DE69728999T2 - Substratglättungsverfahren - Google Patents

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Hakaru Kyuragi
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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Glätten einer Substratoberfläche und ein Substrat mit einer filmförmigen Beschichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Glätten einer unebenen Oberfläche eines Substrats mit einer unebenen Oberfläche, wie ein Halbleitersubstrat, indem darauf eine filmförmige Beschichtung gebildet wird, und sie bezieht sich auf ein Substrat mit einer filmförmigen Beschichtung, dessen Oberfläche durch das obige Verfahren geglättet worden ist, und auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, bei welchem das obige Verfahren angewandt wird, um eine unebene Oberfläche eines Halbleitersubstrats zu glätten.
  • HINTERGRUND
  • Bei verschiedenen elektronischen Komponenten wie Flüssigkristallanzeigeelementen für die Farbanzeige und Halbleiterelementen mit Schichtstruktur treten während des Verfahrens ihrer Herstellung oder Produktion auf dem Substrat Höhenunterschiede auf, die zum Beispiel der Verdrahtung oder dem Farbfilters zugeschrieben werden, und deshalb ist es notwendig, die Unebenheit oder Unregelmäßigkeit, die durch diese Höhenunterschiede verursacht wird, zu glätten. Insbesondere ist es im Hinblick auf Halbleiterelemente notwendig, eine vollständige Glättung der Oberfläche einer Zwischenisolierschicht, die sich zwischen Verdrahtungen befindet, zu erreichen, um einen hochintegrierten Schaltkreis zu erhalten.
  • Repräsentative Techniken für das obige Glättungsverfahren sind zum Beispiel das bislang vorgeschlagene SOG (Spin-on-Glass)-Verfahren, das Rückätzungsverfahren und das Abhebeverfahren. Zum Beispiel umfasst das SOG-Verfahren das Aufbringen eines SOG-Materials, bestehend aus einer Beschichtungsflüssigkeit, die ein Alkoxysilan wie Si(OR)4 enthält, auf eine unebene Oberfläche eines Substrats und Erhitzen/Härten des SOG-Materials, um dadurch die unebene Oberfläche eines Substrats durch Ausbildung eines SOG-Films darauf zu glätten, wofür verschiedene Verfahren vorgeschlagen wurden. Ferner wurden außer dem genannten Alkoxysilan verschiedene Organosilicium-Verbindungen als Bestandteil des SOG-Materials vorgeschlagen.
  • Jedoch stößt das SOG-Verfahren auf das Problem der Stabilität und Kontrolle der Beschichtungsflüssigkeit, da die Beschichtungsflüssigkeit auf das Substrat aufgebracht wird. Darüber hinaus wurde kürzlich von einer Verschlechterung des Heißleiterwiderstands eines MOS-Transistors berichtet, welche der Feuchtigkeit zugeschrieben wird, die in dem SOG-Film enthalten ist, und somit hat sich auch die Kontrolle der Feuchtigkeit als Problem herausgestellt.
  • Andererseits stößt das Rückätzungsverfahren auf das Problem des Auftretens von Staub, da das Resist und der Isolierungsfilm gleichzeitig geätzt werden. Folglich stellt das Rückätzungsverfahren im Hinblick auf die Staubkontrolle kein einfaches Verfahren dar. Ferner stößt das Abhebeverfahren auf das Problem von Abhebefehlern, da eingesetztes Schablonenmaterial zur Zeit des Abhebens nicht vollständig weggelöst ist. Somit wurde das Abhebeverfahren aufgrund der unzufriedenenstellenden Kontrollierbarkeit und Ausbeute bislang nicht zur praktischen Anwendung gebracht.
  • JP-A-06 128529 offenbart eine Beschichtungsflüssigkeit, die mindestens ein modifiziertes Polysilazan enthält, das durch Umsetzen von Polysilazan mit Wiederholungseinheiten der Formel I:
    Figure 00020001
    (R1, R2 und R3 sind jeweils H oder C1-8-Alkyl) mit einem Alkanolamin der Formel II: NHn(R4OH)3–n (II)(R4 ist C1-8-Alkyl und n ist eine ganze Zahl von 0 bis 2) in einem organischen Lösungsmittel erhalten wird, und ein dadurch erhaltenes Substrat. Die Beschichtungsflüssigkeit wird verwendet, um die unebene Oberfläche eines Substrats unter Verwendung konventioneller Verfahren wie Sprühen und Schleuderbeschichten zu glätten.
  • EP-A-0 405 947 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer dielektrischen Schicht in einer mehrschichtigen keramischen Vorrichtung.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter diesen Umständen gemacht, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum einfachen Glätten der unebenen Oberfläche eines Substrats mit einer unebenen Oberfläche, ein Substrat mit einer filmförmigen Beschichtung mit hervorragender Ebenheit und gleichmäßiger Dicke und ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einem geglätteten Halbleitersubstrat bereitzustellen.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Das Verfahren des Glättens einer Oberfläche eines Substrats mit einer unebenen Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den Ansprüchen dargelegt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • In 1 sind Schnittansichten, die in Reihenfolge die Schritte des Verfahrens des Glättens einer unebenen Oberfläche eines Substrats gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen; und in 2 sind Schnittansichten, die in Reihenfolge die Schritte des Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einem geglätteten Halbleitersubstrat gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
    • 1
    glattes Substrat,
    2
    Schicht von kugelförmigen feinen Teilchen,
    3
    filmförmige Beschichtung,
    4
    Substrat mit einer unebenen Oberfläche,
    5
    unebene Oberfläche,
    6
    flache Platte,
    7
    Schicht von feinen Silciumdioxid-Teilchen,
    8
    filmförmige Beschichtung, die einen Bestandteil auf Silicium-Basis enthält,
    9
    Halbleitersubstrat,
    10
    Al-Elektrodenverdrahtungsschicht,
    11
    flache Platte (Quarzplatte), und
    12
    Heizer
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden detailliert beschrieben.
