具有石墨烯帽的集成电路互连结构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115527991A(43)申请公布日2022.12.27(21)申请号202210587438.9(51)Int.Cl.(22)申请日2022.05.25H01L23/538(2006.01)H01L21/768(2006.01)(30)优先权数据17/358,9622021.06.25US(71)申请人英特尔公司地址美国加利福尼亚(72)发明人C·内勒J·查瓦拉M·梅茨S·金R·谢比亚姆M·科布林斯基S·克伦德宁S·李C·杰泽斯基S·丘J·比勒费尔德(74)专利代理机构永新专利商标代理有限公司72002专利代理师邬少俊权利要求书2页说明书11页附图12页(54)发明名称具有石墨烯帽的集成电路互连结构(57)摘要公开了集成电路互连结构，其包括第一金属和位于第一金属的顶表面之上的石墨烯帽。在该互连结构内，第二金属、氮或硅的量在接近石墨烯帽的界面处更大。第二金属、氮或硅的存在可以提高石墨烯与第一金属的粘合力，和/或以其他方式提高带石墨烯帽的互连结构的电迁移抗力。可以在第一金属的沉积期间或者在第一金属的沉积后处理期间将第二金属、氮或硅引入到第一金属中。可以在利用石墨烯帽盖第一金属之前或之后引入第二金属、氮或硅。CN115527991ACN115527991A权利要求书1/2页1.一种集成电路(IC)结构，包括：多个晶体管；以及耦合至所述晶体管中的至少一个晶体管的互连结构，其中，所述互连结构包括：第一金属；以及位于所述第一金属的顶表面之上的石墨烯，其中，所述互连结构内的第二金属、氮或硅的量在接近所述石墨烯的界面处比在远离所述界面处更高。2.根据权利要求1所述的IC结构，其中，所述第二金属的量在接近所述界面处更高，并且其中，所述第二金属是Mn、Zn、Mg、Co或Al。3.根据权利要求2所述的IC结构，其中，所述第二金属是Mn或Zn。4.根据权利要求3所述的IC结构，其中，所述第二金属是Mn。5.根据权利要求2所述的IC结构，其中，所述第一金属是Cu、Ru、Co、Mo或W。6.根据权利要求5所述的IC结构，其中，所述第一金属是Cu。7.根据权利要求1‑6中任一项所述的IC结构，其中，在相距所述界面大于5nm的距离处，所述第一金属中基本上不含有所述第二金属、氮或硅。8.根据权利要求1‑6中任一项所述的IC结构，其中，所述互连结构进一步包括与所述第一金属的底部接触的第三金属，所述第三金属与所述石墨烯相对并且位于所述第一金属与下层电介质材料之间。9.根据权利要求8所述的IC结构，其中，所述第三金属是Co、Ta或Ti中的至少一者。10.根据权利要求8所述的IC结构，其中，所述第三金属与所述第一金属的侧壁接触，并且位于所述第一金属与相邻电介质材料之间。11.根据权利要求1‑6中任一项所述的IC结构，其中：所述石墨烯包括多个晶粒，其中相邻晶粒是间隔开的；所述第二金属、氮或硅的量在接近所述石墨烯的晶粒与所述第一金属的界面处更高；并且电介质材料位于所述石墨烯之上并且位于所述多个晶粒之间的空间内。12.一种计算机平台，包括：电源；以及耦合至所述电源的集成电路(IC)，其中，所述IC包括：多个晶体管；以及耦合至所述晶体管中的至少一个晶体管的互连结构，其中，所述互连结构包括：第一金属；以及位于所述第一金属的顶表面之上的石墨烯，其中，所述互连结构内的第二金属、氮或硅的量在接近所述石墨烯的界面处比在远离所述界面处更高。13.根据权利要求12所述的平台，其中：所述第一金属是Cu；所述第二金属的量在接近所述界面处更高；并且所述第二金属是Mn或Zn。14.根据权利要求12‑13中任一项所述的平台，其中所述互连结构进一步包括与所述第一金属的底部接触的第三金属，所述第三金属与所2CN115527991A权利要求书2/2页述石墨烯相对并且位于所述第一金属的侧壁与相邻电介质材料之间；并且所述第三金属是Co、Ta或Ti中的至少一者。15.根据权利要求12‑13中任一项所述的平台，其中，在相距所述界面大于5nm的距离处，所述第一金属中基本上不含有所述第二金属、氮或硅。16.一种形成集成电路(IC)的互连结构的方法，所述方法包括：在电介质材料之上沉积第一金属，其中，所述沉积还包括利用第二金属、氮或硅掺杂所述第一金属；以及在所述第一金属的顶表面上形成石墨烯，其中，所述互连结构内的所述第二金属、氮或硅的浓度在接近所述石墨烯与所述第一金属之间的界面处比在远离所述界面处更高。17.根据权利要求16所述的方法，其中：沉积所述第一金属包括沉积包括Cu和所述第二金属的晶种层以及在所述晶种层上电镀Cu或Cu合金。18.根据权利要求16‑17中任一项所述的方法，其中，形成所述石墨烯包括将所述第一金属加热到至少200℃并且使所述第二金属的