半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利摘要】從基體正面?zhèn)认騪+陽(yáng)極層(7)進(jìn)行氬(8)的離子注入(8a)，形成缺陷層(9)。這時(shí)，在之后的鉑擴(kuò)散工序中，將氬(8)的飛程設(shè)為比p+陽(yáng)極層(7)的擴(kuò)散深度(Xj)淺，以使鉑原子(11)局部存在于p+陽(yáng)極層(7)的、與n?漂移層(6)的pn結(jié)附近的電子進(jìn)入?yún)^(qū)域內(nèi)。之后，使涂布于基體背面(5a)的鉑膏(10)中的鉑原子(11)擴(kuò)散到p+陽(yáng)極層(7)內(nèi)，并局部存在于缺陷層(9)的陰極側(cè)。由此，p+陽(yáng)極層(7)的壽命變短。另外，n?漂移層(6)內(nèi)的鉑原子(11)被缺陷層(9)捕獲，使得n?漂移層(6)的鉑濃度降低，n?漂移層(6)內(nèi)的壽命變長(zhǎng)。因此，能夠減小反向恢復(fù)電流，縮短反向恢復(fù)時(shí)間，并降低正向壓降。
【專利說(shuō)明】
半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉑(元素符號(hào)為Pt)作為用于實(shí)現(xiàn)改善反向恢復(fù)特性和降低漏電流的壽命控制體具有有益效果，多適用于二極管產(chǎn)品等。針對(duì)現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的制造方法(制造工序)，以制造p-1-n二極管的情況為例進(jìn)行說(shuō)明(現(xiàn)有的制造工序一)。圖9是示出現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的制造方法的概要的流程圖。在圖9示出在圖10的p-1-n二極管500的制造工藝中導(dǎo)入作為壽命控制體的鉑原子61的工序。
[0003]圖10是示出現(xiàn)有的p-1-n二極管500在制造工藝過(guò)程中的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖10的
(a)是現(xiàn)有的p-1-n二極管500的主要部分的截面圖，圖10的(b)是半導(dǎo)體基體的鉑濃度分布圖。在圖10的(a)中，也示出鉑原子61的蒸鍍或?yàn)R射的狀態(tài)，在以實(shí)線表示的制造工藝過(guò)程中的截面圖中，以虛線圖示了由后續(xù)的制造工藝所形成的部位(作為陽(yáng)電極的正面電極62，作為陰電極的背面電極63)。在以下的說(shuō)明中，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字是圖9的括號(hào)內(nèi)的數(shù)字，表示制造工序的順序。
[0004]圖9的(I)是掩模部件形成工序(步驟S81)。在配置于n+半導(dǎo)體基板51的正面上的η—半導(dǎo)體層52的表面(與η+半導(dǎo)體基板51側(cè)相反的一側(cè)的表面)形成具有開口部53的掩模部件。以下，將在η+半導(dǎo)體基板51上層疊了 η—半導(dǎo)體層52的層疊體作為半導(dǎo)體基體。作為掩模部件，一般是成為保護(hù)膜且作為絕緣膜54的氧化膜。η+半導(dǎo)體基板51成為η+陰極層55，η 一半導(dǎo)體層52成為η—漂移層56。
[0005]圖9的(2)是P+半導(dǎo)體層形成工序(步驟S82)。從η—半導(dǎo)體層52的表面穿通絕緣膜54的開口部53而進(jìn)行P型雜質(zhì)的離子注入，通過(guò)熱擴(kuò)散，在η—半導(dǎo)體層52的表面層選擇性地形成作為P+半導(dǎo)體層的P+陽(yáng)極層57。
[0006]圖9的(3)是鉑成膜工序(步驟S83)。從基體正面?zhèn)瘸冻鲈诮^緣膜54的開口部53的P+陽(yáng)極層57的表面蒸鍍或?yàn)R射成為壽命控制體的鉑原子61，以使之附著于露出在絕緣膜54的開口部53的P+陽(yáng)極層57的表面。這時(shí)，在覆蓋在η—半導(dǎo)體層52的表面的P+陽(yáng)極層57以外的部分并作為掩模部件而起作用的絕緣膜54的表面也附著并覆蓋有鉑原子61。
[0007]圖9的(4)是鉑擴(kuò)散工序(步驟S84)。在800°C以上的溫度進(jìn)行熱處理，使鉑原子61擴(kuò)散到η+陰極層55、n—漂移層56、p+陽(yáng)極層57中。這時(shí)，鉑原子61也被擴(kuò)散至絕緣膜54中。
[0008]圖9的(5)是電極形成工序(步驟S85)。以填入絕緣膜54的開口部53的方式形成與P+陽(yáng)極層57接觸的正面電極62，在n+半導(dǎo)體基板51的背面形成背面電極63。這樣，完成了導(dǎo)入有壽命控制體的p-1-n 二極管500。
[0009]通過(guò)導(dǎo)入該壽命控制體，η—漂移層56所積蓄的過(guò)剩載流子迅速消失。由于該迅速的消失，反向恢復(fù)電流IRR變小，反向恢復(fù)時(shí)間trr被縮短，成為開關(guān)速度快的p-1-n 二極管500。
[0010]在步驟S84的鉑擴(kuò)散工序中，鉑原子在硅的晶格間擴(kuò)散，在從800°C至1000°C程度的擴(kuò)散溫度下，在短時(shí)間達(dá)到擴(kuò)散至整個(gè)硅晶體的平衡狀態(tài)。該晶格間的鉑原子介入硅晶體的空晶格，配置于硅晶格位置，或者與晶格位置的硅原子置換，作為晶格位置的鉑原子而變得穩(wěn)定。認(rèn)為該晶格位置的鉑原子成為壽命控制體或者受主。眾所周知的是，如圖10的
(b)所示，通常為了使空晶格密度在硅晶片的表面變高，而采用晶格位置的鉑密度在表面附近高的U字型分布(浴盆形曲線)。
[0011]鉑濃度分布與二極管的電特性的關(guān)系如下。擴(kuò)散至硅晶體內(nèi)部的鉑原子61的擴(kuò)散系數(shù)大，向硅晶體的整個(gè)厚度方向擴(kuò)散。由于鉑原子具有向硅晶體的表面偏析的傾向，因此特別是在n+陰極層51和P+陽(yáng)極層57鉑濃度變高。與此相對(duì)，與P+陽(yáng)極層57相比，鈾濃度在η—漂移層56變低。在ρ+陽(yáng)極層57和η—漂移層56的邊界附近的鉑濃度高，因此反向恢復(fù)電流IRR(還含有反向恢復(fù)電流IRR的峰值IRP)小，反向恢復(fù)時(shí)間trr短。
[0012]進(jìn)一步地，還有使鉑原子不從作為元件形成區(qū)的基體正面?zhèn)?，而從基體背面(半導(dǎo)體基板的背面)側(cè)擴(kuò)散的方法(現(xiàn)有的制造工序二)。圖11是示出現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的制造方法的另一例的概要的流程圖。在圖11示出在圖12的p-1-n二極管600的制造工藝中，從基體背面導(dǎo)入作為壽命控制體的鉑原子的工序。圖12是示出現(xiàn)有的p-1-n 二極管600在制造工藝過(guò)程中的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖12的(a)是現(xiàn)有的p-1-n二極管600的主要部分的截面圖，圖12的(b)是半導(dǎo)體基體的鉑濃度分布圖。另外，在圖12的(a)中，也示出在n+陰極層55的表面(n+半導(dǎo)體基板51的背面)55a涂布了鉑膏60的狀態(tài)。另外，在以實(shí)線表示的制造工藝過(guò)程中的截面圖中，以虛線圖示了由后續(xù)的工藝所形成的部位(作為陽(yáng)電極的正面電極62，作為陰電極的背面電極63)。
[0013]圖11的(I)是掩模部件形成工序(步驟S91)。在配置于n+半導(dǎo)體基板51的正面上的η—半導(dǎo)體層52的表面形成具有開口部53的掩模部件54。作為掩模部件，一般是成為保護(hù)膜且作為絕緣膜54的氧化膜。η+半導(dǎo)體基板51成為η陰極層55，η—半導(dǎo)體層52成為η—漂移層56。
[0014]圖11的(2)是P+半導(dǎo)體層形成工序(步驟S92)。從η—半導(dǎo)體層52的表面穿通絕緣膜54的開口部53進(jìn)行P型雜質(zhì)的離子注入，通過(guò)熱擴(kuò)散，在η—半導(dǎo)體層52的表面層選擇性地形成作為P+半導(dǎo)體層的P+陽(yáng)極層57。
[0015]圖11的(3)是鉑膏涂布工序(步驟S93)。在η+陰極層55的表面(η+半導(dǎo)體基板51的背面)55a涂布鉑膏60。鉑膏60是使含有鉑的二氧化硅(S12)源成為膏狀而成。
[0016]圖11的(4)是鉑擴(kuò)散工序(步驟S94)。在800°C以上的溫度進(jìn)行熱處理，使鉑原子61擴(kuò)散到η+陰極層55、n—漂移層56、p+陽(yáng)極層57。鉑原子61也被擴(kuò)散至絕緣膜54中。
[0017]圖11的(5)是電極形成工序(步驟S95)。以填入絕緣膜54的開口部53的方式形成與P+陽(yáng)極層57接觸的正面電極62，在基體背面形成與n+陰極層55接觸的背面電極63。這樣，完成了導(dǎo)入有壽命控制體的P-1-n 二極管600。
[0018]在下述專利文獻(xiàn)I中，在使重金屬擴(kuò)散到半導(dǎo)體晶片內(nèi)之前，首先在半導(dǎo)體晶片內(nèi)注入作為惰性元素的氬(Ar)。氬注入是從半導(dǎo)體晶片中的pn結(jié)形成的位置上的半導(dǎo)體晶片表面進(jìn)行。并且在其后，進(jìn)行重金屬的擴(kuò)散。通過(guò)氬的離子注入，在半導(dǎo)體晶片的表面層形成非晶結(jié)構(gòu)，由于該非晶結(jié)構(gòu)，重金屬的擴(kuò)散均等地不偏倚地進(jìn)行。因此，記載了少數(shù)載流子的壽命在晶片內(nèi)被均勻地縮短了的效果。
[0019]另外，在以下的專利文獻(xiàn)2中，記載了在半導(dǎo)體基板內(nèi)將重金屬擴(kuò)散之后，向該半導(dǎo)體基板內(nèi)照射帶電粒子，進(jìn)一步地，通過(guò)施加650°C以上的熱處理，在半導(dǎo)體基板內(nèi)設(shè)置即使在高溫也穩(wěn)定的低壽命的預(yù)定區(qū)域。另外，在其后，記載了低于650°C的之后的晶片工藝，組裝工序的熱處理或者不限制使用溫度的情況。
[0020]另外，在以下的專利文獻(xiàn)3中，記載了在p/n7n+基板的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體整流裝置中，特別是在開關(guān)元件中為了實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)作，以擴(kuò)散而導(dǎo)入鉑和/或金等的壽命控制體的情況。特別是，使金和/或鉑擴(kuò)散從而形成再結(jié)合中心，同時(shí)從基板的背面照射質(zhì)子、氦或重氫，在η—層局部地形成再結(jié)合中心。記載了由此獲得適當(dāng)?shù)恼驂航岛头聪蚧謴?fù)特性的關(guān)系。
[0021]另外，在以下的專利文獻(xiàn)4中，記載了為了使成為受主的鉑在半導(dǎo)體基板的最表層具有高濃度，而導(dǎo)入晶格缺陷形成空晶格，使鉑從晶格間置換到晶格位置，從而使受主化增強(qiáng)的方法。
[0022]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0023]專利文獻(xiàn)
[0024]專利文獻(xiàn)I:日本特開2008-4704號(hào)公報(bào)
[0025]專利文獻(xiàn)2:日本特開2003-282575號(hào)公報(bào)
[0026]專利文獻(xiàn)3:日本特開平9-260686號(hào)公報(bào)
[0027]專利文獻(xiàn)4:日本特開2012-38810號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0028]技術(shù)問(wèn)題
[0029]然而，在上述專利文獻(xiàn)I中，鉑原子在半導(dǎo)體基板的深度方向均勻地?cái)U(kuò)散。確認(rèn)了存在由于鉑原子在半導(dǎo)體基板的深度方向均勻地?cái)U(kuò)散，因此導(dǎo)通時(shí)的載流子濃度分布(電子、空穴)在P型陽(yáng)極層側(cè)也變高，且難以恢復(fù)(hard recovery)的問(wèn)題。難以恢復(fù)是指除反向恢復(fù)電流IRR變大以外，反向恢復(fù)時(shí)的陰極和陽(yáng)極間的過(guò)沖電壓增加，超過(guò)元件耐壓等現(xiàn)象。
[0030]本發(fā)明的為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題點(diǎn)，其目的在于提供一種能夠減小反向恢復(fù)電流，縮短反向恢復(fù)時(shí)間，降低正向壓降的半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
[0031]技術(shù)方案
[0032]為了解決上述課題，達(dá)成本發(fā)明的目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有以下特征。在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第一主面的表面層，形成有雜質(zhì)濃度比上述第一半導(dǎo)體層高的第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層。從上述第一半導(dǎo)體層與上述第二半導(dǎo)體層之間的pn結(jié)朝向上述第一主面?zhèn)刃纬珊袣宓臍鍖?dǎo)入?yún)^(qū)，該氬導(dǎo)入?yún)^(qū)具有厚度比上述第二半導(dǎo)體層薄的預(yù)定的深度。鉑從上述第一半導(dǎo)體層延伸而擴(kuò)散到上述第二半導(dǎo)體層，鉑濃度分布在上述氬導(dǎo)入?yún)^(qū)成為最大濃度。
[0033]另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在上述發(fā)明中，上述預(yù)定的深度可以是從上述pn結(jié)朝向上述第一主面對(duì)上述第二半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度進(jìn)行積分而得的值成為上述第二半導(dǎo)體層的臨界積分濃度的位置。
[0034]另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在上述發(fā)明中，上述預(yù)定的深度也可以是從上述pn結(jié)朝向上述第一主面至第一導(dǎo)電型載流子在上述第二半導(dǎo)體層中的擴(kuò)散長(zhǎng)度的位置。
[0035]另外，為了解決上述課題，達(dá)成本發(fā)明的目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法具有以下特征。首先，進(jìn)行第一工序，在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第一主面的表面層選擇性地形成第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層。然后，進(jìn)行第二工序，從上述第一主面?zhèn)冗M(jìn)行氬的離子注入，從上述第一半導(dǎo)體層與上述第二半導(dǎo)體層之間的pn結(jié)朝向上述第一主面?zhèn)?，至預(yù)定的深度形成含有氬的氬導(dǎo)入?yún)^(qū)，所述預(yù)定的深度使上述氬導(dǎo)入?yún)^(qū)的厚度比上述第二半導(dǎo)體層薄。然后，進(jìn)行第三工序，使鉑從上述第一半導(dǎo)體層的第二主面?zhèn)葦U(kuò)散到上述第二半導(dǎo)體層的內(nèi)部。
[0036]另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在上述第三工序中，也可以在上述第二主面涂布膏狀的上述鉑，通過(guò)熱處理使上述鉑擴(kuò)散到上述第二半導(dǎo)體層的內(nèi)部，而局部存在于上述氬導(dǎo)入?yún)^(qū)。
[0037]另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在上述第三工序中，上述熱處理的溫度也可以在800°C以上且1000°C以下。
[0038]另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在上述第二工序中，上述氬的飛程可以處于從上述第二半導(dǎo)體層的上述第一主面起算的深度的1/2的深度至上述pn結(jié)的深度為止的范圍。
[0039]另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在上述第二工序中，可以通過(guò)上述氬的離子注入的加速能量來(lái)調(diào)整上述氬的飛程。
[0040]另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，可以在上述第一工序中，形成從上述第一主面起算的深度在Ιμπι?ΙΟμπι范圍的上述第二半導(dǎo)體層。可以在上述第二工序中，將上述氬的離子注入的加速能量設(shè)定在0.5MeV以上且30MeV以下的范圍。
[0041]另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在上述第二工序中，可以調(diào)整上述氬的離子注入的加速能量，以使上述氬的飛程位于上述pn結(jié)與從上述pn結(jié)朝向上述第一主面對(duì)上述第二半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度進(jìn)行積分而得的值成為上述第二半導(dǎo)體層的臨界積分濃度的位置之間。
[0042]另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在上述第一工序中，可以通過(guò)在上述第一主面上形成具有將與上述第二半導(dǎo)體層的形成區(qū)相對(duì)應(yīng)的部分露出的開口部的掩模部件，并使從上述掩模部件的開口部以離子方式注入的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散，從而形成上述第二半導(dǎo)體層。
[0043]另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在上述第一工序中，可以以在上述第二工序中以離子方式注入的上述氬無(wú)法貫通的厚度形成上述掩模部件。
[0044]另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在上述第一工序中，也可以形成抗蝕劑膜或絕緣膜以作為上述掩模部件。