  • Verfahren zum Glätten eines Substrats
  • In dem Verfahren zum Glätten einer unebenen Oberfläche eines Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung wird zunächst eine filmförmige Beschichtung, die kugelförmige feine Teilchen enthält, auf einer Oberfläche eines glatten Substrats gebildet.
  • Beispiele für kugelförmige feine Teilchen schließen kugelförmige feine Teilchen, die aus einer anorganischen Verbindung bestehen, wie Siliciumdioxid oder Aluminiumdioxid, kugelförmige feine Teilchen, die aus einem synthetischen Harz bestehen, wie Polystyrol oder Polymethylmethacrylat oder Mischungen davon ein.
  • Davon sind feine Siliciumdioxid-Teilchen die geeignetsten.
  • Die mittlere Teilchengröße dieser kugelförmigen feinen Teilchen beträgt vorzugsweise 1 μm oder weniger, mehr bevorzugt 0,5 μm oder weniger. Es können sowohl kugelförmige feine Teilchen, die einen einzigen Teilchengrößenbereich aufweisen, als auch solche verwendet werden, die aus einer Mischung aus mindestens zwei Arten von kugelförmigen feinen Teilchen bestehen, die verschiedene Teilchengrößen besitzen. Wenn die filmförmige Beschichtung, die diese kugelförmigen feinen Teilchen enthält, auf eine unebene Oberfläche eines Substrats gepresst und somit darauf übertragen wird, fungieren die kugelförmigen feinen Teilchen als Abstandskontrollmaterial zwischen der Oberfläche des glatten Substrats und der unebenen Oberfläche des Substrats, um dabei zu ermöglichen, die Dicke der übertragenen filmförmigen Beschichtung gleichmäßig zu kontrollieren und gleichzeitig die Ebenheit der filmförmigen Beschichtung zu verbessern. Darüber hinaus weisen diese kugelförmigen feinen Teilchen die Fähigkeit auf, die Haftung zwischen dem glatten Substrat und der filmförmigen Beschichtung und die Trennbarkeit des glatten Substrats und der filmförmigen Beschichtung zu kontrollieren, um dabei zu ermöglichen, die Übertragungseigenschaften der filmförmigen Beschichtung zu verbessern.
  • Die filmförmige Beschichtung, die einen Bestandteil auf Silicium-Basis enthält, wird vorzugsweise als die auf der Oberfläche des glatten Substrats gebildete filmförmige Beschichtung verwendet. Diese filmförmige Beschichtung kann leicht durch Aufbringen einer Beschichtungsflüssigkeit, die einen filmbildenden Bestandteil auf Silicium-Basis enthält, auf der Oberfläche des glatten Substrats ausgebildet werden.
  • Obwohl als filmbildender Bestandteil konventionelle auf Silicium basierende Bestandteile verwendet werden können, ist es besonders bevorzugt, dass der filmbildende Bestandteil einer ist, der eine solche Zurückfließ-Eigenschaft besitzt, dass die Viskosität bei 100 bis 300 °C 103 Poise nicht übersteigt. Der Ausdruck "Zurückfließ-Eigenschaft", der hierin verwendet wird, definiert, dass, wenn die filmförmige Beschichtung, die durch Aufbringen einer filmbildenden Beschichtungsflüssigkeit auf ein Substrat und Trocknen zur Verfestigung derselben erhalten wird, erhitzt wird, die Viskosität derselben entsprechend der Erhöhung der Heiztemperatur zum Induzieren eines Wiederschmelzens erniedrigt wird. Ein weiteres Erhöhen der Temperatur nach dem Wiederschmelzen fördert die Polymerisation des filmbildenden Bestandteils, wodurch die filmförmige Beschichtung gehärtet wird.
  • Beispiele für den Bestandteil auf Silicium-Basis mit der oben genannten Zurückfließ-Eigenschaft schließen Polysilazane, die eine durch die folgende allgemeine Formel [1] dargestellte Wiederholungseinheit enthalten, Polycarbosilane mit einer durch die folgende allgemeine Formel [2] dargestellten Wiederholungseinheit und Silsesquioxane, die eine durch die folgende allgemeine Formel [3] dargestellte Wiederholungseinheit besitzen, ein. Davon sind Polysilazane die geeignetsten.
  • Die allgemeinen Formeln sind:
    Figure 00060001
    worin R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sein können und für ein Wasserstoffatom, eine Alkoxy-, Aryl- oder Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen stehen und n eine ganze Zahl von 1 oder größer ist;
    Figure 00060002
    worin R4 und R5 gleich oder verschieden sein können und für ein Wasserstoffatom, eine unsubstituierte oder substituierte Alkoxy-, Aryl- oder Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen stehen, R6 für eine unsubstituierte oder substituierte Methylengruppe steht und m eine ganze Zahl von 1 oder größer ist; und
    Figure 00070001
    worin R7 und R8 gleich oder verschieden sein können und für ein Wasserstoffatom, eine unsubstituierte oder substituierte, Alkoxy-, Aryl- oder Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen stehen und 1 eine ganze Zahl von 1 oder größer ist.
  • Das jeweilige zahlengemittelte Molekulargewicht des obigen Polysilazans, Polycarbosilans und Silsesquioxans liegt vorzugsweise im Bereich von 500 bis 50000, mehr bevorzugt 1000 bis 10000.
