[發明專利]MIS半導體器件的制造方法

無效

• 申請號: 00103895.8
• 申請日: 1994-01-18
• 公開（公告）號: CN1362726A
• 公開（公告）日: 2002-08-07
• 發明（設計）人: 山崎舜平;竹村保彥
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L21/324;H01L21/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張志醒

本發明涉及一種通常稱為MIS半導體器件(也稱為絕緣柵半導體器件)的金屬(M)一絕緣體(I)一半導體(S)器件。上述的MIS半導體器件包括，例如，MOS晶體管和薄膜晶體管等等。

在現有技術中，采用自對準技術，制造MIS半導體器件。按照上述技術，在半導體基片或者半導體膜上面，形成柵電極，而它們之間設置一層柵絕緣膜，利用柵電極作為掩模，把雜質引入半導體基片或半導體膜中。熱擴散、離子注入、等離子摻雜和激光摻雜是引入雜質的典型方法。利用自對準技術，基本上可能使摻雜區(源和漏)的邊緣和柵電極邊緣對準，消除柵電極和摻雜區(可能產生寄生電容的結構)之間的重迭以及柵電極與摻雜區(可能減少有效遷移率)之間距離的分離。

然而，現有技術工藝存在下述問題，在摻雜區和它們的相鄰在柵電極下形成的有源區(溝道形成區)之間形成的空間載流子濃度梯度是太陡，于是，產生非常大的電場，特別是當對柵電極施加反向偏壓時增加漏電流(OFF電流)。

為了解決上述問題，本發明人和其他人發現，通過相對于摻雜區輕微地偏移柵電極，上述問題可能得到改善，而且，由可陽極氧化的材料形成柵電極和利用所提到的陽極氧化膜作掩模引入雜質，可能獲得300nm或更小的偏移，并且具有良好的重復性。

此外，就離子注入、等離子摻雜和其它方法，包括以高速把離子注入到半導體基片或者半導體膜中的情況來說，半導體基片或者膜的結晶性需要被改善(激活)，因為注入離子處的結構的結晶性，由于穿入離子而受到損傷。在現有技術中，已經實踐，通過采用600℃或較高的溫度加熱方法來改善結晶性，按照最近發展趨勢，要求較低的處理溫度。按照上述觀點，本發明人和其它人表明，利用激光或者相當的高強度光也能實行激活，并且，上述激活對于大量生產有顯著的優點。

圖2表示，根據上述基本原理制造薄膜晶體管的工藝步驟。首先，在整個基片201上面淀積底部絕緣膜202，然后，形成島狀的晶體半導體區203，在其上形成作為柵絕緣膜的絕緣膜204。再利用能陽極化的材料形成柵連線205(圖2(A))。

接著，陽極氧化柵連線，以便在柵連線的表面上，形成陽極氧化膜206，其厚度為300nm或更少，優選為250nm或更少。利用陽極氧化膜作為掩模，采用象離子注入或者離子摻雜那樣的方法引入雜質(例如磷(P))，形成摻雜區207(圖2(B))。

此外，從上面照射象激光那樣的高強度的光，以便激活引入雜質的區域(圖2(C))。

最后，淀積層間絕緣體208，在摻雜區上面開出各接觸孔，形成用于連接摻雜區的電極209，于是，完成了薄膜晶體管的制造(圖2(D))。

然而，發現在上述工藝中，在摻雜區和有源區(正好位于柵的下面和由兩摻雜區包圍的半導體區)之間的邊界(由圖2(C)中的x表示的)是不穩定的，并且長時間使用后，由于漏電流增加等等，會使可靠性降低。即從該工藝可見，有源區的結晶性，在整個工藝過程中基本上保持不變；另一方面，與有源區鄰接的摻雜區，在開始具有與有源區相同的結晶性，但是，在引入雜質的工藝過程中，它們的結晶性受到損傷。在連續的激光照射步驟中，修復了摻雜區，但是難于恢復原始的結晶性。此外，發現，特別是與有源區接觸的摻雜區部分，不能被充分地激活，因為那部分往往保持不受激光輻照。這使摻雜區和有源區之間的結晶性產生不連續性，會產生俘獲等。特別是當采用包括注入高速離子的方法引入雜質時，產生雜質離子散射和穿透柵極下面的區域，以致于損傷這些區域的結晶性。不可能用激光或者其它光激活柵電極下面的那個區域，因為它們是處于柵電極的掩蔽之下。

解決該問題的一種方法是從反面輻射激光或者其它光，以便激活這些區域。按照這種方法，可充分地激活有源區和摻雜區之間的邊界，因為柵連線不阻擋光。然而，這種方法需要基片材料是透光的，當然，利用硅片或者類似物作為基片時，不能使用這種方法，此外，多數玻璃材料不容易透過波長小于300nm的紫外光，因此，例如，實現極大生產率的KrF受激準分子激光(波長248nm)不能被利用。

由于上述問題，本發明的目的是提供一種MIS半導體器件，例如，MOS晶體管和薄膜晶體管，其中由于在有源區和摻雜區之間在結晶性方面實現連續性，增強了器件的可靠性。

本發明如此制作裝置，使得由高強度光源，例如激光或者閃光燈，發射的能量，從上面照射到摻雜區用于激活摻雜區，不僅摻雜區，而且與它相鄰的一部分有源區，特別是有源區和摻雜區之間的邊界，也受到光能的輻照。為了達到此目的，移掉一部分形成柵電極的材料。