JPS63260038A - Flattening of layer insulation film - Google Patents
Flattening of layer insulation filmInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は平坦化方法に関し、特に段差部と平坦化膜のエ
ツチング速度を制御して平坦化を行う平坦化方法に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a planarization method, and more particularly to a planarization method that performs planarization by controlling the etching rate of a step portion and a planarization film.
本発明は、基板上に形成された段差部上に平坦化膜を形
成し、エツチングする平坦化方法において、段差上に不
純物を含有するガラス層を形成した段差部を形成し、該
段差部上に回転塗布ガラス膜を形成して平坦化し、所定
不純物濃度を有する上記不純物を含有するガラス層に対
して上記回転塗布ガラス膜の熱処理温度を制御して両者
のエツチング速度を制御し、ウェットエツチングして平
坦化する方法により、膜に対するダメージが少なく、か
つ安価で、ステップカヴアレッジの良好な平坦化を可能
にしたものである。The present invention is a planarization method in which a planarizing film is formed on a step portion formed on a substrate and then etched. A spin-coated glass film is formed and flattened, and the impurity-containing glass layer having a predetermined impurity concentration is wet-etched by controlling the heat treatment temperature of the spin-coating glass film to control the etching rate of both. This method causes less damage to the film, is inexpensive, and enables good planarization of step coverage.
従来の平坦化方法において、例えば半導体装置の多層配
線プロセスでCVD (化学気相成長)膜だけを用いて
下層配線上に層間絶縁膜を形成する場合には、下層配線
の段差の起伏に従って均一に膜が成長するため、段差部
分の起伏は緩和されず表面に凹凸が残ってしまう。この
ためさらにその上に主層配線層などを形成しようとする
とステンブカブアレンジ(被覆性)が悪くなり、配線の
断切れやショートが発生し易くなるという問題があった
・
そこで最近では、層間絶縁膜など平坦化を要する膜を形
成する場合には、CVDなどを使って下地段差上にPS
G (リン・ケイ酸ガラス)膜を形成後、アルコールな
どの溶媒にSin、などを溶かしたSOG (スピン・
オン・グラス)膜を使って表面を平坦化し、さらにRI
Eを用いて全面を均一にエツチングバックする方法によ
り、所望の厚さで平坦化した面を持った膜を形成するこ
とが行われている。In conventional planarization methods, for example, when forming an interlayer insulating film on a lower layer wiring using only a CVD (chemical vapor deposition) film in a multilayer wiring process of a semiconductor device, it is uniformly formed according to the undulations of the steps of the lower layer wiring. As the film grows, the undulations at the stepped portions are not alleviated and unevenness remains on the surface. For this reason, if you try to form a main wiring layer on top of it, the wiring arrangement (coating) becomes poor, and there is a problem that wiring breaks and short circuits are more likely to occur.Recently, interlayer insulation When forming a film that requires planarization, such as a film, use CVD or the like to apply PS on the underlying step.
After forming a G (phosphorus silicate glass) film, SOG (spin glass) is prepared by dissolving Sin, etc. in a solvent such as alcohol.
Planarize the surface using a film (on glass), and then apply RI.
A film having a desired thickness and a flattened surface is formed by uniformly etching back the entire surface using E.
上記したように、従来の平坦化方法ではPSG膜とSO
G膜を使って表面を平坦化し、さらにRIEを使って全
面を均一にエツチングバックする方法が探られていたが
、エツチングに使われるRIEの使用はコストがかかる
と共に、膜自体にダメージを与えて絶縁耐圧性を下げて
しまうという問題がある。As mentioned above, in the conventional planarization method, PSG film and SO
A method of flattening the surface using a G film and then uniformly etching back the entire surface using RIE was being explored, but using RIE, which is used for etching, is costly and can damage the film itself. There is a problem in that the dielectric strength is lowered.
一方、希フッ酸などを使ったウェットエツチングでは一
般にPSGの方がエツチングレートが大きいため、SO
Gとのエツチングレートの制御が容易でないという問題
がある。On the other hand, in wet etching using dilute hydrofluoric acid, etc., PSG generally has a higher etching rate, so SO
There is a problem in that it is not easy to control the etching rate with G.
