TWI539451B - 儲存元件，儲存裝置，信號處理電路，及驅動儲存元件的方法 - Google Patents
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Description
本發明關於一種即使在電源關閉後也不遺失已儲存的邏輯狀態的非揮發性儲存元件。本發明也關於一種儲存裝置以及一種包括此儲存元件的訊號處理電路。再者，本發明關於一種驅動儲存元件、儲存裝置、及訊號處理電路的方法。此外，本發明關於一種包括該訊號處理電路的電子裝置。
許多中央處理單元(CPUs)採取稱為儲存程式系統的一架構。在此儲存程式系統中，由中央處理單元處理的指令以及必須處理的資料儲存在諸如主記憶體或硬碟的記憶體(儲存裝置)中。中央處理單元藉由自記憶體依序地讀取指令及資料而執行處理。
在此架構中，中央處理單元的操作速度強烈地取決於由中央處理單元至記憶體的存取速度。換言之，為了改善中央處理單元的操作速度，必須要改善記憶體的操作速度。再者，由於記憶體需要儲存被中央處理單元處理的指令以及需要處理的資料，記憶體必須具有大容量。然而，高速大容量的記憶體是非常昂貴的，以致於如此的記憶體不能容易地被使用。
因此，小容量高速記憶體(以下稱為快閃記憶體)、大容量低速記憶體(以下稱為主儲存裝置或主記憶體)、
以及低速大容量記憶體結合地使用於設計一系統。
中央處理單元至記憶體的存取(讀取或寫入)藉由例如稱為北橋的一半導體裝置所控制。至相較於主記憶(例如，硬碟)具有大容量及低速的一記憶體的存取藉由例如稱為南橋的一半導體裝置所控制。
一種使用中央處理單元的系統包括諸如快閃記憶體、主記憶體、硬碟等記憶體，以及包括處理至這些記憶體的存取(讀取或寫入)的週邊控制裝置。注意諸如PCI裝置、網路裝置、或音效裝置可能包括於使用中央處理單元的系統。在此，控制這些記憶體及週邊裝置的半導體裝置稱為週邊控制裝置。北橋及南橋為週邊控制裝置。再者，諸如主記憶體及硬碟的記憶體除非別有說明也相當於週邊裝置。
注意使用中央處理單元的系統可能為北橋及南橋合併至一個週邊控制裝置的一系統、使用合併週邊控制裝置的中央處理單元的一系統、或其他類似系統。在以下描述中，使用中央處理單元的系統稱為PC系統。注意中央處理單元或使用中央處理單元的系統也稱為訊號處理電路。
參考文獻1揭露一諸如SRAM的揮發性的記憶體的結構以及結合使用做為快閃記憶體的一非揮發性記憶體。
參考文獻1：日本公開專利申請號10-078836
在當電源供應電壓的供應停止於一訊號處理電路時而
揮發性記憶體中的資料儲存於設置於揮發性記憶體的周邊的非揮發性記憶體的情況中，一磁性元件或一鐵電主要使用做為這種非揮發性記憶體；因此，訊號處理電路的製造步驟很複雜。
在當電源供應電壓的供應停止於訊號處理電路時而揮發性記憶體中的資料儲存於一外部的記憶體的情況中，自外部的記憶體回覆資料至揮發性記憶體要花費很長時間。因此使用外部記憶體的資料備份不適合於為了降低能源耗費而短時間關閉電源的情況。
考慮到前述的問題，目的為提供當電源供應電壓的供應停止時可保存資料的具有新穎結構的一儲存元件以及一驅動儲存元件的方法。
目的為提供可降低能源耗費的一訊號處理電路以及一驅動訊號處理電路的方法。特別地，目的為提供可藉由短時間關閉電源以降低能源耗費的一訊號處理電路以及一驅動訊號處理電路的方法。
特別地，目的為降低使用中央處理單元的整個系統的能源耗費。
本發明的儲存元件的結構的一個觀點如下。
一儲存元件包括一第一反相器、一第二反相器、在氧
化物半導體層具有一通道的一電晶體、一電容、及一切換器。儲存元件具有以下結構。第一反相器的一輸出端子電連接於電晶體的源極及汲極的其中一個。電晶體的源極及汲極的另一個電連接於電容的一對電極的其中一個以及第二反相器的一輸出端子。第二反相器的一輸出端子電連接於第一反相器的一輸入端子。對應於資料的訊號經由開啟的切換器輸出至第一反相器。第一反相器輸出當電源供應電壓供應時輸入訊號的一反向訊號。第二反相器輸出當電源供應電壓供應時輸入訊號的一反向訊號。切換器的開啟或關閉同步地選擇於時脈訊號或時脈訊號的反向訊號的其中一個或兩者。不同於時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的一控制訊號輸入至電晶體的閘極。
在儲存元件的結構中，不同時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的控制訊號輸入至於氧化物半導體層中具有通道的電晶體的閘極。換言之，電晶體的開啟或關閉可獨立地受不同於時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的控制訊號控制。
在儲存元件的結構中，做為每個第一反相器及第二反相器，例如，可以使用一反相器、一反及電路、一反或電路、或類似物。例如，可以使用一類比切換器、一電晶體、或類似物做為切換器。或者，可以使用輸入至時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的其中一個或兩者一算術電路做為切換器。
注意在儲存元件的結構中，第二反相器可輸出同步於
時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的其中一個或兩者的輸入訊號的一反向訊號或當電源供應電壓供應時具有一浮動(高阻抗)輸出。例如，可以使用一三態緩衝器、一時鐘反向器、或類似物做為第二反相器。
在儲存元件的結構中，在當電源供應電壓供應且電晶體開啟的情況中，一回授電路藉由第一反相器及第二反相器形成。資料藉由回授電路而保持。因此，在當電源供應電壓供應且電晶體開啟的情況中，可以藉由第一反相器及第二反相器形成一正反電路或一閉鎖電路。換言之，儲存元件的結構對應於為了同步於增加至在氧化物半導體層中具有通道的電容及電晶體的時脈訊號(或時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的其中一個或兩者)而保持資料的正反電路或閉鎖電路的結構。具體而言，電容的一對電極電連接至資料保持於正反電路或閉鎖電路中的以及提供於儲存元件的輸出端子與諸如包括於正反電路或閉鎖電路的反相器的一算術電路(算術元件)的輸出端子間的一節點。增加在氧化物半導體層中具有通道的電晶體而使電容的一個電極所連接的節點或者電連接於諸如包括於正反電路或閉鎖電路的反相器的一算術電路(算術元件)的輸出端子。
在儲存元件的結構中，電容的一對電極的其中一個的電位可為儲存元件的輸出電位。輸出電位為對應於輸入至儲存元件的資料的電位。注意電容的一對電極的其中一個的電位可輸入至算術電路(算術元件)，並且算術電路(算術元件)的一輸出可為儲存元件的輸出。或者，電容的
一對電極的其中一個的電位可經由做為儲存元件的輸出的切換器而輸出。
做為算術電路(算術元件)，可以使用緩衝器、反相器、反及電路、反或電路、三態緩衝器、時鐘反相器、或類似物。例如，可以使用類比切換器、電晶體、或類似物做為切換器。或者，可以使用輸入至時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的其中一個或兩者的算術電路(算術元件)做為切換器。
包括算術電路(算術元件)或切換器的一結構做為儲存元件的構件，電容的一對電極的其中一個的電位輸入至算術電路(算術元件)或切換器中，並且自算術電路(算術元件)的輸出或使用切換器做為儲存元件的輸出具有以下優點。可以減少用於電連接電容的一對電極的其中一個的電位輸至算術電路(算術元件)或切換器的導線長度。於是，電容的一對電極的其中一個的電位可以藉由洩漏而避免波動。以此方式，可以避免改變保持於儲存元件中的資料。
在儲存元件的結構中，一固定電壓可以輸入至電容的一對電極的另一個。例如，可以輸入一低電源供應電位。
在儲存元件的結構中，電晶體可具有一氧化物半導體層提供於其上及其下間的兩閘極。控制訊號可以輸入至一閘極，而一不同的控制訊號可以輸入至另一閘極。不同的控制訊號可為具有固定電位的訊號。固定電位可為低電源供應電位或高電源供應電位。注意兩閘極可與彼此電連接
而控制訊號可輸入至閘極。電晶體的閥電壓或類似性質控制於輸入至其他閘極的訊號。再者，可以降低電晶體的閉態電流。也可以增加電晶體的通路狀態電流。
在儲存元件的結構中，在每個第一反相器及第二反相器包括電晶體的情況中，電晶體可為在以一不同於氧化物半導體所製成的半導體層中具有通道的電晶體或以一不同於氧化物半導體所製成的半導體基材。例如，電晶體可為在矽層或矽基材中具有通道的電晶體。或者，所有使用於第一反相器及第二反相器中的電晶體可為於氧化物半導體層中具有通道的電晶體。或者，一些使用於第一反相器及第二反相器中的電晶體可為於氧化物半導體層中具有通道的電晶體，而其他電晶體可為在以一不同於氧化物半導體所製成的半導體層中具有通道的電晶體或以一不同於氧化物半導體所製成的半導體基材。
在儲存元件的結構中，在切換器使用電晶體形成的情況中，電晶體可為在以一不同於氧化物半導體所製成的半導體層中具有通道的電晶體或以一不同於氧化物半導體所製成的半導體基材。例如，電晶體可為在矽層或矽基材中具有通道的電晶體。或者，所有使用做為切換器的電晶體可為在氧化物半導體層中具有通道的電晶體。或者，一些使用做為切換器的電晶體可為在氧化物半導體層中具有通道的電晶體，而其他電晶體可為在以一不同於氧化物半導體所製成的半導體層中具有通道的電晶體或以一不同於氧化物半導體所製成的半導體基材。
在儲存元件中，在為了降低電源供應電壓供應後的能源消耗，而在電源供應電壓供應停止，而後電源供應電壓再次供應的情況中，一驅動方法可如下。
當電源供應電壓供應至儲存元件，資料經由同步於時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號而開啟的切換器，並且藉由第一反相器及第二反相器形成的回授電路保持對應於資料的一訊號(或訊號的反向訊號)。此時，在氧化物半導體層中具有通道的電晶體為開啟。
在電源供應電壓供應至儲存元件的供應停止前，時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的水準(訊號電位)為固定。換言之，時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的水準(訊號電位)維持為於回授回路保持預先資料的狀態時時脈訊號的反向訊號的水準。簡而言之，在常態操作時，時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的水準(訊號電位)為於高水準與低水準之間週期性的改變的訊號，並提供於時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的水準(訊號電位)沒有改變時的一時脈訊號固定週期。在此，時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的水準(訊號電位)為固定時的期間也稱為時脈
訊號固定期間。在時脈訊號固定期間時，在氧化物半導體層中具有通道的電晶體為關閉。以此方式，電容保持回授回路所保持的一對應於資料的訊號(電位)。
當具有在氧化物半導體層中之通道的電晶體於一時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的水準以此方式保持恆定的狀態下關閉，一對應於回授回路所保持的資料的一訊號(電位)可以被保持於電容中對應於此資料的一訊號(電位)避免於波動。
在此，在儲存元件之結構中，不同於時脈訊號的控制訊號以及時脈訊號的反向訊號輸入至具有在氧化物半導體中之通道的電晶體的閘極中。換言之，電晶體的開關獨立地控制於不同於時脈訊號的控制訊號以及時脈訊號的反向訊號的控制訊號。因此，在電源供應電壓供應至儲存元件停止前，電晶體當時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的水準以此方式保持恆定時可以被關閉。以此方式，資料可以精確地保持於電容中。
在以上操作後，電源供應電壓至儲存元件的供應停止。注意一結構其電晶體為一高密度電漿電晶體(一常態關閉的電晶體)，以及一接地電位(0伏特)在電源供應電壓停止供應至儲存元件後輸入至電晶體的閘極時，電晶體可以保持關閉。即使電源供應電壓停止供應至儲存元件停止後，電容保持回授回路所保持的對應於資料的訊號。在
此，因為具有在氧化物半導體層中之通道的電晶體具有極小的漏電流，電容中所保持的訊號(電位)可以被長時間保持。以此方式，即使電源供應電壓的供應停止後，儲存元件保持資料。在電源供應電壓的供應停止後，時脈訊號及時脈訊號的反向訊號的供應停止。於是，當對應於電容中所獲得資料的訊號(電位)受避免於波動時，電源供應電壓的供應可以停止。再者，當時脈訊號及時脈訊號的反向訊號的供應停止，用於供應時脈訊號及時脈訊號的反向訊號的能源可以降低。
首先，供應時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號其水準為回歸以及固定於電源供應電壓供應停止供應的水準(訊號電位)。以此方式，時脈訊號固定期間開始。在時脈訊號固定期間，電源供應電壓至儲存元件的供應再開始。然後，電源供應電壓再開始之後，電晶體開啟。在電晶體開啟後，時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的水準(訊號電位)的固定取消。換言之，時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號回歸為水準(訊號電位)於高水準及低水準間週期性的改變的常態訊號。於是，儲存元件在電源供應電壓藉由回授回路再一次停止之前，可以保持所保持的資料，如此常態訊號可以再開始。
當電源供應電壓於時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的水準以此方式下保持恆定的狀態下再開始時，為保持資
料於回授回路的節點電位可以被避免於波動。再者，在此之後，電晶體為開啟，如此電容中所保持之訊號(電位)當保持資料於回授回路的節點電位可以被避免於波動時可以為節點的電位。於是，電容中所保持之訊號(電位)可以精確地保持於回授回路中。
以上為驅動儲存元件的方法。
以下驅動方法為為驅動儲存元件的方法的另一例子。
在第一期間，當電源供應電壓供應時，電晶體為開啟，並且供應訊號電位於高水準及低水準間週期性的改變的時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號。一對應於資料的訊號經過同步於時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號開啟的切換器輸入至第一反相器。第一反相器輸出訊號輸入的反相訊號。訊號自第一反相器經由開啟的電晶體輸入至第二反相器，並且第二反相器輸出此訊號的反向訊號。
在第一期間後的第二期間，在當電源供應電壓供應時而時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號成為具有固定電位後，電晶體關閉。注意當時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號皆輸入至切換器，時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號具有不同的固定電位。
在第二期間後的第三期間，當電晶體保持關閉並且時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的電位保持穩定時，電源供應電壓的供應停止。
