JP2020120068A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
【課題】キャパシタの容量値を安定させることが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、半導体装置は、半導体基板と、半導体基板上に形成された第1ゲルマニウム膜と、第1ゲルマニウム膜上に形成されたキャパシタと、キャパシタを覆うように半導体基板上に形成された層間絶縁膜とを備える。キャパシタは、第1ゲルマニウム膜上に形成された下部電極と、下部電極上に形成された誘電膜と、誘電膜上に形成された上部電極とを有している。【選択図】図3A semiconductor device capable of stabilizing the capacitance value of a capacitor is provided. A semiconductor device includes a semiconductor substrate, a first germanium film formed on the semiconductor substrate, a capacitor formed on the first germanium film, and a capacitor formed on the semiconductor substrate so as to cover the capacitor. and a formed interlayer insulating film. The capacitor has a lower electrode formed on the first germanium film, a dielectric film formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the dielectric film. [Selection drawing] Fig. 3
Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
特許文献1(特開2017−49504号公報)には、半導体装置が記載されている。特許文献1に記載の半導体装置は、半導体基板を有している。半導体基板は、単結晶シリコンで形成されている基体と、シリコン酸化物で形成されている絶縁層と、単結晶シリコンで形成されている半導体層とを有している。絶縁層は、基体上に形成されている。半導体層は、絶縁層上に形成されており、p型半導体になっている。 A semiconductor device is described in Patent Document 1 (JP-A-2017-49504). The semiconductor device described in Patent Document 1 has a semiconductor substrate. The semiconductor substrate has a base body made of single crystal silicon, an insulating layer made of silicon oxide, and a semiconductor layer made of single crystal silicon. The insulating layer is formed on the base. The semiconductor layer is formed on the insulating layer and is a p-type semiconductor.
特許文献1に記載の半導体装置は、フォトダイオードを有している。フォトダイオードは、半導体層上に形成されているゲルマニウム膜と、ゲルマニウム膜上に形成されているシリコン膜とを有している。ゲルマニウム膜は、i型半導体である。シリコン膜は、n型半導体である。すなわち、特許文献1に記載の半導体装置では、半導体層、ゲルマニウム膜及びシリコン膜により、pin型のフォトダイオードが形成されている。特許文献1に記載の半導体装置においては、半導体基板上にフォトダイオードを覆うように層間絶縁膜が形成されている。 The semiconductor device described in Patent Document 1 has a photodiode. The photodiode has a germanium film formed on the semiconductor layer and a silicon film formed on the germanium film. The germanium film is an i-type semiconductor. The silicon film is an n-type semiconductor. That is, in the semiconductor device described in Patent Document 1, a pin type photodiode is formed by the semiconductor layer, the germanium film, and the silicon film. In the semiconductor device described in Patent Document 1, an interlayer insulating film is formed on a semiconductor substrate so as to cover the photodiode.
ゲルマニウム膜及びシリコン膜の形成プロセスを安定化させるために、フォトダイオードが形成される部分以外にも、ゲルマニウム膜が形成される(以下においては、「ダミーゲルマニウム膜」という)が形成される。特許文献1に記載の半導体装置においてキャパシタが必要になる場合、層間絶縁膜上に形成された配線とダミーゲルマニウム膜上に形成されたシリコン膜(以下においては、「ダミーシリコン膜」という)とで層間絶縁膜を挟み込むことにより、キャパシタを形成することが考えられる。 In order to stabilize the process of forming the germanium film and the silicon film, a germanium film is formed (hereinafter referred to as “dummy germanium film”) in a portion other than the portion where the photodiode is formed. When the semiconductor device described in Patent Document 1 requires a capacitor, the wiring formed on the interlayer insulating film and the silicon film formed on the dummy germanium film (hereinafter referred to as “dummy silicon film”) It is possible to form a capacitor by sandwiching an interlayer insulating film.
ダミーゲルマニウム膜及びダミーシリコン膜を覆っている層間絶縁膜の表面には、段差が残る。そのため、配線とダミーシリコン膜との間にある層間絶縁膜の厚さがばらつき、その結果、キャパシタの容量値もばらつく。 A step remains on the surface of the interlayer insulating film covering the dummy germanium film and the dummy silicon film. Therefore, the thickness of the interlayer insulating film between the wiring and the dummy silicon film varies, and as a result, the capacitance value of the capacitor also varies.
その他の課題及び新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will be apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
一実施形態に係る半導体装置は、半導体基板と、半導体基板上に形成された第1ゲルマニウム膜と、第1ゲルマニウム膜上に形成されたキャパシタと、キャパシタを覆うように半導体基板上に形成された層間絶縁膜とを備える。キャパシタは、第1ゲルマニウム膜上に形成された下部電極と、下部電極上に形成された誘電膜と、誘電膜上に形成された上部電極とを有している。 A semiconductor device according to an embodiment is formed on a semiconductor substrate, a first germanium film formed on the semiconductor substrate, a capacitor formed on the first germanium film, and a semiconductor substrate so as to cover the capacitor. And an interlayer insulating film. The capacitor has a lower electrode formed on the first germanium film, a dielectric film formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the dielectric film.
一実施形態に係る半導体装置によると、キャパシタの容量値を安定させることが可能になる。 According to the semiconductor device of one embodiment, it is possible to stabilize the capacitance value of the capacitor.
実施形態の詳細を、図面を参酌しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さない。 The details of the embodiment will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts will be denoted by the same reference symbols and redundant description will not be repeated.
(第1実施形態)
以下に、第1実施形態に係る半導体装置の構成を説明する。
(First embodiment)
The configuration of the semiconductor device according to the first embodiment will be described below.
図1に示されるように、第1実施形態に係る半導体装置は、半導体基板SUBを有している。半導体基板SUBは、平面視において、第1領域R1と、第2領域R2と、第3領域R3とを有している。第1領域R1には、ゲルマニウム膜GF1が形成されている。第2領域R2には、ゲルマニウム膜GF2が形成されている。第3領域R3には、光導波路WGが形成されている。第3領域R3には、光導波路WG以外に、カプラ、光変調器等の光素子が形成されている。 As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the first embodiment has a semiconductor substrate SUB. The semiconductor substrate SUB has a first region R1, a second region R2, and a third region R3 in plan view. A germanium film GF1 is formed in the first region R1. A germanium film GF2 is formed in the second region R2. The optical waveguide WG is formed in the third region R3. In the third region R3, optical elements such as a coupler and an optical modulator are formed in addition to the optical waveguide WG.
