半導(dǎo)體裝置的制造方法及半導(dǎo)體裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法以及通過該制造方法制造而成的半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體制造方法可以可靠地清除伴隨半導(dǎo)體基板的蝕刻而附著于半導(dǎo)體基板的非意圖的雜質(zhì)，并能夠精致地設(shè)計(jì)半導(dǎo)體基板的雜質(zhì)的濃度分布。在半導(dǎo)體裝置的制造方法中，包含：在基板的表面形成包含對(duì)在基板的厚度方向流通的電流進(jìn)行控制的有源元件的第1半導(dǎo)體區(qū)域的工序；研磨基板的背面的工序；利用包含磷的藥液蝕刻研磨后的基板的背面的第1蝕刻工序；用蝕刻速率比第1蝕刻低的蝕刻方法蝕刻第1蝕刻后的背面的第2蝕刻工序；以及從第2蝕刻后的基板的背面注入雜質(zhì)，從而形成上述電流流通的第2半導(dǎo)體區(qū)域的工序。
【專利說明】半導(dǎo)體裝置的制造方法及半導(dǎo)體裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法及半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor:絕緣柵雙極型晶體管)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor:金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場(chǎng)效晶體管)、二極管等在半導(dǎo)體晶片(基板)的厚度方向流通電流的電力用半導(dǎo)體裝置，即在半導(dǎo)體基板的背面具有電極的電力用半導(dǎo)體裝置中，無法忽略由半導(dǎo)體基板的厚度本身所產(chǎn)生的電阻成分。為此，需要對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行薄化加工，使半導(dǎo)體基板的厚度更薄，以避免由半導(dǎo)體基板的厚度引起的半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)通特性或關(guān)斷特性的惡化等。
[0003]專利文獻(xiàn)I公開有如下的技術(shù)事項(xiàng)，S卩、在IGBT等電力用半導(dǎo)體裝置中的上述半導(dǎo)體基板的薄化加工中，針對(duì)形成有表面構(gòu)造的半導(dǎo)體基板的背面通過背磨(Backgrinding)等進(jìn)行了機(jī)械式研磨之后，為了清除在機(jī)械式研磨中產(chǎn)生的加工形變，進(jìn)行濕式蝕刻等化學(xué)式研磨。
[0004]另外，專利文獻(xiàn)2公開有如下的技術(shù)事項(xiàng)，S卩、使用氫氟酸、硝酸、硫酸、以及磷酸的混合藥液，作為通過濕式蝕刻來研磨形成有表面構(gòu)造的硅基板的背面時(shí)的藥液。
[0005]并且，專利文獻(xiàn)3公開有如下的技術(shù)事項(xiàng)，即、在溝槽柵型的IGBT的制造方法中，向形成有表面構(gòu)造的半導(dǎo)體基板的背面注入硼后，通過實(shí)施激光退火來將注入的硼活化。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-174956號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2011-151350號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)3:日本特開2011-204716號(hào)公報(bào)
[0009]如上述那樣，在現(xiàn)有技術(shù)中，分別部分地公開有如下的技術(shù)事項(xiàng)，S卩、背面研磨形成表面構(gòu)造后的半導(dǎo)體基板的技術(shù)事項(xiàng)；為了清除受到背面研磨引起的損傷的層而對(duì)背面進(jìn)行濕式蝕刻的技術(shù)事項(xiàng)；以及用于將注入背面的雜質(zhì)活化的激光退火的技術(shù)事項(xiàng)。
[0010]專利文獻(xiàn)I公開的背面研磨是用于將半導(dǎo)體基板低電阻化的薄化加工中的基本技術(shù)。另外，背面濕式蝕刻清除由背磨等機(jī)械式研磨所產(chǎn)生的半導(dǎo)體基板的損傷層，例如，是用于防止薄化加工后的半導(dǎo)體基板在運(yùn)輸作業(yè)中的破裂而所需的技術(shù)事項(xiàng)。
