z至約 15kHz的脈沖頻率脈沖產(chǎn)生等離子體206。脈沖等離子體在高達(dá)2500瓦的峰值功率下可 具有約2%至約30%的占空比（dutycycle)，其中可調(diào)整占空比和/或RF源功率，以限制 對半導(dǎo)體裝置200的破壞。在一些實施方式中，可在高達(dá)2000瓦的峰值功率下，以至多為 20%的占空比脈沖產(chǎn)生等離子體206。在一些實施方式中，可在高達(dá)2000瓦的峰值功率下， 以約5%至約10%的占空比脈沖產(chǎn)生等離子體206。
[0032] 本發(fā)明人觀察到在具有低離子能量（例如具有小于8eV的離子能量）且由MT自 由基所組成的等離子體206中使用實質(zhì)由氨（NH3)或在稀有氣體中稀釋的氨（NH3)所組成 的工藝氣體有利于更共形地氮化第一層204,例如氧化鉿（Hf02)層，使并入含氮層208的頂 表面210中的氮量實質(zhì)等于并入含氮層208的側(cè)壁214下方的氮量。
[0033] 在形成低離子能量等離子體206中，無論使用純的或稀釋于例如氬中的氨氣（NH3) 均優(yōu)于典型的氮化工藝，因為氨（NH3)形成的等離子體206中的NH自由基不會受到跨越等 離子體殼層的場影響。因此，NH自由基在無任何優(yōu)先方向的情況下到達(dá)基板202,并與任一 定向的基板表面反應(yīng)，諸如第一層204的頂表面210和側(cè)壁214,以便共形氮化第一層204， 又不會不期望地增厚第一層204。
[0034] 在一些實施方式中，基板202的暴露表面可至少部分地被犧牲層（未圖示）覆蓋， 諸如掩模層，以免暴露于等離子體206 (例如限制等離子體暴露于基板202和/或第一層 204的預(yù)期部分）。在一些實施方式中，在第一層204暴露于等離子體206期間，等離子體 反應(yīng)器中的壓力可高達(dá)約80毫托、約10毫托至約80毫托、約10毫托至約40毫托、或約10 毫托至約30毫托。
[0035] 上述由第一層204暴露于等離子體206而形成的含氮層208例如可作為晶體管裝 置的柵極介電層、閃速存儲裝置中的隧道氧化層、柵極結(jié)構(gòu)頂上的間隔層、閃速存儲裝置的 多晶硅層間介電（IPD)層或類似者。含氮層208的厚度可為約0. 3nm至約10nm。含氮層 208可具有約3原子％至約25原子％的氮含量。含氮層208可包括氮氧化層，諸如氧化硅 (SiON)、氧氮化鉿（HfON)、氮化硅酸鉿（HfSiON)或任何適用于半導(dǎo)體裝置中且需氮化的氮 氧化層。含氮層208不必限于氮氧化層，其它適合的層亦可受益于在此披露的本發(fā)明方法。 例如，在其它適合的實施方式中，含氮層208可包括或以SiCN或其它含硅（Si)化合物、含 金屬化合物取代，諸如氧化鈦或氮化鈦、氧化鉭或氮化鉭、氧化鋁或氮化鋁或類似化合物。
[0036] 形成含氮層208后，方法110大致結(jié)束，可執(zhí)行額外的處理步驟（未示出），以完成 制造半導(dǎo)體裝置200和/或基板202上的其它裝置（未示出）。
[0037] 在此描述的本發(fā)明方法（例如方法110)能夠在等離子體反應(yīng)器中執(zhí)行。例如，圖 3描繪適于實行在此討論的本發(fā)明實施方式的等離子體反應(yīng)器300的示意圖。反應(yīng)器300 可單獨使用，或更典型地作為集成半導(dǎo)體基板處理系統(tǒng)或群集工具的處理模塊使用，諸如 購自位于加利福尼亞州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司的CENTURADPN柵極堆疊集成半 導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)。
[0038] 反應(yīng)器300包括處理腔室310和控制器340,處理腔室310具有設(shè)置在導(dǎo)電體 (壁）330內(nèi)的基板支撐件316。在一些實施方式中，基板支撐件（陰極）316通過第一匹配 網(wǎng)絡(luò)324耦接至偏壓功率源322。偏壓源322通常是以約13. 56MHz的頻率產(chǎn)生高達(dá)500W 的源，偏壓源322能夠產(chǎn)生連續(xù)或脈沖功率。在其它實施方式中，源322可為DC源或脈沖 式DC源。在一些實施方式中，并未提供偏壓功率。