図2に示されるように、半導体基板SUBは、支持基板SSUBと、絶縁層BOXとを有している。支持基板SSUBは、単結晶のシリコン(Si)で形成されている。絶縁層BOXは、例えばシリコン酸化物で形成されている。半導体基板SUBは、第1領域R1において、半導体層SOI1をさらに有している。半導体層SOI1は、単結晶のシリコンで形成されている。半導体層SOI1は、絶縁層BOX上に形成されている。 As shown in FIG. 2, the semiconductor substrate SUB has a support substrate SSUB and an insulating layer BOX. The support substrate SSUB is formed of single crystal silicon (Si). The insulating layer BOX is made of, for example, silicon oxide. The semiconductor substrate SUB further has a semiconductor layer SOI1 in the first region R1. The semiconductor layer SOI1 is formed of single crystal silicon. The semiconductor layer SOI1 is formed on the insulating layer BOX.
半導体層SOI1の表面には、不純物拡散領域DIFが形成されている。不純物拡散領域DIFは、p型半導体となっている。すなわち、半導体層SOI1は、不純物拡散領域DIFにおいて、ホウ素(B)等のアクセプタを不純物として含んでいる。 An impurity diffusion region DIF is formed on the surface of the semiconductor layer SOI1. The impurity diffusion region DIF is a p-type semiconductor. That is, the semiconductor layer SOI1 contains an acceptor such as boron (B) as an impurity in the impurity diffusion region DIF.
不純物拡散領域DIF上には、ゲルマニウム膜GF1が形成されている。ゲルマニウム膜GF1は、不純物のドープされていない単結晶のゲルマニウム(Ge)で構成される膜である。すなわち、ゲルマニウム膜GF1は、真性半導体(i型半導体)となっている。 A germanium film GF1 is formed on the impurity diffusion region DIF. The germanium film GF1 is a film made of single crystal germanium (Ge) not doped with impurities. That is, the germanium film GF1 is an intrinsic semiconductor (i-type semiconductor).
ゲルマニウム膜GF1は、上面GF1aと、側面GF1b及び側面GF1cと、傾斜面GF1d及び傾斜面GF1eとを有している。側面GF1b及び側面GF1cは、互いに対向しているゲルマニウム膜GF1の側面である。傾斜面GF1dは上面GF1a及び側面GF1bに連なっており、傾斜面GF1eは上面GF1a及び側面GF1cに連なっている。傾斜面GF1dと傾斜面GF1eとは、互いに対向している。傾斜面GF1dと傾斜面GF1eとの間の間隔は、上面GF1aから離れるにつれて大きくなっている。 The germanium film GF1 has an upper surface GF1a, a side surface GF1b and a side surface GF1c, an inclined surface GF1d and an inclined surface GF1e. The side surface GF1b and the side surface GF1c are the side surfaces of the germanium film GF1 facing each other. The inclined surface GF1d is connected to the upper surface GF1a and the side surface GF1b, and the inclined surface GF1e is connected to the upper surface GF1a and the side surface GF1c. The inclined surface GF1d and the inclined surface GF1e face each other. The distance between the inclined surface GF1d and the inclined surface GF1e increases as the distance from the upper surface GF1a increases.
ゲルマニウム膜GF1上には、シリコン膜SIF1が形成されている。具体的には、シリコン膜SIF1は、上面GF1a上、傾斜面GF1d上及び傾斜面GF1e上に形成されている。シリコン膜SIF1は、不純物がドープされた単結晶のシリコンで構成される膜である。シリコン膜SIF1は、n型半導体となっている。すなわち、シリコン膜SIF1は、リン(P)等のドナーを不純物として含んでいる。 A silicon film SIF1 is formed on the germanium film GF1. Specifically, the silicon film SIF1 is formed on the upper surface GF1a, the inclined surface GF1d, and the inclined surface GF1e. The silicon film SIF1 is a film made of single crystal silicon doped with impurities. The silicon film SIF1 is an n-type semiconductor. That is, the silicon film SIF1 contains a donor such as phosphorus (P) as an impurity.
上記のとおり、不純物拡散領域DIFはp型半導体であり、ゲルマニウム膜GF1はi型半導体であり、シリコン膜SIF1はn型半導体であるため、不純物拡散領域DIF、ゲルマニウム膜GF1及びシリコン膜SIF1により、pin型のフォトダイオードPDが構成されている。 As described above, since the impurity diffusion region DIF is a p-type semiconductor, the germanium film GF1 is an i-type semiconductor, and the silicon film SIF1 is an n-type semiconductor, the impurity diffusion region DIF, the germanium film GF1, and the silicon film SIF1 A pin type photodiode PD is configured.
第1実施形態に係る半導体装置は、絶縁膜IFを有している。絶縁膜IFは、第1領域R1においては、半導体層SOI1を覆うように形成されている。絶縁膜IFには、不純物拡散領域DIFを露出させる開口OP1が形成されている(図10参照)。絶縁膜IFは、例えばシリコン酸化物で形成されている。 The semiconductor device according to the first embodiment has the insulating film IF. The insulating film IF is formed so as to cover the semiconductor layer SOI1 in the first region R1. An opening OP1 that exposes the impurity diffusion region DIF is formed in the insulating film IF (see FIG. 10). The insulating film IF is formed of, for example, silicon oxide.
第1実施形態に係る半導体装置は、層間絶縁膜ILDを有している。層間絶縁膜ILDは、例えばシリコン酸化物で形成されている。層間絶縁膜ILDは、第1領域R1においては、フォトダイオードPDを覆うように半導体基板SUB上に形成されている。 The semiconductor device according to the first embodiment has an interlayer insulating film ILD. The interlayer insulating film ILD is formed of, for example, silicon oxide. The interlayer insulating film ILD is formed on the semiconductor substrate SUB so as to cover the photodiode PD in the first region R1.
層間絶縁膜ILD中には、コンタクトプラグCP1及びコンタクトプラグCP2が形成されている。コンタクトプラグCP1及びコンタクトプラグCP2は、例えばタングステン(W)で形成されている。コンタクトプラグCP1及びコンタクトプラグCP2は、層間絶縁膜ILD中に形成されたコンタクトホールに埋め込まれている。 A contact plug CP1 and a contact plug CP2 are formed in the interlayer insulating film ILD. The contact plug CP1 and the contact plug CP2 are formed of, for example, tungsten (W). The contact plug CP1 and the contact plug CP2 are buried in the contact hole formed in the interlayer insulating film ILD.
