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公開番号2025020017
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-07
出願番号2024113847
出願日2024-07-17
発明の名称記憶装置
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 20060101AFI20250131BHJP(情報記憶)
要約【課題】新規な構成の記憶装置を提供する。
【解決手段】第1トランジスタは、第1酸化物半導体層、第1導電層、第2導電層、第3導電層、第4導電層、第1絶縁層、及び第2絶縁層を有する。第2トランジスタは、第2酸化物半導体層、第1導電層、第5導電層、第6導電層、第7導電層、第3絶縁層、及び第4絶縁層を有する。第1酸化物半導体層は、平面視において、第1導電層と第1絶縁層を挟んで対向する領域および第2導電層と第2絶縁層を挟んで対向する領域を有する。第2酸化物半導体層は、平面視において、第5導電層と第3絶縁層を挟んで対向する領域および第6導電層と第4絶縁層を挟んで対向する領域を有する。第1酸化物半導体層は、第3導電層および第4導電層に接して設けられる。第2酸化物半導体層は、第1導電層および第7導電層に接して設けられる。第3導電層は、断面視において、第1導電層、第2導電層、第4導電層、第5導電層、第6導電層、及び第7導電層と重なる領域を有する。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
第１トランジスタと、第２トランジスタと、を有するメモリセルを有し、
前記第１トランジスタは、第１酸化物半導体層、第１導電層、第２導電層、第３導電層、第４導電層、第１絶縁層、及び第２絶縁層を有し、
前記第２トランジスタは、第２酸化物半導体層、前記第１導電層、第５導電層、第６導電層、第７導電層、第３絶縁層、及び第４絶縁層を有し、
前記第１酸化物半導体層は、平面視において、前記第１導電層と前記第１絶縁層を挟んで対向する領域および前記第２導電層と前記第２絶縁層を挟んで対向する領域を有し、
前記第２酸化物半導体層は、平面視において、前記第５導電層と前記第３絶縁層を挟んで対向する重なる領域および前記第６導電層と前記第４絶縁層を挟んで対向する領域を有し、
前記第１酸化物半導体層は、前記第３導電層および前記第４導電層に接して設けられ、
前記第２酸化物半導体層は、前記第１導電層および前記第７導電層に接して設けられ、
前記第３導電層は、断面視において、前記第１導電層、前記第２導電層、前記第４導電層、前記第５導電層、前記第６導電層、及び前記第７導電層と重なる領域を有し、
前記メモリセルにデータを書き込む期間において前記第２導電層に与える第１電位は、前記メモリセルに前記データを保持する期間において前記第２導電層に与える第２電位より高く、
前記メモリセルより前記データを読み出す期間において前記第６導電層に与える第３電位は、前記メモリセルに前記データを保持する期間において前記第６導電層に与える第４電位より高く、
前記第３電位は、前記第１電位より低く、
前記第４電位は、前記第２電位より低い、
記憶装置。
続きを表示（約 330 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記メモリセルは、キャパシタを有し、
前記キャパシタの一方の電極は、前記第１導電層に電気的に接続される、
記憶装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記キャパシタの他方の電極は、前記第６導電層に電気的に接続される、
記憶装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記第１絶縁層または前記第２絶縁層は、ハフニウムと、ジルコニウムと、酸素を含む、
記憶装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記第１酸化物半導体層および前記第２酸化物半導体層はそれぞれ、少なくともインジウムを有する、
記憶装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、半導体装置等に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【０００２】
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技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。
【０００３】
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もの全般を指す。よって、トランジスタ、ダイオードなどの半導体素子、半導体素子を含む回路、などは半導体装置である。また、表示装置、発光装置、照明装置、電気光学装置、記憶装置、撮像装置、通信装置、電子機器などは、半導体素子および／または半導体回路を含む場合がある。また、表示装置、発光装置、照明装置、電気光学装置、記憶装置、撮像装置、通信装置および電子機器なども、半導体装置と呼ばれる場合がある。
【背景技術】
【０００４】
トランジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコン系半導体材料が広く知られているが、その他の材料として酸化物半導体が注目されている。酸化物半導体を用いたトランジスタは、非導通状態（オフ状態）において流れる電流が極めて小さいことが知られている。
【０００５】
例えば、酸化物半導体を用いたトランジスタのリーク電流が小さいという特性を応用して、長期にわたり記憶内容を保持することができる記憶装置などが特許文献１に開示されている。
【０００６】
また、近年では電子機器の小型化、軽量化に伴い、記憶装置が有するメモリセルのさらなる高密度化への要求が高まっている。例えば、特許文献２では、酸化物半導体膜を用いる縦型のトランジスタを有する素子層を複数重ねて設けることにより、メモリセルの高密度化を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１２－２５６８３１号公報
国際公開第２０２２／１６０８８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１および特許文献２のようにメモリセルを有する素子層を複数重ねた構成の場合、メモリセルの高密度化を図ることができる。しかしながらメモリセルの高密度化に伴いトランジスタに接続される配線などの間隔が狭まるため、寄生容量の影響が大きくなる虞がある。そのためトランジスタの導通状態（オン状態またはオンともいう）または非導通状態（オフ状態またはオフ）の制御が難しくなり、メモリセルにおいて長期にわたり記憶内容を保持することが難しくなる虞がある。
【０００９】
本発明の一態様は、新規な構成の記憶装置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、消費電力の低減、動作速度の向上、小型化、または記憶容量の向上に優れた記憶装置を提供することを課題の一とする。
【００１０】
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。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。
【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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