半导体晶片的正向电压偏差减少方法技术

本发明专利技术提供一种正向电压的偏差减少方法，其为减少如下的半导体晶片的正向电压Vf的偏差的方法，所述半导体晶片为N型的半导体晶片，并且在俯视观察半导体晶片时N层中所含有的杂质的密度存在偏差。本说明书所公开的正向电压偏差减少方法为，向N型的半导体晶片照射带电粒子，从而在N层中生成缺陷以减少正向电压的偏差的方法。其中一个方式为，以在俯视观察半导体晶片时根据N层的杂质的密度而使深度方向上的到达位置或照射密度不同的方式，照射带电粒子。例如，以向半导体晶片的中央区域照射的带电粒子的晶片深度方向上的到达位置，与向半导体晶片的边缘区域照射的带电粒子的到达位置相比，较靠近于P型半导体层的方式，照射带电粒子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种正向电压的偏差减少方法，其为减少如下的半导体晶片的正向电压Vf的偏差的方法，所述半导体晶片为N型的半导体晶片，并且在俯视观察半导体晶片时N层中所含有的杂质的密度存在偏差。本说明书所公开的正向电压偏差减少方法为，向N型的半导体晶片照射带电粒子，从而在N层中生成缺陷以减少正向电压的偏差的方法。其中一个方式为，以在俯视观察半导体晶片时根据N层的杂质的密度而使深度方向上的到达位置或照射密度不同的方式，照射带电粒子。例如，以向半导体晶片的中央区域照射的带电粒子的晶片深度方向上的到达位置，与向半导体晶片的边缘区域照射的带电粒子的到达位置相比，较靠近于P型半导体层的方式，照射带电粒子。【专利说明】
本专利技术涉及一种减少俯视观察半导体晶片时的正向电压的偏差的方法。在本说明 书中，为了简化说明，有时将"半导体晶片"简称为"晶片"。此外，有时将"P型半导体层"简 称为"P层"，且将"N型半导体层"简称为"N层"。
技术介绍
已知一种用于缩短二极管的反向恢复时间的寿命控制等方法。该方法为，向层叠 有P层和N层的晶片照射带电粒子，从而有意地在N层中生成结晶缺陷的技术。载流子被 结晶缺陷捕获从而其寿命终结。带电粒子为离子或电子。作为离子的种类，典型地选定氦 离子或质子。 对结晶缺陷进行概括说明。向晶片被照射的带电粒子将结晶结构中的硅原子弹 出。于是，在结晶结构中形成缺少硅原子的空孔。该空孔被称为点缺陷。点缺陷本身并不 稳定，要与其他的要素相结合才会稳定化。稳定的缺陷的形式之一为，多个点缺陷相结合而 形成的缺陷，被称为多孔缺陷。稳定的缺陷的另一个形式为，晶片中所含有的杂质与点缺陷 相结合而形成的缺陷，被称为复合缺陷。即，点缺陷与杂质相结合而形成复合缺陷。在此， "杂质"并不是决定半导体的导电型的杂质，而是无助于导电型的物质。在本说明书中，为便 于说明，将上述无助于导电型而有助于点缺陷的稳定化的杂质，称为缺陷稳定化杂质，从而 与决定导电型的杂质相区别。另外，决定导电型的典型的杂质为硼和磷，典型的缺陷稳定化 杂质为氧和碳。 另一方面，已知如下情况，即，寿命与缺陷位置在晶片方向上的深度有关（日本特 开2007 - 251003号公报、日本特开2009 - 239269号公报)。晶片的深度方向上的缺陷的 位置能够通过提供给所照射的带电粒子的能量而进行调节。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题 然而，一直以来，在制造二极管时经常使用有扩散晶片。另一方面，伴随着这些年 电动汽车的普及，推进了逆变器的改良，且研究了将IGBT等晶体管元件和二极管形成于一 个芯片上的半导体装置的开发。这是由于，在逆变器中较多地使用有晶体管与二极管的反 向并联电路。在一个芯片上形成了 IGBT和二极管的反向并联电路的装置被称为反向导通 型 IGBT (RCIGBT:Reverse Conducted Insulated Gate Bipolar Transistor)。 作为用于形成IGBT等晶体管和二极管的晶片，最好使用适合于制作IGBT的晶片。 在制作IGBT时，应用通过FZ法（Floating Zone法）或MCZ法（Magnetic CZ法）而被制作 出的晶片。S卩，适合于形成二极管的晶片与适合于形成IGBT的晶片有所不同。 本申请的专利技术人为了即使在RCIGBT中也改善二极管的寿命特性，从而向原本使 用于IGBT的晶片均匀地照射了带电粒子。于是，发现了如下情况，S卩，晶片的正向电压Vf 产生依赖于俯视观察晶片时的位置的偏差。