TW201303877A - 可程式化ｌｓｉ - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種低電力可程式化LSI，其可執行動態組態。該可程式化LSI包括複數邏輯元件。該複數邏輯元件各包括組態記憶體。每一該複數邏輯元件根據儲存於該組態記憶體中之該組態資料而執行不同算術處理，並改變該邏輯元件之間之電連接。該組態記憶體包括一組揮發性儲存電路及非揮發性儲存電路。該非揮發性儲存電路包括電晶體，其通道係形成於氧化物半導體層中，以及電容器，其一對電極之一電連接至當該電晶體關閉時設定處於浮動狀態之節點。
Description
本發明關於半導體裝置。尤其，本發明關於可程式化LSI及包括可程式化LSI之半導體裝置。此外，本發明關於包括半導體裝置之電子裝置。
相較於習知特殊功能積體電路(ASIC)及閘陣列，可程式化LSI優點為於減少開發時期及設計規格改變方面顯示靈活性。可程式化LSI廣泛用於半導體裝置。
可程式化LSI包括例如複數邏輯元件及邏輯元件之間之佈線。當邏輯元件之功能改變時，可程式化LSI之功能可改變。邏輯元件包括例如查詢表等。查詢表依據設定於輸入信號上資料而執行算術處理，使得輸入信號用作輸出信號。此處，設定資料係儲存於相應於邏輯元件之儲存電路中。換言之，查詢表可根據儲存電路中所儲存之資料而執行不同算術處理。因而，當特定設定資料儲存於儲存電路中時，可指定邏輯元件之功能。
查詢表之設定資料等稱為組態資料。此外，相應於邏輯元件並儲存組態資料之儲存電路稱為組態記憶體。此外，組態記憶體中組態資料之儲存稱為組態。尤其，組態記憶體中所儲存之組態資料的重寫(刷新)稱為重新組態。當所欲組態資料產生(程式化)並執行組態時，可程式化LSI之電路結構可改變為適於使用者之要求的電路結構。
可程式化LSI一般在包括可程式化LSI之半導體裝置的作業停止之狀況下執行組態(靜態組態)。相反地，當半導體裝置操作以進一步開發可程式化LSI之特徵時，用於執行組態(動態組態)之技術已引起注意。
有關執行動態組態之方法，專利文獻1揭露一方法，其中分別從組態記憶體提供動態隨機存取記憶體(DRAM)，且將寫入至組態記憶體之組態資料儲存於DRAM中。組態記憶體係使用靜態隨機存取記憶體(SRAM)形成。專利文獻1顯示可程式化LSI，用於藉由從DRAM讀取組態資料並將組態資料寫入至組態記憶體之SRAM，而於短時間執行組態。
專利文獻1：日本公開專利申請案No.10-285014。
為減少電力消耗，已提出一種驅動方法，藉此暫時停止供應電源電壓至整個半導體裝置或部分半導體裝置，且當需供應之電路方塊中需要時，僅選擇供應電源電壓(該等方法以下稱為正常關驅動)。此處，若專利文獻1中所揭露之可程式化LSI採用正常關驅動，當停止供應電源電壓至可程式化LSI時，組態記憶體中所儲存之組態資料因為SRAM而流失，其為揮發性儲存電路，用作組態記憶體。因而，當再次供應電源電壓時，組態資料需寫入至組態記憶體。所以，在再次供應電源電壓之後，可程式化LSI
花費長時間以實施其功能(開始)(即開始時間長)。因此，由於專利文獻1中所揭露之可程式化LSI花費長時間開始，難以頻繁停止供應電源電壓以減少電力消耗。因而，很難說專利文獻1中所揭露之可程式化LSI適於正常關驅動。
因而，一目標為提供低電力可程式化LSI，其採用正常關驅動並快速開始。一目標為提供可程式化LSI，其可執行動態組態。
本發明中可程式化LSI(稱為可程式化邏輯電路)之一方面包括複數邏輯元件。複數邏輯元件各包括組態記憶體。每一複數邏輯元件進一步包括一裝置用於根據組態記憶體中所儲存之組態資料，而執行不同算術處理並改變邏輯元件之間之電連接。甚至停止供應電源電壓之後，可保持儲存之資料(組態資料)的儲存電路用作組態記憶體。
本發明中可程式化LSI之一方面包括複數邏輯元件。複數邏輯元件各包括組態記憶體、查詢表、及選擇電路。在每一複數邏輯元件中，組態記憶體中所儲存之組態資料輸入至查詢表，查詢表根據組態資料而執行不同算術處理。組態記憶體中所儲存之組態資料輸入至選擇電路，選擇電路根據組態資料而改變邏輯元件之間之電連接。甚至在停止供應電源電壓之後，可保持儲存之資料(組態資料)的儲存電路用作組態記憶體。
本發明中可程式化LSI之一方面包括複數邏輯元件。複數邏輯元件各包括組態記憶體、查詢表、選擇電路、及
暫存器。在每一複數邏輯元件中，組態記憶體中所儲存之組態資料輸入至查詢表，查詢表根據組態資料而執行不同算術處理。組態記憶體中所儲存之組態資料輸入至選擇電路，選擇電路根據組態資料而改變邏輯元件之間之電連接。來自查詢表之輸出信號及時脈信號輸入至暫存器，暫存器與時脈信號同步輸出相應於輸出信號之信號。甚至在停止供應電源電壓之後，可保持儲存之資料(組態資料)的儲存電路用作組態記憶體。
請注意，本發明中可程式化LSI之一方面可進一步包括記憶體元件。記憶體元件儲存將輸入至複數邏輯元件之組態資料。記憶體元件中所儲存之至少部分組態資料輸入並儲存於組態記憶體中。甚至在停止供應電源電壓之後，記憶體元件可包括可保持儲存之資料(組態資料)的儲存電路。
本發明中可程式化LSI之一方面可進一步包括電源電路用於控制供應電源電壓至複數邏輯元件。電源電路可例如選擇性供應電源電壓至若干複數邏輯元件，及停止供應電源電壓至其餘邏輯元件。
用作組態記憶體之儲存電路可包括一組揮發性及非揮發性儲存電路。若執行正常關驅動，具該結構之組態記憶體可於非揮發性儲存電路中停止供應電源電壓之前儲存揮發性儲存電路中所保持之資料(組態資料)(以下此作業
亦稱為資料儲存)。當停止供應電源電壓時，資料(組態資料)可保持於非揮發性儲存電路中(以下此作業亦稱為資料等候)。接著，在選擇供應電源電壓之後，非揮發性儲存電路中所保持之資料(組態資料)輸入至揮發性儲存電路(以下此作業亦稱為資料提供)，使得在停止供應電源電壓之前，保持之資料(組態資料)可再次保持於揮發性儲存電路中。
此處，揮發性儲存電路包括至少二算術電路。可形成反饋迴路，其中來自一算術電路之輸出輸入至另一算術電路及來自另一算術電路之輸出輸入至一算術電路。具該等結構之揮發性儲存電路的範例包括正反器電路及閂鎖電路。
請注意，在組態記憶體中，用於儲存1位元資料之複數非揮發性儲存電路可配置用於儲存1位元資料之一揮發性儲存電路。若執行正常關驅動，具該結構之組態記憶體於停止供應電源電壓之前，可將不同資料項(組態資料)儲存於複數非揮發性儲存電路中。當停止供應電源電壓時，可執行該些資料項之等候。接著，當選擇供應電源電壓時，便從複數非揮發性儲存電路選擇一非揮發性儲存電路，且選擇之非揮發性儲存電路中所保持之1位元資料可配置用於揮發性儲存電路。以此方式，可從複數狀態選擇供應電源電壓後之組態記憶體狀態。
有關用於組態記憶體中之非揮發性儲存電路，可使用儲存電路，其包括關閉狀態電流極低之電晶體，及一對電
極之一電連接至當電晶體關閉時設定處於浮動狀態之節點之電容器。請注意，電晶體之閘極電容可用作電容器。儲存電路藉由依據資料控制電容器之一電極之電位(或相應於電位之電荷量)而儲存資料。例如，當電容器中保持預定電荷之狀態相應於「1」及電容器中未保持預定電荷之狀態相應於「0」時，儲存電路可儲存1位元資料。此處，由於電晶體之關閉狀態電流極低，可使用電晶體其於包括帶隙寬於矽之半導體之層或基板中具有通道。化合物半導體為帶隙寬於矽之半導體之範例。化合物半導體之範例包括氧化物半導體及氮化物半導體。例如，於氧化物半導體層中具有通道之電晶體可用作關閉狀態電流極低之電晶體。
在非揮發性儲存電路中，當關閉狀態電流極低之電晶體關閉時，甚至在停止供應電源電壓之後，電容器之一電極之電位可長時間保持。因而，甚至在停止供應電源電壓之後，儲存之資料(組態資料)可保持於包括非揮發性儲存電路之組態記憶體中。
在相應於資料之信號電位輸入至預定節點(電容器之一電極)之後，資料儲存於非揮發性儲存電路中，關閉狀態電流極低之電晶體關閉，且節點設定處於浮動狀態。因而，非揮發性儲存電路不易因反覆資料重寫而造成退化，並可改進可重寫性。
請注意，非揮發性儲存電路可具有已知結構。例如，可使用非揮發性儲存電路，其包括具有磁性隧道接面(
MTJ)之隧道磁阻(TMR)元件。此外，例如可使用包括鐵電元件之非揮發性儲存電路。
記憶體元件可包括複數儲存電路。請注意，複數儲存電路可以矩陣配置。有關記憶體元件中使用之儲存電路，可使用儲存電路，其包括關閉狀態電流極低之電晶體，及其一對電極之一電連接至當電晶體關閉時設定處於浮動狀態之節點之電容器。儲存電路之結構例如可類似於用於組態記憶體中非揮發性儲存電路之結構。
使用非揮發性儲存電路，甚至在停止供應電源電壓之後，組態記憶體可持續長時間保持組態資料。因而，在停止供應電源電壓之後，當再次供應電源電壓時不需將組態資料寫入至組態記憶體，使得可程式化LSI之開始時間可縮短。所以，在可程式化LSI中，可頻繁地停止供應電源電壓，並可藉由正常關驅動而顯著地減少電力消耗。
若組態記憶體包括一組揮發性及非揮發性儲存電路，當供應電源電壓時，可儲存組態資料並從揮發性儲存電路輸出。此處，揮發性儲存電路(例如，正反器電路或閂鎖電路)之作業速度高。因而，組態記憶體之存取速度可增加。以此方式，可提供可執行動態組態之可程式化LSI。此外，當可重寫性高之高度可靠電路用作用於組態記憶體中非揮發性儲存電路時，可改進可程式化LSI之耐久性及可靠性。
以下將參照圖式詳細說明實施例及範例。請注意，本發明不侷限於下列說明。熟悉本技藝之人士將易於理解，本發明之模式及細節可以各種方式修改而未偏離本發明之精神及範圍。本發明因此不應解譯為侷限於實施例及範例之下列說明。
請注意，例如當使用相對極性之電晶體或電路作業中電流流動方向改變時，「源極」及「汲極」之功能可互換。因而，在本說明書中，用詞「源極」及「汲極」可互換。
「電連接至」之表達表示組件經由具有任何電動作之目標而相互連接。此處，對於具有任何電動作之目標並無特別限制，只要電信號可於相互連接之組件之間傳輸及接收即可。具有任何電動作之目標的範例包括電極、佈線、諸如電晶體之切換元件、電阻器、電感器、電容器、及具各種功能之元件。
甚至當電路圖中獨立組件相互電連接時，一導電膜可具有複數組件之功能，例如部分佈線充當電極。在本說明書中「電連接至」之表達亦表示一導電膜具有複數組件之功能。
「之上」或「以下」用詞不一定表示組件係置於另一組件之「直接上方」或「直接下方」。例如，「閘極絕緣層上之閘極電極」之表達並未排除另一組件係置於閘極絕
緣層與閘極電極之間之狀況。
有時為易於理解，圖式等中所描繪之每一組件之位置、大小、範圍等並非準確表示。因而，所揭露之本發明不一定侷限於圖式等中所揭露之位置、大小、範圍等。
使用諸如「第一」、「第二」、及「第三」之序數以避免組件之中混淆。
說明可程式化LSI之一方面。
圖1A示意地描繪可程式化LSI之結構。可程式化LSI包括複數邏輯元件310及記憶體元件300。圖1A典型地描繪三邏輯元件310。邏輯元件之數量可為特定數量。可程式化LSI可進一步包括複數組複數邏輯元件310及記憶體元件300。另一方面，可程式化LSI可進一步包括乘法器、RAM方塊、PLL方塊、或I/O元件。乘法器具有以高速相乘複數項資料之功能。RAM方塊充當記憶體用於儲存特定資料。PLL方塊具有供應時脈信號至可程式化LSI中電路之功能。I/O元件具有控制信號通過可程式化LSI與外部電路之間之功能。
邏輯元件310包括組態記憶體311、查詢表312、選擇電路314、及暫存器313。請注意，邏輯元件310可進一步包括不同暫存器、多工器、或開關。
在邏輯元件310中，查詢表312根據組態記憶體311中所儲存之組態資料而執行不同算術處理。
在邏輯元件310中，選擇電路314根據組態記憶體311中所儲存之組態資料而改變與不同邏輯元件310之電連接。例如，選擇電路314改變可程式化LSI中所配置之佈線資源中電連接。以此方式，邏輯元件310之間之電連接或邏輯元件310與不同電路(例如，乘法器、RAM方塊、PLL方塊、或I/O元件)之間之電連接改變。
在邏輯元件310中，來自查詢表312之輸出信號及時脈信號(CLK)輸入至暫存器313，並與時脈信號(CLK)同步輸出相應於輸出信號之信號。來自暫存器313之輸出信號或來自查詢表312之輸出信號用作來自邏輯元件310之輸出信號，並根據藉由選擇電路314選擇之電連接而輸出至不同邏輯元件310(例如鄰近邏輯元件310)等。此處，在邏輯元件310中，可配置多工器等，用於選擇來自暫存器313之輸出信號或來自查詢表312之輸出信號。
請注意，儘管圖1A示意地描繪組態記憶體311係設於一邏輯元件310中一處之結構，本實施例不侷限於此結構。組態記憶體311可設於複數處，使得其配置於查詢表312、選擇電路314等中。
請注意，在圖1A中邏輯元件310之結構中，可不配置暫存器313。另一方面，可程式化LSI可包括包括暫存器313之邏輯元件310，及不包括暫存器313之邏輯元件310。在不包括暫存器313之邏輯元件310中，查詢表312之輸出可用作邏輯元件310之輸出。
圖1C描繪用於組態記憶體311中儲存電路之一方面。在圖1C中，用於組態記憶體311中儲存電路包括一組揮發性儲存電路200及非揮發性儲存電路10。組態記憶體311可包括儲存電路。
圖1B描繪圖1C中非揮發性儲存電路10之結構。在圖1B中，非揮發性儲存電路10包括電晶體11及電容器12。請注意，在圖1B中，電晶體11旁寫入「OS」以標示電晶體11之通道係形成於氧化物半導體層中。電晶體11之閘極電連接至端子W。電晶體11之源極及汲極之一電連接至端子B。電晶體11之源極及汲極之另一者電連接至電容器12之一對電極之一。電容器12之該對電極之另一者電連接至端子C。
非揮發性儲存電路10依據資料藉由控制電容器12之一電極之電位(或相應於電位之電荷量)而儲存資料。例如，當預定電荷保持於電容器12中之狀態相應於「1」及電荷未保持於電容器12中之狀態相應於「0」時，儲存電路可儲存1位元資料。在非揮發性儲存電路10中，由於電晶體11之關閉狀態電流極低，當電晶體11關閉時，甚至在停止供應電源電壓之後，電容器12之一電極之電位(即資料)可長時間保持。在相應於資料之信號電位輸入至預定節點(電容器12之一電極)之後，資料儲存於非揮發性儲存電路10中，電晶體11關閉，且節點設定處於
浮動狀態。因而，非揮發性儲存電路10不易因反覆資料重寫而造成退化，並可改進可重寫性。
圖1C中揮發性儲存電路200包括算術電路201、算術電路202、及反饋迴路其中來自算術電路201之輸出輸入至算術電路202及來自算術電路202之輸出輸入至算術電路201。揮發性儲存電路200之範例包括正反器電路及閂鎖電路。請注意，時脈信號可輸入至算術電路201及算術電路202之一或二者。
在圖1C中，非揮發性儲存電路10之端子B電連接至節點M，其存在於算術電路202之輸入端子與算術電路201之輸出端子之間。揮發性儲存電路200進一步包括開關203，用於選擇節點M與算術電路201之輸出端子之間之電連接。開關203之開啟或關閉係藉由控制信號SEL0選擇。請注意，若算術電路201回應控制信號(例如，時脈信號)而選擇性輸出信號，便不一定配置開關203，並可不配置開關203。控制信號SEL輸入至非揮發性儲存電路10之端子W。請注意，固定電位(例如，低電源電位)可輸入至非揮發性儲存電路10之端子C。
說明可程式化LSI中採用正常關驅動之狀況，該可程式化LSI包括組態記憶體311，其包括具有圖1C中揮發性儲存電路200及非揮發性儲存電路10組之儲存電路。
當電源電壓供應至該組時，即當電源電壓供應至具有
該組之組態記憶體311時，開關203藉由控制信號SEL0而開啟。以此方式，揮發性儲存電路200以算術電路201及算術電路202組成之反饋迴路保持資料。換言之，在圖1C之該組中，以揮發性儲存電路200之反饋迴路保持資料(組態資料)輸入，並從揮發性儲存電路200之反饋迴路輸出資料(組態資料)。揮發性儲存電路200之反饋迴路可保持並以高速輸出資料(組態資料)。因而，可輕易執行動態組態。
如以上說明，當以揮發性儲存電路200之反饋迴路保持資料(組態資料)時或之後，藉由控制信號SEL而開啟非揮發性儲存電路10中電晶體11，同時藉由控制信號SEL0而保持開關203開啟。因而，揮發性儲存電路200中節點M之電位輸入至非揮發性儲存電路10中電容器12之一電極，使得揮發性儲存電路200中所保持之資料可儲存於非揮發性儲存電路10中。以此方式，可儲存資料。
當資料儲存之後，非揮發性儲存電路10中電晶體11關閉時，使非揮發性儲存電路10中所儲存之資料不隨來自揮發性儲存電路200之信號而改變。以此方式，可執行資料等候。在非揮發性儲存電路10中，由於電晶體11之關閉狀態電流極低，當電晶體11關閉時，甚至在停止供
應電源電壓之後，電容器12之一電極之電位(即資料)可長時間保持。
在如以上說明執行資料等候之後，停止供應電源電壓至組態記憶體311。
在選擇供應電源電壓至該組之後，即，在開始供應電源電壓至具有該組之組態記憶體311之後，藉由控制信號SEL0而關閉開關203，及藉由控制信號SEL而開啟非揮發性儲存電路10中電晶體11。以此方式，非揮發性儲存電路10中電容器12之一電極之電位(或相應於電位之電荷量)輸入至揮發性儲存電路200中節點M。接著，藉由控制信號SEL0而開啟開關203。因此，非揮發性儲存電路10中所保持之資料(組態資料)輸入至揮發性儲存電路200，使得反饋迴路可保持資料。以此方式，資料可供應至揮發性儲存電路200。此處，揮發性儲存電路200具有較非揮發性儲存電路10更高之資料寫入速度及資料讀取速度；因而，選擇供應電源電壓之該組之作業速度可增加。因而，可輕易執行動態組態。
請注意，若算術電路201為用於回應控制信號(例如，時脈信號)而選擇性輸出信號且未配置開關203之電路，當以上說明中開關203關閉時，便控制算術電路201使得算術電路201未輸出信號(即，算術電路201之輸出為限制組合)。用於驅動算術電路201以外之電路的方法可
為類似於以上方法。
以上為可程式化LSI中正常關驅動之說明，該可程式化LSI包括組態記憶體311，其包括具有圖1C中揮發性儲存電路200及非揮發性儲存電路10組之儲存電路。
組態記憶體311中使用之儲存電路的結構不侷限於圖1C中結構。例如，可使用圖1D中結構。
例如，用於儲存1位元資料之複數非揮發性儲存電路可配置用於一揮發性儲存電路，用於儲存1位元資料。在圖1D中結構中，非揮發性儲存電路10-1及非揮發性儲存電路10-2配置用於揮發性儲存電路200。在圖1D中，非揮發性儲存電路10-1及非揮發性儲存電路10-2之結構可類似於圖1B中非揮發性儲存電路10之結構；因而，其詳細說明省略。請注意，控制信號SEL1輸入至非揮發性儲存電路10-1之端子W，控制信號SEL2輸入至非揮發性儲存電路10-2之端子W，及非揮發性儲存電路10-1及非揮發性儲存電路10-2之端子B電連接至節點M。此外，揮發性儲存電路200之結構可類似於圖1B中揮發性儲存電路200之結構；因而，其詳細說明省略。
若執行正常關驅動，在停止供應電源電壓之前，具有具圖1D中結構之儲存電路的組態記憶體311藉由控制信號SEL1及控制信號SEL2，可將不同資料項(組態資料)儲存於複數非揮發性儲存電路(非揮發性儲存電路10-1
及非揮發性儲存電路10-2)中。當停止供應電源電壓時，可執行該些資料項之等候。接著，當選擇供應電源電壓時，便藉由控制信號SEL1及控制信號SEL2而從複數非揮發性儲存電路(非揮發性儲存電路10-1及非揮發性儲存電路10-2)選擇一非揮發性儲存電路，且選擇之非揮發性儲存電路中所保持之1位元資料可配置用於揮發性儲存電路200。以此方式，在供應電源電壓之後，可從複數狀態選擇組態記憶體311之狀態。當從複數非揮發性儲存電路(非揮發性儲存電路10-1及非揮發性儲存電路10-2)選擇一非揮發性儲存電路，且選擇之非揮發性儲存電路中所保持之資料配置用於揮發性儲存電路200時，可輕易執行動態組態。
