米的HfO2M ;
[0082]步驟204.2:利用原子層淀積的方法，步驟204.1后，在300°C條件下以三(丁基環(huán)戊二烯)化釔和水作為反應(yīng)前驅(qū)體(先通入三(丁基環(huán)戊二烯)化釔后通入水的順序)在300°C條件下生長厚度為0.3納米的Y2O3層；
[0083]步驟204.3:利用原子層淀積的方法，步驟204.2后，在300°C條件下以雙(乙基環(huán)戊二基)二氯化鉿和水作為反應(yīng)前驅(qū)體(先通入雙(乙基環(huán)戊二基)二氯化鉿后通入水的順序)生長厚度為1.35納米的HfO2M ;
[0084]步驟204.4:在完成步驟204.3之后，向原子層沉積室內(nèi)通入純度99.999%的氮?dú)猓３謿鈮簽?0帕斯卡，待氣體壓強(qiáng)穩(wěn)定以后開始計(jì)時(shí)。
[0085]步驟204.5:在溫度300°C條件下進(jìn)行原位退火處理，保溫30分鐘，使Hf和Y原子發(fā)生擴(kuò)散，形成厚度為3納米的1149￥。.1302高介電絕緣層。
[0086]實(shí)施例3
[0087]依照本發(fā)明實(shí)施例3制作應(yīng)用于II1-V族襯底的復(fù)合柵介質(zhì)層的方法，包括以下步驟:
[0088]步驟301:將厚度為400微米、N型摻雜濃度為I X 117Cm 3的GaAs襯底進(jìn)行清洗處理，然后利用原子層淀積的方法，在250°C條件下生長厚度為2納米的Al2O2.7層；該步驟301具體包括:
[0089]步驟301.1:將GaAs襯底表面朝上完全浸沒入無水乙醇中，超聲清洗3分鐘，去除表面有部分極化的有機(jī)物；
[0090]步驟301.2:將經(jīng)過步驟301.1的GaAs襯底在去離子水中浸潤15秒后取出；
[0091]步驟301.3:將經(jīng)過步驟301.2的GaAs襯底表面朝上完全浸沒入丙酮中，超聲清洗3分鐘，去除表面無極化的有機(jī)物；
[0092]步驟301.4:將經(jīng)過步驟301.3的GaAs襯底在去離子水中浸潤15秒后取出；
[0093]步驟301.5:取濃鹽酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)37% )和去離子水，以1:4的體積比混合；將經(jīng)過步驟101.4的InP襯底表面朝上完全浸沒入混合后得到的稀鹽酸溶液中保持I分鐘；
[0094]步驟301.6:將經(jīng)過步驟301.5的GaAs襯底在去離子水中浸潤15秒后取出；
[0095]步驟301.7:將經(jīng)過步驟301.6的GaAs襯底表面朝上完全浸沒入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22%硫化氨(NH4)2S溶液中，保持15分鐘；
[0096]步驟301.8:將經(jīng)過步驟301.7的GaAs襯底在去離子水中浸潤15秒后取出，迅速用氮?dú)獯蹈桑?br>[0097]步驟301.9:將經(jīng)過步驟301.8的GaAs襯底放入原子層沉積設(shè)備中，利用原子層淀積的方法，以三甲基鋁和水作為反應(yīng)前驅(qū)體(先通入三甲基鋁后通入水的順序)，在250°C條件下生長厚度為2納米的Al2O2.7層。
[0098]步驟302:利用原子層淀積的方法，以三(丁基環(huán)戊二烯)化釔和水作為反應(yīng)前驅(qū)體(先通入三(丁基環(huán)戊二烯)化釔后通入水的順序)在300°C條件下生長厚度為0.3納米的Y2O3層。
[0099]步驟303:將所生長的Al2O2.7層和Y 203層在300°C條件下在原子層淀積設(shè)備中進(jìn)行原位熱處理，獲得厚度為2.3納米的AlU4Y1126O3界面鈍化層；
[0100]步驟303.1:在完成步驟302之后，向原子層沉積室內(nèi)通入純度99.999%的氮?dú)?，保持氣壓?0帕斯卡，待氣體壓強(qiáng)穩(wěn)定以后開始計(jì)時(shí)。
[0101]步驟303.2:在溫度300°C條件下進(jìn)行原位退火處理，保溫30分鐘，使Al和Y原子發(fā)生擴(kuò)散，形成厚度為2.3納米的平均配位數(shù)為2.96的Alu4Ya26O3界面鈍化層。
[0102]步驟304，利用原子層淀積的方法，在退火處理后的AlU4Ya26O3界面鈍化層上以雙(乙基環(huán)戊二基)二氯化鉿和水作為反應(yīng)前驅(qū)體(先通入雙(乙基環(huán)戊二基)二氯化鉿后通入水的順序)在300°C條件下生長厚度為2納米的HfOjl。
[0103]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用于II1-V族襯底的復(fù)合柵介質(zhì)層，其特征在于，包括: 形成于II1-V族襯底之上的AlxY2 x03界面鈍化層；以及 形成于該AlxY2 x03界面鈍化層之上的高介電絕緣層； 其中，1.2彡X彡1.9。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于II1-V族襯底的復(fù)合柵介質(zhì)層，其特征在于，所述II1-V族襯底包括GaAs襯底、InP襯底、GaSb襯底、InAs襯底或InGaAs襯底及其外延片，其摻雜濃度大于等于I X 115Cm 3且小于等于5 X 10 17cm 3。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于II1-V族襯底的復(fù)合柵介質(zhì)層，其特征在于，所述AlxY2 x03界面鈍化層的厚度大于等于0.4nm且小于等于4nm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于II1-V族襯底的復(fù)合柵介質(zhì)層，其特征在于，所述高介電絕緣層包括Hf02、Zr02、La2O3或Y 203，以及通過上述四種材料進(jìn)行混合而得到的三元或多元化合物，該高介電絕緣層厚度大于等于Onm且小于等于4nm。5.