(57)【要約】【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３
2020120068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
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。
【請求項２】
前記第１ゲルマニウム膜は、上面と、前記上面に連なるとともに、互いに対向する第１傾斜面及び第２傾斜面とを有しており、
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。
【請求項３】
前記第１ゲルマニウム膜の高さを前記第１ゲルマニウム膜の幅で除した値は、１／６以上である、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１ゲルマニウム膜には、前記第１ゲルマニウム膜を厚さ方向に貫通しているスリットが形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１ゲルマニウム膜には、平面視において行列状に配置された複数の開口が形成されており、
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。
【請求項６】
前記層間絶縁膜及び前記誘電膜は、同一材料で形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記誘電膜は、シリコン酸化物で形成されている、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記上部電極は、窒化チタンで形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
フォトダイオードをさらに備え、
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。
【請求項１０】
前記第１ゲルマニウム膜及び前記第２ゲルマニウム膜は、同一材料で形成されており、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−４９５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の概略平面図である。
【図２】第１領域Ｒ１における第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図３】第２領域Ｒ２における第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図４】第２領域Ｒ２における第１実施形態に係る半導体装置の平面図である。
【図５】第３領域Ｒ３における第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図６】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図７】半導体基板準備工程Ｓ１における第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図８】半導体層パターンニング工程Ｓ２における第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図９】不純物拡散領域形成工程Ｓ３における第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１０】絶縁膜形成工程Ｓ４における第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１１】エピタキシャル成長工程Ｓ５の第１工程Ｓ５１における第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１２】エピタキシャル成長工程Ｓ５の第２工程Ｓ５２における第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１３】誘電膜形成工程Ｓ６における第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１４】上部電極形成工程Ｓ７における第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１５】層間絶縁膜形成工程Ｓ８における第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１６】第２領域Ｒ２における比較例に係る半導体装置の断面図である。
【図１７】高さＨを幅Ｗで除した値が１／６以上である場合の第２領域Ｒ２における第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１８】第２領域Ｒ２における第２実施形態に係る半導体装置の平面図である。
【図１９】図１８のＸＩＸ−ＸＩＸにおける断面図である。
【図２０】第２領域Ｒ２における第２実施形態に係る半導体装置の平面図である。
【図２１】図２０のＸＸＩ−ＸＸＩにおける断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
（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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
（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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【符号の説明】
【００７１】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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