專利名稱：半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置以及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，盛行在如玻璃等的具有絕緣表面的襯底上形成薄膜晶體管(TFT)，且使用該薄膜晶體管作為開關(guān)元件等來制造半導(dǎo)體裝置。該薄膜晶體管通過CVD法、光刻工藝等在具有絕緣表面的襯底上形成島狀半導(dǎo)體膜，且將該島狀半導(dǎo)體膜的一部分用作晶體管的溝道形成區(qū)域而形成(例如專利文件1)。
在圖16中示出一般的薄膜晶體管的模式圖。首先，薄膜晶體管在襯底901上中間夾用作基底膜的絕緣膜902具有島狀半導(dǎo)體膜903，覆蓋該島狀半導(dǎo)體膜903且中間夾柵絕緣膜904地設(shè)置用作柵電極的導(dǎo)電膜905。此外，半導(dǎo)體膜903具有在與導(dǎo)電膜905重疊的區(qū)域中形成的溝道形成區(qū)域903a和形成源區(qū)域或漏區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域905b。此外，與該雜質(zhì)區(qū)域903b電連接地設(shè)置形成源電極或漏電極的導(dǎo)電膜907。注意，圖16B和16C分別示出沿圖16A中的虛線C1-D1的截面結(jié)構(gòu)、沿圖16A中的虛線C2-D2的截面結(jié)構(gòu)。
專利公開Hei 08-018055號發(fā)明內(nèi)容但是，當(dāng)將半導(dǎo)體膜設(shè)為島狀時，在該半導(dǎo)體膜和基底絕緣膜的端部中就會產(chǎn)生臺階，因此，在如圖16C示出的區(qū)域908那樣的臺階部分中會發(fā)生半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域表面被柵絕緣膜覆蓋的比率不充分的問題。例如，當(dāng)在該端部中被柵絕緣膜覆蓋的比率不充分時，有可能在半導(dǎo)體膜的端部中因形成柵電極的導(dǎo)電膜與半導(dǎo)體膜的接觸而發(fā)生短路。此外，由于在該端部中的柵絕緣膜的薄膜化，在柵電極與半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域的端部中發(fā)生因電流泄漏而導(dǎo)致的晶體管的特性退化等的問題。當(dāng)將柵絕緣膜薄膜化時更容易發(fā)生由于半導(dǎo)體膜的端部的覆蓋率欠佳而導(dǎo)致的問題，而近年來為了實現(xiàn)薄膜晶體管的低耗電量、工作速度的提高，對柵絕緣膜的薄膜化期待有增無減，因此上述問題變得越來越明顯。
此外，當(dāng)因柵絕緣膜的損壞或制造步驟中的處理而使固定電荷在半導(dǎo)體膜的端部被捕捉時，與半導(dǎo)體膜的中央部分相比，在端部的溝道形成區(qū)域的特性產(chǎn)生變化，并且發(fā)生薄膜晶體管的特性受到影響的問題。
鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置以及該半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置減少因為半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域的端部的特性使晶體管的特性受到的影響。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置至少包括襯底；在上述襯底上形成的具有溝道形成區(qū)域的半導(dǎo)體膜；覆蓋上述半導(dǎo)體膜，且在比上述半導(dǎo)體膜的側(cè)面外側(cè)的區(qū)域中具有側(cè)面的柵絕緣膜；中間夾上述柵絕緣膜且覆蓋上述溝道形成區(qū)域來形成的柵電極。注意，也可以具有覆蓋上述柵電極、上述柵絕緣膜、以及上述襯底的絕緣膜。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置至少包括襯底；在上述襯底上形成的具有溝道形成區(qū)域的半導(dǎo)體膜；覆蓋上述半導(dǎo)體膜且在比上述半導(dǎo)體膜的側(cè)面外側(cè)的區(qū)域中具有側(cè)面的柵絕緣膜；中間夾上述柵絕緣膜且覆蓋上述溝道形成區(qū)域來形成的柵電極；由上述溝道形成區(qū)域的側(cè)端部、上述柵絕緣膜、以及上述襯底形成的空間；覆蓋上述柵電極、上述柵絕緣膜、以及上述襯底的絕緣膜。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置至少包括襯底；在上述襯底上形成的具有溝道形成區(qū)域的半導(dǎo)體膜；覆蓋上述半導(dǎo)體膜，且在比上述半導(dǎo)體膜的側(cè)面外側(cè)的區(qū)域中具有側(cè)面的柵絕緣膜；中間夾上述柵絕緣膜且覆蓋上述溝道形成區(qū)域來形成的柵電極；由上述溝道形成區(qū)域的側(cè)端部、上述柵絕緣膜、上述柵電極、以及上述襯底形成的空間；覆蓋上述柵電極、上述柵絕緣膜、以及上述襯底的絕緣膜。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，上述半導(dǎo)體膜具有源區(qū)域和漏區(qū)域，并且，上述源區(qū)域和漏區(qū)域的側(cè)面不接觸于在上述源區(qū)域和漏區(qū)域上形成的絕緣膜。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，上述半導(dǎo)體膜具有源區(qū)域和漏區(qū)域。上述半導(dǎo)體裝置具有在所述源區(qū)域和漏區(qū)域上形成的絕緣膜；由所述襯底、所述源區(qū)域和漏區(qū)域的側(cè)面、所述柵絕緣膜、所述絕緣膜圍繞的空間。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包括具有在襯底上形成的第一溝道形成區(qū)域的第一半導(dǎo)體膜；在上述第一半導(dǎo)體膜上中間夾第一柵絕緣膜且覆蓋上述第一溝道形成區(qū)域而形成的第一柵電極；具有在上述襯底上形成的第二溝道形成區(qū)域的第二半導(dǎo)體膜；以及，在上述第二半導(dǎo)體膜上中間夾第二柵絕緣膜且覆蓋上述第二溝道形成區(qū)域而形成的第二柵電極，其中，上述第一半導(dǎo)體膜配置在比上述第一柵絕緣膜的端部內(nèi)側(cè)的區(qū)域中，且上述第一溝道形成區(qū)域的側(cè)面不接觸于上述第一柵電極以及上述第一柵絕緣膜，并且，上述第二半導(dǎo)體膜配置在比上述第二柵絕緣膜的端部內(nèi)側(cè)的區(qū)域中，且上述第二溝道形成區(qū)域的側(cè)面不接觸于上述第二柵電極以及上述第二柵絕緣膜。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包括具有在襯底上形成的第一溝道形成區(qū)域的第一半導(dǎo)體膜；在上述第一半導(dǎo)體膜上中間夾第一柵絕緣膜且覆蓋上述第一溝道形成區(qū)域而形成的第一柵電極；由上述襯底、上述第一溝道形成區(qū)域的側(cè)面、上述第一柵絕緣膜、以及上述第一柵電極圍繞的空間；具有在上述襯底上形成的第二溝道形成區(qū)域的第二半導(dǎo)體膜；在上述第二半導(dǎo)體膜上中間夾第二柵絕緣膜且覆蓋上述第二溝道形成區(qū)域而形成的第二柵電極；以及由上述襯底、上述第二溝道形成區(qū)域的側(cè)面、上述第二柵絕緣膜、以及上述第二柵電極圍繞的空間。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括以下步驟在襯底上形成半導(dǎo)體膜；在上述半導(dǎo)體膜上形成絕緣膜；在上述絕緣膜上選擇性地形成抗蝕劑，以上述抗蝕劑作為掩模而對上述半導(dǎo)體膜以及上述絕緣膜進行蝕刻，來形成第一半導(dǎo)體膜和柵絕緣膜；以上述抗蝕劑以及上述柵絕緣膜作為掩模而對上述第一半導(dǎo)體膜進行蝕刻，來形成配置在上述柵絕緣膜的內(nèi)側(cè)的區(qū)域中的第二半導(dǎo)體膜；覆蓋上述第二半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域且中間夾上述柵絕緣膜而形成柵電極；將上述柵絕緣膜以及上述柵電極形成為不接觸于上述溝道形成區(qū)域的側(cè)面。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括以下步驟在襯底上形成半導(dǎo)體膜；在上述半導(dǎo)體膜上形成絕緣膜；在上述絕緣膜上選擇性地形成抗蝕劑，以上述抗蝕劑作為掩模而對上述半導(dǎo)體膜以及上述絕緣膜進行蝕刻，來形成第一半導(dǎo)體膜和柵絕緣膜；以上述抗蝕劑以及上述柵絕緣膜作為掩模而對上述第一半導(dǎo)體膜進行蝕刻，來形成配置在上述柵絕緣膜的內(nèi)側(cè)的區(qū)域中的第二半導(dǎo)體膜；覆蓋上述第二半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域且中間夾上述柵絕緣膜而形成柵電極，并且形成由上述襯底、上述溝道形成區(qū)域的側(cè)面、上述柵絕緣膜、上述柵電極圍繞的空間。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括以下步驟在襯底上形成半導(dǎo)體膜；在上述半導(dǎo)體膜上形成絕緣膜；在上述絕緣膜上選擇性地形成抗蝕劑，以上述抗蝕劑作為掩模對上述絕緣膜進行蝕刻，而形成柵絕緣膜；以上述抗蝕劑作為掩模，對上述半導(dǎo)體膜進行蝕刻而形成配置在上述柵絕緣膜的內(nèi)側(cè)的區(qū)域中的半導(dǎo)體膜；覆蓋上述半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域且中間夾上述柵絕緣膜而形成柵電極；將上述柵絕緣膜以及上述柵電極形成為不接觸于上述溝道形成區(qū)域的側(cè)面。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括以下步驟在襯底上形成半導(dǎo)體膜；在上述半導(dǎo)體膜上形成絕緣膜；在上述絕緣膜上選擇性地形成抗蝕劑，以上述抗蝕劑作為掩模對上述絕緣膜進行蝕刻，而形成柵絕緣膜；以上述抗蝕劑作為掩模，對上述半導(dǎo)體膜進行蝕刻而形成配置在上述柵絕緣膜的內(nèi)側(cè)的區(qū)域中的半導(dǎo)體膜；覆蓋上述半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域且中間夾上述柵絕緣膜而形成柵電極，并且形成由上述襯底、上述溝道形成區(qū)域的側(cè)面、上述柵絕緣膜、上述柵電極圍繞的空間。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置由于在半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域的側(cè)面中具有不接觸于柵絕緣膜以及柵電極的區(qū)域，因此在溝道形成區(qū)域側(cè)面不會發(fā)生由于柵絕緣膜的覆蓋率欠佳而導(dǎo)致的短路和漏電流，而可以提高半導(dǎo)體裝置的特性。此外，因為在半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域的側(cè)面不接觸于柵絕緣膜以及柵電極，所以在溝道形成區(qū)域的端部中不會發(fā)生電場集中，而可以減少柵極泄漏的缺陷，并且提高柵電極的耐壓。


圖1A至1D是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個例子的圖；圖2A至2C是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個例子的圖；圖3A至3C是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個例子的圖；圖4A至4C是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個例子的圖；圖5A至5C是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個例子的圖；圖6A至6C是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個例子的圖；圖7A至7C是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個例子的圖；圖8A至8C是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個例子的圖；圖9A至9D是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個例子的圖；圖10A至10E是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個例子的圖；圖11A至11D是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個例子的圖；圖12A至12C是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式的一個例子的圖；圖13A至13D是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式的一個例子的圖；圖14A至14C是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式的一個例子的圖；圖15A至15H是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式的一個例子的圖；圖16A至16C是示出現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的一個例子的圖；圖17是半導(dǎo)體裝置的頂面的光學(xué)顯微鏡照片；圖18是半導(dǎo)體裝置的頂面的模式圖；圖19A和19B是半導(dǎo)體裝置的截面的STEM照片；圖20A和20B是半導(dǎo)體裝置的截面的STEM照片。
具體實施例方式
下面，關(guān)于本發(fā)明的實施方式將參照附圖給予說明。但是，本發(fā)明不局限于以下說明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通人員可以很容易地理解一個事實就是其方式和詳細內(nèi)容在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在本實施方式所記載的內(nèi)容中。注意，在以下說明的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中的不同附圖中，有時共同使用表示相同部分的符號。此外，可以自由組合使用下面的實施方式1至3。
實施方式1在本實施方式中，將參照附圖對本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個例子進行說明。
圖1示出在本實施方式中所示的半導(dǎo)體裝置。注意，圖1A示出在本實施方式中所示的半導(dǎo)體裝置的頂面的一部分，并且圖1B示出沿圖1A中的虛線A1-B1的截面圖、圖1C示出沿圖1A中的虛線A2-B2的截面圖、圖1D示出沿圖1A中的虛線A3-B3的截面圖。此外，圖8是具有與圖1所示的半導(dǎo)體裝置不同的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的模式圖。圖8A示出沿圖1A中的虛線A1-B1的截面圖、圖8B示出沿圖1A中的虛線A2-B2的截面圖、圖8C示出沿圖1A中的虛線A3-B3的截面圖。
本實施方式所示的半導(dǎo)體裝置具有半導(dǎo)體膜103，該半導(dǎo)體膜103在襯底101上中間夾絕緣膜102地被設(shè)為島狀；薄膜晶體管，該薄膜晶體管包含在該半導(dǎo)體膜103的上方中間夾柵絕緣膜104地設(shè)置的形成柵電極的導(dǎo)電膜105；絕緣膜106，該絕緣膜106設(shè)為覆蓋柵絕緣膜104和導(dǎo)電膜105；導(dǎo)電膜107，該導(dǎo)電膜107設(shè)置在上述絕緣膜106上且形成源電極或漏電極(圖1A至1D、圖8A至8C)。注意，半導(dǎo)體膜103具有溝道形成區(qū)域103a、源區(qū)域或漏區(qū)域(下面，也稱為雜質(zhì)區(qū)域)103b。
在本實施方式中，被設(shè)為島狀的半導(dǎo)體膜103配置在比柵絕緣膜104的端部內(nèi)側(cè)的區(qū)域，并且將其設(shè)置為與用作柵電極的導(dǎo)電膜105以及半導(dǎo)體膜103的溝道形成區(qū)域103a的側(cè)面不接觸。換言之，本實施方式的半導(dǎo)體裝置具有空間155，該空間155被基底絕緣膜102、半導(dǎo)體膜103的溝道形成區(qū)域103a的側(cè)面、柵絕緣膜104、形成柵電極的導(dǎo)電膜105圍繞(圖1C)。注意，也可以形成為柵絕緣膜104的端部接觸于基底絕緣膜102，并且柵絕緣膜104不接觸于溝道形成區(qū)域103a的側(cè)面。在此情況下，空間155成為被基底絕緣膜102、半導(dǎo)體膜103的溝道形成區(qū)域103a的側(cè)面、柵絕緣膜104圍繞的區(qū)域(圖8B)。
注意，在此，柵絕緣膜104不接觸于溝道形成區(qū)域103a的側(cè)面意味著在由溝道形成區(qū)域103a與絕緣膜102形成的臺階部分附近，柵絕緣膜104與溝道形成區(qū)域103a的側(cè)面不接觸。因此，該側(cè)面的一部分可以接觸于柵絕緣膜104。在由溝道形成區(qū)域103a與絕緣膜102形成的臺階部分中，由于溝道形成區(qū)域103a不接觸于柵絕緣膜104以及導(dǎo)電膜105，所以可以減少因柵絕緣膜104的覆蓋率欠佳而使半導(dǎo)體裝置受到的影響。換言之，在溝道形成區(qū)域103a的側(cè)面中，可以實現(xiàn)不發(fā)生電場集中，減少柵電極電流泄漏的缺陷，并且提高柵電極的耐壓。
此外，在本實施方式中示出的半導(dǎo)體裝置中，使絕緣膜106不接觸于源區(qū)域或漏區(qū)域103b的側(cè)面，并且本實施方式的半導(dǎo)體裝置具有空間156，該空間156被基底絕緣膜102、源區(qū)域或漏區(qū)域103b的側(cè)面、柵絕緣膜104、絕緣膜106圍繞(圖1B、1D)。注意，也可以形成為柵絕緣膜104的端部接觸于基底絕緣膜102，在此情況下，空間156成為被基底絕緣膜102、半導(dǎo)體膜103的源區(qū)域或漏區(qū)域103b的側(cè)面、柵絕緣膜104圍繞的區(qū)域(圖8A、8C)。注意，在此不一定必須要設(shè)置空間156，也可以形成為源區(qū)域或漏區(qū)域103b接觸于絕緣膜106。
形成柵電極的導(dǎo)電膜105被設(shè)置為覆蓋島狀半導(dǎo)體膜103。換言之，導(dǎo)電膜105被設(shè)置為覆蓋島狀半導(dǎo)體膜103的溝道形成區(qū)域103a。注意，在此示出了導(dǎo)電膜105被設(shè)為單層結(jié)構(gòu)的情況，但是，不局限于此，也可以將導(dǎo)電材料設(shè)為兩層或三層或更多層的層疊結(jié)構(gòu)。
被設(shè)為島狀的半導(dǎo)體膜103具有溝道形成區(qū)域103a，該溝道形成區(qū)域103a設(shè)置在與導(dǎo)電膜105以及柵絕緣膜104重疊的區(qū)域中；雜質(zhì)區(qū)域103b，該雜質(zhì)區(qū)域103b是不重疊于導(dǎo)電膜105的區(qū)域，且設(shè)置為與該溝道形成區(qū)域103a鄰接，并且其形成源區(qū)域或漏區(qū)域。
此外，將形成源電極或漏電極的導(dǎo)電膜107設(shè)置為中介在絕緣膜106中形成的開口部電連接到雜質(zhì)區(qū)域103b。
其次，將參照附圖對圖1中所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個例子進行說明。注意，圖2A至3C示出沿圖1A中的虛線A1-B1的截面圖、圖4A至5C示出沿圖1A中的虛線A2-B2的截面圖、圖6A至7C示出沿圖1A中的虛線A3-B3的截面圖。
首先，在襯底101上形成絕緣膜102，在絕緣膜102上形成半導(dǎo)體膜109，在半導(dǎo)體膜109上形成絕緣膜110(圖2A、4A、6A)。
襯底101是從玻璃襯底、石英襯底、金屬襯底(例如不銹鋼襯底等)、陶瓷襯底、Si襯底等的半導(dǎo)體襯底中選擇的。另外，作為塑料襯底可以選擇如下襯底聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、丙烯等。
作為絕緣膜102，通過CVD法或濺射法等，使用如下絕緣材料來形成氧化硅、氮化硅、氧氮化硅(SiOxNy)(x＞y)、氮氧化硅(SiNxOy)(x＞y)等。例如，當(dāng)要使絕緣膜102為兩層結(jié)構(gòu)時，優(yōu)選作為第一層絕緣層形成氮氧化硅膜并且作為第二層絕緣層形成氧氮化硅膜。此外，也可以作為第一層絕緣層形成氮化硅膜并且作為第二層絕緣層形成氧化硅膜。這樣，通過形成作為阻擋層發(fā)揮功能的絕緣膜102，可以防止來自襯底101Na等的堿金屬和堿土金屬給在該襯底上形成的元件造成不良影響。注意，當(dāng)作為襯底101使用石英時，可以省略絕緣膜102。
半導(dǎo)體膜109由非晶半導(dǎo)體膜或晶性半導(dǎo)體膜形成。晶性半導(dǎo)體膜包括通過熱處理或照射激光晶化在絕緣膜102上形成的非晶半導(dǎo)體膜而形成的晶性半導(dǎo)體膜、以及在非晶化在絕緣膜102上形成的晶性半導(dǎo)體膜之后使其再晶化而形成的晶性半導(dǎo)體膜。
當(dāng)通過照射激光進行晶化或者再晶化時，作為激光光源可以使用LD激勵的連續(xù)振蕩(CW)激光(YVO4，第二高次諧波(波長532nm))。雖然并不需要限于第二高次諧波，但是在能源效率上，第二高次諧波比更高次的高次諧波優(yōu)越。當(dāng)將CW激光照射到半導(dǎo)體膜時，因為能源連續(xù)地供給給半導(dǎo)體膜，所以一旦使半導(dǎo)體膜成為融化狀態(tài)，可以持續(xù)保持該熔融狀態(tài)。而且，通過掃描CW激光將半導(dǎo)體膜的固液界面移動，沿著該移動方向可以形成朝向一個方向的長的晶粒。此外，使用固體激光是因為與氣體激光等相比，輸出的穩(wěn)定性高，而可以期待穩(wěn)定的處理。注意，激光的光源不限于CW激光，也可以使用重復(fù)頻率為10MHz或更高的脈沖激光。使用重復(fù)頻率高的脈沖激光，如果半導(dǎo)體膜從熔融到固化的時間短于激光的脈沖間隔，則可以一直將半導(dǎo)體膜保持為熔融狀態(tài)，通過固液界面的移動可以形成由沿著一個方向的長的晶粒構(gòu)成的半導(dǎo)體膜。也可以使用其他CW激光以及重復(fù)頻率為10MHz或更高的脈沖激光。例如，作為氣體激光有Ar激光、Kr激光、CO2激光等。作為固體激光有如下激光；YAG激光、YLF激光、YAlO3激光、GdVO4激光、KGW激光、KYW激光、變石激光、Ti藍寶石激光、Y2O3激光、YVO4激光等。也可以使用被稱作陶瓷激光的諸如；YAG激光、Y2O3激光、GdVO4激光、YVO4激光等。作為金屬蒸汽激光可以舉出氦鎘激光等。此外，當(dāng)從激光振蕩器中將激光束以TEM00(單橫模)振蕩而射出時，可以提高在被照射面上獲得的線狀射束點的能量均勻性，所以是優(yōu)選的。另外，也可以使用脈沖振蕩的受激準分子激光。
作為絕緣膜110適用如下材料；氧化硅、氮化硅、氧氮化硅(SiOxNy)(x＞y)、氮氧化硅(SiNxOy)(x＞y)等。這樣的絕緣層通過氣相成長法或濺射法而形成。此外，對半導(dǎo)體膜109在如下氣氛中進行高密度等離子體處理；氧氣氛(例如氧(O2)和稀有氣(包含He、Ne、Ar、Kr、Xe中的至少一個)的氣氛下、或者氧與氫(H2)與稀有氣的氣氛下)、或者氮氣氛(例如氮(N2)和稀有氣(包含He、Ne、Ar、Kr、Xe中的至少一個))的氣氛下、或者氮與氫與稀有氣的氣氛下、或者NH3與稀有氣的氣氛下)，而對半導(dǎo)體膜109的表面進行氧化處理或氮化處理，也可以形成絕緣膜110。
高密度等離子體處理是在上述氣體的氣氛中以電子密度為1×1011cm-3或更大且等離子體的電子溫度為1.5eV或更小進行的。更具體而言，高密度等離子體處理是以電子密度為1×1011cm-3至1×1013cm-3(包括1×1011cm-3和1×1013cm-3)且等離子體的電子溫度為0.5eV至1.5eV(包括0.5eV和1.5eV)進行的。等離子體的電子密度高且形成在襯底101上的被處理物(在此，半導(dǎo)體膜109)附近的電子溫度低，因此，可以防止被處理物受到的由等離子體帶來的損傷。此外，等離子體的電子密度為1×1011cm-3或更大的高密度，因此，通過利用等離子體處理而使被處理物氧化或氮化來形成的氧化膜或氮化膜，與利用CVD法或濺射法等而形成的膜相比，膜厚等具有良好的均勻性，并且可以成為細致的膜。此外，等離子體的電子溫度為1.5eV或更小的低溫度，因此，與現(xiàn)有的等離子體處理或熱氧化法相比，可以以低溫度進行氧化或氮化處理。例如，即使以低于玻璃襯底的應(yīng)變點100度或更大(包括100度)的溫度進行等離子體處理，也可以進行足夠的氧化或氮化處理。作為用于形成等離子體的頻率，可以使用微波(例如，2.45GHz)等的高頻率。通過高密度等離子體處理進行氧化或氮化半導(dǎo)體膜109的表面而形成絕緣膜110，可以降低成為電子或孔的陷阱的缺陷能級密度。
注意，為了控制半導(dǎo)體膜109的閾值等，預(yù)先可以導(dǎo)入低濃度的雜質(zhì)元素。在此情況下，在半導(dǎo)體膜109中，雜質(zhì)元素也被導(dǎo)入于以后成為溝道形成區(qū)域的區(qū)域中。作為雜質(zhì)元素，可以使用賦予n型的雜質(zhì)元素或賦予p型的雜質(zhì)元素。作為顯示n型的雜質(zhì)元素，可以使用磷(P)或砷(As)等。作為顯示p型的雜質(zhì)元素，可以使用硼(B)、鋁(Al)、或鎵(Ga)等。例如，作為雜質(zhì)元素，可以將硼(B)以5×1015至5×1017/cm3的濃度預(yù)先導(dǎo)入于半導(dǎo)體膜109的整個面。
其次，在半導(dǎo)體膜109上選擇性地形成抗蝕劑111(圖2A、4A、6A)。再者，將抗蝕劑111作為掩模對絕緣膜110以及半導(dǎo)體膜109進行干蝕刻，而形成島狀半導(dǎo)體膜112以及柵絕緣膜104(圖2B、4B、6B)。注意，作為當(dāng)進行干蝕刻時的蝕刻氣體可以使用氟基氣體如CF4、NF3、SF6、CHF3、CF4等，或混合氣體等如將O2、H2、He、Ar等的惰性氣體適宜添加于上述氟基氣體。優(yōu)選使用CF4和O2的混合氣體、SF6和O2的混合氣體、CHF3和He的混合氣體、CF4和H2的混合氣體。
其次，將抗蝕劑111以及柵絕緣膜104作為掩模，對半導(dǎo)體膜112進行使用以TMAH(四甲基氫氧化銨，tetra methyl ammoniumhydroxide)為代表的有機堿性水溶液的濕蝕刻。根據(jù)該步驟，形成配置在比柵絕緣膜104的端部內(nèi)側(cè)的區(qū)域中的島狀半導(dǎo)體膜103(圖2C、4C、6C)。當(dāng)作為蝕刻液使用TMAH等時，因為只有半導(dǎo)體膜112被選擇性地蝕刻，所以可以不損傷基底絕緣膜102或柵絕緣膜104地進行蝕刻。
其次，在柵絕緣膜104上形成導(dǎo)電膜125。在此示出將導(dǎo)電膜125形成為單層的例子(圖3A、5A、7A)。當(dāng)然，也可以使導(dǎo)電膜125為將導(dǎo)電材料以兩層或三層以上(包括三層)的疊層來提供的結(jié)構(gòu)。
作為導(dǎo)電膜125可以由選自鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鈮(Nb)等的元素、以這些元素為主要成分的合金材料或化合物材料形成。另外，還可以由以將磷等雜質(zhì)元素摻雜了的多晶硅為代表的半導(dǎo)體材料而形成導(dǎo)電膜125。例如，當(dāng)將導(dǎo)電膜125形成為由第一導(dǎo)電膜和第二導(dǎo)電膜構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)時，可以使用氮化鉭形成第一導(dǎo)電膜，并且使用鎢形成第二導(dǎo)電膜。注意，導(dǎo)電膜125不局限于此組合，當(dāng)以層疊的形式形成導(dǎo)電膜125時，可以將上述材料自由組合而形成導(dǎo)電膜125。
其次，通過選擇性地蝕刻導(dǎo)電膜125，形成用作柵電極的導(dǎo)電膜105(圖3B、5B、7B)。之后，通過以該導(dǎo)電膜105作為掩模，且將雜質(zhì)元素121導(dǎo)入于半導(dǎo)體膜103，在半導(dǎo)體膜103中形成雜質(zhì)區(qū)域103b以及不導(dǎo)入雜質(zhì)元素121的區(qū)域103a(圖3B、5B、7B)。注意，區(qū)域103a是作為溝道形成區(qū)域而發(fā)揮功能的區(qū)域。根據(jù)上述步驟，形成空間155，該空間被絕緣膜102、溝道形成區(qū)域103a的側(cè)面、柵絕緣膜104、形成柵電極的導(dǎo)電膜105圍繞(圖5B)。注意，在此因為覆蓋島狀半導(dǎo)體膜103地形成導(dǎo)電膜105之后導(dǎo)入雜質(zhì)元素，通過將雜質(zhì)元素導(dǎo)入于不被導(dǎo)電膜105覆蓋的半導(dǎo)體膜103的區(qū)域中，而形成雜質(zhì)區(qū)域103b，并且在被導(dǎo)電膜105覆蓋的半導(dǎo)體膜103的區(qū)域中形成不導(dǎo)入雜質(zhì)元素121的區(qū)域103a。
注意，作為雜質(zhì)元素121，可以使用賦予n型的雜質(zhì)元素或賦予p型的雜質(zhì)元素。作為顯示n型的雜質(zhì)元素，可以使用磷(P)或砷(As)等。作為顯示p型的雜質(zhì)元素，可以使用硼(B)、鋁(Al)、或鎵(Ga)等。例如，作為雜質(zhì)元素121，將磷(P)以1×1015至1×1019/cm3的濃度導(dǎo)入于半導(dǎo)體膜103，而形成顯示n型的雜質(zhì)區(qū)域103b即可。注意，在溝道形成區(qū)域與源區(qū)域或漏區(qū)域之間，也可以形成以比源區(qū)域或漏區(qū)域低濃度添加有雜質(zhì)物的輕摻雜漏區(qū)域(LDD區(qū)域)。
其次，將絕緣膜106形成為覆蓋導(dǎo)電膜105、柵絕緣膜104、絕緣膜102等(圖3C、5C、7C)。之后，在柵絕緣膜104以及絕緣膜106中形成接觸孔，并且在絕緣膜106上選擇性地形成作為源電極或漏電極而發(fā)揮功能的導(dǎo)電膜107(圖3C、7C)。導(dǎo)電膜107被設(shè)為與形成半導(dǎo)體膜103的源區(qū)域或漏區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域103b電連接。
注意，在本實施方式中，被設(shè)為島狀的半導(dǎo)體膜103配置在比柵絕緣膜104的端部內(nèi)側(cè)的區(qū)域中，并且被設(shè)置為與用作柵電極的導(dǎo)電膜105以及半導(dǎo)體膜103的溝道形成區(qū)域103a的側(cè)面不接觸。換言之，本實施方式的半導(dǎo)體裝置具有空間155，該空間155被基底絕緣膜102、半導(dǎo)體膜103的溝道形成區(qū)域103a的側(cè)面、柵絕緣膜104、形成柵電極的導(dǎo)電膜105圍繞(圖5C)。
此外，使絕緣膜106不接觸于源區(qū)域或漏區(qū)域103b的側(cè)面，并且本實施方式的半導(dǎo)體裝置具有空間156，該空間156被基底絕緣膜102、源區(qū)域或漏區(qū)域103b的側(cè)面、柵絕緣膜104、絕緣膜106圍繞(圖3C、7C)。
作為絕緣膜106，可以通過CVD法或濺射法等并且使用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅(SiOxNy)(x＞y)、氮氧化硅(SiNxOy)(x＞y)等來形成。此外，可以由如下材料構(gòu)成的單層或疊層而形成；有機材料、或硅氧烷樹脂等的硅氧烷材料、惡唑樹脂等，所述有機材料有例如聚酰亞胺、聚乙烯基苯酚、苯并環(huán)丁烯、丙烯、環(huán)氧等。硅氧烷材料是相當(dāng)于包含Si-O-Si鍵的材料。硅氧烷由硅(Si)和氧(O)鍵形成其骨架，作為取代基，使用至少包含氫的有機基團(例如烷基或芳香烴)?；蛘撸鶊F也可以用作取代基。惡唑樹脂是例如感光聚苯并惡唑等。感光聚苯并惡唑具有低的介電常數(shù)(在常溫的1MHz下介電常數(shù)為2.9)、高的耐熱性(在5℃/分鐘的升溫下，熱分解溫度為550℃，這通過TG-DTA熱重量檢測-差熱分析儀(ThermoGravimetry-Differential Thermal Analysis)測量)以及低的吸濕率(常溫時24小時0.3％)。與聚酰亞胺等(約3.2～3.4)相比，惡唑樹脂具有較低的介電常數(shù)(約2.9)；因此，可以抑制寄生電容的產(chǎn)生并可以以高速工作。在此，由如下材料構(gòu)成的單層或疊層而形成絕緣膜106通過CVD法形成的氧化硅、氧氮化硅(SiOxNy)(x＞y)、氮氧化硅(SiNxOy)(x＞y)。此外，也可以由如下材料層疊而形成絕緣膜106有機材料、或硅氧烷樹脂等的硅氧烷材料、惡唑樹脂等，所述有機材料有例如聚酰亞胺、聚乙烯基苯酚、苯并環(huán)丁烯、丙烯、環(huán)氧等。
導(dǎo)電膜107可以使用由選自鋁、鎢、鈦、鉭、鉬、鎳、釹(Nd)中的一種元素或者包含多種該元素的合金構(gòu)成的單層或疊層結(jié)構(gòu)。例如，作為由包含多種上述元素的合金構(gòu)成的導(dǎo)電膜，可以由含有鈦的鋁合金、含有釹的鋁合金等來形成。此外，當(dāng)由疊層結(jié)構(gòu)來形成導(dǎo)電膜107時，例如，也可以是在鈦層之間夾有鋁層或上述鋁合金層的疊層結(jié)構(gòu)。
通過上述步驟，可以制造圖1示出的半導(dǎo)體裝置。
注意，如圖8B所示，也可以形成為柵絕緣膜104的端部接觸于基底絕緣膜102，并且由基底絕緣膜102、半導(dǎo)體膜103的溝道形成區(qū)域103a的側(cè)面、柵絕緣膜104圍繞形成空間155的結(jié)構(gòu)。此外，如圖8A和8C所示，也可以形成為柵絕緣膜104的端部接觸于基底絕緣膜102，并且由基底絕緣膜102、半導(dǎo)體膜103的源區(qū)域或漏區(qū)域103b的側(cè)面、柵絕緣膜104圍繞形成空間156的結(jié)構(gòu)。
本實施方式中示出的半導(dǎo)體裝置因為在半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域的側(cè)面中具有不接觸于柵絕緣膜以及柵電極的區(qū)域，所以可以減少由于柵絕緣膜的覆蓋率欠佳而使半導(dǎo)體裝置受到的影響。換言之，因為在半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域的側(cè)面中不接觸于柵絕緣膜，所以不會發(fā)生電場集中，并可以減少柵電極的電流泄漏缺陷，并且提高柵電極的耐壓。
實施方式2在本實施方式中，將參照附圖對與上述實施方式不同的半導(dǎo)體裝置以及其制造方法進行說明。具體而言，對具有復(fù)數(shù)個不同導(dǎo)電型的晶體管的情況進行說明。此外，對通過與實施方式1所示的半導(dǎo)體膜和柵絕緣膜的制造步驟不同的步驟而形成半導(dǎo)體膜和柵絕緣膜的情況進行說明。
在圖9中示出在本實施方式所示的半導(dǎo)體裝置。注意，圖9A示出在本實施方式中所示的半導(dǎo)體裝置的俯視圖，并且圖9B示出沿圖9A中的虛線a1-b1的截面圖、圖9C示出沿圖9A中的虛線a2-b2的截面圖、圖9D示出沿圖9A中的虛線a3-b3的截面圖。
本實施方式所示的半導(dǎo)體裝置具有半導(dǎo)體膜203、213，該半導(dǎo)體膜203和213在襯底201上中間夾絕緣膜202地被設(shè)為島狀；導(dǎo)電膜205a、205b(下面，也稱為柵電極)，該導(dǎo)電膜205a和205b中間夾柵絕緣膜204地位于該半導(dǎo)體膜203和213的上方且形成柵電極；絕緣膜206a、206b，該絕緣膜206a和206b位于半導(dǎo)體膜203和213的上方且被設(shè)為覆蓋所述導(dǎo)電膜205a和205b；導(dǎo)電膜207，該導(dǎo)電膜207設(shè)在所述絕緣膜206a和206b上且形成源電極或漏電極(圖9A至9D)。注意，半導(dǎo)體膜203具有溝道形成區(qū)域203a、源區(qū)域或漏區(qū)域(下面，也稱為雜質(zhì)區(qū)域)203b、以及LDD區(qū)域(下面，也稱為雜質(zhì)區(qū)域)203c。此外，半導(dǎo)體膜213具有溝道形成區(qū)域213a、源區(qū)域或漏區(qū)域(下面，也稱為雜質(zhì)區(qū)域)213b、以及LDD區(qū)域(下面，也稱為雜質(zhì)區(qū)域)213c。
在本實施方式中，被設(shè)為島狀的半導(dǎo)體膜203、213配置在比柵絕緣膜204的端部內(nèi)側(cè)的區(qū)域。此外，將用作柵電極的導(dǎo)電膜205a、205b與半導(dǎo)體膜203的溝道形成區(qū)域203a的側(cè)面設(shè)置為互相不接觸，并且將用作柵電極的導(dǎo)電膜205a、205b與半導(dǎo)體膜213的溝道形成區(qū)域213a的側(cè)面設(shè)置為互相不接觸。換言之，本實施方式的半導(dǎo)體裝置具有空間266a，該空間266a被絕緣膜202、溝道形成區(qū)域203a的側(cè)面、柵絕緣膜204、形成柵電極的導(dǎo)電膜205a圍繞(圖9C)。此外，本實施方式的半導(dǎo)體裝置具有空間266b該空間266b被絕緣膜202、溝道形成區(qū)域213a的側(cè)面、柵絕緣膜204、形成柵電極的導(dǎo)電膜205a圍繞而形成的(圖9C)。此外，也可以形成為柵絕緣膜204的端部接觸于絕緣膜202，并且柵絕緣膜204不接觸于溝道形成區(qū)域203a、213a的側(cè)面。在此情況下，空間266a成為被絕緣膜202、半導(dǎo)體膜203的溝道形成區(qū)域203a的側(cè)面、柵絕緣膜204圍繞的區(qū)域，并且空間266b成為被絕緣膜202、半導(dǎo)體膜213的溝道形成區(qū)域213a的側(cè)面、柵絕緣膜204圍繞的區(qū)域。
此外，使絕緣膜206a不接觸于源區(qū)域或漏區(qū)域203b的側(cè)面，并且由絕緣膜202、源區(qū)域或漏區(qū)域203b的側(cè)面、柵絕緣膜204、絕緣膜206a圍繞形成空間266c(圖9B、9D)。此外，使絕緣膜206a不接觸于源區(qū)域或漏區(qū)域213b的側(cè)面，并且由絕緣膜202(襯底201)、源區(qū)域或漏區(qū)域213b的側(cè)面、柵絕緣膜204、絕緣膜206a圍繞形成空間266d(圖9B、9D)。注意，也可以使柵絕緣膜204的端部接觸于絕緣膜202，在此情況下，空間266c成為被絕緣膜202、源區(qū)域或漏區(qū)域203b的側(cè)面、柵絕緣膜204圍繞的區(qū)域，并且空間266d成為被絕緣膜202、源區(qū)域或漏區(qū)域213b的側(cè)面、柵絕緣膜204圍繞的區(qū)域。
形成柵電極的導(dǎo)電膜205a、205b被設(shè)置為覆蓋島狀半導(dǎo)體膜203、213。換言之，導(dǎo)電膜205a、205b被設(shè)置為覆蓋溝道形成區(qū)域203a、213a。在本實施方式中，將在下方形成的第一導(dǎo)電膜205a形成為其寬度大于在上方形成的第二導(dǎo)電膜205b。
被設(shè)為島狀的半導(dǎo)體膜203具有溝道形成區(qū)域203a，該溝道形成區(qū)域203a設(shè)置在中間夾柵絕緣膜204與導(dǎo)電膜205a、205b重疊的區(qū)域；雜質(zhì)區(qū)域203c，該雜質(zhì)區(qū)域203c是重疊于導(dǎo)電膜205a且不重疊于導(dǎo)電膜205b的區(qū)域，并且與溝道形成區(qū)域203a鄰接；雜質(zhì)區(qū)域203b，該雜質(zhì)區(qū)域203b是不重疊于導(dǎo)電膜205a、205b的區(qū)域，且設(shè)置為與雜質(zhì)區(qū)域203c鄰接，并且其形成源區(qū)域或漏區(qū)域。注意，雜質(zhì)區(qū)域203c形成以比雜質(zhì)區(qū)域203b低濃度添加有雜質(zhì)物的輕摻雜漏區(qū)域(LDD區(qū)域)。通過將形成LDD區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域203c形成于與第一導(dǎo)電膜205a重疊且與第二導(dǎo)電膜205b不重疊的區(qū)域中，可以提高晶體管的導(dǎo)通電流的特性。
被設(shè)為島狀的半導(dǎo)體膜213具有溝道形成區(qū)域213a，該溝道形成區(qū)域213a設(shè)置在中間夾柵絕緣膜204與導(dǎo)電膜205a、205b重疊的區(qū)域；雜質(zhì)區(qū)域213c，該雜質(zhì)區(qū)域213c是重疊于導(dǎo)電膜205a且不重疊于導(dǎo)電膜205b的區(qū)域，并且與溝道形成區(qū)域213a鄰接；雜質(zhì)區(qū)域213b，該雜質(zhì)區(qū)域213b是不重疊于導(dǎo)電膜205a、205b的區(qū)域，且設(shè)置為與雜質(zhì)區(qū)域213c鄰接，并且其形成源區(qū)域或漏區(qū)域。注意，雜質(zhì)區(qū)域213c形成以比雜質(zhì)區(qū)域213b低濃度添加有雜質(zhì)物的輕摻雜漏區(qū)域(LDD區(qū)域)。通過將形成LDD區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域213c形成于與第一導(dǎo)電膜205a重疊且與第二導(dǎo)電膜205b不重疊的區(qū)域中，可以提高晶體管的導(dǎo)通電流的特性。
在本實施方式中，將形成在半導(dǎo)體膜203中的雜質(zhì)區(qū)域203b以及203c形成為具有與在半導(dǎo)體膜213中形成的雜質(zhì)區(qū)域213b以及213c不同導(dǎo)電型的雜質(zhì)區(qū)域。例如將形成半導(dǎo)體膜203的源區(qū)域或漏區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域203b設(shè)為p型的導(dǎo)電型；將形成LDD區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域203c設(shè)為其濃度低于雜質(zhì)區(qū)域203b的p型的導(dǎo)電型；將形成半導(dǎo)體膜213的源區(qū)域或漏區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域213b設(shè)為n型的導(dǎo)電型；將形成LDD區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域213c設(shè)為其濃度低于第三雜質(zhì)區(qū)域213b的n型的導(dǎo)電型。注意，當(dāng)將形成在半導(dǎo)體膜203的雜質(zhì)區(qū)域203b中的雜質(zhì)區(qū)域203b設(shè)為n型的導(dǎo)電型時，將導(dǎo)電型設(shè)為與上述情況相反即可。
將形成源電極或漏電極的導(dǎo)電膜207設(shè)置為中介在絕緣膜206a、206b中形成的開口部電連接到雜質(zhì)區(qū)域203b、213b，所述雜質(zhì)區(qū)域203b形成半導(dǎo)體膜203的源區(qū)域或漏區(qū)域，并且所述雜質(zhì)區(qū)域213b形成半導(dǎo)體膜213的源區(qū)域或漏區(qū)域。此外，如圖9所示，通過將電連接到雜質(zhì)區(qū)域203b的導(dǎo)電膜207與電連接到雜質(zhì)區(qū)域213b的導(dǎo)電膜207電連接，可以形成CMOS電路，所述雜質(zhì)區(qū)域203b形成源區(qū)域或漏區(qū)域，并且所述雜質(zhì)區(qū)域213b形成源區(qū)域或漏區(qū)域。
將參照附圖對圖9中所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個例子進行說明。注意，圖10至11示出沿圖9A中所示的虛線a1-b1的截面圖。
首先，在襯底201上形成中間夾絕緣膜202而形成的半導(dǎo)體膜267、覆蓋半導(dǎo)體膜267的柵絕緣膜204(圖10A)。通過在半導(dǎo)體膜上形成了的絕緣膜上形成抗蝕劑253，并以該抗蝕劑253作為掩模對所述絕緣膜進行濕蝕刻來形成柵絕緣膜204。在本實施方式中，與上述實施方式1所示的襯底101、絕緣膜102、半導(dǎo)體膜103、柵絕緣膜104同樣的制造方法以及材料等可以分別適用于襯底201、絕緣膜202、半導(dǎo)體膜267、柵絕緣膜204的形成。
其次，以抗蝕刻253作為掩模對半導(dǎo)體膜267進行使用TMAH的濕蝕刻。根據(jù)該步驟，形成其半導(dǎo)體膜的端部配置在柵絕緣膜204的內(nèi)側(cè)的區(qū)域中的島狀半導(dǎo)體膜203、213(圖10B)。當(dāng)作為蝕刻液使用TMAH等時，因為只有半導(dǎo)體膜267被選擇性地蝕刻，所以不會出現(xiàn)絕緣膜202或柵絕緣膜204被過度蝕刻的情況。注意，本步驟當(dāng)然不局限于本實施方式所示的制造方法，也可以如實施方式1所示，在對半導(dǎo)體膜和柵絕緣膜同時進行干蝕刻之后，通過對半導(dǎo)體膜進行濕蝕刻以使半導(dǎo)體膜后退在柵絕緣膜204的內(nèi)側(cè)的區(qū)域中地來形成半導(dǎo)體膜203、213以及柵絕緣膜204。
注意，為了控制半導(dǎo)體膜203、213的閾值等，可以預(yù)先導(dǎo)入低濃度的雜質(zhì)元素。在此情況下，在半導(dǎo)體膜203、213中，雜質(zhì)元素也被導(dǎo)入于以后成為溝道形成區(qū)域的區(qū)域中。作為雜質(zhì)元素，可以使用賦予n型的雜質(zhì)元素或賦予p型的雜質(zhì)元素。作為顯示n型的雜質(zhì)元素，可以使用磷(P)或砷(As)等。作為顯示p型的雜質(zhì)元素，可以使用硼(B)、鋁(Al)、或鎵(Ga)等。例如，作為雜質(zhì)元素，可以將硼(B)以5×1015至5×1017/cm3的濃度預(yù)先導(dǎo)入于半導(dǎo)體膜203、213的整個面。當(dāng)然，既可以將不同濃度的雜質(zhì)元素導(dǎo)入于半導(dǎo)體膜203和半導(dǎo)體膜213，又可以導(dǎo)入不同導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素其次，除去抗蝕劑253，在柵絕緣膜204上形成將成為柵電極的第一導(dǎo)電膜255a以及第二導(dǎo)電膜255b。此刻，將第一導(dǎo)電膜255a形成為約5至50nm的膜厚，并將第二導(dǎo)電膜255b形成為約150至500nm的膜厚。作為第一導(dǎo)電膜255a，可使用鋁(Al)膜、銅(Cu)膜、以鋁或銅為主要成分的膜、鉻(Cr)膜、鉭(Ta)膜、氮化鉭(TaN)膜、鈦(Ti)膜、鎢(W)膜、鉬(Mo)膜等。作為第二導(dǎo)電膜255b，例如可使用鉻(Cr)膜、鉭(Ta)膜、以鉭為主要成分的膜、鎢(W)膜、鈦(Ti)膜、鋁(Al)膜等。然而，第一導(dǎo)電膜255a和第二導(dǎo)電膜255b必須為在每個蝕刻步驟中都可以具有選擇比的組合。作為可以具有選擇比的第一導(dǎo)電膜和第二導(dǎo)電膜的組合，例如可使用Al的第一導(dǎo)電膜255a和Ta的第二導(dǎo)電膜255b、Al的第一導(dǎo)電膜255a和Ti的第二導(dǎo)電膜255b、或TaN的第一導(dǎo)電膜255a和W的第二導(dǎo)電膜255b等的組合。
其次，在第二導(dǎo)電膜255b上使用光刻法技術(shù)來形成第一抗蝕劑256a(圖10C)。也可以以在側(cè)面上具有錐形形狀的形狀形成第一抗蝕劑256a。通過使第一抗蝕劑256a具有錐形形狀，在接下來的第一蝕刻的過程中，可以形成具有錐形形狀的被蝕刻了的第二導(dǎo)電膜255c。此外，通過使第一抗蝕劑256a的側(cè)面具有錐形形狀，可以抑制在第一蝕刻的過程中的反應(yīng)生成物粘附于第一抗蝕劑256a的側(cè)面而成長。再者，通過對第一抗蝕劑256a進行熱處理，也可以形成截面形狀為左右對稱，且在抗蝕劑的兩側(cè)面上具有相同的錐形形狀的第一抗蝕劑256a。
其次，以第一抗蝕劑256a作為掩模進行第一蝕刻(圖10D)。在第一蝕刻中，對第二導(dǎo)電膜255b進行蝕刻來形成被蝕刻了的第二導(dǎo)電膜255C。此時，優(yōu)選在相對于第一導(dǎo)電膜255a具有高選擇比的蝕刻條件下執(zhí)行蝕刻，以便第一導(dǎo)電膜255a不被蝕刻。注意，第一抗蝕劑256a也被蝕刻而成為第二抗蝕劑256b。但是，在附圖上未圖示從第一抗蝕劑256a縮小到第二抗蝕劑256b的縮小寬度。注意，在第一蝕刻中作為蝕刻氣體使用Cl2、SF6、O2的混合氣體即可。
其次，以被蝕刻了的第二導(dǎo)電膜255作為掩模對第一導(dǎo)電膜255a進行第二蝕刻(圖10E)。通過第二蝕刻，從第一導(dǎo)電膜255a形成第一柵電極205a。此時，優(yōu)選在相對于柵絕緣膜204具有高選擇比的蝕刻條件下執(zhí)行蝕刻，以便柵絕緣膜204不被蝕刻。在第二蝕刻中，作為蝕刻氣體使用Cl2即可。注意，第二抗蝕劑256b也被蝕刻且縮小，而成為第三抗蝕劑256c，然而未圖示其縮小的狀態(tài)。
其次，進行第三蝕刻，使第三抗蝕劑256c縮小(圖11A)。以與此同時縮小的第三抗蝕劑256c作為掩模，將被蝕刻了的第二導(dǎo)電膜255c的溝道長度方向縮短，而形成第二柵電極205b。注意，縮小了的第三抗蝕劑256c成為第四抗蝕劑256d。其后，除去第四抗蝕劑256d。作為第三蝕刻氣體使用Cl2、SF6、O2的混合氣體即可。
本實施方式中的第一至三蝕刻可以通過干蝕刻法而執(zhí)行，并可以使用ICP(感應(yīng)耦合等離子體)蝕刻方法。
其次，對島狀半導(dǎo)體膜203進行摻雜雜質(zhì)元素225(圖11B)。此時，在半導(dǎo)體膜213的上方選擇性地設(shè)置抗蝕劑221之后，以抗蝕劑221以及第二電極作為掩模而將雜質(zhì)元素225導(dǎo)入到半導(dǎo)體膜203(圖11B)。根據(jù)該步驟，雜質(zhì)區(qū)域203c形成在島狀半導(dǎo)體膜部分中，該島狀半導(dǎo)體膜部分與第一柵電極205a重疊，且與第二柵電極205b不重疊。此外，同時雜質(zhì)區(qū)域203b形成在島狀半導(dǎo)體膜部分中，該島狀半導(dǎo)體膜部分與第一柵電極205a以及第二柵電極205b不重疊。注意，在半導(dǎo)體膜203的兩端部中形成的雜質(zhì)區(qū)域203b用作源區(qū)域或漏區(qū)域。設(shè)置為與雜質(zhì)區(qū)域203b鄰接的雜質(zhì)區(qū)域203c用作以比雜質(zhì)區(qū)域203b低濃度添加有雜質(zhì)物的LDD區(qū)域。此外，被用作LDD區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域203c夾持的區(qū)域203a用作溝道形成區(qū)域。作為摻雜法可以使用離子摻雜法、離子注入法。例如，當(dāng)制造p型的半導(dǎo)體時，作為雜質(zhì)元素可以使用硼(B)、鎵(Ga)等，當(dāng)制造n型的半導(dǎo)體時，可以使用磷(P)或砷(As)等。在此，作為雜質(zhì)元素225，將硼(B)以1×1019至1×1020/cm3的濃度導(dǎo)入于半導(dǎo)體膜203，而形成顯示p型的雜質(zhì)區(qū)域203b。
其次，在選擇性地將抗蝕劑222設(shè)置為覆蓋半導(dǎo)體膜203的整個面之后，通過以在半導(dǎo)體膜213的上方形成了的導(dǎo)電膜205a和導(dǎo)電膜205b作為掩模，將雜質(zhì)元素226導(dǎo)入到半導(dǎo)體膜213，來在半導(dǎo)體膜213中形成溝道形成區(qū)域213a、雜質(zhì)區(qū)域213b以及雜質(zhì)區(qū)域213c(圖11C)。在第一柵電極205a與第二柵電極205b以及與半導(dǎo)體膜213重疊的區(qū)域中形成溝道形成區(qū)域213a，在與該溝道形成區(qū)域213a鄰接且第一柵電極205a與半導(dǎo)體膜213重疊的區(qū)域中形成用作LDD區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域213c，在與該溝道形成區(qū)域213c鄰接的區(qū)域形成用作源區(qū)域或漏區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域213b。注意，在此雜質(zhì)區(qū)域213c是以比雜質(zhì)區(qū)域213b低濃度添加有雜質(zhì)物的區(qū)域。
作為雜質(zhì)元素226，可以使用賦予n型的雜質(zhì)元素或賦予p型的雜質(zhì)元素。作為顯示n型的雜質(zhì)元素，可以使用磷(P)或砷(As)等。作為顯示p型的雜質(zhì)元素，可以使用硼(B)、鋁(Al)、或鎵(Ga)等。在本實施方式中，作為雜質(zhì)元素226，使用具有與雜質(zhì)元素225不同的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素。在此，作為雜質(zhì)元素226，將磷(P)以1×1019至1×1020/cm3的濃度導(dǎo)入于半導(dǎo)體膜213，而形成顯示n型的第三雜質(zhì)區(qū)域213b。
注意，在本實施方式中，也可以使雜質(zhì)元素225和雜質(zhì)元素226導(dǎo)入于半導(dǎo)體膜203、213的順序相反。
其次，將絕緣膜206a以及絕緣膜206b層疊而形成為覆蓋第一柵電極205a、第二柵電極205b、半導(dǎo)體膜203、213等，并且在該絕緣膜206b上選擇性地形成用作源電極或漏電極的導(dǎo)電膜207(圖11D)。導(dǎo)電膜207設(shè)置為與雜質(zhì)區(qū)域203b、雜質(zhì)區(qū)域213b電連接，所述雜質(zhì)區(qū)域203b形成半導(dǎo)體膜203的源區(qū)域或漏區(qū)域，所述雜質(zhì)區(qū)域213b形成半導(dǎo)體膜213的源區(qū)域或漏區(qū)域。注意，在本實施方式中，通過將電連接到雜質(zhì)區(qū)域203b的導(dǎo)電膜207與電連接到雜質(zhì)區(qū)域213b的導(dǎo)電膜207電連接，可以形成具有p溝道型薄膜晶體管和n溝道型薄膜晶體管的CMOS電路。在此，可以使絕緣膜206a和源區(qū)域或漏區(qū)域203b的側(cè)面不接觸，并且設(shè)置空間266c，該空間266c被絕緣膜202、源區(qū)域或漏區(qū)域203b的側(cè)面、柵絕緣膜204、絕緣膜206a圍繞。此外，可以使絕緣膜206a和源區(qū)域或漏區(qū)域213b的側(cè)面不接觸，并且設(shè)置空間266d，該空間266d被絕緣膜202、源區(qū)域或漏區(qū)域213b的側(cè)面、柵絕緣膜204、絕緣膜206a圍繞。注意，也可以使柵絕緣膜204的端部與絕緣膜202接觸。
上述實施方式1所示的制造方法以及材料等可以適用于絕緣膜206a、絕緣膜206b、導(dǎo)電膜207的形成。在此，通過CVD法來形成氧化硅、氧氮化硅(SiOxNy)(x＞y)或氮氧化硅(SiNxOy)(x＞y)作為絕緣膜206a。并形成有機材料、硅氧烷樹脂等的硅氧烷材料、或惡唑樹脂作為絕緣膜206b，所述有機材料如聚酰亞胺、聚乙烯基苯酚、苯并環(huán)丁烯、丙烯、環(huán)氧等。
通過上述步驟，可以制造圖9所示的半導(dǎo)體裝置。
在本實施方式中示出的半導(dǎo)體裝置，因為在半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域的側(cè)面中具有不接觸于柵絕緣膜以及柵電極的區(qū)域，所以可以減少由于柵絕緣膜的覆蓋率欠佳而使半導(dǎo)體裝置受到的影響。換言之，因為在半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域的側(cè)面中不接觸于柵絕緣膜，所以不會發(fā)生電場集中，并可以減少柵電極的泄漏不良，且提高柵電極的耐壓。
實施方式3在本實施方式中，將說明使用上述實施方式所示的制造方法而得到的半導(dǎo)體裝置的使用方式的一個例子。具體而言，將參照附圖對可以無接觸地輸入輸出數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置的應(yīng)用例子進行說明。根據(jù)應(yīng)用方式，可以無接觸地輸入輸出數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置還被稱為RFID標簽、ID標簽、IC標簽、IC芯片、RF標簽、無線標簽、電子標簽或者無線芯片。
首先，將參照圖12A對本實施方式所示的半導(dǎo)體裝置的頂面結(jié)構(gòu)的一個例子進行說明。圖12所示的半導(dǎo)體裝置80包括設(shè)置有構(gòu)成存儲器部分或邏輯部分的復(fù)數(shù)個薄膜晶體管等的元件的薄膜集成電路131，以及用作天線的導(dǎo)電膜132。用作天線的導(dǎo)電膜132與薄膜集成電路131電連接。
此外，當(dāng)在薄膜集成電路上設(shè)置薄膜晶體管時，可以適用上述實施方式所示的結(jié)構(gòu)。
此外，在圖12B和12C中示出圖12A的截面的模式圖。可以將用作天線的導(dǎo)電膜132設(shè)置在構(gòu)成存儲器部分以及邏輯部分的元件的上方，例如，在上述實施方式所示的半導(dǎo)體裝置的上方，可以中間夾絕緣膜130設(shè)置用作天線的導(dǎo)電膜132(圖12B)。另外，也可以在襯底133上另外設(shè)置用作天線的導(dǎo)電膜132之后，與薄膜集成電路131貼合而設(shè)置(圖12C)。在此，設(shè)置在絕緣膜130上的導(dǎo)電膜136與用作天線的導(dǎo)電膜132通過在具有粘合性的樹脂135中包含的導(dǎo)電粒子134電連接。
注意，在本實施方式中，示出將用作天線的導(dǎo)電膜132設(shè)置為線圈狀，且將電磁感應(yīng)方式或電磁耦合方式適用的例子，但是本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置不局限于此，也可以適用微波方式。在適用微波方式的情況下，可以根據(jù)使用的電磁波的波長而適當(dāng)?shù)卮_定用作天線的導(dǎo)電膜132的形狀。
此外，當(dāng)適當(dāng)?shù)厥褂梦⒉ǚ绞?例如UHF帶(860至960MHz帶)、2.45GHz帶等)作為在半導(dǎo)體裝置80中的信號傳輸方式時，可以鑒于用于傳輸信號的電磁波的波長適當(dāng)?shù)卦O(shè)定用作天線的導(dǎo)電層的長度等的形狀，例如，可以將用作天線的導(dǎo)電膜形成為線狀(例如偶極天線(圖13A))、平整的形狀(例如貼片天線(圖13B))、或蝴蝶結(jié)形狀(圖13C和13D)等。此外，用作天線的導(dǎo)電膜132的形狀不局限于線狀，鑒于電磁波的波長而可以設(shè)置成曲線狀、蜿蜒形狀，或者組合這些的形狀。
用作天線的導(dǎo)電膜132通過CVD法、濺射法、印刷法如絲網(wǎng)印刷或凹版印刷等、液滴噴射法、點滴法、涂鍍法等由導(dǎo)電材料形成。使用選自鋁(Al)、鈦(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉭(Ta)和鉬(Mo)中的元素、以這些元素為主要成分的合金材料或化合物材料作為導(dǎo)電材料，并且采用單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)形成用作天線的導(dǎo)電膜。
例如，當(dāng)使用絲網(wǎng)印刷法形成用作天線的導(dǎo)電膜132時，可以通過選擇性地印刷如下導(dǎo)電膠來形成用作天線的導(dǎo)電膜，即，在該導(dǎo)電膠中，粒徑為幾nm至幾十μm的復(fù)數(shù)個導(dǎo)體粒子溶解或分散到有機樹脂中。作為導(dǎo)體粒子，可以使用銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、和鈦(Ti)等中的任一種或多種的金屬粒子、鹵化銀的微粒子、或者分散性納米粒子。此外，作為包含在導(dǎo)電膠的有機樹脂，可以使用選自用作金屬粒子的粘合劑、溶劑、分散劑和覆蓋劑的有機樹脂中的一個或多個。典型地，可以舉出環(huán)氧樹脂、硅樹脂等的有機樹脂。此外，當(dāng)形成導(dǎo)電膜時，優(yōu)選在擠出導(dǎo)電膠之后進行焙燒。例如，當(dāng)使用以銀為主要成分的微粒子(例如粒徑為1至100nm(包含1和100))作為導(dǎo)電膠的材料時，通過以150至300℃的溫度范圍焙燒而使其固化，可以獲得導(dǎo)電膜。此外，也可以使用以焊料或不包含鉛的焊料為主要成分的微粒子，在這種情況下優(yōu)選使用粒徑為20μm或更小的微粒子。焊料或不包含鉛的焊料具有一個優(yōu)點就是低成本。
下面，對本實施方式所示的半導(dǎo)體裝置的工作進行說明。
半導(dǎo)體裝置80具有非接觸地互相交換數(shù)據(jù)的功能，并且包括高頻電路81、電源電路82、復(fù)位電路83、時鐘產(chǎn)生電路84、數(shù)據(jù)解調(diào)電路85、數(shù)據(jù)調(diào)制電路86、控制其它電路的控制電路87、存儲電路88、以及天線89(圖14A)。高頻電路81是從天線89接收信號并且將從數(shù)據(jù)調(diào)制電路86接收的信號從天線89輸出的電路。電源電路82是利用接收信號產(chǎn)生電源電位的電路。復(fù)位電路83是生成復(fù)位信號的電路。時鐘產(chǎn)生電路84是基于從天線89輸入的接收信號而生成各種時鐘信號的電路。數(shù)據(jù)解調(diào)電路85是解調(diào)接收信號并且將該信號輸出到控制電路87的電路。數(shù)據(jù)調(diào)制電路86是調(diào)制從控制電路87接收的信號的電路。此外，作為控制電路87，例如設(shè)置有代碼抽出電路91、代碼判定電路92、CRC判定電路93、以及輸出單元電路94。注意，代碼抽出電路91是分別抽出包含在被傳送到控制電路87的指令中的多個代碼的電路。代碼判定電路92是將抽出了的代碼和相當(dāng)于參考值的代碼比較來判定指令內(nèi)容的電路。CRC判定電路93是基于判定了的代碼檢查是否存在發(fā)送錯誤等的電路。
在圖14A中，除了控制電路87以外還包括作為模擬電路的高頻電路81、電源電路82。
其次，對上述半導(dǎo)體裝置的工作的一個例子進行說明。首先，由天線89接收無線信號。無線信號經(jīng)過高頻電路81被傳送到電源電路82，而產(chǎn)生高電源電位(以下寫為VDD)。VDD被供給于半導(dǎo)體裝置80所具有的各個電路。此外，經(jīng)過高頻電路81被傳送到數(shù)據(jù)解調(diào)電路85的信號被解調(diào)(以下寫為解調(diào)信號)。而且，通過高頻電路81而經(jīng)由復(fù)位電路83和時鐘產(chǎn)生電路84的信號以及解調(diào)信號被傳送到控制電路87。被傳送到控制電路87的信號由代碼抽出電路91、代碼判定電路92、以及CRC判定電路93等分析。然后，根據(jù)被分析了的信號，貯存在存儲電路88中的半導(dǎo)體裝置的信息被輸出。被輸出了的半導(dǎo)體裝置的信息經(jīng)由輸出單元電路94而被編碼。此外，被編碼了的半導(dǎo)體裝置80的信息經(jīng)由數(shù)據(jù)調(diào)制電路86從天線89作為無線信號被發(fā)送。注意，低電源電位(以下寫為VSS)在構(gòu)成半導(dǎo)體裝置80的多個電路中是通用的，并且可以將VSS設(shè)置為GND。
如此，通過將信號從讀取/寫入器傳送到半導(dǎo)體裝置80，并且由讀取/寫入器接收從該半導(dǎo)體裝置80傳送來的信號，可以讀取半導(dǎo)體裝置的數(shù)據(jù)。
此外，在半導(dǎo)體裝置80中，可以不安裝電源(電池)而利用電磁波對各電路供給電源電壓，或可以安裝電源(電池)而利用電磁波和電源(電池)將電源電壓供給給各電路。
其次，將說明能夠無接觸地輸入/輸出數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置的使用形態(tài)的一個例子。將讀取/寫入器3200設(shè)置于包括顯示部分3210的便攜式終端的側(cè)面，并且將半導(dǎo)體裝置3230設(shè)置于商品3220的側(cè)面(圖14B)。當(dāng)將讀取/寫入器3200伸向商品3220所包括的半導(dǎo)體裝置3230時，與商品有關(guān)的信息諸如商品的原材料和原產(chǎn)地、各生產(chǎn)過程的檢查結(jié)果、流通過程的歷史等以及商品的說明等被顯示在顯示部分3210。此外，當(dāng)將商品3260由傳送帶搬運時，可以使用讀取/寫入器3240和設(shè)置于商品3260的半導(dǎo)體裝置3250而檢查該商品3260(圖14C)。像這樣，通過將半導(dǎo)體裝置適用于系統(tǒng)，可以容易地獲取信息，并且實現(xiàn)高功能化和高附加價值化。
除了上述以外，利用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的用途廣泛，只要它為能夠無接觸地確認對象物的歷史等的信息且為有用于生產(chǎn)/管理等的商品，就可以適用于任何東西。例如，可以將本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置設(shè)于紙幣、硬幣、有價證券類、證書類、無記名債券類、包裝用容器類、書籍類、記錄媒體、個人用品、交通工具類、食品類、衣物類、保健用品類、生活用品類、藥品類、以及電子器具等而使用。對這些例子參照圖15A至15H而說明。
紙幣、硬幣是市場上流通的金錢，其包括在特定區(qū)域像貨幣一樣通用的東西(兌換券)、紀念幣等。有價證券類是指支票、證券、期票等(圖15A)。證書類是指駕駛執(zhí)照、居住卡等(圖15B)。無記名債券類是指郵票、米券、各種贈券等(圖15C)。包裝用容器類是指用于盒飯等的包裝紙、塑料瓶等(圖15D)。書籍類是指平裝書、精裝書等(圖15E)。記錄媒體是指DVD軟件、錄像磁帶等(圖15F)。交通工具類是指諸如自行車等的車輛、船舶等(圖15G)。個人用品是指包、眼鏡等(圖15H)。食品類是指食品、飲料等。衣物類是指衣服、鞋等。保健用品類是指醫(yī)療器具、健康器具等。生活用品類是指家具、照明器具等。藥品類是指醫(yī)藥品、農(nóng)藥等。電子器具是指液晶顯示裝置、EL顯示裝置、電視裝置(電視接收機、薄型電視接收機)、手機等。
通過在紙幣、硬幣、有價證券類、證書類、無記名債券類等中設(shè)置半導(dǎo)體裝置80，可以防止偽造。此外，通過在包裝用容器類、書籍類、記錄媒體等、個人用品、食品類、生活用品類、電子設(shè)備等中設(shè)置半導(dǎo)體裝置80，可以謀求實現(xiàn)商品檢查系統(tǒng)、租賃店中的系統(tǒng)等的效率化。通過在交通工具類、保健用品類、藥品類等中設(shè)置半導(dǎo)體裝置80，可以防止偽造和失盜，并且當(dāng)用于藥品類時，可以防止服錯藥。作為半導(dǎo)體裝置80的設(shè)置方法，將半導(dǎo)體裝置貼在物品的表面上或嵌入到物品中。例如，當(dāng)用于書時，優(yōu)選將半導(dǎo)體裝置嵌入到紙中，并且當(dāng)用于由有機樹脂構(gòu)成的包裝時，優(yōu)選將半導(dǎo)體裝置嵌入到該有機樹脂中。
如此，通過在包裝用容器類、記錄媒體、個人用品、食品類、衣物類、生活用品類、電子器具等中設(shè)置半導(dǎo)體裝置，可以謀求實現(xiàn)商品檢查系統(tǒng)、租賃店中的系統(tǒng)等的效率化。此外，通過在交通工具類中設(shè)置半導(dǎo)體裝置，可以防止偽造和失盜。此外，通過將半導(dǎo)體裝置嵌入到諸如動物等的生物中，可以容易地識別各個生物。例如通過將具備傳感器的半導(dǎo)體裝置嵌入到諸如家畜等的生物中，不僅可以容易管理出生年、性別、和種類等，而且還可以容易管理體溫等的健康狀態(tài)。
實施例1在本實施例中，對本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造結(jié)果，將參照圖17至20進行說明。圖17示出在本實施例中制作到柵電極的狀態(tài)的半導(dǎo)體裝置的頂面的光學(xué)顯微鏡照片。圖18示出由在圖17中的虛線圍繞的區(qū)域的模式圖。此外，圖19A示出沿圖18中的虛線A-B的截面的STEM(掃描型透射電子顯微鏡)照片、圖19B示出沿圖18中的虛線C-D的截面的STEM照片、圖20A示出沿圖18中的虛線E-F的截面的STEM照片、圖20B示出沿圖18中的虛線G-H的截面的STEM照片。在本實施例中，制造一種半導(dǎo)體裝置，其具有在SiON膜1301上形成的Si膜1303；在Si膜1303上形成的柵絕緣膜1302，該柵絕緣膜1302形成為延伸到比Si膜1303的端部外側(cè)的領(lǐng)域；在柵絕緣膜1302上形成的柵電極1304。
首先，在玻璃襯底上形成膜厚為100nm的SiON膜1301，且在SiON膜1301上形成膜厚為66nm的Si膜。其次，在Si膜上形成膜厚為66nm的SiON膜。然后，在SiON膜上形成抗蝕劑，將該抗蝕劑作為掩模對SiON膜以及Si膜進行干蝕刻，來形成島狀Si膜以及柵絕緣膜1302。其次，利用TMAH(四甲基氫氧化銨)進行蝕刻，來形成Si膜后退到柵絕緣膜1302端部的內(nèi)側(cè)的Si膜1303。然后，在SiON膜上形成膜厚為30nm的TaN膜，并且在TaN膜上形成膜厚為370nm的W膜。然后，對W膜以及TaN膜進行蝕刻，形成柵電極1304。通過上述步驟，形成了半導(dǎo)體裝置，其包括絕緣膜1301、Si膜1303、柵絕緣膜1302、柵電極1304。
根據(jù)圖19A和19B，可以確認到在Si膜的側(cè)面中形成有被Si膜1303、絕緣膜1301、柵絕緣膜1302圍繞的空間1305。此外，Si膜1303與柵電極1304不接觸，而沒確認到在Si膜1303的側(cè)面上的Si膜1303與柵電極1304的短路。
此外，根據(jù)圖20A和20B，可以確認到Si膜1303的側(cè)面不接觸于柵絕緣膜1302，但接觸于Si膜1303的側(cè)面而形成空間1305。
根據(jù)上述，涉及本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，在溝道形成區(qū)域側(cè)面中不發(fā)生由于柵絕緣膜的覆蓋率欠佳而導(dǎo)致的短路和漏電流，而可以提高半導(dǎo)體裝置的特性。此外，可以抑制在溝道形成區(qū)域的側(cè)面的電場集中，并減少柵電極的電流泄漏，提高柵電極的耐壓。
本說明書根據(jù)2006年4月28日在日本專利局受理的日本專利申請編號2006-126220而制作，所述申請內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，至少包括襯底；在所述襯底上形成的具有溝道形成區(qū)域的島狀半導(dǎo)體膜；覆蓋所述島狀半導(dǎo)體膜，且在比所述島狀半導(dǎo)體膜的側(cè)面外側(cè)的區(qū)域中具有其側(cè)面的柵絕緣膜；以及中間夾所述柵絕緣膜且覆蓋所述溝道形成區(qū)域的導(dǎo)電膜，其中，所述島狀半導(dǎo)體膜的側(cè)面不接觸于所述柵絕緣膜以及所述導(dǎo)電膜。
2.一種半導(dǎo)體裝置，包括襯底；在所述襯底上形成的具有溝道形成區(qū)域的島狀半導(dǎo)體膜；覆蓋所述島狀半導(dǎo)體膜，且在比所述島狀半導(dǎo)體膜的側(cè)面的外側(cè)的區(qū)域中具有其側(cè)面的柵絕緣膜；中間夾所述柵絕緣膜且覆蓋所述溝道形成區(qū)域的導(dǎo)電膜；以及由所述島狀半導(dǎo)體膜的側(cè)面、所述柵絕緣膜、以及所述襯底包圍的空間。
3.一種半導(dǎo)體裝置，包括襯底；在所述襯底上形成的具有溝道形成區(qū)域的島狀半導(dǎo)體膜；覆蓋所述島狀半導(dǎo)體膜，且在比所述島狀半導(dǎo)體膜的側(cè)面的外側(cè)的區(qū)域中具有其側(cè)面的柵絕緣膜；中間夾所述柵絕緣膜且覆蓋所述溝道形成區(qū)域的導(dǎo)電膜；以及由所述島狀半導(dǎo)體膜的側(cè)面、所述柵絕緣膜、以及所述襯底包圍的空間。
4.一種半導(dǎo)體裝置，包括襯底；在所述襯底上形成的具有溝道形成區(qū)域的島狀半導(dǎo)體膜；覆蓋所述島狀半導(dǎo)體膜，且在比所述島狀半導(dǎo)體膜的側(cè)面的外側(cè)的區(qū)域中具有其側(cè)面的柵絕緣膜；中間夾所述柵絕緣膜且覆蓋所述溝道形成區(qū)域的導(dǎo)電膜；覆蓋所述導(dǎo)電膜的絕緣膜；以及由所述島狀半導(dǎo)體膜的側(cè)面、所述柵絕緣膜、所述絕緣膜、以及所述襯底包圍的空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體裝置，其中，所述島狀半導(dǎo)體膜的側(cè)面不接觸于所述柵絕緣膜以及所述導(dǎo)電膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體裝置，其中，所述島狀半導(dǎo)體膜的側(cè)面不接觸于所述柵絕緣膜以及所述導(dǎo)電膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體裝置，其中，所述島狀半導(dǎo)體膜的側(cè)面不接觸于所述柵絕緣膜以及所述導(dǎo)電膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其中，所述導(dǎo)電膜用作柵極。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體裝置，其中，所述導(dǎo)電膜用作柵極。
10.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體裝置，其中，所述導(dǎo)電膜用作柵極。
11.根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體裝置，其中，所述導(dǎo)電膜用作柵極。
12.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括以下步驟在襯底上形成第一半導(dǎo)體膜；在所述半導(dǎo)體膜上形成絕緣膜；在所述絕緣膜上選擇性地形成抗蝕劑，并以所述抗蝕劑作為掩模而對所述第一半導(dǎo)體膜以及所述絕緣膜進行蝕刻，來形成第二半導(dǎo)體膜和柵絕緣膜；以所述抗蝕劑以及所述柵絕緣膜作為掩模而對所述第二半導(dǎo)體膜進行蝕刻，來在所述柵絕緣膜的內(nèi)側(cè)的區(qū)域中形成第三半導(dǎo)體膜；以及覆蓋所述第三半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域且中間夾所述柵絕緣膜而形成導(dǎo)電膜。
13.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括以下步驟在襯底上形成第一半導(dǎo)體膜；在所述半導(dǎo)體膜上形成絕緣膜；在所述絕緣膜上選擇性地形成抗蝕劑，并以所述抗蝕劑作為掩模而對所述絕緣膜進行蝕刻，來形成柵絕緣膜；以所述抗蝕劑作為掩模而對所述第一半導(dǎo)體膜進行蝕刻，來在所述柵絕緣膜的內(nèi)側(cè)的區(qū)域中形成第二半導(dǎo)體膜；以及覆蓋所述第二半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域且中間夾所述柵絕緣膜而形成導(dǎo)電膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述柵絕緣膜以及所述導(dǎo)電膜不接觸于所述第三半導(dǎo)體膜的側(cè)面。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述柵絕緣膜以及所述導(dǎo)電膜不接觸于所述第二半導(dǎo)體膜的側(cè)面。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，由所述襯底、所述第三半導(dǎo)體膜的側(cè)面、所述柵絕緣膜、以及所述導(dǎo)電膜形成空間。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，由所述襯底、所述第二半導(dǎo)體膜的側(cè)面、所述柵絕緣膜、以及所述導(dǎo)電膜形成空間。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，由所述襯底、所述第三半導(dǎo)體膜的側(cè)面、以及所述柵絕緣膜形成空間。
19.根據(jù)權(quán)利要求13的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，由所述襯底、所述第二半導(dǎo)體膜的側(cè)面、以及所述柵絕緣膜形成空間。
20.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置的制造方法還包括以下步驟在所述導(dǎo)電膜、所述柵絕緣膜、以及所述襯底上形成絕緣膜，其中，由所述襯底、所述第三半導(dǎo)體膜的側(cè)面、所述柵絕緣膜、以及所述絕緣膜形成空間。
21.根據(jù)權(quán)利要求13的半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置的制造方法還包括以下步驟在所述導(dǎo)電膜上形成絕緣膜，其中，由所述襯底、所述第二半導(dǎo)體膜的側(cè)面、所述柵絕緣膜、以及所述絕緣膜形成空間。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于減少由于半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域的端部的特性使晶體管的特性受到的影響。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)為，具有在襯底上的半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域上中間夾柵絕緣膜而形成的柵電極，且上述半導(dǎo)體膜配置在比上述絕緣膜的端部內(nèi)側(cè)的區(qū)域中，并且上述溝道形成區(qū)域的側(cè)面至少不接觸于上述柵絕緣膜。換言之，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有由上述襯底、上述溝道形成區(qū)域的側(cè)面、上述柵絕緣膜圍繞而形成的空間。注意，其結(jié)構(gòu)也可以為上述溝道形成區(qū)域的側(cè)面不接觸于上述柵電極，即，也可以具有由上述襯底、上述溝道形成區(qū)域的側(cè)面、上述柵絕緣膜、上述柵電極圍繞而形成的空間。
文檔編號H01L21/28GK101064346SQ20071010092
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者坂倉真之 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所