半导体元件的制造方法与流程

本公开涉及半导体元件的制造方法。

背景技术：

半导体集成电路(ic)工业已历经快速发展的阶段。集成电路设计及材料在技术上的进步已生产出许多代的集成电路。每一代的集成电路比前代的集成电路具有更小且更复杂的电路。在集成电路发展的进程中，功能性密度(亦即每一个芯片区域中内连接元件的数目)已经普遍增加，而几何尺寸(亦即工艺中所能创造出最小的元件或线路)则是下降。

这种微缩化的过程通常可通过增加生产效率及降低相关成本支出提供许多利益。这种微缩化的过程也增加了集成电路在加工和制造上的复杂度。因为特征尺寸持续缩小，工艺也持续变得更加难以实施。因此，形成具有越来越小的尺寸的可靠的半导体元件将是一个挑战。

为了实现这些进步，需要集成电路在加工和制造上类似的发展。虽然制造集成电路元件的现有方法已普遍足以满足其预期目的，然而这些方法并没有在各方面都完全满意。例如，在形成具有各种尺寸的具有越来越小的临界尺寸的部件的改进仍是迫切需要的。

技术实现要素：

本公开的实施例提供一种半导体元件的制造方法。制造方法包括于一材料层上方形成一第一心轴、一第二心轴、一第三心轴以及一第四心轴，其中第一心轴以及第二心轴形成在材料层的一第一区域并且间隔一第一距离d1，其中第三心轴以及第四心轴形成在材料层的一第二区域并且间隔一第二距离d2。制造方法包括还包括沿着第一心轴、第二心轴、第三心轴以及第四心轴的侧壁，形成间隔构件，形成一图案化的硬掩模，以覆盖该第一区域，在图案化的硬掩模覆盖第一区域时，于第二区域中沉积一填充层，其中在第二区域中两个相邻的间隔构件之间的一空间由填充层填充，部分移除填充层，以在第二区域中两个相邻的间隔构件之间的空间形成一填充块，移除图案化的硬掩模，移除第一心轴、第二心轴、第三心轴以及第四心轴，以及使用间隔构件以及填充块作为一蚀刻掩模来蚀刻材料层，以分别在第一区域以及第二区域中形成材料部件。

在一些实施例中，第二距离d2大于第一距离d1。在一些实施例中，部分移除填充层，以在第二区域中两个相邻的间隔构件之间的空间形成填充块的步骤还包括部分移除填充层，以露出在第二区域中的第三心轴的上表面以及第四心轴的上表面和露出在第一区域中的图案化的硬掩模。在一些实施例中，部分移除填充层，以在第二区域中两个相邻的间隔构件之间的空间形成填充块的步骤还包括部分移除填充层以及图案化的硬掩模，使得第一、第二、第三以及第四心轴的上表面都露出。

在一些实施例中，图案化的硬掩模经由大抵上不蚀刻第一、第二、第三以及第四心轴、间隔构件和填充块的一选择性蚀刻所移除。在一些实施例中，第一、第二、第三以及第四心轴经由大抵上不蚀刻间隔构件和填充块的一选择性蚀刻所移除。

在一些实施例中，第一心轴以及第二心轴各具有一第一宽度w1，其中沿着第一心轴、第二心轴、第三心轴以及第四心轴的侧壁，形成间隔构件的步骤包括在第一心轴和第二心轴之间形成的具有一第二宽度w2的一第一间隔构件，且其中在第一区域中的相邻材料部件间具有一间距，间距等于w1+w2。

在一些实施例中，填充块具有和第二距离d2相同的一宽度，且其中使用间隔构件以及填充块作为蚀刻掩模来蚀刻材料层，以分别在第一区域以及第二区域中形成材料部件的步骤包括在第二区域中形成具有和第二距离d2相同的一宽度的一第一材料部件。

