【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本说明书说明半导体装置等。在本说明书中，半导体装置是指利用半导体特性的装置并是指包含半导体元件(晶体管、二极管、光电二极管等)的电路及具有该电路的装置等。另外，半导体装置是指能够利用半导体特性而发挥作用的所有装置。例如，作为半导体装置的例子，有集成电路、具备集成电路的芯片或者封装中容纳有芯片的电子构件。另外，存储装置、显示装置、发光装置、照明装置以及电子设备等本身是半导体装置，或者有时包括半导体装置。
技术介绍
1、作为可用于晶体管的半导体，金属氧化物受到关注。已有在沟道形成区域中包含金属氧化物半导体的晶体管(下面有时称为“氧化物半导体晶体管”或“os晶体管”)的关态电流极小的报告(例如，非专利文献1、2)。使用os晶体管的各种半导体装置(例如，非专利文献3、4)被制造。
2、可以将os晶体管的制造工序列入现有的在沟道形成区域中包含硅的晶体管(si晶体管)的cmos工序，os晶体管可以层叠于si晶体管。例如，在专利文献1中公开了多个包括os晶体管的存储单元阵列的层层叠于设置有si晶体管的衬底上的结构。
3、[先行技术文献]
4、[专利文献]
5、[专利文献1]美国专利申请公开第2012/0063208号说明书
6、[非专利文献]
7、[非专利文献1]s.yamazaki etal.，“propertiesofcrystallinein-ga-zn-oxidesemiconductor and its transistor characteristics，”j
8、[非专利文献2]k.kato et al.，“evaluation of off-state currentcharacteristics of transistor using oxide semiconductor material，indium-gallium-zinc oxide，”jpn.j.appl.phys.，vol.51，021201(2012).
9、[非专利文献3]s.amano etal.，“lowpowerlcdisplayusingin-ga-zn-oxide tftsbased on variable frame frequency，“sid symp.dig.papers，vol.41，pp.626-629(2010).
10、[非专利文献4]t.ishizu et al.，“embedded oxide semiconductor memories：akey enabler for low-power ulsi，”ecs tran.，vol.79，pp.149-156(2017).
技术实现思路
1、专利技术所要解决的技术问题
2、由于os晶体管可以层叠设置、其关态电流极小等，所以适合用于存储单元等的存取晶体管。尤其在存储单元等需要提高单位面积的存储密度的存储装置中，层叠设置包括多个晶体管的元件层的结构是优选的。
3、在采用层叠元件层的结构的情况下，层叠数越多，制造元件所需的工序数越多。因此，在层叠元件层的情况下，优选用硅穿孔(through silicon via：tsv)等穿孔电极使设置在不同衬底上的多个元件层电连接来进行单芯片化。
4、然而，当用tsv等穿孔电极连接在不同衬底上制造的多个元件层时，很难在设有穿孔电极的区域中配置晶体管等元件。在用tsv等穿孔电极连接元件层的半导体装置中，尤其在起因于tsv的开口部分的口径相对于元件的尺寸非常大时，有不能配置晶体管的区域也变大的担忧。因此，在用tsv等穿孔电极连接元件层的半导体装置中，有不能提高单位面积的存储密度的担忧。
5、本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的半导体装置等。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种在被用作利用极小的关态电流的存储装置的半导体装置中能够减少制造成本的具有新颖结构的半导体装置等。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种在被用作利用极小的关态电流的存储装置的半导体装置中实现低功耗化的具有新颖结构的半导体装置等。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种在被用作利用极小的关态电流的存储装置的半导体装置中能够实现装置的小型化的具有新颖结构的半导体装置等。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种在被用作利用极小的关态电流的存储装置的半导体装置中晶体管的电特性变动小且可靠性优异的具有新颖结构的半导体装置等。
6、多个目的的描述不妨碍互相目的的存在。本专利技术的一个方式并不需要实现所例示的所有目的。此外，上述列举的目的以外的目的是从本说明书等的记载自然得知的，而这种目的有可能成为本专利技术的一个方式的目的。
7、解决技术问题的手段
8、本专利技术的一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括第一衬底、以与第二衬底接触的方式设置的第一元件层以及设置在第二衬底及第一元件层中的第一穿孔电极，其中第一元件层包括第一晶体管、第一电极、第二电极及第三电极，第一晶体管包括在沟道形成区域中包含金属氧化物的半导体层，第一电极通过第二电极与第三电极电连接，第三电极以在第一元件层的表面露出的方式设置，第一穿孔电极以在第二衬底的表面露出的方式设置且与第一电极电连接，第二衬底及第一元件层层叠设置在相对于第一衬底的表面的垂直方向或大致垂直方向上，并且第一晶体管设置在与第一穿孔电极重叠的区域中。
9、本专利技术的一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括第一衬底、以与第二衬底接触的方式设置的第一元件层以及设置在第二衬底及第一元件层中的第一穿孔电极，其中第一元件层包括第一存储单元、第一电极、第二电极及第三电极，第一存储单元包括第一晶体管及电容，第一晶体管包括在沟道形成区域中包含金属氧化物的半导体层，第一电极通过第二电极与第三电极电连接，第三电极以在第一元件层的表面露出的方式设置，第一穿孔电极以在第二衬底的表面露出的方式设置且与第一电极电连接，第二衬底及第一元件层层叠设置在相对于第一衬底的表面的垂直方向或大致垂直方向上，并且第一晶体管及电容设置在与第一穿孔电极重叠的区域中。
10、本专利技术的一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括第一衬底、以与第二衬底接触的方式设置的第一元件层以及设置在第二衬底及第一元件层中的第一穿孔电极，其中第一元件层包括第一存储单元、第一电极、第二电极及第三电极，第一存储单元包括第一晶体管及磁隧道结元件，第一晶体管包括在沟道形成区域中包含金属氧化物的半导体层，第一电极通过第二电极与第三电极电连接，第三电极以在第一元件层的表面露出的方式设置，第一穿孔电极以在第二衬底的表面露出的方式设置且与第一电极电连接，第二衬底及第一元件层层叠设置在相对于第一衬底的表面的垂直方向或大致垂直方向上，并且第一晶体管及磁隧道结元件设置在与第一穿孔电极重叠的区域中。
11、在本专利技术的一个方式的半本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体装置，包括：
2.一种半导体装置，包括：
3.一种半导体装置，包括：
4.根据权利要求3所述的半导体装置，
5.一种半导体装置，包括：
6.根据权利要求5所述的半导体装置，
7.根据权利要求5或6所述的半导体装置，
8.根据权利要求1至7中任一项所述的半导体装置，
9.根据权利要求1至8中任一项所述的半导体装置，
10.根据权利要求1至9中任一项所述的半导体装置，
11.根据权利要求1至10中任一项所述的半导体装置，
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种半导体装置，包括：
2.一种半导体装置，包括：
3.一种半导体装置，包括：
4.根据权利要求3所述的半导体装置，
5.一种半导体装置，包括：
6.根据权利要求5所述的半导体装置，
7.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：松崎隆德，大贯达也，冈本佑树，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：
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