[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2015111841A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2015111841A
JP2015111841A JP2014258427A JP2014258427A JP2015111841A JP 2015111841 A JP2015111841 A JP 2015111841A JP 2014258427 A JP2014258427 A JP 2014258427A JP 2014258427 A JP2014258427 A JP 2014258427A JP 2015111841 A JP2015111841 A JP 2015111841A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
potential
oxide semiconductor
layer
oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014258427A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5820050B2 (ja
Inventor
善也 武分
Yoshiya Takewaki
善也 武分
塩野入 豊
Yutaka Shionoiri
豊 塩野入
康一郎 鎌田
Koichiro Kamata
康一郎 鎌田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2014258427A priority Critical patent/JP5820050B2/ja
Publication of JP2015111841A publication Critical patent/JP2015111841A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5820050B2 publication Critical patent/JP5820050B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0008Arrangements for reducing power consumption
    • H03K19/0016Arrangements for reducing power consumption by using a control or a clock signal, e.g. in order to apply power supply
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0617Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
    • H01L27/0629Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with diodes, or resistors, or capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1203Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body the substrate comprising an insulating body on a semiconductor body, e.g. SOI

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

【課題】複数の基準電位を要する半導体装置、及び半導体装置の駆動において、より消費電力を軽減する。【解決手段】電源線に直列に接続された複数の抵抗素子により、電源線に供給された電位を抵抗分割し、電源線と電気的に接続するスイッチトランジスタを介して所望の分割された電位を出力する電位分割回路を有する半導体装置であり、スイッチトランジスタのドレイン端子は出力側の回路に設けられたトランジスタのゲート端子(又は容量素子の一方の端子)と電気的に接続しノードを構成する。【選択図】図1

Description

半導体装置及び半導体装置の駆動方法に関する。
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置
全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
種々の半導体装置において、その駆動には複数の基準電位が必要とされている装置がある
。これらの基準電位を供給する手段の1つに、直列に接続された複数の抵抗素子により高
電位を所望の電位に分割する方法がある。
供給すべき基準電位、及び基準電位を供給する回路に対する要求は、半導体装置の用途に
よって異なり、要求に応じた基準電位発生回路が開発されている(例えば、特許文献1参
照。)。特許文献1では、回路規模の大型化を抑えると共に十分な精度を確保しつつ基準
電位を調整することのできる基準電位発生回路が報告されている。
特開2006−163507号公報
このような複数の基準電位を要する半導体装置、及び半導体装置の駆動方法において、よ
り消費電力を軽減することを目的の一とする。
本明細書に開示する半導体装置は、電源線に直列に接続された複数の抵抗素子により、電
源線に供給された電位を抵抗分割し、電源線と電気的に接続するスイッチトランジスタを
介して所望の分割された電位を出力する電位分割回路を有する。スイッチトランジスタの
ドレイン端子は出力側の演算増幅回路に設けられたトランジスタのゲート端子と電気的に
接続しノードを構成する。
まず、スイッチトランジスタをオン状態として電源線から複数の抵抗素子により所望の電
位に分割された電位を該ノードに供給(蓄積)する。所望の電位の供給後は、スイッチト
ランジスタをオフ状態とし、該ノードに電位を保持する。該ノードに所望の分割された電
位を保持することによって、電源線からの電位の供給が停止されても、所望の電位を出力
することができる。
ノードを構成して電位を保持するスイッチトランジスタとしては、オフ電流を十分に小さ
くすることができる材料、例えば、ワイドギャップ半導体材料(より具体的には、例えば
、エネルギーギャップEgが3eVより大きい半導体材料)を半導体層として有するトラ
ンジスタを用いる。トランジスタのオフ電流を十分に小さくすることができる半導体材料
を用いることで、長期間にわたって電位を保持することが可能である。このようなワイド
ギャップ半導体材料の1つに酸化物半導体材料がある。本明細書に開示する半導体装置に
おいては、酸化物半導体材料を用いた酸化物半導体層を含むトランジスタを好適に用いる
ことができる。
よって、電源線への電位の供給を連続的に行わなくてもよく、また、電源線への電位の供
給停止期間を設けることができるため、消費電力を軽減することができる。電源線への電
位の供給、非供給の選択は、抵抗素子に供給する電位を制御するトランジスタを電源線に
設けることで実現することができる。
また、スイッチトランジスタの代わりにゲート端子とソース端子とが電気的に接続された
トランジスタを用いてもよい。
また、スイッチトランジスタ(又はゲート端子とソース端子とが電気的に接続されたトラ
ンジスタ)のドレイン端子は出力側の回路に設けられた容量素子の一方の端子と電気的に
接続しノードを構成してもよい。
本明細書で開示する発明の構成の一形態は、第1抵抗素子及び第2抵抗素子が直列に設け
られた電源線と、選択線と、選択線とゲート端子とが電気的に接続する酸化物半導体層を
含むスイッチトランジスタと、電源線とスイッチトランジスタを介して電気的に接続する
トランジスタを含む演算増幅回路とが設けられた電位分割回路を有し、第1抵抗素子と第
2抵抗素子とスイッチトランジスタのソース端子とが電気的に接続し、スイッチトランジ
スタのドレイン端子と演算増幅回路に含まれるトランジスタのゲート端子とが電気的に接
続する半導体装置である。
本明細書で開示する発明の構成の他の一形態は、第1抵抗素子及び第2抵抗素子が直列に
設けられた電源線と、選択線と、選択線とゲート端子とが電気的に接続する酸化物半導体
層を含むスイッチトランジスタと、電源線とスイッチトランジスタを介して電気的に接続
する演算増幅回路とが設けられた電位分割回路を有し、演算増幅回路は、第1トランジス
タ及び第2トランジスタが設けられた差動入力回路と、第3トランジスタ及び第4トラン
ジスタが設けられたカレントミラー回路と、定電流源とを含み、第1トランジスタの第1
ソース端子と、第2トランジスタの第2ソース端子と、定電流源とが電気的に接続し、第
3トランジスタの第3ソース端子と、第4トランジスタの第4ソース端子とが電気的に接
続し、第1トランジスタの第1ドレイン端子と、第3トランジスタの第3ドレイン端子と
、第3トランジスタの第3ゲート端子と、第4トランジスタの第4ゲート端子とが電気的
に接続し第2トランジスタの第2ゲート端子と、第2トランジスタの第2ドレイン端子と
、第4トランジスタの第4ドレイン端子とが電気的に接続し、第1抵抗素子と第2抵抗素
子とスイッチトランジスタのソース端子とが電気的に接続し、スイッチトランジスタのド
レイン端子と第1トランジスタの第1ゲート端子とが電気的に接続する半導体装置である
本明細書で開示する発明の構成の他の一形態は、第1抵抗素子及び第2抵抗素子が直列に
設けられた電源線と、選択線と、選択線とゲート端子とが電気的に接続する酸化物半導体
層を含むスイッチトランジスタと、電源線とスイッチトランジスタを介して電気的に接続
する容量素子とが設けられた電位分割回路を有し、第1抵抗素子と第2抵抗素子とスイッ
チトランジスタのソース端子とが電気的に接続し、スイッチトランジスタのドレイン端子
と容量素子の一方の端子とが電気的に接続する半導体装置である。
本明細書で開示する発明の構成の他の一形態は、第1抵抗素子及び第2抵抗素子が直列に
設けられた電源線と、第1抵抗素子と、第2抵抗素子と、ゲート端子とソース端子とが電
気的に接続する酸化物半導体層を含むトランジスタと、電源線と酸化物半導体層を含むト
ランジスタを介して電気的に接続するトランジスタとが設けられた電位分割回路を有し、
酸化物半導体層を含むトランジスタのドレイン端子とトランジスタのゲート端子とが電気
的に接続する半導体装置である。
上記構成において、電源線は酸化物半導体層を含むトランジスタを有し、電源線に供給さ
れた電位は、酸化物半導体層を含むトランジスタを介して、第1抵抗素子及び第2抵抗素
子に供給されてもよい。また、電源線に設けられる酸化物半導体層を含むトランジスタの
ゲート端子と、スイッチトランジスタのゲート端子とが電気的に接続する構成としてもよ
い。
また、上記構成において、半導体装置は、電位分割回路に電位を供給する電位供給源と、
電位分割回路及び電位供給源より電位を供給される負荷を有することができる。
本明細書で開示する発明の構成の他の一形態は、第1抵抗素子及び第2抵抗素子が直列に
設けられた電源線と、選択線と、選択線とゲート端子とが電気的に接続する酸化物半導体
層を含むスイッチトランジスタと、電源線とスイッチトランジスタを介して電気的に接続
するトランジスタを含む演算増幅回路とが設けられた電位分割回路を有し、第1抵抗素子
と第2抵抗素子とスイッチトランジスタのソース端子とが電気的に接続し、スイッチトラ
ンジスタのドレイン端子と演算増幅回路に含まれるトランジスタのゲート端子とが電気的
に接続してノードを構成し、電源線に供給された電位は、第1抵抗素子及び第2抵抗素子
によって分割され、分割された電位はスイッチトランジスタがオン状態の時にスイッチト
ランジスタを介して演算増幅回路に供給され、分割された電位はスイッチトランジスタが
オフ状態の時にノードに保持され、分割された電位はスイッチトランジスタ及び演算増幅
回路を介して出力される半導体装置の駆動方法である。
本明細書で開示する発明の構成の他の一形態は、第1抵抗素子及び第2抵抗素子が直列に
設けられた電源線と、選択線と、選択線とゲート端子とが電気的に接続する酸化物半導体
層を含むスイッチトランジスタと、電源線とスイッチトランジスタを介して電気的に接続
する容量素子とが設けられた電位分割回路を有し、第1抵抗素子と第2抵抗素子とスイッ
チトランジスタのソース端子とが電気的に接続し、スイッチトランジスタのドレイン端子
と容量素子の一方の端子とが電気的に接続してノードを構成し、電源線に供給された電位
は、第1抵抗素子及び第2抵抗素子によって分割され、分割された電位はスイッチトラン
ジスタがオン状態の時にスイッチトランジスタを介して容量素子に供給され、分割された
電位はスイッチトランジスタがオフ状態の時にノードに保持され、分割された電位はスイ
ッチトランジスタ及び容量素子を介して出力される半導体装置の駆動方法である。
上記構成において、電源線は酸化物半導体層を含むトランジスタを有し、電源線に供給さ
れた電位は、酸化物半導体層を含むトランジスタがオン状態の時に酸化物半導体層を含む
トランジスタを介して第1抵抗素子及び第2抵抗素子に供給され、酸化物半導体層を含む
トランジスタはスイッチトランジスタがオフ状態の時にオフ状態とすることができる。
なお、本明細書等において「上」や「下」の用語は、構成要素の位置関係が「直上」また
は「直下」であることを限定するものではない。例えば、「ゲート絶縁層上のゲート電極
」の表現であれば、ゲート絶縁層とゲート電極との間に他の構成要素を含むものを除外し
ない。また、「上」「下」の用語は説明の便宜のために用いる表現に過ぎない。
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。
また、「ソース」や「ドレイン」の機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や
、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため
、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることがで
きるものとする。
なお、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの
」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの
」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。
例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタ
などのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有す
る素子などが含まれる。
電源線に直列に接続された複数の抵抗素子により、電源線に供給された電位を抵抗分割し
、電源線と電気的に接続するスイッチトランジスタを介して所望の分割された電位を出力
する電位分割回路を有する。スイッチトランジスタのドレイン端子は出力側の演算増幅回
路に設けられたトランジスタのゲート端子と電気的に接続しノードを構成する。
該ノードに所望の分割された電位を保持することによって、電源線からの電位の供給が停
止されても、所望の電位を出力することができる。
よって、電源線への電位の供給を連続的に行わなくてもよく、また、電源線への電位の供
給停止期間を設けることができるため、半導体装置、半導体装置の駆動方法において消費
電力を軽減することができる。
スイッチトランジスタに用い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、極めて長期にわたり電位を保持することが可能である。よって、電位の供給を
停止する期間を設けることが可能となり、常に電位を供給する場合と比較して消費電力を
十分に低減することができる。
半導体装置の一形態を説明する回路図。 半導体装置の一形態を説明する回路図。 半導体装置の一形態を説明する回路図。 半導体装置の一形態を説明する回路図。 半導体装置の一形態を説明する回路図。 半導体装置の一形態を説明する回路図。 半導体装置の一形態を説明する回路図。 半導体装置の一形態を説明するタイミングチャート図。 半導体装置の一形態を説明する回路図。 半導体装置の一形態を説明する断面図及び平面図。 半導体装置の作製方法の一形態を説明する図。 半導体装置の作製方法の一形態を説明する図。 半導体装置の一形態を説明する図。 半導体装置の一形態を説明する図。 半導体装置の作製方法の一形態を説明する図。 半導体装置の一形態を説明するブロック図。 電子機器を示す図。
以下では、本明細書に開示する発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
ただし、本明細書に開示する発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々
に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、本明細書に開示する発明
は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、第1、第
2として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順又は積層順を示すものではな
い。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものでは
ない。なお、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のた
め、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明
は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
(実施の形態1)
本実施の形態では、開示する発明の一態様に係る半導体装置の回路構成および駆動方法に
ついて、図1乃至図3、及び図6乃至図8を参照して説明する。
なお、本明細書における回路図においては、酸化物半導体層を用いたトランジスタである
ことを示すために、酸化物半導体層を用いるトランジスタの記号には「OS」と記載して
いる。図1乃至図3、図6、及び図7において、スイッチトランジスタ202_1、スイ
ッチトランジスタ202_2、スイッチトランジスタ202_n、トランジスタ204は
酸化物半導体層を用いるトランジスタである。
図1は2つの抵抗素子201_1、抵抗素子201_2を用いて電位V1を出力する電位
分割回路を有する半導体装置の例である。
図1に示す半導体装置は、抵抗素子(第1抵抗素子)201_1及び抵抗素子(第2抵抗
素子)201_2が直列に設けられた電源線240と、選択線241と、選択線241と
ゲート端子とが電気的に接続する酸化物半導体層を含むスイッチトランジスタ202_1
と、電源線240とスイッチトランジスタ202_1を介して電気的に接続するトランジ
スタ211_1を含む演算増幅回路203_1とが設けられた電位分割回路を有し、抵抗
素子201_1と抵抗素子201_2とスイッチトランジスタ202_1のソース端子と
が電気的に接続し、スイッチトランジスタ202_1のドレイン端子と演算増幅回路20
3_1に含まれるトランジスタ211_1のゲート端子とが電気的に接続する半導体装置
である。
演算増幅回路203_1は、トランジスタ(第1トランジスタ)211_1及びトランジ
スタ(第2トランジスタ)212_1が設けられた差動入力回路と、トランジスタ(第3
トランジスタ)213_1及びトランジスタ(第4トランジスタ)214_1が設けられ
たカレントミラー回路と、定電流源222_1とを含む。
トランジスタ211_1のソース端子(第1ソース端子)と、トランジスタ212_1の
ソース端子(第2ソース端子)と、定電流源222_1とが電気的に接続し、トランジス
タ213_1のソース端子(第3ソース端子)と、トランジスタ214_1のソース端子
(第4ソース端子)とが電気的に接続し、トランジスタ211_1のドレイン端子(第1
ドレイン端子)と、トランジスタ213_1のドレイン端子(第3ドレイン端子)と、第
3トランジスタ213_1のゲート端子(第3ゲート端子)と、トランジスタ214_1
のゲート端子(第4ゲート端子)とが電気的に接続し、トランジスタ212_1のゲート
端子(第2ゲート端子)と、トランジスタ212_1のドレイン端子(第2ドレイン端子
)と、トランジスタ214_1のドレイン端子(第4ドレイン端子)とが電気的に接続し
ている。なお、トランジスタ213_1のソース端子(第3ソース端子)とトランジスタ
214_1のソース端子(第4ソース端子)とは高電位VDDが供給される電源線242
_1に電気的に接続されている。
図1に示す半導体装置において、電位分割回路は、電源線240に直列に接続された抵抗
素子201_1、抵抗素子201_2により、電源線240に供給された電位を抵抗分割
し、電源線240と電気的に接続するスイッチトランジスタ202_1を介して所望の分
割された電位V1を出力する。
図2は図1の半導体装置において、電源線240に供給される高電位(VDDH)を、抵
抗素子201_1乃至抵抗素子201_n+1のn+1個の抵抗素子で分割し、V1乃至
Vnのn個の電位を出力する電位分割回路を含む例である。
抵抗素子201_1及び抵抗素子201_2分電圧降下した電位は、酸化物半導体層を用
いたスイッチトランジスタ202_2を介して、トランジスタ(第1トランジスタ)21
1_2及びトランジスタ(第2トランジスタ)212_2が設けられた差動入力回路と、
トランジスタ(第3トランジスタ)213_2及びトランジスタ(第4トランジスタ)2
14_2が設けられたカレントミラー回路と、定電流源222_2とを含む演算増幅回路
203_2より電位V2として出力される。
同様に、抵抗素子201_1乃至抵抗素子201_n分電圧降下した電位は、酸化物半導
体層を用いたスイッチトランジスタ202_nを介して、トランジスタ(第1トランジス
タ)211_n及びトランジスタ(第2トランジスタ)212_nが設けられた差動入力
回路と、トランジスタ(第3トランジスタ)213_n及びトランジスタ(第4トランジ
スタ)214_nが設けられたカレントミラー回路と、定電流源222_nとを含む演算
増幅回路203_nより電位Vnとして出力される。
本明細書において、スイッチトランジスタ202_1乃至202_nのドレイン端子とト
ランジスタ211_1乃至211_nのゲート端子が電気的に接続される部位をそれぞれ
フローティングノード(ノードFN1乃至FNn)と呼ぶ。
なお、本明細書に開示する発明において、電源線242_1には、ノードFN1の電位よ
りも高い電位VDDを供給する。
スイッチトランジスタ202_1乃至202_nがオフの場合、当該ノードFN1乃至F
Nnは絶縁体中に埋設されたとみなすことができ、ノードFN1乃至FNnには電位が保
持される。酸化物半導体層を用いたスイッチトランジスタ202_1乃至202_nのオ
フ電流は、シリコン半導体などで形成されるトランジスタの10万分の1以下である(例
えば室温(25℃)でのオフ電流が10zA(1zA(ゼプトアンペア)は1×10−2
A)以下)ため、スイッチトランジスタ202_1乃至202_nのリークによる、ノ
ードFN1乃至FNnに保持された電位の低下をほぼ無視することができる。つまり、酸
化物半導体層を用いたスイッチトランジスタ202_1乃至202_nにより、長期間に
わたって電位を保持することが可能である。
よって、半導体装置において、電源線240への電位VDDHの供給を連続的に行わなく
てもよく、電源線240への電位VDDHの供給停止期間を設けることができるため、消
費電力を軽減することができる。
また、図3に示すように、電源線240は酸化物半導体層を含むトランジスタ204を有
し、電源線240に供給された電位は、酸化物半導体層を含むトランジスタ204を介し
て、抵抗素子201_1及び抵抗素子201_2に供給されてもよい。電源線240に設
けられる酸化物半導体層を含むトランジスタ204のゲート端子と、スイッチトランジス
タ202_1のゲート端子とが電気的に接続する構成とすることができる。
酸化物半導体層を含むトランジスタ204を電源線240に設けることで、抵抗素子20
1_1及び抵抗素子201_2への電位の供給を制御することができる。例えば、ノード
FN1に電位を供給した後、スイッチトランジスタ202_1をオフ状態としてノードF
N1に電位を保持する期間、酸化物半導体層を含むトランジスタ204もオフ状態として
電源線240への電位の供給を停止することができる。図3で示す構成であれば、電源線
240への電位の供給を停止する間も、電源線242_1には電位を供給することができ
る。
図2に示す半導体装置のより詳細な駆動方法(動作)を図8のタイミングチャートを用い
て説明する。タイミングチャート中のVDDH、SW、FN1等の名称は、図2と対応し
ている。
半導体装置の動作を説明するに当たり、演算増幅回路203_1乃至203_nが有する
トランジスタ211_1乃至211_n、212_1乃至212_n、213_1乃至2
13_nおよび214_1乃至214_nは、チャネル幅、チャネル長が同じであり、ト
ランジスタの特性は同じであるとする。
電源線240およびVSSに電位を印加すると、電源線240とVSS間に電流が流れる
。例えば、スイッチトランジスタ202_1のソース端子の電位は、電源線240の電位
よりも抵抗素子201_1の抵抗値と電源線240とVSSの間に流れた電流から算出さ
れる電圧だけ電圧降下した電位となる。選択線SWはスイッチトランジスタ202_1乃
至202_nのゲート端子に電気的に接続されており、スイッチトランジスタ202_1
乃至202_nのソース端子とドレイン端子が導通状態(オン状態)になるように選択線
SWに電圧を印加すると、スイッチトランジスタ202_1乃至202_nの各ドレイン
端子(FN1乃至FNn)に電位が供給される。各ドレイン端子(FN1乃至FNn)の
電位が安定した時点で、スイッチトランジスタ202_1乃至202_nのソース端子と
ドレイン端子が非導通状態(オフ状態)になるように選択線SWに電圧を印加する。
演算増幅回路203_1が有するトランジスタ211_1のゲート端子にはFN1の電位
が印加される。そして、トランジスタ211_1には、ゲート端子の電位FN1とソース
端子の電位の差に相当する電流が、ドレイン端子からソース端子に流れる。トランジスタ
213_1とトランジスタ211_1は定電流源222_1を介して、電源線242_1
とGNDに接続されているので、トランジスタ211_1のドレイン端子からソース端子
に流れる電流とトランジスタ213_1のソース端子からドレイン端子に流れる電流は同
じとなる。
また、トランジスタ213_1のゲート端子およびドレイン端子とトランジスタ214_
1のゲート端子は電気的に接続されており、それぞれのソース端子も電源線242_1に
接続されていることから、トランジスタ213_1のソース端子からドレイン端子に流れ
る電流とトランジスタ214_1のソース端子からドレイン端子に流れる電流は同じとな
る(カレントミラー回路)。なお、前述のトランジスタ213_1とトランジスタ211
_1の関係と同じ理由で、トランジスタ214_1のソース端子からドレイン端子に流れ
る電流とトランジスタ212_1のドレイン端子からソース端子に流れる電流は同じとな
る。
よって、トランジスタ211_1のドレイン端子からソース端子に流れる電流とトランジ
スタ212_1のドレイン端子からソース端子に流れる電流は同じになり、トランジスタ
211_1のソース端子とトランジスタ212_1のソース端子は定電流源222_1に
電気的に接続されていることから、トランジスタ211_1のゲート端子の電位とトラン
ジスタ212_1のゲート端子の電位は同じになる。トランジスタ211_1のゲート端
子の電位はFN1であることから、トランジスタ212_1のゲート端子の電位はFN1
となり、V1の電位はFN1となる。
同様に抵抗素子201_1及び抵抗素子201_2分電圧降下した電位がFN2に供給さ
れ、V2として出力される。順次VDDHより介在する抵抗素子分、それぞれ電圧降下し
た電位がFN3乃至FNnに供給され、V3乃至Vnとして出力される。
図6(A)(B)及び図7(A)(B)に電位分割回路を有する半導体装置の他の一形態
を示す。図6(A)(B)及び図7(A)(B)は図1と対応しているが、これに限定さ
れず、図3の構成とも対応することができる。
図6(A)は、図1における定電流源222_1を抵抗素子217_1とトランジスタ2
15_1及びトランジスタ216_1で作製した構成である。トランジスタ216_1と
トランジスタ215_1はカレントミラー回路を構成しており、トランジスタ215_1
とトランジスタ216_1とには同じ電流が流れる。なお、トランジスタ215_1とト
ランジスタ216_1のチャネル幅、チャネル長は同じであり、トランジスタの特性は同
じであるとする。
図6(B)は、図6(A)にトランジスタ220_1、トランジスタ218_1、容量素
子219_1を含む増幅回路を加える構成である。増幅回路内で使われている容量素子2
19_1は位相補償用容量素子と言い、演算増幅回路203_1が発振しないようにする
ために接続されている。
図7(A)(B)は演算増幅回路203_1を発振させないために位相の補償、ゲインの
調整を行うため、図7(A)においては抵抗素子205_1と容量素子206_1を挿入
する例であり、図7(B)においては抵抗素子207_1、抵抗素子209_1、及び容
量素子208_1を挿入する例である。
本明細書に開示する半導体装置の演算増幅回路には酸化物半導体以外の材料を用いたトラ
ンジスタを用いることができる。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、酸化物半導体層を用いたトランジスタと組み合わ
せて用いることにより、半導体装置の動作の高速性を十分に確保することができる。また
、酸化物半導体以外の材料を用いたトランジスタにより、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(より広義には、十分な高速
動作が可能なトランジスタ)と、酸化物半導体層を用いたトランジスタ(より広義には、
十分にオフ電流が小さいトランジスタ)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。
電源線に直列に接続された複数の抵抗素子により、電源線に供給された電位を抵抗分割し
、電源線と電気的に接続するスイッチトランジスタを介して所望の分割された電位を出力
する電位分割回路を有する半導体装置において、スイッチトランジスタのドレイン端子は
出力側の演算増幅回路に設けられたトランジスタのゲート端子と電気的に接続しノードを
構成する。
該ノードに所望の分割された電位を保持することによって、電源線からの電位の供給が停
止されても、電位を出力することができる。
よって、電源線への電位の供給を連続的に行わなくてもよく、電源線への電位の供給停止
期間を設けることができるため、半導体装置、半導体装置の駆動方法において消費電力を
軽減することができる。
スイッチトランジスタに用いる酸化物半導体層を用いたトランジスタはオフ電流が極めて
小さいため、長期にわたり電位を保持することが可能である。よって、電位の供給を停止
する期間を設けることが可能となり、常に電位を供給する場合と比較して、消費電力を十
分に低減することができる。
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。
(実施の形態2)
本実施の形態では、開示する発明の他の一態様に係る半導体装置の回路構成および駆動方
法について、図4及び図5を参照して説明する。
図4及び図5は実施の形態1に示した図2の半導体装置において、演算増幅回路の代わり
に容量素子を設けた例であり、実施の形態1と同一部分又は同様な機能を有する部分は、
実施の形態1と同様であり、繰り返しの説明は省略する。また同じ箇所の詳細な説明は省
略する。
図4は、電源線240に供給される高電位(VDDH)を、抵抗素子201_1乃至抵抗
素子201_n+1のn+1個の抵抗素子で分割し、V1乃至Vnのn個の電位を出力す
る電位分割回路を含む例である。
抵抗素子201_1乃至抵抗素子201_n+1が直列に設けられた電源線240と、選
択線241と、選択線241とゲート端子とが電気的に接続する酸化物半導体層を含むス
イッチトランジスタ202_1乃至スイッチトランジスタ202_nと、電源線240と
スイッチトランジスタ202_1乃至スイッチトランジスタ202_nを介してそれぞれ
電気的に接続する容量素子223_1乃至223_nとが設けられた電位分割回路を有し
、抵抗素子201_1乃至抵抗素子201_n+1とスイッチトランジスタ202_1乃
至スイッチトランジスタ202_nのソース端子とが電気的に接続し、スイッチトランジ
スタ202_1乃至スイッチトランジスタ202_nのドレイン端子と容量素子223_
1乃至223_nの一方の端子とが電気的に接続する半導体装置である。
本実施の形態では、スイッチトランジスタ202_1乃至スイッチトランジスタ202_
nのドレイン端子は容量素子223_1乃至223_nの一方の端子と電気的に接続しノ
ード(FN1乃至FNn)をそれぞれ構成する。
スイッチトランジスタ202_1乃至スイッチトランジスタ202_nをオン状態として
電源線240から抵抗素子201_1乃至抵抗素子201_n+1により電位V1乃至V
nに分割された電位をノードFN1乃至FNnに供給(蓄積)する。電位V1乃至Vnの
供給後は、スイッチトランジスタ202_1乃至スイッチトランジスタ202_nをオフ
状態とし、ノードFN1乃至FNnに電位を保持する。ノードFN1乃至FNnに電位V
1乃至Vnを保持することによって、電源線240からの電位の供給が停止されても、電
位V1乃至Vnを出力することができる。
なお、本実施の形態の構成では、図5に示すように、容量素子223_1より出力側に、
配線等に起因する抵抗素子224_1が形成され、容量素子225_1が必然的に負荷さ
れている。スイッチトランジスタ202_1乃至スイッチトランジスタ202_nのドレ
イン端子と容量素子223_1乃至223_nの一方の端子とが電気的に接続することで
構成するノード(FN1乃至FNn)に電位V1乃至Vnを保持するためには、容量素子
223_1の容量C1は、寄生容量である容量素子225_1の容量C2より十分に大き
くする必要がある。
また、本実施の形態の図4の構成においても、図3に示すように、電源線240は酸化物
半導体層を含むトランジスタ204を有し、電源線240に供給された電位は、酸化物半
導体層を含むトランジスタ204を介して、抵抗素子201_1乃至抵抗素子201_n
+1に供給されてもよい。また、電源線240に設けられる酸化物半導体層を含むトラン
ジスタ204のゲート端子と、スイッチトランジスタ202_1乃至スイッチトランジス
タ202_nのゲート端子とが電気的に接続する構成とすることができる。
酸化物半導体層を含むトランジスタ204を電源線240に設けることで、抵抗素子20
1_1乃至抵抗素子201_n+1への電位の供給を制御することができる。例えば、ノ
ードFN1乃至FNnに電位を供給した後、スイッチトランジスタ202_1乃至スイッ
チトランジスタ202_nをオフ状態としてノードFN1乃至FNnに電位を保持する期
間、酸化物半導体層を含むトランジスタ204もオフ状態として電源線240への電位の
供給を停止することができる。
なお、本実施の形態の半導体装置は、初期状態ではV1乃至Vnはフローティングとなっ
ており、電位が不定となっている。図4には図示していないが、容量素子223_1乃至
223_nの出力側の各末端、つまり、V1乃至Vnが供給される各配線の末端には、酸
化物半導体層を含むスイッチトランジスタA1乃至Anの各ドレイン端子が電気的に接続
されている。スイッチトランジスタA1乃至Anの各ゲート端子は制御線に接続され、各
ソース端子はVSSに接続されている。そして、制御線を制御することで、酸化物半導体
層を含むスイッチトランジスタA1乃至Anのゲート端子を制御して、スイッチトランジ
スタA1乃至Anを導通状態にし、V1乃至Vnが供給される各配線をVSSと同じ電位
にするようになっている。そして、V1乃至Vnが供給される各配線がVSSと同じ電位
になったら、再度、制御線を制御することで、酸化物半導体層を含むスイッチトランジス
タA1乃至Anのゲート端子を制御して、スイッチトランジスタA1乃至Anを非導通状
態(オフ状態)にする。そして、選択線SWに電位を与えることで、スイッチトランジス
タ202_1乃至202_nが導通状態(オン状態)になり、FN1乃至FNnの電位が
確定し、容量素子223_1乃至223_nを介して、各配線にV1乃至Vnが供給され
る。
以上のように、ノードFN1乃至FNnに所望の分割された電位V1乃至Vnを保持する
ことによって、電源線240からの電位の供給が停止されても、電位V1乃至Vnを出力
することができる。
よって、電源線240への電位の供給を連続的に行わなくてもよく、電源線への電位の供
給停止期間を設けることができるため、半導体装置、半導体装置の駆動方法において消費
電力を軽減することができる。
スイッチトランジスタに用いる酸化物半導体層を用いたトランジスタはオフ電流が極めて
小さいため、長期にわたり電位を保持することが可能である。よって、電位の供給を停止
する期間を設けることが可能となり、常に電位を供給する場合と比較して、消費電力を十
分に低減することができる。
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。
(実施の形態3)
本実施の形態では、開示する発明の他の一態様に係る半導体装置の回路構成および駆動方
法について、図9を参照して説明する。
図9は実施の形態1に示した図2の半導体装置において、選択線によってオンオフを制御
するスイッチトランジスタの代わりにゲート端子とソース端子とが電気的に接続されたト
ランジスタを用いる例であり、実施の形態1と同一部分又は同様な機能を有する部分は、
実施の形態1と同様であり、繰り返しの説明は省略する。また同じ箇所の詳細な説明は省
略する。
図9は、電源線240に供給される高電位(VDDH)を、抵抗素子201_1乃至抵抗
素子201_n+1のn+1個の抵抗素子で分割し、分割した電位を用いて電源線245
からV1’乃至Vn’のn個の電位を出力する電位分割回路を含む例である。
抵抗素子201_1乃至抵抗素子201_n+1が直列に設けられた電源線240と、ゲ
ート端子とが電気的に接続する酸化物半導体層を含み、且つゲート端子とソース端子とが
電気的に接続されたトランジスタ232_1乃至トランジスタ232_nと、電源線24
0とトランジスタ232_1乃至トランジスタ232_nを介してそれぞれ電気的に接続
するトランジスタ233_1乃至トランジスタ233_nとが設けられた電位分割回路を
有し、抵抗素子201_1乃至抵抗素子201_n+1とトランジスタ232_1乃至ト
ランジスタ232_nのソース端子とが電気的に接続し、トランジスタ232_1乃至ト
ランジスタ232_nのドレイン端子とトランジスタ233_1乃至トランジスタ233
_nのゲート端子とが電気的に接続する半導体装置である。なお、トランジスタ233_
1乃至トランジスタ233_nは電源線245と電気的に接続している。
本実施の形態では、トランジスタ232_1乃至トランジスタ232_nのドレイン端子
はトランジスタ233_1乃至トランジスタ233_nのゲート端子と電気的に接続しノ
ード(FN1乃至FNn)をそれぞれ構成する。
トランジスタ232_1乃至トランジスタ232_nをオン状態として電源線240から
抵抗素子201_1乃至抵抗素子201_n+1により所望の電位に分割された電位をノ
ードFN1乃至FNnに供給(蓄積)する。所望の電位の供給後は、トランジスタ232
_1乃至トランジスタ232_nはオフ状態となり、ノードFN1乃至FNnに電位を保
持する。ノードFN1乃至FNnに所望の電位を保持することによって、電源線240か
らの電位の供給が停止されても、トランジスタ233_1乃至トランジスタ233_nの
ゲート端子に所望の電位を供給することができるので、電源線245より電位V1’乃至
Vn’を出力することができる。
また、本実施の形態の図9の構成においても、図3に示すように、電源線240は酸化物
半導体層を含むトランジスタ204を有し、電源線240に供給された電位は、酸化物半
導体層を含むトランジスタ204を介して、抵抗素子201_1乃至抵抗素子201_n
+1に供給されてもよい。
酸化物半導体層を含むトランジスタ204を電源線240に設けることで、抵抗素子20
1_1乃至抵抗素子201_n+1への電位の供給を制御することができる。例えば、ノ
ードFN1乃至FNnに電位を供給した後、トランジスタ232_1乃至トランジスタ2
32_nがオフ状態となりノードFN1乃至FNnに電位を保持する期間、酸化物半導体
層を含むトランジスタ204もオフ状態として電源線240への電位の供給を停止するこ
とができる。
以上のように、ノードFN1乃至FNnに所望の分割された電位を保持することによって
、電源線240からの電位の供給が停止されても、電位V1’乃至Vn’を出力すること
ができる。
よって、電源線240への電位の供給を連続的に行わなくてもよく、電源線への電位の供
給停止期間を設けることができるため、半導体装置、半導体装置の駆動方法において消費
電力を軽減することができる。
トランジスタ232_1乃至トランジスタ232_nに用いる、酸化物半導体層を用いた
トランジスタはオフ電流が極めて小さいため、長期にわたり電位を保持することが可能で
ある。よって、電位の供給を停止する期間を設けることが可能となり、常に電位を供給す
る場合と比較して、消費電力を十分に低減することができる。
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。
(実施の形態4)
本実施の形態では、開示する発明の一態様に係る半導体装置の構成およびその作製方法に
ついて、図10乃至図12を参照して説明する。
図10(A)および図10(B)は、図1の回路図で示した電位分割回路を有する半導体
装置の構成の一例である。図10(A)には、半導体装置の断面を、図10(B)には、
半導体装置の平面をそれぞれ示す。図10(A)は、図10(B)のA1−A2における
断面図である。なお、図10(B)の平面図においては、絶縁層150、絶縁層152、
及び配線158は省略しており、図面を簡略化している。
図10(A)および図10(B)に示される半導体装置は、下部に第1の半導体材料を用
いたトランジスタ211_1を有し、上部に第2の半導体材料を用いたスイッチトランジ
スタ202_1を有するものである。
ここで、第1の半導体材料と第2の半導体材料とは異なる材料とすることが望ましい。本
実施の形態では、第1の半導体材料を酸化物半導体以外の半導体材料(シリコンなど)と
し、第2の半導体材料を酸化物半導体とする。酸化物半導体以外の材料を用いたトランジ
スタは、高速動作が容易である。一方で、酸化物半導体を用いたトランジスタは、その特
性により長時間の電位の保持を可能とする。
図10(A)および図10(B)におけるトランジスタ211_1は、半導体材料(例え
ば、シリコンなど)を含む基板185に設けられたチャネル形成領域116と、チャネル
形成領域116を挟むように設けられた不純物領域120と、不純物領域120に接する
金属化合物領域124と、チャネル形成領域116上に設けられたゲート絶縁層108と
、ゲート絶縁層108上に設けられたゲート電極110と、を有する。なお、図において
、明示的にはソース電極やドレイン電極を有しない場合があるが、便宜上、このような状
態を含めてトランジスタと呼ぶ場合がある。また、この場合、トランジスタの接続関係を
説明するために、ソース領域やドレイン領域を含めてソース電極やドレイン電極と表現す
ることがある。つまり、本明細書において、ソース電極との記載には、ソース領域が、ド
レイン電極との記載にはドレイン領域が含まれうる。
また、基板100上にはトランジスタ211_1を囲むように素子分離絶縁層106が設
けられており、トランジスタ211_1を覆うように絶縁層128、絶縁層130が設け
られている。なお、高集積化を実現するためには、図10(A)および図10(B)に示
すようにトランジスタ211_1がサイドウォール絶縁層を有しない構成とすることが望
ましい。一方で、トランジスタ211_1の特性を重視する場合には、ゲート電極110
の側面にサイドウォール絶縁層を設け、不純物濃度が異なる領域を含む不純物領域120
を設けても良い。
ここで、絶縁層130は、平坦性の良好な表面を有しているのが好ましい。
図10(A)および図10(B)におけるスイッチトランジスタ202_1は、絶縁層1
30上に形成された酸化物半導体層144と、ソース電極142aおよびドレイン電極1
42bと、酸化物半導体層144及びソース電極142aおよびドレイン電極142bを
覆うゲート絶縁層146と、ゲート絶縁層146上に酸化物半導体層144と重畳するよ
うに設けられたゲート電極148とを有する。なお、ゲート電極148は、図1に示す回
路図に示す選択線241と電気的に接続している。
ドレイン電極142bはトランジスタ211_1のゲート電極110と接して形成されて
おり、スイッチトランジスタ202_1のドレイン電極142bとトランジスタ211_
1のゲート電極110とが電気的に接続することで、ノード(FN1)を構成する。
ここで、酸化物半導体層144は水素などの不純物が十分に除去され、十分な酸素が供給
されることにより、高純度化されたものであることが望ましい。具体的には、例えば、酸
化物半導体層144の水素濃度は5×1019atoms/cm以下、望ましくは5×
1018atoms/cm以下、より望ましくは5×1017atoms/cm以下
とする。
なお、上述の酸化物半導体層144中の水素濃度は、二次イオン質量分析法(SIMS:
Secondary Ion Mass Spectroscopy)で測定されるもの
である。このように、水素濃度が十分に低減され、十分な酸素の供給により酸素欠乏に起
因するエネルギーギャップ中の欠陥準位が低減された酸化物半導体層144では、水素等
のドナーに起因するキャリア密度が1×1012/cm未満、望ましくは、1×10
/cm未満、より望ましくは1.45×1010/cm未満となる。また、例えば
、室温(25℃)でのオフ電流(ここでは、単位チャネル幅(1μm)あたりの値)は1
00zA(1zA(ゼプトアンペア)は1×10−21A)以下、望ましくは10zA以
下となる。このように、i型化(真性化)または実質的にi型化された酸化物半導体を用
いることで、極めて優れたオフ電流特性のスイッチトランジスタ202_1を得ることが
できる。
また、酸化物半導体層144は二次イオン質量分析法で測定される最低値が、ナトリウム
(Na)が5×1016cm−3以下、好ましくは1×1016cm−3以下、さらに好
ましくは1×1015cm−3以下とし、リチウム(Li)が5×1015cm−3以下
、好ましくは1×1015cm−3以下とし、カリウム(K)が5×1015cm−3
下、好ましくは1×1015cm−3以下とする。
アルカリ金属、及びアルカリ土類金属は酸化物半導体層144にとっては悪性の不純物で
あり、少ないほうがよい。特にアルカリ金属のうち、Naは酸化物半導体層144に接す
る絶縁膜が酸化物であった場合、その中に拡散し、Naとなる。また、酸化物半導体層
144内において、金属と酸素の結合を分断し、あるいは結合中に割り込む。その結果、
酸化物半導体層144を用いたトランジスタの特性の劣化(例えば、ノーマリオン化(し
きい値の負へのシフト)、移動度の低下等)をもたらす。加えて、特性のばらつきの原因
ともなる。このような問題は、特に酸化物半導体層144中の水素の濃度が十分に低い場
合において顕著となる。したがって、酸化物半導体層144中の水素の濃度が5×10
cm−3以下、特に5×1018cm−3以下である場合には、アルカリ金属の濃度を
上記の値にすることが強く求められる。
また、絶縁層130の表面であって酸化物半導体層144と接する領域は、その二乗平均
平方根(RMS)粗さを1nm以下とすることが好ましい。このように、二乗平均平方根
(RMS)粗さが1nm以下という極めて平坦な領域にスイッチトランジスタ202_1
のチャネル形成領域を設けることにより、スイッチトランジスタ202_1が微細化され
る状況においても、短チャネル効果などの不具合を防止し、良好な特性を有するスイッチ
トランジスタ202_1を提供することが可能である。
スイッチトランジスタ202_1とトランジスタ211_1とを積層構造とすることによ
って半導体装置に占める占有面積を縮小することができる。よって、半導体装置の高集積
化を図ることができる。
スイッチトランジスタ202_1の上には、絶縁層150が設けられており、絶縁層15
0上には絶縁層152が設けられている。ゲート絶縁層146、絶縁層150及び絶縁層
152にはソース電極142aに達する開口が形成され、該開口には電極156が形成さ
れている。絶縁層152上に、絶縁層152に埋め込まれるように形成された電極156
に接して配線158を形成することで、ソース電極142aと配線158とが電気的に接
続している。ここで、配線158は、図1に示す回路において電源線240、又は電源線
240と電気的に接続する配線である。
なお、開示する発明に係る半導体装置の構成は、図10(A)および図10(B)に示さ
れるものに限定されない。開示する発明の一態様の技術的思想は、酸化物半導体と、酸化
物半導体以外の材料と、を用いた積層構造を形成する点にあるから、電極の接続関係等の
詳細については、適宜変更することができる。
次に、上記半導体装置の作製方法の一例について説明する。以下では、はじめに下部のト
ランジスタ211_1の作製方法について図11を参照して説明し、その後、上部のスイ
ッチトランジスタ202_1および容量素子164の作製方法について図12および図1
3を参照して説明する。
まず、半導体材料を含む基板185を用意する(図11(A)参照)。半導体材料を含む
基板185としては、シリコンや炭化シリコンなどの単結晶半導体基板、多結晶半導体基
板、シリコンゲルマニウムなどの化合物半導体基板、SOI基板などを適用することがで
きる。ここでは、半導体材料を含む基板185として、単結晶シリコン基板を用いる場合
の一例について示すものとする。なお、一般に「SOI基板」は、絶縁表面上にシリコン
半導体層が設けられた構成の基板をいうが、本明細書等においては、絶縁表面上にシリコ
ン以外の材料からなる半導体層が設けられた構成の基板も含む概念として用いる。つまり
、「SOI基板」が有する半導体層は、シリコン半導体層に限定されない。また、SOI
基板には、ガラス基板などの絶縁基板上に絶縁層を介して半導体層が設けられた構成のも
のが含まれるものとする。
半導体材料を含む基板185として、特に、シリコンなどの単結晶半導体基板を用いる場
合には、半導体装置の回路の動作を高速化することができるため好適である。
なお、トランジスタのしきい値電圧を制御するために、後にトランジスタ211_1のチ
ャネル形成領域116となる領域に、不純物元素を添加しても良い。ここでは、トランジ
スタ211_1のしきい値電圧が正となるように導電性を付与する不純物元素を添加する
。半導体材料がシリコンの場合、該導電性を付与する不純物には、例えば、硼素、アルミ
ニウム、ガリウムなどがある。なお、不純物元素の添加後には、加熱処理を行い、不純物
元素の活性化や不純物元素の添加時に生じる欠陥の改善等を図るのが望ましい。
基板185に素子分離絶縁層106を形成する(図11(B)参照)。)素子分離絶縁層
106は基板185を選択的に除去し、該除去領域を埋めるように絶縁層を成膜し、選択
的に除去することによって形成することができる。当該絶縁層は、酸化シリコンや窒化シ
リコン、酸化窒化シリコンなどを用いて形成される。絶縁層の除去方法としては、CMP
(化学的機械的研磨)処理などの研磨処理やエッチング処理などがあるが、そのいずれを
用いても良い。なお、素子分離絶縁層106の形成領域以外の基板185は半導体領域と
して用いることができる。
次に、基板185の表面に絶縁層を形成し、当該絶縁層上に導電材料を含む層を形成する
絶縁層は後のゲート絶縁層となるものであり、例えば、基板185表面の熱処理(熱酸化
処理や熱窒化処理など)によって形成することができる。熱処理に代えて、高密度プラズ
マ処理を適用しても良い。高密度プラズマ処理は、例えば、He、Ar、Kr、Xeなど
の希ガス、酸素、酸化窒素、アンモニア、窒素、水素などの混合ガスを用いて行うことが
できる。もちろん、CVD法やスパッタリング法等を用いて絶縁層を形成しても良い。当
該絶縁層は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化ア
ルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、ハフニウムシリケート(HfSi
(x>0、y>0))、窒素が添加されたハフニウムシリケート(HfSi(x>
0、y>0))、窒素が添加されたハフニウムアルミネート(HfAl(x>0、
y>0))等を含む単層構造または積層構造とすることが望ましい。また、絶縁層の厚さ
は、例えば、1nm以上100nm以下、好ましくは10nm以上50nm以下とするこ
とができる。
導電材料を含む層は、アルミニウムや銅、チタン、タンタル、タングステン等の金属材料
を用いて形成することができる。また、多結晶シリコンなどの半導体材料を用いて、導電
材料を含む層を形成しても良い。形成方法も特に限定されず、蒸着法、CVD法、スパッ
タリング法、スピンコート法などの各種成膜方法を用いることができる。なお、本実施の
形態では、導電材料を含む層を、金属材料を用いて形成する場合の一例について示すもの
とする。
その後、絶縁層および導電材料を含む層を選択的にエッチングして、ゲート絶縁層108
およびゲート電極110を形成する(図11(C)参照)。
次に、基板185にリン(P)やヒ素(As)などを添加して、チャネル形成領域116
および不純物領域120を形成する。なお、ここではn型トランジスタを形成するために
リンやヒ素を添加しているが、p型トランジスタを形成する場合には、硼素(B)やアル
ミニウム(Al)などの不純物元素を添加すればよい。ここで、添加する不純物の濃度は
適宜設定することができるが、半導体素子が高度に微細化される場合には、その濃度を高
くすることが望ましい。
なお、ゲート電極110の周囲にサイドウォール絶縁層を形成して、不純物元素が異なる
濃度で添加された不純物領域を形成しても良い。
次に、ゲート電極110、不純物領域120等を覆うように金属層122を形成する。当
該金属層122は、真空蒸着法やスパッタリング法、スピンコート法などの各種成膜方法
を用いて形成することができる。金属層は、基板185を構成する半導体材料と反応する
ことによって低抵抗な金属化合物となる金属材料を用いて形成することが望ましい。この
ような金属材料としては、例えば、チタン、タンタル、タングステン、ニッケル、コバル
ト、白金等がある。
次に、熱処理を施して、上記金属層と半導体材料とを反応させる。これにより、不純物領
域120に接する金属化合物領域124が形成される。なお、ゲート電極110として多
結晶シリコンなどを用いる場合には、ゲート電極110の金属層と接触する部分にも、金
属化合物領域が形成されることになる。
上記熱処理としては、例えば、フラッシュランプの照射による熱処理を用いることができ
る。もちろん、その他の熱処理方法を用いても良いが、金属化合物の形成に係る化学反応
の制御性を向上させるためには、ごく短時間の熱処理を実現できる方法を用いることが望
ましい。なお、上記の金属化合物領域は、金属材料と半導体材料との反応により形成され
るものであり、十分に導電性が高められた領域である。当該金属化合物領域を形成するこ
とで、電気抵抗を十分に低減し、素子特性を向上させることができる。なお、金属化合物
領域124を形成した後には、金属層は除去する。
以上により、半導体材料を含む基板185を用いたトランジスタ211_1が形成される
(図11(D)参照)。このようなトランジスタ211_1は、高速動作が可能であると
いう特徴を有する。
なお、上記の各工程の前後には、さらに電極や配線、半導体層、絶縁層などを形成する工
程を含んでいても良い。例えば、配線の構造として、絶縁層および導電層の積層構造でな
る多層配線構造を採用して、高度に集積化した半導体装置を実現することも可能である。
次に、上述の工程により形成された各構成を覆うように、絶縁層128及び絶縁層130
を形成する。絶縁層128、絶縁層130は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シ
リコン、酸化アルミニウム等の無機絶縁材料を含む材料を用いて形成することができる。
特に、絶縁層128、絶縁層130に誘電率の低い(low−k)材料を用いることで、
各種電極や配線の重なりに起因する容量を十分に低減することが可能になるため好ましい
。なお、絶縁層128、絶縁層130には、これらの材料を用いた多孔性の絶縁層を適用
しても良い。多孔性の絶縁層では、密度の高い絶縁層と比較して誘電率が低下するため、
電極や配線に起因する容量をさらに低減することが可能である。また、絶縁層128、絶
縁層130は、ポリイミド、アクリル樹脂等の有機絶縁材料を用いて形成することも可能
である。
本実施の形態では、絶縁層128としてスパッタリング法により膜厚50nmの酸化窒化
シリコン膜を形成し、絶縁層130としてスパッタリング法により膜厚550nmの酸化
シリコン膜を形成する。
次に、スイッチトランジスタ202_1の形成前の処理として、絶縁層128及び絶縁層
130にCMP処理を施して、平坦化した絶縁層128、絶縁層130を形成し、同時に
ゲート電極110の上面を露出させる(図11(E)参照。)。ゲート電極110の上面
を露出させる処理としては、CMP処理の他にエッチング処理などを適用することも可能
である。
なお、絶縁層130の上には、下地として機能する絶縁層を設けても良い。当該絶縁層は
、PVD法やCVD法などを用いて形成することができる。
CMP処理により十分に平坦化した絶縁層130上に酸化物半導体層144を形成する(
図12(A)参照。)。
酸化物半導体層144は、四元系金属酸化物であるIn−Sn−Ga−Zn−O系や、三
元系金属酸化物であるIn−Ga−Zn−O系、In−Sn−Zn−O系、In−Al−
Zn−O系、Sn−Ga−Zn−O系、Al−Ga−Zn−O系、Sn−Al−Zn−O
系や、二元系金属酸化物であるIn−Zn−O系、Sn−Zn−O系、Al−Zn−O系
、Zn−Mg−O系、Sn−Mg−O系、In−Mg−O系や、In−O系、Sn−O系
、Zn−O系などを用いて形成することができる。また、上記酸化物半導体にSiO
含んでもよい。
中でも、In−Ga−Zn−O系の酸化物半導体材料は、無電界時の抵抗が十分に高くオ
フ電流を十分に小さくすることが可能であり、また、電界効果移動度も高いため、半導体
装置に用いる半導体材料としては好適である。
In−Ga−Zn−O系の酸化物半導体材料の代表例としては、InGaO(ZnO)
(m>0)で表記されるものがある。また、Gaに代えてMの表記を用い、InMO
(ZnO)(m>0)のように表記される酸化物半導体材料がある。ここで、Mは、ガ
リウム(Ga)、アルミニウム(Al)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、マンガン(M
n)、コバルト(Co)などから選ばれた一の金属元素または複数の金属元素を示す。例
えば、Mとしては、Ga、GaおよびAl、GaおよびFe、GaおよびNi、Gaおよ
びMn、GaおよびCoなどを適用することができる。なお、上述の組成は結晶構造から
導き出されるものであり、あくまでも一例に過ぎないことを付記する。
また、酸化物半導体としてIn−Zn−O系の材料を用いる場合、用いるターゲットの組
成比は、原子数比で、In:Zn=50:1〜1:2(モル数比に換算するとIn
:ZnO=25:1〜1:4)、好ましくはIn:Zn=20:1〜1:1(モル数比に
換算するとIn:ZnO=10:1〜1:2)、さらに好ましくはIn:Zn=1
5:1〜1.5:1(モル数比に換算するとIn:ZnO=15:2〜3:4)と
する。例えば、In−Zn−O系酸化物半導体の形成に用いるターゲットは、原子数比が
In:Zn:O=X:Y:Zのとき、Z>1.5X+Yとする。
酸化物半導体層144をスパッタ法で作製するための酸化物ターゲットとしては、In:
Ga:Zn=1:x:y(xは0以上、yは0.5以上5以下)の組成比で表されるもの
を用いるのが好適である。例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[atom比](x=
1、y=1)、(すなわち、In:Ga:ZnO=1:1:2[mol数比
])の組成比を有するターゲットなどを用いることができる。また、In:Ga:Zn=
1:1:0.5[atom比](x=1、y=0.5)の組成比を有するターゲットや、
In:Ga:Zn=1:1:2[atom比](x=1、y=2)の組成比を有するター
ゲットや、In:Ga:Zn=1:0:1[atom比](x=0、y=1)の組成比を
有するターゲットを用いることもできる。
本実施の形態では、非晶質構造の酸化物半導体層144を、In−Ga−Zn−O系の金
属酸化物ターゲットを用いるスパッタ法により形成することとする。また、その膜厚は、
1nm以上50nm以下、好ましくは2nm以上20nm以下、より好ましくは3nm以
上15nm以下とする。
金属酸化物ターゲット中の金属酸化物の相対密度は80%以上、好ましくは95%以上、
さらに好ましくは99.9%以上である。相対密度の高い金属酸化物ターゲットを用いる
ことにより、緻密な構造の酸化物半導体層を形成することが可能である。
酸化物半導体層144の形成雰囲気は、希ガス(代表的にはアルゴン)雰囲気、酸素雰囲
気、または、希ガス(代表的にはアルゴン)と酸素との混合雰囲気とするのが好適である
。具体的には、例えば、水素、水、水酸基、水素化物などの不純物が、濃度1ppm以下
(望ましくは濃度10ppb以下)にまで除去された高純度ガス雰囲気を用いるのが好適
である。
酸化物半導体層144の形成の際には、例えば、減圧状態に保たれた処理室内に被処理物
を保持し、被処理物の温度が100℃以上550℃未満、好ましくは200℃以上400
℃以下となるように被処理物を熱する。または、酸化物半導体層144の形成の際の被処
理物の温度は、室温(25℃±10℃)としてもよい。そして、処理室内の水分を除去し
つつ、水素や水などが除去されたスパッタガスを導入し、上記ターゲットを用いて酸化物
半導体層144を形成する。被処理物を熱しながら酸化物半導体層144を形成すること
により、酸化物半導体層144に含まれる不純物を低減することができる。また、スパッ
タによる損傷を軽減することができる。処理室内の水分を除去するためには、吸着型の真
空ポンプを用いることが好ましい。例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブ
リメーションポンプなどを用いることができる。また、ターボポンプにコールドトラップ
を加えたものを用いてもよい。クライオポンプなどを用いて排気することで、処理室から
水素や水などを除去することができるため、酸化物半導体層中の不純物濃度を低減できる
酸化物半導体層144の形成条件としては、例えば、被処理物とターゲットの間との距離
が170mm、圧力が0.4Pa、直流(DC)電力が0.5kW、雰囲気が酸素(酸素
100%)雰囲気、またはアルゴン(アルゴン100%)雰囲気、または酸素とアルゴン
の混合雰囲気、といった条件を適用することができる。なお、パルス直流(DC)電源を
用いると、ごみ(成膜時に形成される粉状の物質など)を低減でき、膜厚分布も均一とな
るため好ましい。酸化物半導体層144の厚さは、1nm以上50nm以下、好ましくは
2nm以上20nm以下、より好ましくは3nm以上15nm以下とする。開示する発明
に係る構成を採用することで、このような厚さの酸化物半導体層144を用いる場合であ
っても、微細化に伴う短チャネル効果を抑制することが可能である。ただし、適用する酸
化物半導体材料や、半導体装置の用途などにより適切な厚さは異なるから、その厚さは、
用いる材料や用途などに応じて選択することもできる。なお、上記のように絶縁層140
を形成することにより、酸化物半導体層144のチャネル形成領域に相当する部分の形成
表面を十分に平坦化することができるので、厚みの小さい酸化物半導体層であっても、好
適に形成することが可能である。また、図12(A)に示すように、酸化物半導体層14
4のチャネル形成領域に相当する部分の断面形状を、平坦な形状とすることが好ましい。
酸化物半導体層144のチャネル形成領域に相当する部分の断面形状を平坦な形状とする
ことすることにより、酸化物半導体層144の断面形状が平坦でない場合と比較して、リ
ーク電流を低減することができる。
なお、酸化物半導体層144をスパッタ法により形成する前には、アルゴンガスを導入し
てプラズマを発生させる逆スパッタを行い、形成表面(例えば絶縁層140の表面)の付
着物を除去しても良い。ここで、逆スパッタとは、通常のスパッタにおいては、スパッタ
ターゲットにイオンを衝突させるところを、逆に、処理表面にイオンを衝突させることに
よってその表面を改質する方法のことをいう。処理表面にイオンを衝突させる方法として
は、アルゴン雰囲気下で処理表面側に高周波電圧を印加して、被処理物付近にプラズマを
生成する方法などがある。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素などによ
る雰囲気を適用してもよい。
酸化物半導体層144の形成後には、酸化物半導体層144に対して熱処理(第1の熱処
理)を行うことが望ましい。この第1の熱処理によって酸化物半導体層144中の、過剰
な水素(水や水酸基を含む)を除去し、酸化物半導体層144の構造を整え、エネルギー
ギャップ中の欠陥準位を低減することができる。第1の熱処理の温度は、例えば、300
℃以上550℃未満、好ましくは400℃以上500℃以下とする。
熱処理は、例えば、抵抗発熱体などを用いた電気炉に被処理物を導入し、窒素雰囲気下、
450℃、1時間の条件で行うことができる。この間、酸化物半導体層は大気に触れさせ
ず、水や水素の混入が生じないようにする。
熱処理装置は電気炉に限られず、加熱されたガスなどの媒体からの熱伝導、または熱輻射
によって、被処理物を加熱する装置を用いても良い。例えば、GRTA(Gas Rap
id Thermal Anneal)装置、LRTA(Lamp Rapid The
rmal Anneal)装置等のRTA(Rapid Thermal Anneal
)装置を用いることができる。LRTA装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ
、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ラン
プなどのランプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理物を加熱する装置である。
GRTA装置は、高温のガスを用いて熱処理を行う装置である。ガスとしては、アルゴン
などの希ガス、または窒素のような、熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体が
用いられる。
例えば、第1の熱処理として、熱せられた不活性ガス雰囲気中に被処理物を投入し、数分
間熱した後、当該不活性ガス雰囲気から被処理物を取り出すGRTA処理を行ってもよい
。GRTA処理を用いると短時間での高温熱処理が可能となる。また、被処理物の耐熱温
度を超える温度条件であっても適用が可能となる。なお、処理中に、不活性ガスを、酸素
を含むガスに切り替えても良い。酸素を含む雰囲気において第1の熱処理を行うことで、
酸素欠損に起因するエネルギーギャップ中の欠陥準位を低減することができるためである
なお、不活性ガス雰囲気としては、窒素、または希ガス(ヘリウム、ネオン、アルゴン等
)を主成分とする雰囲気であって、水、水素などが含まれない雰囲気を適用するのが望ま
しい。例えば、熱処理装置に導入する窒素や、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの
純度を、6N(99.9999%)以上、好ましくは7N(99.99999%)以上(
すなわち、不純物濃度が1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下)とする。
いずれにしても、第1の熱処理によって不純物を低減し、i型(真性半導体)またはi型
に限りなく近い酸化物半導体層を形成することで、極めて優れた特性のトランジスタを実
現することができる。
ところで、上述の熱処理(第1の熱処理)には水素や水などを除去する効果があるから、
当該熱処理を、脱水化処理や、脱水素化処理などと呼ぶこともできる。当該脱水化処理や
、脱水素化処理は、酸化物半導体層144の形成後やゲート絶縁層146の形成後、ゲー
ト電極の形成後、などのタイミングにおいて行うことも可能である。また、このような脱
水化処理、脱水素化処理は、一回に限らず複数回行っても良い。
酸化物半導体層144のエッチングは、上記熱処理の前、または上記熱処理の後のいずれ
において行っても良い。また、素子の微細化という観点からはドライエッチングを用いる
のが好適であるが、ウェットエッチングを用いても良い。エッチングガスやエッチング液
については被エッチング材料に応じて適宜選択することができる。なお、素子におけるリ
ークなどが問題とならない場合には、酸化物半導体層を島状に加工しないで用いても良い
次に、ゲート電極110、絶縁層128、絶縁層130などの上に導電層を形成し、該導
電層を選択的にエッチングして、ゲート電極110と接するソース電極142a、ドレイ
ン電極142bを形成する(図12(B)参照。)。
導電層は、スパッタ法をはじめとするPVD法や、プラズマCVD法などのCVD法を用
いて形成することができる。また、導電層の材料としては、Al、Cr、Cu、Ta、T
i、Mo、Wから選ばれた元素や、上述した元素を成分とする合金等を用いることができ
る。Mn、Mg、Zr、Be、Nd、Scのいずれか、またはこれらを複数組み合わせた
材料を用いてもよい。
また、導電層は、導電性の金属酸化物を用いて形成しても良い。導電性の金属酸化物とし
ては酸化インジウム(In)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化
インジウム酸化スズ(In−SnO、ITOと略記する場合がある)、酸化イン
ジウム酸化亜鉛(In−ZnO)、または、これらの金属酸化物材料にシリコン若
しくは酸化シリコンを含有させたものを用いることができる。また、導電層としてグラフ
ェンを用いてもよい。
導電層は、単層構造であっても良いし、2層以上の積層構造としてもよい。例えば、チタ
ン膜や窒化チタン膜の単層構造、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウ
ム膜上にチタン膜が積層された2層構造、窒化チタン膜上にチタン膜が積層された2層構
造、チタン膜とアルミニウム膜とチタン膜とが積層された3層構造などが挙げられる。な
お、導電層を、チタン膜や窒化チタン膜の単層構造とする場合には、テーパー形状を有す
るソース電極142a、およびドレイン電極142bへの加工が容易であるというメリッ
トがある。
上部のスイッチトランジスタ202_1のチャネル長(L)は、ソース電極142a、お
よびドレイン電極142bの下端部の間隔によって決定される。なお、チャネル長(L)
が25nm未満のトランジスタを形成する場合に用いるマスク形成の露光を行う際には、
数nm〜数10nmと波長の短い超紫外線を用いるのが望ましい。
次に、ソース電極142a、ドレイン電極142b、及び酸化物半導体層144を覆うよ
うにゲート絶縁層146を形成する。
ゲート絶縁層146は、CVD法やスパッタ法等を用いて形成することができる。また、
ゲート絶縁層146は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニ
ウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、ハフニウムシリケート(Hf
Si(x>0、y>0))、窒素が添加されたハフニウムシリケート(HfSi
(x>0、y>0))、窒素が添加されたハフニウムアルミネート(HfAl
(x>0、y>0))などを含むように形成するのが好適である。また、ゲート絶縁層1
46は、単層構造としても良いし、積層構造としても良い。また、その厚さは特に限定さ
れないが、半導体装置を微細化する場合には、トランジスタの動作を確保するために薄く
するのが望ましい。例えば、酸化シリコンを用いる場合には、1nm以上100nm以下
、好ましくは10nm以上50nm以下とすることができる。
上述のように、ゲート絶縁層を薄くすると、トンネル効果などに起因するゲートリークが
問題となる。ゲートリークの問題を解消するには、ゲート絶縁層146に、酸化ハフニウ
ム、酸化タンタル、酸化イットリウム、ハフニウムシリケート(HfSi(x>0
、y>0))、窒素が添加されたハフニウムシリケート(HfSi(x>0、y>
0))、窒素が添加されたハフニウムアルミネート(HfAl(x>0、y>0)
)、などの高誘電率(high−k)材料を用いると良い。high−k材料をゲート絶
縁層146に用いることで、電気的特性を確保しつつ、ゲートリークを抑制するために膜
厚を大きくすることが可能になる。例えば、酸化ハフニウムは比誘電率が15程度であり
、酸化シリコンの比誘電率の3〜4と比較して非常に大きな値を有している。このような
材料を用いることにより、酸化シリコン換算で15nm未満、好ましくは2nm以上10
nm以下のゲート絶縁層を実現することも容易になる。なお、high−k材料を含む膜
と、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニ
ウムなどのいずれかを含む膜との積層構造としてもよい。
また、ゲート絶縁層146のように、酸化物半導体層144と接する膜には、金属酸化物
膜を用いることが好ましい。金属酸化物膜は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸
化窒化シリコン、窒化酸化シリコンなどの材料を用いて形成する。また、13族元素およ
び酸素を含む材料を用いて形成することもできる。13族元素および酸素を含む材料とし
ては、例えば、酸化ガリウム、酸化アルミニウム、酸化アルミニウムガリウムおよび酸化
ガリウムアルミニウムのいずれか一または複数を含む材料などがある。ここで、酸化アル
ミニウムガリウムとは、ガリウムの含有量(原子%)よりアルミニウムの含有量(原子%
)が多いものを示し、酸化ガリウムアルミニウムとは、ガリウムの含有量(原子%)がア
ルミニウムの含有量(原子%)以上のものを示す。金属酸化物膜は、上述の材料を用いて
、単層構造または積層構造で形成することができる。
ゲート絶縁層146の形成後には、不活性ガス雰囲気下、または酸素雰囲気下で第2の熱
処理を行うのが望ましい。熱処理の温度は、200℃以上450℃以下、望ましくは25
0℃以上350℃以下である。例えば、窒素雰囲気下で250℃、1時間の熱処理を行え
ばよい。第2の熱処理を行うことによって、トランジスタの電気的特性のばらつきを軽減
することができる。また、ゲート絶縁層146が酸素を含む場合、酸化物半導体層144
に酸素を供給し、該酸化物半導体層144の酸素欠損を補填して、i型(真性半導体)ま
たはi型に限りなく近い酸化物半導体層を形成することもできる。
なお、本実施の形態では、ゲート絶縁層146の形成後に第2の熱処理を行っているが、
第2の熱処理のタイミングはこれに限定されない。例えば、ゲート電極の形成後に第2の
熱処理を行っても良い。また、第1の熱処理に続けて第2の熱処理を行っても良いし、第
1の熱処理に第2の熱処理を兼ねさせても良いし、第2の熱処理に第1の熱処理を兼ねさ
せても良い。
上述のように、第1の熱処理と第2の熱処理の少なくとも一方を適用することで、酸化物
半導体層144を、その主成分以外の不純物が極力含まれないように高純度化することが
できる。
次に、ゲート絶縁層146上にゲート電極148を形成する。
ゲート電極148は、ゲート絶縁層146上に導電層を形成した後に、当該導電層を選択
的にエッチングすることによって形成することができる。ゲート電極148となる導電層
は、スパッタ法をはじめとするPVD法や、プラズマCVD法などのCVD法を用いて形
成することができる。詳細は、ソース電極142aまたはドレイン電極142bなどの場
合と同様であり、これらの記載を参酌できる。
以上により、高純度化された酸化物半導体層144を用いたスイッチトランジスタ202
_1が完成する(図12(C)参照)。このようなスイッチトランジスタ202_1は、
オフ電流が十分低減されているという特徴を有する。このため、当該トランジスタをスイ
ッチトランジスタとして用いることで、長時間の電位の保持を行うことができる。
次に、ゲート絶縁層146およびゲート電極148上に、絶縁層150を形成する。絶縁
層150は、PVD法やCVD法などを用いて形成することができる。また、酸化シリコ
ン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム等の無機絶縁
材料を含む材料を用いて、単層または積層で形成することができる。
なお、絶縁層150には、誘電率の低い材料や、誘電率の低い構造(多孔性の構造など)
を用いることが望ましい。絶縁層150の誘電率を低くすることにより、配線や電極など
の間に生じる容量を低減し、動作の高速化を図ることができるためである。
次に、ゲート絶縁層146、絶縁層150、および絶縁層152に、ソース電極142a
にまで達する開口を形成した後、開口に電極156を形成し、絶縁層152上に、電極1
56に接する配線158を形成する(図12(D)参照)。当該開口の形成は、マスクな
どを用いた選択的なエッチングにより行われる。
絶縁層152は、絶縁層150と同様に、PVD法やCVD法などを用いて形成すること
ができる。また、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸
化アルミニウム等の無機絶縁材料を含む材料を用いて、単層または積層で形成することが
できる。
なお、絶縁層152には、誘電率の低い材料や、誘電率の低い構造(多孔性の構造など)
を用いることが望ましい。絶縁層152の誘電率を低くすることにより、配線や電極など
の間に生じる容量を低減し、動作の高速化を図ることができるためである。
なお、上記絶縁層152は、その表面が平坦になるように形成することが望ましい。表面
が平坦になるように絶縁層152を形成することで、半導体装置を微細化した場合などに
おいても、絶縁層152上に、電極や配線などを好適に形成することができるためである
。なお、絶縁層152の平坦化は、CMP(化学的機械的研磨)などの方法を用いて行う
ことができる。
電極156は、例えば、開口を含む領域にPVD法やCVD法などを用いて導電層を形成
した後、エッチング処理やCMPといった方法を用いて、上記導電層の一部を除去するこ
とにより形成することができる。
より具体的には、例えば、開口を含む領域にPVD法によりチタン膜を薄く形成し、CV
D法により窒化チタン膜を薄く形成した後に、開口に埋め込むようにタングステン膜を形
成する方法を適用することができる。ここで、PVD法により形成されるチタン膜は、被
形成面の酸化膜(自然酸化膜など)を還元し、下部電極など(ここではドレイン電極14
2b)との接触抵抗を低減させる機能を有する。また、その後に形成される窒化チタン膜
は、導電性材料の拡散を抑制するバリア機能を備える。また、チタンや窒化チタンなどに
よるバリア膜を形成した後に、メッキ法により銅膜を形成してもよい。
配線158は、スパッタ法をはじめとするPVD法や、プラズマCVD法などのCVD法
を用いて導電層を形成した後、当該導電層を所望の形状にエッチング加工することによっ
て形成される。また、導電層の材料としては、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チ
タン、モリブデン、タングステンから選ばれた元素や、上述した元素を成分とする合金等
を用いることができる。マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、ネオジム
、スカンジウムのいずれか、またはこれらを複数組み合わせた材料を用いてもよい。詳細
は、ソース電極142aなどと同様である。
なお、上記工程の後に、各種配線や電極などを形成しても良い。配線や電極は、いわゆる
ダマシン法や、デュアルダマシン法などの方法を用いて形成することができる。
以上の工程より、図10(A)(B)に示すような構成の半導体装置を作製することがで
きる。
また、酸化物半導体層144とソース電極142a、ドレイン電極142bとの間に、ソ
ース領域及びドレイン領域として機能する酸化物導電層をバッファ層として設けてもよい
。図10(A)(B)においてスイッチトランジスタ202_1として示したトランジス
タに酸化物導電層を設けたトランジスタ252、262を図14(A)(B)に示す。
図14(A)(B)のトランジスタ252、262は、酸化物半導体層144とソース電
極142a、ドレイン電極142bとの間に、ソース領域及びドレイン領域として機能す
る酸化物導電層155a、155bが形成されている。図14(A)(B)のトランジス
タ252、262は作製工程により酸化物導電層155a、155bの形状が異なる例で
ある。
また、図14(A)(B)では、絶縁層130とトランジスタ252、262との間に絶
縁層159を設ける例である。絶縁層159は、PCVD法またはスパッタリング法を用
いて、50nm以上600nm以下の膜厚の酸化物絶縁層を形成する。例えば、酸化シリ
コン膜、酸化ガリウム膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニ
ウム膜、または窒化酸化シリコン膜から選ばれた一層またはこれらの積層を用いることが
できる。
図14(A)のトランジスタ252では、酸化物半導体膜と酸化物導電膜の積層を形成し
、酸化物半導体膜と酸化物導電膜との積層を同じフォトリソグラフィ工程によって形状を
加工して島状の酸化物半導体層144と酸化物導電膜を形成する。酸化物半導体層及び酸
化物導電膜上にソース電極142a、ドレイン電極142bを形成した後、ソース電極1
42a、ドレイン電極142bをマスクとして、島状の酸化物導電膜をエッチングし、ソ
ース領域およびドレイン領域となる酸化物導電層155a、155bを形成する。
図14(B)のトランジスタ262では、酸化物半導体層144上に酸化物導電膜を形成
し、その上に金属導電膜を形成し、酸化物導電膜および金属導電膜を同じフォトリソグラ
フィ工程によって加工して、ソース領域およびドレイン領域となる酸化物導電層155a
、155b、ソース電極142a、ドレイン電極142bを形成する。
なお、酸化物導電層の形状を加工するためのエッチング処理の際、酸化物半導体層が過剰
にエッチングされないように、エッチング条件(エッチング材の種類、濃度、エッチング
時間等)を適宜調整する。
酸化物導電層155a、155bの成膜方法は、スパッタリング法や真空蒸着法(電子ビ
ーム蒸着法など)や、アーク放電イオンプレーティング法や、スプレー法を用いる。酸化
物導電層の材料としては、酸化亜鉛、酸化亜鉛アルミニウム、酸化窒化亜鉛アルミニウム
、酸化亜鉛ガリウム、酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウム酸化スズ、酸化インジ
ウム酸化亜鉛などを適用することができる。また、上記材料に酸化シリコンを含ませても
よい。
ソース領域及びドレイン領域として、酸化物導電層を酸化物半導体層144とソース電極
142a、ドレイン電極142bとの間に設けることで、ソース領域及びドレイン領域の
低抵抗化を図ることができ、トランジスタ252、262が高速動作をすることができる
また、酸化物半導体層144、酸化物導電層155b、ドレイン電極142bの構成とす
ることによって、トランジスタ252、262の耐圧を向上させることができる。
本実施の形態において示すスイッチトランジスタ202_1では、酸化物半導体層144
が高純度化されているため、その水素濃度は、5×1019atoms/cm以下、望
ましくは5×1018atoms/cm以下、より望ましくは5×1017atoms
/cm以下である。また、酸化物半導体層144のキャリア密度は、一般的なシリコン
ウェハにおけるキャリア密度(1×1014/cm程度)と比較して、十分に小さい値
(例えば、1×1012/cm未満、より好ましくは、1.45×1010/cm
満)をとる。そして、スイッチトランジスタ202_1のオフ電流も十分に小さくなる。
例えば、スイッチトランジスタ202_1の室温(25℃)でのオフ電流(ここでは、単
位チャネル幅(1μm)あたりの値)は100zA(1zA(ゼプトアンペア)は1×1
−21A)以下、望ましくは10zA以下となる。
このように高純度化され、真性化された酸化物半導体層144を用いることで、スイッチ
トランジスタ202_1のオフ電流を十分に低減することが容易になる。そして、このよ
うなスイッチトランジスタ202_1を用いることで、長期にわたり電位を保持すること
が可能な半導体装置が得られる。
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。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本明細書に開示する半導体装置に適用できるトランジスタの例を示す
。本明細書に開示する半導体装置に適用できるトランジスタの構造は特に限定されず、例
えばトップゲート構造、又はボトムゲート構造のスタガ型及びプレーナ型などを用いるこ
とができる。また、トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構
造でも、2つ形成されるダブルゲート構造もしくは3つ形成されるトリプルゲート構造で
あっても良い。また、チャネル領域の上下にゲート絶縁層を介して配置された2つのゲー
ト電極層を有する、デュアルゲート型でもよい。
本明細書に開示する半導体装置(例えば、実施の形態1乃至4におけるスイッチトランジ
スタ202_1乃至スイッチトランジスタ202_n、トランジスタ232_1乃至トラ
ンジスタ232_n、トランジスタ204)に適用できるトランジスタの断面構造の例を
図13(A)乃至(D)に示す。図13(A)乃至(D)に示すトランジスタは絶縁層4
00上に設ける例を示すが、ガラス基板などの基板上に設けられてもよい。なお、図13
(A)乃至(D)に示すトランジスタを実施の形態4におけるスイッチトランジスタ20
2_1に適用する場合、絶縁層400は、絶縁層130に相当する。
図13(A)に示すトランジスタ410は、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタの一つ
であり、逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
トランジスタ410は、絶縁層400上に、ゲート電極層401、ゲート絶縁層402、
酸化物半導体層403、ソース電極層405a、及びドレイン電極層405bを含む。ま
た、トランジスタ410を覆い、酸化物半導体層403に積層する絶縁層407が設けら
れている。絶縁層407上にはさらに絶縁層409が形成されている。
図13(B)に示すトランジスタ420は、チャネル保護型(チャネルストップ型ともい
う)と呼ばれるボトムゲート構造の一つであり逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
トランジスタ420は、絶縁層400上に、ゲート電極層401、ゲート絶縁層402、
酸化物半導体層403、酸化物半導体層403のチャネル形成領域を覆うチャネル保護層
として機能する絶縁層427、ソース電極層405a、及びドレイン電極層405bを含
む。また、トランジスタ420を覆い、絶縁層409が形成されている。
図13(C)示すトランジスタ430はボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、絶縁
表面を有する基板である絶縁層400上に、ゲート電極層401、ゲート絶縁層402、
ソース電極層405a、ドレイン電極層405b、及び酸化物半導体層403を含む。ま
た、トランジスタ430を覆い、酸化物半導体層403に接する絶縁層407が設けられ
ている。絶縁層407上にはさらに絶縁層409が形成されている。
トランジスタ430においては、ゲート絶縁層402は絶縁層400及びゲート電極層4
01上に接して設けられ、ゲート絶縁層402上にソース電極層405a、ドレイン電極
層405bが接して設けられている。そして、ゲート絶縁層402、及びソース電極層4
05a、ドレイン電極層405b上に酸化物半導体層403が設けられている。
図13(D)に示すトランジスタ440は、トップゲート構造の薄膜トランジスタの一つ
である。トランジスタ440は、絶縁層400上に、絶縁層437、ソース電極層405
a、及びドレイン電極層405b、酸化物半導体層403、ゲート絶縁層402、ゲート
電極層401を含み、ソース電極層405a、ドレイン電極層405bにそれぞれ配線層
436a、配線層436bが接して設けられ電気的に接続している。
ボトムゲート構造のトランジスタ410、420、430を基板上に設ける場合、下地膜
となる絶縁膜を基板とゲート電極層の間に設けてもよい。下地膜は、基板からの不純物元
素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜
、又は酸化窒化シリコン膜から選ばれた一又は複数の膜による積層構造により形成するこ
とができる。
ゲート電極層401の材料は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、
アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料またはこれらを主成分とする合
金材料を用いて、単層でまたは積層して形成することができる。
ゲート絶縁層402は、プラズマCVD法又はスパッタリング法等を用いて、酸化シリコ
ン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層
、窒化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、又は酸化ハ
フニウム層を単層で又は積層して形成することができる。例えば、第1のゲート絶縁層と
してプラズマCVD法により膜厚50nm以上200nm以下の窒化シリコン層(SiN
(y>0))を形成し、第1のゲート絶縁層上に第2のゲート絶縁層として膜厚5nm
以上300nm以下の酸化シリコン層(SiO(x>0))を積層して、合計膜厚20
0nmのゲート絶縁層とする。
ソース電極層405a、ドレイン電極層405bに用いる導電膜としては、例えば、Al
、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、Wから選ばれた元素、または上述した元素を成分とす
る合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜等を用いることができる。また、Al、C
uなどの金属層の下側又は上側の一方または双方にTi、Mo、Wなどの高融点金属層を
積層させた構成としても良い。また、Al膜に生ずるヒロックやウィスカーの発生を防止
する元素(Si、Nd、Scなど)が添加されているAl材料を用いることで耐熱性を向
上させることが可能となる。
ソース電極層405a、ドレイン電極層405bに接続する配線層436a、配線層43
6bのような導電膜も、ソース電極層405a、ドレイン電極層405bと同様な材料を
用いることができる。
また、ソース電極層405a、ドレイン電極層405b(これと同じ層で形成される配線
層を含む)となる導電膜としては導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸
化物としては酸化インジウム(In)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO
)、酸化インジウム酸化スズ(In―SnO、ITOと略記する)、酸化インジ
ウム酸化亜鉛(In―ZnO)またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含
ませたものを用いることができる。
絶縁層407、427、437は、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸
化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができ
る。
絶縁層409は、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化シリコン膜、窒化酸化
アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
また、絶縁層409上にトランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化絶縁膜を形
成してもよい。平坦化絶縁膜としては、ポリイミド、アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン
系樹脂、等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料(
low−k材料)等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複
数積層させることで、平坦化絶縁膜を形成してもよい。
本実施の形態は、他の実施の形態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。
(実施の形態6)
上記実施の形態1乃至5において、トランジスタ(例えば、実施の形態1乃至4における
スイッチトランジスタ202_1乃至スイッチトランジスタ202_n、トランジスタ2
32_1乃至トランジスタ232_n、トランジスタ204)の半導体層に用いることの
できる酸化物半導体層の一形態を、図15を用いて説明する。
本実施の形態の酸化物半導体層は、第1の結晶性酸化物半導体層上に第1の結晶性酸化物
半導体層よりも厚い第2の結晶性酸化物半導体層を有する積層構造である。
絶縁層130上に絶縁層159を形成する。本実施の形態では、絶縁層159として、P
CVD法またはスパッタリング法を用いて、50nm以上600nm以下の膜厚の酸化物
絶縁層を形成する。例えば、酸化シリコン膜、酸化ガリウム膜、酸化アルミニウム膜、酸
化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜、または窒化酸化シリコン膜から選ばれた一
層またはこれらの積層を用いることができる。
次に、絶縁層159上に膜厚1nm以上10nm以下の第1の酸化物半導体膜を形成する
。第1の酸化物半導体膜の形成は、スパッタリング法を用い、そのスパッタリング法によ
る成膜時における基板温度は200℃以上400℃以下とする。
本実施の形態では、酸化物半導体用ターゲット(In−Ga−Zn−O系酸化物半導体用
ターゲット(In:Ga:ZnO=1:1:2[mol数比])を用いて、
基板とターゲットの間との距離を170mm、基板温度250℃、圧力0.4Pa、直流
(DC)電源0.5kW、酸素のみ、アルゴンのみ、又はアルゴン及び酸素雰囲気下で膜
厚5nmの第1の酸化物半導体膜を成膜する。
次いで、基板を配置するチャンバー雰囲気を窒素、または乾燥空気とし、第1の加熱処理
を行う。第1の加熱処理の温度は、400℃以上750℃以下とする。第1の加熱処理に
よって第1の結晶性酸化物半導体層450aを形成する(図15(A)参照)。
成膜時における基板温度や第1の加熱処理の温度にもよるが、成膜や第1の加熱処理によ
って、膜表面から結晶化が起こり、膜の表面から内部に向かって結晶成長し、C軸配向し
た結晶が得られる。第1の加熱処理によって、亜鉛と酸素が膜表面に多く集まり、上平面
が六角形をなす亜鉛と酸素からなるグラフェンタイプの二次元結晶が最表面に1層または
複数層形成され、これが膜厚方向に成長して重なり積層となる。加熱処理の温度を上げる
と表面から内部、そして内部から底部と結晶成長が進行する。
第1の加熱処理によって、酸化物絶縁層である絶縁層159中の酸素を第1の結晶性酸化
物半導体層450aとの界面またはその近傍(界面からプラスマイナス5nm)に拡散さ
せて、第1の結晶性酸化物半導体層の酸素欠損を低減する。従って、下地絶縁層として用
いられる絶縁層159は、膜中(バルク中)、第1の結晶性酸化物半導体層450aと絶
縁層159の界面、のいずれかには少なくとも化学量論比を超える量の酸素が存在するこ
とが好ましい。
次いで、第1の結晶性酸化物半導体層450a上に10nmよりも厚い第2の酸化物半導
体膜を形成する。第2の酸化物半導体膜の形成は、スパッタリング法を用い、その成膜時
における基板温度は200℃以上400℃以下とする。成膜時における基板温度を200
℃以上400℃以下とすることにより、第1の結晶性酸化物半導体層の表面上に接して成
膜する酸化物半導体層にプリカーサの整列が起き、所謂、秩序性を持たせることができる
本実施の形態では、酸化物半導体用ターゲット(In−Ga−Zn−O系酸化物半導体用
ターゲット(In:Ga:ZnO=1:1:2[mol数比])を用いて、
基板とターゲットの間との距離を170mm、基板温度400℃、圧力0.4Pa、直流
(DC)電源0.5kW、酸素のみ、アルゴンのみ、又はアルゴン及び酸素雰囲気下で膜
厚25nmの第2の酸化物半導体膜を成膜する。
次いで、基板を配置するチャンバー雰囲気を窒素、酸素、または乾燥空気とし、第2の加
熱処理を行う。第2の加熱処理の温度は、400℃以上750℃以下とする。第2の加熱
処理によって第2の結晶性酸化物半導体層450bを形成する(図15(B)参照)。第
2の加熱処理は、窒素雰囲気下、酸素雰囲気下、或いは窒素と酸素の混合雰囲気下で行う
ことにより、第2の結晶性酸化物半導体層の高密度化及び欠陥数の減少を図る。第2の加
熱処理によって、第1の結晶性酸化物半導体層450aを核として膜厚方向、即ち底部か
ら内部に結晶成長が進行して第2の結晶性酸化物半導体層450bが形成される。
また、絶縁層159の形成から第2の加熱処理までの工程を大気に触れることなく連続的
に行うことが好ましい。絶縁層159の形成から第2の加熱処理までの工程は、水素及び
水分をほとんど含まない雰囲気(不活性雰囲気、減圧雰囲気、乾燥空気雰囲気など)下に
制御することが好ましく、例えば、水分については露点−40℃以下、好ましくは露点−
50℃以下の乾燥窒素雰囲気とする。
次いで、第1の結晶性酸化物半導体層450aと第2の結晶性酸化物半導体層450bか
らなる酸化物半導体積層を加工して島状の酸化物半導体積層からなる酸化物半導体層45
3を形成する(図15(C)参照)。図では、第1の結晶性酸化物半導体層450aと第
2の結晶性酸化物半導体層450bの界面を点線で示し、酸化物半導体積層と説明してい
るが、明確な界面が存在しているのではなく、あくまで分かりやすく説明するために図示
している。
酸化物半導体積層の加工は、所望の形状のマスクを酸化物半導体積層上に形成した後、当
該酸化物半導体積層をエッチングすることによって行うことができる。上述のマスクは、
フォトリソグラフィなどの方法を用いて形成することができる。または、インクジェット
法などの方法を用いてマスクを形成しても良い。
なお、酸化物半導体積層のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでも
よい。もちろん、これらを組み合わせて用いてもよい。
また、上記作製方法により、得られる第1の結晶性酸化物半導体層及び第2の結晶性酸化
物半導体層は、C軸配向を有していることを特徴の一つとしている。ただし、第1の結晶
性酸化物半導体層及び第2の結晶性酸化物半導体層は、単結晶構造ではなく、非晶質構造
でもない構造であり、C軸配向を有した結晶(C Axis Aligned Crys
tal;CAACとも呼ぶ)を含む酸化物を有する。なお、第1の結晶性酸化物半導体層
及び第2の結晶性酸化物半導体層は、一部に結晶粒界を有している。
なお、第1及び第2の結晶性酸化物半導体層は、少なくともZnを有する酸化物材料であ
り、四元系金属酸化物であるIn−Al−Ga−Zn−O系の材料や、In−Sn−Ga
−Zn−O系の材料や、三元系金属酸化物であるIn−Ga−Zn−O系の材料、In−
Al−Zn−O系の材料、In−Sn−Zn−O系の材料、Sn−Ga−Zn−O系の材
料、Al−Ga−Zn−O系の材料、Sn−Al−Zn−O系の材料や、二元系金属酸化
物であるIn−Zn−O系の材料、Sn−Zn−O系の材料、Al−Zn−O系の材料、
Zn−Mg−O系の材料や、Zn−O系の材料などがある。また、In−Si−Ga−Z
n−O系の材料や、In−Ga−B−Zn−O系の材料や、In−B−Zn−O系の材料
を用いてもよい。また、上記の材料にSiOを含ませてもよい。ここで、例えば、In
−Ga−Zn−O系の材料とは、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)
を有する酸化物膜、という意味であり、その組成比は特に問わない。また、InとGaと
Zn以外の元素を含んでいてもよい。
また、第1の結晶性酸化物半導体層上に第2の結晶性酸化物半導体層を形成する2層構造
に限定されず、第2の結晶性酸化物半導体層の形成後に第3の結晶性酸化物半導体層を形
成するための成膜と加熱処理のプロセスを繰り返し行って、3層以上の積層構造としても
よい。
上記作製方法で形成された酸化物半導体積層からなる酸化物半導体層453を、本明細書
に開示する半導体装置に適用できるトランジスタ(例えば、(例えば、実施の形態1乃至
4におけるスイッチトランジスタ202_1乃至スイッチトランジスタ202_n、トラ
ンジスタ232_1乃至トランジスタ232_n、トランジスタ204、252、262
)、実施の形態5におけるトランジスタ410、420、430、440)に、適宜用い
ることができる。
また、酸化物半導体層144として本実施の形態の酸化物半導体積層を用いた実施の形態
4におけるスイッチトランジスタ202_1においては、酸化物半導体層の一方の面から
他方の面に電界が印加されることはなく、また、電流が酸化物半導体積層の厚さ方向(一
方の面から他方の面に流れる方向、具体的に図10(B)では上下方向)に流れる構造で
はない。電流は、主として、酸化物半導体積層の界面を流れるトランジスタ構造であるた
め、トランジスタに光照射が行われ、またはBTストレスが与えられても、トランジスタ
特性の劣化は抑制される、または低減される。
酸化物半導体層453のような第1の結晶性酸化物半導体層と第2の結晶性酸化物半導体
層の積層をトランジスタに用いることで、安定した電気的特性を有し、且つ、信頼性の高
いトランジスタを実現できる。
本実施の形態は、他の実施の形態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。
(実施の形態7)
上記実施の形態で示した本明細書に開示する半導体装置が有する電位分割回路から出力さ
れた電位は多様な負荷に用いることができ、様々な機能を有する半導体装置を提供するこ
とができる。図16に本明細書に開示する半導体装置の一形態のブロック図を示す。
図16に示す半導体装置は、電位供給源300、電位分割回路301、負荷302を有し
ている。電位供給源300は電位分割回路301に高電位VDDHを供給し、負荷302
に電位VDDと電位VSSを供給している。電位分割回路301は電位供給源300より
供給された電位を分割し、電位V1乃至Vnとして負荷302に供給している。
負荷302としては、画素部、駆動回路部などが設けられたディスプレイパネル(液晶パ
ネルや発光パネル)や、ローデコーダ回路、カラムデコーダ回路、メモリセルなどが設け
られたメモリなどを用いることができる。電位供給源300としては負荷302にメモリ
を用いる場合は、昇圧回路などを用いることができる。
本明細書に開示する半導体装置は、様々な負荷302への電位供給に対応することができ
、負荷302を選択することによって、様々な機能を有する半導体装置を提供することが
できる。
上述の実施の形態で説明した半導体装置を適用した電子機器について、図17を用いて説
明する。本実施の形態では、コンピュータ、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともい
う)、携帯情報端末(携帯型ゲーム機、音響再生装置なども含む)、デジタルカメラ、デ
ジタルビデオカメラ、電子ペーパー、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受
信機ともいう)などの電子機器に、上述の半導体装置を適用する場合について説明する。
図17(A)は、ノート型のパーソナルコンピュータであり、筐体701、筐体702、
表示部703、キーボード704などによって構成されている。筐体701と筐体702
の少なくとも一には、先の実施の形態に示す半導体装置が設けられている。そのため、消
費電力が十分に低減されたノート型のパーソナルコンピュータが実現される。
図17(B)は、携帯情報端末(PDA)であり、本体711には、表示部713と、外
部インターフェイス715と、操作ボタン714等が設けられている。また、携帯情報端
末を操作するスタイラス712などを備えている。本体711内には、先の実施の形態に
示す半導体装置が設けられている。そのため、消費電力が十分に低減された携帯情報端末
が実現される。
図17(C)は、電子ペーパーを実装した電子書籍であり、電子書籍720は、筐体72
1と筐体723の2つの筐体で構成されている。筐体721および筐体723には、それ
ぞれ表示部725および表示部727が設けられている。筐体721と筐体723は、軸
部737により接続されており、該軸部737を軸として開閉動作を行うことができる。
また、筐体721は、電源731、操作キー733、スピーカー735などを備えている
。筐体721、筐体723の少なくとも一には、先の実施の形態に示す半導体装置が設け
られている。そのため、消費電力が十分に低減された電子書籍が実現される。
図17(D)は、携帯電話機であり、筐体740と筐体741の2つの筐体で構成されて
いる。さらに、筐体740と筐体741は、スライドし、図17(D)のように展開して
いる状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に適した小型化が可能である。ま
た、筐体741は、表示パネル742、スピーカー743、マイクロフォン744、操作
キー745、ポインティングデバイス746、カメラ用レンズ747、外部接続端子74
8などを備えている。また、筐体740は、携帯電話機の充電を行う太陽電池セル749
、外部メモリスロット750などを備えている。また、アンテナは、筐体741に内蔵さ
れている。筐体740と筐体741の少なくとも一には、先の実施の形態に示す半導体装
置が設けられている。そのため、消費電力が十分に低減された携帯電話機が実現される。
図17(E)は、デジタルカメラであり、本体761、表示部767、接眼部763、操
作スイッチ764、表示部765、バッテリー766などによって構成されている。本体
761内には、先の実施の形態に示す半導体装置が設けられている。そのため、消費電力
が十分に低減されたデジタルカメラが実現される。
図17(F)は、テレビジョン装置770であり、筐体771、表示部773、スタンド
775などで構成されている。テレビジョン装置770の操作は、筐体771が備えるス
イッチや、リモコン操作機780により行うことができる。筐体771およびリモコン操
作機780には、先の実施の形態に示す半導体装置が搭載されている。そのため、消費電
力が十分に低減されたテレビジョン装置が実現される。
以上のように、本実施の形態に示す電子機器には、先の実施の形態に係る半導体装置が搭
載されている。このため、消費電力を低減した電子機器が実現される。

Claims (2)

  1. 第1のトランジスタと、第1の回路と、第2の回路と、を有し、
    前記第1のトランジスタのチャネル形成領域は、酸化物半導体を有し、
    前記第1の回路は、第1の電位を生成する機能を有し、
    前記第2の回路は、第2のトランジスタを有し、
    前記第1の電位は、前記第1のトランジスタを介して前記第2のトランジスタのゲートに供給され、
    前記第1の回路の電源線への電位の供給が停止する期間において、前記第2のトランジスタのゲートの電位は、前記第1のトランジスタがオフになることによって保持されることを特徴とする半導体装置。
  2. 第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、第1の回路と、第2の回路と、第3の回路と、を有し、
    前記第1のトランジスタのチャネル形成領域は、酸化物半導体を有し、
    前記第1の回路は、第1の電位を生成する機能と、第2の電位を生成する機能と、を有し、
    前記第2の回路は、第3のトランジスタを有し、
    前記第3の回路は、第4のトランジスタを有し、
    前記第1の電位は、前記第1のトランジスタを介して前記第3のトランジスタのゲートに供給され、
    前記第2の電位は、前記第2のトランジスタを介して前記第4のトランジスタのゲートに供給され、
    前記第1の回路の電源線への電位の供給が停止する期間において、前記第3のトランジスタのゲートの電位は、前記第1のトランジスタがオフになることによって保持され、且つ前記第4のトランジスタのゲートの電位は、前記第2のトランジスタがオフになることによって保持されることを特徴とする半導体装置。
JP2014258427A 2010-08-27 2014-12-22 半導体装置 Expired - Fee Related JP5820050B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014258427A JP5820050B2 (ja) 2010-08-27 2014-12-22 半導体装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010190591 2010-08-27
JP2010190591 2010-08-27
JP2014258427A JP5820050B2 (ja) 2010-08-27 2014-12-22 半導体装置

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011181068A Division JP5674594B2 (ja) 2010-08-27 2011-08-23 半導体装置及び半導体装置の駆動方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015111841A true JP2015111841A (ja) 2015-06-18
JP5820050B2 JP5820050B2 (ja) 2015-11-24

Family

ID=45696323

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011181068A Expired - Fee Related JP5674594B2 (ja) 2010-08-27 2011-08-23 半導体装置及び半導体装置の駆動方法
JP2014258427A Expired - Fee Related JP5820050B2 (ja) 2010-08-27 2014-12-22 半導体装置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011181068A Expired - Fee Related JP5674594B2 (ja) 2010-08-27 2011-08-23 半導体装置及び半導体装置の駆動方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8952728B2 (ja)
JP (2) JP5674594B2 (ja)
KR (3) KR101966987B1 (ja)
TW (1) TWI522771B (ja)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120031026A (ko) * 2009-06-30 2012-03-29 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 제조 방법
US10043794B2 (en) * 2012-03-22 2018-08-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and electronic device
FR2989677B1 (fr) * 2012-04-20 2015-06-19 Commissariat Energie Atomique Materiau photosensible et thermoresistant, procede de preparation et utilisation
KR20130125717A (ko) 2012-05-09 2013-11-19 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 및 그 구동 방법
US9312390B2 (en) * 2012-07-05 2016-04-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Remote control system
KR102107591B1 (ko) * 2012-07-18 2020-05-07 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 기억 소자 및 프로그래머블 로직 디바이스
TWI633650B (zh) 2013-06-21 2018-08-21 半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置
JP6357363B2 (ja) * 2013-06-26 2018-07-11 株式会社半導体エネルギー研究所 記憶装置
US9374048B2 (en) 2013-08-20 2016-06-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Signal processing device, and driving method and program thereof
JP6581765B2 (ja) 2013-10-02 2019-09-25 株式会社半導体エネルギー研究所 ブートストラップ回路、およびブートストラップ回路を有する半導体装置
JP6046651B2 (ja) * 2014-02-12 2016-12-21 Necプラットフォームズ株式会社 プログラム切替システム及びプログラム切替方法
KR102267237B1 (ko) 2014-03-07 2021-06-18 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 및 전자 기기
JP6322569B2 (ja) * 2014-12-27 2018-05-09 株式会社東芝 半導体スイッチ
CN104680996B (zh) * 2015-03-10 2017-08-15 深圳市华星光电技术有限公司 一种vcom生成电路及液晶显示器
JP6906978B2 (ja) 2016-02-25 2021-07-21 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置、半導体ウェハ、および電子機器
JP6108025B1 (ja) 2016-11-09 2017-04-05 富士電機株式会社 定電圧発生装置および測定装置
KR20230146394A (ko) 2022-04-12 2023-10-19 삼성전자주식회사 반도체 메모리 장치의 액티브 저항 어레이

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0188532U (ja) * 1987-12-03 1989-06-12
JP2003233357A (ja) * 2002-02-08 2003-08-22 Seiko Epson Corp 基準電圧発生回路、表示駆動回路、表示装置及び基準電圧発生方法
JP2005184455A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Mitsubishi Electric Corp 電圧発生回路
JP2005269023A (ja) * 2004-03-17 2005-09-29 Denso Corp ラダー抵抗型d/a変換回路
US20060267672A1 (en) * 2005-05-25 2006-11-30 Jiunn-Yau Huang Reference voltage generation circuit that generates gamma voltages for liquid crystal displays
JP2008022301A (ja) * 2006-07-13 2008-01-31 Sony Corp D/a変換器
JP2010103360A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 酸化物半導体、薄膜トランジスタ並びに表示装置

Family Cites Families (132)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60198861A (ja) 1984-03-23 1985-10-08 Fujitsu Ltd 薄膜トランジスタ
JPH0244256B2 (ja) 1987-01-28 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho Ingazn2o5deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho
JPS63210023A (ja) 1987-02-24 1988-08-31 Natl Inst For Res In Inorg Mater InGaZn↓4O↓7で示される六方晶系の層状構造を有する化合物およびその製造法
JPH0244260B2 (ja) 1987-02-24 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho Ingazn5o8deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho
JPH0244258B2 (ja) 1987-02-24 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho Ingazn3o6deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho
JPH0244262B2 (ja) 1987-02-27 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho Ingazn6o9deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho
JPH0244263B2 (ja) 1987-04-22 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho Ingazn7o10deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho
US4808853A (en) * 1987-11-25 1989-02-28 Triquint Semiconductor, Inc. Tristate output circuit with selectable output impedance
JPH05145421A (ja) * 1991-11-15 1993-06-11 Nec Corp 基準電圧発生回路
JPH05251705A (ja) 1992-03-04 1993-09-28 Fuji Xerox Co Ltd 薄膜トランジスタ
JP3201545B2 (ja) * 1992-11-13 2001-08-20 川崎製鉄株式会社 電圧分割回路
US5497119A (en) * 1994-06-01 1996-03-05 Intel Corporation High precision voltage regulation circuit for programming multilevel flash memory
JP3479375B2 (ja) 1995-03-27 2003-12-15 科学技術振興事業団 亜酸化銅等の金属酸化物半導体による薄膜トランジスタとpn接合を形成した金属酸化物半導体装置およびそれらの製造方法
JPH0974347A (ja) * 1995-06-26 1997-03-18 Mitsubishi Electric Corp Mos集積回路
WO1997006554A2 (en) 1995-08-03 1997-02-20 Philips Electronics N.V. Semiconductor device provided with transparent switching element
JPH09135170A (ja) * 1995-11-10 1997-05-20 Hitachi Ltd A/d変換回路
JP3625598B2 (ja) 1995-12-30 2005-03-02 三星電子株式会社 液晶表示装置の製造方法
JPH10283090A (ja) 1997-04-07 1998-10-23 Mitsubishi Electric Corp マイクロコンピュータ
JP4170454B2 (ja) 1998-07-24 2008-10-22 Hoya株式会社 透明導電性酸化物薄膜を有する物品及びその製造方法
JP2000150861A (ja) 1998-11-16 2000-05-30 Tdk Corp 酸化物薄膜
JP3276930B2 (ja) 1998-11-17 2002-04-22 科学技術振興事業団 トランジスタ及び半導体装置
JP3403097B2 (ja) * 1998-11-24 2003-05-06 株式会社東芝 D/a変換回路および液晶表示装置
TW460731B (en) 1999-09-03 2001-10-21 Ind Tech Res Inst Electrode structure and production method of wide viewing angle LCD
US6888526B2 (en) * 1999-10-21 2005-05-03 Seiko Epson Corporation Voltage supplying device, and semiconductor device, electro-optical device and electronic instrument using the same
JP4579377B2 (ja) * 2000-06-28 2010-11-10 ルネサスエレクトロニクス株式会社 多階調デジタル映像データを表示するための駆動回路及びその方法
JP4089858B2 (ja) 2000-09-01 2008-05-28 国立大学法人東北大学 半導体デバイス
KR20020038482A (ko) 2000-11-15 2002-05-23 모리시타 요이찌 박막 트랜지스터 어레이, 그 제조방법 및 그것을 이용한표시패널
KR100364428B1 (ko) * 2000-12-30 2002-12-11 주식회사 하이닉스반도체 고전압 레귤레이션 회로
JP3997731B2 (ja) 2001-03-19 2007-10-24 富士ゼロックス株式会社 基材上に結晶性半導体薄膜を形成する方法
JP2002289859A (ja) 2001-03-23 2002-10-04 Minolta Co Ltd 薄膜トランジスタ
JP4437378B2 (ja) 2001-06-07 2010-03-24 株式会社日立製作所 液晶駆動装置
US6696869B1 (en) * 2001-08-07 2004-02-24 Globespanvirata, Inc. Buffer circuit for a high-bandwidth analog to digital converter
JP3925839B2 (ja) 2001-09-10 2007-06-06 シャープ株式会社 半導体記憶装置およびその試験方法
JP4090716B2 (ja) 2001-09-10 2008-05-28 雅司 川崎 薄膜トランジスタおよびマトリクス表示装置
JP4164562B2 (ja) 2002-09-11 2008-10-15 独立行政法人科学技術振興機構 ホモロガス薄膜を活性層として用いる透明薄膜電界効果型トランジスタ
WO2003040441A1 (en) 2001-11-05 2003-05-15 Japan Science And Technology Agency Natural superlattice homologous single crystal thin film, method for preparation thereof, and device using said single crystal thin film
JP3661651B2 (ja) 2002-02-08 2005-06-15 セイコーエプソン株式会社 基準電圧発生回路、表示駆動回路及び表示装置
JP3661650B2 (ja) 2002-02-08 2005-06-15 セイコーエプソン株式会社 基準電圧発生回路、表示駆動回路及び表示装置
JP4083486B2 (ja) 2002-02-21 2008-04-30 独立行政法人科学技術振興機構 LnCuO(S,Se,Te)単結晶薄膜の製造方法
CN1445821A (zh) 2002-03-15 2003-10-01 三洋电机株式会社 ZnO膜和ZnO半导体层的形成方法、半导体元件及其制造方法
JP3933591B2 (ja) 2002-03-26 2007-06-20 淳二 城戸 有機エレクトロルミネッセント素子
US7339187B2 (en) 2002-05-21 2008-03-04 State Of Oregon Acting By And Through The Oregon State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Transistor structures
JP2004022625A (ja) 2002-06-13 2004-01-22 Murata Mfg Co Ltd 半導体デバイス及び該半導体デバイスの製造方法
US7105868B2 (en) 2002-06-24 2006-09-12 Cermet, Inc. High-electron mobility transistor with zinc oxide
US7067843B2 (en) 2002-10-11 2006-06-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Transparent oxide semiconductor thin film transistors
JP2004233743A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 Renesas Technology Corp 表示駆動制御装置および表示装置を備えた電子機器
JP2004233742A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 Renesas Technology Corp 表示駆動制御装置および表示装置を備えた電子機器
JP4166105B2 (ja) 2003-03-06 2008-10-15 シャープ株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP2004273732A (ja) 2003-03-07 2004-09-30 Sharp Corp アクティブマトリクス基板およびその製造方法
US6794916B1 (en) * 2003-05-30 2004-09-21 International Business Machines Corporation Double edge-triggered flip-flops
JP4108633B2 (ja) 2003-06-20 2008-06-25 シャープ株式会社 薄膜トランジスタおよびその製造方法ならびに電子デバイス
JP2005026805A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Renesas Technology Corp 半導体集積回路
US7262463B2 (en) 2003-07-25 2007-08-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Transistor including a deposited channel region having a doped portion
US7145174B2 (en) 2004-03-12 2006-12-05 Hewlett-Packard Development Company, Lp. Semiconductor device
KR101078483B1 (ko) 2004-03-12 2011-10-31 도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬 Lcd 또는 유기 el 디스플레이의 스위칭 소자
US7297977B2 (en) * 2004-03-12 2007-11-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Semiconductor device
US7282782B2 (en) 2004-03-12 2007-10-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Combined binary oxide semiconductor device
US7211825B2 (en) 2004-06-14 2007-05-01 Yi-Chi Shih Indium oxide-based thin film transistors and circuits
US7466113B2 (en) 2004-07-07 2008-12-16 02Micro International Limited Break-before-make sensing for drivers
JP2006100760A (ja) 2004-09-02 2006-04-13 Casio Comput Co Ltd 薄膜トランジスタおよびその製造方法
US7285501B2 (en) 2004-09-17 2007-10-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method of forming a solution processed device
US7298084B2 (en) 2004-11-02 2007-11-20 3M Innovative Properties Company Methods and displays utilizing integrated zinc oxide row and column drivers in conjunction with organic light emitting diodes
EP1810335B1 (en) 2004-11-10 2020-05-27 Canon Kabushiki Kaisha Light-emitting device
US7453065B2 (en) 2004-11-10 2008-11-18 Canon Kabushiki Kaisha Sensor and image pickup device
US7829444B2 (en) 2004-11-10 2010-11-09 Canon Kabushiki Kaisha Field effect transistor manufacturing method
CA2585071A1 (en) 2004-11-10 2006-05-18 Canon Kabushiki Kaisha Field effect transistor employing an amorphous oxide
KR100939998B1 (ko) 2004-11-10 2010-02-03 캐논 가부시끼가이샤 비정질 산화물 및 전계 효과 트랜지스터
US7791072B2 (en) 2004-11-10 2010-09-07 Canon Kabushiki Kaisha Display
US7863611B2 (en) 2004-11-10 2011-01-04 Canon Kabushiki Kaisha Integrated circuits utilizing amorphous oxides
JP2006163507A (ja) 2004-12-02 2006-06-22 Sharp Corp 基準電位発生回路およびそれを備えた表示装置
US7579224B2 (en) 2005-01-21 2009-08-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing a thin film semiconductor device
TWI412138B (zh) 2005-01-28 2013-10-11 Semiconductor Energy Lab 半導體裝置,電子裝置,和半導體裝置的製造方法
TWI445178B (zh) 2005-01-28 2014-07-11 Semiconductor Energy Lab 半導體裝置,電子裝置,和半導體裝置的製造方法
US7858451B2 (en) 2005-02-03 2010-12-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electronic device, semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2006227272A (ja) 2005-02-17 2006-08-31 Seiko Epson Corp 基準電圧発生回路、表示ドライバ、電気光学装置及び電子機器
US7948171B2 (en) 2005-02-18 2011-05-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device
US20060197092A1 (en) 2005-03-03 2006-09-07 Randy Hoffman System and method for forming conductive material on a substrate
US8681077B2 (en) 2005-03-18 2014-03-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, and display device, driving method and electronic apparatus thereof
US7544967B2 (en) 2005-03-28 2009-06-09 Massachusetts Institute Of Technology Low voltage flexible organic/transparent transistor for selective gas sensing, photodetecting and CMOS device applications
US7645478B2 (en) 2005-03-31 2010-01-12 3M Innovative Properties Company Methods of making displays
US8300031B2 (en) 2005-04-20 2012-10-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device comprising transistor having gate and drain connected through a current-voltage conversion element
JP2006319393A (ja) * 2005-05-10 2006-11-24 Renesas Technology Corp 通信用半導体集積回路および無線通信装置
JP2006344849A (ja) 2005-06-10 2006-12-21 Casio Comput Co Ltd 薄膜トランジスタ
US7691666B2 (en) 2005-06-16 2010-04-06 Eastman Kodak Company Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby
US7402506B2 (en) 2005-06-16 2008-07-22 Eastman Kodak Company Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby
US7507618B2 (en) 2005-06-27 2009-03-24 3M Innovative Properties Company Method for making electronic devices using metal oxide nanoparticles
KR100711890B1 (ko) 2005-07-28 2007-04-25 삼성에스디아이 주식회사 유기 발광표시장치 및 그의 제조방법
JP2007059128A (ja) 2005-08-23 2007-03-08 Canon Inc 有機el表示装置およびその製造方法
US7538673B2 (en) * 2005-08-26 2009-05-26 Texas Instruments Incorporated Voltage regulation circuit for RFID systems
JP5116225B2 (ja) 2005-09-06 2013-01-09 キヤノン株式会社 酸化物半導体デバイスの製造方法
JP2007073705A (ja) 2005-09-06 2007-03-22 Canon Inc 酸化物半導体チャネル薄膜トランジスタおよびその製造方法
JP4280736B2 (ja) 2005-09-06 2009-06-17 キヤノン株式会社 半導体素子
JP4850457B2 (ja) 2005-09-06 2012-01-11 キヤノン株式会社 薄膜トランジスタ及び薄膜ダイオード
EP1998374A3 (en) 2005-09-29 2012-01-18 Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. Semiconductor device having oxide semiconductor layer and manufacturing method thereof
JP5037808B2 (ja) 2005-10-20 2012-10-03 キヤノン株式会社 アモルファス酸化物を用いた電界効果型トランジスタ、及び該トランジスタを用いた表示装置
CN101667544B (zh) 2005-11-15 2012-09-05 株式会社半导体能源研究所 半导体器件及其制造方法
TWI292281B (en) 2005-12-29 2008-01-01 Ind Tech Res Inst Pixel structure of active organic light emitting diode and method of fabricating the same
US7867636B2 (en) 2006-01-11 2011-01-11 Murata Manufacturing Co., Ltd. Transparent conductive film and method for manufacturing the same
JP4977478B2 (ja) 2006-01-21 2012-07-18 三星電子株式会社 ZnOフィルム及びこれを用いたTFTの製造方法
US7576394B2 (en) 2006-02-02 2009-08-18 Kochi Industrial Promotion Center Thin film transistor including low resistance conductive thin films and manufacturing method thereof
US7977169B2 (en) 2006-02-15 2011-07-12 Kochi Industrial Promotion Center Semiconductor device including active layer made of zinc oxide with controlled orientations and manufacturing method thereof
JP4843472B2 (ja) 2006-03-13 2011-12-21 株式会社東芝 電圧発生回路
KR20070101595A (ko) 2006-04-11 2007-10-17 삼성전자주식회사 ZnO TFT
US20070252928A1 (en) 2006-04-28 2007-11-01 Toppan Printing Co., Ltd. Structure, transmission type liquid crystal display, reflection type display and manufacturing method thereof
JP5028033B2 (ja) 2006-06-13 2012-09-19 キヤノン株式会社 酸化物半導体膜のドライエッチング方法
JP4609797B2 (ja) 2006-08-09 2011-01-12 Nec液晶テクノロジー株式会社 薄膜デバイス及びその製造方法
JP4999400B2 (ja) 2006-08-09 2012-08-15 キヤノン株式会社 酸化物半導体膜のドライエッチング方法
JP4332545B2 (ja) 2006-09-15 2009-09-16 キヤノン株式会社 電界効果型トランジスタ及びその製造方法
JP4274219B2 (ja) 2006-09-27 2009-06-03 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、有機エレクトロルミネッセンス装置、有機薄膜半導体装置
JP5164357B2 (ja) 2006-09-27 2013-03-21 キヤノン株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US7622371B2 (en) 2006-10-10 2009-11-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fused nanocrystal thin film semiconductor and method
US7772021B2 (en) 2006-11-29 2010-08-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Flat panel displays comprising a thin-film transistor having a semiconductive oxide in its channel and methods of fabricating the same for use in flat panel displays
JP2008134496A (ja) 2006-11-29 2008-06-12 Nec Electronics Corp 階調電位発生回路、表示装置のデータドライバ、及びその表示装置
JP2008140684A (ja) 2006-12-04 2008-06-19 Toppan Printing Co Ltd カラーelディスプレイおよびその製造方法
KR101303578B1 (ko) 2007-01-05 2013-09-09 삼성전자주식회사 박막 식각 방법
US8207063B2 (en) 2007-01-26 2012-06-26 Eastman Kodak Company Process for atomic layer deposition
KR100851215B1 (ko) 2007-03-14 2008-08-07 삼성에스디아이 주식회사 박막 트랜지스터 및 이를 이용한 유기 전계 발광표시장치
JP2008270871A (ja) * 2007-04-16 2008-11-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 基準電圧発生回路とa/dコンバータおよびd/aコンバータ
US7795613B2 (en) 2007-04-17 2010-09-14 Toppan Printing Co., Ltd. Structure with transistor
KR101325053B1 (ko) 2007-04-18 2013-11-05 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조 방법
KR20080094300A (ko) 2007-04-19 2008-10-23 삼성전자주식회사 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법과 박막 트랜지스터를포함하는 평판 디스플레이
KR101334181B1 (ko) 2007-04-20 2013-11-28 삼성전자주식회사 선택적으로 결정화된 채널층을 갖는 박막 트랜지스터 및 그제조 방법
US8274078B2 (en) * 2007-04-25 2012-09-25 Canon Kabushiki Kaisha Metal oxynitride semiconductor containing zinc
KR101345376B1 (ko) 2007-05-29 2013-12-24 삼성전자주식회사 ZnO 계 박막 트랜지스터 및 그 제조방법
JP4627773B2 (ja) 2007-10-16 2011-02-09 Okiセミコンダクタ株式会社 駆動回路装置
JP5215158B2 (ja) 2007-12-17 2013-06-19 富士フイルム株式会社 無機結晶性配向膜及びその製造方法、半導体デバイス
WO2009120194A1 (en) * 2008-03-26 2009-10-01 Semiconductor Components Industries, L.L.C. Method of forming a flash controller for a camera and structure therefor
JP4623179B2 (ja) * 2008-09-18 2011-02-02 ソニー株式会社 薄膜トランジスタおよびその製造方法
JP5451280B2 (ja) 2008-10-09 2014-03-26 キヤノン株式会社 ウルツ鉱型結晶成長用基板およびその製造方法ならびに半導体装置
KR101577829B1 (ko) * 2009-07-15 2015-12-15 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
SG10201910510UA (en) 2009-10-29 2020-01-30 Semiconductor Energy Lab Semiconductor device
JP5867065B2 (ja) * 2011-12-22 2016-02-24 株式会社ソシオネクスト 降圧型電源回路

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0188532U (ja) * 1987-12-03 1989-06-12
JP2003233357A (ja) * 2002-02-08 2003-08-22 Seiko Epson Corp 基準電圧発生回路、表示駆動回路、表示装置及び基準電圧発生方法
JP2005184455A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Mitsubishi Electric Corp 電圧発生回路
JP2005269023A (ja) * 2004-03-17 2005-09-29 Denso Corp ラダー抵抗型d/a変換回路
US20060267672A1 (en) * 2005-05-25 2006-11-30 Jiunn-Yau Huang Reference voltage generation circuit that generates gamma voltages for liquid crystal displays
JP2008022301A (ja) * 2006-07-13 2008-01-31 Sony Corp D/a変換器
JP2010103360A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 酸化物半導体、薄膜トランジスタ並びに表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012070364A (ja) 2012-04-05
KR20190035638A (ko) 2019-04-03
TWI522771B (zh) 2016-02-21
JP5674594B2 (ja) 2015-02-25
US8952728B2 (en) 2015-02-10
KR101966987B1 (ko) 2019-04-08
KR102013101B1 (ko) 2019-08-21
TW201229713A (en) 2012-07-16
KR102057423B1 (ko) 2019-12-18
JP5820050B2 (ja) 2015-11-24
US20120049901A1 (en) 2012-03-01
KR20120020072A (ko) 2012-03-07
KR20190098118A (ko) 2019-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5820050B2 (ja) 半導体装置
JP7350962B2 (ja) 半導体装置
JP6824368B2 (ja) 半導体装置
JP6109372B2 (ja) 半導体装置の作製方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150909

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150915

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151001

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5820050

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees