JPS627142A

JPS627142A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPS627142A
Application number: JP14749585A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Takashima; 高島　克巳
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1985-07-02
Filing date: 1985-07-02
Publication date: 1987-01-14

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の改良に関し、更に詳細
には集積回路素子を作製した半導体の表面を平坦化する
と共に、上層デバイスと下層デバイスの相互干渉を防止
するようにした積層構造の半導体装置の作製に適した半
導体装置の製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉一般に集積回路を作シ込んだ半導体基板の表面には、回
路作成時の酸化膜や回路要素間を電気的に接続する配線
及び電極等の導電体のために凹凸が生じている。このよ
うな表面の凹凸は配線を多層に重ねた構造の半導体装置
や、高密度及び高機能化を進めるために開発が行なわれ
ている積層型半導体装置を作製する場合においては好ま
しいものではない。特に積層型半導体装置においては、
絶縁膜を介して能動層となる単結晶層を積層していくた
め、表面の段差及び凹凸は結晶成長工程やその結晶性に
悪影響を及ぼすことになる。

このため、半導体層０表面形状を平坦にする方法が種々
開発され提案されている。

その平坦化処理の代表的なものとして ■　有機塗布膜と等速エツチングを用いたエッチパック
平坦化法、 ■　無機塗布膜を形成して平坦化する方法、■　バイア
スヌパッタ法による膜堆積方法、が提案されている。

上記■の方法は、基板表面に生じている凹凸にほぼ対応
して表面に凹凸の出現している絶縁膜上に有機塗布膜材
を表面が平坦になるように塗布して有機塗布膜を形成し
た後、有機塗布膜表面から等速エツチングを行なって、
当初の有機塗布膜の平坦な表面を絶縁膜に転写して、絶
縁膜をほぼ平坦にするものである。

また上記■の方法は、表面に凹凸の生じている絶縁膜上
に絶縁材である無機塗布膜材を塗布して形成して、この
無機塗布膜によって絶縁膜表面の凹凸を滑らかにし、あ
るいは無機塗布膜表面からエツチングを行なって絶縁膜
をほぼ平坦にするものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉しかし、上記■あ方法にあっては、下地の凹凸パターン
が複雑かつ、その凹凸量が数種類にも及ぶ場合、このよ
うな下地の凹凸を平坦化するためには、有機膜の膜厚設
定やダミーパタ“−ンの形成など、プロセスが複雑であ
る。

また、上記■の方法にあっては、有機膜に比して、無機
膜は厚膜を形成するのが困難であシ、所望の厚い膜を得
るためには、数回にわたって膜形問題があり、セたプロ
セスも煩雑である。

更に上記■の方法にあっては、完全な平坦化を達成する
ためには、スループットが上がらない等いずれの方法も
満足し得る方法とはいい難く、新規な平坦化方法の開発
が望まれていた。

本発明は、上記の点にかんがみて創案されたもので、簡
単なプロセスで平坦化処理を行りい得ると共に、上層デ
バイスと下層デバイスの相互干渉を防止し得るようにし
た半導体装置の製造方法を提供することを目的としてい
る。

〈問題点を解決するための手段〉上記の目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造
方法は、デバイス形成後の半導体基板上の表面にある凹
凸を平坦化するために、その表面にレーザあるいは電子
ビーム等のエネルギービームの照射によって選択的に溶
融可能な膜（例えばポリシリコン膜等）を形成し、その
後エネルギービームを上記の膜に照射することにょシ、
その膜を一担溶融させ、その溶融した膜材の流動性を利
用して、溶融固化後半導体表面を平坦化する工程を含ん
でなるように構成している。

また後述する本発明の実施例によれば、本発明を実施し
た半導体装置は、層間の絶学層となる下地絶縁膜を形成
する工程と、レーザや電子ビーム等のエネルギービーム
の照射によって、選択的に溶融可能な導電膜（例えばド
〒ブトポリシリコン膜）を形成する工程と、この導電膜
にエネルギービームを照射して一担溶融させ、その流動
性を利用して溶融固化後半導体表面を平坦化する工程と
、この導電膜と上層デバイスとを絶縁分離するための絶
縁膜を形成する工程とを含んでなるように構成している
。

く作　用〉上記のような構成によシ、本発明はレーザや電子ビーム
などのエネルギービームによって選択的に溶融できる膜
を凹凸の生じた半導体表面に堆積し、その後エネルギー
ビームを上記の膜に照射してその膜を一担溶融させ、そ
の溶融した膜材の流動性を利用することによシ、溶融固
化後、半導体表面が平坦化される。

また、この平坦化層は上層デバイスと下層デバイス間の
相互干渉を防止する作用をなすと共に、上層デバイス形
成時のヒートシンクの役割を果たす。

本発明における平坦化処理について更に説明すると、そ
の原理的作用は次の通りである。

一般に、レーザ光や電子ビーム等のエネルギービームを
試料面に照射すると、例えばレーザ光の場合、試料の物
質定数に応じた吸収や界面での反射、更には膜厚を調整
することにより、干渉等の効果も重ね合わさることによ
シ、試料を加熱することになる。このとき、その試料の
融点以上に加熱した場合には、ビーム照射部のみが溶融
状態になる。このときビームを走査させた場合、はぼビ
ームの走査速度と同一速度で液相部がビーム走査と一緒
に移動することになり、ビームが移動した後の液相部は
すみやかに冷却固化することになる。

