專(zhuān)利名稱(chēng)：抑制柵極氧化膜劣化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明普遍涉及一種抑制由于高密度等離子體(High Density Plasma，下文中稱(chēng)為“HDP”)過(guò)程而導(dǎo)致晶體管柵極氧化膜劣化的方法，更具體地，本發(fā)明涉及一種有效地防止紫外線滲透柵極絕緣氧化膜的方法，該方法為在形成柵電極之后注入雜質(zhì)至間層絕緣膜表面，由此改變?cè)撻g層絕緣膜的表面特性；以及分散屬于該間層絕緣膜劣化因素的紫外線。
背景技術(shù)：
HDP過(guò)程具有高功率等離子體，并因此產(chǎn)生紫外線(UV)。紫外線基本上具有預(yù)定的波長(zhǎng)范圍，已知范圍為約200到800nm(納米)。根據(jù)有關(guān)光波長(zhǎng)與保持能量(holding energy)大小的Plank定律，保持能量E與頻率成正比(E＝hv；h＝Plank常數(shù)，v＝光頻率)。此處，頻率v與光波長(zhǎng)成反比，并且光波長(zhǎng)愈短，E愈大。因此，波長(zhǎng)范圍為200到800nm的紫外線的能量范圍為約5eV到1.5eV。如果能量到達(dá)硅基板，就會(huì)形成電子-空穴對(duì)。電子-空穴對(duì)的形成是當(dāng)注入的能量大于硅中的1.1eV頻帶隙(Band-Gap)能量時(shí)產(chǎn)生的常見(jiàn)現(xiàn)象。形成的電子再次俘獲到柵極氧化膜中，因此使氧化膜特性劣化。
常規(guī)的技術(shù)不包含用于控制HDP的等離子體誘導(dǎo)損壞(下文中稱(chēng)為“PID”)或等離子體誘導(dǎo)輻射損壞(Plasma Induced Radiation Damage，下文中稱(chēng)為“PIRD”)的特殊方法。結(jié)果，已使用了一種抑制HDP的使用或減小等離子體功率來(lái)減少PID的方法。然而，該方法降低均勻沉積能力，而均勻沉積能力是在后續(xù)過(guò)程中使用HDP來(lái)導(dǎo)致短電路線的優(yōu)點(diǎn)。
最近，形成晶體管，并且沉積非晶形硅膜。該硅膜被設(shè)計(jì)成抑制由PID或PIRD導(dǎo)致的柵極氧化膜的劣化。在后續(xù)過(guò)程中，不會(huì)通過(guò)蝕刻過(guò)程一次形成用于連接布線的觸點(diǎn)(contact)。此外，還可能會(huì)因非晶形硅膜而造成布線間的短路現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種抑制由HDP導(dǎo)致的晶體管柵極氧化膜劣化的方法。
在一個(gè)具體實(shí)施方案中，制造半導(dǎo)體裝置的方法包括下列步驟在半導(dǎo)體基板上形成柵電極；在包含該柵電極的半導(dǎo)體基板上形成間層絕緣膜；以及注入雜質(zhì)到該間層絕緣膜中。
該間層絕緣膜選自高密度等離子體(HDP)氧化膜和氮化物膜。優(yōu)選該間層隔離膜是HDP氧化膜。
該注入步驟包括注入過(guò)程；或在該間層絕緣膜上形成其中具有雜質(zhì)的氧化膜，并且使雜質(zhì)擴(kuò)散至該間層絕緣膜中。優(yōu)選該注入雜質(zhì)的步驟是通過(guò)等離子體源注入來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
該雜質(zhì)選自As、P、B、BF2、BF、Si和Ge。該雜質(zhì)的濃度范圍為1e17/cm3到1e22/cm3。在小于1000埃的深度注入該雜質(zhì)。
在形成該間層絕緣膜之后或在形成后續(xù)層之前，立即進(jìn)行注入雜質(zhì)的步驟，由此獲得本發(fā)明的效果。
根據(jù)本發(fā)明所公開(kāi)的方法，該氧化膜的表面特性被改變，促使HDP過(guò)程必然產(chǎn)生的紫外線不會(huì)滲透至沉積在該柵電極上的氧化膜中，由此來(lái)控制該HDP氧化膜的劣化。


圖1顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方案的原理的模擬圖。
圖2顯示根據(jù)常規(guī)過(guò)程的柵極氧化膜天線測(cè)試圖形(pattern)的測(cè)量結(jié)果的圖表。
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方案的柵極氧化膜天線測(cè)試圖形的測(cè)量結(jié)果的圖表。
附圖符號(hào)說(shuō)明10基板12柵電極14硬掩模(mask)絕緣膜16HDP氧化膜
18氧化膜中的雜質(zhì)具體實(shí)施方式
將參考附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方案的原理的模擬圖。
在其上形成半導(dǎo)體裝置的各種組件的基板10上形成多個(gè)柵電極12，該柵電極具有如多晶硅和硅化鎢的硅化物的迭層結(jié)構(gòu)。然后，在該基板10和該柵電極12的接觸界面上形成柵極氧化膜(未顯示)，并且在該柵電極12上形成硬掩模絕緣膜14，由此防止因后續(xù)自對(duì)準(zhǔn)蝕刻方法而導(dǎo)致柵極損壞。
