包括質(zhì)子輻照的制造半導(dǎo)體器件的方法和包括電荷補償結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制作方法
【專利說明】包括質(zhì)子福照的制造半導(dǎo)體器件的方法和包括電荷補償結(jié) 構(gòu)的半導(dǎo)體器件
【背景技術(shù)】
[0001] 被稱為電荷補償或超結(jié)（SJ)半導(dǎo)體器件(例如SJ絕緣柵場效應(yīng)晶體管（SJ IGFET))的半導(dǎo)體器件基于半導(dǎo)體襯底中的n和P慘雜區(qū)的相互空間電荷補償，允許低區(qū)域 專用導(dǎo)通狀態(tài)電阻RonXA與諸如源極和漏極之類的負載端子間的高擊穿電壓Vbr之間的 改進的折衷。電荷補償或SJ半導(dǎo)體器件的性能取決于n慘雜區(qū)和P慘雜區(qū)之間的橫向或 水平電荷平衡。工藝容差造成目標電荷平衡的偏差，該偏差可能導(dǎo)致諸如源極到漏極擊穿 電壓的降低之類的器件性能的不合期望的下降。
[0002] 期望改進區(qū)域?qū)Ｓ脤?dǎo)通狀態(tài)電阻與半導(dǎo)體器件的阻斷電壓之間的折衷并且減小 工藝容差對該折衷的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 實施例涉及制造半導(dǎo)體器件的方法。在半導(dǎo)體襯底中形成電荷補償器件結(jié)構(gòu)。測 量涉及電荷補償器件的電特性的值?；跍y量值調(diào)整質(zhì)子福照和退火參數(shù)中的至少一個。 基于經(jīng)調(diào)整的質(zhì)子福照和退火參數(shù)中的所述至少一個，用質(zhì)子福照半導(dǎo)體襯底，并且此后， 對半導(dǎo)體襯底退火。
[0004] 根據(jù)半導(dǎo)體器件的實施例，半導(dǎo)體器件包括電荷補償結(jié)構(gòu)，所述電荷補償結(jié)構(gòu)包 括沿橫向方向在半導(dǎo)體襯底中連續(xù)布置的P慘雜區(qū)和n慘雜區(qū)。半導(dǎo)體器件還包括主導(dǎo)P 慘雜區(qū)的慘雜分布的第一慘雜劑種類和主導(dǎo)n慘雜區(qū)的慘雜分布的第二慘雜劑種類。半導(dǎo) 體器件還包括P慘雜區(qū)和n慘雜區(qū)中的氨相關(guān)施主。氨相關(guān)施主不同于第二慘雜劑種類。
[0005] 根據(jù)半導(dǎo)體器件的另一實施例，半導(dǎo)體器件包括電荷補償結(jié)構(gòu)，所述電荷補償結(jié) 構(gòu)包括沿橫向方向在半導(dǎo)體襯底中連續(xù)布置的P慘雜區(qū)和n慘雜區(qū)。半導(dǎo)體器件還包括電 荷補償結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體襯底的第二側(cè)之間的n慘雜場截止區(qū)。在n慘雜場截止區(qū)的范圍內(nèi)， 氨相關(guān)施主的范圍末端峰值分布小于n慘雜場截止區(qū)的另一n型慘雜劑種類的分布。
[0006] 在閱讀了W下詳細描述并且查看了附圖時，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到附加的特征 和優(yōu)點。
【附圖說明】
[0007] 附圖被包括W提供對本公開的進一步理解并被并入到本說明書中且構(gòu)成本說明 書的一部分。各圖圖示了本公開的實施例并連同描述一起用于解釋本公開的原理。其它實 施例和預(yù)期優(yōu)點將隨著它們通過參考W下詳細描述變得更好理解而易于領(lǐng)會。
[0008] 圖1A至1E是關(guān)于不同工藝特征圖示了半導(dǎo)體器件的一個實施例的示意圖。
