[发明专利]MIS半导体器件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种通常称为MIS半导体器件(也称为绝缘栅半导体器件)的金属(M)—绝缘体(I)—半导体(S)器件。上述的MIS半导体器件包括，例如，MOS晶体管和薄膜晶体管等等。

在现有技术中，采用自对准技术，制造MIS半导体器件。按照上述技术，在半导体基片或者半导体膜上面，形成栅电极，而它们之间设置一层栅绝缘膜，利用栅电极作为掩模，把杂质引入半导体基片或半导体膜中。热扩散、离子注入、等离子掺杂和激光掺杂是引入杂质的典型方法。利用自对准技术，基本上可能使掺杂区(源和漏)的边缘和栅电极边缘对准，消除栅电极和掺杂区(可能产生寄生电容的结构)之间的重迭以及栅电极与掺杂区(可能减少有效迁移率)之间距离的分离。

然而，现有技术工艺存在下述问题，在掺杂区和它们的相邻在栅电极下形成的有源区(沟道形成区)之间形成的空间载流子浓度梯度是太陡，于是，产生非常大的电场，特别是当对栅电极施加反向偏压时增加漏电流(OFF电流)。

为了解决上述问题，本发明人和其他人发现，通过相对于掺杂区轻微地偏移栅电极，上述问题可能得到改善，而且，由可阳极氧化的材料形成栅电极和利用所提到的阳极氧化膜作掩模引入杂质，可能获得300nm或更小的偏移，并且具有良好的重复性。

此外，就离子注入、等离子掺杂和其它方法，包括以高速把离子注入到半导体基片或者半导体膜中的情况来说，半导体基片或者膜的结晶性需要被改善(激活)，因为注入离子处的结构的结晶性，由于穿入离子而受到损伤。在现有技术中，已经实践，通过采用600℃或较高的温度加热方法来改善结晶性，按照最近发展趋势，要求较低的处理温度。按照上述观点，本发明人和其它人表明，利用激光或者相当的高强度光也能实行激活，并且，上述激活对于大量生产有显著的优点。

图2表示，根据上述基本原理制造薄膜晶体管的工艺步骤。首先，在整个基片201上面淀积底部绝缘膜202，然后，形成岛状的晶体半导体区203，在其上形成作为栅绝缘膜的绝缘膜204。再利用能阳极化的材料形成栅连线205(图2(A))。

接着，阳极氧化栅连线，以便在栅连线的表面上，形成阳极氧化膜206，其厚度为300nm或更少，优选为250nm或更少。利用阳极氧化膜作为掩模，采用象离子注入或者离子掺杂那样的方法引入杂质(例如磷(P))，形成掺杂区207(图2(B))。

此外，从上面照射象激光那样的高强度的光，以便激活引入杂质的区域(图2(C))。

最后，淀积层间绝缘体208，在掺杂区上面开出各接触孔，形成用于连接掺杂区的电极209，于是，完成了薄膜晶体管的制造(图2(D))。

然而，发现在上述工艺中，在掺杂区和有源区(正好位于栅的下面和由两掺杂区包围的半导体区)之间的边界(由图2(C)中的X表示的)是不稳定的，并且长时间使用后，由于漏电流增加等等会使可靠性降低。即从该工艺可见，有源区的结晶性，在整个工艺过程中基本上保持不变；另一方面，与有源区邻接的掺杂区，在开始具有与有源区相同的结晶性，但是，在引入杂质的工艺过程中，它们的结晶性受到损伤。在连续的激光照射步骤中，修复了掺杂区，但是难于恢复原始的结晶性。此外，发现，特别是与有源区接触的掺杂区部分，不能被充分地激活，因为那部分往往保持不受激光辐照。这使掺杂区和有源区之间的结晶性产生不连续性，会产生俘获等。特别是当采用包括注入高速离子的方法引入杂质时，产生杂质离子散射和穿透栅极下面的区域，以致于损伤这些区域的结晶性。不可能用激光或者其它光激活栅电极下面的那个区域，因为它们是处于栅电极的掩蔽之下。

解决该问题的一种方法是从反面辐射激光或者其它光，以便激活这些区域。按照这种方法，可充分地激活有源区和掺杂区之间的边界，因为栅连线不阻挡光。然而，这种方法需要基片材料是透光的，当然，利用硅片或者类似物作为基片时，不能使用这种方法，此外，多数玻璃材料不容易透过波长小于300nm的紫外光，因此，例如，实现极大生产率的KrF受激准分子激光(波长248nm)不能被利用。

由于上述问题，本发明的目的是提供一种MIS半导体器件，例如，MOS晶体管和薄膜晶体管，其中由于在有源区和掺杂区之间在结晶性方面实现连续性，增强了器件的可靠性。

本发明如此制作装置，使得由高强度光源，例如激光或者闪光灯，发射的能量，从上面照射到掺杂区用于激活掺杂区，不仅掺杂区，而且与它相邻的一部分有源区，特别是有源区和掺杂区之间的边界，也受到光能的辐照。为了达到此目的，移掉一部分形成栅电极的材料。