を介して第1の半導体と互いに重なる領域を有し、第2の導電体は、第2の絶縁体を介して第1の半導体と互いに重なる領域を有し、第1の導電体は、第1のトランジスタの導通または非導通を選択する機能を有し、第3の回路は、第1のトランジスタが導通状態のときに、第2の導電体に正の電圧を印加し、第3の回路は、第1のトランジスタが非導通状態のときに、第2の導電体に0または負の電圧を印加する機能を有し、第4の回路は、第2のトランジスタを有し、第2のトランジスタは、第3の導電体と、第4の導電体と、第3の絶縁体と、第4の絶縁体と、第2の半導体と、電子捕獲層と、を有し、第3の導電体は、第3の絶縁体を介して第2の半導体と互いに重なる領域を有し、第4の導電体は、第4の絶縁体および電子捕獲層を介して第2の半導体と互いに重なる領域を有し、第3の導電体は、第2のトランジスタの導通または非導通を選択する機能を有し、電子捕獲層と第4の絶縁体との界面は、負の固定電荷を有する半導体装置である。
(5)または、本発明の一態様は、電子捕獲層は、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、アルミニウムシリケートのいずれか一を含むことを特徴とする、(1)乃至(4)のいずれか一に記載の半導体装置である。
(6)または、本発明の一態様は、電子捕獲層は、結晶性を有することを特徴とする(1)乃至(5)のいずれか一に記載の半導体装置である。
(7)または、本発明の一態様は、電子捕獲層への電子の注入は、加熱させて行うことを特徴とする(1)乃至(6)のいずれか一に記載の半導体装置である。
(8)または、本発明の一態様は、電子捕獲層への電子の注入は、加熱と、第2の電極へ電位を印加させて行うことを特徴とする(1)乃至(7)のいずれか一に記載の半導体装置である。
本実施の形態では、中央演算処理回路と、データ用メモリ回路と、制御回路と、を有する、半導体装置について説明する。
本実施の形態では、データ用メモリ回路とプログラム用メモリ回路と、を有する、半導体装置について説明する。
本実施の形態では、半導体と電子捕獲層とゲート電極とを有する半導体装置の構成および動作原理、および、それを応用する回路について説明する。図4(A)に示すトランジスタをデータ用メモリ回路302に用い、図4(B)、図4(C)または図5に示すトランジスタをプログラム用メモリ回路304に用いることで、データ用メモリ回路302において高速なデータ書き込みが可能であると共に、プログラム用メモリ回路304において、データの長期保持が可能である。図4(A)は、半導体101と絶縁体102とゲート電極103と絶縁体104とゲート電極105とを有する半導体装置である。絶縁体102、104は、ゲート絶縁膜としての機能を有する。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置について図面を用いて説明する。なお、以下では、主として、しきい値電圧制御用のゲート電極が基板と半導体の間に存在するトランジスタについて説明するが、しきい値電圧制御用のゲート電極と基板との間に半導体が存在するトランジスタであってもよい。また、第1のゲート電極と第2のゲート電極とを有し、基板と半導体の間に第1のゲート電極を、第1のゲート電極と第2のゲート電極の間に半導体を有するトランジスタでもよい。
本実施の形態では、実施の形態4で説明した図8に示すトランジスタ450の作製方法について、図11および図12を用いて説明する。
以下では、酸化物半導体の構造について説明する。
まずは、CAAC−OSについて説明する。
次に、nc−OSについて説明する。
a−like OSは、nc−OSと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。
本実施の形態では、実施の形態4のトランジスタ450と異なる構成のトランジスタについて説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様のトランジスタを利用した回路の一例について、図面を参照して説明する。
本実施の形態では、上記実施の形態で例示したトランジスタ、または記憶装置を含むRFタグについて、図22を用いて説明する。
本実施の形態では、少なくとも実施の形態で説明したトランジスタを用いることができ、先の実施の形態で説明した記憶装置を含むCPUについて説明する。
図25(A)は、本発明の一態様の表示パネルの上面図であり、図25(B)は、本発明の一態様の表示パネルの画素に液晶素子を適用する場合に用いることができる画素回路を説明するための回路図である。また、図25(C)は、本発明の一態様の表示パネルの画素に有機EL素子を適用する場合に用いることができる画素回路を説明するための回路図である。
また、画素の回路構成の一例を図25(B)に示す。ここでは、VA型液晶表示パネルの画素に適用することができる画素回路を示す。
画素の回路構成の他の一例を図25(C)に示す。ここでは、有機EL素子を用いた表示パネルの画素構造を示す。
本発明の一態様に係る半導体装置は、表示機器、パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置(代表的にはDVD:Digital Versatile Disc等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置)に用いることができる。その他に、本発明の一態様に係る半導体装置を用いることができる電子機器として、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯データ端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図26に示す。
