(57)【要約】  【課題】  集積回路デバイス用のゲート誘電体を形成する方法を提供すること。  【解決手段】  基板材料上に、初期物理厚を有する初期酸窒化物層を形成することを含む。次いで初期酸窒化物層にプラズマ窒化物形成を行い、それによって、最終物理厚を有する最終酸窒化物層が得られる。一実施形態で、最終物理厚は初期物理厚を５オングストローム未満だけ上回って、２０オングストローム未満になる。最終的に、最終酸窒化物層の窒素濃度は少なくとも２．０×１０１５原子／ｃｍ２になる。一実施形態で、初期酸窒化物層は、基板に窒素原子をイオン注入することによって、基板上に形成される。窒素原子を注入した後に、基板を酸化する。代替の実施形態では、初期酸窒化物層は急速熱窒素酸化物（ＮＯ）堆積によって基板上に形成される。【選択図】  図８
2004158864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路デバイス用のゲート誘電体を形成する方法であって、
シリコン基板材料上に、初期物理厚を有する初期酸窒化物層を形成するステップと、
前記初期酸窒化物層にプラズマ窒化物形成を行い、前記プラズマ窒化物形成により、最終物理厚を有する最終酸窒化物層が形成するステップとをを含み、
前記最終酸窒化物層の窒素濃度が少なくとも２．０×１０１５原子／ｃｍ２であることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記最終物理厚が前記初期物理厚を５オングストローム未満だけ上回る、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記最終物理厚が２０オングストローム未満である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記最終酸窒化物層が１５オングストローム未満の等価酸化物厚を有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記初期酸窒化物層が、
前記基板に窒素原子をイオン注入すること、および
前記基板に窒素原子をイオン注入した後で前記基板を酸化すること
によって前記基板上に形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記初期酸窒化物層が、急速熱窒素酸化物（ＮＯ）堆積によって前記基板上に形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記最終酸窒化物層はさらにその有効電子移動度μｅｆｆが、前記初期酸窒化物層の有効電子移動度よりも２０％未満低下する、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に半導体の加工に関し、より詳細には、ゲート誘電体を製作するための改善された技法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路がより小さくより高密度に集積されるようになるにつれて、電界効果トランジスタやキャパシタなどのデバイスの誘電体層もより小さくより高密度になっている。ＵＬＳＩ（超大規模集積回路）技術と厚さ１５オングストローム（Å）未満のゲート誘電体の到来と共に、誘電体材料の信頼性に関する重要性が増しつつある。
【０００３】
窒素ドーピング、特にリモート・プラズマ窒化物形成（ＲＰＮ）は、酸化ケイ素誘電体の誘電率（したがって単位キャパシタンス）を高めるための周知の技法である。高められた誘電率εは、同じキャパシタンスを有する非ドープの二酸化ケイ素層に比べ、経験されている漏れ電流の量を減少させるのに有用である。しかし、約１５Åまたはそれ以下のゲート厚に関して使用されるプラズマ窒化物形成の従来の方法については、いくつかの欠点がある。まず、ＲＰＮによって酸化物層に導入された比較的高い濃度の窒素（２．０×１０１５／ｃｍ２またはそれ以上）が原因となって、層が余計に成長する。これは、物理的な厚さを約１５〜２０Åに維持することが望ましい場合に、許容できないゲート誘電体の厚さをもたらす可能性がある。さらに、酸化ケイ素層に直接窒化物形成を行うと、一般にその層には窒素原子の不均一な分布が生じる。その結果、窒化物形成中の界面で被膜が不均等に成長して、膜厚の全体的な均一性に悪影響を及ぼす。
【０００４】
追加の望ましくないゲート誘電体の成長は、プラズマ窒化物形成プロセス中に導入される窒素原子の濃度を低下させることによって抑えることができるが、これは、誘電率が低くなるという犠牲を払って、したがって単位キャパシタンス当たりの漏れ電流が高くなるという犠牲を払って達成される。したがって、より高い窒素濃度を誘電体にもたらすが実質上誘電体の厚さが増大せずまたは膜厚の均一性が犠牲にならない、改善されたプラズマ窒化物形成プロセスが必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術の欠点および欠陥は、集積回路デバイス用のゲート誘電体を形成する方法によって克服されまたは多少とも解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的な実施形態において、その方法は、初期物理厚を有する初期酸窒化物層を基板上に形成することを含む。次いで初期酸窒化物層にプラズマ窒化物形成を行い、そのプラズマ窒化物形成によって、最終の厚さを有する最終酸窒化物層が得られる。一実施形態で、最終物理厚は初期物理厚を５オングストローム未満だけ上回って、２０オングストローム未満になる。最終的に、最終酸窒化物層の窒素濃度は少なくとも２．０×１０１５原子／ｃｍ２になる。
【０００７】
一実施形態で、初期酸窒化物層は、基板に窒素原子をイオン注入することによって、基板上に形成される。窒素原子を注入した後に、基板を酸化する。代替の実施形態では、初期酸窒化物層は急速熱窒素酸化物（rapid thermal nitric oxide）（ＮＯ）堆積によって基板上に形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
例示的な図面を参照するが、それぞれの図で、同様の要素は同様の符号で示す。
【０００９】
初めに図１〜３を参照すると、ゲート酸化物層を窒化する既知のプロセスが示されている。まずシリコン基板１０を、酸素添加された環境で基板１０を加熱するなどして酸化し、それによってＳｉＯ２の絶縁酸化物層１２を形成する。先に論じたように、ゲート厚がディープ・サブミクロン寸法まで縮小されるにつれて、酸化物層１２の誘電体性能はますます重要になる。酸化物層１２の誘電率を改善して単位キャパシタンス当たりの漏れ電流を低くするために、図２の線１４によって表されるリモート・プラズマ窒化物形成（ＲＰＮ）と呼ばれる既知のプロセスによって、酸化物層に励起窒素原子を導入する。ＲＰＮプロセスの結果、酸化物層１２は図３に示すように、全体的な化学組成がＳｉＯｘＮｙである酸窒化ケイ素層１６に変換される。
【００１０】
酸窒化物層１６は、酸化物層１２よりも高い誘電率を有するが（すなわちεＳｉＯ２＝３．９であるのに対してεＳｉＯｘＮｙ＝６．０）、ＲＰＮプロセスによって、ゲート誘電体の物理的な、または測定された厚さが増大する。例えば、図１および図２に示される当初の酸化物層１２の初期物理膜厚「ｗ」が約１５Åである場合、そこに適用されたＲＰＮプロセス１４によって追加の層成長が引き起こされ、その結果、ゲート膜の物理的な厚さの変化「Δｗ」が１０〜１５Å程度になる可能性がある。この場合も、ＰＲＮプロセスで使用される窒素原子の濃度を低下させることによって、ゲート膜の物理的な厚さの望ましくない増加に対処することができる。しかしこれは、誘電率εＳｉＯｘＮｙがより低くなり、したがって性能がより不十分になるという犠牲を払うことによって実現される。
【実施例１】
【００１１】
次に図４〜８を参照すると、本発明の実施形態によりゲート誘電体を形成する方法が示されている。酸化の前に、まず図４の線２２によって表されるように、窒素原子をシリコン基板２０にイオン注入する。注入エネルギーが１１ＫｅＶであると、図５に示すように、イオン注入によって、基板２０内の窒素原子濃度Ｎが約６．０×１０１４〜１．０×１０１５原子／ｃｍ２の範囲になる。次に図６は、熱酸化後の注入済み基板２０を示すが、初期物理厚が「ｗ」の初期酸窒化物層２４が形成されている。
【００１２】
初期酸窒化物層２４を形成すると、その内部の窒素濃度はその後、図７の線２６によって示されるように、初期酸窒化物層２４をプラズマ窒化物形成プロセスにかけることによって増大する。リモート・プラズマ窒化物形成（ＲＰＮ）を含めたプラズマ窒化物形成は、マイクロ波励起などによって反応性窒素種を励起させるプロセスである。励起したプラズマはプラズマ・チャンバ内に導入され（図示せず）、そこでは基板および酸窒化物層２４にプラズマを当てる。リモート・プラズマ処理では、プラズマ発生領域の外側に基板を位置付ける。ＲＰＮはこの実施形態の好ましい窒化物形成方法であるが、従来の、または直接的なプラズマ処理も実施できることが、当業者に理解されよう。
