JP4954626B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、メモリ素子を有する半導体装置及び半導体装置の駆動方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a memory element and a method for driving the semiconductor device.
LSI(Large Scale Integration)製造技術の発展による配線の微細化に伴い、リーク電流の問題が顕著になってきている。リーク電流により、LSIの発熱や消費電力の増大などの問題が発生してしまう。特に携帯電話や、ノート型のパーソナルコンピュータなどのモバイル機器では消費電力の問題はその連続動作時間に直結し、大きな問題となっている。そのためLSIの低消費電力化に関しては、様々な技術が提案されている。 With the miniaturization of wiring due to the development of LSI (Large Scale Integration) manufacturing technology, the problem of leakage current has become prominent. The leak current causes problems such as heat generation of LSI and increase in power consumption. Particularly in mobile devices such as mobile phones and notebook personal computers, the problem of power consumption is directly related to the continuous operation time, which is a big problem. For this reason, various techniques have been proposed for reducing the power consumption of LSIs.
例えばLSIの動作には、その性能を最大限に必要とするときとそうでないときがある。LSIの動作速度をそれほど必要としないときには、クロックの周波数を下げて動作させる技術がある。その他にも、同様に動作速度を最大限に必要としないときに、基板バイアスをシフトさせ閾値を制御することによってリーク電流を低減させる技術がある。 For example, the LSI operation may or may not require the maximum performance. When the operation speed of the LSI is not so required, there is a technique for operating by lowering the clock frequency. In addition, there is a technique for reducing the leakage current by shifting the substrate bias and controlling the threshold when the operation speed is not required to be maximized.
また最近のLSIでは内部に、キャッシュなどの非常に大容量のメモリが存在しSRAM(Static Random Access Memory)で構成されることが多い。SRAMはインバーター回路同士をつなぐことによって値を保持する。一度、値を保持すると電気的な状態は変化しないが、インバーター回路につながる電源線から、グランド線にリーク電流が流れてしまう。 Further, in recent LSIs, a very large capacity memory such as a cache is present inside and is often configured by an SRAM (Static Random Access Memory). The SRAM holds the value by connecting the inverter circuits to each other. Once the value is held, the electrical state does not change, but a leakage current flows from the power supply line connected to the inverter circuit to the ground line.
消費電力を低減されたSRAMの構成として、SRAMの行デコーダの各ワード線で選択されるメモリセル群の電源ラインと、電圧供給源側の電源ラインとの間に、スイッチングMOSトランジスタを設け、ワード線の選択信号で、スイッチングMOSトランジスタを開閉するものがある(特許文献1参照)。
SRAMの動作には、書き込みと読み出しがあり、この動作を行っているときにはメモリ全体の一部だけが動作し、他の部分は値を保持しているだけである。書き込み、読み出し時には既定の電圧を必要とするが、値を保持するだけであれば既定の電圧は必要とせず、また電源電圧を下げることによりオフ電流を低減することが出来る。 The operation of the SRAM includes writing and reading. When this operation is performed, only a part of the entire memory operates, and the other part only holds a value. A predetermined voltage is required at the time of writing and reading, but the predetermined voltage is not required if only the value is held, and the off-current can be reduced by lowering the power supply voltage.
特許文献1に記載のSRAMでは、アドレスの電源を変化させ、電源をカットする構成が記載されている。しかし、電源をカットすると、SRAMに適用されるトランジスタのオフ電流によって電気がグランド線に流れてしまい、値を保持することが難しいと考えられる。 The SRAM described in Patent Document 1 describes a configuration in which the power supply of an address is changed and the power supply is cut. However, when the power supply is cut off, electricity flows to the ground line due to the off-state current of the transistor applied to the SRAM, and it is considered difficult to maintain the value.
そこで本発明は、LSI動作時に、特許文献1とは異なる方法によってメモリ内で電源の供給方法を制御し、トランジスタのリーク電流を低減することによってLSIの消費電力を抑制することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to control the power supply method in the memory by a method different from Patent Document 1 during LSI operation, and to suppress the power consumption of the LSI by reducing the leakage current of the transistor.
上記課題を鑑み本発明は、値を書き込む期間又は読み出す期間と比べて、保持する期間における駆動電圧を低くすることを特徴とする。すなわち、本発明に係るメモリセルに値を書き込む期間では、メモリセルの電源線に第1の電圧が与えられ、書き込まれた値を保持する期間では、メモリセルの電源線には第1の電圧より低い第2の電圧が与えられることを特徴とする駆動方法である。 In view of the above problems, the present invention is characterized in that the driving voltage during the holding period is lower than the period during which values are written or the period during which values are read. That is, the first voltage is applied to the power supply line of the memory cell in the period in which the value is written in the memory cell according to the present invention, and the first voltage is applied to the power supply line in the memory cell in the period in which the written value is held. The driving method is characterized in that a lower second voltage is applied.
以下に本発明の具体的な構成を示す。 The specific configuration of the present invention is shown below.
本発明の一形態は、電源線に接続されたインバーター回路を有するメモリセルを有し、前記メモリセルに値を書き込む期間には、第1の電圧が前記電源線に供給され、前記メモリセルに書き込まれた値を保持する期間には、前記第1の電圧より低い第2の電圧が前記電源線に供給され、前記メモリセルに書き込まれた値を読み出す期間には、前記第1の電圧が前記電源線に供給される半導体装置である。 One embodiment of the present invention includes a memory cell including an inverter circuit connected to a power supply line, and a first voltage is supplied to the power supply line during a period in which a value is written to the memory cell. A second voltage lower than the first voltage is supplied to the power supply line during a period for holding the written value, and the first voltage is applied during a period for reading the value written in the memory cell. A semiconductor device supplied to the power line.
本発明の別形態は、電源制御回路とメモリセルとを有し、前記電源制御回路は、第1のワード線及び第2のワード線と、第1のワード線又は第2のワード線にそれぞれ接続された2つの入力端子と一つの出力端子とを有し、いずれか一方の入力端子にHIGH(ハイ)レベルが入力されると出力端子にHIGHレベルが出力され、両方の入力端子にLOW(ロウ)レベルが入力されると出力端子にLOWレベルが出力される回路と、出力端子に入力端子が接続された第1のインバーター回路と、回路及び第1のインバーター回路に電気的に接続され、メモリセルに第1の電圧又は第1の電圧より低い第2の電圧を供給する手段と、を有し、前記メモリセルは、第2のインバーター回路を有し、第1のワード線及び第2のワード線に接続される半導体装置である。 Another embodiment of the present invention includes a power supply control circuit and a memory cell, and the power supply control circuit is provided for each of the first word line and the second word line, and the first word line or the second word line. It has two connected input terminals and one output terminal. When a HIGH level is input to one of the input terminals, a HIGH level is output to the output terminal, and a LOW ( When a low level is input, a circuit that outputs a LOW level to the output terminal, a first inverter circuit having an input terminal connected to the output terminal, and the circuit and the first inverter circuit are electrically connected; Means for supplying a first voltage or a second voltage lower than the first voltage to the memory cell, the memory cell having a second inverter circuit, a first word line and a second voltage Connected to other word lines A conductor arrangement.
本発明の別形態は、電源制御回路とメモリセルとを有し、前記電源制御回路は、第1のワード線及び第2のワード線と、第1のワード線又は第2のワード線にそれぞれ接続された2つの入力端子と一つの出力端子とを有し、いずれか一方の入力端子にHIGHレベルが入力されると出力端子にHIGHレベルが出力され、両方の入力端子にLOWレベルが入力されると出力端子にLOWレベルが出力される回路と、出力端子に入力端子が接続された第1のインバーター回路と、回路及び第1のインバーター回路に電気的に接続され、メモリセルに第1の電圧又は第1の電圧より低い第2の電圧を供給する手段と、を有し、前記メモリセルは、グランド線及び電源線に接続された第2のインバーター回路を有し、第1のワード線及び第2のワード線に接続される半導体装置である。 Another embodiment of the present invention includes a power supply control circuit and a memory cell, and the power supply control circuit is provided for each of the first word line and the second word line, and the first word line or the second word line. It has two connected input terminals and one output terminal. When a HIGH level is input to one of the input terminals, a HIGH level is output to the output terminal, and a LOW level is input to both input terminals. Then, a circuit that outputs a LOW level to the output terminal, a first inverter circuit having the output terminal connected to the input terminal, and the circuit and the first inverter circuit are electrically connected to the memory cell, and Means for supplying a voltage or a second voltage lower than the first voltage, and the memory cell has a second inverter circuit connected to the ground line and the power supply line, and the first word line And the second word A semiconductor device connected to the line.
