JP2004140133A - Semiconductor integrated circuit and its manufacturing method - Google Patents

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semiconductor integrated
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Noriomi Koizumi
小泉 範臣
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To integrate a multitude of circuits in one chip without complicating a manufacturing process, in a semiconductor integrated circuit comprising a plurality of circuit blocks having different manufacturing processes such as an analog circuit, a logic circuit, a memory circuit or the like. <P>SOLUTION: The semiconductor integrated circuit is equipped with a semiconductor substrate 1, a first circuit block 10 comprising an impurities diffusion layer formed on the first surface of the semiconductor substrate employing a first manufacturing process, an insulating film and a conductor film, and a second circuit block 20 comprising another impurities diffusion layer formed on the second surface of the semiconductor substrate employing a second manufacturing process different from the first manufacturing process, another insulating film and another conductive film. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に半導体集積回路に関し、特に、アナログ回路、ロジック回路、メモリ回路等のように製造プロセスが異なる複数の回路ブロックを含む半導体集積回路に関する。さらに、本発明は、そのような半導体集積回路の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、製造プロセスが異なる複数の回路ブロックを含む半導体集積回路を製造する場合には、それぞれの製造プロセスを簡素化するために、複数の回路ブロックを別々の半導体基板(以下、「チップ」ともいう)に形成し、これらのチップを1つのパッケージ内に実装することが行われていた。
【0003】
また、大規模な半導体集積回路を製造する場合には、製造プロセスにおける露光の精度等の理由によりチップの大きさが制約されるので、1つのチップでシステム全体を構成することができず、複数のチップを用いてシステムを構築し、これらのチップを1つのパッケージ内に実装することが行われていた。
【0004】
このように、複数のチップを1つのパッケージ内に実装することにより半導体集積回路を製造するためには、これらのチップ間をワイヤーボンディングによって配線するか、又は、リードフレーム等のパッケージ内基板を介して配線することにより、見掛け上の1チップ化を実現する手法が用いられていた。
【0005】
しかしながら、このような従来の手法によれば、システムの種類によってチップ間の配線を変更しなければならないので、製造工程が煩雑になってしまう。また、システムの規模が拡大するのに伴ってチップ間の配線数が多くなると見込まれるので、チップ間の配線に用いるパッドのために大きな面積が必要となる。
【0006】
ところで、下記の特許文献1には、ウエハの表面及び裏面の各チップに、Nチャネルトランジスタ及びPチャネルトランジスタとからなるCMOSトランジスタを形成することが開示されている。しかしながら、特許文献1の図2に示されているように、ウエハの表面と裏面の構造は全く同じであり、アナログ回路、ロジック回路、メモリ回路等のように製造プロセスが異なる複数の回路ブロックを集積することはできない。
【0007】
【特許文献1】
実開平4−88058号公報(第1頁、図2)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、アナログ回路、ロジック回路、メモリ回路等のように製造プロセスが異なる複数の回路ブロックを含む半導体集積回路において、製造プロセスを複雑にすることなく、1つのチップに多くの回路を集積することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る半導体集積回路は、半導体基板と、半導体基板の第1の面に第1の製造プロセスを用いて形成された不純物拡散層、絶縁膜、導電膜を含む第1の回路ブロックと、半導体基板の第2の面に第1の製造プロセスとは異なる第2の製造プロセスを用いて形成された不純物拡散層、絶縁膜、導電膜を含む第2の回路ブロックとを具備する。
