半导体装置制造方法及图纸

提供一种具有新颖结构的半导体装置。该半导体装置包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管及电容器。第一晶体管具有在关闭状态时保持对应于通过第一晶体管供应到第三晶体管的栅极的第一数据的第一电位的功能。电容器具有根据对应于供应到一个电极的第二数据的电位变化而将在第三晶体管的栅极中保持的第一电位变为第二电位的功能。第二晶体管具有使第三晶体管的源极和漏极中的一个的电位成为对应于第二晶体管的栅极电位的电位的功能。第三晶体管具有使对应于第三晶体管的栅极电位的输出电流流过源极和漏极中的另一个的功能。当第三晶体管在亚阈值区域中工作时，输出电流流过。过。过。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置


[0001]本说明书说明半导体装置等。
[0002]注意，本专利技术的一个方式不局限于上述
作为本说明书等所公开的本专利技术的一个方式的
的例子，可以举出半导体装置、摄像装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、显示系统、电子设备、照明装置、输入装置、输入输出装置、其驱动方法或者其制造方法。

技术介绍

[0003]现在，以人脑结构为模型的集成电路的开发日益火热。该集成电路组装有作为脑子结构的电子电路且包括相当于人脑的“神经元”及“神经突触”的电路。因此，有时将上述集成电路称为“神经形性(neuro
‑
morphic)”、“脑子形性(brain
‑
morphic)”或“脑子激发(brain
‑
inspire)”。该集成电路具有非诺依曼型体系结构，与随着处理速度的增大功耗也变高的诺依曼型体系结构相比，可以期待以极低功耗进行并列处理。
[0004]包括“神经元”及“神经突触”的模仿神经网络的数据处理模型被称为人工神经网络(ANN)。通过利用人工神经网络，甚至可以以与人等同或者超过人的精度进行推断。在人工神经网络中，主要进行神经元输出的权重之和的运算，即积和运算。
[0005]非专利文献1提出了一种使用非易失性存储元件的积和运算电路。在该积和运算电路中，各存储元件中利用在沟道形成区域中包含硅的晶体管的亚阈值区域中的工作，输出与对应于储存在各存储元件中的乘数的数据和对应于被乘数的输入数据之乘法运算对应的电流。另外，在该积和运算电路中，利用各列的存储元件所输出的电流之和取得与积和运算对应的数据。因为该积和运算电路包括存储元件，所以不需要在乘法运算和加法运算中从外部存储器读出和写入数据。因此，可以减少起因于读出和写入等的数据传送次数，可期待降低功耗。
[0006][先行技术文献][0007][非专利文献][0008][非专利文献1]X.Guo et al.，“Fast，Energy
‑
Efficient，Robust，and Reproducible Mixed
‑
Signal Neuromorphic Classifier Based on Embedded NOR Flash Memory Technology”IEDM2017，pp.151
‑
154.

技术实现思路

[0009]专利技术所要解决的技术问题
[0010]在上述积和运算电路使用在外部的存储器中保存的数据进行运算的情况下，在数据的写入及读出时，向各布线供应数据信号或电位。在用来进行运算的晶体管中，在数据写入和数据读出中施加到漏极端子的电压变动。因为漏极端子的电压变动引起晶体管特性例如阈值电压的变动，所以被读出的数据的精度有可能下降。
[0011]另外，在由数字电路进行积和运算时，因晶体管的微型化而增加贯通电流等，有可
能导致功耗的增大。在积和运算等反复进行的运算处理中，不但提高运算处理速度而且提高单位功率的运算处理能力是很重要的。
[0012]本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种被读出的数据的精度得到提高的半导体装置。本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种单位功率的运算处理能力优良的半导体装置。本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的能够进行积和运算的半导体装置。
[0013]注意，本专利技术的一个方式并不需要实现所有上述目的，只要可以实现至少一个目的即可。此外，上述目的的记载不妨碍其他目的的存在。可以从说明书、权利要求书、附图等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的目的。
[0014]解决技术问题的手段
[0015]本专利技术的一个方式是一种包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管及电容器的半导体装置，其中，第一晶体管具有在关闭状态时保持对应于通过第一晶体管供应到第三晶体管的栅极的第一数据的第一电位的功能，电容器具有根据对应于供应到一个电极的第二数据的电位变化而将在第三晶体管的栅极中保持的第一电位变为第二电位的功能，第二晶体管具有使第三晶体管的源极和漏极中的一个的电位成为对应于第二晶体管的栅极电位的电位的功能，第三晶体管具有使对应于第三晶体管的栅极电位的输出电流流过源极和漏极中的另一个的功能，并且，当第三晶体管在亚阈值区域中工作时，输出电流流过。
[0016]本专利技术的一个方式是一种包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管及电容器的半导体装置，其中，第一晶体管具有在关闭状态时保持对应于通过第一晶体管供应到第三晶体管的栅极的第一数据的第一电位的功能，电容器具有根据对应于供应到一个电极的第二数据的电位变化而将在第三晶体管的栅极中保持的第一电位变为第二电位的功能，第二晶体管具有使第三晶体管的源极和漏极中的一个的电位成为对应于第二晶体管的栅极电位的电位的功能，第三晶体管具有使对应于第三晶体管的栅极电位的输出电流流过源极和漏极中的另一个的功能，当第三晶体管在亚阈值区域中工作时，输出电流流过，并且，第二晶体管及第三晶体管各自包括背栅极，供应到该背栅极的电位为第三晶体管的源极和漏极中的另一个的电位。
[0017]本专利技术的一个方式是一种包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管及电容器的半导体装置，其中，第一晶体管具有在关闭状态时保持对应于通过第一晶体管供应到第三晶体管的栅极的第一数据的第一电位的功能，电容器具有根据对应于供应到一个电极的第二数据的电位变化而将在第三晶体管的栅极中保持的第一电位变为第二电位的功能，第二晶体管具有使第三晶体管的源极和漏极中的一个的电位成为对应于第二晶体管的栅极电位的电位的功能，第三晶体管具有使对应于第三晶体管的栅极电位的输出电流流过源极和漏极中的另一个的功能，当第三晶体管在亚阈值区域中工作时，输出电流流过，并且，第二晶体管及第三晶体管各自包括背栅极，供应到该背栅极的电位低于第三晶体管的源极和漏极中的另一个的电位。
[0018]在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选的是，第一晶体管包括在沟道形成区域中包含金属氧化物的半导体层。
[0019]在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选的是，金属氧化物包含In、Ga及Zn。
[0020]在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选的是，第二晶体管及第三晶体管各自
包括在沟道形成区域中包含硅的半导体层。
[0021]本专利技术的一个方式是一种包括上述本专利技术的一个方式的半导体装置以及外壳的电子设备，其中，由半导体装置进行神经网络的运算。
[0022]注意，本专利技术的其他方式被记载于以下说明的实施方式及附图中。
[0023]专利技术效果
[0024]本专利技术的一个方式可以提供一种被读出的数据的精度得到提高的半导体装置。本专利技术的一个方式可以提供一种单位功率的运算处理能力优良的半导体装置。本专利技术的一个方式可以提供一种具有新颖结构的能够进行积和运算的半导体装置。
[0025]多个效果的记载不妨碍彼此的效果的存在。此外，本专利技术的一个方式并不需要具有所有上述效果。在本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管及电容器，其中，所述第一晶体管具有在关闭状态时保持对应于通过所述第一晶体管供应到所述第三晶体管的栅极的第一数据的第一电位的功能，所述电容器具有根据对应于供应到一个电极的第二数据的电位变化而将在所述第三晶体管的栅极中保持的所述第一电位变为第二电位的功能，所述第二晶体管具有使所述第三晶体管的源极和漏极中的一个的电位成为对应于第二晶体管的栅极电位的电位的功能，所述第三晶体管具有使对应于所述第三晶体管的栅极电位的输出电流流过源极和漏极中的另一个的功能，并且，当所述第三晶体管在亚阈值区域中工作时，所述输出电流流过。2.一种半导体装置，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管及电容器，其中，所述第一晶体管具有在关闭状态时保持对应于通过所述第一晶体管供应到所述第三晶体管的栅极的第一数据的第一电位的功能，所述电容器具有根据对应于供应到一个电极的第二数据的电位变化而将在所述第三晶体管的栅极中保持的所述第一电位变为第二电位的功能，所述第二晶体管具有使所述第三晶体管的源极和漏极中的一个的电位成为对应于第二晶体管的栅极电位的电位的功能，所述第三晶体管具有使对应于所述第三晶体管的栅极电位的输出电流流过源极和漏极中的另一个的功能，当所述第三晶体管在亚阈值区域中工作时，所述输出电流流过，并且，所述第二晶体管及所述第三晶体管各自包括背栅极，供应到该...

【专利技术属性】
技术研发人员：乡户宏充，津田一树，黑川义元，大下智，金村卓郎，力丸英史，
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：