JPH0555182A - 表面平坦化法 - Google Patents

表面平坦化法

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JPH0555182A
JPH0555182A JP23696391A JP23696391A JPH0555182A JP H0555182 A JPH0555182 A JP H0555182A JP 23696391 A JP23696391 A JP 23696391A JP 23696391 A JP23696391 A JP 23696391A JP H0555182 A JPH0555182 A JP H0555182A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 段差を有する基板上面を平坦化する。 【構成】 導電層14A等により段差が形成された半導
体基板10の上面において、段差を覆って1又は複数層
の絶縁膜(18等)を形成した後、、この絶縁膜の上に
段差の下部に対応してエッチングマスクを配置する。そ
して、このエッチングマスクを用いて絶縁膜を選択的に
エッチングすることより絶縁膜を段差の上部にてエッチ
ングマスク直下の凸部30Aとほぼ等しいレベルで残存
させてから、エッチングマスクを除去する。この後、段
差の上部や凸部30Aの上には配線層20A〜20C等
を微細パターンで形成できる。平坦化のための別の方法
としては、絶縁膜18を形成する前に凸部30Aの代り
それに相当する下敷層を段差の下部に対応して形成して
おく方法もある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、超LSI等の製造に
用いられる表面平坦化法に関し、特に段差を有する基板
上面において段差の下部に対応して段差の高さと同程度
の凸部を形成することにより平坦性の向上を図ったもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、配線形成法としては、図15〜1
9に示すものが提案されていた。
【0003】図15の工程では、半導体基板10の表面
にゲート絶縁膜12を介してゲート電極としてのポリS
i等の導電層14Aを形成した後、シリコンオキサイド
を堆積してエッチバックするなどの方法で導電層14A
の両側にサイドスペーサ16a,16bを形成する。ま
た、これと同時に同じプロセスを用いて導電層14B及
びそれに関連するゲート絶縁膜及びサイドスペーサを形
成する。
【0004】図16の工程では、基板上面に導電層14
A,14Bを覆ってシリコンオキサイド等の絶縁膜18
をCVD(ケミカル・ベーパー・デポジション)法等に
より形成する。そして、図17の工程では、絶縁膜18
の上に配線用金属を被着した後その被着層をホトリソグ
ラフィ処理等によりパターニングして配線層20A〜2
0Cを形成する。このとき、配線層20A,20Bは、
それぞれ導電層14A,14Bに基づく段差の上部に形
成され、配線層20Cは、導電層14A及び14Bの間
の凹部に形成される。
【0005】次に、図18の工程では、絶縁膜18の上
に配線層20A〜20Cを覆ってCVD法等により絶縁
膜22を形成する。そして、絶縁膜22の上には、SO
G(スピン・オン・ガラス)又はポリイミド等の流動性
絶縁材を回転塗布するなどして塗布絶縁膜24を形成す
る。塗布絶縁膜24は、基板上面の平坦性を向上させる
ために形成されるものである。この後、塗布絶縁膜24
をエッチバックすることにより配線層20A,20Bに
対応して絶縁膜22を部分的に露出させてから、基板上
面にCVD法等により絶縁膜26を形成する。絶縁膜2
4をエッチバックするのは、図19の工程で形成する接
続孔の内壁に吸湿性の絶縁膜24の一部が露出して導通
不良を招くのを防ぐためである。
【0006】次に、図19の工程では、配線層20A,
20B,20Cにそれぞれ対応してホトリソグラフィ処
理等により第1,第2,第3の接続孔を形成する。そし
て、基板上面に配線用金属を被着した後その被着層をパ
ターニングすることにより配線層28A,28Bを形成
する。配線層28Aは、第1の接続孔を介して配線層2
0Aに接続されるものであり、配線層28Bは、一部が
第2の接続孔を介して配線層20Bに接続され且つ他の
一部が第3の接続孔を配線層20Cに接続されるもので
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の配線形
成法にあっては、絶縁膜24の一部が配線層20C上の
第2の接続孔の内壁に露出して導通不良を招く不都合が
あった。すなわち、絶縁膜24は、導電層14A及び1
4Bの間の凹部にて配線層20A,20Bの上方におけ
るよりも厚く形成されるため、エッチバック工程にて配
線層20A,20Bの上方で絶縁膜22を露出させるよ
うな条件でエッチングを行なうと、凹部では配線層20
Cの上方で絶縁膜22の上に絶縁膜24の一部が残存す
る。そして、図19に示すように配線層20Cの上に第
2の接続孔を形成すると、この接続孔の内壁に絶縁膜2
4の一部が露出し、大気中の水分を吸収して層間接続部
の導通不良を生じさせる。なお、このような事態を防ぐ
ためにエッチバック量を多くすることも考えられるが、
このようにすると、平坦性が悪化するので好ましくな
い。
【0008】ところで、図17の工程では、段差の下部
でレジストパターンが劣化するという問題があった。近
年、露光装置の解像度を向上させるために、レンズのN
A(開口数)を大きくしたり、露光波長を短くしたり
(例えば水銀燈のG線[436nm]からI線[365
nm]へ、さらにKrFエキシマレーザ[248nm]
やArFエキシマレーザ[193nm]へ移行)してい
る。このため、焦点深度が浅くなり、段差の上部に焦点
を合せると、段差の下部でレジストパターンが劣化し、
配線層20C等のパターニング精度が低下する。
【0009】また、絶縁膜18に接続孔を形成する場
合、段差の上下でレジスト膜の厚さが異なるため、例え
ば配線層20Aの下方と配線層20Cの下方とでは接続
孔の大きさが異なるという問題もあった。
【0010】上記のような諸問題に対処するには、層間
絶縁膜18を平坦化すればよいが、SOG等を用いるこ
れまでの平坦化法では、流動性の制御が容易でないた
め、十分な平坦性を得るのが容易でなかった。
【0011】この発明の目的は、所望の平坦性を簡単に
得ることができる新規な表面平坦化法を提供することに
ある。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明による第1の表
面平坦化法は、一方の主面に段差を有する基板を用意す
る工程と、前記基板の一方の主面に前記段差を覆って1
又は複数層の絶縁膜を該段差の高さより厚く形成する工
程と、前記絶縁膜の上に前記段差の下部に対応してエッ
チングマスクを配置する工程と、前記エッチングマスク
を用いて前記絶縁膜を選択的にエッチングすることによ
り前記絶縁膜を前記段差の上部にて前記エッチングマス
クの直下とほぼ等しいレベルで残存させる工程と、前記
エッチングの後、前記エッチングマスクを除去する工程
とを含むものである。
【0013】また、この発明による第2の表面平坦化法
は、一方の主面に段差を有する基板を用意する工程と、
前記基板の一方の主面に前記段差の下部に対応して該段
差の高さとほぼ等しい厚さの下敷層を形成する工程と、
前記基板の一方の主面に前記段差及び前記下敷層を覆っ
て絶縁膜を形成する工程とを含むものである。
【0014】
【作用】上記した第1の表面平坦化法によれば、1又は
複数層の絶縁膜を選択エッチングで加工して平坦性を得
るようにしたので、絶縁膜の厚さやエッチ量を制御する
ことで容易に所望の平坦性が得られる。
【0015】また、上記した第2の表面平坦化法によれ
ば、下敷層を介して絶縁膜を形成して平坦性を得るよう
にしたので、下敷層及び絶縁膜の厚さを制御することで
容易に所望の平坦性が得られる。
【0016】
【実施例】図1〜5は、この発明を多層配線形成工程に
適用した第1の実施例を示すもので、図15〜19と同
様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略す
る。
【0017】図1の工程では、半導体基板10の表面に
ゲート絶縁膜12、導電層14A,14B、サイドスペ
ーサ16a,16b等を形成した後、これらのものを覆
って絶縁膜18を形成する。そして、絶縁膜18の上に
は、CVD法等により膜18よりエッチレートの速い絶
縁膜30を形成する。この後、導電層14A及び14B
の間の凹部にエッチングマスクとしてのホトレジスト層
32を形成する。
【0018】ホトレジスト層32は、基板上の一部の凹
部(その上方で接続孔が形成される凹部)に対応して形
成してもよいし、あるいは全部の凹部に対応して形成し
てもよい。全部の凹部に対応してホトレジスト層32を
