[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

说明书

本发明描述了半导体器件及其制造方法。在衬底上形成第一氧化铪(HfO₂)层。在第一氧化铪层上方形成钛(Ti)层。在钛层上方形成第二氧化铪层。热退火复合器件结构以产生具有插入在第一氧化铪层和第二氧化铪层之间的氧化铪钛(Hf_xTi_1‑xO₂)层的高k介电结构。本发明的实施例还涉及高K介电结构及其制造方法。

技术领域

本发明的实施例涉及半导体器件的制造方法、高K介电结构及其制造方法。

背景技术

随着集成电路的缩放，器件应用已经采用了越来越快的操作速度。这对金属氧化物半导体(MOS)器件提出了更快的开关要求。具有薄的二氧化硅栅极介电层的MOS场效应晶体管(MOSFET)可能表现出不可接受的栅极泄漏电流。期望用于栅极电介质的高介电常数(k值)可用于减小MOS器件的栅极泄漏电流并且增加MOS器件的开关速度。当在衬底和高k介电层之间使用过渡氧化物时，当经受施加场时，所得的膜可能表现出不可靠的电压阈值(Vt)。由于具有约3.9的k值的传统的氧化硅不能满足这种要求，因此越来越多地使用高k介电材料。

发明内容

本发明的实施例提供了一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：在衬底上方形成第一氧化铪层；在所述第一氧化铪层上方形成钛层；以及在所述钛层上方形成第二氧化铪层。

本发明的另一实施例提供了一种制造高k介电结构的方法，所述方法包括形成设置在第一氧化铪层和第二氧化铪层之间的氧化铪钛层。

本发明的又一实施例提供了一种高k介电结构，包括：衬底；第一氧化铪层，位于所述衬底上方；氧化铪钛层，位于所述第一氧化铪层上方；以及第二氧化铪层，位于所述氧化铪钛层上方。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。

图1代表性地示出根据实施例的高k介电器件结构的形成。

图2代表性地示出根据实施例的用于形成高k介电器件结构的前体结构。

图3A代表性地示出根据实施例的由图2的前体结构形成的高k介电器件结构。

图3B代表性地示出根据另一实施例的由图2的前体结构形成的高k介电器件结构。

图4A是截面图并且图4B是四分之三的等轴视图，两者均代表性地示出根据实施例的高k介电器件结构。

图5A是截面图并且图5B是四分之三的等轴视图，两者均代表性地示出根据另一实施例的高k介电器件结构。

图6A是截面图并且图6B是四分之三的等轴视图，两者均代表性地示出根据又一实施例的高k介电器件结构。

图7代表性地示出根据实施例的形成高k介电器件结构的方法。

图8代表性地示出根据实施例的具有包括高k介电器件结构的栅极电介质的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。