專利名稱：石墨烯導(dǎo)電插塞及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及石墨烯導(dǎo)電插塞及其形成方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體エ藝中，通常需要利用導(dǎo)電插塞將上下兩層導(dǎo)電層進行電連接。目前使用的導(dǎo)電插塞多采用鈦、鎢等填充通孔以形成導(dǎo)電插塞。所述利用鈦、鎢等金屬填充通孔形成的導(dǎo)電插塞不僅導(dǎo)電性相對較差，而且隨著半導(dǎo)體元件高度集成化的發(fā)展，通孔的臨界尺寸不斷減小，深度變深，通孔的深寬比不斷加大，利用所述金屬沉積來填充通孔形成導(dǎo)電插塞可能會因為階梯覆蓋能力不佳而造成孔洞的產(chǎn)生，這不僅會造成導(dǎo)電插塞阻值的增カロ，當(dāng)孔洞過大時還會發(fā)生導(dǎo)電插塞斷路的情況，嚴(yán)重影響導(dǎo)電插塞的電學(xué)性能。 專利號為US7741722B2的美國專利文獻公開了ー種能較好的填充大深寬比的通孔以形成導(dǎo)電插塞的方法，但由于仍采用利用金屬填充通孔的方法，還是可能會在導(dǎo)電插塞內(nèi)形成孔洞，且導(dǎo)電插塞導(dǎo)電性相對較差的問題仍得不到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供ー種石墨烯(Graphene)導(dǎo)電插塞及其形成方法，利用石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性能，來解決目前導(dǎo)電插塞導(dǎo)電性相對較差的問題，同時所述石墨烯導(dǎo)電插塞采用自對準(zhǔn)エ藝形成，不需要對通孔進行金屬填充，從而不會在導(dǎo)電插塞中形成孔洞，不會影響導(dǎo)電插塞的電學(xué)性能。為解決上述問題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了ー種石墨烯導(dǎo)電插塞，包括目標(biāo)襯底，位于所述目標(biāo)襯底表面的介質(zhì)層，還包括位于所述目標(biāo)襯底表面且貫穿所述介質(zhì)層的輔助金屬柱，所述輔助金屬柱側(cè)壁形成有隔離所述介質(zhì)層的石墨烯薄膜?？蛇x的，所述輔助金屬柱的材料為鈷、鉬、銥、釕、鎳其中的ー種?？蛇x的，所述石墨烯薄膜的厚度為3.35A至33.5A。本發(fā)明技術(shù)方案還提供了ー種石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法，包括提供第一襯底，在所述第一襯底表面形成隔離層，在所述隔離層表面形成第一金屬層；刻蝕部分所述第一金屬層直到暴露出隔離層，形成輔助金屬柱；在所述輔助金屬柱表面形成石墨烯薄膜；在所述隔離層表面形成固定層，所述固定層覆蓋表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱；除去所述隔離層，將所述表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱和固定層與第一襯底分離；提供目標(biāo)襯底，將暴露出所述輔助金屬柱的固定層的表面與目標(biāo)襯底的表面粘附，然后除去所述固定層，暴露出所述目標(biāo)襯底和所述表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱；；在所述目標(biāo)襯底表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱，對所述介質(zhì)層進行平坦化直至暴露出輔助金屬柱，形成石墨烯導(dǎo)電插塞。可選的，形成所述輔助金屬柱的方法包括在所述第一金屬層表面形成底部抗反射層，在所述底部抗反射層表面形成聚苯こ烯與4-こ烯基吡啶嵌段共聚物層，所述聚苯こ烯與4-こ烯基吡啶嵌段共聚物層包括聚4-こ烯基吡啶和聚苯こ烯，所述聚4-こ烯基吡啶與輔助金屬柱位置對應(yīng)；在所述聚4-乙烯基吡啶表面形成氧化硅層；以所述氧化硅層為掩膜對聚苯乙烯、底部抗反射層、第一金屬層進行干法刻蝕，直到暴露出隔離層，形成輔助金屬柱?？