專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個實施方式涉及半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體存儲裝置。
背景技術(shù)：
近年來，一直發(fā)展包含存儲電路的半導(dǎo)體裝置，在該存儲電路中，可以寫入及抹除數(shù)據(jù)，且在無電力供應(yīng)下將數(shù)據(jù)保持一段期間。作為半導(dǎo)體裝置，例如，有包含設(shè)有用作存儲元件的晶體管(也稱為存儲晶體管)的存儲電路(例如，參見參考文獻I)。在參考文獻I中所公開的半導(dǎo)體裝置中，存儲晶體管包含控制柵電極、溝道形成層、及設(shè)置在控制柵電極與溝道形成層之間的浮動?xùn)烹姌O。通過在浮動?xùn)烹姌O中累積成為數(shù)據(jù)的電荷，將數(shù)據(jù)寫到存儲晶體管。[參考文獻]
[參考文獻I]日本公開專利申請?zhí)朜0.57-105889。

發(fā)明內(nèi)容
如參考文獻I中所公開的現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置有數(shù)據(jù)在寫到存儲晶體管之后因電荷泄漏而遺失的問題。在能夠存儲數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置中，數(shù)據(jù)保持期間越長越好。此外，現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置有因為操作所需的電壓高而耗電高的問題及存儲元件因施加的電壓而劣化的問題。此外，現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置有因為寫入數(shù)據(jù)時產(chǎn)生于存儲晶體管中的隧道電流而在重復(fù)寫入數(shù)據(jù)后數(shù)據(jù)無法寫到存儲元件的問題以及存儲元件劣化的問題。本發(fā)明的一個實施方式的目的是延長半導(dǎo)體裝置或半導(dǎo)體存儲裝置中的數(shù)據(jù)保持期間。本發(fā)明的一個實施方式的目的是降低耗電。本發(fā)明的一個實施方式的目的是增加數(shù)據(jù)寫到存儲元件的次數(shù)。本發(fā)明的一個實施方式包含存儲電路，該存儲電路包括選擇晶體管及輸出晶體管。選擇晶體管包含第一柵極和第二柵極。選擇晶體管的閾值電壓根據(jù)需要由第一柵極的電壓和第二柵極的電壓調(diào)整，以及，當選擇晶體管截止時盡可能地降低選擇晶體管的源極與漏極之間的流動電流，由此延長存儲電路中的數(shù)據(jù)保持期間。在本發(fā)明的一個實施方式中，使用相同材料，形成輸出晶體管的溝道形成層及用作選擇晶體管的柵極的層。因此，能夠在相同步驟中形成輸出晶體管的溝道形成層及用作選擇晶體管的柵極的層，由此抑制制造步驟的數(shù)目增加。本發(fā)明的一個實施方式是包含以I行(I是2以上的自然數(shù))及J列(J是自然數(shù))配置的多個存儲單元的半導(dǎo)體存儲裝置，每一存儲單元均包含具有第一柵極和第二柵極的第一晶體管以及第二晶體管。多個存儲單元中的每一存儲單元均包含:第一層，該第一層包含含有賦予導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素的一對雜質(zhì)區(qū)，并用作第二晶體管的溝道形成層；第二層，該第二層使用與第一層相同的材料形成并與第一層同時形成，與第一層分開，含有雜質(zhì)兀素，并用作第一晶體管的第二柵極；第一絕緣層，該第一絕緣層設(shè)置在第一層及第二層上并用作第二晶體管的柵極絕緣層；第一導(dǎo)電層，該第一導(dǎo)電層與第一層重疊而以第一絕緣層設(shè)置在其間并用作第二晶體管的柵極；半導(dǎo)體層，與第二層重疊而以第一絕緣層設(shè)置在其間，使用與第一層的材料不同的材料形成，并用作第一晶體管的溝道形成層；第二導(dǎo)電層，該第二導(dǎo)電層電連接到半導(dǎo)體層并用作第一晶體管的源極和漏極中的一個；第三導(dǎo)電層，該第三導(dǎo)電層電連接到第一導(dǎo)電層及半導(dǎo)體層，并用作第一晶體管的源極和漏極中的另一個；第二絕緣層，該第二絕緣層設(shè)置在半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電層、及第三導(dǎo)電層上，并用作第一晶體管的柵極絕緣層；第四導(dǎo)電層，該第四導(dǎo)電層與半導(dǎo)體層重疊而以第二絕緣層設(shè)置在其間，并用作第一晶體管的第一柵極；第三絕緣層，該第三絕緣層設(shè)置在第二絕緣層及第四導(dǎo)電層上；以及，第五導(dǎo)電層，該第五導(dǎo)電層經(jīng)由穿過第一至第三絕緣層的第一開口而電連接到第一層中的一對雜質(zhì)區(qū)中的一個，并經(jīng)由穿過第二及第三絕緣層的第二開口而電連接到第三導(dǎo)電層。本發(fā)明的一個實施方式是包含以I行(I是2以上的自然數(shù))及J列(J是自然數(shù))配置的多個存儲單元的半導(dǎo)體存儲裝置，每一存儲單元均包含具有第一柵極和第二柵極的第一晶體管以及第二晶體管。多個存儲單元中的每一存儲單元均包含:第一層，該第一層包含含有賦予導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素的一對雜質(zhì)區(qū)，并用作第二晶體管的溝道形成層；第二層，該第二層使用與第一層相同的材料形成并與第一層同時形成，與第一層分開，含有雜質(zhì)兀素，并用作第一晶體管的第二柵極；第一絕緣層，該第一絕緣層設(shè)置在第一層及第二層上并用作第二晶體管的柵極絕緣層；第一導(dǎo)電層，該第一導(dǎo)電層與第一層重疊而以第一絕緣層設(shè)置在其間以及用作第二晶體管的柵極；半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層與第二層重疊而以第一絕緣層設(shè)置在其間，使用與第一層的材料不同的材料形成，并用作第一晶體管的溝道形成層；第二導(dǎo)電層，該第二導(dǎo)電層電連接到半導(dǎo)體層并用作第一晶體管的源極和漏極中的一個；第三導(dǎo)電層，該第三導(dǎo)電層電連接到第一導(dǎo)電層及半導(dǎo)體層，并用作第一晶體管的源極和漏極中的另一個；第二絕緣層，該第二絕緣層設(shè)置在半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電層、及第三導(dǎo)電層上，并用作第一晶體管的柵極絕緣層；第四導(dǎo)電層，該第四導(dǎo)電層與半導(dǎo)體層重疊而以第二絕緣層設(shè)置在其間，并用作第一晶體管的第一柵極；以及，第四絕緣層，該第四絕緣層設(shè)置在第三絕緣層及第四導(dǎo)電層上。在配置于相同列中的存儲單元中，使用相同的層形成第一層。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，可以延長半導(dǎo)體裝置或半導(dǎo)體存儲裝置中的數(shù)據(jù)保持期間。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，可以抑制制造步驟數(shù)目的增加。


在附圖中:
圖1A至IC顯示實施方式I中的半導(dǎo)體裝置中的存儲電路的說明例子；
圖2A及2B顯示實施方式2中的半導(dǎo)體存儲裝置中的存儲單元陣列的說明例子；
圖3A及3B顯示實施方式2中的半導(dǎo)體存儲裝置中的存儲單元的結(jié)構(gòu)例子；
圖4A至4D是截面圖，顯示圖3A及3B中的存儲單元的制造方法的例子；
圖5A至是截面圖，顯示圖3A及3B中的存儲單元的制造方法的例子；
圖6A至6C是截面圖，顯示圖3A及3B中的存儲單元的制造方法的例子；
圖7A至7C是截面圖，顯示圖3A及3B中的存儲單元的制造方法的例子； 圖8A及SB顯示實施方式3中的半導(dǎo)體存儲裝置中的存儲單元陣列的說明例子；
圖9A及9B顯示實施方式3中的半導(dǎo)體存儲裝置中的存儲單元的結(jié)構(gòu)例子；
圖1OA至IOD是截面圖，顯示圖9A及9B中的存儲單元的制造方法的例子；
圖1IA至IlC是截面圖，顯示圖9A及9B中的存儲單元的制造方法的例子；
圖12A至12C是截面圖，顯示圖9A及9B中的存儲單元的制造方法的例子；
圖13A至13C是截面圖，顯示圖9A及9B中的存儲單元的制造方法的例子；
圖14是電路圖，顯示實施方式4中的柵極線驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)例子；
圖15是方框圖，顯示實施方式5中的半導(dǎo)體存儲裝置的結(jié)構(gòu)例子 '及 圖16A至16D顯不實施方式6中的電子設(shè)備的例子。
具體實施例方式以下，將參考附圖，詳述本發(fā)明的實施方式的例子。注意，本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚知道，在不脫離本發(fā)明的精神及范圍下，可以以各種方式修改實施方式的細節(jié)。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限以下述實施方式的說明。注意，不同實施方式的細節(jié)可以彼此適當?shù)亟Y(jié)合。此外，不同實施方式的細節(jié)可以彼此取代。使用例如“第一”及“第二”等序數(shù)以避免組件之間的混淆；但是，組件的數(shù)目不限于序數(shù)的數(shù)目。實施方式I
在本實施方式中，說明包含能夠存儲數(shù)據(jù)一段期間的存儲電路的半導(dǎo)體裝置的例子。注意，存儲電路是能夠存儲成為數(shù)據(jù)的電荷一段期間的電路。本實施方式中的半導(dǎo)體裝置的例子包含存儲電路。參考圖1A至1C，說明存儲電路的例子。首先，參考圖1A，說明本實施方式中的半導(dǎo)體裝置中的存儲電路的結(jié)構(gòu)例子。圖1A中所示的存儲電路包含晶體管111和晶體管112。注意，在半導(dǎo)體裝置中，晶體管包含兩個端子及電流控制端子，電流控制端子用于通過所施加的電壓來控制兩個端子之間流動的電流。注意，不局限于所述晶體管，在組件中，在其間流動的電流受控制的端子也稱為電流端子。兩個電流端子也稱為第一電流端子及第二電流端子。此外，在半導(dǎo)體裝置中，例如，可以使用場效應(yīng)晶體管作為晶體管。在場效應(yīng)晶體管中，第一電流端子、第二電流端子、及電流控制端子分別是源極和漏極中的一個、源極和漏極中的另一個、以及柵極。“電壓”一詞通常意指二點之間的電位差(也稱為電位差)。但是，在某些情況下，在電路圖等中，電壓及電位的電平以伏特(V)表示，以致于難以區(qū)別它們。因此，在本說明書中，除非另有指明，否則，在某些情況下，將在一點的電位與要作為參考的電位(也稱為基準電位)之間的電位差用作該點的電位。晶體管111包含源極、漏極、第一柵極、及第二柵極。晶體管111的閾值電壓(也稱為電壓Vth)由第一柵極或第二柵極的電壓控制。例如，在晶體管111是η溝道晶體管的情況下，晶體管111的閾值電壓隨著晶體管111的第二柵極的電壓越低而越正向偏移。
晶體管111用作選擇晶體管，用于選擇數(shù)據(jù)是否輸入到存儲電路。作為晶體管111，例如，使用包含溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層的晶體管。氧化物半導(dǎo)體層具有比硅還寬的能帶隙且是本征的(i型的)或是實質(zhì)上本征的半導(dǎo)體層，其中，載流子的數(shù)目極小且載流子濃度低于I X IO1Vcm3，優(yōu)選低于I X IO1Vcm3，更優(yōu)選低于IXlO1Vcm3O包含氧化物半導(dǎo)體層的晶體管的每微米溝道寬度的截止狀態(tài)電流為10 aA(1X10—17 A)以下，優(yōu)選為I aA (1X10—18 A)以下，更優(yōu)選為10 zA (1X10_2° A)以下，又更優(yōu)選為I zA (1X10—21 A)以下，再更優(yōu)選為100 yA (1X10—22 A)以下。由于氧化物半導(dǎo)體層具有低的載流子濃度，所以，即使溫度改變時，包含氧化物半導(dǎo)體層的晶體管的截止狀態(tài)電流仍然是低的。例如，即使當晶體管的溫度是150°C時，晶體管的每微米溝道寬度的截止狀態(tài)電流仍然也可以是100 Zk0作為氧化物半導(dǎo)體層，例如，使用含有垂直于層的表面取向的結(jié)晶(具有c軸取向的結(jié)晶)的氧化物半導(dǎo)體層。例如，在襯底的溫度設(shè)定為100°C以上且500°C以下時，沉積氧化物半導(dǎo)體膜，然后，對氧化物半導(dǎo)體膜進行熱處理，從而可以形成含有垂直于層的表面取向的結(jié)晶的氧化物半導(dǎo)體層?；蛘?，氧化物半導(dǎo)體層可以是多個氧化物半導(dǎo)體層的疊層。通過使用含有垂直于層的表面取向的結(jié)晶的氧化物半導(dǎo)體層，例如，可以抑制起因于光的晶體管的電特性變化。晶體管112的柵極連接到晶體管111的源極或漏極。注意，在本說明書中，當兩個或更多組件彼此電連接時，該兩個或更多組件可以被視為彼此連接。作為晶體管112，例如，能夠使用包含半導(dǎo)體層的晶體管，在所述半導(dǎo)體層中，溝道形成在其中且含有屬于周期表中的第14族的半導(dǎo)體(例如硅)。接著，說明圖1A中的存儲電路的驅(qū)動方法的例子。在數(shù)據(jù)被寫到存儲電路的情況下，首先，晶體管111被導(dǎo)通。例如，當晶體管111的第一柵極及第二柵極的電壓電平設(shè)定在預(yù)定電平時，晶體管111可以被導(dǎo)通。當晶體管111導(dǎo)通時，數(shù)據(jù)信號經(jīng)由晶體管111的源極和漏極而輸入到晶體管112的柵極，并且，晶體管112的柵極的電壓具有類似于所輸入的數(shù)據(jù)信號的電壓電平的電平。然后，晶體管111截止。此時，在晶體管111的源極與漏極之間流動的電流量優(yōu)選盡可能小。如此，將晶體管111的第二柵極的電壓電平設(shè)定于預(yù)定電平，因此晶體管111的閾值電壓被調(diào)整，并且，晶體管111截止時的在晶體管111的源極與漏極之間流動的電流量盡可能地降低。 參考圖1B，說明如何調(diào)整晶體管111的閾值電壓的例子。如圖1B中所示，例如，當晶體管111的第二柵極的電壓具有類似于接地電位GND的電平時，施加于晶體管111的第一柵極與源極之間的電壓(也稱為電壓VgS)與在晶體管111的源極與漏極之間流動的電流(也稱為電流Id)之間的關(guān)系以曲線130表示。此時，晶體管111的閾值電壓為電壓Vth_A。另一方面，當晶體管111的第二柵極的電壓是具有預(yù)定電平的電壓VA時，電壓Vgs與電流Id之間的關(guān)系可以以曲線131表示。此時，晶體管111的閾值電壓是在正向上高于電壓Vth_A的電壓Vth_B。
如上所述，通過晶體管111的第二柵極的電壓的調(diào)整，可以調(diào)整晶體管111的閾值電壓。此外，在晶體管112的源極與漏極之間的電阻根據(jù)晶體管112的柵極的電壓而決定。如此，當晶體管112的源極和漏極中的一個的電壓是具有預(yù)定電平的電壓VB時，可以從存儲電路中讀取根據(jù)晶體管112的源極與漏極之間流動的電流而設(shè)定的晶體管112的源極與漏極中的另一個的電壓，以作為數(shù)據(jù)。此外，可以從存儲電路中一次以上地讀取晶體管112的源極和漏極中的另一個的電壓作為數(shù)據(jù)。參考圖1C，說明圖1A中所示的存儲電路的結(jié)構(gòu)例子。圖1C是顯示圖1A中所示的存儲電路的結(jié)構(gòu)例子的示意圖。注意，雖然圖1C顯示輸出晶體管是頂部柵極型晶體管的情況，但是，本實施方式不限于此。輸出晶體管可以是底部柵極型晶體管。圖1C中所示的存儲電路包含半導(dǎo)體層152a、半導(dǎo)體層152b、絕緣層153、導(dǎo)電層154、絕緣層155、導(dǎo)電層157a、導(dǎo)電層157b、絕緣層158、及導(dǎo)電層159。注意，絕緣層155不一定要設(shè)置。半導(dǎo)體層152a及152b均形成在襯底150的一個表面上而以絕緣層151設(shè)置在其間。作為襯底150，例如，可以使用玻璃襯底、石英襯底、半導(dǎo)體襯底、或塑料襯底。作為絕緣層151，例如，可以使用氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層、氮氧化硅層、氧化鋁層、氮化鋁層、氧氮化鋁層、氮氧化鋁層、氧化鉿層。絕緣層151可以是使用能夠用于絕緣層151的材料形成的層的疊層。注意，絕緣層151可以具有防止雜質(zhì)元素從襯底150擴散的功能。半導(dǎo)體層152a具有均含有雜質(zhì)元素的一對雜質(zhì)區(qū)。在用作存儲電路中的輸出晶體管的晶體管中，半導(dǎo)體層152a具有位于一對雜質(zhì)區(qū)之間的溝道形成區(qū)并用作有溝道形成在其中的層(此層也稱為溝道形成層)。作為雜質(zhì)元素，可以使用賦予η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素或賦予P型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素?；蛘?，在半導(dǎo)體層152a中，也可以設(shè)置具有不同濃度的雜質(zhì)元素的多個雜質(zhì)區(qū)。在該情況下，雜質(zhì)元素的濃度相對低的區(qū)域稱為低濃度雜質(zhì)區(qū)。低濃度雜質(zhì)區(qū)的設(shè)置可以抑制電場的局部集中。作為半導(dǎo)體層152a，例如，可以使用含有非晶半導(dǎo)體、微晶半導(dǎo)體、多晶半導(dǎo)體、或單晶半導(dǎo)體的層。作為半導(dǎo)體層152a，例如，可以使用含有屬于周期表中的第14族的半導(dǎo)體(例如硅)的半導(dǎo)體層。半導(dǎo)體層152b含有雜質(zhì)元素。作為雜質(zhì)元素，可以使用賦予η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素或賦予P型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。半導(dǎo)體層152b用作晶體管的第二柵極，該晶體管用作存儲電路中的選擇晶體管。注意，用作晶體管的第二柵極的導(dǎo)電層也稱為第二柵電極或第二柵極線。作為半導(dǎo)體層152b，可以使用利用與半導(dǎo)體層152a相同的材料形成的層。例如，使用用于半導(dǎo)體層152a及半導(dǎo)體層152b的材料形成的半導(dǎo)體層形成在絕緣層151上。此夕卜，通過蝕刻半導(dǎo)體層的一部分，形成成為半導(dǎo)體層152a的半導(dǎo)體層以及成為半導(dǎo)體層152b的半導(dǎo)體層。此外，通過將雜質(zhì)元素添加到成為半導(dǎo)體層152a的半導(dǎo)體層的一部分以及成為半導(dǎo)體層152b的半導(dǎo)體層，可以在相同步驟使用相同膜以形成半導(dǎo)體層152a和半導(dǎo)體層152b。注意，半導(dǎo)體層152b含有賦予導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素，因此其可以用作導(dǎo)體層并因而被視為導(dǎo)體層。絕緣層153設(shè)置在半導(dǎo)體層152a及半導(dǎo)體層152b上。絕緣層153用作晶體管的柵極絕緣層，該晶體管用作存儲電路中的輸出晶體管。作為絕緣層153，例如，可以使用利用能夠用于絕緣層151的材料、聚酰亞胺或丙烯酸樹脂等有機絕緣材料等形成的層。或者，絕緣層153可以是使用能夠用于絕緣層153的材料形成的層的疊層。注意，在使用半導(dǎo)體襯底作為襯底150的情況下，未設(shè)置絕緣層151、半導(dǎo)體層152a、及半導(dǎo)體層152b且使用包含彼此絕緣的對應(yīng)于半導(dǎo)體層152a的第一半導(dǎo)體區(qū)及對應(yīng)于半導(dǎo)體層152b的第二半導(dǎo)體區(qū)的半導(dǎo)體襯底，并且絕緣層153可以形成在第一半導(dǎo)體區(qū)及第二半導(dǎo)體區(qū)上。導(dǎo)電層154與半導(dǎo)體層152a (包含溝道形成區(qū)(在一對雜質(zhì)區(qū)之間的區(qū)域)重疊，而以絕緣層153設(shè)置在其間。導(dǎo)電層154用作晶體管的柵極，該晶體管用作存儲電路中的輸出晶體管。注意，用作該晶體管的柵極的導(dǎo)電層也稱為柵電極或柵極線。例如，導(dǎo)電層154可以是使用例如鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、或鈧等金屬材料形成的層。或者，導(dǎo)電層154可以為使用能夠用于導(dǎo)電層154的材料形成的層的疊層。絕緣層155設(shè)置在絕緣層153上。通過設(shè)置絕緣層155，例如，可以將起因于導(dǎo)電層154的不平整部分平坦化且便于在上部中形成層。作為絕緣層155，例如，可以使用利用能夠用于絕緣層151的材料形成的層?；蛘?，絕緣層155可以是利用能夠用于絕緣層155的材料形成的層的疊層。半導(dǎo)體層156與半導(dǎo)體層152b重疊，而以絕緣層153及絕緣層155設(shè)置在其間。半導(dǎo)體層156用作晶體管的溝道形成層，該晶體管用作存儲電路中的選擇晶體管。作為半導(dǎo)體層156，例如，可以使用In類氧化物、Sn類氧化物、Zn類氧化物等。作為金屬氧化物，例如，可以使用四元金屬氧化物、三元金屬氧化物、二元金屬氧化物等。注意，可以用作氧化物半導(dǎo)體的金屬氧化物可以包含鎵作為穩(wěn)定物，用于降低特性偏差?？梢杂米餮趸锇雽?dǎo)體的金屬氧化物可以包含錫作為穩(wěn)定物?？梢杂米餮趸锇雽?dǎo)體的金屬氧化物可以包含鉿作為穩(wěn)定物?？梢杂米餮趸锇雽?dǎo)體的金屬氧化物可以包含鋁作為穩(wěn)定物。可以用作氧化物半導(dǎo)體的金屬氧化物可以包含下述的一個或更多以作為穩(wěn)定物:鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、欽、鉺、銩、鐿、及鎦，這些元素是鑭類元素。可以用作氧化物半導(dǎo)體的金屬氧化物可以包含氧化硅。例如，可以使用In-Sn-Ga-Zn類氧化物、In-Hf-Ga-Zn 類氧化物、In-Al-Ga-Zn 類氧化物、In-Sn-Al-Zn 類氧化物、In-Sn-Hf-Zn 類氧化物、In-Hf-Al-Zn類氧化物等作為四元金屬氧化物。例如，使用In-Ga-Zn類氧化物(也稱為IGZO)、In-Sn-Zn類氧化物(也稱為ITZO)、In-Al-Zn類氧化物、Sn-Ga-Zn類氧化物、Al-Ga-Zn類氧化物、Sn-Al-Zn類氧化物、In-Hf-Zn類氧化物、In-La-Zn類氧化物、In-Ce-Zn類氧化物、In-Pr-Zn類氧化物、In-Nd-Zn類氧化物、In-Sm-Zn類氧化物、In-Eu-Zn類氧化物、In-Gd-Zn類氧化物、In-Tb-Zn類氧化物、In-Dy-Zn類氧化物、In-Ho-Zn類氧化物、In-Er-Zn類氧化物、In-Tm-Zn類氧化物、In-Yb-Zn類氧化物、In-Lu-Zn類氧化物等作為三元金屬氧化物。例如，可以使用In-Zn類氧化物(也稱為IZ0)、Sn-Zn類氧化物、Al-Zn類氧化物、Zn-Mg類氧化物、Sn-Mg類氧化物、In-Mg類氧化物、In-Sn類氧化物、In-Ga類氧化物等作為二元金屬氧化物。在使用In-Zn-O類金屬氧化物的情況下，例如，可以將具有下述組成比的氧化物革巴用于形成In-Zn-O類金屬氧化物半導(dǎo)體層:In:Zn=50:1至1:2 (In2O3:Zn0=25:1至1:4摩爾比)，優(yōu)選 In:Zn =20:1 至 1:1 (In2O3:Zn0=10:1 至 1:2 摩爾比)、更優(yōu)選 In:Zn=15:1至1.5:1 (In2O3 =ZnO= 15:2至3:4摩爾比)。例如，當用于形成In-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體的靶的原子比以In:Zn:0=P:Q:R表示時，R > 1.5P +Q0 In含量的增加可以使晶體管的遷移率更高。作為氧化物半導(dǎo)體，可以使用由InLO3 (ZnO)m Cm大于O)表示的材料。此處，InLO3(ZnO)m中的L代表選自Ga、Al、Mn和Co中的一個或更多金屬兀素。導(dǎo)電層157a電連接到半導(dǎo)體層156。導(dǎo)電層157a用作晶體管的源極和漏極中的一個，該晶體管用作存儲電路中的選擇晶體管。注意，用作晶體管的源極的導(dǎo)電層也稱為源電極或源極布線，用作晶體管的漏極的導(dǎo)電層也稱為漏電極或漏極布線。例如，導(dǎo)電層157a可以是使用例如鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鑰、或鎢等金屬材料形成的層。或者，導(dǎo)電層157a可以是含有導(dǎo)電金屬氧化物。作為導(dǎo)電金屬氧化物，例如可以使用例如氧化銦(Ιη203)、氧化錫(Sn02)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦及氧化錫的合金(In2O3-SnO2，在某些情況下縮寫為ΙΤ0)、或是氧化銦及氧化鋅(In2O3-ZnO)的合金；或是含有硅、氧化硅、或氮的金屬氧化物?；蛘?，導(dǎo)電層157a可以是使用能夠用于導(dǎo)電層157a的材料形成的層的疊層。導(dǎo)電層157b電連接到導(dǎo)電層154及半導(dǎo)體層156。注意，在圖1C中，導(dǎo)電層157b接觸導(dǎo)電層154。雖然本實施方式不局限于上述結(jié)構(gòu)，但是通過導(dǎo)電層157b接觸導(dǎo)電層154的結(jié)構(gòu)，可以使接觸面積比導(dǎo)電層157b經(jīng)由絕緣層中的開口而電連接到導(dǎo)電層154時的接觸面積更大，由此可以降低接觸電阻。導(dǎo)電層157b用作晶體管的源極和漏極中的另一個，該晶體管用作存儲電路中的選擇晶體管。作為導(dǎo)電層157b，例如，可以使用利用與導(dǎo)電層157a相同的材料形成的層。或者，導(dǎo)電層157b可以是使用能夠用于導(dǎo)電層157a的材料形成的層的疊層。例如，使用能夠用于導(dǎo)電層157a及導(dǎo)電層157b的材料形成的導(dǎo)電層形成在導(dǎo)電層154、絕緣層155、及半導(dǎo)體層156上。此外，通過蝕刻導(dǎo)電層的一部分，可以在相同步驟中使用相同層以形成導(dǎo)電層157a和導(dǎo)電層157b。絕緣層158形成在半導(dǎo)體層156、導(dǎo)電層157a、及導(dǎo)電層157b上。絕緣層158用作晶體管的柵極絕緣層，該晶體管用作存儲電路中的選擇晶體管。作為絕緣層158，可以使用利用能夠用于絕緣層151的材料形成的層?；蛘撸^緣層158可以是使用能夠用于絕緣層151的材料形成的層的疊層?；蛘撸鳛榻^緣層158，可以使用含有屬于周期表中的第13族的元素及氧元素的材料的絕緣層。當半導(dǎo)體層156含有屬于周期表中的第13族的元素時，使用含有屬于周期表中的第13族的元素的絕緣層作為與半導(dǎo)體層156接觸的絕緣層可以使得絕緣層與氧化物半導(dǎo)體層之間的界面狀態(tài)是良好的。含有屬于周期表中的第13族的元素的材料的例子包含氧化鎵、氧化鋁、鋁鎵氧化物、及鎵鋁氧化物。注意，鋁鎵氧化物是原子百分比(at.%)的鋁含量高于鎵含量的物質(zhì)，鎵鋁氧化物是原子百分比(at.%)的鎵含量是鋁含量以上的物質(zhì)。例如，可以使用以AlOx(χ=3+α，其中，α是大于O且小于I)、GaOx、或GaxAl2_x03+a (X是大于O且小于2，a是大于O且小于I)表示的材料。例如，通過使用含有氧化鎵的絕緣層作為絕緣層158，可以抑制氫或氫離子累積于絕緣層158與半導(dǎo)體層156之間的界面。例如，通過使用含有氧化鋁的絕緣層作為絕緣層158，可以抑制氫或氫離子累積于絕緣層158與半導(dǎo)體層156之間的界面。含有氧化鋁的絕緣層較不易使水透過；因此，使用含有氧化鋁的絕緣層可以減少經(jīng)由絕緣層而進入氧化物半導(dǎo)體層的水。例如，可以使用含有GaOxR表的氧化鎵的多個層的疊層，形成絕緣層158?；蛘?，可以使用含有GaOx代表的氧化鎵的絕緣層以及含有AlOxR表的氧化鋁之絕緣層的疊層，形成絕緣層158。導(dǎo)電層159與半導(dǎo)體層156重疊,而以絕緣層158設(shè)置在其間。導(dǎo)電層159用作晶體管的第一柵極，該晶體管用作存儲電路中的選擇晶體管。注意，用作晶體管的第一柵極的該導(dǎo)電層也稱為第一柵電極或第一柵極線。作為導(dǎo)電層159，可以使用利用能夠用于導(dǎo)電層157a的材料形成的層。或者，導(dǎo)電層159可以是使用能夠用于導(dǎo)電層159的材料形成的層的疊層。上述是圖1A中所示的存儲單元的結(jié)構(gòu)例子。如同參考圖1A至IC所述的那樣，本實施方式中的半導(dǎo)體裝置的例子包含存儲電路。此外，在本實施方式中的半導(dǎo)體裝置的例子中的存儲電路包含至少選擇晶體管及輸出晶體管，這些晶體管是場效應(yīng)晶體管。此外，在本實施方式中的半導(dǎo)體裝置的例子中的存儲電路中，選擇晶體管包含第一柵極和第二柵極。此外，在本實施方式中的半導(dǎo)體裝置的例子中的存儲電路中，包含用作選擇晶體管的第二柵極、與用作輸出晶體管的溝道形成層的半導(dǎo)體層分開、并使用與半導(dǎo)體層相同的材料形成的導(dǎo)電層。通過上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要調(diào)整選擇晶體管的閾值電壓，由此在處于截止狀態(tài)的選擇晶體管的源極與漏極之間流動的電流量可以盡可能地降低。如此，可以延長存儲電路中的數(shù)據(jù)保持期間。此外，通過上述結(jié)構(gòu)，可以使用于寫入及讀取數(shù)據(jù)所需的電壓低于現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的用于寫入及讀取數(shù)據(jù)的電壓；因此，可以降低耗電。此外，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過將數(shù)據(jù)信號輸入到輸出晶體管的柵極，可以寫入數(shù)據(jù)；如此，可以增加數(shù)據(jù)可寫入次數(shù)。此外，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過在相同步驟中使用相同材料，同時形成用作輸出晶體管的溝道形成層的半導(dǎo)體層以及用作選擇晶體管的第二柵極之導(dǎo)電層。因此，可以抑制制造步驟數(shù)目的增加及制造成本的增加。
實施方式2
在本實施方式中，將以或非(NOR)型半導(dǎo)體存儲裝置為例子說明上述實施方式中的半導(dǎo)體裝置的例子。本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的例子包含存儲單元陣列，該存儲單元陣列包括以I行(I是2以上的自然數(shù))及J列(J是自然數(shù))的矩陣配置的多個存儲單元。存儲單元對應(yīng)于上述實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置中的存儲電路。將參考圖2A及2B，說明本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置中的存儲單元陣列的例子。首先，參考圖2A，說明本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置中的存儲單元陣列的電路結(jié)構(gòu)的例子。圖2A中所示的存儲單元陣列包含以i行(i是3以上的自然數(shù))及j列(j是3以上的自然數(shù))矩陣配置的多個存儲單元200、i個字線WL (字線WL_1至WL_i)、i個電容器線CL (電容器線CL_1至CL_i)、i個柵極線BGL (柵極線BGL_1至BGL_i)、j個位線BL (位線BL_1至BL_j)、及源極線SL。第M行(M是i以下的自然數(shù))第N列(N是j以下的自然數(shù))的存儲單元200 (此存儲單元稱為存儲單元200 (M，N))包含晶體管211 (M，N)、電容器213 (M，N)、及晶體管212 (M，N)。注意，在半導(dǎo)體存儲裝置中，電容器包含第一電容器電極、第二電容器電極、與第一電容器電極及第二電容器電極重疊的介電層。電荷根據(jù)施加在第一電容器電極與第二電容器電極之間的電壓而累積于電容器中。晶體管211 (M，N)是包含源極、漏極、第一柵極、及第二柵極的η溝道晶體管。注意，在本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置中，晶體管211并非總是需要是η溝道晶體管。晶體管211 (Μ，N)的源極和漏極中的一個連接到位線BL_N。晶體管211 (M，N)的第一柵極連接到字線WL_M。晶體管211 (M，N)的第二柵極連接到柵極線BGL_M。根據(jù)晶體管211 (M, N)的源極和漏極中的一個連接到位線BL_N的結(jié)構(gòu)，可以從一個或更多存儲單元選擇性地讀取數(shù)據(jù)。晶體管211 (M，N)用作存儲單元200 (M，N)中的選擇晶體管。例如，可以使用包含氧化物半導(dǎo)體層的能夠用作實施方式I中的半導(dǎo)體裝置中的晶體管111的晶體管，以作為晶體管211 (Μ,Ν)ο晶體管212 (M，N)是P溝道晶體管。注意，在本實施方式的半導(dǎo)體存儲裝置中，晶體管212并非總是需要是P溝道晶體管。晶體管212 (M，N)的源極和漏極中的一個連接到源極線SL。晶體管212 (M, N)的源極和漏極中的另一個連接到位線BL_N。晶體管212 (M，N)的柵極連接到晶體管212(Μ,Ν)的源極和漏極中的另一個。晶體管212 (Μ，N)用作存儲單元200 (Μ，N)中的輸出晶體管。可以使用用作實施方式I中的半導(dǎo)體裝置中的晶體管112的包含含有屬于第14族的半導(dǎo)體(例如硅)的半導(dǎo)體層的晶體管，作為晶體管212 (M1N)0電容器213 (Μ，N)的第一電容器電極連接到電容器線CL_M。電容器213 (M，N)的第二電容器電極連接到晶體管211 (Μ,Ν)的源極和漏極中的另一個。
電容器213 (Μ, N)用作存儲電容器(storage capacitor)。例如，字線WL_1至WL_i的電壓由包含解碼器的驅(qū)動電路控制。例如，位線BL_1至BL_j的電壓由包含解碼器的驅(qū)動電路控制。例如，電容器線CL_1至CL_i的電壓由包含解碼器的驅(qū)動電路控制。例如，柵極線BGL_1至BGL_i的電壓由柵極線驅(qū)動電路控制。例如，使用包含二極管及電容器的電路，形成柵極線驅(qū)動電路。在該情況下，電容器的第一電容器電極電連接到二極管的陽極與柵極線BGL。此外，參考圖2B，說明圖2A中的存儲單元陣列的驅(qū)動方法的例子。圖2B是時序圖，顯示圖2A中的存儲單元陣列的驅(qū)動方法的例子。此處，例如，作為例子說明如下情況:數(shù)據(jù)順序地寫到第一行第一列的存儲單元200 (I, I)以及第二行第二列的存儲單元200 (2，2)，然后讀取寫入的數(shù)據(jù)。注意，在圖2B中的時序圖中，電壓Vh高于晶體管211的閾值電壓，陰影區(qū)是電壓可以等于電壓Vh或接地電位GND的區(qū)域。首先，如圖2B中的期間t21所示的那樣，字線WL_1的電壓設(shè)定于電壓Vh。此時，電容器線CL_1的電壓設(shè)定為等于接地電位GND。此外，字線WL_1以外的字線WL的電壓設(shè)定為等于基準電位的接地電位GND，并且，電容器線CL_1以外的電容器線CL的電壓設(shè)定于電壓Vh。此外，源極線SL的電壓設(shè)定為等于接地電位GND。此時，在第一行中的存儲單元200 (存儲單元200 (1，I)至存儲單元200 (I, j))中，晶體管211 (1，I)至211 (l，j)導(dǎo)通。當晶體管211 (1，I)至211 (1，j)導(dǎo)通時，存儲數(shù)據(jù)信號從位線BL_1經(jīng)由晶體管211 (1，I)而輸入到晶體管212 (1，I)的柵極及電容器213 (1，I)的第二電容器電極。此時，晶體管212 (1，I)的柵極的電壓及電容器213 (1，I)的第二電容器電極的電壓具有與被輸入的存儲數(shù)據(jù)信號的電壓相同的電平，并且，第一行第一列的存儲單元200 (I, I)設(shè)定于寫入狀態(tài)。此處，例如，位線BL_1的電壓設(shè)定為等于接地電位GND。在數(shù)據(jù)寫到第一行中的存儲單元200 (包含第一行第一列的存儲單元200 (I, O)之后，字線WL_1的電壓設(shè)定為等于接地電位GND，并且電容器線CL_1的電壓保持在例如接地電位GND。此時，字線WL_1以外的字線WL的電壓等于接地電位GND，并且，電容器線CL_1以外的電容器線CL的電壓保持在例如電壓Vh。此外，在第一行中的柵極線BGL_1的電壓設(shè)定于VI。電壓Vl低于或等于接地電位GND。此時，晶體管211 (1，I)至211 (l，j)截止。此外，晶體管211 (1，I)至211 (I, j)的閾值電壓具有正電平。如此，一段期間保持電容器213 (1，I)至213 (l，j)的第二電容器電極的電壓及晶體管212 (1，I)至212 (l，j)的柵極的電壓。接著，如圖2B中的期間t22所示的那樣，字線WL_2的電壓設(shè)定在電壓Vh，并且，電容器線CL_2的電壓設(shè)定為等于接地電位GND。此時，字線WL_2以外的字線WL的電壓設(shè)定為等于接地電位GND，并且，電容器線CL_2以外的電容器線CL的電壓設(shè)定在電壓Vh。此夕卜，源極線SL的電壓設(shè)定為等于接地電位GND。此時，在第二行中的存儲單元200 (存儲單元200 (2，I)至200 (2，j))中，晶體管211 (2，I)至 211 (2，j)導(dǎo)通。當晶體管211 (2，I)至211 (2，j)導(dǎo)通時，存儲數(shù)據(jù)信號從位線BL_2經(jīng)由晶體管
211(2，2)而輸入到晶體管212 (2，2)的柵極以及電容器213 (2，2)的第二電容器電極。此時，晶體管212 (2，2)的柵極的電壓及電容器213 (2，2)的第二電容器電極的電壓具有與被輸入的存儲數(shù)據(jù)信號的電壓相同的電平，并且，第二行第二列的存儲單元200 (2，2)設(shè)定于寫入狀態(tài)。此處，例如，位線BL_2的電壓設(shè)定為等于接地電位GND。在數(shù)據(jù)寫到第二行中的存儲單元200 (包含第二行第一列的存儲單元200 (2，O)之后，字線WL_2的電壓設(shè)定為等于接地電位GND，并且電容器線CL_2的電壓保持在例如接地電位GND。此時，字線WL_2以外的字線WL的電壓等于接地電位GND，并且，電容器線CL_2以外的電容器線CL的電壓設(shè)定在例如電壓Vh。此外，柵極線BGL_2的電壓設(shè)定于VI。位線BL_1及BL_2的電壓設(shè)定為等于接地電位GND。此時，晶體管211 (2，I)至211 (2，j)截止。此外，晶體管211 (2，I)至211 (2，j)的閾值電壓具有正電平。如此，在一段期間保持電容器213 (2，I)至213 (2，j)的第二電容器電極的電壓及晶體管212 (2，I)至212 (2，j)的柵極的電壓。此外，如圖2B中的期間t23所示的那樣，源極線SL的電壓設(shè)定在電壓Vr，并且，電容器線CL_1的電壓設(shè)定為等于接地電位GND。此時，字線WL_1至字線WL_i的電壓設(shè)定為等于接地電位GND，并且，電容器線CL_1以外的電容器線CL的電壓設(shè)定在電壓Vh。電壓Vr為接地電位GND以上且電壓Vh以下的電壓。此時，在第一行第一列的存儲單元200 (1，I)中，晶體管212 (1，I)的源極與漏極之間的電阻基于晶體管212 (1，1)的柵極的電壓。如此，經(jīng)由位線BL_1輸出基于晶體管
212(1，I)的柵極的電壓的電壓作為數(shù)據(jù)，而從存儲單元200 (1，I)讀取數(shù)據(jù)。接著，如圖2B中的期間t24所示的那樣，源極線SL的電壓設(shè)定在電壓Vr，并且，電容器線CL_2的電壓設(shè)定為等于接地電位GND。此時，字線WL_1至字線WL_i的電壓設(shè)定為等于接地電位GND，并且，電容器線CL_2以外的電容器線CL的電壓設(shè)定在電壓Vh。此時，在第二行第二列的存儲單元200 (2，2)中，晶體管212 (2，2)的源極與漏極之間的電阻基于晶體管212 (2，2)的柵電壓。如此，經(jīng)由位線BL_1輸出基于晶體管212(2，2)的柵極的電壓的電壓作為數(shù)據(jù)，而從存儲單元200 (2，2)讀取數(shù)據(jù)。上述是圖2A中的存儲單元陣列的驅(qū)動方法的例子。接著，參考圖3A及3B，說明圖2A中的存儲單元陣列中的存儲單元200的結(jié)構(gòu)例子。圖3A是俯視圖，圖3B是沿圖3A中的A-B線的截面圖。圖3A及3B中所示的存儲單元包含半導(dǎo)體層252a、半導(dǎo)體層252b、絕緣層253、導(dǎo)電層254、絕緣層255、半導(dǎo)體層256、導(dǎo)電層257a、導(dǎo)電層257b、絕緣層258、導(dǎo)電層259a、導(dǎo)電層25%、絕緣層260、及導(dǎo)電層261。注意，本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置不一定需要包含絕緣層255。半導(dǎo)體層252a及252b均形成在襯底250的一個表面上而以絕緣層251設(shè)置在其間。作為襯底250，例如，可以使用實施方式I中可以用作襯底150的襯底。作為絕緣層251，例如，可以使用氧化物絕緣層。例如，可以使用氧化硅層、氧氮化硅層等。此外，氧化物絕緣層可以含有鹵素。注意，絕緣層251可以是利用能夠用于絕緣層251的材料形成的層的疊層。半導(dǎo)體層252a具有一對雜質(zhì)區(qū)。半導(dǎo)體層252a具有位于一對雜質(zhì)區(qū)之間的溝道形成區(qū)。可以使用賦予P型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素作為雜質(zhì)元素；但是，本實施方式不限于此?？梢允褂觅x予η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素?；蛘撸诎雽?dǎo)體層252a中，也可以設(shè)置具有不同濃度的雜質(zhì)元素的多個雜質(zhì)區(qū)。在該情況下，雜質(zhì)元素的濃度相對低的區(qū)域稱為低濃度雜質(zhì)區(qū)。低濃度雜質(zhì)區(qū)的設(shè)置可以抑制電場局部集中。半導(dǎo)體層252a用作晶體管的溝道形成層，該晶體管用作源極線中及每一存儲單元中的輸出晶體管。半導(dǎo)體層252b含有與半導(dǎo)體層252a中的雜質(zhì)區(qū)相同的雜質(zhì)兀素。半導(dǎo)體層252b與半導(dǎo)體層252a分開。注意，半導(dǎo)體層252b含有賦予導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素，因此其可以用作導(dǎo)電層并因而被視為導(dǎo)電層。半導(dǎo)體層252b用作晶體管的第二柵極，該晶體管用作柵極線BGL及每一存儲單元中的選擇晶體管。作為半導(dǎo)體層252a及半導(dǎo)體層252b，例如，可以使用利用在上述實施方式中能夠用于半導(dǎo)體層152a及半導(dǎo)體層152b的材料形成的層。絕緣層253設(shè)置在半導(dǎo)體層252a及半導(dǎo)體層252b上。絕緣層253用作晶體管的柵極絕緣層，所述晶體管用作每一存儲單元中的輸出晶體管。作為絕緣層253，例如，可以使用利用在實施方式I中能夠用于絕緣層151的材料形成的層?；蛘撸^緣層253可以是利用能夠用于絕緣層253的材料形成的層的疊層。導(dǎo)電層254與半導(dǎo)體層252a (包含溝道形成區(qū))重疊，而以絕緣層253設(shè)置在其間。注意，導(dǎo)電層254的側(cè)表面可以為斜坡形的(tapered)。當使導(dǎo)電層254的側(cè)表面為斜坡形時，便于上層的形成。導(dǎo)電層254用作晶體管的柵極，該晶體管用作存儲單元中的輸出晶體管。作為導(dǎo)電層254，例如，可以使用利用在實施方式I中能夠用于導(dǎo)電層154的材料形成的層?；蛘?，導(dǎo)電層254可以是利用能夠用于導(dǎo)電層254的材料形成的層的疊層。絕緣層255設(shè)置在絕緣層253上。通過設(shè)置絕緣層255，例如，可以將起因于導(dǎo)電層254的不平整部分平坦化以及便于在上部中形成層。作為絕緣層255，例如，可以使用利用在實施方式I中能夠用于絕緣層151的材料形成的層?；蛘?，絕緣層255可以是利用能夠用于絕緣層255的材料形成的層的疊層。例如，絕緣層255可以使用氧氮化硅層、氮氧化硅層、及氧化硅層的疊層形成。半導(dǎo)體層256與半導(dǎo)體層252b重疊，而以絕緣層253及絕緣層255設(shè)置在其間。半導(dǎo)體層256用作晶體管的溝道形成層，該晶體管用作存儲單元中的選擇晶體管。作為半導(dǎo)體層256,例如,可以使用利用在實施方式I中能夠用于半導(dǎo)體層156的材料形成的層。導(dǎo)電層257a電連接到半導(dǎo)體層256。導(dǎo)電層257a用作晶體管的源極和漏極中的一個，該晶體管用作存儲單元中的選擇晶體管。導(dǎo)電層257b電連接到導(dǎo)電層254及半導(dǎo)體層256。通過導(dǎo)電層257b接觸導(dǎo)電層254的結(jié)構(gòu)，可以使接觸面積比導(dǎo)電層257b經(jīng)由絕緣層中的開口而電連接到導(dǎo)電層254時的接觸面積更大。因此，接觸電阻可以降低。
導(dǎo)電層257b用作晶體管的源極和漏極中的另一個，該晶體管用作存儲單元中的選擇晶體管，導(dǎo)電層257b也用作電容器的第二電容器電極，該電容器用作存儲單元中的存儲電容器。作為導(dǎo)電層257a及導(dǎo)電層257b,例如,可以使用利用在實施方式I中能夠用于導(dǎo)電層157a及導(dǎo)電層157b的材料所形成的層。或者，導(dǎo)電層257a及導(dǎo)電層257b可以是使用能夠用于導(dǎo)電層257a及導(dǎo)電層257b的材料形成的層的疊層。絕緣層258形成在半導(dǎo)體層256、導(dǎo)電層257a、及導(dǎo)電層257b上。絕緣層258用作晶體管的柵極絕緣層，該晶體管用作存儲單元中的選擇晶體管，絕緣層258也用作電容器的介電層，該電容器用作存儲單元中的存儲電容器。作為絕緣層258，例如，可以使用利用在實施方式I中能夠用于絕緣層158的材料形成的絕緣層。或者，絕緣層258可以是使用能夠用于絕緣層258的材料所形成的層的疊層。導(dǎo)電層259a與導(dǎo)電層257b重疊，而以絕緣層258設(shè)置在其間。導(dǎo)電層259a用作電容器的第一電容器電極,此電容器用作存儲單兀中的存儲電容器。導(dǎo)電層259b與半導(dǎo)體層256重疊，而以絕緣層258夾于其間。半導(dǎo)體層25%用作晶體管的第一柵極，該晶體管用作字線WL及存儲單元中的選擇晶體管。作為導(dǎo)電層259a及導(dǎo)電層259b,例如,可以使用利用在實施方式I中能夠用于導(dǎo)電層159的材料形成的層。或者，導(dǎo)電層259a及導(dǎo)電層25%可以是使用能夠用于導(dǎo)電層259a及導(dǎo)電層259b的材料形成的層的疊層。絕緣層260形成在絕緣層258、導(dǎo)電層259a、及導(dǎo)電層259b上。作為絕緣層260，例如，可以使用利用能夠用于絕緣層255的材料形成的層?；蛘?，絕緣層260可以是利用能夠用于絕緣層260的材料形成的層的疊層。導(dǎo)電層261經(jīng)由形成在絕緣層258及絕緣層260中的開口而接觸導(dǎo)電層257a，并且，經(jīng)由形成在絕緣層253、絕緣層255、絕緣層258及絕緣層260中的開口而接觸半導(dǎo)體層252a中的一對雜質(zhì)區(qū)中的一個。導(dǎo)電層261用作存儲單元中的位線BL。作為導(dǎo)電層261，例如，可以使用利用能夠用于導(dǎo)電層254的材料形成的層。或者，導(dǎo)電層261可以是使用能夠用于導(dǎo)電層261的材料形成的層的疊層。絕緣層可以設(shè)置在導(dǎo)電層261上，并且，經(jīng)由形成在絕緣層中的開口而電連接到導(dǎo)電層261的不同導(dǎo)體層可以設(shè)置在絕緣層上。注意，在本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的存儲單元中，施加到第二柵極的電壓電平或絕緣層255的厚度可以適當?shù)卦O(shè)定，由此用作選擇晶體管的晶體管的閾值電壓的電平可以根據(jù)需要改變成所需的電平。接著，參考圖4A至4D、圖5A至圖6A至6C、及圖7A至7C，說明圖3A及3B中的存儲單元的制造方法的例子。圖4A至4D、圖5A至5D、圖6A至6C、及圖7A至7C是截面圖，顯示圖3A及3B中的存儲單元的制造方法的例子。首先，如圖4A所示，準備襯底250，在襯底250的一表面上形成絕緣層251，并且在襯底250的該一表面上形成半導(dǎo)體層242，而以絕緣層251設(shè)置在其間。注意，氧化物絕緣層或氮化物絕緣層可以預(yù)先形成在襯底250上。以下，說明在襯底250的一表面上形成絕緣層251及半導(dǎo)體層242的例子。例如，準備襯底250及在上表面上設(shè)有絕緣層251的半導(dǎo)體襯底。例如，通過熱氧化、CVD、濺射等來形成氧化物絕緣膜，可以形成氧化物絕緣層。例如，在熱氧化中通過熱氧化處理，在半導(dǎo)體襯底上形成氧化硅膜，從而可以形成氧化物絕緣層。此外，包含由電場加速的離子的離子束進入半導(dǎo)體襯底并在離半導(dǎo)體襯底的表面某深度之區(qū)域中形成脆化區(qū)。注意，以離子的動能、質(zhì)量、電荷、或入射角等，調(diào)整脆化區(qū)形成處的深度。例如，通過使用離子摻雜設(shè)備或離子注入設(shè)備，可以將離子導(dǎo)入半導(dǎo)體襯底中。例如，可以使用氫及/或氦作為被導(dǎo)入的離子。例如，在使用離子摻雜設(shè)備導(dǎo)入氫離子的情況下，通過增加導(dǎo)入的離子中的H3+的比例，可以增進離子的導(dǎo)入效率。具體而言，優(yōu)選的是H3+相對于H+、H2+及H3+總量的比例為50%以上(更優(yōu)選的是80%以上)。此外，襯底250及半導(dǎo)體襯底彼此附著，而以半導(dǎo)體襯底上的絕緣層設(shè)置在其間。注意，在襯底250也設(shè)有絕緣層的情況下，襯底250及半導(dǎo)體襯底彼此附著而以半導(dǎo)體襯底上的絕緣層及襯底250上的絕緣層設(shè)置在其間。在該情況下，設(shè)在襯底250與半導(dǎo)體襯底之間的絕緣層用作絕緣層251。此外，執(zhí)行熱處理，由此半導(dǎo)體襯底與作為斷裂平面的脆化區(qū)分斷。因此，半導(dǎo)體層242可以形成在襯底250的一表面上，而以絕緣層251設(shè)置在其間。注意，當以激光照射半導(dǎo)體層242的表面時，可以增進半導(dǎo)體層242的表面的平坦度。注意，在形成半導(dǎo)體層242之后，將賦予P型或η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素添加到半導(dǎo)體層242。通過將賦予P型或η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素添加到半導(dǎo)體層242，可以容易地控制包含半導(dǎo)體層242的晶體管的閾值電壓。不局限于上述形成方法，可以通過CVD，在絕緣層251上形成多晶、微晶、或非晶的半導(dǎo)體層，以形成半導(dǎo)體層242。接著，如圖4Β中所示的那樣，通過蝕刻部分半導(dǎo)體層242，形成彼此分開的半導(dǎo)體層242a及+導(dǎo)體層242b。例如，以光刻處理，在層或膜的一部分上形成抗蝕劑掩模，并且，使用抗蝕劑掩模以蝕刻層或膜的一部分。注意，在該情況下，在蝕刻之后，去除抗蝕劑掩模。通過噴墨法，可以形成抗蝕劑掩模。在噴墨法中不需要光掩模；因此，可以降低制造成本。此外，可以使用具有多個不同透光率的區(qū)域的曝光掩模(此曝光掩模也稱為多級灰度掩模)，形成抗蝕劑掩模。通過多級灰度掩模，可以形成具有不同厚度的多個區(qū)域之抗蝕劑掩模，由此可以降低用于形成半導(dǎo)體存儲裝置的抗蝕劑掩模的數(shù)目。接著，如圖4C中所示的那樣，在半導(dǎo)體層242a及半導(dǎo)體層242b上形成絕緣層253。例如，可以通過濺射、等離子體增強CVD等，形成使用能夠用于絕緣層253的材料形成的膜，而形成絕緣層253?；蛘?，絕緣層253可以是使用能夠用于絕緣層253的材料形成的膜的疊層。此外，當以高密度等離子體增強CVD(例如使用微波(2.45 GHz頻率的微波)的高密度等離子體增強CVD)形成絕緣層253時，絕緣層253可以是致密的且具有更高的擊穿電壓?；蛘?，以熱處理(例如，熱氧化處理或熱氮化處理)或高密度等離子體處理，形成絕緣層253。例如，使用例如He、Ar、Kr、或Xe等稀有氣體與氧、氧化氮、氨、氮、氫中的任意氣體的混合氣體，來可以執(zhí)行高密度等離子體處理。注意，例如，當使用例如氫、水、羥基、或氫化物等雜質(zhì)被去除的高純度氣體作為濺射氣體時，可以降低膜中的雜質(zhì)濃度。注意，在以濺射形成膜之前，可以在濺射設(shè)備的預(yù)熱室中執(zhí)行預(yù)熱處理。通過預(yù)熱處理，可以消除例如氫或水分等雜質(zhì)。在以濺射法形成膜之前，例如可以執(zhí)行下述處理:在氬、氮、氦、或氧氣氛中，使用RF電源，電壓施加到襯底側(cè)而未施加到靶側(cè)，而產(chǎn)生等離子體，由此修改形成膜的襯底的表面(此處理也稱為逆濺射)。通過逆濺射，可以去除附著到形成膜的表面的粉末物質(zhì)(也稱為粒子或灰塵)。在以濺射法形成膜的情況下，以吸附型真空泵等，去除余留在膜的沉積室中的水分?？梢允褂玫蜏乇?、離子泵、或鈦升華泵等作為吸附型真空泵?；蛘?，以設(shè)有冷阱的渦輪分子泵，可以去除余留在沉積室中的水分。注意，在形成絕緣層253之后，賦予P型或η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素可以添加到半導(dǎo)體層242a的一部分及半導(dǎo)體層242b的一部分。然后，如圖4D中所示的那樣，在至少半導(dǎo)體層242a的一部分上形成第一導(dǎo)電膜而以絕緣層253設(shè)置在其間，并且，部分地蝕刻第一導(dǎo)電膜，由此形成導(dǎo)電層254。例如，通過濺射，形成使用能夠用于導(dǎo)電層254的材料形成的膜，而形成第一導(dǎo)電膜?；蛘?，第一導(dǎo)電膜可以是利用能夠用于導(dǎo)電層254的材料形成的膜的疊層。接著，如圖5A中所示的那樣，通過使用導(dǎo)電層254作為掩模，將賦予P型或η型導(dǎo)體性的雜質(zhì)元素添加到半導(dǎo)體層242a和半導(dǎo)體層242b，在半導(dǎo)體層242a中形成與導(dǎo)電層254重疊的溝道形成區(qū)，在該區(qū)以外的區(qū)域中形成雜質(zhì)區(qū)，且在半導(dǎo)體層242b中形成雜質(zhì)區(qū)，由此形成半導(dǎo)體層252a和半導(dǎo)體層252b。接著，如圖5B中所示的那樣，通過在絕緣層253及導(dǎo)電層254上形成第三絕緣膜，以形成絕緣層255。例如，以下述方式形成絕緣層255:氧氮化硅膜形成在絕緣層253及導(dǎo)電層254上，氮氧化硅膜形成在氧氮化硅膜上，以及氧化硅膜形成在氮氧化硅膜上。然后，如圖5C所示的那樣，通過去除絕緣層255的一部分，使導(dǎo)電層254的上表面曝露。例如，以CMP (化學機械拋光)或蝕刻，去除絕緣層255的一部分，來可以使導(dǎo)電層254的上表面曝露。例如，在依序形成氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、及氧化硅膜來形成絕緣層253的情況下，氮氧化硅膜的上表面可以通過CMP曝露，并且，導(dǎo)電層254的上表面可以通過干蝕刻曝露。然后，如圖中所示的那樣，在絕緣層255上形成并部分地蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜，由此形成半導(dǎo)體層256。
例如，以濺射形成使用能夠用于半導(dǎo)體層256的氧化物半導(dǎo)體材料形成的膜，可以形成氧化物半導(dǎo)體膜。注意，在稀有氣體氣氛、氧氣氛、或稀有氣體及氧的混合氣氛中，形成氧化物半導(dǎo)體膜。例如，通過在氧氣氛中形成氧化物半導(dǎo)體膜，可以形成高結(jié)晶性的氧化物半導(dǎo)體膜?？梢允褂镁哂蠭n2O3 =Ga2O3:ZnO= I:1:1(摩爾比)的組成比的氧化物靶作為濺射靶，形成氧化物半導(dǎo)體膜。或者，例如，可以使用具有In2O3 =Ga2O3 =ZnO=I:1:2 (摩爾比)的組成比的氧化物靶，形成氧化物半導(dǎo)體膜。相對于氧化物靶的總體積，空間等區(qū)域以外的部分的體積的比例(此比例也稱為相對密度)優(yōu)選為90%以上且100%以下，更優(yōu)選為95%以上且99.9%以下。通過使用具有高相對密度的金屬氧化物靶，氧化物半導(dǎo)體膜可以是致密膜。當以濺射形成氧化物半導(dǎo)體膜時，襯底250可以保持在減壓下且在100°C至600°C下被加熱，優(yōu)選在200 V至400 V下被加熱。通過加熱襯底250，氧化物半導(dǎo)體膜中的雜質(zhì)濃度可以降低且可以降低濺射對氧化物半導(dǎo)體膜造成的損傷。然后，如圖6A中所示的那樣，在導(dǎo)電層254、絕緣層255、及半導(dǎo)體層256上形成并部分地蝕刻第二導(dǎo)電膜，由此形成導(dǎo)電層257a和導(dǎo)電層257b。例如，以濺射等，形成使用能夠用于導(dǎo)電層257a和導(dǎo)電層257b的材料形成的膜，以形成第二導(dǎo)電膜?；蛘?，第二導(dǎo)電膜可以是使用能夠用于導(dǎo)電層257a和導(dǎo)電層257b的材料形成的膜的疊層。然后，如圖6B中所示的那樣，以與半導(dǎo)體層256接觸的方式形成絕緣層258。注意，可以在形成氧化物半導(dǎo)體膜之后、在蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜的一部分之后、在形成第二導(dǎo)電膜之后、在蝕刻第二導(dǎo)電膜的一部分之后、或在形成絕緣層258之后，在4000C以上且750°C以下、或是400°C以上且低于襯底的應(yīng)變點的溫度中，執(zhí)行熱處理。注意，用于熱處理的熱處理設(shè)備可以是電熱爐、或是通過來自例如電阻式加熱器等加熱器的熱傳導(dǎo)或熱輻射以將物品加熱的器件。例如，可以使用例如GRTA (氣體快速熱退火)設(shè)備或LRTA (燈快速熱退火)設(shè)備等RTA (快速熱退火)設(shè)備。LRTA設(shè)備是通過例如鹵素燈、金鹵燈、氙電弧燈、碳電弧燈、高壓鈉燈、或高壓水銀燈等燈發(fā)射的光(電磁波)的輻射，將物體加熱。GRTA設(shè)備是使用高溫氣體執(zhí)行熱處理的設(shè)備。作為高溫氣體，例如可以使用不會因熱處理而與物體反應(yīng)的稀有氣體或惰性氣體(例如氮)。在熱處理之后，可以將高純度氧氣、高純度N2O氣體、或超干空氣(露點為-40 V以下，優(yōu)選為_60°C以下)導(dǎo)入熱處理中使用的爐中并維持或降低加熱溫度。在該情況下，優(yōu)選的是水、氫等未含于氧氣或N2O氣體中。被導(dǎo)入于熱處理設(shè)備的氧氣或N2O氣體的純度優(yōu)選為6N以上，更優(yōu)選為7N以上。亦即，氧氣或N2O氣體中的雜質(zhì)濃度為I ppm以下，優(yōu)選為0.1 ppm以下。通過氧氣或N2O氣體的作用，氧被供應(yīng)到半導(dǎo)體層256，由此由半導(dǎo)體層256中的氧缺乏造成的缺陷可以降低。此外，除了熱處理之外，在形成絕緣層258之后，可以在惰性氣體氣氛或氧氣氣氛中，執(zhí)行熱處理(優(yōu)選在200 V至400 V，例如，250°C至350°C )。此外，可以在形成絕緣層258之后、在形成氧化物半導(dǎo)體膜之后、在形成用作用于選擇晶體管的晶體管的源極或漏極的導(dǎo)電層之后、在形成絕緣層之后、或在熱處理之后，執(zhí)行使用氧等離子體的氧摻雜處理。例如，可以使用2.45 GHz的高密度等離子體，執(zhí)行氧摻雜處理?；蛘?，也可以通過離子注入或離子摻雜，執(zhí)行氧摻雜處理。通過氧摻雜處理，可以降低晶體管的電特性偏差。例如，執(zhí)行氧摻雜處理以使絕緣層258含有比化學計量組成還高的比例的氧。結(jié)果，在絕緣層中過量的氧易供應(yīng)到半導(dǎo)體層256。這可以降低半導(dǎo)體層256中或絕緣層258與半導(dǎo)體層256之間的界面處的氧缺乏，由此降低半導(dǎo)體層256的載流子濃度。例如，在形成含有氧化鎵的絕緣層作為絕緣層258的情況下，氧供應(yīng)到絕緣層，以致于氧化鎵的成分可以是GaOx。或者，在形成含有氧化鋁的絕緣層作為絕緣層258的情況下，氧供應(yīng)到絕緣層，由此可以使氧化鋁的組成為A10x。或者，在形成含有鎵鋁氧化物或鋁鎵氧化物的絕緣層作為絕緣層258的情況下，氧供應(yīng)到絕緣層，由此可以使鎵鋁氧化物或鋁鎵氧化物的組成為GaxAl2_x03+a。經(jīng)由這些步驟，例如氫、水分、羥基、或氫化物(也稱為氫化合物)等雜質(zhì)從半導(dǎo)體層256中被去除，并且，氧供應(yīng)到半導(dǎo)體層256。如此，可以將半導(dǎo)體層256高純度化。然后，如圖6C中所示的那樣，在絕緣層258上形成并部分地蝕刻第三導(dǎo)電膜，由此形成導(dǎo)電層259a及導(dǎo)電層259b。例如，可以通過濺射，使用能夠用于導(dǎo)電層259a及導(dǎo)電層25%的材料形成膜，而形成第三導(dǎo)電膜?；蛘?，第三導(dǎo)電膜可以為使用能夠用于導(dǎo)電層259a及導(dǎo)電層25%的材料形成的膜的疊層。接著，如圖7A所示，通過在絕緣層258、導(dǎo)電層259a及導(dǎo)電層259b上形成第五絕緣膜，以形成絕緣層260。例如，可以通過濺射、等離子體增強CVD等，以形成使用能夠用于絕緣層260的材料形成的膜，而形成第五絕緣膜。然后，如圖7B中所示，絕緣層253、絕緣層255、絕緣層258、及絕緣層260被部分地蝕刻，由此形成到達半導(dǎo)體層252a的第一開口，并且，絕緣層258和絕緣層260被部分地蝕亥IJ，由此形成到達導(dǎo)電層257a的第二開口。接著，如圖7C中所示，以下述方式形成導(dǎo)電層261:在絕緣層260上形成第四導(dǎo)電膜以經(jīng)由第一開口而接觸半導(dǎo)體層252a中的雜質(zhì)區(qū)且經(jīng)由第二開口而接觸導(dǎo)電層257a。例如，可以通過濺射等，以形成使用能夠用于導(dǎo)電層261的材料形成的膜，而形成第四導(dǎo)電膜。或者，第四導(dǎo)電膜可以是使用能夠用于導(dǎo)電層261的材料形成的膜的疊層。上述是圖3A及3B中的存儲單元的制造方法的例子。如同參考圖2A及2B、圖3A及3B、圖4A至4D、圖5A至圖6A至6C、及圖7A至7C所述的那樣，本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的例子具有包含多個存儲單元的存儲單元陣列。在本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的例子中的存儲單元包含至少選擇晶體管、輸出晶體管以及存儲電容器，這些晶體管是場效應(yīng)晶體管。選擇晶體管包含氧化物半導(dǎo)體層，溝道形成在該氧化物半導(dǎo)體層中。有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層是通過純化而制成為本征的(i型的)或?qū)嵸|(zhì)上本征的(實質(zhì)上i型的)氧化物半導(dǎo)體層。通過氧化物半導(dǎo)體層的純化，氧化物半導(dǎo)體層中的載流子濃度可以低于I X IO1Vcm3、優(yōu)選低于I X IO1Vcm3、更優(yōu)選低于lX10n/Cm3，由此可以抑制起因于溫度變化的特征變化。此外，通過上述結(jié)構(gòu)，每微米溝道寬度的截止狀態(tài)電流可以為10 aA(IXl(T17A)以下、I aA (I X I(T18A)以下、10 zA (I X I(T2ciA)以下、I zA (I X I(T21A)以下、100 yA (IX I(T22A)以下。優(yōu)選的是，晶體管的截止狀態(tài)電流盡可能低。本實施方式中的晶體管的每微米溝道寬度的截止狀態(tài)電流的下限評估約為10, A/μ Hi0此外，含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的堿性金屬的濃度優(yōu)選的是低的。例如，在鈉含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的情況下，含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的鈉的濃度為5Χ IOlfVcm3以下、優(yōu)選為IXlOlfVcm3以下、更優(yōu)選為IXlO1Vcm3以下。例如，在鋰含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的情況下，含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的鋰濃度為5Χ IO1Vcm3以下、優(yōu)選為IXlO1Vcm3以下。例如，在鉀含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的情況下，含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的鉀濃度為5X IO1Vcm3以下、優(yōu)選為IXlO1Vcm3以下。例如，在與氧化物半導(dǎo)體層接觸的絕緣層為氧化物的情況下，鈉擴散到氧化物絕緣層而導(dǎo)致晶體管的劣化(例如，閾值電壓偏移或遷移率降低)。此外，鈉也造成多個晶體管的特性偏差。如此，通過含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的堿性金屬的濃度的降低，可以抑制起因于堿金屬的晶體管特性的劣化。此外，在本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的例子的存儲單元中，選擇晶體管包含第一柵極和第二柵極。此外，本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的例子的存儲單元包含導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層用作選擇晶體管的第二柵極，與用作輸出晶體管的溝道形成層的半導(dǎo)體層分開，并使用與半導(dǎo)體層相同的材料形成。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，選擇晶體管的閾值電壓根據(jù)需要被調(diào)整，由此在截止狀態(tài)的選擇晶體管的源極和漏極之間流動的電流量可以盡可能地降低。因此，可以延長存儲單元中的數(shù)據(jù)保持的時間。此外，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以使用于寫入及讀取數(shù)據(jù)所需的電壓低于現(xiàn)有的半導(dǎo)體存儲裝置的用于寫入及讀取數(shù)據(jù)的電壓；因此，可以降低耗電。此外，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過對輸出晶體管的柵極輸入數(shù)據(jù)信號來能夠?qū)懭霐?shù)據(jù)；因此，可以增加數(shù)據(jù)可寫入次數(shù)。此外，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，用作輸出晶體管的溝道形成層的半導(dǎo)體層以及用作選擇晶體管的第二柵極的導(dǎo)電層可以在相同步驟中使用相同材料層同時形成。因此，可以抑制制造步驟的數(shù)目的增加及制造成本的增加。實施方式3
在本實施方式中，將說明NAND (與非)型半導(dǎo)體存儲裝置的例子作為上述實施方式中的半導(dǎo)體裝置的例子。本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的例子包含存儲單元陣列，該存儲單元陣列包含以I行(I是2以上的自然數(shù))及J列(J是自然數(shù))的矩陣配置的多個存儲單元。存儲單元對應(yīng)于上述實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置中的存儲電路。參考圖8Α及SB，說明本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置中的存儲單元陣列的例子。首先，參考圖8Α，說明本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置中的存儲單元陣列的電路結(jié)構(gòu)的例子。
圖8A中所示的存儲單元陣列包含以i行(i是3以上的自然數(shù))及j列(j是3以上的自然數(shù))矩陣配置的多個存儲單元300、i個字線WL (字線WL_1至WL_i)、i個電容器線CL (電容器線CL_1至CL_i)、j個柵極線BGL (柵極線BGL_1至BGLJ )、j個位線BL (位線BL_1至BLJ )、源極信號線SL、選擇線SEL_A、選擇線SEL_B、j個晶體管301 (晶體管301_1至301_j)、以及j個晶體管302 (晶體管302_1至302_j)。注意，在本實施方式的半導(dǎo)體存儲裝置中，選擇線SEL_A、選擇線SEL_B、i個晶體管301、及i個晶體管302并非一定要設(shè)置。晶體管301_N (N是j以下的自然數(shù))的源極和漏極中的一個連接到位線BL_N，并且，晶體管301_N的柵極連接到選擇線SEL_A。第M行(Μ是i以下的自然數(shù))第N列的存儲單元300 (此存儲單元稱為存儲單元300 (M，N))包含晶體管311 (M，N)、電容器313 (M，N)、及晶體管312 (M1N)0晶體管311 (M, N)是包含源極、漏極、第一柵極、及第二柵極的η溝道晶體管。晶體管311 (Μ，Ν)的第一柵極連接到字線WL_M。晶體管311 (M，N)的第二柵極連接到柵極線BGL_N。在第一行中的存儲單元300 (存儲單元300 (1,1)至300 (i，I))中，晶體管311(1，N)的源極和漏極中的一個連接到位線BL_N。在第K行(K是2以上且(1-1)以下的自然數(shù))中的存儲單元300 (存儲單元300(K, I)至300 (K, j))中，晶體管311的源極和漏極中的一個連接到第(K-1)行中的存儲單元(存儲單元300 (K-1, I)至300 (K-l, j))中的晶體管311的源極和漏極中的另一個。在第i行中的存儲單元300 (存儲單元300 (i，I)至300 (i，j))中，晶體管311的源極和漏極中的一個連接到第(1-Ι)行中的存儲單元(存儲單元300 (1-l，l)至300(1-1, j))中的晶體管311的源極和漏極中的另一個。晶體管311 (M，N)用作存儲單元300 (M，N)中的選擇晶體管。注意，在本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置中，晶體管311并非總是需要是η溝道晶體管。例如，可以使用在實施方式I中的半導(dǎo)體裝置中能夠用作晶體管111的包含氧化物半導(dǎo)體層的晶體管作為晶體管311 (Μ, N)。晶體管312 (Μ，N)是η溝道晶體管。注意，在本實施方式的半導(dǎo)體存儲裝置中，晶體管312并非總是需要是η溝道晶體管。晶體管312 (Μ, N)的柵極連接到晶體管311 (Μ, N)的源極和漏極中的另一個。在第一行中的存儲單元300 (存儲單元300 (1,1)至300 (i, I))中，晶體管312(I, N)的源極和漏極中的一個連接到晶體管301_N的源極和漏極中的另一個。在第K行中的存儲單元300 (存儲單元300 (K, I)至300 (K, j))中，晶體管312的源極和漏極中的一個連接到第(K-1)行中的存儲單元(存儲單元300 (K-1, I)至300(K-l, j))中的晶體管312的源極和漏極中的另一個。在第i行中的存儲單元300 (存儲單元300 (i，I)至300 (i，j))中，晶體管312的源極和漏極中的一個連接到第(1-Ι)行中的存儲單元(存儲單元300 (1-1, I)至300(1-1, j))中的晶體管312的源極和漏極中的另一個。晶體管312 (M，N)用作存儲單元300 (M，N)中的輸出晶體管?？梢允褂迷趯嵤┓绞絀中的半導(dǎo)體裝置中能夠用于晶體管112的包含含有屬于第14族的半導(dǎo)體(例如硅)的半導(dǎo)體層的晶體管，作為晶體管312 (M1N)0電容器313 (M，N)的第一電容器電極連接到電容器線CL_M。電容器313 (M，N)的第二電容器電極連接到晶體管311 (Μ,Ν)的源極和漏極中的另一個。電容器313 (Μ，N)用作存儲電容器。晶體管302_Ν的源極和漏極中的一個連接到第i行中的存儲單元300 (存儲單元300 (i，I)至300 (i，j))中的晶體管312 (i，N)的源極和漏極中的另一個。晶體管302_N的源極和漏極中的另一個連接到源極線SL。例如，字線WL_1至WL_i的電壓由包含解碼器的驅(qū)動電路控制。例如，位線BL_1至BL_j的電壓由包含解碼器的驅(qū)動電路控制。例如，電容器線CL_1至CL_i的電壓由包含解碼器的驅(qū)動電路控制。例如，柵極線BGL_1至BGLJ的電壓由柵極線驅(qū)動電路控制。例如，使用包含二極管及電容器的電路，形成柵極線驅(qū)動電路。在該情況下，電容器的第一電容器電極電連接到二極管的陽極與柵極線BGL。此外，參考圖8B，說明圖8A中的存儲單元陣列的驅(qū)動方法的例子。圖8B是時序圖，顯示圖8A中的存儲單元陣列的驅(qū)動方法的例子。此處，例如，說明數(shù)據(jù)寫到第一行第一列的存儲單元300 (1，I)以及第二行第二列的存儲單元300 (2，2)、然后讀取寫入的數(shù)據(jù)的情況。注意，在圖8B中的時序圖中，電壓Vh高于晶體管311的閾值電壓。首先，如圖SB中的期間t31所示的那樣，字線WL_1的電壓及字線WL_2的電壓設(shè)定于電壓Vh，選擇線SEL_A的電壓設(shè)為等于作為基準電位的接地電位GND，并且，選擇線SEL_B的電壓設(shè)定于電壓Vh。此時，字線WL_1及字線WL_2以外的字線WL的電壓設(shè)定為等于接地電位GND，并且，電容器線CL_1至CL_i的電壓設(shè)定為等于接地電位GND。此外，源極線SL的電壓設(shè)定為等于接地電位GND。此時，在第一行中的存儲單元300 (存儲單元300 (1，I)至300 (l，j))中，晶體管311 (1，I)至311 (1，j)導(dǎo)通，并且，在第二行中的存儲單元300 (存儲單元300 (2，I)至300 (2，j))中，晶體管 311 (2，I)至 311 (2，j)導(dǎo)通。當晶體管311 (1，I)至311 (l，j)及晶體管311 (2，I)至311 (2，j)導(dǎo)通時，存儲數(shù)據(jù)信號從位線BL_2經(jīng)由晶體管311 (1，2)及晶體管311 (2，2)而輸入到晶體管312(2，2)的柵極及電容器313 (2，2)的第二電容器電極。此時，晶體管312 (2，2)的柵極的電壓及電容器313 (2，2)的第二電容器電極的電壓具有與被輸入的存儲數(shù)據(jù)信號的電壓相同的電平，并且，第二行第二列的存儲單元300 (2，2)設(shè)定于寫入狀態(tài)。此處，例如，位線BL_2的電壓是電壓Vh。在數(shù)據(jù)寫到第二行中的存儲單元300 (包含第二行第二列的存儲單元300 (2,2))之后，字線WL_2的電壓設(shè)定為等于接地電位GND。此時，字線WL_3至WL_i的電壓等于接地電位GND，并且，電容器線CL_1至CL_i的電壓等于接地電位GND。此外，在第二行中的柵極線BGL_2的電壓設(shè)定于VI。此時，晶體管311 (2，I)至311 (2，j)截止。此外，晶體管311 (2，I)至311 (2, j)的閾值電壓具有正電平。如此，在一段期間保持電容器313 (2，I)至313 (2，j)的第二電容器電極的電壓及晶體管312 (2，I)至312 (2，j)的柵極的電壓。接著，如圖SB中的期間t32所示的那樣，字線WL_1的電壓設(shè)定為電壓Vh。此時，字線WL_1以外的字線WL的電壓和電容器CL_1至CL_i的電壓設(shè)定為等于接地電位GND。此時，在第一行中的存儲單元300 (存儲單元300 (1，I)至300 (l，j))中，晶體管311 (I, I)至 311 (I, j)導(dǎo)通。當晶體管311 (1，I)至311 (1，j)導(dǎo)通時，存儲數(shù)據(jù)信號從位線BL_1經(jīng)由晶體管311 (1，I)而輸入到晶體管312 (1，I)的柵極及電容器313 (1，I)的第二電容器電極。此時，晶體管312 (1，I)的柵極的電壓及電容器313 (1，I)的第二電容器電極的電壓具有與被輸入的存儲數(shù)據(jù)信號的電壓相同的電平，并且，第一行第一列的存儲單元300 (I, I)設(shè)定于寫入狀態(tài)。此處，例如，第一行中的位線BL_1的電壓是電壓Vh。在數(shù)據(jù)寫到第一行中的存儲單元300 (包含第一行第一列的存儲單元300 (I, O)之后，字線WL_1的電壓設(shè)定為等于接地電位GND。此時，字線WL_1以外的字線WL的電壓等于接地電位GND，并且，電容器線CL_1至CL_i的電壓等于接地電位GND。此外，在第一行中的柵極線BGL_1的電壓設(shè)定于電壓VI。此時，晶體管311 (1，I)至311 (l，j)截止。此外，晶體管311 (1，I)至311 (I, j)的閾值電壓具有正電平。因此，在一段期間保持電容器313 (1，I)至313 (l，j)的第二電容器電極的電壓及晶體管312 (1，I)至312 (l，j)的柵極的電壓。此外，如圖SB中的期間t33所示的那樣，電容器線CL_1的電壓設(shè)定為等于接地電位GND，選擇線SEL_A的電壓設(shè)定于電壓Vh，并且，選擇線SEL_B的電壓設(shè)定于電壓Vh。此時，字線WL_1至WL_i的電壓設(shè)定為等于接地電位GND，并且，電容器線CL_1以外的電容器線CL的電壓設(shè)定在電壓Vh。此外，源極線SL的電壓等于接地電位GND。注意，在期間t33之前，位線BL_1的電壓設(shè)定于電壓Vh。此時，在存儲單元300 (1，I)至(i，I)中的每一存儲單元中，晶體管312的源極和漏極之間的電阻基于晶體管312的柵極的電壓。此外，在存儲單元300 (1，1)至(1，1)中的每一存儲單元中，當晶體管312導(dǎo)通時，位線BL_1的電壓設(shè)定為等于接地電位GND，位線BL_1的電壓被輸出作為數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)被讀取。接著，如圖SB中的期間t34所示的那樣，電容器線CL_2的電壓設(shè)定為等于接地電位GND，選擇線SEL_A的電壓設(shè)定在電壓Vh，并且，選擇線SEL_B的電壓設(shè)定在電壓Vh。此時，字線WL_1至字線WL_i的電壓設(shè)定為等于接地電位GND，并且，電容器線CL_2以外的電容器線CL的電壓設(shè)定在電壓Vh。此外，源極線SL的電壓等于接地電位GND。注意，在期間t34之前，位線BL_2的電壓設(shè)定于電壓Vh。此時，在存儲單元300 (1，2)至(i，2)中的每一存儲單元中，晶體管312的源極與漏極之間的電阻基于晶體管312的柵電壓。此外，在存儲單元300 (1，2)至(i，2)中的每一存儲單元中，當晶體管312導(dǎo)通時，位線BL_2的電壓設(shè)定為等于接地電位GND，位線BL_2的電壓被輸出作為數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)被讀取。上述是圖8A中的存儲單元陣列的驅(qū)動方法例子。接著，參考圖9A及9B，說明圖8A中的存儲單元陣列中的存儲單元300的結(jié)構(gòu)例子。圖9A及9B顯示本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置中的存儲單元的結(jié)構(gòu)例子。圖9A是頂視圖，圖9B是沿圖9A中的線C-D截面圖。注意，圖9A及9B顯示兩個存儲單元的結(jié)構(gòu)例子。圖9A及9B中所示的存儲單元包含半導(dǎo)體層352a、半導(dǎo)體層352b、絕緣層353、導(dǎo)電層354、絕緣層355、半導(dǎo)體層356、導(dǎo)電層357a、導(dǎo)電層357b、絕緣層358、導(dǎo)電層359a、導(dǎo)電層359b、絕緣層360、及導(dǎo)電層361。注意，本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置不一定需要包含絕緣層355。半導(dǎo)體層352a及352b均形成在襯底350的一個表面上而以絕緣層351設(shè)置在其間。作為襯底350，例如，可以使用能夠用于實施方式I中的襯底150的襯底。作為絕緣層351，可以使用利用在實施方式2中能夠用于絕緣層251的材料形成的層。注意，絕緣層351可以是使用能夠用于絕緣層351的材料形成的層的疊層。半導(dǎo)體層352a具有一對雜質(zhì)區(qū)。半導(dǎo)體層352a具有位于一對雜質(zhì)區(qū)之間的溝道形成區(qū)。具有不同濃度的雜質(zhì)元素的多個雜質(zhì)區(qū)可以設(shè)置在半導(dǎo)體層352a中。此外，配置在相同行中的存儲單元中，使用相同層以形成半導(dǎo)體層352a。半導(dǎo)體層352a用作晶體管的溝道形成層，該晶體管用作源極線中及每一存儲單元中的輸出晶體管。半導(dǎo)體層352b含有與半導(dǎo)體層352a中的雜質(zhì)區(qū)相同的雜質(zhì)元素。半導(dǎo)體層352b與半導(dǎo)體層352a分開。注意，半導(dǎo)體層352b含有賦予導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素，因此其可以用作導(dǎo)電層并因而被視為導(dǎo)電層。半導(dǎo)體層352b用作晶體管的第二柵極，該晶體管用作柵極線BGL及每一存儲單元中的選擇晶體管。作為半導(dǎo)體層352a及半導(dǎo)體層352b，例如，可以使用利用在實施方式I中能夠用于半導(dǎo)體層152a及半導(dǎo)體層152b的材料形成的層。絕緣層353設(shè)置在半導(dǎo)體層352a及半導(dǎo)體層352b上。絕緣層353用作晶體管的柵極絕緣層，所述晶體管用作每一存儲單元中的輸出晶體管。作為絕緣層353，例如，可以使用利用在實施方式I中能夠用于絕緣層151的材料形成的層?；蛘?，絕緣層353可以是使用能夠用于絕緣層151的材料形成的層的疊層。導(dǎo)電層354與半導(dǎo)體層352a (包含溝道形成區(qū))重疊，而以絕緣層353設(shè)置在其間。注意，導(dǎo)電層354的側(cè)表面可以為斜坡形的。當導(dǎo)電層354的側(cè)表面為斜坡形時,便于上層的形成。導(dǎo)電層354用作晶體管的柵極，該晶體管用作存儲單元中的輸出晶體管。作為導(dǎo)電層354，例如，可以使用利用在實施方式I中能夠用于導(dǎo)電層154的材料形成的層?；蛘?，導(dǎo)電層354可以是使用能夠用于導(dǎo)電層354的材料形成的層的疊層。絕緣層355設(shè)置在絕緣層353上。通過設(shè)置絕緣層355，例如，可以將起因于導(dǎo)電層354的不平整部分平坦化并便于在上部中形成層。作為絕緣層355，例如，可以使用利用在實施方式I中能夠用于絕緣層151的材料形成的層。或者，絕緣層355可以是使用能夠用于絕緣層355的材料形成的層的疊層。例如，絕緣層355可以使用氧氮化硅層、氮氧化硅層、及氧化硅層的疊層形成。半導(dǎo)體層356與半導(dǎo)體層352b重疊，而以絕緣層353及絕緣層355設(shè)置在其間。半導(dǎo)體層356用作晶體管的溝道形成層，該晶體管用作存儲單元中的選擇晶體管。作為半導(dǎo)體層356，例如，可以使用利用在實施方式I中能夠用于半導(dǎo)體層156的材料形成的層。導(dǎo)電層357a電連接到半導(dǎo)體層356。在配置于相同列中的存儲單元中，在第k行(k是2以上且I以下的自然數(shù))中的存儲單元的導(dǎo)電層357a電連接到第(k-1)行中的存儲單元的半導(dǎo)體層356。因此，可以降低布線的數(shù)目，由此可以使半導(dǎo)體存儲裝置的面積小。注意，在本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置無須局限于此。導(dǎo)電層357a用作晶體管的源極和漏極中的一個，該晶體管用作存儲單元中的選擇晶體管。導(dǎo)電層357b電連接到導(dǎo)電層354及半導(dǎo)體層356。通過導(dǎo)電層357b接觸導(dǎo)電層354的結(jié)構(gòu)，可以使接觸面積比導(dǎo)電層357b經(jīng)由絕緣層中的開口而電連接到導(dǎo)電層354時的接觸面積更大。因此，接觸電阻可以降低。導(dǎo)電層357b用作晶體管的源極和漏極中的另一個，該晶體管用作存儲單元中的選擇晶體管，導(dǎo)電層357b也用作電容器的第二電容器電極，此電容器用作存儲單元中的存儲電容器。作為導(dǎo)電層357a及導(dǎo)電層357b,例如,可以使用利用在實施方式I中能夠用于導(dǎo)電層157a及導(dǎo)電層157b的材料形成的層?；蛘撸瑢?dǎo)電層357a及導(dǎo)電層357b可以是使用能夠用于導(dǎo)電層357a及導(dǎo)電層357b的材料形成的層的疊層。絕緣層358形成在半導(dǎo)體層356、導(dǎo)電層357a、及導(dǎo)電層357b上。絕緣層358用作晶體管的柵極絕緣層，該晶體管用作存儲單元中的選擇晶體管，絕緣層358也用作電容器的介電層，此電容器用作存儲單元中的存儲電容器。作為絕緣層358，可以使用利用在實施方式I中能夠用于絕緣層158的材料形成的絕緣層。或者，絕緣層358可以是使用能夠用于絕緣層158的材料形成的層的疊層。導(dǎo)電層359a與導(dǎo)電層357a重疊，而以絕緣層358設(shè)置在其間。導(dǎo)電層359a用作電容器的第一電容器電極,該電容器用作存儲單兀中的存儲電容器。導(dǎo)電層359b與半導(dǎo)體層356重疊，而以絕緣層358設(shè)置在其間。導(dǎo)電層35%用作晶體管的第一柵極，該晶體管用作字線WL及存儲單元中的選擇晶體管。作為導(dǎo)電層359a及導(dǎo)電層359b,可以使用利用在實施方式I中能夠用于導(dǎo)電層159的材料形成的層。或者，導(dǎo)電層359a及導(dǎo)電層359b可以是使用能夠用于導(dǎo)電層359a及導(dǎo)電層359b的材料形成的層的疊層。絕緣層360形成在絕緣層358、導(dǎo)電層359a、及導(dǎo)電層359b上。作為絕緣層360，例如，可以使用利用能夠用于絕緣層355的材料形成的層?；蛘?，絕緣層360可以是使用能夠用于絕緣層360的材料形成的層的疊層。導(dǎo)電層361經(jīng)由形成在絕緣層358及絕緣層360中的開口而接觸導(dǎo)電層357b，并且，經(jīng)由形成在絕緣層353、絕緣層355、絕緣層358、及絕緣層360中的開口而接觸半導(dǎo)體層352a中的雜質(zhì)區(qū)。導(dǎo)電層361用作存儲單元中的位線BL。作為導(dǎo)電層361，例如，可以使用利用能夠用于導(dǎo)電層354的材料形成的層?；蛘撸瑢?dǎo)電層361可以是使用能夠用于導(dǎo)電層361的材料形成的層的疊層。絕緣層可以設(shè)置在導(dǎo)電層361上，并且，經(jīng)由形成在絕緣層中的開口而電連接到導(dǎo)電層361的不同導(dǎo)電層可以設(shè)置在絕緣層上。注意，在本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的存儲單元中，適當?shù)卦O(shè)定施加到第二柵極的電壓電平或絕緣層355的厚度，由此用作選擇晶體管的晶體管的閾值電壓的電平可以根據(jù)需要變成所需電平。接著，參考圖1OA至10D、圖1lA至11C、圖12A至12C、及圖13A至13C，說明圖9A及9B中的存儲單元的制造方法的例子。圖1OA至10D、圖1lA至11C、圖12A至12C、及圖13A至13C是截面圖，顯示圖9A及9B中的存儲單元的制造方法的例子。首先，如圖1OA所示，準備襯底350，在襯底350的一表面上形成絕緣層351，并且在襯底350的該一表面上形成半導(dǎo)體層342，而以絕緣層351設(shè)置在其間。注意，氧化物絕緣層或氮化物絕緣層可以預(yù)先形成在襯底350上。例如，以同于在實施方式2中在襯底250的一表面上形成絕緣層251及半導(dǎo)體層242的方法的方法，可以在襯底350上形成絕緣層351及半導(dǎo)體層342。注意，在形成半導(dǎo)體層342之后，將賦予P型或η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素添加到半導(dǎo)體層342。通過將賦予P型或η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素添加到半導(dǎo)體層342，可以容易地控制包含半導(dǎo)體層342的晶體管的閾值電壓。不局限于上述形成方法，可以通過CVD，在絕緣層351上形成多晶、微晶、或非晶的半導(dǎo)體層，以形成半導(dǎo)體層342。接著，如圖1OB中所示的那樣，通過蝕刻半導(dǎo)體層342的一部分，形成彼此分開的+導(dǎo)體層342a及+導(dǎo)體層342b。接著，如圖1OC中所示的那樣，在半導(dǎo)體層342a及半導(dǎo)體層342b上形成絕緣層353。例如，以類似于形成能夠用于絕緣層253的膜的方法，形成使用能夠用于絕緣層353的材料形成的膜，而形成絕緣層353?；蛘?，絕緣層353可以是使用能夠用于絕緣層353的材料形成的層的疊層。注意，在形成絕緣層353之后，賦予P型或η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素可以添加到半導(dǎo)體層342a的一部分及半導(dǎo)體層342b的一部分。然后，如圖1OD中所示的那樣，在至少半導(dǎo)體層342a的一部分上形成第一導(dǎo)電膜而以絕緣層353設(shè)置在其間，并且，部分地蝕刻第一導(dǎo)電膜，由此形成導(dǎo)電層354。例如，可以通過濺射，以形成使用能夠用于導(dǎo)電層354的材料形成的膜，而形成第一導(dǎo)電膜?；蛘?，第一導(dǎo)電膜可以是使用能夠用于第一導(dǎo)電膜的材料形成的膜的疊層。接著，如圖1lA中所示的那樣，通過使用導(dǎo)電層354作為掩模，將賦予P型或η型導(dǎo)體性的雜質(zhì)元素添加到半導(dǎo)體層342a和半導(dǎo)體層342b，由此在半導(dǎo)體層342a中形成與導(dǎo)電層354重疊的溝道形成區(qū)、在該區(qū)以外的區(qū)域中形成雜質(zhì)區(qū)、并且在半導(dǎo)體層342b中形成雜質(zhì)區(qū)，由此形成半導(dǎo)體層352a和半導(dǎo)體層352b。接著，如圖1lB中所示的那樣，通過在絕緣層353及導(dǎo)電層354上形成第三絕緣膜，以形成絕緣層355。例如，以下述方式形成絕緣層355:氧氮化硅膜形成在絕緣層353及導(dǎo)電層354上，氮氧化硅膜形成在氧氮化硅膜上，并且氧化硅膜形成在氮氧化硅膜上。然后，如圖1lC所示的那樣，通過去除絕緣層355的一部分，使導(dǎo)電層354的上表面曝露。例如，以CMP (化學機械拋光)或蝕刻，去除絕緣層355的一部分，使導(dǎo)電層354的
上表面曝露。例如，在依序形成氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、及氧化硅膜來形成絕緣層353的情況下，氮氧化硅膜的上表面可以通過CMP曝露，并且，導(dǎo)電層354的上表面可以通過干蝕刻曝露。然后，如圖12A中所示的那樣，在絕緣層355上形成并部分地蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜，由此形成半導(dǎo)體層356。例如，以濺射形成使用能夠用于半導(dǎo)體層356的氧化物半導(dǎo)體材料形成的膜，而形成氧化物半導(dǎo)體膜。注意，在稀有氣體氣氛、氧氣氛、或稀有氣體及氧的混合氣氛中，可以形成氧化物半導(dǎo)體膜。例如，通過在氧氣氛中形成氧化物半導(dǎo)體膜，可以形成高結(jié)晶性的氧化物半導(dǎo)體膜?？梢允褂镁哂蠭n2O3 =Ga2O3:ZnO= I:1:1(摩爾比)的組成比的氧化物靶作為濺射靶，形成氧化物半導(dǎo)體膜。或者，例如，可以使用具有In2O3 =Ga2O3 =ZnO=I:1:2 (摩爾比)的組成比的氧化物靶，形成氧化物半導(dǎo)體膜。相對于氧化物靶的總體積，空間等區(qū)域以外的部分的體積的比例(此比例也稱為相對密度)優(yōu)選為90%以上且100%以下，更優(yōu)選為95%以上且99.9%以下。當以濺射形成氧化物半導(dǎo)體膜時，襯底350可以保持在減壓下且在100°C至600°C下被加熱，優(yōu)選300 V至400 V下被加熱。通過加熱襯底350，氧化物半導(dǎo)體膜中的雜質(zhì)濃度可以降低且可以降低濺射對氧化物半導(dǎo)體膜造成的損傷。然后，如圖12B中所示的那樣，在導(dǎo)電層354、絕緣層355、及半導(dǎo)體層356上形成并部分地蝕刻第二導(dǎo)電膜，由此形成導(dǎo)電層357a和導(dǎo)電層357b。例如，以濺射等，形成使用能夠用于導(dǎo)電層357a和導(dǎo)電層357b的材料形成的膜，以形成第二導(dǎo)電膜?；蛘撸诙?dǎo)電膜可以是使用能夠用于導(dǎo)電層357a和導(dǎo)電層357b的材料形成的膜的疊層。然后，如圖12C中所示的那樣，以接觸半導(dǎo)體層356的方式形成絕緣層358。注意，在形成氧化物半導(dǎo)體膜之后、在蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜的一部分之后、在形成第二導(dǎo)電膜之后、在蝕刻第二導(dǎo)電膜的一部分之后、或在形成絕緣層358之后，在400°C以上且750°C以下、或是400°C以上且低于襯底的應(yīng)變點的溫度中，執(zhí)行熱處理。注意，作為用于熱處理的熱處理設(shè)備，可以使用能夠用于實施方式2中的制造方法的熱處理設(shè)備。在熱處理之后，將高純度氧氣、高純度隊0氣體、或超干空氣(露點為_40°C以下，優(yōu)選為_60°C以下)導(dǎo)入熱處理中使用的爐中并維持或降低加熱溫度。在該情況下，優(yōu)選水、氫等未含于氧氣或N2O氣體中。被導(dǎo)入于熱處理設(shè)備的氧氣或N2O氣體的純度優(yōu)選為6N以上，更優(yōu)選為7N以上。亦即，氧氣或N2O氣體中的雜質(zhì)濃度是I ppm以下,優(yōu)選為0.1 ppm以下。通過氧氣或N2O氣體的作用，氧被供應(yīng)到半導(dǎo)體層356，因此由半導(dǎo)體層356中的氧缺乏造成的缺陷可以降低。
