專利名稱：提高pmos柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法。
背景技術：
目前，在半導體器件工藝過程中，通常會在B離子注入形成PMOS源漏后，會使用BF2取代B進行源漏注入(由于氟可以在Si02/Si界面形成較強的S1-F-H鍵，通過減少S1-H鍵，能明顯減少柵極氧化層表面的界面的陷阱Qit)，使得摻雜在BF2中的少量F離子能夠穿透至柵極，以減少Si02/Si界面的陷阱，進而有效改善NBTI的性能。但是，隨著工藝的發(fā)展，對器件的性能要求越來越高，尤其是超淺結工藝的限制，使得無法使用較大能量的BF2注入，只能在源漏區(qū)通過增加較低能量的純F離子注入，用以改善PMOS的性能。由于過多的F離子會加速硼(B)原子在柵氧(gate oxide)中的擴散，會使得PN結的漏電流加大。所以，在F離子或BF2注入后，容易造成在后續(xù)的熱制程工藝中形成氟氣外溢，而導致覆積在有源區(qū)上面的氮化膜形成鼓包缺陷，即要控制進行F離子或BF2離子注入時的劑量，以避免缺陷的產生。傳統控制F離子或BF2離子注入時的劑量時，主要是采用HF溶液進行預清洗工藝(pre-clean),以去除自然氧化層(native oxide),進而去除多余的F離子；但是經過HF預清洗工藝后，會造成SiO2ZSi界面處的F離子濃度過低，還得需要再次通過BF2離子注入工藝引入一定濃度的F離子，才能達到減少Si02/Si界面陷阱的目的，使得工藝步驟過多，增大了工藝成本和缺陷(如柵氧形成負偏壓溫度不穩(wěn)定性效應等)產生的風險，導致產品良率的降低。負偏壓溫度不穩(wěn)定性(NegativeBias Temperature Instability,簡稱 NBTI)指在高溫下對PM0SFET施加負柵壓而引起的一系列電學參數的退化(一般應力條件為125°C恒溫下柵氧電場，源、漏極和襯底接地)。NBTI效應的產生過程主要涉及正電荷的產生和鈍化，即界面陷阱電荷和氧化層固定正電荷的產生以及擴散物質的擴散過程，而氫氣和水汽是引起NBTI的兩種主要物質。NBTI效應對器件和電路能產生較大的影響，如:使得器件出現柵電流增大、閾值電壓負向漂移、亞閾值斜率減小、跨導和漏電流變小等，在模擬電路中引起晶體管間失配，而在數字電路中則會導致時序漂移、噪聲容限縮小，甚至產品失效等嚴重后果。中國專利(公開號:CN1722408A)公開了一種柵氧化膜的制造方法，通過在襯底上形成絕緣膜之后，形成犧牲或柵氧化膜作為氧化膜，并利用抗蝕劑層作為掩膜，經由氧化膜，通過氬(或氟)離子的一個或多個注入工藝形成離子注入層。當使用氧化膜作為犧牲氧化膜時，在除去抗蝕劑膜及氧化膜之后，在元件口中形成柵氧化膜。當使用氧化膜作為柵氧化膜時，通過刻蝕一次減薄氧化膜，并且在除去抗蝕劑層之后使其加厚。由于形成離子注入層，形成較厚的柵氧化膜。該技術文獻沒有公開任何有關如何改善柵氧的NBTI效應的技術特征。
中國專利(公開號:CN1264164A)公開了一種形成金屬氧化物半導體的柵氧化物的方法，通過采用半導體的干、濕、干氧化的工藝程序，以降低半導體一氧化物界面處的界面狀態(tài)密度。該技術文獻也沒有公開有關如何改善柵氧的NBTI效應相關的技術特征。

發(fā)明內容
針對上述存在的問題，本發(fā)明公開了一種提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其中，包括:采用預清洗工藝對一半導體襯底的表面進行處理；繼續(xù)對所述半導體襯底進行柵氧生長工藝后，進行退火工藝；其中，所述預清洗工藝為SiCoNi清洗工藝。上述的提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其中，當采用爐管方式進行所述柵氧生長工藝時，對所述半導體襯底進行所述預清洗工藝和進行所述柵氧生長工藝之間的間隔時間小于I小時。上述的提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其中，所述半導體襯底為PMOS硅襯底。上述的提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其中，采用NF3和NH3進行所述SiCoNi清洗工藝。上述的提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其中，所述NF3和NH3的流量為l_1000sccmo上述的提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其中，所述SiCoNi清洗工藝的工藝時間為3-30s。上述的提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其中，所述退火工藝的溫度大于 100。。。上述的提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其中，所述退火工藝的退火時間為 15-80S。綜上所述，本發(fā)明一種提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，通過采用SiCoNi清洗工藝對PMOS襯底進行預清洗后，于該襯底上繼續(xù)生長柵氧層后，進行退火工藝，以使得制備的PMOS器件的NBTI能夠得到有效的改善，且降低了 BF2的注入的同時，還避免如鼓包等缺陷的廣生，進而提聞廣品的性能和良率。


圖1為實施例中提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法的流程示意圖；圖2-4為實施例中提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法的結構流程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的說明:圖1為實施例中提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法的流程示意圖，圖2-4為實施例中提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法的結構流程示意圖；如圖1-4所示，一種提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，主要應用于如Logic、Memory、RF、HV、Analog/Power等平臺上,在一半導體襯底I如PMOS娃襯底(晶圓)進行柵氧生長工藝前,采用 1-1OOOsccm (如 lsccm、100sccm、500sccm 或 IOOOsccm 等)流量的 NF3 和 NH3 對該半導體襯底I的表面進行3-30s (如3s、10s、20s或30s等)的SiCoNi清洗工藝。然后，對進行過清洗工藝后的半導體襯底I進行柵氧生長工藝，以于半導體襯底I生長一層柵氧層2，并繼續(xù)在大于100°C (如15(rc、20(rc、30(rc或500°C等)的溫度條件下，對覆蓋有柵氧層2的半導體襯底I進行15-80S (如15s、25s、40s、60s或80s等)的熱退火工藝3，并繼續(xù)后續(xù)工藝，以制備半導體器件。其中，當采用爐管方式進行柵氧層2的生長時，對半導體襯底I進行的預清洗工藝和柵氧生長工藝之間的間隔時間要小于Ih (如20min、30min或50min等)。由于，SiCoNi清洗工藝能夠低強度、低化學刻蝕的從硅表面(半導體襯底I)上去除氧化膜，且該與傳統的氫氟酸清洗工藝相比，SiCoNi清洗工藝所得到的晶片(硅)表面的氟元素含量要高兩個數量級。所以，使用SiCoNi清洗工藝對即將進行柵氧工藝的半導體襯底進行預清洗，可以有效提高Si02/Si界面的F離子濃度，以減少S1-H鍵，從而能明顯減少生長的柵極氧化層表面的界面陷阱數量，進而改善NBTI的性能。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明實施例提出一種提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，通過采用SiCoNi清洗工藝對PMOS襯底進行預清洗后，于該襯底上繼續(xù)生長柵氧層后，進行退火工藝，以使得制備的PMOS器件的NBTI能夠得到有效的改善，且降低了 BF2的注入的同時，還避免如鼓包等缺陷的產生，進而提高產品的性能和良率。通過說明和附圖，給出了具體實施方式
的特定結構的典型實施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉換。盡管上述發(fā)明提出了現有的較佳實施例，然而，這些內容并不作為局限。對于本領域的技術人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發(fā)明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權利要求書范圍內任何和所有等價的范圍與內容，都應認為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內。
權利要求
1.一種提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其特征在于，包括: 采用預清洗工藝對一半導體襯底的表面進行處理； 繼續(xù)對所述半導體襯底進行柵氧生長工藝后，進行退火工藝； 其中，所述預清洗工藝為SiCoNi清洗工藝。
2.根據權利要求1所述的提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其特征在于，當采用爐管方式進行所述柵氧生長工藝時，對所述半導體襯底進行所述預清洗工藝和進行所述柵氧生長工藝之間的間隔時間小于I小時。
3.根據權利要求1所述的提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述半導體襯底為PMOS硅襯底。
4.根據權利要求1所述的提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其特征在于，采用NF3和NH3進行所述SiCoNi清洗工藝。
5.根據權利要求4所述的提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述NF3和NH3的流量為l-1000sccm。
6.根據權利要求1所述的提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述SiCoNi清洗工藝的工藝時間為3-30s。
7.根據權利要求1所述的提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述退火工藝的溫度大于100°c。
8.根據權利要求1所述的提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述退火工藝的退火時間為15-80s。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種提高PMOS柵氧負偏壓溫度不穩(wěn)定性的方法，通過采用SiCoNi清洗工藝對PMOS襯底進行預清洗后，于該襯底上繼續(xù)生長柵氧層后，進行退火工藝，以使得制備的PMOS器件的NBTI能夠得到有效的改善，且降低了BF2的注入的同時，還避免如鼓包等缺陷的產生，進而提高產品的性能和良率。
文檔編號H01L21/28GK103199013SQ201310081898
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權日2013年3月14日
發(fā)明者周軍 申請人:上海華力微電子有限公司