例如，組態記憶體311中使用之儲存電路可具有圖2C中結構。在圖2C之揮發性儲存電路200中，因為不一定需要開關203，未配置圖1C中開關203。如圖2A中所描繪，圖2C中非揮發性儲存電路10之端子F電連接至電容器12之一電極。在圖2C中，非揮發性儲存電路10之端子F經由算術電路204及開關205而電連接至揮發性儲存電路中算術電路202之輸出端子及算術電路201之輸入端子。例如，反向器224可用作算術電路204。藉由控制信號SELR選擇開關205之開啟或關閉。
說明於可程式化LSI中採用正常關驅動之狀況，該可
程式化LSI包括組態記憶體311，其包括具有圖2C中揮發性儲存電路200及非揮發性儲存電路10組之儲存電路。
當電源電壓供應至該組時，即，當電源電壓供應至具有該組之組態記憶體311時，藉由控制信號SELR而開關205關閉。以此方式，揮發性儲存電路200以算術電路201及算術電路202組成之反饋迴路而保持資料。換言之，在圖2C之該組中，以揮發性儲存電路200之反饋迴路保持資料(組態資料)輸入，並從揮發性儲存電路200之反饋迴路輸出資料(組態資料)。揮發性儲存電路200之反饋迴路可保持並以高速輸出資料(組態資料)。因而，可輕易執行動態組態。
如以上說明，當以揮發性儲存電路200之反饋迴路保持資料(組態資料)或之後，藉由控制信號SEL而開啟非揮發性儲存電路10中電晶體11，同時藉由控制信號SELR而開關205保持關閉。因而，揮發性儲存電路200中節點M之電位輸入至非揮發性儲存電路10中電容器12之一電極，使得揮發性儲存電路200中所保持之資料可儲存於非揮發性儲存電路10中。以此方式，可儲存資料。
當資料儲存之後，非揮發性儲存電路10中電晶體11關閉時，使非揮發性儲存電路10中所儲存之資料不隨來自揮發性儲存電路200之信號改變。以此方式，可執行資料等候。在非揮發性儲存電路10中，由於電晶體11之關閉狀態電流極低，當電晶體11關閉時，甚至在停止供應電源電壓之後，電容器12之一電極之電位(即，資料)可長時間保持。
在如以上說明執行資料等候之後，停止供應電源電壓至組態記憶體311。
在選擇供應電源電壓至該組之後，即，在開始供應電源電壓至具有該組之組態記憶體311之後，藉由控制信號SELR而開關205開啟。以此方式，相應於非揮發性儲存電路10中電容器12之一電極之電位的信號(或相應於電位之電荷量)藉由反向器224而反向，使得信號可輸入至揮發性儲存電路200中節點Mb。因此，非揮發性儲存電路10中所保持之資料(組態資料)輸入至揮發性儲存電路200，使得反饋迴路可保持資料。以此方式，資料可供應至揮發性儲存電路200。此處，揮發性儲存電路200具有較非揮發性儲存電路10更高之資料寫入速度及資料讀取速度；因而，選擇供應電源電壓之該組的作業速度可增加。因而，可輕易執行動態組態。
請注意，可使用一結構其中算術電路204為用於回應控制信號(例如，時脈信號)而選擇性輸出信號且未配置開關205之電路。在此狀況下，當開關205於以上說明中關閉時，控制算術電路204使得算術電路204不輸出信號(即，算術電路204之輸出為限制組合)。用於驅動算術電路204以外電路之方法可類似於以上方法。
以上為可程式化LSI中正常關驅動之說明，該可程式化LSI包括組態記憶體311，其包括具有圖2C中揮發性儲存電路200及非揮發性儲存電路10組之儲存電路。
例如，組態記憶體311中使用之儲存電路可具有圖2B中結構。在圖2B之儲存電路中，揮發性儲存電路200中包括非揮發性儲存電路10。如圖2A中所描繪，圖2B中非揮發性儲存電路10之端子F電連接至電容器12之一電極。
說明可程式化LSI中採用正常關驅動之狀況，該可程式化LSI包括組態記憶體311，其包括具有圖2B中揮發性儲存電路200及非揮發性儲存電路10組之儲存電路。
當電源電壓供應至該組時，即，當電源電壓供應至具有該組之組態記憶體311時，藉由控制信號SEL而非揮發性儲存電路10中電晶體11開啟。以此方式，揮發性儲存
電路200以算術電路201及算術電路202組成之反饋迴路保持資料。換言之，在圖2B中，以揮發性儲存電路200之反饋迴路保持資料輸入，並從揮發性儲存電路200之反饋迴路輸出資料。揮發性儲存電路200之反饋迴路可保持並以高速輸出資料。因而，可輕易執行動態組態。
如以上說明，當以揮發性儲存電路200之反饋迴路保持資料時，揮發性儲存電路200中節點M之電位輸入至非揮發性儲存電路10中電容器12之一電極，使得揮發性儲存電路200中所保持之資料可儲存於非揮發性儲存電路10中。以此方式，可儲存資料。
當資料儲存之後，藉由控制信號SEL而非揮發性儲存電路10中電晶體11關閉時，使非揮發性儲存電路10中所儲存之資料不隨來自揮發性儲存電路200中算術電路201之信號改變。以此方式，可執行資料等候。
在如以上說明執行資料等候之後，停止供應電源電壓。
在選擇供應電源電壓至該組之後，即，在再次開始供應電源電壓至具有該組之組態記憶體311之後，藉由控制
信號SEL而非揮發性儲存電路10中電晶體11開啟。以此方式，非揮發性儲存電路10中電容器12之一電極之電位(或相應於電位之電荷)輸入至揮發性儲存電路200中節點M。因此，可以揮發性儲存電路200之反饋迴路保持非揮發性儲存電路10中所保持之資料。以此方式，資料可供應至揮發性儲存電路200。此處，揮發性儲存電路200具有較非揮發性儲存電路10更高之資料寫入速度及資料讀取速度；因而，選擇供應電源電壓之該組的作業速度可增加。因而，可輕易執行動態組態。
請注意，若執行資料供應，在選擇供應電源電壓之後，當藉由控制信號SEL而非揮發性儲存電路10中電晶體11開啟時，較佳的是無信號從算術電路201輸出(即，算術電路201之輸出為限制組合)。例如，較佳地使用用於回應控制信號(例如，時脈信號)而選擇性輸出信號之電路作為算術電路201。此外，例如在選擇供應電源電壓之後，當藉由控制信號SEL而非揮發性儲存電路10中電晶體11開啟時，較佳的是開關等配置於算術電路201之輸出端子與非揮發性儲存電路100之端子B，且開關關閉。
以上為可程式化LSI中正常關驅動之說明，該可程式化LSI包括組態記憶體311，其包括具有圖2B中揮發性儲存電路200及非揮發性儲存電路10組之儲存電路。
在本實施例之可程式化LSI中，在停止供應電源電壓之後，當再次供應電源電壓時不需將組態資料寫入至組態記憶體，使得可程式化LSI之開始時間可縮短。所以，在
可程式化LSI中，可頻繁地停止供應電源電壓，並可藉由正常關驅動而顯著減少電力消耗。
此外，當供應電源電壓時，組態資料可儲存並從揮發性儲存電路200輸出。此處，揮發性儲存電路(例如，正反器電路或閂鎖電路)之作業速度高。因而，組態記憶體311之存取速度可增加。以此方式，可提供可執行動態組態之可程式化LSI。此外，由於可重寫性高之高度可靠電路用作組態記憶體311中使用之非揮發性儲存電路，可改進可程式化LSI之耐久性及可靠性。
本實施例可與任何其他實施例適當組合。
在本實施例中，說明記憶體元件300之更具體方面。記憶體元件300可包括複數儲存電路。有關記憶體元件300中使用之儲存電路，可使用儲存電路(以下稱為記憶格)，其包括通道係形成於氧化物半導體層中之電晶體，及當電晶體關閉時，設定處於浮動狀態之節點。圖5B至5D描繪記憶格之一方面。
圖5B中記憶格100a包括電晶體101、電晶體102、及電容器103。電晶體101之通道係形成於氧化物半導體層中。請注意，在圖5B中，電晶體101旁寫入「OS」以標示電晶體101之通道係形成於氧化物半導體層中。電晶
體101之閘極電連接至端子W。電晶體101之源極及汲極之一電連接至端子D。電晶體101之源極及汲極之另一者電連接至電晶體102之閘極。電晶體102之源極及汲極之一電連接至端子S。電晶體102之源極及汲極之另一者電連接至端子B。電容器103之一對電極之一電連接至電晶體102之閘極。電容器103之該對電極之另一者電連接至端子C。此處，每一端子可電連接至佈線或電極。
電連接至端子W之佈線、電連接至端子C之佈線、電連接至端子D之佈線、及電連接至端子B之佈線分別亦稱為寫入字線、讀取字線、資料線、及位元線。請注意，資料線及位元線可合併為單一佈線。此處，若資料線及位元線合併為單一佈線，該佈線稱為位元線。
此處，當通道形成於氧化物半導體層中之電晶體101關閉時設定處於浮動狀態之節點，可為電晶體102之閘極或電容器103之一電極。
說明圖5B中記憶格100a之驅動方法。
首先，說明資料寫入至記憶格100a。相應於資料(組態資料)之信號電位(輸入至端子D之信號電位)經由藉由輸入至電晶體101之閘極之控制信號(輸入至端子W之控制信號)而開啟之電晶體101，而輸入至電晶體102之閘極及電容器103之一電極。接著，當藉由輸入至電晶體101之閘極之控制信號(輸入至端子W之控制信號)
而關閉電晶體101時，信號電位保持於電晶體102之閘極及電容器103之一電極中。以此方式，資料可寫入至記憶格100a。
此處，通道形成於氧化物半導體層中之電晶體101的關閉狀態電流極低。因而，甚至當電源電壓未供應至記憶格100a時，電晶體102之閘極及電容器103之一電極之電位(信號電位)可長時間保持。所以，甚至在停止供應電源電壓之後，記憶格100a可保持資料。
接著，說明從記憶格100a讀取資料。電晶體102之源極(端子S)之電位及電容器103之另一電極(端子C)之電位為根據信號電位而改變電晶體102之源極與汲極之間狀態之電位。此處，電晶體102之源極與汲極之間之狀態為非導通狀態或導通狀態。藉由檢測電晶體102之源極與汲極之間之狀態，讀取記憶格100a中所保持之資料。
請注意，藉由控制端子C之電位，可開啟電晶體102，即，電晶體102之源極與汲極之間之狀態可為導通狀態，與記憶格100a中所保持之資料無關。此外，藉由控制端子C之電位，可關閉電晶體102，即，電晶體102之源極與汲極之間之狀態可為非導通狀態，與記憶格100a中所保持之資料無關。
以上為記憶格100a之驅動方法說明。
當如以上說明資料寫入及讀取至/自記憶體元件300中所包括之每一複數記憶格100a時，記憶體元件300可
寫入及讀取複數資料項(組態資料)。
說明結構與記憶格之結構1不同的記憶格。
圖5C中記憶格100b包括電晶體101、電晶體102、及電晶體141。電晶體101之通道係形成於氧化物半導體層中。請注意，在圖5C中，電晶體101旁寫入「OS」以標示電晶體101之通道係形成於氧化物半導體層中。電晶體101之閘極電連接至端子W。電晶體101之源極及汲極之一電連接至端子D。電晶體101之源極及汲極之另一者電連接至電晶體102之閘極。電晶體102之源極及汲極之一電連接至端子S。電晶體102之源極及汲極之另一者經由電晶體141之源極及汲極而電連接至端子B。電晶體141之閘極電連接至端子X。此處，每一端子可電連接至佈線或電極。
電連接至端子W之佈線、電連接至端子X之佈線、電連接至端子D之佈線、及電連接至端子B之佈線分別亦稱為寫入字線、讀取字線、資料線、及位元線。請注意，資料線及位元線可合併為單一佈線。此處，若資料線及位元線合併為單一佈線，該佈線稱為位元線。
此處，當通道形成於氧化物半導體層中之電晶體101關閉時設定處於浮動狀態之節點可為電晶體102之閘極。
說明圖5C中記憶格100b之驅動方法。
首先，說明資料寫入至記憶格100b。相應於資料(組態資料)之信號電位(輸入至端子D之信號電位)經由藉由輸入至電晶體101之閘極之控制信號(輸入至端子W之控制信號)而開啟之電晶體101，而輸入至電晶體102之閘極。接著，當藉由輸入至電晶體101之閘極之控制信號(輸入至端子W之控制信號)而關閉電晶體101時，信號電位保持於電晶體102之閘極中。以此方式，資料可寫入至記憶格100b。
此處，通道形成於氧化物半導體層中之電晶體101的關閉狀態電流極低。因而，甚至當電源電壓未供應至記憶格100b時，電晶體102之閘極之電位(信號電位)可長時間保持。所以，甚至在停止供應電源電壓之後，記憶格100b可保持資料。
接著，說明從記憶格100b讀取資料。電晶體102之源極(端子S)之電位為根據信號電位而改變電晶體102之源極與汲極之間狀態之電位。此處，電晶體102之源極與汲極之間之狀態為非導通狀態或導通狀態。當藉由輸入至電晶體141之閘極之控制信號(輸入至端子X之控制信號)而開啟電晶體141時，藉由檢測電晶體102之源極與汲極之間之狀態，讀取記憶格100b中所保持之資料。
請注意，固定電位(例如，諸如接地電位之低電源電位)可輸入至端子S(電連接至端子S之佈線)。
以上為記憶格100b之驅動方法說明。
當如以上說明資料寫入及讀取至/自記憶體元件300中所包括之每一複數記憶格100b時，記憶體元件300可寫入及讀取複數資料項(組態資料)。
說明結構與記憶格之結構1及記憶格之結構2不同的記憶格。
圖5D中記憶格100c包括電晶體104及電容器105。電晶體104之通道係形成於氧化物半導體層中。在圖5D中，電晶體104旁寫入「OS」以標示電晶體104之通道係形成於氧化物半導體層中。電晶體104之閘極電連接至端子W。電晶體104之源極及汲極之一電連接至端子B。電晶體104之源極及汲極之另一者電連接至電容器105之一對電極之一。此處，每一端子可電連接至佈線或電極。
電連接至端子W之佈線及電連接至端子B之佈線亦分別稱為字線及位元線。
此處，當通道形成於氧化物半導體層中之電晶體104關閉時設定處於浮動狀態之節點可為電容器105之一電極。
說明圖5D中記憶格100c之驅動方法。
首先，說明資料寫入至記憶格100c。相應於資料(組態資料)之信號電位(輸入至端子B之信號電位)經由藉
由輸入至電晶體104之閘極之控制信號(輸入至端子W之控制信號)而開啟之電晶體104，而輸入至電容器105之一電極。接著，當藉由輸入至電晶體104之閘極之控制信號(輸入至端子W之控制信號)而關閉電晶體104時，信號電位保持於電容器105中。以此方式，資料可寫入至記憶格100c。
此處，通道形成於氧化物半導體層中之電晶體104的關閉狀態電流極低。因而，甚至當電源電壓未供應至記憶格100c時，電容器105之一電極之電位(信號電位)可長時間保持。所以，甚至在停止供應電源電壓之後，記憶格100c可保持資料。
接著，說明從記憶格100c讀取資料。當藉由輸入至電晶體104之閘極之控制信號(輸入至端子W之控制信號)而開啟電晶體104時，藉由從端子B檢測電容器105之一電極中保持之信號電位(亦可稱為相應於信號電位之電荷量)，讀取記憶格100c中所保持之資料。
請注意，電容器105之另一電極可電連接至端子C。固定電位(例如，諸如接地電位之低電源電位)可輸入至端子C。
以上為記憶格100c之驅動方法說明。
當如以上說明資料寫入及讀取至/自記憶體元件300中所包括之每一複數記憶格100c時，記憶體元件300可寫入及讀取複數資料項(組態資料)。
在記憶格之結構1、記憶格之結構2、或記憶格之結構3中，記憶格可進一步包括二極體、電阻器、或開關。例如，類比開關、電晶體等可用作開關。例如，在記憶格之結構2中，記憶格可進一步包括電容器，且電容器之一對電極之一可電連接至電晶體102之閘極。固定電位(例如，諸如接地電位之低電源電位)可輸入至電容器之該對電極之另一者。
請注意，記憶體元件300可包括記憶體電容用於儲存相應於邏輯元件310之狀態(藉由查詢表312執行之邏輯作業種類及藉由選擇電路314選擇之連接關係)之複數組組態資料，並可從複數組組態資料選擇特定一組組態資料，使得資料可儲存於組態記憶體311中。
以上為本發明中可程式化LSI之一方面。
基於該等結構，在停止供應電源電壓至記憶體元件300之後，記憶體元件300可繼續長時間保持相應於資料(組態資料)之信號電位。簡而言之，記憶體元件300功能可如同非揮發性記憶體。
在包括記憶體元件300及複數邏輯元件310之可程式化LSI中，不需定期記憶體元件300之刷新作業或刷新作業頻率可顯著地減少；因而，電力消耗可減少。此外，每當開始供應電源電壓至可程式化LSI，不需將資料寫入至記憶體元件300。以此方式，可提供低電力可程式化LSI，其可以高速執行組態(動態組態)並可快速開始。請注
意，當如實施例1中所說明非揮發性儲存電路用作組態記憶體311時，可不配置記憶體元件300。
本實施例可與任何其他實施例適當組合。
在本實施例中，說明實施例2中記憶體元件300之更具體方面。
記憶體元件300可包括記憶格陣列，其包括實施例2中以矩陣配置之複數記憶格(具有記憶格之結構1、記憶格之結構2、或記憶格之結構3)。
除了記憶格陣列以外，記憶體元件300可包括解碼器(列解碼器或行解碼器)、預充電電路、感應放大器、及暫時儲存電路之任何或所有各項。請注意，若干該些電路可合併為單一電路。例如，感應放大器可充當暫時儲存電路。
解碼器(列解碼器或行解碼器)具有於記憶格陣列中選擇特定記憶格之功能。記憶體元件300寫入及讀取資料至及自藉由解碼器(列解碼器或行解碼器)選擇之記憶格。預充電電路具有在從記憶格讀取資料之前，將記憶格陣列中所包括之位元線之電位設定(預充電)為預定電位之功能。由於在藉由預充電電路將位元線之電位設定(預充電)為預定電位之後，可從記憶格讀取資料，從記憶格讀取資料之速度可增加。感應放大器具有放大相應於記憶格中所保持之資料的位元線之電位並輸出放大之電位的功能
。藉由感應放大器可更快速及準確地讀取資料。暫時儲存電路亦稱為頁面緩衝器或閂鎖電路，並具有暫時保持從記憶體元件外部輸入之資料的功能。暫時儲存電路可具有保持從記憶格陣列讀取資料之功能。
圖5A示意地描繪記憶體元件300之結構之一方面。在圖5A中，記憶體元件300包括記憶格陣列400、行解碼器403、列解碼器404、預充電電路402、及感應放大器401。
請注意，儘管圖5A描繪預充電電路402及感應放大器401係配置於記憶格陣列400配置行解碼器403之側之結構，本實施例不侷限於此結構。預充電電路402及感應放大器401之一或二者可配置於面對行解碼器403且記憶格陣列400配置於其間之側。預充電電路402及感應放大器401可合併為單一電路。記憶格陣列400可經配置而與驅動器電路(例如，行解碼器403、列解碼器404、預充電電路402、或感應放大器401)重疊。
請注意，記憶體元件300可進一步包括二極體、電阻器、算術電路(算術元件)、及開關之任一或所有各項。有關算術電路(算術元件)，可使用緩衝器、反向器、NAND電路、NOR電路、三態緩衝器、定時反向器等。例如，類比開關、電晶體等可用作開關。另一方面，時脈信號及時脈信號之反向信號之一或二者輸入之算術電路(算術元件)可用作開關。
說明記憶格陣列400之更具體方面。
記憶格陣列400可包括參照圖5B之實施例2中所說明之以矩陣配置之複數記憶格100a。例如，圖6中記憶格陣列400包括m×n(m為2或更大之自然數及n為2或更大之自然數)記憶格(記憶格100a(i,j)(i為m或更小之自然數及j為n或更小之自然數))。每一m×n記憶格(記憶格100a(i,j))可為圖5B中記憶格100a。
在圖6中，電連接至端子B及端子D之佈線BLj用於共同配置於一行之記憶格之中。例如，電連接至端子B及端子D之佈線BL1用於共同配置於第一行之記憶格之中(記憶格100a(1,1)至100a(m,1))。佈線BLj可稱為位元線。
在圖6中，電連接至端子S之佈線SLj用於共同配置於一行之記憶格之中。例如，電連接至端子S之佈線SL1用於共同配置於第一行之記憶格之中(記憶格100a(1,1)至100a(m,1))。請注意，電連接至端子S之佈線SLj可共同用於記憶格陣列中所包括之所有記憶格之中。
在圖6中，電連接至端子W之佈線WLi用於共同配置於一列之記憶格之中。例如，電連接至端子W之佈線WL1用於共同配置於第一列之記憶格之中(記憶格100a(1,1)至100a(1,n))。佈線WLi可稱為寫入字線。
在圖6中，電連接至端子C之佈線CLi用於共同配置於一列之記憶格之中。例如，電連接至端子C之佈線CL1用於共同配置於第一列之記憶格之中(記憶格100a(1,1)至100a(1,n))。佈線CLi可稱為讀取字線。
