半导体晶片及在半导体晶片中制造半导体装置的方法制造方法及图纸

一种在半导体晶片(105)中制造半导体装置的方法包括在所述半导体晶片中形成电荷补偿装置结构(111，112)。测量与所述电荷补偿装置结构(111，112)相关的电特性(αi)。基于测得的电特性(αi)调节质子辐射参数和退火参数中的至少一个。基于调节后的质子辐射参数和退火参数中的至少一个以质子照射所述半导体晶片(105)并对所述半导体晶片(105)退火。基于测得的电特性(αi)针对所述半导体晶片(105)上的不同位置调节光子束辐射参数。基于所述光子束辐射参数以光子束(137)在所述半导体晶片的不同位置处照射所述半导体晶片(105)。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
被称为电荷补偿或超结(SJ)半导体装置、例如SJ绝缘栅场效应晶体管(SJ IGFET)的半导体装置是基于位于半导体衬底中的n掺杂型区和p掺杂型区的相互的空间电荷补偿的，从而能够改善区域特定的导通电阻Ron x A与负载端比如源极与漏极之间的击穿电压Vbr之间的平衡。SJ半导体装置的电荷补偿的性能取决于n掺杂型区与p掺杂型区之间的横向或水平的电荷平衡。加工公差会导致目标电荷平衡的偏离，即会导致对期待程度的电荷平衡的失调，这种失调会导致装置性能的不期待的降低、比如源极至漏极的击穿电压的减小。由此，期待改善超结半导体装置的区域特定的导通电阻与截止电压之间的平衡并且期待减小加工公差对这种平衡的影响。
技术实现思路
该目的是通过独立权利要求的教导实现的。另外的实施例在从属权利要求中限定。一实施例涉及一种在半导体晶片中制造半导体装置的方法。所述方法包括在所述半导体晶片中形成电荷补偿装置结构。测量与所述电荷补偿装置结构相关的电特性。基于测得的电特性调节质子辐射参数和退火参数中的至少一个。基于调节后的质子辐射参数和退火参数中的至少一个以质子照射所述半导体晶片并对所述半导体晶片退火。基于测得的电特性针对所述半导体晶片上的不同位置调节光子束辐射参数。基于所述光子束辐射参数以光子束在所述半导体晶片的不同位置处照射所述半导体晶片。根据半导体晶片的另一实施例，半导体晶片包括多个半导体晶粒(die)。多个半导体晶粒中的每个包括电荷补偿结构，所述电荷补偿结构包括在半导体衬底中沿着横向相继布置的p掺杂型区和n掺杂型区。第一掺杂物质，所述第一掺杂物质主导所述p掺杂型区的掺杂走势。第二掺杂物质，所述第二掺杂物质主导所述n掺杂型区的掺杂走势。位于所述p掺杂型区和所述n掺杂型区内的与氢相关的施主。所述与氢相关的施主与所述第二掺杂物质不同。所述多个半导体晶粒的第一晶粒的所述p掺杂型区内的所述与氢相关的施主的最大浓度比所述多个半导体晶粒的第二晶粒的所述p掺杂型区内的所述与氢相关的施主的最大浓度大第二晶粒的所述p掺杂型区内的所述与氢相关的施主的最大浓度的5％以上。本领域技术人员将在阅读下述详细说明并查看附图后意识到附加特征和优点。附图说明各附图被包括以提供对本专利技术进一步的理解并且并入本申请文件并构成本申请文件的一部分。各图示出了本专利技术的实施例并且与说明书一起用来解释本专利技术的原理。其它实施例和预期的优点将通过参考下述详细说明而被更好地理解从而被更容易地意识到。图1A至1F为示出半导体晶片的一个实施例针对不同的加工特征的示意图。图2为示出与氢相关的施主的走势的一个示例的示意图，所述与氢相关的施主是通过在退火过程和光子照射过程之前以质子照射半导体晶片、例如图1A所示的半导体晶片而产生的。图3为示出与氢相关的施主的走势的另一示例的示意图，所述与氢相关的施主是通过在退火过程和光子照射过程之前以质子多次照射半导体晶片、例如图1A所示的半导体晶片而产生的。图4A为示出针对半导体晶片的不同晶粒、包括与氢相关的施主的n型掺杂物沿着图1B所示的半导体晶片的线B-B’的走势的实施例的示意图。图4B为示出针对半导体晶片的不同晶粒、包括与氢相关的施主的n型和p型掺杂物沿着图1B所示的半导体晶片的线C-C’的走势的实施例的示意图。图4C为示出针对半导体晶片的一个晶粒、包括与氢相关的施主的n型掺杂物沿着图1B所示的半导体衬底的线D-D’的走势的实施例的示意图。