[发明专利]高介电常数介电层、其制造方法及执行该方法的设备

权利要求书

1.一种高介电常数介电层，是形成于半导体元件内，所述高介电常数介电层包含：

M层原子层沉积薄膜，是依序形成于所述半导体元件的材料层上，每一层原子层沉积薄膜是由氧化物且通过原子层沉积制程所形成，M是大于1的整数，其中所述M层原子层沉积薄膜中的N层选定的薄膜，于所述原子层沉积制程期间或之后，执行非反应性气体等离子体轰击，以对所述N层选定的薄膜产生退火的效果，以降低所述N层选定的薄膜的缺陷密度，N是自然数且小于或等于M。

2.根据权利要求1所述的高介电常数介电层，其中所述氧化物是选自由HfO₂、ZrO₂、Al₂O₃、La₂O₃、SiO₂、TiO₂以及Y₂O₃所组成的群组中的其一。

3.根据权利要求2所述的高介电常数介电层，其中所述高介电常数介电层在其电容等效厚度CET小于2nm时，具有小于1×10^-4A/cm²的漏电流密度。

4.一种制造高介电常数介电层于半导体元件内的方法，所述方法包含下列步骤：

通过原子层沉积制程，依序形成氧化物的M层原子层沉积薄膜于所述半导体元件的材料层上，其中M是大于1的整数；以及

针对所述M层原子层沉积薄膜中的N层选定的薄膜，于所述原子层沉积制程期间或之后，执行非反应性气体等离子体轰击，以对所述N层选定的薄膜产生退火的效果，以降低所述N层选定的薄膜的缺陷密度，即完成所述高介电常数介电层，其中N是自然数且小于或等于M。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述氧化物是选自由HfO₂、ZrO₂、Al₂O₃、La₂O₃、SiO₂、TiO₂以及Y₂O₃所组成的群组中的其一。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述高介电常数介电层在其电容等效厚度CET小于2nm时，具有小于1×10^-4A/cm²的漏电流密度。

7.根据权利要求6所述的方法，其中用以产生所述非反应性气体等离子体的惰性气体是选自由Ar、He、Ne、He/Ar、He/N₂以及He/Ne所组成的群组中的其一。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述非反应性气体等离子体的流量范围从1sccm至1000sccm。