然而，本實施例不侷限於此結構。複數佈線BLj及複數佈線SLj可配置於配置於一行之記憶格中，或複數佈線WLi及複數佈線CLi可配置於配置於一列之記憶格中。
佈線可共同用於圖6之結構中。當佈線係共同使用時，記憶格陣列400可微型化及高度整合。
在圖6之記憶格陣列400中，資料選擇性寫入至由輸入至佈線WLi之信號指定之列中記憶格(記憶格100a(i,j))。具體地，非寫入資料之儲存元件的電連接至佈線BLj之記憶格中電晶體101關閉，且寫入資料之記憶格中電晶體101藉由輸入至佈線WLi之信號而開啟。以此方式，資料寫入至指定之記憶格。此外，從由輸入至佈線CLi之信號指定之列中記憶格(記憶格100a(i,j))選擇性讀取資料。具體地，非讀取資料之記憶格的電連接至佈線BLj之記憶格中電晶體102關閉(與保持之資料無關)，且讀取資料之記憶格中電晶體102之狀態根據保持之資料(信號電位)而改變。以此方式，從指定之記憶格讀取資料。請注意，寫入及讀取資料至及自指定之記憶格的方法類似於以上實施例中記憶格100a之驅動方法；因而，其說明省略。
記憶格陣列400可包括參照圖5B之實施例2中所說明之以矩陣配置之複數記憶格100a。例如，圖9B中記憶格陣列400包括m×n(m為2或更大之自然數及n為2或更大之自然數)記憶格(記憶格100a(i,j)(i為m或更小之自然數及j為n或更小之自然數))。每一m×n記憶格(記憶格100a(i,j))可為圖5B中記憶格100a。
在圖9B之結構中，在設於記憶格群組400_j之一端的記憶格(記憶格100a(1,j))中，端子D電連接至佈線BLj，及端子B經由充當開關之電晶體181而電連接至佈線BLj。在設於記憶格群組400_j之另一端的記憶格(記憶格100a(m,j))中，端子S經由充當開關之電晶體182而電連接至佈線SLj。請注意，電晶體182可排除，且在設於記憶格群組400_j之另一端的記憶格(記憶格100a(m,j))中，端子S可直接連接至佈線SLj。在非設於記憶格群組400_j端之記憶格中，鄰近記憶格之一之端子S電連接至鄰近記憶格之另一者之端子B，且鄰近記憶格之一之端子F電連接至鄰近記憶格之另一者之端子D。此處，如圖9A中所描繪，端子F為電連接至電晶體102之閘極之節點中所配置之端子。因而，在圖9B之結構中，記憶格群組400_j中所包括之電晶體102可視為電串聯連接，及記憶格群組400_j中所包括之電晶體101可視為電串聯連接。佈線BLj亦可稱為位元線。
在圖9B中，電連接至端子W之佈線WLi共同用於配
置於一列之記憶格之中。例如，電連接至端子W之佈線WL1共同用於配置於第一列之記憶格之中(記憶格100a(1,1)至100a(1,n))。佈線WLi亦可稱為寫入字線。
在圖9B中，電連接至端子C之佈線CLi共同用於配置於一列之記憶格之中。例如，電連接至端子C之佈線CL1共同用於配置於第一列之記憶格之中(記憶格100a(1,1)至100a(1,n))。佈線CLi亦可稱為讀取字線。
然而，本實施例不侷限於此結構。複數佈線WLi及複數佈線CLi可配置於配置於一列之記憶格中。
佈線可共同用於圖9B之結構中。當佈線共同使用時，記憶格陣列400可微型化及高度整合。
請注意，儘管圖9B描繪記憶格陣列400之結構，其中記憶格群組400_j係配置用於一列，本實施例不侷限於此結構。在記憶格陣列400中，記憶格群組400_j係以矩陣配置。
在圖9B之記憶格陣列400中，資料選擇性寫入至由輸入至佈線WLi之信號指定之列中記憶格(記憶格100a(i,j))。具體地，資料順序地從較接近佈線SLj側之記憶格寫入至記憶格。寫入資料之記憶格中及配置於較記憶格更接近佈線BLj側之所有記憶格中電晶體101藉由輸入至佈線WLi之信號而開啟。此外，配置於較寫入資料之記憶格更接近佈線SLj側之所有記憶格中電晶體101藉由輸入至佈線WLi之信號而關閉。以此方式，相應於資料之信號電位從佈線BLi輸入至寫入資料之記憶格。請注意，
電晶體181及182之一或二者關閉同時寫入資料。此外，從由輸入至佈線CLi之信號指定之列中記憶格(記憶格100a(i,j))選擇性讀取資料。具體地，非讀取資料之記憶格的電連接至佈線BLj之記憶格中電晶體102開啟(與保持之資料無關)，且讀取資料之記憶格中電晶體102之狀態根據保持之資料(信號電位)而改變。請注意，電晶體181及182開啟同時讀取資料。以此方式，從指定之記憶格讀取資料。請注意，寫入及讀取資料至及自指定之記憶格的方法類似於以上實施例中記憶格100a之驅動方法；因而，其說明省略。
記憶格陣列400可包括參照圖5C之實施例2中所說明之以矩陣配置之複數記憶格100b。例如，圖7中記憶格陣列400包括m×n(m為2或更大之自然數及n為2或更大之自然數)記憶格(記憶格100b(i,j)(i為m或更小之自然數及j為n或更小之自然數))。每一m×n記憶格(記憶格100b(i,j))可為圖5C中記憶格100b。
在圖7中，電連接至端子B及端子D之佈線BLj用於共同配置於一行之記憶格之中。例如，電連接至端子B及端子D之佈線BL1用於共同配置於第一行之記憶格之中(記憶格100b(1,1)至100b(m,1))。佈線BLj可稱為位元線。
在圖7中，電連接至端子S之佈線SLj用於共同配置
於一行之記憶格之中。例如，電連接至端子S之佈線SL1用於共同配置於第一行之記憶格之中(記憶格100b(1,1)至100b(m,1))。請注意，電連接至端子S之佈線SLj可共同用於記憶格陣列中所包括之所有記憶格之中。
在圖7中，電連接至端子W之佈線WLi用於共同配置於一列之記憶格之中。例如，電連接至端子W之佈線WL1用於共同配置於第一列之記憶格之中(記憶格100b(1,1)至100b(1,n))。佈線WLi可稱為寫入字線。
在圖7中，電連接至端子X之佈線XLi用於共同配置於一列之記憶格之中。例如，電連接至端子X之佈線XL1用於共同配置於第一列之記憶格之中(記憶格100b(1,1)至100b(1,n))。佈線XLi可稱為讀取字線。
然而，本實施例不侷限於此結構。複數佈線BLj及複數佈線SLj可配置於配置於一行之記憶格中，或複數佈線WLi及複數佈線XLi可配置於配置於一列之記憶格中。
佈線可共同用於圖7之結構中。當佈線係共同使用時，記憶格陣列400可微型化及高度整合。
在圖7之記憶格陣列400中，資料選擇性寫入至由輸入至佈線WLi之信號指定之列中記憶格(記憶格100b(i,j))。具體地，非寫入資料之記憶格的電連接至佈線BLj之記憶格中電晶體101關閉，且寫入資料之記憶格中電晶體101藉由輸入至佈線WLi之信號而開啟。以此方式，選擇性寫入資料。此外，從由輸入至佈線XLi之信號指定之列中記憶格(記憶格100b(i,j))選擇性讀取資料。具體
地，非讀取資料之記憶格的電連接至佈線BLj之記憶格中電晶體141關閉，且讀取資料之記憶格中電晶體141開啟。以此方式，選擇性讀取資料。請注意，寫入及讀取資料至及自指定之記憶格的方法類似於以上實施例中記憶格100b之驅動方法；因而，其說明省略。
記憶格陣列400可包括參照圖5D之實施例2中所說明之以矩陣配置之複數記憶格100c。例如，圖8中記憶格陣列400包括m×n(m為2或更大之自然數及n為2或更大之自然數)記憶格(記憶格100c(i,j)(i為m或更小之自然數及j為n或更小之自然數))。每一m×n記憶格(記憶格100c(i,j))可為圖5D中記憶格100c。
在圖8中，電連接至端子B之佈線BLj用於共同配置於一行之記憶格之中。例如，電連接至端子B之佈線BL1用於共同配置於第一行之記憶格之中(記憶格100c(1,1)至100c(m,1))。佈線BLj可稱為位元線。
在圖8中，電連接至端子W之佈線WLi用於共同配置於一列之記憶格之中。例如，電連接至端子W之佈線WL1用於共同配置於第一列之記憶格之中(記憶格100c(1,1)至100c(1,n))。佈線WLi可稱為字線。
然而，本實施例不侷限於此結構。複數佈線BLj可配置於配置於一行之記憶格中，或複數佈線WLi可配置於配置於一列之記憶格中。在m×n記憶格(記憶格100c(i,j)
)中，端子C可電連接至一電極或一佈線或可電連接至不同電極或不同佈線。
佈線可共同用於圖8之結構中。當佈線係共同使用時，記憶格陣列400可微型化及高度整合。
在圖8之記憶格陣列400中，資料選擇性寫入至及讀取自由輸入至佈線WLi之信號指定之列中記憶格(記憶格100c(i,j))。具體地，非寫入資料之記憶格中電晶體104關閉，且寫入資料之記憶格中電晶體104藉由輸入至佈線WLi之信號而開啟；因而資料選擇性寫入。此外，非讀取資料之記憶格中電晶體104關閉，且讀取資料之記憶格中電晶體104開啟；因而資料選擇性讀取。寫入及讀取資料至及自指定之記憶格的方法類似於以上實施例中記憶格100c之驅動方法；因而，其說明省略。
請注意，在記憶格陣列之結構1、記憶格陣列之結構2、記憶格陣列之結構3、或記憶格陣列之結構4中，記憶格陣列可進一步包括二極體、電阻器、算術電路(算術元件)、及開關之任一或所有各項。有關算術電路(算術元件)，可使用緩衝器、反向器、NAND電路、NOR電路、三態緩衝器、定時反向器等。例如，類比開關、電晶體等可用作開關。另一方面，時脈信號及時脈信號之反向信號之一或二者輸入之算術電路(算術元件)可用作開關。
請注意，記憶體元件300可包括記憶體電容用於儲存
相應於邏輯元件310之狀態(藉由查詢表312執行之邏輯作業種類及藉由選擇電路314選擇之連接關係)之複數組組態資料，並可從複數組組態資料選擇特定一組組態資料，使得資料可儲存於組態記憶體311中。在此狀況下，當一組組態資料儲存於配置於記憶格陣列400之一列之記憶格中時，可從一列讀取一組組態資料。因而，組態時間可縮短。
其次，說明圖5A中感應放大器401之結構之特定方面。感應放大器401可包括複數感應放大器。感應放大器可配置於記憶格陣列400中所配置之每一位元線。位元線之電位可藉由感應放大器放大，並可從感應放大器之輸出端子檢測。此處，位元線之電位係依據電連接至位元線並讀取資料之記憶格中所保持之信號電位。因而，從感應放大器之輸出端子輸出之信號相應於讀取資料之記憶格中所保持之資料。以此方式，可由感應放大器401檢測記憶格陣列400中每一記憶格中所保持之資料。
使用反向器或緩衝器可形成感應放大器。例如，可使用閂鎖電路(閂鎖感應放大器)形成感應放大器。另一方面，可使用比較器形成感應放大器。例如，可使用差分放大器(運算放大器)形成感應放大器。
尤其，若具圖5D中結構之記憶格100c用作記憶格陣列400中所包括之記憶格，較佳地使用閂鎖感應放大器作
為感應放大器401。閂鎖感應放大器可放大輸入信號並可保持放大之信號。因而，甚至當相應於記憶格100c中電容器105中所保持之信號電位的電荷於從記憶格100c讀取資料時改變(受損)時，相應於信號電位之信號可保持於閂鎖感應放大器中並可再次寫入至記憶格100c。
參照圖11A至11D及圖12A至12G說明感應放大器401之更具體方面。
圖11A描繪包括緩衝器441之感應放大器401之範例。感應放大器401包括n緩衝器441，且n緩衝器441配置用於記憶格陣列400中位元線BL1至BLn。位元線BL1至BLn之電位可由n緩衝器441放大並可從輸出端子OUT1至OUTn輸出。此處，位元線之電位係依據電連接至位元線並讀取資料之記憶格中所保持之信號電位。因而，從緩衝器441之輸出端子輸出之信號相應於讀取資料之記憶格中所保持之資料。以此方式，可由包括n緩衝器441之感應放大器401檢測記憶格陣列400中每一記憶格中所保持之資料。
圖11B描繪包括比較器442之感應放大器401之範例。感應放大器401包括n比較器442，且n比較器442配置用於記憶格陣列400中位元線BL1至BLn。位元線BL1
至BLn之電位可藉由n比較器442比較參考電位(圖11B中標示為「ref」)，且比較結果可從輸出端子OUT1至OUTn輸出。此處，位元線之電位係依據電連接至位元線並讀取資料之記憶格中所保持之信號電位。因而，從比較器442之輸出端子輸出之信號相應於讀取資料之記憶格中所保持之資料。以此方式，可由包括n比較器442之感應放大器401檢測記憶格陣列400中每一記憶格中所保持之資料。
圖11C及11D各描繪包括閂鎖電路443之感應放大器401之範例。例如，可使用反向器444及反向器445形成閂鎖電路443。感應放大器401包括n閂鎖電路443，且n閂鎖電路443配置用於記憶格陣列400中位元線BL1至BLn。位元線BL1至BLn之電位可由n閂鎖電路443放大，並可從輸出端子OUT1至OUTn輸出。此處，位元線之電位係依據電連接至位元線並讀取資料之記憶格中所保持之信號電位。因而，從閂鎖電路443之輸出端子輸出之信號(放大之信號)相應於讀取資料之記憶格中所保持之資料。以此方式，可由包括n閂鎖電路443之感應放大器401檢測記憶格陣列400中每一記憶格中所保持之資料。
此外，每一n閂鎖電路443可保持放大之信號。因而，甚至當從記憶格陣列400中記憶格讀取資料時資料受損時，相應信號可保持於n閂鎖電路443中，並可再次寫入
至記憶格。
例如，若具圖5D中結構之記憶格100c用作記憶格陣列400中所包括之記憶格，較佳地使用具圖11C或11D中結構之感應放大器401。甚至當相應於記憶格100c中電容器105中所保持之信號電位之電荷於從記憶格100c讀取資料時改變(受損)時，相應於信號電位之信號可保持於閂鎖電路443中，並可再次寫入至記憶格100c。請注意，閂鎖電路443中所保持之信號可經由諸如反向器之算術元件而再次寫入至記憶格100c。
由於包括圖11C或11D中所描繪之閂鎖電路443的感應放大器401如以上說明具有保持信號之功能，感應放大器401可用作暫時儲存電路。例如，包括閂鎖電路443之感應放大器401可用作電路(例如，頁面緩衝器)用於暫時保持從記憶體元件300外部輸入之資料。
請注意，感應放大器可進一步包括二極體、電阻器、算術電路(算術元件)、及開關之任一或所有各項。有關算術電路(算術元件)，可使用緩衝器、反向器、NAND電路、NOR電路、三態緩衝器、定時反向器等。例如，類比開關、電晶體等可用作開關。另一方面，時脈信號及時脈信號之反向信號之一或二者輸入之算術電路(算術元件)可用作開關。
圖12A示意地描繪參照圖11A至11D說明之感應放
大器401中每一感應放大器之結構。感應放大器1451相應於圖11A中緩衝器441、圖11B中比較器442、或圖11C或11D中閂鎖電路443。符號BLx標示任一位元線BL1至BLn，及符號OUTx標示任一輸出端子OUT1至OUTn。二極體、電阻器、算術電路(算術元件)、或開關可附加至具圖12A中結構之感應放大器。
如圖12B中所描繪，元件1450可配置於位元線BLx與感應放大器1451之間。例如，開關可用作元件1450。
如圖12C中所描繪，端子VR可經由元件1450而電連接至位元線BLx。例如，開關、電阻器、或二極體可用作元件1450。
圖12D為開關1452配置作為圖12C中元件1450之範例。圖12F為其閘極供應予控制信號PSW之電晶體用作開關1452之範例。在圖12D或12F之結構中，當藉由施加預定電位至端子VR而開啟開關1452時，預定電位可預充電至位元線BLx。以此方式，感應放大器401亦可用作預充電電路402。
圖12E為配置負載1453作為圖12C中元件1450之範例。圖12G為二極體-連接之電晶體用作負載1453之範例。在圖12E或12G之結構中，若藉由圖5B中從記憶格100a，或圖5C中從記憶格100b，讀取資料時保持之信號電位而關閉電晶體102，端子VR之電位可輸入至感應放大器。
其次，參照圖10說明圖5A中預充電電路402之特定方面。在圖10中，預充電電路402包括預充電線PR及複數開關446。開關446可配置用於記憶格陣列400中位元線BL1至BLn。藉由每一開關446選擇每一位元線與預充電線PR之間之電連接，預充電線PR之電位(預充電電位)可輸入至每一位元線。例如，類比開關、電晶體等可用作開關446。另一方面，時脈信號及時脈信號之反向信號之一或二者輸入之算術電路(算術元件)可用作開關446。
請注意，預充電電路402可進一步包括二極體、電阻器、算術電路(算術元件)、及不同開關之任一或所有各項。有關算術電路(算術元件)，可使用緩衝器、反向器、NAND電路、NOR電路、三態緩衝器、定時反向器等。
以上為記憶體元件之變化說明。
本實施例可與任何其他實施例適當組合。
在本實施例中，說明邏輯元件310中所包括之查詢表312之一方面。可使用複數多工器形成查詢表312。此外，組態資料可輸入至複數多工器之輸入端子及控制端子之任一者。
圖3A描繪邏輯元件310中所包括之查詢表312之一方面。
在圖3A中，使用七個二輸入多工器(多工器31、多工器32、多工器33、多工器34、多工器35、多工器36、及多工器37)形成查詢表312。多工器31至34之輸入端子相應於查詢表312之輸入端子M1至M8。多工器31至34之控制端子相互電連接並相應於查詢表312之輸入端子IN3。多工器31及32之輸出端子電連接至多工器35之二輸入端子。多工器33及34之輸出端子電連接至多工器36之二輸入端子。多工器35及36之控制端子相互電連接並相應於查詢表312之輸入端子IN2。多工器35及36之輸出端子電連接至多工器37之二輸入端子。多工器37之控制端子相應於查詢表312之輸入端子IN1。多工器37之輸出端子相應於查詢表312之輸出端子OUT。
當組態資料從組態記憶體311中每一儲存電路輸入至輸入端子M1至M8及IN1至IN3之任一者時，可指定由查詢表312執行之算術處理種類。
例如，若資料(「0」、「1」、「0」、「1」、「0」、「1」、「1」、及「1」)輸入至圖3A中查詢表312之輸入端子M1至M8，可獲得圖3C中等效電路之功能。此處，「A」、「B」、及「C」配賦予輸入端子IN1至IN3，及「Y」配賦予輸出端子OUT。
圖3B描繪邏輯元件310中所包括之查詢表312之另一方面。
在圖3B中，使用三個二輸入多工器(多工器41、多工器42、及多工器43)及一個二輸入OR電路44形成查
詢表312。多工器41及42之輸入端子相應於查詢表312之輸入端子M1至M4。多工器41之控制端子相應於查詢表312之輸入端子IN1。多工器42之控制端子相應於查詢表312之輸入端子IN2。多工器41及42之輸出端子電連接至多工器43之二輸入端子。OR電路44之二輸入端子相應於查詢表312之輸入端子IN3及輸入端子IN4，且OR電路44之輸出輸入至多工器43之控制端子。多工器43之輸出端子相應於查詢表312之輸出端子OUT。
當組態資料從組態記憶體311中每一儲存電路輸入至輸入端子M1至M4及IN1至IN4之任一者時，可指定由查詢表312執行之算術處理種類。
例如，若資料(「0」、「1」、「0」、「0」、及「0」)輸入至圖3B中查詢表312之輸入端子M1、M3、M4、IN2、及IN4，可獲得圖3C中等效電路之功能。此處，「A」、「B」、及「C」配賦予輸入端子IN1、M2、及IN3，及「Y」配賦予輸出端子OUT。
請注意，儘管圖3A及3B各描繪使用二輸入多工器形成之查詢表範例，本實施例不侷限於此。較佳地使用各具有三或更多輸入之多工器形成之查詢表。
請注意，除了多工器以外，查詢表可進一步包括二極體、電阻器、算術電路(算術元件)、及開關之任一或所有各項。有關算術電路(算術元件)，可使用緩衝器、反向器、NAND電路、NOR電路、三態緩衝器、定時反向器等。例如，類比開關、電晶體等可用作開關。另一方面，
時脈信號及時脈信號之反向信號之一或二者輸入之算術電路(算術元件)可用作開關。
儘管圖3C中所描繪之三輸入及一輸出算術處理之狀況係使用圖3A或圖3B中查詢表312執行，本實施例不侷限於此。當適當決定查詢表及將輸入之組態資料時，可執行具有四或更多輸入及二或更多輸出之算術處理。
本實施例可與任何其他實施例適當組合。
在本實施例中，說明邏輯元件310中所包括之選擇電路314之一方面。可使用多工器或開關形成選擇電路314。此外，組態資料可輸入至多工器或開關之控制端子。
