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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】P2024072087
(43)【公開日】2024-05-27
(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 20060101AFI20240520BHJP
H01L 29/78 20060101ALI20240520BHJP
H01L 29/861 20060101ALI20240520BHJP
H01L 29/06 20060101ALI20240520BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20240520BHJP
H01L 21/8234 20060101ALI20240520BHJP
【ＦＩ】
H01L29/78 655C
H01L29/78 657D
H01L29/78 655G
H01L29/78 652Q
H01L29/91 D
H01L29/78 653A
H01L29/78 652J
H01L29/78 652P
H01L29/06 301F
H01L29/06 301G
H01L29/06 301V
H01L29/78 655F
H01L29/06 301D
H01L29/78 658A
H01L29/78 658H
H01L27/06 102A
【審査請求】未請求
【請求項の数】24
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022182712
(22)【出願日】2022-11-15
(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】白川 徹
(72)【発明者】
【氏名】阿形 泰典
(72)【発明者】
【氏名】三塚 要
【テーマコード（参考）】
5F048
【Ｆターム（参考）】
5F048AB10
5F048AC06
5F048AC10
5F048BA02
5F048BB02
5F048BB05
5F048BB19
5F048BC07
5F048BC12
5F048BD07
5F048BF02
5F048BF07
(57)【要約】
【課題】半導体装置においては、故障を抑制することが好ましい。
【解決手段】上面電極の下方に配置された活性部と、上面視において上面電極と半導体基板の端辺との間に配置されたエッジ終端構造部とを備え、活性部は活性コレクタ領域を有し、エッジ終端構造部はエッジコレクタ領域を有し、活性コレクタ領域のキャリア濃度の深さ方向における積分値が、エッジコレクタ領域のキャリア濃度の深さ方向における積分値よりも大きい半導体装置を提供する。活性コレクタ領域の深さ方向における上端位置と、エッジコレクタ領域の深さ方向における上端位置は異なっていてよい。
【選択図】図４
【解決手段】上面電極の下方に配置された活性部と、上面視において上面電極と半導体基板の端辺との間に配置されたエッジ終端構造部とを備え、活性部は活性コレクタ領域を有し、エッジ終端構造部はエッジコレクタ領域を有し、活性コレクタ領域のキャリア濃度の深さ方向における積分値が、エッジコレクタ領域のキャリア濃度の深さ方向における積分値よりも大きい半導体装置を提供する。活性コレクタ領域の深さ方向における上端位置と、エッジコレクタ領域の深さ方向における上端位置は異なっていてよい。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上面および下面を有し、第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板を備える半導体装置であって、
前記半導体基板の前記上面の上方に配置された上面電極と、
前記半導体基板のうち、前記上面電極の下方に配置された活性部と、
前記半導体基板のうち、上面視において前記上面電極と前記半導体基板の端辺との間に配置されたエッジ終端構造部と
を備え、
前記活性部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型の活性コレクタ領域を有し、
前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型のエッジコレクタ領域を有し、
前記活性コレクタ領域のキャリア濃度の、前記半導体基板の深さ方向における積分値が、前記エッジコレクタ領域のキャリア濃度の前記深さ方向における積分値よりも大きく、
前記活性コレクタ領域の前記深さ方向における上端位置と、前記エッジコレクタ領域の前記深さ方向における上端位置とが異なっている
半導体装置。
前記半導体基板の前記上面の上方に配置された上面電極と、
前記半導体基板のうち、前記上面電極の下方に配置された活性部と、
前記半導体基板のうち、上面視において前記上面電極と前記半導体基板の端辺との間に配置されたエッジ終端構造部と
を備え、
前記活性部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型の活性コレクタ領域を有し、
前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型のエッジコレクタ領域を有し、
前記活性コレクタ領域のキャリア濃度の、前記半導体基板の深さ方向における積分値が、前記エッジコレクタ領域のキャリア濃度の前記深さ方向における積分値よりも大きく、
前記活性コレクタ領域の前記深さ方向における上端位置と、前記エッジコレクタ領域の前記深さ方向における上端位置とが異なっている
半導体装置。
【請求項2】
前記活性コレクタ領域の前記上端位置が、前記エッジコレクタ領域の前記上端位置よりも、前記半導体基板の前記下面から離れている
請求項１に記載の半導体装置。
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記活性コレクタ領域は、前記深さ方向において第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを１つ以上有し、
前記エッジコレクタ領域は、前記深さ方向において第２導電型のドーパントの化学濃度ピークであるエッジピークを１つ以上有し、
少なくとも１つの前記活性ピークは、いずれの前記エッジピークよりも前記下面から離れて配置されている
請求項１に記載の半導体装置。
前記エッジコレクタ領域は、前記深さ方向において第２導電型のドーパントの化学濃度ピークであるエッジピークを１つ以上有し、
少なくとも１つの前記活性ピークは、いずれの前記エッジピークよりも前記下面から離れて配置されている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記活性コレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを、前記深さ方向において２つ以上有し、
前記エッジコレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークであるエッジピークを、前記深さ方向において１つ以上有し、
前記活性ピークの個数が、前記エッジピークの個数よりも多い
請求項１に記載の半導体装置。
前記エッジコレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークであるエッジピークを、前記深さ方向において１つ以上有し、
前記活性ピークの個数が、前記エッジピークの個数よりも多い
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記活性コレクタ領域におけるドーパントの活性化率の平均値と、前記エッジコレクタ領域のドーパントの活性化率の平均値とが異なる
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記活性コレクタ領域におけるドーパントの前記活性化率の平均値が、前記エッジコレクタ領域のドーパントの前記活性化率の平均値よりも高い
請求項５に記載の半導体装置。
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記活性コレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを、前記深さ方向において１つ以上有し、
前記エッジコレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークであるエッジピークを、前記深さ方向において１つ以上有し、
１つ以上の前記活性ピークおよび１つ以上の前記エッジピークのうちの少なくとも１つのピークにおいて、前記ドーパントの活性化率が１０％以下である
請求項１または２に記載の半導体装置。
前記エッジコレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークであるエッジピークを、前記深さ方向において１つ以上有し、
１つ以上の前記活性ピークおよび１つ以上の前記エッジピークのうちの少なくとも１つのピークにおいて、前記ドーパントの活性化率が１０％以下である
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項8】
少なくとも１つの前記エッジピークにおける前記活性化率が１０％以下である
請求項７に記載の半導体装置。
請求項７に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記活性コレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを、前記深さ方向において１つ以上有し、
少なくとも１つの前記活性ピークにおいて、前記ドーパントの活性化率が１０％以下である
請求項１または２に記載の半導体装置。
少なくとも１つの前記活性ピークにおいて、前記ドーパントの活性化率が１０％以下である
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記活性コレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを、前記深さ方向において２つ以上有し、
前記２つ以上の前記活性ピークは、前記ドーパントの活性化率が異なる２つの前記活性ピークを含む
請求項１または２に記載の半導体装置。
前記２つ以上の前記活性ピークは、前記ドーパントの活性化率が異なる２つの前記活性ピークを含む
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項11】
前記２つの前記活性ピークにおいて、互いの前記活性化率が１０倍以上異なる
請求項１０に記載の半導体装置。
請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項12】
前記２つ以上の前記活性ピークのうち、いずれか１つの前記活性ピークにおける前記活性化率が、より前記下面から離れた位置に配置された前記活性ピークにおける前記活性化率よりも低い
請求項１０に記載の半導体装置。
請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項13】
前記エッジコレクタ領域はフッ素を含む
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項14】
前記活性コレクタ領域はフッ素を含む
請求項１３に記載の半導体装置。
請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項15】
前記活性コレクタ領域は、第１のキャリア濃度ピークと、前記第１のキャリア濃度ピークよりも前記下面から離れて配置され、前記第１のキャリア濃度ピークよりも高濃度の第２のキャリア濃度ピークとを有する
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項16】
前記活性コレクタ領域は、第１のキャリア濃度ピークと、前記第１のキャリア濃度ピークよりも前記下面から離れて配置された第２のキャリア濃度ピークとを有し、
前記第２のキャリア濃度ピークのピーク幅が、前記第１のキャリア濃度ピークのピーク幅の２倍以上である
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
前記第２のキャリア濃度ピークのピーク幅が、前記第１のキャリア濃度ピークのピーク幅の２倍以上である
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項17】
前記活性コレクタ領域は、前記深さ方向において２つ以上のキャリア濃度ピークを有し、
前記半導体基板は、前記活性コレクタ領域の上端と接して配置され、前記深さ方向において１つ以上のキャリア濃度ピークを含む第１導電型のバッファ領域を有し、
前記活性コレクタ領域の前記キャリア濃度ピークのうち、前記バッファ領域に最も近い前記キャリア濃度ピークのキャリア濃度は、前記バッファ領域の前記キャリア濃度ピークのうち、前記活性コレクタ領域に最も近い前記キャリア濃度ピークのキャリア濃度の１０倍以上である
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
前記半導体基板は、前記活性コレクタ領域の上端と接して配置され、前記深さ方向において１つ以上のキャリア濃度ピークを含む第１導電型のバッファ領域を有し、
前記活性コレクタ領域の前記キャリア濃度ピークのうち、前記バッファ領域に最も近い前記キャリア濃度ピークのキャリア濃度は、前記バッファ領域の前記キャリア濃度ピークのうち、前記活性コレクタ領域に最も近い前記キャリア濃度ピークのキャリア濃度の１０倍以上である
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項18】
上面および下面を有し、第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板を備える半導体装置であって、
前記半導体基板の前記上面の上方に配置された上面電極と、
前記半導体基板のうち、前記上面電極の下方に配置された活性部と、
前記半導体基板のうち、上面視において前記上面電極と前記半導体基板の端辺との間に配置されたエッジ終端構造部と
を備え、
前記活性部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型の活性コレクタ領域を有し、
前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型のエッジコレクタ領域を有し、
前記活性コレクタ領域におけるドーパントの活性化率の平均値と、前記エッジコレクタ領域のドーパントの活性化率の平均値とが異なる
半導体装置。
前記半導体基板の前記上面の上方に配置された上面電極と、
前記半導体基板のうち、前記上面電極の下方に配置された活性部と、
前記半導体基板のうち、上面視において前記上面電極と前記半導体基板の端辺との間に配置されたエッジ終端構造部と
を備え、
前記活性部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型の活性コレクタ領域を有し、
前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型のエッジコレクタ領域を有し、
前記活性コレクタ領域におけるドーパントの活性化率の平均値と、前記エッジコレクタ領域のドーパントの活性化率の平均値とが異なる
半導体装置。
【請求項19】
上面および下面を有し、第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板を備える半導体装置であって、
前記半導体基板の前記上面の上方に配置された上面電極と、
前記半導体基板のうち、前記上面電極の下方に配置された活性部と、
前記半導体基板のうち、上面視において前記上面電極と前記半導体基板の端辺との間に配置されたエッジ終端構造部と
を備え、
前記活性部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型の活性コレクタ領域を有し、
前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型のエッジコレクタ領域を有し、
前記活性コレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを、前記半導体基板の深さ方向において１つ以上有し、
前記エッジコレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークであるエッジピークを、前記深さ方向において１つ以上有し、
前記１つ以上の前記活性ピークおよび前記１つ以上の前記エッジピークに含まれるピークのうちの少なくとも１つのピークにおいて、ドーパントの活性化率が１０％以下である
半導体装置。
前記半導体基板の前記上面の上方に配置された上面電極と、
前記半導体基板のうち、前記上面電極の下方に配置された活性部と、
前記半導体基板のうち、上面視において前記上面電極と前記半導体基板の端辺との間に配置されたエッジ終端構造部と
を備え、
前記活性部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型の活性コレクタ領域を有し、
前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型のエッジコレクタ領域を有し、
前記活性コレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを、前記半導体基板の深さ方向において１つ以上有し、
前記エッジコレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークであるエッジピークを、前記深さ方向において１つ以上有し、
前記１つ以上の前記活性ピークおよび前記１つ以上の前記エッジピークに含まれるピークのうちの少なくとも１つのピークにおいて、ドーパントの活性化率が１０％以下である
半導体装置。
【請求項20】
上面および下面を有し、第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板を備える半導体装置であって、
前記半導体基板の前記上面の上方に配置された上面電極と、
前記半導体基板のうち、前記上面電極の下方に配置された活性部と、
を備え、
前記活性部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型の活性コレクタ領域を有し、
前記活性コレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを、前記半導体基板の深さ方向において２つ以上有し、
前記２つ以上の前記活性ピークは、前記ドーパントの活性化率が異なる２つの前記活性ピークを含む
半導体装置。
前記半導体基板の前記上面の上方に配置された上面電極と、
前記半導体基板のうち、前記上面電極の下方に配置された活性部と、
を備え、
前記活性部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型の活性コレクタ領域を有し、
前記活性コレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを、前記半導体基板の深さ方向において２つ以上有し、
前記２つ以上の前記活性ピークは、前記ドーパントの活性化率が異なる２つの前記活性ピークを含む
半導体装置。
【請求項21】
上面および下面を有し、第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板を備える半導体装置の製造方法であって、
前記半導体装置は、
前記半導体基板の前記上面の上方に配置された上面電極と、
前記半導体基板のうち、前記上面電極の下方に配置された活性部と、
前記半導体基板のうち、上面視において前記上面電極と前記半導体基板の端辺との間に配置されたエッジ終端構造部と
を備え、
前記活性部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型の活性コレクタ領域を有し、
前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型のエッジコレクタ領域を有し、
前記エッジコレクタ領域を形成すべき領域に、ＢＦ２イオンを注入し、
前記ＢＦ２イオンを注入した後の工程を、３００℃以下で行う
半導体装置の製造方法。
前記半導体装置は、
前記半導体基板の前記上面の上方に配置された上面電極と、
前記半導体基板のうち、前記上面電極の下方に配置された活性部と、
前記半導体基板のうち、上面視において前記上面電極と前記半導体基板の端辺との間に配置されたエッジ終端構造部と
を備え、
前記活性部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型の活性コレクタ領域を有し、
前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型のエッジコレクタ領域を有し、
前記エッジコレクタ領域を形成すべき領域に、ＢＦ２イオンを注入し、
前記ＢＦ２イオンを注入した後の工程を、３００℃以下で行う
半導体装置の製造方法。
【請求項22】
前記ＢＦ２イオンを注入した後に、前記半導体基板を３００℃以下でアニールする
請求項２１に記載の半導体装置の製造方法。
請求項２１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項23】
前記エッジコレクタ領域に前記ＢＦ２イオンを注入する工程において、前記活性コレクタ領域にも前記ＢＦ２イオンを注入する
請求項２１に記載の半導体装置の製造方法。
請求項２１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項24】
前記ＢＦ２イオンを注入する前に、前記活性コレクタ領域にドーパントイオンを注入し、且つ、前記半導体基板を３００℃より高い温度でアニールする
請求項２２または２３に記載の半導体装置の製造方法。
請求項２２または２３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、トランジスタ部が形成された活性領域と、活性領域を囲むエッジ領域とを備える半導体装置が知られている（例えば特許文献１参照）。また、半導体基板の裏面に、Ｐ－層とＰ＋層とを積層する構成が知られている（例えば特許文献２参照）。
特許文献１ 特開２０２２－０１６１６９号公報
特許文献２ 特開２００４－３１１４８１号公報
特許文献１ 特開２０２２－０１６１６９号公報
特許文献２ 特開２００４－３１１４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
半導体装置においては、故障を抑制することが好ましい。
【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、上面および下面を有し、第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板を備える半導体装置を提供する。半導体装置は、前記半導体基板の前記上面の上方に配置された上面電極を備えてよい。上記何れかの半導体装置は、前記半導体基板のうち、前記上面電極の下方に配置された活性部を備えてよい。上記何れかの半導体装置は、前記半導体基板のうち、上面視において前記上面電極と前記半導体基板の端辺との間に配置されたエッジ終端構造部を備えてよい。上記何れかの半導体装置において、前記活性部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型の活性コレクタ領域を有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型のエッジコレクタ領域を有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域のキャリア濃度の、前記半導体基板の深さ方向における積分値が、前記エッジコレクタ領域のキャリア濃度の前記深さ方向における積分値よりも大きくてよい。上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域の前記深さ方向における上端位置と、前記エッジコレクタ領域の前記深さ方向における上端位置とが異なっていてよい。
【0005】
上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域の前記上端位置が、前記エッジコレクタ領域の前記上端位置よりも、前記半導体基板の前記下面から離れていてよい。
【0006】
上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域は、前記深さ方向において第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを１つ以上有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記エッジコレクタ領域は、前記深さ方向において第２導電型のドーパントの化学濃度ピークであるエッジピークを１つ以上有してよい。上記何れかの半導体装置において、少なくとも１つの前記活性ピークは、いずれの前記エッジピークよりも前記下面から離れて配置されていてよい。
【0007】
