JPS6235625A - 半導体装置の製造方法 - 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〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、さらに詳しくは
段差解消を施した半導体装置の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

集積回路を製造する重要なプロセス技術に段差解消技術
がある。特に微細な・母ターンで構成される高集積化の
進んだ素子では、充分な段差解消が施されていないと導
体パターンの段差部で絶縁体によるステップカバレッノ
が不充分となり、段差上部の配線が断線したり、絶縁体
をはさむ上部、下部配線がショートするという問題が起
こる。従来、段差解消の方法としてチー・や−エツチン
グ法、す７トオフ法、エッチパック法など種々のものが
提案されているが、中でもエッチバック法は高信頼性の
平坦化が可能なと−とから有力な段差解消法として注目
てれている。

この代表的な従来例として、ニー・シー・アグムズ（Ａ
、Ｃ，Ａｄａｍｓ　）等によって１９８１年に発表てれ
たジャーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソザイエテ
４　（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ
ｉｃａｌ　５ｏｃｊｅ　−ｔｙ）の第１２８巻、第２号
４２３〜４２９頁の方法がある。この方法を第３図（ａ
）〜（ｄ）を用いて工程順に説明する。まず、第３図（
、）に示すような、ポリシリコン（ｐｏｌｙ−８ｌ　）
からなる導体・ンターン３１を表面に配した絶縁基板３
２上に、シラン（Ｓ　Ｉ　Ｈ４）　、’）ン（Ｐ）、０
２をソースガスとする常圧Ｃ■法によシリンガラスから
なる絶縁体３３を被着して第３図（ｂ）に示すような構
造とする。次に、第３図（Ｃ）に示すように絶縁体３３
上にＨＰＲ−２０４（フィリップ・エイ・ハント拳ケミ
カル社製ポジ型ホトレジスト）などからなる有機物を塗
布し、これを熱処理して補助層３４を形成する。次に、
第３図（ｄ）に示すように、７０ン１３　（ＣＦ４）と
０２との混合ガスを用いたプラズマエンチング法により
、絶縁体３３と補助層３４どのエツチング速度が等しく
なる条件で補助層３４を完全に除去する。このエツチン
グ処理て゛エツチング前の補助層３４の平坦な表面形状
が絶縁体３３に転写され、絶縁体３３の平坦化が行なわ
れる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、この処理に用いられるプラズマエツチングで
は、基板が直接プラズマ放電にさらされる。このため、
基板の近傍で基板の幾何学的形状や材質に依存して電界
や反応活性褌の濃度の不均一な分布を生じ、これがエツ
チング状態の場所的なばらつきを引き起こす。また、こ
の方法ではエツチングが真空室内の壁に付着した水蒸気
や反応生成物などの雰囲気の影響を受は易いため、絶縁
体３３、補助層３４のエツチング速度や両者のエツチン
グ速度を等しくする条件の再現性が損われる可能性が高
い。

本発明の目的は、このような従来の欠点を取シ除いた半
導体装置の製造方法を提供することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は導体パターンを表面に配した絶縁基板上に絶縁
体を被着し、この絶縁体上に粘性を有する有機物を塗布
、熱処理して補助層を形成した後、Ａｒと０２との混合
ガスを用いたイオンビームエツチング法により、前記絶
縁体と前記補助層との工、テング速度を等しくする混合
ガス比で少なくとも前記補助層を完全に除去して前記絶
縁体表面を平坦化することを特徴とする半導体装置の製
造方法である。

〔作用〕

本発明では、Ａｒと０２との混合ガスを用いたイオンビ
ームエツチング法により、絶縁体と補助層のエツチング
速度を等しくする条件で補助層の平坦な表面形状を下部
の絶縁層にエツチング転写して平坦化を行なう。その代
表例として、絶縁体に二酸化ケイ素（Ｓ１０２）、補助
層にＡＺ１３５０Ｊ（シラプレー社製ポジ型ホトレジス
ト）を用いた場合のイオンビームエツチングにおけるエ
ツチング速度の０□分圧依存性を第２図に示す。０２分
圧１．２ＸＩＯ−’Ｔｏｒｒは０□を導入しない場合の
ペース圧力を意味している。第２図から明らかなように
、Ａｒのみをエツチングガスとする場合にはＳ　ｓ　Ｏ
２の方がＡＺ１３５０Ｊよシエッチング速度が大きいが
、０２の分圧の増加に伴ない５１０２のエツチング速度
は減少し、一方ＡＺ１３５０Ｊのエツチング速度は増加
するため、両者のエツチング速度を等しくする０□分圧
条件を求めることができる。この図ではＳｌＯ□とＡＺ
　１３５０　Ｊの場合について説明しているが、他の種
種の絶縁体と有機物からなる補助層との組合せでも同様
な結果が得られる。本発明におけるイオンビームエツチ
ング法では、基板が直接プラズマ放電にさらされないた
め、基板全面で均一なエツチング転写を行なうことがで
きる。また、真空室内の壁に付着した水蒸気や反応生成
物などの雰囲気の影響を受けに＜＜、制御性および再現
性に優れたエツチングが可能である。

〔実施例〕

次に本発明の一実施例を示す。

まず、第１図（、）に示すように表面をＳｉＯ□などの
絶縁体で被覆した３インチシリコンウエーノ・からなる
絶縁基板１１上に、蒸着法やスパッタ法によりアルミニ
ウム（Ａｔ）　、Ａｔ合金など４００　ｎｍを被着し、
通常のホトレジスト工程を用いて、四塩化炭素（ｃｃｚ
４）　ｔエツチングガスとする反応性スフ４ツタエツチ
ング法で加工し導体パターン１２を形成する。

次に、第１図（ｂ）に示すように、ＳｉＨ４と亜酸化窒
素（Ｎ２０）をソースガスとするプラズマＣＶＤ法によ
り基板全面にＳｔＯ□からなる絶縁体１３を６００　ｎ
ｍ被着する。引き続き、第１図（Ｃ）に示すように絶縁
体１３上にＡＺ１３５０Ｊからなる有機物１μｍをスピ
ン塗布した後、窒素（Ｎ２）雰囲気中２００℃で３０分
間熱処理し、導体パターン１２の段差上部の有機物を流
動化して平坦にした補助層１４を形成する。次に、Ａｒ
　（！：　０２　トの混合ガスを用いたイオンビームエ
ツチング法により、絶縁体１３と補助層１４とのエツチ
ング速度を等しくする条件で補助層１４を完全に除去す
ると、第１図（ｄ）に示すような絶縁体１３の表面が平
坦化された構造が得られる。ここで用いたイオンビーム
エツチング装置はビーム径８０ｗφのカウフマン型イオ
ン銃を備えたものである。エツチング条件は、ペース圧
力１．２Ｘ　１０　　Ｔｏｒｒ　、　　工７チング時の
Ａ　ｒ、／ｌ）２混合ガス圧力２Ｘ１０　　Ｔｏｒｒ、
０□分圧１．Ｉ　Ｘ　１０　　Ｔｏｒｒ、ビーム加速電
圧５００　Ｖ　。

試料電流密度０．８　ｍＡ／ｃｎ２であった。第２図か
ら明らかなように、このエツチング条件では、絶縁体１
３と補助層１４のエツチング速度は共に２６　ｎｍ／ｍ
ｉｎである。一方、導体パターンＪ２を配していない場
所の膜厚で補助層１４を１μｍ全厚、絶縁体１３を１０
０　ｎｍエツチング除去して、導体パターン１２を５０
０　ｎｍの絶縁体１３で埋め込んだ第１図（ｄ）の構造
をもつ平坦化を行なった。導体パターン１２０段差部に
おける傾斜角θは補助層１４の平坦面に対してθ＝５〜
１００であった。平坦化後の絶縁体重３の膜厚および傾
斜角の３インチウェーハ内均−性は非常に良好であった
。また、各ロット間での再現性も優れていることが確認
された。

以上実施例では、導体・々ターン１２を平坦化の対象と
したが、半導体や絶縁体からなる各種のパターンを用い
ても同様な結果が得られた。また、絶縁体１３の成膜法
にプラズマＣＶＤを用いたが、本発明は何ら成膜法によ
る制約を受けない。さらに、本発明の平坦化方法は半導
体装置のみならず、磁気バブルやジョセフノン接合など
の他の装置にも適用可能なことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ウエーノ・内での
均一性や各ロット間での再現性に優れた平坦化を施した
半導体装置を製造することができる効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）〜（ｄ）は本発明の半導体装置の製造方法
を工程順に示す断面図、第２図はイオンビームエツチン
グにおけるエツチング速度と０゜分圧ノ関係な−示すグ
ラフ、第３図（、）〜（ｄ）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。 図において、１１は絶縁基板、１２は導体／４’ターン
、１３は絶縁体、１４は補助層である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）導体パターンを表面に配した絶縁基板上に絶縁体
   を被着し、この絶縁体上に粘性を有する有機物を塗布し
   、これを熱処理して補助層を形成した後、アルゴン（Ａ
   ｒ）と酸素（Ｏ＿２）との混合ガスを用いたイオンビー
   ムエッチング法により、前記絶縁体と前記補助層のエッ
   チング速度を等しくする混合ガス比で少なくとも前記補
   助層を完全に除去して前記絶縁体表面を平坦化すること
   を特徴とする半導体装置の製造方法。