JPS62183531A - エツチングによる平坦化膜の形成方法 - Google Patents

エツチングによる平坦化膜の形成方法

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JPS62183531A
JPS62183531A JP2402286A JP2402286A JPS62183531A JP S62183531 A JPS62183531 A JP S62183531A JP 2402286 A JP2402286 A JP 2402286A JP 2402286 A JP2402286 A JP 2402286A JP S62183531 A JPS62183531 A JP S62183531A
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JP
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silicone resin
etching
film
insulating film
oxygen
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Hideo Ikitsu
英夫 生津
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明線、半導体集積回路を始めとする各種の固体デバ
イスの製造に際してなされる平坦化技術に関するもので
あシ、詳しくは、エッチバック法によるエツチングによ
る平坦化技術に関するものである。
(従来技術及び発明が解決しようとする問題点)半導体
集積回路の製造では、厚いフィールド酸化換や電極にエ
リ段差が形成される。仁の後、Stowなどの絶縁膜を
介して配線層が形成されるが、一般に絶縁膜は基板段差
の形状tそのままを反映するため絶縁膜に段差が生じ、
その結果、配線層の内部ストレスや形成時のシャドウ効
果により段差端で配線層が切れる問題を有していた。特
に最近では、多層配線技術が導入され、段差の影響が顕
著になる結果、断線が一層多く発生してい友。そこで、
絶縁膜の贋金平坦化する技術としてエッチバック法が開
発されている。
第4図は従来のエッチバックの工程を示す概略図である
。図a及びbに示すように、配線となる金J!42が形
成された基板1上に、Sin、やSiNからなる絶縁@
3’t−CVD法等にLり形成する。
この後、ホトレジストなどの有機高分子から成る塗布@
4′ヲスピン塗布する。塗布膜4′は粘性流動体である
ため、その表面は平坦になる(図c)0次に、絶縁膜3
′と塗布M 4’とを同じエツチング速度になるような
エツチング条件でプラズマエツチング処理し、図dを経
て、図eに示すような平坦な絶#、膜3′を得るはずで
ある。しかしながら、実際には絶縁膜3′と塗布膜4′
とを同じエツチング速度になるようなエツチング歪性で
処理しても、図dのように絶縁膜3′が露出した瞬間、
そこから放出される酸素の影響に工9塗布Pa4′のエ
ツチング速度の方が速くなり、その結果絶縁膜の平坦化
は達成できず、図fのように段差のある絶縁膜3“にな
ってしまう欠点があった。また、ウェハ面内の配線ピッ
チの違いにより塗布膜の被覆状態が異なるため、ウェハ
のどの部分でも塗布膜が残らないようにするため必要以
上にエツチングしなければならない欠点もあった。塗布
膜の有機高分子が残った場合には、この上にさらに配線
となる金属ケ形成した時形成時の熱で高分子が分解し、
その時放出されるガスで金属が割れる。汚染の原因とな
るなどの問題ケ生じていた。
(問題点を解決するための手段〕 本発明は、これらの欠点を解決するために提案されたも
ので、上記塗布膜にシリコーン樹脂を用いることを特徴
としたものであり、これにより良好な平坦化絶縁膜を得
ることを目的とする0 上記の目的を達成するため、本発明は凹凸を有する基板
上に絶縁膜を堆積する工程と、鈑絶縁膜上にシリコーン
樹脂を塗布する工程と、前記絶縁膜及び前記シリコーン
樹脂をエツチングする工程を含むことを特徴とするエツ
チングによる平坦化膜の形成方法を発明の要旨とするも
のである。
次に本発明の詳細な説明する。なお実施例は一つの例示
であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変
更あるいは改良を行いうろことは言うまでもない。
第1図は本発明の平坦化膜の形成方法を示す↓ もので、図aは基板上に金属層2を形成した状態を示し
、図すは図aの状態の上にシリコーン樹脂よりなる絶縁
膜3を塗布した状態を示す。
シリコーン樹脂は、ケイ素、酸素、炭素、水素の構成元
素から成り、有@高分子膜同様スピン翅布可能であるた
め、ホトレジストのかゎシに段差上に塗布すれば図Cの
ような平坦化層が形成できる。一方、シリコーン樹脂は
骨格に5i−0結合を持つため、酸素に対しては耐性含
有するがh 5ift同様CF4などのフッ素含有ガス
プラズマで容易にエツチングできる特徴を有する。
例えば、CF40.01 Torr 、 300 Wの
条件では、5iftが250λ/分でエツチングできる
のに対し、シリコーン樹脂は500^/分の速度でエツ
チングできる。従って、フッ素含有ガスプラズマでシリ
コーン樹脂とSin、の工うな絶縁膜のエツチング速度
が同じとなる条件を求めてエツチングすれば、エッチバ
ックできる。加えて、絶縁膜が露出して酸素が放出され
てもシリコーン樹脂は酸素に対してエツチングされにく
いため、絶縁v&露出後もエツチング速度は速くならず
、図dを経て図eのような平坦化層3′が得られること
になる。
シリコーン樹脂と5iOzk同様にエツチングする条件
は、例えば、CF4+Htの混合ガスを用いればよい。
第2図は、 0.01 Torrの圧力下でCF、にH
t’に混合してエツチングした時の% at混合量とシ
リコーン樹脂s  5iOzのエツチング速度を示す。
H2が35−の場合に両者が同じエツチング速度となる
ことがわかる。
第3図は、1.5μm幅1μm尚さの段差上にCVD法
に工り5iOttl’2μm堆積し、この上にシリコ−
ン樹脂を同様に2μm形成した後、CF、+35%H3
の混合ガスによりエッチバックし′fc時の、エッチバ
ック量と段差部囚段差間03)の差(A−B)を示して
いる。エッチバックが進み、Sin、が露出しても平坦
化度を示すA−Hの値は変化せず、良好な平坦化が行な
われていることがわかる。
また、シリコーン樹脂は、特定の酸素ガスプラズマ条件
下ではSiOと同様の酸化膜にすることができる。これ
は、油性の酸素原子がシリコーン樹脂中を拡散し、膜内
の炭素、水素を酸化してしまうためである。各ガス圧力
でシリコーン樹脂全処理した後のオージェ分析結果では
、0.4 Torr以上のガスプラズマで処理した樹脂
はカーボンがなくなり内部まで酸化されることがわかっ
た。0.3 Torrのガスプラズマでは100 nm
程度まで、それ以下の圧力のガスプラズマではシリコー
ン樹脂表面の20nmの厚さまでしか酸化されない。こ
れは、低圧力になる程膜内に拡散しにくいイオンの数が
多くなり、これが酸化反応の主体になるため膜内の酸化
が生じにくくなるものと考えられる。従って、段差密度
の不均一化に工9ウェハ面内でシリコーン樹脂の膜厚が
ばらつき、エッチバック後部分的にシリコーン樹脂が残
ったとしても、0−4 Torr以上のガス圧力の酸素
ガスプラズマで処理すれば、これが酸化膜となるため、
後の熱処理工程で汚染やクラックなどの問題が生じるこ
とがなくなる0このシリコーン樹脂の酸化膜への変換は
、膜収縮を伴なうためにできるだけ薄い膜厚で行なった
方が良く、膜の割れを考慮した場合、その膜厚は0.5
μm以下が望ましい。
以下実施例について説明する。
〔実施例1〕 シリコン基板上に1μm厚でなるアルミニウム配線バタ
7に形成し、この後SiH41Torr、  O@I 
Torr+ 420℃の条件で5iOt’t:3 pm
堆積した。
次に、シリコーン樹脂を2μmスピン塗布法により形成
し、CF、+35%H1の混合ガスプラズマによF) 
0.01 Torrの圧力下で3μmμmフェッチバッ
ク。その結果、平坦化された絶縁mを得た。
〔実施例2〕 シリコン基板上に1μm厚でなるアルミニウム配線バタ
yi形成し、この後SiH41Torr 、 0.1T
orr 、 420℃の条件でSiO,i2μm堆積し
た。次に、シリコーン樹脂を2μmスピン塗布法により
形成し、CF4.+ 35 % Htの混合ガスプラズ
マにより0.01 Torrの圧力下で1.5μmμm
フェッチバック。続いて、0.4 Torrの酸素ガス
プラズマにさらし、残ったシリコーン樹脂を酸化膜に変
え、平坦化絶縁@を得た。
(発明の効果) 以上説明したように、塗布膜としてエッチバック法で従
来用いられていたホトレジスト等の有機高分子にかわり
、シリコーン樹脂ケ用いることにより、絶縁膜露出後に
塗布膜のエツチング速度が速くなる問題を解決すること
ができる。
ま友、シリコーン樹脂は酸化膜に変えられるので、エッ
チバック後ウェハ上にシリコーン樹脂が残っても心配が
なく、その結果従来のような塗布膜の膜厚バラツキを考
慮した、必要以上のエッチバックの必然性はなくなる。
必要以上にエッチバックしなくても良いと言う利点は、
堆積する絶縁膜の膜厚の減少等にもつながるため、結果
としてスループット向上を図ることもできる効果を有す
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の工s會示す図、第2図はCF、 / 
H,系ガスプラズマでのシリコーン樹脂。 Sin、のエツチング速度を示す図であり、ホ3図はシ
リコーン樹脂を用いてエッチバックした時の平坦化度を
示す図、第4図は従来のエッチバック工程を示す。 1・・・・・・・・・・・・・・・基板2・・・・・・
・・・・・・・・・金属3.3’、ぎ′・・・・・・絶
縁膜 4・・・・・・・・・・・・・・・塗布膜第1図 第2図 ’10H2in CFc 第3図 エツリク゛Q鰺にp(、pm) 第4図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)凹凸を有する基板上に絶縁膜を堆積する工程と、
    該絶縁膜上にシリコーン樹脂を塗布する工程と、前記絶
    縁膜及び前記シリコーン樹脂をエッチングする工程を含
    むことを特徴とするエッチングによる平坦化膜の形成方
    法。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載の平坦化膜の形成方法
    において、エッチングする工程が、エッチング工程とガ
    スプラズマ処理工程から成ることを特徴とするエッチン
    グによる平坦化膜の形成方法。
  3. (3)特許請求の範囲第2項記載の平坦化膜の形成方法
    において、ガスプラズマ処理工程が少なくとも酸素を含
    むガスプラズマによる工程から成ることを特徴とするエ
    ッチングによる平坦化膜の形成方法。
  4. (4)特許請求の範囲第3項記載の平坦化膜の形成方法
    において、前記少なくとも酸素を含むガスプラズマは0
    .4Torr以上のガス圧力で形成されるものであるこ
    とを特徴とするエッチングによる平坦化膜の形成方法。
JP61024022A 1986-02-07 1986-02-07 エツチングによる平坦化膜の形成方法 Expired - Lifetime JPH0770517B2 (ja)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5347774A (en) * 1976-10-14 1978-04-28 Fujitsu Ltd Production of semiconductor device
JPS58102539A (ja) * 1981-12-14 1983-06-18 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPS59225529A (ja) * 1983-06-06 1984-12-18 Toshiba Corp 絶縁層の平坦化方法
JPS6265427A (ja) * 1985-09-18 1987-03-24 Nec Corp 平坦化方法

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