專利名稱：Cmos器件疊層柵形成方法及其結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件形成方法與結構，特別涉及一種CMOS器件疊層柵介 質的形成方法及其結構。
背景技術：
在微電子技術發(fā)展的幾十年來，邏輯芯片制造商在制造MOS器件時，一直采用SiO2 作為柵介質、采用重摻雜的多晶硅作為柵電極材料。但是，隨著特征尺寸的不斷縮小，MOS晶 體管中的SiO2柵電介質已臨近了極限。例如，在65納米工藝中，SiO2柵的厚度已降至1.2 納米，約為5個硅原子層厚度，如果再繼續(xù)縮小，漏電流和功耗將急劇增加。同時，由多晶硅 柵電極引起的摻雜硼原子擴散、多晶硅耗盡效應、以及過高的柵電阻等問題也將變的越來 越嚴重。對于32納米及以下各技術代，急劇增加的漏電流和功耗等問題將急待新材料、新 工藝、及新器件結構的開發(fā)來解決。為降低漏電流和功耗，有一種改進技術是采用“高k/金屬柵”結構。目前，國際范 圍內的各主要半導體公司都已開始著手面向32納米及以下技術代的“高k/金屬柵”技術 的開發(fā)。Intel披露出在采用高k柵介質材料后，器件的漏電流降為原來的十分之一，但是， 同時也帶來了 MOS器件的閾值電壓控制問題。由于MOS工藝需要同時具備nMOS與pMOS器 件，因此為最大限度的優(yōu)化器件性能，就要求nMOS和pMOS器件的閾值電壓在保持絕對值大 致相等的前提下，還要盡可能的降低閾值電壓的數值。因此，如何降低閾值電壓是亟待解決 的問題。目前，為降低器件閾值電壓，利用合適的材料來調節(jié)有效功函數是最直接、可行和 有效的方法。研究發(fā)現，一些元素在摻入高k薄膜或者金屬柵薄膜后，會起到使平帶電壓 偏移、調節(jié)閾值電壓的作用，例如La、Yb、Dy等稀土元素和Al、Mg等，并且，這些元素在整個 柵介質垂直方向上的分布位置會影響閾值電壓的調節(jié)能力。還有一些元素在摻入高k薄膜 后，會起到提高薄膜熱穩(wěn)定性的作用，例如N、Si等。另外，有一些元素在靠近MOS器件溝道 時會在該處形成一定數量的電荷或者缺陷，這會對溝道載流子產生很大的散射，進而導致 載流子遷移率降低，致使器件性能退化，例如N、Al、La等。因此，在新一代高k柵介質/金屬柵技術中，需要在理想的位置引入一些需要的元 素，從而提高器件的性能。

發(fā)明內容
為克服上述現有技術中存在的缺陷，特別是通過本發(fā)明提出的MOS器件疊層柵介 質結構及其形成方法提高MOS器件的性能。為了實現上述目的，本發(fā)明提出了一種金屬氧化物半導體MOS器件的柵介質結 構，包括在半導體襯底表面上形成的界面層薄膜；和在所述界面層薄膜表面之上形成的 至少兩層絕緣薄膜，每層絕緣薄膜包括至少兩種元素，其中，所述至少兩層絕緣薄膜中的每 一個都具有與其他相鄰絕緣薄膜不同的元素組分和/或不同的濃度，且所述界面層薄膜和所述至少兩層絕緣薄膜經過優(yōu)化的退火工藝，所述優(yōu)化的退火工藝與所述界面層薄膜和所 述至少兩層絕緣薄膜的元素組分和/或濃度相關，以達到希望的所述元素和/或濃度的分布。根據本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提出了一種CMOS器件，包括上述的柵介質結 構。根據本發(fā)明的再一方面，本發(fā)明還提出了一種形成上述MOS器件的柵介質結構的 方法，包括如下步驟在半導體襯底表面上形成界面層薄膜；在所述界面層薄膜表面之上 形成至少兩層絕緣薄膜，每層絕緣薄膜包括至少兩種元素，其中，所述至少兩層絕緣薄膜中 的每一個都具有與其他相鄰絕緣薄膜不同的元素組分和/或不同的濃度；根據所述界面層 薄膜和所述至少兩層絕緣薄膜的元素組分和/或濃度對所述界面層薄膜和所述至少兩層 絕緣薄膜進行優(yōu)化的退火工藝，以達到希望的所述元素和/或濃度的分布。本發(fā)明通過按照一定順序淀積多層不同材料組分或不同濃度的薄膜來形成MOS 器件的疊層柵介質結構，然后通過優(yōu)化的退火工藝以促使該疊層柵介質結構中的各種元素 組分和濃度達到理想的分布狀態(tài)。通過對疊層柵介質結構中的各種元素組分和濃度的分布 狀態(tài)的控制，可以控制MOS器件的EOT(等效氧化層厚度)、調節(jié)閾值電壓、提高溝道遷移率， 以及降低柵極漏電流等，從而可以全面提升MOS器件整體性能。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中圖1為本發(fā)明實施例提出的MOS器件的柵介質結構示意圖；圖2-5為本發(fā)明實施例一的形成本發(fā)明柵疊層結構的示意圖；圖6-11為本發(fā)明實施例二的形成本發(fā)明柵疊層結構的示意圖；圖12-15為本發(fā)明實施例三的形成本發(fā)明柵疊層結構的示意圖；圖16-18為本發(fā)明實施例四的形成本發(fā)明柵疊層結構的示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發(fā)明的不同結構。為了簡 化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且 目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復參考數字和/或字母。這種重 復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。此 外，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到 其他工藝的可應用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之 “上”的結構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形 成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。本發(fā)明提出的MOS器件的疊層柵介質結構是由按照一定順序淀積的多層(2-5層)不同材料組分或不同濃度的薄膜形成的，并且配合本發(fā)明提出的優(yōu)化過的退火工藝，該優(yōu) 化過的退火工藝與上述材料層的材料組分和/或濃度有關，以得到希望的元素和/或濃度 的分布，從而控制MOS器件的EOT、調節(jié)閾值電壓、提高溝道遷移率，以及降低柵極漏電流 等，以全面提升MOS器件整體性能。但需要說明的是，本發(fā)明重點在于提出一種柵介質結構，該柵介質結構具有多個 薄膜，每個薄膜都具有與其相鄰薄膜不同的材料組分或者具有相同的材料組分卻具有不同 的濃度，以達到希望的分布。根據需要提升的MOS器件的性能，各個薄膜可能會具有不同的 材料，不同的厚度或者不同的濃度，這需要根據需要改善的性能決定，本發(fā)明的以下實施例 將會介紹一些改善MOS器件性能的實施例，這些實施例僅是使本領域技術人員能夠對本發(fā) 明有更清楚的認識，并不是說本發(fā)明只能通過以下實施例實現。另外，本發(fā)明中可通過多種方式提高MOS器件的性能，這些方式可以單獨實現，也 可以組合實現。例如，為了提高高k介質層的介電常數，可在介質層中添加La元素，另外， 對La元素在高k介質層中的分布進行控制，還可減少La元素對溝道載流子的散射，從而提 高溝道載流子的遷移率。或者，摻雜Al元素來調節(jié)平帶電壓，從而達到控制閾值電壓的目 的，同時，通過本發(fā)明控制Al元素不會過多擴散到SiO2或溝道附近，進而減小Al元素對溝 道載流子遷移率的影響，等等?？梢妼崿F本發(fā)明的方式有很多種，以下的實施例僅是實現本 發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本領域技術人員還可根據本發(fā)明的思想做出很多等效的修改、變換 或者替代，這些均應該包含在本發(fā)明的保護范圍之內。如圖1所示，為本發(fā)明實施例提出的MOS器件的柵介質結構示意圖，包括形成在半 導體襯底101表面上的界面層薄膜102，和在界面層薄膜102表面之上形成的至少兩層絕緣 薄膜104(103-1至103-n)，其中，至少兩層絕緣薄膜104中的每一個(103-1至103_n)都具 有與其他相鄰絕緣薄膜不同的元素組分和/或不同的濃度，且界面層薄膜102和至少兩層 絕緣薄膜104經過優(yōu)化的退火工藝，該優(yōu)化的退火工藝與界面層薄膜102和至少兩層絕緣 薄膜104的元素組分和/或濃度相關，以達到希望的元素和/或濃度的分布。在本發(fā)明的一個實施例中，界面層薄膜102和絕緣薄膜103-1至103_n可包括 HfO2, HfSiOx, HfON, HfSiON, HfAlOx, A1203、ZrO2, ZrSiOx, Ta2O5, La2O3> Y2O3> HfLaOx, LaAlOx, LaSiOx、上述材料的氮化物、上述材料的氮氧化物、其他稀土元素氧化物、其他稀土元素氮 化物、SiO2, SiNx, SiON、或者上述材料的組合，或者其他適合的材料及其組合。本發(fā)明還提出了一種包括上述柵介質結構的CMOS器件，該CMOS器件除柵介質結 構外其他部分的構成方式與現有技術相同，在此不再贅述。正如以上所述，界面層薄膜102和絕緣薄膜103-1至103_n中不同的組分和不同 的濃度是為了改善MOS器件的某一項或某幾項性能，以下就以具體實施例的方式進行闡 述，這些實施例僅是示意性的，并不是說本發(fā)明僅能通過以下實施例實現。實施例一、如圖2-5所示，為本發(fā)明實施例一的形成本發(fā)明柵疊層結構的示意圖，在該實施 例中，多層絕緣薄膜為厚度相同、原子百分比不同的三層薄膜，當然在其他實施例中絕緣薄 膜也可以不相同，包括以下步驟步驟1 如圖2所示，在已做好前期工藝處理的硅襯底101上生長界面層薄膜102， 其厚度為約0. 5nm，在本發(fā)明實施例中，界面層薄膜102為SiO2界面層薄膜。在本實施例中界面層薄膜102以SiO2為例進行描述，在其他實施例中可以選擇以上所述的其他材料作為 界面層薄膜102。步驟2 如圖3所示，在SiO2界面層薄膜102上用ALD技術生長第一層絕緣薄膜 103-1，其厚度為約lnm，在本發(fā)明實施例中，第一層絕緣薄膜103-1為Hfa8Laa2O薄膜，其中 La元素的原子百分比為20%。步驟3 如圖4所示，在第一層絕緣薄膜103-1 (Hfa8Laa2O薄膜)上用ALD技術生 成第二層絕緣薄膜103-2，其厚度約為lnm，第二層絕緣薄膜103-2為Hfa5Laa5O薄膜，其中 La元素的原子百分比為50%。步驟4 如圖5所示，在第二層絕緣薄膜103-2 (Hfa5Laa5O薄膜)上用ALD技術生 長第三層絕緣薄膜103-3，其厚度為約lnm，第三層絕緣薄膜103-3為Hfa2Laa8O薄膜，其中 La元素的原子百分比為80%。步驟5 對該結構進行500°C、30s的退火處理。本發(fā)明的該實施例可達到以下特別的有益效果1、提高了整個高k介質層的介電常數(La元素有助于提高介電常數)。2、使La元素在整個高k介質層的分布產生了梯度，在接近硅襯底的區(qū)域La元素 濃度小于遠離硅襯底區(qū)域，這樣有效減少了 La對溝道載流子的散射，提高了溝道載流子的 遷移率。實施例二、如圖6-11所示，為本發(fā)明實施例二的形成本發(fā)明柵疊層結構的示意圖，包括以下 步驟步驟1 在已做好前期工藝處理的硅襯底101上生長0. 5nm厚的界面層薄膜102， 如圖6所示，在該實施例中界面層薄膜102為Si02。在本實施例中界面層薄膜102以SiO2 為例進行描述，在其他實施例中可以選擇以上所述的其他材料作為界面層薄膜102。步驟2 如圖6所示，在界面層薄膜102上用ALD技術生長第一層絕緣薄膜103_1， 其厚度約為lnm，在該實施例中，第一層絕緣薄膜103-1為HfO2薄膜。步驟3 如圖7所示，在第一層絕緣薄膜103-1上用ALD技術生長第二層絕緣薄膜 103-2，其厚度約為0. 5nm，在該實施例中，第二層絕緣薄膜103-2為Al2O3薄膜。步驟4 如圖8所示，在第二層絕緣薄膜103-2上用ALD技術生長第三層絕緣薄膜 103-3，其厚度約為0. 5nm，在該實施例中，第三層絕緣薄膜103-3為HfO2薄膜。步驟5 在氮氣氛圍中，對通過上述步驟形成的結構進行500°C、30s的第一次退火 處理。步驟6 如圖9所示，在第三層絕緣薄膜103-3上用ALD技術生長第四層絕緣薄膜 103-4，其厚度約為lnm，在該實施例中，第四層絕緣薄膜103-4為Al2O3薄膜。步驟7 如圖10所示，在第四層絕緣薄膜103-4上用ALD技術生長第五層絕緣薄 膜103-5，其厚度約為0. 5nm，在該實施例中，第五層絕緣薄膜103-5為HfO2薄膜。步驟8 對通過上述步驟形成的結構進行500°C、15s的第二次退火處理。通過該實施例，可達到以下特別的有益效果1、通過Al元素的摻入來調節(jié)平帶電壓，最終達到調節(jié)閾值電壓的目的。2、通過對Al2O3薄膜的位置以及退火工藝的設置(退火工藝的參數設置的目的是讓含有Al元素少的薄膜退火溫度稍長而生長完含有Al元素多的薄膜后退火時間稍短，這 樣既達到了退火工藝本身減少缺陷和界面電荷的目的，又保證了 Al元素在高k介質層里的 濃度分布，如圖11所示)，使得Al元素不會過多的擴散到SiO2或溝道附近，進而減小了 Al 元素對溝道載流子遷移率的影響。實施例三、如圖12-15所示，為本發(fā)明實施例三的形成本發(fā)明柵疊層結構的示意圖，包括以 下步驟步驟1 如圖12所示，在已做好前期工藝處理的硅襯底101上用ALD技術生長一 層0. 3nm厚的HfO2薄膜102。步驟2 在氮氣氛圍中，對該結構采取700°C、20s的第一次退火處理，以形成 HfSiOx界面層薄膜102，圖13所示。步驟3 如圖13所示，在HfSiOx界面層薄膜102上用ALD技術生長第一層絕緣薄 膜103-1，其厚度約為0. 5nm，在該實施例中，第一層絕緣薄膜103-1為HfLaON薄膜。步驟4 如圖14所示，在第一層絕緣薄膜103-1上用ALD技術生長第二層絕緣薄 膜103-2，其厚度約為2nm，在該實施例中，第二層絕緣薄膜103-2為La2O3薄膜。步驟5 如圖15所示，在第二層絕緣薄膜103-2上用ALD技術生長第三層絕緣薄 膜103-3，其厚度約為lnm，在該實施例中，第三層絕緣薄膜103-3為HfO2薄膜。步驟6 對通過上述步驟形成的結構進行700°C、30s的第二次退火處理。通過該實施例，可達到以下特別的有益效果1、采用HfSiOx面層薄膜替代SiO2薄膜，從而降低柵介質的EOT。2、采用HfLaON薄膜，引入了 N元素限制了 La元素在退火過程中的擴散，減少了 La 元素擴散到溝道附近對溝道載流子產生散射的影響，提高了溝道載流子的遷移率。3,La2O3薄膜有效提高了整個柵介質層介電常數(La2O3的介電常數很高)，降低了 柵介質的EOT。4、HfO2薄膜可防止了 La2O3薄膜直接接觸空氣所帶來的吸潮、薄膜變質等問題。實施例四、如圖16-18所示，為本發(fā)明實施例四的形成本發(fā)明柵疊層結構的示意圖，包括以 下步驟步驟1 如圖16所示，在已做好前期工藝處理的硅襯底101上生長0. 5nm厚的SiO2 界面層薄膜102。步驟2 在SiO2界面層薄膜102上用ALD技術生長第一層絕緣薄膜103_1，其厚度 約為lnm，在該實施例中，第一層絕緣薄膜103-1為HfO2薄膜，如圖16所示。步驟3 在第一層絕緣薄膜103-1上用ALD技術生長第二層絕緣薄膜103_2，其厚 度約為lnm，在該實施例中，第二層絕緣薄膜103-2為SiNx薄膜，如圖16所示。步驟4 如圖17所示，在第二層絕緣薄膜103-2上用ALD技術生長第三層絕緣薄 膜103-3，其厚度約為lnm，在該實施例中，第三層絕緣薄膜103-3為HfN薄膜。步驟5 在氮氣氛圍中，對上述步驟形成的結構進行900°C、30s的第一次退火處 理，從而形成HfSiON(103-2和103-3)，如圖18所示。步驟6 如圖18所示，在退火后形成的HfSi0N(103_2和103-3)上用ALD技術生長第四層絕緣薄膜103-4，其厚度約為lnm，在該實施例中，第四層絕緣薄膜103-4為HfO2薄膜。步驟7 對上述步驟形成的結構進行700°C、30s的第二次退火處理。通過該實施例，可達到以下特別的有益效果1、在介質中加入了含有Si和N元素的薄膜層，有效減小了整個柵介質層的漏電 流，提高了熱穩(wěn)定性。2、N元素在遠離溝道的薄膜層，避免了 N元素對溝道載流子的散射。3、HfO2薄膜提高了整個柵介質層的介電常數，使得整個柵介質的EOT有效降低。盡管已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以 理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換 和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同限定。
權利要求
1.一種金屬氧化物半導體MOS器件的柵介質結構，其特征在于，包括在半導體襯底表面上形成的界面層薄膜；和在所述界面層薄膜表面之上形成的至少兩層絕緣薄膜，每層絕緣薄膜包括至少兩種元 素，其中，所述至少兩層絕緣薄膜中的每一個都具有與其他相鄰絕緣薄膜不同的元素組分 和/或不同的濃度，且所述界面層薄膜和所述至少兩層絕緣薄膜經過優(yōu)化的退火工藝，所 述優(yōu)化的退火工藝與所述界面層薄膜和所述至少兩層絕緣薄膜的元素組分和/或濃度相 關，以達到希望的所述元素和/或濃度的分布。
2.如權利要求1所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述界面層薄膜包括 HfO2, HfSiOx、HfON, HfSiON, HfAlOx、A1203、ZrO2, ZrSiOx、Ta2O5, La2O3> Y2O3> HfLaOx、LaAlOx、 LaSiOx、上述材料的氮化物、上述材料的氮氧化物、其他稀土元素氧化物、其他稀土元素氮 化物、SiO2, SiNx, SiON、或者上述材料的組合。
3.如權利要求1所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述絕緣薄膜包括Η 2、 HfSi0x、Hf0N、HfSi0N、HfA10x、Al203、&02、&Si0x、T￡i205、L￡i203、Y203、HfLa0x、LaA10x、LaSi0x、 上述材料的氮化物、上述材料的氮氧化物、其他稀土元素氧化物、其他稀土元素氮化物、 SiO2, SiNx, SiON、或者上述材料的組合。
4.如權利要求1所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述至少兩層絕緣薄膜中 的任意一層薄膜含有與其他相鄰薄膜不同的元素，或含有相同的元素但元素組分不相同。
5.如權利要求4所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述絕緣薄膜中至少有一 層包括Al元素。
6.如權利要求5所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述絕緣薄膜中至少還有 一層包括Hf元素或者La元素。
7.如權利要求4所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述絕緣薄膜中至少有一 層包括Hf元素。
8.如權利要求7所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述絕緣薄膜中至少還有一層包括La元素。
9.如權利要求4所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述絕緣薄膜中至少有一 層包括Si元素。
10.如權利要求5-9任一項所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述絕緣薄膜 中至少有一層含有0元素或者14、如權利要求6-12所述的絕緣薄膜，其特征在于，所述絕緣 薄膜中至少有一層含有N元素。
11.如權利要求4所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述絕緣薄膜中至少包 括一層Al2O3薄膜。
12.如權利要求11所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述絕緣薄膜中至少還 包括一層HfO2薄膜。
13.如權利要求4所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述絕緣薄膜中至少有 一層包括LaAlO薄膜。
14.如權利要求5所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述絕緣薄膜中至少有 一層包括HfLaON薄膜。
15.如權利要求14所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述絕緣薄膜中還包括一層La2O3薄膜或者HfO2薄膜。
16.如權利要求4所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述絕緣薄膜中包括 HfSiON 薄膜。
17.—種CMOS器件，其特征在于，包括權利要求1-16任一項所述的柵介質結構。
