[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本说明书所记载的技术涉及一种半导体装置及其制造方法。

背景技术

已知一种在同一半导体基板上形成有二极管区和绝缘栅双极性晶体管区的半导体装置。在二极管区中，在半导体基板的背面侧形成有n型的阴极层，在绝缘栅双极性晶体管区中，在半导体基板的背面侧形成有p型的集电层。集电层及阴极层一般通过向半导体基板的背面侧注入杂质离子而被形成。例如，在向半导体基板的整个背面注入p型的杂质离子之后，通过掩膜来覆盖背面的成为集电层的区域，并注入n型的杂质离子，且通过退火工序而使杂质扩散。在该情况下，在阴极层中，n型的杂质离子的掺杂量未高到补偿p型的杂质离子的掺杂量的程度时，半导体装置的电压电流特性(VI特性)将恶化，且容易产生急速返回(snap back)现象。

为了避免该问题，在日本国专利公表公报2011-507299号(专利文献1)中，通过掩膜来覆盖半导体基板的背面的形成阴极层的区域，并使成为集电层的p型的半导体层堆积于掩膜的开口部，且进一步在其背面上形成金属膜。之后，去除掩膜，并将金属膜作为掩膜来利用，向半导体基板的背面的形成阴极层的区域注入n型的杂质离子。

另外，在日本国专利公表公报2011-507300号(专利文献2)中，在向半导体基板的整个背面注入了p型的杂质离子之后，利用掩膜，并通过蚀刻等而去除形成阴极层的区域的半导体基板。在去除了被注入了p型的杂质离子的层之后，注入n型的杂质离子，从而形成阴极层。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2011-507299号公报

专利文献2：日本特表2011-507300号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1及专利文献2中，阴极层和集电层中的任意一方相对于另一方而凹陷，从而在半导体基板的背面上产生高低差。半导体基板的背面的高低差可能会成为在形成背面电极等时产生不良情况的主要原因。另外，增加了在半导体基板的背面上形成高低差的工序，从而使制造工序复杂。

用于解决课题的方法

本说明书所公开的第一半导体装置在同一半导体基板上形成有二极管区和绝缘栅双极性晶体管区。二极管区具备：第一导电型的阳极层，其露出于半导体基板的表面；第二导电型的二极管漂移层，其被形成于阳极层的背面侧；第二导电型的阴极层，其被形成于二极管漂移层的背面侧。绝缘栅双极性晶体管区具备：第二导电型的发射层，其露出于半导体基板的表面；第一导电型的绝缘栅双极性晶体管体层，其被形成于发射层的背面侧；第二导电型的绝缘栅双极性晶体管漂移层，其被形成于绝缘栅双极性晶体管体层的背面侧；第一导电型的集电层，其被形成于绝缘栅双极性晶体管漂移层的背面侧；绝缘栅双极性晶体管栅电极，其隔着绝缘膜而与将发射层和绝缘栅双极性晶体管漂移层分离的范围内的绝缘栅双极性晶体管体层对置。阴极层的第二导电型的杂质浓度分布成至少具有两个以上的峰值的曲线状，在阴极层的任意深度，第二导电型的杂质浓度均高于第一导电型的杂质浓度。

在上述的第一半导体装置中，阴极层的第二导电型的杂质浓度分布成至少具有两个以上的峰值的曲线状。具有两个以上的峰值的杂质浓度的分布能够通过以改变注入深度的方式实施两次以上的离子注入而形成。由此，能够更加可靠地实现在阴极层的任意深度，第二导电型的杂质浓度均高于第一导电型的杂质浓度的状态。上述的半导体装置抑制了半导体装置的VI特性的恶化和急速返回现象的产生，并且无需改变半导体基板的背面的形状，因此，能够以简易的制造工序进行制造。

另外，上述的第一半导体装置所涉及的技术(涉及阴极层的杂质浓度分布的技术)也能够用于集电层。即，本说明书还公开了一种半导体装置，其在同一半导体基板上形成有二极管区和绝缘栅双极性晶体管区，并且集电层的第一导电型的杂质浓度分布成至少具有两个以上的峰值的曲线状，在集电层的任意深度，第一导电型的杂质浓度均高于第二导电型的杂质浓度。