技術分野
開示する発明は、半導体素子を利用した半導体装置およびその作製方法に関するものであ
る。
発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋
上述の問題に鑑み、開示する発明の一態様では、記憶保持期間において電力が供給されな
い状況でも記憶内容の保持が可能で、かつ、書き込み回数にも制限が無い、新たな構造の
半導体装置を提供することを目的の一とする。
課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋
開示する発明では、高純度化された酸化物半導体を用いて半導体装置を構成する。高純度
化された酸化物半導体を用いて構成したトランジスタは、リーク電流が極めて小さいため
、長期間にわたって情報を保持することが可能である。
発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋
本発明の一態様では、酸化物半導体以外の材料を用いたトランジスタと、酸化物半導体を
用いたトランジスタの積層構造に係る半導体装置が提供される。
酸化物半導体を用いたトランジスタはオフ電流が極めて小さいため、これを用いることに
より極めて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
作が不要となるか、または、リフレッシュ動作の頻度を極めて低くすることが可能となる
ため、消費電力を十分に低減することができる。また、電力の供給がない場合であっても
、長期にわたって記憶内容を保持することが可能である。
また、開示する発明に係る半導体装置では、情報の書き込みに高い電圧を必要とせず、素
子の劣化の問題もない。例えば、従来の不揮発性メモリのように、浮遊ゲートへの電子の
注入や、浮遊ゲートからの電子の引き抜きを行う必要がないため、ゲート絶縁層の劣化と
いった問題が全く生じない。すなわち、開示する発明に係る半導体装置では、従来の不揮
発性メモリで問題となっている書き換え可能回数に制限はなく、信頼性が飛躍的に向上す
る。さらに、トランジスタのオン状態、オフ状態によって、情報の書き込みが行われるた
め、高速な動作も容易に実現しうる。また、情報を消去するための動作が不要であるとい
うメリットもある。
また、酸化物半導体以外の材料を用いたトランジスタは、十分な高速動作が可能であるた
め、これを用いることにより、高速動作が要求される各種回路（論理回路、駆動回路など
）を好適に実現することが可能である。
このように、酸化物半導体以外の材料を用いたトランジスタと、酸化物半導体を用いたト
ランジスタとを一体に備えることで、これまでにない特徴を有する半導体装置を実現する
ことができる。
この特許の権利範囲[特許請求の範囲]
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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋
【図1】
半導体装置の概念図。
【図2】
半導体装置の断面図。
【図3】
半導体装置の断面図。
【図4】
半導体装置の断面図。
【図5】
半導体装置の回路図。
【図6】
半導体装置の作製工程に係る断面図。
【図7】
半導体装置の作製工程に係る断面図。
【図8】
半導体装置の作製工程に係る断面図。
【図9】
半導体装置の作製工程に係る断面図。
【図10】
半導体装置の作製工程に係る断面図。
【図11】
ＳＯＩ基板の作製工程に係る断面図。
【図12】
半導体装置の作製工程に係る断面図。
【図13】
半導体装置の回路図。
【図14】
半導体装置の回路図。
【図15】
半導体装置の回路図。
【図16】
半導体装置を用いた電子機器を説明するための図。
【図17】
メモリウィンドウ幅の調査結果を示す図。
１０ メモリセルアレイ
２０ カラムデコーダ
３０ ローデコーダ
４０ ＩＯコントローラ
５０ ＩＯバッファ
６０ コマンドバッファ
