[发明专利]半导体装置以及其工作方法

说明书

提供一种可以取得晶体管的阈值电压的半导体装置。半导体装置包括第一晶体管、第一电容器、第一输出端子、第一开关以及第二开关。第一晶体管的栅极与源极电连接。第一电容器的第一端子与源极电连接。第一电容器的第二端子及第一输出端子与第一晶体管的背栅极电连接。第一开关控制向背栅极的第一电压的输入。第一晶体管的漏极被输入第二电压。第二开关控制向源极的第三电压的输入。

技术领域

本说明书说明半导体装置以及其工作方法和制造方法等。

在本说明书中，半导体装置是指利用半导体特性的装置并是指包含半导体元件(晶体管、二极管、光电二极管等)的电路及具有该电路的装置等。另外，半导体装置是指能够利用半导体特性而发挥作用的所有装置。例如，作为半导体装置的例子，有集成电路、具备集成电路的芯片、封装中容纳有芯片的电子构件。另外，存储装置、显示装置、发光装置、照明装置以及电子设备等本身是半导体装置，或者有时包括半导体装置。

背景技术

作为可用于晶体管的半导体，金属氧化物受到关注。被称为“IGZO”等的In-Ga-Zn氧化物是多元系金属氧化物的典型例子。通过对IGZO的研究，发现了既不是单晶也不是非晶的CAAC(c-axis aligned crystalline)结构及nc(nanocrystalline)结构(例如，非专利文献1)。

报告了在沟道形成区域中包括金属氧化物半导体的晶体管(下面有时称为“氧化物半导体晶体管”或“OS晶体管”)具有极小的关态电流(例如，非专利文献1、2)。使用OS晶体管的各种半导体装置(例如，非专利文献3、4)被制造。可以将OS晶体管的制造工序列入现有的Si晶体管的CMOS工序，并且OS晶体管可以层叠于Si晶体管(例如，非专利文献4)。

Si晶体管可以通过引入杂质容易控制阈值电压。另一方面，控制OS晶体管的阈值电压的可靠性高的制造技术尚未确立。于是，通过在OS晶体管中设置第一栅电极(也称为栅极或前栅极)及第二栅电极(也称为背栅极)并控制第二栅电极的电压，控制OS晶体管的阈值电压(例如，专利文献1)。

[先行技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请公开第2012-69932号公报

[非专利文献]

[非专利文献1]S.Yamazaki et al.，“Properties of crystalline In-Ga-Zn-oxide semiconductor and its transistor characteristics，”Jpn.J.Appl.Phys.，vol.53，04ED18(2014).

[非专利文献2]K.Kato et al.，“Evaluation of Off-State CurrentCharacteristics of Transistor Using Oxide Semiconductor Material，Indium-Gallium-Zinc Oxide，”Jpn.J.Appl.Phys.，vol.51，021201(2012).

[非专利文献3]S.Amano et al.，“Low Power LC Display Using In-Ga-Zn-OxideTFTs Based on Variable Frame Frequency，“SID Symp.Dig.Papers，vol.41，pp.626-629(2010).

[非专利文献4]T.Ishizu et al.，“Embedded Oxide Semiconductor Memories：A KeyEnabler for Low-Power ULSI，”ECS Tran.，vol.79，pp.149-156(2017).

发明内容

发明所要解决的技术问题