專利名稱：一種提高mos器件閾值電壓穩(wěn)定性的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體器件制造工藝，尤其涉及一種提高MOS器件閾值電壓穩(wěn) 定性的方法。
背景技術：
金屬氧化物半導體(Metal Oxide Semiconductor, MOS)器件在各領域的應 用十分廣泛， 一個MOS器件的閾值電壓(threshold voltage, Vt)的穩(wěn)定性是評 價其性能好壞的重要指標，閾值電壓Vt隨物理條件的變化而產(chǎn)生的漂移越小， 則MOS器件的性能越可靠。由于制作完畢的MOS器件，其表面存在一些游離態(tài)的懸空鍵，于實際應用 環(huán)境下，隨著物理條件的變化，這些懸空鍵將導致閾值電壓Vt穩(wěn)定性的下降。 因此，在晶圓制造廠中，需要對制作完畢的MOS器件進行高溫處理，來模擬實 際應用環(huán)境，以測試閾值電壓Vt在實際工作環(huán)境下的穩(wěn)定性。其測試步驟如下 先測試初始的Vt值，記為Vt(O);接著，將待測MOS器件力丈入高溫爐中，在150°C 的高溫下烘焙168小時；然后再測試Vt值，記為Vt(168),則Vt漂移量Vtshift 可用如下公式計算Vtshift = [ Vt(168) - Vt(O) ] / Vt(O)Vt漂移量Vtshift越小，說明MOS器件的工作穩(wěn)定性越好，可靠性越高； 當Vtshift大于某一預定值時，則該MOS器件失效，其性能不符合要求。通常，在完成MOS器件制作后，需要執(zhí)行一合金化(alloy )步驟來改善器 件的穩(wěn)定性。該合金化步驟主要是將MOS器件置于高溫環(huán)境下，并通入氫氣、 氮氣的混合氣體，使氳離子與器件中游離態(tài)的懸空鍵結合，形成穩(wěn)定的形態(tài)， 同時，釋放器件與金屬層、金屬層與導線層等各層之間的應力，從而提高器件 的穩(wěn)定程度。然而，采用現(xiàn)有方法處理的MOS器件，其閾值電壓的穩(wěn)定性并不高，尤其對于0.13微米制程而言，其Vt漂移量高達12 14%，嚴重影響了產(chǎn)品的良率。 因此，需要一種方法來改善MOS器件閾值電壓的穩(wěn)定性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種提高MOS器件閾值電壓穩(wěn)定性的方法，以減小 MOS器件閾值電壓在實際工作環(huán)境下的漂移量，從而提高器件性能的穩(wěn)定性。'為了達到上述的目的，本發(fā)明提供一種提高MOS器件閾值電壓穩(wěn)定性的方 法，包括在完成MOS器件制作后，對MOS器件執(zhí)行合金化步驟，其中，所述 方法對MOS器件執(zhí)行兩次合金化步驟。在上述的提高MOS器件閾值電壓穩(wěn)定性的方法中，所述的兩次合金化步驟 之間還包括讓MOS器件冷卻的步驟，且所述的冷卻步驟在常溫下進行。在上述的提高MOS器件閾值電壓穩(wěn)定性的方法中，在合金化步驟中加入氫 氣和氮氣的混合氣體，使MOS器件與所述的混合氣體反應。本發(fā)明通過對制作完成的MOS器件執(zhí)行兩次合金化步驟，來提高氳離子與 器件表面懸空鍵的結合程度，并有效釋放層間應力，使MOS器件閾值電壓的穩(wěn) 定程度大大提高。
具體實施方式
以下將對本發(fā)明的提高MOS器件閾值電壓穩(wěn)定性的方法作進一步的詳細描述o本發(fā)明的方法主要是在完成MOS器件制作后，對MOS器件執(zhí)行兩次合金 化步驟。該合金化步驟可在400。C左右的高溫爐管中進行，于合金化過程中，向 爐管內(nèi)通入氫氣和氮氣的混合氣體，與器件充分反應，使氫離子與器件表面游 離態(tài)的懸空鍵結合，從而形成穩(wěn)定的形態(tài)，同時，釋放層間應力，來改善器件 的穩(wěn)定性。兩次合金化步驟之間，還包括一常溫冷卻步驟，使MOS器件從前一次合金 化步驟的高溫環(huán)境中回到常溫狀態(tài)，再執(zhí)行后一次合金化步驟。與單純地延長 第一次合金化步驟的時間相比，采用此方法可以縮短每一次合金化步驟的反應 時間，并且能夠達到更明顯的效果。實驗結果表明，采用本發(fā)明的方法，與現(xiàn)有技術相比，可以使MOS器件的闊值電壓漂移量減小1 1.5%,大大提高了器 件的可靠性及產(chǎn)品的良率。
權利要求
1. 一種提高MOS器件閾值電壓穩(wěn)定性的方法，包括在完成MOS器件制作后，對MOS器件執(zhí)行合金化步驟，其特征在于所述方法對MOS器件執(zhí)行兩次合金化步驟。
2、 如權利要求1所述的提高MOS器件閾值電壓穩(wěn)定性的方法，其特征在 于所述的兩次合金化步驟之間還包括讓MOS器件冷卻的步驟。
3、 如權利要求2所述的提高MOS器件閾值電壓穩(wěn)定性的方法，其特征在 于所述的冷卻步驟在常溫下進行。
4、 如權利要求1所述的提高MOS器件闊值電壓穩(wěn)定性的方法，其特征在 于在合金化步驟中加入氫氣和氮氣的混合氣體，使MOS器件與所述的混合氣 體反應。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種提高MOS器件閾值電壓穩(wěn)定性的方法，涉及半導體器件制造工藝。采用現(xiàn)有方法處理的MOS器件，在經(jīng)過高溫處理(實際應用環(huán)境的模擬)后，閾值電壓穩(wěn)定性會變低，這種不穩(wěn)定性會嚴重影響產(chǎn)品的可靠性。本發(fā)明的提高MOS器件閾值電壓穩(wěn)定性的方法，包括在完成MOS器件制作后，對MOS器件執(zhí)行合金化步驟，其中，所述方法對MOS器件執(zhí)行兩次合金化步驟。較佳地，在兩次合金化步驟之間還包括讓MOS器件常溫冷卻的步驟。采用本發(fā)明的方法，可減小MOS器件閾值電壓在實際工作環(huán)境下的漂移量，從而提高器件性能的穩(wěn)定性。
文檔編號H01L21/336GK101271845SQ20071003822
公開日2008年9月24日 申請日期2007年3月20日 優(yōu)先權日2007年3月20日
發(fā)明者平 張, 張布新, 曾紅林, 鋒 陸 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司