コンタクトプラグCP1は不純物拡散領域DIFに電気的に接続されており、コンタクトプラグCP2はシリコン膜SIF1に電気的に接続されている。コンタクトプラグCP2には、コンタクトプラグCP1よりも高い電位が印加される。すなわち、フォトダイオードPDは、逆バイアスされる。なお、図示されていないが、コンタクトプラグCP1及びコンタクトプラグCP2は、層間絶縁膜ILD上に形成された配線に電気的に接続されている。 The contact plug CP1 is electrically connected to the impurity diffusion region DIF, and the contact plug CP2 is electrically connected to the silicon film SIF1. A higher potential than that of the contact plug CP1 is applied to the contact plug CP2. That is, the photodiode PD is reverse biased. Although not shown, the contact plugs CP1 and CP2 are electrically connected to the wiring formed on the interlayer insulating film ILD.
光導波路WGを介して(又はフォトダイオードPDの上方から)フォトダイオードPDに供給された光は、フォトダイオードPDの内部で光電変換され、電子及びホールを発生させる。上記の逆バイアスにより、発生した電子はコンタクトプラグCP2へ向かうとともに、発生したホールはコンタクトプラグCP1へと向かう。これにより光電流が流れるため、この光電流を検知することにより、フォトダイオードPDは、光の入射を検知することができる。 The light supplied to the photodiode PD via the optical waveguide WG (or from above the photodiode PD) is photoelectrically converted inside the photodiode PD to generate electrons and holes. Due to the reverse bias, the generated electrons move toward the contact plug CP2, and the generated holes move toward the contact plug CP1. As a result, a photocurrent flows, so that the photodiode PD can detect the incidence of light by detecting this photocurrent.
図3に示されるように、半導体基板SUBは、第2領域R2において、半導体層SOI2を有している。半導体層SOI2は、単結晶のシリコンで形成されている。半導体層SOI2は、絶縁層BOX上に形成されている。絶縁膜IFは、第2領域R2において、半導体層SOI2を覆っている。絶縁膜IFには、半導体層SOI2を部分的に露出させる開口OP2(図10参照)が形成されている。 As shown in FIG. 3, the semiconductor substrate SUB has a semiconductor layer SOI2 in the second region R2. The semiconductor layer SOI2 is formed of single crystal silicon. The semiconductor layer SOI2 is formed on the insulating layer BOX. The insulating film IF covers the semiconductor layer SOI2 in the second region R2. An opening OP2 (see FIG. 10) that partially exposes the semiconductor layer SOI2 is formed in the insulating film IF.
開口OP2から露出している半導体層SOI2の表面には、ゲルマニウム膜GF2が形成されている。ゲルマニウム膜GF2は、不純物のドープされていない単結晶のゲルマニウムで構成される膜である。すなわち、ゲルマニウム膜GF2は、ゲルマニウム膜GF1と同一材料で形成されている。ゲルマニウム膜GF2は、i型半導体となっている。 A germanium film GF2 is formed on the surface of the semiconductor layer SOI2 exposed from the opening OP2. The germanium film GF2 is a film made of single crystal germanium which is not doped with impurities. That is, the germanium film GF2 is made of the same material as the germanium film GF1. The germanium film GF2 is an i-type semiconductor.
ゲルマニウム膜GF2は、上面GF2aと、側面GF2b及び側面GF2cと、傾斜面GF2d及び傾斜面GF2eとを有している。側面GF2b及び側面GF2cは、互いに対向しているゲルマニウム膜GF2の側面である。傾斜面GF2dは上面GF2a及び側面GF2bに連なっており、傾斜面GF2eは上面GF2a及び側面GF2cに連なっている。傾斜面GF2dと傾斜面GF2eとは、互いに対向している。傾斜面GF2dと傾斜面GF2eとの間の間隔は、上面GF2aから離れるにつれて大きくなっている。 The germanium film GF2 has an upper surface GF2a, a side surface GF2b and a side surface GF2c, an inclined surface GF2d and an inclined surface GF2e. The side surface GF2b and the side surface GF2c are the side surfaces of the germanium film GF2 facing each other. The inclined surface GF2d is connected to the upper surface GF2a and the side surface GF2b, and the inclined surface GF2e is connected to the upper surface GF2a and the side surface GF2c. The inclined surface GF2d and the inclined surface GF2e face each other. The distance between the inclined surface GF2d and the inclined surface GF2e increases as the distance from the upper surface GF2a increases.
ゲルマニウム膜GF2は、高さHと、幅Wとを有している。高さHは、上面GF2aと半導体層SOI2の表面との間の距離である。幅Wは、側面GF2bと側面GF2cとの間の距離である。高さHは、幅Wよりも小さいことが好ましい。高さHを幅Wで除した値は、1/6以上であることが好ましい。 The germanium film GF2 has a height H and a width W. The height H is the distance between the upper surface GF2a and the surface of the semiconductor layer SOI2. The width W is the distance between the side surface GF2b and the side surface GF2c. The height H is preferably smaller than the width W. A value obtained by dividing the height H by the width W is preferably 1/6 or more.
ゲルマニウム膜GF2は、ゲルマニウム膜GF1のダミー(フォトダイオードPDに用いられないゲルマニウム膜)である。このようなダミーを形成するのは、ダミーを形成しない場合にはゲルマニウム膜の平面視における面積が半導体基板SUBの平面視における面積に比べて小さくなり過ぎる結果、プロセス条件の僅かな変動によりゲルマニウム膜GF1の膜厚等が大きく変動してしまうからである。ゲルマニウム膜GF1及びゲルマニウム膜GF2の平面視における総面積は、半導体基板SUBの平面視における面積の30パーセント程度に調整されることが好ましい。 The germanium film GF2 is a dummy (germanium film not used for the photodiode PD) of the germanium film GF1. When such a dummy is formed, the area of the germanium film in plan view becomes too small compared to the area of the semiconductor substrate SUB in plan view when the dummy is not formed. As a result, the germanium film is slightly changed due to a slight change in process conditions. This is because the film thickness of GF1 and the like change greatly. The total area of the germanium film GF1 and the germanium film GF2 in plan view is preferably adjusted to about 30% of the area of the semiconductor substrate SUB in plan view.
