JP2826239B2 - コンデンサ - Google Patents

コンデンサ

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JP2826239B2
JP2826239B2 JP4305317A JP30531792A JP2826239B2 JP 2826239 B2 JP2826239 B2 JP 2826239B2 JP 4305317 A JP4305317 A JP 4305317A JP 30531792 A JP30531792 A JP 30531792A JP 2826239 B2 JP2826239 B2 JP 2826239B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体基板にに作り込
まれたコンデンサに関する。
【0002】
【従来の技術】ICなどの場合、コンデンサはトランジ
スタなどの半導体素子と共に半導体基板に作り込まれて
いる。図11は半導体基板に設けた従来のコンデンサを
あらわす。コンデンサ70は一対の電極の間に誘電体が
設けられてなる構成であって、n型半導体基板71の表
面に設けられた絶縁膜72が誘電体であって、これ挟む
+ 型不純物拡散領域73とポリシリコン層74が一対
の電極となっているのである。半導体基板では図示外に
はトランジスタなどの半導体素子も設けられている。
【0003】しかしながら、コンデンサ70の場合には
大容量化を図ることが難しい。アナログ回路をIC化す
る場合など大容量コンデンサが必要なのであるが、これ
が難しいのである。コンデンサの容量を増すには、絶縁
膜72の厚みを薄くすることが考えられるが、厚みを薄
くすると絶縁膜を利用している半導体素子の耐圧が低下
してしまう。半導体基板に設けるコンデンサは他の半導
体素子と併設されるのが普通であるから、大容量化が出
来ても半導体素子の耐圧が低下したのでは意味がない。
【0004】また、絶縁膜の材料を比誘電率の大きなも
のに変え大容量化を図ることも考えられるが、比誘電率
が高く従来の絶縁膜と同じように使える材料はないのが
現状である。勿論、絶縁膜面積を大きくすれば大容量化
が図れるが、この場合はチップ面積の増大を伴い、コス
トが上昇するだけでなく集積化が阻まれるため現実的で
はない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記事情
に鑑み、チップ面積の増大や併設半導体素子の耐圧低下
を伴わず、勿論、新規の誘電体材料も使わずに大容量化
が図れるコンデンサを提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明にかかる半導体基板に設けられたコンデン
サは、一対の電極の間に誘電体が設けられてなる構成で
あって、前記半導体基板の一側に形成された溝の内の表
面に設けられた絶縁膜が前記誘電体であり、前記溝の内
面部分に不純物を拡散することにより設けられた不純物
拡散領域からなる電極と、前記絶縁膜の表面に設けられ
た電極とが前記一対の電極であるコンデンサ(以下、
「第1発明のコンデンサ」という)、あるいは、一対の
電極の間にpn接合が設けられてなる構成であって、前
記半導体基板の一側に形成された溝の内面部分に不純物
を拡散することにより設けられた逆導電型の不純物拡散
領域のpn接合が前記一対の電極の間のpn接合であ
り、前記不純物拡散領域の表面にコンタクトする電極
と、前記半導体基板の他側における基板と同導電型の半
導体領域の表面にコンタクトする電極とが前記一対の電
極であるコンデンサ(以下、「第2発明のコンデンサ」
と言う)である。
【0007】この発明のコンデンサにおいて、半導体基
板の他側より不純物拡散領域に達するように不純物を拡
散することにより形成された前記不純物拡散領域と同導
電型の不純物拡散領域が設けられており、この同導電型
の不純物拡散領域の表面にコンタクトする電極も半導体
基板の他側に設けられている形態は非常に有用性が高
い。
【0008】この発明のコンデンサが設けられる半導体
基板には、普通、トランジスタなどの半導体素子が併設
されている。つまり、この発明のコンデンサはIC(集
積回路)の一要素としてのコンデンサとなるものなので
あって、半導体基板に設けられる溝は、半導体素子形成
