(57)【要約】半導体装置（１００）は、互いに対向する第１主面（１１０Ａ）及び第２主面（１１０Ｂ）を有する半導体基板（１１０）と、半導体基板（１１０）の第１主面（１１０Ａ）側に形成され、複数の細孔を有するポーラス金属酸化膜（１８０）と、を備えている。半導体基板（１１０）は、第１主面（１１０Ａ）側においてポーラス金属酸化膜（１８０）に電気的に接続された接続部（１１１）を有し、かつ、第２主面（１１０Ｂ）側から第１主面（１１０Ａ）側の接続部（１１１）に給電経路を提供するように構成されている。
2019124162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１主面及び第２主面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記第１主面側に形成され、複数の細孔を有するポーラス金属酸化膜と、
を備え、
前記半導体基板は、前記第１主面側において前記ポーラス金属酸化膜に電気的に接続された接続部を有し、かつ、前記第２主面側から前記第１主面側の前記接続部に給電経路を提供するように構成されている、半導体装置。
【請求項２】
前記複数の細孔は、前記ポーラス金属酸化膜において前記半導体基板側とは反対側に開口し、前記半導体基板の前記第１主面と交差する方向に延在する、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体基板と前記ポーラス金属酸化膜との間に設けられ、貫通孔が形成された第１絶縁膜をさらに備え、
前記ポーラス金属酸化膜は、前記第１絶縁膜の前記貫通孔を通して前記接続部と電気的に接続される、
請求項１又は２に記載に半導体装置。
【請求項４】
前記半導体基板の電気抵抗率は、１００Ω・ｃｍ以下である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記接続部は、不純物濃度が周囲よりも高い高濃度領域を有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記接続部と前記ポーラス金属酸化膜とを電気的に接続する給電線を備える第１金属膜をさらに備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記給電線は、前記ポーラス金属酸化膜の前記半導体基板側の面に接触している、
請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記給電線は、前記ポーラス金属酸化膜の端部に接触している、
請求項６に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記半導体基板の前記第１主面側に設けられ外部回路と電気的に接続される電極パッドをさらに備え、
前記ポーラス金属酸化膜は、前記電極パッドに含まれる金属材料の酸化物を有する、
請求項６から８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記ポーラス金属酸化膜は、前記給電線に含まれる金属材料の酸化物を有する、
請求項６から８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第１金属膜は、前記給電線とは電気的に分離され外部回路と電気的に接続される信号線をさらに備える、
請求項６から１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記ポーラス金属酸化膜の前記半導体基板側とは反対側に設けられ、前記複数の細孔の内部に延在するキャパシタ電極をさらに備え、
前記ポーラス金属酸化膜を誘電体膜として、前記給電線と前記キャパシタ電極との間で静電容量が形成される、
請求項７に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記ポーラス金属酸化膜の前記半導体基板側とは反対側に設けられ、前記複数の細孔の内部に延在する第１キャパシタ電極と、
前記第１キャパシタ電極の前記半導体基板側とは反対側に設けられ、前記複数の細孔の内部に延在する誘電体膜と、
前記誘電体膜を挟んで前記第１キャパシタ電極と対向する第２キャパシタ電極と、
をさらに備え、
前記第１キャパシタ電極と前記第２キャパシタ電極との間で静電容量が形成される、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記ポーラス金属酸化膜の前記半導体基板側とは反対側に設けられ、ガスを吸着する触媒膜と、
前記ガスの吸着量に応じた温度変化を検出するガス検出素子と、
をさらに備える、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記ガス検出素子は、前記触媒膜に吸着した前記ガスを燃焼するときの燃焼熱を検出する、
請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記ガス検出素子は、前記ガスが前記触媒膜に吸着されるとき、又は前記ガスが前記触媒膜から離脱するときの反応熱を検出する、
請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１７】
互いに対向する第１主面及び第２主面を有する半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の前記第１主面側に被陽極酸化膜を設ける工程と、
前記半導体基板の前記第２主面側から給電することによって、前記半導体基板の前記第１主面側に設けられた前記被陽極酸化膜を陽極酸化させて、複数の細孔を有するポーラス金属酸化膜を形成する工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記複数の細孔は、前記ポーラス金属酸化膜において前記半導体基板側とは反対側に開口し、前記半導体基板の前記第１主面と交差する方向に延在する、
請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記半導体基板の前記第１主面側に第１絶縁膜を設ける工程と、
前記第１絶縁膜に貫通孔を設ける工程と、
をさらに備え、
前記陽極酸化する工程において、前記被陽極酸化膜は、前記貫通孔を通して前記半導体基板から給電される、
請求項１７又は１８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記半導体基板に前記第１主面側から不純物を注入し、不純物濃度が周囲よりも高い高濃度領域を形成する工程をさらに備える、
請求項１７から１９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記半導体基板と前記ポーラス金属酸化膜とを電気的に接続する給電線を設ける工程をさらに備える、
請求項１７から２０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
温度変化を検出するガス検出素子を設ける工程と、
前記ポーラス金属酸化膜の前記半導体基板側とは反対側に、ガスを吸着する触媒膜を設ける工程をさらに備える、
請求項１７から２１のいずれか１項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】
本発明は、ポーラス金属酸化膜を有する半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポーラス金属酸化膜は、例えば、アルミニウムが酸性電解液中で陽極酸化する際に柱状の規則的な細孔構造を形成する自己組織化によって設けられる。このようなポーラス金属酸化膜は、増大した表面積や細孔の内部空間や高い規則性等を利用し、フィルタ、フォトニック結晶、記録媒体、センサ等への応用が検討されている。【０００３】
例えば、特許文献１には、支持基板に予め貫通孔を設けた後、支持基板に被陽極酸化膜を貼着し、貫通孔を通じて陽極酸化の陽極用導線を取り出し、支持基板の背面を吸着しながら被陽極酸化膜全体を陽極酸化液に浸漬して陽極酸化する、陽極酸化膜の製造方法が開示されている。【０００４】
しかしながら、陽極酸化用の支持基板の上に被陽極酸化膜を設けて陽極酸化する方法では、陽極酸化によって製造されたポーラス金属酸化膜（陽極酸化膜）を支持基板から剥離し、半導体装置等に転写する必要がある。また、被陽極酸化膜を備える半導体装置を支持基板に貼着したとしても、回路や素子等を設けるために内部に絶縁層を有する半導体装置では、同様の方法による陽極酸化膜の製造を行うことができない。【０００５】
