(57)【要約】【課題】  プラグとその上に設けられたシリコンゲルマニウムを含む層との間のコンタクト抵抗を低減できる接続構造を提供すること。【解決手段】  実施形態に係る接続構造は、導電性を有するプラグ２０と、プラグ２０の側面を覆う第１の絶縁膜２１，２２と、プラグ２０の上面上に設けられ、多結晶シリコンゲルマニウム層２５および非晶質シリコンゲルマニウム層２６を含む電極２４とを含む。多結晶シリコンゲルマニウム層２５はプラグ２０の上面の少なくとも一部に対して非晶質シリコンゲルマニウム層２６を介さずにコンタクトする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有するプラグと、
前記プラグの側面を覆う第１の絶縁膜と、
前記プラグの上面に設けられ、多結晶シリコンゲルマニウム層および非晶質シリコンゲルマニウム層を含む電極とを具備し、
前記多結晶シリコンゲルマニウム層は前記プラグの上面の少なくとも一部に対して前記非晶質シリコンゲルマニウム層を介さずにコンタクトする接続構造。
【請求項２】
前記多結晶シリコンゲルマニウム層は前記プラグの上面の全体に直接的にコンタクトする請求項１に記載の接続構造。
【請求項３】
前記多結晶シリコンゲルマニウム層は前記プラグの上面の一部の領域に直接的にコンタクトする請求項１に記載の接続構造。
【請求項４】
前記非晶質シリコンゲルマニウム層は前記プラグの上面の前記一部の領域とは異なる別の領域に直接的にコンタクトする請求項３に記載の接続構造。
【請求項５】
前記プラグの上面の全体を覆う導電膜をさらに具備してなり、前記多結晶シリコンゲルマニウム層は前記導電膜を介して前記プラグの上面の少なくと一部に間接的にコンタクトする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接続構造。
【請求項６】
前記導電膜は、チタンを含む請求項５に記載の接続構造。
【請求項７】
前記プラグは、タングステンを含む請求項１ないし６のいずれか１項に記載の接続構造。
【請求項８】
前記第１の絶縁膜は、前記プラグの上部側の側面を覆う上部絶縁膜と、前記プラグの下部側の側面を覆う下部絶縁膜とを具備してなり、前記上部絶縁膜と前記下部絶縁膜とは材料が異なる請求項１ないし７のいずれか１項に記載の接続構造。
【請求項９】
前記第１の絶縁膜上に設けられた第２の絶縁膜をさらに具備する請求項８に記載の接続構造。
【請求項１０】
前記第１の絶縁膜は、前記プラグの上部側の側面を覆う上部絶縁膜と、前記プラグの前記上部側よりも下方の側面を覆う下部絶縁膜と、前記プラグの下部側の側面と前記上部側の側面との間の側面を覆う中間絶縁膜とを具備してなり、
前記下部絶縁膜と前記中間絶縁膜とは材料が異なり、前記中間絶縁膜と前記上部絶縁膜とは材料が異なる請求項１ないし７のいずれか１項に記載の接続構造。
【請求項１１】
前記プラグの上方から見て、前記上部絶縁膜は前記中間絶縁膜の内側に配置されている請求項１０に記載の接続構造。
【請求項１２】
前記プラグの下方に設けられ、前記プラグと電気的に接続される配線をさらに具備する請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の接続構造。
【請求項１３】
下部絶縁膜上に中間絶縁膜および上部絶縁膜を順次形成する工程と、
前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜および前記上部絶縁膜中に第１の貫通孔を形成する工程と、
前記第１の貫通孔内にプラグを形成する工程と、
前記上部絶縁膜および前記プラグの上に非晶質シリコンゲルマニウム層を形成する工程と、
前記非晶質シリコンゲルマニウム層中に前記プラグに連通する第２の貫通孔を形成する工程と、
前記第２の貫通孔を埋め込むように、前記プラグおよび前記非晶質シリコンゲルマニウム層の上に多結晶シリコンゲルマニウム層を形成する工程と
を具備する接続構造の製造方法。
【請求項１４】
前記下部絶縁膜は前記中間絶縁膜とは材料が異なり、
前記中間絶縁膜は前記上部絶縁膜とは材料が異なる請求項１３に記載の接続構造の製造方法。
【請求項１５】
前記上部絶縁膜の一部を除去する工程をさらに具備する請求項１４に記載の接続構造の製造方法。
【請求項１６】
前記上部絶縁膜の前記一部を除去する工程はガスを用いて行う請求項１５に記載の接続構造の製造方法。
【請求項１７】
前記ガスはフッ化水素を含む請求項１６に記載の接続構造の製造方法。
【請求項１８】
第１の電極および第２の電極を含む可変容量素子と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の容量の変化を検出して、所定の物理量を感知するための回路と、
前記回路と前記可変容量素子とを接続するための導電性を有するプラグと、
前記プラグの上面を覆わずに前記プラグの側面を覆う絶縁膜と
を具備してなるセンサであって、
前記第１の電極と前記プラグとの接続構造は、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の接続構造を含むセンサ。