在第三期間後的第四期間，當晶體保持關閉並且電源供應電壓的供應停止時，時脈訊號以及時脈訊號的反向訊
號供應停止。
在第四期間後的第五期間，當電晶體關閉並且電源供應電壓的供應停止時，時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號具有於第二期間輸入的固定電位。
在第五期間後的第六期間，當時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的電位保持穩定時而電源供應電壓的供應停開始後，電晶體開啟。
在第六期間後的第七期間，當電源供應電壓供應且電晶體保持開啟時，供應訊號水準於高水準及低水準間週期性的改變的時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號。對應於資料的訊號經由同步於時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號開啟的切換器輸入至第一反相器。第一反相器輸出訊號輸入的反向訊號。一訊號自第一反相器經由開啟的電晶體輸入至第二反相器，並且第二反相器輸出此訊號的反向訊號。
第一期間及第七期間對應於常態操執行的期間。第二期間對應於電源供應電壓的停止執行前的操作期間。第三期間及第四期間對應於電源供應電壓停止的期間。第五期間及第六期間對應於電源供應電壓重新啟動的期間。
在本發明中的一儲存裝置的一觀點可為包括一個或多個儲存元件的儲存裝置。再者，在本發明中的一訊號處理電路的一觀點可為包括儲存裝置的訊號處理電路。例如，儲存元件使用儲存裝置用於包括於訊號處理電路的暫存器
或快取記憶體。
再者，訊號處理電路可包括諸如自儲存裝置外的儲存裝置傳送或接收資料的多種的邏輯電路如算術電路。不只電源供應電壓至儲存裝置的供應，用於傳送或接收資料自儲存裝置及至儲存裝置的算術電路的電源供應電壓可被停止。
在本發明中的一訊號處理電路的一觀點可包括一中央處理單元、一記憶體、一周邊控制裝置以控制至記憶體及中央處理單元的存取。每個中央處理單元、記憶體、及周邊控制裝置可包括儲存元件。再者，電源供應電壓的供應可停止於包括中央處理單元、記憶體、及周邊控制裝置的整個訊號處理電路。
當電源供應電壓不供應至用於同步於時脈訊號保持資料的儲存元件，資料可以保持於電容中。在此，在氧化物半導體層中具有通道的電晶體具有極低的閉態電流。例如，在氧化物半導體層中具有通道的電晶體的閉態電流非常低於使用結晶矽形成通道的電晶體的閉態電流。因此，藉由此電晶體的使用，即使在電源供應電壓沒有供應至儲存元件的期間，訊號可保持於電容中一段長時間。必然地，當電源供應電壓供應停止時，儲存元件可以維持儲存的資料。
不同於時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號一控制訊號輸入至至於氧化物半導體層中具有通道的電晶體的閘極。換言之，電晶體的開啟或關閉可獨立地受不同於時脈訊號
以及時脈訊號的反向訊號的控制訊號控制。於是，在電源供應電壓至儲存元件的供應停止前，電晶體可於時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號保持恆定時關閉。以此方式，資料可精確地保持於電容中。再者，當電源供應電壓於時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號以此方式下保持恆定的狀態下電源供應電壓之供應再開始後電晶體開啟時，當保持資料於回授回路的節點電被防止於波動時，保持於電容中的訊號(電位)可為節點的電位。於是，電容中所保持之訊號(電位)可以精確地保持於回授回路中。
藉由使用於是儲存元件至訊號處理電路，資料可避免於因為電源供應電壓的供應停止而遺失。再者，電源供應電壓的供應再開始後，儲存元件於短時間內可以回到電源供應電壓之供應停止前的狀態。
特別是，藉由將儲存元件應用至每個中央處理單元、記憶體、及周邊控制裝置，電源供應電壓的供應可以停止於包括中央處理單元的整個系統。再者，電源供應電壓的供應再開始後，儲存元件於短時間內可以回到電源供應電壓之供應停止前的狀態。因為即使於短時間內電源可以關閉，整個系統的能源浪費可以降低。
本發明的實施例將於以下以圖式參考詳細地描述。注意本發明並不局限於以下敘述。當知在不脫離本發明的精神和範圍之內，本發明的模式及細節可被以各種式修改應
能很快地發生至舉凡熟悉此技術者。本發明因此不應被解釋為侷限於下列實施例的敘述。
注意例如當使用相反極性的電晶體或在電路操作中電流的方向改變時，“源極”或“汲極”的功能可能交換。因此，此說明書中，“源極”與“汲極”之用語可互換。
措辭“電連接”包括一些構件透過具有任何電子作動的一物件而相互連接的情況。在此，對具有任何電子作動的物件沒有特別限制，只要電子訊號可以在相互連接的構件間傳送及接收。具有任何電子作動的物件的例子包括諸如電晶體、電阻、電感、電容的一切換元件以及具有不同於電極或導線之種種功能的一元件。
另外，即使在電路圖中當各獨立元件相互電連接，有一導電膜具有複數個構件的功能的情況，諸如一導線的一部份具電極的功能的情況。在本說明書中措辭“電連接”也包括導電膜具有複數個構件的功能的情況。
名詞“在上”或“在下”並不必須意指一構件為“直接在其他構件上”或“直接在其他構件下”。例如，措辭“閘極電極在閘極絕緣層上”並非不包括其他構件放置於閘極電極與閘極絕緣層之間的情況。
為了容易理解，比例、尺寸、範圍，或其類似表示於圖式中的各構件在一些情況中沒有精確地呈現。因此，本揭露發明並不必須限制於圖式或類似中揭露的比例、尺寸、範圍，或其類似表示。
例如諸如第一、第二、及第三等順序號碼是為了避免
構件的混淆而使用。
訊號處理電路包括一儲存裝置。儲存裝置包括一個或更多個可儲存1位元資料的儲存元件。
注意本發明的訊號處理電路，在此範疇中，包括諸如中央處理單元的一大型積體電路(LSI)、一微處理器、影像處理電路、一數位訊號處理器(DSP)、或一場式可程式閘陣列(FPGA)，及類似物。
圖1表示一儲存元件的電路圖的例子。一儲存元件100包括一反相器101、一反相器102、在一氧化物半導體層中具有通道的一電晶體109、一電容108、及一切換器103。在圖1中，“OS”寫於一電晶體旁以指出在氧化物半導體層中之具有通道的電晶體109。注意儲存元件100當需要時可更包括不同的電路元件諸如一二極體、一電阻、或一電感。
注意有可能不藉由主動地利用塑膠電容或電晶體的類似物而提供電容108。
反相器101的一輸出端子(在圖中表現為“out”)電連接於電晶體109的源極或汲極其中一個。而電晶體109的源極或汲極的另一個電連接於電容108的一對電極以及反相器102一輸入端子(在圖中表現為“in”)的其中一個。
反相器102的一輸出端子(在圖中表現為“out”)電連接於反相器101一輸入端子(在圖中表現為“in”)。自儲存元件100的一輸入端子(在圖中表現為“IN”)輸入的對應於資料的一訊號經由開啟的切換器103輸入反相器101。反相器101輸出當電源供應電壓供應時輸入的訊號的一反向訊號。反相器102輸出當電源供應電壓供應時輸入的訊號的一反向訊號。切換器103的開啟或關閉同步選擇於一時脈訊號(在圖中表現為“C”)以及時脈訊號的一反相訊號(在圖中表現為“CB”)。注意切換器103的開啟或關閉可同步選擇於時脈訊號(C)以及時脈訊號的反相訊號(CB)的其中之一。不同於時脈訊號(C)以及時脈訊號的反相訊號(CB)的一控制訊號(在圖中表現為“G”)輸入至電晶體109的一閘極。
不同於時脈訊號(C)以及時脈訊號的反相訊號(CB)的控制訊號(G)輸入至電晶體109的閘極。換言之，電晶體109的開啟或關閉可獨立地控制於不同於時脈訊號(C)以及時脈訊號的反相訊號(CB)的控制訊號(G)。
可以使用諸如，一反相器、一反及電路、一反否電路、或其他類似物做為每個反相器101及每個反相器102。例如，可以使用一類比切換器、一電晶體、或其他類似物做為切換器103。或者，可以使用輸入至時脈訊號(C)或時脈訊號的反相訊號(CB)之其中一個的或兩者的一算術電路做為切換器。
注意反相器102可能輸出與時脈訊號(C)或時脈訊號的反相訊號(CB)之其中一個或與兩者同步輸入的訊號的反向訊號，或當電源供應電壓供應時可能有一浮動(高阻抗)輸出。例如，可以使用一三態緩衝器、一時鐘反向器或其他類似物做為反相器102。
在電源供應電壓供應時以及電晶體109開啟時的情況中，反相器101及反相器102形成一回授電路。資料藉由此回授電路保持。因此，在電源供應電壓供應時以及電晶體109開啟時的情況中，可藉由反相器101及反相器102而形成一正反電路或一閉鎖電路。換言之，圖1的結構相對應於同步於增加至電容108及電晶體109的時脈訊號(C)(及/或時脈訊號的反相訊號(CB))以保持資料的一正反電路或一閉鎖電路的結構。具體來說，電容108的一對電極的其中一個電連接於(在圖中表現為“D”)資料所保持於的正反電路或閉鎖電路的以及提供於包括於儲存元件100的輸出端子(在圖中表現為“OUT”)與正反電路或閉鎖電路的反相器101的輸出端子(out)之間的一節點。增加電晶體109而使包括於正反電路或閉鎖電路的反相器101的輸出端子(out)電連接於電容108的其中一個電極所或者電連接的節點(D)。
在圖1的結構中，電容108的一對電極的其中一個的電位(節點(D)的電位)可以為儲存元件100的輸出電位。此輸出電位相對應於輸入於儲存元件100的資料的一電位。注意電容108的一對電極的其中一個的電位可以輸
出至一算術電路(一算術元件)，以及算術電路(算術元件)的輸出可以為儲存元件100的一輸出。或者，電容108的一對電極的其中一個的電位可以通過做為儲存元件100的輸出之切換器而輸出。
可以使用一緩衝器、一反向器、一反及電路、一反否電路、一三態緩衝器、一時脈反向器或其他類似物做為算術電路(算術元件)。例如，可以使用一類比切換器、一電晶體、或其他類似物做為切換器。或者，可以使用輸入至時脈訊號或時脈訊號的反相訊號之其中一個或兩者的一算術電路(算術元件)做為切換器。
包括算術電路(算術元件)或切換器一結構做為儲存元件100的一構件，電容108的一對電極的其中一個的電位輸入至此算術電路(算術元件)或此切換器，並且此算術電路(算術元件)的輸出或做為的儲存元件100的輸出的切換器具有以下優點。可以減少電連接於電容108的一對電極的其中一個的算術電路(算術元件)的導線的長度。於是，電容108的一對電極的其中之一的電位(節點(D)的電位)可以藉由洩漏而避免波動。以此方式，可以避免改變保持於儲存元件100中的資料。
在圖1的結構中，電容108的一對電極的另一個為接地(諸如一接地電位應用至電容108的一對電極的另一個)；然而，此實施例並不限定於此結構。一固定電位可以輸入至電容108的一對電極的另一個，注意接地電位可以為一低電源供應電壓。
在圖1的結構中，電晶體109可具有提供氧化物半導體層於其上及其下間的兩閘極。控制訊號(G)可被輸入至一閘極而一不同的控制訊號可以被輸入至另一個閘極。不同的控制訊號可為具有固定電位的一訊號。固定訊號可為低電源供應電位或高電源供應電位。注意此兩閘極可電連接於彼此之間以及控制訊號(G)可被輸入至閘極。電晶體109的閾值電壓或其他類似物可被輸入至另一個閘極的電壓控制。再者，可以降低電晶體109的閉態電流。也可以增加電晶體的通路狀態電流。
在圖1的結構中，在使用電晶體形成每個反相器101或反相器102的情況中，電晶體可為在以不同於氧化物半導體所製造的半導體層中具有的一通道的電晶體或為以不同於氧化物半導體所製造的半導體基材。例如，電晶體可以為在矽層或矽基材中具有通道的電晶體。或者，全部使用於反相器101及反相器102的電晶體可為在氧化物半導體層具有通道的電晶體。或者，一些使用於反相器101及反相器102的電晶體可為在氧化物半導體層具有通道的電晶體，而其他電晶體可為在以不同於氧化物半導體所製造的半導體層中具有通道的電晶體或以不同於氧化物半導體所製造的半導體基材。
在圖1的結構中，在使用電晶體形成切換器103的情況中，電晶體可為在氧化物半導體層具有通道的電晶體，而其他電晶體可為在以不同於氧化物半導體所製造的半導體層中具有通道的電晶體或以不同於氧化物半導體所製造
的半導體基材。例如，電晶體可以為矽層或矽基材中具有通道的電晶體。或者，全部使用於切換器103的電晶體可為在氧化物半導體層具有通道的電晶體。或者，一些使用於切換器103的電晶體可為在氧化物半導體層具有通道的電晶體，而其他電晶體可為在以不同於氧化物半導體所製造的半導體層中具有通道的電晶體或以不同於氧化物半導體所製造的半導體基材。
在此，在矽層或矽基材中具有通道的電晶體相較於在氧化物半導體層具有通道的電晶體具有較高的切換速度以及較高的通路狀態電流。因此，包括結合了在矽層或矽基材中具有通道的電晶體及在氧化物半導體層具有通道的電晶體的電路，電路的操作速度改善以及漏電流可以減少。而使用了在矽層或矽基材中具有一通道的電晶體及在氧化物半導體層具有通道的儲存元件100的電晶體的結合，儲存元件100的操作速度改善以及能源消耗可以減少。
以上為儲存元件100的結構。接著，描述驅動儲存元件100的方法。
在儲存元件100中，在為了降低電源供應電壓供應後的能源消耗，而電源供應電壓供應停止而後電源供應電壓再次供應的情況中，一驅動方法可如下。圖2中以時間圖描述驅動方法。在圖2中的時間圖中，IN表示輸入至儲存元件100的輸入端子(IN)的資料的訊號電位；C表示
時脈訊號(C)的訊號電位；CB表示時脈訊號的反向訊號(CB)的訊號電位；G表示控制訊號(G)的電位；以及VDD表示電源供應電壓。VDD為零伏特(相對應於圖中的低水準)的情況相對應於電源供應電壓沒有供應的情況。符號D表示節點(D)的電位。
注意在圖2中的時間圖所描述的驅動方法，在圖1的結構中，當時脈訊號(C)具有一低水準電位以及時脈訊號的反向訊號(CB)具有一高水準電位時，切換器103為開啟。當時脈訊號(C)具有一高水準電位以及時脈訊號的反向訊號(CB)具有一低水準電位時切換器103為關閉。換言之，當時脈訊號(C)的訊號電位從高水準轉變為低水準時(於是現象以下稱之為時脈下落)，在此時間的IN的訊號電位經過切換器103而輸入至反相器101。
然而，本實施例並不限於此。當時脈訊號(C)具有一高水準電位以及時脈訊號的反向訊號(CB)具有一低水準電位時，切換器103為開啟，當時脈訊號(C)具有一低水準電位以及時脈訊號的反向訊號(CB)具有一高水準電位時，切換器103為關閉。換言之，當時脈訊號(C)的訊號電位從低水準轉變為高水準時(於是現象以下稱之為時脈上升)，在此時間的IN的訊號電位經過切換器103而輸入至反相器101。
如以上所述，本發明的儲存元件可具有電晶體109及電容108增加至一正反電路以同步於時脈訊號(C)(且/或時脈訊號的反向訊號(CB))的上升或下降而儲存資料
的一結構，即所謂的邊緣感應閉鎖電路。注意本實施例並不限於邊緣感應閉鎖電路。本發明的儲存元件可具有當於時脈訊號(C)(且/或時脈訊號的反向訊號(CB))具有高電位或低電位時，電晶體109及電容108增加至正反電路儲存資料的結構，即所謂的水準邊緣感應閉鎖電路。
再者，在圖2中的時間圖所描述的驅動方法，電晶體109為一n通道電晶體，當控制訊號G具有一高電位時電晶體109開啟，以及當控制訊號G具有一低電位時電晶體109關閉。然而，本實施例並不局限於此。電晶體109可能為一p通道電晶體，電晶體109當控制訊號G具有一低電位時開啟，以及當控制訊號G具有一高電位時電晶體109關閉。
