專利名稱：半導(dǎo)體器件及形成該半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括封閉的納米管結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
在電子結(jié)構(gòu)上形成的器件典型地沒有受到外部元件的保護(hù)，這會導(dǎo)致器件失效。因此，需要有一種結(jié)構(gòu)和相關(guān)的方法，使在電子結(jié)構(gòu)上形成的元件受到外部元件的保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件，其包括基片；第一導(dǎo)電元件，其在所述基片的第一部分上形成；第一絕緣層，其形成于所述基片的第二部分上；導(dǎo)電納米管，其形成于所述第一絕緣層和所述第一導(dǎo)電元件的上面，使得在所述導(dǎo)電納米管的底側(cè)與所述第一導(dǎo)電元件的頂側(cè)之間存在第一間隙，其中所述導(dǎo)電納米管適合于被激活，使得使所述導(dǎo)電納米管與所述第一導(dǎo)電元件電連接；第二導(dǎo)電元件，其形成于所述第一絕緣層的上面，并與所述導(dǎo)電納米管電連接；第三導(dǎo)電元件，其形成于所述第一絕緣層的上面，并與所述導(dǎo)電納米管電連接；第二絕緣層，其形成于所述第二導(dǎo)電元件、所述第三導(dǎo)電元件和所述導(dǎo)電納米管的上面，其中在導(dǎo)電納米管的頂側(cè)與所述第二絕緣層的第一部分之間存在第二間隙，其中第一通路開口延伸穿過所述第二絕緣層并進(jìn)入所述第二間隙，并且其中第二通路開口延伸穿過所述第二絕緣層并進(jìn)入所述第二間隙；和第三絕緣層，其形成于所述第二層、所述第一通路開口和所述第二通路開口的上面。
本發(fā)明提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括提供基片；在所述基片的第一部分上形成一結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括在第一導(dǎo)電元件的上面形成的第一層心軸材料；在所述基片的第二部分上形成第一絕緣層；在所述第一絕緣層和所述第一層可除去材料的上面形成導(dǎo)電納米管；在所述第一絕緣層的上面形成第二導(dǎo)電元件、第三導(dǎo)電元件和心軸結(jié)構(gòu)，并與所述導(dǎo)電納米管電連接，所述第二導(dǎo)電元件與所述導(dǎo)電納米管在與所述第三導(dǎo)電元件相對的一側(cè)電連接，所述第二導(dǎo)電元件、所述第三導(dǎo)電元件和所述心軸結(jié)構(gòu)均由所述心軸材料形成；在所述第二導(dǎo)電元件、所述笫三導(dǎo)電元件、所述心軸結(jié)構(gòu)和所述導(dǎo)電納米管的上面形成第二絕緣層；形成第一通路開口和第二通路開口，它們延伸穿過所述第二絕緣層并位于所述心軸結(jié)構(gòu)的上面；和除去所述心軸結(jié)構(gòu)和所述第一層心軸材料，使得在所述導(dǎo)電納米管的底側(cè)與所述第一導(dǎo)電元件的頂側(cè)之間存在第一間隙，在所述導(dǎo)電納米管的頂側(cè)與所述第二絕緣層的第一部分之間存在第二間隙，其中所述第一通路開口延伸進(jìn)入所述第二間隙，并且所述第二通路開口延伸進(jìn)入所述第二間隙；和在所述第二層、所述第一通路開口和所述第二通路開口的上面形成第三絕緣層。
本發(fā)明有利地提供了一種結(jié)構(gòu)和相關(guān)方法，用于使在電結(jié)構(gòu)上形成的器件受到外部元件的保護(hù)。


圖1A圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的提供給制造工藝的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
圖1B圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1A的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在形成了電極結(jié)構(gòu)之后的情況。
圖1C圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1B的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在基片上形成(或淀積)了電介質(zhì)層之后的情況。
圖1D圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1C的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在電介質(zhì)層上淀積(并構(gòu)圖)了納米管結(jié)構(gòu)之后的情況。
圖1E圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1D的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在該納米管結(jié)構(gòu)的部分位置上淀積(并構(gòu)圖)了抗蝕劑層之后的情況。
圖1F圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1E的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在該納米管結(jié)構(gòu)上淀積了心軸層之后的情況。
圖1G圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1F的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在剝?nèi)タ刮g劑層并淀積了電介質(zhì)層之后的情況。
圖1H圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1G的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在形成了銅通路互連結(jié)構(gòu)和銅導(dǎo)線之后的情況。
圖1I圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1H的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在淀積了電介質(zhì)層之后的情況。
圖1J圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1I的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在除去了上心軸和心軸材料之后的情況。
圖1K圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1J的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在心軸去除通路開口35a和35b上淀積了電介質(zhì)層之后的情況。
圖1L圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1K的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在形成了銅通路互連結(jié)構(gòu)32c、銅導(dǎo)線32d和銅導(dǎo)線47之后的情況。
圖1M圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1L的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在向電極結(jié)構(gòu)施加了電場之后的情況。
圖2A-2L圖解了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1A-1L的制造工藝的可選擇制造工藝。
圖3A圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1J和2J半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖。
圖3B圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖3A頂視圖的可選擇頂視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1A-1L圖解了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2的制造工藝的詳細(xì)階段。圖1A-1L中圖解的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2是剖面圖。參考圖1A-1L描述的制造工藝圖解了一種非易失性電子/機(jī)械存儲結(jié)構(gòu)(例如納米管隨機(jī)存取存儲器(NRAM)結(jié)構(gòu)的形成)，其在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2內(nèi)包括封閉的納米管結(jié)構(gòu)40(見圖1L中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2的完成圖)。
在圖1A中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2用于制造工藝。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2包括基片5，其具有形成于基片5上面的第一電極層7、形成于第一電極層7上面的第二電極層9、形成于第二電極層9上面的心軸層11、和形成于心軸層11上面的光抗蝕劑層14。基片5可以包括本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何類型的用于使半導(dǎo)體器件絕緣的電介質(zhì)材料，其中包括二氧化硅基片、氟化二氧化硅基片、硅玻璃基片等。第一電極層7可以包括本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何類型電極材料，其中包括鈦等。第二電極層9可以包括本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何類型的電極材料，其中包括Pd、Cr、Ti等。心軸層11可以包括例如Al、W、Ge、聚酰亞胺、Si等。第一電極層7、第二電極層9和心軸層11的每一個都可以用任何淀積處理加以形成，包括物理氣相淀積(PVD)處理、化學(xué)氣相淀積(CVD)處理、旋涂淀積處理(spin-on deposition process)等。
圖1B圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1A的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2在形成了電極結(jié)構(gòu)15之后的情況。電極結(jié)構(gòu)15的厚度T1范圍可以選自大約160nm-大約650nm。電極結(jié)構(gòu)15包括在通過使用標(biāo)準(zhǔn)的光抗蝕劑處理之后留下的第一電極層7、第二電極層9和心軸層11的各部分，該標(biāo)準(zhǔn)的光抗蝕劑處理被使用以便通過光刻產(chǎn)生圖形，并通過使用標(biāo)準(zhǔn)含氟RIE化學(xué)的反應(yīng)離子刻蝕處理將該圖形轉(zhuǎn)移到第一電極層7、第二電極層9和心軸層11上。使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)剝離第一電極層7、第二電極層9和心軸層11的各部分(也就是，生成電極結(jié)構(gòu)15)。
