半导体装置及其制造方法与流程

本发明的一个方式涉及一种半导体装置、存储装置、显示装置以及电子设备。注意，本发明的一个方式不局限于上述。作为本说明书等所公开的本发明的一个方式的的例子，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、输入输出装置、这些装置的驱动方法或这些装置的制造方法。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。

背景技术：

1、近年来，已对半导体装置进行开发，lsi、cpu、存储器等主要使用半导体装置。cpu是包括将半导体晶片加工来形成芯片而成的半导体集成电路（至少包括晶体管及存储器）且形成有作为连接端子的电极的半导体元件的集合体。

2、lsi、cpu、存储器等的半导体电路（ic芯片）被安装在电路板上，例如安装在印刷线路板上，并被用作各种电子设备的构件之一。

3、此外，通过使用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜构成晶体管的技术受到瞩目。该晶体管被广泛地应用于集成电路及图像显示装置（简单地记载为显示装置）等电子设备。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。作为其他材料，氧化物半导体受到瞩目。

4、已知使用氧化物半导体的晶体管的泄漏电流在非导通状态下极小。例如，专利文献1公开了应用使用氧化物半导体的晶体管的泄漏电流小的特性的低功耗cpu等。此外，专利文献2公开了使用氧化物半导体实现存储内容的长期保持的存储装置等。

5、此外，非专利文献1报告了具有高霍尔（hall）迁移率的多晶氧化铟膜及使用其的晶体管。

6、[先行技术文献]

7、[专利文献]

8、[专利文献1]日本专利申请公开第2012-257187号公报

9、[专利文献2]日本专利申请公开第2011-151383号公报

10、[非专利文献]

11、[非专利文献1]y.magari et al.，“high-mobility hydrogenatedpolycrystalline in2o3（in2o3:h） thin-film transistors”，nature communications13，1078，（2022）.

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使用高品质的半导体膜的半导体装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种使用单晶氧化物半导体膜的半导体装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种高性能的半导体装置。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。另外，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。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种易于实现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低功耗的半导体装置。

3、本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的半导体装置。本发明的一个方式的目的之一是至少减轻先行技术的问题中的至少一个。

4、注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。注意，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。此外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载抽出上述以外的目的。

5、解决技术问题的手段

6、本发明的一个方式是一种包括第一晶体管、第二晶体管、第一绝缘层、第二绝缘层、第一单晶衬底及第二单晶衬底的半导体装置。第一晶体管的沟道形成在第一单晶衬底所包括的第一单晶半导体中。第二晶体管位于第一晶体管的上方且其沟道形成在与第二单晶衬底接触的第二单晶半导体中。第二单晶衬底位于第二晶体管的上方。第一绝缘层位于第一晶体管与第二晶体管之间。第二绝缘层位于第一绝缘层与第二晶体管之间且包括与第一绝缘层接触的第一接合面。第一单晶半导体包括硅。并且，第二单晶半导体包括金属氧化物。

7、另外，在上述结构中，优选的是，第二单晶衬底具有立方晶系的晶体结构，并且第二单晶半导体具有立方晶系的晶体结构。

8、另外，在上述结构中，优选的是，第二单晶衬底包括包含钇及锆的氧化物，并且第二单晶半导体包括氧化铟。

9、另外，在上述结构中，优选的是，第二单晶半导体的相对于第二单晶衬底的晶格失配度为-5%以上且5%以下。

10、另外，在上述结构中，优选的是，还包括第一导电层及第二导电层。此时，第一导电层与第一晶体管的源电极和漏电极中的一个连接且嵌入第一绝缘层中。另外，第二导电层与第二晶体管的源电极和漏电极中的一个连接，嵌入第二绝缘层中，并且包括与第一导电层接触的第二接合面。

11、另外，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：准备设置有第一晶体管及第一晶体管上的第一绝缘层并包括第一单晶半导体的第一单晶衬底；准备第二单晶衬底；在第二单晶衬底上形成包括第二单晶半导体的半导体膜；将半导体膜加工为岛状形成半导体层；在半导体层上形成栅极绝缘层、栅电极、源电极及漏电极制造第二晶体管；在第二晶体管上形成第二绝缘层；以及接合第一绝缘层的顶面和第二绝缘层的顶面。

12、另外，在上述制造方法中，优选的是，第一单晶半导体包括硅，并且第二单晶半导体包括金属氧化物。

13、另外，在上述制造方法中，优选的是，第二单晶衬底具有立方晶系的晶体结构，并且第二单晶半导体具有立方晶系的晶体结构。

14、另外，在上述制造方法中，优选的是，第二单晶衬底包括包含钇及锆的氧化物，并且第二单晶半导体包括氧化铟。

15、另外，在上述制造方法中，优选的是，第二单晶半导体的相对于第二单晶衬底的晶格失配度为-5%以上且5%以下。

16、发明效果

17、根据本发明的一个方式，可以提供一种使用高品质的半导体膜的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种使用单晶氧化物半导体膜的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种高性能的半导体装置。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，可以提供一种可靠性高的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种易于实现高集成化的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种低功耗的半导体装置。

18、根据本发明的一个方式，可以提供一种具有新颖结构的半导体装置。根据本发明的一个方式，可以至少减轻先行技术的问题中的至少一个。

19、注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。注意，本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。此外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载抽出上述以外的效果。

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1所述的半导体装置，

6.一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，

8.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，

9.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，

10.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，