半导体器件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种半导体器件的制造方法。
【背景技术】
[0002]半导体器件制造是在半导体衬底上制作集成元件并将集成元件连接。常用的半导体衬底材料有硅、锗等单晶体以及氮化镓等化合物半导体；其中单晶硅是最常用的半导体衬底材料。
[0003]半导体器件的制造方法包括前段工艺和后段工艺。前段工艺是制造半导体器件需要对衬底采用的工艺的集合；主要包括在衬底上定义工作区和场区的工艺，制作N型掺杂区、P型掺杂区和接触孔等结构的工艺。后段工艺包括制作金属层的金属层工艺，其中金属层包括金属互连结构，通过金属互连结构将集成元件连接。对于功能复杂的半导体器件，金属层包括多层金属互连结构，相邻层的金属互连结构之间通过氧化硅绝缘，同层的金属互连结构内通过氧化硅绝缘。后段工艺还包括金属层工艺之后的各工序，如制作钝化层的钝化层工艺，其中钝化层主要用于半导体器件的保护，钝化层结构一般是包括氧化硅膜层和氮化娃膜层的叠加层。
[0004]现实工艺中，在衬底的表面存在大量的悬挂键，所谓悬挂键就是未饱和的离子键(没有与氧原子或其它原子结合的价键)。悬挂键对半导体器件有多方面的坏影响，如影响半导体器件的精度，影响半导体器件的可靠性等。为减小衬底表面的悬挂键的密度，最常用的方法就是采用氢气退火工艺，让一些氢原子通过高温扩散到达衬底的表面并与悬挂键结合，从而达到减小半导体衬底表面的悬挂键密度的目的。现有技术中氢气退火工艺都是在钝化层工艺之后实施，其高温工艺对金属与衬底的结合(即合金化)也有一定的作用，所以现有技术中的氢气退火工艺也称之为合金工艺。
[0005]氢原子可以扩散渗入氧化硅并在其中扩散运动，但不能扩散穿透钝化层结构中的氮化硅膜层，也不能扩散穿透金属层。对于钝化层中包含有氮化硅膜层的半导体器件而言，因为钝化层是大面积覆盖在半导体器件表面、只在设定位置打开若干个小尺寸的(比如90微米X 90微米)的窗口的膜层，而窗口区域的表层为金属层结构，所以在钝化层之后执行氢气退火工艺，氢气退火工艺中的氢原子不能扩散穿透表层结构(窗口区域为金属层，窗口之外的区域为钝化层)到达衬底的表面。钝化层之后的氢气退火工艺，其减小衬底表面的悬挂键密度的主要机理在于驱使氮化硅膜层中的氢原子渗入氧化硅并扩散至衬底表面与悬挂键结合，氮化硅膜层中的氢原子是在氮化硅膜层的化学气相淀积生长工艺中残留在膜层中的。但是，这种机制产生的氢原子与衬底表面的悬挂键结合的充分度并不高，导致现有技术的钝化层中包含有氮化硅膜层的半导体器件不能达到高精度、高可靠性的半导体器件要求。如果为了提高消除悬挂键的程度而不采用保护效果优越的包含氮化硅膜层的钝化层，将导致对半导体器件保护不足。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种半导体器件的制造方法，减小了悬挂键的密度，提高了半导体器件的质量。
[0007]为达到上述目的，本发明提供以下技术方案:
[0008]一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤:
[0009]对半导体器件的衬底采用前段工艺，其中，所述前段工艺是制造半导体器件需要对衬底采用的工艺的集合；
[0010]对经前段工艺处理的衬底采用第一次氢气退火工艺。
[0011]优选的，所述半导体器件的制造方法还包括如下步骤:
[0012]在经第一次氢气退火工艺处理的衬底上形成金属层，其中，金属层包括金属互连结构和金属互连结构之外的氧化硅；
[0013]对包括金属层的衬底米用第二次氢气退火工艺。
[0014]优选的，所述半导体器件的制造方法还包括如下步骤:
[0015]在经第二次氢气退火工艺处理的包括金属层的衬底上形成钝化层；
[0016]对包括钝化层和金属层的衬底采用第三次氢气退火工艺。
[0017]优选的，所述第一次氢气退火工艺的工艺温度是200?700摄氏度，所述第一次氢气退火工艺的气体是氢气或氢气和与其不反应的惰性气体的混合气体。
[0018]优选的，第二次氢气退火工艺的工艺温度是200?475摄氏度，第二次氢气退火工艺的气体是氢气或氢气和与其不反应的惰性气体的混合气体。
[0019]优选的，第三次氢气退火工艺的工艺温度是200?475摄氏度，第三次氢气退火工艺的气体是氢气或氢气和与其不反应的惰性气体的混合气体。
[0020]优选的，所述金属层包括一层金属互连结构，金属互连结构内通过氧化硅绝缘。
[0021]优选的，所述金属层包括多层金属互连结构，相邻层的金属互连结构之间通过氧化硅绝缘，同层的金属互连结构内通过氧化硅绝缘。
[0022]优选的，所述钝化层是包括氧化硅膜层和氮化硅膜层的叠加层。
[0023]优选的，所述前段工艺包括但不限于在衬底上定义工作区和场区的工艺，制作N型掺杂区、P型掺杂区和接触孔的工艺。
[0024]本发明提供的半导体器件的制造方法，在对衬底采用前段工艺以后，直接对经前段工艺处理的衬底采用第一次氢气退火工艺，第一次氢气退火工艺中的氢原子没有任何阻挡，可以很容易到达衬底的表面并与衬底表面的悬挂键结合，减小了悬挂键的密度，提高了半导体器件的质量。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的半导体器件的制造方法的第一个实施例的流程图；
[0026]图2为本发明的半导体器件的制造方法的第二个实施例的流程图；
[0027]图3为本发明的半导体器件的制造方法的第三个实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]本发明的第一个实施例的半导体器件的制造方法，如图1所示，包括如下步骤:
[0030]步骤101:对半导体器件的衬底采用前段工艺，其中，前段工艺是制造半导体器件需要对衬底采用的工艺的集合；
[0031]步骤102:对经前段工艺处理的衬底采用第一次氢气退火工艺