(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられコンタクトホールが形成された層間絶縁膜上に導電膜を形成する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後に、前記導電膜を化学機械研磨し、コンタクトプラグを形成する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の後に、前記層間絶縁膜の一部を除去して前記層間絶縁膜表面に対してコンタクトプラグを上方に突出させ、かつ前記突出したコンタクトプラグの一部を除去して上端を凸曲面状に加工する工程（ｃ）と、
前記コンタクトプラグが形成された前記層間絶縁膜上にキャパシタ下部電極を形成する工程（ｄ）とを含み、
前記コンタクトプラグの凸曲面状の上端が、前記コンタクトプラグと接触するキャパシタ下部電極の内部に位置することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記工程（ｃ）は、前記層間絶縁膜の研磨レートａに対する前記導電膜の研磨レートｂの比“ａ／ｂ”が３以上となる条件で行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｃ）は、
前記層間絶縁膜のウェットエッチングレートｃに対する前記導電膜のウェットエッチングレートｄの比“ｃ／ｄ”が３以上となる条件で、前記層間絶縁膜の一部をウェットエッチング除去する工程（ｅ）と、
前記工程（ｅ）の後に、前記層間絶縁膜のウェットエッチングレートｅに対する前記導電膜のウェットエッチングレートｆの比“ｅ／ｆ”が０．９以下となる条件で、前記突出したコンタクトプラグの一部を除去する工程（ｆ）とを含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記工程（ｃ）は、
前記層間絶縁膜の除去レートｃに対する前記導電膜の除去レートｄの比“ｃ／ｄ”が３以上となる条件で、前記層間絶縁膜の一部をウェットエッチング除去する工程（ｅ）と、前記工程（ｅ）の後に、前記層間絶縁膜表面に対して逆スパッタ処理を行い、前記突出したコンタクトプラグの一部を除去する工程（ｇ）とを含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記導電膜がタングステン、窒化チタン、チタン、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンからなることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１つ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、半導体装置の製造方法に関し、特にスタック型キャパシタ下部電極とそれに接するコンタクトプラグの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体記憶装置、特にＤＲＡＭでは高集積化、大容量化が進むに伴い、キャパシタの静電容量を確保するため、メモリセルの３次元化が図られており、スタック型キャパシタを用いたＤＲＡＭが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、従来のスタック型キャパシタの構造とその形成方法について、図４および図５を参照しながら説明する。
【０００４】
図４は半導体記憶装置、特にＤＲＡＭの断面図を示している。図４において、符号４１０は半導体または絶縁性の基板を示す。符号４２０はメモリセルを構成するトランジスタのゲートを示す。符号４３０は層間絶縁膜を示す。符号４６０はトランジスタとスタック型キャパシタとを接続するためのコンタクトプラグを示す。符号４８０はスタック型キャパシタのキャパシタ下部電極を示す。
【０００５】