此外，除了熱處理以外，在形成絕緣層358之后，可以在惰性氣體氣氛或氧氣氣氛中，執(zhí)行熱處理(優(yōu)選在300°C至400°C，例如，300°C至350°C)。此外，在形成絕緣層358之后、在形成氧化物半導(dǎo)體膜之后、在形成用作用于選擇晶體管的晶體管的源極或漏極的導(dǎo)電層之后、在形成絕緣層之后、或在熱處理之后，執(zhí)行使用氧等離子體的氧摻雜處理。例如，使用2.45 GHz的高密度等離子體，執(zhí)行氧摻雜處理?；蛘撸ㄟ^離子注入或離子摻雜，執(zhí)行氧摻雜處理。例如，在形成含有氧化鎵的絕緣層作為絕緣層358的情況下，氧供應(yīng)到絕緣層，由此可以使氧化鎵的組成為GaOx?；蛘撸谛纬珊醒趸X的絕緣層作為絕緣層358的情況下，氧供應(yīng)到絕緣層，由此可以使氧化鋁的組成為A10x。或者，在形成含有鎵鋁氧化物或鋁鎵氧化物的絕緣層作為絕緣層358的情況下，氧供應(yīng)到絕緣層，由此可以使鎵鋁氧化物或鋁鎵氧化物的組成為GaxAl2_x03+a。經(jīng)由這些步驟，例如氫、水分、羥基、或氫化物(也稱為氫化合物)等雜質(zhì)從半導(dǎo)體層356中被去除，并且，將氧供應(yīng)到半導(dǎo)體層356。如此，可以將半導(dǎo)體層356高純度化。然后，如圖13A中所示的那樣，在絕緣層358上形成并部分地蝕刻第三導(dǎo)電膜，由此形成導(dǎo)電層359a及導(dǎo)電層359b。例如，可以通過濺射，以能夠用于導(dǎo)電層359a及導(dǎo)電層35%的材料形成膜，而形成第三導(dǎo)電膜?；蛘?，第三導(dǎo)電膜可以為使用能夠用于導(dǎo)電層359a及導(dǎo)電層35%的材料形成的膜的疊層。接著，如圖13B所示，通過在絕緣層358、導(dǎo)電層359a、及導(dǎo)電層359b上形成第五絕緣膜，以形成絕緣層360。例如，可以通過濺射、等離子體增強CVD、等，以形成使用能夠用于絕緣層360的材料形成的膜，而形成第五絕緣膜。然后，如圖13C中所示，在絕緣層360上形成導(dǎo)電層361。此時，開口設(shè)置成接觸第一行及相同列中的存儲單元的半導(dǎo)體層352a中的雜質(zhì)區(qū)以及導(dǎo)電層361。例如，可以通過濺射等，以形成使用能夠用于導(dǎo)電層361的材料形成的膜，而形成第四導(dǎo)電膜?；蛘?，第四導(dǎo)電膜可以是使用能夠用于導(dǎo)電層361的材料形成的膜的疊層。上述是圖9A及9B中的存儲單元的制造方法的例子。如同參考圖8A及8B、圖9A及9B、圖1OA至10D、圖1lA至11C、圖12A至12C、及
圖13A至13C所述的那樣，本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的例子具有包含多個存儲單元的存儲單元陣列。本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的例子中的存儲單元包含至少選擇晶體管、輸出晶體管以及存儲電容器，這些晶體管是場效應(yīng)晶體管。選擇晶體管包含氧化物半導(dǎo)體層，溝道形成在此氧化物半導(dǎo)體層中。有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層是通過純化而制成為本征的(i型的)或?qū)嵸|(zhì)上本征的(實質(zhì)上i型的)氧化物半導(dǎo)體層。通過氧化物半導(dǎo)體層的純化，氧化物半導(dǎo)體層中的載流子濃度可以低于I X IO1Vcm3、優(yōu)選低于I X IO1Vcm3、更優(yōu)選低于I X 10n/Cm3，因此可以抑制起因于溫度變化的特性變化。此外，通過上述結(jié)構(gòu)，每微米溝道寬度的截止狀態(tài)電流可以為10 aA(IXl(T17A)以下、I aA (I X I(T18A)以下、10 zA (I X ΙΟ,Α)以下、I zA (I X I(T31A)以下、100 yA (IX 10_22A)以下。優(yōu)選的是，晶體管的截止狀態(tài)電流盡可能低。本實施方式中的晶體管的每微米溝道寬度的截止狀態(tài)電流的下限評估約為10, A/μ Hi0此外，含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的堿性金屬的濃度優(yōu)選是低的。例如，在鈉含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的情況下，含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的鈉的濃度為5Χ IOlfVcm3以下、優(yōu)選為IXlOlfVcm3以下、更優(yōu)選為IXlO1Vcm3以下。例如，在鋰含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的情況下，含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的鋰濃度為5Χ IO1Vcm3以下、優(yōu)選為IXlO1Vcm3以下。例如，在鉀含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的情況下，含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的鉀濃度為5X IO1Vcm3以下、優(yōu)選為IXlO1Vcm3以下。例如，在與氧化物半導(dǎo)體層接觸的絕緣層為氧化物的情況下，鈉擴散到氧化物絕緣層而導(dǎo)致晶體管的劣化(例如，閾值電壓偏移或遷移率降低)。此外，鈉也造成多個晶體管的特性偏差。如此，通過含于有溝道形成在其中的氧化物半導(dǎo)體層中的堿性金屬的濃度的降低，可以抑制起因于堿金屬的晶體管特性的劣化。此外，在本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的例子的存儲單元中，選擇晶體管包含第一柵極和第二柵極。此外，在本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的例子的存儲單元包含導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層用作選擇晶體管的第二柵極，與用作輸出晶體管的溝道形成層的半導(dǎo)體層分開，并使用與半導(dǎo)體層相同的材料形成。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，選擇晶體管的閾值電壓根據(jù)需要被調(diào)整，因此在截止狀態(tài)的選擇晶體管的源極和漏極之間流動的電流量可以盡可能地降低。因此，可以延長存儲單元中的數(shù)據(jù)保持期間。此外，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以使用于寫入及讀取數(shù)據(jù)所需的電壓低于現(xiàn)有的半導(dǎo)體存儲裝置的用于寫入及讀取數(shù)據(jù)的電壓；因此，可以降低耗電。此外，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過將數(shù)據(jù)信號輸入到輸出晶體管的柵極，以寫入數(shù)據(jù)；因此，可以增加數(shù)據(jù)可寫入次數(shù)。此外，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，用作輸出晶體管的溝道形成層的半導(dǎo)體層以及用作選擇晶體管的第二柵極的導(dǎo)電層可以在相同步驟中使用相同材料層同時形成。因此，可以抑制制造步驟的數(shù)目的增加及制造成本的增加。實施方式4
在本實施方式中，說明上述實施方式中半導(dǎo)體存儲裝置中的柵極線驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)例子。參考圖14，說明本實施方式中的柵極線驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)例子。圖14中所示的柵極線驅(qū)動電路包含s級(s是2以上且i以下的自然數(shù))單位柵極線驅(qū)動電路。第z級中的單位柵極線驅(qū)動電路(z是2以上且s以下的自然數(shù))包含晶體管511_z和電容器512_z。電壓VC選擇性地輸入到晶體管511_z的源極和漏極中的一個。晶體管511_z的源極和漏極中的另一個連接到晶體管511_z的柵極。晶體管511_z用作二極管。在該情況下，晶體管511_z的源極和漏極中的一個是陰極，并且晶體管511_z的源極和漏極中的另一個是陽極。注意，作為晶體管511_z，可以使用包含第一柵極和第二柵極的晶體管。在該情況下，晶體管511_z的源極和漏極中的另一個連接到晶體管511_z的第一柵極和第二柵極。電容器512_z的第一電容器電極連接到晶體管511_z的源極和漏極中的另一個。接地電位GND輸入到電容器512_z的第二電容器電極。在單位柵極線驅(qū)動電路中，晶體管511_z的源極和漏極中的另一個電連接到I個柵極線BGL中的不同柵極線BGL。例如，在第一級中的單位柵極線驅(qū)動電路中，晶體管511_I的源極和漏極中的另一個連接到第一至第P行中的柵極線BGL_1至BGL_p(p是3以上且(1-2)以下的自然數(shù))，并且，在第s級中的單位柵極線驅(qū)動電路中，晶體管511_s的源極和漏極中的另一個連接到第(P (s-1)+1)至第i行中的柵極線BGL_p (s-l)+l至BGL_i。在晶體管連接的柵極線BGL的電壓比電壓VC高出某一量的情況下，電流從柵極線BGL流經(jīng)晶體管511_z的源極和漏極。因此，柵極線BGL的電壓設(shè)定在比電壓VC高出晶體管511_z的閾值電壓的電壓。當可以將柵極線BGL的電壓設(shè)定為遠低于存儲單元中的選擇晶體管的源極的電壓時，選擇晶體管的閾值電壓正向偏移。因此，可以增進存儲單元的保持特性。注意，在停止電壓VC供應(yīng)到柵極線驅(qū)動電路且柵極線BGL的電壓低于電壓VC的情況下，逆向偏壓施加到晶體管511_z。因此，流經(jīng)晶體管511_z的電流僅為截止狀態(tài)電流。電力通過此截止狀態(tài)電流而存儲于電容器512_z中，并且，柵極線BGL的電壓隨著時間增力口。然后，存儲單元中的選擇晶體管的電壓Vgs降低；因此，不能夠使晶體管的閾值電壓偏移。但是，由于電容器512_z可以設(shè)置在單元陣列之外，所以，相較于存儲單元中的存儲電容器，可以確保更大的電容。因此，即使當一段期間地停止電壓VC供應(yīng)到晶體管511_1的源極和漏極中的一個時，仍然能夠保持寫到每一存儲單元中的數(shù)據(jù)。如同參考圖14所述的那樣，本實施方式中的柵極線驅(qū)動電路的例子包含多級單位柵極線驅(qū)動電路。多級單位柵極線驅(qū)動電路均包含二極管連接型的晶體管及電容器。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，即使當暫時停止電壓供應(yīng)到柵極線驅(qū)動電路時，仍然能夠在一段期間保持柵極線BGL的電壓。實施方式5
在本實施方式中，說明半導(dǎo)體存儲裝置的結(jié)構(gòu)例子。首先，參考圖15，說明本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的結(jié)構(gòu)例子。圖15是方框圖，顯示本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的結(jié)構(gòu)例子。圖15中所示的半導(dǎo)體存儲裝置包含包括多個存儲單元(MC) 811的存儲單元陣列(MCA) 812、第一驅(qū)動電路(IDRV) 813_1、第二驅(qū)動電路(JDRV) 813_2、及驅(qū)動控制電路(DCTL)813_3。作為存儲單元陣列的結(jié)構(gòu)，可以使用實施方式2中所述的存儲單元陣列的結(jié)構(gòu)。行地址信號輸入到第一驅(qū)動電路813_1。第一驅(qū)動電路813_1根據(jù)被輸入的行地址信號以選擇字線WL并設(shè)定字線WL的電壓。例如，第一驅(qū)動電路813_1包含解碼器。解碼器根據(jù)被輸入的行地址信號以選擇字線WL。注意，本實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置也可以包含多個第一驅(qū)動電路813_1。存儲數(shù)據(jù)信號及列地址信號輸入到第二驅(qū)動電路813_2。第二驅(qū)動電路813_2設(shè)定位線BL的電壓。此外，第二驅(qū)動電路813_2根據(jù)讀取信號以設(shè)定電容器線CL的電壓并選擇性地讀取存儲于存儲單元811中的數(shù)據(jù)。例如，第二驅(qū)動電路813_2包含解碼器、多個模擬開關(guān)、讀取信號輸出電路、及讀取電路。解碼器選擇位線BL。多個模擬開關(guān)根據(jù)從解碼器輸入的信號而決定是否輸出存儲數(shù)據(jù)信號。讀取信號輸出電路產(chǎn)生并輸出讀取信號。讀取電路根據(jù)讀取信號而讀取存儲在被選擇的存儲單元811中的數(shù)據(jù)。寫入控制信號、讀取控制信號、及地址信號輸入到驅(qū)動控制電路813_3。驅(qū)動控制電路813_3產(chǎn)生并輸出信號，這些信號根據(jù)被輸入的寫入控制信號、讀取控制信號、及地址信號，來控制第一驅(qū)動電路813_1及第二驅(qū)動電路813_2的操作。例如，驅(qū)動控制電路813_3根據(jù)地址信號而將多個行地址信號輸出到第一驅(qū)動電路813_1并將多個列地址信號輸出到第二驅(qū)動電路813_2。如同參考圖15所述的那樣，在本實施方式中的存儲器件的例子包含包括多個存儲單元的存儲單元陣列、第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路、及驅(qū)動控制電路。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，可以對預(yù)定的存儲單元寫入數(shù)據(jù)并可以從預(yù)定的存儲單元讀取數(shù)據(jù)。實施方式6