例えば、特許文献２には、半導体装置の製造方法において、半導体装置の表面に所定のパターンにエッチングされた被陽極酸化膜を設ける工程と、被陽極酸化膜に陽極酸化処理を行ってポーラス金属酸化膜を形成する工程と、が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−９９３３９号公報
【特許文献２】特開平１１−００６８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の半導体装置の製造方法では、半導体基板ウェハの表面側において、陽極酸化の為の化成電圧を給電する給電パッドや、被陽極酸化膜と給電パッドを電気的に接続する給電線、等を設ける必要がある。このため、半導体基板ウェハの表面積当たりに製造可能な半導体装置の数が減少する。また、給電パッドと各々の被陽極酸化膜との距離、すなわち給電線の長さ、が異なると、陽極酸化の条件が各々の被陽極酸化膜で変動し、各々のポーラス金属酸化膜の品質が変動する。【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、製造効率の改善を図ることが可能な半導体装置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】
【０００９】
本発明の一態様に係る半導体装置は、互いに対向する第１主面及び第２主面を有する半導体基板と、半導体基板の第１主面側に形成され、複数の細孔を有するポーラス金属酸化膜と、を備え、半導体基板は、第１主面側においてポーラス金属酸化膜に電気的に接続された接続部を有し、かつ、第２主面側から第１主面側の接続部に給電経路を提供するように構成されている。【００１０】
本発明の他の一態様に係る半導体装置の製造方法は、互いに対向する第１主面及び第２主面を有する半導体基板を準備する工程と、半導体基板の第１主面側に被陽極酸化膜を設ける工程と、半導体基板の第２主面側から給電することによって、半導体基板の第１主面側に設けられた被陽極酸化膜を陽極酸化させて、複数の細孔を有するポーラス金属酸化膜を形成する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造効率の改善を図ることが可能な半導体装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る半導体装置の回路としての実装例を概略的に示す回路図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法のうち、被陽極酸化膜を形成する工程を概略的に示すフローチャートである。
【図５】図５は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法のうち、陽極酸化する工程を概略的に示すフローチャートである。
【図６】図６は、絶縁膜を設ける工程を概略的に示す断面図である。
【図７】図７は、高濃度領域を設ける工程を概略的に示す断面図である。
【図８】図８は、被陽極酸化膜を設ける工程を概略的に示す断面図である。
【図９】図９は、被陽極酸化膜に複数の凹部を設ける工程を概略的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、半導体基板ウェハを割断して、複数の半導体装置へと個片化する工程を概略的に示す断面図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１３】図１３は、第４実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１４】図１４は、第５実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１５】図１５は、第６実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１６】図１６は、第７実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１７】図１７は、第８実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、第９実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、第９実施形態に係る半導体装置におけるキャパシタの他の構成例を概略的に示す断面図である。
【図１９】図１９は、第１０実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２０】図２０は、第１１実施形態に係る半導体装置の触媒膜の構成を概略的に示す断面図である。
【図２１】図２１は、第１２実施形態に係る半導体装置の触媒膜の構成を概略的に示す断面図である。
【図２２】図２２は、第１３実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２３】図２３は、第１４実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。但し、第２実施形態以降の各実施形態において、第１実施形態と同一又は類似の構成要素は、第１実施形態と同一又は類似の符号で表し、詳細な説明を適宜省略する。また、第２実施形態以降の各実施形態において得られる効果について、第１実施形態と同様のものについては説明を適宜省略する。各実施形態の図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
【００１４】
各々の図面には、各々の図面相互の関係を明確にし、各部材の位置関係を理解する助けとするために、便宜的にＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸からなる直交座標系（ＸＹＺ座標系）を付すことがある。この場合、例えば、Ｘ軸と平行な方向を「Ｘ軸方向」と呼ぶこととする。他の軸と平行な方向についても同様とする。以下の説明において、Ｚ軸正方向側を上（上方）と呼ぶこととする。なお、Ｘ軸方向は、矢印の正方向に限定されず、矢印とは反対の負方向も含むものとする。また、Ｘ軸及びＹ軸によって特定される面と平行な面を「ＸＹ面」と呼ぶこととし、以下、他の軸によって特定される面と平行な面についても同様とする。
【００１５】
＜第１実施形態＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る半導体装置１００の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。図２は、第１実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す平面図である。
【００１６】
半導体装置１００は、例えば、回路や素子等を備えた集積回路に相当する。半導体装置１００は、半導体基板１１０、絶縁膜１２０、給電線１７０、及びポーラス金属酸化膜１８０を備えている。
【００１７】
半導体基板１１０は、ＸＹ面と平行な第１主面１１０Ａ及び第２主面１１０Ｂを有している。第１主面１１０ＡはＺ軸正方向側の主面であり、第２主面１１０ＢはＺ軸負方向側の主面である。第１主面１１０Ａの法線方向から視たとき、半導体基板１１０は矩形状である。但し、半導体基板１１０の形状は上記に限定されるものではなく、多角形状、円形状、楕円状、又はこれらを組み合わせた形状であってもよい。
【００１８】
半導体基板１１０は、陽極酸化処理の際に、半導体基板１１０の第１主面１１０Ａ側に設けられる陽極へと化成電圧を給電するための外部端子が接続される給電パッドとして機能する。具体的には、製造工程において、半導体基板１１０の第１主面１１０Ａ側には被陽極酸化膜が設けられ、半導体基板１１０の第２主面１１０Ｂ側に接続された外部端子から給電される。こうして、被陽極酸化膜が陽極酸化され、半導体基板１１０の第１主面１１０Ａ側に陽極酸化膜であるポーラス金属酸化膜１８０が形成される。このように半導体基板１１０の第２主面１１０Ｂから第１主面１１０Ａに給電するため、半導体基板１１０は、第１主面１１０Ａ側においてポーラス金属酸化膜１８０に電気的に接続された接続部１１１を有し、第２主面１１０Ｂ側から第１主面１１０Ａ側の接続部１１１に給電経路を提供するように構成されている。
