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公開番号2025087420
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-10
出願番号2023202075
出願日2023-11-29
発明の名称半導体装置および半導体装置の製造方法
出願人住友電工デバイス・イノベーション株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 30/87 20250101AFI20250603BHJP()
要約【課題】キャパシタの耐圧の低下を抑制しながら小型化できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置は、第1主面と、前記第1主面と反対の第2主面と、を有する基板と、前記第1主面の上方に設けられた有機ストッパ層と、前記有機ストッパ層の上方に設けられた第1電極と、前記第1電極の上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜の上に設けられた第2電極と、前記基板および前記有機ストッパ層を貫通し、前記第1電極に達する第1貫通孔と、前記第2主面および前記第1貫通孔の第1内壁面を被覆し、前記第1電極に電気的に接続された金属層と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１主面と、前記第１主面と反対の第２主面と、を有する基板と、
前記第１主面の上方に設けられた有機ストッパ層と、
前記有機ストッパ層の上方に設けられた第１電極と、
前記第１電極の上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に設けられた第２電極と、
前記基板および前記有機ストッパ層を貫通し、前記第１電極に達する第１貫通孔と、
前記第２主面および前記第１貫通孔の第１内壁面を被覆し、前記第１電極に電気的に接続された金属層と、
を有する、半導体装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記第１主面の上に設けられた半導体層と、
前記半導体層の上に設けられた第３電極と、
前記基板および前記半導体層を貫通し、前記第３電極に達する第２貫通孔と、
を有し、
前記有機ストッパ層は前記半導体層の上に設けられており、
前記第１貫通孔は、前記半導体層を貫通し、
前記金属層は、前記第２貫通孔の第２内壁面を被覆し、前記第３電極に電気的に接続されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記有機ストッパ層は、ポリイミドおよびベンゾシクロブテンからなる群から選択された少なくとも一種を含む、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記有機ストッパ層の厚さは、１μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記有機ストッパ層と前記第１電極との間に設けられた無機ストッパ層を有し、
前記第１貫通孔は、前記無機ストッパ層を貫通する、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記無機ストッパ層の厚さは、２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
第１主面と、前記第１主面と反対の第２主面と、を有する基板と、前記第１主面の上方に設けられた有機ストッパ層と、前記有機ストッパ層の上方に設けられた第１電極と、前記第１電極の上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜の上に設けられた第２電極と、を備えた構造体を準備する工程と、
第１反応性イオンエッチングを行うことにより、前記第１主面に垂直な平面視で前記第１電極と重なり、前記基板を貫通し、前記有機ストッパ層に達する第１貫通孔を形成する工程と、
第２反応性イオンエッチングを行うことにより、前記有機ストッパ層を貫通し、前記第１電極に達するように前記第１貫通孔を伸ばす工程と、
前記第２主面および前記第１貫通孔の第１内壁面を被覆し、前記第１電極に電気的に接続される金属層を形成する工程と、
を有する、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記構造体は、前記第１主面の上に設けられた半導体層と、前記半導体層の上に設けられた第３電極と、を有し、前記有機ストッパ層は前記半導体層の上に設けられており、
前記第１反応性イオンエッチングを行う工程は、
第３反応性イオンエッチングを行うことにより、前記第１貫通孔の前記基板を貫通し、前記半導体層に達する部分を形成するとともに、前記平面視で前記第３電極と重なり、前記基板を貫通し、前記半導体層に達する第２貫通孔を形成する工程と、
第４反応性イオンエッチングを行うことにより、前記半導体層を貫通し、前記有機ストッパ層に達するように前記第１貫通孔を伸ばすとともに、前記半導体層を貫通し、前記第３電極に達するように前記第２貫通孔を伸ばす工程と、
を有し、
前記金属層は、前記第２貫通孔の第２内壁面を被覆し、前記第３電極に電気的に接続される、請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記構造体は、前記有機ストッパ層と前記第１電極との間に設けられた無機ストッパ層を有し、
前記第２反応性イオンエッチングを行う工程は、
第５反応性イオンエッチングを行うことにより、前記有機ストッパ層を貫通し、前記無機ストッパ層に達するように前記第１貫通孔を伸ばす工程と、
第６反応性イオンエッチングを行うことにより、前記無機ストッパ層を貫通し、前記第１電極に達するように前記第１貫通孔を伸ばす工程を有する、請求項７または請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第５反応性イオンエッチングにおいて、酸素を含む反応性ガスを用いる、請求項９に記載の半導体装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
例えばモノリシックマイクロ波集積回路（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃｍｉｃｒｏｗａｖｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ：ＭＭＩＣ）のような半導体集積回路に、下部電極、絶縁膜および上部電極を積層したＭＩＭ（ｍｅｔａｌｉｎｓｕｌａｔｏｒｍｅｔａｌ）型キャパシタが形成されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００４－００６９５８号公報
特開２０１８－０３７４９７号公報
特開２０２０－０１７６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置の小型化のために、基板を貫通するとともに下部電極に達する貫通孔を形成し、貫通孔を通じて下部電極に接続される金属層を基板の裏面に設けることが考えられる。しかしながら、貫通孔の形成時に下部電極にダメージが生じたり、下部電極と上部電極との間の絶縁膜にダメージが生じたりする。下部電極のダメージおよび絶縁膜のダメージはキャパシタの耐圧の低下につながる。基板と下部電極との間に厚い膜を設けることで下部電極等のダメージを抑制できるが、この場合には、厚い膜のエッチングに長い時間が必要となり、スループットが低下する。
【０００５】
本開示は、キャパシタの耐圧の低下を抑制しながら小型化できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の半導体装置は、第１主面と、前記第１主面と反対の第２主面と、を有する基板と、前記第１主面の上方に設けられた有機ストッパ層と、前記有機ストッパ層の上方に設けられた第１電極と、前記第１電極の上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜の上に設けられた第２電極と、前記基板および前記有機ストッパ層を貫通し、前記第１電極に達する第１貫通孔と、前記第２主面および前記第１貫通孔の第１内壁面を被覆し、前記第１電極に電気的に接続された金属層と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、キャパシタの耐圧の低下を抑制しながら小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
図２は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１）である。
図３は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その２）である。
図４は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その３）である。
図５は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その４）である。
図６は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その５）である。
図７は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その６）である。
図８は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その７）である。
図９は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その８）である。
図１０は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その９）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【００１０】
〔１〕本開示の一態様に係る半導体装置は、第１主面と、前記第１主面と反対の第２主面と、を有する基板と、前記第１主面の上方に設けられた有機ストッパ層と、前記有機ストッパ層の上方に設けられた第１電極と、前記第１電極の上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜の上に設けられた第２電極と、前記基板および前記有機ストッパ層を貫通し、前記第１電極に達する第１貫通孔と、前記第２主面および前記第１貫通孔の第１内壁面を被覆し、前記第１電極に電気的に接続された金属層と、を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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