半导体装置及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体装置，具备：半导体基板，其掺杂有杂质；正面侧电极，其设置于半导体基板的正面侧；以及背面侧电极，其设置于半导体基板的背面侧，半导体基板具有：峰区域，其配置于半导体基板的背面侧，且杂质浓度具有1个以上的峰；高浓度区，其配置位置与峰区域相比更靠近正面侧，且杂质浓度比1个以上的峰平缓；以及低浓度区，其配置位置与高浓度区相比更靠近正面侧，且杂质浓度比高浓度区的杂质浓度低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置及半导体装置的制造方法
本专利技术涉及半导体装置及半导体装置的制造方法。
技术介绍
以往，已知在沿着半导体基板的厚度方向流通电流的垂直型的半导体装置中，在半导体基板的背面侧设置场终止层的构成(例如，参照专利文献1和2)。专利文献1：日本特开2009-99705号公报专利文献2：国际公开第2013/100155号小册子
技术实现思路
技术问题在场终止层浅的情况下，难以充分抑制IGBT等的关断振动和反向恢复振动。技术方案在本专利技术的第1方式中，提供一种半导体装置。半导体装置可以具备掺杂有杂质的半导体基板。半导体装置可以具备设置于半导体基板的正面侧的正面侧电极。半导体装置可以具备设置于半导体基板的背面侧的背面侧电极。半导体基板可以具有配置于半导体基板的背面侧，且杂质浓度具有1个以上的峰的峰区域。半导体基板可以具有高浓度区，所述高浓度区的配置位置与峰区域相比更靠近正面侧，且杂质浓度的分布比1个以上的峰的杂质浓度的分布平缓。半导体基板可以具有低浓度区，所述低浓度区的配置位置与高浓度区相比更靠近正面侧，且杂质浓度比高浓度区的杂质浓度低。半导体基板可以具有漂移区，低浓度区可以包含在漂移区。高浓度区的在深度方向上的长度可以比峰区域的在深度方向上的长度长。高浓度区中的载流子寿命可以比低浓度区中的载流子寿命长。高浓度区的在深度方向上的长度可以为5μm以上。高浓度区中的杂质浓度的最大值可以为低浓度区中的杂质浓度的1.2倍以上。1个以上的峰中的最靠近正面侧的峰的杂质浓度可以大于5×1014/cm3。高浓度区可以具有增加部，所述增加部的杂质浓度从背面侧向正面侧增加。高浓度区可以具有减少部，所述减少部的配置位置与增加部相比更靠近正面侧，且杂质浓度从背面侧向正面侧减少。减少部中的杂质浓度的减少率的绝对值可以大于增加部中的杂质浓度的增加率的绝对值。半导体基板可以为MCZ基板。半导体基板中的平均氧浓度可以为1.0×1016/cm3以上且1.0×1018/cm3以下。半导体基板还可以具备缺陷区，所述缺陷区以从半导体基板的正面沿着深度方向延伸的方式形成。缺陷区的一部分与高浓度区的一部分在深度方向上可以形成于相同的位置。缺陷区的前端可以延伸到与在峰区域中最靠近半导体基板的正面侧设置的峰相比更靠近半导体基板的背面侧的位置。缺陷区的前端与峰区域中的任一峰在深度方向上可以形成于相同的位置。半导体基板还可以具备缺陷区，所述缺陷区以从半导体基板的背面沿着深度方向延伸的方式形成。缺陷区可以延伸到与高浓度区相比更靠近半导体基板的正面侧的位置。半导体基板可以具有形成晶体管的晶体管区和形成二极管的二极管区。在二极管区可以形成有高浓度区。在晶体管区也可以形成有高浓度区。在晶体管区可以不形成高浓度区。在本专利技术的第2方式中，提供一种半导体装置的制造方法。制造方法可以包括从半导体基板的背面侧掺杂质子的阶段。制造方法可以包括形成沿着半导体基板的深度方向延伸的缺陷区的阶段。制造方法可以包括在掺杂质子的阶段之后且在形成缺陷区的阶段之后对半导体基板进行退火的阶段。在形成缺陷区的阶段中，可以对半导体基板照射20kGy以上且1500kGy以下的电子束。在形成缺陷区的阶段中，可以照射1200kGy以下的电子束。在形成缺陷区的阶段中，通过从半导体基板的正面或背面，在半导体基板的预定的深度注入缺陷产生物质，从而可以形成从半导体基板的正面或背面延伸到缺陷产生物质的注入位置的缺陷区。半导体基板可以具有形成晶体管的晶体管区和形成二极管的二极管区。在形成缺陷区的阶段中，可以掩盖晶体管区的至少一部分并注入缺陷产生物质。质子的掺杂量可以为1.0×1014/cm2以上。应予说明，上述的
技术实现思路
未列举本专利技术的所有特征。另外，这些特征群的子组合也另外能够成为专利技术。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施方式的半导体装置100的概要的截面图。图2A是表示FS区20和漂移区14的一部分中的杂质浓度和载流子寿命的分布例的图。图2B是说明半导体装置100中的载流子寿命的测定方法的图。图3是表示杂质浓度的另一分布例的图。图4是表示杂质浓度的另一分布例的图。图5是表示进行电子束照射的情况下与不进行电子束照射的情况下的杂质浓度分布的比较例的图。图6是表示使电子束照射的条件变化时的杂质浓度的分布例的图。图7是表示半导体装置100的制造方法的一个例子的图。图8是表示对半导体基板以比最深的质子更深的方式注入氦离子的例子的图。图9是表示从半导体基板10的正面侧进行氦的注入而形成缺陷区46的例子的图。图10A是表示本专利技术的第二实施方式的半导体装置200的概要的截面图。图10B是表示半导体装置200的另一例的图。图10C是表示半导体装置200的另一例的图。图10D是表示半导体装置200的另一例的图。图10E是表示半导体装置200的另一例的图。图10F是表示半导体装置200的另一例的图。图11是表示对MCZ基板照射了电子束的情况与对FZ基板照射了电子束的情况下的杂质浓度分布的一个例子的图。符号说明10：半导体基板12：正面侧区14：漂移区20：FS区21、23、110、112：分布30：峰区域32：高浓度区34：低浓度区40：峰42：增加部44：减少部46：缺陷区50：晶体管区52：集电区54：栅极沟槽56：发射极沟槽58：发射区62：蓄积区64：阴极区68：绝缘膜70：二极管区72：注入位置74：掩模100：半导体装置102：正面侧电极104：背面侧电极200：半导体装置具体实施方式以下，通过专利技术的实施方式说明本专利技术，但以下的实施方式不限定权利要求的专利技术。另外，实施方式中说明的特征的所有组合并不限定为专利技术的解决方案所必须的。图1是表示本专利技术的第一实施方式的半导体装置100的概要的截面图。半导体装置100是在半导体基板10的正面和背面形成有电极、在半导体基板10的厚度方向流通电流的垂直型的半导体装置。在图1中，作为半导体装置100的一个例子，示出了续流二极管(FWD)，但半导体装置100也可以是IGBT等具有FS区20的其他半导体装置。半导体装置100具备半导体基板10、正面侧电极102和背面侧电极104。半导体基板10由硅或化合物半导体等半导体材料形成。在半导体基板10掺杂有预定浓度的杂质。本例的半导体基板10具有N-型的导电型。半导体基板10具有正面侧区12、漂移区14和场终止区(FS区20)。漂移区14具有与半导体基板10相同的导电型。在本例中，漂移区14为N-型。正面侧区12形成于半导体基板10的正面侧，掺杂有导电型与漂移区14不同的杂质。在本例中，正面侧区12为P型。在半导体装置100为FWD的情况下，正面侧区12作为阳极区发挥功能。FS区20形成于半导体基板10的背面侧。FS区20具有与漂移区14相同的导电型，且以比漂移区14高的浓度掺杂有杂质。在本例中，FS区20为N+型。在FS区20与背面侧电极104之间可以形成有背面侧区。在半导体装置100为FWD的情况下，背面侧区作为阴极区发挥功能。通过设置高浓度的FS区20，从而能够防止从正面侧区12与漂移区14的界面延伸的耗尽层到达半导体基板10的背面侧区。正面侧电极102设置于半导体基板10的正面侧。本例的正面侧电极102具有平面形状，但另一例中的正面侧电极10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，具备：半导体基板，其掺杂有杂质；正面侧电极，其设置于所述半导体基板的正面侧；以及背面侧电极，其设置于所述半导体基板的背面侧；所述半导体基板具有：峰区域，其配置于所述半导体基板的背面侧，且杂质浓度具有1个以上的峰；高浓度区，其配置位置与所述峰区域相比更靠近正面侧，且杂质浓度的分布比所述1个以上的峰的杂质浓度的分布平缓；以及低浓度区，其配置位置与所述高浓度区相比更靠近正面侧，且杂质浓度比所述高浓度区的杂质浓度低。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.17 JP 2015-1217511.一种半导体装置，其特征在于，具备：半导体基板，其掺杂有杂质；正面侧电极，其设置于所述半导体基板的正面侧；以及背面侧电极，其设置于所述半导体基板的背面侧；所述半导体基板具有：峰区域，其配置于所述半导体基板的背面侧，且杂质浓度具有1个以上的峰；高浓度区，其配置位置与所述峰区域相比更靠近正面侧，且杂质浓度的分布比所述1个以上的峰的杂质浓度的分布平缓；以及低浓度区，其配置位置与所述高浓度区相比更靠近正面侧，且杂质浓度比所述高浓度区的杂质浓度低。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体基板具有漂移区，所述低浓度区包含在所述漂移区。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述高浓度区的在深度方向上的长度比所述峰区域的在深度方向上的长度长。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述高浓度区中的载流子寿命比所述低浓度区中的载流子寿命长。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述高浓度区的在深度方向上的长度为5μm以上。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述高浓度区中的所述杂质浓度的最大值为所述低浓度区中的所述杂质浓度的1.2倍以上。7.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述1个以上的峰中的最靠近正面侧的峰的杂质浓度大于5×1014/cm3。8.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述高浓度区具有：增加部，在该增加部中，所述杂质浓度从背面侧向正面侧增加；以及减少部，其配置位置与所述增加部相比更靠近正面侧，并且在所述减少部中，所述杂质浓度从背面侧向正面侧减少。9.根据权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，所述减少部中的所述杂质浓度的减少率的绝对值大于所述增加部中的所述杂质浓度的增加率的绝对值。10.根据权利要求1～9中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体基板为MCZ基板。11.根据权利要求1～9中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体基板中的平均氧浓度为1.0×1016/cm3以上且1.0×1018/cm3以下。12.根据权利要求1～9中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体基板还具备缺陷区，所述缺陷区以从所述半导体基板的正面沿着深度方向延伸的方式形成。13.根据权利要求12所述的半导体装置，其特征在于，所述缺陷区...

【专利技术属性】
技术研发人员：田村隆博，小野泽勇一，吉村尚，泷下博，山野彰生，
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