，导电层50采用金属钛(Ti)，钛的熔点高达2000°C左右。
[0052]可以采用本领域熟知的沉积工艺形成所述导电层50，该导电层50的厚度大约为500nmo
[0053]参考图1及图9，步骤S108，去除部分导电层50和金属催化块301，暴露出绝缘层20。为便于更直观的了解，图8为进行步骤108之后的立体结构示意图。步骤S108去除之后的导电层50为相互分离的两部分，且分别具有相向的两个第一表面，且去除之后的金属催化块也分别于该两个第一表面处暴露出来。
[0054]可以在图8所示的半导体结构上形成图形化的光刻胶层(未图示)，以该图形化的光刻胶层为掩膜，在导电层50中形成开口，所述开口的相对侧壁暴露出所述多个金属催化块301。例如，可以采用I号标准清洗溶液(SCl)去除导电层50，一般SCl制程是以NH4OHiH2O2 =H2O=0.05?1:1:5的体积比在30°C至70°C情况下进行。可以采用碘化钾(K2I)溶液湿法刻蚀去除金属催化块301。
[0055]参考图1及图10，步骤S109，形成连接所述分离的导电层的纳米线。为便于更直观的了解，图10为进行步骤109之后的立体结构示意图。根据本发明的一个实施例，可以采用VLS机制生长纳米线，具体地，可以采用LPCVD反应腔室进行纳米线的生长。作为本发明的一个实施例，参与纳米线生长的催化剂金属为Au，通入反应腔室的前驱气体采用SiH4,反应温度为大约363°C _550°C，反应压强为大约40Pa，进而可以得到如图10所示的非掺杂多晶硅纳米线302。
[0056]因此，相比较现有技术，本发明的半导体器件的形成方法，将参与纳米线生长的催化剂金属表面垂直设置，且多个垂直设置的催化剂金属水平相向设置，使得在该些金属表面上能够侧向水平生长纳米线，对于相向设置的金属而言，就增加了二者所生长的纳米线互连的可能性，避免了现有技术中由于参与纳米线生长的催化剂金属表面为水平设置，导致纳米线互连的概率降低。
[0057]此外，通过侧墙工艺控制金属催化块301的宽度以及通过金属层的厚度来控制金属催化块301的高度，这样，可以有效控制暴露在导电层50外的金属催化块301的有效表面积，而该表面积直接影响在其上生长的纳米线的直径，因此，根据本发明的半导体器件的形成方法，可以很好地控制暴露在空气中的金属催化块301的高度和宽度均小于lOOnm，优选的，小于等于50nm，进而控制纳米线的直径小于50nm。
[0058]作为本发明的另一个实施例，还提供一种半导体器件。请参考图11，所述半导体器件可以包括:导电层50’，所述导电层为分离的两部分，且该两部分导电层分别具有相对设置的第一表面以及与该第一表面垂直的第二表面；多个间隔分离的金属催化块301’，所述金属催化块埋置于所述导电层之中，并暴露于相向设置的导电层的第一表面；以及纳米线302’，所述纳米线连接暴露在所述相对设置的导电层第一表面的金属催化块301’。
[0059]所述纳米线302’的为非掺杂多晶硅纳米线，所述金属催化块301’的材质可以为金、钼。所述导电层50’的材质为具有导电性能的材料，例如为钛。
[0060]实际应用中，本发明实施例提供的半导体器件可以作为电阻器或气体感应器，例如，可燃气体传感器。其中，位于导电层中间互连的纳米线相当于电阻丝，位于纳米线两端的导电层相当于电极。当作为气体感应器时，纳米线可以吸附空中的带电离子，从而使得纳米线的电阻率发生改变。
[0061]因此，作为感应气体的纳米线的直径大小以及有效接触表面积将直接影响气体感应器的灵敏度，即，纳米线的直径越小，有效接触表面积越大，则气体感应器的灵敏度越高。其中，所述的有效接触表面积指的是纳米线暴露在空气当中，可以吸附带电离子的表面积。
[0062]根据前述本发明提供的半导体器件的形成方法所获得的气体传感器，所述暴露在第一表面的金属催化块的表面具有相邻的第一边和第二边，所述第一边和第二边的尺寸均不大于lOOnm，优选地，小于等于50nm。因此，在该金属催化块侧面生长的纳米线的直径可以控制为小于等于50nm，相比较现有技术，获得了更小的纳米线直径。
[0063]其次，所述纳米线连接两个导电层相向的表面，即，纳米线从两个相向设置的导电层的侧面生长并互连，相比较现有技术垂直生长并互连的纳米线，增加了所生长的纳米线互连的可能性，进而提高了纳米线的有效接触表面积。
[0064]综上，根据前述本发明提供的半导体器件的形成方法所获得的半导体器件，提高了纳米线的直径大小以及有效接触表面积，进而提高了气体传感器的感应灵敏度。
[0065]本发明还提供另一种半导体器件，除了包括前述半导体器件的导电层、金属催化块和纳米线之外，还可以包括位于所述导电层第二表面的绝缘层，以及位于所述绝缘层表面的衬底。
[0066]实际应用中，所述衬底的材料可以为高掺杂半导体衬底，此时的半导体器件可以作为晶体管，具体可参考图10。其中，位于导电层中间互连的纳米线相当于沟道，位于纳米线两端的导电层可以作为晶体管的源极或漏极，高掺杂的半导体衬底作为栅极，绝缘层作为栅极绝缘。
[0067]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括: 提供衬底； 在所述衬底表面形成多个间隔开的金属催化块； 形成覆盖所述金属催化块的导电层； 在导电层中形成开口，所述开口的相对侧壁暴露出所述多个金属催化块， 所述开口的底部暴露出所述衬底，开口两侧的导电层分别形成第一电极和第二电极；以及 在金属催化块的催化作用下，在所述第一电极和第二电极之间形成多根纳米线。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分别从开口两侧长出的多根纳米线之间对应接触。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从开口一侧长出的纳米线至少其一部分延伸至开口内相对侧的电极位置处。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开口暴露出的金属催化块的表面具有相邻的第一边和第二边，所述第一边和第二边的尺寸均不大于50nm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成多个间隔开的金属催化块包括: 在所述衬底上形成金属层； 在所述金属层上形成栅极结构以及包围栅极结构两侧的侧墙； 去除所述栅极结构，余留下侧墙； 以余留下的侧墙为掩膜刻蚀所述金属层，形成间隔分离的多个金属催化块； 以及 去除所述侧墙。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述以余留下的侧墙为掩膜刻蚀所述金属层采用湿法刻蚀工艺去除。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述湿法刻蚀工艺采用碘化钾(K2I)刻蚀溶液。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米线为非掺杂多晶硅纳米线，形成纳米线的工艺参数为:反应气体包括SiH4、反应温度为363°C _550°C之间、反应压强为40Pa。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属层的材质包括金。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电层的材质包括金属钛。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衬底包括半导体衬底以及位于半导体衬底上的绝缘层。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述绝缘层为氧化硅。
13.—种半导体器件,包括: 导电层，所述导电层为分离的两部分，且该两部分导电层分别具有相向设置的第一表面以及与该第一表面垂直的第二表面； 多个间隔分离的金属催化块，所述金属催化块埋置于所述导电层之中，并暴露于相向设置的导电层的第一表面；以及 纳米线，所述纳米线连接暴露在所述相向设置的导电层第一表面的金属催化块。
14.如权利要求13所述的半导体器件，其特征在于，所述暴露在第一表面的金属催化块的表面具有相邻的第一边和第二边，所述第一边和第二边的尺寸均不大于50nm。
15.如权利要求13所述的半导体器件，其特征在于，所述纳米线为非掺杂多晶硅纳米线。
16.如权利要求13所述的半导体器件，其特征在于，所述金属催化块的材质包括金。
17.如权利要求13所述的半导体器件，其特征在于，所述导电层的材质包括金属钛。
18.如权利要求13所述的半导体器件，其特征在于，还包括位于所述导电层第二表面的绝缘层，以及位于所述绝缘层表面的衬底。
19.如权利要求18所述的半导体器件，其特征在于，所述衬底的材料为高掺杂半导体衬底。
【专利摘要】本发明提供了一种半导体器件的形成方法，该方法包括：提供衬底；在所述衬底表面形成多个间隔开的金属催化块；形成覆盖所述金属催化块的导电层；在导电层中形成开口，所述开口的相对侧壁暴露出所述多个金属催化块，所述开口的底部暴露出所述衬底，开口两侧的导电层分别形成第一电极和第二电极；以及在金属催化块的催化作用下，在所述第一电极和第二电极之间形成多根纳米线。本发明还提供一种利用该方法形成的半导体器件，采用本发明的半导体器件的形成方法，形成的纳米线互连概率提高，且尺寸较小，容易控制。
【IPC分类】H01L21-60, B82Y40-00, H01L23-482
【公开号】CN104701284
【申请号】CN201310654745
【发明人】倪梁, 汪新学, 伏广才
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月5日