JPH01302823A - 半導体基板の平坦化方法 - Google Patents
半導体基板の平坦化方法Info
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- JPH01302823A JPH01302823A JP13364888A JP13364888A JPH01302823A JP H01302823 A JPH01302823 A JP H01302823A JP 13364888 A JP13364888 A JP 13364888A JP 13364888 A JP13364888 A JP 13364888A JP H01302823 A JPH01302823 A JP H01302823A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
集積回路を形成する半導体被処理基板の表面平坦化方法
に関し、 被処理基板に悪影響を及ぼすことなく絶縁被覆を行うこ
とを目的とし、 被処理基板上に酸化物薄膜を形成して絶縁したる後、該
酸化物薄膜の上に燐変成シリコーン樹脂をスピンコート
することにより半導体基板の平坦化方法を構成する。
に関し、 被処理基板に悪影響を及ぼすことなく絶縁被覆を行うこ
とを目的とし、 被処理基板上に酸化物薄膜を形成して絶縁したる後、該
酸化物薄膜の上に燐変成シリコーン樹脂をスピンコート
することにより半導体基板の平坦化方法を構成する。
本発明は集積回路を形成する半導体被処理基板の表面平
坦化方法に関する。
坦化方法に関する。
大量の情報を迅速に処理する必要性から情報処理装置の
主体を構成する半導体装置は大容量化が行われており、
LSIやりLSIが実用化されているが、この大容量化
は単位素子の小形化により行われており、電極や導体配
線は微少化し、導体配線についてはサブミクロン・パタ
ーンが使用されるに到っている。
主体を構成する半導体装置は大容量化が行われており、
LSIやりLSIが実用化されているが、この大容量化
は単位素子の小形化により行われており、電極や導体配
線は微少化し、導体配線についてはサブミクロン・パタ
ーンが使用されるに到っている。
また、集積回路を構成する各単位素子を結ぶ、導体配線
も複雑になり、導体配線が交叉する場合も多く、そのた
めに立体配線が必要になった。
も複雑になり、導体配線が交叉する場合も多く、そのた
めに立体配線が必要になった。
こ\で、立体配線はパターン形成の終わった被処理基板
上に絶縁層を被覆して絶縁し、この」二に導体線路を形
成し、相互の配線をパイヤホールで導通する手法をとる
が、絶縁層が薄い場合はパターン形成された被処理基板
の凹凸がそのま\現れて、段差があるために、微細パタ
ーンの形成に当たってはパターン精度の低下と断線障害
が多発する。
上に絶縁層を被覆して絶縁し、この」二に導体線路を形
成し、相互の配線をパイヤホールで導通する手法をとる
が、絶縁層が薄い場合はパターン形成された被処理基板
の凹凸がそのま\現れて、段差があるために、微細パタ
ーンの形成に当たってはパターン精度の低下と断線障害
が多発する。
そのため、集積回路の形成に当たってはパターン形成を
行う被処理基板の表面は平坦化されていることが必要で
ある。
行う被処理基板の表面は平坦化されていることが必要で
ある。
半導体集積回路の集積度の向上と共に被処理基板上に形
成した絶縁層の段差は0.5μm程度にまで及んでいる
。
成した絶縁層の段差は0.5μm程度にまで及んでいる
。
こ−で、絶縁被覆の方法としては化学気相成長法(略称
CVD法)とスピンコート法が使用されている。
CVD法)とスピンコート法が使用されている。
すなわち、CVD法は水素化物或いは有機金属化合物か
らなるガスと酸素ガス(o2)やアンモニア(N11、
)などのガスを加熱している被処理基板上で分解反応さ
せ、酸化物や窒化物の薄膜を形成する方法であり、また
スピンコート法は溶剤に溶した樹脂を遠心力を用いて均
一に塗布し、被覆する方法である。
らなるガスと酸素ガス(o2)やアンモニア(N11、
)などのガスを加熱している被処理基板上で分解反応さ
せ、酸化物や窒化物の薄膜を形成する方法であり、また
スピンコート法は溶剤に溶した樹脂を遠心力を用いて均
一に塗布し、被覆する方法である。
こ\で、シリコン(Si)のような単体半導体或いはガ
リウム砒素(GaAs)のような化合物半導体からなる
被処理基板上にパターン形成される集積回路の絶縁被覆
法としてはCVD法を用いては二酸化硅素(StOz)
、窒化硅素(5isN4)、 172ガラス(Phos
ph。
リウム砒素(GaAs)のような化合物半導体からなる
被処理基板上にパターン形成される集積回路の絶縁被覆
法としてはCVD法を用いては二酸化硅素(StOz)
、窒化硅素(5isN4)、 172ガラス(Phos
ph。
−5ilicate Glass略称PSG)などが、
またスピンコート法としてはポリイミド樹脂、シリコー
ン樹脂などが使用されている。
またスピンコート法としてはポリイミド樹脂、シリコー
ン樹脂などが使用されている。
然し、CVD法による絶縁膜の形成は段差形状を保持し
た状態で成膜されるので、段差の平坦化は困難であり、
そのため、平坦化が可能なスピンコート法が使用されて
いる。
た状態で成膜されるので、段差の平坦化は困難であり、
そのため、平坦化が可能なスピンコート法が使用されて
いる。
然し、ポリイミド樹脂は加熱すると400 ”C付近か
ら分解を開始すると云う問題があり、1000℃近い高
温で加熱すると膜として使用できなくなってしまう。
ら分解を開始すると云う問題があり、1000℃近い高
温で加熱すると膜として使用できなくなってしまう。
また、シリコーン樹脂は熱処理によりSin、 (但し
x=1〜2)に変化し、クラックを生ずると云う問題が
ある。
x=1〜2)に変化し、クラックを生ずると云う問題が
ある。
また、クランクの生じない程度の薄膜として用いる場合
でも、有機基の分解によりピンホールを生じたり、膜の
密度が減少するために、弗酸(HF)の洗滌を行うと絶
縁膜がエツチングされて無くなってしまうと云う問題が
あり、絶縁層として高温で使用するには問題がある。
でも、有機基の分解によりピンホールを生じたり、膜の
密度が減少するために、弗酸(HF)の洗滌を行うと絶
縁膜がエツチングされて無くなってしまうと云う問題が
あり、絶縁層として高温で使用するには問題がある。
発明者等はこの問題を解決する方法として図に構造式を
示す燐変成シリコーン樹脂のスピンコートを提案してい
る。(昭和63年2月10日付は特許出願中) この燐変成シリコーン樹脂はメチルトリメトキシシラン
またはテトラメトキシジシランを加水分解すると共に重
縮合させて得られる低分子重合体の水酸基をクロロ燐酸
により燐酸エステル化して得られたものであり、Rとし
ては図に示すようにメチル基(−CI、) 、エチル基
(−Czl(s) 、ノルマル・ブチル基(n−CsH
y) 、イソ・ブチル基(i−CJt)、ベンジル基(
−CJlsOtl) 、メトキシ基(−0CH3) 、
エトキシ基(−0CJs) 、ノルマル・プロポキシ基
(−0−11−C3H7) 1イソ・プロポキシ基(−
0−i−C:+L)の何れについても使用可能である。
示す燐変成シリコーン樹脂のスピンコートを提案してい
る。(昭和63年2月10日付は特許出願中) この燐変成シリコーン樹脂はメチルトリメトキシシラン
またはテトラメトキシジシランを加水分解すると共に重
縮合させて得られる低分子重合体の水酸基をクロロ燐酸
により燐酸エステル化して得られたものであり、Rとし
ては図に示すようにメチル基(−CI、) 、エチル基
(−Czl(s) 、ノルマル・ブチル基(n−CsH
y) 、イソ・ブチル基(i−CJt)、ベンジル基(
−CJlsOtl) 、メトキシ基(−0CH3) 、
エトキシ基(−0CJs) 、ノルマル・プロポキシ基
(−0−11−C3H7) 1イソ・プロポキシ基(−
0−i−C:+L)の何れについても使用可能である。
然し、この燐変成シリコーン樹脂は酸素雰囲気のもとで
加熱し、有機成分を分解させて無機膜として使用する関
係で、内部応力をなるべく少なくする見地から有機基は
分子容の小さな単純な基を用いることが好ましい。
加熱し、有機成分を分解させて無機膜として使用する関
係で、内部応力をなるべく少なくする見地から有機基は
分子容の小さな単純な基を用いることが好ましい。
この燐変成シリコーン樹脂はOx雰囲気で420℃以上
の温度で加熱するとPSG (燐ガラス)に変質するた
め、その後は1000℃以上まで熱分解を起こさない。
の温度で加熱するとPSG (燐ガラス)に変質するた
め、その後は1000℃以上まで熱分解を起こさない。
またPSGは1000℃以下の温度で溶融するために絶
縁層の緻密化が可能であり、そのためにクランクやピン
ホールの発生と云った従来の欠点を無くすることができ
た。
縁層の緻密化が可能であり、そのためにクランクやピン
ホールの発生と云った従来の欠点を無くすることができ
た。
然し、素子形成を行った半導体被処理基板の上にスピン
コートして平坦化した後、高温で熱処理を行うとPSG
中のe (P)原子が被処理基板の中に拡散して素子特
性を変化させることが判り、この対策が必要になった。
コートして平坦化した後、高温で熱処理を行うとPSG
中のe (P)原子が被処理基板の中に拡散して素子特
性を変化させることが判り、この対策が必要になった。
集積度が向上した集積回路を形成するには、段差を伴う
被処理基板を平坦化することが必要であり、その方法と
して発明者等が提案している燐変成シリコーン樹脂をス
ピンコートした後、これを加熱してPSGとする方法が
適している。
被処理基板を平坦化することが必要であり、その方法と
して発明者等が提案している燐変成シリコーン樹脂をス
ピンコートした後、これを加熱してPSGとする方法が
適している。
然し、この加熱処理に際してP原子が被処理基板の中に
拡散して素子特性を変化させることが問題である。
拡散して素子特性を変化させることが問題である。
上記の課題は半導体被処理基板上へのパターン形成によ
り生ずる段差を絶縁層により平坦化する方法として、こ
の被処理基板上に酸化物薄膜を形成して絶縁したる後、
この酸化物薄膜の上に塙変成シリコーン樹脂をスピンコ
ートして平坦化することにより解決することができる。
り生ずる段差を絶縁層により平坦化する方法として、こ
の被処理基板上に酸化物薄膜を形成して絶縁したる後、
この酸化物薄膜の上に塙変成シリコーン樹脂をスピンコ
ートして平坦化することにより解決することができる。
本発明は段差の解消法として被処理基板の上に直接に燐
変成シリコーン樹脂をスピンコートするのを改め、酸化
膜を被覆した後に燐変成シリコーン樹脂を被覆すること
によってP原子の拡散を阻止するものである。
変成シリコーン樹脂をスピンコートするのを改め、酸化
膜を被覆した後に燐変成シリコーン樹脂を被覆すること
によってP原子の拡散を阻止するものである。
こ\で、酸化膜の形成はCVD法で行うのが良く、膜厚
数1000人の被覆によりP原子の拡散を完全に阻止す
ることができる。
数1000人の被覆によりP原子の拡散を完全に阻止す
ることができる。
実施例1:
フォトレジストをマスクとしてSiウェハに不純物イオ
ンの注入を行い、取り出し電極と導体線路のパターン形
成を行うことによって0.7μmの表面段差を生じたS
iウェハの上にCVD法により5iOX(但しX=1〜
2)を3000人の厚さに形成した後、この上にメチル
イソブチルケトンに溶解した燐変成シリコーン樹脂液を
回転数300Orpm、 30秒の条件でスピンコート
して1μmの厚さの燐変成シリコーン樹脂層を作った。
ンの注入を行い、取り出し電極と導体線路のパターン形
成を行うことによって0.7μmの表面段差を生じたS
iウェハの上にCVD法により5iOX(但しX=1〜
2)を3000人の厚さに形成した後、この上にメチル
イソブチルケトンに溶解した燐変成シリコーン樹脂液を
回転数300Orpm、 30秒の条件でスピンコート
して1μmの厚さの燐変成シリコーン樹脂層を作った。
これを80℃で20分乾燥して溶剤を除去した後、層内
の歪の発生を抑えるために、250℃で30分、450
℃で60分と緩やかに熱処理を施して燐ガラス層を形成
した結果、表面は平滑であり、また段差は平坦化されて
いた。
の歪の発生を抑えるために、250℃で30分、450
℃で60分と緩やかに熱処理を施して燐ガラス層を形成
した結果、表面は平滑であり、また段差は平坦化されて
いた。
次に、このSiウェハに900℃で1時間の熱処理を行
い燐変成シリコーン層をPSGに変えたが膜には全くク
ランクの発生は見られなかった。
い燐変成シリコーン層をPSGに変えたが膜には全くク
ランクの発生は見られなかった。
更に、PSGをCVD法により5000人形成した後に
直径が1μmのパイヤホールをSiウェハの電極面まで
形成し、次にこの上に導体線路のパターン形成を行った
。
直径が1μmのパイヤホールをSiウェハの電極面まで
形成し、次にこの上に導体線路のパターン形成を行った
。
そして、この上に保護膜としてCVD法により236層
を形成して半導体装置の形成を終えた。
を形成して半導体装置の形成を終えた。
この装置は樹脂を用いずに従来の無機膜を用いて形成し
た半導体装置と同等の素子特性を示すとともに、−60
℃〜150℃の10回の熱衝撃試験によっても特性の変
化は認められなかった。
た半導体装置と同等の素子特性を示すとともに、−60
℃〜150℃の10回の熱衝撃試験によっても特性の変
化は認められなかった。
比較例1:
実施例1と同様に0.7μmの表面段差を生じたSiウ
エハニCvDニよるSiOx (但しx=1〜2)の形
成を行わずに、直接にメチルイソブチルケトンに溶解し
た燐変成シリコーン樹脂液を回転数3000rpm、
3Q秒の条件でスピンコートして1μmの厚さの燐変成
シリコーン樹脂層を作った。
エハニCvDニよるSiOx (但しx=1〜2)の形
成を行わずに、直接にメチルイソブチルケトンに溶解し
た燐変成シリコーン樹脂液を回転数3000rpm、
3Q秒の条件でスピンコートして1μmの厚さの燐変成
シリコーン樹脂層を作った。
これを80℃で20分乾燥して溶剤を除去した後、層内
の歪の発生を抑えるために、250℃で30分、450
℃で60分と緩やかに熱処理を施したが、表面の段差は
平坦化されていた。
の歪の発生を抑えるために、250℃で30分、450
℃で60分と緩やかに熱処理を施したが、表面の段差は
平坦化されていた。
次に、このこのSiウェハに700℃で1時間の熱処理
を行ったが、この熱処理条件でも伝導型がp型の基板は
n型に反転してしまった。
を行ったが、この熱処理条件でも伝導型がp型の基板は
n型に反転してしまった。
本発明の実施により被処理基板の平坦化に使用する燐変
成シリコーン層からのP原子の拡散を阻止することが可
能となり、製造歩留まりの向上と共に信頼性の向上が可
能となる。
成シリコーン層からのP原子の拡散を阻止することが可
能となり、製造歩留まりの向上と共に信頼性の向上が可
能となる。
図は発明者等が提案している燐変成シリコーン樹脂の構
造式である。 SSZ゛ R(=J CH3,CzHs、7t−C3
H7ズーC3H7゜−C4H50t4.−0CI−!3
.−QC2H5゜−〇−” ”3H7,−0−1,−
C3H7r;l”重を平均分子量(:J 1000〜1
0000府旬月堵でV炉゛才是禁(マ\・る力与愛ヤ生
シリコーン千灯能の嬶遷式
造式である。 SSZ゛ R(=J CH3,CzHs、7t−C3
H7ズーC3H7゜−C4H50t4.−0CI−!3
.−QC2H5゜−〇−” ”3H7,−0−1,−
C3H7r;l”重を平均分子量(:J 1000〜1
0000府旬月堵でV炉゛才是禁(マ\・る力与愛ヤ生
シリコーン千灯能の嬶遷式
Claims (1)
- 半導体被処理基板上に生ずる段差を絶縁層により平坦
化する方法として、該被処理基板上に酸化物薄膜を形成
して絶縁したる後、該酸化物薄膜の上に燐変成シリコー
ン樹脂をスピンコートして平坦化することを特徴とする
半導体基板の平坦化方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13364888A JPH01302823A (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 半導体基板の平坦化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13364888A JPH01302823A (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 半導体基板の平坦化方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01302823A true JPH01302823A (ja) | 1989-12-06 |
Family
ID=15109712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13364888A Pending JPH01302823A (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 半導体基板の平坦化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01302823A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0837190A (ja) * | 1994-07-22 | 1996-02-06 | Nec Corp | 半導体装置 |
US6423651B1 (en) | 1993-12-27 | 2002-07-23 | Kawasaki Steel Corporation | Insulating film of semiconductor device and coating solution for forming insulating film and method of manufacturing insulating film |
-
1988
- 1988-05-31 JP JP13364888A patent/JPH01302823A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6423651B1 (en) | 1993-12-27 | 2002-07-23 | Kawasaki Steel Corporation | Insulating film of semiconductor device and coating solution for forming insulating film and method of manufacturing insulating film |
US6828258B2 (en) | 1993-12-27 | 2004-12-07 | Kawasaki Microelectronics, Inc. | Method of forming an insulating film having SI-C, SI-O and SI-H bonds to cover wiringlines of a semiconductor device |
JPH0837190A (ja) * | 1994-07-22 | 1996-02-06 | Nec Corp | 半導体装置 |
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