[发明专利]一种减小I/O MOS器件HCI效应的方法有效

申请号：	201110069777.X	申请日：	2011-03-22
公开（公告）号：	CN102693904A	公开（公告）日：	2012-09-26
发明（设计）人：	赵猛	申请（专利权）人：	中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
主分类号：	H01L21/266	分类号：	H01L21/266;H01L21/336
代理公司：	上海思微知识产权代理事务所(普通合伙) 31237	代理人：	屈蘅;李时云
地址：	20120***	国省代码：	上海;31
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摘要：
搜索关键词：	一种减小 mos 器件 hci 效应方法
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【说明书】：

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种减小I/O MOS器件HCI的方法。

背景技术

在目前的集成电路中，输入/输出(I/O)器件是重要的组成部分。与核心器件相比，I/O器件具有高工作电压和高驱动能力的特点。但是在高工作电压下，I/O器件沟道内存较强的横向电场，使得载流子在输运过程中发生碰撞电离，产生额外的电子空穴对，部分热载流子注入栅氧化层，使得器件阈值电压上升，饱和电流和载流子迁移率下降等，这种现象称为HCI(热载流子注入)效应。HCI效应是I/O器件设计中经常遇到的问题，是影响器件特性和可靠性的主要因素，尤其是NMOS器件。

由于通过改变器件结构来改善HCI效应的工艺非常复杂，消耗成本高，减小轻掺杂源/漏区(LDD)离子注入的剂量，增大LDD离子注入的能量，获得更深的LDD结以减小横向电场，就成为了改善HCI效应的最有效手段。

如图1所示，目前，多采用高能量低剂量的磷(P)离子LDD离子注入13和低能量高剂量的砷(As)离子LDD离子注入12工艺，通过As离子辅助增大P离子的扩散，获得更深的LDD结1以减小横向电场，改善HCI效应。但是随着MOSFET器件尺寸不断缩小，特别是进入到65纳米及以下节点，栅氧厚度也越来越薄，LDD结也随之变浅。上述工艺在LDD离子注入时，为了避免离子注入时栅氧的击穿，注入的能量相应减小，使得形成的LDD结变得更浅，不利于改善HCI效应；另一方面，由于As离子与P离子之间的浓度梯度相对变大，形成的LDD扩散区1与栅极的交叠区越来越小，导致沟道内横向电场强度变大，器件HCI效应越来越明显。

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

本发明的目的在于提供一种减小I/O MOS器件热载流子注入效应的方法，克服单纯通过改变LDD离子注入的剂量和能量所引起的短沟道效应和器件特性衰退的问题。

为解决上述问题，本发明提出一种减小I/O MOS器件HCI效应的方法，该方法包括如下步骤：

提供半导体衬底，并在所述半导体衬底上形成图案化的掩膜层；

以所述图案化的掩膜层为掩膜，在所述半导体衬底的表层中进行第一类离子LDD离子注入；

以所述图案化的掩膜层为掩膜，在所述半导体衬底的表层中进行第二类离子LDD离子注入，所述第二类离子与第一类离子的导电类型相反；

以所述图案化的掩膜层为掩膜，在所述半导体衬底的表层中进行磷离子LDD注入。

进一步的，所述图案化的掩膜层为栅极结构。

进一步的，所述第一类离子为In离子或Ge离子。

进一步的，所述In离子或Ge离子注入的能量为5KeV～20KeV，剂量为1E13～8E13/cm²，角度为0°～11°。

进一步的，所述第二类离子为As离子，Sb离子或Bi离子。