JP2019008133A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置SD1は、半導体層SLからなる光導波路OLが形成されたSOI基板10を含んでいる。光導波路OLは、層間絶縁膜11に覆われている。層間絶縁膜11には、配線部M1A,M1Bが形成されている。そして、光導波路OLの上方には、配線部M1A,M1Bよりも薄い薄膜部HT1が形成され、薄膜部HT1は、配線部M1A,M1Bと一体に形成されている。
【選択図】図1
Description
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
<半導体装置>
一実施の形態による半導体装置の構成を、図1および図2を用いて説明する。図1は、実施の形態1の半導体装置SD1の要部断面図である。図2は、実施の形態1の半導体装置SD1の平面図である。なお、半導体装置SD1の平面構造の理解を簡単にするため、図2は、光導波路OL、薄膜部HT1、配線部M1A,M1B,M1Cおよび保護膜14のみを示している。
実施の形態1の半導体装置SD1を構成する光変調器PCについて、図3を用いて説明する。図3は、実施の形態1の光変調器PCを示す平面図である。
実施の形態1の半導体装置SD1の製造方法について、図4〜図15を用いて工程順に説明する。図4、図6、図8、図9、図11、図13および図14は、実施の形態1の半導体装置SD1の製造工程中の要部断面図である。図5、図7、図10、図12および図15は、実施の形態1の半導体装置SD1の製造工程中の平面図である。
本願発明者が検討した検討例の半導体装置の構成、および、その製造方法を、図16〜図21を用いて説明する。図16は、検討例の半導体装置SD100の要部断面図である。図17〜図21は、検討例の半導体装置SD100の製造工程中の要部断面図である。
図1に示すように、実施の形態1の半導体装置SD1において、薄膜部HT1の膜厚THT1は、一対の配線部M1A,M1Bの膜厚THM1よりも小さい。すなわち、薄膜部HT1は、一対の配線部M1A,M1Bよりも抵抗が大きい。これにより、薄膜部HT1を光導波路OLの温度を変えるためのヒータとして使用することができる。
実施の形態2の半導体装置SD2の構成を、図22を用いて説明する。図22は、実施の形態2の半導体装置SD2の要部断面図である。
実施の形態3の半導体装置SD3の構成を、図32を用いて説明する。図32は、実施の形態3の半導体装置SD3の要部断面図である。
以上で説明した、実施の形態1〜3の半導体装置、および、これらの製造方法の変形例について説明する。
11 層間絶縁膜(第2絶縁膜、第3絶縁膜)
12 バリア膜
13 導電膜
14 保護膜
15 層間絶縁膜
16 窒化チタン膜
17 層間絶縁膜
20 層間絶縁膜(第4絶縁膜)
21 層間絶縁膜(第5絶縁膜)
22 フォトレジスト膜
23 LTO膜
AF 反射防止膜
CL 絶縁層(第1絶縁膜)
D1 配線溝(第1溝)
D100A,D100B,D100C 配線溝
D2A,D2B,D2C 配線溝(第2溝)
D3A,D3B,D3C 配線溝(第1溝)
D4 配線溝(第2溝)
D5 配線溝(第1溝)
D6A,D6B,D6C 配線溝(第2溝)
D7A,D7B,D7C 配線溝
Dd1,Dd2,Dd3,Dd4,Dd5,Dd6 深さ
HT ヒータ
HT1 薄膜部
HT100 ヒータ
HT2 薄膜部
HT3 薄膜部
M1 配線部
M100A,M100B,M100C 配線部
M1A,M1B,M1C 配線部
M2A,M2B,M2C 配線部
M3A,M3B,M3C 配線部
M4A,M4B,M4C 配線部
OL,OLa,OLe,OLo 光導波路
PC 光変調器
PR1,PR2,PR3,PR4 フォトレジスト膜
PRO1,PRO2,PRO3,PRO4 開口部
SD1,SD2,SD3 半導体装置
SD100 半導体装置
SL 半導体層
SUB 基体
THB1,THB3,THB4,THB5 膜厚
THC,THC1,THC3,THC4,THC5 膜厚
THM1,THM3,THM4 膜厚
THT1,THT2,THT3 膜厚
Claims (20)
- 基体と、
前記基体上に形成された第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に形成された光導波路と、
前記光導波路を覆うように前記第1絶縁膜上に形成された第2絶縁膜と、
前記第2絶縁膜に埋め込まれた配線部および薄膜部と、
を有し、
前記薄膜部は、前記光導波路の上方に配置され、
前記薄膜部は、前記配線部よりも薄く、かつ、前記配線部と一体に形成されている、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記薄膜部は、ヒータである、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記配線部は、バリア膜と導電膜との積層膜からなる、半導体装置。 - 請求項3記載の半導体装置において、
前記薄膜部は、前記バリア膜からなる、半導体装置。 - 請求項3記載の半導体装置において、
前記薄膜部は、前記バリア膜と前記導電膜との積層膜からなり、
前記薄膜部に含まれる前記導電膜は、前記配線部に含まれる前記導電膜よりも薄い、半導体装置。 - 請求項3記載の半導体装置において、
前記導電膜は、銅からなる、半導体装置。 - 請求項3記載の半導体装置において、
前記バリア膜は、窒化タンタル膜とタンタル膜との積層膜からなる、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第2絶縁膜は、前記光導波路を覆うように前記第1絶縁膜上に形成された第3絶縁膜と、前記第3絶縁膜上に形成された第4絶縁膜との積層膜からなり、
前記配線部は、前記第4絶縁膜に埋め込まれている、半導体装置。 - 請求項8記載の半導体装置において、
前記第1絶縁膜および前記第3絶縁膜は、酸化シリコンからなり、
前記第4絶縁膜は、酸化シリコンよりも比誘電率が低い材料からなる、半導体装置。 - (a)基体と、前記基体上に形成された第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上に形成された半導体層とを有する半導体基板を用意する工程、
(b)前記半導体層をパターニングすることによって、前記第1絶縁膜上に前記半導体層からなる光導波路を形成する工程、
(c)前記第1絶縁膜上に前記光導波路を覆う第2絶縁膜を形成する工程、
(d)前記第2絶縁膜に第1溝と前記第1溝よりも深い第2溝とを形成する工程、
(e)前記(d)工程の後に、前記第2絶縁膜上に、バリア膜および導電膜を順次形成する工程、
(f)前記第1溝および前記第2溝の外部の前記導電膜および前記バリア膜を除去することにより、前記第2溝内に配線部を形成し、かつ、前記第1溝内に前記配線部よりも薄い薄膜部を前記配線部と一体的に形成する工程、
を含み、
前記第1溝は前記光導波路の上方に配置されている、半導体装置の製造方法。 - 請求項10記載の半導体装置の製造方法において、
前記薄膜部は、ヒータである、半導体装置の製造方法。 - 請求項10記載の半導体装置の製造方法において、
前記配線部は、前記バリア膜と前記導電膜との積層膜からなり、
前記薄膜部は、前記バリア膜からなる、半導体装置の製造方法。 - 請求項10記載の半導体装置の製造方法において、
前記配線部および前記薄膜部は、前記バリア膜と前記導電膜との積層膜からなり、
前記薄膜部に含まれる前記導電膜は、前記配線部に含まれる前記導電膜よりも薄い、半導体装置の製造方法。 - 請求項10記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2絶縁膜は、前記光導波路を覆うように前記第1絶縁膜上に形成された第3絶縁膜と、前記第3絶縁膜上に形成された第4絶縁膜との積層膜からなり、
前記(d)工程では、
前記第4絶縁膜に前記第1溝と前記第2溝とを形成する、半導体装置の製造方法。 - 請求項14記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1絶縁膜および前記第3絶縁膜は、酸化シリコンからなり、
前記第4絶縁膜は、酸化シリコンよりも比誘電率が低い材料からなる、半導体装置の製造方法。 - 請求項14記載の半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程の後であって、前記(d)工程の前に、
(g)前記第4絶縁膜上に第5絶縁膜を形成する工程、
を有し、
前記(f)工程において、
前記第1溝および前記第2溝の外部の前記導電膜および前記バリア膜を除去する際に、前記第5絶縁膜を除去する、半導体装置の製造方法。 - 請求項16記載の半導体装置の製造方法において、
前記第5絶縁膜は、酸化シリコンからなる、半導体装置の製造方法。 - 請求項10記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2溝は、前記第1溝を形成した後に形成する、半導体装置の製造方法。 - 請求項10記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1溝は、前記第2溝を形成した後に形成する、半導体装置の製造方法。 - 請求項10記載の半導体装置の製造方法において、
前記(d)工程は、
(d−1)第1フォトレジスト膜をマスクにして前記第2絶縁膜をエッチングすることにより、前記第1溝を形成する工程、
(d−2)第2フォトレジスト膜をマスクにして前記第2絶縁膜をエッチングすることにより、前記第2溝を形成する工程、
を含み、
前記(d−2)工程は、前記(d−1)工程の前または後に行う、半導体装置の製造方法。
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