上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを、前記深さ方向において２つ以上有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記エッジコレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークであるエッジピークを、前記深さ方向において１つ以上有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記活性ピークの個数が、前記エッジピークの個数よりも多くてよい。
【0008】
上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域におけるドーパントの活性化率と、前記エッジコレクタ領域のドーパントの活性化率とが異なっていてよい。
【0009】
上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域におけるドーパントの前記活性化率が、前記エッジコレクタ領域のドーパントの前記活性化率よりも高くてよい。
【0010】
上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを、前記深さ方向において１つ以上有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記エッジコレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークであるエッジピークを、前記深さ方向において１つ以上有してよい。上記何れかの半導体装置において、１つ以上の前記活性ピークおよび１つ以上の前記エッジピークのうちの少なくとも１つのピークにおいて、前記ドーパントの活性化率が１０％以下であってよい。
【0011】
上記何れかの半導体装置において、少なくとも１つの前記エッジピークにおける前記活性化率が１０％以下であってよい。
【0012】
上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを、前記深さ方向において１つ以上有してよい。上記何れかの半導体装置において、少なくとも１つの前記活性ピークにおいて、前記ドーパントの活性化率が１０％以下であってよい。
【0013】
上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを、前記深さ方向において２つ以上有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記２つ以上の前記活性ピークは、前記ドーパントの活性化率が異なる２つの前記活性ピークを含んでよい。
【0014】
上記何れかの半導体装置において、前記２つの前記活性ピークにおいて、互いの前記活性化率が１０倍以上異なっていてよい。
【0015】
上記何れかの半導体装置において、前記２つ以上の前記活性ピークのうち、いずれか１つの前記活性ピークにおける前記活性化率が、より前記下面から離れた位置に配置された前記活性ピークにおける前記活性化率よりも低くてよい。
【0016】
上記何れかの半導体装置において、前記エッジコレクタ領域はフッ素を含んでよい。
【0017】
上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域はフッ素を含んでよい。
【0018】
上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域は、第１のキャリア濃度ピークと、前記第１のキャリア濃度ピークよりも前記下面から離れて配置され、前記第１のキャリア濃度ピークよりも高濃度の第２のキャリア濃度ピークとを有してよい。
【0019】
上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域は、第１のキャリア濃度ピークと、前記第１のキャリア濃度ピークよりも前記下面から離れて配置された第２のキャリア濃度ピークとを有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記第２のキャリア濃度ピークのピーク幅が、前記第１のキャリア濃度ピークのピーク幅の２倍以上であってよい。
【0020】
上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域は、前記深さ方向において２つ以上のキャリア濃度ピークを有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記半導体基板は、前記活性コレクタ領域の上端と接して配置され、前記深さ方向において１つ以上のキャリア濃度ピークを含む第１導電型のバッファ領域を有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域の前記キャリア濃度ピークのうち、前記バッファ領域に最も近い前記キャリア濃度ピークのキャリア濃度は、前記バッファ領域の前記キャリア濃度ピークのうち、前記活性コレクタ領域に最も近い前記キャリア濃度ピークのキャリア濃度の１０倍以上であってよい。
【0021】
本発明の第２の態様においては、上面および下面を有し、第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板を備える半導体装置を提供する。半導体装置は、前記半導体基板の前記上面の上方に配置された上面電極を備えてよい。上記何れかの半導体装置は、前記半導体基板のうち、前記上面電極の下方に配置された活性部を備えてよい。上記何れかの半導体装置は、前記半導体基板のうち、上面視において前記上面電極と前記半導体基板の端辺との間に配置されたエッジ終端構造部を備えてよい。上記何れかの半導体装置において、前記活性部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型の活性コレクタ領域を有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型のエッジコレクタ領域を有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域におけるドーパントの活性化率と、前記エッジコレクタ領域のドーパントの活性化率とが異なっていてよい。
【0022】
本発明の第３の態様においては、上面および下面を有し、第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板を備える半導体装置を提供する。半導体装置は、前記半導体基板の前記上面の上方に配置された上面電極を備えてよい。上記何れかの半導体装置は、前記半導体基板のうち、前記上面電極の下方に配置された活性部を備えてよい。上記何れかの半導体装置は、前記半導体基板のうち、上面視において前記上面電極と前記半導体基板の端辺との間に配置されたエッジ終端構造部を備えてよい。上記何れかの半導体装置において、前記活性部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型の活性コレクタ領域を有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型のエッジコレクタ領域を有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを、前記半導体基板の深さ方向において１つ以上有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記エッジコレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークであるエッジピークを、前記深さ方向において１つ以上有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記１つ以上の前記活性ピークおよび前記１つ以上の前記エッジピークに含まれるピークのうちの少なくとも１つのピークにおいて、ドーパントの活性化率が１０％以下であってよい。
【0023】
本発明の第４の態様においては、上面および下面を有し、第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板を備える半導体装置を提供する。半導体装置は、前記半導体基板の前記上面の上方に配置された上面電極を備えてよい。上記何れかの半導体装置は、前記半導体基板のうち、前記上面電極の下方に配置された活性部を備えてよい。上記何れかの半導体装置において、前記活性部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型の活性コレクタ領域を有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記活性コレクタ領域は、第２導電型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピークを、前記半導体基板の深さ方向において２つ以上有してよい。上記何れかの半導体装置において、前記２つ以上の前記活性ピークは、前記ドーパントの活性化率が異なる２つの前記活性ピークを含んでよい。
【0024】
本発明の第５の態様においては、上面および下面を有し、第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板を備える半導体装置の製造方法を提供する。前記半導体装置は、前記半導体基板の前記上面の上方に配置された上面電極と、前記半導体基板のうち、前記上面電極の下方に配置された活性部と、前記半導体基板のうち、上面視において前記上面電極と前記半導体基板の端辺との間に配置されたエッジ終端構造部とを備え、前記活性部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型の活性コレクタ領域を有し、前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板において前記下面と前記ドリフト領域との間に配置された第２導電型のエッジコレクタ領域を有してよい。製造方法は、前記エッジコレクタ領域を形成すべき領域に、ＢＦ２イオンを注入してよい。上記何れかの製造方法は、前記ＢＦ２イオンを注入した後の工程を、３００℃以下で行ってよい。
【0025】
上記何れかの製造方法は、前記ＢＦ２イオンを注入した後に、前記半導体基板を３００℃以下でアニールしてよい。
【0026】
上記何れかの製造方法は、前記エッジコレクタ領域に前記ＢＦ２イオンを注入する工程において、前記活性コレクタ領域にも前記ＢＦ２イオンを注入してよい。
【0027】
上記何れかの製造方法は、前記ＢＦ２イオンを注入する前に、前記活性コレクタ領域にドーパントイオンを注入し、且つ、前記半導体基板を３００℃より高い温度でアニールしてよい。
【0028】
なお、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】
【0029】
【図1】本発明の一つの実施形態に係る半導体装置１００の一例を示す上面図である。
【図7】活性コレクタ領域２２におけるドーパント濃度およびキャリア濃度の分布の他の例を示す図である。
【図8】活性コレクタ領域２２と、バッファ領域２０の一部におけるキャリア濃度分布の一例を示す図である。
【図9A】ｂ－ｂ断面の他の例を示す図である。
【図9B】ｂ－ｂ断面の他の例を示す図である。
【図10】半導体装置１００の製造方法の一例を示すチャート図である。
【図11】半導体基板１０のアニール温度と、ドーパントの活性化率との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。本明細書では、ＶＯＨ欠陥を水素ドナーと称する場合がある。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。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よい。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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
図１は、本発明の一つの実施形態に係る半導体装置１００の一例を示す上面図である。図１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１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。
【0046】
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１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。
