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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024014333
(43)【公開日】2024-02-01
(54)【発明の名称】半導体装置および半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 29/739 20060101AFI20240125BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20240125BHJP
H01L 29/78 20060101ALI20240125BHJP
H01L 29/861 20060101ALI20240125BHJP
H01L 21/8234 20060101ALI20240125BHJP
【ＦＩ】
H01L29/78 655B
H01L29/78 658A
H01L29/78 657D
H01L29/78 655G
H01L29/91 C
H01L29/78 652Q
H01L29/78 653A
H01L29/78 652J
H01L27/06 102A
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022117075
(22)【出願日】2022-07-22
(71)【出願人】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】辻 英徳
(72)【発明者】
【氏名】上野 勝典
(72)【発明者】
【氏名】高島 信也
(72)【発明者】
【氏名】吉村 尚
【テーマコード（参考）】
5F048
【Ｆターム（参考）】
5F048AC10
5F048BB05
5F048BB19
5F048BC03
5F048BC12
5F048BD07
5F048BF02
5F048BF07
(57)【要約】
【課題】水素イオンに起因して形成されるドナー濃度は、半導体基板の炭素濃度等に応じて変動する場合がある。
【解決手段】バッファ領域が有するべきキャリア濃度の分布に応じて、複数の濃度ピークに対応する複数の深さ位置に注入する水素イオンのドーズ量を設定する設定段階と、設定段階で設定した前記ドーズ量に応じて、半導体基板に水素イオンを注入する注入段階とを備え、設定段階において、複数の濃度ピークのうち、半導体基板の下面から最も遠い最深ピークに対する水素イオンのドーズ量を、半導体基板の炭素濃度に応じて設定し、且つ、最深ピーク以外の濃度ピークのうちの少なくとも一つの濃度ピークに対するドーズ量を、半導体基板の前記炭素濃度によらず設定する半導体装置の製造方法を提供する。
【選択図】図１
【解決手段】バッファ領域が有するべきキャリア濃度の分布に応じて、複数の濃度ピークに対応する複数の深さ位置に注入する水素イオンのドーズ量を設定する設定段階と、設定段階で設定した前記ドーズ量に応じて、半導体基板に水素イオンを注入する注入段階とを備え、設定段階において、複数の濃度ピークのうち、半導体基板の下面から最も遠い最深ピークに対する水素イオンのドーズ量を、半導体基板の炭素濃度に応じて設定し、且つ、最深ピーク以外の濃度ピークのうちの少なくとも一つの濃度ピークに対するドーズ量を、半導体基板の前記炭素濃度によらず設定する半導体装置の製造方法を提供する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上面および下面を有する半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、前記ドリフト領域および前記半導体基板の前記下面の間に設けられ、前記ドリフト領域よりもキャリア濃度が高い複数の濃度ピークを含む第１導電型のバッファ領域とを備える半導体装置の製造方法であって、
前記バッファ領域が有するべき前記キャリア濃度の分布に応じて、前記複数の濃度ピークに対応する複数の深さ位置に注入する水素イオンのドーズ量を設定する設定段階と、
前記設定段階で設定した前記ドーズ量に応じて、前記半導体基板に前記水素イオンを注入する注入段階と
を備え、
前記設定段階において、前記複数の濃度ピークのうち、前記半導体基板の前記下面から最も遠い最深ピークに対する前記水素イオンの前記ドーズ量を、前記半導体基板の炭素濃度に応じて設定し、且つ、前記最深ピーク以外の前記濃度ピークのうちの少なくとも一つの前記濃度ピークに対する前記ドーズ量を、前記半導体基板の前記炭素濃度によらずに設定する
半導体装置の製造方法。
前記バッファ領域が有するべき前記キャリア濃度の分布に応じて、前記複数の濃度ピークに対応する複数の深さ位置に注入する水素イオンのドーズ量を設定する設定段階と、
前記設定段階で設定した前記ドーズ量に応じて、前記半導体基板に前記水素イオンを注入する注入段階と
を備え、
前記設定段階において、前記複数の濃度ピークのうち、前記半導体基板の前記下面から最も遠い最深ピークに対する前記水素イオンの前記ドーズ量を、前記半導体基板の炭素濃度に応じて設定し、且つ、前記最深ピーク以外の前記濃度ピークのうちの少なくとも一つの前記濃度ピークに対する前記ドーズ量を、前記半導体基板の前記炭素濃度によらずに設定する
半導体装置の製造方法。
【請求項2】
前記設定段階において、前記複数の濃度ピークのうち、前記最深ピーク以外の全ての前記濃度ピークに対する前記ドーズ量を、前記半導体基板の前記炭素濃度によらず設定する
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記設定段階において、前記最深ピークの深さ位置に更に基づいて、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を設定する
請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記複数の濃度ピークは、前記半導体基板の前記下面から２番目に近い第２浅ピークと、前記半導体基板の前記下面から２番目に遠い第２深ピークとを含み、
前記設定段階において、前記第２浅ピークから前記第２深ピークまでの前記キャリア濃度の積分値ｎ２に更に基づいて、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を設定する
請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
前記設定段階において、前記第２浅ピークから前記第２深ピークまでの前記キャリア濃度の積分値ｎ２に更に基づいて、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を設定する
請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記設定段階において、前記第２深ピークよりも前記上面側の前記バッファ領域の前記キャリア濃度の積分値ｎ１に更に基づいて、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を設定する
請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記設定段階において、前記半導体基板の酸素濃度に更に基づいて、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を設定する
請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
前記設定段階において、前記半導体基板の前記炭素濃度Ｃ、前記半導体基板の前記酸素濃度Ｏ、前記積分値ｎ１および前記積分値ｎ２の値の組み合わせに応じて、前記最深ピークに対して設定すべき前記ドーズ量の許容範囲が予め定められており、前記許容範囲内の前記ドーズ量を、前記最深ピークに対して設定する
請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項8】
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２≦ｙ＜０．４
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、８×１０１２［／ｃｍ２］以上に設定する
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２≦ｙ＜０．４
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、８×１０１２［／ｃｍ２］以上に設定する
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項9】
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１≦ｙ＜６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、４×１０１２［／ｃｍ２］以上、８×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定する
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１≦ｙ＜６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、４×１０１２［／ｃｍ２］以上、８×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定する
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項10】
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１≦ｙ＜１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、２×１０１２［／ｃｍ２］以上、４×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定する
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１≦ｙ＜１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、２×１０１２［／ｃｍ２］以上、４×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定する
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項11】
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２≦ｙ＜２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］以上、２×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定する
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２≦ｙ＜２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］以上、２×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定する
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項12】
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
０．０１≦ｙ＜３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］未満に設定する
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
０．０１≦ｙ＜３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］未満に設定する
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項13】
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
ｙ≧６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、８×１０１２［／ｃｍ２］以上に設定し、
１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１≦ｙ＜６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、４×１０１２［／ｃｍ２］以上、８×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定し、
２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１≦ｙ＜１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、２×１０１２［／ｃｍ２］以上、４×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定し、
３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２≦ｙ＜２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］以上、２×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定し、
０．０１≦ｙ＜３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］未満に設定する
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
ｙ≧６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、８×１０１２［／ｃｍ２］以上に設定し、
１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１≦ｙ＜６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、４×１０１２［／ｃｍ２］以上、８×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定し、
２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１≦ｙ＜１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、２×１０１２［／ｃｍ２］以上、４×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定し、
３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２≦ｙ＜２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］以上、２×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定し、
０．０１≦ｙ＜３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］未満に設定する
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項14】
上面および下面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域および前記半導体基板の下面の間に設けられ、前記ドリフト領域よりもキャリア濃度が高い複数の濃度ピークを含む第１導電型のバッファ領域と
を備え、
前記複数の濃度ピークは、前記半導体基板の前記下面から２番目に近い第２浅ピークと、前記半導体基板の前記下面から最も遠い最深ピークと、前記半導体基板の前記下面から２番目に遠い第２深ピークとを含み、
前記第２深ピークよりも上側の前記バッファ領域の前記キャリア濃度の積分値をｎ１、前記第２浅ピークから前記第２深ピークまでの前記キャリア濃度の積分値をｎ２、前記半導体基板の炭素濃度をＣ、前記半導体基板の酸素濃度をＯとし、
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２≦ｙ＜０．４
を満たす場合は、前記第２深ピークよりも上側の前記バッファ領域の水素濃度の積分濃度が８×１０１２［／ｃｍ２］以上であり、
１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１≦ｙ＜６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、４×１０１２［／ｃｍ２］以上、８×１０１２［／ｃｍ２］未満であり、
２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１≦ｙ＜１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、２×１０１２［／ｃｍ２］以上、４×１０１２［／ｃｍ２］未満であり、
３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２≦ｙ＜２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、５×１０１１［／ｃｍ２］以上、２×１０１２［／ｃｍ２］未満であり、
０．０１≦ｙ＜３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、５×１０１１［／ｃｍ２］未満である
半導体装置。
前記半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域および前記半導体基板の下面の間に設けられ、前記ドリフト領域よりもキャリア濃度が高い複数の濃度ピークを含む第１導電型のバッファ領域と
を備え、
前記複数の濃度ピークは、前記半導体基板の前記下面から２番目に近い第２浅ピークと、前記半導体基板の前記下面から最も遠い最深ピークと、前記半導体基板の前記下面から２番目に遠い第２深ピークとを含み、
前記第２深ピークよりも上側の前記バッファ領域の前記キャリア濃度の積分値をｎ１、前記第２浅ピークから前記第２深ピークまでの前記キャリア濃度の積分値をｎ２、前記半導体基板の炭素濃度をＣ、前記半導体基板の酸素濃度をＯとし、
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２≦ｙ＜０．４
を満たす場合は、前記第２深ピークよりも上側の前記バッファ領域の水素濃度の積分濃度が８×１０１２［／ｃｍ２］以上であり、
１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１≦ｙ＜６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、４×１０１２［／ｃｍ２］以上、８×１０１２［／ｃｍ２］未満であり、
２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１≦ｙ＜１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、２×１０１２［／ｃｍ２］以上、４×１０１２［／ｃｍ２］未満であり、
３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２≦ｙ＜２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、５×１０１１［／ｃｍ２］以上、２×１０１２［／ｃｍ２］未満であり、
０．０１≦ｙ＜３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、５×１０１１［／ｃｍ２］未満である
半導体装置。
【請求項15】
前記最深ピークに対する前記水素イオンの前記ドーズ量を、前記最深ピークにおける水素化学濃度の積分濃度で除した値は、１以上３以下である
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、半導体基板に水素イオンを注入して、水素イオンに起因したドナーを形成する技術が知られている（例えば、特許文献１または２参照）。
特許文献１ 特開２０１６－９６３３８号公報
特許文献２ ＵＳ２０１８／０１２２８９５号
特許文献１ 特開２０１６－９６３３８号公報
特許文献２ ＵＳ２０１８／０１２２８９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
水素イオンに起因して形成されるドナー濃度は、半導体基板の炭素濃度等に応じて変動する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、半導体装置の製造方法を提供する。半導体装置は、上面および下面を有する半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、前記ドリフト領域および前記半導体基板の前記下面の間に設けられ、前記ドリフト領域よりもキャリア濃度が高い複数の濃度ピークを含む第１導電型のバッファ領域とを備えてよい。製造方法は、前記バッファ領域が有するべき前記キャリア濃度の分布に応じて、前記複数の濃度ピークに対応する複数の深さ位置に注入する水素イオンのドーズ量を設定する設定段階を備えてよい。製造方法は、前記設定段階で設定した前記ドーズ量に応じて、前記半導体基板に前記水素イオンを注入する注入段階を備えてよい。前記設定段階において、前記複数の濃度ピークのうち、前記半導体基板の前記下面から最も遠い最深ピークに対する前記水素イオンの前記ドーズ量を、前記半導体基板の炭素濃度に応じて設定し、且つ、前記最深ピーク以外の前記濃度ピークのうちの少なくとも一つの前記濃度ピークに対する前記ドーズ量を、前記半導体基板の前記炭素濃度によらずに設定してよい。
【0005】
上記何れかの製造方法は、前記設定段階において、前記複数の濃度ピークのうち、前記最深ピーク以外の全ての前記濃度ピークに対する前記ドーズ量を、前記半導体基板の前記炭素濃度によらず設定してよい。
【0006】
上記何れかの製造方法は、前記設定段階において、前記最深ピークの深さ位置に更に基づいて、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を設定してよい。
【0007】
上記何れかの製造方法において、前記複数の濃度ピークは、前記半導体基板の前記下面から２番目に近い第２浅ピークと、前記半導体基板の前記下面から２番目に遠い第２深ピークとを含んでよい。上記何れかの製造方法は、前記設定段階において、前記第２浅ピークから前記第２深ピークまでの前記キャリア濃度の積分値ｎ２に更に基づいて、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を設定してよい。
【0008】
上記何れかの製造方法は、前記設定段階において、前記第２深ピークよりも前記上面側の前記バッファ領域の前記キャリア濃度の積分値ｎ１に更に基づいて、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を設定してよい。
【0009】
上記何れかの製造方法は、前記設定段階において、前記半導体基板の酸素濃度に更に基づいて、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を設定してよい。
【0010】
上記何れかの製造方法は、前記設定段階において、前記半導体基板の前記炭素濃度Ｃ、前記半導体基板の前記酸素濃度Ｏ、前記積分値ｎ１および前記積分値ｎ２の値の組み合わせに応じて、前記最深ピークに対して設定すべき前記ドーズ量の許容範囲が予め定められており、前記許容範囲内の前記ドーズ量を、前記最深ピークに対して設定してよい。
【0011】
上記何れかの製造方法は、
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２≦ｙ＜０．４
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、８×１０１２［／ｃｍ２］以上に設定してよい。
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２≦ｙ＜０．４
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、８×１０１２［／ｃｍ２］以上に設定してよい。
【0012】
上記何れかの製造方法は、
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１≦ｙ＜６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、４×１０１２［／ｃｍ２］以上、８×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定してよい。
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１≦ｙ＜６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、４×１０１２［／ｃｍ２］以上、８×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定してよい。
【0013】
上記何れかの製造方法は、
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１≦ｙ＜１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、２×１０１２［／ｃｍ２］以上、４×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定してよい。
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１≦ｙ＜１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、２×１０１２［／ｃｍ２］以上、４×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定してよい。
【0014】
上記何れかの製造方法は、
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２≦ｙ＜２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］以上、２×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定してよい。
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２≦ｙ＜２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］以上、２×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定してよい。
【0015】
上記何れかの製造方法は、
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
０．０１≦ｙ＜３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］未満に設定してよい。
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
０．０１≦ｙ＜３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］未満に設定してよい。
【0016】
上記何れかの製造方法は、
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
ｙ≧６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、８×１０１２［／ｃｍ２］以上に設定し、
１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１≦ｙ＜６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、４×１０１２［／ｃｍ２］以上、８×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定し、
２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１≦ｙ＜１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、２×１０１２［／ｃｍ２］以上、４×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定し、
３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２≦ｙ＜２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］以上、２×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定し、
