JPH11265888A - Planarizing method of semiconductor device - Google Patents
Planarizing method of semiconductor deviceInfo
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- JPH11265888A JPH11265888A JP8805098A JP8805098A JPH11265888A JP H11265888 A JPH11265888 A JP H11265888A JP 8805098 A JP8805098 A JP 8805098A JP 8805098 A JP8805098 A JP 8805098A JP H11265888 A JPH11265888 A JP H11265888A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、多層配線
構造において特に重要な半導体装置の平坦化方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for planarizing a semiconductor device, which is particularly important in, for example, a multilayer wiring structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の層間膜の平坦化方法とし
て、フォトレジストを用いたエッチバック法(レジスト
エッチバック法)が良く知られている。これは、下層の
段差構造により凹凸表面が形成された酸化シリコン膜等
の層間絶縁膜の上にフォトレジストを塗布形成し、その
フォトレジストと層間絶縁膜とが同一のエッチングレー
トとなる条件で全面エッチングを行う方法である。塗布
膜であるフォトレジストは、その表面平坦性が比較的良
いため、その表面平坦性を反映した平坦化が層間絶縁膜
に対し行われる。2. Description of the Related Art As a method for planarizing an interlayer film of a semiconductor device, an etch back method using a photoresist (resist etch back method) is well known. This is because a photoresist is applied and formed on an interlayer insulating film such as a silicon oxide film on which an uneven surface is formed by a step structure of a lower layer, and the photoresist and the interlayer insulating film are entirely etched under the same etching rate. This is a method of performing etching. Since the photoresist, which is a coating film, has relatively good surface flatness, planarization reflecting the surface flatness is performed on the interlayer insulating film.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
半導体装置の微細化及び高集積化により段差のアスペク
ト比が大きくなると、フォトレジストの単層塗布では、
そのフォトレジストの表面にも或る程度の段差が形成さ
れるため、充分な平坦化が行われないという問題が有っ
た。However, when the aspect ratio of a step is increased due to recent miniaturization and high integration of a semiconductor device, a single-layer coating of a photoresist requires
Since a certain level of step is formed also on the surface of the photoresist, there has been a problem that sufficient planarization cannot be performed.
【0004】そこで、例えば、特開平7−230992
号公報にも示されているように、2層以上の多層にフォ
トレジストを塗布することが行われているが、この方法
は、フォトレジストの塗布形成を複数回行わなければな
らないために、工程数の増加という問題を抱えていた。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-230992 discloses
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-157, photoresist is applied to two or more layers. However, this method requires a plurality of times of application of the photoresist, so that the process is not performed. Had the problem of increasing numbers.
【0005】また、レジスト膜の上に新たなレジスト膜
を塗布形成すると、塗布液中の有機溶媒により、既に形
成されているレジスト膜表面が溶解し、これにより、後
のレジスト膜に塗布むらが発生するという問題も有っ
た。Further, when a new resist film is applied on the resist film, the surface of the already formed resist film is dissolved by the organic solvent in the application liquid, thereby causing unevenness in application to the subsequent resist film. There was also a problem that occurred.
【0006】更に、通常のフォトレジストを用いたエッ
チバック法では、次のような問題も有った。即ち、ドラ
イエッチングによるエッチバック処理時、エッチングチ
ャンバー内のプラズマにより、ウェハ(基板)表面温度
は200℃前後に上昇する。このため、平坦化のために
塗布したフォトレジストが一部炭化して残ってしまい、
それらは、一般に多用される酸素アッシングや硫酸と過
酸化水素水の混合薬液等では除去不可能であった。[0006] Further, the etchback method using a normal photoresist has the following problems. That is, during the etch-back process by dry etching, the wafer (substrate) surface temperature rises to around 200 ° C. due to the plasma in the etching chamber. For this reason, the photoresist applied for planarization is partially carbonized and remains,
They could not be removed by commonly used oxygen ashing or a chemical mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution.
