半导体装置、存储装置及半导体装置的制造方法与流程

本发明的一个方式涉及一种金属氧化物的制造方法。此外，本发明的一个方式涉及一种晶体管、半导体装置以及电子设备。此外，本发明的一个方式涉及一种半导体装置的制造方法。此外，本发明的一个方式涉及一种半导体晶片及模块。注意，在本说明书等中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。除了晶体管等的半导体元件之外，半导体电路、运算装置、存储装置也是半导体装置的一个方式。显示装置(液晶显示装置、发光显示装置等)、投影装置、照明装置、电光装置、蓄电装置、存储装置、半导体电路、摄像装置、电子设备等有时包括半导体装置。注意，本发明的一个方式不局限于上述。本说明书等所公开的发明的一个方式涉及一种物体、方法或制造方法。另外，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)。

背景技术：

1、近年来，已对半导体装置进行开发，lsi、cpu、存储器等主要用于半导体装置。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、lsi、cpu、存储器等的半导体电路(ic芯片)被安装在电路板上，例如安装在印刷线路板上，并被用作各种电子设备的构件之一。

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注目。该晶体管被广泛地应用于集成电路(ic)、图像显示装置(简单地记载为显示装置)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的泄漏电流在非导通状态下极小。例如，专利文献1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，有提高包含集成电路的半导体装置的生产率的需求。

6、[先行技术文献]

7、[专利文献]

8、[专利文献1]日本专利申请公开第2012-257187号公报

9、[专利文献2]日本专利申请公开第2011-151383号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

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。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。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有良好的电特性的半导体装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种晶体管的电特性不均匀小的半导体装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性良好的半导体装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种通态电流大的半导体装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种低功耗的半导体装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种工序数得到减少的半导体装置的制造方法。

3、注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。注意，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。注意，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得知并抽出上述以外的目的。

4、解决技术问题的手段

5、本发明的一个方式是一种半导体装置，包括：晶体管；以及电容器，其中，晶体管包括：氧化物；氧化物上的第一导电体及第二导电体；配置在第一导电体及第二导电体上且具有第一开口及第二开口的第一绝缘体；第一绝缘体的第一开口内的第二绝缘体；以及第二绝缘体上的第三导电体，第一绝缘体所具有的第一开口具有与氧化物重叠的区域，第三导电体具有隔着第二绝缘体与氧化物重叠的区域，第二绝缘体具有与氧化物的顶面及第一绝缘体所具有的第一开口的侧壁的每一个接触的区域，电容器包括第二导电体、第二导电体上的第三绝缘体及第三绝缘体上的第四导电体，第三绝缘体及第四导电体配置在第二开口内，并且，在从晶体管的沟道长度方向的截面看时，第一导电体与第二导电体之间的距离小于第一开口的宽度。

6、在上述半导体装置中，优选的是，第一绝缘体所具有的第二开口具有与第二导电体重叠的区域，第四导电体具有隔着第三绝缘体与第二导电体重叠的区域，并且第三绝缘体具有与第二导电体的顶面及第一绝缘体所具有的第一开口的侧壁的每一个接触的区域。

7、此外，在上述半导体装置中，优选的是，第二绝缘体包括第四绝缘体、第四绝缘体上的第五绝缘体及第五绝缘体上的第六绝缘体，第三绝缘体包括第七绝缘体、第七绝缘体上的第八绝缘体及第八绝缘体上的第九绝缘体，第四绝缘体具有其厚度比第五绝缘体的厚度小的区域，第六绝缘体与第五绝缘体相比不容易使氧透过，第七绝缘体具有其厚度小于第八绝缘体的厚度的区域，并且第九绝缘体与第八绝缘体相比不容易使氧透过。

8、此外，在上述半导体装置中，优选的是，第四绝缘体包含与第七绝缘体相同的绝缘性材料，第五绝缘体包含与第八绝缘体相同的绝缘性材料，第六绝缘体包含与第九绝缘体相同的绝缘性材料，并且第三导电体包含与第四导电体相同的导电性材料。

9、此外，在上述半导体装置中，优选的是，第十绝缘体位于第一导电体及第二导电体与第一绝缘体之间，第十绝缘体具有与第一开口重叠的第三开口及与第二开口重叠的第四开口，第十绝缘体与第四绝缘体及第七绝缘体相比不容易使氧透过，第十绝缘体具有与氧化物的侧面、第一导电体的侧面及第二导电体的侧面的每一个接触的区域，并且在从晶体管的沟道长度方向的截面看时，第一导电体与第二导电体之间的距离小于第三开口的宽度。

10、此外，在上述半导体装置中，优选的是，第一导电体包括第五导电体及第五导电体上的第六导电体，第二导电体包括第七导电体及第七导电体上的第八导电体，并且在从晶体管的沟道长度方向的截面看时，第五导电体与第七导电体之间的距离小于第六导电体与第八导电体之间的距离。

11、此外，在上述半导体装置中，优选的是，第一导电体及第二导电体的彼此相对的侧面与氧化物的顶面大致垂直。

12、此外，在上述半导体装置中，优选的是，氧化物包含铟、锌以及选自镓、铝和锡中的一个或多个。

13、此外，在上述半导体装置中，优选的是，氧化物包含结晶，并且结晶的c轴大致垂直于氧化物的表面或被形成面。

14、此外，优选的是，上述半导体装置包括氧化物下的第九导电体，其中第九导电体与氧化物及第三导电体重叠。

15、本发明的另一个方式是一种存储装置，包括：包括设置有上述半导体装置的存储器阵列的多个层，其中，层各自包括与第一导电体电连接的第一布线、与第三导电体电连接的第二布线及与第四导电体电连接的第三布线，在连续的层中，上层的第九导电体与下层的第三布线电连接，并且，在连续的层中，下层的第二布线设置在与上层的第三布线重叠的位置。

16、此外，在上述存储装置中，优选的是，第奇数个层所包括的第一布线彼此电连接，并且第偶数个层所包括的第一布线彼此电连接。

17、此外，优选的是，上述存储装置包括驱动电路，其中多个层重叠设置在驱动电路上。

18、此外，本发明的一个方式是一种半导体装置的制造方法，半导体装置包括：晶体管；以及电容器，其中，晶体管包括氧化物、第一导电体至第三导电体、第一绝缘体及第二绝缘体，并且，电容器包括第二导电体、第三绝缘体及第四导电体，半导体装置的制造方法包括如下步骤：覆盖氧化物及氧化物上的导电层形成第一绝缘体；在第一绝缘体中形成使导电层的顶面及侧面以及氧化物的侧面露出的第一开口及第二开口；形成覆盖第一绝缘体及第二开口的掩模层，其中掩模层具有与第一开口的一部分重叠的第三开口，并且在从晶体管的沟道长度方向的截面看时，第三开口的宽度小于第一开口的宽度；使用掩模层对导电层进行蚀刻来形成第一导电体及第二导电体；覆盖第一绝缘体、第一开口及第二开口沉积绝缘膜；在绝缘膜上沉积导电膜；以及去除绝缘膜及导电膜中的从第一开口及第二开口露出的部分，在第一开口中形成第二绝缘体及第三导电体，在第二开口中形成第三绝缘体及第四导电体。

19、发明效果

20、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。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。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种可靠性良好的半导体装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种晶体管的电特性不均匀小的半导体装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种具有良好的电特性的半导体装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种通态电流大的半导体装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种低功耗的半导体装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种工序数得到减少的半导体装置的制造方法。

21、注意，这些效果的记载并不妨碍其他效果的存在。注意，本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。注意，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得知并抽出上述以外的效果。