用于光辅助工艺中的损坏减小的系统和方法与流程

本发明涉及集成电路器件，更具体地，涉及用于光辅助工艺中的损坏减小的系统和方法。

背景技术：

集成电路(IC)技术的进步中的重要目标是IC尺寸的减小。IC尺寸的这种减小降低了面积电容并且对提高集成电路的性能至关重要。此外，减小IC管芯的面积导致IC制造中的较高良率。这些优势是不断地按比例缩小IC尺寸的驱动力。

然而，随着半导体器件的密度增大，电阻电容(RC)延迟时间越来越多地控制电路性能。为了减小RC延迟，期望从传统的电介质切换至低k电介质，低k电介质具有小于二氧化硅(SiO₂)或约4.0的介电常数。低k电介质也可以包括通常称为极低k(ELK)电介质的一类低k电介质，ELK电介质具有小于约2.5或甚至小于约2.0的介电常数。低k材料用作金属间电介质(IMD)和用作层间电介质(ILD)特别有用。除了它们的优势之外，低k材料出现了与将它们集成到传统的处理方法中相关的许多问题。

例如，许多处理方法用于图案化低k材料(例如，蚀刻、化学机械抛光(CMP)等)以在IC器件中形成导电互连结构或其他结构。由于低k材料趋于较软、化学稳定性较小、更加多孔或这些因素的任何组合，这些工艺可以引起对低k材料的表面损坏。损坏的表面表明它本身处于较高的泄漏电流、较低的击穿电压、不期望的亲水特征，并且与低k介电材料相关的介电常数发生改变。一些损坏的低k电介质表面也可以在后续处理步骤中导致进一步的处理问题(例如，在暴露于湿化学清理期间变形、图案未对准等)。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：提供包括损坏的表面的介电层；以及修复所述介电层的所述损坏的表面，其中，修复所述损坏的表面包括：将所述介电层的所述损坏的表面暴露于前体化学物质；使用光能活化所述前体化学物质；和当活化所述前体化学物质时，过滤掉所述光能的光谱。

在上述方法中，其中，过滤掉所述光能的光谱包括过滤掉具有大于约3.1电子伏(eV)的能量的光子。

在上述方法中，其中，过滤掉所述光能的光谱包括过滤掉具有小于约400纳米(nm)的波长的光子。

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，所述前体化学物质包括与氢原子和一个或多个甲基基团键合的硅原子。

在上述方法中，其中，所述前体化学物质包括与氢原子和一个或多个甲基基团键合的硅原子，其中，修复所述损坏的表面还包括产生作为副产物的甲烷(CH₄)。

在上述方法中，其中，过滤掉所述光能的光谱包括将滤光片施加于提供所述光能的光源。

在上述方法中，其中，过滤掉所述光能的光谱包括将滤光片施加于提供所述光能的光源，其中，所述滤光片包括氧化钛(TiO)的层。

根据本发明的另一方面，提供了一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：处理介电层，其中，处理所述介电层损坏所述介电层的表面；使前体化学物质流过所述介电层的表面；通过对所述前体化学物质施加紫外光能而生成活化的前体化学物质，其中，施加所述紫外光能包括过滤掉全紫外光谱的部分；以及使用所述活化的前体化学物质来修复所述介电层的表面。

在上述方法中，其中，过滤掉所述全紫外光谱的部分包括过滤掉具有大于约3.1电子伏(eV)的能量或小于约400纳米(nm)的波长的光子。

在上述方法中，其中，所述前体化学物质包括与氢原子共享第一共价 键并且与碳原子共享第二共价键的硅原子。

在上述方法中，其中，所述前体化学物质包括与氢原子共享第一共价键并且与碳原子共享第二共价键的硅原子，其中，生成所述活化的前体化学物质包括施加充足的紫外光能以使所述第一共价键和所述第二共价键弯曲，并且其中，使所述第一共价键和所述第二共价键弯曲触发所述氢原子与所述碳原子键合并且在所述硅原子上提供至少两个自由基位点。

在上述方法中，其中，所述前体化学物质包括与氢原子共享第一共价键并且与碳原子共享第二共价键的硅原子，其中，生成所述活化的前体化学物质包括施加充足的紫外光能以使所述第一共价键和所述第二共价键弯曲，并且其中，使所述第一共价键和所述第二共价键弯曲触发所述氢原子与所述碳原子键合并且在所述硅原子上提供至少两个自由基位点，其中，所述介电层的表面包括键合至第二氢原子的氧原子，并且其中，使用所述活化的前体化学物质来修复所述介电层的表面包括将具有所述两个自由基位点的所述硅原子插入在所述氧原子和所述第二氢原子之间。

在上述方法中，其中，过滤掉所述全紫外光谱的部分包括将滤光片施加于所述全紫外光谱的光源。

在上述方法中，其中，过滤掉所述全紫外光谱的部分包括将滤光片施加于所述全紫外光谱的光源，其中，将所述滤光片施加于所述全紫外光谱的光源包括由所述滤光片吸收所述全紫外光谱的部分。

在上述方法中，其中，过滤掉所述全紫外光谱的部分包括将滤光片施加于所述全紫外光谱的光源，其中，将所述滤光片施加于所述全紫外光谱的光源包括由所述滤光片反射所述全紫外光谱的部分。

根据本发明的又一方面，提供了一种介电层，包括：块状电介质部分，具有第一密度；以及修复的表面部分，位于所述块状电介质部分上方并且接触所述块状电介质部分，其中，所述修复的表面部分具有第二密度，并且所述第二密度与所述第一密度的比率大于约1.9。

在上述介电层中，其中，所述块状电介质部分包括低k介电材料，并且其中，所述修复的表面部分包括键合至氧原子的低k介电材料、硅原子和氢原子。

在上述介电层中，其中，所述块状电介质部分包括低k介电材料，并且其中，所述修复的表面部分包括键合至氧原子的低k介电材料、硅原子和氢原子，其中，所述硅原子包括：与所述氧原子共享的第一共价键，其中，所述氧原子与所述介电材料共享第二共价键；以及与所述氢原子共享的第三共价键。

在上述介电层中，其中，所述块状电介质部分包括低k介电材料，并且其中，所述修复的表面部分包括键合至氧原子的低k介电材料、硅原子和氢原子，其中，所述硅原子包括：与所述氧原子共享的第一共价键，其中，所述氧原子与所述介电材料共享第二共价键；以及与所述氢原子共享的第三共价键，其中，所述硅原子还包括与甲基基团共享的第四共价键。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1至图5示出了根据一些实施例的制造半导体器件的各个中间步骤的截面图。

图6至图11示出了根据一些实施例的用于处理介电层的化学反应。

图12示出了根据一些实施例的流程图。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。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触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。

而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而在此使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。

在具体上下文中描述各个实施例，即，具有半导体衬底和有源器件的集成电路器件中的介电层(例如，包括低k介电材料)的处理。然而，各个实施例也可以应用于介电层的任何处理。

各个实施例包括使用合适的前体化学物质修复损坏的电介质表面。例如，可以在集成电路(IC)器件的制造期间处理(例如，蚀刻、平坦化等)介电层，介电层可以包括低k介电材料，并且这些处理技术可以引起对介电层的暴露表面的损坏。随后，额外的处理可以包括通过使前体化学物质流过损坏的表面并且活化前体化学物质(例如，使用光能)来修复损坏的表面。活化的前体化学物质与介电层的损坏的表面发生反应以改进损坏的表面的化学性质。

在一些实施例中，用于活化前体化学物质的光能是滤过的紫外光，该滤过的紫外光选择性地活化前体化学物质，同时在介电层的未损坏的部分(例如，未暴露部分)中引起最少(或至少较少)的化学反应。例如，滤光片可以施加于光能的光源以过滤掉引起下面的介电层中的反应的高能光子，同时仍提供足够的能量来活化前体化学物质和修复损坏的表面。因此，可以修复电介质表面，同时减小进一步损坏下面的块状介电材料的风险。

现在参照图1，提供了半导体器件100的截面图。半导体器件100可以包括衬底102和设置在衬底102上方的介电层104。例如，衬底102包括掺杂或未掺杂的块状硅或者绝缘体上半导体(SOI)衬底的有源层。通常地，SOI衬底包括形成在绝缘层上的诸如硅的半导体材料的层。例如，绝缘层可以是埋氧(BOX)层或氧化硅层。绝缘层提供在诸如硅或玻璃衬底的衬底上。可选地，衬底102可以包括诸如锗的其他元素半导体；包括碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟的化合物半导体；包 括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP的合金半导体；或它们的组合。也可以使用诸如多层衬底或梯度衬底的其他衬底。可以在衬底102的顶面形成诸如晶体管、电容器、电阻器、二极管、光电二极管、熔丝等的有源器件(未示出)。

介电层104设置在衬底102上方。介电层104可以是层间介电(ILD)层或金属间介电(IMD)层。例如，介电层104可以包括具有低于约4.0或甚至低于2.0的k值的低k电介质。例如，在一些实施例中，介电层104可以包括硅(Si)和氧(O)键、Si和碳(C)键、C和氢(H)键、O和H键等的组合。通过诸如旋压、化学汽相沉积(CVD)和等离子体增强CVD(PECVD)的任何合适的方法形成介电层104。此外，在一些实施例中，介电层104也可以包括孔隙(未示出)以进一步减小介电材料的k值。可以使用任何合适的方法形成这样的孔隙，诸如沉积含致孔剂的介电材料以及然后实施固化工艺以驱除致孔剂，并且因此剩余的介电层104变成多孔的。虽然图1将介电层104示出为直接位于衬底102之上并且接触衬底102，但是可以存在设置在介电层104和衬底102之间的任何数量的额外的层(例如，具有导电互连部件的其他介电层、蚀刻停止层、隔离层、缓冲层等)。

随后，在半导体器件100中制造额外的部件期间可以处理介电层104。例如，图2示出了使用例如光刻和蚀刻工艺的介电层104的图案化以形成延伸穿过介电层104的一个或多个开口105。介电层104的蚀刻可以引起对介电层104的暴露表面(例如，顶面和侧壁)的损坏。可选地，介电层104的暴露表面可以通过使用其他工艺(例如，化学机械抛光(CMP))而受到损坏。图2中由损坏的表面104’示出了该损坏。在一些实施例中，该损坏可以至少部分地归因于氧-氢(OH)基团与损坏的表面104’中的介电层104的低k材料的键合(例如，见图9)，这可以由用于处理介电层104的化学物质(例如，化学蚀刻剂和/或浆料)引起。OH基团的键合可以引起不期望的亲水特征并且增大与损坏的表面104’中的低k介电材料相关的介电常数。

图2中示出的介电层104的图案化仅用于易于讨论的目的，并且介电层104在处理之后可以具有任何配置。例如，如果施加CMP工艺，则仅可 以减小介电层104的厚度，而不会形成开口105。在这样的实施例中，损坏的表面104’可以仅设置在介电层104的顶面上，而不设置在介电层104的侧壁上。

图3至图4示出了修复损坏的表面104’的中间步骤的截面图。首先参照图3，损坏的表面104’暴露于前体化学物质106。例如，半导体器件100可以放置在合适的处理室(未示出)中，并且前体化学物质106可以以气体形式以约1.5标准立方厘米每分钟(sccm)至约4000sccm的速率流过损坏的表面104’。如将在随后的段落中更详细地解释的，前体化学物质106可以是适合于去除损坏的表面104’中的不期望的OH基团键(或以其他方式改进损坏的表面104’的化学性质)的任何化学物质。例如，前体化学物质106可以是诸如三甲基硅烷(SiH(CH₃)₃)、单甲基硅烷(SiH(CH₃))等的含硅和氢的有机化合物。

图4示出了通过施加合适水平的活化能110’以活化前体化学物质106并且触发化学反应以修复损坏的表面104’的前体化学物质106的活化。例如，活化能110’可以触发前体化学物质106与损坏的表面104’发生反应并且改进损坏的表面104’的表面特性(例如，通过去除不期望的OH基团键)。通过该活化能的使用触发的示例反应将在随后的段落中更详细地解释。

在一些实施例中，活化能110’是由光源108供给的紫外光，光源108可以提供如箭头110所示的紫外光能的整个光谱。例如，光源108可以是汞灯，其可以供给具有约250纳米(nm)至约600nm的波长的紫外光能。当介电层104暴露于紫外光能110的全光谱时，除了活化前体化学物质106之外，也可以触发介电层104的块状、未损坏部分(例如，介电层104的未暴露部分)中的不期望的化学反应。例如，当介电层104暴露于紫外光能110的全光谱时，可以破坏介电层104的低k材料中的化学键(例如，Si和C键、O和H键等)。这些破坏的键可以分解并且使介电层104的低k材料致密。因此，在各个实施例中，过滤由光源108提供的紫外光谱以避免(或至少减少)介电层104的低k材料中的这种不期望的化学反应，同时仍提供足够的能量来活化前体106并且修复损坏的表面104’。在图4中，由箭头110’示出了滤过的紫外光谱。

在一些实施例中，滤光片112可以施加于光源108以过滤紫外光能110的全光谱。例如，滤光片112可以吸收紫外光能110的全光谱的部分，从而使得仅合适量的活化能110’通过以活化前体化学物质106。在可选实施例中，滤光片112可以使紫外光能110的全光谱的不期望的部分反射远离前体化学物质106/介电层104，而不是吸收紫外光能110的全光谱的不期望的部分。

滤光片112过滤的光能110的量可以取决于前体化学物质106的组分。例如，如将在随后的段落中更详细地解释的，在前体化学物质106是含硅和氢的有机化合物的实施例中，已经观察到，过滤掉具有高于约3.1电子伏(eV)的能量或小于约400纳米(nm)的波长的光子可以消除(或至少减少)介电层104中的不期望的反应，同时仍活化前体化学物质106以修复损坏的表面104’。也就是说，在当前体化学物质是包括硅和氢的有机化合物(例如，(SiH(CH₃)₃)的实施例中，活化能110’仅可以包括具有小于约3.1eV的能量和/或大于约400nm的波长的光子。在这样的实施例中，滤光片112可以包括氧化钛(TiO)的层以吸收全紫外光谱110的不期望的部分(例如，具有大于约3.1eV的能量或小于约400nm的波长的光子)。也可以使用其他合适的滤光片(例如，反射滤光片和/或其他吸收滤光片)。

图5示出了在修复损坏的表面104’之后的截面图。例如，由于活化能110’，前体化学物质106和损坏的表面104’发生化学反应并且产生修复的表面104”和(可选择的)副产物114。例如，损坏的表面104’中的不期望的OH键可以由这种OH键和活化的前体化学物质106之间的化学反应产生的化学化合物代替。修复的表面104”可以显示出改进的化学特性，诸如更小的亲水特性和/或改进的k值。例如，在使用上述修复工艺进行的实验中，与损坏的表面104’相比，修复的表面104”中的C原子的结合能可以从约292.9eV偏移至约291.3eV，并且Si的结合能可以从约111.3eV偏移至约110.6eV。已经观察到，由于修复工艺，修复的表面104”可以比损坏的表面104’更致密。例如，在一些实施例中，与损坏的表面104’相比，修复的表面104”的密度可以增大约15％，并且修复的表面104”的厚度可以减小约10％。然而，即使在修复操作之后，下面的块状的介电层104的密度 和/或厚度可以基本保持不变。因此，修复的表面104”可以具有比下面的介电层104更大的密度。例如，修复的表面104”与下面的介电层104的密度的比率可以大于约1.9(例如，介于约1.0和约2.0之间)。已经观察到，当修复的表面104”和下面的介电层104之间的密度落在该范围内时，在修复的表面104”中实现改进的化学特性，而不会导致下面的介电层104中的不期望的特性(例如，增大的密度和/或收缩)。

在修复损坏的表面104’之后，可以在半导体器件100中形成额外的部件。例如，可以在介电层104中形成互连结构(未示出)，和/或在介电层104上方形成额外的介电层、输入/输出(I/O)结构、钝化层、封装结构等(未示出)。类似的修复工艺可以根据需要施加至半导体器件100中的其他介电层。

随后形成的互连结构可以包括使用任何合适的方法形成的包含铜、铝、镍、钨、金、它们的组合等的各种导线和/或通孔。例如，在一些实施例中，可以通过首先在图案化的介电层中(例如，开口105中，见图2)沉积晶种层以及电化学镀工艺形成互连结构。互连结构电连接各种有源器件以在半导体器件100内形成功能电路。由这样的电路提供的功能可以包括存储结构、处理结构、传感器、放大器、功率分布、输入/输出电路等。本领域普通技术人员将理解，以上实例仅提供用于说明的目的以进一步解释本发明的应用并且不旨在以任何方式限制本发明。其他电路可以酌情用于给定应用。

图6至图11示出了根据一些实施例的用于修复损坏的电介质表面(例如，损坏的表面104’)的示例化学反应的更细节的描述。图6示出了根据一些实施例的示例前体化学物质106的分子组成。在图6中，前体化学物质106示出为含硅和氢的有机化合物(SiHR)，具体地，三甲基硅烷(SiH(CH₃)₃)。也就是说，在图6中，有机化合物中的R是(CH₃)₃。

具体地，在图6中，前体化学物质106包括与氢原子206和三个甲基基团208共享四个共价键204的硅原子202。每个甲基基团208均包括键合至三个氢原子213的碳原子210。每个甲基基团208中的碳原子210还与硅原子202共享共价键204。虽然图6示出了具有特定排列的前体化学 物质106，但是也可以使用其他原子排列。例如，在可选实施例中，硅原子202可以键合不同数量的甲基基团208(例如，单甲基硅烷)。

图7和图8示出了通过活化能110’活化前体化学物质106。在一些实施例中，活化能110’触发前体化学物质106中的自分解反应，这在图7和图8中更详细地描述。首先，参照图7，在各个实施例中，供给的活化能110’(hv)使硅原子202和氢原子206/(甲基基团208的)碳原子210之间共享的共价键204的角度弯曲。图7中用图画示出了该键弯曲现象。在一些实施例中，由活化能110’触发的键弯曲可以使得氢原子206和至少一个甲基基团208的碳原子210之间的距离D1减小。

通常地，活化能110’可能不足以完全地破坏硅原子202和氢原子206或甲基基团208之间共享的共价键204。相反，供给的活化能110’使共价键204弯曲以移动氢原子206更接近甲基基团208。活化能110’可足以触发该反应而不触发前体化学物质106和/或介电层104(见图4)中的额外的、不期望的化学反应(例如，破坏键)。因此，在各个实施例中，供给的活化能110’可能不是紫外光能的整个光谱。例如，对于图7中示出的反应，活化能110’可以是滤过的并且仅包括具有小于约3.1eV的能量和/或大于约400nm的波长的紫外光的光谱。在这样的实施例中，滤光片112(见图4)可以施加于紫外光源并且吸收和/或反射具有大于约3.1eV的能量和/或小于约400nm的波长的光子。

接下来，参照图8，氢原子206与甲基基团208(标记为208’)键合。由于由活化能110’触发的共价键204的弯曲，氢原子206和碳原子210(标记为210’)之间的距离D1(见图7)减小。在一些实施例中，距离D1减小至基本等于甲烷中的碳原子和氢原子的键长，这可以触发碳原子210’与氢原子206键合。因此，(由活化能110’引起的)共价键204的弯曲可以触发包括氢原子206和碳原子210’的键合的自分解反应。由于(通过减小距离D1引起的)该化学反应，破坏了硅原子202和氢原子206/碳原子210’之间的键204，并且产生的硅原子202包括两个自由基位点204’。自由基位点204’由于硅原子202的化学特性(例如，外层轨道中的电子的数量)而存在。甲基基团208’与氢原子206键合(如虚线箭头211所示)以形成 副产物114，图8中的副产物114是甲烷(CH₄)。由图7和图8示出的整个活化反应可以用化学方式表示为：

SiH(CH₃)₃+hv＝Si(CH₃)₂+CH₄

在活化之后，产生的活化的前体化学物质106’包括键合至两个甲基基团208并且具有两个自由基位点204’的硅原子202。也产生了副产物114，在由图7和图8示出的反应中，副产物114是甲烷(CH₄)。

图9示出了暴露于活化的前体化学物质106’(例如，SiH(CH₃)₂+CH₄)的损坏的表面104’。如图9进一步所示，损坏的表面104’包括键合至损坏的表面104’的介电材料的不期望的OH基团212。每个OH基团212均包括与损坏的表面104’的介电材料共享共价键的氧原子214。氧原子214还与氢原子216共享共价键。OH基团212可以引起损坏的表面104’中的不期望的特性，诸如亲水特性、增大的k值等。仅为了易于说明的目的，图9示出了特定数量的OH基团212和活化的前体化学物质106’(即，两个)。本领域一般技术人员将认识到，设置在损坏的表面104’上的OH基团212和活化的前体化学物质106’的数量可以高得多。

图10和图11示出了用于从损坏的表面104’去除OH基团212的示例化学反应。在一些实施例中，通过OH基团212和活化的前体化学物质106’之间的自发反应(例如，放热反应)触发OH基团212的去除，这在图10和图11中更详细地描述。首先参照图10，如虚线箭头220所示，(活化的前体化学物质106’的)硅原子202插入在(OH基团212的)氢原子216和氧原子214之间。

接下来参照图11，氧原子214和氢原子216键合至硅原子202的自由基位点204’。因此，破坏了由氧原子214和氢原子216共享的共价键，并且从损坏的表面104’去除键合的OH基团212。由图10和图11示出的化学反应可以表示为：

