[发明专利]一种互连结构及其制作方法

权利要求书

1.一种互连结构，包括衬底上的互连介质，其特征在于：所述互连介质自下而上包括第一互连介质层和第二互连介质层，还包括贯穿第一互连介质层和第二互连介质层的多个接触孔或通孔，在所述接触孔或通孔内形成碳纳米管，所述第二互连介质层上有用于连接碳纳米管的石墨烯互连线，所述第一互连介质层和碳纳米管之间包括空腔，所述空腔顶部为第二互连介质，所述空腔底部为衬底。

2.根据权利要求1所述的互连结构，其特征在于：所述石墨烯互连线为单层或多层。

3.一种互连结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

在衬底上沉积第一互连介质层；

刻蚀第一互连介质层形成多个支撑柱；

在衬底上沉积牺牲层，研磨牺牲层使牺牲层表面与支撑柱表面平齐；

在上述结构表面沉积第二互连介质层；

在对应于相邻支撑柱之间的位置刻蚀第二互连介质层和牺牲层形成多个接触孔或通孔；

去除第二互连介质层和衬底之间的牺牲层；

在上述结构表面沉积金属接触层和碳纳米管催化剂，在碳纳米管催化剂上自下而上生长形成碳纳米管，在支撑柱和碳纳米管之间形成密闭空腔；

去除第二互连介质层上的碳纳米管和金属接触层；

在上述结构表面生长石墨烯薄膜，刻蚀石墨烯薄膜形成石墨烯纳米带，形成互连线。

4.根据权利要求3所述的互连结构的制作方法，其特征在于：所述在衬底上沉积第一互连介质层还包括在衬底上沉积绝缘层。

5.根据权利要求3所述的互连结构的制作方法，其特征在于：所述牺牲层材料为硅或聚酰胺。

6.根据权利要求5所述的互连结构的制作方法，其特征在于：所述牺牲层的材料为硅，采用XeF₂去除。

7.根据权利要求3所述的互连结构的制作方法，其特征在于：所述金属接触层和碳纳米管催化剂采用PVD、CVD、PLD或ALD方式沉积。

8.根据权利要求7所述的互连结构的制作方法，其特征在于：所述金属接触层材料为Ta、TaN、Ti或TiN，所述碳纳米管催化剂的材料为Co、Ni、Pt或Ru。

9.根据权利要求3所述的互连结构的制作方法，其特征在于，所述在上述结构表面生长石墨烯薄膜为CVD直接沉积或通过物理转移方法形成。

10.根据权利要求9所述的互连结构的制作方法，其特征在于：所述采用CVD直接沉积石墨烯薄膜工艺中，其方法采用PECVD、微波等离子体CVD、表面波等离子体CVD、LPCVD或APCVD，其工艺温度为300C～1200C。

11.根据权利要求9所述的互连结构的制作方法，其特征在于，所述在上述结构表面通过物理转移方法形成石墨烯薄膜包括以下步骤：

在一体金属衬底上形成石墨烯薄膜；

在石墨烯薄膜上形成有机玻璃；

去除体金属衬底；

将有机玻璃支撑的石墨烯薄膜贴在第二互连介质层上；

去除有机玻璃。

12.根据权利要求11所述的互连结构的制作方法，其特征在于：所述在一体金属衬底上形成石墨烯薄膜采用化学气相沉积或离子注入。

13.根据权利要求11所述的互连结构的制作方法，其特征在于：所述体金属衬底包括源衬底、源衬底上依次沉积的二氧化硅和金属催化剂。

14.根据权利要求3所述的互连结构的制作方法，其特征在于：所述石墨烯纳米带为单层或多层。

15.根据权利要求3所述的互连结构的制作方法，其特征在于：所述石墨烯纳米带的电阻率通过掺杂或离子注入来调节。

16.根据权利要求3所述的互连结构的制作方法，其特征在于：所述去除第二互连介质层上的碳纳米管和金属接触层采用化学机械研磨。

17.根据权利要求16所述的互连结构的制作方法，其特征在于：所述采用化学机械研磨去除第二互连介质层上的碳纳米管和金属接触层的步骤还包括在接触孔或通孔区域的碳纳米管上沉积或旋涂互连介质层。