  • Die filmbildende Beschichtungsflüssigkeit zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfasst den obigen filmbildenden Bestandteil gelöst in einem organischen Lösungsmittel, mit einer Feststoffkonzentration von 5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-%. Obwohl das organische Lösungsmittel keiner speziellen Einschränkung unterliegt, solange es den obigen filmbildenden Bestandteil dispergieren oder lösen kann, um dadurch als Beschichtungsflüssigkeit Fluidität zu vermitteln, wird vorzugsweise ein aromatischer Kohlenwasserstoff wie Toluol oder Xylol oder ein halogenierter Kohlenwasserstoff wie Chloroform verwendet.
  • In der vorliegenden Erfindung wird die zu beschichtende Oberfläche des glatten Substrats mit der obigen filmbildenden Beschichtungsflüssigkeit durch jedes beliebige der verschiedenen Verfahren, wie zum Beispiel Sprüh-, Schleuder-, Tauch-, Walzbeschichtungs-, Siebdruck- und Übertragungsdruckverfahren, beschichtet, und das Erhitzen wird bei 50 °C oder höher durchgeführt, um die Beschichtung zu trocknen. Auf diese Weise kann eine filmförmige Beschichtung gebildet werden. Wenn die Heiztemperatur 50 °C oder höher ist, wird das Lösungsmittel nicht in der filmförmigen Beschichtung verbleiben, wodurch bei der Übertragung Lücken erzeugt werden. Wenn die Heiztemperatur jedoch extrem hoch ist, wird die Vernetzungsreaktion des filmbildenden Bestandteils gefördert, wodurch die Zurückfließ-Eigenschaft der filmförmigen Beschichtung verschlechtert wird, so dass die Übertragung auf die unebene Oberfläche des Substrats und die Glättung der übertragenen filmförmigen Beschichtung schwierig werden kann. Deshalb beträgt die Heiztemperatur vorzugsweise 300 °C oder weniger, mehr bevorzugt 200 °C oder weniger.
  • Die Dicke der auf der Oberfläche des glatten Substrats zu bildenden filmförmigen Beschichtung beträgt im Allgemeinen im Bereich von 0,3 bis 5 μm, vorzugsweise 0,5 bis 2 μm.
  • In der vorliegenden Erfindung können die kugelförmigen feinen Teilchen bei der Bildung der filmförmigen Beschichtung auf der Oberfläche des glatten Substrats entweder dadurch in der filmförmigen Beschichtung enthalten sein, dass erst die Oberfläche des glatten Substrats mit einer Schicht von kugelförmigen feinen Teilchen versehen wird und danach die Schicht von kugelförmigen feinen Teilchen mit einer filmbildenden Beschichtungsflüssigkeit beschichtet wird, oder dass eine kugelförmige feine Teilchen enthaltende filmbildende Beschichtungsflüssigkeit auf die Oberfläche des glatten Substrats aufgebracht wird.
  • Obwohl das Verfahren, bei welchem zuerst die Bildung der Schicht von kugelförmigen feinen Teilchen auf der Oberfläche des glatten Substrats erfolgt, keiner speziellen Einschränkung unterliegt, wird die Schicht von feinen Teilchen im Allgemeinen durch Aufbringen einer Dispersion von kugelförmigen feinen Teilchen in einem Dispersionsmittel durch zum Beispiel das Schleuderverfahren auf das glatte Substrat gefolgt von Trocknen gebildet. Als Dispersionsmedium werden u.a. Wasser, Alkohole, Ketone und Ether verwendet.
  • Wenn die kugelförmigen feinen Teilchen in der filmbildenden Beschichtungsflüssigkeit enthalten sind, ist es nicht notwendig, vorher auf der Oberfläche des glatten Substrats die Schicht von kugelförmigen feinen Teilchen wie oben erwähnt zu bilden. In diesem Fall kann die kugelförmige feine Teilchen enthaltende filmförmige Beschichtung durch direktes Aufbringen der filmbildenden Beschichtungsflüssigkeit, in welcher kugelförmige feine Teilchen dispergiert sind, auf die Oberfläche des glatten Substrats alleine gebildet werden. Diese kugelförmigen feinen Teilchen sind in der filmbildenden Beschichtungsflüssigkeit vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 50 Gew.-%, mehr bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%, enthalten, ausgedrückt in Feststoffgehalten.
  • Das glatte Substrat zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung unterliegt keiner speziellen Einschränkung, solange die Oberfläche davon glatt ist. Im Allgemeinen werden Filmschichten aus z.B. einem flexiblen thermoplastischen Harz als glattes Substrat verwendet. Beispiele solcher Filmschichten schließen Filmschichten eines Acrylharzes, eines Polycarbonatharzes, eines Polyolefinharzes, eines Vinylchloridharzes, eines Polyimidharzes, eines Polyimidoamidharzes und eines Fluorharzes ein. Davon sind Filmschichten eines Polyimidharzes und eines Fluorharzes vom Standpunkt der Hitzeresistenz aus gesehen bevorzugt. Die Verwendung dieser Filmschichten aus flexiblen thermoplastischen Harzen als glattes Substrat erleichtert das Pressen an das Substrat mit einer unebenen Oberfläche bei der Übertragung.
  • Danach wird in der vorliegenden Erfindung die kugelförmige feine Teilchen enthaltende filmförmige Beschichtung, welche durch das obige Verfahren auf der Oberfläche des glatten Substrats gebildet worden ist, auf die unebene Oberfläche des Substrats mit einer unebenen Oberfläche übertragen.
