具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。但是，实施方式可以以多个不同方式来实施，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是其方式和详细内容可以被变换为各种各样的形式而不脱离本发明的宗旨及其范围。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。

在本说明书等中，“第一”、“第二”、“第三”等序数词是为了避免构成要素的混淆而附加的。因此，该序数词不限制构成要素的个数。此外，该序数词不限制构成要素的顺序。此外，例如，在本说明书等中，一个实施方式中的“第一”所指的构成要素有可能在其他实施方式或权利要求书中被设为“第二”所指的构成要素。此外，例如，在本说明书等中，一个实施方式中的“第一”所指的构成要素有可能在其他实施方式或权利要求书中被省略。

在附图中，有时使用同一符号表示同一构成要素、具有相同功能的构成要素、由同一材料构成的构成要素或者同时形成的构成要素等，并且有时省略重复的说明。

(实施方式1)

将参照图1A至图9B说明本发明的一个方式的驾驶员报警系统的结构及工作。本发明的一个方式的驾驶员报警系统起到回声定位装置的作用，该回声定位装置能够通过拖延因接收超声波而取得的信号对比该信号和参考信号来检测物体的有无、到物体的距离。

图1A所示的驾驶员报警系统100由外壳10及外壳20构成。外壳10包括运算电路11、发射电路12、接收电路13及发射电路14。外壳20包括接收电路21、控制电路22及振动电机23。

外壳10相当于自行车等的车架或车把。或者，外壳10相当于可安装于自行车等的车架或车把的设备。运算电路11、发射电路12、接收电路13及发射电路14等的各构成要素可以安装在外壳10的内部或外部。外壳10为驾驶员戴着安全帽等可穿戴外壳驾驶的如自行车等移动体的一部分。作为移动体，除了自行车以外，还可以举出摩托车、电动自行车等。

外壳20相当于驾驶员可穿戴的如安全帽或手表等结构。接收电路21、控制电路22及振动电机23等的各构成要素可以安装在外壳20的内部或外部。外壳20为驾驶员可穿戴的电子设备。作为电子设备，可以举出手表型、头戴型、护目镜型、眼镜型、袖章型、手链型、项链型等的可穿戴电子终端。

外壳20使用接收电路21接收从外壳10的发射电路14发射的超声波33。控制电路22具有根据所接收的超声波33选择振动电机23的启动的功能。此外，振动电机23只是用来警告驾驶员检测出物体的一个结构例子而已，也可以具有其他结构。

运算电路11具有通过发射电路12输出超声波31的功能。超声波31在物体30上反射而成为超声波32。接收电路13能够观测作为超声波31的反射波的超声波32。运算电路11拖延通过接收电路13接收超声波32而取得的信号，以对比该信号与具有不同的频率、脉冲重复频率或波长等的参考信号。运算电路11根据对比结果取得物体30的有无、到物体30的距离的信息。该信息以叠加于超声波33的方式通过发射电路14被发送到外壳20。

发射电路12及发射电路14具有从超声波振子发射超声波的电路结构。接收电路13及接收电路21具有接收超声波的电路结构。

超声波31是将频率为20kHz以上的声波通过脉冲方式发射的声波。通过利用该频率，可以发射具有指向性的声波并利用反射波进行物体检测等。此外，超声波31的脉冲重复频率优选在5Hz以上且100Hz以下的范围切换。到物体30的距离测量范围可以根据脉冲重复频率切换。因此，优选根据外壳10的速度或物体30的有无切换脉冲重复频率。

超声波32是超声波31的脉冲频率、脉冲重复频率、振幅、或波长等根据起因于外壳10与物体的相对速度的多普勒效应、每个环境温度下的空气中的吸收衰减或物体30的声阻抗等而发生了变化的超声波。

超声波33是可以叠加有物体30的有无及从外壳10到物体30的距离的信息的信号即可。根据外壳10与外壳20的距离，可以适当地使用其他频率(RF频带、UHF频带)的信号。

将参照图1B所示的方框图说明运算电路11的结构例子。运算电路11包括信号生成电路40、延时电路41及信号处理电路42。延时电路41包括选择电路111、多个信号保持电路112及选择电路113。

当特定一个信号保持电路112时，使用“信号保持电路112”这个符号进行说明，当指任意的信号保持电路时，使用“信号保持电路112_1”、“信号保持电路112_2”等符号进行说明。其他构成要素也同样，为了区别多个构成要素，使用“_2”或[1]等符号。

信号生成电路40是用来生成用于通过发射电路12发射超声波31的信号的电路。信号生成电路40是用来基于输出到发射电路12的信号输出用来控制延时电路的信号W、信号S的电路。

接收电路13生成接收超声波32而取得的模拟值的电信号(模拟信号)，即信号S_IN。延时电路41优选对于每个接收电路13而设置。

选择电路111(也称为第一选择电路)被用作将信号S_IN分配到多个信号保持电路112的解复用器。选择电路111被用作开关，其开启/关闭被选择信号W控制。选择电路111例如由n沟道型晶体管构成。

多个信号保持电路112具有保持与信号S_IN对应的模拟电压并输出与该模拟电压对应的电压的功能。在指定时序的时间开启选择电路111所包括的开关，对信号S_IN进行采样，由此将模拟电压写入到信号保持电路112中。通过使选择信号W处于H电平，可以控制向信号保持电路112的模拟电压的写入。此外，通过使选择信号W处于L电平，可以控制信号保持电路112的模拟电压的保持。

此外，多个信号保持电路112各自被写入基于以不同时序使选择信号W处于H电平时的信号S_IN的模拟电压，并通过使选择信号W处于L电平保持该模拟电压。就是说，多个信号保持电路112各自可以以不同时序取得信号S_IN并保持与该信号S_IN对应的电压。因此，多个信号保持电路112可以连续地进行信号S_IN的采样来保持从接收电路13输出的信号S_IN中的离散值。

此外，多个信号保持电路112具有将所保持的模拟电压放大并输出的功能。作为一个例子，多个信号保持电路112各自包括源极跟随器电路，并具有通过该源极跟随器电路等输出与所保持的模拟电压对应的电压的功能。

选择电路113(也称为第二选择电路)被用作选择多个信号保持电路112所保持的模拟电压中的任一个并以不同时序将其输出的复用器。选择电路113被用作开关，其开启/关闭被选择信号S控制。选择电路113例如由n沟道型晶体管构成。此时，选择电路113所包括晶体管在选择信号S为H电平时开启且在选择信号S为L电平时关闭。

选择电路113可以取得信号S_SEL。信号S_SEL是与信号S_IN对应的信号，并是通过依次输出延时电路41中的多个信号保持电路112所保持的模拟电压得到的离散信号。该信号S_SEL相当于将信号S_IN拖延了指定时间的信号。就是说，通过设定选择信号S的指定的延时时间，选择电路113可以输出已确定其延时时间的信号S_SEL。

构成延时电路41的各晶体管特别优选使用在沟道形成区域中包含氧化物半导体的晶体管(以下，称为OS晶体管)。在本发明的一个方式的结构中，通过采用将OS晶体管用作延时电路41所包括的晶体管的结构，可以利用在关闭时流过源极和漏极间的泄漏电流(以下，关态电流)极小的特征，将通过信号S_IN采样得到的模拟电压保持在延时电路41的信号保持电路112中。因此，可以实现以高精度取得模拟电压的结构，可以更准确地进行基于信号S_IN的物体检测、到物体的距离测量。

加上，在使用OS晶体管的信号保持电路112中，通过电荷的充电或放电，可以进行模拟电压的改写及读出，由此实质上能够无限地进行模拟电压的取得及读出。使用OS晶体管的信号保持电路因为不像磁存储器或阻变式存储器等那样引起原子级的结构变化，所以具有良好的改写耐性。此外，使用OS晶体管的信号保持电路像闪存那样即使进行反复改写工作也没有起因于电子俘获中心的增加而导致的不稳定性。

此外，使用OS晶体管的信号保持电路可以自由地配置在使用在沟道形成区域中包含硅的晶体管(以下称为Si晶体管)的电路等上，因此即使采用包括多个延时电路的结构的情况下也可以容易进行集成化。此外，OS晶体管可以利用与Si晶体管同样的制造装置制造，因此可以以低成本制造。

此外，OS晶体管在除了栅电极、源电极及漏电极之外还包括背栅电极的情况下，可以成为4端子的半导体元件。可以构成为根据施加到栅电极或背栅电极的电压可以独立地控制流过源极和漏极间的信号的输入/输出的电路网。因此，可以与LSI相同地进行电路设计。加上，OS晶体管具有在高温环境下比Si晶体管优越的电特性。具体而言，即使在125℃以上且150℃以下的高温下，通态电流与关态电流的比例也大，因此可以进行良好的开关工作。

