本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域以及CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，Complementary Metal Oxide Semiconductor)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高K柵介質(zhì)/金屬柵結(jié)構(gòu)工藝；更具體地說，本發(fā)明涉及一種高K界面層的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著大規(guī)模的集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，作為硅基集成電路核心器件的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的特征尺寸一直遵守著摩爾定律不斷地縮小，必須減小柵極介質(zhì)層的厚度以利用減小柵極的長度保持良好的性能。但MOS管柵介質(zhì)厚度越來越小，已接近其極限。所以，為了減少柵極漏電，使用高介電常數(shù)(高k)的柵極介質(zhì)層，這允許較小的物理厚度下，同時(shí)保持相同的有效厚度。為了減小高k柵介質(zhì)層與Si基底之間的界面態(tài)密度，一般通過在兩者之間加入一層幾乎沒有缺陷柵介質(zhì)過渡層，如SiO2/SiON超薄層，一般為5-10埃，稱為高K界面層。

目前，高K界面層一般采用的步驟如下：

1)提供一Si襯底，并采用H2SO4及H2O2混合溶液清洗所述Si襯底，以去除樣品表面的有機(jī)物；

2)采用RCA清洗法清洗所述Si襯底；

3)采用HF溶液清洗所述Si襯底，以有效清除樣品表面的原生氧化層，從而降低界面層的厚度；

4)采用熱氧化法生長高K界面層；

5)高K材料(HfO2)淀積；

但是，由熱氧化法生長的高K界面層不易與高k鉿基柵介質(zhì)材料之間形成Hf-Si-O的混合結(jié)構(gòu)，使得兩者之間的界面狀態(tài)很高，影響器件的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠降低其界面態(tài)密度并最終改善器件的性能的高K界面層的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種高K界面層的制備方法，包括：

第一步驟：提供硅襯底，并采用H₂SO₄和H₂O₂的混合溶液清洗所述硅襯底以去除樣品表面的有機(jī)物；

第二步驟：采用RCA清洗法清洗所述Si襯底；

第三步驟：采用HF溶液清洗所述硅襯底，以有效清除硅襯底表面的原生氧化層；

第四步驟：采用化學(xué)氧化法生長SiO₂過渡層；

第五步驟：采用純氘氣氣氛和/或其同位素氣氛下退火工藝使SiO₂過渡層致密化；

第六步驟：淀積高K材料。

優(yōu)選地，所述高K材料是HfO₂。

優(yōu)選地，SiO₂過渡層/SiON層之間的界面層的厚度范圍為0-10A。

優(yōu)選地，采用化學(xué)氧化法生長SiO₂過渡層的步驟采用O₃和H₂O₂。

優(yōu)選地，采用化學(xué)氧化法生長SiO₂過渡層的步驟包括摻F工藝。

優(yōu)選地，所述高K界面層的制備方法用于HKMG結(jié)構(gòu)中的柵電極形成工藝。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種高K界面層的制備方法，包括：

第一步驟：提供硅襯底，并采用H₂SO₄和H₂O₂的混合溶液清洗所述硅襯底以去除樣品表面的有機(jī)物；

第二步驟：采用RCA清洗法清洗所述Si襯底；

第三步驟：采用HF溶液清洗所述硅襯底，以有效清除硅襯底表面的原生氧化層；

第四步驟：采用化學(xué)氧化法生長SiO₂過渡層；

第五步驟：熱氮化形成超薄SiON層，并最終形成高K界面層。

優(yōu)選地，采用化學(xué)氧化法生長SiO₂過渡層200的步驟采用O₃和H₂O₂。

優(yōu)選地，采用化學(xué)氧化法生長SiO₂過渡層的步驟采用O₃和H₂O₂。

優(yōu)選地，采用化學(xué)氧化法生長SiO₂過渡層的步驟包括摻F工藝。

本發(fā)明提供的高K界面層的方法是將傳統(tǒng)的熱氧化方法生長高K界面層更改為先由化學(xué)方式生長SiO₂過渡層，再經(jīng)過純氘氣氣氛高溫退火工藝加以致密化的方法生長高K界面層。這種方式生長的高K界面層能更好的改善器件性能，這是因?yàn)榛瘜W(xué)氧化生長的SiO₂過渡層容易與高k鉿基柵介質(zhì)材料之間形成Hf-Si-O的混合結(jié)構(gòu)，從而改善兩者之間的界面狀態(tài)，并且能夠提高隨后生長的Hf基介質(zhì)薄膜的性質(zhì)，而純氘氣氣氛和/或其同位素氣氛下退火工藝可使更加致密，并且氘氣氣氛可以補(bǔ)充SiO₂/Si界面的Si-懸空鍵，更加降低了其界面態(tài)密度，最終改善器件的性能。

附圖說明

結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中：

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的高K界面層的制備方法的第一至第三步驟。

圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的高K界面層的制備方法的第四步驟。

圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的高K界面層的制備方法的第五步驟。

圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的高K界面層的制備方法的第六步驟。

需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號(hào)。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖1至圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的高K界面層的制備方法的各個(gè)步驟。

