[发明专利]用于高性能互连的结构和方法

权利要求书

1.一种集成电路(IC)结构，包括：

衬底，具有形成在其中的IC器件；

第一电介质材料层，被设置在所述衬底上并具有形成在其中的第一沟槽；以及

第一合成互连部件，被设置在所述第一沟槽中并且与所述IC器件电连接，其中，所述第一合成互连部件包括：

第一阻挡层，被设置在所述第一沟槽的侧壁上；

第一金属层，被设置在所述第一阻挡层上；以及

第一石墨烯层，被设置在所述金属层上。

2.根据权利要求1所述的IC结构，其中，所述第一合成互连部件还包括：

第二金属层，被设置在所述第一石墨烯层上；以及

第二石墨烯层，被设置在所述第二金属层上，并且

其中

所述第一金属层具有第一厚度；以及

所述第二金属层具有小于所述第一厚度的第二厚度。

3.根据权利要求1所述的IC结构，其中

所述衬底包括半导体衬底；

所述第一电介质材料层包含氧化硅和低k电介质材料中的至少一种；以及

所述第一金属层包含铜和钨中的一种，或者

还包括：蚀刻停止层，被夹置在所述衬底和所述电介质层之间。

4.根据权利要求1所述的IC结构，还包括：

第二电介质材料层，被夹置在所述第一电介质材料层和所述衬底之间，具有形成在所述第二电介质材料层中的第二沟槽；以及

第二合成互连部件，形成在所述第二沟槽中并与所述第一合成互连部件相接触，其中，所述第二合成互连部件包括：

第二阻挡层，被设置在所述第二沟槽的侧壁上；

至少一个碳纳米管，被设置在所述第二沟槽中；以及

金属材料，被填充在所述第二沟槽中并被所述第二阻挡层围绕，使得所述至少一个碳纳米管嵌入在所述金属材料中，并且

其中，

所述第一互连部件是金属线；

所述第二合成互连部件是通孔和接触件中的一种；以及

所述第一合成互连部件通过所述第二互连部件连接至所述IC器件，并且

其中，所述第二合成互连部件接触所述IC器件的自对准多晶硅化物部件。

5.根据权利要求1所述的IC结构，其中，所述第一阻挡层包含石墨烯，并且

其中

所述第一阻挡层包括所述第一沟槽的侧壁上的氮化钛(TiN)层和所述TiN层上的钌(Ru)层；以及

所述第一石墨烯层被夹置在所述Ru层和所述第一金属层之间。

6.一种集成电路(IC)结构，包括：

半导体衬底，具有形成在其中的IC器件；

第一电介质材料层，被设置在所述衬底上并具有形成在其中的沟槽；以及

第一合成互连部件，被设置在所述沟槽中并且与所述IC器件电连接，其中，所述第一合成互连部件包括：

第一阻挡层，被设置在所述沟槽的侧壁上；

至少一个碳纳米管，被设置在所述沟槽中，并且基本上沿着所述沟槽的深度方向定向；以及

铜材料，被填充在所述沟槽中并通过所述阻挡层与所述第一电介质材料隔离，使得所述至少一个碳纳米管嵌入在所述铜材料中。

7.根据权利要求6所述的IC结构，还包括：

第二电介质材料层，被设置在所述第一电介质材料层上；以及

第二合成互连部件，嵌入在所述第二电介质材料层中并与所述第一合成互连部件相接触，其中，所述第二合成互连部件包括：

多个金属层，包括接近所述第二电介质材料层的第一金属层；以及

多个石墨烯层，每一个所述石墨烯层都被夹置在两个相邻的金属层之间，并且

其中，所述第二合成互连部件还包括：第二阻挡层，被夹置在所述第二电介质材料层和所述第一金属层之间。

8.一种方法，包括：

在衬底上形成第一电介质材料层，所述衬底具有形成在其中的集成电路(IC)器件；

蚀刻所述第一电介质材料层以形成与所述IC器件的器件部件对准的第一沟槽；

在所述第一沟槽中形成阻挡层；

在所述第一沟槽中形成第一金属层，所述第一金属层与所述阻挡层相邻；以及

在所述第一沟槽中形成第一石墨烯层，所述第一石墨烯层与所述第一金属层相邻。