本発明の別形態は、電源制御回路とメモリセルとを有し、前記電源制御回路は、第1のワード線及び第2のワード線と、第1のワード線又は第2のワード線にそれぞれ接続された2つの入力端子と一つの出力端子とを有し、いずれか一方の入力端子にHIGHレベルが入力されると出力端子にHIGHレベルが出力され、両方の入力端子にLOWレベルが入力されると出力端子にLOWレベルが出力される回路と、出力端子に入力端子が接続された第1のインバーター回路と、回路及び第1のインバーター回路に電気的に接続され、メモリセルに第1の電圧又は第1の電圧より低い第2の電圧を供給する手段と、を有し、前記メモリセルは、グランド線及び電源線に接続された第2のインバーター回路と、第2のインバーター回路に接続されたトランジスタとを有し、トランジスタのゲート電極に接続された第1のワード線と、第1のワード線及び第2のワード線に接続される半導体装置である。 Another embodiment of the present invention includes a power supply control circuit and a memory cell, and the power supply control circuit is provided for each of the first word line and the second word line, and the first word line or the second word line. It has two connected input terminals and one output terminal. When a HIGH level is input to one of the input terminals, a HIGH level is output to the output terminal, and a LOW level is input to both input terminals. Then, a circuit that outputs a LOW level to the output terminal, a first inverter circuit having the output terminal connected to the input terminal, and the circuit and the first inverter circuit are electrically connected to the memory cell, and Means for supplying a voltage or a second voltage lower than the first voltage, and the memory cell is connected to a second inverter circuit connected to the ground line and the power line, and to the second inverter circuit Is And a transistor, a first word line connected to a gate electrode of the transistor is a semiconductor device that is connected to a first word line and the second word line.
本発明の別形態は、電源制御回路とメモリセルとを有し、前記電源制御回路は、第1のワード線及び第2のワード線と、第1のワード線又は第2のワード線にそれぞれ接続された2つの入力端子と一つの出力端子とを有し、いずれか一方の入力端子にHIGHレベルが入力されると出力端子にHIGHレベルが出力され、両方の入力端子にLOWレベルが入力されると出力端子にLOWレベルが出力される回路と、出力端子に入力端子が接続された第1のインバーター回路と、回路及び第1のインバーター回路に電気的に接続され、メモリセルに第1の電圧又は第1の電圧より低い第2の電圧を供給する手段と、を有し、前記メモリセルは、グランド線及び電源線に接続された第2のインバーター回路と、第2のインバーター回路に接続された第1乃至第3のトランジスタと、第1のトランジスタのゲート電極に接続された第1のワード線と、第2及び第3のトランジスタの一方の電極に接続されたデータ線と、を有し、第2及び第3のトランジスタのゲート電極に接続された第2のワード線と、第1のワード線及び第2のワード線に接続される半導体装置である。 Another embodiment of the present invention includes a power supply control circuit and a memory cell, and the power supply control circuit is provided for each of the first word line and the second word line, and the first word line or the second word line. It has two connected input terminals and one output terminal. When a HIGH level is input to one of the input terminals, a HIGH level is output to the output terminal, and a LOW level is input to both input terminals. Then, a circuit that outputs a LOW level to the output terminal, a first inverter circuit having the output terminal connected to the input terminal, and the circuit and the first inverter circuit are electrically connected to the memory cell, and Means for supplying a voltage or a second voltage lower than the first voltage, and the memory cell is connected to a second inverter circuit connected to the ground line and the power line, and to the second inverter circuit Is First to third transistors, a first word line connected to the gate electrode of the first transistor, and a data line connected to one electrode of the second and third transistors, A semiconductor device is connected to the second word line connected to the gate electrodes of the second and third transistors, and to the first word line and the second word line.
本発明において、メモリセルに第1の電圧又は第1の電圧より低い第2の電圧を供給する手段は、2つのトランジスタからなる。 In the present invention, the means for supplying the memory cell with the first voltage or the second voltage lower than the first voltage comprises two transistors.
本発明において、2つの入力端子と一つの出力端子を有し、いずれか一方の入力端子にHIGHレベルが入力されるとHIGHレベルが出力され、両方の入力端子にLOWレベルが入力されるとLOWレベルが出力される回路は、OR回路、NOR回路とインバーター回路とからなる回路、2つのインバーター回路とNAND回路とからなる。 In the present invention, there are two input terminals and one output terminal. When a HIGH level is input to one of the input terminals, a HIGH level is output, and when a LOW level is input to both input terminals, the LOW level is output. The circuit to which the level is output includes a circuit composed of an OR circuit, a NOR circuit, and an inverter circuit, two inverter circuits, and a NAND circuit.
本発明において、ワード線及び電源線は、薄膜トランジスタのゲート電極と同一層から設けられることができる。 In the present invention, the word line and the power line can be provided in the same layer as the gate electrode of the thin film transistor.
本発明において、データ線は、薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極と同じ材料で作製することができる。 In the present invention, the data line can be formed using the same material as the source electrode and the drain electrode of the thin film transistor.
本発明の別形態は、第1のワード線及び第2のワード線に接続された、第1のインバーター回路を有するメモリセルと、第1のワード線及び第2のワード線と、第1のワード線又は第2のワード線にそれぞれ接続された2つの入力端子と一つの出力端子とを有し、いずれか一方の入力端子にHIGHレベルが入力されると出力端子にHIGHレベルが出力され、両方の入力端子にLOWレベルが入力されると出力端子にLOWレベルが出力される回路と、出力端子に入力端子が接続された第2のインバーター回路と、第2のインバーター回路の出力端子にゲート電極が接続された第1のトランジスタと、回路の出力端子に接続された第2のトランジスタと、第1及び第2のトランジスタに接続された電源線と、を有する電源制御回路と、を有し、メモリセルに値を書き込む期間では、第1のワード線がHIGHレベルとなり、第2のワード線がLOWレベルとなり、第1のトランジスタがオンとなり、電源線に第1の電圧が与えられ、メモリセルに書き込まれた値を保持する期間では、第1のワード線及び第2のワード線がLOWレベルとなり、第2のトランジスタがオンとなり、電源線には第1の電圧より低い第2の電圧が与えられる半導体装置の駆動方法である。 Another embodiment of the present invention includes a memory cell having a first inverter circuit connected to a first word line and a second word line, a first word line and a second word line, There are two input terminals and one output terminal respectively connected to the word line or the second word line. When a HIGH level is input to one of the input terminals, a HIGH level is output to the output terminal, When a LOW level is input to both input terminals, a circuit that outputs a LOW level to the output terminal, a second inverter circuit having an input terminal connected to the output terminal, and a gate to the output terminal of the second inverter circuit A power control circuit having a first transistor to which an electrode is connected, a second transistor connected to an output terminal of the circuit, and a power supply line connected to the first and second transistors. In the period during which a value is written to the memory cell, the first word line is set to HIGH level, the second word line is set to LOW level, the first transistor is turned on, and the first voltage is applied to the power supply line. In the period in which the value written in the cell is held, the first word line and the second word line are set to the LOW level, the second transistor is turned on, and the power supply line has a second voltage lower than the first voltage. Is a method for driving a semiconductor device.
本発明の別形態は、グランド線及び電源線に接続された第1のインバーター回路を有し、第1のワード線及び第2のワード線に接続されたメモリセルと、第1のワード線及び第2のワード線と、第1のワード線又は第2のワード線にそれぞれ接続された2つの入力端子と一つの出力端子とを有し、いずれか一方の入力端子にHIGHレベルが入力されると出力端子にHIGHレベルが出力され、両方の入力端子にLOWレベルが入力されると出力端子にLOWレベルが出力される回路と、出力端子に入力端子が接続されたインバーター回路と、回路及びインバーター回路に接続され、メモリセルに第1の電圧又は第1の電圧より低い第2の電圧を供給する手段と、を有する電源制御回路と、を有し、メモリセルに値を書き込む期間では、第1のワード線がHIGHレベルとなり、第2のワード線がLOWレベルとなり、第1のトランジスタがオンとなり、電源線に第1の電圧が与えられ、メモリセルに書き込まれた値を保持する期間では、第1のワード線及び第2のワード線がLOWレベルとなり、第2のトランジスタがオンとなり、電源線には第1の電圧より低い第2の電圧が与えられる半導体装置の駆動方法である。 Another embodiment of the present invention includes a first inverter circuit connected to a ground line and a power supply line, a memory cell connected to the first word line and the second word line, a first word line, It has a second word line, two input terminals connected to the first word line or the second word line, and one output terminal, respectively, and a HIGH level is input to one of the input terminals. A HIGH level is output to the output terminal, a LOW level is output to the output terminal when a LOW level is input to both input terminals, an inverter circuit in which the input terminal is connected to the output terminal, a circuit and an inverter A power supply control circuit that is connected to the circuit and that supplies a first voltage or a second voltage lower than the first voltage to the memory cell. 1 In the period in which the word line becomes HIGH level, the second word line becomes LOW level, the first transistor is turned on, the first voltage is applied to the power supply line, and the value written in the memory cell is held. In this method, the first word line and the second word line are set to the LOW level, the second transistor is turned on, and the second voltage lower than the first voltage is applied to the power supply line.
