界面层的形成方法及金属栅极晶体管的形成方法
【专利摘要】本发明公开了一种界面层的形成方法及金属栅极晶体管的形成方法，所述界面层的形成方法不同于现有界面层形成方法，前者是先形成高K介质层再形成界面层，具体的是在含有氧化气体的气体氛围中进行退火处理，在退火过程中，在高温环境下的具有较高能量的氧化气体能穿过高K介质层，并扩散到高K介质层与衬底之间的界面处从而与衬底接触，使得衬底与高K介质层接触的表面被氧化从而生长一层界面层。由于界面层是在高K介质层之后形成的，故在形成界面层的过程中能修复高K介质层的某些缺陷，例如，在形成界面层的退火过程中，氧化气体能向高K介质层补充氧原子，使得高K介质层的实际组分更接近其理想化学分子式中对应的组分。
【专利说明】界面层的形成方法及金属栅极晶体管的形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于半导体制造领域，特别是涉及一种界面层的形成方法及一种金属栅极 晶体管的形成方法。
【背景技术】
[0002] 随着半导体技术的不断发展，M0S晶体管的特征尺寸不断缩小，M0S晶体管的栅 介质层的厚度也按等比例缩小的原则变得越来越薄。当所述栅介质层的厚度薄到一定的 程度后，其可靠性问题，尤其是与时间相关的击穿、热载流子效应、栅电极中的杂质向衬底 的扩散等问题，将严重影响器件的稳定性和可靠性。现在，氧化硅作为栅介质层已经达到 其物理厚度极限，利用高K介质层替代氧化硅栅介质层，可以在保持等效氧化层厚度（Ε0Τ， Equivalent Oxide Thickness)不变的情况下大大增加栅介质层的物理厚度，从而减小了 栅极漏电流。
[0003] 但是由于高K介质层大多是金属离子氧化物，且没有固定的原子配位，其与硅衬 底之间键合的稳定程度较氧化硅与硅衬底之间键合的稳定程度要差得多，造成高K介质 层与硅衬底之间具有大量的界面缺陷。为了解决这个问题，现有技术的做法是：在硅衬底 上形成高K介质层之前，先在娃衬底上形成一层界面层（Interfacial Layer, IL),然后在 界面层上形成高K介质层。所述界面层的材料大多为氧化硅，其形成方法大多为热生长法 (Rapid Thermal Oxidation，RT0)或化学生长法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种新的界面层形成方法。
[0005] 本发明的另一目的是提供一种金属栅极晶体管的形成方法，该方法包括利用上述 界面层形成方法形成界面层的步骤。
[0006] 具体地，本发明所提供的界面层的形成方法包括：将表面形成有高K介质层的半 导体衬底置于包含氧化气体的气体氛围中进行退火处理，以在半导体衬底与所述高K介质 层接触的表面生长界面层。
[0007] 可选的，所述界面层的材料为氧化硅。
[0008] 可选的，所述氧化气体至少包含02、H20中的一种。
[0009] 可选的，所述界面层的材料为氮氧化硅。
[0010] 可选的，所述氧化气体至少包含NO、N20中的一种。
[0011] 可选的，在进行所述退火处理之前，还包括：利用离子注入工艺向所述高K介质层 中注入N原子；所述氧化气体至少包含0 2、H20中的一种。
[0012] 可选的，所述高K介质层的材料至少包括氧化铪、硅氧化铪、氧化锆、硅氧化锆中 的一种。
[0013] 可选的，所述高K介质层的厚度为10人-50人。
[0014] 可选的，所述退火处理为毫秒退火。
[0015] 可选的，所述毫秒退火的工艺参数包括：退火时间为0. lms-3ms，退火温度为 800。。-1200。。。
[0016] 可选的，所述气体氛围还包括：稀释气体，所述稀释气体为N2或八!·。
[0017] 具体地，本发明所提供的一种金属栅极晶体管的形成方法包括：
[0018] 提供半导体衬底；
[0019] 在所述半导体衬底上形成伪栅极；
[0020] 在所述伪栅极周围形成侧墙；
[0021] 在所述半导体衬底及侧墙上形成层间介质层，所述层间介质层的表面与所述伪栅 极的上表面齐平；
[0022] 去除所述伪栅极以形成沟槽；
[0023] 在所述沟槽内形成高K介质层；
[0024] 利用如上所述的方法在半导体衬底与高K介质层接触的表面形成界面层；
[0025] 在所述沟槽内形成位于高K介质层上的金属栅极。
[0026] 可选的，在形成所述伪栅极之前，在所述半导体衬底上形成刻蚀终止层；在去除所 述伪栅极之后、形成高K介质层之前，去除所述刻蚀终止层。
[0027] 可选的，所述刻蚀终止层的材料为氧化硅。
[0028] 具体地，本发明所提供的另一种金属栅极晶体管的形成方法包括：
[0029] 提供半导体衬底；
[0030] 在所述半导体衬底上形成高K介质层；
[0031] 利用如上所述的方法在半导体衬底与高K介质层接触的表面形成界面层；
[0032] 在所述高K介质层上形成伪栅极；
[0033] 去除未被所述伪栅极覆盖住的高K介质层及界面层之后，在所述界面层、高K介质 层和伪栅极的周围形成侧墙；
[0034] 在所述半导体衬底及侧墙上形成层间介质层，所述层间介质层的表面与所述伪栅 极的上表面齐平；
[0035] 去除所述伪栅极以形成沟槽；
[0036] 在所述沟槽内形成位于高K介质层上的金属栅极。
[0037] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0038] 本发明所提供的界面层形成方法不同于现有界面层形成方法，现有界面层形成方 法中是在高K介质层之前形成界面层，而本发明是先形成高K介质层再形成界面层，具体的 方法是在含有氧化气体的气体氛围中进行退火处理，在退火处理过程中，在高温环境下的 具有较高能量的氧化气体能穿过高K介质层，并扩散到高K介质层与半导体衬底之间的界 面处从而与半导体衬底接触，在氧化气体的氧化作用下，半导体衬底与高K介质层接触的 表面被氧化从而生长一层界面层。由于本发明中的界面层是在高K介质层之后形成的，故 在形成界面层的过程中能修复高K介质层的某些缺陷，例如，在形成界面层的退火处理过 程中，氧化气体能向高K介质层补充氧原子，使得高K介质层的实际组分更接近其理想化学 分子式中对应的组分。
[0039] 当所述退火处理为毫秒退火时，与其它退火工艺相比，毫秒退火能减少形成界面 层所需的热预算。
[0040] 在本发明所提供的一种金属栅极晶体管的形成方法中，先形成伪栅极，然后去除 伪栅极，再依次形成高K介质层、利用本发明所提供的界面层形成方法形成界面层，最后形 成金属栅极。当形成界面层的退火处理工艺为毫秒退火时，可以在极短的时间内就在半导 体衬底表面生长一层界面层，几乎不会使源区和漏区中的掺杂离子发生扩散；另外，界面层 是利用热生长方法形成的，其比利用化学生长法所形成的界面层质量高。
【专利附图】
【附图说明】
[0041] 图1至图7是本发明的实施例一中金属栅极晶体管在各个制作阶段的剖面图；
[0042] 图8至图13是本发明的实施例二中金属栅极晶体管在各个制作阶段的剖面图。
【具体实施方式】
[0043] 如前所述，现有界面层的形成方法中，是先形成界面层再在界面层上形成高K介 质层。而本发明所提供的是一种新的界面层形成方法，该方法先形成高K介质层再形成界 面层。
[0044] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施例做详细的说明。
[0045] 本发明所提供的界面层形成方法包括以下步骤：将表面形成有高K介质层的半导 体衬底置于包含氧化气体的气体氛围中进行退火处理，以在半导体衬底与所述高K介质层 接触的表面处生长界面层。其中 ：
[0046] 所述半导体衬底为体硅（bulk silicon)衬底或绝缘体上硅（SOI)衬底等常用的衬 底材料，还可向半导体衬底中掺加如锗、砷化铟、碲化铅、碲化镓等材料。
[0047] 高K介质层的形成方法包括化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition, 简称CVD)、原子层沉积法（Atomic Layer Deposition,简称ALD)、金属有机气相沉积法 (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，简称 M0CVD)、分子束外延法（Molecular Beam Epitaxy，简称 MBE)、物理气相沉积法（Physical Vapor Deposition，简称 PVD)等。当 然，高K介质层还可利用本领域普通技术人员所熟知的其它沉积技术形成。
[0048] 高Κ介质层至少包括氧化铪（Η--2)、硅氧化铪（HfSi02)、氧化锆（Zr0 2)、硅氧化锆 (ZrSi02)中的一种。当然，高K介质层还可包括其它介电常数大于氧化硅介电常数（3. 9)的 介电材料，例如氮氧化铪、氮氧化锆，还包括向前述高K介质层中掺入一些其它，如Y (钇)、 La (镧)、Er (铒)、铝（A1)等元素后的材料。
[0049] 由于高K介质层的厚度较薄，一般为10A-50 A，故在所述退火处理过程中，在高温 环境下的具有较高能量的所述氧化气体能穿过所述高K介质层，并扩散到高K介质层与半 导体衬底之间的界面处从而与半导体衬底接触，在氧化气体的氧化作用下，半导体衬底与 高K介质层接触的表面被氧化从而生长一层界面层。在一个实施例中，经过退火处理所形 成的界面层厚度为4A-15A。
[0050] 在一个实施例中，所述界面层的材料为氧化硅。在这种情况下，所述退火处理中所 采用的所述氧化气体至少包含〇 2、h2o (气态）中的一种。当所述氧化气体包含〇2时，高温 环境下的所述氧化气体与半导体衬底发生如下化学反应，Si+0 2 - si〇2，从而形成材料为氧 化硅的界面层；当所述氧化气体包含h2o (气态)时，高温环境下的所述氧化气体与半导体衬 底发生如下化学反应，Si+2H20 (气态）一Si02+2H2，从而形成材料为氧化硅的界面层。
[0051] 在一个实施例中，所述界面层的材料为氮氧化硅。在这种情况下，所述退火处 理中所采用的所述氧化气体至少包含NO、N 20中的一种。当所述氧化气体包含N0时，高 温环境下的所述氧化气体与半导体衬底发生如下化学反应，Si+N0 - SiON，从而形成材 料为氮氧化硅的界面层，氮氧化硅界面层的介电常数比氧化硅界面层的介电常数大；当 所述氧化气体包含N 20时，高温环境下的所述氧化气体与半导体衬底发生如下化学反应， 2Si+2N20 - 2Si0N+N2，从而形成材料为氮氧化硅的界面层。
[0052] 当所述界面层的材料为氮氧化硅时，界面层还可利用以下方法形成：在半导体衬 底上形成高K介质层之后，利用离子注入工艺向高K介质层中注入N原子，在包含氧化气体 (如0 2或H20 (气态)）的气体氛围中进行退火处理，在高温环境下的具有较高能量的所述氧 化气体能穿过所述高K介质层，并扩散到高K介质层与半导体衬底之间的界面处从而与半 导体衬底接触，在氧化气体的氧化作用下，半导体衬底与高K介质层接触的表面被氧化从 而生长一层氧化硅界面层，与此同时，高温环境下的高K介质层中的N原子会扩散到氧化硅 界面层中从而形成氮氧化硅界面层。
[0053] 当然，所述氧化气体还可为其它能在高温环境下与硅发生化学反应并生成氧化硅 或氮氧化硅的气体。
[0054] 所述退火处理的气体氛围除了包含氧化气体之外，还可包括稀释气体，如N2、Ar 等。
[0055] 所述退火处理可为现有技术中的多种退火工艺，如超级退火（super anneal)、快 速热退火（rapid thermal anneal)、毫秒退火（millisecond anneal)等。在一个实施例 中，所述退火处理为毫秒退火，与其它退火工艺相比，毫秒退火能减少形成界面层所需的热 预算（thermal budget)。所述毫秒退火可分为激光毫秒退火及闪光灯毫秒退火，在一个 实施例中，所述毫秒退火为激光毫秒退火。所述毫秒退火工艺中，若退火时间太短，则形 成的界面层太薄，无法起到界面层应有的作用；若退火时间太长，则形成的界面层太厚；若 退火温度太低，则氧化气体的能量不够，不足以使氧化气体穿过高K介质层并扩散到半导 体衬底表面；若退火温度太高，则会增加退火处理装置的要求，使退火处理装置的成本增 力口；另外，若退火温度太高，可能会使已形成的高K介质层发生再结晶，影响了高K介质层 的质量。综合考虑以上因素，在一个实施例中，所述毫秒退火的工艺参数包括：退火时间为 0· lms-3ms，退火温度为 800°C -1200°C。
[0056] 在一个具体的实施例中，所述毫秒退火工艺是在02及稀释气体如N2的气体氛围中 进行，其中，〇2的流量为2sccm-100sccm，0 2的浓度为lOppm-lOOOppm。
[0057] 本发明所提供的界面层形成方法能带来以下有益效果：
[0058] 1、与利用化学生长法所形成的界面层相比，本发明中的界面层是利用热生长法形 成，使得界面层的质量更佳。
[0059] 2、本发明中的界面层是在高K介质层之后形成的，故在形成界面层的过程中能修 复高K介质层的某些缺陷，例如，高K介质层大多是金属离子氧化物，如氧化铪、氧化锆等， 其大多是利用化学气相沉积方法形成，由于化学气相沉积工艺中发生的化学反应往往比较 复杂，得到的膜的组分可能并非要求的组分，如氧化铪的理想化学分子式为Hf〇 2，氧化锆的 理想化学分子式为Zr02，即高K介质层的理想化学计量比为1:2,但形成的高K介质层的实 际化学计量比小于1:2,在形成界面层的退火处理过程中，氧化气体能向高K介质层中补充 氧原子，使得高Κ介质层的实际组分更接近其理想化学分子式中对应的组分。
[0060] 本发明中的界面层形成方法与其它一些半导体工艺结合在一起可用于制作金属 栅极晶体管，下面就其中两种金属栅极晶体管的形成方法作介绍。
[0061] 实施例一
[0062] 如图1所示，首先执行步骤S1 :提供半导体衬底100。
[0063] 半导体衬底100为体硅（bulk silicon)衬底或绝缘体上硅（SOI)衬底等常用的 衬底材料，还可向半导体衬底1〇〇中掺加如锗、砷化铟、碲化铅、碲化镓等材料。半导体衬底 100内形成有浅沟槽隔离结构110,以将金属栅极晶体管与形成在半导体衬底100上的其它 器件隔离开来。
[0064] 继续参照图1所示，接着执行步骤S2 :在半导体衬底100上形成伪栅极130。
[0065] 在一个实施例中，伪栅极130的形成方法包括：在半导体衬底100上形成刻蚀终 止层；在所述刻蚀终止层上形成伪栅材料层，其材料可为多晶硅或氮化硅；在所述伪栅材 料层上形成图形化光刻胶层，以所述图形化光刻胶层为掩模对所述伪栅材料层进行干法刻 蚀，剩余的未被刻蚀的伪栅材料层构成伪栅极130。形成伪栅极130之后，再以所述图形化 光刻胶层为掩模对所述刻蚀终止层进行干法刻蚀，形成图形化的刻蚀终止层120,然后去除 图形化光刻胶层。
[0066] 刻蚀终止层120的材料可为氧化硅。伪栅极130和刻蚀终止层120在后续工艺中 会被去除，根据需要还可在伪栅极130上方形成其它材料层，如硬掩模层(未图示)。
[0067] 如图2所示，接着执行步骤S3 :在伪栅极130周围形成侧墙150。
[0068] 在一个实施例中，侧墙150的形成方法包括：在半导体衬底100、刻蚀终止层120 及伪栅极130上形成侧墙材料层；对所述侧墙材料层进行回刻，以形成侧墙150,侧墙150 的材料可为氮化硅或氮氧化硅。
[0069] 在一个实施例中，如图1所示，在伪栅极130周围形成侧墙150之前，还包括在伪 栅极130两侧的半导体衬底100内形成轻掺杂漏结构（LDD)140的步骤，以解决热电子效应 的问题。轻掺杂漏结构140的形成方法包括：以伪栅极130为掩模进行离子注入，以在伪栅 极130两侧的半导体衬底100内形成轻掺杂漏结构140。
[0070] 继续参照图2所示，接着执行步骤S4 :在伪栅极130两侧的半导体衬底100内形 成源区161和漏区162。
[0071] 在一个实施例中，源区161和漏区162的形成方法包括：以伪栅极130及侧墙150 为掩模进行离子注入，以在伪栅极130两侧的半导体衬底100内形成源区161和漏区162。 当半导体衬底1〇〇内形成有轻掺杂漏结构140时，源区161和漏区162的深度大于轻掺杂 漏结构140的深度。
[0072] 如图3所示，接着执行步骤S5 :在半导体衬底100及侧墙150上形成层间介质层 170,层间介质层170的表面与伪栅极130的上表面齐平。
[0073] 在一个实施例中，利用化学气相沉积方法在半导体衬底100、伪栅极130及侧墙 150上形成层间介质层，所述层间介质层的最低点高于伪栅极130的上表面；对所述层间介 质层进行化学机械研磨，化学机械研磨之后层间介质层170的表面与伪栅极130的上表面 齐平。
[0074] 结合图3和图4所示，接着执行步骤S6 :去除伪栅极130以形成沟槽S。
[0075] 当伪栅极130下方形成有刻蚀终止层120时，去除伪栅极130之后还去除刻蚀终 止层120。在一个实施例中，可利用湿法刻蚀去除伪栅极130和刻蚀终止层120。
[0076] 结合图4及图5所示，接着执行步骤S7 :在沟槽S内形成高K介质层180。
[0077] 具体的高K介质层180的材料及形成方法可参照本实施例之前所述，在此不再赘 述。在一个实施例中，沟槽S的侧壁及底部上均覆盖有高K介质层180,另外，层间介质层 170上也覆盖有高K介质层180。
[0078] 如图6所示，接着执行步骤S8 :在半导体衬底100与高K介质层180接触的表面 形成界面层190。
[0079] 形成界面层190的方法包括：将表面形成有高K介质层180的半导体衬底100置 于包含氧化气体的气体氛围中进行退火处理，在退火处理过程中，在高温环境下的具有较 高能量的氧化气体能穿过所述高K介质层180,并扩散到高K介质层180与半导体衬底100 之间的界面处，从而与半导体衬底100接触，在氧化气体的氧化作用下，半导体衬底100与 高K介质层180接触的表面被氧化从而生长界面层190。具体的界面层190的材料及其形 成方法可参照本实施例之前所述，在此不再赘述。
[0080] 需说明的是，在此步骤的利用退火处理工艺形成界面层的过程中，不能使退火时 间过长，否则可能会使源区161和漏区162中的掺杂离子发生扩散，使源区161和漏区162 超过规定的注入深度。
[0081] 现有金属栅极晶体管的形成方法中，在去除伪栅极以形成沟槽之后，先利用化学 生长法形成界面层，由于化学生长法形成界面层时的温度较低，故不会使源区161和漏区 162中的掺杂离子发生扩散，但利用化学生长法所形成的界面层质量较差。
[0082] 当所述退火处理为毫秒退火时，可以在极短的时间内就在半导体衬底100表面生 长界面层190,几乎不会使源区161和漏区162中的掺杂离子发生扩散；另外，界面层190是 利用热生长方法形成的，比利用化学生长法所形成的界面层质量高。
[0083] 如图7所示，接着执行步骤S9 :在图4所示的沟槽S内形成位于高K介质层180上 的金属栅极M。
[0084] 在一个实施例中，高K介质层180覆盖在沟槽S的侧壁及底部，以及层间介质层 170上，利用物理气相沉积方法、金属有机化学气相沉积方法或原子层沉积方法在高K介质 层180及沟槽S上形成至少一层金属层，所述金属层将沟槽S填满；对所述金属层及高K介 质层180进行化学机械研磨直至露出层间介质层170,剩余的填充在沟槽S内的金属层构成 金属栅极M。
[0085] 所述金属栅极的材料至少包括 TiN、TaN、MoN、HfN、TaAIN、TiAIN、MoAIN、HfAIN、 TaC、HfC、TaSiC、HfSiC、Pt、Ru、Ir、W、Mo、A1、Cu中的一种，根据晶体管类型的不同，所述金 属栅极的材料可能有所不同。当然，所述金属栅极还可利用其它材料形成，在此不一一列 举。
[0086] 实施例二
[0087] 如图8所示，首先执行步骤S11 :提供半导体衬底200。
[0088] 半导体衬底200内形成有浅沟槽隔离结构210,以将金属栅极晶体管与形成在半 导体衬底200内的其它器件隔离开来。此步骤的更具体内容可以参考实施例一中的步骤 si，在本实施例中不再赘述。
[0089] 继续参照图8所示，接着执行步骤S12 :在半导体衬底100上形成高K介质层220。
[0090] 具体的高K介质层220的材料及形成方法可参照实施一，在此不再赘述。
[0091] 继续参照图8所示，接着执行步骤S13 :在半导体衬底100与高K介质层220接触 的表面形成界面层230。
[0092] 形成界面层230的方法包括：将表面形成有高K介质层220的半导体衬底200置 于包含氧化气体的气体氛围中进行退火处理，在退火处理过程中，在高温环境下的具有较 高能量的氧化气体能穿过所述高K介质层220,并扩散到高K介质层220与半导体衬底200 之间的界面处从而与半导体衬底200接触，在氧化气体的氧化作用下，半导体衬底200与高 K介质层220接触的表面被氧化从而生长界面层230。更具体的界面层230的材料及其形 成方法可参照实施例一，在此不再赘述。
[0093] 如图9所示，接着执行步骤S14 :在高K介质层220上形成伪栅极240。
[0094] 在一个实施例中，伪栅极240的形成方法包括：在高K介质层220上形成伪栅材料 层，其材料可为多晶硅或氮化硅；在所述伪栅材料层上形成图形化光刻胶层，以所述图形化 光刻胶层为掩模对所述伪栅材料层进行干法刻蚀，剩余的未被刻蚀的伪栅材料层构成伪栅 极240 ;然后去除图形化光刻胶层。
[0095] 伪栅极240在后续工艺中会被去除，根据需要还可在伪栅极240上方形成其它材 料层，如硬掩模层(未图示)。
[0096] 结合图9和图10所示，接着执行步骤S15 :去除未被伪栅极240覆盖住的高K介 质层220及界面层230之后，在界面层230、高K介质层220和伪栅极240的周围形成侧墙 260。
[0097] 在一个实施例中，侧墙260的形成方法包括：在半导体衬底200、界面层230、高 K介质层220和伪栅极240上形成侧墙材料层；对所述侧墙材料层进行回刻，以形成侧墙 260,侧墙260的材料可为氮化硅或氮氧化硅。
[0098] 在一个实施例中，如图9所示，在形成侧墙260之前，还包括在伪栅极240两侧的 半导体衬底200内形成轻掺杂漏结构（LDD)250的步骤，以解决热电子效应的问题。轻掺杂 漏结构250的形成方法包括：以伪栅极240为掩模进行离子注入，以在伪栅极240两侧的半 导体衬底200内形成轻掺杂漏结构250。
[0099] 继续参照图10所示，接着执行步骤S16 :在伪栅极240两侧的半导体衬底200内 形成源区271和漏区272。
[0100] 在一个实施例中，源区271和漏区272的形成方法包括：以伪栅极240及侧墙260 为掩模进行离子注入，以在伪栅极240两侧的半导体衬底200内形成源区271和漏区272。 当半导体衬底200内形成有轻掺杂漏结构250时，源区271和漏区272的深度大于轻掺杂 漏结构250的深度。
[0101] 如图11所示，接着执行步骤S17 :在半导体衬底200及侧墙260上形成层间介质 层280,层间介质层280的表面与伪栅极240的上表面齐平。
[0102] 在一个实施例中，利用化学气相沉积方法在半导体衬底200、伪栅极240及侧墙 260上形成层间介质层，所述层间介质层的最低点高于伪栅极240的上表面；对所述层间介 质层进行化学机械研磨，化学机械研磨之后层间介质层280的表面与伪栅极240的上表面 齐平。
[0103] 继续参照图12所示，接着执行步骤S18 :去除图11中的伪栅极240以形成沟槽S。
[0104] 在一个实施例中，可利用湿法刻蚀去除伪栅极240。
[0105] 结合图12和图13所示，接着执行步骤S19 :在沟槽S内形成位于高K介质层220 上的金属栅极M。
[0106] 在一个实施例中，利用物理气相沉积方法、金属有机化学气相沉积方法或原子层 沉积方法在高K介质层220及沟槽S上形成至少一层金属层，所述金属层将沟槽S填满；对 所述金属层进行化学机械研磨直至露出层间介质层280,剩余的填充在沟槽S内的金属层 构成金属栅极M。此步骤的更具体内容可以参考实施例一中的步骤S9,在此不再赘述。
