[发明专利]一种器件结构及其制备方法

权利要求书

1.一种器件结构制备方法，其特征在于，包括：

提供形成有第一介质层的衬底；

在所述第一介质层中形成表面露出的第一金属互连线；

在所述第一金属互连线表面上形成导电二维材料层图形；

在所述第一介质层和所述二维材料层上形成蚀刻停止层，并使得位于所述第一介质层上的所述蚀刻停止层的表面高于位于所述二维材料层上的所述蚀刻停止层的表面，以在所述二维材料层上方形成位于所述蚀刻停止层上的凹形结构；

在所述蚀刻停止层上形成第二介质层；

在所述第二介质层中形成底部停止于所述凹形结构底面上的所述蚀刻停止层表面的第一通孔；

去除位于所述凹形结构底面上的所述蚀刻停止层，形成底部停止于所述二维材料层表面的第二通孔。

2.根据权利要求1所述的器件结构制备方法，其特征在于，所述在所述第一介质层和所述二维材料层上形成蚀刻停止层，并使得位于所述第一介质层上的所述蚀刻停止层的表面高于位于所述二维材料层上的所述蚀刻停止层的表面，以在所述二维材料层上方形成位于所述蚀刻停止层上的凹形结构，具体包括：

执行第一蚀刻停止层材料沉积，利用所述二维材料层表面的疏水和缺少悬空键特性，使所述第一蚀刻停止层材料选择性沉积在所述第一介质层上，形成第一蚀刻停止层，并使所述第一蚀刻停止层的表面高于所述二维材料层的表面，以在所述第一蚀刻停止层的表面与所述二维材料层的表面之间形成第一凹形结构；

对所述二维材料层表面进行改性处理，以增大所述二维材料层表面的活化能；

执行第二蚀刻停止层材料沉积，在所述第一蚀刻停止层和所述二维材料层上形成第二蚀刻停止层，并使位于所述第一蚀刻停止层上的所述第二蚀刻停止层的表面高于位于所述第一凹形结构底面上的所述第二蚀刻停止层的表面，以在位于所述第一蚀刻停止层上的所述第二蚀刻停止层的表面与位于所述第一凹形结构底面上的所述第二蚀刻停止层的表面之间形成第二凹形结构，从而在所述二维材料层上方形成位于所述第二蚀刻停止层上的所述凹形结构。

3.根据权利要求2所述的器件结构制备方法，其特征在于，所述二维材料层包括石墨烯层。

4.根据权利要求3所述的器件结构制备方法，其特征在于，采用选择性生长或者转移方式形成所述石墨烯层。

5.根据权利要求3所述的器件结构制备方法，其特征在于，通过对所述石墨烯层表面进行羟基化改性处理，使所述石墨烯层表面附着氢氧根活性基团，以增大所述石墨烯层表面的活化能。

6.根据权利要求5所述的器件结构制备方法，其特征在于，采用含羟基的羧酸类或多元醇类材料，对所述石墨烯层表面进行羟基化改性处理。

7.根据权利要求1所述的器件结构制备方法，其特征在于，采用大马士革镶嵌工艺，在所述第二介质层中形成所述第一通孔，和/或，采用湿法蚀刻工艺，去除位于所述凹形结构底面上的所述蚀刻停止层。

8.一种器件结构，其特征在于，自下而上包括：第一介质层、蚀刻停止层和第二介质层；

所述第一介质层中形成有表面露出的第一金属互连线；

所述第一金属互连线的表面上形成有导电二维材料层图形；

所述二维材料层上方形成有位于所述蚀刻停止层上的凹形结构，所述凹形结构的底面上设有贯穿所述蚀刻停止层的窗口；

所述第二介质层中形成有通孔，所述通孔的底部通过所述窗口与所述二维材料层的表面相连通。

9.根据权利要求8所述的器件结构，其特征在于，所述二维材料层具有改性表面。

10.根据权利要求8所述的器件结构，其特征在于，所述通孔的关键尺寸大于、等于或小于所述凹形结构的横向尺寸。