[0045]另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在上述第一工序中，也可以將硼作為上述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)進(jìn)行離子注入。
[0046]另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在上述第一工序中，可以形成上述第二半導(dǎo)體層來(lái)作為pn結(jié)二極管的陽(yáng)極層、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的體二極管的陽(yáng)極層、絕緣柵型雙極晶體管的基區(qū)層、反向?qū)ń^緣柵型雙極晶體管的二極管部的陽(yáng)極層、或者在包圍活性區(qū)域的周圍的終端區(qū)中構(gòu)成耐壓結(jié)構(gòu)的保護(hù)環(huán)層。
[0047]發(fā)明效果
[0048]根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法，因?yàn)槟軌蚴钩蔀閴勖刂企w的鉑原子局部存在于由陽(yáng)極層、基區(qū)層或保護(hù)環(huán)層構(gòu)成的第二半導(dǎo)體層，因此起到能夠減小反向恢復(fù)電流，縮短反向恢復(fù)時(shí)間，并且降低正向壓降的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0049]圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置的制造方法的概要的流程圖。
[0050]圖2是示出實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置100在制造工藝過(guò)程中的狀態(tài)的說(shuō)明圖。
[0051 ]圖3是示出實(shí)施例一的p-1-n 二極管10a在制造工藝過(guò)程中的狀態(tài)的說(shuō)明圖。
[0052]圖4是示出實(shí)施例二的p-1-n二極管10a的電特性的特性圖。
[0053]圖5是通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置的制造方法而制造的半導(dǎo)體裝置的主要部分的截面圖。
[0054]圖6是通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方式三的半導(dǎo)體裝置的制造方法而制造的半導(dǎo)體裝置的主要部分的截面圖。
[0055]圖7是通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方式四的半導(dǎo)體裝置的制造方法而制造的半導(dǎo)體裝置的主要部分的截面圖。
[0056]圖8是通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方式五的半導(dǎo)體裝置的制造方法而制造的半導(dǎo)體裝置的主要部分的截面圖。
[0057]圖9是示出現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的制造方法的概要的流程圖。
[°°58]圖10是示出現(xiàn)有的p-1-n 二極管500在制造工藝過(guò)程中的狀態(tài)的說(shuō)明圖。
[0059]圖11是示出現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的制造方法的另一例的概要的流程圖。
[0060]圖12是示出現(xiàn)有的p-1-n二極管600在制造工藝過(guò)程中的狀態(tài)的說(shuō)明圖。
[0061]圖13是示出通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置的制造方法而制造的半導(dǎo)體裝置的雜質(zhì)濃度分布的特性圖。
[0062]圖14是示出向硅基板進(jìn)行氬離子的離子注入的特性的特性圖。
[0063]圖15是通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方式六的半導(dǎo)體裝置的制造方法而制造的半導(dǎo)體裝置的主要部分的截面圖。
[0064]符號(hào)說(shuō)明
[0065]l:n+半導(dǎo)體基板
[0066]2: η—半導(dǎo)體層
[0067]3:絕緣膜的開口部
[0068]4:絕緣膜
[0069]5、5b:n+陰極層
[0070]5a:n+陰極層的表面(半導(dǎo)體基體的背面)
[0071]6、6a: η—漂移層
[0072]7: ρ+陽(yáng)極層
[0073]7a、26:p 陽(yáng)極層
[0074]8:氬
[0075]8a:離子注入
[0076]9:缺陷層
[0077]10:鉑膏
[0078]11:鉑原子
[0079]12、16:正面電極
[0080]13:背面電極[0081 ]14:耐壓結(jié)構(gòu)
[0082]15:p講區(qū)層(P基區(qū)層)
[0083]17:多晶硅柵電極
[0084]18:層間絕緣膜
[0085]19:n+源區(qū)層
[0086]20:n+漏區(qū)層
[0087]21、27:p 基區(qū)層
[0088]22: η 漂移層
[0089]23:寄生ηρηρ晶閘管
[0090]24: η 發(fā)射層
[0091]25:ρ 集電層
[0092]30:電子濃度
[0093]31:摻雜濃度
[0094]32:氬濃度
[0095]33:鉑濃度
[0096]34:電子進(jìn)入?yún)^(qū)域
[0097]35:鉑局部存在區(qū)域
[0098]100:半導(dǎo)體裝置
[0099]100a、500、600:p-1-n 二極管
[0100]100b: P 保護(hù)環(huán)
[0101]200:MOSFET
[0102]200a:體二極管
[0103]200b:寄生npn晶體管
[0104]300:IGBT
[0105]400:反向?qū)?IGBT
[0106]400a: 二極管部
[0107]700:MPS 二極管
[0108]PAr:氬離子注入的加速能量
[0109]DAr:氬離子注入的劑量
[0110]IRR:反向恢復(fù)電流
[0111]IRP:反向恢復(fù)電流IRR的峰值
[0112]trr:反向恢復(fù)時(shí)間
[0113]VF:正向壓降
[0114]Xj:P+陽(yáng)極層、P陽(yáng)極層、P基區(qū)層的擴(kuò)散深度
[0115]Xjl:p保護(hù)環(huán)的擴(kuò)散深度
[0116]Rp:氬的飛程
【具體實(shí)施方式】
[0117]以下參考附圖，對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在本說(shuō)明書以及附圖中，前綴有η或P的層和區(qū)域中，分別表示電子或空穴為多數(shù)載流子。并且，標(biāo)記于η或P的+和-分別表示雜質(zhì)濃度比未標(biāo)記+和-的層和區(qū)域的雜質(zhì)濃度高和低。應(yīng)予說(shuō)明，在以下的實(shí)施方式的說(shuō)明以及附圖中，對(duì)同樣的結(jié)構(gòu)標(biāo)記相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的說(shuō)明。在以下實(shí)施方式中將第一導(dǎo)電型設(shè)為η型，將第二導(dǎo)電型設(shè)為P型。
[0118](實(shí)施方式一)
[0119]對(duì)實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖1是示出實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置的制造方法的概要的流程圖。在圖1中示出作為圖2的實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置100的p-1-n 二極管10a的制造工藝。另外，圖2是示出實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置100在制造工藝過(guò)程中的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖2的(a)是實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置100的主要部分的截面圖。圖2的(b)是在圖2的(a)的剖切線A-A線處的鉑濃度分布圖。圖2的(c)是在圖2的(a)的剖切線A-A線處的氬濃度分布圖。圖2的(b)、圖2的(c)的橫軸是從P+陽(yáng)極層7表面(基體正面)起算到半導(dǎo)體基體的內(nèi)部的深度，縱軸是各自的濃度。縱軸的坐標(biāo)在圖2的(b)和圖2的(c)中都是常用對(duì)數(shù)。在圖2的(a)還示出了氬(Ar)S的離子注入8a、缺陷層9、涂布于基體背面的鉑膏10等。另外，在以實(shí)線表示的制造工藝過(guò)程中的截面圖中，以虛線圖示了由后續(xù)的制造工藝所形成的部位(作為陽(yáng)電極的正面電極12，作為陰電極的背面電極13)。
[0120]對(duì)圖1和圖2的(a)進(jìn)行說(shuō)明。在以下說(shuō)明中，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字是圖1括號(hào)內(nèi)的數(shù)字，表不制造工序的順序。
[0121]圖1的(I)是掩模部件形成工序(步驟SI)。在形成于n+半導(dǎo)體基板I的正面上的η一半導(dǎo)體層2的表面(相對(duì)于η+半導(dǎo)體基板I側(cè)相反一側(cè)的表面)，形成具有開口部3的作為掩模部件并作為保護(hù)膜的絕緣膜4。作為絕緣膜4 一般為氧化膜。絕緣膜4形成為在后述的氬離子注入工序中，不被離子注入8a的氬8貫通的厚度。η+半導(dǎo)體基板I成為η+陰極層5，η—半導(dǎo)體層2成為η—漂移層6。在圖2的(a)中示出了將η—半導(dǎo)體層2作為在η+半導(dǎo)體基板I的正面上生長(zhǎng)而成的外延生長(zhǎng)層的情況。在以擴(kuò)散法形成元件結(jié)構(gòu)的各部分的情況下，在η—半導(dǎo)體基板的整個(gè)背面的表面層以擴(kuò)散形成η+陰極層5，在η—半導(dǎo)體基板的正面的表面層，如后述那樣以擴(kuò)散選擇性地形成P+陽(yáng)極層7。未形成η+陰極層5和P+陽(yáng)極層7的η—半導(dǎo)體基板的部分成為η—漂移層6。以下，將從η+陰極層5至η—半導(dǎo)體層2和P+陽(yáng)極層7為止稱為半導(dǎo)體基體。
[0122]η+半導(dǎo)體基板I例如為摻雜了砷(As)的半導(dǎo)體基板，η—半導(dǎo)體層2是在η+半導(dǎo)體基板I上外延生長(zhǎng)而成的摻雜了例如磷(P)的半導(dǎo)體層。另外，η+半導(dǎo)體基板I的厚度為500μπι左右，其雜質(zhì)濃度為2 X 1019cm—3左右。另外，作為η—漂移層6的η—半導(dǎo)體層2的厚度為8μπι左右，其雜質(zhì)濃度為2Χ 115Cnf3左右。作為絕緣膜4的氧化膜以熱氧化形成，絕緣膜4的厚度為Iym左右。應(yīng)予說(shuō)明，半導(dǎo)體基體也可以為塊體切離(命夕切D出L)的基板。塊體切離的基板可以為將通過(guò)例如CZ(Czochralsk1:直拉)法、MCZ(Magnetic field applied CZ:磁控直拉)法、FZ(Floating Zone:浮區(qū))法等制作的硅等塊狀基材切片然后進(jìn)行鏡面拋光了的基板。作為半導(dǎo)體基體例如在使用MCZ基板的情況下，將MCZ基板的η型雜質(zhì)濃度設(shè)為η—漂移層6的雜質(zhì)濃度。對(duì)于η+陰極層5，也可以在通過(guò)背面研磨、蝕刻等對(duì)MCZ基板的背面進(jìn)行磨削而對(duì)MCZ基板進(jìn)行厚度減薄處理之后，通過(guò)離子注入以及退火(熱處理、激光退火等)對(duì)磨削面進(jìn)行活性化。
[0123]圖1的(2)是P+半導(dǎo)體層形成工序(步驟S2)。從η—半導(dǎo)體層2的表面穿通絕緣膜4的上述開口部3而進(jìn)行P型雜質(zhì)的離子注入，通過(guò)熱擴(kuò)散，在η—半導(dǎo)體層2的表面層選擇性地形成作為P+半導(dǎo)體層的P+陽(yáng)極層7。例如使用了硼(B)作為摻雜物的情況下，用于形成P+陽(yáng)極層7的離子注入的劑量例如可以為I X 113Cnf2左右(1.3Χ 112Cnf2?I X 1014cm—2)，加速能量例如可以為10keV左右(30keV?300keV)。另外，擴(kuò)散溫度也可以在1000°C以上的程度(1000°C?1200°C)。由此，p+陽(yáng)極層7的擴(kuò)散深度(厚度)例如設(shè)為3μm(2μm?5μm)左右。p+陽(yáng)極層7的表面濃度設(shè)為例如2 X 116Cnf3左右(I X 116Cnf3?I X 1017cm—3)。
[0124]圖1的(3)是氬離子注入工序(步驟S3)。將絕緣膜4作為掩模從基體正面(P+陽(yáng)極層7的表面)進(jìn)行氬8(元素符號(hào)為Ar)的離子注入8a，在P+陽(yáng)極層7內(nèi)形成缺陷層(氬導(dǎo)入?yún)^(qū))9。具體來(lái)說(shuō)，在缺陷層9，如圖2的(c)那樣，氬原子在氬8的飛程Rp處具有作為最大濃度的峰值，并且在以該飛程Rp為中心偏差A(yù) Rp的寬度內(nèi)，分布有最大濃度的一半左右的濃度的氬原子。氬原子的濃度分布的在缺陷層9的陰極側(cè)的成為Rp+ARp的位置可以比p.陽(yáng)極層7的擴(kuò)散深度Xj淺。氬8的飛程Rp設(shè)定為在P+陽(yáng)極層7的擴(kuò)散深度Xj的1/2以上，且在P+陽(yáng)極層7的擴(kuò)散深度Xj以下的程度的范圍。在將P+陽(yáng)極層7的擴(kuò)散深度Xj設(shè)為Iwii?ΙΟμπι的情況下，若將氬8的離子注入8a的加速能量PAr設(shè)為0.5MeV?30MeV的范圍，則能夠?qū)?的飛程Rp設(shè)定在上述的范圍。例如，在P+陽(yáng)極層7的擴(kuò)散深度Xj在5μπι的情況下，將氬8的離子注入8a的加速能量設(shè)為4MeV?1MeV的程度即可。對(duì)于氬8的飛程Rp或者氬8的離子注入8a的加速能量與P+陽(yáng)極層7的擴(kuò)散深度Xj的關(guān)系如下所述。
[0125]圖1的(4)是鉑膏涂布工序(步驟S4)。在n+陰極層5的表面(n+半導(dǎo)體基板I的背面)5a涂布鉑膏10。鉑膏10是使含有鉑原子11的二氧化硅(S12)源成為膏狀而成。鉑原子11從n+陰極層5的表面5a擴(kuò)散，因此鉑原子11未擴(kuò)散到基體正面?zhèn)鹊慕^緣膜4中。應(yīng)予說(shuō)明，在圖2中以圓形記號(hào)表示鉑原子11，但這只是為了簡(jiǎn)便地表示鉑原子11的存在，并不表示實(shí)際的鉑原子11正好存在于該圓形記號(hào)的位置。實(shí)際的鉑原子11在圖的斜線陰影標(biāo)記的鉑局部存在區(qū)域35中，以包括了預(yù)定的雜質(zhì)濃度和預(yù)定的寬度的深度進(jìn)行分布，并且即使在整個(gè)半導(dǎo)體基體，也以比鉑局部存在區(qū)域35低的雜質(zhì)濃度分布。特別是，如圖2的(b)那樣，在半導(dǎo)體基體的深度方向，鉑原子11在缺陷層9中的氬8的大約飛程Rp的部分顯示最高峰，除了在與背面電極13的邊界變高以外，以幾乎平坦的濃度分布進(jìn)行分布。
[0126]圖1的(5)是鉑擴(kuò)散工序(步驟S5)ο例如以800°C以上的程度的溫度進(jìn)行熱處理，使鉑原子11從基體背面?zhèn)却┩╪+陰極層5、n—漂移層6，直到P+陽(yáng)極層7內(nèi)為止，在半導(dǎo)體基體的整個(gè)深度方向延伸而擴(kuò)散。這時(shí)，在步驟S3的由氬8的離子注入8a所形成的缺陷層9中，鉑原子11以氬原子局部存在的區(qū)域(Rp土 A Rp)為中心而偏析。這是由于通過(guò)氬8的離子注入8a，形成很多空位和/或雙空位的點(diǎn)缺陷，在這些點(diǎn)缺陷中聚集了鉑原子11的原因。由此，鉑原子11進(jìn)入形成了點(diǎn)缺陷的位置，作為結(jié)果，鉑原子11進(jìn)入的位置的點(diǎn)缺陷消失，而氬原子殘留在硅原子的晶格間位置。根據(jù)以上，在缺陷層9聚集鉑原子11，在缺陷層9中的氬原子局部存在的區(qū)域，局部存在鉑原子11。另一方面，如圖2的(a)所示，在由半導(dǎo)體基體的絕緣膜4覆蓋的表面(正面)不進(jìn)行氬8的離子注入8a，因此鉑原子11偏析而局部存在于半導(dǎo)體基體的正面的表面層。
[0127]步驟S5的鉑擴(kuò)散工序的熱處理溫度優(yōu)選例如在800°C以上且1000°C以下。其理由如下。如果鉑擴(kuò)散工序的熱處理溫度例如像上述專利文獻(xiàn)I那樣超過(guò)100tC，鉑原子11的擴(kuò)散速度快，因而無(wú)法在由氬8的離子注入8a而形成的缺陷層9捕獲鉑原子11。當(dāng)在缺陷層9無(wú)法捕獲鉑原子11時(shí)，鉑原子11向整個(gè)η—漂移層擴(kuò)散，鉑原子11的濃度分布變廣，局部化變?nèi)?，因此不?yōu)選。由于在鉑擴(kuò)散工序的熱處理溫度為800°C以下的情況下，鉑原子11不向整個(gè)半導(dǎo)體基體擴(kuò)散。因此鉑擴(kuò)散工序的熱處理溫度進(jìn)一步可以優(yōu)選為900°C左右。
[0128]圖1的(6)是電極形成工序(步驟S6)。以填入絕緣膜4的開口部3的方式形成與P+陽(yáng)極層7接觸的正面電極12，在基體背面形成與n+陰極層5接觸的背面電極13。這樣，完成了使成為壽命控制體的鉑原子11局部存在地導(dǎo)入到P+陽(yáng)極層7內(nèi)的作為p-1-n 二極管10a的半導(dǎo)體裝置100。
[0129]通過(guò)上述工序，如上所述，鉑濃度在缺陷層9中的氬原子局部存在的區(qū)域最高(圖2的(b))。鉑原子11局部存在于由氬8的離子注入8a而產(chǎn)生的缺陷層9的陰極側(cè)的部分，并且向P+陽(yáng)極層7的基體正面?zhèn)鹊谋砻鎸悠龅某潭茸冃　?yīng)予說(shuō)明，在基體正面(η—漂移層6的表面)的與絕緣膜4接觸的部分，由于不進(jìn)行氬8的離子注入8a，所以與現(xiàn)有技術(shù)(圖10、圖12)相同，鉑原子11向半導(dǎo)體基體的正面的表面層偏析。在將形成P+陽(yáng)極層7的區(qū)域作為活性區(qū)域，將包圍活性區(qū)域周圍的外周部作為邊緣終端區(qū)域的情況下，半導(dǎo)體基體的正面的表面層的壽命與在活性區(qū)域相比，在邊緣終端區(qū)域變短。因此，起到在反向恢復(fù)時(shí)，載流子(空穴、電子)向邊緣終端區(qū)域的集中被緩和，反向恢復(fù)耐量提高的效果?；钚詤^(qū)域是指在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)電流流過(guò)(起電流驅(qū)動(dòng)作用)的區(qū)域。邊緣終端區(qū)域是指緩和漂移層的基體正面?zhèn)鹊碾妶?chǎng)，并保持耐壓的區(qū)域。
[0130]接下來(lái)，對(duì)P+陽(yáng)極層7的擴(kuò)散深度Xj、氬8的離子注入8a的飛程Rp、以及鉑原子11的局部存在位置的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。圖13是示出通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置的制造方法而制造的半導(dǎo)體裝置的雜質(zhì)濃度分布的特性圖。圖13的(a)的橫軸是從P+陽(yáng)極層7表面(基體正面)起算到半導(dǎo)體基體的內(nèi)部的深度，縱軸是摻雜濃度以及電子濃度。圖13的(b)的橫軸與圖13的(a)的橫軸相對(duì)應(yīng)，縱軸是氬濃度32以及鉑濃度33?？v軸的坐標(biāo)在圖13的(a)、圖13的(b)中都是常用對(duì)數(shù)。在圖13的(a)中示出了摻雜濃度31(凈摻雜濃度)，和p-1-n 二極管10a在正向?qū)〞r(shí)的電子濃度30。當(dāng)向p-1-n 二極管10a施加正向的電壓時(shí)，空穴從p+陽(yáng)極層7經(jīng)由η—漂移層6，注入至基體背面?zhèn)鹊膎+陰極層5，電子從n+陰極層5經(jīng)由η—漂移層6，注入至P+陽(yáng)極層7。特別地，在正面電極12(陽(yáng)電極)的空穴的注入效率依賴于注入至P+陽(yáng)極層7的電子的擴(kuò)散長(zhǎng)度。在正向電流IF是額定電流密度Jrated(例如300A/cm2等)的1%、10%、100%時(shí)，如圖13的(a)那樣，電子濃度30的濃度分布為在η—漂移層6大致平坦，并在P+陽(yáng)極層7的與η—漂移層6的邊界附近急劇減少而達(dá)到熱平衡濃度no。這時(shí)，如果縮短進(jìn)入P+陽(yáng)極層7的電子的擴(kuò)散長(zhǎng)度，則能夠降低空穴的注入效率，減小反向恢復(fù)電流IRR。
[0131]因此，在P+陽(yáng)極層7中，將從P+陽(yáng)極層7和η—漂移層6之間的pn結(jié)的位置Xpn(與擴(kuò)散深度Xj相同的值)至電子濃度30到達(dá)熱平衡濃度no的位置為止的區(qū)域設(shè)為電子進(jìn)入?yún)^(qū)域34，使鉑原子11局部存在于該電子進(jìn)入?yún)^(qū)域34的范圍內(nèi)。為此，在上述步驟S3的制造工序中，使氬8的離子注入8a的飛程Rp處于電子進(jìn)入?yún)^(qū)域34的內(nèi)部，而使氬8局部存在于電子進(jìn)入?yún)^(qū)域34。由此，在氬8局部存在的區(qū)域中，局部存在有晶格缺陷，特別是局部存在有空晶格(空位、雙空位等)。并且，如果在上述步驟S5的制造工序使鉑原子11擴(kuò)散，則鉑原子11與氬8一起，被捕獲到局部存在的空晶格中而局部存在。也就是說(shuō)，能夠使鉑原子11局部存在于電子進(jìn)入?yún)^(qū)域34。
[0132]電子濃度30根據(jù)通電的電流密度J而變化，因此嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，電子進(jìn)入?yún)^(qū)域34依賴于電流密度J。因此，電子進(jìn)入?yún)^(qū)域34的等價(jià)定義考慮以下兩點(diǎn)。第一點(diǎn)，將電子進(jìn)入?yún)^(qū)域34的深度范圍(厚度)設(shè)為從P+陽(yáng)極層7與η—漂移層6之間的pn結(jié)的位置Xpn起算的在P+陽(yáng)極層7內(nèi)的電子的擴(kuò)散長(zhǎng)度Ln。電子的擴(kuò)散長(zhǎng)度Ln為(DnTnf'Dn是電子的擴(kuò)散系數(shù)，τη是電子的壽命。第二點(diǎn)，從P+陽(yáng)極層7與η—漂移層6之間的pn結(jié)的位置Xpn向基體正面?zhèn)葘?duì)P+陽(yáng)極層7的摻雜濃度(受主濃度)進(jìn)行積分，將從該位置Xpn至從該位置Xpn開始的P+陽(yáng)極層7的積分值成為臨界積分濃度nc(約1.3X 112Cnf2)的位置Xnc為止的范圍設(shè)為電子進(jìn)入?yún)^(qū)域34。在反向偏壓時(shí)，耗盡層從P+陽(yáng)極層7與η—漂移層6之間的pn結(jié)的位置Xpn擴(kuò)展到P+陽(yáng)極層7內(nèi)。在該反向偏壓電壓增加，雪崩擊穿產(chǎn)生時(shí)，對(duì)于硅(Si)，電場(chǎng)強(qiáng)度幾乎為2 X 105V/cm?3 X 105V/cm。因此，P+陽(yáng)極層7的上述積分值大致成為固定的臨界積分濃度nc(約1.3X1012cm—2)。這由半導(dǎo)體的物質(zhì)決定，因此例如如果是碳化硅(SiC)，則是10倍為大約1.3 X 1013cm—2。氮化鎵(GaN)也與SiC相同，是113Cnf2相同數(shù)量級(jí)的值。在p-1-n二極管10a中，若P+陽(yáng)極層7全部耗盡，則導(dǎo)致漏電流突增，所以在發(fā)生雪崩擊穿時(shí)，不能使P+陽(yáng)極層7全部耗盡。因此，設(shè)P+陽(yáng)極層7的積分濃度比臨界積分濃度nc高。也就是說(shuō)，P+陽(yáng)極層7的整個(gè)擴(kuò)散深度，在陰極側(cè)比從P+陽(yáng)極層7與η—漂移層6之間的pn結(jié)的位置Xpn朝向基體正面?zhèn)鹊姆较虻腜+陽(yáng)極層7的積分濃度成為臨界積分濃度nc的位置(以下稱為P+陽(yáng)極層7的臨界積分濃度位置)Xnc更深。換言之，在電流密度J為額定電流密度程度的充分高的情況下，在正向偏壓時(shí)，從陰極側(cè)進(jìn)入P+陽(yáng)極層7的電子從與η—漂移層6之間的pn結(jié)的位置Xpn至少到P+陽(yáng)極層7的臨界積分濃度位置Xnc為止，而進(jìn)入到P+陽(yáng)極層7中。因此，將從該P(yáng)+陽(yáng)極層7與η—漂移層6之間的pn結(jié)的位置Xpn至P+陽(yáng)極層7的臨界積分濃度位置Xnc為止的區(qū)域設(shè)為電子進(jìn)入?yún)^(qū)域34，優(yōu)選使鉑原子11局部存在于該區(qū)域。為此，可以將氬8的離子注入8a的飛程Rp設(shè)在作為電子進(jìn)入?yún)^(qū)域34的從P+陽(yáng)極層7與η—漂移層6之間的pn結(jié)的位置Xpn至P+陽(yáng)極層7的臨界積分濃度位置Xnc之間的區(qū)域。
[0133]接下來(lái)，對(duì)氬8的離子注入8a的加速能量PAr的優(yōu)選的值進(jìn)行說(shuō)明。為了使鉑原子11局部存在于上述的電子進(jìn)入?yún)^(qū)域34，例如，可以確定氬8的離子注入8a的加速能量PAr以使氬8的飛程Rp位于P+陽(yáng)極層7的擴(kuò)散深度Xj附近的P+陽(yáng)極層7內(nèi)。例如，氬8的離子注入8a的加速能量PAr可以設(shè)在0.5MeV?1MeV的范圍。另外，作為氬8的離子注入8a的劑量DAr，優(yōu)選I X 1014cm—2?I X 1016cm—2。其理由如下。如果氬8的離子注入8a的劑量DAr不足I X 1014cm—2，缺陷層9的缺陷量變得過(guò)少。其結(jié)果為，鉑局部存在區(qū)域35的鉑濃度變得過(guò)低，且反向恢復(fù)電流IRR變得過(guò)大。另外，如果氬8的離子注入8a的劑量DAr超過(guò)I X 116Cnf2，鈾局部存在區(qū)域35的鉑濃度變得過(guò)高，且正向壓降VF變得過(guò)高。
[0134]圖14是示出向硅基板進(jìn)行氬的離子注入的特性的特性圖。在圖14中示出在氬8的離子注入8a中，硅基板中的氬8的飛程Rp與飛程Rp的偏差(飛程Rp的不同)ARp的對(duì)離子注入8a的加速能量PAr的依存性。在P+陽(yáng)極層7的擴(kuò)散深度為3.Ομπι并將表面濃度設(shè)為2 X116Cnf3左右的情況下，從P+陽(yáng)極層7與η—漂移層6之間的pn結(jié)的位置Xpn朝向基體正面?zhèn)确较虻腜+陽(yáng)極層7的積分濃度成為臨界積分濃度nc的位置是從該位置Xpn朝向基體正面?zhèn)鹊姆较虻腜+陽(yáng)極層7的積分濃度為大約I X 1016cm—3的位置。這時(shí)的P+陽(yáng)極層7的臨界積分濃度位置Xnc是從p+陽(yáng)極層7與η—漂移層6之間的pn結(jié)的位置Xpn開始約1.5μπι，從半導(dǎo)體基板的正面(P+陽(yáng)極層7與正面電極12的界面)起算約1.5μπι。因此，電子進(jìn)入?yún)^(qū)域34位于從P+陽(yáng)極層7與正面電極12的界面開始1.5μπι至3.Ομπι為止的范圍內(nèi)。這時(shí)，氬8的離子注入8a的加速能量PAr例如在氬8的飛程Rp為1.5μηι的情況下為2MeV，在氬8的飛程Rp為3.Ομπι的情況下為5MeV。因此，氬8的離子注入8a的加速能量Par可優(yōu)選為2MeV?5MeV。
[0135]接下來(lái)，對(duì)使鉑原子11局部存在于電子進(jìn)入?yún)^(qū)域34時(shí)的壽命分布進(jìn)行說(shuō)明。鉑原子11在P+陽(yáng)極層7的缺陷層9聚集(偏析)，以高濃度局部存在于P+陽(yáng)極層7。因此，在P+陽(yáng)極層7內(nèi)的壽命較短。另外，由于鉑原子11被P+陽(yáng)極層7的缺陷層9吸取，因此η—漂移層6的鉑濃度較低。因此，在η—漂移層6內(nèi)的壽命較長(zhǎng)。
[0136]對(duì)以不同的加速能量PAr進(jìn)行氬8的離子注入8a時(shí)的各鉑濃度分布進(jìn)行了驗(yàn)證。圖3是示出實(shí)施例一的p-1-n二極管10a在制造工藝過(guò)程中的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖3的(a)是p-1-n二極管10a的主要部分的截面圖，圖3的(b)是在圖3的(a)的剖切線A-A線處的鉑濃度分布圖。在圖3的(b)以實(shí)線表示在氬8的離子注入8a的劑量DAr為I X 1016cm—2，氬8的離子注入8a的加速能量PAr為0.5MeV、IMeV、1MeV的情況下的鉑濃度分布(以下稱為實(shí)施例一)。另一方面，以虛線表示不進(jìn)行氬8的離子注入的現(xiàn)有技術(shù)(參考圖9?12)的鉑濃度分布(以下稱為現(xiàn)有例)。在實(shí)施例一中，將氬8的飛程Rp設(shè)定為比P+陽(yáng)極層7的擴(kuò)散深度Xj淺。如圖3的(b)所示，在現(xiàn)有例中，P+陽(yáng)極層7的陰極側(cè)端部(擴(kuò)散深度Xj)附近的鉑濃度隨著氬8的離子注入8a的加速能量PAr變高而增大。這表示在P+陽(yáng)極層7的擴(kuò)散深度Xj附近的壽命變短。其結(jié)果為，反向恢復(fù)電流IRR的峰值IRP減少。另一方面，鈾濃度幾乎僅局部存在于P+陽(yáng)極層7內(nèi)，η—漂移層6內(nèi)的鉑原子11向由氬8的離子注入8a所形成的缺陷層9中的氬原子局部存在的區(qū)域偏析。其結(jié)果為，與未進(jìn)行氬8的離子注入8a的現(xiàn)有例的鉑濃度分布相比，η—漂移層6內(nèi)的鉑濃度降低。另外，即使改變氬8的離子注入8a的加速能量PAr，η—漂移層6內(nèi)的鉑濃度也維持在比現(xiàn)有例低的值而不發(fā)生變化。也就是說(shuō)，實(shí)施例一與現(xiàn)有例相比，在η—漂移層6內(nèi)的壽命變長(zhǎng)。因此，在實(shí)施例一中，即使改變氬8的離子注入8a的加速能量PAr，正向壓降VF變化也不大。其結(jié)果為，反向恢復(fù)電流IRR的峰值IRP與正向壓降VF的平衡通過(guò)增大氬8的離子注入8a的加速能量PAr而改善。進(jìn)一步地，在η—漂移層6的鉑濃度變低壽命變長(zhǎng)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)反向恢復(fù)電流波形的軟恢復(fù)。
[0? 37]接下來(lái)，將氬8的離子注入8a的劑量DAr和加速能量PAr作為參數(shù)，對(duì)反向恢復(fù)電流IRR的峰值IRP與正向壓降VF的關(guān)系進(jìn)行了驗(yàn)證。圖4是示出實(shí)施例二的p-1-n 二極管10a的電特性的特性圖。按照上述的實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置的制造工序，制作了P-1-n二極管10a(以下稱為實(shí)施例二)。將氬8的離子注入8a的劑量DAr設(shè)為I X 1014cm—2?I X 1016cm—2的范圍，使氬8的離子注入8a的加速能量PAr在0.5MeV?1MeV的范圍可變。以900°C的擴(kuò)散溫度從n+陰極層5的表面(n+半導(dǎo)體基板I的背面)5a導(dǎo)入鉑原子11。根據(jù)圖4所示的結(jié)果，當(dāng)增大氬8的離子注入8a的劑量DAr時(shí)，反向恢復(fù)電流IRR的峰值IRP變大，正向壓降VF變低。這是因?yàn)楫?dāng)增大氬8的離子注入8a的劑量DAr時(shí)，鉑原子11被形成于P+陽(yáng)極層7的缺陷層9吸取，η—漂移層6的鉑濃度降低。另外，當(dāng)提高氬8的離子注入8a的加速能量PAr時(shí)，反向恢復(fù)電流IRR的峰值IRP向變小的方向移動(dòng)。這是因?yàn)楫?dāng)提高了氬8的離子注入8a的加速能量PAr時(shí)，氬8的飛程Rp加長(zhǎng)，到達(dá)P+陽(yáng)極層7的擴(kuò)散深度Xj附近，P+陽(yáng)極層7的擴(kuò)散深度Xj附近的鉑濃度上升。因此，當(dāng)氬8的離子注入8a的加速能量PAr變高時(shí)，反向恢復(fù)電流IRR的峰值IRP與正向壓降VF之間的平衡得到改善。
[0138]如以上說(shuō)明，按照實(shí)施方式一，在P陽(yáng)極層的內(nèi)部，將與η—漂移層的pn結(jié)附近作為飛程，從基體正面進(jìn)行氬的離子注入之后，通過(guò)使鉑原子從基體背面向P陽(yáng)極層的內(nèi)部擴(kuò)散，從而能夠使成為壽命控制體的鉑原子局部存在于P陽(yáng)極層。由此，能夠防止鉑原子局部存在于P陽(yáng)極層的與正面電極的邊界附近。因此，能夠減小反向恢復(fù)電流，縮短反向恢復(fù)時(shí)間，并使正向壓降降低。
[0139](實(shí)施方式二)
[0140]接下來(lái)，針對(duì)實(shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖5是通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置的制造方法而制造的半導(dǎo)體裝置的主要部分的截面圖。實(shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置的制造方法是將實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置的制造方法應(yīng)用于MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:絕緣棚.型場(chǎng)效應(yīng)晶體管)200的體二極管(寄生二極管)200a的P陽(yáng)極層7a的制造工藝。在圖5中示出步驟S3的氬離子注入工序。另外，在圖5中，以虛線圖示了由后續(xù)的制造工藝所形成的部位(兼作源電極和陽(yáng)電極的正面電極16、兼作漏電極和陰電極的背面電極)。如圖5所示，M0SFET200的體二極管200a由p陽(yáng)極層7a、n—漂移層6a、n+陰極層5b構(gòu)成。
[0141]P陽(yáng)極層7a是MOSFET的P阱區(qū)層(P基區(qū)層)15，n+陰極層5b是MOSFET的n+漏區(qū)層20。首先，準(zhǔn)備在成為η+漏區(qū)層20的n+半導(dǎo)體基板的正面上外延生長(zhǎng)η—漂移層6a而成的半導(dǎo)體基體。也可以準(zhǔn)備在成為η—漂移層6a的塊體切離的基板的整個(gè)背面以擴(kuò)散法形成n+漏區(qū)層20而成的半導(dǎo)體基體。接下來(lái)，通過(guò)通常的方法，在η—漂移層6a的基體正面?zhèn)刃纬蒑OSFET的P阱區(qū)層15、n+源區(qū)層19、柵絕緣膜、多晶硅柵電極17以及層間絕緣膜18。接下來(lái)，形成沿深度方向貫通層間絕緣膜18的接觸孔，使P阱區(qū)層15和n+源區(qū)層19在接觸孔露出。并且，在形成成為源電極的正面電極16之前，以多晶硅柵電極17和層間絕緣膜18為掩模來(lái)進(jìn)行氬8的離子注入8a。氬8的飛程Rp與實(shí)施方式一相同，設(shè)定為比P陽(yáng)極層7a的擴(kuò)散深度Xj淺。也就是說(shuō)，氬8的離子注入8a的條件與實(shí)施方式一的氬離子注入工序(步驟S3)相同。之后，與實(shí)施方式一相同，通過(guò)依次進(jìn)行鉑膏涂布工序(步驟S4)、鉑擴(kuò)散工序(步驟S5)、電極形成工序(步驟S6)，從而完成M0SFET200。
[0142]通過(guò)提高M(jìn)0SFET200的體二極管200a的P陽(yáng)極層7a的鉑濃度，能夠減小體二極管200a的反向恢復(fù)電流IRR，縮短反向恢復(fù)時(shí)間trr，降低正向壓降VF。另外，積蓄在M0SFET200的P阱區(qū)層15(體二極管200a的P陽(yáng)極層7a)的載流子濃度降低。由此，具有抑制由n+源區(qū)層19、P講區(qū)層15、η—漂移層6a構(gòu)成的寄生npn晶體管200b的動(dòng)作的效果。
[0143]如以上說(shuō)明，根據(jù)實(shí)施方式二，在應(yīng)用于MOSFET的情況下，也能夠得到與實(shí)施方式一相同的效果。
[0144](實(shí)施方式三)
[0145]接下來(lái)，針對(duì)實(shí)施方式三的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖6是通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方式三的半導(dǎo)體裝置的制造方法而制造的半導(dǎo)體裝置的主要部分的截面圖。實(shí)施方式三的半導(dǎo)體裝置的制造方法是將實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置的制造方法應(yīng)用于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絕緣柵型雙極晶體管)300的p基區(qū)層21的制造工藝。在圖6示出步驟S3的氬離子注入工序。另外，在圖6以虛線圖示了由后續(xù)的制造工藝所形成的部位(作為發(fā)射電極的正面電極，作為集電極的背面電極)。實(shí)施方式三的半導(dǎo)體裝置的制造方法可以是在實(shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，形成η發(fā)射層24來(lái)取代n+源區(qū)層，形成P集電層25來(lái)取代n+漏區(qū)層。
[0146]在實(shí)施方式三中也可以與實(shí)施方式一相同，將氬8的飛程Rp設(shè)定為比基體正面?zhèn)鹊淖鳛镻半導(dǎo)體層的P基區(qū)層21的擴(kuò)散深度Xj淺。通過(guò)使鉑原子11局部存在于P基區(qū)層21，使積蓄在P基區(qū)層21的過(guò)剩載流子減少，從而能夠抑制向η漂移層22的載流子的注入，實(shí)現(xiàn)關(guān)斷時(shí)間的縮短。另外，由于η漂移層22內(nèi)的鉑濃度變低，因此能夠降低導(dǎo)通電壓(相當(dāng)于二極管的正向壓降)。進(jìn)一步地，通過(guò)提高P基區(qū)層21的鉑濃度，抑制了載流子向η漂移層22的注入，因此能夠抑制寄生ηρηρ晶閘管23的動(dòng)作。寄生ηρηρ晶閘管23由η發(fā)射層24、ρ基區(qū)層21、η漂移層22和P集電層25構(gòu)成。
[0147]如以上說(shuō)明，根據(jù)實(shí)施方式三，在應(yīng)用于IGBT的情況下，也能夠得到與實(shí)施方式一、實(shí)施方式二相同的效果。
[0148](實(shí)施方式四)
[0149]接下來(lái)，對(duì)實(shí)施方式四的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖7是通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方式四的半導(dǎo)體裝置的制造方法而制造的半導(dǎo)體裝置的主要部分的截面圖。實(shí)施方式四的半導(dǎo)體裝置的制造方法是將實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置的制造方法應(yīng)用于反向?qū)ㄐ偷腎GBT(Reverse Conducting-1GBT)的反向?qū)↖GBT400的二極管部400a的p陽(yáng)極層26的制造工藝。P陽(yáng)極層26也是IGBT的P基區(qū)層27。在圖7示出步驟S3的氬離子注入工序。另外，在圖7以虛線圖示了由后續(xù)的制造工藝所形成的部位(兼作發(fā)射電極和陽(yáng)電極的正面電極，兼作集電極和陰電極的背面電極)。實(shí)施方式四的半導(dǎo)體裝置的制造方法是在實(shí)施方式三的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，增加在基體背面?zhèn)刃纬搔切完帢O層的工序即可。例如，η型陰極層是通過(guò)將η型雜質(zhì)以離子方式注入以下部分而使其反轉(zhuǎn)為η型，該部分是與形成在整個(gè)基體背面的P集電層的二極管部400a對(duì)應(yīng)的部分。
[0150]在實(shí)施方式四中也可以與實(shí)施方式一相同，將氬8的飛程Rp設(shè)定為比P陽(yáng)極層26的Xj淺。通過(guò)提高二極管部400a的P陽(yáng)極層26的鉑濃度，與實(shí)施方式一相同，能夠減小二極管部400a的反向恢復(fù)電流IRR，縮短反向恢復(fù)時(shí)間trr，降低正向壓降VF。雖然沒有圖示，但也存在使二極管部400a的P陽(yáng)極層26與IGBT的P基區(qū)層27分離而獨(dú)立形成的情況。在這種情況下，可以僅對(duì)P陽(yáng)極層26進(jìn)行氬8的離子注入8a，或者也可以包括IGBT的P基區(qū)層27而進(jìn)行氬8的離子注入8a。
[0151]如以上說(shuō)明，根據(jù)實(shí)施方式四，在應(yīng)用于反向?qū)↖GBT的情況下，也能夠得到與實(shí)施方式一至三相同的效果。
[0152](實(shí)施方式五)
[0153]接下來(lái)，針對(duì)實(shí)施方式五的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖8是通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方式五的半導(dǎo)體裝置的制造方法而制造的半導(dǎo)體裝置的主要部分的截面圖。實(shí)施方式五的半導(dǎo)體裝置的制造方法是將實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置的制造方法應(yīng)用于構(gòu)成P-1-n 二極管100a(參考圖2)的耐壓結(jié)構(gòu)14的P保護(hù)環(huán)10b的制造工藝。在圖8示出步驟S3的氬離子注入工序。另外，在圖8以虛線圖示了由后續(xù)的制造工藝所形成的部位(作為陽(yáng)電極的正面電極12，作為陰電極的背面電極13)。實(shí)施方式五的半導(dǎo)體裝置的制造方法是在實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在包圍活性區(qū)域的周圍的邊緣終端區(qū)域通過(guò)P型雜質(zhì)的離子注入而形成構(gòu)成耐壓結(jié)構(gòu)14的P保護(hù)環(huán)100b，并通過(guò)氬的離子注入在P保護(hù)環(huán)10b的內(nèi)部形成缺陷層9即可。p保護(hù)環(huán)10b例如是形成多個(gè)圍繞n+陰極層5的周圍的同心圓狀。
[0154]在實(shí)施方式五中也可以與實(shí)施方式一相同，將氬8的飛程Rp設(shè)定為比基體正面?zhèn)鹊淖鳛镻半導(dǎo)體層的P保護(hù)環(huán)10b的擴(kuò)散深度Xjl淺。通常將P保護(hù)環(huán)10b的擴(kuò)散深度Xjl設(shè)定為比P+陽(yáng)極層7的擴(kuò)散深度Xj深。因此，與P保護(hù)環(huán)10b的擴(kuò)散深度Xjl相對(duì)應(yīng)地設(shè)定氬8的飛程。向P保護(hù)環(huán)10b進(jìn)行氬8的離子注入8a的條件為，除了與P保護(hù)環(huán)10b的擴(kuò)散深度Xjl相對(duì)應(yīng)地設(shè)定氬8的飛程以外，與實(shí)施方式一的氬離子注入工序(步驟S3)相同。在P保護(hù)環(huán)10b中形成鉑局部存在區(qū)域35的方法與實(shí)施方式一的鉑膏涂布工序(步驟S4)以及鉑擴(kuò)散工序(步驟S5)相同。
[0155]在此，作為在活性區(qū)域制作的元件，例舉了圖2所示的p-1-n二極管10a的例子，但并不限于此，也能夠應(yīng)用于構(gòu)成實(shí)施方式二至四所記載的各種半導(dǎo)體元件的耐壓結(jié)構(gòu)的保護(hù)環(huán)。通過(guò)在P保護(hù)環(huán)10b進(jìn)行氬8的離子注入8a，并使鉑原子11從n+陰極層5的表面(n+半導(dǎo)體基板I的背面)5a擴(kuò)散，從而能夠使P保護(hù)環(huán)10b下方(P保護(hù)環(huán)10b的陰極側(cè))的η—漂移層6的鉑濃度降低。其結(jié)果為，由P保護(hù)環(huán)10b下方的η—漂移層6內(nèi)的鉑原子11形成的再接合中心的濃度(壽命控制體濃度)降低，能夠使在耐壓結(jié)構(gòu)14的漏電流Iro降低。另外，優(yōu)選在P保護(hù)環(huán)10b的耗盡層不擴(kuò)展的部分進(jìn)行氬8的離子注入8a。另外，也可以在P保護(hù)環(huán)10b上覆蓋掩模而不進(jìn)行氬8的離子注入8a，而通過(guò)鉑膏涂布工序以及鉑擴(kuò)散工序而在P保護(hù)環(huán)10b的基體正面?zhèn)鹊谋砻鎸邮广K原子11擴(kuò)散。
[0156]如以上說(shuō)明，根據(jù)實(shí)施方式五，能夠形成具有與實(shí)施方式一至四相同的鉑濃度分布的耐壓結(jié)構(gòu)。由此，能夠使在耐壓結(jié)構(gòu)的漏電流降低。
[0157](實(shí)施方式六)
[0158]接下來(lái)，針對(duì)實(shí)施方式六的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖15是通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方式六的半導(dǎo)體裝置的制造方法而制造的半導(dǎo)體裝置的主要部分的截面圖。通過(guò)實(shí)施方式六的半導(dǎo)體裝置的制造方法所制造的半導(dǎo)體裝置是MPS(Merged PiN/Schottky:混合PiN/肖特基)二極管(MPS 二極管)700。圖15的(a)是MPS 二極管700的主要部分的截面圖，圖15的(b)是在圖15的(a)的剖切線A-A處的鉑濃度分布圖。通過(guò)實(shí)施方式六的半導(dǎo)體裝置的制造方法而制造的半導(dǎo)體裝置與通過(guò)實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置的制造方法所制造的半導(dǎo)體裝置的區(qū)別點(diǎn)在于，在基體正面?zhèn)冗x擇性地形成P+陽(yáng)極層7，使η—漂移層6露出于表面，并使露出的η—漂移層6與正面電極12進(jìn)行肖特基接觸。