【００１３】
初期酸窒化物層２４にＲＰＮを行った結果、最終酸窒化物層３０が形成されるが、その窒素濃度は少なくとも２．０×１０１５／ｃｍ２に増大していることが好ましい。さらに、最終酸窒化物層３０の最終物理厚は「ｗ＋Δｗ」（図８）であり、ただしΔｗは約２〜５Åである。このため、窒素濃度を増大させつつも、それに対応して全体的な物理膜厚を著しく増大させることなく、超薄型ゲート誘電体を形成することができる。初期酸窒化物層２４のどのような追加の成長も、堆積されまたは注入された材料が既存の層に浸透して界面に達することができるかどうかに左右される。ＳｉＯｘＮｙ層の密度はＳｉＯ２層の密度よりも高いので、プラズマ状態の励起窒素種が界面までずっと浸透して層の成長を引き起こすことは、比較的より困難である。したがって酸窒化物層の窒化物形成では、酸化物層の場合よりも、追加の層成長が少なくなる。
【００１４】
所与のゲート誘電体の等価酸化物厚（ＥＯＴ）または電気的な厚さは、所与のゲート誘電体と同じキャパシタンス値を有するＳｉＯ２層の実際の物理的な厚さに対するゲート酸化物の厚さの相対尺度である。キャパシタンスは誘電率に正比例しかつ層の厚さに反比例するので、同じキャパシタンスを維持するため、誘電率を増大させることによって厚さを増大させることが可能になる。初期酸窒化物層２４のプラズマ窒化物形成の結果、誘電率が増大することにより、ＥＯＴが１５Å未満の最終酸窒化物層３０が生成されることがわかった。
【実施例２】
【００１５】
図９〜１１は、図４〜８に示す方法の代替の実施形態を示す。より具体的には、図９は、初期酸窒化物層２４を形成する際の窒素注入および酸化の代替例を示す。シリコン基板２０を酸化窒素（ＮＯ）環境下で加熱する、急速熱ＮＯ（ＲＴＮＯ）プロセスとも呼ばれる単一のステップを実行することができる。初期酸窒化物層２４をＲＴＮＯによって調製したら、図１０に示すようにＲＰＮプロセス（線２６）を実行し、この場合も図１１に示す最終酸窒化物層３０が得られる。基板２０上に初期酸窒化物層２４を形成するその他の手段も可能であるので、基板２０上に初期酸窒化物層２４を形成する上述のプロセスは単なる例として記述され、限定的な意味を持たないことにも留意すべきである。
【００１６】
次に図１２〜１４を大まかに参照すると、ゲート誘電体（上述の方法で形成されたものと上述の方法で形成しないもの）の統計的な比較が示されている。特に、図１２のヒストグラムは、いかなる窒素ドーピングも行わずに形成された二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる一群のゲート誘電体に関する度数分布を示す。統計的サンプルは、等価酸化物厚に基づいて分類されており、その値は約１３．６Åから２０．０Åに及ぶ。図からわかるように、ＳｉＯ２ゲート酸化物の平均ＥＯＴは１５Å付近である。ＳｉＯ２層のＥＯＴは、ＵＬＳＩ回路に関する所望の範囲内にあるようであるが、これらのＳｉＯ２ゲートは、超薄型ゲートでは許容されない比較的高い漏れ電流を示すことも図１２からわかる。ＥＯＴ間隔内の各ゲート（または複数のゲート）に関する平均漏れ電流は、対応するドットでヒストグラム上に表す。
【００１７】
図１３は、事前に酸窒化物層を形成することなくＲＰＮプロセスにかけられた一群のゲート誘電体に関する別のヒストグラムである。図からわかるように、所与のＥＯＴ範囲では、平均漏れ電流が約１０分の１に低減している。一方、この群のゲート誘電体の全平均ＥＯＴは、この場合１６〜１７Å付近になる。このため、窒化した群の誘電体性能にはおよそ１桁かそれ以上の際立った改善が見られるが、この群の平均ＥＯＴも増大したことがわかる。さらに、プラズマ窒化物形成プロセスでは、ＳｉＯ２に直接適用した場合、以下にさらに詳細に述べるように膜厚の均一性が低下する。
【００１８】
これとは対照的に、図１４は、上述の方法により形成された一群のゲート誘電体に関するヒストグラムを示す。すなわち、シリコン基板上に酸窒化物層を形成した後にＲＰＮプロセスを適用した。図１４から明らかなように、上記開示した方法による窒化物形成を行うことにより、非ドープ型酸化ケイ素層よりもはるかに改善された誘電体性能が得られる。具体的には、所与のＥＯＴに関するこれらの誘電体の平均漏れ電流は、ＳｉＯ２層の約３０分の１〜５０分の１だけ減少し、図１３の誘電体の約５分の１だけ減少する。さらに、ゲート誘電体の全平均ＥＯＴは約１３〜１４．５Åであり、初期酸窒化物層が無い窒化したゲートの平均ＥＯＴ（図５）より減少したこともわかる。
【００１９】
図１５はさらに、本発明の方法によってゲート膜厚の均一性が改善されたことを示す。示される表では、平均の厚さが約１．７ナノメートル（１７Å）であるゲート誘電体を形成する、異なるプロセスに関する標準偏差（平均から）の比較がなされている。まず、ＳｉＯ２ゲート群の窒化物形成では、乾燥酸化物（純粋な酸素中で形成した）に関する標準偏差σが０．２８７になり、湿潤酸化物（水素および酸素中で形成した）に関する標準偏差σは０．１１５になった。これとは対照的に、急速熱ＮＯプロセスにより形成された酸窒化物層は、形成プロセスが自己限定的であるので、本質的に非常に均一である。すなわちＲＴＮＯプロセスでは、ある厚さが得られた後は、層の厚さが増大したことにより、界面にガスがこれ以上浸透しないようになる。ある時間が経過した後、ＮＯガスは、所与のＲＴＮＯプロセス温度で酸窒化物層に浸透することができなくなる。図１５は、平均の厚さが１．７ナノメートルである酸窒化物層群の標準偏差もわずかに０．０２９３であったことをさらに示している。
【００２０】
酸窒化物膜中に既に存在する窒素分により、プラズマ窒化物形成プロセスをさらに実行しても、被膜サンプルの均一性に物質的な悪影響を及ぼさない。このことは、５５０℃でＲＰＮにかけられた初期酸窒化物層を有する一群のゲート誘電体の標準偏差が０．０２４６であると示されるように、やはり図１５に反映されている。７５０℃でＲＰＮにかけられた初期酸窒化物層を有する別の群のゲート誘電体の標準偏差は０．０２９６であった。
【００２１】
最後に、図１６は、様々に製作された誘電体に関するシリコン基板反転層（inversion layer）での有効電子移動度の比較を示す。電子移動度は、デバイスの速度に関係する（すなわちキャリアがどのくらい速く移動するか）。縦方向の低電界（基板／絶縁体界面の平面内の小さい電界）、電子の速度は電界そのものの大きさに比例する。比例定数は有効移動度μｅｆｆと呼ばれる。一般に、窒素濃度が高い酸窒化ケイ素を形成するのに使用されるプラズマ窒化物形成プロセスによれば、ゲート誘電体内の電子移動度が著しく低下する可能性がある。窒素濃度が高い酸窒化ケイ素層により従来から形成されているゲートでは（すなわち酸化物層のＲＰＮ）、有効移動度が５０〜７０％程度低下する可能性がある。しかし、開示された実施形態により窒化させたゲート誘電体では、依然として窒素濃度が高い薄い酸窒化物膜を維持しながらも、有効移動度の低下はそれほど極端ではない。
【００２２】
図１６からわかるように、デバイスの有効移動度は電子シート密度（反転電荷濃度（inversion charge concentration））によって変化する。窒素注入された基板を酸化することによってのみ形成したゲート誘電体（すなわち図６の初期酸窒化物層２４）は、一般に、約３００ｃｍ２／Ｖ・ｓまたはそれ以上のピーク有効移動度を有していた。一方、酸窒化物層のＲＰＮにより形成されたゲート誘電体（すなわち図８の最終酸窒化物層３０）は２８０ｃｍ２／Ｖ・ｓを上回るピーク有効移動度を有しており、約３．５×１０１２ｃｍ−２〜４．５×１０１２ｃｍ−２の反転電荷濃度での移動度は、全体で約１０〜２０％低下しただけであった。
【００２３】
前述の記述を通し、基板上に初期酸窒化物層を形成し、次いでその初期酸窒化物層をプラズマ窒化物形成にかけることによって、誘電体性能が改善されかつ厚さが薄くなった最終酸窒化物ゲート層が形成されることがわかる。別の利点として、初期酸窒化物層は、ＲＰＮプロセス中、基板界面への励起窒素プラズマの拡散に対する良好な障壁を提供する。したがって誘電体膜は、窒化物形成後であっても比較的均一なままである。
【００２４】
本発明を好ましい実施形態について述べてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えることができ、またその要素を均等物に代えることができることが、当業者に理解されよう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料が本発明の教示に適合するように多くの修正を加えることができる。したがって本発明は、本発明を実施するために企図された最良の形態として開示された特定の実施形態に限定するものではなく、本発明は、添付特許請求の範囲に包含される全ての実施形態を含む。
【００２５】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００２６】
（１）集積回路デバイス用のゲート誘電体を形成する方法であって、
基板材料上に、初期物理厚を有する初期酸窒化物層を形成すること、および
前記初期酸窒化物層にプラズマ窒化物形成を行い、前記プラズマ窒化物形成により、最終物理厚を有する最終酸窒化物層が得られること
を含む方法。
（２）前記最終物理厚が前記初期物理厚を５オングストローム未満だけ上回る、上記（１）に記載の方法。
（３）前記最終物理厚が２０オングストローム未満である上記（１）に記載の方法。
（４）前記最終酸窒化物層が１５オングストローム未満の等価酸化物厚を有する上記（１）に記載の方法。
（５）前記最終酸窒化物層の窒素濃度が少なくとも２．０×１０１５原子／ｃｍ２である上記（１）に記載の方法。
（６）前記初期酸窒化物層が、
前記基板に窒素原子をイオン注入すること、および
前記基板に窒素原子をイオン注入した後で前記基板を酸化すること
によって前記基板上に形成される、上記（１）に記載の方法。
（７）前記初期酸窒化物層が、急速熱窒素酸化物（ＮＯ）堆積によって前記基板上に形成される、上記（１）に記載の方法。
（８）前記最終酸窒化物層はさらにその有効電子移動度μｅｆｆが、前記初期酸窒化物層の有効電子移動度よりも２０％未満低下する、上記（６）に記載の方法。
（９）基板上に形成された酸窒化物層を含み、
前記酸窒化物層の膜厚が２０オングストローム未満であり、
前記酸窒化物層はさらにその窒素濃度が少なくとも２．０×１０１５原子／ｃｍ２である、集積回路デバイス用のゲート誘電体。
（１０）前記酸窒化物層がさらに１５オングストローム未満の等価酸化物厚を有する上記（９）に記載のゲート誘電体。
（１１）前記酸窒化物層が、
基板上に急速熱窒素酸化物（ＮＯ）堆積によって形成された初期酸窒化物層と、
前記初期酸窒化物層にプラズマ窒化物形成を行うことによって前記初期酸窒化物層から形成された最終酸窒化物層と
をさらに含む、上記（９）に記載のゲート誘電体。
（１２）前記酸窒化物層が、
窒素原子が注入された基板材料を酸化することによって形成された初期酸窒化物層と、
前記初期酸窒化物層にプラズマ窒化物形成を行うことによって前記初期酸窒化物層から形成された最終酸窒化物層と
をさらに含む、上記（９）に記載のゲート誘電体。
（１３）前記最終酸窒化物層はさらにその有効電子移動度μｅｆｆが、前記初期酸窒化物層の有効電子移動度よりも２０％未満低下する、上記（１２）に記載のゲート誘電体。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】酸化物層にプラズマ窒化物形成を行う既知のプロセスのステップを示す図である。
【図２】酸化物層にプラズマ窒化物形成を行う既知のプロセスのステップを示す図である。
【図３】酸化物層にプラズマ窒化物形成を行う既知のプロセスのステップを示す図である。
【図４】本発明の実施形態によりゲート誘電体を形成する方法のステップを示す図である。
【図５】本発明の実施形態によりゲート誘電体を形成する方法のステップを示す図である。
【図６】本発明の実施形態によりゲート誘電体を形成する方法のステップを示す図である。
【図７】本発明の実施形態によりゲート誘電体を形成する方法のステップを示す図である。
【図８】本発明の実施形態によりゲート誘電体を形成する方法のステップを示す図である。
【図９】図４〜８に示すステップの代替の実施形態を示す図である。
【図１０】図４〜８に示すステップの代替の実施形態を示す図である。
【図１１】図４〜８に示すステップの代替の実施形態を示す図である。
【図１２】窒化物形成を行わずに形成した一群のゲート誘電体に関する漏れ電流および等価酸化物厚を示すヒストグラムである。
【図１３】純粋な酸化物層に窒化物形成を行った後に形成された一群のゲート誘電体に関する漏れ電流および等価酸化物厚を示すヒストグラムである。
【図１４】本発明の実施形態により形成された一群のゲート誘電体に関する漏れ電流および等価酸化物厚を示すヒストグラムである。
【図１５】ゲート誘電体の厚さの標準偏差に関する統計的データを示す表である。
【図１６】様々なゲート誘電体の電子移動度を比較するグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
２０  基板
２４  初期酸窒化物層
３０  最終酸窒化物層
【図１】
2004158864.tif 000003
【図２】
2004158864.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2004158864.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2004158864.tif 000017
【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年12月10日(2003.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路デバイス用のゲート誘電体を形成する方法であって、
（ａ）シリコン基板の表面に、窒素原子をイオン注入するステップと、
（ｂ）前記シリコン基板を熱酸化して初期物理厚の初期酸窒化物層を形成するステップと、
（ｃ）プラズマ窒化物形成により前記初期酸窒化物層に励起窒素原子を導入して最終物理厚の最終酸窒化物層を形成するステップとを含み、
前記最終酸窒化物層の窒素濃度が少なくとも２．０×１０１５原子／ｃｍ２であることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ステップ（ａ）が窒素原子を６．０×１０１４〜１．０×１０１５原子／ｃｍ２の窒素原子濃度にまでイオン注入する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ａ）が１１ＫｅＶの注入エネルギーで窒素原子をイオン注入する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プラズマ窒化物形成がリモート・プラズマ窒化物形成である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記最終物理厚が前記初期物理厚を５オングストローム未満だけ上回る、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記最終物理厚が２０オングストローム未満である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記最終酸窒化物層が１５オングストローム未満の等価酸化物厚を有する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
集積回路デバイス用のゲート誘電体を形成する方法であって、
（ａ）シリコン基板の表面に、窒素原子を６．０×１０１４〜１．０×１０１５原子／ｃｍ２の窒素原子濃度にまでイオン注入するステップと、
（ｂ）前記シリコン基板を熱酸化して前記窒素原子濃度を有する初期物理厚の初期酸窒化物層を形成するステップと、
（ｃ）プラズマ窒化物形成により前記初期酸窒化物層に励起窒素原子を導入して窒素濃度が少なくとも２．０×１０１５原子／ｃｍ２である最終物理厚の最終酸窒化物層を形成するステップと
を含む方法。
【請求項９】
前記プラズマ窒化物形成がリモート・プラズマ窒化物形成である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記初期酸窒化物層の初期物理厚が１５オングストロームである、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記最終物理厚が２０オングストローム未満である請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
集積回路デバイス用のゲート誘電体を形成する方法であって、
（ａ）シリコン基板を酸化窒素環境下で加熱する急速熱窒素酸化物堆積により、シリコン基板の表面に、初期物理厚の初期酸窒化物層を形成するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）の後直ちに、プラズマ窒化物形成により、前記初期酸窒化物層に励起窒素原子を導入して最終物理厚の最終酸窒化物層を形成するステップとを含み、
前記最終酸窒化物層の窒素濃度が少なくとも２．０×１０１５原子／ｃｍ２であることを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記プラズマ窒化物形成がリモート・プラズマ窒化物形成である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記最終物理厚が前記初期物理厚を５オングストローム未満だけ上回る、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記最終物理厚が２０オングストローム未満である請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記最終酸窒化物層が１５オングストローム未満の等価酸化物厚を有する請求項１２に記載の方法。