半导体装置、半导体装置的制造方法及电子设备与流程

本发明的一个方式涉及一种半导体装置及半导体装置的制造方法。此外，本发明的一个方式涉及一种存储装置及存储装置的制造方法。另外，本发明的一个方式涉及一种晶体管及晶体管的制造方法。此外，本发明的一个方式涉及一种电容器及电容器的制造方法。此外，本发明的一个方式涉及一种电子设备。注意，本发明的一个方式不局限于上述。作为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、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置(例如，触摸传感器)、输入输出装置(例如，触摸面板)、它们的驱动方法或它们的制造方法。在本说明书等中，半导体装置是指利用半导体特性的装置以及包括半导体元件(晶体管、二极管、光电二极管等)的电路及包括该电路的装置等。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。此外，有时存储装置、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，或者包括半导体装置。

背景技术：

1、近年来，已对半导体装置进行开发，例如大规模集成电路(lsi：large scaleintegration)用于半导体装置。例如，中央处理装置(cpu：central processing unit)及存储器等用于半导体装置。cpu是包括将半导体晶片加工来形成芯片而成的半导体集成电路(至少包括晶体管及存储器)且形成有作为连接端子的电极的半导体元件的集合体。

2、cpu及存储器等的半导体电路(ic芯片)安装在例如印刷线路板等电路板上，并用作各种电子设备的部件之一。

3、此外，通过使用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜构成晶体管的技术受到关注。该晶体管被广泛地应用于集成电路(ic：integrated circuit)及显示装置等电子设备。作为可以应用于晶体管的半导体薄膜，硅类半导体材料被广泛地周知。作为其他材料，氧化物半导体受到关注。

4、另外，已知使用氧化物半导体的晶体管在非导通状态下泄漏电流极小。例如，专利文献1已公开了应用使用氧化物半导体的晶体管的泄漏电流小的特性的低功耗cpu等。另外，例如，专利文献2公开了利用使用氧化物半导体的晶体管的泄漏电流小的特性实现存储内容的长期保持的存储装置等。

5、近年来，随着电子设备的小型化和轻量化，对集成电路的进一步高密度化的要求提高。此外，有提高包括集成电路的半导体装置的生产率的需求。例如，专利文献3及非专利文献1公开了一种技术，其中通过层叠使用氧化物半导体膜的第一晶体管和使用氧化物半导体膜的第二晶体管，重叠地设置多个存储单元，由此提高集成电路的密度。

6、再者，若采用纵向晶体管，则可以实现集成电路的高密度化。例如，专利文献4公开了一种纵向晶体管，其中氧化物半导体的侧面隔着栅极绝缘层被栅电极覆盖。

7、[专利文献1]日本专利申请公开第2012-257187号公报

8、[专利文献2]日本专利申请公开第2011-151383号公报

9、[专利文献3]国际专利申请公开第2021/053473号

10、[专利文献4]日本专利申请公开第2013-211537号公报

11、[非专利文献1]m.oota，et al.，“3d-stacked caac-in-ga-zn oxide fets withgate length of 72nm”，iedm tech.dig.，2019，pp.50-53

技术实现思路

1、在存储装置中以矩阵状设置包括晶体管及电容器的存储单元。在此，当晶体管及电容器的占有面积变大时，每一个存储单元的占有面积也变大。

2、本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够实现微型化或高集成化的半导体装置、存储装置或晶体管。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、存储装置或晶体管。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种读出精度高的半导体装置或存储装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种通态电流大的晶体管。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种电特性良好的晶体管。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种廉价的半导体装置或存储装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种功耗低的半导体装置或存储装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种工作速度快的半导体装置或存储装置。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、存储装置或晶体管。

3、此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够实现微型化或高集成化的半导体装置、存储装置或晶体管的制造方法。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、存储装置或晶体管的制造方法。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种读出精度高的半导体装置或存储装置的制造方法。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种通态电流大的晶体管的制造方法。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种电特性良好的晶体管的制造方法。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种成品率高的半导体装置或存储装置的制造方法。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或存储装置的制造方法。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种工作速度快的半导体装置或存储装置的制造方法。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、存储装置或晶体管的制造方法。

4、注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。

5、本发明的一个方式是一种半导体装置，包括：电容器；第一晶体管；以及第一绝缘层，其中，电容器包括第一导电层、第二导电层及第二绝缘层，第二绝缘层具有与第一导电层的侧面接触的区域，第二导电层隔着第二绝缘层覆盖第一导电层的侧面的至少一部分，第一晶体管包括第三导电层、第四导电层、第五导电层、第一半导体层及第三绝缘层，第三导电层具有与第一导电层的顶面接触的区域，第一绝缘层位于第三导电层上，第四导电层位于第一绝缘层上，第一绝缘层及第四导电层具有到达第三导电层的第一开口部，第一半导体层具有与第三导电层接触的区域、与第四导电层接触的区域以及位于第一开口部的内部的区域，第三绝缘层位于第一半导体层上且具有位于第一开口部的内部的区域，并且，第五导电层具有在第一开口部的内部隔着第三绝缘层面对第一半导体层的区域。

6、在上述方式中，半导体装置也可以还包括第二晶体管，其中第二晶体管也可以位于电容器下，并且第一导电层也可以与第二晶体管的栅电极电连接。

7、在上述方式中，半导体装置也可以还包括第二晶体管及第四绝缘层，其中第二晶体管也可以包括第六导电层、第七导电层、第八导电层、第二半导体层以及第五绝缘层，第四绝缘层也可以位于第六导电层上，第七导电层也可以位于第四绝缘层上，第四绝缘层及第七导电层也可以具有到达第六导电层的第二开口部，第二半导体层也可以具有与第六导电层接触的区域、与第七导电层接触的区域以及位于第二开口部的内部的区域，第五绝缘层也可以位于第二半导体层上且具有位于第二开口部的内部的区域，第八导电层也可以具有在第二开口部的内部隔着第五绝缘层面对第二半导体层的区域，并且第八导电层的顶面也可以具有与第一导电层接触的区域。

8、在上述方式中，半导体装置也可以还包括存储部，其中存储部也可以包括排列为矩阵状的存储单元，存储单元也可以包括第一晶体管、第二晶体管以及电容器，并且第六导电层及第七导电层也可以被排列在第一方向上的存储单元共用。

9、在上述方式中，第七导电层也可以被供应恒电位。

10、在上述方式中，半导体装置也可以还包括第一驱动电路，其中第一驱动电路也可以与第六导电层电连接，并且第一驱动电路也可以具有向存储单元写入数据以及读出数据的功能。

11、在上述方式中，第二导电层也可以被在垂直于第一方向的第二方向上排列的存储单元共用。

12、在上述方式中，半导体装置也可以还包括第二驱动电路，其中第二驱动电路也可以与第二导电层电连接，并且第二驱动电路也可以具有将信号供应给第二导电层来控制数据的读出的功能。

13、在上述方式中，第二导电层也可以具有延伸在第一方向上的区域及延伸在垂直于第一方向的第二方向上的区域，并且第二导电层也可以在延伸在第一方向上的区域与延伸在第二方向上的区域交叉的区域具有第三开口部。

14、在上述方式中，第二导电层也可以被供应恒电位。

15、在上述方式中，半导体装置也可以还包括存储部、第一驱动电路及第二驱动电路，其中也可以在存储部中存储单元排列为矩阵状，存储单元也可以包括第一晶体管、第二晶体管及电容器，第二导电层也可以具有延伸在第一方向上的区域及延伸在垂直于第一方向的第二方向上的区域，第二导电层也可以在延伸在第一方向上的区域与延伸在第二方向上的区域交叉的区域具有第三开口部，第二导电层也可以被供应恒电位，第六导电层也可以与第一驱动电路电连接，第七导电层也可以与第二驱动电路电连接，第一驱动电路也可以具有向存储单元写入数据以及读出数据的功能，并且第二驱动电路也可以具有将信号供应给第七导电层来控制数据的读出的功能。

16、在上述方式中，第一半导体层及第二半导体层也可以包含金属氧化物。金属氧化物也可以包含选自铟、锌和元素m中的一种或多种，并且元素m为选自铝、镓、锡、钇、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、锆、钼、铪、钽、钨、镧、铈、钕、镁、钙、锶、钡、硼、硅、锗和锑中的一种或多种。

