[发明专利]一种高k介质薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种高k介质薄膜的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

1)提供一Si衬底或SOI衬底，并采用H₂SO₄及H₂O₂混合溶液清洗所述Si衬底或SOI衬底；

2)采用RCA清洗法清洗所述Si衬底或SOI衬底；

3)采用HF溶液清洗所述Si衬底或SOI衬底；

4)采用O等离子体对所述Si衬底或SOI衬底进行等离子体处理；

5)采用N和H等离子体并原位对所述Si衬底或SOI衬底进行等离子体处理，以在所述Si衬底或SOI衬底表面形成氮氧化合物钝化层；

6)采用等离子体增强型原子层沉积法于所述氮氧化合物钝化层上沉积高k栅介质薄膜；

7)采用O等离子体并原位对所述高k栅介质薄膜进行等离子体处理。

2.根据权利要求1所述的高k介质薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，采用体积比为3～5∶1的H₂SO₄、H₂O₂混合溶液清洗所述Si衬底或SOI衬底，清洗时间为5～15min。

3.根据权利要求1所述的高k介质薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，先采用体积比为1∶0.5～2∶4～6的NH₃·H₂O、H₂O₂、H₂O混合溶液清洗所述Si衬底或SOI衬底，清洗时间为5～15min，然后采用体积比为0.5％～1.5％的HF水溶液清洗所述Si衬底或SOI衬底，清洗时间为20～40s；最后采用体积比为1∶0.5～2∶5～7的HCl、H₂O₂、H₂O溶液清洗所述Si衬底或SOI衬底，清洗时间为5～15min。

4.根据权利要求1所述的高k介质薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，采用体积比为0.5％～1.5％的HF水溶液清洗所述Si衬底或SOI衬底。

5.根据权利要求4所述的高k介质薄膜的制备方法，其特征在于：对所述Si衬底或SOI衬底的清洗时间为45～75s。

6.根据权利要求1所述的高k介质薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中，将所述Si衬底或SOI衬底置于ALD反应腔中并升温至160～200℃，然后向所述ALD反应腔通入O₂并加上RF功率以产生O等离子体对所述Si衬底或SOI衬底进行处理。

7.根据权利要求6所述的高k介质薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中，采用O等离子体处理后原位向所述ALD反应腔通入NH₃，然后加上RF功率以产生N、H等离子体对所述Si衬底或SOI衬底进行处理，以在其表面形成氮氧化合物钝化层。

8.根据权利要求7所述的高k介质薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤7)中，向所述ALD反应腔通入O₂，然后加上RF功率以产生O等离子体并原位对所述高k栅介质薄膜进行处理，以减少所述高k栅介质薄膜中的氧空位。

9.根据权利要求1所述的高k介质薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤6)中的高k栅介质薄膜的材料为Al₂O₃、HfO₂、La₂O₃、Gd₂O₃、ZrO₂或其任意组合的二元或二元以上的氧化物。