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TWI900491B - 攝像裝置 - Google Patents

攝像裝置

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TWI900491B
TWI900491B TW109129148A TW109129148A TWI900491B TW I900491 B TWI900491 B TW I900491B TW 109129148 A TW109129148 A TW 109129148A TW 109129148 A TW109129148 A TW 109129148A TW I900491 B TWI900491 B TW I900491B
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transistor
insulator
oxide
conductor
drain
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TW109129148A
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米田誠一
根來雄介
Original Assignee
日商半導體能源研究所股份有限公司
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Publication date
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Abstract

期望著無論在黑暗的環境下還是在明亮的環境下都可以以相等於或超過於人的視覺的光量範圍進行攝像的攝像裝置。擴大動態範圍而實現高影像品質化。為了得到動態範圍擴大的影像，在一個像素中設置大電容器和小電容器的兩個電容器。大電容器以夾在用來控制從小電容器溢出的電荷量的電晶體與用來重設儲存電荷的電晶體的方式構成，作為該兩個電晶體，使用OS電晶體。OS電晶體的極低的關態電流可以使攝像的動態範圍擴大。

Description

攝像裝置
本發明的一個實施方式係關於一種使用氧化物半導體的攝像裝置及其製造方法。
注意，本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。本說明書等所公開的發明的一個實施方式的技術領域係關於一種物體、方法或製造方法。或者，本發明的一個實施方式係關於一種製程（process）、機器（machine）、產品（manufacture）或者組成物（composition of matter）。由此，更明確而言，作為本說明書所公開的本發明的一個實施方式的技術領域的一個例子可以舉出半導體裝置、攝像裝置、顯示裝置、發光裝置、蓄電裝置、記憶體裝置、電子裝置、照明設備、輸入裝置、輸入輸出裝置、這些裝置的驅動方法或者這些裝置的製造方法。
在本說明書中，半導體裝置是指能夠藉由利用半導體特性而工作的所有裝置，因此攝像裝置、電光裝置、半導體電路以及電子裝置都是半導體裝置。
作為數位相機或視頻攝影機等用來攝像的構件，影像感測器被廣泛地使用。另外，也被用作監控攝影機等預防犯罪的設備的一部分。監控攝影機不僅在白天的明亮之處而且在夜晚或光很少的黑暗之處也要進行精確的攝像，需要動態範圍寬的影像感測器。
另外，專利文獻1公開了一種攝像裝置，其中將包含氧化物半導體的電晶體用於像素電路的一部分。
此外，專利文獻2公開了能夠使動態範圍寬的固態攝像裝置及光感測器。
[專利文獻1] 日本專利申請公開第2017-55403號公報 [專利文獻2] 日本專利申請公開第2005-328493號公報
期望著無論在黑暗的環境下還是在明亮的環境下都可以在相等於或超過於人的視覺能夠感知的光量的範圍內進行攝像的攝像裝置。本發明的一個實施方式的目的之一是製造擴大動態範圍而實現高影像品質的攝像裝置。
另外，本發明的一個實施方式的目的之一是攝像裝置的小型化。
為了得到動態範圍擴大的影像，採用如下結構：對一個像素設置大電容器和小電容器的兩個電容器；在黑暗時僅對小電容器儲存電荷；在明亮時不僅對小電容器儲存電荷還對大電容器儲存從小電容器溢出的電荷，在寬照度範圍內以不飽和輸出的方式儲存對應於照度的電荷來將該電荷輸出。
大電容器以夾在用來控制從小電容器溢出的電荷量的電晶體與用來重設儲存電荷的電晶體的方式構成。例如，作為該兩個電晶體，使用由氧化物半導體形成活性層的電晶體（以下稱為OS電晶體）。OS電晶體的極低的關態電流可以使攝像的動態範圍擴大。
並且，採用對埋在矽基板中而形成的光電二極體連接兩個矽電晶體的結構。作為矽基板，可以使用單晶半導體基板、多晶半導體基板或化合物半導體基板。
作為矽基板，也可以使用SOI（Silicon on Insulator；絕緣層上覆矽）基板等。另外，作為SOI基板可以使用：藉由在對鏡面拋光薄片注入氧離子之後進行高溫加熱，在離表面有一定深度的區域中形成氧化層，並消除產生在表面層中的缺陷來形成的SIMOX（Separation by Implanted Oxygen：注入氧隔離）基板；利用藉由注入氫離子而形成的微小空隙經過加熱處理成長而使半導體基板劈開的智能剝離法或ELTRAN法（註冊商標：Epitaxial Layer Transfer：磊晶層轉移）等形成的SOI基板。使用單晶基板形成的電晶體在通道形成區域中包括單晶半導體。
藉由採用上述結構，可以實現在攝像裝置的周圍明亮的情況和黑暗的情況的兩種情況下洩漏電流小的電路結構。其結果是，利用攝像裝置的測定中的SN比（Signal to Noise Ratio：信噪比）得到提高，由此提高利用攝像裝置測定的影像品質。另外，藉由使用OS電晶體減少洩漏，防止到讀出為止的影像品質的劣化。
本說明書所公開的發明的結構是一種攝像裝置，該攝像裝置包括第一電晶體至第六電晶體、光電轉換元件、第一電容器以及第二電容器，光電轉換元件的一個電極與第一電晶體的源極和汲極中的一個電連接，第一電晶體的源極和汲極中的另一個與第二電晶體的源極和汲極中的一個電連接，第一電晶體的源極和汲極中的另一個與第一電容器的一個電極電連接，第一電晶體的源極和汲極中的另一個與第三電晶體的閘極電極電連接，第三電晶體的源極和汲極中的一個與第四電晶體的源極和汲極中的一個電連接，第二電晶體的源極和汲極中的另一個與第二電容器的一個電極電連接，第二電容器的一個電極與第五電晶體的源極和汲極中的一個電連接，第六電晶體的源極和汲極中的一個與第一電晶體的源極和汲極中的一個電連接，第一電晶體、第三電晶體、第四電晶體以及第六電晶體在形成通道的區域中包含矽。
在上述結構中，第二電晶體以及第五電晶體在形成通道的區域中包含氧化物半導體。另外，在上述結構中，第二電晶體以及第五電晶體也可以包含矽。
在上述結構中，第二電容器的電容大於第一電容器的電容。將這些電容器有時也稱為橫向溢流集成電容器（Lateral Overflow Integration Capacitor：LOFIC）。
在上述結構中，光電轉換元件與第一電晶體鄰接地設置，並且光電轉換元件與第六電晶體的源極或汲極鄰接地設置而形成在同一矽基板上。
藉由本發明的一個實施方式，可以實現無論在黑暗的環境下還是在明亮的環境下都可以以相等於或超過於人的視覺的光量範圍進行攝像的攝像裝置。另外，可以製造擴大動態範圍而實現高影像品質化的攝像裝置。
下面，參照圖式對本發明的實施方式進行詳細說明。注意，本發明不侷限於以下說明，所屬技術領域的通常知識者可以很容易地理解一個事實就是其方式和詳細內容可以被變換為各種形式。此外，本發明不應該被解釋為僅限定在下面的實施方式所記載的內容中。
另外，為方便起見，附加了第一、第二等序數詞，而其並不表示製程順序或疊層順序。因此，例如可以將“第一”適當地替換為“第二”或“第三”等來進行說明。此外，本說明書等中所記載的序數詞與用於指定本發明的一個實施方式的序數詞有時不一致。
注意，例如，在電晶體的源極（或第一端子等）藉由Z1（或沒有藉由Z1）與X電連接，電晶體的汲極（或第二端子等）藉由Z2（或沒有藉由Z2）與Y電連接的情況下以及在電晶體的源極（或第一端子等）與Z1的一部分直接連接，Z1的另一部分與X直接連接，電晶體的汲極（或第二端子等）與Z2的一部分直接連接，Z2的另一部分與Y直接連接的情況下，可以表示為如下。
例如，可以表示為“X、Y、電晶體的源極（或第一端子等）與電晶體的汲極（或第二端子等）互相電連接，X、電晶體的源極（或第一端子等）、電晶體的汲極（或第二端子等）與Y依次電連接”。或者，可以表示為“電晶體的源極（或第一端子等）與X電連接，電晶體的汲極（或第二端子等）與Y電連接，X、電晶體的源極（或第一端子等）、電晶體的汲極（或第二端子等）與Y依次電連接”。或者，可以表示為“X藉由電晶體的源極（或第一端子等）及汲極（或第二端子等）與Y電連接，X、電晶體的源極（或第一端子等）、電晶體的汲極（或第二端子等）、Y依次設置為相互連接”。藉由使用與這種例子相同的表示方法規定電路結構中的連接順序，可以區別電晶體的源極（或第一端子等）與汲極（或第二端子等）而決定技術範圍。
另外，作為其他表示方法，例如可以表示為“電晶體的源極（或第一端子等）至少經過第一連接路徑與X電連接，所述第一連接路徑不具有第二連接路徑，所述第二連接路徑是電晶體的源極（或第一端子等）與電晶體的汲極（或第二端子等）之間的路徑，所述第一連接路徑是藉由Z1的路徑，電晶體的汲極（或第二端子等）至少經過第三連接路徑與Y電連接，所述第三連接路徑不具有所述第二連接路徑，所述第三連接路徑是藉由Z2的路徑”。或者，也可以表示為“電晶體的源極（或第一端子等）至少經過第一連接路徑，藉由Z1與X電連接，所述第一連接路徑不具有第二連接路徑，所述第二連接路徑具有藉由電晶體的連接路徑，電晶體的汲極（或第二端子等）至少經過第三連接路徑，藉由Z2與Y電連接，所述第三連接路徑不具有所述第二連接路徑”。或者，也可以表示為“電晶體的源極（或第一端子等）至少經過第一電路徑，藉由Z1與X電連接，所述第一電路徑不具有第二電路徑，所述第二電路徑是從電晶體的源極（或第一端子等）到電晶體的汲極（或第二端子等）的電路徑，電晶體的汲極（或第二端子等）至少經過第三電路徑，藉由Z2與Y電連接，所述第三電路徑不具有第四電路徑，所述第四電路徑是從電晶體的汲極（或第二端子等）到電晶體的源極（或第一端子等）的電路徑”。藉由使用與這種例子同樣的表示方法規定電路結構中的連接路徑，可以區別電晶體的源極（或第一端子等）和汲極（或第二端子等）來決定技術範圍。
注意，這種表示方法只是一個例子而已，不侷限於上述表示方法。在此，X、Y、Z1及Z2為物件（例如，裝置、元件、電路、佈線、電極、端子、導電膜及層等）。
另外，即使圖式示出在電路圖上獨立的組件彼此電連接，也有一個組件兼有多個組件的功能的情況。例如，在佈線的一部分被用作電極時，一個導電膜兼有佈線和電極的兩個組件的功能。因此，本說明書中的“電連接”的範疇內還包括這種一個導電膜兼有多個組件的功能的情況。
實施方式1 在本實施方式中，參照圖式說明本發明的一個實施方式的攝像裝置。
圖1是本發明的一個實施方式的攝像裝置所包括的多個像素中的一個的電路圖。
在像素中，光電轉換元件PD的一個電極與電晶體M1的源極和汲極中的一個電連接。電晶體M1的源極和汲極中的另一個與電晶體M2的源極和汲極中的一個電連接。電晶體M1的源極和汲極中的另一個與第一電容器C1的一個電極電連接。電晶體M1的源極和汲極中的另一個與電晶體M3的閘極電極電連接。電晶體M3的源極和汲極中的一個與電晶體M4的源極和汲極中的一個電連接。電晶體M2的源極和汲極中的另一個與第二電容器C2的一個電極電連接。第二電容器C2的一個電極與電晶體M5的源極和汲極中的一個電連接。電晶體M6的源極和汲極中的一個與電晶體M1的源極和汲極中的一個電連接。
在此，節點FD與電晶體M1的源極和汲極中的另一個、電晶體M2的源極和汲極中的一個、電晶體M3的閘極電極及第一電容器C1的一個電極連接。
光電轉換元件PD的另一個電極與佈線（VSS）電連接。光電轉換元件PD產生且儲存對應於受光量的信號電荷。
電晶體M5的源極和汲極中的另一個與佈線（VDD1）電連接。電晶體M3的源極和汲極中的另一個與佈線（VDD2）電連接。
電晶體M4的源極和汲極中的另一個與佈線（OUT）電連接。
在上述各組件的連接方式中，作為一個例子示出多個電晶體或多個電容器與共同的佈線電連接的情況，但是多個電晶體或多個電容器也可以分別與不同的佈線電連接。
電晶體M1被用作傳輸開關。該電晶體M1將光電轉換元件PD中產生的電荷傳輸到節點FD並被閘極TX控制。電晶體M1的通道形成區域設置有溢流路徑。
可以將電晶體M2稱為第二傳輸開關，被閘極SG控制，藉由處於導通狀態將電荷儲存到電容器C2中。
電晶體M3是源極隨耦器電晶體，閘極連接有節點FD。
電晶體M4是選擇電晶體，被閘極SE控制。
電晶體M5是重設電晶體，被閘極RST控制。電晶體M5重設連接到節點FD的電容器C1。同時，電晶體M5也重設電容器C2。
為了降低從電晶體M1的洩漏設置有電晶體M6，該電晶體M6藉由將信號施加到閘極TL來成為導通狀態。施加到電晶體M6的信號以防止電容器C1的洩漏的方式進行電晶體M6的控制。
圖11示出時序圖的一個例子。在圖11中，以箭頭表示曝光期間（存儲期間 Exposure）和讀出期間（Read out）。在開始曝光後的時刻T1進行以高轉換增益進行像素信號的讀出的高增益模式期間（HCG）。HCGRST是指重設時，HCGSIG是指輸出時。在時刻T5，以FD的電容被改變的低轉換增益進行像素信號的讀出的低增益模式期間（LCG）。LCGRST是指重設時，LCGSIG是指輸出時。如圖11所示，電晶體M6根據閘極TL進行驅動，在曝光期間後變為高（High）位準的時機成為導通狀態。注意，FD是指浮動擴散。另外，CS是指相對深的電位的電容。
在本實施方式中，由將氧化物半導體用於通道形成區域的OS電晶體構成連接到電容器C2的電晶體M2及電晶體M5的兩者，將除了上述之外的電晶體形成在矽基板上。藉由由OS電晶體構成電晶體M2及電晶體M5，可以降低起因於洩漏電流的電容的電壓變動量。另外，也可以不將OS電晶體用於部分電晶體而由矽電晶體構成電晶體M2及電晶體M5的兩者，由此縮短製程。
在光電轉換元件PD的受光量多而從節點FD的電容器C1溢出電荷的情況下，也就是說，在是高照度的情況下，該電荷儲存到電容器C1及電容器C2中。
另外，在光電轉換元件PD的受光量少而電荷能夠儲存在節點FD的電容器C1中的範圍內的情況下，也就是說，在是低照度的情況下，該電荷僅儲存到電容器C1中。
無論是高照度還是低照度，像素電路的讀出工作按重設期間、讀出高照度用重設位準期間，讀出低照度用重設位準期間、傳輸光電荷期間、讀出低照度用信號位準期間、讀出高照度用信號位準期間的順序進行。
另外，關於除了電晶體M6之外的驅動方法，圖12示出時序圖的各時機中的電位圖的一個例子。圖12A是圖11的時刻T1的電位圖的一個例子，圖12B是圖11的時刻T2的電位圖的一個例子，圖12C是圖11的時刻T3的電位圖的一個例子。此外，圖12D是圖11的時刻T4的電位圖的一個例子，圖12E是圖11的時刻T5的電位圖的一個例子，圖12F是圖11的時刻T6的電位圖的一個例子，圖12G是圖11的時刻T7的電位圖的一個例子。具備LOFIC結構的像素電路的驅動方法是已知的，所以在此省略詳細說明。
另外，圖2A示出從圖1的電路結構去除電晶體M6的結構。當由OS電晶體至少構成電晶體M2及電晶體M5時，成為圖1的變形例子之一。另外，當將電晶體M1、M2、M3、M4及M5形成在矽基板上時相當於現有例子。關於圖2A的電路的驅動方法，因為將電晶體M1、M2、M3、M4及M5形成在矽基板上的結構是作為具備LOFIC結構的像素電路已知的，所以在此省略詳細說明。
圖2B所示的電路是沒有圖示圖2A所示的第一電容器C1的例子。另外，示出節點CS。在圖2B所示的電路中，當比較將電晶體M2及電晶體M5形成在矽基板上的情況與由OS電晶體構成電晶體M2及電晶體M5的情況時，前者的電容的電壓變動量可以估計為11.2mV，後者的電容的電壓變動量可以估計為0.37nV。注意，以如下條件進行估計：圖框頻率為60fps；矽電晶體的洩漏電流為30fA；OS電晶體的洩漏電流為1zA；電容為45fF。如此，在將OS電晶體用於電晶體M2及電晶體M5的情況下，本發明的一個實施方式的攝像裝置可以降低起因於洩漏電流的電容的電壓變動量。由此，可以擴大攝像裝置的攝像的動態範圍。
另外，圖3示出背面照射型影像感測器晶片的剖面示意圖的一個例子。
圖3是藉由在形成於矽基板上的矽電晶體上形成OS電晶體（OSFET），然後與設置在其他矽基板上的電容器C2貼合在一起來製造的晶片剖面圖。設置在各矽基板上的佈線層藉由Cu-Cu接合或微凸塊等接合技術貼合在一起。注意，Cu-Cu接合是藉由彼此連接Cu（銅）的焊盤來進行電導通的技術。並且，也可以在圖3的OSFET的下方設置用來控制臨界值的底閘極。
在圖3中，微透鏡LENS設置在矽基板的背面。雖然在圖3中以矽基板與微透鏡LENS接觸的方式設置，但在矽基板與微透鏡LENS之間也可以設置濾色片或黑矩陣。
藉由對包括P型井PWELL的矽基板摻雜N型雜質（磷等）來形成N型高濃度區域N+，形成各電晶體的源極區域或汲極區域。
在圖3中示出電晶體M1、電晶體M4以及電晶體M6。另外，還示出電晶體M6的閘極TL。在電晶體M1的通道形成區域與電晶體M6的通道形成區域之間設置摻雜有高濃度P型雜質（硼等）的P型區域P+。另外，在P型區域P+的下方具有濃度低於N型高濃度區域N+的N型區域N，在更下方具有濃度低於N型區域N的N型低濃度區域N-。由P型區域P+、N型區域N以及N型低濃度區域N-的疊層結構構成光電轉換元件PD。
雖然在圖3中沒有示出，但藉由在矽基板上形成電晶體M3並在電晶體M3的閘極上隔著絕緣層形成電極來形成電容器C1即可。
另外，雖然在圖3中示出背面照射型（也稱為背面入射型）影像感測器晶片的例子，但不侷限於此，也可以是表面入射型影像感測器晶片。另外，雖然示出還貼合設置有電容器C2的其他矽基板的例子，但沒有特別的限制，也可以是不貼合其他矽基板而在OS電晶體的上方層疊電容器C2的影像感測器晶片。另外，也可以是將溝槽型電容器作為電容器C2層疊的影像感測器晶片。
實施方式2 在本實施方式中，說明用於圖3所示的影像感測器晶片的OS電晶體（OSFET）的結構及製程。
作為一個例子，說明層疊具有不同電特性的電晶體來設置的結構。藉由採用該結構，可以提高半導體裝置的設計彈性。此外，藉由層疊地設置具有不同的電特性的電晶體，可以提高半導體裝置的積體度。圖4中的電晶體500是在通道形成區域中包括氧化物半導體的電晶體，電晶體550是使用矽基板的電晶體的例子。
圖5A是電晶體500的通道長度方向的剖面圖，圖5B是電晶體500的通道寬度方向的剖面圖，圖5C是電晶體550的通道寬度方向的剖面圖。例如，電晶體500相當於上述實施方式1所示的電晶體OSFET，電晶體550相當於電晶體M1。另外，圖4中的電容器600相當於電容器C1或電容器C2。注意，圖3中的OSFET相當於不設置下述導電體503的例子。