具體地，如圖1至圖4所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的高K界面層的制備方法包括：

第一步驟：提供硅襯底100，并采用H₂SO₄和H₂O₂的混合溶液清洗所述硅襯底100，以去除樣品表面的有機(jī)物，如圖1所示；

第二步驟：采用RCA清洗法清洗所述Si襯底；

第三步驟：采用HF溶液清洗所述硅襯底100，以有效清除硅襯底100表面的原生氧化層，從而降低界面層的厚度；

第四步驟：采用化學(xué)氧化法生長SiO₂過渡層200，如圖2所示；

第五步驟：采用純氘氣氣氛和/或其同位素氣氛下(高溫純氘氣氣氛和/或其同位素氣氛下)退火工藝使SiO₂過渡層200致密化，如圖3所示；

第六步驟：淀積高K材料300，如圖4所示。

優(yōu)選地，所述高K材料是HfO₂。

例如，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的高K界面層的制備方法可用于HKMG(高K金屬柵極)結(jié)構(gòu)中的柵電極形成工藝。

或者，在另一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的高K界面層的制備方法包括：

第一步驟：提供硅襯底100，并采用H₂SO₄和H₂O₂的混合溶液清洗所述硅襯底100，以去除樣品表面的有機(jī)物；

第二步驟：采用RCA清洗法清洗所述Si襯底；

第三步驟：采用HF溶液清洗所述硅襯底100，以有效清除硅襯底100表面的原生氧化層，從而降低界面層的厚度；

第四步驟：采用化學(xué)氧化法生長SiO₂過渡層200；

第五步驟：熱氮化形成超薄SiON層，最終形成高K界面層。

優(yōu)選地，SiO₂過渡層200/SiON層之間的界面層的厚度范圍為0-10A。

優(yōu)選地，采用化學(xué)氧化法生長SiO₂過渡層200的步驟包括現(xiàn)有和未來的化學(xué)氧化工藝，比如采用O₃、H₂O₂等。

優(yōu)選地，采用化學(xué)氧化法生長SiO₂過渡層200的步驟包括現(xiàn)有和未來的化學(xué)氧化并摻雜工藝，比如摻F以改善NBTI(負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性)效應(yīng)等。

本發(fā)明提供的高K界面層的方法是將傳統(tǒng)的熱氧化方法生長高K界面層更改為先由化學(xué)方式生長SiO₂過渡層，再經(jīng)過純氘氣氣氛高溫退火工藝加以致密化的方法生長高K界面層。這種方式生長的高K界面層能更好的改善器件性能，這是因?yàn)榛瘜W(xué)氧化生長的SiO₂過渡層容易與高k鉿基柵介質(zhì)材料之間形成Hf-Si-O的混合結(jié)構(gòu)，從而改善兩者之間的界面狀態(tài)，并且能夠提高隨后生長的Hf基介質(zhì)薄膜的性質(zhì)，而純氘氣氣氛和/或其同位素氣氛下退火工藝可使更加致密，并且氘氣氣氛可以補(bǔ)充SiO₂/Si界面的Si-懸空鍵，更加降低了其界面態(tài)密度，最終改善器件的性能。

此外，需要說明的是，除非特別說明或者指出，否則說明書中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等描述僅僅用于區(qū)分說明書中的各個(gè)組件、元素、步驟等，而不是用于表示各個(gè)組件、元素、步驟之間的邏輯關(guān)系或者順序關(guān)系等。

可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。

而且還應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不限于此處描述的特定的方法、化合物、材料、制造技術(shù)、用法和應(yīng)用，它們可以變化。還應(yīng)該理解的是，此處描述的術(shù)語僅僅用來描述特定實(shí)施例，而不是用來限制本發(fā)明的范圍。必須注意的是，此處的以及所附權(quán)利要求中使用的單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”以及“該”包括復(fù)數(shù)基準(zhǔn)，除非上下文明確表示相反意思。因此，例如，對(duì)“一個(gè)元素”的引述意味著對(duì)一個(gè)或多個(gè)元素的引述，并且包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的它的等價(jià)物。類似地，作為另一示例，對(duì)“一個(gè)步驟”或“一個(gè)裝置”的引述意味著對(duì)一個(gè)或多個(gè)步驟或裝置的引述，并且可能包括次級(jí)步驟以及次級(jí)裝置。應(yīng)該以最廣義的含義來理解使用的所有連詞。因此，詞語“或”應(yīng)該被理解為具有邏輯“或”的定義，而不是邏輯“異或”的定義，除非上下文明確表示相反意思。此處描述的結(jié)構(gòu)將被理解為還引述該結(jié)構(gòu)的功能等效物?？杀唤忉尀榻频恼Z言應(yīng)該被那樣理解，除非上下文明確表示相反意思。

而且，本發(fā)明實(shí)施例的方法和/或系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可包括手動(dòng)、自動(dòng)或組合地執(zhí)行所選任務(wù)。而且，根據(jù)本發(fā)明的方法和/或系統(tǒng)的實(shí)施例的實(shí)際器械和設(shè)備，可利用操作系統(tǒng)通過硬件、軟件或其組合實(shí)現(xiàn)幾個(gè)所選任務(wù)。