修复低k介电膜中的碳损耗的制作方法

专利名称：修复低k介电膜中的碳损耗的制作方法
技术领域：
总的来说，本发明涉及半导体器件的生产，更具体地说，本发明涉及介电膜的形成与加工。
背景技术：
生产半导体器件的目的是使集成电路尽可能小。因为半导体器件越来越小，所以需要低k电介质来降低寄生电容和RC交换延时。这些材料作为金属间电介质或IMD和层间电介质或ILD特别有用。
低k电介质材料指那些介电常数低于二氧化硅的介电常数或者说约小于4的绝缘材料。低k材料的一个例子是氟掺杂的二氧化硅或氟硅酸盐玻璃(FSG)。另一种广泛使用的材料是碳掺杂的氧化物或有机硅酸盐玻璃(OSG)。OSG膜一般包括SiwCxOyHz，其中，四价硅可以有多种不同的有机取代基。通常使用的取代基会产生甲基三甲氧基硅烷(MSQ)，其中，甲基产生取代SiO键的SiCH3键。
在本领域中，有多种已知的降低介电膜k值的方法。这些方法包括降低介电膜密度、降低介电膜的离子化度、降低介电膜的极化度。离子化度和极化度的下降是含碳的低k介电膜的共同特征。例如，Si-CH3键的极性小于Si-O键的极性。其离子化的趋势也小。对低k介电膜的有机官能度进行设计是对这些材料的性能进行优化的一个重要工具。
低k电介质的主要缺点是它们在制造器件时使用的等离子体蚀刻和灰化工艺中易于损坏。这种等离子体工艺包括蚀刻，包括蚀刻低k介电膜，除去光致抗蚀剂掩膜材料，在等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)工艺中沉积多个层。在蚀刻和灰化工艺中，低k材料的暴露在等离子体中的表面通常会有碳损耗。在某些蚀刻和灰化工艺中，这种损耗还可能延伸到整块材料上。这些受损的表面以后暴露于空气中时，会与水分反应，如果在蚀刻或灰化过程中自由Si位没有被氧占据，则在这些自由Si位上会形成硅醇基团(≡Si-OH)。在本领域中，大家都知道硅醇基团能够增加低k介电材料的介电常数。大家还知道受损的低k介电材料在进行潮湿的化学洗涤时易受化学攻击，这将导致低k介电膜绝缘结构的临界尺寸(CD)有大的损失。据信，在具有暴露于氧化性或还原性等离子体中时能转化为硅醇的硅-烃键的其他低k介电材料中也会发生同样的情况。
半导体生产商认识到需要克服这些缺点后研发了修复受损的低k介电层的方法。一种传统的修复方法包括将低k介电膜热退火。但是，热退火会产生其他诸如热感应铜迁移的问题。因为热退火需要经济上不可行的加工时间和设备费用，所以热退火也不可取。最后，用该传统方法退火的等离子体损坏的低k介电膜易于重新吸附水分，重新形成硅醇。
另一种传统方法包括用甲硅烷基化剂如六甲基二硅氮烷(HMDS)处理受损的绝缘层。在该方法中，三甲基硅烷基团取代硅醇基团上的氢。
甲硅烷基化能够有效消除硅醇官能团。但是，其受限于只能用一个甲硅烷基(在这个例子中是三甲基甲硅烷基)取代氢。这个缺点限制了IC生产商对低k介电膜的密度、极化和离子化性能进行设计的能力。
半导体生产商需要一种方法来修复受多种有机化合物作用的低k电介质中的碳损耗。

发明内容
本发明的优选实施方案提供了修复存在碳损耗问题的低k介电膜的方法，这些优选实施方案通常能够解决或克服这个问题和其他问题，通常能够取得技术优势。
在优选的实施方案中，两步法将硅醇基团转化为含碳的有机基团。第一步包括用卤化剂将硅醇基团转化为卤化硅。第二步包括利用衍生剂(也称为衍生化试剂或衍生化剂)用合适的有机基团取代卤化物。
在一个优选的实施方案中，卤化剂包括亚硫酰二氯，衍生剂包括烷基锂，优选甲基锂。
在另一个实施方案中，卤化剂选自基本由SO2Cl2(磺酰氯)或COCl2(碳酰二氯)组成的组。
在另一个实施方案中，卤化剂包括溴化物化合物或碘化物化合物或氯化物化合物或其混合物。
在另一个实施方案中，有机金属化合物包括格氏(Grignard)试剂。在另一个实施方案中，有机金属化合物包括有机锂化合物RLi，其中，R选自基本由烷基或芳基化合物组成的组。在另一个实施方案中，有机金属化合物是三甲基铝，或者说更一般地是RARBRCAl，其中，RA-C可以独立地包括烷基或芳基。
其他实施方案可以包括一般用RARBRCC(RDX)或RARBRCSi(RDX)表示的非有机金属衍生化合物或，其中，RA-C可以独立地包括烷基或氢，RD可以独立地包括烷基，X包括Br、I、R、O-R(R＝烷基)、氟磺酸基(-O-SO2-F)或三氟甲基磺酸基(-O-SO2-CF3)。
其他实施方案可以包括一般用RARBC＝CHRC表示的非有机金属衍生化合物，其中，RA-C可以独立地包括烷基或氢。
在其他实施方案中，衍生反应可以制造低k介电膜，而不是修复低k介电膜。例如，多孔二氧化硅一般不认为是低k电介质，但是可以用衍生剂处理，从而将其k值降低到适当的水平。
为了更好地理解本发明下述的细节，前面比较宽泛地概述了本发明的特征和技术优势。下面将描述本发明的其他特征和优点，这些都构成本发明的权利要求的主体。本领域普通技术人员应当理解的是，易于用公开的概念和具体的实施方案作为基础来改进或设计用于实施与本发明相同目的的其他结构或方法。本领域普通技术人员还应当意识到，这些等同的构造没有背离附加的权利要求书所设定的本发明的精神和保护范围。


为了更彻底地理解本发明及其优点，下面结合附图描述本发明，其中图1-6是示出根据本发明的优选实施方案生产半导体器件的截面图。
在不同的附图中，除非特别指出，相应的数字和符号一般表示相应的部件。绘制附图是为了能够清楚地示出优选实施方案的相关方面，没有必要按比例绘制。
具体实施例方式
下面详细讨论本发明优选实施方案的制造和利用。但是应当理解的是，本发明提供了许多可以实际应用的创造性概念，可以体现在多种不同的具体方案中。
下面以具体方式描述本发明的优选实施方案，即，在生产集成电路时的具体步骤，包括用二重大马士革金属镶嵌法(二重用波形花纹装饰法)形成多个水平的铜金属化。例示性的二重大马士革金属镶嵌生产法的完整细节提供在Armacost等人的美国专利6521542中，此处引入该专利作为参考。据信，本发明的实施方案用在大马士革金属化方法中是有优势的。还可以认为这里所述的实施方案对没有具体指出的涉及低k介电膜的其他生产步骤也是有益的。因此，所讨论的具体实施方案仅仅演示了制造和利用本发明的具体方法，而不能限制本发明的保护范围。
这里使用的“衍生”表示取代化合物上选定的一个或多个次单元的化学方法。甲硅烷基化是衍生反应的一个例子。在甲硅烷基化中，衍生剂HMDS使三甲基甲硅烷基选择性取代硅醇基团上的氢原子。本领域普通技术人员可能会指出HMDS更特别作为甲硅烷基化剂而不是衍生剂。衍生反应可以包括一个或多个化学步骤。下面详述衍生反应的其他例子。
参看图1，在用二重大马士革金属镶嵌法在低k绝缘体层2中形成的沟槽内放置导体4。将氮化硅(Si3N4)层6沉积在绝缘体2和导体4上，作为后续步骤的蚀刻阻止层，并且根据本领域普通技术人员熟知的方法保护金属4免受氧化。在氮化物层6上沉积低k interlevel介电层8。介电层8覆盖半导体基板(图中未示出)，半导体基板可以含有，如，介电层8下面的电阻器或有源器件如晶体管和二极管。根据优选的实施方案，低kinterlevel介电层8优选是有机硅酸盐玻璃(OSG)。用传统的用于该材料的方法如CVD法沉积OSG 8。根据应用领域的不同，层8的厚度可以小于约1μm。
