一种改善Ge沟道器件CV回滞性和衬底界面态的集成方法技术

技术编号:7838554 阅读:240 留言:0更新日期:2012-10-12 04:17
本发明专利技术提供一种改善Ge沟道器件CV回滞性和衬底界面态的集成方法,在Ge沟道器件集成过程中还包括后金属退火处理,所述后金属退火处理在完成高介电常数材料层淀积后进行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子制造领域,尤其涉及。
技术介绍
随着器件特征尺寸的持续缩小,Si沟道器件的载流子迁移率随着电场强度的增加而持续缩小。这造成了器件驱动电流无法按照等比例缩小的规则向前推进。目前科学界和产业界一方面使用不同的应力工程,栅材质(例如HKMG)以及器件结构(例如FinFET)来优化硅器件的载流子迁移率,另一方面,以GeSi,Ge,GaAs等非硅沟道器件的研究也逐渐得到了越来越多的重视。 但Ge沟道器件在改善空穴迁移率的同时,也会引入一些问题。许多文献中都报道指出,这些问题的引入来自于Ge沟道在外延过程的界面态。目前这些问题的解决更多使用增加Ge沟道钝化层(passivation layer)以及PMA (post metal anneal,后金属退火)来解决,但他们依赖于高介电常数(HKMG)材料的选取,目前主流使用的钝化层材料为GeO2和Ge3N4 ο目前业界主流使用的Hf基高介电常数材料与Ge沟道进行集成,使用SiON材料作为Ge沟道的钝化层。在实验过程中存在以下问题CV曲线的回滞现象,以及由于GeON材料热稳定性较差,在较高的退火温度下会被破坏(一般> 450°C )。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的不足之处,提出了,解决由于器件特征尺寸的持续缩小,Si沟道器件的载流子迁移率随着电场强度的增加而持续缩小,而造成了器件驱动电流无法按照等比例缩小的规则向前推进的问题。为了实现上述目的,本专利技术提供一种改善Ge沟道器件CV回滞性和衬底界面状的集成方法,在Ge沟道器件集成过程中还包括后金属退火处理,所述后金属退火处理在完成高介电常数材料层淀积后进行。在本专利技术提供的一优选实施例中,其中所述后金属退火温度为38(T240°C。在本专利技术提供的一优选实施例中,其中所述后金属退火时间控制在2 4分钟内。在本专利技术提供的一优选实施例中,其中所述后金属退火在氮气气氛下进行。本专利技术提供的方法在不破坏GeON钝化层的前提下,改善Ge以及GeON钝化层的界面态特性。修复ALD淀积过程中的界面态,改善由于大量界面态存在而导致的CV测量回滞现象,退火过程不对Ge和高介电常数材料之间的钝化层GeON造成破坏。附图说明图I是本专利技术实施例中的TiN/Hf02/Ge0N/p-Ge实验结构示意图。图2是实施例中CV测试回滞改善对照图。图3是实施例中Ge材料器件改善界面态特性示意图。图4 (a)和图4 (b)分别是不同环境下的Ge沟道电容结构的频率弥散性图。具体实施例方式本专利技术提供,在Ge沟道器件集成过程中增加一次后金属退火处理,通过对退火气氛,温度以及时间的选择,达到在不破坏GeON钝化层的条件下改善其表面态的效果。 以下通过实施例对本专利技术提供的作进一步详细说明,以便更好理解本专利技术创造,但实施例的内容并不限制本专利技术创造的保护范围。本专利技术是在Hf基高介电常数材料与Ge沟道进行集成的Ge沟道器件结构的工艺基本流程中,Ge沟道器件集成过程中增加一步后金属退火处理,所述后金属退火处理在完成高介电常数材料层淀积后进行。后金属退火的条件为在氮气气氛下,温度为38(T240°C下退火2 4分钟。该后金属退火处理解决现有技术中提到的CV测试存在回滞现象的目的,同时达到以下目的1)修复ALD淀积过程中的界面态。2)修复由于大量界面态存在而导致的CV测量回滞现象。3)退火过程不对Ge和高介电常数材料之间的钝化层GeON造成破坏(其热稳定性较差,在大于450C的情况会出现分解)。图I是以TiN/Hf02/Ge0N/p-Ge电容结构实验对象,采用本专利技术提供的方法进行实验测试,并记录下相应的数值。图2、图3、图4 (a)和图4 (b)为根据实验结果绘制的曲线图。通过上图的对比,发现器件的回滞特性、界面态特性 、频率弥散性都有不同程度的改善。以上对本专利技术的具体实施例进行了详细描述,但其只是作为范例,本专利技术并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言,任何对本专利技术进行的等同修改和替代也都在本专利技术的范畴之中。因此,在不脱离本专利技术的精神和范围下所作的均等变换和修改,都应涵盖在本专利技术的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善Ge沟道器件CV回滞性和衬底界面态的集成方法,其特征在于,在Ge沟道器件集成过程中还包括后金属退火处理,所述后金属退火处理在完成高介电常数材料层淀积后进行。2.根据权利要求I所述的集成方法,其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员:曹永峰
申请(专利权)人:上海华力微电子有限公司
类型:发明
国别省市:

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