本発明の別形態は、第1のワード線及び第2のワード線に接続された、インバーター回路を有するメモリセルと、第1のワード線及び第2のワード線と、第1のワード線又は第2のワード線に接続された2つの入力端子と一つの出力端子とを有し、いずれか一方の入力端子にHIGHレベルが入力されると出力端子にHIGHレベルが出力され、両方の入力端子にLOWレベルが入力されると出力端子にLOWレベルが出力される回路と、出力端子に入力端子が接続されたインバーター回路と、インバーター回路の出力端子にゲート電極が接続された第1のトランジスタと、回路の出力端子に接続された第2のトランジスタと、第1及び第2のトランジスタに接続された電源線と、を有する電源制御回路と、を有し、メモリセルに値を書き込む期間では、第1のワード線がHIGHレベルとなり、第2のワード線がLOWレベルとなり、第1のトランジスタがオンとなり、第1のトランジスタに接続された電源線に第1の電圧が与えられ、メモリセルに書き込まれた値を保持する期間では、第1のワード線及び第2のワード線がLOWレベルとなり、第2のトランジスタがオンとなり、電源線には第1の電圧より低い電圧が与えられ、前記メモリセルに書き込まれた値を読み出す期間では、前記第1のワード線がロウレベルとなり、前記第2のワード線がハイレベルとなり、前記第1のトランジスタがオンとなり、前記第1のトランジスタに接続された電源線に第1の電圧が与えられる半導体装置の駆動方法である。 Another embodiment of the present invention includes a memory cell having an inverter circuit connected to a first word line and a second word line, a first word line and a second word line, and a first word line or There are two input terminals connected to the second word line and one output terminal. When a HIGH level is input to one of the input terminals, a HIGH level is output to the output terminal, and both input terminals When a LOW level is input to the output terminal, a circuit that outputs a LOW level to the output terminal, an inverter circuit having an input terminal connected to the output terminal, a first transistor having a gate electrode connected to the output terminal of the inverter circuit, And a power supply control circuit having a second transistor connected to the output terminal of the circuit and a power supply line connected to the first and second transistors, and writing a value into the memory cell In the period, the first word line is set to HIGH level, the second word line is set to LOW level, the first transistor is turned on, and the first voltage is applied to the power supply line connected to the first transistor, In a period in which the value written in the memory cell is held, the first word line and the second word line are at a LOW level, the second transistor is turned on, and a voltage lower than the first voltage is applied to the power supply line. In the period for reading the value written in the memory cell, the first word line is at a low level, the second word line is at a high level, the first transistor is turned on, and the first transistor is turned on. This is a method for driving a semiconductor device in which a first voltage is applied to a power supply line connected to.
本発明の別形態は、グランド線及び電源線に接続されたインバーター回路を有し、第1のワード線及び第2のワード線に接続されたメモリセルと、第1のワード線及び第2のワード線と、第1のワード線又は第2のワード線にそれぞれ接続された2つの入力端子と一つの出力端子とを有し、いずれか一方の入力端子にHIGHレベルが入力されると出力端子にHIGHレベルが出力され、両方の入力端子にLOWレベルが入力されると出力端子にLOWレベルが出力される回路と、出力端子に入力端子が接続されたインバーター回路と、回路及びインバーター回路に接続され、メモリセルに第1の電圧又は第1の電圧より低い第2の電圧を供給する手段と、を有する電源制御回路と、を有し、メモリセルに値を書き込む期間では、第1のワード線がHIGHレベルとなり、第2のワード線がLOWレベルとなり、第1のトランジスタがオンとなり、第1のトランジスタに接続された電源線に第1の電圧が与えられ、メモリセルに値を保持する期間では、第1のワード線及び第2のワード線がLOWレベルとなり、第2のトランジスタがオンとなり、電源線には第1の電圧より低い電圧が与えられ、前記メモリセルに書き込まれた値を読み出す期間では、前記第1のワード線がロウレベルとなり、前記第2のワード線がハイレベルとなり、前記第1のトランジスタがオンとなり、前記第1のトランジスタに接続された電源線に第1の電圧が与えられる半導体装置の駆動方法である。 Another embodiment of the present invention includes an inverter circuit connected to a ground line and a power supply line, a memory cell connected to the first word line and the second word line, the first word line, and the second word line It has a word line, two input terminals connected to the first word line or the second word line, and one output terminal, respectively, and an output terminal when a HIGH level is input to one of the input terminals Is connected to the circuit that outputs the LOW level to the output terminal, the inverter circuit having the input terminal connected to the output terminal, and the circuit and the inverter circuit. And a power supply control circuit having a first voltage or a second voltage lower than the first voltage supplied to the memory cell, and the first word is written in a period in which a value is written in the memory cell. The line becomes HIGH level, the second word line becomes LOW level, the first transistor is turned on, the first voltage is applied to the power supply line connected to the first transistor, and the value is held in the memory cell. In the period, the first word line and the second word line are at a LOW level, the second transistor is turned on, a voltage lower than the first voltage is applied to the power supply line, and the value written in the memory cell In the period during which the first word line is read, the first word line is at a low level, the second word line is at a high level, the first transistor is turned on, and a first power line connected to the first transistor is connected to a first power line. A driving method of a semiconductor device to which a voltage is applied.
本発明によって、メモリを備えた半導体装置の低消費電力化を図ることができる。特にLSIの機能が複雑化するのに伴い、LSIに必要とされるメモリの容量も大きくなり、さらにチップ内でメモリの占める面積の割合も大きくなってきている。メモリの容量が大きくなればなる程、既定の電圧を必要とするメモリセルのSRAM全体に対しての比率は小さくなることから、本発明の効果は大きくなる。 According to the present invention, power consumption of a semiconductor device including a memory can be reduced. In particular, as the functions of LSIs become more complex, the memory capacity required for LSIs also increases, and the proportion of the area occupied by the memory in the chip also increases. As the capacity of the memory increases, the ratio of memory cells that require a predetermined voltage to the entire SRAM decreases, so the effect of the present invention increases.
本発明に係る半導体装置は、メモリセルを複数個配列したメモリセルアレイと、書き込み及び読み出しを行うビット線を制御する読み出し回路と、ワード線を制御するアドレスデコーダを有している。さらに、アドレスデコーダとメモリセルアレイとの間には、電源制御回路が設けられている。電源制御回路は、アドレスデコーダからワード線へ信号を出力する際に、その信号に同期してメモリセルアレイに延びメモリセルに接続する電源線を制御する。このとき電源線には所定の電源電圧が印加される。 A semiconductor device according to the present invention includes a memory cell array in which a plurality of memory cells are arranged, a read circuit that controls bit lines for writing and reading, and an address decoder that controls word lines. Further, a power supply control circuit is provided between the address decoder and the memory cell array. When outputting a signal from the address decoder to the word line, the power supply control circuit controls the power supply line extending to the memory cell array and connected to the memory cell in synchronization with the signal. At this time, a predetermined power supply voltage is applied to the power supply line.
メモリセルは、インバーター回路が直列に接続されて構成されている。具体的には、二つのインバーター回路が、一方のインバーター回路の出力端子が他方のインバーター回路の入力端子に接続され、一方のインバーター回路の入力端子が他方のインバーターの出力端子に接続されている。すなわち、スタティックRAMを構成している。 The memory cell is configured by connecting inverter circuits in series. Specifically, in the two inverter circuits, the output terminal of one inverter circuit is connected to the input terminal of the other inverter circuit, and the input terminal of one inverter circuit is connected to the output terminal of the other inverter circuit. That is, a static RAM is configured.
電源制御回路は、少なくとも2本のワード線と、該ワード線にそれぞれ接続された2つの入力端子と一つの出力端子とを有し、いずれか一方の入力端子にHIGHレベルが入力されるとHIGHレベルが出力され、両方の入力端子にLOWレベルが入力されるとLOWレベルが出力される回路と、回路に接続されたインバーター回路と、回路及びインバーター回路に接続され、メモリセルに第1の電圧又は第1の電圧より低い第2の電圧を供給する手段とを有する。メモリセルに第1の電圧又は第1の電圧より低い第2の電圧を供給する手段として、直列に接続された2つのトランジスタを適用することができる。メモリセルに値を書き込む又は読み込むときには、第1の電圧を供給し、値を保存するときには第2の電圧を供給する。その結果、値を書き込む期間又は読み出す期間と比べて、保持する期間における駆動電圧を低くすることができ、メモリセルの低消費電力化を図ることができる。 The power supply control circuit has at least two word lines, two input terminals respectively connected to the word lines, and one output terminal. When a HIGH level is input to one of the input terminals, the power supply control circuit is HIGH. A circuit that outputs a LOW level when a LOW level is input to both input terminals, an inverter circuit connected to the circuit, a circuit and the inverter circuit, and a first voltage applied to the memory cell Or means for supplying a second voltage lower than the first voltage. As a means for supplying a first voltage or a second voltage lower than the first voltage to the memory cell, two transistors connected in series can be applied. When writing or reading a value into the memory cell, a first voltage is supplied, and when a value is stored, a second voltage is supplied. As a result, the driving voltage in the holding period can be lowered compared with the period in which the value is written or the period in which the value is read, and the power consumption of the memory cell can be reduced.
このようなメモリアレイはCPU(Central Processing Unit)若しくはマイクロプロセッサMPU(Microprocessor)のキャッシュメモリとして用いることができる。CPUやMPUに適用することによって、CPUやMPUの低消費電力化を達成することができる。 Such a memory array can be used as a cache memory of a CPU (Central Processing Unit) or a microprocessor MPU (Microprocessor). By applying to the CPU and MPU, it is possible to achieve low power consumption of the CPU and MPU.
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、以下に示す実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施例を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the following examples. Note that in all the drawings for describing the embodiments, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof is omitted.
また以下に示す実施例における電圧値は一例であり、本発明はこの値に限定されるものではない。 Moreover, the voltage value in the Example shown below is an example, and this invention is not limited to this value.
(実施例1)
本実施例では、本発明のSRAMメモリの構成について説明する。また本発明のSRAMメモリのような半導体素子を有する装置を半導体装置と呼ぶこともできる。
Example 1
In the present embodiment, the configuration of the SRAM memory of the present invention will be described. A device having a semiconductor element such as the SRAM memory of the present invention can also be called a semiconductor device.
