專(zhuān)利名稱(chēng)：形成、處理高k柵介質(zhì)層的方法及形成晶體管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及形成、處理高K柵介質(zhì)層的方法及形成晶 體管的方法。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)80年代以來(lái)，CMOS集成電路的快速發(fā)展促進(jìn)了硅基微電子工業(yè)的發(fā)展，而 CMOS集成電路的快速發(fā)展又是得益于其電路基本單元——場(chǎng)效應(yīng)管尺寸的縮小。場(chǎng)效應(yīng)管 尺寸縮小的關(guān)鍵因素就是作為柵介質(zhì)層的二氧化硅(Si02)膜厚的減小。二氧化硅的作用 是隔離柵極和半導(dǎo)體襯底硅通道，作為柵介質(zhì)層，二氧化硅熱和電學(xué)穩(wěn)定性好、電隔離性能 好等。但是隨著器件尺寸的不斷縮小，二氧化硅的厚度被要求減到2nm以下，隨之產(chǎn)生了很 多問(wèn)題，如(l)漏電流的增加；(2)雜質(zhì)擴(kuò)散，柵極、二氧化硅和半導(dǎo)體襯底之間存在雜質(zhì) 的濃度梯度，所以雜質(zhì)會(huì)從柵極中擴(kuò)散到半導(dǎo)體襯底中或者固定在二氧化硅中，影響器件 的閾值電壓，從而影響器件的性能。 因此，業(yè)界不斷尋求一種新的柵介質(zhì)層來(lái)替代二氧化硅。為了保持柵介質(zhì)層的電 容不變，新的柵介質(zhì)層的介電常數(shù)必須比二氧化硅大，而且柵介質(zhì)層的介電常數(shù)越大，膜層 厚度就可以越大，從而可以更好地減小漏電流和雜質(zhì)擴(kuò)散。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)用高介電常 數(shù)(高K)材料作為柵介質(zhì)層，具有非常好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，能獲得更小的漏電流。
形成包含高K柵介質(zhì)層的晶體管具體工藝如圖l至圖4所示。參考圖l，提供半 導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100中形成有隔離結(jié)構(gòu)101，隔離結(jié)構(gòu)101之間的區(qū)域?yàn)橛?源區(qū)102 ;在有源區(qū)102的半導(dǎo)體襯底100中摻雜離子，形成摻雜阱103 ;在有源區(qū)102的 半導(dǎo)體襯底100上依次形成緩沖層107和高K柵介質(zhì)層104，其中，緩沖層107的材料為二 氧化硅，其作用為使高K柵介質(zhì)層104與半導(dǎo)體襯底100更好的粘附結(jié)合，所述高K柵介質(zhì) 層104的材料包括氧化鉿、氧化鉿硅、氮氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化 鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦、氧化鋁等；然后，對(duì)半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行快速熱處理 (RTA)，以修復(fù)高K柵介質(zhì)層104中的缺陷，所述快速熱處理時(shí)間為幾十秒。
如圖2所示，在高K柵介質(zhì)層104上形成阻擋層109，所述阻擋層109的材料為氮 化鈦，用于防止高K材料擴(kuò)散至后續(xù)形成的柵極中；在阻擋層109上形成金屬層；刻蝕金屬 層、阻擋層109、高K柵介質(zhì)層104和緩沖層107至露出半導(dǎo)體襯底IOO，形成柵極105，所述 刻蝕后的緩沖層107、高K柵介質(zhì)層104、阻擋層109與柵極105構(gòu)成柵極結(jié)構(gòu)106。
如圖3所示，繼續(xù)以柵極結(jié)構(gòu)106為掩模，進(jìn)行離子注入，在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形 成源/漏極延伸區(qū)110。 如圖4所示，在柵極結(jié)構(gòu)106兩側(cè)形成側(cè)墻112 ;以側(cè)墻112及柵極結(jié)構(gòu)106為掩 模，在柵極結(jié)構(gòu)106兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100中進(jìn)行離子注入，形成源/漏極114。最后，對(duì)半 導(dǎo)體襯底100進(jìn)行退火，使注入的各種離子擴(kuò)散均勻。 在中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)200510029146還可以發(fā)現(xiàn)更多與上述技術(shù)方案相關(guān)的信息。
現(xiàn)有形成高K柵介質(zhì)層后，需要對(duì)其進(jìn)行熱處理，以修復(fù)其中的缺陷，由于快速熱
4處理的時(shí)間較長(zhǎng)，使半導(dǎo)體器件的熱預(yù)算提高，并且會(huì)使高K柵介質(zhì)層內(nèi)產(chǎn)生局部晶化，導(dǎo) 致漏電流的產(chǎn)生。 另外，在形成緩沖層之前，由于半導(dǎo)體襯底暴露于空氣中，表面很容易被氧化，形 成一層3埃 5埃的原生氧化層，這層原生氧化層由于是自然氧化的，因此其均勻性和致密 性不好，從而會(huì)影響后續(xù)形成的緩沖層及高K柵介質(zhì)層的質(zhì)量，進(jìn)而影響半導(dǎo)體器件的性

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種形成、處理高K柵介質(zhì)層的方法及形成晶體管的方 法，防止高熱預(yù)算及漏電流。 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種形成高K柵介質(zhì)層的方法，包括提供半導(dǎo)體襯 底；對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行激光熱處理并通入氧氣或氧氣和氮?dú)饣旌蠚怏w，形成緩沖層；在緩 沖層上形成高K柵介質(zhì)層。 可選的，所述激光為脈沖激光。所述脈沖激光的脈沖周期為1微秒 1毫秒。單 次脈沖激光處理半導(dǎo)體襯底所用時(shí)間為1納秒 1微秒。激光射至半導(dǎo)體襯底上使半導(dǎo)體 襯底的溫度達(dá)到1000°C 1400°C。所述激光功率為lX104W/cm2 lX107W/cm2。
可選的，所述緩沖層材料為二氧化硅或氮氧化硅。所述緩沖層的厚度為5埃 10埃。 可選的，形成高K柵介質(zhì)層的方法為單原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法。所述高K 柵介質(zhì)層的材料為氧化鉿、氧化鉿硅、氮氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化 鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化鋁。 本發(fā)明提供一種處理高K柵介質(zhì)層的方法，包括提供半導(dǎo)體襯底；對(duì)半導(dǎo)體襯底 進(jìn)行激光熱處理并通入氧氣或氧氣和氮?dú)饣旌蠚怏w，形成緩沖層；在緩沖層上形成高K柵 介質(zhì)層后，對(duì)高K柵介質(zhì)層進(jìn)行激光熱處理。 可選的，所述激光為脈沖激光。所述脈沖激光的脈沖周期為1微秒 1毫秒。單 次脈沖激光處理半導(dǎo)體襯底所用時(shí)間為1納秒 1微秒。激光射至半導(dǎo)體襯底上使半導(dǎo)體 襯底的溫度達(dá)到1000°C 1400°C。所述激光功率為lX104W/cm2 lX107W/cm2。
可選的，形成高K柵介質(zhì)層的方法為單原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法。所述高K 柵介質(zhì)層的材料為氧化鉿、氧化鉿硅、氮氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化 鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化鋁。 可選的，在對(duì)高K柵介質(zhì)層進(jìn)行激光熱處理之前或之后，還包括，在高K柵介質(zhì)層 上形成阻擋層。所述阻擋層的材料為氮化鈦。形成阻擋層的方法為單原子層沉積法或化學(xué) 氣相沉積法。 本發(fā)明提供一種形成晶體管的方法，包括提供半導(dǎo)體襯底；對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行 激光熱處理并通入氧氣或氧氣和氮?dú)饣旌蠚怏w，形成緩沖層；在緩沖層上形成高K柵介質(zhì) 層后，對(duì)高K柵介質(zhì)層進(jìn)行激光熱處理；在高K柵介質(zhì)層上形成金屬層；刻蝕金屬層、高K柵 介質(zhì)層和緩沖層，形成柵極結(jié)構(gòu)；在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源極和漏極。
可選的，所述激光為脈沖激光。所述脈沖激光的脈沖周期為1微秒 1毫秒。單 次脈沖激光處理半導(dǎo)體襯底所用時(shí)間為1納秒 1微秒。激光射至半導(dǎo)體襯底上使半導(dǎo)體襯底的溫度達(dá)到1000°C 1400°C。所述激光功率為lX104W/cm2 lX107W/cm2。 可選的，所述緩沖層材料為二氧化硅或氮氧化硅。所述緩沖層的厚度為5埃 10埃。 可選的，形成高K柵介質(zhì)層的方法為單原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法。所述高K 柵介質(zhì)層的材料為氧化鉿、氧化鉿硅、氮氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化 鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化鋁。 可選的，在對(duì)高K柵介質(zhì)層進(jìn)行激光熱處理之前或之后，還包括，在高K柵介質(zhì)層 上形成阻擋層。所述阻擋層的材料為氮化鈦。形成阻擋層的方法為單原子層沉積法或化學(xué) 氣相沉積法。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)用激光對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理，由于激 光照射時(shí)間短及強(qiáng)度高的特性，能使半導(dǎo)體襯底上自然氧化的原生氧化層晶格結(jié)構(gòu)調(diào)整， 致密性及均勻性提高，進(jìn)而提高了后續(xù)緩沖層及柵介質(zhì)層的質(zhì)量，使半導(dǎo)體器件的性能提高。 用激光熱處理高K柵介質(zhì)層，不但能修復(fù)高K柵介質(zhì)層的缺陷，而且由于激光熱處 理所需時(shí)間短，降低了半導(dǎo)體器件的熱預(yù)算，改善了高K柵介質(zhì)層中局部晶化的情況，進(jìn)而 減小了漏電流的產(chǎn)生。


圖1至圖4是現(xiàn)有形成包含高K柵介質(zhì)層晶體管的示意圖； 圖5是本發(fā)明形成高K介質(zhì)層的具體實(shí)施方式
流程圖； 圖6至圖7是本發(fā)明形成高K介質(zhì)層的實(shí)施例示意圖； 圖8是本發(fā)明處理高K介質(zhì)層的具體實(shí)施方式
流程圖； 圖9至圖IO是本發(fā)明處理高K介質(zhì)層的第一實(shí)施例示意圖； 圖11至圖12是本發(fā)明處理高K介質(zhì)層的第二實(shí)施例示意圖； 圖13是本發(fā)明形成晶體管的具體實(shí)施方式
流程圖； 圖14至圖18是本發(fā)明形成晶體管的第一實(shí)施例示意圖； 圖19至圖22是本發(fā)明形成晶體管的第二實(shí)施例示意圖； 圖23是本發(fā)明所使用的脈沖激光示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明用激光對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理，由于激光照射時(shí)間短及強(qiáng)度高的特性，
能使半導(dǎo)體襯底上自然氧化的原生氧化層晶格結(jié)構(gòu)調(diào)整，致密性及均勻性提高，進(jìn)而提高
了后續(xù)緩沖層及柵介質(zhì)層的質(zhì)量，提高了半導(dǎo)體器件的性能。另外，用激光熱處理高K柵介
質(zhì)層，不但能修復(fù)高K柵介質(zhì)層的缺陷，而且由于激光熱處理所需時(shí)間短，降低了半導(dǎo)體器
件的熱預(yù)算，改善了高K柵介質(zhì)層中局部晶化的情況，進(jìn)而減小了漏電流的產(chǎn)生。 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明
的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。 圖5是本發(fā)明形成高K介質(zhì)層的具體實(shí)施方式
流程圖。如圖5所示，執(zhí)行步驟 S201，提供半導(dǎo)體襯底；執(zhí)行步驟S202，對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行激光熱處理并通入氧氣或氧氣
6和氮?dú)饣旌蠚怏w，形成緩沖層；執(zhí)行步驟S203，在緩沖層上形成高K柵介質(zhì)層。
圖6至圖7是本發(fā)明形成高K介質(zhì)層的實(shí)施例示意圖。如圖6所示，提供半導(dǎo)體 襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200較好的是半導(dǎo)體硅，還可能是絕緣體上硅、硅鍺等半導(dǎo)體材 料。此半導(dǎo)體襯底200上包含隔離結(jié)構(gòu)201，以隔離出有源區(qū)202 ;接著，于半導(dǎo)體襯底200 內(nèi)注入摻雜離子，形成摻雜區(qū)203。 通常情況下，半導(dǎo)體襯底200的表面會(huì)吸附有油脂或金屬等雜質(zhì)，因此，在半導(dǎo)體 襯底200上形成膜層之前，需要對(duì)半導(dǎo)體襯底200進(jìn)行清洗。清洗工藝可以采用現(xiàn)有技術(shù) 的任何常規(guī)工藝，本實(shí)施例給出一種可供選擇的清洗半導(dǎo)體襯底的實(shí)施工藝先用堿性溶 液，例如NH4OH、H202和H20混合溶液清洗半導(dǎo)體襯底200的時(shí)間300秒，去除有機(jī)物和微粒 等雜質(zhì)；然后，再用酸性溶液，如HC1、 H202和H20混合溶液清洗半導(dǎo)體襯底200的時(shí)間300 秒，以去除金屬和氫氧化物等雜質(zhì)。 由于半導(dǎo)體襯底200暴露于空氣中，表面很容易被氧化，形成一層3埃 5埃的原
生氧化層，這層原生氧化層由于是自然氧化的，因此其均勻性和致密性不好。 因此，在清洗以后，為使半導(dǎo)體襯底200表面形成的原生氧化層的厚度盡可能小，
應(yīng)將半導(dǎo)體襯底200放入真空反應(yīng)室中，然后，向半導(dǎo)體襯底照射激光205，并且在照射的
過(guò)程中，同時(shí)通入氧氣，在半導(dǎo)體襯底200表面形成厚度為5埃 10埃的緩沖層204，所述
緩沖層204的材料為二氧化硅。 本實(shí)施例中，通入氧氣時(shí)反應(yīng)室的壓力為0. 5托 5托(1托=133. 32帕斯卡)。 其它實(shí)施例中，同時(shí)通入氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w，形成緩沖層204，所述緩沖層204的材料 為氮氧化硅。 本實(shí)施例中，如圖23所示，所述激光205是脈沖激光，所述脈沖激光的脈沖周期T2 為1微秒 1毫秒。所述激光205功率為1 X 104W/cm2 1 X 107W/cm2。單次脈沖激光205 處理半導(dǎo)體襯底200所用時(shí)間Tl為1納秒 1微秒。激光205射至半導(dǎo)體襯底200上使 半導(dǎo)體襯底200的溫度達(dá)到1000°C 1400°C。激光205處理半導(dǎo)體襯底200的總時(shí)間T3 為1毫秒 100毫秒。 由于激光照射時(shí)間短及強(qiáng)度高，能使半導(dǎo)體襯底200上自然氧化的原生氧化層晶 格結(jié)構(gòu)調(diào)整，致密性及均勻性提高，進(jìn)而提高了后續(xù)緩沖層及柵介質(zhì)層的質(zhì)量，提高了半導(dǎo) 體器件的質(zhì)量。 單次脈沖激光熱處理半導(dǎo)體襯底200所需時(shí)間小于等于1微秒，并在熱處理半導(dǎo) 體襯底200的同時(shí)通入氧氣氧化半導(dǎo)體襯底200，那么氧化半導(dǎo)體襯底200的時(shí)間也小于 等于1微秒。由于氧化時(shí)間短，激光功率高，溫度接近硅的融點(diǎn)，晶格結(jié)構(gòu)快速調(diào)整位置，避 免缺陷成長(zhǎng)；因此，形成高密度與高質(zhì)量的緩沖層204，降低了形成緩沖層204的氧化速率。 使緩沖層204的形成速率比較容易控制，從而使緩沖層204的厚度比較容易控制，以形成厚 度在20埃以下的高品質(zhì)緩沖層204。 —種具體的實(shí)施工藝當(dāng)激光205的脈沖周期T2為100微秒 400微秒，采用激光 強(qiáng)度為1 X 105W/cm2 1 X 10,/ 112、單次脈沖激光照射半導(dǎo)體襯底200的時(shí)間為10納秒 100納秒時(shí)，脈沖激光205處理半導(dǎo)體襯底200的總時(shí)間T3為1毫秒 10毫秒，此時(shí)半導(dǎo) 體襯底200的溫度可達(dá)到1200°C 1300°C ;這時(shí)將反應(yīng)室壓力設(shè)定為2托 4托時(shí)，形成 的緩沖層204的厚度為5埃 8埃。
而另一具體的實(shí)施工藝當(dāng)激光205的脈沖周期T2為200微秒 500微秒，采用 激光強(qiáng)度為1 X 105W/cm2 1 X 10,/0112、照射半導(dǎo)體襯底200的時(shí)間為6納秒 50納秒時(shí)， 脈沖激光205處理半導(dǎo)體襯底200的總時(shí)間T3為10毫秒 100毫秒，此時(shí)半導(dǎo)體襯底200 的溫度可達(dá)到1100°C 120(TC;這時(shí)將反應(yīng)室壓力設(shè)定為l托 3托時(shí)，形成的緩沖層204 的厚度為7埃 10埃。 如圖7所示，用單原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法在緩沖層204上形成厚度為10 埃 30埃的高K柵介質(zhì)層206，所述高K柵介質(zhì)層206的材料為氧化鉿、氧化鉿硅、氮氧化 鉿硅、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化 鋁等。高K柵介質(zhì)層206具有非常好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，能獲得更小的漏電流以及減 小雜質(zhì)擴(kuò)散。 圖8是本發(fā)明處理高K介質(zhì)層的具體實(shí)施方式
流程圖。如圖8所示，執(zhí)行步驟 S301，提供半導(dǎo)體襯底；執(zhí)行步驟S302，對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行激光熱處理并通入氧氣或氧氣 和氮?dú)饣旌蠚怏w，形成緩沖層；執(zhí)行步驟S303，在緩沖層上形成高K柵介質(zhì)層后，對(duì)高K柵 介質(zhì)層進(jìn)行激光熱處理。 圖9至圖IO是本發(fā)明處理高K介質(zhì)層的第一實(shí)施例示意圖。如圖9所示，提供半 導(dǎo)體襯底300，此半導(dǎo)體襯底300上包含隔離結(jié)構(gòu)301，以隔離出有源區(qū)302 ;接著，于半導(dǎo) 體襯底300內(nèi)注入摻雜離子，形成摻雜區(qū)303。 先用堿性溶液，例如NH4OH、 H202和H20混合溶液清洗半導(dǎo)體襯底300的時(shí)間300 秒，去除有機(jī)物和微粒等雜質(zhì)；然后，再用酸性溶液，如HC1、H202和H20混合溶液清洗半導(dǎo)體 襯底300的時(shí)間300秒，以去除金屬和氫氧化物等雜質(zhì)。 由于半導(dǎo)體襯底300暴露于空氣中，表面很容易被氧化，形成一層3埃 5埃的原 生氧化層，這層原生氧化層由于是自然氧化的，因此其均勻性和致密性不好。為改善原生氧 化層的質(zhì)量，將半導(dǎo)體襯底300放入真空反應(yīng)室中，然后，向半導(dǎo)體襯底300照射激光305， 并且在照射的過(guò)程中，同時(shí)通入氧氣，在半導(dǎo)體襯底300表面形成厚度為5埃 10埃的緩 沖層304，所述緩沖層304的材料為二氧化硅。由于原生氧化層的致密性和均勻性得到了改 善，使緩沖層304的均勻性和致密性也得到了提高。 本實(shí)施例中，通入氧氣時(shí)反應(yīng)室的壓力為0. 5托 5托(1托=133. 32帕斯卡)。 其它實(shí)施例中，同時(shí)通入氮?dú)夂脱鯕饣旌蠚怏w，形成緩沖層304，所述緩沖層304的材料為 氮氧化硅。 本實(shí)施例中，如圖23所示，所述激光305是脈沖激光，所述脈沖激光的脈沖周期T2 為1微秒 1毫秒。所述激光305功率為1 X 104W/cm2 1 X 107W/cm2。單次脈沖激光305 處理半導(dǎo)體襯底300所用時(shí)間Tl為1納秒 1微秒。激光305射至半導(dǎo)體襯底300上使 半導(dǎo)體襯底300的溫度達(dá)到1000°C 1400°C。激光305處理半導(dǎo)體襯底300的總時(shí)間T3 為1毫秒 100毫秒。 —種具體的實(shí)施工藝當(dāng)激光305的脈沖周期T2為100微秒 400微秒，采用激光 強(qiáng)度為1 X 105W/cm2 1 X 10,/ 112、單次脈沖激光照射半導(dǎo)體襯底300的時(shí)間為10納秒 100納秒時(shí)，脈沖激光305處理半導(dǎo)體襯底300的總時(shí)間T3為1毫秒 10毫秒，此時(shí)半導(dǎo) 體襯底300的溫度可達(dá)到1200°C 1300°C ;這時(shí)將反應(yīng)室壓力設(shè)定為2托 4托時(shí)，形成 的緩沖層304的厚度為5埃 8埃。
而另一具體的實(shí)施工藝當(dāng)激光305的脈沖周期T2為200微秒 500微秒，采用 激光強(qiáng)度為1 X 105W/cm2 1 X 10,/0112、照射半導(dǎo)體襯底300的時(shí)間為6納秒 50納秒時(shí)， 脈沖激光305處理半導(dǎo)體襯底300的總時(shí)間T3為10毫秒 100毫秒，此時(shí)半導(dǎo)體襯底300 的溫度可達(dá)到1100°C 120(TC;這時(shí)將反應(yīng)室壓力設(shè)定為l托 3托時(shí)，形成的緩沖層304 的厚度為7埃 10埃。 如圖10所示，用單原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法在緩沖層304上形成厚度為10 埃 30埃的高K柵介質(zhì)層306，高K柵介質(zhì)層306具有非常好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，能獲 得更小的漏電流以及減小雜質(zhì)擴(kuò)散。 由于在形成高K柵介質(zhì)層306時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生各種缺陷，因此，將形成有高K柵 介質(zhì)層306的半導(dǎo)體襯底300放入真空腔室內(nèi)，對(duì)高K柵介質(zhì)層306表面進(jìn)行激光307照 射，以修復(fù)其中的缺陷。 在對(duì)高K柵介質(zhì)層306激光熱處理完以后，在高K柵介質(zhì)層306上形成以氮化鈦
作為材料的阻擋層，以防止高K柵介質(zhì)層306擴(kuò)散至后續(xù)形成的柵極中。 本實(shí)施例中，高K柵介質(zhì)層306的材料為氧化鉿、氧化鉿硅、氮氧化鉿硅、氧化鑭、
氧化鋯、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化鋁等。 本實(shí)施例中，如圖23所示，所述激光307是脈沖激光，所述脈沖激光的脈沖周期T2
為1微秒 1毫秒。所述激光307功率為1 X 104W/cm2 1 X 107W/cm2。單次脈沖激光307
處理高K柵介質(zhì)層306所用時(shí)間Tl為1納秒 1微秒。激光307射至高K柵介質(zhì)層306
上使高K柵介質(zhì)層306的溫度達(dá)到1000°C 1400°C。激光307處理高K柵介質(zhì)層306的
總時(shí)間T3為1毫秒 100毫秒。 —種具體的實(shí)施工藝當(dāng)激光307的脈沖周期T2為100微秒 400微秒，采用激 光強(qiáng)度為1 X 105W/cm2 1 X 10,/0112、單次脈沖激光照射高K柵介質(zhì)層306的時(shí)間為10納 秒 100納秒時(shí)，脈沖激光307處理高K柵介質(zhì)層306的總時(shí)間T3為1毫秒 10毫秒，此 時(shí)高K柵介質(zhì)層306的溫度可達(dá)到1200°C 1300°C。 而另一具體的實(shí)施工藝當(dāng)激光307的脈沖周期T2為200微秒 500微秒，采用 激光強(qiáng)度為1 X 105W/cm2 1 X 10,/0112、照射高K柵介質(zhì)層306的時(shí)間為6納秒 50納秒 時(shí)，脈沖激光307處理高K柵介質(zhì)層306的總時(shí)間T3為10毫秒 100毫秒，此時(shí)高K柵介 質(zhì)層306的溫度可達(dá)到1100°C 1200°C。 由于激光307熱處理所需時(shí)間短，降低了半導(dǎo)體器件的熱預(yù)算，改善了高K柵介質(zhì) 層306中局部晶化的情況，進(jìn)而減小了漏電流的產(chǎn)生。 圖11至圖12是本發(fā)明處理高K介質(zhì)層的第二實(shí)施例示意圖。如圖ll所示，提供 半導(dǎo)體襯底300，此半導(dǎo)體襯底300上包含隔離結(jié)構(gòu)301，以隔離出有源區(qū)302 ;接著，于半 導(dǎo)體襯底300內(nèi)注入摻雜離子，形成摻雜區(qū)303。 然后，先用堿性溶液去除半導(dǎo)體襯底300表面的有機(jī)物和微粒等雜質(zhì)；再用酸性 溶液去除半導(dǎo)體襯底300表面的金屬和氫氧化物等雜質(zhì)。 由于半導(dǎo)體襯底300表面形成有一層原生氧化層，這層原生氧化層由于是自然氧 化的，因此其均勻性和致密性不好。為改善原生氧化層的質(zhì)量，將半導(dǎo)體襯底300放入真空 反應(yīng)室中，然后，向半導(dǎo)體襯底300照射激光305，并且在照射的過(guò)程中，同時(shí)通入氧氣，在 半導(dǎo)體襯底300表面形成厚度為5埃20埃的緩沖層304，所述緩沖層304的材料為二氧化
9硅。由于原生氧化層的致密性和均勻性得到了改善，使緩沖層304的均勻性和致密性也得 到了提高。 本實(shí)施例中，如圖23所示，所述激光305是脈沖激光，所述脈沖激光的脈沖周期T2 為1微秒 1毫秒。所述激光305功率為1 X 104W/cm2 1 X 107W/cm2。單次脈沖激光305 處理半導(dǎo)體襯底300所用時(shí)間Tl為1納秒 1微秒。激光305射至半導(dǎo)體襯底300上使 半導(dǎo)體襯底300的溫度達(dá)到1000°C 1400°C。激光305處理半導(dǎo)體襯底300的總時(shí)間T3 為1毫秒 100毫秒。 本實(shí)施例中，通入氧氣時(shí)反應(yīng)室的壓力為O. 5托 5托(1托=133. 32帕斯卡)。 其它實(shí)施例中，同時(shí)通入氮?dú)夂脱鯕饣旌蠚怏w，形成緩沖層304，所述緩沖層304的材料為 氮氧化硅。 如圖12所示，用單原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法在緩沖層304上形成厚度為10 埃 30埃的高K柵介質(zhì)層306，高K柵介質(zhì)層306具有非常好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，能獲 得更小的漏電流以及減小雜質(zhì)擴(kuò)散。然后，用單原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法在高K柵 介質(zhì)層306上形成厚度為10埃 20埃的阻擋層308，所述阻擋層308的材料為氮化鈦等。
由于在形成高K柵介質(zhì)層306時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生各種缺陷。因此，在形成阻擋層 308后，將半導(dǎo)體襯底300放入真空腔室內(nèi)，用激光309通過(guò)阻擋層308照射至高K柵介質(zhì) 層306，以修復(fù)其中的缺陷。 本實(shí)施例中，高K柵介質(zhì)層306的材料為氧化鉿、氧化鉿硅、氮氧化鉿硅、氧化鑭、 氧化鋯、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化鋁等。
本實(shí)施例中，所述激光309是脈沖激光，所述脈沖激光的脈沖周期T2為1微秒 1毫秒。所述激光309功率為1 X 104W/cm2 1 X 107W/cm2。單次脈沖激光309處理高K柵 介質(zhì)層306所用時(shí)間Tl為1納秒 1微秒。激光309射至高K柵介質(zhì)層306上使高K柵 介質(zhì)層306的溫度達(dá)到1000°C 1400°C 。激光309處理高K柵介質(zhì)層306的總時(shí)間T3為 1毫秒 100毫秒。 由于激光309熱處理所需時(shí)間短，降低了半導(dǎo)體器件的熱預(yù)算，改善了高K柵介質(zhì) 層306中局部晶化的情況，進(jìn)而減小了漏電流的產(chǎn)生。 圖13是本發(fā)明形成晶體管的具體實(shí)施方式
流程圖。如圖13所示，執(zhí)行步驟S401， 提供半導(dǎo)體襯底；執(zhí)行步驟S402，對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行激光熱處理并通入氧氣或氧氣和氮?dú)?混合氣體，形成緩沖層；執(zhí)行步驟S403，在緩沖層上形成高K柵介質(zhì)層后，對(duì)高K柵介質(zhì)層 進(jìn)行激光熱處理；執(zhí)行步驟S404，在高K柵介質(zhì)層上形成金屬層；執(zhí)行步驟S405，刻蝕金屬 層、高K柵介質(zhì)層和緩沖層，形成柵極結(jié)構(gòu)；執(zhí)行步驟S406，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底 內(nèi)形成源極和漏極。 圖14至圖18是本發(fā)明形成晶體管的第一實(shí)施例示意圖。如圖14所示，提供半導(dǎo) 體襯底400，所述半導(dǎo)體襯底400較好的是半導(dǎo)體硅，還可能是絕緣體上硅、硅鍺等半導(dǎo)體 材料。此半導(dǎo)體襯底400上包含隔離結(jié)構(gòu)401，以隔離出有源區(qū)402 ;接著，于半導(dǎo)體襯底 400內(nèi)注入摻雜離子，形成摻雜區(qū)403。 通常情況下，半導(dǎo)體襯底400的表面會(huì)吸附有油脂或金屬等雜質(zhì)，因此，在半導(dǎo)體 襯底400上形成膜層之前，需要對(duì)半導(dǎo)體襯底400進(jìn)行清洗。清洗工藝可以采用現(xiàn)有技術(shù) 的任何常規(guī)工藝，本實(shí)施例給出一種可供選擇的清洗半導(dǎo)體襯底的實(shí)施工藝先用堿性溶液，例如NH40H、H202和H20混合溶液清洗半導(dǎo)體襯底400的時(shí)間300秒，去除有機(jī)物和微粒等雜質(zhì)；然后，再用酸性溶液，如HCl、 H202和H20混合溶液清洗半導(dǎo)體襯底400的時(shí)間300秒，以去除金屬和氫氧化物等雜質(zhì)。 由于半導(dǎo)體襯底400暴露于空氣中，表面很容易被氧化，形成一層3埃 5埃的原生氧化層，這層原生氧化層由于是自然氧化的，因此其均勻性和致密性不好。為改善原生氧化層的質(zhì)量，將半導(dǎo)體襯底400放入真空反應(yīng)室中，然后，向半導(dǎo)體襯底400照射激光405，并且在照射的過(guò)程中，同時(shí)通入氧氣，在半導(dǎo)體襯底400表面形成厚度為5埃 20埃的緩沖層404，所述緩沖層404的材料為二氧化硅。由于原生氧化層的致密性和均勻性得到了改善，使緩沖層404的均勻性和致密性也得到了提高。 本實(shí)施例中，通入氧氣時(shí)反應(yīng)室的壓力為O. 5托 5托(1托=133. 32帕斯卡)。其它實(shí)施例中，還可同時(shí)通入氮?dú)夂脱鯕饣旌蠚怏w，形成材料為氮氧化硅的緩沖層404。
本實(shí)施例中，如圖23所示，所述激光405是脈沖激光，所述脈沖激光的脈沖周期T2為1微秒 1毫秒。所述激光405功率為1 X 104W/cm2 1 X 107W/cm2。單次脈沖激光405處理半導(dǎo)體襯底400所用時(shí)間Tl為1納秒 1微秒。激光405射至半導(dǎo)體襯底400上使半導(dǎo)體襯底400的溫度達(dá)到1000°C 1400°C。激光405處理半導(dǎo)體襯底400的總時(shí)間T3為1毫秒 100毫秒。 如圖15所示，用單原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法在緩沖層404上形成厚度為10埃 30埃的高K柵介質(zhì)層406，高K柵介質(zhì)層406具有非常好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，能獲得更小的漏電流以及減小雜質(zhì)擴(kuò)散。 由于在形成高K柵介質(zhì)層406時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生各種缺陷，因此，將形成有高K柵介質(zhì)層406的半導(dǎo)體襯底400放入真空腔室內(nèi)，對(duì)高K柵介質(zhì)層406表面進(jìn)行激光407照射，以修復(fù)其中的缺陷。 本實(shí)施例中，高K柵介質(zhì)層406的材料為氧化鉿、氧化鉿硅、氮氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化鋁等。
本實(shí)施例中，如圖23所示，所述激光407是脈沖激光，所述脈沖激光的脈沖周期T2為1微秒 1毫秒。所述激光407功率為1 X 104W/cm2 1 X 107W/cm2。單次脈沖激光407處理高K柵介質(zhì)層406所用時(shí)間Tl為1納秒 1微秒。激光407射至高K柵介質(zhì)層406上使高K柵介質(zhì)層406的溫度達(dá)到1000°C 1400°C 。激光407處理高K柵介質(zhì)層406的總時(shí)間T3為1毫秒 100毫秒。 由于激光407熱處理所需時(shí)間短，降低了半導(dǎo)體器件的熱預(yù)算，改善了高K柵介質(zhì)層406中局部晶化的情況，進(jìn)而減小了漏電流的產(chǎn)生。 如圖16所示，對(duì)高K柵介質(zhì)層406激光熱處理完以后，在高K柵介質(zhì)層406上形成厚度為10埃 20埃的阻擋層408，所述阻擋層408的材料為氮化鈦，以防止高K柵介質(zhì)層406擴(kuò)散至后續(xù)形成的柵極中。 如圖17所示，在阻擋層408上形成金屬層，形成金屬層的工藝?yán)绮捎没瘜W(xué)氣相沉積法。然后，在金屬層上形成光刻膠層(未圖示)，定義柵極圖案；以光刻膠層為掩膜，刻蝕金屬層、阻擋層408、高K柵介質(zhì)層406及緩沖層404至露出半導(dǎo)體襯底400，形成柵極410，柵極410與刻蝕后的阻擋層408、高K柵介質(zhì)層406及緩沖層404構(gòu)成柵極結(jié)構(gòu)412。
以柵極結(jié)構(gòu)412為掩膜，在柵極結(jié)構(gòu)412兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底400內(nèi)進(jìn)行離子注入，形成源/漏極延伸區(qū)414 ;然后，對(duì)半導(dǎo)體襯底400進(jìn)行退火，使注入的離子擴(kuò)散均勻。
如圖18所示，在柵極結(jié)構(gòu)412兩側(cè)形成側(cè)墻416，所述側(cè)墻416的材料可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中一種或者它們組合構(gòu)成。作為本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)化實(shí)施方式，所述側(cè)墻為氧化硅_氮化硅_氧化硅共同組成，具體工藝為在半導(dǎo)體襯底400上以及柵極結(jié)構(gòu)412上用化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法依次形成第一氧化硅層、氮化硅層以及第二氧化硅層；然后，采用干法蝕刻的回蝕(etch-back)方法蝕刻第二氧化硅層、氮化硅層以及第一氧化硅層至露出半導(dǎo)體襯底400及柵極410表面，形成側(cè)墻416。 以柵極結(jié)構(gòu)412及側(cè)墻416為掩模，在柵極結(jié)構(gòu)412兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底400中進(jìn)行離子注入，形成源/漏極418。最后，對(duì)半導(dǎo)體襯底400進(jìn)行退火處理，使注入的離子擴(kuò)散均勻。 圖19至圖22是本發(fā)明形成晶體管的第二實(shí)施例示意圖。如圖19所示，提供半導(dǎo)體襯底400，此半導(dǎo)體襯底400上包含隔離結(jié)構(gòu)401，以隔離出有源區(qū)402 ;接著，于半導(dǎo)體襯底400內(nèi)注入摻雜離子，形成摻雜區(qū)403。 然后，先用酸性溶液去除半導(dǎo)體襯底400表面吸附的金屬雜質(zhì)；再用堿性溶液去除半導(dǎo)體襯底400表面的油脂等雜質(zhì)。 由于半導(dǎo)體襯底400表面的有一層原生氧化層，這層原生氧化層由于是自然氧化的，因此其均勻性和致密性不好。為改善原生氧化層的質(zhì)量，將半導(dǎo)體襯底400放入真空反應(yīng)室中，然后，向半導(dǎo)體襯底400照射激光405，并且在照射的過(guò)程中，同時(shí)通入氧氣，在半導(dǎo)體襯底400表面形成厚度為5埃 20埃的緩沖層404，所述緩沖層404的材料為二氧化硅。由于原生氧化層的致密性和均勻性得到了改善，使緩沖層404的均勻性和致密性也得到了提高。 本實(shí)施例中，如圖23所示，所述激光405是脈沖激光，所述脈沖激光的脈沖周期T2為1微秒 1毫秒。所述激光405功率為1 X 104W/cm2 1 X 107W/cm2。單次脈沖激光405處理半導(dǎo)體襯底400所用時(shí)間Tl為1納秒 1微秒。激光405射至半導(dǎo)體襯底400上使半導(dǎo)體襯底400的溫度達(dá)到1000°C 1400°C。激光405處理半導(dǎo)體襯底400的總時(shí)間T3為1毫秒 100毫秒。 本實(shí)施例中，通入氧氣時(shí)反應(yīng)室的壓力為O. 5托 5托(1托=133. 32帕斯卡)。其它實(shí)施例中，還可同時(shí)通入氮?dú)夂脱鯕饣旌蠚怏w，形成材料為氮氧化硅的緩沖層404。
如圖20所示，用單原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法在緩沖層404上形成厚度為10埃 30埃的高K柵介質(zhì)層406，高K柵介質(zhì)層406具有非常好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，能獲得更小的漏電流以及減小雜質(zhì)擴(kuò)散。然后，用單原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法在高K柵介質(zhì)層406上形成厚度為10埃 20埃的阻擋層408，所述阻擋層408的材料為氮化鈦等。
由于在形成高K柵介質(zhì)層406時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生各種缺陷。因此，在形成阻擋層408后，將半導(dǎo)體襯底400放入真空腔室內(nèi)，用激光409通過(guò)阻擋層408照射至高K柵介質(zhì)層406，以修復(fù)其中的缺陷。本實(shí)施例中，高K柵介質(zhì)層406的材料為氧化鉿、氧化鉿硅、氮氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化鋁等。
本實(shí)施例中，所述激光409是脈沖激光，所述脈沖激光的脈沖周期T2為1微秒 1毫秒。所述激光409功率為1 X 104W/cm2 1 X 107W/cm2。單次脈沖激光409處理高K柵