圖4A描繪邏輯元件310中所包括之選擇電路314之一方面。
在圖4A中，使用八輸入多工器51形成選擇電路314。當3位元組態資料輸入至控制端子M時，可從輸出端子OUT選擇性輸出輸入至多工器51之輸入端子IN1至IN8之任一信號。
請注意，儘管圖4A描繪使用八輸入多工器形成之選擇電路範例，本實施例不侷限於此。較佳地使用具有九或更多輸入之多工器形成之選擇電路。除了多工器以外，選擇電路可進一步包括二極體、電阻器、算術電路(算術元件)、及開關之任一或所有各項。有關算術電路(算術元件)，可使用緩衝器、反向器、NAND電路、NOR電路、
三態緩衝器、定時反向器等。例如，類比開關、電晶體等可用作開關。另一方面，時脈信號及時脈信號之反向信號之一或二者輸入之算術電路(算術元件)可用作開關。
圖4B描繪邏輯元件310中所包括之選擇電路314之另一方面。
在圖4B中，選擇電路314包括各充當開關之電晶體61至64。電晶體61之閘極電連接至端子M1。電晶體62之閘極電連接至端子M2。電晶體63之閘極電連接至端子M3。電晶體64之閘極電連接至端子M4。輸入端子IN1經由電晶體61之源極及汲極而電連接至輸出端子OUT。輸入端子IN2經由電晶體62之源極及汲極而電連接至輸出端子OUT。輸入端子IN3經由電晶體63之源極及汲極而電連接至輸出端子OUT。輸入端子IN4經由電晶體64之源極及汲極而電連接至輸出端子OUT。在圖4B中，當4位元組態資料輸入至輸入端子M1至M4時，可從輸出端子OUT選擇性輸出輸入至輸入端子IN1至IN4之任一信號。請注意，當二或更多電晶體61至64同時開啟時，二或更多輸入端子IN1至IN4可相互電連接。
請注意，可使用各充當開關之特定元件取代電晶體61至64。
儘管圖4B描繪四輸入及一輸出選擇電路之範例，本實施例不侷限於此。較佳地使用具有五或更多輸入及二或更多輸出之選擇電路。選擇電路可進一步包括多工器、二極體、電阻器、算術電路(算術元件)、及開關之任一或
所有各項。有關算術電路(算術元件)，可使用緩衝器、反向器、NAND電路、NOR電路、三態緩衝器、定時反向器等。例如，類比開關、電晶體等可用作開關。另一方面，時脈信號及時脈信號之反向信號之一或二者輸入之算術電路(算術元件)可用作開關。
本實施例可與任何其他實施例適當組合。
說明可程式化LSI之形成方法。在本實施例中，說明可程式化LSI之形成方法，提供其通道係形成於氧化物半導體層中之電晶體11、電容器12、及圖1C、圖1D、圖2B、及圖2C中儲存電路中所包括之算術電路201或算術電路202中所包括之電晶體133作為範例。此處，提供電晶體133為其通道係形成於矽層中之電晶體作為範例。
請注意，圖5B中電晶體101、圖5C中電晶體101、及圖5D中電晶體104可以類似於電晶體11之方式形成。此外，圖5B中電容器103及圖5D中電容器105可以類似於電容器12之方式形成。圖5B中電晶體102及圖5C中電晶體102及141可以類似於電晶體133之方式形成。
首先，如圖13A中所描繪，絕緣膜701及與單晶半導體基板分離之半導體膜702係形成於基板700之上。
儘管對於可用作基板700之材料並無特別限制，材料需具有至少夠高耐熱性以耐受之後將執行之熱處理。例如，藉由融化程序或浮動程序形成之玻璃基板、石英基板、
半導體基板、陶瓷基板等可用作基板700。若之後將執行之熱處理溫度高，其應變點為730℃或更高之玻璃基板較佳地用作玻璃基板。
在本實施例中，以下提供使用單晶矽形成之半導體膜702作為範例，說明電晶體133之形成方法。請注意，簡要說明單晶半導體膜702之形成方法的具體範例。首先，包括藉由電場加速之離子的離子束進入單晶半導體基板之黏合基板，且因為結晶結構局部失序而易碎之易碎層形成於距黏合基板表面某深度之區域中。形成易碎層之深度可藉由離子束之加速能量及離子束進入角度而予調整。接著，黏合基板及配置絕緣膜701之基板700相互連接使得絕緣膜701夾於其間。在黏合基板及基板700相互重疊之後，約1至500 N/cm2，較佳地為11至20 N/cm2之壓力施加於部分黏合基板及部分基板700，使得基板相互連接。當壓力施加於部分黏合基板及部分基板700時，黏合基板與絕緣膜701之間從該些部分開始黏合，導致黏合基板及絕緣膜701相互緊密接觸之整個表面黏合。之後，執行熱處理，使得存在於易碎層中之微孔組合，且微孔之體積增加。因此，部分黏合基板之單晶半導體膜沿易碎層而與黏合基板分離。設定熱處理之溫度使得不超過基板700之應變點。接著，單晶半導體膜藉由蝕刻等而被處理為所欲形狀，使得可形成半導體膜702。
為控制臨限電壓，諸如硼、鋁、或鎵之賦予p型導電之雜質元素，或諸如磷或砷之賦予n型導電之雜質元素，
可添加至半導體膜702。雜質元素可添加至未蝕刻以具有預定形狀之半導體膜或蝕刻以具有預定形狀之半導體膜702，以控制臨限電壓。另一方面，雜質元素可添加至黏合基板以控制臨限電壓。另一方面，雜質元素可添加至黏合基板以粗略控制臨限電壓，且雜質元素亦可添加至未蝕刻以具有預定形狀之半導體膜或蝕刻以具有預定形狀之半導體膜702，以細微控制臨限電壓。
請注意，儘管本實施例中使用單晶半導體膜，本實施例不侷限於此結構。例如，可使用藉由淺槽隔離(STI)等隔離之散裝半導體基板。例如，可使用藉由蒸氣沉積而形成於絕緣膜701上之多晶、微晶、或非結晶半導體膜。另一方面，可藉由已知技術結晶化半導體膜。有關已知結晶化技術，可使用使用雷射束之雷射結晶化或使用催化元素之結晶化。另一方面，可組合使用使用催化元素之結晶化及雷射結晶化。當使用諸如石英基板之耐熱基板時，可組合使用下列任一項：使用電熱爐之熱結晶化、使用紅外光之燈加熱結晶化、使用催化元素之結晶化、及約950℃之高溫加熱。
其次，如圖13B中所描繪，使用半導體膜702形成半導體層704。接著，於半導體層704之上形成閘極絕緣膜703。
例如，閘極絕緣膜703可使用單層或包括下列各項之膜之層的堆疊，藉由電漿增強CVD、濺鍍等予以形成：氧化矽、氮氧化矽、氧氮化矽、氮化矽、氧化鉿、氧化鋁、
氧化鉭、氧化釔、矽酸鉿(HfSixOy(x>0,y>0))、添加氮之矽酸鉿(HfSixOyNz(x>0,y>0,z>0))、添加氮之鋁酸鉿(HfAlxOyNz(x>0,y>0,z>0))等。
請注意，在本說明書中，氧氮化物為包括氧多於氮之物質，及氮氧化物為包括氮多於氧之物質。
閘極絕緣膜703之厚度可為例如1至100 nm，較佳地為10至50 nm。在本實施例中，藉由電漿增強CVD形成包含氧化矽之單層絕緣膜作為閘極絕緣膜703。
接著，如圖13C中所描繪，形成閘極電極707。
形成導電膜並接著處理為預定形狀，使得可形成閘極電極707。藉由CVD、濺鍍、蒸氣沉積、旋塗等可形成導電膜。對導電膜而言，可使用鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鈮(Nb)等。可使用包含金屬作為其主成分之合金或包含金屬之化合物。另一方面，可使用諸如摻雜賦予導電之諸如磷之雜質元素之多晶矽的半導體至半導體膜而形成導電膜。
請注意，儘管在本實施例中使用單層導電膜形成閘極電極707，本實施例不侷限於此結構。可使用複數堆疊之導電膜形成閘極電極707。
有關二導電膜之組合，氮化鉭或鉭可用於第一導電膜及鎢可用於第二導電膜。有關範例，可使用任何下列組合：氮化鎢及鎢；氮化鉬及鉬；鋁及鉭；鋁及鈦等。由於鎢及氮化鉭具有高耐熱性，可於二導電膜形成之後，於執行
之步驟中執行用於熱激活之熱處理。另一方面，有關二導電膜之組合，例如可使用矽化鎳及摻雜賦予n型導電之雜質元素之矽、矽化鎢及摻雜賦予n型導電之雜質元素之矽等。
在三導電膜堆疊之三層結構之狀況下，較佳地使用鉬膜、鋁膜、及鉬膜之層級結構。
氧化銦、氧化銦-氧化錫、氧化銦-氧化鋅、氧化鋅、氧化鋅鋁、氧氮化鋅鋁、氧化鋅鎵等透光氧化物導電膜可用作閘極電極707。
另一方面，可藉由液滴釋放法且未使用遮罩而選擇性形成閘極電極707。液滴釋放法為用於形成預定圖案之方法，其藉由從小孔釋放或注入包含預定組成之液滴，以其分類並包括噴墨法。
此外，可以該等方式形成閘極電極707，即形成導電膜接著在適當控制之狀況下(例如，施加於盤繞電極層之電量、施加於基板側電極層之電量、及基板側電極溫度)藉由電感耦合電漿(ICP)蝕刻而蝕刻具有所欲錐形。此外，可藉由遮罩形狀控制錐形之角度等。請注意，對蝕刻氣體而言，適當使用氯基氣體，諸如氯、氯化硼、氯化矽、或四氯化碳；氟基氣體，諸如四氟化碳、氟化硫、或氟化氮；或氧。
其次，如圖13D中所描繪，當賦予一導電之雜質元素添加至以閘極電極707用作遮罩之半導體層704時，於半導體層704中形成與閘極電極707重疊之通道形成區域
710，且一對雜質區域709內夾通道形成區域710。
在本實施例中，賦予p型導電之雜質元素(例如硼)添加至半導體層704。
其次，如圖14A中所描繪，形成絕緣膜712及713以覆蓋閘極絕緣膜703及閘極電極707。具體地，氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧氮化矽、氮化鋁、氧氮化鋁等無機絕緣膜可用作絕緣膜712及713。尤其，因為因電極或佈線重疊之電容可實質上減少，較佳地使用低介電常數(低k)材料形成絕緣膜712及713。請注意，包括該等材料之多孔絕緣膜可用作絕緣膜712及713。由於多孔絕緣膜具有較密集絕緣層低之介電常數，因電極或佈線重疊之寄生電容可進一步減少。
在本實施例中，氧氮化矽用於絕緣膜712，及氮氧化矽用於絕緣膜713。此外，儘管在本實施例中絕緣膜712及713係形成於閘極電極707之上，在本發明中，僅一絕緣膜可形成於閘極電極707之上，或三或更多層之複數絕緣膜可堆疊於閘極電極707之上。
其次，如圖14B中所描繪，絕緣膜713歷經化學機械拋光(CMP)或蝕刻，使得絕緣膜713之頂面平坦。請注意，為改進之後形成之電晶體11的特性，絕緣膜713之表面較佳地盡可能平坦。
經由以上步驟，可形成電晶體133。
其次，說明電晶體11之形成方法。首先，如圖14C中所描繪，氧化物半導體層716係形成於絕緣膜713之上
。
藉由將形成於絕緣膜713上之氧化物半導體膜處理為所欲形狀，可形成氧化物半導體層716。氧化物半導體膜之厚度為2至200 nm，較佳地為3至50 nm，更佳地為3至20 nm。藉由濺鍍並使用氧化物半導體作為靶材而沉積氧化物半導體膜。另一方面，可藉由於稀有氣體(例如，氬)、氧氣、或稀有氣體(例如，氬)及氧之混合氣體中濺鍍而形成氧化物半導體膜。
請注意，在藉由濺鍍而沉積氧化物半導體膜之前，較佳地藉由其中導入氬氣並產生電漿之反向濺鍍而移除絕緣膜713表面之灰塵。反向濺鍍為一種方法，其中靶材側未施加電壓，RF電源用於在氬氣中施加電壓至基板側，並於基板附近產生電漿，使得修改基板表面。請注意，可使用氮、氦等取代氬氣。另一方面，可使用添加氧、氮氧化物等之氬氣。另一方面，可使用添加氯、四氟化碳等之氬氣。
氧化物半導體層包括選自In、Ga、Sn、及Zn之至少一或更多元素。例如，可使用四金屬氧化物，諸如In-Sn-Ga-Zn-O基氧化物半導體；三金屬氧化物，諸如In-Ga-Zn-O基氧化物半導體、In-Sn-Zn-O基氧化物半導體、In-Al-Zn-O基氧化物半導體、Sn-Ga-Zn-O基氧化物半導體、Al-Ga-Zn-O基氧化物半導體、或Sn-Al-Zn-O基氧化物半導體；二金屬氧化物，諸如In-Zn-O基氧化物半導體、Sn-Zn-O基氧化物半導體、Al-Zn-O基氧化物半導體、Zn-
Mg-O基氧化物半導體、Sn-Mg-O基氧化物半導體、In-Mg-O基氧化物半導體、或In-Ga-O基材料；或單金屬氧化物，諸如In-O基氧化物半導體、Sn-O基氧化物半導體、或Zn-O基氧化物半導體。任何以上氧化物半導體可包含In、Ga、Sn、及Zn以外元素，例如SiO2。
例如，In-Ga-Zn-O基氧化物半導體表示包含銦(In)、鎵(Ga)、及鋅(Zn)之氧化物半導體，且對於組成比並無限制。
對於氧化物半導體層而言，可使用由化學式InMO3(ZnO)m(m>0)表示之薄膜。此處，M標示選自Zn、Ga、Al、Mn、或Co之一或更多金屬元素。例如，M可為Ga、Ga及Al、Ga及Mn、Ga及Co等。
若In-Zn-O基材料用於氧化物半導體，使用具有In：Zn=50：1至1：2原子比(In2O3：ZnO=25：1至1：4摩爾比)之組成比的靶材，較佳地為In：Zn=20：1至1：1原子比(In2O3：ZnO=10：1至1：2摩爾比)，更佳地為In：Zn=1.5：1至15：1原子比(In2O3：ZnO=3：4至15：2摩爾比)。例如，當用於In-Zn-O基氧化物半導體沉積之靶材具有In：Zn：O=X：Y：Z之組成比時，Z>1.5X+Y。
在本實施例中，藉由濺鍍並使用包括銦(In)、鎵(Ga)、及鋅(Zn)之靶材而獲得30-nm厚之In-Ga-Zn-O基氧化物半導體薄膜用作氧化物半導體膜。例如，具In：Ga：Zn=1：1：0.5、In：Ga：Zn=1：1：1、或In：Ga：
Zn=1：1：2之金屬組成比之靶材可用作靶材。包括In、Ga、及Zn之靶材的填充因子為高於或等於90%及低於或等於100%，較佳地為高於或等於95%及低於100%。基於使用具高填充因子之靶材，形成密集氧化物半導體膜。
在本實施例中，氧化物半導體膜係以該等方式沉積，即基板保持於保持減壓之處理室中，移除處理室中剩餘濕氣，導入氫及濕氣移除之濺鍍氣體，並使用靶材。沉積期間，基板溫度可為100至600℃，較佳地為200至400℃。藉由氧化物半導體膜沉積同時加熱基板，沉積之氧化物半導體膜中所包括之雜質濃度可降低。此外，藉由濺鍍之損壞可減少。為移除處理室中剩餘濕氣，較佳地使用吸附真空泵。例如，較佳地使用低溫泵、離子泵、或鈦昇華泵。附加冷阱之渦輪泵可用作排空裝置。例如，使用低溫泵從處理室排除氫原子、諸如水之包含氫原子之化合物(較佳地為包含碳原子之化合物)等。因而，處理室中所沉積之氧化物半導體膜中所包含之雜質的濃度可降低。
有關沉積狀況之範例，採用下列狀況：基板與靶材之間之距離為100 mm，壓力為0.6 Pa，直流(DC)電力為0.5 kW，及氣體為氧氣(氧流率比例為100%)。請注意，較佳的是使用脈衝直流(DC)電力，因為沉積期間產生之灰塵可減少，且膜厚度可均勻。
此外，當濺鍍設備之處理室的洩漏率設定為1×10-10 Pa×m3/s或更低時，藉由濺鍍沉積之氧化物半導體膜中混入之諸如鹼金屬或氫化物之雜質可減少。此外，基於使用
吸附真空泵作為疏散系統，來自疏散系統之諸如鹼金屬、氫原子、氫分子、水、烴基、或氫化物之雜質逆流可減少。
當靶材之純度設定為99.99%或更高時，混入氧化物半導體膜之鹼金屬、氫原子、氫分子、水、烴基、氫化物等可減少。此外，基於使用靶材，氧化物半導體膜中諸如鋰、鈉、或鉀之鹼金屬濃度可減少。
請注意，為使氧化物半導體膜中盡可能少包含氫、烴基、及濕氣，較佳的是藉由在濺鍍設備之預熱室中於其上形成絕緣膜712及713之基板700的預熱，排除及撤離吸附於基板700上之諸如氫或濕氣之雜質，作為沉積之預先處理。預熱之溫度為100至400℃，較佳地為150至300℃。有關預熱室中所配置之排空裝置，低溫泵較佳。請注意，預熱處理可省略。此預熱可於閘極絕緣膜721沉積之前，在其上形成導電層719及720之基板700上類似地執行。
請注意，用於形成氧化物半導體層716之蝕刻可為乾式蝕刻、濕式蝕刻、或乾式蝕刻及濕式蝕刻二者。有關用於乾式蝕刻之蝕刻氣體，較佳地使用包含氯(氯基氣體，諸如氯(Cl2)、三氯化硼(BCl3)、四氯化矽(SiCl4)、或四氯化碳(CCl4))之氣體。另一方面，可使用包含氟(氟基氣體，諸如四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氟化氮(NF3)、或三氟甲烷(CHF3))、溴化氫(HBr)、氧(O2)之氣體、任何添加諸如氦(He)或氬(
Ar)之稀有氣體的該些氣體等。
有關乾式蝕刻，可使用平行板反應離子蝕刻(RIE)或電感耦合電漿(ICP)蝕刻。為蝕刻該膜而具有所欲形狀，適當調整蝕刻狀況(例如，施加於盤繞電極之電量、施加於基板側電極之電量、及基板側電極溫度)。
有關用於濕式蝕刻之蝕刻劑，可使用磷酸、乙酸、及硝酸之混合溶液，或諸如檸檬酸或草酸之有機酸。在本實施例中，使用ITO-07N(由KANTO CHEMICAL CO.,INC.製造)。
可藉由噴墨法形成用於形成氧化物半導體層716之抗蝕罩。當藉由噴墨法形成抗蝕罩時，未使用光罩；因而，製造成本可減少。
請注意，較佳的是於後續步驟中形成導電膜之前執行反向濺鍍，使得附著於氧化物半導體層716及絕緣膜713表面上之殘餘抗蝕劑等移除。
請注意，藉由濺鍍等沉積之氧化物半導體膜有時包含濕氣或氫(包括烴基)作為雜質。濕氣或氫易於形成供體位準，因而充當氧化物半導體中雜質。因而，在本發明之一實施例中，為減少氧化物半導體膜中諸如濕氣或氫之雜質(以執行脫水或脫氫)，氧化物半導體層716於減壓氣體、氮、稀有氣體等惰性氣體、氧氣、或極乾燥空氣(若以光腔衰盪雷射光譜(CRDS)法藉由露點尺執行測量，濕氣量為20 ppm(-55℃轉換為露點)或更小，較佳地為1 ppm或更小，更佳地為10 ppb或更小)中歷經熱處理。
藉由於氧化物半導體層716上執行熱處理，可排除氧化物半導體層716中濕氣或氫。具體地，可以高於或等於250℃及低於或等於750℃，較佳地為高於或等於400℃及低於基板之應變點之溫度執行熱處理。例如，可以500℃執行熱處理達約3至6分鐘。當RTA用於熱處理時，可以短時間執行脫水或脫氫；因而，甚至可以高於玻璃基板之應變點之溫度執行處理。
在本實施例中，使用熱處理設備之一之電熔爐。
請注意，熱處理設備不侷限於電熔爐，而是可配置藉由來自諸如電阻加熱器之加熱器的熱傳導或熱輻射而加熱目標的裝置。例如，可使用快速熱退火(RTA)設備，諸如氣體快速熱退火(GRTA)設備或燈快速熱退火(LRTA)設備。LRTA設備為一種設備，藉由自諸如鹵素燈、金屬鹵化物燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或高壓水銀燈之燈所發射光的輻射(電磁波)而加熱目標。GRTA設備為用於使用高溫氣體而執行熱處理之設備。有關該氣體，係使用未藉由熱處理而與目標反應之惰性氣體，諸如氮或稀有氣體(例如，氬)。
在熱處理中，較佳的是氮或諸如氦、氖、或氬之稀有氣體中不包含濕氣、氫等。另一方面，導入熱處理設備之氮或諸如氦、氖、或氬之稀有氣體之純度較佳地為6N(99.9999%)或更高，更佳地為7N(99.99999%)或更高(即，雜質濃度為1 ppm或更低，較佳地為0.1 ppm或更低)。
請注意，已指出氧化物半導體對於雜質不敏感，當膜中包含相當量之金屬雜質時不成問題，並可使用包含諸如鈉之大量鹼金屬且不昂貴之鈉鈣玻璃(Kamiya、Nomura、及Hosono之「非結晶氧化物半導體之載子傳輸屬性及電子結構：目前狀態」("Carrier Transport Properties and Electronic Structures of Amorphous Oxide Semiconductors：The present status")，KOTAI BUTSURI(SOLID STATE PHYSICS),2009,Vol.44,pp.621-633)。但該考量並不適當。鹼金屬並非氧化物半導體中所包括之元素，因而為雜質。若氧化物半導體中未包括鹼土金屬，鹼土金屬亦為雜質。當與氧化物半導體層接觸之絕緣膜為氧化物時，尤其Na之鹼金屬變成Na+，且Na擴散進入絕緣膜。此外，在氧化物半導體層中，Na切割或進入氧化物半導體中所包括之金屬與氧之間之黏合。結果，例如發生電晶體特性退化，諸如因臨限電壓沿負方向偏移之電晶體的正常開狀態，或移動性減少。亦發生特性變化。當氧化物半導體層中氫之濃度充分低時，因雜質之電晶體特性中該等退化及特性變化是突出的。因而，當氧化物半導體層中氫之濃度為1×1018/cm3或更低，較佳地為1×1017/cm3或更低時，雜質之濃度較佳地降低。具體地，藉由二次離子質譜之Na濃度之測量較佳地為5×1016/cm3或更低，更佳地為1×1016/cm3或更低，仍更佳地為1×1015/cm3或更低。類似地，Li濃度之測量值較佳地為5×1015/cm3或更低，更佳地為1×1015/cm3或更低。類似地，K濃度之測量
