本公開涉及半導(dǎo)體元件的制造方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體集成電路(ic)工業(yè)已歷經(jīng)快速發(fā)展的階段。集成電路設(shè)計(jì)及材料在技術(shù)上的進(jìn)步已生產(chǎn)出許多代的集成電路。每一代的集成電路比前代的集成電路具有更小且更復(fù)雜的電路。在集成電路發(fā)展的進(jìn)程中，功能性密度(亦即每一個芯片區(qū)域中內(nèi)連接元件的數(shù)目)已經(jīng)普遍增加，而幾何尺寸(亦即工藝中所能創(chuàng)造出最小的元件或線路)則是下降。

這種微縮化的過程通?？赏ㄟ^增加生產(chǎn)效率及降低相關(guān)成本支出提供許多利益。這種微縮化的過程也增加了集成電路在加工和制造上的復(fù)雜度。因?yàn)樘卣鞒叽绯掷m(xù)縮小，工藝也持續(xù)變得更加難以實(shí)施。因此，形成具有越來越小的尺寸的可靠的半導(dǎo)體元件將是一個挑戰(zhàn)。

為了實(shí)現(xiàn)這些進(jìn)步，需要集成電路在加工和制造上類似的發(fā)展。雖然制造集成電路元件的現(xiàn)有方法已普遍足以滿足其預(yù)期目的，然而這些方法并沒有在各方面都完全滿意。例如，在形成具有各種尺寸的具有越來越小的臨界尺寸的部件的改進(jìn)仍是迫切需要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體元件的制造方法。制造方法包括于一材料層上方形成一第一心軸、一第二心軸、一第三心軸以及一第四心軸，其中第一心軸以及第二心軸形成在材料層的一第一區(qū)域并且間隔一第一距離d1，其中第三心軸以及第四心軸形成在材料層的一第二區(qū)域并且間隔一第二距離d2。制造方法包括還包括沿著第一心軸、第二心軸、第三心軸以及第四心軸的側(cè)壁，形成間隔構(gòu)件，形成一圖案化的硬掩模，以覆蓋該第一區(qū)域，在圖案化的硬掩模覆蓋第一區(qū)域時，于第二區(qū)域中沉積一填充層，其中在第二區(qū)域中兩個相鄰的間隔構(gòu)件之間的一空間由填充層填充，部分移除填充層，以在第二區(qū)域中兩個相鄰的間隔構(gòu)件之間的空間形成一填充塊，移除圖案化的硬掩模，移除第一心軸、第二心軸、第三心軸以及第四心軸，以及使用間隔構(gòu)件以及填充塊作為一蝕刻掩模來蝕刻材料層，以分別在第一區(qū)域以及第二區(qū)域中形成材料部件。

在一些實(shí)施例中，第二距離d2大于第一距離d1。在一些實(shí)施例中，部分移除填充層，以在第二區(qū)域中兩個相鄰的間隔構(gòu)件之間的空間形成填充塊的步驟還包括部分移除填充層，以露出在第二區(qū)域中的第三心軸的上表面以及第四心軸的上表面和露出在第一區(qū)域中的圖案化的硬掩模。在一些實(shí)施例中，部分移除填充層，以在第二區(qū)域中兩個相鄰的間隔構(gòu)件之間的空間形成填充塊的步驟還包括部分移除填充層以及圖案化的硬掩模，使得第一、第二、第三以及第四心軸的上表面都露出。

在一些實(shí)施例中，圖案化的硬掩模經(jīng)由大抵上不蝕刻第一、第二、第三以及第四心軸、間隔構(gòu)件和填充塊的一選擇性蝕刻所移除。在一些實(shí)施例中，第一、第二、第三以及第四心軸經(jīng)由大抵上不蝕刻間隔構(gòu)件和填充塊的一選擇性蝕刻所移除。

在一些實(shí)施例中，第一心軸以及第二心軸各具有一第一寬度w1，其中沿著第一心軸、第二心軸、第三心軸以及第四心軸的側(cè)壁，形成間隔構(gòu)件的步驟包括在第一心軸和第二心軸之間形成的具有一第二寬度w2的一第一間隔構(gòu)件，且其中在第一區(qū)域中的相鄰材料部件間具有一間距，間距等于w1+w2。

在一些實(shí)施例中，填充塊具有和第二距離d2相同的一寬度，且其中使用間隔構(gòu)件以及填充塊作為蝕刻掩模來蝕刻材料層，以分別在第一區(qū)域以及第二區(qū)域中形成材料部件的步驟包括在第二區(qū)域中形成具有和第二距離d2相同的一寬度的一第一材料部件。

在一些實(shí)施例中，提供一種半導(dǎo)體元件的制造方法，其包括在基底上方形成一材料層，基底具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，在第一區(qū)域中的材料層上方形成第一對心軸且在第二區(qū)域中的材料層上方形成第二對心軸，以及沿著第一對心軸和第二對心軸的側(cè)壁形成間隔構(gòu)件。在沿著第一對心軸和第二對心軸的側(cè)壁形成間隔構(gòu)件之后，第一對心軸彼此間隔一第一空間，且第二對心軸彼此間隔一第二空間。制造方法還包括在第一區(qū)域中的第一空間是未填充時，在第二區(qū)域中以填充層填充第二空間；移除在第一區(qū)域中的第一對心軸和在第二區(qū)域中的第二對心軸，且使用間隔構(gòu)件以及填充層作為一蝕刻掩模來蝕刻材料層，以在第一區(qū)域上形成一第一材料部件以及在第二區(qū)域上形成一第二材料部件。

在一些實(shí)施例中，在第一區(qū)域中的第一空間是未填充時，在第二區(qū)域中以填充層填充第二空間的步驟還包括形成一圖案化的硬掩模，以覆蓋第一區(qū)域，部分移除填充層，以及移除圖案化的硬掩模。在一些實(shí)施例中，部分移除填充層的步驟還包括部分移除填充層和圖案化的硬掩模，使得第一對心軸和第二對心軸露出，以及移除剩余的圖案化的硬掩模。

在一些實(shí)施例中，部分移除填充層的步驟還包括部分移除填充層，以露出在第二區(qū)域中的第二對心軸和露出在第一區(qū)域中的圖案化的硬掩模。在一些實(shí)施例中，移除在第一區(qū)域中的第一對心軸和在第二區(qū)域中的第二對心軸的步驟包括經(jīng)由大抵上不蝕刻間隔構(gòu)件和填充塊的一選擇性蝕刻移除第一對心軸和第二對心軸。

在一些實(shí)施例中，第一對心軸彼此間隔一第一距離d1，且第二對心軸彼此間隔大于第一距離d1的一第二距離d2。在一些實(shí)施例中，在兩相鄰第一材料部件之間的距離小于第一距離d1。在一些實(shí)施例中，第二材料部件具有與第二距離d2相同的一寬度。

在另一些實(shí)施例中，提供一種半導(dǎo)體元件的制造方法，制造方法包括在一材料層上方形成一第一心軸和一第二心軸。第一心軸具有面對第二心軸的一第二側(cè)壁的第一側(cè)壁。該制造方法還包括沿著第一側(cè)壁形成一第一間隔構(gòu)件和沿著第二側(cè)壁形成一第二間隔構(gòu)件，使得第一間隔構(gòu)件和第二間隔構(gòu)件之間存在一空間；以一填充層填充前述空間，部分移除填充層以露出第一心軸的上表面和第二心軸的上表面；在前述空間由填充層填充時，移除第一心軸和第二心軸，并使用在前述空間內(nèi)的間隔構(gòu)件以及填充層作為一蝕刻掩模來蝕刻材料層，以形成一材料部件。

在一些實(shí)施例中，制造方法還包括在材料層上方形成一第三材料部件，且在以填充層填充前述空間之前，形成一硬掩模，以覆蓋第三材料部件，而不覆蓋第一材料部件和第二材料部件。在一些實(shí)施例中，制造方法還包括在以填充層填充前述空間之后，移除硬掩模。在一些實(shí)施例中，制造方法還包括在形成材料部件之后，移除第一間隔構(gòu)件、第二間隔構(gòu)件和填充層。

附圖說明

圖1顯示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的用以制造一半導(dǎo)體元件的示例性方法的流程圖。

圖2顯示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施的示例的半導(dǎo)體元件的剖面圖。

圖3顯示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施的示例的半導(dǎo)體元件的剖面圖。

圖4顯示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施的示例的半導(dǎo)體元件的剖面圖。

圖5顯示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施的示例的半導(dǎo)體元件的剖面圖。

圖6a和圖6b顯示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施的示例的半導(dǎo)體元件的剖面圖。

圖7顯示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施的示例的半導(dǎo)體元件的剖面圖。

圖8顯示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施的示例的半導(dǎo)體元件的剖面圖。

圖9顯示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施的示例的半導(dǎo)體元件的剖面圖。

圖10顯示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施的示例的半導(dǎo)體元件的剖面圖。

附圖標(biāo)記說明：

100～方法；

102、104、106、108、110、112、114、116、118～步驟；

200～半導(dǎo)體元件；

210～基底；

220～材料層；

130～隔離部件；

302～第一區(qū)域；

304～第二區(qū)域；

310～硬掩模部件、心軸；

w1、w2～寬度；

d1、d2、d3～距離；

p1、p2、p3、p4～間距；

410～間隔構(gòu)件；

420～第一空間；

440～第二空間；

510～硬掩模；

610～填充層；

615～填充塊；

710～區(qū)塊部件；

810～第一材料部件；

820～第二材料部件。

具體實(shí)施方式

以下的公開內(nèi)容提供許多不同的實(shí)施例或范例，以實(shí)施本案的不同特征。而本公開以下的公開內(nèi)容是敘述各個構(gòu)件及其排列方式的特定范例，以求簡化說明。當(dāng)然，這些特定的范例并非用以限定。例如，若是本公開以下的內(nèi)容敘述了將一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特征與上述第二特征是直接接觸的實(shí)施例，亦包含了尚可將附加的特征形成于上述第一特征與上述第二特征之間，而使上述第一特征與上述第二特征可能未直接接觸的實(shí)施例。另外，本公開中不同范例可能使用重復(fù)的參考符號及/或標(biāo)記。這些重復(fù)是為了簡化與清晰的目的，并非用以限定各個實(shí)施例及/或所述外觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

再者，為了方便描述圖式中一元件或特征部件與另一(復(fù)數(shù))元件或(復(fù)數(shù))特征部件的關(guān)系，可使用空間相關(guān)用語，例如“在。。。之下”、“下方”、“較下部”、“上方”、“較上部”及類似的用語等。除了圖式所繪示的方位之外，空間相關(guān)用語用以涵蓋使用或操作中的裝置的不同方位。所述裝置也可被另外定位(例如，旋轉(zhuǎn)90度或者位于其他方位)，并對應(yīng)地解讀所使用的空間相關(guān)用語的描述。

圖1顯示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的用以制造一或多個半導(dǎo)體元件的示例性方法100的流程圖。方法100將參照圖2、圖3、圖4、圖5、圖6a、圖6b、圖7、圖8、圖9以及圖10中所示的半導(dǎo)體元件200來詳細(xì)討論于下。

請參閱圖1與圖2，方法100首先于步驟102，在基底210上方形成一材料層220?；?10包括硅。材料層220可包括介電材料，例如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅，或者導(dǎo)電材料，例如多晶硅及/或其他合適的材料。材料層220可以通過熱氧化化學(xué)氣相沉積，原子層沉積(atomiclayerdeposition，ald)，物理氣相沉積(physicalvapordeposition，pvd)、熱氧化或其組合或其他適合的技術(shù)來沉積。

可選地或附加地，基底210可包括其它元素半導(dǎo)體，例如鍺?；?10還可包括化合物半導(dǎo)體(compoundsemiconductor)，例如碳化硅、砷化鎵、砷化銦以及磷化銦?；?10可包括合金半導(dǎo)體，例如硅鍺、硅鍺碳、磷砷化鎵以及磷化銦鎵。于一實(shí)施例中，基底210包括一外延層(epitaxiallayer)。舉例來說，基底210可具有覆蓋一塊狀半導(dǎo)體(bulksemiconductor)的外延層。此外，基底210可包括絕緣體上覆半導(dǎo)體(semiconductor-on-insulator，soi)結(jié)構(gòu)。例如，基底210可包括使用一工藝?yán)缪踝⑷敫綦x(separationbyimplantationofoxygen，simox)工藝或其他適用的方法例如晶片接合與研磨(grinding)工藝所形成的深埋氧化物(buriedoxide，box)層。

基底210也可包括由一個工藝(例如離子注入及/或擴(kuò)散工藝)實(shí)現(xiàn)的各種p型摻雜區(qū)域及/或n型摻雜區(qū)域。這些摻雜區(qū)域包括n井、p井、光摻雜區(qū)(ldd)以及用以形成各種集成電路(ic)元件，例如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(cmosfet)、影像感測器及/或發(fā)光二極管(led)的各種通道摻雜輪廓(channeldopingprofile)。基底210也可包括其他功能性部件，例如形成在基底上以及基底中的電阻器或電容器。

基底210還可以包括各種隔離部件(isolationfeatures)。隔離部件在基底210中隔離各個元件區(qū)域。這些隔離部件包括使用不同的工藝技術(shù)形成的不同結(jié)構(gòu)。例如，在一些實(shí)施例中，隔離部件130可包括淺溝槽隔離(shallowtrenchisolation，sti)部件。sti的形成方式可包括在基底210中蝕刻一凹槽并以絕緣體材料，例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等填充此凹槽。填充后的凹槽可以具有多層結(jié)構(gòu)，例如用氮化硅填充凹槽的熱氧化襯層(thermaloxidelinerlayer)?？墒褂靡换瘜W(xué)機(jī)械研磨(chemicalmechanicalpolishing，cmp)工藝來回拋過多的絕緣體材料并平面化隔離部件的上表面。

基底210也可包括由介電層和電極層形成的柵極堆疊(gatestack)。介電層可包括界面層(interfaciallayer，il)以及由合適的工藝技術(shù)例如化學(xué)氣相沉積(chemicalvapordeposition，cvd)、原子層沉積(ald)、物理氣相沉積(pvd)、熱沉積氧化、上述的組合或者其它合適的工藝技術(shù)等沉積得到的高介電常數(shù)(high-k，hk)介電層。界面層可包括氧化物、hfsio以及氮氧化合物，hk介電層可包括lao、alo、zro、tio、ta2o5，y2o3，srtio3(sto)、batio3(bto)、bazro、hfzro、hflao、hfsio、lasio、alsio、hftao、hftio、(ba，sr)tio3(bst)、al2o3、(si3n4)、氧氮化物(sion)及/或其他合適的高介電常數(shù)材料。電極層可包括單層結(jié)構(gòu)或一多層結(jié)構(gòu)，例如具有一功函數(shù)的金屬層的各種組合，以提高元件性能(功函數(shù)金屬層、內(nèi)襯層、潤濕層、粘著層、以及金屬、金屬合金或金屬硅化物的一導(dǎo)電層)。電極層可包括ti、ag、al、tialn、tac、tacn、tasin、mn、zr、tin、tan、ru、mo、al、wn、cu、w、任何合適的材料或上述材料的組合。

基底210也可包括多個層間電介質(zhì)(inter-leveldielectric，ild)層以及導(dǎo)電部件，以形成用以耦接各p型與n型摻雜區(qū)以及其它功能性部件(例如閘電極)的互連結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生一功能性集成電路。在一個實(shí)施例中，基底210可包括一部分的互連結(jié)構(gòu)，并且互連結(jié)構(gòu)包括多層互連(multi-layerinterconnect，mli)結(jié)構(gòu)以及整合有多層互連結(jié)構(gòu)的ild層，用以提供一電性路徑來耦接基底210中各種元件到輸入/輸出功率以及信號?；ミB結(jié)構(gòu)包括各種金屬線、接觸孔以及介質(zhì)孔部件(或介質(zhì)孔插塞)。金屬線提供水平電性路徑。接觸孔提供硅基底和金屬線之間的垂直連接，而介質(zhì)孔部件則提供位于不同金屬層的金屬線之間的垂直連接。

再次參閱圖1與圖2，方法100通過在材料層220上方形成多個硬掩模(hardmask)部件310來執(zhí)行步驟104。在一些實(shí)施例中，硬掩模部件310是虛置部件(dummyfeature)，將在稍后制造階段中移除。硬掩模部件310也被稱為心軸(mandrel)310。心軸310的布局可以具有各種配置。例如，心軸310的布局可具有非周期結(jié)構(gòu)，其中從一個心軸310到另一個心軸310可具有各種的寬度并且兩個相鄰心軸310之間具有多種的間距。

在本實(shí)施例中，基底210包括第一區(qū)域302和第二區(qū)域304。在第一區(qū)域302中形成的部件具有不同于在第二區(qū)域304中形成的部件的尺寸。例如，具有較小的間距的部件(例如：一個高效能的邏輯晶體管)將在第一區(qū)域302上形成，而具有較大的間距的部件(例如：一個輸入/輸出(i/o)晶體管)將在所述第二區(qū)域304中形成。心軸310被定向在y方向并且沿著垂直于y方向的x方向彼此隔開。在本實(shí)施例中，心軸310定義各種開口，使得材料層220在開口內(nèi)露出。

心軸310具有第一寬度w1，第一寬度w1可以是常數(shù)或可替代地是由一心軸310到另一心軸310改變的變數(shù)。在第一區(qū)域302中，兩個相鄰心軸310彼此間隔第一距離d1。在第二區(qū)域304中，兩個相鄰心軸310彼此間隔第二距離d2，其中第二距離d2與第一距離d1不同。在一實(shí)施例中，第二距離d2大于第一距離d1。因此，在第一區(qū)域302中的第一間距p1是共同地由第一寬度w1與第一距離d1的總和所決定。同樣地，在第二區(qū)域304中的第二間距p2是共同地由第二寬度w2與第二距離d2的總和所決定。因此，第二間距p2大于第一間距p1。在某些實(shí)施例中，第二距離d2相同于第一距離d1，意即在第一區(qū)域302與第二區(qū)域304中，兩個相鄰心軸310彼此間隔相同的距離，以提高光學(xué)成像質(zhì)量以及工藝的均勻性。在某些實(shí)施例中，在第一區(qū)域302與第二區(qū)域304中皆可具有彼此間隔第二距離d1的兩個相鄰心軸310及/或彼此間隔第二距離d2的兩個相鄰心軸310。

心軸310可以通過包括沉積、圖案化、蝕刻及/或上述的組合的程序形成。在一些實(shí)施例中，心軸310的形成可包括沉積一心軸材料層；形成一光致抗蝕劑圖案(resistpattern)；以及利用光致抗蝕劑層(resistlayer)作為蝕刻掩模來蝕刻心軸材料層，藉此形成心軸310。心軸材料層可包括氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、碳化硅、氧化鈦、氮化鈦、氧化鉭、氮化鉭及/或任何合適的材料。在本實(shí)施例中，心軸材料層包括與材料層220不同的一種材料，以在隨后的蝕刻過程中實(shí)現(xiàn)選擇性蝕刻的目的。心軸材料層可以包括多層。心軸材料層可經(jīng)由合適的技術(shù)，例如cvd工藝、pvd工藝、ald工藝、旋涂及/或其它合適的工藝技術(shù)來沉積?？刮g劑圖案包括對輻射束敏感的抗蝕材料并經(jīng)由微影(lithography)工藝所形成。在一個實(shí)施例中，微影工藝包括在心軸材料層上涂覆一光致抗蝕劑層，根據(jù)集成電路布局，對光致抗蝕劑層進(jìn)行微影曝光程序并顯影曝光后的抗腐蝕層，以形成光致抗蝕劑圖案。蝕刻工藝包括濕蝕刻工藝、干蝕刻工藝及/或上述的組合。

如圖1與圖3所示，方法100通過同時在第一區(qū)域302與第二區(qū)域304中，沿著心軸310的側(cè)壁上形成間隔構(gòu)件(spacer)410來執(zhí)行步驟106。間隔構(gòu)件410可利用在心軸310上方沉積一間隔構(gòu)件材料層并接著以一間隔構(gòu)件蝕刻(spaceretch)來異向性地蝕刻所述間隔構(gòu)件材料層來形成。間隔構(gòu)件材料層可包括氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、碳化硅、氧化鈦、氮化鈦、氧化鉭、氮化鉭及/或任何合適的材料。在本實(shí)施例中，間隔構(gòu)件材料層包括與心軸310和材料層220不同的一種材料，以在隨后的蝕刻過程中實(shí)現(xiàn)選擇性蝕刻的目的。間隔構(gòu)件層可經(jīng)由合適的技術(shù)，例如cvd工藝、ald工藝、pvd工藝或其它合適的工藝技術(shù)來沉積。在一實(shí)施例中，間隔構(gòu)件材料層經(jīng)由ald工藝沉積以達(dá)到沿著心軸310的側(cè)壁的順應(yīng)地膜覆蓋(conformablefilmcoverage)的目的。間隔構(gòu)件材料層的厚度稱為第二寬度w2。在一些實(shí)施例中，間隔構(gòu)件材料層使用一異向性蝕刻(anisotropicetching)工藝來進(jìn)行蝕刻，以形成一垂直輪廓。在一個實(shí)施例中，異向性蝕刻可包括等離子體蝕刻(plasmaetch)。

間隔構(gòu)件410被定向在y方向并且在x方向上彼此隔開。在本實(shí)施例中，在第一區(qū)域302的兩個相鄰的間隔構(gòu)件410之間形成第一空間(或開口)420，并且第一空間(或開口)420具有一第三距離d3，其等于(d1-2w2)。在第二區(qū)域304的兩個相鄰的間隔構(gòu)件410之間形成第二空間(或開口)440，并且第二空間(或開口)440具有一第四距離d4，其等于(d2-2w2)。在一實(shí)施例中，通過選擇第一距離d1和第二寬度w2，第三距離d3被設(shè)計(jì)為等于第一寬度w1。在某些實(shí)施例中，間隔構(gòu)件材料層經(jīng)由ald工藝沉積以順應(yīng)地膜覆蓋材料層220露出的部分以及心軸310的頂部與側(cè)壁，接著以異向性蝕刻工藝來進(jìn)行蝕刻，直到心軸310的頂部與非心軸區(qū)(開口420與440處)的間隔構(gòu)件材料層被移除，而在心軸310的側(cè)壁上留下間隔構(gòu)件410。

參閱圖1和圖4，方法100執(zhí)行步驟108，形成一圖案化的硬掩模(hardmask，hm)510以覆蓋第一區(qū)域302，同時使第二區(qū)域304未被覆蓋(或露出)。在一些實(shí)施例中，圖案化的硬掩模510可包括由一微影工藝所形成的圖案化的一光致抗蝕劑層。范例的微影工藝可包括形成一個光致抗蝕劑層，經(jīng)由一微影曝光工藝曝光光致抗蝕劑層，進(jìn)行曝光后烘烤工藝以及顯影光致抗蝕劑層以形成圖案化的光致抗蝕劑層。