信号处理电路42具有如下功能：计算出由选择电路113选择的信号S_SEL和参考信号之差，计算出该差之积分值，由此估计出其相位一致的延时时间。信号处理电路42例如包括差动电路、积分电路、比较器及三角波生成电路。差动电路被输入由选择电路113选择的信号S_IN及参考信号。积分电路输出进行差动电路的输出信号的积分而得到的值。比较器被输入积分电路的输出信号及三角波生成电路的输出信号。在信号处理电路42中，因为通过对比模拟值的信号来进行信号处理所以可以省略A/D转换电路等占有面积较大的电路，因此可以抑制电路面积的增大并可以降低功耗。

在图1A所示的驾驶员报警系统100中，作为构成图1B所示的延时电路41的各晶体管采用OS晶体管，并采用直接保持与以不同时序进行采样的模拟电压对应的电荷的方式。OS晶体管的关态电流极小，因此即使是保持电容较小的节点也可以持续保持模拟电压，可以安装多个延时电路。并且，图1A所示的驾驶员报警系统100采用如下方式：通过以不同时序读出与保持在延时电路41中的电荷对应的模拟电压，读出离散信号S_IN作为输出信号。通过有差异地设定控制信号S的时序，可以控制为在所希望的延时时间读出的方式。因此，无需将信号S_IN转换为数字信号而可以控制为在所希望的延时时间读出的方式，可以拖延离散信号S_IN的相位。

在图1C中，说明图1B中说明的延时电路41的具体电路结构例子。图1C是一种延时电路的结构例子，其中在两个节点保持信号S_IN，将其作为延时时间不同的信号S_SEL输出。

图1C示出构成选择电路111的晶体管121、构成信号保持电路112的晶体管121、晶体管122及晶体管123以及构成选择电路113的晶体管124。晶体管121至124是n沟道型晶体管。

图1C示出选择信号W11及W12作为选择信号W。选择信号W11及W12是用来以不同时序进行信号S_IN的模拟电压的采样的信号。

图1C示出用来保持在选择电路111中采样的模拟电压的节点F11及F12。此外，图1C示出节点F11及F12与为源极跟随器电路的输入端子的晶体管122的栅极连接的结构。此外，示出将源极跟随器电路的偏置电压V_B施加到晶体管123的栅极的结构。注意，示出节点F11及F12连接有电容器的结构，但是通过采用晶体管122的栅极电容充分大的结构等，可以省略电容器。

图1C示出选择信号S11至S12，也就是选择电路113的选择信号S。选择电路113可以通过由选择信号S11至S12选择性地输出对应于采样后的模拟电压的电压生成信号S_SEL，其相当于将信号S_IN拖延了规定期间的信号。此外，也可以以源极与漏极间并联电连接的方式设置多个晶体管124。通过具有该结构，可以依次输出拖延时间不同的多个信号。

虽然在图1A中示出外壳10包括一个接收电路及一个发射电路的结构，但是也可以包括多个接收电路及多个发射电路。例如，如图2A所示，也可以包括发射电路12A及发射电路12B、接收电路13A及接收电路13B，发射超声波31A及31B，并接收超声波32A及32B。因为可以接收不同的超声波检测物体30，所以可以提供安全性更高的驾驶员报警系统。超声波32A及32B是超声波31A、31B被物体30反射而得到的超声波。

此外，在图1B所示的情况下，如图2B所示，延时电路41优选分别设置在接收电路13A、13B。通过采用该结构，可以将基于接收电路13A所接收的超声波32A的信号S_IN_A、基于接收电路13B所接收的超声波32B的信号S_IN_B分别保持在不同的延时电路41。

接着，参照图3A至图5说明图1C所示的延时电路41的工作。

图3A是延时电路41的结构例子，其中为了容易理解图1C中的工作，将用于信号S_IN采样的选择信号W记载为选择信号W11至W13，将用来读出所保持的多个模拟电压作为信号S_SEL_1及信号S_SEL_2的选择信号S记载为选择信号S111及S112、S121及S122以及S131及S132。就是说，图3A所示的延时电路41以三个不同的时序进行信号S_IN采样来取得三个模拟电压，并且以两个不同的时序输出延时时间不同的信号S_SEL_1及信号S_SEL_2。此外，在图3A中，示出节点F11至F13。

图3B是用来说明进行图3A所示的连接到延时电路41的信号S_IN的采样工作的时序图。在图3B中，除了信号S_IN的波形以外，还说明选择信号W11至W13、写入到节点F11至F13的电压在时间T1至T4中的变化。注意，在说明时序图的图中，附有阴影的期间是表示不定状态的期间。

如上所述，在时间T1，使选择信号W11处于H电平，将信号S_IN的电压V1写入节点F11中，由此进行信号S_IN的采样。

在经过时间T后的时间T2，使选择信号W12处于H电平，将信号S_IN的电压V2写入节点F12中，由此进行信号S_IN的采样。注意，时间T越短越好。可以增多信号S_IN的采样数量，可以容易检测物体。

在时间T2，使选择信号W13处于H电平，将信号S_IN的电压V3写入节点F13中，由此进行信号S_IN的采样。

在选择信号W11至W13处于L电平时，可以保持节点F11至F13所保持的电压V1至V3。在进行初始化时，如时间T4所示，在提供固定电位的信号S_IN的状态下使选择信号W11处于H电平即可。

图4示出：延时电路41的结构例子，其中为了容易理解图1C中的电路工作，将用于信号S_IN采样的选择信号W记载为选择信号W11至W13，将用来读出所保持的电压作为信号S_SEL_1及信号S_SEL_2的选择信号S记载为选择信号S111及S112、S121及S122以及S131及S132。就是说，图4所示的延时电路41取得三个模拟电压，并且以两个不同的时序输出延时时间不同的两个输出信号。此外，在图4中，示出节点F11至F13。

图5是用来说明将图4中的延时电路41的节点F11至F13所保持的电压V1至V3作为信号S_SEL_1及信号S_SEL_2读出的工作的时序图。此外，在图5中，说明由于选择信号S111及S112、S121及S122、S131及S132而从节点F11至F13读出的信号S_SEL_1及信号S_SEL_2在时间T5至T8中的变化。

在时间T5使选择信号S111处于H电平，将与节点F11的电压V1对应的电压作为信号S_SEL_1输出。

在时间T6使选择信号S121处于H电平，将与节点F12的电压V2对应的电压作为信号S_SEL_1输出。在该时间T6还使选择信号S112处于H电平，将与节点F11的电压V4对应的电压作为信号S_SEL_2输出。

在时间T7使选择信号S131处于H电平，将与节点F13的电压V3对应的电压作为信号S_SEL_1输出。在该时间T7还使选择信号S122处于H电平，将与节点F12的电压V5对应的电压作为信号S_SEL_2输出。

在时间T8使选择信号S132处于H电平，将与节点F13的电压V3对应的电压作为信号S_SEL_2输出。

如图5所示，可以得到信号S_SEL_2作为将信号S_SEL_1拖延了的信号。通过控制选择信号S的时序，可以将信号保持电路所保持的信号延时任意延时时间并输出。因此，例如，通过延时电路41切换延时时间使不同信号的相位一致，可以检测物体。

接着，在图6中示出信号处理电路42的具体结构例子。图6所示的信号处理电路42包括差动电路51_1至51_9、积分电路52_1至52_9、比较器53_1至53_9、三角波生成电路54及运算电路55。此外，图6示出输出参考信号REF1至REF3的参考信号生成电路50。参考信号REF1至REF3是用来对比其与超声波在物体上反射而取得的信号以检测物体的位置的信号。参考信号REF1至REF3例如可以使用与从发射电路12发射的超声波31同步的信号。

差动电路51_1至51_9计算出从延时电路41输出的信号S_SEL及从参考信号生成电路50输出的参考信号REF的各信号之差。积分电路52_1至52_9被输入各差动电路51_1至51_9的输出信号并进行该输出信号的积分。比较器53_1至53_9被输入从三角波生成电路54输出的三角波以及积分电路52_1至52_9的输出信号并对比电压。运算电路55被输入比较器53_1至53_9的输出信号，通过估计出用来使信号S_IN及参考信号REF的相位一致的延时时间，可以得到与到物体的距离对应的信号S_OUT。

参照图7A至图7C说明构成信号处理电路42的电路的具体例子。图7A是示出图6所示的信号处理电路42中的一级的结构的方框图。在图7A中作为一个例子示出差动电路51、积分电路52、比较器53、三角波生成电路54。

图7B示出差动电路51的结构例子。差动电路51作为一个例子包括电阻器61、62及晶体管63、64、65。晶体管63的栅极与非反相输入端子连接。晶体管64的栅极与反相输入端子连接。晶体管65的栅极与供应偏置电压Vbias的布线连接。晶体管64的漏极端子一侧设置有差动电路51的输出端子OUT。

图7C示出积分电路52的结构例子。积分电路52作为一个例子包括二极管71、电阻器72、运算放大器73、电容器74及开关75。二极管71的输入端子被提供差动电路51的输出信号。对运算放大器的输出端子设置积分电路52的输出端子OUT。