18.一種形成MOS器件的柵介質結構的方法，其特征在于，包括如下步驟在半導體襯底表面上形成界面層薄膜；在所述界面層薄膜表面之上形成至少兩層絕緣薄膜，每層絕緣薄膜包括至少兩種元 素，其中，所述至少兩層絕緣薄膜中的每一個都具有與其他相鄰絕緣薄膜不同的元素組分 和/或不同的濃度；根據所述界面層薄膜和所述至少兩層絕緣薄膜的元素組分和/或濃度對所述界面層 薄膜和所述至少兩層絕緣薄膜進行優(yōu)化的退火工藝，以達到希望的所述元素和/或濃度的 分布。
19.如權利要求18所述的形成MOS器件的柵介質結構的方法，其特征在于，所述界面層 薄膜包括Hf02、HfSi0x、Hf0N、HfSi0N、HfA10x、Al203、Zr02、&Si0x、T￡i205、L￡i203、Y203、HfLa0x、 LaAlOx, LaSiOx、上述材料的氮化物、上述材料的氮氧化物、其他稀土元素氧化物、其他稀土 元素氮化物、SiO2, SiNx, SiON、或者上述材料的組合。
20.如權利要求18所述的形成MOS器件的柵介質結構的方法，其特征在于，所述絕緣薄 膜包括Hf02、HfSiOx, HfON, HfSiON、HfAlOx, A1203、ZrO2, ZrSiOx, Ta2O5, La2O3> Y2O3> HfLaOx, LaAlOx, LaSiOx、上述材料的氮化物、上述材料的氮氧化物、其他稀土元素氧化物、其他稀土 元素氮化物、SiO2, SiNx, SiON、或者上述材料的組合。
21.如權利要求18所述的形成MOS器件的柵介質結構的方法，其特征在于，所述至少兩 層絕緣薄膜中的任意一層薄膜含有與其他相鄰薄膜不同的元素，或含有相同的元素但元素 組分不相同。
22.如權利要求21所述的MOS器件的柵介質結構，其特征在于，所述絕緣薄膜中至少有 一層包括Al元素。
23.如權利要求22所述的形成MOS器件的柵介質結構的方法，其特征在于，所述絕緣薄 膜中至少還有一層包括Hf元素或者La元素。
24.如權利要求21所述的形成MOS器件的柵介質結構的方法，其特征在于，所述絕緣薄 膜中至少有一層包括Hf元素。
25.如權利要求M所述的形成MOS器件的柵介質結構的方法，其特征在于，所述絕緣薄 膜中至少還有一層包括La元素。
26.如權利要求21所述的形成MOS器件的柵介質結構的方法，其特征在于，所述絕緣薄 膜中至少有一層包括Si元素。
27.如權利要求2216任一項所述的形成MOS器件的柵介質結構的方法，其特征在于， 所述絕緣薄膜中至少有一層含有0元素或者N元素。
28.如權利要求21所述的形成MOS器件的柵介質結構的方法，其特征在于，所述絕緣薄 膜中至少包括一層Al2O3薄膜。
29.如權利要求觀所述的形成MOS器件的柵介質結構的方法，其特征在于，所述絕緣薄 膜中至少還包括一層HfO2薄膜。
30.如權利要求21所述的形成MOS器件的柵介質結構的方法，其特征在于，所述絕緣薄 膜中至少有一層包括LaAW薄膜。
31.如權利要求22所述的形成MOS器件的柵介質結構的方法，其特征在于，所述絕緣薄 膜中至少有一層包括HfLaON薄膜。1
32.如權利要求31所述的形成MOS器件的柵介質結構的方法，其特征在于，所述絕緣薄 膜中還包括一層La2O3薄膜或者HfO2薄膜。
33.如權利要求21所述的形成MOS器件的柵介質結構的方法，其特征在于，所述絕緣薄 膜中包括HfSiON薄膜。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種金屬氧化物半導體MOS器件的柵介質結構，包括在半導體襯底表面上形成的界面層薄膜；和在所述界面層薄膜表面之上形成的至少兩層絕緣薄膜，其中，所述至少兩層絕緣薄膜中的每一個都具有與其他相鄰絕緣薄膜不同的元素組分和/或不同的濃度，且所述界面層薄膜和所述至少兩層絕緣薄膜經過優(yōu)化的退火工藝，所述優(yōu)化的退火工藝與所述界面層薄膜和所述至少兩層絕緣薄膜的元素組分和/或濃度相關，以達到希望的所述元素和/或濃度的分布。本發(fā)明通過按照一定順序淀積多層不同材料組分或不同濃度的薄膜來形成MOS器件的疊層柵介質結構，然后通過優(yōu)化的退火工藝以促使該疊層柵介質結構中的各種元素組分和濃度達到理想的分布狀態(tài)。
文檔編號H01L21/28GK102074574SQ200910237800
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權日2009年11月19日
發(fā)明者王文武, 王曉磊, 陳世杰, 韓鍇 申請人:中國科學院微電子研究所