半导体装置及半导体装置的制造方法与流程

allin2025-01-13  85


本发明的一个方式涉及一种半导体装置、存储装置及电子设备。此外,本发明的一个方式涉及一种半导体装置的制造方法。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一个例子,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)以及上述装置的驱动方法或制造方法。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。


背景技术:

1、近年来,对lsi(large scale integration)、cpu(central processingunit)、gpu(graphic processing unit)、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,运算处理执行时的暂时存储、数据的长期存储等,根据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(dynamic random access memory)、sram(staticrandom access memory)及快闪存储器。

2、此外,随着使用数据量的增大,需要具有更大的存储容量的半导体装置。专利文献1及非专利文献1公开了层叠晶体管来形成的存储单元。

3、[先行技术文献]

4、[专利文献]

5、[专利文献1]国际专利申请公开第2021/053473号

6、[非专利文献]

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


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。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。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。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。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。本发明的一个方式的目的之一是提供一种通态电流(on-state current)大的半导体装置。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。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。本发明的一个方式的目的之一是提供一种生产率高的半导体装置的制造方法。本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖的半导体装置的制造方法。

3、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。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。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。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。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。本发明的一个方式的目的之一是提供一种生产率高的存储装置的制造方法。本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖的存储装置的制造方法。

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、解决技术问题的手段

6、本发明的一个方式是一种半导体装置,包括:第一存储单元;第一存储单元上的第二存储单元;第一导电体;以及第一导电体上的第二导电体,其中,第一存储单元及第二存储单元都包括晶体管、电容器及晶体管上的第一绝缘体,晶体管包括金属氧化物、金属氧化物上的第三导电体、第四导电体及第二绝缘体、第二绝缘体上的第五导电体、金属氧化物下的第三绝缘体及第三绝缘体下的第六导电体,电容器包括第七导电体、第七导电体上的第四绝缘体及第四绝缘体上的第八导电体,第七导电体、第四绝缘体及第八导电体的一部分位于第一绝缘体上,通过设置在第一绝缘体中的开口,第四导电体与第七导电体接触,第一导电体包括与第一存储单元所包括的第三导电体接触的部分,第一导电体的顶面包括与第二导电体的底面接触的部分,第二导电体包括与第二存储单元所包括的第三导电体接触的部分,第二存储单元所包括的第六导电体包含与第一存储单元所包括的第八导电体相同的材料,并且,在晶体管的截面中,第三导电体的一个侧端部与金属氧化物的一个侧端部大致对齐,第四导电体的一个侧端部与金属氧化物的另一个侧端部大致对齐。

7、在上述半导体装置中,优选的是,第一导电体与第一存储单元所包括的第三导电体的顶面的一部分及一个侧端部接触。

8、在上述半导体装置中,优选的是,第三绝缘体的侧端部与金属氧化物的侧端部大致对齐。

9、在上述半导体装置中,优选的是,第三导电体及第四导电体都包括第一层及第一层上的第二层,第一层包含金属氮化物,并且第二层的导电性比第一层的导电性高。在上述半导体装置中,优选的是,第一层包含氮化钽,并且第二层包含钨。

10、在上述半导体装置中,优选的是,还包括:与第三导电体的顶面接触的第五绝缘体;以及与第四导电体的顶面接触的第六绝缘体,并且第六绝缘体的侧端部与第四导电体的侧端部大致对齐。

11、在上述半导体装置中,优选的是,还包括:覆盖第三导电体、第四导电体、金属氧化物及第三绝缘体的第七绝缘体,其中第七绝缘体包括与夹在第三导电体与第四导电体之间的区域重叠的第一开口,且还包括与第一绝缘体的开口重叠的第二开口,在第七绝缘体的第一开口中配置第二绝缘体及第五导电体的至少一部分,并且在第七绝缘体的第二开中配置第七导电体、第四绝缘体及第八导电体的至少一部分。

