形成互连结构的方法及互连结构技术

本发明专利技术涉及形成互连结构的方法及互连结构。在存在于衬底表面上的含铜结构的暴露的侧壁表面和最上表面上形成连续的石墨烯层。在含铜结构上所述连续的石墨烯层的存在减少了铜氧化和铜离子的表面扩散，因此提高了所述结构的抗电迁移性。使用石墨烯可以获得这些优点而不增加含铜结构的电阻。

【技术实现步骤摘要】
形成互连结构的方法及互连结构
本公开涉及半导体结构及其形成方法。更具体地，本公开涉及后段制程(BE0L，back-end-of-the-1 ine)互连结构,该互连结构包括存在于铜(Cu)结构的暴露的侧壁表面和最上表面上的石墨稀。
技术介绍
集成电路(IC)典型地包括多个半导体器件和互连布线。金属互连布线网络典型地连接半导体衬底的半导体部分中的半导体器件。衬底的半导体部分上方的多层级(level)金属互连布线连接到一起以形成后段制程(BEOL)互连结构。在这种结构内，金属线平行于衬底延伸并且金属过孔垂直于衬底延伸。过去十年的两个发展对当代IC的性能增强做出了贡献。一个发展是使用铜作为BEOL互连结构的互连金属。铜是有利的，这是因为铜与其他传统上使用的互连金属(诸如，例如铝)相比具有更高的电导率。第二个发展是在BEOL互连结构内采用低介电常数(低k)电介质材料和/或气隙(air-gap)ο与传统上使用的诸如例如二氧化娃的互连电介质材料相比,低k电介质材料和气隙具有更低的介电常数。使用铜作为BEOL互连结构中的金属的一个问题是:铜在空气中非常活泼并且容易形成氧化铜。因此，需要对暴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成互连结构的方法，包括：在衬底的表面上形成牺牲电介质材料；在所述牺牲电介质材料中形成暴露所述衬底的表面的一部分的至少一个开口；在所述至少一个开口中以及所述衬底的表面的暴露部分形成含铜结构；去除所述牺牲电介质材料的剩余部分；以及在所述含铜结构的暴露的侧壁表面和最上表面上形成连续的石墨烯层。

【技术特征摘要】
2012.07.18 US 13/551,962;2012.08.16 US 13/587,5211.一种形成互连结构的方法，包括: 在衬底的表面上形成牺牲电介质材料； 在所述牺牲电介质材料中形成暴露所述衬底的表面的一部分的至少一个开口； 在所述至少一个开口中以及所述衬底的表面的暴露部分形成含铜结构； 去除所述牺牲电介质材料的剩余部分；以及 在所述含铜结构的暴露的侧壁表面和最上表面上形成连续的石墨烯层。2.根据权利要求1的方法，其中，所述形成牺牲电介质材料包括选择绝缘体材料以及沉积所述绝缘体材料。3.根据权利要求2的方法，其中，所述绝缘体材料包括:气凝胶、光致抗蚀剂、热塑性聚合物、聚(甲基戊二酰亚胺)、溶胶凝胶、重氮萘醌或者类金刚石碳。4.根据权利要求1的方法，其中，所述形成至少一个开口包括光刻和蚀刻。5.根据权利要求4的方法，其中，所述至少一个开口是过孔或线。6.根据权利要求4的方法，其中，所述至少一个开口是组合的过孔和线。7.根据权利要求1的方法，其中，所述形成含铜结构包括:在所述至少一个开口中沉积纯铜或铜合金；以及平面化所述纯铜或铜合金。8.根据权利要求1的方法，其中，所述去除所述牺牲电介质材料的剩余部分包括干法蚀刻工艺。9.根据权利要求1的方法，其中，所述去除所述牺牲电介质材料的剩余部分包括湿法化学蚀刻工艺。10.根据权利要求1的方法，其中，所述在所述含铜结构的暴露的侧壁表面和最上表面上形成连续的石墨烯层包括选择性沉积工艺，所述选择性沉积工艺选自化学气相沉积、等离子体增强的化学气相沉积和紫外线辅助的化学气相沉积。11.根据权利要求10的方法，其中，所述选择性沉积工艺在最高为但是不超过450°C的沉积温度下进行。12.根据权利要求11的方法，其中，所述沉积温度为200°C到400° C。13.根据权利要求1的方法，其中，所述在所述含铜结构的暴露的侧壁表面和最上表面上形成连续的石墨烯层包括:在铜箔上生长石墨烯；将所述石墨烯转移到所述含铜结构；以及去除所述铜箔。14.根据权利要求1的方法，还包括:在形成所述连续的石墨烯层之后，形成具有小于二氧化硅的介电常数的电介质材料并且回蚀刻所述电介质材料。15.根据权利要求1的方法，其中，所述形成至少一个开口包括在所述牺牲电介质材料中形成多个开口 ；并且所述在所述至少一个开口中形成含铜结构包括在所述多个开口中的每一个中形成含铜结构；并且所述形成连续的石墨烯层是在每一个所述含铜结构的暴露的侧壁表面和最上表面上进行的。16.根据权利要求15的方法，其中，在相邻的包含所述连续的石墨烯层的含铜结构之间存在气隙。17.根据权利要求15的方法，其中，在相邻的包含所述连续的石墨烯层的含铜结构之间存在具有小于二氧化硅的介电常数的电介质材料部分。18.根据权利要求1的方法，其中，所述连续的石墨烯层包含位于所述含铜结构的每个暴露的侧壁表面上的第一部分，其中，所述连续的石墨烯层的所述第一部分的最下表面与所述衬底的所述表面接触。19.根据权利要求1的方法，还包括:在包含所述连续的石墨烯层的所述含铜结构的顶上形成电介质盖层。20.根据权利要求19的方法，还包括: ...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·奥特，A·A·伯尔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：