[发明专利]一种基于SOI衬底的高介电常数材料栅结构及其制备方法

权利要求书

1.一种基于SOI衬底的高介电常数材料栅结构，其特征在于：该结构包括位于SOI衬底(1)上的SiO₂层(2)、位于SiO₂层上的Si₃N₄层(3)、位于Si₃N₄上的高介电常数氧化物层(4)、以及位于高介电常数氧化物层上的高介电常数氮氧化合物层(5)以及位于高介电常数氮氧化合物层上的金属栅电极(6)。

2.如权利要求1所述的一种基于SOI衬底的高介电常数材料栅结构，其特征在于：所述高介电常数氮氧化合物层(5)的厚度为2～5埃。

3.如权利要求1所述的一种基于SOI衬底的高介电常数材料栅结构，其特征在于：所述高介电常数氧化物层的厚度为3～40埃。

4.如权利要求1所述的一种基于SOI衬底的高介电常数材料栅结构，其特征在于：所述Si₃N₄层的厚度为3～5埃。

5.如权利要求1所述的一种基于SOI衬底的高介电常数材料栅结构，其特征在于：所述SiO₂-的厚度为2～3埃。

6.一种基于SOI衬底的高介电常数材料栅结构的制备方法，其特征在于，该方法依次包括以下步骤：

1)采用PEALD系统中的O₂等离子体工艺对SOI衬底进行预处理，去除其表面吸附的杂质气体，并且生成一层SiO₂层；

2)采用ALD工艺在SiO₂层上沉积一层Si₃N₄层；

3)采用ALD工艺在Si₃N₄层上沉积一层高介电常数氧化物层；

4)在生长高介电常数氧化物层后通入N源，生长出高介电常数氮氧化合物层；

5)溅射生长金属栅电极。

7.如权利要求6所述的一种基于SOI衬底的高介电常数材料栅结构的制备方法，其特征在于，在进行步骤1)之前还包括以下步骤：将切割好的SOI衬底放入第一溶液中超声清洗去除衬底表面的金属污染物，接着用去离子水漂洗，然后将SOI衬底放入稀释的第二溶液中去除表面氧化物，最后用干燥的氮气将其吹干；所述第一溶液为体积比为2∶1∶7的NH₄OH∶H₂O₂∶H₂O溶液，所述第二溶液为体积比为1∶50的HF∶H₂O溶液。

8.如权利要求1或6所述的一种基于SOI衬底的高介电常数材料栅结构，其特征在于：所述高介电常数氧化物层的材料为氧化铪HfO₂、氧化铝AL₂O₃、氧化镧La₂O₃、氧化锆ZrO₃、氧化钽Ta₂O₅、以及氧化钆Gd₂O₃中的一种。

9.如权利要求1或6所述的一种基于SOI衬底的高介电常数材料栅结构，其特征在于：所述高介电常数氮氧化合物层的材料为氮氧化铪HfO_xN_y或氮氧化锆ZrO_xN_y中的一种，其中，1＜x＜4；1＜y＜4；x+y≤4。

10.如权利要求1或6所述的一种基于SOI衬底的高介电常数材料栅结构，其特征在于：所述高介电常数氮氧化合物层的材料为氮氧化铝AlO_xN_y、氮氧化镧LaO_xN_y或氮氧化钆GdO_xN_y中的一种，其中，1＜x＜3；1＜y＜3；x+y≤3。

11.如权利要求1或6所述的一种基于SOI衬底的高介电常数材料栅结构，其特征在于：所述高介电常数氮氧化合物层的材料为氮氧化钽TaO_xN_y，其中，1＜x＜5；1＜y＜5；x+y≤5。