具体而言，俯视观察晶片时的中央区域处的正 向电压Vf高于边缘区域处的正向电压Vf。另外，正向电压Vf是指，在向二极管施加逐渐增 大的正向的电压时，电流急剧增大的临界电压。在现有的被使用于二极管的晶片(扩散晶片 等）中，未发现正向电压Vf的面内偏差（即使发现也极小)。但是，当向被使用于IGBT的晶 片照射带电粒子时，将产生依赖于面内的位置的正向电压Vf的偏差。由于能够由一个晶片 来制造多个半导体装置，因此正向电压Vf的偏差不为优选。本说明书公开了减少层叠有P 层和N层的晶片的正向电压Vf的偏差的方法。 当追查尽管以相同的方式照射带电粒子，但半导体晶片仍具有正向电压Vf的偏 差的原因时，得到了以下的见解。在被使用于二极管的晶片(扩散晶片，通过CZ法而形成的 晶片）和被使用于IGBT的晶片（通过FZ法或MCZ法而形成的晶片）中，缺陷稳定化杂质的 含有密度(浓度）存在较大差异。在经常被使用于二极管的晶片中，缺陷稳定化杂质的含有 密度大概大于4. OxE + 17 。另一方面，在经常被使用于IGBT的晶片中，缺陷稳 定化杂质的含有密度大概小于4.0xE + 17。推测为，该差异的原因在于晶片的 制造方法。之后，将缺陷稳定化杂质的含有密度大概大于4. OxE+17 的晶片 称为杂质高密度晶片，将小于4. OxE + 17 的晶片称为杂质低密度晶片。 并且，根据专利技术人的研究，在照射带电粒子而生成缺陷的情况下，在杂质高密度晶 片中，点缺陷的密度（即，此密度与所照射的带电粒子的密度等效）为决定复合缺陷的密度 的支配性原因，另一方面，明确了在杂质低密度晶片的情况下，缺陷稳定化杂质的密度为决 定复合缺陷的密度的支配性原因。而且，在杂质低密度晶片中，缺陷稳定化杂质的密度在面 内存在偏差，因此，即使均匀地照射带电粒子，因缺陷稳定化杂质的含有密度的偏差，从而 在复合缺陷的密度中产生偏差，其结果推测为，在正向电压Vf中产生偏差。 另外，在杂质高密度晶片的情况下，假设即使缺陷稳定化杂质的分布存在偏差，偏 差的分布也不会对所生成的复合缺陷的密度造成较大的影响。认为其原因在于，当缺陷稳 定化杂质的密度整体上较高时，即使存在偏差，也存在有足够的、用于与通过带电粒子的照 射而产生的几乎全部的点缺陷相互作用从而生成复合缺陷的缺陷稳定化杂质。因此，在经 常被使用于二极管的晶片中，缺陷稳定化杂质的晶片面内的偏差的影响并不显著，只要向 晶片表面均匀地照射带电粒子，便能够在晶片的整个面上获得大致均匀的正向电压Vf。 但是，在IGBT用的杂质低密度晶片的情况下，即使均匀地照射带电粒子，缺陷稳 定化杂质的面内的偏差也会造成显著的影响，从而导致正向电压Vf在面内产生偏差。如上 所述，在通过FZ法或MCZ法而被制成的晶片中，在晶片的面内，中央区域与周边区域相比， 缺陷稳定化杂质的密度较高，因此，中央区域的正向电压Vf高于边缘区域的正向电压Vf。 根据上述的见解，本说明书提供一种减少晶片面内的正向电压Vf的偏差的方法。 在该方法中，在向晶片的N层射入带电粒子从而形成结晶缺陷（点缺陷）时，以向晶片的中 央区域照射的带电粒子的照射密度低于向边缘区域照射的带电粒子的照射密度的方式，照 射带电粒子。反过来说，以向边缘区域照射的带电粒子的照射密度高于向中央区域照射的 带电粒子的照射密度的方式，照射带电粒子。即，在缺陷稳定化杂质的密度较低的边缘区域 中，提高所照射的带电粒子的密度，从而生成较多的复合缺陷。通过此种方式，在中央区域 中所生成的复合缺陷的密度与边缘区域中的复合缺陷的密度相平衡，从而正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正向电压的偏差减少方法，其为减少如下的半导体晶片的正向电压的偏差的方法，所述半导体晶片为含有与点缺陷相结合的杂质的N型的半导体晶片，并且在俯视观察半导体晶片时该杂质的密度存在偏差，所述正向电压的偏差减少方法的特征在于，以向在俯视观察半导体晶片时以第一密度含有杂质的第一区域照射的带电粒子的照射密度，低于向以低于第一密度的第二密度含有杂质的第二区域照射的带电粒子的照射密度的方式，照射带电粒子，从而使点缺陷与杂质相结合而形成的复合缺陷的偏差与照射前相比减小。

【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：岩崎真也，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP