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JP2018156699A - Semiconductor device, electronic component, and electronic device - Google Patents

Semiconductor device, electronic component, and electronic device Download PDF

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JP2018156699A
JP2018156699A JP2017050704A JP2017050704A JP2018156699A JP 2018156699 A JP2018156699 A JP 2018156699A JP 2017050704 A JP2017050704 A JP 2017050704A JP 2017050704 A JP2017050704 A JP 2017050704A JP 2018156699 A JP2018156699 A JP 2018156699A
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JP
Japan
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transistor
circuit
data
insulator
source
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JP2017050704A
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Japanese (ja)
Inventor
誠一 米田
Seiichi Yoneda
誠一 米田
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】データの書き戻し機能を有するメモリを提供する。【解決手段】データ書き込み回路と、データ読み出し回路と、メモリセルと、を有する半導体装置であって、データ書き込み回路は、メモリセルに第1のデータと、補正用データとをメモリセルに書き込む機能を有している。データ読み出し回路は、第1のデータに対応する第1の電位を読み出す機能と、第1のデータに対応する第1の電位を保持する機能と、補正用データに対応する第2の電位を読み出す機能と、第1のデータを前記メモリセルに書き戻す機能と、を有する半導体装置。【選択図】図1A memory having a data write-back function is provided. A semiconductor device having a data write circuit, a data read circuit, and a memory cell, wherein the data write circuit has a function of writing first data and correction data to the memory cell. have. The data reading circuit has a function of reading a first potential corresponding to the first data, a function of holding the first potential corresponding to the first data, and a function of reading a second potential corresponding to the correction data. and a function of writing back first data to the memory cell. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本発明の一態様は、半導体装置、電子部品、及び電子機器に関する。   One embodiment of the present invention relates to a semiconductor device, an electronic component, and an electronic device.

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、又は、製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法に関する。   Note that one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field. The technical field of one embodiment of the invention disclosed in this specification and the like relates to an object, a method, or a manufacturing method. In particular, one embodiment of the present invention relates to a semiconductor device, a display device, a light-emitting device, a power storage device, a memory device, a driving method thereof, or a manufacturing method thereof.

なお、本明細書等において、半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる素子、回路、又は装置等を指す。一例としては、トランジスタ、ダイオード等の半導体素子は半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路は、半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路を備えた装置は、半導体装置である。   Note that in this specification and the like, a semiconductor device refers to an element, a circuit, a device, or the like that can function by utilizing semiconductor characteristics. As an example, a semiconductor device such as a transistor or a diode is a semiconductor device. As another example, the circuit including a semiconductor element is a semiconductor device. As another example, a device including a circuit including a semiconductor element is a semiconductor device.

IoT(Internet of things)、AI(Artificial Intelligence)などの情報技術の発展により、扱われるデータ量が増大の傾向を示している。電子機器がIoT、AIなどの情報技術を利用するためには、データを大量に記憶することのできる半導体装置が求められている。さらに、電子機器を快適に使用するためには、高速に読み書きなどのアクセスができる半導体装置が求められている。   With the development of information technology such as IoT (Internet of things) and AI (Artificial Intelligence), the amount of data handled has been increasing. In order for an electronic device to use information technology such as IoT and AI, a semiconductor device capable of storing a large amount of data is required. Furthermore, in order to use electronic devices comfortably, there is a demand for a semiconductor device capable of high-speed access such as reading and writing.

特許文献1に記載の半導体装置は、メモリセルにおけるトランジスタのフローティングノードに蓄積された電荷量に応じて当該トランジスタの閾値電圧が異なることを利用して、多値データの記憶を行う構成について開示している。   The semiconductor device described in Patent Document 1 discloses a configuration in which multi-value data is stored by using the fact that the threshold voltage of a transistor differs according to the amount of charge accumulated in the floating node of the transistor in the memory cell. ing.

特許文献2に記載の半導体装置は、Siトランジスタに対してS値が小さいことを特徴とする半導体層に金属酸化物を有するトランジスタ(OSトランジスタ)について開示している。   The semiconductor device described in Patent Document 2 discloses a transistor (OS transistor) having a metal oxide in a semiconductor layer, which has a smaller S value than a Si transistor.

米国特許出願公開第2012/0033488号明細書US Patent Application Publication No. 2012/0033488 特開2016―027701号JP2016-027701A

従来の半導体装置であるSRAMやDRAMは、電源を切られるとデータが消えてしまう。さらにDRAMは、情報の記憶が電荷によって行われるため、記憶したデータが時間とともに減少することが知られている。よって定期的に記憶を保持させるための再書き込み処理を必要とする。またDRAMは、データを読み出すときに、読み出すデータを破壊するので再度書き戻す処理が必要である。したがってDRAMは、データ読み出しにより破壊されるデータを書き戻す処理に時間を必要とする問題がある。   The SRAM and DRAM, which are conventional semiconductor devices, lose their data when the power is turned off. Further, it is known that data stored in a DRAM decreases with time because information is stored by electric charge. Therefore, a rewrite process for periodically holding the memory is required. The DRAM destroys the data to be read when reading the data, and therefore needs to be written back again. Therefore, the DRAM has a problem that it takes time to write back data that is destroyed by data reading.

AIでは、様々な情報(画像、音声、ビッグデータなど)から機械学習により特徴の抽出に優れた検出効果を得ることができる。AIはニューラルネットワークによって情報が処理される。ニューラルネットワークでは、多層パーセプトロンとして機能するニューロンなどが用いられる。ニューロンは、重み係数を加えた複数の入力の総和を算出する積和演算処理が知られている。ニューロンをアナログデータで処理することで、少ない素子数で重み係数を加えた演算を行うことが検討されている。ただし、アナログデータを扱うアナログメモリは、配線抵抗、寄生容量などの時定数に影響を受けやすい課題がある。   In AI, a detection effect excellent in feature extraction can be obtained from various information (image, sound, big data, etc.) by machine learning. AI is processed by a neural network. In the neural network, a neuron that functions as a multilayer perceptron is used. As for a neuron, a product-sum operation process is known in which a sum of a plurality of inputs to which a weight coefficient is added is calculated. It has been studied to perform an operation with a weighting factor added with a small number of elements by processing neurons with analog data. However, analog memories that handle analog data have a problem that they are easily affected by time constants such as wiring resistance and parasitic capacitance.

上記問題に鑑み、本発明の一態様は、新規な構成の半導体装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、読み出すことで破壊するデータを簡便に書き戻すことのできる半導体装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、時定数に影響を受けずにアナログデータを扱うことのできる半導体装置を提供することを課題の一とする。   In view of the above problems, an object of one embodiment of the present invention is to provide a semiconductor device with a novel structure. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a semiconductor device in which data that is destroyed by reading can be easily written back. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a semiconductor device that can handle analog data without being affected by a time constant.

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。   Note that the description of these problems does not disturb the existence of other problems. Note that one embodiment of the present invention does not have to solve all of these problems. Issues other than these will be apparent from the description of the specification, drawings, claims, etc., and other issues can be extracted from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc. It is.

なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、及び/又は他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。   Note that the problems of one embodiment of the present invention are not limited to the problems listed above. The problems listed above do not disturb the existence of other problems. Other issues are issues not mentioned in this section, which are described in the following description. Problems not mentioned in this item can be derived from descriptions of the specification or drawings by those skilled in the art, and can be appropriately extracted from these descriptions. Note that one embodiment of the present invention solves at least one of the above-described description and / or other problems.

本発明の一態様は、データ書き込み回路と、データ読み出し回路と、メモリセルと、データ読み出し線と、データ書き込み線と、を有する半導体装置であって、メモリセルは、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1のノードと、を有し、第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、データ書き込み線と電気的に接続され、第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第2のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、データ読み出し線と電気的に接続され、第1のノードは、第1のトランジスタのソース又はドレインの他方と、第2のトランジスタのゲートとが接続することで形成され、データ書き込み回路は、第1のデータと、補正用データと、をデータ書き込み線を介してメモリセルに書き込む機能を有し、第1のトランジスタは、オフ状態になることで第1のノードが記憶する第1のデータ又は補正用データに応じた電荷を保持する機能を有し、データ読み出し回路は、第3のトランジスタをオン状態にすることで、データ読み出し線を介して第1のデータに対応する第1の電位を読み出す機能と、第1の電位を保持する機能と、第2の電位を読み出す機能と、第1のデータを、メモリセルにデータ書き込み線を介して書き戻す機能と、を有することを特徴とする半導体装置である。   One embodiment of the present invention is a semiconductor device including a data write circuit, a data read circuit, a memory cell, a data read line, and a data write line, the memory cell including a first transistor, a first transistor, 2 transistor, a third transistor, and a first node, and one of a source and a drain of the first transistor is electrically connected to a data write line, and a source or a source of the first transistor The other of the drains is electrically connected to the gate of the second transistor, and one of the source and the drain of the third transistor is electrically connected to one of the source and the drain of the second transistor, and the second transistor The other of the source and the drain of the transistor is electrically connected to the data read line, and the first node is the source or the source of the first transistor. The other side of the drain is connected to the gate of the second transistor, and the data writing circuit has a function of writing the first data and the correction data to the memory cell through the data writing line. The first transistor has a function of holding electric charge according to the first data or the correction data stored in the first node by being turned off, and the data reading circuit includes the third transistor Is turned on, the function of reading the first potential corresponding to the first data through the data readout line, the function of holding the first potential, the function of reading the second potential, 1 is a semiconductor device having a function of writing back one data to a memory cell through a data write line.

上記各構成において、半導体装置は、さらに、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチと、を有し、データ読み出し回路は、第1のスイッチを介してデータ読み出し線と電気的に接続され、データ書き込み回路は、第2のスイッチを介してデータ書き込み線と電気的に接続され、データ読み出し回路は、第3のスイッチを介してデータ書き込み線と電気的に接続され、第2のスイッチと、第3のスイッチとをオフ状態にし、第1のスイッチをオン状態にし、データ読み出し回路が第1の電位をメモリセルから読み出し、且つ記憶する機能を有し、第1のスイッチと、第3のスイッチとをオフ状態にし、第2のスイッチをオン状態にし、データ書き込み回路が補正用データをメモリセルに書き込む機能を有し、第2のスイッチと、第3のスイッチとをオフ状態にし、第1のスイッチをオン状態にし、データ読み出し回路が第2の電位をメモリセルから読み出す機能を有し、第1のスイッチと、第2のスイッチとをオフ状態にし、第3のスイッチをオン状態にし、第1のデータをメモリセルに書き戻す機能を有することを特徴とする半導体装置が好ましい。   In each of the above structures, the semiconductor device further includes a first switch, a second switch, and a third switch, and the data read circuit is electrically connected to the data read line via the first switch. The data write circuit is electrically connected to the data write line via the second switch, the data read circuit is electrically connected to the data write line via the third switch, and The second switch and the third switch are turned off, the first switch is turned on, and the data reading circuit has a function of reading and storing the first potential from the memory cell, and the first switch And the third switch is turned off, the second switch is turned on, and the data write circuit has a function of writing correction data into the memory cell, The third switch is turned off, the first switch is turned on, and the data read circuit has a function of reading the second potential from the memory cell, and the first switch and the second switch are turned off. It is preferable that the semiconductor device have a function of turning on the third switch, turning on the third switch, and writing the first data back to the memory cell.

上記各構成において、データ書き込み回路は、デジタルアナログ変換回路を有することを特徴とする半導体装置が好ましい。   In each of the above structures, the semiconductor device is preferably characterized in that the data writing circuit includes a digital-analog conversion circuit.

上記各構成において、データ書き込み回路は、比較回路を有することを特徴とする半導体装置が好ましい。   In each of the above structures, the semiconductor device is preferably characterized in that the data writing circuit includes a comparison circuit.

上記各構成において、データ読み出し回路は、第1のソースフォロワ回路、第2のソースフォロワ回路、第3のソースフォロワ回路、容量素子、第2のノード、第3のノード、入力端子、及び第1の出力端子を有し、第1のソースフォロワ回路は、第4のトランジスタを有し、第2のソースフォロワ回路は、第5のトランジスタと、第6のトランジスタと、第7のトランジスタと、を有し、第3のソースフォロワ回路は、第5のトランジスタと、第8のトランジスタと、第9のトランジスタと、第10のトランジスタと、を有し、入力端子は、第1のスイッチを介してデータ読み出し線に電気的に接続され、出力端子は、第3のスイッチを介してデータ書き込み線に電気的に接続され、入力端子は、第4のトランジスタのソース又はドレインの一方と、第10のトランジスタのソース又はドレインの一方と、第6のトランジスタのゲートとが電気的に接続され、出力端子は、第5のトランジスタのソース又はドレインの一方と、第6のトランジスタのソース又はドレインの一方と、第8のトランジスタのソース又はドレインの一方と、容量素子の電極の一方とが電気的に接続され、第6のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第7のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、第8のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第9のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、第10のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第8のトランジスタのゲートと電気的に接続され、第2のノードは、第8のトランジスタのゲートと、第10のトランジスタのソース又はドレインの他方とが接続されることで形成され、第3のノードは、出力端子と、容量素子の電極の一方とが接続されることで形成され、第1のソースフォロワ回路は、第1のデータが、メモリセルが有する第2のトランジスタのゲートに与えられる機能と、第1の入力が、第4のトランジスタのゲートに与えられる機能と、第1の電位が、入力端子に与えられる機能と、を有し、第2のソースフォロワ回路は、第3の入力が、第5のトランジスタのゲートに与えられる機能と、第1の電位が、第6のトランジスタのゲートに与えられる機能と、第2の出力が、第3のノードに与えられる機能と、を有し、第3のソースフォロワ回路は、第3の入力が、第5のトランジスタのゲートに与えられる機能と、第2のノードに保持された第1の電位が、第8のトランジスタのゲートに与えられる機能と、第3の出力が、第3のノードに与えられる機能と、を有することを特徴とする半導体装置が好ましい。   In each of the above structures, the data read circuit includes a first source follower circuit, a second source follower circuit, a third source follower circuit, a capacitor, a second node, a third node, an input terminal, and a first The first source follower circuit includes a fourth transistor, and the second source follower circuit includes a fifth transistor, a sixth transistor, and a seventh transistor. The third source follower circuit includes a fifth transistor, an eighth transistor, a ninth transistor, and a tenth transistor, and an input terminal is connected via the first switch. The output terminal is electrically connected to the data write line via the third switch, and the input terminal is the source or drain of the fourth transistor. One of the source and drain of the tenth transistor and the gate of the sixth transistor are electrically connected, and the output terminal is connected to one of the source or drain of the fifth transistor and the sixth transistor. One of the source and the drain, one of the source and the drain of the eighth transistor, and one of the electrodes of the capacitor are electrically connected, and the other of the source and the drain of the sixth transistor is connected to the seventh transistor One of the source and the drain of the eighth transistor is electrically connected to the other of the source and the drain of the eighth transistor, and the other of the source and the drain of the ninth transistor is electrically connected to the source and the drain of the tenth transistor. The other is electrically connected to the gate of the eighth transistor, and the second node is connected to the gate of the eighth transistor. And the other of the source and the drain of the tenth transistor are connected to each other, and the third node is formed by connecting the output terminal and one of the electrodes of the capacitor element. The source follower circuit includes a function in which the first data is applied to the gate of the second transistor included in the memory cell, a function in which the first input is applied to the gate of the fourth transistor, and a first potential. Has a function applied to the input terminal, and the second source follower circuit has a function in which the third input is applied to the gate of the fifth transistor and the first potential is the sixth transistor. The third source follower circuit has a function that is applied to the gate of the fifth transistor, and a function that the second output is provided to the third node. Functions A semiconductor having a function in which the first potential held in the second node is applied to the gate of the eighth transistor and a function in which the third output is applied to the third node. An apparatus is preferred.

上記各構成において、データ読み出し回路は、さらに第2の出力端子と、アナログデジタル変換回路と、を有し、第1のデータを、アナログデジタル変換回路を介して第2の出力回路に出力する機能を有することを特徴とする半導体装置が好ましい。   In each of the above configurations, the data read circuit further includes a second output terminal and an analog-digital conversion circuit, and outputs the first data to the second output circuit via the analog-digital conversion circuit. A semiconductor device characterized by having:

上記各構成において、データ読み出し回路は、さらに第2の出力端子と、比較回路と、を有し、第1のデータを、比較回路を介して第2の出力回路に出力する機能を有することを特徴とする半導体装置
が好ましい。
In each of the above structures, the data reading circuit further includes a second output terminal and a comparison circuit, and has a function of outputting the first data to the second output circuit via the comparison circuit. The featured semiconductor device is preferred.

上記各構成において、第1のトランジスタは、半導体層に金属酸化物を有することを特徴とする半導体装置が好ましい。   In each of the above structures, the first transistor is preferably a semiconductor device including a metal oxide in a semiconductor layer.

上記各構成において、半導体層に金属酸化物を有する前記第1のトランジスタは、バックゲートを有することを特徴とする半導体装置が好ましい。   In each of the above structures, the semiconductor device is preferably a semiconductor device in which the first transistor including a metal oxide in a semiconductor layer includes a back gate.

上記各構成において、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が好ましい。   In each of the above structures, an electronic component including a lead electrically connected to the semiconductor device is preferable.

上記各構成において、電子部品が設けられたプリント基板と、プリント基板が格納された筐体と、を有することを特徴とする電子機器が好ましい。   In each of the above structures, an electronic device including a printed board on which electronic components are provided and a housing in which the printed board is stored is preferable.

上記各構成のいずれか一の半導体装置を有した電子機器において、電子機器は、ニューラルネットワークを有し、ニューラルネットワークは、複数のニューロンを有し、ニューロンは、半導体装置と、増幅回路と、特徴抽出回路と、判定出力回路とを有し、増幅回路は、半導体装置からアナログデータの重み係数を与えられる機能を有し、判定出力回路は、半導体装置からアナログデータの判定閾値を与えられる機能を有することを特徴とする電子機器が好ましい。   In the electronic apparatus including any one of the above semiconductor devices, the electronic apparatus includes a neural network, the neural network includes a plurality of neurons, and the neuron includes a semiconductor device, an amplifier circuit, and a feature. An extraction circuit and a determination output circuit; the amplifier circuit has a function of receiving a weighting factor of analog data from the semiconductor device; and the determination output circuit has a function of receiving a determination threshold of analog data from the semiconductor device. The electronic device characterized by having is preferable.

本発明の一態様は、新規な構成の半導体装置を提供することができる。又は、本発明の一態様は、読み出すことで破壊するデータを簡便に書き戻すことのできる半導体装置を提供することができる。又は、本発明の一態様は、時定数に影響を受けずにアナログデータを扱うことのできる半導体装置を提供することができる。   One embodiment of the present invention can provide a semiconductor device with a novel structure. Alternatively, according to one embodiment of the present invention, a semiconductor device in which data to be destroyed by reading can be easily written back can be provided. Alternatively, according to one embodiment of the present invention, a semiconductor device that can handle analog data without being affected by a time constant can be provided.

なお本発明の一態様の効果は、上記列挙した効果に限定されない。上記列挙した効果は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお他の効果は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない効果である。本項目で言及していない効果は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した効果、及び/又は他の効果のうち、少なくとも一つの効果を有するものである。したがって本発明の一態様は、場合によっては、上記列挙した効果を有さない場合もある。   Note that the effects of one embodiment of the present invention are not limited to the effects listed above. The effects listed above do not preclude the existence of other effects. The other effects are effects not mentioned in this item described in the following description. Effects not mentioned in this item can be derived from the description of the specification or drawings by those skilled in the art, and can be appropriately extracted from these descriptions. Note that one embodiment of the present invention has at least one of the above effects and / or other effects. Therefore, one embodiment of the present invention may not have the above-described effects depending on circumstances.

半導体装置を説明するブロック図。FIG. 10 is a block diagram illustrating a semiconductor device. 半導体装置を説明する回路図。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a semiconductor device. 半導体装置を説明するタイミングチャート。6 is a timing chart illustrating a semiconductor device. 半導体装置を説明する回路図。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a semiconductor device. 半導体装置を説明するブロック図。FIG. 10 is a block diagram illustrating a semiconductor device. 半導体装置を説明するブロック図。FIG. 10 is a block diagram illustrating a semiconductor device. 半導体装置を説明するブロック図。FIG. 10 is a block diagram illustrating a semiconductor device. 半導体装置を説明するブロック図。FIG. 10 is a block diagram illustrating a semiconductor device. 半導体装置を説明する断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device. 半導体装置を説明する断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device. 半導体装置を説明する断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device. 半導体装置を説明する断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device. 半導体ウエハの上面図。The top view of a semiconductor wafer. 電子部品の作製工程例を説明するフローチャート及び斜視模式図。10A and 10B are a flowchart and a perspective schematic diagram illustrating an example of a manufacturing process of an electronic component. 電子部品を説明する図。The figure explaining an electronic component. 電子機器を説明する図。10A and 10B each illustrate an electronic device.

(実施の形態1)
本実施の形態では、データ読み出しにより破壊されるデータを、簡便に書き戻すことのできる新規な半導体装置について、図1乃至図6を用いて説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a novel semiconductor device capable of easily writing back data destroyed by data reading will be described with reference to FIGS.

図1は、半導体装置10の構成を説明するための回路図である。   FIG. 1 is a circuit diagram for explaining the configuration of the semiconductor device 10.

半導体装置10は、メモリセル20、データ書き込み回路28、データ読み出し回路30、スイッチS1、スイッチS2、及びスイッチS3を有している。メモリセル20は、トランジスタ21、トランジスタ22、トランジスタ23、及び容量素子24を有している。データ書き込み回路28は、デジタルアナログ変換回路を含むのが好ましい。データ読み出し回路30は、入力端子CDS1、出力端子CDS2、出力端子CDS3を有している。データ読み出し回路30は、図2で詳細な説明をする。   The semiconductor device 10 includes a memory cell 20, a data write circuit 28, a data read circuit 30, a switch S1, a switch S2, and a switch S3. The memory cell 20 includes a transistor 21, a transistor 22, a transistor 23, and a capacitor 24. The data writing circuit 28 preferably includes a digital / analog conversion circuit. The data read circuit 30 has an input terminal CDS1, an output terminal CDS2, and an output terminal CDS3. The data read circuit 30 will be described in detail with reference to FIG.

メモリセル20は、書き込み選択線WWL、読み出し選択線RWL、データ書き込み線WBL、データ読み出し線RBL、ソース線SL、及びコモン線COMの各配線に電気的に接続されている。それぞれの配線には、メモリセルの動作を制御するための信号又は電圧が与えられる。   The memory cell 20 is electrically connected to each wiring of a write selection line WWL, a read selection line RWL, a data write line WBL, a data read line RBL, a source line SL, and a common line COM. A signal or a voltage for controlling the operation of the memory cell is applied to each wiring.

スイッチS1は、データ読み出し制御線RDEと電気的に接続されている。スイッチS2は、データ書き込み制御線WEと電気的に接続されている。スイッチS3は、データ書き戻し制御線WBEと電気的に接続されている。スイッチS1乃至スイッチS3は、トランジスタを用いることができる。トランジスタを用いるときは、データ読み出し制御線RDE、データ書き込み制御線WE、及びデータ書き戻し制御線WBEが、それぞれのトランジスタのゲートに接続することで、スイッチのオン状態と、オフ状態とが制御されることが好ましい。   The switch S1 is electrically connected to the data read control line RDE. The switch S2 is electrically connected to the data write control line WE. The switch S3 is electrically connected to the data write back control line WBE. Transistors can be used as the switches S1 to S3. When a transistor is used, the data read control line RDE, the data write control line WE, and the data write back control line WBE are connected to the gates of the respective transistors, so that the on state and the off state of the switch are controlled. It is preferable.

書き込み制御線WWLは、トランジスタ21のゲートに電気的に接続されている。データ書き込み線WBLは、トランジスタ21のソース又はドレインの一方に電気的に接続されている。トランジスタ21のソース又はドレインの他方は、トランジスタ22のゲートに電気的に接続され、ノードFNは、トランジスタ21のソース又はドレインの他方と、トランジスタ22のゲートとが接続されたノードである。配線BGELはトランジスタ21の第2のゲートと電気的に接続されている。トランジスタ21のゲートと、第2のゲートとは、トランジスタの半導体層を間に挟む位置に配置されることが好ましい。ただし、配線BGELは必ずしも設けなくてもよい。図2以降では、配線BGELを図示していないが、必要に応じて設けることができる。   The write control line WWL is electrically connected to the gate of the transistor 21. The data write line WBL is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 21. The other of the source and the drain of the transistor 21 is electrically connected to the gate of the transistor 22, and the node FN is a node to which the other of the source and the drain of the transistor 21 and the gate of the transistor 22 are connected. The wiring BGEL is electrically connected to the second gate of the transistor 21. It is preferable that the gate and the second gate of the transistor 21 be arranged at a position sandwiching the semiconductor layer of the transistor. However, the wiring BGEL is not necessarily provided. In FIG. 2 and subsequent figures, the wiring BGEL is not shown, but can be provided as necessary.

読み出し制御線RWLは、トランジスタ23のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ23のソース又はドレインの一方は、ソース線SLに電気的に接続されている。トランジスタ23のソース又はドレインの他方は、トランジスタ22のソース又はドレインの一方と電気的に接続されている。データ読み出し線RBLは、トランジスタ22のソース又はドレインの他方と電気的に接続されている。ノードFNは、容量素子24の電極の一方と電気的に接続され、容量素子の電極の他方は、コモン線COMに電気的に接続される。   The read control line RWL is electrically connected to the gate of the transistor 23. One of the source and the drain of the transistor 23 is electrically connected to the source line SL. The other of the source and the drain of the transistor 23 is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 22. The data read line RBL is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 22. The node FN is electrically connected to one of the electrodes of the capacitor 24, and the other electrode of the capacitor is electrically connected to the common line COM.

