半导体装置制造方法及图纸

难以兼顾开关时振荡的抑制和大电流短路耐量的提高。提供一种半导体装置，其具备：第一导电型的半导体层，具有第一面和第二面，第二面位于第一面的相反侧；以及第二导电型的半导体层，以与第一导电型的半导体层的第一面接触的方式设置，第一导电型的半导体层在从第一面向第二面的第一方向的不同位置处具有多个杂质浓度峰，第一方向上的从作为第一导电型的半导体层与第二导电型的半导体层的接合界面的第一面起，到多个杂质浓度峰中距第一面最近的第一个杂质浓度峰与距第一面第二近的第二个杂质浓度峰的边界为止的积分浓度为临界积分浓度以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
本专利技术涉及一种半导体装置。
技术介绍
以往，在IGBT(绝缘栅双极型晶体管)装置设置有作为场截止层(FS层)发挥作用的掺杂有氢离子等的区域(例如，参照专利文献1和专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2010-541266号公报专利文献2：日本特开2014-99643号公报
技术实现思路
技术问题通常，FS层设置于IGBT的集电极附近。但是，如果将FS层设置在与通常相比更靠近发射极的位置，则能够抑制开关时的振荡和栅极电压为零时的集电极-发射极间的泄漏电流，且能够改进RBSOA(反向偏压安全工作区)。特别地，为了抑制开关时的振荡等，FS层的浓度越大越有效果。与此相对，如果将FS层设置在靠近集电极的位置，则与设置在靠近发射极的位置的情况相比，漂移层变厚，因此提高大电流短路耐量和耐压。特别地，为了提高大电流短路耐量等，FS层的浓度越小越有效果。这样，抑制开关时的振荡等与提高大电流短路耐量等对FS层的要求相反，因此难以兼顾。这里，大电流短路耐量是通过使栅极电压逐渐上升，而破坏IGBT时的通电电流量来定义的耐量。为了测定大电流短路耐量，将开关导通时间的时间宽度固定，并将IGBT多次导通关断，随着开关导通次数的增加而逐渐增大输入的栅极电压，由此在IGBT流通大电流。在FS层设置在与通常相比更靠近发射极的位置，且FS层的浓度与通常相比更大的情况下，抑制空穴从集电极侧移动。由此，在IGBT的电流成分中，电子的比率变得比空穴多，集电极侧的电场上升。如果集电极侧的电场过于上升，则导致IGBT损坏。技术方案在本专利技术的第一形态中，提供一种半导体装置。半导体装置可以具备：第一导电型的半导体层和第二导电型的半导体层。第一导电型的半导体层可以具有第一面和第二面。第二面可以位于第一面的相反侧。第二导电型的半导体层可以以与第一导电型的半导体层的第一面接触的方式设置。第一导电型的半导体层可以在第一方向上的不同位置处具有多个杂质浓度峰。第一方向可以是从第一面朝向第二面的方向。从第一面起到多个杂质浓度峰中距第一面最近的第一个杂质浓度峰与距第一面第二近的第二个杂质浓度峰的边界为止的积分浓度可以为临界积分浓度以下。第一面可以是第一方向上的第一导电型的半导体层与第二导电型的半导体层的接合界面。第一方向上的从第一面起，到第二个杂质浓度峰与多个杂质浓度峰中距第一面第三近的第三个杂质浓度峰的边界为止的积分浓度可以为临界积分浓度以下。第一导电型的半导体层在与多个杂质浓度峰中第三个杂质浓度峰相比更靠向第二面侧的位置具有质子以外的杂质浓度峰。第一方向上的从第一面起，到第三个杂质浓度峰与质子以外的杂质浓度峰的边界为止的积分浓度可以为临界积分浓度以下。第一方向上的从第一面起，到第三个杂质浓度峰为止的积分浓度可以为临界积分浓度以下。第一导电型的半导体层可以在第二面与质子以外的杂质浓度峰之间具有杂质浓度比质子以外的杂质浓度峰高的第二导电型的杂质浓度峰。从第二导电型的半导体层的位于与接合界面相反一侧的正面到第一个杂质浓度峰的位置为止，相对于第一导电型的半导体层和第二导电型的半导体层的第一方向上的长度的百分比可以为大于85％且小于89％的范围。从正面到第二个杂质浓度峰的位置为止，相对于第一导电型的半导体层和第二导电型的半导体层的所述第一方向上的长度的百分比可以为大于89％且小于91％的范围。从正面到第三个杂质浓度峰的位置为止，相对于第一导电型的半导体层和第二导电型的半导体层的第一方向上的长度的百分比可以为大于96％且小于98％的范围。从正面到质子以外的杂质浓度峰的位置为止，相对于第一导电型的半导体层和第二导电型的半导体层的第一方向上的长度的百分比可以为大于98％且小于100％的范围。第一个杂质浓度峰的位置可以处于从第二导电型的半导体层的位于与接合界面相反一侧的正面起算大于94μm且小于97μm的范围。第二个杂质浓度峰的位置可以处于从正面起算大于97μm且小于100μm的范围。第三个杂质浓度峰的位置可以处于从正面起算大于105μm且小于108μm的范围。质子以外的杂质浓度峰的位置可以处于从正面起算大于108μm且小于110μm的范围。从第二导电型的半导体层的位于与接合界面相反一侧的正面到第一个杂质浓度峰的位置为止，相对于第一导电型的半导体层和第二导电型的半导体层的第一方向上的长度的百分比可以为大于77％且小于81％的范围。从正面到第二个杂质浓度峰的位置为止，相对于第一导电型的半导体层和第二导电型的半导体层的第一方向上的长度的百分比可以为大于81％且小于86％的范围。从正面到第三个杂质浓度峰的位置为止，相对于第一导电型的半导体层和第二导电型的半导体层的第一方向上的长度的百分比可以为大于93％且小于97％的范围。从正面到质子以外的杂质浓度峰的位置为止，相对于第一导电型的半导体层和第二导电型的半导体层的第一方向上的长度的百分比可以为大于97％且小于100％的范围。第一个杂质浓度峰的位置可以处于从第二导电型的半导体层的位于与接合界面相反一侧的正面起算大于54μm且小于57μm的范围。第二个杂质浓度峰的位置可以处于从正面起算大于57μm且小于60μm的范围。第三个杂质浓度峰的位置可以处于从正面起算大于65μm且小于68μm的范围。质子以外的杂质浓度峰的位置可以处于从正面起算大于68μm且小于70μm的范围。半导体装置还可以具有栅极绝缘膜和栅极。栅极绝缘膜可以以沟槽状至少设置在第二导电型的半导体层的一部分。栅极可以以与栅极绝缘膜接触的方式设置。第一个杂质浓度峰、第二个杂质浓度峰和第三个杂质浓度峰可以包括基于氢、空位和氧而成的复合施主。应予说明，上述的技术方案并未列举本专利技术的全部必要特征。此外，这些特征组的重新组合也可构成专利技术。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式中的IGBT100的截面的图。图2的(a)～(d)是示出IGBT100的制造工序的图。图3是示出第一实施方式中的A1-A2间的杂质浓度峰(Px)与杂质浓度峰间的边界(Vy)的图。图4是示出图3的从位置80[μm]到位置110[μm]的放大图。图5是示出第一实施方式中的A1-A2间的杂质浓度峰(Px)与临界积分浓度之间的关系的图。图6是示出图5的从位置80[μm]到位置110[μm]的放大图。图7是示出第二实施方式中的A1-A2间的杂质浓度峰(Px)与杂质浓度峰间的边界(Vy)的图。图8是示出图6的从位置40[μm]到位置70[μm]的放大图。图9是示出第二实施方式中的A1-A2间的杂质浓度峰(Px)与临界积分浓度之间的关系的图。图10是示出相对于施主浓度的临界电场强度Ec和临界积分浓度nc的关系的图。符号说明10：半导体基板12：漂移层14：第一面16：第二面18：基层19：正面20：半导体层22：FS层24：缓冲层26：集电极层32：栅极34：栅极绝缘膜36：层间绝缘膜42：接触区44：发射极区50：栅极端子51：发射极端子52：发射极53：集电极端子54：集电极100：IGBT具体实施方式以下，通过专利技术的实施方式来说明本专利技术，但以下实施方式并不限定权利要求书所涉及的专利技术。