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公開番号2024075636
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-04
出願番号2024039414,2022013276
出願日2024-03-13,2010-10-27
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H10B 41/70 20230101AFI20240528BHJP()
要約【課題】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。
【解決手段】第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配線と、第1のゲート
電極、第1のソース電極、および第1のドレイン電極を有する第1のトランジスタと、第
2のゲート電極、第2のソース電極、および第2のドレイン電極を有する第2のトランジ
スタと、を有し、第1のトランジスタは、半導体材料を含む基板に設けられ、第2のトラ
ンジスタは酸化物半導体層を含んで構成された半導体装置である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の配線と、
第２の配線と、
第３の配線と、
第４の配線と、
第５の配線と、を有し、
前記第１の配線と、前記第２の配線との間には、複数の記憶素子が並列に接続され、
前記複数の記憶素子の一は、
第１のゲート電極、第１のソース電極、および第１のドレイン電極を有する第１のトランジスタと、
第２のゲート電極、第２のソース電極、および第２のドレイン電極を有する第２のトランジスタと、
第３のゲート電極、第３のソース電極、および第３のドレイン電極を有する第３のトランジスタと、
を有し、
前記第１のトランジスタは、半導体材料を含む基板に設けられ、
前記第２のトランジスタは酸化物半導体層を含んで構成され、
前記第１のゲート電極と、前記第２のソース電極または前記第２のドレイン電極の一方とは、電気的に接続され、
前記第１の配線と、前記第１のソース電極とは、電気的に接続され、
前記第１のドレイン電極と、前記第３のソース電極とは、電気的に接続され、
前記第２の配線と、前記第３のドレイン電極とは、電気的に接続され、
前記第３の配線と、前記第２のソース電極または前記第２のドレイン電極の他方とは、電気的に接続され、
前記第４の配線と、前記第２のゲート電極とは、電気的に接続され、
前記第５の配線と、前記第３のゲート電極とは電気的に接続された半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
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。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体素子を利用した記憶装置は、電力の供給がなくなると記憶内容が失われる揮発性の
ものと、電力の供給がなくなっても記憶内容は保持される不揮発性のものとに大別される
。
【０００３】
揮発性記憶装置の代表的な例としては、ＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃ
ｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）がある。ＤＲＡＭは、記憶素子を構成するトランジスタを選択
してキャパシタに電荷を蓄積することで、情報を記憶する。
【０００４】
上述の原理から、ＤＲＡＭでは、情報を読み出すとキャパシタの電荷は失われることにな
るため、データの読み出しの度に、再度の書き込み動作が必要となる。また、記憶素子を
構成するトランジスタにはリーク電流が存在し、選択されていない状況でも電荷が流出、
または流入するため、データの保持期間が短い。このため、所定の周期で再度の書き込み
動作（リフレッシュ動作）が必要であり、消費電力を十分に低減することは困難である。
また、電力の供給がなくなると記憶内容が失われるため、長期間の記憶の保持には、磁性
材料や光学材料を利用した別の記憶装置が必要となる。
【０００５】
揮発性記憶装置の別の例としてはＳＲＡＭ（ＳｔａｔｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ
Ｍｅｍｏｒｙ）がある。ＳＲＡＭは、フリップフロップなどの回路を用いて記憶内容を
保持するため、リフレッシュ動作が不要であり、この点においてはＤＲＡＭより有利であ
る。しかし、フリップフロップなどの回路を用いているため、記憶容量あたりの単価が高
くなるという問題がある。また、電力の供給がなくなると記憶内容が失われるという点に
ついては、ＤＲＡＭと変わるところはない。
【０００６】
不揮発性記憶装置の代表例としては、フラッシュメモリがある。フラッシュメモリは、ト
ランジスタのゲート電極とチャネル形成領域との間にフローティングゲートを有し、当該
フローティングゲートに電荷を保持させることで記憶を行うため、データの保持期間は極
めて長く（半永久的）、揮発性記憶装置で必要なリフレッシュ動作が不要であるという利
点を有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
しかし、書き込みの際に生じるトンネル電流によって記憶素子を構成するゲート絶縁層が
劣化するため、所定回数の書き込みによって記憶素子が機能しなくなるという問題が生じ
る。この問題の影響を緩和するために、例えば、各記憶素子の書き込み回数を均一化する
手法が採られるが、これを実現するためには、複雑な周辺回路が必要になってしまう。そ
して、このような手法を採用しても、根本的な寿命の問題が解消するわけではない。つま
り、フラッシュメモリは、情報の書き換え頻度が高い用途には不向きである。
【０００８】
また、フローティングゲートに電荷を保持させるため、または、その電荷を除去するため
には、高い電圧が必要である。さらに、電荷の保持、または除去のためには比較的長い時
間を要し、書き込み、消去の高速化が容易ではないという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開昭５７－１０５８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の問題に鑑み、開示する発明の一態様では、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】
（【００１１】以降は省略されています）

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