形成する場合、凹部パターン用マスクとネガレジスト、
凹部パターン用マスクとイメージリバーサル法、凹部パ
ターンの反転マスク(ポジ部とネガ部が逆のもの)とポ
ジレジストのいずれかの組合せを用いることができる。
【0019】次に、図2の工程では、ホトレジスト層3
2をマスクとして絶縁膜30を選択的にエッチングする
ことにより絶縁膜30の残存部からなる凸部30Aを形
成する。そして、ホトレジスト層32を除去する。この
ときのエッチングは、ウェットエッチング又はドライエ
ッチングのいずれでもよいが、異方性エッチングよりも
等方性エッチングの方が望ましい。また、絶縁膜18に
比べて絶縁膜30のエッチレートが速いほどエッチング
の終点がとり易い。一例として、絶縁膜18を導電層1
4A等の積層物に基づく段差の高さより厚く形成すると
共に絶縁膜30を該段差の高さと同程度の厚さに形成し
た後、図2に示すように絶縁膜30を選択的にエッチン
グすれば、凸部30Aの上面と絶縁膜18の凸部の上面
とをほぼ等しいレベルにすることができる。
【0020】次に、図3の工程では、絶縁膜18におい
て導電層14A,14Bの上方の部分と、凸部30Aと
に配線層20A〜20Cを形成する。そして、図4の工
程では、絶縁膜22を形成した後、SOG又はポリイミ
ド等の塗布絶縁膜24を形成する。この後、絶縁膜24
をエッチバックして絶縁膜22を配線層20A〜20C
の上方で部分的に露出させてから、基板上面に絶縁膜2
6を形成する。
【0021】この後、図5の工程では、配線層20A,
20B,20Cにそれぞれ対応して第1,第2,第3の
接続孔を形成した後、第1の接続孔を介して配線層20
Aにつながる配線層28Aと、第2及び第3の接続孔を
介してそれぞれ配線層20B及び20Cにつながる配線
層28Bとを形成する。
【0022】上記した製法によれば、図4の工程で絶縁
膜24をエッチバックした際、絶縁膜22において配線
層20Cの上方の部分には絶縁膜24の一部が残存しな
い。従って、図5に示すように、配線層20Cの上の第
2の接続孔内には、絶縁膜24と非接触で高信頼の層間
接続部が形成される。
【0023】図6〜8は、この発明の第2の実施例を示
すもので、図1〜3と同様の部分には同様の符号を付し
てある。
【0024】図6の工程では、基板10の上面に導電層
14A,14B等を覆って絶縁膜40を形成する。絶縁
膜40は、導電層14A等の積層物に基づく段差の高さ
より厚い単一層(例えばシリコンオキサイドの単一層)
の被膜として形成する。そして、絶縁膜40の上には、
導電層14A及び14Bの間の凹部に対応してホトレジ
スト層32を形成する。
【0025】次に、図7の工程では、ホトレジスト層3
2をマスクとして絶縁膜40を選択的にエッチングする
ことにより凸部40Aを形成する。この場合、エッチン
グは、絶縁膜40が導電層14A(又は14B)の上方
で凸部40Aの上面とほぼ等しいレベルに達した時点で
停止する。この後、ホトレジスト層32を除去する。
【0026】次に、図8の工程では、絶縁膜40におい
て導電層14A,14Bの上方の部分と、凸部40Aと
に配線層20A〜20Cを形成する。この後は、図4〜
5の工程に移ることができる。
【0027】図9〜11は、この発明の第3の実施例を
示すもので、図1〜3と同様の部分には同様の符号を付
してある。
【0028】図9の工程では、基板10の表面に導電層
14A,14B等を覆って絶縁膜50を形成する。絶縁
膜50は、導電層14A等の積層物に基づく段差の高さ
とほぼ等しい厚さの1又は複数層の被膜として形成す
る。そして、絶縁膜50の上には、導電層14A及び1
4Bの間の凹部(その上方で接続孔が形成される凹部)
に対応してホトレジスト層32を形成する。この後、ホ
トレジスト層32をマスクとして絶縁膜50を選択的に
エッチングすることにより絶縁膜50の残存部からなる
下敷層50Aを形成し、しかる後ホトレジスト層32を
除去する。
【0029】次に、図10の工程では、基板上面に導電
層14A,14B、下敷層50A等を覆って絶縁膜18
を形成する。段差の高さとほぼ等しい厚さの下敷層50
Aを設けたので、絶縁膜18の凸部18Aの上面は、導
電層14A,14Bの上方の部分とほぼ等しいレベルに
なる。
【0030】次に、図11の工程では、絶縁膜18にお
いて導電層14A,14Bの上方の部分と、凸部18A
とに配線層20A〜20Cを形成する。この後は、図4