图8A、图8B示出上述延时电路41的变形例子。

在图1C、图3A等中，晶体管121至124为具有不包括背栅电极的顶栅结构或底栅极结构的晶体管，但是不局限于此。例如，如图8A所示的延时电路41A那样，也可以使用包括背栅电极的晶体管121A至124A。通过采用图8A的结构，可以从外部容易控制晶体管121A至124A的状态。

例如，如图8B所示的延时电路41B那样，也可以使用包括连接到栅电极的背栅电极的晶体管121B至124B。通过采用图8B的结构，可以增大流过晶体管121B至124B的电流量。

图9A、图9B示出上述差动电路51的变形例子。

在图7B中，晶体管63至65为具有不包括背栅电极的顶栅结构或底栅结构的晶体管，但是不局限于此。例如，如图9A所示的差动电路51A那样，也可以使用包括背栅电极的晶体管63A至65A。通过采用图9A的结构，可以从外部容易控制晶体管63A至65A的状态。

例如，如图9B所示的差动电路51B那样，也可以使用包括连接到栅电极的背栅电极的晶体管63B至65B。通过采用图9B的结构，可以增大流过晶体管63B至65B的电流量。

在以上说明的本发明的一个方式的驾驶员报警系统中，通过使用具有OS晶体管的运算电路保持模拟电压，可以不用拖延信号所需的模拟数字转换电路等电路。此外，本发明的一个方式的驾驶员报警系统不仅可以实现小型化及低功耗化还可以安装于驾驶员可穿戴的电子设备，由此可以提高安全性。

(实施方式2)

在本实施方式中，对可应用于在上述实施方式中说明的延时电路等的电路结构的晶体管的结构，具体地层叠有具有不同电特性的晶体管的截面示意图的结构进行说明。通过采用该结构，可以提高电路的设计自由度。此外，通过层叠具有电特性不同的晶体管，可以提高电路的集成度。

图10所示的截面示意图包括晶体管300、晶体管500及电容器600。图12A是晶体管500的沟道长度方向上的截面图，图12B是晶体管500的沟道宽度方向上的截面图，图12C是晶体管300的沟道宽度方向上的截面图。

晶体管500是在沟道形成区域中包含金属氧化物的晶体管(OS晶体管)。由于晶体管500的关态电流小，所以可以长期间保持写入的数据电压或电荷。

如图10所示，在本发明的一个方式中说明的截面示意图包括晶体管300、晶体管500及电容器600。晶体管500设置在晶体管300的上方，电容器600设置在晶体管300及晶体管500的上方。此外，电容器600可以为存储电路MC中的电容器Cs等。

晶体管300设置在衬底311上，并包括：导电体316、绝缘体315、由衬底311的一部分构成的半导体区域313；以及被用作源区域和漏区域的低电阻区域314a及低电阻区域314b。

如图12C所示，在晶体管300中，导电体316隔着绝缘体315覆盖半导体区域313的顶面及沟道宽度方向的侧面。如此，通过使晶体管300具有Fin型结构，实效上的沟道宽度增加，所以可以改善晶体管300的通态特性。此外，由于可以增加栅电极的电场的影响，所以可以改善晶体管300的关闭特性。

此外，晶体管300可以为p沟道型晶体管或n沟道型晶体管。

半导体区域313的沟道形成区域、其附近的区域、被用作源区域或漏区域的低电阻区域314a及低电阻区域314b等优选包含硅类半导体等半导体，更优选包含单晶硅。此外，也可以使用包含Ge(锗)、SiGe(硅锗)、GaAs(砷化镓)、GaAlAs(镓铝砷)等的材料形成。可以使用对晶格施加应力，改变晶面间距而控制有效质量的硅。此外，晶体管300也可以是使用GaAs和GaAlAs等的HEMT(High Electron Mobility Transistor：高电子迁移率晶体管)。

在低电阻区域314a及低电阻区域314b中，除了应用于半导体区域313的半导体材料之外，还包含砷、磷等赋予n型导电性的元素或硼等赋予p型导电性的元素。

作为被用作栅电极的导电体316，可以使用包含砷、磷等赋予n型导电性的元素或硼等赋予p型导电性的元素的硅等半导体材料、金属材料、合金材料或金属氧化物材料等导电材料。

此外，由于导电体的材料决定功函数，所以通过选择该导电体的材料，可以调整晶体管的阈值电压。具体而言，作为导电体优选使用氮化钛或氮化钽等材料。为了兼具导电性和埋入性，作为导电体优选使用钨或铝等金属材料的叠层，尤其在耐热性方面上优选使用钨。

注意，图10所示的晶体管300的结构只是一个例子，不局限于上述结构，根据电路结构或驱动方法使用适当的晶体管即可。例如，当在晶体管中使用只有OS晶体管的单极性电路(意味着只有n沟道型晶体管等由同一极性的晶体管构成的电路)时，如图11所示，作为晶体管300的结构采用与使用氧化物半导体的晶体管500相同的结构即可。在后面说明晶体管500的详细结构。

以覆盖晶体管300的方式依次层叠有绝缘体320、绝缘体322、绝缘体324及绝缘体326。

作为绝缘体320、绝缘体322、绝缘体324及绝缘体326，例如可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧氮化铝、氮氧化铝及氮化铝等。

注意，在本说明书中，“氧氮化硅”是指在其组成中氧含量多于氮含量的材料，而“氮氧化硅”是指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。注意，在本说明书中，“氧氮化铝”是指氧含量多于氮含量的材料，“氮氧化铝”是指氮含量多于氧含量的材料。

绝缘体322也可以被用作使因设置在其下方的晶体管300等而产生的台阶平坦化的平坦化膜。例如，为了提高绝缘体322的顶面的平坦性，其顶面也可以通过利用化学机械抛光(CMP)法等的平坦化处理被平坦化。

作为绝缘体324，优选使用能够防止氢或杂质从衬底311或晶体管300等扩散到设置有晶体管500的区域中的具有阻挡性的膜。

作为对氢具有阻挡性的膜的一个例子，例如可以使用通过CVD法形成的氮化硅。在此，有时氢扩散到晶体管500等具有氧化物半导体的半导体元件中，导致该半导体元件的特性下降。因此，优选在晶体管500与晶体管300之间设置抑制氢的扩散的膜。具体而言，抑制氢的扩散的膜是指氢的脱离量少的膜。

氢的脱离量例如可以利用热脱附谱分析法(TDS)等测量。例如，在TDS分析中的膜表面温度为50℃至500℃的范围内，当将换算为氢原子的脱离量换算为绝缘体324的每单位面积的量时，绝缘体324中的氢的脱离量为10×10¹⁵atoms/cm²以下，优选为5×10¹⁵atoms/cm²以下，即可。

注意，绝缘体326的介电常数优选比绝缘体324低。例如，绝缘体326的相对介电常数优选低于4，更优选低于3。例如，绝缘体326的相对介电常数优选为绝缘体324的相对介电常数的0.7倍以下，更优选为0.6倍以下。通过将介电常数低的材料用于层间膜，可以减少产生在布线之间的寄生电容。

此外，在绝缘体320、绝缘体322、绝缘体324及绝缘体326中埋入与电容器600或晶体管500连接的导电体328、导电体330等。此外，导电体328及导电体330具有插头或布线的功能。注意，有时使用同一附图标记表示具有插头或布线的功能的多个导电体。此外，在本说明书等中，布线、与布线连接的插头也可以是一个构成要素。就是说，导电体的一部分有时被用作布线，并且导电体的一部分有时被用作插头。

作为各插头及布线(导电体328及导电体330等)的材料，可以使用金属材料、合金材料、金属氮化物材料或金属氧化物材料等导电材料的单层或叠层。优选使用兼具耐热性和导电性的钨或钼等高熔点材料，尤其优选使用钨。或者，优选使用铝或铜等低电阻导电材料。通过使用低电阻导电材料可以降低布线电阻。

也可以在绝缘体326及导电体330上形成布线层。例如，在图10中，依次层叠有绝缘体350、绝缘体352及绝缘体354。此外，在绝缘体350、绝缘体352及绝缘体354中形成有导电体356。导电体356具有与晶体管300连接的插头或布线的功能。此外，导电体356可以使用与导电体328及导电体330同样的材料形成。

此外，与绝缘体324同样，绝缘体350例如优选使用对氢具有阻挡性的绝缘体。此外，导电体356优选包含对氢具有阻挡性的导电体。尤其是，在对氢具有阻挡性的绝缘体350所具有的开口中形成对氢具有阻挡性的导电体。通过采用该结构，可以使用阻挡层将晶体管300与晶体管500分离，从而可以抑制氢从晶体管300扩散到晶体管500中。

注意，作为对氢具有阻挡性的导电体，例如优选使用氮化钽等。此外，通过层叠氮化钽和导电性高的钨，不但可以保持作为布线的导电性而且可以抑制氢从晶体管300扩散。此时，对氢具有阻挡性的氮化钽层优选与对氢具有阻挡性的绝缘体350接触。