一種應(yīng)用于II1-V族襯底的復(fù)合柵介質(zhì)層的制作方法，其特征在于，包括: 步驟1:清洗II1-V族襯底，在該II1-V族襯底之上生長Al2Oni鈍化層，其中2.5 m 3 ； 步驟2:在該Al2On^化層之上生長Y 20n強(qiáng)化層，其中2.5彡η彡3 ; 步驟3:對Al2On^化層和Y 20η強(qiáng)化層進(jìn)行原位熱處理，實(shí)現(xiàn)Al 20?鈍化層和Y 20η強(qiáng)化層的混合，獲得AlxY2 χ03界面鈍化層，其中1.2 ^ 1.9； 步驟4:在該AlxY2 χ03界面鈍化層上生長高介電絕緣層。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟I中所述在II1-V族襯底之上生長Al2Oni鈍化層，包括: 利用原子層淀積的方法，在200°C -400°C條件下在II1-V族襯底之上生長厚度為山納米的Al2Om鈍化層，其中0.2nm ^(1^3.8nm。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該方法通過調(diào)節(jié)200°C-400°C原子層沉積溫度來調(diào)節(jié)Al2Om鈍化層中氧的含量，其中200°C傾向于形成低氧含量的Al 20m鈍化層，m =2.5 ;400°C傾向于形成高氧含量的Al2Ol^i化層，m = 3 ;A120?鈍化層中較低的氧含量，能夠提高Al2Ojife化層中Al-O四面體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的柔性，增加Al 20?鈍化層中Al-O四面體可旋轉(zhuǎn)的特性，從而實(shí)現(xiàn)對于II1-V族襯底表面缺陷的鈍化^l2Oni鈍化層中較高的氧含量，能夠降低復(fù)合柵介質(zhì)層的漏電并提升可靠性。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2中所述在Al2Ojife化層之上生長Y2On強(qiáng)化層，包括: 利用原子層淀積的方法，在200°C -400°C條件下在Al2Oj^化層之上生長厚度為(12納米的Y2On強(qiáng)化層，其中0.4nm彡d ^d2彡4nm。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該方法通過調(diào)節(jié)200°C-400°C原子層沉積溫度來調(diào)節(jié)Y2On強(qiáng)化層中氧的含量，其中200°C傾向于形成低氧含量的Y2On強(qiáng)化層，η =2.5 ;400°C傾向于形成高氧含量的Y2OjIi化層，η = 3。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟3中所述對Al20?鈍化層和Y 20η強(qiáng)化層進(jìn)行原位熱處理，是將Α1203?化層和Y2On強(qiáng)化層在200°C -400°C條件下在原子層淀積設(shè)備中進(jìn)行原位退火處理。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于， 該方法通過調(diào)節(jié)原位熱處理的溫度來實(shí)現(xiàn)Al2On^化層和Y2On強(qiáng)化層按照一定比例的混合，混合比由Al2Om鈍化層厚度d:與Y 20n強(qiáng)化層厚度d 2的比d ^d2決定，其中19:1 ^ Cl1Id2^ 1:19 ； 該方法通過Al2Oni鈍化層和Y 20n強(qiáng)化層的混合得到Al J2 x03界面鈍化層，實(shí)現(xiàn)Al J2 x03界面鈍化層的平均配位數(shù)2.8到4.2的調(diào)控，進(jìn)而滿足各種器件對界面缺陷密度以及可靠性的需求，其中，平均配位數(shù)2.8是在d1:d2等于19:l、m = 3及η = 3的條件下獲得的；平均配位數(shù)4.2是在山:(12等于1:19、m = 2.5及η = 2.5的條件下獲得的。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述AlJ2 A界面鈍化層中1.2^: 1.9是作為界面鈍化層的較優(yōu)結(jié)果，該AlxY2 χ03界面鈍化層的平均配位數(shù)介于3.28至2.86，其中X = 1.2時(shí)平均配位數(shù)為3.28，χ = 1.9時(shí)平均配位數(shù)為2.86。13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟4中所述在AlJ2 χ03界面鈍化層上生長高介電絕緣層，是利用原子層淀積的方法，在200°C -400°C條件下在AlxY2 x03界面鈍化層上淀積厚度大于等于Onm且小于等于4nm的高介電絕緣層。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于III-V族襯底的復(fù)合柵介質(zhì)層及其制作方法，該復(fù)合柵介質(zhì)層包括：形成于III-V族襯底之上的AlxY2-xO3界面鈍化層；以及形成于該AlxY2-xO3界面鈍化層之上的高介電絕緣層；其中1.2≤x≤1.9。該復(fù)合柵介質(zhì)層通過調(diào)整AlxY2-xO3界面鈍化層的Al/Y比例，改變了AlxY2-xO3界面鈍化層中的平均原子配位數(shù)，降低了III-V族襯底界面態(tài)密度和邊界陷阱密度，增加了MOS溝道遷移率；通過AlxY2-xO3界面鈍化層與高介電絕緣層的配合，減小了柵漏電流，并提升了介質(zhì)層的耐壓能力，提高了III-V族襯底MOS電容的質(zhì)量和增強(qiáng)了其可靠性。
【IPC分類】H01L29/51, H01L21/28, H01L21/285
【公開號(hào)】CN105097901
【申請?zhí)枴緾N201510418996
【發(fā)明人】王盛凱, 劉洪剛, 孫兵, 常虎東
【申請人】中國科學(xué)院微電子研究所
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月16日