半导体器件、制造方法和电子设备技术

本发明专利技术提供一种半导体器件、制造方法和电子设备，降低了第一区域上方的无机钝化层的厚度，同时增加了第一区域上方的有机钝化层的厚度，从而可以降低寄生电容，改善器件性能。

Semiconductor devices, manufacturing methods and electronic devices

The invention provides a semiconductor device, a manufacturing method and an electronic device, which reduces the thickness of the inorganic passivation layer above the first region and increases the thickness of the organic passivation layer above the first region, thereby reducing the parasitic capacitance and improving the device performance.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件、制造方法和电子设备
本专利技术涉及集成电路制造
，尤其涉及一种半导体器件、制造方法和电子设备。
技术介绍
在集成电路中，在同一半导体衬底上需要组装很多元器件，这些元器件之间需要互相布线连接，而且随着集成度的提高和特征尺寸的减小，布线密度必须增加，所以用于元器件之间以及布线之间电气隔离的集成电路的表面钝化技术就显得非常重要。集成电路的表面钝化技术可以把元器件与周围环境气氛隔离开来，增强元器件对外来离子沾污的阻挡能力，控制和稳定集成电路表面的特征，保护电路及内部布线免受机械和化学损伤。例如，一些常见于触摸设备(如：手机、平板电脑、穿戴式设备以及智能家居等各种智能产品)、指纹识别设备等中的电容型传感器的表面钝化常常采用二氧化硅层、氮化硅层、聚酰亚胺层三层层叠的方式实现。而且这些电容式传感器需要通过感测出其感测区的电容变化，来确定用户触摸操作或者指纹信息等等，然而，由于其表面钝化采用二氧化硅层、氮化硅层、聚酰亚胺层三层层叠的方式，因此导致其内部的寄生电容较大，进而导致其感测区的感测信号在被传输的过程中易受其内部的寄生电容的影响而变得较不稳定，降低了电容式传感器的性能，使得电容式传感器的感测结果变得不精确，甚至误判，影响用户体验。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半导体器件、制造方法和电子设备，能够降低寄生电容，提高器件性能。为了实现上述目的，本专利技术提供一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤：提供具有第一区域和第二区域的半导体衬底，在所述半导体衬底的表面上形成电连通所述第一区域和第二区域的至少一层金属布线；在顶层的所述金属布线的表面上覆盖无机钝化层；去除所述第一区域上方部分厚度的无机钝化层，以形成开口；形成填充在所述开口中的有机钝化层，且所述有机钝化层的上表面不低于所述第二区域上方的无机钝化层的上表面。可选的，所述无机钝化层为单层或叠层，所述无机钝化层的材料选自氧化物、氮化物、氮氧化物以及包括碳作为其主要成分的无机材料的至少一种。可选的，所述有机钝化层的材料选自聚酰亚胺、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚乙烯醇、聚异丁烯、聚氨酯弹性海绵、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯丁二烯、天然橡胶、聚丙烯腈、聚双苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯中的至少一种。可选的，去除所述第一区域上方部分厚度的无机钝化层的过程以及形成填充在所述开口中的有机钝化层的过程均包括光刻工艺，且两个过程中的光刻工艺使用同一张光掩模版来实现。可选的，去除所述第一区域上方部分厚度的无机钝化层的过程包括：在所述无机钝化层的表面上涂覆光刻胶；使用所述光掩膜版对所述光刻胶进行光刻，以形成暴露出所述第一区域上方的无机钝化层表面的图案化光刻胶；以所述图案化光刻胶为掩膜，刻蚀去除部分厚度的暴露出的所述无机钝化层，以形成所述开口。可选的，当所述光掩膜版对应所述开口的图案的色调为透光色时，所述光刻胶为正性光刻胶；当所述光掩膜版对应所述开口的图案的色调为不透光的暗色时，所述光刻胶为负性光刻胶。可选的，所述无机钝化层包括依次层叠在所述顶层的金属布线的表面上的第一无机钝化层和第二无机钝化层，所述第一无机钝化层和第二无机钝化层的材料不同，且在刻蚀去除部分厚度的暴露出的所述无机钝化层时，去除暴露出的所有第二无机钝化层及其下方部分厚度的第一无机钝化层。可选的，采用干法刻蚀工艺刻蚀去除部分厚度的暴露出的所述无机钝化层，以形成所述开口。可选的，形成填充在所述开口中的有机钝化层的过程包括：在所述开口以及所述无机钝化层的表面上覆盖有机钝化层，所述有机钝化层的厚度大于所述开口的深度；使用所述光掩膜版对所述有机钝化层进行光刻或者光刻和刻蚀，以去除所述开口区域以外的有机钝化层；对所述开口区域内的有机钝化层进行固化，以形成填充在所述开口中的有机钝化层。可选的，所述开口的深度为1.5μm～2μm。可选的，所述开口底部的无机钝化层的厚度为本专利技术还提供一种半导体器件，包括：具有第一区域和第二区域的半导体衬底；至少一层金属布线，形成在所述半导体衬底的表面上并用于电连通所述第一区域和第二区域；无机钝化层，覆盖在顶层的所述金属布线的表面上，且在所述第一区域上方具有未暴露所述顶层的所述金属布线表面的开口；有机钝化层，填充在所述开口中，且所述有机钝化层的上表面高于所述第二区域上方的无机钝化层的上表面。可选的，所述无机钝化层为单层或叠层，所述无机钝化层的材料选自氧化物、氮化物、氮氧化物以及包括碳作为其主要成分的无机材料的至少一种。