一第一期間(在圖中表現為“T1”)稱之為一常態操作期間。在第一期間(T1)時，當電源供應電壓(VDD)供應時(當高於0伏特的電源供應電壓(VDD)供應時)，電晶體109開啟，以及供應時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)其訊號電位於高水準及低水準間週期性地改變。資料的訊號電位(IN)經過同步於時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)的切換器103而輸入至反相器101。反相器101輸出此訊號輸入的反向訊號。換言之，反相器101當此訊號電位輸入為一高水準電位輸出一低水準電位，以及當此訊號電位輸入為一低水準電位輸
出一高水準電位。注意由於實際上發生訊號延遲，訊號延遲發生自時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)的訊號電位的改變的時間，以致於反相器101的輸出電位(節點(D)的電位)改變。一訊號自反相器101經過一開啟的電晶體109輸入至反相器102，反相器102並輸出此訊號的反向訊號。換言之，當此訊號電位輸入為高水準電位時反相器102輸出一低水準電位，當此訊號電位輸入為低水準電位時，反相器102輸出一高水準電位。
換言之，於第一時間(T1)時，資料經過一同步於時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)開啟的切換器103輸入，而反相器101及反相器102所形成的回授回路保持一對應於資料的訊號(或此訊號的反向訊號)。在此時間，電晶體109為開啟。
一第二期間(在圖中表現為“T2”)稱之為於電源供應電壓供應停止前表現操作的一期間。在第二期間(T2)時，當電源供應電壓供應至儲存元件100停止時(VDD設定為0伏特)，時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)的水準(訊號電位)為固定。換言之，時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)的水準(訊號電位)維持為於回授回路保持預先資料的狀態時，時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)的水準(訊號電位)。簡而言之，在常態操作時，時脈訊號(C)以及時脈訊號的
反向訊號(CB)為於高水準與低水準之間週期性的改變的訊號水準(訊號電位)，並提供於時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)的水準(訊號電位)沒有改變時的一時脈訊號固定週期。在時脈訊號固定週期時，電晶體109為關閉。以此方式，電容108保持回授回路所保持的一對應於資料的訊號(電位)。
當電晶體109於一時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)的水準於以此方式保持恆定的狀態下關閉，一對應於回授回路所保持的資料的一訊號(電位)當對應於此資料的一訊號(電位)避免於波動時，可以被保持於電容108中。
在此，不同於時脈訊號(C)的控制訊號(G)以及時脈訊號的反向訊號(CB)輸入至電晶體109的閘極中。換言之，電晶體109的開關獨立地控制於不同於時脈訊號(C)的控制訊號(G)以及時脈訊號的反向訊號(CB)的控制訊號(G)。因此，在電源供應電壓供應至儲存元件100停止前，電晶體109當時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)的水準於此樣式保持恆定時可以被關閉。以此方式，資料可以精確地保持於電容108中。
一第三期間(在圖中表現為“T3”)以及隨著第三期間(T3)的一第四期間(T4)可以稱之為於電源供應電壓供應停止的一期間。在第三期間(T3)時，電源供應電壓(
VDD)停止供應至儲存元件100。注意一結構其電晶體109為一增強型電晶體(一常態關閉的電晶體)，以及一接地電位(0伏特)在電源供應電壓停止供應至儲存元件100後輸入至電晶體109的閘極時，電晶體109可以保持關閉。即使電源供應電壓(VDD)停止供應至儲存元件100停止後，電容108保持回授回路所保持的對應於資料的訊號。在此，因為電晶體109具有極小的漏電流，電容中108所保持的訊號(電位)可以被長時間保持。以此方式，即使電源供應電壓(VDD)的供應停止後，儲存元件100保持資料。電源供應電壓(VDD)的供應停止後，時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)的供應停止於第四期間(T4)。於是，當對應於電容108中所獲得資料的訊號(電位)受防止波動時，電源供應電壓(VDD)的供應可以停止。再這裡。第二期間(T2)及第三期間(T3)也可以稱之為時脈訊號固定期間。另外，第四期間(T4)也可以稱之為時脈訊號停止期間。再者，當時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)的供應停止時，儲存元件100的能源消耗可以更為降低。
一第五期間(在圖中表現為“T5”)以及隨著第五期間(T5)的一第六期間(T6)可以稱之為於電源供應電壓供應再開始的一期間。在第五期間(T5)時，供應時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)其水準為回歸以及
固定於電源供應電壓(VDD)供應停止供應(在第二期間(T2)時)的水準(訊號電位)。以此方式，時脈訊號固定期間開始。在第六期間(T6)時，當時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)的水準(訊號電位)為固定時，電源供應電壓(VDD)至儲存元件100的供應再開始。然後，電源供應電壓(VDD)再開始之後，電晶體109關閉。於是儲存元件100在電源供應電壓(VDD)藉由回授回路再一次停止之前，可以保持所保持的資料。
在一隨著第六期間(T6)的第七期間(T7)，時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)的水準(訊號電位)的固定取消。換言之，時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)回歸為水準(訊號電位)於高水準及低水準間週期性的改變的常態訊號。於是，常態訊號可以再開始。
當電源供應電壓(VDD)於時脈訊號(C)以及時脈訊號的反向訊號(CB)在此樣式下保持恆定的狀態下再開始時，為保持資料於回授回路的節點電位可以被防止於波動。再者，在此之後，電晶體109為開啟，而使電容108中所保持之訊號(電位)當保持資料於回授回路的節點(D)電位可被避免於波動時可以為節點(D)的電位。於是，電容108中所保持之訊號(電位)可以精確地保持於回授回路中。
以上所述為驅動儲存元件的方法。
在本發明的儲存元件以及驅動儲存元件的方法中，當
電源供應電壓沒有供應至儲存元件100以同步於時脈訊號保持資料，資料可以保持於電容108中。在此，電晶體109具有微小的閉態電流。例如，電晶體109的閉態電流為遠小於以矽晶體形成通道的電晶體之閉態電流。於是，訊號可以於電容108中保持一段長時間，即使電源供應電壓沒有供應至儲存元件100的期間時。必然地，儲存元件100當電源供應電壓之供應停止時可以保持儲存的資料。
不同於時脈訊號以及時脈訊號的一反向訊號的控制訊號輸入至電晶體109的閘極。換言之，電晶體109的開啟或關閉可以獨立地控制於不同於時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的控制訊號。因此，在電源供應電壓至儲存元件100的供應停止前，當時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的水準保持恆定時，電晶體109可以為關閉。以此方式，資料可以精確地保持於電容108中。再者，在電源供應電壓的供應再開始後當時脈訊號以及時脈訊號的反向訊號的水準保持恆定而電晶體109開啟時，電容108中所保持之訊號(電位)當保持資料於回授回路的節點(D)電位可被避免於波動時可以為節點(D)的電位。於是，電容108中所保持之訊號(電位)可以精確地保持於回授回路中。
藉由將儲存元件100應用至訊號處理電路中，由於電電源供應電壓的供應的停止，資料可以避免於遺失。再者，電源供應電壓的供應再開始後，儲存元件於短時間內可以回到電源關閉前的狀態。
特別是，藉由將儲存元件100應用至每個中央處理單元、記憶體、及周邊控制裝置，電源供應電壓的供應可以停止於包括中央處理單元的整個系統。再者，電源供應電壓的供應再開始後，儲存元件於短時間內可以回到電源供應電壓之供應停止前的狀態。因為即使於短時間內電源可以關閉，整個系統的能源浪費可以降低。
本實施例可以視情況結合於其他實施例。
在本實施例中，描述包括複數個實施例1中的儲存元件的儲存裝置。
圖3A表示本實施例的一儲存裝置的一結構的例子。圖3A中儲存裝置包括一切換元件401及一包括複數個儲存元件402的儲存元件群403。具體而言，做為每一個儲存元件402，可以使用實施例1中所描述切換元件401其結構的儲存元件100。一高電源供應電壓電位VDD經過切換元件401供應至每一個包括於儲存元件群403中的儲存元件402。再者，訊號IN的電位及低電源供應電壓電位VSS供應至每一個包括於儲存元件群403中的儲存元件402。
注意複數個包括於儲存元件群403的儲存元件402可能連接，例如一儲存元件402的輸出為一不同的儲存元件402的輸入以及一不同的儲存元件402的輸出可能為另一不同的儲存元件402的輸入。換言之，複數個包括於儲存
元件群403的儲存元件402可能為串聯。此時，圖1中所描述切換元件401其結構的儲存元件100使用做為儲存元件402，而供應時脈訊號及時脈訊號的反向訊號(CB)以致於儲存元件402與鄰近的儲存元件402不具有相同的切換器103開啟時的時序。因此，儲存元件群403也可以做為一位移暫存器。
在圖3A中，電晶體被使用做為儲存元件401，且電晶體的切換以供應至電晶體閘極電極的一控制訊號SigA而控制。
注意在圖3A中，切換元件401包括只有一個電晶體；然而，本發明並不限於此結構。在本發明的一個實施例中，切換元件401可包括複數個電晶體。在切換元件401包括複數個電晶體而做為切換元件的情況中，複數個電晶體可以用並聯、串聯或結合並聯、串聯而電連接。
儘管於圖3A中切換元件401控制高電源供應電壓電位VDD供應至每一個包括於儲存元件群403中的儲存元件402的供應，切換元件401可控制低電源供應電壓電位VSS的供應。圖3B表示一低電源供應電壓電位VSS經過切換元件401供應至每一個包括於儲存元件群403中的儲存元件402的儲存裝置之例子。切換元件401可控制低電源供應電壓電位VSS供應至每一個包括於儲存元件群403中的儲存元件402的供應。
注意高電源供應電壓電位及低電源供應電壓電位中的其中至少一個不供應時，此情況可以視為儲存元件的電源
供應電壓不供應的情況(儲存元件的電源供應電壓為0伏特)。例如，藉由使高電源供應電壓電位相同於低電源供應電壓電位，而可能不供應電源供應電壓(可能設定電源供應電壓為0伏特)。例如，藉由設定高電源供應電壓電位及低電源供應電壓電位兩者為接地電位，而可能不供應電源供應電壓(可能設定電源供應電壓為0伏特)。
本實施例可以視情況結合於以上任何的實施例。
在本實施例中，描述包括實施例1中的儲存元件或實施例2中的儲存裝置的訊號處理電路。
圖4表示本發明的一個實施例的一訊號處理電路的例子。訊號處理電路包括至少一個或多個算術電路以及一個或多個儲存裝置(諸如暫存器或主記憶體)。具體而言，圖4中的訊號處理電路150包括一算術電路151、一算術電路152、一暫存器153、一暫存器154、一主記憶體155、一控制裝置156、及一電源供應控制電路157。
每個算術電路151及算術電路152包括一加法器、一乘法器、以及除了表現簡單的邏輯操作的邏輯電路的一算術電路的變化。暫存器153為當邏輯操作表現於算術電路151中時暫時獲得資料的一儲存裝置。暫存器154為當邏輯操作表現於算術電路152中時暫時獲得資料的一儲存裝置。
另外，主記憶體155可以儲存將以控制裝置156執行
的程式做為一資料或儲存來自算術電路151及算術電路152的資料。
控制裝置156為整體地控制算術電路151、算術電路152、暫存器153、暫存器154、以及包括於訊號處理電路150的主記憶體155的操作的電路。注意於圖4中，控制裝置156提供為訊號處理電路150的一部分：然而，控制裝置156可能提供在訊號處理電路150以外。
為了暫存器153、暫存器154、及主記憶體155而藉由實施例1中的儲存元件或實施例2中的儲存裝置的使用，即使於電源供應電壓供應至暫存器153及暫存器154、及主記憶體155停止後資料可以保持。於是，電源供應電壓至此整個訊號處理電路150的供應停止，如此能源耗費可以降低。或者，電源供應電壓至一個或多個的暫存器153、暫存器154、及主記憶體155的供應停止，如此整個訊號處理電路150的能源耗費可以降低。再者，電源供應電壓重新啟動後，儲存元件可以於短時間內回到電源供應電壓停止前的狀態。
另外，不但電源供應電壓至儲存裝置(諸如暫存器153、暫存器154、及主記憶體155)的供應，電源供應電壓至控制電路或傳送及接收來自儲存裝置的資料的算術電路的供應可以停止。例如，當算術電路151及暫存器153沒有操作，電源供應電壓至算術電路151及暫存器153的供應可以停止。
電源供應控制電路157控制供應至算術電路151、算
術電路152、暫存器153、暫存器154、主記憶體155、以及包括於訊號處理電路150的控制裝置156的電源供應電壓的水準。再者，在電源供應電壓停止的情況下，可對電源供應控制電路157或可對每個算術電路151、算術電路152、暫存器153、暫存器154、主記憶體155、及控制裝置156提供為了停止電源供應電壓的一切換元件。在後面的情況中，電源供應控制電路157不需要提供於本發明的訊號處理電路。
一做為快取記憶體功能的儲存裝置可提供於主記憶體155與算術電路151、算術電路152、及控制裝置156的至少其中之一之間。藉由快取記憶體的提供，可以減少至主記憶體的低速存取以及可以使訊號處理如算術處理的速度更高。藉由儲存元件至儲存裝置的應用功能為快取記憶體，整個訊號處理電路150的能源浪費可以降低。再者，在電源供應電壓重新啟動後，儲存元件可以於短時間內回到電源供應電壓停止前的狀態。
本實施例可以視情況結合於以上任何的實施例。
在本實施例中，描述根據本發明的一個實施例的訊號處理電路之一的中央處理單元的結構。
圖5表示本實施例的中央處理單元的結構。圖5中的中央處理單元主要包括一算術邏輯單元(ALU)9901、一ALU控制器9902、一指令解碼器9903、一中斷控制器
9904、一時序控制器9905、一暫存器9906、一暫存控制器9907、一匯流排介面(bus I/F)9908、一可複寫唯讀記憶體9909、一唯讀記憶體介面(ROM I/F)9920，在一基材9999之上。再者，可複寫唯讀記憶體9909及唯讀記憶體介面9920可提供於不同的晶片上。不必說，圖5中的中央處理單元僅為結構簡化的一個例子，實際的中央處理單元根據使用可為多種的結構。
一經由匯流排介面(bus I/F)9908輸入至中央處理單元的指令輸入至指令解碼器9903並於其中進行解碼，並於其後輸入至ALU控制器9902、一中斷控制器9904、暫存控制器9907、及時序控制器9905。
ALU控制器9902、一中斷控制器9904、暫存控制器9907、及時序控制器9905於已解碼的指令之基礎下指導各種的控制。具體而言，ALU控制器9902產生訊號以控制算術邏輯單元(ALU)9901的操作。在中央處理單元程式操作的期間，中斷控制器9904根據優先權或已形成之狀態判斷來自外部的輸入/輸出裝置或週邊電路的中斷請求。暫存控制器9907產生暫存器9906的一位址並依據中央處理單元的狀態讀取及寫入來自暫存器9906的資料。
時序控制器9905產生訊號以控制算術邏輯單元(ALU)9901、ALU控制器9902、指令解碼器9903、中斷控制器9904、及暫存控制器9907的操作時序。舉例來說，時序控制器9905包括一內部時脈產生器以根據參考時脈訊號CLK1的基礎產生一內部時脈訊號CLK2並供應內
部時脈訊號CLK2至電路。
在本實施例的中央處理單元中，暫存器9906提供有其結構於上述實施例以圖1所描述的儲存元件100。暫存控制器9907決定資料以反相器101及反相器102的回授回路保存或資料保存於包括於以來自ALU 9901的指令為基礎的暫存器9906中的儲存元件100的電晶體108。當選擇資料以反相器101及反相器102的回授回路保存，電源供應電壓供應至暫存器9906中的儲存元件100。當選擇資料保存於電晶體108中，可以停止至暫存器9906中的儲存元件100的電源供應電壓的供應。電源供應電壓的供應可以藉由於儲存元件群以及至高電源供應電位或低電源供應電位的節點之間的切換元件的提供供應，如圖3A或圖3B所示。
在此方式，即使在中央處理單元的操作暫時地停止以及電源供應電壓的供應停止的情況下，資料可被保存以及能源耗費可以降低。具體而言，例如，當個人電腦的使用者停止至一如鍵盤的輸入裝置的資料輸入，可以停止中央處理單元的操作，如此能源耗費可以降低。
儘管此中央處理單元描述為本實施例中的一例子，本發明的訊號處理電路並不限於此中央處理單元並可應用於諸如微處理器、影像處理電路、數位訊號處理器、或場式可程式閘陣列。
本實施例可以視情況結合於以上任何的實施例。
在本實施例中，描述使用中央處理單元做為訊號處理電路的一系統的例子。
圖16表示包括一中央處理單元、週邊控制裝置、及一週邊裝置系統為使用中央處理單元(PC系統)的一系統的例子。在圖16中，個人電腦系統880包括一中央處理單元800、一北橋801、一南橋802做為週邊控制裝置，一主記憶體803及一硬碟804做為週邊裝置，以及一不同的週邊裝置805。不同的週邊裝置805的例子包括PCI裝置、網路裝置、音效裝置、及類似裝置。在這些裝置中的資料輸入及資料輸出於圖16中以箭頭表示。注意除了圖16中的結構，使用中央處理單元的系統可具有藉由南橋或北橋的結合而獲得的週邊控制裝置的結構或週邊控制裝置設置一起的結構。
在個人電腦系統880中週邊控制裝置(諸如北橋801或南橋802)包括一控制暫存器(也稱為儲存裝置)並且週邊裝置(諸如，主記憶體803、硬碟804、或不同的週邊裝置805)的設定資料儲存於控制暫存器中。例如，在動態隨機存取記憶體(DRAM)做為主記憶體803的情況，動態隨機存取記憶體的規格的設定資料(諸如記憶體容量、時脈頻率、或記憶體閒置時間(自資料存取至資料輸出的延遲時間))儲存於控制暫存器中。換言之，藉由於控制暫存器中的設定資料的改變，可以使用具有不同規格的動態隨機存取記憶體。當週邊控制裝置具有以上功能，
個人電腦系統中的週邊裝置的結構可彈性地改變。
儲存於控制暫存器的設定資料，例如，一唯讀記憶體(也稱為儲存裝置)的結構或類似結構安裝於使用做為主記憶體803的動態隨機存取記憶體。當個人電腦系統的電源供應電壓輸入時，設定資料讀取自唯讀記憶體的結構，並且儲存於週邊控制裝置的控制暫存器。
自週邊控制裝置至週邊裝置的存取是慢的；因此，儲存設定資料於控制暫存器中花費非常長的時間。再者，週邊裝置的數量增加導致設定資料的儲存時間增加。
在使用本發明的中央處理單元的系統的一個觀點，描述於其它任何實施例的儲存元件100使用於週邊控制裝置(諸如，北橋801或南橋802)的控制暫存器中。在包括儲存元件100的控制暫存器中，即使在電源供應電壓不供應時可以獲得資料。因此，在電源供應電壓至週邊控制裝置的供應停止後，當電源供應電壓供應重新啟動時不需要設定週邊控制裝置中的控制暫存器。必然地，不需要設定控制暫存器的時間，並且狀態在至週邊控制裝置的電源供應電壓供應重新啟動後可以快速回到電源供應電壓供應停止前的狀態。因此，電源供應電壓至週邊控制裝置的供應即使可以短時間停止，以可能提供能源耗費降低的個人電腦系統880。
在使用本發明的中央處理單元的系統的一個觀點，描述於其它任何實施例的儲存元件100使用於中央處理單元800、北橋801、南橋802、主記憶體803、硬碟804、及
不同的週邊裝置805。即使當電源供應電壓的不供應時，儲存元件100可以保存資料。因此，中央處理單元800、北橋801、南橋802、主記憶體803、硬碟804、及不同的週邊裝置805即使當電源供應電壓的不供應時可以保存資料。在中央處理單元所執行的處理的數量少的情況中，電源供應電壓至整個個人電腦系統880的供應可以停止，如此整個個人電腦系統880的能源耗費可以降低。特別地，藉由上述不只於中央處理單元800也於週邊控制裝置(諸如，北橋801或南橋802)中的週邊控制裝置的儲存元件100的狀態可以快速回到電源供應電壓供應停止前的狀態。因此，電源供應電壓至個人電腦系統880的供應即使可以短時間停止，以可能提供能源耗費降低的個人電腦系統880。
本實施例可以視情況結合於以上任何的實施例。
描述當反相器101及反相器102包括電晶體時用於形成圖1中儲存元件100的方法。包括於反相器102中電晶體為其通道使用矽形成的電晶體。此外，在包括於反相器102中電晶體，其他源極及汲極與閘極相互電連接為電晶體110，在本實施例中，描述形成儲存元件100的方法以電晶體110、電晶體109、及電容108為例。注意包括於儲存元件100的其他元件可形成於電晶體109、電晶體110、及電晶體108中。
如圖6A所示，自單一晶體半導體基材所分離的絕緣膜701及半導體膜702形成於基材700上。
儘管可以使用做為基材700的材料沒有特別的限制，材料必須至少有足夠高的抗熱性以抵抗之後執行的熱處理。例如，可使用以熔化或浮動過程所形成的一玻璃基材、一石英基材、一半導體基材、一陶瓷基材、或類似基材做為基材700。當之後執行的熱處理的溫度高的情況，最好使用應變點為730℃或更高的玻璃基材做為玻璃基材。
在本實施例中，使用以下所給的單結晶矽形成電晶體110做為形成的半導體膜702的方法例子。注意做為形成單結晶半導體膜702的特殊例子為簡要地描述。首先，一包括以電子場加速的離子的離子束進入單結晶半導體以及由於晶體結構的局部混亂脆弱層的一結合基材形成於離結合基材的表面有些深度的區域。脆弱層所形成的區域可藉由離子束的加束能量及離子束的進入角度校正。然後，結合基材和提供有絕緣膜701的基材700與彼此相互接觸而使絕緣膜701夾於其間。在結合基材和基材700與彼此重疊後，近似1至500 N/cm2，最好為11至20 N/cm2的壓力實施於結合基材的一部分和基材700的一部分，以使基材接觸於彼此。當壓力實施於結合基材的一部分和基材700的一部分，導致結合基材與絕緣膜701緊密地與彼此接觸的整個表面的結合的結合基材與絕緣膜701的結合由這些部分開始。其後，執行熱處理，如此使存在於結合的脆弱層的微孔隙以及微孔隙的體積增加。因此，結合基材
的一部分的單結晶半導體膜沿著絕緣膜自結合基材分開。熱處理的溫度為設定的以不超過基材700的應變溫度。然後，單結晶半導體膜藉由蝕刻或類似方法處理為期望的形狀，而可形成半導體膜702。
為了控制閥電壓，給予p型傳導性的一雜質元件，諸如硼、鋁或鎵，或給予n型傳導性的一雜質元件，諸如磷或砷，可增加至半導體膜702。控制閥電壓的雜質元件可增加至沒為了有期望形狀而蝕刻的半導體膜或可增加至沒為了有期望形狀而蝕刻的半導體膜702。或者，控制閥電壓的雜質元件可增加至結合基材，或者，為了約略地控制閥電壓，雜質元件可增加至結合基材。雜質元件可進一步增加至沒為了有期望形狀而蝕刻的半導體膜或可增加至沒為了有期望形狀而蝕刻的半導體膜702以細微地控制閥電壓。
注意儘管單結晶半導體膜使用於本實施例，本發明並不限制於此結構。例如，可以使用藉由氣相沉積形成於絕緣膜701上方的多晶體、微晶體、或無定形半導體膜。或者，半導體膜可藉已知技術而結晶。做為已知的結晶技術，可以使用使用雷射光束的雷射結晶或使用接觸元件的結晶。或者，可以結合使用使用接觸元件的結晶及雷射結晶。當使用諸如石英基材的高阻抗基材，可以使用結合於使用電熱爐的熱結晶、使用紅外線燈的燈熱結晶、使用接觸元件的結晶、或於近似於950℃的高溫加熱的結晶。
接著，如圖6B所示，一閘極絕緣膜703形成於半導
體膜702上。
閘極絕緣膜703可以藉由氧化或藉由半導體膜702表面的高密度電漿處理、熱處理或類似方法的氮化而形成。高密度電漿處理執行使用諸如，一稀有氣體，諸如He、Ar、Kr、Xe的混合氣體；及氧、氧化氮、氨、氮、氫或類似物。在此情況中，當電漿藉由微波的活化而活躍，可以產生具有低電子溫度和高密度的電漿。藉由具有氧分子(在一些情況包括OH分子)的半導體膜的表面的氧化或氮化或由這些高密度電漿而產生的氮分子(在一些情況包括NH分子)，可以形成接觸於半導體膜的厚度為1至20nm，最好為5至10nm的絕緣膜。諸如，氧化氮(N2O)以氬稀釋1至3次(流率)以及以10至30Pa的壓力使用3至5kW的電功率的微波(2.45GHz)，以執行半導體膜702表面的氧化或氮化。藉由這些處理，形成厚度為1至10nm(最好為2至6nm)的絕緣膜。氧化氮(N2O)及氫化矽(SiH4)引入以及以10至30Pa的壓力使用3至5kW的電子功率的微波(2.45GHz)如此而藉由氣相沉積形成氮氧化矽膜。藉由固態反應和氣相沉積的結合，可以形成具有低介面狀態密度和高抵抗電壓的閘極絕緣膜。
高密度電漿處理下的半導體膜的氧化或氮化以固態反應進行。於是，閘極絕緣膜703與半導體膜702之間的介面狀態密度可以非常地微小。再者，藉由高密度電漿處理的半導體膜702的直接氧化及氮化，可以抑制形成絕緣膜的厚度變化。再者，在半導體膜具有結晶的情況，藉由高
密度電漿處理下的半導體膜的表面的氧化以固態反應進行，晶體結晶邊界可以避免於高速下局部氧化。因此，可以形成具有低介面狀態密度的單一閘極絕緣膜。其閘極絕緣膜部分地或全部地包括由高密度電漿處理形成的絕緣膜的電晶體中的特性變化可以被抑制。
閘極絕緣膜703可以使用單層或包括氧化矽、氮矽氧化物、氮氧化矽、氮化矽、氧化鉿、氧化鋁、氧化鉭、氧化釔、矽酸鉿(HfSixOy,(x>0,y>0))、增加氮的矽酸鉿(HfSixOy(x>0,y>0))、增加氮的矽酸鋁(HfAlxOy(x>0,y>0))或類似物之膜的堆疊層以高密度電漿CVD、濺鍍法、或類似方法形成。
注意在此規格，氮氧化合物為包括氧多於氮的物質，並且氮氧化物為包括氮多於氧的物質。
閘極絕緣膜703的厚度可以為，例如，1至100nm，最好為10至50nm。在本實施例中，藉由高密度電漿CVD形成包括氧化矽的單層絕緣膜做為閘極絕緣膜703。
接著，如圖6B所示，一遮罩705形成於閘極絕緣膜703上。然後，如圖6C所示，使用遮罩705執行蝕刻，如此以形成半導體層722及閘極絕緣層773。
然後，在遮罩705形成後，如圖6C所示，形成閘極電極707。
導電膜形成然後蝕刻為期望的形狀，而可形成閘極電極707。導電膜可以藉由CVD、濺鍍法、氣相沉積法、旋轉塗佈或類似方法。用於導電膜，可以使用鉭(Ta)、鎢
(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(AI)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鈮(Nb)、或類似物。可以使包括以其做為主要金屬或的合金或包括此金屬的化合物。或者，導電膜可以使用塗有諸如給予半導體膜導電性的磷的雜質諸如多結晶矽的半導體形成。
注意儘管本實施例中使用單層導電膜形成閘極電極707，本實施例並不限於此結構。閘極電極707可以使用多數個堆疊的導電膜形成。
做為兩導電膜的結合，可以使用氮化鈦或鈦用於第一導電膜，而鎢可以用於第二導電膜。不只這些例子，可以使用任何下列的結合：氮化鎢及鎢、氮化鉬及鉬、鋁及鉭、鋁及鈦、或類似物。由於鎢和氮化鈦具有高抗熱性，用於熱活動的熱處理可以於兩導電膜形成後所執行的步驟執行。或者，做為兩導電膜的結合，例如，可以使用矽化鎳及塗有給予n型傳導性的雜質的矽，矽化鎢及塗有給予n型傳導性的雜質元件的矽，或類似物。
在三個導電膜堆疊的三層結構的情況，最好使用鉬膜、鋁膜、及鉬膜的分層結構。
可以使用氧化銦、銦氧化錫氧化物、氧銦化鋅氧化物、氧化鋅、鋅鋁氧化物、鋅鋁氮氧化物、鋅鎵氧化物或類似物做為閘極電極707。
或者，閘極電極707可以選擇性藉由微滴釋放法形成而不使用遮罩。微滴釋放法為藉由自孔口釋放或噴出包括期望成份的微滴，並且噴墨法或類似方法或此範疇中。
另外，閘極電極707可藉由形成導電膜而形成，並且導電膜於適當地受控制的情況下(諸如，使用於線圈電極的電量、使用於基板側的電極的電功率量、以及基板側的電極溫度)，藉由非導電性的耦合電漿蝕刻(ICP)而蝕刻以具有期望的形狀。再者，可以藉由遮罩的形狀控制漸細形狀的角度或類似性質。注意用於蝕刻的氣體，可以適當地使用最好使用包含氯的氣體諸如氯、氯化硼、氯化矽或四氯化碳的氯基氣體；諸如四氟化碳、氟化硫、或氟化氮的氟基氣體；或氧。
接著，如圖6D所示，當雜質元件增加至具有使用做為遮罩的閘極電極707的半導體層772，一與閘極電極707重疊的通道形成區710以及一對包夾通道形成區710的雜質區域709形成於半導體層772中。
在本實施例中，描述給予p型傳導性的雜質元件(例如，硼)增加半導體層772。
接著，如圖7A所示，絕緣膜713及絕緣膜712形成以覆蓋閘極絕緣層773及閘極電極707。具體來說，一氧化矽、氮化矽、矽氮氧化物、氮氧化矽、氮化鋁、鋁氮氧化物或類似物的無機絕緣膜可以使用做為絕緣膜713及絕緣膜712。特別地，絕緣膜713及絕緣膜712最好使用低介電係數(low-K)的材料，因為可以降低由於電極或導線的重疊的電容。注意可以使用包括這些材料的多孔性絕緣膜做為絕緣膜713及絕緣膜712。因為多孔性絕緣膜比起密集絕緣層具有低介電係數，可以進一步減少由於電極
或導線的寄生電容。
在本實施例中，描述氮氧化矽使用做為絕緣膜712及矽氮氧化物使用做為絕緣膜713的例子。另外，在實施例中，儘管絕緣膜713及絕緣膜712形成於閘極電極707上方的例子，在本發明中，只有一個絕緣膜可以形成於閘極電極707上方，或是可以堆疊多數個三層或多層的絕緣膜。
接著，如圖7B所示，絕緣膜713及絕緣膜712受到化學性機械研磨(CMP)或蝕刻，如此以暴露閘極電極707表面。注意為了促進之後形成的電晶體109的特性，最好儘可能固定絕緣膜713及絕緣膜712的表面。
經過以上步驟，可以形成電晶體110。
接著，描述電晶體109形成的方法。首先，如圖7C所示。一氧化物半導體層716形成於絕緣膜713或絕緣膜712上。
氧化物半導體層716可以藉由處理形於絕緣膜713及絕緣膜712上的氧化物半導體膜為期望的形狀而形成。氧化物半導體膜的厚度為2至200nm，最好為3至50nm，更好為3至20nm。氧化物半導體膜藉由使用氧化物半導體做為靶的濺鍍法而沉澱。或者，氧化物半導體膜可以藉由於稀有氣體(例如，氬)氛圍、氧氛圍的或稀有氣體(例如，氬)及氧的混合氛圍的濺鍍法形成。
注意在氧化物半導體膜藉由濺鍍法而沉澱前，絕緣膜713及絕緣膜712的表面上的灰塵最好藉由氬引入及電漿
產生的反濺鍍法移除。反濺鍍法為，沒有至靶側的電壓的使用，一RF電源使用用於氬氛圍的基材側的電壓的應用，並且電漿產生於基材的鄰近側以修飾基材表面。注意可以使用除了氬氛圍外的氮、氦、或類似氣體。或者，可以使用增加氧、氮氧化物或類似物的氬氛圍。或者，可以使用增加氯、四氟化碳或類似物的氬氛圍。
做為氧化物半導體膜，可以使用諸如In-Sn-Ga-Zn-基氧化物半導體的四組成金屬氧化物；諸如In-Ga-Zn-基氧化物半導體的三組成金屬氧化物；In-Sn-Zn-基氧化物半導體、In-Al-Zn-基氧化物半導體、Sn-Ga-Zn-基氧化物半導體、Al-Ga-Zn-基氧化物半導體、及Sn-Al-Zn-基氧化物半導體；諸如In-Zn-基氧化物半導體的二組成金屬氧化物、Sn-Zn-基氧化物半導體、Al-Zn-基氧化物半導體、Zn-Mg基氧化物半導體、Sn-Mg-基氧化物半導體、及In-Mg-基氧化物半導體、或In-Ga-基氧化物半導體；諸如氧化銦的單組成金屬氧化物、氧化錫、氧化鋅；或類似物。
在本實施例中，使用藉由用包括銦(In)、鎵(Ga)、及鋅(Zn)的靶的噴濺法而獲得的30nm厚的In-Ga-Zn-基氧化物半導體薄膜做為一氧化物半導體膜。可以使用靶的金屬組成比為，例如，In：Ga：Zn=1：1：0.5，In：Ga：Zn=1：1：1，或In：Ga：Zn=1：1：2做為靶。包括In、Ga、及Zn的靶的注入率高於或相等於90%以及低於或相等於100%，最好高於或相等於95%以及低於100%。藉由具有高注入率的靶使用而形成氧化物半導體薄膜。
注意氧化物半導體薄膜為使用包括銦(In)和鋅(Zn)的靶的情況，靶的原子比率為In/Zn等於0.5至50，最好為1至12，更好為1.5至15。活動性可以藉由保持Zn的比率於以上範圍而改善。
在本實施例中，氧化物半導體膜以基材保持於維持於降低的壓力狀態的處理室的方式沉澱，移除了維持於處理室的水氣，引入了來自移除氫和氧的濺鍍氣體，並且使用了靶。基材溫度於沉澱期間可為100至600℃，最好200至400℃。藉由當基材加熱時的氧化物半導膜的沉澱，可以降低包括於沉澱的氧化物半導膜的雜質濃度。另外，可以降低濺鍍法的損害。為了移除維持於處理室的水氣，最好可以使用吸附真空泵。例如，最好使用一低溫泵、一離子泵、或一鈦昇華泵。可以使用增加冷凝阱的渦輪泵做為排氣機構。例如，一氫原子、一包括氫原子的化合物，例如水(最好為包括碳原子的一化合物)，及類似物為藉由低溫泵的使用而自處理室排出。於是，可以降低放置於處理室中的氧化物半導體膜所包括的雜質濃度。
做為沉澱狀況的一個例子，使用下列狀況：基材和靶的距離為10mm，壓力為0.6Pa，直流電(DC)功率為0.5kW，以及氛圍為氧氛圍(氧流動率的比例為100%)。注意最好使用脈衝式直流電(DC)功率，因為可以降低產生於沈澱期間的灰塵以及可以使薄膜厚度單一。
再者，當濺鍍法的處理室洩漏率設定低於或相等於1 x 10-10 Pa．m3/s，可以降低形成以濺鍍法而進入氧化物半
導體膜的雜質，諸如鹼金屬或氫化物。此外，藉由吸附真空泵做為抽氣系統使用，可以降低鹼金屬、氫原子、氫分子、水、氫族或來自抽氣系統的氫化物的逆流。
當靶的純度設定為99.99%或更高，可以降低鹼金屬、氫原子、氫分子、水、氫族或來自抽氣系統的氫化物。另外，藉由靶的使用，在氧化物半導體膜中可以降低諸如鋰、鈉、或鉀鹼金屬濃度。
注意氫、氫族、水氣包括於氧化物半導體膜依序地儘可能少，最好藉由除去及排出及絕緣饃712及絕緣饃713上的基材700的預熱而吸收於基材700的諸如氫或水氣的雜質形成於濺渡法的預熱室，作為沈澱的前處理。預熱的溫度為100至400℃，最好為150至300℃。做為提供於預熱室的排出機構，以低溫泵為佳。注意預熱室可以省略。此預熱可相似於執行於形成於閘極絕緣膜721前的導電膜719、720上的基材700。
注意形成氧化物半導體層716的蝕刻可為乾蝕刻、濕蝕刻、或乾蝕刻及濕蝕刻兩者。做為用於乾蝕刻的蝕刻氣體，最好使用包含氯的氣體(諸如氯(Cl2)、氯化硼(BCl3)、氯化矽(SiCl4)或氯化碳(CCl4)的氯基氣體)。或者包含氟的氣體(諸如氟化碳(CF4)、氟化硫(SF6)、氟化氮(NF3)的氟基氣體、或三氟甲烷(CHF3)、溴化氫(HBr)、氧(O2)，或任何增加有諸如氦(He)或氬(Ar)的稀有氣體的這些氣體、或類似氣體。
做為乾蝕刻，可以使用平行板反應式離子蝕刻(RIE
)或感應偶合電漿(ICP)蝕刻。為了蝕刻膜以具有期望的形狀，蝕刻狀況(例如，使用於線圈電極的電量、使用於基板側的電極的電功率量、以及基板側的電極溫度)可以適當的調整。
做為使用於濕蝕刻的腐蝕劑，可以使用磷酸、醋酸、氮酸或諸如檸檬酸或草酸的有機酸，或類似物之混合液。在本實施例中，使用ITO-07N(產自KANTO CHEMICAL CO.,INC.)。
用於形成氧化物半導體層716的抗蝕罩可藉由噴墨法形成。當抗蝕罩藉由噴墨法形成，不使用光罩。於是，可以降低製造成本。
注意於導電膜形成的隨後步驟最好執行反濺鍍以降低接觸氧化物半導體716的表面及絕緣饃712、713的抗蝕劑殘渣及類似物。
注意在一些情況中，藉由濺渡或類似方法沈澱的氧化物半導體膜包括大量的水氣或氫(包括氫族)的雜質。水氣或氫容易形成供體水準並因此成為氧化物半導體中的雜質。於是，在本發明的一個實施例中，為了降低在氧化物半導體膜中諸如水氣或氫雜質(為了執行脫水及脫氫)，使氧化物半導體層716受到於降低壓力的氛圍、氮的惰氣氣體氛圍、稀有氣體、或類似氣體、氧氣體氛圍、或一極乾空氣(濕度為20ppm(以露點換算為-55℃)或更低，最好為1 ppm或更低，更好為10ppb或更低)中熱處理，在此情況量測為藉由於腔洞中的露點計結束雷射光譜(
CRDS)方法。
藉由執行於氧化物半導體層716中的熱處理，可以除去氧化物半導體層716中的水氣及氫。具體而言，熱處理可執行於高於或等於250℃以及低於或等於750℃的溫度，最好為高於或等於400℃以及低於基材的應變點。例如，熱處理可執行於500℃相近3至6分鐘。當RTA用於熱處理，脫水及脫氫可執行一段短時間，於是，處理可於即使溫度高於玻璃基材的應變點時執行。
在本實施例中，使用熱處理裝置之一的電爐。
注意熱處理裝置不限制於電爐，並且可能提供有裝置以藉由自諸如電阻加熱器的熱傳導或熱輻射加熱一目標。例如，可以使用諸如快速熱退火(GRTA)裝置或燈式快速熱退火(LRTA)裝置之類的快速熱退火(RTA)裝置。LRTA裝置為一種藉由自諸如鹵素燈、金屬鹵化物燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓納燈、或高壓水銀燈之類的燈具放出的光(電磁波)的輻射加熱待處理物的裝置。GRTA裝置為一種用在使用高溫氣體的熱處理的裝置。使用不與熱處理反應的惰性氣體，諸如氮或稀有氣體(例如，氬)作為此氣體。
在熱處理中，於氮或諸如氦、氖、氬的稀有氣體中最好不包括水、氫、或類似物。或者，引入熱處理儀器的氧氣或諸如氦、氖、氬的稀有氣體的純度最好為6N(99.9999%)或更高，更好為7N(99.99999%)或更高(也就是，氧氣中的雜質濃度為1ppm或更低，最好為0.1
ppm或更低)。
注意已指出氧化物半導體對於雜質不敏感，當相當數量的金屬雜質為沒有問題的，包含大量諸如鈉的鹼金屬的一鈉鈣長石玻璃為便宜可使用的(Kamiya,Nomura,and Hosono,"Carrier Transport Properties and Electronic Structures of Amorphous Oxide Semiconductors：The present status",KOTAI BUTSURI(SOLID STATE PHYSICS),2009,Vol.44,pp.621-633)。但是這些考量並不適合。鹼金屬不是包括於氧化物半導體元素因此為一雜質。鹼土金屬在鹼土金屬不包括於氧化物半導體的情況也為雜質。鹼金屬，特別是，當接觸於氧化物半導體層的絕緣膜為氧化物時及Na擴散至絕緣膜時，Na變為Na+。另外，在氧化物半導體層中，Na切割或進入包括於一氧化物半導體中的金屬和氧之間的邊界。作為此結果，例如，電晶體的特性的惡化發生，例如由於負向的電壓閥值的偏移的電晶體常態開啟狀態或活動性降低。特定的變化也會發生。當氧化物半導體層中的氫濃度非常地小，由於雜質的電晶體的特性的惡化或特定的變化明顯地的出現。於是，當在氧化物半導體層中的氫的濃度為1 x 1018/cm3或更低，最好為1 x 1017/cm3或更低，雜質的濃度較佳地降低。具體而言，藉由第二離子質量分析計的Na量測值最好5 x 1016/cm3或更低，更好為1 x 1016/cm3或更低，再更好1 x 1015/cm3或更低。相同地，Li濃度最好5 x 1015/cm3或更低，更好為1 x 1015/cm3或更低。相同地，K
濃度量測值最好5 x 1015/cm3或更低，更好為1 x 1015/cm3或更低。
經由上述步驟，可以降低氧化物半導體層716中的氫濃度。
注意氧化物半導體層可為無定形或結晶，在之後的狀況，氧化物半導體層可為單結晶或多結晶，可具有氧化物半導體層一部份為結晶的結構，可具有包括晶態部分的無定形結構，或可為非無定形。例如，可以使用當由a-b平面、表面、或介面觀看具有三角或六角原子次序的包括具有C軸向排列的結晶(可稱為c軸向排列結晶(CAAC))的氧化物，做為氧化物半導體層。在結晶中，金屬原子排列以分層分式，或金屬原子及氧原子沿著c軸排列以分層分式，並且a軸及b軸的方向於a-b平面上為不同(結晶繞著c軸旋轉)。
包括CAAC的氧化物半導體膜可藉由濺鍍法形成。為了藉由濺鍍法獲得CAAC。在氧化物半導體膜沈澱的初始步驟形成六角結晶以及造成結晶沿著做為軸心的六角結晶成長為重要的。為了達到這些，較佳地使靶和基材之間的距離製造的較長(例如，近似於150至200nm)以及基材加熱溫度為100至500℃，最好為200至400℃，更好為250至300℃。另外，使沈澱的氧化物半導體膜於沈澱期間受到高於基材加熱溫度的熱處理，而使膜中的微缺陷以及堆疊層介面中的缺陷可被修復。
在廣泛的意義上，包括CAAC的氧化物意指包括當由
a-b平面、表面觀看具有三角、六角、正三角、或正六角原子序的相位並且金屬原子排列以分層方式或金屬原子及氧原子當自垂直c軸方向觀看以分層分式排列的非單結晶。
CAAC不是單結晶並不表示CAAC為只有無定形構件所構成。儘管CAAC包括結晶的部分(一晶態部分)，在一些情況一晶態部分和其他晶態部分的邊界並不清楚。
在氧包括於CAAC的情況中，氮可能替代一部分包括於CAAC的氧。包括於CAAC的晶態部分的c軸可以某些方向排列(例如，垂直於CAAC形成之上的基材的表面或CAAC的表面的方向)。或者，包括於CAAC的晶態部分的a-b平面的正向方向可以某些方向排列(例如，垂直於CAAC形成之上的基材的表面或CAAC的表面的方向)。
CAAC成為導體、半導體、或一根據其組成或類似物的絕緣體。再者，CAAC根據其組成或類似物傳送或不傳送可見光。
做為這些CAAC的例子，當自垂直於膜的表面的或支撐基材觀看具有一形成為膜形狀以及具有三角或六角原子次序的晶體，並且在其中金屬原子排列以分層方式或金屬原子及氧原子(或氮原子)當觀看膜的截面時以分層分式排列。
接著，如圖8A所示，形成接觸於閘極電極707與氧化物半導體層716的導電膜719以及接觸於氧化物半導體層716的導電膜720。導電膜719、720的功能如源極及閘
極。
具體來說，導電膜719、720可藉由諸如濺鍍法或真空氣相沈積的方式形成將導電膜覆蓋於閘極電極707，並於隨後蝕刻以具有一固定形狀。
如導電膜719、720所作之導電膜，下列任何材料可以被使用：自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬、或鎢所選出之元素；任何包括這些元素的合金，任何包括上述結合元素的合金膜，以及類似物。或者，一結構可使用於一耐火性金屬的膜，諸如鉻、鉭、鈦、鉬、或鎢堆疊於鋁、銅、或類似物的金屬的上方或下方。鋁或銅最好結合於一耐火材料以避免抗熱性或腐蝕的問題。可以使用鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、鈧、釔、或類似物做為耐火性金屬材料。
再者，做為導電膜719、720之導電膜可以具有一單層結構或兩層及更多層的結構。諸如，可以給予包括矽的鋁膜的一單層結構、鈦膜堆疊於鋁膜上方的一兩層結構、及鈦膜、鋁膜及鈦膜依序堆疊的一三層結構，或類似物。銅-鎂-鋁合金、鉬鈦合金、鈦、及鉬與氧化層具有高黏著。因此，為了導電膜719、720，分層的結構可以被使用於包括銅-鎂-鋁合金、鉬鈦合金、鈦、或鉬而使用做為低層而銅被使用為上層的的導電膜。必然地，可增加介於是氧化層及導電膜719、720的隔離層的黏著。
做為導電膜719、720的導電膜，可使用導電性金屬氧化物。做為導電性金屬氧化物，可使用氧化銦、氧化錫、氧化鋅、銦錫氧化物、銦錫鋅氧化物或包括矽或氧化矽
的導電性金屬氧化物。
在導電膜形成後而執行的熱處理的情況中，導電膜最好具有足夠的抗熱性以抵抗熱處理。
注意每個材料以及蝕刻的情況為適當地被校正以致於氧化物半導體層716在導電膜的蝕刻過程中盡可能地沒有被移除太多。依蝕刻的情況，氧化物半導體層716的一暴露物份被部分地蝕刻，以致於一些情況中形成一凹槽(一低沉的部分)。
在本實施例中，使用一鈦膜作導電膜。於是導電膜可以或者以包括氨及氫混合水的溶液(氨氫過氧化物混合物)濕蝕刻。具體來說，使用一氧化的水中、28wt%的氨水、水以5：2：2的體積比混合於一31wt%氨氫過氧化物混合物。或者，使用包括氯(Cl2)、氯化硼(BCl3)、或類似物的氣體的乾蝕刻可被執行於導電膜上。
注意為了降低於光蝕刻過程中使用的光罩的數量以及降低此過程的數量，可使用一光傳達通過的多音調罩以實行蝕刻處理。使用多音調罩所形成的抗蝕罩具有多數個厚度以及可藉由蝕刻改變形狀；於是，抗蝕罩可被使用於多數個蝕刻過程以使膜處理為不同地圖案。因此，可藉由一多音調罩形成對應於至少二個或更多的種類的不同圖案的抗蝕罩。於是，暴露罩的數量以及對應的光蝕刻過程的數量可以降低，以使過程可以簡化。
再者，做為源極及汲極區的功能的氧化物導電膜可提供於氧化物半導體層716及導電膜719、720之間以做為
源極及汲極的功能。氧化物導電膜的材料最好包括氧化鋅的構件以及最好不包括氧化銦。可以使用氧化鋅、鋅鋁氧化物、鋅鋁氮氧化物、鋅鋁鋅氧化物或類似物做為氧化物導電膜。
例如，在氧化物導電膜形成的情況中，為形成氧化物導電膜的蝕刻以及為形成導電膜719、720的蝕刻可同時地執行行。
有了做為源極及汲極區的功能的氧化物導電膜的提供，氧化物半導體層716及導電膜719、720之間的阻抗可以降低，以致於電晶體可以於高速下操作。再者，有了做為源極及汲極區的功能的氧化物導電膜的提供，電晶體的耐受電壓可以增加。
接著，可使用諸如氧化氮、氮、或氬執行電漿處理。有了電漿處理，可以移除接觸於暴露的氧化物半導體層表面的水或類似物。或者，可使用氧及氬的混合氣體執行電漿處理。
電漿處理後，如圖8B所示，形成閘極絕緣膜721以覆蓋導電膜719、720及氧化物半導體層716。然後閘極電極722形成於閘極絕緣膜721上方以重疊於氧化物半導體層716，以及導電膜723形成於導電膜719上方以重疊於導電膜719。
可使用相似於閘極絕緣膜703的材料及分層結構的的材料及分層結構形成閘極絕緣膜721。注意閘極絕緣膜721最好盡可能地包括較少的雜質，諸如水氣及氫氣，以
及可使用單層絕緣膜或多數個堆疊地絕緣膜形成閘極絕緣膜721。當氫包括於閘極絕緣膜721，進入氧化物半導體層716的氫或氧化物半導體層716中的氧藉由氫而榨出，藉以氧化物半導體層716具有低阻抗(n型傳導性)；於是，可形成一寄生的通道。於是，盡可能於不使用氫以形成包括較少的氫的閘極絕緣膜721的沉積的方法相當重要。最好使用一具有高障礙特性的材料於閘極絕緣膜721。例如，氮化矽膜、氮氧化矽膜、氮化鋁膜、鋁氮化氧化物膜或類似物可被使用做為具有高障礙特性的絕緣膜。當使用多數個堆疊地絕緣膜，一絕緣膜具有低比率的氮，諸如矽氧化物膜或氮氧化矽膜形成於比起絕緣膜較靠近氧化物半導體層716的一側具有高障礙特性。然後，形成具有高障礙特性的絕緣膜夾於導電膜719、720以及具有低比率的氮的絕緣膜的氧化物半導體層716之間而重疊。當使用具有高障礙特性的絕緣膜，可以避免諸如水氣或氫的雜質進入氧化物半導體層716、閘極絕緣膜721、或於氧化物半導體層716與其他絕緣膜及鄰近物之間的介面。再者，形成具有低比率的氮的絕緣膜，諸如，矽氧化物膜、氮氧化矽膜以接觸於氧化物半導體層716，於是絕緣膜具有高障礙特性以避免直接接觸於氧化物半導體層716。
在本實施例中，閘極絕緣膜721具有以濺鍍法形成的一10nm厚的氮化矽膜堆疊於以濺鍍法形成的一200nm厚的氧化矽膜。沈積期間的基材溫度為室溫至300℃的範圍，而在本實施例中為100℃。
於閘極絕緣膜721形成之後可以執行熱處理。熱處理於氮大氣、過乾空氣、或稀有氣體中(諸如氬或氦)大氣，最好於200°至400℃，諸如250°至350℃。較佳可能地，於這些氣體中的水含量為20ppm或更低，最好，為1ppm或更低，更好為10ppb或更低。在本實施例中，舉例來說，熱處理於250℃的氮大氣中執行1小時。或者，可以於導電膜719、720的形成前執行類似於執行於氧化物半導體層以降低水氣及氫的熱處理之於高溫中的短時間的RTA處理。即使當氧缺陷發生於以包括氧閘極絕緣膜721的提供後的熱處理的氧化物半導體層716的熱處理，氧氣由閘極絕緣膜721供應至氧化物半導體層716。藉由供應氧氣至氧化物半導體層716，氧缺陷可以降低於氧化物半導體層716以及可以對應化學比率。做為此結果，由於氧缺陷可被降低，氧化物半導體層716可以成為實質上地內在的電晶體中的電特性變化，因此，電特性可以改善。熱處理的時間沒有特別地限制於只在閘極絕緣膜721的形成之後。當此熱處理於其他步驟做為熱處理(例如，於樹脂膜的形成間的熱處理或為了降低透明導電膜的阻抗的熱處理)，可以不增加步驟的數量而實質地內在地製成氧化物半導體層716。
或者，藉由使氧化物半導體層716於氧大氣中接受熱處理可降低於氧化物半導體層716的氧缺陷如此以增加至氧化物半導體。熱處理執行於例如高於或相等於100℃以及低於350℃的溫度，最好高於或相等於150℃以及低於
250℃的溫度。氧大氣中的熱處理所使用的氧氣最好不包括水、氫、或類似物。或者，引入熱處理儀器的氧氣的純度最好為6N(99.9999%)或更高，更好為7N(99.99999%)或更高(也就是，氧氣中的雜質濃度為1ppm或更低，最好為0.1ppm或更低。)
或者，可藉由離子注入、離子植入、或類似方法將氧增加至氧化物半導體層716，以致於氧缺陷降低。例如，在微波2.45GHz下以氧製成的電漿可增加至氧化物半導體層716。
閘極電極722及導電膜723可用導電膜覆蓋於閘極絕緣膜721上然後蝕刻的方式形成。閘極電極722及導電膜723可用相似於閘極電極707及導電膜719、720之材料及分層結構的材料及分層結構形成。
每個閘極電極722及導電膜723的厚度為10nm至100nm，最好為100nm至200nm。在本實施例中，150nm後之後的閘極電極的導電膜為使用鎢標的的濺鍍法方法形成，導電膜受蝕刻而具有期望的形狀，如此以形成閘極電極722及導電膜723。抗蝕罩可用噴墨方法形成。當抗蝕罩用噴墨方法形成，光罩為不使用；因此，製造成本可被降低。
經過上述步驟，電晶體109形成。
注意導電膜719和導電膜723相重疊並提供於閘極絕緣膜721之間的部分與電容108相對應。
儘管電晶體109描述為一單閘極電晶體，當包括多數
個閘極電極714電連接時可形成包括多數個通道形成區的多閘極電晶體。
注意使用包含屬於族13和氧的元素的一絕緣膜材料可形成接觸於氧化物半導體層716的一絕緣膜(在本實施例中，相對應於閘極絕緣膜721)。許多包含屬於族13和氧的元素的一氧化物半導體材料和包含屬於族13和氧的元素的一絕緣膜材料與氧化物半導體有效地工作。接觸於氧化物半導體層的絕緣膜藉由使用包含屬於族13和氧的元素的一絕緣材料，與氧化物半導體層的介面狀態可以良好地保持。
包含屬於族13的元素的一絕緣材料是包含屬於一個或更多的族13元素的一絕緣材料。包含屬於族13的元素的一絕緣材料的例子包括氧化鎵、氧化鋁、氧化鎵鋁、及氧化鋁鎵。在此，氧化鎵鋁為鋁的原子百分比含量大於鎵的原子百分比含量的材料，以及氧化鋁鎵為鎵的原子百分比含量大於或等於鋁的原子百分比含量的材料。
舉例來說，在絕緣膜形成接觸於包含鎵的氧化物半導體層的情況中，當一包含氧化鎵的材料使用於絕緣膜，良好的特性可保持於氧化物半導體層與絕緣膜之間的介面。例如，當氧化物半導體層以及包含氧化鎵的絕緣膜提供接觸彼此，氧化物半導體層與絕緣膜之間的氫的堆積可以降低。注意在當與氧化物半導體的要素元件屬於同一族的元件使用於絕緣膜的情況中，可以獲得相似的影響。例如，使用包含氧化鋁的材料形成絕緣膜為有效率的。氧化鋁不
易傳輸水分。因此，最好使用包含氧化鋁的材料以避免水分進入氧化物半導體層。
接觸於氧化物半導體層716的絕緣膜最好藉由氧氛圍中的熱處理或氧摻雜包含比例高於化學組成的氧。氧摻雜為至體積中的額外的氧。注意“體積”名詞是為了闡明氧除了增加至薄膜的表面也增加至薄膜的內部。再者，“氧摻雜”名詞包括製造成電漿而加入至體積的“氧電漿摻雜”。氧摻雜可用離子植入或離子摻雜執行。
例如，在接觸氧化物半導體層716的絕緣膜使用氧化鎵形成的情況中，氧化鎵的組成可以藉由氧氛圍中的熱處理或氧摻雜設定為Ga20X(X=3+α,0<α<1)。
在接觸氧化物半導體層716的絕緣膜使用氧化鋁(氧形成的情況中，氧化鋁)的組成可以藉由氧氛圍中的熱處理或氧摻雜設定為Al20X(X=3+α,0<α<1)。
在接觸氧化物半導體層716的絕緣膜使用氧化鋁鎵(氧化鎵鋁)形成的情況中，氧化鋁鎵(氧化鎵鋁)的組成可以藉由氧氛圍中的熱處理或氧摻雜設定為GaXAl2-X03+α(0<X<2,0<α<1)。
藉由氧摻雜，可以形成的包含比例高於化學組成的氧的區域的絕緣膜。當包含於是區域的絕緣膜於氧化物半導體層，過度地存在於絕緣膜的氧供應至氧化物半導體層，並且氧化物半導體層中的或氧化物半導體層與絕緣膜的介面的氧缺乏為降低。因此，氧化物半導體層可為一本質的或大體上本質的氧化物半導體。
比例高於化學組成的氧的區域的絕緣膜可應用於放置於氧化物半導體層上側表面的絕緣膜或放置於氧化物半導體層下側表面的接觸於氧化物半導體層716的絕緣膜的氧化物半導體層；然而，最好應用於是絕緣膜於接觸氧化物半導體層716的兩絕緣膜。上述效果，可藉由氧化物半導體層716夾於每個比例高於化學組成的氧的區域絕緣膜之間的而使用為接觸於氧化物半導體層716的絕緣膜並且放置於氧化物半導體層716的的上側及下側的結構而增強。
於氧化物半導體層716的上側及下側的絕緣膜可能包含一樣的要素元件或不同的要素元件。例如，於氧化物半導體層716的的上側及下側的絕緣膜兩者可使用組成為Ga2OX(X=3+α,0<α<1)的氧化鎵形成。或者，上側及下側的絕緣膜的其中一個可使用組成為Ga2OX(X=3+α,0<α<1)的氧化鎵形成，而另一個可使用組成為Al2OX(X=3+α,0<α<1)的氧化鋁形成。
接觸於氧化物半導體層716的絕緣膜可用比例高於化學組成的氧的區域絕緣膜的堆疊而形成。例如，氧化物半導體層716的的上側及下側的絕緣膜可形成為下列：形成組成為Ga2OX(X=3+α,0<α<1)的氧化鎵以及於其上可能形成組成GaXAl2-XO3+α(0<X<2,0<α<1)的氧化鋁鎵(氧化鎵鋁)。注意氧化物半導體層716的下側的絕緣膜可用比例高於化學組成的氧的區域絕緣膜的堆疊而形成。或者，氧化物半導體層716的上側及下側的兩者絕緣膜可用比例高於化學組成的氧的區域絕緣膜的堆疊而形
成。
接著，如圖8C所示，形成一絕緣膜724以覆蓋閘極絕緣膜721、導電膜723、及閘極電極722。絕緣膜724可用PVD、CVD，或類似方式形成。絕緣膜724可使用包括諸如氧化矽、氮氧化矽、氮化矽、氧化鉿、氧化鎵、或氧化鋁等無機絕緣材料形成。注意為了絕緣膜724，最好可使用具有低電解常數的材料或使用具有低電解常數的結構(諸如，多孔結構)。當降低絕緣膜724的電解常數，發生於導線之間或電極之間而導致較高速度操作的寄生電容可以降低。注意儘管在本實施例中絕緣膜724為單層結構，本發明的實施例並不限制於此結構。絕緣膜724可為兩層或更多層的分層結構。
接著，開口725形成於閘極絕緣膜721以及絕緣膜724中，以暴露導電膜720的一部份。之後，接觸於導電膜720而穿過開口725的導線726形成於絕緣膜724上。
然後蝕刻以PVD或CVD形成的導電膜，以形成導線726。做為導電膜的材料，可使用選自於鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬、或鎢的元素；包括任何這些元素的合金做為構件；或可使用類似物。包括錳、鎂、鋯、鈹、釹、鈧的其中之一或任合這些元素的組成的材料也可使用。
具體而言，例如，可能使用薄鈦膜形成於包括以PVD或CVD形成的絕緣膜724的開口的的區域以及薄鈦膜(具有近似於5nm的厚度)以PVD形成的方法，並然後形成一鋁膜以嵌入於開口725中。在此，以PVD形成的鈦
膜具有降低形成於鈦膜形成的表面的氧膜(諸如，本身的氧膜)，以降低與較低電極或類似物(這裡為導電膜720)的接觸阻抗。再者，可以避免鋁膜的突丘。在鈦的屏障膜、氮化鈦、或類似物形成後可用電鍍法形成一銅膜。
接著，形成絕緣膜727以覆蓋導線726。經過這些連續步驟，可以形成儲存元件。
注意在形成方法中，做為源極電極及汲極電極功能的導電膜719、720的形成在氧化物半導體層716的形成之後。於是，如圖8B所示，在以製造方法獲得的電晶體109中，導電膜719、720形成在氧化物半導體層716之上。然而，在電晶體109中，做為源極電極及汲極電極功能的導電膜可形成在氧化物半導體層716的之下，亦即，於氧化物半導體層716與絕緣膜712、713之間。
圖9為當為源極電極及汲極電極功能的導電膜719、720的提供於氧化物半導體層716與絕緣膜712、713之間的時間時的電晶體109的截面圖。圖9中所表示的電晶體109可用導電膜719、720形成於絕緣膜713的形成之後的方式獲得，並且然後形成氧化物半導體層716。
本實施例可以視情況結合於以上任何的實施例。
在本實施例中，描述包括具有不同於實施例6的結構的結構的氧化物半導體層的電晶體。
圖10A所示的電晶體901包括形成於絕緣膜902上以
及功能為主動層的一氧化物半導體層903；形成於氧化物半導體層903上的一源極電極904及一汲極電極905；形成於氧化物半導體層903、源極電極904、及汲極電極905上的一閘極絕緣膜906，以及與氧化物半導體層903重疊而於閘極絕緣膜906上的一閘極電極907。
圖10A所示的電晶體901為閘極電極907形成於氧化物半導體層903上的頂閘極電晶體，並且也是源極電極904及汲極電極905形成於氧化物半導體層903上的頂接電晶體。在電晶體901中，源極電極904及汲極電極905並不與閘極電極907重疊。換言之，厚度大於閘極絕緣膜906的間隙提供於源極電極904與閘極電極907之間以及汲極電極905與閘極電極907之間。於是，在電晶體901中，可以降低形成源極電極904與閘極電極907之間以及汲極電極905與閘極電極907之間的寄生電容。必然地，可以執行高速操作。
包括可於閘極電極907形成後藉由給予n型導電性至氧化物半導體層903的摻雜物的增加的一對高濃度區908的氧化物半導體層903。再者，在氧化物半導體層903中，重疊於提供閘極絕緣膜906於其間的閘極電極907的區域為通道形成區909。氧化物半導體層903於一對高濃度區908間包括通道形成區909。一對高濃度區908的摻雜物的增加可用離子佈植實行。諸如，可以使用如氦、氬、氙等稀有氣體；如氮、磷、砷、銻，或類似物族15原子或類似物做為摻雜物。
諸如，在使用氮為摻雜物的情況中，高濃度區908中的氮原子濃度最好為5 x 1019/cm3或更高以及1 x 1022/cm3或更低。
增加與給予n型導電性的摻雜物的高濃度區908相較於氧化物半導體層903的其他區域具有較高的導電性。於是，藉由氧化物半導體層903中的高濃度區908的供應。源極電極904與汲極電極905之間的阻抗可以降低。
在In-Ga-Zn-基氧化物半導體使用為氧化物半導體層903的情況下，高濃度區908中的氧化物半導體於氮增加後以於300至600℃中一小時的熱處理而具有一纖維礦結晶結構。當高濃度區908中的氧化物半導體具有一纖維礦結晶結構，可更增加高濃度區908區域的導電性以及可更降低源極電極904與汲極電極905之間的阻抗。注意為有效地藉由具有纖維礦結晶結構的氧化物半導體的形成以降低源極電極904與汲極電極905之間的阻抗，當在使用氮為摻雜物的情況中，高濃度區908中的氮原子濃度最好為最好為1 x1020/cm3或更高以及7at.%或更低。即使在氮原子濃度低於上述範圍的情況中，在某些情況可獲得有纖維礦結晶結構的氧化物半導體。
或者，氧化物半導體層903可使用包括一CAAC的氧化物形成。在氧化物半導體層903使用包括CAAC的氧化物形成的情況中，氧化物半導體層903的導電性相較於使用無定形結晶的情況為增加。於是，源極電極904與汲極電極905之間的阻抗可以降低。
當源極電極904與汲極電極905之間的阻抗降低，即使於電晶體901微型化時可以保障高接通電流與高速操作。再者，藉由電晶體901的微型化，儲存元件包括電晶體的區域可以降低，以致於每單位區域的記憶體容量可以增加。
圖10B所示的電晶體911包括形成於絕緣膜912上的源極電極914及汲極電極915；形成於源極電極914及汲極電極915上以及功能為主動層的一氧化物半導體層913；形成於氧化物半導體層913、源極電極914、及汲極電極915上的一閘極絕緣膜916；以及與氧化物半導體層913重疊而於閘極絕緣膜916上的一閘極電極917。
圖10B所示的電晶體911為閘極電極917形成於氧化物半導體層913上的頂閘極電晶體，並且也是源極電極914及汲極電極915形成於氧化物半導體層913上的底接電晶體。如在電晶體901中，在電晶體911中，源極電極914及汲極電極915並不與閘極電極917重疊。於是，可以降低形成源極電極914與閘極電極917之間以及汲極電極915與閘極電極917之間的寄生電容。必然地，可以執行高速操作。
包括可於閘極電極917形成後藉由增加給予n型導電性至氧化物半導體層913的摻雜物的一對高濃度區918的氧化物半導體層903。再者，在氧化物半導體層913中，重疊於提供閘極絕緣膜916於其間的閘極電極917的區域為通道形成區910。氧化物半導體層913於一對高濃度區
918間包括通道形成區919。
此對高濃度區918可用如電晶體901中的高濃度區908中離子佈植形成。高濃度區908可以做為使用形成高濃度區918的摻雜物的參考。
例如，在使用氮為摻雜物的情況中，高濃度區918中的氮原子濃度最好為5 x 1019/cm3或更高以及1 x 1022/cm3或更低。
增加與給予n型導電性的摻雜物的高濃度區918相較於氧化物半導體層913的其他區域具有較高的導電性。於是，藉由氧化物半導體層913中的高濃度區918的供應，源極電極914與汲極電極915之間的阻抗可以降低。
在In-Ga-Zn-基氧化物半導體使用為氧化物半導體層913的情況下，高濃度區918區域中的氧化物半導體於氮增入後以於300至600℃中的熱處理具有一纖維礦結晶結構。當高濃度區918中的氧化物半導體具有一纖維礦結晶結構，可更增加高濃度區918區域的導電性以及可更降低源極電極914與汲極電極915之間的阻抗。注意為有效地藉由具有纖維礦結晶結構的氧化物半導體的形成以降低源極電極914與汲極電極915之間的阻抗，當在使用氮為摻雜物的情況中，高濃度區918中的氮原子濃度最好為1 x 1020/cm3或更高以及7at.%或更低。即使在氮原子濃度低於上述範圍的情況中，在某些情況可獲得有纖維礦結晶結構的氧化物半導體。
或者，氧化物半導體層913可使用包括一CAAC的氧
化物形成。在氧化物半導體層913使用包括CAAC的氧化物形成的情況中，氧化物半導體層913的導電性相較於使用無定形結晶的情況為增加。於是，源極電極914與汲極電極915之間的阻抗可以降低。
當源極電極914與汲極電極915之間的阻抗降低，即使於電晶體911微型化時可以保障高接通電流與高速操作。再者，藉由電晶體911的微型化，儲存元件包括電晶體的區域可以降低，以致於每單位區域的記憶體容量可以增加。
圖10C所示的電晶體921包括形成於絕緣膜922上以及功能為主動層的一氧化物半導體層923；形成於氧化物半導體層923上的源極電極924及汲極電極925；形成於氧化物半導體層923、源極電極924、及汲極電極925上的一閘極絕緣膜926；以及與氧化物半導體層923重疊而於閘極絕緣膜926上的一閘極電極927。電晶體921更包括被提供在閘極電極927末且使用絕緣膜被形成之側壁930。
圖10C所示的電晶體921為閘極電極927形成於氧化物半導體層923上的頂閘極電晶體，並且也是源極電極924及汲極電極925形成於氧化物半導體層923上的頂接電晶體。如在電晶體901中，在電晶體921中，源極電極924及汲極電極925並不與閘極電極917重疊。於是，可以降低形成源極電極924與閘極電極927之間以及汲極電極925與閘極電極927之間的寄生電容。必然地，可以執
行高速操作。
氧化物半導體層923包括在閘極電極927形成後藉由增加給予n型導電性的摻雜物至氧化物半導體層923而獲得的一對高濃度區928以及一對低濃度區929。另外，在氧化物半導體層923中，重疊於提供閘極絕緣膜926於其間的閘極電極927的區域為通道形成區931。氧化物半導體層923包括此對高濃度區928之間的此對低濃度區929以及此對低濃度區929之間的通道形成區931。再者，此對低濃度區929提供於與提供於閘極絕緣膜926之間的側壁930重疊的氧化物半導體層923區域。
此對高濃度區928及此對低濃度區929可用如電晶體901中的高濃度區908中離子佈植形成。高濃度區908可以做為使用形成高濃度區928的摻雜物的參考。
例如，在使用氮為摻雜物的情況中，高濃度區928中的氮原子濃度最好為5 x 1019/cm3或更高以及1 x 1022/cm3或更低。再者，例如，在使用氮為摻雜物的情況中，低濃度區929中的氮原子濃度最好為5x 1018/cm3或更高以及5 x 1019/cm3或更低。
增加給予n型導電性的摻雜物的高濃度區928相較於氧化物半導體層923的其他區域具有較高的導電性。於是，藉由氧化物半導體層923中的高濃度區928的供應。源極電極924與汲極電極925之間的阻抗可以降低。再者，藉由於高濃度區928與低濃度區929之間的通道形成區931提供，可以降低由於短通道影響的閥電壓負偏移。
在In-Ga-Zn-基氧化物半導體使用為氧化物半導體層923的情況下，高濃度區928中的氧化物半導體於氮增入後以於300至600℃中的熱處理而具有一纖維礦結晶結構。再者，根據氮的濃度，在一些情況中低濃度區929具有纖維礦結晶結構。當高濃度區928中的氧化物半導體具有一纖維礦結晶結構，可更增加高濃度區928的導電性以及可更降低源極電極924與汲極電極925之間的阻抗。注意為有效地藉由具有纖維礦結晶結構的氧化物半導體的形成以降低源極電極924與汲極電極925之間的阻抗，當在使用氮為摻雜物的情況中，高濃度區928中的氮原子濃度最好為1 x 1020/cm3或更高以及7at.%或更低。即使在氮原子濃度低於上述範圍的情況中，在某些情況可獲得有纖維礦結晶結構的氧化物半導體。
或者，氧化物半導體層923可使用包括一CAAC的氧化物形成。在氧化物半導體層923使用包括CAAC的氧化物形成的情況中，氧化物半導體層923的導電性相較於使用無定形結晶的情況為增加。於是，源極電極924與汲極電極925之間的阻抗可以降低。
當源極電極924與汲極電極925之間的阻抗降低，即使於電晶體921微型化時可以保障高接通電流與高速操作。再者，藉由電晶體921的微型化，儲存元件包括電晶體的區域可以降低，以致於每單位區域的記憶體容量可以增加。
圖10D所示的電晶體941包括形成於絕緣膜942上的
源極電極944及汲極電極945；形成於源極電極944及汲極電極945上以及功能為主動層的氧化物半導體層943；形成於氧化物半導體層943、源極電極944、及汲極電極925上的閘極絕緣膜946；以及與氧化物半導體層943重疊而於閘極絕緣膜946上的一閘極電極947。電晶體941更包括提供於閘極電極947端點以及使用絕緣膜形成的一側壁950。
圖10D所示的電晶體941為閘極電極947形成於氧化物半導體層943上的頂閘極電晶體，並且也是源極電極944及汲極電極945形成於氧化物半導體層943上的頂接電晶體。如在電晶體901中，在電晶體941中，源極電極944及汲極電極945並不與閘極電極947重疊。於是，可以降低形成源極電極944與閘極電極947之間以及汲極電極925與閘極電極947之間的寄生電容。必然地，可以執行高速操作。
氧化物半導體層943包括在閘極電極947形成後藉由增加給予n型導電性的摻雜物至氧化物半導體層943而獲得的一對高濃度區948以及一對低濃度區949。另外，在氧化物半導體層943中，重疊於提供閘極絕緣膜946於其間的閘極電極947的區域為通道形成區951。氧化物半導體層943包括此對高濃度區948之間的此對低濃度區949以及此對低濃度區949之間的通道形成區951。再者，此對低濃度區949提供於與提供於閘極絕緣膜946之間的側壁950重疊的氧化物半導體層943區域。
此對高濃度區948及低濃度區949可用如電晶體901中的高濃度區908中離子佈植形成。高濃度區908可以做為使用形成高濃度區948的摻雜物的參考。
例如，在使用氮為摻雜物的情況中，高濃度區948中的氮原子濃度最好為5 x 1019/cm3或更高以及1 x 1022/cm3或更低。再者，例如，在使用氮為摻雜物的情況中，低濃度區949中的氮原子濃度最好為5 x 1018/cm3或更高以及5 x 1019/cm3或更低。
增加給予n型導電性的摻雜物的高濃度區948相較於氧化物半導體層943的其他區域具有較高的導電性。於是，藉由氧化物半導體層943中的高濃度區948的供應。源極電極944與汲極電極945之間的阻抗可以降低。再者，藉由於高濃度區948與低濃度區949之間的通道形成區951的提供，可以降低由於短通道影響的閥電壓負偏移。
在In-Ga-Zn-基氧化物半導體使用為氧化物半導體層943的情況下，高濃度區948中的氧化物半導體於氮增入後以於300至600℃中的熱處理而具有一纖維礦結晶結構。再者，根據氮的濃度，在一些情況中低濃度區949具有纖維礦結晶結構。當高濃度區948中的氧化物半導體具有一纖維礦結晶結構，可更增加高濃度區948的導電性以及可更降低源極電極944與汲極電極945之間的阻抗。注意為有效地藉由具有纖維礦結晶結構的氧化物半導體的形成以降低源極電極944與汲極電極945之間的阻抗，當在使用氮為摻雜物的情況中，高濃度區948中的氮原子濃度最
好為1 x 1020/cm3或更高以及7at.%或更低。即使在氮原子濃度低於上述範圍的情況中，在某些情況可獲得有纖維礦結晶結構的氧化物半導體。
或者，氧化物半導體層943可使用包括一CAAC的氧化物形成。在氧化物半導體層943使用包括CAAC的氧化物形成的情況中，氧化物半導體層943的導電性相較於使用無定形結晶的情況為增加。於是，源極電極944與汲極電極945之間的阻抗可以降低。
當源極電極944與汲極電極945之間的阻抗降低，即使於電晶體941微型化時可以保障高接通電流與高速操作。再者，藉由電晶體941的微型化，儲存元件包括電晶體的區域可以降低，以致於每單位區域的記憶體容量可以增加。
注意做為形成功能為包括於經過自我排列處理的氧化物半導體中的電晶體中的源極區域或汲極區域的高濃度區的方法，暴露氧化物半導體層的表面揭露一種方法，氬電漿處理執行，以及氧化物半導體層暴暴露於電漿的區域的阻抗降低(S.Jeon et al.,"180nmGate Length Amorphous InGaZnO Thin Film Transistor for High Density Image Sensor Application",IEDM Tech.Dig.,p.504,2010)。
然而，在形成的方法中，需要部分地移除閘極絕緣膜以使在閘極絕緣膜後暴露做為源極區域或汲極區域的區域。於是，當移除閘極絕緣膜，較低層的氧化物半導體層被部分地過度蝕刻，以降低做為源極區域或汲極區域的區域
的厚度。必然地，做為源極區域或汲極區域的區域的阻抗增加以及容易發生由於過度蝕刻的電晶體特性缺陷。
為了微小化電晶體，必須使用具有高處理精確度的乾蝕刻，過度蝕刻尤其容易發生在不能保證充分地關於氧化物半導體層的閘極絕緣膜的選擇性蝕刻的乾蝕刻的情況中。
例如，過度蝕刻當氧化物半導體層具有充足厚度時並不重要。然而，在通道長度為200nm或更少的情況，氧化物半導體層作用通道形成區的氧化物半導體層的區域必需為20nm或更少，最好為10nm或更少以避免短通道效應。在例如薄氧化物半導體層使用的情況中，因為上述做為源極區域或汲極區域的區域的阻抗增加以及容易發生由於過度蝕刻的電晶體特性缺陷，氧化物半導體層的過度蝕刻為不利的。
然而，當不暴露氧化物半導體層以及捨棄本發明實施例的閘極絕緣膜時增加摻雜物，可以避免氧化物半導體層的過度蝕刻以及可以降低氧化物半導體層的過度損壞。再者，於氧化物半導體層與閘極絕緣膜之間的介面可保持清潔。於是，可以改善電晶體的特性與可靠度。
本實施例可以視情況結合於以上任何的實施例。
在本實施例中，描述儲存裝置的的一個結構觀點。
圖11及圖12為儲存裝置的截面圖。圖11及圖12中
所示的每個儲存裝置包括多數個形成於上部分的多重層以及於下部分的邏輯電路3004的儲存元件。儲存元件3170a及儲存元件3170b表示為多數個儲存元件的典型例子。儲存元件3170a及儲存元件3170b可具有例如與上述實施例的儲存元件100相似的結構。
注意包括於儲存元件3170a的電晶體3171a表示為一典型例子。包括於儲存元件3170b的電晶體3171b表示為一典型例子。每個電晶體3171a及電晶體3171b包括氧化物半導體層中的通道形成區。包括氧化物半導體層中的通道形成區的電晶體的結構描述省略，因為此結構相似於以上任一其他實施例所描述的結構。
形成於與電晶體3171a的源極電極與汲極電極同一層的電極3501a電連接於經過電極3502a的電極3003a。形成於與電晶體3171b的源極電極與汲極電極同一層的電極3501c電連接於經過電極3502c的電極3003c。
邏輯電路3004包括了包括有不同於通道形成區中的氧化物半導體的半導體材料的電晶體3001。電晶體3001可以藉由於包括有半導體材料(諸如，矽)的基材3000的一元件隔離絕緣膜3106的提供以及藉由被元件隔離絕緣膜3106的所圍繞而做為通道形成區的區域的形成而形成。注意電晶體3001可為具有通道形成區在諸如矽膜形成於絕緣表面上或一SOI基材的矽膜的一半導體膜的電晶體。因為已知的結構可以使用，所以使用電晶體3001的結構的描述。
導線3100a及導線3100b形成於電晶體3001形成中的一層與電晶體3171a形成中的一層之間。一絕緣膜3140a提供於導線3100a與電晶體3001形成中的一層之間。一絕緣膜3141a提供於導線3100a與導線3100b之間。一絕緣膜3142a提供於導線3100b與電晶體3171a形成中的一層之間。
相同地，導線3100c及導線3100d形成於電晶體3171b形成中的一層與電晶體3171a形成中的一層之間。一絕緣膜3140b提供於導線3100c與電晶體3171a形成中的一層之間。一絕緣膜3141b提供於導線3100c與導線3100d之間。一絕緣膜31421b提供於導線3100d與電晶體3171b形成中的一層之間。
絕緣膜3140a、絕緣膜3141a、絕緣膜3142a、絕緣膜3140b、絕緣膜3141b、及絕緣膜3142b功能為夾層絕緣膜，並且可以弄平這些絕緣膜的表面。
經由電連接於儲存元件之間的導線3100a、導線3100b、導線3100c、導線3100d，可以執行邏輯電路3004與儲存元件或類似物之間的電連接。
包括於邏輯電路3004的電極3303可以電連接至提供於上部分的電路。
例如，如圖11所示，電極3303可經由電極3305電連接至導線3100a。導線3100a可經由電極3503a電連接至電極3501b。以此方式，導線3100a及電極3303可電連接至電晶體3171a的源極或汲極。電極3501b可經由電極
3502b電連接至電極3003b。電極3003b可經由導線3100c電連接至導線3503b。
圖11表示電極3303與電晶體3171a經由導線3100a相互電連接的例子；然而，本實施例並不限於此。電極3303及電晶體3171a可經由導線3100b或經由導線3100a及導線3100b兩者而相互電連接。或者，如圖12所示，導線3303及電晶體3171a可不經過導線3100a或導線3100b而相互電連接。在圖12中，電極3303經由電極3503而電連接至3303b。電極3303b電連接於電晶體3171a的源極或汲極。電極3303與電晶體3171a可用此方式相互電連接。
注意圖11與圖12分別表示兩儲存元件(儲存元件3170a與儲存元件3170b)堆疊的例子；然而，儲存元件堆疊的數量並不限於此。
再者，儘管圖11及圖12分別表示兩導線層(一導線層於導線3100a形成中而一導線層於導線3100b形成中)提供於一層於電晶體3171a形成中而一導線層於電晶體3001形成中之間的結構，本實施例並不限於此結構。一個導線層或三個或更多個導線層可提供於電晶體3171a形成的層與電晶體3001形成的層之間。
再者，儘管圖11及圖12分別表示兩導線層(一導線層於導線3100c形成中而一導線層於導線3100d形成中)提供於一層於電晶體3171b形成中而一層於電晶體3171a形成中之間的結構，本實施例並不限於此結構。一個導線
層或三個或更多個導線層可提供於電晶體3171b形成的層與電晶體3171a形成的層之間。
本實施例可以視情況結合於以上任何的實施例。