ゲルマニウム膜GF2上には、下部電極LELが形成されている。下部電極LELは、例えば、シリコン膜SIF2である。具体的には、シリコン膜SIF2は、上面GF2a上、傾斜面GF2d上及び傾斜面GF2e上に形成されている。シリコン膜SIF2は、不純物がドープされた単結晶のシリコンで構成される膜である。シリコン膜SIF2は、n型半導体となっている。シリコン膜SIF2は、リン等のドナーを不純物として含んでいる。すなわち、下部電極LELは、シリコン膜SIF1と同一材料で形成されている。 The lower electrode LEL is formed on the germanium film GF2. The lower electrode LEL is, for example, the silicon film SIF2. Specifically, the silicon film SIF2 is formed on the upper surface GF2a, the inclined surface GF2d, and the inclined surface GF2e. The silicon film SIF2 is a film made of single crystal silicon doped with impurities. The silicon film SIF2 is an n-type semiconductor. The silicon film SIF2 contains a donor such as phosphorus as an impurity. That is, the lower electrode LEL is formed of the same material as the silicon film SIF1.
シリコン膜SIF2(下部電極LEL)上には、誘電膜DFが形成されている。誘電膜DFは、例えばシリコン酸化物で形成されている。すなわち、誘電膜DFは、層間絶縁膜ILDと同一材料で形成されている。誘電膜DFは、シリコン膜SIF2を覆うように、半導体基板SUB上の全面にわたって形成されていてもよい。誘電膜DFは、シリコン窒化物(SiN)、シリコン酸窒化物(SiON)で形成されていてもよい。 A dielectric film DF is formed on the silicon film SIF2 (lower electrode LEL). The dielectric film DF is formed of, for example, silicon oxide. That is, the dielectric film DF is formed of the same material as the interlayer insulating film ILD. The dielectric film DF may be formed over the entire surface of the semiconductor substrate SUB so as to cover the silicon film SIF2. The dielectric film DF may be formed of silicon nitride (SiN) or silicon oxynitride (SiON).
誘電膜DF上には、上部電極UELが形成されている。上部電極UELは、例えば窒化チタン(TiN)で形成されている。上部電極UELは、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)等で形成されていてもよい。上部電極UELは、下部電極LEL(シリコン膜SIF2)との間で誘電膜DFを挟み込んでいる。すなわち、下部電極LEL、誘電膜DF及び上部電極UELにより、キャパシタCが構成されている。 The upper electrode UEL is formed on the dielectric film DF. The upper electrode UEL is formed of, for example, titanium nitride (TiN). The upper electrode UEL may be formed of titanium (Ti), aluminum (Al), or the like. The upper electrode UEL sandwiches the dielectric film DF with the lower electrode LEL (silicon film SIF2). That is, the lower electrode LEL, the dielectric film DF, and the upper electrode UEL form the capacitor C.
層間絶縁膜ILDは、第2領域R2においては、キャパシタCを覆うように半導体基板SUB上に形成されている。誘電膜DFの表面のうちの最も半導体層SOI2に近い位置にある部分は、上面GF2aよりも下方にある一方で、層間絶縁膜ILDのうちの最も半導体層SOI2に近い位置にある部分は、上面GF2aよりも上方にある。この点において、層間絶縁膜ILDと誘電膜DFとは、互いに区別される。 The interlayer insulating film ILD is formed on the semiconductor substrate SUB so as to cover the capacitor C in the second region R2. The portion of the surface of the dielectric film DF closest to the semiconductor layer SOI2 is below the upper surface GF2a, while the portion of the interlayer insulating film ILD closest to the semiconductor layer SOI2 is the upper surface. It is above GF2a. In this respect, the interlayer insulating film ILD and the dielectric film DF are distinguished from each other.
図3及び図4に示されるように、層間絶縁膜ILD中には、コンタクトプラグCP3及びコンタクトプラグCP4が形成されている。コンタクトプラグCP3及びコンタクトプラグCP4は、層間絶縁膜ILD中に形成されたコンタクトホールに埋め込まれている。コンタクトプラグCP3及びコンタクトプラグCP4は、下部電極LEL及び上部電極UELにそれぞれ電気的に接続されている。なお、図示されていないが、コンタクトプラグCP3及びコンタクトプラグCP4は、層間絶縁膜ILD上に形成された配線に電気的に接続されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, a contact plug CP3 and a contact plug CP4 are formed in the interlayer insulating film ILD. The contact plug CP3 and the contact plug CP4 are buried in the contact hole formed in the interlayer insulating film ILD. The contact plug CP3 and the contact plug CP4 are electrically connected to the lower electrode LEL and the upper electrode UEL, respectively. Although not shown, the contact plugs CP3 and CP4 are electrically connected to the wiring formed on the interlayer insulating film ILD.
図5に示されるように、半導体基板SUBは、第3領域R3において、半導体層SOI3をさらに有している。半導体層SOI3は、単結晶のシリコンで形成されている。半導体層SOI3は、絶縁層BOX上に形成されている。 As shown in FIG. 5, the semiconductor substrate SUB further includes a semiconductor layer SOI3 in the third region R3. The semiconductor layer SOI3 is formed of single crystal silicon. The semiconductor layer SOI3 is formed on the insulating layer BOX.
第3領域R3において、層間絶縁膜ILDは、半導体層SOI3を覆うように半導体基板SUB上に形成されている。上記のとおり、半導体層SOI3は、絶縁層BOX上に形成されているため、その上面、両側面及び下面が、シリコン酸化物で形成されている層間絶縁膜ILD及び絶縁層BOXで覆われている。シリコン酸化物の屈折率は、シリコンの屈折率よりも小さい。この屈折率差に起因して、半導体層SOI3中を伝搬する光は、半導体層SOI3中に閉じ込められる。このように、光導波路WGは、半導体層SOI3、絶縁層BOX及び層間絶縁膜ILDにより構成されている。 In the third region R3, the interlayer insulating film ILD is formed on the semiconductor substrate SUB so as to cover the semiconductor layer SOI3. As described above, since the semiconductor layer SOI3 is formed on the insulating layer BOX, its upper surface, both side surfaces and lower surface are covered with the interlayer insulating film ILD and the insulating layer BOX formed of silicon oxide. .. The refractive index of silicon oxide is smaller than that of silicon. Due to this refractive index difference, the light propagating in the semiconductor layer SOI3 is confined in the semiconductor layer SOI3. Thus, the optical waveguide WG is composed of the semiconductor layer SOI3, the insulating layer BOX, and the interlayer insulating film ILD.
以下に、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
図6に示されるように、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板準備工程S1と、半導体層パターンニング工程S2と、不純物拡散領域形成工程S3と、絶縁膜形成工程S4と、エピタキシャル成長工程S5と、誘電膜形成工程S6と、上部電極形成工程S7と、層間絶縁膜形成工程S8と、コンタクトプラグ形成工程S9とを有している。
The method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described below.