図1に本発明のSRAMメモリ構成の一例を示す。メモリ103はバイトアドレス方式のメモリで、アドレスが0から63まであり、横方向に8ビットのメモリセルが並び、縦にアドレス0からアドレス63までの64ラインを有する構成を有する。
FIG. 1 shows an example of the SRAM memory configuration of the present invention. The
メモリセル104は、1ビットの値を保持することができ、メモリセルアレイ102はメモリセル104を8ビット×64ライン有する。
The
書き込み、読み出し回路101はメモリの外部からのデータをメモリセルアレイ102に書き込む処理と、メモリセルアレイ102からのデータを読み出してメモリの外部にデータを送信する処理を行う。
The write /
アドレスデコーダ105はメモリの外部からの6ビットのアドレスを64本のワード線に復号する。
The
アドレスデコーダ105はワード線WR0〜WR63、WW0〜WW63へ信号を出力し、これが電源制御回路106へ入力され、メモリセルアレイ102の電源線V0〜V63を制御する。電源線には所定の電源電圧が印加される。
The
ワード線WR0〜WR63、WW0〜WW63はアドレスデコーダ105からの出力信号によって、それぞれ、読み出し用と書き込み用のワード線として機能することができる。すなわち書き込み時には、WW0〜WW63の一つが高電位側の状態(以下、「HIGHレベル」と記す)となり、読み出し時にはWR0〜WR63の一つがHIGHレベルとなる。例えばアドレスが00で読み出しの場合は、WR0のみがHIGHレベルになり、アドレスが63で書き込みの場合はWW63のみがHIGHレベルとなる。
The word lines WR0 to WR63 and WW0 to WW63 can function as read and write word lines, respectively, according to an output signal from the
BR0〜BR7、BW0〜BW7はそれぞれ読み出し用と書き込み用のビット線である。読み出し時にはアドレスによって選択された8ビットのメモリセルの値がBR0〜BR7に入力され、書き込み時には外部からのデータがBW0〜BW7に入力される。 BR0 to BR7 and BW0 to BW7 are read and write bit lines, respectively. At the time of reading, the value of the 8-bit memory cell selected by the address is input to BR0 to BR7, and at the time of writing, external data is input to BW0 to BW7.
このようなSRAMメモリによって、8ビット×64=512ビット分の情報を記憶することができる。 Such SRAM memory can store information of 8 bits × 64 = 512 bits.
次にメモリセル104の構成例を示す。なお本実施例では、読み出し期間及び書き込み期間において電源電圧として5V、保持する期間において電源電圧として3Vを供給する場合について説明するが、これの値に限定されるものではない。
Next, a configuration example of the
図2に示すメモリセル104は、書き込み時のデータ線201、202、データ線203、書き込み時のワード線204、電源線205、グランド線206、読み出し時のワード線207、Nチャネル型トランジスタ208、209、210、212、ノード211、インバーター回路213を有する。
The
インバーター回路213は、2つのインバーター回路213a、213bを有し、互いに入力端子と出力端子がそれぞれ接続される。インバーター回路213が有するインバーター回路213a、213bの一方の電極は電源線205に接続され、他方の電極はグランド線206に接続される。トランジスタ208のゲート電極及びトランジスタ209のゲート電極は、ワード線204に接続される。トランジスタ208の一方の電極はデータ線201に接続され、他方の電極はインバーター回路213内の一つのインバーター回路213aの出力端子に接続される。トランジスタ209のゲート電極は、ワード線204に接続され、一方の電極はデータ線202に接続され、他方の電極はインバーター回路213内の一つのインバーター回路213bの出力端子に接続される。トランジスタ212のゲート電極は、ノード211に接続され、一方の電極はグランド線206に接続され、他方の電極はトランジスタ210の一方の電極に接続される。トランジスタ210のゲート電極は、ワード線207に接続され、他方の電極はデータ線203に接続される。
The
書き込み時のデータ線201には書き込み値である正転の値が、書き込み時のデータ線202には反転の値が入力される。読み出し時のデータ線203には、読み出し時以外ではメモリセルが1を保持している場合は正転の値の書き込みが行われ、0を保持している場合は反転の値の書き込みが行われ、読み出し回路101によって5Vにプリチャージされる。
A normal value which is a write value is input to the
書き込み時、ワード線204が5Vであり、トランジスタ208、209がオンになることにより、メモリセルに値を書き込むことができる。
At the time of writing, the
読み出し時、ワード線207がHIGHレベルであり、トランジスタ210がオンになる。メモリセルの値が0の場合、ノード211の電圧が5Vでありトランジスタ212がオンになり、プリチャージされたデータ線203はトランジスタ210、212により電圧が0Vとなる。メモリセルの値が1の場合、データ線203はトランジスタ212がオンにならない事から、プリチャージされた5Vのまま保持される。
At the time of reading, the
このようにメモリセルは書き込み時、読み出し時には装置全体の電源電圧と同じ電圧を必要とするが、書き込み、読み出し以外であって、書き込まれた値を保持する期間は、インバーター回路のみがLSIのシステムから電気的に切り離された状態で値を保持している。すなわち、値を保持する期間は、メモリセルの外部との信号のやりとりがなくインバーター回路213内の2個のインバーター回路が動作すればよい。メモリセルに値が一度書き込まれると、インバーター回路213の4個のトランジスタのうち、オン状態のトランジスタが2個、オフ状態のトランジスタが2個になるが、電源線205からグランド線206に流れるメモリセルのリーク電流の大きさはこの2つのオフ状態のトランジスタによって決定される。従来のメモリセルでは値を保持する期間も5Vの電圧が供給されていたが、本発明により保持する期間は3Vの電圧が供給される。オフ状態のトランジスタのリーク電流は電源電圧を低くすることにより小さくなる。その結果、メモリ素子の低消費電力化を図ることができる。このような動作を行うために電源制御回路106を設ける。
As described above, the memory cell needs the same voltage as the power supply voltage of the entire device at the time of writing and reading, but only the inverter circuit is used for the LSI system during the period for holding the written value except for writing and reading. The value is held in a state where it is electrically disconnected from. That is, in the period for holding the value, there is no signal exchange with the outside of the memory cell, and the two inverter circuits in the
次に、電源制御回路106の構成例及びその動作について示す。図3に示すように電源制御回路106は、OR320、インバーター回路321、Pチャネル型トランジスタ301、302、ワード線WR0〜WR63、WW0〜WW63を有する。OR320の変わりに、NORとインバーター回路、又は2つのインバーター回路とNANDを用いることもできる。すなわち、2つの入力端子と一つの出力端子を有し、いずれか一方の入力端子に高電位側の信号が入力されるとHIGHレベルが出力され、両方の入力端子に低電位側の信号(以下、「LOWレベル」と記す)が入力されるとLOWレベルが出力される機能を奏する回路であればよい。なお、ここで、2つの入力端子はそれぞれワード線WR0又はWW0と接続されており、出力端子はインバーター回路の入力端子と接続されている。
Next, a configuration example and operation of the power
OR320の入力端子にはワード線WR0〜WR63、WW0〜WW63が接続され、出力端子にはトランジスタ301のゲート電極及びインバーター回路321の入力端子が接続される。インバーター回路321の出力端子にはトランジスタ302のゲート電極が接続される。トランジスタ301の一方の電極と、トランジスタ302の一方の電極とは接続され、さらに電源線V0に接続される。
Word lines WR0 to WR63 and WW0 to WW63 are connected to the input terminal of OR320, and the gate electrode of
このような電源制御回路106はアドレスデコーダ105のワード線からの出力を入力とし、それぞれのラインのワード線WRとWWをORの入力端子とし、ORの出力によって、該当するアドレスが読み出しか書き込み時には電源電圧5Vをラインに供給し、それ以外の時には3Vを供給する。例えばアドレス00の読み出し時には、WR0が1になりノード311がLOWレベルになりノード310がHIGHレベルになるため、トランジスタ302がオンになり電源線V0には5Vが供給される。他のアドレスの電源電圧は、3Vに接続されるトランジスタ301がオンになり、3Vが電源線V1〜V63に供給されることになる。つまり、例えば、メモリセルに値を書き込む期間では、ワード線WR0がHIGHレベルとなり、ワード線WW0がLOWレベルとなり、トランジスタ302がオンとなり、トランジスタ302に接続された電源線に第1の電圧が与えられる。そして、メモリセルに書き込まれた値を保持する期間では、ワード線WR0及びワード線WW0がLOWレベルとなり、トランジスタ301がオンとなり、電源線には前記第1の電圧より低い電圧が与えられる。そして、メモリセルに書き込まれた値を読み出す期間では、ワード線WR0がLOWレベルとなり、ワード線WW0がHIGHレベルとなり、トランジスタ302がオンとなり、トランジスタ302に接続された電源線に第1の電圧が与えられる。ここで、トランジスタ301、302は、メモリセルに第1の電圧又は第1の電圧より低い第2の電圧を供給する手段に相当する。
Such a power
このように本発明を用いることにより保持する期間は3Vの電圧が供給されるため、保持する期間も5Vの電圧が供給されていた従来のメモリセルと比べてメモリ素子の低消費電力化を図ることができる。つまり、本発明により、書き込み又は読み出しを行う期間に電源線に供給される電圧に比べて、値を保持する期間に電源線に供給される電圧を低くすることが可能となるため、メモリセルの低消費電力化を図ることができる。 As described above, since the voltage of 3V is supplied during the holding period by using the present invention, the power consumption of the memory element is reduced as compared with the conventional memory cell in which the voltage of 5V is supplied during the holding period. be able to. That is, according to the present invention, it is possible to reduce the voltage supplied to the power supply line during the period of holding the value compared to the voltage supplied to the power supply line during the writing or reading period. Low power consumption can be achieved.
(実施例2)
本実施例では、実施例1の場合における本発明のSRAMメモリの動作を、タイミングチャートを用いて説明する。
(Example 2)
In this embodiment, the operation of the SRAM memory of the present invention in the case of Embodiment 1 will be described using a timing chart.
本発明のSRAMメモリのタイミングチャートを図4に示す。本発明のSRAMの信号は、書き込み期間を示すための信号:WE (write enable), 読み出し期間を示すための信号:RE (read enable), 書き込み期間にSRAMに書き込むデータバスの信号:WDATA (write date), 読み出し期間にSRAMのデータが読み出されるデータバスの信号:RDATA (read data), 書き込み又は読み出しを行うアドレスバスの信号:ADDR (read or write address), 電源線V0〜V63へ入力される信号を有する。WEは1の時にメモリが書き込み期間であると判断し外部からの書き込みデータをアドレスのラインに書き込む動作を行い、0の時には書き込みの動作はしない。 FIG. 4 shows a timing chart of the SRAM memory of the present invention. The SRAM signal of the present invention includes: a signal for indicating a write period: WE (write enable); a signal for indicating a read period: RE (read enable); a data bus signal to be written to the SRAM during the write period: WDATA (write) date), data bus signal from which SRAM data is read during the read period: RDATA (read data), address bus signal for writing or reading: ADDR (read or write address), input to power supply lines V0 to V63 Have a signal. When WE is 1, the memory is determined to be in the writing period, and external write data is written to the address line. When WE is 0, no write operation is performed.
WEはSRAMに値を書き込む時にHIGHレベルになり、それ以外ではLOWレベルになる。REはSRAMから値を読み出す時にHIGHレベルになり、それ以外ではLOWレベルになる。またREは図2のデータ線203をプリチャージするタイミングに用いることができ、読み出し時以外のタイミングで書き込み、読み出し回路101によってデータ線203がプリチャージされる。
WE is at a HIGH level when a value is written to the SRAM, and is at a LOW level otherwise. RE is HIGH when reading a value from SRAM, and LOW otherwise. Further, RE can be used at the timing of precharging the
WDATAは8ビットのバスで、書き込み時にSRAMに書き込まれる値が入力される。RDATAは8ビットのバスで、読み出し時にSRAMから読み出された値が入力される。ADDRは6ビットのバスで、書き込み、又は読み出しするアドレスが入力される。入力されたアドレスは、デコーダ105によって64ビットの読み出しワード線、書き込みワード線に復号される。電源線V0〜V63として示すパルス信号は、それぞれアドレス0〜アドレス63に供給される電源電圧である。
WDATA is an 8-bit bus, and a value written to the SRAM at the time of writing is input. RDATA is an 8-bit bus, and a value read from the SRAM at the time of reading is input. ADDR is a 6-bit bus, and an address for writing or reading is input. The input address is decoded by the
期間401はWEがHIGHレベルになりSRAMに書き込みを行う期間であり、期間402はREがHIGHレベルになり読み出しを行う期間である。
A
期間403は、ADDRバスに入力されたアドレス00にWDATAバスに入力されたデータ00を書き込む動作を行う。このとき、アドレス00に供給される電源線V0の電圧は5Vになり、それ以外のアドレスの電源線V1〜V63の電圧は3Vとなる。同様に期間404はアドレス01にデータを書き込む期間であり、アドレス01のメモリセルに供給される電源線V1にのみ5Vが供給され、他の電源線V0、V2〜V63には3Vが供給される。期間405、期間406も同様にそれぞれアドレス62、アドレス63の電源線V62、V63にのみ5Vが供給され、他のアドレスには3Vが供給される。
In a
期間407は、ADDRバスに入力されたアドレス00からデータが読み出されRDATAバスにその値00が入力される。このとき、アドレス00のメモリセルの電源線V0には5Vが供給され、それ以外のアドレスの電源電圧V1〜V63は3Vが供給される。
In the
期間408は、SRAMの読み出しのデータバスRDATAをHIGHレベルにプリチャージする期間である。実施例1で示したSRAMの構成の場合、SRAMのメモリセルがデータバスをHIGHレベルとすることが出来ないため、REをLOWレベルにして書き込み、読み出し回路101によってプリチャージする必要がある。よって読み出し期間402ではあるアドレスから値を読み出し、次に違うアドレスのデータを読み出す場合、REがLOWレベルの期間が必要となる。このようにWEがLOWレベルで、かつREもLOWレベルの期間では、SRAMのメモリセルに供給されるすべての電源線V0〜V63に3Vが供給される。この期間は、書き込まれた値を保持する期間となる。
A
このような本発明により値を保持する期間は3Vの電圧が供給され、メモリセルでは値を保持する期間も5Vの電圧が供給されていた従来と比べてメモリ素子の低消費電力化を図ることができる。 According to the present invention, a voltage of 3V is supplied during a period for holding a value, and a memory cell is supplied with a voltage of 5V during a period for holding a value. Can do.
(実施例3)
実施例1で示した電源制御回路106の構成の場合、SRAMメモリから書き込み又は読み出しを行うのと同じタイミングでその動作に必要な電源が供給される。しかし、この形態だと電源の供給が間に合わず、SRAMメモリの動作速度が遅くなる事が予想される。そこで本実施例では、必要なタイミングよりも前のタイミングで電源電圧を供給するSRAMメモリの構成を示す。
(Example 3)
In the case of the configuration of the
本実施例のSRAMメモリの構成を図5に示す。 The configuration of the SRAM memory of this embodiment is shown in FIG.
本実施例のSRAMメモリの構成では、アドレスがデータバス等に対して1つ前のタイミングで入力される。アドレスデコーダ501はアドレスの入力を復号する。復号された書き込みと読み出しのワード線を電源制御回路502が受信する。
In the configuration of the SRAM memory of this embodiment, the address is input to the data bus or the like at the previous timing. The
本実施例のSRAMメモリにおける電源制御回路502の構成を図6に示す。
FIG. 6 shows the configuration of the power
電源制御回路502は、読み出しのワード線WWP0〜WWP63、書き込みのワード線WRP0〜WRP63、4入力を有するOR602、インバーター回路603、Pチャネル型トランジスタ604、605、フリップフロップ607を有する。
The power
フリップフロップ607にはクロックが入力され、それぞれの出力端子と、OR602の入力端子が接続される。OR602の出力端子は、インバーター回路603の入力端子及びトランジスタ604のゲート電極に接続される。インバーター回路603の出力端子は、トランジスタ605のゲート電極に接続される。トランジスタ604の一方の電極と、トランジスタ605の一方の電極は接続され、電源線V0と接続される。
A clock is input to the flip-
このような電源制御回路502は、デコーダ501から信号入力された読み出しのワード線WWP0〜WWP63、書き込みのワード線WRP0〜WRP63を、その内部のフリップフロップ607を通し1クロック遅らせて書き込みのワード線WW0〜WW63、読み出しのワード線WR0〜WR63を信号出力する。
Such a power
WWP0又はWRP0がHIGHレベルになった場合、ノード601がHIGHレベルになりアドレス00の電源線V0には5Vが供給される。又、WWP0、WRP0はフリップフロップを通りWW0、WR0となり、WWP0又はWRP0がHIGHレベルの場合、1クロック後のタイミングでWW0、WR0がHIGHレベルになりノード601がHIGHレベルになりアドレス00の電源線V0には5Vが供給される。このようにして、読み出し、書き込みを行う1クロック前のタイミングから5Vの電源を供給することが可能となる。その結果、電源の供給が間に合わず、SRAMメモリの動作速度が遅くなることがない。
When WWP0 or WRP0 becomes HIGH level, the
(実施例4)
本実施例では、電源制御回路502のタイミングチャートを図7に示す。
Example 4
In this embodiment, a timing chart of the power
期間701は書き込みを行う期間であり、期間702は読み出しを行う期間である。期間703では、アドレスバスADDRに00が入力され電源線V0に5Vが供給され、電源線V0以外の電源線には3Vが供給される。期間703において、電源制御回路内でWWP0はフリップフロップを通り、期間704で書き込みのワード線WW0がHIGHレベルとなり、WDATAバスの値00が書き込まれる。またWW0がHIGHレベルとなることにより、電源線V0には引き続き5Vが供給される。また704の期間でアドレスバスADDRに01が入力されV1に5Vが供給される。
A
期間705では、電源線V0に3Vが供給され、V1には引き続き5Vが供給される。又アドレス01にWDATAバスの値01が書き込まれる。
In the
期間708では、RDATAが書き込み、読み出し回路によってプリチャージされると共に、アドレス00の電源線V0に5Vが供給され始める。期間709でも電源線V0には引き続き5Vが供給され、RDATAバスにはアドレス00の値00が入力される。期間710では、アドレス01の電源電圧V1に5Vが供給され始める。期間711でもV1には5Vが供給され、RDATAバスにはアドレス01の値01が入力される。
In the
(実施例5)
本実施例では、本発明のメモリセルの上面図及びその断面図の構成例について説明する。なお、本実施例ではトランジスタに薄膜トランジスタ(TFT)を用いる。
(Example 5)
In this embodiment, a configuration example of a top view and a cross-sectional view of a memory cell of the present invention will be described. In this embodiment, a thin film transistor (TFT) is used as a transistor.
図8には、図2の回路図に対応するメモリセルの上面図を示す。メモリセル104は、書き込み時のデータ線201、202、データ線203、書き込み時のワード線204、電源線205、グランド線206、読み出し時のワード線207、Nチャネル型TFT208、209、210、212、ノード211、インバーター回路213を有する。そしてNチャネル型TFT208、209は同一の半導体層からなり、Nチャネル型TFT210、212は同一の半導体層からなり、インバーター回路213が有するPチャネル型TFTは同一の半導体層からなる。Nチャネル型TFT210、212はチャネル幅が広く成るように設けられている。読み出し線203には大きな容量がつくため、これを既定の動作速度で0Vに落とすためには、チャネル幅の広いトランジスタを設けるとよい。またインバーター回路213内のPチャネル型TFTは、Nチャネル型TFTよりもチャネル幅が広くなるように設けられている。これはPチャネル型TFTの移動度を高くするためである。
FIG. 8 shows a top view of a memory cell corresponding to the circuit diagram of FIG. The
これら半導体層上にはゲート電極及びゲート配線が設けられている。Nチャネル型TFT210、212が直列となるように設けられており、一方のゲート電極はノード211となり、他方のゲート電極はワード線207となる。インバーター回路213内のNチャネル型TFTのゲート電極と、Pチャネル型TFTのゲート電極は接続されるため、同一ゲート電極となる。
A gate electrode and a gate wiring are provided on these semiconductor layers. N-
ゲート電極及び半導体層上に、ソース電極、ドレイン電極及び配線が設けられている。ソース電極、ドレイン電極及び配線の線幅は、ゲート電極及びゲート配線の線幅より広く設けられている。ワード線204と、電源線205は、インバーター回路213を介して配置される。ソース電極、ドレイン電極及び配線と、半導体層又はゲート配線等とを接続するため、これらの間に設けられる絶縁層にコンタクトホール(四角で示す)が設けられている。コンタクトホールの数を増やす又はその面積を広くすることにより、接触不良を低減することができる。
A source electrode, a drain electrode, and a wiring are provided over the gate electrode and the semiconductor layer. Line widths of the source electrode, the drain electrode, and the wiring are wider than those of the gate electrode and the gate wiring. The
ソース電極、ドレイン電極及び配線上に、配線が設けられている。配線は、グランド線206、ワード線207となり、ソース電極、ドレイン電極及び配線の線幅より広くなるように設けられている。線幅の広いグランド線206、ワード線207によって、電圧降下を抑えることができる。配線と、ゲート配線又配線とを接続するため、これらの間に設けられる絶縁層にコンタクトホール(四角で示す)が設けられている。
A wiring is provided over the source electrode, the drain electrode, and the wiring. The wiring becomes the
次に、図8におけるA−B間の断面図を参照しながら、メモリセルの作製工程について説明する。 Next, a manufacturing process of a memory cell will be described with reference to a cross-sectional view taken along a line AB in FIG.
図9(A)には、絶縁表面を有する基板(絶縁基板)801を用意する。絶縁基板とは、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等が挙げられる。また、これら基板において、その裏面を研磨する等の手法によって薄くすることができる。さらに、金属元素等の導電性基板や、シリコン等の半導体性基板上に絶縁性を有する材料を用いて層を形成した基板を用いることも可能である。メモリセルを、例えばプラスチック基板に形成することにより、柔軟性が高く、軽量で薄型な装置を作製することができる。 In FIG. 9A, a substrate (insulating substrate) 801 having an insulating surface is prepared. Examples of the insulating substrate include a glass substrate, a quartz substrate, and a plastic substrate. Further, these substrates can be thinned by a technique such as polishing the back surface thereof. Furthermore, it is also possible to use a conductive substrate such as a metal element or a substrate in which a layer is formed using an insulating material on a semiconductor substrate such as silicon. By forming the memory cell on a plastic substrate, for example, a highly flexible, lightweight, and thin device can be manufactured.
絶縁基板801上に下地層802を形成する。下地層802は、酸化珪素、窒化珪素、または酸化窒化珪素等の絶縁性を有する材料を用い、単層構造または積層構造で形成することができる。本実施例では、下地層802として2層構造を用いる場合を説明する。下地層802の一層目として、膜厚10nm以上200nm以下(好ましくは50nm以上100nm以下)の酸化窒化珪素層を形成する。当該酸化窒化珪素層は、プラズマCVD法を用い、SiH4、NH3、N2O及びH2を反応ガスとして形成することができる。次いで下地層802の2層目として、膜厚50nm以上200nm以下(好ましくは100nm以上150nm以下)の酸化窒化珪素層を形成する。当該酸化窒化珪素層は、プラズマCVD法を用い、SiH4及びN2Oを反応ガスとして形成することができる。
A
下地層802上に半導体層を形成する。半導体層は、珪素を有する材料から形成することができる。半導体層の状態は、非晶質状態、結晶状態、微結晶状態のいずれとすることもできる。結晶状態を有すると、TFTの移動度を高めることができ好ましい。
A semiconductor layer is formed over the
結晶状態の半導体層を形成するには、非晶質半導体層に対して加熱処理を行う手法がある。加熱処理には、レーザ照射、加熱炉、ランプ照射等が挙げられ、これらのいずれか一又は複数を用いることができる。 In order to form a crystalline semiconductor layer, there is a method in which heat treatment is performed on an amorphous semiconductor layer. Examples of the heat treatment include laser irradiation, a heating furnace, lamp irradiation, and the like, and any one or more of them can be used.
レーザ照射には、連続発振型のレーザビーム(CWレーザ)やパルス発振型のレーザビーム(パルスレーザ)を用いることができる。レーザビームとしては、Arレーザ、Krレーザ、エキシマレーザ、YAGレーザ、Y2O3レーザ、YVO4レーザ、YLFレーザ、YAlO3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイヤレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。このようなレーザビームの基本波と、当該基本波の第2高調波から第4高調波といった高調波のレーザビームのいずれかを照射することで、粒径の大きな結晶を有するシリコン層を得ることができる。高調波には、Nd:YVO4レーザ(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を用いることができる。レーザ照射におけるエネルギー密度は0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、走査速度を10〜2000cm/sec程度として照射する。 For laser irradiation, a continuous wave laser beam (CW laser) or a pulsed laser beam (pulse laser) can be used. As the laser beam, Ar laser, Kr laser, excimer laser, YAG laser, Y 2 O 3 laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, alexandrite laser, Ti: sapphire laser, copper vapor A laser or a gold vapor laser oscillated from one or a plurality of types can be used. By irradiating either a fundamental wave of such a laser beam or a harmonic laser beam such as the second harmonic to the fourth harmonic of the fundamental wave, a silicon layer having a crystal with a large grain size is obtained. Can do. As the harmonic, the second harmonic (532 nm) or the third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) can be used. Energy density of laser irradiation of about 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation is performed at a scanning speed of about 10 to 2000 cm / sec.
なお、基本波のCWレーザと高調波のCWレーザとを照射するようにしてもよいし、基本波のCWレーザと高調波のパルスレーザとを照射するようにしてもよい。複数のレーザ光を照射することにより、広範囲のエネルギー領域を補うことができる。 The fundamental CW laser and the harmonic CW laser may be irradiated, or the fundamental CW laser and the harmonic pulse laser may be irradiated. By irradiating a plurality of laser beams, a wide energy range can be compensated.
また、パルスレーザであって、非晶質状態を有するシリコン層がレーザによって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザを照射できるような発振周波数でレーザを発振させるレーザビームを用いることもできる。このような周波数でレーザを発振させることで、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を有するシリコン層を得ることができる。このようなレーザの発振周波数は10MHz以上であり、通常用いられている数十Hz〜数百Hzの周波数帯よりも著しく高い。 In addition, a pulse laser that uses a laser beam that oscillates at an oscillation frequency capable of irradiating a laser of the next pulse before the amorphous silicon layer is melted by the laser and solidified is used. You can also. By oscillating the laser at such a frequency, a silicon layer having crystal grains continuously grown in the scanning direction can be obtained. The oscillation frequency of such a laser is 10 MHz or more, which is significantly higher than a frequency band of several tens to several hundreds Hz that is normally used.
加熱処理として加熱炉を用いる場合には、非晶質状態を有する半導体層を400〜550℃で2〜20時間かけて加熱する。このとき、徐々に高温となるように温度を400〜550℃の範囲で多段階に設定するとよい。最初の400℃程度の低温加熱工程により、非晶質状態を有する半導体層に含まれる水素等が出てくるため、結晶化の際に層表面が荒れるのを低減することができる。 In the case of using a heating furnace as the heat treatment, the semiconductor layer having an amorphous state is heated at 400 to 550 ° C. for 2 to 20 hours. At this time, the temperature may be set in multiple stages in the range of 400 to 550 ° C. so that the temperature gradually increases. In the first low-temperature heating process at about 400 ° C., hydrogen and the like contained in the semiconductor layer having an amorphous state are produced, so that the layer surface can be prevented from being roughened during crystallization.