Si(CH₃)₂+CH₄+OHS＝SiH(CH₃)₂OS+CH₄

其中，S是损坏的表面104’的介电材料(例如，低k材料)。在各个实施例中，可以由于硅原子202上的自由基位点204’的有效能(见图10)而触发该放热化学反应。由于氢原子216和硅原子202之间的共价键220比先 前氢原子216和氧原子214之间共享的共价键(见图9)更化学稳定，所以将触发氢原子216与硅原子202形成键(如箭头220所示)，而不是仍与氧原子214键合。

因此，如图10和图11所示，活化的前体化学物质106’的至少部分(例如，Si(CH₃)₂)与OH基团212发生化学反应，并且这些OH基团212被SiH(CH₃)₂O替代，这修复了损坏的表面104’。硅原子202插入在OH基团212的氧原子214和氢原子216之间，从而从损坏的表面104’去除OH基团212的键。由图7至图11示出的化学反应也可以导致产生副产物114(例如，甲烷)，并且可以在半导体器件100中形成额外的部件之前去除副产物114。

图12示出了根据一些实施例的用于修复损坏的电介质表面的流程图300。在步骤302中，提供了具有损坏的表面(例如，损坏的表面104’)的介电层。在一些实施例中，可以由在制造半导体器件(例如，器件100)中的部件期间处理(例如，蚀刻、CMP等)介电层引起损坏的表面。例如，处理介电层可以引起与损坏的表面的介电材料键合的OH基团的形成。

接下来，在步骤304中，修复损坏的表面。步骤304可以包括各个子步骤306至310。在步骤306中，损坏的表面暴露于前体化学物质(例如，前体化学物质106)，在一些实施例中，前体化学物质是含硅和氢的有机化合物(例如，三甲基硅烷、单甲基硅烷等)。在步骤308中，使用光能活化前体化学物质(例如，通过施加紫外光)。在一些实施例中，前体化学物质的活化可以包括使前体化学物质中的硅和氢/碳的键弯曲(例如，如图7和图8所示)。然后，在修复操作中，活化的前体化学物质可以与损坏的表面发生化学反应(例如，如图9至图11所示)。为了消除(或至少减少)介电层的未损坏部分中的不期望的化学反应，可以过滤(例如，通过施加滤光片112)供给的光能。滤过的光能的部分可以取决于所使用的前体化学物质和活化反应。例如，对于如图7和图8所示的化学反应，在步骤310期间可以过滤掉具有大于约3.1eV的能量或小于约400nm的波长的光子。活化的前体化学物质与损坏的表面发生反应以改进损坏的表面的化学特性并且修复损坏的表面。

如上所述，各个实施例包括通过使用光能(例如，通过供给紫外光)活化前体化学物质来修复损坏的电介质表面。活化的前体化学物质与介电层的损坏的表面发生反应以改进损坏的表面的化学特性(例如，通过去除OH基团与损坏的表面的介电材料的键)。在一些实施例中，过滤用于活化前体化学物质的光能以选择性地活化前体化学物质，同时在介电层的未损坏部分(例如，未暴露部分)中引起最少(或至少较少)的化学反应。因此，可以修复电介质表面，同时降低进一步损坏下面的块状介电材料的风险。

根据实施例，一种形成半导体器件的方法包括提供具有损坏的表面的介电层以及修复介电层的损坏的表面。修复损坏的表面包括：将介电层的损坏的表面暴露于前体化学物质，使用光能活化前体化学物质，以及当活化前体化学物质时，过滤掉光能的光谱。

根据另一实施例，一种形成半导体器件的方法包括处理介电层，其中，处理介电层损坏介电层的表面。该方法还包括：使前体化学物质流过介电层的表面，通过对前体化学物质施加紫外光能而生成活化的前体化学物质，以及使用活化的前体化学物质来修复介电层的表面。施加紫外光能包括过滤掉全紫外光谱的部分。

根据又一实施例，一种介电层包括具有第一密度的块状电介质部分以及位于块状电介质部分上方并且接触块状电介质部分的修复的表面部分。修复的表面部分具有第二密度，并且第二密度与第一密度的比率大于约1.9。

上面概述了若干实施例的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本发明的方面。本领域技术人员应该理解，他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实施与在此所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其他工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，在此他们可以做出多种变化、替换以及改变。