[发明专利]半导体器件及其制备方法

说明书

本发明提供一种半导体器件的制备方法，包括：形成第二层间绝缘介质层，其中形成阵列式排布的多个沟槽；在所述沟槽内以及所述第二层间绝缘介质层表面依次形成金属下极板、介质层、金属上极板和金属接触层；去除所述第二层间绝缘介质层表面的所述金属下极板、所述介质层、所述金属上极板和所述金属接触层以得到沟槽型阵列排布的MIM电容器。本发明还提供一种半导体器件。本申请通过在所述第二层间绝缘介质层中的沟槽内形成阵列排布的沟槽型MIM电容器，可以减少MIM电容器在半导体器件中的占用面积，有效提升小尺寸半导体器件的面积利用效率，并且提高了电容密度，相比传统平面型的MIM电容，沟槽型MIM电容器的密度至少提升5到10倍。

技术领域

本申请涉及MIM电容器技术领域，具体涉及一种半导体器件及其制备方法。

背景技术

CMOS图像传感器(CIS)主要通过光生载流子的收集输出信号形成图像，因此光生载流子的收集对图像的质量具有决定性影响。传统CIS采用的是FD结电容进行信号收集，结电容受晶体管工作电流电压影响较大，寄生效应明显，输出信号噪声较大。MIM(金属-绝缘介质-金属)电容具有零耗尽和高电导率的特征，能有效降低寄生电容和接触电阻，提升信号输出质量和信噪比。但是面积和电容密度限制导致传统的MIM电容难以应用于高分辨率小尺寸像素图像传感器。

发明内容

本申请提供了一种半导体器件及其制备方法，可以解决现有的MIM电容的所占面积和电容密度不适合高分辨率小尺寸像素图像传感器的问题。

一方面，本申请实施例提供了一种半导体器件的制备方法，包括：

提供第一层间绝缘介质层，所述第一层间绝缘介质层中形成有第一开口；

形成第一金属层，所述第一金属层填充所述第一开口；

形成第一NDC层，所述第一NDC层覆盖所述第一层间绝缘介质层和所述第一金属层；

形成第二层间绝缘介质层，所述第二层间绝缘介质层覆盖所述第一NDC层；

刻蚀所述第二层间绝缘介质层和所述第一NDC层至所述第一金属层表面以形成阵列式排布的多个沟槽；

形成金属下极板，所述金属下极板覆盖所述第二层间绝缘介质层以及所述沟槽的底壁和侧壁；

形成介质层，所述介质层覆盖所述金属下极板；

形成金属上极板，所述金属上极板覆盖所述介质层；

形成金属接触层，所述金属接触层覆盖所述金属上极板且填充所述沟槽的剩余空间；以及，

采用化学机械研磨工艺去除所述第二层间绝缘介质层表面的所述金属下极板、所述介质层、所述金属上极板和所述金属接触层，并保留所述沟槽内的所述金属下极板、所述介质层、所述金属上极板和所述金属接触层。

可选的，在所述半导体器件的制备方法中，所述沟槽的深宽比大于或者等于3。

可选的，在所述半导体器件的制备方法中，所述金属下极板的厚度为45nm～55nm。

可选的，在所述半导体器件的制备方法中，所述介质层的厚度为15nm～30nm。

可选的，在所述半导体器件的制备方法中，所述金属上极板的厚度为25nm～35nm。

可选的，在所述半导体器件的制备方法中，在采用化学机械研磨工艺去除所述第二层间绝缘介质层表面的所述金属下极板、所述介质层、所述金属上极板和所述金属接触层之后，所述半导体器件的制备方法还包括：形成第一金属插塞，所述第一金属插塞贯穿所述第二层间绝缘介质层和所述第一NDC层。