17、在上述方式中，电容器的电容值也可以为由第七导电层、第五绝缘层及第八导电层形成的电容器的电容值的2倍以上。

18、包括本发明的一个方式的半导体装置以及照相机的电子设备也是本发明的一个方式。

19、本发明的一个方式是一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤：形成第一导电膜；加工第一导电膜的一部分来形成具有第一开口部的第一导电层；形成具有在第一开口部的内部与第一导电层的侧面接触的区域的第一绝缘层；在第一绝缘层中形成具有与第一开口部重叠的区域的第二开口部；在第二开口部的内部形成第二导电层来形成包括第一导电层、第二导电层及第一绝缘层的电容器；以具有与第二导电层的顶面接触的区域的方式形成第三导电层；在第三导电层上形成第二绝缘层；在第二绝缘层上形成第二导电膜；在第二绝缘层及第二导电膜中形成第三开口部；以具有与第三导电层接触的区域及与第二导电膜接触的区域且具有位于第三开口部的内部的区域的方式形成第一半导体层；加工第二导电膜的一部分来形成第四导电层；在第一半导体层及第四导电层上形成第三绝缘层；以及以具有在第三开口部的内部隔着第三绝缘层面对第一半导体层的区域的方式形成第五导电层来形成包括第三至第五导电层及第三绝缘层的第一晶体管。

20、在上述方式中，也可以在形成第一导电膜之前形成第二晶体管，第二导电层也可以以与第二晶体管的栅电极电连接的方式形成。

21、在上述方式中，也可以还包括如下步骤：在形成第一导电膜之前形成第六导电层；在第六导电层上形成第四绝缘层；在第四绝缘层上形成第三导电膜；在第四绝缘层及第三导电膜中形成第四开口部；以具有与第六导电层接触的区域及与第三导电膜接触的区域且具有位于第四开口部的内部的区域的方式形成第二半导体层；加工第三导电膜的一部分来形成第七导电层；在第二半导体层及第七导电层上形成第五绝缘层；以具有在第四开口部的内部隔着第五绝缘层面对第二半导体层的区域的方式形成第八导电层来形成包括第六至第八导电层及第五绝缘层的第二晶体管；在第八导电层上形成第六绝缘层；在第六绝缘层上形成第一导电膜；加工第一导电膜的一部分来在第六绝缘层上形成具有与第八导电层的至少一部分重叠的第一开口部的第一导电层；在形成第一绝缘层之后在第六绝缘层中形成第二开口部；以及以具有与第八导电层接触的区域的方式形成第二导电层。

22、在上述方式中，也可以还包括如下步骤：在第一导电膜上形成绝缘膜；加工绝缘膜的一部分来形成具有第一开口部的第七绝缘层；以及以覆盖第七绝缘层的至少一部分的方式形成第一绝缘层。

23、根据本发明的一个方式可以提供一种能够实现微型化或高集成化的半导体装置、存储装置或晶体管。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、存储装置或晶体管。此外，根据本发明的一个方式可以提供一种读出精度高的半导体装置或存储装置。此外，根据本发明的一个方式可以提供一种通态电流大的晶体管。此外，根据本发明的一个方式可以提供一种电特性良好的晶体管。此外，根据本发明的一个方式可以提供一种廉价的半导体装置或存储装置。此外，根据本发明的一个方式可以提供一种功耗低的半导体装置或存储装置。此外，根据本发明的一个方式可以提供一种工作速度快的半导体装置或存储装置。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、存储装置或晶体管。

24、此外，根据本发明的一个方式可以提供一种能够实现微型化或高集成化的半导体装置、存储装置或晶体管的制造方法。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、存储装置或晶体管的制造方法。此外，根据本发明的一个方式可以提供一种读出精度高的半导体装置或存储装置的制造方法。此外，根据本发明的一个方式可以提供一种通态电流大的晶体管的制造方法。此外，根据本发明的一个方式可以提供一种电特性良好的晶体管的制造方法。此外，根据本发明的一个方式可以提供一种成品率高的半导体装置或存储装置的制造方法。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或存储装置的制造方法。此外，根据本发明的一个方式可以提供一种工作速度快的半导体装置或存储装置的制造方法。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、存储装置或晶体管的制造方法。

25、注意，这些效果的记载并不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述效果以外的效果。