データ書き込み回路28の入力は、信号線DINと電気的に接続されている。また、データ書き込み回路28の出力は、スイッチS2を介してデータ書き込み線WBLに電気的に接続されている。データ書き込み線WBLは、スイッチS3を介してデータ読み出し回路30の出力端子CDS2に電気的に接続されている。データ読み出し線RBLは、スイッチS1を介してデータ読み出し回路30の入力端子CDS1に電気的に接続されている。   The input of the data writing circuit 28 is electrically connected to the signal line DIN. The output of the data write circuit 28 is electrically connected to the data write line WBL via the switch S2. The data write line WBL is electrically connected to the output terminal CDS2 of the data read circuit 30 through the switch S3. The data read line RBL is electrically connected to the input terminal CDS1 of the data read circuit 30 via the switch S1.

データ書き込み回路28は、信号線DINからデジタルデータが与えられると、アナログデータに変換して出力する機能を有している。   The data writing circuit 28 has a function of converting to analog data when digital data is supplied from the signal line DIN.

トランジスタ21及びトランジスタ23は、スイッチとして機能する。トランジスタ21は、書き込み制御線WWLに与えられる信号によって、オン状態(導通状態)と、オフ状態(非導通状態)が制御される。また、トランジスタ23は、読み出し制御線RWLに与えられる信号によって、オン状態(導通状態)と、オフ状態(非導通状態)が制御される。   The transistors 21 and 23 function as switches. The transistor 21 is controlled to be in an on state (conductive state) and in an off state (non-conductive state) by a signal supplied to the write control line WWL. The transistor 23 is controlled to be in an on state (conductive state) and in an off state (non-conductive state) by a signal supplied to the read control line RWL.

なお、図1においてトランジスタ21及びトランジスタ23は、いずれもnチャネル型として図示している。つまりゲートに印加される電圧がHレベルでオン状態、Lレベルでオフ状態となる。なおトランジスタ21及びトランジスタ23は、pチャネル型としてもよい。書き込み制御線WWLと、読み出し制御線RWLとに与える信号が反転することで制御することができる。   Note that in FIG. 1, both the transistor 21 and the transistor 23 are illustrated as n-channel types. That is, the voltage applied to the gate is turned on at the H level and turned off at the L level. Note that the transistors 21 and 23 may be p-channel transistors. Control can be performed by inverting the signal applied to the write control line WWL and the read control line RWL.

トランジスタ21をオフ状態とすることで、メモリセル20がデータを記憶することができる。ノードFNには、記憶するデータに応じた電荷が保持されている。トランジスタ21は、オフ状態におけるリーク電流が極めて小さいトランジスタであることが好ましい。このような特性を有するOSトランジスタが好適である。   By turning off the transistor 21, the memory cell 20 can store data. The node FN holds charges corresponding to stored data. The transistor 21 is preferably a transistor with extremely small leakage current in the off state. An OS transistor having such characteristics is preferable.

また、OSトランジスタは、ソースドレイン間に印加できる電圧、あるいはソースゲート間に印加できる電圧の上限が高い。よって、OSトランジスタは、耐圧に優れているため駆動電圧を高くすることができる。また、ノードFNと、データ書き込み線WBLとの電位差を大きくすることができる。よって、ノードFNと、データ読み出し線RBLとの電位差を大きくすることができる。そのためノードFNには、大きな電圧を保持させることができる。つまり、OSトランジスタは、ノードFNがデジタルデータを含む多値データを保持するのに有効である。   The OS transistor has a high upper limit of the voltage that can be applied between the source and drain or the voltage that can be applied between the source and gate. Therefore, since the OS transistor has an excellent breakdown voltage, the driving voltage can be increased. Further, the potential difference between the node FN and the data write line WBL can be increased. Therefore, the potential difference between the node FN and the data read line RBL can be increased. Therefore, a large voltage can be held in the node FN. That is, the OS transistor is effective for the node FN to hold multi-value data including digital data.

なお、トランジスタ23は、半導体層にシリコンを有するトランジスタ(Siトランジスタ)を用いてもよい。トランジスタ23は、Siトランジスタを用いることにより、オン状態のソースドレイン間に流れる電流を大きくすることができる。さらに、Siトランジスタを用いるトランジスタ23と、上述したOSトランジスタを用いるトランジスタ21とを積層する構成とすることができる。当該構成とすることで、メモリセル20で用いるトランジスタは、積層方向にトランジスタが配置され、メモリセル20の面積を縮小することができる。このとき、積層方向に配置されたトランジスタが、膜面上から見たときにトランジスタ21と、トランジスタ23及びトランジスタ21の一部が重なる位置に配置されてもよい。したがって、大きな記憶容量を有する半導体装置10を実現するのに有利である。   Note that the transistor 23 may be a transistor having silicon in a semiconductor layer (Si transistor). The transistor 23 can increase the current flowing between the source and drain in the on state by using a Si transistor. Further, the transistor 23 using the Si transistor and the transistor 21 using the OS transistor described above can be stacked. With this structure, the transistors used in the memory cell 20 are arranged in the stacking direction, so that the area of the memory cell 20 can be reduced. At this time, the transistor arranged in the stacking direction may be arranged at a position where the transistor 21, the transistor 23, and a part of the transistor 21 overlap when viewed from above the film surface. Therefore, it is advantageous to realize the semiconductor device 10 having a large storage capacity.

また、トランジスタ22は、Siトランジスタを用いてもよい。トランジスタ22をSiトランジスタにすることで、トランジスタ21と、トランジスタ22とを積層する構造とすることができる。よってメモリセル20の面積を縮小することができる。また、トランジスタ21と、トランジスタ22とを積層構造とすることで、ノードFNを形成するビアに容量を付加することができる。ノードFNの容量を大きくすることで、容量素子24を小さくすることができる。   The transistor 22 may be a Si transistor. When the transistor 22 is a Si transistor, the transistor 21 and the transistor 22 can be stacked. Therefore, the area of the memory cell 20 can be reduced. Further, with the transistor 21 and the transistor 22 having a stacked structure, a capacitor can be added to the via forming the node FN. By increasing the capacitance of the node FN, the capacitor 24 can be reduced.

また、トランジスタ22は、OSトランジスタを用いてもよい。OSトランジスタは、Siトランジスタに比べS値が小さいことが知られている。例えば、データ書き込み回路28は、デジタルアナログ変換回路を用いてノードFNにアナログデータを与えることができる。ノードFNに与えられたアナログデータが、トランジスタ22の飽和領域内で制御されるとき、トランジスタ22のS値が小さいと、アナログデータをトランジスタ22のゲートソース間電圧で制御しやすい。   The transistor 22 may be an OS transistor. It is known that the OS transistor has a smaller S value than the Si transistor. For example, the data writing circuit 28 can supply analog data to the node FN using a digital-analog conversion circuit. When the analog data given to the node FN is controlled in the saturation region of the transistor 22, the analog data can be easily controlled by the gate-source voltage of the transistor 22 if the S value of the transistor 22 is small.

次は、メモリセル20にアナログデータの書き込み手順について説明する。データ書き込み制御線WEにHの信号が与えられ、さらに書き込み制御線WWLにHの信号が与えられると、DINから、データ書き込み回路28を介して、メモリセル20がアナログデータ(以降、Vdataと示す)を記憶することができる。   Next, a procedure for writing analog data to the memory cell 20 will be described. When an H signal is applied to the data write control line WE and an H signal is further applied to the write control line WWL, the memory cell 20 receives analog data (hereinafter referred to as Vdata) from the DIN via the data write circuit 28. ) Can be stored.

メモリセル20が記憶するVdataは、データ書き込み回路28からスイッチS2を介してノードFNに与えられる。Vdataは電圧で与えられることが好ましい。したがって、ノードFNには、ノードFNが有する容量にVdataに応じた電荷が保持されている。図1では、ノードFNに容量素子24が接続された例を示しているが、容量素子24を設けない構成としてもよい。容量素子24を設けないときは、トランジスタ21がOSトランジスタのようにオフ状態でのリーク電流が極めて小さいことが好ましい。容量素子24を設けるときは、トランジスタ21のリーク電流がOSトランジスタほど小さくなくてもデータの劣化を抑えることができる。例えばSiトランジスタをトランジスタ21に使用するときは、容量素子24を設けることが好ましい。   Vdata stored in the memory cell 20 is supplied from the data write circuit 28 to the node FN via the switch S2. Vdata is preferably given as a voltage. Therefore, the charge corresponding to Vdata is held in the capacitor of the node FN in the node FN. Although FIG. 1 illustrates an example in which the capacitor 24 is connected to the node FN, a configuration in which the capacitor 24 is not provided may be employed. When the capacitor 24 is not provided, it is preferable that the leakage current in the off state of the transistor 21 is extremely small like the OS transistor. When the capacitor 24 is provided, data deterioration can be suppressed even if the leakage current of the transistor 21 is not as small as that of the OS transistor. For example, when a Si transistor is used for the transistor 21, it is preferable to provide the capacitor element 24.

トランジスタ21は、書き込み制御線WWLにLの信号を与えることでオフ状態になり、ノードFNがVdataを保持する。スイッチS2は、データ書き込み制御線WEにLの信号を与えることでオフ状態になる。   The transistor 21 is turned off by applying an L signal to the write control line WWL, and the node FN holds Vdata. The switch S2 is turned off by applying an L signal to the data write control line WE.

次は、データ読み出しにより破壊されるデータを簡便に書き戻すことのできる新規な半導体装置10について説明する。4つの期間に分けて説明する。   Next, a novel semiconductor device 10 that can easily write back data destroyed by data reading will be described. The description will be divided into four periods.

第1の期間について説明する。第4の期間では、データ読み出し回路30がメモリセル20からVdataを読み出すことができる。データ読み出し制御線RDEにHの信号が与えられ、さらに読み出し制御線RWLにHの信号が与えられる。データ読み出し回路30は、メモリセル20のVdataを読み出すことができる。トランジスタ23がオン状態になり、トランジスタ22に対して十分なドレイン電流を供給することができる。   The first period will be described. In the fourth period, the data read circuit 30 can read Vdata from the memory cell 20. An H signal is applied to the data read control line RDE, and an H signal is applied to the read control line RWL. The data read circuit 30 can read Vdata of the memory cell 20. The transistor 23 is turned on, and a sufficient drain current can be supplied to the transistor 22.

よってトランジスタ22は、ノードFNに応じた第1の電位(以降、Vdata1と示す)をデータ読み出し線RBLに出力することができる。図2で詳細な説明をするが、トランジスタ22と、読み出し回路30の入力端子CDS1に接続されるトランジスタとが、第1のソースフォロワ回路を形成する。したがって、Vdata1は、ノードFNの電位よりもトランジスタのゲートソース間電圧だけ低い電位になる。このとき、トランジスタのゲートソース間電圧は、トランジスタの電気特性である閾値電圧(Vth)より大きな値であることが好ましい。したがってVdata1はスイッチS1を介してデータ読み出し回路30の入力端子CDS1に与えられる。第1のソースフォロワ回路については、図2の読み出し回路30で詳細な説明をする。   Therefore, the transistor 22 can output a first potential (hereinafter referred to as Vdata1) corresponding to the node FN to the data read line RBL. As will be described in detail with reference to FIG. 2, the transistor 22 and the transistor connected to the input terminal CDS1 of the readout circuit 30 form a first source follower circuit. Therefore, Vdata1 is lower than the potential of the node FN by the gate-source voltage of the transistor. At this time, the gate-source voltage of the transistor is preferably larger than a threshold voltage (Vth) which is an electrical characteristic of the transistor. Therefore, Vdata1 is applied to the input terminal CDS1 of the data read circuit 30 via the switch S1. The first source follower circuit will be described in detail with reference to the readout circuit 30 in FIG.

データ読み出し回路30は、Vdata1を記憶することができる。図2で詳細な説明をするが、読み出し回路30は、第3のソースフォロワ回路を有し、第3のソースフォロワ回路にVdata1を保持する。ソース線SLは、半導体装置10の中で一番大きな電位が与えられることが好ましい。もしくは、ノードFNに与えられるデータの最大電圧よりも大きいことが好ましい。コモン線COMは、半導体装置の中で一番小さな電位が与えられることが好ましい。もしくは、ノードFNに与えられるデータの最少電圧よりも小さいことが好ましい。   The data read circuit 30 can store Vdata1. As will be described in detail with reference to FIG. 2, the read circuit 30 includes a third source follower circuit, and holds Vdata1 in the third source follower circuit. The source line SL is preferably supplied with the highest potential in the semiconductor device 10. Alternatively, it is preferably larger than the maximum voltage of data given to the node FN. The common line COM is preferably supplied with the smallest potential among the semiconductor devices. Alternatively, it is preferably smaller than the minimum voltage of data given to the node FN.

第2の期間乃至第3の期間について説明する。第2の期間乃至第3の期間では、トランジスタ22の電気特性だけでなく、配線抵抗、寄生容量などのばらつきを補正することができる。ここでは、電気特性としてトランジスタ22の閾値に着目して説明するが、補正されるのは閾値だけに限定されない。メモリセル20が、スイッチS1を介してデータ読み出し回路30と接続する配線抵抗や、スイッチS1の電気特性、データ読み出し線RBLの寄生容量などのばらつきについても補正することができる。   The second period to the third period will be described. In the second period to the third period, not only electrical characteristics of the transistor 22 but also variations in wiring resistance, parasitic capacitance, and the like can be corrected. Here, the description will be made focusing on the threshold value of the transistor 22 as an electrical characteristic, but the correction is not limited to the threshold value. Variations in the wiring resistance of the memory cell 20 connected to the data read circuit 30 via the switch S1, the electrical characteristics of the switch S1, the parasitic capacitance of the data read line RBL, and the like can also be corrected.

第2の期間は、データ書き込み制御線WEにHの信号と、書き込み制御線WWLにHの信号とを与え、メモリセル20に補正用データ(以降、Vrefと示す)を記憶することができる。メモリセル20が記憶するVrefは、データ書き込み回路28からスイッチS2を介してノードFNに与えられる。Vrefは電圧で与えられることが好ましい。したがって、ノードFNには、ノードFNが有する容量にVrefに応じた電荷が保持される。   In the second period, an H signal is applied to the data write control line WE and an H signal is applied to the write control line WWL, and correction data (hereinafter referred to as Vref) can be stored in the memory cell 20. Vref stored in the memory cell 20 is applied from the data write circuit 28 to the node FN via the switch S2. Vref is preferably given as a voltage. Accordingly, in the node FN, a charge corresponding to Vref is held in the capacitor of the node FN.

トランジスタ21は、書き込み制御線WWLにLの信号を与えることでオフ状態になり、ノードFNがVrefを保持する。スイッチS2は、データ書き込み制御線WEにLの信号を与えることでオフ状態になる。   The transistor 21 is turned off by applying an L signal to the write control line WWL, and the node FN holds Vref. The switch S2 is turned off by applying an L signal to the data write control line WE.

第3の期間について説明する。第3の期間では、データ読み出し回路30がメモリセル20からVrefを読み出すことができる。データ読み出し制御線RDEにHの信号が与えられ、さらに読み出し制御線RWLにHの信号が与えられる。データ読み出し回路30は、メモリセル20のVrefを読み出すことができる。トランジスタ23がオン状態になり、トランジスタ22は、ノードFNに応じた第2の電位(以降、Vdata2と示す)をデータ読み出し線RBLに出力することができる。   The third period will be described. In the third period, the data read circuit 30 can read Vref from the memory cell 20. An H signal is applied to the data read control line RDE, and an H signal is applied to the read control line RWL. The data read circuit 30 can read Vref of the memory cell 20. The transistor 23 is turned on, and the transistor 22 can output a second potential (hereinafter referred to as Vdata2) corresponding to the node FN to the data read line RBL.

Vdata2は、第1の期間と同じように、ノードFNの電位よりも読み出し回路30の入力端子CDS1に接続されるトランジスタのゲートソース間電圧だけ低い電位になる。したがってVdata2はスイッチS1を介してデータ読み出し回路30の入力端子CDS1に与えられる。データ読み出し回路30はVdata1とVdata2との差分を演算することができる。   Similarly to the first period, Vdata2 becomes a potential lower than the potential of the node FN by the gate-source voltage of the transistor connected to the input terminal CDS1 of the reading circuit 30. Therefore, Vdata2 is applied to the input terminal CDS1 of the data read circuit 30 via the switch S1. The data read circuit 30 can calculate the difference between Vdata1 and Vdata2.

Vdata1とVdata2には、トランジスタ22の電気特性のばらつき、配線抵抗、寄生容量などのばらつき等が含まれている。そのため、Vdata1とVdata2との差分を演算することで電気特性のばらつき、配線抵抗、寄生容量などのばらつき等を補正することができる。   Vdata1 and Vdata2 include variations in electrical characteristics of the transistor 22, variations in wiring resistance, parasitic capacitance, and the like. Therefore, by calculating the difference between Vdata1 and Vdata2, variations in electrical characteristics, variations in wiring resistance, parasitic capacitance, and the like can be corrected.

したがって、データ読み出し回路30は、メモリセル20からVdata2を読み出すことができる。   Therefore, the data read circuit 30 can read Vdata2 from the memory cell 20.

第4の期間について説明する。第4の期間では、データ読み出し回路30からメモリセル20へVdataを書き戻すことができる。書き戻すデータは、出力端子CDS2に出力することができる。   The fourth period will be described. In the fourth period, Vdata can be written back from the data read circuit 30 to the memory cell 20. The data to be written back can be output to the output terminal CDS2.

また、データ書き込み制御線WBEにHの信号が与えられ、さらに書き込み制御線WWLにHの信号が与えられる。これによりデータ読み出し回路30は、Vdata1をノードFNに記憶させることができる。次に、書き込み制御線WWLにLの信号が与えられ、トランジスタ21がオフ状態になる。よってノードFNは、Vdata1を保持することができる。またデータ書き込み制御線WBEにLの信号を与え、スイッチS3をオフ状態にする。   Further, an H signal is applied to the data write control line WBE, and an H signal is applied to the write control line WWL. As a result, the data read circuit 30 can store Vdata1 in the node FN. Next, an L signal is supplied to the write control line WWL, so that the transistor 21 is turned off. Therefore, the node FN can hold Vdata1. Further, an L signal is applied to the data write control line WBE, and the switch S3 is turned off.

図2は、データ読み出し回路30について説明をする。   FIG. 2 illustrates the data read circuit 30.

データ読み出し回路30は、第1のソースフォロワ回路、第2のソースフォロワ回路、第3のソースフォロワ回路、及び出力回路を有している。   The data read circuit 30 includes a first source follower circuit, a second source follower circuit, a third source follower circuit, and an output circuit.

データ読み出し回路30は、入力端子CDS1、出力端子CDS2、出力端子CDS3、トランジスタ31、トランジスタ32、トランジスタ33、トランジスタ34、トランジスタ35、トランジスタ36、トランジスタ37、トランジスタ39、容量素子38、ノードFNSH、ノードVout、ノードSFout、電源線Bias1、電源線Bias2、電源線VDD、電源線Cds、信号線SH、信号線SF1EN、信号線SF2EN、信号線CL、及びアナログデジタル変換回路を有している。   The data read circuit 30 includes an input terminal CDS1, an output terminal CDS2, an output terminal CDS3, a transistor 31, a transistor 32, a transistor 33, a transistor 34, a transistor 35, a transistor 36, a transistor 37, a transistor 39, a capacitor 38, a node FNSH, and a node. Vout, node SFout, power supply line Bias1, power supply line Bias2, power supply line VDD, power supply line Cds, signal line SH, signal line SF1EN, signal line SF2EN, signal line CL, and an analog-digital conversion circuit.

第1のソースフォロワ回路は、メモリセル20が有するトランジスタ22と、トランジスタ31を有している。第2のソースフォロワ回路は、トランジスタ32と、トランジスタ35と、トランジスタ36と、を有している。第3のソースフォロワ回路は、トランジスタ32と、トランジスタ33と、トランジスタ34と、トランジスタ37と、を有している。   The first source follower circuit includes a transistor 22 included in the memory cell 20 and a transistor 31. The second source follower circuit includes a transistor 32, a transistor 35, and a transistor 36. The third source follower circuit includes a transistor 32, a transistor 33, a transistor 34, and a transistor 37.

トランジスタ31、トランジスタ34、トランジスタ36、トランジスタ37、及びトランジスタ39が、nチャネル型のトランジスタで構成されている。またトランジスタ32、トランジスタ33、及びトランジスタ35がpチャネル型のトランジスタで構成されている。   The transistor 31, the transistor 34, the transistor 36, the transistor 37, and the transistor 39 are n-channel transistors. The transistors 32, 33, and 35 are p-channel transistors.

入力端子CDS1は、スイッチS1を介してデータ読み出し線RBLと電気的に接続されている。出力端子CDS2は、スイッチS3を介してデータ書き込み線WBLと電気的に接続されている。入力端子CDS1は、トランジスタ31のソース又はドレインの一方と、トランジスタ37のソース又はドレインの一方と、トランジスタ35のゲートとが電気的に接続されている。出力端子CDS2は、トランジスタ32のソース又はドレインの一方と、トランジスタ33のソース又はドレインの一方と、トランジスタ35のソース又はドレインの一方と、容量素子38の電極の一方とが電気的に接続されている。トランジスタ35のソース又はドレインの他方は、トランジスタ36のソース又はドレインの一方と電気的に接続されている。トランジスタ33のソース又はドレインの他方は、トランジスタ34のソース又はドレインの一方と電気的に接続されている。トランジスタ37のソース又はドレインの他方は、トランジスタ33のゲートと電気的に接続されている。トランジスタ31のソース又はドレインの他方と、トランジスタ34のソース又はドレインの他方と、トランジスタ36のソース又はドレインの他方と、はコモン線COMとが電気的に接続されている。容量素子38の電極の他方は、トランジスタ39のソース又はドレインの一方と、アナログデジタル変換回路39aの入力とが電気的に接続されている。アナログデジタル変換回路39aの出力は、出力端子CDS3と電気的に接続されている。   The input terminal CDS1 is electrically connected to the data read line RBL via the switch S1. The output terminal CDS2 is electrically connected to the data write line WBL via the switch S3. In the input terminal CDS1, one of the source and the drain of the transistor 31, the one of the source and the drain of the transistor 37, and the gate of the transistor 35 are electrically connected. In the output terminal CDS2, one of the source and the drain of the transistor 32, one of the source and the drain of the transistor 33, one of the source and the drain of the transistor 35, and one of the electrodes of the capacitor 38 are electrically connected. Yes. The other of the source and the drain of the transistor 35 is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 36. The other of the source and the drain of the transistor 33 is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 34. The other of the source and the drain of the transistor 37 is electrically connected to the gate of the transistor 33. The other of the source and the drain of the transistor 31, the other of the source and the drain of the transistor 34, and the other of the source and the drain of the transistor 36 are electrically connected to a common line COM. The other electrode of the capacitor 38 is electrically connected to one of the source and drain of the transistor 39 and the input of the analog-digital conversion circuit 39a. The output of the analog-digital conversion circuit 39a is electrically connected to the output terminal CDS3.

トランジスタ31のゲートは、電源線Bias1と電気的に接続されている。トランジスタ32のゲートは、電源線Bias2と電気的に接続されている。トランジスタ32のソース又はドレインの他方は、電源線VDDと電気的に接続されている。トランジスタ39のソース又はドレインの他方は、電源線Cdsと電気的に接続されている。トランジスタ37のゲートは、信号線SHと電気的に接続されている。トランジスタ36のゲートは、信号線SF1ENと電気的に接続されている。トランジスタ34のゲートは、信号線SF2ENと電気的に接続されている。トランジスタ39のゲートは、信号線CLと電気的に接続されている。   The gate of the transistor 31 is electrically connected to the power supply line Bias1. The gate of the transistor 32 is electrically connected to the power supply line Bias2. The other of the source and the drain of the transistor 32 is electrically connected to the power supply line VDD. The other of the source and the drain of the transistor 39 is electrically connected to the power supply line Cds. The gate of the transistor 37 is electrically connected to the signal line SH. The gate of the transistor 36 is electrically connected to the signal line SF1EN. The gate of the transistor 34 is electrically connected to the signal line SF2EN. The gate of the transistor 39 is electrically connected to the signal line CL.

電源線Bias1は、Vbias1の電位が与えられている。電源線Bias2は、Vbias2の電位が与えられている。電源線VDDは、VDDの電位が与えられている。電源線Cdsは、Vcdsの電位が与えられている。コモン線は、Vcomの電位が与えられている。   The power supply line Bias1 is given a potential of Vbias1. The power supply line Bias2 is given a potential of Vbias2. The power supply line VDD is given a potential of VDD. The power supply line Cds is given a potential of Vcds. The common line is given a potential of Vcom.

ノードFNSHは、トランジスタ33のゲートと、トランジスタ37のソース又はドレインの他方とが接続されることで形成されている。ノードVoutは、容量素子38の電極の他方と、トランジスタ39のソース又はドレインの一方と、アナログデジタル変換回路とが接続されることで形成されている。ノードSFoutは、出力端子CDS2と、容量素子38の電極の一方とが接続されることで形成されている。ノードFNSHは、容量素子を有してもよい。   The node FNSH is formed by connecting the gate of the transistor 33 and the other of the source and the drain of the transistor 37. The node Vout is formed by connecting the other electrode of the capacitor 38, one of the source and the drain of the transistor 39, and the analog-digital conversion circuit. The node SFout is formed by connecting the output terminal CDS2 and one of the electrodes of the capacitive element 38. The node FNSH may include a capacitor.

ここでは、第1の期間乃至第4の期間について詳細な説明をする。   Here, the first period to the fourth period will be described in detail.

まず、第1の期間について説明する。データ読み出し回路30が、ノードFNに保持されているVdataの電位に相当する読み出し電位Vdata1を、ノードFNSHに保持する。そのためには、トランジスタ22と、トランジスタ31とが、Vcomの電位を基準とした第1のソースフォロワ回路を形成することが好ましい。トランジスタ31のゲートには、トランジスタ31の閾値電圧(Vth31)より少し大きな電圧を与えることがより好ましい。   First, the first period will be described. The data read circuit 30 holds a read potential Vdata1 corresponding to the potential of Vdata held at the node FN at the node FNSH. For this purpose, it is preferable that the transistor 22 and the transistor 31 form a first source follower circuit based on the potential of Vcom. It is more preferable to apply a voltage slightly higher than the threshold voltage (Vth31) of the transistor 31 to the gate of the transistor 31.

