[發明專利]一種高k薄膜MOS結構及其制備和檢測方法

有效

• 申請號: 201811089232.3
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109243994B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 武燕慶;李栓;傅凱;林友宇;鄭捷;李星國
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 劉冬梅;范國鋒

1.一種高k薄膜MOS結構的制備方法，其特征在于，所述高k薄膜MOS結構包括高k柵介質薄膜，所述高k柵介質薄膜由稀土靶材和鈦靶材在含氧氣體中濺射在襯底上得到，所述高k薄膜MOS結構通過在所述高k柵介質薄膜和襯底上濺射金屬電極并進行退火處理得到，

所述退火處理在氧氣氣氛中進行，所述氧氣的流量為80～120sccm，所述退火處理的溫度為600～650℃，退火時間為4～8min，

所述高k柵介質薄膜為非晶氧化物薄膜，所述襯底為半導體襯底，選自硅、砷化鎵、磷化銦或銻化鎵單晶片中的一種或多種，

所述高k柵介質薄膜的厚度為15～25nm，

所述稀土靶材為釓靶材，

所述含氧氣體包括氧氣和惰性氣體，

所述惰性氣體與氧氣的流量比為(20～40)：10；

所述方法包括以下步驟：

步驟1，清洗襯底，對靶材進行預處理；

步驟2，通入含氧氣體，在襯底上濺射得到高k柵介質薄膜，在進行濺射時，稀土靶材所在射頻電源功率為10～30W，鈦靶材所在射頻電源功率為10～30W；

步驟3，用掩膜板遮蓋上述濺射得到的濺有高k柵介質薄膜的襯底，通入氬氣，然后采用直流脈沖電源對高k柵介質薄膜上層和襯底底層濺射金屬電極，得到所述MOS結構；所述濺射的金屬電極選自金、銀和鈀電極中的一種或多種；

步驟4，對制備得到的MOS結構進行退火處理；

在步驟1中，所述襯底的清洗包括以下步驟：

(1)將襯底置于去離子水中進行超聲處理5～15min；

(2)在濃硫酸和雙氧水的混合溶液中煮沸10～20min；

(3)用去離子水沖洗后，采用HF溶液清洗20～40s；

(4)用去離子水沖洗，然后在濃硝酸中煮沸1～5min；

(5)用去離子水沖洗，并依次重復步驟(3)、步驟(4)和步驟(3)；

(6)用去離子水沖洗，在氨水和雙氧水的混合水溶液中煮沸2～8min；

(7)重復步驟(3)，然后去離子水沖洗，再在濃HCl:H₂O＝3:1混合溶液中煮沸；

(8)向步驟(7)混合溶液中加入與濃HCl等量的H₂O₂；

(9)去離子水沖洗，氮氣吹干襯底。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1包括以下子步驟：

步驟1-1，對靶材進行初步清潔；

步驟1-2，將靶材安裝至靶位，并抽真空；

步驟1-3，通過預濺射進一步清潔靶材。