1、集成電路互連技術簡介集成電路互連技術簡介早期互連技術：鋁互連早期互連技術：鋁互連目前應用最廣泛的互連技術：銅互連目前應用最廣泛的互連技術：銅互連下一代互聯材料與互連技術：碳納米管互連下一代互聯材料與互連技術：碳納米管互連集成電路互連技術簡介集成電路互連技術簡介什么是集成電路什么是集成電路互連技術？互連技術？所謂的集成電路所謂的集成電路互連技術，就是互連技術，就是將同一芯片內各將同一芯片內各個獨立的元器件個獨立的元器件通過一定的方式，通過一定的方式，連接成具有一定連接成具有一定功能的電路模塊功能的電路模塊的技術。的技術。集成電路對互連金屬材料的要求：集成電路對互連金屬材料的要求：p具有較小的電阻

2、率具有較小的電阻率p易于沉積和刻蝕易于沉積和刻蝕p具有良好的抗電遷移特性具有良好的抗電遷移特性電遷移現象：電遷移現象：金屬化引線中的電遷移現金屬化引線中的電遷移現象是一種在大電流密度作象是一種在大電流密度作用下的質量輸運現象。質用下的質量輸運現象。質量輸運是沿電子流動方向量輸運是沿電子流動方向進行的，結果在一個方向進行的，結果在一個方向形成空洞，而在另一個方形成空洞，而在另一個方向則由于金屬原子的堆積向則由于金屬原子的堆積形成小丘。前者將使互連形成小丘。前者將使互連引線開路或斷裂，而后者引線開路或斷裂，而后者會造成光刻的困難和多層會造成光刻的困難和多層布線之間的短路。布線之間的短路。電遷移現象

3、是集成電路電遷移現象是集成電路制造中需要努力解決的制造中需要努力解決的一個問題。特別是當集一個問題。特別是當集成度增加，互連線條變成度增加，互連線條變窄時，這個問題更為突窄時，這個問題更為突出。出。早期互連技術：鋁互連早期互連技術：鋁互連鋁互連的優點：鋁互連的優點： 鋁在室溫下的電阻率僅為鋁在室溫下的電阻率僅為2.7cm；與與n+和和p+ 硅的歐姆接觸電阻可以低至硅的歐姆接觸電阻可以低至10E- 6/cm2；與硅和磷硅玻璃的附著；與硅和磷硅玻璃的附著性很好，易于沉積與刻蝕。由于上述優性很好，易于沉積與刻蝕。由于上述優點，鋁成為集成電路中最早使用的互連點，鋁成為集成電路中最早使用的互連金屬材料。

4、金屬材料。ILD-4ILD-5ILD-6Top NitrideBonding pad Metal-5 (Aluminum)Metal-4Via-4Metal-4 is preceded by other vias, interlayer dielectric, and metal layers.Metal-3鋁互連的不足（一）：鋁互連的不足（一）：Al/Si接觸中的尖楔現象接觸中的尖楔現象Al/Si接觸時，由于接觸時，由于Al在在Si中的溶解度非常低，而中的溶解度非常低，而Si在在Al中的溶解度卻非常高。中的溶解度卻非常高。由于這一物理現象，導致由于這一物理現象，導致了集成電路了集成電路Al/

5、Si接觸中一接觸中一個重要的問題，那就是個重要的問題，那就是Al的尖楔問題。的尖楔問題。AlSiAl/Si接接觸中的觸中的尖楔現尖楔現象象尖楔現象所引發的問題：尖楔現象所引發的問題：一般一般Al/Si接觸中的尖接觸中的尖楔長度可以達到楔長度可以達到1m，而集，而集成電路中有源區的厚度一般成電路中有源區的厚度一般都在納米級別。因此尖楔現都在納米級別。因此尖楔現象的存在可能使某些象的存在可能使某些PN節失節失效。效。一種方法是一種方法是在在AlAl中摻入中摻入1-2% Si1-2% Si以滿足溶解性以滿足溶解性另一種方法是利用另一種方法是利用擴散阻擋層擴散阻擋層( Diffusion Barrie

6、r )( Diffusion Barrier )常用擴散阻擋層：常用擴散阻擋層：TiNTiN, , TiWTiW較好的方法是采用阻擋層較好的方法是采用阻擋層, Ti , Ti 或或 TiSiTiSi2 2有好的接觸和黏有好的接觸和黏附性附性, ,TiNTiN 可作為阻擋層可作為阻擋層解決尖楔現象所引發的問題解決尖楔現象所引發的問題Al/Si接觸的改進接觸的改進l Al-Si合金金屬化引線合金金屬化引線在鋁中加入硅飽和溶解度所需要的足量硅，形成在鋁中加入硅飽和溶解度所需要的足量硅，形成Al-Si合金，避合金，避免硅向鋁中擴散，從而杜絕尖楔現象。免硅向鋁中擴散，從而杜絕尖楔現象。l 鋁鋁-摻雜多晶

7、硅雙層金屬化結構摻雜多晶硅雙層金屬化結構摻雜多晶硅主要起隔離作用。摻雜多晶硅主要起隔離作用。l 鋁鋁-阻擋層結構阻擋層結構在鋁與硅之間淀積一薄層金屬，阻止鋁與硅之間的作用，從而在鋁與硅之間淀積一薄層金屬，阻止鋁與硅之間的作用，從而限制限制Al尖楔問題。一般將這層金屬稱為阻擋層。尖楔問題。一般將這層金屬稱為阻擋層。l 采用新的互連金屬材料采用新的互連金屬材料解決解決Al/Si接觸問題最有效的方法。接觸問題最有效的方法。鋁互連的不足（二）：電遷移現象鋁互連的不足（二）：電遷移現象電遷移現象的本質是導體原電遷移現象的本質是導體原子與通過該導體電子流之間子與通過該導體電子流之間存在相互作用，當一個鋁金

8、存在相互作用，當一個鋁金屬粒子被激發處于晶體點陣屬粒子被激發處于晶體點陣電位分布的谷頂的時候，它電位分布的谷頂的時候，它將受到兩個方向相反的作用將受到兩個方向相反的作用力：力：（1）靜電作用力，方向沿）靜電作用力，方向沿著電場（電流）的方向。著電場（電流）的方向。（2）由于導電電子與金屬）由于導電電子與金屬原（離）子之間的碰撞引起的相原（離）子之間的碰撞引起的相互間的動量交換，我們稱之為互間的動量交換，我們稱之為“電子風電子風”作用力，方向沿著電作用力，方向沿著電子流的方向。子流的方向。金屬為良導體時，靜電作用力將減小，金屬為良導體時，靜電作用力將減小，電子風作用力將起主要作用。電子風作用力將

9、起主要作用。改進電遷移的方法改進電遷移的方法l “竹狀竹狀“結構的選擇結構的選擇對于對于“竹狀竹狀“結構的鋁引線，結構的鋁引線，與常規引線不同，組成多晶體與常規引線不同，組成多晶體的晶粒從下而上貫穿引線截面，的晶粒從下而上貫穿引線截面，整個引線截面圖類似與許多整個引線截面圖類似與許多”竹節竹節“的一條竹子，晶粒間界的一條竹子，晶粒間界垂直于電流方向，所以晶粒間垂直于電流方向，所以晶粒間界的擴散不起作用，鋁原子在界的擴散不起作用，鋁原子在鋁薄膜中的擴散系數和在單晶鋁薄膜中的擴散系數和在單晶體中類同。從而可以使金屬互體中類同。從而可以使金屬互連線的連線的MTF（Median Time to Fai

10、lure）值提高兩個量級。）值提高兩個量級。“竹狀竹狀“結構結構常規結構常規結構l Al-Cu合金和合金和Al-Si-Cu合金合金在鋁中附加合金成分也可以改進鋁電遷移。將金屬化材料由在鋁中附加合金成分也可以改進鋁電遷移。將金屬化材料由Al變為變為Al-Si（1%-2%）-Cu（4%）合金，這些雜質在鋁的晶粒間）合金，這些雜質在鋁的晶粒間界的封凝可以降低鋁原子在鋁晶粒間界的擴散系數，從而可以界的封凝可以降低鋁原子在鋁晶粒間界的擴散系數，從而可以使使MTF值提高一個量級。值提高一個量級。但是但是Al-Si-Cu合金將使引線的電阻率增加。且不易刻蝕并易受合金將使引線的電阻率增加。且不易刻蝕并易受氯氣

11、的腐蝕。氯氣的腐蝕。l 三層夾心結構三層夾心結構在兩層鋁膜之間增加一個約在兩層鋁膜之間增加一個約50nm的過渡金屬層（如的過渡金屬層（如Ti）可以改）可以改善鋁的電遷移。這種方法可以使善鋁的電遷移。這種方法可以使MTF值提高值提高2-3個量級，但工藝個量級，但工藝比較復雜。比較復雜。l 采用新的互連金屬材料采用新的互連金屬材料目前應用最廣泛的互連技術：銅互連目前應用最廣泛的互連技術：銅互連p 金屬銅的電阻率小于金屬銅的電阻率小于2.0cm，使用金屬銅取代傳統的金屬鋁，可使用金屬銅取代傳統的金屬鋁，可以極大地降低互連線的電阻。以極大地降低互連線的電阻。較低的電阻率可以減小引線的寬度和厚度，從而減

12、小分布電容，并能提高集成電路的密度。p 銅引線更大的優勢表現在可靠性上，銅引線更大的優勢表現在可靠性上，銅的抗電遷移性能好，沒有應力遷銅的抗電遷移性能好，沒有應力遷移（在張應力作用下，細線內形成移（在張應力作用下，細線內形成空隙）。空隙）。在電路功耗密度不斷增加、電遷移現象更加嚴重的情況下，銅取代鋁作為互連材料，其重要性更為顯著。IBM利用亞0.25m技術制備的6層Cu互連表面結構的SEM圖雖然銅是一種非常有前途的金屬互聯材料，多年來人們也一直在研究如何在半導體生產中使用銅金屬材料。特別是大馬士革工藝的開發背景耐人尋味。一開始都想在銅刻蝕上取得突破，但無一例外地以失敗而告終。正當人們為不同地結

13、構和幾乎要改變所有的設備的時候，大馬士革工藝技術取得重大進展。1997年9月，IBM宣布了在生產線引入銅大馬士革技術的消息。Motorola緊接著在MOS工藝中應用銅技術，并于1999年3月開始批量供貨。同一年，IBM在0.13 m的ASIC制造線上引入低介電常數材料，在有效溝道長度為0.08 m的器件上，獲得了速度加快30%和功耗下降50%的優異成績。 引入銅工藝技術，可以說是半導體制造業的一場革命。由此帶來了設計、設備、工藝、材料、可靠性以及工藝線管理等方面的巨大變化。從技術層面上來說，涉及工藝線后段從光刻、等離子刻蝕、銅金屬化、化學機械拋光、多層介質、清洗，直到工藝集成的所有模塊。 隨著

14、設計的進一步縮小，金屬布線層不斷增加，隨之而來的互聯延遲也隨之加大。 總之，銅金屬互聯、低介電常數材料、大馬士革結構（Damascene）業已成為在深亞微米階段前段工藝的又一新的標志，并將發展成為超大規模集成電路工業新的國際標準。銅金屬互聯線是降低互聯延遲目的銅金屬互聯線是降低互聯延遲目的的主要途徑的主要途徑 眾所周知，R= l/wh 其中： ：金屬材料的電阻率 l：金屬連線的長度 w：金屬連線的寬度 h：金屬連線的厚度 從上述表達式可以看出，采用低電阻率的金屬材料作連線，可以降低總的互聯電阻，進而達到降低互聯延遲的目的 如何選擇適合上述要求的金屬材料，表1列出了常用的金屬互聯線材料的主要性能

15、。從表中可以看出，Al是一種較好的導電材料，實際上Al已經用了好幾十年，但是Al的致命弱點是抗電遷移性能差；Au的電阻率最高；Ag雖然具有最低的電阻率，但是，抗電遷移性可靠性方面表現較差。Cu在機械和電學特性兩方面都有良好的表現；電阻率僅為Al 的60%、熔點最高、熱功耗低、抗電遷移性能好 （銅的激活能為0.8eV Al的激活能0.5eV )。表1 幾種常用互聯金屬材料特性 實際上，如何降低互聯引起的延遲，答案決不是簡單的一句話能解決的。初期用銅代替Al合金，特別是上層的較長連線和電源線部分。銅確實比Al的電阻小30%,而且抗電遷移性能好得多，也就是說，在集成度增加的情況下，銅能通過更大的電流

16、密度，然而，橫向金屬連線之間的電容的減小，要用更薄的金屬連線或者采用更復雜的工藝，例如在金屬連線之間加低介電常數的材料。 在半導體工藝上引入了大馬士革結構，有機地解決了光刻和刻蝕上存在的問題，物理汽相淀積（PVD）設備和工藝的不斷完善，并成功應用于阻擋層（Barrier）和銅子晶（Cu-Seed）淀積，加上銅電鍍的不斷完善以及化學機械拋光（CMP）在銅工藝線的成功應用，使得銅正在逐步替代鋁在半導體金屬互聯上的地位。據預測由于銅大馬士革工藝簡化了總的流程步驟，使總成本下降20%到30%以上，設備擁有成本也大幅度下降。銅電鍍工藝技術 電鍍工藝早以應用于電子工業，但真正能在銅金屬布線工藝中得以推廣還

17、是近幾年的事情，銅電鍍的重要優點是： （1）淀積條件易于控制； （2）淀積速度較快，可以 350nm/min； （3）與低介電常數介質材料有良好兼容性，因為銅電鍍是在低溫（通常為室溫）、常壓的條件下進行。 一般的銅電鍍設備由正極（銅材）和負極（表面淀積有一層銅子晶的硅片）組成。電鍍液主要是CuSO4，H2SO4，Cl-1和添加劑，在負極的化學反應式為： Cu2+ 2e Cu銅電鍍槽示意圖 銅電鍍工藝很容易出現空洞（&2=），特別是孔或金屬槽的底部、側壁和上部。主要因素有電鍍化學試劑成份、外加電場的波形、電流、孔和槽的形狀以及PVD淀積銅子晶的質量。通常，側壁和底部的空洞是由于銅子晶覆蓋

18、不完整造成的。 另外一種現象是電鍍銅在通孔/金屬槽還沒有填滿之前，上部已經封口子夾斷（Pinch-off），造成中間空洞。 除了要求PVD淀積阻擋層和銅子晶的臺階覆蓋性好，連續之外，銅電鍍工藝本身也在做不斷的改進。主要有兩方面：一是添加其他有機物添加劑；二是采用外加電場并對電流波形進行調制。 電鍍酸溶液中加入有機物添加劑，可以選擇性地提高CD比較大的圖形的銅淀積速率，一般的解釋是由于有機物添加劑含有大量的催化劑和抑制劑，以降低頂部的淀積速率、提高孔和金屬槽底部的淀積速率。 在正、負電極之間加波形電場，有兩種方式，一是加脈沖波形，另一種是加多級直流電場。一種一種3 3參數參數2 2級直流電場示意

19、圖級直流電場示意圖 正電場時加快圖形底部擴散層的置換，最終達到消除空洞的目的。負電場明顯改進圖形側壁的平均淀積速率，其產生的銅離子梯度分布加快底部的淀積速度。人們研究發現脈沖電場與低的正向電流相結合，可以顯著改進電鍍銅在孔頸部位的夾斷現象，從而減小中間空洞。 銅金屬互聯技術除了以上所述的微細加工、銅阻擋層、子晶層、銅電鍍以外，還有很重要的銅退火和銅化學機械拋光（CMP），這些工序對銅互聯線的質量也至關重要。從可靠性的角度來看，銅阻擋層、子晶的連續性、電鍍銅的無孔性、銅晶粒的大小、退火的條件（溫度、時間、氣氛）以及銅CMP的質量，都影響到銅金屬布線的電遷移水平。許多半導體生產廠家為了把銅引入生產

20、線，為解決器件性能和可靠性作了大量的探索 銅電鍍層的質量對后續工序有很大的影響，特別是片間、片內、芯片內非均勻性容易造成后續的銅CMP工藝中凹陷（dishing,在圖形低密度區域）和侵蝕（erosion，圖形高密度區），許多半導體生產廠家采用銅膜厚總偏差來控制銅電鍍層的質量。 隨著半導體器件特征尺寸的不斷縮小，人們將不得不面臨新的、更多的挑戰。如此同時，新設計、新工藝、新設備、新材料和新的檢測手段將不斷推出，可以預料銅工藝技術將會得到進一步的發展。以以Cu作為互連材料的工藝流程作為互連材料的工藝流程因為在很多方面因為在很多方面Cu的性質與鋁不同。所以不能用的性質與鋁不同。所以不能用傳統的以鋁作

21、為互連材料的布線工藝。對以傳統的以鋁作為互連材料的布線工藝。對以Cu作作為互連的工藝來說，目前被人們看好并被普遍采為互連的工藝來說，目前被人們看好并被普遍采用的技術方案是所謂的用的技術方案是所謂的Daul Damascene（雙鑲（雙鑲嵌）工藝。其主要特點是對任何一層進行互連材嵌）工藝。其主要特點是對任何一層進行互連材料淀積的同時，也對該層與下層之間的料淀積的同時，也對該層與下層之間的Via進行進行填充，而填充，而CMP平整化工藝只對導電金屬層材料進平整化工藝只對導電金屬層材料進行，因此，與傳統的互連工藝相比，工藝步驟得行，因此，與傳統的互連工藝相比，工藝步驟得到簡化，相應的工藝成本得到降低，

22、這是銅互連到簡化，相應的工藝成本得到降低，這是銅互連工藝技術所帶來的另一優點。工藝技術所帶來的另一優點。以以Cu作為互連材料的工藝流程作為互連材料的工藝流程淀積刻蝕停止層淀積刻蝕停止層淀積介質材料淀積介質材料光刻引線溝槽圖形光刻引線溝槽圖形刻蝕引線溝槽刻蝕引線溝槽去掉光刻膠去掉光刻膠光刻通孔圖形光刻通孔圖形刻蝕通孔刻蝕通孔去掉光刻膠去掉光刻膠去掉刻蝕停止層去掉刻蝕停止層濺射勢壘和籽晶層濺射勢壘和籽晶層金屬填充通孔金屬填充通孔CMP金屬層金屬層37ICIC互連金屬化引入銅的優點互連金屬化引入銅的優點1.1. 電阻率的減小：電阻率的減小：互連金屬線的電阻率減小可互連金屬線的電阻率減小可以減少信號的

23、延遲，增加芯片速度。以減少信號的延遲，增加芯片速度。2.2. 功耗的減少：功耗的減少：減小了電阻，降低了功耗。減小了電阻，降低了功耗。3.3. 更高的集成密度：更高的集成密度：更窄的線寬，允許更高密更窄的線寬，允許更高密度的電路集成，這意味著需要更少的金屬層度的電路集成，這意味著需要更少的金屬層。4.4. 良好的抗電遷移性能：良好的抗電遷移性能：銅不需要考慮電遷徒銅不需要考慮電遷徒問題。問題。5.5. 更少的工藝步驟：更少的工藝步驟：用大馬士革用大馬士革 方法處理銅具方法處理銅具有減少工藝步驟有減少工藝步驟 2020 to 30 %to 30 %的潛力。的潛力。 Cu互連面臨的挑戰互連面臨的挑

24、戰目前目前IC芯片內的互連線芯片內的互連線主要是銅材料，與原來主要是銅材料，與原來的鋁互連線相比，銅在的鋁互連線相比，銅在電導率和電流密度方面電導率和電流密度方面有了很大的改進。但是，有了很大的改進。但是，隨著芯片內部器件密度隨著芯片內部器件密度越來越大，要求互連線越來越大，要求互連線的線寬越來越小，銅互的線寬越來越小，銅互連的主導地位也面臨著連的主導地位也面臨著嚴峻的考驗。當芯片發嚴峻的考驗。當芯片發展到一定尺寸，在芯片展到一定尺寸，在芯片內以銅作為互連線就會內以銅作為互連線就會遇到一系列問題。遇到一系列問題。Cu互連面臨的挑戰互連面臨的挑戰由于由于Via相對尺寸小，承載相對尺寸小，承載的電

25、流密度更大，所以這的電流密度更大，所以這一問題在一問題在Via上更加嚴重。上更加嚴重。所造成的直接結果就是互所造成的直接結果就是互連失效。尤其是集成電路連失效。尤其是集成電路技術進入技術進入32nm后，互連線后，互連線的電流承載密度將達的電流承載密度將達107A/cm2，這將超越，這將超越Cu線線的導電能力的導電能力106A /cm2，迫，迫使集成電路行業必須尋求使集成電路行業必須尋求新型互連材料。新型互連材料。40 與傳統的鋁互連比較，用銅作為半導體互連主要涉與傳統的鋁互連比較，用銅作為半導體互連主要涉及及三個方面的挑戰三個方面的挑戰，這些挑戰明顯不同于鋁技術，這些挑戰明顯不同于鋁技術，在銅

26、應用與在銅應用與ICIC互連之前必須解決：互連之前必須解決：1.1. 銅快速擴散進氧化硅和硅，銅快速擴散進氧化硅和硅，一旦進入器件的有源區一旦進入器件的有源區，將會損壞器件。，將會損壞器件。 2.2. 應用常規的應用常規的等離子體刻蝕工藝，銅不能容易形成圖等離子體刻蝕工藝，銅不能容易形成圖形。形。干法刻蝕銅時，在它的化學反應期間不產生揮干法刻蝕銅時，在它的化學反應期間不產生揮發性的副產物，而這對于經濟的干法刻蝕是必不可發性的副產物，而這對于經濟的干法刻蝕是必不可少的。少的。 3.3. 低溫下（低溫下（200200）空氣中，）空氣中，銅很快被氧化銅很快被氧化，而且不，而且不會形成保護層阻止銅進一

27、步氧化。會形成保護層阻止銅進一步氧化。 41阻擋層金屬阻擋層金屬銅銅 銅在硅和二氧化硅中都有銅在硅和二氧化硅中都有很高的擴散率很高的擴散率，這種高，這種高擴散率將破壞器件的性能。可擴散率將破壞器件的性能。可淀積一層阻擋層金屬淀積一層阻擋層金屬，作用是作用是阻止層上下的材料互相混合阻止層上下的材料互相混合（見下圖）。其厚（見下圖）。其厚度對度對0.250.25m m工藝來說為工藝來說為100nm100nm；對；對0.350.35m m工藝來說為工藝來說為400400600nm600nm。銅需要由一層薄膜阻擋層完全封閉起來，這層封閉銅需要由一層薄膜阻擋層完全封閉起來，這層封閉薄膜的作用是薄膜的作用

28、是加固附著加固附著并并有效地阻止擴散有效地阻止擴散。42鉭作為銅的阻擋層金屬：鉭作為銅的阻擋層金屬：對于銅互連冶金術來說，對于銅互連冶金術來說，鉭（鉭（TaTa） 、氮化鉭和鉭化硅、氮化鉭和鉭化硅都是阻擋層金屬的待選材料，都是阻擋層金屬的待選材料，阻擋層阻擋層厚度必須很薄厚度必須很薄（約（約7575埃），埃），以致它不影響以致它不影響具有高深寬比填具有高深寬比填充薄膜的充薄膜的電阻率電阻率而又能扮演一個而又能扮演一個阻擋層阻擋層的角色。的角色。銅銅鉭鉭43可接受的可接受的阻擋層金屬的基本特征：阻擋層金屬的基本特征：1. 有有很好的阻擋擴散作用；很好的阻擋擴散作用；2. 高導電率具有很高導電率具

29、有很低的歐姆接觸電阻；低的歐姆接觸電阻；3. 在半導體和金屬之間有在半導體和金屬之間有很好的附著；很好的附著；4. 抗電遷移抗電遷移5. 在在很薄的并且高溫下具有很好的穩定性；很薄的并且高溫下具有很好的穩定性；6. 抗侵蝕和氧化。抗侵蝕和氧化。 下一代互聯材料與互連技術：碳納米管互連下一代互聯材料與互連技術：碳納米管互連p碳納米管（碳納米管（Carbon Nanotubes）于）于1991年年發現以來發現以來, 就一直是納米就一直是納米科學領域的研究熱點。科學領域的研究熱點。p由于其超高電流密度承載由于其超高電流密度承載能力的特性（碳納米管上能力的特性（碳納米管上可以通過高達可以通過高達101

30、0A/cm2的電流的電流 ），引起了集成電），引起了集成電路器件制造領域專家的關路器件制造領域專家的關注。注。p 碳納米管互連的研究目前碳納米管互連的研究目前主要都集中在主要都集中在Via上。上。碳納米管的結構碳納米管的結構碳納米管是由單層或多層石墨片按一定形式卷曲形成的中碳納米管是由單層或多層石墨片按一定形式卷曲形成的中空的無縫圓柱結構，是一種石墨晶體。碳納米管的每層都空的無縫圓柱結構，是一種石墨晶體。碳納米管的每層都是一個是一個C原子通過原子通過sp2雜化與旁邊另外雜化與旁邊另外3個個C原子結合在一原子結合在一起形成六邊形平面組成的圓柱。起形成六邊形平面組成的圓柱。 碳納米管的導電機制碳納米管的導電機制在導體中，電子在電場的作用下進行擴散運動，電場強度在導體中，電子在電場的作用下進行擴散運動，電場強度決定電子的密度，即電流密度，這就是電子的擴散輸運模決定電子的密度，即電流密度，這就是電子的擴散輸運模式。若一個導