互连结构的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种互连结构的形成方法。
【背景技术】
[0002]随着电子元器件尺寸的不断缩小和电路集成度的提高，现有技术中开始采用具有更低电阻率、抗电、迁移能力更强的铜作为导电结构的材料。但随着特征尺寸的进一步减小，互连线所承载的电流密度越来越大，铜已经越来越难以满足进一步提升互连线性能的需求。
[0003]与此同时,碳纳米管(Carbon Nano Tubes, CNT)由于具有类似于石墨的管壁、纳米级孔道、量子尺寸效应、高电流密度、高导热性等良好的热学或电学性能，逐渐成为人们研究的热点，并成为互连结构材料的新选择。。
[0004]因此，如何较好地形成碳纳米管以将其应用于半导体器件的互连结构中(例如形成碳纳米管材料的导电插塞)，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题是提供一种互连结构的形成方法，通过采用碳纳米管插塞提高互连结构的性能。
[0006]为解决上述问题，本发明提供一种互连结构的形成方法，包括:
[0007]提供衬底；
[0008]在所述衬底上形成催化剂层；
[0009]在所述催化剂层上形成牺牲层；
[0010]沿垂直于衬底表面的方向去除部分牺牲层以及部分催化剂层，以形成由剩余催化剂层以及剩余牺牲层构成的伪插塞结构；
[0011]在伪插塞结构之间的衬底上形成层间介质层；
[0012]去除剩余牺牲层，以在层间介质层中形成露出所述剩余催化剂层的开口 ；
[0013]在所述开口中剩余催化剂层上形成碳纳米管插塞。
[0014]可选的，提供衬底的步骤之后，形成催化剂层的步骤之前，所述形成方法还包括:
[0015]在所述衬底上形成阻挡层；
[0016]在所述阻挡层上形成接触层；
[0017]形成催化剂层的步骤包括:在所述接触层上形成所述催化剂层。
[0018]可选的，形成接触层的步骤包括，形成氮化钛材料的接触层。
[0019]可选的，形成阻挡层的步骤包括，形成氮化钽或者钽材料的阻挡层。
[0020]可选的，形成催化剂层的步骤包括:形成钴或者钴铝材料的催化剂层。
[0021]可选的，形成催化剂层的步骤包括:采用物理气相沉积的方式形成所述催化剂层。
[0022]可选的，形成牺牲层的步骤包括，采用底部抗反射层作为所述牺牲层。
[0023]可选的，所述底部抗反射层的材料为无定形碳。
[0024]可选的，形成层间介质层的步骤包括:
[0025]在伪插塞结构之间的衬底上形成K值小于3的层间介质材料层；
[0026]去除部分层间介质材料层，使剩余的层间介质材料层与所述伪插塞结构相齐平，以形成所述层间介质层。
[0027]可选的，形成伪插塞结构的步骤之后，形成层间介质层的步骤之前，所述形成方法还包括:
[0028]在伪插塞结构的表面、侧壁以及伪插塞结构露出的衬底上覆盖分隔层；
[0029]形成层间介质层的步骤包括:
[0030]在覆盖有分隔层的伪插塞结构之间沉积层间介质材料层；
[0031]去除伪插塞结构上的部分层间介质材料层和部分分隔层，使剩余的层间介质材料层与所述伪插塞结构相齐平，以形成所述层间介质层。
[0032]可选的，覆盖分隔层的步骤包括，形成氧化物或者氮化物的分隔层。
[0033]可选的，去除部分层间介质材料层以及部分分隔层的步骤包括，采用化学机械研磨或者回刻的方式去除部分层间介质材料层以及部分分隔层。
[0034]可选的，形成碳纳米管插塞的步骤包括:采用化学气相沉积的方式在所述开口中形成所述碳纳米管插塞。
[0035]可选的，采用化学气相沉积的方式在所述开口中形成所述碳纳米管插塞的步骤包括:使所述化学气相沉积的温度不超过400摄氏度。
[0036]可选的，形成碳纳米管插塞的步骤包括:
[0037]形成碳纳米管；
[0038]去除部分碳纳米管，使剩余碳纳米管与所述层间介质层的表面相齐平，以形成所述碳纳米管插塞。
[0039]可选的，去除部分碳纳米管的步骤包括，采用化学机械研磨或者回刻的方式，去除所述的部分碳纳米管插塞。
[0040]可选的，提供衬底的步骤包括:所述衬底中形成有待连接部件；
[0041]形成由剩余催化剂层以及剩余牺牲层构成的伪插塞结构的步骤包括:使所述伪插塞结构位于所述待连接部件上。
[0042]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0043]先在衬底上形成催化剂层，由于所述催化剂层形成的面积比较大，这样形成的催化剂层比较均匀地分布在衬底上，催化剂的分布比较均匀，且厚度均一、平整度好；这样作为碳纳米管生长基础的催化剂层有利于后续步骤中生长出比较规整、管壁形貌较好、杂质较少的碳纳米管插塞，进而有利于提高碳纳米管自身电流承载密度、导电率等特性，进而优化互连结构的性能。
[0044]此外，在形成催化剂层之后，通过在催化剂层上形成牺牲层并沿垂直于衬底的方向去除部分牺牲层以及位于所述被去除的牺牲层下表面所对应的催化剂层，剩余的牺牲层可以定义后续形成的碳纳米管插塞的尺寸，提高了对后续形成的碳纳米管插塞的可控性，从而提高碳纳米管插塞的形成质量，优化互连结构的性能。
【附图说明】
[0045]图1至图12是本发明互连结构的形成方法一实施例中各个步骤的结构示意图。
【具体实施方式】
[0046]在现有技术中，碳纳米管材料的导电插塞性能可能不够理想，其原因在于，现有的形成碳纳米管材料的导电插塞的一般步骤为:在衬底上形成层间介质层；在层间介质层中形成开口 ；在开口底部形成催化剂层，然后再在形成的催化剂层上形成碳纳米管插塞。
[0047]然而，随着半导体器件的尺寸逐渐减小，所述的开口的尺寸也相应的变小，这会导致催化剂材料难以进入到开口底部，进而在一定程度上影响开口中形成催化剂层的质量，也就是说，形成的催化剂材料的分布可能变得不够均匀或者厚度不均匀。形成的催化剂层质量不好会在一定程度上影响形成的碳纳米管插塞(例如碳纳米管的分布、管壁曲率等)，进而影响了碳纳米管材料的导电插塞的性能。
[0048]因此，本发明提供一种互连结构的形成方法，包括以下步骤:提供衬底；在所述衬底上形成催化剂层；在所述催化剂层上形成牺牲层；沿垂直于衬底表面的方向去除部分牺牲层以及部分催化剂层，以形成由剩余催化剂层以及剩余牺牲层构成的伪插塞结构；在伪插塞结构之间的衬底上形成层间介质层；去除剩余牺牲层，以在层间介质层中形成露出所述剩余催化剂层的开口 ；在所述开口中剩余催化剂层上形成碳纳米管插塞，
[0049]通过上述步骤，先衬底表面形成催化剂层，相对于现有技术中在开口中形成催化剂层，本发明形成的催化剂层能够比较均匀地分布在衬底上，催化剂层的厚度均一、平整度好，有利于后续步骤中生长出比较规整、管壁形貌较好、杂质较少的碳纳米管插塞，进而提高碳纳米管自身电流承载密度、导电率等特性，优化互连结构的性能；此外，牺牲层可以用于定义后续形成的碳纳米管插塞的尺寸，提高了对后续形成的碳纳米管插塞的可控性；然后通过在露出的衬底表面形成层间介质层，来去除剩余的牺牲层以形成暴露出剩余的催化剂层的开口，然后在暴露出的催化剂层上形成上述的较为理想的碳纳米管插塞。
[0050]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作详细的说明。
[0051]参考图1至图12，为本发明互连结构的形成方法一实施例中各个步骤的结构示意图。
[0052]首先参考图1，提供衬底(图中未示出)；在本实施例中，在所述衬底上已经形成有层间介质层100以及金属插塞(via) 50。所述金属插塞50为待连接部件，用于与后续形成碳纳米管插塞之间实现电连接。
[0053]具体地，所述层间介质层100以及金属插塞50可以采用现