[发明专利]氧化铪栅极介质层的制造方法

权利要求书

1.一种氧化铪栅极介质层的制造方法，其特征在于：氧化铪栅极介质层采用分成两个连续阶段的ALD工艺形成；所述ALD工艺的两个连续阶段的工艺参数设置为：

第一阶段的ALD工艺的参数为：

依次通入铪源和氧源进行形成氧化铪单原子层的反应，累积重复多次形成氧化铪单原子层的工艺，形成第一氧化铪层；

在所述第一氧化铪层形成之后继续进行第二阶段的ALD工艺，所述第二阶段的ALD工艺的参数为：

单原子层的反应气体中在所述第一阶段的铪源和氧源的基础上增加了氮源的通入，使得单原子层的反应物为氮氧化铪单原子层，累积重复多次形成氮氧化铪单原子层的工艺，形成第二氮氧化铪层；

由所述第一氧化铪层和所述第二氮氧化铪层叠加形成所述氧化铪栅极介质层，通过所述第二阶段的ALD工艺实现对所述氧化铪栅极介质层中的氮元素的含量和分布的控制，从而提高所述氧化铪栅极介质层的可靠性。

2.如权利要求1所述的氧化铪栅极介质层的制造方法，其特征在于：所述第二阶段的ALD工艺中，各所述氮氧化铪单原子层的气源的通入顺序为：

依次通入铪源、氧源和氮源；

或者，依次通入铪源、氮源和氧源；

或者，依次通入铪源和氮氧混合源。

3.如权利要求1所述的氧化铪栅极介质层的制造方法，其特征在于：所述第一阶段的ALD工艺中形成氧化铪单原子层的工艺的累积重复的次数为1～100。

4.如权利要求1所述的氧化铪栅极介质层的制造方法，其特征在于：所述第二阶段的ALD工艺中形成氮氧化铪单原子层的工艺的累积重复的次数为1～100。

5.如权利要求1所述的氧化铪栅极介质层的制造方法，其特征在于：所述铪源为HfCl₄。

6.如权利要求1所述的氧化铪栅极介质层的制造方法，其特征在于：所述氧源为H₂O。

7.如权利要求1所述的氧化铪栅极介质层的制造方法，其特征在于：所述氮源为NH₃。

8.如权利要求2所述的氧化铪栅极介质层的制造方法，其特征在于：所述氮氧混合源为H₂O和NH₃的混合物。

9.如权利要求1所述的氧化铪栅极介质层的制造方法，其特征在于：所述氧化铪栅极介质层形成于半导体衬底表面。

10.如权利要求9所述的氧化铪栅极介质层的制造方法，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底。

11.如权利要求10所述的氧化铪栅极介质层的制造方法，其特征在于：在形成所述氧化铪栅极介质层之前还包括在所述半导体衬底表面形成界面层的步骤。

12.如权利要求11所述的氧化铪栅极介质层的制造方法，其特征在于：所述界面层的材料为氧化硅。

13.如权利要求1所述的氧化铪栅极介质层的制造方法，其特征在于：在所述氧化铪栅极介质层形成之后还包括在所述氧化铪栅极介质层的表面形成栅极导电层的步骤。

14.如权利要求13所述的氧化铪栅极介质层的制造方法，其特征在于：所述栅极导电层由多晶硅层组成或者由金属栅组成。

15.如权利要求13所述的氧化铪栅极介质层的制造方法，其特征在于：在所述栅极导电层和所述氧化铪栅极介质层之间的所述氧化铪栅极介质层的表面还依次形成有TiN盖帽层和金属功函数层。