[发明专利]绝缘栅双极型晶体管及其制造方法

说明书

绝缘栅双极型晶体管具备由N导电型的半导体基板(1S)构成的漂移层(1)、在半导体基板的背面侧的表层部形成的P导电型的集电极层(4)及在漂移层与集电极层之间形成的N导电型且杂质浓度比漂移层高的场中止层(6)。在半导体基板的厚度方向上，寿命控制层(5)通过氦的离子注入以规定的半值宽度形成，并且场中止层通过氢的离子注入以规定的半值宽度形成。寿命控制层的半值宽度区域和场中止层的半值宽度区域构成为重叠。

关联申请的相互参考

本申请基于2013年11月12日申请的日本申请号2013－234260号，这里引用其记载内容。

技术领域

本申请涉及绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)及其制造方法。

背景技术

作为纵向的功率器件的IGBT例如在专利文献1中被公开。IGBT能够视为MOS型场效应晶体管(MOS－FET)与双极型晶体管(BJT)复合化后的构造，作为大电流·大电压功率器件之一，从工业用到家电用被广泛应用。

如上述专利文献1中也记载那样，IGBT大体能够分为所谓的穿通(PT)型IGBT、非穿通(NPT)型IGBT及两者的中间性存在的场中止(FS)型IGBT。PT型IGBT为如下构造，即，将P导电型(P+)的较厚的基板作为集电极层，并在集电极层与通过外延形成的N导电型(N－)的漂移层之间插入了N导电型(N+)的缓冲层的构造。PT型IGBT是在截止(反向偏压)时耗尽层(电场)与集电极侧接触的器件，使用外延晶片，因此是高成本的。另一方面，NPT型IGBT为如下构造，即，使N导电型(N－)的基板(硅晶片)较薄并作为漂移层，并在背面形成有P导电型(P+)的集电极层的构造。NPT型IGBT是在截止时从表面侧的P导电型层和N导电型漂移层的PN结伸展的耗尽层与集电极层不接触的器件，使用浮区晶片(floating zone wafer)，因此是低成本的，结晶缺陷少，可靠性高。此外，FS型IGBT是在NPT型IGBT的漂移层与集电极层之间插入称为场中止层(以下，简记为FS层)的N导电型的缓冲层，并使N导电型(N－)基板的厚度进一步变薄的构造。FS型IGBT，在截止时从表面侧的PN结伸展的耗尽层与FS层接触，FS层作为耗尽层(电场)的阻断(stopper)发挥功能。作为纵向功率器件的IGBT，以降低损失为目的而谋求器件厚度的薄型化，在近年，能够最薄型化的FS型IGBT正在成为主流的构造。

FS型IGBT例如能够如下那样制造。首先，从较薄的N－基板的背面侧注入磷(P)或者锑(Sb)的N型掺杂剂，形成FS层。接着，在通过高温退火(600℃以上)而活性化后，在N－基板的底面形成较浅的P+集电极层。可是该方法有如下问题。为了减少晶片的破损而先形成表面侧，在形成了表面的金属化、钝化层后在背面侧形成FS层是必要的。可是，若在表面形成有金属层，则背面侧的掺杂剂注入后的退火被限制为比最上面的钝化层的沉积温度(350℃－425℃)低的温度。其结果是，仅仅磷或者锑的注入掺杂剂的一部分被退火，退火程度在较小的温度范围大幅变化。为了解决该问题，先前的专利文献1中，通过氢(H)的离子注入而形成FS层，然后通过硼(B)的注入而形成较浅的P+集电极层。并且最后，将晶片在300－400℃退火30－60分钟。通过该300－400℃的退火，离子注入的损害消除，被注入到FS层的氢作为N+掺杂剂而动作。这样，在通过氢的离子注入而形成FS层的情况下，能够通过300－400℃的退火使注入氢活性化，不会对表面侧的构造(金属及钝化)带来损伤，能够使之作为FS层发挥功能。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4128777号

发明内容