[发明专利]一种改善先栅极工艺高K栅电介质NMOS HCI方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域中的一种改善NMOS器件热载流子效应的方法，更确切的说，本发明涉及一种改善先栅极工艺高K栅电介质NMOS器件热载流子效应的方法。

背景技术

为降低栅极漏电流，提高器件性能，目前，高K栅电介质技术已经应用到45纳米以下节点；然而，由于高K栅电介质与硅的界面具有大量的界面态，而这些界面态在半导体制程中会与氢形成不稳定的氢键，导致在NMOS工作过程中产生大量界面态，从而改变NMOS性能；即使得高K栅电介质的NMOS器件具有很严重的热载流子（Hot Carrier Injection，简称HCI）效应。

热载流子（Hot Carrier Injection，简称HCI）效应，即在NMOS器件上，当器件的特征尺寸很小时，即使在不很高的电压下，也可产生很强的电场，从而易于导致出现热载流子，因此，在小尺寸器件以及大规模集成电路中，容易出现热载流子，由于热载流子所造成的一些影响，就称为热载流子效应。热载流子效应是导致器件和集成电路产生失效的重要原因，所以是需要特别注意和加以防止的。

当前，业界为改善NMOS晶体管的HCI效应，通常采用轻掺杂漏注入（Lightly Doped Drain，简称LDD）离子注入的优化方法，利用减小LDD离子注入的剂量和增大LDD注入能量，获得较深的LDD结，减小横向电场强度，从而改善HCI效应。但增大LDD离子注入能量，随着结深的加大，器件的有效沟道长度也将减小，这样就会增加短沟道效应（Short Channel Effect，简称SCE），引起器件直流特性的衰退。因此，单纯通过改变LDD离子注入的剂量和能量来改善HCI效应是不够的。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种改善先栅极工艺高K栅电介质NMOS HCI方法，其中，包括以下步骤：

于一衬底上依次淀积第一介质层和第一金属层以制备第一类半导体器件，选择性刻蚀所述第一金属层和所述第一介质层；依次淀积第二介质层和第二金属层以制备第二类半导体器件，选择性刻蚀所述第二金属层和所述第二介质层；淀积多晶硅层，刻蚀所述多晶硅层、所述第一、二金属层和所述第一、二介质层形成所述第一类半导体器件和所述第二类半导体器件的多晶硅栅；

其中，在进行源漏极离子注入热处理之前，注入氟离子于所述第一类半导体器件区域。

上述的改善先栅极工艺高K栅电介质NMOS HCI方法，其中，所述氟离子采用离子注入工艺进行氟离子注入。

上述的改善先栅极工艺高K栅电介质NMOS HCI方法，其中，在所述多晶硅栅形成之后，进行源漏极离子注入热处理工艺之前进行所述氟离子注入工艺。

上述的改善先栅极工艺高K栅电介质NMOS HCI方法，其中，所述氟离子的注入能量范围是1KeV至20KeV。

上述的改善先栅极工艺高K栅电介质NMOS HCI方法，其中，所述氟离子注入剂量范围是1E14/cm² 至3 E15/cm²。

上述的改善先栅极工艺高K栅电介质NMOS HCI方法，其中，所述第一类半导体器件为NMOS，所述第二类半导体器件为PMOS。 

上述的改善先栅极工艺高K栅电介质NMOS HCI方法，其中，所述衬底上设置有一隔离槽，所述隔离槽两边分别为P衬底和N衬底。

上述的改善先栅极工艺高K栅电介质NMOS HCI方法，其中，所述选择性刻蚀所述第一金属层，刻蚀去除所述N衬底上的所述第一金属层。

上述的改善先栅极工艺高K栅电介质NMOS HCI方法，其中，所述选择性刻蚀所述第二金属层，刻蚀去除所述P衬底上的所述第二金属层。

上述的改善先栅极工艺高K栅电介质NMOS HCI方法，其中，所述第一、二介质层材质为高介电常数材料。

本发明提出一种改善先栅极工艺高K栅电介质NMOS HCI方法，通过在先栅极工艺制程中,于多晶硅栅形成后，即在栅极中通过离子注入工艺注入氟离子，经过源漏极离子注入热处理工艺，在界面处形成稳定的化学键，有效的提高NMOS器件抗HCI效应的性能。

本领域的技术人员阅读以下较佳实施例的详细说明，并参照附图之后，本发明的这些和其他方面的优势无疑将显而易见。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1a-g是本发明改善先栅极工艺高K栅电介质NMOS HCI方法流程示意图；