[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

所公开的发明涉及包括半导体元件的半导体装置以及用于驱动半导体装置的方法。

背景技术

包括半导体元件的存储器装置大致地分为两类：在没有提供电力时丢失已存储数据的易失性存储器装置，以及甚至在没有提供电力时也保持已存储数据的非易失性存储器装置。

易失性存储器装置的一个典型示例是DRAM(动态随机存取存储器)。DRAM以这样的方式存储数据：选择包含在存储器元件中的晶体管，并且在电容器中积聚电荷。

在从DRAM读取数据时，按照该原理，电容器中的电荷丢失；因而，每次读取数据时，需要另一个写操作。此外，包含在存储器元件中的晶体管在截止状态中具有源极与漏极之间的泄漏电流(断态电流)等等，并且即使没有选择该晶体管，电荷也流入或流出，使得数据保持周期短。由于该原因，在预定间隔需要另一个写操作(刷新操作)，并且难以充分降低功耗。此外，由于已存储数据在没有提供电力时丢失，所以需要使用磁性材料或光学材料的不同存储器装置，以便长时间保持数据。

易失性存储器装置的一个不同示例是SRAM(静态随机存取存储器)。SRAM通过使用诸如触发器之类的电路来保持已存储数据，并且因而无需刷新操作，这是优于DRAM的优点。但是，每存储容量的成本高，因为使用诸如触发器之类的电路。此外，如同DRAM中那样，SRAM中的已存储数据在没有提供电力时丢失。

非易失性存储器装置的一个典型示例是闪速存储器。闪速存储器包括晶体管中的栅电极与沟道形成区之间的浮栅，并且通过将电荷保持在浮栅中来存储数据。因此，闪速存储器的优点在于，数据保持周期极长(半永久性的)，并且不需要易失性存储器装置中所必需的刷新操作(例如，参见参考文献1)。

但是，存在的问题在于，存储器元件在预定数量的写操作之后不起作用，因为包含在存储器元件中的栅绝缘层由于写操作中产生的隧道电流而退化。为了降低这个问题的不利影响，例如，采用一种在存储器元件当中均衡写操作的数量的方法。但是，需要复杂的外围电路来实现这种方法。此外，甚至在采用这种方法时，也无法解决使用寿命的基本问题。也就是说，闪速存储器不适合频繁改写数据的应用。

另外，需要高电压，以便将电荷注入浮栅或者去除电荷，并且要求用于产生高电压的电路。此外，需要相对较长的时间来注入或去除电荷，并且不容易提高写入或擦除数据的速度。

[参考文献]

参考文献1：日本公开特许公报No.57-105889

发明内容

鉴于上述问题，所公开的发明的一个实施例的目的是提供一种具有新颖结构的半导体装置，其中，甚至在没有提供电力时也能够保持已存储数据，并且没有对写入次数的限制。所公开的发明的一个实施例的目的是提供一种具有新颖结构的高度集成的半导体装置，其中，每单位面积的存储容量增加。

所公开的发明的一个实施例的目的是提供一种具有新颖结构的半导体装置，其中，因较高集成引起的电路元件数量的增加能够被抑制，并且功率能够通过元件数量的减少来降低。