[发明专利]一种石墨烯/铜复合互连结构及其制造方法有效
| 申请号： | 202010825082.9 | 申请日： | 2020-08-17 |
| 公开（公告）号： | CN112151503B | 公开（公告）日： | 2022-10-25 |
| 发明（设计）人： | 朱宝;陈琳;孙清清;张卫 | 申请（专利权）人： | 复旦大学;上海集成电路制造创新中心有限公司 |
| 主分类号： | H01L23/528 | 分类号： | H01L23/528;H01L23/532;H01L23/367;H01L23/373;H01L21/768 |
| 代理公司： | 北京得信知识产权代理有限公司 11511 | 代理人： | 孟海娟 |
| 地址： | 200433 *** | 国省代码： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 石墨 复合 互连 结构 及其 制造 方法 | ||
1.一种石墨烯/铜复合互连结构，其特征在于，
包括：
底部沟槽，形成在绝缘介质(200)内，内部填充底层铜互连线(201)；
通孔，贯穿第一刻蚀终止层(202)和第一绝缘介质层(203)所构成的第一介质叠层，通孔内填充有石墨烯(204)；
顶部沟槽，贯穿第二刻蚀终止层(205)和第二绝缘介质层(206)所构成的第二介质叠层，内部填充有顶层铜互连线；
介质覆盖层(210)，覆盖上述结构的上表面，
其中，所述顶部沟槽、所述通孔和所述底部沟槽垂直连通，所述顶部沟槽位于所述通孔的正上方，所述底部沟槽位于所述通孔的正下方，所述石墨烯(204)的上下表面分别与顶层铜互连线和底层铜互连线(201)相接触。
2.根据权利要求1所述的石墨烯/铜复合互连结构，其特征在于，
所述顶层铜互连线包括铜扩散阻挡层(207)、Cu籽晶层(208)和金属铜(209)，其中，所述铜扩散阻挡层(207)覆盖所述顶部沟槽的侧壁和下表面，所述Cu籽晶层(208)覆盖所述铜扩散阻挡层(207)，所述金属铜(209)覆盖所述Cu籽晶层(208)，并完全填充所述顶部沟槽。
3.根据权利要求1所述的石墨烯/铜复合互连结构，其特征在于，
所述第一刻蚀终止层、所述第二刻蚀终止层是SiCN、SiN、SiC、SiON和SiOC中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的石墨烯/铜复合互连结构，其特征在于，
所述介质覆盖层是SiCN、SiC、SiN中的至少一种。
5.一种石墨烯/铜复合互连结构制造方法，其特征在于，
包括：
在绝缘介质(200)内形成底部沟槽，并在底部沟槽内填充底层铜互连线(201)；
依次形成第一刻蚀终止层(202)和第一绝缘介质层(203)，刻蚀所述第一刻蚀终止层(202)和所述第一绝缘介质层(203)，使之贯穿形成通孔；
以所述底层铜互连线(201)中的金属铜为催化剂，向所述通孔内通入碳源，从而在所述通孔内催化生长出石墨烯(204)；
依次形成第二刻蚀终止层(205)和第二绝缘介质层(206)，刻蚀所述第二刻蚀终止层(205)和所述第二绝缘介质层(206)，使之贯穿形成顶部沟槽；
在所述顶部沟槽内形成顶层铜互连线；
形成介质覆盖层(210)。
6.根据权利要求5所述的石墨烯/铜复合互连结构制造方法，其特征在于，
所述碳源为苯、丙烷、乙烷或碳氢化合物。
7.根据权利要求5所述的石墨烯/铜复合互连结构制造方法，其特征在于，
所述催化生长的温度在200℃～400℃之间。
8.根据权利要求5所述的石墨烯/铜复合互连结构制造方法，其特征在于，
在所述顶部沟槽内形成顶层铜互连线的步骤具体包括：
采用原子层沉积的方法在所述顶部沟槽内依次生长铜扩散阻挡层(207)，和Cu籽晶层(208)；
采用电镀法在所述顶部沟槽内填充金属连线(209)。
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