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公開番号2024052604
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-11
出願番号2023167715
出願日2023-09-28
発明の名称半導体装置、半導体装置の作製方法、及び電子機器
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H10B 12/00 20230101AFI20240404BHJP()
要約【課題】微細化又は高集積化が可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】容量と、トランジスタと、第1の絶縁層と、を有する半導体装置。容量は、第1及び第2の導電層と、第2の絶縁層と、を有する。第2の絶縁層は、第1の導電層の側面と接し、第2の導電層は、第2の絶縁層を介して、第1の導電層の側面の少なくとも一部を覆う。トランジスタは、第3乃至第5の導電層と、半導体層と、第3の絶縁層と、を有する。第3の導電層は、第1の導電層の上面と接する。第1の絶縁層は、第3の導電層上に設けられ、第4の導電層は、第1の絶縁層上に設けられる。第1の絶縁層、及び第4の導電層は、第3の導電層に達する開口部を有する。半導体層は、第3及び第4の導電層と接する。また、半導体層は、開口部の内部に位置する領域を有する。半導体層上には、第3の絶縁層と第5の導電層がこの順で、開口部の内部に位置する領域を有するように設けられる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
容量と、第１のトランジスタと、第１の絶縁層と、を有し、
前記容量は、第１の導電層と、第２の導電層と、第２の絶縁層と、を有し、
前記第２の絶縁層は、前記第１の導電層の側面と接する領域を有し、
前記第２の導電層は、前記第２の絶縁層を介して、前記第１の導電層の側面の少なくとも一部を覆い、
前記第１のトランジスタは、第３の導電層と、第４の導電層と、第５の導電層と、第１の半導体層と、第３の絶縁層と、を有し、
前記第３の導電層は、前記第１の導電層の上面と接する領域を有し、
前記第１の絶縁層は、前記第３の導電層上に設けられ、
前記第４の導電層は、前記第１の絶縁層上に設けられ、
前記第１の絶縁層、及び前記第４の導電層は、前記第３の導電層に達する第１の開口部を有し、
前記第１の半導体層は、前記第３の導電層と接する領域、及び前記第４の導電層と接する領域を有し、且つ前記第１の開口部の内部に位置する領域を有するように設けられ、
前記第３の絶縁層は、前記第１の開口部の内部に位置する領域を有するように、前記第１の半導体層上に設けられ、
前記第５の導電層は、前記第１の開口部の内部において、前記第３の絶縁層を前記第１の半導体層との間に挟んで対向する領域を有するように設けられる半導体装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記半導体装置は、第２のトランジスタを有し、
前記第２のトランジスタは、前記容量下に設けられ、
前記第１の導電層は、前記第２のトランジスタのゲート電極と電気的に接続される半導体装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記半導体装置は、第２のトランジスタと、第４の絶縁層と、を有し、
前記第２のトランジスタは、第６の導電層と、第７の導電層と、第８の導電層と、第２の半導体層と、第５の絶縁層と、を有し、
前記第４の絶縁層は、前記第６の導電層上に設けられ、
前記第７の導電層は、前記第４の絶縁層上に設けられ、
前記第４の絶縁層、及び前記第７の導電層は、前記第６の導電層に達する第２の開口部を有し、
前記第２の半導体層は、前記第６の導電層と接する領域、及び前記第７の導電層と接する領域を有し、且つ前記第２の開口部の内部に位置する領域を有するように設けられ、
前記第５の絶縁層は、前記第２の開口部の内部に位置する領域を有するように、前記第２の半導体層上に設けられ、
前記第８の導電層は、前記第２の開口部の内部において、前記第５の絶縁層を前記第２の半導体層との間に挟んで対向する領域を有するように設けられ、
前記第８の導電層の上面は、前記第１の導電層と接する領域を有する半導体装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記半導体装置は、記憶部を有し、
前記記憶部には、メモリセルがマトリクス状に配列され、
前記メモリセルは、前記第１のトランジスタと、前記第２のトランジスタと、前記容量と、を有し、
前記第６の導電層、及び前記第７の導電層は、第１の方向に配列される前記メモリセルにより共有される半導体装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記第７の導電層には、定電位が供給される半導体装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記半導体装置は、第１の駆動回路を有し、
前記第１の駆動回路は、前記第６の導電層と電気的に接続され、
前記第１の駆動回路は、前記メモリセルへのデータの書き込み、及び前記データの読み出しを行う機能を有する半導体装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記第２の導電層は、前記第１の方向と垂直な第２の方向に配列される前記メモリセルにより共有される半導体装置。