[0159]例如，在將現(xiàn)有例(參考圖10、圖12)應(yīng)用于MPS二極管的情況下，在現(xiàn)有例的鉑濃度分布中，鉑原子向基體正面的最表面偏析，因此，由于向該基體最表面偏析的鉑原子，在肖特基接觸面產(chǎn)生缺陷，有可能成為漏電流產(chǎn)生的原因。與此相對(duì)，在本發(fā)明的實(shí)施方式六的MPS二極管700中，通過(guò)步驟S3的氬離子注入工序，能夠使鉑原子11的最大濃度的深度位置移動(dòng)至比半導(dǎo)體基體正面的最表面還深的氬的飛程附近。由此，使在肖特基接觸面的鉑濃度降至比將現(xiàn)有例應(yīng)用于MPS 二極管的情況低，而能夠抑制鉑原子11局部存在于基體正面的表面層而導(dǎo)致的缺陷，抑制漏電流的產(chǎn)生。因此，能夠改善成品率。
[0160]如以上說(shuō)明，根據(jù)實(shí)施方式六，能夠制作具有與實(shí)施方式一至四相同的鉑濃度分布的MPS 二極管。由此，能夠降低MPS 二極管的漏電流。
[0161]以上內(nèi)容的本發(fā)明在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種改變，在上述的各實(shí)施方式中，例如可以按照各部分的尺寸和/或雜質(zhì)濃度等所要求的規(guī)格等進(jìn)行各種設(shè)定。
[0162]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0163]以上，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法適用于二極管的陽(yáng)極層、MOSFET或IGBT的P基區(qū)層、邊緣終端區(qū)域的保護(hù)環(huán)等在基體正面的表面層具有P半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體裝置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具備: 第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層； 第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層，形成在所述第一半導(dǎo)體層的第一主面的表面層，且雜質(zhì)濃度比所述第一半導(dǎo)體層高； 含有氬的氬導(dǎo)入?yún)^(qū)，從所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的Pn結(jié)朝向所述第一主面?zhèn)刃纬深A(yù)定的深度，所述預(yù)定的深度使所述氬導(dǎo)入?yún)^(qū)的厚度比所述第二半導(dǎo)體層薄， 鉑從所述第一半導(dǎo)體層延伸而擴(kuò)散至所述第二半導(dǎo)體層，且具有在所述氬導(dǎo)入?yún)^(qū)成為最大濃度的鉑濃度分布。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述預(yù)定的深度是從所述Pn結(jié)朝向所述第一主面對(duì)所述第二半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度進(jìn)行積分而得的值成為所述第二半導(dǎo)體層的臨界積分濃度的位置。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 從所述Pn結(jié)朝向所述第一主面?zhèn)戎了鲱A(yù)定的深度為止的長(zhǎng)度為第一導(dǎo)電型載流子在所述第二半導(dǎo)體層中的擴(kuò)散長(zhǎng)度。4.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，包括: 第一工序，在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第一主面的表面層選擇性地形成第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層； 第二工序，從所述第一主面?zhèn)冗M(jìn)行氬的離子注入，從所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的pn結(jié)朝向所述第一主面?zhèn)?，至預(yù)定的深度形成含有氬的氬導(dǎo)入?yún)^(qū)，所述預(yù)定的深度使所述氬導(dǎo)入?yún)^(qū)的厚度比所述第二半導(dǎo)體層薄；以及 第三工序，使鉑從所述第一半導(dǎo)體層的第二主面?zhèn)葦U(kuò)散到所述第二半導(dǎo)體層的內(nèi)部。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述第三工序中，在所述第二主面涂布膏狀的所述鉑，通過(guò)熱處理使所述鉑擴(kuò)散到所述第二半導(dǎo)體層的內(nèi)部，并局部存在于所述氬導(dǎo)入?yún)^(qū)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述第三工序中，所述熱處理的溫度在800 °C以上且1000°C以下。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述第二工序中，所述氬的飛程處于從所述第二半導(dǎo)體層的所述第一主面起算的深度的I /2的深度至所述pn結(jié)的深度為止的范圍。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述第二工序中，通過(guò)所述氬的離子注入的加速能量來(lái)調(diào)整所述氬的飛程。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序中，形成從所述第一主面起算的深度在Iym以上且ΙΟμπι以下的范圍的所述第二半導(dǎo)體層； 在所述第二工序中，將所述氬的離子注入的加速能量設(shè)定在0.5MeV以上且30MeV以下的范圍。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述第二工序中，調(diào)整所述氬的離子注入的加速能量，以使所述氬的飛程位于所述pn結(jié)與從所述pn結(jié)朝向所述第一主面對(duì)所述第二半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度進(jìn)行積分而得的值成為所述第二半導(dǎo)體層的臨界積分濃度的位置之間。11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序中，通過(guò)在所述第一主面上形成具有將與所述第二半導(dǎo)體層的形成區(qū)相對(duì)應(yīng)的部分露出的開口部的掩模部件，并使從所述掩模部件的開口部以離子方式注入的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散，從而形成所述第二半導(dǎo)體層。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序中，以在所述第二工序中以離子方式注入的所述氬無(wú)法貫通的厚度形成所述掩模部件。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序中，形成抗蝕劑膜或絕緣膜以作為所述掩模部件。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序中，將硼作為所述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)進(jìn)行離子注入。15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序中，形成所述第二半導(dǎo)體層來(lái)作為pn結(jié)二極管的陽(yáng)極層、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的體二極管的陽(yáng)極層、絕緣柵型雙極晶體管的基區(qū)層、反向?qū)ń^緣柵型雙極晶體管的二極管部的陽(yáng)極層、或者在包圍活性區(qū)域的周圍的終端區(qū)中構(gòu)成耐壓結(jié)構(gòu)的保護(hù)環(huán)層。
【文檔編號(hào)】H01L21/265GK105874607SQ201580003544
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年7月15日
【發(fā)明人】栗林秀直, 北村祥司, 小野澤勇, 小野澤勇一
【申請(qǐng)人】富士電機(jī)株式會(huì)社