12介質(zhì)層406所用時(shí)間Tl為1納秒 1微秒。激光409射至高K柵介質(zhì)層406上使高K柵介質(zhì)層406的溫度達(dá)到1000°C 1400°C 。激光409處理高K柵介質(zhì)層406的總時(shí)間T3為1毫秒 100毫秒。 由于激光409熱處理所需時(shí)間短，降低了半導(dǎo)體器件的熱預(yù)算，改善了高K柵介質(zhì)層406中局部晶化的情況，進(jìn)而減小了漏電流的產(chǎn)生。 如圖21所示，在阻擋層408上形成金屬層，形成金屬層的工藝?yán)绮捎没瘜W(xué)氣相沉積法。然后，在金屬層上形成光刻膠層(未圖示)，定義柵極圖案；以光刻膠層為掩膜，刻蝕金屬層、阻擋層408、高K柵介質(zhì)層406及緩沖層404至露出半導(dǎo)體襯底400，形成柵極410，柵極410與刻蝕后的阻擋層408、高K柵介質(zhì)層406及緩沖層404構(gòu)成柵極結(jié)構(gòu)412。
以柵極結(jié)構(gòu)412為掩膜，在柵極結(jié)構(gòu)412兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底400內(nèi)進(jìn)行離子注入，形成源/漏極延伸區(qū)414 ;然后，對(duì)半導(dǎo)體襯底400進(jìn)行退火，使注入的離子擴(kuò)散均勻。
如圖22所示，在柵極結(jié)構(gòu)412兩側(cè)形成側(cè)墻416，所述側(cè)墻416的材料可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中一種或者它們組合構(gòu)成。作為本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)化實(shí)施方式，所述側(cè)墻為氧化硅_氮化硅_氧化硅共同組成，具體工藝為在半導(dǎo)體襯底400上以及柵極結(jié)構(gòu)412上用化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法依次形成第一氧化硅層、氮化硅層以及第二氧化硅層；然后，采用干法蝕刻的回蝕(etch-back)方法蝕刻第二氧化硅層、氮化硅層以及第一氧化硅層至露出半導(dǎo)體襯底400及柵極410表面，形成側(cè)墻416。 以柵極結(jié)構(gòu)412及側(cè)墻416為掩模，在柵極結(jié)構(gòu)412兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底400中進(jìn)行離子注入，形成源/漏極418。最后，對(duì)半導(dǎo)體襯底400進(jìn)行退火處理，使注入的離子擴(kuò)散均勻。 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種形成高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體襯底；對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行激光熱處理并通入氧氣或氧氣和氮?dú)饣旌蠚怏w，形成緩沖層；在緩沖層上形成高K柵介質(zhì)層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述形成高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，所述激光為脈沖激光。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述形成高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，所述脈沖激光的脈沖周期為1微秒 1毫秒。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述形成高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，單次激光處理半導(dǎo)體襯底所用時(shí)間為1納秒 1微秒。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述形成高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，激光射至半導(dǎo)體襯底上使半導(dǎo)體襯底的溫度達(dá)到1000°C 1400°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述形成高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，所述激光功率為1 X 104W/cm2 1 X 107W/cm2。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述形成高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，所述緩沖層材料為二氧化硅或氮氧化硅。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述形成高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，所述緩沖層的厚度為5埃 10埃。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述形成高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，形成高K柵介質(zhì)層的方法為單原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述形成高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，所述高K柵介質(zhì)層的材料為氧化鉿、氧化鉿硅、氮氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化鋁。
11. 一種處理高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體襯底；對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行激光熱處理并通入氧氣或氧氣和氮?dú)饣旌蠚怏w，形成緩沖層；在緩沖層上形成高K柵介質(zhì)層后，對(duì)高K柵介質(zhì)層進(jìn)行激光熱處理。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述處理高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，所述激光為脈沖激光。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述處理高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，所述脈沖激光的脈沖周期為l微秒 1毫秒。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述處理高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，單次脈沖激光處理半導(dǎo)體襯底所用時(shí)間為1納秒 1微秒。