[發明專利]半導體元件、半導體器件以及其制作方法

有效

• 申請號: 200910163535.X
• 申請日: 2004-04-22
• 公開（公告）號: CN101673769A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 石川明
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L29/78;H01L29/417;H01L27/02;H01L21/336;H01L21/28;H01L21/82
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 朱海煜;劉春元

技術領域

本發明涉及有微細結構(fine?structure)的半導體元件，比如 晶體管，尤其是場效應類型的晶體管，典型的是MOS(金屬氧化物半 導體，Metal?Oxide?Semiconductor)晶體管(下文中表示為MOSFET )或薄膜晶體管(Thin?Film?Transistor，下文中表示為TFT)，本 發明并且涉及有微細結構的半導體元件的制作方法、以及用微細結構 的半導體元件形成半導體器件的制作方法。

背景技術

近年來，對于包含半導體器件的電子裝置(如視頻攝像機、數字 攝像機、投影儀、個人計算機、便攜式計算機、攜帶電話和電子圖書 )減小尺寸、減輕重量和降低成本的需求日益增長。對于用戶來說， 電子裝置即使減小尺寸、減輕重量，而不減低其性能是理所應當的要 求。而且，用戶要求電子裝置的性能不斷提高。電子裝置的功能和性 能取決于構成電子裝置的系統的LSI(大規模集成電路)的特性和電 子裝置的顯示部分中的顯示器件的特性。相應地，關于LSI等的半導 體器件的微細化、高集成化，以及顯示器件的高亮度化、高精細化的 研究開發正在積極地進行。通過提高微型化和集成的程度，更多的功 能可以搭載在一個芯片上，這就可以實現滿足減小尺寸、減輕重量和 高性能化要求的電子裝置，另外，在顯示器件中，通過增加像素數量 可實現高精細的圖像顯示。

另外，例如“芯片上系統(system?on?chip)”的提案被提出來， 該芯片上系統在一個芯片中將構成一個系統(功能電路)的電路如 MPU(微計算機)、存儲器和I/O接口等安裝在單片(monolithic) 上，以實現高速度、高可靠性和低電功率消耗。此外，“面板上系統 (system?on?panel)”的提案也被提出來，該面板上系統用TFT形 成上述系統(功能電路)，并將顯示面板形成在相同的襯底上。為了 實現上述芯片上系統或面板上系統，高集成化的技術開發正在進行。 此外，為了用TFT形成上述系統(功能電路)，有必要制作開關速度 快的TFT。因此，在提高TFT的半導體區域的結晶性的同時，更加需 要TFT元件的微細化，所以，正在努力嘗試縮小半導體元件的各個部 分的尺寸(布線幅寬、溝道幅寬、接觸孔的直徑等)。

在此，即使說半導體器件的高集成化、微細化上的微細化水準取 決于對準控制(alignment?control)、縮小投影露光的加工技術或 蝕刻技術也不過分。

圖7A示出了半導體元件的制作工藝，半導體元件的典型例子為 TFT。在襯底701上形成底層膜702，并在底層膜702上形成半導體 區域703，且在其上形成柵絕緣膜704。然后，在柵絕緣膜上形成導 電膜，蝕刻該導電膜以形成柵電極705。接著，用柵電極705作為掩 膜，給半導體區域添加雜質，并進行激活，以形成源區703a、漏區 703b、以及溝道形成區703c。然后在其上形成作為層間絕緣膜706 的絕緣膜。接下來，涂敷抗蝕膜(沒有圖示出)，執行該抗蝕膜的曝 光以及顯像以形成抗蝕膜掩膜708a至708c。然后，執行蝕刻并用抗 蝕膜掩膜708a至708c作為蝕刻掩膜，將和半導體區域的源區703a 以及漏區703b連接的接觸孔707a、707b開口。

接著，如圖7B所示，在接觸孔707a、707b處形成源電極709a 和漏電極709b，這樣就形成了TFT。

在制作半導體元件、尤其是有微細結構的半導體元件的工藝中， 由于在形成抗蝕膜掩膜708a至708c時的光掩膜的定位錯位，導致如 圖7C所示的柵電極715和源電極719a或和漏電極719b產生短路的 問題。如果柵電極715和源電極719a或和漏電極719b產生短路，該 半導體元件就不能正常工作，由此導致含有該半導體元件的半導體器 件的成品率降低。

為了防止上述問題，在形成接觸孔的情形中，必須精確控制以下 的精度：為形成抗蝕膜掩膜的曝光工藝的定位精度；縮小投影曝光的 加工技術的精度；在抗蝕膜的顯像后形成的抗蝕膜掩膜的完成尺寸； 在蝕刻層間絕緣膜以給接觸孔開口時的橫向方向的蝕刻量等，如此， 半導體器件的制造變得相當困難。