JPH0313743B2 - - Google Patents
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- JPH0313743B2 JPH0313743B2 JP55126897A JP12689780A JPH0313743B2 JP H0313743 B2 JPH0313743 B2 JP H0313743B2 JP 55126897 A JP55126897 A JP 55126897A JP 12689780 A JP12689780 A JP 12689780A JP H0313743 B2 JPH0313743 B2 JP H0313743B2
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- Japan
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- layer
- etching rate
- ion beam
- incident angle
- etching
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体装置の製造方法、より具体的
には、イオンビーム・エツチングによつて多層膜
をエツチングする場合、各層のエツチング速度が
最大とるイオンビームの入射角を用いてエツチン
グを行なう方法に関する。
には、イオンビーム・エツチングによつて多層膜
をエツチングする場合、各層のエツチング速度が
最大とるイオンビームの入射角を用いてエツチン
グを行なう方法に関する。
周知の如く、半導体集積回路素子等の半導体素
子における多層配線においては配線面が平坦であ
ることがきわめて重要で、下層において配線とそ
のまわりの絶縁層との間に段差がれば、その上に
形成される上層の配線のカバー状態が不良とな
り、例えば段差のところで上の上層の配線が断線
する危険がある。かくして、半導体基板上の第１
層目の配線表面とそのまわりの絶縁層の表面とが
連続して平らな状態にあるように、表面の平坦化
を実現するための努力がなされている。
子における多層配線においては配線面が平坦であ
ることがきわめて重要で、下層において配線とそ
のまわりの絶縁層との間に段差がれば、その上に
形成される上層の配線のカバー状態が不良とな
り、例えば段差のところで上の上層の配線が断線
する危険がある。かくして、半導体基板上の第１
層目の配線表面とそのまわりの絶縁層の表面とが
連続して平らな状態にあるように、表面の平坦化
を実現するための努力がなされている。
かかる多層膜構造を有するウエハー表面の平坦
化を実現する方法の１例を第１図に示す。そのａ
には、表面が二酸化シリコン（SiO2）等の絶縁
層（図示せず）により被覆されたシリコン（Si）
基板上に形成された例えばアルミニウムの第１層
配線２と、層間絶縁層、すなわち燐けい酸ガラス
層（以下PSG層という）３が示される。ここで、
配線２の表面とPSG層３の表面とを連続した平
らな表面とするためには、PSG層３の上にレジ
ストを塗布してレジスト層４を作り、上方から全
面エツチングを施す。そうすると、図示のように
突起した部分は早く現れるから、それをエツチン
グでおとす方法がとられる。かかるエツチングに
はいくつかの種類があるが、その１つにイオンミ
リングがある。
化を実現する方法の１例を第１図に示す。そのａ
には、表面が二酸化シリコン（SiO2）等の絶縁
層（図示せず）により被覆されたシリコン（Si）
基板上に形成された例えばアルミニウムの第１層
配線２と、層間絶縁層、すなわち燐けい酸ガラス
層（以下PSG層という）３が示される。ここで、
配線２の表面とPSG層３の表面とを連続した平
らな表面とするためには、PSG層３の上にレジ
ストを塗布してレジスト層４を作り、上方から全
面エツチングを施す。そうすると、図示のように
突起した部分は早く現れるから、それをエツチン
グでおとす方法がとられる。かかるエツチングに
はいくつかの種類があるが、その１つにイオンミ
リングがある。
従来の技術においては、かかるイオンミリング
を用いてウエハー表面の平坦化を実現しようとす
る場合、イオンビームの入射角（イオンビームの
進行方向の線とウエハーへの垂線とのなす角）を
