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公開番号2024036493
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-15
出願番号2024015407,2022164687
出願日2024-02-05,2018-11-30
発明の名称半導体装置
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類G11C 5/14 20060101AFI20240308BHJP(情報記憶)
要約【課題】オン電流が高く、動作速度が速い半導体装置を提供する。
【解決手段】トランジスタと、第1回路と、を有する半導体装置である。トランジスタは
、第1ゲートおよび第2ゲートを有し、第1ゲートおよび第2ゲートは、半導体層を間に
介して互いに重なる領域を有する。第1回路は、温度センサと、電圧制御回路と、を有す
る。温度センサは、温度情報を取得し、温度情報を電圧制御回路に出力する機能を有する
。電圧制御回路は、温度情報を制御電圧に変換する機能を有する。第1回路は、制御電圧
を第2ゲートに印加する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
トランジスタと、容量素子と、補正回路と、電圧生成回路と、電圧保持回路と、を有し、
前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、前記容量素子と電気的に接続され、
前記補正回路の出力は、前記トランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記電圧生成回路の出力は、前記電圧保持回路の入力と電気的に接続され、
前記電圧保持回路の出力は、前記トランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記電圧保持回路は、前記電圧生成回路が生成した電圧を前記トランジスタのゲートに印加し保持する機能を有し、
前記補正回路は、温度情報を取得する機能と、前記温度情報を制御電圧に変換する機能と、を有し、
前記制御電圧は、前記電圧生成回路が生成した電圧を制御する電圧である半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【０００２】
また、本発明の一態様は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明の一態
様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・
マター）に関する。本発明の一態様は、その駆動方法、または、その作製方法に関する。
【０００３】
なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置
全般を指す。記憶装置、表示装置、電気光学装置、蓄電装置、半導体回路及び電子機器は
、半導体装置を有する場合がある。
【背景技術】
【０００４】
トランジスタに適用可能な半導体薄膜として、シリコン系半導体材料が広く知られている
が、その他の材料として酸化物半導体（ＯＳ：ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
）が注目されている。酸化物半導体としては、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛などの
一元系金属の酸化物のみでなく、多元系金属の酸化物も知られている。多元系金属の酸化
物の中でも、特に、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物（以下、ＩＧＺＯとも呼ぶ。）に関する研究
が盛んに行われている。
【０００５】
ＩＧＺＯに関する研究により、酸化物半導体において、単結晶でも非晶質でもない、ＣＡ
ＡＣ（ｃ－ａｘｉｓａｌｉｇｎｅｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）構造およびｎｃ（ｎａ
ｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）構造が見出された（非特許文献１乃至非特許文献３参照。
）。非特許文献１および非特許文献２では、ＣＡＡＣ構造を有する酸化物半導体を用いて
トランジスタを作製する技術も開示されている。さらに、ＣＡＡＣ構造およびｎｃ構造よ
りも結晶性の低い酸化物半導体でさえも、微小な結晶を有することが、非特許文献４およ
び非特許文献５に示されている。
【０００６】
さらに、ＩＧＺＯを活性層として用いたトランジスタは極めて低いオフ電流を持ち（非特
許文献６参照。）、その特性を利用したＬＳＩおよびディスプレイが報告されている（非
特許文献７および非特許文献８参照。）。
【０００７】
また、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタ（以下、「ＯＳトランジス
タ」とも呼ぶ。）を利用した様々な半導体装置が提案されている。
【０００８】
特許文献１には、ＯＳトランジスタを、ＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃ
ｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）に用いた例が開示されている。ＯＳトランジスタは、オフ状態
でのリーク電流（オフ電流）が非常に小さいので、リフレッシュ期間が長く消費電力の少
ないＤＲＡＭを作製することができる。
【０００９】
また、特許文献２には、ＯＳトランジスタを用いた不揮発性メモリが開示されている。こ
れら不揮発性メモリは、フラッシュメモリと異なり、書き換え可能回数に制限がなく、高
速な動作が容易に実現でき、消費電力も少ない。
【００１０】
これらＯＳトランジスタを用いたメモリは、ＯＳトランジスタのしきい値電圧を高くする
ことで、オフ電流を小さくすることが可能になり、メモリのデータ保持特性を向上させる
ことができる。特許文献２には、ＯＳトランジスタに第２ゲートを設けて、ＯＳトランジ
スタのしきい値電圧を制御し、オフ電流を下げた例が開示されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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