[发明专利]一种减小界面层生长的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种减小界面层生长的方法。

背景技术

纳米集成电路以“高k/金属栅”技术为核心，对于具有高k/金属栅结构的MOS器件，足够小的等效氧化层厚度(EOT)是保障MOS器件微缩及性能提高的必要条件。一般情况下，在高k栅介质层和硅衬底之间会有一层厚度在0.5～1纳米的SiO₂界面层。为提高高k栅介质与硅衬底间界面的质量，SiO₂界面层通常采用高温热氧化的方法生长。此外，为满足纳米技术MOS器件尺寸按比例缩小的要求，我们希望介电常数较低的SiO₂界面层的厚度要尽量的小，以达到降低整个栅结构EOT的目的。

在MOS半导体器件的制造过程中，为使器件的源漏杂质激活，需要在进行高温退火工艺，退火温度高达900～1050℃左右。在此过程中，退火环境中的氧会由于高温作用扩散进具有高k/金属栅结构的MOS器件中，与硅衬底反应生成SiO₂，从而在硅衬底与栅介质形成厚度变厚的SiO₂界面层。该界面层会导致MOS器件栅结构EOT的增加，并最终影响到器件的整体性能。

此外，采用高温退火的方式还不利于生长效率的提高，因为为了达到高温退火的温度，必须在高温炉中控制温度缓慢的上升，而且退火之后，还必须等待高温的下降。这个温度上升和下降的过程需要耗费大量的时间。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种采用激光退火的工艺来使得器件的源漏杂质激活，同时又不会在硅衬底和栅介质之间生成SiO₂界面层；这样就既能达到退火激活杂质的目的，由能减小界面层的厚度增加。

本发明提出的减小界面层生长的方法，依次包括如下步骤：

（1）在硅衬底上生长SiO₂界面层；

（2）在SiO₂界面层上沉积高k栅介质层；

（3）在高k栅介质层上沉积金属栅电极；

（4）在金属栅电极上沉积一层氮化硅保护层；

（5）离子注入形成源区和漏区；

（6）对硅衬底进行预加热；

（7）采用激光脉冲对源区和漏区进行退火；

（8）去除氮化硅保护层，完成器件的制作。

其中，生成的SiO₂界面层厚度为0.3-0.9纳米；

其中，高k栅介质为Al₂O₃、ZrO₂、La₂O₃、Ta₂O₅或HfO₂。

其中，对硅衬底的预加热温度为330-500摄氏度；

其中，激光脉冲能量密度阈值为400mJ/cm²，退火时间为40-75纳米，激光波长介于193-308nm之间。

具体实施方式

实施例1

本发明提出的减小界面层生长的方法，依次包括如下步骤：

（1）在硅衬底上生长SiO₂界面层；

（2）在SiO₂界面层上沉积高k栅介质层；

（3）在高k栅介质层上沉积金属栅电极；

（4）在金属栅电极上沉积一层氮化硅保护层；

（5）离子注入形成源区和漏区；

（6）对硅衬底进行预加热；

（7）采用激光脉冲对源区和漏区进行退火；

（8）去除氮化硅保护层，完成器件的制作。

其中，生成的SiO₂界面层厚度为0.3-0.9纳米；

其中，高k栅介质为Al₂O₃、ZrO₂、La₂O₃、Ta₂O₅或HfO₂。

其中，对硅衬底的预加热温度为330-500摄氏度；

其中，激光脉冲能量密度阈值为400mJ/cm²，退火时间为40-75纳米，激光波长介于193-308nm之间。