[發(fā)明專利]改善半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)漏電流的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510740744.1
• 申請(qǐng)日: 2015-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN106653603B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/336
• 分類號(hào): H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 高靜;吳敏

一種改善半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)漏電流的方法，包括：提供基底；在所述基底表面形成第一高k柵介質(zhì)層；在所述第一高k柵介質(zhì)層表面形成第二高k柵介質(zhì)層，且所述第二高k柵介質(zhì)層內(nèi)摻雜有結(jié)晶抑制離子；對(duì)第一高k柵介質(zhì)層和第二高k柵介質(zhì)層進(jìn)行退火處理，在退火處理過程中，所述結(jié)晶抑制離子向所述第一高k柵介質(zhì)層內(nèi)擴(kuò)散；在第二高k柵介質(zhì)層表面形成柵電極層。本發(fā)明提高第一高k柵介質(zhì)層和第二高k柵介質(zhì)層的致密度，減少第一高k柵介質(zhì)層和第二高k柵介質(zhì)層內(nèi)的缺陷含量，且減緩或抑制第一高k柵介質(zhì)層結(jié)晶化，減緩或抑制第二高k柵介質(zhì)層結(jié)晶化，使得第一高k柵介質(zhì)層和第二高k柵介質(zhì)層保持較高的相對(duì)介電常數(shù)，改善形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種改善半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)漏電流的方法。

背景技術(shù)

集成電路尤其超大規(guī)模集成電路的主要半導(dǎo)體器件是金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOS晶體管)。隨著集成電路制作技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體器件技術(shù)節(jié)點(diǎn)不斷減小，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的幾何尺寸遵循摩爾定律不斷縮小。當(dāng)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)尺寸減小到一定程度時(shí)，各種因?yàn)榘雽?dǎo)體結(jié)構(gòu)的物理極限所帶來的二級(jí)效應(yīng)相繼出現(xiàn)，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的特征尺寸按比例縮小變得越來越困難。其中，在半導(dǎo)體制作領(lǐng)域，最具挑戰(zhàn)性的是如何解決半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)漏電流大的問題。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的漏電流大，主要是由傳統(tǒng)柵介質(zhì)層厚度不斷減小所引起的。

當(dāng)前提出的解決方法是，采用高k柵介質(zhì)材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二氧化硅柵介質(zhì)材料，并使用金屬作為柵電極，以避免高k材料與傳統(tǒng)柵電極材料發(fā)生費(fèi)米能級(jí)釘扎效應(yīng)以及硼滲透效應(yīng)。高k金屬柵的引入，減小了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的漏電流。

盡管高k金屬柵極的引入能夠在一定程度上改善半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能，但是現(xiàn)有技術(shù)形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能仍有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種改善半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)漏電流的方法，提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種改善半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)漏電流的方法，包括：提供基底；在所述基底表面形成第一高k柵介質(zhì)層；在所述第一高k柵介質(zhì)層表面形成第二高k柵介質(zhì)層，且所述第二高k柵介質(zhì)層內(nèi)摻雜有結(jié)晶抑制離子；對(duì)所述第一高k柵介質(zhì)層和第二高k柵介質(zhì)層進(jìn)行退火處理，在所述退火處理過程中，所述結(jié)晶抑制離子向所述第一高k柵介質(zhì)層內(nèi)擴(kuò)散；在所述第二高k柵介質(zhì)層表面形成柵電極層。

可選的，所述結(jié)晶抑制離子適于抑制或減緩第一高k柵介質(zhì)層結(jié)晶化；所述結(jié)晶抑制離子適于抑制或減緩第二高k柵介質(zhì)層結(jié)晶化。

可選的，所述退火處理適于提高第一高k柵介質(zhì)層的致密度；所述退火處理適于提高第二高k柵介質(zhì)層的致密度。

可選的，所述退火處理適于減小第一高k柵介質(zhì)層內(nèi)的缺陷含量；所述退火處理適于減小第二高k柵介質(zhì)層內(nèi)的缺陷含量。

可選的，所述結(jié)晶抑制離子包括鉬、鉭或鉍。

可選的，所述結(jié)晶抑制離子包括鉬，在進(jìn)行所述退火處理之前，所述第二高k柵介質(zhì)層中結(jié)晶抑制離子的濃度為1E16atom/cm³至1E22atom/cm³。

可選的，在形成所述第二高k柵介質(zhì)層的過程中，原位自摻雜所述結(jié)晶抑制離子。

可選的，所述結(jié)晶抑制離子向所述第一高k柵介質(zhì)層內(nèi)擴(kuò)散的深度為第一高k柵介質(zhì)層厚度的0至1/3。

可選的，所述第一高k柵介質(zhì)層的厚度為5埃～15埃；所述第二高k柵介質(zhì)層的厚度為5埃～20埃。