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。
[0032] 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。
[0033] 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)。
[0034] 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。
[0035] 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 稀结构152和第二石墨稀结构156。
[0036] 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。
[0037] 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。
[0038] 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。
[0039] 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。
[0040] 介电层154位于第一石墨稀结构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100埃_( A )至约_5.Θ〇: A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。
[0041] 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 第一石墨稀结构152中的层数。在一些实施例中，第二石墨稀结构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。
[0042] 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。
[0043] 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延伸到第一石墨稀结构内以接触多个石墨稀层，从而增强第一接触结构和第一石墨稀 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。
[0044] 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。
[0045] 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