  • Die Übertragung wird auf folgende Weise durchgeführt. Die Seite der Bildung der filmförmigen Beschichtung des glatten Substrats und die unebene Oberfläche des unebenen Substrats werden zusammengebracht. Die Seite der filmförmigen Beschichtung und die unebene Oberfläche werden zusammengepresst und miteinander verbunden, indem ein Gewicht von zum Beispiel 1 bis 50 kg, vorzugsweise 1 bis 10 kg, auf eine der oder beide Rückseiten des glatten Substrats und des Substrats mit einer unebenen Oberfläche aufgebracht wird, oder indem darauf eine Walze bewegt wird. Danach wird das glatte Substrat abgezogen, um dadurch die Übertragung der filmförmigen Beschichtung auf die unebene Oberfläche zu erreichen.
  • Die filmförmige Beschichtung kann beim Übertragen der filmförmigen Beschichtung auf die unebene Oberfläche des Substrats, wie oben erwähnt, oder danach erhitzt werden, so dass zumindest ein Teil der filmförmigen Beschichtung geschmolzen wird, um dadurch die Oberfläche der kugelförmige feine Teilchen enthaltenden filmförmigen Beschichtung zu glätten. Die obige filmförmige Beschichtung, die den Bestandteil auf Silicium-Basis enthält, besitzt die oben genannte Zurückfließ-Eigenschaft und zeigt bei ungefähr 100 °C oder höher eine Viskositätserniedrigung und schmilzt wieder (fließt zurück). Diese Viskositätserniedrigung wird bis ungefähr 250 °C beobachtet, und wenn die Temperatur auf ungefähr 300 °C oder höher ansteigt, wird ein Härten durch molekulares Vernetzen initiiert. Wenn unter Ausnutzung der obigen Zurückfließ-Eigenschaft die filmförmige Beschichtung auf 50 °C oder höher, vorzugsweise 80 °C oder höher, erhitzt wird, um dadurch deren Viskosität zu erniedrigen, wenn die filmförmige Beschichtung an die unebene Oberfläche des Substrats gepresst und damit verbunden wird und danach übertragen wird, induzieren das Gewicht und die Hitze, die bei der Übertragung angewandt werden, das Zurückfließen und die Ausdehnung der filmförmigen Beschichtung, wodurch die Oberfläche des unebenen Substrats in höherem Ausmaß geglättet werden kann.
  • Auch kann die unebene Oberfläche des Substrats geglättet werden, indem zuerst eine Übertragung unter Druck durchgeführt und danach erhitzt wird, wie es beim Thermokompressions-Bonden der Fall ist.
  • Die so übertragene filmförmige Beschichtung wird bei 300 bis 500 °C, vorzugsweise 400 bis 450 °C, für 10 bis 120 Minuten, vorzugsweise 30 bis 60 Minuten, erhitzt, so dass die filmförmige Beschichtung gehärtet wird. Diese Härtung wird im Allgemeinen an Luft, in einer Dampfatmosphäre oder in einer Ammoniakatmosphäre durchgeführt. In der vorliegenden Erfindung kann es, wenn die kugelförmigen feinen Teilchen aus einem synthetischen Harz bestehen, auftreten, dass die kugelförmigen feinen Teilchen schmelzen oder während des obigen Erhitzens oder Härtens der filmförmigen Beschichtung zersetzt werden, wodurch die kugelförmige Form zerstört wird. In diesem Zusammenhang ist es nicht notwendig, die kugelförmige Form nach der Übertragung auf die unebene Oberfläche des Substrats zu erhalten, und es ist nur erforderlich, dass die kugelförmigen feinen Teilchen während der Übertragung in der filmförmigen Beschichtung enthalten sind.
  • Das Verfahren des Glättens eines Substrats mit einer unebenen Oberfläche gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten mit Bezugnahme auf 1 beschrieben.
  • Bezugnehmend auf 1(a) wird zunächst eine Schicht von kugelförmigen feinen Teilchen 2 auf einer Oberfläche einer Filmschicht 1 als das glatte Substrat gebildet.
  • Bezugnehmend auf 1(b) wird dann die obige filmbildende Beschichtungsflüssigkeit auf der Schicht von kugelförmigen feinen Teilchen 2 durch übliche Mittel aufgebracht und bei 50 °C oder höher erhitzt, so dass sich die filmförmige Beschichtung 3, welche die Schicht von kugelförmigen feinen Teilchen enthält, auf der Filmschicht bildet.
  • Bezugnehmend auf 1(c) werden danach die Oberfläche der so erhaltenen filmförmigen Beschichtung, die kugelförmige feine Teilchen enthält, und die unebene Oberfläche 5 des Substrats 4 mit einer unebenen Oberfläche so zusammengebracht, dass sie aufeinander auftreffen.
  • Beim Kleben derselben werden die Filmschicht 1 und das Substrat 4 so zwischen zwei flachen Platten 6, zum Beispiel flachen Quarzplatten, platziert, dass die Oberfläche der filmbildenden Beschichtung und die unebene Oberfläche 5 aufeinander auftreffen, und es wird auf die Filmschichtseite oder die Substratseite oder auf beide ein Gewicht aufgebracht. Ferner wird bei 80 bis 150 °C erhitzt, so dass die kugelförmige feine Teilchen 3 enthaltende filmförmige Beschichtung der Filmschicht 1 auf die unebene Oberfläche 5 übertragen wird.
  • Die unebene Oberfläche 5 mit der darauf übertragenen filmförmigen Beschichtung, die kugelförmige feine Teilchen 3 enthält, wird zum Härten auf etwa 400 °C erhitzt. So wird das Substrat mit einer filmförmigen Beschichtung 3, dessen Oberfläche geglättet ist, erhalten, wie es in 1(d) gezeigt ist.