また、トランジスタ22と、トランジスタ31とは、トランジスタのL長、W長、及び電気特性などが同じであることが好ましい。トランジスタ22と、トランジスタ31とが飽和特性で動作する。したがって、トランジスタ22と、トランジスタ31とが同じ閾値電圧であることが好ましい。上記の条件から第1のソースフォロワ回路は、式1で表すことができる。   In addition, the transistor 22 and the transistor 31 preferably have the same L length, W length, electrical characteristics, and the like. The transistor 22 and the transistor 31 operate with saturation characteristics. Therefore, it is preferable that the transistor 22 and the transistor 31 have the same threshold voltage. From the above conditions, the first source follower circuit can be expressed by Equation 1.

Vdata1=Vdata−Vbias1(式1)   Vdata1 = Vdata−Vbias1 (Formula 1)

よってVdata1が入力端子CDS1に与えられる。   Therefore, Vdata1 is applied to the input terminal CDS1.

続いて信号線SHにHの信号を与えることで、トランジスタ37をオン状態にする。トランジスタ37がオン状態になると、ノードFNSHがVdata1を記憶することができる。このとき、信号線CLにHの信号を与えることで、トランジスタ39をオン状態にする。トランジスタ39がオン状態になると、ノードVoutがVcdsの電位になる。   Subsequently, the transistor 37 is turned on by applying an H signal to the signal line SH. When the transistor 37 is turned on, the node FNSH can store Vdata1. At this time, an H signal is applied to the signal line CL, whereby the transistor 39 is turned on. When the transistor 39 is turned on, the node Vout becomes a potential of Vcds.

さらに、信号線SF2ENにLの信号を与えることで、トランジスタ34をオフ状態にする。また信号線SF1ENにHの信号を与えることで、トランジスタ36をオン状態にする。よってトランジスタ32と、トランジスタ35とが、VDDの電位を基準とした第2のソースフォロワ回路を形成する。このとき、トランジスタ36は、導通状態である。トランジスタ32と、トランジスタ35とは、トランジスタのL長、W長、及び電気特性などが同じであることが好ましい。SFoutに与えられる電圧をVSFoutとする。VSFoutは、式2で表すことができる。   Further, by applying an L signal to the signal line SF2EN, the transistor 34 is turned off. Further, the transistor 36 is turned on by applying a signal H to the signal line SF1EN. Therefore, the transistor 32 and the transistor 35 form a second source follower circuit based on the potential of VDD. At this time, the transistor 36 is in a conductive state. The transistor 32 and the transistor 35 preferably have the same L length, W length, electrical characteristics, and the like. A voltage applied to SFout is defined as VSFout. VSFout can be expressed by Equation 2.

VSFout=(VDD−Vbias2)+Vdata1(式2)   VSFout = (VDD−Vbias2) + Vdata1 (Formula 2)

式2のVdata1には、式1を代入する。よって、トランジスタ32のゲートに与えるVbias2は、VDD−Vbias1の電位を与えることでノードSFoutはVdataの電位になる。   Expression 1 is substituted into Vdata1 of Expression 2. Therefore, Vbias2 given to the gate of the transistor 32 gives the potential of VDD-Vbias1, so that the node SFout becomes the potential of Vdata.

続いて、信号線SHにLの信号を与えることで、トランジスタ37をオフ状態にする。よって、ノードFNSHがVdata1を保持することができる。また、信号線CLにLの信号を与えることでトランジスタ39をオフ状態にする。よって、ノードVoutがVcdsを保持することができる。ノードVoutは、Vcdsの電位のため、ノードSFoutはVcdsを基準電位としたVdataの電位が一時的に保持される。トランジスタ37は、OSトランジスタを使用するとノードFNSHに記憶された電荷のリークを少なくすることができる。したがって、ノードFNSHに保持されたデータの劣化を抑えることができる。   Subsequently, by supplying an L signal to the signal line SH, the transistor 37 is turned off. Therefore, the node FNSH can hold Vdata1. Further, the transistor 39 is turned off by applying an L signal to the signal line CL. Therefore, the node Vout can hold Vcds. Since the node Vout is at the potential of Vcds, the node SFout temporarily holds the potential of Vdata with Vcds as the reference potential. When an OS transistor is used for the transistor 37, leakage of charges stored in the node FNSH can be reduced. Therefore, deterioration of data held in the node FNSH can be suppressed.

第2の期間は、VrefをノードFNに書き込む期間である。ここでの説明は、省略する。   The second period is a period for writing Vref to the node FN. The description here is omitted.

第3の期間は、第1の期間と同じ手順でデータ読み出し回路30がメモリセル20からVrefの読み出しを行う。Vrefは、式1と同様にVdata2に変換されて読み出される。Vdata2の読み出しは、第1のソースフォロワ回路と、第2のソースフォロワ回路を使用する。したがってノードSFoutは、Vrefの電位で更新される。ただし、信号線SHにはLの信号を与え続ける。これによりノードFNSHが第1、第2の期間から引き続きVdata1を保持することができる。   In the third period, the data read circuit 30 reads Vref from the memory cell 20 in the same procedure as in the first period. Vref is converted into Vdata2 and read out in the same manner as in Expression 1. To read Vdata2, the first source follower circuit and the second source follower circuit are used. Therefore, the node SFout is updated with the potential of Vref. However, an L signal is continuously applied to the signal line SH. As a result, the node FNSH can continue to hold Vdata1 from the first and second periods.

ノードSFoutがVdataからVrefに更新されたことで、ノードVoutは容量素子38の容量結合により、VcdsからVcds+Vref―Vdataに更新される。したがって容量素子38には、Vcds+Vref―Vdataの電位が保持される。VrefとVdataは同じ経路をたどって読み出しているため、両方の電位に含まれるトランジスタ22の電気特性のばらつき、配線抵抗、寄生容量などのばらつき等は同量である。したがって、Vout=Vcds+Vref―Vdataは当該ばらつきが補正された電位となっている。アナログデジタル変換回路39aに適切な参照電圧を与えることでVdataに相当するデジタルデータが出力端子CDS3を介してDOUTに出力される。つまり、トランジスタの電気特性、配線抵抗、寄生容量等のばらつきを低減した高精度な読み出しが可能である。   By updating the node SFout from Vdata to Vref, the node Vout is updated from Vcds to Vcds + Vref−Vdata due to capacitive coupling of the capacitive element 38. Therefore, the capacitor 38 holds a potential of Vcds + Vref−Vdata. Since Vref and Vdata are read out through the same path, variations in electrical characteristics, wiring resistance, parasitic capacitance, and the like of the transistor 22 included in both potentials are the same amount. Therefore, Vout = Vcds + Vref−Vdata is a potential in which the variation is corrected. By applying an appropriate reference voltage to the analog-digital conversion circuit 39a, digital data corresponding to Vdata is output to DOUT via the output terminal CDS3. That is, high-precision reading with reduced variations in transistor electrical characteristics, wiring resistance, parasitic capacitance, and the like is possible.

第4の期間は、データ読み出し回路30がメモリセル20へVdataの書き戻しを行う。信号線SF1ENにLの信号を与えることで、トランジスタ36をオフ状態にする。また信号線SF2ENにHの信号を与えることで、トランジスタ34をオン状態にする。よってトランジスタ32と、トランジスタ33とが、VDDの電位を基準とした第3のソースフォロワ回路を形成する。このとき、トランジスタ34は、導通状態である。トランジスタ32と、トランジスタ33とは、トランジスタのL長、W長、及び電気特性などが同じであることが好ましい。   In the fourth period, the data read circuit 30 writes Vdata back to the memory cell 20. By applying an L signal to the signal line SF1EN, the transistor 36 is turned off. Further, the transistor 34 is turned on by applying an H signal to the signal line SF2EN. Therefore, the transistor 32 and the transistor 33 form a third source follower circuit based on the potential of VDD. At this time, the transistor 34 is in a conductive state. The transistor 32 and the transistor 33 preferably have the same L length, W length, electrical characteristics, and the like.

ノードFNSHの電位は、Vdata1を保持しているため、ノードSFoutの電位がVdataで更新される。スイッチS3がオン状態、且つトランジスタ21がオン状態のとき、ノードFNの電位は、ノードSFoutの電位によって更新される。また、ノードSFoutの電位は、トランジスタ32から電流を供給することができる。よってノードFNは、データ書き込み線WBL及びスイッチS3などの寄生容量による電圧降下の影響を抑えることができる。したがって、ノードFNにVdataを書き戻すときにデータの劣化を抑えることができる。   Since the potential of the node FNSH holds Vdata1, the potential of the node SFout is updated with Vdata. When the switch S3 is on and the transistor 21 is on, the potential of the node FN is updated by the potential of the node SFout. Further, a current can be supplied from the transistor 32 as the potential of the node SFout. Therefore, the node FN can suppress the influence of a voltage drop due to parasitic capacitances such as the data write line WBL and the switch S3. Therefore, deterioration of data can be suppressed when Vdata is written back to the node FN.

最後にトランジスタ21をオフ状態にし、スイッチS3をオフ状態にすることでデータの書き戻しが完了する   Finally, the transistor 21 is turned off and the switch S3 is turned off to complete the data write-back.

本実施の形態では、メモリセル20から、データを読み出すときに破壊するデータを書き戻すことでデータが修復される。よって、データの保持特性が良く、さらに配線などが有する時定数の影響を抑えることができる半導体装置を提供することができる。   In the present embodiment, data is restored by writing back data that is destroyed when data is read from the memory cell 20. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device that has good data retention characteristics and can suppress the influence of a time constant of a wiring or the like.

図3は、図2の半導体装置10の動作をタイミングチャートで示す。T1−T3は初期状態であり、T4から説明をする。またノードFNには、Vdataの電位が保持されている状態から説明する。駆動タイミングは図3のタイミングチャートに限定されない。駆動タイミングは、適宜調整することができる。   FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the semiconductor device 10 of FIG. T1-T3 is an initial state and will be described from T4. In addition, a description will be given from the state where the potential of Vdata is held in the node FN. The drive timing is not limited to the timing chart of FIG. The drive timing can be adjusted as appropriate.

第1の期間を開始する。   Start the first period.

T4は、信号線RDEにHの信号を与えることで、スイッチS1をオン状態にする。   T4 turns on the switch S1 by applying an H signal to the signal line RDE.

T5は、読み出し選択線RWLにHの信号を与えることで、メモリセル20からVdataを読み出す。また、信号線SH、信号線SF1EN、信号線CLにHの信号を与えることで、トランジスタ36、トランジスタ37、及びトランジスタ39をオン状態にする。また、信号線SF2ENにLの信号を与えることで、トランジスタ36をオフ状態にする。よって、読み出し回路30は、読み出したVdata1の電位をノードFNSHに保持させることができる。このとき、データ読み出し線は、Vdata1の電位になる。ノードSFoutは、Vdataの電位になる。ノードVoutは、Vcdsの電位になる。ただし、ノードFNSHは、Vdata−Vbias1の電位になる。   T5 reads Vdata from the memory cell 20 by applying an H signal to the read selection line RWL. In addition, the transistor 36, the transistor 37, and the transistor 39 are turned on by supplying a signal H to the signal line SH, the signal line SF1EN, and the signal line CL. Further, the transistor 36 is turned off by applying an L signal to the signal line SF2EN. Therefore, the reading circuit 30 can hold the read potential of Vdata1 in the node FNSH. At this time, the data read line has a potential of Vdata1. The node SFout has a potential of Vdata. The node Vout has a potential of Vcds. Note that the node FNSH has a potential of Vdata−Vbias1.

T6は、信号線SHにLの信号を与える。よって、ノードFNSHは、Vdata−Vbias1の電位を保持する。   T6 gives an L signal to the signal line SH. Therefore, the node FNSH holds the potential of Vdata−Vbias1.

T7は、信号線CLにLの信号を与える。よって、ノードVoutはVcdsの電位を保持する。   T7 gives an L signal to the signal line CL. Therefore, the node Vout holds the potential of Vcds.

T8は、読み出し選択線RWLにLの信号を与えることで、トランジスタ23をオフ状態にする。また信号線SF1ENにLの信号を与える。ノードSFoutは、信号線SF1EN及び信号線SF2ENがLになるため、VDDの電位になる。   In T8, the transistor 23 is turned off by applying an L signal to the read selection line RWL. Further, an L signal is given to the signal line SF1EN. The node SFout has a potential of VDD because the signal line SF1EN and the signal line SF2EN are L.

T9は、信号線RDEにLの信号を与えることで、スイッチS1をオフ状態にする。第1の期間が終了する。   At T9, the switch S1 is turned off by applying an L signal to the signal line RDE. The first period ends.

次に第2の期間を開始する。   Next, the second period starts.

T10は、データ書き込み制御線WEにHの信号を与えることで、スイッチS2をオン状態にする。また、データ書き込み回路28は、信号線DINに補正用データが与えられることで、Vrefの電位を出力する。   T10 turns on the switch S2 by giving a signal H to the data write control line WE. Further, the data write circuit 28 outputs the potential of Vref when the correction data is given to the signal line DIN.

T11は、書き込み制御線WWLにHの信号を与えることで、トランジスタ21をオン状態にする。Vrefの電位は、ノードFNに記憶される。   In T11, the transistor 21 is turned on by applying an H signal to the write control line WWL. The potential of Vref is stored in the node FN.

T12は、書き込み制御線WWLにLの信号を与えることで、トランジスタ21をオフ状態にする。Vrefの電位は、ノードFNにVrefに応じた電荷が保存される。   In T12, the transistor 21 is turned off by applying an L signal to the write control line WWL. As for the potential of Vref, electric charge corresponding to Vref is stored in the node FN.

T13は、データ書き込み制御線WEにLの信号を与えることで、スイッチS2をオフ状態にする。第2の期間が終了する。   In T13, the switch S2 is turned off by giving an L signal to the data write control line WE. The second period ends.

次に第3の期間を開始する。   Next, the third period starts.

T14は、信号線RDEにHの信号を与えることで、スイッチS1をオン状態にする。   T14 applies the H signal to the signal line RDE to turn on the switch S1.

T15は、読み出し選択線RWLにHの信号を与えることで、メモリセル20からデータを読み出す。このとき、データ読み出し線RBLは、Vdata2の電位になる。ノードSFoutは、Vrefの電位に更新される。ノードVoutは、トランジスタ39がオフ状態のためVcds+Vref−Vdataの電位を保持している。ノードFNSHは、更新されずにVdata−Vbias1の電位を保持している。   In T15, data is read from the memory cell 20 by applying a signal H to the read selection line RWL. At this time, the data read line RBL has a potential of Vdata2. The node SFout is updated to the potential of Vref. The node Vout holds the potential of Vcds + Vref−Vdata because the transistor 39 is off. The node FNSH holds the potential of Vdata−Vbias1 without being updated.

T15とT16の間で、アナログデジタル変換回路39aにて、ノードVoutの電位をデジタルデータに変換してDoutに出力する。次に、T16では、信号線RWLにLの信号を与えることで、スイッチS1をオフ状態にする。   Between T15 and T16, the analog-digital conversion circuit 39a converts the potential of the node Vout into digital data and outputs it to Dout. Next, at T16, the switch S1 is turned off by applying an L signal to the signal line RWL.

T17は、信号線RDEにLの信号を与えることで、スイッチS1をオフ状態にする。第3の期間が終了する。   T17 turns off the switch S1 by applying an L signal to the signal line RDE. The third period ends.

次に第4の期間を開始する。   Next, the fourth period starts.

T18は、信号線WBEにHの信号を与えることで、スイッチS3をオン状態にする。データ書き込み線WBLと、ノードSFoutと、がスイッチS3を介して電気的に接続される。信号線SF1ENにLの信号を与えることで、トランジスタ36をオフ状態にする。信号線SF2ENにHの信号を与えることで、トランジスタ34をオン状態にし、第3のソースフォロワ回路を動作させる。ノードSFoutには、Vdataの電位が与えられ、ノードVoutは、Vcdsの電位が与えられる。   T18 applies the H signal to the signal line WBE to turn on the switch S3. Data write line WBL and node SFout are electrically connected via switch S3. By applying an L signal to the signal line SF1EN, the transistor 36 is turned off. By applying an H signal to the signal line SF2EN, the transistor 34 is turned on, and the third source follower circuit is operated. A potential of Vdata is applied to the node SFout, and a potential of Vcds is applied to the node Vout.

T19は、書き込み制御線WWLにHの信号を与えることで、トランジスタ21をオン状態にする。ノードSFoutのVdataの電位は、ノードFNに記憶される。   In T19, the transistor 21 is turned on by applying an H signal to the write control line WWL. The potential of Vdata of the node SFout is stored in the node FN.

T20は、書き込み制御線WWLにLの信号を与えることで、トランジスタ21をオフ状態にする。ノードFNは、Vdatan電位に応じた電荷を保存する。   T20 turns off the transistor 21 by applying an L signal to the write control line WWL. The node FN stores a charge corresponding to the Vdatan potential.

T21は、信号線SF2ENにLの信号を与えることで、トランジスタ34をオフ状態にする。信号線WBEにLの信号を与えることで、スイッチS3をオフ状態にする。第4の期間が終了する。   T21 turns off the transistor 34 by applying an L signal to the signal line SF2EN. By applying an L signal to the signal line WBE, the switch S3 is turned off. The fourth period ends.

図4は、一例として図2で説明した読み出し回路30とは異なる構成の回路を示している。トランジスタ31、トランジスタ32、トランジスタ33、トランジスタ35、トランジスタ37、及びトランジスタ39がnチャネル型のトランジスタで構成されている。またトランジスタ34、トランジスタ36が、pチャネル型のトランジスタで構成されている。したがって、図4は、第2のソースフォロワ回路と、第3のソースフォロワ回路が、Vcomの電位を基準として動作する。   FIG. 4 shows a circuit having a configuration different from the readout circuit 30 described in FIG. 2 as an example. The transistors 31, 32, 33, 35, 37, and 39 are n-channel transistors. The transistors 34 and 36 are p-channel transistors. Therefore, in FIG. 4, the second source follower circuit and the third source follower circuit operate with reference to the potential of Vcom.

図5の半導体装置10は、メモリセル20を複数用いて、レジスタを構成した例を示している。メモリセル20は、デジタルデータ及びアナログデータが扱えるレジスタの機能を有している。図1と異なる点は、スイッチS1、スイッチS2、及びスイッチS3を制御するために、選択信号CSを有している。選択信号CSを有することで、データ書き込み回路28と、データ読み出し回路30を共通化することができる。図5では、ソース線SLも、選択信号CSに合わせて独立して配線を設けている。ただし、ソース線SLは共通配線としてもよい。   The semiconductor device 10 of FIG. 5 shows an example in which a register is configured by using a plurality of memory cells 20. The memory cell 20 has a register function capable of handling digital data and analog data. The difference from FIG. 1 is that a selection signal CS is provided to control the switch S1, the switch S2, and the switch S3. By having the selection signal CS, the data write circuit 28 and the data read circuit 30 can be shared. In FIG. 5, the source line SL is also provided with a wiring independently in accordance with the selection signal CS. However, the source line SL may be a common wiring.

図6の半導体装置10は、複数のメモリセル20を有している。メモリセル20は、MC(0,0)乃至MC(m、n)で配置されている点が異なっている。メモリセル20がn方向に延在するとき、データ書き込み線WBL、データ読み出し線RBL、及びソース線SLを共通化することができる。したがって、n方向に延在するメモリセル20は、データ読み出し回路30を共通化することができる。m及びnは、1以上の正の整数である。   The semiconductor device 10 in FIG. 6 has a plurality of memory cells 20. The memory cells 20 are different in that they are arranged from MC (0, 0) to MC (m, n). When the memory cell 20 extends in the n direction, the data write line WBL, the data read line RBL, and the source line SL can be shared. Therefore, the memory cell 20 extending in the n direction can share the data read circuit 30. m and n are positive integers of 1 or more.

データ読み出し回路30は、列ごとにそれぞれ有した構成にすることが好ましい。読み出し制御線RWLを、同時に制御することで、m方向に延在するメモリセル20から並列にデータを読み出すことができる。さらに、並列にデータを書き戻すことができる。   The data read circuit 30 is preferably provided for each column. By simultaneously controlling the read control line RWL, data can be read in parallel from the memory cells 20 extending in the m direction. Furthermore, data can be written back in parallel.

図6は、データ書き込み回路28を選択信号CSで制御することができる。第2の期間は、並列で処理されるメモリセル20に同じVrefで書き込むことができることが好ましい。ただし、データ書き込み回路28は、データ読み出し回路と同様に、列ごとにそれぞれ有した構成にしてもよい。   In FIG. 6, the data write circuit 28 can be controlled by the selection signal CS. In the second period, it is preferable that data can be written to the memory cells 20 processed in parallel with the same Vref. However, the data write circuit 28 may have a configuration for each column as in the data read circuit.

半導体装置10は、メモリセル20を複数有した構成にすることができる。本実施の形態で示したデータ読み出し回路30を用いることで、データ読み出しにより破壊されるデータを簡便に書き戻すことができる。本実施の形態では、データ書き込み回路28にデジタルアナログ変換回路を有し、データ読み出し回路30にアナログデジタル変換回路39aを有することで、メモリセル20は、アナログデータを扱うことができる。デジタルアナログ変換回路と、アナログデジタル回路の代わりに、比較回路を用いてもよい。比較回路を用いることでデジタルデータを扱うことに優れた構成とすることができる。デジタルデータを扱うときは、アナログデータを扱うときよりデータの劣化を抑えることができる。   The semiconductor device 10 can be configured to have a plurality of memory cells 20. By using the data reading circuit 30 shown in this embodiment mode, data destroyed by data reading can be easily written back. In the present embodiment, the data write circuit 28 has a digital-analog conversion circuit, and the data read circuit 30 has an analog-digital conversion circuit 39a, whereby the memory cell 20 can handle analog data. A comparison circuit may be used instead of the digital-analog conversion circuit and the analog-digital circuit. By using the comparison circuit, a configuration excellent in handling digital data can be obtained. When dealing with digital data, data degradation can be suppressed compared to when dealing with analog data.

なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。又は、他の実施の形態において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。つまり、本実施の形態及び他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載されているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様として、メモリセルを有した半導体装置に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様は、メモリセルを有した半導体装置に適用しなくてもよい。例えば、本発明の一態様は、別の機能を有する半導体装置に適用してもよい。例えば、本発明の一態様として、トランジスタのチャネル形成領域、ソースドレイン領域などが、酸化物半導体を有する場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、様々な半導体を有していてもよい。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、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、ガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、インジウムリン、窒化ガリウム、又は、有機半導体などの少なくとも一つを有していてもよい。又は例えば、場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、酸化物半導体を有していなくてもよい。   Note that one embodiment of the present invention is described in this embodiment. Alternatively, in another embodiment, one embodiment of the present invention is described. Note that one embodiment of the present invention is not limited thereto. That is, in this embodiment and other embodiments, various aspects of the invention are described, and thus one embodiment of the present invention is not limited to a particular aspect. For example, as an embodiment of the present invention, an example in which the present invention is applied to a semiconductor device having memory cells has been described; however, one embodiment of the present invention is not limited thereto. Depending on circumstances or circumstances, one embodiment of the present invention may not be applied to a semiconductor device including a memory cell. For example, one embodiment of the present invention may be applied to a semiconductor device having another function. For example, although an example in which a channel formation region, a source / drain region, and the like of a transistor include an oxide semiconductor is described as one embodiment of the present invention, one embodiment of the present invention is not limited thereto. Depending on circumstances or conditions, various transistors in one embodiment of the present invention, a channel formation region of the transistor, a source / drain region of the transistor, or the like may include various semiconductors. Depending on circumstances or conditions, various transistors in one embodiment of the present invention, a channel formation region of the transistor, a source / drain region of the transistor, or the like can be formed using, for example, silicon, germanium, silicon germanium, silicon carbide, or gallium. At least one of arsenic, aluminum gallium arsenide, indium phosphide, gallium nitride, or an organic semiconductor may be included. Alternatively, for example, depending on circumstances or circumstances, a variety of transistors, channel formation regions of the transistors, source and drain regions of the transistors, and the like of the transistor may not include an oxide semiconductor. Good.

以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。   The structures and methods described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures and methods described in the other embodiments.

(実施の形態2)
本実施の形態では、電子機器がニューラルネットワークを有し、ニューラルネットワークが実施の形態1の半導体装置を有する構成について、図7及び図8を用いて説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a structure in which an electronic device includes a neural network and the neural network includes the semiconductor device of Embodiment 1 will be described with reference to FIGS.

図7で示す半導体装置10aは、ニューラルネットワークにおける多層パーセプトロンとして機能することができるニューロンの模式図である。多層パーセプトロンは、入力層、中間層、出力層の3層構造を有しており、入力層の情報を、情報の特徴を抽出もしくは圧縮して出力層に出力することができる。   The semiconductor device 10a shown in FIG. 7 is a schematic diagram of a neuron that can function as a multilayer perceptron in a neural network. The multilayer perceptron has a three-layer structure of an input layer, an intermediate layer, and an output layer, and information of the input layer can be output to the output layer by extracting or compressing information features.

ニューロンは、次のような機能を備えていることが好ましい。ニューロンは、複数の入力信号を有し、それぞれの入力信号に重みを加えることができる。ニューロンは、重みが加えられた複数の入力信号を加算することで特徴を抽出する。特徴が指定された閾値を超えると、発火と判定して出力が変化する。   The neuron preferably has the following functions. A neuron has a plurality of input signals, and each input signal can be weighted. The neuron extracts features by adding a plurality of input signals to which weights are added. If the feature exceeds a specified threshold, it is determined that the feature is ignited and the output changes.

したがって、ニューロンは、入力信号とIN(0)乃至IN(n)と、増幅回路41と、特徴抽出回路42と、判定出力回路43と、を有していることが好ましい。増幅回路41は、入力信号に重みを加えることができる。特徴抽出回路42は、増幅回路41で重みが加えられた複数の入力信号を加算することができる。入力信号の総和は、判定出力回路43の有する判定閾値によって判定することができる。判定された結果が判定閾値を超えたとき、発火と判定し、出力信号を変化させることができる。   Therefore, the neuron preferably includes an input signal, IN (0) to IN (n), an amplifier circuit 41, a feature extraction circuit 42, and a determination output circuit 43. The amplifier circuit 41 can apply a weight to the input signal. The feature extraction circuit 42 can add a plurality of input signals weighted by the amplification circuit 41. The total sum of the input signals can be determined by a determination threshold included in the determination output circuit 43. When the determined result exceeds the determination threshold value, it can be determined that ignition has occurred, and the output signal can be changed.

さらに詳細な説明をする。増幅回路41は、入力信号INに対して重み係数Aを付加することができる。重み係数Aは、メモリセルMCで設定される。ここでは、重み係数Aを増幅率と置き換えてもよい。したがって、入力信号INに重み係数Aが付加されたデータは、出力信号bとして特徴抽出回路42に与えられる。また出力信号bには、オフセット成分を加えてもよい。   Further detailed description will be given. The amplifier circuit 41 can add a weighting coefficient A to the input signal IN. The weight coefficient A is set in the memory cell MC. Here, the weighting factor A may be replaced with an amplification factor. Therefore, the data obtained by adding the weighting coefficient A to the input signal IN is given to the feature extraction circuit 42 as the output signal b. Further, an offset component may be added to the output signal b.

よって、特徴抽出回路42の出力信号cは、式3で表すことができる。増幅回路41に与える重み係数Aは、全ての入力信号INに対して同じ重み係数Aを設定してもよいし、それぞれの入力信号INに異なる重み係数Aを設定してもよい。   Therefore, the output signal c of the feature extraction circuit 42 can be expressed by Equation 3. As the weighting factor A given to the amplifier circuit 41, the same weighting factor A may be set for all the input signals IN, or different weighting factors A may be set for the respective input signals IN.

上記条件のもと、特徴抽出回路42は、入力信号INの総和(ネット値)を式3で表すことができる。ここで使用する出力信号c(j)は、複数あるニューロンのj番目を示している。jは、1以上の整数である。総和は、出力信号c(j)として判定出力回路43に与えられる。   Under the above conditions, the feature extraction circuit 42 can express the total sum (net value) of the input signal IN by Expression 3. The output signal c (j) used here indicates the jth of a plurality of neurons. j is an integer of 1 or more. The sum is supplied to the determination output circuit 43 as an output signal c (j).

c(j)=Σ(IN(i)・A(i)+B)(式3)   c (j) = Σ (IN (i) · A (i) + B) (Formula 3)

したがって判定出力回路43が有する比較回路は、出力関数と置き換えることができる。出力関数がニューロンの出力信号OUT(j)は、式4で表される。   Therefore, the comparison circuit included in the determination output circuit 43 can be replaced with an output function. An output signal OUT (j) whose output function is a neuron is expressed by Expression 4.

OUT(j)=f(c(j))(式4)   OUT (j) = f (c (j)) (Formula 4)

なお、出力関数fは、ニューロンの出力関数としてシグモイド関数などを用いることが知られている。本発明の一態様では、判定出力回路43が、ニューロンの出力関数fとして機能することができる。判定出力回路43には、メモリセルMCより閾値電位が判定閾値として与えられることが好ましい。ただし、判定閾値は、固定された閾値電位が与えられてもよい。したがって、判定出力回路43を用いてニューラルネットワークにおける発火と呼ばれる条件を生成し2値化されたデジタル信号を出力信号OUT(j)として出力することができる。   It is known that the output function f uses a sigmoid function or the like as a neuron output function. In one embodiment of the present invention, the determination output circuit 43 can function as a neuron output function f. The determination output circuit 43 is preferably supplied with a threshold potential as a determination threshold value from the memory cell MC. However, a fixed threshold potential may be given as the determination threshold. Therefore, the decision output circuit 43 can be used to generate a condition called firing in the neural network and output a binarized digital signal as the output signal OUT (j).

図8は、ニューロンの重み係数Aと、判定閾値と、を実施の形態1の半導体装置によって与える構成を示す。図8では、一例としてニューロンのj番目について説明する。ニューロンは、4つの入力信号IN(0)乃至IN(3)から、出力信号OUT(j)を生成する例を示している。   FIG. 8 shows a configuration in which the neuron weight coefficient A and the determination threshold are given by the semiconductor device of the first embodiment. In FIG. 8, the j-th neuron will be described as an example. The neuron shows an example in which an output signal OUT (j) is generated from four input signals IN (0) to IN (3).

ニューロンは、メモリセルMC(0)乃至、メモリセルMC(4)、データ書き込み回路28、データ読み出し回路30、スイッチS1乃至スイッチS8、増幅回路41a乃至増幅回路41dと、特徴抽出回路42と、判定出力回路43と、を有している。   The neuron is determined by the memory cells MC (0) to MC (4), the data write circuit 28, the data read circuit 30, the switches S1 to S8, the amplifier circuits 41a to 41d, and the feature extraction circuit 42. Output circuit 43.

メモリセルMC(0)乃至、メモリセルMC(4)、データ書き込み回路28、データ読み出し回路30、スイッチS1乃至スイッチS3の説明は、実施の形態1で説明しているため、以降では省略する。したがって、図8では、スイッチS4乃至スイッチS8、増幅回路41a乃至増幅回路41dと、特徴抽出回路42と、判定出力回路43について説明する。   Description of the memory cells MC (0) to MC (4), the data write circuit 28, the data read circuit 30, and the switches S1 to S3 has been described in Embodiment 1, and will be omitted hereinafter. Therefore, in FIG. 8, the switches S4 to S8, the amplifier circuits 41a to 41d, the feature extraction circuit 42, and the determination output circuit 43 will be described.

ここでは説明を簡便にするために、入力信号IN(0)について説明する。増幅回路41aは、メモリセルMC(0)が更新されると、スイッチS4を信号SEL(0)によって制御することで、重み係数Aを更新することができる。データ読み出し線RBLは、メモリセルMC(0)乃至メモリセルMC(4)に共通配線として接続されているため、メモリセルMC(0)が更新された後、増幅回路41aの重み係数Aが更新されることが好ましい。また、増幅回路41は、入力信号IN(0)が与えられる。   Here, in order to simplify the description, the input signal IN (0) will be described. When the memory cell MC (0) is updated, the amplifier circuit 41a can update the weighting coefficient A by controlling the switch S4 with the signal SEL (0). Since the data read line RBL is connected as a common wiring to the memory cells MC (0) to MC (4), the weight coefficient A of the amplifier circuit 41a is updated after the memory cell MC (0) is updated. It is preferred that The amplifier circuit 41 is given an input signal IN (0).

増幅回路41aは、入力信号IN(0)に重み係数Aを加えて、出力信号b(0)を出力する。   The amplifier circuit 41a adds a weight coefficient A to the input signal IN (0) and outputs an output signal b (0).

特徴抽出回路42は、式3を用いて増幅回路41a乃至増幅回路41dの入力信号の総和が算出される。算出結果は、信号c(j)として判定出力回路43に与えることができる。   The feature extraction circuit 42 calculates the sum of the input signals of the amplifier circuits 41a to 41d using Equation 3. The calculation result can be given to the determination output circuit 43 as a signal c (j).

判定出力回路43は、信号c(j)が与えられると、判定閾値と比較することができる。比較結果が発火と判定されると、判定結果は、2値化されて出力信号OUT(j)にHが出力される。それぞれのニューロンは、異なる判定閾値を有していることが好ましい、よって、判定閾値がメモリセルMC(4)から与えられることが好ましい。また判定閾値は、アナログデータであることが好ましい。   The determination output circuit 43 can compare with the determination threshold value when the signal c (j) is given. If it is determined that the comparison result is ignition, the determination result is binarized and H is output to the output signal OUT (j). Each neuron preferably has a different determination threshold. Therefore, it is preferable that the determination threshold is given from the memory cell MC (4). The determination threshold is preferably analog data.

よって、増幅回路41及び判定出力回路43は、アナログデータを記憶できることが好ましい。したがって、増幅回路41及び判定出力回路43が、読み出し回路30が有する第1のソースフォロワ回路乃至第3のソースフォロワ回路を有していることが好ましい。   Therefore, it is preferable that the amplifier circuit 41 and the determination output circuit 43 can store analog data. Therefore, it is preferable that the amplifier circuit 41 and the determination output circuit 43 include the first source follower circuit to the third source follower circuit included in the reading circuit 30.

上記で示したように、ニューラルネットワークに用いられるニューロンは、重み係数A、判定閾値などにアナログデータを用いることが好ましい。本実施の形態で示した構成を用いることで、アナログデータを簡便に扱うことができる。また、選択信号CSを割り当てることで、ニューロン単位で、重み係数A、判定閾値などを制御することができる。よって、アナログデータを記憶するメモリセルの制御は、デジタル回路によって構成されたニューラルネットワークよりも、回路の専有面積を小さくすることができる。   As described above, it is preferable that neurons used in the neural network use analog data for the weighting factor A, the determination threshold value, and the like. By using the structure shown in this embodiment mode, analog data can be easily handled. Further, by assigning the selection signal CS, the weighting coefficient A, the determination threshold value, and the like can be controlled in units of neurons. Therefore, the control of the memory cell that stores the analog data can reduce the exclusive area of the circuit as compared with the neural network constituted by the digital circuit.

以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。   The structures and methods described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures and methods described in the other embodiments.

(実施の形態3)
本実施の形態では、半導体装置の断面構造について説明する。本実施の形態では、図1で示したメモリセル20に対応する半導体装置の断面構造について説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a cross-sectional structure of a semiconductor device is described. In this embodiment, a cross-sectional structure of a semiconductor device corresponding to the memory cell 20 illustrated in FIG. 1 is described.

図1で説明したメモリセル20は、図9、図11、及び図12に示すようにトランジスタ21、トランジスタ22、トランジスタ23、及び容量素子24を有する。   The memory cell 20 described with reference to FIG. 1 includes a transistor 21, a transistor 22, a transistor 23, and a capacitor 24 as illustrated in FIGS. 9, 11, and 12.

[断面構造1]
図9に示す半導体装置は、トランジスタ21、トランジスタ22、トランジスタ23、及び容量素子24を有している。トランジスタ21は、トランジスタ22及びトランジスタ23の上方に設けられ、容量素子24はトランジスタ21の上方に設けられている。
[Cross-section structure 1]
The semiconductor device illustrated in FIG. 9 includes a transistor 21, a transistor 22, a transistor 23, and a capacitor 24. The transistor 21 is provided above the transistors 22 and 23, and the capacitor 24 is provided above the transistor 21.

トランジスタ21は、酸化物半導体を有する半導体層にチャネルが形成されるトランジスタ(OSトランジスタ)である。トランジスタ21の説明については後述するが、図9に示す構造のOSトランジスタを設けることで、微細化しても歩留まり良くトランジスタ21を形成できる。このようなOSトランジスタを半導体装置に用いることで、微細化又は高集積化を図ることができる。OSトランジスタは、オフ電流が小さいため、これを半導体装置に用いることにより長期にわたり記憶内容を保持することが可能である。つまり、リフレッシュ動作を必要としない、あるいは、リフレッシュ動作の頻度が極めて少ないため、半導体装置の消費電力を十分に低減することができる。   The transistor 21 is a transistor (OS transistor) in which a channel is formed in a semiconductor layer including an oxide semiconductor. Although the description of the transistor 21 will be described later, by providing the OS transistor having the structure illustrated in FIG. 9, the transistor 21 can be formed with high yield even when miniaturized. By using such an OS transistor for a semiconductor device, miniaturization or high integration can be achieved. Since an OS transistor has a small off-state current, stored data can be held for a long time by using the OS transistor for a semiconductor device. In other words, since the refresh operation is not required or the frequency of the refresh operation is extremely low, the power consumption of the semiconductor device can be sufficiently reduced.

図9及び図10に示すにおいて、データ読み出し線RBLはトランジスタ22のソースと電気的に接続され、ソース線SLはトランジスタ23のドレインと電気的に接続されている。また、データ書き込み線WBLはトランジスタ21のソース及びドレインの一方と電気的に接続され、書き込み制御線WWLはトランジスタ21の第1のゲートと電気的に接続され、配線BGELはトランジスタ21の第2のゲートと電気的に接続されている。そして、トランジスタ22のゲート、及びトランジスタ21のソース及びドレインの他方は、容量素子24の電極の一方と電気的に接続され、容量素子24の電極の他方はコモン配線COMと電気的に接続されている。読み出し選択線RWLはトランジスタ23のゲートと電気的に接続されている。   9 and 10, the data read line RBL is electrically connected to the source of the transistor 22, and the source line SL is electrically connected to the drain of the transistor 23. The data write line WBL is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 21, the write control line WWL is electrically connected to the first gate of the transistor 21, and the wiring BGEL is connected to the second gate of the transistor 21. It is electrically connected to the gate. The other of the gate of the transistor 22 and the other of the source and drain of the transistor 21 is electrically connected to one of the electrodes of the capacitor 24, and the other of the electrodes of the capacitor 24 is electrically connected to the common wiring COM. Yes. The read selection line RWL is electrically connected to the gate of the transistor 23.

トランジスタ22と、トランジスタ23とは、基板311上に設けられ、導電体316、絶縁体315、基板311の一部からなる半導体領域313、及びソース領域又はドレイン領域として機能する低抵抗領域314a、及び低抵抗領域314bを有する。以降では、説明を簡便にするため、トランジスタ22を用いて説明を進める。   The transistor 22 and the transistor 23 are provided over a substrate 311, a conductor 316, an insulator 315, a semiconductor region 313 including a part of the substrate 311, a low resistance region 314a functioning as a source region or a drain region, and It has a low resistance region 314b. Hereinafter, in order to simplify the description, the description will be given using the transistor 22.

トランジスタ22は、pチャネル型、あるいはnチャネル型のいずれでもよい。   The transistor 22 may be either a p-channel type or an n-channel type.

半導体領域313のチャネルが形成される領域、その近傍の領域、ソース領域、又はドレイン領域となる低抵抗領域314a、及び低抵抗領域314bなどにおいて、シリコン系半導体などの半導体を含むことが好ましく、単結晶シリコンを含むことが好ましい。又は、Ge(ゲルマニウム)、SiGe(シリコンゲルマニウム)、GaAs(ガリウムヒ素)、GaAlAs(ガリウムアルミニウムヒ素)などを有する材料で形成してもよい。結晶格子に応力を与え、格子間隔を変化させることで有効質量を制御したシリコンを用いた構成としてもよい。又はGaAsとGaAlAs等を用いることで、トランジスタ22をHEMT(High Electron Mobility Transistor)としてもよい。   The region in which the channel of the semiconductor region 313 is formed, the region in the vicinity thereof, the low resistance region 314a that serves as the source region or the drain region, the low resistance region 314b, and the like preferably include a semiconductor such as a silicon-based semiconductor. It preferably contains crystalline silicon. Alternatively, a material containing Ge (germanium), SiGe (silicon germanium), GaAs (gallium arsenide), GaAlAs (gallium aluminum arsenide), or the like may be used. A structure using silicon in which effective mass is controlled by applying stress to the crystal lattice and changing the lattice spacing may be employed. Alternatively, the transistor 22 may be a HEMT (High Electron Mobility Transistor) by using GaAs, GaAlAs, or the like.

低抵抗領域314a、及び低抵抗領域314bは、半導体領域313に適用される半導体材料に加え、ヒ素、リンなどのn型の導電性を付与する元素、又はホウ素などのp型の導電性を付与する元素を含む。   The low-resistance region 314a and the low-resistance region 314b provide an n-type conductivity element such as arsenic or phosphorus, or p-type conductivity such as boron, in addition to the semiconductor material used for the semiconductor region 313. Containing elements.

ゲート電極として機能する導電体316は、ヒ素、リンなどのn型の導電性を付与する元素、もしくはホウ素などのp型の導電性を付与する元素を含むシリコンなどの半導体材料、金属材料、合金材料、又は金属酸化物材料などの導電性材料を用いることができる。   The conductor 316 functioning as a gate electrode includes a semiconductor material such as silicon, a metal material, an alloy containing an element imparting n-type conductivity such as arsenic or phosphorus, or an element imparting p-type conductivity such as boron. A conductive material such as a material or a metal oxide material can be used.

なお、導電体の材料により、仕事関数を定めることで、しきい値電圧を調整することができる。具体的には、導電体に窒化チタンや窒化タンタルなどの材料を用いることが好ましい。さらに導電性と埋め込み性を両立するために導電体にタングステンやアルミニウムなどの金属材料を積層として用いることが好ましく、特にタングステンを用いることが耐熱性の点で好ましい。   Note that the threshold voltage can be adjusted by determining the work function depending on the material of the conductor. Specifically, it is preferable to use a material such as titanium nitride or tantalum nitride for the conductor. Further, in order to achieve both conductivity and embeddability, it is preferable to use a metal material such as tungsten or aluminum as a laminate for the conductor, and tungsten is particularly preferable from the viewpoint of heat resistance.

なお、図9に示すトランジスタ22は一例であり、その構造に限定されず、回路構成や駆動方法に応じて適切なトランジスタを用いればよい。   Note that the transistor 22 illustrated in FIGS. 9A and 9B is an example, and is not limited to the structure, and an appropriate transistor may be used depending on a circuit configuration or a driving method.

トランジスタ22を覆って、絶縁体320、絶縁体322、絶縁体324、及び絶縁体326が順に積層して設けられている。   An insulator 320, an insulator 322, an insulator 324, and an insulator 326 are stacked in this order so as to cover the transistor 22.

絶縁体320、絶縁体322、絶縁体324、及び絶縁体326として、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどを用いればよい。   As the insulator 320, the insulator 322, the insulator 324, and the insulator 326, for example, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum oxynitride, aluminum nitride oxide, aluminum nitride, or the like is used. That's fine.

絶縁体322は、その下方に設けられるトランジスタ22などによって生じる段差を平坦化する平坦化膜として機能を有していてもよい。例えば、絶縁体322の上面は、平坦性を高めるために化学機械研磨(CMP)法等を用いた平坦化処理により平坦化されていてもよい。   The insulator 322 may function as a planarization film that planarizes a step generated by the transistor 22 or the like provided below the insulator 322. For example, the upper surface of the insulator 322 may be planarized by a planarization process using a chemical mechanical polishing (CMP) method or the like to improve planarity.

また、絶縁体324には、基板311、又はトランジスタ22などから、トランジスタ21が設けられる領域に、水素や不純物が拡散しないようなバリア性を有する膜を用いることが好ましい。   The insulator 324 is preferably formed using a film having a barrier property so that hydrogen and impurities do not diffuse from the substrate 311 or the transistor 22 into a region where the transistor 21 is provided.

水素に対するバリア性を有する膜の一例として、例えば、CVD法で形成した窒化シリコンを用いることができる。ここで、トランジスタ21等の酸化物半導体を有する半導体素子に、水素が拡散することで、該半導体素子の特性が低下する場合がある。したがって、トランジスタ21と、トランジスタ22との間に、水素の拡散を抑制する膜を用いることが好ましい。水素の拡散を抑制する膜とは、具体的には、水素の脱離量が少ない膜とする。   As an example of a film having a barrier property against hydrogen, for example, silicon nitride formed by a CVD method can be used. Here, diffusion of hydrogen into a semiconductor element including an oxide semiconductor such as the transistor 21 may deteriorate the characteristics of the semiconductor element. Therefore, it is preferable to use a film that suppresses diffusion of hydrogen between the transistor 21 and the transistor 22. Specifically, the film that suppresses the diffusion of hydrogen is a film with a small amount of hydrogen desorption.

水素の脱離量は、例えば、昇温脱離ガス分析法(TDS)などを用いて分析することができる。例えば、絶縁体324の水素の脱離量は、TDS分析において、50℃から500℃の範囲において、水素原子に換算した脱離量が、絶縁体324の面積当たりに換算して、10×1015atoms/cm以下、好ましくは5×1015atoms/cm以下であればよい。 The amount of desorption of hydrogen can be analyzed using, for example, a temperature programmed desorption gas analysis method (TDS). For example, the amount of hydrogen desorbed from the insulator 324 is 10 × 10 5 in terms of the amount of desorbed hydrogen atoms converted to hydrogen atoms per area of the insulator 324 in the range of 50 ° C. to 500 ° C. in TDS analysis. It may be 15 atoms / cm 2 or less, preferably 5 × 10 15 atoms / cm 2 or less.

なお、絶縁体326は、絶縁体324よりも誘電率が低いことが好ましい。例えば、絶縁体326の比誘電率は4未満が好ましく、3未満がより好ましい。また例えば、絶縁体324の比誘電率は、絶縁体326の比誘電率の0.7倍以下が好ましく、0.6倍以下がより好ましい。誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。   Note that the insulator 326 preferably has a lower dielectric constant than the insulator 324. For example, the dielectric constant of the insulator 326 is preferably less than 4, and more preferably less than 3. For example, the relative dielectric constant of the insulator 324 is preferably equal to or less than 0.7 times that of the insulator 326, and more preferably equal to or less than 0.6 times. By using a material having a low dielectric constant as the interlayer film, parasitic capacitance generated between the wirings can be reduced.

また、絶縁体320、絶縁体322、絶縁体324、及び絶縁体326には容量素子24、又はトランジスタ21と電気的に接続する導電体328、及び導電体330等が埋め込まれている。なお、導電体328、及び導電体330はプラグ、又は配線として機能を有する。また、プラグ又は配線として機能を有する導電体は、複数の構造をまとめて同一の符号を付与する場合がある。また、本明細書等において、配線と、配線と電気的に接続するプラグとが一体物であってもよい。すなわち、導電体の一部が配線として機能する場合、及び導電体の一部がプラグとして機能する場合もある。   The insulator 320, the insulator 322, the insulator 324, and the insulator 326 are embedded with a capacitor 324, a conductor 328 that is electrically connected to the transistor 21, a conductor 330, or the like. Note that the conductor 328 and the conductor 330 function as plugs or wirings. In addition, a conductor having a function as a plug or a wiring may be given the same reference numeral by collecting a plurality of structures. In this specification and the like, the wiring and the plug electrically connected to the wiring may be integrated. That is, a part of the conductor may function as a wiring, and a part of the conductor may function as a plug.

各プラグ、及び配線(導電体328、および導電体330等)の材料としては、金属材料、合金材料、金属窒化物材料、又は金属酸化物材料などの導電性材料を、単層又は積層して用いることができる。耐熱性と導電性を両立するタングステンやモリブデンなどの高融点材料を用いることが好ましく、タングステンを用いることが好ましい。又は、アルミニウムや銅などの低抵抗導電性材料で形成することが好ましい。低抵抗導電性材料を用いることで配線抵抗を低くすることができる。   As a material of each plug and wiring (conductor 328, conductor 330, etc.), a conductive material such as a metal material, an alloy material, a metal nitride material, or a metal oxide material is formed in a single layer or a stacked layer. Can be used. It is preferable to use a high melting point material such as tungsten or molybdenum that has both heat resistance and conductivity, and it is preferable to use tungsten. Or it is preferable to form with low resistance conductive materials, such as aluminum and copper. Wiring resistance can be lowered by using a low-resistance conductive material.

絶縁体326、及び導電体330上に、配線層を設けてもよい。例えば、図9において、絶縁体350、絶縁体352、及び絶縁体354が順に積層して設けられている。また、絶縁体350、絶縁体352、及び絶縁体354には、導電体356が形成されている。導電体356は、プラグ、又は配線として機能を有する。なお導電体356は、導電体328、及び導電体330と同様の材料を用いて設けることができる。   A wiring layer may be provided over the insulator 326 and the conductor 330. For example, in FIG. 9, an insulator 350, an insulator 352, and an insulator 354 are sequentially stacked. A conductor 356 is formed in the insulator 350, the insulator 352, and the insulator 354. The conductor 356 functions as a plug or a wiring. Note that the conductor 356 can be provided using a material similar to that of the conductor 328 and the conductor 330.

なお、例えば、絶縁体350は、絶縁体324と同様に、水素に対するバリア性を有する絶縁体を用いることが好ましい。また、導電体356は、水素に対するバリア性を有する導電体を含むことが好ましい。特に、水素に対するバリア性を有する絶縁体350が有する開口部に、水素に対するバリア性を有する導電体が形成される。当該構成により、トランジスタ22とトランジスタ21とは、バリア層により分離することができ、トランジスタ22からトランジスタ21への水素の拡散を抑制することができる。   For example, as the insulator 350, an insulator having a barrier property against hydrogen is preferably used as in the case of the insulator 324. The conductor 356 preferably includes a conductor having a barrier property against hydrogen. In particular, a conductor having a barrier property against hydrogen is formed in an opening portion of the insulator 350 having a barrier property against hydrogen. With this structure, the transistor 22 and the transistor 21 can be separated by a barrier layer, and hydrogen diffusion from the transistor 22 to the transistor 21 can be suppressed.

なお、水素に対するバリア性を有する導電体としては、例えば、窒化タンタル等を用いるとよい。また、窒化タンタルと導電性が高いタングステンを積層することで、配線としての導電性を保持したまま、トランジスタ22からの水素の拡散を抑制することができる。この場合、水素に対するバリア性を有する窒化タンタル層が、水素に対するバリア性を有する絶縁体350と接する構造であることが好ましい。   For example, tantalum nitride may be used as the conductor having a barrier property against hydrogen. In addition, by stacking tantalum nitride and tungsten having high conductivity, diffusion of hydrogen from the transistor 22 can be suppressed while maintaining conductivity as a wiring. In this case, it is preferable that the tantalum nitride layer having a barrier property against hydrogen be in contact with the insulator 350 having a barrier property against hydrogen.