12、在上述半导体装置中,优选的是,在第一绝缘体上包括第八绝缘体,第八绝缘体的顶面与第四绝缘体的一部分接触,并且第八绝缘体包括与第一绝缘体的开口重叠的开口。在上述半导体装置中,优选的是,第八绝缘体的厚度为50nm以上且250nm以下。在上述半导体装置中,优选的是,第一绝缘体包含氧化铝。

13、在上述半导体装置中,优选的是,还包括:与第六导电体的底面接触的第九绝缘体,其中第二存储单元所包括的第九绝缘体与第一存储单元所包括的第八绝缘体的顶面接触,并且第二存储单元所包括的第九绝缘体包含与第一存储单元所包括的第四绝缘体相同的材料。

14、在上述半导体装置中,优选的是,第七导电体的侧端部被第四绝缘体覆盖。在上述半导体装置中,优选的是,第四绝缘体包含氧化锆和氧化铝中的一方或双方。

15、在上述半导体装置中,优选的是,第六导电体隔着金属氧化物与第五导电体重叠。

16、在上述半导体装置中,优选的是,还包括:与第一导电体的侧面接触的第十绝缘体,其中第三导电体的至少一部分从第十绝缘体露出而与第一导电体接触。在上述半导体装置中,优选的是,第十绝缘体包含氧化铝和氮化硅中的一方或双方。

17、本发明的另一个方式是一种半导体装置的制造方法,包括如下步骤:在第一导电体上依次沉积第一绝缘体、第二绝缘体、金属氧化物、第二导电体及第三绝缘体;通过加工第二绝缘体、金属氧化物、第二导电体及第三绝缘体,形成岛状第二绝缘体、岛状金属氧化物、岛状第二导电体及岛状第三绝缘体;以覆盖第一绝缘体、岛状第二绝缘体、岛状金属氧化物、岛状第二导电体及岛状第三绝缘体的方式沉积第四绝缘体;在第四绝缘体中形成第一开口,以与第一开口重叠的方式使岛状第三绝缘体分割来形成第五绝缘体及第六绝缘体,且以使岛状第二导电体分割的方式形成第三导电体及第四导电体;在第一开口中形成第七绝缘体及第七绝缘体上的第五导电体;在第四绝缘体及第五导电体上沉积第八绝缘体;在第八绝缘体、第四绝缘体、第五绝缘体中形成到达第三导电体的第二开口;在第二开口中形成第六导电体;以覆盖第六导电体的方式沉积第九绝缘体及第七导电体;以及通过加工第九绝缘体及第七导电体,形成第十绝缘体、第十一绝缘体、第十绝缘体上的第八导电体及第十一绝缘体上的第九导电体,第八导电体与第十绝缘体及第六导电体重叠,并且第九导电体与金属氧化物及第五导电体重叠。

18、在上述半导体装置的制造方法中,优选的是,在形成第二开口之前,通过穿过第八绝缘体、第四绝缘体、第六绝缘体及第一绝缘体形成第三开口,在第三开口中形成第十导电体,并且第十导电体与第四导电体的一部分接触。

19、在上述半导体装置的制造方法中,优选的是,在加工第二绝缘体、金属氧化物、第二导电体及第三绝缘体之前,第三绝缘体上沉积金属膜,并且在该金属膜上沉积有机涂敷膜,并且使用电容耦合型等离子体蚀刻装置加工第二绝缘体、金属氧化物、第二导电体及第三绝缘体。

20、在上述半导体装置的制造方法中,优选的是,当加工第二导电体时,电容耦合型等离子体蚀刻装置的处理室的下部电极功率为10w以下。在上述半导体装置的制造方法中,优选的是,当在加工第二导电体时有机涂敷膜消失之前,形成岛状第二导电体。

