[发明专利]一种改善后栅极工艺高K栅电介质NMOS HCI方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及半导体制造领域中的一种改善NMOS可靠性的方法，更确切的说，本发明涉及一种改善后栅极工艺高K栅电介质NMOS 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器件工作过程中产生大量界面态，从而改变MOS器件性能；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后栅极工艺高K栅电介质NMOS 器件HCI效应的方法，其中，包括以下步骤：

于一衬底上依次淀积第一介质层和多晶硅层，刻蚀所述第一介质层和所述多晶硅层，分别形成第一类半导体器件和第二类半导体器件的样本栅；

注入氟离子于所述第一类半导体器件样本栅区域，并通过热处理使氟离子进入所述第一类半导体器件样本栅中的第一介质层中，并形成第一类半导体器件和第二类半导体器件各自的漏源区；

淀积第二介质层覆盖第一、第二器件及各自的样本栅，化学机械研磨所述第二介质层及所述第一、二类半导体器件的样本栅后，回蚀所述样本栅形成样本栅凹槽；

于第二介质层上沉积第一金属层后选择性刻蚀第一金属层，以至少在第一类半导体器件之上的第二介质层上保留第一金属层，并且第一类半导体样本栅凹槽的底部及侧壁覆盖有部分第一金属层，之后于第二介质层上沉积第二金属层后选择性刻蚀第二金属层，以至少在第二类半导体器件之上的第二介质层上保留第二金属层，并且第二类半导体样本栅凹槽的底部及侧壁覆盖有部分第二金属层；

淀积第三金属层覆盖在第一金属层、第二金属之上，并且部分第三金属层填充在底部及侧壁覆盖有第一金属层的第一类半导体样本栅凹槽中，以及部分第三金属层填充在底部及侧壁覆盖有第二金属层的第二类半导体样本栅凹槽中，之后对多余的第一金属层、第二金属层、第三金属层进行化学机械研磨。

上述的改善后栅极工艺高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。

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

上述的改善后栅极工艺高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。

上述的改善后栅极工艺高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。

上述的改善后栅极工艺高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。

上述的改善后栅极工艺高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和所述第二金属，既保留所述第一金属层至所述第一类半导体样本栅凹槽中，所述第二金属层至所述第二类半导体样本栅凹槽中。

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

上述的改善后栅极工艺高K栅电介质NMOS HCI方法，其中，所述第一、二介质层为高介电常数材料。