絶縁体354、及び導電体356上に、配線層を設けてもよい。例えば、図9において、絶縁体360、絶縁体362、及び絶縁体364が順に積層して設けられている。また、絶縁体360、絶縁体362、及び絶縁体364には、導電体366が形成されている。導電体366は、プラグ、又は配線として機能を有する。なお導電体366は、導電体328、及び導電体330と同様の材料を用いて設けることができる。   A wiring layer may be provided over the insulator 354 and the conductor 356. For example, in FIG. 9, an insulator 360, an insulator 362, and an insulator 364 are sequentially stacked. Further, a conductor 366 is formed in the insulator 360, the insulator 362, and the insulator 364. The conductor 366 functions as a plug or a wiring. Note that the conductor 366 can be provided using a material similar to that of the conductor 328 and the conductor 330.

なお、例えば、絶縁体360は、絶縁体324と同様に、水素に対するバリア性を有する絶縁体を用いることが好ましい。また、導電体366は、水素に対するバリア性を有する導電体を含むことが好ましい。特に、水素に対するバリア性を有する絶縁体360が有する開口部に、水素に対するバリア性を有する導電体が形成される。当該構成により、トランジスタ22とトランジスタ21とは、バリア層により分離することができ、トランジスタ22からトランジスタ21への水素の拡散を抑制することができる。   Note that for example, the insulator 360 is preferably an insulator having a barrier property against hydrogen, similarly to the insulator 324. The conductor 366 preferably includes a conductor having a barrier property against hydrogen. In particular, a conductor having a barrier property against hydrogen is formed in an opening of the insulator 360 having a barrier property against hydrogen. With this structure, the transistor 22 and the transistor 21 can be separated by a barrier layer, and hydrogen diffusion from the transistor 22 to the transistor 21 can be suppressed.

絶縁体364、及び導電体366上に、配線層を設けてもよい。例えば、図9において、絶縁体370、絶縁体372、及び絶縁体374が順に積層して設けられている。また、絶縁体370、絶縁体372、及び絶縁体374には、導電体376が形成されている。導電体376は、プラグ、又は配線として機能を有する。なお導電体376は、導電体328、及び導電体330と同様の材料を用いて設けることができる。   A wiring layer may be provided over the insulator 364 and the conductor 366. For example, in FIG. 9, an insulator 370, an insulator 372, and an insulator 374 are sequentially stacked. A conductor 376 is formed in the insulator 370, the insulator 372, and the insulator 374. The conductor 376 functions as a plug or a wiring. Note that the conductor 376 can be provided using a material similar to that of the conductor 328 and the conductor 330.

なお、例えば、絶縁体370は、絶縁体324と同様に、水素に対するバリア性を有する絶縁体を用いることが好ましい。また、導電体376は、水素に対するバリア性を有する導電体を含むことが好ましい。特に、水素に対するバリア性を有する絶縁体370が有する開口部に、水素に対するバリア性を有する導電体が形成される。当該構成により、トランジスタ22とトランジスタ21とは、バリア層により分離することができ、トランジスタ22からトランジスタ21への水素の拡散を抑制することができる。   Note that for example, as the insulator 324, an insulator having a barrier property against hydrogen is preferably used as the insulator 370. The conductor 376 preferably includes a conductor having a barrier property against hydrogen. In particular, a conductor having a barrier property against hydrogen is formed in an opening portion of the insulator 370 having a barrier property against hydrogen. With this structure, the transistor 22 and the transistor 21 can be separated by a barrier layer, and hydrogen diffusion from the transistor 22 to the transistor 21 can be suppressed.

絶縁体374、及び導電体376上に、配線層を設けてもよい。例えば、図9において、絶縁体380、絶縁体382、及び絶縁体384が順に積層して設けられている。また、絶縁体380、絶縁体382、及び絶縁体384には、導電体386が形成されている。導電体386は、プラグ、又は配線として機能を有する。なお導電体386は、導電体328、及び導電体330と同様の材料を用いて設けることができる。   A wiring layer may be provided over the insulator 374 and the conductor 376. For example, in FIG. 9, an insulator 380, an insulator 382, and an insulator 384 are sequentially stacked. A conductor 386 is formed over the insulator 380, the insulator 382, and the insulator 384. The conductor 386 functions as a plug or a wiring. Note that the conductor 386 can be provided using a material similar to that of the conductor 328 and the conductor 330.

なお、例えば、絶縁体380は、絶縁体324と同様に、水素に対するバリア性を有する絶縁体を用いることが好ましい。また、導電体386は、水素に対するバリア性を有する導電体を含むことが好ましい。特に、水素に対するバリア性を有する絶縁体380が有する開口部に、水素に対するバリア性を有する導電体が形成される。当該構成により、トランジスタ22とトランジスタ21とは、バリア層により分離することができ、トランジスタ22からトランジスタ21への水素の拡散を抑制することができる。   Note that for example, as the insulator 324, an insulator having a barrier property against hydrogen is preferably used as the insulator 380. The conductor 386 preferably includes a conductor having a barrier property against hydrogen. In particular, a conductor having a barrier property against hydrogen is formed in an opening portion of the insulator 380 having a barrier property against hydrogen. With this structure, the transistor 22 and the transistor 21 can be separated by a barrier layer, and hydrogen diffusion from the transistor 22 to the transistor 21 can be suppressed.

絶縁体384上には絶縁体210、絶縁体212、絶縁体214、及び絶縁体216が、順に積層して設けられている。絶縁体210、絶縁体212、絶縁体214、及び絶縁体216のいずれかは、酸素や水素に対してバリア性のある物質を用いることが好ましい。   An insulator 210, an insulator 212, an insulator 214, and an insulator 216 are sequentially stacked over the insulator 384. Any of the insulator 210, the insulator 212, the insulator 214, and the insulator 216 is preferably formed using a substance having a barrier property against oxygen or hydrogen.

例えば、絶縁体210、及び絶縁体214には、例えば、基板311、又はトランジスタ22を設ける領域などから、トランジスタ21を設ける領域に、水素や不純物が拡散しないようなバリア性を有する膜を用いることが好ましい。したがって、絶縁体324と同様の材料を用いることができる。   For example, the insulator 210 and the insulator 214 are formed using a film having a barrier property so that hydrogen and impurities do not diffuse from a region where the substrate 311 or the transistor 22 is provided to a region where the transistor 21 is provided. Is preferred. Therefore, a material similar to that of the insulator 324 can be used.

水素に対するバリア性を有する膜の一例として、CVD法で形成した窒化シリコンを用いることができる。ここで、トランジスタ21等の酸化物半導体を有する半導体素子に、水素が拡散することで、該半導体素子の特性が低下する場合がある。したがって、トランジスタ21と、トランジスタ22との間に、水素の拡散を抑制する膜を用いることが好ましい。水素の拡散を抑制する膜とは、具体的には、水素の脱離量が少ない膜とする。   As an example of a film having a barrier property against hydrogen, silicon nitride formed by a CVD method can be used. Here, diffusion of hydrogen into a semiconductor element including an oxide semiconductor such as the transistor 21 may deteriorate the characteristics of the semiconductor element. Therefore, it is preferable to use a film that suppresses diffusion of hydrogen between the transistor 21 and the transistor 22. Specifically, the film that suppresses the diffusion of hydrogen is a film with a small amount of hydrogen desorption.

また、水素に対するバリア性を有する膜として、例えば、絶縁体210、及び絶縁体214には、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタルなどの金属酸化物を用いることが好ましい。   As the film having a barrier property against hydrogen, for example, the insulator 210 and the insulator 214 are preferably formed using a metal oxide such as aluminum oxide, hafnium oxide, or tantalum oxide.

特に、酸化アルミニウムは、酸素、及びトランジスタの電気特性の変動要因となる水素、水分などの不純物、の両方に対して膜を透過させない遮断効果が高い。したがって、酸化アルミニウムは、トランジスタの作製工程中及び作製後において、水素、水分などの不純物のトランジスタ21への混入を防止することができる。また、トランジスタ21を構成する酸化物からの酸素の放出を抑制することができる。そのため、トランジスタ21に対する保護膜として用いることに適している。   In particular, aluminum oxide has a high blocking effect that prevents the film from permeating both oxygen and impurities such as hydrogen and moisture, which cause variation in electrical characteristics of the transistor. Accordingly, aluminum oxide can prevent impurities such as hydrogen and moisture from entering the transistor 21 during and after the manufacturing process of the transistor. In addition, release of oxygen from the oxide included in the transistor 21 can be suppressed. Therefore, it is suitable for use as a protective film for the transistor 21.

また、例えば、絶縁体212、及び絶縁体216には、絶縁体320と同様の材料を用いることができる。また、当該絶縁膜に、比較的誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。例えば、絶縁体212、及び絶縁体216として、酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜などを用いることができる。   For example, the insulator 212 and the insulator 216 can be formed using a material similar to that of the insulator 320. In addition, by using a material having a relatively low dielectric constant for the insulating film as an interlayer film, parasitic capacitance generated between wirings can be reduced. For example, as the insulator 212 and the insulator 216, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, or the like can be used.

また、絶縁体210、絶縁体212、絶縁体214、及び絶縁体216には、導電体218、及びトランジスタ21を構成する導電体(導電体205)等が埋め込まれている。なお、導電体218は、容量素子24、又はトランジスタ22と電気的に接続するプラグ、又は配線としての機能を有する。導電体218は、導電体328、及び導電体330と同様の材料を用いて設けることができる。   The insulator 210, the insulator 212, the insulator 214, and the insulator 216 are embedded with a conductor 218, a conductor that forms the transistor 21, and the like (conductor 205). Note that the conductor 218 functions as a plug or a wiring electrically connected to the capacitor 24 or the transistor 22. The conductor 218 can be provided using a material similar to that of the conductor 328 and the conductor 330.

特に、絶縁体210、及び絶縁体214と接する領域の導電体218は、酸素、水素、及び水に対するバリア性を有する導電体であることが好ましい。当該構成により、トランジスタ22とトランジスタ21とは、酸素、水素、及び水に対するバリア性を有する層で、完全により分離することができ、トランジスタ22からトランジスタ21への水素の拡散を抑制することができる。   In particular, the insulator 210 and the conductor 218 in a region in contact with the insulator 214 are preferably conductors having a barrier property against oxygen, hydrogen, and water. With this structure, the transistor 22 and the transistor 21 are layers having a barrier property against oxygen, hydrogen, and water and can be completely separated from each other, so that diffusion of hydrogen from the transistor 22 to the transistor 21 can be suppressed. .

絶縁体214の上方には、トランジスタ21が設けられている。なお図9に示すトランジスタ21は一例であり、その構造に限定されず、回路構成や駆動方法に応じて適切なトランジスタを用いればよい。   A transistor 21 is provided above the insulator 214. Note that the transistor 21 illustrated in FIGS. 9A and 9B is an example and is not limited to the structure, and an appropriate transistor may be used depending on a circuit configuration or a driving method.

トランジスタ21の上方には、絶縁体280を設ける。絶縁体280には、過剰酸素領域が形成されていることが好ましい。特に、トランジスタ21に酸化物半導体を用いる場合、トランジスタ21近傍の層間膜などに、過剰酸素領域を有する絶縁体を設けることで、トランジスタ21が有する酸化物230の酸素欠損を低減することで、信頼性を向上させることができる。また、トランジスタ21を覆う絶縁体280は、その下方の凹凸形状を被覆する平坦化膜として機能してもよい。なお、絶縁体280は、トランジスタ21の上部に形成される絶縁体281と絶縁体225に接して設けられる。   An insulator 280 is provided above the transistor 21. It is preferable that an excess oxygen region be formed in the insulator 280. In particular, in the case where an oxide semiconductor is used for the transistor 21, an insulator having an excess oxygen region is provided in an interlayer film or the like in the vicinity of the transistor 21 so that oxygen vacancies in the oxide 230 included in the transistor 21 are reduced. Can be improved. Further, the insulator 280 that covers the transistor 21 may function as a planarization film that covers the uneven shape below the transistor 21. Note that the insulator 280 is provided in contact with the insulator 281 and the insulator 225 which are formed over the transistor 21.

過剰酸素領域を有する絶縁体として、具体的には、加熱により一部の酸素が脱離する酸化物材料を用いることが好ましい。加熱により酸素を脱離する酸化物とは、TDS分析にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が1.0×1018atoms/cm以上、好ましくは3.0×1020atoms/cm以上である酸化物膜である。なお、上記TDS分析時における膜の表面温度としては100℃以上700℃以下、又は100℃以上500℃以下の範囲が好ましい。 Specifically, an oxide material from which part of oxygen is released by heating is preferably used as the insulator having an excess oxygen region. The oxide which desorbs oxygen by heating means that the amount of desorbed oxygen converted to oxygen atoms is 1.0 × 10 18 atoms / cm 3 or more, preferably 3.0 × 10 20 in TDS analysis. An oxide film having atoms / cm 3 or more. The surface temperature of the film during the TDS analysis is preferably in the range of 100 ° C. or higher and 700 ° C. or lower, or 100 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.

例えばこのような材料として、酸化シリコン又は酸化窒化シリコンを含む材料を用いることが好ましい。又は、金属酸化物を用いることもできる。なお、本明細書中において、酸化窒化シリコンとは、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化シリコンとは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を示す。   For example, as such a material, a material containing silicon oxide or silicon oxynitride is preferably used. Alternatively, a metal oxide can be used. Note that in this specification, silicon oxynitride refers to a material having a higher oxygen content than nitrogen as its composition, and silicon nitride oxide refers to a material having a higher nitrogen content than oxygen as its composition. Indicates.

絶縁体280上には、絶縁体282が設けられている。絶縁体282は、酸素や水素に対してバリア性のある物質を用いることが好ましい。したがって、絶縁体282には、絶縁体214と同様の材料を用いることができる。例えば、絶縁体282には、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタルなどの金属酸化物を用いることが好ましい。   An insulator 282 is provided over the insulator 280. The insulator 282 is preferably formed using a substance having a barrier property against oxygen or hydrogen. Therefore, the insulator 282 can be formed using a material similar to that of the insulator 214. For example, the insulator 282 is preferably formed using a metal oxide such as aluminum oxide, hafnium oxide, or tantalum oxide.

特に、酸化アルミニウムは、酸素、及びトランジスタの電気特性の変動要因となる水素、水分などの不純物、の両方に対して膜を透過させない遮断効果が高い。したがって、酸化アルミニウムは、トランジスタの作製工程中及び作製後において、水素、水分などの不純物のトランジスタ21への混入を防止することができる。また、トランジスタ21を構成する酸化物からの酸素の放出を抑制することができる。そのため、トランジスタ21に対する保護膜として用いることに適している。   In particular, aluminum oxide has a high blocking effect that prevents the film from permeating both oxygen and impurities such as hydrogen and moisture, which cause variation in electrical characteristics of the transistor. Accordingly, aluminum oxide can prevent impurities such as hydrogen and moisture from entering the transistor 21 during and after the manufacturing process of the transistor. In addition, release of oxygen from the oxide included in the transistor 21 can be suppressed. Therefore, it is suitable for use as a protective film for the transistor 21.

また、絶縁体282上には、絶縁体286が設けられている。絶縁体286は、絶縁体320と同様の材料を用いることができる。また、当該絶縁膜に、比較的誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。例えば、絶縁体286として、酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜などを用いることができる。   An insulator 286 is provided over the insulator 282. The insulator 286 can be formed using a material similar to that of the insulator 320. In addition, by using a material having a relatively low dielectric constant for the insulating film as an interlayer film, parasitic capacitance generated between wirings can be reduced. For example, as the insulator 286, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, or the like can be used.

また、絶縁体220、絶縁体222、絶縁体224、絶縁体280絶縁体282、及び絶縁体286には、導電体246、及び導電体248等が埋め込まれている。   A conductor 246, a conductor 248, and the like are embedded in the insulator 220, the insulator 222, the insulator 224, the insulator 280, the insulator 282, and the insulator 286.

導電体246、及び導電体248は、容量素子24、トランジスタ21、又はトランジスタ22と電気的に接続するプラグ、又は配線として機能を有する。導電体246、及び導電体248は、導電体328、及び導電体330と同様の材料を用いて設けることができる。   The conductor 246 and the conductor 248 function as plugs or wirings that are electrically connected to the capacitor 24, the transistor 21, or the transistor 22. The conductor 246 and the conductor 248 can be provided using a material similar to that of the conductor 328 and the conductor 330.

続いて、トランジスタ21の上方には、容量素子24が設けられている。容量素子24は、導電体110と、導電体120、及び絶縁体130とを有する。   Subsequently, a capacitive element 24 is provided above the transistor 21. The capacitor 24 includes the conductor 110, the conductor 120, and the insulator 130.

また、導電体246、及び導電体248上に、導電体112を設けてもよい。導電体112は、容量素子24、トランジスタ21、又はトランジスタ22と電気的に接続するプラグ、又は配線として機能を有する。導電体110は、容量素子24の電極として機能を有する。なお、導電体112、及び導電体110は、同時に形成することができる。   Further, the conductor 112 may be provided over the conductor 246 and the conductor 248. The conductor 112 functions as a plug or a wiring electrically connected to the capacitor 24, the transistor 21, or the transistor 22. The conductor 110 functions as an electrode of the capacitor 24. Note that the conductor 112 and the conductor 110 can be formed at the same time.

導電体112、及び導電体110には、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素を含む金属膜、又は上述した元素を成分とする金属窒化物膜(窒化タンタル、窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜)等を用いることができる。又は、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの導電性材料を適用することもできる。   The conductor 112 and the conductor 110 include a metal film containing an element selected from molybdenum, titanium, tantalum, tungsten, aluminum, copper, chromium, neodymium, and scandium, or a metal nitride film containing the above-described element as a component. (Tantalum nitride, titanium nitride film, molybdenum nitride film, tungsten nitride film) or the like can be used. Or indium tin oxide, indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, indium zinc oxide, silicon oxide added It is also possible to apply a conductive material such as indium tin oxide.

図9では、導電体112、及び導電体110は単層構造を示したが、当該構成に限定されず、2層以上の積層構造でもよい。例えば、バリア性を有する導電体と導電性が高い導電体との間に、バリア性を有する導電体、及び導電性が高い導電体に対して密着性が高い導電体を形成してもよい。   In FIGS. 9A and 9B, the conductor 112 and the conductor 110 have single-layer structures; however, the structure is not limited thereto, and a stacked structure of two or more layers may be used. For example, a conductor having a high barrier property and a conductor having a high barrier property may be formed between a conductor having a barrier property and a conductor having a high conductivity.

また、導電体112、及び導電体110上に、容量素子24の誘電体として、絶縁体130を設ける。絶縁体130は、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム、窒化酸化ハフニウム、窒化ハフニウムなどを用いればよく、積層又は単層で設けることができる。   In addition, an insulator 130 is provided as a dielectric of the capacitor 24 over the conductor 112 and the conductor 110. Examples of the insulator 130 include silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum oxynitride, aluminum nitride oxide, aluminum nitride, hafnium oxide, hafnium oxynitride, hafnium nitride oxide, and hafnium nitride. What is necessary is just to use, and it can provide by lamination | stacking or single layer.

例えば、絶縁体130には、酸化窒化シリコンなどの絶縁耐力が大きい材料を用いるとよい。当該構成により、容量素子24は、絶縁体130を有することで、絶縁耐力が向上し、容量素子24の静電破壊を抑制することができる。   For example, the insulator 130 may be formed using a material having high dielectric strength such as silicon oxynitride. With this configuration, the capacitor 24 includes the insulator 130, whereby the dielectric strength can be improved and electrostatic breakdown of the capacitor 24 can be suppressed.

絶縁体130上に、導電体110と重畳するように、導電体120を設ける。なお、導電体120は、金属材料、合金材料、又は金属酸化物材料などの導電性材料を用いることができる。耐熱性と導電性を両立するタングステンやモリブデンなどの高融点材料を用いることが好ましく、特にタングステンを用いることが好ましい。また、導電体などの他の構造と同時に形成する場合は、低抵抗金属材料であるCu(銅)やAl(アルミニウム)等を用いればよい。   A conductor 120 is provided over the insulator 130 so as to overlap with the conductor 110. Note that the conductor 120 can be formed using a conductive material such as a metal material, an alloy material, or a metal oxide material. It is preferable to use a high-melting-point material such as tungsten or molybdenum that has both heat resistance and conductivity, and it is particularly preferable to use tungsten. In the case of forming simultaneously with other structures such as a conductor, Cu (copper), Al (aluminum), or the like, which is a low resistance metal material, may be used.

導電体120、及び絶縁体130上には、絶縁体150が設けられている。絶縁体150は、絶縁体320と同様の材料を用いて設けることができる。また、絶縁体150は、その下方の凹凸形状を被覆する平坦化膜として機能してもよい。   An insulator 150 is provided over the conductor 120 and the insulator 130. The insulator 150 can be provided using a material similar to that of the insulator 320. Further, the insulator 150 may function as a planarization film that covers the concave and convex shapes below the insulator 150.

以上が構成例についての説明である。本構成を用いることで、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた半導体装置において、電気特性の変動を抑制すると共に、信頼性を向上させることができる。又は、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた半導体装置において、消費電力を低減することができる。又は、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた半導体装置において、微細化又は高集積化を図ることができる。又は、微細化又は高集積化された半導体装置を生産性良く提供することができる。   The above is the description of the configuration example. By using this structure, in a semiconductor device using a transistor including an oxide semiconductor, variation in electrical characteristics can be suppressed and reliability can be improved. Alternatively, power consumption can be reduced in a semiconductor device including a transistor including an oxide semiconductor. Alternatively, miniaturization or high integration can be achieved in a semiconductor device including a transistor including an oxide semiconductor. Alternatively, a miniaturized or highly integrated semiconductor device can be provided with high productivity.

<トランジスタ21>
上述したトランジスタ21に適用可能なOSトランジスタの一例について説明する。
<Transistor 21>
An example of an OS transistor applicable to the above-described transistor 21 will be described.

図10(A)は、トランジスタ21の断面図であり、トランジスタ21のチャネル幅方向の断面図でもある。   FIG. 10A is a cross-sectional view of the transistor 21 and is also a cross-sectional view of the transistor 21 in the channel width direction.

図10(A)に示すように、トランジスタ21は、絶縁体212の上に配置された絶縁体224と、絶縁体224の上に配置された酸化物406aと、酸化物406aの上面の少なくとも一部に接して配置された酸化物406bと、酸化物406aの上面の少なくとも一部に接して配置された酸化物406cと、酸化物406cの上に配置された絶縁体412と、絶縁体412の上に配置された導電体404aと、導電体404aの上に配置された導電体404bと、絶縁体412、導電体404a、及び導電体404bの側面に接して配置された側壁絶縁体418と、酸化物406b、406cの上面と側面に接し、かつ側壁絶縁体418の側面に接して配置された絶縁体225と、を有する。   As shown in FIG. 10A, the transistor 21 includes at least one of an insulator 224 provided over the insulator 212, an oxide 406a provided over the insulator 224, and an upper surface of the oxide 406a. The oxide 406b disposed in contact with the portion, the oxide 406c disposed in contact with at least part of the top surface of the oxide 406a, the insulator 412 disposed over the oxide 406c, and the insulator 412 A conductor 404a disposed above, a conductor 404b disposed on the conductor 404a, an insulator 412, a conductor 404a, and a sidewall insulator 418 disposed in contact with a side surface of the conductor 404b; And an insulator 225 which is in contact with the top surface and the side surface of the oxides 406b and 406c and in contact with the side surface of the sidewall insulator 418.

以下において、酸化物406a、406b、406cをまとめて酸化物406という場合がある。導電体404a及び導電体404bをまとめて導電体404という場合がある。導電体310a及び導電体310bをまとめて導電体310という場合がある。   Hereinafter, the oxides 406a, 406b, and 406c may be collectively referred to as the oxide 406. The conductor 404a and the conductor 404b may be collectively referred to as the conductor 404. The conductor 310a and the conductor 310b may be collectively referred to as the conductor 310.

また、トランジスタ21は、絶縁体401の上に配置された絶縁体216と、絶縁体216に埋め込まれるように配置された導電体310と、を有する構成にしてもよい。   The transistor 21 may include an insulator 216 disposed over the insulator 401 and a conductor 310 disposed to be embedded in the insulator 216.

導電体310は、絶縁体216の開口の内壁に接して導電体310aが形成され、さらに内側に導電体310bが形成されている。ここで、導電体310a及び導電体310bの上面の高さと、絶縁体216の上面の高さは同程度にできる。   In the conductor 310, a conductor 310a is formed in contact with the inner wall of the opening of the insulator 216, and a conductor 310b is further formed inside. Here, the heights of the upper surfaces of the conductors 310a and 310b and the height of the upper surface of the insulator 216 can be approximately the same.

導電体404は、トップゲートとして機能でき、導電体310は、バックゲートとして機能できる。バックゲートの電位は、トップゲートと同電位としてもよいし、接地電位や、任意の電位としてもよい。また、バックゲートの電位をトップゲートと連動させず独立して変化させることで、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。   The conductor 404 can function as a top gate, and the conductor 310 can function as a back gate. The potential of the back gate may be the same as that of the top gate, or may be a ground potential or an arbitrary potential. Further, the threshold voltage of the transistor can be changed by changing the potential of the back gate independently without interlocking with the top gate.

ここで、導電体310aは、水又は水素などの不純物の透過を抑制する機能を有する(透過しにくい)導電性材料(水又は水素などの不純物の透過を抑制する機能を有する導電性材料ということもできる。)を用いることが好ましい。例えば、タンタル、窒化タンタル、ルテニウム又は酸化ルテニウムなどを用いることが好ましく、単層又は積層とすればよい。これにより、絶縁体214より下層から水素、水などの不純物が導電体310を通じて上層に拡散するのを抑制することができる。   Here, the conductor 310a is a conductive material having a function of suppressing the transmission of impurities such as water or hydrogen (difficult to transmit) (a conductive material having a function of suppressing the transmission of impurities such as water or hydrogen). Can also be used). For example, tantalum, tantalum nitride, ruthenium, ruthenium oxide, or the like is preferably used, and a single layer or a stacked layer may be used. Thus, impurities such as hydrogen and water from the lower layer than the insulator 214 can be prevented from diffusing into the upper layer through the conductor 310.