值較佳地為5×1015/cm3或更低，更佳地為1×1015/cm3或更低。
經由以上步驟，氧化物半導體層716中氫之濃度可下降，且氧化物半導體層716可高度純化。因此，氧化物半導體層可穩定化。此外，以低於或等於玻璃轉變溫度之溫度的熱處理使其可形成具極低載子密度及寬帶隙之氧化物半導體層。因而，可使用大型基板形成電晶體，使得可改進產量。此外，基於使用氫濃度降低之高度純化氧化物半導體層，可形成具高耐受電壓及極低關閉狀態電流之電晶體。可於氧化物半導體層沉積之後任何時間執行熱處理。
氧化物半導體膜可為例如單晶、多晶、或非結晶。
氧化物半導體膜較佳地為c軸校準結晶氧化物半導體(CAAC-OS)膜。
CAAC-OS膜並非完全單晶或完全非結晶。CAAC-OS膜為具結晶-非結晶混合相位結構之氧化物半導體膜，其中結晶部分包括於非結晶相位中。請注意，在大部分狀況下，結晶部分符合其一側低於100 nm之立方體。從以透射電子顯微鏡(TEM)獲得之觀察影像，CAAC-氧化物半導體膜中非結晶部分與結晶部分之間之邊界不清楚。此外，基於TEM，CAAC-氧化物半導體膜中未發現晶粒邊界。因而，在CAAC-OS膜中，抑制因晶粒邊界之電子移動性減少。
在CAAC-OS膜中所包括之每一結晶部分中，c軸沿平行於CAAC-OS膜形成之表面的法線向量或CAAC-OS膜
表面的法線向量方向對齊，從垂直於a-b平面之方向觀看，形成三角形或六角形原子排列，且當從垂直於c軸之方向觀看時，金屬原子係以層級方式配置或金屬原子及氧原子係以層級方式配置。請注意，在結晶部分之中，一結晶部分之a軸及b軸方向可與另一結晶部分的不同。在本說明書中，簡單用詞「垂直」包括85至95°之範圍。此外，簡單用詞「平行」包括-5至5°之範圍。
在CAAC-OS膜中，結晶部分之分佈不一定均勻。例如，在CAAC-OS膜之形成程序中，若發生從氧化物半導體膜之表面側的結晶生長，CAAC-OS膜表面附近之結晶部分比例有時高於形成CAAC-OS膜之表面附近。此外，當雜質添加至CAAC-OS膜時，添加雜質之區域中結晶部分有時變成非結晶。
由於CAAC-OS膜中所包括之結晶部分的c軸係沿平行於形成CAAC-OS膜之表面的法線向量或CAAC-OS膜之表面的法線向量方向對齊，c軸之方向可相互不同，取決於CAAC-OS膜之形狀(形成CAAC-OS膜之表面的截面形狀或CAAC-OS膜之表面的截面形狀)。請注意，當形成CAAC-OS膜時，結晶部分之c軸方向為平行於形成CAAC-OS膜之表面的法線向量或CAAC-OS膜之表面的法線向量方向。結晶部分係藉由沉積或藉由沉積之後執行諸如熱處理之結晶化之處理而予形成。
基於電晶體中使用CAAC-OS膜，因可見光或紫外光輻照之電晶體的電特性改變可減少。因而，電晶體具有高
可靠性。
其次，如圖15A中所描繪，形成接觸氧化物半導體層716之導電層719及720。導電層719及720充當源極及汲極電極。
具體地，導電層719及720可以該等方式形成，即藉由濺鍍或真空蒸氣沉積形成導電膜，接著處理為預定形狀。
有關充當導電層719及720之導電膜，可使用任何下列材料：選自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬、或鎢之元素；包括任何該些元素之合金；包括以上元素組合之合金膜等。另一方面，可採用一結構其中諸如鉻、鉭、鈦、鉬、或鎢之耐火金屬膜係堆疊於鋁、銅等金屬膜之上或以下。鋁或銅較佳地與耐火金屬材料組合使用，以避免耐熱及腐蝕問題。有關耐火金屬材料，可使用鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、鈧、釔等。
此外，充當導電層719及720之導電膜可具有單層結構或二或更多層之層級結構。例如，可提供包含矽之鋁膜之單層結構，鈦膜堆疊於鋁膜上之二層結構，鈦膜、鋁膜、及鈦膜依序堆疊之三層結構等。Cu-Mg-Al合金、Mo-Ti合金、Ti、及Mo具有與氧化物膜之高黏著。因而，當使用堆疊其中包括Cu-Mg-Al合金、Mo-Ti合金、Ti、或Mo之導電膜用於下層及包括Cu之導電膜用於上層，而形成導電層719及720時，氧化物膜之絕緣膜與導電層719及720之間之黏著可增加。
對充當導電層719及720之導電膜而言，可使用導電金屬氧化物。有關導電金屬氧化物，可使用氧化銦、氧化錫、氧化鋅、氧化銦-氧化錫、氧化銦-氧化鋅、或包含矽或氧化矽之導電金屬氧化物材料。
若於導電膜形成之後執行熱處理，導電膜較佳地具有足以耐受熱處理之耐熱性。
請注意，適當調整每一材料及蝕刻狀況使得氧化物半導體層716於導電膜蝕刻期間盡可能不被移除。依據蝕刻狀況，氧化物半導體層716之暴露部分被局部蝕刻，使得有時形成槽(凹部)。
在本實施例中，鈦膜用作導電膜。因而，可藉由使用包含氨及過氧化氫水之溶液(過氧化氫氨混合物)之濕式蝕刻而選擇性蝕刻導電膜。具體地，使用過氧化氫氨混合物，其中31 wt%含氧水、28 wt%氨水、及水以體積比5：2：2混合。另一方面，可使用包含氯(Cl2)、氯化硼(BCl3)等之氣體於導電膜上執行乾式蝕刻。
請注意，為減少光刻程序中使用之光罩數量及減少程序數量，可使用多色調遮罩執行蝕刻，經此透射之光具有複數強度。使用多色調遮罩形成之抗蝕罩具有複數厚度並可藉由蝕刻而改變形狀；因而，可於用於將膜處理為不同圖案之複數蝕刻程序中使用抗蝕罩。因此，可藉由一多色調遮罩形成相應於至少二或更多種不同圖案之抗蝕罩。因而，曝光遮罩數量及相應光刻程序數量可減少，使得程序可簡化。
此外，充當源極及汲極區域之氧化物導電膜可配置於充當源極及汲極電極之氧化物半導體層716與導電層719及720之間。氧化物導電膜之材料較佳地包含氧化鋅作為成分，且較佳地不包含氧化銦。對該等氧化物導電膜而言，可使用氧化鋅、氧化鋅鋁、氧氮化鋅鋁、氧化鎵鋅等。
例如，若形成氧化物導電膜，可同步執行用於形成氧化物導電膜之蝕刻及用於形成導電層719及720之蝕刻。
基於配置充當源極及汲極區域之氧化物導電膜，氧化物半導體層716與導電層719及720之間之電阻可降低，使得可以高速操作電晶體。此外，基於配置充當源極及汲極區域之氧化物導電膜，電晶體之耐受電壓可增加。
其次，可使用諸如N2O、N2、或Ar之氣體執行電漿處理。基於此電漿處理，附著於暴露之氧化物半導體層表面的水等被移除。另一方面，可使用氧及氬之混合物氣體執行電漿處理。
如圖15B中所描繪，在電漿處理之後，形成閘極絕緣膜721以覆蓋導電層719及720及氧化物半導體層716。接著，於閘極絕緣膜721之上形成閘極電極722而與氧化物半導體層716重疊。
接著，在閘極電極722形成之後，使用閘極電極722作為遮罩，藉由添加賦予n型導電之摻雜劑至氧化物半導體層716而形成一對高濃度區域908。請注意，在氧化物半導體層716中，與閘極電極722重疊且閘極絕緣膜721配置其間之區域為通道形成區域。氧化物半導體層716包
括該對高濃度區域908之間之通道形成區域。藉由離子注入可添加用於形成高濃度區域908之摻雜劑。例如，諸如氦、氬、或氙之稀有氣體；諸如氮、磷、砷、或銻之15族原子等可用作摻雜劑。例如，若氮用作摻雜劑，高濃度區域908中氮原子之濃度較佳地為5×1019/cm3或更高及1×1022/cm3或更低。添加賦予n型導電之摻雜劑的高濃度區域908具有較氧化物半導體層716中其他區域更高導電。因而，基於氧化物半導體層716中配置高濃度區域908，源極與汲極電極(導電層719與720)之間之電阻可降低。
當源極與汲極電極(導電層719與720)之間之電阻降低時，甚至當電晶體11微型化時，可確保高開啟狀態電流及高速作業。此外，藉由電晶體11微型化，可增加組態記憶體311之每單位面積儲存容量。
若In-Ga-Zn-O基氧化物半導體用於氧化物半導體層716，於添加氮之後，藉由300至600℃熱處理達1小時，高濃度區域908中氧化物半導體具有纖維鋅礦結晶結構。當高濃度區域908中氧化物半導體具有纖維鋅礦結晶結構時，高濃度區域908之導電可進一步增加，且源極與汲極電極(導電層719與720)之間之電阻可進一步降低。請注意，為藉由形成具纖維鋅礦結晶結構之氧化物半導體而有效降低源極與汲極電極(導電層719與720)之間之電阻，若氮用作摻雜劑，高濃度區域908中氮原子之濃度較佳地為1×1020/cm3或更高及7 at.%或更低。甚至若氮原子
濃度低於以上範圍，有時可獲得具纖維鋅礦結晶結構之氧化物半導體。
可使用類似於閘極絕緣膜703之材料及層級結構形成閘極絕緣膜721。請注意，閘極絕緣膜721較佳地包括盡可能少之諸如濕氣或氫之雜質，並可使用單層絕緣膜或複數絕緣膜堆疊形成閘極絕緣膜721。當閘極絕緣膜721中包含氫時，氫進入氧化物半導體層716或藉由氫而提取氧化物半導體層716中氧，藉此氧化物半導體層716具有較低電阻(n型導電)並可形成寄生通道。因而，重要的是採用其中不使用氫之沉積方法，以形成包含盡可能少氫之閘極絕緣膜721。具有高障壁屬性之材料較佳地用於閘極絕緣膜721。有關具有高障壁屬性之絕緣膜，例如可使用氮化矽膜、氮氧化矽膜，、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜等。當使用複數絕緣膜堆疊時，於較具有高障壁屬性之絕緣膜更接近氧化物半導體層716側形成具有低氮比例之絕緣膜，諸如氧化矽膜或氧氮化矽膜。接著，形成具有高障壁屬性之絕緣膜以與導電層719及720及氧化物半導體層716重疊，且具有低氮比例之絕緣膜夾於其間。當使用具有高障壁屬性之絕緣膜時，可避免諸如濕氣或氫之雜質進入氧化物半導體層716、閘極絕緣膜721、或氧化物半導體層716與其他絕緣膜之間之介面及其附近。此外，形成具有低氮比例之絕緣膜，諸如氧化矽膜或氧氮化矽膜，以接觸氧化物半導體層716，使得可避免具有高障壁屬性之絕緣膜直接接觸氧化物半導體層716。
在本實施例中，形成具一結構之閘極絕緣膜721，其中藉由濺鍍形成之100-nm厚之氮化矽膜堆疊於藉由濺鍍形成之200-nm厚之氧化矽膜之上。沉積期間基板溫度介於室溫至300℃範圍，在本實施例中為100℃。
在閘極絕緣膜721形成之後，可執行熱處理。熱處理係於氮氣、極乾燥空氣、或稀有氣體(例如，氬或氦)中較佳地以200至400℃，例如250至350℃執行。較佳的是氣體中的含水量為20 ppm或更低，較佳地為1 ppm或更低，更佳地為10 ppb或更低。在本實施例中，例如係於氮氣中以250℃執行熱處理達1小時。另一方面，在以類似於在氧化物半導體層上執行熱處理以減少濕氣或氫的方式形成導電層719及720之前，可以高溫於短時間執行RTA處理。甚至當藉由於氧化物半導體層716上執行熱處理而於氧化物半導體層716中產生氧缺陷時，藉由在提供包含氧之閘極絕緣膜721之後執行熱處理，而從閘極絕緣膜721供應氧至氧化物半導體層716。藉由供應氧至氧化物半導體層716，氧化物半導體層716中充當供體之氧缺陷可減少，並可滿足化學計量比例。較佳的是氧化物半導體層716中氧之比例高於化學計量比例。結果，可使氧化物半導體層716成為實質上固有，且因氧缺陷之電晶體的電特性變化可減少；因而，可改進電特性。熱處理之時序並未特別限制，只要是在閘極絕緣膜721形成之後即可。當熱處理充當另一步驟中熱處理時(例如，用於形成樹脂膜期間之熱處理，或用於降低透明導電膜之電阻之熱處理
)，可使氧化物半導體層716成為實質上固有，而未增加步驟數量。
另一方面，藉由於氧氣中在氧化物半導體層716上執行熱處理使得氧添加至氧化物半導體，可減少氧化物半導體層716中充當供體之氧缺陷。熱處理係以例如高於或等於100℃及低於350℃，較佳地為高於或等於150℃及低於250℃予以執行。較佳的是用於氧氣中熱處理之氧氣不包括水、氫等。另一方面，導入熱處理設備之氧氣的純度較佳地為6N(99.9999%)或更高，更佳地為7N(99.99999%)或更高(即，氧中雜質濃度為1 ppm或更低，較佳地為0.1 ppm或更低)。
另一方面，氧可藉由離子注入、離子摻雜等添加至氧化物半導體層716，使得充當供體之氧缺陷減少。例如，可使氧成為具2.45 GHz微波之電漿而添加至氧化物半導體層716。
閘極電極722可以該等方式形成，即於閘極絕緣膜721之上形成導電膜，接著蝕刻。可使用類似於閘極電極707或導電層719及720之材料形成閘極電極722。
閘極電極722之厚度為10至400 nm，較佳地為100至200 nm。在本實施例中，在藉由濺鍍並使用鎢靶材形成用於閘極電極之150-nm厚的導電膜之後，藉由蝕刻將導電膜處理為所欲形狀，使得形成閘極電極722。可藉由噴墨法形成抗蝕罩。當藉由噴墨法形成抗蝕罩時，未使用光罩；因而，可減少製造成本。
經由以上步驟，形成電晶體11。
在電晶體11中，源極及汲極電極(導電層719及720)未與閘極電極722重疊。換言之，大於閘極絕緣膜721厚度之間隙配置於源極及汲極電極(導電層719及720)與閘極電極722之間。因而，在電晶體11中，源極及汲極電極與閘極電極之間形成之寄生電容可減少。所以，可執行高速作業。
請注意，電晶體11不侷限於其通道係形成於氧化物半導體層中之電晶體，並可使用包括其帶隙寬於矽且其固有載子密度低於通道形成區域中矽之半導體材料的電晶體。有關該等半導體材料，例如可使用碳化矽、氮化鎵等取代氧化物半導體。基於包括該等半導體材料之通道形成區域，可獲得其關閉狀態電流極低之電晶體。
儘管電晶體11為單閘極電晶體，當需要時可於包括相互電連接之複數閘極電極時形成包括複數通道形成區域之多閘極電晶體。
請注意，可使用包含13族元素及氧之絕緣材料形成接觸氧化物半導體層716之絕緣膜(在本實施例中，相應於閘極絕緣膜721)。許多氧化物半導體材料包含屬於13族之元素，且包含13族元素之絕緣材料與氧化物半導體工作良好。藉由將包含13族元素之該等絕緣材料用於接觸氧化物半導體層之絕緣膜，與氧化物半導體層之介面狀態可保持良好。
包含13族元素之絕緣材料為包含一或更多13族元素
之絕緣材料。包含13族元素之絕緣材料範例包括氧化鎵、氧化鋁、氧化鋁鎵、及氧化鎵鋁。此處，氧化鋁鎵為其鋁含量原子百分比大於鎵含量之材料，及氧化鎵鋁為其鎵含量原子百分比大於鋁含量之材料。
例如，若絕緣膜經形成而接觸包含鎵之氧化物半導體層，當包含氧化鎵之材料用於絕緣膜時，可保持氧化物半導體層與絕緣膜之間介面之有利特性。例如，當氧化物半導體層及包含氧化鎵之絕緣膜經配置而相互接觸時，可減少氧化物半導體層與絕緣膜之間介面之氫的堆積。請注意，若屬於與氧化物半導體之組成元素相同族之元素用於絕緣膜，可獲得類似效果。例如，有效地使用包含氧化鋁之材料形成絕緣膜。氧化鋁不易傳輸水。因而，較佳地使用包括氧化鋁之材料以避免水進入氧化物半導體層。
接觸氧化物半導體層716之絕緣膜較佳地藉由氧氣中熱處理或氧摻雜而包含高於化學計量比例之氧比例。氧摻雜為整批添加氧。請注意，用詞「整批」係為釐清氧不僅添加至薄膜表面，亦添加至薄膜內部。用詞「氧摻雜」亦表示「氧電漿摻雜」，其中整批添加使成為電漿之氧。可藉由離子注入或離子摻雜執行氧摻雜。
例如，若使用氧化鎵形成接觸氧化物半導體層716之絕緣膜，藉由氧氣中熱處理或氧摻雜，氧化鎵之組成可為Ga2OX(X=3+α，0<α<1)。
若使用氧化鋁形成接觸氧化物半導體層716之絕緣膜，藉由氧氣中熱處理或氧摻雜，氧化鋁之組成可為Al2OX
(X=3+α，0<α<1)。
若使用氧化鎵鋁(氧化鋁鎵)形成接觸氧化物半導體層716之絕緣膜，藉由氧氣中熱處理或氧摻雜，氧化鎵鋁(氧化鋁鎵)之組成可為GaXAl2-XO3+α(0<X<2，0<α<1)。
藉由氧摻雜，可形成包括氧比例高於化學計量比例之區域的絕緣膜。當包括該等區域之絕緣膜接觸氧化物半導體層時，絕緣膜中過度存在之氧供應至氧化物半導體層，且氧化物半導體層中或氧化物半導體層與絕緣膜之間介面之缺氧減少。因而，氧化物半導體層可為固有或實質上固有氧化物半導體。
包括氧比例高於化學計量比例之區域的絕緣膜可應用於置於氧化物半導體層上側之絕緣膜或置於氧化物半導體層下側之絕緣膜，該些絕緣膜接觸氧化物半導體層716；然而，較佳地將該等絕緣膜應用於二種絕緣膜。以上效果可以下列結構增強，其中氧化物半導體層716係夾於各包括氧比例高於化學計量比例之區域的絕緣膜之間，該些絕緣膜用作接觸氧化物半導體層716之絕緣膜，並設於氧化物半導體層716之上側及下側。
氧化物半導體層716上側及下側之絕緣膜可包含相同組成元素或不同組成元素。例如，上側及下側之絕緣膜二者可使用其組成為Ga2Ox(X=3+α，0<α<1)之氧化鎵形成。另一方面，上側及下側之絕緣膜之一可使用Ga2OX(X=3+α，0<α<1)形成，及另一者可使用其組成為Al2OX(
X=3+α，0<α<1)之氧化鋁形成。
可藉由堆疊各包括氧比例高於化學計量比例之區域的絕緣膜形成接觸氧化物半導體層716之絕緣膜。例如，氧化物半導體層716上側之絕緣膜可形成如下：形成其組成為Ga2OX(X=3+α，0<α<1)之氧化鎵，並於其上形成其組成為GaXAl2-XO3+α(0<X<2，0<α<1)之氧化鎵鋁(氧化鋁鎵)。請注意，可藉由堆疊各包括氧比例高於化學計量比例之區域的絕緣膜形成氧化物半導體層716下側之絕緣膜。另一方面，可藉由堆疊各包括氧比例高於化學計量比例之區域的絕緣膜形成氧化物半導體層716之上側及下側之絕緣膜二者。
其次，如圖15C中所描繪，絕緣膜724經形成而覆蓋閘極絕緣膜721及閘極電極722。可藉由PVD、CVD等形成絕緣膜724。可使用包括諸如氧化矽、氧氮化矽、氮化矽、氧化鉿、氧化鎵、或氧化鋁之無機絕緣材料形成絕緣膜724。請注意，對於絕緣膜724而言，較佳地使用具低介電常數之材料或具低介電常數之結構(例如，多孔結構)。當絕緣膜724之介電常數降低時，可減少佈線或電極之間產生之寄生電容，此導致更高速作業。儘管在本實施例中絕緣膜724具有單層結構，本發明之一實施例不侷限於此結構。絕緣膜724可具有二或更多層之層級結構。
其次，開口形成於閘極絕緣膜721及絕緣膜724中，使得暴露部分導電層720。之後，經由開口於絕緣膜724之上形成接觸導電層720之佈線726。
藉由PVD或CVD形成導電膜，接著蝕刻使得形成佈線726。有關導電膜之材料，可使用、選自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬、或鎢之元素；包含任何該些元素作為成分之合金等。可使用包括錳、鎂、鋯、鈹、釹、及鈧之一或任何該些元素組合之材料。
具體地，例如可採用一方法其中藉由PVD於絕緣膜724中包括開口之區域中形成薄鈦膜，及藉由PVD形成薄鈦膜(具約5 nm厚度)，接著形成鋁膜以嵌入開口。此處，藉由PVD形成之鈦膜具有減少其上形成鈦膜之表面上形成之氧化物膜(例如，固有氧化物膜)之功能，以減少與下電極等(此處為導電層720)之接觸電阻。此外，可避免鋁膜凸起。可在鈦、氮化鈦等障壁膜形成之後，藉由電鍍法形成銅膜。
其次，如圖15D中所描繪，形成絕緣膜727以覆蓋佈線726。此外，於絕緣膜727之上形成導電膜並經蝕刻，使得形成導電層7301。接著，形成絕緣膜7302以覆蓋導電層7301，並於絕緣膜7302之上形成導電膜7303。因而，可形成電容器12。電容器12之該對電極之一相應於導電層7301。電容器12之該對電極之另一者相應於導電膜7303。電容器12之介電層相應於絕緣膜7302。此處，絕緣膜727、導電層7301、絕緣膜7302、及導電膜7303之材料可類似於其他絕緣膜及其他導電層之材料。
經由一連串步驟，可形成可程式化LSI。
經由以上步驟，組態記憶體311中所包括之非揮發性
