互連結(jié)構(gòu)的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體涉及一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子元器件尺寸的不斷縮小和電路集成度的提高，現(xiàn)有技術(shù)中開始采用具有更低電阻率、抗電、遷移能力更強的銅作為導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的材料。但隨著特征尺寸的進一步減小，互連線所承載的電流密度越來越大，銅已經(jīng)越來越難以滿足進一步提升互連線性能的需求。
[0003]與此同時,碳納米管(Carbon Nano Tubes, CNT)由于具有類似于石墨的管壁、納米級孔道、量子尺寸效應(yīng)、高電流密度、高導(dǎo)熱性等良好的熱學(xué)或電學(xué)性能，逐漸成為人們研究的熱點，并成為互連結(jié)構(gòu)材料的新選擇。。
[0004]因此，如何較好地形成碳納米管以將其應(yīng)用于半導(dǎo)體器件的互連結(jié)構(gòu)中(例如形成碳納米管材料的導(dǎo)電插塞)，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問題是提供一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，通過采用碳納米管插塞提高互連結(jié)構(gòu)的性能。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，包括:
[0007]提供襯底；
[0008]在所述襯底上形成催化劑層；
[0009]在所述催化劑層上形成犧牲層；
[0010]沿垂直于襯底表面的方向去除部分犧牲層以及部分催化劑層，以形成由剩余催化劑層以及剩余犧牲層構(gòu)成的偽插塞結(jié)構(gòu)；
[0011]在偽插塞結(jié)構(gòu)之間的襯底上形成層間介質(zhì)層；
[0012]去除剩余犧牲層，以在層間介質(zhì)層中形成露出所述剩余催化劑層的開口 ；
[0013]在所述開口中剩余催化劑層上形成碳納米管插塞。
[0014]可選的，提供襯底的步驟之后，形成催化劑層的步驟之前，所述形成方法還包括:
[0015]在所述襯底上形成阻擋層；
[0016]在所述阻擋層上形成接觸層；
[0017]形成催化劑層的步驟包括:在所述接觸層上形成所述催化劑層。
[0018]可選的，形成接觸層的步驟包括，形成氮化鈦材料的接觸層。
[0019]可選的，形成阻擋層的步驟包括，形成氮化鉭或者鉭材料的阻擋層。
[0020]可選的，形成催化劑層的步驟包括:形成鈷或者鈷鋁材料的催化劑層。
[0021]可選的，形成催化劑層的步驟包括:采用物理氣相沉積的方式形成所述催化劑層。
[0022]可選的，形成犧牲層的步驟包括，采用底部抗反射層作為所述犧牲層。
[0023]可選的，所述底部抗反射層的材料為無定形碳。
[0024]可選的，形成層間介質(zhì)層的步驟包括:
[0025]在偽插塞結(jié)構(gòu)之間的襯底上形成K值小于3的層間介質(zhì)材料層；
[0026]去除部分層間介質(zhì)材料層，使剩余的層間介質(zhì)材料層與所述偽插塞結(jié)構(gòu)相齊平，以形成所述層間介質(zhì)層。
[0027]可選的，形成偽插塞結(jié)構(gòu)的步驟之后，形成層間介質(zhì)層的步驟之前，所述形成方法還包括:
[0028]在偽插塞結(jié)構(gòu)的表面、側(cè)壁以及偽插塞結(jié)構(gòu)露出的襯底上覆蓋分隔層；
[0029]形成層間介質(zhì)層的步驟包括:
[0030]在覆蓋有分隔層的偽插塞結(jié)構(gòu)之間沉積層間介質(zhì)材料層；
[0031]去除偽插塞結(jié)構(gòu)上的部分層間介質(zhì)材料層和部分分隔層，使剩余的層間介質(zhì)材料層與所述偽插塞結(jié)構(gòu)相齊平，以形成所述層間介質(zhì)層。
[0032]可選的，覆蓋分隔層的步驟包括，形成氧化物或者氮化物的分隔層。
[0033]可選的，去除部分層間介質(zhì)材料層以及部分分隔層的步驟包括，采用化學(xué)機械研磨或者回刻的方式去除部分層間介質(zhì)材料層以及部分分隔層。
[0034]可選的，形成碳納米管插塞的步驟包括:采用化學(xué)氣相沉積的方式在所述開口中形成所述碳納米管插塞。
[0035]可選的，采用化學(xué)氣相沉積的方式在所述開口中形成所述碳納米管插塞的步驟包括:使所述化學(xué)氣相沉積的溫度不超過400攝氏度。
[0036]可選的，形成碳納米管插塞的步驟包括:
[0037]形成碳納米管；
[0038]去除部分碳納米管，使剩余碳納米管與所述層間介質(zhì)層的表面相齊平，以形成所述碳納米管插塞。
