电容元件、图像传感器以及电容元件的制造方法技术

本申请的一个方案的电容元件具备：第一电极；第二电极，该第二电极与上述第一电极相对置地配置；以及电介质层，该电介质层位于上述第一电极与上述第二电极之间，并且与上述第一电极和上述第二电极分别接触。上述电介质层的膜厚为10nm以上。上述第一电极含有碳。上述电介质层与上述第一电极接触的界面处的碳的元素比为30原子％以下。

Manufacturing Method of Capacitance Components, Image Sensors and Capacitance Components

The capacitive element of one scheme of the present application includes: a first electrode; a second electrode, which is positioned opposite to the first electrode; and a dielectric layer, which is located between the first electrode and the second electrode, and which is in contact with the first electrode and the second electrode respectively. The film thickness of the dielectric layer is more than 10 nm. The first electrode above contains carbon. The element ratio of carbon at the interface between the dielectric layer and the first electrode is less than 30 atoms.

【技术实现步骤摘要】
电容元件、图像传感器以及电容元件的制造方法
本申请涉及电容元件、图像传感器以及电容元件的制造方法。
技术介绍
在半导体工业中，电容元件对于存储器或图像传感器等集成电路来说是必要的器件。作为电容元件的结构，例如已知MOS(MetalOxideSemiconductor；金属氧化物半导体)或MIM(MetalInsulatorMetal；金属绝缘体金属)等结构。近年来，要求电容元件的高容量化。例如，日本特开2016-76921号公报公开了一种电容元件，其具备使用介电常数高于二氧化硅(SiO2)的ZrO2等材料形成的绝缘膜。
技术实现思路
本申请的非限定的某一个示例性方案的电容元件具备：第一电极；第二电极，该第二电极与上述第一电极相对置地配置；以及电介质层，该电介质层位于上述第一电极与上述第二电极之间，并且与上述第一电极和上述第二电极分别接触。上述电介质层的膜厚为10nm以上。上述第一电极含有碳。上述电介质层与上述第一电极接触的界面处的碳的元素比为30原子％以下。附图说明图1是表示实施方式的电容元件的示例性结构的剖视图。图2是表示实施方式的电容元件的制造方法的流程图。图3是表示实施方式的电容元件的下部电极的形成工序的详细情况的图。图4是表示实施方式的电容元件在厚度方向上的碳的浓度分布的图。图5是表示实施方式的电容元件的绝缘击穿电压相对于存在于电介质层与下部电极的界面的碳的元素比的依赖性的图。图6是表示具备实施方式的电容元件的图像传感器的截面结构的剖视图。图7是表示实施方式的变形例的电容元件的示例性结构的剖视图。符号说明10、20电容元件11、21下部电极11a、11b最外表面层12、22电介质层13、23上部电极100图像传感器110基板120多层布线结构130光电转换元件131像素电极132光电转换膜133透明电极具体实施方式(作为本申请的基础的认识)近年来，由于半导体技术中的微细加工技术的进步，高集成化和高容量化正在迅速发展。伴随着高集成化，俯视时配置有电容元件的区域的面积即电容器面积减少。此处，若想不降低电容元件的容量而实现小电容器面积，需要将电容元件的绝缘膜变薄。但是，在减薄绝缘膜的情况下，容易发生电容元件的绝缘击穿，软错误的产生和产品的可靠性成为问题。通常，作为电容元件的绝缘膜，使用了二氧化硅、氮化硅或它们的复合膜。但是，要求电容元件的进一步高容量化，从而作为电容元件的绝缘膜对介电常数高于二氧化硅的金属氧化膜进行了研究。介电常数高于二氧化硅的材料被称为所谓的High-k材料。作为High-k材料的代表性物质，已知有HfO2或ZrO2等。通过将High-k材料用作电容元件的绝缘膜，能够以小于二氧化硅的面积增大电容元件的容量。但是，在使用了HfO2等高介电常数的绝缘膜作为电容元件的绝缘膜的情况下，当使用了现有的多晶硅作为电极材料时，会在电极与绝缘膜的界面形成介电常数低的SiO2。因此，在引起电容元件的容量降低的同时，将金属氧化膜还原，会导致泄漏电流的增大。因此，HfO2等材料难以用在多晶硅上。因此，正在研究使用TiN等金属氮化物作为电极材料。金属氮化物稳定并且加工性优异。但是，就算是在将金属氮化物用于电极的情况下，也存在受到下部电极的结晶性和表面性的影响而使绝缘膜的膜质降低这样的问题。由此，电容元件的泄漏电流增大，耐受电压降低。因此，会显著损害电容元件的可靠性。本申请的一个方案的概要如下所述。本申请的一个方案的电容元件具备：第一电极；第二电极，该第二电极与所述第一电极相对置地配置；以及电介质层，该电介质层位于所述第一电极与所述第二电极之间，并且与所述第一电极和所述第二电极分别接触。所述电介质层的膜厚为10nm以上。所述第一电极含有碳。所述电介质层与所述第一电极接触的界面处的碳的元素比为30原子％以下。由此，第一电极与电介质层之间的界面处的碳的比例小，从而能够减少因碳而在电介质层内产生的晶界或晶体缺陷。因此，电介质层的膜质得到提高，从而能够抑制泄漏电流的产生。这样，根据本方案，能够实现绝缘性高、耐受电压特性优异的电容元件。就本申请的一个方案的电容元件来说，所述电介质层可以含有选自铪的氧化物和锆的氧化物中的至少一种作为主要成分。由此，铪的氧化物或锆的氧化物由于是介电常数高的材料，因而能够实现电容元件的高容量化。因此，根据本方案，能够实现高容量的电容元件。另外，所述第一电极例如可以含有选自钛的氮化物或钽的氮化物中的至少一种作为主要成分。由此，第一电极的表面性提高，因而能够减少因第一电极的表面的凹凸而在电介质层内产生的晶界或晶体缺陷。因此，电介质层的膜质得到提高，从而能够进一步抑制泄漏电流的产生。此外，所述界面例如可以具有在从所述第二电极向所述第一电极的方向凹陷的沟槽形状，所述电介质层沿着所述沟槽形状设置。所述电介质层可以以大致均匀的膜厚设置。由此，能够三维地增大电容元件的电极面积。因此，能够较小地维持俯视时电容元件所占的面积，并且增大电容元件的容量。这样，根据本方案，能够实现电容元件的进一步高容量化。另外，本申请的一个方案的图像传感器具备选自光电转换元件和光电二极管中的至少一种以及所述电容元件。由此，图像传感器具备绝缘性高、耐受电压特性优异的高容量电容元件，因而能够提高图像传感器的可靠性。此外，本申请的一个方案的电容元件的制造方法包括下述工序：依次层叠含有碳的第一电极、膜厚为10nm以上的电介质层和第二电极的工序；以及在所述第一电极的最外表面进行等离子体处理的工序。由此，通过在第一电极的最外表面进行等离子体处理，能够减少第一电极的最外表面所包含的碳的比例。因此，当在第一电极上形成电介质层时，能够减少因碳而在电介质层内产生的晶界或晶体缺陷。其结果是，电介质层的膜质得到提高，从而能够抑制泄漏电流的产生。这样，根据本方案，能够制造绝缘性高、耐受电压特性优异的电容元件。就本申请的一个方案的电容元件的制造方法来说，所述电介质层可以含有选自铪的氧化物和锆的氧化物中的至少一种作为主要成分。由此，铪的氧化物或锆的氧化物由于是介电常数高的材料，因而能够实现电容元件的高容量化。因此，根据本方案，能够制造高容量的电容元件。另外，所述等离子体处理例如可以在氮气氛或氧气氛下进行。由此，能够不损害电容元件的品质而减小碳的比例。此外，所述第一电极例如可以含有选自钛的氮化物或钽的氮化物中的至少一种作为主要成分，所述层叠的工序中使用化学气相沉积法或原子层沉积法来层叠所述第一电极。由此，就算是在电容元件具有三维结构的情况下，也能在三维结构的侧面部形成膜厚均质的第一电极。因此，能够较小地维持俯视时电容所占的面积，能够实现可靠性高并且高容量的电容元件。下面，参照附图对本申请的实施方式进行详细说明。此外，以下说明的实施方式均示出总的或具体例子。以下实施方式所示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置和连接形态、制造工序、制造工序的顺序等仅是一个例子，主旨并不是限定本申请。只要不产生矛盾，则本说明书中所说明的各种方案可以相互组合。此外，就以下实施方式中的构成要素之中未记载于示出最上位概念的独立权利要求的构成要素来说，其作为任选构成要素来进行说明。另外，各图仅为示意图，未必严密地进行图示。因此，例如各图中比例尺等未必一致。此外，各图中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容元件，其具备：第一电极；第二电极，该第二电极与所述第一电极相对置地配置；以及电介质层，该电介质层位于所述第一电极与所述第二电极之间，并且与所述第一电极和所述第二电极分别接触，其中，所述电介质层的膜厚为10nm以上，所述第一电极含有碳，所述电介质层与所述第一电极接触的界面处的碳的元素比为30原子％以下。

【技术特征摘要】
2017.09.12 JP 2017-1750221.一种电容元件，其具备：第一电极；第二电极，该第二电极与所述第一电极相对置地配置；以及电介质层，该电介质层位于所述第一电极与所述第二电极之间，并且与所述第一电极和所述第二电极分别接触，其中，所述电介质层的膜厚为10nm以上，所述第一电极含有碳，所述电介质层与所述第一电极接触的界面处的碳的元素比为30原子％以下。2.根据权利要求1所述的电容元件，其中，所述电介质层含有选自铪的氧化物和锆的氧化物中的至少一种作为主要成分。3.根据权利要求1所述的电容元件，其中，所述第一电极含有选自钛的氮化物或钽的氮化物中的至少一种作为主要成分。4.根据权利要求1所述的电容元件，其中，所述界面具有在从所述第二电极向所述第一电极的方向凹陷的沟槽形状，所述电介质层沿着所述沟槽形状设置。5.一种图像传感器，其具备选自光电转换元件和光电二极管中的至少一种以及电容元件，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：留河优子，小柳贵裕，德原健富，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP