[发明专利]使用低能量等离子体系统制造高介电常数晶体管栅极的方法和装置

权利要求书

1.一种形成半导体器件的方法，包含：

在基片的表面上形成具有预定厚度的介电层；

利用低能量溅射工艺将一含量的第一材料置入该介电层内，以形成一至少贯 穿所形成的介电层的一部分厚度的浓度梯度，其中该低能量溅射工艺包含以第一射 频频率与第一射频功率将射频能量脉冲产生给低能量溅射室的处理区域，使得标靶 的第一材料可被置于该介电层中；以及

在该介电层上沉积第二材料。

2.如权利要求1所述的方法，其更包含使该介电层与该第一材料暴露于含氮 的射频等离子体中。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第一材料选自由锆、铪、镧、 锶、铅、钇、和钡所构成的群组。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该介电层包含选自由二氧化硅、 氧化铪、氧化锆、铪硅酸盐氧化物、氧化镧、和氧化铝所构成的群组的材料。

5.如权利要求2所述的方法，更包含在使该介电层暴露于含氮的射频等离子 体中之前，将一含量的第三材料置入该介电层内，其中该第三材料包含选自由铪、 镧、铝、钛、锆、锶、铅、钇、和钡所构成的群组的元素。

6.如权利要求5所述的方法，更包含使该介电层、该第一材料与该第三材料 暴露于一氧化环境中，其中该氧化环境使用热氧化工艺或等离子体氧化工艺。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第二材料包含选自由多晶硅、 钽、氮化钽、碳化钽、钨、氮化钨、氮化钽硅、铪、铝、钌、钴、钛、镍、和氮化 钛所构成的群组的材料。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该低能量溅射工艺包含：

脉冲产生一从直流源组件输送到该标靶的直流电压；以及

利用一系统控制器来同步化脉冲的射频能量与脉冲的直流电压。

9.一种用于形成高k介电层的设备，包含：

传输室，具有一个或多个用于构成传送区域的壁面以及设于该传送区域中的 传输机械手臂；

等离子体氮化室，耦合到该传输室且被配置成在该等离子体氮化室中的第一 处理区域内的基片的表面上形成氮化物，其中该等离子体氮化室包含：

射频源，与该第一处理区域电气连通；和

含氮的气源，与该第一处理区域选择性连通；以及

第一低能量等离子体处理室，耦合到该传输室并与该机械手臂可转移地连通， 其中该第一低能量等离子体处理室包含：

一个或多个用于构成第二处理区域的壁面；

标靶，具有暴露于该第二处理区域的表面，其中该标靶包含第一材料；

第一射频产生器，适用于以第一射频频率向该第二处理区域供应能量； 和

基片支撑件，位于该第二处理区域中。

10.如权利要求9所述的设备，更包含一多晶硅沉积室，与该传送区域可转移 地连通且被配置成在该基片的表面上沉积多晶硅层。

11.如权利要求9所述的设备，更包含一退火室，与该传送区域可转移地连通 且被配置成在约800℃至约1100℃的温度来退火处理该基片。

12.如权利要求9所述的设备，更包含一处理室，与该传送区域可转移地连通 且被配置成利用CVD或ALD沉积工艺在该基片的表面上形成高k介电层。