[发明专利]包括具有在其侧壁上增强的氮浓度的SiON栅电介质的MOS晶体管

权利要求书

1.一种形成集成电路的方法，所述集成电路包括在晶圆上的至少一个MOS器件，所述晶圆具有包括硅的顶表面，所述方法包括：

在所述顶表面上形成SiON栅电介质层；

在所述栅电介质层上淀积栅电极层；

对所述栅电极层图形化，从而形成栅堆叠，由此通过所述图形化暴露SiON侧壁和栅电极侧壁；

在暴露的所述SiON侧壁上形成补充的氧化硅层；

氮化所述补充层；

在所述氮化以后，执行退火，由此形成包括N增强型SiON侧壁的退火的N增强型SiON栅电介质层；其中，沿着所述退火的N增强型SiON栅层的恒定厚度的线，在所述N增强型SiON侧壁处的氮浓度≥所述退火的N增强型SiON栅层的体内的氮浓度-2at.%；以及

在所述栅堆叠的相对侧上形成彼此间隔开的源极区和漏极区，从而定义所述栅堆叠下面的沟道区。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述补充的氧化硅层由热氧化在以下条件下形成：在800℃到1100℃的温度下，在0.001托到10托的压力下，持续1s到60s的时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述氮化后退火包括第一次退火和第二次退火，其中在N₂或惰性气体环境中，在500℃到1100℃的温度下和0.001托到760托的压力下执行第一次退火，持续0.1s到60s的时间，以及在含氧气的气体中，包括纯O₂气体中，在500℃到1100℃的温度下，在0.001托到100托的压力下执行第二次退火，持续0.1s到120s的时间。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述氮化后退火在以下条件下执行：在1000℃到1105℃的温度下和0.1托到3.0托的压力下，在包括1.2slm到3.6slm的O₂、1.2/3.6到3.6/1.2的O₂/N₂或0.4/2.0到2.0/0.4的O₂/N₂的氧化环境中，持续5s到30s的时间。

5.根据权利要求1所述的方法，其中使用基于溶液的化学氧化形成所述补充的氧化硅层，并且所述氮化后退火在以下条件下执行：在750℃到900℃的温度下和5托到40托的压力下，在包括5slm到10slm的N₂O和0.1slm到0.5slm的H₂的氧化环境中，持续8s到15s的时间。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述栅电极层包括多晶硅，使用含硅的气体，在500℃到800℃的温度下和1托到100托的压力下淀积所述多晶硅，持续10s到300s时间。

7.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述补充的氧化硅膜在第一反应室中发生；在0.001托到100托压力下将所述晶圆传递到第二反应室之后，所述氮化在所述第二反应室中发生；并且在将所述晶圆传递到第三反应室之后，所述氮化后退火在所述第三反应室中发生。

8.一种集成电路器件，其包括：

衬底，其具有含硅的顶表面并且包括至少一个MOS器件，所述MOS器件包括：

源极区和漏极区，其间隔开从而定义沟道区；

N增强型SiON栅电介质层，其在所述含硅的顶表面上，包括在所述沟道区上方，其中所述N增强型SiON栅层包括N增强型SiON侧壁，其中沿着所述N增强型SiON栅层的恒定厚度的线，在所述N增强型SiON侧壁处的氮浓度≥所述SiON栅层的体内的氮浓度-2at.%；

栅电极，其在所述N增强型SiON栅层上，包括在所述沟道区上方。

9.根据权利要求8所述的器件，其中在所述N增强型SiON侧壁处的所述氮浓度≥所述SiON层的所述体内的氮浓度。

10.根据权利要求9所述的器件，其中在所述N增强型SiON栅层的所述体内的平均氮浓度≥8at.%，在所述N增强型SiON栅层的所述体内的最大氮浓度至少是15at.%，并且在所述N增强型SiON栅层和所述含硅的顶表面之间的界面处，所述N增强型SiON栅层的所述体内的氮浓度≤2at.%。

11.根据权利要求10所述的IC，其中所述栅电极层包括多晶硅。

12.根据权利要求11所述的IC，其中在SiON栅层中最大的氮浓度至少是10at.%；并且所述N增强型SiON栅层的厚度是到