一种提高ＭＯＳ器件阈值电压稳定性的方法技术

本发明专利技术提供了一种提高ＭＯＳ器件阈值电压稳定性的方法，涉及半导体器件制造工艺。采用现有方法处理的ＭＯＳ器件，在经过高温处理（实际应用环境的模拟）后，阈值电压稳定性会变低，这种不稳定性会严重影响产品的可靠性。本发明专利技术的提高ＭＯＳ器件阈值电压稳定性的方法，包括在完成ＭＯＳ器件制作后，对ＭＯＳ器件执行合金化步骤，其中，所述方法对ＭＯＳ器件执行两次合金化步骤。较佳地，在两次合金化步骤之间还包括让ＭＯＳ器件常温冷却的步骤。采用本发明专利技术的方法，可减小ＭＯＳ器件阈值电压在实际工作环境下的漂移量，从而提高器件性能的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件制造工艺，尤其涉及一种提高MOS器件阈值电压稳 定性的方法。
技术介绍
金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor, MOS)器件在各领域的应 用十分广泛， 一个MOS器件的阈值电压(threshold voltage, Vt)的稳定性是评 价其性能好坏的重要指标，阈值电压Vt随物理条件的变化而产生的漂移越小， 则MOS器件的性能越可靠。由于制作完毕的MOS器件，其表面存在一些游离态的悬空键，于实际应用 环境下，随着物理条件的变化，这些悬空键将导致阈值电压Vt稳定性的下降。 因此，在晶圆制造厂中，需要对制作完毕的MOS器件进行高温处理，来模拟实 际应用环境，以测试阈值电压Vt在实际工作环境下的稳定性。其测试步骤如下 先测试初始的Vt值，记为Vt(O);接着，将待测MOS器件力丈入高温炉中，在150°C 的高温下烘焙168小时；然后再测试Vt值，记为Vt(168),则Vt漂移量Vtshift 可用如下公式计算Vtshift = [ Vt(168) - Vt(O) ] / Vt(O)Vt漂移量Vtshift越小，说明MOS器件的工作稳定性越好，可靠性越高； 当Vtshift大于某一预定值时，则该MOS器件失效，其性能不符合要求。通常，在完成MOS器件制作后，需要执行一合金化(alloy )步骤来改善器 件的稳定性。该合金化步骤主要是将MOS器件置于高温环境下，并通入氢气、 氮气的混合气体，使氲离子与器件中游离态的悬空键结合，形成稳定的形态， 同时，释放器件与金属层、金属层与导线层等各层之间的应力，从而提高器件 的稳定程度。然而，采用现有方法处理的MOS器件，其阈值电压的稳定性并不高，尤其对于0.13微米制程而言，其Vt漂移量高达12 14%，严重影响了产品的良率。 因此，需要一种方法来改善MOS器件阈值电压的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高MOS器件阈值电压稳定性的方法，以减小 MOS器件阈值电压在实际工作环境下的漂移量，从而提高器件性能的稳定性。'为了达到上述的目的，本专利技术提供一种提高MOS器件阈值电压稳定性的方 法，包括在完成MOS器件制作后，对MOS器件执行合金化步骤，其中，所述 方法对MOS器件执行两次合金化步骤。在上述的提高MOS器件阈值电压稳定性的方法中，所述的两次合金化步骤 之间还包括让MOS器件冷却的步骤，且所述的冷却步骤在常温下进行。在上述的提高MOS器件阈值电压稳定性的方法中，在合金化步骤中加入氢 气和氮气的混合气体，使MOS器件与所述的混合气体反应。本专利技术通过对制作完成的MOS器件执行两次合金化步骤，来提高氲离子与 器件表面悬空键的结合程度，并有效释放层间应力，使MOS器件阈值电压的稳 定程度大大提高。具体实施方式以下将对本专利技术的提高MOS器件阈值电压稳定性的方法作进一步的详细描述o本专利技术的方法主要是在完成MOS器件制作后，对MOS器件执行两次合金 化步骤。该合金化步骤可在400。C左右的高温炉管中进行，于合金化过程中，向 炉管内通入氢气和氮气的混合气体，与器件充分反应，使氢离子与器件表面游 离态的悬空键结合，从而形成稳定的形态，同时，释放层间应力，来改善器件 的稳定性。两次合金化步骤之间，还包括一常温冷却步骤，使MOS器件从前一次合金 化步骤的高温环境中回到常温状态，再执行后一次合金化步骤。与单纯地延长 第一次合金化步骤的时间相比，采用此方法可以缩短每一次合金化步骤的反应 时间，并且能够达到更明显的效果。实验结果表明，采用本专利技术的方法，与现有技术相比，可以使MOS器件的阔值电压漂移量减小1 1.5%,大大提高了器 件的可靠性及产品的良率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高ＭＯＳ器件阈值电压稳定性的方法，包括在完成ＭＯＳ器件制作后，对ＭＯＳ器件执行合金化步骤，其特征在于：所述方法对ＭＯＳ器件执行两次合金化步骤。

【技术特征摘要】
1. 一种提高MOS器件阈值电压稳定性的方法，包括在完成MOS器件制作后，对MOS器件执行合金化步骤，其特征在于所述方法对MOS器件执行两次合金化步骤。2、 如权利要求1所述的提高MOS器件阈值电压稳定性的方法，其特征在 于所述的两次合金化步骤之间还包括让MOS...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，曾红林，陆锋，张布新，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]