JP2016105590A - 論理回路、および論理回路を有する半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
《論理回路》
図1は論理回路の構成例を示す。図1に示す論理回路100は、ノードD、ノードQ、ノードQB、回路101、回路102、回路103および回路104を有する。
回路101はノードD1、Q1、QB1を有する。回路101は、論理回路100の入力段であり、ノードD1はノードDと電気的に接続されている。回路101は論理回路であり、ノードD1から入力されるデータから相補データを生成する機能を有する。ノードQ1は、ノードD1と同じ論理のデータを出力するための端子である。ノードQB1は反転出力端子であり、ノードD1の論理を反転したデータを出力するための端子である。
回路102は、回路101から出力される相補データを保持する機能を有する。回路102は一対の保持回路105(105[1]、105[2])を有する。保持回路105[1]はノードQ1と電気的に接続され、保持回路105[2]は、ノードQB1と電気的に接続されている。ノードQ1から出力されるデータは保持回路105[1]で保持され、ノードQB1から出力されるデータは保持回路105[2]で保持される。
回路103は、ノードD2、ノードDB2、ノードQ2、およびノードQB2を有する。回路103は、回路102から出力された相補データを増幅する機能を有する。または、回路103は、回路102から出力された相補データを保持する機能を有する。または、回路103は、ノードD2と同じ論理のデータをノードQ2から出力し、かつノードDB2と同じ論理のデータをノードQB2から出力する機能を有する。論理回路100において、データ(状態)保持機能を備える回路は、回路102と回路103である。
回路104は論理回路100の出力段である。回路104は回路103の出力データの波形を整形する機能を有する。回路104は、インバータ(INV)41、42を有する。INV41の入力ノードはノードQB2と電気的に接続され、その出力ノードはノードQと電気的に接続されている。INV42の入力ノードはノードQ2と電気的に接続され、その出力ノードはノードQBと電気的に接続されている。
図2に示す論理回路110は、ノードD、ノードQ、ノードQB、回路10、回路20、回路30および回路40を有する。回路10、20、30、40は、それぞれ、回路101−104(図1)に対応する回路である。論理回路110は、配線81、配線82、配線90および配線91と電気的に接続されている。
回路10は論理回路110の入力段である。回路10はINV51およびINV52を有する。INV51、52は直列に電気的に接続され、VDD線およびVSS線と電気的に接続されている。INV51の入力ノードはノードD1と電気的に接続され、その出力ノードはノードDB1と電気的に接続されている。INV52の出力ノードはノードQ1に電気的に接続されている。
回路20は、一対の保持回路(RC:retention circuit)21を有する。RC21は、トランジスタM1、トランジスタM2、容量素子C1、およびノードFNを有する。RC21は、保持回路105(図1)のスイッチSW1、SW2がn型トランジスタである回路である。ここでは、一対のRC21のうち、ノードQ1と電気的に接続されている方をRC21[1]と呼び、他方をRC21[2]と呼ぶこととする。また、RC21[1]とRC21[2]の要素を区別するために、符号に[1]、[2]を付けることとする。具体的には、RC21[1]のノードFNをノードFN[1]と呼ぶ。
回路30はCMOS回路である。回路30は、トランジスタN1、N2、P1、P2を有する。トランジスタN1、N2のソースはVSS線と電気的に接続され、トランジスタP1、P2のソースはVDD線と電気的に接続されている。ノードD2にはトランジスタN1のゲートが電気的に接続され、ノードDB2にはトランジスタN2のゲートが電気的に接続されている。ノードQ2には、トランジスタP1のゲート、トランジスタN2のドレインおよびトランジスタP2のドレインが電気的に接続されている。ノードQB2には、トランジスタP2のゲート、トランジスタN1のドレイン、およびトランジスタP1のドレインが電気的に接続されている。
回路40は、回路104と同様の構成を有し、INV53およびINV54を有する。ノードQB2、Q2の電位はINV53、54を経て、ノードQ、QBから出力される。INV53、INV54は、ノードQ、QBにおける大きな負荷を駆動する機能を有する。
図5を参照して、論理回路110の通常動作状態からスタンバイ状態に移行する動作例、およびスタンバイ状態から通常動作状態に復帰する動作例を説明する。ここでは、ノードDの入力データの高レベル電位はVDDであり、低レベル電位はVSSである。
t0からt1までの期間での論理回路110の動作モードは、通常動作である。論理回路110にはVDD、VSSが供給され、かつCLKH、CLKBHが入力されている。CLKBHが“H”である期間、回路20には回路10から相補データが転送され、ノードFN[1]、ノードFN[2]のデータが書き換えられる。CLKBHが“L”である期間、回路20はノードFN[1]、ノードFN[2]のデータを保持する。よって、回路20では、CLKBHがアクティブの期間、ノードFN[1]、ノードFN[2]に相補データが書き込まれ、次にCLKBHが“H”になるまで、ノードFN[1]、ノードFN[2]で相補データを保持している。
t1からt4までの期間では、論理回路110はスタンバイ状態であり、省電力状態となる。t1でクロックゲーティングが開始され、クロック信号が停止される。CLKHおよびCLKBHが“L”になるとノードFN[1]、ノードFN[2]は電気的に浮遊状態となり、ノードFN[1]はA3を保持し、ノードFN[2]はA3の反転データを保持する。つまり、クロック信号を停止することで、論理回路110はデータ保持状態になる。論理回路110は、通常状態からスタンバイ状態に短時間で移行することができる。
t4で、まず、CLKHをアクティブにする。CLKHが“H”になることで、ノードFN[1]がノードD2と電気的に接続され、ノードFN[2]がノードDB2と電気的に接続される。このとき、ノードFN[1]はA3であり、ノードFN[2]はA3の反転データであるので、ノードQからはA3が出力され、ノードQBからA3の反転データが出力される。
図7に示す論理回路111は論理回路110の変形例であり、回路30に代えて回路31を有する。回路31は、回路30に2個のトランジスタN3、N4を追加した回路である。トランジスタN3のゲートはトランジスタP1のゲートに電気的に接続され、そのソースはVSS線に電気的に接続され、そのドレインはノードQB2に電気的に接続されている。トランジスタN4のゲートはトランジスタP2のゲートに電気的に接続され、そのソースはVSS線に電気的に接続され、そのドレインはノードQ2に電気的に接続されている。回路31は回路30と同様に動作する。よって、論理回路111は、論理回路110と同様に動作させることができる。
図8に示す論理回路112は論理回路111の変形例であり、回路31に代えて回路32を有する。論理回路112はVSS線、VDD線、配線81、配線83および配線92と電気的に接続されている。配線81、配線92がクロック信号用の配線であり、配線81にはCLKBHが入力され、配線92にはCLKが入力される。CLKとCLKBHとは互いに論理が反転関係にあるクロック信号である。CLKとCLKBHとは周波数が同じであるが高レベル電位が異なり、CLKのそれはVDDであり、CLKBHのそれはVDDHである。配線83には信号EN1が入力される。信号EN1の高レベル電位はVDDHである。信号EN1は、回路20と回路32間の導通状態を制御するための信号である。
図9は論理回路112の動作例を示すタイミングチャートである。図9は配線81、配線83、配線91(VDD線)、配線92、ノードQおよびノードFN[1]の電位の波形を示す。t0―t5は時刻である。A0―A5はデータを表し、“1”または“0”の論理をもつ。
t0からt1までの期間での論理回路112の動作モードは、通常動作モードである。論理回路112にはVDD、VSSが供給され、CLK、CLKBH、およびEN1が入力されている。CLKBHが“H”である期間、回路20には回路10から相補データが転送され、ノードFN[1]、FN[2]のデータが書き換えられる。CKLBHが“L”である期間、回路20は、ノードFN[1]、FN[2]のデータを保持する。つまり、回路20では、CLKBHがアクティブの期間、ノードFN[1]、FN[2]に相補データが書き込まれ、次にCLKBHがアクティブ(“H”)になるまで、ノードFN[1]、FN[2]で相補データを保持している。
t1からt5までの期間では、論理回路112はスタンバイ状態であり、省電力状態となる。t1でクロックゲーティングが開始され、クロック信号の入力を停止する。また、クロックゲーティングと共に、配線83へのVDDHの供給を停止する。具体的には、CLK、CLKBHおよびEN1を“L”にする。回路20はデータ保持状態となり、ノードFN[1]はA3を保持し、ノードFN[2]はA3の反転データを保持する。回路32もデータ保持状態となるので、ノードQ、QBのデータの書き換えが停止し、ノードQ、QBの状態が維持される。
