改善核心器件和输入输出器件性能的方法技术

一种改善核心器件和输入输出器件性能的方法，包括：提供基底；在核心器件区和输入输出器件区的基底表面形成第一氧化层；在第一氧化层表面形成盖帽层；刻蚀去除位于核心器件区的盖帽层；在输入输出器件区的盖帽层表面以及核心器件区的基底上形成伪栅膜；图形化伪栅膜形成伪栅层；在形成伪栅层之后，在基底上形成覆盖伪栅层侧壁表面的层间介质层；刻蚀去除伪栅层；去除输入输出器件区的盖帽层；在去除盖帽层之后，在核心器件区的基底表面形成第二氧化层，第二氧化层的厚度小于第一氧化层的厚度。本发明专利技术提高输入输出器件和核心器件的栅极氧化层完整性，改善了NBTI性能和PBTI性能。

Method for improving performance of core device and input output device

Includes a method to improve the core device and the input / output device performance: providing a substrate; the substrate surface in the core device area and the input and output device region forming a first oxide layer; the first oxide layer formed on the surface of the cap layer; etching removing cap layer is located in the core area of the device; forming a dummy gate film substrate layer and the core blocks the device region in the input and output device region; graphical dummy gate film forming dummy gate layer; after forming the dummy gate layer covering the dummy gate layer on the side wall of the interlayer dielectric layer on a substrate; etching to remove the pseudo grid layer; cap layer removal of input and output device area; after removal of the cap the second layer, forming the oxide layer on the surface of the basal core device area, second of the thickness of the oxide layer is smaller than the first oxide layer thickness. The invention improves the gate oxide integrity of the input output device and the core device, improves the NBTI performance and PBTI performance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制作
，特别涉及一种改善核心器件和输入输出器件性能的方法。
技术介绍
金属氧化物半导体(MOS，Metal-Oxide-Semiconductor)器件已称为集成电路中常用的半导体器件之一。所述MOS器件包括：P型金属氧化物半导体(PMOS，P-typeMOS)器件、N型金属氧化物半导体(NMOS，N-typeMOS)器件和互补型金属氧化物半导体(CMOS，ComplementaryMOS)器件。金属氧化物半导体器件按照功能区分主要分为核心(Core)器件和输入输出(IO，InputandOutput)器件。按照金属氧化物半导体器件的电性类型区分，核心器件可分为核心NMOS器件和核心PMOS器件，输入输出器件可分为输入输出NMOS器件和输入输出PMOS器件。通常情况下，输入输出器件的工作电压比核心器件的工作电压大的多。为防止电击穿等问题，当器件的工作电压越大时，要求器件的栅介质层的厚度越厚，因此，输入输出器件的栅介质层的厚度通常大于核心器件的栅介质层的厚度。