[发明专利]半导体元件、半导体器件以及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及有微细结构(fine structure)的半导体元件，比如 晶体管，尤其是场效应类型的晶体管，典型的是MOS(金属氧化物半 导体，Metal Oxide Semiconductor)晶体管(下文中表示为MOSFET )或薄膜晶体管(Thin Film Transistor，下文中表示为TFT)，本 发明并且涉及有微细结构的半导体元件的制作方法、以及用微细结构 的半导体元件形成半导体器件的制作方法。

背景技术

近年来，对于包含半导体器件的电子装置(如视频摄像机、数字 摄像机、投影仪、个人计算机、便携式计算机、携带电话和电子图书 )减小尺寸、减轻重量和降低成本的需求日益增长。对于用户来说， 电子装置即使减小尺寸、减轻重量，而不减低其性能是理所应当的要 求。而且，用户要求电子装置的性能不断提高。电子装置的功能和性 能取决于构成电子装置的系统的LSI(大规模集成电路)的特性和电 子装置的显示部分中的显示器件的特性。相应地，关于LSI等的半导 体器件的微细化、高集成化，以及显示器件的高亮度化、高精细化的 研究开发正在积极地进行。通过提高微型化和集成的程度，更多的功 能可以搭载在一个芯片上，这就可以实现满足减小尺寸、减轻重量和 高性能化要求的电子装置，另外，在显示器件中，通过增加像素数量 可实现高精细的图像显示。

另外，例如“芯片上系统(system on chip)”的提案被提出来， 该芯片上系统在一个芯片中将构成一个系统(功能电路)的电路如 MPU(微计算机)、存储器和I/O接口等安装在单片(monolithic) 上，以实现高速度、高可靠性和低电功率消耗。此外，“面板上系统 (system on panel)”的提案也被提出来，该面板上系统用TFT形 成上述系统(功能电路)，并将显示面板形成在相同的衬底上。为了 实现上述芯片上系统或面板上系统，高集成化的技术开发正在进行。 此外，为了用TFT形成上述系统(功能电路)，有必要制作开关速度 快的TFT。因此，在提高TFT的半导体区域的结晶性的同时，更加需 要TFT元件的微细化，所以，正在努力尝试缩小半导体元件的各个部 分的尺寸(布线幅宽、沟道幅宽、接触孔的直径等)。

在此，即使说半导体器件的高集成化、微细化上的微细化水准取 决于对准控制(alignment control)、缩小投影露光的加工技术或 蚀刻技术也不过分。

图7A示出了半导体元件的制作工艺，半导体元件的典型例子为 TFT。在衬底701上形成底层膜702，并在底层膜702上形成半导体 区域703，且在其上形成栅绝缘膜704。然后，在栅绝缘膜上形成导 电膜，蚀刻该导电膜以形成栅电极705。接着，用栅电极705作为掩 膜，给半导体区域添加杂质，并进行激活，以形成源区703a、漏区 703b、以及沟道形成区703c。然后在其上形成作为层间绝缘膜706 的绝缘膜。接下来，涂敷抗蚀膜(没有图示出)，执行该抗蚀膜的曝 光以及显像以形成抗蚀膜掩膜708a至708c。然后，执行蚀刻并用抗 蚀膜掩膜708a至708c作为蚀刻掩膜，将和半导体区域的源区703a 以及漏区703b连接的接触孔707a、707b开口。

接着，如图7B所示，在接触孔707a、707b处形成源电极709a 和漏电极709b，这样就形成了TFT。

在制作半导体元件、尤其是有微细结构的半导体元件的工艺中， 由于在形成抗蚀膜掩膜708a至708c时的光掩膜的定位错位，导致如 图7C所示的栅电极715和源电极719a或和漏电极719b产生短路的 问题。如果栅电极715和源电极719a或和漏电极719b产生短路，该 半导体元件就不能正常工作，由此导致含有该半导体元件的半导体器 件的成品率降低。

为了防止上述问题，在形成接触孔的情形中，必须精确控制以下 的精度：为形成抗蚀膜掩膜的曝光工艺的定位精度；缩小投影曝光的 加工技术的精度；在抗蚀膜的显像后形成的抗蚀膜掩膜的完成尺寸； 在蚀刻层间绝缘膜以给接触孔开口时的横向方向的蚀刻量等，如此， 半导体器件的制造变得相当困难。