儲存電路10中電晶體11及電容器12可與揮發性儲存電路200中電晶體133重疊。因而，組態記憶體311之面積可減少，使得可程式化LSI可製成小。此外，組態記憶體311中所包括之非揮發性儲存電路10及揮發性儲存電路200相互可易於電連接。
本實施例可與任何其他實施例適當組合。
在本實施例中，說明包括具與實施例3中不同結構之氧化物半導體層的電晶體11。請注意，以相同代號標示與圖15A至15D中相同部分，且其說明省略。
圖16A中電晶體11為頂閘電晶體其中閘極電極722係形成於氧化物半導體層716之上，亦為底部接觸電晶體其中源極及汲極電極(導電層719及720)係形成於氧化物半導體層716以下。
氧化物半導體層716包括一對高濃度區域918，其可在閘極電極722形成之後藉由添加賦予n型導電之摻雜劑至氧化物半導體層716而予獲得。此外，在氧化物半導體層716中，與閘極電極722重疊且閘極絕緣膜721配置其間之區域為通道形成區域919。氧化物半導體層716包括該對高濃度區域918之間之通道形成區域919。
可以類似於實施例6中高濃度區域908之方式形成高濃度區域918。
圖16B中電晶體11為頂閘電晶體其中閘極電極722
係形成於氧化物半導體層716之上，亦為頂部接觸電晶體其中源極及汲極電極(導電層719及720)係形成於氧化物半導體層716之上。圖16B中電晶體11包括側壁930，其係配置於閘極電極722末端並使用絕緣膜形成。
氧化物半導體層716包括一對高濃度區域928及一對低濃度區域929，其可在閘極電極722形成之後，藉由添加賦予n型導電之摻雜劑至氧化物半導體層716而予獲得。此外，在氧化物半導體層716中，與閘極電極722重疊且閘極絕緣膜721配置其間之區域為通道形成區域931。氧化物半導體層716包括該對高濃度區域928之間之該對低濃度區域929及該對低濃度區域929之間之通道形成區域931。此外，該對低濃度區域929係配置於與側壁930重疊且閘極絕緣膜721配置其間之氧化物半導體層716之區域中。
可以類似於實施例4中高濃度區域908之方式形成高濃度區域928及低濃度區域929。
圖16C中電晶體11為頂閘電晶體其中閘極電極722係形成於氧化物半導體層716之上，亦為底部接觸電晶體其中源極及汲極電極(導電層719及720)係形成於氧化物半導體層716以下。圖16C中電晶體11包括側壁950，其係配置於閘極電極722末端，並使用絕緣膜形成。
氧化物半導體層716包括一對高濃度區域948及一對低濃度區域949，其可在閘極電極722形成之後，藉由添加賦予n型導電之摻雜劑至氧化物半導體層716而予獲得
。此外，在氧化物半導體層716中，與閘極電極722重疊且閘極絕緣膜721配置其間之區域為通道形成區域951。氧化物半導體層716包括該對高濃度區域948之間之該對低濃度區域949及該對低濃度區域949之間之通道形成區域951。此外，該對低濃度區域949係配置於與側壁950重疊且閘極絕緣膜721配置其間之氧化物半導體層716之區域中。
可以類似於實施例6中高濃度區域908之方式形成高濃度區域948及低濃度區域949。
請注意，有關經由自校準程序用於在包括氧化物半導體之電晶體中形成充當源極區域或汲極區域之高濃度區域的方法之一，已揭露一種方法，藉此暴露氧化物半導體層表面，執行氬電漿處理，並降低暴露於電漿之氧化物半導體層中區域之電阻(S.Jeon等人之「用於高密度影像感測器應用之180nm閘極長度非結晶InGaZnO薄膜電晶體」("180nm Gate Length Amorphous InGaZnO Thin Film Transistor for High Density Image Sensor Applications")，IEDM Tech.Dig.,pp.504-507,2010)。
然而，在形成方法中，需於閘極絕緣膜形成之後，局部移除閘極絕緣膜，使得充當源極區域或汲極區域之區域暴露。因而，當閘極絕緣膜移除時，下層之氧化物半導體層局部過度蝕刻，使得充當源極區域或汲極區域之區域厚度減少。所以，源極區域或汲極區域之電阻增加，並因過度蝕刻而易於發生電晶體特性缺陷。
為微型化電晶體，需採用乾式蝕刻，其具有高處理準確性。在乾式蝕刻之狀況下尤其易於發生過度蝕刻，相對於閘極絕緣膜，其無法充分確保氧化物半導體層之選擇性。
例如，當氧化物半導體層具有充分大厚度時，過度蝕刻無關緊要。然而，若通道長度為200 nm或更小，充當通道形成區域之氧化物半導體層中區域厚度為20 nm或更小，較佳地為10 nm或更小，以避免短通道效應。若使用該等薄氧化物半導體層，如以上說明，因為源極區域或汲極區域之電阻增加並發生電晶體特性缺陷，氧化物半導體層之過度蝕刻是不利的。
然而，如同本發明之一實施例，當摻雜劑添加至氧化物半導體層同時氧化物半導體層未暴露且閘極絕緣膜留下時，可避免氧化物半導體層之過度蝕刻並可減少對於氧化物半導體層之過度損壞。此外，氧化物半導體層與閘極絕緣膜之間之介面保持清潔。因而，可改進電晶體之特性及可靠性。
本實施例可與任何其他實施例適當組合。
在本實施例中，說明包括具與實施例6或實施例7中不同結構之氧化物半導體層的電晶體。請注意，以相同代號標示與圖15A至15D中相同部分，且其說明省略。在本實施例之電晶體11中，閘極電極722經配置而與導電
層719及720重疊。本實施例中電晶體11與實施例6或實施例7中電晶體11不同，其中賦予導電之雜質元素未添加至使用閘極電極722作為遮罩之氧化物半導體層716。
圖17A中電晶體11包括導電層719及720以下之氧化物半導體層716。圖17B中電晶體11包括導電層719及720以上之氧化物半導體層716。請注意，圖17A及17B各描繪一結構其中絕緣膜724之頂面不平坦；然而，本實施例不侷限於此結構。絕緣膜724之頂面可為平坦。
本實施例可與任何其他實施例適當組合。
磁性隧道接面元件(MTJ元件)一般已知為非揮發性隨機存取記憶體。當絕緣膜配置其間且配置於以上及以下之膜的旋轉方向平行時，MTJ元件以低電阻狀態儲存資料，且當旋轉方向未平行時，則以高電阻狀態儲存資料。另一方面，在以上實施例中，非揮發性儲存電路利用其通道係形成於氧化物半導體層中之電晶體。以上實施例中，MTJ元件及非揮發性儲存電路之原理彼此完全不同。表1顯示MTJ元件(表中藉由「自旋電子學(MTJ元件)」標示)與包括以上實施例中氧化物半導體之非揮發性儲存電路(表中藉由「OS/Si」標示)之間之比較。
此外，因為採用電流驅動，MTJ元件與矽雙極裝置相容。然而，矽雙極裝置不適於高整合。此外，藉由增加記憶體容量，MTJ元件具有電力消耗增加之問題，儘管MTJ元件於資料寫入期間消耗極小量電流。
原則上，MTJ元件對磁場具有低抗性，使得當MTJ元件暴露於高磁場時，旋轉方向極可能改變。此外，因奈米級磁性體用於MTJ元件，需控制磁性波動。
此外，稀土元件用於MTJ元件；因而，需特別留意將形成MTJ元件之程序併入形成矽半導體之程序，以避免金屬污染。此外，MTJ元件之每單位位元材料成本是昂貴的。
另一方面，在以上實施例中，非揮發性儲存電路中所包括之其通道係形成於氧化物半導體層的電晶體，具有類似於矽MOSFET之元件結構及作業原理，除了形成通道之區域包括金屬氧化物以外。此外，其通道係形成於氧化物半導體層中之電晶體不受磁場影響，且不造成軟錯誤。此顯示電晶體與矽積體電路高度相容。
基於使用包括根據本發明之一實施例之可程式化LSI的半導體裝置，可提供低電力電子裝置。尤其，若為總是具有接收電力困難之可攜式電子裝置，當根據本發明之一實施例之低電力半導體裝置附加作為裝置組件時，可獲得持續操作時間增加之優點。
包括根據本發明之一實施例之可程式化LSI的半導體裝置可用於顯示裝置、個人電腦、或配置記錄媒體之影像再生裝置(典型地，再生諸如數位影音光碟(DVD)之記錄媒體之內容並具有用於顯示再生影像之顯示器的裝置)。此外，有關可包括包括根據本發明之一實施例之可程式化LSI的半導體裝置之電子裝置，可提供行動電話、遊戲機(包括可攜式遊戲機)、個人數位助理、電子書閱讀器
、諸如攝影機及數位相機之攝像機、護目鏡型顯示器(頭戴型顯示器)、導航系統、音頻再生裝置(例如，汽車音響系統及數位音頻播放器)、影印機、傳真機、印表機、多功能印表機、自動櫃員機(ATM)、自動販賣機等。
說明一種狀況，其中包括根據本發明之一實施例之可程式化LSI的半導體裝置應用於可攜式電子裝置，諸如行動電話、智慧型電話、或電子書閱讀器。
圖18為可攜式電子裝置之方塊圖。圖18中所描繪之可攜式電子裝置包括RF電路421、類比基帶電路422、數位基帶電路423、電池424、電源電路425、應用處理器426、快閃記憶體430、顯示控制器431、記憶體電路432、顯示器433、碰觸感測器439、音頻電路437、鍵盤438等。顯示器433包括顯示部434、源極驅動器435、及閘極驅動器436。應用處理器426包括CPU 427、DSP 428、及介面429。例如，當以上實施例中可程式化LSI用作CPU 427、數位基帶電路423、記憶體電路432、DSP 428、介面429、顯示控制器431、及音頻電路437之任一項或全部時，可減少電力消耗。
圖19為電子書閱讀器之方塊圖。電子書閱讀器包括電池451、電源電路452、微處理器453、快閃記憶體454、音頻電路455、鍵盤456、記憶體電路457、觸控面板458、顯示器459、及顯示控制器460。微處理器453包括CPU 461、DSP 462、及介面463。例如，當以上實施例中可程式化LSI用作CPU 461、音頻電路455、記憶體電路
457、顯示控制器460、DSP 462、及介面463之任一項或全部時，可減少電力消耗。
本範例可與任何以上實施例適當組合。
本申請案係依據2011年4月13日向日本專利處提出申請之日本專利申請案序號2011-088976，整個內容以提及之方式併入本文。
10、10-1、10-2‧‧‧非揮發性儲存電路
11、61-64、101、102、104、133、141、181、182‧‧‧電晶體
12、103、105‧‧‧電容器
31-37、41-43、51‧‧‧多工器
44‧‧‧OR電路
100a、100b、100c‧‧‧記憶格
200‧‧‧揮發性儲存電路
201、202、204‧‧‧算術電路
203、205、446、1452‧‧‧開關
224、444、445‧‧‧反向器
300‧‧‧記憶體元件
310‧‧‧邏輯元件
311‧‧‧組態記憶體
312‧‧‧查詢表
313‧‧‧暫存器
314‧‧‧選擇電路
400‧‧‧記憶格陣列
401、1451‧‧‧感應放大器
402‧‧‧預充電電路
403‧‧‧行解碼器
404‧‧‧列解碼器
421‧‧‧RF電路
422‧‧‧類比基帶電路
423‧‧‧數位基帶電路
424、451‧‧‧電池
425、452‧‧‧電源電路
426‧‧‧應用處理器
427、461‧‧‧中央處理單元
428、462‧‧‧數位信號處理器
429、463‧‧‧介面
430、454‧‧‧快閃記憶體
431、460‧‧‧顯示控制器
432、457‧‧‧記憶體電路
433、459‧‧‧顯示器
434‧‧‧顯示部
435‧‧‧源極驅動器
436‧‧‧閘極驅動器
437、455‧‧‧音頻電路
438、456‧‧‧鍵盤
439‧‧‧碰觸感測器
441‧‧‧緩衝器
442‧‧‧比較器
443‧‧‧閂鎖電路
453‧‧‧微處理器
458‧‧‧觸控面板
700‧‧‧基板
701、712、724、727、7302‧‧‧絕緣膜
702‧‧‧半導體膜
703、721‧‧‧閘極絕緣膜
704‧‧‧半導體層
707、722‧‧‧閘極電極
709‧‧‧雜質區域
710、919、931、951‧‧‧通道形成區域
716‧‧‧氧化物半導體層
719、720、7301、7303‧‧‧導電層
726‧‧‧佈線
908、918、928、948‧‧‧高濃度區域
929、949‧‧‧低濃度區域
930、950‧‧‧側壁
1450‧‧‧元件
1453‧‧‧負載
在附圖中：圖1A為可程式化LSI之方塊圖，及圖1B至1D為組態記憶體之電路圖；圖2A至2C為組態記憶體之電路圖；圖3A至3C為查詢表之電路圖；圖4A及4B為選擇電路之電路圖；圖5A為記憶體元件之方塊圖，及圖5B至5D為記憶格之電路圖；圖6為記憶格陣列之電路圖；圖7為記憶格陣列之電路圖；圖8為記憶格陣列之電路圖；圖9A及9B為記憶格陣列之電路圖；圖10為預充電電路之電路圖；圖11A至11D為感應放大器之電路圖；圖12A至12G為感應放大器之電路圖；圖13A至13D描繪可程式化LSI之形成步驟；
圖14A至14C描繪可程式化LSI之形成步驟；圖15A至15D描繪可程式化LSI之形成步驟；圖16A至16C為截面圖，各描繪其通道係形成於氧化物半導體層中之電晶體結構；圖17A及17B為截面圖，各描繪其通道係形成於氧化物半導體層中之電晶體結構；圖18為可攜式電子裝置之方塊圖；以及圖19為電子書閱讀器之方塊圖。
10‧‧‧非揮發性儲存電路
11‧‧‧電晶體
12‧‧‧電容器
Claims (18)
- 一種半導體裝置，包含：可程式化邏輯電路，包含：組態記憶體，包含：揮發性儲存電路經組配以儲存組態資料，同時電源供應至該可程式化邏輯電路；以及非揮發性儲存電路經組配以儲存該組態資料，同時該電源未供應至該可程式化邏輯電路。
- 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，進一步包含記憶體元件經組配以儲存該組態資料，其中，該記憶體元件中所儲存之至少部分組態資料輸入至該組態記憶體，以及其中，該記憶體元件包含電晶體，該電晶體包含了包含通道形成區域之氧化物半導體層，以及電容器，其一對電極之一者係電連接至當該電晶體關閉時設定處於浮動狀態之節點。
- 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中，該可程式化邏輯電路之功能根據該組態資料而改變。
- 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中，該非揮發性儲存電路包含電晶體經組配以控制儲存該組態資料，以及其中，該電晶體包含了包含通道形成區域之氧化物半導體層。
- 如申請專利範圍第4項之半導體裝置，其中，該非揮發性儲存電路進一步包含電容器，其一對電極之一者係電連接至當該電晶體關閉時設定處於浮動狀態之節點。
- 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中，該揮發性儲存電路包括二算術電路，以及其中，來自一算術電路之輸出係輸入至另一算術電路，且來自另一算術電路之輸出係輸入至該算術電路。
- 一種半導體裝置，包含：包含邏輯元件之可程式化邏輯電路，每一該邏輯元件包含：組態記憶體，包含：揮發性儲存電路經組配以儲存組態資料；以及非揮發性儲存電路經組配以儲存該組態資料。
- 如申請專利範圍第7項之半導體裝置，進一步包含記憶體元件經組配以儲存該組態資料，其中，該記憶體元件中所儲存之至少部分組態資料輸入至該組態記憶體，以及其中，該記憶體元件包含電晶體，該電晶體包含了包含通道形成區域之氧化物半導體層，以及電容器，其一對電極之一者係電連接至當該電晶體關閉時設定處於浮動狀態之節點。
- 如申請專利範圍第7項之半導體裝置，其中，該可程式化邏輯電路之功能藉由根據該組態資料改變該邏輯元件之間之電連接而改變。
- 如申請專利範圍第7項之半導體裝置，其中，該非揮發性儲存電路包含電晶體經組配以控制儲存該組態資料，以及其中，該電晶體包含了包含通道形成區域之氧化物半導體層。
- 如申請專利範圍第10項之半導體裝置，其中，該非揮發性儲存電路進一步包含電容器，其一對電極之一者係電連接至當該電晶體關閉時設定處於浮動狀態之節點。
- 如申請專利範圍第7項之半導體裝置，其中，該揮發性儲存電路包括二算術電路，以及其中，來自一算術電路之輸出係輸入至另一算術電路，且來自另一算術電路之輸出係輸入至該算術電路。
- 一種半導體裝置，包含：包含邏輯元件之可程式化邏輯電路，每一該邏輯元件包含：組態記憶體；揮發性儲存電路經組配以儲存組態資料；以及非揮發性儲存電路經組配以儲存該組態資料；查詢表經組配以根據該組態資料而執行不同算術處理；以及選擇電路經組配以根據該組態資料而改變該邏輯元件之間之電連接。
- 如申請專利範圍第13項之半導體裝置，其中，每一該邏輯元件進一步包含暫存器，與時脈信 號同步輸出之信號係相應於來自該查詢表之輸出信號。
- 如申請專利範圍第13項之半導體裝置，進一步包含記憶體元件經組配以儲存該組態資料，其中，該記憶體元件中所儲存之至少部分組態資料輸入至該組態記憶體，以及其中，該記憶體元件包含電晶體，該電晶體包含了包含通道形成區域之氧化物半導體層，以及電容器，其一對電極之一者係電連接至當該電晶體關閉時設定處於浮動狀態之節點。
- 如申請專利範圍第13項之半導體裝置，其中，該非揮發性儲存電路包含電晶體經組配以控制儲存該組態資料，以及其中，該電晶體包含了包含通道形成區域之氧化物半導體層。
- 如申請專利範圍第16項之半導體裝置，其中，該非揮發性儲存電路進一步包含電容器，其一對電極之一者係電連接至當該電晶體關閉時設定處於浮動狀態之節點。
- 如申請專利範圍第13項之半導體裝置，其中，該揮發性儲存電路包括二算術電路，以及其中，來自一算術電路之輸出係輸入至另一算術電路，且來自另一算術電路之輸出係輸入至該算術電路。
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|---|---|---|---|---|
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| US8779799B2 (en) | 2011-05-19 | 2014-07-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Logic circuit |
| US8581625B2 (en) | 2011-05-19 | 2013-11-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Programmable logic device |
| JP5892852B2 (ja) | 2011-05-20 | 2016-03-23 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | プログラマブルロジックデバイス |
| TWI570730B (zh) | 2011-05-20 | 2017-02-11 | 半導體能源研究所股份有限公司 | 半導體裝置 |
| US8669781B2 (en) | 2011-05-31 | 2014-03-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US9176571B2 (en) | 2012-03-02 | 2015-11-03 | Semiconductor Energy Laboratories Co., Ltd. | Microprocessor and method for driving microprocessor |
| US8952470B2 (en) * | 2012-09-10 | 2015-02-10 | James John Lupino | Low cost high density nonvolatile memory array device employing thin film transistors and back to back Schottky diodes |
| KR102102589B1 (ko) * | 2012-10-17 | 2020-04-22 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 프로그램 가능한 논리 장치 |