此外，实施方式中所说明的特征的全部组合不一定是专利技术的解决方案所必须的。在本说明书中，n或p分别表示电子或空穴为多数载流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，具备：第一导电型的半导体层，具有第一面和第二面，所述第二面位于所述第一面的相反侧；以及第二导电型的半导体层，以与所述第一导电型的半导体层的所述第一面接触的方式设置，所述第一导电型的半导体层在第一方向上的不同位置处具有多个杂质浓度峰，所述第一方向为从所述第一面朝向所述第二面的方向，所述第一方向上的从作为所述第一导电型的半导体层与所述第二导电型的半导体层的接合界面的所述第一面起，到所述多个杂质浓度峰中距所述第一面最近的第一个杂质浓度峰与距所述第一面第二近的第二个杂质浓度峰的边界为止的积分浓度为临界积分浓度以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.17 JP 2015-1220371.一种半导体装置，其特征在于，具备：第一导电型的半导体层，具有第一面和第二面，所述第二面位于所述第一面的相反侧；以及第二导电型的半导体层，以与所述第一导电型的半导体层的所述第一面接触的方式设置，所述第一导电型的半导体层在第一方向上的不同位置处具有多个杂质浓度峰，所述第一方向为从所述第一面朝向所述第二面的方向，所述第一方向上的从作为所述第一导电型的半导体层与所述第二导电型的半导体层的接合界面的所述第一面起，到所述多个杂质浓度峰中距所述第一面最近的第一个杂质浓度峰与距所述第一面第二近的第二个杂质浓度峰的边界为止的积分浓度为临界积分浓度以下。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一方向上的从所述第一面起，到所述第二个杂质浓度峰与所述多个杂质浓度峰中距所述第一面第三近的第三个杂质浓度峰的边界为止的积分浓度为所述临界积分浓度以下。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述第一导电型的半导体层在与所述多个杂质浓度峰中所述第三个杂质浓度峰相比更靠向所述第二面侧的位置具有质子以外的杂质浓度峰。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述第一方向上的从所述第一面起，到所述第三个杂质浓度峰与所述质子以外的杂质浓度峰的边界为止的积分浓度为所述临界积分浓度以下。5.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述第一方向上的从所述第一面起，到所述第三个杂质浓度峰为止的积分浓度为所述临界积分浓度以下。6.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述第一导电型的半导体层在所述第二面与所述质子以外的杂质浓度峰之间具有杂质浓度比所述质子以外的杂质浓度峰高的第二导电型的杂质浓度峰。7.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，从所述第二导电型的半导体层的位于与所述接合界面相反一侧的正面到所述第一个杂质浓度峰的位置为止，相对于所述第一导电型的半导体层和所述第二导电型的半导体层的所述第一方向上的长度的百分比为大于85％且小于89％的范围，从所述正面到所述第二个杂质浓度峰的位置为止，相对于所述第一导电型的半导体层和所述第二导电型的半导体层的所述第一方向上的长度的百分比为大于89％且小于91％的范围，从所述正面到所述第三个杂质浓度峰的位置为止，相对于所述第一导电型的半导体层和所述第二导电型的半导体层的所述第一方向上的长度的百分比为大于96％且小于98...

【专利技术属性】
技术研发人员：今川铁太郎，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP