互连结构的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种互连结构的形成方法。
【背景技术】
[0002]随着电子元器件尺寸的不断缩小和电路集成度的提高，现有技术中开始采用具有更低电阻率、抗电、迁移能力更强的铜作为导电结构的材料。但随着特征尺寸的进一步减小，互连线所承载的电流密度越来越大，铜已经越来越难以满足进一步提升互连线性能的需求。
[0003]与此同时，碳纳米管(Carbon Nano Tubes, CNT)由于具有类似于石墨的管壁、纳米级孔道、量子尺寸效应、高电流密度、高导热性等良好的热学及电学性能，逐渐成为人们研究的热点，并成为互连结构材料的新选择。
[0004]因此，如何较好地形成碳纳米管以将其应用于半导体器件的互连结构中(例如形成碳纳米管材料的导电插塞)，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题是提供一种互连结构的形成方法，通过形成碳纳米管材料的导电插塞来提高互连结构的性能。
[0006]为解决上述问题，本发明提供一种互连结构的形成方法，包括:
[0007]提供衬底；
[0008]在所述衬底上形成材料层；
[0009]在所述材料层中形成贯穿所述材料层的开口 ；
[0010]在所述材料层的表面以及所述开口的底部形成催化剂层；
[0011]去除所述材料层以及位于材料层表面的催化剂层，同时保留位于开口底部的催化剂层；
[0012]在剩余的催化剂层上形成碳纳米管材料的导电插塞；
[0013]形成覆盖所述导电插塞的层间介质层；
[0014]去除部分层间介质层，以露出碳纳米管材料的导电插塞。
[0015]可选的，形成材料层的步骤包括:形成光刻胶、底部抗反射层或者无定形碳材料的材料层。
[0016]可选的，形成材料层的步骤包括:形成光刻胶材料的材料层；
[0017]去除所述材料层以及位于材料层表面的催化剂层的步骤包括:采用显影液浸泡所述材料层，以剥离所述材料层以及位于材料层表面的催化剂层。
[0018]可选的，形成材料层的步骤包括:形成光刻胶材料的材料层；
[0019]去除所述材料层以及位于材料层表面的催化剂层的步骤包括:采用胶带剥离所述材料层以及位于材料层表面的催化剂层。
[0020]可选的，在所述材料层中形成贯穿所述材料层的开口的步骤之后，形成催化剂层的步骤之前，还包括:
[0021]在所述材料层的表面以及所述开口的底部形成阻挡层，并在所述阻挡层表面形成接触层；
[0022]形成催化剂层的步骤包括:在所述接触层表面形成所述催化剂层。
[0023]可选的，形成阻挡层的步骤包括:形成钽或者氮化钽材料的阻挡层。
[0024]可选的，形成接触层的步骤包括:形成氮化钛材料的接触层。
[0025]可选的，形成阻挡层的步骤包括:采用物理气相沉积的方式形成所述阻挡层；
[0026]形成接触层的步骤包括:采用物理气相沉积的方式形成所述接触层。
[0027]可选的，形成催化剂层的步骤包括:形成钴材料的催化剂层。
[0028]可选的，形成催化剂层的步骤包括:采用激光烧蚀的方式形成所述催化剂层。
[0029]可选的，在形成催化剂层的步骤之后，去除所述材料层以及位于材料层表面的催化剂层的步骤之前，还包括:
[0030]对所述衬底以及催化剂层进行退火处理。
[0031]可选的，在剩余的催化剂层上形成碳纳米管材料的导电插塞的步骤包括:
[0032]采用等离子体增强化学气相沉积的方式形成所述碳纳米管材料的导电插塞。
[0033]可选的，去除部分层间介质层，以露出碳纳米管材料的导电插塞的步骤包括:
[0034]通过平坦化工艺去除部分层间介质层，使剩余的层间介质层与所述碳纳米管材料的导电插塞的表面齐平。
[0035]可选的，形成层间介质层的步骤包括:形成k值小于3的层间介质层。
[0036]可选的，形成层间介质层的步骤包括:采用等离子体增强化学气相沉积的方式形成所述层间介质层。
[0037]可选的，所述平坦化工艺为化学机械研磨。
[0038]可选的，提供衬底的步骤包括:在所述衬底中形成第一连接部件；
[0039]在在所述材料层中形成贯穿所述材料层的开口的步骤包括:
[0040]使所述开口位于所述第一连接部件的上方。
[0041]可选的，去除部分层间介质层，以露出碳纳米管材料的导电插塞的步骤之后，还包括:
[0042]在剩余的层间介质层表面形成第二连接部件，并使所述第二连接部件位于所述碳纳米管材料的导电插塞上方。
[0043]可选的，形成第二连接部件的步骤包括:形成铜材料的第二连接部件。
[0044]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0045]在材料层中形成开口后，在材料层的表面以及所述开口的底部形成催化剂层，然后剥离所述材料层以及位于材料层表面的催化剂层。通过去除多余的催化剂层，以形成碳纳米管材料的导电插塞。相对于现有技术，不需要在形成导电插塞后增加去除其他部分的碳纳米管材料的步骤，这样可以尽量的减少对于需要保留的碳纳米管材料的导电插塞的影响，例如，保证了形成的碳纳米管的形貌以及管壁曲率等，进而保证形成的碳纳米管材料的导电插塞的性能。
[0046]可选方案中，采用光刻胶形成所述材料层，并采用显影液浸泡所述材料层以剥离所述材料层以及位于材料层表面的催化剂层，由于所述材料层被显影液溶解去除，形成于所述材料层表面的催化剂层也相应的脱离材料层表面进而被去除，这样可以达到去除不需要的催化剂层的同时尽量减小对需要保留的催化剂层(形成于所述开口中的催化剂层)的影响的目的。
[0047]可选方案中，采用光刻胶形成所述材料层，并采用胶带剥离所述材料层以及位于材料层表面的催化剂层，胶带基本不会接触位于开口底部的催化剂层，而位于材料层表面的催化剂层将连同材料层一同被去除，所以能够在尽量不影响到形成于开口底部的催化剂层的同时，去除所述材料层以及位于材料层表面的催化剂层。
【附图说明】
[0048]图1至图8是本发明互连结构的形成方法一实施例中各个步骤的结构示意图。
【具体实施方式】
[0049]由于碳纳米管材料通常需要在催化剂上生长，现有技术在形成碳纳米管材料的导电插塞时，往往先在互连结构的层间介质层的表面以及开口中形成催化剂层，然后在所述催化剂层上生长碳纳米管材料的导电插塞。此时的碳纳米管材料的导电插塞不仅形成于层间介质层的开口中，还形成于层间介质层的表面，所以在这之后还需要去除其他部分的碳纳米管材料，而保留位于开口内的碳纳米管作为互连结构的导电插塞。
[0050]但是，在去除部分碳纳米管材料的过程中容易影响到需要保留的碳纳米管材料(也就是位于所述开口中的碳纳米管)。
[0051]例如，现有技术可能采用平坦化的方式去除位于层间介质层表面的碳纳米管。但是在平坦化的过程中，虽然平坦化将停止于开口中的碳纳米管的表面，但是这一部分碳纳米管的表面也很容易受到平坦化的影响，导致开口中的碳纳米管的形貌发生变化。
[0052]此外，由于现有技术中的平坦化方式一般为化学机械研磨(CMP)，在研磨过程中，研磨液(slurry)也很容易渗入所述层间介质层的开口中，对形成的碳纳米管造成影响。
[0053]所以，为了尽量避免前文所述现有技术中存在的问题，减少对形成的碳纳米管材料的导电插塞的影响，从而保证形成的导电插塞的质量，本发明提供一种互连结构的形成方法，在本实施例中，所述形成方法包括以下步骤:
[0054]提供衬底；在所述衬底上形成材料层；在所述