[0009] 圖2是圖示了通過用質(zhì)子福照圖1A中圖示的半導(dǎo)體襯底后跟退火工藝而生成的 氨相關(guān)施主的分布的一個示例的示意圖。
[0010] 圖3是圖示了通過用質(zhì)子多次福照圖1A中圖示的半導(dǎo)體襯底后跟退火工藝而生 成的氨相關(guān)施主的分布的另一示例的示意圖。
[0011] 圖4A是圖示了沿圖IB中圖示的半導(dǎo)體襯底的線B-B'的包括氨相關(guān)施主的n型 慘雜劑分布的實施例的示意圖。
[0012] 圖4B是圖示了沿圖1B中圖示的半導(dǎo)體襯底的線C-C'的包括氨相關(guān)施主的n型 和P型慘雜劑分布的實施例的示意圖。
[0013] 圖4C是圖示了沿圖1B中圖示的半導(dǎo)體襯底的線D-D'的包括氨相關(guān)施主的n型 慘雜劑分布的實施例的示意圖。
[0014] 圖5是具有電荷補償結(jié)構(gòu)的橫向半導(dǎo)體器件的一個實施例的示意性橫截面視圖， 該電荷補償結(jié)構(gòu)包括電荷補償結(jié)構(gòu)的交替P型區(qū)和n型區(qū)二者中的氨相關(guān)施主。
【具體實施方式】
[0015] 在W下詳細描述中，對附圖進行參考，附圖形成該詳細描述的一部分，并且在附圖 中通過圖示的方式示出其中可實踐本公開的特定實施例。應(yīng)當理解，在不脫離本發(fā)明的范 圍的情況下，可W利用其它實施例并且可W做出結(jié)構(gòu)或邏輯的改變。例如，針對一個實施例 圖示或描述的特征可W用在其它實施例上或者與其它實施例結(jié)合使用W產(chǎn)生又一實施例。 意圖在于本公開包括該樣的修改和變型。使用不應(yīng)當被理解為限制隨附權(quán)利要求的范圍的 特定語言來描述示例。附圖不是按比例繪制的且僅僅出于圖示的目的。為了清楚起見，女口 果沒有另行陳述，已經(jīng)在不同圖中通過對應(yīng)的附圖標記來指代相同的元件。
[0016] 術(shù)語"具有"、"含有"、"包含"、"包括"等是開放式的，并且所述術(shù)語指示所陳述的 結(jié)構(gòu)、元件或特征的存在但不排除附加元件或特征的存在。冠詞"一"、"一個"和"該"旨在 包括復(fù)數(shù)W及單數(shù)，除非上下文W其它方式明確指示。
[0017] 術(shù)語"電連接"描述電連接的元件之間的永久低歐姆連接，例如所涉及的元件之間 的直接接觸或經(jīng)由金屬和/或高慘雜半導(dǎo)體的低歐姆連接。術(shù)語"電禪合"包括：被適配用 于信號傳輸?shù)囊粋€或多個居間元件可W存在于電禪合的元件之間，例如暫時提供第一狀態(tài) 中的低歐姆連接和第二狀態(tài)中的高歐姆電去禪合的元件之間。
[0018] 各圖通過在慘雜類型"n"或"P"旁邊指示或"+ "來圖示相對慘雜濃度。例如， "rT"意指比"n"慘雜區(qū)的慘雜濃度低的慘雜濃度，而"n+"慘雜區(qū)具有比"n"慘雜區(qū)高的慘 雜濃度。相同相對慘雜濃度的慘雜區(qū)不一定具有相同的絕對慘雜濃度。例如，兩個不同的 "n"慘雜區(qū)可W具有相同或不同的絕對慘雜濃度。
[0019] 圖1A至1E涉及制造半導(dǎo)體器件的實施例。
[0020] 方法包括在半導(dǎo)體襯底中形成電荷補償器件結(jié)構(gòu)。在圖1A的示意性頂視圖中，圖 示了半導(dǎo)體襯底105的部分。半導(dǎo)體襯底105可W是包括多個半導(dǎo)體管芯107的半導(dǎo)體晶 片。每一個半導(dǎo)體管芯107包括電荷補償器件結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體管芯107之間的區(qū)域可W用于 例如通過劃線和斷裂、通過機械銀切或通過激光切割完成的晶片切塊。用于監(jiān)視工藝穩(wěn)定 性的測試結(jié)構(gòu)可W布置在區(qū)域108中。測試結(jié)構(gòu)可W包括P慘雜區(qū)和n慘雜區(qū)中的若干或 任何組合之間的pn結(jié)。此外或者作為替換方案，測試結(jié)構(gòu)還可W包括用于監(jiān)視P慘雜區(qū)和 n慘雜區(qū)的薄層電阻的電阻器。當在區(qū)域108中布置測試結(jié)構(gòu)時，可W在將晶片105切塊成 單顆化管芯107之前實施測試結(jié)構(gòu)的測量。
[0021] 圖1B圖示了沿圖1A中圖示的半導(dǎo)體管芯107的線A-A'的橫截面視圖的一個實 施例。半導(dǎo)體管芯107包括電荷補償器件結(jié)構(gòu)，該電荷補償器件結(jié)構(gòu)包括沿橫向方向X交 替的交替n慘雜區(qū)和p慘雜區(qū)111、112。根據(jù)實施例，n慘雜區(qū)111和p慘雜區(qū)112平行延 伸為沿與圖1B的繪圖平面垂直的橫向方向的條帶。根據(jù)另一實施例，P慘雜區(qū)112構(gòu)成被 關(guān)于圖1B的頂視圖作為連續(xù)n慘雜區(qū)的n慘雜區(qū)111圍繞的分離的P慘雜柱或島。根據(jù) 另一實施例，n慘雜區(qū)111是被關(guān)于圖1B的頂視圖作為連續(xù)P慘雜區(qū)的P慘雜區(qū)112圍繞 的分離的n慘雜柱或島。P慘雜島或n慘雜島的頂視圖可W是例如方形的、矩形的、圓形的 或多邊形的。在圖1B中圖示的實施例中，半導(dǎo)體管芯107包括垂直超結(jié)（SJ)n溝道場效應(yīng) 晶體管（N陽T)。垂直SJN陽T包括處于電荷補償器件結(jié)構(gòu)與n+慘雜漏極區(qū)115之間的可 選的n慘雜場截止區(qū)114。每一個P慘雜區(qū)112鄰接P慘雜體區(qū)117的底側(cè)。P慘雜體區(qū) 117經(jīng)由可選的P+慘雜體接觸區(qū)121在半導(dǎo)體襯底105的第一側(cè)120處電禪合到源極接觸 118。n+慘雜源極區(qū)122鄰接第一側(cè)120且電禪合到源極接觸118。包括柵電介質(zhì)124和 柵電極125的柵極結(jié)構(gòu)布置在第一側(cè)120處的半導(dǎo)體襯底105上且被配置成通過場效應(yīng)來 控制溝道區(qū)127中的導(dǎo)電性。由此，可W控制第一側(cè)120處的源極接觸118與第二側(cè)128 處的漏極接觸127之間的電流流動。源極和漏極接觸118、127可W包括諸如(一個或多個） 金屬和/或(一個或多個)高慘雜半導(dǎo)體材料之類的導(dǎo)電材料。在圖1B中圖示的實施例中， 源極和漏極接觸118U27在W下關(guān)于圖1C到1E描述的后續(xù)方法特征之前存在。根據(jù)另一 實施例，源極和漏極接觸中的至少一個(例如，源極接觸118或漏極接觸127或者接觸118、 127二者）將被形成在W下關(guān)于圖1C至1E描述的方法特征之后。
[0022] 圖1B中圖示的垂直SJNFET是包括電荷補償器件結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的一個示例。 其它實施例可W例如包括垂直SJP溝道FET、在公共側(cè)處包括源極和漏極接觸的橫向SJ FET、橫向或垂直絕緣柵雙極型晶體管（IGBT)。
[0023] 參考圖1C中圖示的示意圖，該方法還包括測量涉及電荷補償器件結(jié)構(gòu)的電特性 a:的值。在圖1C中圖示的實施例中，半導(dǎo)體襯底105布置在載體130上，并且經(jīng)由測量 裝置132測量電特性a:'。測量裝置132可W包括晶片探測器。作為示例，半導(dǎo)體襯底可 W被真空安裝