半导体装置的制作方法

本发明的一个方式涉及一种半导体装置及电子设备。本发明的一个方式不限定于上述。本说明书等所公开的发明的涉及一种物体、方法或制造方法。此外，本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。因此，具体而言，作为本说明书所公开的本发明的一个方式的的例子可以举出半导体装置、显示装置、液晶显示装置、发光装置、蓄电装置、摄像装置、存储装置、信号处理装置、处理器、电子设备、系统、它们的驱动方法、它们的制造方法或它们的检查方法。

背景技术：

1、近年来，对lsi、cpu、存储器(存储装置)等半导体装置进行开发。这些半导体装置用于计算机、便携式信息终端等各种电子设备。此外，根据运算处理执行时的暂时存储、数据的长期存储等用途，开发各种存储方式的存储器。作为典型的存储方式的存储器，例如可以举出dram、sram及快闪存储器等。

2、此外，如非专利文献1所示，利用铁电体(ferroelectric)的存储器的研究开发活跃。此外，作为下一代的铁电存储器，铁电hfo2类材料的研究(非专利文献2)、关于铪氧化物薄膜的铁电性的研究(非专利文献3)、关于hfo2薄膜的铁电性的研究(非专利文献4)以及使用铁电体hf0.5zr0.5o2的feram与cmos的统合的实证(非专利文献5)等有关氧化铪的研究也活跃。

3、[先行技术文献]

4、[非专利文献]

5、[非专利文献1]t.s.boescke，et al，“ferroelectricity in hafnium oxidethin films”，apl99，2011

6、[非专利文献2]zhen fan，et al，“ferroelectric hfo2-based materials fornext-generation ferroelectric memories”，journal of advanced dielectrics，vol.6，no.2，2016

7、[非专利文献3]jun okuno，et al，“soc compatible 1t1c feram memory arraybased on ferroelectric hf0.5zr0.5o2”，vlsi 2020

8、[非专利文献4]鸟海明，“hfo2薄膜的铁电性”，日本应用物理学会，第88卷，第9号，2019

9、[非专利文献5]t.francois，et al，“demonstration of beol-compatibleferroelectric hf0.5zr0.5o2 scaled feram co-integrated with 130nm cmos forembedded nvm applications”，iedm 2019

技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、在铁电存储器中，通过利用铁电体(可具有铁电性的材料)的极化反转，进行数据的写入及读出工作。此外，为了准确地保持被写入的数据，铁电体被要求增大剩余极化。

3、此外，在包括使用铁电体的电容器(也称为“铁电电容器”)的铁电存储器中，该电容器的电容值越大，数据保持的可靠性越可以提高。通过减薄介电体的膜厚以及/或者增加电容器的面积，可以实现电容值的增大。但是，前者的方法导致剩余极化下降，由此难以实现电容值的增大。此外，后者的方法与伴随存储元件(“存储单元”)的高密度化的占有面积的缩小处于权衡关系。

4、本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的存储装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种占有面积小的存储装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的存储装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种功耗低的存储装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种存储容量大的存储装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种占有面积小的半导体装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的半导体装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种功耗低的半导体装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种存储容量大的半导体装置。

5、注意，本发明的一个方式的目的不局限于上述目的。上述目的并不妨碍其他目的的存在。其他目的是指将在下面的记载中描述的上述以外的目的。本领域技术人员可以从说明书或附图等的记载中导出并适当抽出上述以外的目的。本发明的一个方式实现上述目的及其他目的中的至少一个目的。此外，本发明的一个方式不一定需要实现所有的上述目的及其他目的。

6、解决技术问题的手段

7、(1)本发明的一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括第一及第二晶体管、第一及第二电容器，第一晶体管与第一电容器电连接，第二晶体管与第二电容器电连接，第一及第二电容器设置在第一及第二晶体管上方，第一及第二电容器各自包含铁电体，并且第一及第二电容器包括彼此重叠的区域。

8、(2)本发明的另一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括第一及第二晶体管、第一及第二电容器、第一至第三布线，第一晶体管的栅极与第一布线电连接，第二晶体管的栅极与第二布线电连接，第一晶体管的源极及漏极中的一个与第一电容器电连接，第二晶体管的源极及漏极中的一个与第二电容器电连接，第一及第二晶体管各自的源极及漏极中的另一个与第三布线电连接，第一及第二电容器各自包含铁电体，并且第一及第二电容器包括彼此重叠的区域。

9、在上述(1)或(2)中，第一及第二晶体管也可以设置在同一层上。

10、(3)本发明的另一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括第一至第四晶体管及第一至第四电容器，第一晶体管与第一电容器电连接，第二晶体管与第二电容器电连接，第三晶体管与第三电容器电连接，第四晶体管与第四电容器电连接，第一至第四电容器设置在第一至第四晶体管上方，第一至第四电容器各自包含铁电体，第三电容器与第四电容器设置在同一层上，并且第一至第三电容器包括彼此重叠的区域。

11、(4)本发明的另一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括第一至第四晶体管、第一至第四电容器以及第一至第四布线，第一及第三晶体管各自的栅极与第一布线电连接，第二及第四晶体管各自的栅极与第二布线电连接，第一晶体管的源极及漏极中的一个与第一电容器电连接，第二晶体管的源极及漏极中的一个与第二电容器电连接，第三晶体管的源极及漏极中的一个与第三电容器电连接，第四晶体管的源极及漏极中的一个与第四电容器电连接，第一及第二晶体管各自的源极及漏极中的另一个与第三布线电连接，第三及第四晶体管各自的源极及漏极中的另一个与第二布线电连接，第三电容器与第四电容器设置在同一层上，并且第一至第三电容器包括彼此重叠的区域。

12、(5)本发明的另一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括第一至第四晶体管及第一至第四电容器，第一晶体管与第一电容器电连接，第二晶体管与第二电容器电连接，第三晶体管与第三电容器电连接，第四晶体管与第四电容器电连接，第一至第四电容器设置在第一至第四晶体管上方，第一至第四电容器各自包含铁电体，并且第一至第四电容器包括彼此重叠的区域。

13、(6)本发明的另一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括第一至第四晶体管、第一至第四电容器以及第一至第四布线，第一及第三晶体管各自的栅极与第一布线电连接，第二及第四晶体管各自的栅极与第二布线电连接，第一晶体管的源极及漏极中的一个与第一电容器电连接，第二晶体管的源极及漏极中的一个与第二电容器电连接，第三晶体管的源极及漏极中的一个与第三电容器电连接，第四晶体管的源极及漏极中的一个与第四电容器电连接，第一及第二晶体管各自的源极及漏极中的另一个与第三布线电连接，第三及第四晶体管各自的源极及漏极中的另一个与第二布线电连接，第一至第四电容器各自包含铁电体，并且第一至第四电容器包括彼此重叠的区域。

14、在上述(3)至(6)中的任一个中，第一至第四晶体管也可以设置在同一层上。

15、此外，在上述(3)至(6)中的任一个中，第一至第四晶体管优选在形成沟道的半导体层中包含氧化物半导体。此外，氧化物半导体优选包含铟及锌中的至少一个。此外，作为铁电体，既可使用包含铪及锆中的至少一个的材料又可使用包含选自iii-v族元素中的至少一个元素的材料。

16、发明效果

17、根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的存储装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种占有面积小的存储装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种可靠性高的存储装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种功耗低的存储装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种存储容量大的存储装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的半导体装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种占有面积小的半导体装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种可靠性高的半导体装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种功耗低的半导体装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种存储容量大的半导体装置。

18、注意，本发明的一个方式的效果不局限于上述效果。上述效果并不妨碍其他效果的存在。其他效果是指将在下面的记载中描述的上述以外的效果。本领域技术人员可以从说明书或附图等的记载中导出并适当抽出上述以外的效果。此外，本发明的一个方式具有上述效果及其他效果中的至少一个效果。因此，本发明的一个方式根据情况而有时没有上述效果。