第１図は本発明における平坦化工程の原理を説明するた
めの図であシ、同図において１はシリコン基板、２は表
面に凹凸を有する絶縁膜（Ｓｉ０２）。

３は凹凸を有する表面上に堆積されたポリシリコン膜で
あり、この凹凸を有するポリシリコン膜にエネルギービ
ーム４を照射した場合、その照射部分のポリシリコン膜
３が溶融して溶融領域５が形成され、この溶融領域５は
エネルギービーム４の走査と共に移動すると共に流動し
、結果的に表面が平坦化されることになる。

なお、膜３としてはエネルギービームの照射によって溶
融し、流動再固化する材料であれば良いが、例えばＳｏ
　Ｉ　（Ｓｉｌｊｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ）
技術において用いられるポリシリコンが好適寸あ・る。

またエネルギービーム４としては半導体製造プロセスに
おいて多く用いられているＡｒイオンレーザを用いて好
適であるが、これに限定されるものではなく、例えば電
子ビーム等を用いることも可能である。

〈実施例〉以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第２図（ａ）乃至（ｅ）は、それぞれ本発明による一実
施例の１寝を説明するための半導体装置断面図である。

まず、第２図（ａ）に示すように半導体基板１１にＭＯ
Ｓ）ランジスタ等の回路素子を作シ込むと共に、各回路
要素間を導電体（高融点金属等の配線層）１４によって
電気的に接続し、表面を絶縁膜１５で被う。なお、１２
は絶縁膜である。この゛　状態で下地となっている半導
体基板１１０表面は、導電体１４等によって凹凸が生じ
ているため、絶縁膜１５０表面には、それに対応した凹
凸が生じている。

次に、第２図（ｂ）に示すように、絶縁膜１５上に溶融
平坦化するための膜、例えばドープしたポリシリコン導
電膜（平坦化膜）１６を堆積する。

次に第２図（ｃ）に示すように表面全域をレーザビーム
等のエネルギービーム１７によって走査り。

てポリシリコン導電膜１６を溶融し、流動再固化させて
第２図（ｄ）に示すように平坦化をはかる。

最後に第２図（ｅ）に示２すように平坦化膜１６上に層
間絶縁膜２５を形成し、その上に２層目のデバイス２０
を作製して工程を完了する。

また、半導体装置を３層構造に形成する場合には２Ｎ目
において、同様の平坦化処理を行なう。

以下、４層、５層構造についても同様のことを繰返すこ
とになる。

上記一層目素子ｌＯと２層目素子２００間に位置する平
坦化膜（ポリシリコン導電膜）１６はバッファ層として
の役目をなし、上下層のデバイス１０及び２０の電気的
干渉を防止すると共に、上層デバイス２９を形成する際
のヒートシンクの役割を果すことになる。

上記のような工程を含んだ工程によって半導体装置を作
製することによシ、 ■　表面が平坦に形成されるため加工精度が向上する。

■　表面が平坦であるため、配線や絶縁膜のクラック、
断線等が生じなくなる。

■　２層目以降の能動層形成時に生じていた段差による
結晶成長阻害等の問題が解決され、均一で良質な単結晶
層を得ることが出来る。

■　平坦化された導電膜が各能動層間に挿入されること
によシ、能動層間の電気的干渉が防止される。

■　平坦化のために挿入された導電膜がバッファ層とし
て作用し、上層デバイス形成時のヒートシンクの役割を
果たすことになる。

■　単結晶層をはじめ、積層膜のストレヌが低減される
。

■　プロセスの簡素化が期待できる。

等の利点が生じる。

〈発明の効果〉以上のように本発明によれば、従来プロセス上煩雑であ
った平坦化処理プロセスを簡素化することが出来る。

また本発明によって作製された素子は積層デバイスの構
造として積層デバイス相互間の相互干渉を防止する構造
となる利点がある。

また平坦化工程としてはレーザ等のエネルギービームの
照射のみで済むため、半導体装置の製造工程において追
加するマヌクは不要であり、製造プロセスが簡素化され
る。更にビーム照射による表面加熱を利用したものであ
るため、低温プロセスに適しておシ、結果として高品質
の多層構造のデバイスの作製が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における平坦化処理の動作原理を説明す
るための図、第２図軸）乃至（ｅ）はそれぞれ本発明に
よる一実施例の工程を説明するための半導体装置断面図
である。１・・・シリコン基板、　２・・・絶縁膜、　３・・・
ポリＶ’）１−４、４・・・エネルギービーム、′１１
・・・半導体基板、　　１２．１３・・・絶縁膜、　　
１４・・・配線層、　１５・・・層間絶縁膜、　　１６
・・・平坦化膜（バッファ膜）、　　１７・・・レーザ
、　２５・・・層間絶縁膜、　　１０・・・一層目素子
、　２０・・・二層目素子。代理人　弁理士　　福　士　愛　彦（他２名）第１図

Claims

【特許請求の範囲】１、デバイス形成後の半導体基板上の凹凸のある表面に
エネルギービーム照射によって選択的に溶融可能な膜を
形成する工程と、該膜にエネルギービームを照射して溶融させ、該膜の溶
融による流動性により該膜の溶融固化後、半導体表面を
平坦化する工程と、上層デバイスを形成する工程とを含んでなることを特徴とする半導体装置の製造方法。２、前記膜は導電膜で構成され、層間の絶縁膜となる下
地絶縁膜の形成後に形成され、更に平坦化後の上記膜上
に上層デバイスを絶縁分離させるための絶縁膜が形成さ
れてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
半導体装置の製造方法。３、前記膜はポリシリコン導電膜で構成してなることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製
造方法。