一般に、スタック型キャパシタにおいて、コンタクトプラグとそれに接するキャパシタ下部電極との接合部では、ストレージノード（スタック型キャパシタ）形成時のオーバーエッチングの影響により、コンタクトプラグの上端が層間絶縁膜より突出し、その上にキャパシタ下部電極が形成されることで、コンタクトプラグの上端部がキャパシタ下部電極の内部に存在する。このとき、コンタクトプラグ上端部とキャパシタ下部電極との接合面は９０度以下の鋭角形状となる。図４において、符号４００は鋭角的なプラグ接合部を示している。この場合、コンタクトプラグの上端部とキャパシタ下部電極との接触点において、電界集中による半導体装置の性能劣化が発生する。
【０００６】
ここで、コンタクトプラグの上端部で電界集中が起こる理由について説明する。電界集中はコンタクト上端部でも起こるが、異種または同種の導電体接触部でも発生する。コンタクトプラグ先端が鋭角形状をしている場合、接触部の先端では導電体同士の接触面積が小さくなるため、その面積差が起因して電界集中が発生すると考えられる。
【０００７】
上記キャパシタの下部第１電極の形成方法を、図５を用いて説明する。
【０００８】
半導体または絶縁性の基板４１０上に、ゲート４２０を有するトランジスタを形成し、絶縁膜４３０として例えば７００ｎｍの膜厚のＨＤＰ−ＮＳＧ（High Density Plasma-Nondope Silicate Glass）膜を堆積し熱処理を行う（図５（ａ））。
【０００９】
次に、上記絶縁膜４３０に対し化学機械研磨平坦化を行い、膜厚を例えば４００ｎｍにする（図５（ｂ））。
【００１０】
次に、メモリセルを構成するトランジスタのゲート４２０やソース・ドレインとコンタクトをとるためのコンタクトホール４４０を、リソグラフィおよびドライエッチングで形成する（図５（ｃ））。コンタクトホールの直径は例えば２００〜３００ｎｍとする。
【００１１】
次に、上記コンタクトホール４４０の内部を含む絶縁膜４３０の表面に、導電膜として、例えばタングステン４５０を例えば３００ｎｍの膜厚に堆積する（図５（ｄ））。
【００１２】
次に、絶縁膜４３０がストッパとして作用するタングステン化学機械研磨を行い、タングステンからなるコンタクトプラグ４６０を形成する（図５（ｅ））。この際、絶縁膜４３０の研磨が進行しないため、プラグリセス４７０が発生する。つまり、コンタクトプラグ４６０の上端がすり鉢状に凹み、コンタクトプラグ４６０の上端部が鋭角的な形状となる（図５（ｆ））。
【００１３】
次に、コンタクトプラグ４６０が形成された絶縁膜４３０上にストレージノード（スタック型キャパシタ）を形成するが、その際のドライエッチングによるオーバーエッチングにより、コンタクトプラグ４６０の上端部は絶縁膜４３０の表面より突出する（図５（ｇ））。
【００１４】
さらにキャパシタ下部電極４８０がその上に形成され、その後、誘電体膜４９０とキャパシタ上部電極４９１とが形成される。
【００１５】
コンタクトプラグ４６０の上にキャパシタ下部電極４８０が形成されると、コンタクトプラグ４６０とキャパシタ下部電極４８０との鋭角的な接触界面において、電界集中が発生する（図４）。プラグリセス４７０が発生することで、コンタクトプラグ４６０の上端は、より鋭角的な形状となり、電界集中が発生し易い状況を作る原因となっている。このような問題を防止するため、化学機械研磨条件の最適化により、プラグリセスを抑制するための試みがなされている。
【００１６】
まず、化学機械研磨スラリの最適化によるプラグリセスの抑制方法に関して述べる。
【００１７】
プラグリセスの発生に関しては、導電膜スラリの研磨粒子、添加剤、およびそれらの濃度による影響が最も大きい。よって、これらの配合を調整し、絶縁膜（酸化膜）４３０との研磨レートの選択比を１に近づけることで、プラグリセスの発生を抑制することが可能である。
【００１８】
次に、化学機械研磨条件の改善によるプラグリセス抑制に関して述べる。
【００１９】
近年の設備性能の向上により、極低圧（〜０．５ｐｓｉ（＝３４４７．５Ｐａ））での化学機械研磨が可能となった。この条件にて導電膜化学機械研磨を実施することで、極力プラグリセスを発生させない化学機械研磨が可能である。