【００１９】
ここで、半導体装置１００を、半導体基板ウェハの第１主面側に設けられた給電パッドから導出される複数の給電線を通して複数の被陽極酸化膜に化成電圧を給電して形成される半導体装置と比較する。すなわち、半導体基板に接続部が設けられておらず、第１主面側においてポーラス金属酸化膜に電気的に接続された給電線のみが残留する半導体装置と比較する。本実施形態によれば、例えば、半導体基板ウェハの第１主面側に給電パッドや給電線を設けなくてもよいため、半導体基板ウェハ１枚に対して製造可能な半導体装置１００の数を増加させることができる。また、半導体装置１００においては、各々の被陽極酸化膜に化成電圧を供給する各々の給電線の長さの違いによる、化成電圧の変動を抑制することができる。つまり、半導体装置１００においては、同一の半導体基板ウェハに形成される複数のポーラス金属酸化膜間での細孔の密度や寸法の変動を抑制することができる。以上のことから、製造効率を改善することが可能な半導体装置１００を提供することができる。また、ポーラス金属酸化膜が半導体装置に転写によって設けられる構成と比較して、半導体装置１００においては、ポーラス金属酸化膜１８０の密着強度を向上させることができる。したがって、半導体装置１００の信頼性の改善を図ることが可能である。
【００２０】
半導体基板１１０は、例えばｐ型又はｎ型のシリコン基板によって形成されている。半導体基板１１０の材料は特に限定されるものではなく、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、等の化合物半導体基板によって形成されてもよい。半導体基板１１０は、第２主面１１０Ｂに半導体を有する基板であれば上記に限定されるものではなく、例えばＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であってもよい。半導体基板１１０の電気抵抗率は、１００Ω・ｃｍ以下であることが望ましい。これによれば、半導体基板１１０の第２主面１１０Ｂに外部端子を接続して化成電圧を印加する際に、半導体基板１１０内部での電力損失を低減することができる。したがって、半導体基板ウェハ内における各々の半導体基板１１０の位置による、ポーラス金属酸化膜１８０の細孔の密度や寸法の変動を抑制することができる。
【００２１】
接続部１１１は、半導体基板１１０の第１主面１１０Ａにおいて、周囲よりも電気抵抗率の低い領域を有しているのが望ましい。例えば、半導体基板１１０がシリコン基板である場合、接続部１１１は、不純物濃度が周囲よりも高い高濃度領域を有している。これによれば、半導体基板１１０と給電線１７０との界面をオーミック接触とすることができる。つまり、半導体装置１００の製造工程においては、半導体基板１１０と給電線１７０との界面における電力ロスを低減することができる。
【００２２】
絶縁膜１２０は、半導体基板１１０とポーラス金属酸化膜１８０との間に設けられている。絶縁膜１２０は、例えば、半導体基板１１０の第１主面１１０Ａを覆っている。絶縁膜１２０は、例えば、シリコン酸化物（ＳｉＯ2）、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、等によって設けられる。絶縁膜１２０は、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって設けられる。絶縁膜１２０は、半導体基板１１０の熱酸化によって設けられてもよい。例えば、半導体基板１１０がシリコン基板である場合、半導体基板１１０を熱酸化することによりシリコン酸化物である絶縁膜１２０を設けることができる。
【００２３】
絶縁膜１２０には、貫通孔ＣＨ１１が形成されている。貫通孔ＣＨ１１は、絶縁膜１２０をＺ軸方向に貫通している。貫通孔ＣＨ１１は、半導体基板１１０の第１主面１１０Ａを平面視したとき、接続部１１１と重なっている。つまり、ポーラス金属酸化膜１８０は、貫通孔ＣＨ１１を通して、半導体基板１１０の接続部１１１と電気的に接続されている。このように、半導体基板１１０とポーラス金属酸化膜１８０との間に絶縁膜１２０が設けられたとしても、半導体装置１００においては、半導体基板１１０の第２主面１１０Ｂ側からの給電によりポーラス金属酸化膜１８０を形成することができる。図３に示した例では、貫通孔１１はポーラス金属酸化膜１８０と重なっているが、ポーラス金属酸化膜１８０の外側にあってもよい。なお、絶縁膜１２０は省略されてもよい。つまり、ポーラス金属酸化膜１８０は、半導体基板１１０の上、又は多層基板の半導体層の上に設けられてもよい。
【００２４】
給電線１７０は、接続部１１１とポーラス金属酸化膜１８０とを電気的に接続している。給電線１７０は、第１金属膜の一部に相当し、絶縁膜１２０の上、及び貫通孔ＣＨ１１の内部に設けられている。給電線１７０を備えることで、半導体基板１１０の第１主面１１０Ａを平面視したときに、ポーラス金属酸化膜１８０の外側に接続部１１１を設けることができる。したがって、半導体基板１１０とポーラス金属酸化膜１８０との間に素子や回路等を設けることができる。給電線１７０は、半導体基板１１０の接続部１１１に接触し、ポーラス金属酸化膜１８０の半導体基板１１０側の面に接触している。つまり、半導体基板１１０の第１主面１１０Ａを平面視したとき、給電線１７０がポーラス金属酸化膜１８０と重なっている。このため、被陽極酸化膜を陽極酸化してポーラス金属酸化膜１８０を形成するとき、被陽極酸化膜の面内における化成電圧の変動を抑制することができる。したがって、ポーラス金属酸化膜１８０の面内における細孔の密度や寸法の変動を抑制することができる。
【００２５】
給電線１７０は、Ａｌ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｔａ、等を備えている。給電線１７０は、単層構造でも多層構造でもよい。多層構造の場合、給電線１７０は、例えば、絶縁膜１２０側にＴｉ，ＴｉＮ，Ｔａ，ＴａＮ、等を有するバリア層を備え、反対側には同様のキャップ層を備えている。バリア層とキャップ層との間には、Ｗ，Ａｌ，Ｃｕ、等を有する導電層を備えている。
【００２６】
ポーラス金属酸化膜１８０は、半導体基板１１０の第１主面１１０Ａ側に形成されている。ポーラス金属酸化膜１８０は、複数の細孔１８１を有する。複数の細孔１８１は、ポーラス金属酸化膜１８０において半導体基板１１０側とは反対側に開口し、Ｚ軸方向に延在している。これによれば、ポーラス金属酸化膜１８０の半導体基板１１０側とは反対側の表面積を増大させることができる。複数の細孔１８１は、例えば、ＸＹ面と平行な方向に規則的に配列している。複数の細孔１８１それぞれの開口形状は、半導体基板１１０の第１主面１１０Ａを平面視したとき、例えば六角形状である。複数の細孔１８１それぞれの開口形状は、上記に限定されるものではなく、三角形や四角形等の多角形状、円形状、楕円形状、及びこれらの組み合わせであってもよい。
【００２７】
ポーラス金属酸化膜１８０の例としては、アルミニウム酸化物（Ａｌ2Ｏ3）、タンタル酸化物（Ｔａ2Ｏ5）、チタン酸化物（ＴｉＯ2）、ジルコニウム酸化物（ＺｒＯ2）、シリコン酸化物、スズ酸化物、亜鉛酸化物、タングステン酸化物等の陽極酸化膜を挙げることができる。但し、ポーラス金属酸化膜１８０は上記に限定されるものではなく、その他の陽極酸化膜であってもよい。例えば、ポーラス金属酸化膜１８０は、ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕ、等の合金の陽極酸化膜であってもよい。
【００２８】
次に、図３〜図１０を参照しつつ、第１実施形態に係る半導体装置１００の製造方法について説明する。図３は、第１実施形態に係る半導体装置の回路としての実装例を概略的に示す回路図である。図４は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法のうち、被陽極酸化膜を形成する工程を概略的に示すフローチャートである。図５は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法のうち、陽極酸化する工程を概略的に示すフローチャートである。図６は、絶縁膜を設ける工程を概略的に示す断面図である。図７は、高濃度領域を設ける工程を概略的に示す断面図である。図８は、被陽極酸化膜を設ける工程を概略的に示す断面図である。図９は、被陽極酸化膜に複数の凹部を設ける工程を概略的に示す断面図である。図１０は、半導体基板ウェハを割断して、複数の半導体装置へと個片化する工程を概略的に示す断面図である。