〜5の工程に移ることができる。
【0031】図12〜14は、この発明の第4の実施例
を示すもので、図1〜3と同様の部分には同様の符号を
付してある。
【0032】図12の工程では、基板10の表面に導電
層14A及び14Bの間の凹部(その上方で接続孔が形
成される凹部)に対応して下敷層60Aを形成する。下
敷層60Aは、ゲート絶縁膜12、導電層14A、サイ
ドスペーサ16a,16bの形成処理をそれぞれ流用し
て形成された絶縁膜12A、導電層14C、サイドスペ
ーサ16A,16Bからなるもので、導電層14A等の
積層物に基づく段差の高さとほぼ等しい厚さを有する。
【0033】次に、図13の工程では、基板上面に導電
層14A,14B、下敷層60A等を覆って絶縁膜18
を形成する。段差の高さとほぼ等しい厚さの下敷層60
Aを設けたので、絶縁膜18の凸部18Aの上面は、導
電層14A,14Bの上方の部分とほぼ等しいレベルに
なる。
【0034】次に、図14の工程では、絶縁膜18にお
いて導電層14A,14Bの上方の部分と、凸部18A
とに配線層20A〜20Cを形成する。この後は、図4
〜5の工程に移ることができる。
【0035】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、1又
は複数層の絶縁膜を選択エッチングで加工するか又は下
敷層を介して絶縁膜を形成するかして簡単に所望に平坦
性が得られるようにしたので、接続孔や配線の加工精度
が向上すると共に高信頼な多層配線を実現できる効果が
得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】〜
【図5】 この発明を多層配線形成工程に適用した第1
の実施例を示す基板断面図である。
【図6】〜
【図8】 この発明の第2の実施例を示す基板断面図で
ある。
【図9】〜
【図11】 この発明の第3の実施例を示す基板断面図
である。
【図12】〜
【図14】 この発明の第4の実施例を示す基板断面図
である。
【図15】〜
【図19】 従来の配線形成法を示す基板断面図であ
る。
【符号の説明】
10:半導体基板、14A〜14C:導電層、18,2
2,24,26,30,40,50:絶縁膜、18A,
30A,40A:凸部、20A〜20C,28A,28
B:配線層、50A,60A:下敷層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)一方の主面に段差を有する基板を用
    意する工程と、 (b)前記基板の一方の主面に前記段差を覆って1又は
    複数層の絶縁膜を該段差の高さより厚く形成する工程
    と、 (c)前記絶縁膜の上に前記段差の下部に対応してエッ
    チングマスクを配置する工程と、 (d)前記エッチングマスクを用いて前記絶縁膜を選択
    的にエッチングすることにより前記絶縁膜を前記段差の
    上部にて前記エッチングマスクの直下とほぼ等しいレベ
    ルで残存させる工程と、 (e)前記エッチングの後、前記エッチングマスクを除
    去する工程とを含む表面平坦化法。
  2. 【請求項2】(a)一方の主面に段差を有する基板を用
    意する工程と、 (b)前記基板の一方の主面に前記段差の下部に対応し
    て該段差の高さとほぼ等しい厚さの下敷層を形成する工
    程と、 (c)前記基板の一方の主面に前記段差及び前記下敷層
    を覆って絶縁膜を形成する工程とを含む表面平坦化法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07201858A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Nec Corp 半導体装置の製造方法
US5635428A (en) * 1994-10-25 1997-06-03 Texas Instruments Incorporated Global planarization using a polyimide block

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07201858A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Nec Corp 半導体装置の製造方法
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