【特許文献１】特開平１０−２９４４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、プラグリセスを０ｎｍにしても、コンタクトプラグ上端部の角度は完全に平坦化された時の９０度までが限界であるため、上記の対策はいずれも電界集中の抑制に対しては完全でない。
【００２１】
さらに、低選択比化学機械研磨スラリによる対策については、プラグリセスを抑制することは可能であるが、研磨ストッパがないために、プラグ高さのウェハ面内ばらつきが大きくなる懸念が新たに発生する。
【００２２】
このように、電界集中の主な原因は導電膜の化学機械研磨後のコンタクトプラグの鋭角的な上端形状によるが、導電膜の化学機械研磨の研磨条件改善による対策ではプラグ上端の角を除去することは非常に困難である。
【００２３】
以上より、導電膜化学機械研磨で電界集中を防止する方法は、現実的には非常に困難である。
【００２４】
したがって、本発明の目的は、コンタクトプラグとキャパシタ下部電極との接合部における電界集中を抑制することができる半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題を解決するために、本発明は、見方を変えて、コンタクトプラグ上端形状は鋭角的になるという前提に立ち、コンタクトプラグ上端の鋭角部を除去加工する工程を導入することでコンタクトプラグ上端を凸曲面状とし、コンタクトプラグとキャパシタ下部電極との接触界面における鋭角的な接合を防止する。その結果、コンタクトプラグとキャパシタ下部電極との接合部における電界集中を抑制することができる。
【００２６】
また、コンタクトプラグ上端部を加工する方法としては、化学機械研磨による方法、酸化膜ウェットエッチングと導電膜ウェットエッチングを用いる方法、または酸化膜ウェットエッチングと逆スパッタを用いる方法が好ましい。
【００２８】
具体的に説明すると、本発明の半導体装置の製造方法は、以下の工程（ａ）から工程（ｄ）までを含む。工程（ａ）では、基板上に設けられコンタクトホールが形成された層間絶縁膜上に導電膜を形成する。工程（ａ）の後の工程（ｂ）では、導電膜を化学機械研磨し、コンタクトプラグを形成する。工程（ｂ）の後の工程（ｃ）では、層間絶縁膜の一部を除去して層間絶縁膜表面に対してコンタクトプラグを上方に突出させ、かつ突出したコンタクトプラグの一部を除去して上端を凸曲面状に加工する。工程（ｃ）の後の工程（ｄ）では、コンタクトプラグが形成された層間絶縁膜上にキャパシタ下部電極を形成する。ここで、コンタクトプラグの凸曲面状の上端が、コンタクトプラグと接触するキャパシタ下部電極の内部に位置する。
このような製造方法によって、基板と、この基板上に設けられた層間絶縁膜と、層間絶縁膜に形成されたコンタクトプラグと、層間絶縁膜上に形成されたキャパシタ下部電極とを備え、コンタクトプラグの上端が層間絶縁膜の表面より突出し、かつコンタクトプラグの上端形状が凸曲面状であり、コンタクトプラグの凸曲面状の上端がコンタクトプラグと接触するキャパシタ下部電極の内部に位置する半導体装置が製造される。
【００２９】
上記本発明の半導体装置の製造方法においては、工程（ｃ）は、層間絶縁膜の研磨レートａに対する導電膜の研磨レートｂの比“ａ／ｂ”が３以上となる条件で行うことが好ましい。
【００３０】
また、上記本発明の半導体装置の製造方法においては、工程（ｃ）が、工程（ｅ）と工程（ｆ）とを含んでいてもよい。工程（ｅ）では、層間絶縁膜のウェットエッチングレートｃに対する導電膜のウェットエッチングレートｄの比“ｃ／ｄ”が３以上となる条件で、層間絶縁膜の一部をウェットエッチング除去する。工程（ｅ）の後の工程（ｆ）では、層間絶縁膜のウェットエッチングレートｅに対する導電膜のウェットエッチングレートｆの比“ｅ／ｆ”が０．９以下となる条件で、突出したコンタクトプラグの一部を除去する。
【００３１】
また、上記本発明の半導体装置の製造方法においては、工程（ｃ）が、工程（ｅ）と工程（ｇ）とを含んでいてもよい。工程（ｅ）では、層間絶縁膜の除去レートｃに対する導電膜の除去レートｄの比“ｃ／ｄ”が３以上となる条件で、層間絶縁膜の一部をウェットエッチング除去する。工程（ｅ）の後の工程（ｇ）では、層間絶縁膜表面に対して逆スパッタ処理を行い、突出したコンタクトプラグの一部を除去する。
【００３２】
また、上記の本発明の半導体装置の製造方法においては、導電膜が例えばタングステン、窒化チタン、チタン、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンからなる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によると、トレンチやコンタクトホールを有する絶縁膜表面に堆積された導電膜に対し、上記絶縁膜を研磨のストッパとする導電膜化学機械研磨を行った後、コンタクトプラグ上端部を凸曲面状に加工することで、コンタクトプラグとそれに接する導電膜との接触界面における電界集中を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００３５】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法について、図１および図６を参照しながら説明する。
【００３６】
半導体または絶縁性の基板１１０上に、ゲート１２０を有するトランジスタを形成し、絶縁膜１３０として例えば７００ｎｍの膜厚のＨＤＰ−ＮＳＧ膜を堆積し熱処理を行う（図１（ａ））。
【００３７】
次に、絶縁膜１３０に対し化学機械研磨平坦化を行い、膜厚を例えば５００ｎｍにする（図１（ｂ））。
【００３８】
次に、トランジスタのゲート１２０やソース・ドレインとコンタクトをとるためのコンタクトホール１４０を、リソグラフィおよびドライエッチングで形成する（図１（ｃ））。コンタクトホールの直径は例えば２００〜３００ｎｍとする。また、コンタクトホールの深さは、後工程で除去しても良いように、設計値に１００〜３００ｎｍ程の除去量を加算することが好ましい。
【００３９】
次に、コンタクトホール１４０の内部を含む絶縁膜１３０の表面に、導電膜として、例えばタングステン１５０を例えば２５０ｎｍの膜厚に堆積する（図１（ｄ））。
【００４０】
次に、絶縁膜１３０がストッパとして作用するタングステン化学機械研磨を行い、タングステンからなるコンタクトプラグ１６０を形成する（図１（ｅ））。絶縁膜１３０の研磨が進行しないため、プラグリセス１７０が発生し、コンタクトプラグ１６０の上端がすり鉢状に凹み、コンタクトプラグ１６０の上端部が鋭角的な形状となる（図１（ｆ））。このとき、タングステンの研磨レートｂに対する絶縁膜１３０の研磨レートａの比“ｂ／ａ”は１以上とする。
【００４１】
次に、タングステンと絶縁膜１３０の研磨レート差が大きく、絶縁膜１３０の研磨レートをｃ、タングステンの研磨レートをｄとした場合の研磨レート比“ｃ／ｄ”が３以上となる条件下で化学機械研磨を行うと、絶縁膜１３０が後退し、コンタクトプラグ１６０の上端部が絶縁膜１３０の上方に露出する（図１（ｇ））。
【００４２】
さらに絶縁膜化学機械研磨を進行させることで、絶縁膜１３０が破線の状態から実線の状態に変化し、コンタクトプラグ１６０の上端部の形状が、凸曲面状、例えば半球状に加工される（図１（ｈ））。符号１８０は先端が球状化処理されたコンタクトプラグを示す。なお、この化学機械研磨を、便宜上バフ化学機械研磨と呼ぶことにする。
【００４３】
半球状に加工されたコンタクトプラグ１８０上に導電膜を形成し、キャパシタ下部電極１９０とする。その後、誘電体膜１９１とキャパシタ上部電極１９２とが形成される（図１（ｉ））。
【００４４】
なお、図６において、符号１００は、プラグ接合部を示す。図６からは、プラグ接合部１００に従来例のような鋭角的な部分がなくなっていることがわかる。
【００４５】
コンタクトプラグ１８０とキャパシタ下部電極１９０との接触界面は半球状となり、鋭角的な接触領域は存在しない。そのため、電圧印加時の電界集中は抑制されると考えられる。
【００４６】
