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公開番号2024032795
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-12
出願番号2024004955,2022176807
出願日2024-01-17,2015-03-13
発明の名称半導体装置
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類G11C 11/405 20060101AFI20240305BHJP(情報記憶)
要約【課題】多値のデータの書き込みと読み出しを行うことのできる新規な半導体装置を提供
すること。
【解決手段】ビット線と、電源線と、第1及び第2のノードと、第1乃至第4のトランジ
スタと、第1及び第2の容量素子と、を有するメモリセルであって、二つに分割された多
値のデータの一方を、第1のトランジスタを介して第1のノードに書き込み、他方を、第
2のトランジスタを介して、第2のノードに書き込む。第3のトランジスタのゲートは第
1のノードに接続され、第4のトランジスタのゲートは第2のノードに接続される。また
、第3及び第4のトランジスタは、ビット線と電源線の間の導通状態を制御する。第1及
び第2のトランジスタは、半導体層に酸化物半導体を有することが好ましい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ビット線と、電源線と、第１及び第２のワード線と、第１乃至第４のトランジスタと、第１及び第２の容量素子と、第１及び第２の保持ノードと、を有し、
前記第１の保持ノードは、前記第１のトランジスタを介して、第１のデータを与えられ、
前記第２の保持ノードは、前記第２のトランジスタを介して、第２のデータを与えられ、
前記第３のトランジスタのゲートは前記第１の保持ノードに電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記ビット線に電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記第４のトランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記電源線に電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのゲートは、前記第２の保持ノードに電気的に接続され、
前記第１の容量素子の第１の端子は、前記第１の保持ノードに電気的に接続され、
前記第１の容量素子の第２の端子は、前記第１のワード線に電気的に接続され、
前記第２の容量素子の第１の端子は、前記第２の保持ノードに電気的に接続され、
前記第２の容量素子の第２の端子は、前記第２のワード線に電気的に接続され、
前記第１及び第２のデータは、２値又は多値のデータから成り、
前記第１及び前記第２のトランジスタは半導体層に酸化物半導体を有することを特徴とする半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、物、方法、又は製造方法に関する。又は、本発明は、プロセス、マシン、マニ
ュファクチャ、又は組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。また、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、それらの駆動方法に
関する。特に、本発明の一態様は、酸化物半導体を含む半導体装置、表示装置、又は発光
装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【０００２】
なお、本明細書等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
全般を指す。表示装置、電気光学装置、半導体回路および電子機器は、半導体装置を有す
る場合がある。
【背景技術】
【０００３】
シリコン（Ｓｉ）を半導体層に用いたトランジスタと、酸化物半導体（ＯｘｉｄｅＳｅ
ｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ＯＳ）を半導体層に用いたトランジスタと、を組み合わせてデ
ータの保持を可能にした半導体装置が注目されている（特許文献１参照）。
【０００４】
近年、扱われるデータ量の増大に伴って、大きな記憶容量を有する半導体装置が求められ
ている。そうした中で、前述した特許文献１に記載の半導体装置では、多値のデータを記
憶し、該データを読み出す構成について開示している。なお、本明細書中では特に断りが
ない限り、多値のデータとはｊビット（ｊは２以上の自然数）のデータのことを表す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１２－２５６４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、特許文献１に記載の半導体装置では、１つのトランジスタを用いて、多値データ
の書き込みを行っているが、多値データのビット数が増えると、それぞれのデータに対応
する電位と電位の差が小さくなり、データを読み出す際の電位の判定が難しくなり、誤っ
た値を読み出す可能性がある。
【０００７】
本発明の一態様は、多値のデータの書き込みと読み出しを行うことのできる半導体装置を
提供すること、または、多値のデータの書き込みと読み出しを行うことのできる半導体装
置の駆動方法を提供することを課題の一とする。また、本発明の一態様は、新規な半導体
装置を提供することを課題の一とする。
【０００８】
なお、複数の課題の記載は、互い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解決する必要はない。また、列記した以外の課題が、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、これらの課題も、本発
明の一形態の課題となり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、ビット線と、電源線と、第１及び第２のワード線と、第１乃至第４の
トランジスタと、第１及び第２の容量素子と、第１及び第２の保持ノードと、を有する半
導体装置である。第１の保持ノードは、第１のトランジスタを介して、第１のデータが与
えられる。第２の保持ノードは、第２のトランジスタを介して、第２のデータが与えられ
る。第３のトランジスタのゲートは第１の保持ノードに電気的に接続される。第３のトラ
ンジスタのソース及びドレインの一方は、ビット線に電気的に接続される。第３のトラン
ジスタのソース及びドレインの他方は、第４のトランジスタのソース及びドレインの一方
に電気的に接続される。第４のトランジスタのソース及びドレインの他方は、電源線に電
気的に接続される。第４のトランジスタのゲートは、第２の保持ノードに電気的に接続さ
れる。第１の容量素子の第１の端子は、第１の保持ノードに電気的に接続される。第１の
容量素子の第２の端子は、第１のワード線に電気的に接続される。第２の容量素子の第１
の端子は、第２の保持ノードに電気的に接続される。第２の容量素子の第２の端子は、第
２のワード線に電気的に接続される。第１及び第２のデータは、２値又は多値のデータか
ら成る。第１及び第２のトランジスタは半導体層に酸化物半導体を有する。
【００１０】
上記態様において、第３及び第４のトランジスタは、ｐチャネル型トランジスタである。
（【００１１】以降は省略されています）

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