限幅器以及采用限幅器的半导体器件制造技术

本发明专利技术涉及限幅器以及采用限幅器的半导体器件。本发明专利技术的限幅器采用包括浮栅的堆叠栅薄膜晶体管(TFT)作为二极管。当采用包括浮栅的TFT时，即使在存在TFT阈值电压Vth的变化的情况下，借助于控制聚集在浮栅中的电荷量，也可以控制阈值电压Vth。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用半导体薄膜制作的限幅器。更确切地说，本专利技术涉及到采用限幅器的能够进行无线通信的半导体器件。
技术介绍
能够进行无线数据通信的诸如ID芯片或IC卡之类的半导体器件，已经在各种领域内得到了实际使用，且作为一种新的通信信息终端而有望进一步扩展其市场。ID芯片也被称为无线标签、RFID(射频识别)标签、或IC标签。目前被实际使用的ID芯片和IC卡各具有天线和利用半导体衬底制作的集成电路。ID芯片或IC卡能够经由无线电波而与读出器/写入器进行通信。具体地说，集成电路利用从读出器/写入器发射的无线电波在天线中产生的AC电压而工作，且从集成电路输出的信号被用于天线的负载调制，信号从而能够被发射到读出器/写入器。
技术实现思路
从读出器/写入器发射的无线电波的强度取决于标准；因此，ID芯片或IC卡的天线中产生的AC电压幅度通常都在预定的范围内。但若ID芯片或IC卡被暴露于由例如来自外部电子装置的不希望有的辐射所造成的超过此标准的大幅度无线电波，则在天线中就出现超过预定范围的过量AC电压。当集成电路的半导体元件中流动的电流随着这一过量 AC电压而急剧增大时，集成电路就可能由于介质击穿而被损坏。特别是近年来，半导体元件的承受电压由于其小型化而趋向于减小。因此，配备有过流保护电路的ID芯片或IC卡，对于改善其可靠性是极为有效的。限幅器是一种幅度限制器，它将输出电压保持为不超过预定的电压(极限电压)，而不管输入电压如何，这是一种用于上述过流保护的电路。图20A是电路图，示出了限幅器的一般例子。附图标记1901表示电阻器，1902表示其栅极(G)和漏极(D)彼此连接的(连接成二极管的)晶体管。来自输入端子的电压 Vin被馈送到电阻器1901的两个端子中的第一端子。晶体管1902的栅极和漏极被连接到电阻器1901的第二端子，晶体管的源极⑶被馈以诸如地(GND)之类的恒定电压。电阻器 1901第二端子处的电压对应于限幅器输出端子处的电压Vout。根据上述结构，即使过量的电压Vin从输入端子被输入，正向偏置电流也在晶体管1902中流动，输出端子处的电压Vout从而能够被保持为不大于极限电压。但由于此极限电压依赖于连接成二极管的晶体管的特性，故难以精确地控制此极限电压。图20B示出了晶体管1902的漏极-源极电压Vds与漏极电流Id之间的关系。正向电压降Vf依赖于晶体管1902的阈值电压Vth。在图20A所示限幅器的情况下，极限电压等于正向电压降Vf，因此，阈值电压Vth的变化对极限电压的变化有直接的影响。因此，当晶体管1902的特性变化时，就难以精确地控制限幅器输出端子处的电压 Vout，集成电路就无法按所希望的规格工作，集成电路甚至可能由于介质击穿而被损坏。而且，与玻璃衬底等相比，用来形成集成电路的半导体衬底价格更昂贵、适应性较差、机械强度较低。借助于减小集成电路本身的面积，机械强度能够被提高一定程度。但在这种情况下，难以保持电路的规模，ID芯片或IC卡的用途因而受到限制。因此，若重点是保持集成电路的电路规模，则集成电路的面积不能减小太多，这就限制了机械强度的提高。考虑到上述情况，本专利技术提供了一种能够精确地控制极限电压的限幅器。本专利技术还提供了一种能够精确地控制极限电压的半导体器件。而且，本专利技术提供了一种采用此限幅器的半导体器件，其中，能够在保持电路规模的情况下提高集成电路的机械强度。本专利技术还提供了一种价廉的半导体器件。本专利技术的限幅器的特征在于采用具有浮栅的叠层栅晶体管作为二极管。更具体地说，本专利技术的限幅器的特征在于具有包括一对掺杂区的半导体；形成在半导体上的第一绝缘膜；第一电极(浮栅)，此第一电极(浮栅)形成于夹在一对半导体掺杂区之间的区域上、以第一绝缘膜(第一栅绝缘膜)插入其间；形成在第一电极上的第二绝缘膜(第二栅绝缘膜)；以及形成在第一电极上的第二电极(控制栅)、以第二绝缘膜插入其间。本专利技术的限幅器的特征还在于一对掺杂区之一被电连接到第二电极。根据具有浮栅的晶体管，借助于控制积累在浮栅中的电荷量，能够修正晶体管的阈值电压Vth的变化。诸如ID芯片或IC卡之类的本专利技术的半导体器件，其特征在于具有配备有上述限幅器的集成电路。若薄膜晶体管(TFT)被用作晶体管，则集成电路以及限幅器中的电路也由利用半导体薄膜形成的半导体元件制造。除了集成电路之外，本专利技术的半导体器件还可以包括天线。此集成电路利用天线中产生的AC电压来工作，并借助于对天线中感应的AC电压进行调制而将信号发射到读出器/写入器。此天线和集成电路可以被制作在同一个衬底上，或天线可以与集成电路分别制作，然后对其进行连接。这种天线与集成电路被制作在同一个衬底上的ID芯片也被称为无线芯片。此集成电路可以被直接形成在衬底上，或可以在制作于衬底上之后被固定到另一衬底。优选利用选自下列各种方法的一种方法来将集成电路固定到另一衬底，诸如其中金属氧化物被形成在高度抗热衬底与集成电路之间，并利用晶化来弱化此金属氧化物，以便将集成电路从衬底取下，然后将其固定到另一衬底的方法；其中在高度抗热衬底与集成电路之间形成剥离层，并利用激光辐照或蚀刻来清除此剥离层，以便将集成电路从衬底取下， 然后将其固定到另一衬底的方法；以及其中其上形成集成电路的高度抗热的衬底被机械地清除，或者利用溶液或气体进行蚀刻而从衬底取下此集成电路，再将其固定到另一衬底的方法。作为变通，借助于彼此固定分别制作的集成电路，这些集成电路可以被堆叠，从而提高电路规模和存储容量。由于与制作在半导体衬底上的集成电路相比，采用半导体薄膜的集成电路的厚度被显著地减小，故可以堆叠多个集成电路，同时在一定程度上保持这些集成电路的机械强度。利用诸如倒装芯片键合、TAB (带自动键合)、以及金属丝键合之类的已知方法，堆叠的各个集成电路可以被彼此连接。本专利技术还包括采用上述ID芯片的包装材料、标签、证书、票据、以及证卷。本专利技术中的包装材料相当于诸如塑料包装、塑料瓶、托盘、以及封壳之类的用来包装物件的可成形或已成形的支持物。本专利技术中的标签相当于诸如发货标签、价格标签、以及名称标签之类的贴到物件上的具有物件数据的标签。本专利技术中的证书相当于诸如户口簿、驾照、护照、执照、 身份证、会员证、信用卡、现金卡、预付卡、病历卡、以及月票之类的证明真实情况的文件。本专利技术中的证卷相当于诸如交易票据、支票、收据、提货单、仓库收据、股票、债卷、赠予证明、 以及抵押证明之类的证明私有财产权利的证书。根据本专利技术的限幅器，优选利用具有浮栅的晶体管作为二极管，借助于修正晶体管阈值电压的变化，并最终修正正向电压降Vf的变化，来精确地控制极限电压。特别是在采用TFT的情况下，能够制作半导体器件而不采用昂贵的半导体衬底，虽然TFT特性的变化大于制作在半导体衬底上的晶体管的特性变化。然而，根据本专利技术的限幅器，即使采用由价廉衬底制作的TFT也能精确地控制极限电压，故这是优选的。在诸如ID芯片或IC卡之类的本专利技术的半导体器件中，上述限幅器被提供在集成电路中，因而可以得到精确的极限电压。于是，集成电路以所希望的规格工作，从而可以防止由于介质击穿而被损坏。而且，当集成电路以及限幅器中的电路也由用半导体薄膜制作的半导体元件构成时，即，可以利用价廉的衬底来制作半导体器件。因此，半导体器本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种限幅器，包含：晶体管，包括浮栅和控制栅，其中晶体管的浮栅和控制栅彼此重叠，其间插入有绝缘膜；浮栅是电浮动的并且被配置成聚集电荷；晶体管的漏极被连接到控制栅；漏极和控制栅被连接到输入端子和输出端子；并且在浮栅中聚集的电荷量通过控制栅和源极之间的电压来控制。

【技术特征摘要】
2004.04.09 JP 2004-1154671.一种限幅器，包含晶体管，包括浮栅和控制栅，其中晶体管的浮栅和控制栅彼此重叠，其间插入有绝缘膜； 浮栅是电浮动的并且被配置成聚集电荷； 晶体管的漏极被连接到控制栅； 漏极和控制栅被连接到输入端子和输出端子；并且在浮栅中聚集的电荷量通过控制栅和源极之间的电压来控制。2.一种限幅器，包含晶体管，包括浮栅和控制栅，其中晶体管的浮栅和控制栅彼此重叠，其间插入有绝缘膜； 浮栅是电浮动的并且被配置成聚集电荷； 晶体管的漏极被连接到控制栅； 晶体管的源极被连接到输入端子和输出端子；以及在浮栅中聚集的电荷量通过控制栅和源极之间的电压来控制。3.一种限幅器，包含多个晶体管，每个晶体管包括浮栅和控制栅，其中多个晶体管的每个晶体管的浮栅和控制栅彼此重叠，其间插入有绝缘膜； 浮栅是电浮动的并且被配置成聚集电荷； 多个晶体管的每个晶体管的漏极被连接到控制栅； 此多个晶体管被串联连接，以便具有相同的正向电流方向；连接在端部处的多个晶体管的其中一个晶体管的漏极和控制栅，被连接到输入端子和输出端子；以及在多个晶体管的其中一个晶体管的浮栅中聚集的电荷量通过其中的控制栅和源极之间的电压来控制。4.一种限幅器，包含多个晶体管，每个晶体管包括浮栅和控制栅，其中多个晶体管的每个晶体管的浮栅和控制栅彼此重叠，其间插入有绝缘膜； 浮栅是电浮动的并且被配置成聚集电荷； 多个晶体管的每个晶体管的漏极被连接到控制栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤清，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP