[发明专利]一种浅沟槽隔离结构及其制造方法

权利要求书

1.一种制造浅沟槽隔离（STI）结构的方法，其特征在于包括如下步骤：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底中形成至少一个沟槽；

用具有应力的金属或其亚金属氧化物来填充所述至少一个沟槽；以及

将所述金属或其亚金属氧化物转变为金属氧化物电介质。

2.如权利要求1所述的制造浅沟槽隔离（STI）结构的方法，其中形成至少一个沟槽的步骤进一步包括：

在所述半导体衬底上形成掩模层；

在所述掩模层中形成至少一个开口，以暴露所述半导体衬底；以及

刻蚀暴露出的半导体衬底。

3.如权利要求2所述的制造浅沟槽隔离（STI）结构的方法，其中形成掩模层的步骤包括在所述衬底上依次形成第一硬掩模层以及第二硬掩模层，其中所述第一硬掩模层为SiO₂，第二硬掩模层为Si₃N₄。

4.如权利要求1所述的制造浅沟槽隔离（STI）结构的方法，其中通过干法或湿法刻蚀形成所述沟槽，其中所述沟槽的深度在30nm-1微米之间。

5.如权利要求4所述的制造浅沟槽隔离（STI）结构的方法，其中通过干法刻蚀使得所述沟槽的形状为竖直的，或通过湿法刻蚀使得所述沟槽为“∑”形或其它能够提高器件性能的形状。

6.如权利要求1所述的制造浅沟槽隔离（STI）结构的方法，所述金属或其亚金属氧化物被填充为使得其厚度大于沟槽的深度。

7.如权利要求1所述的制造浅沟槽隔离（STI）结构的方法，如果所述浅沟槽隔离（STI）结构用于NMOS器件，所述具有应力的金属或其亚金属氧化物是具有张应力的金属或其亚金属氧化物；如果所述浅沟槽隔离（STI）结构用于PMOS器件,所述具有应力的金属或其亚金属氧化物是具有压应力的金属或其亚金属氧化物；如果所述浅沟槽隔离（STI）结构用于CMOS器件,在其中的NMOS区域的沟槽中的具有应力的金属或其亚金属氧化物是具有张应力的金属或其亚金属氧化物，并且在其中的PMOS区域的沟槽中的具有应力的金属或其金属氧化物是具有压应力的金属或其亚金属氧化物。

8.如权利要求7所述的制造浅沟槽隔离（STI）结构的方法，其中具有张应力的金属为Al、Cr、Zr之一，并且其中具有压应力的金属为Al、Ta、Zr之一。

9.如权利要求1所述的制造浅沟槽隔离（STI）结构的方法，其中通过热氧化或氧注入来进行所述转变。

10.如权利要求9所述的制造浅沟槽隔离（STI）结构的方法，其中通过改变热氧化中的热循环的次数或改变氧注入中氧含量来调节应力的大小。

11.一种浅沟槽隔离（STI）结构，包括

半导体衬底；

在半导体衬底中形成的至少一个沟槽；以及

填充在所述至少一个沟槽中的具有应力的金属氧化物电介质。

12.如权利要求11所述的浅沟槽隔离（STI）结构，如果所述浅沟槽隔离（STI）结构用于NMOS器件，所述具有应力的金属氧化物电介质是具有张应力的金属氧化物电介质；如果所述浅沟槽隔离（STI）结构用于PMOS器件,所述具有应力的金属氧化物电介质是具有压应力的金属氧化物电介质；如果所述浅沟槽隔离（STI）结构用于CMOS器件,在其中的NMOS区域的沟槽中的具有应力的金属氧化物电介质是具有张应力的金属氧化物电介质，并且在其中的PMOS区域的沟槽中的具有应力的金属氧化物电介质是具有压应力的金属氧化物电介质。

13.如权利要求12所述的浅沟槽隔离（STI）结构，其中具有张应力的金属氧化物电介质为Al₂O₃、Cr₂O₃、ZrO₂，并且其中具有压应力的金属氧化物电介质为Al₂O₃、Ta₂O₅、ZrO₂。

14.如权利要求11所述的浅沟槽隔离（STI）结构，其中所述沟槽的深度在30nm-1微米之间。

15.如权利要求11所述的浅沟槽隔离（STI）结构，其中所述沟槽的形状为竖直的或“∑”形或能够提高器件性能的其它形状。