此外，也可以在绝缘体354及导电体356上形成布线层。例如，在图10中，依次层叠有绝缘体360、绝缘体362及绝缘体364。此外，在绝缘体360、绝缘体362及绝缘体364中形成有导电体366。导电体366具有插头或布线的功能。此外，导电体366可以使用与导电体328及导电体330同样的材料形成。

此外，与绝缘体324同样，绝缘体360例如优选使用对氢具有阻挡性的绝缘体。此外，导电体366优选包含对氢具有阻挡性的导电体。尤其是，在对氢具有阻挡性的绝缘体360所具有的开口中形成对氢具有阻挡性的导电体。通过采用该结构，可以使用阻挡层将晶体管300与晶体管500分离，从而可以抑制氢从晶体管300扩散到晶体管500中。

此外，也可以在绝缘体364及导电体366上形成布线层。例如，在图10中，依次层叠有绝缘体370、绝缘体372及绝缘体374。此外，在绝缘体370、绝缘体372及绝缘体374中形成有导电体376。导电体376具有插头或布线的功能。此外，导电体376可以使用与导电体328及导电体330同样的材料形成。

此外，与绝缘体324同样，绝缘体370例如优选使用对氢具有阻挡性的绝缘体。此外，导电体376优选包含对氢具有阻挡性的导电体。尤其是，在对氢具有阻挡性的绝缘体370所具有的开口中形成对氢具有阻挡性的导电体。通过采用该结构，可以使用阻挡层将晶体管300与晶体管500分离，从而可以抑制氢从晶体管300扩散到晶体管500中。

此外，也可以在绝缘体374及导电体376上形成布线层。例如，在图10中，依次层叠有绝缘体380、绝缘体382及绝缘体384。此外，在绝缘体380、绝缘体382及绝缘体384中形成有导电体386。导电体386具有插头或布线的功能。此外，导电体386可以使用与导电体328及导电体330同样的材料形成。

此外，与绝缘体324同样，绝缘体380例如优选使用对氢具有阻挡性的绝缘体。此外，导电体386优选包含对氢具有阻挡性的导电体。尤其是，在对氢具有阻挡性的绝缘体380所具有的开口中形成对氢具有阻挡性的导电体。通过采用该结构，可以使用阻挡层将晶体管300与晶体管500分离，从而可以抑制氢从晶体管300扩散到晶体管500中。

在上面说明包括导电体356的布线层、包括导电体366的布线层、包括导电体376的布线层及包括导电体386的布线层，但是本实施方式的截面示意图的结构不局限于此。与包括导电体356的布线层同样的布线层可以为三层以下，与包括导电体356的布线层同样的布线层可以为五层以上。

在绝缘体384上依次层叠有绝缘体510、绝缘体512、绝缘体514及绝缘体516。作为绝缘体510、绝缘体512、绝缘体514及绝缘体516中的一个，优选使用对氧或氢具有阻挡性的物质。

例如，作为绝缘体510及绝缘体514，优选使用能够防止氢或杂质从衬底311或设置有晶体管300的区域等扩散到设置有晶体管500的区域中的具有阻挡性的膜。因此，绝缘体510及绝缘体514可以使用与绝缘体324同样的材料。

作为对氢具有阻挡性的膜的一个例子，可以使用通过CVD法形成的氮化硅。在此，有时氢扩散到晶体管500等具有氧化物半导体的半导体元件中，导致该半导体元件的特性下降。因此，优选在晶体管500与晶体管300之间设置抑制氢的扩散的膜。具体而言，抑制氢的扩散的膜是指氢的脱离量少的膜。

例如，作为对氢具有阻挡性的膜，绝缘体510及绝缘体514优选使用氧化铝、氧化铪、氧化钽等金属氧化物。

尤其是，氧化铝的不使氧及导致晶体管的电特性变动的氢、水分等杂质透过膜的阻挡效果高。因此，在晶体管的制造工序中及制造工序之后，氧化铝可以防止氢、水分等杂质进入晶体管500中。此外，氧化铝可以抑制氧从构成晶体管500的氧化物释放。因此，氧化铝适合用于晶体管500的保护膜。

此外，例如，作为绝缘体512及绝缘体516，可以使用与绝缘体320同样的材料。此外，通过作为上述绝缘体使用介电常数较低的材料，可以减少产生在布线之间的寄生电容。例如，作为绝缘体512及绝缘体516，可以使用氧化硅膜和氧氮化硅膜等。

此外，在绝缘体510、绝缘体512、绝缘体514及绝缘体516中例如埋入有导电体518、构成晶体管500的导电体(例如，导电体503)等。此外，导电体518被用作与电容器600或晶体管300连接的插头或布线。导电体518可以使用与导电体328及导电体330同样的材料形成。

尤其是，与绝缘体510及绝缘体514接触的区域的导电体518优选为对氧、氢及水具有阻挡性的导电体。通过采用该结构，可以利用对氧、氢及水具有阻挡性的层将晶体管300与晶体管500分离，从而可以抑制氢从晶体管300扩散到晶体管500中。

绝缘体516的上方设置有晶体管500。

如图12A和图12B所示，晶体管500包括：嵌入在绝缘体514及绝缘体516中的导电体503；配置在绝缘体516及导电体503上的绝缘体520；配置在绝缘体520上的绝缘体522；配置在绝缘体522上的绝缘体524；配置在绝缘体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上且彼此隔开的导电体542a及导电体542b；配置在导电体542a及导电体542b上且形成有与导电体542a和导电体542b之间重叠的开口的绝缘体580；配置在开口的底面及侧面上的氧化物530c；配置在氧化物530c的形成面的绝缘体550；以及配置在绝缘体550的形成面上的导电体560。

此外，如图12A和图12B所示，优选在氧化物530a、氧化物530b、导电体542a及导电体542b与绝缘体580之间配置有绝缘体544。此外，如图12A和图12B所示，导电体560优选包括设置在绝缘体550的内侧的导电体560a及嵌入在导电体560a的内侧的导电体560b。此外，如图12A和图12B所示，优选在绝缘体580、导电体560及绝缘体550上配置有绝缘体574。

注意，下面有时将氧化物530a、氧化物530b及氧化物530c总称为氧化物530。

在晶体管500中，在形成沟道的区域及其附近层叠有氧化物530a、氧化物530b及氧化物530c的三层，但是本发明不局限于此。例如，可以设置氧化物530b的单层、氧化物530b与氧化物530a的两层结构、氧化物530b与氧化物530c的两层结构或者四层以上的叠层结构。此外，在晶体管500中，导电体560具有两层结构，但是本发明不局限于此。例如，导电体560也可以具有单层结构或三层以上的叠层结构。注意，图10及图12A所示的晶体管500的结构只是一个例子而不局限于上述结构，可以根据电路结构或驱动方法使用适当的晶体管。

在此，导电体560被用作晶体管的栅电极，导电体542a及导电体542b被用作源电极或漏电极。如上所述，导电体560填埋于绝缘体580的开口中及夹在导电体542a与导电体542b之间的区域中。导电体560、导电体542a及导电体542b相对于绝缘体580的开口的配置是自对准地被选择。换言之，在晶体管500中，可以在源电极与漏电极之间自对准地配置栅电极。由此，可以在不设置用于对准的余地的方式形成导电体560，所以可以实现晶体管500的占有面积的缩小。由此，可以实现半导体装置的微型化及高集成化。

再者，导电体560自对准地形成在导电体542a与导电体542b之间的区域，所以导电体560不包括与导电体542a或导电体542b重叠的区域。由此，可以降低形成在导电体560与导电体542a及导电体542b之间的寄生电容。因此，可以提高晶体管500的开关速度，从而晶体管500可以具有高频率特性。

导电体560有时被用作第一栅(也称为顶栅极)电极。导电体503有时被用作第二栅(也称为底栅极)电极。在此情况下，通过独立地改变供应到导电体503的电位而不使其与供应到导电体560的电位联动，可以控制晶体管500的阈值电压。尤其是，通过对导电体503供应负电位，可以使晶体管500的阈值电压大于0V且可以减小关态电流。因此，与不对导电体503供应负电位时相比，在对导电体503施加负电位的情况下，可以减小对导电体560供应的电位为0V时的漏极电流。

导电体503以与氧化物530及导电体560重叠的方式配置。由此，在对导电体560及导电体503供应电位的情况下，从导电体560产生的电场和从导电体503产生的电场连接，可以覆盖形成在氧化物530中的沟道形成区域。在本说明书等中，将由第一栅电极的电场和第二栅电极的电场电围绕沟道形成区域的晶体管的结构称为surrounded channel(S-channel：围绕沟道)结构。

此外，导电体503具有与导电体518同样的结构，以与绝缘体514及绝缘体516的开口的内壁接触的方式形成有导电体503a，其内侧形成有导电体503b。此外，在晶体管500中，叠层有导电体503a与导电体503b，但是本发明不局限于此。例如，导电体503可以具有单层结构，也可以具有三层以上的叠层结构。