ＨＤＰ−ＮＳＧなどの酸化膜の化学機械研磨で用いられるスラリとしては、例えば以下のようなスラリが挙げられる。このスラリは、粒子として例えばヒュームドシリカ、ｐＨ調整剤として水酸化アンモニウムまたは水酸化カリウムが含まれている。
【００４７】
タングステンの化学機械研磨で用いられるスラリとしては、例えば以下のようなスラリが挙げられる。このスラリは、研磨粒子として例えばシリカ、下地酸化膜との研磨レート選択比を調整するための添加剤などが含まれている。バフ化学機械研磨で用いられるスラリとしては、上記酸化膜化学機械研磨スラリを用いる。上記酸化膜の研磨レートをｉとし、タングステンの研磨レートをｊとした場合、研磨レート比“ｉ／ｊ”は、概ね、３以上となる。
【００４８】
バフ化学機械研磨の研磨量は、コンタクトプラグ径の半分、約１００〜１５０ｎｍが望ましい。バフ化学機械研磨の研磨量が多いほど、プラグ突出量が増大し、導電膜との接触面積が増加するが、キャパシタ下部電極の埋め込みの際に、その突出形状から電極材料の埋め込みを阻害してしまう点と、バフ化学機械研磨での研磨量ばらつきが増大してしまう点から、バフ化学機械研磨の研磨量の上限は１５０ｎｍ程度が好ましい。
【００４９】
本方法を用いる場合の利点としては、プラグ突出から上端半球状加工まで、一回の工程で完了することができる。そのため、工程短縮が可能である点が挙げられる。
【００５０】
しかし、化学機械研磨を用いることにより、消耗部材、研磨条件によっては、マイクロスクラッチ等の表面欠陥が新たに発生する可能性もある。
【００５１】
なお、導電膜としてタングステンを使用したが、窒化チタン、チタン、ポリシリコン、またはアモルファスシリコンを用いてもかまわない。
【００５２】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法について、図２を参照しながら説明する。
【００５３】
半導体または絶縁性の基板２１０上に、ゲート２２０を有するトランジスタを形成し、絶縁膜２３０として例えば７００ｎｍの膜厚のＨＤＰ−ＮＳＧ膜を堆積し熱処理を行う（図２（ａ））。
【００５４】
次に、前記絶縁膜２３０に対し化学機械研磨平坦化を行い、膜厚を例えば４００ｎｍにする（図２（ｂ））。
【００５５】
次に、トランジスタのゲート２２０やソース・ドレインとコンタクトをとるためのコンタクトホール２４０を、リソグラフィおよびドライエッチングで形成する（図２（ｃ））。コンタクトホールの直径は例えば２００〜３００ｎｍとする。
【００５６】
次に、上記コンタクトホール２４０の内部を含む絶縁膜２３０の表面に、導電膜として、例えばタングステン２５０を例えば３００ｎｍの膜厚に堆積する（図２（ｄ））。
【００５７】
次に、絶縁膜２３０がストッパとして作用するタングステン化学機械研磨を行い、タングステンからなるコンタクトプラグ２６０を形成する（図２（ｅ））。絶縁膜２３０の研磨が進行しないため、プラグリセス２７０が発生し、コンタクトプラグ２６０の上端がすり鉢状に凹み、コンタクトプラグ２６０の上端部が鋭角的な形状となる（図２（ｆ））。このとき、タングステンの研磨レートｂに対する絶縁膜２３０の研磨レートａの比“ｂ／ａ”が１以上とする。
【００５８】
次に、上記タングステンと絶縁膜２３０のウェットエッチングレート差が大きく、タングステンがエッチングされ難い条件下で第１のウェットエッチングを行うと、絶縁膜２３０が後退し、コンタクトプラグ２６０の上端部が絶縁膜２３０の上方に露出する（図２（ｇ））。第１のウェットエッチングに用いる代表的な薬液としては、希フッ酸が挙げられ、その濃度としては、１〜５％が望ましい。このとき、絶縁膜２３０のウェットエッチングレートｃに対するタングステンのウェットエッチングレートｄの比“ｃ／ｄ”が３以上であることが望ましい。さらに、タングステンと絶縁膜２３０のエッチングレート差が大きく、絶縁膜２３０がエッチングされ難い条件下で第２のウェットエッチングを行うと、コンタクトプラグ２６０の上端部の形状が凸曲面状、例えば半球状に加工される（図２（ｈ））。図２（ｈ）において、符号２８０は先端が球状化処理されたコンタクトプラグを示す。
