專利名稱：一種在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種原子層沉積技術(shù)，特別是涉及一種在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法。
背景技術(shù)：
隨著微電子領域器件尺寸的不斷減小，硅材料逐漸接近其加工的極限，硅基器件的速度和泄漏電流將是難以克服的挑戰(zhàn)。因此，在權(quán)衡器件的高性能和小尺寸之間的矛盾時，III - V族化合物半導體襯底很可能是混合襯底技術(shù)中nMOS器件的首選襯底材料。與傳統(tǒng)硅襯底相比，GaAs襯底具有較高電子遷移率、較高飽和速度、以及較寬禁帶。對于GaAs/ 高K柵介質(zhì)材料結(jié)構(gòu)的nMOS器件，界面特性是保證整個器件性能不斷提高的關鍵。而對于GaAs襯底的清洗及表面鈍化更是提高界面特性的關鍵。研究結(jié)果表面，直接在GaAs上沉積高K柵介質(zhì)薄膜并不能獲得高質(zhì)量的界面特性和優(yōu)異的電學性能，采用表面鈍化技術(shù)可以極大地改善III - V族化合物半導體/高K柵介質(zhì)材料的界面質(zhì)量，有效降低界面態(tài)密度，解決費米能級釘扎問題。在眾多高K柵介質(zhì)材料中，Hf基高K柵介質(zhì)已被成功應用到Intel公司的45nm工藝中，具有可觀的發(fā)展前景。為了提高MOS器件性能，研究人員采用各種方法減小MOS器件的等效氧化層厚度(Ε0Τ)，目前主要有兩種途徑一是在Hf基高K柵介質(zhì)中摻入其他元素的方法提高高K柵介質(zhì)材料的熱穩(wěn)定性、介電常數(shù)，改善能帶結(jié)構(gòu)；二是通過不斷降低高K柵介質(zhì)界面層厚度達到減小EOT的目的。原子層沉積技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用于制備高K柵介質(zhì)薄膜，并且可以分為等離子體增強原子層沉積(PEALD)模式和傳統(tǒng)熱生長原子層沉積(TALD)模式，PEALD比TALD具有更低的反應窗口，在等離子體活化環(huán)境下，不但可以降低生長溫度，而且原本TALD模式下不能反應的兩種反應物也可以發(fā)生反應形成薄膜，提高薄膜生長速率，同時提高薄膜密度和擊穿電壓。另外，PEALD技術(shù)更容易控制薄膜化學組分的配比，因此有利于多元金屬氧化物高K柵介質(zhì)薄膜制備。更重要的是，采用PEALD可以實現(xiàn)原位等離子體處理，可以在薄膜沉積前對襯底進行等離子體鈍化，有效地降低襯底表面自然氧化物對薄膜生長的影響，從而抑制界面層生長，提高柵介質(zhì)薄膜電學性能。利用等離子體增強原子層沉積(PEALD)技術(shù)在GaAs襯底晶片上沉積均勻、高質(zhì)量Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法時。由于GaAs的本征氧化物穩(wěn)定性差，氧化層中含有各種Ga的氧化物和As的氧化物(例如，Ga2O3, Ga2O, As2O5, As2O3等)，且As2O3不穩(wěn)定，極易分解生成As單質(zhì)。這就使得在GaAs和氧化物界面具有很高的界面態(tài)密度，引起費米能級在禁帶中的釘扎和高的表面復合速率，嚴重影響器件性能。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，該方法在PEALD中直接對樣品進行原位處理，省去了將樣品拿出反應腔再進行原位處理的步驟，簡化了工藝；且在沉積高K柵介質(zhì)薄膜之前通過利用等離子體原位處理對GaAs襯底進行鈍化，改善了高K柵介質(zhì)與GaAs襯底之間的界面特性，降低了費米能級釘扎效應的影響，并且在高K柵介質(zhì)薄膜形成后利用氧等離子體原位后處理提高了高K薄膜的致密度和薄膜質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中GaAs襯底與高K柵介質(zhì)薄膜界面特性差、以及薄膜質(zhì)量差的問題。為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，至少包括以下步驟I)提供一單晶GaAs晶片作為襯底，并對其進行清洗；2)將清洗過的GaAs晶片放入等離子體增強原子層沉積的反應腔內(nèi)，并以Ar氣作為載氣，以NH3*N2作為反應氣體，利用等離子體工藝對GaAs襯底表面進行原位氮化處理；3)利用原子層沉積工藝在所述GaAs襯底上表面沉積Hf基高K柵介質(zhì)薄膜；4)利用氧等離子體工藝對所述Hf基高K柵介質(zhì)薄膜進行原位后處理；5)將形成的所述Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的樣品置入快速退火爐中進行N2氣氛退火處理。可選地，所述步驟I)中對GaAs襯底的清洗過程為先用丙酮、無水乙醇超聲清洗晶片3飛分鐘，再用10°/Γ20%的HCl溶液清洗GaAs表面5分鐘，用大量去離子水沖洗樣品，最后用N2吹干?？蛇x地，所述PEALD反應腔內(nèi)的溫度為16(T250°C，等離子體原位氮化處理的射頻功率為70 150W?？蛇x地，所述步驟5)中樣品的退火溫度為50(T70(TC，退火時間為3(Γ60秒?？蛇x地，所述步驟3)包括a)利用N2或Ar作為載氣，向PEALD反應腔中通入第一金屬前驅(qū)體,使所述第一金屬前驅(qū)體吸附在所述GaAs襯底上，然后用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物，接著通入O2并形成氧等離子體，且與所述第一金屬前驅(qū)體反應生成第一氧化物薄膜，再用載氣吹洗并帶走剩余反應物；b)通入第二金屬前軀體，使所述第二金屬前驅(qū)體吸附在所述第一氧化物薄膜上，用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物，再次通入O2并形成氧等離子體，且與所述第二金屬前驅(qū)體反應生成第二氧化物薄膜，再用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物，即為一個原子層沉積循環(huán)周期；c)執(zhí)行多個原子層沉積循環(huán)周期，直至得到所需要的Hf基高K柵介質(zhì)薄膜厚度?？蛇x地，所述第一金屬前驅(qū)體為[(CH3) (C2H5)N]4Hf，所述第二金屬前驅(qū)體為La [N (TMS) 2] 3，所述 Hf 基高 K 柵介質(zhì)薄膜為(HfO2) x (La2O3)可選地，所述第一金屬前驅(qū)體為[(CH3) (C2H5)N]4Hf，所述第二金屬前驅(qū)體為Al (CH3) 3，所述Hf基高K柵介質(zhì)薄膜為(HfO2) x (Al2O3)可選地，所述第一金屬前驅(qū)體為[(CH3) (C2H5)N]4Hf，所述第二金屬前驅(qū)體為Gd [N (TMS) 2] 3，所述 Hf 基高 K 柵介質(zhì)薄膜為(HfO2) x (Gd2O3)如上所述，本發(fā)明的一種提供一種在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方、法，具有以下有益效果該方法在PEALD中直接對樣品進行原位處理，省去了將樣品拿出反應腔再進行原位處理的步驟，簡化了工藝；且在沉積高K柵介質(zhì)薄膜之前通過利用等離子體原位處理對GaAs襯底進行鈍化，改善了高K柵介質(zhì)與GaAs襯底之間的界面特性，降低了費米能級釘扎效應的影響，并且在高K柵介質(zhì)薄膜形成后利用氧等離子體原位后處理提高了高K薄膜的致密度和薄膜質(zhì)量。


圖I顯示為本發(fā)明中在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的工藝流程圖。
圖2 (a)顯示為本發(fā)明中采用等離子體氮化GaAs表面的HfLaOx薄膜/GaAs界面的透射電鏡(TEM)圖。圖2(b)顯示為現(xiàn)有技術(shù)中未采用等離子體氮化GaAs表面的HfO2薄膜/GaAs界面的透射電鏡(TEM)圖。元件標號說明SI S5 步驟
具體實施例方式以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式
加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。請參閱圖I、以及圖2(a)至2 (b)。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。下面結(jié)合說明書附圖進一步說明本發(fā)明提供的一種在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，為了示出的方便附圖并未按照比例繪制，特此述明。實施例一請參閱圖1，顯示為本發(fā)明中在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的工藝流程圖，如圖所示，所述工藝方法至少包括以下步驟步驟SI :提供一單晶GaAs晶片作為襯底基片，并對對GaAs襯底進行清洗，清洗過程為先用丙酮、無水乙醇超聲清洗晶片3飛分鐘，本實施例中優(yōu)選為5分鐘，再用109Γ20%的HCl溶液清洗GaAs表面Γ5分鐘，本實施例優(yōu)選為3分鐘，用大量去離子水沖洗樣品，最后用N2吹干。步驟S2 :快速將吹干后的GaAs晶片放入PEALD反應腔內(nèi)，GaAs晶片暴露在空氣中的時間不超過10分鐘。反應腔中的溫度為160°C 250°C，本實施例中優(yōu)選為180°C，射頻功率為70W 150W，本實施例中優(yōu)選為150W，采用NH3作為反應氣體，Ar氣作為載氣，利用PEALD中的等離子體工藝對GaAs表面進行原位氮化處理，通過利用等離子體原位處理對GaAs襯底進行鈍化，改善了高K柵介質(zhì)與GaAs襯底之間的界面特性，降低了費米能級釘扎效應的影響。步驟S3 :首先利用N2或Ar作為載氣，向PEALD反應腔中通入第一金屬前驅(qū)體[(CH3) (C2H5) N] 4Hf，通入時間為500ms，使所述第一金屬前驅(qū)體[(CH3) (C2H5) N] 4Hf吸附在所述GaAs襯底上，然后用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物，接著通入O2并形成氧等離子體與所述第一金屬前軀體進行反應2s，生成第一氧化物薄膜，再次用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物；然后，通入第二金屬前軀體La[N(TMS)2]3,通入時間為500ms,使所述第二金屬前驅(qū)體La[N(TMS)2]3吸附在所述第一氧化物薄膜上，用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物，再次通入O2并形成氧等離子體，且與所述第二金屬前驅(qū)體La [N (TMS) 2] 3反應2s生成第二氧化物薄膜，再用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物，即為一個原子層沉積循環(huán)周期；最后，執(zhí)行多個原子層沉積循環(huán)周期，直至得到所需要的Hf基高K柵介質(zhì)薄膜厚度，最終所形成的K柵介質(zhì)薄膜為(HfO2) X(La2O3)1Y參數(shù)X的值可根據(jù)需要可以靈活控制其大小。其中在本發(fā)明中，利用載氣吹洗腔體時間為2 5s,本實施例中優(yōu)選為3s。
步驟S4 :將形成高K柵介質(zhì)薄膜的樣品置入快速退火爐中進行N2氣氛退火處理，本發(fā)明中樣品的退火溫度500°C 700°C，本實施例中優(yōu)選為700°C ;本發(fā)明中退火時間為30s 60s，本實施例中優(yōu)選為30s。步驟S5 :Hf基高K柵介質(zhì)薄膜生長后，利用氧等離子體對其進行原位后處理；通過氧等離子體原位后處理提高了高K薄膜的致密度和薄膜質(zhì)量。如圖2(a)所示為采用等離子體氮化GaAs表面的HfLaOx薄膜/GaAs界面的透射電鏡(TEM)圖，圖2 (b)所示為未采用等離子體氮化GaAs表面的HfO2薄膜/GaAs界面的透射電鏡(TEM)圖，由上圖可知，經(jīng)過等離子體氮化GaAs表面后，高K薄膜與GaAs襯底之間的界面變的更加平整，且降低了界面層(IL)厚度。本實施例中提供一種在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，該方法在PEALD中直接對樣品進行原位處理，省去了將樣品拿出反應腔再進行原位處理的步驟，簡化了工藝；且在沉積高K柵介質(zhì)薄膜之前通過利用等離子體原位處理對GaAs襯底進行鈍化，改善了高K柵介質(zhì)與GaAs襯底之間的界面特性，降低了費米能級釘扎效應的影響，并且在高K柵介質(zhì)薄膜形成后利用氧等離子體原位后處理提高了高K薄膜的致密度和薄膜質(zhì)量。實施例二由于本實施例中的工藝流程與實施例一相同，只是沉積的高K柵介質(zhì)材料不同，為了簡化說明，仍請參閱圖1，詳細說明如以下步驟步驟SI :提供一單晶GaAs晶片作為襯底基片，并對對GaAs襯底進行清洗，清洗過程為先用丙酮、無水乙醇超聲清洗晶片3飛分鐘，本實施例中優(yōu)選為5分鐘，再用109Γ20%的HCl溶液清洗GaAs表面Γ5分鐘，本實施例優(yōu)選為3分鐘，用大量去離子水沖洗樣品，最后用N2吹干。步驟S2 :快速將吹干后的GaAs晶片放入PEALD反應腔內(nèi)，GaAs晶片暴露在空氣中的時間不超過10分鐘。反應腔中的溫度為160°C 250°C，本實施例中優(yōu)選為160°C，射頻功率為70W 150W，本實施例中優(yōu)選為150W，采用NH3作為反應氣體，Ar氣作為載氣，利用PEALD中的等離子體工藝對GaAs表面進行原位氮化處理，通過利用等離子體原位處理對GaAs襯底進行鈍化，改善了高K柵介質(zhì)與GaAs襯底之間的界面特性，降低了費米能級釘扎效應的影響。
步驟S3 :首先利用N2或Ar作為載氣，向PEALD反應腔中通入第一金屬前驅(qū)體[(CH3) (C2H5) N] 4Hf，通入時間為500ms，使所述第一金屬前驅(qū)體[(CH3) (C2H5) N] 4Hf吸附在所述GaAs襯底上，然后用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物，接著通入O2并形成氧等離子體與所述第一金屬前軀體進行反應2s，生成第一氧化物薄膜，再次用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物；然后，通入第二金屬前軀體Al (CH3)3，通入時間為500ms，使所述第二金屬前驅(qū)體Al (CH3) 3吸附在所述第一氧化物薄膜上，用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物，再次通入O2并形成氧等離子體，且與所述第二金屬前驅(qū)體Al (CH3) 3反應2s生成第二氧化物薄膜，再用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物，即為一個原子層沉積循環(huán)周期；最后，執(zhí)行多個原子層沉積循環(huán)周期，直至得到所需要的Hf基高K柵介質(zhì)薄膜厚度，最終所形成的K柵介質(zhì)薄膜為(HfO2) x (Al2O3) h，參數(shù)X的值可根據(jù)需要可以靈活控制其大小。其中在本發(fā)明中，利用載氣吹洗腔體時間為2 5s，本實施例中優(yōu)選為3s。
步驟S4 :將形成高K柵介質(zhì)薄膜的樣品置入快速退火爐中進行N2氣氛退火處理，本發(fā)明中樣品的退火溫度500°C 700°C，本實施例中優(yōu)選為700°C ;本發(fā)明中退火時間為30s 60s，本實施例中優(yōu)選為30s。步驟S5 :Hf基高K柵介質(zhì)薄膜生長后，利用氧等離子體對其進行原位后處理；通過氧等離子體原位后處理提高了高K薄膜的致密度和薄膜質(zhì)量。實施例三由于本實施例中的工藝流程與實施例一相同，只是沉積的高K柵介質(zhì)材料不同，為了簡化說明，仍請參閱圖1，詳細說明如以下步驟 步驟SI :提供一單晶GaAs晶片作為襯底基片，并對對GaAs襯底進行清洗，清洗過程為先用丙酮、無水乙醇超聲清洗晶片3飛分鐘，本實施例中優(yōu)選為5分鐘，再用109Γ20%的HCl溶液清洗GaAs表面Γ5分鐘，本實施例優(yōu)選為3分鐘，用大量去離子水沖洗樣品，最后用N2吹干。步驟S2 :快速將吹干后的GaAs晶片放入PEALD反應腔內(nèi)，GaAs晶片暴露在空氣中的時間不超過10分鐘。反應腔中的溫度為160°C 250°C，本實施例中優(yōu)選為200°C，射頻功率為70W 150W，本實施例中優(yōu)選為150W，采用NH3作為反應氣體，Ar氣作為載氣，利用PEALD中的等離子體工藝對GaAs表面進行原位氮化處理，通過利用等離子體原位處理對GaAs襯底進行鈍化，改善了高K柵介質(zhì)與GaAs襯底之間的界面特性，降低了費米能級釘扎效應的影響。步驟S3 :首先利用N2或Ar作為載氣，向PEALD反應腔中通入第一金屬前驅(qū)體[(CH3) (C2H5) N] 4Hf，通入時間為500ms，使所述第一金屬前驅(qū)體[(CH3) (C2H5) N] 4Hf吸附在所述GaAs襯底上，然后用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物，接著通入O2并形成氧等離子體與所述第一金屬前軀體進行反應2s，生成第一氧化物薄膜，再次用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物；然后，通入第二金屬前軀體Gd[N(TMS)2]3，通入時間為500ms，使所述第二金屬前驅(qū)體Gd[N(TMS)2]3吸附在所述第一氧化物薄膜上，用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物，再次通入O2并形成氧等離子體，且與所述第二金屬前驅(qū)體Gd [N (TMS) 2] 3反應2s生成第二氧化物薄膜，再用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物，即為一個原子層沉積循環(huán)周期；最后，執(zhí)行多個原子層沉積循環(huán)周期，直至得到所需要的Hf基高K柵介質(zhì)薄膜厚度，最終所形成的K柵介質(zhì)薄膜為HfO2)X(Gd2O3)1Y參數(shù)X的值可根據(jù)需要可以靈活控制其大小。其中在本發(fā)明中，利用載氣吹洗腔體時間為2 5s,本實施例中優(yōu)選為3s。步驟S4:將形成高K柵介質(zhì)薄膜的樣品置入快速退火爐中進行N2氣氛退火處理，本發(fā)明中樣品的退火溫度50(T70(TC，本實施例中優(yōu)選為700°C ;本發(fā)明中退火時間為30s 60s，本實施例中優(yōu)選為30s。步驟S5 :Hf基高K柵介質(zhì)薄膜生長后，利用氧等離子體對其進行原位后處理；通過氧等離子體原位后處理提高了高K薄膜的致密度和薄膜質(zhì)量。綜上所述，本發(fā)明提供一種在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，該方法在PEALD中直接對樣品進行原位處理，省去了將樣品拿出反應腔再進行原位處理的步驟，簡化了工藝；且在沉積高K柵介質(zhì)薄膜之前通過利用等離子體原位處理對GaAs襯底進行鈍化，改善了高K柵介質(zhì)與GaAs襯底之間的界面特性，降低了費米能級釘扎效應的影響，并且在高K柵介質(zhì)薄膜形成后利用氧等離子體原位后處理提高了高K薄膜的致密度和薄膜質(zhì)量。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。權(quán)利要求
1.一種在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，其特征在于，至少包括以下步驟 1)提供一單晶GaAs晶片作為襯底，并對其進行清洗； 2)將清洗過的GaAs晶片放入等離子體增強原子層沉積的反應腔內(nèi)，并以Ar氣作為載氣，以NH3或N2作為反應氣體，利用等離子體工藝對GaAs襯底表面進行原位氮化處理； 3)利用原子層沉積工藝在所述GaAs襯底上表面沉積Hf基高K柵介質(zhì)薄膜； 4)利用氧等離子體工藝對所述Hf基高K柵介質(zhì)薄膜進行原位后處理； 5)將形成的所述Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的樣品置入快速退火爐中進行N2氣氛退火處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，其特征在于，所述步驟I)中對GaAs襯底的清洗過程為先用丙酮、無水乙醇超聲清洗晶片3飛分鐘，再用109^20%的HCl溶液清洗GaAs表面f 5分鐘，用大量去離子水沖洗樣品，最后用N2吹干。