| TWI611419B (zh) * | 2012-12-24 | 2018-01-11 | 半導體能源研究所股份有限公司 | 可程式邏輯裝置及半導體裝置 |
| KR102125593B1 (ko) * | 2013-02-13 | 2020-06-22 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 프로그래머블 로직 디바이스 및 반도체 장치 |
| CN105518892A (zh) * | 2013-09-09 | 2016-04-20 | J·J·卢皮诺 | 采用薄膜晶体管和肖特基二极管的非易失性存储器装置 |
| JP6478562B2 (ja) | 2013-11-07 | 2019-03-06 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| DE112015000705T5 (de) | 2014-02-07 | 2016-10-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Vorrichtung |
| US9869716B2 (en) | 2014-02-07 | 2018-01-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Device comprising programmable logic element |
| WO2015118436A1 (en) | 2014-02-07 | 2015-08-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, device, and electronic device |
| JP2015165226A (ja) | 2014-02-07 | 2015-09-17 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 装置 |
| JP6231406B2 (ja) * | 2014-02-28 | 2017-11-15 | 株式会社日立製作所 | リングオシレータ、センサ、リングオシレータの制御方法、測定方法、プログラム及び記録媒体 |
| KR102267237B1 (ko) * | 2014-03-07 | 2021-06-18 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 및 전자 기기 |
| US9887212B2 (en) * | 2014-03-14 | 2018-02-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and electronic device |
| CN113660439A (zh) * | 2016-12-27 | 2021-11-16 | 株式会社半导体能源研究所 | 摄像装置及电子设备 |
Family Cites Families (125)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05110392A (ja) * | 1991-10-16 | 1993-04-30 | Hitachi Ltd | 状態保持回路を具備する集積回路 |
| JPH0697366A (ja) * | 1992-09-10 | 1994-04-08 | Hitachi Ltd | 高信頼度コンピュータチップ |
| JPH11505377A (ja) | 1995-08-03 | 1999-05-18 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | 半導体装置 |
| JP3625598B2 (ja) | 1995-12-30 | 2005-03-02 | 三星電子株式会社 | 液晶表示装置の製造方法 |
| JP4103968B2 (ja) | 1996-09-18 | 2008-06-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 絶縁ゲイト型半導体装置 |
| JP3106998B2 (ja) * | 1997-04-11 | 2000-11-06 | 日本電気株式会社 | メモリ付加型プログラマブルロジックｌｓｉ |
| JP3849956B2 (ja) * | 1998-01-08 | 2006-11-22 | 松下電器産業株式会社 | プログラマブル集積回路 |
| JP4170454B2 (ja) | 1998-07-24 | 2008-10-22 | Ｈｏｙａ株式会社 | 透明導電性酸化物薄膜を有する物品及びその製造方法 |
| JP2000150861A (ja) | 1998-11-16 | 2000-05-30 | Tdk Corp | 酸化物薄膜 |
| JP3276930B2 (ja) | 1998-11-17 | 2002-04-22 | 科学技術振興事業団 | トランジスタ及び半導体装置 |
| JP3781270B2 (ja) * | 1999-05-14 | 2006-05-31 | 株式会社日立製作所 | 半導体集積回路装置 |
| TW460731B (en) | 1999-09-03 | 2001-10-21 | Ind Tech Res Inst | Electrode structure and production method of wide viewing angle LCD |
| JP4089858B2 (ja) | 2000-09-01 | 2008-05-28 | 国立大学法人東北大学 | 半導体デバイス |
| KR20020038482A (ko) | 2000-11-15 | 2002-05-23 | 모리시타 요이찌 | 박막 트랜지스터 어레이, 그 제조방법 및 그것을 이용한표시패널 |
| JP3997731B2 (ja) | 2001-03-19 | 2007-10-24 | 富士ゼロックス株式会社 | 基材上に結晶性半導体薄膜を形成する方法 |
| JP2002289859A (ja) | 2001-03-23 | 2002-10-04 | Minolta Co Ltd | 薄膜トランジスタ |
| JP3925839B2 (ja) | 2001-09-10 | 2007-06-06 | シャープ株式会社 | 半導体記憶装置およびその試験方法 |
| JP4090716B2 (ja) * | 2001-09-10 | 2008-05-28 | 雅司 川崎 | 薄膜トランジスタおよびマトリクス表示装置 |
| JP4164562B2 (ja) | 2002-09-11 | 2008-10-15 | 独立行政法人科学技術振興機構 | ホモロガス薄膜を活性層として用いる透明薄膜電界効果型トランジスタ |
| US7061014B2 (en) | 2001-11-05 | 2006-06-13 | Japan Science And Technology Agency | Natural-superlattice homologous single crystal thin film, method for preparation thereof, and device using said single crystal thin film |
| JP4083486B2 (ja) | 2002-02-21 | 2008-04-30 | 独立行政法人科学技術振興機構 | ＬｎＣｕＯ（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）単結晶薄膜の製造方法 |
| US7049190B2 (en) | 2002-03-15 | 2006-05-23 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method for forming ZnO film, method for forming ZnO semiconductor layer, method for fabricating semiconductor device, and semiconductor device |
| JP3933591B2 (ja) | 2002-03-26 | 2007-06-20 | 淳二 城戸 | 有機エレクトロルミネッセント素子 |
| US7339187B2 (en) | 2002-05-21 | 2008-03-04 | State Of Oregon Acting By And Through The Oregon State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Transistor structures |
| JP2004022625A (ja) | 2002-06-13 | 2004-01-22 | Murata Mfg Co Ltd | 半導体デバイス及び該半導体デバイスの製造方法 |
| US7105868B2 (en) | 2002-06-24 | 2006-09-12 | Cermet, Inc. | High-electron mobility transistor with zinc oxide |
| US7067843B2 (en) | 2002-10-11 | 2006-06-27 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Transparent oxide semiconductor thin film transistors |
| JP4166105B2 (ja) | 2003-03-06 | 2008-10-15 | シャープ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2004273732A (ja) | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Sharp Corp | アクティブマトリクス基板およびその製造方法 |
| JP4108633B2 (ja) | 2003-06-20 | 2008-06-25 | シャープ株式会社 | 薄膜トランジスタおよびその製造方法ならびに電子デバイス |
| US7262463B2 (en) | 2003-07-25 | 2007-08-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Transistor including a deposited channel region having a doped portion |
| US20050097499A1 (en) * | 2003-11-03 | 2005-05-05 | Macronix International Co., Ltd. | In-circuit configuration architecture with non-volatile configuration store for embedded configurable logic array |
| US20050093572A1 (en) * | 2003-11-03 | 2005-05-05 | Macronix International Co., Ltd. | In-circuit configuration architecture with configuration on initialization function for embedded configurable logic array |
| US7282782B2 (en) | 2004-03-12 | 2007-10-16 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Combined binary oxide semiconductor device |
| US7297977B2 (en) | 2004-03-12 | 2007-11-20 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Semiconductor device |
| EP2246894B2 (en) | 2004-03-12 | 2018-10-10 | Japan Science and Technology Agency | Method for fabricating a thin film transistor having an amorphous oxide as a channel layer |
| US7145174B2 (en) | 2004-03-12 | 2006-12-05 | Hewlett-Packard Development Company, Lp. | Semiconductor device |
| US7211825B2 (en) | 2004-06-14 | 2007-05-01 | Yi-Chi Shih | Indium oxide-based thin film transistors and circuits |
| JP2006100760A (ja) | 2004-09-02 | 2006-04-13 | Casio Comput Co Ltd | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
| US7285501B2 (en) | 2004-09-17 | 2007-10-23 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of forming a solution processed device |
| US7298084B2 (en) | 2004-11-02 | 2007-11-20 | 3M Innovative Properties Company | Methods and displays utilizing integrated zinc oxide row and column drivers in conjunction with organic light emitting diodes |
| US7863611B2 (en) | 2004-11-10 | 2011-01-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Integrated circuits utilizing amorphous oxides |
| US7791072B2 (en) | 2004-11-10 | 2010-09-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Display |
| US7829444B2 (en) | 2004-11-10 | 2010-11-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Field effect transistor manufacturing method |
| US7868326B2 (en) | 2004-11-10 | 2011-01-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Field effect transistor |
| US7453065B2 (en) | 2004-11-10 | 2008-11-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Sensor and image pickup device |
| CA2585063C (en) | 2004-11-10 | 2013-01-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Light-emitting device |
| EP2453481B1 (en) | 2004-11-10 | 2017-01-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Field effect transistor with amorphous oxide |
| US7579224B2 (en) | 2005-01-21 | 2009-08-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a thin film semiconductor device |
| TWI412138B (zh) | 2005-01-28 | 2013-10-11 | 半導體能源研究所股份有限公司 | 半導體裝置，電子裝置，和半導體裝置的製造方法 |
| TWI445178B (zh) | 2005-01-28 | 2014-07-11 | 半導體能源研究所股份有限公司 | 半導體裝置，電子裝置，和半導體裝置的製造方法 |
| US7858451B2 (en) | 2005-02-03 | 2010-12-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic device, semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US7948171B2 (en) | 2005-02-18 | 2011-05-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting device |
| US20060197092A1 (en) | 2005-03-03 | 2006-09-07 | Randy Hoffman | System and method for forming conductive material on a substrate |
| US8681077B2 (en) | 2005-03-18 | 2014-03-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, and display device, driving method and electronic apparatus thereof |
| WO2006105077A2 (en) | 2005-03-28 | 2006-10-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Low voltage thin film transistor with high-k dielectric material |
| US7645478B2 (en) | 2005-03-31 | 2010-01-12 | 3M Innovative Properties Company | Methods of making displays |
| US8300031B2 (en) | 2005-04-20 | 2012-10-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device comprising transistor having gate and drain connected through a current-voltage conversion element |