  • Substrat mit filmförmiger Beschichtung
  • Bei dem Substrat mit einer filmförmigen Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Unebenheit oder die Unregelmäßigkeit der Substratoberfläche durch die mittels des obigen Verfahrens gebildeten filmförmigen Beschichtung geglättet.
  • Bei diesem Substrat kann jedes beliebige Substrat mit einer unebenen Oberfläche verwendet werden, auf welchem die filmförmige Beschichtung durch das obige Verfahren gebildet werden kann. Beispiele für Substrate mit einer unebenen Oberfläche schließen eine optische Platte oder magnetische Platte zur Aufnahme mit hoher Dichte, ein mit Mikrolinsen ausgerüstetes CCD-Element, eine Anzeigenfrontplatte einer Kathodenstrahlröhre, eine Flüssigkristallanzeige oder dergleichen, eine transparente Elektrodenplatte, die mit Farbfilter einer Flüssigkristallanzeigeneinheit zur Farbanzeige ausgerüstet ist, eine transparente Elektrodenplatte, die mit TFT zur Flüssigkristallanzeige ausgerüstet ist und ein Halbleiterelement mit Mehrschichtstruktur ein.
  • Zum Beispiel wird die isolierende filmförmige Beschichtung bei einer transparenten Elektrodenplatte, die mit TFT zur Flüssigkristallanzeige ausgerüstet ist, auf einer Substratoberfläche gebildet, die TFT (thin film transistors = Dünnfilmwiderstände) aufweist, welche hervorstehend darauf aufgebracht sind, so dass die Höhenunterschiede zwischen der Substratoberfläche und den TFT-Teilen geglättet werden. In einer transparenten Elektrodenplatte, die mit Farbfilter einer Flüssigkristallanzeigeneinheit zur Farbanzeige ausgerüstet ist, wird die filmbildende Beschichtung auf eine Bildelementelektrode einer Elektrodenplatte und einen Farbfilter einer Gegenelektrodenplatte aufgebracht, so dass durch die Bildelementelektrode und den Farbfilter erzeugte Höhenunterschiede durch die kugelförmige feine Teilchen enthaltende filmförmige Beschichtung geglättet werden.
  • Darüber hinaus wird die isolierende filmförmige Beschichtung in einer Halbleitervorrichtung zwischen dem Halbleitersubstrat und einer Metallverdrahtungsschicht und zwischen Metallverdrahtungsschichten gebildet. Diese isolierende filmförmige Beschichtung glättet die unebenen Oberflächen, die durch verschiedene Elemente, wie zum Beispiel einen PN-Übergang-Halbleiter, ein Kondensatorelement und ein Widerstandselement, die auf dem Halbleitersubstrat vorliegen, erzeugt werden.
  • Die obige Halbleitervorrichtung wird durch das folgende Verfahren hergestellt.
  • Das Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte der Bildung einer filmbildenden Beschichtung, die feine Teilchen von Siliciumdioxid enthält, auf einer Oberfläche eines glatten Substrats; und des Übertragens der feine Siliciumdioxid-Teilchen enthaltenden filmförmigen Beschichtung auf die unebene Oberfläche eines Halbleitersubstrats, so dass die Oberfläche des Halbleitersubstrats mit der filmförmigen Beschichtung mit hervorragender Ebenheit geglättet wird. In diesem Verfahren wird die filmförmige Beschichtung vorzugsweise aus einer Beschichtungsflüssigkeit gebildet, die ein Polysilazan enthält, das eine durch die obige allgemeine Formel [1] dargestellte Wiederholungseinheit enthält.
  • Das obige Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung wird unten mit Bezugnahme auf 2 beschrieben. Bezugnehmend auf 2(a) wird zunächst eine Schicht von feinen Siliciumdioxid-Teilchen 7 auf einer Oberfläche einer Filmschicht 1 als das glatte Substrat gebildet.
  • Bezugnehmend auf 2(b) wird dann die obige filmbildende Beschichtungsflüssigkeit auf die Schicht von feinen Siliciumdioxid-Teilchen 7 mittels zum Beispiel des Schleuderverfahrens aufgebracht und auf 50 °C oder höher erhitzt, so dass auf der Filmschicht die filmförmige Beschichtung 8, welche die Schicht von feinen Siliciumdioxid-Teilchen enthält, gebildet wird.
  • Danach werden die Oberfläche der obigen feine Siliciumdioxid-Teilchen enthaltenden filmförmigen Beschichtung und die Al-Elektrodenverdrahtungsschicht 10 des Halbleitersubstrats 9, wie in 2(c) gezeigt, so zusammengebracht, dass sie aufeinandertreffen. Bezugnehmend auf 2(d) werden beim Kleben derselben die Filmschicht und das Halbleitersubstrat so zwischen zwei flachen Platten 11, zum Beispiel flachen Quarzplatten, platziert, dass sich die Oberfläche der filmförmigen Beschichtung und die Verdrahtungsschicht 10 treffen, und es wird auf die Seite der Filmschicht 1 oder die Seite des Halbleitersubstrats 9 oder auf beide ein Gewicht aufgebracht. Ferner wird bei 80 bis 200 °C unter Verwendung des Heizers 12 erhitzt, so dass die filmförmige Beschichtung 8 der Filmschicht 1 auf die Verdrahtungsschicht 10 übertragen wird.
  • Nach der Übertragung wird die Verdrahtungsschicht 10 mit der filmförmigen Beschichtung 8, die darauf übertragen worden ist, zum Härten auf etwa 400 °C erhitzt. So wird die Halbleitervorrichtung erhalten, die mit der feine Siliciumdioxid-Teilchen enthaltenden filmförmigen Beschichtung 8 versehen wurde, deren Oberfläche wie in 2(e) gezeigt geglättet ist.