在此，作为导电体503a优选使用具有抑制氢原子、氢分子、水分子、铜原子等杂质的扩散的功能(不容易使上述杂质透过)的导电材料。此外，优选使用具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等中的至少一个)的扩散的功能(不容易使上述氧透过)的导电材料。在本说明书中，“抑制杂质或氧的扩散的功能”是指抑制上述杂质和上述氧中的任一个或全部的扩散的功能。

例如，通过使导电体503a具有抑制氧的扩散的功能，可以抑制因导电体503b氧化而导致导电率的下降。

此外，在导电体503还具有布线的功能的情况下，作为导电体503b，优选使用以钨、铜或铝为主要成分的导电性高的导电材料。在此情况下，不必须设置导电体505。在附图中，导电体503b具有单层结构，但是也可以具有叠层结构，例如，可以采用钛或者氮化钛和上述导电材料的叠层结构。

绝缘体520、绝缘体522、绝缘体524及绝缘体550被用作第二栅极绝缘膜。

在此，与氧化物530接触的绝缘体524优选使用包含超过化学计量组成的氧的绝缘体。换言之，优选在绝缘体524中形成有过剩氧区域。通过以与氧化物530接触的方式设置上述包含过剩氧的绝缘体，可以减少氧化物530中的氧缺陷，从而可以提高晶体管500的可靠性。

具体而言，作为具有过剩氧区域的绝缘体，优选使用通过加热使一部分的氧脱离的氧化物材料。通过加热使氧脱离的氧化物是指在TDS(Thermal DesorptionSpectroscopy：热脱附谱)分析中换算为氧原子的氧的脱离量为1.0×10¹⁸atoms/cm³以上，优选为1.0×10¹⁹atoms/cm³以上，进一步优选为2.0×10¹⁹atoms/cm³以上，或者3.0×10²⁰atoms/cm³以上的氧化物膜。此外，进行上述TDS分析时的膜的表面温度优选在100℃以上且700℃以下，或者100℃以上且400℃以下的范围内。

当绝缘体524具有过剩氧区域时，绝缘体522优选具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等)的扩散的功能(不容易使上述氧透过)。

当绝缘体522具有抑制氧或杂质的扩散的功能时，氧化物530所包含的氧不扩散到绝缘体520一侧，所以是优选的。此外，可以抑制导电体503与绝缘体524或氧化物530所包含的氧起反应。

作为绝缘体522，例如优选使用包含氧化铝、氧化铪、含有铝及铪的氧化物(铝酸铪)、氧化钽、氧化锆、锆钛酸铅(PZT)、钛酸锶(SrTiO₃)或(Ba，Sr)TiO₃(BST)等所谓的high-k材料的绝缘体的单层或叠层。当进行晶体管的微型化及高集成化时，由于栅极绝缘膜的薄膜化，有时发生泄漏电流等问题。通过作为被用作栅极绝缘膜的绝缘体使用high-k材料，可以在保持物理厚度的同时降低晶体管工作时的栅极电位。

尤其是，优选使用作为具有抑制杂质及氧等的扩散的功能(不容易使上述氧透过)的绝缘材料的包含铝和铪中的一方或双方的氧化物的绝缘体。作为包含铝和铪中的一方或双方的氧化物的绝缘体，优选使用氧化铝、氧化铪、包含铝及铪的氧化物(铝酸铪)等。当使用这种材料形成绝缘体522时，绝缘体522被用作抑制氧从氧化物530释放或氢等杂质从晶体管500的周围部进入氧化物530的层。

或者，例如也可以对上述绝缘体添加氧化铝、氧化铋、氧化锗、氧化铌、氧化硅、氧化钛、氧化钨、氧化钇、氧化锆。此外，也可以对上述绝缘体进行氮化处理。还可以在上述绝缘体上层叠氧化硅、氧氮化硅或氮化硅。

绝缘体520优选具有热稳定性。例如，因为氧化硅及氧氮化硅具有热稳定性，所以是优选的。此外，通过high-k材料的绝缘体与氧化硅或氧氮化硅组合，可以形成具有热稳定性且相对介电常数高的叠层结构的绝缘体520或绝缘体526。

在图12A及图12B的晶体管500中，作为由三层叠层结构构成的第二栅极绝缘膜使用绝缘体520、绝缘体522及绝缘体524，但是第二栅极绝缘膜也可以具有单层、两层或四层以上的叠层结构。此时，不局限于使用相同材料构成的叠层结构，也可以是使用不同材料形成的叠层结构。

在晶体管500中，优选将被用作氧化物半导体的金属氧化物用于包含沟道形成区域的氧化物530。例如，作为氧化物530优选使用In-M-Zn氧化物(元素M为选自铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种)等金属氧化物。尤其是，能够应用于氧化物530的In-M-Zn氧化物优选为CAAC-OS或CAC-OS。此外，作为氧化物530，也可以使用In-Ga氧化物、In-Zn氧化物。

此外，作为晶体管500优选使用载流子密度低的金属氧化物。在降低金属氧化物的载流子密度的情况下，降低金属氧化物中的杂质浓度而降低缺陷态密度即可。在本说明书等中，将杂质浓度低且缺陷态密度低的状态称为“高纯度本征”或“实质上高纯度本征”。作为金属氧化物中的杂质例如有氢、氮、碱金属、碱土金属、铁、镍、硅等。

尤其是，包含在金属氧化物中的氢与键合于金属原子的氧起反应生成水，因此有时在金属氧化物中形成氧缺陷。当金属氧化物中的沟道形成区域中包括氧空位时，晶体管有时具有常开启特性。再者，有时氢进入氧空位中而成的缺陷被用作供体而生成作为载流子的电子。此外，氢的一部分键合到与金属原子键合的氧而生成作为载流子的电子。因此，使用包含多量氢的金属氧化物的晶体管容易具有常开启特性。

氢进入氧缺陷的缺陷会用作金属氧化物的供体。然而，难以定量地评价该缺陷。于是，在金属氧化物中，有时不是使用供体浓度而是使用载流子浓度进行评价。因此，在本说明书等中，作为金属氧化物的参数，有时不是使用供体浓度而是使用假定不施加电场的状态下的载流子浓度。

因此，在将金属氧化物用于氧化物530时，优选尽量减少金属氧化物中的氢。具体而言，在金属氧化物中，利用二次离子质谱(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)测得的氢浓度低于1×10²⁰atoms/cm³，优选低于1×10¹⁹atoms/cm³，更优选低于5×10¹⁸atoms/cm³，进一步优选低于1×10¹⁸atoms/cm³。通过将氢等杂质被充分降低的金属氧化物用于晶体管的沟道形成区域，可以使晶体管具有稳定的电特性。

此外，在作为氧化物530使用金属氧化物时，沟道形成区域中的金属氧化物的载流子浓度优选为1×10¹⁸cm^-3以下，更优选小于1×10¹⁷cm^-3，进一步优选小于1×10¹⁶cm^-3，更进一步优选小于1×10¹³cm^-3，还进一步优选小于1×10¹²cm^-3。注意，对沟道形成区域中的金属氧化物的载流子浓度的下限值没有特别的限制，例如可以设定为1×10^-9cm^-3。

此外，在作为氧化物530使用金属氧化物时，在导电体542(导电体542a及导电体542b)与氧化物530接触时，有时氧化物530中的氧扩散到导电体542而导电体542被氧化。在导电体542被氧化时，导电体542的导电率下降的可能性高。此外，也可以将“氧化物530中的氧向导电体542扩散”称为“导电体542吸收氧化物530中的氧”。

此外，在氧化物530中的氧扩散到导电体542(导电体542a及导电体542b)时，有时在导电体542a与氧化物530b间以及在导电体542b与氧化物530b间形成另一个层。该另一个层所包含的氧比导电体542多，所以可以视为该另一个层具有绝缘性。此时，导电体542、该另一个层与氧化物530b的三层结构可以视为由金属、绝缘体与半导体构成的三层结构，有时称为MIS(Metal-Insulator-Semiconductor，金属-绝缘体-金属)结构或者以MIS结构为主要结构的二极管接合结构。

注意，上述另一个层不局限于形成在导电体542与氧化物530b间，例如，有时另一个层形成在导电体542与氧化物530c间、导电体542与氧化物530b间或导电体542与氧化物530c间。

此外，作为在氧化物530中被用作沟道形成区域的金属氧化物，优选使用其带隙为2eV以上，优选为2.5eV以上的金属氧化物。如此，通过使用带隙较宽的金属氧化物，可以减小晶体管的关态电流。

在氧化物530中，当氧化物530b之下设置有氧化物530a时，可以防止杂质从形成在氧化物530a下的结构物扩散到氧化物530b。当氧化物530b之上设置有氧化物530c时，可以防止杂质从形成在氧化物530c的上方的结构物扩散到氧化物530b。

此外，氧化物530优选具有各金属原子的原子个数比互不相同的氧化物的叠层结构。具体而言，用于氧化物530a的金属氧化物的构成元素中的元素M的原子个数比优选大于用于氧化物530b的金属氧化物的构成元素中的元素M的原子个数比。此外，用于氧化物530a的金属氧化物中的相对于In的元素M的原子个数比优选大于用于氧化物530b的金属氧化物中的相对于In的元素M的原子个数比。此外，用于氧化物530b的金属氧化物中的相对于元素M的In的原子个数比优选大于用于氧化物530a的金属氧化物中的相对于元素M的In的原子个数比。此外，氧化物530c可以使用可用于氧化物530a或氧化物530b的金属氧化物。

优选的是，使氧化物530a及氧化物530c的导带底的能量高于氧化物530b的导带底的能量。换言之，氧化物530a及氧化物530c的电子亲和势优选小于氧化物530b的电子亲和势。

在此，在氧化物530a、氧化物530b及氧化物530c的接合部中，导带底的能级平缓地变化。换言之，也可以将上述情况表达为氧化物530a、氧化物530b及氧化物530c的接合部的导带底的能级连续地变化或者连续地接合。为此，优选降低形成在氧化物530a与氧化物530b的界面以及氧化物530b与氧化物530c的界面的混合层的缺陷态密度。

具体而言，通过使氧化物530a与氧化物530b、以及氧化物530b与氧化物530c除了氧之外包含共同元素(为主要成分)，可以形成缺陷态密度低的混合层。例如，在氧化物530b为In-Ga-Zn氧化物的情况下，作为氧化物530a及氧化物530c优选使用In-Ga-Zn氧化物、Ga-Zn氧化物及氧化镓等。

此时，载流子的主要路径为氧化物530b。通过使氧化物530a及氧化物530c具有上述结构，可以降低氧化物530a与氧化物530b的界面及氧化物530b与氧化物530c的界面的缺陷态密度。因此，界面散射对载流子传导的影响减少，可以提高晶体管500的通态电流。

氧化物530b上设置有被用作源电极及漏电极的导电体542a及导电体542b。作为导电体542a及导电体542b，优选使用选自铝、铬、铜、银、金、铂、钽、镍、钛、钼、钨、铪、钒、铌、锰、镁、锆、铍、铟、钌、铱、锶和镧中的金属元素、以上述金属元素为成分的合金或者组合上述金属元素的合金等。例如，优选使用氮化钽、氮化钛、氮化钨、包含钛和铝的氮化物、包含钽和铝的氮化物、氧化钌、氮化钌、包含锶和钌的氧化物、包含镧和镍的氧化物等。此外，氮化钽、氮化钛、包含钛和铝的氮化物、包含钽和铝的氮化物、氧化钌、氮化钌、包含锶和钌的氧化物、包含镧和镍的氧化物是不容易氧化的导电材料或者吸收氧也维持导电性的材料，所以是优选的。再者，氮化钽等金属氮化物膜对氢或氧具有阻挡性，所以是优选的。

此外，虽然在图12A中示出单层结构的导电体542a及导电体542b，但是也可以采用两层以上的叠层结构。例如，优选层叠氮化钽膜及钨膜。此外，也可以层叠钛膜及铝膜。此外，也可以采用在钨膜上层叠铝膜的两层结构、在铜-镁-铝合金膜上层叠铜膜的两层结构、在钛膜上层叠铜膜的两层结构、在钨膜上层叠铜膜的两层结构。

此外，也可以使用：在钛膜或氮化钛膜上层叠铝膜或铜膜并在其上形成钛膜或氮化钛膜的三层结构、在钼膜或氮化钼膜上层叠铝膜或铜膜并在其上形成钼膜或氮化钼膜的三层结构等。此外，也可以使用包含氧化铟、氧化锡或氧化锌的透明导电材料。

此外，如图12A所示，有时在氧化物530与导电体542a(导电体542b)的界面及其附近作为低电阻区域形成有区域543a及区域543b。此时，区域543a被用作源区域和漏区域中的一个，区域543b被用作源区域和漏区域中的另一个。此外，沟道形成区域形成在夹在区域543a和区域543b之间的区域中。

通过以与氧化物530接触的方式形成上述导电体542a(导电体542b)，区域543a(区域543b)的氧浓度有时降低。此外，在区域543a(区域543b)中有时形成包括包含在导电体542a(导电体542b)中的金属及氧化物530的成分的金属化合物层。在此情况下，区域543a(区域543b)的载流子浓度增加，区域543a(区域543b)成为低电阻区域。

绝缘体544以覆盖导电体542a及导电体542b的方式设置，抑制导电体542a及导电体542b的氧化。此时，绝缘体544也可以以覆盖氧化物530的侧面且与绝缘体524接触的方式设置。

作为绝缘体544，可以使用包含选自铪、铝、镓、钇、锆、钨、钛、钽、镍、锗、钕、镧和镁等中的一种或两种以上的金属氧化物。此外，作为绝缘体544也可以使用氮氧化硅或氮化硅等。

尤其是，作为绝缘体544，优选使用作为包含铝和铪中的一方或双方的氧化物的绝缘体的氧化铝、氧化铪、包含铝及铪的氧化物(铝酸铪)等。尤其是，铝酸铪的耐热性比氧化铪膜高。因此，在后面的工序的热处理中不容易晶化，所以是优选的。此外，在导电体542a及导电体542b是具有耐氧化性的材料或者吸收氧也其导电性不会显著降低的情况下，不需要必须设置绝缘体544。根据所需要的晶体管特性，适当地设计即可。

通过包括绝缘体544，可以抑制绝缘体580所包含的水及氢等杂质经过氧化物530c、绝缘体550扩散到氧化物530b。此外，可以抑制绝缘体580所包含的过剩氧使导电体560氧化。

此外，绝缘体550被用作第一栅极绝缘膜。绝缘体550优选以与氧化物530c的内侧(上面及侧面)接触的方式配置。与上述绝缘体524同样，绝缘体550优选使用包含过量氧且通过加热释放氧的绝缘体形成。

具体而言，可以使用包含过剩氧的氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、添加有氟的氧化硅、添加有碳的氧化硅、添加有碳及氮的氧化硅、具有空孔的氧化硅。尤其是，氧化硅及氧氮化硅具有热稳定性，所以是优选的。

通过作为绝缘体550以与氧化物530c的顶面接触的方式设置通过加热而释放氧的绝缘体，可以有效地从绝缘体550通过氧化物530c对氧化物530b的沟道形成区域供应氧。此外，与绝缘体524同样，优选降低绝缘体550中的水或氢等杂质的浓度。绝缘体550的厚度优选为1nm以上且20nm以下。

此外，为了将绝缘体550所包含的过剩氧高效地供应到氧化物530，也可以在绝缘体550与导电体560之间设置金属氧化物。该金属氧化物优选抑制从绝缘体550到导电体560的氧扩散。通过设置抑制氧的扩散的金属氧化物，从绝缘体550到导电体560的过剩氧的扩散得到抑制。换言之，可以抑制供应到氧化物530的过剩氧的减少。此外，可以抑制因过剩氧导致的导电体560的氧化。作为该金属氧化物，可以使用可用于绝缘体544的材料。

此外，与第二栅极绝缘膜同样，绝缘体550也可以具有叠层结构。当进行晶体管的微型化及高集成化时，由于栅极绝缘膜的薄膜化，有时发生泄漏电流等问题，所以通过使被用作栅极绝缘膜的绝缘体具有high-k材料与具有热稳定性的材料的叠层结构，可以在保持物理厚度的同时降低晶体管工作时的栅极电位。此外，可以实现具有热稳定性及高相对介电常数的叠层结构。

在图12A及图12B中，被用作第一栅电极的导电体560具有两层结构，但是也可以具有单层结构或三层以上的叠层结构。

作为导电体560a，优选使用具有抑制氢原子、氢分子、水分子、氮原子、氮分子、氧化氮分子(N₂O、NO、NO₂等)、铜原子等杂质的扩散的功能的导电材料。此外，优选使用具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等中的至少一个)的扩散的功能的导电材料。通过使导电体560a具有抑制氧的扩散的功能，可以抑制因绝缘体550所包含的氧导致导电体560b氧化而导电率下降。作为具有抑制氧的扩散的功能的导电材料，例如，优选使用钽、氮化钽、钌或氧化钌等。此外，作为导电体560a可以使用能够应用于氧化物530的氧化物半导体。此时，通过使用溅射法形成导电体560b，可以降低氧化物半导体的电阻值而使其成为导电体。可以将该导电体称为OC(OxideConductor)电极。

作为导电体560b，优选使用以钨、铜或铝为主要成分的导电材料。由于导电体560b还被用作布线，所以优选使用导电性高的导电体。导电体560b也可以具有叠层结构，例如，可以采用钛或者氮化钛和上述导电材料的叠层结构。

