本發(fā)明涉及集成電路器件，更具體地，涉及用于光輔助工藝中的損壞減小的系統(tǒng)和方法。

背景技術：

集成電路(IC)技術的進步中的重要目標是IC尺寸的減小。IC尺寸的這種減小降低了面積電容并且對提高集成電路的性能至關重要。此外，減小IC管芯的面積導致IC制造中的較高良率。這些優(yōu)勢是不斷地按比例縮小IC尺寸的驅(qū)動力。

然而，隨著半導體器件的密度增大，電阻電容(RC)延遲時間越來越多地控制電路性能。為了減小RC延遲，期望從傳統(tǒng)的電介質(zhì)切換至低k電介質(zhì)，低k電介質(zhì)具有小于二氧化硅(SiO₂)或約4.0的介電常數(shù)。低k電介質(zhì)也可以包括通常稱為極低k(ELK)電介質(zhì)的一類低k電介質(zhì)，ELK電介質(zhì)具有小于約2.5或甚至小于約2.0的介電常數(shù)。低k材料用作金屬間電介質(zhì)(IMD)和用作層間電介質(zhì)(ILD)特別有用。除了它們的優(yōu)勢之外，低k材料出現(xiàn)了與將它們集成到傳統(tǒng)的處理方法中相關的許多問題。

例如，許多處理方法用于圖案化低k材料(例如，蝕刻、化學機械拋光(CMP)等)以在IC器件中形成導電互連結構或其他結構。由于低k材料趨于較軟、化學穩(wěn)定性較小、更加多孔或這些因素的任何組合，這些工藝可以引起對低k材料的表面損壞。損壞的表面表明它本身處于較高的泄漏電流、較低的擊穿電壓、不期望的親水特征，并且與低k介電材料相關的介電常數(shù)發(fā)生改變。一些損壞的低k電介質(zhì)表面也可以在后續(xù)處理步驟中導致進一步的處理問題(例如，在暴露于濕化學清理期間變形、圖案未對準等)。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種形成半導體器件的方法，所述方法包括：提供包括損壞的表面的介電層；以及修復所述介電層的所述損壞的表面，其中，修復所述損壞的表面包括：將所述介電層的所述損壞的表面暴露于前體化學物質(zhì)；使用光能活化所述前體化學物質(zhì)；和當活化所述前體化學物質(zhì)時，過濾掉所述光能的光譜。

在上述方法中，其中，過濾掉所述光能的光譜包括過濾掉具有大于約3.1電子伏(eV)的能量的光子。

在上述方法中，其中，過濾掉所述光能的光譜包括過濾掉具有小于約400納米(nm)的波長的光子。

在上述方法中，其中，使用所述光能包括使用紫外光。

在上述方法中，其中，所述前體化學物質(zhì)包括與氫原子和一個或多個甲基基團鍵合的硅原子。

在上述方法中，其中，所述前體化學物質(zhì)包括與氫原子和一個或多個甲基基團鍵合的硅原子，其中，修復所述損壞的表面還包括產(chǎn)生作為副產(chǎn)物的甲烷(CH₄)。

在上述方法中，其中，過濾掉所述光能的光譜包括將濾光片施加于提供所述光能的光源。

在上述方法中，其中，過濾掉所述光能的光譜包括將濾光片施加于提供所述光能的光源，其中，所述濾光片包括氧化鈦(TiO)的層。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種形成半導體器件的方法，所述方法包括：處理介電層，其中，處理所述介電層損壞所述介電層的表面；使前體化學物質(zhì)流過所述介電層的表面；通過對所述前體化學物質(zhì)施加紫外光能而生成活化的前體化學物質(zhì)，其中，施加所述紫外光能包括過濾掉全紫外光譜的部分；以及使用所述活化的前體化學物質(zhì)來修復所述介電層的表面。

在上述方法中，其中，過濾掉所述全紫外光譜的部分包括過濾掉具有大于約3.1電子伏(eV)的能量或小于約400納米(nm)的波長的光子。

在上述方法中，其中，所述前體化學物質(zhì)包括與氫原子共享第一共價 鍵并且與碳原子共享第二共價鍵的硅原子。

在上述方法中，其中，所述前體化學物質(zhì)包括與氫原子共享第一共價鍵并且與碳原子共享第二共價鍵的硅原子，其中，生成所述活化的前體化學物質(zhì)包括施加充足的紫外光能以使所述第一共價鍵和所述第二共價鍵彎曲，并且其中，使所述第一共價鍵和所述第二共價鍵彎曲觸發(fā)所述氫原子與所述碳原子鍵合并且在所述硅原子上提供至少兩個自由基位點。

在上述方法中，其中，所述前體化學物質(zhì)包括與氫原子共享第一共價鍵并且與碳原子共享第二共價鍵的硅原子，其中，生成所述活化的前體化學物質(zhì)包括施加充足的紫外光能以使所述第一共價鍵和所述第二共價鍵彎曲，并且其中，使所述第一共價鍵和所述第二共價鍵彎曲觸發(fā)所述氫原子與所述碳原子鍵合并且在所述硅原子上提供至少兩個自由基位點，其中，所述介電層的表面包括鍵合至第二氫原子的氧原子，并且其中，使用所述活化的前體化學物質(zhì)來修復所述介電層的表面包括將具有所述兩個自由基位點的所述硅原子插入在所述氧原子和所述第二氫原子之間。

在上述方法中，其中，過濾掉所述全紫外光譜的部分包括將濾光片施加于所述全紫外光譜的光源。

在上述方法中，其中，過濾掉所述全紫外光譜的部分包括將濾光片施加于所述全紫外光譜的光源，其中，將所述濾光片施加于所述全紫外光譜的光源包括由所述濾光片吸收所述全紫外光譜的部分。

在上述方法中，其中，過濾掉所述全紫外光譜的部分包括將濾光片施加于所述全紫外光譜的光源，其中，將所述濾光片施加于所述全紫外光譜的光源包括由所述濾光片反射所述全紫外光譜的部分。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種介電層，包括：塊狀電介質(zhì)部分，具有第一密度；以及修復的表面部分，位于所述塊狀電介質(zhì)部分上方并且接觸所述塊狀電介質(zhì)部分，其中，所述修復的表面部分具有第二密度，并且所述第二密度與所述第一密度的比率大于約1.9。

在上述介電層中，其中，所述塊狀電介質(zhì)部分包括低k介電材料，并且其中，所述修復的表面部分包括鍵合至氧原子的低k介電材料、硅原子和氫原子。

在上述介電層中，其中，所述塊狀電介質(zhì)部分包括低k介電材料，并且其中，所述修復的表面部分包括鍵合至氧原子的低k介電材料、硅原子和氫原子，其中，所述硅原子包括：與所述氧原子共享的第一共價鍵，其中，所述氧原子與所述介電材料共享第二共價鍵；以及與所述氫原子共享的第三共價鍵。

在上述介電層中，其中，所述塊狀電介質(zhì)部分包括低k介電材料，并且其中，所述修復的表面部分包括鍵合至氧原子的低k介電材料、硅原子和氫原子，其中，所述硅原子包括：與所述氧原子共享的第一共價鍵，其中，所述氧原子與所述介電材料共享第二共價鍵；以及與所述氫原子共享的第三共價鍵，其中，所述硅原子還包括與甲基基團共享的第四共價鍵。

附圖說明

當結合附圖進行閱讀時，從以下詳細描述可最佳理解本發(fā)明的各方面。應該注意，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，各個部件未按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1至圖5示出了根據(jù)一些實施例的制造半導體器件的各個中間步驟的截面圖。

圖6至圖11示出了根據(jù)一些實施例的用于處理介電層的化學反應。

圖12示出了根據(jù)一些實施例的流程圖。

具體實施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多用于實現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實例以簡化本發(fā)明。當然，這些僅僅是實例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸形成的實施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。此外，本發(fā)明可在各個實例中重復參考標號和/或字符。該重復是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個實施例和/或配置之間的關系。

而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空間相對術語，以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)元件或部件的關系。除了圖中所示的方位外，空間相對術語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而在此使用的空間相對描述符可以同樣地作相應的解釋。

在具體上下文中描述各個實施例，即，具有半導體襯底和有源器件的集成電路器件中的介電層(例如，包括低k介電材料)的處理。然而，各個實施例也可以應用于介電層的任何處理。