圖1C圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1B的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2在基片5上形成(或淀積)了電介質(zhì)層17之后的情況。電介質(zhì)層17沉積的厚度T2大于或等于電極結(jié)構(gòu)15的厚度T1。電介質(zhì)層17可以用包括例如CVD處理的任何處理沉積。電介質(zhì)層17可以用例如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理加以平面化，化學(xué)機(jī)械拋光停止在心軸層11上。電介質(zhì)層17可以包括例如二氧化硅、FSG、SiCOH、聚合物材料等。
圖1D圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1C的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2在電介質(zhì)層17上淀積(并構(gòu)圖)了納米管結(jié)構(gòu)20之后的情況。納米管結(jié)構(gòu)20可以用例如旋涂淀積處理加以淀積，并用光刻和RIE(例如用O2基等離子體)處理進(jìn)行構(gòu)圖。納米管結(jié)構(gòu)20可以是例如碳納米管結(jié)構(gòu)。
圖1E圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1D的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2在該納米管結(jié)構(gòu)20的部分位置上淀積(并構(gòu)圖)了抗蝕劑層22之后的情況?？刮g劑層22的淀積厚度T3可以是大約200nm。抗蝕劑層22可以用例如光刻處理、利用干法刻蝕或濕法刻蝕的光刻處理等來構(gòu)圖。選擇地，抗蝕劑層22可以是旋涂電介質(zhì)層，其包括例如聚酰亞胺材料、聚合物電介質(zhì)材料、氫化倍半硅氧烷(HSQ)、甲基倍半硅氧烷(MSQ)等。
圖1F圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1E的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2在該納米管結(jié)構(gòu)20和電介質(zhì)層17上淀積了心軸層27之后的情況。心軸層27包括上心軸27b、電極結(jié)構(gòu)27a和電極結(jié)構(gòu)27c。心軸層27可以包括例如鋁、鎢等。心軸層27的厚度T4可以大于或等于大約200nm(也就是，至少等于抗蝕劑層22的厚度T3)。心軸層27可以通過CMP處理加以構(gòu)圖(也就是形成上心軸27b、電極結(jié)構(gòu)27a和電極結(jié)構(gòu)27c)。
圖1G圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1F的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2在剝?nèi)タ刮g劑層22并且上心軸27b、電極結(jié)構(gòu)27a和電極結(jié)構(gòu)27c、和納米管結(jié)構(gòu)20上面淀積了電介質(zhì)層30之后的情況。電介質(zhì)層30的厚度T5可以是大約500nm。電介質(zhì)層30可以包括例如二氧化硅等。電介質(zhì)層30可以用CVD處理加以淀積，并用CMP處理加以平面化。
圖1H圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1G的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2在電極結(jié)構(gòu)27c上面形成了銅通路互連結(jié)構(gòu)32a和銅導(dǎo)線32b之后的情況。銅通路互連結(jié)構(gòu)32a將電極結(jié)構(gòu)27c與銅導(dǎo)線32b電連接。銅通路互連結(jié)構(gòu)32a和銅導(dǎo)線32b可以用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何技術(shù)加以形成，包括例如雙鑲嵌處理。
圖1I圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1H的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2在電介質(zhì)層30和銅通路互連結(jié)構(gòu)32a上面淀積了電介質(zhì)層37，并形成了心軸去除通路開口35a和35b之后的情況。電介質(zhì)層37可以包括例如SiN、SiC、SiCN、SiCON等。電介質(zhì)層37可以通過CVD處理加以淀積，其厚度T6為大約50nm。心軸去除通路開口35a和35b的形成可以使用光刻處理和RIE處理。
圖1J圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1I的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2在除去了上心軸27b和心軸層11之后的情況。上心軸27b和心軸層11可以通過經(jīng)由心軸去除通路開口35a和35b進(jìn)行濕法刻蝕處理加以除去。濕法刻蝕處理可以包括任何類型的濕法刻蝕處理，包括例如氫氯酸濕法刻蝕處理、過氧化氫濕法刻蝕處理等。除去上心軸27b可以在納米管結(jié)構(gòu)20的上表面20a與電介質(zhì)層30的下表面30a之間建立間隙G1。除去心軸層11可以在納米管結(jié)構(gòu)20的下表面20b與第二電極層9的上表面9a之間建立間隙G2。心軸去除通路開口35a和35b延伸穿過電介質(zhì)層37、電介質(zhì)層30，并進(jìn)入間隙G1。注意，心軸去除通路開口35a和35b并不直接位于納米管結(jié)構(gòu)20的上面(見圖3A和3B中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2的頂視圖)。
圖1K圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1J的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2在電介質(zhì)層37和心軸去除通路開口35a和35b上淀積了電介質(zhì)層42之后的情況。電介質(zhì)層42可以包括厚度T7大約50nm的二氧化硅。電介質(zhì)層42可以用非共形CVD處理加以淀積。電介質(zhì)層42為心軸去除通路開口35a和35b、間隙G1和間隙G2提供了氣密密封，由此在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2內(nèi)形成密封的(也就是，處于包括通路開口35a和35b、間隙G1和間隙G2的空腔內(nèi))納米管結(jié)構(gòu)40。密封的納米管結(jié)構(gòu)40被保護(hù)免于外部(也就是，半導(dǎo)體器件2的外部)任何能夠損傷納米管結(jié)構(gòu)40的粒子或濕氣。
圖1L圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1K的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2在電介質(zhì)層42內(nèi)形成了銅通路互連結(jié)構(gòu)32c、銅導(dǎo)線32d和銅導(dǎo)線47并在電介質(zhì)層42上面形成電介質(zhì)層45之后的情況。圖1L的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2代表非易失性電子/機(jī)械存儲結(jié)構(gòu)(例如納米管隨機(jī)存取存儲器(NRAM)結(jié)構(gòu))的一部分，其包括密封的納米管結(jié)構(gòu)40。NRAM結(jié)構(gòu)包括納米管結(jié)構(gòu)(例如，見納米管結(jié)構(gòu)40)的陣列。每個納米管結(jié)構(gòu)與兩個電極結(jié)構(gòu)(例如，見電極結(jié)構(gòu)27a和27c)電連接，并掃過間隙(例如，見間隙G2)，或者懸置于接觸電極結(jié)構(gòu)(例如，見電極結(jié)構(gòu)9)的上面。該接觸電極結(jié)構(gòu)具有外加電壓。當(dāng)兩個電極結(jié)構(gòu)(例如，見電極結(jié)構(gòu)27a和27c)沒有外加電場(例如電壓)時，納米管結(jié)構(gòu)不被激活，因此保持如圖1L所示的垂直狀態(tài)。保持如圖1L所示垂直狀態(tài)的納米管結(jié)構(gòu)不與接觸電極結(jié)構(gòu)(例如，見電極結(jié)構(gòu)9)電接觸，因此在NRAM中表示邏輯0或關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)向兩個電極結(jié)構(gòu)(例如，見電極結(jié)構(gòu)27a和27c)施加電場(例如，電壓)時，納米管結(jié)構(gòu)被激活，并沿著方向50彎曲(例如，見圖1M)，導(dǎo)致在納米管結(jié)構(gòu)與接觸電極結(jié)構(gòu)(例如，見電極結(jié)構(gòu)9)之間產(chǎn)生電連接，因此在NRAM中表示邏輯1或開啟狀態(tài)，電場被從兩個電極結(jié)構(gòu)除去。納米管結(jié)構(gòu)保持彎曲并與接觸電極結(jié)構(gòu)(例如，見電極結(jié)構(gòu)9)相接觸直到再次向兩個電極結(jié)構(gòu)施加電場(例如，電壓)。前述的過程代表隨機(jī)存取存儲器(NRAM)結(jié)構(gòu)的操作。
圖1M圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1L的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2在向電極結(jié)構(gòu)27a和27c施加了電場(例如，電壓)之后的情況。在圖1M中，納米管結(jié)構(gòu)20被激活并沿著方向50彎曲，導(dǎo)致納米管結(jié)構(gòu)與電極結(jié)構(gòu)9之間產(chǎn)生電連接。納米管結(jié)構(gòu)與電板結(jié)構(gòu)9之間的電連接代表NRAM中的邏輯1。
圖2A-2L圖解了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1A-1L的制造工藝的可選擇制造工藝。圖2A-2L詳細(xì)描繪了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2a制造工藝的各個階段。圖2A-2L所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2是剖面圖。圖2A-2G的制造工藝包括與參考圖1A-1G說明的相同的制造工藝。
圖2H圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)圖2G中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2a在電極結(jié)構(gòu)27c上面形成了銅通路互連結(jié)構(gòu)32a和銅導(dǎo)線32b，并在上心軸27b上面形成了導(dǎo)電通路54a和54b之后的情況。銅通路互連結(jié)構(gòu)32a將電極結(jié)構(gòu)27c與銅導(dǎo)線32b電連接。銅通路互連結(jié)構(gòu)32a、銅導(dǎo)線32b和導(dǎo)電通路54a和54b可以用任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)加以形成，包括例如鑲嵌處理。
圖2I圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)圖2H的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2a在電介質(zhì)層30上面形成了電介質(zhì)層37，并在電介質(zhì)層37的部分上形成了光抗蝕劑層58之后的情況。電介質(zhì)層37可以包括例如氮化硅。電介質(zhì)層37可以通過CVD處理加以淀積，厚度T6大約為50nm。
圖2J圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)圖2I的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2a除去了心軸去除通路開口35a和35b，除去了部分的電介質(zhì)層37，并除去了上心軸27b和心軸層11之后的情況。心軸去除通路開口35a和35b可以用光刻處理和RIE處理加以形成。上心軸27b和心軸層11可以用通過心軸去除通路開口35a和35b進(jìn)行濕法刻蝕處理加以除去。濕法刻蝕處理可以包括任何類型的濕法刻蝕處理，包括例如氫氯酸濕法刻蝕處理、過氧化氫濕法刻蝕處理等。除去的上心軸27b在納米管結(jié)構(gòu)20的上表面20a和電介質(zhì)層30的下表面30a之間建立間隙G1。除去的心軸層11在納米管結(jié)構(gòu)20的下表面20b和第二電極層9的上表面9a之間建立間隙G2。心軸去除通路開口35a和35b延伸穿過電介質(zhì)層30并進(jìn)入間隙G1。
圖2K圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)圖2J的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2a在電介質(zhì)層37和心軸去除通路開口35a和35b的剩余部分上面淀積了電介質(zhì)層42之后的情況。電介質(zhì)層42可以包括二氧化硅，其厚度T7為大約50nm。電介質(zhì)層42可以用CVD處理加以淀積。電介質(zhì)層42為心軸去除通路開口35a和35b、間隙G1和間隙G2提供了氣密密封，由此在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2內(nèi)形成密封的(也就是，處于包括通路開口35a和35b、間隙G1和間隙G2的空腔內(nèi))納米管結(jié)構(gòu)40。密封的納米管結(jié)構(gòu)40被保護(hù)免于外部(也就是，半導(dǎo)體器件2的外部)任何能夠損傷納米管結(jié)構(gòu)40的粒子或濕氣。
圖2L圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖2K的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2a在電介質(zhì)層42內(nèi)形成了銅通路互連結(jié)構(gòu)32c、銅導(dǎo)線32d和銅導(dǎo)線47并在電介質(zhì)層42上面形成電介質(zhì)層45之后的情況。圖2L的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2a代表非易失性電子/機(jī)械存儲結(jié)構(gòu)(例如納米管隨機(jī)存取存儲器(NRAM)結(jié)構(gòu))的一部分，其包括密封的納米管結(jié)構(gòu)40。
圖3A圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖1J和2J半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2的頂視圖。圖3A中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2的頂視解了心軸去除通路開口35a和35b，它們并不直接位于納米管結(jié)構(gòu)20的上面。此外，圖3A圖解了多個納米管結(jié)構(gòu)21a...21j，和附加的心軸去除通路開口35c和35d，它們分別與納米管結(jié)構(gòu)20和心軸去除通路開口35a和35b包括相同的結(jié)構(gòu)，并用相同的方法加以形成。間隙G1位于每個納米管結(jié)構(gòu)20和21a...21j的上表面(例如，納米管結(jié)構(gòu)20的上表面20a)和電介質(zhì)層30的下表面30a之間。
圖3B圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖3A頂視圖的可選擇頂視圖。與圖3A相對比的，圖3B的半導(dǎo)體器件包括三個單獨(dú)的間隙G1、G3和G4，而不是一個間隙(也就是，圖3A中的間隙G1)，并包括附加的心軸去除通路開口35e和35f。
盡管本文出于例證的目的說明本發(fā)明的實(shí)施例，但是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言可以顯見許多的修改和變化。因此，附加的權(quán)利要求試圖涵蓋屬于本發(fā)明真實(shí)精神和范圍內(nèi)的所有這些修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括基片；第一導(dǎo)電元件，其形成于所述基片的第一部分上；第一絕緣層，其形成于所述基片的第二部分上；導(dǎo)電納米管，其形成于所述第一絕緣層和所述第一導(dǎo)電元件的上面，使得在所述導(dǎo)電納米管的底側(cè)與所述第一導(dǎo)電元件的頂側(cè)之間存在第一間隙，其中所述導(dǎo)電納米管適合于被激活，使得使所述導(dǎo)電納米管與所述第一導(dǎo)電元件電連接；第二導(dǎo)電元件，其形成于所述第一絕緣層的上面，并與所述導(dǎo)電納米管電接觸；第三導(dǎo)電元件，其形成于所述第一絕緣層的上面，并與所述導(dǎo)電納米管電接觸；第二絕緣層，其形成于所述第二導(dǎo)電元件、所述第三導(dǎo)電元件和所述導(dǎo)電納米管的上面，其中在導(dǎo)電納米管的頂側(cè)與所述第二絕緣層的第一部分之間存在第二間隙，其中第一通路開口延伸穿過所述第二絕緣層并進(jìn)入所述第二間隙，并且其中第二通路開口延伸穿過所述第二絕緣層并進(jìn)入所述第二間隙；以及第三絕緣層，其形成于所述第二層、所述第一通路開口和所述第二通路開口的上面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括第四絕緣層，其形成于所述第二絕緣層的一部分與所述第三絕緣層的一部分之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述第一通路開口進(jìn)一步延伸穿過所述第四絕緣層，并且其中所述第二通路開口進(jìn