专利名称：闸介电层的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种介电层的制作方法，特别涉及ー种闸介电层的制作方法。
背景技术：
随着金属氧化物半导体(metal-oxide-semiconductor, M0S)晶体管的尺寸逐渐縮小的趋势，对金属氧化物半导体晶体管中的闸介电层的质量要求也愈来愈高，特别是针对闸介电层与基底之间的介面特性的要求。在目前的闸介电层制作过程中，通常是先对基底进行氧化处理，以于基底上形成氧化物层。然后，进行氮化处理，以于氧化物层上形成氮化物层。之后，在氮气中进行回火处理，以稳定所形成膜层的特性。上述的氧化物层与氮化物层即构成闸介电层。 然而，在进行上述回火处理的过程中，氮化物层中的一部分的氮往往会扩散至外界，因而造成闸介电层的介电常数下降。此外，以上述方式形成的闸介电层仍无法满足目前对闸介电层质量的要求，例如在氧化物层与基底之间的介面往往存在缺陷而影响组件效倉^:。
发明内容
本发明在于提供一种闸介电层的制作方法，其可形成具有较高质量的闸介电层。本发明提出的一种闸介电层的制作方法，其是先进行氧化处理，以于基底上形成氧化物层。然后，进行氮化处理，以于氧化物层上形成氮化物层。之后，在氮气与氧气的混合气体中进行回火处理，其特征在于回火处理的温度介于900至950之间，回火处理的压カ介于5Torr至IOTorr之间，且混合气体中氮气含量与氧气含量的比值介于0. 5至0. 8之间。依照本发明实施例所述的闸介电层的制作方法，上述的混合气体中氮气含量与氧气含量的比值例如为0. 625。依照本发明实施例所述的闸介电层的制作方法，上述的氧化处理例如为进行原位蒸气产生(in-situ steam generation, ISSG)制程。依照本发明实施例所述的闸介电层的制作方法，上述的氮化处理例如为进行去耦等离子体氮化(decoupled plasma nitridation, DPN)制程。依照本发明实施例所述的闸介电层的制作方法，在上述的回火处理的期间，氮氧化物层形成于氮化物层上。基于上述，本发明在制作闸介电层的过程中，于氮气和氧气的混合气体中进行回火处理，其可以有效地避免氮化物层中的氮扩散至外界而造成闸介电层的介电常数下降，且可以修补存在于氧化物层与基底之间的介面的缺陷。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
图I为依照本发明实施例所示的闸介电层的制作流程图。图2为本实施例的闸介电层与以先前技术所形成的闸介电层的电容等效厚度的比较图。图3为本实施例的闸介电层与以先前技术所形成的闸介电层的介面捕捉密度的比较图。
具体实施例方式图I为依照本发明实施例所示的闸介电层的制作流程图。请參照图1，首先在步骤100中，对基底进行氧化处通，以于基底上形成氧化物层。基底例如为娃基底。氧化处通例如为进行原位蒸气产生制程。所形成的氧化物层的厚度例如小于25埃。
然后，在步骤102中，进行氮化处理，以于氧化物层上形成氮化物层。氮化处理例如为进行去耦等离子体氮化制程。如一般所熟知，上述的氮化处理通常为低温处理。为了提高所形成膜层的稳定度，因此在氮化处理之后还会进行热处理。之后，在步骤104中，在氮气与氧气的混合气体中进行回火处理，以提高所形成膜层的稳定度。在本实施例中，回火处理的温度介于900°C至950°C之间，而回火处理的压カ介于5Torr至IOTorr之间。此外，在混合气体中，氮气含量与氧气含量的比值介于0. 5至0.8之间，较佳为0. 625。特别ー提的是，在上述的回火处理的期间，氮化物层上会形成一层氮氧化物层，而此氮氧化物层及其下方的氮化物层与氧化物层即构成闸介电层。在本实施例中，由于在进行氮化处理之后进行了回火处理，因此可以有效地提高所形成的膜层的稳定度。此外，由于上述的回火处理在含量比值介于0. 5至0. 8的由氮气与氧气构成的混合气体中进行，因此在进行回火处理的期间氮氧化物层会形成于氮化物层上，且此氮氧化物层可以有效地防止氮化物层中的氮在回火处理期间扩散至外界而造成闸介电层的介电常数下降。如图2所示，在含量比值介于0. 5至0. 8的由氮气与氧气构成的混合气体中进行回火处理后所形成闸介电层(本实施例)可以具有较高的介电常数。因此，在相同的条件下，本实施例的闸介电层的电容等效厚度(capacitance equivalent thickness,CET)可以低于以先前技术(仅在氮气中进行回火处理)所形成的闸介电层的电容等效厚度。另外，由于上述的回火处理在含量比值介于0. 5至0. 8的由氮气与氧气构成的混合气体中进行，且氧可以穿过氮氧化物层、氮化物层与氧化物层来修补存在于氧化物层与基底之间的介面的缺陷，使得本实施例的闸介电层的介面捕捉密度(interface trapdensity, Dit)可以明显低于以先前技术所形成的闸介电层的介面捕捉密度，如图3所示。虽然本发明已以实施例掲示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的普通技术人员，当可作些许的更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种闸介电层的制作方法，包括 进行一氧化处理，以于一基底上形成一氧化物层； 进行一氮化处理，以于该氧化物层上形成一氮化物层；以及 在氮气与氧气的一混合气体中进行一回火处理，其特征在于该回火处理的温度介于900°C至950°C之间，该回火处理的压力介于5Torr至IOTorr之间，且该混合气体中氮气含量与氧气含量的比值介于0. 5至0. 8之间。
2.根据权利要求I所述的闸介电层的制作方法，其特征在于该混合气体中氮气含量与氧气含量的比值为0. 625。
3.根据权利要求I所述的闸介电层的制作方法，其特征在于该氧化处理包括进行原位蒸气产生制程。
4.根据权利要求I所述的闸介电层的制作方法，其特征在于该氮化处理包括进行去耦等离子体氮化制程。
5.根据权利要求I所述的闸介电层的制作方法，其特征在于在该回火处理的期间，一氮氧化物层形成于该氮化物层上。
全文摘要
一种闸介电层的制作方法，其是先进行氧化处理，以于基底上形成氧化物层；然后，进行氮化处理，以于氧化物层上形成氮化物层；之后，在氮气与氧气的混合气体中进行回火处理，其特征在于回火处理的温度介于900℃至950℃之间，回火处理的压力介于5Torr至10Torr之间，且混合气体中氮气含量与氧气含量的比值介于0.5至0.8之间。本发明在制作闸介电层的过程中，于氮气和氧气的混合气体中进行回火处理，其可以有效地避免氮化物层中的氮扩散至外界而造成闸介电层的介电常数下降，且可以修补存在于氧化物层与基底之间的介面的缺陷。
文档编号H01L21/283GK102760658SQ20111014427
公开日2012年10月31日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年4月25日
发明者刘献文, 苏国辉, 陈逸男 申请人:南亚科技股份有限公司