本领域普通技术人员能够认识到，可以在低k绝缘体层8上面沉积顶盖介电层(cap dielectric layer)(图中未示出)。顶盖介电层保护低k绝缘体层8免受用于形成通孔和沟槽的蚀刻和在金属沉积后免受CMP。顶盖介电层可以包括炭化硅，或氮化铝钛、氮化钛、氮化铝、铝化钽、氮化铝钽及类似材料。利用传统方法，一般基于等离子体的方法如等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)法形成顶盖介电层。
因为这种顶盖层的沉积涉及等离子体，所以低k绝缘体层8的裸露顶表面暴露在等离子体中，顶表面上的MSQ物质，或者根据工艺的不同会大块受损。这种等离子体损伤与前面所述的相同，因为Si-CH3键断开，形成了硅醇(Si-OH)。等离子体损伤还可以包括硅-氢(Si-H)键或硅悬挂键(silicon dangling bond)的形成。硅-氢键和硅悬挂键在以后暴露在水分中时通常转化为硅醇。
在等离子体PECVD后，可以进行碳损耗的修复。但是，根据该实施方案，还要用等离子体在绝缘体层8内蚀刻沟槽和通孔。因此，在此时进行碳损耗的修复是任选的。
参看图2，继续制造集成电路结构，沉积和涂覆光致抗蚀剂14。可以将光致抗蚀剂层14旋涂在介电层8上。光致抗蚀剂层14例如是标准深UV抗蚀剂体系，具有ARC如AR3(Shipley，Marlborough，Mass生产)或DUV30(Brewer Science，Rolla，Mo生产)和光致抗蚀剂如JSR抗蚀剂(JSRMicroelectronics，Sunnyvale，Calif生产)。然后将光致抗蚀剂14曝光和显影，以定义要通过低k绝缘体层8进行蚀刻的通孔位置16。
将光致抗蚀剂14形成图案后，用传统方法蚀刻低k绝缘体层8，形成通孔21。然后如图3所示，在低k绝缘体层8中形成沟槽的照相平板印刷图案。在低k绝缘体层8上分配有光致抗蚀剂层18。在照相平板印刷曝光和显影后，光致抗蚀剂层18的剩余部分定义了要在绝缘层8中蚀刻的沟槽位置17。正如在二重大马士革金属镶嵌法中公知的那样，沟槽既可以形成在如图3所示的通孔位置处，又可以形成在在通孔位置之间或远离通孔的、低k绝缘层8表面(铜导体在此处沿集成电路表面前行)的其他位置处。
然后对低k绝缘层8进行等离子体蚀刻。因为顶盖介电层(图中未示出)和绝缘层8之间存在材料上的差异，所以优选进行两步蚀刻，第一蚀刻步骤选择性蚀刻顶盖介电层。第二蚀刻步骤在绝缘层8内形成沟槽，优选是时控等离子体蚀刻，在绝缘层8内形成如图4所示的具有所需沟槽深度的更宽的沟槽。
在替代性的实施方案中，对顶盖层6的蚀刻进行控制，以留下任选的剩余部分(图中未示出)覆盖导体4。剩余的顶盖层用于在后续的修复步骤中保护导体4，下面将详述修复步骤。
可以在剥离器如ASPEN ICP(感应耦合等离子体)或性能增强平台(PEP)系统(分别由Mattson Technology Inc，Fremont，Calif和Gasonics，SanJose，Calif生产)中通过干法剥离光致抗蚀剂而除去光致抗蚀剂层18。
如上所述，等离子体生产步骤会损坏绝缘层8的表面，在某些情况下会损坏整个绝缘层8。根据该实施方案，可以如图5所示进行碳损耗修复，以修复这种等离子体损坏。
根据该实施方案，现在如图5所示进行碳损耗修复或衍生反应。在优选的实施方案中，修复过程包括两步化学法。尽管图5中没有示出，但是除了表面外，还在孔或多孔电介质内进行修复。修复过程的第一步包括用卤化剂将硅醇基团≡Si-OH转化为卤化物，卤化剂优选亚硫酰二氯。在该实施方案中，硅醇转化为≡SiCl。
也可以用其他卤化剂如磺酰氯(SO2Cl2)或碳酰二氯(COCl2)代替亚硫酰二氯。但是，因为亚硫酰二氯易于纯化且在室温下是液体，所以特别优选亚硫酰二氯。碳酰二氯由于是有毒气体，所以相对来说没有优势。如果不排他性地使用氯基卤化剂，则可以使用包括溴、碘的试剂及其混合化合物。
该过程的第二步示于图5，其包括用合适的有机基团，优选用-CH3取代氯化物，从而形成预等离子体损坏状态下的MSQ物质。取代卤化物的优选方法包括用有机金属化合物，优选用甲基锂耦合卤化硅。由于≡SiCl键具有水清除性能，所以第二个反应优选紧跟第一个反应，尽可能使其没有接触水分的机会。
下面用两个化学反应式概括两步实施方案的化学过程。
(步骤1)(步骤2)步骤1和步骤2的优选化学反应条件汇总如下。在步骤1之前，含硅醇的电介质在约10-3乇和约150℃的条件下干燥约0.5小时至约12小时。蒸馏和脱气后的亚硫酰二氯在室温和搅拌条件下与电介质反应。未反应的亚硫酰二氯在真空下脱除，在真空和室温条件下干燥基板。用惰性和无水的氩气冲洗反应室。然后用无水乙醚中的1.4M甲基锂与卤化后的电介质反应或衍生。对于这种有机金属反应来说，无水和绝氧条件特别有利。卤化反应和甲基化反应都可以进行约0.5小时至约24小时；但是申请人认为约0.5小时是优选的。甲基化以后，用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)洗涤基板，在真空和125℃的条件下干燥基板。
在替代性的卤化实施方案中，可以将过量的亚硫酰二氯旋涂在温度约为40℃且处于无水氮气气氛中的晶片上。约5分钟以后，通过用四氢呋喃(THF)漂洗的方法清洁晶片。在另一个实施方案中，氯化可以包括用在超临界CO2中约10％的亚硫酰二氯处理电介质，然后用液体CO2漂洗。
在替代性的甲基化实施方案中，可以将在无水乙醚中的5％甲基锂溶液旋涂在处于氩气气氛中的电介质上。未反应的甲基锂可通过用乙醚漂洗的方法脱除。优选用下述方法脱除反应副产品LiCl将反应产物转移到另一个室内，然后用极性对质子惰性的溶剂如DMF漂洗。
为了便于说明，这里就这些化学反应称为第一步或第二步，或者有更具体的称呼，如卤化步骤。本领域普通技术人员能够意识到，这种称呼实际上可以包括多个步骤或分步骤。例如，步骤或分步骤可以包括蒸馏、萃取、相分离、纯化、温度变化、或化学领域公知的其他例子。另外，一个步骤可以包括使用几个反应容器或器具、介质、装置或工具。为了突出创新性的实施方案，这些传统方法可以在说明书中略去。
其他实施方案可以包括一般用RLi表示的锂有机金属化合物，其中，R是烷基或芳基化合物。另一种实施方案可以包括异丁基锂(CH3)3CLi。其他一些实施方案还可以包括用相应的钠类似物取代锂有机金属化合物。例如，一个实施方案可以是用(CH3)3CNa取代(CH3)CLi。还有一些其他实施方案可以包括铝类似物，优选甲基铝(CH3)3Al。
在包括衍生剂(CH3)3Al的优选实施方案中，反应条件包括用含(CH3)3Al的蒸气处理电介质，处理时间少于约10分钟。处理后，在温度约为130℃、压力小于约5乇的条件下脱除未反应试剂和反应副产品AlCl3。
在实施方案中，耦合步骤可以包括多个步骤。例如，根据有机基团的不同，有机金属锂化合物首先转化为锂/铜化合物。在是烷基的情况下，烷基卤化物RX在无水溶液中首先与单质锂反应形成烷基锂。然后加入卤化亚铜CuX，从而形成二烷基铜锂。二烷基铜锂与卤化硅反应，从而形成≡SiR。
