[发明专利]高K介质层修复方法

说明书

本发明公开了一种高K介质层修复方法，包括以下步骤：提供一衬底；在衬底上生长超薄界面层；在超薄界面层上沉积高K介质层；在预设温度下采用等离子氧化修复高K介质层；所述预设温度小于500摄氏度。本发明相对传统的高温快速热退火工艺，通过低温等离子氧化方法，低温能避免介质层内部分子热运动加剧，避免由于氧进入到界面处造成的界面层增厚度加。使界面形貌符合设计要求，避免影响器件性能；另一方面，低温环境下HfO₂会保持无定形状态，不会发生晶化。本发明不仅可以对HfO₂进行充分修复，同时可以防止界面层变厚和HfO₂发生晶化现象，从而提升器件性能。

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种高K介质层修复方法。

背景技术

随着器件尺寸按摩尔定律要求不断缩小，栅极介质的厚度不断减薄，但栅极的漏电流也随之增大。为解决栅极漏电问题，急需采用一种高K介质取代SiO₂/SiON,这样可以在降低等效二氧化硅绝缘厚度(EOT)的同时，得到较大的栅极介质物理厚度，从而降低栅极漏电流。目前，高K介质材料氧化铪(HfO₂)是代替SiO₂/SiON较好选择之一。

高K介质层HfO₂主要通过原子层沉积的方式形成,由于HfO₂层存在氧空位缺陷，随后对其进行高温后沉积退火处理对其进行修复。高温后沉积退火可以填补介质层中的氧空位，减少介质层中的缺陷。但是，由于后沉积退火温度较高(大于等于650摄氏度)，一方面，介质层内部分子热运动加剧，导致外部环境中的氧在修复HfO₂氧空位的同时，也会进入到界面处，使界面层(Interfacial layer)厚度增加，界面态变差，影响器件性能；另一方面，高温环境下HfO₂会由沉积的无定形状态转变为单斜晶相，发生晶化，导致漏电流增加。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明要解决的技术问题是提供一种能避免界面层变厚和HfO₂发生晶化现象的高K介质层修复方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的高K介质层修复方法，包括以下步骤：

S1，提供一衬底；

S2，在衬底上生长超薄界面层；

S3，在超薄界面层上沉积高K介质层；

S4，在预设温度下采用等离子氧化修复高K介质层；

其中，所述预设温度小于500摄氏度。

可选择的，进一步改进所述的高K介质层修复方法，所述衬底为硅衬底。

可选择的，进一步改进所述的高K介质层修复方法，所述超薄界面层厚度范围为5埃～10埃。

可选择的，进一步改进所述的高K介质层修复方法，所述超薄界面层采用原位水蒸气氧化法或化学氧化法形成。

可选择的，进一步改进所述的高K介质层修复方法，所述高K介质层采用原子层沉积法形成，沉积采用的前驱体为四氯化铪。

可选择的，进一步改进所述的高K介质层修复方法，所述高K介质层是氧化铪。

可选择的，进一步改进所述的高K介质层修复方法，所述高K介质层厚度范围为10埃～40埃。

可选择的，进一步改进所述的高K介质层修复方法，所述高K介质层厚度为20埃。