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公開番号2025098235
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2025057862,2023142768
出願日2025-03-31,2019-11-20
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 20060101AFI20250624BHJP(情報記憶)
要約【課題】新規な構成の半導体装置を提供すること。
【解決手段】半導体装置は、ソース又はドレインの一方が、データを読み出すための第1
配線に電気的に接続された第1トランジスタと、ソース又はドレインの一方が、第1トラ
ンジスタのゲートに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方がデータを書き込むた
めの第2配線に電気的に接続された第2トランジスタと、ソース又はドレインの一方が、
第1トランジスタのゲートに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方がデータに応
じた電荷を保持するためのキャパシタに電気的に接続された第3トランジスタと、を有し
、第3トランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ソース又はドレインの一方が、データを読み出すための第１配線に電気的に接続された第１トランジスタと、
ソース又はドレインの一方が、前記第１トランジスタのゲートに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が前記データを書き込むための第２配線に電気的に接続された第２トランジスタと、
ソース又はドレインの一方が、前記第１トランジスタのゲートに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が前記データに応じた電荷を保持するためのキャパシタに電気的に接続された第３トランジスタと、を有し、
前記第３トランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有する、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書は、半導体装置、並びにその動作方法等について説明する。
続きを表示（約 2,300 文字）【０００２】
本明細書において、半導体装置とは、半導体特性を利用した装置であり、半導体素子（
トランジスタ、ダイオード、フォトダイオード等）を含む回路、同回路を有する装置等を
いう。また、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般をいう。例えば、集積回路
、集積回路を備えたチップや、パッケージにチップを収納した電子部品は半導体装置の一
例である。また、記憶装置、表示装置、発光装置、照明装置及び電子機器等は、それ自体
が半導体装置であり、半導体装置を有している場合がある。
【背景技術】
【０００３】
トランジスタに適用可能な半導体として金属酸化物が注目されている。“ＩＧＺＯ”、
“イグゾー”などと呼ばれるＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物は、多元系金属酸化物の代表的なも
のである。ＩＧＺＯに関する研究において、単結晶でも非晶質でもない、ＣＡＡＣ（ｃ－
ａｘｉｓａｌｉｇｎｅｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）構造、およびｎｃ（ｎａｎｏｃｒ
ｙｓｔａｌｌｉｎｅ）構造が見出された（例えば、非特許文献１）。
【０００４】
チャネル形成領域に金属酸化物半導体を有するトランジスタ（以下、「酸化物半導体ト
ランジスタ」、または「ＯＳトランジスタ」と呼ぶ場合がある。）は、極小オフ電流であ
ることが報告されている（例えば、非特許文献１、２）。ＯＳトランジスタが用いられた
様々な半導体装置が作製されている（例えば、非特許文献３、４）。ＯＳトランジスタの
製造プロセスは、従来のＳｉトランジスタとのＣＭＯＳプロセスに組み込むことができ、
ＯＳトランジスタはＳｉトランジスタに積層することが可能である（例えば、非特許文献
４）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
Ｓ．Ｙａｍａｚａｋｉｅｔａｌ．，“ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－ｏｘｉｄｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒａｎｄｉｔｓｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，” Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，ｖｏｌ．５３，０４ＥＤ１８（２０１４）．
Ｋ．Ｋａｔｏｅｔａｌ．，“ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＯｆｆ－ＳｔａｔｅＣｕｒｒｅｎｔＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＴｒａｎｓｉｓｔｏｒＵｓｉｎｇＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＭａｔｅｒｉａｌ，Ｉｎｄｉｕｍ－Ｇａｌｌｉｕｍ－ＺｉｎｃＯｘｉｄｅ，”Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，ｖｏｌ．５１，０２１２０１（２０１２）．
Ｓ．Ａｍａｎｏｅｔａｌ．，“ＬｏｗＰｏｗｅｒＬＣＤｉｓｐｌａｙＵｓｉｎｇＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－ＯｘｉｄｅＴＦＴｓＢａｓｅｄｏｎＶａｒｉａｂｌｅＦｒａｍｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ，“ＳＩＤＳｙｍｐ．Ｄｉｇ．Ｐａｐｅｒｓ，ｖｏｌ．４１，ｐｐ．６２６－６２９（２０１０）．
Ｔ．Ｉｓｈｉｚｕｅｔａｌ．，“ＥｍｂｅｄｄｅｄＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＭｅｍｏｒｉｅｓ：ＡＫｅｙＥｎａｂｌｅｒｆｏｒＬｏｗ－ＰｏｗｅｒＵＬＳＩ，”ＥＣＳＴｒａｎ．，ｖｏｌ．７９，ｐｐ．１４９－１５６（２０１７）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一形態の課題は、極小オフ電流を利用した記憶装置として機能する半導体装置
において、データの長時間の保持といった信頼性に優れた半導体装置を提供すること、又
は低消費電力化に優れた半導体装置を提供することである。
【０００７】
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。本発明の一形態は、例
示した全ての課題を解決する必要はない。また、列記した以外の課題が、本明細書の記載
から、自ずと明らかとなり、このような課題も、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】
【０００８】
本発明の一態様は、ソース又はドレインの一方が、データを読み出すための第１配線に
電気的に接続された第１トランジスタと、ソース又はドレインの一方が、前記第１トラン
ジスタのゲートに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が前記データを書き込む
ための第２配線に電気的に接続された第２トランジスタと、ソース又はドレインの一方が
、前記第１トランジスタのゲートに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が前記
データに応じた電荷を保持するためのキャパシタに電気的に接続された第３トランジスタ
と、を有し、前記第３トランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有する、半導体
装置である。
【０００９】
本発明の一態様において、前記第２トランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を
有する、半導体装置が好ましい。
【００１０】
本発明の一態様において、前記第１トランジスタは、チャネル形成領域にシリコンを有
する、半導体装置が好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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