半导体装置的制作方法

本揭露内容是关于一种半导体装置。

背景技术

集成电路(ic)的制造已通过增加在半导体装置中形成的集成电路的密度来驱使。这可通过实施更强力的设计规则以允许形成较大密度的集成电路装置来达成。尽管如此，集成电路装置诸如晶体管的增加的密度亦已增加处理具有减少特征大小的半导体装置的复杂性。

技术实现要素：

本揭露内容的一实施方式提供一种半导体装置，其特征在于，包含非绝缘体结构、至少一纳米碳管(cnt)、介电层以及基于石墨烯的导电层。纳米碳管在非绝缘体结构上方。介电层围绕纳米碳管。基于石墨烯的导电层在至少一个纳米碳管上方。

附图说明

当结合随附附图阅读时，自以下详细描述将很好地理解本揭示内容的态样。应注意，根据工业中的标准实务，各特征并非按比例绘制。事实上，出于论述清晰的目的，可任意增加或减小各特征的尺寸。

图1是根据本揭示内容的一些实施例的用于制造半导体装置的方法的流程图；

图2至图18示出了根据本揭示内容的一些实施例的形成半导体装置的方法；

图19是根据本揭示内容的一些实施例的用于制造半导体装置的方法的流程图；以及

图20至图22示出了根据本揭示内容的一些实施例的形成半导体装置的方法。

具体实施方式

以下揭示内容提供许多不同实施例或实例，以便实施所提供标的的不同特征。下文描述了组件及排列的特定实例以简化本揭示。当然，这些实例仅为示例且并不意欲为限制性。例如，以下描述中在第二特征上方或第二特征上形成第一特征可包括以直接接触形成第一特征及第二特征的实施例，且亦可包括可在第一特征与第二特征之间形成额外特征以使得第一特征及第二特征可不处于直接接触的实施例。另外，本揭示可在各实例中重复元件符号及/或字母。此重复是出于简明性及清晰的目的，且本身并不指示在各个所揭示的实施例及/或配置之间的关系。

进一步地，为了便于描述，本文可使用空间相对性术语(诸如“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及类似者)来描述诸图中所示出的一个元件或特征与另一元件(或多个元件)或特征(或多个特征)的关系。除了诸图所描绘的定向外，空间相对性术语意欲包含使用或操作中装置的不同定向。设备可经其他方式定向(旋转90度或处于其他定向)且由此可类似解读本文所使用的空间相对性描述词。

图1是根据本揭示的一些实施例的用于制造半导体装置100a的方法的流程图。图2至图18示出了根据本揭示的一些实施例的形成半导体装置100a的方法。方法开始于方块s10，其中在基板101上形成至少一个栅极结构102及第一介电层109(如图2所示)。方法继续至方块s20，其中第一催化剂层112是以毯覆的方式形成在第一介电层109上方(如图3所示)。方法继续至方块s30，其中在第一孔110中并且在第一催化剂层112上方形成至少一个保护层114(如图4所示)。方法继续至方块s40，其中从第一介电层109移除未由保护层114覆盖的第一催化剂层112的部分(如图5所示)。方法继续至方块s50，其中移除保护层114(如图6所示)。方法继续至方块s60，其中在第一孔110内并且在第一催化剂层112上形成纳米碳管116(如图7所示)。方法继续至方块s70，其中由导电材料118填充在多个纳米碳管116之间的空间(如图9所示)。方法继续至方块s80，其中在第一介电层109上形成第二介电层122(如图10所示)。方法继续至方块s90，其中图案化第二介电层122(如图11所示)。方法继续至方块s100，其中第二催化剂层126是以毯覆的方式形成在第二介电层122上方(如图12所示)。方法继续至方块s110，其中在第二催化剂层126上形成基于石墨烯的导电层128(如图13所示)。方法继续至方块s120，其中在基于石墨烯的导电层128上形成晶种层132(如图16所示)。方法继续至方块s130，其中经由电镀在晶种层132上形成金属层136(如图17所示)。方法继续至方块s140，其中对金属层136进行平坦化制程直至暴露出第二介电层122(如图18所示)。

如图2所示，至少一个栅极结构102及第一介电层109在基板101上形成，其中栅极结构102的至少一个是在基板101与第一介电层109之间。

在一些实施例中，基板101包括硅基板。在一些替代实施例中，基板101由一些其他适宜元素半导体，诸如金刚石或锗；适宜化合物半导体，诸如砷化镓、碳化硅、砷化铟、或磷化铟；或适宜合金半导体，诸如碳化硅锗、磷化镓砷、或磷化镓铟制成。在一些实施例中，基板101进一步包括其他特征诸如各种掺杂的区域、埋层、及/或磊晶层。进一步地，在一些实施例中，基板101可能是绝缘体上半导体诸如绝缘体上硅(soi)或蓝宝石上硅。在一些实施例中，基板101包括掺杂的磊晶层、梯度半导体层，及/或可进一步包括覆盖不同类型的另一半导体层的半导体层，诸如在锗硅层上的硅层。在一些实施例中，基板101包括多层硅结构或多层化合物半导体结构。

在一些实施例中，基板101进一步包括具有各种掺杂配置的活性区域。在一些实施例中，活性区域由p型或n型掺杂剂掺杂。例如，活性区域由p型掺杂剂，诸如硼或bf2；n型掺杂剂，诸如磷或砷；及/或其组合掺杂。在一些实施例中，活性区域经配置以用于n型金属氧化物半导体场效晶体管(称为nmosfet)，或替代地经配置以用于p型金属氧化物半导体场效晶体管(称为pmosfet)。

在一些实施例中，栅极结构102的至少一个包括栅极介电层103及栅电极层104，其中栅极介电层103在基板101上方形成并且栅电极层104在栅极介电层103上方形成。

在一些实施例中，栅极介电层103包括氧化硅、氮氧化硅、或高k介电材料。高k介电材料经定义为介电常数大于sio2的介电常数的介电材料，并且高k介电材料包括金属氧化物。在一些实施例中，金属氧化物选自由li、be、mg、ca、sr、sc、y、zr、hf、al、la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、或其混合物的氧化物所组成的群组。在一些实施例中，栅极介电层103通过使用适宜制程诸如化学气相沉积(cvd)制程或原子层沉积(ald)制程生长。在一些实施例中，栅极介电层103进一步包括界面层(未图示)以最小化在栅极介电层103与基板101之间的应力。在一些实施例中，界面层由通过热氧化制程生长的氧化硅或氮氧化硅形成。例如，界面层可通过快速热氧化(rto)制程或在包含氧的退火制程中生长。

在一些实施例中，栅电极层104包括单层或多层结构。在一些实施例中，栅电极层104包括多晶硅。进一步地，栅电极层104可能是具有均匀或梯度掺杂的掺杂多晶硅。在一些实施例中，栅电极层104通过使用低压化学气相沉积(lpcvd)制程形成。在一些其他实施例中，栅电极层104是金属栅极。

在一些实施例中，在栅极结构102的至少一个的侧壁附近形成至少一对间隔层105，其中间隔层105由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氟掺杂的硅酸盐玻璃(fsg)、低k介电材料、及/或其组合形成。在一些实施例中，间隔层105的至少一个可具有多层结构，例如，包括一或更多个衬垫层。

在一些实施例中，在基板101的活性区域中产生轻微掺杂的源极与漏极(ldd)区域106及源极/漏极(s/d)区域107。在一些实施例中，在基板101中的ldd区域106由间隔层105覆盖，并且在基板101中的s/d区域107与栅极结构102的至少一个的侧面(亦即，在栅极结构102下面的基板101的区域附近)横向间隔开。在一些实施例中，通过使用离子植入形成s/d区域107。例如，n型掺杂剂(诸如磷)或p型掺杂剂(诸如硼)经掺杂至未由间隔层105及栅极结构102覆盖的基板101的至少一部分中，以便形成s/d区域107。

在一些实施例中，在基板101中形成至少一个隔离区域108以隔离基板101的各个活性区域。隔离区域108可采用隔离技术，诸如硅的局部氧化(locos)或浅沟槽隔离(sti)区域，以界定并电性隔离基板101的各个活性区域。在一些实施例中，隔离区域108的至少一个用作sti区域。隔离区域108包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氟掺杂的硅酸盐玻璃(fsg)、低k介电材料、其他适宜材料、或其组合。

在基板101及栅极结构102上方形成第一介电层109，其中第一介电层109是多层介电结构。在形成第一介电层109中，在栅极结构上方形成第一层间介电(ild)层，并且随后进行平坦化制程，诸如化学机械研磨(cmp)制程，以平坦化具有栅极结构102的第一层间介电层的顶表面。第一层间介电层可包括半导体氧化物、半导体氮化物、半导体氮氧化物、teos氧化物、磷硅玻璃(psg)、硼磷硅玻璃(bpsg)、氟化硅石玻璃(fsg)、碳掺杂的氧化硅、(santaclara,calif.的appliedmaterials)、干凝胶、气凝胶、非晶氟化碳、聚对二甲苯、bcb(双-苯并环丁烯)、silk(dowchemical，midland,mich.)、聚酰亚胺、其他适宜材料、及/或其组合。进一步地，在形成第一层间介电层之前沉积张力sin接触蚀刻终止层。

接下来，移除栅极结构102中的多晶硅，其中经由从栅极结构102的至少一个蚀刻来移除多晶硅。随后，在栅极结构102的至少一个中的从移除的多晶硅剩余的沟槽中形成金属栅极。金属栅极可由包括按顺序的以下沉积的金属的一或更多层形成：tan、tin、tan、tin及al(具有痕量的cu)。由此，栅极结构102是金属栅极堆叠。

在栅极结构102及第一层间介电层上方形成第二层间介电层，并且因此如图2所描绘，第一层间介电层与第二层间介电层一起用作第一介电层109。第二层间介电层间介电层可具有与第一层间介电层相似的组成或可包括不同材料及/或不同排列。例如，第二ild层可包括半导体氧化物、半导体氮化物、半导体氮氧化物、teos氧化物、psg、bpsg、fsg、碳掺杂的氧化硅、干凝胶、气凝胶、非晶氟化碳、聚对二甲苯、bcb、silk、聚酰亚胺、其他适宜材料、及/或其组合。在本实施例中，第二层间介电层是未掺杂的硅酸盐玻璃(usg)。第二层间介电层的usg通过使用sih4/n2o/he的沉积形成。可在第一层间介电层的顶部上形成第二层间介电层、或可移除第一层间介电层、及/或可形成介电材料的额外组合。

在形成第一介电层109之后，将光阻剂(pr)层施加至第一介电层109的顶表面，并且图案化pr，诸如通过光微影或电子束制程。根据图案化pr在第一介电层109上进行蚀刻制程。蚀刻制程可采用经配置以利用最小横向蚀刻而垂直地蚀刻穿过第一介电层109的定向或各向异性的蚀刻技术。此举在第一介电层109中产生第一孔110以用于随后接触形成。尽管图示了各向异性蚀刻技术，蚀刻制程可包括任何适宜的各向异性或各向同性的蚀刻技术，包括干式蚀刻、湿式蚀刻、反应性离子蚀刻rie、及其组合。进一步地，蚀刻制程可使用任何适宜的蚀刻化学剂或其组合。在一些实施例中，可调整蚀刻剂及其他蚀刻参数使得在不蚀刻其他材料诸如栅极结构的材料的情况下移除第一介电层109的已暴露的材料。例如，在本实施例中，使用配备有含氟气体(诸如cf4、ch2f2、或c4f6)的干式各向异性的电浆蚀刻。为了获得适当蚀刻轮廓及选择性，各向异性的电浆蚀刻可包括多个蚀刻部分，诸如主蚀刻、过蚀刻及后蚀刻处理。在示出的实施例中，干式蚀刻产生具有实质上垂直轮廓的第一孔110，此垂直轮廓于栅极结构102及s/d区域107的顶表面处终止。因此，在栅极结构102上方的第一孔110可被称为栅极接触孔，并且在s/d区域107上方的第一孔110可被称为源极/漏极接触孔。

如图3所示，第一催化剂层112是以毯覆的方式形成在第一介电层109上方。在一些实施例中，基板101的上表面、栅极结构102的至少一个、及第一介电层109由第一催化剂层112覆盖。在一些实施例中，通过使用适宜沉积制程形成第一催化剂层112。第一催化剂层112包括例如至少一种金属，诸如钛、铁、钴、镍、铜、或其组合。

如图4所示，在第一孔110中并且在第一催化剂层112上方形成至少一个保护层114。在一些实施例中，保护层114分别存在于第一孔110的底部中。保护层114与第一催化剂层112接触。在一些实施例中，保护层114通过使用适宜制程(诸如旋转涂布制程)而形成。在一些实施例中，保护层114的至少一个包括有机材料。

如图5所示，从第一介电层109移除未由保护层114覆盖的第一催化剂层112的部分。在一些实施例中，蚀刻制程用以移除图4的第一催化剂层112的此等未覆盖的部分。蚀刻制程包括湿式蚀刻、干式蚀刻制程、或其组合。在蚀刻制程之后，由保护层114覆盖的第一催化剂层112的部分余留在第一孔110中。在一些实施例中，在蚀刻制程之后，第一催化剂层112的剩余部分位于第一孔110的底部。

如图6所示，移除如图5所示的保护层114。在移除保护层114之后，暴露出在第一孔110内第一催化剂层112的剩余部分。

如图7及图8所示，其中图8是纳米碳管(cnt)116的透视图。纳米碳管116在第一介电层109中的第一孔110内并且在第一催化剂层112上形成。例如，第一介电层109围绕纳米碳管116。在一些实施例中，纳米碳管116通过使用适宜制程诸如cvd制程、物理气相沉积(pvd)制程、或原子层沉积(ald)制程从第一催化剂层112生长。进一步地，由于纳米碳管116从第一催化剂层112生长，第一催化剂层112与纳米碳管116接触。在一些实施例中，在生长纳米碳管116之后，在第一介电层109及纳米碳管116上进行平坦化制程，诸如化学机械研磨(cmp)制程。

第一孔110由穿过第一介电层109的厚度延伸的数十个或数百个纳米碳管116填充。在一些实施例中，纳米碳管116是导电的且包括中空管，并且纳米碳管116的空间是未经填充的。在一些实施例中，与对应栅极结构102垂直重叠的一组纳米碳管116与此栅极结构102电性耦接。在一些实施例中，与对应s/d区域107垂直重叠的一组纳米碳管116与此s/d区域107电性耦接。用于纳米碳管116的图案阵列可在单个导电特征(诸如在第一孔110内的第一催化剂层112)上方形成。例如，在半导体装置的俯视图中，纳米碳管116的阵列可包含正方形或矩形形状。在俯视图中，阵列可或者包含其他形状，诸如圆形、椭圆形、梯形、或其他形状。

如图9所示，在多个纳米碳管116之间的空间由导电材料118填充。在一些实施例中，导电材料118包括金属，诸如钛、钴、镍、铂、铒或钯。在一些实施例中，导电材料118包括金属，并且金属缠绕在纳米碳管116周围。在一些实施例中，包括此金属的导电材料118通过使用适宜制程诸如cvd制程、金属有机cvd(mocvd)制程、pvd制程、或ald制程形成。在形成导电材料118之后，导电材料118封装纳米碳管116。例如，纳米碳管116用作传输电荷的电通道，并且导电材料118用作在第一孔110内支撑纳米碳管116的支撑件。此外，在一些实施例中，导电材料118亦可用作电性通道。

另一方面，在形成导电材料118之后，硅化物区域120可在s/d区域107上形成。在一些实施例中，若导电材料118及第一催化剂层112由相同材料诸如钛制成，则导电材料118及第一催化剂层112导致在下层硅与导电材料118及第一催化剂层112的金属材料之间的反应，进而形成硅化物区域120。在一些实施例中，硅化物区域120包括选自硅化钛、硅化钴、硅化镍、硅化铂、硅化铒、或硅化钯的材料。例如，在导电材料118及第一催化剂层112包括钛并且s/d区域107包括硅的情形中，硅化物区域120包括硅化钛。

如图10所示，第二介电层122在第一介电层109上形成。在一些实施例中，第二介电层122是低k介电层并且具有低介电常数(k小于或等于约4.0)，其中第二介电层122通过使用适宜制程诸如pecvd制程形成。

如图11所示，图案化第二介电层122。在一些实施例中，图案化制程包括使用图案化的遮罩作为其蚀刻遮罩(未图示)的蚀刻制程。在图案化制程之后，第二介电层122具有在第一孔110上方的第二孔124。由此，纳米碳管116及导电材料118于第二孔124的底部暴露出。

如图12所示，第二催化剂层126是以毯覆的方式形成在第二介电层122上方。在一些实施例中，纳米碳管116及导电材料118是在第一催化剂层112与第二催化剂层126之间。在一些实施例中，纳米碳管116的至少一个具有分别与第一催化剂层112及第二催化剂层126接触的相对末端，并且导电材料118具有分别与第一催化剂层112及第二催化剂层126接触的相对表面。在一些实施例中，第一介电层109、纳米碳管116、导电材料118及第二介电层122的上表面由第二催化剂层126覆盖。在一些实施例中，第二催化剂层126通过使用适宜沉积制程形成，其中第二催化剂层126包括至少一种金属，诸如镍铁、钴、铜、或其组合。

如图13所示，基于石墨烯的导电层128在第二催化剂层126上形成。在一些实施例中，基于石墨烯的导电层128的至少一部分在第二孔124中并且在纳米碳管116上方形成。在一些实施例中，第二催化剂层126缠绕在基于石墨烯的导电层128周围。在一些实施例中，基于石墨烯的导电层128通过使用碳沉积制程形成。在一些实施例中，基于石墨烯的导电层128通过使用气相生长制程形成，并且因此基于石墨烯的导电层128从第二催化剂层126并且在此第二催化剂层上方生长。在一些实施例中，基于石墨烯的导电层128通过使用适宜制程诸如cvd制程、大气压cvd(apcvd)制程、于亚大气压的lpcvd制程、pecvd制程、原子层cvd(alcvd)制程、或其组合形成。例如，在一些实施例中，基于石墨烯的导电层128通过使用ch4+h2+ar形成。在一些实施例中，在形成基于石墨烯的导电层128之后，第二催化剂层126是在基于石墨烯的导电层128与纳米碳管116的至少一个之间，并且基于石墨烯的导电层128与纳米碳管116的至少一个电性耦接。

图14示出了基于石墨烯的导电层128的形成。为了形成基于石墨烯的导电层128，将ch4+h2+ar的气流208引入半导体装置正在其中处理的腔室中。于时段202，ch4扩散(例如，在反应控制区域中，作为在表面附近的气体层)至第二催化剂层126的上表面上并且到达第二催化剂层126的上表面。于时段204，在ch4内的碳吸附至第二催化剂层126的表面上，并且分解碳分子以形成活性碳物质。活性碳物质经扩散至第二催化剂层126的表面上，或活性碳物质经扩散至靠近第二催化剂层126的上表面的第二催化剂层126中，进而形成石墨烯片(gs)材料的石墨烯晶格。在活性物质诸如氢中，从表面解吸附并且形成分子氢。于时段206，分子氢(h2)经由边界层从第二催化剂层126的上表面扩散离开并且通过主体气流208吹扫掉。

图15是根据一些实施例的具有多个石墨烯片(gs)130的基于石墨烯的导电层128的透视图。在一些实施例中，基于石墨烯的导电层128具有在第二催化剂层126的上表面上形成的一或更多个gs130。例如，基于石墨烯的导电层128具有通过选择性生长形成的数层gs130。gs130是均匀且连续的，并且在一些实施例中通过逐层自底向上生长而形成。在一些实施例中，基于石墨烯的导电层128具有约0.1nm至约20nm的厚度。在一些实施例中，基于石墨烯的导电层128可包括其他材料及尺寸，并且可使用其他方法形成。

如图16所示，晶种层132使用适宜沉积技术诸如pvd在基于石墨烯的导电层128上形成。晶种层132可包括铜、铜合金、铝、钛、钛合金、或其组合。在一些实施例中，晶种层132包括钛层及在钛层上方的铜层。在替代实施例中，晶种层132是铜层。在一些实施例中，晶种层132具有在第二孔124中的凹陷134。

如图17所示，金属层136经由电镀在晶种层132上形成，此电镀可能是电镀或无电电镀。在一些实施例中，在晶种层132中的凹陷134通过金属层136填充。金属层136可包括铜、铝、钨、镍、焊料、或其合金。在其中金属层136包括铜的一些实施例中，第二催化剂层126可用作阻障层以用于防止铜扩散。

如图18所示，对金属层136进行平坦化制程直至暴露出第二介电层122。在一些实施例中，剩余的第二金属层136被称为嵌入地保留在凹陷134中的导体，并且导体分别与在第一孔110内的纳米碳管116垂直重叠。在一些实施例中，导体的顶表面实质上与基于石墨烯的导电层128的顶表面齐平，并且第二催化剂层126的顶表面实质上与基于石墨烯的导电层128的顶表面齐平。在一些实施例中，基于石墨烯的导电层128缠绕在剩余第二金属层136周围。在一些实施例中，平坦化制程包括cmp制程。

图19是根据本揭示的一些实施例的用于制造半导体装置100b的方法的流程图。图20至图22示出了根据本揭示的一些实施例的形成半导体装置100b的方法。在方块s150之前进行的操作是如图2至图18所描述，并且因此本文不再重复。方法继续至方块s150，其中通过基于石墨烯的导电层128界定的凹陷138由至少一种导电粉末140填充(如图20所示)。方法继续至方块s160，其中对导电粉末140进行退火制程以形成导体142(如图21所示)。方法继续至方块s170，其中对基于石墨烯的导电层128及导体142进行平坦化制程直至暴露出第二介电层122(如图22所示)。

如图20所示，通过基于石墨烯的导电层128界定的凹陷138由至少一种导电粉末140填充。在一些实施例中，导电粉末140包括至少一种金属粉末。在一些实施例中，利用导电粉末140填充凹陷140通过使用涂覆制程进行。例如，在一些实施例中，将导电粉末140混合至液体中，并且利用此液体与导电粉末140的混合物涂覆基于石墨烯的导电层128。在一些实施例中，液体是挥发性的，并且导电粉末140较不易于在液体中氧化破坏。液体的实例包括但不限于乙醇、异丙醇(ipa)、及烷烃。在一些实施例中，在涂覆之后，蒸发液体，并且导电粉末140余留在凹陷140中。在一些实施例中，在混合导电粉末140与液体之前，基于其粒子大小分类导电粉末140。在一些实施例中，分类的导电粉末140的粒子大小是小于约10nm。

如图21所示，对导电粉末140进行退火制程诸如激光退火制程以形成导体142。在一些实施例中，在激光退火制程期间，将至少一个激光束l施加至导电粉末140，以便加热导电粉末140。由于加热导体粉末140以达到熔点，导电粉末140熔融并且凝聚，以变成导体142。例如，利用激光退火制程，导体142通过凝聚熔融的导电粉末140形成。在一些实施例中，可使用其他退火制程诸如快速热退火、尖峰退火或类似者。

如图22所示，对基于石墨烯的导电层128及导体142进行平坦化制程直至暴露出第二介电层122。在一些实施例中，将剩余导体142嵌入地保留在凹陷138中，并且剩余导体142分别与在第一孔110内的纳米碳管116垂直重叠。在一些实施例中，剩余导体142的顶表面实质上与基于石墨烯的导电层128的端表面齐平，并且第二催化剂层126的端表面实质上与基于石墨烯的导电层128的端表面齐平。在一些实施例中，平坦化制程包括cmp制程。

如上文所述，半导体装置包括纳米碳管及基于石墨烯的导电层。由于纳米碳管及基于石墨烯的导电层具有低电阻，改良了半导体装置的导电性。此外，由于纳米碳管的尺寸是纳米尺度的，可改良半导体装置的收缩。

根据本揭示的各个实施例，半导体装置包括非绝缘体结构、至少一个纳米碳管、介电层、及基于石墨烯的导电层。纳米碳管是在非绝缘体结构上方。介电层围绕纳米碳管。基于石墨烯的导电层是在至少一个纳米碳管上方。

于部分实施方式中，半导体装置还包含导电材料，填充在多个纳米碳管之间的空间。

于部分实施方式中，非绝缘体结构包含金属硅化物，且金属硅化物与导电材料包含相同金属。

于部分实施方式中，半导体装置还包含催化剂层，在纳米碳管与非绝缘体结构之间。

于部分实施方式中，催化剂层及非绝缘体结构包含相同金属。

于部分实施方式中，半导体装置还包含催化剂层，在基于石墨烯的导电层与该至少一纳米碳管之间。

于部分实施方式中，催化剂层缠绕在基于石墨烯的导电层周围。

于部分实施方式中，半导体装置还包含导体，其中基于石墨烯的导电层缠绕在导体周围。

于部分实施方式中，导体的顶表面实质上与基于石墨烯的导电层的端面齐平。

根据本揭示的各个实施例，半导体装置包括非绝缘体结构、纳米碳管、第一介电层、第二介电层、及基于石墨烯的导电层。纳米碳管是在第一介电层内并且与非绝缘体结构电性连接。纳米碳管是在第一介电层内。第二介电层是在第一介电层上方。基于石墨烯的导电层是在第二介电层内并且与纳米碳管电性连接。

于部分实施方式中，半导体装置还包含第一催化剂层以及第二催化剂层，其中纳米碳管是在第一催化剂层与第二催化剂层之间。

于部分实施方式中，纳米碳管与第一催化剂层接触。

于部分实施方式中，基于石墨烯的导电层与第二催化剂层接触。

于部分实施方式中，半导体装置还包含金属，缠绕在纳米碳管周围。

于部分实施方式中，半导体装置还包含金属，其中基于石墨烯的导电层经设置在金属的侧壁及底表面上。

根据本揭示的各个实施例，通过以下提供一种半导体装置的制造方法。在非绝缘体结构上方的第一介电层中形成孔。在孔中形成纳米碳管，且纳米碳管与非绝缘体结构电性连接。在纳米碳管及第一介电层上方形成第二介电层。在第二介电层中形成沟槽并且暴露纳米碳管的顶表面。在沟槽中形成基于石墨烯的导电层并且与纳米碳管电性连接。

于部分实施方式中，形成纳米碳管的步骤包含在孔中形成催化剂层以及在催化剂层上方生长纳米碳管。

于部分实施方式中，制造方法还包含在形成纳米碳管之后，利用金属填充孔。

于部分实施方式中，形成基于石墨烯的导电层包含在沟槽中形成催化剂层。在催化剂层上方生长基于石墨烯的导电层。

于部分实施方式中，制造方法，还包含在形成基于石墨烯的导电层的步骤之后，利用金属填充沟槽。

上文概述若干实施例的特征，使得熟悉此项技术者可更好地理解本揭示的态样。熟悉此项技术者应了解，可轻易使用本揭示作为设计或修改其他制程及结构的基础，以便实施本文所介绍的实施例的相同目的及/或实现相同优势。熟悉此项技术者亦应认识到，此类等效结构并未脱离本揭示的精神及范畴，且可在不脱离本揭示的精神及范畴的情况下产生本文的各种变化、替代及更改。