替代地，圖案化的硬掩模510可經(jīng)由以下步驟來形成：沉積一硬掩模層，使用微影工藝在硬掩模層上形成一圖案化的光致抗蝕劑層，以及經(jīng)由圖案化光致抗蝕劑層來蝕刻硬掩模層以形成圖案化的硬掩模510。圖案化的硬掩模510層可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k電介質(zhì)、碳化硅、氧化鈦、氮化鈦、氧化鉭、氮化鉭、上述的組合和/或其他合適的材料。在本實(shí)施例中，圖案化的硬掩模510包括與材料層220、心軸310和間隔構(gòu)件410不同的一種材料，以在隨后的蝕刻過程中實(shí)現(xiàn)選擇性蝕刻的目的。硬掩模層可經(jīng)由cvd工藝、pvd工藝、ald工藝、熱氧化、旋涂、上述的組合及/或其它合適的工藝技術(shù)來沉積。

參閱圖1和圖5，方法100執(zhí)行步驟110，在第二區(qū)域304上沉積一個填充層(fillinglayer)610，使得第二空間440由填充層610填充。如圖所示，填充層610被沉積在第一區(qū)域302的圖案化的硬掩模510上方。填充層610可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k電介質(zhì)、碳化硅及/或其他合適的材料。填充層610可經(jīng)由cvd工藝、ald工藝、pvd工藝、熱氧化、旋涂、上述的組合及/或其它合適的工藝技術(shù)來沉積。在本實(shí)施例中，填充層610包括與材料層220和圖案化的硬掩模510不同的一種材料，以在隨后的蝕刻過程中實(shí)現(xiàn)選擇性蝕刻的目的。

參閱圖1、圖6a和圖6b，方法100執(zhí)行步驟112，部分移除(recessing)填充層610，以露出在第二區(qū)域304中的心軸310的上表面和在第一區(qū)域302中的圖案化的硬掩模510的上表面。在本實(shí)施例中，第二空間440內(nèi)剩余的填充層610形成一填充塊(fillingblock)615。蝕刻工藝包括濕蝕刻、干蝕刻及/或上述的組合。舉例來說，濕蝕刻溶液可以包括hno3、nh4oh、koh、hf、hci、naoh、h3po4、tmah及/或其它合適的濕蝕刻溶液、及/或上述的組合。替代地，干蝕刻工藝可實(shí)施含氯氣體(例如：cl2、chcl3、ccl4及/或bcl3)、含溴氣體(例如：hbr及/或chbr3)、含碘氣體、含氟氣體(例如：cf4、sf6、ch2f2、chf3、及/或c2f6)，及/或其他合適的氣體及/或等離子體及/或上述的組合。在一些實(shí)施例中，如前所述，蝕刻工藝被選取以選擇性蝕刻填充層610，而基本上不蝕刻圖案化的硬掩模510。填充層610在第二區(qū)域304上進(jìn)行回蝕刻，而覆蓋在圖案化的硬掩模510的填充層610則被選擇性地移除，如圖6a所示。

可替代地，在一些實(shí)施例中，進(jìn)行一非選擇性回蝕刻工藝，例如使用化學(xué)機(jī)械研磨(cmp)，以移除過量的填充層610和過量的圖案化的硬掩模510，如圖6b所示。對回蝕刻的深度進(jìn)行控制，使得在第一區(qū)域302和第二區(qū)域304中的心軸310的上表面露出，并且第二空間440保持由填充層610填充，以形成填充塊615。

參閱圖1和圖7，方法100執(zhí)行步驟114，從第一區(qū)域302中移除圖案化的硬掩模510。蝕刻工藝可包括濕蝕刻、干蝕刻及/或上述的組合。舉例來說，濕蝕刻溶液可以包括hno3、nh4oh、koh、hf、hci、naoh、h3po4、tmah及/或其它合適的濕蝕刻溶液、及/或上述的組合。替代地，干蝕刻工藝可實(shí)施含氯氣體(例如：cl2、chcl3、ccl4及/或bcl3)、含溴氣體(例如：hbr及/或chbr3)、含碘氣體、含氟氣體(例如：cf4、sf6、ch2f2、chf3、及/或c2f6)，及/或其他合適的氣體及/或等離子體及/或上述的組合。如前所述，蝕刻工藝被選取以選擇性蝕刻圖案化的硬掩模510，而基本上不蝕刻基底210、心軸310、間隔構(gòu)件410和填充塊615。選擇性蝕刻可包括選擇性濕蝕刻、選擇性干蝕刻及/或上述的組合。因此，第一空間420露出在第一區(qū)域302，而第二空間440保持由填充塊615填充。

參閱圖1和圖8，方法100執(zhí)行步驟116，移除在第一區(qū)域302和第二區(qū)域304中露出的心軸310。舉例來說，濕蝕刻溶液可以包括hno3、nh4oh、koh、hf、hci、naoh、h3po4、tmah及/或其它合適的濕蝕刻溶液、及/或上述的組合。替代地，干蝕刻工藝可實(shí)施含氯氣體(例如：cl2、chcl3、ccl4及/或bcl3)、含溴氣體(例如：hbr及/或chbr3)、含碘氣體、含氟氣體(例如：cf4、sf6、ch2f2、chf3、及/或c2f6)，及/或其他合適的氣體及/或等離子體及/或上述的組合。于一些實(shí)施例中，使用選擇性蝕刻來移除心軸310，而基本上不蝕刻材料層220、間隔構(gòu)件410和填充塊615。選擇性蝕刻可包括選擇性濕蝕刻、選擇性干蝕刻及/或上述的組合。

因此，在第一區(qū)域302中的相鄰間隔構(gòu)件410以第一寬度w1或第三距離d3彼此間隔(如上述圖2和圖3的討論)。因此，可由第一寬度w1和第二寬度w2的總和共同地決定一第三間距p3。類似地，可由第二寬度w2和第三距離d3的總和共同地決定一第四間距p4。在一實(shí)施例中，第三距離d3被選擇為與第二寬度w2相同，因此第三間距p3和第四間距p4相同，以形成具有間距等于(w1+w2)的周期性(常規(guī))圖案。

可理解的是，實(shí)施例的工藝減少了在第一區(qū)域302中的間距大小。也就是說，原來形成在第一區(qū)域310中的心軸部件具有一第一間距p1(如圖2所示的w1+d1)，而現(xiàn)在稍后形成的間隔構(gòu)件410則具有一第三間距p3(w1+w2)或一第四間距p4(w2+d3)。這兩者都小于第一間距p1。值得注意的是，第二寬度w2是間隔構(gòu)件410的寬度并經(jīng)由間隔構(gòu)件沉積厚度定義，其可經(jīng)由沉積工藝條件(例如沉積時間等)來準(zhǔn)確地控制。因此，第一間距p1不僅減少至第三間距p3(或第四間距p4)，而且第三間距p3(或第四間距p4)也承襲良好的寬度控制。換句話說，較小的間距(第三間距p3或第四間距p4)可經(jīng)由具有比使用傳統(tǒng)的微影工藝來形成較小的間距的更寬松的限制的程序來實(shí)現(xiàn)。

如上所述，方法100中的步驟116也包括移除在第二區(qū)域304中露出的心軸部件。這種從第二區(qū)域304中移除心軸的動作可于用以移除在第一區(qū)域302中露出的心軸部件的相同工藝中同時發(fā)生。于另一些實(shí)施例中，從第二區(qū)域304中移除心軸的動作可發(fā)生在移除在第一區(qū)域302中露出的心軸部件之前或之后。移除在第二區(qū)域304中露出的心軸部件致使一區(qū)塊部件(blockfeature)710的結(jié)構(gòu)形成。區(qū)塊部件710包括填充塊615和沿其側(cè)壁的間隔構(gòu)件410。區(qū)塊部件710帶有第二距離d2(如上述圖2和圖3所討論)。

參閱圖1和圖9，方法100執(zhí)行步驟118，使用間隔構(gòu)件410和區(qū)塊部件710作一為蝕刻掩模來蝕刻材料層220。因此，在第一區(qū)域302中，間隔構(gòu)件410轉(zhuǎn)移到材料層220的第一材料部件810，而同時在第二區(qū)域304中，區(qū)塊部件710轉(zhuǎn)移到材料層220的第二材料部件820。在一些實(shí)施例中，蝕刻工藝可包括異向性蝕刻工藝，例如等離子體異向性蝕刻工藝。因此，第一材料部件810和第二材料部件820都形成垂直輪廓。因此，在第一區(qū)域302中，第一材料部件810帶有第二寬度w2和第三間距p3，或第四間距p4。而在第二區(qū)域中，第二材料部件820帶有第二距離d2。在形成第一材料部件810和第二材料部件820之后，使用一個適當(dāng)?shù)奈g刻工藝移除間隔構(gòu)件410和填充塊710，如圖10所示。

應(yīng)該注意的是，在第一區(qū)域302中，第一材料部件810的寬度和第一材料部件810的間距是由第一寬度w1(圖2中的心軸310的)、第一距離d1(如圖2所示)和第二寬度w2(圖3中的間隔構(gòu)件410的)所定義。在第二區(qū)域304中，第二材料部件820的寬度由第二距離d2所定義。因此，通過這些參數(shù)(例如：w1、d1、w2和d2)的各種組合的選擇，可比傳統(tǒng)的方法有更大的靈活度來實(shí)現(xiàn)在元件200的各個區(qū)域的材料部件的各種寬度。

可于方法100的實(shí)施例中所述的步驟之前、期間、及/或之后提供其他附加的步驟。所敘述的一些步驟可在不同的實(shí)施例中被置換或排除。

綜上所述，本公開的實(shí)施例提供了一種用于在元件中形成各種部件尺寸的方法。此方法使用形成圖案化的硬掩模以在元件中定義區(qū)域，且隨后沉積一填充層，以在指定的區(qū)域或多個區(qū)域上填充一個或多個空間。此方法也采用了使用在前述一個或多個空間中的填充層作為一附加的蝕刻掩模，以在所指定的區(qū)域形成一部件，此部件具有對比于未使用填充層作為一附加的蝕刻掩模所形成的部件不同的大小。此方法提供了在元件上形成具有各種尺寸的部件的彈性和可行性。

本公開實(shí)施例提供了多種可提供優(yōu)于現(xiàn)有方法的一或多個的改進(jìn)的制造半導(dǎo)體元件的不同實(shí)施例。在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體元件的制造方法包括在一個材料層上方形成一第一心軸、一第二心軸、一第三心軸以及一第四心軸。第一心軸以及第二心軸形成在材料層的一第一區(qū)域上并且間隔一第一距離d1，第三心軸以及該第四心軸形成在材料層的一第二區(qū)域上并且間隔一第二距離d2。方法還包括沿著第一心軸、第二心軸、第三心軸以及第四心軸的側(cè)壁形成間隔構(gòu)件，形成一圖案化的硬掩模以覆蓋第一區(qū)域，于第二區(qū)域中沉積一填充層，而圖案化的硬掩模覆蓋第一區(qū)域。在第二區(qū)域中兩個相鄰的間隔構(gòu)件之間的一空間由填充層填充。方法還包括部分移除填充層，以在第二區(qū)域中兩個相鄰的間隔構(gòu)件之間的空間上形成一填充塊，移除圖案化的硬掩模，移除第一心軸、第二心軸、第三心軸以及第四心軸，以及使用間隔構(gòu)件以及填充塊作為一蝕刻掩模來蝕刻材料層，以分別在第一區(qū)域以及第二區(qū)域中形成材料部件。

在另一實(shí)施例中，一種半導(dǎo)體元件的制造方法包括在基底上方形成一材料層，基底具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，在第一區(qū)域中的材料層上方形成第一對心軸且在第二區(qū)域中的材料層上方形成第二對心軸，以及沿著第一對心軸和第二對心軸的側(cè)壁形成間隔構(gòu)件。在沿著第一對心軸和第二對心軸的側(cè)壁形成間隔構(gòu)件之后，第一對心軸彼此間隔一第一空間，且第二對心軸彼此間隔一第二空間。該制造方法還包括在第一區(qū)域中的第一空間是未填充時，在第二區(qū)域中以填充層填充第二空間；移除在第一區(qū)域中的第一對心軸和在第二區(qū)域中的第二對心軸，且使用間隔構(gòu)件以及填充層作為一蝕刻掩模來蝕刻材料層，以在第一區(qū)域上形成一第一材料部件以及在第二區(qū)域上形成一第二材料部件。

在又一實(shí)施例中，一種半導(dǎo)體元件的制造方法包括在一個材料層上形成一第一心軸和一第二心軸。第一心軸具有面對第二心軸的一第二側(cè)壁的第一側(cè)壁。該制造方法還包括沿著第一側(cè)壁形成一第一間隔構(gòu)件和沿著第二側(cè)壁形成一第二間隔構(gòu)件，使得第一間隔構(gòu)件和第二間隔構(gòu)件之間存在一空間；以一填充層填充前述空間，部分移除填充層以露出第一心軸和第二心軸的上表面；在前述空間被填充層填充時，移除第一心軸和第二心軸；并使用在前述空間內(nèi)的間隔構(gòu)件以及填充層作為一蝕刻掩模來蝕刻材料層，以形成一材料部件。

前述內(nèi)文概述了許多實(shí)施例的特征，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從各個方面更佳地了解本公開。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，且可輕易地以本公開為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或修飾其他工藝及結(jié)構(gòu)，并以此達(dá)到相同的目的及/或達(dá)到與在此介紹的實(shí)施例等相同的優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)了解這些相等的結(jié)構(gòu)并未背離本公開的發(fā)明精神與范圍。在不背離本公開的發(fā)明精神與范圍的前提下，可對本公開進(jìn)行各種改變、置換或修改。

雖然本公開已以數(shù)個較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本公開，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本公開的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作任意的更動與潤飾，因此本公開的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。