[发明专利]半导体元件及其制造方法

说明书

本发明公开一种半导体元件及其制造方法。所述半导体元件包括基底、半导体纳米线、栅极结构、第一金属纳米线以及第二金属纳米线。半导体纳米线垂直配置于基底上。栅极结构环绕半导体纳米线的中间部分。第一金属纳米线位于半导体纳米线的一侧，且与半导体纳米线的下部部分电连接。第二金属纳米线位于半导体纳米线的另一侧，且与栅极结构电连接。

技术领域

本发明涉及一种集成电路及其制造方法，且特别是有关于一种半导体元件及其制造方法。

背景技术

随着半导体制作工艺技术的快速发展，为了增进元件的速度与效能，整个电路元件的尺寸必须不断缩小，以提升元件的集成度。目前已经开发出立体或非平面(non-planar)多栅极晶体管元件来取代平面晶体管(planar)元件。举例来说，双栅极(dual-gate)鳍式场效晶体管(FinFET)元件、三栅极(tri-gate)FinFET元件以及Ω(omega)式FinFET元件等非平面多栅极晶体管元件都已被提出。现在，则更发展出利用纳米线作为通道的环绕式栅极(gate-all-around，GAA)晶体管元件，作为继续提升元件集成度与元件效能的方案。然而，传统纳米线晶体管元件的内连线过于复杂，因此，需要较大的芯片使用面积。

发明内容

本发明提供一种半导体元件及其制造方法，其以金属纳米线取代多条半导体纳米线中的一者，以形成源极接触窗、漏极接触窗或是栅极接触窗，由此节省芯片使用面积。

本发明提供一种半导体元件包括基底、半导体纳米线、栅极结构、第一金属纳米线以及第二金属纳米线。半导体纳米线垂直配置于基底上。栅极结构环绕半导体纳米线的中间部分。第一金属纳米线位于半导体纳米线的一侧，且与半导体纳米线的下部部分电连接。第二金属纳米线位于半导体纳米线的另一侧，且与栅极结构电连接。

在本发明的一实施例中，所述第一金属纳米线包括L型结构。

在本发明的一实施例中，所述半导体纳米线的数量为多条，多条半导体纳米线排列成多个行与多个列。

在本发明的一实施例中，所述多条半导体纳米线环绕所述第一金属纳米线与所述第二金属纳米线。

在本发明的一实施例中，环绕所述第一金属纳米线的所述多条半导体纳米线中的至少两者与所述第一金属纳米线电连接。

在本发明的一实施例中，环绕所述第二金属纳米线的所述多条半导体纳米线的至少两者通过所对应的栅极结构与所述第二金属纳米线连接。

在本发明的一实施例中，所述半导体元件还包括隔离层配置于所述基底与所述半导体纳米线之间、所述基底与所述第一金属纳米线之间以及所述基底与所述第二金属纳米线之间。

在本发明的一实施例中，所述半导体元件还包括内连线配置于所述半导体纳米线的顶面上。

在本发明的一实施例中，所述栅极结构包括栅介电层与栅电极，所述栅介电层位于所述栅电极与所述半导体纳米线的所述中间部分之间，所述栅电极位于所述栅介电层与所述第二金属纳米线之间。

本发明提供一种半导体元件的制造方法，其步骤如下。在基底上形成垂直于所述基底的顶面的半导体纳米线群组，所述半导体纳米线群组包括第一半导体纳米线、第二半导体纳米线以及位于所述第一半导体纳米线与所述第二半导体纳米线之间的第三半导体纳米线；在所述第一半导体纳米线与所述第三半导体纳米线之间的所述基底上形成虚拟层；形成栅极结构，以环绕所述第三半导体纳米线的中间部分；以第一金属纳米线取代所述第一半导体纳米线与所述虚拟层，使得所述第一金属纳米线与所述第三半导体纳米线的下部部分电连接；以及以第二金属纳米线取代所述第二半导体纳米线，使得所述第二金属纳米线与所述栅极结构电连接。

在本发明的一实施例中，在所述第一半导体纳米线与所述第三半导体纳米线之间的所述基底上形成所述虚拟层的步骤如下。在所述基底上形成虚拟材料；以及图案化所述虚拟材料。