JP2007095950A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device, along with its manufacturing method, of which a capacitor is integrated without increasing a chip area. <P>SOLUTION: In a semiconductor device 100, a plurality of elements including a capacitor 20 are configured on a semiconductor substrate 10. The semiconductor substrate 10 has an SOI structure in which a semiconductor layer 13 are stacked on a support board 11 through an insulating layer 12. Among a plurality of elements, the capacitor 20 is formed on the support board 11 side, with other elements 30 formed on the semiconductor layer 13 side. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体基板にキャパシタを含む複数の素子を構成してなる半導体装置及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device comprising a plurality of elements including capacitors on a semiconductor substrate, and a method for manufacturing the same.

従来、半導体基板にキャパシタを含む複数の素子を構成してなる半導体装置においては、キャパシタの占有面積が他の素子に対して大きく、実装密度を高める(小型化する)上で問題となっている。そこで、例えば特許文献1に示すように、トレンチ(溝)の形成された半導体基板、トレンチ表面に形成された絶縁層(誘電体層)、絶縁層を介してトレンチを埋めるように形成された導電体層(金属層)により構成されるキャパシタが提案されている。この所謂縦型のキャパシタによると、所謂平面型(横型)のキャパシタに比べてキャパシタの占有面積を小さくすることができる。
特公平3−30302号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor device in which a plurality of elements including a capacitor are formed on a semiconductor substrate, the area occupied by the capacitor is larger than that of other elements, which is a problem in increasing the mounting density (miniaturization). . Therefore, for example, as shown in Patent Document 1, a semiconductor substrate in which a trench (groove) is formed, an insulating layer (dielectric layer) formed on the surface of the trench, and a conductive material formed so as to fill the trench through the insulating layer. A capacitor composed of a body layer (metal layer) has been proposed. According to this so-called vertical capacitor, the area occupied by the capacitor can be reduced as compared with a so-called planar (horizontal) capacitor.
Japanese Patent Publication No. 3-30302

しかしながら、特許文献1に示す構成の場合、半導体基板の平面方向において、キャパシタとキャパシタ以外の他の素子(例えばトランジスタ)を並べて構成しなければならないため、特にキャパシタの容量が大きくなるほど、チップ面積(半導体基板の平面方向の大きさ)が大きくなる。   However, in the case of the configuration shown in Patent Document 1, the capacitor and other elements (for example, transistors) other than the capacitor must be arranged in the planar direction of the semiconductor substrate. The size of the semiconductor substrate in the planar direction) increases.

本発明は上記問題点に鑑み、チップ面積を大きくすることなく、キャパシタを集積化した半導体装置及びその製造方法を提供することを目的としている。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which capacitors are integrated without increasing the chip area and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成する為に、請求項1に記載の発明は、半導体基板にキャパシタを含む複数の素子を構成してなる半導体装置であって、半導体基板は、支持基板上に絶縁層を介して半導体層が積層されてなるSOI構造の半導体基板であり、複数の素子のうち、キャパシタは支持基板側に形成され、それ以外の素子は半導体層側に形成されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a semiconductor device comprising a plurality of elements including capacitors on a semiconductor substrate, the semiconductor substrate being interposed on an insulating layer on a support substrate. A semiconductor substrate having an SOI structure in which semiconductor layers are stacked, wherein a capacitor is formed on a support substrate side among a plurality of elements, and other elements are formed on a semiconductor layer side.

このように本発明によると、半導体基板としてSOI構造の半導体基板を採用し、従来素子形成領域として適用されていなかった支持基板側にキャパシタを構成し、半導体層側にキャパシタ以外の素子を構成している。すなわち、占有面積の大きなキャパシタとそれ以外の素子とを異なる領域に構成している。従って、チップ面積(半導体基板の平面方向の大きさ)を大きくすることなく、キャパシタを集積化した半導体装置である。   As described above, according to the present invention, a semiconductor substrate having an SOI structure is adopted as a semiconductor substrate, a capacitor is configured on the support substrate side that has not been applied as a conventional element formation region, and an element other than the capacitor is configured on the semiconductor layer side. ing. That is, the capacitor having a large occupied area and the other elements are configured in different regions. Therefore, this is a semiconductor device in which capacitors are integrated without increasing the chip area (size in the planar direction of the semiconductor substrate).

請求項2に記載のように、キャパシタを積層方向に延びるトレンチが形成された支持基板、トレンチの表面に形成された絶縁膜、及び絶縁膜を介してトレンチを埋めるように形成された容量電極を含む構成とすることが好ましい。この場合、キャパシタの容量が同じであれば、チップ面積をより小さくすることができる。また、チップ面積が同じであれば、キャパシタの容量をより大きくすることができる。すなわち、チップ面積を大きくすることなく、大容量キャパシタを集積化した半導体装置とすることができる。尚、大容量キャパシタの構成としては、請求項3に記載のように、トレンチが複数配列され、容量電極が連結されて、櫛歯状又はS字状のように繰り返しパターンとなった構成を採用することができる。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a support substrate on which a trench extending in the stacking direction of the capacitor is formed, an insulating film formed on the surface of the trench, and a capacitor electrode formed so as to fill the trench through the insulating film. It is preferable to make it the structure included. In this case, if the capacitors have the same capacitance, the chip area can be further reduced. Further, if the chip area is the same, the capacitance of the capacitor can be increased. That is, a semiconductor device in which a large-capacity capacitor is integrated can be obtained without increasing the chip area. As the configuration of the large-capacitance capacitor, a configuration in which a plurality of trenches are arranged and capacitance electrodes are connected to form a repetitive pattern such as a comb-teeth shape or an S-shape as described in claim 3 is adopted. can do.

次に具体的な構成例を示す。例えば請求項4に記載のように、トレンチを、支持基板の絶縁層積層面側から形成した構成としても良い。その際、請求項5に記載のように、キャパシタの容量電極の一方を構成する支持基板の絶縁層積層面の裏面上に、外部接続用電極を形成し、半導体基板の裏面(支持基板の表面)から電気的な接続をとる構成としても良いし、請求項6に記載のように、キャパシタの電極の一方を構成する支持基板に対して、半導体層及び絶縁層に貫通配置された外部接続用の貫通電極を電気的に接続した構成としても良い。さらには、請求項7に記載のように、キャパシタの電極の他方を構成する容量電極に対して、半導体層及び絶縁層に貫通配置された外部接続用の貫通電極を電気的に接続した構成としても良い。   Next, a specific configuration example is shown. For example, as described in claim 4, the trench may be formed from the insulating layer lamination surface side of the support substrate. At this time, as described in claim 5, an external connection electrode is formed on the back surface of the insulating layer lamination surface of the support substrate constituting one of the capacitor electrodes of the capacitor, and the back surface of the semiconductor substrate (the surface of the support substrate) Or an external connection disposed through the semiconductor layer and the insulating layer with respect to the support substrate constituting one of the capacitor electrodes as described in claim 6. The through electrodes may be electrically connected. Furthermore, as described in claim 7, the external connection through electrode disposed through the semiconductor layer and the insulating layer is electrically connected to the capacitor electrode constituting the other of the capacitor electrodes. Also good.

特に、キャパシタを構成する支持基板と容量電極に対して、貫通電極をそれぞれ電気的に接続した構成とすると、半導体基板の表面側(半導体層の表面側)のみでキャパシタを構成する両電極との導通をとることができる。また、それぞれの貫通電極を同一工程で形成することができるので、半導体基板の裏面(支持基板の表面)に外部接続用電極を形成する構成よりも製造工程を簡素化することができる。   In particular, when the through electrode is electrically connected to the support substrate and the capacitor electrode constituting the capacitor, the two electrodes constituting the capacitor only on the surface side of the semiconductor substrate (the surface side of the semiconductor layer) Conductivity can be obtained. Moreover, since each penetration electrode can be formed at the same process, a manufacturing process can be simplified rather than the structure which forms the electrode for external connection on the back surface (front surface of a support substrate) of a semiconductor substrate.

また、請求項8に記載のように、トレンチを、支持基板の絶縁層積層面の裏面側から形成した構成としても良い。この場合、キャパシタを構成する電極の一方である容量電極は、半導体基板の裏面(支持基板の表面)に露出している。従って、請求項9に記載のように、キャパシタを構成する電極の他方である支持基板に対して、半導体層及び絶縁層に貫通形成された外部接続用の貫通電極を電気的に接続した構成とすれば、キャパシタを構成する両電極との導通をとることができる。   Further, as described in claim 8, the trench may be formed from the back side of the insulating layer lamination surface of the support substrate. In this case, the capacitor electrode which is one of the electrodes constituting the capacitor is exposed on the back surface of the semiconductor substrate (the surface of the support substrate). Therefore, according to a ninth aspect of the present invention, there is provided a structure in which a through electrode for external connection formed through the semiconductor layer and the insulating layer is electrically connected to a support substrate that is the other of the electrodes constituting the capacitor. By doing so, it is possible to establish conduction with both electrodes constituting the capacitor.

また、請求項10に記載のように、トレンチを、支持基板の絶縁層積層面側及び絶縁層積層面の裏面側から形成した構成としても良い。この場合、それぞれのトレンチ形成部位において、異なるキャパシタを構成することができる。その際、請求項11に記載のように、絶縁層積層面側に形成された容量電極に対して、半導体層及び絶縁層に貫通配置された外部接続用の貫通電極を電気的に接続した構成としても良い。また、支持基板との導通を、貫通電極を介して半導体基板(半導体層)の表面側でとっても良いし、半導体基板の裏面(支持基板の表面)側でとっても良い。尚、請求項12に記載のように、異なるキャパシタを電気的に並列接続した構成とすると、チップ面積を大きくすることなく、より大容量のキャパシタを構成することができる。   Further, as described in claim 10, the trench may be formed from the insulating layer lamination surface side of the support substrate and the back surface side of the insulating layer lamination surface. In this case, different capacitors can be formed at the respective trench formation sites. In this case, as described in claim 11, a configuration in which a through electrode for external connection disposed through the semiconductor layer and the insulating layer is electrically connected to the capacitor electrode formed on the insulating layer lamination surface side It is also good. Further, the conduction with the support substrate may be taken on the front surface side of the semiconductor substrate (semiconductor layer) through the through electrode, or may be taken on the back surface side (front surface of the support substrate) side of the semiconductor substrate. As described in claim 12, when a different capacitor is electrically connected in parallel, a capacitor having a larger capacity can be formed without increasing the chip area.