【0047】
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１では省略している。活性部１６０は、上面視においてエミッタ電極と重なる領域を指してよい。また、上面視において活性部１６０で挟まれる領域も、活性部１６０に含めてよい。
【0048】
活性部１６０には、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のトランジスタ素子を含むトランジスタ部７０が設けられている。活性部１６０には、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が更に設けられていてもよい。図１の例では、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、トランジスタ部７０およびダイオード部８０が交互に配置されている。本例の半導体装置１００は逆導通型ＩＧＢＴ（ＲＣ－ＩＧＢＴ）である。
【0049】
図１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１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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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１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。
【0054】
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、ゲート配線の下方には、ウェル領域が形成されている。ウェル領域とは、後述するベース領域よりも高濃度のＰ型領域であり、半導体基板１０の上面からベース領域よりも深い位置まで形成されている。上面視においてウェル領域で囲まれる領域を活性部１６０としてもよい。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
外周ゲート配線１３０および活性側ゲート配線１３１は、活性部１６０のゲートトレンチ部と接続される。外周ゲート配線１３０および活性側ゲート配線１３１は、半導体基板１０の上方に配置されている。外周ゲート配線１３０および活性側ゲート配線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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
図２は、図１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。
【0062】
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２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２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。
【0063】
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。ダミートレンチ部３０のダミー導電部は、エミッタ電極５２およびゲート導電部と接続されなくてよく、エミッタ電極５２の電位およびゲート導電部の電位とは異なる電位に制御されてもよい。
【0064】
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。
【0065】
エミッタ電極５２は、金属を含む材料で形成される。図２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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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２における延伸方向はＹ軸方向である。
【0069】
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。
【0070】
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２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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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２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。
【0074】
トランジスタ部７０のメサ部６０は、半導体基板１０の上面に接して（つまり上面に露出した）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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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＋型の活性コレクタ領域２２が設けられてよい。カソード領域８２および活性コレクタ領域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２においては、カソード領域８２および活性コレクタ領域２２の境界を点線で示している。
【0080】
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。
【0081】
図３は、図２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。
【0082】
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２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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。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。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。蓄積領域１６は、ダイオード部８０の各メサ部６１にも設けられてよく、設けられていなくてもよい。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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。ダイオード部８０のベース領域１４を、アノード領域と称する場合がある。
【0089】
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。
【0090】
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＋型の活性コレクタ領域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。
【0091】
トランジスタ部７０において、半導体基板１０の下面２３とドリフト領域１８との間には、Ｐ＋型の活性コレクタ領域２２が設けられる。本例の活性コレクタ領域２２は、バッファ領域２０および半導体基板１０の下面２３に接して設けられる。活性コレクタ領域２２のアクセプタ濃度の最大値は、ベース領域１４のアクセプタ濃度の最大値より高い。活性コレクタ領域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。活性コレクタ領域２２のアクセプタは、例えばボロンである。
【0092】
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。活性コレクタ領域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。
【0093】
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、ベース領域１４の下方まで設けられている。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。
【0094】
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と活性コレクタ領域２２の境界である。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
図４は、図１のｂ－ｂ断面の一例を示す図である。ｂ－ｂ断面は、エッジ終端構造部９０と、活性部１６０（トランジスタ部７０）の一部を通過するＸＺ面である。エッジ終端構造部９０は、上面視において、エミッタ電極５２と半導体基板１０の端辺１６２との間に配置されている。エミッタ電極５２は、半導体基板１０の上面２１の上方に配置された上面電極の一例である。
【0100】
エッジ終端構造部９０は、１つ以上のガードリング９２を備えてよい。エッジ終端構造部９０は、１つ以上のフィールドプレート９３を備えてよい。ガードリング９２は、半導体基板１０の上面２１に接して設けられたＰ＋型の領域である。ガードリング９２は、活性部１６０を囲んでいる。フィールドプレート９３は、半導体基板１０の上面２１の上方に配置された金属部材である。フィールドプレート９３と半導体基板１０との間には、層間絶縁膜３８が設けられてよい。フィールドプレート９３とガードリング９２は、電気的に接続されてよく、接続されていなくてもよい。本例では、半導体基板１０の上面に設けられたポリシリコンの配線９４を介してフィールドプレート９３とガードリング９２とが接続されている。
【0101】
ガードリング９２およびフィールドプレート９３よりも外側には、チャネルストッパ９５と、電極９６が設けられてよい。チャネルストッパ９５は、活性部１６０から延びる空乏層が、半導体基板１０の端辺１６２に達するのを防ぐ。チャネルストッパ９５は、ドリフト領域１８よりも高濃度のP型またはN型の領域である。電極９６は、チャネルストッパ９５と接続されている。電極９６には、コレクタ電極２４と同電位が印加されてよい。
【0102】
活性部１６０とエッジ終端構造部９０との間には、外周ゲート配線１３０が設けられている。外周ゲート配線１３０と半導体基板１０との間には、ポリシリコンのゲートランナー１３２が設けられてよい。外周ゲート配線１３０およびゲートランナー１３２の下方には、ウェル領域１１が設けられている。ウェル領域１１は、エミッタ電極５２と接続してよい。ウェル領域１１は、ベース領域１４と接していてよい。
【0103】
半導体基板１０の上面２１におけるウェル領域１１の端部のうち、半導体基板１０の端辺１６２と向かい合う端部を、エッジ終端構造部９０の端部としてよい。他の例では、上面視における外周ゲート配線１３０の端部のうち、半導体基板１０の端辺１６２と向かい合う端部を、エッジ終端構造部９０の端部としてもよい。
【0104】
半導体基板１０の上面２１におけるウェル領域１１の端部のうち、半導体基板１０の端辺１６２と向かい合う端部とは逆側の端部を、活性部１６０の端部としてよい。他の例では、上面視におけるエミッタ電極５２の端部を活性部１６０の端部としてもよい。活性部１６０の全体が、エミッタ電極５２の下方に配置されてよい。また、上面視における外周ゲート配線１３０の端部のうち、半導体基板１０の端辺１６２と向かい合う端部とは逆側の端部を、活性部１６０の端部としてもよい。
【0105】
エッジ終端構造部９０は、半導体基板１０において下面２３とドリフト領域１８との間に配置されたＰ＋型のエッジコレクタ領域１２２を有する。本例のエッジコレクタ領域１２２は、バッファ領域２０および半導体基板１０の下面２３に接して設けられている。エッジコレクタ領域１２２は、エッジ終端構造部９０の上面視における全体に設けられてよく、エッジ終端構造部９０の上面視における一部分に設けられてもよい。
【0106】
半導体装置１００のターンオフ時のサージ電圧等のように、半導体基板１０に大きな電圧が印加される場合がある。半導体基板１０に大きな電圧が印加された場合に、活性部１６０よりも先に、エッジ終端構造部９０でアバランシェ降伏が発生すると、半導体装置１００のクランプ耐量（過電圧印加時の耐量）が小さくなってしまう。
【0107】
例えば半導体基板１０のいずれかの箇所でアバランシェ降伏が発生すると、近くの領域においても順次アバランシェ降伏が発生する場合がある。活性部１６０でアバランシェ降伏が発生した場合、活性部１６０は比較的に広い面積を有するので、比較的に広い領域でアバランシェ降伏が順次発生する。このため、活性部１６０で先にアバランシェ降伏が発生すれば、アバランシェ降伏により流れるアバランシェ電流を広い活性部１６０で分散させることができ、半導体装置１００の耐量は比較的に大きくなる。一方で、エッジ終端構造部９０の耐圧が低く、エッジ終端構造部９０で先にアバランシェ降伏が発生すると、耐圧が高い活性部１６０にはアバランシェ降伏する領域が広がりにくい。このため、エッジ終端構造部９０と活性部１６０との境界部分に局所的にアバランシェ電流が集中し、正帰還となることで半導体装置１００が破壊される。
【0108】
本例の半導体装置１００では、エッジ終端構造部９０に、活性コレクタ領域２２とは異なるエッジコレクタ領域１２２を設けることで、活性部１６０でアバランシェ降伏を発生させやすくし、相対的にエッジ終端構造部９０ではアバランシェ降伏の発生を抑制する。これにより、半導体装置１００の耐量を向上させる。
【0109】
活性コレクタ領域２２のキャリア濃度を、半導体基板１０の深さ方向（Ｚ軸方向）に積分した積分値をＩ１とする。また、エッジコレクタ領域１２２のキャリア濃度を、半導体基板１０の深さ方向（Ｚ軸方向）に積分した積分値をＩ２とする。積分値Ｉ１は、積分値Ｉ２より大きい。これにより、活性コレクタ領域２２からの正孔注入効率を、エッジコレクタ領域１２２からの正孔注入効率よりも高くできる。従って、半導体装置１００のターンオフ時等において、活性部１６０でアバランシェ降伏を発生させやすくなる。
【0110】
注入効率とは、下記の通りである。例えば正孔の電流密度をＪｐ、電子の電流密度をＪｎとする。それぞれのコレクタ領域の注入効率は、全電流密度に対する少数キャリアの電流密度の比率である。本例ではドリフト領域１８の導電型がＮ型であり、コレクタ領域の導電型がＰ型であるため、ドリフト領域１８の少数キャリアは正孔である。この場合、コレクタ領域における注入効率は、式（１）で定義できる。
Ｊｐ／（Ｊｐ＋Ｊｎ）・・・式（１）
一般に注入効率は、コレクタ電極２４またはエミッタ電極５２などの電極における効率であるが、本例では少数キャリアがコレクタ領域から注入されることから、それぞれのコレクタ領域における注入効率を指している。コレクタ領域のキャリア濃度の積分値が大きいほど、より多くの正孔がコレクタ領域から注入される。このため、コレクタ領域のキャリア濃度の積分値を大きくすることで、正孔注入効率を高めることができる。
Ｊｐ／（Ｊｐ＋Ｊｎ）・・・式（１）
一般に注入効率は、コレクタ電極２４またはエミッタ電極５２などの電極における効率であるが、本例では少数キャリアがコレクタ領域から注入されることから、それぞれのコレクタ領域における注入効率を指している。コレクタ領域のキャリア濃度の積分値が大きいほど、より多くの正孔がコレクタ領域から注入される。このため、コレクタ領域のキャリア濃度の積分値を大きくすることで、正孔注入効率を高めることができる。
【0111】
半導体基板１０の深さ方向の厚さＴが小さく、エッジ終端構造部９０の上面視における幅Ｌ１が小さいと、エッジ終端構造部９０でアバランシェ降伏が発生しやすくなる。エッジ終端構造部９０の幅Ｌ１は、例えば半導体基板１０の端辺１６２から、ウェル領域１１までの距離である。幅Ｌ１は、端辺１６２から、外周ゲート配線１３０までの距離であってもよい。本例では、厚さＴは幅Ｌ１の１／５以上の場合を想定してよい。このような場合でも、活性コレクタ領域２２の正孔注入効率を高めることで、エッジ終端構造部９０でのアバランシェ降伏の発生を抑制できる。厚さＴは幅Ｌ１の１／７より小さくてよく、１／１０より小さくてもよい。
【0112】
上面視においてウェル領域１１に囲まれる領域を活性部１６０としてよい。当該領域の上方にはエミッタ電極５２が配置されている。上面視においてエミッタ電極５２と重なる領域の全体を活性部１６０としてもよい。エミッタ電極５２が半導体基板１０の上面に接する部分のうち、最も外周側の端部をつないで囲まれる領域の全体を活性部１６０としてもよい。
【0113】
上面視におけるエッジコレクタ領域１２２の幅をＬ２とする。幅Ｌ２は、半導体基板１０の端辺１６２から、エッジコレクタ領域１２２と活性コレクタ領域２２との境界位置までの距離である。エッジコレクタ領域１２２の幅Ｌ２は、エッジ終端構造部９０の幅Ｌ１と同一であってよく、幅Ｌ１より大きくてもよい。図４の例では、エッジコレクタ領域１２２と活性コレクタ領域２２との境界位置は、エッジ終端構造部９０と活性部１６０との間に配置されている。当該境界位置は、ウェル領域１１の下方に配置されてよい。エッジコレクタ領域１２２を活性部１６０に延伸させて、ウェル領域１１の内周側端部よりも活性部１６０側に、エッジコレクタ領域１２２と活性コレクタ領域２２との境界位置を配置してもよい。
【0114】
エッジコレクタ領域１２２のＺ軸方向の深さは、活性コレクタ領域２２のＺ軸方向の深さと同じであってよく、活性コレクタ領域２２のＺ軸方向の深さよりも上面２１側へ深くてよく、下面２３側へ浅くてもよい。本例では、エッジコレクタ領域１２２のＺ軸方向の深さは、活性コレクタ領域２２よりも下面２３側へ浅い。
【0115】
【0116】
【0117】
図５および図６における横軸は、半導体基板１０の下面２３を基準とした、深さ方向の位置を示している。つまり横軸は、下面２３からのＺ軸方向における距離を示している。また、図５および図６におけるドーパント濃度は、ＳＩＭＳ法等で測定した、ドーパントの化学濃度を示している。図５および図６におけるドーパントは一例としてボロンであるが、これに限定されない。なお本例の図５および図６では、ドーパント濃度としてボロンの化学濃度のみを記載している。図５および図６におけるキャリア濃度は、例えばＳＲ法で測定してよい。
【0118】
図５に示すように、活性コレクタ領域２２の上端位置をＺｕ１とする。上端位置Ｚｕ１は、活性コレクタ領域２２と、Ｎ型の領域（図４の例ではバッファ領域２０）との境界の位置である。本例の上端位置Ｚｕ１は、キャリア濃度が１×１０１４／ｃｍ３となる位置を示しているが、これに限らない。上端位置Ｚｕ１ではＰＮ接合が形成されるので、キャリア濃度は谷形状を示す。活性コレクタ領域２２の積分値Ｉ１は、半導体基板１０の下面２３の深さ位置（０μｍ）から、深さ位置Ｚｕ１まで、キャリア濃度を半導体基板１０の深さ方向（Ｚ軸方向）に積分した積分値であってよい。
【0119】
図６に示すように、エッジコレクタ領域１２２の上端位置をＺｕ２とする。上端位置Ｚｕ２は、エッジコレクタ領域１２２と、Ｎ型の領域（図４の例ではバッファ領域２０）との境界の位置である。本例の上端位置Ｚｕ２は、キャリア濃度が１×１０１４７／ｃｍ３となる位置を示しているが、これに限らない。上端位置Ｚｕ２ではＰＮ接合が形成されるので、キャリア濃度は谷形状を示す。エッジコレクタ領域１２２の積分値Ｉ２は、半導体基板１０の下面２３の深さ位置（０μｍ）から、深さ位置Ｚｕ２まで、キャリア濃度を半導体基板１０の深さ方向（Ｚ軸方向）に積分した積分値であってよい。
【0120】
活性コレクタ領域２２のキャリア濃度の積分濃度として、深さ位置Ｚｕ２から深さ位置Ｚｕ１までキャリア濃度を半導体基板１０の深さ方向（Ｚ軸方向）に積分した積分値Ｉ１ｂを用いてもよい。積分値Ｉ１ｂは、積分値Ｉ２よりも大きくてよい。
【0121】
上述したように、活性コレクタ領域２２のキャリア濃度の深さ方向における積分値Ｉ１は、エッジコレクタ領域１２２のキャリア濃度の深さ方向における積分値Ｉ２より大きい。積分値Ｉ１は、０μｍからＺｕ１までの深さ範囲において、活性コレクタ領域２２のキャリア濃度を積分した値である。積分値Ｉ２は、０μｍからＺｕ２までの深さ範囲において、エッジコレクタ領域１２２のキャリア濃度を積分した値である。図５および図６のキャリア濃度分布における積分範囲に、斜線のハッチングを付している。
【0122】
図５および図６に示すように、活性コレクタ領域２２の上端位置Ｚｕ１と、エッジコレクタ領域１２２の上端位置Ｚｕ２とは異なっている。図４から図６の例では、活性コレクタ領域２２の上端位置Ｚｕ１が、エッジコレクタ領域１２２の上端位置Ｚｕ２よりも、半導体基板１０の下面２３から離れている。これにより、活性コレクタ領域２２におけるキャリア濃度の積分値Ｉ１を、エッジコレクタ領域１２２におけるキャリア濃度の積分値Ｉ２よりも大きくしやすくなる。下面２３から上端位置Ｚｕ１までの距離は、下面２３から上端位置Ｚｕ２までの距離以上であってよく、下面２３から上端位置Ｚｕ２までの距離の２倍以上であってよく、３倍以上であってよく、５倍以上であってもよい。
【0123】
他の例では、エッジコレクタ領域１２２の上端位置Ｚｕ２が、活性コレクタ領域２２の上端位置Ｚｕ１よりも、半導体基板１０の下面２３から離れていてもよい。この場合でも、活性コレクタ領域２２のキャリア濃度の平均値を高くすることで、活性コレクタ領域２２のキャリア濃度の積分値Ｉ１を、エッジコレクタ領域１２２のキャリア濃度の積分値Ｉ２よりも大きくできる。
【0124】
図５に示すように、活性コレクタ領域２２は、深さ方向においてＰ型のドーパントの化学濃度ピークである活性ピーク２０１を１つ以上有する。活性コレクタ領域２２は、活性ピーク２０１を２つ以上有してもよい。図５の例では、活性コレクタ領域２２は、活性ピーク２０１－１および活性ピーク２０１－２を有している。活性ピーク２０１－２は、活性ピーク２０１－１よりも下面２３から離れて配置されている。
【0125】
図５に示すように、活性コレクタ領域２２は、深さ方向において１つ以上のキャリア濃度ピーク２１１を有する。活性コレクタ領域２２は、キャリア濃度ピーク２１１を２つ以上有してもよい。図５の例では、活性コレクタ領域２２は、キャリア濃度ピーク２１１－１およびキャリア濃度ピーク２１１－２を有している。本明細書では、キャリア濃度ピーク２１１－１を第１のキャリア濃度ピークと称し、キャリア濃度ピーク２１１－２を第２のキャリア濃度ピークと称する場合がある。キャリア濃度ピーク２１１－２は、キャリア濃度ピーク２１１－１よりも下面２３から離れて配置されている。
【0126】
それぞれのピークの頂点の位置を、ピークの位置とする。図５の例では、活性ピーク２０１－１の深さ位置をＺ１、活性ピーク２０１－２の深さ位置をＺ２とする。キャリア濃度ピーク２１１は、活性ピーク２０１と同一の深さ位置に配置されてよい。図５の例では、キャリア濃度ピーク２１１－１およびキャリア濃度ピーク２１１－２が、深さ位置Ｚ１およびＺ２に配置されている。ただし、キャリア濃度ピーク２１１の位置は、対応する活性ピーク２０１の位置に対して誤差を有していてもよい。図５の例では、キャリア濃度ピーク２１１－２の深さ位置は、活性ピーク２０１－２の深さ位置と同一である。図５の例では、キャリア濃度ピーク２１１－１の深さ位置は、活性ピーク２０１－１の深さ位置Ｚ１と、下面２３との間に配置されている。対応する活性ピーク２０１の濃度が高い場合、活性ピーク２０１の頂点近傍には多くの格子欠陥が形成される。アニール等によって格子欠陥が十分に回復しない場合、活性ピーク２０１の頂点近傍に格子欠陥が多く残存し、活性ピーク２０１の頂点近傍におけるキャリア濃度が低くなる場合がある。図５の例では、キャリア濃度ピーク２１１－１が、活性ピーク２０１－１の深さ位置に対してわずかに下面２３側にずれた位置に配置されている。対応するキャリア濃度ピーク２１１の深さ位置と、活性ピーク２０１の深さ位置との距離は、０．０５μｍ以下であってよく、０．０３μｍ以下であってよく、０．０２μｍ以下であってもよい。対応するキャリア濃度ピーク２１１の深さ位置（下面２３からの距離）を、活性ピーク２０１の深さ位置（下面２３からの距離）で除した値（割合）は、２００％以下であってよく、１５０％以下であってよく、１００％以下であってよく、５０％であってよく、２０％以下であってもよい。
【0127】
上面視における活性コレクタ領域２２の全体が、図５に示した濃度分布を有してよい。他の例では、上面視における活性コレクタ領域２２の一部が、キャリア濃度ピーク２１１－１およびキャリア濃度ピーク２１１－２を有してよい。上面視における活性コレクタ領域２２の他の一部の領域には、キャリア濃度ピーク２１１－１が設けられ、キャリア濃度ピーク２１１－２が設けられていなくてもよい。例えば、上面視における活性コレクタ領域２２の端部（すなわち、エッジ終端構造部９０に最も近い領域）には、キャリア濃度ピーク２１１－１およびキャリア濃度ピーク２１１－２が設けられてよい。活性コレクタ領域２２の端部から離れた少なくとも一部の領域には、キャリア濃度ピーク２１１－１が設けられ、キャリア濃度ピーク２１１－２が設けられていなくてもよい。活性コレクタ領域２２の上面視において、キャリア濃度ピーク２１１－２が設けられた領域の面積は、キャリア濃度ピーク２１１－２が設けられていない領域の面積より大きくてよく、同じであってよく、小さくてもよい。