之后，在柵電極12的側(cè)壁上形成如氮化物膜的間隔物(未顯示)，接著在該產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上沉積作為間層絕緣膜的HDP氧化膜16。
接著，將雜質(zhì)注入HDP氧化膜16中，由此改變?cè)揌DP氧化膜16表面的化學(xué)狀態(tài)，以此方式形成注入雜質(zhì)的氧化膜18。
此處，該氧化膜18中的雜質(zhì)會(huì)分散由HDP過(guò)程所產(chǎn)生的紫外線，由此來(lái)抑制紫外線摻入到該HDP氧化膜16中。
為了比較本發(fā)明的效果與常規(guī)方法的效果，圖2及圖3顯示天線測(cè)試場(chǎng)型的測(cè)量結(jié)果的圖表。在圖2及圖3中，天線比例(Antenna Ratio；“A.R”)表示柵極氧化膜的面積與受到PID的柵極的面積的比率，并且圖中自13000倍顯示無(wú)天線柵極的測(cè)試場(chǎng)型(Ref)。
當(dāng)施加3V至柵極時(shí)，測(cè)量流入該硅基板的泄漏電流。柵極氧化膜的厚度為37埃，這是非常易受PID影響的厚度。形成該柵電極之后，通過(guò)使用低化學(xué)沉積法來(lái)沉積該絕緣氧化膜，而不顧及PID效應(yīng)。在相繼沉積該HDP氧化膜之后，進(jìn)行用于測(cè)量測(cè)試場(chǎng)型的各種布線過(guò)程，測(cè)量泄漏電流。
測(cè)量結(jié)果為，流入該氧化膜的泄漏電流的量以與該天線比例成正比的方式增加。在50％累積分布中，在Ref條件及333倍A.R條件下會(huì)產(chǎn)生小于1.0pA的泄漏電流。在13000倍A.R條件下會(huì)產(chǎn)生10nA的泄漏電流。(見(jiàn)圖2)。
同時(shí)，在本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方案中，圖中顯示出在所有累積分布中的電流皆小于1.0pA，而不需顧及A.R，這是因?yàn)楸蛔⑷氲碾s質(zhì)會(huì)形成一層，該層能夠抑制紫外線摻入該絕緣氧化膜的表面。
如上文所述，在本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方案中，甚至在高天線比例下，仍然不會(huì)出現(xiàn)因PID而造成柵極氧化膜劣化的現(xiàn)象。因此，在集成電路的制造過(guò)程中可提高產(chǎn)率，并且可防止因柵極氧化膜劣化而造成如HCD(熱載流子劣化；Hot Carrier Degradation)的可靠度降低。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，所述方法包括下列步驟在半導(dǎo)體基板上形成柵電極；在包含該柵電極的半導(dǎo)體基板上形成間層絕緣膜；以及注入雜質(zhì)至該間層絕緣膜中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該間層絕緣膜選自高密度等離子體(HDP)氧化膜和氮化物膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該雜質(zhì)選自As、P、B、BF2、BF、Si和Ge。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的方法，其中該雜質(zhì)的濃度范圍為le17/cm3到le22/cm3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該注入步驟包括注入過(guò)程；或在該間層絕緣膜上形成其中具有雜質(zhì)的氧化膜，并且使雜質(zhì)擴(kuò)散至該間層絕緣膜中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在形成該間層絕緣膜之后或在形成后續(xù)層之前，立即進(jìn)行該注入雜質(zhì)的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在小于1000埃的深度注入該雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種抑制因高密度等離子體導(dǎo)致晶體管柵極氧化膜劣化的方法。在形成柵電極之后，將雜質(zhì)注入到間層絕緣膜表面，由此改變?cè)撻g層絕緣膜的表面特性，以此方式來(lái)分散屬于該間層絕緣膜劣化因素的紫外線。由此，防止紫外線滲透至柵極絕緣氧化膜中。
文檔編號(hào)H01L21/318GK1638046SQ20041006212
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者俞景東 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司