[发明专利]半导体装置

说明书

相关申请的交叉引用

2016年7月12日提交的日本专利申请No.2016-137732的公开内容(包含说明书、附图和摘要)通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，并且具体地涉及一种包括FinFET(鳍型场效应晶体管)的半导体装置。

背景技术

已知例如其中逻辑电路包括平面型FET的半导体装置。在平面型FET中，例如，在半导体衬底中形成源极区域和漏极区域，并且隔着在半导体衬底之上形成的栅极绝缘膜设置栅极电极。通过在源极区域和栅极电极之间提供电位，在源极区域和漏极区域之间的半导体衬底的区域中形成耗尽层，从而形成反型层。

已知所谓的衬底偏置技术，其中在包括平面型FET的半导体装置中，向半导体衬底提供偏置电压(以下也称为衬底偏置电压)。本技术能够控制衬底偏置电压，从而控制形成的耗尽层的扩展，以改变平面型FET的阈值电压，从而实现低功耗。衬底偏压技术已经在例如专利文献1和专利文献2中进行了描述。

相比之下，已经与平面型FET分离地知道FinFET。半导体装置的小型化已经取得进步，并且已经开发了诸如FET的元件的结构。为了获得稳定的切换操作，使用鳍型沟道的三维结构的绝缘栅极型FET(MOSFET)(称为FinFET)已经适合作为构造逻辑电路等的标准元件结构。FinFET具有其中作为沟道的半导体区域置于其栅极电极之间的结构。20nm或以后的半导体装置被认为是标准FET。FinFET例如在非专利文献1中已经进行了描述。

[相关文献]

[专利文献]

[专利文献1]：日本专利No.3557275

[专利文献2]：日本专利No.3701756

[非专利文献]

[非专利文献1]：D.Hisamoto,et al.,“FinFET-A Self-aligned Double-gate MOSFET Scalable to 20nm”IEEE Trans.Electron Devices,Vol.47,no.12pp.2320-2325,2000.

发明内容

通过使夹在栅极电极之间的半导体区域完全耗尽(以下也称为完全耗尽)来对FinFET操作。因此，FinFET的切换特性优异。然而，变得难以与平面型FET一样根据衬底偏置电压来控制耗尽层的扩展。因此，出现了难以通过采用如在平面型FET中使用的衬底偏置技术来改变阈值电压和实现低功耗的问题。

虽然在专利文献1和专利文献2中已经描述了衬底偏置技术，并在非专利文献1中已经示出了FinFET的结构，但是没有描述在包括FinFET的半导体装置中实现低功耗。

通过本说明书和附图的描述，本发明的其它目的和新颖特征将变得明显。

根据本发明的一个方面的半导体装置配备有：第一电路，具有多个FinFET；第二电路，具有多个FinFET并通过第一信号配线被提供来自所述第一电路的第一输出信号；第一电源配线，被提供第一电源电位；第二电源配线，被提供第二电源电位，所述第二电源电位具有绝对值与所述第一电源电位不同的电位；以及第一选择电路。这里，第一选择电路耦合到所述第一电源配线、所述第二电源配线和所述第一电路，并且选择所述第一电源电位或所述第二电源电位以提供给包括在第一电路中的FinFET的第一FinFET作为工作电位。

在本发明的一个方面中，上述半导体装置具有静态型存储器单元。因此，可以认为半导体装置是半导体存储器装置。当以这种方式假设时，可以在本发明的一个方面提供能够实现低功耗的半导体存储器装置。

根据本发明的一个方面，可以提供能够实现低功耗的包括FinFET的半导体装置。

附图说明

图1是示出平面型FET的电流-电压特性的特性图；

图2是示出平面型FET的等效电路的图示；

图3是示出平面型FET和FinFET的电流-电压特性的特性图；

图4是示出FinFET的等效图的图示；

图5A和图5B分别是典型地示出根据实施例1的FinFET的结构的平面图和截面图；

图6A至图6C分别是用于描述根据实施例1的FinFET的状态的典型图；

图7是示出栅极-源极电压与栅极电容之间的关系的特性图；

图8是示出根据实施例1的FinFET的电流-电压特性的特性图；

图9是示出根据实施例1的静态型存储器的构造的电路图；