CN112151676A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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邱博文
郑兆钦
吕俊颉
黄崎峰
陈焕能
薛福隆
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Abstract

本发明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。

Description

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
本申请是分案申请，其母案申请的申请号为201410657766.7、申请日为2014年11月17日、发明名称为“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”。
技术领域
本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地涉及半导体器件。
背景技术
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。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，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。
根据本发明的另一方面，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。
根据本发明的又一方面，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发明的各方面。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发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。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，本发明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。在一些实施例中，无源器件包括电阻器或其他合适的无源器件。在一些实施例中，衬底102包括存储单元或处理电路。
互连结构104包括被配置为电连接衬底102内的有源器件和无源器件的多个导电结构。在一些实施例中，导电结构包括铜、铝、钨、或其他合适的导电材料。互连结构104还包括诸如电容器150、电阻器的无源器件、或其他合适的无源器件。互连结构104包括围绕多个导电结构的介电材料，以帮助降低邻近的导电结构之间的串扰。在一些实施例中，介电材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或其他合适的介电材料。在一些实施例中，互连结构104包括用于连接至其他衬底的接触焊盘。在一些实施例中，接触焊盘可用于形成三维集成电路(3DIC)。
导电元件110是互连结构104的多个导电结构中的一个。在一些实施例中，导电元件110包括铜、铝、钨、或其他合适的导电材料。导电元件110可用于连接衬底102中的有源器件或无源器件。导电元件110还可用于将电荷传递到最靠近衬底102的一层第一石墨烯结构152中。
电容器150位于导电器件110上方。电容器150可用于存储互连结构104内的电荷。电容器还可用于帮助降低互连结构104两端的电压的波动。电容器150包括第一石墨烯结构152和第二石墨烯结构156。
石墨烯是以二维阵列布置的碳原子层。碳原子布置为六边形图案。碳原子的二维阵列有助于减少在单独的石墨烯层之间所传递的电荷。与其他电极材料相比，使用石墨烯作为电容器150中的电极有助于提高每单位面积的电荷载流子存储能力的量。
与此相反，金属电极能够在平行于衬底102的顶面的方向和垂直于衬底102的顶面的方向上传递电荷载流子。因此，金属电极将电荷载流子存储在电极的外表面附近。主要将电荷载流子存储在金属电极的表面附近是指金属电极的中间部分未用于存储电荷载流子，从而减少了每单位面积的电荷载流子存储量。通过提高每单位面积的电荷载流子存储能力，能够减小电极的整体面积，同时保持电荷存储能力以帮助减小半导体器件的整体尺寸。
