[發(fā)明專(zhuān)利]一種高k介質(zhì)薄膜的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210075127.0
• 申請(qǐng)日: 2012-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102592974A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程新紅;曹鐸;賈婷婷;王中健;徐大偉;夏超;宋朝瑞;俞躍輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/02
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/02;H01L21/285
• 代理公司: 上海光華專(zhuān)利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種高k介質(zhì)薄膜的制備方法，其特征在于，至少包括以下步驟：

1)提供一Si襯底或SOI襯底，并采用H₂SO₄及H₂O₂混合溶液清洗所述Si襯底或SOI襯底；

2)采用RCA清洗法清洗所述Si襯底或SOI襯底；

3)采用HF溶液清洗所述Si襯底或SOI襯底；

4)采用O等離子體對(duì)所述Si襯底或SOI襯底進(jìn)行等離子體處理；

5)采用N和H等離子體并原位對(duì)所述Si襯底或SOI襯底進(jìn)行等離子體處理，以在所述Si襯底或SOI襯底表面形成氮氧化合物鈍化層；

6)采用等離子體增強(qiáng)型原子層沉積法于所述氮氧化合物鈍化層上沉積高k柵介質(zhì)薄膜；

7)采用O等離子體并原位對(duì)所述高k柵介質(zhì)薄膜進(jìn)行等離子體處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高k介質(zhì)薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟1)中，采用體積比為3～5∶1的H₂SO₄、H₂O₂混合溶液清洗所述Si襯底或SOI襯底，清洗時(shí)間為5～15min。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高k介質(zhì)薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟2)中，先采用體積比為1∶0.5～2∶4～6的NH₃·H₂O、H₂O₂、H₂O混合溶液清洗所述Si襯底或SOI襯底，清洗時(shí)間為5～15min，然后采用體積比為0.5％～1.5％的HF水溶液清洗所述Si襯底或SOI襯底，清洗時(shí)間為20～40s；最后采用體積比為1∶0.5～2∶5～7的HCl、H₂O₂、H₂O溶液清洗所述Si襯底或SOI襯底，清洗時(shí)間為5～15min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高k介質(zhì)薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟3)中，采用體積比為0.5％～1.5％的HF水溶液清洗所述Si襯底或SOI襯底。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高k介質(zhì)薄膜的制備方法，其特征在于：對(duì)所述Si襯底或SOI襯底的清洗時(shí)間為45～75s。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高k介質(zhì)薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟4)中，將所述Si襯底或SOI襯底置于ALD反應(yīng)腔中并升溫至160～200℃，然后向所述ALD反應(yīng)腔通入O₂并加上RF功率以產(chǎn)生O等離子體對(duì)所述Si襯底或SOI襯底進(jìn)行處理。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高k介質(zhì)薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟5)中，采用O等離子體處理后原位向所述ALD反應(yīng)腔通入NH₃，然后加上RF功率以產(chǎn)生N、H等離子體對(duì)所述Si襯底或SOI襯底進(jìn)行處理，以在其表面形成氮氧化合物鈍化層。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高k介質(zhì)薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟7)中，向所述ALD反應(yīng)腔通入O₂，然后加上RF功率以產(chǎn)生O等離子體并原位對(duì)所述高k柵介質(zhì)薄膜進(jìn)行處理，以減少所述高k柵介質(zhì)薄膜中的氧空位。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高k介質(zhì)薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟6)中的高k柵介質(zhì)薄膜的材料為Al₂O₃、HfO₂、La₂O₃、Gd₂O₃、ZrO₂或其任意組合的二元或二元以上的氧化物。