ｙ＜３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］未満に設定してよい。
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であって、
ｙ≧６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、８×１０１２［／ｃｍ２］以上に設定し、
１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１≦ｙ＜６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、４×１０１２［／ｃｍ２］以上、８×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定し、
２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１≦ｙ＜１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、２×１０１２［／ｃｍ２］以上、４×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定し、
３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２≦ｙ＜２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］以上、２×１０１２［／ｃｍ２］未満に設定し、
ｙ＜３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
を満たす場合は、前記最深ピークに対する前記ドーズ量を、５×１０１１［／ｃｍ２］未満に設定してよい。
【0017】
本発明の第２の態様においては、半導体装置を提供する。上記半導体装置は、上面および下面を有する半導体基板を備えてよい。上記半導体装置は、前記半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域を備えてよい。上記半導体装置は、前記ドリフト領域および前記半導体基板の下面の間に設けられ、前記ドリフト領域よりもキャリア濃度が高い複数の濃度ピークを含む第１導電型のバッファ領域を備えてよい。上記いずれかの半導体装置において、前記複数の濃度ピークは、前記半導体基板の前記下面から２番目に近い第２浅ピークと、前記半導体基板の前記下面から最も遠い最深ピークと、前記半導体基板の前記下面から２番目に遠い第２深ピークとを含んでよい。上記いずれかの半導体装置において、前記第２深ピークよりも上側の前記バッファ領域の前記キャリア濃度の積分値をｎ１、前記第２浅ピークから前記第２深ピークまでの前記キャリア濃度の積分値をｎ２、前記半導体基板の炭素濃度をＣ、前記半導体基板の酸素濃度をＯとし、
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であってよい。
６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２≦ｙ＜０．４
を満たす場合は、前記第２深ピークよりも上側の前記バッファ領域の水素濃度の積分濃度が８×１０１２［／ｃｍ２］以上であってよい。
１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１≦ｙ＜６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、４×１０１２［／ｃｍ２］以上、８×１０１２［／ｃｍ２］未満であってよい。
２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１≦ｙ＜１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、２×１０１２［／ｃｍ２］以上、４×１０１２［／ｃｍ２］未満であってよい。
３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２≦ｙ＜２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、５×１０１１［／ｃｍ２］以上、２×１０１２［／ｃｍ２］未満であってよい。
ｙ＜３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、５×１０１１［／ｃｍ２］未満であってよい。前記最深ピークに対する前記水素イオンの前記ドーズ量を、前記最深ピークにおける水素化学濃度の積分濃度で除した値は、１以上３以下であってよい。
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））、
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
とした場合に、
ｘは１×１０１７［／ｃｍ３］以上１×１０２２［／ｃｍ３］以下であってよい。
６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２≦ｙ＜０．４
を満たす場合は、前記第２深ピークよりも上側の前記バッファ領域の水素濃度の積分濃度が８×１０１２［／ｃｍ２］以上であってよい。
１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１≦ｙ＜６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、４×１０１２［／ｃｍ２］以上、８×１０１２［／ｃｍ２］未満であってよい。
２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１≦ｙ＜１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、２×１０１２［／ｃｍ２］以上、４×１０１２［／ｃｍ２］未満であってよい。
３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２≦ｙ＜２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、５×１０１１［／ｃｍ２］以上、２×１０１２［／ｃｍ２］未満であってよい。
ｙ＜３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
を満たす場合は、前記水素濃度の前記積分濃度が、５×１０１１［／ｃｍ２］未満であってよい。前記最深ピークに対する前記水素イオンの前記ドーズ量を、前記最深ピークにおける水素化学濃度の積分濃度で除した値は、１以上３以下であってよい。
【0018】
上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の一つの実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。
【図2】設定段階Ｓ１２１２の一例を説明する図である。
【図3】半導体基板１０の炭素濃度毎の、バッファ領域２０におけるキャリア濃度分布の一例を示す図である。
【図4】炭素濃度に応じて最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量を調整した場合の、キャリア濃度分布の一例を示す図である。
【図5】バッファ領域２０のキャリア濃度分布と、キャリア濃度の積分値の一例を示す図である。
【図6】積分濃度比（ｎ１／（ｎ１＋ｎ２））と、半導体基板１０の酸素濃度および炭素濃度の関係の一例を示す図である。
【図7】最深ピーク２０４に対して設定すべき水素イオンのドーズ量の許容範囲を示す図である。
【図11】領域２１１における水素化学濃度の積分濃度を説明する図である。
【図12】バッファ領域２０における水素化学濃度分布の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0021】
本明細書においては半導体基板の深さ方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。基板、層またはその他の部材の２つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」の方向は、重力方向または半導体装置の実装時における方向に限定されない。
【0022】
本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。直交座標軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。例えば、Ｚ軸は地面に対する高さ方向を限定して示すものではない。なお、＋Ｚ軸方向と－Ｚ軸方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、Ｚ軸方向と記載した場合、＋Ｚ軸および－Ｚ軸に平行な方向を意味する。
【0023】
本明細書では、半導体基板の上面および下面に平行な直交軸をＸ軸およびＹ軸とする。また、半導体基板の上面および下面と垂直な軸をＺ軸とする。本明細書では、Ｚ軸の方向を深さ方向と称する場合がある。また、本明細書では、Ｘ軸およびＹ軸を含めて、半導体基板の上面および下面に平行な方向を、水平方向と称する場合がある。
【0024】
半導体基板の深さ方向における中心から、半導体基板の上面までの領域を、上面側と称する場合がある。同様に、半導体基板の深さ方向における中心から、半導体基板の下面までの領域を、下面側と称する場合がある。
【0025】
本明細書において「同一」または「等しい」のように称した場合、製造ばらつき等に起因する誤差を有する場合も含んでよい。当該誤差は、例えば１０％以内である。
【0026】
本明細書においては、不純物がドーピングされたドーピング領域の導電型をＰ型またはＮ型として説明している。本明細書においては、不純物とは、特にＮ型のドナーまたはＰ型のアクセプタのいずれかを意味する場合があり、ドーパントと記載する場合がある。本明細書においては、ドーピングとは、半導体基板にドナーまたはアクセプタを導入し、Ｎ型の導電型を示す半導体またはＰ型の導電型を示す半導体とすることを意味する。
【0027】
本明細書においては、ドーピング濃度とは、熱平衡状態におけるドナーの濃度またはアクセプタの濃度を意味する。本明細書においては、ネット・ドーピング濃度とは、ドナー濃度を正イオンの濃度とし、アクセプタ濃度を負イオンの濃度として、電荷の極性を含めて足し合わせた正味の濃度を意味する。一例として、ドナー濃度をＮＤ、アクセプタ濃度をＮＡとすると、任意の位置における正味のネット・ドーピング濃度はＮＤ－ＮＡとなる。本明細書では、ネット・ドーピング濃度を単にドーピング濃度と記載する場合がある。
【0028】
ドナーは、半導体に電子を供給する機能を有している。アクセプタは、半導体から電子を受け取る機能を有している。ドナーおよびアクセプタは、不純物自体には限定されない。例えば、半導体中に存在する空孔（Ｖ）、酸素（Ｏ）および水素（Ｈ）が結合したＶＯＨ欠陥は、電子を供給するドナーとして機能する。あるいは、シリコン半導体中の格子間シリコン（Ｓｉ－ｉ）と水素とが結合した格子間Ｓｉ－Ｈ欠陥、さらに格子間炭素と格子間酸素および水素が結合したＣｉＯｉ－Ｈ欠陥も、電子を供給するドナーとして機能する。本明細書では、ＶＯＨ欠陥、格子間Ｓｉ－Ｈ欠陥またはＣｉＯｉ－Ｈ欠陥を水素ドナーと称する場合がある。
【0029】
本明細書において半導体基板は、Ｎ型のバルク・ドナーが全体に分布している。バルク・ドナーは、半導体基板の元となるインゴットの製造時に、インゴット内に略一様に含まれたドーパントによるドナーである。本例のバルク・ドナーは、水素以外の元素である。バルク・ドナーのドーパントは、例えばリン、アンチモン、ヒ素、セレンまたは硫黄であるが、これに限定されない。本例のバルク・ドナーは、リンである。バルク・ドナーは、Ｐ型の領域にも含まれている。半導体基板は、半導体のインゴットから切り出したウエハであってよく、ウエハを個片化したチップであってもよい。半導体のインゴットは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）、磁場印加型チョクラルスキー法（ＭＣＺ法）、フロートゾーン法（ＦＺ法）のいずれかで製造されよい。本例におけるインゴットは、ＭＣＺ法で製造されている。ＭＣＺ法で製造された基板に含まれる酸素濃度は１×１０１７～７×１０１７／ｃｍ３である。ＦＺ法で製造された基板に含まれる酸素濃度は１×１０１５～５×１０１６／ｃｍ３である。酸素濃度が高い方が水素ドナーを生成しやすい傾向がある。バルク・ドナー濃度は、半導体基板の全体に分布しているバルク・ドナーの化学濃度を用いてよく、当該化学濃度の９０％から１００％の間の値であってもよい。また、半導体基板は、リン等のドーパントを含まないノンドープ基板を用いてもよい。その場合、ノンドーピング基板のバルク・ドナー濃度（Ｄ０）は例えば１×１０１０／ｃｍ３以上、５×１０１２／ｃｍ３以下である。ノンドーピング基板のバルク・ドナー濃度（Ｄ０）は、好ましくは１×１０１１／ｃｍ３以上である。ノンドーピング基板のバルク・ドナー濃度（Ｄ０）は、好ましくは５×１０１２／ｃｍ３以下である。尚、本発明における各濃度は、室温における値でよい。室温における値は、一例として３００Ｋ（ケルビン）（約２６．９℃）のときの値を用いてよい。
【0030】
本明細書においてＰ＋型またはＮ＋型と記載した場合、Ｐ型またはＮ型よりもドーピング濃度が高いことを意味し、Ｐ－型またはＮ－型と記載した場合、Ｐ型またはＮ型よりもドーピング濃度が低いことを意味する。また、本明細書においてＰ＋＋型またはＮ＋＋型と記載した場合には、Ｐ＋型またはＮ＋型よりもドーピング濃度が高いことを意味する。本明細書の単位系は、特に断りがなければＳＩ単位系である。長さの単位をｃｍで表示することがあるが、諸計算はメートル（ｍ）に換算してから行ってよい。
【0031】
本明細書において化学濃度とは、電気的な活性化の状態によらずに測定される不純物の原子密度を指す。化学濃度は、例えば二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により計測できる。上述したネット・ドーピング濃度は、電圧－容量測定法（ＣＶ法）により測定できる。電圧－容量測定法（ＣＶ法）により計測されネット・ドーピング濃度を、キャリア濃度として用いてよい。また、拡がり抵抗測定法（ＳＲ法）により計測されるキャリア濃度を、ネット・ドーピング濃度として用いてもよい。キャリアとは、電子または正孔の電荷キャリアを意味する。ＣＶ法またはＳＲ法により計測されるキャリア濃度は、熱平衡状態における値としてよい。また、Ｎ型の領域においては、ドナー濃度がアクセプタ濃度よりも十分大きいので、当該領域におけるキャリア濃度を、ドナー濃度としてもよい。同様に、Ｐ型の領域においては、当該領域におけるキャリア濃度を、アクセプタ濃度としてもよい。本明細書では、Ｎ型領域のドーピング濃度をドナー濃度と称する場合があり、Ｐ型領域のドーピング濃度をアクセプタ濃度と称する場合がある。
【0032】
ドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度分布がピークを有する場合、当該ピーク値を当該領域におけるドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度としてよい。ドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度がほぼ均一な場合等においては、当該領域におけるドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度の平均値をドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度としてよい。本明細書において、単位体積当りの濃度表示にａｔоｍｓ／ｃｍ３、または、／ｃｍ３を用いる。この単位は、半導体基板内のドナーまたはアクセプタ濃度、または、化学濃度に用いられる。ａｔоｍｓ表記は省略してもよい。
【0033】
ＳＲ法により計測されるキャリア濃度が、ドナーまたはアクセプタの濃度より低くてもよい。拡がり抵抗を測定する際に電流が流れる範囲において、半導体基板のキャリア移動度が結晶状態の値よりも低い場合がある。キャリア移動度の低下は、格子欠陥等による結晶構造の乱れ（ディスオーダー）により、キャリアが散乱されることで生じる。キャリア濃度が低下する理由は、下記の通りである。ＳＲ法では、拡がり抵抗を測定し、拡がり抵抗の測定値からキャリア濃度を換算する。このとき、キャリアの移動度は結晶状態の移動度が用いられる。一方、格子欠陥が導入されている位置では、キャリア移動度は低下しているにもかかわらず、結晶状態のキャリア移動度によりキャリア濃度が算出される。そのため、実際のキャリア濃度、すなわちドナーまたはアクセプタの濃度よりも低い値となる。
【0034】
ＣＶ法またはＳＲ法により計測されるキャリア濃度から算出したドナーまたはアクセプタの濃度は、ドナーまたはアクセプタを示す元素の化学濃度よりも低くてよい。一例として、シリコンの半導体においてドナーとなるリンまたはヒ素のドナー濃度、あるいはアクセプタとなるボロン（ホウ素）のアクセプタ濃度は、これらの化学濃度の９９％程度である。一方、シリコンの半導体においてドナーとなる水素のドナー濃度は、水素の化学濃度の０．１％から１０％程度である。
【0035】
図１は、本発明の一つの実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。半導体装置は、半導体基板に形成された半導体素子を有する。半導体基板は例えばＭＣＺ法で形成されたシリコン基板であるが、これに限定されない。半導体素子は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ダイオード、ＲＣ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ）－ＩＧＢＴ等のパワー半導体素子であるが、これに限定されない。
【0036】
本例の製造方法は、設計段階Ｓ１２１０および製造段階Ｓ１２２０を備える。設計段階Ｓ１２１０においては、半導体装置が有するべき耐圧等の特性に基づいて、半導体装置の構造を設計する。設計段階Ｓ１２１０では、半導体装置の各構成要素の位置、大きさ、キャリア濃度、および、半導体基板の各位置に注入すべきドーパントイオンのドーズ量等の少なくとも一つを決定する。製造段階Ｓ１２２０では、設計段階Ｓ１２１０で設計した構造に基づいて、半導体装置の各構成要素を製造する。製造段階Ｓ１２２０は、ドーパントイオンの注入、熱処理、露光、エッチング、成膜等の工程の少なくとも一つを含む。
【0037】
本例の半導体装置は、半導体基板に設けられたＮ－型のドリフト領域およびＮ＋型のバッファ領域を含む。バッファ領域は、ドリフト領域および半導体基板の下面の間に設けられる。バッファ領域は、ドリフト領域よりもキャリア濃度が高い複数の濃度ピークを含む。バッファ領域は、例えばＩＧＢＴにおけるフィールドストップ層であるが、これに限定されない。半導体装置の構造例については後述する。
【0038】
本例の設計段階Ｓ１２１０は、設定段階Ｓ１２１２を有する。本例の製造段階Ｓ１２２０は、注入段階Ｓ１２２２を有する。設定段階Ｓ１２１２では、バッファ領域が有するべきキャリア濃度の分布に応じて、バッファ領域に注入する水素イオンのドーズ量を設定する。キャリア濃度の分布は、例えば半導体装置が有するべき耐圧に応じて決定される。本例のバッファ領域は複数の濃度ピークを有するので、設定段階Ｓ１２１２では、複数の濃度ピークに対応する複数の深さ位置に注入する水素イオンの各ドーズ量を設定する。注入段階Ｓ１２２２では、設定段階Ｓ１２１２で設定した各ドーズ量に応じて、半導体基板のそれぞれの深さ位置に水素イオンを注入する。
【0039】
半導体基板に水素イオンを注入すると、水素イオンの注入に起因した水素ドナーが形成される。水素ドナーは、例えば水素原子と、半導体基板中の酸素原子とが結合して形成される。水素ドナーは、例えば上述したＶＯＨ欠陥、格子間Ｓｉ－Ｈ欠陥、ＣｉＯｉ－Ｈ欠陥である。水素ドナーが形成される濃度は、半導体基板に含まれる炭素濃度または酸素濃度によって変動する場合もある。ＭＣＺ法で形成された半導体基板には高濃度の炭素または酸素が含まれ、比較的に炭素濃度または酸素濃度のばらつきが大きい。例えばＭＣＺ法の半導体基板における炭素濃度は、０．０１×１０１６／ｃｍ３～１×１０１６／ｃｍ３の範囲でばらつく場合がある。同様に、例えばＭＣＺ法の半導体基板における酸素濃度は、０．０１×１０１８／ｃｍ３～１×１０１８／ｃｍ３の範囲でばらつく場合がある。
【0040】
水素ドナーの濃度が半導体基板の炭素濃度または酸素濃度に応じて変動するので、バッファ領域に注入する水素イオンのドーズ量は、半導体基板の炭素濃度または酸素濃度に応じて調整することが好ましい。しかし、複数の深さ位置に対する複数のドーズ量のそれぞれを調整すると、それぞれの深さ位置に対する水素イオンの注入工程の条件を、半導体基板の炭素濃度ごとに変更しなければならない。このため、製造工程が煩雑になってしまう。また、半導体装置の製造コストが上昇する場合もある。
【0041】
図２は、設定段階Ｓ１２１２および注入段階Ｓ１２２２の一例を説明する図である。図２では、半導体基板１０の断面の一部を示している。また半導体基板１０の断面の横に、完成した半導体装置が有するべきキャリア濃度分布の一例を合わせて示している。半導体基板１０は、円盤状のウエハであってよく、ウエハをダイシングして個片化したチップであってもよい。半導体基板１０は、上面２１および下面２３を有する。本明細書では、上面２１と平行な２つの直交軸をＸ軸およびＹ軸とし、上面２１と垂直な軸をＺ軸とする。本明細書では、Ｚ軸と平行な方向を深さ方向と称する場合がある。また、Ｚ軸上の位置を、深さ位置と称する場合がある。特に説明がない場合、深さ位置は、下面２３からのＺ軸上の距離を指す。
【0042】
半導体基板１０には、Ｎ－型のドリフト領域１８およびＮ＋型のバッファ領域２０が設けられる。ドリフト領域１８のドーピング濃度は、バルク・ドーピング濃度と同一であってよく、バルク・ドーピング濃度より高くてもよい。バッファ領域２０は、ドリフト領域１８と下面２３との間に配置される。バッファ領域２０の深さ方向の長さは、半導体基板１０の深さ方向の厚みの半分より小さくてよく、大きくてもよい。
【0043】
バッファ領域２０と下面２３との間には、半導体装置に形成する半導体素子に応じた領域が設けられてもよい。本例では、バッファ領域２０と下面２３との間には、Ｐ＋型のコレクタ領域２２が設けられている。本例の半導体基板１０にはＩＧＢＴが形成される。他の例では、バッファ領域２０と下面２３との間には、Ｎ＋型のカソード領域が設けられてもよい。この場合、半導体基板１０にはダイオードが形成される。ドリフト領域１８と上面２１との間にも、半導体装置に形成する半導体素子に応じた構造が形成されるが、図２では省略している。
【0044】
バッファ領域２０は、ドリフト領域１８よりもキャリア濃度が高い複数の濃度ピークを含む。図２の例では、バッファ領域２０は、下面２３からの距離が小さい順に、濃度ピーク２０２－１、濃度ピーク２０２－２、濃度ピーク２０２－３、濃度ピーク２０２－４、および、最深ピーク２０４を有する。最深ピーク２０４は、バッファ領域２０の複数の濃度ピークのうち、下面２３から最も遠くに配置された濃度ピークである。本明細書において、濃度ピークは、濃度分布における山形の部分を指す。濃度ピークの頂点における濃度（極大値）を、当該濃度ピークの濃度として用いてよい。バッファ領域２０におけるキャリア濃度の分布は、半導体装置が有するべき耐圧等の特性に応じて設計される。バッファ領域２０の濃度ピークの個数は、２以上であってよく、３以上であってよく、４以上であってよい。バッファ領域２０の濃度ピークの個数は、１０以下であってよく、５以下であってよく、４以下であってよい。図２の例では、バッファ領域２０の濃度ピークの個数は５個である。
【0045】
注入段階Ｓ１２２２では、それぞれの濃度ピーク２０２および最深ピーク２０４を形成すべき深さ位置に、水素イオン（例えばプロトン）を注入する。水素イオンは下面２３から注入してよい。水素イオンを注入する深さ位置は、水素イオンを加速する加速エネルギー（例えば加速電圧）で調整できる。例えば水素イオンの平均飛程が、それぞれの濃度ピークの頂点の位置Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚｄとなるように、水素イオンの加速エネルギーを調整する。
【0046】
それぞれの深さ位置に対する水素イオンのドーズ量は、形成すべき濃度ピークの頂点の濃度に応じて定められる。半導体基板１０には、注入された水素イオンのドーズ量に応じた濃度の水素ドナーが形成される。ただし上述したように、形成される水素ドナーの濃度は、半導体基板１０の炭素濃度または酸素濃度に応じて変動する。
【0047】
本例の設定段階Ｓ１２１２では、バッファ領域２０の複数の濃度ピークのうち、最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量を、半導体基板１０の炭素濃度または酸素濃度に応じて設定する。半導体基板１０の炭素濃度または酸素濃度は、最深ピーク２０４の深さ位置Ｚｄにおける値を用いてよく、バッファ領域２０の全体における平均値を用いてよく、半導体基板１０の全体における平均値を用いてもよい。また、設定段階Ｓ１２１２では、バッファ領域２０の濃度ピークのうち、最深ピーク２０４以外の濃度ピーク２０２のうちの少なくとも一つの濃度ピーク２０２に対するドーズ量を、半導体基板１０の炭素濃度または酸素濃度によらず設定する。設定段階Ｓ１２１２では、２つ以上の濃度ピーク２０２に対するドーズ量を、半導体基板１０の炭素濃度または酸素濃度によらず設定してよく、全ての濃度ピーク２０２に対するドーズ量を、半導体基板１０の炭素濃度または酸素濃度によらず設定してもよい。最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量は、半導体基板１０の炭素濃度に応じて設定してもよく、半導体基板１０の酸素濃度に応じて設定してもよく、半導体基板１０の炭素濃度および酸素濃度の両方に応じて設定してもよい。
【0048】
設定段階Ｓ１２１２では、半導体基板１０の炭素濃度が所定の基準濃度であると仮定して、キャリア濃度分布に応じた設定ドーズ量を決定してよい。そして、半導体基板１０の実際の炭素濃度または酸素濃度が、基準濃度からどれくらい乖離しているかに応じて、最深ピーク２０４に対する設定ドーズ量を調整してよい。半導体基板１０の実際の炭素濃度または酸素濃度が高いほど、水素ドナーが形成されやすくなる。設定段階Ｓ１２１２では、半導体基板１０の実際の炭素濃度または酸素濃度が高いほど、最深ピーク２０４に対する設定ドーズ量を低く調整してよい。設定段階Ｓ１２１２では、少なくとも一つの濃度ピーク２０２に対する設定ドーズ量を、炭素濃度または酸素濃度に応じて調整せずに維持してよい。設定段階Ｓ１２１２では、２つ以上の濃度ピーク２０２の設定ドーズ量を維持してよく、全ての濃度ピーク２０２の設定ドーズ量を維持してもよい。
【0049】
設定段階Ｓ１２１２では、実際に形成されるバッファ領域２０におけるキャリア濃度の積分値が、設計したキャリア濃度分布から定まる設計値に近づくように、最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量を調整してよい。設定段階Ｓ１２１２では、当該積分値と設計値との差分が所定の許容範囲内となるように、最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量を調整してよい。当該許容範囲は、設計値の±１０％であってよく、±５％であってよく、±２％であってもよい。最深ピーク２０４に対するドーズ量を変更した場合に当該積分値がどれくらい変動するかの情報は、予め実験的に取得してよく、コンピュータを用いたシミュレーションにより取得してもよい。
【0050】
本例によれば、少なくとも一つの濃度ピーク２０２に対する設定ドーズ量を、炭素濃度または酸素濃度に応じて変更しないので、設定段階Ｓ１２１２および注入段階Ｓ１２２２を簡素化できる。また、半導体装置の製造コストの上昇を抑制できる。
【0051】
水素ドナーは、水素イオンの飛程近傍だけでなく、水素イオンが通過した通過領域にも形成される。例えば深さ位置Ｚｄに水素イオンを注入した場合、下面２３から深さ位置Ｚｄまでが水素イオンの通過領域となる。当該通過領域にも、水素イオンのドーズ量に応じた水素ドナーが形成される。これは、水素イオンの通過領域にも格子欠陥が形成されるためと考えられる。このため、最深ピーク２０４に対するドーズ量を調整することで、深さ位置Ｚｄの近傍におけるキャリア濃度に加えて、通過領域におけるキャリア濃度も調整できる。従って、最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量を調整することで、バッファ領域２０の全体的なキャリア濃度を調整できる。
【0052】
設定段階Ｓ１２１２では、最深ピーク２０４の深さ位置Ｚｄに更に基づいて、最深ピーク２０４に対するドーズ量を設定してもよい。上述したように、水素イオンを注入した場合、水素イオンの通過領域にも水素ドナーが形成される。深さ位置Ｚｄによって通過領域の長さが変化する。このため、最深ピーク２０４に対するドーズ量を調整したときの、水素ドナーの形成量の積分値は、深さ位置Ｚｄに応じて変化する。設定段階Ｓ１２１２では、最深ピーク２０４の深さ位置Ｚｄが下面２３から遠いほど、最深ピーク２０４に対するドーズ量を小さくしてよい。
【0053】
図３は、半導体基板１０の炭素濃度毎の、バッファ領域２０におけるキャリア濃度分布の一例を示す図である。図３では、ドリフト領域１８のドーピング濃度はバルク・ドーピング濃度Ｄｂである。図３では、半導体基板１０の炭素濃度が１×１０１５／ｃｍ３の例を実線で示し、炭素濃度が４×１０１５／ｃｍ３の例を破線で示している。２つの例において、それぞれの深さ位置に対する水素イオンのドーズ量は同一である。具体的には、深さ位置Ｚ１に対する水素イオンドーズ量は５×１０１４／ｃｍ２であり、深さ位置Ｚ２に対する水素イオンドーズ量は３×１０１３／ｃｍ２であり、深さ位置Ｚ３に対する水素イオンドーズ量は５×１０１２／ｃｍ２であり、深さ位置Ｚ４に対する水素イオンドーズ量は５×１０１２／ｃｍ２であり、深さ位置Ｚｄに対する水素イオンドーズ量は１×１０１３／ｃｍ２である。
【0054】
図３に示すように、炭素濃度が比較的に低い例（実線）では、バッファ領域２０のキャリア濃度が全体的に小さくなっている。このように、バッファ領域２０に形成される水素ドナーの濃度は、炭素濃度に応じて変動する。
【0055】
【0056】
図４において実線で示した例は、半導体基板１０の炭素濃度が１×１０１５／ｃｍ３であり、深さ位置Ｚｄに対する水素イオンドーズ量は２×１０１３／ｃｍ２である。つまり図４の実線の例では、図３の実線の例に対して、深さ位置Ｚｄにおける水素イオンドーズ量が２倍になっている。このため、最深ピーク２０４の濃度が高くなっている。
【0057】
図４において破線で示した例は、半導体基板１０の炭素濃度が４×１０１５／ｃｍ３であり、深さ位置Ｚｄに対する水素イオンドーズ量は３×１０１２／ｃｍ２である。つまり図４の破線の例では、図３の破線の例に対して、深さ位置Ｚｄにおける水素イオンドーズ量が３０％になっている。このため、最深ピーク２０４の濃度が低くなっている。
【0058】
図４に示した２つの例では、バッファ領域２０におけるキャリア濃度の積分値がほぼ等しい。このように、深さ位置Ｚｄに対する水素イオンドーズ量を、炭素濃度に応じて調整することで、バッファ領域２０におけるキャリア濃度の積分値をほぼ一定の値に調整できる。
【0059】
図５は、バッファ領域２０のキャリア濃度分布と、キャリア濃度の積分値の一例を示す図である。図５に示すキャリア濃度分布は、深さ位置Ｚｄに対する水素イオンのドーズ量を、炭素濃度に応じて調整する前の分布である。積分濃度は、バッファ領域２０とドリフト領域１８との境界位置Ｚｂから、下面２３に向かってキャリア濃度を積分した値である。
【0060】
本例のバッファ領域２０の複数の濃度ピークは、半導体基板１０の下面２３に最も近い第１浅ピークと、２番目に近い第２浅ピークを有する。図５の例では、濃度ピーク２０２－１が第１浅ピークに相当し、濃度ピーク２０２－２が第２浅ピークに相当する。また、バッファ領域２０の複数の濃度ピークは、半導体基板１０の下面２３から２番目に遠い第２深ピークを含む。図５の例では、濃度ピーク２０２－４が第２深ピークに相当する。
【0061】
濃度ピーク２０２－１と、濃度ピーク２０２－２との境界の深さ位置をＺ５とする。深さ位置Ｚ５は、濃度ピーク２０２－１と濃度ピーク２０２－２との間において、キャリア濃度が極小値となる位置である。濃度ピーク２０２－１と濃度ピーク２０２－２との間において、キャリア濃度が極小値となる領域が連続する平坦部分が存在する場合、当該平坦部分の深さ方向における中心位置を、深さ位置Ｚ５としてよい。濃度ピーク２０２－４と、最深ピーク２０４との境界の深さ位置をＺ６とする。深さ位置Ｚ６は、濃度ピーク２０２－４と最深ピーク２０４との間において、キャリア濃度が極小値となる位置である。濃度ピーク２０２－４と最深ピーク２０４との間において、キャリア濃度が極小値となる領域が連続する平坦部分が存在する場合、当該平坦部分の深さ方向における中心位置を、深さ位置Ｚ６としてよい。
【0062】
本例の設定段階Ｓ１２１２では、濃度ピーク２０２－２から濃度ピーク２０２－４までのキャリア濃度の深さ方向の積分値ｎ２に更に基づいて、最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量を調整する。濃度ピーク２０２－２から濃度ピーク２０２－４までの範囲を、領域２１２とする。領域２１２は深さ位置Ｚ５からＺ６までの領域である。
【0063】
上述したように、領域２１２におけるキャリア濃度は、半導体基板１０の炭素濃度または酸素濃度に応じて変動する。また、領域２１２におけるキャリア濃度の変動量は、領域２１２におけるキャリア濃度の大きさに応じて変化する。例えば、領域２１２におけるキャリア濃度が大きければ、炭素濃度または酸素濃度に応じたキャリア濃度の変動量も大きくなる傾向がある。このため、領域２１２が有するべきキャリア濃度の積分値に応じて、最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量を調整することで、領域２１２におけるキャリア濃度の変動を、最深ピーク２０４におけるキャリア濃度の増減で、より精度よく相殺できる。領域２１２におけるキャリア濃度の積分値に応じて、水素イオンのドーズ量をどの程度調整すべきかは、実験的に予め取得してよく、シミュレーションにより取得してもよい。
【0064】
半導体基板１０の上面２１側から広がる空乏層が、コレクタ領域２２等に到達しないように、濃度ピーク２０２－１のキャリア濃度は、他の濃度ピーク２０２に比べて大きい値に設定される。例えば濃度ピーク２０２－１のキャリア濃度は、他の濃度ピーク２０２のキャリア濃度の１０倍以上である。このような場合、領域２１２に濃度ピーク２０２－１を含めると、領域２１２における積分値は、濃度ピーク２０２－１のキャリア濃度でほぼ決まってしまう。このため設定段階Ｓ１２１２では、濃度ピーク２０２－１を含めない領域２１２における積分濃度に基づいて、最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量を設定している。積分濃度に含めない濃度ピークとは、以下の濃度ピークであってよい。例えば、アバランシェ降伏が生じる電圧の９０％以上の電圧を半導体装置１００に印加した場合に、ドリフト領域１８およびバッファ領域２０を広がる空乏層の端部（空乏層端）を含む濃度ピークであってよく、空乏層端よりも下面２３側に位置する濃度ピークであってよい。
【0065】
本例の設定段階Ｓ１２１２では、濃度ピーク２０２－４よりも上面２１側のバッファ領域２０のキャリア濃度の積分値ｎ１に更に基づいて、最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量を設定する。濃度ピーク２０２－４よりも上面２１側のバッファ領域２０の範囲を、領域２１１とする。領域２１１は、深さ位置Ｚ６からＺｂまでの領域である。
【0066】
図１から図４において説明した例では、最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量を調整する。この場合、図４に示したように、最深ピーク２０４のキャリア濃度が変動する。一方で、最深ピーク２０４のキャリア濃度が大きく変動すると、半導体装置の特性が変動してしまう場合がある。半導体装置の電気的特性は、領域２１１におけるキャリア濃度の積分濃度に依存し、当該積分濃度は最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量に依存する。このため、半導体装置の特性が大きく変動しない範囲で、最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量を調整することが好ましい。
【0067】
本例の設定段階Ｓ１２１２では、領域２１１および領域２１２における積分濃度（ｎ１＋ｎ２）に対する、領域２１１の積分濃度ｎ１の比（ｎ１／（ｎ１＋ｎ２））に基づいて、水素イオンのドーズ量を調整する。また、水素ドナーの形成量は、半導体基板１０の酸素濃度によっても変動する。設定段階Ｓ１２１２では、半導体基板１０の酸素濃度に更に基づいて、最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量を設定してよい。半導体基板１０の酸素濃度は、深さ位置Ｚｄにおける値を用いてよく、バッファ領域２０の全体における平均値を用いてよく、半導体基板１０の全体における平均値を用いてもよい。
【0068】
図６は、積分濃度比（ｎ１／（ｎ１＋ｎ２））と、半導体基板１０の酸素濃度および炭素濃度の関係の一例を示す図である。図６の例では、半導体基板１０の炭素濃度をＣ、酸素濃度をＯとして、横軸をＯ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））としている。また、図６の縦軸は、積分濃度比（ｎ１／（ｎ１＋ｎ２））である。図６には、最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量が、１×１０１３／ｃｍ２、５×１０１２／ｃｍ２、３×１０１２／ｃｍ２、１×１０１２／ｃｍ２、３×１０１１／ｃｍ２の各例における特性を示している。
【0069】
上述したように、水素ドナーの形成量は、半導体基板１０の炭素濃度または酸素濃度に依存し、特に酸素濃度に依存する。酸素濃度Ｏおよび炭素濃度Ｃを用いて、横軸ｘをＯ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））としたところ、図６において破線で示すように、対数グラフ上のそれぞれの特性を、直線でほぼ近似できた。これは、積分濃度比が概ね酸素濃度に依存するとともに、炭素濃度からも影響を受けることを示している。炭素濃度の影響は、酸素濃度が高いほど強くなる傾向がある。当該影響を示すために、酸素濃度Ｏに、（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７）を乗算した値を横軸としている。Ｃ／（１×１０１５）の部分は、炭素濃度Ｃを１×１０１５／ｃｍ３にて規格化（無次元化）している。ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７）の部分は、規格化した炭素濃度Ｃに対する、酸素濃度Ｏの寄与係数である。寄与係数は無次元である。すなわち、横軸ｘは、酸素濃度Ｏの寄与係数を乗じた規格化炭素濃度を、酸素濃度Ｏに乗じることにより、水素ドナーのドナー濃度に対する酸素と炭素の相互作用を表してよい。横軸のパラメータxの単位は、ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、単に ／ｃｍ３と記載することがある。
【0070】
図６に示すように、最深ピーク２０４における水素イオンのドーズ量が大きいほど、積分濃度比（ｎ１／（ｎ１＋ｎ２））は大きくなる。また、パラメータｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））が大きくなるほど、積分濃度比（ｎ１／（ｎ１＋ｎ２））は大きくなる。
【0071】
図６に示すような関係から、半導体基板１０の酸素濃度Ｏおよび炭素濃度Ｃと、バッファ領域２０が有するべき積分濃度ｎ１および積分濃度ｎ２が定まれば、最深ピーク２０４に対して設定すべき水素イオンのドーズ量が定まる。設定段階Ｓ１２１２では、図６から定まる水素イオンのドーズ量に応じて、最深ピーク２０４における水素イオンのドーズ量を決定してよい。半導体基板１０の酸素濃度Ｏ、炭素濃度Ｃと、バッファ領域２０が有するべき積分濃度ｎ１、積分濃度ｎ２の値の組み合わせに応じて、最深ピーク２０４に対して設定すべきドーズ量の許容範囲が予め定められてよい。当該許容範囲は、図６に示したような、パラメータｘと、積分濃度比（ｎ１／（ｎ１＋ｎ２））との関係から定めてよい。
【0072】
図７は、最深ピーク２０４に対して設定すべき水素イオンのドーズ量の許容範囲を示す図である。本例では、図６において破線で示した複数の近似直線から、当該許容範囲を決定している。図７においては、それぞれの近似直線を破線で示しており、許容範囲の境界線３０１－１～３０１－４を一点鎖線で示している。パラメータｘの範囲は、１×１０１７／ｃｍ３以上１×１０２２／ｃｍ３以下であってよい。
【0073】
それぞれの境界線３０１は、２つの近似直線の中間の直線である。図７では、最深ピーク２０４の水素イオンのドーズ量が１×１０１３／ｃｍ２である場合の近似直線と、最深ピーク２０４の水素イオンのドーズ量が５×１０１２／ｃｍ２である場合の近似直線との中間線を、境界線３０１－１とする。最深ピーク２０４の水素イオンのドーズ量が５×１０１２／ｃｍ２である場合の近似直線と、最深ピーク２０４の水素イオンのドーズ量が３×１０１２／ｃｍ２である場合の近似直線との中間線を、境界線３０１－２とする。最深ピーク２０４の水素イオンのドーズ量が３×１０１２／ｃｍ２である場合の近似直線と、最深ピーク２０４の水素イオンのドーズ量が１×１０１２／ｃｍ２である場合の近似直線との中間線を、境界線３０１－３とする。最深ピーク２０４の水素イオンのドーズ量が１×１０１２／ｃｍ２である場合の近似直線と、最深ピーク２０４の水素イオンのドーズ量が３×１０１１／ｃｍ２である場合の近似直線との中間線を、境界線３０１－４とする。
【0074】
パラメータｘ、ｙを下式のように定義する。ｌｎ（ｘ）は、ｘの自然対数である。
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
境界線３０１－１は下式で表される。
ｙ＝６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
境界線３０１－２は下式で表される。
ｙ＝１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
境界線３０１－３は下式で表される。
ｙ＝２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
境界線３０１－４は下式で表される。
ｙ＝３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
ｘ＝Ｏ×（（Ｃ／（１×１０１５））×ｅｘｐ（Ｏ／（１×１０１７））
ｙ＝ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）
境界線３０１－１は下式で表される。
ｙ＝６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
境界線３０１－２は下式で表される。
ｙ＝１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
境界線３０１－３は下式で表される。
ｙ＝２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
境界線３０１－４は下式で表される。
ｙ＝３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
【0075】
図７に示すグラフにおいて、半導体基板１０の酸素濃度Ｏ、炭素濃度Ｃと、バッファ領域２０が有するべき積分濃度ｎ１、積分濃度ｎ２の値の組み合わせで定まるパラメータｘ、ｙが、境界線３０１－１より上の領域に存在する場合、設定段階Ｓ１２１２において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、８×１０１２／ｃｍ２以上に設定してよい。
つまり、
６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２≦ｙ＜０．４
を満たす場合、設定段階Ｓ１２１２において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、８×１０１２／ｃｍ２以上に設定してよい。最深ピーク２０４に対するドーズ量は、９×１０１２／ｃｍ２以上に設定してもよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、１．２×１０１３／ｃｍ２未満に設定してよい。また、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、１．１×１０１３／ｃｍ２未満に設定してもよい。
つまり、
６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２≦ｙ＜０．４
を満たす場合、設定段階Ｓ１２１２において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、８×１０１２／ｃｍ２以上に設定してよい。最深ピーク２０４に対するドーズ量は、９×１０１２／ｃｍ２以上に設定してもよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、１．２×１０１３／ｃｍ２未満に設定してよい。また、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、１．１×１０１３／ｃｍ２未満に設定してもよい。
【0076】
図７に示すグラフにおいて、パラメータｘ、ｙが、境界線３０１－１と境界線３０１－２との間に存在する場合、設定段階Ｓ１２１２において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、４×１０１２／ｃｍ２以上、８×１０１２／ｃｍ２未満に設定してよい。
つまり、
１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１≦ｙ＜６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合、設定段階Ｓ１２１２において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、４×１０１２／ｃｍ２以上、８×１０１２／ｃｍ２未満に設定してよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、４×１０１２／ｃｍ２以上に設定してもよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、７×１０１２／ｃｍ２以下に設定してもよい。
つまり、
１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１≦ｙ＜６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合、設定段階Ｓ１２１２において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、４×１０１２／ｃｍ２以上、８×１０１２／ｃｍ２未満に設定してよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、４×１０１２／ｃｍ２以上に設定してもよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、７×１０１２／ｃｍ２以下に設定してもよい。
【0077】
図７に示すグラフにおいて、パラメータｘ、ｙが、境界線３０１－２と境界線３０１－３との間に存在する場合、設定段階Ｓ１２１２において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、２×１０１２／ｃｍ２以上、４×１０１２／ｃｍ２未満に設定してよい。
つまり、
２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１≦ｙ＜１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
を満たす場合、設定段階Ｓ１２１２において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、２×１０１２／ｃｍ２以上、４×１０１２／ｃｍ２未満に設定してよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、２．５×１０１２／ｃｍ２以上に設定してもよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、３．５×１０１２／ｃｍ２以下に設定してもよい。
つまり、
２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１≦ｙ＜１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
を満たす場合、設定段階Ｓ１２１２において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、２×１０１２／ｃｍ２以上、４×１０１２／ｃｍ２未満に設定してよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、２．５×１０１２／ｃｍ２以上に設定してもよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、３．５×１０１２／ｃｍ２以下に設定してもよい。
【0078】
図７に示すグラフにおいて、パラメータｘ、ｙが、境界線３０１－３と境界線３０１－４との間に存在する場合、設定段階Ｓ１２１２において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、５×１０１１／ｃｍ２以上、２×１０１２／ｃｍ２未満に設定してよい。
つまり、
３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２≦ｙ＜２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
を満たす場合、設定段階Ｓ１２１２において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、５×１０１１／ｃｍ２以上、２×１０１２／ｃｍ２未満に設定してよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、８×１０１１／ｃｍ２以上に設定してもよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、１×１０１２／ｃｍ２以下に設定してもよい。
つまり、
３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２≦ｙ＜２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
を満たす場合、設定段階Ｓ１２１２において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、５×１０１１／ｃｍ２以上、２×１０１２／ｃｍ２未満に設定してよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、８×１０１１／ｃｍ２以上に設定してもよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、１×１０１２／ｃｍ２以下に設定してもよい。
【0079】
図７に示すグラフにおいて、パラメータｘ、ｙが、境界線３０１－４より下に存在する場合、設定段階Ｓ１２１２において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、５×１０１１／ｃｍ２未満に設定してよい。
つまり、
０．０１≦ｙ＜３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
を満たす場合、設定段階Ｓ１２１２において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、５×１０１１／ｃｍ２未満に設定してよい。最深ピーク２０４に対するドーズ量は、４×１０１１／ｃｍ２以下に設定してもよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、１×１０１１／ｃｍ２以上に設定してよく、２×１０１１／ｃｍ２以上に設定してもよい。
つまり、
０．０１≦ｙ＜３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
を満たす場合、設定段階Ｓ１２１２において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、５×１０１１／ｃｍ２未満に設定してよい。最深ピーク２０４に対するドーズ量は、４×１０１１／ｃｍ２以下に設定してもよい。この場合において、最深ピーク２０４に対するドーズ量を、１×１０１１／ｃｍ２以上に設定してよく、２×１０１１／ｃｍ２以上に設定してもよい。
【0080】
図８は、図１から図７において説明した製造方法で製造した半導体装置１００の一例を示す上面図である。図８においては、各部材を半導体基板１０の上面に投影した位置を示している。図８においては、半導体装置１００の一部の部材だけを示しており、一部の部材は省略している。
【0081】
半導体装置１００は、半導体基板１０を備えている。半導体基板１０は、半導体材料で形成された基板である。一例として半導体基板１０はシリコン基板である。半導体基板１０は、上面視において端辺１６２を有する。本明細書で単に上面視と称した場合、半導体基板１０の上面側から見ることを意味している。本例の半導体基板１０は、上面視において互いに向かい合う２組の端辺１６２を有する。図８においては、Ｘ軸およびＹ軸は、いずれかの端辺１６２と平行である。またＺ軸は、半導体基板１０の上面と垂直である。
【0082】
半導体基板１０には活性部１６０が設けられている。活性部１６０は、半導体装置１００が動作した場合に半導体基板１０の上面と下面との間で、深さ方向に主電流が流れる領域である。活性部１６０の上方には、エミッタ電極が設けられているが図８では省略している。
【0083】
活性部１６０には、ＩＧＢＴ等のトランジスタ素子を含むトランジスタ部７０と、還流ダイオード（ＦＷＤ）等のダイオード素子を含むダイオード部８０の少なくとも一方が設けられている。図８の例では、トランジスタ部７０およびダイオード部８０は、半導体基板１０の上面における所定の配列方向（本例ではＸ軸方向）に沿って、交互に配置されている。他の例では、活性部１６０には、トランジスタ部７０およびダイオード部８０の一方だけが設けられていてもよい。
【0084】
図８においては、トランジスタ部７０が配置される領域には記号「Ｉ」を付し、ダイオード部８０が配置される領域には記号「Ｆ」を付している。本明細書では、上面視において配列方向と垂直な方向を延伸方向（図８ではＹ軸方向）と称する場合がある。トランジスタ部７０およびダイオード部８０は、それぞれ延伸方向に長手を有してよい。つまり、トランジスタ部７０のＹ軸方向における長さは、Ｘ軸方向における幅よりも大きい。同様に、ダイオード部８０のＹ軸方向における長さは、Ｘ軸方向における幅よりも大きい。トランジスタ部７０およびダイオード部８０の延伸方向と、後述する各トレンチ部の長手方向とは同一であってよい。
【0085】
ダイオード部８０は、半導体基板１０の下面と接する領域に、Ｎ＋型のカソード領域を有する。本明細書では、カソード領域が設けられた領域を、ダイオード部８０と称する。つまりダイオード部８０は、上面視においてカソード領域と重なる領域である。半導体基板１０の下面には、カソード領域以外の領域には、Ｐ＋型のコレクタ領域が設けられてよい。本明細書では、ダイオード部８０を、後述するゲート配線までＹ軸方向に延長した延長領域８１も、ダイオード部８０に含める場合がある。延長領域８１の下面には、コレクタ領域が設けられている。
【0086】
トランジスタ部７０は、半導体基板１０の下面と接する領域に、Ｐ＋型のコレクタ領域を有する。また、トランジスタ部７０は、半導体基板１０の上面側に、Ｎ型のエミッタ領域、Ｐ型のベース領域、ゲート導電部およびゲート絶縁膜を有するゲート構造が周期的に配置されている。
【0087】
半導体装置１００は、半導体基板１０の上方に１つ以上のパッドを有してよい。本例の半導体装置１００は、ゲートパッド１６４を有している。半導体装置１００は、アノードパッド、カソードパッドおよび電流検出パッド等のパッドを有してもよい。各パッドは、端辺１６２の近傍に配置されている。端辺１６２の近傍とは、上面視における端辺１６２と、エミッタ電極との間の領域を指す。半導体装置１００の実装時において、各パッドは、ワイヤ等の配線を介して外部の回路に接続されてよい。
【0088】
ゲートパッド１６４には、ゲート電位が印加される。ゲートパッド１６４は、活性部１６０のゲートトレンチ部の導電部に電気的に接続される。半導体装置１００は、ゲートパッド１６４とゲートトレンチ部とを接続するゲート配線を備える。図８においては、ゲート配線に斜線のハッチングを付している。
【0089】
本例のゲート配線は、外周ゲート配線１３０と、活性側ゲート配線１３１とを有している。外周ゲート配線１３０は、上面視において活性部１６０と半導体基板１０の端辺１６２との間に配置されている。本例の外周ゲート配線１３０は、上面視において活性部１６０を囲んでいる。上面視において外周ゲート配線１３０に囲まれた領域を活性部１６０としてもよい。また、外周ゲート配線１３０は、ゲートパッド１６４と接続されている。外周ゲート配線１３０は、半導体基板１０の上方に配置されている。外周ゲート配線１３０は、アルミニウム等を含む金属配線であってよい。
【0090】
活性側ゲート配線１３１は、活性部１６０に設けられている。活性部１６０に活性側ゲート配線１３１を設けることで、半導体基板１０の各領域について、ゲートパッド１６４からの配線長のバラツキを低減できる。
【0091】
活性側ゲート配線１３１は、活性部１６０のゲートトレンチ部と接続される。活性側ゲート配線１３１は、半導体基板１０の上方に配置されている。活性側ゲート配線１３１は、不純物がドープされたポリシリコン等の半導体で形成された配線であってよい。
【0092】
活性側ゲート配線１３１は、外周ゲート配線１３０と接続されてよい。本例の活性側ゲート配線１３１は、活性部１６０を挟む一方の外周ゲート配線１３０から他方の外周ゲート配線１３０まで、活性部１６０をＹ軸方向の略中央で横切るように、Ｘ軸方向に延伸して設けられている。活性側ゲート配線１３１により活性部１６０が分割されている場合、それぞれの分割領域において、トランジスタ部７０およびダイオード部８０がＸ軸方向に交互に配置されてよい。
【0093】
半導体装置１００は、ポリシリコン等で形成されたＰＮ接合ダイオードである不図示の温度センス部や、活性部１６０に設けられたトランジスタ部の動作を模擬する不図示の電流検出部を備えてもよい。
【0094】
本例の半導体装置１００は、上面視において、活性部１６０と端辺１６２との間に、エッジ終端構造部９０を備える。本例のエッジ終端構造部９０は、外周ゲート配線１３０と端辺１６２との間に配置されている。エッジ終端構造部９０は、半導体基板１０の上面側の電界集中を緩和する。エッジ終端構造部９０は、活性部１６０を囲んで環状に設けられたガードリング、フィールドプレートおよびリサーフのうちの少なくとも一つを備えていてよい。
【0095】
図９は、図８における領域Ｄの拡大図である。領域Ｄは、トランジスタ部７０、ダイオード部８０、および、活性側ゲート配線１３１を含む領域である。本例の半導体装置１００は、半導体基板１０の上面側の内部に設けられたゲートトレンチ部４０、ダミートレンチ部３０、ウェル領域１１、エミッタ領域１２、ベース領域１４およびコンタクト領域１５を備える。ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０は、それぞれがトレンチ部の一例である。また、本例の半導体装置１００は、半導体基板１０の上面の上方に設けられたエミッタ電極５２および活性側ゲート配線１３１を備える。エミッタ電極５２および活性側ゲート配線１３１は互いに分離して設けられる。
【0096】
エミッタ電極５２および活性側ゲート配線１３１と、半導体基板１０の上面との間には層間絶縁膜が設けられるが、図９では省略している。本例の層間絶縁膜には、コンタクトホール５４が、当該層間絶縁膜を貫通して設けられる。図９においては、それぞれのコンタクトホール５４に斜線のハッチングを付している。
【0097】
エミッタ電極５２は、ゲートトレンチ部４０、ダミートレンチ部３０、ウェル領域１１、エミッタ領域１２、ベース領域１４およびコンタクト領域１５の上方に設けられる。エミッタ電極５２は、コンタクトホール５４を通って、半導体基板１０の上面におけるエミッタ領域１２、コンタクト領域１５およびベース領域１４と接触する。また、エミッタ電極５２は、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを通って、ダミートレンチ部３０内のダミー導電部と接続される。エミッタ電極５２は、Ｙ軸方向におけるダミートレンチ部３０の先端において、ダミートレンチ部３０のダミー導電部と接続されてよい。
【0098】
活性側ゲート配線１３１は、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを通って、ゲートトレンチ部４０と接続する。活性側ゲート配線１３１は、Ｙ軸方向におけるゲートトレンチ部４０の先端部４１において、ゲートトレンチ部４０のゲート導電部と接続されてよい。活性側ゲート配線１３１は、ダミートレンチ部３０内のダミー導電部とは接続されない。
【0099】
エミッタ電極５２は、金属を含む材料で形成される。図９においては、エミッタ電極５２が設けられる範囲を示している。例えば、エミッタ電極５２の少なくとも一部の領域はアルミニウムまたはアルミニウム‐シリコン合金、例えばＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ等の金属合金で形成される。エミッタ電極５２は、アルミニウム等で形成された領域の下層に、チタンやチタン化合物等で形成されたバリアメタルを有してよい。さらにコンタクトホール内において、バリアメタルとアルミニウム等に接するようにタングステン等を埋め込んで形成されたプラグを有してもよい。
【0100】
ウェル領域１１は、活性側ゲート配線１３１と重なって設けられている。ウェル領域１１は、活性側ゲート配線１３１と重ならない範囲にも、所定の幅で延伸して設けられている。本例のウェル領域１１は、コンタクトホール５４のＹ軸方向の端から、活性側ゲート配線１３１側に離れて設けられている。ウェル領域１１は、ベース領域１４よりもドーピング濃度の高い第２導電型の領域である。本例のベース領域１４はＰ－型であり、ウェル領域１１はＰ＋型である。
【0101】
トランジスタ部７０およびダイオード部８０のそれぞれは、配列方向に複数配列されたトレンチ部を有する。本例のトランジスタ部７０には、配列方向に沿って１以上のゲートトレンチ部４０と、１以上のダミートレンチ部３０とが交互に設けられている。本例のダイオード部８０には、複数のダミートレンチ部３０が、配列方向に沿って設けられている。本例のダイオード部８０には、ゲートトレンチ部４０が設けられていない。
【0102】
本例のゲートトレンチ部４０は、配列方向と垂直な延伸方向に沿って延伸する２つの直線部分３９（延伸方向に沿って直線状であるトレンチの部分）と、２つの直線部分３９を接続する先端部４１を有してよい。図９における延伸方向はＹ軸方向である。
【0103】
先端部４１の少なくとも一部は、上面視において曲線状に設けられることが好ましい。２つの直線部分３９のＹ軸方向における端部どうしを先端部４１が接続することで、直線部分３９の端部における電界集中を緩和できる。
【0104】
トランジスタ部７０において、ダミートレンチ部３０はゲートトレンチ部４０のそれぞれの直線部分３９の間に設けられる。それぞれの直線部分３９の間には、１本のダミートレンチ部３０が設けられてよく、複数本のダミートレンチ部３０が設けられていてもよい。ダミートレンチ部３０は、延伸方向に延伸する直線形状を有してよく、ゲートトレンチ部４０と同様に、直線部分２９と先端部３１とを有していてもよい。図９に示した半導体装置１００は、先端部３１を有さない直線形状のダミートレンチ部３０と、先端部３１を有するダミートレンチ部３０の両方を含んでいる。
【0105】
ウェル領域１１の拡散深さは、ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０の深さよりも深くてよい。ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０のＹ軸方向の端部は、上面視においてウェル領域１１に設けられる。つまり、各トレンチ部のＹ軸方向の端部において、各トレンチ部の深さ方向の底部は、ウェル領域１１に覆われている。これにより、各トレンチ部の当該底部における電界集中を緩和できる。
【0106】
配列方向において各トレンチ部の間には、メサ部が設けられている。メサ部は、半導体基板１０の内部において、トレンチ部に挟まれた領域を指す。一例としてメサ部の上端は半導体基板１０の上面である。メサ部の下端の深さ位置は、トレンチ部の下端の深さ位置と同一である。本例のメサ部は、半導体基板１０の上面において、トレンチに沿って延伸方向（Ｙ軸方向）に延伸して設けられている。本例では、トランジスタ部７０にはメサ部６０が設けられ、ダイオード部８０にはメサ部６１が設けられている。本明細書において単にメサ部と称した場合、メサ部６０およびメサ部６１のそれぞれを指している。
【0107】
それぞれのメサ部には、ベース領域１４が設けられる。メサ部において半導体基板１０の上面に露出したベース領域１４のうち、活性側ゲート配線１３１に最も近く配置された領域をベース領域１４－ｅとする。図９においては、それぞれのメサ部の延伸方向における一方の端部に配置されたベース領域１４－ｅを示しているが、それぞれのメサ部の他方の端部にもベース領域１４－ｅが配置されている。それぞれのメサ部には、上面視においてベース領域１４－ｅに挟まれた領域に、第１導電型のエミッタ領域１２および第２導電型のコンタクト領域１５の少なくとも一方が設けられてよい。本例のエミッタ領域１２はＮ＋型であり、コンタクト領域１５はＰ＋型である。エミッタ領域１２およびコンタクト領域１５は、深さ方向において、ベース領域１４と半導体基板１０の上面との間に設けられてよい。
【0108】
トランジスタ部７０のメサ部６０は、半導体基板１０の上面に露出したエミッタ領域１２を有する。エミッタ領域１２は、ゲートトレンチ部４０に接して設けられている。ゲートトレンチ部４０に接するメサ部６０は、半導体基板１０の上面に露出したコンタクト領域１５が設けられていてよい。
【0109】
メサ部６０におけるコンタクト領域１５およびエミッタ領域１２のそれぞれは、Ｘ軸方向における一方のトレンチ部から、他方のトレンチ部まで設けられる。一例として、メサ部６０のコンタクト領域１５およびエミッタ領域１２は、トレンチ部の延伸方向（Ｙ軸方向）に沿って交互に配置されている。
【0110】
他の例においては、メサ部６０のコンタクト領域１５およびエミッタ領域１２は、トレンチ部の延伸方向（Ｙ軸方向）に沿ってストライプ状に設けられていてもよい。例えばトレンチ部に接する領域にエミッタ領域１２が設けられ、エミッタ領域１２に挟まれた領域にコンタクト領域１５が設けられる。
【0111】
ダイオード部８０のメサ部６１には、エミッタ領域１２が設けられていない。メサ部６１の上面には、ベース領域１４およびコンタクト領域１５が設けられてよい。メサ部６１の上面においてベース領域１４－ｅに挟まれた領域には、それぞれのベース領域１４－ｅに接してコンタクト領域１５が設けられてよい。メサ部６１の上面においてコンタクト領域１５に挟まれた領域には、ベース領域１４が設けられてよい。ベース領域１４は、コンタクト領域１５に挟まれた領域全体に配置されてよい。
【0112】
それぞれのメサ部の上方には、コンタクトホール５４が設けられている。コンタクトホール５４は、ベース領域１４－ｅに挟まれた領域に配置されている。本例のコンタクトホール５４は、コンタクト領域１５、ベース領域１４およびエミッタ領域１２の各領域の上方に設けられる。コンタクトホール５４は、ベース領域１４－ｅおよびウェル領域１１に対応する領域には設けられない。コンタクトホール５４は、メサ部６０の配列方向（Ｘ軸方向）における中央に配置されてよい。
【0113】
ダイオード部８０において、半導体基板１０の下面と隣接する領域には、Ｎ＋型のカソード領域８２が設けられる。半導体基板１０の下面において、カソード領域８２が設けられていない領域には、Ｐ＋型のコレクタ領域２２が設けられてよい。カソード領域８２およびコレクタ領域２２は、半導体基板１０の下面２３と、バッファ領域２０との間に設けられている。図９においては、カソード領域８２およびコレクタ領域２２の境界を点線で示している。
【0114】
カソード領域８２は、Ｙ軸方向においてウェル領域１１から離れて配置されている。これにより、比較的にドーピング濃度が高く、且つ、深い位置まで形成されているＰ型の領域（ウェル領域１１）と、カソード領域８２との距離を確保して、耐圧を向上できる。本例のカソード領域８２のＹ軸方向における端部は、コンタクトホール５４のＹ軸方向における端部よりも、ウェル領域１１から離れて配置されている。他の例では、カソード領域８２のＹ軸方向における端部は、ウェル領域１１とコンタクトホール５４との間に配置されていてもよい。
【0115】
図１０は、図９におけるｅ－ｅ断面の一例を示す図である。ｅ－ｅ断面は、エミッタ領域１２およびカソード領域８２を通過するＸＺ面である。本例の半導体装置１００は、当該断面において、半導体基板１０、層間絶縁膜３８、エミッタ電極５２およびコレクタ電極２４を有する。
【0116】
層間絶縁膜３８は、半導体基板１０の上面に設けられている。層間絶縁膜３８は、ホウ素またはリン等の不純物が添加されたシリケートガラス等の絶縁膜、熱酸化膜、および、その他の絶縁膜の少なくとも一層を含む膜である。層間絶縁膜３８には、図９において説明したコンタクトホール５４が設けられている。
【0117】
エミッタ電極５２は、層間絶縁膜３８の上方に設けられる。エミッタ電極５２は、層間絶縁膜３８のコンタクトホール５４を通って、半導体基板１０の上面２１と接触している。コレクタ電極２４は、半導体基板１０の下面２３に設けられる。エミッタ電極５２およびコレクタ電極２４は、アルミニウム等の金属材料で形成されている。本明細書において、エミッタ電極５２とコレクタ電極２４とを結ぶ方向（Ｚ軸方向）を深さ方向と称する。
【0118】
半導体基板１０は、Ｎ型またはＮ－型のドリフト領域１８を有する。ドリフト領域１８は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０のそれぞれに設けられている。
【0119】
トランジスタ部７０のメサ部６０には、Ｎ＋型のエミッタ領域１２およびＰ－型のベース領域１４が、半導体基板１０の上面２１側から順番に設けられている。ベース領域１４の下方にはドリフト領域１８が設けられている。メサ部６０には、Ｎ＋型の蓄積領域１６が設けられてもよい。蓄積領域１６は、ベース領域１４とドリフト領域１８との間に配置される。
【0120】
エミッタ領域１２は半導体基板１０の上面２１に露出しており、且つ、ゲートトレンチ部４０と接して設けられている。エミッタ領域１２は、メサ部６０の両側のトレンチ部と接していてよい。エミッタ領域１２は、ドリフト領域１８よりもドーピング濃度が高い。
【0121】
ベース領域１４は、エミッタ領域１２の下方に設けられている。本例のベース領域１４は、エミッタ領域１２と接して設けられている。ベース領域１４は、メサ部６０の両側のトレンチ部と接していてよい。
【0122】
蓄積領域１６は、ベース領域１４の下方に設けられている。蓄積領域１６は、ドリフト領域１８よりもドーピング濃度が高いＮ＋型の領域である。すなわち蓄積領域１６は、ドナー濃度がドリフト領域１８よりも高い。ドリフト領域１８とベース領域１４との間に高濃度の蓄積領域１６を設けることで、キャリア注入促進効果（ＩＥ効果）を高めて、オン電圧を低減できる。蓄積領域１６は、各メサ部６０におけるベース領域１４の下面全体を覆うように設けられてよい。
【0123】
ダイオード部８０のメサ部６１には、半導体基板１０の上面２１に接して、Ｐ－型のベース領域１４が設けられている。ベース領域１４の下方には、ドリフト領域１８が設けられている。メサ部６１において、ベース領域１４の下方に蓄積領域１６が設けられていてもよい。
【0124】
トランジスタ部７０およびダイオード部８０のそれぞれにおいて、ドリフト領域１８の下にはＮ＋型のバッファ領域２０が設けられてよい。バッファ領域２０のドーピング濃度は、ドリフト領域１８のドーピング濃度よりも高い。バッファ領域２０は、ドリフト領域１８よりもドーピング濃度の高い濃度ピークを有してよい。濃度ピークのドーピング濃度とは、濃度ピークの頂点におけるドーピング濃度を指す。また、ドリフト領域１８のドーピング濃度は、ドーピング濃度分布がほぼ平坦な領域におけるドーピング濃度の平均値を用いてよい。
【0125】
バッファ領域２０は、半導体基板１０の深さ方向（Ｚ軸方向）において、２つ以上の濃度ピークを有してよい。バッファ領域２０の濃度ピークは、例えば水素（プロトン）またはリンの化学濃度ピークと同一の深さ位置に設けられていてよい。バッファ領域２０は、ベース領域１４の下端から広がる空乏層が、Ｐ＋型のコレクタ領域２２およびＮ＋型のカソード領域８２に到達することを防ぐフィールドストップ層として機能してよい。本明細書では、バッファ領域２０の上端の深さ位置をＺｆとする。深さ位置Ｚｆは、ドーピング濃度が、ドリフト領域１８のドーピング濃度より高くなる位置であってよい。
【0126】
トランジスタ部７０において、バッファ領域２０の下には、Ｐ＋型のコレクタ領域２２が設けられる。コレクタ領域２２のアクセプタ濃度は、ベース領域１４のアクセプタ濃度より高い。コレクタ領域２２は、ベース領域１４と同一のアクセプタを含んでよく、異なるアクセプタを含んでもよい。コレクタ領域２２のアクセプタは、例えばボロンである。
【0127】
ダイオード部８０において、バッファ領域２０の下には、Ｎ＋型のカソード領域８２が設けられる。カソード領域８２のドナー濃度は、ドリフト領域１８のドナー濃度より高い。カソード領域８２のドナーは、例えば水素またはリンである。なお、各領域のドナーおよびアクセプタとなる元素は、上述した例に限定されない。コレクタ領域２２およびカソード領域８２は、半導体基板１０の下面２３に露出しており、コレクタ電極２４と接続している。コレクタ電極２４は、半導体基板１０の下面２３全体と接触してよい。エミッタ電極５２およびコレクタ電極２４は、アルミニウム等の金属材料で形成される。
【0128】
半導体基板１０の上面２１側には、１以上のゲートトレンチ部４０、および、１以上のダミートレンチ部３０が設けられる。各トレンチ部は、半導体基板１０の上面２１から、ベース領域１４を貫通して、ドリフト領域１８に到達している。エミッタ領域１２、コンタクト領域１５および蓄積領域１６の少なくともいずれかが設けられている領域においては、各トレンチ部はこれらのドーピング領域も貫通して、ドリフト領域１８に到達している。トレンチ部がドーピング領域を貫通するとは、ドーピング領域を形成してからトレンチ部を形成する順序で製造したものに限定されない。トレンチ部を形成した後に、トレンチ部の間にドーピング領域を形成したものも、トレンチ部がドーピング領域を貫通しているものに含まれる。
【0129】
上述したように、トランジスタ部７０には、ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０が設けられている。ダイオード部８０には、ダミートレンチ部３０が設けられ、ゲートトレンチ部４０が設けられていない。本例においてダイオード部８０とトランジスタ部７０のＸ軸方向における境界は、カソード領域８２とコレクタ領域２２の境界である。
【0130】
ゲートトレンチ部４０は、半導体基板１０の上面２１に設けられたゲートトレンチ、ゲート絶縁膜４２およびゲート導電部４４を有する。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチの内壁を覆って設けられる。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチの内壁の半導体を酸化または窒化して形成してよい。ゲート導電部４４は、ゲートトレンチの内部においてゲート絶縁膜４２よりも内側に設けられる。つまりゲート絶縁膜４２は、ゲート導電部４４と半導体基板１０とを絶縁する。ゲート導電部４４は、ポリシリコン等の導電材料で形成される。
【0131】
ゲート導電部４４は、深さ方向において、ベース領域１４よりも長く設けられてよい。当該断面におけるゲートトレンチ部４０は、半導体基板１０の上面２１において層間絶縁膜３８により覆われる。ゲート導電部４４は、ゲート配線に電気的に接続されている。ゲート導電部４４に所定のゲート電圧が印加されると、ベース領域１４のうちゲートトレンチ部４０に接する界面の表層に電子の反転層によるチャネルが形成される。
【0132】
ダミートレンチ部３０は、当該断面において、ゲートトレンチ部４０と同一の構造を有してよい。ダミートレンチ部３０は、半導体基板１０の上面２１に設けられたダミートレンチ、ダミー絶縁膜３２およびダミー導電部３４を有する。ダミー導電部３４は、エミッタ電極５２に電気的に接続されている。ダミー絶縁膜３２は、ダミートレンチの内壁を覆って設けられる。ダミー導電部３４は、ダミートレンチの内部に設けられ、且つ、ダミー絶縁膜３２よりも内側に設けられる。ダミー絶縁膜３２は、ダミー導電部３４と半導体基板１０とを絶縁する。ダミー導電部３４は、ゲート導電部４４と同一の材料で形成されてよい。例えばダミー導電部３４は、ポリシリコン等の導電材料で形成される。ダミー導電部３４は、深さ方向においてゲート導電部４４と同一の長さを有してよい。
【0133】
本例のゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０は、半導体基板１０の上面２１において層間絶縁膜３８により覆われている。なお、ダミートレンチ部３０およびゲートトレンチ部４０の底部は、下側に凸の曲面状（断面においては曲線状）であってよい。本明細書では、ゲートトレンチ部４０の下端の深さ位置をＺｔとする。
【0134】
図１０に示すバッファ領域２０は、図１から図７において説明したバッファ領域２０と同様のキャリア濃度分布を有する。つまりバッファ領域２０は、半導体基板１０の炭素濃度Ｃ等に応じて、最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量が調整されたキャリア濃度分布を有する。
【0135】
半導体装置１００のバッファ領域２０における水素化学濃度の積分濃度が、図１から図７において説明した水素イオンのドーズ量に相当する。例えば、最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量は、濃度ピーク２０２－４よりも上面２１側のバッファ領域２０（すなわち図５の領域２１１）における水素化学濃度の深さ方向の積分濃度に対応する。
【0136】
従って、図７において説明した例と同様に、パラメータｘ、ｙがいずれの条件を満たすかに応じて、領域２１１における水素化学濃度の深さ方向の積分濃度の許容範囲が定められる。領域２１１の当該積分濃度は、当該許容範囲内であってよい。これにより、半導体基板１０の酸素濃度および炭素濃度のばらつきの影響を抑制して、所定の積分値ｎ１／（ｎ１＋ｎ２）に近いバッファ領域２０のキャリア濃度分布を得ることができる。パラメータｘの範囲は、１×１０１７／ｃｍ３以上１×１０２２／ｃｍ３以下であってよい。
【0137】
具体的には、
６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２≦ｙ＜０．４
を満たす場合は、領域２１１における水素化学濃度の積分濃度が８×１０１２／ｃｍ２以上であってよい。領域２１１における水素化学濃度の積分濃度は、９×１０１２／ｃｍ２以上であってもよい。領域２１１における水素化学濃度の積分濃度は、１．２×１０１３／ｃｍ２未満であってよく、１．１×１０１３／ｃｍ２未満であってもよい。
６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２≦ｙ＜０．４
を満たす場合は、領域２１１における水素化学濃度の積分濃度が８×１０１２／ｃｍ２以上であってよい。領域２１１における水素化学濃度の積分濃度は、９×１０１２／ｃｍ２以上であってもよい。領域２１１における水素化学濃度の積分濃度は、１．２×１０１３／ｃｍ２未満であってよく、１．１×１０１３／ｃｍ２未満であってもよい。
【0138】
１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１≦ｙ＜６．１６７×１０－３×ｌｎ（ｘ）＋２．８６０×１０－２
を満たす場合は、領域２１１における水素化学濃度の積分濃度が４×１０１２／ｃｍ２以上、８×１０１２／ｃｍ２未満であってよい。領域２１１における水素化学濃度の積分濃度は、４×１０１２／ｃｍ２以上であってよく、７×１０１２／ｃｍ２以下であってもよい。
を満たす場合は、領域２１１における水素化学濃度の積分濃度が４×１０１２／ｃｍ２以上、８×１０１２／ｃｍ２未満であってよい。領域２１１における水素化学濃度の積分濃度は、４×１０１２／ｃｍ２以上であってよく、７×１０１２／ｃｍ２以下であってもよい。
【0139】
２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１≦ｙ＜１．１２９×１０－２×ｌｎ（ｘ）－２．６６０×１０－１
を満たす場合は、領域２１１における水素化学濃度の積分濃度が２×１０１２／ｃｍ２以上、４×１０１２／ｃｍ２未満であってよい。領域２１１における水素化学濃度の積分濃度は、２．５×１０１２／ｃｍ２以上であってよく、３．５×１０１２／ｃｍ２以下であってもよい。
を満たす場合は、領域２１１における水素化学濃度の積分濃度が２×１０１２／ｃｍ２以上、４×１０１２／ｃｍ２未満であってよい。領域２１１における水素化学濃度の積分濃度は、２．５×１０１２／ｃｍ２以上であってよく、３．５×１０１２／ｃｍ２以下であってもよい。
【0140】
３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２≦ｙ＜２．２５０×１０－２×ｌｎ（ｘ）－８．４３６×１０－１
を満たす場合は、領域２１１における水素化学濃度の積分濃度が５×１０１１／ｃｍ２以上、２×１０１２／ｃｍ２未満であってよい。領域２１１における水素化学濃度の積分濃度は、８×１０１１／ｃｍ２以上であってよく、１×１０１２／ｃｍ２以下であってもよい。
を満たす場合は、領域２１１における水素化学濃度の積分濃度が５×１０１１／ｃｍ２以上、２×１０１２／ｃｍ２未満であってよい。領域２１１における水素化学濃度の積分濃度は、８×１０１１／ｃｍ２以上であってよく、１×１０１２／ｃｍ２以下であってもよい。
【0141】
０．０１≦ｙ＜３．０１７×１０－２×ｌｎ（ｘ）－１．２７２
を満たす場合は、領域２１１における水素化学濃度の積分濃度が５×１０１１／ｃｍ２未満であってよい。領域２１１における水素化学濃度の積分濃度は、５×１０１１／ｃｍ２未満であってよく、４×１０１１／ｃｍ２以下であってよく、１×１０１１／ｃｍ２以上であってよく、２×１０１１／ｃｍ２以上であってもよい。
を満たす場合は、領域２１１における水素化学濃度の積分濃度が５×１０１１／ｃｍ２未満であってよい。領域２１１における水素化学濃度の積分濃度は、５×１０１１／ｃｍ２未満であってよく、４×１０１１／ｃｍ２以下であってよく、１×１０１１／ｃｍ２以上であってよく、２×１０１１／ｃｍ２以上であってもよい。
【0142】
図１１は、領域２１１における水素化学濃度の積分濃度を説明する図である。バッファ領域２０における水素化学濃度分布は、１つ以上の濃度ピーク２２２と、最深ピーク２２４とを有する。最深ピーク２２４は、キャリア濃度分布の最深ピーク２０４と対応する。濃度ピーク２２２は、キャリア濃度分布の濃度ピーク２０２と対応する。
【0143】
領域２１１における水素化学濃度の積分濃度は、深さ位置Ｚ６から深さ位置Ｚｂまでの水素化学濃度を、深さ方向に積分した値である。つまり、図１１において斜線のハッチングを付した部分の面積に相当する。なお、領域２１１における水素化学濃度の積分濃度と、最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量とを比較したところ、誤差は数％以下であった。最深ピーク２０４に対する水素イオンのドーズ量を、領域２１１における水素化学濃度の積分濃度で除した値αは、１以上３以下であってよく、１以上２以下であってよく、１以上１．５以下であってよく、１以上１．１以下であってよい。
【0144】
図１２は、バッファ領域２０における水素化学濃度分布の一例を示す図である。図１２では、ＳＩＭＳ分析による水素化学濃度分布を示している。バッファ領域２０における水素化学濃度分布には、バックグラウンド成分（測定限界に起因するノイズ）が含まれる場合がある。図１２においては、それぞれのピーク間にノイズが生じている。
【0145】
図１０および図１１において説明した水素化学濃度は、測定値からバックグラウンド成分を除去して算出した値を用いてよい。バックグラウンド成分の値は、バッファ領域２０における水素化学濃度の測定値の最小値ＢＧ２を用いてよく、当該測定値において値が細かく変動している部分の平均値ＢＧ１を用いてもよい。平均値ＢＧ１は、バッファ領域２０の水素化学濃度分布からガウス分布状の各ピークの範囲を除外し、残存した部分の平均値を用いてもよい。これにより、水素化学濃度を精度よく測定できる。
【0146】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0147】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0148】
１０・・・半導体基板、１１・・・ウェル領域、１２・・・エミッタ領域、１４・・・ベース領域、１５・・・コンタクト領域、１６・・・蓄積領域、１８・・・ドリフト領域、２０・・・バッファ領域、２１・・・上面、２２・・・コレクタ領域、２３・・・下面、２４・・・コレクタ電極、２９・・・直線部分、３０・・・ダミートレンチ部、３１・・・先端部、３２・・・ダミー絶縁膜、３４・・・ダミー導電部、３８・・・層間絶縁膜、３９・・・直線部分、４０・・・ゲートトレンチ部、４１・・・先端部、４２・・・ゲート絶縁膜、４４・・・ゲート導電部、５２・・・エミッタ電極、５４・・・コンタクトホール、６０、６１・・・メサ部、７０・・・トランジスタ部、８０・・・ダイオード部、８１・・・延長領域、８２・・・カソード領域、９０・・・エッジ終端構造部、１００・・・半導体装置、１３０・・・外周ゲート配線、１３１・・・活性側ゲート配線、１６０・・・活性部、１６２・・・端辺、１６４・・・ゲートパッド、２０２・・・濃度ピーク、２０４・・・最深ピーク、２１１、２１２・・・領域、２２２・・・濃度ピーク、２２４・・・最深ピーク、３０１・・・境界線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】