[0011]另外,在專利文獻(xiàn)2公開的濕式蝕刻的混合藥液中,通過利用硝酸(HNO3)使娃基板氧化、利用氫氟酸(HF)清除硅氧化物來進(jìn)行蝕刻。而且，混合藥液中的磷酸(H3PO4)具有使硅基板的凹凸自我整合地(各向異性地)減少的效果，有助于增加硅基板的強(qiáng)度。
[0012]換言之，磷酸滯留于在機(jī)械式研磨等中產(chǎn)生的凹凸的凹部，使凹部的蝕刻速率(蝕刻速度)降低，與凸部的蝕刻速率之間產(chǎn)生差，從而能夠成為平坦的鏡面精加工。
[0013]而且，在通過蒸鍍、濺射來形成背面金屬電極的基礎(chǔ)上，鏡面精加工后的硅基板的背面成為理想的狀態(tài)。
[0014]并且，因?yàn)閷＠墨I(xiàn)3公開的通過激光退火進(jìn)行的被注入離子的雜質(zhì)的活化，能夠形成局部的雜質(zhì)區(qū)域，并且能夠精致地控制其濃度分布，所以，在使用于半導(dǎo)體裝置的高性能化的濃度分布易于設(shè)計(jì)方面是重要的技術(shù)事項(xiàng)。
[0015]上述各文獻(xiàn)部分地公開的背面研磨、濕式蝕刻、以及激光退火的各工序，是在IGBT等在半導(dǎo)體基板的厚度方向流通電流的電力用半導(dǎo)體裝置中，解決薄化加工半導(dǎo)體基板方面的各課題的工序。即、薄化加工半導(dǎo)體基板，使其低電阻化、針對(duì)強(qiáng)度因薄化而降低的半導(dǎo)體基板實(shí)施對(duì)策、以及使用于高性能化的濃度分布易于設(shè)計(jì)。
[0016]因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，背面研磨、濕式蝕刻、以及激光退火的一系列工序在半導(dǎo)體基板的薄化處理中，成為基本的工序。
[0017]然而，對(duì)于IGBT，需要減少關(guān)斷時(shí)的開關(guān)損耗(以下，有時(shí)記作“Ef ”。)這樣的進(jìn)一步的技術(shù)的提高。所謂關(guān)斷時(shí)的開關(guān)損耗是指，在斷開柵極電壓的瞬間，由流過IGBT的發(fā)射極-集電極間的電流所引起的損耗。
[0018]圖1是表示Vee(W)-Eoff特性與集電極濃度的關(guān)系的示意圖。此處，Vee (w)是飽和區(qū)域中的集電極-發(fā)射極間的電壓。如該圖所示，若降低集電極濃度，則雖然\e 上升，但Etjff呈降低的趨勢(shì)。認(rèn)為這是因?yàn)槿艚档图姌O濃度，則雖然與Vrertwn)的上升呈調(diào)整的關(guān)系，但產(chǎn)生少數(shù)載流子容易脫離的效果，這有助于Etjff的減少。
[0019]這樣，為了減少Etjff，需要降低IGBT的集電極區(qū)域的雜質(zhì)濃度，特別是在下一代的IGBT中，將P型集電極的P+集電極濃度降低至5 X IO17原子/cm3左右是必須的。
[0020]另一方面，如上述那樣，磷酸作為半導(dǎo)體基板的薄化加工中的濕式蝕刻的藥液而成為不可或缺的成分。然而，在背面濕式蝕刻結(jié)束的階段，蝕刻藥液中含有的磷殘留于半導(dǎo)體基板的表面。
[0021]若該磷在通常的DI (純水)清洗中未被完全清除，在該磷殘留的狀態(tài)下在下一個(gè)工序中通過激光退火進(jìn)行雜質(zhì)的活化，則該磷作為N型雜質(zhì)被活化。因此，P型集電極的濃度分布與設(shè)計(jì)值偏離，成為使半導(dǎo)體裝置的特性惡化的重要因素。
[0022]圖2 是作為實(shí)際的例子，表不通過 SIMS (Secondary 1n-microprobe MassSpectrometer:二次離子質(zhì)量分析)來分析利用氫氟酸、硝酸、以及磷酸的混合藥液濕式蝕刻硅基板并將其純水沖洗清洗后實(shí)施激光退火處理而得的樣品的結(jié)果的圖。
[0023]在該圖所示的例子中，從濕式蝕刻后的硅基板的背面到約0.4μπι的深度，檢測(cè)出約2 X IO17原子/cm3的濃度的非意圖的磷。
[0024]該情況表示，首先在濕式蝕刻工序中，藥液中含有的磷附著在硅基板的背面，然后，在濕式蝕刻之后的純水沖洗清洗中，沒有完全清除在濕式蝕刻工序中附著于硅基板的背面的殘留磷。而且，表示附著并殘留在硅基板背面的磷通過之后的激光退火處理擴(kuò)散至0.4μπι的深度。
[0025]該約2Χ IO17原子/cm3的磷濃度也相當(dāng)于P型集電極的目標(biāo)雜質(zhì)(例如，硼IlB+)濃度亦即5 X IO17原子/cm3的40%。
