JPS5854635A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPS5854635A JPS5854635A JP56153059A JP15305981A JPS5854635A JP S5854635 A JPS5854635 A JP S5854635A JP 56153059 A JP56153059 A JP 56153059A JP 15305981 A JP15305981 A JP 15305981A JP S5854635 A JPS5854635 A JP S5854635A
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- film
- resist
- silicon oxide
- oxide film
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- H10P95/064—
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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】
本発明は半導体装置の製造方法にかかわり、41に半導
体基板表面を平坦化する方法にかかわる。
体基板表面を平坦化する方法にかかわる。
半導体装置の製造工程中に形成される半導体基板表面の
段差を含む凹凸は、その後のリソグラフィー精度を低下
させ、かつ、メタル配線などO信頼性を着しく低下させ
る0例えばMO8Il半導体装置の製造方法を例にして
、上記問題を考えてみる。311図(→に示すように、
sl化jIIlO上に](ターニングした配線用の馬(
例え1d Pu1y 8i又はM馬等)2があ)、その
上に、層閣絶緻属として例えばリン硫化ポラス3がCV
D法によ)堆積されている場合を考えてみる。この時、
図に示すようにりン礒化ガラスの表面には段差が形成さ
れ、後に形成するM等の金属配線紘上記表m段差部で薄
くなりえり、切断し九シして配−〇信頼性が着しく低下
する問題があつ九〇さらにこのような表面膜差部ではレ
ジストを用いたリングラフイー技術において、レジス1
)II厚が不均一にな)、リソグラフィー精度を低下さ
せる丸め1表面断差は微細パターン形成の大急な妨げと
なっていた。その丸め従来法においては、11見は、リ
ン硫化ガラス3を^温処理して溶融する事によp、(呻
に示すように平坦化し、次に(C)に示すようにその上
に、例えば配線用のM属4を堆積し、バターニングする
事が行われている。しかし、このような従来のりン礒化
ガラスを溶融して表面を平坦化する方法はリン硫化ガラ
ス中のリン識度を十分高くしても、なおかつ、1000
℃以上の^温処理を行わなければ十分な嬉融による表面
の平坦化が達成で自1に%A6ところが、こOような高
温処理は牛導体中にあらかじめ拡歓されている不純物O
再分布をひ自sPヒし、微細デバイス形成には好ましく
ない。
段差を含む凹凸は、その後のリソグラフィー精度を低下
させ、かつ、メタル配線などO信頼性を着しく低下させ
る0例えばMO8Il半導体装置の製造方法を例にして
、上記問題を考えてみる。311図(→に示すように、
sl化jIIlO上に](ターニングした配線用の馬(
例え1d Pu1y 8i又はM馬等)2があ)、その
上に、層閣絶緻属として例えばリン硫化ポラス3がCV
D法によ)堆積されている場合を考えてみる。この時、
図に示すようにりン礒化ガラスの表面には段差が形成さ
れ、後に形成するM等の金属配線紘上記表m段差部で薄
くなりえり、切断し九シして配−〇信頼性が着しく低下
する問題があつ九〇さらにこのような表面膜差部ではレ
ジストを用いたリングラフイー技術において、レジス1
)II厚が不均一にな)、リソグラフィー精度を低下さ
せる丸め1表面断差は微細パターン形成の大急な妨げと
なっていた。その丸め従来法においては、11見は、リ
ン硫化ガラス3を^温処理して溶融する事によp、(呻
に示すように平坦化し、次に(C)に示すようにその上
に、例えば配線用のM属4を堆積し、バターニングする
事が行われている。しかし、このような従来のりン礒化
ガラスを溶融して表面を平坦化する方法はリン硫化ガラ
ス中のリン識度を十分高くしても、なおかつ、1000
℃以上の^温処理を行わなければ十分な嬉融による表面
の平坦化が達成で自1に%A6ところが、こOような高
温処理は牛導体中にあらかじめ拡歓されている不純物O
再分布をひ自sPヒし、微細デバイス形成には好ましく
ない。
そζで、高温#&環を必畳としないで、表面を平坦化す
る方法が1例えば8o1id 81ale Ta@lu
iolegApril 1981 、P1711− P
181 (人、 C、Adams ) K 1−s ?
報告されている。この方法をII2図を用いて説明する
。(萄に示すように第1図(→と同様、酸化膜塁の上f
CPaly組nがパター二ンダされ、その上にリン硫化
ガラスAが堆積されている。次にこのリン硫化ガラスツ
を平坦化するために有機態(例えばポリミド、又はフォ
トレジスト)Uが表面が平坦になるようKll布される
。
る方法が1例えば8o1id 81ale Ta@lu
iolegApril 1981 、P1711− P
181 (人、 C、Adams ) K 1−s ?
報告されている。この方法をII2図を用いて説明する
。(萄に示すように第1図(→と同様、酸化膜塁の上f
CPaly組nがパター二ンダされ、その上にリン硫化
ガラスAが堆積されている。次にこのリン硫化ガラスツ
を平坦化するために有機態(例えばポリミド、又はフォ
トレジスト)Uが表面が平坦になるようKll布される
。
次K(呻図に示すように表面から一部エッチング(C′
y″4ガスと02ガスの混合ガスを使用)すると。
y″4ガスと02ガスの混合ガスを使用)すると。
リン硫化ガラスる0表Eli%平坦化されて成る0しか
しながら、現在まで使用が報告されている上記平坦化の
ために使われる有機、膜では、それぞれ次Oような関越
、ダ6つ九〇まず、フォトレジストを用いたja会には
、1ラズマエツチング中雇射される執−6yクスーヤ紫
外SOため、上記レジストのエツチング速梳は時間とと
もに増大する傾向を示し、リン硫化ガラスと同じエツチ
ング速度を得る夢が事実と小町症であ−a IL oそ
のため、上記フォトレジストで一部を平坦化しても、エ
ツチング中尉ya(i)ブー7アイルは変化してしまい
、十分な半mll造を侍る争がで龜なかった0 次にポリミドを用いる方法が述べられているがポリミド
は塗布の礒會基板とのvBlII性が感く、シかt膜厚
をウェハー全rkJに対して、均一に塗布する事が困−
である@ざらをこ、ポリミドにおiてはリン嬶化ガラス
と同じエツチング速度が得られないという問題があり、
−平坦化用の有嶺瞑としては不十分である。
しながら、現在まで使用が報告されている上記平坦化の
ために使われる有機、膜では、それぞれ次Oような関越
、ダ6つ九〇まず、フォトレジストを用いたja会には
、1ラズマエツチング中雇射される執−6yクスーヤ紫
外SOため、上記レジストのエツチング速梳は時間とと
もに増大する傾向を示し、リン硫化ガラスと同じエツチ
ング速度を得る夢が事実と小町症であ−a IL oそ
のため、上記フォトレジストで一部を平坦化しても、エ
ツチング中尉ya(i)ブー7アイルは変化してしまい
、十分な半mll造を侍る争がで龜なかった0 次にポリミドを用いる方法が述べられているがポリミド
は塗布の礒會基板とのvBlII性が感く、シかt膜厚
をウェハー全rkJに対して、均一に塗布する事が困−
である@ざらをこ、ポリミドにおiてはリン嬶化ガラス
と同じエツチング速度が得られないという問題があり、
−平坦化用の有嶺瞑としては不十分である。
次1c%戚化−〇粉水七有機解媒に溶かして、億嶺する
hk%述べられているが、ポリミドriJJ 悼。
hk%述べられているが、ポリミドriJJ 悼。
陶−に瞳姻するのが1麺でしかもピンフォールが出来中
す匹欠at持−・てVまた。
す匹欠at持−・てVまた。
しかも、従来方法では異方性ドライエツチングとして、
CF4とOsガスの混合ガスを用いているが、このよう
な工Vチ/ダ条件では、シリコンもエツチングする九め
Is2図(呻に示すようにリン硫化ガラスコのビンフォ
ールを通して、バター二ン/1れたPo1y 81 d
[22の一部がエツチングされてし重うO 本発明はかかる従来法の欠、aK鑑みなされえもので、
重合体を分子間架橋させ、三次元Oa■構造を有し九架
橋重合レジストを用い、かつ、7レオン系ガスを用いた
反応性イオンエツチング挟置を用いる事によシ半導体基
板表面の酸化績をビンフォール中膜厚の不均一性の問題
なく、平坦化する方法を提供す6事を目的とする。
CF4とOsガスの混合ガスを用いているが、このよう
な工Vチ/ダ条件では、シリコンもエツチングする九め
Is2図(呻に示すようにリン硫化ガラスコのビンフォ
ールを通して、バター二ン/1れたPo1y 81 d
[22の一部がエツチングされてし重うO 本発明はかかる従来法の欠、aK鑑みなされえもので、
重合体を分子間架橋させ、三次元Oa■構造を有し九架
橋重合レジストを用い、かつ、7レオン系ガスを用いた
反応性イオンエツチング挟置を用いる事によシ半導体基
板表面の酸化績をビンフォール中膜厚の不均一性の問題
なく、平坦化する方法を提供す6事を目的とする。
本発明においては、上記重合体を分子間架橋盲ジス)
(PMAH)膜を平坦化用の有機層として使用する丸め
、プラズマエツチング中、JIIJtされゐ軟エックス
線中紫外線の九めにエツチング速度が時間とともに変動
(増大)する傾向がほとんどない1嬉3図にエツチング
時間とエツチング深さの関係を示To図かられかるよう
に、 PMARレジストは、エツチング速度の時間いぞ
ん性が11とんどなく、シかもCV i)8i0g膜と
ほぼ等しいエツチング速度が得られる。ま71j PM
ARレジストに代表されるメタクリル#無水物重合体か
らなるレジスト膜は粘性のコントロールが6易であり、
塗布後の表面は十分に一1’坦化される。また、塗布時
の膜厚均一性も優れている。さらにPMAHj[はシリ
コンおよびシリコン酸化膜との密着性に優れている。ま
た膜中のピンホール密度も本発明に使用する膜厚ではほ
とんど0である。そのため従来有*膜を用いた方法に比
べ、PMAH膜を用いた本発明は平坦化プロセスの再現
性と信頼性を着しく向上させる事ができる。また本発明
においては、PMAH膜とその下の酸化績の表面を7レ
オン系ガスを使用した反応性イオンエツチングで行なっ
ている。このような異方性のエツチング技術を用いるた
め、最終的な酸化績の表向はエツチング前の平坦化され
さPMAH3l1表向とほぼ同じ形状で平坦化される。
(PMAH)膜を平坦化用の有機層として使用する丸め
、プラズマエツチング中、JIIJtされゐ軟エックス
線中紫外線の九めにエツチング速度が時間とともに変動
(増大)する傾向がほとんどない1嬉3図にエツチング
時間とエツチング深さの関係を示To図かられかるよう
に、 PMARレジストは、エツチング速度の時間いぞ
ん性が11とんどなく、シかもCV i)8i0g膜と
ほぼ等しいエツチング速度が得られる。ま71j PM
ARレジストに代表されるメタクリル#無水物重合体か
らなるレジスト膜は粘性のコントロールが6易であり、
塗布後の表面は十分に一1’坦化される。また、塗布時
の膜厚均一性も優れている。さらにPMAHj[はシリ
コンおよびシリコン酸化膜との密着性に優れている。ま
た膜中のピンホール密度も本発明に使用する膜厚ではほ
とんど0である。そのため従来有*膜を用いた方法に比
べ、PMAH膜を用いた本発明は平坦化プロセスの再現
性と信頼性を着しく向上させる事ができる。また本発明
においては、PMAH膜とその下の酸化績の表面を7レ
オン系ガスを使用した反応性イオンエツチングで行なっ
ている。このような異方性のエツチング技術を用いるた
め、最終的な酸化績の表向はエツチング前の平坦化され
さPMAH3l1表向とほぼ同じ形状で平坦化される。
またフレオン系ガスに、0〜50s程度のHsガスを添
加すると、シリコンのエツチング速度は小さくな!l)
、2511i以上ではほとんどシリコンはエツチングさ
れなくなる。そのため、 H2を混入したエツチング条
件で酸化膜表面をエツチングすれば酸化膜の下の例えば
ポリシリコン中シリコンが、ピンホールを介してエツチ
ングされる心配はなくなる。
加すると、シリコンのエツチング速度は小さくな!l)
、2511i以上ではほとんどシリコンはエツチングさ
れなくなる。そのため、 H2を混入したエツチング条
件で酸化膜表面をエツチングすれば酸化膜の下の例えば
ポリシリコン中シリコンが、ピンホールを介してエツチ
ングされる心配はなくなる。
以下本発明の方法を実施例によって説明する。
〔実施例1〕
第4図(1)に示すように酸化j[31上に配III#
料として用いる代表的には、不純物をドープしたpol
y8ij[32がパターニングされ、その上に層間絶a
imとして用いるシリコン酸化膜おが堆積されている。
料として用いる代表的には、不純物をドープしたpol
y8ij[32がパターニングされ、その上に層間絶a
imとして用いるシリコン酸化膜おが堆積されている。
脅呻からなるレジスト膜(PMAH)を塗布するOその
後、代表的には200℃で印分i処通を行ない。
後、代表的には200℃で印分i処通を行ない。
該レジストの焼き固めを行うO同図において、舎膜の膜
厚に代表的には、poly 8i 31132がα4μ
、シリコン酸化貞議が1.0〜2.0μ、 PMAHi
[が1.0μ程度である0次に第2図に示すようにエツ
チング条件で、少なくともPMAH朧のすべてと、シリ
コン酸化酸あの&面の一部をエツチングする@代表的に
はシリコン酸化1X33を0.5μ〜1.0μ膜厚穆度
残してエツチングを終了させる。するとPMAH膜とシ
リコン酸化膜のエツチング速度がほぼ等しいため、塗布
後のPMA)l@のほぼ平坦な表面形状が、エツチング
中も保たれ、結果としてエツチングのシリコン膜あの表
面はほぼ平坦になる。膜厚倉コ/トロールするため平坦
化したIII面にさらに7リコ/酸化膜を層積する事が
できる事は当然である。その後は1通常の方法に19、
所定の位置にあるコノタクト穴を通して、電気的な導通
を持つ九配線用のメタル膿のパターニングを行う。
厚に代表的には、poly 8i 31132がα4μ
、シリコン酸化貞議が1.0〜2.0μ、 PMAHi
[が1.0μ程度である0次に第2図に示すようにエツ
チング条件で、少なくともPMAH朧のすべてと、シリ
コン酸化酸あの&面の一部をエツチングする@代表的に
はシリコン酸化1X33を0.5μ〜1.0μ膜厚穆度
残してエツチングを終了させる。するとPMAH膜とシ
リコン酸化膜のエツチング速度がほぼ等しいため、塗布
後のPMA)l@のほぼ平坦な表面形状が、エツチング
中も保たれ、結果としてエツチングのシリコン膜あの表
面はほぼ平坦になる。膜厚倉コ/トロールするため平坦
化したIII面にさらに7リコ/酸化膜を層積する事が
できる事は当然である。その後は1通常の方法に19、
所定の位置にあるコノタクト穴を通して、電気的な導通
を持つ九配線用のメタル膿のパターニングを行う。
本発明の方法によれば、平坦化工程に高温処理を用いな
いなめ、不純物の再分布やプロ令ス鱒起欠陥が抑制され
る事はもちろん、従来の2オドレジストをCF4と02
ガスを用いたプラズマ雰囲気中でエツチングする方法に
比べて、ビンフォール密度が低減し、かつ十分な平坦形
状が再現性良く。
いなめ、不純物の再分布やプロ令ス鱒起欠陥が抑制され
る事はもちろん、従来の2オドレジストをCF4と02
ガスを用いたプラズマ雰囲気中でエツチングする方法に
比べて、ビンフォール密度が低減し、かつ十分な平坦形
状が再現性良く。
高い信鯛性で得られるようになった。
〔実施例2〕
第5図(→に示したように、半導体基板41011I画
の素子間分離領域(フィールド領域)K代表的には0.
5〜1.0μmli度の深さの溝を形成し、代表的には
りフトオフ加工技術を用いて誼溝の周辺に一定断面形状
を持つ空#IOを残して、シリコン酸化属稔を麿め込む
。次に(b)図に示すように、全1iKシリコン酸化膜
Iを堆積し、その上に本発明の方法によfi PMAR
レジスト膜を45を表面が平坦になるように塗布する。
の素子間分離領域(フィールド領域)K代表的には0.
5〜1.0μmli度の深さの溝を形成し、代表的には
りフトオフ加工技術を用いて誼溝の周辺に一定断面形状
を持つ空#IOを残して、シリコン酸化属稔を麿め込む
。次に(b)図に示すように、全1iKシリコン酸化膜
Iを堆積し、その上に本発明の方法によfi PMAR
レジスト膜を45を表面が平坦になるように塗布する。
その後、該レジストの焼自薦めを行ない、第2図に示し
たようなエツチング条件で、PMAH膜と少なくともシ
リコン酸化膜Iの表面を一部エッチングする0次に(C
)図に示すように第2図に示し九エツチング条件で、C
F4ガスにH4ガスを添加する事によp 8i0z76
1(D選択比を大自くして、素子形成予定領域上のシリ
コン酸化属を除去すれば、腋フィールド領域にはシリコ
ン酸化膜がほぼ表面が平坦な形状で埋め込まれる0重た
本実施例においては、エツチング**子形成予定領域上
に践されたシリコ/1ml化膜を例えば緩衝弗酸でエツ
チングしてもjL%/−h事は轟然である0以上説明し
たように本発明はプラズマエラチンクリル酸無水物会会
律からなるレジスト(PMAHレジスト)をシリコン酸
化膜上に塗布し、PMARレジストと該シリコン酸化膜
表面を少なくとも一部を7レオ/系ガスを使用した反応
性イオンエツチング技術でエツチングする参により、咳
シリコン酸化真の表面を平坦化するものである。本発明
により平坦化プロセスの再楓性と信麺性を着しく向上さ
せる事かで龜る。さらに、本発明の方法によれば、11
11い幅の空溝をシリコン酸化膜で完全に堀め込む事か
で龜る0
たようなエツチング条件で、PMAH膜と少なくともシ
リコン酸化膜Iの表面を一部エッチングする0次に(C
)図に示すように第2図に示し九エツチング条件で、C
F4ガスにH4ガスを添加する事によp 8i0z76
1(D選択比を大自くして、素子形成予定領域上のシリ
コン酸化属を除去すれば、腋フィールド領域にはシリコ
ン酸化膜がほぼ表面が平坦な形状で埋め込まれる0重た
本実施例においては、エツチング**子形成予定領域上
に践されたシリコ/1ml化膜を例えば緩衝弗酸でエツ
チングしてもjL%/−h事は轟然である0以上説明し
たように本発明はプラズマエラチンクリル酸無水物会会
律からなるレジスト(PMAHレジスト)をシリコン酸
化膜上に塗布し、PMARレジストと該シリコン酸化膜
表面を少なくとも一部を7レオ/系ガスを使用した反応
性イオンエツチング技術でエツチングする参により、咳
シリコン酸化真の表面を平坦化するものである。本発明
により平坦化プロセスの再楓性と信麺性を着しく向上さ
せる事かで龜る。さらに、本発明の方法によれば、11
11い幅の空溝をシリコン酸化膜で完全に堀め込む事か
で龜る0
#I1図(→〜(C)は、従来のリン硫化ガラスの溶融
現象を用い九緻化膜表面の平坦化技術を説明する工am
圓図、嬉2図(→(b)は従来のフォトレジストを用い
た酸化膜表面の平坦化技術を説明するためホ09 の工種−面図、第3図はトテタクリル酸無水物番会尊か
らなるレジスト(PMAHレジスト)ト、シリコン験化
膜のエツチング特性を比較し九411性図。 第4図(→(呻け、本尭明の平坦化技術を説明する丸め
の工程断面図、第5図(呻〜(C)は1本発明の平坦化
技術を用いてシリコン験化膜をフィールド領域に形成し
た篩に場め込む方法を説明するための工程断面図である
〇 図に於いて、 1 、3.21,23,31.33,42.44,46
・・・シリコン酸化膜。 2 、4.22.32・・・酸線材料、ス、34・・・
フォトレジスト属。 砺・・・メタクリル酸無水物重合体からなるレジスト。 41・・・半導体基板。 −・・・空 溝。 第1図 第2図 (b) 第8図 ρ 51ρ 15 、−ρ
現象を用い九緻化膜表面の平坦化技術を説明する工am
圓図、嬉2図(→(b)は従来のフォトレジストを用い
た酸化膜表面の平坦化技術を説明するためホ09 の工種−面図、第3図はトテタクリル酸無水物番会尊か
らなるレジスト(PMAHレジスト)ト、シリコン験化
膜のエツチング特性を比較し九411性図。 第4図(→(呻け、本尭明の平坦化技術を説明する丸め
の工程断面図、第5図(呻〜(C)は1本発明の平坦化
技術を用いてシリコン験化膜をフィールド領域に形成し
た篩に場め込む方法を説明するための工程断面図である
〇 図に於いて、 1 、3.21,23,31.33,42.44,46
・・・シリコン酸化膜。 2 、4.22.32・・・酸線材料、ス、34・・・
フォトレジスト属。 砺・・・メタクリル酸無水物重合体からなるレジスト。 41・・・半導体基板。 −・・・空 溝。 第1図 第2図 (b) 第8図 ρ 51ρ 15 、−ρ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 段差を含む凹凸をもつ半導体基板表面上に菖−の属を堆
積する工程と、前記真上に重合体を分子間架橋させ三次
元の綱目構造を有し九架橋重合レジストを塗布する工程
と、−起111(Dj[とレジスト属のエツチング速度
が等しくなるようなエツチング条件で異方性のドライエ
ツチングを行ない。 繭記レジスト@(D全部と、すくなくとも1IE10属
の一部なエッチフグ除去する工程を含む半導体装置の製
造方法0
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56153059A JPS5854635A (ja) | 1981-09-29 | 1981-09-29 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56153059A JPS5854635A (ja) | 1981-09-29 | 1981-09-29 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5854635A true JPS5854635A (ja) | 1983-03-31 |
Family
ID=15554075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56153059A Pending JPS5854635A (ja) | 1981-09-29 | 1981-09-29 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5854635A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5339074A (en) * | 1976-09-22 | 1978-04-10 | Hitachi Ltd | Burying method of photoresist films |
| JPS5471579A (en) * | 1977-11-17 | 1979-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electron beam resist |
| JPS5658247A (en) * | 1979-10-17 | 1981-05-21 | Fujitsu Ltd | Production of semiconductor device |
-
1981
- 1981-09-29 JP JP56153059A patent/JPS5854635A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5339074A (en) * | 1976-09-22 | 1978-04-10 | Hitachi Ltd | Burying method of photoresist films |
| JPS5471579A (en) * | 1977-11-17 | 1979-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electron beam resist |
| JPS5658247A (en) * | 1979-10-17 | 1981-05-21 | Fujitsu Ltd | Production of semiconductor device |
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