また、導電体310bは、タングステン、銅、又はアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。また、図示しないが、導電体310bは積層構造としても良く、例えば、チタン、窒化チタンと上記導電性材料との積層としてもよい。   The conductor 310b is preferably formed using a conductive material containing tungsten, copper, or aluminum as a main component. Although not illustrated, the conductor 310b may have a stacked structure, for example, a stack of titanium, titanium nitride, and the above conductive material.

絶縁体214は、下層から水又は水素などの不純物がトランジスタに混入するのを防ぐバリア絶縁膜として機能できる。絶縁体214は、水又は水素などの不純物の透過を抑制する機能を有する絶縁性材料を用いることが好ましく、例えば、酸化アルミニウムなどを用いることが好ましい。これにより、水素、水などの不純物が絶縁体214より上層に拡散するのを抑制することができる。   The insulator 214 can function as a barrier insulating film that prevents impurities such as water or hydrogen from entering the transistor from below. For the insulator 214, an insulating material having a function of suppressing permeation of impurities such as water or hydrogen is preferably used. For example, aluminum oxide or the like is preferably used. Thus, impurities such as hydrogen and water can be prevented from diffusing into the upper layer than the insulator 214.

また、絶縁体214は、酸素(例えば、酸素原子または酸素分子など)の透過を抑制する機能を有する絶縁性材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁体224などに含まれる酸素が下方拡散するのを抑制することができる。   The insulator 214 is preferably formed using an insulating material having a function of suppressing permeation of oxygen (eg, oxygen atoms or oxygen molecules). Thus, downward diffusion of oxygen contained in the insulator 224 and the like can be suppressed.

また、絶縁体222は、水又は水素などの不純物、及び酸素の透過を抑制する機能を有する絶縁性材料を用いることが好ましく、例えば、酸化アルミニウム又は酸化ハフニウムなどを用いることが好ましい。これにより、絶縁体222より下層から水素、水などの不純物が絶縁体222より上層に拡散するのを抑制することができる。さらに、絶縁体224などに含まれる酸素が下方拡散するのを抑制することができる。   The insulator 222 is preferably formed using an insulating material having a function of suppressing permeation of impurities such as water or hydrogen and oxygen, such as aluminum oxide or hafnium oxide. Accordingly, impurities such as hydrogen and water from a lower layer than the insulator 222 can be prevented from diffusing from the insulator 222 to an upper layer. Furthermore, downward diffusion of oxygen contained in the insulator 224 and the like can be suppressed.

また、絶縁体224中の水、水素又は窒素酸化物などの不純物濃度が低減されていることが好ましい。例えば、絶縁体224の水素の脱離量は、昇温脱離ガス分析法(TDS(Thermal Desorption Spectroscopy))において、50℃から500℃の範囲において、水素分子に換算した脱離量が、絶縁体224の面積当たりに換算して、2×1015molecules/cm以下、好ましくは1×1015molecules/cm以下、より好ましくは5×1014molecules/cm以下であればよい。また、絶縁体224は、加熱により酸素が放出される絶縁体を用いて形成することが好ましい。 In addition, the concentration of impurities such as water, hydrogen, or nitrogen oxide in the insulator 224 is preferably reduced. For example, the amount of hydrogen desorbed from the insulator 224 is determined by the desorption amount in terms of hydrogen molecules in a temperature desorption gas analysis method (TDS (Thermal Desorption Spectroscopy)) in the range of 50 ° C. to 500 ° C. It may be 2 × 10 15 molecules / cm 2 or less, preferably 1 × 10 15 molecules / cm 2 or less, more preferably 5 × 10 14 molecules / cm 2 or less in terms of the area of the body 224. The insulator 224 is preferably formed using an insulator from which oxygen is released by heating.

絶縁体412は、第1のゲート絶縁膜として機能でき、絶縁体220、絶縁体222、及び絶縁体224は、第2のゲート絶縁膜として機能できる。   The insulator 412 can function as a first gate insulating film, and the insulator 220, the insulator 222, and the insulator 224 can function as a second gate insulating film.

また図10(B)には、図10(A)とは異なる構造のトランジスタ21の断面図を図示する。図10(B)は、図10(A)と同様に、トランジスタ21のチャネル幅方向の断面図でもある。   FIG. 10B illustrates a cross-sectional view of the transistor 21 having a structure different from that in FIG. FIG. 10B is also a cross-sectional view of the transistor 21 in the channel width direction, like FIG.

酸化物406は、酸化物半導体として機能する金属酸化物(以下、酸化物半導体ともいう)を用いることが好ましい。金属酸化物としては、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上のものを用いることが好ましい。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。   As the oxide 406, a metal oxide functioning as an oxide semiconductor (hereinafter also referred to as an oxide semiconductor) is preferably used. As the metal oxide, it is preferable to use one having an energy gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more. In this manner, off-state current of a transistor can be reduced by using a metal oxide having a wide energy gap.

酸化物半導体を用いたトランジスタは、非導通状態において極めてリーク電流が小さいため、低消費電力の半導体装置が提供できる。また、酸化物半導体は、スパッタリング法などを用いて成膜できるため、高集積型の半導体装置を構成するトランジスタに用いることができる。   Since a transistor including an oxide semiconductor has extremely low leakage current in a non-conduction state, a semiconductor device with low power consumption can be provided. An oxide semiconductor can be formed by a sputtering method or the like, and thus can be used for a transistor included in a highly integrated semiconductor device.

酸化物半導体は、少なくともインジウム又は亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム又はスズなどが含まれていることが好ましい。また、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種が含まれていてもよい。   The oxide semiconductor preferably contains at least indium or zinc. In particular, it is preferable to contain indium and zinc. In addition to these, it is preferable that aluminum, gallium, yttrium, tin, or the like is contained. Further, one or more selected from boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, magnesium, or the like may be included.

ここでは、酸化物半導体が、インジウム、元素M及び亜鉛を有するIn−M−Zn酸化物である場合を考える。なお、元素Mは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム又はスズなどとする。そのほかの元素Mに適用可能な元素としては、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウムなどがある。ただし、元素Mとして、前述の元素を複数組み合わせても構わない場合がある。   Here, a case where the oxide semiconductor is an In-M-Zn oxide containing indium, an element M, and zinc is considered. The element M is aluminum, gallium, yttrium, tin, or the like. Other elements applicable to the element M include boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, and magnesium. However, the element M may be a combination of a plurality of the aforementioned elements.

なお、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物(metal oxide)と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物(metal oxynitride)と呼称してもよい。   Note that in this specification and the like, metal oxides containing nitrogen may be collectively referred to as metal oxides. Further, a metal oxide containing nitrogen may be referred to as a metal oxynitride.

ここで、酸化物406aに用いる金属酸化物において、構成元素中の元素Mの原子数比が、酸化物406bに用いる金属酸化物における、構成元素中の元素Mの原子数比より大きいことが好ましい。また、酸化物406aに用いる金属酸化物において、Inに対する元素Mの原子数比が、酸化物406bに用いる金属酸化物における、Inに対する元素Mの原子数比より大きいことが好ましい。   Here, in the metal oxide used for the oxide 406a, the atomic ratio of the element M in the constituent element is preferably larger than the atomic ratio of the element M in the constituent element in the metal oxide used for the oxide 406b. . In the metal oxide used for the oxide 406a, the atomic ratio of the element M to In is preferably larger than the atomic ratio of the element M to In in the metal oxide used for the oxide 406b.

以上のような金属酸化物を酸化物406aとして用いて、酸化物406aの伝導帯下端のエネルギーが、酸化物406bの伝導帯下端のエネルギーが低い領域における、伝導帯下端のエネルギーより高くなることが好ましい。また、言い換えると、酸化物406aの電子親和力が、酸化物406bの伝導帯下端のエネルギーが低い領域における電子親和力より小さいことが好ましい。   When the metal oxide as described above is used as the oxide 406a, the energy at the lower end of the conduction band of the oxide 406a may be higher than the energy at the lower end of the conduction band in the region where the energy at the lower end of the conduction band of the oxide 406b is low. preferable. In other words, the electron affinity of the oxide 406a is preferably smaller than the electron affinity in a region where the energy at the lower end of the conduction band of the oxide 406b is low.

ここで、酸化物406a及び酸化物406bにおいて、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。換言すると、連続的に変化又は連続接合するともいうことができる。このようにするためには、酸化物406aと酸化物406bとの界面において形成される混合層の欠陥準位密度を低くするとよい。   Here, in the oxide 406a and the oxide 406b, the energy level at the lower end of the conduction band changes gently. In other words, it can be said that it is continuously changed or continuously joined. In order to achieve this, the density of defect states in the mixed layer formed at the interface between the oxide 406a and the oxide 406b is preferably reduced.

具体的には、酸化物406aと酸化物406bが、酸素以外に共通の元素を有する(主成分とする)ことで、欠陥準位密度が低い混合層を形成することができる。例えば、酸化物406bがIn−Ga−Zn酸化物の場合、酸化物406aとして、In−Ga−Zn酸化物、Ga−Zn酸化物、酸化ガリウムなどを用いるとよい。   Specifically, when the oxide 406a and the oxide 406b have a common element (main component) in addition to oxygen, a mixed layer with a low density of defect states can be formed. For example, in the case where the oxide 406b is an In—Ga—Zn oxide, an In—Ga—Zn oxide, a Ga—Zn oxide, a gallium oxide, or the like may be used as the oxide 406a.

このとき、キャリアの主たる経路は酸化物406bに形成されるナローギャップ部分となる。酸化物406aと酸化物406bとの界面における欠陥準位密度を低くすることができるため、界面散乱によるキャリア伝導への影響が小さく、高いオン電流が得られる。   At this time, the main path of carriers is a narrow gap portion formed in the oxide 406b. Since the density of defect states at the interface between the oxide 406a and the oxide 406b can be reduced, influence on carrier conduction due to interface scattering is small, and a high on-state current can be obtained.

また、酸化物406は、領域426a、領域426b、及び領域426cを有する。領域426aは、図10(A)に示すように、領域426bと領域426cに挟まれる。領域426b及び領域426cは、絶縁体225の成膜により低抵抗化された領域であり、領域426aより導電性が高い領域となる。領域426b及び領域426cは、絶縁体225の成膜雰囲気に含まれる、水素又は窒素などの不純物元素が添加される。これにより、酸化物406bの絶縁体225と重なる領域を中心に、添加された不純物元素により酸素欠損が形成され、さらに当該不純物元素が酸素欠損に入り込むことで、キャリア密度が高くなり、低抵抗化される。   The oxide 406 includes a region 426a, a region 426b, and a region 426c. As illustrated in FIG. 10A, the region 426a is sandwiched between the region 426b and the region 426c. The region 426b and the region 426c are regions whose resistance is reduced by the formation of the insulator 225, and are regions having higher conductivity than the region 426a. The region 426b and the region 426c are added with an impurity element such as hydrogen or nitrogen included in the deposition atmosphere of the insulator 225. Accordingly, oxygen vacancies are formed by the added impurity element around the region overlapping with the insulator 225 of the oxide 406b, and the impurity element further enters the oxygen vacancies, whereby the carrier density is increased and the resistance is reduced. Is done.

よって、領域426b及び領域426cは、領域426aより、水素及び窒素の少なくとも一方の濃度が大きくなることが好ましい。水素又は窒素の濃度は、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)などを用いて測定すればよい。   Therefore, the region 426b and the region 426c preferably have a higher concentration of at least one of hydrogen and nitrogen than the region 426a. The concentration of hydrogen or nitrogen may be measured using secondary ion mass spectrometry (SIMS) or the like.

なお、領域426b及び領域426cは、酸素欠損を形成する元素、又は酸素欠損と結合する元素を添加されることで低抵抗化される。このような元素としては、代表的には水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、リン、硫黄、塩素、チタン、希ガス等が挙げられる。また、希ガス元素の代表例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及びキセノン等がある。よって、領域426b及び領域426cは、上記元素の一つ又は複数を含む構成にすればよい。   Note that the resistance of the region 426b and the region 426c is reduced by adding an element that forms oxygen vacancies or an element that combines with oxygen vacancies. Examples of such elements typically include hydrogen, boron, carbon, nitrogen, fluorine, phosphorus, sulfur, chlorine, titanium, and rare gases. Typical examples of rare gas elements include helium, neon, argon, krypton, and xenon. Therefore, the region 426b and the region 426c may include one or more of the above elements.

領域426b及び領域426cは、酸化物406の少なくとも絶縁体225と重なる領域に形成される。ここで、酸化物406bの領域426b及び領域426cの一方は、ソース領域として機能でき、他方はドレイン領域として機能できる。また、酸化物406bの領域426aはチャネル形成領域として機能できる。   The region 426b and the region 426c are formed in a region overlapping with at least the insulator 225 of the oxide 406. Here, one of the region 426b and the region 426c of the oxide 406b can function as a source region, and the other can function as a drain region. The region 426a of the oxide 406b can function as a channel formation region.

絶縁体412は、酸化物406bの上面に接して配置されることが好ましい。絶縁体412は、加熱により酸素が放出される絶縁体を用いて形成することが好ましい。このような絶縁体412を酸化物406bの上面に接して設けることにより、酸化物406bに効果的に酸素を供給することができる。また、絶縁体224と同様に、絶縁体412中の水又は水素などの不純物濃度が低減されていることが好ましい。絶縁体412の膜厚は、1nm以上20nm以下とするのが好ましく、例えば、10nm程度の膜厚にすればよい。   The insulator 412 is preferably provided in contact with the upper surface of the oxide 406b. The insulator 412 is preferably formed using an insulator from which oxygen is released by heating. By providing such an insulator 412 in contact with the top surface of the oxide 406b, oxygen can be effectively supplied to the oxide 406b. Similarly to the insulator 224, the concentration of impurities such as water or hydrogen in the insulator 412 is preferably reduced. The thickness of the insulator 412 is preferably greater than or equal to 1 nm and less than or equal to 20 nm, and may be, for example, approximately 10 nm.

絶縁体412は酸素を含むことが好ましい。例えば、昇温脱離ガス分光法分析(TDS分析)にて、100℃以上700℃以下又は100℃以上500℃以下の表面温度の範囲で、酸素分子の脱離量を絶縁体412の面積当たりに換算して、1×1014molecules/cm以上、好ましくは2×1014molecules/cm以上、より好ましくは4×1014molecules/cm以上であればよい。 The insulator 412 preferably contains oxygen. For example, in a temperature-programmed desorption gas spectroscopy analysis (TDS analysis), the amount of desorption of oxygen molecules per area of the insulator 412 is within a range of a surface temperature of 100 ° C. to 700 ° C. or 100 ° C. to 500 ° C. 1 × 10 14 molecules / cm 2 or more, preferably 2 × 10 14 molecules / cm 2 or more, more preferably 4 × 10 14 molecules / cm 2 or more.

絶縁体412及び導電体404は、酸化物406bと重なる領域を有する。また、絶縁体412、導電体404a、及び導電体404bの側面は略一致することが好ましい。   The insulator 412 and the conductor 404 have a region overlapping with the oxide 406b. The side surfaces of the insulator 412, the conductor 404a, and the conductor 404b are preferably substantially matched.

導電体404aとして、導電性酸化物を用いることが好ましい。例えば、酸化物406a乃至酸化物406cとして用いることができる金属酸化物を用いることができる。特に、In−Ga−Zn系酸化物のうち、導電性が高い、金属の原子数比が[In]:[Ga]:[Zn]=4:2:3から4.1、及びその近傍値のものを用いることが好ましい。このような導電体404aを設けることで、導電体404bへの酸素の透過を抑制し、酸化によって導電体404cの電気抵抗値が増加することを防ぐことができる。   As the conductor 404a, a conductive oxide is preferably used. For example, a metal oxide that can be used as the oxides 406a to 406c can be used. In particular, among In—Ga—Zn-based oxides, the metal atomic ratio is high from [In]: [Ga]: [Zn] = 4: 2: 3 to 4.1, and the vicinity thereof. It is preferable to use those. By providing such a conductor 404a, permeation of oxygen to the conductor 404b can be suppressed and an increase in the electrical resistance value of the conductor 404c due to oxidation can be prevented.

また、このような導電性酸化物を、スパッタリング法を用いて成膜することで、絶縁体412に酸素を添加し、酸化物406bに酸素を供給することが可能となる。これにより、酸化物406の領域426aの酸素欠損を低減することができる。   Further, by forming such a conductive oxide by a sputtering method, oxygen can be added to the insulator 412 and oxygen can be supplied to the oxide 406b. Accordingly, oxygen vacancies in the region 426a of the oxide 406 can be reduced.

導電体404bは、例えばタングステンなどの金属を用いることができる。また、導電体404bとして、導電体404aに窒素などの不純物を添加して導電体404aの導電性を向上できる導電体を用いてもよい。例えば導電体404bは、窒化チタンなどを用いることが好ましい。また、導電体404bを、窒化チタンなどの金属窒化物と、その上にタングステンなどの金属を積層した構造にしてもよい。   For the conductor 404b, a metal such as tungsten can be used, for example. Alternatively, a conductor that can improve conductivity of the conductor 404a by adding an impurity such as nitrogen to the conductor 404a may be used as the conductor 404b. For example, the conductor 404b is preferably formed using titanium nitride or the like. Alternatively, the conductor 404b may have a structure in which a metal nitride such as titanium nitride and a metal such as tungsten are stacked thereover.

酸化物406は、酸化物半導体として機能する金属酸化物(以下、酸化物半導体ともいう)を用いることが好ましい。   As the oxide 406, a metal oxide functioning as an oxide semiconductor (hereinafter also referred to as an oxide semiconductor) is preferably used.

酸化物半導体は、少なくともインジウム又は亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム又はスズなどが含まれていることが好ましい。また、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種が含まれていてもよい。   The oxide semiconductor preferably contains at least indium or zinc. In particular, it is preferable to contain indium and zinc. In addition to these, it is preferable that aluminum, gallium, yttrium, tin, or the like is contained. Further, one or more selected from boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, magnesium, or the like may be included.

ここでは、酸化物半導体が、インジウム、元素M及び亜鉛を有するInMZnOである場合を考える。なお、元素Mは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム又はスズなどとする。そのほかの元素Mに適用可能な元素としては、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウムなどがある。ただし、元素Mとして、前述の元素を複数組み合わせても構わない場合がある。   Here, a case where the oxide semiconductor is InMZnO containing indium, the element M, and zinc is considered. The element M is aluminum, gallium, yttrium, tin, or the like. Other elements applicable to the element M include boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, and magnesium. However, the element M may be a combination of a plurality of the aforementioned elements.

なお、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物(metal oxide)と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物(metal oxynitride)と呼称してもよい。   Note that in this specification and the like, metal oxides containing nitrogen may be collectively referred to as metal oxides. Further, a metal oxide containing nitrogen may be referred to as a metal oxynitride.

<断面構造1の変形例1>
また、本実施の形態の変形例の一例を、図11に示す。図11は、図9と、トランジスタ22の構成が異なる。
<Variation 1 of cross-sectional structure 1>
An example of a modification of the present embodiment is shown in FIG. FIG. 11 is different from FIG. 9 in the configuration of the transistor 22.

図11に示すトランジスタ22はチャネルが形成される半導体領域313(基板311の一部)が凸形状を有する。また、半導体領域313の側面及び上面を、絶縁体315を介して、導電体316が覆うように設けられている。なお、導電体316は仕事関数を調整する材料を用いてもよい。このようなトランジスタ22は半導体基板の凸部を利用していることからFIN型トランジスタとも呼ばれる。なお、凸部の上部に接して、凸部を形成するためのマスクとして機能する絶縁体を有していてもよい。また、ここでは半導体基板の一部を加工して凸部を形成する場合を示したが、SOI基板を加工して凸形状を有する半導体膜を形成してもよい。   In the transistor 22 illustrated in FIG. 11, a semiconductor region 313 (a part of the substrate 311) where a channel is formed has a convex shape. Further, the conductor 316 is provided so as to cover the side surface and the upper surface of the semiconductor region 313 with an insulator 315 interposed therebetween. Note that the conductor 316 may be formed using a material that adjusts a work function. Such a transistor 22 is also referred to as a FIN-type transistor because it utilizes the convex portion of the semiconductor substrate. Note that an insulator functioning as a mask for forming the convex portion may be provided in contact with the upper portion of the convex portion. Although the case where a part of the semiconductor substrate is processed to form the convex portion is described here, the SOI substrate may be processed to form a semiconductor film having a convex shape.

以上が変形例についての説明である。本構成を用いることで、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた半導体装置において、電気特性の変動を抑制すると共に、信頼性を向上させることができる。又は、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた半導体装置において、消費電力を低減することができる。又は、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた半導体装置において、微細化又は高集積化を図ることができる。又は、微細化又は高集積化された半導体装置を生産性良く提供することができる。   The above is the description of the modified example. By using this structure, in a semiconductor device using a transistor including an oxide semiconductor, variation in electrical characteristics can be suppressed and reliability can be improved. Alternatively, power consumption can be reduced in a semiconductor device including a transistor including an oxide semiconductor. Alternatively, miniaturization or high integration can be achieved in a semiconductor device including a transistor including an oxide semiconductor. Alternatively, a miniaturized or highly integrated semiconductor device can be provided with high productivity.

<断面構造1の変形例2>
また、本実施の形態の変形例の一例を、図12に示す。図12は、図9と、容量素子24の構成が異なる。
<Modification 2 of cross-sectional structure 1>
An example of a modification of the present embodiment is shown in FIG. FIG. 12 is different from FIG. 9 in the configuration of the capacitive element 24.

図12に示す半導体装置では、絶縁体286の上に絶縁体287が設けられ、導電体112が絶縁体287に埋め込まれ、絶縁体287の上に絶縁体155が設けられ、絶縁体155に形成された複数の開口に導電体110が設けられ、導電体110の上に絶縁体130が設けられ、絶縁体130の上に、導電体110と重なるように導電体120が設けられる。また、トランジスタ21と電気的に接続される導電体248と、トランジスタ22と電気的に接続される導電体248と、を接続するように導電体112を設け、当該導電体112に接して導電体110を設ければよい。また、絶縁体287、絶縁体155は、絶縁体320と同様の材料を用いることができる。   In the semiconductor device illustrated in FIG. 12, the insulator 287 is provided over the insulator 286, the conductor 112 is embedded in the insulator 287, the insulator 155 is provided over the insulator 287, and the insulator 155 is formed. The conductor 110 is provided in the plurality of openings, the insulator 130 is provided on the conductor 110, and the conductor 120 is provided on the insulator 130 so as to overlap the conductor 110. Further, the conductor 112 is provided so as to connect the conductor 248 electrically connected to the transistor 21 and the conductor 248 electrically connected to the transistor 22, and the conductor 112 is in contact with the conductor 112. 110 may be provided. The insulator 287 and the insulator 155 can be formed using a material similar to that of the insulator 320.

図12に示す容量素子24において、絶縁体155に形成された開口の中で、導電体110と、絶縁体130と、導電体120が重なるので、導電体110、絶縁体130、及び導電体120は被覆性の良好な膜にすることが好ましい。このため、導電体110、絶縁体130、及び導電体120は、CVD法、ALD法などの良好な段差被覆性を有する成膜方法を用いて成膜することが好ましい。   In the capacitor 24 shown in FIG. 12, the conductor 110, the insulator 130, and the conductor 120 overlap each other in the opening formed in the insulator 155. Therefore, the conductor 110, the insulator 130, and the conductor 120 are overlapped. Is preferably a film having good coverage. Therefore, the conductor 110, the insulator 130, and the conductor 120 are preferably formed using a film formation method having good step coverage such as a CVD method or an ALD method.

容量素子24は、絶縁体155に設けられた開口の形状に沿って形成されるため、当該開口が深く形成されるほど静電容量を増加させることができる。また、当該開口の数を増やすほど静電容量を増加させることができる。このような容量素子24を形成することにより、容量素子24の上面積を増やすことなく、静電容量を増加させることができる。   Since the capacitor 24 is formed along the shape of the opening provided in the insulator 155, the capacitance can be increased as the opening is formed deeper. Further, the capacitance can be increased as the number of the openings is increased. By forming such a capacitive element 24, the capacitance can be increased without increasing the upper area of the capacitive element 24.

以上が変形例についての説明である。本構成を用いることで、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた半導体装置において、電気特性の変動を抑制すると共に、信頼性を向上させることができる。又は、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた半導体装置において、消費電力を低減することができる。又は、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた半導体装置において、微細化又は高集積化を図ることができる。又は、微細化又は高集積化された半導体装置を生産性良く提供することができる。   The above is the description of the modified example. By using this structure, in a semiconductor device using a transistor including an oxide semiconductor, variation in electrical characteristics can be suppressed and reliability can be improved. Alternatively, power consumption can be reduced in a semiconductor device including a transistor including an oxide semiconductor. Alternatively, miniaturization or high integration can be achieved in a semiconductor device including a transistor including an oxide semiconductor. Alternatively, a miniaturized or highly integrated semiconductor device can be provided with high productivity.

以上、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4)
本実施の形態では、半導体装置の一形態を、図13−図15を用いて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, one embodiment of a semiconductor device is described with reference to FIGS.

<半導体ウエハ、チップ>
図13(A)は、ダイシング処理が行われる前の基板711の上面図を示している。基板711としては、例えば、半導体基板(「半導体ウエハ」ともいう。)を用いることができる。基板711上には、複数の回路領域712が設けられている。回路領域712には、本発明の一態様に係る半導体装置などを設けることができる。
<Semiconductor wafer, chip>
FIG. 13A shows a top view of the substrate 711 before the dicing process is performed. As the substrate 711, for example, a semiconductor substrate (also referred to as a “semiconductor wafer”) can be used. A plurality of circuit regions 712 are provided on the substrate 711. The circuit region 712 can be provided with a semiconductor device according to one embodiment of the present invention.

