[发明专利]一种铜互连层及铜互连层大马士革工艺方法

权利要求书

1.一种铜互连层大马士革工艺方法，其特征在于，包括：

在衬底上形成介质层；

在所述介质层中形成通孔及沟槽；

在所述通孔的侧壁及底部以及所述沟槽的侧壁和底部形成阻挡层，所述阻挡层包含金属晶体粘附层或者包含石墨烯层；

在所述通孔及沟槽中填充铜，形成铜互连层。

2.根据权利要求1所述的铜互连层大马士革工艺方法，其特征在于，当所述阻挡层包含金属晶体粘附层时，在所述通孔的侧壁及底部以及所述沟槽的侧壁和底部形成阻挡层还包括以下步骤：

在所述通孔的侧壁及底部以及所述沟槽的侧壁和底部形成金属和/或金属化合物作为第一阻挡层；

在所述通孔的侧壁以及所述沟槽的侧壁上的所述第一阻挡层上方通过物理气相沉积形成金属晶体粘附层。

3.根据权利要求1所述的铜互连层大马士革工艺方法，其特征在于，当所述阻挡层包含金属晶体粘附层时，在所述通孔的侧壁及底部以及所述沟槽的侧壁和底部形成阻挡层还包括以下步骤：

在所述通孔的侧壁及底部以及所述沟槽的侧壁和底部形成金属和/或金属化合物作为第一阻挡层；

在所述通孔的侧壁以及所述沟槽的侧壁上的所述第一阻挡层上方通过化学气相沉积形成无定型金属衬垫层；

在所述无定型金属衬垫层上方通过物理气相沉积形成金属晶体粘附层。

4.根据权利要求2或3所述的铜互连层大马士革工艺方法，其特征在于，所述金属晶体粘附层为晶体Co层或者晶体Ru层或者晶体Os层。

5.根据权利要求3所述的铜互连层大马士革工艺方法，其特征在于，所述无定型金属衬垫层为无定型Co层或者无定型Ru层或者无定型Os层。

6.根据权利要求3所述的铜互连层大马士革工艺方法，其特征在于，所述无定型金属衬垫层的厚度介于1nm～3nm，所述金属晶体粘附层的厚度介于1nm～2nm。

7.根据权利要求1所述的铜互连层大马士革工艺方法，其特征在于，所述金属晶体粘附层的厚度介于1nm～5nm。

8.根据权利要求1所述的铜互连层大马士革工艺方法，其特征在于，所述金属晶体粘附层中的金属晶体具有六方密排结构或者面心立方结构。

9.根据权利要求1所述的铜互连层大马士革工艺方法，其特征在于，当所述阻挡层包含石墨烯层时，在所述通孔的侧壁及底部以及所述沟槽的侧壁和底部形成阻挡层还包括以下步骤：

在所述通孔的侧壁及底部以及所述沟槽的侧壁和底部经化学气相沉积形成无定型碳，在所述无定型碳和所述介质层的界面处形成石墨烯层，所述阻挡层为无定型碳/石墨烯复合层。

10.根据权利要求1所述的铜互连层大马士革工艺方法，其特征在于，当所述阻挡层包含石墨烯层时，在所述通孔的侧壁及底部以及所述沟槽的侧壁和底部形成阻挡层还包括以下步骤：

在所述通孔的侧壁及底部以及所述沟槽的侧壁和底部经化学气相沉积形成无定型碳层，在所述无定型碳和所述介质层的界面处形成石墨烯层，所述阻挡层为无定型碳/石墨烯复合层；

在所述通孔的侧壁以及所述沟槽的侧壁上的所述无定型碳/石墨烯复合层上方沉积金属和/或金属化合物作为第一阻挡层。

11.根据权利要求9或10所述的铜互连层大马士革工艺方法，其特征在于，化学气相沉积的温度介于300℃～400℃。

12.根据权利要求9或10所述的铜互连层大马士革工艺方法，其特征在于，所述石墨烯层的厚度小于1nm。

13.根据权利要求2或3或10所述的铜互连层大马士革工艺方法，其特征在于，所述第一阻挡层为TaN层或者TaN/Ta叠层。