[发明专利]具有具不同特征尺寸的图案的半导体装置及其制造方法

说明书

本发明提供制造具有具不同特征尺寸的图案的半导体装置的方法。实例方法包含：刻蚀图案化掩模下面的第一膜层以在第二膜层上形成第一及第二特征；在第二膜层上形成邻近于第一及第二特征的侧壁的各个第一及第二间隔物；移除第一及第二特征以暴露第二膜层的各个第一及第二部分，第二部分相较于第一部分具有较大CD；控制刻蚀工艺，使得第一部分被刻蚀贯穿且第二部分受到刻蚀工艺期间所形成的保护膜保护而免受刻蚀；以及图案化由第一间隔物、第二间隔物以及第二部分遮蔽的薄膜以在薄膜的各个第一及第二区中形成较小特征以及较大特征。

技术领域

本发明是有关于一种制造半导体装置的技术，且特别是有关于一种具有具不同特征尺寸的图案的半导体装置及其制造方法。

背景技术

自对准双重图案化(Self-Aligned Double Patterning；SADP)可适用于形成小间距的图案，例如，具有小间距的存储器单元。SADP技术可在半导体基板上形成重复的小间距图案及空间。然而，若亦需要大间距图案形成于半导体基板的其他区域上，则小间距图案及大间距图案就需要分开形成，而导致复杂的制作工艺。

发明内容

本揭露内容描述制造具有具不同特征尺寸的图案的半导体装置或系统的方法，以及通过此方法所制造的半导体装置或系统。

本揭露内容的一个方式特征化一种图案化薄膜的方法，所述方法包含：刻蚀位于图案化掩模下面的第一膜层以在位于所述第一膜层下面的第二膜层上形成第一特征以及第二特征，所述第二特征相较于所述第一特征具有较大临界尺寸(critical dimension，CD)；在所述第二膜层上形成邻近于所述第一特征的侧壁的第一间隔物以及邻近于所述第二特征的侧壁的第二间隔物；移除所述第一特征以暴露所述第二膜层的第一部分且移除所述第二特征以暴露所述第二膜层的第二部分，所述第二部分相较于所述第一部分具有较大CD；控制刻蚀工艺，使得所述第二膜层的所述第一部分经刻蚀贯穿且所述第二膜层的所述第二部分受在所述刻蚀工艺期间形成的保护膜保护而免受刻蚀；以及图案化由所述第一间隔物遮蔽的所述薄膜的第一区以在所述第一区中形成较小特征，且图案化由所述第二部分以及所述第二间隔物遮蔽的所述薄膜的第二区以在所述第二区中形成较大特征。

所述较小特征可具有由所述第一间隔物的宽度判定的第一宽度，且所述较大特征可具有由所述第二特征的宽度以及所述第二间隔物的宽度判定的第二宽度，所述第一宽度小于所述第二宽度。

在一些实施例中，控制所述刻蚀工艺包含：刻蚀所述第二膜层的所述第二部分以获得具有一量的所述第二膜层的材料，所述量的材料足以与所述刻蚀工艺的刻蚀气体反应以在所述第二膜层的所述第二部分的表面上形成所述保护膜。

在一些实施例中，形成所述第一间隔物以及所述第二间隔物包含：在所述第一特征以及所述第二特征上方以及在所述第二膜层上共形地沉积间隔物层；以及刻蚀所述间隔物层以暴露所述第一特征以形成所述第一间隔物且暴露所述第二特征以形成所述第二间隔物。所述第一间隔物的宽度对应于所述沉积的间隔物层的厚度。

所述方法亦可包含：以光刻方式图案化位于所述第一膜层上方的光刻胶(photoresist；PR)层以形成图案化掩模，所述图案化掩模包含对应于所述第一特征以及所述第二特征的各个PR特征。