半导体装置以及半导体装置的制造方法
【专利摘要】从基体正面侧向p+阳极层(7)进行氩(8)的离子注入(8a)，形成缺陷层(9)。这时，在之后的铂扩散工序中，将氩(8)的飞程设为比p+阳极层(7)的扩散深度(Xj)浅，以使铂原子(11)局部存在于p+阳极层(7)的、与n?漂移层(6)的pn结附近的电子进入区域内。之后，使涂布于基体背面(5a)的铂膏(10)中的铂原子(11)扩散到p+阳极层(7)内，并局部存在于缺陷层(9)的阴极侧。由此，p+阳极层(7)的寿命变短。另外，n?漂移层(6)内的铂原子(11)被缺陷层(9)捕获，使得n?漂移层(6)的铂浓度降低，n?漂移层(6)内的寿命变长。因此，能够减小反向恢复电流，缩短反向恢复时间，并降低正向压降。
【专利说明】
半导体装置以及半导体装置的制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种半导体装置以及半导体装置的制造方法。
【背景技术】
[0002]铂(元素符号为Pt)作为用于实现改善反向恢复特性和降低漏电流的寿命控制体具有有益效果，多适用于二极管产品等。针对现有的半导体装置的制造方法(制造工序)，以制造p-1-n二极管的情况为例进行说明(现有的制造工序一)。图9是示出现有的半导体装置的制造方法的概要的流程图。在图9示出在图10的p-1-n二极管500的制造工艺中导入作为寿命控制体的铂原子61的工序。
[0003]图10是示出现有的p-1-n二极管500在制造工艺过程中的状态的说明图。图10的
(a)是现有的p-1-n二极管500的主要部分的截面图，图10的(b)是半导体基体的铂浓度分布图。在图10的(a)中，也示出铂原子61的蒸镀或溅射的状态，在以实线表示的制造工艺过程中的截面图中，以虚线图示了由后续的制造工艺所形成的部位(作为阳电极的正面电极62，作为阴电极的背面电极63)。在以下的说明中，括号内的数字是图9的括号内的数字，表示制造工序的顺序。
[0004]图9的(I)是掩模部件形成工序(步骤S81)。在配置于n+半导体基板51的正面上的η—半导体层52的表面(与η+半导体基板51侧相反的一侧的表面)形成具有开口部53的掩模部件。以下，将在η+半导体基板51上层叠了 η—半导体层52的层叠体作为半导体基体。作为掩模部件，一般是成为保护膜且作为绝缘膜54的氧化膜。η+半导体基板51成为η+阴极层55，η 一半导体层52成为η—漂移层56。
[0005]图9的(2)是P+半导体层形成工序(步骤S82)。从η—半导体层52的表面穿通绝缘膜54的开口部53而进行P型杂质的离子注入，通过热扩散，在η—半导体层52的表面层选择性地形成作为P+半导体层的P+阳极层57。
[0006]图9的(3)是铂成膜工序(步骤S83)。从基体正面侧朝露出在绝缘膜54的开口部53的P+阳极层57的表面蒸镀或溅射成为寿命控制体的铂原子61，以使之附着于露出在绝缘膜54的开口部53的P+阳极层57的表面。这时，在覆盖在η—半导体层52的表面的P+阳极层57以外的部分并作为掩模部件而起作用的绝缘膜54的表面也附着并覆盖有铂原子61。
[0007]图9的(4)是铂扩散工序(步骤S84)。在800°C以上的温度进行热处理，使铂原子61扩散到η+阴极层55、n—漂移层56、p+阳极层57中。这时，铂原子61也被扩散至绝缘膜54中。
[0008]图9的(5)是电极形成工序(步骤S85)。以填入绝缘膜54的开口部53的方式形成与P+阳极层57接触的正面电极62，在n+半导体基板51的背面形成背面电极63。这样，完成了导入有寿命控制体的p-1-n 二极管500。
[0009]通过导入该寿命控制体，η—漂移层56所积蓄的过剩载流子迅速消失。由于该迅速的消失，反向恢复电流IRR变小，反向恢复时间trr被缩短，成为开关速度快的p-1-n 二极管500。
[0010]在步骤S84的铂扩散工序中，铂原子在硅的晶格间扩散，在从800°C至1000°C程度的扩散温度下，在短时间达到扩散至整个硅晶体的平衡状态。该晶格间的铂原子介入硅晶体的空晶格，配置于硅晶格位置，或者与晶格位置的硅原子置换，作为晶格位置的铂原子而变得稳定。认为该晶格位置的铂原子成为寿命控制体或者受主。众所周知的是，如图10的
(b)所示，通常为了使空晶格密度在硅晶片的表面变高，而采用晶格位置的铂密度在表面附近高的U字型分布(浴盆形曲线)。
[0011]铂浓度分布与二极管的电特性的关系如下。扩散至硅晶体内部的铂原子61的扩散系数大，向硅晶体的整个厚度方向扩散。由于铂原子具有向硅晶体的表面偏析的倾向，因此特别是在n+阴极层51和P+阳极层57铂浓度变高。与此相对，与P+阳极层57相比，铀浓度在η—漂移层56变低。在ρ+阳极层57和η—漂移层56的边界附近的铂浓度高，因此反向恢复电流IRR(还含有反向恢复电流IRR的峰值IRP)小，反向恢复时间trr短。
[0012]进一步地，还有使铂原子不从作为元件形成区的基体正面侧，而从基体背面(半导体基板的背面)侧扩散的方法(现有的制造工序二)。图11是示出现有的半导体装置的制造方法的另一例的概要的流程图。在图11示出在图12的p-1-n二极管600的制造工艺中，从基体背面导入作为寿命控制体的铂原子的工序。图12是示出现有的p-1-n 二极管600在制造工艺过程中的状态的说明图。图12的(a)是现有的p-1-n二极管600的主要部分的截面图，图12的(b)是半导体基体的铂浓度分布图。另外，在图12的(a)中，也示出在n+阴极层55的表面(n+半导体基板51的背面)55a涂布了铂膏60的状态。另外，在以实线表示的制造工艺过程中的截面图中，以虚线图示了由后续的工艺所形成的部位(作为阳电极的正面电极62，作为阴电极的背面电极63)。
[0013]图11的(I)是掩模部件形成工序(步骤S91)。在配置于n+半导体基板51的正面上的η—半导体层52的表面形成具有开口部53的掩模部件54。作为掩模部件，一般是成为保护膜且作为绝缘膜54的氧化膜。η+半导体基板51成为η阴极层55，η—半导体层52成为η—漂移层56。
[0014]图11的(2)是P+半导体层形成工序(步骤S92)。从η—半导体层52的表面穿通绝缘膜54的开口部53进行P型杂质的离子注入，通过热扩散，在η—半导体层52的表面层选择性地形成作为P+半导体层的P+阳极层57。
[0015]图11的(3)是铂膏涂布工序(步骤S93)。在η+阴极层55的表面(η+半导体基板51的背面)55a涂布铂膏60。铂膏60是使含有铂的二氧化硅(S12)源成为膏状而成。
[0016]图11的(4)是铂扩散工序(步骤S94)。在800°C以上的温度进行热处理，使铂原子61扩散到η+阴极层55、n—漂移层56、p+阳极层57。铂原子61也被扩散至绝缘膜54中。
[0017]图11的(5)是电极形成工序(步骤S95)。以填入绝缘膜54的开口部53的方式形成与P+阳极层57接触的正面电极62，在基体背面形成与n+阴极层55接触的背面电极63。这样，完成了导入有寿命控制体的P-1-n 二极管600。
[0018]在下述专利文献I中，在使重金属扩散到半导体晶片内之前，首先在半导体晶片内注入作为惰性元素的氩(Ar)。氩注入是从半导体晶片中的pn结形成的位置上的半导体晶片表面进行。并且在其后，进行重金属的扩散。通过氩的离子注入，在半导体晶片的表面层形成非晶结构，由于该非晶结构，重金属的扩散均等地不偏倚地进行。因此，记载了少数载流子的寿命在晶片内被均匀地缩短了的效果。
[0019]另外，在以下的专利文献2中，记载了在半导体基板内将重金属扩散之后，向该半导体基板内照射带电粒子，进一步地，通过施加650°C以上的热处理，在半导体基板内设置即使在高温也稳定的低寿命的预定区域。另外，在其后，记载了低于650°C的之后的晶片工艺，组装工序的热处理或者不限制使用温度的情况。
[0020]另外，在以下的专利文献3中，记载了在p/n7n+基板的结构的半导体整流装置中，特别是在开关元件中为了实现高速动作，以扩散而导入铂和/或金等的寿命控制体的情况。特别是，使金和/或铂扩散从而形成再结合中心，同时从基板的背面照射质子、氦或重氢，在η—层局部地形成再结合中心。记载了由此获得适当的正向压降和反向恢复特性的关系。
[0021]另外，在以下的专利文献4中，记载了为了使成为受主的铂在半导体基板的最表层具有高浓度，而导入晶格缺陷形成空晶格，使铂从晶格间置换到晶格位置，从而使受主化增强的方法。
[0022]现有技术文献
[0023]专利文献
[0024]专利文献I:日本特开2008-4704号公报
[0025]专利文献2:日本特开2003-282575号公报
[0026]专利文献3:日本特开平9-260686号公报
[0027]专利文献4:日本特开2012-38810号公报
【发明内容】
[0028]技术问题
[0029]然而，在上述专利文献I中，铂原子在半导体基板的深度方向均匀地扩散。确认了存在由于铂原子在半导体基板的深度方向均匀地扩散，因此导通时的载流子浓度分布(电子、空穴)在P型阳极层侧也变高，且难以恢复(hard recovery)的问题。难以恢复是指除反向恢复电流IRR变大以外，反向恢复时的阴极和阳极间的过冲电压增加，超过元件耐压等现象。
[0030]本发明的为了解决上述现有技术的问题点，其目的在于提供一种能够减小反向恢复电流，缩短反向恢复时间，降低正向压降的半导体装置以及半导体装置的制造方法。
[0031]技术方案
[0032]为了解决上述课题，达成本发明的目的，本发明的半导体装置具有以下特征。在第一导电型的第一半导体层的第一主面的表面层，形成有杂质浓度比上述第一半导体层高的第二导电型的第二半导体层。从上述第一半导体层与上述第二半导体层之间的pn结朝向上述第一主面侧形成含有氩的氩导入区，该氩导入区具有厚度比上述第二半导体层薄的预定的深度。铂从上述第一半导体层延伸而扩散到上述第二半导体层，铂浓度分布在上述氩导入区成为最大浓度。
[0033]另外，本发明的半导体装置在上述发明中，上述预定的深度可以是从上述pn结朝向上述第一主面对上述第二半导体层的杂质浓度进行积分而得的值成为上述第二半导体层的临界积分浓度的位置。
[0034]另外，本发明的半导体装置在上述发明中，上述预定的深度也可以是从上述pn结朝向上述第一主面至第一导电型载流子在上述第二半导体层中的扩散长度的位置。
[0035]另外，为了解决上述课题，达成本发明的目的，本发明的半导体装置的制造方法具有以下特征。首先，进行第一工序，在第一导电型的第一半导体层的第一主面的表面层选择性地形成第二导电型的第二半导体层。然后，进行第二工序，从上述第一主面侧进行氩的离子注入，从上述第一半导体层与上述第二半导体层之间的pn结朝向上述第一主面侧，至预定的深度形成含有氩的氩导入区，所述预定的深度使上述氩导入区的厚度比上述第二半导体层薄。然后，进行第三工序，使铂从上述第一半导体层的第二主面侧扩散到上述第二半导体层的内部。
[0036]另外，在本发明的半导体装置的制造方法中，在上述第三工序中，也可以在上述第二主面涂布膏状的上述铂，通过热处理使上述铂扩散到上述第二半导体层的内部，而局部存在于上述氩导入区。
[0037]另外，在本发明的半导体装置的制造方法中，在上述第三工序中，上述热处理的温度也可以在800°C以上且1000°C以下。
[0038]另外，在本发明的半导体装置的制造方法中，在上述第二工序中，上述氩的飞程可以处于从上述第二半导体层的上述第一主面起算的深度的1/2的深度至上述pn结的深度为止的范围。
[0039]另外，在本发明的半导体装置的制造方法中，在上述第二工序中，可以通过上述氩的离子注入的加速能量来调整上述氩的飞程。
[0040]另外，在本发明的半导体装置的制造方法中，可以在上述第一工序中，形成从上述第一主面起算的深度在Ιμπι?ΙΟμπι范围的上述第二半导体层。可以在上述第二工序中，将上述氩的离子注入的加速能量设定在0.5MeV以上且30MeV以下的范围。
[0041]另外，在本发明的半导体装置的制造方法中，在上述第二工序中，可以调整上述氩的离子注入的加速能量，以使上述氩的飞程位于上述pn结与从上述pn结朝向上述第一主面对上述第二半导体层的杂质浓度进行积分而得的值成为上述第二半导体层的临界积分浓度的位置之间。
[0042]另外，在本发明的半导体装置的制造方法中，在上述第一工序中，可以通过在上述第一主面上形成具有将与上述第二半导体层的形成区相对应的部分露出的开口部的掩模部件，并使从上述掩模部件的开口部以离子方式注入的第二导电型杂质扩散，从而形成上述第二半导体层。
[0043]另外，在本发明的半导体装置的制造方法中，在上述第一工序中，可以以在上述第二工序中以离子方式注入的上述氩无法贯通的厚度形成上述掩模部件。
[0044]另外，在本发明的半导体装置的制造方法中，在上述第一工序中，也可以形成抗蚀剂膜或绝缘膜以作为上述掩模部件。
[0045]另外，在本发明的半导体装置的制造方法中，在上述第一工序中，也可以将硼作为上述第二导电型杂质进行离子注入。
[0046]另外，在本发明的半导体装置的制造方法中，在上述第一工序中，可以形成上述第二半导体层来作为pn结二极管的阳极层、绝缘栅型场效应晶体管的体二极管的阳极层、绝缘栅型双极晶体管的基区层、反向导通绝缘栅型双极晶体管的二极管部的阳极层、或者在包围活性区域的周围的终端区中构成耐压结构的保护环层。
[0047]发明效果
[0048]根据本发明的半导体装置以及半导体装置的制造方法，因为能够使成为寿命控制体的铂原子局部存在于由阳极层、基区层或保护环层构成的第二半导体层，因此起到能够减小反向恢复电流，缩短反向恢复时间，并且降低正向压降的效果。
【附图说明】
[0049]图1是示出本发明的实施方式一的半导体装置的制造方法的概要的流程图。
[0050]图2是示出实施方式一的半导体装置100在制造工艺过程中的状态的说明图。
[0051 ]图3是示出实施例一的p-1-n 二极管10a在制造工艺过程中的状态的说明图。
[0052]图4是示出实施例二的p-1-n二极管10a的电特性的特性图。
[0053]图5是通过本发明的实施方式二的半导体装置的制造方法而制造的半导体装置的主要部分的截面图。
[0054]图6是通过本发明的实施方式三的半导体装置的制造方法而制造的半导体装置的主要部分的截面图。
[0055]图7是通过本发明的实施方式四的半导体装置的制造方法而制造的半导体装置的主要部分的截面图。
[0056]图8是通过本发明的实施方式五的半导体装置的制造方法而制造的半导体装置的主要部分的截面图。
[0057]图9是示出现有的半导体装置的制造方法的概要的流程图。
[°°58]图10是示出现有的p-1-n 二极管500在制造工艺过程中的状态的说明图。
[0059]图11是示出现有的半导体装置的制造方法的另一例的概要的流程图。
[0060]图12是示出现有的p-1-n二极管600在制造工艺过程中的状态的说明图。
[0061]图13是示出通过本发明的实施方式一的半导体装置的制造方法而制造的半导体装置的杂质浓度分布的特性图。
[0062]图14是示出向硅基板进行氩离子的离子注入的特性的特性图。
[0063]图15是通过本发明的实施方式六的半导体装置的制造方法而制造的半导体装置的主要部分的截面图。
[0064]符号说明
[0065]l:n+半导体基板
[0066]2: η—半导体层
[0067]3:绝缘膜的开口部
[0068]4:绝缘膜
[0069]5、5b:n+阴极层
[0070]5a:n+阴极层的表面(半导体基体的背面)
[0071]6、6a: η—漂移层
[0072]7: ρ+阳极层
[0073]7a、26:p 阳极层
[0074]8:氩
[0075]8a:离子注入
[0076]9:缺陷层
[0077]10:铂膏
[0078]11:铂原子
[0079]12、16:正面电极
[0080]13:背面电极[0081 ]14:耐压结构
[0082]15:p讲区层(P基区层)
[0083]17:多晶硅栅电极
[0084]18:层间绝缘膜
[0085]19:n+源区层
[0086]20:n+漏区层
[0087]21、27:p 基区层
[0088]22: η 漂移层
[0089]23:寄生ηρηρ晶闸管
[0090]24: η 发射层
[0091]25:ρ 集电层
[0092]30:电子浓度
[0093]31:掺杂浓度
[0094]32:氩浓度
[0095]33:铂浓度
[0096]34:电子进入区域
[0097]35:铂局部存在区域
[0098]100:半导体装置
[0099]100a、500、600:p-1-n 二极管
[0100]100b: P 保护环
[0101]200:MOSFET
[0102]200a:体二极管
[0103]200b:寄生npn晶体管
[0104]300:IGBT
[0105]400:反向导通 IGBT
[0106]400a: 二极管部
[0107]700:MPS 二极管
[0108]PAr:氩离子注入的加速能量
[0109]DAr:氩离子注入的剂量
[0110]IRR:反向恢复电流
[0111]IRP:反向恢复电流IRR的峰值
[0112]trr:反向恢复时间
[0113]VF:正向压降
[0114]Xj:P+阳极层、P阳极层、P基区层的扩散深度
[0115]Xjl:p保护环的扩散深度
[0116]Rp:氩的飞程
【具体实施方式】
[0117]以下参考附图，对本发明的半导体装置以及半导体装置的制造方法的优选的实施方式进行详细说明。在本说明书以及附图中，前缀有η或P的层和区域中，分别表示电子或空穴为多数载流子。并且，标记于η或P的+和-分别表示杂质浓度比未标记+和-的层和区域的杂质浓度高和低。应予说明，在以下的实施方式的说明以及附图中，对同样的结构标记相同的符号，并省略重复的说明。在以下实施方式中将第一导电型设为η型，将第二导电型设为P型。
[0118](实施方式一)
[0119]对实施方式一的半导体装置的制造方法进行说明。图1是示出实施方式一的半导体装置的制造方法的概要的流程图。在图1中示出作为图2的实施方式一的半导体装置100的p-1-n 二极管10a的制造工艺。另外，图2是示出实施方式一的半导体装置100在制造工艺过程中的状态的说明图。图2的(a)是实施方式一的半导体装置100的主要部分的截面图。图2的(b)是在图2的(a)的剖切线A-A线处的铂浓度分布图。图2的(c)是在图2的(a)的剖切线A-A线处的氩浓度分布图。图2的(b)、图2的(c)的横轴是从P+阳极层7表面(基体正面)起算到半导体基体的内部的深度，纵轴是各自的浓度。纵轴的坐标在图2的(b)和图2的(c)中都是常用对数。在图2的(a)还示出了氩(Ar)S的离子注入8a、缺陷层9、涂布于基体背面的铂膏10等。另外，在以实线表示的制造工艺过程中的截面图中，以虚线图示了由后续的制造工艺所形成的部位(作为阳电极的正面电极12，作为阴电极的背面电极13)。
[0120]对图1和图2的(a)进行说明。在以下说明中，括号内的数字是图1括号内的数字，表不制造工序的顺序。
[0121]图1的(I)是掩模部件形成工序(步骤SI)。在形成于n+半导体基板I的正面上的η一半导体层2的表面(相对于η+半导体基板I侧相反一侧的表面)，形成具有开口部3的作为掩模部件并作为保护膜的绝缘膜4。作为绝缘膜4 一般为氧化膜。绝缘膜4形成为在后述的氩离子注入工序中，不被离子注入8a的氩8贯通的厚度。η+半导体基板I成为η+阴极层5，η—半导体层2成为η—漂移层6。在图2的(a)中示出了将η—半导体层2作为在η+半导体基板I的正面上生长而成的外延生长层的情况。在以扩散法形成元件结构的各部分的情况下，在η—半导体基板的整个背面的表面层以扩散形成η+阴极层5，在η—半导体基板的正面的表面层，如后述那样以扩散选择性地形成P+阳极层7。未形成η+阴极层5和P+阳极层7的η—半导体基板的部分成为η—漂移层6。以下，将从η+阴极层5至η—半导体层2和P+阳极层7为止称为半导体基体。
[0122]η+半导体基板I例如为掺杂了砷(As)的半导体基板，η—半导体层2是在η+半导体基板I上外延生长而成的掺杂了例如磷(P)的半导体层。另外，η+半导体基板I的厚度为500μπι左右，其杂质浓度为2 X 1019cm—3左右。另外，作为η—漂移层6的η—半导体层2的厚度为8μπι左右，其杂质浓度为2Χ 115Cnf3左右。作为绝缘膜4的氧化膜以热氧化形成，绝缘膜4的厚度为Iym左右。应予说明，半导体基体也可以为块体切离(命夕切D出L)的基板。块体切离的基板可以为将通过例如CZ(Czochralsk1:直拉)法、MCZ(Magnetic field applied CZ:磁控直拉)法、FZ(Floating Zone:浮区)法等制作的硅等块状基材切片然后进行镜面抛光了的基板。作为半导体基体例如在使用MCZ基板的情况下，将MCZ基板的η型杂质浓度设为η—漂移层6的杂质浓度。对于η+阴极层5，也可以在通过背面研磨、蚀刻等对MCZ基板的背面进行磨削而对MCZ基板进行厚度减薄处理之后，通过离子注入以及退火(热处理、激光退火等)对磨削面进行活性化。
[0123]图1的(2)是P+半导体层形成工序(步骤S2)。从η—半导体层2的表面穿通绝缘膜4的上述开口部3而进行P型杂质的离子注入，通过热扩散，在η—半导体层2的表面层选择性地形成作为P+半导体层的P+阳极层7。例如使用了硼(B)作为掺杂物的情况下，用于形成P+阳极层7的离子注入的剂量例如可以为I X 113Cnf2左右(1.3Χ 112Cnf2?I X 1014cm—2)，加速能量例如可以为10keV左右(30keV?300keV)。另外，扩散温度也可以在1000°C以上的程度(1000°C?1200°C)。由此，p+阳极层7的扩散深度(厚度)例如设为3μm(2μm?5μm)左右。p+阳极层7的表面浓度设为例如2 X 116Cnf3左右(I X 116Cnf3?I X 1017cm—3)。
[0124]图1的(3)是氩离子注入工序(步骤S3)。将绝缘膜4作为掩模从基体正面(P+阳极层7的表面)进行氩8(元素符号为Ar)的离子注入8a，在P+阳极层7内形成缺陷层(氩导入区)9。具体来说，在缺陷层9，如图2的(c)那样，氩原子在氩8的飞程Rp处具有作为最大浓度的峰值，并且在以该飞程Rp为中心偏差A Rp的宽度内，分布有最大浓度的一半左右的浓度的氩原子。氩原子的浓度分布的在缺陷层9的阴极侧的成为Rp+ARp的位置可以比p.阳极层7的扩散深度Xj浅。氩8的飞程Rp设定为在P+阳极层7的扩散深度Xj的1/2以上，且在P+阳极层7的扩散深度Xj以下的程度的范围。在将P+阳极层7的扩散深度Xj设为Iwii?ΙΟμπι的情况下，若将氩8的离子注入8a的加速能量PAr设为0.5MeV?30MeV的范围，则能够将氩8的飞程Rp设定在上述的范围。例如，在P+阳极层7的扩散深度Xj在5μπι的情况下，将氩8的离子注入8a的加速能量设为4MeV?1MeV的程度即可。对于氩8的飞程Rp或者氩8的离子注入8a的加速能量与P+阳极层7的扩散深度Xj的关系如下所述。
[0125]图1的(4)是铂膏涂布工序(步骤S4)。在n+阴极层5的表面(n+半导体基板I的背面)5a涂布铂膏10。铂膏10是使含有铂原子11的二氧化硅(S12)源成为膏状而成。铂原子11从n+阴极层5的表面5a扩散，因此铂原子11未扩散到基体正面侧的绝缘膜4中。应予说明，在图2中以圆形记号表示铂原子11，但这只是为了简便地表示铂原子11的存在，并不表示实际的铂原子11正好存在于该圆形记号的位置。实际的铂原子11在图的斜线阴影标记的铂局部存在区域35中，以包括了预定的杂质浓度和预定的宽度的深度进行分布，并且即使在整个半导体基体，也以比铂局部存在区域35低的杂质浓度分布。特别是，如图2的(b)那样，在半导体基体的深度方向，铂原子11在缺陷层9中的氩8的大约飞程Rp的部分显示最高峰，除了在与背面电极13的边界变高以外，以几乎平坦的浓度分布进行分布。
[0126]图1的(5)是铂扩散工序(步骤S5)ο例如以800°C以上的程度的温度进行热处理，使铂原子11从基体背面侧穿通n+阴极层5、n—漂移层6，直到P+阳极层7内为止，在半导体基体的整个深度方向延伸而扩散。这时，在步骤S3的由氩8的离子注入8a所形成的缺陷层9中，铂原子11以氩原子局部存在的区域(Rp土 A Rp)为中心而偏析。这是由于通过氩8的离子注入8a，形成很多空位和/或双空位的点缺陷，在这些点缺陷中聚集了铂原子11的原因。由此，铂原子11进入形成了点缺陷的位置，作为结果，铂原子11进入的位置的点缺陷消失，而氩原子残留在硅原子的晶格间位置。根据以上，在缺陷层9聚集铂原子11，在缺陷层9中的氩原子局部存在的区域，局部存在铂原子11。另一方面，如图2的(a)所示，在由半导体基体的绝缘膜4覆盖的表面(正面)不进行氩8的离子注入8a，因此铂原子11偏析而局部存在于半导体基体的正面的表面层。
[0127]步骤S5的铂扩散工序的热处理温度优选例如在800°C以上且1000°C以下。其理由如下。如果铂扩散工序的热处理温度例如像上述专利文献I那样超过100tC，铂原子11的扩散速度快，因而无法在由氩8的离子注入8a而形成的缺陷层9捕获铂原子11。当在缺陷层9无法捕获铂原子11时，铂原子11向整个η—漂移层扩散，铂原子11的浓度分布变广，局部化变弱，因此不优选。由于在铂扩散工序的热处理温度为800°C以下的情况下，铂原子11不向整个半导体基体扩散。因此铂扩散工序的热处理温度进一步可以优选为900°C左右。
[0128]图1的(6)是电极形成工序(步骤S6)。以填入绝缘膜4的开口部3的方式形成与P+阳极层7接触的正面电极12，在基体背面形成与n+阴极层5接触的背面电极13。这样，完成了使成为寿命控制体的铂原子11局部存在地导入到P+阳极层7内的作为p-1-n 二极管10a的半导体装置100。
[0129]通过上述工序，如上所述，铂浓度在缺陷层9中的氩原子局部存在的区域最高(图2的(b))。铂原子11局部存在于由氩8的离子注入8a而产生的缺陷层9的阴极侧的部分，并且向P+阳极层7的基体正面侧的表面层偏析的程度变小。应予说明，在基体正面(η—漂移层6的表面)的与绝缘膜4接触的部分，由于不进行氩8的离子注入8a，所以与现有技术(图10、图12)相同，铂原子11向半导体基体的正面的表面层偏析。在将形成P+阳极层7的区域作为活性区域，将包围活性区域周围的外周部作为边缘终端区域的情况下，半导体基体的正面的表面层的寿命与在活性区域相比，在边缘终端区域变短。因此，起到在反向恢复时，载流子(空穴、电子)向边缘终端区域的集中被缓和，反向恢复耐量提高的效果。活性区域是指在导通状态时电流流过(起电流驱动作用)的区域。边缘终端区域是指缓和漂移层的基体正面侧的电场，并保持耐压的区域。
