一種高介電常數(shù)界面層的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種高介電常數(shù)界面層的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著大規(guī)模集成電路技術的不斷發(fā)展，作為硅基集成電路核心器件的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的特征尺寸一直遵守著摩爾定律不斷地縮小，則必須減小柵極介質(zhì)層的厚度以利用減小柵極的長度保持良好的性能。但是，現(xiàn)有的場效應晶體管(MOS)之柵極介質(zhì)層厚度越來越小，已經(jīng)接近其限值。所以，為了減少柵極漏電，使用高介電常數(shù)(k)的柵極介質(zhì)層，即可允許較小的物理厚度下，同樣保持相同的有效厚度。
[0003]為了減小高介電常數(shù)柵介質(zhì)層與硅基襯底之間的界面態(tài)密度，一般通過在兩者之間加入一層幾乎沒有缺陷的柵介質(zhì)過渡層，如Si02/Si0N，俗稱高介電常數(shù)界面層。但是，由于僅通過傳統(tǒng)熱氧化法生長的高介電常數(shù)界面層不易與高介電常數(shù)的鉿基柵介質(zhì)材料之間形成Hf-S1-O的混合結(jié)構(gòu)，使得兩者之間的界面態(tài)密度過高，進而影響器件的性能。
[0004]尋求一種可有效降低高介電常數(shù)的鉿基介質(zhì)材料與硅基襯底之間的界面態(tài)密度之高介電常數(shù)界面層的制備方法已成為本領域技術人員亟待解決的技術問題之一。
[0005]故針對現(xiàn)有技術存在的問題，本案設計人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗，積極研究改良，于是有了本發(fā)明一種高介電常數(shù)界面層的制備方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術中，僅通過傳統(tǒng)熱氧化法生長的高介電常數(shù)界面層不易與高介電常數(shù)的鉿基柵介質(zhì)材料之間形成Hf-S1-O的混合結(jié)構(gòu)，使得兩者之間的界面態(tài)密度過高，進而影響器件的性能等缺陷提供一種高介電常數(shù)界面層的制備方法。
[0007]為實現(xiàn)本發(fā)明之目的，本發(fā)明提供一種高介電常數(shù)界面層的制備方法，所述高介電常數(shù)界面層的制備方法，包括:
[0008]執(zhí)彳丁步驟S1:提供娃基襯底，并利用H2SOz^P H2O2的混合溶液對所述娃基襯底進行清洗;
[0009]執(zhí)行步驟S2:米用RCA清洗法對所述娃基襯底進行清洗；
[0010]執(zhí)行步驟S3:采用HF溶液對所述硅基襯底進行清洗；
[0011]執(zhí)行步驟S4:采用熱氧化法生長Si02/Si0N過渡層；
[0012]執(zhí)行步驟S5:采用SCl (ΝΗ40Η/Η202/Η20)化學溶液清洗工藝清洗所述Si02/Si0N過渡層；
[0013]執(zhí)行步驟S6:在經(jīng)過SCl化學溶液清洗之Si02/Si0N過渡層上淀積高介電常數(shù)柵介質(zhì)層。
[0014]可選地，在執(zhí)行步驟S4后所獲得的Si02/Si0N過渡層之厚度為O?10埃。
[0015]可選地，在執(zhí)行步驟S5后所述Si02/Si0N過渡層具有羥基(_0H)。
[0016]可選地，所述具有羥基(-0H)之Si02/Si0N過渡層的厚度為O?8埃。
[0017]可選地，所述熱氧化法生長Si02/Si0N過渡層，進一步包括熱氮化、等離子體氮化附屬摻雜工藝。
[0018]可選地，采用SCl (ΝΗ40Η/Η202/Η20)化學溶液清洗工藝清洗所述Si02/Si0N過渡層，進一步包括具有摻雜性質(zhì)的清洗方法。
[0019]可選地，所述摻雜性質(zhì)的清洗方法為Siconi循環(huán)清洗法和化學氧化方式使界面層摻雜氟(F)元素。
[0020]可選地，所述高介電常數(shù)柵介質(zhì)層為鉿基柵介質(zhì)層。
[0021]綜上所述，通過本發(fā)明高介電常數(shù)界面層的制備方法所獲得的高介電常數(shù)界面層，可以有效降低高介電常數(shù)界面層的界面態(tài)密度，并且提高隨后生長的鉿基柵介質(zhì)層的性質(zhì)，進而改善器件的性能。
【附圖說明】
[0022]圖1所示為本發(fā)明高介電常數(shù)界面層的制備方法的流程圖；