【００２９】
まず、半導体基板Ｚ１０を準備する（Ｓ１１）。ここで、互いに対向する第１主面Ｚ１０Ａ及び第２主面Ｚ１０Ｂを有する半導体基板Ｚ１０を準備する。半導体基板Ｚ１０は、複数の半導体装置を形成することが可能な集合基板に相当し、半導体基板ウェハや、半導体基板ウェハを分割したものが用いられる。半導体基板Ｚ１０は、一般的な半導体基板ウェハの形成工程によって準備される。
【００３０】
次に、絶縁膜Ｚ２０を設ける（Ｓ１２）。絶縁膜Ｚ２０は、半導体基板Ｚ１０の第１主面Ｚ１０Ａ側に設けられる。図５に示すように、絶縁膜Ｚ２０は、半導体基板Ｚ１０の第１主面Ｚ１０Ａを覆う。絶縁膜Ｚ２０は、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、熱酸化処理、等によって設けられる。なお、先に絶縁膜Ｚ２０を準備し、絶縁膜Ｚ２０の上に半導体基板Ｚ１０を設けてもよい。例えば、絶縁膜Ｚ２０の上に、ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）等の半導体薄膜を半導体基板Ｚ１０として設けてもよい。
【００３１】
次に、絶縁膜Ｚ２０に貫通孔ＣＨＺ１を形成する（Ｓ１３）。まず、絶縁膜Ｚ２０を覆うようにレジストＺ０１を設ける。次に、図６に示すように、貫通孔ＣＨＺ１に対応する開口部をレジストＺ０１にパターニングする。次に、レジストＺ０１をマスクとして用い、絶縁膜Ｚ２０をエッチングする。
【００３２】
次に、半導体基板Ｚ１０にイオン注入する（Ｓ１４）。半導体基板Ｚ１０の第１主面Ｚ１０Ａ側から不純物イオンを注入する。このとき、絶縁膜Ｚ２０をマスクとして用い、貫通孔ＣＨＺ１を通して接続部Ｚ１１に不純物イオンを注入する。これによって、接続部Ｚ１１を高濃度領域とすることができる。なお、接続部Ｚ１１の形成方法は、電気抵抗率を低下させることができれば上記の方法に限定されず、エキシマレーザ照射、プラズマ処理、等を利用してもよい。
【００３３】
次に、給電線Ｚ７０を設ける（Ｓ１５）。給電線Ｚ７０は、絶縁膜Ｚ２０の上に設けられる。このとき、給電線Ｚ７０は、貫通孔ＣＨＺ１の内部を埋めて、接続部Ｚ１１に接触する。なお、接続部Ｚ１１の内部はビア電極によって埋められてもよい。このような構成においては、給電線Ｚ７０は、ビア電極を通して接続部Ｚ１１と電気的に接続される。また、このような構成においては、絶縁膜Ｚ２０のＺ軸方向に沿った厚みが大きい場合であっても、給電線Ｚ７０と半導体基板Ｚ１０との間での電気的接続の断線を抑制することができる。
【００３４】
次に、被陽極酸化膜Ｚ８９を設ける（Ｓ１６）。被陽極酸化膜Ｚ８９は、給電線Ｚ７０の上に設けられる。被陽極酸化膜Ｚ８９の材料は、陽極酸化処理によってポーラス金属酸化膜を形成するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、Ａｌ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｚｎ，ＡｌＳｉ，ＡｌＣｕ，ＡｌＳｉＣｕ、等によって設けられる。給電線Ｚ７０及び被陽極酸化膜Ｚ８９は、パターニングされる。図７に示した例では、給電線Ｚ７０及び被陽極酸化膜Ｚ８９は、レジストＺ０２を用いたエッチングによってパターニングされる。給電線Ｚ７０及び被陽極酸化膜Ｚ８９は、一括して同じパターンにエッチングされてもよく、それぞれ異なるパターンにエッチングされてもよい。
【００３５】
次に、被陽極酸化膜Ｚ８９に複数の凹部ＳＴを形成する（Ｓ２１）。図８に示すように、複数の凹部ＳＴは、被陽極酸化膜Ｚ８９の半導体基板Ｚ１０側とは反対側に設けられる。複数の凹部ＳＴは、ポーラス金属酸化膜の複数の細孔の開始点に相当する。つまり、複数の細孔は、複数の凹部ＳＴからＺ軸方向に沿って形成される。複数の凹部ＳＴは、モールドを被陽極酸化膜Ｚ８９に押し付けて、モールド表面の凹凸を転写することによって形成される。このように予め被陽極酸化膜Ｚ８９に複数の凹部ＳＴを設けることを、テクスチャリング処理と称する。テクスチャリング処理を施すことによって、ポーラス金属酸化膜の複数の細孔の規則性を高めることができる。複数の凹部ＳＴの形状や配列によって、ポーラス金属酸化膜の複数の細孔の形状や配列を制御することができる。なお、被陽極酸化膜Ｚ８９に複数の凹部ＳＴを形成する工程は省略してもよい。このような場合であっても、陽極酸化処理の条件を好適に設定することで、ポーラス金属酸化膜には自己組織化によって複数の細孔が形成される。
【００３６】
次に、レジストＺ０３をパターニングする（Ｓ２２）。レジストＺ０３は、陽極酸化処理の時に被陽極酸化膜Ｚ８９の側面や給電線Ｚ７０の電解液との接触を防ぐためのものであり、被陽極酸化膜Ｚ８９とＺ軸方向で対向する領域において開口している。
【００３７】
次に、給電治具をセットする（Ｓ２３）。給電治具は、半導体基板Ｚ１０の第２主面１０Ｂに接続される。給電治具は、半導体基板Ｚ１０と外部電源を電気的に接続するとともに、エアチャック等によって半導体基板Ｚ１０を保持する。
【００３８】
次に、被陽極酸化膜Ｚ８９の表面を電解液に浸漬する（Ｓ２４）。例えば、被陽極酸化膜Ｚ８９がＡｌ、ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕの場合、電解液は硫酸、シュウ酸、リン酸などを用いることができる。
【００３９】
次に、陽極酸化処理を行う（Ｓ２５）。被陽極酸化膜Ｚ８９に陽極として５〜１００Ｖの化成電圧を給電する事で、直径５〜２００ｎｍの細孔を持つポーラス金属酸化膜Ｚ８０を形成することができる。その後、ポーラス金属酸化膜Ｚ８０をリン酸などのアルミナを溶解させる事のできる溶液に浸漬することにより、所望の大きさまで細孔の直径を拡大することもできる。なお、給電方法としては直流法だけでなく、交流法や交直重畳法やパルス法を適用することもできる。
【００４０】
次に、レジストを除去する（Ｓ２６）。レジストＺ０３を除去した後、半導体基板Ｚ１０をダイシングラインＢＬに沿って切断し、複数の半導体装置Ｚ００へと個片化する。半導体基板Ｚ１０の切断方法は、ダイシングソーによるものでもよく、レーザを利用したステルスダイシングであってもよい。
【００４１】
次に、図１１を参照しつつ、第２実施形態に係る半導体装置２００の構成について説明する。図１１は、第２実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００４２】
第２実施形態に係る半導体装置２００は、半導体装置１００と同様、半導体基板２１０、絶縁膜２２０、給電線２７０、及びポーラス金属酸化膜２８０を備えている。また、半導体基板２１０には接続部２１１が設けられ、給電線２７０は貫通孔ＣＨ２１を通して半導体基板２１０と電気的に接続されている。
【００４３】
第２実施形態に係る半導体装置２００は、絶縁膜２３０，２４０、信号線２３１，２３２，２４１，２４２、電極パッド２３３，２４３、及び素子２６１を備えている点で、半導体装置１００と相違している。
【００４４】
絶縁膜２３０は、絶縁膜２２０とポーラス金属酸化膜２８０との間に設けられている。絶縁膜２３０は、絶縁膜２２０の上に設けられている。絶縁膜２４０は、絶縁膜２３０とポーラス金属酸化膜２８０との間に設けられている。絶縁膜２４０は、絶縁膜２３０の上に設けられている。絶縁膜２３０には貫通孔ＣＨ２２が形成され、絶縁膜２４０には貫通孔ＣＨ２３が形成されている。貫通孔ＣＨ２２は絶縁膜２４０も貫通している。なお、貫通孔ＣＨ２１は、絶縁膜２３０及び絶縁膜２４０も貫通している。
【００４５】
信号線２３１，２３２，２４１，２４２は、半導体装置２００への入力信号、又は半導体装置２００からの出力信号を伝達する。信号線２３１は絶縁膜２２０と絶縁膜２３０との間に設けられ、信号線２３２は貫通孔ＣＨ２２の内部及び絶縁膜２４０の上に設けられている。信号線２３２は、外部回路に電気的に接続される。信号線２３１は、貫通孔ＣＨ２２において、信号線２３２と電気的に接続されている。信号線２４１は絶縁膜２３０と絶縁膜２４０との間に設けられ、信号線２４２は貫通孔ＣＨ２３の内部及び絶縁膜２４０の上に設けられている。信号線２４２は、外部回路に電気的に接続される。信号線２４１は、貫通孔ＣＨ２３において、信号線２４２と電気的に接続されている。給電線２７０、信号線２３２、及び信号線２４２は、それぞれ第１金属膜の一部に相当する。給電線２７０、信号線２３２、及び信号線２４２は、同じ工程によって同時に設けることができる。但し、給電線２７０、信号線２３２、及び信号線２４２は、それぞれ、互いに電気的に分離されている。これによれば、半導体基板２１０及び給電線２７０を接地することができる。
【００４６】
電極パッド２３３は、外部回路と電気的に接続するための接続端子であり、信号線２３２の上に設けられている。電極パッド２４３は、外部回路と電気的に接続するための接続端子であり、信号線２４２の上に設けられている。電極パッド２３３及び電極パッド２４３は、例えばワイヤボンディングによって外部回路と接続されるため、ボンディングワイヤとの密着性が良好な材料によって構成されることが望ましい。ポーラス金属酸化膜２８０の陽極酸化前の被陽極酸化膜は、電極パッド２３３及び電極パッド２４３と同層の金属膜として形成されてもよい。つまり、被陽極酸化膜は、電極パッド２３３及び電極パッド２４３と同じ工程によって同時に設けられる。そして、被陽極酸化膜だけが陽極酸化され、ポーラス金属酸化膜２８０となってもよい。このとき、ポーラス金属酸化膜２８０は、電極パッド２３３及び電極パッド２４３に含まれる金属材料の酸化物を有することとなる。これによれば、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００４７】
素子２６１は、絶縁膜２２０と絶縁膜２３０との間に設けられ、信号線２３１に電気的に接続されている。素子２６１は、例えば、半導体基板２１０とポーラス金属酸化膜２８０との間に設けられている。素子２６１は、レジスタ、インダクタ、キャパシタ、ダイオード、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の回路素子、半導体素子、等の各種素子、又はこれらを組み合わせた回路である。このように、半導体装置２００によれば、積層によって集積された回路基板に直接ポーラス金属酸化膜２８０を形成することができる。
【００４８】
半導体装置２００においては、半導体基板２１０とポーラス金属酸化膜２８０との間に絶縁膜がさらに積層されてもよい。また、半導体装置２００においては、半導体基板２１０とポーラス金属酸化膜２８０との間に、半導体膜や金属膜がさらに積層されてもよい。
【００４９】
次に、図１２を参照しつつ、第３実施形態に係る半導体装置３００の構成について説明する。図１２は、第３実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００５０】
第３実施形態に係る半導体装置３００は、半導体装置２００と同様、半導体基板３１０、絶縁膜３２０，３３０，３４０、給電線３７０、ポーラス金属酸化膜３８０、信号線３３１，３３２，３４１，３４２、電極パッド３３３，３４３、及び素子３６１を備えている。また、半導体基板３１０には接続部３１１が設けられ、給電線３７０は貫通孔ＣＨ３１を通して半導体基板３１０と電気的に接続されている。絶縁膜３３０には貫通孔ＣＨ３２が形成され、絶縁膜３４０には貫通孔ＣＨ３３が形成されている。
【００５１】
第３実施形態に係る半導体装置３００は、素子３６２，３６３を備えている点で、半導体装置２００と相違している。素子３６２は、絶縁膜３３０と絶縁膜３４０との間に設けられ、信号線３４１と電気的に接続されている。素子３６３は、絶縁膜３４０の上に設けられている。図１２に示すように、半導体基板３１０の第１主面３１０Ａを平面視したとき、素子３６２，３６３は、ポーラス金属酸化膜３８０の外側に設けられてもよい。このような半導体装置３００においても、半導体装置２００と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
次に、図１３を参照しつつ、第４実施形態に係る半導体装置４００の構成について説明する。図１３は、第４実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００５３】
第４実施形態に係る半導体装置４００は、半導体装置２００と同様、半導体基板４１０、絶縁膜４２０，４３０，４４０、給電線４７０、ポーラス金属酸化膜４８０、信号線４３１，４３２，４４１，４４２、電極パッド４３３，４４３、及び素子４６１を備えている。また、半導体基板４１０には接続部４１１が設けられ、給電線４７０は貫通孔ＣＨ４１を通して半導体基板４１０と電気的に接続されている。絶縁膜４３０には貫通孔ＣＨ４２が形成され、絶縁膜４４０には貫通孔ＣＨ４３が形成されている。
【００５４】
第４実施形態に係る半導体装置４００は、ポーラス金属酸化膜４８０の端部の少なくとも一部を覆う保護膜４９１をさらに備える点で、半導体装置２００と相違している。これによれば、保護膜４９１が半導体装置４００への水分の侵入を抑制し、半導体装置４００の劣化を抑制することができる。
【００５５】
次に、図１４を参照しつつ、第５実施形態に係る半導体装置５００の構成について説明する。図１４は、第５実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００５６】
第５実施形態に係る半導体装置５００は、半導体装置２００と同様、半導体基板５１０、絶縁膜５２０，５３０，５４０、給電線５７０、ポーラス金属酸化膜５８０、信号線５３１，５３２，５４１，５４２、電極パッド５３３，５４３、及び素子５６１を備えている。また、半導体基板５１０には接続部５１１が設けられ、給電線５７０は貫通孔ＣＨ５１を通して半導体基板５１０と電気的に接続されている。絶縁膜５３０には貫通孔ＣＨ５２が形成され、絶縁膜５４０には貫通孔ＣＨ５３が形成されている。
【００５７】
第５実施形態に係る半導体装置５００は、給電線５７０がポーラス金属酸化膜５８０の端部に接触している点で、半導体装置２００と相違している。ポーラス金属酸化膜５８０は、例えば絶縁膜５４０に接触している。これによれば、ポーラス金属酸化膜５８０の表面積を増大させることができる。このようなポーラス金属酸化膜５８０は、例えば給電線５７０の一部を陽極酸化膜として陽極酸化させることで形成することができる。つまり、ポーラス金属酸化膜５８０は、給電線５７０に含まれる金属材料の酸化物を有する。これによれば、被陽極酸化膜の形成工程を省略することで、半導体装置５００の製造工程を簡略化することができる。
【００５８】
次に、図１５を参照しつつ、第６実施形態に係る半導体装置６００の構成について説明する。図１５は、第６実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００５９】
第６実施形態に係る半導体装置６００は、半導体装置２００と同様、半導体基板６１０、絶縁膜６２０，６３０，６４０、給電線６７０、ポーラス金属酸化膜６８０、信号線６３１，６３２，６４１，６４２、電極パッド６３３，６４３、及び素子６６１を備えている。また、半導体基板６１０には接続部６１１が設けられ、給電線６７０は貫通孔ＣＨ６１を通して半導体基板６１０と電気的に接続されている。絶縁膜６３０には貫通孔ＣＨ６２が形成され、絶縁膜６４０には貫通孔ＣＨ６３が形成されている。
【００６０】
第６実施形態に係る半導体装置６００は、給電線６７０が絶縁膜６３０と絶縁膜６４０との間に設けられ、ＸＹ面と平行な方向に沿ってポーラス金属酸化膜６８０と絶縁膜６４０が並んでいる点で、半導体装置２００と相違している。このとき、給電線６７０及び信号線６４１は、絶縁膜６３０（第１絶縁膜に相当する。）の半導体基板６１０側とは反対側に設けられた第１金属膜に相当する。そして、信号線６３２及び信号線６４２は、絶縁膜６４０（第２絶縁膜に相当する。）の半導体基板６１０側とは反対側に設けられた第２金属膜に相当する。本実施形態に係る半導体装置６００によれば、ポーラス金属酸化膜６８０よりも半導体基板６１０から離れた層にも素子や回路等を集積することができる。なお、ポーラス金属酸化膜６８０は、キャパシタ等の素子を構成し、絶縁膜６４０によって覆われてもよい。
【００６１】
次に、図１６を参照しつつ、第７実施形態に係る半導体装置７００の構成について説明する。図１６は、第７実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００６２】
