[发明专利]半导体装置及半导体装置的制造方法

说明书

从基板背面侧以不同的射程进行多次质子照射，在形成深度不同的第一～第四n型层(10a)～(10d)后，使质子活化。接着，从基板背面向比质子照射的射程更深的位置照射氦，导入晶格缺陷。在调整晶格缺陷量的热处理时，使第四n型层(10d)中未活化的质子扩散，形成在第四n型层(10d)的阳极侧与第四n型层(10d)接触，并且具有伴随着朝向阳极侧而以比第四n型层(10d)更平缓的倾斜来减小的载流子浓度分布的第五n型层(10e)。由包含该质子及氦的第五n型层(10e)、和包含质子的第一～第四n型层(10a)～(10d)构成n型FS层(10)。由此，提供能够提高可靠性并且能够实现低成本化的半导体装置。

技术领域

本发明涉及半导体装置及半导体装置的制造方法。

背景技术

以往，公知一种将绝缘栅双极型晶体管(IGBT：Insulated Gate BipolarTransistor)、和与该IGBT反向并联连接的续流二极管(FWD：Free Wheeling Diode)在同一半导体基板上一体化而成的逆导型IGBT(RC(Reverse Conducting)-IGBT)。在RC-IGBT等功率半导体装置中，通常会对n^-型漂移层的载流子寿命进行控制，或者在n^-型漂移层的内部形成n型场截止(FS：Field Stop)层。

对以往的FS型RC-IGBT的制造方法进行说明。图16是表示以往的FS型RC-IGBT的制造方法的概要的流程图。首先，通过通常的方法，在通常采用的厚的状态的半导体晶片的正面侧形成MOS栅(由金属-氧化膜-半导体构成的绝缘栅)、层间绝缘膜及正面电极(电极焊盘)等正面元件结构(步骤S101)。接着，从背面侧对半导体晶片进行研磨，并且研磨至用作半导体装置的产品厚度的位置(步骤S102)。接着，从半导体晶片的研磨后的背面将磷(P)和/或硒(Se)进行离子注入，在半导体晶片的背面的表面层，从IGBT区起遍及二极管区而形成n型FS层(步骤S103)。

接着，从半导体晶片的背面将硼(B)进行离子注入，在半导体晶片的背面的表面层的、比n型FS层浅的位置，从IGBT区起遍及二极管区而形成p⁺型集电区(步骤S104)。接着，利用光刻法，在半导体晶片的背面，形成将与二极管区对应的部分开口的抗蚀剂掩模(步骤S105)。接着，将该抗蚀剂掩模作为掩模而从半导体晶片的背面将磷进行离子注入，使半导体晶片的背面的表面层的、二极管区中的p⁺型集电区反转为n型而形成n⁺型阴极区(步骤S106)。接着，通过灰化(ashing)处理除去抗蚀剂掩模(步骤S107)。

接着，通过热处理使离子注入到半导体晶片的杂质扩散(步骤S108)。接着，在半导体晶片的正面形成聚酰亚胺表面保护膜(步骤S109)。接着，向半导体晶片照射氦(He)或者电子束，向n^-型漂移层导入成为寿命扼杀剂的晶格缺陷(晶体缺陷)(步骤S110)。接着，通过热处理(退火)使由氦或电子束导致的晶格缺陷恢复而调整半导体晶片中的晶格缺陷量。由此，调整载流子寿命(步骤S111)。接着，在半导体晶片的背面形成与p⁺型集电区及n⁺型阴极区接触的背面电极(步骤S112)。之后，通过切断(切割)半导体晶片而分割为各个芯片状，从而完成以往的RC-IGBT。

作为控制RC-IGBT的载流子寿命的方法，提出了以下方法，即，通过从两个主面分别照射质子(H⁺)，从而进行二极管侧的n^-型层中的pn结附近的载流子寿命控制、和n^-n⁺结附近的载流子寿命控制(例如，参照下述专利文献1(第0007、0014段、图1))。在下述专利文献1中，从分别靠近n^-型层中的pn结及n^-n⁺结的一侧的主面照射质子。另外，提出了如下方案，即，通过双重地照射质子和电子束，从而对n^-型层中的pn结附近及n^-n⁺结附近的载流子寿命进行控制。