各個實施例包括使用合適的前體化學物質(zhì)修復損壞的電介質(zhì)表面。例如，可以在集成電路(IC)器件的制造期間處理(例如，蝕刻、平坦化等)介電層，介電層可以包括低k介電材料，并且這些處理技術可以引起對介電層的暴露表面的損壞。隨后，額外的處理可以包括通過使前體化學物質(zhì)流過損壞的表面并且活化前體化學物質(zhì)(例如，使用光能)來修復損壞的表面?；罨那绑w化學物質(zhì)與介電層的損壞的表面發(fā)生反應以改進損壞的表面的化學性質(zhì)。

在一些實施例中，用于活化前體化學物質(zhì)的光能是濾過的紫外光，該濾過的紫外光選擇性地活化前體化學物質(zhì)，同時在介電層的未損壞的部分(例如，未暴露部分)中引起最少(或至少較少)的化學反應。例如，濾光片可以施加于光能的光源以過濾掉引起下面的介電層中的反應的高能光子，同時仍提供足夠的能量來活化前體化學物質(zhì)和修復損壞的表面。因此，可以修復電介質(zhì)表面，同時減小進一步損壞下面的塊狀介電材料的風險。

現(xiàn)在參照圖1，提供了半導體器件100的截面圖。半導體器件100可以包括襯底102和設置在襯底102上方的介電層104。例如，襯底102包括摻雜或未摻雜的塊狀硅或者絕緣體上半導體(SOI)襯底的有源層。通常地，SOI襯底包括形成在絕緣層上的諸如硅的半導體材料的層。例如，絕緣層可以是埋氧(BOX)層或氧化硅層。絕緣層提供在諸如硅或玻璃襯底的襯底上?？蛇x地，襯底102可以包括諸如鍺的其他元素半導體；包括碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦和/或銻化銦的化合物半導體；包 括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP的合金半導體；或它們的組合。也可以使用諸如多層襯底或梯度襯底的其他襯底?？梢栽谝r底102的頂面形成諸如晶體管、電容器、電阻器、二極管、光電二極管、熔絲等的有源器件(未示出)。

介電層104設置在襯底102上方。介電層104可以是層間介電(ILD)層或金屬間介電(IMD)層。例如，介電層104可以包括具有低于約4.0或甚至低于2.0的k值的低k電介質(zhì)。例如，在一些實施例中，介電層104可以包括硅(Si)和氧(O)鍵、Si和碳(C)鍵、C和氫(H)鍵、O和H鍵等的組合。通過諸如旋壓、化學汽相沉積(CVD)和等離子體增強CVD(PECVD)的任何合適的方法形成介電層104。此外，在一些實施例中，介電層104也可以包括孔隙(未示出)以進一步減小介電材料的k值?？梢允褂萌魏魏线m的方法形成這樣的孔隙，諸如沉積含致孔劑的介電材料以及然后實施固化工藝以驅(qū)除致孔劑，并且因此剩余的介電層104變成多孔的。雖然圖1將介電層104示出為直接位于襯底102之上并且接觸襯底102，但是可以存在設置在介電層104和襯底102之間的任何數(shù)量的額外的層(例如，具有導電互連部件的其他介電層、蝕刻停止層、隔離層、緩沖層等)。

隨后，在半導體器件100中制造額外的部件期間可以處理介電層104。例如，圖2示出了使用例如光刻和蝕刻工藝的介電層104的圖案化以形成延伸穿過介電層104的一個或多個開口105。介電層104的蝕刻可以引起對介電層104的暴露表面(例如，頂面和側壁)的損壞?？蛇x地，介電層104的暴露表面可以通過使用其他工藝(例如，化學機械拋光(CMP))而受到損壞。圖2中由損壞的表面104’示出了該損壞。在一些實施例中，該損壞可以至少部分地歸因于氧-氫(OH)基團與損壞的表面104’中的介電層104的低k材料的鍵合(例如，見圖9)，這可以由用于處理介電層104的化學物質(zhì)(例如，化學蝕刻劑和/或漿料)引起。OH基團的鍵合可以引起不期望的親水特征并且增大與損壞的表面104’中的低k介電材料相關的介電常數(shù)。

圖2中示出的介電層104的圖案化僅用于易于討論的目的，并且介電層104在處理之后可以具有任何配置。例如，如果施加CMP工藝，則僅可 以減小介電層104的厚度，而不會形成開口105。在這樣的實施例中，損壞的表面104’可以僅設置在介電層104的頂面上，而不設置在介電層104的側壁上。

圖3至圖4示出了修復損壞的表面104’的中間步驟的截面圖。首先參照圖3，損壞的表面104’暴露于前體化學物質(zhì)106。例如，半導體器件100可以放置在合適的處理室(未示出)中，并且前體化學物質(zhì)106可以以氣體形式以約1.5標準立方厘米每分鐘(sccm)至約4000sccm的速率流過損壞的表面104’。如將在隨后的段落中更詳細地解釋的，前體化學物質(zhì)106可以是適合于去除損壞的表面104’中的不期望的OH基團鍵(或以其他方式改進損壞的表面104’的化學性質(zhì))的任何化學物質(zhì)。例如，前體化學物質(zhì)106可以是諸如三甲基硅烷(SiH(CH₃)₃)、單甲基硅烷(SiH(CH₃))等的含硅和氫的有機化合物。

圖4示出了通過施加合適水平的活化能110’以活化前體化學物質(zhì)106并且觸發(fā)化學反應以修復損壞的表面104’的前體化學物質(zhì)106的活化。例如，活化能110’可以觸發(fā)前體化學物質(zhì)106與損壞的表面104’發(fā)生反應并且改進損壞的表面104’的表面特性(例如，通過去除不期望的OH基團鍵)。通過該活化能的使用觸發(fā)的示例反應將在隨后的段落中更詳細地解釋。

在一些實施例中，活化能110’是由光源108供給的紫外光，光源108可以提供如箭頭110所示的紫外光能的整個光譜。例如，光源108可以是汞燈，其可以供給具有約250納米(nm)至約600nm的波長的紫外光能。當介電層104暴露于紫外光能110的全光譜時，除了活化前體化學物質(zhì)106之外，也可以觸發(fā)介電層104的塊狀、未損壞部分(例如，介電層104的未暴露部分)中的不期望的化學反應。例如，當介電層104暴露于紫外光能110的全光譜時，可以破壞介電層104的低k材料中的化學鍵(例如，Si和C鍵、O和H鍵等)。這些破壞的鍵可以分解并且使介電層104的低k材料致密。因此，在各個實施例中，過濾由光源108提供的紫外光譜以避免(或至少減少)介電層104的低k材料中的這種不期望的化學反應，同時仍提供足夠的能量來活化前體106并且修復損壞的表面104’。在圖4中，由箭頭110’示出了濾過的紫外光譜。

在一些實施例中，濾光片112可以施加于光源108以過濾紫外光能110的全光譜。例如，濾光片112可以吸收紫外光能110的全光譜的部分，從而使得僅合適量的活化能110’通過以活化前體化學物質(zhì)106。在可選實施例中，濾光片112可以使紫外光能110的全光譜的不期望的部分反射遠離前體化學物質(zhì)106/介電層104，而不是吸收紫外光能110的全光譜的不期望的部分。

濾光片112過濾的光能110的量可以取決于前體化學物質(zhì)106的組分。例如，如將在隨后的段落中更詳細地解釋的，在前體化學物質(zhì)106是含硅和氫的有機化合物的實施例中，已經(jīng)觀察到，過濾掉具有高于約3.1電子伏(eV)的能量或小于約400納米(nm)的波長的光子可以消除(或至少減少)介電層104中的不期望的反應，同時仍活化前體化學物質(zhì)106以修復損壞的表面104’。也就是說，在當前體化學物質(zhì)是包括硅和氫的有機化合物(例如，(SiH(CH₃)₃)的實施例中，活化能110’僅可以包括具有小于約3.1eV的能量和/或大于約400nm的波長的光子。在這樣的實施例中，濾光片112可以包括氧化鈦(TiO)的層以吸收全紫外光譜110的不期望的部分(例如，具有大于約3.1eV的能量或小于約400nm的波長的光子)。也可以使用其他合適的濾光片(例如，反射濾光片和/或其他吸收濾光片)。

圖5示出了在修復損壞的表面104’之后的截面圖。例如，由于活化能110’，前體化學物質(zhì)106和損壞的表面104’發(fā)生化學反應并且產(chǎn)生修復的表面104”和(可選擇的)副產(chǎn)物114。例如，損壞的表面104’中的不期望的OH鍵可以由這種OH鍵和活化的前體化學物質(zhì)106之間的化學反應產(chǎn)生的化學化合物代替。修復的表面104”可以顯示出改進的化學特性，諸如更小的親水特性和/或改進的k值。例如，在使用上述修復工藝進行的實驗中，與損壞的表面104’相比，修復的表面104”中的C原子的結合能可以從約292.9eV偏移至約291.3eV，并且Si的結合能可以從約111.3eV偏移至約110.6eV。已經(jīng)觀察到，由于修復工藝，修復的表面104”可以比損壞的表面104’更致密。例如，在一些實施例中，與損壞的表面104’相比，修復的表面104”的密度可以增大約15％，并且修復的表面104”的厚度可以減小約10％。然而，即使在修復操作之后，下面的塊狀的介電層104的密度 和/或厚度可以基本保持不變。因此，修復的表面104”可以具有比下面的介電層104更大的密度。例如，修復的表面104”與下面的介電層104的密度的比率可以大于約1.9(例如，介于約1.0和約2.0之間)。已經(jīng)觀察到，當修復的表面104”和下面的介電層104之間的密度落在該范圍內(nèi)時，在修復的表面104”中實現(xiàn)改進的化學特性，而不會導致下面的介電層104中的不期望的特性(例如，增大的密度和/或收縮)。

在修復損壞的表面104’之后，可以在半導體器件100中形成額外的部件。例如，可以在介電層104中形成互連結構(未示出)，和/或在介電層104上方形成額外的介電層、輸入/輸出(I/O)結構、鈍化層、封裝結構等(未示出)。類似的修復工藝可以根據(jù)需要施加至半導體器件100中的其他介電層。

隨后形成的互連結構可以包括使用任何合適的方法形成的包含銅、鋁、鎳、鎢、金、它們的組合等的各種導線和/或通孔。例如，在一些實施例中，可以通過首先在圖案化的介電層中(例如，開口105中，見圖2)沉積晶種層以及電化學鍍工藝形成互連結構?；ミB結構電連接各種有源器件以在半導體器件100內(nèi)形成功能電路。由這樣的電路提供的功能可以包括存儲結構、處理結構、傳感器、放大器、功率分布、輸入/輸出電路等。本領域普通技術人員將理解，以上實例僅提供用于說明的目的以進一步解釋本發(fā)明的應用并且不旨在以任何方式限制本發(fā)明。其他電路可以酌情用于給定應用。

圖6至圖11示出了根據(jù)一些實施例的用于修復損壞的電介質(zhì)表面(例如，損壞的表面104’)的示例化學反應的更細節(jié)的描述。圖6示出了根據(jù)一些實施例的示例前體化學物質(zhì)106的分子組成。在圖6中，前體化學物質(zhì)106示出為含硅和氫的有機化合物(SiHR)，具體地，三甲基硅烷(SiH(CH₃)₃)。也就是說，在圖6中，有機化合物中的R是(CH₃)₃。

具體地，在圖6中，前體化學物質(zhì)106包括與氫原子206和三個甲基基團208共享四個共價鍵204的硅原子202。每個甲基基團208均包括鍵合至三個氫原子213的碳原子210。每個甲基基團208中的碳原子210還與硅原子202共享共價鍵204。雖然圖6示出了具有特定排列的前體化學 物質(zhì)106，但是也可以使用其他原子排列。例如，在可選實施例中，硅原子202可以鍵合不同數(shù)量的甲基基團208(例如，單甲基硅烷)。

圖7和圖8示出了通過活化能110’活化前體化學物質(zhì)106。在一些實施例中，活化能110’觸發(fā)前體化學物質(zhì)106中的自分解反應，這在圖7和圖8中更詳細地描述。首先，參照圖7，在各個實施例中，供給的活化能110’(hv)使硅原子202和氫原子206/(甲基基團208的)碳原子210之間共享的共價鍵204的角度彎曲。圖7中用圖畫示出了該鍵彎曲現(xiàn)象。在一些實施例中，由活化能110’觸發(fā)的鍵彎曲可以使得氫原子206和至少一個甲基基團208的碳原子210之間的距離D1減小。

通常地，活化能110’可能不足以完全地破壞硅原子202和氫原子206或甲基基團208之間共享的共價鍵204。相反，供給的活化能110’使共價鍵204彎曲以移動氫原子206更接近甲基基團208?；罨?10’可足以觸發(fā)該反應而不觸發(fā)前體化學物質(zhì)106和/或介電層104(見圖4)中的額外的、不期望的化學反應(例如，破壞鍵)。因此，在各個實施例中，供給的活化能110’可能不是紫外光能的整個光譜。例如，對于圖7中示出的反應，活化能110’可以是濾過的并且僅包括具有小于約3.1eV的能量和/或大于約400nm的波長的紫外光的光譜。在這樣的實施例中，濾光片112(見圖4)可以施加于紫外光源并且吸收和/或反射具有大于約3.1eV的能量和/或小于約400nm的波長的光子。

接下來，參照圖8，氫原子206與甲基基團208(標記為208’)鍵合。由于由活化能110’觸發(fā)的共價鍵204的彎曲，氫原子206和碳原子210(標記為210’)之間的距離D1(見圖7)減小。在一些實施例中，距離D1減小至基本等于甲烷中的碳原子和氫原子的鍵長，這可以觸發(fā)碳原子210’與氫原子206鍵合。因此，(由活化能110’引起的)共價鍵204的彎曲可以觸發(fā)包括氫原子206和碳原子210’的鍵合的自分解反應。由于(通過減小距離D1引起的)該化學反應，破壞了硅原子202和氫原子206/碳原子210’之間的鍵204，并且產(chǎn)生的硅原子202包括兩個自由基位點204’。自由基位點204’由于硅原子202的化學特性(例如，外層軌道中的電子的數(shù)量)而存在。甲基基團208’與氫原子206鍵合(如虛線箭頭211所示)以形成 副產(chǎn)物114，圖8中的副產(chǎn)物114是甲烷(CH₄)。由圖7和圖8示出的整個活化反應可以用化學方式表示為：

SiH(CH₃)₃+hv＝Si(CH₃)₂+CH₄

在活化之后，產(chǎn)生的活化的前體化學物質(zhì)106’包括鍵合至兩個甲基基團208并且具有兩個自由基位點204’的硅原子202。也產(chǎn)生了副產(chǎn)物114，在由圖7和圖8示出的反應中，副產(chǎn)物114是甲烷(CH₄)。

圖9示出了暴露于活化的前體化學物質(zhì)106’(例如，SiH(CH₃)₂+CH₄)的損壞的表面104’。如圖9進一步所示，損壞的表面104’包括鍵合至損壞的表面104’的介電材料的不期望的OH基團212。每個OH基團212均包括與損壞的表面104’的介電材料共享共價鍵的氧原子214。氧原子214還與氫原子216共享共價鍵。OH基團212可以引起損壞的表面104’中的不期望的特性，諸如親水特性、增大的k值等。僅為了易于說明的目的，圖9示出了特定數(shù)量的OH基團212和活化的前體化學物質(zhì)106’(即，兩個)。本領域一般技術人員將認識到，設置在損壞的表面104’上的OH基團212和活化的前體化學物質(zhì)106’的數(shù)量可以高得多。

圖10和圖11示出了用于從損壞的表面104’去除OH基團212的示例化學反應。在一些實施例中，通過OH基團212和活化的前體化學物質(zhì)106’之間的自發(fā)反應(例如，放熱反應)觸發(fā)OH基團212的去除，這在圖10和圖11中更詳細地描述。首先參照圖10，如虛線箭頭220所示，(活化的前體化學物質(zhì)106’的)硅原子202插入在(OH基團212的)氫原子216和氧原子214之間。

接下來參照圖11，氧原子214和氫原子216鍵合至硅原子202的自由基位點204’。因此，破壞了由氧原子214和氫原子216共享的共價鍵，并且從損壞的表面104’去除鍵合的OH基團212。由圖10和圖11示出的化學反應可以表示為：

Si(CH₃)₂+CH₄+OHS＝SiH(CH₃)₂OS+CH₄

其中，S是損壞的表面104’的介電材料(例如，低k材料)。在各個實施例中，可以由于硅原子202上的自由基位點204’的有效能(見圖10)而觸發(fā)該放熱化學反應。由于氫原子216和硅原子202之間的共價鍵220比先 前氫原子216和氧原子214之間共享的共價鍵(見圖9)更化學穩(wěn)定，所以將觸發(fā)氫原子216與硅原子202形成鍵(如箭頭220所示)，而不是仍與氧原子214鍵合。