21、在上述半导体装置的制造方法中,优选的是,第一导电体与金属氧化物及第五导电体重叠。

22、在上述半导体装置的制造方法中,优选的是,第一绝缘体包含氧化铪。

23、在上述半导体装置的制造方法中,优选的是,第二绝缘体包含氧化硅。

24、在上述半导体装置的制造方法中,优选的是,金属氧化物包含铟、镓及锌。

25、在上述半导体装置的制造方法中,优选的是,第二导电体具有包含氮化钽的层和包含氮化钽的层上的包含钨的层的叠层结构。

26、在上述半导体装置的制造方法中,优选的是,第八绝缘体的厚度为50nm以上且250nm以下。

27、在上述半导体装置的制造方法中,优选的是,第十绝缘体包含与第十一绝缘体相同的材料,并且第八导电体包含与第九导电体相同的材料。

28、发明效果

29、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。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。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。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。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。根据本发明的一个方式可以提供一种通态电流(on-statecurrent)大的半导体装置。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。根据本发明的一个方式可以提供一种新颖的半导体装置。根据本发明的一个方式可以提供一种生产率高的半导体装置的制造方法。根据本发明的一个方式可以提供一种具有新颖的半导体装置的制造方法。

30、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。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。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。根据本发明的一个方式可以提供一种功耗低的存储装置。根据本发明的一个方式可以提供一种新颖的存储装置。根据本发明的一个方式可以提供一种生产率高的存储装置的制造方法。根据本发明的一个方式可以提供一种具有新颖的存储装置的制造方法。

31、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。


技术特征:

1.一种半导体装置,包括:

2.根据权利要求1所述的半导体装置,

3.根据权利要求1所述的半导体装置,

4.根据权利要求1所述的半导体装置,

5.根据权利要求4所述的半导体装置,

6.根据权利要求1所述的半导体装置,还包括:

7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体装置,还包括:

8.根据权利要求7所述的半导体装置,

9.根据权利要求8所述的半导体装置,

10.根据权利要求8所述的半导体装置,还包括:

11.根据权利要求7所述的半导体装置,

12.根据权利要求7所述的半导体装置,

13.根据权利要求7所述的半导体装置,

14.根据权利要求7所述的半导体装置,还包括:

15.根据权利要求14所述的半导体装置,

16.根据权利要求7所述的半导体装置,

17.一种半导体装置的制造方法,包括如下步骤:

18.根据权利要求17所述的半导体装置的制造方法,

19.根据权利要求17所述的半导体装置的制造方法,

20.根据权利要求19所述的半导体装置的制造方法,

21.根据权利要求19所述的半导体装置的制造方法,

22.根据权利要求17所述的半导体装置的制造方法,

23.根据权利要求17所述的半导体装置的制造方法,

24.根据权利要求17所述的半导体装置的制造方法,

25.根据权利要求17所述的半导体装置的制造方法,

26.根据权利要求17所述的半导体装置的制造方法,

27.根据权利要求17所述的半导体装置的制造方法,

28.根据权利要求17所述的半导体装置的制造方法,


技术总结
提供一种半导体装置,该半导体装置包括第一存储单元、第一存储单元上的第二存储单元、第一导电体及第一导电体上的第二导电体,第一存储单元及第二存储单元都包括晶体管、电容器及晶体管上的第一绝缘体,晶体管包括金属氧化物、金属氧化物上的第三导电体、第四导电体、第二绝缘体、第二绝缘体上的第五导电体、金属氧化物下的第三绝缘体及第三绝缘体下的第六导电体,电容器包括第七导电体、第七导电体上的第四绝缘体及第四绝缘体上的第八导电体。通过设置在第一绝缘体中的开口,第四导电体与第七导电体接触。第一导电体及第二导电体都包括与第三导电体接触的部分。第三导电体的一个侧端部与金属氧化物的一个侧端部大致对齐,第四导电体的一个侧端部与金属氧化物的另一个侧端部大致对齐。

技术研发人员:方堂凉太,远藤俊弥,中野贤,泽井宽美,山崎舜平
受保护的技术使用者:株式会社半导体能源研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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