【0007】そこで、本発明の目的は、エッチバック法
により平坦化を行う際、フォトレジストを必ずしも多層
に形成する必要が無く、また、フォトレジストの炭化の
問題も生じない半導体装置の平坦化方法を提供すること
である。Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of planarizing a semiconductor device which does not necessarily need to form a multi-layered photoresist when performing planarization by an etch-back method and which does not cause the problem of photoresist carbonization. It is to provide.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
本発明の半導体装置の平坦化方法は、半導体装置の下層
構造を形成する工程と、前記下層構造を埋め込むよう
に、その上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の上
に感光性ポリイミド膜を形成する工程と、前記感光性ポ
リイミド膜を全面露光する工程と、前記感光性ポリイミ
ド膜を現像して、その所定膜厚分だけを除去する第1の
エッチバック工程と、前記感光性ポリイミド膜と前記絶
縁膜とが実質的に同一のエッチングレートとなるエッチ
ングにより全面エッチングする第2のエッチバック工程
と、を有する。According to the present invention, there is provided a method for planarizing a semiconductor device, comprising the steps of: forming a lower layer structure of a semiconductor device; and forming an insulating film thereon so as to bury the lower layer structure. Forming a photosensitive polyimide film on the insulating film, exposing the entire surface of the photosensitive polyimide film, and developing the photosensitive polyimide film by a predetermined thickness. And a second etch-back step in which the photosensitive polyimide film and the insulating film are entirely etched by etching at substantially the same etching rate.
【0009】本発明の一態様では、前記感光性ポリイミ
ド膜を3μm以上の厚さに形成する。In one embodiment of the present invention, the photosensitive polyimide film is formed to a thickness of 3 μm or more.
【0010】本発明の一態様では、前記絶縁膜を化学気
相成長法により形成する。In one embodiment of the present invention, the insulating film is formed by a chemical vapor deposition method.
【0011】本発明の一態様では、前記下層構造とし
て、多層配線における下層の配線層を形成する。In one embodiment of the present invention, a lower wiring layer in a multilayer wiring is formed as the lower layer structure.
【0012】本発明の一態様では、前記感光性ポリイミ
ド膜を露光する際、完全感光に必要な最低露光エネルギ
ー以下のエネルギーで前記感光性ポリイミド膜の所定膜
厚分だけを感光させた後、現像処理にて、その感光した
膜厚分だけを除去する。In one embodiment of the present invention, when exposing the photosensitive polyimide film, only a predetermined thickness of the photosensitive polyimide film is exposed with energy equal to or less than the minimum exposure energy required for complete exposure, and then developed. In the processing, only the exposed film thickness is removed.
【0013】本発明の一態様では、前記感光性ポリイミ
ド膜を実質的に完全に感光させた後、現像処理時間の制
御により、その所定膜厚分だけを除去する。In one embodiment of the present invention, after the photosensitive polyimide film is substantially completely exposed, only a predetermined thickness of the photosensitive polyimide film is removed by controlling the development processing time.
【0014】本発明の一態様では、前記第2のエッチバ
ック工程の後、酸素アッシング、アミン系有機溶剤、硫
酸と過酸化水素水の混合薬液、及び、濃硫酸からなる群
より選ばれたいずれかによる処理を行う。In one embodiment of the present invention, after the second etch back step, any one selected from the group consisting of oxygen ashing, an amine-based organic solvent, a mixed chemical solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, and concentrated sulfuric acid. Is performed.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明を好ましい実施の形
態に従い説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described according to preferred embodiments.
【0016】〔第1の実施の形態〕まず、図1〜図3を
参照して、本発明の第1の実施の形態を説明する。[First Embodiment] First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0017】図1及び図2は、この第1の実施の形態に
よる多層配線構造の製造方法を工程順に示す概略断面
図、図3は、図1(a)〜(d)の工程に対応するフロ
ーチャートである。FIGS. 1 and 2 are schematic sectional views showing a method of manufacturing a multilayer wiring structure according to the first embodiment in the order of steps, and FIG. 3 corresponds to the steps of FIGS. 1 (a) to 1 (d). It is a flowchart.
【0018】まず、図1(a)に示すように、シリコン
半導体基板1の上に、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜
等の下地絶縁膜2を介して、下層配線層3を所定パター
ンに形成する(図3のステップS1)。この下層配線層
3は、例えば、アルミニウム(Al)、タングステンシ
リサイド(WSi)、ポリシリコン膜等で構成される。First, as shown in FIG. 1A, a lower wiring layer 3 is formed in a predetermined pattern on a silicon semiconductor substrate 1 via a base insulating film 2 such as a silicon oxide film or a silicon nitride film. (Step S1 in FIG. 3). The lower wiring layer 3 is made of, for example, aluminum (Al), tungsten silicide (WSi), a polysilicon film, or the like.
【0019】なお、半導体装置の下層構造として、この
例のような多層配線構造の下層配線層ではなく、例え
ば、MOSトランジスタ構造を形成する場合には、図1
(a)の下地絶縁膜2の代わりにMOSトランジスタの
ゲート絶縁膜を、下層配線層3の代わりにMOSトラン
ジスタのゲート電極配線を夫々形成する。When a MOS transistor structure is formed as a lower layer structure of a semiconductor device instead of a lower wiring layer of a multilayer wiring structure as in this example, for example, FIG.
(A) A gate insulating film of a MOS transistor is formed instead of the base insulating film 2 and a gate electrode wiring of the MOS transistor is formed instead of the lower wiring layer 3.
【0020】次に、全面に、酸化シリコン膜や窒化シリ
コン膜等を化学気相成長(CVD)法により形成し、第
1の層間絶縁膜4とする(図3のステップS2)。この
CVD法により形成した第1の層間絶縁膜4は、段差被
覆性が悪く、図示の如く、下地段差構造に対応した凹凸
がその表面に形成される。Next, a silicon oxide film, a silicon nitride film and the like are formed on the entire surface by a chemical vapor deposition (CVD) method to form a first interlayer insulating film 4 (step S2 in FIG. 3). The first interlayer insulating film 4 formed by the CVD method has poor step coverage, and irregularities corresponding to the base step structure are formed on the surface as shown in the figure.
【0021】そこで、次に、この第1の層間絶縁膜4の
上に、感光性ポリイミド膜5を、例えば、3μm以上、
より好ましくは、5μm以上の厚膜に塗布形成する(図
3のステップS3)。感光性ポリイミドは、通常のフォ
トレジストと違い、単一工程での厚膜塗布が容易である
という特性を有している。従って、1回の塗布工程で
も、3μm以上の厚膜に形成することができ、厚膜故
に、下地段差構造の影響を受けない平坦な表面が得られ
る。なお、工程増が問題にならない場合には、複数回に
分けて塗布しても勿論良い。Then, next, a photosensitive polyimide film 5 having a thickness of, for example, 3 μm or more is formed on the first interlayer insulating film 4.
More preferably, a thick film having a thickness of 5 μm or more is formed by coating (Step S3 in FIG. 3). The photosensitive polyimide has a characteristic that, unlike an ordinary photoresist, it is easy to apply a thick film in a single step. Therefore, even in a single application step, a thick film having a thickness of 3 μm or more can be formed, and a flat surface which is not affected by the underlying step structure can be obtained because of the thick film. If the increase in the number of steps does not matter, it is of course possible to apply the solution in a plurality of times.
【0022】次に、図1(b)に示すように、溶剤除去
のためのベーク後、例えば、露光波長λ≒436nmの
g線単波長、又は、露光波長λ≒365nmのi線単波
長のいずれかの露光装置を用い、感光性ポリイミド膜5
の全面露光6を行う(図3のステップS4)。Next, as shown in FIG. 1B, after baking for removing the solvent, for example, a single-wavelength g-line with an exposure wavelength λ ≒ 436 nm or a single-wavelength i-line with an exposure wavelength λ ≒ 365 nm is used. Using any one of the exposure devices, the photosensitive polyimide film 5
Is performed (step S4 in FIG. 3).
【0023】この時、この第1の実施の形態では、感光
性ポリイミド膜5の全膜厚を実質的に完全に感光させる
ために必要な最低エネルギーEth(exposure threshol
d) 以下のエネルギーで露光を行い、露光時間を制御し
て、図示の如く、感光性ポリイミド膜5の所定膜厚部分
5aのみを感光させる。At this time, in the first embodiment, the minimum energy E th (exposure threshol) required to substantially completely expose the entire thickness of the photosensitive polyimide film 5 is obtained.
d) Exposure is performed with the following energy, and the exposure time is controlled to expose only the predetermined thickness portion 5a of the photosensitive polyimide film 5 as shown in the figure.
【0024】次に、図1(c)に示すように、アルカリ
水溶液からなる現像液により現像処理を行い、感光性ポ
リイミド膜5の感光部分5aのみを除去する(図3のス
テップS5)。Next, as shown in FIG. 1C, a developing process is performed using a developing solution composed of an alkaline aqueous solution to remove only the photosensitive portion 5a of the photosensitive polyimide film 5 (Step S5 in FIG. 3).
【0025】次に、図1(d)に示すように、感光性ポ
リイミド膜5と第1の層間絶縁膜4とが実質的に同一の
エッチングレートとなるようなエッチング条件で全面ド
ライエッチングを行う(図3のステップS6)。Next, as shown in FIG. 1D, the entire surface is dry-etched under such etching conditions that the photosensitive polyimide film 5 and the first interlayer insulating film 4 have substantially the same etching rate. (Step S6 in FIG. 3).
【0026】例えば、第1の層間絶縁膜4が酸化シリコ
ン膜の場合、下記の条件でドライエッチングを行えば、
感光性ポリイミド膜5と第1の層間絶縁膜4のエッチン
グレートが、いずれも、約500Å/min となる。 反応ガス: HCl/HBr=200〔SCCM〕/20〔SCCM〕 圧力 : 600mTorr パワー : 300WFor example, when the first interlayer insulating film 4 is a silicon oxide film, if dry etching is performed under the following conditions,
The etching rates of the photosensitive polyimide film 5 and the first interlayer insulating film 4 are both about 500 ° / min. Reaction gas: HCl / HBr = 200 [SCCM] / 20 [SCCM] Pressure: 600 mTorr Power: 300 W
【0027】このように、感光性ポリイミド膜5を厚膜
に形成して、その平坦な表面を得た後、露光及び現像処
理による第1のエッチバック工程にて感光性ポリイミド
膜5を薄膜化し、しかる後、ドライエッチングによる第
2のエッチバック工程にて最終的な平坦化を行う。従っ
て、感光性ポリイミド膜5を厚膜に形成しても、ドライ
エッチングの処理時間は長くする必要が無く、結果、厚
膜の感光性ポリイミド膜5の全部をドライエッチングで
除去する場合に比較して、全体の処理時間を短くするこ
とができる。As described above, the photosensitive polyimide film 5 is formed into a thick film and a flat surface thereof is obtained. Then, the photosensitive polyimide film 5 is thinned in a first etch-back step by exposure and development. Thereafter, final planarization is performed in a second etch-back step by dry etching. Therefore, even if the photosensitive polyimide film 5 is formed in a thick film, the processing time of dry etching does not need to be lengthened, and as a result, compared to the case where the entire photosensitive polyimide film 5 having a thick film is removed by dry etching. Thus, the overall processing time can be shortened.
【0028】また、感光性ポリイミドは、一般に、その
ガラス転移温度が280℃程度と高く、従って、ドライ
エッチング時にウェハ(基板)表面温度が上昇しても、
通常のフォトレジストのように炭化することが無い。こ
のため、第2のエッチバック工程後に残存する感光性ポ
リイミド膜5を、例えば、下層配線層3が、AlやWS
i等の金属膜である場合には、酸素アッシング又はアル
キルピロリドン等の有機アミン系有機溶剤により容易に
除去することができる。また、下層配線層3が金属膜以
外の場合には、例えば、140℃前後に昇温された硫酸
と過酸化水素水の混合薬液、又は、80℃前後に昇温さ
れた濃硫酸により除去することができる。そこで、必要
な場合には、第2のエッチバック工程後、残存するポリ
イミド膜除去と洗浄の目的で、下層配線層3の材質に合
わせ、これらの処理を行う。The photosensitive polyimide generally has a high glass transition temperature of about 280 ° C., and therefore, even if the surface temperature of the wafer (substrate) rises during dry etching,
It does not carbonize unlike ordinary photoresist. For this reason, the photosensitive polyimide film 5 remaining after the second etch-back step is replaced with, for example, the lower wiring layer 3 made of Al or WS.
In the case of a metal film such as i, it can be easily removed by oxygen ashing or an organic amine organic solvent such as alkylpyrrolidone. When the lower wiring layer 3 is not made of a metal film, the lower wiring layer 3 is removed by, for example, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide heated to about 140 ° C. or concentrated sulfuric acid heated to about 80 ° C. be able to. Therefore, if necessary, after the second etch-back step, these processes are performed in accordance with the material of the lower wiring layer 3 for the purpose of removing the remaining polyimide film and cleaning.
【0029】次に、図2(a)に示すように、全面に、
酸化シリコン膜等の第2の層間絶縁膜7を形成する。Next, as shown in FIG.
A second interlayer insulating film 7 such as a silicon oxide film is formed.
【0030】次に、図2(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィー及びドライエッチングにより、第2の層間
絶縁膜7の所定箇所に、下層配線層3に達するビアホー
ル7aを形成する。Next, as shown in FIG. 2B, a via hole 7a reaching the lower wiring layer 3 is formed at a predetermined position of the second interlayer insulating film 7 by photolithography and dry etching.
【0031】次に、図2(c)に示すように、例えば、
ビアホール7aをタングステン(W)プラグ8等で埋め
込んだ後、その上に、上層配線層9をパターン形成す
る。Next, for example, as shown in FIG.
After the via hole 7a is filled with a tungsten (W) plug 8 or the like, an upper wiring layer 9 is pattern-formed thereon.
【0032】以上に説明した第1の実施の形態では、平
坦化のためのエッチバック工程に感光性ポリイミド膜5
を用いているので、例えば、1回の塗布工程で3μm以
上の厚膜の感光性ポリイミド膜5を形成することができ
る。従って、複数回の塗布工程を特に必要とせず、工程
の簡略化を達成することができる。In the first embodiment described above, the photosensitive polyimide film 5 is used in the etch-back process for planarization.
Is used, for example, the photosensitive polyimide film 5 having a thickness of 3 μm or more can be formed in one application step. Therefore, a plurality of application steps are not particularly required, and simplification of the steps can be achieved.
【0033】また、厚膜の感光性ポリイミド膜5を、露
光後の現像処理による第1のエッチバック工程で薄膜化
した後、ドライエッチングによる第2のエッチバック工
程を行うので、そのドライエッチングによる第2のエッ
チバック工程、ひいては、全体のエッチバック工程を短
くすることができる。Further, since the thick photosensitive polyimide film 5 is thinned in a first etch-back process by a development process after exposure, a second etch-back process by dry etching is performed. The second etch-back step, and thus the entire etch-back step, can be shortened.
【0034】更に、感光性ポリイミド膜5は、ドライエ
ッチング時の基板表面温度上昇によっても炭化しないの
で、エッチバック後に残存する感光性ポリイミド膜5
を、例えば、酸素アッシング、アルキルピロリドン等の
有機アミン系有機溶剤、140℃前後に昇温された硫酸
と過酸化水素水の混合薬液、又は、80℃前後に昇温さ
れた濃硫酸により容易に除去することができる。Further, since the photosensitive polyimide film 5 does not carbonize even when the substrate surface temperature rises during dry etching, the photosensitive polyimide film 5 remaining after the etch back is removed.
For example, oxygen ashing, an organic amine organic solvent such as alkylpyrrolidone, a mixed chemical solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide heated to about 140 ° C., or concentrated sulfuric acid heated to about 80 ° C. Can be removed.
【0035】更に、この第1の実施の形態では、感光性
ポリイミド膜5の薄膜化を、露光エネルギーと露光時間
を夫々制御して、感光性ポリイミド膜5の所定膜厚部分
5aのみを感光させてから、現像処理によりその感光部
分5aのみを除去することで行うので、感光性ポリイミ
ド膜5の膜厚制御を容易且つ比較的正確に行うことがで
きる。Further, in the first embodiment, the photosensitive polyimide film 5 is made thinner by controlling the exposure energy and the exposure time, respectively, so that only the predetermined thickness portion 5a of the photosensitive polyimide film 5 is exposed. Thereafter, since the development is carried out by removing only the photosensitive portion 5a, the thickness of the photosensitive polyimide film 5 can be easily and relatively accurately controlled.
【0036】〔第2の実施の形態〕次に、図4を参照し
て、本発明の第2の実施の形態を説明する。[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0037】この第2の実施の形態において、上述した
第1の実施の形態と対応する部位には、上述した第1の
実施の形態と同一の符号を付す。In the second embodiment, parts corresponding to those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above-described first embodiment.
【0038】まず、図4(a)に示すように、この第2
の実施の形態でも、上述した第1の実施の形態と同様、
シリコン半導体基板1上に、酸化シリコン膜や窒化シリ
コン膜等の下地絶縁膜2を介して、下層配線層3を所定
パターンに形成する。なお、半導体装置の下層構造とし
て、例えば、MOSトランジスタ構造を形成する場合に
は、下地絶縁膜2の代わりにMOSトランジスタのゲー
ト絶縁膜を、下層配線層3の代わりにMOSトランジス
タのゲート電極配線を夫々形成する。First, as shown in FIG.
Also in the embodiment, similar to the above-described first embodiment,
A lower wiring layer 3 is formed in a predetermined pattern on a silicon semiconductor substrate 1 via a base insulating film 2 such as a silicon oxide film or a silicon nitride film. When a MOS transistor structure is formed as a lower layer structure of the semiconductor device, for example, a gate insulating film of the MOS transistor is used instead of the base insulating film 2 and a gate electrode wiring of the MOS transistor is used instead of the lower wiring layer 3. Form each.
【0039】次に、全面に、酸化シリコン膜や窒化シリ
コン膜等をCVD法により形成して第1の層間絶縁膜4
とした後、その上に、感光性ポリイミド膜5を形成す
る。Next, a silicon oxide film, a silicon nitride film or the like is formed on the entire surface by a CVD method to form a first interlayer insulating film 4.
After that, a photosensitive polyimide film 5 is formed thereon.
【0040】次に、図4(b)に示すように、例えば、
g線単波長又はi線単波長を用いて、感光性ポリイミド
膜5の全面露光6を行うが、この第2の実施の形態で
は、図示の如く、感光性ポリイミド膜5の全膜厚を実質
的に完全に感光させて、感光部5aとする。Next, for example, as shown in FIG.
The entire surface exposure 6 of the photosensitive polyimide film 5 is performed using a single wavelength of the g-line or a single wavelength of the i-line. In the second embodiment, as shown in FIG. The photosensitive portion 5a is completely exposed to light.
【0041】そして、次に、図4(c)に示すように、
アルカリ水溶液からなる現像液により現像処理を行う
が、この時、その現像時間を制御して、完全感光した感
光性ポリイミド膜5aの所定膜厚分だけを除去する。Then, as shown in FIG.
The developing process is performed using a developing solution composed of an alkaline aqueous solution. At this time, the developing time is controlled to remove only a predetermined thickness of the completely exposed photosensitive polyimide film 5a.
【0042】次に、図4(d)に示すように、感光した
感光性ポリイミド膜5aと第1の層間絶縁膜4とが実質
的に同一のエッチングレートとなるようなエッチング条
件(例えば、第1の実施の形態で例示した条件と同一の
条件で良い。)で全面ドライエッチングを行う。Next, as shown in FIG. 4D, the etching conditions (for example, the first etching rate) are set such that the exposed photosensitive polyimide film 5a and the first interlayer insulating film 4 have substantially the same etching rate. Dry etching is performed on the entire surface under the same conditions as those exemplified in the first embodiment.
【0043】この後、図示は省略するが、上述した第1
の実施の形態の図2(a)〜(c)と同様の工程を行
い、多層配線構造を形成する。Thereafter, although not shown, the first
2 (a) to 2 (c) of the embodiment are performed to form a multilayer wiring structure.
