被稱為電荷補償或超結(jié)(SJ)半導(dǎo)體裝置、例如SJ絕緣柵場效應(yīng)晶體管(SJ IGFET)的半導(dǎo)體裝置是基于位于半導(dǎo)體襯底中的n摻雜型區(qū)和p摻雜型區(qū)的相互的空間電荷補償?shù)?，從而能夠改善區(qū)域特定的導(dǎo)通電阻Ron x A與負載端比如源極與漏極之間的擊穿電壓Vbr之間的平衡。SJ半導(dǎo)體裝置的電荷補償?shù)男阅苋Q于n摻雜型區(qū)與p摻雜型區(qū)之間的橫向或水平的電荷平衡。加工公差會導(dǎo)致目標電荷平衡的偏離，即會導(dǎo)致對期待程度的電荷平衡的失調(diào)，這種失調(diào)會導(dǎo)致裝置性能的不期待的降低、比如源極至漏極的擊穿電壓的減小。

由此，期待改善超結(jié)半導(dǎo)體裝置的區(qū)域特定的導(dǎo)通電阻與截止電壓之間的平衡并且期待減小加工公差對這種平衡的影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

該目的是通過獨立權(quán)利要求的教導(dǎo)實現(xiàn)的。另外的實施例在從屬權(quán)利要求中限定。

一實施例涉及一種在半導(dǎo)體晶片中制造半導(dǎo)體裝置的方法。所述方法包括在所述半導(dǎo)體晶片中形成電荷補償裝置結(jié)構(gòu)。測量與所述電荷補償裝置結(jié)構(gòu)相關(guān)的電特性?；跍y得的電特性調(diào)節(jié)質(zhì)子輻射參數(shù)和退火參數(shù)中的至少一個?；谡{(diào)節(jié)后的質(zhì)子輻射參數(shù)和退火參數(shù)中的至少一個以質(zhì)子照射所述半導(dǎo)體晶片并對所述半導(dǎo)體晶片退火?；跍y得的電特性針對所述半導(dǎo)體晶片上的不同位置調(diào)節(jié)光子束輻射參數(shù)?；谒龉庾邮椛鋮?shù)以光子束在所述半導(dǎo)體晶片的不同位置處照射所述半導(dǎo)體晶片。

根據(jù)半導(dǎo)體晶片的另一實施例，半導(dǎo)體晶片包括多個半導(dǎo)體晶粒(die)。多個半導(dǎo)體晶粒中的每個包括電荷補償結(jié)構(gòu)，所述電荷補償結(jié)構(gòu)包括在半導(dǎo)體襯底中沿著橫向相繼布置的p摻雜型區(qū)和n摻雜型區(qū)。第一摻雜物質(zhì)，所述第一摻雜物質(zhì)主導(dǎo)所述p摻雜型區(qū)的摻雜走勢。第二摻雜物質(zhì)，所述第二摻雜物質(zhì)主導(dǎo)所述n摻雜型區(qū)的摻雜走勢。位于所述p摻雜型區(qū)和所述n摻雜型區(qū)內(nèi)的與氫相關(guān)的施主。所述與氫相關(guān)的施主與所述第二摻雜物質(zhì)不同。所述多個半導(dǎo)體晶粒的第一晶粒的所述p摻雜型區(qū)內(nèi)的所述與氫相關(guān)的施主的最大濃度比所述多個半導(dǎo)體晶粒的第二晶粒的所述p摻雜型區(qū)內(nèi)的所述與氫相關(guān)的施主的最大濃度大第二晶粒的所述p摻雜型區(qū)內(nèi)的所述與氫相關(guān)的施主的最大濃度的5％以上。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將在閱讀下述詳細說明并查看附圖后意識到附加特征和優(yōu)點。

附圖說明

各附圖被包括以提供對本發(fā)明進一步的理解并且并入本申請文件并構(gòu)成本申請文件的一部分。各圖示出了本發(fā)明的實施例并且與說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。其它實施例和預(yù)期的優(yōu)點將通過參考下述詳細說明而被更好地理解從而被更容易地意識到。

圖1A至1F為示出半導(dǎo)體晶片的一個實施例針對不同的加工特征的示意圖。

圖2為示出與氫相關(guān)的施主的走勢的一個示例的示意圖，所述與氫相關(guān)的施主是通過在退火過程和光子照射過程之前以質(zhì)子照射半導(dǎo)體晶片、例如圖1A所示的半導(dǎo)體晶片而產(chǎn)生的。

圖3為示出與氫相關(guān)的施主的走勢的另一示例的示意圖，所述與氫相關(guān)的施主是通過在退火過程和光子照射過程之前以質(zhì)子多次照射半導(dǎo)體晶片、例如圖1A所示的半導(dǎo)體晶片而產(chǎn)生的。

圖4A為示出針對半導(dǎo)體晶片的不同晶粒、包括與氫相關(guān)的施主的n型摻雜物沿著圖1B所示的半導(dǎo)體晶片的線B-B’的走勢的實施例的示意圖。

圖4B為示出針對半導(dǎo)體晶片的不同晶粒、包括與氫相關(guān)的施主的n型和p型摻雜物沿著圖1B所示的半導(dǎo)體晶片的線C-C’的走勢的實施例的示意圖。

圖4C為示出針對半導(dǎo)體晶片的一個晶粒、包括與氫相關(guān)的施主的n型摻雜物沿著圖1B所示的半導(dǎo)體襯底的線D-D’的走勢的實施例的示意圖。

圖5為具有電荷補償結(jié)構(gòu)的橫式半導(dǎo)體裝置的一個實施例的示意性剖視圖，所述電荷補償結(jié)構(gòu)在電荷補償結(jié)構(gòu)的交替的p型區(qū)和n型區(qū)內(nèi)包括與氫相關(guān)的施主。

圖6為示出在不同的半導(dǎo)體晶粒中包括與氫相關(guān)的施主的不同的摻雜走勢的半導(dǎo)體晶片的一實施例的示意性俯視圖。

圖7A至7E為超結(jié)半導(dǎo)體裝置的示意性剖視圖，該超結(jié)半導(dǎo)體裝置在補償結(jié)構(gòu)內(nèi)包括注入的與氫相關(guān)的施主的行程末端波峰(end-of-range peak)。

具體實施方式

在下述詳細說明中，參考了附圖，所述附圖形成本申請文件的一部分并且以圖示的方式示出了實踐發(fā)明的具體實施例。將被理解的是，其它實施例可以被使用并且結(jié)構(gòu)性或邏輯改變可以不脫離本發(fā)明范圍地做出。例如，對于一個實施例所示出或所描述的特征可以用在其它實施例上或與其它實施例組合，從而形成另外的實施例。本發(fā)明旨在包括這樣的改型和變化。各示例利用特定的語言描述，這些語言沒有構(gòu)成本所附權(quán)利要求的限定。附圖沒有按比例繪制并且僅僅用于展示的目的。為了清楚，除非另有說明，否則相同的元件在不同的圖中被指代以對應(yīng)的附圖標記。