【００５９】
第２のウェットエッチングに用いる代表的な薬液としては、過酸化水素水が挙げられ、その濃度としては、２〜３％が望ましい。このとき、絶縁膜２３０のウェットエッチングレートｅに対するタングステンのウェットエッチングレートｆの比” ｅ／ｆ“が、０．９以下であることが望ましい。
【００６０】
半球状に加工されたコンタクトプラグ２８０上に実施の形態１と同様に導電膜を形成し、キャパシタ下部電極２９０とする。その後、誘電体膜２９１とキャパシタ上部電極２９２とが形成される（図２（ｉ））。
【００６１】
コンタクトプラグ２８０とキャパシタ下部電極２９０との接触界面に鋭角的な接触領域は存在しないため、電圧印加時の電界集中は抑制されると考えられる。
【００６２】
第１のウェットエッチングは、絶縁膜２３０の除去レートｃに対するタングステンの除去レートｄの比“ｃ／ｄ”が３以上となるドライエッチングでもかまわない。また、第２のウェットエッチングに用いる薬液は、絶縁膜２３０の除去レートｅに対するタングステンのウェットエッチングレートｆの比”ｅ／ｆ“が、０．９以下となる薬液であれば、他の薬液であってもかまわない。
【００６３】
本方法を用いる利点としては、ウェットエッチング量の調整が容易であり、ウェハ表面に対するダメージが少ない点が挙げられる。しかし、加工を２回に分けて実施する必要があるため、工程数が形態１の場合より多くなるのが難点である。
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法について、図３を参照しながら説明する。
【００６４】
半導体または絶縁性の基板３１０上に、ゲート３２０を有するトランジスタを形成し、絶縁膜３３０として例えば７００ｎｍの膜厚のＨＤＰ−ＮＳＧ膜を堆積し熱処理を行う（図３（ａ））。
【００６５】
次に、前記絶縁膜３３０に対し化学機械研磨平坦化を行い、膜厚を例えば４００ｎｍにする（図３（ｂ））。
【００６６】
次に、トランジスタのゲート３２０やソース・ドレインとコンタクトをとるためのコンタクトホール３４０を、リソグラフィおよびドライエッチングで形成する（図３（ｃ））。コンタクトホールの直径は例えば２００〜３００ｎｍとする。
【００６７】
次に、コンタクトホール３４０の内部を含む絶縁膜３３０表面に、導電膜として、例えばタングステン３５０を例えば３００ｎｍの膜厚に堆積する（図３（ｄ））。
【００６８】
次に、絶縁膜３３０がストッパとして作用するタングステン化学機械研磨を行い、タングステンからなるコンタクトプラグ３６０を形成する（図３（ｅ））。絶縁膜３３０の研磨が進行しないため、プラグリセス３７０が発生し、コンタクトプラグ３６０の上端がすり鉢状に凹み、コンタクトプラグ３６０の上端部が鋭角的な形状となる（図３（ｆ））。このとき、タングステンの研磨レートｂに対する絶縁膜３３０の研磨レートａの比“ｂ／ａ”が１以上とする。
【００６９】
次に、上記タングステンと絶縁膜３３０の除去レート差が大きく、タングステンが除去され難い条件下でウェットエッチングを行うと、絶縁膜３３０が後退し、コンタクトプラグ３６０の上端部が絶縁膜３３０の上方に露出する（図３（ｇ））。上記ウェットエッチングに用いる代表的な薬液としては、希フッ酸が挙げられ、その濃度としては、１〜５％が望ましい。
【００７０】
さらに、コンタクトプラグ３６０が形成され、コンタクトプラグ３６０が突出した絶縁膜３３０の表面に対して、逆スパッタ処理を行うと、コンタクトプラグ３６０の上端部、および絶縁膜３３０の表面の一部が物理的に除去され、特に絶縁膜３３０上に突出したコンタクトプラグ３６０の上端部がテーパ状に加工されるため、プラグ上端部の形状が凸曲面状、例えば半球形となる（図３（ｈ））。図３（ｈ）において、符号３８０は先端が球状化処理されたコンタクトプラグを示す。
【００７１】
なお、スパッタ処理は、高真空に引かれたチャンバー内に、ウェハと対抗して金属やシリサイドのターゲットを置き、アルゴンガスを導入する。ウェハとターゲット間に加えられた高電界によるグロー放電を利用してアルゴンをイオン化し、電界で加速した高エネルギーアルゴンイオンでターゲットを叩き、その反跳で飛び出してくるターゲット材原子をウェハに付着させる処理である。逆スパッタ処理は、上記の方法で、イオン化されたアルゴンイオンを被加工物に叩きつけ、ウェハ表面の原子を直接除去する処理である。
【００７２】
上記コンタクトプラグ３８０の上端のテーパ角度を調整する方法としては、逆スパッタ時に用いるＡｒガス粒子の指向性を調整することが挙げられる。一般的に、逆スパッタ処理時に基板側に印加するＤＣバイアス電圧を高めると、Ａｒ粒子が基板に引かれる力が強くなり、指向性が高まる。指向性が高まると、基板に対し、垂直方向への除去加工が促進され、コンタクトプラグ３８０の上端のテーパ角度が小さくなる。指向性が低くなると、垂直方向への除去加工が弱まり、コンタクトプラグ３８０の上端のテーパ角度が大きくなる。また、基板に印加するＤＣ電圧としては、１００〜２００Ｖが望ましく、ＤＣ電圧を段階的に上げる、もしくは下げることで、より半球状に近いコンタクトプラグ上端形状を形成することが可能である。
【００７３】
半球状に加工されたコンタクトプラグ３８０上に導電膜を形成し、キャパシタ下部電極３９０とする。その後、誘電体膜３９１とキャパシタ上部電極３９２とが形成される（図３（ｉ））。
【００７４】
コンタクトプラグ３８０とキャパシタ下部電極３９０との接触界面に鋭角的な接触領域は存在しないため、電圧印加時の電界集中は抑制されると考えられる（図３（ｉ））。
【００７５】
本方法を用いる利点としては、スクラッチ等の物理的ダメージを与えることなく加工することが可能である点が挙げられる。しかし、減圧雰囲気中での加工となるため、実施の形態１、２の場合に比べ、生産性が低くなる点が難点である。
【００７６】
なお、上記の各実施の形態では、コンタクトプラグの上端が半球状に加工されるという説明をしたが、コンタクトプラグの上端の形状は、半球状に限定されることはなく、例えば上端面中央部分が平坦であってその周囲がコンタクトプラグの周面に対してなめらかに連続する凸曲面であってもよい。
【００７７】
また、本発明は円柱状、または角柱状のコンタクトプラグに限らず、トレンチ構造を有するコンタクトプラグにも、適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上説明したように、本発明は、スタック型キャパシタを有する半導体装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造工程を示す概略断面図である。
【図４】半導体装置の先行技術の概略断面図である。
【図５】半導体装置の先行技術の製造工程を示す概略断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１００  プラグ接合部
１１０  基板
１２０  ゲート
１３０  絶縁膜
１４０  コンタクトホール
１５０  タングステン
１６０  コンタクトプラグ
１７０  プラグリセス
１８０  上端が半球状化処理されたコンタクトプラグ
２１０  基板
２２０  ゲート
２３０  絶縁膜
２４０  コンタクトホール
２５０  タングステン
２６０  コンタクトプラグ
２７０  プラグリセス
２８０  上端が半球状化処理されたコンタクトプラグ
３１０  基板
３２０  ゲート
３３０  絶縁膜
３４０  コンタクトホール
３５０  タングステン
３６０  コンタクトプラグ
３７０  プラグリセス
３８０  コンタクトプラグが突出した絶縁膜
３９０  上端が半球状化処理されたコンタクトプラグ
４００  鋭角的なプラグ接合部
４１０  基板
４２０  ゲート
４３０  絶縁膜
４４０  コンタクトホール
４５０  タングステン
４６０  コンタクトプラグ
４７０  プラグリセス
４８０  キャパシタ下部電極
【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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