随着科技飞速发展,集成电路进入纳米时代,工艺尺寸的缩减使得互连线成为影响集成电路性能的重大瓶颈。随着工艺尺寸逐渐减小,铜互连的电阻率逐渐增加,电路的损耗和延迟使得迫切需要一种能替代铜的材料作为互连线。石墨烯和碳纳米管作为最有希望取代铜互连线的候选材料,一直被诸多学者进行理论和实际的研究。论文基于它们在能承受的最大电流密度、热导率、电子平均自由程等方面的优异性能,将这两种材料结合起来,对石墨烯-碳纳米管两种不同异质结结构的互连线的性能进行了研究。其主要研究内容如下:1.分析和讨论了石墨烯-碳纳米管异质结的两种不同结构和各自不同的制备方法。2.建立了单壁金属性碳纳米管、单层金属性石墨烯层、单壁金属性碳纳米管束和多层金属性石墨烯层的等效电路模型,分别提取了各自的电性能参数。为后续对该材料作为微互连和性能评价提供理论基础。3.基于采取ITRS预测的参数,对垂直的石墨烯-碳纳米管异质结结构和水平异质结结构进行了互连线的参数提取,并首次在32、22、14nm的工艺尺寸下对两种异质结结构互连线的时延进行了仿真分析。探讨了工艺尺寸、互连线长度,碳纳米管直径等对两种异质结结构互连线时延的影响。同时将两种异质结结构互连线与铜互连线作比较,结果表明:在互连线长度一定时,22nm工艺尺寸下水平异质结结构互连线在时延上一直优于Cu互连线,而22nm下垂直异质结结构互连线的时延可以优于Cu互连线,14nm工艺尺寸下两种异质结结构互连线在时延上一直优于Cu互连线。两种异质结结构随着工艺尺寸的下降优势都会愈加明显,垂直异质结结构的这种优势随着互连线长度的增加也会更明显。4.成功地进行了生长石墨烯-碳纳米管异质结结构的准备工作,完成了石墨烯的转移和在硅片上进行形貌可控的碳纳米管阵列的生长。本文对石墨烯-碳纳米管异质结结构在微互连应用上进行了探索和研究,为今后以优异电性能材料替代现有的铜互连线的可能性提供参考。