專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法、半導(dǎo)體裝置以及曝光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法、半導(dǎo)體裝置以及曝光裝置。更詳細(xì)而言，涉及
具備在有源矩陣驅(qū)動方式中使用的薄膜晶體管以及配線層的半導(dǎo)體裝置的制造方法、使用 該方法適合制造的半導(dǎo)體裝置、以及在該制造方法中適合使用的曝光裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體裝置是具備利用半導(dǎo)體的電特性的有源元件的電子裝置。廣泛使用于音頻 設(shè)備、通信設(shè)備、計算機(jī)、家電設(shè)備等中。作為半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)，通常具備形成于玻璃基 板上的薄膜晶體管(Thin FilmTransistor :TFT)、以及以與該TFT連接的方式設(shè)置的柵極 配線、源極配線、漏極配線等的配線層。TFT在有源矩陣驅(qū)動方式的液晶顯示裝置等中，作為 控制像素的驅(qū)動的開關(guān)元件、驅(qū)動電路使用。近年，液晶顯示裝置的大型化和高精細(xì)化飛速 發(fā)展，因而對半導(dǎo)體裝置的高性能化提出了強烈要求，而且也對制造工序的高效率化提出 了要求。 作為TFT的結(jié)構(gòu)，通常在玻璃基板上層疊有半導(dǎo)體層、柵極絕緣膜、柵極電極和層 間絕緣膜，通過設(shè)置于層間絕緣膜的接觸孔將源極電極、漏極電極與半導(dǎo)體層連接，并將柵 極配線與柵極電極連接。另外，在源極電極連接有源極配線，在漏極電極連接有漏極配線。
但是，形成以這樣的柵極電極為代表的基底圖案，并在該基底圖案上形成源極電 極(配線層)等時，存在由于基底圖案的形狀引起半導(dǎo)體裝置的動作不良的情況。
具體而言，如圖6所示，當(dāng)在玻璃基板201上形成有層疊有半導(dǎo)體層202、柵極絕 緣膜203和柵極電極206的TFT ;柵極配線205a ;源極配線205b ;以及覆蓋它們的層間絕緣 膜211的形態(tài)的情況下，在與柵極配線205a、源極配線205b等的配線層205重疊的層間絕 緣膜211的上部，堆積在形成配線層205時產(chǎn)生的金屬殘渣200，存在有該金屬殘渣200引 起配線層205間的短路的情況。 對此，公開有下述方法當(dāng)在基板上形成有柵極電極等的基底圖案后，在該基底圖 案上涂敷具有絕緣性的感光性有機(jī)膜，從基板側(cè)以基底圖案作為掩模對感光性有機(jī)膜進(jìn)行 曝光，進(jìn)而進(jìn)行顯影，由此將感光性有機(jī)膜的一部分除去，使基底圖案平坦化(例如參照專 利文獻(xiàn)l 3。)。 但是，針對上述這樣的半導(dǎo)體裝置的制造尋求工序的高效率化，針對使基底圖案
平坦化的方法提出進(jìn)一步改善的要求。 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平1-165127號公報 專利文獻(xiàn)2 :日本特開平2-20828號公報 專利文獻(xiàn)3 :日本特開平8-23102號公報

發(fā)明內(nèi)容
例如，如上所述作為TFT的結(jié)構(gòu)，使用在玻璃基板上層疊有半導(dǎo)體層、柵極絕緣 膜、柵極電極和層間絕緣膜，通過設(shè)置于層間絕緣膜的接觸孔將源極電極和漏極電極與半導(dǎo)體層連接的結(jié)構(gòu)的情況下，當(dāng)形成將基底圖案平坦化的平坦化層時，能夠考慮如圖 5-1 5-6所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法。圖5-1 5-6是表示與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體裝 置的制造方法的一例的流程圖，各圖表示各制造階段的截面。 首先，如圖5-1所示，在玻璃基板101上形成半導(dǎo)體層102，進(jìn)而在基板101和半 導(dǎo)體層102上形成柵極絕緣膜103。接著，如圖5-2所示，在形成TFT的區(qū)域中形成柵極電 極106，而且在其他的區(qū)域中形成柵極配線105a和源極配線105b (配線層105)。接著，如 圖5-3所示，將厚度與柵極電極106、柵極配線105a、源極配線105b等同程度的感光性有機(jī) 膜109涂敷于全體。接著，如圖5-4所示，從玻璃基板101側(cè)將使所涂敷的感光性有機(jī)膜 109感光的波長的光110曝光，使感光性有機(jī)膜109硬化。此時，在柵極電極106、柵極配 線105a、源極配線105b等的用具有遮光性的金屬材料形成的部件上形成的感光性有機(jī)膜 109，通過柵極電極106、柵極配線105a以及源極配線105b將光110遮斷，因而不會發(fā)生硬 化。然后通過顯影工序?qū)⑽幢挥不母泄庑杂袡C(jī)膜109除去，形成如圖5-5所示的平坦化 層119。然后如圖5-6所示，在平坦化層119上能夠形成平坦的層間絕緣膜111。另外，在 層間絕緣膜lll和平坦化層119內(nèi)設(shè)置接觸孔，在該接觸孔內(nèi)，形成與半導(dǎo)體層102連接的 源極配線113b和漏極配線113c。 由此能夠形成平坦化層119，在其上形成的層間絕緣膜111也被平坦化，因而降低