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述處理高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，激光射至半導(dǎo)體襯底上使半導(dǎo)體襯底的溫度達(dá)到1000°C 1400°C。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11至15任一項(xiàng)所述處理高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，所述激光功率為1 X 104W/cm2 1 X 107W/cm2。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述處理高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，形成高K柵介質(zhì)層的方法為單原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述處理高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，所述高K柵介質(zhì)層的材料為氧化鉿、氧化鉿硅、氮氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化鋁。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11所述處理高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，在對(duì)高K柵介質(zhì)層進(jìn)行激光熱處理之前或之后，還包括，在高K柵介質(zhì)層上形成阻擋層。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述處理高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，所述阻擋層的材料為 氮化鈦。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述處理高K柵介質(zhì)層的方法，其特征在于，形成阻擋層的方法為單原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法。
22. —種形成晶體管的方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體襯底；對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行激光熱處理并通入氧氣或氧氣和氮?dú)饣旌蠚怏w，形成緩沖層；在緩沖層上形成高K柵介質(zhì)層后，對(duì)高K柵介質(zhì)層進(jìn)行激光熱處理；在高K柵介質(zhì)層上形成金屬層；刻蝕金屬層、高K柵介質(zhì)層和緩沖層，形成柵極結(jié)構(gòu)；在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源極和漏極。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述形成晶體管的方法，其特征在于，所述激光為脈沖激光。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述形成晶體管的方法，其特征在于，所述脈沖激光的脈沖周期為l微秒 l毫秒。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述形成晶體管的方法，其特征在于，單次脈沖激光處理半導(dǎo)體襯底所用時(shí)間為1納秒 1微秒。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述形成晶體管的方法，其特征在于，激光射至半導(dǎo)體襯底上使半導(dǎo)體襯底的溫度達(dá)到1000°C 1400°C。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22至26任一項(xiàng)所述形成晶體管的方法，其特征在于，所述激光功率為1 X 104W/cm2 1 X 107W/cm2。
28. 根據(jù)權(quán)利要求22所述形成晶體管的方法，其特征在于，所述緩沖層材料為二氧化硅或氮氧化硅。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述形成晶體管的方法，其特征在于，所述緩沖層的厚度為5埃 10埃。
30. 根據(jù)權(quán)利要求22所述形成晶體管的方法，其特征在于，形成高K柵介質(zhì)層的方法為單原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述形成晶體管的方法，其特征在于，所述高K柵介質(zhì)層的材料為氧化鉿、氧化鉿硅、氮氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化鋁。
32. 根據(jù)權(quán)利要求22所述形成晶體管的方法，其特征在于，在對(duì)高K柵介質(zhì)層進(jìn)行激光熱處理之前或之后，還包括，在高K柵介質(zhì)層上形成阻擋層。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述形成晶體管的方法，其特征在于，所述阻擋層的材料為氮化鈦。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述形成晶體管的方法，其特征在于，形成阻擋層的方法為單原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法。
全文摘要
一種形成、處理高K柵介質(zhì)層的方法及形成晶體管的方法，其中形成高K柵介質(zhì)層的方法，包括提供半導(dǎo)體襯底；對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行激光熱處理并通入氧氣或氧氣和氮?dú)饣旌蠚怏w，形成緩沖層；在緩沖層上形成高K柵介質(zhì)層。本發(fā)明提高了后續(xù)緩沖層及柵介質(zhì)層的質(zhì)量，使半導(dǎo)體器件的性能提高；同時(shí)，降低了半導(dǎo)體器件的熱預(yù)算，改善了高K柵介質(zhì)層中局部晶化的情況，進(jìn)而減小了漏電流的產(chǎn)生。
文檔編號(hào)H01L21/336GK101752235SQ20081020418
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者王津洲, 高大為 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司