[发明专利]一种器件结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种器件结构及其制备方法，器件结构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。本发明能有效提高上下层金属互连线之间的导电性能，实现通孔关键尺寸的放大及自对准，并可避免对互连线金属造成损伤。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路工艺技术领域，尤其涉及一种适用于后段金属互连的器件结构及其制备方法。

背景技术

随着摩尔定律的发展，后段制程的金属互连线之间的节距也在不断缩小。在后段制程中，通孔工艺应用于各层金属互连线之间的互连。为了避免通孔与下层金属互连线之间的位移偏离，传统的自对准方法通常是以缩小通孔的关键尺寸，来保证通孔与下层金属互连线之间的良好接触。但是，该方法增大了通孔内填充金属与金属互连线之间的接触电阻和自身的体电阻。

完全自对准通孔技术，首先需要在位于沟槽中的金属互连线表面与沟槽外介质层表面之间产生一定高度差，即在金属互连线表面上形成相对于介质层表面的凹形地形；然后，再在具有金属互连线的介质层表面上沉积干法蚀刻停止层。利用金属互连线表面形成的凹形地形，保证了通孔与下层金属互连线之间的完全对准，从而可通过最大限度地增大通孔的关键尺寸，来减小通孔的体电阻和接触电阻。

目前，主流技术方案是在下层铜金属互连线填充完成并进行平坦化后，利用湿法/干法蚀刻，在下层铜金属互连线上制作出凹形地形。但是，该种工艺过程中，干法蚀刻中的等离子体和湿法蚀刻中的化学试剂，都容易造成下层金属互连线的铜金属的损伤、表面凹凸不均等缺陷。

因此，如何有效地减少互连线金属的损伤，且实现通孔结构，是一个不小的挑战。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种器件结构及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种器件结构制备方法，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。

进一步地，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；