【0128】
図６に示すように、エッジコレクタ領域１２２は、深さ方向においてＰ型のドーパントの化学濃度ピークであるエッジピーク２２１を１つ以上有する。エッジコレクタ領域１２２は、エッジピーク２２１を２つ以上有してもよい。図６の例では、エッジコレクタ領域１２２は、エッジピーク２２１を１つだけ有している。
【0129】
図６に示すように、エッジコレクタ領域１２２は、深さ方向において１つ以上のキャリア濃度ピーク２３１を有する。エッジコレクタ領域１２２は、キャリア濃度ピーク２３１１を２つ以上有してもよい。図６の例では、エッジコレクタ領域１２２は、キャリア濃度ピーク２３１を１つだけ有している。
【0130】
キャリア濃度ピーク２３１は、エッジピーク２２１と同一の深さ位置に配置されてよい。ただし、キャリア濃度ピーク２３１の位置は、エッジピーク２２１の位置に対して誤差を有していてもよい。図６の例では、キャリア濃度ピーク２３１の深さ位置は、エッジピーク２２１の深さ位置Ｚ１と、下面２３との間に配置されている。対応するキャリア濃度ピーク２３１の深さ位置と、エッジピーク２２１の深さ位置との距離は、０．０５μｍ以下であってよく、０．０３μｍ以下であってよく、０．０２μｍ以下であってもよい。対応するキャリア濃度ピーク２３１の深さ位置（下面２３からの距離）を、エッジピーク２２１の深さ位置（下面２３からの距離）で除した値（割合）は、２００％以下であってよく、１５０％以下であってよく、１００％以下であってよく、５０％であってよく、２０％以下であってもよい。図６の例では、エッジピーク２２１の深さ位置を、活性ピーク２０１－１と同一の深さ位置Ｚ１としているが、エッジピーク２２１の深さ位置は、活性ピーク２０１－１と異なっていてもよい。
【0131】
少なくとも１つの活性ピーク２０１は、いずれのエッジピーク２２１よりも下面２３から離れて配置されていてよい。図５および図６の例においては、活性ピーク２０１－２が、いずれのエッジピーク２２１よりも下面２３から離れて配置されている。これにより、活性コレクタ領域２２は、エッジコレクタ領域１２２よりも深い位置に、キャリア濃度ピーク２１１を有することになる。このため、活性コレクタ領域２２の正孔注入効率を高めることができる。
【0132】
エッジピーク２２１のうち、下面２３から最も離れて配置されたエッジピーク２２１と下面２３との距離をＺ１とする。また、活性ピーク２０１のうち、下面２３から最も離れて配置された活性ピーク２０１－２と下面２３との距離をＺ２とする。距離Ｚ２は、距離Ｚ１の２倍以上であってよく、３倍以上であってよく、５倍以上であってもよい。
【0133】
活性コレクタ領域２２に設けられる活性ピーク２０１の深さ方向における個数は、エッジコレクタ領域１２２に設けられるエッジピーク２２１の深さ方向における個数よりも多くてよい。図５および図６の例では、活性ピーク２０１の個数は２個であり、エッジピーク２２１の個数は１個である。ただし、各ピークの個数はこれに限定されない。活性ピーク２０１を多く設けることで、活性コレクタ領域２２におけるキャリア濃度の積分値Ｉ１を大きくしやすくなり、また、ドリフト領域１８の近傍まで活性コレクタ領域２２を形成しやすくなる。このため、活性コレクタ領域２２の正孔注入効率を高めることができる。活性ピーク２０１の個数は、エッジピーク２２１の個数の２倍以上であってよい。
【0134】
それぞれの深さ位置におけるキャリア濃度を、同一の深さ位置におけるドーパントの化学濃度で除算した値を、当該深さ位置におけるドーパントの活性化率とする。また、キャリア濃度ピークの頂点におけるキャリア濃度を、対応するドーパント濃度ピークの頂点におけるドーパント濃度で除算した値を、ドーパント濃度の当該ピーク（または、対応するキャリア濃度ピーク）におけるドーパントの活性化率とする。
【0135】
図５の例では、活性ピーク２０１－１および活性ピーク２０１－２の頂点におけるドーパント濃度をＤ１およびＤ２とする。また、キャリア濃度ピーク２１１－１およびキャリア濃度ピーク２１１－２のキャリア濃度をＣ１およびＣ２とする。活性ピーク２０１－１およびキャリア濃度ピーク２１１－１の活性化率はＣ１／Ｄ１であり、活性ピーク２０１－２およびキャリア濃度ピーク２１１－２の活性化率はＣ２／Ｄ２である。
【0136】
図６の例では、エッジピーク２２１の頂点におけるドーパント濃度を、活性ピーク２０１－１と同一のＤ１とする。ただし、エッジピーク２２１の頂点におけるドーパント濃度は、活性ピーク２０１－１の頂点におけるドーパント濃度と異なっていてもよい。また、キャリア濃度ピーク２３１のキャリア濃度を、キャリア濃度ピーク２１１－１と同一のＣ１とする。ただし、キャリア濃度ピーク２３１の頂点におけるキャリア濃度は、キャリア濃度ピーク２１１－１の頂点におけるキャリア濃度と異なっていてもよい。エッジピーク２２１およびキャリア濃度ピーク２３１の活性化率はＣ１／Ｄ１である。
【0137】
あるいは、積分濃度を用いて活性化率を算出してもよい。例えば活性コレクタ領域２２において、キャリア濃度を深さ位置０から深さ位置Ｚｕ２までの間で積分した値ｎＣ１を、ドーパント濃度を深さ位置０から深さ位置Ｚｕ２までの間で積分した値ｎＤ１で除した値（ｎＣ１／ｎＤ１）を、ドーパント濃度の活性ピーク２０１－１（または、キャリア濃度ピーク２１１－１）におけるドーパントの活性化率としてもよい。あるいは、エッジコレクタ領域１２２において、キャリア濃度ピーク２３１のキャリア濃度を深さ位置０から深さ位置Ｚｕ２までの間で積分した値ｎＣ３＝Ｉ２を、エッジピーク２２１のドーパント濃度を深さ位置０から深さ位置Ｚｕ２までの間で積分した値ｎＤ３で除した値（ｎＣ３／ｎＤ３）を、ドーパント濃度のエッジピーク２２１（または、キャリア濃度ピーク２３１）におけるドーパントの活性化率としてもよい。キャリア濃度ピーク２１１－２のキャリア濃度を深さＺｕ２から深さ位置Ｚｕ１までの間で積分した値ｎＣ２＝Ｉ１ｂを、活性ピーク２０１－２のドーパント濃度を深さ位置Ｚｕ２から深さ位置Ｚｕ１までの間で積分した値ｎＤ２で除した値（ｎＣ２／ｎＤ２）を、ドーパント濃度の活性ピーク２０１－２（またはキャリア濃度ピーク２１１－２）におけるドーパントの活性化率としてもよい。
【0138】
活性コレクタ領域２２におけるドーパントの活性化率と、エッジコレクタ領域１２２のドーパントの活性化率とが異なっていてよい。各コレクタ領域における活性化率は、各コレクタ領域の各深さ位置における活性化率の平均値を用いてよい。例えば活性コレクタ領域２２の深さ範囲（０～Ｚｕ１）に渡って活性化率を積分した値を、当該深さ範囲の長さＺｕ１で除算した値を、活性コレクタ領域２２の活性化率としてよい。またエッジコレクタ領域１２２の深さ範囲（０～Ｚｕ２）に渡って活性化率を積分した値を、当該深さ範囲の長さＺｕ２で除算した値を、エッジコレクタ領域１２２の活性化率としてよい。
【0139】
本例では、活性コレクタ領域２２におけるドーパントの活性化率が、エッジコレクタ領域１２２のドーパントの活性化率よりも高い。これにより、活性コレクタ領域２２におけるキャリア濃度の積分値Ｉ１を大きくしやすくなり、正孔注入効率を高めやすくなる。活性コレクタ領域２２における活性化率は、エッジコレクタ領域１２２の活性化率の２倍以上であってよく、５倍以上であってよく、１０倍以上であってもよい。
【0140】
いずれかの活性ピーク２０１の活性化率と、いずれかのエッジピーク２２１の活性化率とが同一であってよい。同一の深さ位置に配置された活性ピーク２０１およびエッジピーク２２１の活性化率が同一であってよい。図５および図６の例では、活性ピーク２０１－１の活性化率Ｃ１／Ｄ１と、エッジピーク２２１の活性化率Ｃ１／Ｄ１とが同一である。キャリア濃度ピーク２１１－１およびキャリア濃度ピーク２３１を、同一の製造工程で形成することで、これらの活性化率を同一にできる。例えば半導体基板１０の下面２３の全体に、均一なドーズ量で同時にドーパントイオンを注入し、半導体基板１０の全体をアニールすることで、活性化率が同一なキャリア濃度ピーク２１１－１およびキャリア濃度ピーク２３１を形成できる。ただし、活性ピーク２０１－１（またはキャリア濃度ピーク２１１－１）の活性化率と、エッジピーク２２１（またはキャリア濃度ピーク２３１）の活性化率とは異なっていてもよい。
【0141】
いずれかの活性ピーク２０１の活性化率は、いずれかのエッジピーク２２１の活性化率より大きくてよい。いずれかの活性ピーク２０１の活性化率は、当該活性ピーク２０１よりも下面２３の近くに配置されたいずれかのエッジピーク２２１の活性化率より大きくてよい。１つ以上の活性ピーク２０１のうち下面２３から最も離れて配置された活性ピーク２０１の活性化率が、１つ以上のエッジピーク２２１のうち下面２３に最も近くに配置されたエッジピーク２２１の活性化率より大きくてよい。図５および図６の例では、活性ピーク２０１－２の活性化率（例えばＣ２／Ｄ２）は、活性ピーク２０１－１およびエッジピーク２２１の活性化率（例えばＣ１／Ｄ１）よりも大きい。活性ピーク２０１－２の活性化率（例えばＣ２／Ｄ２）を大きくすることで、活性コレクタ領域２２のキャリア濃度の積分値Ｉ１を大きくして、活性コレクタ領域２２の正孔注入効率を高めることができる。例えば活性コレクタ領域２２を形成すべき領域に局所的にドーパントイオンを注入し、比較的に高温の炉アニールあるいはレーザーアニールを行うことで、活性化率（例えばＣ２／Ｄ２）の高いキャリア濃度ピーク２１１－２を形成できる。その後、キャリア濃度ピーク２１１－１およびキャリア濃度ピーク２３１を形成すべき領域にドーパントイオンを注入し、比較的に低温の炉アニールを行うことで、活性化率（例えばＣ１／Ｄ１）が小さいキャリア濃度ピーク２１１－１およびキャリア濃度ピーク２３１を形成できる。
【0142】
活性ピーク２０１の活性化率のうち最大の活性化率（例えば活性化率Ｃ２／Ｄ２）は、エッジピーク２２１の活性化率のうち最大の活性化率（例えば活性化率Ｃ１／Ｄ１）の２倍以上であってよく、５倍以上であってよく、１０倍以上であってよく、５０倍以上であってもよい。エッジピーク２２１の活性化率のうち最大の活性化率（例えば活性化率Ｃ２／Ｄ２）は、０．８（８０％）以上であってよく、０．８５以上（８５％）以上であってよく、０．９（９０％）以上であってもよい。活性ピーク２０１の活性化率のうち最大の活性化率（例えば活性化率Ｃ２／Ｄ２）は１（１００％）以下である。またエッジピーク２２１の活性化率のうち最大の活性化率（例えば活性化率Ｃ１／Ｄ１）は、０．１（１０％）以下であってよく、０．０５（５％）以下であってよく、０．０１（１％）以下であってよく、０．００５（０．５％）以下であってもよい。エッジピーク２２１の活性化率のうち最大の活性化率（例えば活性化率Ｃ１／Ｄ１）は、０．００１以上であってよい。
【0143】
活性コレクタ領域２２に含まれる活性ピーク２０１（またはキャリア濃度ピーク２１１）、および、エッジコレクタ領域１２２に含まれるエッジピーク２２１（またはキャリア濃度ピーク２３１）のうちの、少なくとも１つのピークにおいて、ドーパントの活性化率が１０％以下であってよい。
【0144】
活性化率が小さいキャリア濃度ピークを形成することで、ドーパントの化学濃度が高く、且つ、キャリア濃度が小さい領域を形成できる。ドーパントの化学濃度が小さいと、ドーパントのドーズ量が小さくなり、ドーズ量における誤差成分の比率が大きくなってしまう。活性化率が小さいキャリア濃度ピークを形成することで、キャリア濃度が低い領域の濃度を、精度よく制御できる。
【0145】
少なくとも１つのエッジピーク２２１における活性化率が１０％以下であってよい。図６の例では、下面２３に接するエッジピーク２２１の活性化率が１０％以下である。当該ピークの活性化率は、５％以下であってよく、１％以下であってよく、０．５％以下であってもよい。これにより、エッジコレクタ領域１２２のキャリア濃度の積分値Ｉ２を小さくして、エッジコレクタ領域１２２の正孔注入効率を小さくしつつ、積分値Ｉ２を精度よく制御できる。また、エッジピーク２２１のドーパントの化学濃度を高くでき、コレクタ電極２４とエッジコレクタ領域１２２との接触抵抗を小さくできる。
【0146】
少なくとも１つの活性ピーク２０１における活性化率が１０％以下であってよい。図５の例では、下面２３に接する活性ピーク２０１－１の活性化率が１０％以下である。当該ピークの活性化率は、５％以下であってよく、１％以下であってよく、０．５％以下であってもよい。下面２３に接する活性ピーク２０１－１の活性化率を小さくすることで、活性ピーク２０１－１のドーパントの化学濃度を高くでき、コレクタ電極２４と活性コレクタ領域２２との接触抵抗を小さくできる。
【0147】