【0010】
この半導体集積回路は、半導体基板に形成された開口を介して、第1の回路ブロックと第2の回路ブロックとの内の面積が小さい方が形成された面に形成された複数の入出力パッドと、第1の回路ブロックと第2の回路ブロックとの間を電気的に接続するために形成された配線とをさらに具備するようにしても良い。また、この半導体集積回路は、半導体基板が実装されたパッケージと、パッケージに固定され、第1及び第2の回路ブロックに電気的に接続された複数のピンとをさらに具備するようにしても良い。以上において、第1の回路ブロックが、アナログ回路、ロジック回路、メモリ回路の内の1つであり、第2の回路ブロックが、アナログ回路、ロジック回路、メモリ回路の内の他の1つであるようにしても良い。
【0011】
本発明に係る半導体集積回路の製造方法は、半導体基板の第1の面に、第1の製造プロセスを用いて、不純物拡散層、絶縁膜、導電膜を含む第1の回路ブロックを形成するステップ(a)と、半導体基板の第2の面に、第1の製造プロセスとは異なる第2の製造プロセスを用いて、不純物拡散層、絶縁膜、導電膜を含む第2の回路ブロックを形成するステップ(b)とを具備する。
【0012】
ステップ(a)又は(b)は、半導体基板に形成された開口を介して、第1の回路ブロックと第2の回路ブロックとの内の面積が小さい方が形成される面に複数の入出力パッドを形成するステップと、第1の回路ブロックと第2の回路ブロックとの間を電気的に接続するために配線を形成するステップとを含むようにしても良い。また、この製造方法は、半導体基板をパッケージに実装し、パッケージに固定された複数のピンを第1及び第2の回路ブロックに電気的に接続するステップをさらに具備するようにしても良い。以上において、第1の回路ブロックが、アナログ回路、ロジック回路、メモリ回路の内の1つであり、第2の回路ブロックが、アナログ回路、ロジック回路、メモリ回路の内の他の1つであるようにしても良い。
【0013】
本発明によれば、アナログ回路、ロジック回路、メモリ回路等のように製造プロセスが異なる複数の回路ブロックを含む半導体集積回路において、1つの半導体基板(チップ)の両面に、異なる製造プロセスを用いて異なる回路ブロックを形成するので、製造プロセスを複雑にすることなく、1つのチップに多くの回路を集積することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態に係る半導体集積回路において用いる半導体基板の平面図である。図1の(a)は、半導体基板の第1の面を示しており、図1の(b)は、半導体基板の第2の面を示している。
【0015】
図1に示すように、半導体基板1の第1の面には回路ブロック10が形成されており、半導体基板1の第2の面には回路ブロック20が形成されている。ここで、回路ブロック10と回路ブロック20とは、異なる製造プロセスを用いて形成される。例えば、回路ブロック10は、アナログ回路、ロジック回路、メモリ回路の内の1つであり、回路ブロック20は、アナログ回路、ロジック回路、メモリ回路の内の他の1つである。以下においては、回路ブロック10が大規模なメモリ回路(DRAM)であり、回路ブロック20がロジック回路であるとして説明する。
【0016】
図1において透視的に示すように、半導体基板1には複数の開口2が形成されており、これらの開口を介して回路ブロック10と回路ブロック20とが電気的に接続される。また、半導体基板1の第1の面に形成されている回路ブロック10の面積は、半導体基板1の第2の面に形成されている回路ブロック20の面積よりも大きい。従って、半導体集積回路のピンに接続するために大きなサイズが必要になる複数の入出力パッド3を、半導体基板1の第2の面に配置すれば、半導体基板1の面積を全体として小さくすることができる。
【0017】
図2は、本実施形態に係る半導体集積回路の部分的な断面図である。図2に示すように、半導体基板1の第1の面上には、シリコン酸化膜等のゲート絶縁膜11を介して、ポリシリコン等の導電膜から成るゲート電極12が形成されている。ゲート絶縁膜11及びゲート電極12の両側の半導体基板1内には、ソース及びドレインとなる不純物拡散層13が形成されている。ゲート絶縁膜11、ゲート電極12、不純物拡散層13は、DRAMのメモリセルにおいてキャパシタ102にデータを記憶させるMOSトランジスタ101を構成している。
【0018】
さらに、半導体基板1の第1の面上に、層間絶縁膜14と、アルミ等の導電膜から成る配線層15及び16とが形成されている。配線層15は、層間絶縁膜14に形成されたビアホールを介して、不純物拡散層13に接続される。一部の領域において、配線層15及び16は、薄い絶縁膜である誘電膜17を間に挟む下部電極15a及び上部電極16aとして用いられる。下部電極15a、誘電膜17、上部電極16aは、DRAMのメモリセルにおいてデータを記憶するキャパシタ102を構成している。さらに、半導体基板1の第1の面上に、層間絶縁膜18と、アルミ等の導電膜から成る配線層19とが形成されている。
【0019】
