[發(fā)明專利]用于高性能互連的結(jié)構(gòu)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210058714.9
• 申請(qǐng)日: 2012-03-07
• 公開（公告）號(hào): CN102881675A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬幸仁;柯亭竹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/528
• 分類號(hào): H01L23/528;H01L21/768
• 代理公司: 北京德恒律師事務(wù)所 11306
• 代理人: 陸鑫;房嶺梅

1.一種集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，包括：

襯底，具有形成在其中的IC器件；

第一電介質(zhì)材料層，被設(shè)置在所述襯底上并具有形成在其中的第一溝槽；以及

第一合成互連部件，被設(shè)置在所述第一溝槽中并且與所述IC器件電連接，其中，所述第一合成互連部件包括：

第一阻擋層，被設(shè)置在所述第一溝槽的側(cè)壁上；

第一金屬層，被設(shè)置在所述第一阻擋層上；以及

第一石墨烯層，被設(shè)置在所述金屬層上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC結(jié)構(gòu)，其中，所述第一合成互連部件還包括：

第二金屬層，被設(shè)置在所述第一石墨烯層上；以及

第二石墨烯層，被設(shè)置在所述第二金屬層上，并且

其中

所述第一金屬層具有第一厚度；以及

所述第二金屬層具有小于所述第一厚度的第二厚度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC結(jié)構(gòu)，其中

所述襯底包括半導(dǎo)體襯底；

所述第一電介質(zhì)材料層包含氧化硅和低k電介質(zhì)材料中的至少一種；以及

所述第一金屬層包含銅和鎢中的一種，或者

還包括：蝕刻停止層，被夾置在所述襯底和所述電介質(zhì)層之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC結(jié)構(gòu)，還包括：

第二電介質(zhì)材料層，被夾置在所述第一電介質(zhì)材料層和所述襯底之間，具有形成在所述第二電介質(zhì)材料層中的第二溝槽；以及

第二合成互連部件，形成在所述第二溝槽中并與所述第一合成互連部件相接觸，其中，所述第二合成互連部件包括：

第二阻擋層，被設(shè)置在所述第二溝槽的側(cè)壁上；

至少一個(gè)碳納米管，被設(shè)置在所述第二溝槽中；以及

金屬材料，被填充在所述第二溝槽中并被所述第二阻擋層圍繞，使得所述至少一個(gè)碳納米管嵌入在所述金屬材料中，并且

其中，

所述第一互連部件是金屬線；

所述第二合成互連部件是通孔和接觸件中的一種；以及

所述第一合成互連部件通過所述第二互連部件連接至所述IC器件，并且

其中，所述第二合成互連部件接觸所述IC器件的自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物部件。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC結(jié)構(gòu)，其中，所述第一阻擋層包含石墨烯，并且

其中

所述第一阻擋層包括所述第一溝槽的側(cè)壁上的氮化鈦(TiN)層和所述TiN層上的釕(Ru)層；以及

所述第一石墨烯層被夾置在所述Ru層和所述第一金屬層之間。

6.一種集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，包括：

半導(dǎo)體襯底，具有形成在其中的IC器件；

第一電介質(zhì)材料層，被設(shè)置在所述襯底上并具有形成在其中的溝槽；以及

第一合成互連部件，被設(shè)置在所述溝槽中并且與所述IC器件電連接，其中，所述第一合成互連部件包括：

第一阻擋層，被設(shè)置在所述溝槽的側(cè)壁上；

至少一個(gè)碳納米管，被設(shè)置在所述溝槽中，并且基本上沿著所述溝槽的深度方向定向；以及

銅材料，被填充在所述溝槽中并通過所述阻擋層與所述第一電介質(zhì)材料隔離，使得所述至少一個(gè)碳納米管嵌入在所述銅材料中。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的IC結(jié)構(gòu)，還包括：

第二電介質(zhì)材料層，被設(shè)置在所述第一電介質(zhì)材料層上；以及

第二合成互連部件，嵌入在所述第二電介質(zhì)材料層中并與所述第一合成互連部件相接觸，其中，所述第二合成互連部件包括：

多個(gè)金屬層，包括接近所述第二電介質(zhì)材料層的第一金屬層；以及

多個(gè)石墨烯層，每一個(gè)所述石墨烯層都被夾置在兩個(gè)相鄰的金屬層之間，并且

其中，所述第二合成互連部件還包括：第二阻擋層，被夾置在所述第二電介質(zhì)材料層和所述第一金屬層之間。

8.一種方法，包括：

在襯底上形成第一電介質(zhì)材料層，所述襯底具有形成在其中的集成電路(IC)器件；

蝕刻所述第一電介質(zhì)材料層以形成與所述IC器件的器件部件對(duì)準(zhǔn)的第一溝槽；

在所述第一溝槽中形成阻擋層；

在所述第一溝槽中形成第一金屬層，所述第一金屬層與所述阻擋層相鄰；以及

在所述第一溝槽中形成第一石墨烯層，所述第一石墨烯層與所述第一金屬層相鄰。