專利名稱：閘介電層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種介電層的制作方法，特別涉及ー種閘介電層的制作方法。
背景技術(shù)：
隨著金屬氧化物半導(dǎo)體(metal-oxide-semiconductor, M0S)晶體管的尺寸逐漸縮小的趨勢，對金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管中的閘介電層的質(zhì)量要求也愈來愈高，特別是針對閘介電層與基底之間的介面特性的要求。在目前的閘介電層制作過程中，通常是先對基底進(jìn)行氧化處理，以于基底上形成氧化物層。然后，進(jìn)行氮化處理，以于氧化物層上形成氮化物層。之后，在氮?dú)庵羞M(jìn)行回火處理，以穩(wěn)定所形成膜層的特性。上述的氧化物層與氮化物層即構(gòu)成閘介電層。 然而，在進(jìn)行上述回火處理的過程中，氮化物層中的一部分的氮往往會擴(kuò)散至外界，因而造成閘介電層的介電常數(shù)下降。此外，以上述方式形成的閘介電層仍無法滿足目前對閘介電層質(zhì)量的要求，例如在氧化物層與基底之間的介面往往存在缺陷而影響組件效倉^:。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于提供一種閘介電層的制作方法，其可形成具有較高質(zhì)量的閘介電層。本發(fā)明提出的一種閘介電層的制作方法，其是先進(jìn)行氧化處理，以于基底上形成氧化物層。然后，進(jìn)行氮化處理，以于氧化物層上形成氮化物層。之后，在氮?dú)馀c氧氣的混合氣體中進(jìn)行回火處理，其特征在于回火處理的溫度介于900至950之間，回火處理的壓カ介于5Torr至IOTorr之間，且混合氣體中氮?dú)夂颗c氧氣含量的比值介于0. 5至0. 8之間。依照本發(fā)明實(shí)施例所述的閘介電層的制作方法，上述的混合氣體中氮?dú)夂颗c氧氣含量的比值例如為0. 625。依照本發(fā)明實(shí)施例所述的閘介電層的制作方法，上述的氧化處理例如為進(jìn)行原位蒸氣產(chǎn)生(in-situ steam generation, ISSG)制程。依照本發(fā)明實(shí)施例所述的閘介電層的制作方法，上述的氮化處理例如為進(jìn)行去耦等離子體氮化(decoupled plasma nitridation, DPN)制程。依照本發(fā)明實(shí)施例所述的閘介電層的制作方法，在上述的回火處理的期間，氮氧化物層形成于氮化物層上?；谏鲜?，本發(fā)明在制作閘介電層的過程中，于氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w中進(jìn)行回火處理，其可以有效地避免氮化物層中的氮擴(kuò)散至外界而造成閘介電層的介電常數(shù)下降，且可以修補(bǔ)存在于氧化物層與基底之間的介面的缺陷。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
圖I為依照本發(fā)明實(shí)施例所示的閘介電層的制作流程圖。圖2為本實(shí)施例的閘介電層與以先前技術(shù)所形成的閘介電層的電容等效厚度的比較圖。圖3為本實(shí)施例的閘介電層與以先前技術(shù)所形成的閘介電層的介面捕捉密度的比較圖。
具體實(shí)施例方式圖I為依照本發(fā)明實(shí)施例所示的閘介電層的制作流程圖。請參照圖1，首先在步驟100中，對基底進(jìn)行氧化處通，以于基底上形成氧化物層?；桌鐬橥藁住Ｑ趸幫ɡ鐬檫M(jìn)行原位蒸氣產(chǎn)生制程。所形成的氧化物層的厚度例如小于25埃。