[0026]因?yàn)檫@樣地?cái)U(kuò)散至硅基板內(nèi)的磷作為N型雜質(zhì)發(fā)揮作用，所以，例如作為針對(duì)IGBT的P型集電極中的P型雜質(zhì)的反摻雜而發(fā)揮作用，促使IGBT的P型集電極的濃度的變動(dòng)，成為精致地設(shè)計(jì)雜質(zhì)濃度的障礙，進(jìn)而妨礙Etjff的減少。
[0027]因此，如何可靠地清除在濕式蝕刻時(shí)附著的磷成為IGBT的進(jìn)一步的特性提高的方面的課題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0028]本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于，提供一種能夠可靠地清除伴隨半導(dǎo)體基板的蝕刻而附著于半導(dǎo)體基板的非意圖的雜質(zhì)，并能夠精致地設(shè)計(jì)半導(dǎo)體基板的雜質(zhì)的濃度分布的半導(dǎo)體裝置的制造方法、及由該制造方法制造而成的半導(dǎo)體裝置。
[0029]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，技術(shù)方案I所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，包含:在基板的表面形成包含對(duì)在上述基板的厚度方向流通的電流進(jìn)行控制的有源元件的第I半導(dǎo)體區(qū)域的工序；研磨上述基板的背面的工序；利用包含磷的藥液蝕刻研磨后的上述基板的背面的第I蝕刻工序；用蝕刻速率比上述第I蝕刻低的蝕刻方法蝕刻第I蝕刻后的背面的第2蝕刻工序；以及從上述第2蝕刻后的上述基板的背面注入雜質(zhì)，從而形成所述電流流通的第2半導(dǎo)體區(qū)域的工序。
[0030]另一方面，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，技術(shù)方案7所述的半導(dǎo)體裝置，包含:基板；第I半導(dǎo)體區(qū)域，其形成于上述基板的表面，包含控制在上述基板的厚度方向流通的電流的有源元件；注入?yún)^(qū)域，其是以在規(guī)定的距離的位置具有每單位體積的濃度的峰值部分的方式從上述基板的背面注入磷的區(qū)域；以及第2半導(dǎo)體區(qū)域，其是在上述注入?yún)^(qū)域與上述基板的背面之間注入規(guī)定的導(dǎo)電型的雜質(zhì)并形成為規(guī)定的厚度且上述電流流通的區(qū)域，其中，上述第2半導(dǎo)體區(qū)域中的每單位體積的磷的濃度是上述第2半導(dǎo)體區(qū)域中的每單位體積的上述規(guī)定的導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度的1/10以下。
[0031]另外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，技術(shù)方案12所述的半導(dǎo)體裝置，包含:基板;第I半導(dǎo)體區(qū)域，其形成于上述基板的表面，包含控制在上述基板的厚度方向流通的電流的有源元件；注入?yún)^(qū)域，其是以規(guī)定的距離的位置具有每單位體積的濃度的峰值部分的方式從上述基板的背面注入磷的區(qū)域；以及第2半導(dǎo)體區(qū)域，其是在上述注入?yún)^(qū)域與上述基板的背面之間注入規(guī)定的導(dǎo)電型的雜質(zhì)而形成的上述電流流通的區(qū)域，其中，上述第2半導(dǎo)體區(qū)域中的每單位體積的磷的濃度是上述注入?yún)^(qū)域的峰值的每單位體積的磷的濃度的1/5以下，并且上述第2半導(dǎo)體區(qū)域中的每單位體積的上述規(guī)定的導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度是5 X IO17原子/cm3以下。
[0032]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種可以可靠地清除伴隨半導(dǎo)體基板的蝕刻而附著于半導(dǎo)體基板的非意圖的雜質(zhì)，并可以精致地設(shè)計(jì)半導(dǎo)體基板的雜質(zhì)的濃度分布的半導(dǎo)體裝置的制造方法、及由通過該制造方法制造而成的半導(dǎo)體裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是表示IGBT的Vee (Mn)-Eoff特性與集電極濃度的關(guān)系的一個(gè)例子的圖。
[0034]圖2是背面濕式蝕刻后的磷濃度的一個(gè)例子的圖。
[0035]圖3是表示實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子的縱剖視圖。
[0036]圖4是用于說明實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造工序的一個(gè)例子的流程圖。
[0037]圖5 (a)?圖5 (d)是用于說明實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造工序的一個(gè)例子的縱剖視圖。
[0038]圖6是表示實(shí)施例1所涉及的半導(dǎo)體裝置的磷濃度的圖。
[0039]圖7是表示實(shí)施例2所涉及的半導(dǎo)體裝置的雜質(zhì)的濃度的圖。
[0040]符號(hào)說明[0041]10…半導(dǎo)體裝置;12…表面金屬電極;13…保護(hù)膜;16…中間膜;18…N型發(fā)射極層;20…P型溝道層;22…柵極氧化膜；24…溝槽柵極;26…N型基板;28…緩沖層;30…P型集電極層；32…背面金屬電極。
【具體實(shí)施方式】
[0042]圖3示出本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10的縱剖視圖。半導(dǎo)體裝置10是作為半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子的溝槽柵極構(gòu)造的IGBT，具備控制在基板的厚度方向流通的電流的有源區(qū)域(絕緣柵構(gòu)造)，其中，該有源區(qū)域包含溝槽柵極24、柵極氧化膜22、N型發(fā)射極層18、P型溝道層20、中間膜16、表面金屬電極12、以及保護(hù)膜13。另外，在該有源區(qū)域的下部具備N型基板26、緩沖層(場(chǎng)闌層:FS層)28、P型集電極層30、以及背面金屬電極32。作為一個(gè)例子，N型基板26使用硅基板。
[0043]在半導(dǎo)體裝置10中，通過向溝槽柵極24施加電壓來經(jīng)由P型溝道層20從N型發(fā)射極層18向N型基板26 (作為漂移層發(fā)揮作用)注入電子，從P型集電極層30向N型基板26注入空穴。由此，在N型基板26中發(fā)生電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，電阻大幅度減少，從而能夠流通大電流。此時(shí)，緩沖層28具有阻擋在N型基板26中擴(kuò)展的耗盡層的功能。
[0044]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10的目的在于，能夠可靠地清除伴隨N型基板26的蝕刻而附著于N型基板26的非意圖的雜質(zhì)，并能夠精致地設(shè)計(jì)P型集電極層30的雜質(zhì)的濃度分布。
[0045]接下來，使用圖4以及圖5，對(duì)本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說明。
[0046]在圖4中，首先，在工序400中，在硅基板的表面形成上述有源區(qū)域。
[0047]接下來，在工序402中，機(jī)械`式研磨硅基板的背面。該研磨例如能夠使用橫切式的研磨機(jī)來進(jìn)行。
[0048]接下來，在工序404中，濕式蝕刻研磨后的硅基板的背面。此時(shí)的蝕刻藥液例如能夠使用包含氫氟酸、硝酸、以及磷酸的混合藥液。該混合藥液中的各酸的作用與上述作用相同。
[0049]接下來，在工序406中，使用氫氟酸清洗實(shí)施了上述濕式蝕刻后的硅基板的背面。
[0050]接下來，在工序408中，針對(duì)硅基板的背面進(jìn)行SC-1清洗。圖5 Ca)示出此時(shí)的基板的剖面。
[0051]此處，所謂SC-1清洗是指使用包含氨水以及雙氧水的清洗液進(jìn)行的清洗，清洗方法如下，即、首先利用雙氧水氧化硅基板的表面，接下來利用堿性的氨蝕刻其硅氧化物，并通過剝離法清除附著于硅氧化物的各種顆粒。
[0052]工序406的使用氫氟酸進(jìn)行的清洗以及工序408的SC-1清洗是清除濕式蝕刻帶來的磷污染的工序。使用氫氟酸進(jìn)行的清洗以及SC-1清洗均是利用抑制蝕刻速率的所謂的光蝕刻，來維持通過工序404的濕式蝕刻而得到的硅基板背面的平坦性，并清除附著于硅基板背面的磷的清洗。
[0053]此外，使用氫氟酸進(jìn)行的清洗以及SC-1清洗，即使僅使用一種清洗也能夠得到很好的效果，所以未必需要實(shí)施兩種清洗，也可以根據(jù)能夠允許的殘留磷的濃度，僅實(shí)施其中一種清洗。并且，使用氫氟酸進(jìn)行的清洗與SC-1清洗也無需按該順序進(jìn)行，也可以在SC-1清洗之后進(jìn)行使用氫氟酸的清洗。
[0054]接下來，在工序410，從SC-1清洗之后的硅基板的背面，以數(shù)百keV的加速能量來離子注入磷(31P+)，從而形成緩沖層(場(chǎng)闌層)28 (圖5 (b))。緩沖層28形成為在N型基板26的內(nèi)部具有磷濃度的峰值，即、示意地講，例如在圖5 (b)中的標(biāo)注‘η+’的附近具有峰值。
[0055]接下來，在工序412中，從硅基板的背面，以數(shù)十keV的加速能量來離子注入硼(11B+)，形成P型集電極層30 (圖5 (C))。
[0056]接下來，在工序414中，為了活化在工序412中離子注入的硼而對(duì)該硼進(jìn)行激光退火處理。
[0057]接下來，在工序416中，在硅基板的背面形成背面金屬電極32，從而本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置(IGBT) 10完成(圖5⑷)。
[0058]之后進(jìn)行切割等，適當(dāng)?shù)胤蛛x成個(gè)別的半導(dǎo)體裝置10的芯片。
[0059](實(shí)施例1)
[0060]使用硅基板制作如下四個(gè)樣品，實(shí)施激光退火之后進(jìn)行SMS分析以評(píng)價(jià)磷濃度。用于評(píng)價(jià)的硅基板的背面研磨后的厚度約100 μ m。
[0061](樣品I):對(duì)背面研磨后的硅基板進(jìn)行現(xiàn)有的濕式蝕刻處理(B卩、進(jìn)行圖4的制造工序的工序404)。作為硅蝕刻藥液，是氫氟酸:硝酸:硫酸:磷酸:水=10%:30%:20%:20%:20% (體積比)的混合藥液，其蝕刻速率約為20 μ m/分。另外，將蝕刻時(shí)間設(shè)為I分，將硅基板研磨到約80 μ m。濕式蝕刻后的純水沖洗清洗時(shí)間約為60秒。
[0062](樣品2):對(duì)實(shí)施了上述現(xiàn)有的濕式蝕刻處理后的硅基板進(jìn)行120秒的純水沖洗清洗(即、以以往的兩倍的時(shí)間進(jìn)行純水沖洗清洗)。
[0063](樣品3):對(duì)上述現(xiàn)有的濕式蝕刻處理后的硅基板實(shí)施使用氫氟酸(0.3%)進(jìn)行的清洗。使用該氫氟酸的氧化膜蝕刻的蝕刻速率約是0.002 μ m/分,蝕刻時(shí)間為I分。
[0064](樣品4):對(duì)上述現(xiàn)有的濕式蝕刻后的硅基板實(shí)施使用氫氟酸(0.3%)進(jìn)行的清洗以及SC-1清洗。SC-1清洗的藥液的混合比為氨水(NH4OH):雙氧水(H2O2):水(H2O) =1:1:10 (體積比)，該硅的蝕刻速率約為0.5nm/分，蝕刻時(shí)間為I分。此外，使用氫氟酸(0.3%)的氧化膜蝕刻的蝕刻速率、以及蝕刻時(shí)間與樣品3相同。
[0065]圖6示出對(duì)于上述四個(gè)樣品的SMS分析的結(jié)果。該圖中，(a)是對(duì)應(yīng)樣品I的磷濃度，(b)是對(duì)應(yīng)樣品2的磷濃度，(c)是對(duì)應(yīng)樣品3的磷濃度，并且(d)是對(duì)應(yīng)樣品4的磷濃度。
[0066]首先，在圖6 Ca)所示的使用現(xiàn)有的濕式蝕刻處理的樣品I中，從蝕刻面到深度0.4 μ m，存在IO17原子/cm3程度的濃度的磷。
[0067]另外，在圖6 (b)所示的將濕式蝕刻后的純水沖洗清洗時(shí)間設(shè)為兩倍的樣品2中，雖然能看出比起樣品I有微量的磷濃度的降低，但是沒有大的差別。因此，認(rèn)為僅以純水沖洗清洗幾乎無法清除磷。
[0068]接下來，在圖6 (C)所示的追加了使用氫氟酸進(jìn)行的清洗的樣品3中，磷濃度成為IO15原子/Cm3程度，從而看出大幅度的磷的降低，確認(rèn)了使用氫氟酸的清除殘留磷的效果。然而，還未達(dá)到完全地清除磷。
[0069]接下來，在圖6(d)所示的實(shí)施使用氫氟酸進(jìn)行的清洗以及SC-1清洗的樣品4中，磷濃度的測(cè)定值成為SMS的磷檢測(cè)極限亦即IO14原子/cm3程度，可知磷幾乎已被完全地清除。
[0070]由以上的評(píng)價(jià)結(jié)果可知，使用包含磷的藥液進(jìn)行濕式蝕刻后，若進(jìn)行使用氫氟酸的清洗以及SC-1清洗，則能夠幾乎完全地清除殘留磷。另外，也可知以使用氫氟酸進(jìn)行的清洗以及SC-1清洗的任意一種方法，都能清除相當(dāng)數(shù)量的殘留磷。
[0071](實(shí)施例2)