そこで本発明の目的は、上記問題点を解決することので
きる平坦化方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a planarization method that can solve the above problems.
上記問題点を解決するため本発明は、基板上に形成され
た段差部上に平坦化膜を形成しエツチングする平坦化方
法において、段差上に不純物を含有するガラス層を形成
した段差部を形成する工程と、該段差部上に回転塗布ガ
ラス膜を形成し平坦化する工程とからなり、所定不純物
濃度を有する上記不純物を含有するガラス層に対して上
記回転塗布ガラス膜の熱処理温度を制御して両者のエツ
チング速度を制御し、ウェットエツチングして平坦化す
る方法をとる。In order to solve the above problems, the present invention provides a planarization method in which a flattening film is formed on a step formed on a substrate and then etched. and a step of forming and flattening a spin-coated glass film on the stepped portion, the heat treatment temperature of the spin-coating glass film being controlled for the impurity-containing glass layer having a predetermined impurity concentration. A method is used in which the etching speed of both is controlled and flattening is performed by wet etching.
以下、本発明の平坦化方法を本発明を例示する第1図(
81(b) (C) (d)を参照して説明する。The planarization method of the present invention will be explained below with reference to FIG.
81(b)(C)(d).
本発明の平坦化方法は、第1回答図に例示の如く、基板
1上に形成された段差部2上に平坦化膜を形成しエツチ
ングする平坦化方法であるが、本発明の方法は段差3上
(第1図(a))に不純物を含有するガラス層4を形成
した段差部2を形成する工程(第1図(b))と、該段
差部2上に回転塗布ガラス膜5を形成し平坦化する工程
(第1図(C))とからなり、所定不純物濃度を有する
上記不純物を含有するガラス層4に対して上記回転塗布
ガラス膜5の熱処理温度を制御することにより両者のエ
ツチング速度を適切に制御し、ウェットエツチングして
平坦化する(第1図(d))ものである。The planarization method of the present invention is a planarization method in which a planarization film is formed on the step portion 2 formed on the substrate 1 and etched, as illustrated in the first answer diagram. Step 3 (FIG. 1(b)) of forming a stepped portion 2 on which a glass layer 4 containing impurities is formed (FIG. 1(a)), and forming a spin-coated glass film 5 on the stepped portion 2. The step of forming and flattening the impurity-containing glass layer 4 having a predetermined impurity concentration is controlled by controlling the heat treatment temperature of the spin-coated glass film 5. The etching rate is appropriately controlled and wet etching is performed to flatten the surface (FIG. 1(d)).
上記段差部2とは、基板1の段差3上に不純物を含有す
るガラス層4を形成してできる段差をいう。The step portion 2 refers to a step formed by forming the glass layer 4 containing impurities on the step 3 of the substrate 1.
上記不純物を含有するガラス層4とは、適宜の不純物と
その濃度を持ったガラス層であって、例えば不純物の種
類によってPSG (リン・ケイ酸ガラス) 、BSG
(ホウ素・ケイ酸ガラス)、ASSG(ヒ素・ケイ酸
ガラス)などを好ましく用いることができる。PSGの
場合を例にとると、リン濃度が高い程ウェットエツチン
グに対するエツチングレートが大きくなる。The above impurity-containing glass layer 4 is a glass layer containing appropriate impurities and their concentration, such as PSG (phosphorus silicate glass) or BSG depending on the type of impurity.
(boron/silicate glass), ASSG (arsenic/silicate glass), etc. can be preferably used. Taking the case of PSG as an example, the higher the phosphorus concentration, the higher the etching rate for wet etching.
上記回転塗布ガラス膜5とは、回転塗布によって形成さ
れるガラス膜であって、−11Rに5OG(スピン・オ
ン・グラス)と呼称され、アルコールなどの溶媒に5i
n1などを溶かしたものが使われる。SOGは回転塗布
されるので、表面の凹部にSOGが入り込んで表面を平
坦化することができる。このSOGは、本発明者らの知
見によると、SOGの塗布後に行うアニール処理温度が
低い程ウェットエツチングに対するエツチングレートが
大きくなることがわかった。The spin-coated glass film 5 is a glass film formed by spin-coating, and is called -11R 5OG (spin-on glass), and is coated with 5I in a solvent such as alcohol.
A solution of n1 etc. is used. Since the SOG is applied by spin, the SOG can enter into the recesses on the surface and flatten the surface. According to the findings of the present inventors, it has been found that the etching rate of this SOG with respect to wet etching increases as the temperature of the annealing treatment performed after application of the SOG is lower.
このように本発明は、不純物を含有するガラス層4 (
例えばPSG)と回転塗布ガラス膜5 (SOG)と
のウェットエツチングに対するエツチングレートをそれ
ぞれ制御することにより平坦化を達成するものであるが
、このような方法は従来行われていなかったことである
。In this way, the present invention provides a glass layer 4 containing impurities (
For example, planarization is achieved by controlling the etching rates for wet etching of PSG) and spin coating glass film 5 (SOG), but such a method has not been used in the past.
上記平坦化のためのウェットエツチングには、例えばフ
ッ酸などを適宜の割合の水で希釈した溶液等を用いて行
うことができる。The wet etching for planarization can be performed using, for example, a solution prepared by diluting hydrofluoric acid with water in an appropriate proportion.
上記したように、本発明は、所定不純物濃度を有する不
純物を含有するガラス層4に対して、前記段差部2上に
形成した回転塗布ガラス膜5の熱処理温度を制御して両
者のエツチング速度を適正なものとし、このようにして
ウェットエツチングして平坦化を行うので、RIEなど
を用いるときのダメージなどが発生することが避けられ
、安定な品質の平坦化膜を安価に得ることができ、よっ
て良好なステップカヴアレンジが得られる。As described above, the present invention controls the heat treatment temperature of the spin-coated glass film 5 formed on the stepped portion 2 to increase the etching rate of the glass layer 4 containing impurities having a predetermined impurity concentration. Since the planarization is performed by wet etching in this manner, it is possible to avoid damage when using RIE, etc., and to obtain a planarization film of stable quality at a low cost. Therefore, a good step cover arrangement can be obtained.
以下、本発明の平坦化方法の一実施例を第1図を参照し
ながら詳細に説明する。なお当然のことであるが、以下
の実施例は本発明の一例を示すもので、本発明はこの例
にのみ限定されない。Hereinafter, one embodiment of the planarization method of the present invention will be described in detail with reference to FIG. It should be noted that, as a matter of course, the following example shows an example of the present invention, and the present invention is not limited only to this example.
第1図(a)〜(d)は本実施例の平坦化工程を示す断
面図であり、第2図はウェットエツチングにおけるPS
GとSOGのエツチングレートの相関関係図である。FIGS. 1(a) to (d) are cross-sectional views showing the planarization process of this example, and FIG. 2 is a PS in wet etching.
FIG. 3 is a diagram showing the correlation between G and SOG etching rates.
本実施例は、本発明の平坦化方法を、MOS LSIの
多層配線プロセスにおける平坦化した層間絶縁膜の形成
に適用したものである。In this example, the planarization method of the present invention is applied to the formation of a planarized interlayer insulating film in a multilayer wiring process of MOS LSI.
本実施例では、第1図(alに示す如く、基板1上にポ
リシリコンで下層配線を形成する。これが段差3を形成
することになる。In this embodiment, as shown in FIG. 1 (al), a lower layer wiring is formed of polysilicon on a substrate 1. This forms a step 3.
次いで第1図(blに示す如く、段差3上に不純物を含
有するガラス層(ここではリン濃度5.2 WT%のP
SGを使用)4をCVDによって全面に均一に成長させ
る。こうすると、段差3を反映して不純物を含有するガ
ラス層4による段差部2ができる。Next, as shown in FIG.
(using SG) 4 is grown uniformly over the entire surface by CVD. In this way, a step portion 2 is formed by the glass layer 4 containing impurities, reflecting the step 3.
次に第1図(C1に示す如く、段差部2上に回転塗布ガ
ラス膜(SOG)5をコーティングして一度平坦化した
後、PSGとSOGをアニール温度850℃程度で熱処
理して焼き固める。この状態におけるPSGとSOGの
エツチングレートは次表に示す如きものである(比較の
ため純5i02についても示す)。Next, as shown in FIG. 1 (C1), a spin coated glass film (SOG) 5 is coated on the stepped portion 2 and once flattened, the PSG and SOG are heat treated at an annealing temperature of about 850° C. and baked to harden. The etching rates of PSG and SOG in this state are as shown in the following table (pure 5i02 is also shown for comparison).
なお上記表において本実施例で使用したエツチング溶液
は、市販のフン酸溶液5に対して100の割合の水で希
釈したものを使い、またSOGは東京応化製 OCD、
5t−40310を使用し、アニール時間は30分と
した。In the table above, the etching solution used in this example was diluted with water at a ratio of 5 parts to 100 parts of a commercially available hydronic acid solution, and SOG was OCD manufactured by Tokyo Ohka;
5t-40310 was used, and the annealing time was 30 minutes.
本実施例ではアニール温度を850℃として、前記表に
示す如く、エツチングレートはリン濃度5.2WT%の
PSG膜が1400人/winで、SOG膜が1100
人/ winとほぼ1:工程度を基準にして、ややPS
G膜のエツチングレートを高くしである。これは第1図
(C)で見られるようにPSG膜の段差部2の盛り上が
った形状を修正して平坦化するためである。In this example, the annealing temperature was 850°C, and as shown in the table above, the etching rate was 1400 etching/win for the PSG film with a phosphorus concentration of 5.2% and 1100 etching for the SOG film.
Human/win and almost 1: Slightly PS based on process level
The etching rate of the G film is increased. This is to correct and flatten the raised shape of the stepped portion 2 of the PSG film as seen in FIG. 1(C).
第2図は前記表のPSG、!=SOGの関係をグラフに
したものであるが、PSGのリン濃度だけを5.2訂%
から前後させた状態を示す破線から理解されるように、
両者のエツチングレート比を本実施例ではほぼ1:工程
度としたが、所望のエツチング形状に応じてアニール温
度及びPSGのリン濃度をかえることにより、適宜のエ
ツチングレート比を選択することが可能なのである。本
発明における「平坦化」とは、このようにエツチングレ
ート比により所望の形状を得ることを広く意味するもの
であり、厳密な平坦化に限定されるものではない。Figure 2 shows the PSG of the table above, ! = This is a graph of the SOG relationship, but only the phosphorus concentration of PSG is 5.2%
As can be understood from the dashed line showing the state of moving back and forth from
In this example, the etching rate ratio between the two was approximately 1:process, but it is possible to select an appropriate etching rate ratio by changing the annealing temperature and the phosphorus concentration of PSG depending on the desired etching shape. be. In the present invention, "flattening" broadly means obtaining a desired shape by changing the etching rate ratio, and is not limited to strict flattening.
以上のようにして、PSGとSOGのエツチングレート
比を適切に4つてフッ酸でウェットエツチングする方法
により、層間絶縁膜を平坦化することができた0本実施
例の平坦化方法は、従来のRIEを使う平坦化方法と異
なり、眉間絶縁膜にダメージを与えることがなく、また
安いコストで実現できる。このようにして得られた平坦
化された層間絶縁膜上はステップカヴアレッジが良好な
ため、上層配線の形成に好適である。また凹凸のある層
間絶縁膜等の上にアルミニウム配線などを形成しようと
するとレジストのパターニング形状が歪んでしまうため
従来は反射防止膜(ARC)や多層レジストなどを使っ
ていたが、本実施例の平坦化方法によれば必ずしもこれ
らを使う必要もない。As described above, the interlayer insulating film could be planarized by wet etching with hydrofluoric acid at an appropriate etching rate ratio of 4 between PSG and SOG. Unlike the planarization method using RIE, this method does not damage the glabellar insulating film and can be realized at low cost. The planarized interlayer insulating film thus obtained has good step coverage and is therefore suitable for forming upper layer wiring. Furthermore, if an aluminum wiring or the like is formed on an uneven interlayer insulating film, etc., the patterned shape of the resist will be distorted. According to the flattening method, it is not necessary to use these.
なお本実施例ではMOS LSIの多層配線プロセスに
おける平坦化方法について述べたが、当然のことながら
バイポーラLSIやそれ以外の半導体装置の製造プロセ
スにも用いることができる。Although this embodiment has described a planarization method in a multilayer wiring process for MOS LSI, it goes without saying that it can also be used in manufacturing processes for bipolar LSI and other semiconductor devices.
上記したように、本発明の平坦化方法は、平坦化膜への
ダメージが少なく、かつ安価に信頬性高く平坦化するこ
とが可能であり、この平坦化方法によって上層配線など
のステップ力ヴアレッジを良好にすることができた。As described above, the planarization method of the present invention causes less damage to the planarization film, and can perform planarization at low cost and with high reliability. I was able to make it good.
第1図(al〜(d)は本実施例の平坦化工程を示す断
面図であり、第2図はウェットエツチングにおけるPS
GとSOGのエツチングレートの相関関係図である。
1・・・・基板、2・・・・・・段差部、3・・・・段
差(下層配線)、4・・・・・・不純物を含有するガラ
ス層、5・・・・・・回転塗布ガラス膜。Figures 1 (al to d) are cross-sectional views showing the planarization process of this example, and Figure 2 is a PS in wet etching.
FIG. 3 is a diagram showing the correlation between G and SOG etching rates. 1...Substrate, 2...Step portion, 3...Step (lower layer wiring), 4...Glass layer containing impurities, 5...Rotation Coated glass membrane.
Claims (1)
チングする平坦化方法において、段差上に不純物を含有
するガラス層を形成した段差部を形成する工程と、 該段差部上に回転塗布ガラス膜を形成し平坦化する工程
と、からなり 所定不純物濃度を有する上記不純物を含有するガラス層
に対して上記回転塗布ガラス膜の熱処理温度を制御して
両者のエッチング速度を制御し、ウェットエッチングし
て平坦化することを特徴とする平坦化方法。[Claims] A planarization method in which a planarization film is formed on a step formed on a substrate and etched, comprising: forming a step in which a glass layer containing an impurity is formed on the step; forming and flattening a spin-coated glass film on the stepped portion; and controlling the heat treatment temperature of the spin-coating glass film on the impurity-containing glass layer having a predetermined impurity concentration to increase the etching rate of both. A planarization method characterized by controlling wet etching and planarization.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9412487A JPS63260038A (en) | 1987-04-16 | 1987-04-16 | Flattening of layer insulation film |
Applications Claiming Priority (1)
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JP9412487A JPS63260038A (en) | 1987-04-16 | 1987-04-16 | Flattening of layer insulation film |
Publications (1)
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JPS63260038A true JPS63260038A (en) | 1988-10-27 |
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JP9412487A Pending JPS63260038A (en) | 1987-04-16 | 1987-04-16 | Flattening of layer insulation film |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS63260038A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4988405A (en) * | 1989-12-21 | 1991-01-29 | At&T Bell Laboratories | Fabrication of devices utilizing a wet etchback procedure |
CN108133887A (en) * | 2017-12-04 | 2018-06-08 | 扬州国宇电子有限公司 | Flattening method based on deep etching |
-
1987
- 1987-04-16 JP JP9412487A patent/JPS63260038A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH03293727A (en) * | 1989-12-21 | 1991-12-25 | American Teleph & Telegr Co <Att> | Device manufacture using wet etching process |
CN108133887A (en) * | 2017-12-04 | 2018-06-08 | 扬州国宇电子有限公司 | Flattening method based on deep etching |
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