本發(fā)明涉及一種碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法。

背景技術(shù)：

作為電力用半導(dǎo)體裝置存在具有400V、600V、1200V、1700、3300V或其以上的耐壓的硅(Si)制的二極管和IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：絕緣柵雙極型晶體管)等半導(dǎo)體裝置。這些半導(dǎo)體裝置被用于轉(zhuǎn)換器或逆變器等電力變換裝置。這樣的電力用半導(dǎo)體裝置被要求有低損耗、高效率和高耐擊穿量這樣的良好的電氣特性和低成本。

作為該電力用半導(dǎo)體裝置的制造方法提出有如下方法：首先，在成為n^-型漂移層的n^-型半導(dǎo)體基板的正面?zhèn)刃纬蓴U(kuò)散區(qū)和/或MOS柵(由金屬-氧化膜-半導(dǎo)體構(gòu)成的絕緣柵)結(jié)構(gòu)等正面元件結(jié)構(gòu)。然后，從背面?zhèn)戎饾u研磨n^-型半導(dǎo)體基板，直到減薄到產(chǎn)品厚度的位置為止。其次，通過(guò)在從n^-型半導(dǎo)體基板的研磨后的背面注入質(zhì)子之后進(jìn)行熱處理，生成基于由注入到n^-型半導(dǎo)體基板的氫(H)原子和n^-型半導(dǎo)體基板中的多個(gè)點(diǎn)缺陷等構(gòu)成的復(fù)合缺陷的施主而形成n型擴(kuò)散層。摻雜濃度比該n^-型半導(dǎo)體基板高的n型擴(kuò)散層為n型場(chǎng)截止(FS：Field Stop)層?；诎ㄔ摎湓拥膹?fù)合缺陷的施主被稱為氫致施主。

近年來(lái)，使用了顯示出比硅半導(dǎo)體優(yōu)異的性能指標(biāo)(FOM：Figure of Merit)的碳化硅(SiC)半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置(以下，稱為碳化硅半導(dǎo)體裝置)的開(kāi)發(fā)勢(shì)頭正旺。特別是在設(shè)定10kV以上的額定電壓的情況下，在使用了硅半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置(以下，稱為硅半導(dǎo)體裝置)中，需要將對(duì)耐壓保持和導(dǎo)通特性有影響的n^-型漂移層的厚度設(shè)置為接近1000μm的厚度，對(duì)高速動(dòng)作有限制。與此相對(duì)，在碳化硅半導(dǎo)體裝置中，能夠?qū)^-型漂移層的厚度減薄到100μm左右。因此，在10kV以上的用途(例如，高壓直流輸電和發(fā)電等)中，制作(制造)碳化硅半導(dǎo)體裝置極為有效。此外，在設(shè)定為6kV以上的額定電壓的情況下，需要使碳化硅半導(dǎo)體裝置雙極性運(yùn)行(作為電荷載流子與電子和空穴兩者有關(guān))。這樣，在高額定電壓下，基于低損耗和抑制電流/電壓波形的振蕩的觀點(diǎn)，在碳化硅半導(dǎo)體裝置中也與硅半導(dǎo)體裝置同樣，需要改善基于n型場(chǎng)截止層的摻雜濃度。

對(duì)于通過(guò)質(zhì)子注入來(lái)形成n型場(chǎng)截止層的方法，提出了與質(zhì)子注入?yún)^(qū)的載流子(電子/空穴)遷移率下降有關(guān)的技術(shù)(例如，參照下述專利文獻(xiàn)1。)。此外，關(guān)于形成n型場(chǎng)截止層的方法，對(duì)于質(zhì)子注入后的熱處理公開(kāi)了用于使在質(zhì)子注入時(shí)生成的晶體缺陷恢復(fù)的熱處理?xiàng)l件(例如，參照下述專利文獻(xiàn)2。)。此外，作為制造具備n型場(chǎng)截止層的IGBT的方法，提出了如下方法：在通過(guò)質(zhì)子注入和退火(熱處理)形成n型場(chǎng)截止層后，通過(guò)離子注入和激光退火來(lái)形成集電層(例如，參照下述專利文獻(xiàn)3。)。在下述專利文獻(xiàn)3中，通過(guò)在質(zhì)子注入后進(jìn)行的退火來(lái)使質(zhì)子的摻雜濃度恢復(fù)。

此外，作為形成n型場(chǎng)截止層的另一方法，提出了如下方法：在用于在質(zhì)子注入后，使質(zhì)子施主化的退火(以下，稱為質(zhì)子退火)之前，利用電子束和/或激光以不產(chǎn)生質(zhì)子的向外擴(kuò)散的程度以低的溫度對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行局部加熱而使缺陷恢復(fù)，由此提高質(zhì)子的摻雜濃度(例如，參照下述專利文獻(xiàn)4。)。此外，作為另一方法，提出了如下方法：預(yù)先將氧(O)原子導(dǎo)入硅基板，并在從硅基板的正面注入質(zhì)子后在氫氣環(huán)境下進(jìn)行質(zhì)子退火，然后，從背面?zhèn)妊心ス杌宥鴮⒐杌鍦p薄，在研磨后的背面離子注入磷(P)之后進(jìn)行基于YAG激光的退火(例如，參照下述專利文獻(xiàn)5。)。在下述專利文獻(xiàn)5中，通過(guò)向硅基板導(dǎo)入氧來(lái)抑制質(zhì)子注入?yún)^(qū)的載流子遷移率的下降。

此外，作為另一方法，提出了如下方法：在從基板背面注入質(zhì)子之后，從基板背面照射YAG激光和CW(Continuous Wave：連續(xù)波)激光而進(jìn)行質(zhì)子退火，由此形成n型場(chǎng)截止層(由質(zhì)子的施主生成而得到的n型擴(kuò)散層)(例如，參照下述專利文獻(xiàn)6。)。作為另一方法，提出了如下方法：在n^-型漂移層和p型集電層之間至少形成一個(gè)將摻雜濃度比n^-型漂移層高的n型場(chǎng)截止層、和摻雜濃度比n型場(chǎng)截止層低且為n^-型漂移層的摻雜濃度以上的n型無(wú)序(Disorder)減少區(qū)這兩個(gè)層設(shè)為一對(duì)的n型中間層(例如，參照下述專利文獻(xiàn)7。)。此外，關(guān)于形成n型場(chǎng)截止層的方法，公開(kāi)有在向硅基板注入質(zhì)子而進(jìn)行了質(zhì)子退火之后進(jìn)一步進(jìn)行激光退火的情況、和可以將硅基板作為碳化硅基板的情況(例如，參照下述專利文獻(xiàn)8。)。此外，提出了使碳化硅基板和背面電極的密合性良好的方法(例如，參照下述專利文獻(xiàn)9。)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第2005/0116249號(hào)說(shuō)明書

專利文獻(xiàn)2：美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第2006/0286753號(hào)說(shuō)明書

專利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2001-160559號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開(kāi)2009-99705號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：日本再公表2007-55352號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)6：日本特開(kāi)2009-176892號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)7：國(guó)際公開(kāi)第2013/108911號(hào)

專利文獻(xiàn)8：美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第2014/0151858號(hào)說(shuō)明書

專利文獻(xiàn)9：日本特開(kāi)2012-248729號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

然而，在上述專利文獻(xiàn)1～8所記載的技術(shù)中，產(chǎn)生如下問(wèn)題：在上述專利文獻(xiàn)1中，對(duì)通過(guò)質(zhì)子注入而導(dǎo)入半導(dǎo)體基板的缺陷的殘留(載流子(電子/空穴)遷移率的下降)進(jìn)行了記載，但由于在基板背面附近存在晶體缺陷層，所以存在產(chǎn)生泄漏電流的增加等特性不良的問(wèn)題。在上述專利文獻(xiàn)2所記載的熱處理?xiàng)l件中，在質(zhì)子注入時(shí)生成的晶體缺陷多的情況下無(wú)法充分使晶體缺陷恢復(fù)，導(dǎo)致缺陷一直殘留。因此，在上述專利文獻(xiàn)2中，也存在因在背面附近存在的晶體缺陷層而產(chǎn)生泄漏電流的增加等特性不良這樣的問(wèn)題。

在上述專利文獻(xiàn)3中，對(duì)通過(guò)質(zhì)子注入導(dǎo)入的缺陷未進(jìn)行記載。因此，在上述專利文獻(xiàn)3中，也存在因晶體缺陷層而產(chǎn)生泄漏電流的增加等特性不良這樣的問(wèn)題。在上述專利文獻(xiàn)4中，為了在質(zhì)子退火前使缺陷恢復(fù)，而有必須將用于使缺陷恢復(fù)的熱處理溫度設(shè)置為小于質(zhì)子的向外擴(kuò)散溫度等限制，存在晶體缺陷層殘留的可能。因此，存在產(chǎn)生泄漏電流的增加不良等這樣的問(wèn)題。在上述專利文獻(xiàn)5中，由于半導(dǎo)體基板的質(zhì)子注入面(正面)與激光照射面(背面)不同，所以存在無(wú)法通過(guò)激光退火有效地使從質(zhì)子注入面起遍及質(zhì)子通過(guò)區(qū)而產(chǎn)生的缺陷恢復(fù)的可能。

在上述專利文獻(xiàn)6中，使從基板背面起到30μm為止的缺陷得到了恢復(fù)，但在使距基板背面超過(guò)30μm的深度的缺陷恢復(fù)的情況下，存在在激光照射面附近殘留缺陷這樣的問(wèn)題。此外，即使將不同波長(zhǎng)的激光進(jìn)行了組合，也從激光照射面起沿深度方向產(chǎn)生溫度分布，因此，難以兼顧以預(yù)定的深度穩(wěn)定地形成施主、和使激光照射面附近的缺陷恢復(fù)。進(jìn)一步地，要照射不同的兩個(gè)波長(zhǎng)的激光，分別需要不同的激光光源和照射設(shè)備，成本增加不可避免。在上述專利文獻(xiàn)7、8中，對(duì)將質(zhì)子注入到碳化硅基板時(shí)氫致施主是如何形成的并未記載。

為了解決上述的現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠穩(wěn)定地避免產(chǎn)生電氣特性不良的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法。

技術(shù)方案

為了解決上述的課題而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法包括：雜質(zhì)導(dǎo)入工序、第一～三形成工序、質(zhì)子注入工序，并具有如下特征。在上述雜質(zhì)導(dǎo)入工序中，從由碳化硅構(gòu)成的n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面導(dǎo)入p型的雜質(zhì)或n型的雜質(zhì)。在上述第一形成工序中，使上述雜質(zhì)活化，并在上述n型半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成p型的擴(kuò)散層或n型的擴(kuò)散層。在上述質(zhì)子注入工序中，從上述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面將質(zhì)子注入到比上述雜質(zhì)的導(dǎo)入位置深的位置。在上述第二形成工序中，通過(guò)將上述質(zhì)子施主化來(lái)形成氫致施主，并在與上述擴(kuò)散層相比距上述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面更深的位置形成n型場(chǎng)截止層。在上述第三形成工序中，使在從上述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面起到上述質(zhì)子的射程為止的質(zhì)子通過(guò)區(qū)生成的晶體缺陷減少而形成n型晶體缺陷減少區(qū)。通過(guò)同一個(gè)加熱工序來(lái)進(jìn)行上述第二形成工序和上述第三形成工序。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，通過(guò)依次進(jìn)行上述雜質(zhì)導(dǎo)入工序、上述第一形成工序、上述質(zhì)子注入工序和上述加熱工序來(lái)制造碳化硅半導(dǎo)體裝置。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，在上述加熱工序中，對(duì)上述n型半導(dǎo)體基板整體進(jìn)行加熱。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，在上述加熱工序中，通過(guò)爐退火對(duì)上述n型半導(dǎo)體基板整體進(jìn)行加熱。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，通過(guò)同一個(gè)上述加熱工序來(lái)進(jìn)行上述第一形成工序、上述第二形成工序和上述第三形成工序。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，通過(guò)依次進(jìn)行上述雜質(zhì)導(dǎo)入工序、上述質(zhì)子注入工序和上述加熱工序來(lái)制造碳化硅半導(dǎo)體裝置。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，在上述加熱工序中，對(duì)上述質(zhì)子通過(guò)區(qū)進(jìn)行加熱。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，在上述加熱工序中，通過(guò)從上述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面照射激光的激光退火來(lái)對(duì)上述質(zhì)子通過(guò)區(qū)進(jìn)行加熱。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，還包括：第四形成工序，在上述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面形成金屬膜，上述金屬膜與上述n型半導(dǎo)體基板形成歐姆接觸。并且，在上述第一形成工序中，通過(guò)從上述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面照射激光的激光退火來(lái)使上述雜質(zhì)活化。在上述第一形成工序之后進(jìn)行上述第四形成工序。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，在上述加熱工序之后進(jìn)行上述第四形成工序。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，還包括：第四形成工序，在上述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面形成金屬膜，上述金屬膜與上述n型半導(dǎo)體基板形成歐姆接觸。在上述加熱工序之后進(jìn)行上述第四形成工序。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，上述加熱工序的溫度比用于形成上述歐姆接觸的熱處理溫度高。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，上述加熱工序的溫度為900℃以上且1300℃以下。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，上述加熱工序的溫度為1000℃以上且1200℃以下。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，上述加熱工序的溫度為1100℃以上。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，在上述雜質(zhì)導(dǎo)入工序之前，還進(jìn)行在上述n型半導(dǎo)體基板的另一個(gè)主表面?zhèn)刃纬山^緣柵雙極型晶體管的正面元件結(jié)構(gòu)的工序。在上述雜質(zhì)導(dǎo)入工序中導(dǎo)入p型的上述雜質(zhì)。在上述第一形成工序中，形成成為p型集電層的p型的上述擴(kuò)散層。