因此，如圖10和圖11所示，活化的前體化學物質(zhì)106’的至少部分(例如，Si(CH₃)₂)與OH基團212發(fā)生化學反應，并且這些OH基團212被SiH(CH₃)₂O替代，這修復了損壞的表面104’。硅原子202插入在OH基團212的氧原子214和氫原子216之間，從而從損壞的表面104’去除OH基團212的鍵。由圖7至圖11示出的化學反應也可以導致產(chǎn)生副產(chǎn)物114(例如，甲烷)，并且可以在半導體器件100中形成額外的部件之前去除副產(chǎn)物114。

圖12示出了根據(jù)一些實施例的用于修復損壞的電介質(zhì)表面的流程圖300。在步驟302中，提供了具有損壞的表面(例如，損壞的表面104’)的介電層。在一些實施例中，可以由在制造半導體器件(例如，器件100)中的部件期間處理(例如，蝕刻、CMP等)介電層引起損壞的表面。例如，處理介電層可以引起與損壞的表面的介電材料鍵合的OH基團的形成。

接下來，在步驟304中，修復損壞的表面。步驟304可以包括各個子步驟306至310。在步驟306中，損壞的表面暴露于前體化學物質(zhì)(例如，前體化學物質(zhì)106)，在一些實施例中，前體化學物質(zhì)是含硅和氫的有機化合物(例如，三甲基硅烷、單甲基硅烷等)。在步驟308中，使用光能活化前體化學物質(zhì)(例如，通過施加紫外光)。在一些實施例中，前體化學物質(zhì)的活化可以包括使前體化學物質(zhì)中的硅和氫/碳的鍵彎曲(例如，如圖7和圖8所示)。然后，在修復操作中，活化的前體化學物質(zhì)可以與損壞的表面發(fā)生化學反應(例如，如圖9至圖11所示)。為了消除(或至少減少)介電層的未損壞部分中的不期望的化學反應，可以過濾(例如，通過施加濾光片112)供給的光能。濾過的光能的部分可以取決于所使用的前體化學物質(zhì)和活化反應。例如，對于如圖7和圖8所示的化學反應，在步驟310期間可以過濾掉具有大于約3.1eV的能量或小于約400nm的波長的光子?；罨那绑w化學物質(zhì)與損壞的表面發(fā)生反應以改進損壞的表面的化學特性并且修復損壞的表面。

如上所述，各個實施例包括通過使用光能(例如，通過供給紫外光)活化前體化學物質(zhì)來修復損壞的電介質(zhì)表面?；罨那绑w化學物質(zhì)與介電層的損壞的表面發(fā)生反應以改進損壞的表面的化學特性(例如，通過去除OH基團與損壞的表面的介電材料的鍵)。在一些實施例中，過濾用于活化前體化學物質(zhì)的光能以選擇性地活化前體化學物質(zhì)，同時在介電層的未損壞部分(例如，未暴露部分)中引起最少(或至少較少)的化學反應。因此，可以修復電介質(zhì)表面，同時降低進一步損壞下面的塊狀介電材料的風險。

根據(jù)實施例，一種形成半導體器件的方法包括提供具有損壞的表面的介電層以及修復介電層的損壞的表面。修復損壞的表面包括：將介電層的損壞的表面暴露于前體化學物質(zhì)，使用光能活化前體化學物質(zhì)，以及當活化前體化學物質(zhì)時，過濾掉光能的光譜。

根據(jù)另一實施例，一種形成半導體器件的方法包括處理介電層，其中，處理介電層損壞介電層的表面。該方法還包括：使前體化學物質(zhì)流過介電層的表面，通過對前體化學物質(zhì)施加紫外光能而生成活化的前體化學物質(zhì)，以及使用活化的前體化學物質(zhì)來修復介電層的表面。施加紫外光能包括過濾掉全紫外光譜的部分。

根據(jù)又一實施例，一種介電層包括具有第一密度的塊狀電介質(zhì)部分以及位于塊狀電介質(zhì)部分上方并且接觸塊狀電介質(zhì)部分的修復的表面部分。修復的表面部分具有第二密度，并且第二密度與第一密度的比率大于約1.9。

上面概述了若干實施例的特征，使得本領域技術人員可以更好地理解本發(fā)明的方面。本領域技術人員應該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎來設計或修改用于實施與在此所介紹實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢的其他工藝和結構。本領域技術人員也應該意識到，這種等同構造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在此他們可以做出多種變化、替換以及改變。