[發明專利]淺溝槽隔離及其形成方法

無效

• 申請號: 201110048000.5
• 申請日: 2011-02-28
• 公開（公告）號: CN102651332A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 殷華湘;徐秋霞;陳大鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明;王寶筠

技術領域

本發明涉及半導體結構及制造技術，更具體地說，涉及一種淺溝槽隔離及其形成方法。

背景技術

半導體制造技術中，淺溝槽隔離(STI，Shallow?Trench?Isolation)用于實現半導體元器件之間的絕緣隔離，在器件的制造過程中，淺溝槽隔離將相鄰的有源區絕緣隔離開，進而在有源區上形成元器件，通常地，需要在有源區上集成多種類型的元器件，例如CMOS(互補金屬氧化物半導體)的NMOS和PMOS，而不同類型的元器件對有源區的應力有不同的要求，而且隨著半導體技術的快速發展，半導體器件的特征尺寸不斷減小，對有源區的應力也提出了更高的要求。

通常地，在形成元器件之前，首先形成淺溝槽隔離，淺溝槽隔離的形成步驟為，首先在襯底內形成溝槽，之后在溝槽內壁上熱氧化形成氧化物薄層并填充介質材料，再進行平坦化，從而在襯底內形成了單一結構的淺溝槽隔離。

由這種方法形成的淺溝槽隔離，高溫氧化形成的氧化層具有壓應力作用，而且在介質材料的填充過程中還會產生機械壓應力，這些都對有源區產生壓應力作用，而壓應力的淺溝槽隔離對不同類型的元器件的性能產生不同的影響，參考圖1，以CMOS器件為例進行說明，這樣形成的淺溝槽隔離110會對與該淺溝槽隔離110臨近的有源區120產生壓應力作用，在有源區120上形成CMOS器件130后，這會在器件130溝道的縱向方向上產生壓應力的應變，這種應變對于PMOS器件來說，有利于提高載流子遷移率，進而改善PMOS器件性能，但對于NMOS器件來說，會降低載流子遷移率，進而降低NMOS器件的性能，這樣，不能充分發揮CMOS電路的性能并導致電路設計的尺寸敏感性。

上述方法形成的淺溝槽隔離的問題在于，這種淺溝槽隔離結構產生壓應力應變，不能滿足不同類型器件對應力的要求，而且隨著半導體技術的不斷發展，半導體器件的特征的尺寸不斷減小，對器件的性能提出更高的要求，需要對有源區的提供更優的應力作用。

發明內容

本發明實施例提供了一種淺溝槽隔離及其制造方法，解決了現有的淺溝槽隔離不能滿足不同類型器件對應力的要求。

為實現上述目的，本發明提出了一種淺溝槽隔離，包括：

襯底，所述襯底具有第一區域和第二區域；

所述第一區域的襯底內的第一溝槽，以及所述第二區域的襯底內的第二溝槽；

所述第一溝槽內壁上的第一應力絕緣層，以及所述第二溝槽內壁上的第二應力絕緣層，其中，第一應力絕緣層具有與第二應力絕緣層不同的應力絕緣材料；

所述第一應力絕緣層上的第一填充層，以及所述第二應力絕緣層上的第二填充層。

可選地，所述第一區域為PMOS區域，所述第二區域為NMOS區域。

可選地，所述第一應力絕緣層具有壓應力，所述第二應力絕緣層具有張應力。

可選地，還包括形成于第一應力絕緣層與第一填充之間的第三應力絕緣層，其中第三應力絕緣層具有張應力。

可選地，所述第一應力絕緣層包括壓應力氮化物、壓應力氧化物或他們的疊層。

可選地，所述第一應力絕緣層包括第一溝槽內壁上的氧化物薄層及所述氧化物薄層上的壓應力氮化物層。

此外，本發明還提出了一種淺溝槽隔離的形成方法，包括：

A.提供襯底，所述襯底具有第一區域和第二區域；

B.在所述第一區域的襯底內形成第一溝槽，以及在所述第二區域的襯底內形成第二溝槽；

C.在所述第一溝槽內壁上形成第一應力絕緣層，以及在所述第二溝槽內壁上形成第二應力絕緣層，其中，第一應力絕緣層具有與第二應力絕緣層不同的應力絕緣材料；

D.在所述第一應力絕緣層上形成第一填充層，以及在所述第二應力絕緣層上形成第二填充層。

可選地，所述第一區域為PMOS區域，所述第二區域為NMOS區域。

可選地，所述第一應力絕緣層具有壓應力，所述第二應力絕緣層具有張應力。

可選地，所述步驟C包括：在所述第一溝槽內壁及第二溝槽內壁上形成第一應力絕緣層；去除所述第二溝槽內壁上的第一應力絕緣層；在所述第二溝槽內壁上形成第二應力絕緣層。

可選地，所述步驟C包括：在所述第一溝槽內壁及第二溝槽內壁上依次形成氧化物薄層和壓應力氮化物層；去除第二溝槽內壁上的氧化物薄層和壓應力氮化物層；在所述第二溝槽以及壓應力氮化物層上形成張應力氮化物層。

可選地，所述第一應力絕緣層包括壓應力氮化物、壓應力氧化物或他們的疊層。

與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點：