[发明专利]一种叠层金属氧化物栅介质层及其制备方法

权利要求书

1.一种叠层金属氧化物栅介质层，其特征在于：包括沉积于半导体衬底（1）上的第一Al₂O₃界面层（2）以及沉积于第一Al₂O₃界面层（2）上的第一高K金属氧化物层（3），所述第一高K金属氧化物层（3）上沉积有第二Al₂O₃界面层（4），第二Al₂O₃界面层（4）上沉积有第二高K金属氧化物层（5）。

2.根据权利要求1所述一种叠层金属氧化物栅介质层，其特征在于：所述第一Al₂O₃界面层（2）的厚度为1nm，第二Al₂O₃界面层（4）的厚度为0.5nm。

3.根据权利要求1所述一种叠层金属氧化物栅介质层，其特征在于：所述沉积的方法为原子层沉积，沉积的方式采用原位连续沉积。

4.根据权利要求1所述一种叠层金属氧化物栅介质层，其特征在于：所述半导体衬底（1）为Si、Ge或GaAs。

5.根据权利要求1所述一种叠层金属氧化物栅介质层，其特征在于：所述高K金属氧化物为TiO₂、Ta₂O₅、ZrO₂、La₂O₃、LuO₂、Y₂O₃、Sc₂O₃、HfO₂或ZrO₂。

6.一种制备如权利要求1所述叠层金属氧化物栅介质层的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1）对半导体衬底表面的氧化物进行清洗，然后将半导体衬底放入原子层沉积系统的反应腔中；

步骤2）在放入反应腔内的半导体衬底上先生长一层厚度为1nm的Al₂O₃界面层；

步骤3）在厚度为1nm的Al₂O₃界面层上继续生长一层高K金属氧化物层；

步骤4）在高K金属氧化物层上生长一层厚度为0.5nm的Al₂O₃界面层；

步骤5）最后在厚度为0.5nm的Al₂O₃界面层上再生长一层高K金属氧化物层。

7.根据权利要求6所述一种制备叠层金属氧化物栅介质层的方法，其特征在于：所述步骤2）、3）、4）、5）中Al₂O₃界面层与高K金属氧化物层的生长采用原子层沉积技术进行原位交替沉积。

8.根据权利要求7所述一种制备叠层金属氧化物栅介质层的方法，其特征在于：所述步骤2）中，利用氮气为载气及冲洗气，用氮气维持本底气压为260-300毫托，沉积温度为250℃，用三甲基铝和双氧水作为沉积Al₂O₃界面层的前驱体，单个循环中，通入三甲基铝的时间为1秒，通入双氧水的时间为0.2秒，通入三甲基铝后的冲洗时间为20秒，通入双氧水后的冲洗时间为45秒，共10个循环，生长速率为0.1nm/循环；所述步骤4）中共5个循环，其他条件与步骤2）相同。

9.根据权利要求7所述一种制备叠层金属氧化物栅介质层的方法，其特征在于：所述步骤3）以及步骤5）中，沉积温度以及本底气压与步骤2）以及步骤4）相同，高K金属氧化物层的厚度为1-10nm。

10.根据权利要求6所述一种制备叠层金属氧化物栅介质层的方法，其特征在于：所述原子层沉积系统由反应腔、真空系统、加热系统及前驱体控制系统组成。