請求項13に記載のように、キャパシタを構成する電極(支持基板または容量電極)との導通をとるための貫通電極は、他素子への影響を考慮して、半導体層において電気的な接続機能を提供しない領域(所謂フィールド領域)に形成されている。従って、貫通電極の電位は接地電位(グランド)となっている。これに対し、請求項14に記載のように、電気的な接続機能を提供しない領域において、貫通電極の周囲を絶縁層まで達する絶縁領域によって取り囲んだ構成とすると、貫通電極の電位をグランド以外の電位に設定することが可能となる。絶縁領域としては、例えば請求項15に記載のように、トレンチ分離領域を採用することができる。それ以外にも、貫通電極を構成する貫通孔の内壁に形成した絶縁膜を採用することもできる。   According to the thirteenth aspect of the present invention, the through electrode for conducting with the electrode (support substrate or capacitor electrode) constituting the capacitor has an electrical connection function in the semiconductor layer in consideration of the influence on other elements. It is formed in a region that does not provide (so-called field region). Therefore, the potential of the through electrode is the ground potential (ground). On the other hand, as described in claim 14, in a region that does not provide an electrical connection function, when the periphery of the through electrode is surrounded by an insulating region that reaches the insulating layer, the potential of the through electrode is set to other than the ground. The potential can be set. As the insulating region, for example, a trench isolation region can be employed as described in claim 15. In addition, an insulating film formed on the inner wall of the through hole constituting the through electrode can also be employed.

尚、支持基板に構成されるキャパシタの個数が1つに限定されるものではない。請求項16に記載のように、支持基板にキャパシタが複数形成され、それぞれのキャパシタが、素子分離領域によって電気的に絶縁分離された構成としても良い。この場合、素子分離領域として、例えば請求項17に記載のように、支持基板に形成された溝部を含む構成を採用することができる。具体的には、トレンチ分離領域や異方性エッチングにより形成された溝を採用できる。素子分離領域の形成タイミングは、特に限定されるものではない。   Note that the number of capacitors formed on the support substrate is not limited to one. According to a sixteenth aspect of the present invention, a plurality of capacitors may be formed on the support substrate, and each capacitor may be electrically insulated and separated by the element isolation region. In this case, as the element isolation region, for example, a configuration including a groove formed in the support substrate can be adopted as described in claim 17. Specifically, a trench formed by a trench isolation region or anisotropic etching can be employed. The formation timing of the element isolation region is not particularly limited.

次に請求項18〜32に記載の発明は、上記した半導体装置を製造するための製造方法に関するものである。先ず請求項18に記載のように、半導体基板にキャパシタを含む複数の素子を形成してなる半導体装置の製造方法であって、半導体基板として、支持基板上に絶縁層を介して半導体層が積層されてなるSOI構造の半導体基板を準備する工程と、支持基板に少なくとも1つのキャパシタを形成する工程と、半導体基板の半導体層にキャパシタを除く素子を形成する工程とを備えることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項1に記載の発明の作用効果と同様であるので、その記載を省略する。   Next, the invention described in claims 18 to 32 relates to a manufacturing method for manufacturing the semiconductor device described above. A method for manufacturing a semiconductor device comprising a plurality of elements including a capacitor formed on a semiconductor substrate, wherein the semiconductor layer is laminated on the support substrate via an insulating layer. And a step of preparing an SOI structure semiconductor substrate, a step of forming at least one capacitor on a support substrate, and a step of forming an element excluding the capacitor on a semiconductor layer of the semiconductor substrate. Since the operational effects of the present invention are the same as the operational effects of the invention described in claim 1, the description thereof is omitted.

請求項19,20に記載の発明の作用効果は、請求項2,3に記載の発明の作用効果と同様であるので、その記載を省略する。   Since the operational effects of the inventions according to claims 19 and 20 are the same as the operational effects of the inventions according to claims 2 and 3, the description thereof is omitted.

請求項21に記載のように、支持基板に絶縁層積層面側からトレンチを形成する場合には、キャパシタを形成する工程後に、半導体基板を準備する工程を実施すれば良い。また、キャパシタ以外の素子を形成する際に、半導体基板の裏面である支持基板の表面にも絶縁膜等が形成される。従って、支持基板の絶縁層積層面の裏面上に支持基板に電気的に接続される外部接続用電極を形成する場合には、請求項22に記載のように、キャパシタ以外の素子を形成後に実施すると良い。その際、素子を形成する工程において、少なくとも半導体層を貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔内に導電性部材を配置して、請求項23に記載のように一端が支持基板に電気的に接続される外部接続用の貫通電極を形成しても良いし、請求項24に記載のように一端が容量電極に電気的に接続される外部接続用の貫通電極を形成しても良い。これにより、半導体基板の表面(半導体層の表面)側において、キャパシタを構成する電極との導通を取ることができる。尚、上記において、半導体基板を構成する絶縁膜の一部が予め開孔(所謂部分SOI構造)している場合(すなわち、半導体基板の準備工程において、開孔部を有する構成とする場合)には、半導体層のみに貫通孔を形成すれば良い。また、開孔していない場合には、半導体層と絶縁層を貫通する貫通孔を形成すれば良い。   In the case where the trench is formed on the support substrate from the insulating layer lamination surface side, the step of preparing the semiconductor substrate may be performed after the step of forming the capacitor. Further, when an element other than a capacitor is formed, an insulating film or the like is also formed on the surface of the support substrate that is the back surface of the semiconductor substrate. Accordingly, in the case where the external connection electrode electrically connected to the support substrate is formed on the back surface of the insulating layer lamination surface of the support substrate, the device is implemented after forming an element other than the capacitor as described in claim 22. Good. In that case, in the step of forming an element, a through hole penetrating at least the semiconductor layer is formed, a conductive member is disposed in the through hole, and one end is electrically connected to the support substrate as described in claim 23. A through electrode for external connection connected to the electrode may be formed, or a through electrode for external connection whose one end is electrically connected to the capacitor electrode as described in claim 24 may be formed. Thereby, electrical connection with the electrode which comprises a capacitor can be established in the surface (semiconductor layer surface) side of a semiconductor substrate. Note that, in the above, when a part of the insulating film constituting the semiconductor substrate is previously opened (so-called partial SOI structure) (that is, when the semiconductor substrate is prepared to have a hole in the preparation step). The through hole may be formed only in the semiconductor layer. In the case where no hole is formed, a through hole penetrating the semiconductor layer and the insulating layer may be formed.

請求項25に記載のように、支持基板の絶縁層積層面の裏面側からトレンチを形成して、キャパシタを形成する場合には、半導体基板を準備後にキャパシタ形成工程を実施すれば良い。また、キャパシタ以外の素子を形成する際に、半導体基板の裏面である支持基板の表面にも絶縁膜等が形成される。従って請求項26に記載のように、素子の形成後に、キャパシタを形成すると良い。その際、請求項27に記載のように、素子を形成する工程において、少なくとも半導体層を貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔内に導電性部材を配置して、一端が支持基板に電気的に接続される外部接続用の貫通電極を形成しても良い。これにより、半導体基板の表面(半導体層の表面)側において、キャパシタを構成する電極(支持基板)との導通を取ることができる。尚、上記において、半導体基板を構成する絶縁膜の一部が予め開孔(所謂部分SOI構造)している場合(すなわち、半導体基板の準備工程において、開孔部を有する構成とする場合)には、半導体層のみに貫通孔を形成すれば良い。また、開孔していない場合には、半導体層と絶縁層を貫通する貫通孔を形成すれば良い。   In the case of forming a capacitor by forming a trench from the back side of the insulating layer lamination surface of the support substrate as described in claim 25, the capacitor forming step may be performed after preparing the semiconductor substrate. Further, when an element other than a capacitor is formed, an insulating film or the like is also formed on the surface of the support substrate that is the back surface of the semiconductor substrate. Therefore, as described in claim 26, a capacitor is preferably formed after the element is formed. In this case, as described in claim 27, in the step of forming an element, a through hole penetrating at least the semiconductor layer is formed, a conductive member is disposed in the through hole, and one end is electrically connected to the support substrate. A through-electrode for external connection that is connected to the outside may be formed. Thereby, electrical connection with the electrode (support substrate) which comprises a capacitor can be established in the surface (surface of a semiconductor layer) side of a semiconductor substrate. Note that, in the above, when a part of the insulating film constituting the semiconductor substrate is previously opened (so-called partial SOI structure) (that is, when the semiconductor substrate is prepared to have a hole in the preparation step). The through hole may be formed only in the semiconductor layer. In the case where no hole is formed, a through hole penetrating the semiconductor layer and the insulating layer may be formed.

請求項28〜30に記載の発明の作用効果は、それぞれ請求項13〜15に記載の発明の作用効果と同様であるので、その記載を省略する。   Since the operational effects of the inventions according to claims 28 to 30 are the same as the operational effects of the inventions according to claims 13 to 15, respectively, the description thereof is omitted.

請求項31に記載のように、支持基板に、キャパシタを複数に分割する素子分離領域を形成しても良い。このように、素子分離領域を形成することで、複数のキャパシタを有する構成とすることができる。尚、素子分離領域の形成タイミングは特に限定されるものではない。キャパシタ形成前後でも良いし、キャパシタと並行して形成しても良い。具体的には、請求項32に記載のように、素子分離領域の少なくとも一部として、支持基板に溝部を形成すれば良い。   According to a thirty-first aspect of the present invention, an element isolation region that divides a capacitor into a plurality of parts may be formed on the support substrate. In this manner, by forming the element isolation region, a structure having a plurality of capacitors can be obtained. The formation timing of the element isolation region is not particularly limited. It may be before or after the formation of the capacitor, or may be formed in parallel with the capacitor. Specifically, as described in claim 32, a groove may be formed in the support substrate as at least a part of the element isolation region.

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。図1に示すように、本実施形態に係る半導体装置100は、半導体基板10にキャパシタ20を含む複数の素子を構成してなる半導体装置である。尚、図1においては、便宜上、電極、配線、層間絶縁膜、保護膜等を省略して図示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a semiconductor device 100 according to the present embodiment is a semiconductor device in which a plurality of elements including a capacitor 20 are configured on a semiconductor substrate 10. In FIG. 1, for convenience, electrodes, wirings, interlayer insulating films, protective films and the like are omitted.

半導体基板10は、内部に絶縁膜を埋め込んだSOI(Silicon On Insulator)基板であり、シリコン(Si)に不純物(例えばリン)を導入してなる支持基板11、シリコン酸化膜(SiO)からなる絶縁層12、および絶縁層12を介して支持基板11上に積層配置されたn型の半導体層13で構成されている。半導体層13は、絶縁層12との積層面側に配置されたn+型の半導体層13aと、その上層であるn−型の半導体層13bから構成されている。 The semiconductor substrate 10 is an SOI (Silicon On Insulator) substrate in which an insulating film is embedded, and includes a support substrate 11 in which impurities (for example, phosphorus) are introduced into silicon (Si), and a silicon oxide film (SiO 2 ). The insulating layer 12 includes an n-type semiconductor layer 13 stacked on the support substrate 11 with the insulating layer 12 interposed therebetween. The semiconductor layer 13 includes an n + type semiconductor layer 13a disposed on the side of the laminated surface with the insulating layer 12, and an n− type semiconductor layer 13b which is an upper layer thereof.

キャパシタ20は、半導体基板10において、支持基板11側に形成されている。支持基板11には、絶縁層積層面側から積層方向に延びるトレンチ(溝)21が形成されている。また、トレンチ21の表面には誘電体としての絶縁膜22(本実施形態においてはシリコン酸化膜)が形成されており、絶縁膜22を介してトレンチ21を埋めるように容量電極23が形成されている。すなわち、トレンチ21が形成された支持基板11と容量電極23を電極とし、絶縁膜22を電極間の誘電体とするキャパシタ20が構成されている。本実施形態においては、複数のトレンチ21が配列され、各トレンチ21内に配設された容量電極23が連結されて、櫛歯状となっている。尚、櫛歯状以外にも、S字状のように繰り返しパターンを採用し、キャパシタ20の面積を大きくしても良い。尚、図1において、符合24は支持基板11の絶縁層積層面の裏面上に形成(すなわち支持基板11に電気的に接続)された外部接続用の裏面電極であり、符号25は絶縁層12及び半導体層13に貫通配置され、一端が容量電極23に接続された外部接続用の貫通電極である。   The capacitor 20 is formed on the support substrate 11 side in the semiconductor substrate 10. A trench (groove) 21 extending in the stacking direction from the insulating layer stack surface side is formed in the support substrate 11. In addition, an insulating film 22 (a silicon oxide film in the present embodiment) as a dielectric is formed on the surface of the trench 21, and a capacitor electrode 23 is formed so as to fill the trench 21 via the insulating film 22. Yes. That is, the capacitor 20 is configured in which the support substrate 11 in which the trench 21 is formed and the capacitor electrode 23 are used as electrodes and the insulating film 22 is a dielectric between the electrodes. In the present embodiment, a plurality of trenches 21 are arranged, and capacitive electrodes 23 disposed in the respective trenches 21 are connected to form a comb shape. In addition to the comb-teeth shape, a repetitive pattern such as an S shape may be adopted to increase the area of the capacitor 20. In FIG. 1, reference numeral 24 denotes a back electrode for external connection formed on the back surface of the insulating layer lamination surface of the support substrate 11 (that is, electrically connected to the support substrate 11), and reference numeral 25 denotes the insulating layer 12. In addition, a through electrode for external connection is provided through the semiconductor layer 13 and has one end connected to the capacitor electrode 23.

また、半導体基板10には、キャパシタ20以外の複数の素子30(例えばトランジスタ)が形成されている。尚、図1においては、素子30の一例として、NPNバイポーラ型トランジスタを示しており、符号31はn−型の半導体層13bの表層部に形成されたベースとしてのp型の拡散領域、符号32はp型の拡散領域の表層部に形成されたエミッタとしてのn+型の拡散領域、符号33はn−型の半導体層13bの表層部に形成されたコレクタとしてのn+型の拡散領域である。尚、図1において、符号40は複数の素子30を絶縁分離するために絶縁層12まで達するように形成されたトレンチ分離領域であり、符号41は、半導体層13の表層に形成されたLOCOS酸化膜である。   A plurality of elements 30 (for example, transistors) other than the capacitor 20 are formed on the semiconductor substrate 10. In FIG. 1, an NPN bipolar transistor is shown as an example of the element 30. Reference numeral 31 denotes a p-type diffusion region as a base formed in the surface layer portion of the n − -type semiconductor layer 13b, and reference numeral 32. Is an n + type diffusion region as an emitter formed in the surface layer part of the p type diffusion region, and numeral 33 is an n + type diffusion region as a collector formed in the surface layer part of the n− type semiconductor layer 13b. In FIG. 1, reference numeral 40 denotes a trench isolation region formed so as to reach the insulating layer 12 in order to isolate and isolate a plurality of elements 30, and reference numeral 41 denotes a LOCOS oxide formed on the surface layer of the semiconductor layer 13. It is a membrane.

このように本実施形態に係る半導体装置100は、SOI構造の半導体基板10を採用し、従来素子形成領域として適用されていなかった支持基板11側にキャパシタ20を構成し、半導体層13側にキャパシタ20以外の素子30を構成している。すなわち、占有面積の大きなキャパシタ20とそれ以外の素子30とを異なる領域に構成している。従って、チップ面積(半導体基板の平面方向の大きさ)を大きくすることなく、キャパシタ20を集積化した半導体装置100となっている。   As described above, the semiconductor device 100 according to the present embodiment employs the semiconductor substrate 10 having the SOI structure, configures the capacitor 20 on the support substrate 11 side that has not been applied as a conventional element formation region, and configures the capacitor on the semiconductor layer 13 side. The elements 30 other than 20 are configured. That is, the capacitor 20 having a large occupied area and the other elements 30 are configured in different regions. Therefore, the semiconductor device 100 in which the capacitors 20 are integrated is obtained without increasing the chip area (size in the planar direction of the semiconductor substrate).

また、キャパシタ20を、積層方向に延びるトレンチ21が形成された支持基板11、トレンチ21の表面に形成された絶縁膜22、及び絶縁膜22を介してトレンチ21を埋めるように形成された容量電極23を含む構成としている。従って、キャパシタ20の容量が同じであれば、チップ面積をより小さくすることができる。また、チップ面積が同じであれば、キャパシタ20の容量をより大きくすることができる。特に本実施形態においては、トレンチ21を複数配列し、容量電極23を櫛歯状としているので、チップ面積を大きくすることなく、大容量のキャパシタ20を集積化した半導体装置100となっている。尚、必要とされる容量に応じて支持基板11と容量電極23との対向面積及び絶縁膜22の膜厚(特に対向面積で調整)を決定するので、小容量から大容量まで対応が可能である。   The capacitor 20 includes a support substrate 11 in which a trench 21 extending in the stacking direction is formed, an insulating film 22 formed on the surface of the trench 21, and a capacitive electrode formed so as to fill the trench 21 via the insulating film 22. 23 is included. Therefore, if the capacitance of the capacitor 20 is the same, the chip area can be further reduced. Further, if the chip area is the same, the capacitance of the capacitor 20 can be increased. In particular, in the present embodiment, since a plurality of trenches 21 are arranged and the capacitance electrode 23 is comb-shaped, the semiconductor device 100 is integrated with a large-capacity capacitor 20 without increasing the chip area. Since the facing area between the support substrate 11 and the capacitor electrode 23 and the film thickness of the insulating film 22 (especially adjustment by the facing area) are determined according to the required capacity, it is possible to cope with a small capacity to a large capacity. is there.

尚、本実施形態において、容量電極23との導通をとるための貫通電極25は、他素子30への影響を考慮して、半導体層13において電気的な接続機能を提供しない領域(所謂フィールド領域)に形成されている。具体的には、LOCOS酸化膜を貫通しつつ、半導体層13においてトレンチ分離領域40によって素子30の形成領域とは分離された領域内に形成されている。従って、貫通電極25の電位は接地電位(グランド)となっている。   In the present embodiment, the through electrode 25 for conducting with the capacitor electrode 23 is a region that does not provide an electrical connection function in the semiconductor layer 13 in consideration of the influence on the other element 30 (so-called field region). ). Specifically, the semiconductor layer 13 is formed in a region separated from the formation region of the element 30 by the trench isolation region 40 while penetrating the LOCOS oxide film. Therefore, the potential of the through electrode 25 is the ground potential (ground).

次に図2を用いて、上記構成の半導体装置100を製造する方法の一例を説明する。図2は、半導体装置100の製造方法の概略を説明するための工程別断面図であり、(a)はキャパシタ形成工程、(b)は半導体基板準備工程、(c)は素子形成工程、(d)は裏面電極形成工程を示している。本実施形態に係る半導体装置100においては、支持基板11に形成されるトレンチ21が絶縁層積層面側から積層方向に延びる構成であるので、SOI構造の半導体基板10を準備する前に、支持基板11に対してキャパシタ20を形成する。   Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor device 100 having the above configuration will be described with reference to FIG. 2A and 2B are cross-sectional views by process for explaining an outline of a method for manufacturing the semiconductor device 100, wherein FIG. 2A is a capacitor formation process, FIG. 2B is a semiconductor substrate preparation process, FIG. 2C is an element formation process, d) shows the back electrode forming step. In the semiconductor device 100 according to the present embodiment, since the trench 21 formed in the support substrate 11 extends from the insulating layer stacking surface side in the stacking direction, the support substrate is prepared before preparing the SOI structure semiconductor substrate 10. 11 is formed with a capacitor 20.

図2(a)に示すように、先ずトレンチ用のマスクを支持基板11の絶縁層積層面上に形成し、例えば反応性イオンエッチングにより、支持基板11の絶縁層積層面側から所定深さのトレンチ21を複数本形成する。そして、トレンチ21の表面に、例えば熱酸化法によって絶縁膜22としてのシリコン酸化膜を形成し、絶縁膜22を介してトレンチ21を埋めるように不純物が添加されたポリシリコンを導入する。このとき、支持基板11の表面にもポリシリコンが配置されるので、各トレンチ21内のポリシリコンは一体化され、櫛歯状の容量電極23となる。尚、ポリシリコンを導入後、不純物を拡散させて、容量電極23を形成しても良い。以上により、トレンチ21の形成された支持基板11と容量電極23を電極とし、電極間に絶縁膜22を挟んだキャパシタ20が形成される。   As shown in FIG. 2A, first, a trench mask is formed on the insulating layer stack surface of the support substrate 11, and is formed with a predetermined depth from the insulating layer stack surface side of the support substrate 11, for example, by reactive ion etching. A plurality of trenches 21 are formed. Then, a silicon oxide film as the insulating film 22 is formed on the surface of the trench 21 by, for example, a thermal oxidation method, and polysilicon doped with impurities so as to fill the trench 21 is introduced through the insulating film 22. At this time, since polysilicon is also disposed on the surface of the support substrate 11, the polysilicon in each trench 21 is integrated into a comb-like capacitor electrode 23. The capacitor electrode 23 may be formed by diffusing impurities after introducing polysilicon. As a result, the capacitor 20 is formed in which the support substrate 11 in which the trench 21 is formed and the capacitor electrode 23 are used as electrodes and the insulating film 22 is sandwiched between the electrodes.

キャパシタ20形成後、SOI構造の半導体基板10を形成する。容量電極23形成面側の支持基板11表面に、絶縁層12としてのシリコン酸化膜を例えば熱酸化法によって形成する。また、上記構成の支持基板11とは別に、積層面側にn+型の半導体層13aが形成し、その上層にn−型の半導体層13bが形成してなる半導体層13を別途準備する。そして、図2(b)に示すように、貼り合せ法(熱・圧力による接着)によって、絶縁層12を介して支持基板11上に半導体層13を積層し、研削・除去によって半導体層13を所定の厚さにする。以上により半導体基板10が形成される。   After the capacitor 20 is formed, the semiconductor substrate 10 having an SOI structure is formed. A silicon oxide film as the insulating layer 12 is formed on the surface of the support substrate 11 on the capacitor electrode 23 forming surface side by, for example, a thermal oxidation method. Separately from the support substrate 11 having the above-described structure, a semiconductor layer 13 in which an n + type semiconductor layer 13a is formed on the stacked surface side and an n− type semiconductor layer 13b is formed thereon is separately prepared. Then, as shown in FIG. 2 (b), the semiconductor layer 13 is laminated on the support substrate 11 via the insulating layer 12 by a bonding method (adhesion by heat and pressure), and the semiconductor layer 13 is ground and removed. Set to a predetermined thickness. Thus, the semiconductor substrate 10 is formed.

次に、図2(c)に示すように、半導体層13にキャパシタ20以外の素子30を形成する。また、素子30の形成とともに、キャパシタ20を構成する容量電極23と、半導体層13の表面側で導通をとるための外部接続用の貫通電極25も併せて形成する。   Next, as shown in FIG. 2C, an element 30 other than the capacitor 20 is formed in the semiconductor layer 13. In addition to the formation of the element 30, a capacitor electrode 23 constituting the capacitor 20 and a through electrode 25 for external connection for conducting on the surface side of the semiconductor layer 13 are also formed.

先ず、素子分離領域であるトレンチ分離領域40を形成し、次いでLOCOS酸化膜41を形成する。具体的には、半導体層13の表面上に、熱酸化法、CVD法等により、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜の順に形成し、最上層のシリコン酸化膜をパターニングしてトレンチ分離領域40を構成するトレンチを例えば反応性イオンエッチングにより形成する。そして、パターニングされたシリコン酸化膜を除去後、熱酸化によってトレンチの表面にシリコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜を介してポリシリコンを埋め込む。これにより、トレンチ分離領域40が形成される。次に、最上層であるポリシリコンを除去し、上記シリコン窒化膜をパターニングしてLOCOS酸化膜41用のマスクとし、熱酸化法によりシリコン酸化膜を成長させてLOCOS酸化膜41を形成する。   First, a trench isolation region 40 which is an element isolation region is formed, and then a LOCOS oxide film 41 is formed. Specifically, a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film are formed in this order on the surface of the semiconductor layer 13 by thermal oxidation, CVD, or the like, and the uppermost silicon oxide film is patterned to form trench isolation. The trench constituting the region 40 is formed by, for example, reactive ion etching. Then, after removing the patterned silicon oxide film, a silicon oxide film is formed on the surface of the trench by thermal oxidation, and polysilicon is embedded through the silicon oxide film. Thereby, the trench isolation region 40 is formed. Next, the uppermost polysilicon is removed, the silicon nitride film is patterned to form a mask for the LOCOS oxide film 41, and a silicon oxide film is grown by thermal oxidation to form the LOCOS oxide film 41.

LOCOS酸化膜41形成後、例えば反応性イオンエッチングによりLOCOS酸化膜41を貫通し、トレンチ分離領域40によって素子形成領域とは絶縁分離された半導体層13のフィールド領域にトレンチを形成する。そして、トレンチの延長上の絶縁膜12を選択的にエッチングし、半導体層13及び絶縁層12を貫通するトレンチに対して不純物が添加されたポリシリコン(所謂ドープドポリ)を埋め込むことで、一端が容量電極23に接続された貫通電極25が形成される。尚、上記トレンチの表面に絶縁膜を形成後、ポリシリコンを埋め込んでも良い。   After the LOCOS oxide film 41 is formed, a trench is formed in the field region of the semiconductor layer 13 that penetrates the LOCOS oxide film 41 by, for example, reactive ion etching and is isolated from the element formation region by the trench isolation region 40. Then, the insulating film 12 on the extension of the trench is selectively etched, and polysilicon doped with impurities (so-called doped poly) is buried in the trench penetrating the semiconductor layer 13 and the insulating layer 12, so that one end has a capacitance. A through electrode 25 connected to the electrode 23 is formed. Note that polysilicon may be embedded after an insulating film is formed on the surface of the trench.

そして、半導体層13表面の余分なポリシリコンをエッチバックした後、素子30を形成する。素子30の形成方法については、公知の半導体製造技術を適用でき、本実施形態に係る発明の特徴部分ではないので、その詳しい記載を省略する。例えば、半導体層13bに対し、不純物を拡散させて、ベースとなるp型の拡散領域31、エミッタとなるn+型の拡散領域32、コレクタとなるn+型の拡散領域33を形成する。そして、各拡散領域31〜33形成後、層間絶縁膜、コンタクト、電極、保護膜等を順次形成する。以上により、素子30が形成される。また、素子30の形成工程において、貫通電極25も外部と導通がとれるようにする。   Then, after excess polysilicon on the surface of the semiconductor layer 13 is etched back, the element 30 is formed. Since a known semiconductor manufacturing technique can be applied to the formation method of the element 30 and it is not a characteristic part of the invention according to the present embodiment, detailed description thereof is omitted. For example, impurities are diffused into the semiconductor layer 13b to form a p-type diffusion region 31 as a base, an n + -type diffusion region 32 as an emitter, and an n + -type diffusion region 33 as a collector. Then, after forming the diffusion regions 31 to 33, an interlayer insulating film, a contact, an electrode, a protective film, and the like are sequentially formed. Thus, the element 30 is formed. Further, in the process of forming the element 30, the through electrode 25 is also connected to the outside.

素子30の形成後、半導体基板10の裏面(支持基板11の表面)に、図2(d)に示すように外部接続用の裏面電極24を形成する。先ず、支持基板11の表面に付着したシリコン酸化膜やポリシリコンを研磨・除去し、その後電極構成材料を支持基板11表面に例えばスパッタ法を用いて堆積させる。本実施形態においては、TiNiAuからなる裏面電極24を形成した。以上の工程を経て、図1に示す半導体装置100を形成することができる。   After the element 30 is formed, a back electrode 24 for external connection is formed on the back surface of the semiconductor substrate 10 (the surface of the support substrate 11) as shown in FIG. First, the silicon oxide film and polysilicon adhering to the surface of the support substrate 11 are polished and removed, and then an electrode constituent material is deposited on the surface of the support substrate 11 by using, for example, a sputtering method. In the present embodiment, the back electrode 24 made of TiNiAu is formed. Through the above steps, the semiconductor device 100 shown in FIG. 1 can be formed.

尚、本実施形態においては、素子30を形成する工程において、貫通電極25を形成するために、絶縁層12を選択的にエッチングする例を示した。しかしながら、半導体基板10の形成工程において、貫通電極25に対応する位置が開孔するように、支持基板11上に絶縁層12を形成しても良い。言い換えれば、部分SOI構造の半導体基板10を適用しても良い。   In the present embodiment, an example in which the insulating layer 12 is selectively etched in order to form the through electrode 25 in the step of forming the element 30 has been described. However, in the process of forming the semiconductor substrate 10, the insulating layer 12 may be formed on the support substrate 11 so that the position corresponding to the through electrode 25 is opened. In other words, the semiconductor substrate 10 having a partial SOI structure may be applied.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を、図3に基づいて説明する。図3は本実施形態に係る半導体装置100の概略構成を示す図であり、(a)は断面図、(b)は支持基板11を絶縁層12側から見た平面図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3A and 3B are diagrams showing a schematic configuration of the semiconductor device 100 according to the present embodiment, in which FIG. 3A is a cross-sectional view and FIG. 3B is a plan view of the support substrate 11 as viewed from the insulating layer 12 side.

第2の実施形態における半導体装置100及びその製造方法は、第1の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。 第1の実施形態においては、支持基板11に電気的に接続される外部接続用の電極として、半導体基板10の裏面(支持基板11の表面)に裏面電極24を形成する例を示した。しかしながら、本実施形態においては、図3(a)に示すように、支持基板11に電気的に接続される外部接続用の電極として、絶縁層12及び半導体層13に貫通配置され、一端が支持基板11に接続された貫通電極26を採用している。この貫通電極26は、第1の実施形態に示した、容量電極23に一端が接続された貫通電極25と同様の構成であり、容量電極23の形成部位と重ならない位置に形成されている。尚、図3(b)は支持基板11を絶縁層12側から見た平面図であり、符号25aは貫通電極25との接続位置、符号26aは貫通電極26との接続位置を示している。   Since the semiconductor device 100 and the manufacturing method thereof in the second embodiment are often in common with those according to the first embodiment, detailed description of the common parts will be omitted, and different parts will be described mainly. In the first embodiment, an example in which the back electrode 24 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 10 (the front surface of the support substrate 11) as an external connection electrode electrically connected to the support substrate 11 has been described. However, in the present embodiment, as shown in FIG. 3A, as an external connection electrode electrically connected to the support substrate 11, the insulating layer 12 and the semiconductor layer 13 are disposed so as to penetrate one end. A through electrode 26 connected to the substrate 11 is employed. The through electrode 26 has the same configuration as that of the through electrode 25 having one end connected to the capacitor electrode 23 shown in the first embodiment, and is formed at a position that does not overlap with the site where the capacitor electrode 23 is formed. FIG. 3B is a plan view of the support substrate 11 as viewed from the insulating layer 12 side. Reference numeral 25 a indicates a connection position with the through electrode 25, and reference numeral 26 a indicates a connection position with the through electrode 26.

