[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有多个半导体元件的半导体器件及其制造方法。

背景技术

在当多个半导体元件设置在绝缘表面上的情况下，使用这样一种方法，即 通过蚀刻处理将绝缘表面上所形成的半导体层处理成多个岛形半导体层。半导 体元件具有多个薄膜的层叠层结构，并且在平面型薄膜晶体管的情况下，层叠 了栅极绝缘层，以便覆盖那些被分隔开从而具有岛形的多个半导体层。

被处理成岛形的半导体层在其边缘部分都具有台阶(step)；因此，在这 种边缘部分引起了缺陷，使得栅极绝缘层很薄且该膜易于受到损坏。

这引起了半导体器件的诸多特性缺陷，使得当栅极绝缘层太薄时在栅极电 极和半导体层之间有漏电流在流动，并且当栅极绝缘层受到破坏时栅极电极和 半导体层彼此接触并且发生短路。

为了解决上述问题，便执行了一种方法，其中层叠了两个形状彼此不同的 栅极绝缘层，半导体层边缘部分的台阶缓和了，并且覆盖得以改进(例如，参 照专利文献1：日本公开的专利申请H10-242471)。

发明内容

然而，在上述用于缓和台阶的方法中，根据半导体层和栅极绝缘层的厚度， 半导体层因接触而与栅极电极发生短路以及漏电流等缺陷无法得到足够程度 地抑制。特别是，当半导体元件小型化时，出现了显著产生漏电流的问题(例 如，栅极长度小于或等于1微米)。

本发明的目的是，提供一种高度可靠的半导体器件以及制造这种半导体器 件的方法，其中栅极电极与半导体层之间的短路以及因半导体层被栅极绝缘层 覆盖得不充分而导致的漏电流等缺陷均得到抑制。

在本发明中，为了在绝缘表面上形成多个半导体元件，用作半导体元件的 元件区域以及具有高阻抗且还具有将多个元件区域电隔离开的功能的元件隔 离区域均形成于连续的半导体层中，而并未将半导体层分割成具有岛形的多个 半导体层。

通过将至少一种或多种杂质元素(氧、氮和碳)选择性添加到连续的半导 体层中以便电隔离多个元件，便形成了上述元件隔离区域。其中添加了对导电 率没有贡献的杂质元素的元件隔离区域变得具有高阻抗，因为对提高导电率并 无贡献的杂质元素的混合导致导电率减小了，并且因为当添加杂质元素时对半 导体层有物理冲击(这也可以被称为所谓的溅射效应)所以结晶度也减小了。 注意到，在本发明中，对导电率没有贡献的杂质元素是指对提高导电率没有贡 献的杂质元素。在变得具有高阻抗的元件隔离区域中，多个元件可以被电隔离， 因为电子场效应迁移率也减小了。另一方面，未添加杂质元素的区域可以被用 作元件区域，因为能够用作元件的电子场效应迁移率得以保持。

注意到，元件区域也包括在本说明书中形成元件之前的元件形成区域。因 此，在元件制造过程中，在半导体层中由高阻抗的元件隔离区域所隔离的元件 形成区域被称为元件区域，即使当元件尚未完成时也如此(在形成其它电极层 和绝缘层的那一步之前)。

在形成元件隔离区域的情形中添加(引入)对导电率并无贡献的杂质元素 时，可以使用离子注入方法、(离子)掺杂方法等。

元件隔离区域的电阻率最好大于或等于1×10¹⁰Ω·cm，杂质元素(比如氧、 氮或碳)的浓度最好大于或等于1×10²⁰cm^-3并小于4×10²²cm^-3。

可以这样讲，元件隔离区域是非晶的，因为添加杂质元素导致结晶度减小 了。另一方面，元件区域是结晶半导体层；因此，在元件区域中形成半导体元 件的情形中，其沟道形成区域的结晶度高于元件隔离区域的结晶度，并且可以 获得用于半导体元件的高电子电场迁移率。

作为被添加到元件隔离区域中的杂质元素，可以使用稀有气体元素，比如 氩(Ar)、氖(Ne)、氪(Kr)或氙(Xe)。当除了添加氧、氮和碳以外进一 步添加质量比较大的稀有气体元素时，对半导体层的物理冲击可能会增大，因 此，结晶度可能会有效地减小。