本実施の形態では、本発明の一態様に係るRFタグの使用例について図27を用いながら説明する。RFタグの用途は広範にわたるが、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類(運転免許証や住民票等、図27(A)参照)、記録媒体(DVDやビデオテープ等、図27(B)参照)、包装用容器類(包装紙やボトル等、図27(C)参照)、乗り物類(自転車等、図27(D)参照)、身の回り品(鞄や眼鏡等)、食品類、植物類、動物類、人体、衣類、生活用品類、薬品や薬剤を含む医療品、または電子機器(液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置、または携帯電話)等の物品、若しくは各物品に取り付ける荷札(図27(E)、図27(F)参照)等に設けて使用することができる。
102 絶縁体
102a 絶縁体
102b 電子捕獲層
102c 絶縁体
102d 導電体
102e 絶縁体
103 ゲート電極
104 絶縁体
105 ゲート電極
106 電子捕獲準位
107 電子
108 曲線
109 曲線
110 トランジスタ
111 容量素子
300 半導体装置
301 中央演算処理回路
302 データ用メモリ回路
303 制御回路
304 プログラム用メモリ回路
305 メモリセル
310 半導体装置
351 トランジスタ
352 トランジスタ
353 容量素子
354 バックゲート電極
400 基板
401 ゲート電極
402 下地絶縁体
402a 絶縁体
402b 電子捕獲層
402c 絶縁体
403c 酸化物半導体
404 多層半導体
404a 酸化物半導体
404b 酸化物半導体
404c 酸化物半導体
406a ソース電極
406b ドレイン電極
407 絶縁体
408 ゲート絶縁体
409 導電体
410 ゲート電極
412 酸化物絶縁体
450 トランジスタ
470 トランジスタ
550 トランジスタ
560 トランジスタ
570 トランジスタ
602 フォトダイオード
640 トランジスタ
656 トランジスタ
658 フォトダイオードリセット信号線
659 ゲート信号線
671 フォトセンサ出力信号線
672 フォトセンサ基準信号線
673 接地線
700 基板
701 画素部
702 走査線駆動回路
703 走査線駆動回路
704 信号線駆動回路
710 容量配線
712 ゲート配線
713 ゲート配線
714 ドレイン電極
716 トランジスタ
717 トランジスタ
718 液晶素子
719 液晶素子
720 画素
721 スイッチング用トランジスタ
722 駆動用トランジスタ
723 容量素子
724 発光素子
725 信号線
726 走査線
727 電源線
728 共通電極
800 RFタグ
801 通信器
802 アンテナ
803 無線信号
804 アンテナ
805 整流回路
806 定電圧回路
807 復調回路
808 変調回路
809 論理回路
810 記憶回路
811 ROM
901 筐体
902 筐体
903 表示部
904 表示部
905 マイクロフォン
906 スピーカー
907 操作キー
908 スタイラス
911 筐体
912 筐体
913 表示部
914 表示部
915 接続部
916 操作キー
921 筐体
922 表示部
923 キーボード
924 ポインティングデバイス
931 筐体
932 冷蔵室用扉
933 冷凍室用扉
941 筐体
942 筐体
943 表示部
944 操作キー
945 レンズ
946 接続部
951 車体
952 車輪
953 ダッシュボード
954 ライト
1189 ROMインターフェース
1190 基板
1191 ALU
1192 ALUコントローラ
1193 インストラクションデコーダ
1194 インタラプトコントローラ
1195 タイミングコントローラ
1196 レジスタ
1197 レジスタコントローラ
1198 バスインターフェース
1199 ROM
1200 記憶回路
1201 回路
1202 回路
1203 スイッチ
1204 スイッチ
1206 論理素子
1207 容量素子
1208 容量素子
1209 トランジスタ
1210 トランジスタ
1213 トランジスタ
1214 トランジスタ
1220 回路
2200 トランジスタ
2201 絶縁体
2202 配線
2203 プラグ
2204 絶縁体
2205 配線
2206 配線
4000 RFタグ
5100 ペレット
5120 基板
5161 領域
Claims (5)
- 第1の回路と、第2の回路と、第3の回路と、を有し、
前記第1の回路は、演算処理機能を有し、
前記第2の回路は、記憶回路を有し、
前記記憶回路は、トランジスタを有し、
前記トランジスタは、
第1の導電体と、第2の導電体と、第1の絶縁体と、第2の絶縁体と、電子捕獲層と、半導体と、を有し、
前記第1の導電体は、前記第1の絶縁体を介して前記半導体と互いに重なる領域を有し、
前記第2の導電体は、前記第2の絶縁体及び前記電子捕獲層を介して前記半導体と互いに重なる領域を有し、
前記第1の導電体は、前記トランジスタの導通または非導通を選択する機能を有し、
前記第3の回路は、前記第2の導電体と電気的に接続し、前記第2の導電体の電位を前記トランジスタの動作と同期して可変する機能を有する半導体装置。 - 請求項1において、前記電子捕獲層は、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、アルミニウムシリケートのいずれか一種以上含む、半導体装置。
- 請求項1または請求項2において、
前記電子捕獲層は、結晶性を有する、半導体装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項において、
前記電子捕獲層への電子の注入は、加熱させて行う、半導体装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記電子捕獲層への電子の注入は、加熱と、前記第2の導電体へ電位を印加させて行う、半導体装置。
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