然而，现有技术形成的半导体器件依然存在电学性能较差的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种改善核心器件和输入输出器件性能的方法，提高栅极氧化层完整性。为解决上述问题，本专利技术提供一种改善核心器件和输入输出器件性能的方法，包括：提供基底，所述基底包括核心器件区和输入输出器件区；在所述核心器件区和输入输出器件区的基底表面形成第一氧化层；在所述第一氧化层表面形成盖帽层；刻蚀去除位于所述核心器件区的盖帽层；在所述输入输出器件区的盖帽层表面以及核心器件区的基底上形成伪栅膜；图形化所述伪栅膜形成伪栅层；在形成所述伪栅层之后，在所述基底上形成覆盖伪栅层侧壁表面的层间介质层；刻蚀去除所述伪栅层；去除所述输入输出器件区的盖帽层；在去除所述输入输出器件区的盖帽层之后，在所述核心器件区的基底表面形成第二氧化层，所述第二氧化层的厚度小于第一氧化层的厚度；在所述核心器件区的第二氧化层表面、以及输入输出器件区的第一氧化层表面形成高k栅介质层；在所述高k栅介质层表面形成栅电极层。可选的，所述盖帽层的材料为氮化硅或氮氧化硅。可选的，所述盖帽层的厚度为5埃至30埃。可选的，所述第一氧化层的厚度为20埃至50埃；所述第二氧化层的厚度为6埃至12埃。可选的，所述伪栅层的材料为多晶硅、非晶硅或无定形碳。可选的，在去除所述输入输出器件区的盖帽层之前，还包括步骤：采用原位水汽生成氧化工艺，在所述核心器件区的基底表面形成表面修复层。可选的，所述表面修复层的材料为氧化硅。可选的，在去除所述输入输出器件区的盖帽层之前或同时，去除所述表面修复层。可选的，在刻蚀去除所述核心器件区的盖帽层之后、形成所述伪栅膜之前，还包括步骤：刻蚀去除核心器件区的第一氧化层；接着，在所述核心器件区的基底表面形成第三氧化层，所述第三氧化层的厚度小于第一氧化层的厚度。可选的，所述第三氧化层的厚度为8埃至20埃。可选的，在刻蚀去除所述伪栅层之后、去除所述输入输出器件区的盖帽层之前，采用无掩膜刻蚀工艺刻蚀去除所述第三氧化层。可选的，在刻蚀去除核心器件区的盖帽层之后，保留所述核心器件区的第一氧化层；在刻蚀去除所述伪栅层之后，去除所述核心器件区的第一氧化层。可选的，在刻蚀去除所述伪栅层之后、刻蚀去除所述输入输出器件区的盖帽层，采用无掩膜刻蚀工艺刻蚀去除所述核心器件区的第一氧化层。可选的，所述第二氧化层的材料为化学氧化物。可选的，所述第二氧化层包括热氧化层以及位于热氧化层表面的化学氧化层。可选的，形成所述第二氧化层的工艺步骤包括：对所述核心器件区的基底进行化学浸润氧化处理，在所述核心器件区的基底表面形成化学氧化层；对所述核心器件区的基底以及化学氧化层进行热氧化处理，在所述核心器件区的基底与化学氧化层之间形成热氧化层。可选的，在形成所述层间介质层之前，还包括步骤：在所述伪栅层两侧的基底内形成源漏区。可选的，所述基底包括：衬底、以及位于衬底表面的分立的鳍部。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的改善核心器件和输入输出器件性能的方法的技术方案中，在核心器件区和输入输出器件区的基底表面形成第一氧化层，位于输入输出器件区的第一氧化层作为输入输出器件的栅介质层的一部分；接着在第一氧化层表面形成盖帽层；去除位于核心器件区的盖帽层，保留位于输入输出器件区的盖帽层，从而使得输入输出器件区的盖帽层为输入输出器件区的第一氧化层提供保护；在输入输出器件区的盖帽层表面以及核心器件区的基地上形成伪栅层以及层间介质层，所述层间介质层覆盖伪栅层侧壁表面；然后刻蚀去除所述伪栅层，在刻蚀去除所述伪栅层的过程中，所述盖帽层阻挡第一氧化层暴露在刻蚀伪栅层的刻蚀环境中，从而避免刻蚀伪栅层的工艺对第一氧化层造成刻蚀损伤，提高了输入输出器件区的栅极氧化层完整性；去除所述输入输出器件区的盖帽层，然后在核心器件区的基底表面形成第二氧化层，所述第二氧化层的厚度小于第一氧化层厚度，从而使得核心器件的栅介质层厚度小于输入输出器件的栅介质层厚度；在第二氧化层表面以及第一氧化层表面形成高k栅介质层，在所述高k栅介质层表面形成栅电极层。本专利技术提高了输入输出器件的栅极氧化层的性能，从而使得输入输出器件的栅极氧化层完整性高，改善输入输出器件的NBTI性能和PBTI性能，且形成的核心器件中的第二氧化层也未经历刻蚀工艺，进而改善形成的核心器件和输入输出器件的电学性能。进一步，去除所述输入输出器件区的盖帽层之前，还包括步骤：采用原位水汽生成氧化工艺，在所述核心器件区的基底表面形成表面修复层，改善核心器件区的鳍部质量。进一步，在刻蚀去除所述核心器件区的盖帽层之后、形成所述伪栅膜之前，还包括步骤：刻蚀去除核心器件区的第一氧化层；接着，在所述核心器件区的基底表面形成第三氧化层，所述第三氧化层的厚度小于第一氧化层的厚度。