使用石墨烯电极代替金属电极还有助于降低使用诸如氧化锆或氧化铪的昂贵的高k介电材料的需要。石墨烯电极还有可能降低使用较慢的、昂贵形成技术(诸如原子层沉积(ALD))的需要。因此，与金属电极相比，使用石墨烯电极还有助于在制造工艺期间提高生产能力和降低成本。石墨烯的二维阵列结构还有助于通过调整石墨烯结构中的层数来促进电容器150的整体电容的调节。
第一石墨烯结构152包括多个石墨烯层。基于电容器150的期望存储能力来选择第一石墨烯结构152内的层数。在一些实施例中，第一石墨烯结构152中的层数在约2层至约20层的范围内。在一些实施例中，层数大于20层以进一步提高电容器150的整体存储能力。第一石墨烯结构152中的每个层都阻止将电荷载流子传递至第一石墨烯结构的相邻层。即使当相邻层之间存在电荷差，第一石墨烯结构152中的碳原子的二维阵列也阻止在层之间传递电荷载流子。
介电层154位于第一石墨烯结构152上方。在一些实施例中，介电层154的面积与第一石墨烯结构152的面积相匹配。在一些实施例中，第一石墨烯结构152包括被介电层154暴露的部分。在一些实施例中，介电层154包括氧化硅、氮化硅、或其他合适的介电材料。在一些实施例中，介电层154的材料与互连结构104的介电材料相同。在一些实施例中，介电层的材料不同于互连结构104的介电材料。在一些实施例中，介电层154的厚度介于约
Figure BDA0002678572670000061
至约
Figure BDA0002678572670000062
的范围内。在一些实施例中，如果介电层154的厚度太小，则介电层不能将第一石墨烯结构152与第二石墨烯结构156充分地绝缘并且电荷在第一石墨烯结构和第二石墨烯结构之间直接交换。在一些实施例中，如果介电层154的厚度太大，则电容器150的泄漏增大至可接受水平以上。
第二石墨烯结构156包括多个石墨烯层。在一些实施例中，第二石墨烯结构156的面积小于第一石墨烯结构152的面积或介电层154的面积。在一些实施例中，第二石墨烯结构156的面积等于或大于第一石墨烯结构152的面积或介电层154的面积。基于电容器150的期望存储能力选择第二石墨烯结构156内的层数。在一些实施例中，第二石墨烯结构156中的层数在约2层至约20层的范围内。在一些实施例中，层数大于20层以进一步提高电容器150的整体存储能力。在一些实施例中，第二石墨烯结构156中的层数等于第一石墨烯结构152中的层数。在一些实施例中，第二石墨烯结构156中的层数不同于第一石墨烯结构152中的层数。第二石墨烯结构156中的每个层都阻止将电荷载流子传递至第二石墨烯结构的相邻层。即使当在相邻层之间存在电荷差时，第二石墨烯结构156中的碳原子的二维阵列阻止在层之间传递电荷载流子。
第一接触结构158被配置为电连接至第一石墨烯结构152。在一些实施例中，第一接触结构158是阴极。在一些实施例中，第一接触结构158是阳极。在一些实施例中，第一接触结构158包括例如铜、铝、钨的导电材料，或其他合适的导电材料。在一些实施例中，第一接触结构158还包括例如氮化钽、氮化钛的阻挡层、或其他合适的阻挡层。阻挡层有助于防止或最小化第一接触结构的导电材料扩散到第一石墨烯结构152中。在一些实施例中，第一接触结构158穿过介电层154延伸到第一石墨烯结构152内。在一些实施例中，第一接触结构158延伸到第一石墨烯结构152中的被介电层154暴露的一部分中。
由于阻止在第一石墨烯结构152的单独的层之间传递电荷，所以第一接触结构158延伸到第一石墨烯结构内以接触多个石墨烯层，从而增强第一接触结构和第一石墨烯结构之间的电荷传递。在一些实施例中，第一接触结构158与第一石墨烯结构152中的所有石墨烯层接触。在一些实施例中，第一接触结构158与少于第一石墨烯结构152中的所有石墨烯层接触。
第二接触结构160被配置为电连接至第二石墨烯结构156。在一些实施例中，第二接触结构160是阴极。在一些实施例中，第二接触结构160是阳极。在一些实施例中，第二接触结构160包括例如铜、铝、钨的导电材料，或其他合适的导电材料。在一些实施例中，第二接触结构160还包括例如氮化钽、氮化钛的阻挡层，或其他合适的阻挡层。阻挡层有助于防止或最小化第一接触结构的导电材料扩散到第二石墨烯结构160中。
由于阻止在第二石墨烯结构156的单独的层之间传递电荷，所以第二接触结构160延伸到第二石墨烯结构内以接触多个石墨烯层，从而增强在第二接触结构和第二石墨烯结构之间的电荷传递。在一些实施例中，第二接触结构160接触第二石墨烯结构156中的所有石墨烯层。在一些实施例中，第二接触结构160与少于第二石墨烯结构156中的所有石墨烯层接触。在一些实施例中，第二接触结构160穿过第二石墨烯结构156延伸到介电层154内。