在一些实施例中，提供一种半导体元件的制造方法，其包括在基底上方形成一材料层，基底具有第一区域和第二区域，在第一区域中的材料层上方形成第一对心轴且在第二区域中的材料层上方形成第二对心轴，以及沿着第一对心轴和第二对心轴的侧壁形成间隔构件。在沿着第一对心轴和第二对心轴的侧壁形成间隔构件之后，第一对心轴彼此间隔一第一空间，且第二对心轴彼此间隔一第二空间。制造方法还包括在第一区域中的第一空间是未填充时，在第二区域中以填充层填充第二空间；移除在第一区域中的第一对心轴和在第二区域中的第二对心轴，且使用间隔构件以及填充层作为一蚀刻掩模来蚀刻材料层，以在第一区域上形成一第一材料部件以及在第二区域上形成一第二材料部件。

在一些实施例中，在第一区域中的第一空间是未填充时，在第二区域中以填充层填充第二空间的步骤还包括形成一图案化的硬掩模，以覆盖第一区域，部分移除填充层，以及移除图案化的硬掩模。在一些实施例中，部分移除填充层的步骤还包括部分移除填充层和图案化的硬掩模，使得第一对心轴和第二对心轴露出，以及移除剩余的图案化的硬掩模。

在一些实施例中，部分移除填充层的步骤还包括部分移除填充层，以露出在第二区域中的第二对心轴和露出在第一区域中的图案化的硬掩模。在一些实施例中，移除在第一区域中的第一对心轴和在第二区域中的第二对心轴的步骤包括经由大抵上不蚀刻间隔构件和填充块的一选择性蚀刻移除第一对心轴和第二对心轴。

在一些实施例中，第一对心轴彼此间隔一第一距离d1，且第二对心轴彼此间隔大于第一距离d1的一第二距离d2。在一些实施例中，在两相邻第一材料部件之间的距离小于第一距离d1。在一些实施例中，第二材料部件具有与第二距离d2相同的一宽度。

在另一些实施例中，提供一种半导体元件的制造方法，制造方法包括在一材料层上方形成一第一心轴和一第二心轴。第一心轴具有面对第二心轴的一第二侧壁的第一侧壁。该制造方法还包括沿着第一侧壁形成一第一间隔构件和沿着第二侧壁形成一第二间隔构件，使得第一间隔构件和第二间隔构件之间存在一空间；以一填充层填充前述空间，部分移除填充层以露出第一心轴的上表面和第二心轴的上表面；在前述空间由填充层填充时，移除第一心轴和第二心轴，并使用在前述空间内的间隔构件以及填充层作为一蚀刻掩模来蚀刻材料层，以形成一材料部件。

在一些实施例中，制造方法还包括在材料层上方形成一第三材料部件，且在以填充层填充前述空间之前，形成一硬掩模，以覆盖第三材料部件，而不覆盖第一材料部件和第二材料部件。在一些实施例中，制造方法还包括在以填充层填充前述空间之后，移除硬掩模。在一些实施例中，制造方法还包括在形成材料部件之后，移除第一间隔构件、第二间隔构件和填充层。