上記加熱処理の工程において、半導体層の結晶化を促進させる金属、例えばニッケル(Ni)を添加する。例えば、非晶質状態を有する珪素層上にニッケルを含む溶液を塗布し、加熱処理を行うことができる。このように金属を用いて加熱処理を行うことで、加熱温度を低減することができ、さらに、結晶粒界の連続した多結晶珪素層を得ることができる。ここで結晶化を促進するための金属としてはNiの他に、鉄(Fe)、ルチニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、銅(Cu)、銀(Au)等を用いることもできる。 In the heat treatment step, a metal that promotes crystallization of the semiconductor layer, for example, nickel (Ni) is added. For example, a solution containing nickel can be applied to a silicon layer having an amorphous state, and heat treatment can be performed. By performing heat treatment using a metal in this manner, the heating temperature can be reduced, and a polycrystalline silicon layer having continuous crystal grain boundaries can be obtained. Here, as a metal for promoting crystallization, in addition to Ni, iron (Fe), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt ), Copper (Cu), silver (Au), or the like can also be used.
結晶化を促進させる金属はメモリセル等の汚染源となるため、半導体層を結晶化した後に、金属を除去するゲッタリング工程を行うことが望ましい。ゲッタリング工程では、半導体層を結晶化した後、半導体層上にゲッタリングシンクとなる層を形成し、加熱することで金属をゲッタリングシンクへ移動させる。ゲッタリングシンクには、多結晶半導体層や不純物が添加された半導体層を用いることができる。例えば、多結晶珪素層上にアルゴン等の不活性元素が添加された多結晶半導体層を形成し、これをゲッタリングシンクとして用いることができる。ゲッタリングシンクに不活性元素を添加することによって、ひずみを生じさせ、より効率的に金属を捕獲することができる。また新たにゲッタリングシンクを形成することなく、TFTの半導体層の一部にリン等の元素を添加することによって、金属を捕獲することもできる。 Since the metal that promotes crystallization serves as a contamination source for memory cells and the like, it is desirable to perform a gettering step for removing the metal after the semiconductor layer is crystallized. In the gettering step, after the semiconductor layer is crystallized, a layer to be a gettering sink is formed on the semiconductor layer, and the metal is moved to the gettering sink by heating. As the gettering sink, a polycrystalline semiconductor layer or a semiconductor layer to which an impurity is added can be used. For example, a polycrystalline semiconductor layer to which an inert element such as argon is added can be formed on the polycrystalline silicon layer, and this can be used as a gettering sink. By adding an inert element to the gettering sink, distortion can be generated and the metal can be captured more efficiently. In addition, a metal can be captured by adding an element such as phosphorus to a part of the semiconductor layer of the TFT without forming a new gettering sink.
このように形成された半導体層を、所定の形状に加工し、島状の半導体層803を形成する。加工手段には、フォトリソグラフィ法によって形成されたマスクを用いて、エッチングする。エッチングには、ウェットエッチング法又はドライエッチング法を適用することができる。
The semiconductor layer thus formed is processed into a predetermined shape, so that an island-shaped
半導体層803を覆うようにゲート絶縁層804として機能する絶縁層を形成する。ゲート絶縁層804は、下地層802と同様の材料、方法により形成することができる。
An insulating layer functioning as the
図9(B)に示すように、ゲート絶縁層804上にゲート電極及びゲート配線として機能する導電層を形成する。導電層はアルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)もしくはシリコン(Si)の元素からなる膜又はこれらの元素を有する合金膜を用いることができる。導電層は、単層構造又は積層構造とすることができ、積層構造として窒化タンタルとタングステンの積層構造を適用することができる。導電層を所定の形状に加工し、積層構造を有するゲート電極806、ゲート配線813を形成することができる。加工手段には、フォトリソグラフィ法によって形成されたマスクを用いて、エッチングする。エッチングには、ウェットエッチング法又はドライエッチング法を適用することができる。
As shown in FIG. 9B, a conductive layer functioning as a gate electrode and a gate wiring is formed over the
ゲート電極806の側面には、サイドウォール807と呼ばれる絶縁物を形成する。サイドウォール807は、下地層802と同様の材料、方法により形成することができる。またサイドウォール807の端部をテーパ形状にするためには、等方性エッチングを用いればよい。サイドウォールにより、ゲート長が狭くなるにつれて生じる短チャネル効果を防止することができる。短チャネル効果はNチャネル型TFTに顕著であるため、少なくともNチャネル型TFTのゲート電極側面に設けるとよい。またゲート配線にも、同様にサイドウォールを形成してもかまわない。
An insulator called a
この状態で、ゲート電極806及びサイドウォール807を用いて、半導体層803に不純物元素を添加する。Nチャネル型TFTとする場合、不純物元素はリン(P)を用い、Pチャネル型TFTとする場合、不純物元素はボロン(B)を用いることができる。不純物元素が添加されると半導体層803に不純物領域が形成される。不純物領域には、高濃度不純物領域808、810、及びサイドウォール807下方の低濃度不純物領域809、811が形成される。
In this state, an impurity element is added to the
不純物添加後、必要に応じて加熱処理を行い、不純物元素の活性化及び半導体層の表面改善を図ることができる。加熱処理には、結晶化と同様な手法を用いることができる。 After the impurity addition, heat treatment can be performed as necessary to activate the impurity element and improve the surface of the semiconductor layer. For the heat treatment, a method similar to crystallization can be used.
図9(C)に示すように、半導体層やゲート電極を覆って、層間膜として機能する絶縁層815、816を形成する。層間膜は、単層構造又は積層構造とすることができ、本実施例では積層構造を示す。層間膜には、無機材料又は有機材料を用いることができる。無機材料は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素等を用いることができる。有機材料はポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、シロキサン、ポリシラザンを用いることができる。なお、シロキサンとは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。ポリシラザンは、シリコン(Si)と窒素(N)の結合を有するポリマー材料を出発原料として形成される。無機材料を用いると不純物元素の侵入を防止することができ、有機材料を用いると平坦性を高めることができる。そのため、本実施例では、絶縁層815に無機材料を用い、絶縁層816に有機材料を用いる。
As shown in FIG. 9C, insulating
図9(D)に示すように、絶縁層816、815を貫通するコンタクトホールを形成し、コンタクトホールを充填するように配線818を形成する。配線818は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)もしくはシリコン(Si)の元素からなる膜又はこれらの元素を有する合金膜を用いることができる。配線818は、単層構造又は積層構造を用いることができ、例えば第1層にタングステン、窒化タングステン等を用い、第2層にアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)、アルミニウムとチタンの合金(Al−Ti)を用い、第3層に窒化チタン膜、チタン膜等を順次積層した構造を適用することができる。配線818の加工には、フォトリソグラフィ法で形成されたマスクを用いた、エッチング法がある。エッチング法には、ウェットエッチング法又はドライエッチング法を適用することができる。配線818は、半導体層803では不純物領域に接続し、このような配線をソース電極、ドレイン電極と呼ぶことができる。
As shown in FIG. 9D, a contact hole that penetrates the insulating
このようにしてPチャネル型TFT820、Nチャネル型TFT821を形成することができる。なおNチャネル型TFT821は、それぞれトランジスタ210、212に相当し、配線818の一部はデータ線201、ワード線207に相当する。
In this manner, a P-
このようにして本発明のメモリセルは絶縁基板上のTFTを用いて形成することができる。勿論本発明のメモリセルはこれに限定されるものではなく、シリコンウェハを用いたトランジスタによっても形成することができる。但し、絶縁基板上に形成することによって安価なメモリセル、さらにはこれを有する装置を提供することができる。 In this manner, the memory cell of the present invention can be formed using TFTs on an insulating substrate. Of course, the memory cell of the present invention is not limited to this, and can also be formed by a transistor using a silicon wafer. However, it is possible to provide an inexpensive memory cell and a device having the same by forming it over an insulating substrate.
(実施例6)
本発明のSRAMは、CPUに適用することができる。本実施例では、本発明のSRAMを搭載したCPUの構成について説明する。CPUの簡単な構成を図10に示す。
(Example 6)
The SRAM of the present invention can be applied to a CPU. In this embodiment, the configuration of a CPU equipped with the SRAM of the present invention will be described. A simple configuration of the CPU is shown in FIG.
CPUは、D$ブロック(データキャッシュ)901、I$ブロック(インストラクションキャッシュ)902、DUブロック(データユニット)903、ALUブロック(Arithmetic Logic Unit,算術論理演算回路)904、PCブロック(プログラムカウンター)905、IO(InOut)ブロック906を有する。 The CPU includes a D $ block (data cache) 901, an I $ block (instruction cache) 902, a DU block (data unit) 903, an ALU block (arithmetic logic unit, arithmetic logic circuit) 904, and a PC block (program counter) 905. , An IO (InOut) block 906.
D$901は最近アクセスされたアドレスのデータを一時的に保持しそのアドレスのデータに高速でアクセス出来るようにする機能を有するものである。I$902は最近アクセスされたアドレスの命令を一時的に保持しそのアドレスの命令に高速でアクセス出来るようにする機能を有するものである。DU903はストア又はロード命令が実行された時、D$にアクセスするか、IOにアクセスするかを決定する機能を有するものである。
ALU904は算術論理演算回路であり、四則演算、比較演算、論理演算などを行う機能を有するものである。PC905は、現在実行中の命令のアドレスを保持し、その実行終了後、次の命令をフェッチする機能を有する。又、次の命令をフェッチする時にI$にアクセスするか、IOにアクセスするかを決定する機能を有するものである。IO906はDU、PCからのアクセスを受け外部とデータの送受信を行う機能を有するものである。以下にそれぞれの関係を説明する。
D $ 901 has a function of temporarily holding data at a recently accessed address so that the data at the address can be accessed at high speed. The I $ 902 has a function of temporarily holding an instruction at a recently accessed address so that the instruction at the address can be accessed at high speed. The
The
PC905が命令をフェッチする時に、はじめにI$902にアクセスし、I$902に該当するアドレスの命令がない場合にIO906にアクセスする。これによって得られた命令はI$902に格納すると共に実行を行う。実行すべき命令が算術論理演算の場合はALU904が演算を行う。実行すべき命令がストア又はロード命令の場合は、DU903が演算を行う。この際、DU903はまずD$901にアクセスし、該当するアドレスのデータがD$901にない場合にIO906にアクセスする。
When the
このようなCPUにおいて、本発明のSRAMは、D$901とI$902、ALU904の内部に存在するGPRに適用することができる。その結果、低消費電力化を達成したCPUを提供することができる。 In such a CPU, the SRAM of the present invention can be applied to GPRs existing in D $ 901, I $ 902, and ALU904. As a result, a CPU that achieves low power consumption can be provided.
