[發明專利]半導體裝置及半導體裝置的制造方法有效

申請號：	201680012460.3	申請日：	2016-08-08
公開（公告）號：	CN107408576B	公開（公告）日：	2020-11-13
發明（設計）人：	向井弘治;吉田崇一	申請（專利權）人：	富士電機株式會社
主分類號：	H01L29/78	分類號：	H01L29/78;H01L21/265;H01L21/322;H01L21/329;H01L21/336;H01L21/8234;H01L27/04;H01L27/06;H01L29/739;H01L29/861;H01L29/868
代理公司：	北京銘碩知識產權代理有限公司 11286	代理人：	周爽;金玉蘭
地址：	日本神奈***	國省代碼：	暫無信息
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摘要：
搜索關鍵詞：	半導體裝置制造方法
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【說明書】：

從基板背面側以不同的射程進行多次質子照射，在形成深度不同的第一～第四n型層(10a)～(10d)后，使質子活化。接著，從基板背面向比質子照射的射程更深的位置照射氦，導入晶格缺陷。在調整晶格缺陷量的熱處理時，使第四n型層(10d)中未活化的質子擴散，形成在第四n型層(10d)的陽極側與第四n型層(10d)接觸，并且具有伴隨著朝向陽極側而以比第四n型層(10d)更平緩的傾斜來減小的載流子濃度分布的第五n型層(10e)。由包含該質子及氦的第五n型層(10e)、和包含質子的第一～第四n型層(10a)～(10d)構成n型FS層(10)。由此，提供能夠提高可靠性并且能夠實現低成本化的半導體裝置。

技術領域

本發明涉及半導體裝置及半導體裝置的制造方法。

背景技術

以往，公知一種將絕緣柵雙極型晶體管(IGBT：Insulated Gate BipolarTransistor)、和與該IGBT反向并聯連接的續流二極管(FWD：Free Wheeling Diode)在同一半導體基板上一體化而成的逆導型IGBT(RC(Reverse Conducting)-IGBT)。在RC-IGBT等功率半導體裝置中，通常會對n^-型漂移層的載流子壽命進行控制，或者在n^-型漂移層的內部形成n型場截止(FS：Field Stop)層。

對以往的FS型RC-IGBT的制造方法進行說明。圖16是表示以往的FS型RC-IGBT的制造方法的概要的流程圖。首先，通過通常的方法，在通常采用的厚的狀態的半導體晶片的正面側形成MOS柵(由金屬-氧化膜-半導體構成的絕緣柵)、層間絕緣膜及正面電極(電極焊盤)等正面元件結構(步驟S101)。接著，從背面側對半導體晶片進行研磨，并且研磨至用作半導體裝置的產品厚度的位置(步驟S102)。接著，從半導體晶片的研磨后的背面將磷(P)和/或硒(Se)進行離子注入，在半導體晶片的背面的表面層，從IGBT區起遍及二極管區而形成n型FS層(步驟S103)。

接著，從半導體晶片的背面將硼(B)進行離子注入，在半導體晶片的背面的表面層的、比n型FS層淺的位置，從IGBT區起遍及二極管區而形成p⁺型集電區(步驟S104)。接著，利用光刻法，在半導體晶片的背面，形成將與二極管區對應的部分開口的抗蝕劑掩模(步驟S105)。接著，將該抗蝕劑掩模作為掩模而從半導體晶片的背面將磷進行離子注入，使半導體晶片的背面的表面層的、二極管區中的p⁺型集電區反轉為n型而形成n⁺型陰極區(步驟S106)。接著，通過灰化(ashing)處理除去抗蝕劑掩模(步驟S107)。

接著，通過熱處理使離子注入到半導體晶片的雜質擴散(步驟S108)。接著，在半導體晶片的正面形成聚酰亞胺表面保護膜(步驟S109)。接著，向半導體晶片照射氦(He)或者電子束，向n^-型漂移層導入成為壽命扼殺劑的晶格缺陷(晶體缺陷)(步驟S110)。接著，通過熱處理(退火)使由氦或電子束導致的晶格缺陷恢復而調整半導體晶片中的晶格缺陷量。由此，調整載流子壽命(步驟S111)。接著，在半導體晶片的背面形成與p⁺型集電區及n⁺型陰極區接觸的背面電極(步驟S112)。之后，通過切斷(切割)半導體晶片而分割為各個芯片狀，從而完成以往的RC-IGBT。

作為控制RC-IGBT的載流子壽命的方法，提出了以下方法，即，通過從兩個主面分別照射質子(H⁺)，從而進行二極管側的n^-型層中的pn結附近的載流子壽命控制、和n^-n⁺結附近的載流子壽命控制(例如，參照下述專利文獻1(第0007、0014段、圖1))。在下述專利文獻1中，從分別靠近n^-型層中的pn結及n^-n⁺結的一側的主面照射質子。另外，提出了如下方案，即，通過雙重地照射質子和電子束，從而對n^-型層中的pn結附近及n^-n⁺結附近的載流子壽命進行控制。