[0039]可選的，去除部分碳納米管的步驟包括，采用化學(xué)機械研磨或者回刻的方式，去除所述的部分碳納米管插塞。
[0040]可選的，提供襯底的步驟包括:所述襯底中形成有待連接部件；
[0041]形成由剩余催化劑層以及剩余犧牲層構(gòu)成的偽插塞結(jié)構(gòu)的步驟包括:使所述偽插塞結(jié)構(gòu)位于所述待連接部件上。
[0042]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0043]先在襯底上形成催化劑層，由于所述催化劑層形成的面積比較大，這樣形成的催化劑層比較均勻地分布在襯底上，催化劑的分布比較均勻，且厚度均一、平整度好；這樣作為碳納米管生長基礎(chǔ)的催化劑層有利于后續(xù)步驟中生長出比較規(guī)整、管壁形貌較好、雜質(zhì)較少的碳納米管插塞，進而有利于提高碳納米管自身電流承載密度、導(dǎo)電率等特性，進而優(yōu)化互連結(jié)構(gòu)的性能。
[0044]此外，在形成催化劑層之后，通過在催化劑層上形成犧牲層并沿垂直于襯底的方向去除部分犧牲層以及位于所述被去除的犧牲層下表面所對應(yīng)的催化劑層，剩余的犧牲層可以定義后續(xù)形成的碳納米管插塞的尺寸，提高了對后續(xù)形成的碳納米管插塞的可控性，從而提高碳納米管插塞的形成質(zhì)量，優(yōu)化互連結(jié)構(gòu)的性能。
【附圖說明】
[0045]圖1至圖12是本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)的形成方法一實施例中各個步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0046]在現(xiàn)有技術(shù)中，碳納米管材料的導(dǎo)電插塞性能可能不夠理想，其原因在于，現(xiàn)有的形成碳納米管材料的導(dǎo)電插塞的一般步驟為:在襯底上形成層間介質(zhì)層；在層間介質(zhì)層中形成開口 ；在開口底部形成催化劑層，然后再在形成的催化劑層上形成碳納米管插塞。
[0047]然而，隨著半導(dǎo)體器件的尺寸逐漸減小，所述的開口的尺寸也相應(yīng)的變小，這會導(dǎo)致催化劑材料難以進入到開口底部，進而在一定程度上影響開口中形成催化劑層的質(zhì)量，也就是說，形成的催化劑材料的分布可能變得不夠均勻或者厚度不均勻。形成的催化劑層質(zhì)量不好會在一定程度上影響形成的碳納米管插塞(例如碳納米管的分布、管壁曲率等)，進而影響了碳納米管材料的導(dǎo)電插塞的性能。
[0048]因此，本發(fā)明提供一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，包括以下步驟:提供襯底；在所述襯底上形成催化劑層；在所述催化劑層上形成犧牲層；沿垂直于襯底表面的方向去除部分犧牲層以及部分催化劑層，以形成由剩余催化劑層以及剩余犧牲層構(gòu)成的偽插塞結(jié)構(gòu)；在偽插塞結(jié)構(gòu)之間的襯底上形成層間介質(zhì)層；去除剩余犧牲層，以在層間介質(zhì)層中形成露出所述剩余催化劑層的開口 ；在所述開口中剩余催化劑層上形成碳納米管插塞，
[0049]通過上述步驟，先襯底表面形成催化劑層，相對于現(xiàn)有技術(shù)中在開口中形成催化劑層，本發(fā)明形成的催化劑層能夠比較均勻地分布在襯底上，催化劑層的厚度均一、平整度好，有利于后續(xù)步驟中生長出比較規(guī)整、管壁形貌較好、雜質(zhì)較少的碳納米管插塞，進而提高碳納米管自身電流承載密度、導(dǎo)電率等特性，優(yōu)化互連結(jié)構(gòu)的性能；此外，犧牲層可以用于定義后續(xù)形成的碳納米管插塞的尺寸，提高了對后續(xù)形成的碳納米管插塞的可控性；然后通過在露出的襯底表面形成層間介質(zhì)層，來去除剩余的犧牲層以形成暴露出剩余的催化劑層的開口，然后在暴露出的催化劑層上形成上述的較為理想的碳納米管插塞。
[0050]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例作詳細的說明。
[0051]參考圖1至圖12，為本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)的形成方法一實施例中各個步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0052]首先參考圖1，提供襯底(圖中未示出)；在本實施例中，在所述襯底上已經(jīng)形成有層間介質(zhì)層100以及金屬插塞(via) 50。所述金屬插塞50為待連接部件，用于與后續(xù)形成碳納米管插塞之間實現(xiàn)電連接。
[0053]具體地，所述層間介質(zhì)層100以及金屬插塞50可以采用現(xiàn)