活性コレクタ領域２２は、ドーパントの活性化率が異なる２つの活性ピーク２０１を含んでよい。図５の例では、上述したように活性ピーク２０１－１と、活性ピーク２０１－２とで活性化率が異なる。活性ピーク２０１－１および活性ピーク２０１－２で、互いの活性化率が１０倍以上異なってよい。活性ピーク２０１－１および活性ピーク２０１－２の活性化率は５０倍以上異なっていてもよい。
【0148】
活性コレクタ領域２２における２つ以上の活性ピーク２０１のうち、いずれか１つの活性ピーク２０１における活性化率が、より下面２３から離れた位置に配置された活性ピーク２０１における活性化率よりも低くてよい。図５の例では、活性ピーク２０１－１の活性化率が、活性ピーク２０１－２の活性化率よりも低い。これにより、キャリア濃度の積分値Ｉ１を所定の範囲内に制御しつつ、コレクタ電極２４と活性コレクタ領域２２との接触抵抗を小さくできる。
【0149】
図５に示すように、活性ピーク２０１－１、活性ピーク２０１－２、キャリア濃度ピーク２１１－１およびキャリア濃度ピーク２１１－２のパルス幅を、それぞれＷ０１、Ｗ０２、Ｗ１１およびＷ１２とする。図６に示すように、エッジピーク２２１およびキャリア濃度ピーク２３１のパルス幅を、それぞれＷ２１およびＷ３１とする。ピークのパルス幅とは、当該ピークにおいて濃度が所定値以上となる領域の、深さ方向における長さである。当該所定値は、ピークの頂点における濃度に、所定の係数αを乗じた値である。αは、０．５であってよく、０．１であってよく、他の値であってもよい。係数αは、それぞれのピークで共通である。
【0150】
例えば活性ピーク２０１－１のパルス幅Ｗ０１は、活性ピーク２０１－１においてドーパントの化学濃度がα×Ｄ１以上となる領域の、深さ方向における長さである。活性ピーク２０１－１のパルス幅Ｗ０１は、ピークの頂点の深さ位置Ｚ１から、上面２１側においてドーパントの化学濃度がα×Ｄ１となる深さ位置までの距離（Ｗ０１／２）を２倍した値であってもよい。他のピークのパルス幅も同様に、ピークの頂点の深さ位置から、濃度が所定値となる深さ位置までの距離を２倍した値を用いてよい。
【0151】
活性コレクタ領域２２は、第１のキャリア濃度ピーク（本例ではキャリア濃度ピーク２１１－１）と、第１のキャリア濃度ピークよりも下面２３から離れて配置された第２のキャリア濃度ピーク（本例ではキャリア濃度ピーク２１１－２）とを有してよい。キャリア濃度ピーク２１１－２のピーク幅Ｗ１２は、キャリア濃度ピーク２１１－１のピーク幅Ｗ１１の２倍以上であってよい。これにより、活性コレクタ領域２２のキャリア濃度の積分値Ｉ１を大きくでき、また、活性コレクタ領域２２の上端位置Ｚｕ１を、下面２３から離すことができる。このため、活性コレクタ領域２２の正孔注入効率を高めることができる。ピーク幅Ｗ１２は、ピーク幅Ｗ１１の５倍以上であってよく、１０倍以上であってもよい。
【0152】
活性ピーク２０１－２のピーク幅Ｗ０２は、活性ピーク２０１－１のピーク幅Ｗ０１の２倍以上であってよい。これにより、活性コレクタ領域２２のキャリア濃度の積分値Ｉ１を大きくでき、また、活性コレクタ領域２２の上端位置Ｚｕ１を、下面２３から離すことができる。このため、活性コレクタ領域２２の正孔注入効率を高めることができる。ピーク幅Ｗ０２は、ピーク幅Ｗ０１の５倍以上であってよく、１０倍以上であってもよい。
【0153】
活性コレクタ領域２２のいずれかのキャリア濃度ピーク２１１のピーク幅は、エッジコレクタ領域１２２のいずれかのキャリア濃度ピーク２３１のピーク幅より大きくてよい。いずれかのキャリア濃度ピーク２１１は、当該キャリア濃度ピーク２１１よりも下面２３の近くに配置されたキャリア濃度ピーク２３１よりもピーク幅が大きくてよい。図５および図６の例では、活性コレクタ領域２２のキャリア濃度ピーク２１１－２のピーク幅Ｗ１２は、エッジコレクタ領域１２２のキャリア濃度ピーク２３１のピーク幅Ｗ３１よりも大きい。活性コレクタ領域２２のキャリア濃度ピーク２１１－２のピーク幅Ｗ１２は、エッジコレクタ領域１２２のキャリア濃度ピーク２３１のピーク幅Ｗ３１の２倍以上であってよい。これにより、活性コレクタ領域２２のキャリア濃度の積分値Ｉ１を大きくでき、また、活性コレクタ領域２２の上端位置Ｚｕ１を、下面２３から離すことができる。このため、活性コレクタ領域２２の正孔注入効率を高めることができる。ピーク幅Ｗ１２は、ピーク幅Ｗ３１の５倍以上であってよく、１０倍以上であってもよい。
【0154】
活性ピーク２０１－２のピーク幅Ｗ０２は、エッジピーク２２１のピーク幅Ｗ２１の２倍以上であってよい。これにより、活性コレクタ領域２２のキャリア濃度の積分値Ｉ１を大きくでき、また、活性コレクタ領域２２の上端位置Ｚｕ１を、下面２３から離すことができる。このため、活性コレクタ領域２２の正孔注入効率を高めることができる。ピーク幅Ｗ０２は、ピーク幅Ｗ２１の５倍以上であってよく、１０倍以上であってもよい。
【0155】
活性コレクタ領域２２は、異なるドーパントイオンで形成された活性ピーク２０１を含んでよい。図５の例では、活性ピーク２０１－１と、活性ピーク２０１－２とは、異なるドーパントイオンを注入して形成してよい。これにより、ピークの活性化率を容易に異ならせることができる。また、それぞれのピークのパルス幅を容易に異ならせることができる。活性ピーク２０１－１のドーパントイオンは、活性ピーク２０１－２のドーパントイオンよりも、活性化しにくいイオンであってよい。また活性ピーク２０１－１のドーパントイオンは、活性ピーク２０１－２のドーパントイオンよりも、高い加速エネルギーで半導体基板１０に注入されてよい。加速エネルギーが高いほど、ドーパントイオンの飛程のばらつきが小さくなり、パルス幅を小さくできる。
【0156】
本例では、ＢＦ２イオンを注入して活性ピーク２０１－１およびエッジピーク２２１を形成する。また、ボロンイオンを注入して活性ピーク２０１－２を形成する。これにより、活性ピーク２０１－１およびエッジピーク２２１の活性化率を、活性ピーク２０１－２よりも容易に低くできる。また、活性ピーク２０１－２のパルス幅を容易に大きくできる。本例のエッジコレクタ領域１２２はＢＦ２イオンが注入されるので、フッ素を含む。同様に、本例の活性コレクタ領域２２もフッ素を含む。本例の活性コレクタ領域２２は、活性ピーク２０１－１が設けられた領域のフッ素濃度が、活性ピーク２０１－２が設けられた領域のフッ素濃度よりも高い。
【0157】
キャリア濃度ピーク２１１－１のキャリア濃度Ｃ１は、キャリア濃度ピーク２１１－２のキャリア濃度Ｃ２よりも高くてよい。キャリア濃度Ｃ１およびキャリア濃度Ｃ２は、１×１０１７／ｃｍ３以上であってよく、１×１０１８／ｃｍ３以上であってもよい。キャリア濃度Ｃ１は、キャリア濃度Ｃ２の１０倍以下であってよく、５倍以下であってよく、２倍以下であってもよい。
【0158】
活性ピーク２０１－１のドーパント濃度Ｄ１は、活性ピーク２０１－２のドーパント濃度Ｄ２よりも高い。ドーパント濃度Ｄ１は、ドーパント濃度Ｄ２の１０倍以上であってよく、５０倍以上であってよく、１００倍以上であってもよい。ドーパント濃度Ｄ１は、ドーパント濃度Ｄ２の１０００倍以下であってよい。ドーパント濃度Ｄ１は、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であってよく、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であってよく、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であってもよい。ドーパント濃度Ｄ１は、１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であってよく、１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であってもよい。ドーパント濃度Ｄ２は、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であってよく、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であってよく、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であってもよい。ドーパント濃度Ｄ２は、１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であってよく、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であってよく、５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であってもよい。
【0159】
図７は、活性コレクタ領域２２におけるドーパント濃度およびキャリア濃度の分布の他の例を示す図である。本例では、活性コレクタ領域２２は、キャリア濃度ピーク２１１－２のキャリア濃度Ｃ２が、キャリア濃度ピーク２１１－１のキャリア濃度Ｃ１よりも高い。他の構造は、本明細書で説明するいずれかの例と同様である。これにより、下面２３から離れた領域のキャリア濃度を高めて、活性コレクタ領域２２の正孔注入効率を高めることができる。キャリア濃度Ｃ２は、キャリア濃度Ｃ１の１．２倍以上であってよく、１．５倍以上であってよく、２倍以上であってよく、５倍以上であってもよい。キャリア濃度Ｃ１およびキャリア濃度Ｃ２は、１×１０１７／ｃｍ３以上であってよく、１×１０１８／ｃｍ３以上であってもよい。
【0160】
図８は、活性コレクタ領域２２と、バッファ領域２０の一部におけるキャリア濃度分布の一例を示す図である。活性コレクタ領域２２におけるキャリア濃度分布は、本明細書で説明するいずれかの例と同様である。
【0161】
バッファ領域２０は、半導体基板１０において活性コレクタ領域２２の上端と接して配置されている。上述したように、活性コレクタ領域２２とバッファ領域２０との境界の深さ位置Ｚｕ１には、ＰＮ接合が設けられる。バッファ領域２０は、深さ方向において１つ以上のキャリア濃度ピーク２４１を含む。図８では、活性コレクタ領域２２に最も近い１つのキャリア濃度ピーク２４１だけを示し、他のキャリア濃度ピーク２４１を省略している。
【0162】
活性コレクタ領域２２のキャリア濃度ピーク２１１のうち、キャリア濃度ピーク２１１－２が、バッファ領域２０の最も近くに配置されている。キャリア濃度ピーク２１１－２のキャリア濃度Ｃ２は、キャリア濃度ピーク２４１のキャリア濃度Ｂ１の１０倍以上であってよい。キャリア濃度ピーク２１１－２のキャリア濃度Ｃ２を高くすることで、活性コレクタ領域２２の正孔注入効率を高めることができる。キャリア濃度Ｃ２は、キャリア濃度Ｂ１の２０倍以上であってよく、５０倍以上であってもよい。キャリア濃度Ｂ１は、バッファ領域２０におけるキャリア濃度の最大値であってよい。
【0163】
図９Ａは、ｂ－ｂ断面の他の例を示す図である。本例では、エッジコレクタ領域１２２の上端位置（図６におけるＺｕ２）が、活性コレクタ領域２２の上端位置（図５におけるＺｕ１）よりも、下面２３から離れている。他の構造は、本明細書で説明するいずれかの例と同様である。本例においても、活性コレクタ領域２２におけるキャリア濃度の積分値Ｉ１は、エッジコレクタ領域１２２におけるキャリア濃度の積分値Ｉ２よりも大きい。本例では、エッジコレクタ領域１２２のキャリア濃度ピーク２３１のピーク濃度Ｃ１は、活性コレクタ領域２２のキャリア濃度ピーク２１１－２のピーク濃度Ｃ２よりも小さい。ピーク濃度Ｃ１は、ピーク濃度Ｃ２の５０％以下であってよく、３０％以下であってよく、１０％以下であってもよい。
【0164】
図９Ｂは、ｂ－ｂ断面の他の例を示す図である。本例では、エッジコレクタ領域１２２の上端位置（図６におけるＺｕ２）と、活性コレクタ領域２２の上端位置（図５におけるＺｕ１）が同じである。他の構造は、本明細書で説明するいずれかの例と同様である。本例においても、活性コレクタ領域２２におけるキャリア濃度の積分値Ｉ１は、エッジコレクタ領域１２２におけるキャリア濃度の積分値Ｉ２よりも大きい。本例では、エッジコレクタ領域１２２のキャリア濃度ピーク２３１のピーク濃度Ｃ１は、活性コレクタ領域２２のキャリア濃度ピーク２１１－２のピーク濃度Ｃ２よりも小さい。ピーク濃度Ｃ１は、ピーク濃度Ｃ２の５０％以下であってよく、３０％以下であってよく、１０％以下であってもよい。
【0165】
図１０は、半導体装置１００の製造方法の一例を示すチャート図である。本例の製造工程においては、エッジコレクタ領域１２２を形成すべき領域に、半導体基板１０の下面からＢＦ２イオンを注入し、ＢＦ２イオンを注入した後の工程を、３００℃以下で行う。これにより、エッジコレクタ領域１２２に、活性化率の低いキャリア濃度ピーク２３１を形成できる。ＢＦ２イオンを注入した後に、半導体基板１０を３００℃以下でアニールしてよい。当該アニールの温度は２８０℃以下であってよく、２６０℃以下であってもよい。
【0166】
エッジコレクタ領域１２２にＢＦ２イオンを注入する工程において、活性コレクタ領域２２にもＢＦ２イオンを注入してよい。これにより、活性コレクタ領域２２に、活性化率の低いキャリア濃度ピーク２１１－１を形成できる。また、ＢＦ２イオンを注入する前に、活性コレクタ領域２２にボロンイオン等のドーパントイオンを注入し、且つ、半導体基板１０を３００℃より高い温度でアニールしてよい。これにより、活性コレクタ領域２２に活性化率の高いキャリア濃度ピーク２１１－２を形成できる。当該アニールの温度は、３３０℃以上であってよく、３６０℃以上であってよく、４００℃以上であってもよい。
【0167】
図１０では、半導体装置１００の製造方法の一部の工程を示している。図１０に示す工程の前に、半導体装置１００の上面２１側の構造が形成されてよい。また、図１０に示す工程の前に、半導体装置１００が有するべき耐圧に応じて半導体基板１０を薄化してよい。
【0168】
図１０の例では、段階Ｓ１００２において、半導体基板１０の下面２３にレジストマスクを形成し、レジストマスクをパターニングする。当該レジストマスクは、活性コレクタ領域２２を形成すべき領域以外を覆っている。
【0169】
次に段階Ｓ１００４において、当該マスクに覆われていない領域（すなわち、活性コレクタ領域２２を形成すべき領域）に、ボロンイオン等のドーパントイオンを注入する。段階Ｓ１００４においては、活性ピーク２０１－２を形成すべき深さ位置Ｚ２にボロンイオンを注入する。次に段階Ｓ１００６において、下面２３のレジストマスクを除去する。
【0170】
次に段階Ｓ１００６において、半導体基板１０をアニールする。段階Ｓ１００６では、ボロンイオン等を注入した領域を、レーザーアニールで選択的にアニールしてよく、半導体基板１０の全体をアニール炉等でアニールしてもよい。段階Ｓ１００６におけるアニール温度は、上述したように３００℃より高くてよく、３３０℃以上であってよく、３６０℃以上であってよく、４００℃以上であってもよい。これにより、活性化率の高いキャリア濃度ピーク２１１－２を形成できる。
【0171】
次に段階Ｓ１０１０において、バッファ領域２０を形成する。段階Ｓ１０１０においては、プロトンまたはリンイオン等を半導体基板１０の下面２３から注入してよい。次に段階Ｓ１０１２において、半導体基板１０をアニールする。これによりバッファ領域２０を形成できる。
【0172】
次に段階Ｓ１０１４において、半導体基板１０の下面２３の全体に、ＢＦ２イオンを注入する。ＢＦ２イオンは、深さ位置Ｚ１に注入する。上述したように、段階Ｓ１０１４より後の工程は、３００℃未満の温度で行う。例えば、段階Ｓ１０１５において、半導体基板１０を３００℃以下または未満の温度でアニールしてよい。これにより、活性化率の低いキャリア濃度ピーク２１１－１およびキャリア濃度ピーク２３１を形成できる。段階Ｓ１０１５は省略してもよい。段階Ｓ１０１４は、段階Ｓ１０１２よりも前に行ってもよい。この場合、段階Ｓ１０１２におけるアニール温度は、３００℃以下である。
【0173】
次に段階Ｓ１０１６において、コレクタ電極２４を形成する。コレクタ電極２４はスパッタにより形成してよい。次に段階Ｓ１０１８において、半導体基板１０をアニールする。段階Ｓ１０１８におけるアニール温度は、上述したように３００℃以下または未満であってよく、２８０℃以下であってよく、２６０℃以下であってもよい。これにより、ＢＦ２イオンを活性化して、キャリア濃度ピーク２１１－１およびキャリア濃度ピーク２３１を形成できる。
【0174】
段階Ｓ１０１２と段階Ｓ１０１４の間に、ライフタイム制御用のイオン注入と、ライフタイム制御用のアニールを行ってよい。ライフタイム制御用のイオン注入は、水素イオンの注入であってよく、ヘリウムイオンの注入であってよい。ライフタイム制御用のアニールにおける処理温度は、バッファ領域形成の段階Ｓ１０１２と同様の温度であってよく、低くてもよい。ライフタイム制御用のアニールにおける処理温度は、段階Ｓ１０１４またはそれより後の工程よりも、高い温度であってよい。
【0175】
図１１は、半導体基板１０のアニール温度と、ドーパントの活性化率との関係の一例を示す図である。本例のドーパントイオンはＢＦ２であるが、他のドーパントイオンにおいても、アニール温度に応じて活性化率は変動する。
【0176】
図１１に示すように、アニール温度が高くなるほど活性化率も高くなる。このため、アニール温度を調整することで、それぞれのキャリア濃度ピークの活性化率を調整できる。図１１の例では、アニール温度を３００℃以下にすることで、活性化率が０．１より十分小さくなった。
【0177】
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。
【0178】
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】
【0179】
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、９２・・・ガードリング、９３・・・フィールドプレート、９４・・・配線、９５・・・チャネルストッパ、９６・・・電極、１００・・・半導体装置、１２２・・・エッジコレクタ領域、１３０・・・外周ゲート配線、１３１・・・活性側ゲート配線、１３２・・・ゲートランナー、１６０・・・活性部、１６２・・・端辺、１６４・・・ゲートパッド、２０１・・・活性ピーク、２１１・・・キャリア濃度ピーク、２２１・・・エッジピーク、２３１・・・キャリア濃度ピーク、２４１・・・キャリア濃度ピーク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【手続補正書】
【提出日】2023-08-17
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0066】
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。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0085】
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。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。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。蓄積領域１６は、ダイオード部８０の各メサ部６１にも設けられてよく、設けられていなくてもよい。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0088】
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。ダイオード部８０のベース領域１４を、アノード領域と称する場合がある。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0119】
図６に示すように、エッジコレクタ領域１２２の上端位置をＺｕ２とする。上端位置Ｚｕ２は、エッジコレクタ領域１２２と、Ｎ型の領域（図４の例ではバッファ領域２０）との境界の位置である。本例の上端位置Ｚｕ２は、キャリア濃度が１×１０
１４
／ｃｍ
３
となる位置を示しているが、これに限らない。上端位置Ｚｕ２ではＰＮ接合が形成されるので、キャリア濃度は谷形状を示す。エッジコレクタ領域１２２の積分値Ｉ２は、半導体基板１０の下面２３の深さ位置（０μｍ）から、深さ位置Ｚｕ２まで、キャリア濃度を半導体基板１０の深さ方向（Ｚ軸方向）に積分した積分値であってよい。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0126】
それぞれのピークの頂点の位置を、ピークの位置とする。図５の例では、活性ピーク２０１－１の深さ位置をＺ１、活性ピーク２０１－２の深さ位置をＺ２とする。キャリア濃度ピーク２１１は、活性ピーク２０１と同一の深さ位置に配置されてよい。図５の例では、キャリア濃度ピーク２１１－１およびキャリア濃度ピーク２１１－２が、深さ位置Ｚ１およびＺ２に配置されている。ただし、キャリア濃度ピーク２１１の位置は、対応する活性ピーク２０１の位置に対して誤差を有していてもよい。図５の例では、キャリア濃度ピーク２１１－２の深さ位置は、活性ピーク２０１－２の深さ位置と同一である。図５の例では、キャリア濃度ピーク２１１－１の深さ位置は、活性ピーク２０１－１の深さ位置Ｚ１と、下面２３との間に配置されている。対応する活性ピーク２０１の濃度が高い場合、活性ピーク２０１の頂点近傍には多くの格子欠陥が形成される。アニール等によって格子欠陥が十分に回復しない場合、活性ピーク２０１の頂点近傍に格子欠陥が多く残存し、活性ピーク２０１の頂点近傍におけるキャリア濃度が低くなる場合がある。図５の例では、キャリア濃度ピーク２１１－１が、活性ピーク２０１－１の深さ位置に対してわずかに下面２３側にずれた位置に配置されている。対応するキャリア濃度ピーク２１１の深さ位置と、活性ピーク２０１の深さ位置との距離は、０．０５μｍ以下であってよく、０．０３μｍ以下であってよく、０．０２μｍ以下であってもよい。対応するキャリア濃度ピーク２１１の深さ位置（下面２３からの距離）を、活性ピーク２０１の深さ位置（下面２３からの距離）で除した値（割合）は、２００％以下であってよく、１５０％以下であってよく、１００％以下であってよく、５０％以下であってよく、２０％以下であってもよい。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0129】
図６に示すように、エッジコレクタ領域１２２は、深さ方向において１つ以上のキャリア濃度ピーク２３１を有する。エッジコレクタ領域１２２は、キャリア濃度ピーク２３１を２つ以上有してもよい。図６の例では、エッジコレクタ領域１２２は、キャリア濃度ピーク２３１を１つだけ有している。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0130】
キャリア濃度ピーク２３１は、エッジピーク２２１と同一の深さ位置に配置されてよい。ただし、キャリア濃度ピーク２３１の位置は、エッジピーク２２１の位置に対して誤差を有していてもよい。図６の例では、キャリア濃度ピーク２３１の深さ位置は、エッジピーク２２１の深さ位置Ｚ１と、下面２３との間に配置されている。対応するキャリア濃度ピーク２３１の深さ位置と、エッジピーク２２１の深さ位置との距離は、０．０５μｍ以下であってよく、０．０３μｍ以下であってよく、０．０２μｍ以下であってもよい。対応するキャリア濃度ピーク２３１の深さ位置（下面２３からの距離）を、エッジピーク２２１の深さ位置（下面２３からの距離）で除した値（割合）は、２００％以下であってよく、１５０％以下であってよく、１００％以下であってよく、５０％以下であってよく、２０％以下であってもよい。図６の例では、エッジピーク２２１の深さ位置を、活性ピーク２０１－１と同一の深さ位置Ｚ１としているが、エッジピーク２２１の深さ位置は、活性ピーク２０１－１と異なっていてもよい。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0142】
活性ピーク２０１の活性化率のうち最大の活性化率（例えば活性化率Ｃ２／Ｄ２）は、エッジピーク２２１の活性化率のうち最大の活性化率（例えば活性化率Ｃ１／Ｄ１）の２倍以上であってよく、５倍以上であってよく、１０倍以上であってよく、５０倍以上であってもよい。活性ピーク２０１の活性化率のうち最大の活性化率（例えば活性化率Ｃ２／Ｄ２）は、０．８（８０％）以上であってよく、０．８５（８５％）以上であってよく、０．９（９０％）以上であってもよい。活性ピーク２０１の活性化率のうち最大の活性化率（例えば活性化率Ｃ２／Ｄ２）は１（１００％）以下である。またエッジピーク２２１の活性化率のうち最大の活性化率（例えば活性化率Ｃ１／Ｄ１）は、０．１（１０％）以下であってよく、０．０５（５％）以下であってよく、０．０１（１％）以下であってよく、０．００５（０．５％）以下であってもよい。エッジピーク２２１の活性化率のうち最大の活性化率（例えば活性化率Ｃ１／Ｄ１）は、０．００１以上であってよい。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0170】
次に段階Ｓ１００８において、半導体基板１０をアニールする。段階Ｓ１００８では、ボロンイオン等を注入した領域を、レーザーアニールで選択的にアニールしてよく、半導体基板１０の全体をアニール炉等でアニールしてもよい。段階Ｓ１００８におけるアニール温度は、上述したように３００℃より高くてよく、３３０℃以上であってよく、３６０℃以上であってよく、４００℃以上であってもよい。これにより、活性化率の高いキャリア濃度ピーク２１１－２を形成できる。