【請求項１９】
前記可変容量素子は、前記第１の電極を固定電極とし、前記第２の電極を可変電極とするＭＥＭＳキャパシタである請求項１８に記載のセンサ。
【請求項２０】
前記所定の物理量は、加速度、角速度または圧力を含む請求項１８または１９に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、プラグとシリコンゲルマニウム層との接続構造およびその製造方法ならびにセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン以外の半導体材料の一つとしてシリコンゲルマニウムが知られている。シリコンゲルマニウムを含む層を用いたデバイスとしては、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５７５９１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、プラグとシリコンゲルマニウム層との間のコンタクト抵抗を低減できる接続構造およびその製造方法ならびに当該接続構造を含むセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態に係る接続構造は、導電性を有するプラグと、前記プラグの側面を覆う第１の絶縁膜と、前記プラグの上面上に設けられ、多結晶シリコンゲルマニウム層および非晶質シリコンゲルマニウム層を含む電極とを含む。前記多結晶シリコンゲルマニウム層は前記プラグの上面の少なくとも一部に対して前記非晶質シリコンゲルマニウム層を介さずにコンタクトする。
【０００６】
一実施形態に係る接続構造の製造方法は、下部絶縁膜上に中間絶縁膜および上部絶縁膜を順次形成する工程と、前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜および前記上部絶縁膜中に第１の貫通孔を形成する工程と、前記第１の貫通孔内にプラグを形成する工程とを含む。接続構造の製造方法は、さらに、前記上部絶縁膜および前記プラグの上に非晶質シリコンゲルマニウム層を形成する工程と、前記非晶質シリコンゲルマニウム層中に前記プラグに連通する第２の貫通孔を形成する工程と、前記第２の貫通孔を埋め込むように、前記プラグおよび前記非晶質シリコンゲルマニウム層の上に多結晶シリコンゲルマニウム層を形成する工程とを含む。
【０００７】
一実施形態に係るセンサは、第１の電極および第２の電極を含む可変容量素子と、前記第１の電極と前記第２の電極との間の容量の変化を検出して、所定の物理量を感知するための回路と、前記回路と前記可変容量素子とを接続するための導電性を有するプラグと、前記プラグの側面を覆う絶縁膜とを含む。前記第１の電極と前記プラグとの接続構造は一実施形態に係る接続構造を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る接続構造を示す断面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図３】図３は、図２に続く第１の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】図４は、図３に続く第１の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】図５は、図４に続く第１の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】図６は、図５に続く第１の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】図７は、図６に続く第１の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】図８は、図７に続く第１の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】図９は、図８に続く第１の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係る接続構造を示す断面図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】図１２は、図１１に続く第２の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】図１３は、図１２に続く第２の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】図１４は、第３の実施形態の接続構造を示す断面図である。
【図１５】図１５は、第４の実施形態の接続構造を示す断面図である。