)一步延伸穿過所述第四絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述第四絕緣層包括氮化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述第四絕緣層不在所述第一通路開口和所述第二通路開口的上面延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述基片、所述第一絕緣層、所述第二絕緣層和所述第三絕緣層的每一個都包括二氧化硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述導(dǎo)電納米管被包封在由所述第一導(dǎo)電元件、所述第一絕緣層和所述第二絕緣層形成的空腔內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述第二絕緣層的厚度為的至少大約50nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述導(dǎo)電納米管、所述第一導(dǎo)電元件、所述第二導(dǎo)電元件和所述第三導(dǎo)電元件組合形成非易失性存儲器件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述導(dǎo)電納米管包括碳納米管。
11.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括提供基片；在所述基片的第一部分上形成一結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括在第一導(dǎo)電元件的上面形成的第一層心軸材料；在所述基片的第二部分上形成第一絕緣層；在所述第一絕緣層和所述第一層可除去材料的上面形成導(dǎo)電納米管；在所述第一絕緣層的上面形成第二導(dǎo)電元件、第三導(dǎo)電元件和心軸結(jié)構(gòu)，并與所述導(dǎo)電納米管電接觸，所述第二導(dǎo)電元件與所述導(dǎo)電納米管在與所述第三導(dǎo)電元件相對的一側(cè)電接觸，所述第二導(dǎo)電元件、所述第三導(dǎo)電元件和所述心軸結(jié)構(gòu)的每一個由所述心軸材料形成；在所述第二導(dǎo)電元件、所述第三導(dǎo)電元件、所述心軸結(jié)構(gòu)和所述導(dǎo)電納米管的上面形成第二絕緣層；形成第一通路開口和第二通路開口，它們延伸穿過所述第二絕緣層并位于所述心軸結(jié)構(gòu)的上面；和除去所述心軸結(jié)構(gòu)和所述第一層心軸材料，使得在所述導(dǎo)電納米管的底側(cè)與所述第一導(dǎo)電元件的頂側(cè)之間存在第一間隙，在所述導(dǎo)電納米管的頂側(cè)與所述第二絕緣層的第一部分之間存在第二間隙，其中所述第一通路開口延伸進(jìn)入所述第二間隙，并且所述第二通路開口延伸進(jìn)入所述第二間隙；以及在所述第二層、所述第一通路開口和所述第二通路開口的上面形成第三絕緣層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，進(jìn)一步包括在所述第二絕緣層的一部分上面形成第四絕緣層，其中所述第四絕緣層在所述第三絕緣層形成之前形成，并且其中所述第四絕緣層存在于所述第三絕緣層的一部分與所述第二絕緣層的所述部分之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述形成所述第一通路開口和所述第二通路開口進(jìn)一步包括使所述第一通路開口和所述第二通路開口延伸穿過所述第四絕緣層。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述第四絕緣層不在所述第一通路開口和所述第二通路開口的上面延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述形成所述第二導(dǎo)電元件、所述第三導(dǎo)電元件和所述心軸結(jié)構(gòu)包括使用鑲嵌處理。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述除去所述心軸結(jié)構(gòu)和所述第一層心軸材料導(dǎo)致所述導(dǎo)電納米管包封在由所述第一導(dǎo)電元件、所述第一絕緣層和所述第二絕緣層形成的空腔內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述除去所述心軸結(jié)構(gòu)和所述第一層心軸材料包括使用通過所述第一通路開口和所述第二通路開口施加的濕法刻蝕處理。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述濕法刻蝕處理包括使用選自氫氯酸和過氧化氫的化學(xué)劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述心軸結(jié)構(gòu)和所述第一層心軸材料的每一個都包括選自鋁、鍺、鎢和聚酰亞胺的材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述導(dǎo)電納米管包括碳納米管。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件和形成該器件的方法。該半導(dǎo)體器件包括在第一導(dǎo)電元件上面形成的導(dǎo)電納米管，使得在導(dǎo)電納米管的底側(cè)與第一導(dǎo)電元件的頂側(cè)之間存在第一間隙。在該導(dǎo)電納米管上面形成第二絕緣層。在該導(dǎo)電納米管的頂側(cè)與第二絕緣層的第一部分之間存在第二間隙。第一通路開口和第二通路開口延伸穿過該第二絕緣層，并進(jìn)入第二間隙。
文檔編號H01L21/70GK101075610SQ200710102309
公開日2007年11月21日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月19日
發(fā)明者杰弗里·P.·岡比諾, 阮山文 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司