蛇x的，形成所述石墨烯薄膜的方法為CVD工藝?？蛇x的，形成所述石墨烯薄膜的具體工藝為在反應(yīng)溫度范圍為900°C至1000°C、氣壓為常壓的反應(yīng)容器中，在輔助金屬柱表面通H2和CH4的混合氣體。可選的，所述形成的石墨烯薄膜的厚度范圍為3.35A至33.5人?？蛇x的，還包括，在所述輔助金屬柱表面形成石墨烯薄膜前，對所述輔助金屬柱進行退火處理?？蛇x的，所述隔離層為氮化硅層、氧化硅層、氮氧化硅層其中的一層或其中的幾層 形成的多層疊加結(jié)構(gòu)?？蛇x的，所述第一金屬層的材料為鈷、鉬、銥、釕、鎳其中的一種。可選的,所述第一襯底包括娃襯底和位于所述娃襯底表面的第二金屬層?？蛇x的，所述固定層的材料為有機玻璃?？蛇x的，所述除去隔離層的方法為濕法腐蝕工藝?？蛇x的，將固定層的暴露出輔助金屬柱的表面與目標(biāo)襯底的表面粘附的方法包括將所述表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱和固定層放置到目標(biāo)襯底表面后，對所述目標(biāo)襯底進行退火處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點在所述輔助金屬柱和介質(zhì)層之間形成有石墨烯薄膜，由于石墨烯具有非常優(yōu)異的導(dǎo)電性，利用連通上下兩層導(dǎo)電層的石墨烯薄膜來連通上下兩層導(dǎo)電層可降低導(dǎo)電插塞的電阻，且所述石墨烯薄膜作為阻擋層可防止輔助金屬柱的側(cè)壁與介質(zhì)層發(fā)生反應(yīng)。所述石墨烯導(dǎo)電插塞是利用自對準(zhǔn)工藝形成，所述輔助金屬柱是由金屬層刻蝕而成的，形成的導(dǎo)電插塞內(nèi)不會形成有孔洞，從而不會影響導(dǎo)電插塞的電學(xué)性能。


圖I是本發(fā)明一實施例的石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法的流程示意圖；圖2至圖11為本發(fā)明一實施例的石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式由于現(xiàn)有技術(shù)中的導(dǎo)電插塞導(dǎo)電性相對較差，且所述導(dǎo)電插塞是通過金屬填充通孔形成，在填充過程中可能會因為沉積的金屬的階梯覆蓋能力不佳而造成孔洞的產(chǎn)生，所述孔洞不僅會造成導(dǎo)電插塞阻值的增加，當(dāng)孔洞過大時還會發(fā)生斷路的情況，嚴(yán)重影響導(dǎo)電插塞的電學(xué)性能，因此，發(fā)明人經(jīng)過研究提出了一種石墨烯導(dǎo)電插塞及其形成方法，即先刻蝕金屬層形成輔助金屬柱，在所述輔助金屬柱的表面形成石墨烯薄膜，然后將所述表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱固定在目標(biāo)襯底表面，在所述輔助金屬柱和目標(biāo)襯底表面形成介質(zhì)層，對所述介質(zhì)層進行拋光形成石墨烯導(dǎo)電插塞。由于石墨烯具有非常優(yōu)異的導(dǎo)電性，利用石墨烯薄膜來連通上下兩層導(dǎo)電層可降低導(dǎo)電插塞的電阻，并且所述輔助金屬柱是由金屬層刻蝕而成的，形成的導(dǎo)電插塞內(nèi)不會孔洞，從而不會影響半導(dǎo)體器件的性能。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。本發(fā)明實施方式首先提供了ー種石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法，具體請參考圖1，為本發(fā)明實施方式的石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法的流程示意圖，包括步驟步驟S101，提供第一襯底，在所述第一襯底表面形成隔離層，在所述隔離層表面形成第一金屬層；步驟S102，刻蝕部分所述第一金屬層直到暴露出隔離層，形成輔助金屬柱；步驟S103，在所述輔 助金屬柱表面形成石墨烯薄膜；步驟S104，在所述隔離層表面形成固定層，所述固定層覆蓋表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱；步驟S105，除去所述隔離層，將所述表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱和固定層與第一襯底分離；步驟S106，提供目標(biāo)襯底，將暴露出所述輔助金屬柱的固定層的表面與目標(biāo)襯底的表面粘附，然后除去所述固定層，暴露出所述目標(biāo)襯底和所述表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱；步驟S107，在所述目標(biāo)襯底表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱，對所述介質(zhì)層進行平坦化直至暴露出輔助金屬柱，形成石墨烯導(dǎo)電插塞。圖2至圖11為本發(fā)明實施方式的石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。請參考圖2，提供第一襯底100，在所述第一襯底100表面形成隔離層300，在所述隔離層300表面形成第一金屬層400。所述第一襯底100為硅襯底、鍺襯底、GaAs襯底、GaN襯底、絕緣體上硅襯底或者表面形成有氧化娃層、金屬層、有機玻璃層的襯底其中的ー種。所述隔離層300用來隔離第一襯底100和第一金屬層400,在后續(xù)エ藝中，只要利用濕法刻蝕除去隔離層300就能順利地將第一襯底100和第一金屬層400分離。所述隔離層300表面是平整光滑的，使得后續(xù)形成的固定層和輔助金屬層的下表面也是光滑平整的，所述下表面光滑平整的固定層和輔助金屬柱與上表面光滑平整的目標(biāo)襯底一接觸就能因為范德華カ而粘附在一起，不需要額外的粘附劑。所述隔離層300為氮化硅層、氧化硅層、氮氧化硅層其中的一層或其中的幾層形成的多層疊加結(jié)構(gòu)。所述第一金屬層的材料為鈷、鉬、銥、釕、鎳其中的ー種。所述第一金屬層的厚度取決于待形成的導(dǎo)電插塞的高度，所述第一金屬層的厚度等于或略大于待形成的導(dǎo)電插塞的高度。在本實施例中，所述第一襯底100包括硅襯底110和位于硅襯底110表面的第二金屬層120，所述隔離層300為氮化硅層，所述第二金屬層120為鎳金屬層。由于在后續(xù)エ藝中需要利用濕法刻蝕エ藝將與整塊晶圓大小相同的隔離層除去，所述隔離層從晶圓的四周向晶圓的中間進行刻蝕，耗費的時間較長，而金屬層與隔離層相比更容易被濕法刻蝕掉，先將第二金屬層刻蝕棹，使得輔助金屬柱和隔離層與硅襯底分離，再將整個隔離層浸沒在反應(yīng)溶液中利用濕法刻蝕除去，由于整個隔離層都與反應(yīng)溶液接觸，除去所述隔離層的時間很短，從而整個過程所耗費的時間比直接利用濕法刻蝕除去隔離層所耗費的時間更短。所述第二金屬層120、隔離層300、第一金屬層400的形成方法包括先在娃襯底110表面利用電鍍工藝沉積第二金屬層120，所述第二金屬層120為鎳金屬層；在所述第二金屬層120表面利用化學(xué)氣相沉積工藝形成隔離層300，所述隔離層300為氮化硅層；在所述隔離層300表面利用電鍍工藝形成第一金屬層400,所述第一金屬層400為鎳金屬層。由于電鍍形成鎳金屬層和化學(xué)氣相沉積形成氮化硅層的工藝為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不再贅述。請參考圖3，刻蝕部分所述第一金屬層400直到暴露出隔離層300，形成輔助金屬柱 450。形成所述輔助金屬柱的常規(guī)方法為在所述第一金屬層的表面形成光刻膠層，對所述光刻膠層進行曝光顯影形成光刻膠圖形，以所述光刻膠圖形為掩膜對所述第一金屬層進行干法刻蝕，直到暴露出隔離層，形成輔助金屬柱。但是隨著半導(dǎo)體元件高度集成化的發(fā)展，導(dǎo)電插塞的臨界尺寸不斷減小，形成的光刻膠圖形也不斷減小，由于形狀較小的光刻膠圖形在等離子干法刻蝕時容易變形，這使得利用光刻膠為掩膜制作輔助金屬柱變得越來越困難。 為了能形成臨界尺寸較小的輔助金屬柱，本發(fā)明實施方式提供一種利用聚苯乙烯與 4-乙烯基卩比唳嵌段共聚物(Polystyrene-b-poly-4-vinylpyridine, PS-b_P4VP)為掩膜，對所述第一金屬層進行刻蝕形成輔助金屬柱的方法，包括請參考圖4，在所述第一金屬層400表面形成底部抗反射層500，在所述底部抗反射層500表面形成聚苯乙烯與4-乙烯基吡啶嵌段共聚物層，所述聚苯乙烯與4-乙烯基吡啶嵌段共聚物層包括聚4-乙烯基吡啶(P4VP)和聚苯乙烯(PS)，其中，在待形成輔助金屬柱的正上方對應(yīng)的位置形成有聚4-乙烯基吡啶(P4VP)610，在不形成輔助金屬柱的正上方對應(yīng)的位置形成有聚苯乙烯(PS)620。請參考圖5，將所述聚苯乙烯與4-乙烯基吡啶嵌段共聚物層暴露在正硅酸乙酯(TEOS)和水蒸氣的氣氛中，由于聚4-乙烯基吡啶(P4VP)的吡啶很容易被質(zhì)子化(protonated),而質(zhì)子化的聚4_乙烯基卩比唳(P4VP)可以作為TEOS水解的催化劑，因此在所述聚4-乙烯基吡啶(P4VP)610表面形成氧化硅層700 ；請參考圖6，以所述氧化硅層700為掩膜對聚苯乙烯(PS) 620、底部抗反射層500、
第一金屬層400進行干法刻蝕，直到暴露出隔離層300，其中，當(dāng)干法刻蝕直到暴露出隔離層300時，繼續(xù)刻蝕隔離層300，直到隔離層300表面不形成輔助金屬柱的區(qū)域的第一金屬層400被完全除去；請參考圖3，除去氧化硅層700、聚4-乙烯基吡啶( 價 )610、底部抗反射層500，形成輔助金屬柱450。請參考圖7，在所述輔助金屬柱450表面形成石墨烯薄膜460。在石墨烯中，電子能夠極為高效地遷移，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電子在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體和導(dǎo)體例如硅和銅中的運動速度，因此石墨烯是一種非常優(yōu)異的半導(dǎo)體互連材料。所述形成石墨烯薄膜460的方法為利用CVD工藝在輔助金屬柱450表面形成石墨烯薄膜460。所述形成石墨烯薄膜460的具體工藝包括在反應(yīng)溫度范圍為900°C至1000°C、氣壓為常壓的反應(yīng)容器中，在輔助金屬柱450表面通H2和CH4的混合氣體，形成厚度范圍為3.35A至33.5A的石墨烯薄膜，即在輔助金屬柱450表面形成I至10層的石墨烯。由于多于10層的石墨烯薄膜內(nèi)的電子遷移速度將遠(yuǎn)小于包含少于10層石墨烯的石墨烯薄膜，本發(fā)明實施例中的石墨烯薄膜包含有I至10層的石墨烯。
在其他實施例中，在輔助金屬柱表面形成石墨烯薄膜之前，對所述輔助金屬柱進行退火處理，使得輔助金屬柱的金屬晶粒變大，更有利于石墨烯薄膜的沉積。請參考圖8，在所述隔離層300表面形成固定層800，所述固定層800覆蓋表面形成有石墨烯薄膜460的輔助金屬柱450。所述固定層800用于固定輔助金屬柱450的位置，并作為支撐層使得所述輔助金屬柱450和覆蓋所述輔助金屬柱450的固定層800可作為ー個整體順利地從第一襯底110表面轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底表面。在本實施例中，所述固定層800為有機玻璃層(PMMA)，形成有機玻璃層的方法為旋涂法。由于在后續(xù)エ藝中需要將隔離層濕法刻蝕掉，且所述固定層和輔助金屬柱需要從第一襯底轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底表面，而有機玻璃具有良好的抗碎裂能力、絕緣性和機械強度，對酸、堿、鹽有較強的耐腐蝕性能，因此有機玻璃是ー種較為理想的固定層材料。請參考圖9，除去所述隔離層，將所述表面形成有石墨烯薄膜460的輔助金屬柱 450和固定層800與第一襯底110分離。除去隔離層的エ藝為濕法刻蝕エ藝。在本實施例中，具體的エ藝包括采用鹽酸溶液使得所述第二金屬層被濕法刻蝕掉，硅襯底110與由隔離層300、表面形成有石墨烯薄膜460的輔助金屬柱450和固定層800組成的疊層結(jié)構(gòu)分離；將所述隔離層浸沒在熱磷酸中，除去所述隔離層，直到暴露出固定層800中的所述輔助金屬柱450，形成包裹有輔助金屬柱450的所述固定層800。因為濕法刻蝕金屬層比直接濕法刻蝕隔離層的時間短得多，先將第二金屬層刻蝕掉，使得隔離層、表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱和固定層組成的疊層結(jié)構(gòu)與硅襯底分離，再將整個隔離層浸沒在反應(yīng)溶液中利用濕法腐蝕除去，由于整個隔離層都與反應(yīng)溶液接觸，除去隔離層的時間很短，從而整個過程所耗費的時間比直接濕法刻蝕隔離層所耗費的時間更短。請參考圖10，提供目標(biāo)襯底200，將暴露出所述輔助金屬柱450的固定層的表面與目標(biāo)襯底200的表面粘附，然后除去所述固定層，暴露出所述目標(biāo)襯底200和所述表面形成有石墨烯薄膜460的輔助金屬柱450。所述目標(biāo)襯底200為表面形成有半導(dǎo)體器件的襯底或表面覆蓋有互連金屬層的多層基片，且所述目標(biāo)襯底200表面光滑平整。其中，輔助金屬柱450位于目標(biāo)襯底200的半導(dǎo)體器件需要與外電路電連接的區(qū)域的表面或者位于目標(biāo)襯底200的互連金屬層需要與上ー層金屬層電連接的區(qū)域的表面。將暴露出所述輔助金屬柱450的固定層的表面與目標(biāo)襯底200的表面粘附的方法包括將所述表面形成有石墨烯薄膜460的輔助金屬柱450和固定層放置到目標(biāo)襯底200表面，暴露出所述輔助金屬柱450的固定層的表面與目標(biāo)襯底200的形成有金屬層或器件的表面緊貼，利用對準(zhǔn)標(biāo)記將輔助金屬柱450準(zhǔn)確地定位到待電連接的半導(dǎo)體器件或互連金屬層表面，由于所述暴露出所述輔助金屬柱450的固定層的表面是光滑平整的，所述目標(biāo)襯底200的上表面也是光滑平整的，當(dāng)兩個光滑表面結(jié)合在一起吋，因為范德華カ使得兩者能緊密結(jié)合在一起；對所述目標(biāo)襯底200進行退火處理，使輔助金屬柱450與目標(biāo)襯底200的粘附カ增強，輔助金屬柱450與目標(biāo)襯底200內(nèi)的半導(dǎo)體器件或互連金屬層電連接。在對所述目標(biāo)襯底200進行退火處理后，將所述晶圓浸泡在丙酮溶液中，除去固定層800，暴露出目標(biāo)襯底200和表面覆蓋有石墨烯薄膜460的輔助金屬柱450。請參考圖11，在所述目標(biāo)襯底200表面形成介質(zhì)層900，所述介質(zhì)層900覆蓋表面形成有石墨烯薄膜460的輔助金屬柱450，對所述介質(zhì)層900進行平坦化直至暴露出輔助金屬柱450,形成石墨烯導(dǎo)電插塞。所述介質(zhì)層900為氧化硅層、低K介質(zhì)層(介電常數(shù)大于2、小于3的材料)、超低K介質(zhì)層(介電常數(shù)小于2的材料)其中的一種。在本實施例中，形成介質(zhì)層900的方法為化學(xué)氣相沉積工藝,所述介質(zhì)層900的厚度大于輔助金屬柱450的高度，以保證輔助金屬柱450被介質(zhì)層900完全覆蓋。在對所述介質(zhì)層900進行化學(xué)機械拋光使之平坦化時，在暴露出輔助金屬柱450后，繼續(xù)拋光，直到輔助金屬柱450上表面的石墨烯薄膜和介質(zhì)層被完全拋光掉，形成石墨烯導(dǎo)電插塞。
由于石墨烯導(dǎo)電插塞中的輔助金屬柱是通過對第一金屬層進行刻蝕形成的，對比現(xiàn)有的利用化學(xué)氣相沉積工藝形成的導(dǎo)電插塞，輔助金屬柱內(nèi)不會有孔洞產(chǎn)生，從而不會影響導(dǎo)電插塞的電學(xué)性能。本發(fā)明實施方式還提供了一種石墨烯導(dǎo)電插塞，具體結(jié)構(gòu)請參考圖11，為本發(fā)明實施方式的石墨烯導(dǎo)電插塞的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，包括目標(biāo)襯底200，位于所述目標(biāo)襯底200表面的介質(zhì)層900，位于所述目標(biāo)襯底200表面且貫穿所述介質(zhì)層900的輔助金屬柱450，所述輔助金屬柱450側(cè)壁形成有隔離所述介質(zhì)層900的石墨烯薄膜460。所述目標(biāo)襯底200為表面形成有半導(dǎo)體器件的襯底或表面覆蓋有互連金屬層的多層基片，且所述目標(biāo)襯底200表面光滑平整。其中，輔助金屬柱450位于目標(biāo)襯底200的半導(dǎo)體器件需要與外電路電連接的區(qū)域的表面或者位于目標(biāo)襯底200的互連金屬層需要與上一層金屬層電連接的區(qū)域的表面。所述介質(zhì)層900為氧化娃層、低K介質(zhì)層(介電常數(shù)大于2、小于3的材料)、超低K介質(zhì)層(介電常數(shù)小于2的材料)其中的一種。所述輔助金屬柱450的材料為鈷、鉬、銥、釕、鎳其中的一種。在本實施例中，所述輔助金屬柱450的材料為鎳。所述石墨烯薄膜460的厚度為3.35A至33.5A,包括I層至10層的石墨烯。由于石墨烯具有非常優(yōu)異的導(dǎo)電性，利用石墨烯薄膜來連通上下兩層導(dǎo)電層可降低導(dǎo)電插塞的電阻，提高電荷傳輸速度，且所述石墨烯薄膜作為阻擋層可防止輔助金屬柱的側(cè)壁與介質(zhì)層發(fā)生反應(yīng)。所述石墨烯導(dǎo)電插塞是利用自對準(zhǔn)工藝形成，所述輔助金屬柱是由金屬層刻蝕而成的，形成的導(dǎo)電插塞內(nèi)不會形成有孔洞，從而不會影響導(dǎo)電插塞的電學(xué)性能。本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種石墨烯導(dǎo)電插塞，包括目標(biāo)襯底，位于所述目標(biāo)襯底表面的介質(zhì)層，其特征在于，還包括 位于所述目標(biāo)襯底表面且貫穿所述介質(zhì)層的輔助金屬柱，所述輔助金屬柱側(cè)壁形成有隔離所述介質(zhì)層的石墨烯薄膜。
2.如權(quán)利要求I所述的石墨烯導(dǎo)電插塞，其特征在于，所述輔助金屬柱的材料為鈷、鉬、銥、釕、鎳其中的一種。
3.如權(quán)利要求I所述的石墨烯導(dǎo)電插塞，其特征在于，所述石墨烯薄膜的厚度為.3.35ΑΜ33.5Α
4.一種石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，包括 提供第一襯底，在所述第一襯底表面形成隔離層，在所述隔離層表面形成第一金屬層； 刻蝕部分所述第一金屬層直到暴露出隔離層，形成輔助金屬柱； 在所述輔助金屬柱表面形成石墨烯薄膜； 在所述隔離層表面形成固定層，所述固定層覆蓋表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱； 除去所述隔離層，將所述表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱和固定層與第一襯底分離； 提供目標(biāo)襯底，將暴露出所述輔助金屬柱的固定層的表面與目標(biāo)襯底的表面粘附，然后除去所述固定層，暴露出所述目標(biāo)襯底和所述表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱；在所述目標(biāo)襯底表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱，對所述介質(zhì)層進行平坦化直至暴露出輔助金屬柱，形成石墨烯導(dǎo)電插塞。
5.如權(quán)利要求4所述的石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，形成所述輔助金屬柱的方法包括 在所述第一金屬層表面形成底部抗反射層，在所述底部抗反射層表面形成聚苯乙烯與4-乙烯基吡啶嵌段共聚物層，所述聚苯乙烯與4-乙烯基吡啶嵌段共聚物層包括聚4-乙烯基吡啶和聚苯乙烯，所述聚4-乙烯基吡啶與輔助金屬柱位置對應(yīng)； 在所述聚4-乙烯基吡啶表面形成氧化硅層； 以所述氧化硅層為掩膜對聚苯乙烯、底部抗反射層、第一金屬層進行干法刻蝕，直到暴露出隔離層，形成輔助金屬柱。