このように本実施形態に係る半導体装置100によると、半導体基板10の表面側(半導体層13の表面側)のみでキャパシタ20を構成する両電極(支持基板11及び容量電極23)との導通をとることができる。また、それぞれの貫通電極25,26を同一工程で形成することができるので、半導体基板10の裏面(支持基板11の表面)に外部接続用の裏面電極24を形成する構成よりも製造工程を簡素化することができる。   As described above, according to the semiconductor device 100 according to the present embodiment, the conduction between the two electrodes (the support substrate 11 and the capacitor electrode 23) constituting the capacitor 20 is performed only on the surface side of the semiconductor substrate 10 (surface side of the semiconductor layer 13). Can take. In addition, since each of the through electrodes 25 and 26 can be formed in the same process, the manufacturing process is simpler than the configuration in which the back electrode 24 for external connection is formed on the back surface of the semiconductor substrate 10 (the surface of the support substrate 11). Can be

尚、上記半導体装置100は、第1の実施形態に示した半導体装置100の製造方法とほぼ同一工程で形成することができる。異なる点は、キャパシタ20の形成工程において、容量電極23形成後に、支持基板11表面にポリシリコンが残らないように、平坦化処理(エッチバック)をし、その後絶縁層12を形成する点と、素子30の形成工程において、貫通電極25とともに貫通電極26を形成する点である。従って、裏面電極24の形成工程を不要とすることができる。   The semiconductor device 100 can be formed in almost the same process as the method for manufacturing the semiconductor device 100 shown in the first embodiment. The difference is that in the process of forming the capacitor 20, after the capacitor electrode 23 is formed, a planarization process (etch back) is performed so that polysilicon does not remain on the surface of the support substrate 11, and then the insulating layer 12 is formed. In the step of forming the element 30, the through electrode 26 is formed together with the through electrode 25. Therefore, the step of forming the back electrode 24 can be omitted.

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態を、図4及び図5に基づいて説明する。図4は本実施形態に係る半導体装置100の概略構成を示す図である。図5は半導体装置100の製造方法の概略を説明するための工程別断面図であり、(a)は素子分離領域形成工程、(b)は貫通電極形成工程、(c)は拡散領域形成工程、(d)はキャパシタ形成工程を示している。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the semiconductor device 100 according to the present embodiment. 5A and 5B are cross-sectional views for each process for explaining an outline of the manufacturing method of the semiconductor device 100, where FIG. 5A is an element isolation region forming step, FIG. 5B is a through electrode forming step, and FIG. , (D) shows a capacitor formation step.

第3の実施形態における半導体装置100及びその製造方法は、第1の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。   Since the semiconductor device 100 and the manufacturing method thereof in the third embodiment are often in common with those of the first embodiment, detailed description of the common parts will be omitted, and different parts will be described mainly.

本実施形態においては、図4に示すように、トレンチ21を支持基板11の絶縁層積層面の裏面側(すなわち半導体基板10の裏面側)から形成した構成としている。そして、キャパシタ20を構成する電極の一方である容量電極23は、半導体基板10の裏面(支持基板11の表面)に露出している。従って、別途、外部接続用の電極を設けなくとも良い。また、キャパシタ20を構成する電極の他方である支持基板11には、半導体層13及び絶縁層12に貫通形成された外部接続用の貫通電極26の一端が電気的に接続されている。それ以外の構成は第1の実施形態に示した半導体装置100と同様である。 上記構成の半導体装置100は、以下のように形成することができる。本実施形態に係る半導体装置100においては、支持基板11に形成されるトレンチ21が絶縁層積層面の裏面側から積層方向に延びる構成であるので、SOI構造の半導体基板10を準備した後に、支持基板11に対してキャパシタ20を形成する。また、キャパシタ20以外の素子30を形成する際に、半導体基板10の裏面である支持基板11の表面にも絶縁膜等が形成される。従って、素子30の形成後に、キャパシタ20を形成する例を示す。   In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the trench 21 is formed from the back side of the insulating layer lamination surface of the support substrate 11 (that is, the back side of the semiconductor substrate 10). The capacitor electrode 23, which is one of the electrodes constituting the capacitor 20, is exposed on the back surface of the semiconductor substrate 10 (the surface of the support substrate 11). Therefore, it is not necessary to provide an electrode for external connection separately. In addition, one end of a through-electrode 26 for external connection formed through the semiconductor layer 13 and the insulating layer 12 is electrically connected to the support substrate 11 which is the other electrode constituting the capacitor 20. The other configuration is the same as that of the semiconductor device 100 shown in the first embodiment. The semiconductor device 100 having the above configuration can be formed as follows. In the semiconductor device 100 according to the present embodiment, the trench 21 formed in the support substrate 11 is configured to extend in the stacking direction from the back surface side of the insulating layer stacking surface. Therefore, after the SOI structure semiconductor substrate 10 is prepared, the support is performed. A capacitor 20 is formed on the substrate 11. Further, when the element 30 other than the capacitor 20 is formed, an insulating film or the like is also formed on the surface of the support substrate 11 that is the back surface of the semiconductor substrate 10. Therefore, an example in which the capacitor 20 is formed after the element 30 is formed will be described.

準備されたSOI構造の半導体基板10に対し、素子30を形成する。図5(a)に示すように、第1の実施形態同様、先ず素子分離領域であるトレンチ分離領域40を形成し、次いでLOCOS酸化膜41を形成する。形成方法は第1の実施形態と同様である。次いで、図5(b)に示すように、一端が支持基板11に接続されるように貫通電極26を形成する。これも第1の実施形態に示す貫通電極25の形成と同様である。そして、貫通電極26形成後、素子30を形成する。素子30の形成方法も、第1の実施形態同様である。   An element 30 is formed on the prepared semiconductor substrate 10 having an SOI structure. As shown in FIG. 5A, as in the first embodiment, first, a trench isolation region 40 which is an element isolation region is formed, and then a LOCOS oxide film 41 is formed. The formation method is the same as in the first embodiment. Next, as shown in FIG. 5B, the through electrode 26 is formed so that one end is connected to the support substrate 11. This is also the same as the formation of the through electrode 25 shown in the first embodiment. Then, after the through electrode 26 is formed, the element 30 is formed. The formation method of the element 30 is the same as that of the first embodiment.

素子30の形成後、半導体基板10の裏面(支持基板11の表面)に付着したシリコン酸化膜やポリシリコンを研磨・除去し、トレンチ用のマスク(図示略)を支持基板11の絶縁層積層面上に形成する。そして、例えば反応性イオンエッチングにより、支持基板11の絶縁層積層面の裏面側から所定深さのトレンチ21を複数本形成する。ここで、素子30の形成後、キャパシタ20を形成する。従って、素子30を構成する拡散領域、配線等がキャパシタ形成時の熱の影響を受けないように考慮することが好ましい。そこで、本実施形態においては、トレンチ形成後、トレンチ21の表面に例えばCVD法によって絶縁膜22としてのシリコン酸化膜を形成し、例えばスパッタ法やメッキ法によって、絶縁膜22を介してトレンチ21を埋めるように電極形成材料(例えば、Cu、Al等)を導入する。このとき、支持基板11の表面にも電極形成材料が配置されるので、各トレンチ21内の電極形成材料は一体化され、櫛歯状の容量電極23となる。   After the element 30 is formed, the silicon oxide film or polysilicon adhered to the back surface of the semiconductor substrate 10 (the surface of the support substrate 11) is polished and removed, and a trench mask (not shown) is used as the insulating layer lamination surface of the support substrate 11 Form on top. Then, a plurality of trenches 21 having a predetermined depth are formed from the back surface side of the insulating layer lamination surface of the support substrate 11 by, for example, reactive ion etching. Here, after the element 30 is formed, the capacitor 20 is formed. Therefore, it is preferable to consider the diffusion region, the wiring, etc. constituting the element 30 so as not to be affected by the heat at the time of capacitor formation. Therefore, in the present embodiment, after forming the trench, a silicon oxide film as the insulating film 22 is formed on the surface of the trench 21 by, for example, CVD, and the trench 21 is formed through the insulating film 22 by, for example, sputtering or plating. An electrode forming material (for example, Cu, Al, etc.) is introduced so as to be buried. At this time, since the electrode forming material is also disposed on the surface of the support substrate 11, the electrode forming material in each trench 21 is integrated into a comb-shaped capacitive electrode 23.

このように本実施形態に係る半導体装置100によっても、SOI構造の半導体基板10を採用し、従来素子形成領域として適用されていなかった支持基板11側にキャパシタ20を構成し、半導体層13側にキャパシタ20以外の素子30を構成している。すなわち、占有面積の大きなキャパシタ20とそれ以外の素子30とを異なる領域に構成している。従って、チップ面積(半導体基板の平面方向の大きさ)を大きくすることなく、キャパシタ20を集積化した半導体装置100となっている。   As described above, also in the semiconductor device 100 according to the present embodiment, the semiconductor substrate 10 having the SOI structure is adopted, the capacitor 20 is configured on the support substrate 11 side, which has not been applied as a conventional element formation region, and the semiconductor layer 13 side. An element 30 other than the capacitor 20 is configured. That is, the capacitor 20 having a large occupied area and the other elements 30 are configured in different regions. Therefore, the semiconductor device 100 in which the capacitors 20 are integrated is obtained without increasing the chip area (size in the planar direction of the semiconductor substrate).

また、キャパシタ20を、積層方向に延びるトレンチ21が形成された支持基板11、トレンチ21の表面に形成された絶縁膜22、及び絶縁膜22を介してトレンチ21を埋めるように形成された容量電極23を含む構成としている。従って、キャパシタ20の容量が同じであれば、チップ面積をより小さくすることができる。また、チップ面積が同じであれば、キャパシタ20の容量をより大きくすることができる。特に本実施形態においては、トレン21を複数配列し、容量電極23を櫛歯状としているので、チップ面積を大きくすることなく、大容量のキャパシタ20を集積化した半導体装置100となっている。   The capacitor 20 includes a support substrate 11 in which a trench 21 extending in the stacking direction is formed, an insulating film 22 formed on the surface of the trench 21, and a capacitive electrode formed so as to fill the trench 21 via the insulating film 22. 23 is included. Therefore, if the capacitance of the capacitor 20 is the same, the chip area can be further reduced. Further, if the chip area is the same, the capacitance of the capacitor 20 can be increased. In particular, in the present embodiment, since a plurality of the trains 21 are arranged and the capacitor electrode 23 is comb-shaped, the semiconductor device 100 is integrated with the large-capacity capacitor 20 without increasing the chip area.

