[发明专利]半导体器件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其设计一种半导体器件的制作方法。

背景技术

互补金属氧化物半导体图像传感器(CMOS image sensor，CIS)芯片是一种将光信号转换为电信号的半导体器件，近年来，由于在电路集成，能量消耗和制造成本方面的诸多优点，CIS得到了快速发展。高性能的CIS芯片需要弱暗电流(low dark current)，较大的动态工作范围以及高敏感度等。

CIS芯片的敏感度计算公式如下：

敏感度＝入射光子导致的电压降/(入射光强度*曝光时间)

其中，敏感度的单位是mV/Lux*Second，Lux是入射光强度的单位。

参考附图1所示，为包含光敏原件的CIS芯片的结构示意图，附图中，在半导体衬底10内具有浅沟槽隔离结构11(STI)，相邻的浅沟槽隔离结构11之间形成有光敏原件例如发光二极管12，所述的半导体衬底10上，还形成有CMOS管等。附图1所示的CIS芯片还包括位于半导体衬底与第一金属层M1之间的前金属介电层(Pre Metal Dielectric，PMD)层，其厚度为H0，位于第一金属层M1与第二金属层M2之间的第一金属层间介电层(InterMetal Dielectric，IMD)层，其厚度为H1，位于第二金属层M2与第三金属层M3之间的第二IMD层，其厚度为H2，当然，附图1仅仅是一个结构简图，并未完全画出CIS芯片的完整内部结构，并且，其M1，M2，M3以及IMD层也仅仅是为了举例的简单表示，实际中，所述金属层以及IMD层的层数根据工艺设计的需要而定。

所述的CIS芯片工作时，入射光14从芯片表面通过第二IMD层，第一IMD层，PMD层并照射到发光二极管12上时，启动发光二极管将光信号转换为电信号。但是，在入射光从芯片表面照射到发光二极管的过程中，由于第二IMD层，第一IMD层和PMD层对部分入射光的吸收和反射，导致到达发光二极管的光强度衰减。一般来说，入射光从芯片表面到达发光二极管所经过的路径越长，光强度衰减越厉害。因此，如果能够缩短入射光从芯片表面到达发光二极管的路径，就能够减少光强度的衰减。

为了缩短入射光从芯片表面到达发光二极管的路径，传统工艺是采用化学机械抛光工艺(CMP)过抛光所述第二IMD层，第一IMD层和PMD层，以减小第二IMD层，第一IMD层和PMD层的厚度。然而，由于CMP工艺的限制，过抛光会导致PMD层和IMD层(包括第二IMD层和第一IMD层)厚度的不均匀性，例如，过抛光后，晶圆边缘剩余的PMD或者IMD层的厚度远小于晶圆中心处剩余的PMD或者IMD层的厚度，随着抛光时间和抛光厚度的增加，这种厚度差会继续变大。

参考附图2A，为包含半导体衬底和介质层的晶圆的结构示意图，提供半导体衬底100，所述的半导体衬底100中可以形成有半导体器件例如发光二极管和CMOS器件，还可以是形成有半导体器件以及PMD层，层间介电层(ILD)，IMD层，互连结构中的一种或者任意多种的组合。所述半导体衬底100上，形成有突出的结构110，所述的突出的结构110可以是栅极，用于互连的金属连线，插塞等等任意可能出现的结构。一般来说，所述的突出结构总是会存在于任意半导体衬底的表面，在半导体器件的制作工艺中，总是会在所述的突出结构上沉积介质层，为了较好的在所述的突出结构之间填充介质层，采用高密度等离子体沉积的方法沉积氧化硅或者氮氧化硅等材料，作为第一介质层120，所述的第一介质层的厚度例如2000～8000埃，由于突出结构的存在，所述的第一介质层120的表面是凸凹不平的，随后，在所述的第一介质层120的表面继续采用常规工艺沉积第二介质层130，所述的第二介质层130的厚度例如是4000～15000埃，材料例如为TEOS，所述的TEOS是主要成分为二氧化硅的绝缘材料。之后，对所述的第二介质层和第一介质层进行CMP工艺，为了减小所述的抛光后的剩余的第一介质层和第二介质层的厚度，进行过抛光。由于CMP工艺对晶圆边缘和晶圆中心抛光速率的不均匀性，导致在晶圆边缘和晶圆中心形成厚度差，随着抛光工艺的进一步进行，厚度差的数值变大。参考附图2B至附图2C所示，分别为进行CMP过抛光导致晶圆中心的芯片和晶圆边缘的芯片厚度差的结构示意图，其中，附图2B所示晶圆中心的芯片上介质层的厚度为D₀，附图2C所示晶圆边缘的芯片上介质层的厚度为，D₀与D₁的厚度差可以达到1300埃。