在本實施方式中，說明分別包含上述實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的電子設(shè)備的例子。參考圖16A至16D，說明本實施方式中的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)例子。圖16A中所示的電子設(shè)備是個人數(shù)字助理的例子。圖16A中所示的個人數(shù)字助理包含框體1001a、設(shè)置在框體IOOla中的顯示部1002a。注意，框體IOOla的側(cè)表面1003a可以設(shè)有用于連接個人數(shù)字助理到外部器件的連接端子、以及用于操作圖16A中所示的個人數(shù)字助理的一個或更多按鈕。圖16A中所示的個人數(shù)字助理在框體IOOla中包含CPU、存儲電路、用于在外部器件與CPU和存儲電路之間傳送并接收信號的接口、以及用于對外部器件傳送信號并從外部器件接收信號的天線。例如，圖16A中所示的個人數(shù)字助理用作電話機、電子書閱讀器、個人計算機、及游戲機中的一個或更多。圖16B中所示的電子設(shè)備是可折迭的個人數(shù)字助理。圖16B中所示的個人數(shù)字助理包含框體1001b、設(shè)置在框體IOOlb中的顯示部1002b、框體1004、設(shè)置在框體1004中的顯示部1005、及用于連接框體IOOlb和框體1004的鉸鏈1006。在圖16B中所示的個人數(shù)字助理中，通過鉸鏈1006而使框體IOOlb或框體1004移動，可以使框體IOOlb疊層于框體1004上。注意，框體IOOlb的側(cè)表面1003b或框體1004的側(cè)表面1007可以設(shè)有用于連接個人數(shù)字助理到外部器件的連接端子、以及用于操作圖16B中所示的個人數(shù)字助理的一個或更多按鈕。顯示部1002b和顯示部1005可以顯示不同的圖像或一個圖像。注意，并非必須設(shè)置顯示部1005，并且，可以設(shè)置作為輸入器件的鍵盤以取代顯示部1005。圖16B中所示的個人數(shù)字助理在框體IOOlb或框體1004中包含CPU、存儲電路、以及用于在外部器件與CPU和存儲電路之間傳送并接收信號的接口。注意，圖16B中所示的個人數(shù)字助理可以包含用于對外部器件傳送信號并從外部器件接收信號的天線。例如，圖16B中所示的個人數(shù)字助理用作電話機、電子書閱讀器、個人計算機、及游戲機中的一個或更多。圖16C中所示的電子設(shè)備是固定式信息終端的例子。圖16C中所示的固定式信息終端包含框體1001c、及設(shè)置在框體IOOlc中的顯示部1002c。注意，顯示部1002c可以設(shè)置在框體IOOlc中的桌面部1008上。圖16C中所示的固定式信息終端在框體IOOlc中包含CPU、存儲電路、以及用于在外部器件與CPU和存儲電路之間傳送及接收信號的接口。注意，圖16C中所示的固定式信息終端可以包含用于對外部器件傳送信號并從外部器件接收信號的天線。此外，圖16C中所示的固定式信息終端中的框體IOOlc的側(cè)表面1003c可以設(shè)置有發(fā)出票證等的票卡部、硬幣槽、紙幣槽中的一個或更多。例如，圖16C中所示的固定式信息終端用作自動柜員機、用于訂票等的信息通訊終端(也稱為多媒體站)、或游戲機。圖16D中所示的電子設(shè)備是固定式信息終端的例子。圖16D中所示的固定式信息終端包含框體lOOld、及設(shè)置在框體IOOld中的顯示部1002d。注意，也可以設(shè)置用于支撐框體IOOld的支架。注意，框體IOOld的側(cè)表面1003d可以設(shè)置有用于連接固定式信息終端到外部器件的連接端子、以及用于操作圖16D中所示的固定式信息終端的一個或更多按鈕。圖16D中所示的固定式信息終端在框體IOOld中包含CPU、存儲電路、以及用于在外部器件與CPU和存儲電路之間傳送及接收信號的接口。注意，圖16D中所示的固定式信息終端可以包含用于對外部器件傳送信號并從外部器件接收信號的天線。例如，圖16D中所示的固定式信息終端用作數(shù)碼相框、監(jiān)視器、或電視器件。例如，上述實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置用作電子設(shè)備中的一個存儲電路。例如，上述實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置用作圖16A至16D中所示的電子設(shè)備中的存儲電路的一個。如同參考圖16A至16D所述的那樣，本實施方式中的電子設(shè)備例子均包含包括上述實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置的存儲電路。通過此結(jié)構(gòu)，即使當未被供應(yīng)電力時，電子設(shè)備中的數(shù)據(jù)仍然可以被保持某段期間。如此，可靠性可以增進且耗電可以降低。此外，不限于圖16A至16D中所示的結(jié)構(gòu)，可以使用上述實施方式中的半導(dǎo)體存儲裝置，制造設(shè)置有連接器的便攜式半導(dǎo)體存儲裝置。附圖標記說明
111:晶體管，112:晶體管，131:曲線，150:襯底，151:絕緣層，152a:半導(dǎo)體層，152b:半導(dǎo)體層，153:絕緣層，154:導(dǎo)電層，155:絕緣層，156:半導(dǎo)體層，157a:導(dǎo)電層，157b:導(dǎo)電層，158:絕緣層，159:導(dǎo)電層，200:存儲單元，211:晶體管，212:晶體管，213:電容器，242:半導(dǎo)體層，242a:半導(dǎo)體層，242b:半導(dǎo)體層，250:襯底，251:絕緣層，252a:半導(dǎo)體層，252b:半導(dǎo)體層，253:絕緣層，254:導(dǎo)電層，255:絕緣層，256:半導(dǎo)體層，257a:導(dǎo)電層，257b:導(dǎo)電層，258:絕緣層，259a:導(dǎo)電層，259b:導(dǎo)電層，260:絕緣層，261:導(dǎo)電層，300:存儲單兀，301:晶體管，302:晶體管，311:晶體管，312:晶體管，313:電容器，342:半導(dǎo)體層，342a:半導(dǎo)體層，342b:半導(dǎo)體層，350:襯底，351:絕緣層，352a:半導(dǎo)體層，352b:半導(dǎo)體層，353:絕緣層，354:導(dǎo)電層,355:絕緣層,356:半導(dǎo)體層，357a:導(dǎo)電層,357b:導(dǎo)電層，358:絕緣層，359a:導(dǎo)電層，359b:導(dǎo)電層，360:絕緣層，361:導(dǎo)電層，511:晶體管，512:電容器，811:存儲單元，812:存儲單元陣列，813:電路，IOOla:框體，IOOlb:框體，IOOlc:框體，IOOld:框體，1002a:顯示部，1002b:顯示部，1002c:顯示部，1002d:顯示部，1003a:側(cè)表面，1003b:側(cè)表面，1003c:側(cè)表面，1003d:側(cè)表面，1004:框體，1005:顯示部，1006:鉸鏈，1007:側(cè)表面，1008:桌面部。本申請根據(jù)2010年11月5日向日本專利局申請的日本專利申請序號2010-247996及日本專利申請序號2010-247995而申請，其內(nèi)容通過參考而結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體裝置包括存儲電路，所述存儲電路包括: 第一晶體管； 第二晶體管； 第一層，所述第一層用作所述第二晶體管的溝道形成層； 第二層，所述第二層使用與所述第一層相同的材料并與所述第一層同時形成，其中，所述第二層與所述第一層分開并用作所述第一晶體管的第一柵極； 第一絕緣層，所述第一絕緣層在所述第一層及所述第二層上； 第一導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電層與所述第一層重疊而以所述第一絕緣層設(shè)置在其間； 半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層與所述第二層重疊而以所述第一絕緣層設(shè)置在其間； 第二導(dǎo)電層，所述第二導(dǎo)電層電連接到所述半導(dǎo)體層； 第三導(dǎo)電層，所述第三導(dǎo)電層電連接到所述第一導(dǎo)電層及所述半導(dǎo)體層； 第二絕緣層，所述第二絕緣層在所述半導(dǎo)體層、所述第二導(dǎo)電層、及所述第三導(dǎo)電層上；以及 第四導(dǎo)電層，所述第四導(dǎo)電層與所述半導(dǎo)體層重疊而以所述第二絕緣層設(shè)置在其間，所述第四導(dǎo)電層用作所述第二晶體管的第二柵極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一層及所述第二層含有硅，并且，所述半導(dǎo)體層是氧化物半導(dǎo)體層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第二層含有賦予導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一層包含含有雜質(zhì)元素的一對雜質(zhì)區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體層使用與所述第一層的材料不同的材料形成，并且，所述半導(dǎo)體層用作所述第一晶體管的溝道形成層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第三導(dǎo)電層接觸所述第一導(dǎo)電層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述存儲電路還包括在所述第二絕緣層以及所述第四導(dǎo)電層上的第三絕緣層、及在所述第三絕緣層上的第五導(dǎo)電層， 并且，所述第五導(dǎo)電層經(jīng)由穿過所述第一至所述第三絕緣層的第一開口而電連接到所述第一層、并經(jīng)由穿過所述第二及所述第三絕緣層的第二開口而電連接到所述第三導(dǎo)電層。
8.一種半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體裝置包括以I行(I是2以上的自然數(shù))及J列(J是自然數(shù))配置的多個存儲單元，所述多個存儲單元中的每一存儲單元均包括: 第一晶體管； 第二晶體管； 第一層，所述第一層用作所述第二晶體管的溝道形成層； 第二層，所述第二層使用與所述第一層相同的材料并與所述第一層同時形成，其中，所述第二層與所述第一層分開并用作所述第一晶體管的第一柵極； 第一絕緣層，所述第一絕緣層在所述第一層及所述第二層上； 第一導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電層與所述第一層重疊而以所述第一絕緣層設(shè)置在其間；半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層與所述第二層重疊而以所述第一絕緣層設(shè)置在其間； 第二導(dǎo)電層，所述第二導(dǎo)電層電連接到所述半導(dǎo)體層； 第三導(dǎo)電層，所述第三導(dǎo)電層電連接到所述第一導(dǎo)電層及所述半導(dǎo)體層； 第二絕緣層，所述第二絕緣層在所述半導(dǎo)體層、所述第二導(dǎo)電層、及所述第三導(dǎo)電層上；以及 第四導(dǎo)電層，所述第四導(dǎo)電層與所述半導(dǎo)體層重疊而以所述第二絕緣層設(shè)置在其間，所述第四導(dǎo)電層用作所述第二晶體管的第二柵極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一層及所述第二層含有硅，并且，所述半導(dǎo)體層是氧化物半導(dǎo)體層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第二層含有賦予導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一層包含含有雜質(zhì)元素的一對雜質(zhì)區(qū)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體層使用與所述第一層的材料不同的材料形成，并且，所述半導(dǎo)體層用作所述第一晶體管的溝道形成層。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第三導(dǎo)電層接觸所述第一導(dǎo)電層。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，` 其中，所述多個存儲單元中的每一存儲單元還包括在所述第二絕緣層以及所述第四導(dǎo)電層上的第三絕緣層、及在所述第三絕緣層上的第五導(dǎo)電層， 并且，所述第五導(dǎo)電層經(jīng)由穿過所述第一至所述第三絕緣層的第一開口而電連接到所述第一層、以及經(jīng)由穿過所述第二及所述第三絕緣層的第二開口而電連接到所述第三導(dǎo)電層。
15.一種半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體裝置包括以I行(I是2以上的自然數(shù))及J列(J是自然數(shù))配置的多個存儲單元，所述多個存儲單元中的每一存儲單元均包括: 第一晶體管； 第二晶體管； 第一層，所述第一層用作所述第二晶體管的溝道形成層； 第二層，所述第二層使用與所述第一層相同的材料并與所述第一層同時形成，其中，所述第二層與所述第一層分開并用作所述第一晶體管的第一柵極； 第一絕緣層，所述第一絕緣層在所述第一層及所述第二層上； 第一導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電層與所述第一層重疊而以所述第一絕緣層設(shè)置在其間； 半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層與所述第二層重疊而以所述第一絕緣層設(shè)置在其間； 第二導(dǎo)電層，所述第二導(dǎo)電層電連接到所述半導(dǎo)體層； 第三導(dǎo)電層，所述第三導(dǎo)電層電連接到所述第一導(dǎo)電層及所述半導(dǎo)體層； 第二絕緣層，所述第二絕緣層在所述半導(dǎo)體層、所述第二導(dǎo)電層、及所述第三導(dǎo)電層上；以及 第四導(dǎo)電層，所述第四導(dǎo)電層與所述半導(dǎo)體層重疊而以所述第二絕緣層設(shè)置在其間，所述第四導(dǎo)電層用作所述第二晶體管的第二柵極， 其中，包含于配置在相同列中的所述存儲單元中的所述第一層包含于相同層中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一層及所述第二層含有硅，并且，所述半導(dǎo)體層是氧化物半導(dǎo)體層。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中，在配置在所述相同列中的所述存儲單元中，在第k行(k是2以上且I以下的自然數(shù))中的第一存儲單元的所述第二導(dǎo)電層電連接到第(k-Ι)行中的第二存儲單元的所述半導(dǎo)體層。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第二層含有賦予導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一層包含含有雜質(zhì)元素的一對雜質(zhì)區(qū)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體層使用與所述第一層的材料不同的材料形成，并且，所述半導(dǎo)體層用作所述第一晶體管的溝道形成層。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第三導(dǎo)電層接觸所述第一導(dǎo)電層 。
全文摘要
延長半導(dǎo)體裝置或半導(dǎo)體存儲裝置中的數(shù)據(jù)保持期間。半導(dǎo)體裝置或半導(dǎo)體存儲器包含存儲電路，該存儲電路包含第一晶體管及第二晶體管，第一晶體管包含第一半導(dǎo)體層及第一柵極，第二晶體管包含第二半導(dǎo)體層、第二柵極、及第三柵極。第一半導(dǎo)體層與包含第二柵極的層同時形成。
文檔編號H01L29/786GK103201831SQ201180053060
公開日2013年7月10日 申請日期2011年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者加藤清, 鹽野入豐, 長塚修平, 八洼裕人, 小山潤 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所