さらに本実施形態においては、キャパシタ20を構成する容量電極23が外部に露出しているので、別途外部接続用の電極(第1の実施形態においては貫通電極25)を形成しなくとも良い。また、半導体基板10も自工程で製造する必要はないので、製造工程を簡素化することができる。   Further, in the present embodiment, since the capacitor electrode 23 constituting the capacitor 20 is exposed to the outside, it is not necessary to separately form an electrode for external connection (the through electrode 25 in the first embodiment). Moreover, since it is not necessary to manufacture the semiconductor substrate 10 in its own process, the manufacturing process can be simplified.

尚、本実施形態においては、素子30の形成後、キャパシタ20を形成する例を示した。しかしながら、キャパシタ20の形成後、素子30を形成しても良い。また、素子30を形成する工程において、貫通電極26を形成するために、絶縁層12を選択的にエッチングする例を示した。しかしながら、貫通電極26に対応する位置が開孔した絶縁層12を有する部分SOI構造の半導体基板10を予め準備(購入)しても良い。この場合、絶縁層12をエッチングする工程を無くすことができるので、製造工程を簡素化することができる。   In the present embodiment, an example is shown in which the capacitor 20 is formed after the element 30 is formed. However, the element 30 may be formed after the capacitor 20 is formed. In addition, in the process of forming the element 30, the example in which the insulating layer 12 is selectively etched to form the through electrode 26 has been shown. However, the semiconductor substrate 10 having a partial SOI structure having the insulating layer 12 opened at a position corresponding to the through electrode 26 may be prepared (purchased) in advance. In this case, since the process of etching the insulating layer 12 can be eliminated, the manufacturing process can be simplified.

(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態を、図6に基づいて説明する。図6は本実施形態に係る半導体装置100の概略構成を示す図であり、(a)は断面図、(b)は半導体層13における貫通電極25の形成領域を示す模式図である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6A and 6B are diagrams illustrating a schematic configuration of the semiconductor device 100 according to the present embodiment. FIG. 6A is a cross-sectional view, and FIG. 6B is a schematic diagram illustrating a formation region of the through electrode 25 in the semiconductor layer 13.

第4の実施形態における半導体装置100及びその製造方法は、第1〜3の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。   Since the semiconductor device 100 and the manufacturing method thereof according to the fourth embodiment are often in common with those according to the first to third embodiments, the detailed description of the common parts will be omitted below, and different parts will be mainly described. To do.

第1〜3の実施形態においては、他素子30への影響を考慮して、キャパシタ20を構成する電極(支持基板11または容量電極23)との導通をとるための貫通電極25,26を、半導体層13において電気的な接続機能を提供しない領域(所謂フィールド領域)に形成する例を示した。従って、貫通電極25,26の電位は接地電位(グランド)となっていた。これに対し、本実施形態においては、フィールド領域において、貫通電極25,26の周囲を絶縁層12まで達する絶縁領域によって取り囲むことで、貫通電極25,26をフィールド領域から独立させている。具体的には、図6(a),(b)に示すように、トレンチ分離領域40によって素子30の形成領域と区画されたフィールド領域50において、一端が容量電極23と接続される貫通電極25の周囲にトレンチ分離領域51を形成し、貫通電極25の周囲をフィールド領域50とは電気的に区画された領域52としている。このように本実施形態に係る半導体装置100によると、貫通電極25,26の電位をグランド以外の電位に設定することが可能となる。   In the first to third embodiments, in consideration of the influence on the other elements 30, the through electrodes 25 and 26 for establishing conduction with the electrode (the support substrate 11 or the capacitor electrode 23) constituting the capacitor 20 are provided. An example is shown in which the semiconductor layer 13 is formed in a region that does not provide an electrical connection function (so-called field region). Therefore, the potentials of the through electrodes 25 and 26 are the ground potential (ground). On the other hand, in the present embodiment, in the field region, the through electrodes 25 and 26 are surrounded by the insulating region reaching the insulating layer 12 so that the through electrodes 25 and 26 are independent from the field region. Specifically, as shown in FIGS. 6A and 6B, in the field region 50 partitioned from the formation region of the element 30 by the trench isolation region 40, one end of the through electrode 25 connected to the capacitor electrode 23. A trench isolation region 51 is formed around the through electrode 25, and a region 52 electrically separated from the field region 50 is formed around the through electrode 25. As described above, according to the semiconductor device 100 according to the present embodiment, the potentials of the through electrodes 25 and 26 can be set to a potential other than the ground.

上記構成の半導体装置100は、トレンチ分離領域40形成とともに、トレンチ分離領域51を形成することで、製造工程を増やすことなく形成することができる。 尚、本実施形態においては、フィールド領域50と区画する絶縁領域として、貫通電極25の周囲にトレンチ分離領域51を形成する例を示した。しかしながら、電気的に区画する絶縁領域は上記例に限定されるものではない。それ以外にも、例えば貫通電極25,26を構成するトレンチの表面に絶縁膜を形成し、当該絶縁膜を絶縁領域とすることも可能である。   The semiconductor device 100 having the above configuration can be formed without increasing the number of manufacturing steps by forming the trench isolation region 51 together with the formation of the trench isolation region 40. In the present embodiment, the example in which the trench isolation region 51 is formed around the through electrode 25 as the insulating region partitioned from the field region 50 is shown. However, the electrically partitioned insulating region is not limited to the above example. In addition, for example, an insulating film can be formed on the surface of the trench that constitutes the through electrodes 25 and 26, and the insulating film can be used as an insulating region.

(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態を、図7に基づいて説明する。図7は本実施形態に係る半導体装置100の概略構成を示す図であり、(a)は断面図、(b)は等価回路図である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7A and 7B are diagrams illustrating a schematic configuration of the semiconductor device 100 according to the present embodiment, in which FIG. 7A is a cross-sectional view and FIG. 7B is an equivalent circuit diagram.

第5の実施形態における半導体装置100及びその製造方法は、第1〜4の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。   Since the semiconductor device 100 and the manufacturing method thereof in the fifth embodiment are often in common with those in the first to fourth embodiments, detailed description of the common parts will be omitted, and different parts will be mainly described below. To do.

本実施形態に係る半導体装置100は、図7(a)に示すように、支持基板11の絶縁層積層面側から形成したトレンチ21aを元にするキャパシタ20aと、絶縁層積層面の裏面側から形成したトレンチ21bを元にするキャパシタ20bを有している。キャパシタ20aは、第1の実施形態に示したキャパシタ20と同様であり、キャパシタ20bは第3の実施形態に示したキャパシタ20と同様である。また、本実施形態においては、支持基板11に一端が接続された貫通電極26を共通の外部接続用の電極とし、容量電極23aに電気的に接続される貫通電極25と容量電極23bが、図示されないが電気的に接続され、図7(b)に示すように、2つのキャパシタ20a,20bを並列に接続した構成となっている。従って、本実施形態に係る半導体装置100によると、チップ面積を大きくすることなく、より大容量のキャパシタを構成することができる。   As shown in FIG. 7A, the semiconductor device 100 according to this embodiment includes a capacitor 20a based on the trench 21a formed from the insulating layer laminated surface side of the support substrate 11 and a back surface side of the insulating layer laminated surface. It has a capacitor 20b based on the formed trench 21b. The capacitor 20a is the same as the capacitor 20 shown in the first embodiment, and the capacitor 20b is the same as the capacitor 20 shown in the third embodiment. Further, in the present embodiment, the through electrode 26 having one end connected to the support substrate 11 is used as a common external connection electrode, and the through electrode 25 and the capacitor electrode 23b that are electrically connected to the capacitor electrode 23a are illustrated. Although not electrically connected, as shown in FIG. 7B, the two capacitors 20a and 20b are connected in parallel. Therefore, according to the semiconductor device 100 according to the present embodiment, a capacitor having a larger capacity can be configured without increasing the chip area.

上記構成の半導体装置100は、第2(第1)の実施形態に示したキャパシタ20の製造方法と第3の実施形態に示したキャパシタ20の製造方法を組み合わせることで、形成することができる。具体的には、キャパシタ20aの形成〜素子30の形成までは第2(1)の実施形態と同様である。その後、第3の実施形態に示すように、半導体基板10の裏面(支持基板11の表面)にキャパシタ20bを形成すれば良い。   The semiconductor device 100 having the above configuration can be formed by combining the method for manufacturing the capacitor 20 shown in the second (first) embodiment and the method for manufacturing the capacitor 20 shown in the third embodiment. Specifically, the process from the formation of the capacitor 20a to the formation of the element 30 is the same as in the second (1) embodiment. Thereafter, as shown in the third embodiment, the capacitor 20b may be formed on the back surface of the semiconductor substrate 10 (the surface of the support substrate 11).

尚、本実施形態においては、2つのキャパシタ20a,20bを並列に接続する構成を示した。しかしながら、直列に接続する構成としても良い。   In the present embodiment, the configuration in which the two capacitors 20a and 20b are connected in parallel is shown. However, it is good also as a structure connected in series.

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施することができる。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various modifications.

本実施形態においては、トレンチ構造のキャパシタ20のみを示したが、支持基板11に形成されるものであればキャパシタ20の構成は上記例に限定されるものではない。例えば、平面構造(横型)のキャパシタとしても良い。またその個数も1個に限定されるものではない。   In the present embodiment, only the capacitor 20 having the trench structure is shown, but the configuration of the capacitor 20 is not limited to the above example as long as it is formed on the support substrate 11. For example, a capacitor having a planar structure (horizontal type) may be used. Also, the number is not limited to one.

また、本実施形態においては、支持基板11の絶縁層積層面側、絶縁層積層面の裏面側に1つのキャパシタ20(20a,20b)を構成する例を示した。しかしながら、一方の側に複数のキャパシタ20を構成しても良い。支持基板11に絶縁層12まで達する素子分離領域を形成することで、この構成が可能となる。   Moreover, in this embodiment, the example which comprises one capacitor 20 (20a, 20b) on the insulating layer laminated surface side of the support substrate 11 and the back surface side of the insulating layer laminated surface was shown. However, a plurality of capacitors 20 may be configured on one side. By forming an element isolation region reaching the insulating layer 12 on the support substrate 11, this configuration is possible.

例えば図8に示すように、トレンチ分離領域60を形成することで、第1の実施形態に示すキャパシタ20を複数備える構成としても良い。この場合、キャパシタ20を形成する工程において、複数のキャパシタ20を形成するとともに、裏面電極形成時の支持基板11表面の研磨で残す厚さ以上の深さを有するトレンチ分離領域60を形成しておけば良い。裏面研磨時にトレンチ分離領域60が露出し、複数のキャパシタ20(図8においては2つ)を絶縁分離することができる。また、裏面電極24の形成後、支持基板11をエッチングし、トレンチ分離領域60を形成することも可能である。図8は変形例を示す断面図である。   For example, as shown in FIG. 8, it is good also as a structure provided with two or more capacitors 20 shown in 1st Embodiment by forming the trench isolation | separation area | region 60. FIG. In this case, in the step of forming the capacitor 20, a plurality of capacitors 20 are formed, and a trench isolation region 60 having a depth greater than the thickness left by polishing of the surface of the support substrate 11 when forming the back electrode is formed. It ’s fine. The trench isolation region 60 is exposed at the time of back surface polishing, and the plurality of capacitors 20 (two in FIG. 8) can be insulated and separated. In addition, after the back electrode 24 is formed, the support substrate 11 can be etched to form the trench isolation region 60. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a modification.

また、図9に示すように、トレンチ分離領域60を形成するとで、第3の実施形態に示すキャパシタ20を複数備える構成としても良い。この場合、キャパシタ20を形成する工程において、複数のキャパシタ20を形成するとともに、絶縁膜22まで達するトレンチ分離領域60を形成すれば良い。図9は変形例を示す断面図である。   Moreover, as shown in FIG. 9, it is good also as a structure provided with two or more capacitors 20 shown in 3rd Embodiment by forming the trench isolation | separation area | region 60. FIG. In this case, in the step of forming the capacitor 20, a plurality of capacitors 20 may be formed and the trench isolation region 60 reaching the insulating film 22 may be formed. FIG. 9 is a sectional view showing a modification.

尚、キャパシタ20間を絶縁分離する素子分離領域としては、トレンチ分離領域60に限定されるものではない。例えば図10に示すように、支持基板11の表面から絶縁膜22に達するように形成された溝部61を採用することができる。この溝部61は、キャパシタ20の形成工程において、支持基板11表面のポリシリコンをエッチバックしておき、例えば裏面電極形成後にアルカリ性溶液(例えばKOHやTMAH等)を用いて支持基板11を異方性エッチングすることで、形成することができる。また、素子30の形成後、先に異方性エッチングしてから、裏面電極24を形成することも可能であるが、溝部61表面に配置された電極形成材料を除去するのが困難であるので、後から異方性エッチングする方が好ましい。図10は変形例を示す断面図である。図10においては、絶縁層積層面側からトレンチ21を形成してなるキャパシタ20について示したが、絶縁層積層面の裏面側からトレンチ21を形成してなるキャパシタ20についても同様である。   The element isolation region for insulating and isolating the capacitors 20 is not limited to the trench isolation region 60. For example, as shown in FIG. 10, a groove 61 formed so as to reach the insulating film 22 from the surface of the support substrate 11 can be employed. The trench 61 etches back the polysilicon on the surface of the support substrate 11 in the formation process of the capacitor 20, and makes the support substrate 11 anisotropic by using an alkaline solution (for example, KOH, TMAH, etc.) after forming the back electrode, for example. It can be formed by etching. In addition, it is possible to form the back electrode 24 after anisotropic etching after the element 30 is formed, but it is difficult to remove the electrode forming material disposed on the surface of the groove 61. It is preferable to perform anisotropic etching later. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification. Although FIG. 10 shows the capacitor 20 in which the trench 21 is formed from the insulating layer lamination surface side, the same applies to the capacitor 20 in which the trench 21 is formed from the back surface side of the insulating layer lamination surface.

また、第2の実施形態において、貫通電極25,26を用いて、キャパシタ20を構成する両電極(支持基板11及び容量電極23)の導通を半導体基板10の表面側でとる構成例を示した。しかしながら、半導体基板10の裏面側で両電極の導通をとるように構成することもできる。すなわち、キャパシタ20を構成する電極(支持基板11又は容量電極23)の導通方向は、特に限定されるものではない。しかしながら、表面側でとる構成のほうが、実装上好ましい。   In the second embodiment, a configuration example is shown in which the through electrodes 25 and 26 are used to conduct both electrodes (the support substrate 11 and the capacitor electrode 23) constituting the capacitor 20 on the surface side of the semiconductor substrate 10. . However, it is also possible to configure such that both electrodes are conductive on the back side of the semiconductor substrate 10. That is, the conduction direction of the electrodes (support substrate 11 or capacitor electrode 23) constituting capacitor 20 is not particularly limited. However, the configuration on the surface side is preferable in terms of mounting.

第1の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a semiconductor device according to a first embodiment. 半導体装置の製造方法の概略を説明するための工程別断面図であり、(a)はキャパシタ形成工程、(b)は半導体基板準備工程、(c)は素子形成工程、(d)は裏面電極形成工程を示している。It is sectional drawing according to process for demonstrating the outline of the manufacturing method of a semiconductor device, (a) is a capacitor formation process, (b) is a semiconductor substrate preparation process, (c) is an element formation process, (d) is a back surface electrode. The formation process is shown. 第2の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、(a)は断面図、(b)は支持基板を絶縁層側から見た平面図である。It is a figure which shows schematic structure of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment, (a) is sectional drawing, (b) is the top view which looked at the support substrate from the insulating layer side. 第3の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment. 半導体装置の製造方法の概略を説明するための工程別断面図であり、(a)は素子分離領域形成工程、(b)は貫通電極形成工程、(c)は拡散領域形成工程、(d)はキャパシタ形成工程を示している。It is sectional drawing according to process for demonstrating the outline of the manufacturing method of a semiconductor device, (a) is an element isolation region formation process, (b) is a penetration electrode formation process, (c) is a diffusion region formation process, (d) Indicates a capacitor forming step. 第4の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、(a)は断面図、(b)は半導体層における貫通電極の形成領域を示す模式図であるIt is a figure which shows schematic structure of the semiconductor device which concerns on 4th Embodiment, (a) is sectional drawing, (b) is a schematic diagram which shows the formation area of the penetration electrode in a semiconductor layer. 第5の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、(a)は断面図、(b)は等価回路図である。It is a figure which shows schematic structure of the semiconductor device which concerns on 5th Embodiment, (a) is sectional drawing, (b) is an equivalent circuit schematic. 変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a modification. 変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a modification. 変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a modification.

符号の説明Explanation of symbols

10・・・半導体基板
11・・・支持基板
12・・・絶縁層
13・・・半導体層
20,20a,20b・・・キャパシタ
21,21a,21b・・・トレンチ
22,22a,22b・・・絶縁膜
23,23a,23b・・・容量電極
24・・・裏面電極
25・・・(容量電極用)貫通電極
26・・・(支持基板用)貫通電極
30・・・(キャパシタ以外の)素子
40・・・トレンチ分離領域
41・・・LOCOS酸化膜
100・・・半導体装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor substrate 11 ... Support substrate 12 ... Insulating layer 13 ... Semiconductor layer 20, 20a, 20b ... Capacitors 21, 21a, 21b ... Trench 22, 22a, 22b ... Insulating films 23, 23a, 23b... Capacitance electrode 24... Back electrode 25... (For capacitance electrode) Through electrode 26... (For support substrate) Through electrode 30. 40 ... trench isolation region 41 ... LOCOS oxide film 100 ... semiconductor device

Claims (32)

半導体基板にキャパシタを含む複数の素子を構成してなる半導体装置であって、
前記半導体基板は、支持基板上に絶縁層を介して半導体層が積層されてなるSOI構造の半導体基板であり、
複数の前記素子のうち、前記キャパシタは前記支持基板側に形成され、それ以外の前記素子は前記半導体層側に形成されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device comprising a plurality of elements including capacitors on a semiconductor substrate,
The semiconductor substrate is a semiconductor substrate having an SOI structure in which a semiconductor layer is stacked on an insulating layer on a support substrate,
Among the plurality of elements, the capacitor is formed on the support substrate side, and the other elements are formed on the semiconductor layer side.
前記キャパシタは、積層方向に延びるトレンチが形成された前記支持基板、前記トレンチの表面に形成された絶縁膜、及び前記絶縁膜を介して前記トレンチを埋めるように形成された容量電極を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The capacitor includes the support substrate in which a trench extending in the stacking direction is formed, an insulating film formed on a surface of the trench, and a capacitor electrode formed so as to fill the trench through the insulating film. The semiconductor device according to claim 1. 前記トレンチは複数配列され、
前記容量電極は連結されて、櫛歯状又はS字状のような繰り返しパターンとなっていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
A plurality of the trenches are arranged,
The semiconductor device according to claim 2, wherein the capacitor electrodes are connected to form a repetitive pattern such as a comb shape or an S shape.
前記トレンチは、前記支持基板の絶縁層積層面側から形成されていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the trench is formed from the insulating layer lamination surface side of the support substrate. 前記支持基板は、絶縁層積層面の裏面上に、前記支持基板に電気的に接続された外部接続用電極を有していることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, wherein the support substrate has an external connection electrode electrically connected to the support substrate on a back surface of the insulating layer lamination surface. 前記支持基板に対して、前記半導体層及び前記絶縁層に貫通配置された外部接続用の貫通電極が電気的に接続されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 4, wherein a through-electrode for external connection disposed through the semiconductor layer and the insulating layer is electrically connected to the support substrate. 前記容量電極に対して、前記半導体層及び前記絶縁層に貫通配置された外部接続用の貫通電極が電気的に接続されていることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の半導体装置。   7. The semiconductor device according to claim 5, wherein a through electrode for external connection disposed through the semiconductor layer and the insulating layer is electrically connected to the capacitor electrode. 8. . 前記トレンチは、前記支持基板の絶縁層積層面の裏面側から形成されていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the trench is formed from a back surface side of an insulating layer lamination surface of the support substrate. 5. 前記支持基板に対して、前記半導体層及び前記絶縁層に貫通形成された外部接続用の貫通電極が電気的に接続されていることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 8, wherein an external connection through electrode formed through the semiconductor layer and the insulating layer is electrically connected to the support substrate. 前記トレンチは、前記支持基板の絶縁層積層面側及び絶縁層積層面の裏面側から形成され、それぞれ異なる前記キャパシタを構成していることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の半導体装置。   4. The semiconductor according to claim 2, wherein the trench is formed from an insulating layer lamination surface side of the supporting substrate and a back surface side of the insulating layer lamination surface, and constitutes the different capacitors. 5. apparatus. 前記絶縁層積層面側に形成された容量電極に対して、前記半導体層及び前記絶縁層に貫通配置された外部接続用の貫通電極が電気的に接続されていることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置。   11. The through-electrode for external connection disposed through the semiconductor layer and the insulating layer is electrically connected to the capacitor electrode formed on the insulating layer lamination surface side. A semiconductor device according to 1. 異なる前記キャパシタは電気的に並列接続されていることを特徴とする請求項10又は請求項11に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 10, wherein the different capacitors are electrically connected in parallel. 前記貫通電極は、前記半導体層において電気的な接続機能を提供しない領域に形成されていることを特徴とする請求項6,7,9,11いずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the through electrode is formed in a region that does not provide an electrical connection function in the semiconductor layer. 前記電気的な接続機能を提供しない領域において、前記貫通電極は、その周囲を前記絶縁層まで達する絶縁領域によって取り囲まれていることを特徴とする請求項13に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 13, wherein the through electrode is surrounded by an insulating region that reaches the insulating layer in a region that does not provide the electrical connection function. 前記絶縁領域は、トレンチ分離領域であることを特徴とする請求項14に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 14, wherein the insulating region is a trench isolation region. 前記支持基板に、前記キャパシタが複数形成され、
それぞれのキャパシタが、素子分離領域によって電気的に絶縁分離されていることを特徴とする請求項1〜9いずれか1項に記載の半導体装置。
A plurality of the capacitors are formed on the support substrate,
The semiconductor device according to claim 1, wherein each capacitor is electrically insulated and separated by an element isolation region.
前記素子分離領域は、前記支持基板に形成された溝部を含むことを特徴とする請求項16に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 16, wherein the element isolation region includes a groove formed in the support substrate. 半導体基板にキャパシタを含む複数の素子を形成してなる半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板として、支持基板上に絶縁層を介して半導体層が積層されてなるSOI構造の半導体基板を準備する工程と、
前記支持基板に少なくとも1つの前記キャパシタを形成する工程と、
前記半導体基板の半導体層に前記キャパシタを除く素子を形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device in which a plurality of elements including capacitors are formed on a semiconductor substrate,
Preparing a semiconductor substrate having an SOI structure in which a semiconductor layer is laminated on a support substrate via an insulating layer as the semiconductor substrate;
Forming at least one capacitor on the support substrate;
And a step of forming an element excluding the capacitor in a semiconductor layer of the semiconductor substrate.
前記キャパシタを形成する工程として、前記支持基板に積層方向に延びるトレンチを形成する工程と、前記トレンチの表面に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を介して前記トレンチを埋めるように容量電極を形成する工程を含むことを特徴とする請求項18に記載の半導体装置の製造方法。   The step of forming the capacitor includes a step of forming a trench extending in the stacking direction on the support substrate, a step of forming an insulating film on the surface of the trench, and a capacitive electrode so as to fill the trench through the insulating film. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 18, further comprising a step of forming the semiconductor device. 前記トレンチを列状に複数形成し、
前記容量電極を櫛歯状又はS字状のような繰り返しパターンに形成することを特徴とする請求項19に記載の半導体装置の製造方法。
A plurality of the trenches are formed in a row,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 19, wherein the capacitor electrode is formed in a repetitive pattern such as a comb shape or an S shape.
前記支持基板に、絶縁層積層面側から前記トレンチを形成し、
前記キャパシタ形成後、前記半導体基板を準備することを特徴とする請求項19又は請求項20に記載の半導体装置の製造方法。
Forming the trench from the insulating layer lamination surface side in the support substrate;
21. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 19, wherein the semiconductor substrate is prepared after the capacitor is formed.
前記素子を形成後、前記支持基板の絶縁層積層面の裏面上に、前記支持基板に電気的に接続される外部接続用電極を形成することを特徴とする請求項21に記載の半導体装置の製造方法。   The semiconductor device according to claim 21, wherein after the element is formed, an external connection electrode that is electrically connected to the support substrate is formed on the back surface of the insulating layer lamination surface of the support substrate. Production method. 前記素子を形成する工程において、少なくとも前記半導体層を貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔内に導電性部材を配置して、一端が前記支持基板に電気的に接続される外部接続用の貫通電極を形成することを特徴とする請求項21又は請求項22に記載の半導体装置の製造方法。   In the step of forming the element, a through hole penetrating at least the semiconductor layer is formed, a conductive member is disposed in the through hole, and one end is electrically connected to the support substrate. 23. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 21, wherein a through electrode is formed. 前記素子を形成する工程において、少なくとも前記半導体層を貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔内に導電性部材を配置して、一端が前記容量電極に電気的に接続される外部接続用の貫通電極を形成することを特徴とする請求項21〜23いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   In the step of forming the element, a through hole penetrating at least the semiconductor layer is formed, a conductive member is disposed in the through hole, and one end is electrically connected to the capacitor electrode. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 21, wherein a through electrode is formed. 前記半導体基板を準備後、前記支持基板の絶縁層積層面の裏面側から前記トレンチを形成して、前記キャパシタを形成することを特徴とする請求項19〜24いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The semiconductor device according to any one of claims 19 to 24, wherein after preparing the semiconductor substrate, the trench is formed from the back side of the insulating layer lamination surface of the support substrate to form the capacitor. Manufacturing method. 前記素子の形成後に、前記キャパシタを形成することを特徴とする請求項25に記載の半導体装置の製造方法。   26. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 25, wherein the capacitor is formed after the element is formed. 前記素子を形成する工程において、少なくとも前記半導体層を貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔内に導電性部材を配置して、一端が前記支持基板に電気的に接続される外部接続用の貫通電極を形成することを特徴とする請求項25又は請求項26に記載の半導体装置の製造方法。   In the step of forming the element, a through hole penetrating at least the semiconductor layer is formed, a conductive member is disposed in the through hole, and one end is electrically connected to the support substrate. 27. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 25 or 26, wherein a through electrode is formed. 前記貫通電極を、前記半導体層において電気的な接続機能を提供しない領域に形成することを特徴とする請求項23、24、27いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   28. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 23, wherein the through electrode is formed in a region that does not provide an electrical connection function in the semiconductor layer. 前記電気的な接続機能を有さない領域において、前記貫通電極の周囲を取り囲むように、前記絶縁層まで達する絶縁領域を形成することを特徴とする請求項28に記載の半導体装置の製造方法。   29. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 28, wherein an insulating region reaching the insulating layer is formed so as to surround the through electrode in the region having no electrical connection function. 前記絶縁領域として、前記半導体層にトレンチ分離領域を形成することを特徴とする請求項29に記載の半導体装置の製造方法。   30. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 29, wherein a trench isolation region is formed in the semiconductor layer as the insulating region. 前記支持基板に、前記キャパシタを複数に分割する素子分離領域を形成することを特徴とする請求項18〜30いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   31. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein an element isolation region for dividing the capacitor into a plurality of parts is formed on the support substrate. 前記素子分離領域は、前記支持基板に形成された溝部を含むことを特徴とする請求項31に記載の半導体装置の製造方法。   32. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 31, wherein the element isolation region includes a groove formed in the support substrate.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101452548B1 (en) 2007-06-20 2014-10-21 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드 Semiconductor die with backside passive device integration
JP2015111671A (en) * 2013-11-22 2015-06-18 フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー.ファオ Integrated capacitor and method for producing the same
JP2019021898A (en) * 2017-07-13 2019-02-07 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. Capacitor and mounting board including the same
JP2020004819A (en) * 2018-06-27 2020-01-09 日産自動車株式会社 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2020061550A (en) * 2018-10-04 2020-04-16 フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー.ファオ Method for manufacturing semiconductor capacitors having different capacitance values on semiconductor substrate
JP2020119936A (en) * 2019-01-21 2020-08-06 株式会社東芝 Capacitor
US10964474B2 (en) 2019-02-07 2021-03-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Capacitor and capacitor module

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02271567A (en) * 1989-04-12 1990-11-06 Takehide Shirato Semiconductor device
JPH06104398A (en) * 1992-09-18 1994-04-15 Toshiba Corp Semiconductor storage device and manufacture thereof
JP2002518849A (en) * 1998-06-15 2002-06-25 コミツサリア タ レネルジー アトミーク SOI integrated circuit having a branch capacitor and a method of manufacturing such a circuit
WO2004075218A1 (en) * 2003-02-20 2004-09-02 Infineon Technologies Ag Capacitor, semiconductor device with a capacitor and method of manufactuing thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02271567A (en) * 1989-04-12 1990-11-06 Takehide Shirato Semiconductor device
JPH06104398A (en) * 1992-09-18 1994-04-15 Toshiba Corp Semiconductor storage device and manufacture thereof
JP2002518849A (en) * 1998-06-15 2002-06-25 コミツサリア タ レネルジー アトミーク SOI integrated circuit having a branch capacitor and a method of manufacturing such a circuit
WO2004075218A1 (en) * 2003-02-20 2004-09-02 Infineon Technologies Ag Capacitor, semiconductor device with a capacitor and method of manufactuing thereof

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101452548B1 (en) 2007-06-20 2014-10-21 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드 Semiconductor die with backside passive device integration
JP2015111671A (en) * 2013-11-22 2015-06-18 フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー.ファオ Integrated capacitor and method for producing the same
US9455151B2 (en) 2013-11-22 2016-09-27 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Integrated capacitor and method for producing the same
US9917146B2 (en) 2013-11-22 2018-03-13 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Integrated capacitor and method for producing the same
DE102014200869B4 (en) * 2013-11-22 2018-09-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Integrated capacitor and method of making the same and its use
JP7171185B2 (en) 2017-07-13 2022-11-15 サムソン エレクトロ-メカニックス カンパニーリミテッド. Capacitor and mounting board including the same
JP2019021898A (en) * 2017-07-13 2019-02-07 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. Capacitor and mounting board including the same
JP2020004819A (en) * 2018-06-27 2020-01-09 日産自動車株式会社 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP7112898B2 (en) 2018-06-27 2022-08-04 日産自動車株式会社 Semiconductor device and its manufacturing method
JP2020061550A (en) * 2018-10-04 2020-04-16 フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー.ファオ Method for manufacturing semiconductor capacitors having different capacitance values on semiconductor substrate
JP2020119936A (en) * 2019-01-21 2020-08-06 株式会社東芝 Capacitor
US10964474B2 (en) 2019-02-07 2021-03-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Capacitor and capacitor module
US11551864B2 (en) 2019-02-07 2023-01-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Capacitor and capacitor module

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