複数の回路領域712は、それぞれが分離領域713に囲まれている。分離領域713と重なる位置に分離線(「ダイシングライン」ともいう。)714が設定される。分離線714に沿って基板711を切断することで、回路領域712を含むチップ715を基板711から切り出すことができる。図13(B)にチップ715の拡大図を示す。   Each of the plurality of circuit regions 712 is surrounded by the isolation region 713. A separation line (also referred to as “dicing line”) 714 is set at a position overlapping with the separation region 713. By cutting the substrate 711 along the separation line 714, the chip 715 including the circuit region 712 can be cut out from the substrate 711. FIG. 13B shows an enlarged view of the chip 715.

また、分離領域713に導電層、半導体層などを設けてもよい。分離領域713に導電層、半導体層などを設けることで、ダイシング工程時に生じうるESDを緩和し、ダイシング工程に起因する歩留まりの低下を防ぐことができる。また、一般にダイシング工程は、基板の冷却、削りくずの除去、帯電防止などを目的として、炭酸ガスなどを溶解させて比抵抗を下げた純水を切削部に供給しながら行う。分離領域713に導電層、半導体層などを設けることで、当該純水の使用量を削減することができる。よって、半導体装置の生産コストを低減することができる。また、半導体装置の生産性を高めることができる。   Further, a conductive layer, a semiconductor layer, or the like may be provided in the separation region 713. By providing a conductive layer, a semiconductor layer, or the like in the separation region 713, ESD that may occur in the dicing process can be reduced, and a reduction in yield due to the dicing process can be prevented. In general, the dicing process is performed while supplying pure water having a specific resistance lowered by dissolving carbon dioxide gas or the like for the purpose of cooling the substrate, removing shavings, preventing charging, and the like. By providing a conductive layer, a semiconductor layer, or the like in the separation region 713, the amount of pure water used can be reduced. Thus, the production cost of the semiconductor device can be reduced. In addition, the productivity of the semiconductor device can be increased.

<電子部品>
チップ715を用いた電子部品の一例について、図14(A)及び図14(B)、図15(A)−(E)を用いて説明する。なお、電子部品は、半導体パッケージ、又はIC用パッケージともいう。電子部品は、端子取り出し方向、端子の形状などに応じて、複数の規格、名称などが存在する。
<Electronic parts>
An example of an electronic component using the chip 715 will be described with reference to FIGS. 14A, 14B, and 15A to 15E. Note that the electronic component is also referred to as a semiconductor package or an IC package. Electronic parts have a plurality of standards, names, and the like depending on the terminal take-out direction, the terminal shape, and the like.

電子部品は、組み立て工程(後工程)において、上記実施の形態に示した半導体装置と該半導体装置以外の部品が組み合わされて完成する。   Electronic components are completed by combining the semiconductor device described in the above embodiment and components other than the semiconductor device in an assembly process (post-process).

図14(A)に示すフローチャートを用いて、後工程について説明する。前工程において基板711に本発明の一態様に係る半導体装置などを形成した後、基板711の裏面(半導体装置などが形成されていない面)を研削する「裏面研削工程」を行う(ステップS721)。研削により基板711を薄くすることで、電子部品の小型化を図ることができる。   The post-process will be described with reference to the flowchart shown in FIG. After the semiconductor device or the like according to one embodiment of the present invention is formed over the substrate 711 in the previous step, a “back surface grinding step” of grinding the back surface (the surface where the semiconductor device or the like is not formed) of the substrate 711 is performed (step S721). . By reducing the thickness of the substrate 711 by grinding, the electronic component can be downsized.

次に、基板711を複数のチップ715に分離する「ダイシング工程」を行う(ステップS722)。そして、分離したチップ715を個々のリードフレーム上に接合する「ダイボンディング工程」を行う(ステップS723)。ダイボンディング工程におけるチップ715とリードフレームとの接合は、樹脂による接合、又はテープによる接合など、適宜製品に応じて適した方法を選択する。なお、リードフレームに代えてインターポーザ基板上にチップ715を接合してもよい。   Next, a “dicing process” for separating the substrate 711 into a plurality of chips 715 is performed (step S722). Then, a “die bonding step” is performed in which the separated chip 715 is bonded onto each lead frame (step S723). For the bonding of the chip 715 and the lead frame in the die bonding step, a suitable method is appropriately selected according to the product, such as bonding with a resin or bonding with a tape. Note that the chip 715 may be bonded on the interposer substrate instead of the lead frame.

次いで、リードフレームのリードとチップ715上の電極とを、金属の細線(ワイヤー)で電気的に接続する「ワイヤーボンディング工程」を行う(ステップS724)。金属の細線には、銀線、金線などを用いることができる。また、ワイヤーボンディングは、例えば、ボールボンディング、又はウェッジボンディングを用いることができる。   Next, a “wire bonding process” is performed in which the lead of the lead frame and the electrode on the chip 715 are electrically connected with a thin metal wire (step S724). A silver wire, a gold wire, etc. can be used for a metal fine wire. For wire bonding, for example, ball bonding or wedge bonding can be used.

ワイヤーボンディングされたチップ715は、エポキシ樹脂などで封止される「封止工程(モールド工程)」が施される(ステップS725)。封止工程を行うことで電子部品の内部が樹脂で充填され、チップ715とリードを接続するワイヤーを機械的な外力から保護することができ、また水分、埃などによる特性の劣化(信頼性の低下)を低減することができる。   The chip 715 that has been wire bonded is subjected to a “sealing process (molding process)” that is sealed with an epoxy resin or the like (step S725). By performing the sealing process, the inside of the electronic component is filled with resin, the wire connecting the chip 715 and the lead can be protected from mechanical external force, and deterioration of characteristics due to moisture, dust, etc. (reliability Reduction) can be reduced.

次いで、リードフレームのリードをめっき処理する「リードめっき工程」を行う(ステップS726)。めっき処理によりリードの錆を防止し、後にプリント基板に実装する際のはんだ付けをより確実に行うことができる。次いで、リードを切断及び成形加工する「成形工程」を行う(ステップS727)。   Next, a “lead plating process” for plating the leads of the lead frame is performed (step S726). The plating process prevents rusting of the lead, and soldering when mounted on a printed circuit board later can be performed more reliably. Next, a “molding process” for cutting and molding the lead is performed (step S727).

次いで、パッケージの表面に印字処理(マーキング)を施す「マーキング工程」を行う(ステップS728)。そして外観形状の良否、動作不良の有無などを調べる「検査工程」(ステップS729)を経て、電子部品が完成する。   Next, a “marking process” is performed in which a printing process (marking) is performed on the surface of the package (step S728). An electronic component is completed through an “inspection process” (step S729) for checking whether the external shape is good or not, and whether there is a malfunction.

また、完成した電子部品の斜視模式図を図14(B)に示す。図14(B)では、電子部品の一例として、QFP(Quad Flat Package)の斜視模式図を示している。図14(B)に示す電子部品750は、リード755及びチップ715を有する。電子部品750は、チップ715を複数有していてもよい。   FIG. 14B shows a schematic perspective view of the completed electronic component. FIG. 14B shows a schematic perspective view of a QFP (Quad Flat Package) as an example of an electronic component. An electronic component 750 illustrated in FIG. 14B includes a lead 755 and a chip 715. The electronic component 750 may have a plurality of chips 715.

図14(B)に示す電子部品750は、例えばプリント基板752に実装される。このような電子部品750が複数組み合わされて、それぞれがプリント基板752上で電気的に接続されることで電子部品が実装された基板(実装基板754)が完成する。完成した実装基板754は、電子機器などに用いられる。   An electronic component 750 illustrated in FIG. 14B is mounted on a printed board 752, for example. A plurality of such electronic components 750 are combined and each is electrically connected on the printed circuit board 752 to complete a substrate (mounting substrate 754) on which the electronic components are mounted. The completed mounting board 754 is used for an electronic device or the like.

図14(B)に示す電子部品750の適用例について説明する。電子部品750は、メモリカード(例えば、SDカード)、USBメモリ(USB;Universal Serial Bus)、SSD(Solid State Drive)等の各種のリムーバブル記憶装置に適用することができる。図15(A)−(E)を用いて、リムーバブル記憶装置の幾つかの構成例について説明する。   An application example of the electronic component 750 illustrated in FIG. 14B will be described. The electronic component 750 can be applied to various types of removable storage devices such as a memory card (for example, an SD card), a USB memory (USB; Universal Serial Bus), and an SSD (Solid State Drive). Several configuration examples of the removable storage device will be described with reference to FIGS.

図15(A)はUSBメモリの模式図である。USBメモリ5100は、筐体5101、キャップ5102、USBコネクタ5103及び基板5104を有する。基板5104は、筐体5101に収納されている。基板5104には、電子部品であるメモリチップ等が設けられている。例えば、基板5104には、メモリチップ5105、コントローラチップ5106が取り付けられている。メモリチップ5105は、先の実施の形態で説明したメモリセルアレイ2610、ローデコーダ2621、ワード線ドライバ回路2622、ビット線ドライバ回路2630、カラムデコーダ2631、プリチャージ回路2632、センスアンプ2633、出力回路2640などが組み込まれている。コントローラチップ5106は、プロセッサ、ワークメモリ、ECC回路等が組み込まれている。なお、メモリチップ5105とコントローラチップ5106とのそれぞれの回路構成は、上述の記載に限定せず、状況に応じて、又は場合によって、適宜回路構成を変更してもよい。例えば、ローデコーダ2621、ワード線ドライバ回路2622、ビット線ドライバ回路2630、カラムデコーダ2631、プリチャージ回路2632、センスアンプ2633をメモリチップ5105でなく、コントローラチップ5106に組み込んだ構成としてもよい。USBコネクタ5103が外部装置と接続するためのインターフェースとして機能する。   FIG. 15A is a schematic diagram of a USB memory. The USB memory 5100 includes a housing 5101, a cap 5102, a USB connector 5103, and a substrate 5104. The substrate 5104 is housed in the housing 5101. The substrate 5104 is provided with a memory chip or the like which is an electronic component. For example, a memory chip 5105 and a controller chip 5106 are attached to the substrate 5104. The memory chip 5105 includes the memory cell array 2610, the row decoder 2621, the word line driver circuit 2622, the bit line driver circuit 2630, the column decoder 2631, the precharge circuit 2632, the sense amplifier 2633, the output circuit 2640, and the like described in the above embodiment. Is incorporated. The controller chip 5106 incorporates a processor, work memory, ECC circuit, and the like. Note that the circuit configurations of the memory chip 5105 and the controller chip 5106 are not limited to those described above, and the circuit configurations may be changed as appropriate according to circumstances or in some cases. For example, the row decoder 2621, the word line driver circuit 2622, the bit line driver circuit 2630, the column decoder 2631, the precharge circuit 2632, and the sense amplifier 2633 may be incorporated in the controller chip 5106 instead of the memory chip 5105. The USB connector 5103 functions as an interface for connecting to an external device.

図15(B)はSDカードの外観の模式図であり、図15(C)は、SDカードの内部構造の模式図である。SDカード5110は、筐体5111、コネクタ5112及び基板5113を有する。コネクタ5112が外部装置と接続するためのインターフェースとして機能する。基板5113は筐体5111に収納されている。基板5113には、電子部品であるメモリチップ等が設けられている。例えば、基板5113には、メモリチップ5114、コントローラチップ5115が取り付けられている。メモリチップ5114には、先の実施の形態で説明したメモリセルアレイ2610、ローデコーダ2621、ワード線ドライバ回路2622、ビット線ドライバ回路2630、カラムデコーダ2631、プリチャージ回路2632、センスアンプ2633、出力回路2640などが組み込まれている。コントローラチップ5115には、プロセッサ、ワークメモリ、ECC回路等が組み込まれている。なお、メモリチップ5114とコントローラチップ5115とのそれぞれの回路構成は、上述の記載に限定せず、状況に応じて、又は場合によって、適宜回路構成を変更してもよい。例えば、ローデコーダ2621、ワード線ドライバ回路2622、ビット線ドライバ回路2630、カラムデコーダ2631、プリチャージ回路2632、センスアンプ2633をメモリチップ5114でなく、コントローラチップ5115に組み込んだ構成としてもよい。   FIG. 15B is a schematic diagram of the appearance of the SD card, and FIG. 15C is a schematic diagram of the internal structure of the SD card. The SD card 5110 includes a housing 5111, a connector 5112, and a substrate 5113. The connector 5112 functions as an interface for connecting to an external device. The substrate 5113 is housed in the housing 5111. The substrate 5113 is provided with a memory chip or the like which is an electronic component. For example, a memory chip 5114 and a controller chip 5115 are attached to the substrate 5113. The memory chip 5114 includes the memory cell array 2610, the row decoder 2621, the word line driver circuit 2622, the bit line driver circuit 2630, the column decoder 2631, the precharge circuit 2632, the sense amplifier 2633, and the output circuit 2640 described in the above embodiment. Etc. are incorporated. The controller chip 5115 incorporates a processor, work memory, ECC circuit, and the like. Note that the circuit configurations of the memory chip 5114 and the controller chip 5115 are not limited to those described above, and the circuit configurations may be changed as appropriate according to circumstances or in some cases. For example, the row decoder 2621, the word line driver circuit 2622, the bit line driver circuit 2630, the column decoder 2631, the precharge circuit 2632, and the sense amplifier 2633 may be incorporated in the controller chip 5115 instead of the memory chip 5114.

基板5113の裏面側にもメモリチップ5114を設けることで、SDカード5110の容量を増やすことができる。また、無線通信機能を備えた無線チップを基板5113に設けてもよい。これによって、外部装置とSDカード5110との間で無線通信が行うことができ、メモリチップ5114のデータの読み出し、書き込みが可能となる。   By providing the memory chip 5114 on the back side of the substrate 5113, the capacity of the SD card 5110 can be increased. Further, a wireless chip having a wireless communication function may be provided on the substrate 5113. Accordingly, wireless communication can be performed between the external device and the SD card 5110, and data can be read from and written to the memory chip 5114.

図15(D)はSSDの外観の模式図であり、図15(E)は、SSDの内部構造の模式図である。SSD5150は、筐体5151、コネクタ5152及び基板5153を有する。コネクタ5152が外部装置と接続するためのインターフェースとして機能する。基板5153は筐体5151に収納されている。基板5153には、電子部品であるメモリチップ等が設けられている。例えば、基板5153には、メモリチップ5154、メモリチップ5155、コントローラチップ5156が取り付けられている。メモリチップ5154には、先の実施の形態で説明したメモリセルアレイ2610、ローデコーダ2621、ワード線ドライバ回路2622、ビット線ドライバ回路2630、カラムデコーダ2631、プリチャージ回路2632、センスアンプ2633、出力回路2640などが組み込まれている。基板5153の裏面側にもメモリチップ5154を設けることで、SSD5150の容量を増やすことができる。メモリチップ5155にはワークメモリが組み込まれている。例えば、メモリチップ5155には、DRAMチップを用いればよい。コントローラチップ5156には、プロセッサ、ECC回路などが組み込まれている。なお、メモリチップ5154と、メモリチップ5155と、コントローラチップ5115と、のそれぞれの回路構成は、上述の記載に限定せず、状況に応じて、又は場合によって、適宜回路構成を変更しても良い。例えば、コントローラチップ5156にも、ワークメモリとして機能するメモリを設けてもよい。   FIG. 15D is a schematic diagram of the appearance of an SSD, and FIG. 15E is a schematic diagram of the internal structure of the SSD. The SSD 5150 includes a housing 5151, a connector 5152, and a substrate 5153. The connector 5152 functions as an interface for connecting to an external device. The substrate 5153 is housed in the housing 5151. The substrate 5153 is provided with a memory chip or the like which is an electronic component. For example, a memory chip 5154, a memory chip 5155, and a controller chip 5156 are attached to the substrate 5153. The memory chip 5154 includes the memory cell array 2610, the row decoder 2621, the word line driver circuit 2622, the bit line driver circuit 2630, the column decoder 2631, the precharge circuit 2632, the sense amplifier 2633, and the output circuit 2640 described in the above embodiment. Etc. are incorporated. By providing the memory chip 5154 on the back side of the substrate 5153, the capacity of the SSD 5150 can be increased. A work memory is incorporated in the memory chip 5155. For example, a DRAM chip may be used as the memory chip 5155. The controller chip 5156 incorporates a processor, an ECC circuit, and the like. Note that the circuit configurations of the memory chip 5154, the memory chip 5155, and the controller chip 5115 are not limited to the above description, and the circuit configurations may be changed as appropriate depending on the situation or in some cases. . For example, the controller chip 5156 may be provided with a memory that functions as a work memory.

なお図14(B)に示す電子部品750は、画素を7680×4320のマトリクス状に配置するスーパーハイビジョン(「8K解像度」、「8K4K」、「8K」などとも言われる。)の解像度で表示可能な表示システムのように、大規模な画像データを扱うシステムにおけるフレームメモリに適用することも有効である。本発明の一態様の半導体装置は、多値データを複数の電圧値としてメモリセルに記憶する場合には、書き込む電圧値を狭い範囲に収めることができ、読み出されるデータの信頼性を向上することができる。本発明の一態様の適用により、フレームメモリの読み出し精度を向上させることができる。また記憶容量の増大を図ることができるため、8Kの解像度で表示可能な表示システムへの適用が極めて有効となる。   Note that the electronic component 750 illustrated in FIG. 14B can display at a resolution of Super Hi-Vision (also referred to as “8K resolution”, “8K4K”, “8K”, and the like) in which pixels are arranged in a 7680 × 4320 matrix. It is also effective to apply to a frame memory in a system that handles large-scale image data such as a simple display system. In the case of storing multilevel data in a memory cell as a plurality of voltage values, the semiconductor device of one embodiment of the present invention can store a voltage value to be written in a narrow range and improve the reliability of read data. Can do. By application of one embodiment of the present invention, the reading accuracy of the frame memory can be improved. Further, since the storage capacity can be increased, application to a display system capable of displaying at 8K resolution is extremely effective.

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。   Note that this embodiment can be combined with any of the other embodiments described in this specification as appropriate.

(実施の形態5)
<電子機器>
本発明の一態様に係る半導体装置を有する電子部品は、様々な電子機器に用いることができる。図16に、本発明の一態様に係る電子部品を用いた電子機器の具体例を示す。
(Embodiment 5)
<Electronic equipment>
An electronic component including the semiconductor device according to one embodiment of the present invention can be used for various electronic devices. FIG. 16 illustrates a specific example of an electronic device using the electronic component according to one embodiment of the present invention.

図16(A)は、自動車の一例を示す外観図である。自動車2980は、車体2981、車輪2982、ダッシュボード2983、及びライト2984等を有する。また、自動車2980は、アンテナ、バッテリなどを備える。   FIG. 16A is an external view illustrating an example of an automobile. The automobile 2980 includes a vehicle body 2981, wheels 2982, a dashboard 2983, lights 2984, and the like. The automobile 2980 includes an antenna, a battery, and the like.

図16(B)に示す情報端末2910は、筐体2911に、表示部2912、マイク2917、スピーカ部2914、カメラ2913、外部接続部2916、及び操作スイッチ2915等を有する。表示部2912には、可撓性基板が用いられた表示パネル及びタッチスクリーンを備える。また、情報端末2910は、筐体2911の内側にアンテナ、バッテリなどを備える。情報端末2910は、例えば、スマートフォン、携帯電話、タブレット型情報端末、タブレット型パーソナルコンピュータ、電子書籍端末等として用いることができる。   An information terminal 2910 illustrated in FIG. 16B includes a housing 2911 including a display portion 2912, a microphone 2917, a speaker portion 2914, a camera 2913, an external connection portion 2916, an operation switch 2915, and the like. The display portion 2912 includes a display panel using a flexible substrate and a touch screen. In addition, the information terminal 2910 includes an antenna, a battery, and the like inside the housing 2911. The information terminal 2910 can be used as, for example, a smartphone, a mobile phone, a tablet information terminal, a tablet personal computer, an electronic book terminal, or the like.

図16(C)に示すノート型パーソナルコンピュータ2920は、筐体2921、表示部2922、キーボード2923、及びポインティングデバイス2924等を有する。また、ノート型パーソナルコンピュータ2920は、筐体2921の内側にアンテナ、バッテリなどを備える。   A laptop personal computer 2920 illustrated in FIG. 16C includes a housing 2921, a display portion 2922, a keyboard 2923, a pointing device 2924, and the like. The laptop personal computer 2920 includes an antenna, a battery, and the like inside the housing 2921.

図16(D)に示すビデオカメラ2940は、筐体2941、筐体2942、表示部2943、操作スイッチ2944、レンズ2945、及び接続部2946等を有する。操作スイッチ2944及びレンズ2945は筐体2941に設けられており、表示部2943は筐体2942に設けられている。また、ビデオカメラ2940は、筐体2941の内側にアンテナ、バッテリなどを備える。そして、筐体2941と筐体2942は、接続部2946により接続されており、筐体2941と筐体2942の間の角度は、接続部2946により変えることが可能な構造となっている。筐体2941に対する筐体2942の角度によって、表示部2943に表示される画像の向きの変更や、画像の表示/非表示の切り換えを行うことができる。   A video camera 2940 illustrated in FIG. 16D includes a housing 2941, a housing 2942, a display portion 2944, operation switches 2944, a lens 2945, a connection portion 2946, and the like. The operation switch 2944 and the lens 2945 are provided in the housing 2941, and the display portion 2944 is provided in the housing 2942. In addition, the video camera 2940 includes an antenna, a battery, and the like inside the housing 2941. The housing 2941 and the housing 2942 are connected to each other by a connection portion 2946. The angle between the housing 2941 and the housing 2942 can be changed by the connection portion 2946. Depending on the angle of the housing 2942 with respect to the housing 2941, the orientation of the image displayed on the display portion 2943 can be changed, and display / non-display of the image can be switched.

図16(E)にバングル型の情報端末の一例を示す。情報端末2950は、筐体2951、及び表示部2952等を有する。また、情報端末2950、筐体2951の内側にアンテナ、バッテリなどを備える。表示部2952は、曲面を有する筐体2951に支持されている。表示部2952には、可撓性基板を用いた表示パネルを備えているため、フレキシブルかつ軽くて使い勝手の良い情報端末2950を提供することができる。   FIG. 16E illustrates an example of a bangle information terminal. The information terminal 2950 includes a housing 2951, a display portion 2952, and the like. In addition, an antenna, a battery, and the like are provided inside the information terminal 2950 and the housing 2951. The display portion 2952 is supported by a housing 2951 having a curved surface. Since the display portion 2952 includes a display panel using a flexible substrate, an information terminal 2950 that is flexible, light, and easy to use can be provided.

図16(F)に腕時計型の情報端末の一例を示す。情報端末2960は、筐体2961、表示部2962、バンド2963、バックル2964、操作スイッチ2965、入出力端子2966などを備える。また、情報端末2960、筐体2961の内側にアンテナ、バッテリなどを備える。情報端末2960は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。   FIG. 16F illustrates an example of a wristwatch-type information terminal. The information terminal 2960 includes a housing 2961, a display portion 2962, a band 2963, a buckle 2964, an operation switch 2965, an input / output terminal 2966, and the like. Further, an antenna, a battery, and the like are provided inside the information terminal 2960 and the housing 2961. The information terminal 2960 can execute various applications such as mobile phone, e-mail, text browsing and creation, music playback, Internet communication, and computer games.

表示部2962の表示面は湾曲しており、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、表示部2962はタッチセンサを備え、指やスタイラスなどで画面に触れることで操作することができる。例えば、表示部2962に表示されたアイコン2967に触れることで、アプリケーションを起動することができる。操作スイッチ2965は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持たせることができる。例えば、情報端末2960に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作スイッチ2965の機能を設定することもできる。   The display surface of the display portion 2962 is curved, and display can be performed along the curved display surface. The display portion 2962 includes a touch sensor and can be operated by touching the screen with a finger, a stylus, or the like. For example, an application can be started by touching an icon 2967 displayed on the display unit 2962. The operation switch 2965 can have various functions such as time setting, power on / off operation, wireless communication on / off operation, manner mode execution and release, and power saving mode execution and release. . For example, the function of the operation switch 2965 can be set by an operating system incorporated in the information terminal 2960.

また、情報端末2960は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、情報端末2960は入出力端子2966を備え、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子2966を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子2966を介さずに無線給電により行ってもよい。   In addition, the information terminal 2960 can execute short-range wireless communication that is a communication standard. For example, it is possible to talk hands-free by communicating with a headset capable of wireless communication. Further, the information terminal 2960 includes an input / output terminal 2966, and can directly exchange data with other information terminals via a connector. Charging can also be performed via the input / output terminal 2966. Note that the charging operation may be performed by wireless power feeding without using the input / output terminal 2966.

例えば、本発明の一態様の半導体装置を有する電子部品は、上述した電子機器の制御情報や、制御プログラムなどを長期間保持することができる。本発明の一態様に係る半導体装置を用いることで、信頼性の高い電子機器を実現することができる。   For example, an electronic component including the semiconductor device of one embodiment of the present invention can hold the above-described electronic device control information, a control program, and the like for a long period of time. With the use of the semiconductor device according to one embodiment of the present invention, a highly reliable electronic device can be realized.

本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

(本明細書等の記載に関する付記)
以上の実施の形態、及び実施の形態における各構成の説明について、以下に付記する。
(Additional notes regarding the description of this specification etc.)
The above embodiment and description of each component in the embodiment will be added below.

各実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて、本発明の一態様とすることができる。また、1つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、互い構成例を適宜組み合わせることが可能である。   The structure described in each embodiment can be combined with the structure described in any of the other embodiments as appropriate, for one embodiment of the present invention. In addition, in the case where a plurality of structure examples are given in one embodiment, any of the structure examples can be combined as appropriate.

なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容(一部の内容でもよい)は、その実施の形態で述べる別の内容(一部の内容でもよい)、及び/又は、一つもしくは複数の別の実施の形態で述べる内容(一部の内容でもよい)に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどが出来る。   Note that the content (may be a part of content) described in one embodiment is different from the content (may be a part of content) described in the embodiment and / or one or more Application, combination, replacement, or the like can be performed on content described in another embodiment (may be partial content).

なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて述べる内容、又は明細書に記載される文章を用いて述べる内容のことである。   Note that the contents described in the embodiments are the contents described using various drawings or the contents described in the specification in each embodiment.

なお、ある一つの実施の形態において述べる図(一部でもよい)は、その図の別の部分、その実施の形態において述べる別の図(一部でもよい)、及び/又は、一つもしくは複数の別の実施の形態において述べる図(一部でもよい)に対して、組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。   Note that a drawing (or a part) described in one embodiment may be another part of the drawing, another drawing (may be a part) described in the embodiment, and / or one or more. More diagrams can be formed by combining the diagrams (may be a part) described in another embodiment.

また本明細書等において、ブロック図では、構成要素を機能毎に分類し、互いに独立したブロックとして示している。しかしながら実際の回路等においては、構成要素を機能毎に切り分けることが難しく、一つの回路に複数の機能が係わる場合や、複数の回路にわたって一つの機能が関わる場合があり得る。そのため、ブロック図のブロックは、明細書で説明した構成要素に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。   Further, in the present specification and the like, in the block diagram, the constituent elements are classified by function and shown as independent blocks. However, in an actual circuit or the like, it is difficult to separate the components for each function, and there may be a case where a plurality of functions are involved in one circuit or a case where one function is involved over a plurality of circuits. Therefore, the blocks in the block diagram are not limited to the components described in the specification, and can be appropriately rephrased depending on the situation.

また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、説明の便宜上任意の大きさに示したものである。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は明確性を期すために模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、もしくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、もしくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。   In the drawings, the size, the layer thickness, or the region is shown in an arbitrary size for convenience of explanation. Therefore, it is not necessarily limited to the scale. Note that the drawings are schematically shown for the sake of clarity, and are not limited to the shapes or values shown in the drawings. For example, variation in signal, voltage, or current due to noise, variation in signal, voltage, or current due to timing shift can be included.

本明細書等において、トランジスタの接続関係を説明する際、ソースとドレインとの一方を、「ソース又はドレインの一方」(又は第1電極、又は第1端子)と表記し、ソースとドレインとの他方を「ソース又はドレインの他方」(又は第2電極、又は第2端子)と表記している。これは、トランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるためである。なおトランジスタのソースとドレインの呼称については、ソース(ドレイン)端子や、ソース(ドレイン)電極等、状況に応じて適切に言い換えることができる。   In this specification and the like, when describing a connection relation of a transistor, one of a source and a drain is referred to as “one of a source and a drain” (or a first electrode or a first terminal), and the source and the drain The other is referred to as “the other of the source and the drain” (or the second electrode or the second terminal). This is because the source and drain of a transistor vary depending on the structure or operating conditions of the transistor. Note that the names of the source and the drain of the transistor can be appropriately rephrased depending on the situation, such as a source (drain) terminal or a source (drain) electrode.

また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限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。   Further, in this specification and the like, the terms “electrode” and “wiring” do not functionally limit these components. For example, an “electrode” may be used as part of a “wiring” and vice versa. Furthermore, the terms “electrode” and “wiring” include a case where a plurality of “electrodes” and “wirings” are integrally formed.

また、本明細書等において、電圧と電位は、適宜言い換えることができる。電圧は、基準となる電位からの電位差のことであり、例えば基準となる電位をグラウンド電圧(接地電圧)とすると、電圧を電位に言い換えることができる。グラウンド電位は必ずしも0Vを意味するとは限らない。なお電位は相対的なものであり、基準となる電位によっては、配線等に与える電位を変化させる場合がある。   In this specification and the like, voltage and potential can be described as appropriate. The voltage is a potential difference from a reference potential. For example, when the reference potential is a ground voltage (ground voltage), the voltage can be rephrased as a potential. The ground potential does not necessarily mean 0V. Note that the potential is relative, and the potential applied to the wiring or the like may be changed depending on the reference potential.

なお本明細書等において、「膜」、「層」などの語句は、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。又は、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。   Note that in this specification and the like, terms such as “film” and “layer” can be interchanged with each other depending on the case or circumstances. For example, the term “conductive layer” may be changed to the term “conductive film”. Alternatively, for example, the term “insulating film” may be changed to the term “insulating layer”.

本明細書等において、スイッチとは、導通状態(オン状態)、又は、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有するものをいう。又は、スイッチとは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有するものをいう。   In this specification and the like, a switch refers to a switch that is in a conductive state (on state) or a non-conductive state (off state) and has a function of controlling whether or not to pass current. Alternatively, the switch refers to a switch having a function of selecting and switching a current flow path.

一例としては、電気的スイッチ又は機械的なスイッチなどを用いることができる。つまり、スイッチは、電流を制御できるものであればよく、特定のものに限定されない。   As an example, an electrical switch or a mechanical switch can be used. That is, the switch is not limited to a specific one as long as it can control the current.

電気的なスイッチの一例としては、トランジスタ(例えば、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタなど)、ダイオード(例えば、PNダイオード、PINダイオード、ショットキーダイオード、MIM(Metal Insulator Metal)ダイオード、MIS(Metal Insulator Semiconductor)ダイオード、ダイオード接続のトランジスタなど)、又はこれらを組み合わせた論理回路などがある。   Examples of electrical switches include transistors (for example, bipolar transistors, MOS transistors, etc.), diodes (for example, PN diodes, PIN diodes, Schottky diodes, MIM (Metal Insulator Metal) diodes, MIS (Metal Insulator Semiconductor) diodes. , Diode-connected transistors, etc.), or a logic circuit combining these.

なお、スイッチとしてトランジスタを用いる場合、トランジスタの「導通状態」とは、トランジスタのソースとドレインが電気的に短絡されているとみなせる状態をいう。また、トランジスタの「非導通状態」とは、トランジスタのソースとドレインが電気的に遮断されているとみなせる状態をいう。なおトランジスタを単なるスイッチとして動作させる場合には、トランジスタの極性(導電型)は特に限定されない。   Note that in the case where a transistor is used as the switch, the “conducting state” of the transistor means a state where the source and the drain of the transistor can be regarded as being electrically short-circuited. In addition, the “non-conducting state” of a transistor refers to a state where the source and drain of the transistor can be regarded as being electrically cut off. Note that when a transistor is operated as a simple switch, the polarity (conductivity type) of the transistor is not particularly limited.

機械的なスイッチの一例としては、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)のように、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)技術を用いたスイッチがある。そのスイッチは、機械的に動かすことが可能な電極を有し、その電極が動くことによって、導通と非導通とを制御して動作する。   An example of a mechanical switch is a switch using MEMS (micro electro mechanical system) technology, such as a digital micromirror device (DMD). The switch has an electrode that can be moved mechanically, and operates by controlling conduction and non-conduction by moving the electrode.

本明細書等において、チャネル長とは、例えば、トランジスタの上面図において、半導体(又はトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分)とゲートとが重なる領域、又はチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとの間の距離をいう。   In this specification and the like, the channel length means, for example, a region where a semiconductor (or a portion of a semiconductor through which a current flows when the transistor is on) and a gate overlap with each other, or a channel in a top view of the transistor. This is the distance between the source and drain in the region.

本明細書等において、チャネル幅とは、例えば、半導体(又はトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分)とゲート電極とが重なる領域、又はチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さをいう。   In this specification and the like, the channel width refers to, for example, a source in a region where a semiconductor (or a portion where a current flows in the semiconductor when the transistor is on) and a gate electrode overlap or a region where a channel is formed And the length of the part where the drain faces.

本明細書等において、AとBとが接続されている、とは、AとBとが直接接続されているものの他、電気的に接続されているものを含むものとする。ここで、AとBとが電気的に接続されているとは、AとBとの間で、何らかの電気的作用を有する対象物が存在するとき、AとBとの電気信号の授受を可能とするものをいう。   In this specification and the like, “A and B are connected” includes not only those in which A and B are directly connected but also those that are electrically connected. Here, A and B are electrically connected. When there is an object having some electrical action between A and B, it is possible to send and receive electrical signals between A and B. It says that.

10a 半導体装置
20 メモリセル
21 トランジスタ
22 トランジスタ
23 トランジスタ
24 容量素子
28 データ書き込み回路
30 データ読み出し回路
31 トランジスタ
32 トランジスタ
33 トランジスタ
34 トランジスタ
35 トランジスタ
36 トランジスタ
37 トランジスタ
38 容量素子
39 トランジスタ
39a アナログデジタル変換回路
41 増幅回路
41a 増幅回路
41d 増幅回路
42 特徴抽出回路
43 判定出力回路
110 導電体
112 導電体
120 導電体
130 絶縁体
150 絶縁体
155 絶縁体
205 導電体
210 絶縁体
212 絶縁体
214 絶縁体
216 絶縁体
218 導電体
220 絶縁体
222 絶縁体
224 絶縁体
225 絶縁体
230 酸化物
246 導電体
248 導電体
280 絶縁体
281 絶縁体
282 絶縁体
286 絶縁体
287 絶縁体
310 導電体
310a 導電体
310b 導電体
311 基板
313 半導体領域
314a 低抵抗領域
314b 低抵抗領域
315 絶縁体
316 導電体
320 絶縁体
322 絶縁体
324 絶縁体
326 絶縁体
328 導電体
330 導電体
350 絶縁体
352 絶縁体
354 絶縁体
356 導電体
360 絶縁体
362 絶縁体
364 絶縁体
366 導電体
370 絶縁体
372 絶縁体
374 絶縁体
376 導電体
380 絶縁体
382 絶縁体
384 絶縁体
386 導電体
401 絶縁体
404 導電体
404a 導電体
404b 導電体
404c 導電体
406 酸化物
406a 酸化物
406b 酸化物
406c 酸化物
412 絶縁体
418 側壁絶縁体
426a 領域
426b 領域
426c 領域
711 基板
712 回路領域
713 分離領域
714 分離線
715 チップ
750 電子部品
752 プリント基板
754 実装基板
755 リード
2610 メモリセルアレイ
2621 ローデコーダ
2622 ワード線ドライバ回路
2630 ビット線ドライバ回路
2631 カラムデコーダ
2632 プリチャージ回路
2633 センスアンプ
2640 出力回路
2910 情報端末
2911 筐体
2912 表示部
2913 カメラ
2914 スピーカ部
2915 操作スイッチ
2916 外部接続部
2917 マイク
2920 ノート型パーソナルコンピュータ
2921 筐体
2922 表示部
2923 キーボード
2924 ポインティングデバイス
2940 ビデオカメラ
2941 筐体
2942 筐体
2943 表示部
2944 操作スイッチ
2945 レンズ
2946 接続部
2950 情報端末
2951 筐体
2952 表示部
2960 情報端末
2961 筐体
2962 表示部
2963 バンド
2964 バックル
2965 操作スイッチ
2966 入出力端子
2967 アイコン
2980 自動車
2981 車体
2982 車輪
2983 ダッシュボード
2984 ライト
5100 USBメモリ
5101 筐体
5102 キャップ
5103 USBコネクタ
5104 基板
5105 メモリチップ
5106 コントローラチップ
5110 SDカード
5111 筐体
5112 コネクタ
5113 基板
5114 メモリチップ
5115 コントローラチップ
5150 SSD
5151 筐体
5152 コネクタ
5153 基板
5154 メモリチップ
5155 メモリチップ
5156 コントローラチップ
10a Semiconductor device 20 Memory cell 21 Transistor 22 Transistor 23 Transistor 24 Capacitor element 28 Data write circuit 30 Data read circuit 31 Transistor 32 Transistor 33 Transistor 34 Transistor 35 Transistor 36 Transistor 37 Transistor 38 Capacitor element 39 Transistor 39a Analog digital conversion circuit 41 Amplifier circuit 41a amplifier circuit 41d amplifier circuit 42 feature extraction circuit 43 judgment output circuit 110 conductor 112 conductor 120 conductor 130 insulator 150 insulator 155 insulator 205 conductor 210 insulator 212 insulator 214 insulator 216 insulator 218 conductor 220 Insulator 222 Insulator 224 Insulator 225 Insulator 230 Oxide 246 Conductor 248 Conductor 280 Insulator 281 Insulator 282 Insulator Body 286 insulator 287 insulator 310 conductor 310a conductor 310b conductor 311 substrate 313 semiconductor region 314a low resistance region 314b low resistance region 315 insulator 316 conductor 320 insulator 322 insulator 324 insulator 326 insulator 328 conductor 330 conductor 350 insulator 352 insulator 354 insulator 356 conductor 360 insulator 362 insulator 364 insulator 366 conductor 370 insulator 372 insulator 374 insulator 376 conductor 380 insulator 382 insulator 384 insulator 386 conductor Body 401 insulator 404 conductor 404a conductor 404b conductor 404c conductor 406 oxide 406a oxide 406b oxide 406c oxide 412 insulator 418 sidewall insulator 426a region 426b region 426c region 711 substrate 712 circuit region 713 min Separation area 714 Separation line 715 Chip 750 Electronic component 752 Printed circuit board 754 Mounting board 755 Lead 2610 Memory cell array 2621 Row decoder 2622 Word line driver circuit 2630 Bit line driver circuit 2631 Column decoder 2632 Precharge circuit 2633 Sense amplifier 2640 Output circuit 2910 Information terminal 2911 Case 2912 Display unit 2913 Camera 2914 Speaker unit 2915 Operation switch 2916 External connection unit 2917 Microphone 2920 Notebook personal computer 2921 Case 2922 Display unit 2923 Keyboard 2924 Pointing device 2940 Video camera 2941 Case 2942 Case 2943 Display unit 2944 Operation Switch 2945 Lens 2946 Connection unit 2950 Information terminal 2951 Case 952 Display unit 2960 Information terminal 2961 Case 2962 Display unit 2963 Band 2964 Buckle 2965 Operation switch 2966 Input / output terminal 2967 Icon 2980 Automobile 2981 Car body 2982 Wheel 2983 Dashboard 2984 Light 5100 USB memory 5101 Case 5102 Cap 5103 USB connector 5104 Board 5105 Memory chip 5106 Controller chip 5110 SD card 5111 Housing 5112 Connector 5113 Substrate 5114 Memory chip 5115 Controller chip 5150 SSD
5151 Housing 5152 Connector 5153 Substrate 5154 Memory chip 5155 Memory chip 5156 Controller chip

Claims (12)

データ書き込み回路と、データ読み出し回路と、メモリセルと、データ読み出し線と、データ書き込み線と、を有する半導体装置であって、
前記メモリセルは、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1のノードと、を有し、
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、前記データ書き込み線と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
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一方と電気的に接続され、
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、前記データ読み出し線と電気的に接続され、
前記第1のノードは、前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方と、前記第2のトランジスタのゲートとが接続することで形成され、
前記データ書き込み回路は、前記第1のデータと、補正用データと、を前記データ書き込み線を介して前記メモリセルに書き込む機能を有し、
前記第1のトランジスタは、オフ状態になることで前記第1のノードが記憶する第1のデータ又は前記補正用データに応じた電荷を保持する機能を有し、
前記データ読み出し回路は、
前記第3のトランジスタをオン状態にすることで、前記データ読み出し線を介して前記第1のデータに対応する第1の電位を読み出す機能と、
前記第1の電位を保持する機能と、
前記第2の電位を読み出す機能と、
前記第1のデータを、前記メモリセルに前記データ書き込み線を介して書き戻す機能と、
を有することを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device having a data write circuit, a data read circuit, a memory cell, a data read line, and a data write line,
The memory cell includes a first transistor, a second transistor, a third transistor, and a first node;
One of a source and a drain of the first transistor is electrically connected to the data write line;
The other of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to the gate of the second transistor;
One of a source and a drain of the third transistor is electrically connected to one of a source and a drain of the second transistor;
The other of the source and the drain of the third transistor is electrically connected to the data read line;
The first node is formed by connecting the other of the source or the drain of the first transistor and the gate of the second transistor,
The data write circuit has a function of writing the first data and correction data to the memory cell via the data write line,
The first transistor has a function of holding a charge corresponding to the first data stored in the first node or the correction data by being turned off,
The data read circuit includes:
A function of reading the first potential corresponding to the first data through the data read line by turning on the third transistor;
A function of holding the first potential;
A function of reading the second potential;
A function of writing back the first data to the memory cell via the data write line;
A semiconductor device comprising:
請求項1において、
前記半導体装置は、さらに、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチと、を有し、
前記データ読み出し回路は、前記第1のスイッチを介して前記データ読み出し線と電気的に接続され、
前記データ書き込み回路は、前記第2のスイッチを介して前記データ書き込み線と電気的に接続され、
前記データ読み出し回路は、前記第3のスイッチを介して前記データ書き込み線と電気的に接続され、
前記第2のスイッチと、前記第3のスイッチとをオフ状態にし、
前記第1のスイッチをオン状態にし、
前記データ読み出し回路が前記第1の電位を前記メモリセルから読み出し、且つ記憶する機能を有し、
前記第1のスイッチと、前記第3のスイッチとをオフ状態にし、
前記第2のスイッチをオン状態にし、
前記データ書き込み回路が前記補正用データを前記メモリセルに書き込む機能を有し、
前記第2のスイッチと、前記第3のスイッチとをオフ状態にし、
前記第1のスイッチをオン状態にし、
前記データ読み出し回路が前記第2の電位を前記メモリセルから読み出す機能を有し、
前記第1のスイッチと、前記第2のスイッチとをオフ状態にし、
前記第3のスイッチをオン状態にし、
前記第1のデータを前記メモリセルに書き戻す機能を有することを特徴とする半導体装置。
In claim 1,
The semiconductor device further includes a first switch, a second switch, and a third switch,
The data read circuit is electrically connected to the data read line via the first switch,
The data write circuit is electrically connected to the data write line through the second switch,
The data read circuit is electrically connected to the data write line through the third switch,
Turning off the second switch and the third switch;
Turn on the first switch,
The data read circuit has a function of reading and storing the first potential from the memory cell;
Turning off the first switch and the third switch;
Turn on the second switch,
The data writing circuit has a function of writing the correction data to the memory cell;
Turning off the second switch and the third switch;
Turn on the first switch,
The data read circuit has a function of reading the second potential from the memory cell;
Turning off the first switch and the second switch;
Turn on the third switch,
A semiconductor device having a function of writing back the first data to the memory cell.
請求項1又は請求項2において、
前記データ書き込み回路は、デジタルアナログ変換回路を有することを特徴とする半導体装置。
In claim 1 or claim 2,
The data writing circuit includes a digital-analog conversion circuit.
請求項1又は請求項2において、
前記データ書き込み回路は、比較回路を有することを特徴とする半導体装置。
In claim 1 or claim 2,
The data writing circuit includes a comparison circuit.
請求項1又は請求項2において、
前記データ読み出し回路は、第1のソースフォロワ回路、第2のソースフォロワ回路、第3のソースフォロワ回路、容量素子、第2のノード、第3のノード、入力端子、及び第1の出力端子を有し、
前記第1のソースフォロワ回路は、第4のトランジスタを有し、
前記第2のソースフォロワ回路は、第5のトランジスタと、第6のトランジスタと、第7のトランジスタと、を有し、
前記第3のソースフォロワ回路は、前記第5のトランジスタと、第8のトランジスタと、第9のトランジスタと、第10のトランジスタと、を有し、
前記入力端子は、前記第1のスイッチを介して前記データ読み出し線に電気的に接続され、
前記出力端子は、前記第3のスイッチを介して前記データ書き込み線に電気的に接続され、
前記入力端子は、前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方と、前記第10のトランジスタのソース又はドレインの一方と、前記第6のトランジスタのゲートとが電気的に接続され、
前記出力端子は、前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方と、前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方と、前記第8のトランジスタのソース又はドレインの一方と、前記容量素子の電極の一方とが電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第7のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第8のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第9のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第10のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第8のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第2のノードは、前記第8のトランジスタのゲートと、前記第10のトランジスタのソース又はドレインの他方とが接続されることで形成され、
前記第3のノードは、前記出力端子と、前記容量素子の電極の一方とが接続されることで形成され、
前記第1のソースフォロワ回路は、
前記第1のデータが、前記メモリセルが有する前記第2のトランジスタのゲートに与えられる機能と、
第1の入力が、第4のトランジスタのゲートに与えられる機能と、
前記第1の電位が、前記入力端子に与えられる機能と、を有し、
前記第2のソースフォロワ回路は、
第3の入力が、前記第5のトランジスタのゲートに与えられる機能と、
前記第1の電位が、前記第6のトランジスタのゲートに与えられる機能と、
第2の出力が、前記第3のノードに与えられる機能と、を有し、
前記第3のソースフォロワ回路は、
第3の入力が、前記第5のトランジスタのゲートに与えられる機能と、
前記第2のノードに保持された第1の電位が、前記第8のトランジスタのゲートに与えられる機能と、
第3の出力が、前記第3のノードに与えられる機能と、を有することを特徴とする半導体装置。
In claim 1 or claim 2,
The data read circuit includes a first source follower circuit, a second source follower circuit, a third source follower circuit, a capacitor, a second node, a third node, an input terminal, and a first output terminal. Have
The first source follower circuit includes a fourth transistor;
The second source follower circuit includes a fifth transistor, a sixth transistor, and a seventh transistor,
The third source follower circuit includes the fifth transistor, the eighth transistor, the ninth transistor, and the tenth transistor,
The input terminal is electrically connected to the data read line via the first switch,
The output terminal is electrically connected to the data write line through the third switch,
The input terminal is electrically connected to one of a source and a drain of the fourth transistor, one of a source and a drain of the tenth transistor, and a gate of the sixth transistor,
The output terminal includes one of a source and a drain of the fifth transistor, one of a source and a drain of the sixth transistor, one of a source and a drain of the eighth transistor, and an electrode of the capacitor. One is electrically connected,
The other of the source and the drain of the sixth transistor is electrically connected to one of the source and the drain of the seventh transistor;
The other of the source and the drain of the eighth transistor is electrically connected to one of the source and the drain of the ninth transistor;
The other of the source and the drain of the tenth transistor is electrically connected to the gate of the eighth transistor;
The second node is formed by connecting the gate of the eighth transistor and the other of the source and the drain of the tenth transistor,
The third node is formed by connecting the output terminal and one of the electrodes of the capacitive element,
The first source follower circuit includes:
A function in which the first data is given to a gate of the second transistor included in the memory cell;
A function wherein the first input is provided to the gate of the fourth transistor;
The first potential is applied to the input terminal;
The second source follower circuit is:
A function in which a third input is provided to the gate of the fifth transistor;
A function of applying the first potential to the gate of the sixth transistor;
A second output having a function provided to the third node;
The third source follower circuit is:
A function in which a third input is provided to the gate of the fifth transistor;
A function in which the first potential held in the second node is applied to the gate of the eighth transistor;
And a third output having a function given to the third node.
請求項5において、
前記データ読み出し回路は、さらに第2の出力端子と、アナログデジタル変換回路と、を有し、
前記第1のデータを、前記アナログデジタル変換回路を介して前記第2の出力回路に出力する機能を有することを特徴とする半導体装置。
In claim 5,
The data read circuit further includes a second output terminal and an analog-digital conversion circuit,
A semiconductor device having a function of outputting the first data to the second output circuit through the analog-digital conversion circuit.
請求項5において、
前記データ読み出し回路は、さらに第2の出力端子と、比較回路と、を有し、
前記第1のデータを、前記比較回路を介して前記第2の出力回路に出力する機能を有することを特徴とする半導体装置。
In claim 5,
The data read circuit further includes a second output terminal and a comparison circuit,
A semiconductor device having a function of outputting the first data to the second output circuit through the comparison circuit.
請求項1又は請求項5において、
前記第1のトランジスタは、半導体層に金属酸化物を有することを特徴とする半導体装置。
In claim 1 or claim 5,
The semiconductor device, wherein the first transistor includes a metal oxide in a semiconductor layer.
請求項8において、
半導体層に金属酸化物を有する前記第1のトランジスタは、バックゲートを有することを特徴とする半導体装置。
In claim 8,
The semiconductor device, wherein the first transistor having a metal oxide in a semiconductor layer has a back gate.
請求項1乃至請求項9のいずれか一の前記半導体装置と、
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。
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 9,
A lead electrically connected to the semiconductor device;
An electronic component comprising:
請求項10に記載の前記電子部品と、
前記電子部品が設けられたプリント基板と、
前記プリント基板が格納された筐体と、
を有することを特徴とする電子機器。
The electronic component according to claim 10;
A printed circuit board provided with the electronic component;
A housing in which the printed circuit board is stored;
An electronic device comprising:
請求項1乃至請求項9のいずれか一の前記半導体装置を有する電子機器において、
前記電子機器は、ニューラルネットワークを有し、
前記ニューラルネットワークは、複数のニューロンを有し、
前記ニューロンは、前記半導体装置と、増幅回路と、特徴抽出回路と、判定出力回路とを有し、
前記増幅回路は、前記半導体装置からアナログデータの重み係数を与えられる機能を有し、
前記判定出力回路は、前記半導体装置からアナログデータの判定閾値を与えられる機能を有することを特徴とする電子機器。
In the electronic device which has the semiconductor device according to any one of claims 1 to 9,
The electronic device has a neural network,
The neural network has a plurality of neurons,
The neuron includes the semiconductor device, an amplifier circuit, a feature extraction circuit, and a determination output circuit.
The amplifier circuit has a function of giving a weighting factor of analog data from the semiconductor device,
The determination output circuit has a function of giving a determination threshold value of analog data from the semiconductor device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113167821A (en) * 2018-11-22 2021-07-23 株式会社半导体能源研究所 Abnormality detection device for secondary battery and semiconductor device
JPWO2021209858A1 (en) * 2020-04-17 2021-10-21

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113167821A (en) * 2018-11-22 2021-07-23 株式会社半导体能源研究所 Abnormality detection device for secondary battery and semiconductor device
CN113167821B (en) * 2018-11-22 2024-04-19 株式会社半导体能源研究所 Abnormality detection device for secondary battery and semiconductor device
US11973198B2 (en) 2018-11-22 2024-04-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Device detecting abnormality of secondary battery and semiconductor device
JPWO2021209858A1 (en) * 2020-04-17 2021-10-21
JP7653416B2 (en) 2020-04-17 2025-03-28 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor Device

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