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公開番号2025069338
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-30
出願番号2025016608,2021541742
出願日2025-02-04,2020-08-17
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 12/00 20230101AFI20250422BHJP()
要約【課題】新規な構成の半導体装置を提供する。
【解決手段】メモリモジュールを有する半導体装置である。メモリモジュールは、第1のメモリセル、第1の配線、および金属酸化物を含む第2の配線、第3の配線を有する。第1のメモリセルは、読み出しトランジスタ、書き換えトランジスタを有する。第1の配線は、読み出しトランジスタのバックゲートとして機能する領域と、第2の配線を導体として機能させる領域とを有する。第2の配線は、読み出しトランジスタのチャネル形成領域として機能する領域と、書き換えトランジスタのバックゲートとして機能する領域と、第3の配線を導体として機能させる領域とを有する。第3の配線は、書き換えトランジスタのチャネル形成領域として機能する領域と、導体として機能する領域とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
メモリモジュールを有する半導体装置であって、
前記メモリモジュールは、第１のメモリセルと、第２のメモリセルと、第１の選択トランジスタと、第２の選択トランジスタと、書き換えビット線と、読み出しビット線と、配線と、を有し、
前記第１のメモリセルは、第１の書き換えトランジスタと、第１の読み出しトランジスタと、第１の容量素子と、を有し、
前記第２のメモリセルは、第２の書き換えトランジスタと、第２の読み出しトランジスタと、第２の容量素子と、を有し、
前記第１の選択トランジスタのソース又はドレインの一方は、前記書き換えビット線と常に導通しており、
前記第１の選択トランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第１の読み出しトランジスタのゲートと常に導通しており、
前記第１の選択トランジスタのバックゲートは、前記第１の読み出しトランジスタのソース又はドレインの一方と常に導通しており、
前記第２の選択トランジスタのソース又はドレインの一方は、前記読み出しビット線と常に導通しており、
前記第２の選択トランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第１の読み出しトランジスタのソース又はドレインの一方と常に導通しており、
前記第２の選択トランジスタのバックゲートは、前記配線と常に導通しており、
前記第１の書き換えトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第１の読み出しトランジスタのゲートと常に導通しており、
前記第１の書き換えトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第２の読み出しトランジスタのゲートと常に導通しており、
前記第１の書き換えトランジスタのバックゲートは、前記第１の読み出しトランジスタのソース又はドレインの他方と常に導通しており、
前記第１の書き換えトランジスタのゲートは、第１の書き換えワード線と常に導通しており、
前記第１の読み出しトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第２の読み出しトランジスタのソース又はドレインの一方と常に導通しており、
前記第１の読み出しトランジスタのバックゲートは、前記配線と常に導通しており、
前記第１の容量素子の第１の電極は、前記第１の読み出しトランジスタのゲートと常に導通しており、
前記第１の容量素子の第２の電極は、第１の読み出しワード線と常に導通しており、
前記第２の書き換えトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第２の読み出しトランジスタのゲートと常に導通しており、
前記第２の書き換えトランジスタのバックゲートは、前記第２の読み出しトランジスタのソース又はドレインの他方と常に導通しており、
前記第２の書き換えトランジスタのゲートは、第２の書き換えワード線と常に導通しており、
前記第２の読み出しトランジスタのバックゲートは、前記配線と常に導通しており、
前記第２の容量素子の第１の電極は、前記第２の読み出しトランジスタのゲートと常に導通しており、
前記第２の容量素子の第２の電極は、第２の読み出しワード線と常に導通しており、
前記第１の読み出しトランジスタのチャネル形成領域と、前記第２の読み出しトランジスタのチャネル形成領域と、前記第１の書き換えトランジスタのバックゲートと、前記第２の書き換えトランジスタのバックゲートとは、連続した一の金属酸化物膜に設けられている、
半導体装置。

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、電子機器に関する。
続きを表示（約 1,600 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一態様の技術分野は、物、駆動方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、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。特に、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、またはそれらの製造方法に関する。
【０００３】
なお、本明細書等において、半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる素子、回路、または装置等を指す。一例としては、トランジスタ、ダイオード等の半導体素子は半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路は、半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路を備えた装置は、半導体装置である。
【背景技術】
【０００４】
スマートフォン、タブレット、電子ブック等のモバイル機器、パーソナルコンピュータ、サーバなどの半導体装置を有する電子機器は、大きなデータを扱うことが求められている。よって半導体装置は、記憶容量が大きく、消費電力が小さく、さらに処理時間が高速であることが求められている。
【０００５】
特に、近年、上述した電子機器では、高精細な画像、動画、音声などを扱うアプリケーションが増えるに従い、扱われるデータ量が増加している。よって記憶容量の大きい半導体装置が求められている。特許文献１では、メモリセルが三次元的に積層された半導体装置について開示されている。また、半導体装置のチップの大きさを変えずに大きな記憶容量を有する半導体装置を実現するには、半導体装置が有する回路を微細化する技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００８－２５８４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電子機器で動作するアプリケーションは、インターネット、またはネットワークと接続することで画像および音声などの大きなデータを快適に扱うことが求められている。また、モバイル機器のように可搬性を有する電子機器では、長時間の使用を実現するために電力の低減が課題である。電子機器では、電力の低減のためにパワーゲーティング等の電力低減技術を利用することができる。しかし、パワーゲーティング等の電力低減技術を利用するには、使用中のデータの退避を必要とする問題がある。
【０００８】
例えば、半導体装置として知られているＮＡＮＤ型フラッシュメモリ等では、データの書き換えをするために指定したアドレス以外のデータについても更新する必要がある。したがって、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ等では、大量のデータを書き込むための処理時間が多く必要とされ、さらに、データ量に応じて消費電力が増加する課題がある。また、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ等では、データを書き込む場合に高い電位が必要のため消費電力が大きい課題がある。
【０００９】
上記問題に鑑み、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。または、本発明の一態様は、消費電力が低減された記憶装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、書き換え時間が短縮さ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ものとする。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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