一定としていたために、エツチング時間が長時間
を要した。
を用いてウエハー表面の平坦化を実現しようとす
る場合、イオンビームの入射角（イオンビームの
進行方向の線とウエハーへの垂線とのなす角）を
一定としていたために、エツチング時間が長時間
を要した。
上記の問題点は、本発明によれば、凸状パター
ンが形成した基板上に、絶縁物よりなる第１の層
を形成し、該第１の層上に該第１の層と異なる物
質の第２の層を表面がほぼ平坦になるように、塗
布形成した後、所定の雰囲気で、該第２の層の物
質に対するエツチング速度が速い第１のエツチン
グ速度となる入射角で該第２の層の表面にイオン
ビームを照射してエツチングし該第１の層を部分
的に表出させ、次に雰囲気を変えずに、該イオン
ビームの入射角を、該第１の層の物質と該第２の
層の物質がほぼ同じエツチング速度となり、か
つ、該第１のエツチング速度より遅い第２のエツ
チング速度となる入射角に変えて該表出された第
１の層および第２の層をエツチングし第２の層を
すべて除去し、その後、雰囲気を変えずに、該イ
オンビームの入射角を前記第１の層の物質に対す
るエツチング速度が該第２のエツチング速度より
速い第３のエツチング速度なる入射角に変えて該
第１の層をエツチングし前記凸状パターン上面を
表出することを特徴とする半導体装置の製造方法
を提供することによつて解決される。
ンが形成した基板上に、絶縁物よりなる第１の層
を形成し、該第１の層上に該第１の層と異なる物
質の第２の層を表面がほぼ平坦になるように、塗
布形成した後、所定の雰囲気で、該第２の層の物
質に対するエツチング速度が速い第１のエツチン
グ速度となる入射角で該第２の層の表面にイオン
ビームを照射してエツチングし該第１の層を部分
的に表出させ、次に雰囲気を変えずに、該イオン
ビームの入射角を、該第１の層の物質と該第２の
層の物質がほぼ同じエツチング速度となり、か
つ、該第１のエツチング速度より遅い第２のエツ
チング速度となる入射角に変えて該表出された第
１の層および第２の層をエツチングし第２の層を
すべて除去し、その後、雰囲気を変えずに、該イ
オンビームの入射角を前記第１の層の物質に対す
るエツチング速度が該第２のエツチング速度より
速い第３のエツチング速度なる入射角に変えて該
第１の層をエツチングし前記凸状パターン上面を
表出することを特徴とする半導体装置の製造方法
を提供することによつて解決される。
以下、本発明を添付図面の実施例により説明す
る。
る。
第２図には、ウエハー表面のエツチングのため
使用するイオンビーム・ミリング装置１１が断面
説明図で示される。装置１１を作用の要約を述べ
ると、それは、イオンビーム発生室１２とウエハ
ー加工室１３とから成る。イオンビーム発生室１
２においては、プラズマ１４がカソード１５とア
ノード１６との間の電圧によつて発生される。カ
ソード１５はアノード１６に向う電子の流れを発
生する。低エネルギー電子は効率よくイオン化す
るので、アノードに50Vの電圧をかけると、この
電圧はプラズマを発生せしめる。プラズマは〇で
示すイオンと×で示す電子を含む。イオンビーム
発生室１２内の圧力は通常10-3Torrに保たれる。
磁石１７の作る磁場によつて、電子路は最大とな
り、またイオン化衝突の確率が大になる。アルゴ
ンの如きイオン化されるガスは吸入口１８から供
給される。イオンビーム発生室のウエハー加工室
１３に接する端部にはグリツド１９が設けられて
いて、イオンをプラズマから分離し、ウエハー加
工室１３に向けて加速する。ウエハー加工室１３
の入口に位置するフイラメント２０は、正のイオ
ンビームがウエハーの表面を正に荷重することを
防止する。
使用するイオンビーム・ミリング装置１１が断面
説明図で示される。装置１１を作用の要約を述べ
ると、それは、イオンビーム発生室１２とウエハ
ー加工室１３とから成る。イオンビーム発生室１
２においては、プラズマ１４がカソード１５とア
ノード１６との間の電圧によつて発生される。カ
ソード１５はアノード１６に向う電子の流れを発
生する。低エネルギー電子は効率よくイオン化す
るので、アノードに50Vの電圧をかけると、この
電圧はプラズマを発生せしめる。プラズマは〇で
示すイオンと×で示す電子を含む。イオンビーム
発生室１２内の圧力は通常10-3Torrに保たれる。
