[发明专利]半导体装置

说明书

半导体装置(1001)具备：第1晶体管(10A)，其具有第1沟道长度L1和第1沟道宽度W1；以及第2晶体管(10B)，其具有第2沟道长度L2和第2沟道宽度W2，第1晶体管(10A)和第2晶体管(10B)具有由共同的氧化物半导体膜形成的活性层，第1晶体管(10A)是能从漏极电流Isd依赖于栅极电压Vg的半导体状态不可逆地变为漏极电流Isd不依赖于栅极电压Vg的电阻体状态的存储晶体管，第1沟道长度L1小于第2沟道长度L2。

技术领域

本发明涉及具备存储晶体管的半导体装置。

背景技术

作为可用作ROM(只读存储器)的存储元件，以往，已提出 使用具有晶体管结构的元件(以下，称为“存储晶体管”。)。

例如专利文献1公开了具有MOS晶体管结构的非易失性的存 储晶体管。在该存储晶体管中，通过对栅极绝缘膜施加高电场将其 绝缘击穿来进行写入。另外，专利文献2公开了利用通过对栅极施 加规定的写入电压而产生的阈值电压的变化的存储晶体管。

而另一方面，本申请的申请人在专利文献3中提出了与以往相 比能降低消耗功率的新型的非易失性存储晶体管。该存储晶体管的 活性层(沟道)使用了金属氧化物半导体，利用由漏极电流产生的 焦耳热，能与栅极电压无关且不可逆地变为表现出欧姆电阻特性的 电阻体状态。当使用这种存储晶体管时，能使得用于写入的电压比 专利文献1、2中的电压低。此外，在本说明书中，将使该存储晶体 管的氧化物半导体变为电阻体状态的动作称为“写入”。另外，该 存储晶体管在写入后，金属氧化物半导体成为电阻体，因此，不会 作为晶体管进行动作，但在本说明书中，在变为电阻体后也称为“存 储晶体管”。同样地，在变为电阻体后，也使用构成晶体管结构的 栅极电极、源极电极、漏极电极、沟道区域等呼称。

专利文献3记载了将存储晶体管形成于例如液晶显示装置的有 源矩阵基板。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:美国专利第6775171号说明书

专利文献2:特开平11-97556号公报

专利文献3:国际公开第2013/080784号

发明内容

发明要解决的问题

在具备存储晶体管的有源矩阵基板等半导体装置中，希望进一 步提高存储晶体管的写入速度。

本发明的发明人进行了研究，在专利文献3的存储晶体管中， 当将写入时对存储晶体管的源极/漏极间施加的电压(写入电压) 设定得较大时，能够提高写入速度。然而发现，在向存储晶体管写 入时，形成在基板上的其它晶体管的特性有可能产生变动。这可能成为致使半导体装置的可靠性下降的因素。

本发明的实施方式的目的在于，既确保半导体装置的可靠性， 又提高存储晶体管的写入速度。

用于解决问题的方案

本发明的实施方式的半导体装置具备：基板；第1晶体管，其 支撑于上述基板，具有第1沟道长度L1和第1沟道宽度W1；以及第2 晶体管，其支撑于上述基板，具有第2沟道长度L2和第2沟道宽度 W2，上述第1晶体管和上述第2晶体管具有由共同的氧化物半导体 膜形成的活性层，上述第1晶体管是能从漏极电流Ids依赖于栅极电 压Vg的半导体状态不可逆地变为漏极电流Ids不依赖于栅极电压Vg 的电阻体状态的存储晶体管，上述第1沟道长度L1小于上述第2沟道 长度L2。