在成为n-漂移层的半导体基板的内部，在背面侧的表面层设置p+集极层，在比背面侧的p+集极层更深的区域设置由多个n+层构成的n+场停止层。在半导体基板的正面形成正面元件构造后，在半导体基板的背面，通过与形成n+场停止层的深度对应的加速电压来进行质子照射(步骤S5)。接着，利用第一退火在与质子照射对应的退火温度下使质子施主化而形成场停止层(步骤S6)。通过利用适于多次质子照射条件的退火条件进行退火，能够使通过各质子照射形成的各结晶缺陷恢复而形成多个高载流子浓度的区域。另外，能够改善漏电流增加等的电特性不良。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】在成为n-漂移层的半导体基板的内部，在背面侧的表面层设置p+集极层，在比背面侧的p+集极层更深的区域设置由多个n+层构成的n+场停止层。在半导体基板的正面形成正面元件构造后，在半导体基板的背面，通过与形成n+场停止层的深度对应的加速电压来进行质子照射(步骤S5)。接着，利用第一退火在与质子照射对应的退火温度下使质子施主化而形成场停止层(步骤S6)。通过利用适于多次质子照射条件的退火条件进行退火，能够使通过各质子照射形成的各结晶缺陷恢复而形成多个高载流子浓度的区域。另外，能够改善漏电流增加等的电特性不良。【专利说明】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
作为电力用半导体装置，众所周知的是具有各种击穿电压等级，例如400V、600V、 1200V、1700V、3300V 或其以上的击穿电压的 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor: 绝缘栅双极型晶体管）和/或二极管（Diode)等。这些电力用半导体装置被应用于转换器 和/或逆变器等的电力变换装置中。 作为该电力用，众所周知的是以下方法。首先，在半导体基 板的正面形成正面元件构造。接着，通过磨削等去除半导体基板的背面，使半导体基板薄板 化。接着，将杂质离子注入到半导体基板的磨削后的背面。通过热处理，使注入到半导体基 板的背面的杂质活性化而形成背面元件构造。另外，在这样的方法中，提出了各种将质子照 射到半导体基板，利用通过热处理使质子活性化（施主化）的现象而在半导体基板的内部 形成高浓度的n+层的方法。 作为这样的，公开有通过将质子照射到半导体基板，在质 子的照射位置使电子/空穴迁移率降低的技术（例如，参照下述专利文献1)。另外，公开了 向半导体基板照射质子后的热处理条件（例如，参照下述专利文献2)。通过照射后在预定 温度下进行退火，质子使结晶缺陷层恢复，载流子浓度恢复。并且，公开了以下方法，即，通 过多次的质子照射，形成由氢施主构成的多个n+层，从基板背面起算的最深的n+层的相对 于基板背面的深度为15 μ m (例如，参照下述专利文献3)。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :美国专利申请公开第2005/0116249号说明书 专利文献2 :美国专利申请公开第2006/0286753号说明书 专利文献3 :美国专利申请公开第2006/0081923号说明书
技术实现思路
技术问题 然而，在上述专利文献1中记载的技术中，虽然能够通过由质子照射引入的残留 缺陷即无序体使电子/空穴迁移率降低，但由于在半导体基板背面附近存在结晶缺陷层， 因此产生漏电流增加等的电特性不良。 并且，在上述专利文献2中的记载的技术中，虽然记载有通过预定的热处理条件 使质子照射时生成的结晶缺陷恢复这一点，但是质子照射具有两个照射条件，即不同的剂 量和不同的加速电压。而即使应用了该专利文献2的技术，也无法进行使质子照射的两个 照射条件均为最佳的退火。即，退火处理的温度低的情况下和/或时间短等的条件下残留 结晶缺陷层（无序），反之如果以过度的温度和/或时间进行退火处理，则发生质子载流子 浓度降低。 另外，在质子照射（注入）的平均射程（照射的离子以最高浓度而存在的位置相 对于照射面的距离）超过如上述专利文献3中记载技术的15 μ m的情况下，可知照射面（背 面）附近及质子的通过区域中的无序减少不充分。图15是示出现有的质子照射的平均射 程与载流子浓度之间的关系特性图。在图15中，关于质子照射的平均射程Rp为15μπι左 右以及比其更深的情况，按照各个平均射程示出在同一温度下进行了退火处理时的载流子 浓度分布。图15 (a)中示出质子照射的平均射程Rp为50 μ m的情况，图15 (b)中示出质子 照射的平均射程为20 μ m的情况，图15 (c)中示出质子照射的平均射程为15 μ m的情况。 在图15(c)的质子照射的平均射程Rp = 15 μ m的情况下，照射面附近（深度为 〇μηι?5μηι)及质子的通过区域的载流子浓度变为比娃基板的浓度lX1014(/cm3)高，无序 充分减少。另一方面，在图15(b)的质子照射的平均射程Rp = 20 μ m及图15(a)的质子照 射的平均射程Rp = 50 μ m的情况下，可知照射面附近及质子的通过区域的载流子浓度大大 降低，无序未减少。在如此地无序残留的情况下，元件的漏电流和/或导通损耗会变高。另 夕卜，在质子照射的平均射程Rp超过15 μ m的情况下，因无序的残留而引起的载流子迁移率 的降低变得明显。 特别是，在改变半导体基板的深度进行多次质子照射，而在半导体基板的内部的 不同深度位置形成多个高浓度的n+层的情况下，虽然质子照射的条件不同，但是如果对此 仅在一个条件下统一进行退火处理，则会发生上述问题。 另外，在进行多次质子照射后统一进行退火处理的情况下，通过将多次中最适合 那一次的n+层的温度设为退火温度，会发生以下问题。关于该问题，例如，以以下情况为例 进行说明，即，通过三次质子照射，将用于形成相对于照射面最深n+层的质子照射设为第一 次，按照朝向照射面变浅的顺序进行第二次、第三次的质子照射。 因第一次的质子照射产生的n+层与因第二、三次的质子照射产生的n+层相比，在 相对于照射面最深的位置形成。因此，将第一次的质子照射的质子的加速能量设定为第一 至第三次的质子照射中最高。因此，使从照射面至质子的平均射程Rp为止的质子通过区域 受到的半导体基板的结晶性的损害成为三次质子照射中最高。于是，为了降低第一次质子 照射的损害，有将退火温度设定为高的方法，但在这种情况下，作为减轻损害的代价，因质 子照射产生的n+层的载流子浓度会降低。 另外，除了上述问题以外还有例如，在为了使因相对于照射面最近（浅）的第三次 质子照射产生的n+层的载流子浓度升高而降低退火温度的情况下，未充分降低通过从基板 背面起算的最深的第一次质子照射而使基板受到的损害。因此，在第一次质子照射的质子 的通过区域中有无体残留多、容易发生元件的电特性不良的问题。 如上，对于多个n+层的形成所需要的退火温度很多情况下是不同的。因此，在多次 的质子照射后统一进行退火处理的情况下，难以充分地同时实现维持因质子照射产生的n+ 层的高的载流子浓度，以及减少质子的通过区域的无序。 本专利技术的目的在于，为了消除由上述现有技术而导致的问题，提供一种半导体装 置的制造方法，该通过使用适合于多次的质子照射的条件的退火条 件而进行退火，从而使通过各质子照射形成的各结晶缺陷恢复而能够形成多个高载流子浓 度区域。另外，目的在于提供一种能够改善漏电流增加等的电特性不良的半导体装置的制 造方法。 技术方案 为了解决上述课题，达到本专利技术的目的，本专利技术的具有以 下特征。首先，进行从第一导电型的半导体基板的背面照射质子的照射工序。接着，进行退 火工序，即：使照射到所述半导体基板的背面的质子活性化，形成杂质浓度比所述半导体基 板高的第一导电型的第一半导体层。而且，通过根据所述照射工序的照射条件，将所述照射 工序和所述退火工序设为一组而进行多次，从而在所述半导本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：照射工序，从第一导电型的半导体基板的背面照射质子；以及退火工序，使照射到所述半导体基板的背面的质子活性化，形成杂质浓度比所述半导体基板高的第一导电型的第一半导体层，通过根据所述照射工序的照射条件，将所述照射工序和所述退火工序设为一组而进行多次，从而在所述半导体基板的深度方向上形成多个所述第一半导体层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：宫崎正行，吉村尚，泷下博，栗林秀直，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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