为了合理优化低k介电膜的密度、极化和离子化性能，有机金属试剂的选择很重要。例如，在化学领域中大家都知道，甲硅烷基卤化物和有机金属化合物的耦合是高选择性的。因此，其他实施方案可以包括使用含有已知为能够降低较大离子的化学反应性的溴或碘的卤化剂。这些实施方案还可以包括其他种类的有机金属化合物如格氏(Grignard)试剂RMgX，其中，R优选是烷基或芳基。
有机金属衍生反应优选在无水溶剂中进行。无水溶剂可以包括无水乙醚、或烃、或THF。在其他实施方案中，化学反应可以在固相、液相、气相或超临界相或其混合相中进行。超临界相例如可以包括CO2。
这里所述的实施方案特别适用于其中的硅醇OH被烷基取代时的碳损耗修复。其原因有二。首先，烷基特别没有极性，其离子化趋势低，所以能够提高其形成低k电介质的效率。第二，烷烃的低化学反应性使其特别优选用于有机金属合成。但是，其他有机基团如芳基、亚烷基、缩酮基或缩醛基在其他实施方案中是优选的。
其他衍生剂可以包括一般用RARBRCC(RDX)表示的非有机金属化合物，其中，RA-C可以独立地包括烷基或氢，RD可以独立地包括烷基，X包括Br、I、R、O-R(R＝烷基)、氟磺酸基(-O-SO2-F)或三氟甲基磺酸基(-O-SO2-CF3)。这一类的实施方案还可以包括H3C(RDX)。RARBRCC(RDX)类中的一种化合物(CH3)3CX特别有利。在其他实施方案中，省去基团RD有利于衍生剂，一般表示为RARBRCCX，如R3CX或H3CX。试剂RARBRCCX特别有利于用≡SiOC形式的衍生物取代≡SiOH。
衍生剂的正确选择包括对很多种因素的权衡。在优选的实施方案中，从介电膜的损耗程度及介电和化学性能方面考虑，要权衡多种因素如空间相互作用(也称为范德华(van der Waals)相互作用)、键角应变和偶极子-偶极子的相互作用。
例如，具有很多个空间相近的修复位的高度受损膜优选包括使用衍生剂如RARBRCC(RDX)，其中，RA-D包括小烷基如甲基或乙基和氢。这些小分子在几何形状上不能阻止受损位上发生反应。这些小分子还是进入受损孔内部的有利通道。另一方面，对于其中受损位广泛分布在表面上而非孔中的实施方案来说，优选较大的有机基团。优选的实施方案还可以包括使用各种衍生剂的混合物或包括不同试剂的连续衍生反应。
在其他实施方案中，衍生剂可以包括一般用RARBC＝CHRC表示的化合物，其中，RA-C可以独立地包括烷基或氢。当在路易斯(Lewis)酸催化剂存在下进行反应时，包括RARBCCHRC的衍生剂特别有利于用≡SiOC取代≡SiOH。路易斯酸包括，如，AlCl3、AlBr3或BCl3。在其他实施方案中，RARBCCHRC类中的一种化合物异丁烯，(CH3)2C＝CH2，特别优选用于制备≡SiOC衍生物。
除了上面详述的衍生反应外，其他实施方案可以包括一般用RARBRCSi(RDX)表示的非有机金属甲硅烷基化剂，其中，RA-D可以独立地包括烷基，X＝Br、I、R、O-R(R＝烷基)、氟磺酸基或三氟甲基磺酸基。这一类的实施方案还可以包括H3Si(RDX)。在一个实施方案中，RARBRCSiX特别优选用于由≡SiOH制备衍生物≡Si-O-Si≡。RARBRCSiX类中的一种化合物(CH3)3SiX特别有利。
一般用RARBRCC(RDX)和RARBRCSi(RDX)表示的非有机金属衍生化合物不需要卤化步骤，因为它们直接与硅醇反应。这些试剂的反应条件与现有技术中使用的低k碳修复剂六甲基二硅氮烷(HMDS)的反应条件类似。例如，一些实施方案的反应条件可以包括将电介质暴露在溶解于己烷中的约5-15％衍生剂溶液中。其他实施方案可以包括将电介质暴露在含衍生剂的蒸气中。衍生反应后，未反应试剂可以通过在约400℃的炉子内持续烘烤约30分钟而脱除。
低k ILD修复后，制造图6所示的导体。根据本发明的该实施方案，将内衬层22沉积在通孔和沟槽内。内衬层22一般由耐火金属、耐火金属氮化物或二者组成。然后将金属24沉积在通孔和沟槽内。金属24优选是铜，在这种情况下，通过在用PVD沉积的铜种子层上电镀进行沉积。然后用CMP平整该结构，使金属24和内衬层22与绝缘体层8的表面齐平。然后可以制造器件的剩余部分，包括重复形成低k绝缘体层、蚀刻通孔和沟槽和用于其他金属水平的金属沉积。
在另一个实施方案中，低k电介质的修复可以包括校正与非等离子体相关的损坏。例如，大家都知道，介电膜中的孔或其他开孔都会降低介电性能。举例来说，使用包括大官能团的衍生剂是有效的实质性堵孔的方法。大官能团可以包括长链烃、多环有机物、含碳大分子、碳笼分子如富勒烯，这里仅举几例。
尽管已经详述了本发明及其优点，但是应当理解的是，在不背离附加的权利要求书定义的本发明的精神和保护范围的情况下，可以对本发明进行各种变化、取代和改动。例如，本领域普通技术人员易于理解的是，可以在本发明的保护范围内变化材料和方法。
还应当理解的是，本发明提供了很多实用性的创造性概念，而并非仅限于用于演示优选实施方案的具体内容。例如，尽管演示的内容包括修复低k介电膜，但是本发明不仅限于修复电介质。例如，多孔二氧化硅一般不认为是低k介电材料。但是如果遭到损坏可以根据本发明的实施方案处理多孔二氧化硅。因此，这里所述的实施方案包括适用于生产低k电介质的方法，不仅仅是修复方法。一种方法可以包括沉积合适的层或膜，优选沉积多孔二氧化硅，然后用本申请所述的衍生剂进行衍生反应。
另外，本发明的保护范围不限于说明书所述的方法、机器、生产、组成、手段、方法和步骤的具体实施方案。本领域普通技术人员由本发明的公开内容易于理解，现有的或以后开放的方法、机器、生产、物质组成、手段、方法和步骤，只要能够基本实现与本申请所述的相应的实施方案相同的功能或达到基本相同的效果，都可以使用本发明。因此，附加的权利要求书的保护范围包括这些方法、机器、生产、物质组成、手段、方法或步骤。
权利要求
1.一种制造半导体器件的方法，其包括在基板上形成有源器件；在有源器件上沉积含碳的低k绝缘体；将绝缘体暴露在等离子体中；用卤化剂与绝缘体中的硅醇反应，形成卤化硅；和用卤化硅进行衍生反应。
2.根据权利要求1的方法，其中，低k绝缘体包括碳掺杂的氧化物。
3.根据权利要求1的方法，其中，低k绝缘体包括多孔二氧化硅。
4.根据权利要求1的方法，其中，低k绝缘体包括OSG。
5.根据权利要求1的方法，其中，卤化剂选自基本由亚硫酰二氯、磺酰氯和碳酰二氯组成的组。
6.根据权利要求1的方法，其中，卤化剂选自基本由氯化物化合物、溴化物化合物、和碘化物化合物、或它们的混合物组成的组。
7.根据权利要求1的方法，其中，衍生反应包括使用有机金属化合物。
8.根据权利要求7的方法，其中，有机金属化合物是格氏试剂。
9.根据权利要求7的方法，其中，有机金属化合物是二烷基铜锂。
10.根据权利要求7的方法，其中，有机金属化合物是三甲基铝。
11.根据权利要求7的方法，其中，有机金属化合物是甲基锂。
12.根据权利要求1的方法，其中，衍生反应包括使用对应于通式RARBRCC(RDX)的化合物其中，RA、RB、RC和RD独立地是氢或烷基；X选自Br、I、O-烷基、O-氟磺酸基和O-三氟甲基磺酸基。
13.根据权利要求1的方法，其中，衍生反应包括使用对应于通式RARBRCCX的化合物其中，RA、RB和RC独立地是氢或烷基；X选自Br、I、O-烷基、O-氟磺酸基和O-三氟甲基磺酸基。
14.根据权利要求1的方法，其中，衍生反应包括使用对应于通式RARBC＝CHRC的化合物，其中，RA-C独立地是氢或烷基。