t5以降は、通常動作が行われる。CLKがアクティブになることで、回路32は、回路20で保持されていたA3とその反転データを読み込む。ノードQの論理はA3に確定し、ノードQBの論理はその反転データに確定する。つまり、t5で、論理回路112はクロック信号の停止時点(t1)での通常動作を再開している。t6でCLKBHがアクティブになると、ノードFN[1]には、ノードDの入力データ(A4)が書き込まれる。次に、CLKBHがアクティブになると、ノードFN[1]には、ノードDの入力データ(A5)が書き込まれる。
図11に示す論理回路113は論理回路112の変形例であり、回路32に代えて回路33を有する。回路33は回路32の変形例であり、トランジスタN10に代えてトランジスタN11およびN12を有する。トランジスタN11のゲートは配線92と電気的に接続され、そのソースはトランジスタN1のドレインと電気的に接続され、そのドレインはトランジスタP1のドレインと電気的に接続されている。トランジスタN12のゲートは配線92と電気的に接続され、そのソースはトランジスタN2のドレインと電気的に接続され、そのドレインはトランジスタP2のドレインと電気的に接続されている。
回路30−33では、VDDの供給が再開されたときに、ノードQ2、QB2の論理は不定である。そのため、これらの回路では、通常動作に復帰した時点では、相補データの復元性能が低下している。図12は、そのような問題点を解消することが可能な論理回路の構成例を示す。
図13は、論理回路114の動作例を示すタイミングチャートである。図13は、VDD線、配線81、配線83、配線92、ノードFN[1]、ノードQB2、およびノードQの電位の波形を示す。論理回路114は論理回路113と同様に動作することができる。論理回路113の動作と最も異なる動作は、スタンバイ期間にEQC25をアクティブにすることである。
論理回路114にはVDD、VSSが供給され、かつCLK、CLKBH、および信号EN1が入力される。通常動作期間では、トランジスタN13はCLKBHがアクティブになるのと同期してオン状態になり、EQC25は常に非アクティブである(トランジスタP13がオフ状態である)ので、論理回路114の動作は論理回路113と同様である。
t1でクロック信号を停止する。図13の例は、ノードFN[1]とノードQB2双方がA2であるときに、クロック信号を停止している。t2で配線83へのVDDHの供給を停止して、信号EN1を“L”にする。t2からt5までの期間は、EQC25がアクティブである。信号EN1が“L”になると、トランジスタP13がオン状態となる。EQC25によって、ノードQ2、QB2の電位はVDDレベルにイコライズされる。t3で電源を遮断する。VDD線が放電されることでノードQ2、QB2も放電されるので、それらの論理は電源供給が再開されるまで不定値である。
t6で、まずCLKをアクティブして、トランジスタN11、N12をオン状態にする。回路34は、回路20で保持されている相補データにより差動増幅動作を行う。回路34は、読み込んだ相補データが減衰していても、VSS、VDDの電位をもつ相補データに復元することができる。
例えば、論理回路114において、データ保持用の容量素子C1の静電容量を小さくすることで、書込み速度、および読み出し速度を高速化することができる。他方、電源遮断状態でデータを長時間保持するには、容量素子C1の静電容量を大きくすることが求められる。静電容量を大きくすると、書き込み速度および読み出し速度が低下する。そこで、図14の構成例は、ノードQ2、QB2のデータを保持することができる回路を追加することで、データ保持性能と、書き込み/読み出し性能とを分離して設定することを可能にしている。
図15は論理回路115の動作例を示すタイミングチャートである。図15はVDD線、配線81、配線83、配線84、配線92、ノードFN[1]、ノードQB2、およびノードQの電位の波形を示す。論理回路115は論理回路114と同様に動作することができる。論理回路115が論理回路114と最も異なる点は、スタンバイ状態にする際に、RC26[1]にノードQB2のデータを、RC26[2]にノードQ2のデータを退避する点、および、通常動作状態に復帰する際に、RC26[1]、26[2]によって、それぞれ、ノードQB2、Q2のデータを復帰する点である。
通常動作時には、論理回路115にはVDD、VSSが供給され、かつCLK、CLKBH、および信号EN1が入力される。また、信号EN2は“L”である。ここでは、電源遮断直前のCLKのアクティブ期間(t1―t2)に、信号EN2を“H”にすることで退避動作を行っている。
t3で信号EN2 を“L”にする。トランジスタM3[1]、M3[2]がオフ状態となるので、RC26[1]、26[2]はデータ保持状態になる。信号EN2を“L”にした後、t4でEQC25をアクティブにする。t5で電源を遮断する。
