[发明专利]半导体器件的制造方法、高K介电结构及其制造方法有效

申请号：	201611263876.0	申请日：	2016-12-30
公开（公告）号：	CN107316809B	公开（公告）日：	2021-03-16
发明（设计）人：	黄一晨;许一如;陈光鑫;刘继文;巫勇贤;陈庆育	申请（专利权）人：	台湾积体电路制造股份有限公司
主分类号：	H01L21/28	分类号：	H01L21/28;H01L29/423;H01L29/78;H01L21/336
代理公司：	北京德恒律治知识产权代理有限公司 11409	代理人：	章社杲;李伟
地址：	中国台***	国省代码：	台湾;71
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摘要：
搜索关键词：	半导体器件制造方法结构及其
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【权利要求书】：

1.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：

在衬底上方形成二氧化硅层；

在所述二氧化硅层上方形成第一氧化铪层；

在所述第一氧化铪层上方形成钛层；

在所述钛层上方形成第二氧化铪层；

对所述二氧化硅层、所述第一氧化铪层、所述钛层和所述第二氧化铪层实施热退火以产生铪硅酸盐层和位于所述铪硅酸盐层上方的高k介电结构，所述高k介电结构包括第三氧化铪层、氧化铪钛层和第四氧化铪层，其中，所述氧化铪钛层介于所述第三氧化铪层和所述第四氧化铪层之间，其中，所述高k介电结构围绕所述衬底的至少三个侧面，并且其中，所述第二氧化铪层的表面具有铪悬空键；以及

利用氧等离子体处理所述高k介电结构以使所述氧等离子体与所述第二氧化铪层的表面的铪悬空键反应。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一氧化铪层、所述钛层和所述第二氧化铪层为U形。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括，在形成所述二氧化硅层之前预清洁所述衬底。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括，在所述第二氧化铪层上方形成栅电极层。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钛层接触所述第一氧化铪层和所述第二氧化铪层。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一氧化铪层的底面和所述第二氧化铪层的顶面之间的高度介于和之间。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一氧化铪层的底面和所述第二氧化铪层的顶面之间的高度对应于介于和之间的等效氧化物厚度。

8.一种制造高k介电结构的方法，所述方法包括在衬底和第一氧化铪层之间形成铪硅酸盐层；

在形成所述铪硅酸盐层的同时，形成设置在所述第一氧化铪层和第二氧化铪层之间的氧化铪钛层，所述第二氧化铪层的表面暴露；以及

在形成所述氧化铪钛层之后，利用混合有氮气的氨的含氮等离子体处理所述高k介电结构以使所述混合有氮气的氨的含氮等离子体与所述第二氧化铪层的表面的铪悬空键反应。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过HfO₂的原子层沉积(ALD)来形成所述第一氧化铪层或所述第二氧化铪层的至少一个。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，形成所述氧化铪钛层包括对前体器件结构施加热处理，所述前体器件结构具有插入在所述第一氧化铪层和所述第二氧化铪层之间并且接触所述第一氧化铪层和所述第二氧化铪层的钛层，所述热处理产生氧化铪钛层，所述前体器件结构具有介于和之间的高度。