[0039] 在一些實施方式中，處理腔室310可包括襯里（liner)(未示出），以于處理腔室 310的內(nèi)表面加襯。在一些實施方式中，襯里例如可由冷卻劑溝道冷卻，冷卻劑溝道設(shè)置在 襯里內(nèi)供冷卻劑流動通過。在一些實施方式中，處理腔室310 (和處理期間暴露于等離子體 的其它部件）可被涂覆有抗等離子體材料。例如，在一些實施方式中，處理腔室310可涂覆 有抗等離子體攻擊的材料。在一些實施方式中，涂層可包括石英或陶瓷材料，諸如氧化釔 (Y203)基陶瓷組合物、氧化鋁或類似材料。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，如在此所描述的，可有 利地減少在處理期間氫自由基對腔室部件的攻擊，同時有利于維持氮化速率。
[0040] 腔室310可提供有實質(zhì)平坦的介電頂板（dielectricceiling) 320。腔室310的 其它修改例可具有其它類型的頂板，例如，諸如拱形（dome-shaped)或其它形狀的頂板。至 少一個感應(yīng)線圈天線（inductivecoilantenna) 312設(shè)置在頂板320上方（如圖3所示 為雙共軸天線312,包括外部線圈312A和內(nèi)部線圈312 B)。各天線312通過第二匹配網(wǎng)絡(luò) 319耦接至RF功率源318。RF源318通常能夠以2MHz至13. 56MHz的可調(diào)頻率產(chǎn)生高達(dá)約 5000W，并可產(chǎn)生連續(xù)或脈沖等離子體。通常，壁330可耦接至電氣接地334。
[0041] 在一些實施方式中，功率分配器304可設(shè)置在襯里中并將外部線圈312JP內(nèi)部線 圈312B耦接至RF功率源318。功率分配器304可用于控制提供至各天線線圈的RF功率 的量（進(jìn)而協(xié)助控制對應(yīng)于內(nèi)部線圈和外部線圈區(qū)域中的等離子體特性）。雙線圈天線構(gòu) 造可有利于提供改善如上所述的方法110中，對各區(qū)域內(nèi)（諸如對第一層204)的氮劑量控 制。
[0042] 視情況而定，天線312之一和/或兩者可相對于頂板320傾斜和/或上升下降。改 變天線312的位置和/或角度例如可用于改變處理腔室中形成的等離子體的特性，諸如均 勻性。
[0043] 另外，視情況而定，等離子體屏蔽件/過濾器可被包括在基板支撐件上方，以例如 改善如上所述的方法110中對第一層204的氮化控制。等離子體屏蔽件/過濾器可包括諸 如石英之類的材料，并可接地至腔室310,以移除處理腔室中形成等離子體中的離子物種。 例如，離子-自由基屏蔽件327可設(shè)置在腔室310中的基板支撐件316上方。離子-自由 基屏蔽件327與腔室壁330和基板支撐件316電氣隔離，且通常包括實質(zhì)平坦的板331，板 331具有多個孔（aperture) 329。在圖3所示實施方式中，離子-自由基屏蔽件327由多個 支腳（leg) 325支撐在腔室310中的基座上方?？?29于離子-自由基屏蔽件327的表面 中限定所需的開放面積，以控制從在處理腔室310的上處理容積378中形成的等離子體通 往位于離子-自由基屏蔽件327與基板314之間的下處理容積380的離子量。開放面積越 大，通過離子-自由基屏蔽件327的離子越多。因此，孔329的尺寸和分布以及板331的厚 度控制容積380中的離子密度。因此，屏蔽件327是離子過濾器?？墒芤嬗诒景l(fā)明的適合 屏蔽件的一個實例描述于Kumar等人于2004年6月30日提交的名稱為"用于光掩模等離 子體蝕刻的方法和設(shè)備（METHODANDAPPARATUSFORPHOTOMASKPLASMAETCHING)" 的美 國專利申請第10/882, 084號。通過改變晶片表面附近的離子密度，可控制離子/自由基比 率，進(jìn)而可控制氮化分布。
[0044] 在一些實施方式中，基板支撐件316可包括夾持裝置317,以在處理期間將基板 314固定至支撐基座。例如，夾持裝置317可包括靜電夾具或真空夾具。夾持裝置317可 有助于改善基板314與設(shè)置于基板支撐件316中的一個或更多個電阻加熱器321之間的傳 熱。如上所述，一個或更多個電阻加熱器321可設(shè)置于基板支撐件316中且大致在基板314 的位置下方，且被配置在多個區(qū)域中，以便于控制加熱基板314。在一些實施方式中，基板 支撐件316包括靜電夾具，且還包括設(shè)置在靜電夾具內(nèi)或靜電夾具下方的一個或更多個電 阻加熱器。在一些實施方式中，基板支撐件316可不包括靜電夾具，但可具有設(shè)置在基板支 撐件的支撐表面附近的一個或更多個電阻加熱器。在這些實施方式中，具有電阻加熱器的 基板支撐件可具有例如氮化鋁的表面涂層（例如，基板支撐件可由氮化鋁或類似物制成或 具有氮化鋁或類似物的外部涂層）。
[0045] 在一些實施方式中，諸如圖4所示，基板支撐件316可不具有靜電夾具，但可包括 電阻加熱器。圖4所示的基板支撐件316包括電阻加熱器321，電阻加熱器321經(jīng)配置以 調(diào)芐基板314的溫度。加熱器3