t9でCLKBHがアクティブになると通常動作が再開する。
実施の形態1の論理回路を搭載した半導体装置について説明する。
処理装置(PU)は一のチップに集積された複数の機能回路を有する。図16に示すPU200は、プロセッサコア201、電源管理装置(PMU)202、クロック制御回路203、電源線210、パワースイッチ(PSW)211、212、およびレベルシフト回路(LS)215を有する。電源線210にはVDDが入力される。
プロセッサコア201は、命令を処理する機能を有する回路であり、演算処理回路、あるいはプロセッサ(処理装置)と呼ぶことも可能である。プロセッサコア201は、FF220、論理回路221等を有しており、これらにより、各種の機能回路が構成されている。FF220は論理回路221の出力データを保持する。例えば、FF220はレジスタに含まれる。例えば、論理回路221は組み合わせ回路とすることができる。
PMU202は、パワーゲーティング、クロックゲーティング等を制御する機能を有する。より具体的には、PMU202は、プロセッサコア201、PSW211、212、クロック制御回路203を制御する機能を有する。例えば、PMU202は割り込み要求信号INTに従い、PSW211、212、クロック制御回路203を制御する。
本実施の形態では、半導体装置の一例として、電子部品、及び電子部品を具備する電子機器等について説明する。
図18Aは、電子部品の作製方法例を示すフローチャートである。電子部品は、半導体パッケージ、IC用パッケージ、またはパッケージともいう。この電子部品は、端子取り出し方向や、端子の形状に応じて、複数の規格や名称が存在する。そこで、本実施の形態では、その一例について説明することにする。
《OSトランジスタの構成例1》
図20にOSトランジスタの構成の一例を示す。図20AはOSトランジスタの構成の一例を示す上面図である。図20Bは、y1−y2線断面図であり、図20Cはx1−x2線断面図であり、図20Dはx3−x4線断面図である。ここでは、y1−y2線の方向をチャネル長方向と、x1−x2線方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。よって、図20Bは、OSトランジスタのチャネル長方向の断面構造を示す図であり、図20Cおよび図20Dは、OSトランジスタのチャネル幅方向の断面構造を示す図である。なお、デバイス構造を明確にするため、図20Aでは、一部の構成要素が省略されている。
絶縁層511−516は、単層構造または積層構造の絶縁膜で形成される。絶縁膜を構成する材料には、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム、酸化タンタルなどがある。
導電層530−533は、銅(Cu)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、金(Au)、アルミニウム(Al)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、鉛(Pb)、錫(Sn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、ストロンチウム(Sr)の低抵抗材料からなる単体、もしくは合金、またはこれらを主成分とする化合物を含む導電膜の単層または積層とすることが好ましい。特に、耐熱性と導電性を両立するタングステンやモリブデンなどの高融点材料を用いることが好ましい。また、アルミニウムや銅などの低抵抗導電性材料で形成することが好ましい。さらに、Cu−Mn合金を用いると、酸素を含む絶縁体との界面に酸化マンガンを形成し、酸化マンガンがCuの拡散を抑制する機能を持つので好ましい。
半導体層522は、例えば、インジウム(In)を含む酸化物半導体である。半導体層522は、例えば、インジウムを含むと、キャリア移動度(電子移動度)が高くなる。また、半導体層522は、元素Mを含むと好ましい。元素Mは、好ましくは、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、イットリウム(Y)またはスズ(Sn)などとする。その他の元素Mに適用可能な元素としては、ホウ素(B)、シリコン(Si)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、ネオジム(Nd)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン(W)などがある。ただし、元素Mとして、前述の元素を複数組み合わせても構わない場合がある。元素Mは、例えば、酸素との結合エネルギーが高い元素である。例えば、酸素との結合エネルギーがインジウムよりも高い元素である。または、元素Mは、例えば、酸化物半導体のエネルギーギャップを大きくする機能を有する元素である。また、半導体層522は、亜鉛(Zn)を含むと好ましい。酸化物半導体は、亜鉛を含むと結晶化しやすくなる場合がある。