  • In dem obigen Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können als feine Siliciumdioxid-Teilchen zwei Arten von feinen Siliciumdioxid-Teilchen mit verschiedenen Teilchengrößen verwendet werden. Wenn diese feinen Teilchen verwendet werden, wird auf der Halbleiter-Oberfläche eine wie in 2(f) gezeigte filmförmige Beschichtung gebildet.
  • RESULTAT DER ERFINDUNG
  • In der vorliegenden Erfindung fungieren die kugelförmigen feinen Teilchen, die während des Übertragungsschrittes in der filmförmigen Beschichtung enthalten sind, als Abstandsregler zwischen dem glatten Substrat und dem Substrat mit einer unebenen Oberfläche, wodurch die Bildung der geglätteten filmförmigen Beschichtung mit gleichmäßiger Dicke ermöglicht wird. Ferner können die Haftung der filmförmigen Beschichtung an dem glatten Substrat und die Abtrennbarkeit der filmförmigen Beschichtung von dem glatten Substrat kontrolliert werden, indem die filmförmige Beschichtung die kugelförmigen feinen Teilchen enthält, so dass die Übertragung davon auf die unebene Oberfläche des Substrats problemlos durchgeführt werden kann.
  • Darüber hinaus ermöglicht bei der Bildung der filmförmigen Beschichtung aus der filmbildenden Beschichtungsflüssigkeit, welche den filmbildenden Bestandteil mit der Zurückfließ-Eigenschaft enthält, die Übertragung der filmförmigen Beschichtung unter Ausnutzung der Zurückfließ-Eigenschaft die Bildung einer sehr flachen filmförmigen Beschichtung auf der unebenen Oberfläche des Substrats.
  • Die Herstellung der Halbleitervorrichtung unter Verwendung des obigen Verfahrens ermöglicht die Bildung der geglätteten filmförmigen Beschichtung mit gleichmäßiger Dicke auf dem Halbleitersubstrat in großem Maßstab.
  • BEISPIEL
  • Die vorliegende Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht, welche auf keine Weise den Umfang der Erfindung einschränken.
  • Beispiel 1
  • Eine Filmschicht aus Teflon mit einer Dicke von 300 μm wurde mit einer Ethanol-Dispersion von feinen Siliciumdioxid-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 μm (SiO2-Konzentration: 5 Gew.-%) mittels des Schleuderverfahrens (500 U/min, 30 sek.) beschichtet und getrocknet, wobei auf der Filmschicht eine Schicht von feinen Siliciumdioxid-Teilchen gebildet wurde.
  • Danach wurde auf die Schicht von feinen Siliciumdioxid-Teilchen eine Polycarbosilan-enthaltende filmbildende Beschichtungsflüssigkeit (Lösungsmittel: Methylisobutylketon, SiO2-Konzentration: 25 Gew.-%, hergestellt von NIPPON CARBIDE INDUSTRIES CO., LTD.) mittels des Schleuderverfahrens (2000 U/Minute, 20 sek.) aufgebracht und bei 120 °C auf einer Heizplatte für 3 Minuten getrocknet, wobei eine filmförmige Beschichtung mit einer Dicke von 1 μm erhalten wurde, die feine Siliciumdioxid-Teilchen enthielt.
  • Es wurde ein Modellsubstrat mit Höhenunterschieden von 0,5 μm auf seiner Oberfläche hergestellt. Dann wurden die unebene Oberfläche des Modellsubstrats und die obige Filmschicht zusammengebracht, so dass die Seite der unebenen Oberfläche und die Seite der filmförmigen Beschichtung aufeinander trafen, und zwischen zwei flache Platten gelegt. Auf die flachen Platten wurde ein Gewicht von 5 kg aufgebracht, und es wurde bei 150 °C für 10 Minuten erhitzt. Somit wurde nicht nur die Übertragung der filmförmigen Beschichtung, sondern auch das Glätten derselben durchgeführt. Danach wurde die Filmschicht abgezogen, und das Substrat mit der übertragenen filmförmigen Beschichtung wurde bei 400 °C in Dampfatmosphäre für 30 Minuten erhitzt, so dass die filmförmige Beschichtung gehärtet wurde. Die Viskosität dieser filmförmigen Beschichtung bei 150 °C betrug 15 Poise.
  • Die so erhaltene filmförmige Beschichtung, welche feine Siliciumdioxid-Teilchen enthielt, wies eine Dicke von 0,5 μm im Bereich des Höhenunterschieds auf. Ein Teil der filmförmigen Beschichtung wurde mittels eines Elektronenmikroskops untersucht, und es wurde festgestellt, dass die filmförmige Beschichtung die gewünschte Ebenheit aufwies.
  • Beispiel 2
  • Auf einem Modellsubstrat wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 eine filmförmige Beschichtung gebildet, mit der Ausnahme, dass die feinen Teilchen von Siliciumdioxid aus einer 1:1 (Gewichtsverhältnis) Mischung aus feinen Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 μm und feinen Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,1 μm bestanden.
  • Die so erhaltene filmförmige Beschichtung, welche feine Siliciumdioxid-Teilchen enthielt, wies eine Dicke von 0,5 μm im Bereich des Höhenunterschieds auf. Ein Teil der filmförmigen Beschichtung wurde mittels eines Elektronenmikroskops untersucht, und es wurde festgestellt, dass die filmförmige Beschichtung die gewünschte Ebenheit aufwies.