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，其特征在于所述PEALD反應腔內(nèi)的溫度為16(T250°C，等離子體原位氮化處理的射頻功率為7(Tl50W。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，其特征在于所述步驟5)中樣品的退火溫度為50(T70(TC，退火時間為3(T60秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，其特征在于，所述步驟3)包括 a)利用N2或Ar作為載氣，向PEALD反應腔中通入第一金屬前驅(qū)體，使所述第一金屬前驅(qū)體吸附在所述GaAs襯底上，然后用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物，接著通入O2并形成氧等離子體，且與所述第一金屬前驅(qū)體反應生成第一氧化物薄膜，再用載氣吹洗并帶走剩余反應物； b)通入第二金屬前軀體，使所述第二金屬前驅(qū)體吸附在所述第一氧化物薄膜上，用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物，再次通入O2并形成氧等離子體，且與所述第二金屬前驅(qū)體反應生成第二氧化物薄膜，再用所述載氣吹洗并帶走剩余反應物，即為一個原子層沉積循環(huán)周期； c)執(zhí)行多個原子層沉積循環(huán)周期，直至得到所需要的Hf基高K柵介質(zhì)薄膜厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，其特征在于所述第一金屬前驅(qū)體為[(CH3) (C2H5)N]4Hf,所述第二金屬前驅(qū)體為La[N(TMS)2]3。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，其特征在于所述Hf基高K柵介質(zhì)薄膜為(HfO2) x (La2O3)
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，其特征在于所述第一金屬前驅(qū)體為[(CH3) (C2H5)N]4Hf,所述第二金屬前驅(qū)體為A1(CH3)3。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，其特征在于所述Hf基高K柵介質(zhì)薄膜為(HfO2)x(Al2O3)1^
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，其特征在于所述第一金屬前驅(qū)體為[(CH3) (C2H5) N]4Hf，所述第二金屬前驅(qū)體為Gd[N(TMS) 2]3。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，其特征在于所述Hf基高K柵介質(zhì)薄膜為(HfO2) x (Gd2O3) 1-x。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種在GaAs襯底上制備Hf基高K柵介質(zhì)薄膜的方法，包括首先提供一GaAs晶片作為襯底，并對其進行清洗，將處理好的GaAs襯底晶片放入ALD反應腔；然后利用等離子體對GaAs襯底進行等離子體原位預處理，緊接著沉積高K柵介質(zhì)薄膜；最后采用氧等離子體對高K柵介質(zhì)薄膜進行原位后處理。本發(fā)明通過在沉積高K柵介質(zhì)薄膜之前利用等離子體原位處理對GaAs襯底進行鈍化，改善了高K柵介質(zhì)與GaAs襯底之間的界面特性，降低了費米能級釘扎效應的影響，并且在高K柵介質(zhì)薄膜形成后利用氧等離子體原位后處理提高了高K薄膜的致密度和薄膜質(zhì)量。
文檔編號H01L21/283GK102664147SQ20121014909
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者俞躍輝, 夏超, 宋朝瑞, 徐大偉, 曹鐸, 王中健, 程新紅, 賈婷婷 申請人:中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所