図21を参照して、半導体層521、半導体層522、および半導体層523の積層により構成される半導体領域520の機能およびその効果について、説明する。図21Aは、図20Bの部分拡大図であり、OSトランジスタ501の活性層(チャネル部分)を拡大した図である。図21BはOSトランジスタ501の活性層のエネルギーバンド構造であり、図21Aの点線Z1−Z2で示す部位のエネルギーバンド構造を示している。
基板510としては、例えば、絶縁体基板、半導体基板または導電体基板を用いればよい。絶縁体基板は、例えば、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、安定化ジルコニア基板(イットリア安定化ジルコニア基板など)、樹脂基板などである。また、半導体基板は、例えば、シリコン、ゲルマニウムなどの単体半導体基板、または炭化シリコン、シリコンゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、酸化亜鉛、酸化ガリウムからなる化合物半導体基板などである。半導体基板は、バルク型でよいし、半導体基板に絶縁領域を介して半導体層が設けられているSOI(Silicon On Insulator)型でもよい。導電体基板は、黒鉛基板、金属基板、合金基板、導電性樹脂基板などである。または、金属の窒化物を有する基板、金属の酸化物を有する基板などがある。さらには、絶縁体基板に導電体または半導体が設けられた基板、半導体基板に導電体または絶縁体が設けられた基板、導電体基板に半導体または絶縁体が設けられた基板などである。または、上掲された基板に素子が設けられたものを用いてもよい。基板に設けられる素子は、容量素子、抵抗素子、スイッチ素子、発光素子、記憶素子などである。
図20A−図20Dに示すOSトランジスタ501の作製工程では、導電層530をマスクにして、半導体層523及び絶縁層515をエッチングすることができる。そのような工程を経たOSトランジスタの構成例を図22Aに示す。図22Aに示すOSトランジスタ502では、半導体層523および絶縁層515の端部は導電層530の端部とほぼ一致することになる。導電層530の下部のみに半導体層523および絶縁層515が存在する。
図22Bに示すOSトランジスタ503は、OSトランジスタ502に導電層535、導電層536を追加したデバイス構造を有する。OSトランジスタ503のソース電極およびドレイン電極として機能する一対の電極は、導電層535と導電層531の積層、および導電層536と導電層532の積層で構成される。
図20に示すOSトランジスタ501は、導電層531及び導電層532が、半導体層521、522の側面と接していてもよい。そのような構成例を図22Cに示す。図22Cに示すOSトランジスタ504は、導電層531及び導電層532が半導体層521の側面及び半導体層522の側面と接している。
図23に、OSトランジスタとSiトランジスタとで構成されているチップのデバイス構造の一例を示す。図23は、PU200(図16)の積層構造を説明するための図である。ここでは、PU200のFF220が論理回路110を有しているとし、図23には、論理回路110の一部の構成要素を示している。
酸化物半導体の構造について説明する。酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体とに分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、CAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶酸化物半導体、nc−OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor)、擬似非晶質酸化物半導体(a−like OS:amorphous like Oxide Semiconductor)、非晶質酸化物半導体などがある。
CAAC−OSを、CANC(C−Axis Aligned nanocrystals)を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。CAAC−OSは、c軸配向した複数の結晶部(ペレットともいう。)を有する酸化物半導体の一つである。
微結晶酸化物半導体は、高分解能TEM像において、結晶部を確認することのできる領域と、明確な結晶部を確認することのできない領域とを有する。微結晶酸化物半導体に含まれる結晶部は、1nm以上100nm以下、または1nm以上10nm以下の大きさであることが多い。特に、1nm以上10nm以下、または1nm以上3nm以下の微結晶であるナノ結晶を有する酸化物半導体を、nc−OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor)と呼ぶ。nc−OSは、例えば、高分解能TEM像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。なお、ナノ結晶は、CAAC−OSにおけるペレットと起源を同じくする可能性がある。そのため、以下ではnc−OSの結晶部をペレットと呼ぶ場合がある。
非晶質酸化物半導体は、膜中における原子配列が不規則であり、結晶部を有さない酸化物半導体である。石英のような無定形状態を有する酸化物半導体が一例である。非晶質酸化物半導体は、高分解能TEM像において結晶部を確認することができない。非晶質酸化物半導体に対し、XRD装置を用いた構造解析を行うと、out−of−plane法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、非晶質酸化物半導体に対し、電子回折を行うと、ハローパターンが観測される。また、非晶質酸化物半導体に対し、ナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測されず、ハローパターンのみが観測される。
なお、酸化物半導体は、nc−OSと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する場合がある。そのような構造を有する酸化物半導体を、特に非晶質ライク酸化物半導体(a−like OS:amorphous−like Oxide Semiconductor)と呼ぶ。
nc−OSは、高分解能TEM像において、結晶部を確認することのできる領域と、明確な結晶部を確認することのできない領域と、を有する。nc−OSに含まれる結晶部は、1nm以上10nm以下、または1nm以上3nm以下の大きさであることが多い。なお、結晶部の大きさが10nmより大きく100nm以下である酸化物半導体を微結晶酸化物半導体と呼ぶことがある。nc−OSは、例えば、高分解能TEM像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。なお、ナノ結晶は、CAAC−OSにおける結晶部(ペレット)と起源を同じくする可能性がある。そのため、以下ではnc−OSの結晶部をペレットと呼ぶ場合がある。
a−like OSは、nc−OSと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。
14 選択回路
21、26 保持回路(RC)
30−35 回路
40 回路
60、65、69 回路
66 インバータ(INV)
67 レベルシフタ
100、110−115 論理回路
105 保持回路
Claims (11)
- 第1回路、一対の保持回路、および第2回路を有する論理回路であって、
前記一対の保持回路は、それぞれ、電気的に直列に接続された2個のスイッチ、ならびに、前記2個のスイッチの接続部に電気的に接続されている容量素子を有し、かつ、前記2個のスイッチは、活性層が酸化物半導体を含むトランジスタで構成され、
前記第1回路は1の入力データから相補データを生成する機能を有し、
前記一対の保持回路によって相補データが保持され、
前記一対の保持回路で保持されている相補データは前記第2回路によって増幅される論理回路。 - 第1回路と、
一対の第1保持回路と、
第2回路と、
を有し、
前記第1回路は、第1入力ノード、第1出力ノードおよび第2出力ノードを有し、
前記一対の第1保持回路は、それぞれ、第1トランジスタ、第2トランジスタ、第1容量素子、第1ノード、第2入力ノード、および第3出力ノードを有し、
前記第2回路は、第3入力ノード、第4入力ノード、第4出力ノード、および第5出力ノードを有し、
前記第1回路は、前記第1入力ノードの入力データから第1相補データを生成する機能を有し、
前記第1相補データのうち、前記第1入力ノードと同じ論理のデータが前記第1出力ノードから出力され、他方が前記第2出力ノードから出力され、 前記一対の保持回路において、それぞれ、
前記第1容量素子は前記第1ノードに電気的に接続され、
前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタの活性層は酸化物半導体を有し、
前記第1トランジスタは前記第1ノードと前記第2入力ノード間の導通状態を制御する機能を有し、