[0072]接下來，制作實(shí)際的IGBT的樣本，評(píng)價(jià)其雜質(zhì)濃度。
[0073]首先，在硅基板的表面形成控制在基板的厚度方向流通的電流的有源區(qū)域之后進(jìn)行背面研磨，在上述樣品4相當(dāng)?shù)奶幚?，即在通常的濕式蝕刻處理后，實(shí)施使用氫氟酸進(jìn)行的清洗處理以及SC-1清洗處理。硅基板的厚度、蝕刻藥液、蝕刻速率、以及蝕刻時(shí)間等條件與樣品4相同。
[0074]而且，從樣品4相當(dāng)?shù)奶幚硗瓿傻墓杌宓谋趁?，?00keV的加速能量來離子注入磷(31P+)，從而形成緩沖層(場(chǎng)闌層)28(圖4的工序410)。緩沖層28的厚度約為1.5μπι。
[0075]接下來，從硅基板的背面，再以30keV的加速能量來離子注入硼(IIB+),形成P型集電極層30 (圖4的工序412)。P型集電極層30的厚度約為0.2 μ m。
[0076]之后，針對(duì)注入的硼實(shí)施激光退火處理(圖4的工序414)。
[0077]圖7示出如上述那樣得到的樣本的SMS分析的結(jié)果。
[0078]從圖7可以明顯看出，本樣本的磷濃度(在該圖中以‘P’所示的圖)呈現(xiàn)在深度約
0.7 μ m的位置具有峰值約I X IO17原子/cm3的幾乎為目標(biāo)的接近正態(tài)分布的分布，能夠確認(rèn)使用氫氟酸進(jìn)行的清洗以及SC-1清洗所帶來的磷的清除效果。另外，在P型集電極層30的厚度(約0.4 μ m)的范圍內(nèi)的磷濃度呈現(xiàn)I X IO16原子/cm3?2 X IO16原子/cm3左右的值，可知被抑制在緩沖層28內(nèi)的峰值IX IO17原子/cm3的1/5左右。
[0079]根據(jù)實(shí)施例1的結(jié)果，在僅進(jìn)行了不實(shí)施使用氫氟酸進(jìn)行的清洗以及SC-1清洗的雙方的現(xiàn)有的濕式蝕刻的上述樣品I中，從進(jìn)行了濕式蝕刻的背面到0.4μπι的深度存在2 X IO17原子/cm3左右的磷。這也是相當(dāng)于在下一代IGBT中成為目標(biāo)的P型集電極的雜質(zhì)濃度5X IO17原子/cm3的40%的濃度。像這樣的大量的磷的殘留促使IGBT的P型集電極的雜質(zhì)濃度的變動(dòng)，例如，成為使Etjff的值較大地變動(dòng)的重要因素。
[0080]在本樣本中，如圖7所示，將上述P型集電極層30的硼的濃度(該圖中以‘B’所示的圖)設(shè)為3 X IO17原子/cm3前后。因此，可知P型集電極層30內(nèi)的磷的濃度為P型集電極內(nèi)的P型雜質(zhì)亦即硼的濃度的1/10左右。像這樣如果有一位左右的差距，則P型集電極層30內(nèi)的磷對(duì)于P型集電極層內(nèi)的P型雜質(zhì)(硼)產(chǎn)生的影響很小，可以精致地進(jìn)行P型集電極層30的雜質(zhì)的濃度設(shè)計(jì)。
[0081]通過以上的說明可以明顯看出，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置10，能夠提供一種可以可靠地清除伴隨半導(dǎo)體基板的蝕刻而附著于半導(dǎo)體基板的非意圖的雜質(zhì)，可以精致地設(shè)計(jì)半導(dǎo)體基板的雜質(zhì)的濃度分布的半導(dǎo)體裝置的制造方法、以及通過該制造方法制造而成的半導(dǎo)體裝置。
[0082]此外，優(yōu)選在硅基板背面的濕式蝕刻后進(jìn)行使用氫氟酸的清洗以及SC-1清洗進(jìn)行的磷的清除，但也可以在激光退火前進(jìn)行，這兩種方式都可以。
[0083]另外，在上述實(shí)施方式中，作為P型集電極的P型雜質(zhì)，以硼為例進(jìn)行了說明，但是并不局限于此，也可以使用Ga (鈣)等其他的P型雜質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，包含: 在基板的表面形成包含對(duì)在所述基板的厚度方向流通的電流進(jìn)行控制的有源元件的第I半導(dǎo)體區(qū)域的工序； 研磨所述基板的背面的工序； 利用包含磷的藥液蝕刻研磨后的所述基板的背面的第I蝕刻工序； 用蝕刻速率比所述第I蝕刻低的蝕刻方法蝕刻第I蝕刻后的背面的第2蝕刻工序；以及 從所述第2蝕刻后的所述基板的背面注入雜質(zhì)，從而形成所述電流流通的第2半導(dǎo)體區(qū)域的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述第I蝕刻工序的藥液是包含氫氟酸、硝酸、以及磷酸的混合液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述第2蝕刻工序是使用氫氟酸進(jìn)行的清洗以及SC-1清洗中的至少一種清洗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 還包含將從所述基板的背面注入的雜質(zhì)活化的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述活化是基于激光退火的活化`。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 還包含在所述第2半導(dǎo)體區(qū)域上形成背面電極的工序。
7.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包含: 基板； 第I半導(dǎo)體區(qū)域，其形成于所述基板的表面，包含控制在所述基板的厚度方向流通的電流的有源元件； 注入?yún)^(qū)域，其是以在規(guī)定的距離的位置具有每單位體積的濃度的峰值部分的方式從所述基板的背面注入磷的區(qū)域；以及 第2半導(dǎo)體區(qū)域，其是在所述注入?yún)^(qū)域與所述基板的背面之間注入規(guī)定的導(dǎo)電型的雜質(zhì)并形成為規(guī)定的厚度且所述電流流通的區(qū)域， 其中，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域中的每單位體積的磷的濃度是所述第2半導(dǎo)體區(qū)域中的每單位體積的所述規(guī)定的導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度的1/10以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第2半導(dǎo)體區(qū)域中的每單位體積的所述規(guī)定的導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度是5X IO17原子/cm3以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或者8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第2半導(dǎo)體區(qū)域中的每單位體積的磷的濃度是所述注入?yún)^(qū)域的峰值的每單位體積的磷的濃度的1/5以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求7~9中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述規(guī)定的厚度是0.4 μ m~0.5 μ m。
11.根據(jù)權(quán)利要求7~10中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 還包含形成在所述第2半導(dǎo)體區(qū)域上的背面電極。
12.—種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包含: 基板； 第I半導(dǎo)體區(qū)域，其形成于所述基板的表面，包含控制在所述基板的厚度方向流通的電流的有源元件； 注入?yún)^(qū)域，其是以在規(guī)定的距離的位置具有每單位體積的濃度的峰值部分的方式從所述基板的背面注入磷的區(qū)域；以及 第2半導(dǎo)體區(qū)域，其是在所述注入?yún)^(qū)域與所述基板的背面之間注入規(guī)定的導(dǎo)電型的雜質(zhì)而形成的所述電流流通的區(qū)域， 其中，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域中的每單位體積的磷濃度是所述注入?yún)^(qū)域的峰值的每單位體積的磷濃度的1/5以下，并且，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域中的每單位體積的所述規(guī)定的導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度是5 X I O17原子/cm3以下。
【文檔編號(hào)】H01L29/06GK103887170SQ201310683152
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】吉成正敬 申請(qǐng)人:拉碧斯半導(dǎo)體株式會(huì)社