然后，在步驟102中，進(jìn)行氮化處理，以于氧化物層上形成氮化物層。氮化處理例如為進(jìn)行去耦等離子體氮化制程。如一般所熟知，上述的氮化處理通常為低溫處理。為了提高所形成膜層的穩(wěn)定度，因此在氮化處理之后還會進(jìn)行熱處理。之后，在步驟104中，在氮?dú)馀c氧氣的混合氣體中進(jìn)行回火處理，以提高所形成膜層的穩(wěn)定度。在本實(shí)施例中，回火處理的溫度介于900°C至950°C之間，而回火處理的壓カ介于5Torr至IOTorr之間。此外，在混合氣體中，氮?dú)夂颗c氧氣含量的比值介于0. 5至0.8之間，較佳為0. 625。特別ー提的是，在上述的回火處理的期間，氮化物層上會形成一層氮氧化物層，而此氮氧化物層及其下方的氮化物層與氧化物層即構(gòu)成閘介電層。在本實(shí)施例中，由于在進(jìn)行氮化處理之后進(jìn)行了回火處理，因此可以有效地提高所形成的膜層的穩(wěn)定度。此外，由于上述的回火處理在含量比值介于0. 5至0. 8的由氮?dú)馀c氧氣構(gòu)成的混合氣體中進(jìn)行，因此在進(jìn)行回火處理的期間氮氧化物層會形成于氮化物層上，且此氮氧化物層可以有效地防止氮化物層中的氮在回火處理期間擴(kuò)散至外界而造成閘介電層的介電常數(shù)下降。如圖2所示，在含量比值介于0. 5至0. 8的由氮?dú)馀c氧氣構(gòu)成的混合氣體中進(jìn)行回火處理后所形成閘介電層(本實(shí)施例)可以具有較高的介電常數(shù)。因此，在相同的條件下，本實(shí)施例的閘介電層的電容等效厚度(capacitance equivalent thickness,CET)可以低于以先前技術(shù)(僅在氮?dú)庵羞M(jìn)行回火處理)所形成的閘介電層的電容等效厚度。另外，由于上述的回火處理在含量比值介于0. 5至0. 8的由氮?dú)馀c氧氣構(gòu)成的混合氣體中進(jìn)行，且氧可以穿過氮氧化物層、氮化物層與氧化物層來修補(bǔ)存在于氧化物層與基底之間的介面的缺陷，使得本實(shí)施例的閘介電層的介面捕捉密度(interface trapdensity, Dit)可以明顯低于以先前技術(shù)所形成的閘介電層的介面捕捉密度，如圖3所示。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例掲示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種閘介電層的制作方法，包括 進(jìn)行一氧化處理，以于一基底上形成一氧化物層； 進(jìn)行一氮化處理，以于該氧化物層上形成一氮化物層；以及 在氮?dú)馀c氧氣的一混合氣體中進(jìn)行一回火處理，其特征在于該回火處理的溫度介于900°C至950°C之間，該回火處理的壓力介于5Torr至IOTorr之間，且該混合氣體中氮?dú)夂颗c氧氣含量的比值介于0. 5至0. 8之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閘介電層的制作方法，其特征在于該混合氣體中氮?dú)夂颗c氧氣含量的比值為0. 625。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閘介電層的制作方法，其特征在于該氧化處理包括進(jìn)行原位蒸氣產(chǎn)生制程。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閘介電層的制作方法，其特征在于該氮化處理包括進(jìn)行去耦等離子體氮化制程。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閘介電層的制作方法，其特征在于在該回火處理的期間，一氮氧化物層形成于該氮化物層上。
全文摘要
一種閘介電層的制作方法，其是先進(jìn)行氧化處理，以于基底上形成氧化物層；然后，進(jìn)行氮化處理，以于氧化物層上形成氮化物層；之后，在氮?dú)馀c氧氣的混合氣體中進(jìn)行回火處理，其特征在于回火處理的溫度介于900℃至950℃之間，回火處理的壓力介于5Torr至10Torr之間，且混合氣體中氮?dú)夂颗c氧氣含量的比值介于0.5至0.8之間。本發(fā)明在制作閘介電層的過程中，于氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w中進(jìn)行回火處理，其可以有效地避免氮化物層中的氮擴(kuò)散至外界而造成閘介電層的介電常數(shù)下降，且可以修補(bǔ)存在于氧化物層與基底之間的介面的缺陷。
文檔編號H01L21/283GK102760658SQ20111014427
公開日2012年10月31日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者劉獻(xiàn)文, 蘇國輝, 陳逸男 申請人:南亞科技股份有限公司