具有石墨烯结构的电容器、包括其的半导体器件及其形成方法技术

本发明专利技术提供了具有石墨烯结构的电容器、包括其的半导体器件及其形成方法。电容器包括具有多个第一石墨烯层的第一石墨烯结构。电容器还包括位于第一石墨烯结构上方的介电层。电容器还包括位于介电层上方的第二石墨烯结构，其中，第二石墨烯结构具有多个第二石墨烯层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及半导体
，更具体地涉及半导体器件。
技术介绍
包括金属电极的电容器，诸如金属氧化物金属(MOM)或金属绝缘体金属(MIM)电容器，使用诸如铝或铜的金属组分以形成电容器。MOM电容器的存储能力为小于10毫微微法拉每平方微米(又称飞法每平方微米，fF/μm2)。MIM电容器的存储能力为约30fF/μm2至约100fF/μm2。在某些情况下，使用具有高介电常数的介电材料(即，高k介电材料)提高每单位面积的存储能力。在某些情况下，使用通过原子层沉积(ALD)所形成的薄电极来提高每单位面积的存储能力。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本专利技术的一方面，提供了一种电容器，包括：第一石墨烯结构，具有多个第一石墨烯层；介电层，位于所述第一石墨烯结构上方；以及第二石墨烯结构，位于所述介电层上方，其中，所述第二石墨烯结构具有多个第二石墨烯层。在该电容器中，所述多个第一石墨烯层中的石墨烯层数在2层至20层的范围内。在该电容器中，所述多个第二石墨烯层中的石墨烯层数等于所述多个第一石墨烯层中的石墨烯层数。在该电容器中，所述多个第二石墨烯层中的石墨烯层数不同于所述多个第一石墨烯层中的石墨烯层数。该电容器还包括第一接触结构，所述第一接触结构被配置为将电荷载流子传递到所述第一石墨烯结构中以及将电荷载流子从所述第一石墨烯结构中传递出来。在该电容器中，所述第一接触结构延伸到所述第一石墨烯结构内，以接触所述多个第一石墨烯层的多个石墨烯层。在该电容器中，所述第一接触结构延伸穿过所述介电层并且延伸到所述第一石墨烯结构内。在该电容器中，所述第一接触结构包括：导电材料；以及阻挡层，将所述导电材料和所述第一石墨烯结构分隔开。该电容器还包括第二接触结构，所述第二接触结构被配置为将电荷载流子传递到所述第二石墨烯结构中以及将电荷载流子从所述第二石墨烯结构中传递出来。在该电容器中，所述第二接触结构延伸到所述第二石墨烯结构内，以接触所述多个第二石墨烯层的多个石墨烯层。在该电容器中，所述第二石墨烯结构中的所述第二接触结构具有基本垂直的侧壁。在该电容器中，所述第二石墨烯结构中的所述第二接触结构具有楔形侧壁。该电容器还包括位于所述介电层和所述第二石墨烯结构之间的生长层。在该电容器中，所述生长层包括铜、铝、和钨中至少一种。根据本专利技术的另一方面，提供了一种半导体器件，包括：衬底；互连结构，位于所述衬底上方，所述互连结构具有多个导电部件；以及电容器，位于所述互连结构中，所述电容器与所述多个导电部件中的至少一个导电部件电接触，其中，所述电容器包括：第一石墨烯结构，具有多个第一石墨烯层；介电层，位于所述第一石墨烯结构上方；以及第二石墨烯结构，位于所述介电层上方，所述第二石墨烯结构具有多个第二石墨烯层。在该半导体器件中，所述互连结构包括位于所述多个导电部件的相邻导电部件之间的介电材料，并且所述介电层包括与所述介电材料相同的材料。在该半导体器件中，所述互连结构包括位于所述多个导电部件的相邻导电部件之间的介电材料，并且所述介电层包括与所述介电材料不同的材料。在该半导体器件中，所述电容器还包括位于所述介电层和所述第二石墨烯结构之间的生长层。在该半导体器件中，所述多个导电部件中的至少一个导电部件的材料与所述生长层的材料相同。根据本专利技术的又一方面，提供了一种制造电容器的方法，所述方法包括：形成具有多个第一石墨烯层的第一石墨烯结构；在所述第一石墨烯结构上方形成介电层；以及在所述介电层上方形成第二石墨烯结构，其中，所述第二石墨烯结构包括多个第二石墨烯层。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术的各方面。应该注意的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有按比例绘制。实际上，为了清楚地讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。图1A是根据一些实施例的半导体器件的截面图。图1B是根据一些实施例的半导体器件的截面图。图2是根据一些实施例的用于电容器的接触结构的截面图。图3是根据一些实施例的制造半导体器件的方法的流程图。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括以直接接触的方式形成第一部件和第二部件的实施例，且也可以包括在第一部件和第二部件之间形成附加部件，使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身并没有规定所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为了便于描述，诸如“下面”、“之下”、“下部”、“之上”、“上部”等的空间相对术语在此可以用于描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的定向之外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作过程中的不同定向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或为其他定向)，并且在此使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。图1A是根据一些实施例的半导体器件100的截面图。半导体器件100包括衬底102。互连结构104位于衬底102上方。互连结构104包括用于电连接衬底102内的有源器件的多个导电元件。导电元件110位于互连结构104内的金属层中。形成的电容器150与导电元件110电接触。电容器150包括与导电元件110电接触的第一石墨烯结构152。第一石墨烯结构152包括多个石墨烯层。介电层154位于第一石墨烯结构152上方。第二石墨烯结构156位于介电层154上方。第二石墨烯结构156包括多个石墨烯层。介电层154设置在第一石墨烯结构152和第二石墨烯结构156之间以形成电容器结构。第一接触结构158电连接至第一石墨烯结构152。第一接触结构158被配置为将电荷传递到第一石墨烯结构152以及将电荷从第一石墨烯结构152传递出来。第二接触结构160电连接至第二石墨烯结构156。第二接触结构160被配置为将电荷传递到第二石墨烯结构156以及将电荷从第二石墨烯结构156传递出来。衬底102包括有源器件或无源器件。在一些实施例中，有源器件包括晶体管、晶闸管、或其他合适的有源器件。在一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容器，包括：第一石墨烯结构，具有多个第一石墨烯层；介电层，位于所述第一石墨烯结构上方；以及第二石墨烯结构，位于所述介电层上方，其中，所述第二石墨烯结构具有多个第二石墨烯层。

【技术特征摘要】
2014.08.20 US 14/464,4971.一种电容器，包括：
第一石墨烯结构，具有多个第一石墨烯层；
介电层，位于所述第一石墨烯结构上方；以及
第二石墨烯结构，位于所述介电层上方，其中，所述第二石墨烯结构
具有多个第二石墨烯层。
2.根据权利要求1所述的电容器，其中，所述多个第一石墨烯层中的
石墨烯层数在2层至20层的范围内。
3.根据权利要求2所述的电容器，其中，所述多个第二石墨烯层中的
石墨烯层数等于所述多个第一石墨烯层中的石墨烯层数。
4.根据权利要求2所述的电容器，其中，所述多个第二石墨烯层中的
石墨烯层数不同于所述多个第一石墨烯层中的石墨烯层数。
5.根据权利要求1所述的电容器，还包括第一接触结构，所述第一接
触结构被配置为将电荷载流子传递到所述第一石墨烯结构中以及将电荷载
流子从所述第一石墨烯结构中传递出来。
6.根据权利要求5所述的电容器，其中，所述第一接触结构延伸到所
述第一石墨烯结构内，以接触所述多个第...

【专利技术属性】
技术研发人员：周淳朴，柯志欣，邱博文，郑兆钦，吕俊颉，黄崎峰，陈焕能，薛福隆，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71