附图说明

图1显示依据本发明一些实施例的用以制造一半导体元件的示例性方法的流程图。

图2显示依据本发明一些实施的示例的半导体元件的剖面图。

图3显示依据本发明一些实施的示例的半导体元件的剖面图。

图4显示依据本发明一些实施的示例的半导体元件的剖面图。

图5显示依据本发明一些实施的示例的半导体元件的剖面图。

图6a和图6b显示依据本发明一些实施的示例的半导体元件的剖面图。

图7显示依据本发明一些实施的示例的半导体元件的剖面图。

图8显示依据本发明一些实施的示例的半导体元件的剖面图。

图9显示依据本发明一些实施的示例的半导体元件的剖面图。

图10显示依据本发明一些实施的示例的半导体元件的剖面图。

附图标记说明：

100～方法；

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

200～半导体元件；

210～基底；

220～材料层；

130～隔离部件；

302～第一区域；

304～第二区域；

310～硬掩模部件、心轴；

w1、w2～宽度；

d1、d2、d3～距离；

p1、p2、p3、p4～间距；

410～间隔构件；

420～第一空间；

440～第二空间；

510～硬掩模；

610～填充层；

615～填充块；

710～区块部件；

810～第一材料部件；

820～第二材料部件。

具体实施方式

以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例，以实施本案的不同特征。而本公开以下的公开内容是叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以求简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本公开以下的内容叙述了将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与上述第二特征是直接接触的实施例，亦包含了尚可将附加的特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与上述第二特征可能未直接接触的实施例。另外，本公开中不同范例可能使用重复的参考符号及/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以限定各个实施例及/或所述外观结构之间的关系。

再者，为了方便描述图式中一元件或特征部件与另一(复数)元件或(复数)特征部件的关系，可使用空间相关用语，例如“在。。。之下”、“下方”、“较下部”、“上方”、“较上部”及类似的用语等。除了图式所绘示的方位之外，空间相关用语用以涵盖使用或操作中的装置的不同方位。所述装置也可被另外定位(例如，旋转90度或者位于其他方位)，并对应地解读所使用的空间相关用语的描述。

图1显示依据本发明一些实施例的用以制造一或多个半导体元件的示例性方法100的流程图。方法100将参照图2、图3、图4、图5、图6a、图6b、图7、图8、图9以及图10中所示的半导体元件200来详细讨论于下。

请参阅图1与图2，方法100首先于步骤102，在基底210上方形成一材料层220。基底210包括硅。材料层220可包括介电材料，例如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅，或者导电材料，例如多晶硅及/或其他合适的材料。材料层220可以通过热氧化化学气相沉积，原子层沉积(atomiclayerdeposition，ald)，物理气相沉积(physicalvapordeposition，pvd)、热氧化或其组合或其他适合的技术来沉积。

可选地或附加地，基底210可包括其它元素半导体，例如锗。基底210还可包括化合物半导体(compoundsemiconductor)，例如碳化硅、砷化镓、砷化铟以及磷化铟。基底210可包括合金半导体，例如硅锗、硅锗碳、磷砷化镓以及磷化铟镓。于一实施例中，基底210包括一外延层(epitaxiallayer)。举例来说，基底210可具有覆盖一块状半导体(bulksemiconductor)的外延层。此外，基底210可包括绝缘体上覆半导体(semiconductor-on-insulator，soi)结构。例如，基底210可包括使用一工艺例如氧注入隔离(separationbyimplantationofoxygen，simox)工艺或其他适用的方法例如晶片接合与研磨(grinding)工艺所形成的深埋氧化物(buriedoxide，box)层。

基底210也可包括由一个工艺(例如离子注入及/或扩散工艺)实现的各种p型掺杂区域及/或n型掺杂区域。这些掺杂区域包括n井、p井、光掺杂区(ldd)以及用以形成各种集成电路(ic)元件，例如互补金属氧化物半导体场效晶体管(cmosfet)、影像感测器及/或发光二极管(led)的各种通道掺杂轮廓(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电阻器或电容器。

基底210还可以包括各种隔离部件(isolationfeatures)。隔离部件在基底210中隔离各个元件区域。这些隔离部件包括使用不同的工艺技术形成的不同结构。例如，在一些实施例中，隔离部件130可包括浅沟槽隔离(shallowtrenchisolation，sti)部件。sti的形成方式可包括在基底210中蚀刻一凹槽并以绝缘体材料，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层结构，例如用氮化硅填充凹槽的热氧化衬层(thermaloxidelinerlayer)。可使用一化学机械研磨(chemicalmechanicalpolishing，cmp)工艺来回抛过多的绝缘体材料并平面化隔离部件的上表面。

