[发明专利]一种高k栅介质界面优化方法

权利要求书

1.一种高k栅介质界面优化方法，包括：

提供半导体衬底；

去除半导体衬底表面自然氧化层；

在半导体衬底上形成界面优化层；

在界面优化层上形成界面反应层；

在界面反应层上形成介质层；

对半导体衬底进行热退火处理，界面反应层与界面优化层发生反应减小界面优化层厚度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述去除半导体衬底表面自然氧化层的步骤包括：采用氢氟酸、异丙醇和水的混合溶液去除半导体衬底表面自然氧化层。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述氢氟酸、异丙醇和水的混合溶液包括：氢氟酸的体积百分比含量为1%至2%，异丙醇的体积百分比含量为0.01%至0.1%。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述去除半导体衬底表面自然氧化层的步骤包括：将硅片置于氢氟酸、异丙醇和水的混合溶液中5至10分钟。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述在半导体衬底上形成界面优化层的步骤包括：采用热氧化的方法，在半导体衬底上形成4-10?的SiO₂层。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述热氧化包括：采用快速热退火工艺，退火温度为600℃至800℃，退火时间为20s至40s，退火气氛为氮气与氧气的混合气氛，其中氧气的体积百分含量为0.1%至2%。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述在半导体衬底上形成界面优化层的步骤还可包括：采用注氮氧化的方法，在半导体衬底上形成4-10?的SiON层。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述注氮氧化包括：首先，在半导体衬底上注入氮离子，注入能量10-50keV，注入剂量是2×10¹⁴cm^-2，然后，在氧气与氮气的混合气氛中进行热氧化，氧气体积百分含量为0.1%-1%，氧化温度为900-1050℃，时间是20s至40s。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述在界面氧化硅层上形成界面反应层的步骤包括：采用磁控溅射工艺或原子层淀积工艺，在界面氧化硅层上形成界面反应层。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述界面反应层为金属或金属氮化物中的一种或多种的组合。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述金属包括Hf、Ti、Ta中的一种或多种的组合。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述金属氮化物包括HfN_x、TiN_x、TaN_x中的一种或多种的组合。

13.根据权利要求9至12所述的方法，其中，所述界面反应层的厚度为2-8?。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述在界面反应层上形成介质层的步骤包括：采用磁控溅射工艺或原子层淀积工艺，在界面反应层上形成高k介质层。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述高k介质层包括HfON、HfSiON、HfTiON、HfTaON中的一种或多种的组合。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对半导体衬底进行热退火处理的步骤包括：采用快速热退火工艺，退火温度为600℃至1000℃，退火时间为20s至40s，退火气氛为氮气气氛。