域の裏面であって、溝の本数は一本でもよいし多数本で
あってもよい。溝は両端が繋がって環状となっていても
よいし、両端が繋がっていなくてもよい。
【0009】
【作用】第1発明のコンデンサは、半導体基板の一側に
形成された溝の内の表面の絶縁膜が誘電体である。半導
体基板の溝形成側を裏面として併設半導体素子用の絶縁
膜と誘電体の絶縁膜を別とすることが出来る。その結
果、誘電体用の絶縁膜を薄くしコンデンサの大容量化を
行っても、半導体素子用の絶縁膜の厚みを薄くするわけ
ではないため半導体素子の耐圧が低下を伴わない。ま
た、半導体素子形成域の下方の裏面を利用して溝や電極
用不純物拡散領域を形成すればチップ面積の増加を伴な
わずにすむ。電極用不純物拡散領域に引き出しのため半
導体基板の表面から不純物を拡散することにより同導電
型の不純物拡散領域を到達させる必要があるけれども、
溝が掘り込まれている分だけ拡散距離が短いため、同導
電型の不純物拡散領域の形成は容易である。従来の10
〜100倍の容量で尚かつ面積を小さくすることも不可
能ではない。勿論、誘電体用の絶縁膜の材料は従来と同
じものでよい。
【0010】第2発明のコンデンサは、pn接合による
容量を利用していて、絶縁膜を使わないため、併設され
る半導体素子の耐圧低下の心配がない。半導体基板の溝
形成を併設半導体素子の形成域の下側の裏面とすること
で、溝の側面・底面を全面的に利用して不純物拡散領域
を広く形成すれば、チップ面積の拡大を伴わずに広い面
積のpn接合が形成出来て大容量化が図れる。勿論、新
規な誘電体用の材料が不要なことは言うまでもない。
【0011】半導体基板の他側より不純物拡散領域に達
するように不純物を拡散することにより形成された前記
不純物拡散領域と同導電型の不純物拡散領域が設けられ
ており、この同導電型の不純物拡散領域の表面にコンタ
クトする電極も半導体基板の他側に設けられている場
合、コンデンサの両電極とも配線の接続が半導体基板の
表面側で行えるため、利用し易いコンデンサであること
になる。
【0012】
【実施例】以下、実施例のコンデンサを図面を参照しな
がら詳しく説明する。 −実施例1− 図1は、第1発明の実施例にかかる半導体基板に設けら
れたコンデンサをあらわしている。
【0013】コンデンサ1は、一対の電極の間に誘電体
が設けられてなる構成のコンデンサである。コンデンサ
1は、n型半導体基板2の裏面に設けられた溝3の内の
表面に設けられた絶縁膜4が誘電体である。そして、溝
3の内面部分に不純物を拡散することにより設けられた
左右のp+ 型不純物拡散領域(図示外で繋がっている)
5を一方の電極とし、絶縁膜4の表面に設けられた電極
6を他方の電極とし、両電極の間に誘電体である絶縁膜
4が設けられコンデンサとなっているのである。
【0014】不純物拡散領域5と同時にp+ 型の不純物
拡散領域7が形成されており、さらに、半導体基板2の
表面から不純物を拡散することにより、不純物拡散領域
5に達するp+ 型の不純物拡散領域8と不純物拡散領域
7に達するp+ 型の不純物拡散領域9とが形成されてい
る。そして、電極10が絶縁膜11を通して不純物拡散
領域8にコンタクとしており、また、電極6は絶縁膜3
を通して不純物拡散領域7にコンタクトするとともに電
極12が不純物拡散領域9にコンタクトしていて、両電
極6,10が不純物拡散領域7,9を通して接続されて
いる。つまり、コンデンサ1の両電極は半導体基板2の
表面側に引き出されていて非常に配線接続が容易となっ
ている。
【0015】なお、半導体基板1では不純物拡散領域
8,9は部分的に形成されているだけであって溝3の上
は大部分空いており、ここにトランジスタなどの併設半
導体素子を設け、集積化構成とすることが出来る。続い
て、コンデンサ1の作製の仕方を説明する。図3にみる
ように、素子未形成のn型のシリコン半導体基板2の両
面に熱酸化により厚み5000Åの熱酸化膜40,41
を形成する。図では上側(熱酸化膜40側)が最終的に
は裏面となる。
【0016】ついで、図4にみるように、フォトリソグ
ラフィ工程とRIE工程によるパターンニングで熱酸化
膜40の一部を除去し窓42を開け、80℃程度のKO
H水溶液などのエッチャントに浸漬する異方性エッチン
グを行い、熱酸化膜を除去した箇所を掘り下げ、54.