As shown in FIG. 6, the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment includes a semiconductor substrate preparing step S1, a semiconductor layer patterning step S2, an impurity diffusion region forming step S3, and an insulating film forming step S4. An epitaxial growth step S5, a dielectric film forming step S6, an upper electrode forming step S7, an interlayer insulating film forming step S8, and a contact plug forming step S9 are included.
図7に示されるように、半導体基板準備工程S1においては、半導体基板SUBが準備される。半導体基板SUBは、支持基板SSUBと、支持基板SSUB上に形成された絶縁層BOXと、絶縁層BOX上に形成された半導体層SOIとを有している。半導体層SOIは、単結晶のシリコンで形成されている。すなわち、半導体基板準備工程S1において準備される半導体基板SUBは、SOI(Silicon On Insulator)基板である。 As shown in FIG. 7, in the semiconductor substrate preparing step S1, the semiconductor substrate SUB is prepared. The semiconductor substrate SUB includes a support substrate SSUB, an insulating layer BOX formed on the support substrate SSUB, and a semiconductor layer SOI formed on the insulating layer BOX. The semiconductor layer SOI is formed of single crystal silicon. That is, the semiconductor substrate SUB prepared in the semiconductor substrate preparing step S1 is an SOI (Silicon On Insulator) substrate.
図8に示されるように、半導体層パターンニング工程S2においては、半導体層SOIのパターンニングが行われる。半導体層SOIのパターンニングが行われることにより、半導体層SOI1、半導体層SOI2及び半導体層SOI3が形成される。半導体層SOIのパターンニングは、フォトリソグラフィ及びエッチングにより行われる。 As shown in FIG. 8, in the semiconductor layer patterning step S2, the semiconductor layer SOI is patterned. By patterning the semiconductor layer SOI, the semiconductor layer SOI1, the semiconductor layer SOI2, and the semiconductor layer SOI3 are formed. The patterning of the semiconductor layer SOI is performed by photolithography and etching.
図9に示されるように、不純物拡散領域形成工程S3においては、不純物拡散領域DIFの形成が行われる。不純物拡散領域DIFの形成は、イオン注入により行われる。 As shown in FIG. 9, in the impurity diffusion region forming step S3, the impurity diffusion region DIF is formed. The impurity diffusion region DIF is formed by ion implantation.
図10に示されるように、絶縁膜形成工程S4においては、絶縁膜IFの形成が行われる。絶縁膜IFの形成においては、第1に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)により絶縁膜IFを構成する材料が成膜される。絶縁膜IFにおいては、第2に、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、成膜された絶縁膜IFを構成する材料のパターンニングが行われる。これにより、開口OP1及び開口OP2を有する絶縁膜IFが形成されることになる。 As shown in FIG. 10, in the insulating film forming step S4, the insulating film IF is formed. In forming the insulating film IF, first, the material forming the insulating film IF is formed by, for example, CVD (Chemical Vapor Deposition). Secondly, in the insulating film IF, patterning of the material forming the formed insulating film IF is performed by photolithography and etching. As a result, the insulating film IF having the openings OP1 and OP2 is formed.
エピタキシャル成長工程S5は、第1工程S51と、第2工程S52とを有している。図11に示されるように、第1工程S51においては、ゲルマニウム膜GF1及びゲルマニウム膜GF2が形成される。ゲルマニウム膜GF1及びゲルマニウム膜GF2は、例えばCVDを行うことにより、開口OP1から露出している半導体層SOI1上及び開口OP2から露出している半導体層SOI2上に、それぞれエピタキシャル成長する。 The epitaxial growth step S5 has a first step S51 and a second step S52. As shown in FIG. 11, in the first step S51, the germanium film GF1 and the germanium film GF2 are formed. The germanium film GF1 and the germanium film GF2 are epitaxially grown on the semiconductor layer SOI1 exposed from the opening OP1 and on the semiconductor layer SOI2 exposed from the opening OP2, for example, by performing CVD.
ゲルマニウム膜GF1が半導体層SOI1上にエピタキシャル成長する際、開口OP1の縁に近い部分と開口OP2の縁から離れた部分とで、成長レートが異なる。その結果、ゲルマニウム膜GF1には、傾斜面GF1d及び傾斜面GF1eが形成される。同様の理由で、ゲルマニウム膜GF2には、傾斜面GF2d及び傾斜面GF2eが形成される。 When the germanium film GF1 is epitaxially grown on the semiconductor layer SOI1, the growth rate differs between the portion near the edge of the opening OP1 and the portion away from the edge of the opening OP2. As a result, the inclined surface GF1d and the inclined surface GF1e are formed on the germanium film GF1. For the same reason, the inclined surface GF2d and the inclined surface GF2e are formed on the germanium film GF2.
図12に示されるように、第2工程S52においては、シリコン膜SIF1及びシリコン膜SIF2(下部電極LEL)の形成が行われる。シリコン膜SIF1及びシリコン膜SIF2は、CVDを行うことにより、ゲルマニウム膜GF1上及びゲルマニウム膜GF2上にそれぞれエピタキシャル成長する。第1工程S51におけるCVDと第2工程S52におけるCVDとは、同一チャンバ内において反応ガスを切り替えて行うことが好ましい。 As shown in FIG. 12, in the second step S52, the silicon film SIF1 and the silicon film SIF2 (lower electrode LEL) are formed. The silicon film SIF1 and the silicon film SIF2 are epitaxially grown on the germanium film GF1 and the germanium film GF2, respectively, by performing CVD. The CVD in the first step S51 and the CVD in the second step S52 are preferably performed by switching the reaction gas in the same chamber.
図13に示されるように、誘電膜形成工程S6においては、誘電膜DFが形成される。誘電膜DFの形成は、例えばCVDにより行われる。 As shown in FIG. 13, in the dielectric film forming step S6, the dielectric film DF is formed. The dielectric film DF is formed by, for example, CVD.
図14に示されるように、上部電極形成工程S7においては、上部電極UELが形成される。上部電極UELの形成においては、第1に、スパッタリング等により、上部電極UELを構成する材料が成膜される。上部電極UELの形成においては、第2に、成膜された上部電極UELを構成する材料が、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いてパターンニングされる。 As shown in FIG. 14, in the upper electrode forming step S7, the upper electrode UEL is formed. In forming the upper electrode UEL, first, the material forming the upper electrode UEL is deposited by sputtering or the like. In forming the upper electrode UEL, secondly, the material forming the deposited upper electrode UEL is patterned using photolithography and etching.
