[发明专利]N型MOSFET的制造方法

权利要求书

1.一种N型MOSFET的制造方法，所述方法包括：

在半导体衬底上限定N型MOSFET的有源区；

在半导体衬底的表面上形成界面氧化物层；

在界面氧化物层上形成高K栅介质层；

在高K栅介质层上形成金属栅层；

在金属栅层中注入掺杂离子；

在金属栅层上形成多晶硅层；

将多晶硅层、金属栅层、高K栅介质层和界面氧化物层图案化为栅叠层；

形成围绕栅叠层的栅极侧墙；以及

形成源/漏区，

其中，在形成源/漏区的激活退火期间，使得金属栅中的掺杂离子扩散并聚积在高K栅介质层与金属栅层之间的上界面和高K栅介质层与界面氧化物之间的下界面处，并且在高K栅介质层与界面氧化物之间的下界面处通过界面反应产生电偶极子。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在限定有源区的步骤和形成界面氧化物的步骤之间，还包括对半导体衬底的表面进行清洗。

3.根据权利要求2所述的方法，其中清洗包括：

在去离子水中进行超声清洗；

浸入包括氢氟酸、异丙醇和水的混合溶液中；

采用去离子水冲洗；以及

甩干。

4.根据权利要求3所述的方法，其中混合溶液的成分为氢氟酸∶异丙醇∶水的体积比约为0.2-1.5％∶0.01-0.10％∶1。

5.根据权利要求3所述的方法，其中浸入时间约为2-10分钟。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在形成高K栅介质层的步骤和形成金属栅层的步骤之间，还包括高K栅介质层沉积后退火以改善高K栅介质层的质量。

7.根据权利要求1所述的方法，其中高K栅介质层由选自ZrO₂、ZrON、ZrSiON、HfZrO、HfZrON、HfON、HfO₂、HfAlO、HfAlON、HfSiO、HfSiON、HfLaO、HfLaON及其任意组合的一种构成。

8.根据权利要求1所述的方法，其中采用原子层沉积、物理汽相沉积或金属有机化学汽相沉积形成高K栅介质层。

9.根据权利要求1所述的方法，其中高K栅介质层的厚度约为1.5-5nm。

10.根据权利要求1所述的方法，其中金属栅层由选自TiN、TaN、MoN、WN、TaC和TaCN的一种构成。

11.根据权利要求1所述的方法，其中金属栅层的厚度约为2-30nm。

12.根据权利要求1所述的方法，其中在金属栅层中注入掺杂离子的步骤中，控制离子注入的能量和剂量，使得掺杂离子仅仅分布在金属栅层中，并根据期望的阈值电压控制离子注入的能量和剂量。

13.根据权利要求12所述的方法，其中离子注入的能量约为0.2KeV-30KeV。

14.根据权利要求12所述的方法，其中离子注入的剂量约为1E13-1E15cm^-2。

15.根据权利要求1所述的方法，其中在金属栅层中注入掺杂离子的步骤中采用可以减小有效功函数的掺杂剂。

16.根据权利要求15所述的方法，其中掺杂剂是选自P、As、Sb、La、Er、Dy、Gd、Sc、Yb、Er和Tb的一种。

17.根据权利要求1所述的方法，其中在注入步骤和形成多晶硅层的步骤之间，还包括在金属栅层上形成金属阻挡层，其中金属阻挡层位于金属栅层和随后形成的多晶硅层之间。

18.根据权利要求17所述的方法，其中金属阻挡层是选自TaN、AlN和TiN的一种。

19.根据权利要求1所述的方法，其中高温退火的温度约为950-1100℃，时间约为2ms-30s。

20.根据权利要求1所述的方法，其中采用选自快速热退火、瞬态退火、激光退火和微波退火中的一种进行退火。