可选的，所述有机钝化层的材料选自聚酰亚胺、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚乙烯醇、聚异丁烯、聚氨酯弹性海绵、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯丁二烯、天然橡胶、聚丙烯腈、聚双苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯中的至少一种。可选的，所述开口的深度为1.5μm～2μm。可选的，所述开口底部的无机钝化层的厚度为可选的，所述半导体器件为电容式传感器，所述第一区域为感测区，所述第二区域为逻辑区。本专利技术还提供一种电子设备，包括上述之一的半导体器件。可选的，所述电子设备为触控设备或指纹识别设备。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：1、去除了所述第一区域上方部分厚度的无机钝化层，形成了用于增厚有机钝化层的开口，由此，既减薄了第一区域上方的无机钝化层，又增厚了第一区域上方的有机钝化层，从而可以降低寄生电容，改善器件性能；2、由于涂覆在第二区域上方的有机钝化层的厚度不受影响，因此不会影响有机钝化层的光刻效果，可以避免因有机钝化层整体涂覆厚度较厚而引起的浮渣等问题；3、可以使用同一张光掩模版来定义无机钝化层的刻蚀区域(即减薄区域)以及有机钝化层的保留区域(即增厚区域)，因此不会增加光掩模成本。附图说明图1是一种电容式传感器的剖面结构示意图；图2是本专利技术具体实施例的半导体器件的制造方法流程图；图3A至图3E是图2所示的制造方法中的器件剖面结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
中所述，一些电容型传感器的表面钝化常常采用二氧化硅层、氮化硅层以及聚酰亚胺层依次层叠的方式实现，具体地，请参考图1，所述电容型传感器包括：具有感测区I和逻辑区II的半导体衬底100、感测电极(可以是像素电极)、金属布线(M1～M3、TM)、二氧化硅层101、氮化硅层102以及聚酰亚胺层(polyimide)103。其中，二氧化硅层101、氮化硅层102以及聚合物层(polyimide)103依次层叠在所述金属布线TM的上方，构成表面钝化结构，能够把器件与周围环境气氛隔离开来，阻挡外来物沾污所述电容型传感器的器件表面，例如有害的杂质离子Na+、水汽、尘埃等，控制和稳定器件表面的电学特征，如表面电导及表面态等，保护器件内部的金属布线以及防止器件受到机械和化学损伤，提高器件性能的稳定性和可靠性，具体地，二氧化硅层101与金属布线TM直接接触的，用于控制和稳定电容型传感器芯片表面的电学性质，控制固定正电荷和降低表面复合速度，使器件稳定工作；氮化硅层102形成在二氧化硅层101的表面上，能吸收和阻挡钠离子等向半导体衬底10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：提供具有第一区域和第二区域的半导体衬底，在所述半导体衬底的表面上形成电连通所述第一区域和第二区域的至少一层金属布线；在顶层的所述金属布线的表面上覆盖无机钝化层；去除所述第一区域上方部分厚度的无机钝化层，以形成开口；形成填充在所述开口中的有机钝化层，且所述有机钝化层的上表面高于所述第二区域上方的无机钝化层的上表面。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：提供具有第一区域和第二区域的半导体衬底，在所述半导体衬底的表面上形成电连通所述第一区域和第二区域的至少一层金属布线；在顶层的所述金属布线的表面上覆盖无机钝化层；去除所述第一区域上方部分厚度的无机钝化层，以形成开口；形成填充在所述开口中的有机钝化层，且所述有机钝化层的上表面高于所述第二区域上方的无机钝化层的上表面。2.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述无机钝化层为单层或叠层，所述无机钝化层的材料选自氧化物、氮化物、氮氧化物以及包括碳作为其主要成分的无机材料的至少一种。3.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述有机钝化层的材料选自聚酰亚胺、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚乙烯醇、聚异丁烯、聚氨酯弹性海绵、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯丁二烯、天然橡胶、聚丙烯腈、聚双苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯中的至少一种。4.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，去除所述第一区域上方部分厚度的无机钝化层的过程以及形成填充在所述开口中的有机钝化层的过程均包括光刻工艺，且两个过程中的光刻工艺使用同一张光掩模版来实现。5.如权利要求4所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，去除所述第一区域上方部分厚度的无机钝化层的过程包括：在所述无机钝化层的表面上涂覆光刻胶；使用所述光掩膜版对所述光刻胶进行光刻，以形成暴露出所述第一区域上方的无机钝化层表面的图案化光刻胶；以所述图案化光刻胶为掩膜，刻蚀去除部分厚度的暴露出的所述无机钝化层，以形成所述开口。6.如权利要求5所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，当所述光掩膜版对应所述开口的图案的色调为透光色时，所述光刻胶为负性光刻胶；当所述光掩膜版对应所述开口的图案的色调为不透光的暗色时，所述光刻胶为正性光刻胶。7.如权利要求5所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述无机钝化层包括依次层叠在顶层的所述金属布线的表面上的第一无机钝化层和第二无机钝化层，所述第一无机钝化层和第二无机钝化层的材料不同，且在刻蚀去除部分厚度的暴露出的所述无机钝化层时，去除暴露出的所有第二无机钝化层及部分厚度的第一无机钝化层。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈福刚，茹捷，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31