图5为具有电荷补偿结构的横式半导体装置的一个实施例的示意性剖视图，所述电荷补偿结构在电荷补偿结构的交替的p型区和n型区内包括与氢相关的施主。图6为示出在不同的半导体晶粒中包括与氢相关的施主的不同的掺杂走势的半导体晶片的一实施例的示意性俯视图。图7A至7E为超结半导体装置的示意性剖视图，该超结半导体装置在补偿结构内包括注入的与氢相关的施主的行程末端波峰(end-of-range peak)。具体实施方式在下述详细说明中，参考了附图，所述附图形成本申请文件的一部分并且以图示的方式示出了实践专利技术的具体实施例。将被理解的是，其它实施例可以被使用并且结构性或逻辑改变可以不脱离本专利技术范围地做出。例如，对于一个实施例所示出或所描述的特征可以用在其它实施例上或与其它实施例组合，从而形成另外的实施例。本专利技术旨在包括这样的改型和变化。各示例利用特定的语言描述，这些语言没有构成本所附权利要求的限定。附图没有按比例绘制并且仅仅用于展示的目的。为了清楚，除非另有说明，否则相同的元件在不同的图中被指代以对应的附图标记。术语“具有”、“包含”、“包括”、“含有”等是开放的并且这些术语表明所提及的结构、元件或特征的存在但没有排除附加元件或特征的存在。除非上下文明确另有限定，否则术语“一”、“一个”和“所述”旨在包括多个以及单个。术语“电连接”描述了电连接的元件之间的恒定的低欧姆连接，例如描述了涉及的元件之间的直接接触或通过金属和/或高掺杂的半导体的低欧姆连接。术语“电耦接”包括：适于信号传输的一个或一个以上中介元件、例如在第一状态暂时提供低欧姆连接并且在第二状态提供高欧姆电气断开的元件可能存在于电耦接的元件之间。附图通过在掺杂类型“n”或“p”旁边指示“-”或“+”来示出相对掺杂浓度。例如，“n-”意味着低于“n”掺杂型区的掺杂浓度的掺杂浓度，而“n+”掺杂区具有比“n”掺杂区更高的掺杂浓度。具有相同的相对掺杂浓度的掺杂区不一定具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的“n”掺杂区可以具有相同的或不同的绝对掺杂浓度。在下述说明中所使用的术语“晶片”、“衬底”、“半导体本体”或“半导体衬底”可包括任何具有半导体表面的基于半导体的结构。晶片和结构被理解成包括硅(Si)、绝缘体上硅(SOI)、蓝宝石上硅(SOS)、掺杂的和非掺杂的半导体、由基底半导体基础支撑的硅的外延层、以及别的半导体结构。半导体不一定为基于硅的。半导体也可以为硅锗(SiGe)、锗(Ge)或砷化镓(GaAs)。根据其它实施例，碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)可以形成半导体衬底材料。本文所使用的术语“水平的”旨在描述大致平行于半导体衬底或半导体本体的第一表面或主表面的定向。这例如为晶片或晶粒的表面。本文所使用的术语“竖直的”旨在描述大致垂直于所述第一表面、即平行于半导体衬底或本体的第一表面的法线方向布置的定向。在本文中，半导体衬底或半导体本体的第二表面被视为由下表面或背侧表面形成，而第一表面视为由半导体衬底的上表面、前表面或主表面形成。由此，本文所使用的术语“上”和“下”描述了结构特征相对于另外的结构特征的相对定位在本文中，n掺杂型指的是第一导电类型而p掺杂型指的是第二导电类型。替代地，半导体装置可以以相反的掺杂关系形成，以使得第一导电类型可以为p掺杂型并且第二导电类型可以为n掺杂型。半导体晶片的加工可形成具有端接触部比如接触垫(或电极)的半导体装置，所述端接触部允许与包含在半导体本体内的集成电路或离散半导体装置电接触。电极可包括一个或一个以上施加至半导体芯片的半导体材料的电极金属层。电极金属层可以以任何期待的几何形状和任何期待的材料组成来制造。电极金属层例如可以呈覆盖一区域的层的形式。任何期待的金属例如Cu、Ni、Sn、Au、Ag、Pt、Pd、和这些金属中的一种或一种以上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在半导体晶片(105)中制造半导体装置的方法，所述方法包括：在所述半导体晶片中形成电荷补偿装置结构(111，112)；测量与所述电荷补偿装置结构(111，112)相关的电特性(αi)；基于测得的电特性(αi)调节质子辐射参数和退火参数中的至少一个；基于调节后的质子辐射参数和退火参数中的至少一个以质子照射所述半导体晶片(105)并对所述半导体晶片(105)退火；基于测得的电特性(αi)针对所述半导体晶片(105)上的不同位置调节光子束辐射参数；并且基于所述光子束辐射参数以光子束(137)在所述半导体晶片的不同位置处照射所述半导体晶片(105)。

【技术特征摘要】
2015.05.05 DE 102015106979.21.一种在半导体晶片(105)中制造半导体装置的方法，所述方法包括：在所述半导体晶片中形成电荷补偿装置结构(111，112)；测量与所述电荷补偿装置结构(111，112)相关的电特性(αi)；基于测得的电特性(αi)调节质子辐射参数和退火参数中的至少一个；基于调节后的质子辐射参数和退火参数中的至少一个以质子照射所述半导体晶片(105)并对所述半导体晶片(105)退火；基于测得的电特性(αi)针对所述半导体晶片(105)上的不同位置调节光子束辐射参数；并且基于所述光子束辐射参数以光子束(137)在所述半导体晶片的不同位置处照射所述半导体晶片(105)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述光子束照射所述半导体晶片的过程是利用脉冲式准分子激光执行的。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，来自所述脉冲式准分子激光的光子脉冲的脉冲长度位于10ms至400ms的范围内。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以所述光子束(137)照射所述半导体晶片(105)的过程是在将所述半导体晶片(105)安装在被加热的XY工作台(131)上的情况下执行的。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述XY工作台(131)在50℃与450℃之间的范围内被加热。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，调节后的光子束辐射参数设置成能够对所述半导体晶片(105)实现足以使由质子辐射和退火产生的与氢相关的施主的至少一部分电失活的局部加热。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，测量与所述电荷补偿装置结构相关的所述电特性的过程包括在所述半导体晶片上的一个或一个以上位置处测量击穿电压。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述击穿电压是基于所述半导体晶片(105)中的至少一个测试结构而测量的。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对所述半导体晶片(105)退火的过程是在350℃与550℃之间的温度范围内以30分钟与10小时之间的时长执行的。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于调节后的质子辐射参数和退火参数中的至少一个以质子照射所述半导体晶片(105)的过程是从所述半导体晶片(105)的设置所述电荷补偿装置结构的控制端的第一侧和与所述第一侧相反的第二侧中的至少一侧执行的。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于调节后的辐射参数以质子照射所述半导体晶片(105)的过程是基于位于1x1013cm-2至3x1015cm-2的范围内的注入剂量、位于500keV至3.0MeV范围内的注入能量以及位于380℃至500℃范围内的退火温度执行了一次。12....

【专利技术属性】
技术研发人员：W·扬奇尔，HJ·舒尔策，H·韦伯，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT