[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法。更具体地说，本发明涉及一种半导体器件及其制造方法，在所述半导体器件中，针对不同的半导体元件分隔半导体层。

背景技术

作为分隔半导体层的半导体元件的典型实例，图24A到24D示出了公共薄膜晶体管的顶视图和截面图。图24A示出了所述薄膜晶体管的顶视图，图24B是沿图24A的A1-B1线得到的截面图，图24C是沿图24A的A2-B2线得到的截面图，图24D是图24C中的半导体层32的端部25的放大图。如图24B到24D所示，在薄膜晶体管中，在衬底30上形成起着基础薄膜的作用的绝缘层31；在绝缘层31上形成半导体层32，其包括沟道形成区32以及每者起着源极区或漏极区的作用的杂质区32B和32C；在半导体层32和绝缘层31上形成起着栅极绝缘膜的作用的绝缘层33；以及在绝缘层33上形成起着栅电极的作用的导电层34。

在图24A到24D所示的薄膜晶体管的制造过程中，在受到有选择的蚀刻的半导体层32上形成起着栅极绝缘膜的作用的绝缘层33，在这种情况下，绝缘层33的覆盖度(coverage)在半导体层32的端部25处降低。在绝缘层33的膜厚度薄的部分栅极电压的电场强度增大，由栅极电压导致的应力增大，其将对薄膜晶体管的耐压和可靠性造成不利影响。

此外，衬底和每一薄膜的应力集中在半导体层32的端部25，其导致了元件特性发生波动的问题。

作为一种改善由半导体层32的端部的不平坦造成的栅极绝缘膜的覆盖度降低的问题的方法，可以使有源层的端部成锥形(专利文献1：已公开日本专利申请No.2005-167207)。

另一方面，在构成必须以高速运行的电路的薄膜晶体管中，优选采用短沟道长度和薄栅极绝缘膜厚度。因此，栅极绝缘膜的膜厚度只有几十纳米那么薄。

发明内容

但是，即使使半导体层的端部成锥形，电场和应力的集中仍然是一个问题。当栅极绝缘膜的膜厚度薄到几十纳米时，这一问题尤为显著。

本发明就是一项解决这一问题的技术，本发明的目的在于，通过减小栅极绝缘膜的膜厚度薄的部分，即不平坦的部分对半导体元件特性的影响，由此提高半导体元件的可靠性。此外，本发明的另一目的在于提供一种制造方法，通过所述方法能够得到具有这样的半导体元件的半导体器件。

本发明的一个特征是一种半导体器件，其包括：半导体层；覆盖所述半导体层的端部的栅电极；以及用于使所述半导体层和所述栅电极绝缘的绝缘层，其中，使所述半导体层与所述栅电极相互重叠的区域绝缘的绝缘层的膜厚度大于覆盖所述半导体层的中央部分绝缘层的膜厚度。

本发明的另一个特征是一种半导体器件，其包括：形成于衬底上的起着基础膜的作用的绝缘层，形成于所述绝缘层上的半导体层；以及覆盖所述起着基础膜的作用的绝缘层和所述半导体层的起着栅极绝缘膜作用的绝缘层，其中，所述半导体层的端部的侧表面相对于所述衬底的表面以第一角度倾斜，所述起着基础膜的作用的绝缘层相对于所述衬底的表面以第二角度倾斜，并且所述第二角度小于所述第一角度。换言之，所述半导体层的侧表面的倾角和所述起着基础膜的作用的绝缘层的倾角是变小的，使得斜坡逐渐降低。

所述第一角度优选大于等于10度小于等于40度，所述第二角度优选大于等于5度小于等于15度。

本发明的又一个特征是一种半导体器件，其包括：半导体层；覆盖所述半导体层的端部的栅电极；以及用于使所述半导体层和所述栅电极绝缘的绝缘层，其中，将位于所述半导体层的端部的使所述半导体层与所述栅电极绝缘的绝缘层形成为比在所述半导体层的中央部分厚。

在所述本发明的半导体器件中，形成多个半导体层，并使所述多个半导体层相互分开。

在包括半导体层、覆盖所述半导体层的端部的栅电极和用于使所述半导体层和所述栅电极绝缘的绝缘层的半导体器件中，使所述半导体层与所述栅电极相互重叠的区域绝缘的绝缘层的膜厚度大于覆盖所述半导体层的中央部分绝缘层的膜厚度，由此能够防止所述半导体层的端部与所述栅电极之间短路。当起着栅极绝缘膜的作用的绝缘膜的膜厚度为几纳米到几十纳米，并且比半导体层的膜厚度薄时，这种结构尤为有效。

此外，在通过蚀刻去除形成于半导体层上的绝缘层时，有时会在所述绝缘层中半导体层的端部的侧表面与起着基础膜作用的绝缘层相互接触的部分内形成凹陷。但是，通过在覆盖所述半导体层的端部的区域内形成具有大厚度的绝缘层，能够填充所述凹陷。采用这种方式，在形成起着栅极绝缘膜的作用的绝缘层的情况下，能够减少覆盖度缺陷等。作为这些因素的结果，能够提高将在以后形成的半导体元件的可靠性。