基底210也可包括由介电层和电极层形成的栅极堆叠(gatestack)。介电层可包括界面层(interfaciallayer，il)以及由合适的工艺技术例如化学气相沉积(chemicalvapordeposition，cvd)、原子层沉积(ald)、物理气相沉积(pvd)、热沉积氧化、上述的组合或者其它合适的工艺技术等沉积得到的高介电常数(high-k，hk)介电层。界面层可包括氧化物、hfsio以及氮氧化合物，hk介电层可包括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/或其他合适的高介电常数材料。电极层可包括单层结构或一多层结构，例如具有一功函数的金属层的各种组合，以提高元件性能(功函数金属层、内衬层、润湿层、粘着层、以及金属、金属合金或金属硅化物的一导电层)。电极层可包括ti、ag、al、tialn、tac、tacn、tasin、mn、zr、tin、tan、ru、mo、al、wn、cu、w、任何合适的材料或上述材料的组合。

基底210也可包括多个层间电介质(inter-leveldielectric，ild)层以及导电部件，以形成用以耦接各p型与n型掺杂区以及其它功能性部件(例如闸电极)的互连结构，产生一功能性集成电路。在一个实施例中，基底210可包括一部分的互连结构，并且互连结构包括多层互连(multi-layerinterconnect，mli)结构以及整合有多层互连结构的ild层，用以提供一电性路径来耦接基底210中各种元件到输入/输出功率以及信号。互连结构包括各种金属线、接触孔以及介质孔部件(或介质孔插塞)。金属线提供水平电性路径。接触孔提供硅基底和金属线之间的垂直连接，而介质孔部件则提供位于不同金属层的金属线之间的垂直连接。

再次参阅图1与图2，方法100通过在材料层220上方形成多个硬掩模(hardmask)部件310来执行步骤104。在一些实施例中，硬掩模部件310是虚置部件(dummyfeature)，将在稍后制造阶段中移除。硬掩模部件310也被称为心轴(mandrel)310。心轴310的布局可以具有各种配置。例如，心轴310的布局可具有非周期结构，其中从一个心轴310到另一个心轴310可具有各种的宽度并且两个相邻心轴310之间具有多种的间距。

在本实施例中，基底210包括第一区域302和第二区域304。在第一区域302中形成的部件具有不同于在第二区域304中形成的部件的尺寸。例如，具有较小的间距的部件(例如：一个高效能的逻辑晶体管)将在第一区域302上形成，而具有较大的间距的部件(例如：一个输入/输出(i/o)晶体管)将在所述第二区域304中形成。心轴310被定向在y方向并且沿着垂直于y方向的x方向彼此隔开。在本实施例中，心轴310定义各种开口，使得材料层220在开口内露出。

心轴310具有第一宽度w1，第一宽度w1可以是常数或可替代地是由一心轴310到另一心轴310改变的变数。在第一区域302中，两个相邻心轴310彼此间隔第一距离d1。在第二区域304中，两个相邻心轴310彼此间隔第二距离d2，其中第二距离d2与第一距离d1不同。在一实施例中，第二距离d2大于第一距离d1。因此，在第一区域302中的第一间距p1是共同地由第一宽度w1与第一距离d1的总和所决定。同样地，在第二区域304中的第二间距p2是共同地由第二宽度w2与第二距离d2的总和所决定。因此，第二间距p2大于第一间距p1。在某些实施例中，第二距离d2相同于第一距离d1，意即在第一区域302与第二区域304中，两个相邻心轴310彼此间隔相同的距离，以提高光学成像质量以及工艺的均匀性。在某些实施例中，在第一区域302与第二区域304中皆可具有彼此间隔第二距离d1的两个相邻心轴310及/或彼此间隔第二距离d2的两个相邻心轴310。

心轴310可以通过包括沉积、图案化、蚀刻及/或上述的组合的程序形成。在一些实施例中，心轴310的形成可包括沉积一心轴材料层；形成一光致抗蚀剂图案(resistpattern)；以及利用光致抗蚀剂层(resistlayer)作为蚀刻掩模来蚀刻心轴材料层，藉此形成心轴310。心轴材料层可包括氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、碳化硅、氧化钛、氮化钛、氧化钽、氮化钽及/或任何合适的材料。在本实施例中，心轴材料层包括与材料层220不同的一种材料，以在随后的蚀刻过程中实现选择性蚀刻的目的。心轴材料层可以包括多层。心轴材料层可经由合适的技术，例如cvd工艺、pvd工艺、ald工艺、旋涂及/或其它合适的工艺技术来沉积。抗蚀剂图案包括对辐射束敏感的抗蚀材料并经由微影(lithography)工艺所形成。在一个实施例中，微影工艺包括在心轴材料层上涂覆一光致抗蚀剂层，根据集成电路布局，对光致抗蚀剂层进行微影曝光程序并显影曝光后的抗腐蚀层，以形成光致抗蚀剂图案。蚀刻工艺包括湿蚀刻工艺、干蚀刻工艺及/或上述的组合。

如图1与图3所示，方法100通过同时在第一区域302与第二区域304中，沿着心轴310的侧壁上形成间隔构件(spacer)410来执行步骤106。间隔构件410可利用在心轴310上方沉积一间隔构件材料层并接着以一间隔构件蚀刻(spaceretch)来异向性地蚀刻所述间隔构件材料层来形成。间隔构件材料层可包括氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、碳化硅、氧化钛、氮化钛、氧化钽、氮化钽及/或任何合适的材料。在本实施例中，间隔构件材料层包括与心轴310和材料层220不同的一种材料，以在随后的蚀刻过程中实现选择性蚀刻的目的。间隔构件层可经由合适的技术，例如cvd工艺、ald工艺、pvd工艺或其它合适的工艺技术来沉积。在一实施例中，间隔构件材料层经由ald工艺沉积以达到沿着心轴310的侧壁的顺应地膜覆盖(conformablefilmcoverage)的目的。间隔构件材料层的厚度称为第二宽度w2。在一些实施例中，间隔构件材料层使用一异向性蚀刻(anisotropicetching)工艺来进行蚀刻，以形成一垂直轮廓。在一个实施例中，异向性蚀刻可包括等离子体蚀刻(plasmaetch)。

间隔构件410被定向在y方向并且在x方向上彼此隔开。在本实施例中，在第一区域302的两个相邻的间隔构件410之间形成第一空间(或开口)420，并且第一空间(或开口)420具有一第三距离d3，其等于(d1-2w2)。在第二区域304的两个相邻的间隔构件410之间形成第二空间(或开口)440，并且第二空间(或开口)440具有一第四距离d4，其等于(d2-2w2)。在一实施例中，通过选择第一距离d1和第二宽度w2，第三距离d3被设计为等于第一宽度w1。在某些实施例中，间隔构件材料层经由ald工艺沉积以顺应地膜覆盖材料层220露出的部分以及心轴310的顶部与侧壁，接着以异向性蚀刻工艺来进行蚀刻，直到心轴310的顶部与非心轴区(开口420与440处)的间隔构件材料层被移除，而在心轴310的侧壁上留下间隔构件410。

参阅图1和图4，方法100执行步骤108，形成一图案化的硬掩模(hardmask，hm)510以覆盖第一区域302，同时使第二区域304未被覆盖(或露出)。在一些实施例中，图案化的硬掩模510可包括由一微影工艺所形成的图案化的一光致抗蚀剂层。范例的微影工艺可包括形成一个光致抗蚀剂层，经由一微影曝光工艺曝光光致抗蚀剂层，进行曝光后烘烤工艺以及显影光致抗蚀剂层以形成图案化的光致抗蚀剂层。

