(57)【要約】【課題】信頼性の向上を図る。【解決手段】互いに対向する第１主面１１０Ａ及び第２主面１１０Ｂを有し、第１主面１１０Ａ側にトレンチ部１１１が形成された基材１１０と、基材１１０の第１主面１１０Ａ側でトレンチ部１１１の内側を含む領域に設けられた少なくとも一層からなる誘電体膜１３０と、トレンチ部１１１の内側を含む領域であって誘電体膜１３０の上に設けられた導電体膜１４０と、を備え、誘電体膜１３０の少なくとも一層におけるいずれかの層１３２は、トレンチ部１１１の開口縁部に設けられた第１部分１３２Ａと、第１部分１３２Ａとは異なる材料からなる第２部分１３２Ｂとを有する。【選択図】  図２
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【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主面を有し、前記第１主面側にトレンチ部が形成された基材と、
前記基材の前記第１主面側で前記トレンチ部の内側を含む領域に設けられた少なくとも一層からなる誘電体膜と、
前記トレンチ部の内側を含む領域であって前記誘電体膜の上に設けられた導電体膜と、
を備え、
前記誘電体膜の前記少なくとも一層におけるいずれかの層は、前記トレンチ部の開口縁部に設けられた第１部分と、前記第１部分とは異なる材料からなる第２部分とを有する、キャパシタ。
【請求項２】
前記第１部分の誘電率は、前記第２部分の誘電率よりも小さい、
請求項１に記載のキャパシタ。
【請求項３】
前記第１部分の耐電圧は、前記第２部分の耐電圧よりも大きい、
請求項１又は２に記載のキャパシタ。
【請求項４】
前記誘電体膜は、第１誘電体層と、前記第１誘電体層の上に設けられた第２誘電体層とを備え、
前記第２誘電体層が、前記第１部分及び前記第２部分を有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載のキャパシタ。
【請求項５】
前記基材は、シリコン系半導体からなり、
前記第１誘電体層は、シリコン酸化物からなり、
前記第２誘電体層の前記第１部分は、シリコン酸化物を含み、
前記第２誘電体層の前記第２部分は、シリコン窒化物を含んでいる、
請求項４に記載のキャパシタ。
【請求項６】
前記誘電体膜は、前記第２誘電体層の上に設けられシリコン酸化物からなる第３誘電体層をさらに備えている、
請求項５に記載のキャパシタ。
【請求項７】
前記第２誘電体層の厚さは、前記第１誘電体層の厚さよりも大きい、
請求項４から６のいずれか１項に記載のキャパシタ。
【請求項８】
前記トレンチ部の前記開口縁部における曲率半径が、前記トレンチ部の底部と内側面とをつなぐ開口隅部における曲率半径よりも小さい、
請求項１から７のいずれか１項に記載のキャパシタ。
【請求項９】
前記誘電体膜の前記少なくとも一層におけるいずれかの層は、前記トレンチ部の底面と内側面とをつなぐ開口隅部に設けられた第３部分をさらに備え、
前記第３部分は、前記第２部分とは異なる材料からなる、
請求項１から８のいずれか１項に記載のキャパシタ。
【請求項１０】
前記第３部分の誘電率は、前記第２部分の誘電率よりも小さい、
請求項９に記載のキャパシタ。
【請求項１１】
前記第３部分の耐電圧は、前記第２部分の耐電圧よりも大きい、
請求項９又は１０に記載のキャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
キャパシタが搭載される電子機器の高機能化・小型化に対応するように、キャパシタは容量密度の向上、耐電圧の改善が求められている。例えば、特許文献１には、半導体基板の一主面上の所定エリアに、所定エリアの面積よりも大きい表面積を有して設けられたキャパシタを備える半導体装置が開示されている。当該半導体装置は、キャパシタの少なくとも一部として機能する誘電体領域（キャパシタ誘電体膜）を備え、所定エリアに溝を有する。当該半導体装置は、誘電体領域の少なくとも一部が溝の側壁又は底部に接するように形成されたショットキー接合又はヘテロ接合により構成される空乏領域からなることを特徴としている。このとき、キャパシタは、溝によってキャパシタ誘電体膜の表面積を大きくすることで、容量を高密度に形成している。また、特許文献１には、溝の側壁と底部を繋ぐ端部のキャパシタ誘電体膜が側壁部よりも厚い半導体装置が開示されている。