７０ アドレスバッファ
８０ コントローラ
１００ 基板
１０２ 保護層
１０４ 半導体領域
１０６ 素子分離絶縁層
１０８ ゲート絶縁層
１１０ ゲート電極
１１２ 絶縁層
１１４ 不純物領域
１１６ チャネル形成領域
１１８ サイドウォール絶縁層
１２０ 高濃度不純物領域
１２２ 金属層
１２４ 金属化合物領域
１２６ 層間絶縁層
１２８ 層間絶縁層
１３０ａ ソース電極またはドレイン電極
１３０ｂ ソース電極またはドレイン電極
１３２ 絶縁層
１３４ 絶縁層
１３８ 絶縁層
１４２ａ ソース電極またはドレイン電極
１４２ｂ ソース電極またはドレイン電極
１４２ｃ 電極
１４２ｄ 電極
１４３ 絶縁層
１４４ 酸化物半導体層
１４６ ゲート絶縁層
１４８ａ ゲート電極
１４８ｂ 電極
１５０ 層間絶縁層
１５２ 層間絶縁層
１６０ トランジスタ
１６２ トランジスタ
１６４ 容量素子
１７０ トランジスタ
１８１ メモリセルアレイ
１９０ メモリセル
２００ 被処理物
２０２ 絶縁層
２０６ 酸化物半導体層
２０６ａ 酸化物半導体層
２０８ａ ソース電極またはドレイン電極
２０８ｂ ソース電極またはドレイン電極
２１２ ゲート絶縁層
２１４ ゲート電極
２１６ 層間絶縁層
２１８ 層間絶縁層
２５０ トランジスタ
３００ 被処理物
３０２ 絶縁層
３０４ 第１の酸化物半導体層
３０４ａ 第１の酸化物半導体層
３０５ 第２の酸化物半導体層
３０６ 第２の酸化物半導体層
３０６ａ 第２の酸化物半導体層
３０８ａ ソース電極またはドレイン電極
３０８ｂ ソース電極またはドレイン電極
３１２ ゲート絶縁層
３１４ ゲート電極
３１６ 層間絶縁層
３１８ 層間絶縁層
３５０ トランジスタ
４００ 被処理物
４０２ 絶縁層
４０６ 酸化物半導体層
４０６ａ 酸化物半導体層
４０８ 導電層
４０８ａ ソース電極またはドレイン電極
４０８ｂ ソース電極またはドレイン電極
４１０ 絶縁層
４１０ａ 絶縁層
４１０ｂ 絶縁層
４１１ａ 酸化領域
４１１ｂ 酸化領域
４１２ ゲート絶縁層
４１４ ゲート電極
４１６ 層間絶縁層
４１８ 層間絶縁層
４５０ トランジスタ
５００ ベース基板
５０２ 窒素含有層
５１０ 単結晶半導体基板
５１２ 酸化膜
５１４ 脆化領域
５１６ 単結晶半導体層
５１８ 単結晶半導体層
５２０ 半導体層
５２２ 絶縁層
５２２ａ ゲート絶縁層
５２４ ゲート電極
５２６ 不純物領域
５２８ サイドウォール絶縁層
５３０ 高濃度不純物領域
５３２ 低濃度不純物領域
５３４ チャネル形成領域
５３６ 層間絶縁層
５３８ 層間絶縁層
５４０ａ ソース電極またはドレイン電極
５４０ｂ ソース電極またはドレイン電極
５７０ トランジスタ
６２０ メモリセルアレイ
６３０ メモリセル
６３１ トランジスタ
６３２ 容量素子
６４０ メモリセルアレイ
６５０ メモリセル
６５１ トランジスタ
６５２ トランジスタ
６５３ トランジスタ
６５４ トランジスタ
６５５ トランジスタ
６５６ トランジスタ
７０１ 筐体
７０２ 筐体
７０３ 表示部
７０４ キーボード
７１１ 本体
７１２ スタイラス
７１３ 表示部
７１４ 操作ボタン
７１５ 外部インターフェイス
７２０ 電子書籍
７２１ 筐体
７２３ 筐体
７２５ 表示部
７２７ 表示部
７３１ 電源
７３３ 操作キー
７３５ スピーカー
７３７ 軸部
７４０ 筐体
７４１ 筐体
７４２ 表示パネル
７４３ スピーカー
７４４ マイクロフォン
７４５ 操作キー
７４６ ポインティングデバイス
７４７ カメラ用レンズ
７４８ 外部接続端子
７４９ 太陽電池セル
７５０ 外部メモリスロット
７６１ 本体
７６３ 接眼部
７６４ 操作スイッチ
７６５ 表示部
７６６ バッテリー
７６７ 表示部
７７０ テレビジョン装置
７７１ 筐体
７７３ 表示部
７７５ スタンド
７８０ リモコン操作機
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