特開2024-175139IP Force 特許公報全文掲載

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技術分野

半導体装置

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】結晶欠陥と水素が結合することで生じるドナー領域の範囲およびドナー濃度を精度よく制御する。
【解決手段】半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、半導体基板の下面とドリフト領域との間に設けられ、ドリフト領域よりもドナー濃度の高い１つ以上のドナー濃度ピーク を有する第１導電型のバッファ領域と、半導体基板の上面から下面を結ぶ深さ方向において、半導体基板の上面側 に配置されたヘリウム化学濃度ピークとを備え、深さ方向におけるドリフト領域の全体にわたって、ドリフト領域のドナー濃度は半導体基板のベースドーピング濃度よりも高い半導体装置を提供する。
【選択図】図７

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 半導体装置１００の一例を示す断面図である。
【図2】 図１のＡ－Ａ線に示した位置における、深さ方向の水素濃度分布、ヘリウム濃度分布、ドナー濃度分布および空孔欠陥濃度分布１７５を示している。
【図3A】 水素濃度ピーク１３１と、第１のドナー濃度ピーク１１１との関係を説明する図である。
【図3B】 ヘリウム濃度ピーク１４１と、第２のドナー濃度ピーク１２１との関係を説明する図である。
【図3C】 上りスロープ１４２の傾きを説明する図である。
【図4A】 上りスロープ１１２の傾きの規格化の他の定義を説明する図である。
【図4B】 上りスロープ１２２の傾きの規格化の他の定義を説明する図である。
【図5】 平坦領域１５０を説明する図である。
【図6】 半導体装置１００の構造例を示す図である。
【図7】 図６のＢ－Ｂ線の位置における、深さ方向のキャリア濃度分布の一例を示す図である。
【図8】 半導体装置１００の他の構造例を示す図である。
【図9】 図８のＣ－Ｃ線の位置における、深さ方向のキャリア濃度分布の一例を示す図である。
【図10】 図１のＡ－Ａ線に示した位置における、深さ方向の水素濃度分布、ヘリウム濃度分布およびキャリア濃度分布を示している。
【図11】 半導体基板１０の上面２１における各要素の配置例を示す図である。
【図12】 図１１におけるｃ－ｃ'断面の一例を示す図である。
【図13】 通過領域１０６の他の配置例を示す図である。
【図14】 通過領域１０６の他の配置例を示す図である。
【図15】 通過領域１０６の他の配置例を示す図である。
【図16A】 通過領域１０６の他の配置例を示す図である。
【図16B】 通過領域１０６の他の配置例を示す図である。
【図17A】 通過領域１０６の他の配置例を示す図である。
【図17B】 通過領域１０６の他の配置例を示す図である。
【図17C】 ヘリウムイオンを半導体基板１０に侵入させないための、フォトレジスト膜２００の最小膜厚Ｍを説明する図である。
【図18A】 通過領域１０６の他の配置例を示す図である。
【図18B】 通過領域１０６の他の配置例を示す図である。
【図19】 半導体装置１００の製造方法において、通過領域１０６を形成する工程を示す図である。
【図20】 拡散段階Ｓ１９０４の後の半導体基板１０における、キャリア濃度分布の一例を示す図である。
【図21】 水素の拡散係数Ｄと、第１のドーズ量Ｑとの関係を示す図である。
【図22】 拡散係数Ｄと、アニール温度Ｔとの関係を示す図である。
【図23】 水素の拡散深さと、第１のドーズ量との関係を示す図である。
【図24】 拡散係数Ｄと拡散深さｘの関係を示す図である。
【図25】 アニール温度毎の、最小ドーズ量を規定する直線を示す図である。
【図26】 第２のドーズ量と、第１のドーズ量の最小ドーズ量との関係を示す図である。
【図27】 第１の深さＺ１の一例を説明する図である。
【図28】 半導体基板１０の深さ方向におけるドナー濃度分布、水素化学濃度分布およびヘリウム化学濃度分布の他の例を示している。
【図29】 水素濃度ピーク１３１の近傍における、水素化学濃度分布と、アルゴン化学濃度分布の一例を示す図である。
【図30】 半導体装置１００の他の構造例を示す図である。
【図31】 図３０のＤ－Ｄ線における、キャリア濃度分布、水素化学濃度分布およびボロン化学濃度分布の一例を示している。
【図32】 図３０のＥ－Ｅ線における、キャリア濃度分布、水素化学濃度分布およびリン化学濃度分布の一例を示している。
【図33】 半導体装置１００の製造方法の一部の工程を示す図である。
【図34】 半導体装置１００の製造方法の一部の工程を示す図である。
【図35】 下面側構造形成段階において、第１の深さＺ１に水素イオンを注入し、第２の深さＺ２にヘリウムイオンを注入する工程の一例を示す。
【図36】 下面側構造形成段階において、第１の深さＺ１に水素イオンを注入し、第２の深さＺ２にヘリウムイオンを注入する工程の他の例を示す。

選択図 図7出願人が指定した本件の代表的な図

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、２５・・・ピーク、３０・・・ダミートレンチ部、３２・・・ダミー絶縁膜、３４・・・ダミー導電部、３８・・・層間絶縁膜、４０・・・ゲートトレンチ部、４２・・・ゲート絶縁膜、４４・・・ゲート導電部、４８・・・ゲートランナー、５０・・・ゲート金属層、５２・・・エミッタ電極、５４・・・コレクタ電極、７０・・・トランジスタ部、７２・・・境界部、８０・・・ダイオード部、８２・・・カソード領域、９０・・・エッジ終端構造部、９２・・・ガードリング、９４・・・フィールドプレート、１００・・・半導体装置、１０６・・・通過領域、１１１・・・第１のドナー濃度ピーク、１１２、１２２、１３２、１４２、１７２・・・上りスロープ、１１３、１２３、１３３、１４３、１７３・・・下りスロープ、１１４、１２４、１２５、１３４、１４４、１４５・・・傾き、１１６・・・ゲートパッド、１１８・・・エミッタパッド、１２０・・・活性部、１２１・・・第２のドナー濃度ピーク、１３１・・・水素濃度ピーク、１４０・・・外周端、１４１・・・ヘリウム濃度ピーク、１５０・・・平坦領域、１５１・・・谷、１６１・・・第１の例、１６２・・・第２の例、１６３・・・第３の例、１６４・・・第４の例、１６５・・・第５の例、１７１・・・空孔濃度ピーク、１７４・・・チャネルストッパ、１７５・・・空孔欠陥濃度分布、１８０・・・ベースドーピング領域、１８１・・・ノンドーピング領域、１８２・・・保護膜、１８４・・・めっき層、１９０・・・中間境界領域、１９２・・・ライフタイム制御領域、１９４・・・水素濃度ピーク、１９６・・・アルゴン濃度ピーク、２００・・・フォトレジスト膜

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