半导体装置及半导体装置的驱动方法制造方法及图纸

提供一种在高精度地生成稳定的负电位的同时实现低功耗的半导体装置。包括电压转换电路、比较器、逻辑电路、晶体管及电容器。电压转换电路具有输出对应于逻辑电路所输出的时钟信号转换被输入的第一信号的电压的信号作为第二信号的功能。比较器具有根据电源门控信号控制电源电压的供应或停止的功能。晶体管具有在该晶体管处于非导通状态的期间在电容器中保持比较器的输出电压的功能。逻辑电路具有在停止对比较器的电源电压的期间，根据保持在电容器中的电压切换时钟信号的供应或停止的功能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置及半导体装置的驱动方法
本专利技术的一个方式涉及一种半导体装置及半导体装置的驱动方法。在本说明书等中，半导体装置是指利用半导体特性的装置以及包括半导体元件(晶体管、二极管等)的电路及包括该电路的装置等。另外，半导体装置是指能够利用半导体特性而工作的所有装置。例如，集成电路或具备集成电路的芯片是半导体装置的一个例子。另外，存储装置、显示装置、发光装置、照明装置以及电子设备等有时本身是半导体装置，或者有时包括半导体装置。
技术介绍
已知其沟道形成区域包含金属氧化物的晶体管(以下，有时也称为“氧化物半导体晶体管”或“OS晶体管”)。专利文献1公开了在包括第一栅电极及第二栅电极的OS晶体管中对第二栅电极施加负电压的结构。在专利文献1中，使OS晶体管的阈值电压向正方向漂移，而降低使OS晶体管关闭时的泄漏电流(关态电流)。施加到第二栅电极的负电压由电荷泵电路生成。专利文献2及专利文献3公开了用来高精度地生成负电压的电荷泵电路的技术。在专利文献2及专利文献3中，通过将从电荷泵电路输出的负电压转换为正电压，由比较器电路检测该正电压与正的基准电压之差，使检测结果反馈来控制电荷泵电路的工作。[先行技术文献][专利文献][专利文献1]美国专利申请公开第2012/0051118号公报[专利文献2]日本专利申请公开第平7-231647号公报[专利文献3]日本专利申请公开第平11-150230号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题通过生成精度高的负电压，可以使OS晶体管的特性稳定化。但是，在使比较器电路一直工作时，由于比较器电路中的耗电流大，因此功耗增大。为了降低功耗，比较器电路的电源门控很有效。但是，在电源门控的前后，也就是说在电源供应停止和再次开始前后比较器电路的输出不稳定，包括OS晶体管的电路的工作也会不稳定。本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种能够降低功耗的新颖的半导体装置。本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种能够使电源门控前后的比较器的输出稳定的新颖的存储装置。本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种可以实现电源门控前后的比较器的输出的稳定化及低功耗化的新颖的存储装置。本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置。本专利技术的一个方式不需要实现所有上述目的。多个目的的记载不妨碍彼此目的的存在。上述列举的目的以外的目的可从本说明书等的记载自然得知，而有可能成为本专利技术的一个方式的目的。解决技术问题的手段本专利技术的一个方式是一种包括半导体装置，包括：电压转换电路；比较器；逻辑电路；晶体管；以及电容器，其中，电压转换电路具有输出对应于逻辑电路所输出的时钟信号转换被输入的第一信号的电压的信号作为第二信号的功能，比较器具有根据电源门控信号控制电源电压的供应或停止的功能，晶体管具有在晶体管处于非导通状态的期间在电容器中保持比较器的输出电压的功能，并且，逻辑电路具有在停止对比较器的电源电压的期间根据保持在电容器中的电压切换时钟信号的供应或停止的功能。在本专利技术的一个方式中，优选的是晶体管在沟道形成区域中包括氧化物半导体。在本专利技术的一个方式中，优选的是比较器在晶体管处于导通状态的期间进行电源电压的供应。本专利技术的一个方式是上述半导体装置的驱动方法，其中在从比较器的电源电压的停止状态切换为供应状态之前从晶体管的非导通状态切换为导通状态。专利技术效果本专利技术的一个方式可以提供一种能够降低功耗的新颖的半导体装置。本专利技术的一个方式可以提供一种能够使电源门控前后的比较器的输出稳定的新颖的存储装置。本专利技术的一个方式可以提供一种可以实现电源门控前后的比较器的输出的稳定化及低功耗化的新颖的存储装置。本专利技术的一个方式可以提供一种新颖的半导体装置。本专利技术的一个方式不需要具有所有上述效果。多个效果的记载并不妨碍其他效果的存在。在本专利技术的一个方式中，上述之外的目的、效果及新颖的特征可从本说明书中的描述及附图自然得知。附图简要说明[图1]示出半导体装置的结构实例的电路图。[图2]示出半导体装置的工作实例的时序图。[图3]示出半导体装置的结构实例的电路图。[图4]示出半导体装置的结构实例的方框图。[图5]示出半导体装置的工作实例的时序图。[图6]示出半导体装置的结构实例的电路图。[图7]示出半导体装置的结构实例的电路图。[图8]示出电压生成电路的结构实例的电路图。[图9]示出电压生成电路的结构实例的电路图。[图10]说明存储单元的结构的图。[图11]说明存储单元的结构的图。[图12]示出比较电路的结构实例的电路图及示意性地示出晶体管的漏极电流-栅极电压特性的图。[图13]示出比较电路的结构实例的电路图。[图14]示出比较电路的结构实例的电路图。[图15]示出电子构件的制造方法实例的流程图、半导体晶片的俯视图及其放大图、示出芯片的结构实例的示意图及示出电子构件的结构实例的立体示意图。[图16]示出电子设备的结构实例的图。[图17]示出电子设备的结构实例的图。实施专利技术的方式以下示出本专利技术的实施方式。注意，可以适当地组合本说明书所记载的实施方式。另外，当在一个实施方式中示出多个结构实例(包括工作实例、制造方法实例)时，可以适当地组合结构实例。另外，本专利技术可以通过多个不同方式而实施，所属
的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式和详细内容在不脱离宗旨及其范围下可以被变换为各种各样的形式。因此，本专利技术不应该被解释为仅限定于下面的实施方式所记载的内容中。在附图中，为便于清楚地说明，有时夸大表示大小、层的厚度及区域等。因此，本专利技术并不一定限定于上述尺寸。在附图中，示意性地示出理想的例子，而不局限于附图所示的形状或数值等。例如，可以包括因噪声或定时偏差等所引起的信号、电压或电流的不均匀等。在本说明书中，为了方便起见，有时使用“上”、“下”等表示配置的词句以参照附图说明构成要素的位置关系。另外，构成要素的位置关系根据描述各构成要素的方向适当地变化。因此，不局限于本说明书中所说明的词句，根据情况可以适当地改换词句。在附图中记载的方框图的各电路区块的位置关系是为了便于说明而指定的，由此，本专利技术的一个方式的电路区块的配置方式不局限于此。即便方框图示出了不同的电路区块实现不同的功能的情况，也可能实际上有一个电路区块实现不同的功能的情况。此外，各电路区块的功能是为了便于说明而指定的，即便示出的是由一个电路区块进行处理的情况，也可能实际上有由多个电路区块进行该处理的情况。另外，在本说明书等中，将在形成沟道的半导体层中使用氧化物半导体的晶体管称为“OS晶体管”。另外，在本说明书等中，将在形成沟道的半导体层中使用硅的晶体管称为“Si晶体管”。此外，在本说明书等中，将在形成沟道的半导体层中使用具有结晶性的硅的晶体管称为“晶体Si晶体管”。与OS晶体管相比，晶体Si晶体管可以容易得到较高的迁移率。另一方面，晶体Si晶体管难以实现如OS晶体管那样的极低的关态电流。因此，重要的是，根据目的或用途适当地选择用于半导体层的半导体材料。例如，根据目的或用途，可以使用OS晶体管和晶体Si晶体管等的组合。在本说明书等中，当明确地记载为“X与Y连接”时，表示在本说明书等中公开了如下情况：X与Y电连接的情况；X与Y在功能上连接的情况；以及X与Y直接连接的情况。因此，不局限于附图或文中所示的连接关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，包括：电压转换电路；比较器；逻辑电路；晶体管；以及电容器，其中，所述电压转换电路具有输出对应于所述逻辑电路所输出的时钟信号转换被输入的第一信号的电压的信号作为第二信号的功能，所述比较器具有根据电源门控信号控制电源电压的供应或停止的功能，所述晶体管具有在所述晶体管成为非导通状态的期间在所述电容器中保持所述比较器的输出电压的功能，并且，所述逻辑电路具有在停止对所述比较器的电源电压的期间根据保持在所述电容器中的电压切换所述时钟信号的供应或停止的功能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.03 JP 2017-0403121.一种半导体装置，包括：电压转换电路；比较器；逻辑电路；晶体管；以及电容器，其中，所述电压转换电路具有输出对应于所述逻辑电路所输出的时钟信号转换被输入的第一信号的电压的信号作为第二信号的功能，所述比较器具有根据电源门控信号控制电源电压的供应或停止的功能，所述晶体管具有在所述晶体管成为非导通状态的期间在所述电容器中保持所述比较器的输出电压的功能，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：松崎隆德，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：日本,JP