【0044】この第2の実施の形態でも、平坦化のため
のエッチバック工程に感光性ポリイミド膜5を用いてい
るので、例えば、1回の塗布工程で3μm以上の厚膜の
感光性ポリイミド膜5を形成することができる。従っ
て、複数回の塗布工程を特に必要とせず、工程の簡略化
を達成することができる。Also in the second embodiment, since the photosensitive polyimide film 5 is used in the etch-back step for flattening, for example, the photosensitive polyimide film having a thickness of 3 μm or more can be formed in one coating step. 5 can be formed. Therefore, a plurality of application steps are not particularly required, and simplification of the steps can be achieved.
【0045】また、厚膜の感光性ポリイミド膜5を、露
光後の現像処理による第1のエッチバック工程で薄膜化
した後、ドライエッチングによる第2のエッチバック工
程を行うので、そのドライエッチングによる第2のエッ
チバック工程、ひいては、全体のエッチバック工程を短
くすることができる。After the thick photosensitive polyimide film 5 is thinned in a first etch-back process by a development process after exposure, a second etch-back process by dry etching is performed. The second etch-back step, and thus the entire etch-back step, can be shortened.
【0046】更に、感光性ポリイミド膜5は、ドライエ
ッチング時の基板表面温度上昇によっても炭化しないの
で、エッチバック後に残存する感光性ポリイミド膜5
を、例えば、酸素アッシング、アルキルピロリドン等の
有機アミン系有機溶剤、140℃前後に昇温された硫酸
と過酸化水素水の混合薬液、又は、80℃前後に昇温さ
れた濃硫酸により容易に除去することができる。Furthermore, since the photosensitive polyimide film 5 does not carbonize even when the substrate surface temperature rises during dry etching, the photosensitive polyimide film 5 remaining after the etch back is removed.
For example, oxygen ashing, an organic amine organic solvent such as alkylpyrrolidone, a mixed chemical solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide heated to about 140 ° C., or concentrated sulfuric acid heated to about 80 ° C. Can be removed.
【0047】更に、この第2の実施の形態では、感光性
ポリイミド膜5を実質的に完全に感光させた後、現像処
理工程での制御により薄膜化を行うので、露光工程での
格別の制御を必要とせず、従って、露光工程を簡便化す
ることができる。Further, in the second embodiment, after the photosensitive polyimide film 5 is substantially completely exposed to light, the film is thinned by control in the developing process, so that special control in the exposure process is performed. Is not required, so that the exposure step can be simplified.
【0048】なお、以上に説明した第1及び第2の実施
の形態は、互いに組み合わせて用いることも可能であ
る。The first and second embodiments described above can be used in combination with each other.
【0049】[0049]
【発明の効果】本発明によれば、平坦性に優れ、且つ、
炭化レジスト残存等の問題の生じない平坦化エッチバッ
ク工程を、その工程数や工程時間を増加させること無
く、簡便に行うことができる。According to the present invention, flatness is excellent, and
A flattening etch-back step that does not cause a problem such as residual carbonized resist can be easily performed without increasing the number of steps and the processing time.
【図1】本発明の第1の実施の形態による平坦化方法を
工程順に示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a planarization method according to a first embodiment of the present invention in the order of steps.
【図2】本発明の第1の実施の形態による平坦化方法を
工程順に示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a planarization method according to a first embodiment of the present invention in the order of steps.
【図3】本発明の第1の実施の形態による平坦化方法の
主要部のフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of a main part of the flattening method according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第2の実施の形態による平坦化方法を
工程順に示す概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a planarization method according to a second embodiment of the present invention in the order of steps.