15.根据权利要求14的方法，其中，衍生反应还包括使用路易斯酸。
16.根据权利要求1的方法，其中，衍生反应包括使用甲硅烷基化剂。
17.根据权利要求16的方法，其中，甲硅烷基化剂对应于通式RARBRCSi(RDX)其中，RA、RB、RC和RD独立地是氢或烷基；X选自Br、I、O-烷基、O-氟磺酸基和O-三氟甲基磺酸基。
18.根据权利要求16的方法，其中，甲硅烷基化剂对应于通式RARBRCSiX其中，RA、RB和RC独立地是烷基、芳基或氢；X选自Br、I、O-烷基、O-氟磺酸基和O-三氟甲基磺酸基。
19.一种密封含碳的低k电介质中的孔的方法，该方法包括先用卤化剂后用有机金属化合物处理孔，其中，有机金属化合物包括大官能团。
20.根据权利要求19的方法，其中，大官能团选自基本由长链烃、多环有机基团、大分子、和碳笼分子、或它们的组合组成的组。
21.一种修复等离子体对含碳的低k电介质造成的损害的方法，该方法包括用衍生剂处理电介质。
22.根据权利要求21的方法，其中，衍生剂选自基本由有机金属化合物、异丁烯、或甲硅烷基化剂组成的组。
23.根据权利要求22的方法，其中，有机金属化合物选自基本由烷基锂化合物、芳基锂化合物、烷基钠化合物、芳基钠化合物、二烷基铜锂、和三烷基铝组成的组。
24.根据权利要求22的方法，其中，有机金属化合物包括格氏试剂。
25.根据权利要求21的方法，其中，衍生剂是对应于通式RARBCCHRC的化合物，其中，RA、RB和RC独立地是烷基、芳基或氢。
26.根据权利要求21的方法，还包括用卤化剂处理电介质。
27.根据权利要求26的方法，其中，卤化剂选自基本由亚硫酰二氯、磺酰氯和碳酰二氯组成的组。
28.一种制造半导体器件的方法，该方法包括在有源器件上沉积含碳电介质；将含碳电介质卤化；和在卤化后衍生含碳电介质。
29.根据权利要求28的方法，还包括将含碳电介质暴露在等离子体中。
30.根据权利要求29的方法，其中，含碳电介质还包括有机硅酸盐玻璃。
31.根据权利要求28的方法，其中，含碳电介质的卤化还包括使用亚硫酰二氯、磺酰氯或碳酰二氯。
32.根据权利要求28的方法，其中，卤化后含碳电介质的衍生还包括使用烷基锂化合物或格氏试剂。
33.根据权利要求28的方法，其中，卤化后含碳电介质的衍生还包括使用对应于通式RARBRCSi(RDX)或RARBRCC(RDX)的化合物其中，RA、RB、RC和RD独立地是氢或烷基；X选自Br、I、O-烷基、O-氟磺酸基、和O-三氟甲基磺酸基。
34.一种半导体器件，其包括位于基板上的有源器件；位于有源器件上的含碳的低k电介质，这种电介质是用包括下述步骤的方法形成的将硅醇转化为卤化硅；和用有机基团取代卤化硅。
全文摘要
本发明公开了一种修复受损的低k介电材料的方法。常用于生产半导体器件的基于等离子体的方法通常会损坏含碳的低k介电材料。受损的介电材料暴露在水分中时可能形成硅醇基团。在优选的实施方案中，两步法将硅醇转化为合适的有机基团。第一步包括用卤化剂将硅醇转化为卤化硅。第二步包括利用衍生剂，优选利用有机金属化合物用合适的有机基团取代卤化物。在一个优选的实施方案中，卤化剂包括亚硫酰二氯，有机金属化合物包括烷基锂，优选甲基锂。在另一个优选的实施方案中，有机金属化合物包括格氏试剂。本申请公开的实施方案有利于生产商通过选择性加入有机基团对低k介电材料的密度、极化和离子化性能进行设计。
文档编号H01L21/02GK1741254SQ20051009770
公开日2006年3月1日 申请日期2005年8月26日 优先权日2004年8月27日
发明者F·韦伯 申请人:印芬龙科技股份有限公司