替代地，图案化的硬掩模510可经由以下步骤来形成：沉积一硬掩模层，使用微影工艺在硬掩模层上形成一图案化的光致抗蚀剂层，以及经由图案化光致抗蚀剂层来蚀刻硬掩模层以形成图案化的硬掩模510。图案化的硬掩模510层可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k电介质、碳化硅、氧化钛、氮化钛、氧化钽、氮化钽、上述的组合和/或其他合适的材料。在本实施例中，图案化的硬掩模510包括与材料层220、心轴310和间隔构件410不同的一种材料，以在随后的蚀刻过程中实现选择性蚀刻的目的。硬掩模层可经由cvd工艺、pvd工艺、ald工艺、热氧化、旋涂、上述的组合及/或其它合适的工艺技术来沉积。

参阅图1和图5，方法100执行步骤110，在第二区域304上沉积一个填充层(fillinglayer)610，使得第二空间440由填充层610填充。如图所示，填充层610被沉积在第一区域302的图案化的硬掩模510上方。填充层610可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k电介质、碳化硅及/或其他合适的材料。填充层610可经由cvd工艺、ald工艺、pvd工艺、热氧化、旋涂、上述的组合及/或其它合适的工艺技术来沉积。在本实施例中，填充层610包括与材料层220和图案化的硬掩模510不同的一种材料，以在随后的蚀刻过程中实现选择性蚀刻的目的。

参阅图1、图6a和图6b，方法100执行步骤112，部分移除(recessing)填充层610，以露出在第二区域304中的心轴310的上表面和在第一区域302中的图案化的硬掩模510的上表面。在本实施例中，第二空间440内剩余的填充层610形成一填充块(fillingblock)615。蚀刻工艺包括湿蚀刻、干蚀刻及/或上述的组合。举例来说，湿蚀刻溶液可以包括hno3、nh4oh、koh、hf、hci、naoh、h3po4、tmah及/或其它合适的湿蚀刻溶液、及/或上述的组合。替代地，干蚀刻工艺可实施含氯气体(例如：cl2、chcl3、ccl4及/或bcl3)、含溴气体(例如：hbr及/或chbr3)、含碘气体、含氟气体(例如：cf4、sf6、ch2f2、chf3、及/或c2f6)，及/或其他合适的气体及/或等离子体及/或上述的组合。在一些实施例中，如前所述，蚀刻工艺被选取以选择性蚀刻填充层610，而基本上不蚀刻图案化的硬掩模510。填充层610在第二区域304上进行回蚀刻，而覆盖在图案化的硬掩模510的填充层610则被选择性地移除，如图6a所示。

可替代地，在一些实施例中，进行一非选择性回蚀刻工艺，例如使用化学机械研磨(cmp)，以移除过量的填充层610和过量的图案化的硬掩模510，如图6b所示。对回蚀刻的深度进行控制，使得在第一区域302和第二区域304中的心轴310的上表面露出，并且第二空间440保持由填充层610填充，以形成填充块615。

参阅图1和图7，方法100执行步骤114，从第一区域302中移除图案化的硬掩模510。蚀刻工艺可包括湿蚀刻、干蚀刻及/或上述的组合。举例来说，湿蚀刻溶液可以包括hno3、nh4oh、koh、hf、hci、naoh、h3po4、tmah及/或其它合适的湿蚀刻溶液、及/或上述的组合。替代地，干蚀刻工艺可实施含氯气体(例如：cl2、chcl3、ccl4及/或bcl3)、含溴气体(例如：hbr及/或chbr3)、含碘气体、含氟气体(例如：cf4、sf6、ch2f2、chf3、及/或c2f6)，及/或其他合适的气体及/或等离子体及/或上述的组合。如前所述，蚀刻工艺被选取以选择性蚀刻图案化的硬掩模510，而基本上不蚀刻基底210、心轴310、间隔构件410和填充块615。选择性蚀刻可包括选择性湿蚀刻、选择性干蚀刻及/或上述的组合。因此，第一空间420露出在第一区域302，而第二空间440保持由填充块615填充。