[0107] 比较可知，实施例一与实施例二的主要区别是在于：实施例一的技术方案是去除 伪栅极之后再依次形成高K介质层、界面层；而实施例二的技术方案是先依次形成高K介质 层、界面层然后再形成伪栅极。
[0108] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本 发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所 限定的范围为准。
【权利要求】
1. 一种界面层的形成方法，其特征在于，包括： 将表面形成有高K介质层的半导体衬底置于包含氧化气体的气体氛围中进行退火处 理，以在半导体衬底与所述高K介质层接触的表面生长界面层。
2. 根据权利要求1所述的界面层的形成方法，其特征在于，所述界面层的材料为氧化 硅。
3. 根据权利要求2所述的界面层的形成方法，其特征在于，所述氧化气体至少包含02、 H20中的一种。
4. 根据权利要求1所述的界面层的形成方法，其特征在于，所述界面层的材料为氮氧 化硅。
5. 根据权利要求4所述的界面层的形成方法，其特征在于，所述氧化气体至少包含NO、 N20中的一种。
6. 根据权利要求4所述的界面层的形成方法，其特征在于，在进行所述退火处理之前， 还包括：利用离子注入工艺向所述高K介质层中注入N原子；所述氧化气体至少包含0 2、H20 中的一种。
7. 根据权利要求1所述的界面层的形成方法，其特征在于，所述高K介质层的材料至少 包括氧化铪、硅氧化铪、氧化锆、硅氧化锆中的一种。
8. 根据权利要求1所述的界面层的形成方法，其特征在于，所述高K介质层的厚度为 1〇Α-5〇Α"
9. 根据权利要求1所述的界面层的形成方法，其特征在于，所述退火处理为毫秒退火。
10. 根据权利要求9所述的界面层的形成方法，其特征在于，所述毫秒退火的工艺参数 包括：退火时间为0. lms-3ms，退火温度为800°C -1200°C。
11. 根据权利要求1所述的界面层的形成方法，其特征在于，所述气体氛围还包括：稀 释气体，所述稀释气体为N2或Ar。
12. -种金属栅极晶体管的形成方法，其特征在于，包括： 提供半导体衬底； 在所述半导体衬底上形成伪栅极； 在所述伪栅极周围形成侧墙； 在所述半导体衬底及侧墙上形成层间介质层，所述层间介质层的表面与所述伪栅极的 上表面齐平； 去除所述伪栅极以形成沟槽； 在所述沟槽内形成高K介质层； 利用如权利要求1至11任一项所述的方法在半导体衬底与高K介质层接触的表面形 成界面层； 在所述沟槽内形成位于高K介质层上的金属栅极。
13. 根据权利要求12所述的金属栅极晶体管的形成方法，其特征在于，在形成所述伪 栅极之前，在所述半导体衬底上形成刻蚀终止层； 在去除所述伪栅极之后、形成高K介质层之前，去除所述刻蚀终止层。
14. 根据权利要求13所述的金属栅极晶体管的形成方法，其特征在于，所述刻蚀终止 层的材料为氧化硅。
15. -种金属栅极晶体管的形成方法，其特征在于，包括： 提供半导体衬底； 在所述半导体衬底上形成高K介质层； 利用如权利要求1至11任一项所述的方法在半导体衬底与高K介质层接触的表面形 成界面层； 在所述高K介质层上形成伪栅极； 去除未被所述伪栅极覆盖住的高K介质层及界面层之后，在所述界面层、高K介质层和 伪栅极的周围形成侧墙； 在所述半导体衬底及侧墙上形成层间介质层，所述层间介质层的表面与所述伪栅极的 上表面齐平； 去除所述伪栅极以形成沟槽； 在所述沟槽内形成位于高K介质层上的金属栅极。
【文档编号】H01L21/283GK104103509SQ201310123458
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月10日 优先权日:2013年4月10日
【发明者】何永根, 陈勇 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司