JPH03104221A - 半導体集積回路表面の全体的平面化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、局部的に平面化された酸化層を写真技術及び
平面化可能の補助層の使用下に再エッチソグすることよ
りなる、半導体集積回路の表面を全体的に平面化する方
法に関する。

〔従来の技術〕

平面化可能の補助層としてフォトレジストを使用するこ
の種の方法は例えば「アイ・イー・イー・イー・トラン
サクション・セミコンダクター・マニュファクチュアリ
ング（ＩＥ［！Ｅ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｓ
ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎ
ｇ）　Ｊ第１巻、第４号、１９８８年１１月、第１４０
〜１４５頁に掲載されているシェルドン（Ｄ．　Ｊ．　
Ｓｈｅｌｄｏｎ）その他の報告書から読み取ることがで
きる． ＶＬＳＩ　（＝　ｖｅｒｙ　　ｌａｒｇｅ　　ｓｃａｌ
ｅ　　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ一超大規模集積）回路に
おける実装密度が大きくなるにつれて、一層広範囲に全
体的な平面化が必要となる．また使用される平面の数が
増大するにつれて平面化すべき段は明らかに増え、これ
はとりわけ金属被覆に亀裂又は短絡を生ぜしめ、またこ
こで使用されるウエハのステンパーの焦点深度に関し種
々の問題を生せしめる． すべてのウエハのチップ表面に及ぶ平面化（一全面的な
平面化）を行う仕上げに適した方法はこれまで開発され
ていない． 冒頭に記載したフォトレジスト技術（シェルドンの報告
）以外に、アダムズ（＾．　Ｃ．　Ａｄａｍｓ）及びカ
ピオ（Ｃ．　Ｄ．　Ｃａｐｉｏ）の報告書「ジャーナル
・オブ・エレクトロケミカル・ソサイエティ（Ｊ．　Ｈ
ｉｅｃｔｒｏｃｈｅ＋＊．　Ｓｏｃ．　）　Ｊ　Ｓｏｌ
ｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈ
ｎｏ１ｏｇｙ版、１９８１年２月、第４２３〜４２９頁
からは、例えばボジ型フォトレジストからなる補助層を
有する燐ドーブされた酸化珪素層の平面化処理及び再エ
ッチングが公知であるが、これは確かに良好な平面化結
果をもたらすとはいえ、全体的な平面化とは云えない．
この種のレジスト再エッチング法にとって典型的な減衰
の長さは１０μ一の範囲である． 同様のことは、レーゲンスプルク（Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒ
ｇ）で１９８９年２月２７日から１９８９年３月３日ま
で開催されたＤＡＧｖ会議で″Ｔｒｅｎｄｓ　ａｎｄ　
Ｎｅｗ＾ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　Ｔｈｉｎ　Ｆ
ｉｌ＋ｍｓ　　　（　１　９　８　９年ｌＯ月″Ｔｈｉ
ｎ　Ｆｉｌｍｓ″に掲ｉｔ）としてスピンドラー（０．
　Ｓｃ＋ｉｎｄｌｅｒ）及びノイライター（Ｂ．　Ｎｅ
ｕｒｅｉｔｈｅｒ）により報告された平面化方法につい
ても云える．そこに示されている、同一の装置内で酸化
珪素の析出と再エッチングとを実施する精密度５０００
の適用材料を使用しての平面化法では、４μ一の減衰長
さが生じる． 更に酸化層を機械的に研磨することによる全体的平面化
方法も公知であるが、これには付加的な研磨装置が必要
である．同様に付加的なダミーメタル又は酸化物の軌道
を使用する平面化方法も存在する． 最後にカワイ（Ｍ．［ａ＠ａｉ）その他による″Ｃｏｎ
ｔ．Ｂａｎｄ　ｄｅｒ　Ｖ−ＭＩＣκｏｎｆｅｒｅｎｚ
”１９８８年６月１３日／１４日、第４１９〜４２５真
の報告書から、平面化処理用材料としてのスピン−オン
−グラス（Ｓｐｉｎ−Ｏｎ−Ｇｌａｓ）が公知である．
〔発明が解決しようとする課題〕 本発明の課題は、上記の各公知方法における欠点を回避
し、また特に公知の仕上げ技術に適切な装置を使用して
全体的平面化を行うことのできる平面化方法を提供する
ことにある． 〔課題を解決するための手段〕 この課題は本発明によれば、 ａ）構造化された平面化すべき層までがその下に存在す
る担体平面と共に仕上げられているデバイスから出発し
て、まず局部的に平面化された酸化珪素層を製造する局
部的平面化を実施し、その際構造物がもたらす平面によ
って覆われていない全領域の局部的な平面化後における
酸化珪素残層の厚さｄ，は構造物の段の高さｄ，よりも
大きく、 ｂ）局部的に平面化された平面に対して逆位にフォトレ
ジスト構造物を製造する写真技術処理を実施し、その幅
はこの構造物によって限定される酸化物溝の幅よりも小
さく、 Ｃ）　こうして製造された装置上に、後に実施する異方
性エッチングとの関連においてそのエッチング速度がフ
ォトレジストのそれよりも大きくまた酸化珪素層のそれ
とほぼ等しいように選択された良好に粘着性でかつ平面
化可能の補助層を施すことにより、平面化可能の補助層
を製造し、 ｄ）異方性再エッチング処理を行い、その際層厚の削取
は、構造物領域上の酸化物表面がレジスト面の下の再エ
ッチングされていない酸化物層の水準面にほぼ一致する
ように選択し、ｅ）　レジストを除去した後その表面を
等方性エッチングにより過度にエッチングすることによ
りフォトレジスト層の除去及び次の補助層残分の除去を
実施し、その際異方性エッチングにより生じた損傷層を
付加的に除去する 各処理工程により解決される． 〔発明の効果〕 これらの個々の処理工程を組み合わせることによって、
高価な制御費用をかけることなく良好に仕上げることが
できる． 本発明に基づく方法により、構造物が形戒する多くの平
面を有する半導体高密度集積回路を製造することができ
る。