【図１６】図１６は、第４の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図１７】図１７は、図１６に続く第４の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図１８】図１８は、図１７に続く第４の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図１９】図１９は、図１８に続く第４の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図２０】図２０は、図１９に続く第４の実施形態に係る接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図２１】図２１は、第５の実施形態の接続構造を示す平面図および断面図である。
【図２２】図２２は、第６の実施形態の接続構造を示す断面図である。
【図２３】図２３は、第７の実施形態に係る加速度センサを模式的に示す断面図である。
【図２４】図２４は、ＭＥＭＳキャパシタの平面図である。
【図２５】図２５は、固定電極とプラグとの接続構造を示す断面図である。
【図２６】図２６は、第７の実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図２７】図２７は、図２６に続く第７の実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図２８】図２８は、図２７に続く第７の実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図２９】図２９は、図２８に続く第７の実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図３０】図３０は、図２９に続く第７の実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図３１】図３１は、図３０に続く第７の実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図３２】図３２は、図３１に続く第７の実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図３３】図３３は、図３２に続く第７の実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図３４】図３４は、図３３に続く第７の実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図３５】図３５は、第４の実施形態に係る接続構造をＭＥＭＳデバイスに適用した場合のＭＥＭＳキャパシタを示す断面図である。
【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を説明する。図面は、模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は、必ずしも現実のものと同一であるとは限らない。また、図面において、同一符号（添字が異なるものを含む）は同一または相当部分を付してあり、重複した説明は必要に応じて行う。
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る接続構造を示す断面図であり、より詳細には、導電性を有するプラグ２０とその上のシリコンゲルマニウムを含む電極２４との接続構造を示す断面図である。
【００１２】
図中、１１は図示しない半導体基板上に設けられた層間絶縁膜を示しており、層間絶縁膜１１上には配線１２が設けられている。半導体基板は例えばシリコン基板であり、層間絶縁膜１１は例えばシリコン酸化膜であり、配線１２は例えばアルミニウム配線である。
【００１３】
上記アルミニウム配線の形成方法は、層間絶縁膜１１上にアルミニウム膜を形成する工程と、アルミニウム膜上にレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクにしてアルミニウム膜をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）プロセスによりエッチングする工程とを含む。配線１２としてアルミニウム配線とバリアメタル膜との積層構造を用いても構わない。バリアメタル膜は、例えば、チタン膜、または、窒化チタン膜とチタン膜との積層膜である。チタン膜は窒化チタン膜の上に積層される。配線１２は銅配線でも構わない。銅配線は例えばダマシンプロセスを用いて形成される。
【００１４】
配線１２上にはプラグ２０が設けられている。プラグ２０は配線１２に電気的に接続される。プラグ２０の側面は層間絶縁膜（下部絶縁膜）２１および層間絶縁膜（上部絶縁膜）２２で覆われている。より詳細には、プラグ２０の上部側の側面は層間絶縁膜２２で覆われ、プラグ２０の他の部分（下部側）の側面は層間絶縁膜２１で覆われている。層間絶縁膜２１および層間絶縁膜２２は種類の異なる絶縁膜であり、例えば、層間絶縁膜２１はシリコン酸化膜であり、層間絶縁膜２２はシリコン窒化膜またはシリコン炭化膜である。プラグ２０の上面は層間絶縁膜２１および層間絶縁膜２２で覆われていない。
【００１５】
プラグ２０の上面には電極２４が設けられている。電極２４は、多結晶シリコンゲルマニウム層２５および非晶質シリコンゲルマニウム層２６を含む。非晶質シリコンゲルマニウム層２６は多結晶シリコンゲルマニウム層２５下に設けられている。多結晶シリコンゲルマニウム層２５はドーパントを含んでいても構わない。
【００１６】
多結晶シリコンゲルマニウム層２５のシリコンとゲルマニウムの比（Ｓｉ／Ｇｅ比）は、例えば、２５対７５から３５対６５までの範囲内に設定される。非晶質シリコンゲルマニウム層２６のＳｉ／Ｇｅ比も、例えば、２５対７５から３５対６５までの範囲内に設定される。多結晶シリコンゲルマニウム層２５のＳｉ／Ｇｅ比は、非晶質シリコンゲルマニウム層２６のＳｉ／Ｇｅ比と同じでも構わないし、または、異なっていても構わない。
【００１７】
本実施形態では、多結晶シリコンゲルマニウム層２５がプラグ２０の上面の全体に直接的にコンタクトしている。多結晶シリコンゲルマニウム層２５の下面の面積はプラグ２０の上面の面積よりも大きい。非晶質シリコンゲルマニウム層２６はプラグ２０の上面と重なっていない。
【００１８】
非晶質シリコンゲルマニウム層の抵抗率は、多結晶シリコンゲルマニウム層の抵抗率よりも高い。例えば、厚さ１００ｎｍ程度の非晶質シリコンゲルマニウムの抵抗率は１．００×１０Ω・ｃｍであり、厚さ５〜２０μｍ程度の多結晶シリコンゲルマニウム層の抵抗率が３．３８×１０-3 Ω・ｃｍである。
【００１９】
そのため、非晶質シリコンゲルマニウム層２６がプラグ２０の上面の全体に直接的にコンタクトし、多結晶シリコンゲルマニウム層２５が非晶質シリコンゲルマニウム層２６を介してプラグ２０の上面の全体に間接的にコンタクトする構造（比較例の接続構造）の場合、プラグ２０と電極２４との間のコンタクト抵抗は高くなる。例えば、比較例の接続構造の場合、コンタクト抵抗の値は例えば５．１ｋΩである。
【００２０】
一方、本実施形態に係る接続構造の場合、多結晶シリコンゲルマニウム層２５がプラグ２０の上面の全体に直接的にコンタクトしているので、プラグ２０と電極２４との間のコンタクト抵抗は低くなる。例えば、コンタクト抵抗の値は例えば１７Ωである。以下、本実施形態の接続構造をその製造工程に従いながらさらに説明する。
【００２１】
図２〜図９は、本実施形態のプラグ２０と電極２４との接続構造の製造方法を説明するための断面図である。
【００２２】
まず、図２に示すように、層間絶縁膜１１上に配線１２を形成し、続いて、配線１２を覆うように層間絶縁膜１１上に層間絶縁膜２１を形成し、そして、層間絶縁膜２１の表面を例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）プロセスにより平坦化する。その後、層間絶縁膜２１上に層間絶縁膜２２を形成する。層間絶縁膜２２は層間絶縁膜２１よりも薄い。本製造方法では、層間絶縁膜１１，２１としてシリコン酸化膜を用い、層間絶縁膜２２としてシリコン窒化膜を用いる。
【００２３】
次に、図３に示すように、層間絶縁膜２２、層間絶縁膜２１を順次エッチングして配線１２に連通する貫通孔(不図示)を形成し、その後、当該貫通孔内を埋めるプラグ２０を形成する。このようにしてプラグ２０の側面が層間絶縁膜２１，２２で覆われ、プラグ２０の上面が層間絶縁膜２１，２２で覆われていない構造が得られる。図３では、プラグ２０の側面は層間絶縁膜２１，２２で直接的に覆われる。
【００２４】
プラグ２０の形成方法は、例えば、プラグ２０となるタングステン膜を貫通孔を埋めるように全面に堆積する工程と、ＣＭＰプロセスによりタングステン膜および層間絶縁膜２２の表面を平坦化する工程とを含む。プラグ２０の上面および層間絶縁膜２の上面は一つの平坦な面となる。
【００２５】
なお、タングステン膜以外の導電膜を用いることも可能である。例えば、銅膜を用いても構わない。この場合、例えば、上記貫通孔の底面および側面をバリアメタル膜で覆った後に、上記貫通孔内にプラグ（銅）２０を形成する。したがって、プラグ２０の側面は上記バリアメタル膜を介して層間絶縁膜２１，２２により間接的に覆われる。上記バリアメタル膜は、例えば、チタンナイトライド膜とチタン膜との積層膜である。チタンナイトライド膜は、プラグ２０の側面とチタン膜との間に配置される。
【００２６】
次に、図４に示すように、プラグ２０および層間絶縁膜２２の上に層間絶縁膜２３を形成する。本実施形態では層間絶縁膜２３は犠牲膜として使用するシリコン酸化膜である。
【００２７】
次に、図５に示すように、フォトリソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを用いて層間絶縁膜２３をパターニングすることにより、プラグ２０の上面およびその周縁近傍の層間絶縁膜２２の表面を露出させる貫通孔３１を層間絶縁膜２３中に形成する。
【００２８】
次に、図６に示すように、貫通孔３１の底面および側面、ならびに、層間絶縁膜２３の上面を覆う非晶質シリコンゲルマニウム層２６をＣＶＤプロセスにより形成する。
【００２９】
次に、図７に示すように、フォトリソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを用いて非晶質シリコンゲルマニウム層２６をパターニングすることにより、プラグ２０の上面およびその周縁近傍の層間絶縁膜２２の表面を露出させる。
【００３０】
次に、図７に示した貫通孔３１を埋めるように、図８に示すように多結晶シリコンゲルマニウム層２５を形成し、その後、多結晶シリコンゲルマニウム層２５上にシリコン酸化物からなるハードマスク３０を形成する。多結晶シリコンゲルマニウム層２５は非晶質シリコンゲルマニウム層２６をシード層として用いたＣＶＤプロセスにより形成する。これにより、図７に示した貫通孔３１を埋めるように多結晶シリコンゲルマニウム層２５を形成することが可能となる。
【００３１】
多結晶シリコンゲルマニウム層２５および非晶質シリコンゲルマニウム層２６はともにＣＶＤプロセスにより形成するが、圧力やソースガスの流量を制御することにより、多結晶シリコンゲルマニウム層２５および非晶質シリコンゲルマニウム層２６のいずれもＣＶＤプロセスにより形成することができる。
【００３２】
次に、図９に示すように、ハードマスク３０をマスクにして多結晶シリコンゲルマニウム層２５、非晶質シリコンゲルマニウム層２６を順次エッチングすることにより、電極２４を形成する。
【００３３】
この後は、フッ化水素ガス（ＨＦガス）を用いたドライプロセスにより層間絶縁膜（犠牲膜）２３を除去することにより、図１に示した接続構造を得ることができる。
【００３４】
なお、本実施形態の変形例として、図９の構造、つまり、層間絶縁膜２３を除去せずに残した接続構造があげられる。この変形例の接続構造は、層間絶縁膜２３を貫通してプラグ２０の上面にコンタクトする電極２４を備えることになる。
【００３５】
（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係る接続構造を示す断面図である。
【００３６】
本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、プラグ２０の上面の全体を覆うバリアメタル膜（導電膜）２７を備えていることにある。本実施形態では、多結晶シリコンゲルマニウム層２５はバリアメタル膜２７を介して間接的にプラグ２０の上面全体にコンタクトする。
【００３７】
以下、本実施形態の接続構造をその製造工程に従いながらさらに説明する。
【００３８】
第１の実施形態の図３の工程の後に、プラグ２０および層間絶縁膜２２の上にバリアメタル膜２７となる導電膜例えばチタン膜を形成し、その後、当該導電膜をパターニングして、図１１に示すようにバリアメタル膜２７を形成する。バリアメタル膜２７は、プラグ２０の上面およびその周縁近傍の層間絶縁膜２２の表面を覆うように形成する。
【００３９】
次に、図１２に示すように、貫通孔３１を有する層間絶縁膜２３を層間絶縁膜２２上に形成し、その後、貫通孔３１の底面および側面を覆うように全面に非晶質シリコンゲルマニウム層２６を形成する。
【００４０】
貫通孔３１を有する層間絶縁膜２３の形成方法は、例えば、層間絶縁膜２２およびバリアメタル膜２７の上に層間絶縁膜２３となる絶縁膜を形成する工程と、フォトリソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを用いて上記絶縁膜をパターニングして貫通孔３１を形成する工程とを含む。
【００４１】
次に、図１３に示すように、フォトリソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを用いて非晶質シリコンゲルマニウム層２６をパターニングすることにより、バリアメタル膜２７およびその周縁近傍の層間絶縁膜２２の表面を露出させる。
【００４２】
プラグ２０の上面はバリアメタル膜２７で覆われているので、上記エッチングプロセスによるプラグ２０の上面のダメージ（エッチングダメージ）は軽減される。これにより、エッチングダメージに起因するプラグ２０と電極２４との間のコンタクト抵抗の増加を抑制できる。
【００４３】
さらに、プラグ２０の上面に繋がるシーム（不図示）またはボイド（不図示）がプラグ２０中に発生しても、プラグ２０の上面はバリアメタル膜２７で覆われているので、シームまたはボイドに起因するプラグ２０と電極２４との間のコンタクト抵抗の増加も抑制できる。
【００４４】
図１３の工程の後、第１の実施形態と同様に図８以降の工程を行うことにより、図１０に示した接続構造を得ることができる。
【００４５】
本実施形態の変形例としては、第１の実施形態と同様に層間絶縁膜２３を残す変形例があげられる。
【００４６】
（第３の実施形態）
図１４は、第３の実施形態に係る接続構造を示す断面図である。
【００４７】
本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、多結晶シリコンゲルマニウム層２５がプラグ２０の上面全体に直接的にコンタクトするのではなく、当該上面の一部に直接的にコンタクトしていることにある。より詳細には、多結晶シリコンゲルマニウム層２５はプラグ２０の上面の中央部にコンタクトしている。プラグ２０の上面のその他の部分には非晶質シリコンゲルマニウム層２６が直接的にコンタクトしている。コンタクト抵抗を下げる観点からは、多結晶シリコンゲルマニウム層２５とプラグ２０とのコンタクト面積は、非晶質シリコンゲルマニウム層２６とプラグ２０とのコンタクト面積よりも大きいほうが好ましい。
【００４８】
第３の施形態の接続構造を得るには、例えば、図７の工程において、非晶質シリコンゲルマニウム層２６の中央部が選択的に露出するように、非晶質シリコンゲルマニウム層２６をパターニングする。
【００４９】
本実施形態の変形例としては、第１の実施形態と同様に層間絶縁膜２３を残す変形例があげられる。
【００５０】
（第４の実施形態）
図１５は、第４の実施形態に係る接続構造を示す断面図である。
【００５１】
本実施形態では、プラグ２０の上部側の側面は層間絶縁膜（上部絶縁膜）２３で覆われ、プラグ２０の上部側よりも下方の側面は層間絶縁膜（下部絶縁膜）２１で覆われ、そして、プラグ２０の下部側の側面と上部側の側面との間の側面は層間絶縁膜（中間絶縁膜）２２で覆われている。すなわち、第１〜第３の実施形態ではプラグ２０の側面は層間絶縁膜２１および層間絶縁膜２２で覆われていたが、本実施形態ではプラグ２０の側面はさらに層間絶縁膜２３でも覆われている。
【００５２】
以下、本実施形態の接続構造をその製造工程に従いながらさらに説明する。
【００５３】
第１の実施形態の図２の工程の後、図１６に示すように、層間絶縁膜２２上に層間絶縁膜２３を形成する。
【００５４】
次に、図１７に示すように、配線１２に連通する第１の貫通孔４１を層間絶縁膜２３，２２，２１中に形成する。第１の貫通孔４１の形成方法は、層間絶縁膜２３上にレジストパターンを形成する工程（フォトリソグラフィプロセス）と、当該レジストパターンをマスクにして層間絶縁膜２３，２２，２１を順次エッチングする工程（エッチングプロセス）とを含む。
【００５５】
次に、図１７に示した第１の貫通孔４１を埋めるように、図１８に示すように、第１の貫通孔４１内にプラグ２０を形成し、その後、プラグ２０および層間絶縁膜２３の上に非晶質シリコンゲルマニウム層２６を形成する。図３の工程で説明したように、プラグ２０の上面および層間絶縁膜２の上面は一つの平坦な面となる。したがって、本実施形態では非晶質シリコンゲルマニウム層２６は平坦な下地の上に形成される。第１〜第３の実施形態では非晶質シリコンゲルマニウム層２６は凹部を有する下地の上に形成される（例えば、図６）。
【００５６】
次に、図１９に示すように、プラグ２０に連通する第２の貫通孔４２を非晶質シリコンゲルマニウム層２６中に形成する。第２の貫通孔４２は、プラグ２０の上面およびその周縁近傍の層間絶縁膜２３の表面が露出するように形成する。本実施形態の非晶質シリコンゲルマニウム層２６の形状は、第１〜第３の実施形態の非晶質シリコンゲルマニウム層２６の形状とは異なる。これは、本実施形態の非晶質シリコンゲルマニウム層２６の下地（プラグ２０、層間絶縁膜２３）は平坦であるのに対し、第１〜第３の実施形態の非晶質シリコンゲルマニウム層２６の下地は凹部を有するからである。
【００５７】
次に、図２０に示すように、図１９の第２の貫通孔４２を埋め込むように多結晶シリコンゲルマニウム層２５をプラグ２０、層間絶縁膜２３および非晶質シリコンゲルマニウム層２６の上に形成する。
【００５８】
この後は、多結晶シリコンゲルマニウム層２５上にハードマスク（不図示）を形成し、当該ハードマスクをマスクにして多結晶シリコンゲルマニウム層２５、非晶質シリコンゲルマニウム層２６を順次エッチングすることにより、図１５に示した接続構造を得ることができる。
【００５９】
（第５の実施形態）
図２１（ａ）および図２１（ｂ）は、それぞれ、第５の実施形態の接続構造を示す平面図および断面図である。図２１（ｂ）は図２１（ａ）の鎖線に沿った断面図である。
【００６０】
本実施形態が第４の実施形態と異なる点は、プラグ２０の上方から見て、層間絶縁膜２３が層間絶縁膜２２の内側に配置されていることにある。したがって、プラグ２０の上方から見て、層間絶縁膜２３の面積は層間絶縁膜２１の面積よりも小さい
本実施形態の接続構造は、例えば、図２０の工程後に、ＨＦガス等を用いたドライプロセスにより層間絶縁膜（犠牲膜）２３の内側の部分が残るように層間絶縁膜２３の外側の部分を除去する。その際、ＨＦ等のガスの流量、圧力またはその両方を制御することにより、層間絶縁膜（犠牲膜）２３の内側の部分を残すことが可能となる。
【００６１】
本実施形態の接続構造は、例えば、図２０の工程後に、層間絶縁膜（犠牲膜）２３の外側の部分を除去して内側の部分を残すプロセスを採用した場合に得られる。このような犠牲膜の内側の部分を残すプロセスは、例えば、ＨＦ等のガスの流量、圧力またはその両方を制御することにより実現することが可能である。
【００６２】
（第６の実施形態）
図２２は、第６の実施形態の接続構造を示す断面図である。
【００６３】
本実施形態が第５の実施形態と異なる点は、プラグ２０の上面の全体を覆うバリアメタル膜２７を備えていることにある。すなわち、本実施形態では、第５の実施形態に第２に実施形態のバリアメタル膜２７を適用している。
【００６４】
本実施形態の接続構造は、図１８の工程において、非晶質シリコンゲルマニウム層２６を形成する前にバリアメタル膜２７を形成し、その後、非晶質シリコンゲルマニウム層２６、多結晶シリコンゲルマニウム層２５を順次形成し、そして、層間絶縁膜（犠牲膜）２３の外側の部分を除去することで得られる。
【００６５】
（第７の実施形態）
図２３は、第７の実施形態に係る加速度センサを模式的に示す断面図である。
【００６６】
本実施形態の加速度センサは、ＣＭＯＳ集積回路を含む基板１と、基板１上に設けられた多層配線層２と、多層配線層２上に設けられたＭＥＭＳデバイス３とを含む。ＭＥＭＳデバイス３は多層配線層２を介して基板１に電気的に接続される。
【００６７】
基板１は、シリコン基板１０１と、シリコン基板１０１内に設けられた素子分離領域１０２と、シリコン基板１０１上に設けられ、ＣＭＯＳ集積回路を構成するトランジスタ１０３とを含む。トランジスタ１０３は、ソース／ドレイン領域１０４と、ゲート部１０５（ゲート絶縁膜、ゲート電極）とを含む。
【００６８】
多層配線層２は、プラグ２０，１０６、配線１２，１０７および層間絶縁膜１１，２１，２２を含む。層間絶縁膜１１は複数の絶縁膜（不図示）が積層された構造を有するが、当該構造は図の簡略化のために省略してある。多層配線層２中の最上層の配線およびプラグはそれぞれ参照符号１２および２０で示してある。最上層より下の配線およびプラグはそれぞれ参照符号１０７および１０６で示してある。
【００６９】
ＭＥＭＳデバイス３は、ＭＥＭＳキャパシタ３ａとパッド部３ｂとを含む。
【００７０】
図２４はＭＥＭＳキャパシタ３ａの平面図である。図２３中のＭＥＭＳキャパシタ３ａの断面図は図２４の２３−２３断面図に対応する。ＭＥＭＳキャパシタ３ａは、一対の櫛状の固定電極１１１と、加速度の変化に対応して位置が変位する櫛状の可動電極１１２とを含む。固定電極１１１はプラグ２０を介して配線１２に接続されることにより固定される。
【００７１】
固定電極１１１とプラグ２０との接続構造は図２３の断面図では簡略して示してあるが、正確には図２５（ａ）に示す断面図となる。すなわち、固定電極１１１とプラグ２０との接続構造は、第１の実施形態で説明した電極２４（多結晶シリコンゲルマニウム２５、非晶質シリコンゲルマニウム層２６）とプラグ２０との接続構造を用いて構成されている。したがって、固定電極１１１とプラグ２０との間のコンタクト抵抗は低減される。これは消費電力の低減につながる。
【００７２】
固定電極１１１の櫛歯状の部分と可動電極１１２の櫛歯状の部分とは互いに空隙をもって噛み合う状態に、固定電極１１１および可動電極１１２は配置されている。一対の固定電極１１１と可動電極１１２とは二つのキャパシタを構成する。加速度の変化に対応して二つのキャパシタの静電容量の差は変化する。ＣＭＯＳ集積回路は、二つのキャパシタの静電容量の差の変化を検知し、その検出結果に基づいて加速度を算出するように構成されている。
【００７３】
可動電極１１２は、ばね部１１３を介して第１のアンカー部１１４に接続される。第１のアンカー部１１４の外側には第２のアンカー部１１５が設けられている。固定電極１１１、可動電極１１２およびばね部１１３の上方には、図２３に示す天井部（キャップ層）１１６が設けられている。天井部１１６には複数の貫通が設けられている。天井部１１６は第２のアンカー部１１５によって支えられる。
【００７４】
パッド部３ｂは、プラグ２０に接続される電極１２１と、電極１２１上に設けられたパッド電極１２２と、パッド電極１２２上に設けられた半田ボール１２３とを含む。電極１２１とプラグ２０との接続構造も第１の実施形態で説明した電極２４とプラグ２０との接続構造を用いて構成されている。
【００７５】
電極１２１とプラグ２０との接続構造は図２３の断面図では簡略して示してあるが、正確には図２５（ｂ）に示す断面図となる。すなわち、電極１２１とプラグ２０との接続構造は、第１の実施形態で説明した電極２４（多結晶シリコンゲルマニウム２５、非晶質シリコンゲルマニウム層２６）とプラグ２０との接続構造を用いて構成されている。したがって、電極１２１とプラグ２０との間のコンタクト抵抗は低減される。これは消費電力の低減につながる。
【００７６】
なお、参照符号１２４，１２５は絶縁膜を示している。絶縁膜１２４は、例えば、厚さ１〜５μｍ程度のシリコン窒化膜である。
【００７７】
図２６〜図３４は、本実施形態の加速度センサの製造方法を説明するための断面図である。
【００７８】
まず、図２６に示すように、周知の方法により、ＣＭＯＳ集積回路を含む基板１を形成し、続いて、基板１上に多層配線層を構成するプラグ１０６、配線１０７および層間絶縁膜１１を形成する。
【００７９】
次に、図２７に示すように、第１の実施形態の図２の工程に準じて層間絶縁膜１１上に配線１２、層間絶縁膜２１，２２を形成し（図２）、その後、第１の実施形態の図３の工程に準じてプラグ２０を形成し、そして、第１の実施形態の図４の工程に準じて層間絶縁膜２３を形成する。層間絶縁膜２３の厚さは、例えば、２μｍ程度である。
【００８０】
なお、以下の図２８以降では、配線１２よりも下の部分は省略してある。
【００８１】
次に、図２８に示すように、第１の実施形態の製造方法（図５）に準じて層間絶縁膜２３中に貫通孔３１を形成し、その後、第１の実施形態の製造方法（図６）に準じて全面にシード層としての非晶質シリコンゲルマニウム層２６を形成し、そして、第１の実施形態の製造方法（図７）に準じて非晶質シリコンゲルマニウム層２６をパターニングしてプラグ２の上面を露出させる。非晶質シリコンゲルマニウム層２６の厚さは、例えば、１００ｎｍ程度である。
【００８２】
なお、貫通孔３１内の非晶質シリコンゲルマニウム層２６は図７に示した形状を有するが、図２８では貫通孔３１内の非晶質シリコンゲルマニウム層２６は簡略化して示してある。
【００８３】
次に、図２９に示すように、第１の実施形態の製造方法（図８）に準じて図２８の貫通孔３１を埋めるように全面に多結晶シリコンゲルマニウム層２５を形成し、その後、第１の実施形態の製造方法（図８）に準じて多結晶シリコンゲルマニウム層２５上にハードマスク３０を形成する。多結晶シリコンゲルマニウム層２５の厚さは、例えば、５〜３０μｍである。
【００８４】
次に、図３０に示すように、第１の実施形態の製造方法（図９）に準じてハードマスク３０をマスクにして多結晶シリコンゲルマニウム層２５、非晶質シリコンゲルマニウム層２６を順次エッチングすることにより、固定電極１１１、可動電極１１２、ばね部１１３、第１のアンカー部１１４、第２のアンカー部１１５および電極１２１を形成する。
【００８５】
次に、図３１に示すように、全面にシリコン酸化物からなる犠牲膜２０１を形成する。
【００８６】
次に、図３２に示すように、第２のアンカー部１１５に連通する貫通孔（不図示）を犠牲膜２０１およびハードマスク３０中に形成し、その後、上記貫通孔を埋めるように、全面に天井部となるシリコンゲルマニウム膜１１６を形成する。
【００８７】
次に、図３３に示すように、シリコンゲルマニウム膜１１６上にシリコン酸化物からなるハードマスク３０ａを形成し、ハードマスク３０ａをマスクにしてシリコンゲルマニウム膜１１６をエッチングすることにより、貫通孔２０２を有する天井部１１６を形成する。貫通孔２０２はＨＦ等のガスを導入するために使用される。
【００８８】
次に、図３４に示すように、ＨＦ等のガスを用いたドライプロセスにより、シリコン酸化物からなる部材であるハードマスク３０および３１ならびに犠牲膜２０１を除去するとともに、シリコン酸化物からなる層間絶縁膜２３の一部を除去する。
【００８９】
この後は、周知のプロセスを経て図２３に示した加速度センサが得られる。
【００９０】
なお、本実施形態では、第１の実施形態の接続構造をＭＥＭＳデバイスに適用したが、第２〜第６の実施形態のいずれの接続構造をＭＥＭＳデバイスに適用することが可能である。図３５に第４の実施形態に係る接続構造をＭＥＭＳデバイスに適用した場合のＭＥＭＳキャパシタの断面図を示す。
【００９１】
また、本実施形態ではＭＥＭＳキャパシタの固定電極と可変電極との間の容量に基づいて加速度（物理量）を検出する加速度センサの場合について説明したが、本実施形態はＭＥＭＳキャパシタの容量に基づいて他の物理量を検出するセンサ、例えば、角速度を検出するジャイロセンサまたは圧力を検出する圧力センサにも適用できる。さらに、実施形態に係る接続構造はＭＥＭＳデバイス以外のデバイスにも適用可能である。
【００９２】
また、上述した実施形態に係る接続構造以外の電極構造であっても、多結晶シリコンゲルマニウム層がプラグの上面の少なくとも一部に対して非晶質シリコンゲルマニウム層を介さずにコンタクトする接続構造であれば、上述した実施形態の効果を得ることが可能である。
【００９３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
１…基板、２…多層配線層、３…ＭＥＭＳデバイス、３ａ…ＭＥＭＳキャパシタ、３ｂ…パッド部、１１…層間絶縁膜、１２…配線、２０…プラグ、２１，２２，２３…層間絶縁膜、２４…電極、２５…多結晶シリコンゲルマニウム層、２６…非晶質シリコンゲルマニウム層、２７…バリアメタル膜、３０，３０ａ…ハードマスク、４１，４２…貫通孔、１０１…シリコン基板、１０２…素子分離領域、１０３…トランジスタ、１０４…ソース／ドレイン領域、１０５…ゲート部（ゲート絶縁膜、ゲート電極）、１０６…プラグ、１０７…配線、１１１…固定電極、１１２…可動電極、１１３…ばね部、１１４，１１５…アンカー部、１１６…天井部（キャップ層）、１２１…電極、１２２…パッド電極、１２３…半田ボール。
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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