一种减小界面层生长的方法
【专利摘要】本发明公开了一种减小界面层生长的方法，依次包括如下步骤：（1）在硅衬底上生长SiO2界面层；（2）在SiO2界面层上沉积高k栅介质层；（3）在高k栅介质层上沉积金属栅电极；（4）在金属栅电极上沉积一层氮化硅保护层；（5）离子注入形成源区和漏区；（6）对硅衬底进行预加热；（7）采用激光脉冲对源区和漏区进行退火；（8）去除氮化硅保护层，完成器件的制作。
【专利说明】一种减小界面层生长的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造【技术领域】，尤其涉及一种减小界面层生长的方法。
【背景技术】
[0002]纳米集成电路以“高k/金属栅”技术为核心，对于具有高k/金属栅结构的MOS器件，足够小的等效氧化层厚度(EOT)是保障MOS器件微缩及性能提高的必要条件。一般情况下，在闻k棚介质层和娃衬底之间会有一层厚度在0.5?I纳米的SiO2界面层。为提闻高k栅介质与硅衬底间界面的质量，SiO2界面层通常采用高温热氧化的方法生长。此外，为满足纳米技术MOS器件尺寸按比例缩小的要求，我们希望介电常数较低的SiO2界面层的厚度要尽量的小，以达到降低整个栅结构EOT的目的。
[0003]在MOS半导体器件的制造过程中，为使器件的源漏杂质激活，需要在进行高温退火工艺，退火温度高达900?1050°C左右。在此过程中，退火环境中的氧会由于高温作用扩散进具有高k/金属栅结构的MOS器件中，与娃衬底反应生成SiO2,从而在娃衬底与栅介质形成厚度变厚的SiO2界面层。该界面层会导致MOS器件栅结构EOT的增加，并最终影响到器件的整体性能。
[0004]此外，采用高温退火的方式还不利于生长效率的提高，因为为了达到高温退火的温度，必须在高温炉中控制温度缓慢的上升，而且退火之后，还必须等待高温的下降。这个温度上升和下降的过程需要耗费大量的时间。
【发明内容】
[0005]本发明针对上述问题，提出了一种采用激光退火的工艺来使得器件的源漏杂质激活，同时又不会在硅衬底和栅介质之间生成SiO2界面层；这样就既能达到退火激活杂质的目的，由能减小界面层的厚度增加。
[0006]本发明提出的减小界面层生长的方法，依次包括如下步骤:
[0007]( I)在硅衬底上生长SiO2界面层；
[0008](2)在SiO2界面层上沉积高k栅介质层；
[0009](3)在高k栅介质层上沉积金属栅电极；
[0010](4)在金属栅电极上沉积一层氮化硅保护层；
[0011](5)离子注入形成源区和漏区；
[0012](6)对硅衬底进行预加热；
[0013](7)采用激光脉冲对源区和漏区进行退火；
[0014](8)去除氮化硅保护层，完成器件的制作。
[0015]其中，生成的SiO2界面层厚度为0.3-0.9纳米；
[0016]其中，高k 栅介质为 Al2O3、ZrO2、La2O3、Ta2O5 或 HfO2。
[0017]其中，对硅衬底的预加热温度为330-500摄氏度；
[0018]其中，激光脉冲能量密度阈值为400mJ/cm2，退火时间为40_75纳米，激光波长介于 193-308nm 之间。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
[0020]本发明提出的减小界面层生长的方法，依次包括如下步骤:
[0021 ] (I)在硅衬底上生长SiO2界面层；
[0022](2)在SiO2界面层上沉积高k栅介质层；
[0023](3)在高k栅介质层上沉积金属栅电极；
[0024](4)在金属栅电极上沉积ー层氮化硅保护层；
[0025](5)离子注入形成源区和漏区；
[0026]( 6 )对硅衬底进行预加热；
[0027](7)采用激光脉冲对源区和漏区进行退火；
[0028](8)去除氮化硅保护层，完成器件的制作。
[0029]其中，生成的SiO2界面层厚度为0.3-0.9纳米；
[0030]其中，高k 栅介质为 A1203、ZrO2, La203、Ta2O5 或 Hf02。
[0031]其中，对硅衬底的预加热温度为330-500摄氏度；
[0032]其中，激光脉冲能量密度阈值为400mJ/cm2，退火时间为40_75纳米，激光波长介于193-308nm 之间。
[0033]本发明提供的减小界面层生长的方法，通过氮化硅保护层对金属栅电极和SiO2界面层的保护，使得对衬底预加热吋，由于氮化硅保护层的阻挡作用，减小了氧进入到SiO2界面层与硅衬底之间，因而SiO2界面层的厚度几乎没有増加。而且最重要的是，在对源区和漏区进行退火杂质激活的过程中，由于采用时间非常短暂的激光退火エ艺，因此退火时间非常短，同时激光退火时还先对衬底进行了预加热，因而无需很大的激光退火能量即可完成退火。
[0034]实施例2
[0035]本发明提出的减小界面层生长的方法，依次包括如下步骤:
[0036]( I)在硅衬底上生长SiO2界面层；
[0037](2)在SiO2界面层上沉积高k栅介质层；
[0038](3)在高k栅介质层上沉积金属栅电极；
[0039](4)在金属栅电极上沉积ー层氮化硅保护层；
[0040](5)离子注入形成源区和漏区；
[0041 ] (6)对硅衬底进行预加热；
[0042](7)采用激光脉冲对源区和漏区进行退火；
[0043](8)去除氮化硅保护层，完成器件的制作。
[0044]其中，生成的SiO2界面层厚度为0.5纳米；
[0045]其中，高k栅介质为Al2O3 ;
[0046]其中，对硅衬底的预加热温度为380摄氏度；
[0047]其中，激光脉冲能量密度阈值为400mJ/cm2，退火时间为50纳米，激光波长介于193-308nm 之间。[0048]实施例3
[0049]本发明提出的减小界面层生长的方法，依次包括如下步骤:
[0050]( I)在硅衬底上生长SiO2界面层；
[0051](2)在SiO2界面层上沉积高k栅介质层；
[0052](3)在高k栅介质层上沉积金属栅电极；
[0053](4)在金属栅电极上沉积一层氮化硅保护层；
[0054](5)离子注入形成源区和漏区；
[0055]( 6 )对硅衬底进行预加热；
[0056](7)采用激光脉冲对源区和漏区进行退火；
[0057](8)去除氮化硅保护层，完成器件的制作。
[0058]其中，生成的SiO2界面层厚度为0.8纳米；
[0059]其中，高k栅介质为La2O3或Η--2。
[0060]其中，对硅衬底的预加热温度为400摄氏度；
[0061]其中，激光脉冲能量密度阈值为400mJ/cm2，退火时间为60纳米，激光波长介于193-308nm 之间。
[0062]至此已对本发明做了详细的说明，但前文的描述的实施例仅仅只是本发明的优选实施例，其并非用于限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明精神的前提下，可对本发明做任何的修改，而本发明的保护范围由所附的权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种减小界面层生长的方法，依次包括如下步骤: (1)在硅衬底上生长SiO2界面层； (2)在SiO2界面层上沉积高k栅介质层； (3)在高k栅介质层上沉积金属栅电极； (4)在金属栅电极上沉积ー层氮化硅保护层； (5)离子注入形成源区和漏区； (6)对硅衬底进行预加热； (7)采用激光脉冲对源区和漏区进行退火； (8)去除氮化硅保护层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在干: 其中，生成的SiO2界面层厚度为0.3-0.9纳米；高k栅介质为A1203、ZrO2, La203、Ta2O5或HfO2 ;对硅衬底的预加热温度为330-500摄氏度；激光脉冲能量密度阈值为400mJ/cm2，退火时间为40-75纳米，激光波长介于193-308nm之间。
【文档编号】H01L21/28GK103594350SQ201310500494
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】丛国芳 申请人:溧阳市东大技术转移中心有限公司