了在配線層105間的短路的發(fā)生。但是，本發(fā)明的發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，根據(jù)該制造方法，將感光
性有機(jī)膜材料用作平坦化層的材料，僅將柵極電極、柵極配線等的導(dǎo)電性膜作為掩模進(jìn)行
曝光和顯影從而進(jìn)行平坦化層的圖案形成，因此在不能夠?qū)?dǎo)電性膜用作掩模的領(lǐng)域中，
已硬化的感光性有機(jī)膜殘留，例如發(fā)現(xiàn)在半導(dǎo)體層上殘留感光性有機(jī)膜。另外，發(fā)現(xiàn)在半導(dǎo)
體層上設(shè)置有開口部(接觸孔)的情況下等，有必要對已硬化的感光性有機(jī)膜進(jìn)行加工，進(jìn)
而，為了對這樣的已硬化的感光性有機(jī)膜進(jìn)行加工，需要新的額外的工序。 本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)狀而完成，其目的是提供設(shè)置有平坦化層而且使半導(dǎo)體層上的
加工容易的半導(dǎo)體裝置的制造方法；利用該制造方法適當(dāng)?shù)刂圃斓陌雽?dǎo)體裝置；以及適當(dāng)
地適用于該制造方法的曝光裝置。 本發(fā)明的發(fā)明者們，對高效率地制造具備平坦的層間絕緣膜的半導(dǎo)體裝置的方法 進(jìn)行了多種研究，關(guān)注使由配線層引起的凹凸平整的平坦化層。并且，發(fā)現(xiàn)即使在使用感光 性有機(jī)膜作為平坦化層的材料的情況下，也能夠通過在曝光時使用半導(dǎo)體層所吸收的波段 的光，將半導(dǎo)體層作為掩模使用，從而除去半導(dǎo)體層上的感光性有機(jī)膜，由此，不需要為了 形成接觸孔等重新進(jìn)行已硬化的感光性有機(jī)膜的加工，意識到能夠徹底解決上述課題，達(dá) 成本發(fā)明。 S卩，本發(fā)明是在基板上具有半導(dǎo)體層、和平坦化層的半導(dǎo)體裝置的制造方法，當(dāng)俯 視基板時上述平坦化層為包圍半導(dǎo)體層的形狀，上述制造方法包括在基板上形成半導(dǎo)體 層的工序；在半導(dǎo)體層上形成感光性有機(jī)膜的工序，上述感光性有機(jī)膜具有與半導(dǎo)體層的 光吸收波段重復(fù)的感光波段；和將該感光波段的光從基板側(cè)對感光性有機(jī)膜曝光，并對感 光性有機(jī)膜進(jìn)行顯影而形成平坦化層的工序。在下文對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)敘述。
根據(jù)本發(fā)明的制造方法制造的半導(dǎo)體裝置，在基板上具有半導(dǎo)體層、和俯視基板 時包圍半導(dǎo)體層的形狀的平坦化層。平坦化層將由設(shè)置在基板上的部件導(dǎo)致而產(chǎn)生的凹凸 平坦化。通過本發(fā)明的制造方法形成的平坦化層，以包圍半導(dǎo)體層的周圍的方式設(shè)置，實際并不存在于半導(dǎo)體層上。此外，由設(shè)置在半導(dǎo)體層上的部件，通常難以產(chǎn)生大的凹凸，因而 即使不特別設(shè)置平坦化層也可以。作為成為凹凸的原因的部件，能夠舉出與TFT連接的柵 極配線、源極配線、漏極配線、電容配線等的配線層。在這些配線層形成有多個的情況下，存 在例如以高功能化和高精細(xì)化為目的將配線間距(配線間的間隔)較窄地形成的情況，在 該情況下，在各配線層上和配線層間上形成的層間絕緣膜的表面產(chǎn)生較大的凹凸。另外，這 樣的凹凸使得難以對形成在層間絕緣膜上的配線層進(jìn)行適當(dāng)?shù)膱D案形成，引起"在層間絕 緣膜的上層和下層配線間發(fā)生短路"、"在層間絕緣膜的上層配線間發(fā)生短路"等的問題。根 據(jù)本發(fā)明形成的平坦化層，是為了抑制這樣的問題的發(fā)生而設(shè)置的。 根據(jù)本發(fā)明的制造方法制造的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)，只要將這樣的構(gòu)成要素作為必 須形成的要素，則是否包括其他的構(gòu)成要素都可以，例如，也可以在半導(dǎo)體層上具有柵極絕 緣膜、柵極電極等。另外，基板和半導(dǎo)體層是否為直接接觸均可，例如也可以在基板和半導(dǎo) 體層之間設(shè)置有絕緣膜等。并且，基板和平坦化層是否為直接接觸均可，例如也可以在基板 與平坦化層之間設(shè)置有絕緣膜等。 本發(fā)明的制造方法包括(1)在基板上形成半導(dǎo)體層的工序；(2)在半導(dǎo)體層上形 成感光性有機(jī)膜的工序，該感光性有機(jī)膜具有與半導(dǎo)體層的光吸收波段重復(fù)的感光波段； (3)將該感光波段的光從基板側(cè)對感光性有機(jī)膜曝光，并對感光性有機(jī)膜進(jìn)行顯影而形成 平坦化層的工序。本發(fā)明中，感光性有機(jī)膜是具有光硬化性的膜，接受到其感光波段的光時 硬化。感光性有機(jī)膜被形成于配線層間的情況較多，因而優(yōu)選具有絕緣性。
上述(1)的工序中，能夠使用通常的半導(dǎo)體層的形成方法。作為半導(dǎo)體層的材料， 例如能夠使用硅、鍺、硒等。在使用硅時，可以使用非晶硅和多晶硅中的任意一種。作為半 導(dǎo)體層的形成方法，例如能夠使用CVD(Chemical V即or D印osition :化學(xué)氣相淀積)法、 等離子體CVD法、低壓CVD法、常壓CVD法、遠(yuǎn)程CVD法等。 在上述(2)和(3)的工序中，首先，在半導(dǎo)體層上形成具有與半導(dǎo)體層的光吸收波 段重復(fù)的感光波段的感光性有機(jī)膜。此外，在該工序中，從制造工序的觀點出發(fā)，優(yōu)選感光 性有機(jī)膜不僅形成在半導(dǎo)體層而是形成在基板全體，當(dāng)在基板上配置有配線層、電極等的 部件的情況下，也可以形成在這些部件上。接著，將具有感光性有機(jī)膜的感光波段的光從基 板側(cè)對整個面進(jìn)行曝光(照射)從而使感光性有機(jī)膜感光而硬化。這樣一來，該感光波段 的光也在半導(dǎo)體層的光吸收波段，因此不僅配線層、電極等的導(dǎo)電性膜，半導(dǎo)體層也作為掩 模起作用，半導(dǎo)體層上的感光性有機(jī)膜未被曝光，不發(fā)生半導(dǎo)體層上的感光性有機(jī)膜的硬 化。另外，與此同時，對形成于半導(dǎo)體層上和導(dǎo)電性膜上以外的區(qū)域中的感光性有機(jī)膜進(jìn)行 曝光，因此感光性有機(jī)膜發(fā)生硬化。此外，無論感光性有機(jī)膜是否與半導(dǎo)體層直接接觸形成 均可，例如，也可以在感光性有機(jī)膜和半導(dǎo)體層之間設(shè)置有絕緣膜等。在本發(fā)明的制造方法 中，半導(dǎo)體層的光吸收波段和感光性有機(jī)膜的感光波段的重復(fù)的程度，只要是以感光性有 機(jī)膜不發(fā)生硬化而半導(dǎo)體層能夠進(jìn)行光吸收的程度重復(fù)即可。作為使這些波段重復(fù)的方 法，可以使用與感光性有機(jī)膜的感光波段相對應(yīng)選擇進(jìn)行照射的光的方法，也可以使用不 改變照射的光的波段，例如將多種感光性有機(jī)膜的材料進(jìn)行組合，使感光性有機(jī)膜的感光 波段與照射的光的波段、半導(dǎo)體層的光吸收波段相對應(yīng)的方法。 并且，接著通過顯影工序，半導(dǎo)體層上和導(dǎo)電性膜上的感光性有機(jī)膜被除去，另一 方面，在其他的區(qū)域中，已硬化的感光性有機(jī)膜殘留。由此，完成用于使設(shè)置在基板上的凹凸平坦化的平坦化層。像這樣根據(jù)本發(fā)明，能夠形成消除由配線層等導(dǎo)致而產(chǎn)生的凹凸的 平坦化層，并且除去在半導(dǎo)體層上形成的感光性有機(jī)膜。因此，在后續(xù)工序中不需要對半導(dǎo) 體層上的已硬化的感光性有機(jī)膜進(jìn)行加工，制造效率將得以提高。 上述制造方法，優(yōu)選還包括在半導(dǎo)體層上形成層間絕緣膜的工序；和在層間絕緣 膜的相對于半導(dǎo)體層重疊的區(qū)域中形成開口部的工序。在本說明書中的"層間絕緣膜"是 用于將半導(dǎo)體層與形成于其上的層分離的膜，只要具有絕緣性則不僅限于單層，也可以為 多層。另外，只要相對于半導(dǎo)體層重疊形成有層間絕緣膜，則在其他的區(qū)域中也可以形成有 層間絕緣膜，例如，也可以在柵極配線等的配線層上設(shè)置有層間絕緣膜。根據(jù)這樣的方法， 即使在半導(dǎo)體層上形成層間絕緣膜的情況下，也能夠不對感光性有機(jī)膜進(jìn)行加工而形成直 至達(dá)到半導(dǎo)體層的開口部(例如接觸孔)，制造效率得以提高。作為形成開口部的方法，例 如能夠舉例蝕刻法。此外，假如，為了對已硬化的感光性有機(jī)膜形成接觸孔，除在層間絕緣 膜形成接觸孔的工序之外，還需要進(jìn)行用于除去感光性有機(jī)膜的灰化、剝離等的處理，工序 變得非常復(fù)雜。 上述制造方法，優(yōu)選還包括在平坦化層上形成層間絕緣膜的工序，上述感光性有 機(jī)膜使用介電常數(shù)比層間絕緣膜的材料更低的材料形成。在本發(fā)明的制造方法中，平坦化 層用于使形成于基板上的配線等的凹凸平坦化，因此平坦化層大多配置于各配線層間。所 以，平坦化層優(yōu)選使用介電常數(shù)更低的材料形成，特別是層間絕緣膜形成于平坦化層上的 情況下，構(gòu)成平坦化層的感光性有機(jī)膜的材料為介電常數(shù)比層間絕緣膜的材料更低的材 料，從而能夠減低各配線層間產(chǎn)生的靜電電容，其結(jié)果是，得到例如能夠抑制在配線層中傳 遞的信號的延遲的半導(dǎo)體裝置。 本發(fā)明還是在基板上具有半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體裝置，上述半導(dǎo)體裝置具有俯視基板