[0130]接下来，对P+阳极层7的扩散深度Xj、氩8的离子注入8a的飞程Rp、以及铂原子11的局部存在位置的关系进行说明。图13是示出通过本发明的实施方式一的半导体装置的制造方法而制造的半导体装置的杂质浓度分布的特性图。图13的(a)的横轴是从P+阳极层7表面(基体正面)起算到半导体基体的内部的深度，纵轴是掺杂浓度以及电子浓度。图13的(b)的横轴与图13的(a)的横轴相对应，纵轴是氩浓度32以及铂浓度33。纵轴的坐标在图13的(a)、图13的(b)中都是常用对数。在图13的(a)中示出了掺杂浓度31(净掺杂浓度)，和p-1-n 二极管10a在正向导通时的电子浓度30。当向p-1-n 二极管10a施加正向的电压时，空穴从p+阳极层7经由η—漂移层6，注入至基体背面侧的n+阴极层5，电子从n+阴极层5经由η—漂移层6，注入至P+阳极层7。特别地，在正面电极12(阳电极)的空穴的注入效率依赖于注入至P+阳极层7的电子的扩散长度。在正向电流IF是额定电流密度Jrated(例如300A/cm2等)的1%、10%、100%时，如图13的(a)那样，电子浓度30的浓度分布为在η—漂移层6大致平坦，并在P+阳极层7的与η—漂移层6的边界附近急剧减少而达到热平衡浓度no。这时，如果缩短进入P+阳极层7的电子的扩散长度，则能够降低空穴的注入效率，减小反向恢复电流IRR。
[0131]因此，在P+阳极层7中，将从P+阳极层7和η—漂移层6之间的pn结的位置Xpn(与扩散深度Xj相同的值)至电子浓度30到达热平衡浓度no的位置为止的区域设为电子进入区域34，使铂原子11局部存在于该电子进入区域34的范围内。为此，在上述步骤S3的制造工序中，使氩8的离子注入8a的飞程Rp处于电子进入区域34的内部，而使氩8局部存在于电子进入区域34。由此，在氩8局部存在的区域中，局部存在有晶格缺陷，特别是局部存在有空晶格(空位、双空位等)。并且，如果在上述步骤S5的制造工序使铂原子11扩散，则铂原子11与氩8一起，被捕获到局部存在的空晶格中而局部存在。也就是说，能够使铂原子11局部存在于电子进入区域34。
[0132]电子浓度30根据通电的电流密度J而变化，因此严格来说，电子进入区域34依赖于电流密度J。因此，电子进入区域34的等价定义考虑以下两点。第一点，将电子进入区域34的深度范围(厚度)设为从P+阳极层7与η—漂移层6之间的pn结的位置Xpn起算的在P+阳极层7内的电子的扩散长度Ln。电子的扩散长度Ln为(DnTnf'Dn是电子的扩散系数，τη是电子的寿命。第二点，从P+阳极层7与η—漂移层6之间的pn结的位置Xpn向基体正面侧对P+阳极层7的掺杂浓度(受主浓度)进行积分，将从该位置Xpn至从该位置Xpn开始的P+阳极层7的积分值成为临界积分浓度nc(约1.3X 112Cnf2)的位置Xnc为止的范围设为电子进入区域34。在反向偏压时，耗尽层从P+阳极层7与η—漂移层6之间的pn结的位置Xpn扩展到P+阳极层7内。在该反向偏压电压增加，雪崩击穿产生时，对于硅(Si)，电场强度几乎为2 X 105V/cm?3 X 105V/cm。因此，P+阳极层7的上述积分值大致成为固定的临界积分浓度nc(约1.3X1012cm—2)。这由半导体的物质决定，因此例如如果是碳化硅(SiC)，则是10倍为大约1.3 X 1013cm—2。氮化镓(GaN)也与SiC相同，是113Cnf2相同数量级的值。在p-1-n二极管10a中，若P+阳极层7全部耗尽，则导致漏电流突增，所以在发生雪崩击穿时，不能使P+阳极层7全部耗尽。因此，设P+阳极层7的积分浓度比临界积分浓度nc高。也就是说，P+阳极层7的整个扩散深度，在阴极侧比从P+阳极层7与η—漂移层6之间的pn结的位置Xpn朝向基体正面侧的方向的P+阳极层7的积分浓度成为临界积分浓度nc的位置(以下称为P+阳极层7的临界积分浓度位置)Xnc更深。换言之，在电流密度J为额定电流密度程度的充分高的情况下，在正向偏压时，从阴极侧进入P+阳极层7的电子从与η—漂移层6之间的pn结的位置Xpn至少到P+阳极层7的临界积分浓度位置Xnc为止，而进入到P+阳极层7中。因此，将从该P+阳极层7与η—漂移层6之间的pn结的位置Xpn至P+阳极层7的临界积分浓度位置Xnc为止的区域设为电子进入区域34，优选使铂原子11局部存在于该区域。为此，可以将氩8的离子注入8a的飞程Rp设在作为电子进入区域34的从P+阳极层7与η—漂移层6之间的pn结的位置Xpn至P+阳极层7的临界积分浓度位置Xnc之间的区域。
[0133]接下来，对氩8的离子注入8a的加速能量PAr的优选的值进行说明。为了使铂原子11局部存在于上述的电子进入区域34，例如，可以确定氩8的离子注入8a的加速能量PAr以使氩8的飞程Rp位于P+阳极层7的扩散深度Xj附近的P+阳极层7内。例如，氩8的离子注入8a的加速能量PAr可以设在0.5MeV?1MeV的范围。另外，作为氩8的离子注入8a的剂量DAr，优选I X 1014cm—2?I X 1016cm—2。其理由如下。如果氩8的离子注入8a的剂量DAr不足I X 1014cm—2，缺陷层9的缺陷量变得过少。其结果为，铂局部存在区域35的铂浓度变得过低，且反向恢复电流IRR变得过大。另外，如果氩8的离子注入8a的剂量DAr超过I X 116Cnf2，铀局部存在区域35的铂浓度变得过高，且正向压降VF变得过高。
[0134]图14是示出向硅基板进行氩的离子注入的特性的特性图。在图14中示出在氩8的离子注入8a中，硅基板中的氩8的飞程Rp与飞程Rp的偏差(飞程Rp的不同)ARp的对离子注入8a的加速能量PAr的依存性。在P+阳极层7的扩散深度为3.Ομπι并将表面浓度设为2 X116Cnf3左右的情况下，从P+阳极层7与η—漂移层6之间的pn结的位置Xpn朝向基体正面侧方向的P+阳极层7的积分浓度成为临界积分浓度nc的位置是从该位置Xpn朝向基体正面侧的方向的P+阳极层7的积分浓度为大约I X 1016cm—3的位置。这时的P+阳极层7的临界积分浓度位置Xnc是从p+阳极层7与η—漂移层6之间的pn结的位置Xpn开始约1.5μπι，从半导体基板的正面(P+阳极层7与正面电极12的界面)起算约1.5μπι。因此，电子进入区域34位于从P+阳极层7与正面电极12的界面开始1.5μπι至3.Ομπι为止的范围内。这时，氩8的离子注入8a的加速能量PAr例如在氩8的飞程Rp为1.5μηι的情况下为2MeV，在氩8的飞程Rp为3.Ομπι的情况下为5MeV。因此，氩8的离子注入8a的加速能量Par可优选为2MeV?5MeV。
[0135]接下来，对使铂原子11局部存在于电子进入区域34时的寿命分布进行说明。铂原子11在P+阳极层7的缺陷层9聚集(偏析)，以高浓度局部存在于P+阳极层7。因此，在P+阳极层7内的寿命较短。另外，由于铂原子11被P+阳极层7的缺陷层9吸取，因此η—漂移层6的铂浓度较低。因此，在η—漂移层6内的寿命较长。
[0136]对以不同的加速能量PAr进行氩8的离子注入8a时的各铂浓度分布进行了验证。图3是示出实施例一的p-1-n二极管10a在制造工艺过程中的状态的说明图。图3的(a)是p-1-n二极管10a的主要部分的截面图，图3的(b)是在图3的(a)的剖切线A-A线处的铂浓度分布图。在图3的(b)以实线表示在氩8的离子注入8a的剂量DAr为I X 1016cm—2，氩8的离子注入8a的加速能量PAr为0.5MeV、IMeV、1MeV的情况下的铂浓度分布(以下称为实施例一)。另一方面，以虚线表示不进行氩8的离子注入的现有技术(参考图9?12)的铂浓度分布(以下称为现有例)。在实施例一中，将氩8的飞程Rp设定为比P+阳极层7的扩散深度Xj浅。如图3的(b)所示，在现有例中，P+阳极层7的阴极侧端部(扩散深度Xj)附近的铂浓度随着氩8的离子注入8a的加速能量PAr变高而增大。这表示在P+阳极层7的扩散深度Xj附近的寿命变短。其结果为，反向恢复电流IRR的峰值IRP减少。另一方面，铀浓度几乎仅局部存在于P+阳极层7内，η—漂移层6内的铂原子11向由氩8的离子注入8a所形成的缺陷层9中的氩原子局部存在的区域偏析。其结果为，与未进行氩8的离子注入8a的现有例的铂浓度分布相比，η—漂移层6内的铂浓度降低。另外，即使改变氩8的离子注入8a的加速能量PAr，η—漂移层6内的铂浓度也维持在比现有例低的值而不发生变化。也就是说，实施例一与现有例相比，在η—漂移层6内的寿命变长。因此，在实施例一中，即使改变氩8的离子注入8a的加速能量PAr，正向压降VF变化也不大。其结果为，反向恢复电流IRR的峰值IRP与正向压降VF的平衡通过增大氩8的离子注入8a的加速能量PAr而改善。进一步地，在η—漂移层6的铂浓度变低寿命变长，因此能够实现反向恢复电流波形的软恢复。
[0? 37]接下来，将氩8的离子注入8a的剂量DAr和加速能量PAr作为参数，对反向恢复电流IRR的峰值IRP与正向压降VF的关系进行了验证。图4是示出实施例二的p-1-n 二极管10a的电特性的特性图。按照上述的实施方式一的半导体装置的制造工序，制作了P-1-n二极管10a(以下称为实施例二)。将氩8的离子注入8a的剂量DAr设为I X 1014cm—2?I X 1016cm—2的范围，使氩8的离子注入8a的加速能量PAr在0.5MeV?1MeV的范围可变。以900°C的扩散温度从n+阴极层5的表面(n+半导体基板I的背面)5a导入铂原子11。根据图4所示的结果，当增大氩8的离子注入8a的剂量DAr时，反向恢复电流IRR的峰值IRP变大，正向压降VF变低。这是因为当增大氩8的离子注入8a的剂量DAr时，铂原子11被形成于P+阳极层7的缺陷层9吸取，η—漂移层6的铂浓度降低。另外，当提高氩8的离子注入8a的加速能量PAr时，反向恢复电流IRR的峰值IRP向变小的方向移动。这是因为当提高了氩8的离子注入8a的加速能量PAr时，氩8的飞程Rp加长，到达P+阳极层7的扩散深度Xj附近，P+阳极层7的扩散深度Xj附近的铂浓度上升。因此，当氩8的离子注入8a的加速能量PAr变高时，反向恢复电流IRR的峰值IRP与正向压降VF之间的平衡得到改善。
[0138]如以上说明，按照实施方式一，在P阳极层的内部，将与η—漂移层的pn结附近作为飞程，从基体正面进行氩的离子注入之后，通过使铂原子从基体背面向P阳极层的内部扩散，从而能够使成为寿命控制体的铂原子局部存在于P阳极层。由此，能够防止铂原子局部存在于P阳极层的与正面电极的边界附近。因此，能够减小反向恢复电流，缩短反向恢复时间，并使正向压降降低。
[0139](实施方式二)
[0140]接下来，针对实施方式二的半导体装置的制造方法进行说明。图5是通过本发明的实施方式二的半导体装置的制造方法而制造的半导体装置的主要部分的截面图。实施方式二的半导体装置的制造方法是将实施方式一的半导体装置的制造方法应用于MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:绝缘棚.型场效应晶体管)200的体二极管(寄生二极管)200a的P阳极层7a的制造工艺。在图5中示出步骤S3的氩离子注入工序。另外，在图5中，以虚线图示了由后续的制造工艺所形成的部位(兼作源电极和阳电极的正面电极16、兼作漏电极和阴电极的背面电极)。如图5所示，M0SFET200的体二极管200a由p阳极层7a、n—漂移层6a、n+阴极层5b构成。
[0141]P阳极层7a是MOSFET的P阱区层(P基区层)15，n+阴极层5b是MOSFET的n+漏区层20。首先，准备在成为η+漏区层20的n+半导体基板的正面上外延生长η—漂移层6a而成的半导体基体。也可以准备在成为η—漂移层6a的块体切离的基板的整个背面以扩散法形成n+漏区层20而成的半导体基体。接下来，通过通常的方法，在η—漂移层6a的基体正面侧形成MOSFET的P阱区层15、n+源区层19、栅绝缘膜、多晶硅栅电极17以及层间绝缘膜18。接下来，形成沿深度方向贯通层间绝缘膜18的接触孔，使P阱区层15和n+源区层19在接触孔露出。并且，在形成成为源电极的正面电极16之前，以多晶硅栅电极17和层间绝缘膜18为掩模来进行氩8的离子注入8a。氩8的飞程Rp与实施方式一相同，设定为比P阳极层7a的扩散深度Xj浅。也就是说，氩8的离子注入8a的条件与实施方式一的氩离子注入工序(步骤S3)相同。之后，与实施方式一相同，通过依次进行铂膏涂布工序(步骤S4)、铂扩散工序(步骤S5)、电极形成工序(步骤S6)，从而完成M0SFET200。
[0142]通过提高M0SFET200的体二极管200a的P阳极层7a的铂浓度，能够减小体二极管200a的反向恢复电流IRR，缩短反向恢复时间trr，降低正向压降VF。另外，积蓄在M0SFET200的P阱区层15(体二极管200a的P阳极层7a)的载流子浓度降低。由此，具有抑制由n+源区层19、P讲区层15、η—漂移层6a构成的寄生npn晶体管200b的动作的效果。
[0143]如以上说明，根据实施方式二，在应用于MOSFET的情况下，也能够得到与实施方式一相同的效果。
[0144](实施方式三)