前記第2トランジスタは前記第1ノードと前記第3出力ノード間の導通状態を制御する機能を有し、
前記第1トランジスタのゲートには第1クロック信号が入力され、
前記第2トランジスタのゲートには第2クロック信号が入力され、
前記第1クロック信号と前記第2クロック信号とは論理が反転関係にあり、 一方の前記第1保持回路の前記第2入力ノードは前記第1出力ノードと電気的に接続され、かつ当該第1保持回路の前記第3出力ノードは前記第3入力ノードと電気的に接続され、
他方の前記第1保持回路の前記第2入力ノードは前記第2出力ノードと電気的に接続され、かつ当該第1保持回路の前記第3出力ノードは前記第4入力ノードと電気的に接続され、
前記第2回路は、前記第3入力ノードと前記第4入力ノード間の電圧を増幅して、第2相補データを生成する機能を有し、
前記第2相補データの一方のデータが前記第4出力ノードから出力され、他方のデータが前記第5出力ノードから出力される論理回路。 - 請求項2において、
前記第2回路は、第1n型トランジスタ、第2n型トランジスタ、第1p型トランジスタ、および第2p型トランジスタを有し、
前記第1n型トランジスタのドレインと前記第1p型トランジスタのドレインとは互いに電気的に接続され、
前記第2n型トランジスタのドレインと前記第2p型トランジスタのドレインとが電気的に接続され、
前記第1n型トランジスタおよび前記第2n型トランジスタのソースには、第1電位が入力され、
前記第1p型トランジスタおよび前記第2p型トランジスタのソースには、第2電位が入力され、
前記第3入力ノードは前記第1n型トランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第4入力ノードは前記第2n型トランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第4出力ノードは前記第1p型トランジスタのゲートおよび前記第2p型トランジスタのドレインと電気的に接続され、
前記第5出力ノードは前記第2p型トランジスタのゲートおよび前記第1p型トランジスタのドレインと電気的に接続されている論理回路。 - 請求項3において、
前記第2回路は、第3n型トランジスタおよび第4n型トランジスタを有し、
前記第3n型トランジスタのゲートは前記第4出力ノードと電気的に接続され、
前記第3n型トランジスタのドレインは前記第5出力ノードと電気的に接続され、
前記第4n型トランジスタのゲートは前記第5出力ノードと電気的に接続され、
前記第4n型トランジスタのドレインは前記第4出力ノードと電気的に接続され、
前記第3n型トランジスタおよび前記第4n型トランジスタのソースには、前記第1電位が入力される論理回路。 - 請求項3において、
前記第2回路は、第3n型トランジスタ、第4n型トランジスタおよび第5n型トランジスタを有し、
前記第3n型トランジスタのゲートは前記第4出力ノードと電気的に接続され、
前記第3n型トランジスタのドレインは前記第5出力ノードと電気的に接続され、
前記第4n型トランジスタのゲートは前記第5出力ノードと電気的に接続され、
前記第4n型トランジスタのドレインは前記第4出力ノードと電気的に接続され、
前記第1n型トランジスタのソースと前記第2n型トランジスタのソースは互いに電気的に接続され、
前記第5n型トランジスタは、前記第1n型トランジスタおよび前記第2n型トランジスタのソースと第1配線間の導通状態を制御する機能を有し、
前記第1配線には前記第1電位が入力され、
前記一対の第1保持回路の前記第1トランジスタのゲートおよび前記第5n型トランジスタのゲートには、前記第1クロック信号が入力され、
前記一対の第1保持回路の前記第2トランジスタのゲートには第1信号が入力され、
前記第1信号は、前記第2トランジスタをオン状態にするための信号である論理回路。 - 請求項2において、
前記第2回路は、第1乃至第6n型トランジスタ、第1p型トランジスタ、および第2p型トランジスタを有し、
前記第3入力ノードは前記第1n型トランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第4入力ノードは前記第2n型トランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第4出力ノードには、前記第1p型トランジスタのゲート、前記第2p型トランジスタのドレイン、前記第3n型トランジスタのゲート、および前記第4n型トランジスタのドレインが電気的に接続され、
前記第5出力ノードには、前記第2p型トランジスタのゲート、前記第1p型トランジスタのドレイン、前記第3n型トランジスタのドレイン、および前記第4n型トランジスタのゲートが電気的に接続され、
前記第1乃至第4n型トランジスタのソースには、第1電位が入力され、
前記第1p型トランジスタおよび前記第2p型トランジスタのソースには、第2電位が入力され、
前記第5n型トランジスタは、前記第1n型トランジスタのソースと前記第1p型トランジスタのソース間の導通状態を制御する機能を有し、
前記第6n型トランジスタは、前記第2n型トランジスタのソースと前記第2p型トランジスタのソース間の導通状態を制御する機能を有し、
前記第2トランジスタのゲートには第1信号が入力され、
前記第1信号は、通常動作期間に前記第2トランジスタをオン状態にするための信号であり、
前記第5n型トランジスタおよび前記第6n型トランジスタのゲートには、第3クロック信号が入力され、
前記第1クロック信号と前記第3クロック信号とは、論理が反転関係にある論理回路。 - 請求項2において、
前記第2回路は、第1乃至第7n型トランジスタ、および第1乃至第3p型トランジスタを有し、
前記第3入力ノードは、前記第1n型トランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第4入力ノードは、前記第2n型トランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第4出力ノードは、前記第1p型トランジスタのゲート、前記第2p型トランジスタのドレイン、前記第3n型トランジスタのゲート、および前記第4n型トランジスタのドレインが電気的に接続され、
前記第5出力ノードは、前記第2p型トランジスタのゲート、前記第1p型トランジスタのドレイン、前記第4n型トランジスタのゲート、および前記第3n型トランジスタのドレインが電気的に接続され、
前記第5n型トランジスタは、前記第1n型トランジスタのソースと前記第1p型トランジスタのソース間の導通状態を制御する機能を有し、
前記第6n型トランジスタは、前記第2n型トランジスタのソースと前記第2p型トランジスタのソース間の導通状態を制御する機能を有し、
前記第1n型トランジスタおよび前記第2n型トランジスタのソースは、第1配線と電気的に接続され、
前記第1配線には、第1電位が入力され、
前記第7n型トランジスタは、前記第3n型トランジスタおよび前記第4n型トランジスタのソースと、前記第1配線との間の導通状態を制御する機能を有し、
前記第1p型トランジスタ及び前記第2p型トランジスタのソースには第2電位が入力され、
前記第3p型トランジスタのソースおよびドレインの一方は前記第1p型トランジスタのゲートと電気的に接続され、他方は前記第2p型トランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第1トランジスタのゲート、および前記第7n型トランジスタのゲートには前記第1クロック信号が入力され、
前記第5n型トランジスタおよび前記第6n型トランジスタのゲートには、第3クロック信号が入力され、
前記第1クロック信号と前記第3クロック信号とは、論理が反転関係にあり、
前記第2トランジスタのゲート、および前記第3p型トランジスタのゲートには第1信号が入力され、
前記第1信号は、前記第2トランジスタをオン状態にし、かつ前記第3p型トランジスタをオフ状態にするための信号である論理回路。 - 請求項7において、
前記第2回路は、一対の第2保持回路を有し、
前記一対の第2保持回路は、それぞれ、第3トランジスタ、第2容量素子、第2ノード、および入出力ノードを有し、
前記一対の第2保持回路において、それぞれ、
前記第3トランジスタの活性層は酸化物半導体を有し、
前記第2ノードは前記第2容量素子と電気的に接続され、
前記第3トランジスタは前記第2ノードと前記入出力ノード間の導通状態を制御する機能を有し、
前記第3トランジスタのゲートには第2信号が入力され
一方の前記第2保持回路の前記入出力ノードは前記第4出力ノードと電気的に接続され、
他方の前記第2保持回路の前記入出力ノードは前記第5出力ノードと電気的に接続されている論理回路。 - 組み合わせ回路、およびフリップフロップを有する半導体装置であり、
前記フリップフロップは前記組み合わせ回路の出力データを保持し、
前記フリップフロップは、請求項1乃至8の何れか1項に記載の論理回路を有する半導体装置。 - チップおよびリードを有する電子部品であり、
前記チップには、請求項1乃至8の何れか1項に記載の論理回路が設けられ、
前記リードは前記チップと電気的に接続されている電子部品。 - 請求項1乃至8の何れか1項に記載の論理回路と、
表示装置、タッチパネル、マイク、スピーカ、操作キー、及び筐体の少なくとも一と、を有する電子機器。
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