このとき、キャパシタは、容量形成時の溝の端部における電界集中を緩和することで、耐電圧の低下を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２４１４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、溝の底部や溝の間の平坦部におけるキャパシタ誘電体を溝の側壁部よりも厚くしたとしても、側壁部に沿ったキャパシタ誘電体膜の膜厚は小さいため、溝の開口縁部における電界集中は充分に緩和されず、キャパシタの耐電圧が低くなる恐れがある。また、キャパシタ誘電体膜を厚くすることで、膜厚が均一なキャパシタと比べて静電容量が低下する。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、信頼性の向上を図ることが可能なキャパシタ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】
本発明の一態様に係るキャパシタは、互いに対向する第１主面及び第２主面を有し、第１主面側にトレンチ部が形成された基材と、基材の第１主面側でトレンチ部の内側を含む領域に設けられた少なくとも一層からなる誘電体膜と、トレンチ部の内側を含む領域であって誘電体膜の上に設けられた導電体膜と、を備え、誘電体膜の少なくとも一層におけるいずれかの層は、トレンチ部の開口縁部に設けられた第１部分と、第１部分とは異なる材料からなる第２部分とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、信頼性の向上を図ることが可能なキャパシタを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態に係るキャパシタの構成を概略的に示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示したキャパシタのＩＩ−ＩＩ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示したキャパシタのトレンチ部を中心とした拡大断面図である。
【図４】図４は、第２実施形態に係るキャパシタ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】
【０００９】
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。
【００１０】
＜第１実施形態＞
まず、図１〜図３を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るキャパシタ１００の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係るキャパシタの構成を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示したキャパシタのＩＩ−ＩＩ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。図３は、図２に示したキャパシタのトレンチ部を中心とした拡大断面図である。
【００１１】
なお、図中に示した第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び第３方向Ｚは、それぞれ、互いに直交する方向であるが、互いに交差する方向であればこれに限定されるものではなく、互いに９０°以外の角度で交差する方向であってもよい。また、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び第３方向Ｚは、それぞれ交差する異なる方向を意味するものであり、各方向は、図１に示す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。
【００１２】
キャパシタ１００は、基材１１０、第１導電体膜１２０、誘電体膜１３０、第２導電体膜１４０、及び保護膜１５０を備えている。
【００１３】
基材１１０は、導電性を有する低抵抗なシリコン基板からなる単層構造である。基材１１０は、第３方向Ｚの正方向側に第１主面１１０Ａを有し、第３方向Ｚ負方向側に第２主面１１０Ｂを有する。第１主面１１０Ａは、例えば結晶方位が＜１００＞と表される結晶面である。第１主面１１０Ａ及び第２主面１１０Ｂは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙによって特定される面と平行な面（以下、「ＸＹ面」と呼ぶ。）である。基材１１０は、水晶等の絶縁性基板であってもよい。また、基材１１０は多層構造でもよく、例えば導電性基板と保護膜からなる積層体であってもよい。