使用根據本發明的一個實施例的訊號處理電路，以可提供低電源電子裝置。特別的，在難以持續地接收電源可攜式電子裝置的情況中，當本發明的一個實施例的低電源訊號處理電路增加至此裝置時，可以得到持續操作時間增加的好處。再者，藉由使用有低閉態電流的電晶體，而不需要使用必須補償高閉態電流的多餘的電路設計；於是，可以增加訊號處理電路的整合程度，以及可以形成更高功能的訊號處理電路。
根據本發明的一個實施例的訊號處理電路能夠用於顯示裝置、個人電腦、或提供有紀錄媒體(典型地，再生紀錄媒體的內容諸如數位多功能唱片(DVDs)以及具有播放再生影像顯示的裝置)的影像再生裝置。再者，手機、可攜式遊戲機、個人數位助理、電子書、如動態影像或靜態影像的攝影機、眼罩型顯示器(頭部固定顯示器)、導航系統、聲音再生裝置(諸如，汽車音效系統或數位聲音播放機)、影印機、傳真機、列表機、多功能列表機、自動提款機(ATM)、販賣機以及類似裝置可以做為可包括根據本發明的一個實施例的訊號處理電路的電子裝置。
本案例描述根據本發明的一個實施例的訊號處理電路
應用於諸如手機、智慧型手機、或電子書的可攜式電子裝置例子。
圖13為一可攜式電子裝置的方塊圖。圖13所表示的可攜式電子裝置包括一RF電路421、一類比基頻電路422、一數位基頻電路423、一電池424、一電源供應電路425、一應用處理器426、一快閃記憶體430、一顯示控制器431、一記憶體電路432、一顯示器433、一觸控感應器439、一音頻電路437、一鍵盤438、以及類似物。顯示器433包括一顯示部份434、、一源極驅動器435、及一閘極驅動器436。應用處理器426包括一中央處理單元427、一數位信號處理器428、一介面429。當描述於以上實施例的訊號處理電路使用做為中央處理單元427，能源耗費可以降低。記憶體電路432通常使用SRAM或DRAM；然而，當描述於以上實施例的儲存裝置使用做為記憶體電路432，能源耗費可以降低。
圖14為記憶體電路432結構的方塊圖。記憶體電路432包括一儲存裝置442、一儲存裝置443、一切換器444、一切換器445、及一記憶體控制器441。
首先，影像資料接收於可攜式電子裝置或由應用處理器426形成。此影像資料經由切換器444儲存於儲存裝置442中。經由切換器444輸出的影像資料經由顯示器控制器431傳送至顯示器433。顯示器433藉由影像資料的使用顯示影像。
在顯示的影像沒有改變而為靜態影像的情況中，從顯
儲存裝置442讀取的影像資料通常於近似於30至60Hz的頻率下持續地經由切換器445傳送至顯示器控制器。當一用者重寫顯示於螢幕的影像時，應用處理器426形成新影像資料，並且影像資料經由切換器444儲存於儲存裝置443中。即使當新影像資料儲存於儲存裝置443中時，影像資料為經由切換器445自儲存裝置442週期性地讀取。
儲存裝置443中的新影像資料的儲存終止後，儲存裝置443中的新影像資料被讀取於下一個影像周期，並且影像資料經由切換器445及顯示器控制器431傳送至顯示器433。顯示器433藉由所傳送的新影像資料的使用顯示影像。
影像資料的讀取為持續地執行直到下一個新影像資料儲存於儲存裝置422中。儲存裝置422及儲存裝置443以此方式或者寫入及讀取影像資料，而顯示器433顯示影像。
儲存裝置422與儲存裝置443並不經常是不同的儲存裝置。一個儲存裝置的記憶體區域可被分割及使用。當描述於以上實施例的儲存裝置使用做為儲存裝置，能源耗費可以降低。
圖15為電子書的方塊圖。電子書包括一電池451、一電源供應電路452、一微處理器453、一快閃記憶體454、一音頻電路455、一鍵盤456、一記憶體電路457、一觸控面板458、一顯示器459、及一顯示器控制器460。當使用描述於以上實施例的訊號處理電路做為微處理器453，能
源耗費可以降低。再者，當使用描述於以上實施例的儲存裝置做為記憶體電路457，能源耗費可以降低。
例如，當使用者藉由於書本資料的特定區域改變字元顏色、字元加底線、字元加粗、或改變字元字形而使用加亮功能以清晰書本資料的特定區域與其它區域之間的區別時，不需要儲存資料於使用者特定的書本資料的部分。記憶體電路457暫時地儲存資料。注意在資料長時間儲存的情況中，資料可能複製到快閃記憶體454。
本實施例可以視情況結合於以上任何的實施例。
本申請案係基於2011年1月14日向日本專利局提出申請的日本專利申請號2011-005614，其全文內容茲以提述方式納入。
100‧‧‧儲存元件
101、102‧‧‧反相器
103‧‧‧切換器
108‧‧‧電容
109、110‧‧‧電晶體
150‧‧‧訊號處理電路
151、152‧‧‧算術電路
153、154‧‧‧暫存器
155‧‧‧主記憶體
156‧‧‧控制裝置
157‧‧‧電源供應控制電路
401‧‧‧切換元件
402‧‧‧儲存元件
403‧‧‧儲存元件群
421‧‧‧RF電路
422‧‧‧類比基頻電路
423‧‧‧數位基頻電路
424‧‧‧電池
425‧‧‧電源供應電路
426‧‧‧應用處理器
427‧‧‧中央處理單元
428‧‧‧數位信號處理器
429‧‧‧介面
430‧‧‧快閃記憶體
431‧‧‧顯示控制器
432‧‧‧記憶體電路
433‧‧‧顯示器
434‧‧‧顯示部份
435‧‧‧源極驅動器
436‧‧‧閘極驅動器
437‧‧‧音頻電路
438‧‧‧鍵盤
439‧‧‧觸控感應器
441‧‧‧記憶體控制器
442、443‧‧‧儲存裝置
444、445‧‧‧切換器
451‧‧‧電池
452‧‧‧電源供應電路
453‧‧‧微處理器
454‧‧‧快閃記憶體
455‧‧‧音頻電路
456‧‧‧鍵盤
457‧‧‧記憶體電路
458‧‧‧觸控面板
459‧‧‧顯示器
460‧‧‧顯示控制器
700‧‧‧基材
701‧‧‧絕緣膜
702‧‧‧半導體膜
703‧‧‧閘極絕緣膜
705‧‧‧遮罩
707‧‧‧閘極電極
709‧‧‧雜質區
710‧‧‧通道形成區
712、713‧‧‧絕緣膜
716‧‧‧氧化物半導體層
719、720‧‧‧導電膜
721‧‧‧絕緣膜
722‧‧‧閘極電極
723‧‧‧導電膜
724‧‧‧絕緣膜
725‧‧‧開口
726‧‧‧導線
727‧‧‧絕緣膜
772‧‧‧半導體層
773‧‧‧閘極絕緣層
800‧‧‧中央處理單元
801‧‧‧北橋
802‧‧‧南橋
803‧‧‧主記憶體
804‧‧‧硬碟
805‧‧‧周邊裝置
880‧‧‧個人電腦系統
901‧‧‧電晶體
902‧‧‧絕緣膜
903‧‧‧氧化物半導體層
904‧‧‧源極電極
905‧‧‧汲極電極
906‧‧‧閘極絕緣膜
907‧‧‧閘極電極
908‧‧‧高濃度區
909‧‧‧通道形成區
911‧‧‧電晶體
912‧‧‧絕緣膜
913‧‧‧氧化物半導體層
914‧‧‧源極電極
915‧‧‧汲極電極
916‧‧‧閘極絕緣膜
917‧‧‧閘極電極
918‧‧‧高濃度區
921‧‧‧電晶體
922‧‧‧絕緣膜
923‧‧‧氧化物半導體層
924‧‧‧源極電極
925‧‧‧汲極電極
926‧‧‧閘極絕緣膜
927‧‧‧閘極電極
928‧‧‧高濃度區
929‧‧‧低濃度區
930‧‧‧側壁
941‧‧‧電晶體
942‧‧‧絕緣膜
943‧‧‧氧化物半導體層
944‧‧‧源極電極
945‧‧‧汲極電極
946‧‧‧閘極絕緣膜
947‧‧‧閘極電極
948‧‧‧高濃度區
949‧‧‧低濃度區
950‧‧‧側壁
3000‧‧‧基材
3001‧‧‧電晶體
3003a、3003b、3003c‧‧‧電極
3004‧‧‧邏輯電路
3100a、3100b、3100c、3100d‧‧‧導線
3106、3140a、3140b、3141a、3141b、3142a、3142b‧‧‧絕緣膜
3170a、3170b‧‧‧儲存元件
3171a、3171b‧‧‧電晶體
3303、3501a、3501b、3501c、3502a、3502b、3502c、3503a、3503b、3505‧‧‧電極
9900‧‧‧基材
9901‧‧‧算術邏輯單元
9902‧‧‧算術邏輯單元控制器
9903‧‧‧指令解碼器
9904‧‧‧中斷控制器
9905‧‧‧時序控制器
9906‧‧‧暫存器
9907‧‧‧暫存控制器
9908‧‧‧匯流排介面
9909‧‧‧可複寫唯讀記憶體
9920‧‧‧唯讀記憶體介面
CLK1、CLK2‧‧‧時脈訊號
SigA‧‧‧控制訊號
在隨附圖式中：圖1係為儲存元件的電路圖；圖2係為顯示儲存元件的操作的時間圖；圖3A及圖3B係分別表示儲存元件的結構；圖4係為訊號處理電路的方塊圖；圖5係為中央處理單元的方塊圖；圖6A至6D係為表示形成儲存元件的步驟的截面圖；圖7A至7C為表示形成儲存元件的步驟的截面圖；圖8A至8C為表示形成儲存元件的步驟的截面圖；
圖9係為表示儲存元件的結構的截面圖；圖10A至10D係表示在氧化物半導體層中之具有通道的電晶體結構的截面圖；圖11係為表示儲存裝置的結構的截面圖；圖12係為表示儲存裝置的結構的截面圖；圖13係為可攜式電子裝置的方塊圖；圖14係為記憶體電路的方塊圖；圖15係為電子書的方塊圖；以及圖16係為表示使用中央處理單元的系統的結構的方塊圖。
100‧‧‧儲存元件
101、102‧‧‧反相器
103‧‧‧切換器
108‧‧‧電容
109‧‧‧電晶體
Claims (13)
- 一種半導體裝置，包含：一第一儲存元件，包括：一第一反相器；一第二反相器；一第一電晶體，包括一通道形成區，該通道形成區在一氧化物半導體層中；一第一輸入端子；以及一第一輸出端子，其中該第一輸入端子電連接於該第一反相器的一輸入端子以及該第二反相器的一輸出端子，其中該第一輸出端子電連接於該第二反相器的一輸入端子以及該第一電晶體的一第一端子，以及其中該第一反向器的一輸出端子電連接於該第一電晶體的一第二端子。
- 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，其中該第一儲存元件更包括一第一電容，其中該第一電容的一第一電極電連接於該第一輸出端子。
- 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，其中該第一儲存元件更包括一第一切換器及一第一時脈端子，其中該第一切換器的一第一端子電連接於該第一輸入端子，以及 其中該第一切換器的一第二端子電連接於該第一反相器的輸入端子以及該第二反相器的輸出端子，以及其中該第一切換器的一第一控制端子電連接於該第一時脈端子。
- 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，其中該第一儲存元件更包括一第一電容、一第一切換器、及一第一時脈端子，其中該第一電容的一第一電極電連接於該第一輸出端子，其中該第一切換器的一第一端子電連接於該第一輸入端子，以及其中該第一切換器的一第二端子電連接於該第一反相器的輸入端子以及該第二反相器的輸出端子，以及其中該第一切換器的一第一控制端子電連接於該第一時脈端子。
- 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，更包括：一第二儲存元件，包括：一第三反相器；一第四反相器；一第二電晶體，包括一氧化物半導體層；一第二輸入端子；以及一第二輸出端子，其中該第二輸入端子電連接於該第三反相器的一輸入端子以及該第四反相器的一輸出端子， 其中該第二輸出端子電連接於該第四反相器的一輸入端子以及該第二電晶體的一第一端子，其中該第三反向器的一輸出端子電連接於該第二電晶體的一第二端子，以及其中該第一輸出端子電連接於該第二輸入端子。
- 一種訊號處理電路，包含：一中央處理單元；一記憶體；以及一週邊控制裝置，以控制該記憶體與該中央處理單元之間的存取，其中該中央處理單元、該記憶體、及該週邊控制裝置各包括如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置。
- 一種驅動半導體裝置的方法，該半導體裝置包含：一第一儲存元件，包含：一第一反相器；一第二反相器；一第一電晶體，包括一氧化物半導體層；一第一切換器；一第一輸入端子；一第一輸出端子；一第一時脈端子；以及一第一控制端子，其中該第一輸入端子電連接於該第一切換器的一第一端子， 其中該第一切換器的一第二端子電連接於該第一反相器的一輸入端子以及該第二反相器的一輸出端子，其中該第一切換器的一第一控制端子電連接於該第一時脈端子，其中該第一輸出端子電連接於該第二反相器的一輸入端子以及該第一電晶體的一第一端子，其中該第一反相器的一輸出端子電連接於該第一電晶體的一第二端子，以及其中該第一電晶體的一閘極電連接於該第一控制端子，該驅動半導體裝置的方法包含以下步驟：在一第一期間供應一第一電壓至該第一時脈端子；在該第一期間後之一第二期間供應一第三電壓至該第一控制端子；以及在該第二期間後之一第三期間停止至該第一儲存元件的電源供應電壓之供應。
- 如申請專利範圍第7項所述之驅動半導體裝置的方法，其中該第一儲存元件更包括一第一反向時脈端子，電連接於該第一切換器之一第二控制端子，其中該方法更包括以下步驟：在該第一期間供應一第二電壓至該第一反向時脈端子；以及在該第三期間後之一第四期間供應該第一電壓至該第 一反向時脈端子。
- 如申請專利範圍第8項所述之驅動半導體裝置的方法，更包括以下步驟：在該第四期間後之一第五期間供應該第二電壓至該第一反向時脈端子。
- 如申請專利範圍第7項所述之驅動半導體裝置的方法，更包括以下步驟：在該第三期間後之一第六期間供應電源供應電壓至該第一儲存元件；在該第六期間後之一第七期間供應一第四電壓至該第一控制端子；以及在該第七期間後之一第八期間供應一第二電壓至該第一時脈端子。
- 如申請專利範圍第7項所述之驅動半導體裝置的方法，其中該第一儲存元件更包括一第一反向時脈端子，電連接於該第一切換器的一第二控制端子，其中該方法更包括以下步驟：在該第一期間供應一第二電壓至該第一反向時脈端子；在該第三期間後之一第四期間供應該第一電壓至該第一反向時脈端子；在該第四期間後之一第五期間供應該第二電壓至該第一反向時脈端子； 在該第五期間後之一第六期間供應電源供應電壓至該第一儲存元件；在該第六期間後之一第七期間供應一第四電壓至該第一控制端子；以及在該第七期間後之一第八期間供應該第二電壓至該第一時脈端子。
- 一種驅動半導體裝置的方法，該半導體裝置包含：一第一儲存元件，包含：一第一反相器；一第二反相器；一第一電晶體，包括一氧化物半導體層；一第一切換器；一第一輸入端子；一第一輸出端子；一第一反向時脈端子；以及一第一控制端子，其中該第一輸入端子電連接於該第一切換器之一第一端子，其中該第一切換器一第二端子電連接於該第一反相器的一輸入端子以及該第二反相器的一輸出端子，其中該第一切換器的一第一控制端子電連接於該第一反向時脈端子，其中該第一輸出端子電連接於該第二反相器的一輸入 端子以及該第一電晶體的一第一端子，其中該第一反相器的一輸出端子電連接於該第一電晶體的一第二端子，以及其中該第一電晶體的一閘極電連接於該第一控制端子，該驅動半導體裝置的方法包含以下步驟：在一第一期間供應一第一電壓至該第一反向時脈端子；在該第一期間後之一第二期間供應一第二電壓至該第一反向時脈端子；在該第二期間後之一第三期間供應電源供應電壓至該第一儲存元件；以及在該第三期間後之一第四期間供應一第三電壓至該第一控制端子。
- 如申請專利範圍第12項所述之驅動半導體裝置的方法，其中該第一儲存元件更包括一第一時脈端子，電連接於該第一切換器的一第二控制端子，其中該方法更包括以下步驟：在該第四期間後之一第五期間供應該第二電壓至該第一時脈端子。
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