(実施例7)
本発明のSRAMを実装しうる半導体装置として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD:Digital Versatile Disc等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それら半導体装置の具体例を図11に示す。
(Example 7)
As a semiconductor device in which the SRAM of the present invention can be mounted, a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, a sound reproduction device (car audio, audio component, etc.), a notebook type personal computer, a game machine, A portable information terminal (mobile computer, cellular phone, portable game machine, electronic book, or the like), an image reproducing apparatus (specifically, a DVD: Digital Versatile Disc, or the like) that reproduces a recording medium and displays the image And a device equipped with a display that can be used. Specific examples of these semiconductor devices are shown in FIGS.
図11(A)は携帯情報端末(所謂PDA:Personal Digital Assistant)であり、本体2001、表示部2002、操作キー2003、モデム2004等を含み、本体2001が有するメモリ素子として本発明のSRAMメモリが設けられている。本発明のSRAMメモリにより、携帯情報端末の低コスト化を図ることができる。
FIG. 11A illustrates a personal digital assistant (so-called PDA: Personal Digital Assistant), which includes a
図11(B)は携帯電話機であり、本体2101、表示部2102、音声入力部2103、音声出力部2104、操作キー2105、外部接続ポート2106、アンテナ2107等を含み、本体2101が有するメモリ素子として本発明のSRAMメモリが設けられている。本発明のSRAMメモリにより、携帯電話機の低コスト化を図ることができる。
FIG. 11B illustrates a cellular phone, which includes a
図11(C)は電子カードであり、本体2201、表示部2202、接続端子2203等を含み、本体2201が有するメモリ素子として本発明のSRAMメモリが設けられている。本発明のSRAMメモリにより、電子カードの低コスト化を図ることができる。なお、図11(C)では接触型の電子カードを示しているが、非接触型の電子カードや、接触型と非接触型の機能を持ち合わせた電子カードにも、本発明のSRAMメモリを用いることができる。
FIG. 11C illustrates an electronic card, which includes a
図11(D)は電子ブックであり、本体2301、表示部2302、操作キー2303等を含み、本体2301が有するメモリ素子として本発明のSRAMメモリが設けられている。また電子ブックには、モデムが本体2301に内蔵されていてもよい。本発明のSRAMメモリにより、電子ブックの低コスト化を図ることができる。
FIG. 11D illustrates an electronic book which includes a
図11(E)はコンピュータであり、本体2401、表示部2402、キーボード2403、タッチパッド2404、外部接続ポート2405、電源プラグ2406等を含み、本体2401が有するメモリ素子として本発明のSRAMメモリが設けられている。本発明のSRAMメモリにより、コンピュータの低コスト化を図ることができる。
FIG. 11E illustrates a computer, which includes a
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の半導体装置に用いることが可能である。なお、本実施例の半導体装置は、実施の形態、実施例に示したいずれの構成及びその作製方法とも組み合わせて実施することができる。 As described above, the applicable range of the present invention is so wide that it can be used for semiconductor devices in various fields. Note that the semiconductor device of this example can be implemented in combination with any structure and manufacturing method shown in the embodiment modes and examples.
Claims (4)
第1乃至3のデータ線とを有し、
前記電源制御回路は、
4つの入力端子と1つの出力端子を有し、少なくともいずれか1つの前記入力端子にハイレベルが入力されると前記出力端子にハイレベルが出力され、すべての前記入力端子にロウレベルが入力されると前記出力端子にロウレベルが出力される回路と、第1のインバーター回路と、第1及び2のトランジスタと、クロックが入力されるフリップフロップ回路とを有し、
前記4つの入力端子と1つの出力端子を有する回路の4つの入力端子は、それぞれ前記第1乃至4のワード線に電気的に接続され、
前記第1及び2のワード線は、前記フリップフロップ回路の出力端子にそれぞれが電気的に接続され、前記第3及び4のワード線は、前記フリップフロップ回路の入力端子にそれぞれが電気的に接続され、
前記4つの入力端子と1つの出力端子を有する回路の出力端子は、前記第1のインバーター回路の入力端子と、かつ、前記第1のトランジスタのゲート電極とに電気的に接続され、
前記第1のトランジスタの一方の電極は、第1の電圧を供給する配線に電気的に接続され、前記第1のトランジスタの他方の電極は、前記電源線と、かつ、前記第2のトランジスタの一方の電極とに電気的に接続され、
前記第2のトランジスタの他方は、第2の電圧を供給する配線に電気的に接続され、前記第2のトランジスタのゲート電極は、前記第1のインバーター回路の出力端子に電気的に接続され、
前記メモリセルは、
第3乃至6のトランジスタと、互いに出力端子と入力端子が接続された第2及び3のインバーター回路と、を有し、
前記第2及び3のインバーター回路は、前記電源線に一方の電極が電気的に接続された第7及び8のトランジスタを有し、
前記第2及び3のインバーター回路は、前記グランド線に一方の電極が電気的に接続された第9及び10のトランジスタを有し、
前記第3のトランジスタの一方の電極は、前記第2のインバーター回路の出力端子に電気的に接続され、前記第3のトランジスタの他方の電極は、前記第1のデータ線に電気的に接続され、前記第3のトランジスタのゲート電極は、前記第1のワード線に電気的に接続され、
前記第4のトランジスタの一方の電極は、前記第2のデータ線と接続され、前記第4のトランジスタの他方の電極は、前記第3のインバーター回路の出力端子に電気的に接続され、前記第4のトランジスタのゲート電極は、前記第1のワード線に電気的に接続され、
前記第5のトランジスタの一方の電極は、前記第10のトランジスタの他方の電極に電気的に接続され、前記第5のトランジスタの他方の電極は、前記第6のトランジスタの一方の電極に電気的に接続され、前記第5のトランジスタのゲート電極は、前記第2のインバーター回路の入力端子に電気的に接続され、
前記第6のトランジスタの他方の電極は、前記第3のデータ線に電気的に接続され、前記第6のトランジスタのゲート電極は、前記第2のワード線に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 A power control circuit, a memory cell, first to fourth word lines, a ground line, a power line,
First to third data lines,
The power supply control circuit
There are four input terminals and one output terminal. When a high level is input to at least one of the input terminals, a high level is output to the output terminal, and a low level is input to all the input terminals. And a circuit that outputs a low level to the output terminal, a first inverter circuit, first and second transistors, and a flip-flop circuit that receives a clock,
Four input terminals of the circuit having the four input terminals and one output terminal are electrically connected to the first to fourth word lines, respectively.
The first and second word lines are electrically connected to the output terminal of the flip-flop circuit, respectively, and the third and fourth word lines are electrically connected to the input terminal of the flip-flop circuit, respectively. And
The output terminal of the circuit having the four input terminals and one output terminal is electrically connected to the input terminal of the first inverter circuit and the gate electrode of the first transistor;
One electrode of the first transistor is electrically connected to a wiring for supplying a first voltage, and the other electrode of the first transistor is connected to the power supply line and to the second transistor. Electrically connected to one electrode,
The other of the second transistors is electrically connected to a wiring for supplying a second voltage, and a gate electrode of the second transistor is electrically connected to an output terminal of the first inverter circuit,
The memory cell is
Third to sixth transistors, and second and third inverter circuits having an output terminal and an input terminal connected to each other,
The second and third inverter circuits have seventh and eighth transistors in which one electrode is electrically connected to the power line,
The second and third inverter circuits have ninth and tenth transistors in which one electrode is electrically connected to the ground line,
One electrode of the third transistor is electrically connected to the output terminal of the second inverter circuit, and the other electrode of the third transistor is electrically connected to the first data line. The gate electrode of the third transistor is electrically connected to the first word line,
One electrode of the fourth transistor is connected to the second data line, the other electrode of the fourth transistor is electrically connected to an output terminal of the third inverter circuit, and 4 transistor gate electrode is electrically connected to the first word line,
One electrode of the fifth transistor is electrically connected to the other electrode of the tenth transistor, and the other electrode of the fifth transistor is electrically connected to one electrode of the sixth transistor. The gate electrode of the fifth transistor is electrically connected to the input terminal of the second inverter circuit;
The other electrode of the sixth transistor is electrically connected to the third data line, and the gate electrode of the sixth transistor is electrically connected to the second word line. A featured semiconductor device.
NOR回路とインバーター回路とからなる回路、2つのインバーター回路とNAND回路とからなる回路のいずれかからなることを特徴とする半導体装置。 2. The circuit according to claim 1 , wherein the circuit having the four input terminals and the one output terminal is an OR circuit,
A semiconductor device comprising either a circuit comprising a NOR circuit and an inverter circuit, or a circuit comprising two inverter circuits and a NAND circuit.
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