1 シリコン半導体基板 2 下地絶縁膜 3 下層配線層 4 第1の層間絶縁膜 5 感光性ポリイミド膜 5a 感光部分 6 全面露光 7 第2の層間絶縁膜 7a ビアホール 8 タングステン(W)プラグ 9 上層配線層 REFERENCE SIGNS LIST 1 silicon semiconductor substrate 2 base insulating film 3 lower wiring layer 4 first interlayer insulating film 5 photosensitive polyimide film 5 a photosensitive portion 6 overall exposure 7 second interlayer insulating film 7 a via hole 8 tungsten (W) plug 9 upper wiring layer
Claims (7)
と、 前記下層構造を埋め込むように、その上に絶縁膜を形成
する工程と、 前記絶縁膜の上に感光性ポリイミド膜を形成する工程
と、 前記感光性ポリイミド膜を全面露光する工程と、 前記感光性ポリイミド膜を現像して、その所定膜厚分だ
けを除去する第1のエッチバック工程と、 前記感光性ポリイミド膜と前記絶縁膜とが実質的に同一
のエッチングレートとなるエッチングにより全面エッチ
ングする第2のエッチバック工程と、を有することを特
徴とする半導体装置の平坦化方法。A step of forming a lower layer structure of the semiconductor device; a step of forming an insulating film thereon so as to bury the lower layer structure; and a step of forming a photosensitive polyimide film on the insulating film. A step of exposing the entire surface of the photosensitive polyimide film, a first etch-back step of developing the photosensitive polyimide film and removing only a predetermined thickness thereof, and the photosensitive polyimide film and the insulating film. And a second etch-back step of etching the entire surface by etching having substantially the same etching rate.
厚さに形成することを特徴とする請求項1に記載の半導
体装置の平坦化方法。2. The method according to claim 1, wherein the photosensitive polyimide film is formed to a thickness of 3 μm or more.
することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装
置の平坦化方法。3. The method according to claim 1, wherein the insulating film is formed by a chemical vapor deposition method.
下層の配線層を形成することを特徴とする請求項1〜3
のいずれか1項に記載の半導体装置の平坦化方法。4. The multi-layer wiring according to claim 1, wherein a lower wiring layer is formed as the lower layer structure.
4. The method for planarizing a semiconductor device according to claim 1.
完全感光に必要な最低露光エネルギー以下のエネルギー
で前記感光性ポリイミド膜の所定膜厚分だけを感光させ
た後、現像処理にて、その感光した膜厚分だけを除去す
ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載
の半導体装置の平坦化方法。5. When exposing the photosensitive polyimide film,
After exposing only a predetermined thickness of the photosensitive polyimide film with energy equal to or less than the minimum exposure energy required for complete exposure, a developing process removes only the exposed thickness. Item 5. The method for planarizing a semiconductor device according to any one of Items 1 to 4.
に感光させた後、現像処理時間の制御により、その所定
膜厚分だけを除去することを特徴とする請求項1〜4の
いずれか1項に記載の半導体装置の平坦化方法。6. The method according to claim 1, wherein after the photosensitive polyimide film is substantially completely exposed, only a predetermined thickness of the photosensitive polyimide film is removed by controlling a development processing time. 2. The method for planarizing a semiconductor device according to claim 1.
アッシング、アミン系有機溶剤、硫酸と過酸化水素水の
混合薬液、及び、濃硫酸からなる群より選ばれたいずれ
かによる処理を行うことを特徴とする請求項1〜6のい
ずれか1項に記載の半導体装置の平坦化方法。7. After the second etch-back step, a treatment is performed by any one selected from the group consisting of oxygen ashing, an amine organic solvent, a mixed chemical solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, and concentrated sulfuric acid. 7. The method for planarizing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8805098A JPH11265888A (en) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | Planarizing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8805098A JPH11265888A (en) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | Planarizing method of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11265888A true JPH11265888A (en) | 1999-09-28 |
Family
ID=13932017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8805098A Pending JPH11265888A (en) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | Planarizing method of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11265888A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100366634B1 (en) * | 2000-10-27 | 2003-01-09 | 삼성전자 주식회사 | Method for manufacturing semiconductor device |
JP2006019529A (en) * | 2004-07-01 | 2006-01-19 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Manufacturing method for semiconductor device |
-
1998
- 1998-03-17 JP JP8805098A patent/JPH11265888A/en active Pending
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KR100366634B1 (en) * | 2000-10-27 | 2003-01-09 | 삼성전자 주식회사 | Method for manufacturing semiconductor device |
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