[发明专利]半导体元件

说明书

一种半导体元件，包含设置于基材上的第一与第二纳米线结构，第一及第二纳米线沿着第一方向延伸。第一纳米线结构包含多个第一纳米线。第一纳米线沿着第一方向延伸且沿着垂直第一方向的第二方向排列。第二纳米线结构包含多个第二纳米线。第二纳米线沿着第一方向延伸且沿着第二方向排列。第一与第二纳米线的材料不同。相邻纳米线彼此间隔。多个第一及第二栅极结构分别于环绕局部的第一及第二纳米线。第一及第二栅极结构包含多个栅极电极。第一纳米线沿着第二方向的高度与紧邻的第二纳米线沿着第二方向的间隔距离不相等。

技术领域

本揭露是关于半导体集成电路，特别是关于具有环绕式栅极结构的半导体元件及其制程。

背景技术

半导体工业进展至纳米科技制程的节点，以追求更高的元件密度、更高的效能及更低的成本，制造与设计的挑战随之而来，并促使三维设计的发展，例如包含鳍式场效晶体管(fin field effect transistor；Fin FET)以及环绕式栅极(gate–all-around；GAA)场效晶体管等多栅极场效晶体管。在鳍式场效晶体管中，栅极电极是邻近于具有栅极介电层设置于其中的通道区域的三个侧面。因为栅极结构包围(环绕)鳍片的三个表面，晶体管实质上具有三个栅极以透过鳍片或通道区域来控制电流。不幸的是，位于通道底部的第四侧是远离栅极电极而不受邻近的栅极所控制。相比之下，在环绕式栅极场效晶体管中，通道区域的第四侧面被栅极电极包围，使通道区域中的空乏区更完整，并可减轻短通道效应(short-channel effect)，例如较陡峭的次临界电流摆幅(sub-threshold currentswing；SS)与较小的漏极引发能障降低效应(drain induced barrier lowering；DIBL)。

晶体管的尺寸持续地按比例降低至20至25纳米的节点，因此环绕式栅极场效晶体管需要进一步的发展。

发明内容

本揭露的部分实施方式为一包含一第一纳米线结构的一半导体元件，此第一纳米线结构是设置于一半导体基材上且于此半导体基材上沿着一第一方向延伸。此第一纳米线结构包含多个第一纳米线，这些第一纳米线包含一第一纳米线材料，这些第一纳米线沿着此第一方向延伸且是沿着一第二方向排列，此第二方向实质上垂直于此第一方向。一第二纳米线结构是设置于此半导体基材上且于此半导体基材上沿着此第一方向延伸。此第二纳米线结构包含多个第二纳米线，这些第二纳米线包含一第二纳米线材料，这些第二纳米线沿着此第一方向延伸且是沿着此第二方向排列。此第二纳米线材料与此第一纳米线材料不同。各个纳米线和另一紧邻的纳米线彼此间隔。多个第一栅极结构于此第一纳米线结构的一第一区域环绕这些第一纳米线，多个第二栅极结构于此第二纳米线结构的一第一区域环绕这些第二纳米线。这些第一及这些第二栅极结构包含多个栅极电极。当观看沿着一第三方向的一横截面时，这些第一纳米线沿着此第二方向的一高度与紧邻的这些第二纳米线沿着此第二方向的一间隔距离不相等，此第三方向实质上垂直于此第一方向及此第二方向。

附图说明

阅读以下详细叙述并搭配对应的附图，可了解本揭露的多个样态。需留意的是，附图中的多个特征并未依照该业界领域的标准作法绘制实际比例。事实上，所述的特征的尺寸可以任意的增加或减少以利于讨论的清晰性。

图1为根据本揭露的环绕式栅极场效晶体管元件的部分实施方式的俯视图；

图2为根据本揭露的部分实施方式中，制造环绕式栅极场效晶体管元件的制程；

图3为根据本揭露的部分实施方式中，对图2中的元件执行环绕式栅极场效晶体管元件的制程；

图4为根据本揭露的部分实施方式中，对图3中的元件执行环绕式栅极场效晶体管元件的制程；

图5为根据本揭露的部分实施方式中，对图4中的元件执行环绕式栅极场效晶体管元件的制程；

图6为根据本揭露的部分实施方式中，对图5中的元件执行环绕式栅极场效晶体管元件的制程；