[发明专利]用于恢复及封孔受损的低介电常数薄膜的紫外线辅助硅烷化

说明书

发明背景

技术领域

所描述的方法大体而言涉及修复并降低用于半导体制造的低介电常数薄膜的介电常数。

现有技术

半导体制造中的介电薄膜的介电常数（k）随着器件比例继续缩小而不断地减小。最小化对低介电常数（低k）薄膜的整合损坏对于能够继续减小特征尺寸十分重要。然而，随着特征尺寸缩小，电阻电容的改良及介电薄膜的可靠性变为极大的挑战。

用于蚀刻或灰化介电薄膜的当前技术涉及产生水（H₂O）作为副产物的工艺化学。可将水副产物引入至经沉积介电薄膜中，藉此增加介电薄膜的k值。同样，用于移除氧化铜（CuO）及化学机械平坦化（CMP）残余物的当前技术涉及使用氨（NH₃）或氢（H₂）等离子体。移除氧化铜及CMP残余物对于改良金属化结构的电迁移（EM）及层间介电（inter level dielectric，ILD）薄膜的时间相关介电质击穿（TDDB）是必要的。然而，将低介电常数薄膜暴露于NH₃及H₂等离子体修改薄膜结构且增加k值。现在的修复技术涉及液相硅烷化或者使用超临界CO₂。然而，这些技术尚未证明对修复薄膜中的凹入特征的侧壁损坏是有效的。

因此，用于修复介电薄膜以降低k值的方法对于改良效率且允许较小器件尺寸是必要的。

发明内容

根据本发明的实施例大体而言涉及用于修复并降低用于半导体制造的低介电常数薄膜的介电常数的方法。

一种修复受损低介电常数介电薄膜的方法包括：至少两次交替性地将介电薄膜暴露于紫外线（UV）辐射及硅烷化化合物。

另一种方法包括：将介电薄膜暴露于硅烷化化合物；将氧化硅层沉积至介电薄膜上；以及将介电薄膜及氧化硅层暴露于紫外线（UV）辐射。

附图说明

因此，可详细地理解上述特征的方式，即上文简要概述的更特定描述可参照实施例进行，一些实施例图示在附图中。然而，应注意，附图仅图示典型实施例，且因此不应视为对本发明范围的限制，描述可建议其它等效的实施例。

图1A至图1F图示在处理的各个阶段期间的介电层。

图2A图示使用所述处理工艺的介电薄膜的水接触角与受损介电薄膜（作为对照）的水接触角相比较的增加。

图2B图示使用本文所述的处理工艺的介电薄膜的介电常数（k值）与受损介电薄膜及未受损介电薄膜（作为正对照及负对照）的介电常数（k值）相比较的减小。

图2C图示在FTIR（傅立叶变换红外光谱法）下的结果，所述结果显示用本文所述的一个或多个处理及修复工艺处理的介电薄膜的氢键结的硅醇基（group）与受损介电薄膜（作为负对照）的FTIR光谱法相比较的减少。

具体实施方式

所描述的实施例大体而言涉及用于修复用于半导体制造中的低介电常数薄膜的介电常数（k值）及降低用于半导体制造中的低介电常数薄膜的介电常数（k值）的方法。

图1A图标沉积至结构101上的介电薄膜100。结构101可为基板（诸如举例而言，硅晶圆）或者先前形成的层（诸如举例而言，金属化层或互连层）。介电薄膜100可为含有多孔硅的低介电常数薄膜，诸如举例而言，SiO₂薄膜、SiOC薄膜、SiON薄膜、SiCOH薄膜、SiOCN薄膜、或者其它相关薄膜。介电薄膜100可具有形成在所述介电薄膜100中的孔102。

图1B图示在经平坦化且经蚀刻以使特征（例如，104）形成在介电薄膜100中之后的介电薄膜100。例如，介电薄膜100可能已藉由化学机械平坦化（CMP）工艺来平坦化。例如，介电薄膜100可能已藉由以下步骤来蚀刻：遮蔽介电薄膜100的一部分；将介电薄膜100的未遮蔽部分与自氢氟酸（HF）蒸汽形成的等离子体接触；以及使用自氧气（O₂）气体或CO₂气体形成的等离子体灰化掉遮蔽物。