[發明專利]一種對閘極氧化層進行修復的方法

有效

• 申請號: 200710044192.6
• 申請日: 2007-07-25
• 公開（公告）號: CN101355028A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 陳泰江;劉喻
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/336;H01L21/3105
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 王潔

技術領域

本發明涉及集成電路制造技術，尤其是指一種對閘極氧化層進行修復的 方法。

背景技術

在集成電路制造技術中，由于蝕刻制程中的等離子漿(Plasma)對閘極 氧化層(Gate?Oxide)造成損傷，宏觀上，晶圓表面有凹坑；微觀上，閘極 氧化層的部分共價鍵結構被破壞。因此，在刻蝕生成閘極(poly?gate)之后， 需對閘極氧化層的硅、氧的共價鍵結構進行修復。即向反應室通入氧氣(O2) 和氮氣(N2)，比例為1:1，在約1015℃高溫下，通過快速熱氧化反應(RTO， Rapid?Thermal?Oxidation)對閘極氧化層進行修補，以提高電子器件閘極氧 化層的擊穿電壓，從而提高電子器件的可靠性。

在現有的0.18um制程中，生長閘極氧化層的步驟如下：

A)通入氫氣(H2)和氧氣(O2)，比例是1:1，各約15L，生長閘極 氧化層；

B)通入一氧化氮(NO)約7.5L，提高閘極氧化層的硅氧共價鍵的結 合力。

在刻蝕生成閘極之后，通過快速熱氧化反應，通入1:1比例的氧氣和氮 氣對閘極氧化層進行修復。

發明內容

本發明的目的在于提供一種對閘極氧化層進行修復的方法，在反應室中， 只需通入氮氣即可完成閘極氧化層的修復，并使電子器件達到電性測試標準， 極大地降低了該制程的復雜程度和成本。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種對閘極氧化層進行修復的方法，在刻蝕生成MOS器件的閘極之后， 通過快速熱氧化反應對閘極氧化層進行修補，在快速熱氧化反應制程中，向 反應室只通入氮氣。

進一步地，所述MOS器件包括核心電壓為1.8V的NMOS器件(NMOS Core)、輸入輸出電壓為3.3V的NMOS器件(NMOS?I/O)、核心電壓為1.8V 的PMOS器件(PMOS?Core)、輸入輸出電壓為3.3V的PMOS器件(PMOS I/O)。

進一步地，所述MOS器件的電性參數包括開啟電壓、飽和電流、漏電流、 閘極氧化層的擊穿電壓、接觸電阻、方塊電阻等。

進一步地，所述飽和電流的參數合格標準是NMOS?Core器件為510 uA/um～690uA/um；NMOS?I/O器件為510uA/um～690uA/um；PMOS Core器件為-210uA/um～-290uA/um；PMOS?I/O器件為-240uA/um～-330 uA/um。

進一步地，在可靠性實驗中，所述閘極氧化層的擊穿電壓的參數合格標 準為MOS?Core>4.1V；MOS?I/O器件>7.8V。

本發明的有益效果在于：在對閘極氧化層進行修復的快速熱氧化反應制 程中，只需通入氮氣，不需通入氧氣即可完成閘極氧化層的修復，并使電子 器件達到電性測試標準。本發明克服了現有技術中該制程需通入氧氣和氮氣 的技術偏見，極大地降低了該制程的復雜程度和成本。

附圖說明

圖1是本發明的PMOS?I/O器件的飽和電流對比圖；

圖2是本發明的PMOS?Core器件的飽和電流對比圖；

圖3是本發明的NMOS?I/O器件的飽和電流對比圖；

圖4是本發明的NMOS?Core器件的飽和電流對比圖；

圖5是本發明的MOS?Core器件的閘極氧化層擊穿電壓的測試圖；

圖6是本發明的MOS?I/O器件的閘極氧化層擊穿電壓的測試圖。

具體實施方式

以下結合具體實施例和附圖，對本發明作進一步說明。

本發明的理論基礎為：生長閘極氧化層時，由于通入NO氣體，該氣體 提供氮元素。而氮元素、硅元素以及氧氣形成非常穩定的氮硅氧共價鍵，所 述共價鍵結構極大地提高了閘極氧化層(GOX)的硅氧共價鍵的結合力。在 后續的對閘極氧化層進行修復的快速熱氧化反應中，不通入氧氣，只通入氮 氣，也能達到器件耐高電壓等可靠性的要求。

由此，通過試驗進行驗證，以支持上述的理論分析。

對在快速熱氧化反應中，只通入氮氣的晶圓作可靠性試驗。