【００１４】
基材１１０は、第１主面１１０Ａ側に複数のトレンチ部１１１が形成されている。トレンチ部１１１は、第１主面１１０Ａ側に開口部を有する有底の凹部である。一例として、トレンチ部１１１は、深さが１０μｍ以上５０μｍ以下であり、底の直径が５μｍ程度である円柱状である。静電容量を形成する領域にトレンチ部１１１を設けることにより、キャパシタ１００の寸法を拡大することなく電極の対向面積を増やし、キャパシタ１００の容量密度（基材１１０の第１主面１１０Ａの法線方向から平面視したときの単位面積当たりの静電容量）を向上させることができる。トレンチ部１１１の形成方法は特に限定されるものではないが、フォトリソグラフィによってパターニングされたフォトレジストを利用したドライエッチングによれば、高いアスペクト比で形成することができ、トレンチ部１１１の密度を高めることができる。
【００１５】
トレンチ部１１１の形状や大きさは上記に限定されるものではない。トレンチ部１１１の形状は、例えば、楕円柱状、多角柱状、一方向に延在する溝状、又はこれらの組合せであってもよい。また、図１に示した例では、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに沿って４×４の格子状に複数のトレンチ部１１１が形成されているが、トレンチ部１１１の数及び配置は特に限定されるものではない。トレンチ部１１１は、静電容量を形成する領域に少なくとも１つ形成されればよい。複数のトレンチ部１１１は、千鳥配置等の規則的な配置でもよく、不規則な配置であってもよい。また、トレンチ部は、基材１１０の第１主面１１０Ａ側及び第２主面１１０Ｂ側の両方に設けられてもよい。
【００１６】
図２に示すように、トレンチ部１１１が形成されることで、基材１１０の第１主面１１０Ａ側の表面は、開口縁部１１２及び開口隅部１１３で屈曲する。開口縁部１１２は基材１１０の第１主面１１０Ａとトレンチ部１１１の内側面とをつなぐ屈曲部であり、開口隅部１１３はトレンチ部１１１の内側面と底面とをつなぐ屈曲部である。第１導電体膜１２０と第２導電体膜１４０との間に電圧が印加されると、誘電体膜１３０に形成される電界は、開口縁部１１２及び開口隅部１１３に集中する。特に、図３に示すように開口縁部１１２の曲率半径は開口隅部１１３の曲率半径よりも小さいため、開口縁部１１２では開口隅部１１３よりも電界集中しやすい。
【００１７】
第１導電体膜１２０は、基材１１０の第２主面１１０Ｂを覆っている。第１導電体膜１２は、例えば、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｗ（タングステン）、Ｐｔ（プラチナ）、Ｔｉ（チタン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｒ（クロム）、等の金属材料によって形成されている。第１導電体膜１２０は、導電性材料であれば金属材料に限定されるものではなく、導電性樹脂等で形成されてもよい。基材１１０が低抵抗シリコン基板であるとき、第１導電体膜１２０及び基材１１０が、キャパシタ１００の下部電極として機能する。なお、基材１１０が絶縁性基板である場合は、基材１１０がキャパシタ１００の誘電体層の一部として機能し、第１導電体膜１２０が下部電極として機能する。
【００１８】
誘電体膜１３０は、第１主面１１０Ａ側であって、トレンチ部１１１によって基材１１０の第１主面１１０Ａ側に形成される空間の内部（以下、「トレンチ部１１１の内側」と呼ぶ。）を含む領域に設けられている。誘電体膜１３０は、基材１１０の第１主面１１０Ａ並びにトレンチ部１１１の内側面及び底面に沿って延在している。つまり、誘電体膜１３０は、開口縁部１１２及び開口隅部１１３で屈曲している。誘電体膜１３０は、第１誘電体層１３１、第２誘電体層１３２、及び第３誘電体層１３３を有している。
【００１９】
第１誘電体層１３１は、基材１１０の第１主面１１０Ａ並びにトレンチ部１１１の底面及び内側面を覆っている。第１誘電体層１３１は、例えば、絶縁性を有するシリコン酸化物（例えば、ＳｉＯ2）によって設けられている。第１誘電体層１３１の膜厚は、例えば０．３μｍ程度である。基材１１０がシリコン基板である場合、第１誘電体層１３１は、基材１１０を熱酸化させることでシリコン基板の表面酸化膜として設けることができる。第１誘電体層１３１は、誘電体膜１３０と基材１１０との密着性を向上させることができる。