[0145]接下来，针对实施方式三的半导体装置的制造方法进行说明。图6是通过本发明的实施方式三的半导体装置的制造方法而制造的半导体装置的主要部分的截面图。实施方式三的半导体装置的制造方法是将实施方式一的半导体装置的制造方法应用于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅型双极晶体管)300的p基区层21的制造工艺。在图6示出步骤S3的氩离子注入工序。另外，在图6以虚线图示了由后续的制造工艺所形成的部位(作为发射电极的正面电极，作为集电极的背面电极)。实施方式三的半导体装置的制造方法可以是在实施方式二的半导体装置的制造方法中，形成η发射层24来取代n+源区层，形成P集电层25来取代n+漏区层。
[0146]在实施方式三中也可以与实施方式一相同，将氩8的飞程Rp设定为比基体正面侧的作为P半导体层的P基区层21的扩散深度Xj浅。通过使铂原子11局部存在于P基区层21，使积蓄在P基区层21的过剩载流子减少，从而能够抑制向η漂移层22的载流子的注入，实现关断时间的缩短。另外，由于η漂移层22内的铂浓度变低，因此能够降低导通电压(相当于二极管的正向压降)。进一步地，通过提高P基区层21的铂浓度，抑制了载流子向η漂移层22的注入，因此能够抑制寄生ηρηρ晶闸管23的动作。寄生ηρηρ晶闸管23由η发射层24、ρ基区层21、η漂移层22和P集电层25构成。
[0147]如以上说明，根据实施方式三，在应用于IGBT的情况下，也能够得到与实施方式一、实施方式二相同的效果。
[0148](实施方式四)
[0149]接下来，对实施方式四的半导体装置的制造方法进行说明。图7是通过本发明的实施方式四的半导体装置的制造方法而制造的半导体装置的主要部分的截面图。实施方式四的半导体装置的制造方法是将实施方式一的半导体装置的制造方法应用于反向导通型的IGBT(Reverse Conducting-1GBT)的反向导通IGBT400的二极管部400a的p阳极层26的制造工艺。P阳极层26也是IGBT的P基区层27。在图7示出步骤S3的氩离子注入工序。另外，在图7以虚线图示了由后续的制造工艺所形成的部位(兼作发射电极和阳电极的正面电极，兼作集电极和阴电极的背面电极)。实施方式四的半导体装置的制造方法是在实施方式三的半导体装置的制造方法中，增加在基体背面侧形成η型阴极层的工序即可。例如，η型阴极层是通过将η型杂质以离子方式注入以下部分而使其反转为η型，该部分是与形成在整个基体背面的P集电层的二极管部400a对应的部分。
[0150]在实施方式四中也可以与实施方式一相同，将氩8的飞程Rp设定为比P阳极层26的Xj浅。通过提高二极管部400a的P阳极层26的铂浓度，与实施方式一相同，能够减小二极管部400a的反向恢复电流IRR，缩短反向恢复时间trr，降低正向压降VF。虽然没有图示，但也存在使二极管部400a的P阳极层26与IGBT的P基区层27分离而独立形成的情况。在这种情况下，可以仅对P阳极层26进行氩8的离子注入8a，或者也可以包括IGBT的P基区层27而进行氩8的离子注入8a。
[0151]如以上说明，根据实施方式四，在应用于反向导通IGBT的情况下，也能够得到与实施方式一至三相同的效果。
[0152](实施方式五)
[0153]接下来，针对实施方式五的半导体装置的制造方法进行说明。图8是通过本发明的实施方式五的半导体装置的制造方法而制造的半导体装置的主要部分的截面图。实施方式五的半导体装置的制造方法是将实施方式一的半导体装置的制造方法应用于构成P-1-n 二极管100a(参考图2)的耐压结构14的P保护环10b的制造工艺。在图8示出步骤S3的氩离子注入工序。另外，在图8以虚线图示了由后续的制造工艺所形成的部位(作为阳电极的正面电极12，作为阴电极的背面电极13)。实施方式五的半导体装置的制造方法是在实施方式一的半导体装置的制造方法中，在包围活性区域的周围的边缘终端区域通过P型杂质的离子注入而形成构成耐压结构14的P保护环100b，并通过氩的离子注入在P保护环10b的内部形成缺陷层9即可。p保护环10b例如是形成多个围绕n+阴极层5的周围的同心圆状。
[0154]在实施方式五中也可以与实施方式一相同，将氩8的飞程Rp设定为比基体正面侧的作为P半导体层的P保护环10b的扩散深度Xjl浅。通常将P保护环10b的扩散深度Xjl设定为比P+阳极层7的扩散深度Xj深。因此，与P保护环10b的扩散深度Xjl相对应地设定氩8的飞程。向P保护环10b进行氩8的离子注入8a的条件为，除了与P保护环10b的扩散深度Xjl相对应地设定氩8的飞程以外，与实施方式一的氩离子注入工序(步骤S3)相同。在P保护环10b中形成铂局部存在区域35的方法与实施方式一的铂膏涂布工序(步骤S4)以及铂扩散工序(步骤S5)相同。
[0155]在此，作为在活性区域制作的元件，例举了图2所示的p-1-n二极管10a的例子，但并不限于此，也能够应用于构成实施方式二至四所记载的各种半导体元件的耐压结构的保护环。通过在P保护环10b进行氩8的离子注入8a，并使铂原子11从n+阴极层5的表面(n+半导体基板I的背面)5a扩散，从而能够使P保护环10b下方(P保护环10b的阴极侧)的η—漂移层6的铂浓度降低。其结果为，由P保护环10b下方的η—漂移层6内的铂原子11形成的再接合中心的浓度(寿命控制体浓度)降低，能够使在耐压结构14的漏电流Iro降低。另外，优选在P保护环10b的耗尽层不扩展的部分进行氩8的离子注入8a。另外，也可以在P保护环10b上覆盖掩模而不进行氩8的离子注入8a，而通过铂膏涂布工序以及铂扩散工序而在P保护环10b的基体正面侧的表面层使铂原子11扩散。
[0156]如以上说明，根据实施方式五，能够形成具有与实施方式一至四相同的铂浓度分布的耐压结构。由此，能够使在耐压结构的漏电流降低。
[0157](实施方式六)
[0158]接下来，针对实施方式六的半导体装置的制造方法进行说明。图15是通过本发明的实施方式六的半导体装置的制造方法而制造的半导体装置的主要部分的截面图。通过实施方式六的半导体装置的制造方法所制造的半导体装置是MPS(Merged PiN/Schottky:混合PiN/肖特基)二极管(MPS 二极管)700。图15的(a)是MPS 二极管700的主要部分的截面图，图15的(b)是在图15的(a)的剖切线A-A处的铂浓度分布图。通过实施方式六的半导体装置的制造方法而制造的半导体装置与通过实施方式一的半导体装置的制造方法所制造的半导体装置的区别点在于，在基体正面侧选择性地形成P+阳极层7，使η—漂移层6露出于表面，并使露出的η—漂移层6与正面电极12进行肖特基接触。
[0159]例如，在将现有例(参考图10、图12)应用于MPS二极管的情况下，在现有例的铂浓度分布中，铂原子向基体正面的最表面偏析，因此，由于向该基体最表面偏析的铂原子，在肖特基接触面产生缺陷，有可能成为漏电流产生的原因。与此相对，在本发明的实施方式六的MPS二极管700中，通过步骤S3的氩离子注入工序，能够使铂原子11的最大浓度的深度位置移动至比半导体基体正面的最表面还深的氩的飞程附近。由此，使在肖特基接触面的铂浓度降至比将现有例应用于MPS 二极管的情况低，而能够抑制铂原子11局部存在于基体正面的表面层而导致的缺陷，抑制漏电流的产生。因此，能够改善成品率。
[0160]如以上说明，根据实施方式六，能够制作具有与实施方式一至四相同的铂浓度分布的MPS 二极管。由此，能够降低MPS 二极管的漏电流。
[0161]以上内容的本发明在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种改变，在上述的各实施方式中，例如可以按照各部分的尺寸和/或杂质浓度等所要求的规格等进行各种设定。
[0162]产业上的可利用性
[0163]以上，本发明的半导体装置以及半导体装置的制造方法适用于二极管的阳极层、MOSFET或IGBT的P基区层、边缘终端区域的保护环等在基体正面的表面层具有P半导体层的半导体装置。
【主权项】
1.一种半导体装置，其特征在于，具备: 第一导电型的第一半导体层； 第二导电型的第二半导体层，形成在所述第一半导体层的第一主面的表面层，且杂质浓度比所述第一半导体层高； 含有氩的氩导入区，从所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的Pn结朝向所述第一主面侧形成预定的深度，所述预定的深度使所述氩导入区的厚度比所述第二半导体层薄， 铂从所述第一半导体层延伸而扩散至所述第二半导体层，且具有在所述氩导入区成为最大浓度的铂浓度分布。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述预定的深度是从所述Pn结朝向所述第一主面对所述第二半导体层的杂质浓度进行积分而得的值成为所述第二半导体层的临界积分浓度的位置。3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于， 从所述Pn结朝向所述第一主面侧至所述预定的深度为止的长度为第一导电型载流子在所述第二半导体层中的扩散长度。4.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括: 第一工序，在第一导电型的第一半导体层的第一主面的表面层选择性地形成第二导电型的第二半导体层； 第二工序，从所述第一主面侧进行氩的离子注入，从所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的pn结朝向所述第一主面侧，至预定的深度形成含有氩的氩导入区，所述预定的深度使所述氩导入区的厚度比所述第二半导体层薄；以及 第三工序，使铂从所述第一半导体层的第二主面侧扩散到所述第二半导体层的内部。5.根据权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在所述第三工序中，在所述第二主面涂布膏状的所述铂，通过热处理使所述铂扩散到所述第二半导体层的内部，并局部存在于所述氩导入区。6.根据权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在所述第三工序中，所述热处理的温度在800 °C以上且1000°C以下。7.根据权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在所述第二工序中，所述氩的飞程处于从所述第二半导体层的所述第一主面起算的深度的I /2的深度至所述pn结的深度为止的范围。8.根据权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在所述第二工序中，通过所述氩的离子注入的加速能量来调整所述氩的飞程。9.根据权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序中，形成从所述第一主面起算的深度在Iym以上且ΙΟμπι以下的范围的所述第二半导体层； 在所述第二工序中，将所述氩的离子注入的加速能量设定在0.5MeV以上且30MeV以下的范围。10.根据权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在所述第二工序中，调整所述氩的离子注入的加速能量，以使所述氩的飞程位于所述pn结与从所述pn结朝向所述第一主面对所述第二半导体层的杂质浓度进行积分而得的值成为所述第二半导体层的临界积分浓度的位置之间。11.根据权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序中，通过在所述第一主面上形成具有将与所述第二半导体层的形成区相对应的部分露出的开口部的掩模部件，并使从所述掩模部件的开口部以离子方式注入的第二导电型杂质扩散，从而形成所述第二半导体层。12.根据权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序中，以在所述第二工序中以离子方式注入的所述氩无法贯通的厚度形成所述掩模部件。13.根据权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序中，形成抗蚀剂膜或绝缘膜以作为所述掩模部件。14.根据权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序中，将硼作为所述第二导电型杂质进行离子注入。15.根据权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序中，形成所述第二半导体层来作为pn结二极管的阳极层、绝缘栅型场效应晶体管的体二极管的阳极层、绝缘栅型双极晶体管的基区层、反向导通绝缘栅型双极晶体管的二极管部的阳极层、或者在包围活性区域的周围的终端区中构成耐压结构的保护环层。
【文档编号】H01L21/265GK105874607SQ201580003544
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年7月15日
【发明人】栗林秀直, 北村祥司, 小野泽勇, 小野泽勇一
【申请人】富士电机株式会社