互连结构的形成方法_2

文档序号:9549440阅读:来源:国知局
材料层中形成贯穿所述材料层的开口 ;在所述材料层的表面以及所述开口的底部形成催化剂层;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;在剩余的催化剂层上形成碳纳米管材料的导电插塞;形成覆盖所述导电插塞的层间介质层;去除部分层间介质层,露出使剩余的碳纳米管材料的导电插塞露出。
[0055]通过上述步骤,能够仅形成导电插塞部分的碳纳米管材料,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,这样可以减少对于需要保留的碳纳米管材料的导电插塞的影响,进而保证形成的碳纳米管材料的导电插塞的性能。
[0056]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0057]参考图1,提供衬底。在本实施例中,所述衬底包括由前段工艺形成的源漏区(图中未画出)和栅极,在栅极上方还形成有层间介质层100,所述层间介质层100中形成有金属插塞50,所述金属插塞50为所述第一连接部件。
[0058]但是需要说明的是,上述结构仅为本实施例起示意作用,本发明对于上述衬底具体的结构并不做限定。
[0059]具体的,所述金属插塞50可以采用铜或者钨作为材料,但是同样的,本发明对此不作任何限定。
[0060]具体的,在本实施例中,所述金属插塞50与所述层间介质层100之间还形成有用于防止金属插塞50中的金属扩散的阻挡层51。
[0061]在本实施例中,所述阻挡层51可以采用氮化钽或者钽作为材料,但是基于与上述相同的理由,本发明对于是否必须形成所述阻挡层51以及阻挡层51的材料不做任何的限定。
[0062]继续参考图1,所述衬底上形成有材料层80。去除部分材料层80以在材料层80中形成贯穿所述材料层80的开口 81。所述开口 81的尺寸用于定义后续形成的碳纳米管材料的导电插塞的尺寸。
[0063]同时,使所述开口 81位于所述金属插塞50 (第一连接部件)的上方,从而使金属插塞50从所述开口 81中露出,以便于在后续步骤中形成的碳纳米管材料的导电插塞与所述金属插塞50接触并实现电连接。
[0064]在本实施例中,所述材料层80可以采用光刻胶作为材料。这是因为光刻胶比较容易在后续步骤中被去除,例如,可以采用剥离工艺(lift-off process)去除光刻胶,剥离过程对需要保留部分的催化剂层的影响较小。
[0065]相应的,可以采用旋涂(coating)的方式形成所述光刻胶材料的材料层80。
[0066]但是需要说明的是,此处旨在采用形成易于被去除的材料来形成所述材料层80,所以对于是否必须采用光刻胶来形成所述材料层80并不作限定,其它比较容易被剥离的材料,例如底部抗反射层(Bottom Antireflective Coating, BARC)或者无定形碳也可以用于形成所述材料层80。同理,本发明对于形成所述材料层80的方式也不做限定。
[0067]由于本实施例衬底中已经形成有层间介质层100,所以在本实施例中,所述材料层80与所述层间介质层100之间还形成有用于将层间介质层100以及材料层80隔开的隔离层110,相应的,所述开口 81也将所述隔离层110打开,以露出下方的金属插塞50。
[0068]具体的,本实施例可以采用掺氮的碳化娃层(nitrogen-doped siliconcarbide, NDC)作为所述隔离层110的材料,但是,形成隔离层110为现有技术,本发明对隔离层110的材料不做赘述,同时也不作任何限定。
[0069]继续参考图2,在本实施例中,还在所述开口 81以及所述材料层80的表面上依次形成阻挡层210以及接触层220。
[0070]由于本实施例中的衬底中形成有金属插塞50,所述阻挡层210用于防止金属插塞50中的金属扩散;具体地,所述阻挡层210可以采用钽(Ta)或者氮化钽(TaN)作为材料。
[0071]可以采用物理气相沉积(Physical Vapor Deposit1n, PVD)的方式形成所述阻挡层210,例如溅射沉积,但是本发明对于如何形成所述阻挡层210并不做限定。
[0072]所述接触层220用于减小后续形成的碳纳米管材料的导电插塞与金属插塞50之间的接触电阻。在本实施例中,所述接触层220可以采用氮化钛作为材料,但是同样的,本发明对此并不做限定。
[0073]具体的,所述接触层220可以采用与形成阻挡层210相同的方式,也就是采用物理气相沉积的方式形成。
[0074]参考图3,在所述接触层220表面以及所述开口 81的底部形成催化剂层230。所述催化剂层230用于作为后续步骤中形成的碳纳米管材料的生长基础。在本实施例中所述催化剂层230由细小的纳米颗粒组成。
[0075]具体的,本实施例中的催化剂层230可以是钴(Co)材料的,但是本发明对上述催化剂层230的具体材料并不限定,所述催化剂层230还可以采用例如钴铝(CoAl)等其他材料形成所述催化剂层230。
[0076]在本实施例中,所述钴材料的催化剂层230可以通过激光烧蚀(laser ablat1n)的方式形成于所述接触层220表面以及开口 81的底部。这种方式能够形成较为均匀的钴颗粒层,并且,当所述开口 81的尺寸较小时,这种方法也能够较好的将钴颗粒形成在所述开口 81底部。
[0077]需要说明的是,本发明对于具体采用何种方式形成所述催化剂层230并不限定,在实际操作过程中,应当根据催化剂层的具体材料等因素选择形成方法。
[0078]此外,在本实施例中,在形成所述催化剂层230后,还对形成的催化剂层230进行退火处理。退火过程中的高温可以使催化剂层230中的颗粒(例如本实施例中的钴颗粒)进一步固化、附着在所述衬底(在本实施例中为接触层220)上,这有利于增加催化剂层230与衬底之间的附着程度,使形成的催化剂颗粒不容易脱落。
[0079]参考图4,去除所述材料层80以及位于材料层80表面的催化剂层230,同时保留位于开口 81底部的催化剂层230。
[0080]由于本实施例中的材料层80采用光刻胶形成,本实施例可以采用剥离工艺(lift-off process)来去除所述光刻胶。
[0081]具体的,本实施例可以采用显影液浸泡所述材料层80,以剥离所述材料层80以及位于材料层80表面的催化剂层230。这是因为,光刻胶在显影液的浸泡下被溶解,形成于所述光刻胶表面的催化剂层230也随之被去除。同时,位于开口 81底部的催化剂层230则基本不会受到影响。
[0082]但是需要说明的是,以上为本实施例所采用的用于去除材料层80的一个例子。在本发明的其他实施例中,还可以采用其他可以用于去除所述材料层80,同时又对开口 81底部的催化剂层230影响较小的方式,例如,还可以采用胶带剥离的方式去除所述材料层80,胶带虽然只接触到材料层80表面的催化剂层230,但是材料层80可以连同这一部分催化剂层230 —同被撕除,而位于开口 81底部的催化剂层230则基本不会接触到胶带,因而基本不会受到影响。
[0083]参考图5,在剩余的催化剂层230上形成碳纳米管材料的导电插塞300。所述碳纳米管材料以所述催化剂层230为生长起点,沿垂直于衬底表面的方向向上生长,进而形成所述碳纳米管材料的导电插塞300。
[0084]由于剩余的催化剂层230仅仅位于之前步骤形成的开口 81中,而所述开口 81的尺寸定义了所述需要形成的导电插塞的尺寸,所以,以所述剩余的催化剂层230为生长基础形成的碳纳米管的尺寸便是本发明需要中形成的导电插塞300沿平行衬底方向的尺寸。也就是说,在形成导电插塞300之后,不需要像现有技术那样去除不需要的碳纳米管材料,这样可以尽量保证形成的碳纳米管材料不受到影响(例如,碳纳米管材料的形貌和管
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