[0023]圖2所示為通過本發(fā)明高介電常數(shù)界面層的制備方法所獲得的高介電常數(shù)界面層與傳統(tǒng)高介電常數(shù)界面層之界面態(tài)密度的比較圖。
【具體實施方式】
[0024]為詳細說明本發(fā)明創(chuàng)造的技術內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達成目的及功效，下面將結(jié)合實施例并配合附圖予以詳細說明。
[0025]在本發(fā)明中，為了減小高介電常數(shù)柵介質(zhì)層與硅基襯底之間的界面態(tài)密度，優(yōu)選地，在所述高介電常數(shù)柵介質(zhì)層與所述硅基襯底之間設置高介電常數(shù)界面層。非限制性地，所述高介電常數(shù)柵介質(zhì)層為鉿基柵介質(zhì)層。所述高介電常數(shù)界面層為Si02/Si0N過渡層，且所述Si02/Si0N過渡層具有羥基(-0H)。
[0026]請參閱圖1，圖1所示為本發(fā)明高介電常數(shù)界面層的制備方法之流程圖。所述高介電常數(shù)界面層的制備方法，包括:
[0027]執(zhí)彳丁步驟S1:提供娃基襯底，并利用H2SOjP H2O2的混合溶液對所述娃基襯底進行清洗;
[0028]執(zhí)行步驟S2:米用RCA清洗法對所述娃基襯底進行清洗；
[0029]執(zhí)行步驟S3:采用HF溶液對所述硅基襯底進行清洗；
[0030]執(zhí)行步驟S4:采用熱氧化法生長Si02/Si0N過渡層；
[0031 ] 執(zhí)行步驟S5:采用SCl (ΝΗ40Η/Η202/Η20)化學溶液清洗工藝清洗所述Si02/Si0N過渡層；
[0032]執(zhí)行步驟S6:在經(jīng)過SCl化學溶液清洗之Si02/Si0N過渡層上淀積高介電常數(shù)柵介質(zhì)層。
[0033]為了更直觀的揭露本發(fā)明之技術方案，凸顯本發(fā)明之有益效果，現(xiàn)結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明之方法和原理進行闡述。在【具體實施方式】中，所述高介電常數(shù)界面層的厚度、工藝方法僅為列舉，不應視為對本發(fā)明技術方案的限制。所述高介電常數(shù)界面層的制備方法，包括:
[0034]執(zhí)彳丁步驟S1:提供娃基襯底，并利用H2SOz^P H2O2的混合溶液對所述娃基襯底進行清洗，以去除硅基襯底表面之有機物；
[0035]執(zhí)行步驟S2:米用RCA清洗法對所述娃基襯底進行清洗；其中，RCA清洗法可為傳統(tǒng)的濕式化學清洗法，在此不予贅述。
[0036]執(zhí)行步驟S3:采用HF溶液對所述硅基襯底進行清洗，以有效去除硅基襯底表面的原生氧化層，從而降低界面層的厚度；
[0037]執(zhí)行步驟S4:采用熱氧化法生長Si02/Si0N過渡層；
[0038]執(zhí)行步驟S5:采用SCl (ΝΗ40Η/Η202/Η20)化學溶液清洗工藝清洗所述Si02/Si0N過渡層，以使得所述Si02/Si0N過渡層具有羥基(-0H);
[0039]執(zhí)行步驟S6:在經(jīng)過SCl化學溶液清洗之Si02/Si0N過渡層上淀積高介電常數(shù)柵介質(zhì)層。例如，所述高介電常數(shù)介質(zhì)層為鉿基柵介質(zhì)層。
[0040]更具體地，例如在所述步驟S4中，所述熱氧化法生長Si02/Si0N過渡層，進一步包括熱氮化、等離子體氮化附屬摻雜工藝。所述Si02/Si0N過渡層的厚度為O?10埃。在所述步驟S5中，采用SCl (ΝΗ40Η/Η202/Η20)化學溶液清洗工藝清洗所述Si02/Si0N過渡層，以使得所述Si02/Si0N過渡層具有羥基(-0H)，所述具有羥基(-0H)之Si02/Si0N過渡層的厚度為O?8埃。在步驟S5中，采用SCl (ΝΗ40Η/Η202/Η20)化學溶液清洗工藝清洗所述Si02/Si0N過渡層，進一步包括具有摻雜性質(zhì)的清洗方法及其他化學清洗工藝，例如現(xiàn)有的Siconi循環(huán)清洗法和化學氧化方式使界面層摻雜氟(F)元素，以改善器件的NBTI效應。
[0041]請參閱圖2，并結(jié)合參閱圖1，圖2所示為通過本發(fā)明高介電常數(shù)界面層的制備方法所獲得的高介電常數(shù)界面層與傳統(tǒng)高介電常數(shù)界面層之界面態(tài)密度的比較圖。作為本領域技術人員，容易理解地，在通過步驟S4，即采用熱氧化法生長Si02/Si0N過渡層后，執(zhí)行步驟S5，采用SCl (ΝΗ40Η/Η202/Η20)化學溶液清洗工藝清洗所述Si02/Si0N過渡層，以使得所述Si02/Si0N過渡層具有羥基(-0H)，所述Si02/Si0N過渡層之羥基(-0H)易于與作為高介電常數(shù)之鉿基柵介質(zhì)層形成Hf-S1-O的混合結(jié)構(gòu)，從而改善兩者之間的界面狀態(tài)，明顯地降低界面態(tài)密度，并提高隨后生長的鉿基柵介質(zhì)層薄膜的性質(zhì)，改善器件性能。
[0042]顯然地，通過本發(fā)明高介電常數(shù)界面層的制備方法所獲得的高介電常數(shù)界面層，可以有效降低高介電常數(shù)界面層的界面態(tài)密度，并且提高隨后生長的鉿基柵介質(zhì)層的性質(zhì)，進而改善器件的性能。
[0043]綜上所述，通過本發(fā)明高介電常數(shù)界面層的制備方法所獲得的高介電常數(shù)界面層，可以有效降低高介電常數(shù)界面層的界面態(tài)密度，并且提高隨后生長的鉿基柵介質(zhì)層的性質(zhì)，進而改善器件的性能。
[0044]本領域技術人員均應了解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對本發(fā)明進行各種修改和變型。因而，如果任何修改或變型落入所附權利要求書及等同物的保護范圍內(nèi)時，認為本發(fā)明涵蓋這些修改和變型。
【主權項】
1.一種高介電常數(shù)界面層的制備方法，其特征在于，所述高介電常數(shù)界面層的制備方法，包括: 執(zhí)行步驟S1:提供硅基襯底，并利用H2S0jP H 202的混合溶液對所述硅基襯底進行清洗； 執(zhí)行步驟S2:采用RCA清洗法對所述硅基襯底進行清洗； 執(zhí)行步驟S3:采用HF溶液對所述硅基襯底進行清洗； 執(zhí)行步驟S4:采用熱氧化法生長Si02/Si0N過渡層； 執(zhí)行步驟S5:采用SCI (ΝΗ40Η/Η202/Η20)化學溶液清洗工藝清洗所述Si02/Si0N過渡層； 執(zhí)行步驟S6:在經(jīng)過SCI化學溶液清洗之Si02/Si0N過渡層上淀積高介電常數(shù)柵介質(zhì)層。2.如權利要求1所述的高介電常數(shù)界面層的制備方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟S4后所獲得的Si02/Si0N過渡層之厚度為0?10埃。3.如權利要求1所述的高介電常數(shù)界面層的制備方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟S5后所述Si02/Si0N過渡層具有羥基(-OH)。4.如權利要求3所述的高介電常數(shù)界面層的制備方法，其特征在于，所述具有羥基(-OH)之Si02/Si0N過渡層的厚度為0?8埃。5.如權利要求1所述的高介電常數(shù)界面層的制備方法，其特征在于，所述熱氧化法生長Si02/Si0N過渡層，進一步包括熱氮化、等離子體氮化附屬摻雜工藝。6.如權利要求1所述的高介電常數(shù)界面層的制備方法，其特征在于，采用SC1(NH40H/Η202/Η20)化學溶液清洗工藝清洗所述Si02/Si0N過渡層，進一步包括具有摻雜性質(zhì)的清洗方法。7.如權利要求6所述的高介電常數(shù)界面層的制備方法，其特征在于，所述摻雜性質(zhì)的清洗方法為Siconi循環(huán)清洗法和化學氧化方式使界面層摻雜氟(F)元素。8.如權利要求1?7任一權利要求所述的高介電常數(shù)界面層的制備方法，其特征在于，所述高介電常數(shù)柵介質(zhì)層為鉿基柵介質(zhì)層。
【專利摘要】一種高介電常數(shù)界面層的制備方法，包括：步驟S1：提供硅基襯底，并利用H2SO4和H2O2的混合溶液對硅基襯底進行清洗；步驟S2：采用RCA清洗法對硅基襯底進行清洗；步驟S3：采用HF溶液對硅基襯底進行清洗；步驟S4：采用熱氧化法生長SiO2/SiON過渡層；步驟S5：采用SC1化學溶液清洗工藝清洗SiO2/SiON過渡層；步驟S6：在經(jīng)過SC1化學溶液清洗之SiO2/SiON過渡層上淀積高介電常數(shù)柵介質(zhì)層。通過本發(fā)明的制備方法所獲得的高介電常數(shù)界面層，可以有效降低高介電常數(shù)界面層的界面態(tài)密度，并且提高隨后生長的鉿基柵介質(zhì)層的性質(zhì)，進而改善器件的性能。
【IPC分類】H01L21/28
【公開號】CN105336596
【申請?zhí)枴緾N201510624053
【發(fā)明人】溫振平, 肖天金, 邱裕明
【申請人】上海華力微電子有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年9月27日