绝缘体580优选隔着绝缘体544设置在导电体542a及导电体542b上。绝缘体580优选具有过剩氧区域。例如，绝缘体580优选包含氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、添加有氟的氧化硅、添加有碳的氧化硅、添加有碳及氮的氧化硅、具有空孔的氧化硅或树脂等。尤其是，氧化硅及氧氮化硅具有热稳定性，所以是优选的。尤其是，氧化硅和具有空孔的氧化硅容易在后面的工序中形成过剩氧区域，所以是优选的。

绝缘体580优选具有过剩氧区域。通过以与氧化物530c接触的方式设置通过加热而释放氧的绝缘体580，可以将绝缘体580中的氧通过氧化物530c高效地供应给氧化物530a、氧化物530b。此外，优选降低绝缘体580中的水或氢等杂质的浓度。

绝缘体580的开口以与导电体542a和导电体542b之间的区域重叠的方式形成。由此，导电体560填埋于绝缘体580的开口中及夹在导电体542a与导电体542b之间的区域中。

在进行晶体管的微型化时，需要缩短栅极长度，但是需要防止导电体560的导电性的下降。为此，在增大导电体560的厚度的情况下，导电体560有可能具有纵横比高的形状。在本实施方式中，由于将导电体560填埋于绝缘体580的开口，所以即使导电体560具有纵横比高的形状，在工序中也不发生导电体560的倒塌。

绝缘体574优选以与绝缘体580的顶面、导电体560的顶面及绝缘体550的顶面接触的方式设置。通过利用溅射法形成绝缘体574，可以在绝缘体550及绝缘体580中形成过剩氧区域。由此，可以将氧从该过剩氧区域供应到氧化物530中。

例如，作为绝缘体574，可以使用包含选自铪、铝、镓、钇、锆、钨、钛、钽、镍、锗和镁等中的一种或两种以上的金属氧化物。

尤其是，氧化铝具有高阻挡性，即使是0.5nm以上且3.0nm以下的薄膜，也可以抑制氢及氮的扩散。由此，通过利用溅射法形成的氧化铝可以在被用作氧供应源的同时还具有氢等杂质的阻挡膜的功能。

此外，优选在绝缘体574上设置被用作层间膜的绝缘体581。与绝缘体524等同样，优选降低绝缘体581中的水或氢等杂质的浓度。

此外，在形成于绝缘体581、绝缘体574、绝缘体580及绝缘体544中的开口配置导电体540a及导电体540b。导电体540a及导电体540b以隔着导电体560彼此对置的方式设置。导电体540a及导电体540b具有与后面说明的导电体546及导电体548同样的结构。

绝缘体581上设置有绝缘体582。绝缘体582优选使用对氧或氢具有阻挡性的物质。因此，作为绝缘体582可以使用与绝缘体514同样的材料。例如，作为绝缘体582优选使用氧化铝、氧化铪、氧化钽等金属氧化物。

尤其是，氧化铝的不使氧及导致晶体管的电特性变动的氢、水分等杂质透过的阻挡效果高。因此，在晶体管的制造工序中及制造工序之后，氧化铝可以防止氢、水分等杂质进入晶体管500中。此外，氧化铝可以抑制氧从构成晶体管500的氧化物释放。因此，氧化铝适合用于晶体管500的保护膜。

此外，绝缘体582上设置有绝缘体586。作为绝缘体586可以使用与绝缘体320同样的材料。此外，通过将介电常数较低的材料用于绝缘体586，可以减少产生在布线之间的寄生电容。例如，作为绝缘体586，可以使用氧化硅膜及氧氮化硅膜等。

此外，在绝缘体520、绝缘体522、绝缘体524、绝缘体544、绝缘体580、绝缘体574、绝缘体581、绝缘体582及绝缘体586中埋入导电体546及导电体548等。

导电体546及导电体548被用作与电容器600、晶体管500或晶体管300连接的插头或布线。导电体546及导电体548可以使用与导电体328及导电体330同样的材料形成。

接着，晶体管500的上方设置有电容器600。电容器600包括导电体610、导电体620及绝缘体630。

此外，也可以在导电体546及导电体548上设置导电体612。导电体612被用作与晶体管500连接的插头或者布线。导电体610被用作电容器600的电极。此外，可以同时形成导电体612及导电体610。

作为导电体612及导电体610可以使用包含选自钼、钛、钽、钨、铝、铜、铬、钕、钪中的元素的金属膜或以上述元素为成分的金属氮化物膜(氮化钽膜、氮化钛膜、氮化钼膜、氮化钨膜)等。或者，也可以使用铟锡氧化物、包含氧化钨的铟氧化物、包含氧化钨的铟锌氧化物、包含氧化钛的铟氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、铟锌氧化物、添加有氧化硅的铟锡氧化物等导电材料。

在图10中，导电体612及导电体610具有单层结构，但是不局限于此，也可以具有两层以上的叠层结构。例如，也可以在具有阻挡性的导电体与导电性高的导电体之间形成与具有阻挡性的导电体以及导电性高的导电体紧密性高的导电体。

以隔着绝缘体630重叠于导电体610的方式设置导电体620。作为导电体620可以使用金属材料、合金材料、金属氧化物材料等导电材料。优选使用兼具耐热性和导电性的钨或钼等高熔点材料，尤其优选使用钨。当与导电体等其他构成要素同时形成导电体620时，使用低电阻金属材料的Cu(铜)或Al(铝)等即可。

导电体620及绝缘体630上设置有绝缘体640。绝缘体640可以使用与绝缘体320同样的材料形成。此外，绝缘体640可以被用作覆盖其下方的凹凸形状的平坦化膜。

通过采用本结构，可以实现包含氧化物半导体的晶体管的微型化或高集成化。

(实施方式3)

在本实施方式中，作为可以应用驾驶员报警系统的器件(半导体装置)的一个例子，对电子构件及可以应用电子构件的可穿戴设备等进行说明。

<电子构件的制造方法实例>

图13A是示出电子构件的制造方法实例的流程图。电子构件也被称为半导体封装或IC用封装等。该电子构件根据端子取出方向或端子的形状具有多个不同规格和名称。在本实施方式中，说明其一个例子。以下的电子构件可以应用于上述实施方式1所示的外壳10或外壳20的电子构件。

通过组装工序(后工序)在印刷电路板上组合多个能够装卸的构件，可以形成由晶体管构成的半导体装置。后工序可以通过进行图13A所示的各工序完成。具体而言，在由前工序得到的元件衬底完成(步骤ST71)之后，对衬底背面进行研磨。通过在此阶段使衬底薄膜化，减少在前工序中产生的衬底的翘曲等，而实现构件的小型化。接着，进行将衬底分成多个芯片的“切割工序”(步骤ST72)。

图13B是进行切割工序之前的半导体晶片7100的俯视图。图13C是图13B的部分放大图。半导体晶片7100设置有多个电路区域7102。电路区域7102设置有本发明的实施方式的各电路。

多个电路区域7102的每一个都被分离区域7104围绕。分离线(也称为“切割线”)7106位于与分离区域7104重叠的位置上。在切割工序ST72中，通过沿着分离线7106切割半导体晶片7100，从半导体晶片7100切割出包括电路区域7102的芯片7110。图13D示出芯片7110的放大图。

此外，也可以在分离区域7104中设置导电层或半导体层。通过在分离区域7104中设置导电层或半导体层，可以缓和可能在切割工序中产生的ESD，而防止起因于切割工序的成品率下降。此外，一般来说，为了冷却衬底、去除刨花、防止带电等，在将溶解有碳酸气体等以降低其电阻率的纯水供应给切削部的同时进行切割工序。通过在分离区域7104中设置导电层或半导体层，可以减少该纯水的使用量。

在进行步骤ST72之后，拾取分离后的芯片并将其安装且接合于引线框架上，即进行芯片接合工序(步骤ST73)。芯片接合工序中的芯片与引线框架的接合方法根据产品选择合适的方法即可。例如，可以使用树脂或胶带进行接合。芯片接合工序中的芯片与引线框架的接合可以通过在插入物(interposer)上安装芯片来进行。在引线键合工序中，将引线框架的引线与芯片上的电极通过金属细线电连接(步骤ST74)。作为金属细线可以使用银线或金线。引线键合可以使用球键合或楔键合。

实施由环氧树脂等密封进行了引线键合的芯片的模塑工序(步骤ST75)。通过进行模塑工序，使电子构件的内部被树脂填充，可以减轻机械外力给内置的电路部及金属细线造成的损伤，还可以降低因水分或灰尘所导致的特性劣化。接着，对引线框架的引线进行电镀处理。并且，对引线进行切断及成型加工(步骤ST76)。通过该电镀处理可以防止引线生锈，而在之后将引线安装于印刷电路板时，可以更加确实地进行焊接。接着，对封装表面实施印字处理(步骤ST77)。然后，经过检验工序(步骤ST78)，制成电子构件(步骤ST79)。

图13E示出制成的电子构件的立体示意图。在图13E中，作为电子构件的一个例子，示出QFP(QuadFlatPackage：四侧引脚扁平封装)的立体示意图。如图13E所示，电子构件7000包括引线7001及芯片7110。

电子构件7000例如安装于印刷电路板7002。通过组合多个这样的电子构件7000并使其在印刷电路板7002上彼此电连接，可以将电子构件7000安装于电子设备。制成的电路板7004设置于电子设备等的内部。

电子构件7000可以应用于手表型、头戴型、护目镜型、眼镜型、袖章型、手链型、项链型等可穿戴电子设备等。

<应用于电子设备的例子>

接着，说明将上述电子构件应用于可穿戴电子设备或外壳的情况。

图14A是示出自行车的驾驶员的示意图。自行车的车架80相当于实施方式1所说明的外壳10。在自行车中，车把等部分也可以被用作外壳10。虽然未图示，但是也可以在车架80上设置包括实施方式1所说明的接收电路、发送电路及运算电路等的电子构件。

此外，图14A示出手表型电子终端81及安全帽91作为相当于上述实施方式1所说明的外壳20的可穿戴设备。图14B示出手表型电子终端81的放大图，图14C示出安全帽91的放大图。

图14B所示的手表型电子终端81在具有显示部82的外壳上设置有包括实施方式1所说明的接收电路21、控制电路22及振动电机23等的电子构件83。电子构件83可以与作为自行车主体的车架80所发射的超声波相应利用振动电机等使显示部82或表带84振动，以向驾驶员警告物体存在。因此，驾驶员可以容易注意到物体存在，由此可以预防危险。

图14C所示的安全帽91在保护部92设置有包括实施方式1所说明的接收电路21、控制电路22及振动电机23等的电子构件93。电子构件93可以与作为自行车主体的车架80所发射的超声波相应利用振动电机等使保护部92或下颏带94振动，以向驾驶员警告物体存在。因此，驾驶员可以容易注意到物体存在，由此可以预防危险。

(关于本说明书等的记载的注释)

下面，对上述实施方式及实施方式中的各结构的说明附加注释。

各实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而构成本发明的一个方式。此外，当在一个实施方式中示出多个结构例子时，可以适当地组合这些结构例子。

此外，可以将某一实施方式中说明的内容(或其一部分)应用/组合/替换成该实施方式中说明的其他内容(或其一部分)及/或另一个或多个其他实施方式中说明的内容(或其一部分)。

注意，实施方式中说明的内容是指各实施方式中利用各种附图所说明的内容或者利用说明书所记载的文章而说明的内容。

此外，通过将某一实施方式中示出的附图(或其一部分)与该附图的其他部分、该实施方式中示出的其他附图(或其一部分)及/或另一个或多个其他实施方式中示出的附图(或其一部分)组合，可以构成更多图。

在本说明书等中，根据功能对构成要素进行分类并在方框图中以彼此独立的方框表示。然而，在实际的电路等中难以根据功能对构成要素进行分类，有时一个电路涉及到多个功能或者多个电路涉及到一个功能。因此，方框图中的方框的分割不局限于说明书中说明的构成要素，而可以根据情况适当地不同。

为了便于说明，在附图中，任意示出尺寸、层的厚度或区域。因此，本发明并不局限于附图中的尺寸。附图是为了明确起见而示意性地示出的，而不局限于附图所示的形状或数值等。例如，可以包括因噪声或定时偏差等所引起的信号、电压或电流的不均匀等。

在本说明书等中，在说明晶体管的连接关系时，使用“源极和漏极中的一个”(第一电极或第一端子)的表述并且将源极和漏极中的另一个记载为“源极和漏极中的另一个”(第二电极或第二端子)。这是因为晶体管的源极和漏极根据晶体管的结构或工作条件等改变。注意，根据情况可以将晶体管的源极和漏极适当地称为源极(漏极)端子或源极(漏极)电极等。

此外，在本说明书等中，“电极”或“布线”不在功能上限定其构成要素。例如，有时将“电极”用作“布线”的一部分，反之亦然。再者，“电极”或“布线”还包括多个“电极”或“布线”被形成为一体的情况等。

此外，在本说明书等中，可以适当地对电压和电位进行调换。电压是指与基准电位的电位差，例如在基准电位为地电位(接地电位)时，也可以将电压称为电位。接地电位不一定意味着0V。注意，电位是相对的，对布线等供应的电位有时根据基准电位而变化。

在本说明书等中，根据情况或状态，可以互相调换“膜”和“层”等词句。例如，有时可以将“导电层”调换为“导电膜”。此外，有时可以将“绝缘膜”调换为“绝缘层”。

在本说明书等中，开关是指具有通过变为导通状态(开启状态)或非导通状态(关闭状态)来控制是否使电流流过的功能的元件。或者，开关是指具有选择并切换电流路径的功能的元件。

在本说明书等中，例如，沟道长度是指在晶体管的俯视图中，半导体(或在晶体管处于导通状态时，在半导体中电流流过的部分)和栅极重叠的区域或者形成沟道的区域中的源极和漏极之间的距离。

在本说明书等中，例如，沟道宽度是指半导体(或在晶体管处于导通状态时，在半导体中电流流过的部分)和栅极重叠的区域、或者形成沟道的区域中的源极和漏极相对的部分的长度。

在本说明书等中，“A与B连接”除了包括A与B直接连接的情况以外，还包括A与B电连接的情况。在此，“A与B电连接”是指在A与B之间存在具有某种电作用的物件，能够在A和B之间进行电信号的授受。

[符号说明]

F11：节点、F12：节点、F13：节点、REF1：参考信号、REF3：参考信号、S11：选择信号、S12：选择信号、S111：选择信号、S112：选择信号、S121：选择信号、S122：选择信号、S131：选择信号、S132：选择信号、S_SEL_1：信号、S_SEL_2：信号、ST72：切割工序、T1：时间、T2：时间、T4：时间、T5：时间、T6：时间、T7：时间、T8：时间、W11：选择信号、W12：选择信号、W13：选择信号、10：外壳、11：运算电路、12：发射电路、12A：发射电路、12B：发射电路、13：接收电路、13A：接收电路、13B：接收电路、14：发射电路、20：外壳、21：接收电路、22：控制电路、23：振动电机、30：物体、31：超声波、31A：超声波、31B：超声波、32：超声波、32A：超声波、32B：超声波、33：超声波、40：信号生成电路、41：延时电路、41A：延时电路、41B：延时电路、42：信号处理电路、50：参考信号生成电路、51：差动电路、51_1：差动电路、51_9：差动电路、51A：差动电路、51B：差动电路、52：积分电路、52_1：积分电路、52_9：积分电路、53：比较器、53_1：比较器、53_9：比较器、54：三角波生成电路、55：运算电路、61：电阻器、62：电阻器、63：晶体管、63A：晶体管、63B：晶体管、64：晶体管、65：晶体管、65A：晶体管、65B：晶体管、71：二极管、72：电阻器、73：运算放大器、74：电容器、75：开关、80：车架、81：手表型电子终端、82：显示部、83：电子构件、84：表带、91：安全帽、92：保护部、93：电子构件、94：下颏带、100：驾驶员报警系统、111：选择电路、112：信号保持电路、112_1：信号保持电路、112_2：信号保持电路、113：选择电路、121：晶体管、121A：晶体管、121B：晶体管、122：晶体管、123：晶体管、124：晶体管、124A：晶体管、124B：晶体管、300：晶体管、311：衬底、313：半导体区域、314a：低电阻区域、314b：低电阻区域、315：绝缘体、316：导电体、320：绝缘体、322：绝缘体、324：绝缘体、326：绝缘体、328：导电体、330：导电体、350：绝缘体、352：绝缘体、354：绝缘体、356：导电体、360：绝缘体、362：绝缘体、364：绝缘体、366：导电体、370：绝缘体、372：绝缘体、374：绝缘体、376：导电体、380：绝缘体、382：绝缘体、384：绝缘体、386：导电体、500：晶体管、503：导电体、503a：导电体、503b：导电体、505：导电体、510：绝缘体、512：绝缘体、514：绝缘体、516：绝缘体、518：导电体、520：绝缘体、522：绝缘体、524：绝缘体、526：绝缘体、530：氧化物、530a：氧化物、530b：氧化物、530c：氧化物、540a：导电体、540b：导电体、542：导电体、542a：导电体、542b：导电体、543a：区域、543b：区域、544：绝缘体、546：导电体、548：导电体、550：绝缘体、560：导电体、560a：导电体、560b：导电体、574：绝缘体、580：绝缘体、581：绝缘体、582：绝缘体、586：绝缘体、600：电容器、610：导电体、612：导电体、620：导电体、630：绝缘体、640：绝缘体、7000：电子构件、7001：引线、7002：印刷电路板、7004：电路板、7100：半导体晶片、7102：电路区域、7104：分离区域、7106：分离线、7110：芯片