〔実施態様〕

平らにすべき構造化された平面として金属被覆平面又は
多結晶シリコン平面を使用し、処理工程ｅ）に引続き酸
化珪素層を所望の絶縁厚さｄ，まで施すことは本発明の
枠内にある．しかし平らにすべき構造化された平面とし
て表面に溝を有する担体平面（いわゆるＳｈａｌｌｏｗ
　Ｔｒｅｎｃｈ　Ｐｌａｎｅ一浅い溝の平面）を使用す
ることもできる．この場合異方性再エッチングに際して
の層厚の削取は構造物表面が露出するまで行う．この場
合次の過エッチング処理は省略する． 本発明の他の実施態様は請求項５以下に記載する． 〔実施例〕 次に第１図ないし第５図に基づき本発明を詳述する． すべての図面において同一部分は同じ符号で示す． 星土旦：　符号２は、担体平面ｌ上に存在する絶縁及び
平面化すべき、例えばアルミニウムからなっていてもよ
い構造化された層を示す．局部的平面化は例えばすでに
記載したＡＭＴ精密度５０００ユニットの場合、以下の
ようにして実施することができる． （１）テトラエチルオルト珪酸塩をプラズマ中で分解す
ることにより酸化珪素層を全面的に同し形で析出させる
。

（２）酸化物側面を勾配をつけるためにエッチングする
． （３）第２の酸化物を析出させる． （４）酸化物を予定の厚さに再エッチングする．これら
の処理を反復実施することにより酸化物３が得られる．
局部的な平面化後の酸化珪素の残厚さｄ，は、構造物が
形或する平面によって覆われていないすべてのｗｉ域で
構造物２の段の高さｄ，よりも大きくなければならない
．図中に示した側面の角度αは実施された平面化の程度
を示すものである． 星主園：　　この時点で局部的に平面化された平面２に
対して逆位にフォトレジスト構造物４を製造する．これ
は異方性エッチング（第４図参照）の際に、溝の凹部に
ある酸化物を遮蔽する作用を有する．この場合局部的平
面化（第１図参照）によって形或されるレジスト被覆は
、広い間隙Ｉ及び■におけるのとは異なり■及び■で示
した狭い間隙では生じないことに注意すべきである．レ
ジスト被覆が形戒される臨界間隙幅を考慮して、特に構
造物の厚さ、局部的平面化後の酸化物の残厚さ、側面角
α、補助千面４の最小レジストゲート幅並びに使用した
技術の調整及び寸法誤差を割り出す．フォトレジスト（
４）を施す際に適当な当て盤を使用することによって、
レジストが酸化物側面を覆わないことが保証される．さ
もなければ異方性再エッチング後酸化物の突出部が残留
する可能性がある．当て盤は先に記載した同じデータか
ら算出される． 局部的平面化によって充填されない臨界間隙幅以下の間
隙は、次の平面化（第４図）によって十分に平らにされ
る．精密度５０００の局部的平面化を使用する慣用の１
μｓｃＭＯｓ論理回路処理法に関しては、金属被覆面の
場合５μ箇範囲内の臨界間隙幅が計算される． 星主星：　　フォトレジスト帯域４を得た後、例えばス
ビンーオンーグラスからなる良好に接着性でかつ平面化
可能の補助層６を施す．この補助層がスピン−オン−グ
ラスからなっていない場合には、他の材料を選択するに
当たって、この補助層のエッチング速度が次の異方性再
エッチングとの関連においてフォトレジスト４のエッチ
ング速度より早くまた酸化珪素層３のそれとほぼ同じで
ある点に配慮すべきである． 見土亘：　こうして得られた積層体を異方性的に例えば
ＡＭＥ−ＨＥＸ多盤エッチング装置（Ｐａ．Ａｐｐｌｉ
ｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）内で、
構造物領域２上の酸化物表面がレジスト面４の下の再エ
ッチングされない酸化物の水準面とほぼ等しくなるまで
再エッチングする．このエッチングは例えば一定時間で
（終点の認識なしに）行うことができる．ほぼ同率の酸
化物３と補助Ｉ１７のエッチング速度がほぼ同じであり
、レジスト４のエッチング速度が遅いことからこの再エ
ッチングの後にはなおフォトレジストの残分が残る．こ
の異方性エッチングはトリフルオルメタン及び酸素及び
／又はアルゴンで行うのが有利である． ｍ＝　例えばバレル（Ｂａｒｒｅ１）又は下流（ｄｏｗ
ｎｓ　ｔｒｅａｍ）灰化器中でレジストを灰化すること
によりフォトレジストを除去した後、レジストのない表
面を過エッチングする．過エッチング、すなわち等方性
湿式又は乾式エッチングはなお存在する補助層残分及び
異方性エッチングにより生じた損傷層を除去するために
役立つ．酸化物３のエッチング削取は例えば代表的には
５０ｎｍ以下である．最後にこの技術処理で予定された
目的層厚ｄ，を得るためにもう１つの酸化珪素層７を析
出させる．溝を平面化する場合には先の過エッチング（
第４図参照）及び絶縁酸化物の析出は省く．

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は、構造物が形戒する平面上で実施
されるプラズマ酸化物での平面化処理に際しての、本発
明による処理工程を示す略示図である． ■・・・担体平面 ２・・・平らにすべき構造化された層 ３・・・酸化珪素層 ４・・・フォトレジスト層 ５・・・酸化物溝 ６・・・補助層 ７・・・酸化珪素層 １ｉ１１１’＋１代理人弁理士富村

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）局部的に平面化された酸化層を写真技術及び平面化
   可能の補助層を使用して再エッチングする形式の半導体
   集積回路の表面を全体的に平面化する方法において、 ａ）構造化された平面化すべき層（２）までがその下に
   存在する担体平面（１）と共に 仕上げられているデバイスから出発して、 まず局部的に平面化された酸化珪素層（３）を製造する
   局部的平面化を実施し、その際 構造物がもたらす平面によって覆われてい ない全領域の局部的な平面化後における酸 化珪素の残層の厚さｄ＿２は構造物（２）の段の高さｄ
   ＿１よりも大きく、 ｂ）局部的に平面化された平面（２）に対して逆位にフ
   ォトレジスト構造物（４）を製 造する写真技術処理を実施し、その幅はこ の構造物によって限定される酸化物溝（５）の幅よりも
   小さく、 ｃ）こうして製造された装置上に、後に実施する異方性
   エッチングとの関連においてそ のエッチング速度がフォトレジスト（４） のそれよりも大きくまた酸化珪素層（３） のそれとほぼ等しいように選択された良好 に粘着性でかつ平面化可能の補助層（６） を施すことにより、平面化可能の補助層を 製造し、 ｄ）異方性再エッチング処理を行い、その際層厚の削取
   は、構造物領域（２）上の酸化 物表面がレジスト面（４）の下の再エッチ ングされていない酸化物層（３）の水準面 にほぼ一致するように選択し、 ｅ）レジストを除去した後その表面を等方性エッチング
   により過度にエッチングするこ とによりフォトレジスト層の除去及び次の 補助層残分の除去を実施し、その際異方性 エッチングにより生じた損傷層を付加的に 除去する 各処理工程よりなることを特徴とする半導体集積回路表
   面の全体的平面化方法。 ２）平らにすべき構造化された平面（２）として金属被
   覆面を使用し、処理工程ｅ）に引続き酸化珪素層（７）
   を所望の絶縁層厚ｄ＿３まで施すことを特徴とする請求
   項１記載の方法。 ３）平らにすべき構造化された平面（２）として、金属
   被覆面の代わりに多結晶珪素面を使用することを特徴と
   する請求項２記載の方法。 ４）平らにすべき構造化された平面（２）として、表面
   に溝を有する担体面を使用し、請求項１に記載の方法を
   変更して処理工程ｄ）での異方性再エッチングに際して
   の層厚の削取を、構造物表面（２）が露出するまで行い
   、処理工程ｅ）で過エッチングを省くことを特徴とする
   請求項１記載の方法。 ５）酸化珪素からなる絶縁層（３、７）をプラズマ補助
   法により気相から析出させることを特徴とする請求項１
   ないし３の１つに記載の方法。 ６）処理工程ｃ）による良好に粘着性でかつ平面化可能
   の補助層（６）として、積層体（１、２、３、４）上に
   遠心分離により施されるスピン−オン−グラスを使用す
   ることを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の方
   法。 ７）処理工程ｄ）による異方性再エッチング処理を、エ
   ッチング選択度がスピン−オン−グラス（６）対酸化プ
   ラズマ（３）対フォトレジスト（４）＝１：０．８〜１
   ．２：＞１．５であるように実施することを特徴とする
   請求項１ないし６の１つに記載の方法。 ８）エッチング処理を、トリフルオルメタン（ＣＨＴ＿
   ２）及び酸素及び／又はアルゴンを使用して実施するこ
   とを特徴とする請求項７記載の方法。