[发明专利]PMOS器件叠层结构的制备和栅功函数调节方法

权利要求书

1.一种PMOS器件叠层结构的制备和栅功函数调节方法，包括如下步骤：

1)在完成常规的LOCOS或STI介质隔离后，在半导体衬底上生长界面氧化层或氮氧化层；

2)高介电常数(K)栅介质薄膜的形成，并于500-1020℃下，4-120秒热退火；

3)淀积金属栅，所述金属栅由三层组成，依次为TiN-1/Al/TiN-2；

4)淀积势垒金属层；

5)低压化学汽相淀积多晶硅膜和硬掩模，然后进行光刻和硬掩膜的刻蚀；

6)去胶，以硬掩膜为掩蔽，依次刻蚀多晶硅膜/势垒金属/金属栅/高K栅介质/界面SiO₂形成叠层栅结构；

7)形成侧墙1和源/漏延伸区低能离子注入和大角度注入；

8)形成侧墙2和源/漏离子注入；

9)快速热退火：于600-1050℃下，于N₂中退火2-30秒；在完成源/漏杂质激活的同时，将金属Al离子驱动到高K栅介质薄膜/界面氧化层界面上，通过界面反应生成Al-O偶极子，实现对PMOS器件金属栅有效功函数的调节；

10)NiSi硅化物形成；

11)接触和金属化：380-430℃温度下，在合金炉内于N₂或(N₂+H₂)中合金退火30-60分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1之前对完成常规的LOCOS或STI隔离后的器件进行清洗，先采用常规方法清洗，然后用氢氟酸/异丙醇/水混合溶液在室温下浸泡2-10分钟，去离子水冲洗，甩干后立即进炉；氢氟酸∶异丙醇∶水的重量比为0.2-1.5％∶0.01-0.10％∶1％。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1中是采用快速热氧化或化学法生长界面氧化层或氮氧化层；界面氮氧化层可采用先注入氮到Si中再快速热氧化形成，或先快速热氧化形成SiOx，再用NO氮化或等离子氮化形成SiON；SiOx可用O₃化学处理形成。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤2中高K栅介质膜是Hf基高K栅介质，可以是HfAlO、HfAlON、HfSiAlON或HfLaON，所述高介电常数栅介质膜通过物理气相淀积、金属有机化学气相沉积或原子层淀积工艺形成。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤3中的金属栅中，TiN-1金属栅厚度为2-6nm，金属Al膜厚度为2-5nm，TiN-2金属栅厚度为10-20nm。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤3中金属氮化物栅薄膜和Al薄膜采用物理气相淀积、金属有机化学气相沉积或原子层淀积工艺形成。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤4中势垒金属层是TaN或AlN，厚度4-10nm，采用物理气相淀积、金属有机化学气相沉积或原子层淀积工艺形成。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤5中的硬掩膜是SiO₂(O)、Si₃N₄(N)或其叠层O/N或O/N/O；硬掩膜采用氟基刻蚀。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤6中多晶硅采用F基加Cl基或HBr加Cl基刻蚀，TaN/TiN(Al)/高K栅介质/界面SiO₂叠层结构采用Cl基反应离子刻蚀或感应偶合等离子刻蚀形成，或采用化学湿法腐蚀形成。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤10中的NiSi由溅射8-20nmNi薄膜后，通过两步退火和其间的选择腐蚀完成，NiSi膜厚15-40nm。