術(shù)語“具有”、“包含”、“包括”、“含有”等是開放的并且這些術(shù)語表明所提及的結(jié)構(gòu)、元件或特征的存在但沒有排除附加元件或特征的存在。除非上下文明確另有限定，否則術(shù)語“一”、“一個”和“所述”旨在包括多個以及單個。

術(shù)語“電連接”描述了電連接的元件之間的恒定的低歐姆連接，例如描述了涉及的元件之間的直接接觸或通過金屬和/或高摻雜的半導(dǎo)體的低歐姆連接。術(shù)語“電耦接”包括：適于信號傳輸?shù)囊粋€或一個以上中介元件、例如在第一狀態(tài)暫時提供低歐姆連接并且在第二狀態(tài)提供高歐姆電氣斷開的元件可能存在于電耦接的元件之間。

附圖通過在摻雜類型“n”或“p”旁邊指示“-”或“+”來示出相對摻雜濃度。例如，“n-”意味著低于“n”摻雜型區(qū)的摻雜濃度的摻雜濃度，而“n+”摻雜區(qū)具有比“n”摻雜區(qū)更高的摻雜濃度。具有相同的相對摻雜濃度的摻雜區(qū)不一定具有相同的絕對摻雜濃度。例如，兩個不同的“n”摻雜區(qū)可以具有相同的或不同的絕對摻雜濃度。

在下述說明中所使用的術(shù)語“晶片”、“襯底”、“半導(dǎo)體本體”或“半導(dǎo)體襯底”可包括任何具有半導(dǎo)體表面的基于半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。晶片和結(jié)構(gòu)被理解成包括硅(Si)、絕緣體上硅(SOI)、藍寶石上硅(SOS)、摻雜的和非摻雜的半導(dǎo)體、由基底半導(dǎo)體基礎(chǔ)支撐的硅的外延層、以及別的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體不一定為基于硅的。半導(dǎo)體也可以為硅鍺(SiGe)、鍺(Ge)或砷化鎵(GaAs)。根據(jù)其它實施例，碳化硅(SiC)或氮化鎵(GaN)可以形成半導(dǎo)體襯底材料。

本文所使用的術(shù)語“水平的”旨在描述大致平行于半導(dǎo)體襯底或半導(dǎo)體本體的第一表面或主表面的定向。這例如為晶片或晶粒的表面。

本文所使用的術(shù)語“豎直的”旨在描述大致垂直于所述第一表面、即平行于半導(dǎo)體襯底或本體的第一表面的法線方向布置的定向。

在本文中，半導(dǎo)體襯底或半導(dǎo)體本體的第二表面被視為由下表面或背側(cè)表面形成，而第一表面視為由半導(dǎo)體襯底的上表面、前表面或主表面形成。由此，本文所使用的術(shù)語“上”和“下”描述了結(jié)構(gòu)特征相對于另外的結(jié)構(gòu)特征的相對定位

在本文中，n摻雜型指的是第一導(dǎo)電類型而p摻雜型指的是第二導(dǎo)電類型。替代地，半導(dǎo)體裝置可以以相反的摻雜關(guān)系形成，以使得第一導(dǎo)電類型可以為p摻雜型并且第二導(dǎo)電類型可以為n摻雜型。

半導(dǎo)體晶片的加工可形成具有端接觸部比如接觸墊(或電極)的半導(dǎo)體裝置，所述端接觸部允許與包含在半導(dǎo)體本體內(nèi)的集成電路或離散半導(dǎo)體裝置電接觸。電極可包括一個或一個以上施加至半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體材料的電極金屬層。電極金屬層可以以任何期待的幾何形狀和任何期待的材料組成來制造。電極金屬層例如可以呈覆蓋一區(qū)域的層的形式。任何期待的金屬例如Cu、Ni、Sn、Au、Ag、Pt、Pd、和這些金屬中的一種或一種以上的組成合金均可以用作所述材料。電極金屬層不需要為同質(zhì)的或不需要由一種材料制成，也就是說，電極金屬層所包含的材料可以具有各種組分和濃度。例如，電極層的尺寸足夠大以至能夠與電線接合。

在本文所公開的實施例中，一個或一個以上傳導(dǎo)層、尤其是導(dǎo)電層可以被施加。應(yīng)當理解的是，任何這樣的術(shù)語、如“形成”或“施加”均旨在從文字上涵蓋了施加層的全部種類和技術(shù)。特別地，它們旨在涵蓋一次以整體施加層的各種技術(shù)、如層壓技術(shù)、以及依次沉積層的各種技術(shù)例如濺射、電鍍、成型、CVD(Chemical Vapor Deposition)、物理氣相沉積(PVD)、蒸發(fā)、物理化學(xué)復(fù)合氣相沉積(HPCVD)等。

被施加的層可包括下述中的一種或多種：由金屬比如Cu或Sn或其合金形成的層，導(dǎo)電膏層和接合材料層。金屬層可以為同質(zhì)層。導(dǎo)電膏可包括分布在可氣化或可固化的聚合物材料內(nèi)的金屬顆粒，其中，所述膏可以是流體、粘稠的或蠟狀的。接合材料可以被施加以將半導(dǎo)體芯片電性且機械地例如連接至承載部、例如接觸夾。軟焊料、或者尤其是能夠形成擴散的焊接接合部的焊料可以被使用，焊料例如包括Sn、SnAg、SnAu、SnCu、In、InAg、InCu和InAu中的一種或一種以上。

劃片過程可以用來將半導(dǎo)體晶片分成單獨的芯片。用于劃片的任何技術(shù)、例如刀片劃片(鋸切)、激光劃片、蝕刻等均可以被施加。半導(dǎo)體本體例如可以通過下述方式來被劃片：可以將半導(dǎo)體晶片施加在膠帶上、尤其施加在劃片膠帶上，例如根據(jù)上述提及的技術(shù)中的一種或一種以上將劃片圖案尤其是矩形圖案施加至半導(dǎo)體晶片，并且例如沿著膠帶平面內(nèi)的四個正交方向拉掉膠帶。通過拉掉膠帶，半導(dǎo)體晶片被分成多個半導(dǎo)體晶粒(芯片)。

圖1A至1E涉及在半導(dǎo)體晶片中制造半導(dǎo)體裝置的一實施例。

方法包括在半導(dǎo)體晶片105中形成電荷補償裝置結(jié)構(gòu)。在圖1A的示意性俯視圖中，半導(dǎo)體晶片105的一部分被示出。半導(dǎo)體晶片105可包括多個半導(dǎo)體晶粒107。每個半導(dǎo)體晶粒107可包括一個電荷補償裝置結(jié)構(gòu)。位于半導(dǎo)體晶粒107之間的區(qū)域108可以在完成晶片加工后用于晶片劃片。用于監(jiān)測加工穩(wěn)定性的測試結(jié)構(gòu)可以布置在區(qū)域108內(nèi)。測試結(jié)構(gòu)可包括位于p摻雜型區(qū)和n摻雜型區(qū)的組合中的多個組合之間或任意組合之間的pn結(jié)。附加地或作為替代地，測試結(jié)構(gòu)還可以包括用于監(jiān)測p摻雜型區(qū)和n摻雜型區(qū)的表面電阻(sheet resistance)的電阻器。當將測試結(jié)構(gòu)布置在區(qū)域108中時，測試結(jié)構(gòu)的測量可以在將半導(dǎo)體晶片105劃片成單片化的半導(dǎo)體晶粒107之前執(zhí)行。

圖1B示出圖1A所示的半導(dǎo)體晶粒107沿著線A-A'的剖視圖的一實施例。半導(dǎo)體晶粒107包括電荷補償裝置結(jié)構(gòu)，該電荷補償裝置結(jié)構(gòu)包括沿著橫向x交替布置的交替的n摻雜型區(qū)111和p摻雜型區(qū)112。根據(jù)一實施例，n摻雜型區(qū)111和p摻雜型區(qū)112沿著垂直于圖1B的繪圖面的一橫向像帶一樣平行地延伸。根據(jù)另一實施例，p摻雜型區(qū)112構(gòu)成單獨的被n摻雜型區(qū)111環(huán)繞的p摻雜型柱或島，該n摻雜型區(qū)111在圖1B的俯視圖中是一種連續(xù)的n摻雜型區(qū)。根據(jù)另一實施例，n摻雜型區(qū)111是單獨的被p摻雜型區(qū)112環(huán)繞的n摻雜型柱或島，該p摻雜型區(qū)112在圖1B的俯視圖中是一種連續(xù)的p摻雜型區(qū)。p摻雜型島或n摻雜型島的俯視圖例如可以呈方形、矩形、圓形、或多邊形。電荷補償裝置結(jié)構(gòu)可以由超結(jié)加工技術(shù)(super junction process technology)、比如多外延技術(shù)和深溝槽技術(shù)形成。多外延技術(shù)(multiple epitaxy technology)和深溝槽技術(shù)(deep trench technology)的組合也可用來形成電荷補償裝置結(jié)構(gòu)。

在圖1B所示的實施例中，半導(dǎo)體晶粒107包括豎式超結(jié)(SJ)n溝道場效應(yīng)晶體管(NFET)。豎式SJ NFET包括位于電荷補償裝置結(jié)構(gòu)與n⁺摻雜型漏區(qū)115之間的可選的n摻雜型場終止(filed stop)區(qū)114。每個P摻雜型區(qū)112與p摻雜型本體區(qū)117的底側(cè)鄰接。p摻雜型本體區(qū)117在半導(dǎo)體晶片105的第一側(cè)120通過可選的p⁺摻雜型本體接觸區(qū)121電耦接至源極接觸部118。n⁺摻雜型源區(qū)122與第一側(cè)120鄰接并電耦接至源極接觸部118。包括柵極電介質(zhì)124和柵極電極125的柵極結(jié)構(gòu)在第一側(cè)120布置在半導(dǎo)體晶片105上并且設(shè)置成能夠通過場效應(yīng)控制溝道區(qū)127中的導(dǎo)電性。由此，位于第一側(cè)120處的源極接觸部118與位于第二側(cè)128處的漏極接觸部126之間的電流流動可以被控制。源極接觸部118和漏極接觸部126可包括導(dǎo)電材料比如金屬、和/或高摻雜的半導(dǎo)體材料。源極接觸部118和漏極接觸部126可以在下文參考圖1C至1E所說明的后續(xù)的方法特征之前已經(jīng)存在。根據(jù)另一實施例，源極接觸部和漏極接觸部中的至少一個、例如源極接觸部118或漏極接觸部126或者源極接觸部118與漏極接觸部126兩者將在下文參考圖1C至1E所說明的方法特征之后形成。

圖1B示出的豎式SJ NFET是包括電荷補償裝置結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的一個示例。其它實施例例如可包括豎式SJ p溝道FET、包括位于同一側(cè)的源極接觸部和漏極接觸部的橫式SJ FET、橫式或豎式絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。

參見圖1C所示的示意圖，所述方法還包括測量與電荷補償裝置結(jié)構(gòu)相關(guān)的電特性α_i。所述電特性α_i例如可包括在不同晶片位置處的多個測量值。在圖1C所示的實施例中，半導(dǎo)體晶片105布置在承載部130、例如XY工作臺上并且電特性α_i是通過測量設(shè)備132測量的。測量設(shè)備132可包括晶片探頭(prober)。例如，半導(dǎo)體晶片105可以真空地安裝在晶片卡盤(chunk)上并且可以通過與半導(dǎo)體晶片105電接觸的探頭電連接。當與第一晶粒的位置相關(guān)的電特性α_i已被測量時，晶片探頭使半導(dǎo)體晶片105移動從而可以開始第二晶粒的電特性的測量。該過程可以被重復(fù)直至建立遍及半導(dǎo)體晶片105的表面的期待的測量結(jié)果分布。根據(jù)一實施例，電特性α_i例如包括SJ FET的源極和漏極之間的或IGBT的集電極與發(fā)射極之間的擊穿電壓Vbd的變化(map)。附加地或替代地，電特性α_i還可包括輸出電荷Qoss相對于電壓的變化、即Qoss(V)特性。所述電特性可以在被測試的晶粒的SJ半導(dǎo)體裝置的相應(yīng)的電極之間測量、或者基于布置在半導(dǎo)體晶粒107的一區(qū)域內(nèi)和/或圖1A所示的區(qū)域108內(nèi)的測試結(jié)構(gòu)而測量。根據(jù)一實施例，金屬電極提供對測試結(jié)構(gòu)的電接觸，但是在電荷補償裝置結(jié)構(gòu)的區(qū)域內(nèi)沒有任何金屬結(jié)構(gòu)。根據(jù)又一其它實施例，探頭與半導(dǎo)體襯底的高摻雜的半導(dǎo)體區(qū)接觸而沒有任何中介金屬結(jié)構(gòu)。根據(jù)又一其它實施例，金屬電極、和/或接觸支持層例如高摻雜的多晶硅層布置在半導(dǎo)體襯底上以減小探頭與半導(dǎo)體襯底之間的接觸電阻并且可以在參考圖1D所說明的質(zhì)子輻射之前被去除。

電特性α_i可以表征電荷補償裝置結(jié)構(gòu)的電荷平衡。由于電荷平衡構(gòu)成用于校正n摻雜型111和p摻雜型區(qū)112中的總電荷的參考參數(shù)，因此校正的準確性可以在根據(jù)所述參考參數(shù)校正n摻雜型區(qū)111和p摻雜型區(qū)1112中的總電荷的校正過程中被提高。

基于與電荷補償裝置結(jié)構(gòu)相關(guān)的電特性α_i，質(zhì)子輻射和/或退火參數(shù)被調(diào)整。根據(jù)一實施例，質(zhì)子輻射的數(shù)量、劑量和能量中的至少一個基于電特性α_i的測量值而被調(diào)整。根據(jù)一實施例，調(diào)節(jié)后的質(zhì)子輻射參數(shù)包括位于1x10¹³cm^-2至3x10¹⁵cm^-2、或5x10¹³cm^-2至1x10¹⁵cm^-2、或2x10¹⁴cm^-2至8x10¹⁴cm^-2的范圍內(nèi)的注入劑量、以及位于1.0MeV至3.0MeV范圍內(nèi)的注入能量。根據(jù)一實施例，調(diào)節(jié)后的質(zhì)子輻射參數(shù)被設(shè)置成基于電特性的測量值、朝向或至電荷補償裝置結(jié)構(gòu)的目標電荷平衡地遷移電荷補償裝置結(jié)構(gòu)的電荷平衡。以調(diào)節(jié)后的質(zhì)子輻射參數(shù)照射半導(dǎo)體襯底將會產(chǎn)生與氫相關(guān)(hydrogen-related)的施主，從而提高電荷補償裝置結(jié)構(gòu)的n摻雜型區(qū)111和p摻雜型區(qū)112內(nèi)的n摻雜度。

參考圖1D的示意圖，所述方法還包括基于調(diào)節(jié)后質(zhì)子輻射參數(shù)(參見圖1D中的I²(α_i))以質(zhì)子照射半導(dǎo)體晶片105。根據(jù)一實施例，半導(dǎo)體晶片105從第一側(cè)、例如從半導(dǎo)體晶片105的前側(cè)被照射。在第一側(cè)120處，控制電極比如柵極電極可以被布置并電耦接至接線區(qū)(wiring area)。根據(jù)另一實施例，以質(zhì)子從與第一側(cè)120相反的第二側(cè)128照射半導(dǎo)體晶片105。在第二側(cè)128處，SJ FET的漏極電極或IGBT的集電極電極可以被布置。根據(jù)又一其它實施例，以質(zhì)子從第一側(cè)120和第二側(cè)128照射半導(dǎo)體晶片105。

參考圖1E的示意圖，所述方法還包括對半導(dǎo)體晶片105退火。根據(jù)一實施例，退火在惰性氣氛或空氣下、于退火設(shè)備135比如腔室或爐中執(zhí)行。退火溫度通常位于350℃與550℃之間、或380℃與500℃之間的范圍內(nèi)。退火時長通常位于30分鐘與10小時之間、例如1小時與5小時之間的范圍內(nèi)。所形成的施主濃度和豎直分布也可以通過退火溫度和退火時長來調(diào)整。

摻雜主要在所謂的質(zhì)子注入的行程末端區(qū)域中作用，并且在輻射穿過的區(qū)域中程度較小地作用。半導(dǎo)體晶片105的退火使得氫擴散進入被照射的區(qū)域并且還可以到達輻射穿過的表面，從而包含有氫原子與輻射誘導(dǎo)的缺陷比如空缺的復(fù)合物(complex)的形成使得在該區(qū)域中產(chǎn)生施主、例如所謂的與氫相關(guān)的施主。

由于質(zhì)子輻射和退火參數(shù)中的至少一個是基于與電荷補償裝置相關(guān)的被測量的電特性α_i的，因此可以在電荷補償裝置結(jié)構(gòu)的電壓吸收體積(voltage absorbing volume)的整個深度、例如在電荷補償裝置的漂移區(qū)的整個深度上執(zhí)行電荷補償裝置結(jié)構(gòu)的n摻雜型區(qū)111和p摻雜型區(qū)112中的電荷平衡的準確的校正過程。根據(jù)一實施例，與氫相關(guān)的施主在位于半導(dǎo)體晶片105的第一側(cè)與第二側(cè)之間的漂移區(qū)的豎直延伸尺度的至少30％上延伸。根據(jù)另一實施例，與氫相關(guān)的施主的濃度位于1x10¹³cm^-3至1x10¹⁵cm^-3、或5x10¹³cm^-3至8x10¹⁴cm^-3的范圍內(nèi)。

如圖1E與1C之間的虛線141所示，上文描述的校正過程可以被重復(fù)。根據(jù)一實施例，電特性α_i被再次測量，如參考圖1C所說明的，并且根據(jù)被測量的電特性α_i是否超出公差范圍來確定是否執(zhí)行圖1D和1E所示的質(zhì)子輻射和退火以增加電荷補償裝置結(jié)構(gòu)的電荷平衡中n電荷的數(shù)量。在電特性α_i的測量值表明n型電荷對于電荷補償裝置結(jié)構(gòu)中的目標電荷平衡為過量的情況下，如圖1D所示的質(zhì)子輻射可以被省略并且電荷補償裝置結(jié)構(gòu)中的n型電荷的數(shù)量可以通過如圖1E所示的對半導(dǎo)體晶片105退火的附加過程來減少。由此，根據(jù)n型電荷或p型電荷是否主導(dǎo)電荷補償裝置結(jié)構(gòu)的電荷平衡，來確定朝向目標電荷平衡的校正過程是省略附加的質(zhì)子注入并通過半導(dǎo)體襯底的附加退火過程(參見圖1E)來減少電荷補償裝置結(jié)構(gòu)中的n型電荷的數(shù)量，還是在電荷補償裝置結(jié)構(gòu)中的p型電荷過量的情況下通過如圖1D、1E所示并如上所述的附加質(zhì)子注入和退火來增加n型電荷的數(shù)量。此外，根據(jù)一實施例，對半導(dǎo)體襯底退火可以利用一熱總量(heat budget)來執(zhí)行，該熱總量設(shè)置成能夠使由質(zhì)子輻射和退火產(chǎn)生的施主的至少一部分失活、例如通過解體電活性(electrically active)氫-空缺復(fù)合物來使由質(zhì)子輻射和退火產(chǎn)生的施主的至少一部分失活。由此，由質(zhì)子輻射和退火產(chǎn)生的與氫相關(guān)的施主的濃度也可以被減小。

基于與電荷補償裝置結(jié)構(gòu)相關(guān)的電特性α_i，關(guān)于半導(dǎo)體晶片上的不同位置的光子束輻射參數(shù)被調(diào)整。半導(dǎo)體晶片105的局部加熱并且由此與氫相關(guān)的施主濃度的減小的程度取決于通過吸收光子束輻射而輸入半導(dǎo)體晶片105的熱能。對于光子束輻射源，任何設(shè)置成能夠以半導(dǎo)體晶片對輻射的吸收能引起期待的局部加熱的方式發(fā)出輻射的輻射源均可以被使用。一些實施例是基于激光束輻射的。一些其它的實施例是基于發(fā)光二極管(LED)輻射的。一些其它的實施例是基于來自紫外線(UV)、紅外線(IR)微波、或可見光源比如燈泡的光的。光束聚焦光學(xué)元件可以用來進一步調(diào)節(jié)半導(dǎo)體晶片中的能量吸收或局部加熱。輸入半導(dǎo)體晶片105的熱能可以根據(jù)光子束輻射參數(shù)而在半導(dǎo)體晶片105的表面上存在變化，所述光子束輻射參數(shù)例如為光子束脈沖長度、光子束脈沖能量、光子束脈沖的數(shù)量、光子束脈沖之間的時間、光子輻射的波長、光子束光學(xué)性質(zhì)、光子束強度。在一些實施例中，脈沖長度位于從10ms至400ms的范圍內(nèi)，例如由此可以實現(xiàn)位于1微米或幾微米的范圍內(nèi)的能量沉積長度。在一些其它實施例中，脈沖長度可以選擇成大于400ms并且還可以利用非脈沖式的光子輻射。