【請求項８】
請求項６において、
前記半導体装置は、第２の駆動回路を有し、
前記第２の駆動回路は、前記第２の導電層と電気的に接続され、
前記第２の駆動回路は、前記第２の導電層に信号を供給することにより、前記データの読み出しを制御する機能を有する半導体装置。
【請求項９】
請求項１において、
前記第２の導電層は、第１の方向に延伸する領域と、前記第１の方向と垂直な第２の方向に延伸する領域と、を有し、
前記第２の導電層は、前記第１の方向に延伸する領域と、前記第２の方向に延伸する領域と、が交差する領域に、第３の開口部を有する半導体装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記第２の導電層には、定電位が供給される半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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、及び、半導体装置の作製方法に関する。また、本発明の一態様は、記憶装置、及び記憶装置の作製方法に関する。また、本発明の一態様は、トランジスタ、及びトランジスタの作製方法に関する。また、本発明の一態様は、容量、及び容量の作製方法に関する。また、本発明の一態様は、電子機器に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサ）、入出力装置（例えば、タッチパネル）、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
【０００３】
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用した装置であり、半導体素子（トランジスタ、ダイオード、フォトダイオード等）を含む回路、同回路を有する装置等をいう。また、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般をいう。例えば、集積回路、集積回路を備えたチップ、パッケージにチップを収納した電子部品は半導体装置の一例である。また、記憶装置、表示装置、発光装置、照明装置、及び電子機器は、それ自体が半導体装置であり、且つそれぞれが半導体装置を有している場合がある。
【背景技術】
【０００４】
近年、半導体装置の開発が進められ、例えば大規模集積回路（ＬＳＩ：ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）が半導体装置に用いられている。例えば、中央処理装置（ＣＰＵ：ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、及びメモリ等が半導体装置に用いられている。ＣＰＵは、半導体ウエハを加工し、チップ化された半導体集積回路（少なくともトランジスタ及びメモリ）を有し、接続端子である電極が形成された半導体素子の集合体である。
【０００５】
ＣＰＵ及びメモリ等の半導体回路（ＩＣチップ）は、回路基板、例えばプリント配線基板に実装され、様々な電子機器の部品の一つとして用いられる。
【０００６】
また、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜を用いてトランジスタを構成する技術が注目されている。当該トランジスタは集積回路（ＩＣ：ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、及び表示装置のような電子デバイスに広く応用されている。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が注目されている。
【０００７】
また、酸化物半導体を用いたトランジスタは、非導通状態においてリーク電流が極めて小さいことが知られている。例えば、特許文献１には、酸化物半導体を用いたトランジスタのリーク電流が小さいという特性を応用した低消費電力のＣＰＵ等が開示されている。また、例えば、特許文献２には、酸化物半導体を用いたトランジスタのリーク電流が小さいという特性を応用して、長期にわたり記憶内容を保持できる記憶装置等が、開示されている。
【０００８】
また、近年では電子機器の小型化、軽量化に伴い、集積回路のさらなる高密度化への要求が高まっている。また、集積回路を含む半導体装置の生産性の向上が求められている。例えば、特許文献３及び非特許文献１では、酸化物半導体膜を用いる第１のトランジスタと、酸化物半導体膜を用いる第２のトランジスタとを積層させることで、メモリセルを複数重畳して設けることにより、集積回路の高密度化を図る技術が開示されている。
【０００９】
さらに、トランジスタを縦型とすることができれば、集積回路の高密度化を図ることができる。例えば、特許文献４には、酸化物半導体の側面が、ゲート絶縁層を介してゲート電極に覆われている縦型のトランジスタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開２０１２－２５７１８７号公報
特開２０１１－１５１３８３号公報
国際公開第２０２１／０５３４７３号
特開２０１３－２１１５３７号公報
【非特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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