[發明專利]P型MOSFET的制造方法

在審

• 申請號: 201210505742.0
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103855007A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 徐秋霞;許高博;周華杰;朱慧瓏;陳大鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 蔡純

1.一種P型MOSFET的制造方法，所述方法包括：

在半導體襯底上限定P型MOSFET的有源區；

在半導體襯底的表面上形成界面氧化物層；

在界面氧化物層上形成高K柵介質層；

在高K柵介質層上形成金屬柵層；

在金屬柵層中注入摻雜離子；

在金屬柵層上形成多晶硅層；

將多晶硅層、金屬柵層、高K柵介質層和界面氧化物層圖案化為柵疊層；

形成圍繞柵疊層的柵極側墻；以及

形成源/漏區，

其中，在形成源/漏區的激活退火期間，使得金屬柵中的摻雜離子擴散并聚積在高K柵介質層與金屬柵層之間的上界面和高K柵介質層與界面氧化物之間的下界面處，并且在高K柵介質層與界面氧化物之間的下界面處通過界面反應產生電偶極子。

2.根據權利要求1所述的方法，其中在限定有源區的步驟和形成界面氧化物的步驟之間，還包括對半導體襯底的表面進行清洗。

3.根據權利要求2所述的方法，其中清洗包括：

在去離子水中進行超聲清洗；

浸入包括氫氟酸、異丙醇和水的混合溶液中；

采用去離子水沖洗；以及

甩干。

4.根據權利要求3所述的方法，其中混合溶液的成分為氫氟酸∶異丙醇∶水的體積比約為0.2-1.5％∶0.01-0.10％∶1。

5.根據權利要求3所述的方法，其中浸入時間約為2-10分鐘。

6.根據權利要求1所述的方法，其中在形成高K柵介質層的步驟和形成金屬柵層的步驟之間，還包括高K柵介質層沉積后退火以改善高K柵介質層的質量。

7.根據權利要求1所述的方法，其中高K柵介質層由選自ZrO₂、ZrON、ZrSiON、HfZrO、HfZrON、HfON、HfO₂、HfAlO、HfAlON、HfSiO、HfSiON、HfLaO、HfLaON及其任意組合的一種構成。

8.根據權利要求1所述的方法，其中采用原子層沉積、物理汽相沉積或金屬有機化學汽相沉積形成高K柵介質層。

9.根據權利要求1所述的方法，其中高K柵介質層的厚度約為1.5-5nm。

10.根據權利要求1所述的方法，其中金屬柵層由選自TiN、TaN、MoN、WN、TaC和TaCN的一種構成。

11.根據權利要求1所述的方法，其中金屬柵層的厚度約為2-30nm。

12.根據權利要求1所述的方法，其中在金屬柵層中注入摻雜離子的步驟中，控制離子注入的能量和劑量，使得摻雜離子僅僅分布在金屬柵層中，并根據期望的閾值電壓控制離子注入的能量和劑量。

13.根據權利要求12所述的方法，其中離子注入的能量約為0.2KeV-30KeV。

14.根據權利要求12所述的方法，其中離子注入的劑量約為1E13-1E15cm^-2。

15.根據權利要求1所述的方法，其中在金屬柵層中注入摻雜離子的步驟中采用可以增加有效功函數的摻雜劑。

16.根據權利要求15所述的方法，其中摻雜劑是選自In、B、BF₂、Ru、W、Mo、Al、Ga、Pt的一種。

17.根據權利要求1所述的方法，其中在注入步驟和形成多晶硅層的步驟之間，還包括在金屬柵層上形成金屬阻擋層，其中金屬阻擋層位于金屬柵層和隨后形成的多晶硅層之間。

18.根據權利要求17所述的方法，其中金屬阻擋層是選自TaN、AlN和TiN的一種。

19.根據權利要求1所述的方法，其中高溫退火的溫度約為950-1100℃，時間約為2ms-30s。

20.根據權利要求1所述的方法，其中采用選自快速熱退火、瞬態退火、激光退火和微波退火中的一種進行退火。