6.如權(quán)利要求4所述的石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，形成所述石墨烯薄膜的方法為CVD工藝。
7.如權(quán)利要求6所述的石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，形成所述石墨烯薄膜的具體工藝為在反應(yīng)溫度范圍為900°C至1000°C、氣壓為常壓的反應(yīng)容器中，在輔助金屬柱表面通H2和CH4的混合氣體。
8.如權(quán)利要求4所述的石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，所述形成的石墨烯薄膜的厚度范圍為3.35A至33.5A。
9.如權(quán)利要求4所述的石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，還包括， 在所述輔助金屬柱表面形成石墨烯薄膜前，對所述輔助金屬柱進行退火處理。
10.如權(quán)利要求4所述的石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，所述隔離層為氮化娃層、氧化娃層、氮氧化娃層其中的一層或其中的幾層形成的多層疊加結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求4所述的石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，所述第一金屬層的材料為鈷、鉬、銥、釕、鎳其中的一種。
12.如權(quán)利要求4所述的石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，所述第一襯底包括娃襯底和位于所述娃襯底表面的第二金屬層。
13.如權(quán)利要求4所述的石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，所述固定層的材料為有機玻璃。
14.如權(quán)利要求4所述的石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，所述除去隔離層的方法為濕法腐蝕工藝。
15.如權(quán)利要求4所述的石墨烯導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，將固定層的暴露出輔助金屬柱的表面與目標(biāo)襯底的表面粘附的方法包括將所述表面形成有石墨烯薄膜的輔助金屬柱和固定層放置到目標(biāo)襯底表面后，對所述目標(biāo)襯底進行退火處理。
全文摘要
一種石墨烯導(dǎo)電插塞及其形成方法，其中，所述石墨烯導(dǎo)電插塞包括目標(biāo)襯底，位于所述目標(biāo)襯底表面的介質(zhì)層，位于所述目標(biāo)襯底表面且貫穿所述介質(zhì)層的輔助金屬柱，所述輔助金屬柱的側(cè)壁形成有隔離所述介質(zhì)層的石墨烯薄膜。利用所述石墨烯薄膜來連通上下兩層導(dǎo)電層可降低導(dǎo)電插塞的電阻，且所述石墨烯薄膜作為阻擋層可防止輔助金屬柱的側(cè)壁與介質(zhì)層發(fā)生反應(yīng)。所述石墨烯導(dǎo)電插塞是利用自對準(zhǔn)工藝形成，所述輔助金屬柱是由金屬層刻蝕而成的，形成的導(dǎo)電插塞內(nèi)不會形成有孔洞，從而不會影響導(dǎo)電插塞的電學(xué)性能。
文檔編號H01L23/48GK102856277SQ20111018078
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者胡敏達(dá), 張海洋 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司