半导体装置以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半导体晶片、模块以及电子设备。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、运算装置或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、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。此外，作为其他材料，氧化物半导体受到关注。作为氧化物半导体，例如，除了如氧化铟、氧化锌等单元金属氧化物之外还已知多元金属氧化物。在多元金属氧化物中，有关in-ga-zn氧化物(以下也称为igzo)的研究尤为火热。

2、通过对igzo的研究，在氧化物半导体中，发现了既不是单晶也不是非晶的caac(c-axis aligned crystalline：c轴取向结晶)结构及nc(nanocrystalline：纳米晶)结构(参照非专利文献1至非专利文献3)。非专利文献1及非专利文献2中公开了一种使用具有caac结构的氧化物半导体制造晶体管的技术。非专利文献4及非专利文献5中公开了一种比caac结构及nc结构的结晶性更低的氧化物半导体中也具有微小的结晶。

3、将igzo用于活性层的晶体管具有极低的关态电流(参照非专利文献6)，已知有利用了该特性的lsi及显示器(参照非专利文献7及非专利文献8)。

4、[先行技术文献]

5、[非专利文献]

6、[非专利文献1]s.yamazaki et al.，“sid symposium digest of technicalpapers”，2012，volume 43，issue 1，p.183-186

7、[非专利文献2]s.yamazaki et al.，“japanese journal of applied physics”，2014，volume 53，number 4s，p.04ed18-1-04ed18-10

8、[非专利文献3]s.ito et al.，“the proceedings of am-fpd’13digest oftechnical papers”，2013，p.151-154

9、[非专利文献4]s.yamazaki et al.，“ecs journal of solid state scienceand technology”，2014，volume 3，issue 9，p.q3012-q3022

10、[非专利文献5]s.yamazaki，“ecs transactions”，2014，volume 64，issue 10，p.155-164

11、[非专利文献6]k.kato et al.，“japanese journal of applied physics”，2012，volume 51，p.021201-1-021201-7

12、[非专利文献7]s.matsuda et al.，“2015symposium on vlsi technologydigest of technical papers”，2015，p.t216-t217

13、[非专利文献8]s.amano et al.，“sid symposium digest of technicalpapers”，2010，volume 41，issue 1，p.626-629

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具有高频率特性的半导体装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种高可靠性的半导体装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可以实现微型化或高集成化的半导体装置。另外，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生产率高的半导体装置。

3、本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够长期间保持数据的半导体装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种数据写入速度高的半导体装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种设计自由度高的半导体装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够抑制功耗的半导体装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置。

4、注意，这些目的的记载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。上述目的以外的目的可以显而易见地从说明书、附图、权利要求书等的描述中看出，并且可以从该描述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包括晶体管的半导体装置，该晶体管包括：第一绝缘体、第一绝缘体上的第一氧化物、第一氧化物上的第二氧化物、第二氧化物上的第三氧化物、第二氧化物上的第一导电体及第二导电体、第三氧化物上的第二绝缘体、第二绝缘体上的第三导电体、第一导电体及第二导电体上的第四绝缘体、第四绝缘体上的第三绝缘体，其中在第三绝缘体及第四绝缘体中设置到达第二氧化物的开口，以覆盖开口的内壁的方式配置第三氧化物，以隔着第三氧化物覆盖开口的内壁的方式配置第二绝缘体，以隔着第三氧化物及第二绝缘体填充开口的方式配置第三导电体，并且在晶体管的沟道长度方向上，平行于第一绝缘体的底面的面和与第二导电体相对的第一导电体的侧面所形成的第一角度小于90度。

7、在上述半导体装置中，优选的是，第四绝缘体包括与第一导电体的侧面、第二氧化物的侧面、第一氧化物的侧面接触的区域，并且，在晶体管的沟道长度方向上，平行于第一绝缘体的底面的面和第四绝缘体的该区域中的平行于与第二导电体相对的侧端部的面所形成的第二角度小于90度。

8、另外，在上述半导体装置中，第一角度和第二角度优选为相同。

9、另外，本发明的一个方式是一种包括晶体管的半导体装置，该晶体管包括：第一绝缘体、第一绝缘体上的第一氧化物、第一氧化物上的第二氧化物、第二氧化物上的第三氧化物、第二氧化物上的第一导电体及第二导电体、第三氧化物上的第二绝缘体、第二绝缘体上的第三导电体、第一导电体及第二导电体上的第四绝缘体、第四绝缘体上的第三绝缘体，其中在第三绝缘体及第四绝缘体中设置到达第二氧化物的开口，以覆盖开口的内壁的方式配置第三氧化物，以隔着第三氧化物覆盖开口的内壁的方式配置第二绝缘体，以隔着第三氧化物及第二绝缘体填充开口的方式配置第三导电体，在晶体管的沟道宽度方向上，以第一绝缘体的底面为基准，不与第二氧化物重叠的区域中的第三导电体的底面的高度低于第二氧化物的底面的高度，并且，在晶体管的沟道长度方向上，不与第二氧化物重叠的区域中的第三导电体的底面的长度比与第二氧化物重叠的区域中的第三导电体的底面的长度短。

10、本发明的一个方式是一种包括晶体管的半导体装置，该晶体管包括：第一绝缘体、第一绝缘体上的第一氧化物、第一氧化物上的第二氧化物、第二氧化物上的第三氧化物、第二氧化物上的第一导电体及第二导电体、第三氧化物上的第二绝缘体、第二绝缘体上的第三导电体、第一导电体及第二导电体上的第四绝缘体、第四绝缘体上的第三绝缘体，其中在第三绝缘体及第四绝缘体中设置到达第二氧化物的开口，以覆盖开口的内壁的方式配置第三氧化物，以隔着第三氧化物覆盖开口的内壁的方式配置第二绝缘体，以隔着第三氧化物及第二绝缘体填充开口的方式配置第三导电体，并且在俯视晶体管时，第四绝缘体的侧端部为具有曲线的形状。

11、在上述半导体装置中，第四绝缘体优选包含铝的氧化物。

12、另外，在上述半导体装置中，第二氧化物优选包含in、元素m(m是al、ga、y或sn)以及zn。

13、发明效果

14、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。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种具有高的频率特性的半导体装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种高可靠性的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种可以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，可以提供一种具有良好的电特性的半导体装置。另外，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。

15、此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种能够长期间地保持数据的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种数据的写入速度高的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种设计自由度高的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种能够抑制功耗的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的半导体装置。

16、注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述效果。上述效果以外的效果可以显而易见地从说明书、附图、权利要求书等的描述中看出，并且可以从该描述中抽取上述效果以外的效果。