図15に示されるように、層間絶縁膜形成工程S8においては、層間絶縁膜ILDの形成が形成される。層間絶縁膜ILDの形成においては、第1に、層間絶縁膜ILDを構成する材料が、CVD等により成膜される。層間絶縁膜ILDの形成においては、第2に、成膜された層間絶縁膜ILDを構成する材料が、CMP(Chemical Mechanical Polishing)等で平坦化される。 As shown in FIG. 15, in the interlayer insulating film forming step S8, the interlayer insulating film ILD is formed. In forming the interlayer insulating film ILD, firstly, the material forming the interlayer insulating film ILD is deposited by CVD or the like. In forming the interlayer insulating film ILD, secondly, the material forming the deposited interlayer insulating film ILD is planarized by CMP (Chemical Mechanical Polishing) or the like.
コンタクトプラグ形成工程S9においては、コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP4が形成される。コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP4の形成においては、第1に、層間絶縁膜ILD中にコンタクトホールが形成される。コンタクトホールの形成は、フォトリソグラフィ及びエッチングにより行われる。 In the contact plug forming step S9, the contact plugs CP1 to CP4 are formed. In forming the contact plugs CP1 to CP4, first, a contact hole is formed in the interlayer insulating film ILD. The contact hole is formed by photolithography and etching.
コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP4の形成においては、第2に、コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP4を構成する材料が、CVD等で成膜される。これにより、コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP4を構成する材料が、コンタクトホールに埋め込まれる。コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP4の形成においては、第3に、コンタクトホールからはみだしたコンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP4を構成する材料が、CMP等で除去される。 In forming the contact plugs CP1 to CP4, secondly, the material forming the contact plugs CP1 to CP4 is deposited by CVD or the like. As a result, the material forming the contact plugs CP1 to CP4 is embedded in the contact hole. In forming the contact plugs CP1 to CP4, thirdly, the material forming the contact plugs CP1 to CP4 protruding from the contact hole is removed by CMP or the like.
コンタクトプラグ形成工程S9が行われた後には、配線形成工程が行われる。以上により、図2〜図5に示されるような構造の第1実施形態に係る半導体装置が製造される。 After the contact plug forming step S9 is performed, the wiring forming step is performed. As described above, the semiconductor device according to the first embodiment having the structure shown in FIGS. 2 to 5 is manufactured.
以下に、第1実施形態に係る半導体装置の効果を、比較例と対比しながら説明する。
図16に示されるように、比較例に係る半導体装置の半導体基板SUBは、第2領域R2において、支持基板SSUBと、支持基板SSUB上に形成された絶縁層BOXと、絶縁層BOX上に形成された半導体層SOI2とを有している。
The effects of the semiconductor device according to the first embodiment will be described below in comparison with a comparative example.
As shown in FIG. 16, the semiconductor substrate SUB of the semiconductor device according to the comparative example is formed on the supporting substrate SSUB, the insulating layer BOX formed on the supporting substrate SSUB, and the insulating layer BOX in the second region R2. And the semiconductor layer SOI2.
比較例に係る半導体装置は、半導体層SOI2上に形成されているゲルマニウム膜GF2と、ゲルマニウム膜GF2上に形成されたシリコン膜SIF2とを有している。比較例に係る半導体装置は、誘電膜DF及び上部電極UELを有していない。比較例に係る半導体装置においては、層間絶縁膜ILDがゲルマニウム膜GF2及びシリコン膜SIF2を覆うように形成されており、配線WLがシリコン膜SIF2との間で層間絶縁膜ILDを挟み込むように層間絶縁膜ILD上に形成されている。比較例に係る半導体装置においては、シリコン膜SIF2、配線WL及びシリコン膜SIF2と配線WLとの間にある層間絶縁膜ILDにより、キャパシタC1が構成されている。 The semiconductor device according to the comparative example has a germanium film GF2 formed on the semiconductor layer SOI2 and a silicon film SIF2 formed on the germanium film GF2. The semiconductor device according to the comparative example does not have the dielectric film DF and the upper electrode UEL. In the semiconductor device according to the comparative example, the interlayer insulating film ILD is formed so as to cover the germanium film GF2 and the silicon film SIF2, and the wiring WL sandwiches the interlayer insulating film ILD with the silicon film SIF2. It is formed on the film ILD. In the semiconductor device according to the comparative example, the capacitor C1 is configured by the silicon film SIF2, the wiring WL, and the interlayer insulating film ILD between the silicon film SIF2 and the wiring WL.
CMP等による平坦化が行われるとはいえ、ゲルマニウム膜GF2及びシリコン膜SIF2の上方にある層間絶縁膜ILDの表面には、段差が残る。その結果、シリコン膜SIF2と配線WLとの間にある層間絶縁膜ILDの厚さにばらつきが生じ、その結果、キャパシタC1の容量値にばらつきが生じる。また、層間絶縁膜ILDの厚さ及び膜質は、フォトダイオードPDへの入射効率等を考慮して最適化する必要があるため、キャパシタC1の容量値を考慮して最適化することは困難である。 Although planarization is performed by CMP or the like, a step remains on the surface of the interlayer insulating film ILD above the germanium film GF2 and the silicon film SIF2. As a result, the thickness of the interlayer insulating film ILD between the silicon film SIF2 and the wiring WL varies, and as a result, the capacitance value of the capacitor C1 varies. Further, since the thickness and film quality of the interlayer insulating film ILD need to be optimized in consideration of the incidence efficiency to the photodiode PD, it is difficult to optimize in consideration of the capacitance value of the capacitor C1. ..
他方で、第1実施形態に係る半導体装置においては、キャパシタCの誘電膜には、層間絶縁膜ILDが用いられず、誘電膜DFが用いられる。そのため、キャパシタCの容量値は、層間絶縁膜ILDの表面における段差の影響を受けない。したがって、第1実施形態に係る半導体装置によると、キャパシタCの容量値を安定化させることができる。 On the other hand, in the semiconductor device according to the first embodiment, the dielectric film of the capacitor C does not use the interlayer insulating film ILD but uses the dielectric film DF. Therefore, the capacitance value of the capacitor C is not affected by the step on the surface of the interlayer insulating film ILD. Therefore, according to the semiconductor device of the first embodiment, the capacitance value of the capacitor C can be stabilized.
第1実施形態に係る半導体装置においては、誘電膜DFの厚さ及び膜質を層間絶縁膜ILDとは独立して選択することができるため、誘電膜DFの厚さ及び膜質をキャパシタCの容量値を考慮して最適化することができる。 In the semiconductor device according to the first embodiment, since the thickness and film quality of the dielectric film DF can be selected independently of the interlayer insulating film ILD, the thickness and film quality of the dielectric film DF can be set to the capacitance value of the capacitor C. Can be taken into consideration and optimized.
第1実施形態に係る半導体装置においては、ゲルマニウム膜GF2が傾斜面GF2d及び傾斜面GF2eを有しているため、これらを有していない場合と比較して、平面視における単位面積あたりのキャパシタCの容量値を向上させることが可能となる。 In the semiconductor device according to the first embodiment, since the germanium film GF2 has the inclined surface GF2d and the inclined surface GF2e, the capacitor C per unit area in plan view is larger than that in the case where these are not provided. It is possible to improve the capacitance value of.
図17に示されるように、第1実施形態に係る半導体装置において高さHを幅Wで除した値が1/6以上である場合には、上面GF2aに対する傾斜面GF2d及び傾斜面GF2eの割合が相対的に大きくなる。その結果、平面視における単位面積あたりのキャパシタCの容量値を向上させることが可能になる。 As shown in FIG. 17, in the semiconductor device according to the first embodiment, when the value obtained by dividing the height H by the width W is 1/6 or more, the ratio of the inclined surface GF2d and the inclined surface GF2e to the upper surface GF2a. Is relatively large. As a result, it is possible to improve the capacitance value of the capacitor C per unit area in plan view.
第1実施形態に係る半導体装置において、層間絶縁膜ILD及び誘電膜DFが同一材料で形成されている場合(より具体的には、層間絶縁膜ILD及び誘電膜DFがともにシリコン酸化物で形成されている場合)、層間絶縁膜ILDの屈折率と誘電膜DFの屈折率との間に差がないため、第3領域R3において誘電膜DFを除去するようにパターンニングを行わずとも、光導波路WGにおける光閉じ込め効果に影響がない。そのため、この場合には、誘電膜DFのパターンニング工程を省略できる分、第1実施形態に係る半導体装置の製造工程を簡略化することができる。 In the semiconductor device according to the first embodiment, when the interlayer insulating film ILD and the dielectric film DF are formed of the same material (more specifically, both the interlayer insulating film ILD and the dielectric film DF are formed of silicon oxide). However, since there is no difference between the refractive index of the interlayer insulating film ILD and the refractive index of the dielectric film DF, the optical waveguide can be obtained without patterning to remove the dielectric film DF in the third region R3. It does not affect the light confinement effect in the WG. Therefore, in this case, since the patterning process of the dielectric film DF can be omitted, the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment can be simplified.
上部電極UELがアルミニウムで形成された場合、上部電極UELを構成する材料であるアルミニウムが層間絶縁膜ILD中へと拡散してしまうことを抑制するために、上部電極UELの表面をバリアメタルで被覆する必要がある。しかしながら、上部電極UELが窒化チタンで形成されている場合、バリアメタルを形成する必要がないため、第1実施形態に係る半導体装置の製造工程を簡略化することができる。 When the upper electrode UEL is formed of aluminum, the surface of the upper electrode UEL is covered with a barrier metal in order to prevent aluminum, which is a material forming the upper electrode UEL, from diffusing into the interlayer insulating film ILD. There is a need to. However, when the upper electrode UEL is made of titanium nitride, it is not necessary to form the barrier metal, so that the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment can be simplified.
(第2実施形態)
以下に、第2実施形態に係る半導体装置の構成を説明する。ここでは、第1実施形態に係る半導体装置の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
(Second embodiment)
The configuration of the semiconductor device according to the second embodiment will be described below. Here, the difference from the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment will be mainly described, and repeated description will not be repeated.
第2実施形態に係る半導体装置は、半導体基板SUBを有している。半導体基板SUBは、支持基板SSUBと、支持基板SSUB上に形成されている絶縁層BOXとを有している。半導体基板SUBは、第1領域R1、第2領域R2及び第3領域R3において、それぞれ、半導体層SOI1、半導体層SOI2及び半導体層SOI3を有している。 The semiconductor device according to the second embodiment has a semiconductor substrate SUB. The semiconductor substrate SUB has a support substrate SSUB and an insulating layer BOX formed on the support substrate SSUB. The semiconductor substrate SUB has a semiconductor layer SOI1, a semiconductor layer SOI2, and a semiconductor layer SOI3 in the first region R1, the second region R2, and the third region R3, respectively.
第2実施形態に係る半導体装置は、第1領域R1において、半導体層SOI1の表面に形成されている不純物拡散領域DIFと、不純物拡散領域DIF上に形成されているゲルマニウム膜GF1と、ゲルマニウム膜GF1上に形成されているシリコン膜SIF1とにより構成されているフォトダイオードPDを有している。 In the semiconductor device according to the second embodiment, in the first region R1, the impurity diffusion region DIF formed on the surface of the semiconductor layer SOI1, the germanium film GF1 formed on the impurity diffusion region DIF, and the germanium film GF1. It has a photodiode PD constituted by a silicon film SIF1 formed thereover.
第2実施形態に係る半導体装置は、第2領域R2において、半導体層SOI2上に形成されているゲルマニウム膜GF2と、ゲルマニウム膜GF2上に形成されている下部電極LEL(シリコン膜SIF2)、下部電極LEL上に形成されている誘電膜DF及び誘電膜DF上に形成されている上部電極UELで構成されているキャパシタCを有している。 In the semiconductor device according to the second embodiment, in the second region R2, the germanium film GF2 formed on the semiconductor layer SOI2, the lower electrode LEL (silicon film SIF2) and the lower electrode formed on the germanium film GF2. The capacitor C includes a dielectric film DF formed on the LEL and an upper electrode UEL formed on the dielectric film DF.
第2実施形態に係る半導体装置は、第3領域R3において、半導体層SOI3と半導体層SOI3を覆うように形成されている層間絶縁膜ILDとにより構成されている光導波路WGを有している。これらの点に関して、第2実施形態に係る半導体装置の構成は、第1実施形態に係る半導体装置の構成と共通している。 The semiconductor device according to the second embodiment has the optical waveguide WG including the semiconductor layer SOI3 and the interlayer insulating film ILD formed so as to cover the semiconductor layer SOI3 in the third region R3. With respect to these points, the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment is common to the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment.
しかしながら、第2実施形態に係る半導体装置の構成は、平面視におけるゲルマニウム膜GF2の形状に関して、第1実施形態に係る半導体装置の構成と異なっている。 However, the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment differs from the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment with respect to the shape of the germanium film GF2 in plan view.
図18に示されるように、ゲルマニウム膜GF2には、平面視において第1方向DR1に沿って延在するとともに、平面視において第1方向DR1に交差する第2方向DR2において間隔を空けて配置された複数のスリットSLが形成されている。図19に示されるように、スリットSLは、ゲルマニウム膜GF2を厚さ方向に貫通している。 As shown in FIG. 18, in the germanium film GF2, the germanium film GF2 extends along the first direction DR1 when seen in a plan view, and is arranged at intervals in the second direction DR2 that intersects the first direction DR1 when seen in a plan view. A plurality of slits SL are formed. As shown in FIG. 19, the slit SL penetrates the germanium film GF2 in the thickness direction.
図20に示されるように、ゲルマニウム膜GF2には、スリットSLに代えて、平面視において行列状に配置された複数の開口OP3が形成されていてもよい。図21に示されるように、開口OP3は、ゲルマニウム膜GF2を厚さ方向に貫通している。 As shown in FIG. 20, in the germanium film GF2, instead of the slits SL, a plurality of openings OP3 arranged in a matrix in a plan view may be formed. As shown in FIG. 21, the opening OP3 penetrates the germanium film GF2 in the thickness direction.
以下に、第2実施形態に係る半導体装置の効果を説明する。ここでは、第1実施形態に係る半導体装置の効果と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。 The effects of the semiconductor device according to the second embodiment will be described below. Here, differences from the effects of the semiconductor device according to the first embodiment will be mainly described, and repeated description will not be repeated.
図19及び図21に示されるように、上記のようなスリットSL又は開口OP3が形成されることにより、ゲルマニウム膜GF2において、上面に対する傾斜面の比率が相対的に大きくなる。その結果、第2実施形態に係る半導体装置によると、平面視における単位面積あたりのキャパシタCの容量値をさらに向上させることが可能になる。 As shown in FIGS. 19 and 21, by forming the slit SL or the opening OP3 as described above, in the germanium film GF2, the ratio of the inclined surface to the upper surface becomes relatively large. As a result, according to the semiconductor device of the second embodiment, the capacitance value of the capacitor C per unit area in plan view can be further improved.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
BOX 絶縁層、C,C1 キャパシタ、CP1,CP2,CP3,CP4 コンタクトプラグ、DF 誘電膜、DIF 不純物拡散領域、DR1 第1方向、DR2 第2方向、GF1 ゲルマニウム膜、GF1a 上面、GF1b,GF1c 側面、GF1d,GF1e 傾斜面、GF2 ゲルマニウム膜、GF2a 上面、GF2b,GF2c 側面、GF2d,GF2e 傾斜面、H 高さ、IF 絶縁膜、ILD 層間絶縁膜、LEL 下部電極、OP1,OP2,OP3 開口、PD フォトダイオード、R1 第1領域、R2 第2領域、R3 第3領域、S1 半導体基板準備工程、S2 半導体層パターンニング工程、S3 不純物拡散領域形成工程、S4 絶縁膜形成工程、S5 エピタキシャル成長工程、S6 誘電膜形成工程、S7 上部電極形成工程、S8 層間絶縁膜形成工程、S9 コンタクトプラグ形成工程、S51 第1工程、S52 第2工程、SIF1,SIF2 シリコン膜、SL スリット、SOI,SOI1,SOI2,SOI3 半導体層、SSUB 支持基板、SUB 半導体基板、UEL 上部電極、W 幅、WG 光導波路、WL 配線。 BOX insulating layer, C, C1 capacitor, CP1, CP2, CP3, CP4 contact plug, DF dielectric film, DIF impurity diffusion region, DR1 first direction, DR2 second direction, GF1 germanium film, GF1a upper surface, GF1b, GF1c side surface, GF1d, GF1e inclined surface, GF2 germanium film, GF2a upper surface, GF2b, GF2c side surface, GF2d, GF2e inclined surface, H height, IF insulating film, ILD interlayer insulating film, LEL lower electrode, OP1, OP2, OP3 opening, PD photo Diode, R1 first region, R2 second region, R3 third region, S1 semiconductor substrate preparing step, S2 semiconductor layer patterning step, S3 impurity diffusion region forming step, S4 insulating film forming step, S5 epitaxial growth step, S6 dielectric film Forming step, S7 upper electrode forming step, S8 interlayer insulating film forming step, S9 contact plug forming step, S51 first step, S52 second step, SIF1, SIF2 silicon film, SL slit, SOI, SOI1, SOI2, SOI3 semiconductor layer , SSUB support substrate, SUB semiconductor substrate, UEL upper electrode, W width, WG optical waveguide, WL wiring.
Claims (10)
前記半導体基板上に形成された第1ゲルマニウム膜と、
前記第1ゲルマニウム膜上に形成されたキャパシタと、
前記キャパシタを覆うように前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜とを備え、
前記キャパシタは、前記第1ゲルマニウム膜上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成された誘電膜と、前記誘電膜上に形成された上部電極とを有している、半導体装置。 A semiconductor substrate,
A first germanium film formed on the semiconductor substrate;
A capacitor formed on the first germanium film;
An interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate so as to cover the capacitor,
The semiconductor device, wherein the capacitor has a lower electrode formed on the first germanium film, a dielectric film formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the dielectric film.
前記第1傾斜面と前記第2傾斜面との間の間隔は、前記上面から離れるにつれて大きくなっている、請求項1に記載の半導体装置。 The first germanium film has an upper surface and a first inclined surface and a second inclined surface that are continuous with the upper surface and that face each other,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a distance between the first inclined surface and the second inclined surface increases as the distance from the upper surface increases.
前記開口は、前記第1ゲルマニウム膜を厚さ方向に貫通している、請求項1に記載の半導体装置。 The first germanium film has a plurality of openings arranged in a matrix in a plan view,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the opening penetrates the first germanium film in a thickness direction.
前記フォトダイオードは、前記半導体基板の表面に形成された不純物拡散領域と、前記不純物拡散領域上に形成された第2ゲルマニウム膜と、前記第2ゲルマニウム膜上に形成されているとともに、不純物がドープされているシリコン膜とを有しており、
前記不純物拡散領域の導電型はp型であり、
前記シリコン膜の導電型はn型である、請求項1に記載の半導体装置。 Further equipped with a photodiode,
The photodiode is formed on the impurity diffusion region formed on the surface of the semiconductor substrate, a second germanium film formed on the impurity diffusion region, and on the second germanium film, and is doped with impurities. Has a silicon film that is
The conductivity type of the impurity diffusion region is p-type,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the conductivity type of the silicon film is n-type.
前記下部電極及び前記シリコン膜とは同一材料で形成されている、請求項9に記載の半導体装置。 The first germanium film and the second germanium film are formed of the same material,
The semiconductor device according to claim 9, wherein the lower electrode and the silicon film are formed of the same material.
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