【００２０】
第２誘電体層１３２は、第１誘電体層１３１の上に設けられている。第２誘電体層１３２は、基材１１０の第１主面１１０Ａの上方のみならず、トレンチ部１１１の内側にも設けられている。キャパシタ１００の容量密度を向上させる、または耐圧向上の観点から、第２誘電体層１３２の膜厚は設計され、例えば耐圧を向上させるため１μｍ程度の膜厚にすることがある。第２誘電体層１３２は、第１部分１３２Ａ及び第２部分１３２Ｂを有している。
【００２１】
第１部分１３２Ａは、開口縁部１１２に設けられている。第２部分１３２Ｂは、トレンチ部１１１の内側及び基材１１０の第１主面１１０Ａの上方に設けられており、第１部分１３２Ａと連続するように隣接している。第１部分１３２Ａは、例えばシリコン酸化物によって設けられている。第２部分１３２Ｂは、例えばシリコン窒化物（例えば、Ｓｉ3Ｎ4）やシリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ）等のシリコン窒化物系の誘電体材料によって形成されている。第１誘電体層１３１がシリコン酸化物からなる場合、第２誘電体層１３２の第１部分１３２Ａがシリコン酸化物からなり第２部分１３２Ｂがシリコン窒化物からなることで、第２誘電体層１３２の第１誘電体層１３１に対する部分的な密着力低下を抑制することができる。つまり、誘電体膜１３０内部における部分的な層間剥離等の損傷発生を抑制することができる。
【００２２】
第１部分１３２Ａ及び第２部分１３２Ｂは、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の蒸着法によって設けられる。第１部分１３２Ａ及び第２部分１３２Ｂは、例えば、シリコン窒化膜を成膜後にシリコン窒化膜の一部を酸化する、あるいはシリコン酸化膜を成膜後にシリコン酸化膜の一部を窒化することで設けられてもよい。または、シリコン窒化膜を成膜後にシリコン窒化膜の一部をエッチングし、シリコン窒化膜が除去された領域にシリコン酸化膜を成膜してもよい。
【００２３】
なお、第１部分１３２Ａ及び第２部分１３２Ｂが互いに異なる材料によって形成されるならば、第１部分１３２Ａの材料はシリコン酸化物に限定されず、第２部分１３２Ｂの材料はシリコン窒化物系の誘電体材料に限定されない。第１部分１３２Ａは、例えば、ＳｉＣ、ＳｉＣＯＨ、ＳｉＣＯ、ＳｉＯＦ、等の低誘電率材料によって設けられてもよい。第２部分１３２Ｂは、例えば、ＨｆＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、ＢａＴｉＯ3、等の高誘電率材料によって設けられてもよい。但し、キャパシタ１００の容量密度を向上させる観点から、第２部分１３２Ｂの誘電率は、第１誘電体層１３１の誘電率よりも大きいことが望ましい。開口縁部１１２での電界集中を緩和する観点から、第１部分１３２Ａの誘電率は、第２部分１３２Ｂの誘電率よりも小さいことが望ましい。また、電界集中による絶縁破壊を抑制する観点から、第１部分１３２Ａの耐電圧は、第２部分１３２Ｂの耐電圧よりも大きいことが望ましい。
【００２４】
第３誘電体層１３３は、第２誘電体層１３２、すなわち第１部分１３２Ａ及び第２部分１３２Ｂの上に設けられている。第３誘電体層１３３は、第２誘電体層１３２と同様、基材１１０の第１主面１１０Ａの上方のみならず、トレンチ部１１１の内側にも設けられている。第３誘電体層１３３は、例えばシリコン酸化物からなる。第３誘電体層１３３の膜厚は、例えば０．３μｍ程度である。第２誘電体層１３２の第１部分１３２Ａがシリコン酸化物からなり第２部分１３２Ｂがシリコン窒化物からなる場合、第３誘電体層１３３をシリコン酸化物によって設けることで、第３誘電体層１３３の第２誘電体層１３２に対する部分的な密着力低下を抑制することができる。つまり、誘電体膜１３０内部における部分的な層間剥離等の損傷発生を抑制することができる。
【００２５】
