(57)【要約】【課題】新規なデータ管理方法を提供する。【解決手段】第１の記憶領域と、第２の記憶領域と、プロセッサと、入力装置とを有し、第１の記憶領域は、複数の第１のデータを有し、第２の記憶領域は、複数の第２のデータを有し、入力装置は、第３の情報を取得する機能を有している。第３のデータは第３の情報から作成される。複数の第１のデータの中から第３のデータと一致するデータを検出するとき、検出された第１のデータの履歴を更新する。一致するデータを検出できなかったときは、複数の第２のデータの中から、第３のデータと一致するデータを検索する。一致するデータが検出されたときは、第２のデータの履歴を更新する。さらにプログラムは、第２のデータの履歴を検索し、指定された期間更新されていない第２のデータを消去するデータ管理方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の記憶装置と、第２の記憶装置と、プロセッサと、入力装置と、を有し、
前記第１の記憶装置は、複数の第１のデータを有し、
前記第２の記憶装置は、複数の第２のデータを有し、
前記第１のデータは、第１の情報と、第１の特徴情報と、第１の履歴情報を有し、
前記第２のデータは、第２の情報と、第２の特徴情報と、第２の履歴情報を有し、
前記第１の記憶装置又は前記第２の記憶装置のいずれか一方又は双方は、プログラムを有し、
前記プロセッサは、前記プログラムによって制御され、
前記入力装置は、第３の情報を取得する機能を有し、
第３のデータは、前記第３の情報から作成され、
前記第３のデータは、前記第３の情報と、第３の特徴情報と、第３の履歴情報を有し、
前記プログラムは、
前記第３のデータと一致する前記第１のデータを検索し、
前記第３のデータと一致するとき、前記第１のデータの第１の履歴情報を更新し、
前記第３のデータと一致しないとき、前記第２のデータを検索し、
前記第３のデータと一致するとき、前記第２のデータの第２の履歴情報を更新し、
前記第３のデータと、一致しないとき、新しいデータとして前記第１の記憶装置に保存することを特徴とするデータ管理方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１乃至第３の情報は、画像、音声、センサ情報、デジタルコード、又はテキストのいずれか一に対応するデータフォーマットを有するデータ管理方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかにおいて、
前記プログラムは、
前記第３の特徴情報と一致する前記第１の特徴情報を検索し、
前記第３の特徴情報と、前記第１の特徴情報と、が有している複数又は全ての特徴が一致すると判断するとき、
前記第１の履歴情報を更新することを特徴とするデータ管理方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記プログラムは、
前記第３の特徴情報と一致する前記第２の特徴情報を検索し、
前記第３の特徴情報と、前記第２の特徴情報と、が有している複数又は全ての特徴が一致すると判断するとき、
前記第２の履歴情報を更新することを特徴とするデータ管理方法。
【請求項５】
請求項１又は請求項４のいずれかにおいて、
前記プログラムは、
前記第３のデータと、前記第２のデータと、が一致と判断したとき、
前記第３のデータと一致する前記第２のデータを、前記第１の記憶装置に移動させることを特徴とするデータ管理方法。
【請求項６】
請求項１又は請求項３のいずれかにおいて、
前記第１の記憶装置が有する前記第１のデータは、登録されたデータであるデータ管理方法。
【請求項７】
請求項１又は請求項３のいずれかにおいて、
前記プログラムは、
前記第１の履歴情報の更新間隔を管理するための第１の期間を有し、
前記第１の履歴情報を検索し、
前記第１の履歴情報の最新の更新履歴が、前記第１の期間より古いか判断し、
前記第１の期間より古いと判断された前記第１のデータを、前記第１の記憶装置から前記第２の記憶装置に移動させることを特徴とするデータ管理方法。
【請求項８】
請求項１又は請求項４のいずれかにおいて、
前記プログラムは、
前記第２の履歴情報の更新間隔を管理するための第２の期間を有し、
前記第２の履歴情報を検索し、
前記第２の履歴情報の最新の更新履歴が、前記第２の期間より長いか判断し、
前記第２の期間より長いと判断された前記第２のデータを、前記第２の記憶装置から消去することを特徴とするデータ管理方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一において、
前記第１の記憶装置及び前記第２の記憶装置のいずれか一方又は双方は、
トランジスタを有し、前記トランジスタは、半導体層に金属酸化物を有する、
ことを特徴とするデータ管理方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記トランジスタは、バックゲートを有する、
ことを特徴とするデータ管理方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項８のいずれか一のデータ管理方法と、
カメラと、を有する遠隔管理システム。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項８のいずれか一のデータ管理方法と、
センサと、を有する遠隔サポート管理システム。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項８のいずれか一のデータ管理方法と、
ビューア又はブラウザと、を有するアクセス履歴管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、記憶装置、データ管理方法、及び管理システムに関する。
【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、又は、製造方法に関する。又は、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法に関する。
【０００３】
なお、本明細書等において、半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる素子、回路、又は装置等を指す。一例としては、トランジスタ、ダイオード等の半導体素子は半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路は、半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路を備えた装置は、半導体装置である。
【背景技術】
【０００４】
インターネットの普及と、ＩＴ技術の進化とによって、あらゆる電子機器がネットワークに接続されるようになってきた。電子機器やセンサから発信される情報は、ビッグデータと呼ばれている。ビッグデータを取り扱うためには、大容量の記憶装置が求められている。
【０００５】
ビッグデータは、社会、経済の問題解決や、業務の付加価値向上を行う、あるいは支援する事業のために、どの程度のデータ規模かという量的側面が求められている。さらに、ビッグデータが、どのようなデータから構成されるか、あるいはそのデータをどのように利用されるのかという質的側面も求められている。
【０００６】
例えば特許文献１では、カメラからデジタル映像及び音声データを、ネットワークを介して、記憶装置に転送するデジタル監視システムが開示されている。
【０００７】
トランジスタに適用可能な半導体材料として酸化物半導体が注目されている。例えば、金属酸化物として酸化亜鉛、又はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物半導体を用いてトランジスタを作製する技術が特許文献２に開示されている。半導体層に、金属酸化物を有するトランジスタをＯＳトランジスタという。
【０００８】
酸化物半導体を有するトランジスタはオフ電流が極めて小さいという優れた電気特性を有する。酸化物半導体を有するトランジスタの電気特性を効果的に利用するメモリとして、”ＤＯＳＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）”、”ＮＯＳＲＡＭ（Ｎｏｎ−ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）”等がある。また、ＮＯＳＲＡＭ、又はＤＯＳＲＡＭを用いた処理装置を備えた電子機器が特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−８３２４１号公報
【特許文献２】特開２００７−１２３８６１号公報
【特許文献３】特開２０１４―２３２５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
監視カメラは、ネットワークに接続された電子機器の一つである。監視カメラは大量な撮影データを取得し、デジタルデータとして記録する機能がある。また、監視カメラは、設置されることによって犯罪を抑止する効果を有している。さらに事故や犯罪が発生したときの記録データとして解析され、重要な証拠として扱われることがある。監視カメラは、大量な撮影データを記録しておくための大容量の記憶装置が必要になる課題がある。
【００１１】
監視カメラで取得する大量の撮影データは、記憶容量の大きさを超えると失われることが知られている。記憶装置の容量に対してオーバーフローする撮影データは、古いデータの上に新しいデータを上書きすることで、撮影データを残すシステムが採用されている。ただし、記憶容量の大きさで、撮影データの保持期間が決まってしまう課題がある。
【００１２】
また、監視カメラがネットワークを介して記憶装置に撮影データを記録する監視システムでは、監視カメラの数が増えるに従い、ネットワーク上の通信データ量が増大するため通信回線の負荷が増える課題がある。
【００１３】
撮影データは、ネットワークに接続された大容量の記憶装置に記憶することができる。しかし、記憶装置には物理的な記憶容量があるため、記憶装置の容量に対してオーバーフローする撮影データは、データの上書きによるデータの消失が避けられない課題がある。
【００１４】
またネットワーク上でトラブルが発生すると、撮影データが記憶されない課題もある。
【００１５】
上記問題に鑑み、本発明の一態様は、新規な構成のデータ管理方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、データに優先順位を付与し管理するデータ管理方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、データに付与された優先順位に従い、記憶される記憶装置を選択するデータ管理方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、優先順位の低いデータを消去するデータ管理方法を提供することを課題の一とする。
【００１６】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【００１７】
なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、及び／又は他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一態様は、第１の記憶装置と、第２の記憶装置と、プロセッサと、入力装置と、を有し、第１の記憶装置は、複数の第１のデータを有し、第２の記憶装置は、複数の第２のデータを有し、第１のデータは、第１の情報と、第１の特徴情報と、第１の履歴情報を有し、第２のデータは、第２の情報と、第２の特徴情報と、第２の履歴情報を有し、第１の記憶装置又は第２の記憶装置のいずれか一方又は双方は、プログラムを有し、プロセッサは、プログラムによって制御され、入力装置は、第３の情報を取得する機能を有し、
第３のデータは、第３の情報から作成され、第３のデータは、第３の情報と、第３の特徴情報と、第３の履歴情報を有し、プログラムは、第３のデータと一致する前記第１のデータを検索し、第３のデータと一致するとき、第１のデータの第１の履歴情報を更新し、第３のデータと一致しないとき、第２のデータを検索し、第３のデータと一致するとき、第２のデータの第２の履歴情報を更新し、第３のデータと、一致しないとき、新しいデータとして第１の記憶装置に保存することを特徴とするデータ管理方法である。
【００１９】
上記各構成において、第１乃至第３の情報は、画像、音声、センサ情報、デジタルコード、又はテキストのいずれか一に対応するデータフォーマットを有するデータ管理方法が好ましい。
【００２０】
上記各構成において、プログラムは、第３の特徴情報と一致する第１の特徴情報を検索し、第３の特徴情報と、第１の特徴情報と、が有している複数又は全ての特徴が一致すると判断するとき、第１の履歴情報を更新することを特徴とするデータ管理方法が好ましい。
【００２１】
上記各構成において、プログラムは、第３の特徴情報と一致する第２の特徴情報を検索し、第３の特徴情報と、第２の特徴情報と、が有している複数又は全ての特徴が一致すると判断するとき、第２の履歴情報を更新することを特徴とするデータ管理方法が好ましい。
【００２２】
上記各構成において、プログラムは、第３のデータと、第２のデータと、が一致と判断したとき、第３のデータと一致する第２のデータを、第１の記憶装置に移動させることを特徴とするデータ管理方法が好ましい。
【００２３】
上記各構成において、第１の記憶装置が有する第１のデータは、登録されたデータであるデータ管理方法が好ましい。
【００２４】
上記各構成において、プログラムは、第１の履歴情報の更新間隔を管理するための第１の期間を有し、第１の履歴情報を検索し、第１の履歴情報の最新の更新履歴が、第１の期間より古いか判断し、第１の期間より古いと判断された第１のデータを、第１の記憶装置から第２の記憶装置に移動させることを特徴とするデータ管理方法が好ましい。
【００２５】
上記各構成において、プログラムは、第２の履歴情報の更新間隔を管理するための第２の期間を有し、第２の履歴情報を検索し、第２の履歴情報の最新の更新履歴が、第２の期間より長いか判断し、第２の期間より長いと判断された第２のデータを、第２の記憶装置から消去することを特徴とするデータ管理方法が好ましい。
【００２６】
上記各構成において、第１の記憶装置及び第２の記憶装置のいずれか一方又は双方は、トランジスタを有し、トランジスタは、半導体層に金属酸化物を有する、ことを特徴とするデータ管理方法が好ましい。
【００２７】
上記各構成において、トランジスタは、バックゲートを有する、ことを特徴とするデータ管理方法が好ましい。
【００２８】
上記いずれか一のデータ管理方法と、カメラと、を有する遠隔管理システムが好ましい。
【００２９】
上記いずれか一のデータ管理方法と、センサと、を有する遠隔サポート管理システムが好ましい。
【００３０】
上記いずれか一のデータ管理方法と、ビューア又はブラウザと、を有するアクセス履歴管理システムが好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
上記問題に鑑み、本発明の一態様は、新規な構成のデータ管理方法を提供することができる。又は、本発明の一態様は、データに優先順位を付与し管理するデータ管理方法を提供することができる。又は、本発明の一態様は、データに付与された優先順位に従い、記憶される記憶装置を選択するデータ管理方法を提供することができる。又は、本発明の一態様は、優先順位の低いデータを消去するデータ管理方法を提供することができる。
【００３２】
なお本発明の一態様の効果は、上記列挙した効果に限定されない。上記列挙した効果は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお他の効果は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない効果である。本項目で言及していない効果は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した効果、及び／又は他の効果のうち、少なくとも一つの効果を有するものである。したがって本発明の一態様は、場合によっては、上記列挙した効果を有さない場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】電子機器の状態管理を説明する図。
【図２】管理システムを説明する図。
【図３】管理システムを説明するブロック図。
【図４】電子機器の状態管理を説明する
【図５】データ構造を説明する図。
【図６】（Ａ）管理システムを説明する図。（Ｂ）データ構造を説明する図。
【図７】（Ａ）データ構造を説明する図。（Ｂ）管理システムを説明する図。
【図８】半導体装置の上面、及び断面図。
【図９】半導体装置の断面図。
【図１０】半導体装置の上面、及び断面図。
【図１１】記憶装置の構成を示す断面図。
【図１２】記憶装置の構成例を示すブロック図。
【図１３】記憶装置の構成例を示すブロック図、及び回路図。
【図１４】半導体装置の構成例を示すブロック図。
【図１５】（Ａ）半導体装置の構成例を示すブロック図。（Ｂ）半導体装置の動作例を示すタイミングチャート。
【図１６】半導体装置の構成例を示すブロック図。
【図１７】（Ａ）半導体装置の構成例を示す回路図。（Ｂ）半導体装置の動作例を示すタイミングチャート。
【図１８】半導体装置を示すブロック図。
【図１９】半導体装置を示す回路図。
【図２０】半導体ウエハの上面図。
【図２１】電子部品の作製工程例を説明するフローチャート及び斜視模式図。
【図２２】電子機器を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３５】
また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。
【００３６】
また、本明細書にて用いる「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
【００３７】
また、本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。したがって、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
【００３８】
また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン（ドレイン端子、ドレイン領域又はドレイン電極）とソース（ソース端子、ソース領域又はソース電極）の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主として流れる領域をいう。
【００３９】
また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
【００４０】
また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。
【００４１】
また、本明細書等において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。
【００４２】
また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。又は、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
【００４３】
また、本明細書等において、特に断りがない場合、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態（非導通状態、遮断状態、ともいう）にあるときのドレイン電流をいう。オフ状態とは、特に断りがない場合、ｎチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも低い状態、ｐチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも高い状態をいう。例えば、ｎチャネル型のトランジスタのオフ電流とは、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも低いときのドレイン電流を言う場合がある。
【００４４】
トランジスタのオフ電流は、Ｖｇｓに依存する場合がある。したがって、トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、トランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを言う場合がある。トランジスタのオフ電流は、所定のＶｇｓにおけるオフ状態、所定の範囲内のＶｇｓにおけるオフ状態、又は、十分に低減されたオフ電流が得られるＶｇｓにおけるオフ状態、等におけるオフ電流を指す場合がある。
【００４５】
一例として、しきい値電圧Ｖｔｈが０．５Ｖであり、Ｖｇｓが０．５Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−９Ａであり、Ｖｇｓが０．１Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−１３Ａであり、Ｖｇｓが−０．５Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−１９Ａであり、Ｖｇｓが−０．８Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−２２Ａであるようなｎチャネル型トランジスタを想定する。当該トランジスタのドレイン電流は、Ｖｇｓが−０．５Ｖにおいて、又は、Ｖｇｓが−０．５Ｖ乃至−０．８Ｖの範囲において、１×１０−１９Ａ以下であるから、当該トランジスタのオフ電流は１×１０−１９Ａ以下である、と言う場合がある。当該トランジスタのドレイン電流が１×１０−２２Ａ以下となるＶｇｓが存在するため、当該トランジスタのオフ電流は１×１０−２２Ａ以下である、と言う場合がある。
【００４６】
また、本明細書等では、チャネル幅Ｗを有するトランジスタのオフ電流を、チャネル幅Ｗあたりを流れる電流値で表す場合がある。また、所定のチャネル幅（例えば１μｍ）あたりを流れる電流値で表す場合がある。後者の場合、オフ電流の単位は、電流／長さの次元を持つ単位（例えば、Ａ／μｍ）で表される場合がある。
【００４７】
トランジスタのオフ電流は、温度に依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、室温、６０℃、８５℃、９５℃、又は１２５℃におけるオフ電流を表す場合がある。又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証される温度、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、５℃乃至３５℃のいずれか一の温度）におけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、室温、６０℃、８５℃、９５℃、１２５℃、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証される温度、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、５℃乃至３５℃のいずれか一の温度）、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを指す場合がある。
【００４８】
トランジスタのオフ電流は、ドレインとソースの間の電圧Ｖｄｓに依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、Ｖｄｓが０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ、３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、又は２０Ｖにおけるオフ電流を表す場合がある。又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証されるＶｄｓ、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるＶｄｓにおけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、Ｖｄｓが０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ、３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、２０Ｖ、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証されるＶｄｓ、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるＶｄｓ、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを指す場合がある。
【００４９】
上記オフ電流の説明において、ドレインをソースと読み替えてもよい。つまり、オフ電流は、トランジスタがオフ状態にあるときのソースを流れる電流を言う場合もある。
【００５０】
また、本明細書等では、オフ電流と同じ意味で、リーク電流と記載する場合がある。また、本明細書等において、オフ電流とは、例えば、トランジスタがオフ状態にあるときに、ソースとドレインとの間に流れる電流を指す場合がある。
【００５１】
なお、電圧とは２点間における電位差のことをいい、電位とはある一点における静電場の中にある単位電荷が持つ静電エネルギー（電気的な位置エネルギー）のことをいう。ただし、一般的に、ある一点における電位と基準となる電位（例えば接地電位）との電位差のことを、単に電位もしくは電圧と呼び、電位と電圧が同義語として用いられることが多い。このため、本明細書では特に指定する場合を除き、電位を電圧と読み替えてもよいし、電圧を電位と読み替えてもよいこととする。
【００５２】
（実施の形態１）
本実施の形態では、新規なデータ管理方法を用いた電子機器について、図１乃至図５を用いて説明する。ここでは、データを情報と呼ぶ場合がある。
【００５３】
図１は、一例としてデータ管理方法を用いた電子機器１０を示している。電子機器１０は、記憶装置１５と、入力装置１１と、プロセッサ（図示せず）を有している。記憶装置１５は、第１の記憶領域１３と、第２の記憶領域１４とを有している。プロセッサは、記憶装置１５に保存されたプログラムによって第１の記憶領域１３と、第２の記憶領域１４と、入力装置１１とを制御することができる。第１の記憶領域１３には、複数の第１の情報が記録されている。第２の記憶領域１４には、複数の第２の情報が記録されている。ただし、第１の記憶領域１３と、第２の記憶領域１４と、は、それぞれ異なる記憶装置に記録されてもよい。
【００５４】
第１の記憶領域１３は、第１の階層を示し、第２の記憶領域１４は、第２の階層を示している。アクセス頻度の高い情報が第１の階層に記録され、アクセス頻度の低い情報が第２の階層に記録されていることが好ましい。
【００５５】
プログラムは、入力装置１１から特定情報１２ａを得ることができる。特定情報１２ａは画像、音声、センサ情報、デジタルコード、又はテキストのいずれか一に対応するデータフォーマットを有するデータである。図１で示すデータ管理システムは、同じ種類のデータを管理することが好ましい。複数の異なる種類のデータを管理するときは、特定情報１２ａに関連付けることで、管理することができる。
【００５６】
第１の記憶領域１３に記録されている特定情報１３ａと、第２の記憶領域１４に記録されている特定情報１４ａとは、特定情報１２ａと同じデータフォーマットのデータによって記憶されている。また、第１の記憶領域１３には、第１の情報として特定情報１３ａと、関連する情報として特徴情報１３ｂと、履歴情報１３ｃと、が記録されている。また、第２の記憶領域１４には、第２の情報として特定情報１４ａと、関連する情報として特徴情報１４ｂと、履歴情報１４ｃと、が記録されている。第３の情報は、入力装置１１から得る特定情報１２ａと、特定情報１２ａに付与する情報として特徴情報１２ｂと、履歴情報１２ｃと、によって作成される。
【００５７】
プログラムは、入力装置１１から特定情報１２ａを受け取ると、特定情報１２ａから複数の特徴を抽出することができる。特定情報１２ａが画像情報の場合は、画像の中に検出された人物が有する特徴として、年齢、性別、顔面骨格（目、鼻、口などの大きさ、形状、位置）、身長、又は服装などの項目の少なくとも一つを、特徴情報１２ｂとして抽出することができる。よって、特徴情報１２ｂは、複数の特徴で構成されていることが好ましい。
【００５８】
特定情報１２ａが音声情報の場合は、検出された言語、単語を特徴として抽出することができる。また検出された言語、単語が発音されたときのイントネーションなどに特徴があるのであれば、検出されたイントネーションから、対象のイントネーションが使用される地域名を検索し、検出された地域名、言語、又は単語など少なくとも一つを、特徴情報１２ｂとすることが好ましい。