参阅图1和图8，方法100执行步骤116，移除在第一区域302和第二区域304中露出的心轴310。举例来说，湿蚀刻溶液可以包括hno3、nh4oh、koh、hf、hci、naoh、h3po4、tmah及/或其它合适的湿蚀刻溶液、及/或上述的组合。替代地，干蚀刻工艺可实施含氯气体(例如：cl2、chcl3、ccl4及/或bcl3)、含溴气体(例如：hbr及/或chbr3)、含碘气体、含氟气体(例如：cf4、sf6、ch2f2、chf3、及/或c2f6)，及/或其他合适的气体及/或等离子体及/或上述的组合。于一些实施例中，使用选择性蚀刻来移除心轴310，而基本上不蚀刻材料层220、间隔构件410和填充块615。选择性蚀刻可包括选择性湿蚀刻、选择性干蚀刻及/或上述的组合。

因此，在第一区域302中的相邻间隔构件410以第一宽度w1或第三距离d3彼此间隔(如上述图2和图3的讨论)。因此，可由第一宽度w1和第二宽度w2的总和共同地决定一第三间距p3。类似地，可由第二宽度w2和第三距离d3的总和共同地决定一第四间距p4。在一实施例中，第三距离d3被选择为与第二宽度w2相同，因此第三间距p3和第四间距p4相同，以形成具有间距等于(w1+w2)的周期性(常规)图案。

可理解的是，实施例的工艺减少了在第一区域302中的间距大小。也就是说，原来形成在第一区域310中的心轴部件具有一第一间距p1(如图2所示的w1+d1)，而现在稍后形成的间隔构件410则具有一第三间距p3(w1+w2)或一第四间距p4(w2+d3)。这两者都小于第一间距p1。值得注意的是，第二宽度w2是间隔构件410的宽度并经由间隔构件沉积厚度定义，其可经由沉积工艺条件(例如沉积时间等)来准确地控制。因此，第一间距p1不仅减少至第三间距p3(或第四间距p4)，而且第三间距p3(或第四间距p4)也承袭良好的宽度控制。换句话说，较小的间距(第三间距p3或第四间距p4)可经由具有比使用传统的微影工艺来形成较小的间距的更宽松的限制的程序来实现。

如上所述，方法100中的步骤116也包括移除在第二区域304中露出的心轴部件。这种从第二区域304中移除心轴的动作可于用以移除在第一区域302中露出的心轴部件的相同工艺中同时发生。于另一些实施例中，从第二区域304中移除心轴的动作可发生在移除在第一区域302中露出的心轴部件之前或之后。移除在第二区域304中露出的心轴部件致使一区块部件(blockfeature)710的结构形成。区块部件710包括填充块615和沿其侧壁的间隔构件410。区块部件710带有第二距离d2(如上述图2和图3所讨论)。

参阅图1和图9，方法100执行步骤118，使用间隔构件410和区块部件710作一为蚀刻掩模来蚀刻材料层220。因此，在第一区域302中，间隔构件410转移到材料层220的第一材料部件810，而同时在第二区域304中，区块部件710转移到材料层220的第二材料部件820。在一些实施例中，蚀刻工艺可包括异向性蚀刻工艺，例如等离子体异向性蚀刻工艺。因此，第一材料部件810和第二材料部件820都形成垂直轮廓。因此，在第一区域302中，第一材料部件810带有第二宽度w2和第三间距p3，或第四间距p4。而在第二区域中，第二材料部件820带有第二距离d2。在形成第一材料部件810和第二材料部件820之后，使用一个适当的蚀刻工艺移除间隔构件410和填充块710，如图10所示。

应该注意的是，在第一区域302中，第一材料部件810的宽度和第一材料部件810的间距是由第一宽度w1(图2中的心轴310的)、第一距离d1(如图2所示)和第二宽度w2(图3中的间隔构件410的)所定义。在第二区域304中，第二材料部件820的宽度由第二距离d2所定义。因此，通过这些参数(例如：w1、d1、w2和d2)的各种组合的选择，可比传统的方法有更大的灵活度来实现在元件200的各个区域的材料部件的各种宽度。

可于方法100的实施例中所述的步骤之前、期间、及/或之后提供其他附加的步骤。所叙述的一些步骤可在不同的实施例中被置换或排除。

综上所述，本公开的实施例提供了一种用于在元件中形成各种部件尺寸的方法。此方法使用形成图案化的硬掩模以在元件中定义区域，且随后沉积一填充层，以在指定的区域或多个区域上填充一个或多个空间。此方法也采用了使用在前述一个或多个空间中的填充层作为一附加的蚀刻掩模，以在所指定的区域形成一部件，此部件具有对比于未使用填充层作为一附加的蚀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种尺寸的部件的弹性和可行性。

本公开实施例提供了多种可提供优于现有方法的一或多个的改进的制造半导体元件的不同实施例。在一实施例中，半导体元件的制造方法包括在一个材料层上方形成一第一心轴、一第二心轴、一第三心轴以及一第四心轴。第一心轴以及第二心轴形成在材料层的一第一区域上并且间隔一第一距离d1，第三心轴以及该第四心轴形成在材料层的一第二区域上并且间隔一第二距离d2。方法还包括沿着第一心轴、第二心轴、第三心轴以及第四心轴的侧壁形成间隔构件，形成一图案化的硬掩模以覆盖第一区域，于第二区域中沉积一填充层，而图案化的硬掩模覆盖第一区域。在第二区域中两个相邻的间隔构件之间的一空间由填充层填充。方法还包括部分移除填充层，以在第二区域中两个相邻的间隔构件之间的空间上形成一填充块，移除图案化的硬掩模，移除第一心轴、第二心轴、第三心轴以及第四心轴，以及使用间隔构件以及填充块作为一蚀刻掩模来蚀刻材料层，以分别在第一区域以及第二区域中形成材料部件。

在另一实施例中，一种半导体元件的制造方法包括在基底上方形成一材料层，基底具有第一区域和第二区域，在第一区域中的材料层上方形成第一对心轴且在第二区域中的材料层上方形成第二对心轴，以及沿着第一对心轴和第二对心轴的侧壁形成间隔构件。在沿着第一对心轴和第二对心轴的侧壁形成间隔构件之后，第一对心轴彼此间隔一第一空间，且第二对心轴彼此间隔一第二空间。该制造方法还包括在第一区域中的第一空间是未填充时，在第二区域中以填充层填充第二空间；移除在第一区域中的第一对心轴和在第二区域中的第二对心轴，且使用间隔构件以及填充层作为一蚀刻掩模来蚀刻材料层，以在第一区域上形成一第一材料部件以及在第二区域上形成一第二材料部件。

在又一实施例中，一种半导体元件的制造方法包括在一个材料层上形成一第一心轴和一第二心轴。第一心轴具有面对第二心轴的一第二侧壁的第一侧壁。该制造方法还包括沿着第一侧壁形成一第一间隔构件和沿着第二侧壁形成一第二间隔构件，使得第一间隔构件和第二间隔构件之间存在一空间；以一填充层填充前述空间，部分移除填充层以露出第一心轴和第二心轴的上表面；在前述空间被填充层填充时，移除第一心轴和第二心轴；并使用在前述空间内的间隔构件以及填充层作为一蚀刻掩模来蚀刻材料层，以形成一材料部件。

前述内文概述了许多实施例的特征，以使本领域技术人员可以从各个方面更佳地了解本公开。本领域技术人员应可理解，且可轻易地以本公开为基础来设计或修饰其他工艺及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例等相同的优点。本领域技术人员也应了解这些相等的结构并未背离本公开的发明精神与范围。在不背离本公开的发明精神与范围的前提下，可对本公开进行各种改变、置换或修改。

虽然本公开已以数个较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本公开，任何本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本公开的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。