時為包圍半導(dǎo)體層的形狀的平坦化層，上述平坦化層由具有與半導(dǎo)體層的光吸收波段重復(fù)
的感光波段的感光性有機(jī)膜形成。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置優(yōu)選使用上述本發(fā)明的制造方法制
作。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置所具備平坦化層，以包圍半導(dǎo)體層的周圍的方式設(shè)置，實質(zhì)上不存
在于半導(dǎo)體層上。在本發(fā)明中，半導(dǎo)體層的光吸收波段與感光性有機(jī)膜的感光波段重復(fù)的
程度，以感光性有機(jī)膜不發(fā)生硬化而半導(dǎo)體層能夠進(jìn)行光吸收的程度重復(fù)即可。 根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，通過平坦化層，能夠抑制形成于其上的結(jié)構(gòu)的臺階差
的發(fā)生，"層間絕緣膜的上層和下層配線間發(fā)生短路"、"在層間絕緣膜的上層配線間發(fā)生短
路"等的問題能夠得到改善。另外，平坦化層實質(zhì)上不存在于半導(dǎo)體層上，因此實際進(jìn)行制
造時，不需要對半導(dǎo)體層上的已硬化的感光性有機(jī)膜進(jìn)行加工。 上述半導(dǎo)體裝置，優(yōu)選在半導(dǎo)體層上具有層間絕緣膜，上述層間絕緣膜優(yōu)選在其 與半導(dǎo)體層重疊的區(qū)域中具有開口部。在半導(dǎo)體層上，通常在層間絕緣膜進(jìn)行形成用于將 半導(dǎo)體層和配線連接的開口部(接觸孔)的工序，因此在本方式中，實際進(jìn)行制造時，不需 要在層間絕緣膜形成開口部(接觸孔)的工序之外另外在半導(dǎo)體層上的已硬化的感光性有 機(jī)膜形成開口部(接觸孔)。 上述半導(dǎo)體裝置優(yōu)選在平坦化層上具有層間絕緣膜，上述感光性有機(jī)膜使用介電 常數(shù)比層間絕緣膜的材料更低的材料形成。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，平坦化層用于使形成 于基板上的配線等的凹凸平坦化，因此平坦化層大多配置在各配線層間。所以，平坦化層優(yōu) 選使用介電常數(shù)更低的材料形成，特別是在平坦化層上形成層間絕緣膜的情況下，構(gòu)成平
6坦化層的感光性有機(jī)膜的材料由介電常數(shù)比層間絕緣膜的材料更低的材料形成，從而能夠 減低在各配線層間產(chǎn)生的靜電電容，其結(jié)果是，得到例如能夠抑制在配線層中傳遞的信號 的延遲的半導(dǎo)體裝置。 本發(fā)明還是半導(dǎo)體裝置制造用的曝光裝置，上述半導(dǎo)體裝置在基板上具有半導(dǎo)體 層和平坦化層，上述平坦化層是將感光性有機(jī)膜形成圖案為當(dāng)俯視基板時包圍半導(dǎo)體層的 形狀而形成，上述曝光裝置具備光源，上述光源從基板側(cè)對感光性有機(jī)膜照射與半導(dǎo)體層 的光吸收波段和平坦化層的感光波段重復(fù)的波段的光。作為曝光裝置，能夠舉例具備光源、 透鏡、載物臺等的裝置。本發(fā)明的曝光裝置優(yōu)選能夠適用于上述本發(fā)明的制造方法。本發(fā) 明的曝光裝置，半導(dǎo)體層的光吸收波段與感光性有機(jī)膜的感光波段的重復(fù)的程度，只要能 夠發(fā)出以感光性有機(jī)膜不會硬化而半導(dǎo)體層能夠進(jìn)行光吸收的程度重復(fù)的光即可。例如， 因為作為半導(dǎo)體層材料適當(dāng)?shù)厥褂玫墓璧墓馕詹ǘ螢?08nm以下，所以優(yōu)選能夠發(fā)出具 有308nm以下的波段的光。本發(fā)明的制造裝置具備光源，該光源從基板側(cè)對感光性有機(jī)膜 照射與半導(dǎo)體層的光吸收波段和平坦化層的感光波段重復(fù)的波段的光，因此根據(jù)本發(fā)明的 制造裝置，能夠有效地制造具備平坦化層的半導(dǎo)體裝置，該平坦化層使由配線層等導(dǎo)致而 產(chǎn)生的凹凸平坦化。
發(fā)明的效果 根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，即使作為用于消除由配線層等導(dǎo)致的凹凸 的平坦化層使用感光性有機(jī)膜形成，也不會在半導(dǎo)體層上殘留已硬化的感光性有機(jī)膜，使 得進(jìn)行用于將半導(dǎo)體層和配線連接的接觸孔的形成等的加工變得容易，提高制造效率。


圖1-1是表示用實施方式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的制造流程的截面示意 圖，表示將半導(dǎo)體層2形成為島狀的階段。 圖1-2是表示用實施方式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的制造流程的截面示意 圖，表示形成有柵極絕緣膜3的階段。 圖1-3是表示用實施方式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的制造流程的截面示意 圖，表示形成有導(dǎo)電性膜4的階段。 圖l-4是表示用實施方式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的制造流程的截面示意 圖，表示形成有配線層5和柵極電極6的階段。 圖1-5是表示用實施方式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的制造流程的截面示意 圖，表示注入有離子8的階段。 圖1-6是表示用實施方式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的制造流程的截面示意 圖，表示形成有感光性有機(jī)膜9的階段。 圖1-7是表示用實施方式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的制造流程的截面示意 圖，表示已進(jìn)行曝光的階段。 圖1-8是表示用實施方式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的制造流程的截面示意 圖，表示形成有平坦化層19的階段。 圖1-9是表示用實施方式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的制造流程的截面示意 圖，表示在層間絕緣膜11形成有接觸孔12的階段。
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圖1-10是表示用實施方式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的制造流程的截面示 意圖，表示形成有源極配線13b和漏極配線13c的階段。 圖2是示意性地表示用實施方式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的立體圖。
圖3是表示用實施方式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的平面示意圖。
圖4是表示實施方式1中能夠作為感光性有機(jī)膜9的材料使用的聚酰亞胺(CBDA/ BAPP)的吸收光譜的圖表。 圖5-1是表示本發(fā)明相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造流程的 成有柵極絕緣膜103的階段。 圖5-2是表示本發(fā)明相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造流程的 成有配線層105和柵極電極106的階段。 圖5-3是表示本發(fā)明相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造流程的 成有感光性有機(jī)膜109的階段。 圖5-4是表示本發(fā)明相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造流程的 進(jìn)行曝光的階段。 圖5-5是表示本發(fā)明相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造流程的 成有平坦化層119的階段。 圖5-6是表示本發(fā)明相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造流程的 成有源極配線113b和漏極配線113c的階段。 圖6是現(xiàn)有技術(shù)的不具有平坦化層的半導(dǎo)體裝置的截面示意圖。
符號說明
1、101、201 :透明基板
2、102、202 :半導(dǎo)體層
2a :通道區(qū)域
2b :源極區(qū)域
2c :漏極區(qū)域
3、103、203 :柵極絕緣膜
4:導(dǎo)電性膜
5、105、205 :配線層
5a、105a、205a :柵極配線
5b、105b、205b :源極配線
6、106、206 :柵極電極
7 :抗蝕劑圖案
8 :離子
9、109:感光性有機(jī)膜
10 :光 11、111、211 :層間絕緣膜
12 :接觸孔
13b、113b :源極配線
13c、113c :漏極配線
例的截面示意圖，表示形 例的截面示意圖，表示形 例的截面示意圖，表示形 例的截面示意圖，表示已 例的截面示意圖，表示形 例的截面示意圖，表示形
8
19、119:平坦化層
200 :金屬殘渣
具體實施例方式
在下文中提出實施方式，對于本發(fā)明，雖然參照附圖進(jìn)行更加詳細(xì)地說明，但本發(fā)
明并不僅限定于該實施方式。(實施方式1) 圖1-1 1-10是表示用實施方式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的制造流程的 截面示意圖。各圖表示各制造階段的截面。 首先，在透明基板上形成半導(dǎo)體層。作為半導(dǎo)體層的形成方法，例如，能夠舉例通 過CVD法等在一面形成非晶硅層后，照射準(zhǔn)分子激光等使其熱熔融而結(jié)晶化，變成多晶硅 層的方法。 接著，在多晶硅層上涂敷抗蝕劑，進(jìn)行使用光致掩模的選擇曝光工序。接著進(jìn)行顯 影工序，以在多晶硅層上的規(guī)定的位置殘留抗蝕劑的方式進(jìn)行圖案化。接著，將該抗蝕劑圖 案作為掩模通過干式蝕刻法等對多晶硅層進(jìn)行蝕刻，將如圖1-1所示的島狀的半導(dǎo)體層2 形成在透明基板l上。然后，將半導(dǎo)體層2上的抗蝕劑圖案除去。此外，作為透明基板l的 材料，能夠使用玻璃、石英、塑料等。半導(dǎo)體層2的膜厚例如為50nm左右。
接著，如圖l-2所示，使用將TE0S(Tetra Ethyl Ortho Silicate :原硅酸四乙酯) 等作為材料的等離子體CVD法，將膜厚20 100nm的氧化膜(TEOS膜)堆積在透明基板1 和半導(dǎo)體層2上，形成柵極絕緣膜3。 接著，如圖l-3所示，使用濺射法等使導(dǎo)電性膜4堆積在柵極絕緣膜3上。導(dǎo)電性 膜4只要是將為了在后面進(jìn)行的從基板背面進(jìn)行曝光而使用的波長的光吸收或反射的膜 即可，沒有特別的限定，導(dǎo)電性膜4可以是單層和疊層的任意一種。導(dǎo)電性膜4能夠使用例 如氮化鉭(TaN)和鎢(W)的疊層結(jié)構(gòu)(下層TaN，上層W)，使各自的膜厚例如是TaN為 50nm左右，W為370nm左右。 接著，在導(dǎo)電性膜4上涂敷抗蝕劑，進(jìn)行使用光致掩模的選擇曝光工序。接著進(jìn)行 顯影工序，以在導(dǎo)電性膜4上的規(guī)定的位置殘留抗蝕劑的方式進(jìn)行圖案形成。接著，將抗蝕 劑圖案作為掩模使用干式蝕刻法等對導(dǎo)電性膜4進(jìn)行蝕刻，如圖l-4所示，形成柵極配線 5a、源極配線5b等的配線層5和柵極電極6。接著，除去配線層5和柵極電極6上的抗蝕劑 圖案。 接著，如圖l-5所示，首先在透明基板1和各部件上的、形成半導(dǎo)體層2的源極區(qū) 域和漏極區(qū)域的注入?yún)^(qū)域以外的區(qū)域中形成抗蝕劑圖案7，接著將該抗蝕劑圖案7和柵極 電極6作為掩模，以加速電壓20 80KeV、投配量(dose) 5 X 10—14 1 X 10—16cm2將磷離子8 注入至半導(dǎo)體層2中。由此，在半導(dǎo)體層2中，在與柵極電極6重疊的區(qū)域中形成通道區(qū)域 2a，在與柵極電極6重疊的區(qū)域以外的區(qū)域中形成高濃度地?fù)诫s有N型雜質(zhì)的源極區(qū)域2b 和漏極區(qū)域2c。此外，在形成P型半導(dǎo)體的情況下，此時以同樣的條件注入硼離子。然后， 以450 55(TC的溫度在半導(dǎo)體層2進(jìn)行熱退火，使已注入的離子活化。
接著，如圖1-6所示，在透明基板1和各部件上，以與配線層5和柵極電極6相同的 膜厚、或者更厚但不超過50nm程度的膜厚涂敷形成具有光硬化性的感光性有機(jī)膜9。此時作為所使用的感光性有機(jī)膜9的材料，能夠例舉負(fù)型抗蝕劑等。在本實施方式中，使用感光 波段與硅(半導(dǎo)體層)的光吸收波段重復(fù)的材料。由于通常硅吸收的波段為308nm以下， 因此作為感光性有機(jī)膜9，優(yōu)選使用感光波段為308nm以下的材料。 另外，此時感光性有機(jī)膜9，為了使接近的配線層5間的靜電電容的發(fā)生降低，優(yōu) 選使用在后文敘述的介電常數(shù)比層間絕緣膜的材料低的材料形成。作為層間絕緣膜的材 料，例如能夠使用氮化硅(SiN》、氧化硅(SiO》，但通過使用比氮化硅、氧化硅介電常數(shù)更 低的、例如感光性聚酰亞胺等的材料，能夠抑制在配線層5中傳遞的信號的延遲。此外，感 光性聚酰亞胺的介電常數(shù)為2. 5 3. 5，具有與SiNx的介電常數(shù)6 7和Si02的介電常數(shù) 3.9相比較小的值。上述感光性聚酰亞胺，能夠使用例如感光性聚酰亞胺涂層劑(商品名 負(fù)型Photoneece， TORAY公司制)。 圖4是表示實施方式1中能夠用作感光性有機(jī)膜9的材料的聚酰亞 胺(CBDA/BAPP)的吸收光譜的圖表(引用自Jpn. J.A卯l.Phys.Vo138(1999) Su卯l. 38-1PP. 176-179)。圖5的粗實線表示聚酰亞胺(CBDA/BAPP)的吸收光譜，聚酰亞 胺(CBDA/BAPP)的吸收光譜在硅吸收的308nm以下的波段中光吸收較大。因而，聚酰亞胺 (CBDA/BAPP)形成用于消除配線層5間的凹凸的平坦化層，而且作為用于使感光性有機(jī)膜9 不殘留在半導(dǎo)體層2上的材料適用。 接著，如圖l-7所示，從透明基板l的背面(與半導(dǎo)體層形成側(cè)的相反側(cè))對透明 基板1的整個面照射用于使感光性有機(jī)膜9硬化的光10。此時照射的光IO，是半導(dǎo)體層2 的源極區(qū)域2b和漏極區(qū)域2c進(jìn)行吸收的波段、并且是感光性有機(jī)膜9感光的波段的光。在 本實施方式中，由于使用具有308nm以下的光吸收波段的硅和具有308nm以下的感光波段 的感光性有機(jī)膜，因而優(yōu)選照射具有308nm以下的波段的光，使用具有照射這樣的光的機(jī) 構(gòu)的曝光裝置進(jìn)行照射是適當(dāng)?shù)摹?作為光源的種類，能夠舉例水銀燈、鹵素?zé)?、氙氣燈、金屬鹵化物燈等。在使用這些 光源的情況下，優(yōu)選使用能夠提取出308nm以下的波段的光的干涉濾波器。另外也可以使 用照射KrF準(zhǔn)分子激光(248nm)等的短波段的光的光源。作為曝光裝置的種類，能夠舉例 步進(jìn)式投影曝光裝置(st印per)、近接式曝光裝置、鏡面投影曝光裝置等。此外，在進(jìn)行背 面曝光的情況下現(xiàn)有技術(shù)中使用的曝光裝置，通常使用水銀燈作為光源，照射g線(Ag = 436nm) 、 h線(A h = 405nm) 、 i線(A i = 365nm)的混合而成的光，但是這樣的波長中，存 在有透過硅的光。 根據(jù)本實施方式，即使將光10照射至透明基板1的整個面，由于配線層5和柵極 電極6、以及半導(dǎo)體層2作為掩模起作用，因而配線層5、柵極電極6和半導(dǎo)體層2上以外的 感光性有機(jī)膜9硬化。然后，通過進(jìn)行顯影工序，配線層5、柵極電極6和半導(dǎo)體層2上的未 硬化的感光性有機(jī)膜9被除去。由此，如圖l-8所示使已硬化的感光性有機(jī)膜殘留，發(fā)揮消 除配線層5和柵極絕緣膜3所形成的臺階差的平坦化層19的作用。 接著，如圖1-9所示，在配線層5、柵極電極6、平坦化層19和半導(dǎo)體層2上形成層 間絕緣膜11。層間絕緣膜11例如使用CVD法等使50 500nm的氮化硅膜、氧化硅膜等堆 積而形成。 接著，在層間絕緣膜11上的形成接觸孔的區(qū)域以外的區(qū)域中形成抗蝕劑圖案。接 著，以抗蝕劑圖案作為掩模通過干式蝕刻法等對層間絕緣膜11的一部分進(jìn)行蝕刻，在層間絕緣膜11和柵極絕緣膜3形成貫通半導(dǎo)體層2為止的接觸孔12。然后，將層間絕緣膜11 上的抗蝕劑圖案除去。在現(xiàn)有技術(shù)中，在該層間絕緣膜11和柵極絕緣膜3之間，形成有由 已硬化的感光性有機(jī)膜形成的平坦化層，接觸孔的形成較為困難，但根據(jù)本實施方式，能夠 保持原狀地使用通常條件的蝕刻工序，不必重新進(jìn)行用于除去感光性有機(jī)膜的灰化、剝離 等的處理。 并且在最后，如圖1-10所示，在接觸孔12內(nèi)，用濺射法等形成與半導(dǎo)體層2的源 極區(qū)域2b和漏極區(qū)域2c連接的源極配線13b和漏極配線13c。作為源極配線13b和漏極 配線13c的材料，能夠舉例鈦(Ti)、鋁(Al)和鈦(Ti)的層疊結(jié)構(gòu)等。
圖2是示意性表示用實施方式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的立體圖。另外， 圖3是用實施方式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的平面示意圖。如圖2所示，用實施方 式1的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置，在基板1上具備半導(dǎo)體層2和柵極絕緣膜3，在半導(dǎo)體 層2上，隔著柵極絕緣膜3形成有柵極電極6。 在未形成半導(dǎo)體層2的區(qū)域中在柵極絕緣膜3上的一部分區(qū)域中，形成有柵極配 線5a、源極配線5b等的配線層5，并且形成有用于將由這些配線5導(dǎo)致產(chǎn)生的凹凸平坦化 的平坦化層19。圖2中以虛線所表示的部分為半導(dǎo)體層3。反之，在形成有半導(dǎo)體層3的 區(qū)域中在柵極絕緣膜3上未形成平坦化層19，其結(jié)果是，當(dāng)俯視基板1時，平坦化層19成為 包圍半導(dǎo)體層2的形狀。S卩，如圖3所示，用實施方式l的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置，具 有當(dāng)俯視基板時為包圍半導(dǎo)體層的形狀的平坦化層。這是由于，作為平坦化層19的材料的 感光性有機(jī)膜的感光波段，與半導(dǎo)體層2的光吸收波段重復(fù)，形成于半導(dǎo)體層2上的感光性 有機(jī)膜未被硬化從而被除去。 如圖2所示，柵極電極6形成于半導(dǎo)體層2上的一部分區(qū)域和柵極絕緣膜3上的
一部分區(qū)域中。在配線層5和柵極電極6上，未配置平坦化層。這是由于，具有感光性有機(jī)
膜的感光波段的光，不能夠透過配線層5和柵極電極6，所以形成于半導(dǎo)體層2上的感光性
有機(jī)膜未被硬化從而被除去。由此，形成于基板上的基底圖案全體被平坦化。 另外，雖然圖2和圖3中未表示，但在這些柵極絕緣膜3、柵極電極6、配線層5、平
坦化層19等上的全體都形成有層間絕緣膜。這樣形成的層間絕緣膜，由于基底圖案整體被
平坦化而成為"層間絕緣膜的上層和下層配線間發(fā)生短路"、"層間絕緣膜的上層配線間發(fā)
生短路"等問題得到改善的結(jié)構(gòu)。此外，層間絕緣膜的與半導(dǎo)體層重疊的區(qū)域中形成有開口
部，在其中形成有源極電極、漏極電極等的半導(dǎo)體元件所具備的各種電極。 實施方式1中作為平坦化層19的材料的感光性有機(jī)膜，使用介電常數(shù)比層間絕緣
膜的材料更低的材料形成，使得能夠進(jìn)一步減低接近的配線層5間的靜電電容的發(fā)生，能
夠得到進(jìn)一步抑制在配線層5中傳遞的信號的延遲的半導(dǎo)體裝置。 此外，本申請以2007年8月1日提出申請的日本國專利申請2007-200632號為基 礎(chǔ)，基于巴黎公約以及進(jìn)入國的法規(guī)主張優(yōu)先權(quán)。該申請的內(nèi)容的全體作為參照被編入在 本申請中。
1權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述半導(dǎo)體裝置在基板上具有半導(dǎo)體層和平坦化層，當(dāng)俯視基板時所述平坦化層為包圍半導(dǎo)體層的形狀，所述制造方法的特征在于，包括在基板上形成半導(dǎo)體層的工序；在半導(dǎo)體層上形成感光性有機(jī)膜的工序，所述感光性有機(jī)膜具有與半導(dǎo)體層的光吸收波段重復(fù)的感光波段；和將該感光波段的光從基板側(cè)對感光性有機(jī)膜曝光，并對感光性有機(jī)膜進(jìn)行顯影而形成平坦化層的工序。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述制造方法還包括在半導(dǎo)體層上形成層間絕緣膜的工序；和在層間絕緣膜的相對 于半導(dǎo)體層重疊的區(qū)域中形成開口部的工序。
3. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 所述制造方法還包括在平坦化層上形成層間絕緣膜的工序， 所述感光性有機(jī)膜使用介電常數(shù)比層間絕緣膜的材料更低的材料形成。
4. 一種半導(dǎo)體裝置，其在基板上具有半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體裝置的特征在于 該半導(dǎo)體裝置具有當(dāng)俯視基板時為包圍半導(dǎo)體層的形狀的平坦化層， 該平坦化層由感光性有機(jī)膜形成，所述感光性有機(jī)膜具有與半導(dǎo)體層的光吸收波段重復(fù)的感光波段。
5. 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 所述半導(dǎo)體裝置在半導(dǎo)體層上具有層間絕緣膜， 該層間絕緣膜在其與半導(dǎo)體層重疊的區(qū)域中具有開口部。
6. 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 所述半導(dǎo)體裝置在平坦化層上具有層間絕緣膜，所述感光性有機(jī)膜由介電常數(shù)比層間絕緣膜的材料更低的材料形成。
7. —種曝光裝置，其為半導(dǎo)體裝置制造用的曝光裝置，所述半導(dǎo)體裝置在基板上具有 半導(dǎo)體層和平坦化層，所述平坦化層是將感光性有機(jī)膜形成圖案為當(dāng)俯視基板時包圍半導(dǎo) 體層的形狀而形成，所述曝光裝置的特征在于具備光源，所述光源從基板側(cè)對感光性有機(jī)膜照射與半導(dǎo)體層的光吸收波段和平坦化 層的感光波段重復(fù)的波段的光。
全文摘要
本發(fā)明提供設(shè)置有平坦化層、同時使半導(dǎo)體層上的加工容易的半導(dǎo)體裝置的制造方法。通過該方法提供適當(dāng)?shù)刂圃斓陌雽?dǎo)體裝置以及適當(dāng)?shù)厥褂糜谠撝圃旆椒ㄖ械钠毓庋b置。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其為在基板上具有半導(dǎo)體層、和平坦化層的半導(dǎo)體裝置的制造方法，當(dāng)俯視基板時所述平坦化層為包圍半導(dǎo)體層的形狀，所述制造方法包括在基板上形成半導(dǎo)體層的工序；在半導(dǎo)體層上形成感光性有機(jī)膜的工序，所述感光性有機(jī)膜具有與半導(dǎo)體層的光吸收波段重復(fù)的感光波段；和將該感光波段的光從基板側(cè)對感光性有機(jī)膜曝光，并對感光性有機(jī)膜進(jìn)行顯影而形成平坦化層的工序。
文檔編號H01L29/423GK101765908SQ20088010111
公開日2010年6月30日 申請日期2008年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月1日
發(fā)明者內(nèi)田誠一, 小川裕之 申請人:夏普株式會社