磁石１７の作る磁場によつて、電子路は最大とな
り、またイオン化衝突の確率が大になる。アルゴ
ンの如きイオン化されるガスは吸入口１８から供
給される。イオンビーム発生室のウエハー加工室
１３に接する端部にはグリツド１９が設けられて
いて、イオンをプラズマから分離し、ウエハー加
工室１３に向けて加速する。ウエハー加工室１３
の入口に位置するフイラメント２０は、正のイオ
ンビームがウエハーの表面を正に荷重することを
防止する。
ウエハー加工室には、ウエハー２１のための支
持板２２が、回転装置２３に取付けられ、図に矢
印で示す方向に回転する一方で、支持板上のウエ
ハー２１は自転する。かかる配置によつて支持板
２２上のウエハー２１には平均してイオンビーム
が照射する。前記したイオンビーム入射角は図に
おいてθで示す。支持板２２は図に見て左右方向
に、すなわち図示の状態よりもより直立に近い状
態またはより水平に近い状態に可動であり、それ
によつてイオンビーム入射角θを変えることがで
きる。
持板２２が、回転装置２３に取付けられ、図に矢
印で示す方向に回転する一方で、支持板上のウエ
ハー２１は自転する。かかる配置によつて支持板
２２上のウエハー２１には平均してイオンビーム
が照射する。前記したイオンビーム入射角は図に
おいてθで示す。支持板２２は図に見て左右方向
に、すなわち図示の状態よりもより直立に近い状
態またはより水平に近い状態に可動であり、それ
によつてイオンビーム入射角θを変えることがで
きる。
本発明の発明者は、第１図に示されるレジスト
とPSGについては、それぞれのエツチング速度
とイオンビームの入射角との関係を測定し、第３
図のグラフに示される結果を得た。同図におい
て、横軸はイオンビームの入射角、縦軸はÅ／分
で現わしたエツチング速度、Ａはレジスト、Ｂは
PSGを現わす。PSGについてはθ1＝40゜で、また
レジストによついては、θ2＝60゜でエツチング速
度が最大であることが判明した。
とPSGについては、それぞれのエツチング速度
とイオンビームの入射角との関係を測定し、第３
図のグラフに示される結果を得た。同図におい
て、横軸はイオンビームの入射角、縦軸はÅ／分
で現わしたエツチング速度、Ａはレジスト、Ｂは
PSGを現わす。PSGについてはθ1＝40゜で、また
レジストによついては、θ2＝60゜でエツチング速
度が最大であることが判明した。
第１図に戻り、図示の如く最上層にはレジスト
層４があるから、最初のイオンミリンダは、イオ
ンビームの入射角はθ2（＝60゜）にしてイオンミリ
ンダを同図ｂに示されるようにPSG層３の上部
が現れるまで実施する。PSG層３の上部が表出
したときにレジスト層４のエツチングがかなり進
んでいるのでれば、イオンビームの入射角をθ1
（＝40゜）に変え、または、同図のｃに示されるよ
うにPSG層３が表出したときにレジスト層４も
ほぼ同じ高さであればイオンビームの入射角をレ
ジストPSGのエツチング速度が等しいθ3（≒50゜）
の入射角にし、両者を等速度でエツチングし、同
図ｄに示される構造を得ることができる。このよ
うにして形成された下層配線２上から絶縁層３上
に延在して上層配層（図示せず）が配設される。
この時該下層配線層２と絶縁層３との間には段差
が存在しないため上層配線層に断線等を生じな
い。
層４があるから、最初のイオンミリンダは、イオ
ンビームの入射角はθ2（＝60゜）にしてイオンミリ
ンダを同図ｂに示されるようにPSG層３の上部
が現れるまで実施する。PSG層３の上部が表出
したときにレジスト層４のエツチングがかなり進
んでいるのでれば、イオンビームの入射角をθ1
（＝40゜）に変え、または、同図のｃに示されるよ
うにPSG層３が表出したときにレジスト層４も
ほぼ同じ高さであればイオンビームの入射角をレ
ジストPSGのエツチング速度が等しいθ3（≒50゜）
の入射角にし、両者を等速度でエツチングし、同
図ｄに示される構造を得ることができる。このよ
うにして形成された下層配線２上から絶縁層３上
に延在して上層配層（図示せず）が配設される。
この時該下層配線層２と絶縁層３との間には段差
が存在しないため上層配線層に断線等を生じな
い。
上記した入射角の変換は、段階的にまたは連続
的になしうる。ウエハー加工室内のウエハーを観