【００５９】
特定情報１２ａがセンサの検出する物理量であるセンサ情報の場合は、センサ情報の変化量を特徴としてもよい。もしくは複数のセンサが検出する物理量の変化量を関連付けて特徴としてもよい。一例として、検知体が、センサ加速度センサと、温度センサと、異なる二つのセンサを備えている。低温の環境下における検知体の動作が異常を示すとき、加速度センサから検出される物理量に、温度センサが検出する物理量を関連付けて一つの特徴情報１２ｂとすることが好ましい。
【００６０】
特定情報１２ａが、デジタルコード又はテキストの場合は、数字、アルファベット、もしくは記号に割り当てられた情報の中から、一致する部分を特徴とすることができる。例えば、インターネットに接続するブラウザでは、Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＨＴＴＰ、ハイパーテキスト・トランスファー・プロトコル）によって、様々なコンテンツの送受信に用いられる通信プロトコルが利用されている。インターネットに接続される電子機器は、ブラウザを介してサーバの有しているアドレス情報にアクセスすることで、サーバの有する情報にアクセスすることができる。したがって、アクセスするサーバのアドレス情報を、特徴情報１２ｂとすることができる。
【００６１】
また、プログラムは、入力装置１１から特定情報１２ａを受け取ることで、履歴情報１２ｃを作成することができる。履歴情報１２ｃは、作成されたアクセス日時（以降タイムスタンプと表示する）、特徴の一致が検出されたタイムスタンプ、さらに、過去に特徴が一致するデータとして検出されたアクセス回数などを示している。特徴の一致が検出されたタイムスタンプは、複数回のタイムスタンプを履歴情報として保持することが好ましい。したがって、履歴情報１２ｃによって、タイムスタンプ及びアクセス回数が管理される。
【００６２】
ここからは、データ管理方法を用いて制御される電子機器１０の動作を、状態管理図に沿って説明する。データ管理方法は二つの動作モードを有している。第１の動作モードは、入力装置１１から特定情報１２ａが与えられるときの動作を示し、図１では実線の矢印で示している。第２の動作モードは、待機状態の動作を示し、図１では波線の矢印で示している。
【００６３】
一例として、第１の動作モードは人が活動する５：００から２３：００までの時間帯の動作を示し、第２の動作モードは人が休息をとる２３：００から５：００までの時間帯の動作モードに割り当てることができる。ただし、第２の動作モードで動作しているときでも、入力装置１１から特定情報１２ａが与えられたときは、第１の動作モードで動作することが好ましい。したがって、時間帯における動作モードは、設定できることが好ましい。
【００６４】
最初に、第１の動作モードについて説明する。
【００６５】
プログラムが、入力装置１１から特定情報１２ａを受け取ると、プログラムは、特定情報１２ａから特徴情報１２ｂを抽出し、履歴情報１２ｃを作成することができる。
【００６６】
ＳＴ２１は、プログラムが、特徴情報１２ｂと、特徴情報１３ｂのいずれか一と、が一致しているか検索するステップである。なお、特徴情報１２ｂが有する特徴の項目は１つに限定されない、特徴情報１２ｂは複数の項目を有していてもよい。特徴情報１３ｂ、１４ｂも同様である。また、２つの特徴情報が一致するとは、２つの特徴情報の間で、１つ以上の項目において一致が見られる場合を言う。もしくは、プログラムによって与えられた条件に従い、一つ以上の項目において一致が見られる場合を言う。
【００６７】
プログラムは、特徴情報１２ｂと一致する特徴情報１３ｂを検索することができる。特徴が一致すると判断される条件は、特徴情報１２ｂと特徴情報１３ｂの全項目が一致するときを一致と判断することができる。又は、複数の項目が一致するときを一致と判断することができる。したがって、特徴が一致すると判断する条件は、使用者がプログラムに対して設定できることが好ましい。プログラムが、特徴情報１２ｂと特徴情報１３ｂが一致していると判断するときは、さらに、特定情報１２ａと、特定情報１３ａと、を詳細に解析し、再度、一致しているか判断してもよい。
【００６８】
ＳＴ２２は、プログラムによって一致していると判断された履歴情報１３ｃを更新するステップである。履歴情報１３ｃは特定情報１３ａに関連付けられている。プログラムは履歴情報１３ｃのタイムスタンプと、アクセス回数と、を更新することができる。プログラムによって、一致する特徴情報が検出されなかったとき、プログラムは、第２の記憶領域１４を検索する。
【００６９】
ＳＴ２３は、プログラムが、特徴情報１２ｂと、特徴情報１４ｂのいずれか一と、が一致しているか検索するステップである。特徴が一致すると判断する条件については、説明を省略する。
【００７０】
ＳＴ２４は、プログラムによって一致していると判断された特定情報１４ａの履歴情報１４ｃを更新するステップである。履歴情報１４ｃのタイムスタンプと、アクセス回数とを更新する。一致する特徴情報が検出されなかったとき、特定情報１２ａ、特徴情報１２ｂ、及び履歴情報１２ｃは新規なデータと判断することができる。よって、特定情報１２ａ、特徴情報１２ｂ、及び履歴情報１２ｃは、新規なデータとして、第１の記憶領域１３に記録される。
【００７１】
ＳＴ２５は、履歴情報１４ｃが更新されたとき、特定情報１４ａ、特徴情報１４ｂ、及び履歴情報１４ｃを、プログラムが、第２の記憶領域１４から第１の記憶領域１３へ移動させるステップである。第１の記憶領域１３へ移動することによって、タイムスタンプが新しい情報として検索されやすくすることができる。
【００７２】
次に、第２の動作モードについて説明する。
【００７３】
第２の動作モードでは、履歴情報１３ｃと、履歴情報１４ｃと、を用いて、第１の記憶領域１３と、第２の記憶領域１４と、に記録された情報のタイムスタンプ及びアクセス回数に応じた最適な階層に、情報を移動させる機能について説明する。
【００７４】
ＳＴ２６は、プログラムが履歴情報１３ｃを検索するステップである。履歴情報１３ｃには、プログラムによって履歴情報１３ｃが更新されたタイムスタンプが記録されている。また、過去に履歴情報１３ｃが更新されたアクセス回数が積算されて記録されている。よってプログラムは、履歴情報１３ｃが更新された最新のタイムスタンプから、履歴情報１３ｃが更新されていない期間を非アクセス期間として算出することができる。
【００７５】
ＳＴ２７は、設定された第１の非アクセス期間を超えた（すなわち、更新されずに放置されている）特定情報１３ａ、特徴情報１３ｂ、履歴情報１３ｃを、プログラムが、第１の記憶領域１３から第２の記憶領域１４に移動させるステップである。第１の非アクセス期間は、設定できることが好ましい。したがって、第１の記憶領域に記録された情報を少なくすることで、プログラムによる検索時間を削減することができる。例えば、特定情報１３ａが、画像データのように大きいときは、情報を移動させることで記憶領域の使用容量の削減効果が大きくなる。
【００７６】
アクセス回数も、第１の非アクセス期間と同様に扱うことができる。アクセス回数が少ない第１の情報を、プログラムが、第１の階層から第２の階層に移動させることができる。したがって、第１の記憶領域に記録された情報を少なくすることで、プログラムによる検索時間を削減することができる。
【００７７】
ＳＴ２８は、プログラムが履歴情報１４ｃを検索するステップである。ＳＴ２６と同様の処理が行われるので説明は省略する。
【００７８】
ＳＴ２９は、設定された第２の非アクセス期間を超えた特定情報１４ａ、特徴情報１４ｂ、履歴情報１４ｃを、消去するステップである。ＳＴ２９ａは履歴情報１４ｃを消去し、ＳＴ２９ｂは特定情報１４ａ、履歴情報１４ｃを消去する。さらに、消去するための判断条件に、アクセス回数を加えることができる。例えば、第２の非アクセス期間を超えた情報であっても、アクセス回数が設定された回数以上であれば消去しなくてもよい。ただし、設定された第３の非アクセス期間を超えた場合は、ＳＴ２９において消去するようにしてもよい。
【００７９】
図１で示すデータ管理方法は、情報の非アクセス期間が長くなると、プログラムが情報を深い階層の記憶領域に移動させる。さらに、非アクセス期間が長く、かつアクセス回数が少ない情報は、記憶領域から消去される。したがって、人間の脳が備える記憶のアルゴリズムに模した機能を有するデータ管理方法を提供することができる。人間の脳は、入力された情報が繰り返されると強い記憶となり、アクセス頻度の少ない記憶は、深い階層の記憶領域から情報を検出するのに時間を要するか、もしくは忘れてしまう。脳は、目、耳、鼻、口、皮膚などから、常に大量の情報が入力されるが、記憶として残るのは、繰り返された情報である。したがって、図１で示すデータ管理方法は、大量のデータの中から、有用な情報を抽出し、かつ管理する方法として有効である。
【００８０】
図２は、図１で示すデータ管理方法を用いた遠隔管理システムについて説明をする。図２は複数のカメラ１００乃至カメラ１００ｃが、ネットワークに接続されている。またネットワークには、サーバ１２０、電子機器５１、情報端末５２などが、接続することができる。カメラ１００は、表示モジュール１０７と、マイク１１０ａと、人感センサ１１０ｂと、ソーラパネル１１０ｃのいずれか一を有している。
【００８１】
カメラは、無線通信にてネットワークと接続される機能と、有線通信で接続される機能とを有している。図２では、カメラ１００ａは有線通信でネットワークと接続されている。また、カメラ１００、カメラ１００ｂ、カメラ１００ｃは無線通信にてネットワークと接続されている。またカメラは、商用電力、又はバッテリにより電力が供給されている。もしくは、外付けのソーラパネル１１０ｄから電力を供給されてもよい。例えばカメラが、山中などに設置されているとき、ソーラパネル１１０ｄから電力を供給することでカメラを動作させることができる。
【００８２】
カメラ１００は、データ管理方法を用いた遠隔管理システムの一部であり、カメラで撮影された画像データを情報として用いることができる。カメラは、連続的に撮影する機能を有していてもよいし、決められたタイミングで撮影してもよい。また人感センサなどによって、カメラの撮影可能範囲に検知体を検出するときに撮影をしてもよい。
【００８３】
一例として、道路を横断する検知体５３をカメラで撮影するときについて説明する。カメラは、画像情報から検知体５３の特徴を抽出する機能を有している。画像情報から抽出する検知体５３が人物のとき、人物が有する特徴として、年齢、性別、顔面骨格（目、鼻、口などの大きさ、形状、位置）、身長、服装などを抽出する。特に、性別、顔面骨格（目、鼻、口などの大きさ、形状、位置）は人物が有する個体情報である。身長は、撮影可能範囲において比較対象になる設置物（ポスト、道路標識など）、構造物（建物、道路幅、縁石など）との相対値を算出することで、身長の大きさを算出することができる。図２では、一例として道路の幅を比較対象としている。
【００８４】
カメラ１００は、記憶装置（図示せず）を有しているが、ネットワークを介してサーバ１２０に画像データを記録することができる。電子機器５１又は情報端末５２は、カメラ１００又はサーバ１２０に記録された画像データを閲覧することができる。さらに、電子機器５１又は情報端末５２は、特定の特徴を有する画像データを、カメラ１００の記憶装置又はサーバ１２０の記憶装置の中から検索し閲覧することができる。
【００８５】
上記のようなカメラを用いたデータ管理方法による遠隔管理システムは、防犯システムや、複数の利用者が訪れる施設に利用することができる。例えば防犯システムでは、商用ビル、集合住宅、学校、スタジアム、商業施設、会議場などに利用することができる。
【００８６】
一例として、データ管理方法を用いた商用ビルの防犯システムに適用する方法について説明する。商用ビルにおいては、複数の会社が入居している。セキュリティーカードなどによる入門チェックが行われるが、セキュリティーカードが偽造されたときは、不正入門を検出することが難しい。また複数の会社に属する従業員の個人情報を、一つの管理システムで管理することは、情報の流出の危険性を考えると好ましくない。これは他の施設においても同じように考えることができる。
【００８７】
そこで本実施の形態で示すデータ管理方法を用いた防犯システムを利用すると、従業員の情報は、アクセス回数が大きくなり、タイムスタンプの更新間隔が短くなる。したがって、従業員の情報は、第１の記憶領域である第１の階層に情報が記録される。第１階層には、従業員の特徴情報が登録されていてもよい。特徴情報は、従業員としての個人情報と異なり、特徴情報は個体情報を用いるので防犯性を向上させることができる。
【００８８】
それに対して、従業員と比較し、関係会社の社員、他社の営業員など、会社の業務には関係しながらも商用ビルに訪問する回数の少ない人、もしくはタイムスタンプの更新間隔（以下アクセス間隔と表記する）が長い人は、記憶装置の第２の階層に情報が記録される。
【００８９】
会社に関係のない人の情報は、記憶装置の第３の階層に情報が記録される。ただし不正行為をするような人は、複数回しか訪れることはないことから、アクセス回数が少なく、アクセス間隔が長く、さらに、第３の階層に記録されている情報が適用される。ただし、どの階層の情報が重要であるかは、防犯システムの管理者が適宜決めることが好ましい。
【００９０】
登録情報のない人や、第３の階層に記録されている情報に一致する特徴を有する人が、データ管理方法によって検出されたときは、注意喚起をするためのアラームを示すことができる。さらに、セキュリティーカードの情報とデータ管理方法を併用することで、セキュリティーカードが正しく利用されているかを判断することができる。したがって、防犯性の高い防犯システムを提供することができる。
【００９１】
また、防犯システムでは、履歴情報のタイムスタンプが、それぞれの階層で設定された非アクセス期間を超えたとき、プログラムが深い階層の記憶装置へ情報を移動する。さらに、非アクセス期間を超え、かつアクセス回数が少ない情報は消去される。したがって、記憶装置の容量は、経過時間により整理される機能を有している。上記データ管理方法を用いることで、記憶装置を適切に管理することができる。よって、防犯システムは、特徴情報及び履歴情報を管理することで遠隔地からでも指定する対象の施設の情報を容易に検索することができる。したがって、遠隔管理システムを有した防犯システムを提供することができる。
【００９２】
上記と異なる例として、特定の対象物を撮影し、対象物の状態を監視するときについて説明する。一例として山５４の噴火５５を監視する監視システムに利用することができる。山５４を監視するためのカメラ１００ｃは、山中に設置されることがある。その場合は、カメラ１００ｃは、外付けのソーラパネル１１０ｄから使用する電力を供給されてもよい。
【００９３】
カメラ１００ｃは、山５４を監視することができるが、撮影された画像データは、変化しやすい要素を多く含んでいる。例えば、変化しやすい要素として、天気、雲、周辺の木々、湖や池など大きな水面に映りこむ像、また風の影響による水面の波の状況などがある。
【００９４】
対象物を監視するためには、撮影するときに必ず休止期間を設けるとよい。さらに、直前に撮影された画像データと比較することで、対象物の変化を検出しやすくすることができる。対象物の変化が抽出されると、抽出された要素は特徴情報として登録され、さらに履歴情報が追加される。
【００９５】
また噴煙又は土壌の隆起などの特徴は、噴火５５の予兆の一つとして特徴情報に記録され、さらに履歴情報が記録される。よって噴煙又は土壌の隆起などの特徴は、第１の情報として記憶装置の第１の階層に記録される。同じような状態が維持されると第１の階層に記録された第１の情報は、履歴が更新される。
【００９６】
しかし、噴煙が収束するときは、アクセス回数、アクセス間隔が更新されなくなり、第１の階層に記録された第１の情報は、第２の階層に移動する。したがって、特定の対象物を監視する遠隔監視システムでは、過去に発生した重要な記録が第２の階層、第３の階層といった深い階層に集積される。
【００９７】
したがって、第１の階層に記録された第１の情報は、履歴情報のアクセス回数が大きいとき、天気、雲、周辺の木々、又は風の影響などによって変化が生じたノイズ情報と判断することができる。したがって、第１の階層に記録の中で、履歴情報のアクセス回数が大きいときは、消去の対象とすることができる。
【００９８】
したがって、上記データ管理方法は、防犯システム、又は監視システムなど異なるシステムに適用することができる。しかし、データ管理方法における特徴の一つであるデータを消去する機能は、情報の重要度に応じてどの階層に記録されたデータを消去するか適宜選択することが好ましい。
【００９９】
図３は、図２におけるカメラ１００と、サーバ１２０との構成を示している。カメラ１００と、サーバ１２０とは、ネットワークを介して接続されている。
【０１００】
カメラ１００は、プロセッサ１０１と、撮像装置１０２と、通信モジュール１０３と、第１の記憶装置１０４と、第２の記憶装置１０５と、第３の記憶装置１０６と、表示モジュール１０７と、人感センサ１０８と、出力装置１０９と、入力装置１１０と、を有している。表示モジュール１０７は、表示装置１０７ａと、タッチパネル１０７ｂとを有している。表示装置１０７ａは、ディスプレイコントローラ１０７ｃと、フレームメモリ１０７ｄと、ディスプレイ１０７ｅと、を有している。ディスプレイコントローラ１０７ｃにはソースドライバが含まれていてもよい。
【０１０１】
第２の記憶装置１０５はプログラムが保存されている。プログラムは、プロセッサを介して、撮像装置１０２と、通信モジュール１０３と、第１の記憶装置１０４と、第２の記憶装置１０５と、第３の記憶装置１０６と、表示モジュール１０７と、人感センサ１０８と、出力装置１０９と、入力装置１１０と、を制御することができる。
【０１０２】
通信モジュール１０３は、無線通信の機能と、有線通信の機能と、を有している。通信モジュール１０３が無線通信を行うとき、通信モジュール１０３が搬送波を用いて、操作命令、データ、プログラムなどを送受信することができる。通信モジュール１０３は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ−Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ：登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等のＩＥＥＥにより通信規格化された仕様を利用することができる。
【０１０３】
通信モジュール１０３が有線通信を行うとき、通信モジュール１０３が制御信号を制御し、操作、データ、プログラムなどを送受信することができる。これによって、Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ（ＷＷＷ）の基盤であるインターネット、イントラネット、エクストラネット、ＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＣＡＮ（Ｃａｍｐｕｓ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＭＡＮ（Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＧＡＮ（Ｇｌｏｂａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信規格化された仕様を利用することができる。
【０１０４】
第１の記憶装置乃至第３の記憶装置は、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、不揮発性メモリ（フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＮＯＳＲＡＭ、ＤＯＳＲＡＭ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｄｒｉｖｅ）、磁気テープなどの記憶装置を利用することができる。
【０１０５】
一例として、第１の記憶装置１０４はＤＲＡＭやＳＲＡＭ等の高速で動作するメモリを使用することができる。したがって、実行プログラムやデータの一次格納に適している。撮像装置１０２から入力される画像データは、第１の記憶装置に一時的に記録されることが好ましい。また、データから特徴を抽出するなどの処理は、第１の記憶装置を用いることが好ましい。
【０１０６】
一例として、第２の記憶装置１０５はＳＳＤなどを利用することができる。ＳＳＤは不揮発性メモリであるフラッシュメモリ、ＮＯＳＲＡＭ、ＤＯＳＲＡＭなどを複数用いてＨＤＤと同じ振る舞いをさせることができる。ＳＳＤは、ＨＤＤなどのディスクドライブに比べ、シークタイムを必要としないためランダムなアクセス性能に優れた特徴を有している。また物理的な可動箇所がないため省電力であり、振動や衝撃に強い。また物理的な可動箇所が少ないので、小型化に優れている。また、アクセス性に優れているためプログラムが記憶されていることが好ましい。利用者の登録情報や、アクセス回数が大きく、アクセス間隔の短い履歴情報を有する画像情報の記録は、第２の記憶装置を用いることが好ましい。
【０１０７】
また、ＳＳＤに使用されるフラッシュメモリは、フローティングゲートと呼ばれるものを、チャネルとゲートの間に設け、フローティングゲートに電荷を蓄えることにより、データを保持する。しかしながら、従来のフラッシュメモリは、フローティングゲートへの電荷の注入や除去の際に高い電圧を必要とするため、ゲート絶縁膜の劣化が避けられず、無制限に書き込みや消去を繰り返せなかった。
【０１０８】
ＮＯＳＲＡＭ及びＤＯＳＲＡＭは、トランジスタのオフ電流が小さいことが知られている金属酸化物を半導体層に用いたトランジスタを用いることで、電源が切られても、データを保持できるメモリの構成である。ＮＯＳＲＡＭ及びＤＯＳＲＡＭに用いるトランジスタについては、実施の形態４にて詳細な説明をする。
【０１０９】
一例として、第３の記憶装置１０６には、ＨＤＤなどの記憶装置を使用することができる。ＨＤＤはＳＳＤに比べ、可動部を有するためにサイズが大きくなる傾向があり、またデータアクセス速度は遅い。しかし、データの保持期間、大容量化に関しては、ＨＤＤがＳＳＤよりも優れている。またコストもＨＤＤがＳＳＤよりも安く優れている。ＨＤＤは、データの保持期間が長く、大容量化に優れているため、プログラムが記憶されていることが好ましい。第３の記憶装置１０６は、第２の記憶装置１０５に記録されている履歴情報よりも、アクセス回数が低くもしくはアクセス間隔が長い情報が記録されていることが好ましい。
【０１１０】
サーバ１２０は、プロセッサ１２１と、第４の記憶装置１２２（１）乃至第４の記憶装置１２２（ｎ）、通信モジュール１２３と、第５の記憶装置１２４と、入力装置１２５と、出力装置１２６と、を有している。
【０１１１】
通信モジュール１２３は、有線通信を用いてネットワークを介して、カメラ１００と接続されている。サーバ１２０はネットワークを介して、カメラ１００の操作命令、データ、プログラムなどを送受信することができる。
【０１１２】
一例として、第４の記憶装置１２２（１）乃至第４の記憶装置１２２（ｎ）は、ＳＳＤ、ＨＤＤ、もしくは磁気テープなどを用いることができる。磁気テープは、アクセス性は他の記憶装置に比べると遅いが、大量のデータを長期記録することができる。ＨＤＤもしくは、磁気テープは複数有していてもよい。図３では、１からｎの記憶装置を有した例を示している。ｎは、２以上の整数とすることができる。第３の記憶装置に記録されている情報より、アクセス頻度が低く、アクセス間隔が長い履歴情報を有する画像情報の記録は、第４の記憶装置を用いることが好ましい。
【０１１３】
例えば、第１の階層に、第２の記憶装置１０５を利用することができる。また、第２の階層に、第３の記憶装置１０６を利用することができる。また、第３の階層に、第４の記憶装置１２２を利用することができる。上記で説明された記憶装置の特徴に応じた階層で使うことで、データの検索、追加、長期記録、及び消去を容易にすることができる。
【０１１４】
図４は、図２のカメラ１００で撮像された画像情報の管理方法を示している。図４で説明する状態管理図は、図１のデータ管理方法を適用して画像情報を管理することができる。一例として図２で説明された防犯システムついて説明をする。データ管理方法は二つの動作モードを有している。
【０１１５】
最初に、第１の動作モードについて説明する。
【０１１６】
撮像装置１０２が画像データ１０４ａを第１の記憶装置１０４に記録する。プログラムは、画像データ１０４ａから、特徴データ１０４ｂを抽出し、履歴データ１０４ｃを作成する。画像データ１０４ａは、図１で説明された特定情報に相当する。特徴データ１０４ｂは、図１で説明された特徴情報に相当する。また、履歴データ１０４ｃは、図１で説明された履歴情報に相当する。
【０１１７】
ＳＴ１３１は、プログラムが、特徴データ１０４ｂと、第２の記憶装置１０５に記録されている複数の登録データＡのいずれか一と、が一致しているか検索するステップである。登録データＡは画像データ１３０ａ、特徴データ１３０ｂ、履歴データ１３０ｃを有している。
【０１１８】
登録データＡは、人物の上半身及び全身を、正面及び側面から撮影された画像データであることが好ましい。また、斜め上方から撮影された画像を利用することが好ましい。さらに登録データＡとして撮影されたときに、例えば、電柱や郵便ポストなどの設置物を比較対象として画像に収めることが好ましい。特徴の一つである身長は、設置物の大きさと比較し相対値を算出することで、画像データから正確な身長を算出することができる。
【０１１９】
プログラムによって複数の特徴データ１３０ｂが検索された結果、特徴データ１０４ｂが有する複数の特徴と一致するとき、画像データ１０４ａと、登録データＡのいずれか一と、が一致すると判断することができる。特徴が一致するかを判断する条件として、特徴データの全項目が一致するときを一致と判断してもよいし、特徴データの複数の項目が一致するときを一致と判断してもよい。特徴が一致するか判断する条件は防犯システムの運用条件として設定できることが好ましい。さらに、特徴データが一致しているとプログラムが判断するときは、画像データ１０４ａと画像データ１３０ａを詳細に解析し、一致しているか判断してもよい。
【０１２０】
特徴データの複数の項目が、一致するときの例を示す。例えば、人物の特徴として、年齢、性別、顔面骨格（目、鼻、口などの大きさ、形状、位置）、身長、又は服装などの項目の少なくとも一つを比較対象とすることができる。登録データＡの画像データから抽出された特徴データ１３０ｂと、画像データ１０４ａから抽出された特徴データ１０４ｂと、は、画像データを取得する日が異なると、服装などは異なることが多い。また、履いている靴が異なると、検出される身長は誤差を含む。また、画像データが上方に設置されたカメラによって取得されたときは、人物の身長が正しく認識されないことがある。
【０１２１】
したがって、図３で示したように、特徴の抽出は、複数のカメラ（カメラ１００、カメラ１００ａ、又はカメラ１００ｂ）によって取得されることが好ましい。複数のカメラによって取得された画像データを用いて抽出された特徴データを用いることで検出精度を向上させることができる。
【０１２２】
ＳＴ１３２は、プログラムによって一致していると判断された履歴データ１３０ｃを更新するステップである。履歴データ１３０ｃのタイムスタンプと、アクセス回数と、を更新する。一致する特徴データが検出されなかったとき、第２の記憶装置１０５に記録されている検出データＢを検索する。
【０１２３】
ＳＴ１３３は、プログラムが特徴データ１０４ｂと、第２の記憶装置１０５に記録されている複数の検出データＢのいずれか一と、が一致しているか検索するステップである。検出データＢは画像データ１０５ａ、特徴データ１０５ｂ、履歴データ１０５ｃを有している。
【０１２４】
特徴データ１０５ｂが、特徴データ１０４ｂと一致するとき、画像データ１０４ａと、検出データＢのいずれか一と、が一致すると判断することができる。さらに、特徴データが一致しているとプログラムが判断するときは、画像データ１０４ａと画像データ１０５ａを詳細に解析し、一致しているか判断してもよい。
【０１２５】
ＳＴ１３４は、プログラムによって一致していると判断された履歴データ１０５ｃを更新するステップである。履歴データ１０５ｃのタイムスタンプと、アクセス回数と、を更新する。一致する特徴データが検出されなかったとき、第３の記憶装置１０６に記録されている検出データＣを検索する。
【０１２６】
ＳＴ１３５は、プログラムが、特徴データ１０４ｂが、検出データＣに記録されている複数の特徴データ１０６ｂと一致する情報の有無を検索するステップである。検出データＣは画像データ１０６ａ、特徴データ１０６ｂ、履歴データ１０６ｃを有している。
【０１２７】
プログラムが複数の特徴データ１０６ｂを検索の結果、特徴データ１０４ｂが有する複数の特徴と一致するとき、画像データ１０４ａと、検出データＣのいずれか一と、が一致すると判断することができる。さらに、特徴データが一致しているとプログラムが判断するときは、画像データ１０４ａと画像データ１０６ａを詳細に解析し、一致しているか判断してもよい。
【０１２８】
ＳＴ１３６は、プログラムによって一致していると判断された履歴データ１０６ｃを更新するステップである。履歴データ１０６ｃのタイムスタンプと、アクセス回数を更新する。一致する特徴データが検出されなかったとき、第４の記憶装置１２２に記録されている検出データＤを検索する。
【０１２９】
ＳＴ１３７は、履歴データ１０６ｃが更新されたとき、プログラムによって画像データ１０６ａ、特徴データ１０６ｂ、履歴データ１０６ｃを、第３の記憶装置１０６の検出データＣから第２の記憶装置１０６の検出データＢへ移動するステップである。
【０１３０】
ＳＴ１３８は、プログラムが、特徴データ１０４ｂが、検出データＤに記録されている複数の特徴データ１２２ｂと一致する情報の有無を検索するステップである。検出データＤは画像データ１２２ａ、特徴データ１２２ｂ、履歴データ１２２ｃを有している。
【０１３１】
プログラムが複数の特徴データ１２２ｂを検索の結果、特徴データ１０４ｂが有する複数の特徴と一致するとき、画像データ１０４ａと、検出データＤのいずれか一と、が一致すると判断することができる。さらに、特徴データが一致しているとプログラムが判断するときは、画像データ１０４ａと画像データ１２２ａを詳細に解析し、一致しているか判断してもよい。
【０１３２】
ＳＴ１３９は、プログラムによって一致していると判断された履歴データ１２２ｃを更新するステップである。履歴データ１２２ｃのタイムスタンプと、アクセス回数を更新する。
【０１３３】
ＳＴ１４０は、履歴データ１２２ｃが更新されたとき、画像データ１２２ａ、特徴データ１２２ｂ、履歴データ１２２ｃは、検出データＤから検出データＢへ移動するステップである。深い階層の記憶装置に検索対象のデータが検出されたときは、プログラムによって、深い階層から一番浅い階層にデータを移動することができる。したがって、履歴データ１２２ｃが更新されることで、新しいデータとしで検索しやすい階層のデータとして使用することができる。
【０１３４】
次に、第２の動作モードについて説明する。
【０１３５】
第２の動作モードでは、第２の記憶装置１０５の履歴データ１０５ｃと、第３の記憶装置１０６の履歴データ１０６ｃと、第４の記憶装置１２２の履歴データ１２２ｃとを用いて、それぞれの画像データ、特徴データ、履歴データへのアクセス間隔と、アクセス回数と、に応じて整理を行う。
【０１３６】
ＳＴ１４１は、プログラムが履歴データ１０５ｃを検索するステップである。履歴データ１０５ｃには、プログラムによって履歴データ１０５ｃが更新されたタイムスタンプが記録されている。また、過去に履歴データ１０５ｃが更新されたアクセス回数が積算されて記録されている。よってプログラムは、履歴データ１０５ｃが更新された最新のタイムスタンプから、履歴データ１０５ｃが更新されていない期間を非アクセス期間として算出することができる。
【０１３７】
ＳＴ１４２は、設定された第１の非アクセス期間を超えた画像データ１０５ａ、特徴データ１０５ｂ、履歴データ１０５ｃを、プログラムによって第２の記憶装置１０５の検出データＢから第３の記憶装置１０６の検出データＣに移動するステップである。非アクセス期間は、防犯システムの運用条件として設定できることが好ましい。非アクセス期間が大きい情報を、プログラムが第１の階層から第２の階層に移動させることによって、第２の記憶装置１０５に記録されたデータを少なくすることができる。さらに、プログラムによる検出データＢを検索する時間を削減することができる。
【０１３８】
アクセス頻度も、非アクセス期間と同様に扱うことができる。アクセス頻度は、防犯システムの運用条件として設定できることが好ましい。アクセス頻度が少ない検出データＢを、プログラムが、第１の階層から第２の階層に移動させることによって、第２の記憶装置１０５に記録されたデータを少なくすることができる。
【０１３９】
ＳＴ１４３は、プログラムが履歴データ１０６ｃを検索するステップである。ＳＴ１４１と同様の処理が行われるので説明を省略する。
【０１４０】
ＳＴ１４４は、設定された第２の非アクセス期間を超えた画像データ１０６ａ、特徴データ１０６ｂ、履歴データ１０６ｃを、プログラムが、第３の記憶装置１０６の検出データＣから第４の記憶装置１２２の検出データＤに移動させるステップである。
【０１４１】
ＳＴ１４５は、プログラムが履歴データ１２２ｃを検索するステップである。ＳＴ１４１と同様の処理が行われるので説明を省略する。
【０１４２】
ＳＴ１４６は、設定された第３の非アクセス期間を超えた画像データ１２２ａ、特徴データ１２２ｂ、履歴データ１２２ｃを、消去するステップである。ＳＴ１４６ａは履歴データ１２２ｃを消去し、ＳＴ４６ｂは画像データ１２２ａ、特徴データ１２２ｂを消去する。アクセス回数を消去するための判断の一つに加えてもよい。例えば、第３の非アクセス期間を超えた情報であっても、アクセス回数が設定された回数以上であれば消去しなくてもよい。ただし、設定された第４の非アクセス期間を超えた場合は、ＳＴ１４６において消去することができる。
【０１４３】
図５では、図４で示された情報及びデータ（以下ではデータとして表記する）のデータ構造について説明する。データ構造は、図４の登録データＡ、検出データＢ、検出データＣ、検出データＤのデータに適用される。データは、特定データと、特徴データと、履歴データと、を有している。それぞれのデータ構造は、ｎｕｍ、ｉｎｆｏ、ｃｈａｒａ、ｒｅｃｏｒｄで構成されている。
【０１４４】
ｎｕｍは、データに与えられた追番であり、同じ番号が存在しないように必ず新しい番号が与えられる。この番号は、階層を移動しても変わらない。ただしデータ管理方法の中で最大値が決められたときは、最大値を超えたときに、最小値のデータから順に上書きされてもよい。又は、アクセス回数の少ないことを条件として上書きしてもよい。又は、アクセス間隔が長いことを条件として上書きしてもよい。もしくは、複数の条件を組み合わせて、上書きする条件としてもよい。
【０１４５】
Ｉｎｆｏは、プログラムが入力装置から受け取るデータである。例えば図４では、入力装置は撮像装置１０２なので画像データが与えられる。入力装置がマイクのときは、音声データが与えられる。Ｉｎｆｏは、登録情報として与えられてもよい。したがってｉｎｆｏは特定データとして管理することができる。
【０１４６】
ｃｈａｒａは、ｉｎｆｏから抽出された特徴がｃｈａｒａ１乃至ｃｈａｒａ５に与えられる。
【０１４７】
例として図４のときは、ｃｈａｒａ１に年齢、ｃｈａｒａ２に性別、ｃｈａｒａ３に身長、ｃｈａｒａ４に顔面骨格（目、鼻、口などの大きさ、形状、位置）、ｃｈａｒａ５に服装などの特徴が与えられる。したがってｃｈａｒａは特徴データとして管理することができる。特徴データは、それぞれの特徴に対して一つのコードが与えられていてもよい。図５では、図４を例として特徴データを五つの項目で示されたが、特徴データの数は限定されない。ただし、特徴データの数は、ｎ以下の数字で管理される。ｎは、１以上の整数である。
【０１４８】
ｒｅｃｏｒｄは、ｒｅｃｏｒｄ１と、ｒｅｃｏｒｄ２と、で構成される。ｒｅｃｏｒｄ１は、ｄａｔａ１、ｄａｔａ２、及びｄａｔａ３で構成されている。ｒｅｃｏｒｄ１は、特徴データが一致するときのタイムスタンプとして記録される。タイムスタンプの管理方法は、新しいタイムスタンプによってｒｅｃｏｒｄ１を更新するとき、ｄａｔａ１の内容がｄａｔａ２に移動し、ｄａｔａ２の内容がｄａｔａ３に移動し、ｄａｔａ１に新しいタイムスタンプが更新される。図５では、例として３回分のアクセス履歴をタイムスタンプとして記録する。ただし、タイムスタンプの管理数は限定されない。タイムスタンプの管理数は、必要に応じてｎ以下の数字で管理される。
【０１４９】
Ｒｅｃｏｒｄ２は、特徴データが一致するときにアクセス回数がカウントアップされる。Ｒｅｃｏｒｄ２はタイムスタンプが更新された回数を積算して管理することができる。したがって、ｒｅｃｏｒｄは、履歴データとして管理することができる。
【０１５０】
防犯システムでは、過去に訪問を受けた人物の中から不審な人物の記録を残すことを目的としている。過去に取得されたデータの中から検索をするとき、本実施の形態のデータ管理方法を用いることができる。検索対象は、特徴データと、履歴データから、選択対象が属するカテゴリーを選択してデータの抽出を行うことができる。また複数の階層を有する記憶装置によって、データの保持期間を大きく伸ばすことができる。
【０１５１】
さらに、初めて検出データに登録された人物、第２の動作モードで稼働している時間帯に訪れる人物、又は登録された特定の人物に対して、警告、注意などの情報を付与してもよい。警告、注意などの情報が付与されたとき、ネットワークを介して、電子機器５１や、情報端末５２にメールや、電話による通知、振動素子によるバイブレーション、もしくは電子機器５１や、情報端末５２が有する表示装置に注意喚起を呼びかける情報の表示をしてもよい。電子機器５１や、情報端末５２は、警備室などカメラが設置されている場所から離れた場所に設置されていてもよいし、警備員が有する情報端末５２であってもよい。
【０１５２】
したがって、本実施の形態のデータ管理方法を用いた防犯システムでは、過去の記録を管理することができる。さらに、データ管理方法を用いた防犯システムでは、撮像装置１０２で撮影された人物の特徴を抽出し、過去に取得されたデータと比較することで、リアルタイムな検出結果を通知することができる。
【０１５３】
上記と異なる例として空港の受付カウンターにて、登録情報に注意人物を登録することで、注意人物を抽出してもよい。また、特徴データが一致するにも関わらず、異なる証明書を用いた入国頻度の高い人物を抽出することもできる。
【０１５４】
以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１５５】
（実施の形態２）
本実施の形態では、センサからの情報を用いたデータ管理方法について、図６を用いて説明する。
【０１５６】
図６（Ａ）は、図１で示されたデータ管理方法を用いた遠隔管理システムについて説明をする。例えば、人の行動をサポートするロボットについて説明する。人の行動をサポートするロボットは、看護、介護、及び介助の現場での利用が進められている。ここでは看護をするロボット（以下、看護ロボット４０と表記する）を用いて説明を進める。
【０１５７】
看護ロボット４０は、患者の情報を収集し、医療機関に対し情報を通知する機能を有していることが好ましい。看護サポートの種類は、病気の種類、行動の範囲により、必要とされるサポートも異なっている。また、看護ロボット４０は、看護ロボット４０で対応が可能か、医療機関での治療が必要かを判断できることが好ましい。医療機関での人的対応が必要のときは、医療機関に対して通知する機能を有していることが好ましい。
【０１５８】
患者の状態を通知するとき、複数のセンサから収集された情報を通知することが好ましい。収集する情報は、発生頻度、発生の状況、及び発生の環境などが含まれていることが好ましい。
【０１５９】
看護ロボット４０は、入力装置と、通信モジュール４３と、記憶装置４４と、を有している。入力装置は、撮像装置４１と、マイク４２と、を有している。患者は、ウエアラブル可能な着脱式のセンサモジュール４５を有している。センサモジュール４５は、生体センサとして利用される計測器（心拍計、体温計、呼吸、血流計）などを備え、計測機は、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）のいずれか一、もしくは、複数のセンサによって構成されている。またセンサモジュール４５は、通信モジュール４５ａを有している。センサモジュール４５は、通信モジュール４５ａを介して、センサモジュール４５で計測された情報を看護ロボット４０に対して送信する機能を有している。看護ロボット４０は、通信モジュール４３を介してセンサモジュール４５に計測の命令をすることができる。
【０１６０】
患者が生体センサとして利用される計測器の一部を体内に埋めこむことができる。看護ロボット４０は体内に埋めこまれた生体センサを用いることで、情報をより正確に計測することができる。
【０１６１】
患者４６乃至患者４８は、患者の行動を例に示す。患者４６は、歩行している状態である。心拍計、加速度センサ、及び温度センサなどの情報から、歩行しているときの、患者の生体情報を収集することができる。心拍計は、決められた時間間隔の心拍の数を計測する方法を有している。さらに、心拍計は、行動の状態によって心拍数の変化を計測できることが好ましい。
【０１６２】
例えば、看護ロボット４０は、撮像装置４１を用いて患者の動作を認識することができる。よって、歩き始め、歩行中、歩行の状態から立ち止まったときなど、行動ごとの心拍数をセンサモジュール４５によって計測することができる。歩行中の状況は、加速度センサから規則正しい歩行がされているか、心拍数の乱れと歩行中の加速度センサに異常がないかを検出することができる。さらに、歩き始めたとき、もしくは立ち止まったときの心拍数に乱れがないかを、撮像装置４１と、心拍計と、加速度センサと、を利用することで検出することができる。
【０１６３】
センサモジュール４５は、患者の体温を計測する温度センサと、環境の温度を計測する温度センサのいずれか一つ、もしくは二つを有していることが好ましい。二つの温度センサを有することで、環境の温度と、患者の体温の差が、心拍数や、加速度センサによる歩行の乱れなどセンサで検出された情報と、患者４７のように障害物がないのにつまずく又は転ぶなどの動作の情報と、を関連付けて管理することができる。
【０１６４】
センサモジュール４５からの情報と、看護ロボット４０が有する入力装置からの情報と、を、関連付けて管理することができる。例えば、患者の一日の行動の中で、朝方の歩行データと、日中の歩行データと、夜間もしくは就寝前の歩行データを比較することで、朝方の歩行データには、心拍数と体温が低く、つまずきやすい時間帯などを抽出することができる。したがって、看護ロボット４０は患者の朝方の歩行には注意してサポートすることができる。さらに、患者４６のように、通常の歩行をしていても、センサモジュール４５から心拍数と体温の急激な変化が検出されたときは、看護ロボット４０は、医療機関に通知することができる。
【０１６５】
患者４８は、座っている状態を示している。看護ロボット４０は、座っている状態から立ち上がるとき、又は立っている状態から座るとき、もしくは座っているときの状態のそれぞれの状態についてセンサモジュール４５からの情報と、入力装置からの情報とを、組み合わせて管理することができる。患者４８が立ち上がるとき体内の血流の流れが変わるため、めまいや立ちくらみなどが発生することが知られている。転ぶと頭を打つなどして、けがをすることがある。
【０１６６】
看護ロボット４０は、患者の身に着けるセンサモジュール４５からの情報から、心拍数の増大や、血圧の低下が連続して計測されたことを、医療機関に通知することができる。めまいや立ちくらみなどの症状は発生していないが、心臓などへの負担が大きくなっている可能性を、日常の生活もしくは入院中の生活から抽出することができる。したがって医療機関では、症状が悪化する前に適切な処置をすることができるため、看護ロボット４０によって患者の健康を管理することができる。
【０１６７】
看護ロボット４０の情報は、ネットワークを介して、サーバ１２０に集められ集計されてもよい。サーバ１２０は、医療機関内に設置され、医師や、看護師の有する電子機器５１、情報端末５２への通知することができる。又は、電子機器５１、情報端末５２からサーバ１２０を閲覧することができる。もしくは、サーバ１２０を閲覧するためのパスワードを備えてもよい。パスワードには、サーバ１２０の閲覧できる範囲に制限をかけることができる。パスワードをも備えることで、医療機関と、患者もしくは患者の家族が閲覧できる情報が異なっていてもよい。
【０１６８】
医療機関は、データ管理方法を用いた看護ロボット４０を用いることで患者の健康を管理することができる。看護ロボット４０を利用する遠隔管理システムは、医療機関もしくは自宅などの遠隔な地域で療養中であっても、看護ロボット４０を用いた情報の収集をすることができる。サーバ１２０は、必ずしも医療機関に設置されなくてもよい。医療機関からネットワークを介して情報を閲覧もしくは解析できればよい。
【０１６９】
図６（Ｂ）では、図５で示されたデータ構造と異なる点について説明する。
【０１７０】
Ｉｎｆｏは、プログラムが入力装置から受け取るデータである。例えば図５では、入力装置は撮像装置４１とマイク４２とを有しているため、画像データ４１ａと音声データ４１ｂと、の二つが与えられる。したがってｉｎｆｏは、画像データ４１ａと音声データ４１ｂと、の二つを特定データとして管理することができる。
【０１７１】
Ｃｈａｒａは、ｉｎｆｏに関連する情報として、ｉｎｆｏが抽出する、行動に関わる情報と、センサモジュール４５によって計測された情報と、が、特徴としてｃｈａｒａ１乃至ｃｈａｒａ５に与えられる。例として図６（Ａ）のときは、ｃｈａｒａ１に入力装置で検出された画像から歩行している行動の情報が抽出され記録される。ｃｈａｒａ２には、歩行する前は座っていたことが行動の情報として記録される。ｃｈａｒａ３には、歩行しているときのセンサモジュール４５で計測された心拍数が記録される。ｃｈａｒａ４には、歩行する前に座っていたときのセンサモジュール４５で計測された心拍数が記録される。ｃｈａｒａ５には、歩行中のセンサモジュール４５で計測された体温などが特徴として記録される。図６では、特徴データを五つの項目で示されたが、特徴データの数は限定されない。特徴データの数は、ｎ以下の数字で管理される。ｎは、１以上の整数である。
【０１７２】
ｒｅｃｏｒｄは、行動の情報が更新されることで、履歴データも更新される。よって、同じような行動、生体情報の変化を集計して解析することができる。医療機関では、特定データに関連する生体情報の変化を、治療もしくは、治療するときの判断項目の一つとして利用することができる。
【０１７３】
以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１７４】
（実施の形態３）
本実施の形態では、電子機器５１又は情報端末５２が有するビューア又はブラウザのアクセス履歴情報を用いたデータ管理方法について、図７を用いて説明する。
【０１７５】
図７（Ａ）が、図５及び図６（Ｂ）で示されたデータ構造と異なる点について説明する。
【０１７６】
電子機器５１又は情報端末５２では、プログラム又は利用者によってビューア又はブラウザを用いてアクセスされた、アクセス先の履歴を記録することができる。例えば、インターネットに接続するブラウザでは、ＨＴＴＰによって、様々なコンテンツの送受信に用いられる。ＨＴＴＰはユニークなデータであり、インターネットに接続されたサーバとデータの送受信をすることができる。よって、指定されたサーバにアクセスされたアドレス情報は、インターネット上に一つしかないアドレス情報と考えることができる。図７（Ａ）で示すｉｎｆｏは、サーバが有するアドレス情報が記録されてもよい。
【０１７７】
また電子機器５１又は情報端末５２有する記憶装置に記録されている情報ファイルは、プログラムが情報ファイルにアクセスするためのルートデータを有している。ルートデータは、電子機器５１又は情報端末５２に記録された情報ファイルにアクセスするためのユニークな情報であり、一つしかないアドレス情報と考えることができる。図７（Ａ）で示すｉｎｆｏは、情報ファイルにアクセスするためのルートデータが記録されてもよい。
【０１７８】
インターネットを介してサーバにアクセスするためのアドレス情報と、プログラムが情報ファイルにアクセスするためのルートデータは、ユニークな情報である。したがって、アドレス情報とルートデータは、特定データと、特徴データと、の二つの意味を備えている。
【０１７９】
プログラムは、ｒｅｃｏｒｄに記憶されている履歴データを更新していくことで、アドレス情報とルートデータのアクセス履歴を集計することができる。
【０１８０】
図７（Ｂ）では、電子機器５１又は情報端末５２が有するビューア又はブラウザのアクセス履歴を用いたデータ管理方法を示す。例として、電子機器５１は、ブラウザに対しアドレス情報を入力することができる入力ボックス６０と、履歴表示エリア６１を有している。ブラウザは、非アクセス期間の設定をすることができる。非アクセス期間は、アクセス履歴が増大することで記憶装置の記憶容量が少なくなることを防止するために設定される。非アクセス期間はｄａｙｓ６２に日数として設定される。ｄａｙｓ６２の日数は、１以上の整数として設定することができる。ｄａｙｓ６２は、システム的に設定されてもよい。もしくは利用者によって設定されてもよい。
【０１８１】
図７（Ｂ）では、アクセス履歴として、アドレス情報（１）乃至アドレス情報（７）を有している例を示している。履歴表示エリア６１には、アクセス履歴が表示されている。
【０１８２】
ブラウザは、入力ボックス６０と、履歴表示エリア６１と、表示オブジェクト６３とを有している。履歴表示エリア６１は、表示を隠せる機能を有してもよい。表示オブジェクト６３は、入力ボックス６０又は履歴表示エリア６１のいずれかの表示と一緒に表示されることが好ましい。
【０１８３】
アドレス情報が入力ボックス６０に入力され、インターネット上のサーバにアクセスされると、アドレス情報は、アドレス情報（１）として最新のアクセスデータとして更新される。プログラムは、それぞれのアドレス情報（１）乃至（７）のｄａｔａ１に記録されている最新のタイムスタンプから非アクセス日数を算出する。図７では、例としてｄａｔａ１を用いて算出された非アクセス日数を表示する。非アクセス日数が、ｄａｙｓ６２に設定された日数より小さいときは、履歴表示エリア６１に、非アクセス日数が小さい順に表示することができる。非アクセス日数は、アドレス情報に付与して表示してもよい。
【０１８４】
非アクセス日数が、アドレス情報（７）のようにｄａｙｓ６２より大きいときは消去することができる。ただし、ブラウザは、非アクセス日数を超えたアドレス情報をブラウザの判断で消去する又は消去しないを選択する機能を有していることが好ましい。ブラウザの判断で消去しないが選択されているときは、アドレス情報（７）のように非アクセス日数が、ｄａｙｓ６２より大きいときでも、アドレス情報（７）は消去されない。
【０１８５】
図７（Ｃ）では、一例としてアクセス回数の大きいアドレス情報を優先的に表示する方法を示す。図７（Ｂ）と同じ情報を、アクセス履歴として用いて説明する。図７（Ｃ）では、ｒｅｃｏｒｄ２に記録されているアクセス回数を用いてアクセス履歴が表示される。図７（Ｃ）では、表示リストの最上位に、最もアクセス回数の大きいアドレス情報（６）が表示される。アドレス情報（６）はｒｅｃｏｒｄ２＝４５が記録されており、プログラム又は利用者によってアクセスされた回数が一番多い。次にアクセス回数が多いアドレス情報（２）はｒｅｃｏｒｄ２＝１２が記憶されており、リストの２番目に表示されている。
【０１８６】
表示オブジェクト６３をクリックすることで、図７（Ｂ）で示された非アクセス日数が小さい順に表示する方法と、図７（Ｃ）で示されたアクセス回数の大きい順に表示する方法を切り替えることができる。
【０１８７】
図７では、アドレス情報をデータ管理方法によって管理することで、過去使用されたアドレス情報の中で、アクセス頻度の少ないアドレス情報や、非アクセス日数が大きくなり再びアクセスされることのないアドレス情報を消去することができる。したがって、電子機器５１又は情報端末５２の記憶装置に記録される情報は、利用価値の高いアドレス情報をアクセスしやすくすることで利便性を向上させ、再利用される確率の低いアドレス情報を削除することで、記憶装置の容量を適切に使用することができる。
【０１８８】
以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１８９】
（実施の形態４）
以下では、本発明の一態様に係るトランジスタ２００を有する半導体装置の一例について説明する。
【０１９０】
＜半導体装置の構成例１＞
図８（Ａ）、図８（Ｂ）、及び図８（Ｃ）は、本発明の一態様に係るトランジスタ２００、及びトランジスタ２００周辺の上面図及び断面図である。
【０１９１】
図８（Ａ）は、トランジスタ２００を有する半導体装置の上面図である。また、図８（Ｂ）、及び図８（Ｃ）は該半導体装置の断面図である。ここで、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）にＡ１−Ａ２の一点鎖線で示す部位の断面図であり、トランジスタ２００のチャネル長方向の断面図でもある。また、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）にＡ３−Ａ４の一点鎖線で示す部位の断面図であり、トランジスタ２００のチャネル幅方向の断面図でもある。図８（Ａ）の上面図では、図の明瞭化のために一部の要素を省いて図示している。
【０１９２】
本発明の一態様の半導体装置は、トランジスタ２００と、層間膜として機能する絶縁体２１０、絶縁体２１２、絶縁体２８０を有する。また、トランジスタ２００と電気的に接続し、配線として機能する導電体２０３（導電体２０３ａ、及び導電体２０３ｂ）、及びプラグとして機能する導電体２５２（導電体２５２ａ、及び導電体２５２ｂ）とを有する。
【０１９３】
なお、導電体２０３は、絶縁体２１２の開口の内壁に接して導電体２０３ａが形成され、さらに内側に導電体２０３ｂが形成されている。ここで、導電体２０３の上面の高さと、絶縁体２１２の上面の高さは同程度にできる。なお、トランジスタ２００では、導電体２０３ａ及び導電体２０３ｂを積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、導電体２０３ｂのみを設ける構成にしてもよい。
【０１９４】
また、導電体２５２は、絶縁体２８０の開口の内壁に接して形成されている。ここで、導電体２５２の上面の高さと、絶縁体２８０の上面の高さは同程度にできる。なお、トランジスタ２００では、導電体２５２が単層である構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、導電体２５２は、２層以上の積層構造でもよい。
【０１９５】
［トランジスタ２００］
図８に示すように、トランジスタ２００は、基板（図示せず）の上に配置された絶縁体２１４及び絶縁体２１６と、絶縁体２１４及び絶縁体２１６に埋め込まれるように配置された導電体２０５と、絶縁体２１６と導電体２０５の上に配置された絶縁体２２０と、絶縁体２２０の上に配置された絶縁体２２２と、絶縁体２２２の上に配置された絶縁体２２４と、絶縁体２２４の上に配置された酸化物２３０（酸化物２３０ａ、酸化物２３０ｂ、及び酸化物２３０ｃ）と、酸化物２３０の上に配置された絶縁体２５０と、絶縁体２５０の上に配置された導電体２６０（導電体２６０ａ、及び導電体２６０ｂ）と、導電体２６０の上に配置された絶縁体２７０と、少なくとも絶縁体２５０、及び導電体２６０の側面に接して配置された絶縁体２７２と、酸化物２３０、及び絶縁体２７２と接して配置された絶縁体２７４と、を有する。
【０１９６】
なお、トランジスタ２００では、酸化物２３０ａ、及び酸化物２３０ｂを積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、図１０に示すように、酸化物２３０ａ、酸化物２３０ｂ、及び酸化物２３０ｃの３層構造、又は３層以上の積層構造としてもよい。また、酸化物２３０ｂのみの単層、又は酸化物２３０ｂと酸化物２３０ｃのみを設ける構成にしてもよい。また、トランジスタ２００では、導電体２６０ａ及び導電体２６０ｂを積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、導電体２６０ｂのみを設ける構成にしてもよい。
【０１９７】
ここで、図８（Ｂ）における破線で囲む、チャネル近傍の領域２３９の拡大図を図９に示す。図９に示すように、酸化物２３０は、領域２３１（領域２３１ａ、及び領域２３１ｂ）、領域２３２（領域２３２ａ、及び領域２３２ｂ）、領域２３３（領域２３３ａ、及び領域２３３ｂ）、及び領域２３４、領域２３１ｂを有する。
【０１９８】
領域２３１、領域２３２、領域２３３は、キャリア密度が高い、低抵抗化する領域である。特に、領域２３１は、他の領域よりも、キャリア密度を高くすることで、ソース領域、又はドレイン領域として機能する場合がある。また、領域２３４は、他の領域よりも、キャリア密度が低いため、領域２３４の少なくとも一部は、チャネルが形成される領域として機能する場合がある。
【０１９９】
また、領域２３２、及び領域２３３は、ソース領域又はドレイン領域と、チャネルが形成される領域との間に配置された領域である。領域２３３は、領域２３４よりもキャリア密度が高く、領域２３２、及び領域２３１よりもキャリア密度が低い領域である。また、領域２３２は、領域２３４、領域２３３よりもキャリア密度が高く、領域２３１よりもキャリア密度が低い領域である。
【０２００】
領域２３２、及び領域２３３を設けることで、ソース領域及びドレイン領域として機能する領域２３１と、チャネルが形成される領域２３４との間に高抵抗領域が形成されず、トランジスタのオン電流を大きくすることができる。
【０２０１】
また、領域２３３は、ゲート電極として機能する導電体２６０と重なる、いわゆるオーバーラップ領域（Ｌｏｖ領域ともいう）として機能する場合がある。
【０２０２】
領域２３１は、絶縁体２７４と接し、インジウムなどの金属元素、並びに水素、及び窒素などの不純物元素、の少なくとも一の濃度が領域２３２、領域２３３、及び領域２３４よりも大きいことが好ましい。
【０２０３】
領域２３２は、絶縁体２７２と重畳する領域を有する。領域２３２は、領域２３１と、領域２３３との間に配置しており、インジウムなどの金属元素、並びに水素、及び窒素などの不純物元素、の少なくとも一の濃度が領域２３３、及び領域２３４よりも大きいことが好ましい。一方、インジウムなどの金属元素、並びに水素、及び窒素などの不純物元素、の少なくとも一の濃度が領域２３１よりも、小さいことが好ましい。
【０２０４】
領域２３３は、導電体２６０と重畳する領域を有する。領域２３３は、領域２３２と、領域２３４との間に配置しており、インジウムなどの金属元素、並びに水素、及び窒素などの不純物元素、の少なくとも一の濃度が領域２３４よりも大きいことが好ましい。一方、インジウムなどの金属元素、並びに水素、及び窒素などの不純物元素、の少なくとも一の濃度が領域２３１、及び領域２３４よりも、小さいことが好ましい。
【０２０５】
領域２３４は、導電体２６０と重畳する。領域２３４は、領域２３３ａと、領域２３３ｂとの間に配置しており、インジウムなどの金属元素、並びに水素、及び窒素などの不純物元素、の少なくとも一の濃度が領域２３１、領域２３２、及び領域２３３よりも、小さいことが好ましい。
【０２０６】
なお、酸化物２３０において、領域２３１の少なくとも一部、又は領域２３１は、ソース領域、又はドレイン領域として機能する場合がある。また、酸化物２３０において、領域２３４の少なくとも一部は、チャネルが形成される領域として機能する場合がある。
【０２０７】
また、酸化物２３０において、領域２３１、領域２３２、領域２３３、及び領域２３４の境界は明確に検出できない場合がある。各領域内で検出されるインジウムなどの金属元素、並びに水素、及び窒素などの不純物元素の濃度は、領域ごとの段階的な変化に限らず、各領域内でも連続的に変化（グラデーションともいう）していてもよい。つまり、領域２３１から領域２３２へ、領域２３２から領域２３３へと、領域２３４に近い領域であるほど、インジウムなどの金属元素、並びに水素、及び窒素などの不純物元素の濃度が減少していればよい。
【０２０８】
また、図９では、領域２３４、領域２３１、領域２３２、及び領域２３３が、酸化物２３０ａ、及び酸化物２３０ｂに形成されているが、これに限られることなく、例えばこれらの領域は少なくとも酸化物２３０ｂに形成されていればよい。また、図８、及び図９では、各領域の境界を、酸化物２３０の上面に対して略垂直に表示しているが、本実施の形態はこれに限られるものではない。例えば、領域２３３が酸化物２３０ｂの表面近傍では導電体２６０側に張り出し、酸化物２３０ａの下面近傍では、導電体２５２ａ側又は導電体２５２ｂ側に後退する形状になる場合がある。
【０２０９】
なお、トランジスタ２００において、酸化物２３０は、酸化物半導体として機能する金属酸化物（以下、酸化物半導体ともいう）を用いることが好ましい。酸化物半導体を用いたトランジスタは、非導通状態において極めてリーク電流（オフ電流）が小さいため、低消費電力の半導体装置が提供できる。また、酸化物半導体は、スパッタリング法などを用いて成膜できるため、高集積型の半導体装置を構成するトランジスタに用いることができる。
【０２１０】
一方で、酸化物半導体を用いたトランジスタは、酸化物半導体中の不純物及び酸素欠損によって、その電気特性が変動しやすく、信頼性が悪くなる場合がある。また、酸化物半導体に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。したがって、酸素欠損が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中の酸素欠損はできる限り低減されていることが好ましい。
【０２１１】
特に、酸化物２３０におけるチャネルが形成される領域２３４と、ゲート絶縁膜として機能する絶縁体２５０との界面に、酸素欠損が存在すると、電気特性の変動が生じやすく、また信頼性が悪くなる場合がある。
【０２１２】
そこで、酸化物２３０の領域２３４と接する絶縁体２５０が化学量論的組成を満たす酸素（過剰酸素ともいう）よりも多くの酸素を含むことが好ましい。つまり、絶縁体２５０が有する過剰酸素が、領域２３４へと拡散することで、領域２３４中の酸素欠損を低減することができる。
【０２１３】
また、絶縁体２５０と接して、絶縁体２７２を設けることが好ましい。例えば、絶縁体２７２は、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子など）の少なくとも一の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい）ことが好ましい。絶縁体２７２が、酸素の拡散を抑制する機能を有することで、過剰酸素領域の酸素は絶縁体２７４側へ拡散することなく、効率よく領域２３４へ供給される。したがって、酸化物２３０と、絶縁体２５０との界面における酸素欠損の形成が抑制され、トランジスタ２００の信頼性を向上させることができる。
【０２１４】
さらに、トランジスタ２００は、水又は水素などの不純物の混入を防ぐバリア性を有する絶縁体で覆われていることが好ましい。バリア性を有する絶縁体とは、水素原子、水素分子、水分子、窒素原子、窒素分子、酸化窒素分子（Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２など）、銅原子などの不純物の拡散を抑制する機能を有する（上記不純物が透過しにくい）絶縁性材料を用いた絶縁体である。また、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子など）の少なくとも一の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい）絶縁性材料を用いることが好ましい。
【０２１５】
例えば、トランジスタ２００を、絶縁体２２２上に設ける。また、トランジスタ２００を覆うように、絶縁体２７４を設ける。絶縁体２２２と、絶縁体２７４とが、トランジスタ２００の外縁で接する構造とすることで、トランジスタ２００を、バリア性を有する絶縁体で囲むことができる。当該構造により、水素、水などの不純物がトランジスタ２００に混入することを抑制することができる。又は、絶縁体２２４、及び絶縁体２５０に含まれる酸素が、トランジスタ２００から、層間膜へと拡散することを抑制することができる。
【０２１６】
以下では、本発明の一態様に係るトランジスタ２００を有する半導体装置の詳細な構成について説明する。
【０２１７】
第２のゲート電極として機能する導電体２０５は、酸化物２３０及び導電体２６０と重なるように配置する。また、導電体２０５は、導電体２０３の上に接して設けられることが好ましい。
【０２１８】
ここで、導電体２０５は、酸化物２３０における領域２３４よりも、大きく設けるとよい。特に、導電体２０５は、酸化物２３０の領域２３４がチャネル幅方向と交わる端部よりも外側の領域においても、延伸していることが好ましい。つまり、酸化物２３０のチャネル幅方向における側面において、導電体２０５と、導電体２６０とは、絶縁体を介して重畳していることが好ましい。
【０２１９】
ここで、導電体２６０は、第１のゲート（トップゲートともいう）電極として機能する場合がある。また、導電体２０５は、第２のゲート（バックゲートともいう）電極として機能する場合がある。その場合、導電体２０５に印加する電位を、導電体２６０に印加する電位と、連動させず、独立して変化させることで、トランジスタ２００のしきい値電圧を制御することができる。特に、導電体２０５に負の電位を印加することにより、トランジスタ２００のしきい値電圧を０Ｖより大きくし、オフ電流を低減することが可能となる。したがって、導電体２６０に印加する電圧が０Ｖのときのドレイン電流（Ｉｃｕｔ）を小さくすることができる。なお、本明細書等で、Ｉｃｕｔとは、トランジスタ２００のスイッチング動作を制御するゲート電極の電圧が０Ｖのときのドレイン電流のことを指す。
【０２２０】
また、図８（Ａ）に示すように、導電体２０５は、酸化物２３０、及び導電体２６０と重なるように配置する。ここで、酸化物２３０のチャネル幅方向（Ｗ長方向）と交わる端部よりも外側の領域においても、導電体２０５は、導電体２６０と、重畳するように配置することが好ましい。つまり、酸化物２３０の側面の外側において、導電体２０５と、導電体２６０とは、絶縁体を介して重畳していることが好ましい。
【０２２１】
上記構成を有することで、導電体２６０、及び導電体２０５に電位を印加する場合、導電体２６０から生じる電界と、導電体２０５から生じる電界と、がつながることで、閉回路を形成し、酸化物２３０に形成されるチャネル形成領域を覆うことができる。
【０２２２】
つまり、第１のゲート電極としての機能を有する導電体２６０の電界と、第２のゲート電極としての機能を有する導電体２０５の電界によって、領域２３４のチャネル形成領域を電気的に取り囲むことができる。本明細書において、第１のゲート電極、及び第２のゲート電極の電界によって、チャネル形成領域を電気的に取り囲むトランジスタの構造を、ｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ（Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ）構造とよぶ。
【０２２３】
導電体２０５は、絶縁体２１４及び絶縁体２１６の開口の内壁に接して導電体２０５ａが形成され、さらに内側に導電体２０５ｂが形成されている。ここで、導電体２０５ａ及び導電体２０５ｂの上面の高さと、絶縁体２１６の上面の高さは同程度にできる。なお、トランジスタ２００では、導電体２０５ａ及び導電体２０５ｂを積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、導電体２０５ｂのみを設ける構成にしてもよい。
【０２２４】
なお、導電体２０３は、導電体２６０と同様にチャネル幅方向に延伸されており、導電体２０５、すなわち第２のゲート電極に電位を印加する配線として機能する。ここで、第２のゲート電極の配線として機能する導電体２０３の上に積層して、絶縁体２１４及び絶縁体２１６に埋め込まれた導電体２０５を設ける。導電体２０３上に導電体２０５を設けることで、第１のゲート電極、及び配線としての機能を有する導電体２６０と、導電体２０３との距離を適宜設計することが可能となる。つまり、導電体２０３と導電体２６０の間に絶縁体２１４及び絶縁体２１６などが設けられ、導電体２０３と導電体２６０の間の寄生容量を低減し、絶縁耐圧を高めることができる。
【０２２５】
また、導電体２０３と導電体２６０の間の寄生容量を低減することで、トランジスタのスイッチング速度を向上させ、高い周波数特性を有するトランジスタにすることができる。また、導電体２０３と導電体２６０の間の絶縁耐圧を高めることで、トランジスタ２００の信頼性を向上させることができる。よって、絶縁体２１４及び絶縁体２１６の膜厚を大きくすることが好ましい。なお、導電体２０３の延伸方向はこれに限られず、例えば、トランジスタ２００のチャネル長方向に延伸されてもよい。
【０２２６】
ここで、導電体２０５ａ及び導電体２０３ａは、水素原子、水素分子、水分子、窒素原子、窒素分子、酸化窒素分子（Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２など）、銅原子などの不純物の拡散を抑制する機能を有する（上記不純物が透過しにくい）導電性材料を用いることが好ましい。又は、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子など）の少なくとも一の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい）導電性材料を用いることが好ましい。なお、本明細書において、不純物、又は酸素の拡散を抑制する機能とは、上記不純物、又は上記酸素のいずれか一又は、すべての拡散を抑制する機能とする。
【０２２７】
導電体２０５ａ、及び導電体２０３ａが酸素の拡散を抑制する機能を持つことにより、導電体２０５ｂ及び導電体２０３ｂが酸化して導電率が低下することを防ぐことができる。酸素の拡散を抑制する機能を有する導電性材料としては、例えば、タンタル、窒化タンタル、ルテニウム又は酸化ルテニウムなどを用いることが好ましい。したがって、導電体２０５ａ、及び導電体２０３ａとしては、上記導電性材料を単層又は積層とすればよい。これにより、絶縁体２１０より基板側から、水素、水などの不純物が、導電体２０３、及び導電体２０５を通じて、トランジスタ２００側に拡散するのを抑制することができる。
【０２２８】
また、導電体２０５ｂは、タングステン、銅、又はアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。なお、導電体２０５ｂを単層で図示するが、積層構造としても良く、例えば、チタン、窒化チタンと上記導電性材料との積層としてもよい。
【０２２９】
また、導電体２０３ｂは、配線として機能するため、導電体２０５ｂより導電性が高い導電体を用いることが好ましい。例えば、銅、又はアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることができる。また、導電体２０３ｂは積層構造としても良く、例えば、チタン、窒化チタンと上記導電性材料との積層としてもよい。
【０２３０】
特に、導電体２０３に、銅を用いることが好ましい。銅は抵抗が小さいため、配線等に用いることが好ましい。一方、銅は拡散しやすいため、酸化物２３０に拡散することで、トランジスタ２００の特性を低下させる場合がある。そこで、絶縁体２１４には、銅の透過性が低い酸化アルミニウム、又は酸化ハフニウムなどの材料を用いることで、銅の拡散を抑えることができる。
【０２３１】
絶縁体２１０及び絶縁体２１４は、水又は水素などの不純物が、基板側からトランジスタに混入するのを防ぐバリア絶縁膜として機能することが好ましい。したがって、絶縁体２１０及び絶縁体２１４は、水素原子、水素分子、水分子、窒素原子、窒素分子、酸化窒素分子（Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２など）、銅原子などの不純物の拡散を抑制する機能を有する（上記不純物が透過しにくい）絶縁性材料を用いることが好ましい。又は、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子など）の少なくとも一の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい）絶縁性材料を用いることが好ましい。
【０２３２】
例えば、絶縁体２１０として酸化アルミニウムなどを用い、絶縁体２１４として窒化シリコンなどを用いることが好ましい。これにより、水素、水などの不純物が絶縁体２１０及び絶縁体２１４よりトランジスタ側に拡散するのを抑制することができる。又は、絶縁体２２４などに含まれる酸素が、絶縁体２１０及び絶縁体２１４より基板側に、拡散するのを抑制することができる。
【０２３３】
また、導電体２０３の上に導電体２０５を積層して設ける構成にすることにより、導電体２０３と導電体２０５の間に絶縁体２１４を設けることができる。ここで、導電体２０３ｂに銅など拡散しやすい金属を用いても、絶縁体２１４として窒化シリコンなどを設けることにより、当該金属が絶縁体２１４より上の層に拡散するのを防ぐことができる。
【０２３４】
また、層間膜として機能する絶縁体２１２、絶縁体２１６、及び絶縁体２８０は、絶縁体２１０、又は絶縁体２１４よりも誘電率が低いことが好ましい。誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。
【０２３５】
例えば、絶縁体２１２、絶縁体２１６、及び絶縁体２８０として、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）又は（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）などの絶縁体を単層又は積層で用いることができる。又はこれらの絶縁体に例えば酸化アルミニウム、酸化ビスマス、酸化ゲルマニウム、酸化ニオブ、酸化シリコン、酸化チタン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムを添加してもよい。又はこれらの絶縁体を窒化処理しても良い。上記の絶縁体に酸化シリコン、酸化窒化シリコン又は窒化シリコンを積層して用いてもよい。
【０２３６】
絶縁体２２０、絶縁体２２２、及び絶縁体２２４は、ゲート絶縁体としての機能を有する。
【０２３７】
ここで、酸化物２３０と接する絶縁体２２４は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁体を用いることが好ましい。つまり、絶縁体２２４には、過剰酸素領域が形成されていることが好ましい。このような過剰酸素を含む絶縁体を酸化物２３０に接して設けることにより、酸化物２３０中の酸素欠損を低減し、信頼性を向上させることができる。
【０２３８】
過剰酸素領域を有する絶縁体として、具体的には、加熱により一部の酸素が脱離する酸化物材料を用いることが好ましい。加熱により酸素を脱離する酸化物とは、ＴＤＳ（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が１．０×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは３．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である酸化物膜である。なお、上記ＴＤＳ分析時における膜の表面温度としては１００℃以上７００℃以下、又は１００℃以上４００℃以下の範囲が好ましい。
【０２３９】
また、絶縁体２２４が、過剰酸素領域を有する場合、絶縁体２２２は、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子など）の少なくとも一の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい）ことが好ましい。
【０２４０】
絶縁体２２２が、酸素の拡散を抑制する機能を有することで、過剰酸素領域の酸素は、絶縁体２２０側へ拡散することなく、効率よく酸化物２３０へ供給することができる。また、導電体２０５が、絶縁体２２４が有する過剰酸素領域の酸素と反応することを抑制することができる。
【０２４１】
絶縁体２２２は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）又は（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）などのいわゆるｈｉｇｈ−ｋ材料を含む絶縁体を単層又は積層で用いることが好ましい。ゲート絶縁体として機能する絶縁体に、ｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることで、トランジスタの微細化、及び高集積化が可能となる。特に、酸化アルミニウム、及び酸化ハフニウム、などの、不純物、及び酸素などの拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい）絶縁性材料を用いることが好ましい。このような材料を用いて形成された場合、酸化物２３０からの酸素の放出や、トランジスタ２００の周辺部からの水素等の不純物の混入を防ぐ層として機能する。
【０２４２】
又は、これらの絶縁体に、例えば、酸化アルミニウム、酸化ビスマス、酸化ゲルマニウム、酸化ニオブ、酸化シリコン、酸化チタン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムを添加してもよい。又はこれらの絶縁体を窒化処理しても良い。上記の絶縁体に酸化シリコン、酸化窒化シリコン又は窒化シリコンを積層して用いてもよい。
【０２４３】
また、絶縁体２２０は、熱的に安定していることが好ましい。例えば、酸化シリコン及び酸化窒化シリコンは、熱的に安定であるため、ｈｉｇｈ−ｋ材料の絶縁体と組み合わせることで、熱的に安定かつ比誘電率の高い積層構造とすることができる。
【０２４４】
なお、絶縁体２２０、絶縁体２２２、及び絶縁体２２４が、２層以上の積層構造を有していてもよい。その場合、同じ材料からなる積層構造に限定されず、異なる材料からなる積層構造でもよい。
【０２４５】
酸化物２３０は、酸化物２３０ｂと、酸化物２３０ｂ上の酸化物２３０ｃと、を有する。また、酸化物２３０は、領域２３１、領域２３２、領域２３３、及び領域２３４を有する。なお、領域２３１の少なくとも一部は、絶縁体２７４と接し、インジウムなどの金属元素、水素、及び窒素の少なくとも一の濃度が領域２３４よりも大きいことが好ましい。
【０２４６】
トランジスタ２００をオンさせると、領域２３１ａ、又は領域２３１ｂは、ソース領域、又はドレイン領域として機能する。一方、領域２３４の少なくとも一部は、チャネルが形成される領域として機能する。
【０２４７】
ここで、図９に示すように、酸化物２３０は、領域２３３、及び領域２３４を有することが好ましい。当該構成とすることで、トランジスタ２００において、オン電流を大きくし、かつ、非導通時のリーク電流（オフ電流）を小さくすることができる。
【０２４８】
また、酸化物２３０ａ上に、酸化物２３０ｂを有することで、酸化物２３０ａよりも下方に形成された構造物から、酸化物２３０ｂに対する不純物の拡散を抑制することができる。また、図１０に示すように、酸化物２３０ｃ下に、酸化物２３０ｂを有することで、酸化物２３０ｃよりも上方に形成された構造物から、酸化物２３０ｂに対する不純物の拡散を抑制することができる。
【０２４９】
また、酸化物２３０の側面と、酸化物２３０の上面との間に、湾曲面を有する。つまり、側面の端部と上面の端部は、湾曲していることが好ましい（以下、ラウンド状ともいう）。湾曲面は、例えば、酸化物２３０ｂの端部において、曲率半径が、３ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、５ｎｍ以上６ｎｍ以下とすることが好ましい。
【０２５０】
酸化物２３０は、酸化物半導体として機能する金属酸化物（以下、酸化物半導体ともいう）を用いることが好ましい。例えば、領域２３４となる金属酸化物としては、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上のものを用いることが好ましい。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
【０２５１】
なお、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。
【０２５２】
酸化物半導体を用いたトランジスタは、非導通状態において極めてリーク電流が小さいため、低消費電力の半導体装置が提供できる。また、酸化物半導体は、スパッタリング法などを用いて成膜できるため、高集積型の半導体装置を構成するトランジスタに用いることができる。
【０２５３】
例えば、酸化物２３０として、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種）等の金属酸化物を用いるとよい。また、酸化物２３０として、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物を用いてもよい。
【０２５４】
ここで、酸化物２３０の領域２３４にについて説明する。
【０２５５】
領域２３４は、各金属原子の原子数比が異なる酸化物により、積層構造を有することが好ましい。具体的には、酸化物２３０ａ、及び酸化物２３０ｂの積層構造を有する場合、酸化物２３０ａに用いる金属酸化物において、構成元素中の元素Ｍの原子数比が、酸化物２３０ｂに用いる金属酸化物における、構成元素中の元素Ｍの原子数比より、大きいことが好ましい。また、酸化物２３０ａに用いる金属酸化物において、Ｉｎに対する元素Ｍの原子数比が、酸化物２３０ｂに用いる金属酸化物における、Ｉｎに対する元素Ｍの原子数比より大きいことが好ましい。また、酸化物２３０ｂに用いる金属酸化物において、元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、酸化物２３０ａに用いる金属酸化物における、元素Ｍに対するＩｎの原子数比より大きいことが好ましい。なお、図１０に示すように、酸化物２３０ｃを有する場合、酸化物２３０ｃは、酸化物２３０ａ又は酸化物２３０ｂに用いることができる金属酸化物を、用いることができる。
【０２５６】
続いて、酸化物２３０の領域２３１、領域２３２、及び領域２３３について説明する。
【０２５７】
領域２３１、領域２３２、及び領域２３３は、酸化物２３０として設けられた金属酸化物に、インジウムなどの金属原子、又は不純物を添加し、低抵抗された領域である。なお、各領域は、少なくとも、領域２３４における酸化物２３０ｂよりも、導電性が高い。なお、領域２３１、領域２３２、及び領域２３３に、不純物を添加するために、例えば、プラズマ処理、イオン化された原料ガスを質量分離して添加するイオン注入法、イオン化された原料ガスを質量分離せずに添加するイオンドーピング法、プラズマイマージョンイオンインプランテーション法などを用いて、インジウムなどの金属元素、及び不純物の少なくとも一であるドーパントを添加すればよい。
【０２５８】
つまり、領域２３１、領域２３２、及び領域２３３において、酸化物２３０のインジウムなどの金属原子の含有率を高くすることで、電子移動度を高くし、低抵抗化を図ることができる。
【０２５９】
又は、酸化物２３０に接して、不純物となる元素を含む絶縁体２７４を成膜することで、領域２３１、領域２３２、及び領域２３３に、不純物を添加することができる。
【０２６０】
つまり、領域２３１、領域２３２、及び領域２３３は、酸素欠損を形成する元素、又は酸素欠損に捕獲される元素を添加されることで低抵抗化される。このような元素としては、代表的には水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、リン、硫黄、塩素、チタン、希ガス等が挙げられる。また、希ガス元素の代表例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及びキセノン等がある。よって、領域２３１、領域２３２、及び領域２３３は、上記元素の一つ又は複数を含む構成にすればよい。
【０２６１】
なお、図８、及び図９では、領域２３４、領域２３１、領域２３２、及び領域２３３が、酸化物２３０ａ、及び酸化物２３０ｂに形成されているが、これに限られることなく、例えばこれらの領域は少なくとも酸化物２３０ｂに形成されていればよい。また、図８、及び図９では、各領域の境界を、酸化物２３０の上面に対して略垂直に表示しているが、本実施の形態はこれに限られるものではない。例えば、領域２３３が酸化物２３０ｂの表面近傍では導電体２６０側に張り出し、酸化物２３０ａの下面近傍では、導電体２５２ａ側又は導電体２５２ｂ側に後退する形状になる場合がある。
【０２６２】
また、トランジスタ２００において、領域２３３、及び領域２３２を設けることで、ソース領域及びドレイン領域として機能する領域２３１と、チャネルが形成される領域２３４との間に高抵抗領域が形成されないため、トランジスタのオン電流、及び移動度を大きくすることができる。また、領域２３３を有することで、チャネル長方向において、ソース領域及びドレイン領域と、ゲートとが重ならないため、不要な容量が形成されるのを抑制することができる。また、領域２３３を有することで、非導通時のリーク電流を小さくすることができる。
【０２６３】
したがって、領域２３１ａ、及び領域２３１ｂの範囲を適宜選択することにより、回路設計に合わせて、要求に見合う電気特性を有するトランジスタを容易に提供することができる。
【０２６４】
絶縁体２５０は、ゲート絶縁膜として機能する。図８（ｂ）で示す絶縁体２５０は、酸化物２３０ｂの上面に接して配置することが好ましい。もしくは、図１０（ｂ）で示す絶縁体２５０は、酸化物２３０ｃの上面に接して配置することが好ましい。絶縁体２５０は、加熱により酸素が放出される絶縁体を用いて形成することが好ましい。例えば、昇温脱離ガス分光法分析（ＴＤＳ分析）にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が１．０×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは３．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である酸化物膜である。なお、上記ＴＤＳ分析時における膜の表面温度としては１００℃以上７００℃以下、又は１００℃以上５００℃以下の範囲が好ましい。
【０２６５】
例えば、加熱により酸素が放出される絶縁体を、絶縁体２５０として、酸化物２３０ｃの上面に接して設けることにより、酸化物２３０ｂの領域２３４に効果的に酸素を供給することができる。また、絶縁体２２４と同様に、絶縁体２５０中の水又は水素などの不純物濃度が低減されていることが好ましい。絶縁体２５０の膜厚は、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下とするのが好ましい。
【０２６６】
第１のゲート電極として機能する導電体２６０は、導電体２６０ａ、及び導電体２６０ａ上の導電体２６０ｂを有する。導電体２６０ａは、導電性酸化物を用いることが好ましい。例えば、酸化物２３０ａ又は酸化物２３０ｂとして用いることができる金属酸化物を用いることができる。特に、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物のうち、導電性が高い、金属の原子数比が［Ｉｎ］：［Ｇａ］：［Ｚｎ］＝４：２：３から４．１、及びその近傍値のものを用いることが好ましい。このような導電体２６０ａを設けることで、導電体２６０ｂへの酸素の透過を抑制し、酸化によって導電体２６０ｂの電気抵抗値が増加することを防ぐことができる。
【０２６７】
また、このような導電性酸化物を、スパッタリング法を用いて成膜することで、絶縁体２５０に酸素を添加し、酸化物２３０ｂに酸素を供給することが可能となる。これにより、酸化物２３０の領域４２６ａの酸素欠損を低減することができる。
【０２６８】
導電体２６０ｂは、例えばタングステンなどの金属を用いることができる。また、導電体２６０ｂとして、導電体２６０ａに窒素などの不純物を添加して導電体２６０ａの導電性を向上できる導電体を用いてもよい。例えば導電体２６０ｂは、窒化チタンなどを用いることが好ましい。また、導電体２６０ｂを、窒化チタンなどの金属窒化物と、その上にタングステンなどの金属が積層された構造にしてもよい。
【０２６９】
また、図８（Ｃ）に示すように、導電体２０５が、酸化物２３０のチャネル幅方向と交わる端部よりも外側の領域において、延伸している場合、導電体２６０は、該領域において、絶縁体２５０を介して、重畳していることが好ましい。つまり、酸化物２３０の側面の外側において、導電体２０５と、絶縁体２５０と、導電体２６０とは、積層構造を形成することが好ましい。
【０２７０】
上記構成を有することで、導電体２６０、及び導電体２０５に電位を印加する場合、導電体２６０から生じる電界と、導電体２０５から生じる電界と、がつながることで、閉回路を形成し、酸化物２３０に形成されるチャネル形成領域を覆うことができる。
【０２７１】
つまり、第１のゲート電極としての機能を有する導電体２６０の電界と、第２のゲート電極としての機能を有する導電体２０５の電界によって、領域２３４のチャネル形成領域を電気的に取り囲むことができる。
【０２７２】
また、導電体２６０ｂの上に、ハードマスクとして機能する絶縁体２７０を配置してもよい。絶縁体２７０を設けることで、導電体２６０の加工の際、導電体２６０の側面が概略垂直、具体的には、導電体２６０の側面と基板表面のなす角を、７５度以上１００度以下、好ましくは８０度以上９５度以下とすることができる。導電体をこのような形状に加工することで、次に形成する絶縁体２７２を所望の形状に形成することができる。
【０２７３】
また、バリア膜として機能する絶縁体２７２を、絶縁体２５０、導電体２６０、及び絶縁体２７０の側面に接して設ける。
【０２７４】
ここで、絶縁体２７２は、水又は水素などの不純物、及び酸素の透過を抑制する機能を有する絶縁性材料を用いるとよい。例えば、酸化アルミニウム又は酸化ハフニウムなどを用いることが好ましい。これにより、絶縁体２５０中の酸素が外部に拡散することを防ぐことができる。また、絶縁体２５０の端部などから酸化物２３０に水素、水などの不純物が混入するのを抑制することができる。
【０２７５】
絶縁体２７２を設けることで、水又は水素などの不純物、及び酸素の透過を抑制する機能を有する絶縁体で導電体２６０の上面と側面及び絶縁体２５０の側面を覆うことができる。これにより、導電体２６０及び絶縁体２５０を介して、水又は水素などの不純物が酸化物２３０に混入することを防ぐことができる。したがって、絶縁体２７２は、ゲート電極及びゲート絶縁膜の側面を保護するサイドバリアとして機能を有する。
【０２７６】
また、トランジスタが微細化され、チャネル長が１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下程度に形成されている場合、トランジスタ２００の周辺に設けられる構造体に含まれる不純物元素が拡散し、領域２３１ａと、領域２３１ｂと、が電気的に導通する恐れがある。
【０２７７】
そこで、本実施の形態に示すように、絶縁体２７２を形成することにより、絶縁体２５０及び導電体２６０に水素、水などの不純物が混入するのを抑制し、かつ、絶縁体２５０中の酸素が外部に拡散することを防ぐことができる。したがって、第１のゲート電圧が０Ｖのときに、ソース領域とドレイン領域が電気的に導通することを防ぐことができる。
【０２７８】
絶縁体２７４は、絶縁体２７０、絶縁体２７２、酸化物２３０及び絶縁体２２４を覆って設ける。ここで、絶縁体２７４は、絶縁体２７０及び絶縁体２７２の上面に接し、かつ絶縁体２７２の側面に接して設けられる。
【０２７９】
また、絶縁体２７４は、水又は水素などの不純物、及び酸素の透過を抑制する機能を有する絶縁性材料を用いることが好ましい。例えば、絶縁体２７４として、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムなどを用いることが好ましい。このような絶縁体２７４を形成することで、絶縁体２７４を透過して酸素が混入し、領域２３１ａ及び領域２３１ｂの酸素欠損に酸素を供給して、キャリア密度が低下するのを防ぐことができる。また、絶縁体２７４を透過して水又は水素などの不純物が混入し、領域２３１ａ及び領域２３１ｂが過剰に領域２３４側に拡張するのを防ぐことができる。
【０２８０】
なお、絶縁体２７４を成膜することにより、領域２３１、領域２３２、及び領域２３３を設ける場合、絶縁体２７４は、水素及び窒素の少なくとも一方を有することが好ましい。水素、又は窒素などの不純物を有する絶縁体を絶縁体２７４に用いることで、水素又は窒素などの不純物を酸化物２３０に添加して、酸化物２３０において、領域２３１、領域２３２、及び領域２３３を形成することができる。
【０２８１】
絶縁体２７４の上に、層間膜として機能する絶縁体２８０を設けることが好ましい。絶縁体２８０は、絶縁体２２４などと同様に、膜中の水又は水素などの不純物濃度が低減されていることが好ましい。なお、絶縁体２８０の上に絶縁体２１０と同様の絶縁体を設けてもよい。
【０２８２】
また、絶縁体２８０及び絶縁体２７４に形成された開口に、導電体２５２ａ及び導電体２５２ｂを配置する。導電体２５２ａ及び導電体２５２ｂは、導電体２６０を挟んで対向して設ける。なお、導電体２５２ａ及び導電体２５２ｂの上面の高さは、絶縁体２８０の上面と、同一平面上としてもよい。
【０２８３】
導電体２５２ａは、トランジスタ２００のソース領域及びドレイン領域の一方として機能する領域２３１ａと接しており、導電体２５２ｂはトランジスタ２００のソース領域及びドレイン領域の他方として機能する領域２３１ｂと接している。よって、導電体２５２ａはソース電極及びドレイン電極の一方として機能でき、導電体２５２ｂはソース電極及びドレイン電極の他方として機能できる。領域２３１ａ及び領域２３１ｂは低抵抗化されているので、導電体２５２ａと領域２３１ａの接触抵抗、及び導電体２５２ｂと領域２３１ｂの接触抵抗を低減し、トランジスタ２００のオン電流を大きくすることができる。
【０２８４】
なお、絶縁体２８０及び絶縁体２７４の開口の内壁に接して導電体２５２ａが形成されている。当該開口の底部の少なくとも一部には酸化物２３０の領域２３１ａが位置しており、導電体２５２ａが領域２３１ａと接する。同様に、絶縁体２８０及び絶縁体２７４の開口の内壁に接して導電体２５２ｂが形成されている。当該開口の底部の少なくとも一部には酸化物２３０の領域２３１ｂが位置しており、導電体２５２ｂが領域２３１ｂと接する。
【０２８５】
ここで、導電体２５２ａ（導電体２５２ｂ）は、少なくとも酸化物２３０の上面と接し、さらに酸化物２３０の側面と接することが好ましい。特に、導電体２５２ａ（導電体２５２ｂ）は、酸化物２３０のチャネル幅方向と交わる側面において、Ａ３側の側面、及びＡ４側の側面の双方又は一方と接することが好ましい。また、導電体２５２ａ（導電体２５２ｂ）が、酸化物２３０のチャネル長方向と交わる側面において、Ａ１側（Ａ２側）の側面と接する構成にしてもよい。このように、導電体２５２ａ（導電体２５２ｂ）が酸化物２３０の上面に加えて、酸化物２３０の側面と接する構成にすることにより、導電体２５２ａ（導電体２５２ｂ）と酸化物２３０のコンタクト部の上面積を増やすことなく、コンタクト部の接触面積を増加させ、導電体２５２ａ（導電体２５２ｂ）と酸化物２３０の接触抵抗を低減することができる。これにより、トランジスタのソース電極及びドレイン電極の微細化を図りつつ、オン電流を大きくすることができる。
【０２８６】
導電体２５２ａ及び導電体２５２ｂは、タングステン、銅、又はアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。また、図示しないが、導電体２５２ａ及び導電体２５２ｂは積層構造としても良く、例えば、チタン、窒化チタンと上記導電性材料との積層としてもよい。
【０２８７】
導電体２５２を積層構造とする場合、絶縁体２７４、及び絶縁体２８０と接する導電体には、導電体２０５ａなどと同様に、水又は水素などの不純物の透過を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。例えば、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、ルテニウム又は酸化ルテニウムなどを用いることが好ましい。また、水又は水素などの不純物の透過を抑制する機能を有する導電性材料は、単層又は積層で用いてもよい。該導電性材料を用いることで、絶縁体２８０より上層から水素、水などの不純物が、導電体２５２ａ及び導電体２５２ｂを通じて酸化物２３０に混入するのを抑制することができる。
【０２８８】
また、図示しないが、導電体２５２ａの上面、及び導電体２５２ｂの上面に接して配線して機能する導電体を配置してもよい。配線として機能する導電体は、タングステン、銅、又はアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。また、該導電体は、積層構造としても良く、例えば、チタン、窒化チタンと上記導電性材料との積層としてもよい。なお、該導電体は、導電体２０３などと同様に、絶縁体に設けられた開口に埋め込むように形成してもよい。
【０２８９】
＜半導体装置の構成材料＞
以下では、半導体装置に用いることができる構成材料について説明する。
【０２９０】
＜＜基板＞＞
トランジスタ２００を形成する基板としては、例えば、絶縁体基板、半導体基板又は導電体基板を用いればよい。絶縁体基板としては、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）、樹脂基板などがある。また、半導体基板としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムなどの単体半導体基板、又は炭化シリコン、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がある。さらには、前述の半導体基板内部に絶縁体領域を有する半導体基板、例えばＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などがある。導電体基板としては、黒鉛基板、金属基板、合金基板、導電性樹脂基板などがある。又は、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又は半導体が設けられた基板、半導体基板に導電体又は絶縁体が設けられた基板、導電体基板に半導体又は絶縁体が設けられた基板などがある。又は、これらの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としては、容量素子、抵抗素子、スイッチ素子、発光素子、記憶素子などがある。
【０２９１】
また、基板として、可とう性基板を用いてもよい。なお、可とう性基板上にトランジスタを設ける方法としては、非可とう性の基板上にトランジスタが作製された後、トランジスタを剥離し、可とう性基板である基板に転置する方法もある。その場合には、非可とう性基板とトランジスタとの間に剥離層を設けるとよい。また、基板が伸縮性を有してもよい。また、基板は、折り曲げや引っ張りをやめた際に、元の形状に戻る性質を有してもよい。又は、元の形状に戻らない性質を有してもよい。基板は、例えば、５μｍ以上７００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上５００μｍ以下、さらに好ましくは１５μｍ以上３００μｍ以下の厚さとなる領域を有する。基板を薄くすると、トランジスタを有する半導体装置を軽量化することができる。また、基板を薄くすることで、ガラスなどを用いた場合にも伸縮性を有する場合や、折り曲げや引っ張りをやめた際に、元の形状に戻る性質を有する場合がある。そのため、落下などによって基板上の半導体装置に加わる衝撃などを緩和することができる。即ち、丈夫な半導体装置を提供することができる。
【０２９２】
可とう性基板である基板としては、例えば、金属、合金、樹脂もしくはガラス、又はそれらの繊維などを用いることができる。また、基板として、繊維を編みこんだシート、フィルム又は箔などを用いてもよい。可とう性基板である基板は、線膨張率が低いほど環境による変形が抑制されて好ましい。可とう性基板である基板としては、例えば、線膨張率が１×１０−３／Ｋ以下、５×１０−５／Ｋ以下、または１×１０−５／Ｋ以下である材質を用いればよい。樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド（ナイロン、アラミドなど）、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリルなどがある。特に、アラミドは、線膨張率が低いため、可とう性基板である基板として好適である。
【０２９３】
＜＜絶縁体＞＞
絶縁体としては、絶縁性を有する酸化物、窒化物、酸化窒化物、窒化酸化物、金属酸化物、金属酸化窒化物、金属窒化酸化物などがある。
【０２９４】
ここで、ゲート絶縁体として機能する絶縁体には、ゲート絶縁体として機能する絶縁体に、比誘電率の高いｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることで、トランジスタの微細化、及び高集積化が可能となる。一方、層間膜として機能する絶縁体には、比誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。したがって、絶縁体の機能に応じて、材料を選択するとよい。
【０２９５】
また、比誘電率の高い絶縁体としては、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、アルミニウム及びハフニウムを有する酸化物、アルミニウム及びハフニウムを有する酸化窒化物、シリコン及びハフニウムを有する酸化物、シリコン及びハフニウムを有する酸化窒化物又はシリコン及びハフニウムを有する窒化物などがある。
【０２９６】
また、比誘電率が低い絶縁体としては、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、フッ素を添加された酸化シリコン、炭素を添加された酸化シリコン、炭素及び窒素を添加された酸化シリコン、空孔を有する酸化シリコン又は樹脂などがある。
【０２９７】
また、特に、酸化シリコン及び酸化窒化シリコンは、熱的に安定である。そのため、例えば、樹脂と組み合わせることで、熱的に安定かつ比誘電率の低い積層構造とすることができる。樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド（ナイロン、アラミドなど）、ポリイミド、ポリカーボネート又はアクリルなどがある。また、例えば、酸化シリコン、及び酸化窒化シリコンは、比誘電率の高い絶縁体と組み合わせることで、熱的に安定かつ比誘電率の高い積層構造とすることができる。
【０２９８】
また、酸化物半導体を用いたトランジスタは、水素などの不純物及び酸素の透過を抑制する機能を有する絶縁体で囲うことによって、トランジスタの電気特性を安定にすることができる。
【０２９９】
水素などの不純物及び酸素の透過を抑制する機能を有する絶縁体としては、例えば、ホウ素、炭素、窒素、酸素、フッ素、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、リン、塩素、アルゴン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、ネオジム、ハフニウム又はタンタルを含む絶縁体を、単層で、又は積層で用いればよい。具体的には、水素などの不純物及び酸素の透過を抑制する機能を有する絶縁体として、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、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、酸化ハフニウム又は酸化タンタルなどの金属酸化物、窒化酸化シリコン又は窒化シリコンなどを用いることができる。
【０３００】
例えば、絶縁体２２２、絶縁体２１４、及び絶縁体２１０として、水素などの不純物及び酸素の透過を抑制する機能を有する絶縁体を用いればよい。なお、絶縁体２２２、絶縁体２１４、及び絶縁体２１０は、酸化アルミニウム又は酸化ハフニウムなどを有することが好ましい。
【０３０１】
例えば、絶縁体２１２、絶縁体２１６、絶縁体２２０、絶縁体２２４、及び、絶縁体２５０、としては、例えば、ホウ素、炭素、窒素、酸素、フッ素、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、リン、塩素、アルゴン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、ネオジム、ハフニウム又はタンタルを含む絶縁体を、単層で、又は積層で用いればよい。具体的には、酸化シリコン、酸化窒化シリコン又は、窒化シリコンを有することが好ましい。
【０３０２】
例えば、ゲート絶縁体として機能する絶縁体２２４及び絶縁体２５０において、酸化アルミニウム、酸化ガリウム又は酸化ハフニウムを酸化物２３０と接する構造とすることで、酸化シリコン又は酸化窒化シリコンに含まれるシリコンが、酸化物２３０に混入することを抑制することができる。一方、絶縁体２２４及び絶縁体２５０において、酸化シリコン又は酸化窒化シリコンを酸化物２３０と接する構造とすることで、酸化アルミニウム、酸化ガリウム又は酸化ハフニウムと、酸化シリコン又は酸化窒化シリコンと、の界面にトラップセンターが形成される場合がある。該トラップセンターは、電子を捕獲することでトランジスタのしきい値電圧をプラス方向に変動させることができる場合がある。
【０３０３】
絶縁体２１２、絶縁体２１６、及び絶縁体２８０は、比誘電率の低い絶縁体を有することが好ましい。例えば、絶縁体２１２、絶縁体２１６、及び絶縁体２８０、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、フッ素を添加された酸化シリコン、炭素を添加された酸化シリコン、炭素及び窒素を添加された酸化シリコン、空孔を有する酸化シリコン又は樹脂などを有することが好ましい。又は、絶縁体２１２、絶縁体２１６、及び絶縁体２８０は、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、フッ素を添加された酸化シリコン、炭素を添加された酸化シリコン、炭素及び窒素を添加された酸化シリコン又は空孔を有する酸化シリコンと、樹脂と、の積層構造を有することが好ましい。酸化シリコン及び酸化窒化シリコンは、熱的に安定であるため、樹脂と組み合わせることで、熱的に安定かつ比誘電率の低い積層構造とすることができる。樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド（ナイロン、アラミドなど）、ポリイミド、ポリカーボネート又はアクリルなどがある。
【０３０４】
絶縁体２７０、及び絶縁体２７２としては、水素などの不純物及び酸素の透過を抑制する機能を有する絶縁体を用いればよい。絶縁体２７０及び絶縁体２７２としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、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、酸化ネオジム又は酸化タンタルなどの金属酸化物、窒化酸化シリコン又は窒化シリコンなどを用いればよい。
【０３０５】
＜＜導電体＞＞
導電体としては、アルミニウム、クロム、銅、銀、金、白金、タンタル、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、インジウム、ルテニウムなどから選ばれた金属元素を１種以上含む材料を用いることができる。また、リン等の不純物元素を含有させた多結晶シリコンに代表される、電気伝導度が高い半導体、ニッケルシリサイドなどのシリサイドを用いてもよい。
【０３０６】
また、上記の材料で形成される導電層を複数積層して用いてもよい。例えば、前述した金属元素を含む材料と、酸素を含む導電性材料と、を組み合わせた積層構造としてもよい。また、前述した金属元素を含む材料と、窒素を含む導電性材料と、を組み合わせた積層構造としてもよい。また、前述した金属元素を含む材料と、酸素を含む導電性材料と、窒素を含む導電性材料と、を組み合わせた積層構造としてもよい。
【０３０７】
なお、トランジスタのチャネル形成領域に酸化物を用いる場合において、ゲート電極として機能する導電体には、前述した金属元素を含む材料と、酸素を含む導電性材料と、を組み合わせた積層構造を用いることが好ましい。この場合は、酸素を含む導電性材料をチャネル形成領域側に設けるとよい。酸素を含む導電性材料をチャネル形成領域側に設けることで、当該導電性材料から離脱した酸素がチャネル形成領域に供給されやすくなる。
【０３０８】
特に、ゲート電極として機能する導電体として、チャネルが形成される金属酸化物に含まれる金属元素及び酸素を含む導電性材料を用いることが好ましい。また、前述した金属元素及び窒素を含む導電性材料を用いてもよい。例えば、窒化チタン、窒化タンタルなどの窒素を含む導電性材料を用いてもよい。また、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、シリコンを添加されたインジウム錫酸化物を用いてもよい。また、窒素を含むインジウムガリウム亜鉛酸化物を用いてもよい。このような材料を用いることで、チャネルが形成される金属酸化物に含まれる水素を捕獲することができる場合がある。又は、外方の絶縁体などから混入する水素を捕獲することができる場合がある。
【０３０９】
導電体２６０ａ、導電体２６０ｂ、導電体２０３ａ、導電体２０３ｂ、導電体２０５ａ、導電体２０５ｂ、導電体２５２ａ、及び導電体２５２ｂとしては、アルミニウム、クロム、銅、銀、金、白金、タンタル、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、インジウム、ルテニウムなどから選ばれた金属元素を１種以上含む材料を用いることができる。また、リン等の不純物元素を含有させた多結晶シリコンに代表される、電気伝導度が高い半導体、ニッケルシリサイドなどのシリサイドを用いてもよい。
【０３１０】
＜＜金属酸化物＞＞
酸化物２３０として、酸化物半導体として機能する金属酸化物（以下、酸化物半導体ともいう）を用いることが好ましい。以下では、本発明に係る酸化物２３０に適用可能な金属酸化物について説明する。
【０３１１】
酸化物半導体は、少なくともインジウム又は亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム又はスズなどが含まれていることが好ましい。また、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種が含まれていてもよい。
【０３１２】
ここでは、酸化物半導体が、インジウム、元素Ｍ及び亜鉛を有するＩｎ‐Ｍ‐Ｚｎ酸化物である場合を考える。なお、元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム又はスズなどとする。そのほかの元素Ｍに適用可能な元素としては、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウムなどがある。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。
【０３１３】
なお、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。
【０３１４】
［金属酸化物の構成］
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳの構成について説明する。
【０３１５】
なお、本明細書等において、ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）、及びＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と記載する場合がある。なお、ＣＡＡＣは結晶構造の一例を表し、ＣＡＣは機能、又は材料の構成の一例を表す。
【０３１６】
ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅを、トランジスタの活性層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
【０３１７】
また、ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
【０３１８】
また、ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
【０３１９】
また、ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
【０３２０】
すなわち、ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、又は金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ  ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。
【０３２１】
［金属酸化物の構造］
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、例えば、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）及び非晶質酸化物半導体などがある。
【０３２２】
ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、かつａ−ｂ面方向において複数のナノ結晶が連結し、歪みを有する結晶構造となっている。なお、歪みとは、複数のナノ結晶が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。
【０３２３】
ナノ結晶は、六角形を基本とするが、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合がある。また、歪みにおいて、五角形、及び七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリーともいう）を確認することはできない。即ち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ−ＯＳが、ａ−ｂ面方向において原子配列が稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためと考えられる。
【０３２４】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳは、インジウム、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛、及び酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層する、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能であり、（Ｍ，Ｚｎ）層の元素Ｍがインジウムと置換された場合、（Ｉｎ，Ｍ，Ｚｎ）層と表すこともできる。また、Ｉｎ層のインジウムが元素Ｍと置換された場合、（Ｉｎ，Ｍ）層と表すこともできる。
【０３２５】
ＣＡＡＣ−ＯＳは結晶性の高い酸化物半導体である。一方、ＣＡＡＣ−ＯＳは、明確な結晶粒界を確認することはできないため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、酸化物半導体の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ−ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損など）の少ない酸化物半導体ともいえる。したがって、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する酸化物半導体は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する酸化物半導体は熱に強く、信頼性が高い。
【０３２６】
ｎｃ−ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ−ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ−ＯＳは、分析方法によっては、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。
【０３２７】
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。ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、鬆又は低密度領域を有する。即ち、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、ｎｃ−ＯＳ及びＣＡＡＣ−ＯＳと比べて、結晶性が低い。
【０３２８】
酸化物半導体は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ、ｎｃ−ＯＳ、ＣＡＡＣ−ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。
【０３２９】
［酸化物半導体を有するトランジスタ］
続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。
【０３３０】
なお、上記酸化物半導体をトランジスタに用いることで、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。
【０３３１】
また、トランジスタには、キャリア密度の低い酸化物半導体を用いることが好ましい。酸化物半導体膜のキャリア密度を低くする場合においては、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性又は実質的に高純度真性と言う。例えば、酸化物半導体は、キャリア密度が８×１０１１／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１０／ｃｍ３未満であり、１×１０−９／ｃｍ３以上とすればよい。
【０３３２】
また、高純度真性又は実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。
【０３３３】
また、酸化物半導体のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。
【０３３４】
したがって、トランジスタの電気特性を安定にするためには、酸化物半導体中の不純物濃度を低減することが有効である。また、酸化物半導体中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
【０３３５】
［不純物］
ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。
【０３３６】
酸化物半導体において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸化物半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体におけるシリコンや炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【０３３７】
また、酸化物半導体にアルカリ金属又はアルカリ土類金属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。したがって、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。具体的には、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
【０３３８】
また、酸化物半導体において、窒素が含まれると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を半導体に用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。したがって、該酸化物半導体において、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、酸化物半導体中の窒素濃度は、ＳＩＭＳにおいて、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【０３３９】
また、酸化物半導体に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。したがって、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体において、ＳＩＭＳにより得られる水素濃度を、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、より好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満とする。
【０３４０】
不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチャネル領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。
【０３４１】
以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。
【０３４２】
（実施の形態５）
本実施の形態では、半導体装置の一形態を、図１１を用いて説明する。
【０３４３】
［記憶装置１］
図１１に示す半導体装置は、トランジスタ３００と、トランジスタ２００、及び容量素子４００を有している。
【０３４４】
トランジスタ２００は、酸化物半導体を有する半導体層にチャネルが形成されるトランジスタである。トランジスタ２００は、オフ電流が小さいため、これを記憶装置に用いることにより長期にわたり記憶内容を保持することが可能である。つまり、リフレッシュ動作を必要としない、あるいは、リフレッシュ動作の頻度が極めて少ないため、記憶装置の消費電力を十分に低減することができる。
【０３４５】
図１１に示すにおいて、配線３００１はトランジスタ３００のソースと電気的に接続され、配線３００２はトランジスタ３００のドレインと電気的に接続されている。また、配線３００３はトランジスタ２００のソース及びドレインの一方と電気的に接続され、配線３００４はトランジスタ２００の第１のゲートと電気的に接続され、配線３００６はトランジスタ２００の第２のゲートと電気的に接続されている。そして、トランジスタ３００のゲート、及びトランジスタ２００のソース及びドレインの他方は、容量素子４００の電極の一方と電気的に接続され、配線３００５は容量素子４００の電極の他方と電気的に接続されている。
【０３４６】
図１１に示す半導体装置は、トランジスタ３００のゲートの電位が保持可能という特性を有することで、以下に示すように、情報の書き込み、保持、読み出しが可能である。
【０３４７】
情報の書き込み及び保持について説明する。まず、第４の配線３００４の電位を、トランジスタ２００が導通状態となる電位にして、トランジスタ２００を導通状態とする。これにより、第３の配線３００３の電位が、トランジスタ３００のゲート、及び容量素子４００の電極の一方と電気的に接続するノードＦＧに与えられる。即ち、トランジスタ３００のゲートには、所定の電荷が与えられる（書き込み）。ここでは、異なる二つの電位レベルを与える電荷（以下Ｌｏｗレベル電荷、Ｈｉｇｈレベル電荷という。）のどちらかが与えられるものとする。その後、第４の配線３００４の電位を、トランジスタ２００が非導通状態となる電位にして、トランジスタ２００を非導通状態とすることにより、ノードＦＧに電荷が保持される（保持）。
【０３４８】
トランジスタ２００のオフ電流が小さい場合、ノードＦＧの電荷は長期間にわたって保持される。
【０３４９】
次に情報の読み出しについて説明する。第１の配線３００１に所定の電位（定電位）を与えた状態で、第５の配線３００５に適切な電位（読み出し電位）を与えると、第２の配線３００２は、ノードＦＧに保持された電荷量に応じた電位をとる。これは、トランジスタ３００をｎチャネル型とすると、トランジスタ３００のゲートにＨｉｇｈレベル電荷が与えられている場合の見かけ上のしきい値電圧Ｖｔｈ＿Ｈは、トランジスタ３００のゲートにＬｏｗレベル電荷が与えられている場合の見かけ上のしきい値電圧Ｖｔｈ＿Ｌより低くなるためである。ここで、見かけ上のしきい値電圧とは、トランジスタ３００を「導通状態」とするために必要な第５の配線３００５の電位をいうものとする。したがって、第５の配線３００５の電位をＶｔｈ＿ＨとＶｔｈ＿Ｌの間の電位Ｖ０とすることにより、ノードＦＧに与えられた電荷を判別できる。例えば、書き込みにおいて、ノードＦＧにＨｉｇｈレベル電荷が与えられていた場合には、第５の配線３００５の電位がＶ０（＞Ｖｔｈ＿Ｈ）となれば、トランジスタ３００は「導通状態」となる。一方、ノードＦＧにＬｏｗレベル電荷が与えられていた場合には、第５の配線３００５の電位がＶ０（＜Ｖｔｈ＿Ｌ）となっても、トランジスタ３００は「非導通状態」のままである。このため、第２の配線３００２の電位を判別することで、ノードＦＧに保持されている情報を読み出すことができる。
【０３５０】
＜記憶装置１の構造＞
本発明の一態様の半導体装置は、図１１に示すようにトランジスタ３００、トランジスタ２００、容量素子４００を有する。トランジスタ２００はトランジスタ３００の上方に設けられ、容量素子４００はトランジスタ３００、及びトランジスタ２００の上方に設けられている。
【０３５１】
トランジスタ３００は、基板３１１上に設けられ、導電体３１６、絶縁体３１５、基板３１１の一部からなる半導体領域３１３、及びソース領域又はドレイン領域として機能する低抵抗領域３１４ａ、及び低抵抗領域３１４ｂを有する。
【０３５２】
トランジスタ３００は、ｐチャネル型、あるいはｎチャネル型のいずれでもよい。
【０３５３】
半導体領域３１３のチャネルが形成される領域、その近傍の領域、ソース領域、又はドレイン領域となる低抵抗領域３１４ａ、及び低抵抗領域３１４ｂなどにおいて、シリコン系半導体などの半導体を含むことが好ましく、単結晶シリコンを含むことが好ましい。又は、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）、ＧａＡｌＡｓ（ガリウムアルミニウムヒ素）などを有する材料で形成してもよい。結晶格子に応力を与え、格子間隔を変化させることで有効質量が制御されたシリコンを用いた構成としてもよい。又はＧａＡｓとＧａＡｌＡｓ等を用いることで、トランジスタ３００をＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）としてもよい。
【０３５４】
低抵抗領域３１４ａ、及び低抵抗領域３１４ｂは、半導体領域３１３に適用される半導体材料に加え、ヒ素、リンなどのｎ型の導電性を付与する元素、又はホウ素などのｐ型の導電性を付与する元素を含む。
【０３５５】
ゲート電極として機能する導電体３１６は、ヒ素、リンなどのｎ型の導電性を付与する元素、もしくはホウ素などのｐ型の導電性を付与する元素を含むシリコンなどの半導体材料、金属材料、合金材料、又は金属酸化物材料などの導電性材料を用いることができる。
【０３５６】
なお、導電体の材料により、仕事関数を定めることで、しきい値電圧を調整することができる。具体的には、導電体に窒化チタンや窒化タンタルなどの材料を用いることが好ましい。さらに導電性と埋め込み性を両立するために導電体にタングステンやアルミニウムなどの金属材料を積層として用いることが好ましく、特にタングステンを用いることが耐熱性の点で好ましい。
【０３５７】
なお、図１１に示すトランジスタ３００は一例であり、その構造に限定されず、回路構成や駆動方法に応じて適切なトランジスタを用いればよい。
【０３５８】
トランジスタ３００を覆って、絶縁体３２０、絶縁体３２２、絶縁体３２４、及び絶縁体３２６が順に積層して設けられている。
【０３５９】
絶縁体３２０、絶縁体３２２、絶縁体３２４、及び絶縁体３２６として、例えば、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、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどを用いればよい。
【０３６０】
絶縁体３２２は、その下方に設けられるトランジスタ３００などによって生じる段差を平坦化する平坦化膜として機能を有していてもよい。例えば、絶縁体３２２の上面は、平坦性を高めるために化学機械研磨（ＣＭＰ）法等を用いた平坦化処理により平坦化されていてもよい。
【０３６１】
また、絶縁体３２４には、基板３１１、又はトランジスタ３００などから、トランジスタ２００が設けられる領域に、水素や不純物が拡散しないようなバリア性を有する膜を用いることが好ましい。
【０３６２】
水素に対するバリア性を有する膜の一例として、例えば、ＣＶＤ法で形成された窒化シリコンを用いることができる。ここで、トランジスタ２００等の酸化物半導体を有する半導体素子に、水素が拡散することで、該半導体素子の特性が低下する場合がある。したがって、トランジスタ２００と、トランジスタ３００との間に、水素の拡散を抑制する膜を用いることが好ましい。水素の拡散を抑制する膜とは、具体的には、水素の脱離量が少ない膜とする。
【０３６３】
水素の脱離量は、例えば、昇温脱離ガス分析法（ＴＤＳ）などを用いて分析することができる。例えば、絶縁体３２４の水素の脱離量は、ＴＤＳ分析において、５０℃から５００℃の範囲において、水素原子に換算された脱離量が、絶縁体３２４の面積当たりに換算して、１０×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下、好ましくは５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下であればよい。
【０３６４】
なお、絶縁体３２６は、絶縁体３２４よりも誘電率が低いことが好ましい。例えば、絶縁体３２６の比誘電率は４未満が好ましく、３未満がより好ましい。また例えば、絶縁体３２４の比誘電率は、絶縁体３２６の比誘電率の０．７倍以下が好ましく、０．６倍以下がより好ましい。誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。
【０３６５】
また、絶縁体３２０、絶縁体３２２、絶縁体３２４、及び絶縁体３２６には容量素子４００、又はトランジスタ２００と電気的に接続する導電体３２８、及び導電体３３０等が埋め込まれている。なお、導電体３２８、及び導電体３３０はプラグ、又は配線として機能を有する。また、プラグ又は配線として機能を有する導電体は、複数の構造をまとめて同一の符号を付与する場合がある。また、本明細書等において、配線と、配線と電気的に接続するプラグとが一体物であってもよい。すなわち、導電体の一部が配線として機能する場合、及び導電体の一部がプラグとして機能する場合もある。
【０３６６】
各プラグ、及び配線（導電体３２８、および導電体３３０等）の材料としては、金属材料、合金材料、金属窒化物材料、又は金属酸化物材料などの導電性材料を、単層又は積層して用いることができる。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く、タングステンを用いることが好ましい。又は、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。低抵抗導電性材料を用いることで配線抵抗を低くすることができる。
【０３６７】
絶縁体３２６、及び導電体３３０上に、配線層を設けてもよい。例えば、図１１において、絶縁体３５０、絶縁体３５２、及び絶縁体３５４が順に積層して設けられている。また、絶縁体３５０、絶縁体３５２、及び絶縁体３５４には、導電体３５６が形成されている。導電体３５６は、プラグ、又は配線として機能を有する。なお導電体３５６は、導電体３２８、及び導電体３３０と同様の材料を用いて設けることができる。
【０３６８】
なお、例えば、絶縁体３５０は、絶縁体３２４と同様に、水素に対するバリア性を有する絶縁体を用いることが好ましい。また、導電体３５６は、水素に対するバリア性を有する導電体を含むことが好ましい。特に、水素に対するバリア性を有する絶縁体３５０が有する開口部に、水素に対するバリア性を有する導電体が形成される。当該構成により、トランジスタ３００とトランジスタ２００とは、バリア層により分離することができ、トランジスタ３００からトランジスタ２００への水素の拡散を抑制することができる。
【０３６９】
なお、水素に対するバリア性を有する導電体としては、例えば、窒化タンタル等を用いるとよい。また、窒化タンタルと導電性が高いタングステンを積層することで、配線としての導電性を保持したまま、トランジスタ３００からの水素の拡散を抑制することができる。この場合、水素に対するバリア性を有する窒化タンタル層が、水素に対するバリア性を有する絶縁体３５０と接する構造であることが好ましい。
【０３７０】
絶縁体３５０、及び導電体３５６上に、配線層を設けてもよい。例えば、図１１において、絶縁体３６０、絶縁体３６２、及び絶縁体３６４が順に積層して設けられている。また、絶縁体３６０、絶縁体３６２、及び絶縁体３６４には、導電体３６６が形成されている。導電体３６６は、プラグ、又は配線として機能を有する。なお導電体３６６は、導電体３２８、及び導電体３３０と同様の材料を用いて設けることができる。
【０３７１】
なお、例えば、絶縁体３６０は、絶縁体３２４と同様に、水素に対するバリア性を有する絶縁体を用いることが好ましい。また、導電体３６６は、水素に対するバリア性を有する導電体を含むことが好ましい。特に、水素に対するバリア性を有する絶縁体３６０が有する開口部に、水素に対するバリア性を有する導電体が形成される。当該構成により、トランジスタ３００とトランジスタ２００とは、バリア層により分離することができ、トランジスタ３００からトランジスタ２００への水素の拡散を抑制することができる。
【０３７２】
絶縁体３６４、及び導電体３６６上に、配線層を設けてもよい。例えば、図１１において、絶縁体３７０、絶縁体３７２、及び絶縁体３７４が順に積層して設けられている。また、絶縁体３７０、絶縁体３７２、及び絶縁体３７４には、導電体３７６が形成されている。導電体３７６は、プラグ、又は配線として機能を有する。なお導電体３７６は、導電体３２８、及び導電体３３０と同様の材料を用いて設けることができる。
【０３７３】
なお、例えば、絶縁体３７０は、絶縁体３２４と同様に、水素に対するバリア性を有する絶縁体を用いることが好ましい。また、導電体３７６は、水素に対するバリア性を有する導電体を含むことが好ましい。特に、水素に対するバリア性を有する絶縁体３７０が有する開口部に、水素に対するバリア性を有する導電体が形成される。当該構成により、トランジスタ３００とトランジスタ２００とは、バリア層により分離することができ、トランジスタ３００からトランジスタ２００への水素の拡散を抑制することができる。
【０３７４】
絶縁体３７４、及び導電体３７６上に、配線層を設けてもよい。例えば、図１１において、絶縁体３８０、絶縁体３８２、及び絶縁体３８４が順に積層して設けられている。また、絶縁体３８０、絶縁体３８２、及び絶縁体３８４には、導電体３８６が形成されている。導電体３８６は、プラグ、又は配線として機能を有する。なお導電体３８６は、導電体３２８、及び導電体３３０と同様の材料を用いて設けることができる。
【０３７５】
なお、例えば、絶縁体３８０は、絶縁体３２４と同様に、水素に対するバリア性を有する絶縁体を用いることが好ましい。また、導電体３８６は、水素に対するバリア性を有する導電体を含むことが好ましい。特に、水素に対するバリア性を有する絶縁体３８０が有する開口部に、水素に対するバリア性を有する導電体が形成される。当該構成により、トランジスタ３００とトランジスタ２００とは、バリア層により分離することができ、トランジスタ３００からトランジスタ２００への水素の拡散を抑制することができる。
【０３７６】
絶縁体３８４上には絶縁体２１０、絶縁体２１２、絶縁体２１４、及び絶縁体２１６が、順に積層して設けられている。絶縁体２１０、絶縁体２１２、絶縁体２１４、及び絶縁体２１６のいずれかは、酸素や水素に対してバリア性のある物質を用いることが好ましい。
【０３７７】
例えば、絶縁体２１０、及び絶縁体２１４には、例えば、基板３１１、又はトランジスタ３００を設ける領域などから、トランジスタ２００を設ける領域に、水素や不純物が拡散しないようなバリア性を有する膜を用いることが好ましい。従って、絶縁体３２４と同様の材料を用いることができる。
【０３７８】
水素に対するバリア性を有する膜の一例として、ＣＶＤ法で形成された窒化シリコンを用いることができる。ここで、トランジスタ２００等の酸化物半導体を有する半導体素子に、水素が拡散することで、該半導体素子の特性が低下する場合がある。従って、トランジスタ２００と、トランジスタ３００との間に、水素の拡散を抑制する膜を用いることが好ましい。水素の拡散を抑制する膜とは、具体的には、水素の脱離量が少ない膜とする。
【０３７９】
また、水素に対するバリア性を有する膜として、例えば、絶縁体２１０、及び絶縁体２１４には、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタルなどの金属酸化物を用いることが好ましい。
【０３８０】
特に、酸化アルミニウムは、酸素、及びトランジスタの電気特性の変動要因となる水素、水分などの不純物、の両方に対して膜を透過させない遮断効果が高い。したがって、酸化アルミニウムは、トランジスタの作製工程中及び作製後において、水素、水分などの不純物のトランジスタ２００への混入を防止することができる。また、トランジスタ２００を構成する酸化物からの酸素の放出を抑制することができる。そのため、トランジスタ２００に対する保護膜として用いることに適している。
【０３８１】
また、例えば、絶縁体２１２、及び絶縁体２１６には、絶縁体３２０と同様の材料を用いることができる。また、当該絶縁膜に、比較的誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。例えば、絶縁体２１２、及び絶縁体２１６として、酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜などを用いることができる。
【０３８２】
また、絶縁体２１０、絶縁体２１２、絶縁体２１４、及び絶縁体２１６には、導電体２１８、及びトランジスタ２００を構成する導電体（導電体２０５）等が埋め込まれている。なお、導電体２１８は、容量素子４００、又はトランジスタ３００と電気的に接続するプラグ、又は配線としての機能を有する。導電体２１８は、導電体３２８、及び導電体３３０と同様の材料を用いて設けることができる。
【０３８３】
特に、絶縁体２１０、及び絶縁体２１４と接する領域の導電体２１８は、酸素、水素、及び水に対するバリア性を有する導電体であることが好ましい。当該構成により、トランジスタ３００とトランジスタ２００とは、酸素、水素、及び水に対するバリア性を有する層で、完全により分離することができ、トランジスタ３００からトランジスタ２００への水素の拡散を抑制することができる。
【０３８４】
絶縁体２１６の上方には、トランジスタ２００が設けられている。なお、トランジスタ２００の構造は、先の実施の形態で説明した半導体装置が有するトランジスタを用いればよい。また、図１１に示すトランジスタ２００は一例であり、その構造に限定されず、回路構成や駆動方法に応じて適切なトランジスタを用いればよい。
【０３８５】
トランジスタ２００の上方には、絶縁体２８０を設ける。
【０３８６】
絶縁体２８０上には、絶縁体２８２が設けられている。絶縁体２８２は、酸素や水素に対してバリア性のある物質を用いることが好ましい。従って、絶縁体２８２には、絶縁体２１４と同様の材料を用いることができる。例えば、絶縁体２８２には、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタルなどの金属酸化物を用いることが好ましい。
【０３８７】
特に、酸化アルミニウムは、酸素、及びトランジスタの電気特性の変動要因となる水素、水分などの不純物、の両方に対して膜を透過させない遮断効果が高い。したがって、酸化アルミニウムは、トランジスタの作製工程中及び作製後において、水素、水分などの不純物のトランジスタ２００への混入を防止することができる。また、トランジスタ２００を構成する酸化物からの酸素の放出を抑制することができる。そのため、トランジスタ２００に対する保護膜として用いることに適している。
【０３８８】
また、絶縁体２８２上には、絶縁体２８６が設けられている。絶縁体２８６は、絶縁体３２０と同様の材料を用いることができる。また、当該絶縁膜に、比較的誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。例えば、絶縁体２８６として、酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜などを用いることができる。
【０３８９】
また、絶縁体２２０、絶縁体２２２、絶縁体２８０、絶縁体２８２、及び絶縁体２８６には、導電体２４６、及び導電体２４８等が埋め込まれている。
【０３９０】
導電体２４６、及び導電体２４８は、容量素子４００、トランジスタ２００、又はトランジスタ３００と電気的に接続するプラグ、又は配線として機能を有する。導電体２４６、及び導電体２４８は、導電体３２８、及び導電体３３０と同様の材料を用いて設けることができる。
【０３９１】
続いて、トランジスタ２００の上方には、容量素子４００が設けられている。容量素子４００は、導電体４１０と、導電体４２０、及び絶縁体４３０とを有する。
【０３９２】
また、導電体２４６、及び導電体２４８上に、導電体４１２を設けてもよい。導電体４１２は、容量素子４００、トランジスタ２００、又はトランジスタ３００と電気的に接続するプラグ、又は配線として機能を有する。導電体４１０は、容量素子４００の電極として機能を有する。なお、導電体４１２、及び導電体４１０は、同時に形成することができる。
【０３９３】
導電体４１２、及び導電体４１０には、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素を含む金属膜、又は上述した元素を成分とする金属窒化物膜（窒化タンタル、窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜）等を用いることができる。又は、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加されたインジウム錫酸化物などの導電性材料を適用することもできる。
【０３９４】
図１１では、導電体４１２、及び導電体４１０は単層構造を示されたが、当該構成に限定されず、２層以上の積層構造でもよい。例えば、バリア性を有する導電体と導電性が高い導電体との間に、バリア性を有する導電体、及び導電性が高い導電体に対して密着性が高い導電体を形成してもよい。
【０３９５】
また、導電体４１２、及び導電体４１０上に、容量素子４００の誘電体のとして、絶縁体４３０を設ける。絶縁体４３０は、例えば、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、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム、窒化酸化ハフニウム、窒化ハフニウムなどを用いればよく、積層又は単層で設けることができる。
【０３９６】
例えば、絶縁体４３０には、酸化窒化シリコンなどの絶縁耐力が大きい材料を用いるとよい。当該構成により、容量素子４００は、絶縁体４３０を有することで、絶縁耐力が向上し、容量素子４００の静電破壊を抑制することができる。
【０３９７】
絶縁体４３０上に、導電体４１０と重畳するように、導電体４２０を設ける。なお、導電体４２０は、金属材料、合金材料、又は金属酸化物材料などの導電性材料を用いることができる。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く、特にタングステンを用いることが好ましい。また、導電体などの他の構造と同時に形成する場合は、低抵抗金属材料であるＣｕ（銅）やＡｌ（アルミニウム）等を用いればよい。
【０３９８】
導電体４２０、及び絶縁体４３０上には、絶縁体４５０が設けられている。絶縁体４５０は、絶縁体３２０と同様の材料を用いて設けることができる。また、絶縁体４５０は、その下方の凹凸形状を被覆する平坦化膜として機能してもよい。
【０３９９】
以上が構成例についての説明である。本構成を用いることで、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた半導体装置において、電気特性の変動を抑制すると共に、信頼性を向上させることができる。又は、オン電流が大きい酸化物半導体を有するトランジスタを提供することができる。又は、オフ電流が小さい酸化物半導体を有するトランジスタを提供することができる。又は、消費電力が低減された半導体装置を提供することができる。
【０４００】
以上、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【０４０１】
（実施の形態６）
本実施の形態では、ディスプレイコントローラ、及びソースドライバＩＣなどに用いることができる、本発明の一態様に係る半導体装置を含むフレームメモリについて説明する。
【０４０２】
フレームメモリには、例えば、１Ｔ（トランジスタ）１Ｃ（容量）型のメモリセルを備えたＤＲＡＭ（ダイナミックランダムアクセスメモリ）を適用することができる。また、メモリセルにＯＳトランジスタが用いられるメモリ装置（以下、「ＯＳメモリ」と呼ぶ。）を用いることができる。ここでは、ＯＳメモリの一例として、１Ｔ１Ｃ型のメモリセルを有するＲＡＭについて説明する。ここでは、このようなＲＡＭを、「ＤＯＳＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ＲＡＭ、ドスラム）」と呼ぶこととする。図１２に、ＤＯＳＲＡＭの構成例を示す。
【０４０３】
＜＜ＤＯＳＲＡＭ１４００＞＞
ＤＯＳＲＡＭ１４００は、コントローラ１４０５、行回路１４１０、列回路１４１５、メモリセル及びセンスアンプアレイ（以下、「ＭＣ−ＳＡアレイ１４２０」と呼ぶ。）を有する。
【０４０４】
行回路１４１０はデコーダ１４１１、ワード線ドライバ回路１４１２、列セレクタ１４１３、センスアンプドライバ回路１４１４を有する。列回路１４１５はグローバルセンスアンプアレイ１４１６、入出力回路１４１７を有する。グローバルセンスアンプアレイ１４１６は複数のグローバルセンスアンプ１４４７を有する。ＭＣ−ＳＡアレイ１４２０はメモリセルアレイ１４２２、センスアンプアレイ１４２３、グローバルビット線ＧＢＬＬ、ＧＢＬＲを有する。
【０４０５】
（ＭＣ−ＳＡアレイ１４２０）
ＭＣ−ＳＡアレイ１４２０が、メモリセルアレイ１４２２をセンスアンプアレイ１４２３上に積層された構造をもつ。グローバルビット線ＧＢＬＬ、ＧＢＬＲはメモリセルアレイ１４２２上に積層されている。ＤＯＳＲＡＭ１４００では、ビット線の構造に、ローカルビット線とグローバルビット線とで階層化された階層ビット線構造が採用されている。
【０４０６】
メモリセルアレイ１４２２は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のローカルメモリセルアレイ１４２５＜０＞―１４２５＜Ｎ−１＞を有する。図１３（Ａ）にローカルメモリセルアレイ１４２５の構成例を示す。ローカルメモリセルアレイ１４２５は、複数のメモリセル１４４５、複数のワード線ＷＬ、複数のビット線ＢＬＬ、ＢＬＲを有する。図１３（Ａ）の例では、ローカルメモリセルアレイ１４２５の構造はオープンビット線型であるが、フォールデッドビット線型であってもよい。
【０４０７】
図１３（Ｂ）にメモリセル１４４５の回路構成例を示す。メモリセル１４４５はトランジスタＭＷ１、容量素子ＣＳ１、端子Ｂ１、Ｂ２を有する。トランジスタＭＷ１は容量素子ＣＳ１の充放電を制御する機能をもつ。トランジスタＭＷ１のゲートはワード線に電気的に接続され、第１端子はビット線に電気的に接続され、第２端子は容量素子の第１端子に電気的に接続されている。容量素子ＣＳ１の第２端子は端子Ｂ２に電気的に接続されている。端子Ｂ２には、定電圧（例えば、低電源電圧）が入力される。
【０４０８】
トランジスタＭＷ１はバックゲートを備えており、バックゲートは端子Ｂ１に電気的に接続されている。そのため、端子Ｂ１の電圧によって、トランジスタＭＷ１の閾値電圧を変更することができる。例えば、端子Ｂ１の電圧は固定電圧（例えば、負の定電圧）であってもよいし、ＤＯＳＲＡＭ１４００の動作に応じて、端子Ｂ１の電圧を変化させてもよい。
【０４０９】
トランジスタＭＷ１のバックゲートをトランジスタＭＷ１のゲート、ソース、又はドレインに電気的に接続してもよい。あるいは、トランジスタＭＷ１にバックゲートを設けなくてもよい。
【０４１０】
センスアンプアレイ１４２３は、Ｎ個のローカルセンスアンプアレイ１４２６＜０＞―１４２６＜Ｎ−１＞を有する。ローカルセンスアンプアレイ１４２６は、１のスイッチアレイ１４４４、複数のセンスアンプ１４４６を有する。センスアンプ１４４６には、ビット線対が電気的に接続されている。センスアンプ１４４６は、ビット線対をプリチャージする機能、ビット線対の電圧差を増幅する機能、この電圧差を保持する機能を有する。スイッチアレイ１４４４は、ビット線対を選択し、選択されたビット線対とグローバルビット線対と間を導通状態にする機能を有する。
【０４１１】
ここで、ビット線対とは、センスアンプによって、同時に比較される２本のビット線のことをいう。グローバルビット線対とは、グローバルセンスアンプによって、同時に比較される２本のグローバルビット線のことをいう。ビット線対を一対のビット線と呼ぶことができ、グローバルビット線対を一対のグローバルビット線と呼ぶことができる。ここでは、ビット線ＢＬＬとビット線ＢＬＲが１組のビット線対を成す。グローバルビット線ＧＢＬＬとグローバルビット線ＧＢＬＲとが１組のグローバルビット線対を成す。以下、ビット線対（ＢＬＬ，ＢＬＲ）、グローバルビット線対（ＢＬＬ，ＢＬＲ）とも表す。
【０４１２】
（コントローラ１４０５）
コントローラ１４０５は、ＤＯＳＲＡＭ１４００の動作全般を制御する機能を有する。コントローラ１４０５は、外部からの入力されるコマンド信号を論理演算して、動作モードを決定する機能、決定された動作モードが実行されるように、行回路１４１０、列回路１４１５の制御信号を生成する機能、外部から入力されるアドレス信号を保持する機能、内部アドレス信号を生成する機能を有する。
【０４１３】
（行回路１４１０）
行回路１４１０は、ＭＣ−ＳＡアレイ１４２０を駆動する機能を有する。デコーダ１４１１はアドレス信号をデコードする機能を有する。ワード線ドライバ回路１４１２は、アクセス対象行のワード線ＷＬを選択する選択信号を生成する。
【０４１４】
列セレクタ１４１３、センスアンプドライバ回路１４１４はセンスアンプアレイ１４２３を駆動するための回路である。列セレクタ１４１３は、アクセス対象列のビット線を選択するための選択信号を生成する機能をもつ。列セレクタ１４１３の選択信号によって、各ローカルセンスアンプアレイ１４２６のスイッチアレイ１４４４が制御される。センスアンプドライバ回路１４１４の制御信号によって、複数のローカルセンスアンプアレイ１４２６は独立して駆動される。
【０４１５】
（列回路１４１５）
列回路１４１５は、データ信号ＷＤＡ［３１：０］の入力を制御する機能、データ信号ＲＤＡ［３１：０］の出力を制御する機能を有する。データ信号ＷＤＡ［３１：０］は書き込みデータ信号であり、データ信号ＲＤＡ［３１：０］は読み出しデータ信号である。
【０４１６】
グローバルセンスアンプ１４４７はグローバルビット線対（ＧＢＬＬ，ＧＢＬＲ）に電気的に接続されている。グローバルセンスアンプ１４４７はグローバルビット線対（ＧＢＬＬ，ＧＢＬＲ）間の電圧差を増幅する機能、この電圧差を保持する機能を有する。グローバルビット線対（ＧＢＬＬ，ＧＢＬＲ）へのデータの書き込み、及び読み出しは、入出力回路１４１７によって行われる。
【０４１７】
ＤＯＳＲＡＭ１４００の書き込み動作の概要を説明する。入出力回路１４１７によって、データがグローバルビット線対に書き込まれる。グローバルビット線対のデータは、グローバルセンスアンプアレイ１４１６によって保持される。アドレスが指定するローカルセンスアンプアレイ１４２６のスイッチアレイ１４４４によって、グローバルビット線対のデータが、対象列のビット線対に書き込まれる。ローカルセンスアンプアレイ１４２６は、書き込まれたデータを増幅し、保持する。指定されたローカルメモリセルアレイ１４２５において、行回路１４１０によって、対象行のワード線ＷＬが選択され、選択行のメモリセル１４４５にローカルセンスアンプアレイ１４２６の保持データが書き込まれる。
【０４１８】
ＤＯＳＲＡＭ１４００の読み出し動作の概要を説明する。アドレス信号によって、ローカルメモリセルアレイ１４２５の１行が指定される。指定されたローカルメモリセルアレイ１４２５において、対象行のワード線ＷＬが選択状態となり、メモリセル１４４５のデータがビット線に書き込まれる。ローカルセンスアンプアレイ１４２６によって、各列のビット線対の電圧差がデータとして検出され、かつ保持される。スイッチアレイ１４４４によって、ローカルセンスアンプアレイ１４２６の保持データの内、アドレスが指定する列のデータが、グローバルビット線対に書き込まれる。グローバルセンスアンプアレイ１４１６は、グローバルビット線対のデータを検出し、保持する。グローバルセンスアンプアレイ１４１６の保持データは入出力回路１４１７に出力される。以上で、読み出し動作が完了する。
【０４１９】
容量素子ＣＳ１の充放電によってデータを書き換えるため、ＤＯＳＲＡＭ１４００には原理的には書き換え回数に制約はなく、かつ、低エネルギーで、データの書き込み及び読み出しが可能である。また、メモリセル１４４５の回路構成が単純であるため、大容量化が容易である。
【０４２０】
トランジスタＭＷ１はＯＳトランジスタである。ＯＳトランジスタはオフ電流が極めて小さいため、容量素子ＣＳ１から電荷がリークすることを抑えることができる。したがって、ＤＯＳＲＡＭ１４００の保持時間はＤＲＡＭに比べて非常に長い。したがってリフレッシュの頻度を低減できるため、リフレッシュ動作に要する電力を削減できる。そのため、ＤＯＳＲＡＭ１４００をフレームメモリとして用いることで、表示コントローラＩＣ、及びソースドライバＩＣの消費電力を削減することができる。
【０４２１】
ＭＣ−ＳＡアレイ１４２０が積層構造であることよって、ローカルセンスアンプアレイ１４２６の長さと同程度の長さにビット線を短くすることができる。ビット線を短くすることで、ビット線容量が小さくなり、メモリセル１４４５の保持容量を低減することができる。また、ローカルセンスアンプアレイ１４２６にスイッチアレイ１４４４を設けることで、長いビット線の本数を減らすことができる。以上の理由から、ＤＯＳＲＡＭ１４００のアクセス時に駆動する負荷が低減されるので、表示コントローラＩＣ、及びソースドライバＩＣの消費エネルギーを低減できる。
【０４２２】
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【０４２３】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る酸化物を半導体に用いたトランジスタ（ＯＳトランジスタ）が適用されている半導体装置の一例として、ＦＰＧＡ（フィールドブログラマブルブゲートアレイ）について説明する。本実施の形態のＦＰＧＡは、コンフィギュレーションメモリ、及びレジスタにＯＳメモリが適用されている。ここでは、このようなＦＰＧＡを「ＯＳ−ＦＰＧＡ」と呼ぶ。ＦＰＧＡは、実施の形態１で示したカメラ１００、もしくは実施の形態２で示した看護ロボット４０の半導体装置に用いることができる。
【０４２４】
ＯＳメモリは、少なくとも容量素子と、容量素子の充放電を制御するＯＳトランジスタを有するメモリである。ＯＳトランジスタが極小オフ電流のトランジスタであるので、ＯＳメモリは優れた保持特性をもち、不揮発性メモリとして機能させることができる。
【０４２５】
図１４（Ａ）にＯＳ−ＦＰＧＡの構成例を示す。図１４（Ａ）に示すＯＳ−ＦＰＧＡ３１１０は、マルチコンテキスト構造によるコンテキスト切り替え、細粒度パワーゲーティング、ＮＯＦＦ（ノーマリオフ）コンピューティングが可能である。ＯＳ−ＦＰＧＡ３１１０は、コントローラ３１１１、ワードドライバ３１１２、データドライバ３１１３、プログラマブルエリア３１１５を有する。
【０４２６】
プログラマブルエリア３１１５は、２個の入出力ブロック（ＩＯＢ）３１１７、コア３１１９を有する。ＩＯＢ３１１７は複数のプログラマブル入出力回路を有する。コア３１１９は、複数のロジックアレイブロック（ＬＡＢ）３１２０、複数のスイッチアレイブロック（ＳＡＢ）３１３０を有する。ＬＡＢ３１２０は複数のＰＬＥ３１２１を有する。図１４（Ｂ）には、ＬＡＢ３１２０を５個のＰＬＥ３１２１で構成する例を示す。図１４（Ｃ）に示すようにＳＡＢ３１３０はアレイ状に配列された複数のスイッチブロック（ＳＢ）３１３１を有する。ＬＡＢ３１２０は自身の入力端子と、ＳＡＢ３１３０を介して４（上下左右）方向のＬＡＢ３１２０に接続される。
【０４２７】
図１５（Ａ）乃至図１５（Ｃ）を参照して、ＳＢ３１３１について説明する。図１５（Ａ）に示すＳＢ３１３１には、ｄａｔａ、ｄａｔａｂ、信号ｃｏｎｔｅｘｔ［１：０］、ｗｏｒｄ［１：０］が入力される。ｄａｔａ、ｄａｔａｂはコンフィギュレーションデータであり、ｄａｔａとｄａｔａｂは論理が相補的な関係にある。ＯＳ−ＦＰＧＡ３１１０のコンテキスト数は２であり、信号ｃｏｎｔｅｘｔ［１：０］はコンテキスト選択信号である。信号ｗｏｒｄ［１：０］はワード線選択信号であり、信号ｗｏｒｄ［１：０］が入力される配線がそれぞれワード線である。
【０４２８】
ＳＢ３１３１は、ＰＲＳ（プログラマブルルーティングスイッチ）３１３３［０］、３１３３［１］を有する。ＰＲＳ３１３３［０］、３１３３［１］は、相補データを格納できるコンフィギュレーションメモリ（ＣＭ）を有する。なお、ＰＲＳ３１３３［０］とＰＲＳ３１３３［１］とを区別しない場合、ＰＲＳ３１３３と呼ぶ。他の要素についても同様である。
【０４２９】
図１５（Ｂ）にＰＲＳ３１３３［０］の回路構成例を示す。ＰＲＳ３１３３［０］とＰＲＳ３１３３［１］とは同じ回路構成を有する。ＰＲＳ３１３３［０］とＰＲＳ３１３３［１］とは入力されるコンテキスト選択信号、ワード線選択信号が異なる。信号ｃｏｎｔｅｘｔ［０］、ｗｏｒｄ［０］はＰＲＳ３１３３［０］に入力され、信号ｃｏｎｔｅｘｔ［１］、ｗｏｒｄ［１］はＰＲＳ３１３３［１］に入力される。例えば、ＳＢ３１３１において、信号ｃｏｎｔｅｘｔ［０］が“Ｈ”になることで、ＰＲＳ３１３３［０］がアクティブになる。
【０４３０】
ＰＲＳ３１３３［０］は、ＣＭ３１３５、ＳｉトランジスタＭ３１を有する。ＳｉトランジスタＭ３１は、ＣＭ３１３５により制御されるパストランジスタである。ＣＭ３１３５は、メモリ回路３１３７、３１３７Ｂを有する。メモリ回路３１３７、３１３７Ｂは同じ回路構成である。メモリ回路３１３７は、容量素子Ｃ３１、ＯＳトランジスタＭＯ３１、ＭＯ３２を有する。メモリ回路３１３７Ｂは、容量素子ＣＢ３１、ＯＳトランジスタＭＯＢ３１、ＭＯＢ３２を有する。
【０４３１】
ＯＳトランジスタＭＯ３１、ＭＯ３２、ＭＯＢ３１、ＭＯＢ３２はバックゲートを有し、これらバックゲートはそれぞれ固定電圧を供給する電源線に電気的に接続されている。
【０４３２】
ＳｉトランジスタＭ３１のゲートがノードＮ３１であり、ＯＳトランジスタＭＯ３２のゲートがノードＮ３２であり、ＯＳトランジスタＭＯＢ３２のゲートがノードＮＢ３２である。ノードＮ３２、ＮＢ３２はＣＭ３１３５の電荷保持ノードである。ＯＳトランジスタＭＯ３２はノードＮ３１と信号ｃｏｎｔｅｘｔ［０］用の信号線との間の導通状態を制御する。ＯＳトランジスタＭＯＢ３２はノードＮ３１と低電位電源線ＶＳＳとの間の導通状態を制御する。
【０４３３】
メモリ回路３１３７、３１３７Ｂが保持するデータは相補的な関係にある。したがって、ＯＳトランジスタＭＯ３２又はＭＯＢ３２の何れか一方が導通する。
【０４３４】
図１５（Ｃ）を参照して、ＰＲＳ３１３３［０］の動作例を説明する。ＰＲＳ３１３３［０］にコンフィギュレーションデータが既に書き込まれており、ＰＲＳ３１３３［０］のノードＮ３２は“Ｈ”であり、ノードＮＢ３２は“Ｌ”である。
【０４３５】
信号ｃｏｎｔｅｘ［０］が“Ｌ”である間はＰＲＳ３１３３［０］は非アクティブである。この期間に、ＰＲＳ３１３３［０］の入力端子が“Ｈ”に遷移しても、ＳｉトランジスタＭ３１のゲートは“Ｌ”が維持され、ＰＲＳ３１３３［０］の出力端子も“Ｌ”が維持される。
【０４３６】
信号ｃｏｎｔｅｘ［０］が“Ｈ”である間はＰＲＳ３１３３［０］はアクティブである。信号ｃｏｎｔｅｘ［０］が“Ｈ”に遷移すると、ＣＭ３１３５が記憶するコンフィギュレーションデータによって、ＳｉトランジスタＭ３１のゲートは“Ｈ”に遷移する。
【０４３７】
ＰＲＳ３１３３［０］がアクティブである期間に、入力端子が“Ｈ”に遷移すると、メモリ回路３１３７のＯＳトランジスタＭＯ３２がソースフォロアであるために、ブースティングによってＳｉトランジスタＭ３１のゲート電圧は上昇する。その結果、メモリ回路３１３７のＯＳトランジスタＭＯ３２は駆動能力を失い、ＳｉトランジスタＭ３１のゲートは浮遊状態となる。
【０４３８】
マルチコンテキスト機能を備えるＰＲＳ３１３３において、ＣＭ３１３５はマルチプレサの機能を併せ持つ。
【０４３９】
図１６にＰＬＥ３１２１の構成例を示す。ＰＬＥ３１２１はＬＵＴ（ルックアップテーブル）ブロック３１２３、レジスタブロック３１２４、セレクタ３１２５、ＣＭ３１２６を有する。ＬＵＴブロック３１２３は、入力ｉｎＡ乃至ｉｎＤに従って内部の１６ビットＣＭ対の出力をマルチプレクスする構成である。セレクタ３１２５は、ＣＭ３１２６が格納するコンフィギュレーションに従って、ＬＵＴブロック３１２３の出力又はレジスタブロック３１２４の出力を選択する。
【０４４０】
ＰＬＥ３１２１は、パワースイッチ３１２７を介して電圧ＶＤＤ用の電源線に電気的に接続されている。パワースイッチ３１２７のオンオフは、ＣＭ３１２８が格納するコンフィギュレーションデータによって設定される。各ＰＬＥ３１２１にパワースイッチ３１２７を設けることで、細粒度パワーゲーティングが可能である。細粒度パワーゲーティング機能により、コンテキストの切り替え後に使用されないＰＬＥ３１２１をパワーゲーティングすることができるので、待機電力を効果的に低減できる。
【０４４１】
ＮＯＦＦコンピューティングを実現するため、レジスタブロック３１２４は、不揮発性レジスタで構成される。ＰＬＥ３１２１内の不揮発性レジスタはＯＳメモリを備えるフリップフロップ（以下［ＯＳ−ＦＦ］と呼ぶ）である。
【０４４２】
レジスタブロック３１２４は、ＯＳ−ＦＦ３１４０［１］３１４０［２］を有する。信号ｕｓｅｒ＿ｒｅｓ、ｌｏａｄ、ｓｔｏｒｅがＯＳ−ＦＦ３１４０［１］、３１４０［２］に入力される。クロック信号ＣＬＫ１はＯＳ−ＦＦ３１４０［１］に入力され、クロック信号ＣＬＫ２はＯＳ−ＦＦ３１４０［２］に入力される。図１７（Ａ）にＯＳ−ＦＦ３１４０の構成例を示す。
【０４４３】
ＯＳ−ＦＦ３１４０は、ＦＦ３１４１、シャドウレジスタ３１４２を有する。ＦＦ３１４１は、ノードＣＫ、Ｒ、Ｄ、Ｑ、ＱＢを有する。ノードＣＫにはクロック信号が入力される。ノードＲには信号ｕｓｅｒ＿ｒｅｓが入力される。信号ｕｓｅｒ＿ｒｅｓはリセット信号である。ノードＤはデータ入力ノードであり、ノードＱはデータ出力ノードである。ノードＱとノードＱＢとは論理が相補関係にある。
【０４４４】
シャドウレジスタ３１４２は、ＦＦ３１４１のバックアップ回路として機能する。シャドウレジスタ３１４２は、信号ｓｔｏｒｅに従いノードＱ、ＱＢのデータをそれぞれバックアップし、また、信号ｌｏａｄに従い、バックアップされたデータをノードＱ、ＱＢに書き戻す。
【０４４５】
シャドウレジスタ３１４２は、インバータ回路３１８８、３１８９、ＳｉトランジスタＭ３７、ＭＢ３７、メモリ回路３１４３、３１４３Ｂを有する。メモリ回路３１４３、３１４３Ｂは、ＰＲＳ３１３３のメモリ回路３１３７と同じ回路構成である。メモリ回路３１４３は容量素子Ｃ３６、ＯＳトランジスタＭＯ３５、ＭＯ３６を有する。メモリ回路３１４３Ｂは容量素子ＣＢ３６、ＯＳトランジスタＭＯＢ３５、ＯＳトランジスタＭＯＢ３６を有する。ノードＮ３６、ＮＢ３６はＯＳトランジスタＭＯ３６、ＯＳトランジスタＭＯＢ３６のゲートであり、それぞれ電荷保持ノードである。ノードＮ３７、ＮＢ３７は、ＳｉトランジスタＭ３７、ＭＢ３７のゲートである。
【０４４６】
ＯＳトランジスタＭＯ３５、ＭＯ３６、ＭＯＢ３５、ＭＯＢ３６はバックゲートを有し、これらバックゲートはそれぞれ固定電圧を供給する電源線に電気的に接続されている。
【０４４７】
図１７（Ｂ）を参照して、ＯＳ−ＦＦ３１４０の動作方法例を説明する。
【０４４８】
（バックアップ）
“Ｈ”の信号ｓｔｏｒｅがＯＳ−ＦＦ３１４０に入力されると、シャドウレジスタ３１４２はＦＦ３１４１のデータをバックアップする。ノードＮ３６は、ノードＱのデータが書き込まれることで、“Ｌ”となり、ノードＮＢ３６は、ノードＱＢのデータが書き込まれることで、“Ｈ”となる。しかる後、パワーゲーティングが実行され、パワースイッチ３１２７をオフにする。ＦＦ３１４１のノードＱ、ＱＢのデータは消失するが、電源オフであっても、シャドウレジスタ３１４２はバックアップされたデータを保持する。
【０４４９】
（リカバリ）
パワースイッチ３１２７をオンにし、ＰＬＥ３１２１に電源を供給する。しかる後、“Ｈ”の信号ｌｏａｄがＯＳ−ＦＦ３１４０に入力されると、シャドウレジスタ３１４２はバックアップしているデータをＦＦ３１４１に書き戻す。ノードＮ３６は“Ｌ”であるので、ノードＮ３７は“Ｌ”が維持され、ノードＮＢ３６は“Ｈ”であるので、ノードＮＢ３７は“Ｈ”となる。よって、ノードＱは“Ｈ”になり、ノードＱＢは“Ｌ”になる。つまり、ＯＳ−ＦＦ３１４０はバックアップ動作時の状態に復帰する。
【０４５０】
細粒度パワーゲーティングと、ＯＳ−ＦＦ３１４０のバックアップ／リカバリ動作とを組み合わせることで、ＯＳ−ＦＰＧＡ３１１０の消費電力を効果的に低減できる。
【０４５１】
メモリ回路において発生しうるエラーとして放射線の入射によるソフトエラーが挙げられる。ソフトエラーは、メモリやパッケージを構成する材料などから放出されるα線や、宇宙から大気に入射する一次宇宙線が大気中に存在する原子の原子核と核反応を起こすことにより発生する二次宇宙線中性子などがトランジスタに照射され、電子正孔対が生成されることにより、メモリに保持されたデータが反転するなどの誤作動が生じる現象である。ＯＳトランジスタを用いたＯＳメモリはソフトエラー耐性が高い。そのたため、ＯＳメモリを搭載することで、信頼性の高いＯＳ−ＦＰＧＡ３１１０を提供することができる。
【０４５２】
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【０４５３】
（実施の形態８）
本実施の形態においては、上述した記憶装置など、本発明の一態様に係る半導体装置を含むＣＰＵの一例について説明する。ＣＰＵは、実施の形態１で示したカメラ１００、もしくは実施の形態２で示した看護ロボット４０に用いることができる。
【０４５４】
＜ＣＰＵの構成＞
図１８に示す半導体装置５４００は、ＣＰＵコア５４０１、パワーマネージメントユニット５４２１及び周辺回路５４２２を有する。パワーマネージメントユニット５４２１は、パワーコントローラ５４０２、及びパワースイッチ５４０３を有する。周辺回路５４２２は、キャッシュメモリを有するキャッシュ５４０４、バスインターフェース（ＢＵＳ  Ｉ／Ｆ）４０５、及びデバッグインターフェース（Ｄｅｂｕｇ  Ｉ／Ｆ）４０６を有する。ＣＰＵコア５４０１は、データバス５４２３、制御装置５４０７、ＰＣ（プログラムカウンタ）４０８、パイプラインレジスタ５４０９、パイプラインレジスタ５４１０、ＡＬＵ（Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ  ｌｏｇｉｃ  ｕｎｉｔ）４１１、及びレジスタファイル５４１２を有する。ＣＰＵコア５４０１と、キャッシュ５４０４等の周辺回路５４２２とのデータのやり取りは、データバス５４２３を介して行われる。
【０４５５】
半導体装置（セル）は、パワーコントローラ５４０２、制御装置５４０７をはじめ、多くの論理回路に適用することができる。特に、スタンダードセルを用いて構成することができる全ての論理回路に適用することができる。その結果、小型の半導体装置５４００を提供できる。また、消費電力低減することが可能な半導体装置５４００を提供できる。また、動作速度を向上することが可能な半導体装置５４００を提供できる。また、電源電圧の変動を低減することが可能な半導体装置５４００を提供できる。
【０４５６】
半導体装置（セル）に、ｐチャネル型Ｓｉトランジスタと、先の実施の形態に記載の酸化物半導体（好ましくはＩｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物）をチャネル形成領域に含むトランジスタとを用い、該半導体装置（セル）を半導体装置５４００に適用することで、小型の半導体装置５４００を提供できる。また、消費電力低減することが可能な半導体装置５４００を提供できる。また、動作速度を向上することが可能な半導体装置５４００を提供できる。特に、Ｓｉトランジスタはｐチャネル型のみとすることで、製造コストを低く抑えることができる。
【０４５７】
制御装置５４０７は、ＰＣ５４０８、パイプラインレジスタ５４０９、パイプラインレジスタ５４１０、ＡＬＵ５４１１、レジスタファイル５４１２、キャッシュ５４０４、バスインターフェース５４０５、デバッグインターフェース５４０６、及びパワーコントローラ５４０２の動作を統括的に制御することで、入力されたアプリケーションなどのプログラムに含まれる命令をデコードし、実行する機能を有する。
【０４５８】
ＡＬＵ５４１１は、四則演算、論理演算などの各種演算処理を行う機能を有する。
【０４５９】
キャッシュ５４０４は、使用頻度の高いデータを一時的に記憶しておく機能を有する。ＰＣ５４０８は、次に実行する命令のアドレスを記憶する機能を有するレジスタである。なお、図１８では図示していないが、キャッシュ５４０４には、キャッシュメモリの動作を制御するキャッシュコントローラが設けられている。
【０４６０】
パイプラインレジスタ５４０９は、命令データを一時的に記憶する機能を有するレジスタである。
【０４６１】
レジスタファイル５４１２は、汎用レジスタを含む複数のレジスタを有しており、メインメモリから読み出されたデータ、又はＡＬＵ５４１１の演算処理の結果得られたデータ、などを記憶することができる。
【０４６２】
パイプラインレジスタ５４１０は、ＡＬＵ５４１１の演算処理に利用するデータ、又はＡＬＵ５４１１の演算処理の結果得られたデータなどを一時的に記憶する機能を有するレジスタである。
【０４６３】
バスインターフェース５４０５は、半導体装置５４００と半導体装置５４００の外部にある各種装置との間におけるデータの経路としての機能を有する。デバッグインターフェース５４０６は、デバッグの制御を行うための命令を半導体装置５４００に入力するための信号の経路としての機能を有する。
【０４６４】
パワースイッチ５４０３は、半導体装置５４００が有する、パワーコントローラ５４０２以外の各種回路への、電源電圧の供給を制御する機能を有する。上記各種回路は、幾つかのパワードメインにそれぞれ属しており、同一のパワードメインに属する各種回路は、パワースイッチ５４０３によって電源電圧の供給の有無が制御される。また、パワーコントローラ５４０２はパワースイッチ５４０３の動作を制御する機能を有する。
【０４６５】
上記構成を有する半導体装置５４００は、パワーゲーティングを行うことが可能である。パワーゲーティングの動作の流れについて、一例を挙げて説明する。
【０４６６】
まず、ＣＰＵコア５４０１が、電源電圧の供給を停止するタイミングを、パワーコントローラ５４０２のレジスタに設定する。次いで、ＣＰＵコア５４０１からパワーコントローラ５４０２へ、パワーゲーティングを開始する旨の命令を送る。次いで、半導体装置５４００内に含まれる各種レジスタとキャッシュ５４０４が、データの退避を開始する。次いで、半導体装置５４００が有するパワーコントローラ５４０２以外の各種回路への電源電圧の供給が、パワースイッチ５４０３により停止される。次いで、割込み信号がパワーコントローラ５４０２に入力されることで、半導体装置５４００が有する各種回路への電源電圧の供給が開始される。なお、パワーコントローラ５４０２にカウンタを設けておき、電源電圧の供給が開始されるタイミングを、割込み信号の入力に依らずに、当該カウンタを用いて決めるようにしてもよい。次いで、各種レジスタとキャッシュ５４０４が、データの復帰を開始する。次いで、制御装置５４０７における命令の実行が再開される。
【０４６７】
このようなパワーゲーティングは、プロセッサ全体、もしくはプロセッサを構成する一つ、又は複数の論理回路において行うことができる。また、短い時間でも電源の供給を停止することができる。このため、空間的に、あるいは時間的に細かい粒度で消費電力の削減を行うことができる。
【０４６８】
パワーゲーティングを行う場合、ＣＰＵコア５４０１や周辺回路５４２２が保持する情報を短期間に退避できることが好ましい。そうすることで、短期間に電源のオンオフが可能となり、省電力の効果が大きくなる。
【０４６９】
ＣＰＵコア５４０１や周辺回路５４２２が保持する情報を短期間に退避するためには、フリップフロップ回路がその回路内でデータ退避できることが好ましい（バックアップ可能なフリップフロップ回路と呼ぶ）。また、ＳＲＡＭセルがセル内でデータ退避できることが好ましい（バックアップ可能なＳＲＡＭセルと呼ぶ）。バックアップ可能なフリップフロップ回路やＳＲＡＭセルは、酸化物半導体（好ましくはＩｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物）をチャネル形成領域に含むトランジスタを有することが好ましい。その結果、トランジスタが低いオフ電流を有することで、バックアップ可能なフリップフロップ回路やＳＲＡＭセルは長期間電源供給なしに情報を保持することができる。また、トランジスタが高速なスイッチング速度を有することで、バックアップ可能なフリップフロップ回路やＳＲＡＭセルは短期間のデータ退避及び復帰が可能となる場合がある。
【０４７０】
バックアップ可能なフリップフロップ回路の例について、図１９を用いて説明する。
【０４７１】
図１９に示す半導体装置５５００は、バックアップ可能なフリップフロップ回路の一例である。半導体装置５５００は、第１の記憶回路５５０１と、第２の記憶回路５５０２と、第３の記憶回路５５０３と、読み出し回路５５０４と、を有する。半導体装置５５００には、電位Ｖ１と電位Ｖ２の電位差が、電源電圧として供給される。電位Ｖ１と電位Ｖ２は一方がハイレベルであり、他方がローレベルである。以下、電位Ｖ１がローレベル、電位Ｖ２がハイレベルの場合を例に挙げて、半導体装置５５００の構成例について説明するものとする。
【０４７２】
第１の記憶回路５５０１は、半導体装置５５００に電源電圧が供給されている期間において、データを含む信号Ｄが入力されると、当該データを保持する機能を有する。そして、半導体装置５５００に電源電圧が供給されている期間において、第１の記憶回路５５０１からは、保持されているデータを含む信号Ｑが出力される。一方、第１の記憶回路５５０１は、半導体装置５５００に電源電圧が供給されていない期間においては、データを保持することができない。すなわち、第１の記憶回路５５０１は、揮発性の記憶回路と呼ぶことができる。
【０４７３】
第２の記憶回路５５０２は、第１の記憶回路５５０１に保持されているデータを読み込んで記憶する（あるいは退避する）機能を有する。第３の記憶回路５５０３は、第２の記憶回路５５０２に保持されているデータを読み込記憶する（あるいは退避する）機能を有する。読み出し回路５５０４は、第２の記憶回路５５０２又は第３の記憶回路５５０３に保持されたデータを読み出して第１の記憶回路５５０１に記憶する（あるいは復帰する）機能を有する。
【０４７４】
特に、第３の記憶回路５５０３は、半導体装置５５００に電源電圧が供給されてない期間においても、第２の記憶回路５５０２に保持されているデータを読み込記憶する（あるいは退避する）機能を有する。
【０４７５】
図１９に示すように、第２の記憶回路５５０２はトランジスタ５５１２と容量素子５５１９とを有する。第３の記憶回路５５０３はトランジスタ５５１３と、トランジスタ５５１５と、容量素子５５２０とを有する。読み出し回路５５０４はトランジスタ５５１０と、トランジスタ５５１８と、トランジスタ５５０９と、トランジスタ５５１７と、を有する。
【０４７６】
トランジスタ５５１２は、第１の記憶回路５５０１に保持されているデータに応じた電荷を、容量素子５５１９に充放電する機能を有する。トランジスタ５５１２は、第１の記憶回路５５０１に保持されているデータに応じた電荷を容量素子５５１９に対して高速に充放電できることが望ましい。具体的には、トランジスタ５５１２が、結晶性を有するシリコン（好ましくは多結晶シリコン、更に好ましくは単結晶シリコン）をチャネル形成領域に含むことが望ましい。
【０４７７】
トランジスタ５５１３は、容量素子５５１９に保持されている電荷に従って導通状態又は非導通状態が選択される。トランジスタ５５１５は、トランジスタ５５１３が導通状態であるときに、配線５５４４の電位に応じた電荷を容量素子５５２０に充放電する機能を有する。トランジスタ５５１５は、オフ電流が著しく小さいことが望ましい。具体的には、トランジスタ５５１５が、酸化物半導体（好ましくはＩｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物）をチャネル形成領域に含むことが望ましい。
【０４７８】
各素子の接続関係を具体的に説明すると、トランジスタ５５１２のソース及びドレインの一方は、第１の記憶回路５５０１に接続されている。トランジスタ５５１２のソース及びドレインの他方は、容量素子５５１９の一方の電極、トランジスタ５５１３のゲート、及びトランジスタ５５１８のゲートに接続されている。容量素子５５１９の他方の電極は、配線５５４２に接続されている。トランジスタ５５１３のソース及びドレインの一方は、配線５５４４に接続されている。トランジスタ５５１３のソース及びドレインの他方は、トランジスタ５５１５のソース及びドレインの一方に接続されている。トランジスタ５５１５のソース及びドレインの他方は、容量素子５５２０の一方の電極、及びトランジスタ５５１０のゲートに接続されている。容量素子５５２０の他方の電極は、配線５５４３に接続されている。トランジスタ５５１０のソース及びドレインの一方は、配線５５４１に接続されている。トランジスタ５５１０のソース及びドレインの他方は、トランジスタ５５１８のソース及びドレインの一方に接続されている。トランジスタ５５１８のソース及びドレインの他方は、トランジスタ５５０９のソース及びドレインの一方に接続されている。トランジスタ５５０９のソース及びドレインの他方は、トランジスタ５５１７のソース及びドレインの一方、及び第１の記憶回路５５０１に接続されている。トランジスタ５５１７のソース及びドレインの他方は、配線５５４０に接続されている。また、図１９においては、トランジスタ５５０９のゲートは、トランジスタ５５１７のゲートと接続されているが、トランジスタ５５０９のゲートは、必ずしもトランジスタ５５１７のゲートと接続されていなくてもよい。
【０４７９】
トランジスタ５５１５に先の実施の形態で例示されたトランジスタを適用することができる。トランジスタ５５１５のオフ電流が小さいために、半導体装置５５００は、長期間電源供給なしに情報を保持することができる。トランジスタ５５１５のスイッチング特性が良好であるために、半導体装置５５００は、高速のバックアップとリカバリを行うことができる。
【０４８０】
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【０４８１】
（実施の形態９）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る半導体装置の一形態を、図２０、及び図２１を用いて説明する。
【０４８２】
＜半導体ウエハ、チップ＞
図２０（Ａ）は、ダイシング処理が行なわれる前の基板７１１の上面図を示している。基板７１１としては、例えば、半導体基板（「半導体ウエハ」ともいう。）を用いることができる。基板７１１上には、複数の回路領域７１２が設けられている。回路領域７１２には、本発明の一態様に係る半導体装置などを設けることができる。
【０４８３】
複数の回路領域７１２は、それぞれが分離領域７１３に囲まれている。分離領域７１３と重なる位置に分離線（「ダイシングライン」ともいう。）７１４が設定される。分離線７１４に沿って基板７１１を切断することで、回路領域７１２を含むチップ７１５を基板７１１から切り出すことができる。図２０（Ｂ）にチップ７１５の拡大図を示す。
【０４８４】
また、分離領域７１３に導電層、半導体層などを設けてもよい。分離領域７１３に導電層、半導体層などを設けることで、ダイシング工程時に生じうるＥＳＤを緩和し、ダイシング工程に起因する歩留まりの低下を防ぐことができる。また、一般にダイシング工程は、基板の冷却、削りくずの除去、帯電防止などを目的として、炭酸ガスなどを溶解させて比抵抗を下げた純水を切削部に供給しながら行なう。分離領域７１３に導電層、半導体層などを設けることで、当該純水の使用量を削減することができる。よって、半導体装置の生産コストを低減することができる。また、半導体装置の生産性を高めることができる。
【０４８５】
＜電子部品＞
チップ７１５を用いた電子部品の一例について、図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）を用いて説明する。なお、電子部品は、半導体パッケージ、又はＩＣ用パッケージともいう。電子部品は、端子取り出し方向、端子の形状などに応じて、複数の規格、名称などが存在する。
【０４８６】
電子部品は、組み立て工程（後工程）において、上記実施の形態に示した半導体装置と該半導体装置以外の部品が組み合わされて完成する。
【０４８７】
図２１（Ａ）に示すフローチャートを用いて、後工程について説明する。前工程において基板７１１に本発明の一態様に係る半導体装置などが形成された後、基板７１１の裏面（半導体装置などが形成されていない面）を研削する「裏面研削工程」を行なう（ステップＳ７２１）。研削により基板７１１を薄くすることで、電子部品の小型化を図ることができる。
【０４８８】
次に、基板７１１を複数のチップ７１５に分離する「ダイシング工程」を行う（ステップＳ７２２）。そして、分離されたチップ７１５を個々のリードフレーム上に接合する「ダイボンディング工程」を行う（ステップＳ７２３）。ダイボンディング工程におけるチップ７１５とリードフレームとの接合は、樹脂による接合、又はテープによる接合など、適宜製品に応じた方法を選択する。なお、リードフレームに代えてインターポーザ基板上にチップ７１５を接合してもよい。
【０４８９】
次いで、リードフレームのリードとチップ７１５上の電極とを、金属の細線（ワイヤー）で電気的に接続する「ワイヤーボンディング工程」を行う（ステップＳ７２４）。金属の細線には、銀線、金線などを用いることができる。また、ワイヤーボンディングは、例えば、ボールボンディング、又はウェッジボンディングを用いることができる。
【０４９０】
ワイヤーボンディングされたチップ７１５は、エポキシ樹脂などで封止される「封止工程（モールド工程）」が施される（ステップＳ７２５）。封止工程を行うことで電子部品の内部が樹脂で充填され、チップ７１５とリードを接続するワイヤーを機械的な外力から保護することができ、また水分、埃などによる特性の劣化（信頼性の低下）を低減することができる。
【０４９１】
次いで、リードフレームのリードをめっき処理する「リードめっき工程」を行なう（ステップＳ７２６）。めっき処理によりリードの錆を防止し、後にプリント基板に実装する際のはんだ付けをより確実に行うことができる。次いで、リードを切断及び成形加工する「成形工程」を行なう（ステップＳ７２７）。
【０４９２】
次いで、パッケージの表面に印字処理（マーキング）を施す「マーキング工程」を行なう（ステップＳ７２８）。そして外観形状の良否、動作不良の有無などを調べる「検査工程」（ステップＳ７２９）を経て、電子部品が完成する。
【０４９３】
完成された電子部品の斜視模式図を、図２１（Ｂ）に示す。図２１（Ｂ）では、電子部品の一例として、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）の斜視模式図を示している。図２１（Ｂ）に示す電子部品７５０は、リード７５５及びチップ７１５を有する。電子部品７５０は、チップ７１５を複数有していてもよい。
【０４９４】
図２１（Ｂ）に示す電子部品７５０は、例えばプリント基板７５２に実装される。このような電子部品７５０が複数組み合わされて、それぞれがプリント基板７５２上で電気的に接続されることで電子部品が実装された基板（実装基板７５４）が完成する。完成された実装基板７５４は、電子機器などに用いられる。
【０４９５】
（実施の形態１０）
＜電子機器＞
本発明の一態様に係るデータ管理方法及び半導体装置は、様々な電子機器に用いることができる。図２２に、本発明の一態様に係るデータ管理方法及び半導体装置を用いた電子機器の具体例を示す。
【０４９６】
図２２（Ａ）は、自動車の一例を示す外観図である。自動車２９８０は、車体２９８１、車輪２９８２、ダッシュボード２９８３、及びライト２９８４等を有する。また、自動車２９８０は、アンテナ、バッテリなどを備える。自動車２９８０は、車体２９８１、車輪２９８２、ダッシュボード２９８３、及びライト２９８４等にそれぞれセンサを備えることができる。実施の形態２で示されたデータ管理方法を用いることで複数のセンサ情報を効率的に扱うことで、燃費の改善、車内空間の温調の改善、居眠り運転の防止などを管理することができる。
【０４９７】
図２２（Ｂ）に示す情報端末２９１０は、筐体２９１１に、表示部２９１２、マイク２９１７、スピーカ部２９１４、カメラ２９１３、外部接続部２９１６、及び操作スイッチ２９１５等を有する。表示部２９１２には、可撓性基板が用いられた表示パネル及びタッチスクリーンを備える。また、情報端末２９１０は、筐体２９１１の内側にアンテナ、バッテリなどを備える。情報端末２９１０は、例えば、スマートフォン、携帯電話、タブレット型情報端末、タブレット型パーソナルコンピュータ、電子書籍端末等として用いることができる。情報端末２９１０は、データ管理方法において、ネットワークに接続される記憶装置の一つとしてもよい。
【０４９８】
図２２（Ｃ）に示すノート型パーソナルコンピュータ２９２０は、筐体２９２１、表示部２９２２、キーボード２９２３、及びポインティングデバイス２９２４等を有する。また、ノート型パーソナルコンピュータ２９２０は、筐体２９２１の内側にアンテナ、バッテリなどを備える。ノート型パーソナルコンピュータ２９２０は、データ管理方法において、ネットワークに接続される記憶装置の一つとしてもよい。
【０４９９】
図２２（Ｄ）に示すビデオカメラ２９４０は、筐体２９４１、筐体２９４２、表示部２９４３、操作スイッチ２９４４、レンズ２９４５、及び接続部２９４６等を有する。操作スイッチ２９４４及びレンズ２９４５は筐体２９４１に設けられており、表示部２９４３は筐体２９４２に設けられている。また、ビデオカメラ２９４０は、筐体２９４１の内側にアンテナ、バッテリなどを備える。そして、筐体２９４１と筐体２９４２は、接続部２９４６により接続されており、筐体２９４１と筐体２９４２の間の角度は、接続部２９４６により変えることが可能な構造となっている。筐体２９４１に対する筐体２９４２の角度によって、表示部２９４３に表示される画像の向きの変更や、画像の表示／非表示の切り換えを行うことができる。実施の形態１で説明するカメラ１００は、ビデオカメラ２９４０でもよい。
【０５００】
図２２（Ｅ）にバングル型の情報端末の一例を示す。情報端末２９５０は、筐体２９５１、及び表示部２９５２等を有する。また、情報端末２９５０、筐体２９５１の内側にセンサ、アンテナ、バッテリなどを備える。表示部２９５２は、曲面を有する筐体２９５１に支持されている。表示部２９５２には、可撓性基板を用いた表示パネルを備えているため、フレキシブルかつ軽くて使い勝手の良い情報端末２９５０を提供することができる。もしくは、情報端末２９５０が複数のセンサを備えているときは、表示部２９５２を有しなくてもよい。
【０５０１】
図２２（Ｆ）に腕時計型の情報端末の一例を示す。情報端末２９６０は、筐体２９６１、表示部２９６２、バンド２９６３、バックル２９６４、操作スイッチ２９６５、入出力端子２９６６などを備える。また、情報端末２９６０、筐体２９６１の内側にアンテナ、バッテリなどを備える。情報端末２９６０は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
【０５０２】
表示部２９６２の表示面は湾曲しており、湾曲する表示面に沿って表示を行うことができる。また、表示部２９６２はタッチセンサを備え、指やスタイラスなどで画面に触れることで操作することができる。例えば、表示部２９６２に表示されたアイコン２９６７に触れることで、アプリケーションを起動することができる。操作スイッチ２９６５は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持たせることができる。例えば、情報端末２９６０に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作スイッチ２９６５の機能を設定することもできる。
【０５０３】
また、情報端末２９６０は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、情報端末２９６０は入出力端子２９６６を備え、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子２９６６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子２９６６を介さずに無線給電により行ってもよい。
【０５０４】
例えば、本発明の一態様の半導体装置を用いた記憶装置は、上述された電子機器の制御情報や、制御プログラムなどを長期間保持することができる。本発明の一態様に係る半導体装置を用いることで、信頼性の高い電子機器を実現することができる。
【０５０５】
本実施の形態は、他の実施の形態などに記載された構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【０５０６】
Ｂ１    端子
Ｂ２    端子
Ｃ３１    容量素子
Ｃ３６    容量素子
ＣＢ３１    容量素子
ＣＢ３６    容量素子
ＣＬＫ１    クロック信号
ＣＬＫ２    クロック信号
ＣＳ１    容量素子
Ｍ３１    Ｓｉトランジスタ
Ｍ３７    Ｓｉトランジスタ
ＭＯ３１    ＯＳトランジスタ
ＭＯ３２    ＯＳトランジスタ
ＭＯ３５    ＯＳトランジスタ
ＭＯ３６    ＯＳトランジスタ
ＭＯＢ３１    ＯＳトランジスタ
ＭＯＢ３２    ＯＳトランジスタ
ＭＯＢ３５    ＯＳトランジスタ
ＭＯＢ３６    ＯＳトランジスタ
ＭＷ１    トランジスタ
１０    電子機器
１１    入力装置
１２ａ    特定情報
１２ｂ    特徴情報
１２ｃ    履歴情報
１３    記憶領域
１３ａ    特定情報
１３ｂ    特徴情報
１３ｃ    履歴情報
１４    記憶領域
１４ａ    特定情報
１４ｂ    特徴情報
１４ｃ    履歴情報
１５    記憶装置
４０    看護ロボット
４１    撮像装置
４１ａ    画像データ
４１ｂ    音声データ
４２    マイク
４３    通信モジュール
４４    記憶装置
４５    センサモジュール
４５ａ    通信モジュール
４６    患者
４７    患者
４８    患者
５１    電子機器
５２    情報端末
５３    検知体
５４    山
５５    噴火
６０    入力ボックス
６１    履歴表示エリア
６３    表示オブジェクト
１００    カメラ
１００ａ    カメラ
１００ｂ    カメラ
１００ｃ    カメラ
１０１    プロセッサ
１０２    撮像装置
１０３    通信モジュール
１０４    記憶装置
１０４ａ    画像データ
１０４ｂ    特徴データ
１０４ｃ    履歴データ
１０５    記憶装置
１０５ａ    画像データ
１０５ｂ    特徴データ
１０５ｃ    履歴データ
１０６    記憶装置
１０６ａ    画像データ
１０６ｂ    特徴データ
１０６ｃ    履歴データ
１０７    表示モジュール
１０７ａ    表示装置
１０７ｂ    タッチパネル
１０７ｃ    ディスプレイコントローラ
１０７ｄ    フレームメモリ
１０７ｅ    ディスプレイ
１０８    人感センサ
１０９    出力装置
１１０    入力装置
１１０ａ    マイク
１１０ｂ    人感センサ
１１０ｃ    ソーラパネル
１１０ｄ    ソーラパネル
１２０    サーバ
１２１    プロセッサ
１２２    記憶装置
１２２ａ    画像データ
１２２ｂ    特徴データ
１２２ｃ    履歴データ
１２３    通信モジュール
１２４    記憶装置
１２５    入力装置
１２６    出力装置
１３０ａ    画像データ
１３０ｂ    特徴データ
１３０ｃ    履歴データ
２００    トランジスタ
２０３    導電体
２０３ａ    導電体
２０３ｂ    導電体
２０５    導電体
２０５ａ    導電体
２０５ｂ    導電体
２１０    絶縁体
２１２    絶縁体
２１４    絶縁体
２１６    絶縁体
２１８    導電体
２２０    絶縁体
２２２    絶縁体
２２４    絶縁体
２３０    酸化物
２３０ａ    酸化物
２３０ｂ    酸化物
２３０ｃ    酸化物
２３１    領域
２３１ａ    領域
２３１ｂ    領域
２３２    領域
２３２ａ    領域
２３２ｂ    領域
２３３    領域
２３３ａ    領域
２３３ｂ    領域
２３４    領域
２３９    領域
２４６    導電体
２４８    導電体
２５０    絶縁体
２５２    導電体
２５２ａ    導電体
２５２ｂ    導電体
２６０    導電体
２６０ａ    導電体
２６０ｂ    導電体
２７０    絶縁体
２７２    絶縁体
２７４    絶縁体
２８０    絶縁体
２８２    絶縁体
２８６    絶縁体
３００    トランジスタ
３１１    基板
３１３    半導体領域
３１４ａ    低抵抗領域
３１４ｂ    低抵抗領域
３１５    絶縁体
３１６    導電体
３２０    絶縁体
３２２    絶縁体
３２４    絶縁体
３２６    絶縁体
３２８    導電体
３３０    導電体
３５０    絶縁体
３５２    絶縁体
３５４    絶縁体
３５６    導電体
３６０    絶縁体
３６２    絶縁体
３６４    絶縁体
３６６    導電体
３７０    絶縁体
３７２    絶縁体
３７４    絶縁体
３７６    導電体
３８０    絶縁体
３８２    絶縁体
３８４    絶縁体
３８６    導電体
４００    容量素子
４１０    導電体
４１２    導電体
４２０    導電体
４２６ａ    領域
４３０    絶縁体
４５０    絶縁体
７１１    基板
７１２    回路領域
７１３    分離領域
７１４    分離線
７１５    チップ
７５０    電子部品
７５２    プリント基板
７５４    実装基板
７５５    リード
１４００    ＤＯＳＲＡＭ
１４０５    コントローラ
１４１０    行回路
１４１１    デコーダ
１４１２    ワード線ドライバ回路
１４１３    列セレクタ
１４１４    センスアンプドライバ回路
１４１５    列回路
１４１６    グローバルセンスアンプアレイ
１４１７    入出力回路
１４２０    ＭＣ−ＳＡアレイ
１４２２    メモリセルアレイ
１４２３    センスアンプアレイ
１４２５    ローカルメモリセルアレイ
１４２６    ローカルセンスアンプアレイ
１４４４    スイッチアレイ
１４４５    メモリセル
１４４６    センスアンプ
１４４７    グローバルセンスアンプ
２９１０    情報端末
２９１１    筐体
２９１２    表示部
２９１３    カメラ
２９１４    スピーカ部
２９１５    操作スイッチ
２９１６    外部接続部
２９１７    マイク
２９２０    ノート型パーソナルコンピュータ
２９２１    筐体
２９２２    表示部
２９２３    キーボード
２９２４    ポインティングデバイス
２９４０    ビデオカメラ
２９４１    筐体
２９４２    筐体
２９４３    表示部
２９４４    操作スイッチ
２９４５    レンズ
２９４６    接続部
２９５０    情報端末
２９５１    筐体
２９５２    表示部
２９６０    情報端末
２９６１    筐体
２９６２    表示部
２９６３    バンド
２９６４    バックル
２９６５    操作スイッチ
２９６６    入出力端子
２９６７    アイコン
２９８０    自動車
２９８１    車体
２９８２    車輪
２９８３    ダッシュボード
２９８４    ライト
３００１    配線
３００２    配線
３００３    配線
３００４    配線
３００５    配線
３００６    配線
３１１０    ＯＳ−ＦＰＧＡ
３１１１    コントローラ
３１１２    ワードドライバ
３１１３    データドライバ
３１１５    プログラマブルエリア
３１１７    ＩＯＢ
３１１９    コア
３１２０    ＬＡＢ
３１２１    ＰＬＥ
３１２３    ＬＵＴブロック
３１２４    レジスタブロック
３１２５    セレクタ
３１２６    ＣＭ
３１２７    パワースイッチ
３１２８    ＣＭ
３１３０    ＳＡＢ
３１３１    ＳＢ
３１３３    ＰＲＳ
３１３５    ＣＭ
３１３７    メモリ回路
３１３７Ｂ    メモリ回路
３１４０    ＯＳ−ＦＦ
３１４１    ＦＦ
３１４２    シャドウレジスタ
３１４３    メモリ回路
３１４３Ｂ    メモリ回路
３１８８    インバータ回路
３１８９    インバータ回路
５４００    半導体装置
５４０１    ＣＰＵコア
５４０２    パワーコントローラ
５４０３    パワースイッチ
５４０４    キャッシュ
５４０５    バスインターフェース
５４０６    デバッグインターフェース
５４０７    制御装置
５４０８    ＰＣ
５４０９    パイプラインレジスタ
５４１０    パイプラインレジスタ
５４１１    ＡＬＵ
５４１２    レジスタファイル
５４２１    パワーマネージメントユニット
５４２２    周辺回路
５４２３    データバス
５５００    半導体装置
５５０１    記憶回路
５５０２    記憶回路
５５０３    記憶回路
５５０４    回路
５５０９    トランジスタ
５５１０    トランジスタ
５５１２    トランジスタ
５５１３    トランジスタ
５５１５    トランジスタ
５５１７    トランジスタ
５５１８    トランジスタ
５５１９    容量素子
５５２０    容量素子
５５４０    配線
５５４１    配線
５５４２    配線
５５４３    配線
５５４４    配線
【図１】
2018097639.tif 000003
【図２】
2018097639.tif 000004
【図３】
2018097639.tif 000005
【図４】
2018097639.tif 000006
【図５】
2018097639.tif 000007
【図６】
2018097639.tif 000008
【図７】
2018097639.tif 000009
【図８】
2018097639.tif 000010
【図９】
2018097639.tif 000011
【図１０】
2018097639.tif 000012
【図１１】
2018097639.tif 000013
【図１２】
2018097639.tif 000014
【図１３】
2018097639.tif 000015
【図１４】
2018097639.tif 000016
【図１５】
2018097639.tif 000017
【図１６】
2018097639.tif 000018
【図１７】
2018097639.tif 000019
【図１８】
2018097639.tif 000020
【図１９】
2018097639.tif 000021
【図２０】
2018097639.tif 000022
【図２１】
2018097639.tif 000023
【図２２】
2018097639.tif 000024