図２に示す例では、第２誘電体層１３２が第１部分１３２Ａ及び第２部分１３２Ｂを有し、第２誘電体層１３２が第１誘電体層１３１及び第３誘電体層１３３に挟まれている。これによれば、第１部分１３２Ａ、第２部分１３２Ｂ、又はこれらの界面におけるリーク電流を、第１誘電体層１３１及び第３誘電体層１３３によって低減することができる。また、第１部分及び第２部分が基材１１０又は第２導電体膜１４０と接触する構成に比べて、第１部分及び第２部分の物性（内部応力、密着性、等）の相違に起因した基材１１０と誘電体膜１３０との間での部分的な層間剥離や、誘電体膜１３０と第２導電体膜１４０との間での部分的な層間剥離を抑制することができる。つまり、キャパシタ１００の信頼性を向上させることができる。なお、第１部分及び第２部分を有する層は、第２誘電体層１３２に限定されるものではなく、第１誘電体層１３１又は第３誘電体層１３３であってもよい。また、第１誘電体層１３１及び第３誘電体層１３３の一方が省略されて誘電体膜１３０が２層構造となってもよく、両方が省略されて誘電体膜１３０が第１部分及び第２部分を有する単層構造となってもよい。
【００２６】
誘電体膜１３０は、さらに別の誘電体層を備える４層以上の多層構造であってもよい。このように誘電体膜１３０を多層構造とすることによって、容量値、耐電圧、内部応力、等の調整をより自由に行うことができる。また、誘電体膜１３０は、トレンチ部１１１の底面及び内側面に沿って形成される。言い換えれば、誘電体膜１３０の膜厚は、トレンチ部１１１の深さや幅よりも小さい。これによって、トレンチ部１１１の内側が誘電体膜１３０によって埋められる事態を回避し、電極の対向面積の増加によるキャパシタ１００の容量密度の向上を図ることができる。
【００２７】
第２導電体膜１４０は、トレンチ部１１１の内側を含む領域であって、誘電体膜１３０の上に設けられている。第２導電体膜１４０は、キャパシタ１００の上部電極として機能し、下部電極（基材１１０及び第１導電体膜１２０）との間に静電容量を形成する。つまり、基材１１０と第２導電体膜１４０とが誘電体膜１３０を挟んで互いに対向する面積が、キャパシタ１００における電極の対向面積に相当する。
【００２８】
第２導電体膜１４０は、第１導電体層１４１及び第２導電体層１４２を有する。第１導電体層１４１は、誘電体膜１３０の上に設けられ、トレンチ部１１１の内側にも設けられている。第１導電体層１４１は、例えば、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）、及びヒ素（Ａｓ）の少なくともいずれか１つを不純物として含む、ｐ型又はｎ型の多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜である。第２導電体層１４２は、第１導電体層１４１の上に設けられている。
【００２９】
第２導電体層１４２は、第１導電体層１４１の上に設けられている。基材１１０の第１主面１１０Ａの法線方向から平面視したときに第２導電体層１４２は第１導電体層１４１の内側に設けられ、第１導電体層１４１の開口隅部が第２導電体層１４２から露出している。言い換えると、第１導電体層１４１は、基材１１０の第１主面１１０Ａの法線方向から平面視したとき、第２導電体層１４２よりも外側に延在する開口隅部を有する。第２導電体層１４２は、例えば、Ａｌによって設けられている。第２導電体層１４２の材料は、第１導電体膜１２０の説明で挙げた金属材料によって設けられてもよい。また、第２導電体層１４２は金属材料に限定されるものではなく、導電性樹脂等の導電性材料によって設けられてもよい。第１導電体層１４１及び第２導電体層１４２は、例えば、ＣＶＤやＰＶＤ等の蒸着法によって設けられる。
【００３０】
保護膜１５０は、第２導電体膜１４０の開口隅部を覆っている。すなわち、保護膜１５０は、第１導電体層１４１の開口隅部及び第２導電体層１４２の開口隅部を覆っている。保護膜１５０は、例えばポリイミド（ＰＩ）膜であるが、他の有機絶縁体膜でもよく、シリコン酸化物やシリコン窒化物等の無機絶縁体膜であってもよい。保護膜１５０は、誘電体膜１３０の沿面放電によるリーク電流の発生を抑制することができる。つまり、キャパシタ１００を高耐圧化することができる。また、保護膜１５０は、誘電体膜１３０や第２導電体膜１４０の内部応力を緩和することができる。例えば、シリコン窒化物からなる第２誘電体層１３２やＡｌからなる第２導電体層１４２が有する引張応力を、保護膜１５０が有する圧縮応力によって緩和することができる。これによって、誘電体膜１３０の損傷を抑制し、キャパシタ１００の信頼性を向上させることができる。なお、保護膜１５０の誘電率が誘電体膜１３０よりも大きい場合、第２導電体膜１４０からの漏れ電界を抑制することができる。反対に保護膜１５０の誘電率が誘電体膜１３０よりも小さい場合、第２導電体膜１４０による寄生容量の形成を抑制するこができる。
【００３１】
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、上記の第１実施形態と共通の事柄については記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。第１実施形態と同様の符号が付された構成は、第１実施形態における構成と同様の構成及び機能を有するものとし、詳細な説明を省略する。同様の構成による同様の作用効果については言及しない。
【００３２】
＜第２実施形態＞
図４を参照しつつ、第２実施形態にかかるキャパシタ２００の構成について説明する。図４は、第２実施形態に係るキャパシタの構成を概略的に示す断面図である。
【００３３】
第２実施形態にかかるキャパシタ２００は、第２誘電体層２３２が第３部分２３２Ｃをさらに備えている点で、第１実施形態にかかるキャパシタ１００と相違している。第３部分２３２Ｃは、トレンチ部２１１の底部の開口隅部２１３に設けられている。第３部分２３２Ｃは、第２部分２３２Ｂと連続するように隣接しており、第１部分２３２Ａ及び第２部分２３２Ｂと同様に、第１誘電体層２３１と第３誘電体層２３３とで挟まれている。第３部分２３２Ｃは、例えば、シリコン窒化物系の誘電体材料によって形成されている。第３部分２３２Ｃは、第２部分２３２Ｂとは異なる材料からなり、例えば、第１実施形態の説明において第１部分１３２Ａを構成する材料として例示した誘電体材料によって設けることができる。第３部分２３２Ｃは、第１部分２３２Ａと同じ誘電体材料からなってもよく、第１部分２３２Ａとは異なる誘電体材料からなってもよい。但し、第１部分２３２Ａと同様に、第３部分２３２Ｃの誘電率は第２部分２３２Ｂの誘電率よりも小さいことが望ましく、第３部分２３２Ｃの耐電圧は第２部分２３２Ｂの耐電圧よりも大きいことが望ましい。
【００３４】
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を有し、第１主面１１０Ａ側にトレンチ部１１１が形成された基材１１０と、基材１１０の第１主面１１０Ａ側でトレンチ部１１１の内側を含む領域に設けられた少なくとも一層からなる誘電体膜１３０と、トレンチ部１１１の内側を含む領域であって誘電体膜１３０の上に設けられた導電体膜１４０と、を備え、誘電体膜１３０の少なくとも一層におけるいずれかの層１３２は、トレンチ部１１１の開口縁部に設けられた第１部分１３２Ａと、第１部分１３２Ａとは異なる材料からなる第２部分１３２Ｂとを有する、キャパシタ１００が提供される。
【００３５】
上記態様によれば、トレンチ部の開口縁部において誘電体膜の物性を変化させることができるため、トレンチ部の開口縁部への電界集中による誘電体膜の絶縁破壊を抑制する。つまり、キャパシタの高電圧での動作を安定させ、信頼性を向上させることができる。また、誘電体膜１３０の膜厚を一部大きくする構成と比べて、容量密度の低下を抑制することができる。
【００３６】
第１部分１３２Ａの誘電率は、第２部分１３２Ｂの誘電率よりも小さくてもよい。これによれば、第１部分への電界集中を緩和することができる。つまり、開口縁部における誘電体膜への電界集中を、第１部分を含む誘電体膜の絶縁破壊電界強度よりも小さくすることができる。これによって、キャパシタの高電圧動作を安定化させることができる。
【００３７】
第１部分１３２Ａの耐電圧は、第２部分１３２Ｂの耐電圧よりも大きくてもよい。これによれば、第１部分を含む誘電体膜の絶縁破壊電界強度を、開口縁部における誘電体膜への電界集中よりも大きくすることができる。これによって、キャパシタの高電圧動作を安定化させることができる。
【００３８】
誘電体膜１３０は、第１誘電体層１３１と、第１誘電体層１３１の上に設けられた第２誘電体層１３２とを備え、第２誘電体層１３２が、第１部分１３２Ａ及び第２部分１３２Ｂを有してもよい。これによれば、第１部分、第２部分、又はこれらの界面におけるリーク電流を、第１誘電体層によって低減することができる。また、第１部分及び第２部分を直接基材の上に設ける構成と比べて、基材、第１部分、及び第２部分との密着性が良好な膜を第１誘電体層とすることで、第１部分及び第２部分の物性（内部応力、密着性、等）の相違に起因した基材と誘電体膜との間での層間剥離の発生を抑制することができる。これにより、キャパシタの動作不良を抑制することができる。
【００３９】
基材１１０は、シリコン系半導体からなり、第１誘電体層１３１は、シリコン酸化物からなり、第２誘電体層１３２の第１部分１３２Ａは、シリコン酸化物を含み、第２誘電体層１３２の第２部分１３２Ｂは、シリコン窒化物を含んでいてもよい。これによれば、第１誘電体層を基材の熱酸化で形成することができるため、第１誘電体層をＰＶＤやＣＶＤによって形成する場合に比べて、製造プロセスを簡略化することができる。また、シリコン窒化物からなる第２部分でのリーク電流を、シリコン酸化物からなる第１誘電体層によって低減することができる。また、第２誘電体層の第１誘電体層に対する部分的な密着力低下を抑制することができ、誘電体膜内部の層間剥離に起因したキャパシタの動作不良を抑制することができる。
【００４０】
誘電体膜１３０は、第２誘電体層１３２の上に設けられシリコン酸化物からなる第３誘電体層１３３をさらに備えていてもよい。これによれば、シリコン窒化物からなる第２部分でのリーク電流を、シリコン酸化物からなる第３誘電体層によって低減することができる。また、第３誘電体層の第２誘電体層に対する部分的な密着力低下を抑制することができ、誘電体膜に対する第２導電体膜の部分的な密着力低下を抑制することができる。つまり、誘電体膜内部の層間剥離に起因したキャパシタの動作不良や、第２導電体膜と誘電体膜との間での層間剥離に起因したキャパシタの動作不良を抑制することができる。
【００４１】
第２誘電体層１３２の厚さは、第１誘電体層１３１の厚さよりも大きくてもよい。これによれば、第２誘電体層１３２の全面において充分な絶縁性を持たせることができ、キャパシタの高電圧動作を安定化させることができる。また、第１部分による絶縁破壊の抑制効果を向上させることができる。
【００４２】
例えば、トレンチ部１１１の開口縁部１１２における曲率半径が、トレンチ部１１１の底部と内側面とをつなぐ開口隅部１１３における曲率半径よりも小さい。これによれば、開口縁部の方が開口隅部よりも電界集中しやすいため、第１部分を設けることで効果的に誘電体膜の絶縁破壊を抑制することができる。
【００４３】
誘電体膜２３０の少なくとも一層におけるいずれかの層２３２は、トレンチ部２１１の底面と内側面とをつなぐ開口隅部２１２に設けられた第３部分２３２Ｃをさらに備え、第３部分２３２Ｃは、第２部分２３２Ｂとは異なる材料からなってもよい。これによれば、開口縁部だけではなく開口隅部への電界集中による誘電体膜の絶縁破壊も抑制することができる。
【００４４】
第３部分２３２Ｃの誘電率は、第２部分２３２Ｂの誘電率よりも小さくてもよい。これによれば、第１部分と同様に、第３部分への電界集中をも緩和することができる。つまり、開口隅部と同様に、開口隅部における誘電体膜への電界集中を、第３部分を含む誘電体膜の絶縁破壊電界強度よりも小さくすることができる。これによって、キャパシタの高電圧での動作を安定させることができる。
【００４５】
第３部分２３２Ｃの耐電圧は、第２部分２３２Ｂの耐電圧よりも大きくてもよい。これによれば、第１部分と同様に、第３部分を含む誘電体膜の絶縁破壊電界強度を、開口縁部における誘電体膜への電界集中よりも大きくすることができる。これによって、キャパシタの高電圧での動作を安定させることができる。
【００４６】
以上説明したように、本発明の一態様によれば、信頼性の向上を図ることが可能なキャパシタを提供することが可能となる。
【００４７】
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／改良され得るととともに、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】
【００４８】
１００…キャパシタ
１１０…基材
１１０Ａ…第１主面
１１０Ｂ…第２主面
１１１…トレンチ部
１１２…開口縁部
１１３…開口隅部
１２０…第１導電体膜
１３０…誘電体膜
１３１…第１誘電体層
１３２…第２誘電体層
１３２Ａ…第１部分
１３２Ｂ…第２部分
１３３…第３誘電体層
１４０…第２導電体膜
１４１…第１導電体層
１４２…第２導電体層
１５０…保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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