[發明專利]一種改善鋁柵互補金屬氧化物半導體靜態電流失效的方法

無效

• 申請號: 200910244051.8
• 申請日: 2009-12-28
• 公開（公告）號: CN102110649A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 譚燦健;譚志輝
• 申請（專利權）人: 北大方正集團有限公司;深圳方正微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238;H01L27/092
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

技術領域

本發明涉及鋁柵互補金屬氧化物半導體的制作工藝，具體涉及一種改善鋁柵互補金屬氧化物半導體靜態電流失效的方法。

背景技術

互補金屬氧化物半導體(CMOS)為電壓控制的放大器件，是一種大規模應用于集成電路芯片制造的原料。CMOS由PMOS(P型氧化物半導體)和NMOS(N型氧化物半導體)共同構成，PMOS和NMOS在結構上完全相像，所不同的是襯底和源漏的摻雜類型。簡單地說，PMOS是在N型硅的襯底上，通過選擇摻雜形成P型的摻雜區，作為PMOS的源漏區；NMOS是在P型硅的襯底上，通過選擇摻雜形成N型的摻雜區，作為NMOS的源漏區。CMOS的制作工藝通常包括N阱CMOS工藝、P阱CMOS工藝、雙阱CMOS工藝。P阱CMOS工藝是在N型硅襯底上制造P溝晶體管，在P阱中制造N溝晶體管，其阱可采用外延法、擴散法或離子注入方法形成。P阱CMOS工藝應用得最早，也是應用得最廣的工藝，適用于標準CMOS電路及CMOS與雙極NPN兼容的電路。

傳統的2.0μm及以上鋁柵互補金屬氧化物半導體制作工藝一般采用P阱CMOS制作工藝，PMOS是直接制作在N型襯底上的單阱工藝，采用這種工藝制作的CMOS晶體管的結構如圖2所示，圖中，D為漏極，G為柵極，S為源極，B為襯底。這種工藝的一個不確定性是常常會由于N型襯底濃度的波動性大，導致PMOS參數波動較大，當N型襯底濃度較小時，PMOS容易發生漏電，使整個電路的靜態電流偏大。

發明內容

本發明的目的在于針對現有鋁柵互補金屬氧化物半導體制作工藝的缺陷，提供一種改善鋁柵互補金屬氧化物半導體靜態電流失效的方法，從而提高互補金屬氧化物半導體的工作性能。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種改善鋁柵互補金屬氧化物半導體靜態電流失效的方法，該方法基于P阱CMOS制作工藝，在準備好用于制作鋁柵CMOS的N型襯底基片后，先在基片上進行N型離子注入，增加襯底表面濃度，然后再進行后續的鋁柵CMOS制作工藝步驟。

進一步，如上所述的改善鋁柵互補金屬氧化物半導體靜態電流失效的方法，其中，所述的后續的鋁柵CMOS制作工藝具體包括如下步驟：

(1)對N型離子注入后的基片進行P阱涂膠處理；

(2)對涂膠后的基片進行P阱曝光；

(3)對曝光后的基片進行P阱顯影；

(4)對顯影后的基片進行P阱刻蝕；

(5)對刻蝕后的基片進行P阱離子注入；

(6)進行去膠處理；

(7)利用高溫進行推阱，在襯底上形成N阱和P阱；

(8)在N阱上制作PMOS晶體管，在P阱上制作NMOS晶體管。

進一步，如上所述的改善鋁柵互補金屬氧化物半導體靜態電流失效的方法，所述的N型離子注入采用P-離子；離子注入的能量范圍為100Kev至160Kev；離子注入的劑量范圍為2E11cm^-2至4E11cm^-2。

進一步，如上所述的改善鋁柵互補金屬氧化物半導體靜態電流失效的方法，在后續的鋁柵CMOS制作工藝的步驟(5)中，P阱離子注入采用B+離子，離子注入的能量范圍為100Kev至160Kev；離子注入的劑量范圍為2E12cm^-2至8E12cm^-2。

進一步，如上所述的改善鋁柵互補金屬氧化物半導體靜態電流失效的方法，在后續的鋁柵CMOS制作工藝的步驟(7)中，高溫推阱的溫度范圍為1000℃至1200℃，推阱時間為10小時至15小時。

本發明的有益效果如下：本發明在傳統的P阱CMOS制作工藝的基礎上進行改進，在N型襯底基片下片后先進行一次N型離子普注工藝，以增加襯底表面濃度。基片上注入的N型離子在高溫爐管的推阱工藝中自動在襯底上形成N阱，從而減輕襯底濃度變化對PMOS管漏電的影響，達到改善電路靜態電流失效的目的。

附圖說明

圖1為本發明具體實施方式的方法流程圖；

圖2為傳統的P阱CMOS制作工藝制成的CMOS晶體管結構示意圖；

圖3為采用本發明所述方法制成的CMOS晶體管結構示意圖；

圖4為不進行N型離子注入的PMOS管的靜態電流與電壓關系示意圖；

圖5為進行N型離子注入的PMOS管的靜態電流與電壓關系示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

如圖1所示，本發明所提供的改善鋁柵互補金屬氧化物半導體靜態電流失效的方法，是在P阱CMOS制作工藝基礎上的改進，具體包括如下步驟：