一種可改善負溫度不穩定性的pmos管制作方法

2023-09-17 15:12:35

專利名稱：一種可改善負溫度不穩定性的pmos管制作方法
技術領域：
本發明涉及PMOS管制作工藝，尤其涉及一種可改善負溫度不穩定性的PMOS
管制作方法。
背景技術：
對於P溝道金屬氧化物半導體場效應管(PMOS ),負溫度不穩定性(Negative Bias Temperature Instability,簡稱NBTI )是造成其在力口壓或高溫作用時退 化的主要原因。NBTI效應通常被認為是由於界面處的氬矽鍵斷裂和氫的擴散造 成，從而造成參數漂移和器件退化(如閾值電壓(Vt )漂移和飽和漏電流(Idsat) 增大)，故需通過控制與氫有關的製程來改善NBTI效應。
在製作PMOS的過程中，在完成柵源漏極的製作後，在製作金屬層前，會先 在PMOS器件的表面製作一氮化矽層以作為後續接觸孔的刻蝕停止層 (Etch-Stop-Layer )，現通過等離子體增強型化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition;簡稱PECVD)製作該氮化珪刻蝕停止層，其沉積 溫度為450攝氏度，矽烷的流量為50標準狀態毫升/分(SCCM),氨氣的流量 為25SCCM，氮氣的流量為20SCCM。 '
但是，由於上述反應溫度過高，氮氣含量過高，從而使製成的氮化矽中所 含氫的含量較低即形成的氫矽鍵較少，在界面處氬易於擴散，因此產生大量的 界面態，從而使製成的PMOS的負溫度不穩定性明顯即在加壓或高溫後其Vt漂 移很大且Idsat明顯增大。
因此，如何提供一種可減小負溫度不穩定性的PMOS管制作方法以減小負溫 度不穩定性對PMOS的不良影響，已成為業界亟待解決的技術問題。

發明內容
本發明的目的在於提供一種可改善負溫度不穩定性的PMOS管制作方法，通
過所述方法可顯著改善PM0S管的負溫度不穩定性。
本發明的目的是這樣實現的 一種可改善負溫度不穩定性的PM0S管制作方 法，該方法包括以下步驟(1)進行阱注入形成N型導電阱；(2)製作柵極 絕緣層和柵極；(3)進行輕摻雜漏注入形成輕摻雜漏結構；(4 )製作柵極側 牆；(5 )進行源漏注入形成源漏極；(6 )使用矽烷、氨氣和氮氣製作氮化矽 刻蝕停止層；(7)製作金屬前介質，並依據氮化矽刻蝕停止層製作接觸孔；(8) 製作金屬插塞和金屬層；其特徵在於，在步驟(6)中，氮氣的流量範圍為O至 10標準狀態毫升/分，沉積溫度範圍為390至410攝氏度。
在上述的可改善負溫度不穩定性的PMOS管制作方法中，在步驟(6)中， 矽烷的流量為50標準狀態毫升/分，氨氣的流量為25標準狀態毫升/分。
在上述的可改善負溫度不穩定性的PMOS管制作方法中，在步驟(6)中， 氮氣的流量範圍為10標準狀態毫升/分，沉積溫度為400攝氏度。
在上述的可改善負溫度不穩定性的PMOS管制作方法中，在步驟(6)中， 通過等離子體增強型化學氣相沉積製作氮化矽刻蝕停止層。
在上述的可改善負溫度不穩定性的PMOS管制作方法中，該步驟(7)包括 以下步驟(70 )通過化學氣相沉積製作金屬前介質；(71 )光刻出接觸孔圖 形；(72 )刻蝕接觸孔且在刻蝕到氮化矽刻蝕停止層後停止刻蝕。
與現有技術中採用較高的溫度和較大流量的氮氣來製作氮化矽刻蝕停止層 致使PMOS管受負溫度不穩定性的不良影響相比，本發明的可改善負溫度不穩定 性的PMOS管制作方法降低了製作氮化矽刻蝕停止層的溫度和氮氣的流量，從而 使氮化矽停止層在界面處形成更多數量的氫矽鍵，如此可大大緩解PMOS管中的 負溫度不穩定性的影響，從而相應的減小閾值電壓漂移和飽和漏電流。.


本發明的可改善負溫度不穩定性的PMOS管制作方法由以下的實施例及附圖 給出。
圖1為本發明的可改善負溫度不穩定性的PMOS管制作方法的流程圖。
具體實施方式
以下將對本發明的可改善負溫度不穩定性的PM0S管制作方法作進一步的詳 細描述。
參見圖1,本發明的可改善負溫度不穩定性的PM0S管制作方法首先進行步 驟SIO，進行阱注入形成N型導電阱。在本實施例中，通過磷摻雜形成N型導電阱。
接著繼續步驟Sll,製作柵極絕緣層和柵極，其中，所述柵極絕緣層為氮氧 化矽或氧化矽，所述柵極為多晶矽柵極。
接著繼續步驟S12，進行輕摻雜漏注入形成輕摻雜漏結構。在本實施例中， 所述輕摻雜雜質為氟化硼。
接著繼續步驟S13 ，製作柵極側牆。
接著繼續步驟S14，進行源漏注入形成源漏極。在本實施例中，通過P型摻 雜注入形成P型的源漏^L，所述P型4參雜為硼:慘雜。
接著繼續步驟S15,使用矽烷、氨氣和氮氣並通過等離子體增強型化學氣相 沉積製作氮化矽刻蝕停止層，其中，矽烷的流量為50標準狀態毫升/分，氨氣 的流量為25標準狀態毫升/分，氮氣的流量範圍為0至10標準狀態毫升/分， 沉積溫度範圍為390至410攝氏度。在本實施例中，氮氣的流量範圍為10標準 狀態毫升/分，沉積溫度為400攝氏度。
接著繼續步驟S16，通過化學氣相沉積製作金屬前介質。
接著繼續步驟S17,光刻出接觸孔圖形。
接著繼續步驟S18，刻蝕接觸孔且在刻蝕到氮化矽刻蝕停止層後停止刻蝕。 接著繼續步驟S19,製作金屬插塞和金屬層。
實驗數據證明，通過本發明的可改善負溫度不穩定性的PMOS管制作方法制 作出的PMOS管的氮化矽刻蝕停止層中氫的含量提高了近一倍，閾值電壓漂移和 飽和漏電流都有所減小。
綜上所述，本發明的可改善負溫度不穩定性的PMOS管制作方法降低了製作 氮化矽刻蝕停止層的溫度和氮氣的流量，從而使氮化矽停止層在界面處形成更 多數量的氫矽鍵，如此可大大緩解PMOS管中的負溫度不穩定性的影響，從而相 應的減小閾值電壓漂移和飽和漏電流。
權利要求
1、一種可改善負溫度不穩定性的PMOS管制作方法，該方法包括以下步驟:(1)進行阱注入形成N型導電阱；(2)製作柵極絕緣層和柵極；(3)進行輕摻雜漏注入形成輕摻雜漏結構；(4)製作柵極側牆；(5)進行源漏注入形成源漏極；(6)使用矽烷、氨氣和氮氣製作氮化矽刻蝕停止層；(7)製作金屬前介質，並依據氮化矽刻蝕停止層製作接觸孔；(8)製作金屬插塞和金屬層；其特徵在於，在步驟(6)中，氮氣的流量範圍為0至10標準狀態毫升/分，沉積溫度範圍為390至410攝氏度。
2、 如權利要求1所述的可改善負溫度不穩定性的PMOS管制作方法，其特 徵在於，在步驟(6)中，矽烷的流量為50標準狀態毫升/分，氨氣的流量為 25標準狀態毫升/分。
3、 如權利要求1所述的可改善負溫度不穩定性的PMOS管制作方法，其特 徵在於，在步驟(6)中，氮氣的流量範圍為10標準狀態毫升/分，沉積溫度 為400攝氏度。
4、 如權利要求1所述的可改善負溫度不穩定性的PMOS管制作方法，其特 徵在於，在步驟(6)中，通過等離子體增強型化學氣相沉積製作氮化碌刻蝕停 止層。
5、 如權利要求1所述的可改善負溫度不穩定性的PMOS管制作方法，其特 徵在於，該步驟(7 )包括以下步驟(70 )通過化學氣相沉積製作金屬前介質；(71 )光刻出接觸孔圖形；(72 )刻蝕接觸孔且在刻蝕到氮化矽刻蝕停止層後 停止刻蝕。
全文摘要
本發明提供了一種可改善負溫度不穩定性的PMOS管制作方法。現有技術中在製作氮化矽刻蝕停止層時採用較高的溫度和較大流量的氮氣致使在氮化矽中形成的氫矽鍵較少，如此界面上的氫易於擴散，從而使PMOS管因受NBTI影響而出現Vt漂移較大和Idsat較大的現象。本發明的PMOS管制作方法先進行阱注入；再製作柵極絕緣層、柵極和輕摻雜漏結構；然後製作柵極側牆和源漏極；接著製作氮化矽刻蝕停止層，其中，氮氣的流量範圍為0至10標準狀態毫升/分，沉積溫度範圍為390至410攝氏度；之後製作金屬前介質，並依據氮化矽刻蝕停止層製作接觸孔；最後製作金屬插塞和金屬層。通過本發明的方法可顯著改善PMOS管的負溫度不穩定性，可使PMOS的Vt漂移和Idsat相應減小。
文檔編號H01L21/336GK101383286SQ20071004571
公開日2009年3月11日 申請日期2007年9月7日 優先權日2007年9月7日
發明者吳永堅, 廖金昌, 甘正浩, 凱 鄭 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司