图1B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’类似于半导体器件100并且相同元件具有相同的参考数字。与半导体器件100相比较，半导体器件100’包括位于介电层154和第二石墨烯结构156之间的生长层170。
生长层170用于增强在介电层154上方形成第二石墨烯结构156的能力。为了在介电层154上方形成半导体器件100的具有合适电阻率的第二石墨烯结构156，约700℃的生长温度用于形成第二石墨烯结构。该生长温度可以对诸如互连结构104的后道工序结构造成潜在的损害。生长温度导致互连结构104内的导电元件的导电材料扩散到周围的介电材料中。这种扩散会降低周围的介电材料减少相邻导电元件之间的串扰的能力。
与此相反，半导体器件100’包括位于介电层154和第二石墨烯结构156之间的生长层170，以降低半导体器件100’的第二石墨烯结构的生长温度。在一些实施例中，生长层170上的第二石墨烯结构156的生长温度在约400℃至约600℃的范围内。这种较低的生长温度有助于降低对诸如互连结构104的后道工序结构造成损害的风险。
在一些实施例中，生长层170包括铜、铝、钨或其他合适的材料。在一些实施例中，生长层170的厚度在约100纳米(nm)至约500nm的范围内。在一些实施例中，如果生长层170的厚度太小，则生长层不能充分地辅助形成第二石墨烯结构156。如果生长层170的厚度太大，则增大了半导体器件100’的尺寸，而没有明显地提高第二石墨烯结构156的形成能力。
图2是根据一些实施例的接触结构200的截面图。接触结构200示出为第二接触结构160(图1A)的实例。尽管参照接触结构160进行讨论，但是接触结构200的具体细节还可应用于第一接触结构158。接触结构200包括被阻挡层164围绕的导电材料162。接触结构200延伸到第二石墨烯结构156的开口。在一些实施例中，第二石墨烯结构156的开口具有基本垂直的侧壁。此处基本用于解释在制造接触结构200期间由生产变化所导致的垂直变化。在一些实施例中，第二石墨烯结构156中的开口具有楔形侧壁。开口的楔形侧壁是指距离介电层154(图1A)最近的开口的宽度小于距离介电层最远的开口的宽度。
在一些实施例中，接触结构200完全地延伸穿过第二石墨烯结构156以接触第二石墨烯结构内的所有石墨烯层。在一些实施例中，接触结构200仅部分地延伸穿过第二石墨烯结构156。
导电材料162可用于将电荷载流子传递到第二石墨烯结构156中以及将电荷载流子从第二石墨烯结构156传递出来。在一些实施例中，导电材料162包括铜、铝、钨、或其他合适的导电材料。
阻挡层164有助于防止或最小化第二石墨烯结构156的碳扩散到导电层162中并且有助于防止或最小化导电材料162扩散到第二石墨烯结构中。在一些实施例中，阻挡层164包括氮化钽、氮化钛、或其他合适的阻挡材料。
图3是根据一些实施例的制造半导体器件的方法300的流程图。方法300开始于操作302，其中，在衬底上方形成互连结构。在一些实施例中，通过在衬底上方形成介电材料，从而在衬底(例如，衬底102)上方形成互连结构(例如，互连结构104(图1A))。在一些实施例中，通过物理汽相沉积(PVD)、化学汽相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、旋涂、或其他合适的形成技术在衬底上方形成介电材料。
在一些实施例中，导电部件通过双镶嵌工艺形成在介电材料中。导电部件电连接衬底中的有源器件或无源器件。在一些实施例中，导电部件包括铜、铝、钨或其他合适的导电材料。
在操作304中，第一石墨烯结构形成为与互连结构的导电部件接触。第一石墨烯结构(例如，第一石墨烯结构152(图1A))包括多个石墨烯层。在一些实施例中，第一石墨烯结构中的石墨烯层数在约2层至约20层的范围内。在一些实施例中，第一石墨烯结构通过CVD形成在导电结构上方。在一些实施例中，使用包括甲烷(CH4)和氢气(H2)的前体来形成第一石墨烯结构。在CVD工艺期间，选择气流和温度，使得在导电结构上有效地生长石墨烯。在一些实施例中，CVD工艺包括多个步骤。在一些实施例中，CVD工艺包括四个步骤。第一步骤仅使用H2气体且在第一持续时间段内将半导体器件加热至目标沉积温度。第二步骤使用H2气体且在目标沉积温度下将半导体器件保持第二持续时间段。第三步骤使用CH4和H2以用于在目标沉积温度下沉积石墨烯。保持气体CH4和H2的气流比率CH4/H2为大于1。在第四步骤中，冷却半导体器件。在一些实施例中，在第二和第三步骤中将半导体器件保持在目标沉积温度下包括将CVD沉积室保持在约1Torr至约4Torr的范围内的气压下。在一些实施例中，目标沉积温度在约400℃至约1000℃的范围内。
在操作306中，在第一石墨烯结构上方形成介电层。在一些实施例中，通过PVD、CVD、ALD、旋转涂布或其他合适的形成技术来形成介电层(例如，介电层154(图1A))。在一些实施例中，介电层包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、或其他合适的介电材料。在一些实施例中，介电层包括的材料与互连结构的介电材料相同。在一些实施例中，介电层包括的材料不同于互连结构的介电材料。
在一些实施例中，介电层形成在整个第一石墨烯结构上方。在一些实施例中，介电层形成为暴露第一石墨烯结构的一部分。在一些实施例中，介电层形成在整个第一石墨烯结构上方，然后去除介电层的一部分，以暴露第一石墨烯结构的部分。
在可选操作308中，在介电层上方形成生长层。生长层(例如，生长层170(图1B))用于辅助形成第二石墨烯结构。与直接在介电层上形成第二石墨烯层相比，使用生长层降低了第二石墨烯结构的生长温度。在一些实施例中，生长层包括导电材料。在一些实施例中，导电材料包括铜、铝、钨、或其他合适的导电材料。在一些实施例中，生长层包括的材料与互连结构中的导电材料相同。在一些实施例中，生长层包括的材料与互连结构中的导电材料不同。在一些实施例中，通过PVD、ALD、溅射或其他合适的形成方法来形成生长层。在一些实施例中，生长层的厚度在约100nm至约500nm的范围内。在一些实施例中，生长层形成在整个介电层上方。在一些实施例中，生长层并没有形成在整个介电层上方。在一些实施例中，生长层形成在整个介电层上方，并且然后去除生长层的一部分以暴露介电层的一部分。在一些实施例中，当半导体器件的后道工序元件能够抵抗较高的形成温度时，省略生长层。
在操作310中，在生长层上方形成第二石墨烯结构。第二石墨烯结构(例如，第二石墨烯结构156(图1B))包括多个石墨烯层。在一些实施例中，第二石墨烯结构中的石墨烯层数在约2层至约20层的范围内。在一些实施例中，第二石墨烯结构中的层数等于第一石墨烯结构中的层数。在一些实施例中，第二石墨烯结构中的层数不同于第一石墨烯结构中的层数。在一些实施例中，第二石墨烯结构通过类似于以上参照第一石墨烯结构所述的工艺形成在生长层上方。在一些实施例中，使用与第一石墨烯结构相同的温度形成第二石墨烯结构。在一些实施例中，使用不同于第一石墨烯结构的温度形成第二石墨烯结构。在一些实施例中，第二石墨烯结构形成在整个介电层的上方。在一些实施例中，第二石墨烯结构并没有形成在整个介电层上方。在省略操作308的一些实施例中，第二石墨烯结构直接形成在介电层上。
在操作312中，在第一石墨烯结构和第二石墨烯结构中的每个中都形成接触结构。接触结构包括第一石墨烯结构中的第一接触结构，例如，第一接触结构158(图1A)。接触结构还包括第二石墨烯结构中的第二接触结构，例如，第二接触结构160(图1A)。通过在第一石墨烯结构和第二石墨烯结构的每个中形成开口来形成接触结构。在一些实施例中，这些开口中的至少一个开口包括基本垂直的侧壁。在一些实施例中，这些开口中的至少一个开口包括楔形侧壁。
接触结构包括导电材料和阻挡层。在一些实施例中，导电材料包括铜、铝、钨或其他合适的导电材料。在一些实施例中，第一接触结构的导电材料与第二接触结构的导电材料相同。在一些实施例中，第一接触结构的导电材料不同于第二接触结构的导电材料。在一些实施例中，导电材料包括与生长层和互连结构的导电材料中的至少一种相同的材料。在一些实施例中，导电材料包括与生长层和互连结构的导电材料均不同的材料。
阻挡层位于导电材料和第一石墨烯结构或第二石墨烯结构之间。在一些实施例中，阻挡层包括氧化钽、氧化钛、或其他合适的阻挡材料。在一些实施例中，第一接触结构的阻挡层与第二接触结构的阻挡层相同。在一些实施例中，第一接触结构的阻挡层不同于第二接触结构的阻挡层。
接触结构至少部分地延伸穿过第一石墨烯结构和第二石墨烯结构，以接触多个石墨烯层。在一些实施例中，第一接触结构延伸穿过第一石墨烯结构的所有石墨烯层。在一些实施例中，第一接触结构延伸并没有穿过第一石墨烯结构的所有石墨烯层。在一些实施例中，第二接触结构延伸穿过第二石墨烯结构的所有石墨烯层。在一些实施例中，第二接触结构并没有延伸穿过第二石墨烯结构的所有石墨烯层。
在一些实施例中，方法300包括额外的操作。在一些实施例中，改变方法300的操作顺序。
本描述的一个方面涉及一种电容器。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。