第７実施形態に係る半導体装置７００は、半導体装置６００と同様、半導体基板７１０、絶縁膜７２０，７３０，７４０、給電線７７０、ポーラス金属酸化膜７８０、信号線７３１，７３２，７４１，７４２、電極パッド７３３，７４３、及び素子７６１を備えている。また、半導体基板７１０には接続部７１１が設けられ、給電線７７０は貫通孔ＣＨ７１を通して半導体基板７１０と電気的に接続されている。絶縁膜７３０には貫通孔ＣＨ７２が形成され、絶縁膜７４０には貫通孔ＣＨ７３が形成されている。
【００６３】
第７実施形態に係る半導体装置７００は、絶縁膜７４０（第２絶縁膜に相当する。）を覆う保護膜７９１をさらに備える点で、半導体装置６００と相違している。保護膜７９１は、絶縁膜７４０のポーラス金属酸化膜７８０と対向する開口領域の内側面を覆っている。これによれば、保護膜７９１が半導体装置７００への水分の侵入を抑制し、半導体装置７００の劣化を抑制することができる。
【００６４】
次に、図１７を参照しつつ、第８実施形態に係る半導体装置８００の構成について説明する。図１７は、第８実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００６５】
第８実施形態に係る半導体装置８００は、半導体装置２００と同様、半導体基板８１０、絶縁膜８２０，８３０，８４０、給電線８７０、ポーラス金属酸化膜８８０、信号線８３１，８３２，８４１，８４２、電極パッド８３３，８４３、及び素子８６１を備えている。また、半導体基板８１０には接続部８１１が設けられ、給電線８７０は貫通孔ＣＨ８１を通して半導体基板８１０と電気的に接続されている。絶縁膜８３０には貫通孔ＣＨ８２が形成され、絶縁膜８４０には貫通孔ＣＨ８３が形成されている。
【００６６】
第８実施形態に係る半導体装置８００は、半導体基板８１０の第２主面８１０Ｂ側に裏面金属膜８１９をさらに備える点で、半導体装置２００と相違している。これによれば、陽極酸化処理のとき、給電治具と半導体基板８１０との間での接触抵抗を低減することができる。つまり、半導体装置８００の製造工程における電力損失を低減し、ポーラス金属酸化膜８８０の細孔の密度や寸法の変動を抑制することができる。
【００６７】
次に、図１８Ａ及び図１８Ｂを参照しつつ、第９実施形態に係る半導体装置９００の構成について説明する。図１８Ａは、第９実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。図１８Ｂは、第９実施形態に係る半導体装置におけるキャパシタの他の構成例を概略的に示す断面図である。
【００６８】
第９実施形態に係る半導体装置９００は、半導体装置６００と同様、半導体基板９１０、絶縁膜９２０，９３０，９４０、給電線９７０、ポーラス金属酸化膜９８０、信号線９３１，９３２，９４１，９４２、電極パッド９３３，９４３、及び素子９６１を備えている。また、半導体基板９１０には接続部９１１が設けられ、給電線９７０は貫通孔ＣＨ９１を通して半導体基板９１０と電気的に接続されている。絶縁膜９３０には貫通孔ＣＨ９２が形成され、絶縁膜９４０には貫通孔ＣＨ９３が形成されている。
【００６９】
図１８Ａに示す第９実施形態に係る半導体装置９００は、ポーラス金属酸化膜９８０を誘電体膜として給電線９７０との間で静電容量を形成するキャパシタ電極９９３をさらに備える点で、半導体装置６００と相違している。キャパシタ電極９９３は、ポーラス金属酸化膜９８０の半導体基板９１０側とは反対側に設けられ、ポーラス金属酸化膜９８０の複数の細孔の内部に延在している。本実施形態に係る半導体装置９００によれば、キャパシタの対向電極の対向面積を増大させることができる。すなわち、半導体装置９００においては、給電線９７０及びキャパシタ電極９９３によって形成される静電容量を増大させることができる。キャパシタ電極９９３の上には、電極パッド９９４が設けられている。電極パッド９９４は、電極パッド９３３及び電極パッド９４３と同様に、外部回路と電気的に接続される外部端子であり、例えばワイヤボンディングのボンディングパッドである。キャパシタ電極９９３は、電極パッド９９４を通して電圧が印加される。なお、電極パッド９９４は省略されてもよい。つまり、キャパシタ電極９９３には、半導体装置９００に形成された配線を通して電圧が印加されてもよい。
【００７０】
図１８Ｂに示すように、第９実施形態に係る半導体装置９００は、キャパシタ電極９９３の上に、誘電体膜９９６及びキャパシタ電極９９８をさらに備えてもよい。キャパシタ電極９９３は、第１キャパシタ電極に相当する。キャパシタ電極９９３とキャパシタ電極９９８との間で静電容量が形成される。キャパシタ電極９９８は、第２キャパシタ電極に相当する。誘電体膜９９６は、キャパシタ電極９９３の半導体基板９１０側とは反対側に設けられ、ポーラス金属酸化膜９８０の複数の細孔の内部に延在している。言い換えると、誘電体膜９９６は、キャパシタ電極９９３を挟んでポーラス金属酸化膜９８０と対向し、ポーラス金属酸化膜９８０の複数の細孔の内壁に沿って延在している。キャパシタ電極９９８は、誘電体膜９９６の半導体基板９１０側とは反対側に設けられ、誘電体膜９９６を挟んでキャパシタ電極９９３と対向している。電極パッド９９４は、キャパシタ電極９９８の上に設けられている。誘電体膜９９６は、その誘電率や膜厚を変更することができる。このため、半導体装置９００においては、キャパシタ電極９９３及びキャパシタ電極９９８によって形成される静電容量を増大させつつ、静電容量の大きさを好適に調整することができる。
【００７１】
次に、図１９を参照しつつ、第１０実施形態に係る半導体装置Ａ００の構成について説明する。図１９は、第１０実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００７２】
第１１実施形態に係る半導体装置Ａ００は、半導体装置４００と同様、半導体基板Ａ１０、絶縁膜Ａ２０，Ａ３０，Ａ４０、給電線Ａ７０、ポーラス金属酸化膜Ａ８０、信号線Ａ３１，Ａ３２，Ａ４１，Ａ４２、電極パッドＡ３３，Ａ４３、素子Ａ６１、及び保護膜Ａ９１を備えている。また、半導体基板Ａ１０には接続部Ａ１１が設けられ、給電線Ａ７０は貫通孔ＣＨＡ１を通して半導体基板Ａ１０と電気的に接続されている。絶縁膜Ａ３０には貫通孔ＣＨＡ２が形成され、絶縁膜Ａ４０には貫通孔ＣＨＡ３が形成されている。
【００７３】
第１１実施形態に係る半導体装置Ａ００は、触媒膜Ａ９５がさらに備えられている点で、半導体装置４００と相違している。触媒膜Ａ９５は、ポーラス金属酸化膜Ａ８０の半導体基板Ａ１０側とは反対側に設けられ、ガスを吸着する。素子Ａ６１には、触媒膜Ａ９５のガスの吸着量に応じた温度変化を検出するガス検出素子を配置する。これによれば、ガス検出機能を有する半導体装置Ａ００を提供することができる。
【００７４】
素子Ａ６１（ガス検出素子）は、例えば、温度変化によるレジスタの電気抵抗率の変化を測定する回路である。このような素子Ａ６１としては、例えば、ホイートストーンブリッジ回路を用いることができる。これに、電源と電流検出手段とを組み込むことで、電気抵抗率の変化を測定することができる。素子Ａ６１（ガス検出素子）は、温度変化を電気的特性の変化として検出する半導体温度センサであってもよい。このような素子Ａ６１としては、例えば、ＦＥＴやＴＦＴ等の半導体素子を用いることができる。これによれば、温度変化をより高感度で検出することができる。
【００７５】
素子Ａ６１は、例えば、触媒膜Ａ９５に吸着したガスを燃焼するときの燃焼熱を検出するガス検出素子であってもよい。素子Ａ６１は、ガスが触媒膜Ａ９５に吸着されるとき、又はガスが触媒膜Ａ９５から離脱するときの反応熱を検出するガス検出素子であってもよい。素子Ａ６１（ガス検出素子）は、半導体基板Ａ１０とポーラス金属酸化膜Ａ８０との間に設けられている。これによれば、ガス検出素子の感度を向上させることができる。
【００７６】
なお、図１９に図示した例では、触媒膜Ａ９５は、ポーラス金属酸化膜Ａ８０の複数の細孔Ａ８１の内部の表面に沿って延在する連続した薄膜である。これによれば、ポーラス金属酸化膜Ａ８０の表面積が増大しているため、触媒膜Ａ９５の表面積を増大させることができる。したがって、ガス検出素子の感度を向上させることができる。
【００７７】
次に、図２０を参照しつつ、第１１実施形態に係る半導体装置の触媒膜Ｂ９５の構成について説明する。図２０は、第１１実施形態に係る半導体装置の触媒膜の構成を概略的に示す断面図である。
【００７８】
第１２実施形態に係る半導体装置の触媒膜Ｂ９５は、ポーラス金属酸化膜Ｂ８０の複数の細孔Ｂ８１の内部の表面において、複数の島状に形成されている点で、触媒膜Ａ９５と相違している。本実施形態に係る触媒膜Ｂ９５によれば、第１１実施形態に係る半導体装置の触媒膜Ａ９５よりも、表面積を増大させることができる。