電晶體500是OS電晶體。電晶體500的關態電流極小。因此，可以藉由電晶體500長期地保持寫入到存儲節點中的資料電壓或電荷。換言之，可以降低存儲節點的更新工作的頻率或者不需要更新工作，所以可以降低半導體裝置的功耗。
如圖5C所示，在電晶體550中，導電體316隔著絕緣體315覆蓋半導體區域313的頂面及通道寬度方向的側面。如此，藉由使電晶體550具有Fin型結構，實效上的通道寬度增加，所以可以改善電晶體550的通態特性。此外，由於可以增加閘極電極的電場的影響，所以可以提高電晶體550的關閉特性。
另外，電晶體550可以為p通道型電晶體或n通道型電晶體。
半導體區域313的通道形成區域、其附近的區域、被用作源極區域或汲極區域的低電阻區域314a及低電阻區域314b等較佳為包含矽類半導體等半導體，更佳為包含單晶矽。此外，也可以使用包含Ge（鍺）、SiGe（矽鍺）、GaAs（砷化鎵）、GaAlAs（鎵鋁砷）等的材料形成。可以使用對晶格施加應力，改變晶面間距而控制有效質量的矽。此外，電晶體550也可以是使用GaAs和GaAlAs等的HEMT（High Electron Mobility Transistor：高電子移動率電晶體）。
在低電阻區域314a及低電阻區域314b中，除了應用於半導體區域313的半導體材料之外，還包含砷、磷等賦予n型導電性的元素或硼等賦予p型導電性的元素。
作為被用作閘極電極的導電體316，可以使用包含砷、磷等賦予n型導電性的元素或硼等賦予p型導電性的元素的矽等半導體材料、金屬材料、合金材料或金屬氧化物材料等導電材料。
此外，由於導電體的材料決定功函數，所以藉由選擇該導電體的材料，可以調整電晶體的臨界電壓。明確而言，作為導電體較佳為使用氮化鈦或氮化鉭等材料。為了兼具導電性和埋入性，作為導電體較佳為使用鎢或鋁等金屬材料的疊層，尤其在耐熱性方面上較佳為使用鎢。
電晶體550也可以使用SOI基板等形成。
另外，作為SOI基板可以使用：藉由在對鏡面拋光薄片注入氧離子之後進行高溫加熱，在離表面有一定深度的區域中形成氧化層，並消除產生在表面層中的缺陷來形成的SIMOX基板；或者利用藉由注入氫離子而形成的微小空隙經過加熱處理成長而使半導體基板劈開的智能剝離法或ELTRAN法（註冊商標）等形成的SOI基板。使用單晶基板形成的電晶體在通道形成區域中包括單晶半導體。
注意，圖4所示的電晶體550的結構只是一個例子，不侷限於上述結構，根據電路結構或驅動方法使用適當的電晶體即可。例如，當半導體裝置為只有OS電晶體的單極性電路（是指與只有n通道型電晶體的情況等相同極性的電晶體）時，如圖4所示，使電晶體550具有與電晶體500同樣的結構，即可。另外，下面描述電晶體500的詳細內容。
以覆蓋電晶體550的方式依次層疊有絕緣體320、絕緣體322、絕緣體324及絕緣體326。
作為絕緣體320、絕緣體322、絕緣體324及絕緣體326，例如可以使用氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽、氧化鋁、氧氮化鋁、氮氧化鋁及氮化鋁等。
注意，在本說明書中，“氧氮化矽”是指在其組成中氧含量多於氮含量的材料，而“氮氧化矽”是指在其組成中氮含量多於氧含量的材料。注意，在本說明書中，“氧氮化鋁”是指氧含量多於氮含量的材料，“氮氧化鋁”是指氮含量多於氧含量的材料。
絕緣體322也可以被用作使因設置在其下方的電晶體550等而產生的步階平坦化的平坦化膜。例如，為了提高絕緣體322的頂面的平坦性，其頂面也可以藉由利用化學機械拋光（CMP）法等的平坦化處理被平坦化。
作為絕緣體324，較佳為使用能夠防止氫或雜質從基板311或電晶體550等擴散到設置有電晶體500的區域中的具有阻擋性的膜。
作為對氫具有阻擋性的膜的一個例子，例如可以使用藉由CVD法形成的氮化矽。在此，有時氫擴散到電晶體500等具有氧化物半導體的半導體元件中，導致該半導體元件的特性下降。因此，較佳為在電晶體500與電晶體550之間設置抑制氫的擴散的膜。明確而言，抑制氫的擴散的膜是指氫的脫離量少的膜。
氫的脫離量例如可以利用熱脫附譜分析法（TDS）等測量。例如，在TDS分析中的膜表面溫度為50℃至500℃的範圍內，當將換算為氫原子的脫離量換算為絕緣體324的每單位面積的量時，絕緣體324中的氫的脫離量為10×10 15atoms/cm 2以下，較佳為5×10 15atoms/cm 2以下，即可。
注意，絕緣體326的介電常數較佳為比絕緣體324低。例如，絕緣體326的相對介電常數較佳為低於4，更佳為低於3。例如，絕緣體326的相對介電常數較佳為絕緣體324的相對介電常數的0.7倍以下，更佳為0.6倍以下。藉由將介電常數低的材料用於層間膜，可以減少產生在佈線之間的寄生電容。
此外，在絕緣體320、絕緣體322、絕緣體324及絕緣體326中埋入與電容器600或電晶體500連接的導電體328、導電體330等。此外，導電體328及導電體330具有插頭或佈線的功能。此外，在具有插頭或佈線的功能的導電體中，有時使用同一元件符號表示多個結構。此外，在本說明書等中，佈線、與佈線連接的插頭也可以是一個組件。就是說，導電體的一部分有時被用作佈線，並且導電體的一部分有時被用作插頭。
作為各插頭及佈線（導電體328及導電體330等）的材料，可以使用金屬材料、合金材料、金屬氮化物材料或金屬氧化物材料等導電材料的單層或疊層。較佳為使用兼具耐熱性和導電性的鎢或鉬等高熔點材料，尤其較佳為使用鎢。或者，較佳為使用鋁或銅等低電阻導電材料。藉由使用低電阻導電材料可以降低佈線電阻。
另外，也可以在絕緣體326及導電體330上形成佈線層。例如，在圖4中，依次層疊有絕緣體350、絕緣體352及絕緣體354。此外，在絕緣體350、絕緣體352及絕緣體354中形成有導電體356。導電體356具有與電晶體550連接的插頭或佈線的功能。此外，導電體356可以使用與導電體328及導電體330同樣的材料形成。
此外，與絕緣體324同樣，絕緣體350例如較佳為使用對氫具有阻擋性的絕緣體。此外，導電體356較佳為包含對氫具有阻擋性的導電體。尤其是，在對氫具有阻擋性的絕緣體350所具有的開口中形成對氫具有阻擋性的導電體。藉由採用該結構，可以使用障壁層將電晶體550與電晶體500分離，從而可以抑制氫從電晶體550擴散到電晶體500中。
注意，作為對氫具有阻擋性的導電體，例如較佳為使用氮化鉭等。此外，藉由層疊氮化鉭和導電性高的鎢，不但可以保持作為佈線的導電性而且可以抑制氫從電晶體550擴散。此時，對氫具有阻擋性的氮化鉭層較佳為與對氫具有阻擋性的絕緣體350接觸。
此外，也可以在絕緣體354及導電體356上形成佈線層。例如，在圖4中，依次層疊有絕緣體360、絕緣體362及絕緣體364。此外，在絕緣體360、絕緣體362及絕緣體364中形成有導電體366。導電體366具有插頭或佈線的功能。此外，導電體366可以使用與導電體328及導電體330同樣的材料形成。
此外，與絕緣體324同樣，絕緣體360例如較佳為使用對氫具有阻擋性的絕緣體。此外，導電體366較佳為包含對氫具有阻擋性的導電體。尤其是，在對氫具有阻擋性的絕緣體360所具有的開口中形成對氫具有阻擋性的導電體。藉由採用該結構，可以使用障壁層將電晶體550與電晶體500分離，從而可以抑制氫從電晶體550擴散到電晶體500中。
此外，也可以在絕緣體364及導電體366上形成佈線層。例如，在圖4中，依次層疊有絕緣體370、絕緣體372及絕緣體374。此外，在絕緣體370、絕緣體372及絕緣體374中形成有導電體376。導電體376具有插頭或佈線的功能。此外，導電體376可以使用與導電體328及導電體330同樣的材料形成。
此外，與絕緣體324同樣，絕緣體370例如較佳為使用對氫具有阻擋性的絕緣體。此外，導電體376較佳為包含對氫具有阻擋性的導電體。尤其是，在對氫具有阻擋性的絕緣體370所具有的開口中形成對氫具有阻擋性的導電體。藉由採用該結構，可以使用障壁層將電晶體550與電晶體500分離，從而可以抑制氫從電晶體550擴散到電晶體500中。
此外，也可以在絕緣體374及導電體376上形成佈線層。例如，在圖4中，依次層疊有絕緣體380、絕緣體382及絕緣體384。此外，在絕緣體380、絕緣體382及絕緣體384中形成有導電體386。導電體386具有插頭或佈線的功能。此外，導電體386可以使用與導電體328及導電體330同樣的材料形成。
此外，與絕緣體324同樣，絕緣體380例如較佳為使用對氫具有阻擋性的絕緣體。此外，導電體386較佳為包含對氫具有阻擋性的導電體。尤其是，在對氫具有阻擋性的絕緣體380所具有的開口中形成對氫具有阻擋性的導電體。藉由採用該結構，可以使用障壁層將電晶體550與電晶體500分離，從而可以抑制氫從電晶體550擴散到電晶體500中。
在上面說明包括導電體356的佈線層、包括導電體366的佈線層、包括導電體376的佈線層及包括導電體386的佈線層，但是本實施方式的半導體裝置不侷限於此。與包括導電體356的佈線層同樣的佈線層可以為三層以下，與包括導電體356的佈線層同樣的佈線層可以為五層以上。
在絕緣體384上依次層疊有絕緣體510、絕緣體512、絕緣體514及絕緣體516。作為絕緣體510、絕緣體512、絕緣體514及絕緣體516中的一個，較佳為使用對氧或氫具有阻擋性的物質。
例如，作為絕緣體510及絕緣體514，較佳為使用能夠防止氫或雜質從基板311或設置有電晶體550的區域等擴散到設置有電晶體500的區域中的具有阻擋性的膜。因此，絕緣體510及絕緣體514可以使用與絕緣體324同樣的材料。
作為對氫具有阻擋性的膜的一個例子，可以使用藉由CVD法形成的氮化矽。在此，有時氫擴散到電晶體500等具有氧化物半導體的半導體元件中，導致該半導體元件的特性下降。因此，較佳為在電晶體550與電晶體500之間設置抑制氫的擴散的膜。明確而言，抑制氫的擴散的膜是指氫的脫離量少的膜。
例如，作為對氫具有阻擋性的膜，絕緣體510及絕緣體514較佳為使用氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭等金屬氧化物。
尤其是，氧化鋁的不使氧及導致電晶體的電特性變動的氫、水分等雜質透過的阻擋效果高。因此，在電晶體的製程中及製程之後，氧化鋁可以防止氫、水分等雜質進入到電晶體500中。此外，氧化鋁可以抑制氧從構成電晶體500的氧化物釋放。因此，氧化鋁適合用於電晶體500的保護膜。
例如，作為絕緣體512及絕緣體516，可以使用與絕緣體320同樣的材料。此外，藉由作為上述絕緣體使用介電常數較低的材料，可以減少產生在佈線之間的寄生電容。例如，作為絕緣體512及絕緣體516，可以使用氧化矽膜和氧氮化矽膜等。
此外，在絕緣體510、絕緣體512、絕緣體514及絕緣體516中例如埋入有導電體518、構成電晶體500的導電體（例如，導電體503）等。此外，導電體518被用作與電容器600或電晶體550連接的插頭或佈線。導電體518可以使用與導電體328及導電體330同樣的材料形成。
尤其是，與絕緣體510及絕緣體514接觸的區域的導電體518較佳為對氧、氫及水具有阻擋性的導電體。藉由採用該結構，可以利用對氧、氫及水具有阻擋性的層將電晶體550與電晶體500分離，從而可以抑制氫從電晶體550擴散到電晶體500中。
在絕緣體516的上方設置有電晶體500。
如圖5A和圖5B所示，電晶體500包括：嵌入在絕緣體514及絕緣體516中的導電體503；配置在絕緣體516及導電體503上的絕緣體520；配置在絕緣體520上的絕緣體522；配置在絕緣體522上的絕緣體524；配置在絕緣體524上的氧化物530a；配置在氧化物530a上的氧化物530b；配置在氧化物530b上且彼此隔開的導電體542a及導電體542b；配置在導電體542a及導電體542b上且形成有與導電體542a和導電體542b之間重疊的開口的絕緣體580；配置在開口的底面及側面上的絕緣體545；以及配置在絕緣體545的形成面上的導電體560。
另外，如圖5A和圖5B所示，較佳為在氧化物530a、氧化物530b、導電體542a及導電體542b與絕緣體580之間配置有絕緣體544。此外，如圖5A和圖5B所示，導電體560較佳為包括設置在絕緣體545的內側的導電體560a及嵌入在導電體560a的內側的導電體560b。此外，如圖5A和圖5B所示，較佳為在絕緣體580、導電體560及絕緣體545上配置有絕緣體574。
注意，在本說明書等中，有時將氧化物530a及氧化物530b總稱為氧化物530。
在電晶體500中，在形成通道的區域及其附近層疊有氧化物530a及氧化物530b的兩層，但是本發明不侷限於此。例如，可以具有氧化物530b的單層結構，也可以具有三層以上的疊層結構。
另外，在電晶體500中，導電體560具有兩層結構，但是本發明不侷限於此。例如，導電體560也可以具有單層結構或三層以上的疊層結構。注意，圖5A及圖5B所示的電晶體500的結構只是一個例子而不侷限於上述結構，可以根據電路結構或驅動方法使用適當的電晶體。
在此，導電體560被用作電晶體的閘極電極，導電體542a及導電體542b被用作源極電極或汲極電極。如上所述，導電體560填埋於絕緣體580的開口中及夾在導電體542a與導電體542b之間的區域。導電體560、導電體542a及導電體542b相對於絕緣體580的開口的配置是自對準地被選擇。換言之，在電晶體500中，可以在源極電極與汲極電極之間自對準地配置閘極電極。由此，可以在不設置用於對準的餘地的方式形成導電體560，所以可以實現電晶體500的佔有面積的縮小。由此，可以實現半導體裝置的微型化及高積體化。
再者，導電體560自對準地形成在導電體542a與導電體542b之間的區域，所以導電體560不包括與導電體542a及導電體542b重疊的區域。由此，可以降低形成在導電體560與導電體542a及導電體542b之間的寄生電容。因此，可以提高電晶體500的切換速度，從而電晶體500可以具有高頻率特性。
導電體560有時被用作第一閘極（也稱為頂閘極）電極。導電體503有時被用作第二閘極（也稱為底閘極、背閘極）電極。在此情況下，藉由獨立地改變供應到導電體503的電位而不使其與供應到導電體560的電位聯動，可以控制電晶體500的臨界電壓。尤其是，藉由對導電體503供應負電位，可以使電晶體500的臨界電壓大於0V且可以減小關態電流。因此，與不對導電體503施加負電位時相比，在對導電體503施加負電位的情況下，可以減小對導電體560供應的電位為0V時的汲極電流。
導電體503以與氧化物530及導電體560重疊的方式配置。由此，在對導電體560及導電體503供應電位的情況下，從導電體560產生的電場和從導電體503產生的電場連接，可以覆蓋形成在氧化物530中的通道形成區域。
在本說明書等中，將由一對閘極電極（第一閘極電極和第二閘極電極）的電場電圍繞通道形成區域的電晶體的結構稱為surrounded channel（S-channel：圍繞通道）結構。另外，在本說明書等中，surrounded channel（S-channel）結構具有如下特徵，亦即，與通道形成區域相同，接觸於被用作源極電極及汲極電極的導電體542a及導電體542b的氧化物530的側面及周邊為I型。另外，因為接觸於導電體542a及導電體542b的氧化物530的側面及周邊與絕緣體544接觸，所以與通道形成區域相同，有可能成為I型。注意，在本說明書等中，I型可以說與後面說明的高純度本質相同。此外，本說明書等中公開的S-channel結構與Fin型結構及平面型結構不同。藉由採用S-channel結構，可以實現對短通道效應的耐性得到提高的電晶體，換言之，可以實現不容易發生短通道效應的電晶體。
另外，導電體503具有與導電體518同樣的結構，以與絕緣體514及絕緣體516的開口的內壁接觸的方式形成有導電體503a，其內側形成有導電體503b。另外，在電晶體500中，層疊有導電體503a與導電體503b，但是本發明不侷限於此。例如，導電體503可以具有單層結構，也可以具有三層以上的疊層結構。
在此，作為導電體503a較佳為使用具有抑制氫原子、氫分子、水分子、銅原子等雜質的擴散的功能（不容易使上述雜質透過）的導電材料。另外，較佳為使用具有抑制氧（例如，氧原子、氧分子等中的至少一個）的擴散的功能（不容易使上述氧透過）的導電材料。在本說明書中，“抑制雜質或氧的擴散的功能”是指抑制上述雜質和上述氧中的任一個或全部的擴散的功能。
例如，藉由使導電體503a具有抑制氧的擴散的功能，可以抑制因導電體503b氧化而導致導電率的下降。
另外，在導電體503還具有佈線的功能的情況下，作為導電體503b，較佳為使用以鎢、銅或鋁為主要成分的導電性高的導電材料。注意，在本實施方式中，以導電體503a和導電體503b的疊層結構圖示導電體503，但導電體503也可以採用單層結構。
絕緣體520、絕緣體522及絕緣體524被用作第二閘極絕緣膜。
在此，與氧化物530接觸的絕緣體524較佳為使用包含超過化學計量組成的氧的絕緣體。該氧藉由加熱容易從膜中釋放。在本說明書等中，有時將藉由加熱釋放的氧稱為“過量氧”。就是說，在絕緣體524中較佳為形成有包含過量氧的區域（也稱為“過量氧區域”）。藉由以與氧化物530接觸的方式設置上述包含過量氧的絕緣體，可以減少氧化物530中的氧空位（V O：oxygen vacancy），從而可以提高電晶體500的可靠性。另外，在氫進入氧化物530的氧空位中的情況下，該缺陷（以下，有時稱為V OH）被用作施體而產生作為載子的電子。另外，有時由於氫的一部分與鍵合於金屬原子的氧鍵合，產生作為載子的電子。因此，使用包含多量的氫的氧化物半導體的電晶體容易具有常開啟特性。此外，由於氧化物半導體中的氫容易因熱、電場等壓力而移動，因此當氧化物半導體包含多量的氫時，也有電晶體的可靠性會下降的憂慮。在本發明的一個實施方式中，較佳為儘量降低氧化物530中的V OH而成為高純度本質或實質上高純度本質。如此，為了得到這種V OH被充分減少的氧化物半導體，重要的是：去除氧化物半導體中的水分、氫等雜質（有時也稱為脫水、脫氫化處理）；以及對氧化物半導體供應氧來填補氧空位（有時也稱為加氧化處理）。藉由將V OH等雜質被充分減少的氧化物半導體用於電晶體的通道形成區域，可以賦予穩定的電特性。
明確而言，作為具有過量氧區域的絕緣體，較佳為使用藉由加熱使一部分的氧脫離的氧化物材料。藉由加熱使氧脫離的氧化物是指在TDS（Thermal Desorption Spectroscopy：熱脫附譜）分析中換算為氧原子的氧的脫離量為1.0×10 18atoms/cm 3以上，較佳為1.0×10 19atoms/cm 3以上，進一步較佳為2.0×10 19atoms/cm 3以上，或者3.0×10 20atoms/cm 3以上的氧化物膜。另外，進行上述TDS分析時的膜的表面溫度較佳為在100℃以上且700℃以下，或者100℃以上且400℃以下的範圍內。
另外，也可以將具有上述過量氧區域的絕緣體與氧化物530接觸而進行加熱處理、微波處理和RF處理中的任一個或多個處理。藉由進行該處理，可以去除氧化物530中的水或氫。例如，在氧化物530中，發生V OH的鍵合切斷的反應，換言之，發生“V OH→V O+H”的反應而可以實現脫氫化。在此產生的氫的一部分有時與氧鍵合而作為H 2O從氧化物530或氧化物530附近的絕緣體被去除。另外，氫的一部分有時被導電體542a及導電體542b吸雜。
另外，上述微波處理例如較佳為使用具有產生高密度電漿的功率的裝置或對基板一側施加RF的功率的裝置。例如，藉由使用包含氧的氣體且使用高密度電漿，可以產生高密度的氧自由基，並且藉由對基板一側施加RF，可以將由高密度電漿產生的氧自由基有效地導入到氧化物530或氧化物530附近的絕緣體中。另外，在上述微波處理中，壓力為133Pa以上，較佳為200Pa以上，更佳為400Pa以上即可。另外，作為向進行微波處理的裝置內導入的氣體例如使用氧及氬，並且該微波處理在氧流量比（O 2/（O 2+Ar））為50%以下，較佳為10%以上且30%以下的條件下進行。
另外，在電晶體500的製程中，較佳為以氧化物530的表面露出的狀態進行加熱處理。該加熱處理例如較佳為以100℃以上且450℃以下，更佳為以350℃以上且400℃以下進行即可。加熱處理在氮氣體或惰性氣體氛圍或者包含10ppm以上、1%以上或10%以上的氧化性氣體的氛圍下進行。例如，熱處理較佳為在氧氛圍下進行。因此，可以對氧化物530供應氧而可以減少氧空位。另外，加熱處理也可以在減壓狀態下進行。或者，加熱處理也可以在氮氣體或惰性氣體氛圍下進行加熱處理，然後為了填補脫離了的氧在包含10ppm以上、1%以上或10%以上的氧化性氣體的氛圍下進行。或者，也可以在包含10ppm以上、1%以上或10%以上的氧化性氣體的氛圍下進行加熱處理之後，在氮氣體或惰性氣體氛圍下連續進行加熱處理。
另外，藉由對氧化物530進行加氧化處理，可以將氧化物530中的氧空位由所供應的氧填補，換言之，可以促進“V O+O→null”的反應。再者，在殘留在氧化物530中的氫與所供應的氧起反應，可以將該氫作為H 2O去除（進行脫水化）。由此，可以抑制殘留在氧化物530中的氫再結合於氧空位而形成V OH。
當絕緣體524具有過量氧區域時，絕緣體522較佳為具有抑制氧（例如，氧原子、氧分子等）的擴散的功能（不容易使上述氧透過）。
當絕緣體522具有抑制氧或雜質的擴散的功能時，氧化物530所包含的氧不擴散到絕緣體520一側，所以是較佳的。另外，可以抑制導電體503與絕緣體524或氧化物530所包含的氧起反應。
作為絕緣體522，例如較佳為使用包含氧化鋁、氧化鉿、含有鋁及鉿的氧化物（鋁酸鉿）、氧化鉭、氧化鋯、鋯鈦酸鉛（PZT）、鈦酸鍶（SrTiO 3）或（Ba，Sr）TiO 3（BST）等所謂的high-k材料的絕緣體的單層或疊層。當進行電晶體的微型化及高積體化時，由於閘極絕緣膜的薄膜化，有時發生洩漏電流等問題。藉由作為被用作閘極絕緣膜的絕緣體使用high-k材料，可以在保持物理厚度的同時降低電晶體工作時的閘極電位。
尤其是，較佳為使用作為具有抑制雜質及氧等的擴散的功能（不容易使上述氧透過）的絕緣材料的包含鋁和鉿中的一者或兩者的氧化物的絕緣體。作為包含鋁和鉿中的一者或兩者的氧化物的絕緣體，較佳為使用氧化鋁、氧化鉿、包含鋁及鉿的氧化物（鋁酸鉿）等。當使用這種材料形成絕緣體522時，絕緣體522被用作抑制氧從氧化物530釋放或氫等雜質從電晶體500的周圍部進入氧化物530的層。
或者，例如也可以對上述絕緣體添加氧化鋁、氧化鉍、氧化鍺、氧化鈮、氧化矽、氧化鈦、氧化鎢、氧化釔、氧化鋯。此外，也可以對上述絕緣體進行氮化處理。還可以在上述絕緣體上層疊氧化矽、氧氮化矽或氮化矽。
絕緣體520較佳為具有熱穩定性。例如，因為氧化矽及氧氮化矽具有熱穩定性，所以是較佳的。另外，藉由high-k材料的絕緣體與氧化矽或氧氮化矽組合，可以形成具有熱穩定性且相對介電常數高的疊層結構的絕緣體520。
在圖5A及圖5B的電晶體500中，作為由三層疊層結構構成的第二閘極絕緣膜使用絕緣體520、絕緣體522及絕緣體524，但是第二閘極絕緣膜也可以具有單層、兩層或四層以上的疊層結構。此時，不侷限於使用相同材料構成的疊層結構，也可以是使用不同材料形成的疊層結構。
在電晶體500中，將被用作氧化物半導體的金屬氧化物用於包含通道形成區域的氧化物530。例如，作為氧化物530較佳為使用In-M-Zn氧化物（元素M為選自鋁、鎵、釔、銅、釩、鈹、硼、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢和鎂等中的一種或多種）等金屬氧化物。
被用作氧化物半導體的金屬氧化物可以使用濺射法形成，也可以使用ALD（Atomic Layer Deposition：原子層沉積）法形成。在其他實施方式中詳細地說明被用作氧化物半導體的金屬氧化物。
另外，作為在氧化物530中被用作通道形成區域的金屬氧化物，較佳為使用其能帶間隙為2eV以上，較佳為2.5eV以上的金屬氧化物。如此，藉由使用能帶間隙較寬的金屬氧化物，可以減小電晶體的關態電流。
在氧化物530中，當在氧化物530b之下設置有氧化物530a時，可以防止雜質從形成在氧化物530a下的結構物擴散到氧化物530b。
另外，氧化物530較佳為具有各金屬原子的原子個數比互不相同的多個氧化物層的疊層結構。明確而言，用於氧化物530a的金屬氧化物的構成元素中的元素M的原子個數比較佳為大於用於氧化物530b的金屬氧化物的構成元素中的元素M的原子個數比。另外，用於氧化物530a的金屬氧化物中的相對於In的元素M的原子個數比較佳為大於用於氧化物530b的金屬氧化物中的相對於In的元素M的原子個數比。另外，用於氧化物530b的金屬氧化物中的相對於元素M的In的原子個數比較佳為大於用於氧化物530a的金屬氧化物中的相對於元素M的In的原子個數比。
較佳的是，使氧化物530a的導帶底的能量高於氧化物530b的導帶底的能量。換言之，氧化物530a的電子親和力較佳為小於氧化物530b的電子親和力。
在此，在氧化物530a及氧化物530b的接合部中，導帶底的能階平緩地變化。換言之，也可以將上述情況表達為氧化物530a及氧化物530b的接合部的導帶底的能階連續地變化或者連續地接合。為此，較佳為降低形成在氧化物530a與氧化物530b的介面的混合層的缺陷態密度。
明確而言，藉由使氧化物530a與氧化物530b除了氧之外包含共同元素（為主要成分），可以形成缺陷態密度低的混合層。例如，在氧化物530b為In-Ga-Zn氧化物的情況下，作為氧化物530a較佳為使用In-Ga-Zn氧化物、Ga-Zn氧化物及氧化鎵等。
此時，載子的主要路徑為氧化物530b。藉由使氧化物530a具有上述結構，可以降低氧化物530a與氧化物530b的介面的缺陷態密度。因此，介面散射對載子傳導的影響減少，可以提高電晶體500的通態電流。
在氧化物530b上設置有被用作源極電極及汲極電極的導電體542a及導電體542b。作為導電體542a及導電體542b，較佳為使用選自鋁、鉻、銅、銀、金、鉑、鉭、鎳、鈦、鉬、鎢、鉿、釩、鈮、錳、鎂、鋯、鈹、銦、釕、銥、鍶和鑭中的金屬元素、以上述金屬元素為成分的合金或者組合上述金屬元素的合金等。例如，較佳為使用氮化鉭、氮化鈦、鎢、包含鈦和鋁的氮化物、包含鉭和鋁的氮化物、氧化釕、氮化釕、包含鍶和釕的氧化物、包含鑭和鎳的氧化物等。另外，氮化鉭、氮化鈦、包含鈦和鋁的氮化物、包含鉭和鋁的氮化物、氧化釕、氮化釕、包含鍶和釕的氧化物、包含鑭和鎳的氧化物是不容易氧化的導電材料或者吸收氧也維持導電性的材料，所以是較佳的。再者，氮化鉭等金屬氮化物膜對氫或氧具有阻擋性，所以是較佳的。
此外，雖然在圖5A中示出單層結構的導電體542a及導電體542b，但是也可以採用兩層以上的疊層結構。例如，較佳為層疊氮化鉭膜及鎢膜。另外，也可以層疊鈦膜及鋁膜。另外，也可以採用在鎢膜上層疊鋁膜的兩層結構、在銅-鎂-鋁合金膜上層疊銅膜的兩層結構、在鈦膜上層疊銅膜的兩層結構、在鎢膜上層疊銅膜的兩層結構。
另外，也可以使用：在鈦膜或氮化鈦膜上層疊鋁膜或銅膜並在其上形成鈦膜或氮化鈦膜的三層結構、在鉬膜或氮化鉬膜上層疊鋁膜或銅膜並在其上形成鉬膜或氮化鉬膜的三層結構等。另外，也可以使用包含氧化銦、氧化錫或氧化鋅的透明導電材料。
另外，如圖5A所示，有時在氧化物530與導電體542a（導電體542b）的介面及其附近作為低電阻區域形成有區域543a及區域543b。此時，區域543a被用作源極區域和汲極區域中的一個，區域543b被用作源極區域和汲極區域中的另一個。此外，通道形成區域形成在夾在區域543a和區域543b之間的區域中。
藉由以與氧化物530接觸的方式形成上述導電體542a（導電體542b），區域543a（區域543b）的氧濃度有時降低。另外，在區域543a（區域543b）中有時形成包括包含在導電體542a（導電體542b）中的金屬及氧化物530的成分的金屬化合物層。在此情況下，區域543a（區域543b）的載子密度增加，區域543a（區域543b）成為低電阻區域。
絕緣體544以覆蓋導電體542a及導電體542b的方式設置，抑制導電體542a及導電體542b的氧化。此時，絕緣體544也可以以覆蓋氧化物530的側面且與絕緣體524接觸的方式設置。
作為絕緣體544，可以使用包含選自鉿、鋁、鎵、釔、鋯、鎢、鈦、鉭、鎳、鍺、釹、鑭和鎂等中的一種或兩種以上的金屬氧化物。另外，作為絕緣體544也可以使用氮氧化矽或氮化矽等。
尤其是，作為絕緣體544，較佳為使用作為包含鋁和鉿中的一者或兩者的氧化物的絕緣體的氧化鋁、氧化鉿、包含鋁及鉿的氧化物（鋁酸鉿）等。尤其是，鋁酸鉿的耐熱性比氧化鉿膜高。因此，在後面的製程的熱處理中不容易晶化，所以是較佳的。另外，在導電體542a及導電體542b是具有耐氧化性的材料或者吸收氧也其導電性不會顯著降低的情況下，不需要必須設置絕緣體544。根據所需要的電晶體特性，適當地設計即可。
藉由包括絕緣體544，可以抑制絕緣體580所包含的水及氫等雜質經過絕緣體545擴散到氧化物530b。此外，可以抑制絕緣體580所包含的過量氧使導電體560氧化。
另外，絕緣體545被用作第一閘極絕緣膜。與上述絕緣體524同樣，絕緣體545較佳為使用包含過量氧且藉由加熱釋放氧的絕緣體形成。
明確而言，可以使用包含過量氧的氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽、添加有氟的氧化矽、添加有碳的氧化矽、添加有碳及氮的氧化矽、具有空孔的氧化矽。尤其是，氧化矽及氧氮化矽具有熱穩定性，所以是較佳的。
藉由作為絕緣體545設置包含過量氧的絕緣體，可以從絕緣體545對氧化物530b的通道形成區域有效地供應氧。此外，與絕緣體524同樣，較佳為降低絕緣體545中的水或氫等雜質的濃度。絕緣體545的厚度較佳為1nm以上且20nm以下。
另外，為了將絕緣體545所包含的過量氧高效地供應到氧化物530，也可以在絕緣體545與導電體560之間設置金屬氧化物。該金屬氧化物較佳為抑制從絕緣體545到導電體560的氧擴散。藉由設置抑制氧的擴散的金屬氧化物，從絕緣體545到導電體560的過量氧的擴散得到抑制。換言之，可以抑制供應到氧化物530的過量氧的減少。另外，可以抑制因過量氧導致的導電體560的氧化。作為該金屬氧化物，可以使用可用於絕緣體544的材料。
另外，與第二閘極絕緣膜同樣，絕緣體545也可以具有疊層結構。當進行電晶體的微型化及高積體化時，由於閘極絕緣膜的薄膜化，有時發生洩漏電流等問題，所以藉由使被用作閘極絕緣膜的絕緣體具有high-k材料與具有熱穩定性的材料的疊層結構，可以在保持物理厚度的同時降低電晶體工作時的閘極電位。此外，可以實現具有熱穩定性及高相對介電常數的疊層結構。
在圖5A及圖5B中，被用作第一閘極電極的導電體560具有兩層結構，但是也可以具有單層結構或三層以上的疊層結構。
作為導電體560a，較佳為使用具有抑制氫原子、氫分子、水分子、氮原子、氮分子、氧化氮分子（N 2O、NO、NO 2等）、銅原子等雜質的擴散的功能的導電材料。另外，較佳為使用具有抑制氧（例如，氧原子、氧分子等中的至少一個）的擴散的功能的導電材料。藉由使導電體560a具有抑制氧的擴散的功能，可以抑制因絕緣體545所包含的氧導致導電體560b氧化而導電率下降。作為具有抑制氧的擴散的功能的導電材料，例如，較佳為使用鉭、氮化鉭、釕或氧化釕等。另外，作為導電體560a可以使用能夠應用於氧化物530的氧化物半導體。此時，藉由使用濺射法形成導電體560b，可以降低導電體560a的電阻值而使其成為導電體。可以將該導電體稱為OC（Oxide Conductor）電極。
作為導電體560b，較佳為使用以鎢、銅或鋁為主要成分的導電材料。由於導電體560b還被用作佈線，所以較佳為使用導電性高的導電體。例如，可以使用以鎢、銅或鋁為主要成分的導電材料。導電體560b也可以具有疊層結構，例如，可以採用鈦或氮化鈦和上述導電材料的疊層結構。
絕緣體580較佳為隔著絕緣體544設置在導電體542a及導電體542b上。絕緣體580較佳為具有過量氧區域。例如，絕緣體580較佳為包含氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽、添加有氟的氧化矽、添加有碳的氧化矽、添加有碳及氮的氧化矽、具有空孔的氧化矽或樹脂等。尤其是，氧化矽及氧氮化矽具有熱穩定性，所以是較佳的。尤其是，氧化矽和具有空孔的氧化矽容易在後面的製程中形成過量氧區域，所以是較佳的。
絕緣體580較佳為具有過量氧區域。藉由設置藉由加熱釋放氧的絕緣體580，可以將絕緣體580中的氧高效地供應給氧化物530。另外，較佳為降低絕緣體580中的水或氫等雜質的濃度。
絕緣體580的開口以與導電體542a和導電體542b之間的區域重疊的方式形成。由此，導電體560填埋於絕緣體580的開口中及夾在導電體542a與導電體542b之間的區域。
在進行半導體裝置的微型化時，需要縮短閘極長度，但是需要防止導電體560的導電性的下降。為此，在增大導電體560的厚度的情況下，導電體560有可能具有縱橫比高的形狀。在本實施方式中，由於將導電體560填埋於絕緣體580的開口，所以即使導電體560具有縱橫比高的形狀，在製程中也不發生導電體560的倒塌。
絕緣體574較佳為以與絕緣體580的頂面、導電體560的頂面及絕緣體545的頂面的方式設置。藉由利用濺射法形成絕緣體574，可以在絕緣體545及絕緣體580中形成過量氧區域。由此，可以將氧從該過量氧區域供應到氧化物530中。
例如，作為絕緣體574，可以使用包含選自鉿、鋁、鎵、釔、鋯、鎢、鈦、鉭、鎳、鍺和鎂等中的一種或兩種以上的金屬氧化物。
尤其是，氧化鋁具有高阻擋性，即使是0.5nm以上且3.0nm以下的薄膜，也可以抑制氫及氮的擴散。由此，藉由利用濺射法形成的氧化鋁可以在被用作氧供應源的同時還具有氫等雜質的障壁膜的功能。
另外，較佳為在絕緣體574上設置被用作層間膜的絕緣體581。與絕緣體524等同樣，較佳為降低絕緣體581中的水或氫等雜質的濃度。
另外，在形成於絕緣體581、絕緣體574、絕緣體580及絕緣體544中的開口配置導電體540a及導電體540b。導電體540a及導電體540b以隔著導電體560彼此對置的方式設置。導電體540a及導電體540b具有與後面說明的導電體546及導電體548同樣的結構。
在絕緣體581上設置有絕緣體582。絕緣體582較佳為使用對氧或氫具有阻擋性的物質。因此，作為絕緣體582可以使用與絕緣體514同樣的材料。例如，作為絕緣體582較佳為使用氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭等金屬氧化物。
尤其是，氧化鋁的不使氧及導致電晶體的電特性變動的氫、水分等雜質透過的阻擋效果高。因此，在電晶體的製程中及製程之後，氧化鋁可以防止氫、水分等雜質進入到電晶體500中。此外，氧化鋁可以抑制氧從構成電晶體500的氧化物釋放。因此，氧化鋁適合用於電晶體500的保護膜。
此外，在絕緣體582上設置有絕緣體586。作為絕緣體586可以使用與絕緣體320同樣的材料。此外，藉由將介電常數較低的材料用於上述絕緣體，可以減少產生在佈線之間的寄生電容。例如，作為絕緣體586，可以使用氧化矽膜及氧氮化矽膜等。
此外，在絕緣體520、絕緣體522、絕緣體524、絕緣體544、絕緣體580、絕緣體574、絕緣體581、絕緣體582及絕緣體586中埋入導電體546及導電體548等。
導電體546及導電體548被用作與電容器600、電晶體500或電晶體550連接的插頭或佈線。導電體546及導電體548可以使用與導電體328及導電體330同樣的材料形成。
另外，也可以在形成電晶體500之後以圍繞電晶體500的方式形成開口，並且以圍繞該開口的方式形成對氫或水具有高阻擋性的絕緣體。藉由由上述阻擋性高的絕緣體圍繞電晶體500，可以防止水及氫從外方侵入。或者，也可以將多個電晶體500組合為一個而被對氫或水具有高阻擋性的絕緣體圍繞。在以圍繞電晶體500的方式形成開口時，因為可以兼作電晶體500的製程的一部分，所以例如較佳為形成到達絕緣體522或絕緣體514的開口而以與絕緣體522或絕緣體514接觸的方式形成上述阻擋性高的絕緣體。作為對氫或水具有高阻擋性的絕緣體，例如可以使用與絕緣體522或絕緣體514同樣的材料。
接著，在電晶體500的上方設置有電容器600。電容器600包括導電體610、導電體620及絕緣體630。
此外，也可以在導電體546及導電體548上設置導電體612。導電體612被用作與電晶體500連接的插頭或者佈線。導電體610被用作電容器600的電極。此外，可以同時形成導電體612及導電體610。
作為導電體612及導電體610可以使用包含選自鉬、鈦、鉭、鎢、鋁、銅、鉻、釹、鈧中的元素的金屬膜或以上述元素為成分的金屬氮化物膜（氮化鉭膜、氮化鈦膜、氮化鉬膜、氮化鎢膜）等。或者，也可以使用銦錫氧化物、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦鋅氧化物、添加有氧化矽的銦錫氧化物等導電材料。
在本實施方式中，導電體612及導電體610具有單層結構，但是不侷限於此，也可以具有兩層以上的疊層結構。例如，也可以在具有阻擋性的導電體與導電性高的導電體之間形成與具有阻擋性的導電體以及導電性高的導電體緊密性高的導電體。
以隔著絕緣體630重疊於導電體610的方式設置導電體620。作為導電體620可以使用金屬材料、合金材料、金屬氧化物材料等導電材料。較佳為使用兼具耐熱性和導電性的鎢或鉬等高熔點材料，尤其較佳為使用鎢。當與導電體等其他組件同時形成導電體620時，使用低電阻金屬材料的Cu（銅）或Al（鋁）等即可。
在導電體620及絕緣體630上設置有絕緣體640。絕緣體640可以使用與絕緣體320同樣的材料形成。此外，絕緣體640可以被用作覆蓋其下方的凹凸形狀的平坦化膜。
藉由採用本結構，可以實現使用包含氧化物半導體的電晶體的半導體裝置的微型化或高積體化。
作為可用於本發明的一個實施方式的半導體裝置的基板，可以使用玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、陶瓷基板、金屬基板（例如，不鏽鋼基板、包含不鏽鋼箔的基板、鎢基板、包含鎢箔的基板等）、半導體基板（例如，單晶半導體基板、多晶半導體基板或化合物半導體基板）、SOI基板等。另外，也可以使用可承受本實施方式的處理溫度的耐熱性的塑膠基板。作為玻璃基板的一個例子，可以舉出鋇硼矽酸鹽玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃或鈉鈣玻璃等。此外，也可以使用晶化玻璃等。
另外，作為基板可以使用撓性基板、貼合薄膜、包含纖維狀材料的紙或基材薄膜等。作為撓性基板、貼合薄膜、基材薄膜等，可以舉出如下例子。例如可以舉出以聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚醚碸（PES）、聚四氟乙烯（PTFE）為代表的塑膠。或者，作為一個例子，可以舉出丙烯酸樹脂等合成樹脂等。或者，作為一個例子，可以舉出聚丙烯、聚酯、聚氟化乙烯或聚氯乙烯等。或者，作為例子，可以舉出聚醯胺、聚醯亞胺、芳香族聚醯胺樹脂、環氧樹脂、無機蒸鍍薄膜、紙類等。尤其是，藉由使用半導體基板、單晶基板或SOI基板等製造電晶體，能夠製造特性、尺寸或形狀等的偏差小、電流能力高且尺寸小的電晶體。當利用上述電晶體構成電路時，可以實現電路的低功耗化或電路的高積體化。
另外，也可以作為基板使用撓性基板，並在撓性基板上直接形成電晶體、電阻器及/或電容器等。或者，也可以在基板與電晶體、電阻器及/或電容器等之間設置剝離層。剝離層可以在如下情況下使用，亦即，在剝離層上製造半導體裝置的一部分或全部，然後將其從基板分離並轉置到其他基板上的情況。此時，也可以將電晶體、電阻器及/或電容器等轉置到耐熱性低的基板或撓性基板上。另外，作為上述剝離層，例如可以使用鎢膜與氧化矽膜的無機膜的疊層結構、基板上形成有聚醯亞胺等有機樹脂膜的結構或含有氫的矽膜等。
就是說，也可以在於一個基板上形成半導體裝置之後將該半導體裝置轉置到其他基板上。作為半導體裝置被轉置的基板，不僅可以使用上述可以形成電晶體的基板，還可以使用紙基板、玻璃紙基板、芳香族聚醯胺薄膜基板、聚醯亞胺薄膜基板、石材基板、木材基板、布基板（包括天然纖維（絲、棉、麻）、合成纖維（尼龍、聚氨酯、聚酯）或再生纖維（醋酯纖維、銅氨纖維、人造纖維、再生聚酯）等）、皮革基板、橡皮基板等。藉由使用這種基板，可以實現具有撓性的半導體裝置的製造、不易損壞的半導體裝置的製造、耐熱性的提高、輕量化或薄型化。
藉由在具有撓性的基板上設置半導體裝置，可以提供抑制重量增加並不易損壞的半導體裝置。
＜電晶體的變形例子1＞ 圖6A至圖6C所示的電晶體500A是圖5A及圖5B所示的電晶體500的變形例子。圖6A是電晶體500A的俯視圖，圖6B是電晶體500A的通道長度方向上的剖面圖，圖6C是電晶體500A的通道寬度方向上的剖面圖。注意，圖6A至圖6C所示的結構也可以用於本發明的一個實施方式的半導體裝置所包括的其他電晶體（電晶體550等）。
圖6A至圖6C所示的結構的電晶體500A與圖5A及圖5B所示的結構的電晶體500的不同之處在於包括絕緣體552、絕緣體513及絕緣體404。此外，與圖5A及圖5B所示的結構的電晶體500的不同之處在於與導電體540a的側面接觸地設置絕緣體552，且與導電體540b的側面接觸地設置絕緣體552。再者，與圖5A及圖5B所示的結構的電晶體500的不同之處在於不包括絕緣體520。
在圖6A至圖6C所示的結構的電晶體500A中，絕緣體512上設置有絕緣體513。此外，絕緣體574上及絕緣體513上設置有絕緣體404。
圖6A至圖6C所示的結構的電晶體500A中絕緣體514、絕緣體516、絕緣體522、絕緣體524、絕緣體544、絕緣體580及絕緣體574被圖案化，絕緣體404覆蓋它們。也就是說，絕緣體404分別與絕緣體574的頂面、絕緣體574的側面、絕緣體580的側面、絕緣體544的側面、絕緣體524的側面、絕緣體522的側面、絕緣體516的側面、絕緣體514的側面、絕緣體513的頂面接觸。由此，氧化物530等被絕緣體404及絕緣體513與外部隔開。
絕緣體513及絕緣體404較佳為高效地抑制氫（例如，氫原子、氫分子等中的至少一個）或水分子的擴散。例如，作為絕緣體513及絕緣體404，較佳為使用氫阻擋性較高的材料的氮化矽或氮氧化矽。由此，由於可以抑制氫等擴散到氧化物530中，因此可以抑制電晶體500A的特性下降。因此，可以提高本發明的一個實施方式的半導體裝置的可靠性。
絕緣體552以與絕緣體581、絕緣體404、絕緣體574、絕緣體580及絕緣體544接觸的方式設置。絕緣體552較佳為具有抑制氫或水分子的擴散的功能。例如，作為絕緣體552較佳為使用氫阻擋性較高的材料的氮化矽、氧化鋁或氮氧化矽等的絕緣體。尤其是，氮化矽為氫阻擋性較高的材料，因此較佳為用於絕緣體552。藉由作為絕緣體552使用氫阻擋性較高的材料，可以抑制水或氫等的雜質從絕緣體580等藉由導電體540a及導電體540b擴散到氧化物530。另外，可以抑制包含在絕緣體580中的氧被導電體540a及導電體540b吸收。如此，可以提高本發明的一個實施方式的半導體裝置的可靠性。
＜電晶體的變形例子2＞ 參照圖7A、圖7B及圖7C說明電晶體500B的結構例子。圖7A是電晶體500B的俯視圖。圖7B是在圖7A中以點劃線L1-L2表示的部分的剖面圖。圖7C是在圖7A中以點劃線W1-W2表示的部分的剖面圖。在圖7A的俯視圖中，為了明確起見，省略組件的一部分。
電晶體500B是電晶體500的變形例子，該電晶體500B可以代替電晶體500。由此，為了防止重複說明，主要對電晶體500B與電晶體500不同之處進行說明。
被用作第一閘極電極的導電體560包括導電體560a及導電體560a上的導電體560b。作為導電體560a較佳為使用具有抑制氫原子、氫分子、水分子、銅原子等雜質的擴散的功能的導電材料。另外，較佳為使用具有抑制氧（例如，氧原子、氧分子等中的至少一個）的擴散的功能的導電材料。
當導電體560a具有抑制氧的擴散的功能時，可以提高導電體560b的材料的選擇性。也就是說，藉由包括導電體560a，可以抑制導電體560b的氧化，而可以防止導電率的下降。
此外，較佳為以覆蓋導電體560的頂面及側面以及絕緣體545的側面的方式設置絕緣體544。作為絕緣體544較佳為使用具有抑制水或氫等雜質及氧的擴散的功能的絕緣材料。例如較佳為使用氧化鋁或氧化鉿等。此外，例如，可以使用氧化鎂、氧化鎵、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹或氧化鉭等金屬氧化物、氮氧化矽或氮化矽等。
藉由設置絕緣體544，可以抑制導電體560的氧化。此外，藉由包括絕緣體544，可以抑制絕緣體580所包含的水、氫等雜質擴散到電晶體500B。
因為在電晶體500B中，導電體542a的一部分及導電體542b的一部分與導電體560重疊，所以與電晶體500相比，電晶體500B的寄生電容容易變大。因此，與電晶體500相比具有工作頻率低的傾向。但是，電晶體500B不需要在絕緣體580等中設置開口而填埋導電體560或絕緣體545等的製程，所以與電晶體500相比具有高生產率。
本實施方式所示的構成、結構、方法等可以與其他實施方式所示的構成、結構、方法等適當地組合而實施。
實施方式3 在本實施方式中，對容納影像感測器晶片的封裝及相機模組的一個例子進行說明。例如，可以將圖3所示的本發明的一個實施方式的攝像裝置的結構用於該影像感測器晶片。
圖8A是容納影像感測器晶片的封裝的頂面一側的外觀立體圖。該封裝包括固定影像感測器晶片850的封裝基板810、玻璃蓋板820以及黏合兩者的黏合劑830等。
圖8B是該封裝的底面一側的外觀立體圖。封裝的底面有以焊球為凸塊（bump）840的BGA（Ball grid array：球柵陣列）結構。但是，不侷限於BGA結構，還可以採用LGA（Land grid array：地柵陣列）或PGA（Pin Grid Array：針柵陣列）等結構。
圖8C是省略玻璃蓋板820及黏合劑830的一部分的封裝的立體圖，圖8D是該封裝的剖面圖。在封裝基板810上形成有盤狀電極860，盤狀電極860藉由通孔880及焊盤885與凸塊840電連接。盤狀電極860藉由線870與影像感測器晶片850所具有的電極電連接。
另外，圖9A是相機模組的頂面一側的外觀立體圖，其模組中將影像感測器晶片容納於透鏡一體型的封裝中。該相機模組包括固定影像感測器晶片851的封裝基板811、透鏡蓋板821及透鏡835等。另外，在封裝基板811與影像感測器晶片851之間也設置有具有攝像裝置的驅動電路及信號轉換電路等功能的IC晶片890。由此，形成SiP（System in package：系統封裝）。
圖9B是該相機模組的底面一側的外觀立體圖。在封裝基板811的底面及其四個側面上具有用來安裝的焊盤841的QFN（Quad flat no-lead package：四側無引腳扁平封裝）的結構。另外，該結構為一個例子，也可以採用QFP（Quad flat package：四面扁平封裝）及上述BGA等。
圖9C是省略透鏡蓋板821及透鏡835的一部分的模組的立體圖，圖9D是該相機模組的剖面圖。將焊盤841的一部分用作盤狀電極861，盤狀電極861藉由線871與影像感測器晶片851及IC晶片890所包括的電極電連接。
藉由將影像感測器晶片容納於上述方式的封裝中，可以容易實現安裝於印刷電路板等，將影像感測器晶片安裝在各種半導體裝置及電子裝置中。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而實施。
實施方式4 作為可以使用本發明的一個實施方式的攝像裝置及包含該攝像裝置的半導體裝置的電子裝置，可以舉出顯示裝置、個人電腦、具備儲存媒體的影像記憶體裝置及影像再現裝置、行動電話、包括可攜式的遊戲機、可攜式資料終端、電子書閱讀器、拍攝裝置諸如視頻攝影機或數位相機等、護目鏡型顯示器（頭戴式顯示器）、導航系統、音頻再生裝置（汽車音響系統、數位聲訊播放機等）、影印機、傳真機、印表機、多功能印表機、自動櫃員機（ATM）以及自動販賣機等。圖10示出這些電子裝置的具體例子。
圖10A是監控攝影機，該監控攝影機包括外殼951、透鏡952及支撐部953等。作為在該監控攝影機中用來取得影像的構件中的一個，可以具備本發明的一個實施方式的攝像裝置。注意，“監控攝影機”是一般名稱，不侷限於其用途。例如，具有監控攝影機的功能的裝置被稱為攝影機或視頻攝影機。
圖10B是視頻攝影機，該視頻攝影機包括第一外殼971、第二外殼972、顯示部973、操作鍵974、透鏡975、連接部976等。操作鍵974及透鏡975設置在第一外殼971中，顯示部973設置在第二外殼972中。作為在該視頻攝影機中用來取得影像的構件中的一個，可以具備本發明的一個實施方式的攝像裝置。本發明的一個實施方式的攝像裝置可以得到動態範圍擴大的影像。
圖10C是數位相機，該數位相機包括外殼961、快門按鈕962、麥克風963、發光部967以及透鏡965等。作為在該數位相機中用來取得影像的構件中的一個，可以具備本發明的一個實施方式的攝像裝置。本發明的一個實施方式的攝像裝置可以得到動態範圍擴大的影像。
圖10D是手錶型資訊終端，該手錶型資訊終端包括外殼931、顯示部932、腕帶933、操作按鈕935、錶冠936以及相機939等。顯示部932也可以為觸控面板。作為在該資訊終端中用來取得影像的構件中的一個，可以具備本發明的一個實施方式的攝像裝置。本發明的一個實施方式的攝像裝置可以得到動態範圍擴大的影像。
圖10E是可攜式遊戲機，該可攜式遊戲機包括外殼901、外殼902、顯示部903、顯示部904、麥克風905、揚聲器906、操作鍵907、觸控筆908以及相機909等。注意，雖然圖10E所示的可攜式遊戲機包括兩個顯示部903和顯示部904，但是可攜式遊戲機所包括的顯示部的個數不限於此。作為在該可攜式遊戲機中用來取得影像的構件中的一個，可以具備本發明的一個實施方式的攝像裝置。本發明的一個實施方式的攝像裝置可以得到動態範圍擴大的影像。
圖10F是可攜式資料終端，該可攜式資料終端包括外殼911、顯示部912、揚聲器、相機919等。藉由顯示部912所具有的觸控面板功能可以輸入且輸出資訊。作為在該可攜式資料終端中用來取得影像的構件中的一個，可以具備本發明的一個實施方式的攝像裝置。本發明的一個實施方式的攝像裝置可以得到動態範圍擴大的影像。
本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
311:基板 313:半導體區域 314a:低電阻區域 314b:低電阻區域 315:絕緣體 316:導電體 320:絕緣體 322:絕緣體 324:絕緣體 326:絕緣體 328:導電體 330:導電體 350:絕緣體 352:絕緣體 354:絕緣體 356:導電體 360:絕緣體 362:絕緣體 364:絕緣體 366:導電體 370:絕緣體 372:絕緣體 374:絕緣體 376:導電體 380:絕緣體 382:絕緣體 384:絕緣體 386:導電體 404:絕緣體 500:電晶體 500A:電晶體 500B:電晶體 503:導電體 503a:導電體 503b:導電體 510:絕緣體 512:絕緣體 513:絕緣體 514:絕緣體 516:絕緣體 518:導電體 520:絕緣體 522:絕緣體 524:絕緣體 530:氧化物 530a:氧化物 530b:氧化物 540a:導電體 540b:導電體 542a:導電體 542b:導電體 543a:區域 543b:區域 544:絕緣體 545:絕緣體 546:導電體 548:導電體 550:電晶體 552:絕緣體 560:導電體 560a:導電體 560b:導電體 574:絕緣體 580:絕緣體 581:絕緣體 582:絕緣體 586:絕緣體 600:電容器 610:導電體 612:導電體 620:導電體 630:絕緣體 640:絕緣體 810:封裝基板 811:封裝基板 820:玻璃蓋板 821:透鏡蓋板 830:黏合劑 835:透鏡 840:凸塊 841:焊盤 850:影像感測器晶片 851:影像感測器晶片 860:盤狀電極 861:盤狀電極 870:線 871:線 880:通孔 885:焊盤 890:IC晶片 901:外殼 902:外殼 903:顯示部 904:顯示部 905:麥克風 906:揚聲器 907:操作鍵 908:觸控筆 909:相機 911:外殼 912:顯示部 919:相機 931:外殼 932:顯示部 933:腕帶 935:按鈕 936:錶冠 939:相機 951:外殼 952:透鏡 953:支撐部 961:外殼 962:快門按鈕 963:麥克風 965:透鏡 967:發光部 971:外殼 972:外殼 973:顯示部 974:操作鍵 975:透鏡 976:連接部
[圖1]是示出本發明的一個實施方式的等效電路圖。 [圖2A]及[圖2B]是示出變形方式的等效電路圖。 [圖3]是示出本發明的一個實施方式的影像感測器晶片的剖面示意圖。 [圖4]是示出本發明的一個實施方式的電晶體及電容器的結構例子的圖。 [圖5A]至[圖5C]是示出電晶體的結構例子的圖。 [圖6A]至[圖6C]是示出電晶體的結構例子的圖。 [圖7A]至[圖7C]是示出電晶體的結構例子的圖。 [圖8A]至[圖8C]是收納攝像裝置的封裝的立體圖，[圖8D]是剖面圖。 [圖9A]至[圖9C]是收納攝像裝置的封裝的立體圖，[圖9D]是剖面圖。 [圖10A]至[圖10F]是說明電子裝置的立體圖。 [圖11]是示出本發明的一個實施方式的時序圖的一個例子的圖。 [圖12A]至[圖12G]示出[圖11]的時序圖的各時序中的電位圖的一個例子。
PD:光電轉換元件
M1:電晶體
M2:電晶體
M3:電晶體
M4:電晶體
M5:電晶體
M6:電晶體
C1:第一電容器
C2:第二電容器
FD:節點
VSS:佈線
VDD1:佈線
VDD2:佈線
OUT:佈線
TX:閘極
SG:閘極
SE:閘極
RST:閘極
TL:閘極

Claims (6)

  1. 一種攝像裝置，包括： 第一電晶體至第六電晶體； 光電轉換元件； 第一電容器；以及 第二電容器， 其中，該光電轉換元件的一個電極與該第一電晶體的源極和汲極中的一個電連接， 該第一電晶體的源極和汲極中的另一個與該第二電晶體的源極和汲極中的一個電連接， 該第一電晶體的源極和汲極中的另一個與該第一電容器的一個電極電連接， 該第一電晶體的源極和汲極中的另一個與該第三電晶體的閘極電極電連接， 該第三電晶體的源極和汲極中的一個與該第四電晶體的源極和汲極中的一個電連接， 該第二電晶體的源極和汲極中的另一個與該第二電容器的一個電極電連接， 該第二電容器的一個電極與該第五電晶體的源極和汲極中的一個電連接， 該第六電晶體的源極和汲極中的一個與該第一電晶體的源極和汲極中的一個電連接， 該第五電晶體是重設電晶體， 該第二電晶體以及該第五電晶體在形成通道的區域中包含氧化物半導體， 並且，該第一電晶體、該第三電晶體、該第四電晶體以及該第六電晶體在形成通道的區域中包含矽。
  2. 一種攝像裝置，包括： 第一電晶體至第六電晶體； 光電轉換元件； 第一電容器；以及 第二電容器， 其中，該光電轉換元件的一個電極與該第一電晶體的源極和汲極中的一個電連接， 該第一電晶體的源極和汲極中的另一個與該第二電晶體的源極和汲極中的一個電連接， 該第一電晶體的源極和汲極中的另一個與該第一電容器的一個電極電連接， 該第一電晶體的源極和汲極中的另一個與該第三電晶體的閘極電極電連接， 該第三電晶體的源極和汲極中的一個與該第四電晶體的源極和汲極中的一個電連接， 該第二電晶體的源極和汲極中的另一個與該第二電容器的一個電極電連接， 該第二電容器的一個電極與該第五電晶體的源極和汲極中的一個電連接， 該第六電晶體的源極和汲極中的一個與該第一電晶體的源極和汲極中的一個電連接， 該第五電晶體是重設電晶體， 該第二電晶體以及該第五電晶體在形成通道的區域中包含氧化物半導體， 該第一電晶體、該第三電晶體、該第四電晶體以及該第六電晶體在形成通道的區域中包含矽， 並且，該第二電晶體以及該第五電晶體至少設置在該第一電晶體、該第四電晶體以及該第六電晶體的上方。
  3. 如請求項1或2之攝像裝置， 其中該第二電容器的電容大於該第一電容器的電容。
  4. 如請求項1或2之攝像裝置， 其中該光電轉換元件與該第一電晶體鄰接地設置， 並且該光電轉換元件與該第六電晶體的源極或汲極鄰接地設置而形成在同一矽基板上。
  5. 如請求項1或2之攝像裝置， 其中，該第五電晶體包含重設該第一電容器以及該第二電容器的功能。
  6. 如請求項1或2之攝像裝置 其中，該第一電容器以及該第二電容器的至少一個設置在該第二電晶體以及該第五電晶體的上方。
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