一方、半導体基板1の第2の面上には、シリコン酸化膜等のゲート絶縁膜21を介して、ポリシリコン等の導電膜から成るゲート電極22が形成されている。ゲート絶縁膜21及びゲート電極22の両側の半導体基板1内には、ソース及びドレインとなる不純物拡散層23が形成されている。ゲート絶縁膜21、ゲート電極22、不純物拡散層23は、ロジック回路の入出力セルにおける出力用MOSトランジスタ201を構成している。
【0020】
さらに、半導体基板1の第2の面上に、層間絶縁膜24と、アルミ等の導電膜から成る配線層25とが形成されている。配線層25は、層間絶縁膜24に形成されたビアホールを介して、不純物拡散層23に接続される。さらに、半導体基板1の第2の面上に、層間絶縁膜26と、アルミ等の導電膜から成る配線層27とが形成されている。一部の領域において、配線層27は、入出力パッド3として用いられる。入出力パッド3は、パッケージ4に固定されたピン5に、バンプ(電極接続用の導電性突起媒体)6を介して接続される。
【0021】
半導体基板1の第1の面に形成されたメモリ回路と半導体基板1の第2の面に形成されたロジック回路とは、半導体基板1に形成された開口(スルーホール)2に充填された配線層15及び25の導電膜によって接続される。なお、各回路において配線層が足りない場合には、さらに多くの配線層を設けるようにしても良い。
【0022】
半導体基板1の第1の面に形成されたメモリ回路は、DRAMの多数のメモリセルを含むものであり、各メモリセルに含まれているMOSトランジスタ101は、微細化されている。即ち、MOSトランジスタ101において、ゲート絶縁膜11及びゲート電極12は薄く小さく形成され、ソース/ドレイン13は浅く小さく形成される。また、一部の領域において、配線層15と配線層16との間に誘電膜17を設けることにより、キャパシタ102を形成している。一方、半導体基板1の第2の面に形成されたロジック回路の入出力セルにおいては、大出力のMOSトランジスタ201が使用される。即ち、MOSトランジスタ201において、ゲート絶縁膜21及びゲート電極22は厚く大きく形成され、ソース/ドレイン13は深く大きく形成される。このようなデバイスの構造上の相違から、半導体基板1の第1の面に形成されるメモリ回路と半導体基板1の第2の面に形成されるロジック回路とは、異なる製造プロセスを用いて形成される。
【0023】
次に、本発明の一実施形態に係る半導体集積回路の製造方法について、図2〜図4を参照しながら説明する。図3及び図4は、本発明の一実施形態に係る半導体集積回路の製造方法を示すフローチャートである。
【0024】
図3に示すように、まず、ステップS1において、半導体基板1の所定の位置に開口(スルーホール)を形成する。次に、ステップS2において、半導体基板1の第1の面上に、ゲート絶縁膜11となる絶縁膜を形成する。さらに、ステップS3において、この絶縁膜上にポリシリコン等の導電膜を形成し、絶縁膜及び導電膜をエッチングすることにより、ゲート絶縁膜11及びゲート電極12を形成する。ステップS4において、一部の領域を残して半導体基板1をマスクしながら不純物を注入することにより、ゲート絶縁膜11及びゲート電極12の両側の半導体基板1内に、ソース及びドレインとなる不純物拡散層13を形成する。このようにして形成されたゲート絶縁膜11、ゲート電極12、不純物拡散層13によって、DRAMのメモリセルにおけるMOSトランジスタ101が構成される。
【0025】
ステップS5において、半導体基板1の第1の面上に層間絶縁膜14を形成し、ステップS6において、層間絶縁膜14上に、下部電極15aを含む配線層15をパターン形成する。ステップS7において、下部電極15a上に誘電膜17をパターン形成し、ステップS8において、誘電膜17又は下部電極15a上に、上部電極16aを含む配線層16をパターン形成する。このようにして形成された下部電極15a、誘電膜17、上部電極16aによって、DRAMのメモリセルにおけるキャパシタ102が構成される。さらに、ステップS9において、半導体基板1の第1の面上に層間絶縁膜18を形成し、ステップS10において、層間絶縁膜18上に配線層19をパターン形成する。以上のステップS2〜S10においては、第1の半導体製造プロセスが用いられる。
【0026】
一方、図4に示すように、ステップS11において、半導体基板1の第2の面上に、ゲート絶縁膜21となる絶縁膜を形成する。さらに、ステップS12において、この絶縁膜上にポリシリコン等の導電膜を形成し、絶縁膜及び導電膜をエッチングすることにより、ゲート絶縁膜21及びゲート電極22を形成する。ステップS13において、一部の領域を残して半導体基板1をマスクしながら不純物を注入することにより、ゲート絶縁膜21及びゲート電極22の両側の半導体基板1内に、ソース及びドレインとなる不純物拡散層23を形成する。このようにして形成されたゲート絶縁膜21、ゲート電極22、不純物拡散層23によって、ロジック回路の入出力セルにおけるMOSトランジスタ201が構成される。
【0027】
ステップS14において、半導体基板1の第2の面上に層間絶縁膜24を形成し、ステップS15において、層間絶縁膜24上に配線層25をパターン形成する。さらに、ステップS16において、半導体基板1の第2の面上に層間絶縁膜26を形成し、ステップS17において、層間絶縁膜26上に、入出力パッド3を含む配線層17をパターン形成する。以上のステップS11〜S17においては、第2の半導体製造プロセスが用いられる。その後、ステップS18において、半導体基板1をパッケージ4に実装し、パッケージ4に固定されたピン5にバンプ6を用いて入出力パッド3を接続する。