| DE102005023118B3 (de) * | 2005-05-19 | 2006-12-21 | Infineon Technologies Ag | Schaltungsanordnung zum Zuführen von Konfigurationsdaten in FPGA-Einrichtungen |
| JP2006344849A (ja) | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Casio Comput Co Ltd | 薄膜トランジスタ |
| US7402506B2 (en) | 2005-06-16 | 2008-07-22 | Eastman Kodak Company | Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby |
| US7691666B2 (en) | 2005-06-16 | 2010-04-06 | Eastman Kodak Company | Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby |
| US7507618B2 (en) | 2005-06-27 | 2009-03-24 | 3M Innovative Properties Company | Method for making electronic devices using metal oxide nanoparticles |
| KR100711890B1 (ko) | 2005-07-28 | 2007-04-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 발광표시장치 및 그의 제조방법 |
| JP2007059128A (ja) | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Canon Inc | 有機ｅｌ表示装置およびその製造方法 |
| US7474559B1 (en) * | 2005-08-30 | 2009-01-06 | Xilinx, Inc. | Circuit and method for employing unused configuration memory cells as scratchpad memory |
| JP4850457B2 (ja) | 2005-09-06 | 2012-01-11 | キヤノン株式会社 | 薄膜トランジスタ及び薄膜ダイオード |
| JP2007073705A (ja) | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Canon Inc | 酸化物半導体チャネル薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
| JP4280736B2 (ja) | 2005-09-06 | 2009-06-17 | キヤノン株式会社 | 半導体素子 |
| JP5116225B2 (ja) | 2005-09-06 | 2013-01-09 | キヤノン株式会社 | 酸化物半導体デバイスの製造方法 |
| EP1998374A3 (en) | 2005-09-29 | 2012-01-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. | Semiconductor device having oxide semiconductor layer and manufacturing method thereof |
| JP5037808B2 (ja) | 2005-10-20 | 2012-10-03 | キヤノン株式会社 | アモルファス酸化物を用いた電界効果型トランジスタ、及び該トランジスタを用いた表示装置 |
| CN101577256B (zh) | 2005-11-15 | 2011-07-27 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体器件及其制造方法 |
| JP5099740B2 (ja) * | 2005-12-19 | 2012-12-19 | 財団法人高知県産業振興センター | 薄膜トランジスタ |
| TWI292281B (en) | 2005-12-29 | 2008-01-01 | Ind Tech Res Inst | Pixel structure of active organic light emitting diode and method of fabricating the same |
| US7867636B2 (en) | 2006-01-11 | 2011-01-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Transparent conductive film and method for manufacturing the same |
| US7477072B1 (en) * | 2006-01-17 | 2009-01-13 | Xilinx, Inc. | Circuit for and method of enabling partial reconfiguration of a device having programmable logic |
| JP4977478B2 (ja) | 2006-01-21 | 2012-07-18 | 三星電子株式会社 | ＺｎＯフィルム及びこれを用いたＴＦＴの製造方法 |
| US7576394B2 (en) | 2006-02-02 | 2009-08-18 | Kochi Industrial Promotion Center | Thin film transistor including low resistance conductive thin films and manufacturing method thereof |
| JP2007241997A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-09-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| US7559011B1 (en) * | 2006-02-10 | 2009-07-07 | Xilinx, Inc. | Circuit having a programmable circuit and method of validating a bitstream loaded into a programmable device |
| US7977169B2 (en) | 2006-02-15 | 2011-07-12 | Kochi Industrial Promotion Center | Semiconductor device including active layer made of zinc oxide with controlled orientations and manufacturing method thereof |
| US7486111B2 (en) * | 2006-03-08 | 2009-02-03 | Tier Logic, Inc. | Programmable logic devices comprising time multiplexed programmable interconnect |
| KR20070101595A (ko) | 2006-04-11 | 2007-10-17 | 삼성전자주식회사 | ＺｎＯ ＴＦＴ |
| US20070252928A1 (en) | 2006-04-28 | 2007-11-01 | Toppan Printing Co., Ltd. | Structure, transmission type liquid crystal display, reflection type display and manufacturing method thereof |
| JP5028033B2 (ja) | 2006-06-13 | 2012-09-19 | キヤノン株式会社 | 酸化物半導体膜のドライエッチング方法 |
| JP4609797B2 (ja) | 2006-08-09 | 2011-01-12 | Ｎｅｃ液晶テクノロジー株式会社 | 薄膜デバイス及びその製造方法 |
| JP4999400B2 (ja) | 2006-08-09 | 2012-08-15 | キヤノン株式会社 | 酸化物半導体膜のドライエッチング方法 |
| JP4332545B2 (ja) | 2006-09-15 | 2009-09-16 | キヤノン株式会社 | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
| JP4274219B2 (ja) | 2006-09-27 | 2009-06-03 | セイコーエプソン株式会社 | 電子デバイス、有機エレクトロルミネッセンス装置、有機薄膜半導体装置 |
| JP5164357B2 (ja) | 2006-09-27 | 2013-03-21 | キヤノン株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
| US8766224B2 (en) * | 2006-10-03 | 2014-07-01 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Electrically actuated switch |
| US7622371B2 (en) | 2006-10-10 | 2009-11-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fused nanocrystal thin film semiconductor and method |
| US7772021B2 (en) | 2006-11-29 | 2010-08-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Flat panel displays comprising a thin-film transistor having a semiconductive oxide in its channel and methods of fabricating the same for use in flat panel displays |
| JP2008140684A (ja) | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Toppan Printing Co Ltd | カラーｅｌディスプレイおよびその製造方法 |
| KR101303578B1 (ko) | 2007-01-05 | 2013-09-09 | 삼성전자주식회사 | 박막 식각 방법 |
| US7820491B2 (en) * | 2007-01-05 | 2010-10-26 | Freescale Semiconductor, Inc. | Light erasable memory and method therefor |
| US8207063B2 (en) | 2007-01-26 | 2012-06-26 | Eastman Kodak Company | Process for atomic layer deposition |
| KR100851215B1 (ko) | 2007-03-14 | 2008-08-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 박막 트랜지스터 및 이를 이용한 유기 전계 발광표시장치 |
| WO2008120128A2 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-09 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | System and method for pill communication and control |
| US7795613B2 (en) | 2007-04-17 | 2010-09-14 | Toppan Printing Co., Ltd. | Structure with transistor |
| KR101325053B1 (ko) | 2007-04-18 | 2013-11-05 | 삼성디스플레이 주식회사 | 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조 방법 |
| KR20080094300A (ko) | 2007-04-19 | 2008-10-23 | 삼성전자주식회사 | 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법과 박막 트랜지스터를포함하는 평판 디스플레이 |
| KR101334181B1 (ko) | 2007-04-20 | 2013-11-28 | 삼성전자주식회사 | 선택적으로 결정화된 채널층을 갖는 박막 트랜지스터 및 그제조 방법 |
| CN101663762B (zh) | 2007-04-25 | 2011-09-21 | 佳能株式会社 | 氧氮化物半导体 |
| KR101345376B1 (ko) | 2007-05-29 | 2013-12-24 | 삼성전자주식회사 | ＺｎＯ 계 박막 트랜지스터 및 그 제조방법 |
| JP5406449B2 (ja) * | 2007-05-30 | 2014-02-05 | キヤノン株式会社 | 酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタの製造方法および表示装置 |
| WO2009034421A1 (en) | 2007-09-13 | 2009-03-19 | Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) | A multistage hydro-pneumatic motor-compressor |
| US7675317B2 (en) * | 2007-09-14 | 2010-03-09 | Altera Corporation | Integrated circuits with adjustable body bias and power supply circuitry |
| JP5430846B2 (ja) * | 2007-12-03 | 2014-03-05 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| JP5215158B2 (ja) | 2007-12-17 | 2013-06-19 | 富士フイルム株式会社 | 無機結晶性配向膜及びその製造方法、半導体デバイス |
| US8145923B2 (en) * | 2008-02-20 | 2012-03-27 | Xilinx, Inc. | Circuit for and method of minimizing power consumption in an integrated circuit device |
| JP4660567B2 (ja) * | 2008-03-18 | 2011-03-30 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置 |
| JP4623179B2 (ja) | 2008-09-18 | 2011-02-02 | ソニー株式会社 | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
| JP5451280B2 (ja) | 2008-10-09 | 2014-03-26 | キヤノン株式会社 | ウルツ鉱型結晶成長用基板およびその製造方法ならびに半導体装置 |
| JP5781720B2 (ja) | 2008-12-15 | 2015-09-24 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
| JP5336205B2 (ja) | 2009-01-14 | 2013-11-06 | ローム株式会社 | プログラマブルロジックデバイスを用いた信号処理回路 |
| WO2010132724A1 (en) * | 2009-05-14 | 2010-11-18 | Megica Corporation | System-in packages |
| EP2256814B1 (en) * | 2009-05-29 | 2019-01-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. | Oxide semiconductor device and method for manufacturing the same |
| JP5532725B2 (ja) * | 2009-07-31 | 2014-06-25 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置 |
| KR101738996B1 (ko) * | 2009-11-13 | 2017-05-23 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 불휘발성 메모리 소자를 포함하는 장치 |
| EP2502272B1 (en) * | 2009-11-20 | 2015-04-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co. Ltd. | Nonvolatile latch circuit and logic circuit, and semiconductor device using the same |
| KR101745749B1 (ko) | 2010-01-20 | 2017-06-12 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 |
| KR101899880B1 (ko) | 2011-02-17 | 2018-09-18 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 프로그래머블 ｌｓｉ |
| US8493089B2 (en) * | 2011-04-06 | 2013-07-23 | International Business Machines Corporation | Programmable logic circuit using three-dimensional stacking techniques |
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