[发明专利]用于等离子氮化栅极介电层的氮化后二阶段退火的方法

权利要求书

1.一种形成氮氧化硅栅极介电层的方法，包括：

利用等离子氮化制程而将氮并入介电薄膜以形成氮氧化硅薄膜；

该氮氧化硅薄膜于第一环境下进行退火，该第一环境包括于第一温度下而氧气具有第一分压的惰性环境；以及

该氮氧化硅薄膜于第二环境下进行退火，该第二环境包括于第二温度下而氧气具有第二分压，其中氧气的该第二分压大于氧气的该第一分压。

2.如权利要求1所述的方法，其中该第一温度的范围为约700～1100℃，而该第二温度的范围为约900～1100℃。

3.如权利要求2所述的方法，其中氧气的该第一分压介于1～100毫托，而氧气的该第二分压介于0.1～100托。

4.如权利要求3所述的方法，其中该氮氧化硅薄膜于该第一环境进行退火的步骤是发生于该第一温度为约1050℃，而氧气的该第一分压为约15毫托下进行第一时间长度约30秒，该氮氧化硅薄膜于该第二环境进行退火的步骤是发生于该第二温度为约1050℃，而氧气的该第二分压为约0.5托下进行第二时间长度约15秒。

5.如权利要求1所述的方法，其中该氮氧化硅薄膜于该第二环境进行退火的步骤包括以氧气或是含氧气体对该氮氧化硅薄膜进行退火。

6.如权利要求1所述的方法，其中该介电薄膜为二氧化硅。

7.如权利要求1所述的方法，其中该氮并入该介电薄膜而形成氮浓度最高值，而该最高值发生于该氮氧化硅栅极介电层的顶表面。

8.如权利要求1所述的方法，其中该氮并入该介电薄膜而具有氮浓度等于或大于5％。

9.一种形成氮氧化硅栅极介电层的方法，包括：

提供一结构，该结构包括形成于硅基板上的二氧化硅薄膜；

将该结构暴露于包括氮源的等离子，而于该基板上形成氮氧化硅薄膜；

该氮氧化硅薄膜于第一环境下进行退火，该第一环境包括在温度介于700～1100℃之间，而氧气具有第一分压的惰性环境；

该氮氧化硅薄膜于第二环境下进行退火，该第二环境包括在介于900～1100℃之间的温度，而氧气具有第二分压，其中该第二分压大于该第一分压；以及

沉积栅极电极于该氮氧化硅薄膜上。

10.如权利要求9所述的方法，其中氧气的该第一分压介于1～100毫托，而氧气的该第二分压介于0.1～100托。

11.如权利要求10所述的方法，其中该氮氧化硅薄膜于该第一环境进行退火的步骤是发生于第一温度为约1050℃，而氧气的该第一分压为约15毫托下进行第一时间长度约30秒，而该氮氧化硅薄膜于该第二环境进行退火的步骤是发生于第二温度为约1050℃，而氧气的该第二分压为约0.5托下进行第二时间长度约15秒。

12.如权利要求9所述的方法，其中于该结构暴露于该等离子的步骤中，氮被并入而使之具有等于或大于5％的氮浓度。

13.如权利要求9所述的方法，其中该氮氧化硅薄膜于该第一环境而进行退火的步骤包括该氮氧化硅薄膜于惰性气体或是惰性气体的混合物下进行退火。

14.如权利要求9所述的方法，其中于氧气具有该第二分压的该第二环境中进行的退火步骤包括该氮氧化硅以氧气或是含氧气体而进行退火。

15.如权利要求9所述的方法，其中该氮氧化硅栅极介电层的厚度等于或小于9。

16.如权利要求9所述的方法，其中该栅极电极为多晶硅薄膜、非晶硅薄膜或是金属电极其中之一。