【0028】
このように、1つの半導体基板の両面に形成された回路をスルーホールを介して接続し、半導体基板の片面に形成された入出力パッドと半導体装置のピンとをバンプを用いて接続することにより、ワイヤーボンディングによって配線したり、リードフレーム等のパッケージ内基板を介して配線することが不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態において用いる半導体基板の平面図。
【図2】本発明の一実施形態に係る半導体集積回路の部分的な断面図。
【図3】本発明の一実施形態に係る製造方法を示すフローチャート前半。
【図4】本発明の一実施形態に係る製造方法を示すフローチャート後半。
【符号の説明】
1 半導体基板、 2 開口、 3 入出力パッド、 4 パッケージ、 5ピン、 6 バンプ、 10、20 回路ブロック、 11、21 ゲート絶縁膜、 12、22 ゲート電極、 13、23 不純物拡散層、 14、18、24、26 層間絶縁膜、 15、16、19、25、27 配線層、 17誘電膜、 101 メモリセルのMOSトランジスタ、 102 メモリセルのキャパシタ、 201 入出力セルのMOSトランジスタ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention generally relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a semiconductor integrated circuit including a plurality of circuit blocks having different manufacturing processes, such as an analog circuit, a logic circuit, and a memory circuit. Further, the present invention relates to a method for manufacturing such a semiconductor integrated circuit.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, when a semiconductor integrated circuit including a plurality of circuit blocks having different manufacturing processes is manufactured, the plurality of circuit blocks are separated into separate semiconductor substrates (hereinafter, also referred to as “chips”) in order to simplify each manufacturing process. ) And mounting these chips in one package.
[0003]
In the case of manufacturing a large-scale semiconductor integrated circuit, the size of a chip is restricted due to reasons such as exposure accuracy in the manufacturing process. Therefore, a single chip cannot constitute the entire system. A system has been constructed using these chips, and these chips have been mounted in one package.
[0004]
As described above, in order to manufacture a semiconductor integrated circuit by mounting a plurality of chips in one package, wiring between these chips is performed by wire bonding or through a packaged substrate such as a lead frame. In this case, a method of realizing an apparent one-chip by wiring is used.
[0005]
However, according to such a conventional method, the wiring between chips must be changed depending on the type of the system, so that the manufacturing process becomes complicated. Also, since the number of wires between chips is expected to increase as the scale of the system increases, a large area is required for pads used for wires between chips.
[0006]
Meanwhile, Patent Document 1 below discloses that a CMOS transistor including an N-channel transistor and a P-channel transistor is formed on each of the chips on the front surface and the back surface of the wafer. However, as shown in FIG. 2 of Patent Document 1, the structure of the front surface and the back surface of the wafer is completely the same, and a plurality of circuit blocks having different manufacturing processes such as analog circuits, logic circuits, and memory circuits are used. It cannot be accumulated.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 4-88058 (page 1, FIG. 2)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above, the present invention provides a semiconductor integrated circuit including a plurality of circuit blocks having different manufacturing processes such as an analog circuit, a logic circuit, and a memory circuit without complicating the manufacturing process. The purpose is to integrate many circuits on a chip.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a semiconductor substrate and an impurity diffusion layer, an insulating film, and a conductive film formed on a first surface of the semiconductor substrate by using a first manufacturing process. And a second circuit including an impurity diffusion layer, an insulating film, and a conductive film formed on a second surface of the semiconductor substrate using a second manufacturing process different from the first manufacturing process. And a block.
[0010]
The semiconductor integrated circuit includes a plurality of input / output pads formed on a surface of the first circuit block and the second circuit block on which the smaller area is formed, through an opening formed in the semiconductor substrate. And a wiring formed for electrically connecting the first circuit block and the second circuit block. The semiconductor integrated circuit may further include a package on which the semiconductor substrate is mounted, and a plurality of pins fixed to the package and electrically connected to the first and second circuit blocks. In the above, the first circuit block is one of an analog circuit, a logic circuit, and a memory circuit, and the second circuit block is another one of an analog circuit, a logic circuit, and a memory circuit. You may do it.
[0011]
In the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the present invention, a first circuit block including an impurity diffusion layer, an insulating film, and a conductive film is formed on a first surface of a semiconductor substrate by using a first manufacturing process. (A), a second circuit block including an impurity diffusion layer, an insulating film, and a conductive film is formed on a second surface of a semiconductor substrate by using a second manufacturing process different from the first manufacturing process. Step (b).
[0012]
Step (a) or (b) includes, through an opening formed in the semiconductor substrate, a plurality of input / output terminals on a surface of the first circuit block and the second circuit block on which the smaller area is formed. The method may include a step of forming a pad and a step of forming a wiring for electrically connecting the first circuit block and the second circuit block. The manufacturing method may further include a step of mounting the semiconductor substrate on a package and electrically connecting a plurality of pins fixed to the package to the first and second circuit blocks. In the above, the first circuit block is one of an analog circuit, a logic circuit, and a memory circuit, and the second circuit block is another one of an analog circuit, a logic circuit, and a memory circuit. You may do it.
[0013]
According to the present invention, in a semiconductor integrated circuit including a plurality of circuit blocks having different manufacturing processes such as an analog circuit, a logic circuit, and a memory circuit, different manufacturing processes are used on both surfaces of one semiconductor substrate (chip). Since different circuit blocks are formed, many circuits can be integrated on one chip without complicating the manufacturing process.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor substrate used in a semiconductor integrated circuit according to one embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a first surface of the semiconductor substrate, and FIG. 1B shows a second surface of the semiconductor substrate.
[0015]
As shown in FIG. 1, a circuit block 10 is formed on a first surface of a semiconductor substrate 1, and a circuit block 20 is formed on a second surface of the semiconductor substrate 1. Here, the circuit block 10 and the circuit block 20 are formed using different manufacturing processes. For example, the circuit block 10 is one of an analog circuit, a logic circuit, and a memory circuit, and the circuit block 20 is another one of an analog circuit, a logic circuit, and a memory circuit. In the following, a description will be given assuming that the circuit block 10 is a large-scale memory circuit (DRAM) and the circuit block 20 is a logic circuit.
[0016]
As shown in FIG. 1, a plurality of openings 2 are formed in the semiconductor substrate 1, and the circuit block 10 and the circuit block 20 are electrically connected through these openings. The area of the circuit block 10 formed on the first surface of the semiconductor substrate 1 is larger than the area of the circuit block 20 formed on the second surface of the semiconductor substrate 1. Therefore, by arranging a plurality of input / output pads 3 which require a large size to connect to the pins of the semiconductor integrated circuit on the second surface of the semiconductor substrate 1, the area of the semiconductor substrate 1 can be reduced as a whole. Can be.
[0017]
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, a gate electrode 12 made of a conductive film such as polysilicon is formed on a first surface of the semiconductor substrate 1 via a gate insulating film 11 such as a silicon oxide film. In the semiconductor substrate 1 on both sides of the gate insulating film 11 and the gate electrode 12, impurity diffusion layers 13 serving as a source and a drain are formed. The gate insulating film 11, the gate electrode 12, and the impurity diffusion layer 13 constitute a MOS transistor 101 for storing data in a capacitor 102 in a DRAM memory cell.
[0018]
Further, on the first surface of the semiconductor substrate 1, an interlayer insulating film 14 and wiring layers 15 and 16 made of a conductive film such as aluminum are formed. Wiring layer 15 is connected to impurity diffusion layer 13 via a via hole formed in interlayer insulating film 14. In some regions, the wiring layers 15 and 16 are used as a lower electrode 15a and an upper electrode 16a sandwiching a dielectric film 17, which is a thin insulating film. The lower electrode 15a, the dielectric film 17, and the upper electrode 16a constitute a capacitor 102 for storing data in a DRAM memory cell. Further, on the first surface of the semiconductor substrate 1, an interlayer insulating film 18 and a wiring layer 19 made of a conductive film such as aluminum are formed.
[0019]
On the other hand, on the second surface of the semiconductor substrate 1, a gate electrode 22 made of a conductive film such as polysilicon is formed via a gate insulating film 21 such as a silicon oxide film. In the semiconductor substrate 1 on both sides of the gate insulating film 21 and the gate electrode 22, impurity diffusion layers 23 serving as a source and a drain are formed. The gate insulating film 21, the gate electrode 22, and the impurity diffusion layer 23 constitute an output MOS transistor 201 in an input / output cell of a logic circuit.
[0020]
Further, on the second surface of the semiconductor substrate 1, an interlayer insulating film 24 and a wiring layer 25 made of a conductive film such as aluminum are formed. Wiring layer 25 is connected to impurity diffusion layer 23 through a via hole formed in interlayer insulating film 24. Further, an interlayer insulating film 26 and a wiring layer 27 made of a conductive film such as aluminum are formed on the second surface of the semiconductor substrate 1. In some regions, the wiring layer 27 is used as the input / output pad 3. The input / output pad 3 is connected to a pin 5 fixed to a package 4 via a bump (conductive projection medium for electrode connection) 6.
[0021]
The memory circuit formed on the first surface of the semiconductor substrate 1 and the logic circuit formed on the second surface of the semiconductor substrate 1 are formed by wiring filled in openings (through holes) 2 formed in the semiconductor substrate 1. The layers 15 and 25 are connected by a conductive film. In the case where the number of wiring layers is insufficient in each circuit, more wiring layers may be provided.
[0022]
The memory circuit formed on the first surface of the semiconductor substrate 1 includes a large number of DRAM memory cells, and the MOS transistor 101 included in each memory cell is miniaturized. That is, in the MOS transistor 101, the gate insulating film 11 and the gate electrode 12 are formed thin and small, and the source / drain 13 is formed shallow and small. In some regions, the capacitor 102 is formed by providing the dielectric film 17 between the wiring layer 15 and the wiring layer 16. On the other hand, in an input / output cell of a logic circuit formed on the second surface of the semiconductor substrate 1, a high-output MOS transistor 201 is used. That is, in the MOS transistor 201, the gate insulating film 21 and the gate electrode 22 are formed to be thick and large, and the source / drain 13 is formed to be deep and large. Due to such a difference in the structure of the device, the memory circuit formed on the first surface of the semiconductor substrate 1 and the logic circuit formed on the second surface of the semiconductor substrate 1 are formed using different manufacturing processes. Is done.
[0023]
Next, a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 are flowcharts showing a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to one embodiment of the present invention.
