半导体装置和制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供半导体装置和制造方法，在深度方向上较长地形成高浓度区。半导体装置设置有IGBT，并具备：半导体基板，其具有上表面和下表面，且整体地分布有体施主；氢峰，其氢化学浓度示出极大值，并包含在深度方向上距半导体基板的下表面25μm以上而配置的顶点、氢化学浓度从顶点朝向上表面减小的上侧拖尾、以及氢化学浓度从顶点朝向下表面且比上侧拖尾平缓地减小的下侧拖尾；以及第一高浓度区，其施主浓度高于体施主浓度且包含从氢峰的顶点朝向上表面延伸4μm以上的区域。面延伸4μm以上的区域。面延伸4μm以上的区域。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置和制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体装置及制造方法。

技术介绍

[0002]以往，已知有向半导体基板注入质子而形成缓冲区的技术(例如，参照专利文献1)。
[0003]专利文献1：日本特开2014
‑
138173号公报

技术实现思路

[0004]技术问题
[0005]有时想要在深度方向上较长地形成缓冲区那样的高浓度区域。
[0006]技术方案
[0007]为了解决上述问题，在本专利技术的第一方式中，提供一种设置有IGBT的半导体装置。半导体装置可以具备半导体基板，该半导体基板具有上表面和下表面，并且整体地分布有体施主。半导体装置可以具备氢峰。氢峰可以具有氢化学浓度示出极大值且在深度方向上距半导体基板的下表面25μm以上而配置的顶点。氢峰可以具有氢化学浓度从顶点朝向上表面减小的上侧拖尾。氢峰可以具有氢化学浓度从顶点朝向下表面比上侧拖尾更平缓地减小的下侧拖尾。半导体装置可以具备施主浓度高于体施主浓度并包括从氢峰的顶点朝向上表面延伸4μm以上的区域的第一高浓度区。
[0008]半导体装置可以具备设置于半导体基板的上表面的沟槽部。在从沟槽部的下端到氢峰为止的区域中，载流子寿命可以平坦、单调地增加、或者单调地减小。
[0009]沟槽部的下端可以距下表面第一距离而配置。氢峰与下表面之间的第二距离可以为第一距离的0.3倍以上且0.8倍以下。
[0010]半导体装置可以具备施主浓度峰，该施主浓度峰设置于与氢峰相同的深度位置，且深度方向上的施主浓度分布示出峰。半导体装置可以具备上侧平坦部，该上侧平坦部配置于比施主浓度峰靠近半导体基板的上表面侧的位置，且深度方向上的施主浓度分布平坦。半导体装置可以具备下侧平坦部，该下侧平坦部配置于比施主浓度峰靠近半导体基板的下表面侧的位置，且深度方向上的施主浓度分布平坦。上侧平坦部的施主浓度可以为下侧平坦部的施主浓度的0.5倍以上且2倍以下。
[0011]氢峰可以配置于半导体基板的上表面侧。
[0012]半导体基板可以具有设置有IGBT的晶体管部和设置有二极管的二极管部。二极管部可以具有寿命调整部，该寿命调整部配置于比氢峰靠近上表面侧的位置，且深度方向上的载流子寿命分布示出极小值。晶体管部可以在与二极管部的寿命调整部相同的深度位置处具有寿命非调整部，该寿命非调整部的载流子寿命分布不示出极小值。在与寿命非调整部在深度方向上重叠的区域可以设置有氢峰和第一高浓度区。
[0013]寿命调整部可以具有深度方向上的氦化学浓度分布示出峰的氦峰。寿命非调整部
的氦化学浓度分布在与氦峰相同的深度位置处可以是平坦。
[0014]二极管部可以具有氢峰。二极管部可以具有第二高浓度区，该第二高浓度区的施主浓度高于体施主浓度，且该第二高浓度区包括从氢峰朝向上表面延伸的区域。第二高浓度区朝向上表面延伸的长度可以长于第一高浓度区朝向上表面延伸的长度。
[0015]在本专利技术的第二方式中，提供一种半导体装置的制造方法，该半导体装置设置有IGBT并具备半导体基板，该半导体基板具有上表面和下表面且整体地分布有体施主。制造方法可以包括氢注入步骤，在该步骤中以大于1.4MeV的加速能量从下表面向半导体基板注入氢离子，从而形成氢化学浓度示出极大值的氢峰。制造方法可以包括退火步骤，在该步骤中对半导体基板进行退火而形成第一高浓度区，该第一高浓度区的施主浓度高于体施主浓度且包含从氢峰的顶点朝向上表面延伸4μm以上的区域。
[0016]氢注入步骤中的氢离子的剂量可以为1
×
10
12
/cm2以上。
[0017]应予说明，上述
技术实现思路
并未列举本专利技术的全部必要特征。另外，这些特征组的子组合也能够成为专利技术。
附图说明
[0018]图1是示出半导体装置100的一例的截面图。
[0019]图2示出图1的a
‑
a线所示的位置处的氢化学浓度、施主浓度、空位密度以及载流子寿命的深度方向上的分布例。