參考圖1F的示意圖，光子束137基于光子束輻射參數(shù)在半導(dǎo)體晶片105上的不同的位置處照射半導(dǎo)體晶片105。將半導(dǎo)體晶片105定位在不同的位置處例如可以通過下述方式實現(xiàn)：將半導(dǎo)體晶片105安裝在XY工作臺131上并借助具有X驅(qū)動裝置和Y驅(qū)動裝置的XY工作臺131沿著XY面移動半導(dǎo)體晶片XY工作臺131。激光束照射可以以下述方式實行：使得激光束穿過半導(dǎo)體晶片105的第一表面、例如穿過半導(dǎo)體晶片105的形成控制結(jié)構(gòu)比如形成柵極結(jié)構(gòu)的前側(cè)表面，或穿過形成負載端接觸部、比如絕緣柵場效應(yīng)晶體管的漏極接觸部或絕緣柵雙極晶體管的集電極接觸部的后側(cè)表面。在一些其它實施例中，以光子束137照射半導(dǎo)體晶片105以穿過前側(cè)表面并穿過后側(cè)表面地執(zhí)行，其中，可以先照射穿過前側(cè)表面，然后照射穿過后側(cè)表面，或者可以先照射穿過后側(cè)表面，然后照射穿過前側(cè)表面。在對半導(dǎo)體晶片105前側(cè)照射與后側(cè)照射之間，可以接通XY工作臺131。XY工作臺131或用于半導(dǎo)體晶片的另外的承載部可以被預(yù)熱至這樣的溫度，該溫度低于電活性氫-空缺復(fù)合物的解體溫度或低于使電活性氫-空缺復(fù)合物電失活(electrical deactivation)的溫度，即低于與氫相關(guān)的施主的電失活的溫度。在這種情況下，使將引入半導(dǎo)體晶片105的用于局部解體電活性氫-空缺復(fù)合物的熱總量小于下述情況下的熱總量：對半導(dǎo)體晶片105的照射在處于室溫下的環(huán)境中執(zhí)行。預(yù)加熱對于至半導(dǎo)體晶片的一深度地建立均勻溫度分布是有益的。在一些實施例中，預(yù)加熱在位于50℃與450℃之間、或100℃與350℃之間的溫度范圍內(nèi)執(zhí)行。

由于加工公差導(dǎo)致超結(jié)半導(dǎo)體裝置的目標電荷平衡不僅在晶片與晶片之間而且沿著晶片存在偏差，即導(dǎo)致對期待程度的電荷平衡的失調(diào)(detuning，這種失調(diào)會造成裝置性能的不期待的降低、比如源極至漏極的擊穿電壓的減小)，上述方法允許通過沿著橫向晶片方向改變半導(dǎo)體晶片105的局部照射的輻射參數(shù)來改變引入半導(dǎo)體晶片105的熱總量并且改變電活性的氫-空缺復(fù)合物的失活程度，從而對超結(jié)半導(dǎo)體裝置在半導(dǎo)體晶片105的表面上的電荷平衡予以校正或調(diào)整。

圖2示出與氫相關(guān)的施主的濃度c₁相對于半導(dǎo)體晶片的深度d的測量曲線。質(zhì)子輻射例如從第一側(cè)、例如沿著深度d的值的增加方向進行，深度d的值的增加方向可以對應(yīng)于圖1B所示的方向y。在行程末端區(qū)域151內(nèi)所形成氫/空缺復(fù)合物由于熱處理而發(fā)生氫的擴散和施主的形成，從而使得在區(qū)域152內(nèi)幾乎均勻地摻雜與氫相關(guān)的施主。通過適當?shù)卣{(diào)節(jié)參數(shù)比如質(zhì)子輻射劑量、質(zhì)子輻射能量、退火溫度和退火時長，可以調(diào)整行程末端區(qū)域151使其落入場終止區(qū)或電荷補償裝置的高摻雜的襯底部內(nèi)，并且可以調(diào)整幾乎均勻地摻雜與氫相關(guān)的施主的區(qū)域152使其落入電壓吸收區(qū)、例如電荷補償裝置的電荷補償裝置結(jié)構(gòu)的漂移區(qū)。

圖3示出與氫相關(guān)的施主的濃度c₂相對于半導(dǎo)體晶片的深度d的測量曲線。多種質(zhì)子輻射例如從第一側(cè)、例如沿著深度d的值的增加方向進行，所述深度d的值的增加方向可以對應(yīng)于圖1B示出的方向y。行程末端區(qū)域內(nèi)與行程末端區(qū)域之間所形成的氫/空缺復(fù)合物由于熱處理所導(dǎo)致的氫的擴散和施主的形成與氫相關(guān)的施主的疊加走勢，而每個峰區(qū)1530、1531、1532、1533與單獨的質(zhì)子注入過程關(guān)聯(lián)。圖3所示的與峰區(qū)相關(guān)的質(zhì)子注入的順序例如為1530、1531、1532、1533。峰區(qū)1530中的曲線的展寬(broadening)大于峰區(qū)1531、1532、1533中的曲線的展寬。同樣，由于更大的輻射能量會導(dǎo)致行程末端波峰的寬度的增加，由此峰區(qū)1531中的曲線的展寬大于峰區(qū)1532、1533中的曲線的展寬并且峰區(qū)1532中的曲線的展寬大于峰區(qū)1533中的曲線的展寬。

通過適當?shù)卣{(diào)節(jié)參數(shù)比如質(zhì)子輻射劑量、質(zhì)子輻射能量、退火溫度和退火時長，例如可以在峰高、展寬、峰的深度以及與相鄰的峰區(qū)的疊加方面調(diào)節(jié)峰區(qū)域1530、1531、1532、1533。通過以光子束在半導(dǎo)體晶片上的不同位置處基于在半導(dǎo)體晶片的表面上變化的光子束輻射參數(shù)照射半導(dǎo)體晶片，可以根據(jù)期待的程度的電荷平衡校正來在半導(dǎo)體晶片的表面上改變峰區(qū)1530、1531、1532、1533在峰高、展寬、峰的深度、以及與相鄰峰區(qū)的疊加方面的調(diào)節(jié)。

根據(jù)其它實施例，質(zhì)子輻射可以從相反的兩側(cè)、比如在圖1B所示的第一側(cè)120和第二側(cè)128執(zhí)行。

圖4A是示出沿著圖1B所示的半導(dǎo)體晶片105的線B-B'的n型摻雜物的走勢的實施例的示意圖。

圖示的摻雜物走勢涉及n摻雜型區(qū)111。n摻雜型區(qū)111包括n型摻雜物的第一濃度N₁。摻雜物濃度N₁可以通過在制造電荷補償裝置結(jié)構(gòu)時借助現(xiàn)場摻雜而形成，例如通過在外延生長過程中或沉積過程中借助現(xiàn)場摻雜而形成。附加地或替代地，濃度N₁例如在通過所謂的多外延技術(shù)或通過深溝槽技術(shù)制造電荷補償裝置結(jié)構(gòu)時借助n型摻雜物的離子注入而形成。根據(jù)一實施例，摻雜物濃度N₁的摻雜物種類可包括磷(P)、銻(Sb)和砷(As)中的一種或多種。n型摻雜物的第一濃度N₁的走勢可以幾乎是恒定的或包含有波動，所述波動是由在多外延加工中n型摻雜物的多個離子注入過程所導(dǎo)致的。

除了n型摻雜物的第一濃度N₁以外，根據(jù)一實施例，n摻雜型區(qū)111還包括與氫相關(guān)的施主在晶片表面上的兩個不同位置處的第二濃度走勢N₂₀₁、N₂₀₂。第二濃度走勢N₂₀₁代表質(zhì)子與光子束照射后與氫相關(guān)的施主在半導(dǎo)體晶片的表面上的第一位置處的走勢，并且第二濃度走勢N₂₀₂代表質(zhì)子與光子束照射后與氫相關(guān)的施主在半導(dǎo)體晶片的表面上的第二位置處的走勢。通過改變通過光子束輻射而局部引入半導(dǎo)體晶片的熱總量，可以基于測得的電特性α_i在半導(dǎo)體晶片的表面上改變電荷平衡的校正。盡管圖4A僅僅示出了兩個不同的第二濃度走勢(這兩個第二濃度走勢出于展示具有幾乎恒定的濃度值)，但是，根據(jù)用于晶片表面上的電荷平衡的局部校正的多個光子束照射位置以及不同的光子束輻射參數(shù)，可以具有兩個以上不同的第二濃度走勢。

根據(jù)另一實施例，與氫相關(guān)的施主的第二濃度走勢N₂₁₁、N₂₁₂例如可包括多個波峰，所述多個波峰是由于與氫相關(guān)的施主的走勢的疊加而產(chǎn)生的，而與氫相關(guān)的施主的走勢的疊加是由多種不同能量的質(zhì)子輻射和在晶片表面上的不同位置處的光子束照射而形成的。第二濃度走勢N₂₁₁代表質(zhì)子與光子束照射后與氫相關(guān)的施主在半導(dǎo)體晶片的表面上的第一位置處的走勢，并且第二濃度走勢N₂₁₂代表質(zhì)子與光子束照射后與氫相關(guān)的施主在半導(dǎo)體晶片的表面上的第二位置處的走勢。通過改變由光子束輻射而局部引入半導(dǎo)體晶片的熱總量，可以基于測得的電特性α_i在半導(dǎo)體晶片的表面上改變電荷平衡的校正。盡管圖4A僅僅示出兩個不同的第二濃度走勢N₂₁₁、N₂₁₂(這兩個第二濃度走勢N₂₁₁、N₂₁₂為了展示具有多個波峰)，但是，根據(jù)用于晶片表面上的電荷平衡的校正的多個光子束照射位置以及不同的光子束輻射參數(shù)，可以具有兩個以上不同的具有多個波峰的第二濃度走勢。

圖4B是示出沿著圖1B所示的半導(dǎo)體晶片105的線C-C'的p型和n型摻雜物走勢的實施例。沿著線C-C’的凈摻雜為p型并涉及p摻雜型區(qū)112。p摻雜型區(qū)112包括p型摻雜物的第一濃度P₁。摻雜物濃度P₁可以通過在制造電荷補償裝置結(jié)構(gòu)時現(xiàn)場摻雜、例如通過在外延生長或沉積過程中現(xiàn)場摻雜而形成。附加地或替代地，濃度P₁例如可以通過在借助所謂的多外延技術(shù)制造電荷補償裝置結(jié)構(gòu)時p型摻雜物的離子注入而形成。根據(jù)一實施例，摻雜物濃度P₁的摻雜物種類可包括硼(B)、銦(In)、鋁(Al)、鎵(Ga)中的一種或多種。p型摻雜物的第一濃度P₁的走勢幾乎可以是恒定的或包含有波動，所述波動是由多外延加工中p型摻雜物的多個離子注入過程而產(chǎn)生的。除了p型摻雜物的第一濃度P₁之外，根據(jù)一實施例，p摻雜型區(qū)112還包括質(zhì)子與光子束照射后在第一半導(dǎo)體晶片的表面上的第一位置處依據(jù)第二濃度走勢N₂₀₁的反摻雜，并且包括質(zhì)子和光子束照射后在半導(dǎo)體晶片的表面上的第二位置處依據(jù)第二濃度走勢N₂₀₂的反摻雜。與氫相關(guān)的施主的第二濃度走勢N₂₀₁、N₂₀₂幾乎是一致的并且由例如如圖2所示的單個質(zhì)子注入而形成的。構(gòu)成第二濃度的與氫相關(guān)的施主例如可以同樣為了電荷平衡校正而在n摻雜型區(qū)111和p摻雜型區(qū)112中同時形成。

根據(jù)另一實施例，p摻雜型區(qū)112例如還包括與氫相關(guān)的施主的具有多個波峰的第二濃度走勢N₂₁₁、N₂₁₂，所述第二濃度走勢N₂₁₁、N₂₁₂是由多種不同能量的質(zhì)子輻射和光子束輻射導(dǎo)致的與氫相關(guān)的施主的走勢的疊加而形成的。第二濃度走勢N₂₁₁代表質(zhì)子和光子束照射后與氫相關(guān)的施主在半導(dǎo)體晶片的表面上的第一位置處的走勢，并且第二濃度走勢N₂₁₂代表質(zhì)子和光子束照射后與氫相關(guān)的施主在半導(dǎo)體晶片的表面上的第二位置處的走勢。通過改變借助光子束照射而局部引入半導(dǎo)體晶片的熱總量，可以基于測得的電特性α_i在半導(dǎo)體晶片的表面上改變電荷平衡的校正。盡管圖4B僅僅示出兩個不同的第二濃度走勢N₂₁₁、N₂₁₂(第二濃度走勢N₂₁₁、N₂₁₂出于展示目的而具有多個波峰)，但是根據(jù)用于晶片表面上電荷平衡的局部校正的多個光子束照射位置以及不同的光子束輻射參數(shù)，可以具有兩個以上不同的具有多個波峰的第二濃度走勢。

圖4C是示出沿著圖1B所示的半導(dǎo)體晶片105的線D-D'的n型摻雜物走勢的實施例的示意圖。沿著線D-D’的走勢是沿著線C-C’的走勢向可選的n摻雜型場終止區(qū)114的延伸。

根據(jù)一實施例，與氫相關(guān)的施主的第一濃度N₂₀₁、N₂₁₁的行程末端波峰位于可選的n摻雜型場終止區(qū)114內(nèi)。

圖1A至1E所示的電荷平衡校正的方法涉及這樣的豎式電荷補償裝置，該豎式電荷補償裝置包括位于半導(dǎo)體晶片105的相反的第一側(cè)120與第二側(cè)128處的負載端、例如源極和漏極。

所述方法也可用于其它裝置設(shè)備。另外的裝置設(shè)備的一種示例是如圖5所示的橫式電荷補償裝置或SJ FET 500。橫式電荷補償裝置FET 500包括電荷補償裝置結(jié)構(gòu)，該電荷補償裝置結(jié)構(gòu)包括n型區(qū)511和p型區(qū)512。n型區(qū)511和p型區(qū)512構(gòu)成布置在n⁺型源區(qū)522與n⁺型漏區(qū)515之間的電壓吸收漂移區(qū)。n⁺型源區(qū)522布置在p阱517中。源極電極518通過可選的p⁺型接觸區(qū)521電耦接至p阱517并且還電耦接至n⁺型源區(qū)522。漏極電極527電耦接至n⁺型源區(qū)522。n型區(qū)511通過可選的n^-型漏極延伸區(qū)545電耦接至n⁺型漏區(qū)515。

包括柵極電介質(zhì)524和柵極電極525的平面柵極結(jié)構(gòu)布置在位于n⁺型源區(qū)522與n型區(qū)511和p型區(qū)512之間的p阱517上。柵極電極接觸部546電耦接至柵極電極525。在圖5的實施例中，橫式電荷補償裝置FET 500布置在p型襯底505上。n型區(qū)511和p型區(qū)512中的電荷平衡的校正可以如圖1C至1F所示且如上文所述那樣執(zhí)行。

圖6為包括多個半導(dǎo)體晶粒、例如D1、Dm、Dn所指代的半導(dǎo)體晶粒的半導(dǎo)體晶片600的實施例的俯視示意圖。多個半導(dǎo)體晶粒中的每個包括電荷補償結(jié)構(gòu)，所述電荷補償結(jié)構(gòu)包括在半導(dǎo)體襯底中沿著橫向相繼布置的p摻雜型區(qū)和n摻雜型區(qū)。電荷補償結(jié)構(gòu)的示例在圖1B和5中示出。第一摻雜物質(zhì)主導(dǎo)p摻雜型區(qū)的摻雜走勢。第二摻雜物質(zhì)主導(dǎo)n摻雜型區(qū)的摻雜走勢。多個半導(dǎo)體晶粒中的每個還在p摻雜型區(qū)和n摻雜型區(qū)內(nèi)包括與氫相關(guān)的施主。與氫相關(guān)的施主與第二摻雜物質(zhì)不同。摻雜走勢的示例在圖4A和4B中示出。多個半導(dǎo)體晶粒的第一晶粒的p摻雜型區(qū)中的與氫相關(guān)的施主的最大濃度c_max,m比多個半導(dǎo)體晶粒的第二晶粒的p摻雜型區(qū)中的與氫相關(guān)的施主的最大濃度c_max,n大所述最大濃度c_max,n的5％以上、或10％以上、或30％以上、或50％以上。在一些實施例中，多個半導(dǎo)體晶粒中的每個包括位于電荷補償結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體襯底的第二側(cè)之間的n摻雜型場終止區(qū)。在n摻雜型場終止區(qū)的范圍內(nèi)，與氫相關(guān)的施主的行程末端波峰走勢低于n摻雜型場終止區(qū)的另外的n型摻雜物質(zhì)的走勢。

在一些實施例中，與氫相關(guān)的施主在位于半導(dǎo)體襯底的第一側(cè)與第二側(cè)之間的漂移區(qū)的豎直延伸尺度的至少30％或甚至至少50％或甚至至少80％上延伸。在一些實施例中，與氫相關(guān)的施主的濃度位于1x10¹³cm^-3與5x10¹⁶cm^-3之間、或2x10¹³cm^-3與1x10¹⁶cm^-3之間、或5x10¹³cm^-3與1x10¹⁵cm^-3之間的范圍內(nèi)。

一個實施例涉及一種制造半導(dǎo)體裝置的方法。在半導(dǎo)體襯底中形成電荷補償裝置結(jié)構(gòu)。測量與電荷補償裝置相關(guān)的電特性?；跍y得的電特性調(diào)節(jié)質(zhì)子輻射參數(shù)和退火參數(shù)中的至少一種。基于調(diào)節(jié)后的質(zhì)子輻射參數(shù)和退火參數(shù)中的至少一種，以質(zhì)子照射半導(dǎo)體襯底，其中，質(zhì)子的行程末端波峰位于電荷補償結(jié)構(gòu)內(nèi)，并且之后，對半導(dǎo)體襯底退火。

通過將質(zhì)子的行程末端波峰定位在電荷補償結(jié)構(gòu)內(nèi)、即定位在電荷補償結(jié)構(gòu)的上側(cè)與下側(cè)之間，可以校正并調(diào)節(jié)補償結(jié)構(gòu)的穿通電壓。由此，可以在測量電特性后調(diào)節(jié)使補償結(jié)構(gòu)的下側(cè)部不再電浮動(floating)所需的電壓。在一些實施例中，與電荷補償裝置相關(guān)的電特性包括被測量的、輸出電荷Qoss相對于電壓的特性、即Qoss(V)特性。在一些實施例中，Qoss(V)特性是基于電荷補償結(jié)構(gòu)和/或半導(dǎo)體襯底的一個或一個以上半導(dǎo)體晶粒的測試結(jié)構(gòu)而測量的。在一些實施例中，調(diào)節(jié)后的質(zhì)子輻射參數(shù)包括位于1x10¹³cm^-2至3x10¹⁵cm^-2、或5x10¹³cm^-2至1x10¹⁵cm^-2、或2x10¹⁴cm^-2至8x10¹⁴cm^-2范圍內(nèi)的注入劑量、以及位于500keV至3MeV范圍內(nèi)、或1MeV至2MeV范圍內(nèi)的注入能量。在一些實施例中，另外的質(zhì)子輻射可以被執(zhí)行以使得質(zhì)子的行程末端波峰位于電荷補償結(jié)構(gòu)內(nèi)，例如用于對穿通電壓準確地調(diào)整，或用于校正電荷補償平衡、或用于提高雪崩穩(wěn)健性。電荷補償結(jié)構(gòu)可以通過超結(jié)加工技術(shù)比如多外延技術(shù)和深溝槽技術(shù)形成。多外延技術(shù)和深溝槽技術(shù)的組合也可以用來形成電荷補償裝置結(jié)構(gòu)。

根據(jù)半導(dǎo)體裝置的一實施例，半導(dǎo)體裝置包括電荷補償結(jié)構(gòu)，該電荷補償結(jié)構(gòu)包括在半導(dǎo)體襯底內(nèi)沿著橫向相繼布置的p摻雜型區(qū)和n摻雜型區(qū)。半導(dǎo)體裝置還包括主導(dǎo)p摻雜型區(qū)的摻雜走勢的第一摻雜物質(zhì)和主導(dǎo)n摻雜型區(qū)的摻雜走勢的第二摻雜物質(zhì)。半導(dǎo)體裝置還在p摻雜型區(qū)和n摻雜型區(qū)內(nèi)包括與氫相關(guān)的施主，其中，質(zhì)子的行程末端波峰位于電荷補償結(jié)構(gòu)內(nèi)。與氫相關(guān)的施主不同于第二摻雜物質(zhì)。位于多個半導(dǎo)體晶粒的第一晶粒的p摻雜型區(qū)內(nèi)的與氫相關(guān)的施主的最大濃度c_max,m比位于多個半導(dǎo)體晶粒的第二晶粒的p摻雜型區(qū)內(nèi)的與氫相關(guān)的施主的最大濃度c_max,n大所述最大濃度c_max,n的5％以上、或10％以上、或30％以上、或50％以上。

圖7A為包括電荷補償結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置701的示意性剖視圖，所述電荷補償結(jié)構(gòu)包括在半導(dǎo)體襯底705中沿著橫向x相繼布置的n摻雜型區(qū)711和p摻雜型區(qū)712。電荷補償結(jié)構(gòu)在上部751處是基于多外延技術(shù)的并且在下部752處是基于多外延技術(shù)的。換言之，圖7A所示的電荷補償結(jié)構(gòu)包括多個在半導(dǎo)體襯底的兩個相反的主表面之間沿著豎直方向相繼布置的內(nèi)擴散的p型子區(qū)。第一p摻雜物質(zhì)主導(dǎo)p摻雜型區(qū)712的摻雜走勢并且第二n摻雜物質(zhì)主導(dǎo)n摻雜型區(qū)711的摻雜走勢。半導(dǎo)體裝置701還在n摻雜型區(qū)711和p摻雜型區(qū)712內(nèi)包括與氫相關(guān)的施主，其中，質(zhì)子的行程末端波峰位于電荷補償結(jié)構(gòu)內(nèi)。摻雜走勢的示例在示意性剖視圖的旁邊示出。沿著穿過一個p摻雜型區(qū)712的線E-E’的示例性摻雜走勢在位于剖視圖的左側(cè)的圖表中示出，該圖表示出濃度c相對于深度的變化，P₇代表第一p摻雜物質(zhì)的摻雜走勢，而沿著穿過一個n摻雜型區(qū)711的線F-F’的示例性摻雜走勢在位于剖視圖的右側(cè)的圖表中示出，該圖表示出濃度c相對于深度的變化，N₇代表第二n摻雜物質(zhì)的摻雜走勢，并且N_H1代表n摻雜型區(qū)711和p摻雜型區(qū)712中的與氫相關(guān)的施主的摻雜走勢，其中，質(zhì)子的行程末端波峰EP1在電荷補償結(jié)構(gòu)內(nèi)位于上部751與下部752之間。替代地，補償區(qū)711、712的n型中斷完全由質(zhì)子誘導(dǎo)的摻雜過程的行程末端實現(xiàn)。替代地，行程末端波峰可以布置在補償結(jié)構(gòu)的下部752內(nèi)。

向半導(dǎo)體襯底705的質(zhì)子注入由虛線示意性示出，所述虛線在行程末端波峰EP1的一區(qū)域處結(jié)束。半導(dǎo)體裝置701還可包括位于電荷補償結(jié)構(gòu)下方的場終止區(qū)754。

圖7B為一半導(dǎo)體裝置702的示意性剖視圖，該半導(dǎo)體裝置702與圖7A的實施例的不同之處在于補償結(jié)構(gòu)的上部751是基于深溝槽技術(shù)的。

在上文參考圖7A和7B所說明的實施例中，多個內(nèi)擴散的p型子區(qū)沿著豎直方向相繼布置在半導(dǎo)體襯底的兩個相反的主表面之間。在一些其它實施例，補償結(jié)構(gòu)的位于p摻雜型區(qū)712的一區(qū)域內(nèi)的上部751和下部752被n摻雜型區(qū)753中斷，如圖7C的示意性剖視圖所示。在n摻雜型區(qū)內(nèi)，具有質(zhì)子的行程末端波峰，并且由質(zhì)子輻射和退火所產(chǎn)生的與氫相關(guān)的施主的摻雜度和作為背景的n摻雜度大于該區(qū)中存在的任何p摻雜度。

如圖7D和圖7E的示意性剖視圖所示，可以基于由測得的與電荷補償裝置相關(guān)的電特性確定的離子注入?yún)?shù)和退火參數(shù)執(zhí)行一個或一個以上另外的質(zhì)子注入，對于Qoss(V)特性附加地或替代地，所述電特性可包括半導(dǎo)體襯底的表面上的一個或一個以上位置處的擊穿電壓特性。一個或一個以上另外的質(zhì)子注入可產(chǎn)生走勢N_H2，該走勢N_H2代表位于p摻雜型區(qū)712和n摻雜型區(qū)711之外的與氫相關(guān)的施主的摻雜走勢，其中，質(zhì)子的行程末端波峰EP2位于場終止區(qū)754內(nèi)。根據(jù)一實施例，質(zhì)子輻射的數(shù)量、劑量和能量中的至少一個可以基于電特性的測量值而調(diào)節(jié)。根據(jù)一實施例，用于走勢N_H2的調(diào)節(jié)后的質(zhì)子輻射參數(shù)包括位于2x10¹⁴cm^-2與8x10¹⁴cm^-2范圍內(nèi)的注入劑量和位于1.0MeV與3.0MeV范圍內(nèi)的注入能量。根據(jù)一實施例，用于走勢N_H2的調(diào)節(jié)后的質(zhì)子輻射參數(shù)設(shè)置成基于電特性的測量值、朝向或至電荷補償裝置結(jié)構(gòu)的目標電荷平衡地遷移電荷補償裝置結(jié)構(gòu)的電荷平衡。

在一些實施例中，通過改變借助光子束照射而局部引入半導(dǎo)體襯底705的熱總量(例如參考圖1F所描述的)，可以基于測得的電特性在半導(dǎo)體襯底705的表面上改變電荷平衡的校正。

盡管具體實施例已經(jīng)在此示出和描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會意識到，大量的替代和/或等價實施方式可以取代圖示和描述的實施例而不會脫離本發(fā)明的范圍。本申請旨在覆蓋在此描述的具體實施例的任何調(diào)整或變化。因此，本發(fā)明旨在僅僅被權(quán)利要求及其等同物所限定。