JPS59125629A - 平担化方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は凹凸のある表面をドライエツチングを用いて平
坦化する方法に関するものである。

４４：積回路において多層配線を形成するには、段差部
における断線や短絡をなくすだめにｊ層間絶縁膜を平滑
化する必要がある。ポリシリコン配線においてはリンを
含むＰＳＧ膜を形成し約１．０００’Ｃの温歴でＰＳＧ
膜を軟化して流動させ平〆化１−るＰＳＧフロー法があ
る。しかし、ポリシリコン（徒配線抵抗率が高いために
アルミニウム配線を用いようとすると、アルミニウムは
１０００℃まで而ＪえないためにＰＳＧフロー法７用い
ることはできない。

そこで、ドライエツチングによる層間ｒＡｉ１．ａｘ　
Ｉｌ’ｚｊの平坦化法が提案されている。アルミニウム
配線を形成し層間絶縁側としてプラズマ蒙化膜で＄イ（
シた後、有機樹脂液を厚く塗布して乾燥すると側産膜の
表面が平坦になることケ利用して（（Ｉ（ＪＩｔＴ膜と
層間絶縁膜のエツチング速度がは（了等しくなるエツチ
ング条件で樹脂膜がなくなるまでドライエツチングし、
樹１１？ｒ膜表向の平坦性をｊ膏間杷縁ｊＩＩΔに転写
する方法である。ここで使用きれるイＭ’　機４ｉ’ｉ
　Ｉｆｆ　（としてはホトレジストやポリイミドなどを
用い、ドライエツチング方法としては円筒型プラズマエ
ツチング（プラズマエツチング）、平行゛屯極型すアク
ティブイオンエ、チング（ＲＩ　Ｅ）　、イオンミリン
グなどがある。プラズマエツチング、Ｒ，ＩＥではＣＦ
４に加える０２量を変えることにより和ｊ脂１１＞’ｉ
と層間絶縁膜のエツチング速度を等しくすることができ
、イオンミリングでばＡｒイオンの入射角を変えること
によりエツチング速度を調整う“ることかできる。

例えば、Ｊ’／４さ１０μｍのアルミニウム配線を厚さ
１５μ■】のプラズマ窒化膜で覆うと表面には配軟の１
０μローの凹凸があり、これにホトレジストＡＺ１．３
００（シプレー社商品名）を沖、さ３，０μｍ塗布する
と段差Ｉ″ｉ０．３μｍになり、ｌ’［ＥでＣＦ４に３
０係容イノＩの０２を加えてエツチング速度をほぼ等し
くシ、約３０分間エツチングするとボトレジス）Ｍが全
部なくなりホトレジスト膜の平坦性がプラズマ窒化膜に
転写され、段差が０４μｍになり側面が斜めになる。

しかしながらこのような従来方法においては、（υ・［
脂１１４を淳くするほど段差は小さくなって平用になる
が、ノツい樹脂膜をエツチングするのに時間が龜 かかり、ウェハ枝数などによりエツチング速度がＶ：Ｖ
らつくために、エツチング時間を一定とすると、エツチ
ングされすぎてアルミニウム配線が蕗出してしまったり
、十ケ（脂膜が残っていたりする。このため、実除の生
産には再現性が悪くて利用できなかった。

本発明の目的は前記のよう々間四点に鑑がみてなされた
ものであり、エツチング時間を短紬シ２、かつ再現性の
よいドライエツナング−１？Ｊ旦化方法を提供すること
にある。

本発明は、平坦化芙験を繰返す結果から見い出されたも
のである。ホトレジスト膜をＩ￥　＜　塗布り。

なくても段差と同程度の厚さに塗布し、尚い温１めで加
熱してホトレジストを軟化させて流すことによシ表向を
滑らかにし、平行・山部クツなりトライエツチング（几
■ｃ）で０２を力［ＪえずにＣＦ４だけで）゛ラズマ９
化膜のエツチング速度を迂＜シてエッｆ−ングすること
により、ホトレジストＪＩＧ’を厚く塗布１７た場合と
ほぼ同程度の段差が得られたことによる。すなわち、Ｉ
帝ｊ１（１膜段差上のわキ月ｈｊ臣および層間１１’ｚ
’！段差分寸でをエツチングする時間と、層間ｊ１９底
ｉｎｌ上の樹脂膜がエツチングされる寸での１．′ｌ′
間とが等しくなるようなエツチング時間にするか、もし
くけ、層間１１１；〜のエツチング選択比をさらに上け
て段差部たけがエツチングされた時にエツチングを停止
するようにずれＩｌ、　、層間）摸を平坦にすることが
できる。

つ甘り、本発明はイηＩＩＩ旨膜を段赤上が薄、くなる
ように形成し、ドライエツチングによシ段差上の松脂＋
ｒりかなくなると、層間膜底面上に残った樹Ｂ′ｆｔ膜
をマスクとして段差部を選択的にエツチングして除去し
ようというものでめる。

以下、本発明についての実施例を図Ｕ１１を用いて説明
する。第１図〜第５図が本発明の一爽施例を説明するだ
めの図である。第１図のように表面が酸化膜（ＳｉＯ２
）で覆われたシリコン基板上１の上に、高さ１．０μｍ
１幅２．０μｍのアルミニウム配線２を形成し、プラズ
マ窒化膜３を１．５μｍ成長してアルミニウム配線２を
覆い、第２図のようにホトレジスト膜４としてＡＺ１３
００（シプレー社商品名）を厚さ１０μｍ塗布して乾燥
し、第３１スのように窒素雰囲気中で１８０”Ｃ：　３
０分加熱し、ホトレジスト１１外４を軟化流動させて滑
らかにし、第４図のように平行’Ｆｂ＋　極型ドライエ
ツチング（Ｒ丁１弓）でＣＦ４カスを用いてエツチング
し、第５図のようにホトレジスト膜４がなくなったとこ
ろでエツチングを停止するとプラズマ蓋化力い３の表面
ば平坦化されており、第６図のように全面を再度プラズ
マ窒化膜５で０．３μｍｍい、第２局のアルミニウム配
線６を形成することができる。この場合、加熱して軟化
後の段差は０４μｍである。プラズマ窒化膜とホトレジ
ストのエツチング選択比はほぼ１５：１であυ、１８分
間エツチングするとホトレジストＩｔ＋；：？がなくな
る。そして、平坦化後のプラズマ窒化膜の段差は０３μ
ｍであり、平坦化前の１．０μｍＫ較べて３分の１にな
り、形状も清めらかな山状になっている。

エツチング選択比ｄ：、エツチングガスのＣＦ４に０２
もしくは１４□を加えることにより調整することかで’
？ａる。ホトレジスト膜のエツチング速度ｔ−１１，０
２を加えると上がり、■−１２を加えると下がる。しか
し、窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）や酸化膜（Ｓｉ０２）などの
層間ＡＩＩ已ｈ？膜は数十チの０２やＨ２では（付とん
ど変化しないため、０２やＨ２の混合比を変えてホトレ
ジスト膜のエツチング速度を変えることにより工、チン
グ選択比を変化きせることかできる。

ここに示した実施例においてフラスマ５ｖ化１１ケの代
わりに【１ン化Ｉ戻（Ｓ　ｉ　Ｏ□）を用いた場合、プ
ラズマ窒化１便に較べてエツチング速度が小さいため、
ＣＦ４に１０％の１１２を加えてホトレジスト膜のエツ
チング速度を遅くすることにより、窒化膜に近い結果を
イ４ｊることかできた。ただし、酸化膜の場合、酸化膜
が露出し始めると酸素が分解して発生するため、段差境
界脇のホトレジスト膜のエツチング速度がすこし速くな
り、ゆるやかなくｌ’、Ｉみが生ずることがある。

本発明は層間絶縁膜の平滑化として説明してきたが、こ
れに眠ったことはなく、凹凸のある金属面や半導体…ｉ
であってもよい。

以上のような本発明によれば、従来と同等の平坦性が有
機樹脂膜が薄いだめに短かいエツチング時間で得られ、
しかも、エツチング速度とエツチング時間の積で４るエ
ツチング量のばらつきが小さくなり、オーバーエツチン
グや工、チング不足という問題がなくなった。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の平坦化方法と多層１１［：線
の一環として説明した図である。１は糸？縁でれだ基板
、２は第１層配線、３と５は層間絶杼１１！Ｘ’：　Ｎ
４は有機樹脂膜、６は第２層配線である。 ｔ）扉人弁■士　内Ｌ；き、　　　、゛　　。 −−一・″ 第　ｌ　図 第２回 栢３記 術４霞 第５７ ＠６図 ろ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平坦化しようとする凹凸のある表向に＊機樹脂を塗布し
   、加熱して該有機樹脂膜の表面を平滑にした後、該有機
   樹脂）麻に対するエツチング速度より前に凸部表面に対
   するエツチング速度が早いドライエツチング法によシ前
   記有機制脂膜の表面および露出した前記凸部表面をエツ
   チングすることにより平坦化を行うことを特徴とする平
   坦化方法。