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公開番号2024149593
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-18
出願番号2024124470,2023067806
出願日2024-07-31,2017-06-08
発明の名称半導体装置
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 20230101AFI20241010BHJP()
要約【課題】記憶容量の大きい半導体装置を提供する。
【解決手段】第1乃至第5絶縁体と、第1乃至第3導電体と、第1半導体と、第2半導体
と、を有する半導体装置である。第1絶縁体、第1導電体、第2絶縁体、第2導電体、第
3絶縁体、の順に積層された構造体に対して、一括に開口部を設ける。更に、開口部にお
いてエッチング処理によって選択的に第2導電体を除去する。その後に、開口部の側面に
第4絶縁体を形成し、第2導電体を除去した領域に第3導電体を形成する。残りの開口部
に、第1半導体、第5絶縁体、第2半導体を順に形成して、3次元構造の半導体装置を作
製する。なお、第1半導体としては、金属酸化物を含む材料を適用でき、第2半導体とし
ては、金属酸化物又はシリコンを含む材料を適用できすることができる。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
メモリセルを有する半導体装置であって、
前記メモリセルは、
第１の導電体と、
第１の絶縁体を介して前記第１の導電体を囲む領域を有する第１の酸化物半導体と、
第２の絶縁体を介して前記第１の酸化物半導体を囲む領域を有する第２の酸化物半導体と、
前記第２の酸化物半導体と接する領域を有しかつ前記第２の酸化物半導体を囲む領域を有する第２の導電体と、
第３の絶縁体を介して前記第２の導電体を囲む領域を有する第３の導電体と、
前記第３の絶縁体を介して前記第２の酸化物半導体を囲む領域を有する第４の導電体と、
前記第４の導電体と接する領域を有しかつ前記第４の導電体を囲む領域を有する第５の導電体と、を有し、
前記第１の導電体は、第１のトランジスタの第１のゲート電極として機能する領域を有し、
前記第１の酸化物半導体は、前記第１のトランジスタのチャネル形成領域として機能する領域を有し、
前記第２の酸化物半導体は、第２のトランジスタのチャネル形成領域として機能する領域を有し、
前記第２の導電体は、前記第１のトランジスタの第２のゲート電極として機能する領域と、容量素子の一方の電極として機能する領域と、を有し、
前記第３の導電体は、前記容量素子の他方の電極として機能する領域を有し、
前記第４の導電体は、前記第２のトランジスタの第２のゲート電極として機能を有する有し、
前記第２の導電体は、前記第４の導電体の上方に位置する領域又は下方に位置する領域を有する半導体装置。

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、記憶装置、及び電子機器に関する。
続きを表示（約 3,000 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。本明細書等で開示する発明の
技術分野は、物、方法、又は、製造方法に関するものである。又は、本発明の一態様は、
プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）
に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する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、液晶表示装置、発光装置、蓄電装置、撮像装置、
記憶装置、プロセッサ、電子機器、それらの駆動方法、それらの製造方法、それらの検査
方法、又はそれらの少なくとも一を有するシステムを一例として挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
近年、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、デジタルカメラなどさまざまな電子
機器に、セントラルプロセシングユニット（ＣＰＵ）、グラフィクスプロセシングユニッ
ト、記憶装置、センサなどの電子部品が用いられており、当該電子部品は、微細化、及び
低消費電力など様々な面で改良が進んでいる。
【０００４】
特に、近年、上述した電子機器などにおいて扱われているデータ量は増加しており、記
憶容量の大きい記憶装置が求められている。特許文献１及び特許文献２では、多値のデー
タの書き込み、読み出しを可能にした半導体装置について開示している。また、大きい記
憶容量を有する記憶装置を実現するには、記憶装置が有する回路を微細化する技術が求め
られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１２－２５６４００号公報
特開２０１４－１９９７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一態様は、新規な半導体装置を提供することを課題の一つとする。又は、本発
明の一態様は、新規な半導体装置を有する記憶装置を提供することを課題の一とする。又
は、本発明の一態様は、新規な半導体装置を有する記憶装置を使用した電子機器を提供す
ることを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、データ容量の大きい記憶装置を提供
することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、信頼性の高い記憶装置を提供する
ことを課題の一とする。
【０００７】
なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は
、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目
で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又
は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる
。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、及び他の課題のうち、少なくとも一つの
課題を解決するものである。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、及び他の課題
の全てを解決する必要はない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）
本発明の一態様は、第１乃至第５絶縁体と、第１乃至第３導電体と、第１半導体と、第
２半導体と、を有する半導体装置であり、第１導電体は、第１絶縁体の上面に有し、第２
絶縁体は、第１導電体の上面に有し、第２導電体は、第２絶縁体の第１上面に有し、第２
導電体は、第３絶縁体の第１下面に有し、第４絶縁体は、第１絶縁体の側面と、第１導電
体の側面と、第２絶縁体の側面と、第２絶縁体の第２上面と、第２導電体の側面と、第３
絶縁体の第２下面と、第３絶縁体の側面と、を含む領域に連なるように有し、第３導電体
は、第４絶縁体が形成されている領域のうち、第２導電体の側面と重畳する領域に有し、
第１半導体は、第３導電体の形成面と、第４絶縁体が形成されている領域のうち、第１絶
縁体の側面と重畳する領域と、第２導電体の側面と重畳する領域と、第２絶縁体の側面と
重畳する領域と、第３絶縁体の側面と重畳する領域と、に有し、第５絶縁体は、第１半導
体の形成面に有し、第２半導体は、第５絶縁体の形成面に有することを特徴とする半導体
装置である。
【０００９】
（２）
又は、本発明の一態様は、第１乃至第５絶縁体と、第１乃至第３導電体と、第１乃至第
３半導体と、を有する半導体装置であり、第１導電体は、第１絶縁体の第１上面に有し、
第１導電体は、第２絶縁体の第１下面に有し、第２導電体は、第２絶縁体の第１上面に有
し、第２導電体は、第３絶縁体の第１下面に有し、第３半導体は、第１絶縁体の第２上面
と、第１導電体の側面と、第２絶縁体の第２下面と、を含む領域に有し、第４絶縁体は、
第１絶縁体の側面と、第１半導体の形成面と、第２絶縁体の側面と、第２絶縁体の第２上
面と、第２導電体の側面と、第３絶縁体の第２下面と、第３絶縁体の側面と、を含む領域
に連なるように有し、第３導電体は、第４絶縁体が形成されている領域のうち、第２導電
体の側面と重畳する領域に有し、第１半導体は、第３導電体の形成面と、第４絶縁体が形
成されている領域のうち、第１絶縁体の側面と重畳する領域と、第３半導体の形成面と重
畳する領域と、第２絶縁体の側面と重畳する領域と、第３絶縁体と重畳する領域と、に有
し、第５絶縁体は、第１半導体の形成面に有し、第２半導体は、第５絶縁体の形成面に有
することを特徴とする半導体装置である。
【００１０】
（３）
又は、本発明の一態様は、第１乃至第４絶縁体と、第１乃至第４導電体と、第１半導体
と、第２半導体と、を有する半導体装置であり、第１絶縁体は、第１導電体の第１上面に
有し、第２導電体は、第１絶縁体の第１上面に有し、第２絶縁体は、第３導電体の第１下
面に有し、第２導電体は、第２絶縁体の第１下面に有し、第３絶縁体は、第１導電体の側
面と、第１導電体の第２上面と、第１絶縁体の側面と、第１絶縁体の第２上面と、第２導
電体の側面と、第２絶縁体の第２下面と、第２絶縁体の側面と、第３導電体の第２下面と
、第３導電体の側面と、に連なるように有し、第４導電体は、第３絶縁体が形成されてい
る領域のうち、第１絶縁体の側面と重畳する領域と、第２導電体の側面と重畳する領域と
、第２絶縁体の側面と重畳する領域と、に有し、第１半導体は、第４導電体の形成面と、
第３絶縁体が形成されている領域のうち、第１導電体と重畳する領域と、第３導電体と重
畳する領域と、に有し、第４絶縁体は、第１半導体の形成面に有し、第２半導体は、第４
絶縁体の形成面に有することを特徴とする半導体装置である。
（【００１１】以降は省略されています）

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