[发明专利]抑制热载流子注入的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种应用于深亚微米CMOS半导体器件以及半导体器件工艺中的抑制热载流子注入的方法。

背景技术

HotCarrierInjection(英文简称：HCI)是指MOS器件的热载流子注入。由于MOS器件的漏(Drain)端在工作状态时施加工作电压Vdd，在漏极和阱区的结(Junction)处产生了最大电场Emax，载流子在此处可以获得足够的能量，从而可以穿透Si/SiO₂界面，生成陷阱电荷和界面态，这种载流子被称为热载流子。具体如图1所示，MOS器件在生成一个热载流子的同时会生成一个衬底载流子，衬底载流子形成的电流称为衬底电流Isub，衬底电流Isub的大小可以表征HCI，即衬底电流Isub越大HCI越严重。

陷阱电荷和界面态的存在导致阈值电压升高，饱和电流下降，当电流改变超过10％时，可以认为器件失效。特别是对NMOS器件，由于电子具有更高的电子迁移率，因此，NMOS器件的HCI效应更严重，严重缩短了器件的寿命，已经成为集成电路可靠性的瓶颈之一。

为了降低器件的HCI效应，轻掺杂漏区(英文全称：LightlyDopedDrain，英文简称：LDD)被引入，LDD的引入降低了漏极端的最大电场Emax，具体如示意图2所示，由于传统源漏(简称S/D)注入浓度很高，因此具有更大的结电场，而LDD掺杂浓度较低较浅，因此在靠近栅极(Gate)的地方加上LDD，则此处电场降低，而S/D注入时已经有侧栅墙(Spacer)存在，因此，漏极远离栅极，如图2可以看出，Emax远离栅极，同时其值也降低。因此LDD的引入降低了Emax，抑制了HCI效应。

目前制造NMOS器件的步骤为：生成有源区和栅极之后，进行LDD注入，然后形成侧墙，接着进行S/D注入，最后进行S/D退火。退火使LDD注入和S/D注入的离子向沟道方向扩散。如图3所示，这会使得Emax变大并向沟道方向移动。另外，由于S/D注入浓度很高，降低S/D浓度可以显著降低Emax，但是降低S/D浓度会降低器件性能，因此，如何抑制LDD和S/D注入后的离子扩散，成为本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明提供一种抑制热载流子注入的方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种抑制热载流子注入的方法，包括：

步骤1：制作MOS器件结构，所述MOS器件结构包括有源区和栅极；

步骤2：对MOS器件结构的轻掺杂漏结构进行掺杂离子注入；

步骤3：对轻掺杂漏结构进行碳离子注入；

步骤4：在栅极两侧形成栅极侧墙；

步骤5：进行源漏区离子注入并退火。

作为优选，所述步骤1包括：

步骤11：提供衬底，进行浅沟槽隔离制作，形成有源区；

步骤12：进行阱注入形成阱区；

步骤13：制作栅极氧化层和栅极。

作为优选，所述步骤13包括制作栅极氧化层，并在栅极氧化层上淀积栅极材料，刻蚀所述栅极材料形成栅极。

作为优选，所述栅极材料采用多晶硅。

作为优选，还包括步骤14：对栅极和栅极氧化层进行修复氧化。

作为优选，还包括步骤6：制作金属硅化物、接着制作金属前介质、通孔、金属插塞和金属层。

作为优选，所述碳离子的注入温度为零下100度至25度。

作为优选，所述碳离子注入的角度为10度至30度。

作为优选，所述碳离子的注入能量为5K至15K。

作为优选，所述碳离子的注入流量为10¹⁴/cm²至10¹⁵/cm²。

与现有技术相比，本发明提供一种抑制热载流子注入的方法，包括：步骤1：制作MOS器件结构，所述MOS器件结构包括有源区和栅极；步骤2：对MOS器件结构的轻掺杂漏结构进行掺杂离子注入；步骤3：对轻掺杂漏结构进行碳离子注入；步骤4：在栅极两侧形成栅极侧墙；步骤5：进行源漏区离子注入并退火。本发明在进行源漏区离子注入之前、在轻掺杂漏结构进行掺杂离子注入之后，进行轻掺杂漏结构的碳离子注入，从而来抑制源漏区离子注入之后的离子扩散问题，从而可以降低漏端电场，进而降低HCI，提高MOS器件的可靠性。

附图说明

图1为HCI效应示意图；

图2为LDD降低HCI示意图；