[发明专利]一种金属氧化物半导体电学参数测试器件及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种金属氧化物半导体电学参数测试器件及制造方法。

背景技术

现代半导体工艺中，特别是大规模集成电路在制造过程中，为满足小尺寸器件避免高温热过程的特殊要求，生产工艺中会使用较多的等离子体工艺。例如，刻蚀工艺中有源区刻蚀、多晶硅栅刻蚀、接触孔刻蚀、金属布线刻蚀、钝化层刻蚀等；薄膜工艺中有金属布线绝缘层的形成、最终钝化保护层的形成等。

在利用等离子体工艺时不可避免的会带来一些问题，如等离子体损伤、膜层应力变化等，等离子体损伤会在栅极绝缘介质膜层内引入正电荷或负电荷，从而改变界面态引起单个器件阈值电压漂移；膜层应力也同样会引起单个器件阈值电压漂移。

现有的金属氧化物半导体电路中主要有复合型金属氧化物半导体器件和单独的金属氧化物半导体器件。在多晶硅做栅极的复合型金属氧化物半导体器件中，因多晶硅密度高等固有特点，使等离子体损伤及膜层应力对界面态影响较小，从而N型金属氧化物半导体器件、P型金属氧化物半导体器件阈值电压变化较小(|Δvt|＜0.06v)；但是在金属做栅极的金属氧化物半导体器件中，由于监控电学参数的半导体器件都为单独的金属氧化物半导体器件，栅极并没有释放电荷的结构，等离子体刻蚀金属带来的损伤和直接覆盖在金属栅极表面的钝化层，对金属界面态影响较大，金属氧化物半导体器件阈值电压变化较大(|Δvt|)＞0.06v)。

因此，发明人在实施本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下技术问题：

在金属做栅极的金属氧化物半导体器件中，如果有等离子损伤，则引入的正电荷或负电荷不能释放掉，并且会改变界面态，导致阈值电压有漂移。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种金属氧化物半导体电学参数测试器件及制造方法，以使金属做栅极的金属氧化物半导体电学参数测试器件引入的正电荷或负电荷能释放掉，改善因等离子损伤带来电压阈值变化的影响。

本发明提供一种金属氧化物半导体电学参数测试器件，所述半导体器件的栅极为金属栅极，具体的，

N型衬底的第一P型阱区域与第一N+区域形成的第一PN结构成第一个二极管，所述N型衬底的第二P型阱区域与第二N+区域形成的第二PN结构成第二个二极管，所述第一个二极管与所述第二个二极管反向并联，并与所述栅极相连形成N型金属氧化物半导体电学参数测试器件；或，

N型衬底与第一P+区域形成的第三PN结构成第三个二极管，所述N型衬底与第二P+区域形成的第四PN结构成第四个二极管，所述第三个二极管与所述第四个二极管反向并联，并与所述栅极相连形成P型金属氧化物半导体电学参数测试器件。

本发明还提供了一种N型金属氧化物半导体电学参数测试器件的制造方法，所述N型金属氧化物半导体电学参数测试器件的栅极为金属栅极，该方法包括：

N型衬底上形成第一P型阱区域；

所述第一P型阱区域内注入N型杂质形成第一N+区域；

所述第一P型阱区域与所述第一N+区域形成的第一PN结构成第一个二极管；

N型衬底上形成第二P型阱区域；

所述第二P型阱区域内注入N型杂质形成第二N+区域；

所述第二P型阱区域与所述第二N+区域形成的第二PN结构成第二个二极管；

所述第一个二极管与所述第二个二极管反向并联并与所述栅极相连，形成N型金属氧化物半导体电学参数测试器件。

本发明的再一方面还提供了一种P型金属氧化物半导体电学参数测试器件的制造方法，所述P型金属氧化物半导体电学参数测试器件的栅极为金属栅极，该方法包括：

N型衬底区域内注入P型杂质形成第一P+区域；

所述N型衬底区域与所述第一P+区域形成第三PN结构成第三个二极管；

所述N型衬底区域内注入P型杂质形成第二P+区域；

所述N型衬底区域与所述第二P+区域形成第四PN结构成第四个二极管；

所述第三个二极管与所述第四个二极管反向并联并与所述栅极相连，形成P型金属氧化物半导体电学参数测试器件。

本发明的有益效果如下：在以金属做栅极的金属氧化物半导体电学参数测试器件中，N型金属氧化物半导体电学参数测试器件或P型金属氧化物半导体电学参数测试器件的栅极与衬底形成两个并联的反向二极管，能很好的将因等离子损伤引入的正电荷或负电荷释放掉，从而改善界面态，使阈值电压变化较小，同时使阈值测试值实际反映电路中半导体器件的阈值。

附图说明

图1a为本发明实施例中N型金属氧化物半导体电学参数测试器件结构示意图；