[0020]图3是施主浓度峰221附近的施主浓度分布的放大图。
[0021]图4A是示出测定高浓度区20的延伸宽度W1与氢离子的加速能量之间的关系的测定结果的图。
[0022]图4B是将图4A的氢离子的加速能量置换为成为以该加速能量注入的氢离子的射程的峰位置的图。
[0023]图5是示出高浓度区20的延伸宽度W1与氢离子的剂量之间的关系的图。
[0024]图6是半导体装置100的俯视图的一例。
[0025]图7是图5中的区域E的放大图。
[0026]图8是表示图6的b
‑
b截面的一例的图。
[0027]图9示出了图8的c
‑
c线所示的位置处的氢化学浓度、掺杂浓度、载流子寿命以及氦化学浓度的深度方向上的分布例。
[0028]图10示出了图8的d
‑
d线所示的位置处的氢化学浓度、掺杂浓度、载流子寿命以及氦化学浓度的深度方向上的分布例。
[0029]图11示出了图8的c
‑
c线所示的位置处的氢化学浓度、掺杂浓度、载流子寿命以及氦化学浓度的深度方向上的另一分布例。
[0030]图12示出了图8的c
‑
c线所示的位置处的氢化学浓度、掺杂浓度、载流子寿命以及氦化学浓度的深度方向上的另一分布例。
[0031]图13示出了图8的c
‑
c线所示的位置处的氢化学浓度、掺杂浓度、载流子寿命以及氦化学浓度的深度方向上的另一分布例。
[0032]图14示出了图8的c
‑
c线所示的位置处的氢化学浓度、掺杂浓度、载流子寿命以及氦化学浓度的深度方向上的另一分布例。
[0033]图15示出了图8的c
‑
c线所示的位置处的氢化学浓度、掺杂浓度、载流子寿命和氦化学浓度的深度方向上的另一分布例。
[0034]图16是示出半导体装置100的制造方法的一例的图。
[0035]图17是示出半导体装置100的制造方法的另一例的图。
[0036]符号说明
[0037]10
…
半导体基板、11
…
阱区、12
…
发射区、14
…
基区、15
…
接触区、16
…
蓄积区、18
…
漂移区、19
…
区域、20
…
高浓度区、21
…
上表面、22
…
集电区、23
…
下表面、24
…
集电极电极、29
…
直线部分、30
…
虚设沟槽部、31
…
前端部、32
…
虚设绝缘膜、34
…
虚设导电部、38
…
层间绝缘膜、39
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其特征在于，设置有IGBT，且具备：半导体基板，其具有上表面和下表面，且整体上分布有体施主；氢峰，其包含氢化学浓度示出极大值且在深度方向上与所述半导体基板的所述下表面相距25μm以上而配置的顶点、所述氢化学浓度从所述顶点朝向所述上表面减小的上侧拖尾、以及与所述上侧拖尾相比所述氢化学浓度从所述顶点朝向所述下表面平缓地减小的下侧拖尾；以及第一高浓度区，其施主浓度高于体施主浓度，且包含从所述氢峰的所述顶点朝向所述上表面延伸4μm以上的区域。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体基板的中央部的空位浓度或载流子寿命与所述第一高浓度区的空位浓度或载流子寿命实质上相等。3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，还具备设置于所述半导体基板的所述上表面的沟槽部，从所述沟槽部的下端到所述氢峰为止的区域中，载流子寿命平坦、单调地增加、或者单调地减小。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述沟槽部的下端与所述下表面相距第一距离而配置，所述氢峰与所述下表面之间的第二距离为所述第一距离的0.3倍以上且0.8倍以下。5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体装置还具备：施主浓度峰，其设置于与所述氢峰相同的深度位置，且深度方向上的施主浓度分布示出峰；上侧平坦部，其配置于比所述施主浓度峰靠近所述半导体基板的上表面侧的位置，且深度方向上的施主浓度分布为平坦；以及下侧平坦部，其配置于比所述施主浓度峰靠近所述半导体基板的下表面侧的位置，且深度方向上的施主浓度分布为平坦，所述上侧平坦部的施主浓度为所述下侧平坦部的施主浓度的0.5倍以上且2倍以下。6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述氢峰配置于所述半导体基板的上表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：樱井洋辅，野口晴司，吉村尚，泷下博，内田美佐稀，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：