改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法。利用干法沉積工藝替代濕法沉積工藝來沉積柵極氧化層；而且在沉積柵極氧化層之后，利用高溫?zé)嵫趸に囋诜胖昧舜幚砥骷难趸に嚽恢型ㄈ胙趸瘹怏w以生長柵極隔離薄膜。而且，可以在利用高溫?zé)嵫趸に嚿L柵極隔離薄膜的過程中，在氧化氣體中摻入二氯硅烷以完成柵極隔離薄膜的高溫?zé)嵫趸に嚒?br> 【專利說明】改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種通過改進(jìn)爐管工藝來改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在PMOS器件工作時(shí)，當(dāng)柵極處于負(fù)偏壓下，在經(jīng)過施加一定時(shí)間后，器件的閾值電壓絕對值不斷增大，漏極電流和跨導(dǎo)不斷減小，這種效應(yīng)會隨著偏壓的增加而更加顯著。
[0003]在現(xiàn)有制程中，柵極氧化層(Gate I oxide)采用濕法沉積(Wet deposition)的工藝，工藝過程中會引入H形成H+，在柵極電場的作用下向柵極方向漂移，某些會被氧化層缺陷俘獲形成正氧化層陷阱電荷，這部分電荷會引起閾值電壓的漂移，且柵控能力變?nèi)?，在相同柵極電壓下和漏極電壓下，反型層程度降低，飽和電流減小，器件驅(qū)動能量下降；另一部分H+還會和界面的S1-H鍵繼續(xù)作用使得S1-H分解并形成H2，留下界面陷阱即三價(jià)硅的懸掛鍵，而界面陷阱的產(chǎn)生將導(dǎo)致表面散射率的增大，從而影響載流子遷移率、跨導(dǎo)等。由此，使得器件的負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性NBTI (Negativebiastemperature instability)受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠通過改進(jìn)爐管工藝來改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了 一種改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其中利用干法沉積工藝替代濕法沉積工藝來沉積柵極氧化層；而且在沉積柵極氧化層之后，利用高溫?zé)嵫趸に囋诜胖昧舜幚砥骷难趸に嚽恢型ㄈ胙趸瘹怏w以生長柵極隔離薄膜。
[0006]優(yōu)選地，在利用高溫?zé)嵫趸に嚿L柵極隔離薄膜的過程中，在氧化氣體中摻入
二氯硅烷以完成柵極隔離薄膜的高溫?zé)嵫趸に嚒?br> [0007]優(yōu)選地，所述改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法用于制造PM0S。
[0008]優(yōu)選地，所述改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法用于制造NM0S。
[0009]優(yōu)選地，所述改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法用于制造CMOS。
[0010]因此，本發(fā)明通過利用干法沉積工藝和高溫?zé)嵫趸に嚨慕M合以改變和改進(jìn)爐管的工藝，由此降低了工藝過程中H+的產(chǎn)生，從而減少了柵極氧化物和襯底之間的界面的界面陷阱(Si懸掛鍵)，最終減少了閾值電壓的漂移，改善了器件的負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性NBT10
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會更容易地對本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中:[0012]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法。
[0013]需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0015]在半導(dǎo)體器件的可靠性分析中，負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性NBTI (Negative biastemperature instability)是非常重要的考量參數(shù),針對于提升器件的負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性NBTI，本發(fā)明在柵極氧化層沉積工藝中使用干法沉積(Dry oxidation)替代濕法沉積，并利用摻氯的HTO(熱氧化)進(jìn)行柵極隔離物的生長，從而減少了 H+的產(chǎn)生，降低了正氧化層陷阱電荷的數(shù)量，改善了器件的負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性NBTI。
[0016]具體地說，通過將現(xiàn)有制程中柵極氧化層沉積工藝的濕法沉積改變成干法沉積，可以減少水汽或者是H2的進(jìn)入，降低S1-H以及H+的數(shù)量，避免S1-H斷裂后產(chǎn)生界面陷阱(Si懸掛鍵)和H+被俘獲后產(chǎn)生的正氧化層陷阱電荷，從而提升器件的負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性NBTI ;另外，在柵極隔離物的生長中利用HTO(高溫?zé)嵫趸?的方式生長薄膜，高溫下同時(shí)在氧化氣體中摻入二氯硅烷(SiH2Cl2),氯的引入改善了氧化的速度和氧化層的質(zhì)量，在Si和SiO2的界面Cl和Si結(jié)合生成氯硅化物，在高溫有氧的情況下，氯硅化物易被氧化成SiO2，氯相當(dāng)于氧化過程中的催化劑，并且能結(jié)合S1-H斷裂后產(chǎn)生的氫離子，在減少了界面陷阱(Si懸掛鍵)的同時(shí)也減少了 H+的數(shù)目，很大程度上改善了器件的負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性NBTI ;另外，氯還能結(jié)合薄膜中的一些可能存在的金屬元素，提升了薄膜的質(zhì)量。
[0017]因此，本發(fā)明通過利用干法沉積工藝和高溫?zé)嵫趸に嚨慕M合改變和改進(jìn)爐管的工藝來降低工藝過程中H+的產(chǎn)生，從而減少了柵極氧化物和襯底之間的界面的界面陷阱(Si懸掛鍵)，最終減少了閾值電壓的漂移，改善了器件的負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性NBTI。
[0018]具體地，圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法。
[0019]如圖1所示，在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法中，利用干法沉積工藝替代濕法沉積工藝來沉積柵極氧化層；而且在沉積柵極氧化層之后，利用高溫?zé)嵫趸に囋诜胖昧舜幚砥骷难趸に嚽恢型ㄈ胙趸瘹怏w以生長柵極隔離薄膜。
[0020]優(yōu)選地，在利用高溫?zé)嵫趸に嚿L柵極隔離薄膜的過程中，在氧化氣體中摻入二氯硅烷以完成柵極隔離薄膜的高溫?zé)嵫趸に嚒?br> [0021]上述方法可用于制造PMOS、NMOS或者CMOS等。
[0022]需要說明的是，除非特別說明或者指出，否則說明書中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等描述僅僅用于區(qū)分說明書中的各個(gè)組件、元素、步驟等，而不是用于表示各個(gè)組件、元素、步驟之間的邏輯關(guān)系或者順序關(guān)系等。
[0023]可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其中利用干法沉積工藝替代濕法沉積工藝來沉積柵極氧化層；而且在沉積柵極氧化層之后，利用高溫?zé)嵫趸に囋诜胖昧舜幚砥骷难趸に嚽恢型ㄈ胙趸瘹怏w以生長柵極隔離薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其特征在于，在利用高溫?zé)嵫趸に嚿L柵極隔離薄膜的過程中，在氧化氣體中摻入二氯硅烷以完成柵極隔離薄膜的高溫?zé)嵫趸に嚒?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法用于制造PMOS。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法用于制造NMOS。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述改善器件負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法用于制造CMOS。
【文檔編號】H01L21/285GK103943481SQ201410162847
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】朱雙龍, 胡鵬超, 劉景富 申請人:上海華力微電子有限公司