CN111433896B - 使用有机自由基对硅或硅锗表面的表面处理 - Google Patents

使用有机自由基对硅或硅锗表面的表面处理 Download PDF

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Abstract

提供用于工件的表面处理的工艺。在一个示例性实施中，方法可包括在工件上进行基于有机自由基的表面处理工艺。基于有机自由基的表面处理工艺可包括在第一腔室中生成一种或多种核素。表面处理工艺可包括将一种或多种烃分子与核素混合以形成混合物。混合物可包括一种或多种有机自由基。表面处理工艺可包括在第二腔室中将工件上的半导体材料暴露于混合物。

Description

使用有机自由基对硅或硅锗表面的表面处理
优先权声明
本申请要求2018年4月20日提交的名称为“Surface Treatment Of Silicon OrSilicon Germanium Surfaces Using Organic自由基(使用有机自由基对硅或硅锗表面的表面处理)”的美国申请序列号15/958,560的优先权，其要求2017年10月3日提交的名称为“Surface Treatment of Silicon and Carbon Containing Films by Remote Plasmawith OrganicPrecursors(用有机前体通过远程等离子体对含硅和碳的膜的表面处理)”的美国临时申请序列号62/567,295的优先权，其为了所有目的通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及使用有机自由基表面处理工件。
背景技术
等离子体处理在半导体工业中广泛用于半导体晶片和其他基材的沉积、刻蚀、辅助去胶(resist removal)，以及相关工艺。等离子体源(例如，微波、ECR、感应等等)通常用于等离子体处理以产生高密度的等离子体和反应性核素用于处理基材。使用等离子干式剥离(dry strip)工艺已经实现植入后的光刻胶、刻蚀后的残留物和其他掩膜和/或材料的去除。在等离子体干式剥离工艺中，来自远程等离子体腔室中生成的等离子体的中性颗粒通过分离栅进入处理腔室以处理如半导体晶片的基材。
发明内容
本公开的实施方式的方面和优点将在以下描述中部分地陈述，或可以从描述中得知，或可以通过实施方式的实践得知。
本公开的一个示例性方面涉及用于处理工件的方法。工件可包括半导体材料。在一个示例性实施中，方法可包括在工件上进行基于有机自由基的表面处理工艺。基于有机自由基的表面处理工艺可包括在第一腔室中生成一种或多种核素。表面处理工艺可包括将一种或多种烃分子与核素混合以形成混合物。混合物可包括一种或多种有机自由基。表面处理工艺可包括在第二腔室中将工件上的半导体材料暴露于混合物。
本公开的其他示例性方面涉及用于工件的表面处理的系统、方法和仪器。
参考以下描述和所附权利要求，各种实施方式的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。并入该说明书中并构成该说明书的部分的附图阐明了本公开的实施方式，并且与描述一起用来解释相关原理。
附图说明
涉及本领域技术人员的实施方式的详细讨论在参照了所附附图的说明书中陈述，其中：
图1描述了含硅和/或硅锗材料的示例性工件结构；
图2描述了工件上示例性高纵横比结构；
图3描述了根据本公开的示例性实施方式的示例性等离子体处理仪器；
图4描述了根据本公开的示例性实施方式的示例性表面处理工艺的流程图；
图5描述了根据本公开的示例性实施方式的示例性表面处理工艺的流程图；
图6描述了根据本公开的示例性实施方式在表面处理工艺期间示例性等离子体后气体注入；
图7描述了根据本公开的示例性实施方式的氢自由基的示例性源；
图8描述了根据本公开的示例性实施方式的示例性方法的流程图；
图9描述了根据本公开的示例性实施方式的示例性方法的流程图；
图10描述了根据本公开的示例性实施方式的含硅介电材料的表面润湿角的示例性改进；
图11描述了根据本公开的示例性实施方式的示例性方法的流程图；以及
图12描述了根据本公开的示例性实施方式的示例性方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考实施方式，在附图中阐明了其一个或多个实例。通过实施方式(非限制本公开)的说明提供每个实例。实际上，对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以对实施方式进行各种修改和变化。例如，作为一个实施方式的部分阐明或描述的特征可以与另一个实施方式一起使用以产生仍进一步的实施方式。因此，意欲在本公开的各方面覆盖这样的修改和变化。
本公开的示例性方面涉及在工件如半导体晶片上用于处理硅和硅锗表面和/或处理含硅介电膜的表面处理工艺。在半导体处理期间可以进行干式剥离工艺以处理工件。例如，干式剥离工艺可用于去除光刻胶(photoresist)、去除化学残留物或去除其他材料。
在一些示例性干式剥离工艺中，工件可放置在处理腔室中的基座或其他基材上。等离子体可在远程等离子体腔室中被诱导(例如，使用感应耦合等离子体源)，以在工艺气体或其他混合物中生成离子和中性自由基。将等离子体腔室与处理腔室分开的分离栅可过滤离子并且允许中性自由基通过分离栅中的孔至处理腔室。中性自由基可暴露于工件的表面以从工件上去除材料(例如，光刻胶、残留物等等)。
在干式剥离工艺期间，可能需要满足几个要求，包括，例如，高光刻胶剥离率、相对于底层材料被去除的光刻胶材料的高材料刻蚀选择性、防止如硅和硅锗的底层材料的氧化以及临界尺寸(CD)控制。
例如，图1阐释了在干式剥离表面工艺(dry strip surface process)期间可发生在工件50上的半导体材料53的损坏55。中性自由基51可用于去除光刻胶52(和其他表面残留物)。中性自由基还可攻击薄膜材料53，其位于半导体基材54的表面上。在一些实施方式中，薄膜材料53可以为硅(Si)薄膜或硅-锗(SiGe)薄膜并且半导体基材54可为Si基材。
薄膜材料如Si和/或SiGe还倾向在工艺中和/或在空气环境暴露后和随后的制造步骤氧化，导致材料损失。先进的半导体结构是三维的，并且材料损失可导致器件的临界尺寸(CD)发生变化，因此器件完整性下降。因此，在干式剥离工艺期间减少如Si和/或SiGe膜损失的薄膜损失对于保持器件性能至关重要。
根据本公开的示例性方面，基于有机自由基的表面处理工艺可与干式剥离工艺联合进行和/或作为与干式剥离工艺分开的步骤进行以保护工件上的如硅表面和硅锗表面的薄膜表面。更具体地，基于有机自由基的表面处理工艺可暴露半导体(例如，硅和/或硅锗)表面于中性有机自由基(例如，CH3自由基)。基于有机自由基的表面处理工艺可导致有机自由基连接在半导体表面的至少一部分上(例如，基于气相中的CH3自由基的甲基化)。在干式剥离工艺期间和之后，有机自由基可导致在硅和/或硅锗层上的保护层(例如，钝化层)的形成，减少材料损坏。以这种方式，可获得改进的临界尺寸控制用于干式剥离工艺。
在一些实施方式中，基于有机自由基的表面处理工艺可包括在通过分离栅与处理腔室分开的等离子体腔室中生成一种或多种核素。核素可例如，通过在工艺气体中诱导等离子体生成。在一些实施方式中，工艺气体可为惰性气体，如氦、氩、氙等等。在惰性气体中使用感应等离子体源生成的感应等离子体可生成一种或多种激发的惰性气体分子(例如，激发的氦分子)。
在一些实施方式中，基于有机自由基的表面处理工艺可包括在通过分离栅与处理腔室分开的等离子体腔室中生成一种或多种氢自由基。氢自由基可，例如，通过在工艺气体中诱导等离子体生成。工艺气体，例如，可为包括氢(H2)和氮(N2)的混合物或可为包括H2和氦(He)的混合物或可为包括H2和氩(Ar)的混合物。在一些其他实施方式中，氢自由基可，例如，使用加热丝如加热钨丝生成。
基于有机自由基的表面处理工艺可包括过滤离子，同时允许中性物质(neutrals)(例如，激发的惰性气体分子和/或氢自由基)通过以生成具有中性物质的过滤的混合物以暴露于工件。例如，分离栅可用于过滤等离子体腔室中生成的离子并且允许中性物质通过分离栅中的孔至处理腔室以暴露于工件。
在一些实施方式中，中性物质可包括一种或多种有机自由基，如甲基(CH3)自由基。有机自由基可与Si和/或SiGe层的表面反应(例如，通过甲基化)以形成用于干式剥离工艺的保护层。有机自由基可与其他气体和自由基如氢混合。
在一些实施方式中，有机自由基(例如，CH3自由基)可通过解离等离子体腔室中的一种或多种烃分子生成。示例性烃分子可包括，例如，非环状烷烃CnH2n+2，其中n为大于或等于1和小于或等于10。例如，烃分子可包括非环状烷烃，如甲烷CH4、乙烷C2H6、丙烷或异丙烷C3H8等等。
在一些实施方式中，烃分子可包括环烷烃CnH2n，其中n为大于或等于5和小于或等于10。例如，烃前体可包括环烷烃如环戊烷C5H10、环己烷C6H12、甲基-环己烷C7H14、二甲基-环己烷C8H16、1,3,5-三甲基-环己烷C9H18等等。在一些实施方式中，烃前体可包括烯烃CnH2n，其中n为大于或等于2和小于或等于10，如乙烯C2H4、丙烯C3H6等等。
在一些实施方式中，有机自由基(例如，CH3自由基)可通过将气体注入等离子体后的混合物生成。例如，等离子体(例如，H2等离子体或惰性气体等离子体如He等离子体)可在远程等离子体腔室中生成。混合物可通过分离栅组件以进行离子过滤。离子过滤后，烃(CH4等等)可被注入至过滤的混合物用于有机自由基(例如，CH3自由基)的生成。
有机自由基可使用其他方法生成。例如，有机自由基可使用分子(例如，偶氮甲烷CH3-N＝N-CH3)的热解(热分解)或UV辅助分子解离(例如，丙酮CH3COCH3)生成。
工件可被支撑在基座上。基座可包括在处理期间用于控制工件温度的温度的温度调节系统(例如，一种或多种电加热器)。在一些实施方式中，基于有机自由基的表面处理工艺可用工件在约20℃至约500℃的范围内的温度进行。
基于有机自由基的表面处理工艺可与干式剥离工艺联合进行。例如，在一些实施方式中，基于有机自由基的表面处理工艺可在与干式剥离工艺相同的工艺步骤中进行。在这个示例性实施方式中，等离子体源(例如，感应耦合等离子体源、电容耦合等离子体源等等)可用于从等离子体腔室中的工艺气体生成一种或多种氢自由基。工艺气体可包括，例如，包含H2和N2的混合物和/或包含H2和He的混合物和/或包含H2和Ar的混合物。等离子体源也可用于解离一种或多种烃分子以生成有机自由基(例如，CH3自由基)作为相同工艺步骤的部分。氢自由基和有机自由基可通过分离栅至处理腔室以暴露于工件。
在一些实施方式中，基于有机自由基的表面处理工艺可作为与干式剥离工艺分开的步骤进行。例如，用于处理半导体基材的方法可包括进行干式剥离工艺。在干式剥离工艺期间，等离子体源可用于生成一种或多种自由基以在等离子体腔室中进行剥离工艺。自由基可通过分离栅以暴露于工件从而进行干式剥离工艺。
在分开的工艺步骤中，一种或多种有机自由基(例如，CH3)自由基可暴露于工件作为根据本公开的示例性实施方式的基于有机自由基的表面处理工艺的部分。基于有机自由基的表面处理工艺可在干式剥离工艺之前和/或之后进行。
在一些实施方式中，基于有机自由基的表面处理工艺可与湿法工艺联合进行。湿法工艺(例如，湿法清洗工艺和/或湿法刻蚀工艺)可将工件暴露于湿法化学溶液以去除材料、清洁工件等等。工件上的一些材料的表面可为亲水的，同时其他可为疏水的。在一些情况中，湿法化学溶液可为水性的(基于水的)或有机的。表面亲水性/疏水性与化学溶液组合物之间的不匹配可在器件制造中造成挑战。例如，在具有高纵横比结构的工件的处理期间，表面亲水性/疏水性与化学溶液之间的不匹配可导致湿法化学溶液难以进入高纵横比结构的底部或由于毛细管作用以及表面张力过大而导致图案塌陷(collapse)。
在一些情况下，工件上的多种材料同时暴露在湿法工艺中。此外，先进的逻辑和记忆器件的制造并入新材料。随着对临界尺寸完整性的要求越来越严格，湿法清洗和湿法刻蚀工艺需要非常有选择性。所以，湿法化学制剂变得更加复杂，并且可表现各种安全隐患，不仅关于涉及的化学品类型，而且应用的方法。随着临界尺寸变更小和膜变更薄，表面区域在器件性能中起着更重要的作用。湿法工艺中的化学溶液可导致材料表面性能的显著改变，其可导致对器件性能的不利影响。
在一些情况下，在湿法工艺完成后，残留的化学溶液会被捕获在小/高纵横比结构内和/或留在工件表面上。例如，图2描述了在进行湿法工艺后示例性高纵横比结构60。湿法化学溶液65可被捕获在高纵横比结构60中。与湿法化学溶液65相关的表面张力可导致高纵横比结构的塌陷，导致塌陷的结构62。
在一些情况下，在空气环境暴露后，残留的化学溶液可进行另外的氧气和水分吸收。这可导致微粒形成和材料腐蚀，导致不良的器件性能变化和器件产量(yield)下降。
根据本公开的示例性方面，基于有机自由基的表面处理工艺可更改表面疏水性/亲水性(例如，通过甲基化)。例如，基于有机自由基的表面处理工艺可将含硅介电材料(例如，SiO2和/或Si3N4)暴露于有机自由基(例如，CH3)以更改材料的表面润湿角。基于有机自由基的表面处理工艺可在湿法工艺之前和/或之后进行。
例如，在一些实施方式中，为了表面润湿角的精确控制，基于有机自由基的表面处理工艺可在湿法工艺之前插入制造流程中。这样可促进化学清洗晶片表面和内部图案结构，并且同时调控表面张力以避免高纵横比图案塌陷。
在一些实施方式中，基于有机自由基的表面处理工艺可在湿法工艺之前插入制造流程中以钝化表面，减少基材材料上的化学攻击和/或减少不期望的材料损失或材料变化(例如，氧化)。以这种方式，基于有机自由基的表面处理工艺可以用有机基团的稳定层钝化表面。
在一些实施方式中，基于有机自由基的表面处理工艺可在湿法工艺后清除工件上的残留化学品。因此，基于有机自由基的表面处理工艺可在湿法工艺后插入制造流程中以减少材料腐蚀和表面劣化(deterioration)和/或以减少微粒形成。
根据本公开的示例性方面的基于有机自由基的表面处理工艺可与半导体器件制造中基于气体分子或基于离子的工艺对比。气体分子可用在各种扩散/退火和化学气相沉积工艺中，并且离子工艺可包括离子植入和离子刻蚀。通常，基于气体分子的工艺不具有表面充电问题，但在低温下可具有低反应活性。相比之下，离子为高反应性的并且在低表面温度下可反应，但在表面充电、表面损坏和来自直接离子轰击的材料损失中具有不利作用。与基于气体分子和离子的工艺相比，基于自由基的工艺可具有高反应性，而同时可以减少与离子工艺相关的表面充电/损坏和材料损失问题。
为了图解和讨论的目的，本公开的方面参照“晶片”或半导体晶片讨论。使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解，本公开的示例性方面可与任何半导体基材或其他合适的基材结合使用。此外，术语“约”与数值联合的使用旨在提及所述数值的百分之十(10％)内。“基座”指的是可用于支撑工件的任何结构。
本公开的一个示例性实施方式涉及用于处理工件的方法。工件可包括半导体材料(硅和/或硅锗)。方法可包括在工件上进行基于有机自由基的表面处理工艺。基于有机自由基的表面处理工艺可包括在第一腔室中生成一种或多种核素。表面处理工艺可包括将一种或多种烃分子与核素混合以形成混合物。混合物可包括一种或多种有机自由基。表面处理工艺可包括在第二腔室中将半导体材料暴露于混合物。
在一些实施方式中，一种或多种烃分子具有CnH2n+2的化学式，其中n为大于或等于1和小于或等于10。在一些实施方式中，一种或多种烃分子具有CnH2n的化学式，其中n为大于或等于2并且n为小于或等于10。
在一些实施方式中，一种或多种有机自由基通过解离第一腔室中的一种或多种烃分子生成。在一些实施方式中，方法包括使用将第一腔室与第二腔室分开的分离栅过滤一种或多种离子。
在一些实施方式中，一种或多种有机自由基通过一种或多种烃分子与核素的反应生成。在一些实施方式中，一种或多种有机自由基包括CH3自由基。在一些实施方式中，基于有机自由基的表面处理工艺导致半导体材料的至少一部分上的甲基化。
在一些实施方式中，一种或多种核素可通过第一腔室中的工艺气体中诱导的等离子体生成。在一些实施方式中，工艺气体可为如氦的惰性气体。在一些实施方式中，工艺气体包括氢气并且核素可包括氢自由基。
在一些实施方式中，核素可包括使用加热丝生成的一种或多种氢自由基。在一些实施方式中，使用分子的热解或UV辅助分子解离生成一种或多种有机自由基。
在一些实施方式中，工件包括含硅介电层。在一些实例中，含硅介电层包括氧化硅层，其中在氧化硅层中的氧与硅的比率超过1。在一些实例中，含硅介电层包括氮化硅层，其中在氮化硅层中的氮与硅的比率超过0.5。
在一些实施方式中，在含硅介电层上进行基于有机自由基的表面处理工艺以调节含硅介电层的表面润湿角。在一些实施方式中，湿法工艺可在进行基于有机自由基的表面处理工艺之后进行。在一些实施方式中，湿法工艺可在基于有机自由基的表面处理工艺之前进行。
本公开的另一个示例性实施方式涉及处理半导体工件的方法。工件包括半导体材料。半导体材料包括硅或硅锗。方法包括在半导体材料上进行基于有机自由基的表面处理工艺。基于有机自由基的表面处理工艺包括：通过用感应耦合等离子体源在惰性气体中诱导等离子体以在等离子体腔室中在惰性气体中生成一种或多种激发的核素；通过将一种或多种烃分子与激发的核素混合生成一种或多种有机自由基，其中一种或多种烃分子具有CnH2n+2或CnH2n的化学式，其中n为大于或等于1和小于或等于10；以及在处理腔室中将半导体材料暴露于有机自由基，通过分离栅将处理腔室与等离子体腔室分开。在一些实施方式中，一种或多种有机自由基包括甲基(CH3)自由基。
图3描述了根据本公开的示例性实施方式的可用于进行表面处理工艺的示例性等离子体处理仪器100。如图解，等离子体处理仪器100包括处理腔室110和与处理腔室110分开的等离子体腔室120。处理腔室110包括可操作以支撑待处理工件114如半导体晶片的基材支架或基座112。在该示例性图解中，等离子体是通过感应耦合等离子体源135在等离子体腔室120(即，等离子体生成区)中生成并且所需核素通过分离栅组件200从等离子体腔室120被引导至工件114的表面。
为了图解和讨论的目的，本公开的方面参照感应耦合等离子体源讨论。使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可使用任何等离子体源(例如，感应耦合等离子体源、电容耦合等离子体源等等)。
等离子体腔室120包括介电侧壁122和顶棚124。介电侧壁122、顶棚124和分离栅200限定等离子体腔室内部125。介电侧壁122可由介电材料如石英和/或氧化铝形成。感应耦合等离子体源135可包括邻近围绕等离子体腔室120的介电侧壁122配置的感应线圈130。感应线圈130通过合适的匹配网格132耦合至RF功率发生器134。工艺气体(例如，反应物和/或运载气体)可从气体供应源150和环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机制提供至腔室内部。当用来自RF功率发生器134的RF能量供给感应线圈130能量时，等离子体可在等离子体腔室120中生成。在特别的实施方式中，等离子体处理仪器100可包括任选的接地的法拉第屏障(Faraday shield)128以减少感应线圈130与等离子体的电容耦合。.
如图3中示出，分离栅200将等离子体腔室120与处理腔室110分开。分离栅200可用于从通过在等离子体腔室120中的等离子体生成的混合物进行离子过滤以生成过滤的混合物。过滤的混合物可暴露于处理腔室110中的工件114。
在一些实施方式中，分离栅200可为多板分离栅。例如，分离栅200可包括以彼此平行关系间隔开的第一栅板210和第二栅板220。第一栅板210和第二栅板220可分开一定距离。
第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。带电颗粒可通过分离栅200中的每个栅板210、220的孔在它们的路径中的壁上重组。中性物质(例如，自由基)可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。每个栅板210和220的孔尺寸和厚度可影响带电和中性颗粒二者的透明度。
在一些实施方式中，第一栅板210可由金属(例如，铝)或其他导电材料制成和/或第二栅板220可由导电材料或介电材料(例如，石英、陶瓷等等)制成。在一些实施方式中，第一栅板210和/或第二栅板220可由如硅或碳化硅的其他材料制成。如果栅板由金属或其他导电材料制成，栅板可以接地。
图4描述了根据本公开的示例性方面的示例性基于有机自由基的表面处理工艺(300)的流程图。基于有机自由基的表面处理工艺(300)可使用等离子体处理仪器100实施。然而，如以下将详细讨论的，在不脱离本公开的范围的情况下，根据本公开的示例性方面的基于有机自由基的表面处理工艺可使用其他方法实施。为了图解和讨论的目的，图4描述了以特定的顺序进行的步骤。使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解在不脱离本公开的范围的情况下，可以以各种方式省略、扩展、同时进行、重新布置和/或修改本文所述的任何方法的各个步骤。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种另外的步骤(未图示)。
在(302)，基于有机自由基的表面处理工艺可包括加热工件。例如，工件114可在处理腔室110中加热至工艺温度。例如，工件114可使用一种或多种与基座112相关的加热系统加热。在一些实施方式中，工件可加热至约20℃至约400℃的范围内的工艺温度。
在(304)，表面处理工艺可包括允许工艺气体进入等离子体腔室。例如，可允许工艺气体通过环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机制从气体源150进入等离子体腔室内部125。在一些实施方式中，工艺气体可包括一种或多种烃分子。示例性烃分子可包括，例如，非环状烷烃CnH2n+2，其中n为大于或等于1和小于或等于10。例如，烃分子可包括非环状烷烃，如甲烷CH4、乙烷C2H6、丙烷或异丙烷C3H8等等。
在一些实施方式中，烃分子可包括环烷烃CnH2n，其中n为大于或等于5和小于或等于10。例如，烃前体可包括环烷烃如环戊烷C5H10、环己烷C6H12、甲基-环己烷C7H14、二甲基-环己烷C8H16、1,3,5-三甲基-环己烷C9H18等等。在一些实施方式中，烃前体可包括烯烃CnH2n，其中n为大于或等于2和小于或等于10，如乙烯C2H4、丙烯C3H6等等。
在(306)，表面处理工艺可包括(例如，任选地包括)允许第二气体进入等离子体腔室，如反应气体，如氢气(H2)。例如，可允许第二气体进入等离子体腔室中作为工艺气体的部分。工艺气体可包括包含H2和N2的混合物和/或包含H2和He的混合物和/或包含H2和Ar的混合物。在一些实施方式中，工艺气体为如氦、氩或氙的惰性气体。
在(308)，表面处理工艺可包括供给感应耦合等离子体源能量以在等离子体腔室中生成等离子体。例如，感应线圈130可用来自RF功率发生器134的RF能量供给能量以在等离子体腔室内部125生成等离子体。在一些实施方式中，可以用脉冲功率供给感应耦合电源能量以用减少的等离子体能量获得所需的自由基。等离子体可用于生成来自氢气的一种或多种氢自由基。
在(310)，表面处理工艺可包括使用等离子体解离等离子体腔室内部中的混合物中的一种或多种烃分子。例如，使用感应耦合等离子体源135在等离子体腔室内部125中诱导的等离子体可解离工艺气体中的烃分子和其他分子以生成自由基和离子。例如，一种或多种烃分子可在等离子体中解离以生成有机自由基，如CH3自由基。
在(312)，表面处理工艺可包括过滤混合物中由等离子体生成的一种或多种离子以形成过滤的混合物。过滤的混合物可包括由烃分子的解离生成的自由基，如CH3自由基。
在一些实施方式中，一种或多种离子可使用将等离子体腔室与工件所在的处理腔室分开的分离栅组件过滤。例如，分离栅200可用于过滤通过等离子体生成的离子。分离栅200可具有多个孔。带电颗粒(例如，离子)可通过多个孔在它们的路径中的壁上重组。中性物质(例如，自由基如CH3自由基)可通过孔。
在一些实施方式中，分离栅200可配置为以大于或等于约90％，如大于或等于约95％的效率过滤离子。离子过滤的百分比效率指的是相对于混合物中离子的总数从混合物中除去的离子的量。例如，约90％的效率表明在过滤期间除去约90％的离子。约95％的效率表明在过滤期间除去约95％的离子。
在一些实施方式中，分离栅可为多板分离栅。多板分离栅可具有平行的多个分离栅板。可以选择栅板中的孔的布置和排列以提供所需的离子过滤效率，例如大于或等于约95％。
例如，分离栅200可具有以彼此平行关系的第一栅板210和第二栅板220。第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。带电颗粒(例如，离子)可通过分离栅200中的每个栅板210、220的孔在它们的路径中的壁上重组。中性核素(例如，自由基)可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。
在图4的(314)，表面处理工艺可包括将工件暴露于过滤的混合物。更具体地，工件可暴露于等离子体中生成并且通过分离栅组件的自由基(例如，CH3自由基)。作为实例，有机自由基(例如，CH3自由基)可通过分离栅200并且暴露在工件114上。在一些实施方式中，将工件暴露于有机自由基可导致有机自由基连接在半导体材料的至少一部分上。
在不脱离本公开的范围的情况下，基于有机自由基的表面处理工艺可使用其他方法实施。例如，在一些实施方式中，有机自由基可至少部分使用等离子体后气体注入生成。
例如，图5描述了根据本公开的示例性实施方式使用等离子体后气体注入生成有机自由基的示例性表面处理工艺(400)的流程图。工艺(400)将通过实例的方式参照图3的等离子体处理仪器100讨论。为了图解和讨论的目的，图5描述了以特定的顺序进行的步骤。使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解在不脱离本公开的范围的情况下，可以以各种方式省略、扩展、同时进行、重新布置和/或修改本文所述的任何方法的各个步骤。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种步骤(未图示)。
在(402)，表面处理工艺可包括加热工件。例如，工件114可在处理腔室110中加热至工艺温度。例如，工件114可使用一种或多种与基座112相关的加热系统加热。在一些实施方式中，工件可被加热至约50℃至约400℃的范围内的温度。
在(404)，表面处理工艺可包括允许工艺气体混合物进入等离子体腔室。例如，可允许工艺气体通过环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机制从气体源150进入等离子体腔室内部125。在一些实施方式中，工艺气体可包括如氢气(H2)的反应气体。工艺气体可包括如N2和/或He和/或Ar的运载气体。例如，在一些实施方式中，工艺气体可以为包括H2和N2的混合物。在一些其他实施方式中，工艺气体可以为包括H2和He的混合物。在还一些其他实施方式中，工艺气体可以为包括H2和Ar的混合物。
在一些实施方式中，工艺气体可以为惰性气体。例如，工艺气体可以为不具有反应气体的惰性气体。在特别的实施方式中，工艺气体可为氦、氩、氙或其他惰性气体。
在(406)，表面处理工艺可包括供给感应耦合等离子体源能量以在等离子体腔室中生成等离子体。例如，感应线圈130可用来自RF功率发生器134的RF能量供给能量以在等离子体腔室内部125生成等离子体。在一些实施方式中，可以用脉冲功率供给感应耦合电源能量以用减少的等离子体能量获得所需的核素。
在(408)，表面处理工艺可包括在来自工艺气体的等离子体中生成一种或多种核素。例如，使用感应耦合等离子体源135在等离子体腔室内部125中从反应性工艺气体(例如，H2)诱导的等离子体可解离工艺气体混合物中的分子以生成自由基(例如H自由基)和离子。作为另一个实例，使用感应耦合等离子体源135在等离子体腔室内部125中从惰性工艺气体(例如，He)诱导的等离子体可生成一种或多种激发的惰性气体分子(例如，激发的He分子)。
在(410)，表面处理工艺可包括过滤混合物中由等离子体生成的一种或多种离子以形成过滤的混合物。过滤的混合物可包括来自工艺气体的等离子体中生成的核素。
在一些实施方式中，一种或多种离子可使用将等离子体腔室与工件所在的处理腔室分开的分离栅组件过滤。例如，分离栅200可用于过滤通过等离子体生成的离子。
分离栅200可具有多个孔。带电颗粒(例如，离子)通过多个孔在它们的路径中的壁上重组。中性颗粒(例如，自由基)可通过孔。在一些实施方式中，分离栅200可被配置为用大于或等于约90％，如大于或等于约95％的效率过滤离子。
在一些实施方式中，分离栅可为多板分离栅。多板分离栅可具有平行的多个分离栅板。可以选择栅板中的孔的布置和排列以提供所需的离子过滤效率，例如大于或等于约95％。
在(412)，工艺可包括过滤后将烃分子注入至过滤的混合物中。烃分子可与氢自由基反应以生成所需自由基(例如，CH3自由基)。
示例性烃分子可包括，例如，非环状烷烃CnH2n+2，其中n为大于或等于1和小于或等于10。例如，烃分子可包括非环状烷烃，如甲烷CH4、乙烷C2H6、丙烷或异丙烷C3H8等等。烃分子可包括环烷烃CnH2n，其中n为大于或等于5和小于或等于10。例如，烃分子可包括环烷烃如环戊烷C5H10、环己烷C6H12、甲基-环己烷C7H14、二甲基-环己烷C8H16、1,3,5-三甲基-环己烷C9H18等等。在一些实施方式中，烃分子可包括烯烃CnH2n，其中n为大于或等于1和小于或等于10，如乙烯C2H4、丙烯C3H6等等。
图6描述了根据本公开的示例性实施方式在离子过滤后用于烃分子的注入的示例性分离栅200。更具体地，为了离子/UV过滤，分离栅200包括以平行关系配置的第一栅板210和第二栅板220。
第一栅板210和第二栅板220可为彼此平行的关系。第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。来自等离子体的中性和带电颗粒215可暴露于分离栅200。带电颗粒(例如，离子)可通过分离栅200中的每个栅板210、220的孔在它们的路径中的壁上重组。中性核素(例如，H自由基或激发的惰性气体分子)可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。
在第二栅板220之后，气体注入源230可配制为允许烃气体进入过滤的混合物。来源于烃气体的注入的自由基(例如，CH3自由基)225可通过第三栅板235以暴露于工件。
为了示例性目的，本实例参照具有三个栅板的分离栅讨论。在不脱离本公开的范围的情况下，使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解可以使用更多或更少的栅板。
在图5的(414)，表面处理工艺可包括将工件暴露于过滤的混合物。更具体地，在烃分子的注入后，工件可暴露于自由基(例如，CH3自由基)。作为实例，自由基(例如，CH3自由基)可通过第三栅板235(图6)并且可暴露在工件114上。在一些实施方式中，将工件暴露于有机自由基可导致半导体材料的至少一部分的甲基化。
在一些实施方式中，氢自由基可使用不同来源的氢自由基生成。例如，如在图7中示出，氢气H2可在加热丝(例如，钨丝)上通过以在第一腔室中生成氢自由基。氢自由基可通过分离栅200。
分离栅200包括以平行关系配置的第一栅板210和第二栅板220。第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。
在第一栅板210之后，气体注入源230可配置以允许烃气体进入过滤的混合物。来源于烃气体的注入的自由基(例如，CH3)自由基264可通过第二栅板220以暴露于工件。
烃气体可包括一种或多种烃分子。示例性烃分子可包括，例如，非环状烷烃CnH2n+2，其中n为大于或等于1和小于或等于10。例如，烃分子可包括非环状烷烃，如甲烷CH4、乙烷C2H6、丙烷或异丙烷C3H8等等。烃分子可包括环烷烃CnH2n，其中n为大于或等于5和小于或等于10。例如，烃分子可包括环烷烃如环戊烷C5H10、环己烷C6H12、甲基-环己烷C7H14、二甲基-环己烷C8H16、1,3,5-三甲基-环己烷C9H18等等。在一些实施方式中，烃分子可包括烯烃CnH2n，其中n为大于或等于1和小于或等于10，如乙烯C2H4、丙烯C3H6等等。
为了示例性目的，本实例参照具有两个栅板的分离栅讨论。在不脱离本公开的范围的情况下，使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解可以使用更多或更少的栅板。
在不脱离本公开的范围的情况下，有机自由基(例如，CH3自由基)可使用其他方法生成。作为一个实例，有机自由基(例如，CH3自由基)可使用分子(例如，偶氮甲烷CH3-N＝N-CH3)的热解(热分解)生成。作为另一个实例，有机自由基可被生成或UV辅助分子解离(例如，丙酮CH3COCH3)。
图8描述了根据本公开的示例性方面用于半导体器件制造的一个示例性方法(500)的流程图。方法(500)将通过实例的方式参照图3的等离子体处理仪器100讨论。方法(500)可以在具有例如，通过分离栅与第二腔室分开的第一腔室的任何合适的处理仪器中实施。为了图解和讨论的目的，图8描述了以特定的顺序进行的步骤。使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解在不脱离本公开的范围的情况下，可以以各种方式省略、扩展、同时进行、重新布置和/或修改本文所述的任何方法的各个步骤。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种步骤(未图示)。
在(502)，方法可包括调节根据本公开的示例性实施方式的用于进行基于有机自由基的表面处理工艺的处理仪器。例如，方法可包括调节用于进行表面处理工艺的等离子体腔室120和/或处理腔室110。在一些实施方式中，调节等离子体处理仪器100可包括在将工件引入处理腔室110之前在等离子体腔室120中生成基于氧的等离子体。在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行其他基于氧化的化学工艺以调节等离子体处理仪器。
在(504)，方法可包括将工件放置在等离子体处理仪器的处理腔室中。处理腔室可与等离子体腔室分开(例如，通过分离栅组件分开)。例如，方法可包括将工件114放置在处理腔室110中的基座112上。
参考图8，方法可包括进行根据本公开的示例性方面的基于有机自由基的表面处理工艺(506)。基于有机自由基的表面处理工艺可以为本文公开的任何基于有机自由基的表面处理工艺。例如，基于有机自由基的表面处理工艺可以为参照图4-7讨论的示例性表面处理工艺。基于有机自由基的表面处理工艺可以为导致半导体材料表面的至少一部分甲基化的基于甲基自由基的工艺。
在一些实施方式中，基于有机自由基的表面处理工艺可作为单个步骤与干式剥离工艺同时进行。例如，在这个示例性实施方式中，等离子体源135可用于从等离子体腔室120中的工艺气体生成一种或多种氢自由基。工艺气体可包括，例如，H2和N2的混合物和/或H2和He的混合物和/或H2和Ar的混合物。等离子体源135还可用于解离一种或多种烃分子以生成有机自由基(例如，CH3自由基)，作为相同工艺步骤的部分。自由基(例如，包括CH3自由基)可通过分离栅200至处理腔室110以暴露于工件114。自由基可用于，例如，光刻胶、残留物或其他材料的去除。在干式剥离工艺期间，CH3自由基可在工件上的Si和/或SiGe表面形成保护层以减少Si和/或SiGe表面的材料损失。
在图8的(508)，方法可包括将工件从处理腔室移出。例如，工件114可从处理腔室110中的基座112移出。然后，等离子体处理仪器可被调节用于另外的工件的进一步处理。
图9描述了根据本公开的示例性方面用于半导体器件制造的一个示例性方法(600)的流程图。方法(600)将通过实例的方式参照图3的等离子体处理仪器100讨论。方法(600)可以在具有例如，通过分离栅与第二腔室分开的第一腔室的任何合适的处理仪器中实施。为了图解和讨论的目的，图9描述了以特定的顺序进行的步骤。使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解在不脱离本公开的范围的情况下，可以以各种方式省略、扩展、同时进行、重新布置和/或修改本文所述的任何方法的各个步骤。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种步骤(未图示)。
在(602)，方法可包括调节根据本公开的示例性实施方式的用于进行基于有机自由基的表面处理工艺的处理仪器。例如，方法可包括调节用于进行表面处理工艺的等离子体腔室120和/或处理腔室110。在一些实施方式中，调节等离子体处理仪器100可包括在将工件引入处理腔室110之前在等离子体腔室120中生成基于氧的等离子体。在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行其他基于氧化的化学工艺以调节等离子体处理仪器。
在(604)，方法可包括将工件放置在等离子体处理仪器的处理腔室中。处理腔室可与等离子体腔室分开(例如，通过分离栅组件分开)。例如，方法可包括将工件114放置在处理腔室110中的基座112上。
在(606)，方法可包括进行干式剥离工艺。可进行干式剥离工艺作为相对于基于有机自由基的表面处理工艺分开的步骤。干式剥离工艺可包括使用感应耦合等离子体源135在等离子体腔室120中在工艺气体中诱导等离子体，以生成一种或多种离子和自由基。工艺气体可为，例如，具有H2和N2的混合物和/或具有H2和He的混合物和/或具有H2和Ar的混合物。离子和自由基可提供至分离栅。分离栅可过滤一种或多种离子并且允许自由基通过分离栅至处理腔室以暴露于工件。自由基可用于，例如，光刻胶去除或其他干式剥离工艺。
在(608)，方法可包括进行根据本公开的示例性方面的基于有机自由基的表面处理工艺。基于有机自由基的表面处理工艺可为本文公开的任何基于有机自由基的表面处理工艺。例如，基于有机自由基的表面处理工艺可以为参照图4-7讨论的示例性表面处理工艺。基于有机自由基的表面处理工艺可以为导致半导体材料表面的至少一部分甲基化的基于甲基自由基的工艺。
在图9的(610)，方法可包括将工件从处理腔室中移出。例如，工件114可从处理腔室110中的基座112移出。然后，等离子体处理仪器可调节用于另外的工件的进一步处理。
在一些实施方式中，根据本公开的示例性实施方式的基于有机自由基的表面处理工艺可与湿法工艺(例如，湿法清洗工艺和/或湿法刻蚀工艺)联合进行。例如，基于有机自由基的表面处理工艺可以将工件上的材料暴露于有机自由基(例如，CH3自由基)。有机自由基可调节材料的表面润湿角以改进湿法工艺性能。
作为实例，图10描述了在基材702(例如，Si基材)上具有含硅介电层704(例如，SiO2层和/或Si3N4层)的工件700。由于含硅介电层的亲水性能，在湿法工艺期间使用的化学溶液710可扩散到整个含硅介电层的表面。更具体地，根据本公开的方面在进行基于有机自由基的表面处理工艺之前含硅介电层704是相对不疏水的(例如，为亲水的)。
如在图10的705中所示，如箭头730所指示的进行根据本公开的示例性方面的基于有机自由基的表面处理工艺之后，含硅介电层704的表面性能可变化为更疏水的。这可起因于在表面处理工艺期间含硅介电层704暴露于有机自由基(例如，CH3)。如示出，在湿法工艺期间使用的化学溶液720可在含硅介电层704的表面上成珠(beaded)。以这种方式，根据本公开的示例性方面的基于有机自由基的表面处理工艺可用于表面润湿角的调节，允许如湿法清洗工艺和/或湿法刻蚀工艺的湿法工艺的改进。
为了图解和讨论的目的，本公开的示例性方面参照调节含硅介电材料(例如，氧化硅和/或氮化硅)的表面润湿角讨论。使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，根据本公开的示例性方面的基于有机自由基的表面处理工艺可用于调节工件上其他合适材料的性能。
图11描述了根据本公开的示例性方面的用于半导体器件制造的一个示例性方法(800)的流程图。方法(800)将通过实例的方式参照图3的等离子体处理仪器100讨论。方法(800)可以在具有例如，通过分离栅与第二腔室分开的第一腔室的任何合适的处理仪器中实施。为了图解和讨论的目的，图11描述了以特定的顺序进行的步骤。使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以以各种方式省略、扩展、同时进行、重新布置和/或修改本文所述的任何方法的各个步骤。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种步骤(未图示)。
在(802)，方法可包括进行湿法工艺。湿法工艺可包括，例如，湿法清洗工艺和/或湿法刻蚀工艺。湿法工艺可包括将工件暴露于化学溶液(例如，水性化学溶液)。化学溶液可用于，例如，去除来自工件的各种残留物或其他材料。
在(804)，方法可包括将工件放置在等离子体处理仪器的处理腔室中。处理腔室可与等离子体腔室分开(例如，通过分离栅组件分开)。例如，方法可包括将工件114放置在处理腔室110中的基座112上。
参考图11，方法可包括进行根据本公开的示例性方面的基于有机自由基的表面处理工艺(806)。基于有机自由基的表面处理工艺可为本文公开的任何基于有机自由基的表面处理工艺。例如，基于有机自由基的表面处理工艺可为参照图4-7讨论的示例性表面处理工艺。基于有机自由基的表面处理工艺可为导致工件表面的至少一部分甲基化的基于有机自由基的工艺。
基于有机自由基的表面处理工艺可用于调节工件上的材料(例如，含硅介电材料)的表面润湿角。例如，基于有机自由基的表面处理性质可用于使得材料更疏水性，以使湿法清洗工艺期间使用的化学溶液在材料上成珠。这可促进来自工件的化学溶液的去除。以这种方式，表面处理工艺可用于减少材料腐蚀和表面劣化，并且减少在湿法工艺之后在工件上剩余的化学残留物造成的微粒形成。
在图11的(808)，方法可包括将工件从处理腔室中移出。例如，工件114可从处理腔室110中的基座112移出。
图12描述了根据本公开的示例性方面的用于半导体器件制造的示例性方法(900)的流程图。方法(900)将通过实例的方式参照图3的等离子体处理仪器100讨论。方法(900)可以在具有例如，通过分离栅与第二腔室分开的第一腔室的任何合适的处理仪器中实施。为了图解和讨论的目的，图12描述了以特定的顺序进行的步骤。使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解在不脱离本公开的范围的情况下，可以以各种方式省略、扩展、同时进行、重新布置和/或修改本文所述的任何方法的各个步骤。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种步骤(未图示)。
在(902)，方法可包括将工件放置在等离子体处理仪器的处理腔室中。处理腔室可与等离子体腔室分开(例如，通过分离栅组件分开)。例如，方法可包括将工件114放置在处理腔室110中的基座112上。
在(904)，方法可包括进行根据本公开的示例性方面的基于有机自由基的表面处理工艺。基于有机自由基的表面处理工艺可为本文公开的任何基于有机自由基的表面处理工艺。例如，基于有机自由基的表面处理工艺可为参照图4-7讨论的示例性表面处理工艺。基于有机自由基的表面处理工艺可以为导致工件表面的至少一部分甲基化的基于甲基自由基的工艺。
基于有机自由基的表面处理工艺可用于调节工件上的材料(例如，含硅介电材料)的表面润湿角。例如，基于有机自由基的表面处理性质可用于使得材料更疏水的，以使湿法清洗工艺期间使用的化学溶液在材料上成珠。
在图12的(906)，方法可包括将工件从处理腔室移出。例如，工件114可从处理腔室110中的基座112移出。
在(908)，方法可包括进行湿法工艺。湿法工艺可包括，例如，湿法清洗工艺和/或湿法刻蚀工艺。湿法工艺可包括将工件暴露于化学溶液(例如，水性化学溶液)。化学溶液可用于，例如，去除来自工件的各种残留物或其他材料。
通过在湿法工艺之前进行基于有机自由基的表面处理工艺，可以调整工件上各种材料的表面润湿角，以在湿法工艺期间提供改进的工艺性能。这可以促进图案结构顶部和内部的化学清洗，同时调节表面张力以避免高纵横比的图案塌陷。此外，基于有机自由基的表面处理工艺可以用稳定的有机基团层钝化表面。这可以减少对工件材料的化学侵蚀，并减少不期望的材料损失或材料改变(例如氧化)。
尽管已经关于其特定的示例性实施方式详细地描述了本主题，但是应当理解，本领域技术人员在获得前述的理解之后，可容易地对这些实施方式产生改变、变型和等同。因此，本公开的范围是通过实例的方式而不是通过限制的方式，并且本公开不排除包括对本领域技术人员是显而易见的对本主题的这种修改、变型和/或添加。

Claims (24)

1.一种用于处理工件的方法，所述工件包括半导体材料，所述方法包括在所述工件上进行基于有机自由基的表面处理工艺，所述基于有机自由基的表面处理工艺包括：
使用在第一腔室中诱导的等离子体生成一种或多种核素；
过滤通过所述等离子体生成的所述一种或多种核素以形成第一混合物；
过滤后将一种或多种烃分子注入至所述第一混合物中以形成第二混合物，所述第二混合物包括一种或多种有机自由基；以及
在第二腔室中将所述半导体材料暴露于所述第二混合物，其中所述第二腔室与所述第一腔室分开。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体材料包括硅。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体材料包括硅锗。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种有机自由基通过解离所述第一腔室中的所述一种或多种烃分子生成。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种烃分子具有CnH2n+2的化学式，其中n为大于或等于1，且小于或等于10。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种烃分子具有CnH2n的化学式，其中n为大于或等于2，且小于或等于10。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种有机自由基通过所述一种或多种烃分子与所述核素的反应生成。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种有机自由基包括CH3自由基。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于有机自由基的表面处理工艺导致半导体材料的至少一部分的甲基化。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种核素通过在所述第一腔室中的工艺气体中诱导的等离子体生成。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述工艺气体为惰性气体。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述惰性气体为氦。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述工艺气体包括氢气并且所述核素包括氢自由基。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述核素包括使用加热丝生成的一种或多种氢自由基。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种有机自由基使用分子的热解或UV辅助分子解离生成。
16.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包括使用将第一腔室与第二腔室分开的分离栅过滤一种或多种离子。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述工件包括含硅介电层。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述基于有机自由基的表面处理工艺在含硅介电层上进行以调节所述含硅介电层的表面润湿角。
19.根据权利要求18所述的方法，其中在进行所述基于有机自由基的表面处理工艺之后，所述方法包括在所述工件上进行湿法工艺。
20.根据权利要求18所述的方法，其中在进行基于有机自由基的表面处理工艺之前，所述方法包括在所述工件上进行湿法工艺。
21.根据权利要求17所述的方法，其中所述含硅介电层包括氧化硅层，其中所述氧化硅层中的氧与硅的比率超过1。
22.根据权利要求17所述的方法，其中所述含硅介电层包括氮化硅层，其中在所述氮化硅层中的氮与硅的比率超过0.5。
23.一种处理半导体工件的方法，所述工件包括半导体材料，所述半导体材料包括硅或硅锗，所述方法包括在所述半导体材料上进行基于有机自由基的表面处理工艺，所述基于有机自由基的表面处理工艺包括：
通过用感应耦合等离子体源在惰性气体中诱导等离子体，在等离子体腔室中的惰性气体中生成一种或多种激发的核素；
过滤通过所述等离子体生成的所述一种或多种激发的核素以形成第一混合物；
过滤后通过将一种或多种烃分子注入至所述第一混合物中生成一种或多种有机自由基，其中所述一种或多种烃分子具有CnH2n+2或CnH2n的化学式，其中n为大于或等于1，且小于或等于10；以及
在处理腔室中将所述半导体材料暴露于所述有机自由基，通过分离栅将所述处理腔室与所述等离子体腔室分开。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述一种或多种有机自由基包括甲基(CH3)自由基。
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