[发明专利]存储器装置和半导体装置

说明书

目的之一是提供可以抑制其功耗的存储器装置和包括该存储器装置的半导体装置。对该存储器装置中的每个存储器单元，作为用于保持积累在起存储器元件作用的晶体管中的电荷的开关元件，提供有包括氧化物半导体膜作为有源层的晶体管。用作存储器元件的晶体管具有第一栅电极、第二栅电极、位于第一栅电极和第二栅电极之间的半导体膜、位于第一栅电极和半导体膜之间的第一绝缘膜、位于第二栅电极和半导体膜之间的第二绝缘膜、以及与半导体膜接触的源电极和漏电极。

技术领域

本发明涉及非易失性半导体存储器装置。特别地，本发明涉及存储数据的存储器单元的结构及其驱动方法。

背景技术

半导体存储器装置(在下文中，简单地称为存储器装置)的示例包括DRAM和SRAM，其被归类为易失性存储器；掩蔽型ROM、EPROM、EEPROM、闪速存储器和铁电存储器，其被归类为非易失性存储器；等等。包括单晶半导体衬底的这些存储器中的大部分已经投入实际使用。在上文的半导体存储器之中，闪速存储器被广泛销售，其主要用于例如USB存储器和存储器卡等移动存储介质。其原因是闪速存储器耐物理冲击，并且可以方便地使用，因为它们是可以重复写入和删除数据并且可以在不供应电力的情况下存储数据的非易失性存储器。

作为闪速存储器的类型，存在NAND闪速存储器(其中多个存储器单元串联连接)和NOR闪速存储器(其中多个存储器单元采用矩阵设置)。这些闪速存储器中的任何存储器具有在每个存储器单元中起存储器元件的作用的晶体管。此外，起存储器元件作用的该晶体管具有在栅电极和充当有源层的半导体膜之间用于积累电荷的电极，称其为浮动栅极。该浮动栅极中电荷的积累实现数据的存储。

专利文献1和2描述包括在玻璃衬底之上形成的浮动栅极的薄膜晶体管。

[参考文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请公开第H6-021478号

[专利文献2]日本专利申请公开第2005-322899号。

发明内容

注意，一般来说，在数据写入中施加于非易失性存储器的存储器元件的电压的绝对值近似是20V，其趋向高于施加于易失性存储器的存储器元件的电压的绝对值。在可以重复重写数据的闪速存储器的情况下，在数据擦除以及数据写入中高电压需要施加于用作存储器元件的晶体管。因此，当闪速存储器操作时(例如在数据写入和数据擦除中)功耗变高，这是包括闪速存储器作为存储器装置的电子装置消耗高功率的一个因素。特别地，当闪速存储器用于例如照相机和移动电话等便携式电子装置时，高功耗引起短的连续使用时间的劣势。

另外，尽管闪速存储器是非易失性存储器，但是数据由于电荷的轻微泄露而丢失。因此，迄今为止数据存储期近似是五年到十年，并且希望实现能够确保更长存储期的闪速存储器。

此外，尽管闪速存储器可以重复写入和擦除数据，但是当电荷在浮动栅极中积累时，栅极绝缘膜容易由隧道电流而变差。因此，在一个存储器元件中数据重写的次数近似是至多一万至十万次，并且希望实现可以重写一万至十万或更多次的闪速存储器。

鉴于上文的问题，本发明的目的是提供可以抑制其功耗的存储器装置和使用该存储器装置的半导体装置。此外，本发明的目的是提供可以更长期存储数据的存储器装置和使用该存储器装置的半导体装置。此外，本发明的目的是提供可以多次重写数据的存储器装置和使用该存储器装置的半导体装置。