本描述的另一个方面涉及一种半导体器件。半导体器件包括衬底和位于衬底上方的互连结构，互连结构具有多个导电部件。半导体器件还包括互连结构中的电容器。电容器与多个导电部件的至少一个导电部件电接触。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，第二石墨烯结构具有多个第二石墨烯层。
本描述的又一个方面涉及一种制造电容器的方法。方法包括形成具有多个第一石墨烯层的第一石墨烯结构。方法还包括在第一石墨烯结构上方形成介电层。方法还包括在介电层上方形成第二石墨烯结构，其中，第二石墨烯结构包括多个第二石墨烯层。
上面概述了多个实施例的特征，从而使本领域技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域技术人员应理解，他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实现与在此所介绍实施例相同的目的和/或实现相同的优点的其他工艺或结构。本领域技术人员还应理解，这种等同构造不背离本发明的主旨和范围，并且其可以在不背离本发明的主旨和范围的前提下进行多种改变、替换、或变化。

Claims (10)

1.一种电容器，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；
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；
第一接触结构，其中，所述第一石墨烯结构横向延伸并超过所述介电层的侧壁，所述介电层横向延伸并超过所述第二石墨烯结构的侧壁，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；
所述电容器直接位于互连结构的一个导电部件上方，所述互连结构位于衬底上方，所述导电部件连接于衬底中的器件，所述导电部件横向延伸并覆盖所述第一石墨烯结构的底面。
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，其中，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，以接触所述多个第一石墨烯层的多个石墨烯层。
7.根据权利要求5所述的电容器，其中，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。
8.根据权利要求1所述的电容器，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。
9.一种半导体器件，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一个导电部件电接触，所述电容器直接位于所述一个导电部件上方，所述一个导电部件连接于衬底中的器件，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，所述一个导电部件横向延伸并覆盖所述第一石墨烯结构的底面；
介电层，位于所述第一石墨烯结构上方；
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；以及
第一接触结构，其中，所述第一石墨烯结构横向延伸并超过所述介电层的一端的侧壁，所述介电层的另一端横向延伸并超过所述第二石墨烯结构的侧壁，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。
10.一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，所述第一石墨烯结构形成为与衬底上方的互连结构的导电部件接触并位于所述导电部件上方，所述导电部件连接于所述衬底中的器件，所述导电部件横向延伸并覆盖所述第一石墨烯结构的底面；
在所述第一石墨烯结构上方形成介电层，其中，所述第一石墨烯结构横向延伸并超过所述介电层的侧壁；
在所述介电层上形成生长层；
在所述生长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；以及
在所述第一石墨烯结构中形成第一接触结构，其中，所述介电层横向延伸并超过所述生长层的侧壁和所述第二石墨烯结构的侧壁，所述第一接触结构延伸穿过所述介电层并且延伸穿过所述多个第一石墨烯层中的所有第一石墨烯层。
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