【００７９】
次に、図２１を参照しつつ、第１２実施形態に係る半導体装置の触媒膜Ｃ９５の構成について説明する。図２１は、第１２実施形態に係る半導体装置の触媒膜の構成を概略的に示す断面図である。
【００８０】
第１２実施形態に係る半導体装置の触媒膜Ｃ９５は、ポーラス金属酸化膜Ｃ８０の複数の細孔Ｃ８１の外側の表面において、複数の島状に形成されている点で、触媒膜Ａ９５と相違している。塗工工程によって触媒膜Ｃ９５を設けるときに、ポーラス金属酸化膜Ｃ８０によれば、表面張力によって触媒膜Ｃ９５の濡れ広がりが制限され、複数の細孔Ｃ８１の間の凸部の先端において触媒膜Ｃ９５が島状に形成される。これによれば、平面上に薄膜状に設けられた触媒膜と比べて、触媒膜Ｃ９５の表面積を増大させることができる。
【００８１】
次に、図２２を参照しつつ、第１３実施形態に係る半導体装置Ｄ００の構成について説明する。図２２は、第１３実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００８２】
第１３実施形態に係る半導体装置Ｄ００は、半導体装置Ａ００と同様、半導体基板Ｄ１０、絶縁膜Ｄ２０，Ｄ３０，Ｄ４０、給電線Ｄ７０、ポーラス金属酸化膜Ｄ８０、信号線Ｄ３１，Ｄ３２，Ｄ４１，Ｄ４２、電極パッドＤ３３，Ｄ４３、素子Ｄ６１、保護膜Ｄ９１、及び触媒膜Ｄ９５を備えている。また、半導体基板Ｄ１０には接続部Ｄ１１が設けられ、給電線Ｄ７０は貫通孔ＣＨＤ１を通して半導体基板Ｄ１０と電気的に接続されている。絶縁膜Ｄ３０には貫通孔ＣＨＤ２が形成され、絶縁膜Ｄ４０には貫通孔ＣＨＤ３が形成されている。
【００８３】
第１３実施形態に係る半導体装置Ｄ００は、半導体基板Ｄ１０のポーラス金属酸化膜Ｄ８０と対向する領域の少なくとも一部を除去されている点で、半導体装置Ａ００と相違している。これによれば、伝熱経路を削減し、素子Ｄ６１（ガス検出素子）及び触媒膜Ｄ９５の周囲の熱容量を小さくすることができる。これによって、ガス検出素子の感度を向上させることができる。また、絶縁膜Ｄ２０，Ｄ３０，Ｄ４０には、ポーラス金属酸化膜Ｄ８０の周囲にスリットＳＬが形成されている。素子Ｄ６１（ガス検出素子）及び触媒膜Ｄ９５を有するスリットＳＬの内側の領域は、スリットＳＬの外側の領域に対して、ブリッジＢＲによって連結され、保持されている。給電線Ｄ７０、信号線Ｄ３１、等の配線は、ブリッジＢＲを通して繋がっている。スリットＳＬが形成されることによって、伝熱経路を削減し、素子Ｄ６１（ガス検出素子）及び触媒膜Ｄ９５の周囲の熱容量を小さくすることができる。
【００８４】
次に、図２３を参照しつつ、第１４実施形態に係る半導体装置Ｅ００の構成について説明する。図２３は、第１４実施形態に係る半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００８５】
第１４実施形態に係る半導体装置Ｅ００は、半導体装置Ａ００と同様、半導体基板Ｅ１０、絶縁膜Ｅ２０，Ｅ３０，Ｅ４０、給電線Ｅ７０、ポーラス金属酸化膜Ｅ８０、信号線Ｅ３１，Ｅ３２，Ｅ４１，Ｅ４２、電極パッドＥ３３，Ｅ４３、素子Ｅ６１、保護膜Ｅ９１、及び触媒膜Ｅ９５を備えている。また、半導体基板Ｅ１０には接続部Ｅ１１が設けられ、給電線Ｅ７０は貫通孔ＣＨＥ１を通して半導体基板Ｅ１０と電気的に接続されている。絶縁膜Ｅ３０には貫通孔ＣＨＥ２が形成され、絶縁膜Ｅ４０には貫通孔ＣＨＥ３が形成されている。
【００８６】
第１４実施形態に係る半導体装置Ｅ００は、素子Ｅ６２を備えている点で、半導体装置Ａ００と相違している。素子Ｅ６２は、触媒膜Ｅ９５を加熱可能な加熱素子である。加熱素子は、例えば、電気を熱に変換するヒータ線である。素子Ｅ６２（加熱素子）は、触媒膜Ｅ９５に吸着したガスを燃焼させることができる。または、素子Ｅ６２（加熱素子）は、触媒膜Ｅ９５とガスとの吸着反応又は離脱反応を促進することができる。すなわち、素子Ｅ６１（ガス検出素子）の感度を向上させることができる。素子Ｅ６２（加熱素子）は、素子Ｅ６１（ガス検出素子）とポーラス金属酸化膜Ｅ８０との間に設けられている。これによれば、素子Ｅ６２（加熱素子）によって効率的に触媒膜Ｅ９５を加熱することができる。
【００８７】
以上のように、本発明の一態様によれば、互いに対向する第１主面１１０Ａ及び第２主面１１０Ｂを有する半導体基板１１０と、半導体基板１１０の第１主面１１０Ａ側に形成され、複数の細孔１８１を有するポーラス金属酸化膜１８０と、を備え、半導体基板１１０は、第１主面１１０Ａ側においてポーラス金属酸化膜１８０に電気的に接続された接続部１１１を有し、かつ、第２主面１１０Ｂ側から第１主面１１０Ａ側の接続部１１１に給電経路を提供するように構成されている、半導体装置１００、が提供される。
【００８８】
上記態様によれば、半導体装置の製造工程において、例えば、半導体基板ウェハの第１主面側に給電パッドや給電線を設けなくてもよいため、半導体基板ウェハ１枚に対して製造可能な半導体装置の数を増加させることができる。また、本実施形態に係る半導体装置においては、各々の被陽極酸化膜に化成電圧を供給する各々の給電線の長さの違いによる、化成電圧の変動を抑制することができる。つまり、半導体装置においては、同一の半導体基板ウェハに形成される複数のポーラス金属酸化膜間での細孔の密度や寸法の変動を抑制することができる。以上のことから、製造効率を改善することが可能な半導体装置を提供することができる。また、形成済みのポーラス金属酸化膜が半導体装置に転写によって設けられる構成と比較して、本実施形態に係る半導体装置においては、ポーラス金属酸化膜の密着強度を向上させることができる。したがって、半導体装置の信頼性の改善を図ることが可能である。
【００８９】
複数の細孔１８１は、ポーラス金属酸化膜１８０において半導体基板１１０側とは反対側に開口し、半導体基板１１０の第１主面１１０Ａと交差する方向に延在してもよい。これによれば、ポーラス金属酸化膜の半導体基板側とは反対側の表面積を増大させることができる。
【００９０】
半導体装置１００は、半導体基板１１０とポーラス金属酸化膜１８０との間に設けられ、貫通孔ＣＨ１１が形成された第１絶縁膜１２０をさらに備え、ポーラス金属酸化膜１８０は、第１絶縁膜１２０の貫通孔ＣＨ１１を通して接続部１１１と電気的に接続されてもよい。本実施形態に係る半導体装置１００においては、半導体基板とポーラス金属酸化膜との間に絶縁膜が設けられたとしても、半導体基板の第２主面側からの給電によりポーラス金属酸化膜を形成することができる。絶縁膜は省略されてもよい。つまり、ポーラス金属酸化膜は、半導体基板の上、又は多層基板の半導体層の上に設けられてもよい。
【００９１】
半導体基板１１０の電気抵抗率は、１００Ω・ｃｍ以下であってもよい。これによれば、半導体基板の第２主面に外部端子を接続して化成電圧を印加する際に、半導体基板内部での電力損失を低減することができる。したがって、半導体基板ウェハ内における各々の半導体基板の位置による、ポーラス金属酸化膜の細孔の密度や寸法の変動を抑制することができる。
【００９２】
接続部１１１は、不純物濃度が周囲よりも高い高濃度領域を有してもよい。これによれば、半導体基板と給電線との界面をオーミック接触とすることができる。つまり、本実施形態に係る半導体装置においては、半導体基板と給電線との界面における電力ロスを低減することができる。
【００９３】
半導体装置１００は、接続部１１１とポーラス金属酸化膜１８０とを電気的に接続する給電線１７０を備える第１金属膜をさらに備えてもよい。これによれば、半導体基板の第１主面を平面視したときに、ポーラス金属酸化膜の外側に接続部を設けることができる。したがって、半導体基板とポーラス金属酸化膜との間に素子や回路等を設けることができる。
【００９４】
給電線１７０は、ポーラス金属酸化膜１８０の半導体基板１１０側の面に接触してもよい。これによれば、被陽極酸化膜を陽極酸化してポーラス金属酸化膜を形成するとき、被陽極酸化膜の半導体基板側の全面に化成電圧が印加可能であるため、被陽極酸化膜の面内における化成電圧の変動を抑制することができる。したがって、ポーラス金属酸化膜の面内における細孔の密度や寸法の変動を抑制することができる。
【００９５】
給電線５７０は、ポーラス金属酸化膜５８０の端部に接触してもよい。これによれば、ポーラス金属酸化膜の表面積を増大させることができる。
【００９６】
半導体装置２００は、半導体基板２１０の第１主面２１０Ａ側に設けられ外部回路と電気的に接続される電極パッド２３３，２４３をさらに備え、ポーラス金属酸化膜２８０は、電極パッド２３３，２４３に含まれる金属材料の酸化物を有してもよい。これによれば、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００９７】
ポーラス金属酸化膜５８０は、給電線５７０に含まれる金属材料の酸化物を有してもよい。これによれば、被陽極酸化膜の形成工程を省略することで、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００９８】
第１金属膜は、給電線２７０とは電気的に分離され外部回路と電気的に接続される信号線２３２，２４２をさらに備えてもよい。これによれば、半導体基板及び給電線を接地することができる。
【００９９】
半導体装置９００は、ポーラス金属酸化膜９８０の半導体基板９１０側とは反対側に設けられ、複数の細孔の内部に延在するキャパシタ電極９９３をさらに備え、ポーラス金属酸化膜９８０を誘電体膜として、給電線９７０とキャパシタ電極９９３との間で静電容量が形成されてもよい。本実施形態に係る半導体装置によれば、キャパシタの対向電極に相当する給電線とキャパシタ電極との対向面積を増大させることができる。したがって、給電線及びキャパシタ電極によって形成される静電容量を増大させることができる。
【０１００】
半導体装置９００は、ポーラス金属酸化膜９８０の半導体基板９１０側とは反対側に設けられ、複数の細孔の内部に延在するキャパシタ電極９９３と、第１キャパシタ電極９９３の半導体基板９１０側とは反対側に設けられ、複数の細孔の内部に延在する誘電体膜９９６と、誘電体膜９９６を挟んで第１キャパシタ電極９９３と対向する第２キャパシタ電極９９８と、をさらに備え、第１キャパシタ電極９９３と第２キャパシタ電極９９８との間で静電容量が形成されてもよい。これによれば、キャパシタを形成する誘電体膜の誘電率や膜厚を変更することができる。したがって、本実施形態に係る半導体装置においては、第１キャパシタ電極及び第２キャパシタ電極によって形成される静電容量を増大させつつ、静電容量の大きさを好適に調整することができる。
【０１０１】
半導体装置Ａ００は、ポーラス金属酸化膜Ａ８０の半導体基板Ａ１０側とは反対側に設けられ、ガスを吸着する触媒膜Ａ９５と、ガスの吸着量に応じた温度変化を検出するガス検出素子Ａ６１と、をさらに備えてもよい。これによれば、ガス検出機能を有する半導体装置を提供することができる。
【０１０２】
ガス検出素子Ａ６１は、触媒膜Ａ９５に吸着したガスを燃焼するときの燃焼熱を検出してもよい。
【０１０３】
ガス検出素子Ａ６１は、ガスが触媒膜Ａ９５に吸着されるとき、又はガスが触媒膜Ａ９５から離脱するときの反応熱を検出してもよい。
【０１０４】
本発明の他の一態様によれば、互いに対向する第１主面Ｚ１０Ａ及び第２主面Ｚ１０Ｂを有する半導体基板Ｚ１０を準備する工程と、半導体基板Ｚ１０の第１主面Ｚ１０Ａ側に被陽極酸化膜Ｚ８９を設ける工程と、半導体基板Ｚ１０の第２主面Ｚ１０Ｂ側から給電することによって、半導体基板Ｚ１０の第１主面Ｚ１０Ａ側に設けられた被陽極酸化膜Ｚ８９を陽極酸化させて、複数の細孔Ｚ８１を有するポーラス金属酸化膜Ｚ８０を形成する工程と、を備える、半導体装置Ｚ００の製造方法、が提供される。
【０１０５】
上記態様によれば、半導体装置の製造工程において、半導体基板ウェハの第１主面側に給電パッドや給電線を設けなくてもよいため、半導体基板ウェハ１枚に対して製造可能な半導体装置の数を増加させることができる。また、本実施形態に係る半導体装置においては、各々の被陽極酸化膜に化成電圧を供給する各々の給電線の長さの違いによる、化成電圧の変動を抑制することができる。つまり、同一の半導体基板ウェハに形成される複数のポーラス金属酸化膜間での細孔の密度や寸法の変動を抑制することができる。以上のことから、製造効率を改善することが可能な半導体装置を提供することができる。また、形成済みのポーラス金属酸化膜が半導体装置に転写によって設けられる製造方法と比較して、本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、ポーラス金属酸化膜の密着強度を向上させることができる。したがって、半導体装置の信頼性の改善を図ることが可能である。
【０１０６】
複数の細孔Ｚ８１は、ポーラス金属酸化膜Ｚ８０において半導体基板Ｚ１０側とは反対側に開口し、半導体基板Ｚ１０の第１主面Ｚ１０Ａと交差する方向に延在してもよい。これによれば、ポーラス金属酸化膜の半導体基板側とは反対側の表面積を増大させることができる。
【０１０７】
半導体装置Ｚ００の製造方法は、半導体基板Ｚ１０の第１主面Ｚ１０Ａ側に第１絶縁膜Ｚ２０を設ける工程と、第１絶縁膜Ｚ２０に貫通孔ＣＨＺ１を設ける工程と、をさらに備え、陽極酸化する工程において、被陽極酸化膜Ｚ８９は、貫通孔ＣＨＺ１を通して半導体基板Ｚ１０から給電されてもよい。本実施形態に係る半導体装置Ｚ００の製造方法においては、半導体基板とポーラス金属酸化膜との間に絶縁膜が設けられたとしても、半導体基板の第２主面側からの給電によりポーラス金属酸化膜を形成することができる。絶縁膜は省略されてもよい。つまり、ポーラス金属酸化膜は、半導体基板の上、又は多層基板の半導体層の上に設けられてもよい。
【０１０８】
半導体装置Ｚ００の製造方法は、半導体基板Ｚ１０に第１主面Ｚ１０Ａ側から不純物を注入し、不純物濃度が周囲よりも高い高濃度領域を形成する工程をさらに備えてもよい。これによれば、半導体基板と給電線との界面をオーミック接触とすることができる。つまり、本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、半導体基板と給電線との界面における電力ロスを低減することができる。
【０１０９】
半導体装置Ｚ００の製造方法は、半導体基板Ｚ１０とポーラス金属酸化膜Ｚ８０とを電気的に接続する給電線Ｚ７０を設ける工程をさらに備えてもよい。これによれば、半導体基板の第１主面を平面視したときに、ポーラス金属酸化膜の外側に接続部を設けることができる。したがって、半導体基板とポーラス金属酸化膜との間に素子や回路等を設けることができる。
【０１１０】
半導体装置Ａ００の製造方法は、温度変化を検出するガス検出素子Ａ６１を設ける工程と、ポーラス金属酸化膜Ａ８０の半導体基板Ａ１０側とは反対側に、ガスを吸着する触媒膜Ａ９５を設ける工程をさらに備えてもよい。これによれば、ガス検出機能を有する半導体装置を提供することができる。
【０１１１】
以上説明したように、本発明の一態様によれば、製造効率の改善を図ることが可能な半導体装置を提供することが可能となる。
【０１１２】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１１３】
１００…半導体装置
１１０…半導体基板
１１０Ａ…第１主面
１１０Ｂ…第２主面
１１１…接続部
１２０…絶縁膜
１７０…給電線
１８０…ポーラス金属酸化膜
１８１…細孔
【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】
2019124162.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2019124162.tif 000015
【図１４】
2019124162.tif 000016
【図１５】
2019124162.tif 000017
【図１６】
2019124162.tif 000018
【図１７】
2019124162.tif 000019
【図１８Ａ】
2019124162.tif 000020
【図１８Ｂ】
2019124162.tif 000021
【図１９】
2019124162.tif 000022
【図２０】
2019124162.tif 000023
【図２１】
2019124162.tif 000024
【図２２】
2019124162.tif 000025
【図２３】
2019124162.tif 000026
【国際調査報告】
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2019124162.tif 000028
2019124162.tif 000029
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