  • Beispiel 3
  • Eine Polycarbosilan-enthaltende filmbildende Beschichtungsflüssigkeit (Lösungsmittel: Methylisobutylketon, SiO2-Konzentration: 25 Gew.-%, hergestellt von NIPPON CARBIDE INDUSTRIES CO., LTD.), in welcher feine Teilchen von Siliciumdioxid mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 μm in einer Menge von 30 Gew.-% dispergiert waren, wurde auf die gleiche Filmschicht wie in Beispiel 1, welche nicht mit der Schicht von feinen Teilchen versehen wurde, mittels des Schleuderverfahrens (2000 U/Minute, 20 sek.) aufgebracht, wobei eine filmförmige Beschichtung erhalten wurde, die feine Siliciumdioxid-Teilchen enthielt. Die erhaltene filmförmige Beschichtung wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 behandelt.
  • Die so erhaltene filmförmige Beschichtung, die feine Siliciumdioxid-Teilchen enthielt, wies eine Dicke von 0,5 μm im Bereich des Höhenunterschieds auf. Ein Teil der filmförmigen Beschichtung wurde mittels eines Elektronenmikroskops untersucht, und es wurde festgestellt, dass die filmförmige Beschichtung die gewünschte Ebenheit aufwies.
  • Beispiel 4
  • Eine Filmschicht aus Teflon mit einer Dicke von 300 μm wurde mit einer Ethanol-Dispersion von feinen Siliciumdioxid-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,1 μm (SiO2-Konzentration: 5 Gew.-%) mittels des Schleuderverfahrens (500 U/Minute, 30 sek.) beschichtet und getrocknet, wobei auf der Filmschicht eine Schicht von feinen Siliciumdioxid-Teilchen gebildet wurde.
  • Danach wurde auf die Schicht von feinen Siliciumdioxid-Teilchen eine anorganisches Polysilazan-enthaltende filmbildende Beschichtungsflüssigkeit (Ceramate-CIP, SiO2-Konzentration: 24 Gew.-%, hergestellt von Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd.) mittels des Schleuderverfahrens (2000 U/Minute, 20 sek.) aufgebracht und bei 120 °C auf einer Heizplatte für 3 Minuten getrocknet, wobei eine filmförmige Beschichtung mit einer Dicke von 0,4 μm erhalten wurde, die feine Siliciumdioxid-Teilchen enthielt.
  • Es wurde ein Modellsubstrat mit Höhenunterschieden von 0,2 μm auf seiner Oberfläche hergestellt. Dann wurden die unebene Oberfläche des Modellsubstrats und die obige Filmschicht zusammengebracht, so dass die Seite der unebenen Oberfläche und die Seite der filmförmigen Beschichtung aufeinander trafen, und zwischen zwei flache Platten gelegt. Auf die flachen Platten wurde ein Gewicht von 5 kg aufgebracht, und es wurde bei 150 °C für 10 Minuten erhitzt. Auf diese Weise wurde die Übertragung der filmförmigen Beschichtung durchgeführt. Danach wurde die Filmschicht abgezogen, und das Substrat mit der übertragenen filmförmigen Beschichtung wurde bei 400 °C in Dampfatmosphäre für 30 Minuten erhitzt, so dass die filmförmige Beschichtung gehärtet wurde. Die Viskosität dieser filmförmigen Beschichtung bei 150 °C betrug 2,5 Poise.
  • Die so erhaltene filmförmige Beschichtung, welche feine Siliciumdioxid-Teilchen enthielt, wies eine Dicke von 0,2 μm im Bereich des Höhenunterschieds auf. Ein Teil der filmförmigen Beschichtung wurde mittels Elektronenmikroskop untersucht, und es wurde festgestellt, dass die filmförmige Beschichtung die gewünschte Ebenheit aufwies.
  • Beispiel 5
  • Eine Filmschicht aus Teflon mit einer Dicke von 200 μm wurde mit einer Ethanol-Dispersion von feinen Siliciumdioxid-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 μm (SiO2-Konzentration: 5 Gew.-%) mittels des Schleuderverfahrens (500 U/Minute, 30 sek.) beschichtet und getrocknet, wobei auf der Filmschicht eine Schicht von feinen Siliciumdioxid-Teilchen gebildet wurde. Danach wurde auf die Schicht von feinen Siliciumdioxid-Teilchen eine anorganisches Polysilazanenthaltende filmbildende Beschichtungsflüssigkeit (Ceramate-CIP, SiO2-Konzentration: 24 Gew.-%, hergestellt von Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd.) mittels des Schleuderverfahrens (2000 U/Minute, 20 sek.) aufgebracht und bei 120 °C auf einer Heizplatte für 3 Minuten getrocknet, wobei eine filmförmige Beschichtung mit einer Dicke von 0,6 μm erhalten wurde, die feine Siliciumdioxid-Teilchen enthielt.
  • Ein Halbleitersubstrat mit Al-Verdrahtung und die obige Filmschicht wurden zusammengebracht, so dass die Seite der Al-Verdrahtung und die Seite der filmförmigen Beschichtung aufeinander trafen, und zwischen zwei flache Platten gelegt. Auf die flachen Platten wurde ein Gewicht von 5 kg aufgebracht, und es wurde bei 150 °C für 10 Minuten erhitzt. Auf diese Weise wurde die Übertragung der filmförmigen Beschichtung durchgeführt. Danach wurde die Filmschicht abgezogen, und das Halbleitersubstrat, das die übertragene filmförmige Beschichtung aufwies, wurde bei 400 °C in Dampfatmosphäre für 30 Minuten erhitzt, so dass die filmförmige Beschichtung gehärtet wurde.
  • Die so erhaltene auf dem Halbleitersubstrat gebildete filmförmige Beschichtung, die feine Siliciumdioxid-Teilchen enthielt, wies eine Dicke von 0,3 μm auf der Al-Verdrahtung auf. Ein Teil der filmförmigen Beschichtung wurde mittels eines Elektronenmikroskops untersucht, und es wurde festgestellt, dass die filmförmige Beschichtung die gewünschte Ebenheit aufwies.