5°の角度の傾斜の溝3を形成する。ついで、図5にみ
るように、全面に再び3000Åの熱酸化膜44を形成
し、図6にみるように、フォトリソグラフィ工程とRI
E工程によるパターンニングで熱酸化膜44の一部を除
去し窓45を開け、図7にみるように、残った熱酸化膜
をマスクにして50KeVでボロンを3EI5イオン注
入する。イオン注入後、図8にみるように、裏面の熱酸
化膜を除去し改めて厚み500Åの熱酸化膜3を形成す
る。この時、イオン注入したp+ 型不純物拡散領域を形
成するようになる。
【0017】次に、図9に示すように、フォトリソグラ
フィ工程とRIE工程によるパターンニングで半導体基
板2の表面側の絶縁膜(熱酸化膜)11の一部を除去し
窓48を開け、残った絶縁膜をマスクにして50KeV
でボロンを3EI5イオン注入する。イオン注入後、拡
散炉に入れて拡散処理し、図10にみるように、不純物
拡散領域5は不純物拡散領域8と、不純物拡散領域7は
不純物拡散領域9とそれぞれ繋がるようにp+ 型領域を
形成し、フォトリソグラフィ工程とRIE工程げ絶縁膜
3,11の電極コンタクト部分を除去してから、アルミ
ニウム電極形成工程を経て、電極6,10,12を設け
れば図1のコンデンサ1が出来る。なお、半導体素子を
併設する場合はコンデンサの作り込みと平行ないし前後
して半導体素子の併作り込みを行い集積化構成すること
になる。
【0018】−実施例2− 図2は、第2発明の実施例にかかる半導体基板に設けら
れたコンデンサをあらわしている。コンデンサ21は、
一対の電極の間にpn接合が設けられてなる構成のコン
デンサである。コンデンサ21は、n型の半導体基板2
2の裏面に設けられた溝23の内面部分に不純物を拡散
することにより設けられたp+ 型の不純物拡散領域24
のpn接合に出来る空乏層25を利用しており、不純物
拡散領域24の表面にコンタクトする電極26を一方の
電極とし、半導体基板22の表面側のn+ 型の不純物拡
散領域27の表面に絶縁膜30を通してコンタクトする
電極28を他方の電極とし、両電極の間に不純物拡散領
域24のpn接合が設けられコンデンサとなっているの
である。
【0019】一方、半導体基板22の表面から不純物を
拡散することにより、不純物拡散領域24に達するp+
型の不純物拡散領域31が形成されていて、この不純物
拡散領域31に絶縁膜30を通して電極33がコンタク
トしており、両電極26,33が不純物拡散領域24,
31を通して接続されている。つまり、コンデンサ21
の両電極は半導体基板22の表面側に引き出されていて
非常に配線接続が容易となっている。
【0020】なお、半導体基板22では不純物拡散領域
27,31は部分的に形成されているだけであって溝2
3の上は大部分空いており、ここにトランジスタなどの
併設半導体素子を設け、集積化構成とすることが出来
る。また、溝23が底面に凹凸の付いた波打ち形状であ
れば、pn接合面に凹凸が付き面積が広くなり、容量を
増す上で有利である。
【0021】
【発明の効果】第1,2発明のコンデンサは、半導体基
板の一側に形成された溝を旨く利用して、新規な誘電体
材料を使わず、チップ面積の増大や併設する半導体素子
の耐圧低下も伴わずに容量を大きくとれる構成であるた
め、非常に有用である。また、半導体基板の溝形成側に
設ける電極を反対側に引き出した場合には、配線が容易
となるため有用性はより高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のコンデンサの要部構成をあらわす断
面図。
【図2】実施例2のコンデンサの要部構成をあらわす断
面図。
【図3】実施例1のコンデンサの製造での熱酸化膜形成
工程を示す断面図。
【図4】実施例1のコンデンサの製造での溝形成工程を
示す断面図。
【図5】実施例1のコンデンサの製造での溝内への熱酸
化膜形成工程を示す断面図。
【図6】実施例1のコンデンサの製造でのイオン注入用
マスク形成工程を示す断面図。
【図7】実施例1のコンデンサの製造でのイオン注入工
程を示す断面図。
【図8】実施例1のコンデンサの製造での誘電体用絶縁
膜形成工程を示す断面図。
【図9】実施例1のコンデンサの製造でのイオン注入工
程を示す断面図。
【図10】実施例1のコンデンサの製造での不純物拡散工
程を示す断面図。
【図11】従来のコンデンサの要部構成をあらわす断面
図。
【符号の説明】
1 コンデンサ 2 半導体基板 3 溝 4 絶縁膜 5 不純物拡散領域 6 電極 7 不純物拡散領域 8 不純物拡散領域

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の電極の間に誘電体が設けられてな
    る構成であって半導体基板に設けられたコンデンサにお
    いて、前記半導体基板の一側に形成された溝の内の表面
    に設けられた絶縁膜が前記誘電体であり、前記溝の内面
    部分に不純物を拡散することにより設けられた不純物拡
    散領域からなる電極と、前記絶縁膜の表面に設けられた
    電極とが前記一対の電極であり、さらに、半導体基板の
    他側より不純物拡散領域に達するように不純物を拡散す
    ることにより形成された前記不純物拡散領域と同導電型
    の不純物拡散領域が設けられており、この同導電型の不
    純物拡散領域の表面にコンタクトする電極も半導体基板
    の他側に設けられていることを特徴とするコンデンサ。
  2. 【請求項2】 一対の電極の間にpn接合が設けられて
    なる構成であって半導体基板に設けられているコンデン
    サにおいて、前記半導体基板の一側に形成された溝の内
    面部分に不純物を拡散することにより設けられた逆導電
    型の不純物拡散領域のpn接合が前記一対の電極の間の
    pn接合であり、前記不純物拡散領域の表面にコンタク
    トする電極と、前記半導体基板の他側における基板と同
    導電型の半導体領域の表面にコンタクトする電極とが前
    記一対の電極であり、さらに、半導体基板の他側より不
    純物拡散領域に達するように不純物を拡散することによ
    り形成された前記不純物拡散領域と同導電型の不純物拡
    散領域が設けられており、この同導電型の不純物拡散領
    域の表面にコンタクトする電極も半導体基板の他側に設
    けられていることを特徴とするコンデンサ。
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