互連結構的形成方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體制造領域，具體涉及一種互連結構的形成方法。
【背景技術】
[0002]隨著電子元器件尺寸的不斷縮小和電路集成度的提高，現有技術中開始采用具有更低電阻率、抗電、遷移能力更強的銅作為導電結構的材料。但隨著特征尺寸的進一步減小，互連線所承載的電流密度越來越大，銅已經越來越難以滿足進一步提升互連線性能的需求。
[0003]與此同時，碳納米管(Carbon Nano Tubes, CNT)由于具有類似于石墨的管壁、納米級孔道、量子尺寸效應、高電流密度、高導熱性等良好的熱學及電學性能，逐漸成為人們研究的熱點，并成為互連結構材料的新選擇。
[0004]因此，如何較好地形成碳納米管以將其應用于半導體器件的互連結構中(例如形成碳納米管材料的導電插塞)，成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0005]本發明解決的問題是提供一種互連結構的形成方法，通過形成碳納米管材料的導電插塞來提高互連結構的性能。
[0006]為解決上述問題，本發明提供一種互連結構的形成方法，包括:
[0007]提供襯底；
[0008]在所述襯底上形成材料層；
[0009]在所述材料層中形成貫穿所述材料層的開口 ；
[0010]在所述材料層的表面以及所述開口的底部形成催化劑層；
[0011]去除所述材料層以及位于材料層表面的催化劑層，同時保留位于開口底部的催化劑層；
[0012]在剩余的催化劑層上形成碳納米管材料的導電插塞；
[0013]形成覆蓋所述導電插塞的層間介質層；
[0014]去除部分層間介質層，以露出碳納米管材料的導電插塞。
[0015]可選的，形成材料層的步驟包括:形成光刻膠、底部抗反射層或者無定形碳材料的材料層。
[0016]可選的，形成材料層的步驟包括:形成光刻膠材料的材料層；
[0017]去除所述材料層以及位于材料層表面的催化劑層的步驟包括:采用顯影液浸泡所述材料層，以剝離所述材料層以及位于材料層表面的催化劑層。
[0018]可選的，形成材料層的步驟包括:形成光刻膠材料的材料層；
[0019]去除所述材料層以及位于材料層表面的催化劑層的步驟包括:采用膠帶剝離所述材料層以及位于材料層表面的催化劑層。
[0020]可選的，在所述材料層中形成貫穿所述材料層的開口的步驟之后，形成催化劑層的步驟之前，還包括:
[0021]在所述材料層的表面以及所述開口的底部形成阻擋層，并在所述阻擋層表面形成接觸層；
[0022]形成催化劑層的步驟包括:在所述接觸層表面形成所述催化劑層。
[0023]可選的，形成阻擋層的步驟包括:形成鉭或者氮化鉭材料的阻擋層。
[0024]可選的，形成接觸層的步驟包括:形成氮化鈦材料的接觸層。
[0025]可選的，形成阻擋層的步驟包括:采用物理氣相沉積的方式形成所述阻擋層；
[0026]形成接觸層的步驟包括:采用物理氣相沉積的方式形成所述接觸層。
[0027]可選的，形成催化劑層的步驟包括:形成鈷材料的催化劑層。
[0028]可選的，形成催化劑層的步驟包括:采用激光燒蝕的方式形成所述催化劑層。
[0029]可選的，在形成催化劑層的步驟之后，去除所述材料層以及位于材料層表面的催化劑層的步驟之前，還包括:
[0030]對所述襯底以及催化劑層進行退火處理。
[0031]可選的，在剩余的催化劑層上形成碳納米管材料的導電插塞的步驟包括:
[0032]采用等離子體增強化學氣相沉積的方式形成所述碳納米管材料的導電插塞。
[0033]可選的，去除部分層間介質層，以露出碳納米管材料的導電插塞的步驟包括:
[0034]通過平坦化工藝去除部分層間介質層，使剩余的層間介質層與所述碳納米管材料的導電插塞的表面齊平。
[0035]可選的，形成層間介質層的步驟包括:形成k值小于3的層間介質層。
[0036]可選的，形成層間介質層的步驟包括:采用等離子體增強化學氣相沉積的方式形成所述層間介質層。
[0037]可選的，所述平坦化工藝為化學機械研磨。
[0038]可選的，提供襯底的步驟包括:在所述襯底中形成第一連接部件；
[0039]在在所述材料層中形成貫穿所述材料層的開口的步驟包括:
[0040]使所述開口位于所述第一連接部件的上方。
[0041]可選的，去除部分層間介質層，以露出碳納米管材料的導電插塞的步驟之后，還包括:
[0042]在剩余的層間介質層表面形成第二連接部件，并使所述第二連接部件位于所述碳納米管材料的導電插塞上方。
[0043]可選的，形成第二連接部件的步驟包括:形成銅材料的第二連接部件。
[0044]與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點:
[0045]在材料層中形成開口后，在材料層的表面以及所述開口的底部形成催化劑層，然后剝離所述材料層以及位于材料層表面的催化劑層。通過去除多余的催化劑層，以形成碳納米管材料的導電插塞。相對于現有技術，不需要在形成導電插塞后增加去除其他部分的碳納米管材料的步驟，這樣可以盡量的減少對于需要保留的碳納米管材料的導電插塞的影響，例如，保證了形成的碳納米管的形貌以及管壁曲率等，進而保證形成的碳納米管材料的導電插塞的性能。
[0046]可選方案中，采用光刻膠形成所述材料層，并采用顯影液浸泡所述材料層以剝離所述材料層以及位于材料層表面的催化劑層，由于所述材料層被顯影液溶解去除，形成于所述材料層表面的催化劑層也相應的脫離材料層表面進而被去除，這樣可以達到去除不需要的催化劑層的同時盡量減小對需要保留的催化劑層(形成于所述開口中的催化劑層)的影響的目的。
[0047]可選方案中，采用光刻膠形成所述材料層，并采用膠帶剝離所述材料層以及位于材料層表面的催化劑層，膠帶基本不會接觸位于開口底部的催化劑層，而位于材料層表面的催化劑層將連同材料層一同被去除，所以能夠在盡量不影響到形成于開口底部的催化劑層的同時，去除所述材料層以及位于材料層表面的催化劑層。
【附圖說明】
[0048]圖1至圖8是本發明互連結構的形成方法一實施例中各個步驟的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0049]由于碳納米管材料通常需要在催化劑上生長，現有技術在形成碳納米管材料的導電插塞時，往往先在互連結構的層間介質層的表面以及開口中形成催化劑層，然后在所述催化劑層上生長碳納米管材料的導電插塞。此時的碳納米管材料的導電插塞不僅形成于層間介質層的開口中，還形成于層間介質層的表面，所以在這之后還需要去除其他部分的碳納米管材料，而保留位于開口內的碳納米管作為互連結構的導電插塞。
[0050]但是，在去除部分碳納米管材料的過程中容易影響到需要保留的碳納米管材料(也就是位于所述開口中的碳納米管)。
[0051]例如，現有技術可能采用平坦化的方式去除位于層間介質層表面的碳納米管。但是在平坦化的過程中，雖然平坦化將停止于開口中的碳納米管的表面，但是這一部分碳納米管的表面也很容易受到平坦化的影響，導致開口中的碳納米管的形貌發生變化。
[0052]此外，由于現有技術中的平坦化方式一般為化學機械研磨(CMP)，在研磨過程中，研磨液(slurry)也很容易滲入所述層間介質層的開口中，對形成的碳納米管造成影響。
[0053]所以，為了盡量避免前文所述現有技術中存在的問題，減少對形成的碳納米管材料的導電插塞的影響，從而保證形成的導電插塞的質量，本發明提供一種互連結構的形成方法，在本實施例中，所述形成方法包括以下步驟:
[0054]提供襯底；在所述襯底上形成材料層；在所述