[发明专利]用于半导体装置制造的衬底处理方法

说明书

提供一种去除氧化物层的方法。金属层沉积在形成于锗衬底的顶表面处的氧化物层上。金属氧化物层沉积在所述金属层上。所述金属氧化物层包括与所述金属层相同的金属材料。所述金属层和所述氧化物层反应并且与所述金属氧化物层组合以在退火处理期间形成介电层。在所述退火处理期间，所述氧化物层与所述金属层反应并且被去除。

技术领域

本公开大体上涉及半导体装置制造，并且更具体来说涉及用于半导体装置制造的衬底处理方法。

背景技术

半导体装置通常可见于大范围的电子产品中--从缝纫机到洗衣机，从汽车到蜂窝电话等。随着技术发展，预期这些半导体装置会减小尺寸和成本，而性能提高。然而，传统硅(Si)基互补金属氧化物半导体(CMOS)技术不可能无限度地持续驱动半导体装置性能。在追求更先进的半导体装置性能的过程中，锗(Ge)基CMOS已经获得青睐。锗基CMOS半导体装置的一个方面为相比于硅基CMOS装置，电子和空穴的流动性增大。增大的流动性可使锗基CMOS继续改进半导体装置性能。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种方法，包括：

在氧化物层上沉积第一金属层，所述氧化物层形成于锗衬底的顶表面处；

在所述第一金属层上沉积第一金属氧化物层，所述第一金属氧化物层包括与所述第一金属层相同的金属材料；以及

在第一退火处理期间，将所述第一金属层连同所述氧化物层与所述第一金属氧化物层组合以形成介电层。

在一个或多个实施例中，所述氧化物层与所述第一金属层反应以在所述第一退火处理期间去除所述氧化物层。

在一个或多个实施例中，所述第一金属层通过原子层沉积(ALD)处理进行沉积。

在一个或多个实施例中，所述第一金属层的厚度为10埃或更小。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括在所述介电层上沉积栅极材料层，并且图案化所述栅极材料层以形成晶体管栅极和栅极电介质，所述栅极电介质包括所述介电层的一部分。

在一个或多个实施例中，所述栅极材料包括钛材料。

在一个或多个实施例中，所述第一金属层包括铪(Hf)材料并且所述第一金属氧化物层包括铪材料。

在一个或多个实施例中，所述第一金属氧化物层的厚度为100埃或更小。

在一个或多个实施例中，形成于锗衬底的顶表面处的所述氧化物层被表征为锗氧化物(GeO_X)层。

根据本发明的第二方面，提供一种方法，包括：

在锗氧化物(GeO_X)层上沉积金属层，所述锗氧化物层形成于锗衬底的顶表面处；

在第一退火处理期间，组合所述金属层和所述锗氧化物层以形成第一金属氧化物层；

在所述第一金属氧化物层上沉积第二金属氧化物层，所述第二金属氧化物层包括与所述第一金属氧化物层相同的金属材料；以及

在第二退火处理期间，由所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层形成高K介电层。

在一个或多个实施例中，在所述第一退火处理之后所述锗氧化物层不再留存。

在一个或多个实施例中，所述金属层和所述第二金属氧化物层各自包括铪(Hf)材料。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括：

在所述高K介电层上沉积栅极材料层；

图案化所述栅极材料层以形成晶体管栅极和高K栅极电介质，所述高K栅极电介质包括所述高K介电层的一部分；以及