[0024]
As shown in FIG. 3, first, in step S1, an opening (through hole) is formed at a predetermined position in the semiconductor substrate 1. Next, in step S2, an insulating film to be the gate insulating film 11 is formed on the first surface of the semiconductor substrate 1. Further, in step S3, a conductive film such as polysilicon is formed on the insulating film, and the insulating film and the conductive film are etched to form the gate insulating film 11 and the gate electrode 12. In step S4, impurities are implanted while masking the semiconductor substrate 1 while leaving a part of the region, so that the impurity diffusion layers serving as the source and drain are formed in the semiconductor substrate 1 on both sides of the gate insulating film 11 and the gate electrode 12. 13 is formed. The MOS transistor 101 in the memory cell of the DRAM is constituted by the gate insulating film 11, the gate electrode 12, and the impurity diffusion layer 13 thus formed.
[0025]
In step S5, the interlayer insulating film 14 is formed on the first surface of the semiconductor substrate 1, and in step S6, the wiring layer 15 including the lower electrode 15a is pattern-formed on the interlayer insulating film 14. In step S7, the dielectric film 17 is patterned on the lower electrode 15a, and in step S8, the wiring layer 16 including the upper electrode 16a is patterned on the dielectric film 17 or the lower electrode 15a. The lower electrode 15a, the dielectric film 17, and the upper electrode 16a thus formed form a capacitor 102 in a DRAM memory cell. Further, in step S9, an interlayer insulating film 18 is formed on the first surface of the semiconductor substrate 1, and in step S10, a wiring layer 19 is pattern-formed on the interlayer insulating film 18. In the above steps S2 to S10, the first semiconductor manufacturing process is used.
[0026]
On the other hand, as shown in FIG. 4, in step S11, an insulating film to be the gate insulating film 21 is formed on the second surface of the semiconductor substrate 1. Further, in step S12, a conductive film such as polysilicon is formed on the insulating film, and the insulating film and the conductive film are etched to form the gate insulating film 21 and the gate electrode 22. In step S13, impurities are implanted while masking the semiconductor substrate 1 while leaving a part of the region, so that an impurity diffusion layer serving as a source and a drain is formed in the semiconductor substrate 1 on both sides of the gate insulating film 21 and the gate electrode 22. 23 are formed. The MOS transistor 201 in the input / output cell of the logic circuit is constituted by the gate insulating film 21, the gate electrode 22, and the impurity diffusion layer 23 thus formed.
[0027]
In step S14, an interlayer insulating film 24 is formed on the second surface of the semiconductor substrate 1, and in step S15, a wiring layer 25 is patterned on the interlayer insulating film 24. Further, in step S16, an interlayer insulating film 26 is formed on the second surface of the semiconductor substrate 1, and in step S17, the wiring layer 17 including the input / output pads 3 is pattern-formed on the interlayer insulating film 26. In the above steps S11 to S17, the second semiconductor manufacturing process is used. Thereafter, in step S18, the semiconductor substrate 1 is mounted on the package 4, and the input / output pads 3 are connected to the pins 5 fixed to the package 4 using the bumps 6.
[0028]
Thus, by connecting the circuits formed on both surfaces of one semiconductor substrate via through holes, and connecting the input / output pads formed on one surface of the semiconductor substrate and the pins of the semiconductor device using bumps, Wiring by wire bonding or wiring via a packaged substrate such as a lead frame becomes unnecessary.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor substrate used in one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a first half of a flowchart showing a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a second half of a flowchart showing a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 semiconductor substrate, 2 opening, 3 input / output pad, 4 package, 5 pin, 6 bump, 10, 20 circuit block, 11, 21 gate insulating film, 12, 22 gate electrode, 13, 23 impurity diffusion layer, 14, 18 , 24, 26 interlayer insulating film, 15, 16, 19, 25, 27 wiring layer, 17 dielectric film, 101 memory cell MOS transistor, 102 memory cell capacitor, 201 input / output cell MOS transistor

Claims (8)

半導体基板と、
前記半導体基板の第1の面に第1の製造プロセスを用いて形成された不純物拡散層、絶縁膜、導電膜を含む第1の回路ブロックと、
前記半導体基板の第2の面に前記第1の製造プロセスとは異なる第2の製造プロセスを用いて形成された不純物拡散層、絶縁膜、導電膜を含む第2の回路ブロックと、
を具備する半導体集積回路。
A semiconductor substrate;
A first circuit block including an impurity diffusion layer, an insulating film, and a conductive film formed on a first surface of the semiconductor substrate using a first manufacturing process;
A second circuit block including an impurity diffusion layer, an insulating film, and a conductive film formed on a second surface of the semiconductor substrate using a second manufacturing process different from the first manufacturing process;
A semiconductor integrated circuit comprising:
前記第1の回路ブロックと前記第2の回路ブロックとの内の面積が小さい方が形成された面に形成された複数の入出力パッドと、
前記半導体基板に形成された開口を介して、前記第1の回路ブロックと前記第2の回路ブロックとの間を電気的に接続するために形成された配線と、
をさらに具備する請求項1記載の半導体集積回路。
A plurality of input / output pads formed on a surface on which the smaller area of the first circuit block and the second circuit block is formed;
A wiring formed to electrically connect the first circuit block and the second circuit block through an opening formed in the semiconductor substrate;
The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising:
前記半導体基板が実装されたパッケージと、
前記パッケージに固定され、前記第1及び第2の回路ブロックに電気的に接続された複数のピンと、
をさらに具備する請求項1又は2記載の半導体集積回路。
A package on which the semiconductor substrate is mounted;
A plurality of pins fixed to the package and electrically connected to the first and second circuit blocks;
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising:
前記第1の回路ブロックが、アナログ回路、ロジック回路、メモリ回路の内の1つであり、前記第2の回路ブロックが、アナログ回路、ロジック回路、メモリ回路の内の他の1つである、請求項1〜3のいずれか1項記載の半導体集積回路。The first circuit block is one of an analog circuit, a logic circuit, and a memory circuit, and the second circuit block is another one of an analog circuit, a logic circuit, and a memory circuit. The semiconductor integrated circuit according to claim 1. 半導体基板の第1の面に、第1の製造プロセスを用いて、不純物拡散層、絶縁膜、導電膜を含む第1の回路ブロックを形成するステップ(a)と、
半導体基板の第2の面に、前記第1の製造プロセスとは異なる第2の製造プロセスを用いて、不純物拡散層、絶縁膜、導電膜を含む第2の回路ブロックを形成するステップ(b)と、
を具備する半導体集積回路の製造方法。
(A) forming a first circuit block including an impurity diffusion layer, an insulating film, and a conductive film on a first surface of a semiconductor substrate by using a first manufacturing process;
Forming a second circuit block including an impurity diffusion layer, an insulating film, and a conductive film on a second surface of the semiconductor substrate by using a second manufacturing process different from the first manufacturing process (b). When,
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit comprising:
ステップ(a)又は(b)が、
前記第1の回路ブロックと前記第2の回路ブロックとの内の面積が小さい方が形成される面に複数の入出力パッドを形成するステップと、
前記半導体基板に形成された開口を介して、前記第1の回路ブロックと前記第2の回路ブロックとの間を電気的に接続するために配線を形成するステップと、を含む、請求項5記載の半導体集積回路の製造方法。
Step (a) or (b)
Forming a plurality of input / output pads on a surface on which the smaller area of the first circuit block and the second circuit block is formed;
6. A step of forming a wiring for electrically connecting the first circuit block and the second circuit block through an opening formed in the semiconductor substrate. Of manufacturing a semiconductor integrated circuit.
前記半導体基板をパッケージに実装し、前記パッケージに固定された複数のピンを前記第1及び第2の回路ブロックに電気的に接続するステップをさらに具備する請求項5又は6記載の半導体集積回路の製造方法。7. The semiconductor integrated circuit according to claim 5, further comprising: mounting the semiconductor substrate on a package; and electrically connecting a plurality of pins fixed to the package to the first and second circuit blocks. Production method. 前記第1の回路ブロックが、アナログ回路、ロジック回路、メモリ回路の内の1つであり、前記第2の回路ブロックが、アナログ回路、ロジック回路、メモリ回路の内の他の1つである、請求項5〜7のいずれか1項記載の半導体集積回路の製造方法。The first circuit block is one of an analog circuit, a logic circuit, and a memory circuit, and the second circuit block is another one of an analog circuit, a logic circuit, and a memory circuit. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to claim 5.
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