察していれば第１図ｃに近い状態に達したときに
は、配線２のアルミニウムが２次イオンを発生
し、第１図ｃの状態が近いことが判明する。した
がつて段階的にイオンビームの入射角をθ2からθ1
に変える。または、各材料のエツチング速度とそ
の材料の膜厚を前以つて測定しておくと、時間の
経過に対応する膜厚の変化は計算可能であるか
ら、入射角の連続的変換は自動的になされうる。
的になしうる。ウエハー加工室内のウエハーを観
察していれば第１図ｃに近い状態に達したときに
は、配線２のアルミニウムが２次イオンを発生
し、第１図ｃの状態が近いことが判明する。した
がつて段階的にイオンビームの入射角をθ2からθ1
に変える。または、各材料のエツチング速度とそ
の材料の膜厚を前以つて測定しておくと、時間の
経過に対応する膜厚の変化は計算可能であるか
ら、入射角の連続的変換は自動的になされうる。
以上に説明した如く、本発明の方法によると、
ウエハー上の多層膜を平坦化の目的でエツチング
すべくイオンミリングをなす工程において、各層
の材料のエツチング速度とイオンミリングに用い
られるイオンビームの相互関係を前以つて測定し
ておき、最上層の材料のエツチングはその材料が
最も速くエツチングされる入射角においてイオン
ミリングをなして実施し、次の層の上部が現れた
ときは、場合に応じ次の層の材料が最も速くエツ
チングされる入射角かまたは最上層と２番目の層
とのエツチング速度が等しい入射角でイオンミリ
ングを実施することによつて、多層膜を最も短い
時間でエツチングをすることが可能であり、半導
体装置の製造における生産性の向上が実現される
ものである。しかも、かかるイオンビームの入射
角の変換は、段階的にも連続的にもなしうるもの
であり、後者の場合にはイオンミリングの自動化
が可能となる。
ウエハー上の多層膜を平坦化の目的でエツチング
すべくイオンミリングをなす工程において、各層
の材料のエツチング速度とイオンミリングに用い
られるイオンビームの相互関係を前以つて測定し
ておき、最上層の材料のエツチングはその材料が
最も速くエツチングされる入射角においてイオン
ミリングをなして実施し、次の層の上部が現れた
ときは、場合に応じ次の層の材料が最も速くエツ
チングされる入射角かまたは最上層と２番目の層
とのエツチング速度が等しい入射角でイオンミリ
ングを実施することによつて、多層膜を最も短い
時間でエツチングをすることが可能であり、半導
体装置の製造における生産性の向上が実現される
ものである。しかも、かかるイオンビームの入射
角の変換は、段階的にも連続的にもなしうるもの
であり、後者の場合にはイオンミリングの自動化
が可能となる。
以上の本発明は前記実施例の如き多層配線構造
の形成の際に限られるものではなく、他の他層構
造体のエツチング処理に用いることができること
は明らかである。
の形成の際に限られるものではなく、他の他層構
造体のエツチング処理に用いることができること
は明らかである。
第１図はシリコン基板上の多層膜構造を示す断
面説明図で、そのａはイオンミリングが始められ
る前の状態を示す図、そのｂは上から第２層の上
部が現れたときの状態を示す図、そのｃは最上層
と上から第２層の材料がほぼ平坦になつたときの
状態を示す図、そのｄはシリコン基板上の配線と
そのまわりの絶縁層の表面が平坦になつたときの
状態を示す図、第２図はイオンミリング装置の断
面説明図、第３図はレジストとPSGのエツチン
グ速度とイオンミリンダ用のイオンビームの入射
角の関係を示すグラフ、である。 １……シリコン基板、２……アルミニウム配
線、３……PSG層、４……レジスト層、１１…
…イオンビーム・ミリンダ装置、１２……イオン
ビーム発生室、１３……ウエハー加工室、１４…
…プラズマ、１５……カソード、１６……アノー
ド、１７……磁石、１８……ガス吸入口、１９…
…グリツド、２０……フイラメント、２１……ウ
エハー、２２……支持板、２３……回転装置。
面説明図で、そのａはイオンミリングが始められ
る前の状態を示す図、そのｂは上から第２層の上
部が現れたときの状態を示す図、そのｃは最上層
と上から第２層の材料がほぼ平坦になつたときの
状態を示す図、そのｄはシリコン基板上の配線と
そのまわりの絶縁層の表面が平坦になつたときの
状態を示す図、第２図はイオンミリング装置の断
面説明図、第３図はレジストとPSGのエツチン
グ速度とイオンミリンダ用のイオンビームの入射
角の関係を示すグラフ、である。 １……シリコン基板、２……アルミニウム配
線、３……PSG層、４……レジスト層、１１…
…イオンビーム・ミリンダ装置、１２……イオン
ビーム発生室、１３……ウエハー加工室、１４…
…プラズマ、１５……カソード、１６……アノー
ド、１７……磁石、１８……ガス吸入口、１９…
…グリツド、２０……フイラメント、２１……ウ
エハー、２２……支持板、２３……回転装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 凸状パターンが形成された基板上に、絶縁物
よりなる第１の層を形成し、該第１の層上に該第
１の層と異なる物質の第２の層を表面がほぼ平坦
になるように、塗布形成した後、 所定の雰囲気で、該第２の層の物質に対するエ
ツチング速度が速い第１のエツチング速度となる
入射角で該第２の層の表面にイオンビームを照射
してエツチングし該第１の層を部分的に表出さ
せ、 次に雰囲気を変えずに、該イオンビームの入射
角を、該第１の層の物質と該第２の層の物質がほ
ぼ同じエツチング速度となり、かつ、該第１のエ
ツチング速度より遅い第２のエツチング速度とな
る入射角に変えて該表出された第１の層および第
２の層をエツチングし第２の層をすべて除去し、
その後、 雰囲気を変えずに、該イオンビームの入射角を
前記第１の層の物質に対するエツチング速度が該
第２のエツチング速度より速い第３のエツチング
速度となる入射角に変えて該第１の層をエツチン
グし前記凸状パターン上面を表出することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12689780A JPS5750436A (en) | 1980-09-12 | 1980-09-12 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12689780A JPS5750436A (en) | 1980-09-12 | 1980-09-12 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5750436A JPS5750436A (en) | 1982-03-24 |
| JPH0313743B2 true JPH0313743B2 (ja) | 1991-02-25 |
Family
ID=14946576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12689780A Granted JPS5750436A (en) | 1980-09-12 | 1980-09-12 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5750436A (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60173839A (ja) * | 1984-02-14 | 1985-09-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 基板の平担化法 |
| JPS60242623A (ja) * | 1984-05-16 | 1985-12-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US4594769A (en) * | 1984-06-15 | 1986-06-17 | Signetics Corporation | Method of forming insulator of selectively varying thickness on patterned conductive layer |
| JPS6183031U (ja) * | 1984-11-07 | 1986-06-02 | ||
| JPH0718024B2 (ja) * | 1985-03-29 | 1995-03-01 | 富士写真フイルム株式会社 | 平但化方法 |
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