JPH0536689A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0536689A JPH0536689A JP21462191A JP21462191A JPH0536689A JP H0536689 A JPH0536689 A JP H0536689A JP 21462191 A JP21462191 A JP 21462191A JP 21462191 A JP21462191 A JP 21462191A JP H0536689 A JPH0536689 A JP H0536689A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 半導体装置の製造工程において、生じる表面
段差を解消する。 【構成】 段差を有する絶縁膜上に低分子量のポリ炭酸
エステル樹脂膜５ａを形成し、その後加熱処理して、そ
の樹脂膜５ａを完全に平坦化した後、樹脂膜５ａをプラ
ズマエッチにより完全に除去すれば、段差のない絶縁膜
表面が得られる。
段差を解消する。 【構成】 段差を有する絶縁膜上に低分子量のポリ炭酸
エステル樹脂膜５ａを形成し、その後加熱処理して、そ
の樹脂膜５ａを完全に平坦化した後、樹脂膜５ａをプラ
ズマエッチにより完全に除去すれば、段差のない絶縁膜
表面が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導
体装置の製造方法に関し、特に層間絶縁膜表面の段差平
坦化法に関する。
体装置の製造方法に関し、特に層間絶縁膜表面の段差平
坦化法に関する。
【０００２】
【従来の技術】単一半導体表面上に多数の半導体素子を
組み込んだモノリシック型集積回路では、その中のすべ
ての半導体素子がプレーナー構造になっている。
組み込んだモノリシック型集積回路では、その中のすべ
ての半導体素子がプレーナー構造になっている。
【０００３】このような半導体装置は、不純物の選択的
拡散，表面酸化膜のコンタクト用窓明け，半導体表面保
護のための絶縁膜の形成、及び最後のリード線取り出し
用のボンディングパッド部分のみ配線層の露出などの工
程を経て形成される。
拡散，表面酸化膜のコンタクト用窓明け，半導体表面保
護のための絶縁膜の形成、及び最後のリード線取り出し
用のボンディングパッド部分のみ配線層の露出などの工
程を経て形成される。
【０００４】従って、半導体素子形成の工程が進むに従
い、半導体素子を組み込んだ装置表面は、種々の段差が
形成される。
い、半導体素子を組み込んだ装置表面は、種々の段差が
形成される。
【０００５】例えば、図２（ａ）に示されるように、シ
リコン基板１上に、厚さ０．２μｍの酸化シリコン膜２
が形成され、その上に多結晶シリコンパターン３ａ，３
ｂ及び３ｃが形成されている。
リコン基板１上に、厚さ０．２μｍの酸化シリコン膜２
が形成され、その上に多結晶シリコンパターン３ａ，３
ｂ及び３ｃが形成されている。
【０００６】ここで、多結晶シリコン膜の厚さは約０．
４μｍとし、かつ、パターン３ａと３ｂの間隔は１．５
μｍとし、同じくパターン３ｂと３ｃとの間隔は７．５
μｍとする。この時点での表面段差は、０．４μｍとい
うことになる。
４μｍとし、かつ、パターン３ａと３ｂの間隔は１．５
μｍとし、同じくパターン３ｂと３ｃとの間隔は７．５
μｍとする。この時点での表面段差は、０．４μｍとい
うことになる。
【０００７】次に図２（ｂ）に示されるように、常圧Ｃ
ＶＤ（化学的気相成長）法により燐を６（重量）％添加
したＳｉＯ2膜、すなわちＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓ
ｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）膜を厚さ０．６μｍの層
間絶縁膜として堆積させる。
ＶＤ（化学的気相成長）法により燐を６（重量）％添加
したＳｉＯ2膜、すなわちＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓ
ｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）膜を厚さ０．６μｍの層
間絶縁膜として堆積させる。
【０００８】堆積直後の段差部は図示のように、角が丸
く盛り上がった形状となり、かつ段差は全く変らず、
０．４μｍのままである。
く盛り上がった形状となり、かつ段差は全く変らず、
０．４μｍのままである。
【０００９】次にＰＳＧ膜４ａを堆積後にＮ2気体中
で、１０００℃，３０分の加熱処理を行うと、ＰＳＧ膜
４ａは若干軟化流動し、図２（ｃ）に示すように、段差
部がかなり平滑化して、傾斜を帯びたＰＳＧ膜４ｂとな
る。
で、１０００℃，３０分の加熱処理を行うと、ＰＳＧ膜
４ａは若干軟化流動し、図２（ｃ）に示すように、段差
部がかなり平滑化して、傾斜を帯びたＰＳＧ膜４ｂとな
る。
【００１０】しかしながら、段差部は平滑化するもの
の、表面段差は全く減少せず、ＰＳＧ膜４ａと同じく
０．４μｍの段差は依然として残っている。
の、表面段差は全く減少せず、ＰＳＧ膜４ａと同じく
０．４μｍの段差は依然として残っている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】前述の層間絶縁膜４ｂ
上の段差の存在は、その後の工程であるＰＳＧ膜４ｂの
所定の部分を開孔する、いわゆるコンタクト開孔工程に
おいて極めて深刻な悪影響を与えることになる。
上の段差の存在は、その後の工程であるＰＳＧ膜４ｂの
所定の部分を開孔する、いわゆるコンタクト開孔工程に
おいて極めて深刻な悪影響を与えることになる。
【００１２】すなわち、段差の上下においてフォトレジ
スト膜の厚さが異なってくるため、段の上下部に同一の
開孔サイズのコンタクトパターンを形成することが困難
となる。
スト膜の厚さが異なってくるため、段の上下部に同一の
開孔サイズのコンタクトパターンを形成することが困難
となる。
【００１３】しかも、近年パターンの微細化が進むにつ
れ、この問題はより深刻となることは自明である。
れ、この問題はより深刻となることは自明である。
【００１４】従来、層間膜として用いられているＰＳＧ
膜は、下地の多結晶シリコンパターンによる段差をその
まま反映して０．４〜１．４μｍの段差が発生し、デバ
イス機能を損なわない程度の熱処理では、段差部分がか
なり平滑化するものの、段の上下での高低差はほとんど
緩和せず、平坦化に対してはほとんど効果がない現状で
あり、このため、その後の微細パターン形成に大きな困
難が生じていた。
膜は、下地の多結晶シリコンパターンによる段差をその
まま反映して０．４〜１．４μｍの段差が発生し、デバ
イス機能を損なわない程度の熱処理では、段差部分がか
なり平滑化するものの、段の上下での高低差はほとんど
緩和せず、平坦化に対してはほとんど効果がない現状で
あり、このため、その後の微細パターン形成に大きな困
難が生じていた。
【００１５】本発明の目的は段差の存在による微細パタ
ーン形成の困難を解決するためになされたものであり、
層間絶縁膜上の段差を全く解消し、極めて平坦なＰＳＧ
膜表面を実現する半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
ーン形成の困難を解決するためになされたものであり、
層間絶縁膜上の段差を全く解消し、極めて平坦なＰＳＧ
膜表面を実現する半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置の製造方法においては、半
導体基板上の段差を有する絶縁膜上にポリ炭酸エステル
重合体を主成分とする有機物の薄層を付着する工程と、
該基板を加熱処理して、該薄層の表面を平坦化する工程
と、該薄層に遠紫外光を照射する工程と、プラズマエッ
チング法により該有機薄層、次いで絶縁膜をエッチング
する工程とを含むものである。
め、本発明に係る半導体装置の製造方法においては、半
導体基板上の段差を有する絶縁膜上にポリ炭酸エステル
重合体を主成分とする有機物の薄層を付着する工程と、
該基板を加熱処理して、該薄層の表面を平坦化する工程
と、該薄層に遠紫外光を照射する工程と、プラズマエッ
チング法により該有機薄層、次いで絶縁膜をエッチング
する工程とを含むものである。
【００１７】また、前記ポリ炭酸エステル重合体は、重
量平均分子量５，０００以下であり、前記遠紫外光の波
長は、１８０〜３５０ｎｍである。
量平均分子量５，０００以下であり、前記遠紫外光の波
長は、１８０〜３５０ｎｍである。
【００１８】
【作用】本発明では、低分子量の有機樹脂膜をＰＳＧ膜
表面に塗布し、その後の加熱処理により、この樹脂膜を
完全に平坦な平面になるまで、軟化流動させる。
表面に塗布し、その後の加熱処理により、この樹脂膜を
完全に平坦な平面になるまで、軟化流動させる。
【００１９】その後、所定の処理により樹脂成分を重合
させて高分子化させ、適度な耐熱性及び耐プラズマ性を
付与した後、下地のＰＳＧ膜とほぼ同等のエッチング速
度となるプラズマエッチング条件で、樹脂膜と下地のＰ
ＳＧ膜を同時にエッチング処理する。
させて高分子化させ、適度な耐熱性及び耐プラズマ性を
付与した後、下地のＰＳＧ膜とほぼ同等のエッチング速
度となるプラズマエッチング条件で、樹脂膜と下地のＰ
ＳＧ膜を同時にエッチング処理する。
【００２０】これにより、ＰＳＧ膜の凸部を完全に除去
し、極めて広い範囲でほぼ完全に平坦なＰＳＧ膜表面を
実現する。
し、極めて広い範囲でほぼ完全に平坦なＰＳＧ膜表面を
実現する。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図により説明す
る。
る。
【００２２】まず、図２（ｃ）に示されるＰＳＧ膜４ｂ
上に、薄層のポリ炭酸エステル樹脂膜５ａを付着させ
る。
上に、薄層のポリ炭酸エステル樹脂膜５ａを付着させ
る。
【００２３】この場合、使用するポリ炭酸エステル樹脂
の重量平均分子量（Ｍｗ）は、２，０００〜３，０００
程度とかなり低分子量となっている。
の重量平均分子量（Ｍｗ）は、２，０００〜３，０００
程度とかなり低分子量となっている。
【００２４】上記のポリ炭酸エステルは以下の方法で合
成される。（４，４′−ジヒドロキシジフェニル−２，
２−プロパン）とジフェニルカーボネートを等モル量混
合し、２５０℃，１５ｍｍＨｇの高温，減圧条件下で、
エステル交換反応により重合させると、分子量２，００
０〜３，０００のポリ炭酸エステルポリマーを得る。
成される。（４，４′−ジヒドロキシジフェニル−２，
２−プロパン）とジフェニルカーボネートを等モル量混
合し、２５０℃，１５ｍｍＨｇの高温，減圧条件下で、
エステル交換反応により重合させると、分子量２，００
０〜３，０００のポリ炭酸エステルポリマーを得る。
【００２５】このポリマーに、光架橋剤として、４，
４′ジアジドカルコンをポリマー成分の２．０〜２．５
重量％添加し、この混合物を溶媒として酢酸ノルマル−
ブチル４０％とノルマルヘキサン６０％の混合溶剤に１
５〜１８重量％の濃度で溶解させて、粘度が５〜６ＣＰ
（センチポイズ）程度になる塗布液を調整する。
４′ジアジドカルコンをポリマー成分の２．０〜２．５
重量％添加し、この混合物を溶媒として酢酸ノルマル−
ブチル４０％とノルマルヘキサン６０％の混合溶剤に１
５〜１８重量％の濃度で溶解させて、粘度が５〜６ＣＰ
（センチポイズ）程度になる塗布液を調整する。
【００２６】この塗布液をスピンコート法により、ＰＳ
Ｇ膜４ｂ上に約０．２μｍの厚さに塗布して、樹脂膜層
５ａを形成する（図１（ａ））。
Ｇ膜４ｂ上に約０．２μｍの厚さに塗布して、樹脂膜層
５ａを形成する（図１（ａ））。
【００２７】段差のあるＰＳＧ膜４ｂ上に塗布された樹
脂膜５ａは、下地の段差に応じて、やはり凹凸のある表
面形状を呈する。この凹凸の状態は下地の段差形状，間
隔に依存するが、例えば多結晶シリコンパターン３ａと
３ｂの間の谷間では、０．２μｍ程度にへこむのに対
し、より間隔の広いパターン３ｂと３ｃの間では、０．
４μｍとほぼＰＳＧ膜の段差と等しい表面段差が生じて
いることが観察された。
脂膜５ａは、下地の段差に応じて、やはり凹凸のある表
面形状を呈する。この凹凸の状態は下地の段差形状，間
隔に依存するが、例えば多結晶シリコンパターン３ａと
３ｂの間の谷間では、０．２μｍ程度にへこむのに対
し、より間隔の広いパターン３ｂと３ｃの間では、０．
４μｍとほぼＰＳＧ膜の段差と等しい表面段差が生じて
いることが観察された。
【００２８】次に、シリコン基板１をクリーンオーブン
中で、１８０〜１９０℃，３０分の加熱処理を行うと、
樹脂膜５ａは比較的低分子量のため、極めて容易に軟化
流動し、ほぼ完全に平坦な表面を有するポリ炭酸エステ
ル樹脂５ｂとなる（図１（ｂ））。
中で、１８０〜１９０℃，３０分の加熱処理を行うと、
樹脂膜５ａは比較的低分子量のため、極めて容易に軟化
流動し、ほぼ完全に平坦な表面を有するポリ炭酸エステ
ル樹脂５ｂとなる（図１（ｂ））。
【００２９】続いて、遠紫外光照射装置（例えば、フュ
ージョン（Ｆｕｓｉｏｎ）社製のＭｉｃｒｏｌｉｔｅ
Ｐｈｏｔｏ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ １２６ＰＡ）を用
いて、遠紫外光１０を照射すると同時にホットプレート
により加熱処理を行う（図１（ｃ））。
ージョン（Ｆｕｓｉｏｎ）社製のＭｉｃｒｏｌｉｔｅ
Ｐｈｏｔｏ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ １２６ＰＡ）を用
いて、遠紫外光１０を照射すると同時にホットプレート
により加熱処理を行う（図１（ｃ））。
【００３０】ここで、照射条件として波長域２００〜３
００ｎｍの遠紫外光１０を照度０．７５ｗ／ｃｍ2で６
０秒間照射する。また加熱条件として、照射開始時に１
００℃にホットプレート温度を設定し、その後、１℃／
秒の割合でホットプレート温度を上昇させ、６０秒経過
してホットプレート温度が１６０℃に達して照射終了
し、照射終了した時点から水冷方式により６０秒以内に
ホットプレート温度を室温（２２〜２３℃）まで冷却す
る。
００ｎｍの遠紫外光１０を照度０．７５ｗ／ｃｍ2で６
０秒間照射する。また加熱条件として、照射開始時に１
００℃にホットプレート温度を設定し、その後、１℃／
秒の割合でホットプレート温度を上昇させ、６０秒経過
してホットプレート温度が１６０℃に達して照射終了
し、照射終了した時点から水冷方式により６０秒以内に
ホットプレート温度を室温（２２〜２３℃）まで冷却す
る。
【００３１】この遠紫外光１０の照射処理により、ポリ
炭酸エステル樹脂層５ｂは重合反応を起こし、耐熱性及
び耐プラズマ性が著しく向上した樹脂層５ｃとなる。
炭酸エステル樹脂層５ｂは重合反応を起こし、耐熱性及
び耐プラズマ性が著しく向上した樹脂層５ｃとなる。
【００３２】次いで、平行平板型反応性イオンエッチン
グ装置を用いてＣＦ4とＯ2の混合ガスのプラズマでシリ
コン基板１を処理する。このときのエッチング条件は、
消費電力を８００Ｗ／Ｈ，エッチングガスＣＦ4／Ｏ2の
混合比を７５／２５とし、気体圧力を５０ｍＴｏｒｒと
すると、ポリ炭酸エステル樹脂膜５ｃと下地のＰＳＧ膜
４ｂのエッチングレートがどちらも２５０Å／分とほぼ
同等になった。
グ装置を用いてＣＦ4とＯ2の混合ガスのプラズマでシリ
コン基板１を処理する。このときのエッチング条件は、
消費電力を８００Ｗ／Ｈ，エッチングガスＣＦ4／Ｏ2の
混合比を７５／２５とし、気体圧力を５０ｍＴｏｒｒと
すると、ポリ炭酸エステル樹脂膜５ｃと下地のＰＳＧ膜
４ｂのエッチングレートがどちらも２５０Å／分とほぼ
同等になった。
【００３３】この条件でエッチングすると、図１（ｄ）
で示すように樹脂膜５ｃが次第にエッチングされて、Ｐ
ＳＧ膜４ｂの凸部が露出すると、上記の両方の材質のエ
ッチングレートが等しいため、両方の膜が同時に同一平
面を保ったままエッチングされることになる（図１
（ｄ））。
で示すように樹脂膜５ｃが次第にエッチングされて、Ｐ
ＳＧ膜４ｂの凸部が露出すると、上記の両方の材質のエ
ッチングレートが等しいため、両方の膜が同時に同一平
面を保ったままエッチングされることになる（図１
（ｄ））。
【００３４】最後にＰＳＧ膜４ｂの凹部に残るポリ炭酸
エステル樹脂膜５ｃが完全に除去されるまでエッチング
を進めると、図１（ｅ）に示すような完全に平坦な表面
形状のＰＳＧ膜４ｂが得られる。
エステル樹脂膜５ｃが完全に除去されるまでエッチング
を進めると、図１（ｅ）に示すような完全に平坦な表面
形状のＰＳＧ膜４ｂが得られる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、当
初層間膜であるＰＳＧ膜４ｂ上で存在した約０．４μｍ
の段差が完全に解消し、ほぼ完全に平坦な表面形状を有
する層間膜が得られるので、その後の工程のコンタクト
パターン形成において従来より微細なコンタクトパター
ンを開孔可能となり、半導体装置の歩留り及び性能を向
上できるという効果がある。
初層間膜であるＰＳＧ膜４ｂ上で存在した約０．４μｍ
の段差が完全に解消し、ほぼ完全に平坦な表面形状を有
する層間膜が得られるので、その後の工程のコンタクト
パターン形成において従来より微細なコンタクトパター
ンを開孔可能となり、半導体装置の歩留り及び性能を向
上できるという効果がある。
【図１】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の一実施例を工程順
に示す断面図である。
に示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、従来の半導体装置の製造方
法を工程順に示す断面図である。
法を工程順に示す断面図である。
１ シリコン基板
２ ＳｉＯ2膜
３ａ，３ｂ，３ｃ 多結晶シリコンパターン
４ａ，４ｂ ＰＳＧ膜
５ａ，５ｂ，５ｃ ポリ炭酸エステル樹脂膜
１０ 遠紫外光
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上の段差を有する絶縁膜上に
ポリ炭酸エステル重合体を主成分とする有機物の薄層を
付着する工程と、 該基板を加熱処理して、該薄層の表面を平坦化する工程
と、 該薄層に遠紫外光を照射する工程と、 プラズマエッチング法により該有機薄層、次いで絶縁膜
をエッチングする工程とを含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記ポリ炭酸エステル重合体は、重量平
均分子量５，０００以下であり、 前記遠紫外光の波長は、１８０〜３５０ｎｍであること
を特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21462191A JPH0536689A (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21462191A JPH0536689A (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0536689A true JPH0536689A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16658764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21462191A Pending JPH0536689A (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0536689A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5631683A (en) * | 1993-12-28 | 1997-05-20 | Seiko Epson Corporation | Ink jet cartridge and printer using it |
| US6466397B1 (en) | 1999-08-05 | 2002-10-15 | Funai Electric Co., Ltd. | Tape cassette loading device, and a tape deck having the same |
-
1991
- 1991-07-31 JP JP21462191A patent/JPH0536689A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5631683A (en) * | 1993-12-28 | 1997-05-20 | Seiko Epson Corporation | Ink jet cartridge and printer using it |
| US6466397B1 (en) | 1999-08-05 | 2002-10-15 | Funai Electric Co., Ltd. | Tape cassette loading device, and a tape deck having the same |
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