  • Beispiel 6
  • Auf einem Modellsubstrat wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 5 eine filmförmige Beschichtung gebildet, mit der Ausnahme, dass die feinen Teilchen von Siliciumdioxid aus einer 1:1 (Gewichtsverhältnis) Mischung aus feinen Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 μm und feinen Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,1 μm bestanden.
  • Danach wurde auf die Schicht von feinen Siliciumdioxid-Teilchen eine anorganisches Polysilazan-enthaltende filmbildende Beschichtungsflüssigkeit (Ceramate-CIP, SiO2-Konzentration: 30 Gew.-%, hergestellt von Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd.) mittels des Schleuderverfahrens (1000 U/Minute, 20 sek.) aufgebracht und bei 120 °C auf einer Heizplatte für 3 Minuten getrocknet, wobei eine filmförmige Beschichtung mit einer Dicke von 1 μm erhalten wurde, die feine Siliciumdioxid-Teilchen enthielt.
  • Die erhaltene filmförmige Beschichtung, die feine Siliciumdioxid-Teilchen enthielt, wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 5 auf ein Halbleitersubstrat übertragen und gehärtet.
  • Die so erhaltene auf dem Halbleitersubstrat gebildete filmförmige Beschichtung, die feine Siliciumdioxid-Teilchen enthielt, wies eine Dicke von 0,5 μm auf der Al-Verdrahtung auf. Ein Teil der filmförmigen Beschichtung wurde mittels eines Elektronenmikroskops untersucht, und es wurde festgestellt, dass die filmförmige Beschichtung die gewünschte Ebenheit aufwies.
  • Beispiel 7
  • Eine anorganisches Polysilazan-enthaltende filmbildende Beschichtungsflüssigkeit (Ceramate-CIP, SiO2-Konzentration: 24 Gew.-%, hergestellt von Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd.), in welcher feine Teilchen von Siliciumdioxid mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 μm in einer Menge von 30 Gew.-% dispergiert waren, wurde mittels des Schleuderverfahrens (2000 U/Minute, 20 sek.) auf eine Filmschicht, die nicht mit einer Schicht von feinen Teilchen versehen war, aufgebracht und bei 120 °C auf einer Heizplatte für 3 Minuten getrocknet, wobei eine filmförmige Beschichtung mit einer Dicke von 0,6 μm erhalten wurde, die feine Siliciumdioxid-Teilchen enthielt.
  • Die erhaltene filmförmige Beschichtung, die feine Siliciumdioxid-Teilchen enthielt, wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 5 auf ein Halbleitersubstrat übertragen und gehärtet.
  • Die so erhaltene auf dem Halbleitersubstrat gebildete filmförmige Beschichtung, die feine Siliciumdioxid-Teilchen enthielt, wies eine Dicke von 0,3 μm auf der Al-Verdrahtung auf. Ein Teil der filmförmigen Beschichtung wurde mittels eines Elektronenmikroskops untersucht, und es wurde festgestellt, dass die filmförmige Beschichtung die gewünschte Ebenheit aufwies.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Glätten einer Oberfläche eines Substrats (4) mit einer unebenen Oberfläche (5), bei dem man: auf einer Oberfläche eines glatten Substrats (1) eine filmförmige Beschichtung ausbildet, die kugelförmige feine Teilchen (2) enthält, wozu man die Oberfläche des glatten Substrats (1) zuerst mit einer Schicht der kugelförmigen feinen Teilchen (2) versieht und anschließend eine filmbildende Beschichtungsflüssigkeit auf die Schicht der kugelförmigen feinen Teilchen aufträgt; die Oberfläche des glatten Substrats, die mit der kugelförmige feine Teilchen enthaltenden filmförmigen Beschichtung (3) versehen ist, an die unebene Oberfläche (5) eines Substrats (4) klebt; und die kugelförmige feine Teilchen enthaltende filmförmige Beschichtung (3) auf die unebene Oberfläche (5) des Substrats überträgt, so dass die unebene Oberfläche geglättet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei man die kugelförmige feine Teilchen enthaltende filmförmige Beschichtung (3) beim Überführen der kugelförmige feine Teilchen enthaltenden filmförmigen Beschichtung (3) auf die unebene Oberfläche (5) des Substrats (4) oder danach erwärmt, so dass wenigstens ein Teil der filmförmigen Beschichtung (3) schmilzt, wodurch die Oberfläche der filmförmigen Beschichtung geglättet wird, und die Temperatur anschließend weiter anhebt, so dass die kugelförmige feine Teilchen enthaltende filmförmige Beschichtung (3) gehärtet wird, um dadurch die Glättung der unebenen Oberfläche des Substrats zu erreichen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei den kugelförmigen feinen Teilchen um feine Teilchen (2) von Kieselsäure und bei der filmförmigen Beschichtung um eine filmförmige Beschichtung (3) handelt, die einen Bestandteil auf Silicium-Basis enthält.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei man die filmförmige Beschichtung (3) aus einer Beschichtungsflüssigkeit herstellt, die ein Polysilazan enthält, das Wiederholungseinheiten der allgemeinen Formel 1 aufweist:
    Figure 00220001
    worin R1, R2 und R3 unabhängig voneinander für ein Wasserstoffatom, eine Alkoxy-, Aryl- oder Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen stehen und n für eine ganze Zahl von 1 oder größer steht.
  5. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, bei dem man eine Oberfläche eines Substrats mit einer unebenen Oberfläche nach dem in einem der Ansprüche 1 bis 4 beschriebenen Verfahren glättet.
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