由于第三氧化层的厚度较薄，后续刻蚀去除第三氧化层的刻蚀工艺时间较短，从而减小了刻蚀去除第三氧化层对层间介质层造成的刻蚀损伤。更进一步，在刻蚀去除所述伪栅层之后、去除所述输入输出器件区的盖帽层之前，采用无掩膜刻蚀工艺刻蚀去除所述第三氧化层，从而减小了光罩数量，缩减了半导体生产成本，避免了光罩引入的不良影响。附图说明图1至图18为本专利技术实施例提供的核心器件和输入输出器件形成过程的剖面结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有技术形成的半导体器件的电学性能较差。经研究发现，由于核心器件和输入输出器件的工作电压不同，核心器件和输入输出器件的栅介质层的厚度不同，所述栅介质层包括氧化层以及位于氧化层表面的高k栅介质层。所述核心器件中的氧化层厚度小于输入输出器件中的氧化层厚度，从而使得核心器件和输入输出器件栅介质层的厚度不同。通常的，先形成输入输出器件的厚度较厚的氧化层，后形成核心器件的厚度较薄的氧化层。然而，输入输出器件中厚度较厚的氧化层易受到后续工艺步骤中的刻蚀工艺造成的刻蚀损伤，特别是刻蚀去除伪栅的工艺易对输入输出器件中的氧化层造成损伤，进而导致形成的半导体器件中的输入输出器件的电学性能差，例如，输入输出器件的栅极氧化层完整性(GOI，GateOxideIntegrity)、负偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善核心器件和输入输出器件性能的方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底包括核心器件区和输入输出器件区；在所述核心器件区和输入输出器件区的基底表面形成第一氧化层；在所述第一氧化层表面形成盖帽层；刻蚀去除位于所述核心器件区的盖帽层；在所述输入输出器件区的盖帽层表面以及核心器件区的基底上形成伪栅膜；图形化所述伪栅膜形成伪栅层；在形成所述伪栅层之后，在所述基底上形成覆盖伪栅层侧壁表面的层间介质层；刻蚀去除所述伪栅层；去除所述输入输出器件区的盖帽层；在去除所述输入输出器件区的盖帽层之后，在所述核心器件区的基底表面形成第二氧化层，所述第二氧化层的厚度小于第一氧化层的厚度；在所述核心器件区的第二氧化层表面、以及输入输出器件区的第一氧化层表面形成高k栅介质层；在所述高k栅介质层表面形成栅电极层。

【技术特征摘要】
1.一种改善核心器件和输入输出器件性能的方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底包括核心器件区和输入输出器件区；在所述核心器件区和输入输出器件区的基底表面形成第一氧化层；在所述第一氧化层表面形成盖帽层；刻蚀去除位于所述核心器件区的盖帽层；在所述输入输出器件区的盖帽层表面以及核心器件区的基底上形成伪栅膜；图形化所述伪栅膜形成伪栅层；在形成所述伪栅层之后，在所述基底上形成覆盖伪栅层侧壁表面的层间介质层；刻蚀去除所述伪栅层；去除所述输入输出器件区的盖帽层；在去除所述输入输出器件区的盖帽层之后，在所述核心器件区的基底表面形成第二氧化层，所述第二氧化层的厚度小于第一氧化层的厚度；在所述核心器件区的第二氧化层表面、以及输入输出器件区的第一氧化层表面形成高k栅介质层；在所述高k栅介质层表面形成栅电极层。2.如权利要求1所述改善核心器件和输入输出器件性能的方法，其特征在于，所述盖帽层的材料为氮化硅或氮氧化硅。3.如权利要求1所述改善核心器件和输入输出器件性能的方法，其特征在于，所述盖帽层的厚度为5埃至30埃。4.如权利要求1所述改善核心器件和输入输出器件性能的方法，其特征在于，所述第一氧化层的厚度为20埃至50埃；所述第二氧化层的厚度为6埃至12埃。5.如权利要求1所述改善核心器件和输入输出器件性能的方法，其特征在于，所述伪栅层的材料为多晶硅、非晶硅或无定形碳。6.如权利要求1所述改善核心器件和输入输出器件性能的方法，其特征在于，在去除所述输入输出器件区的盖帽层之前，还包括步骤：采用原位水汽生成氧化工艺，在所述核心器件区的基底表面形成表面修复层。7.如权利要求6所述改善核心器件和输入输出器件性能的方法，其特征在于，所述表面修复层的材料为氧化硅。8.如权利要求6所述改善核心器件和输入输出器件性能的方法，其特征在于，在去除所述输入输出器件区的盖帽层之前或同时，去除所述表面修复层。9.如权利要求1所述改善核心器件和输入输出器件性能的方法，其特征在于，在刻蚀去除...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31