此外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述發(fā)明中，在上述雜質(zhì)導(dǎo)入工序之前，還進(jìn)行在上述n型半導(dǎo)體基板的另一個(gè)主表面?zhèn)刃纬啥O管的正面元件結(jié)構(gòu)的工序。在上述雜質(zhì)導(dǎo)入工序中導(dǎo)入n型的上述雜質(zhì)。在上述第一形成工序中，形成成為n型陰極層的n型的上述擴(kuò)散層。

根據(jù)上述的發(fā)明，能夠在同一個(gè)加熱工序中形成氫致施主并形成n型場(chǎng)截止層，并且能夠使在質(zhì)子通過(guò)區(qū)生成的晶體缺陷減少。

技術(shù)效果

根據(jù)本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，能夠穩(wěn)定地避免產(chǎn)生載流子遷移率的下降、損耗的增加、導(dǎo)通電阻的增加、泄漏電流的增加等電氣特性不良，因此，具有能夠成品率良好地提供具有預(yù)定的電氣特性的廉價(jià)的碳化硅半導(dǎo)體裝置的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是示出通過(guò)實(shí)施方式一的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。

圖2是示出實(shí)施方式一的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法的概要的流程圖。

圖3A是示出實(shí)施方式二的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法的概要的流程圖。

圖3B是示出實(shí)施方式三的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法的概要的流程圖。

圖4是示出實(shí)施方式三的碳化硅半導(dǎo)體裝置的另一例的說(shuō)明圖。

圖5是示出通常的IGBT的電壓波形開(kāi)始振動(dòng)的閾值電壓的特性圖。

圖6是示出通常的IGBT的關(guān)斷振蕩波形的特性圖。

圖7是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中耗盡層最初到達(dá)的FS(場(chǎng)截止)層的位置條件的圖表。

圖8是示出實(shí)施方式三的碳化硅半導(dǎo)體裝置的另一例的說(shuō)明圖。

圖9是示出實(shí)施方式五的碳化硅半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。

符號(hào)說(shuō)明

1：n^-型漂移層

2：n⁺型發(fā)射區(qū)

3：n⁺型場(chǎng)截止層

3a：n⁺型場(chǎng)截止層的集電極側(cè)的端部

4：p型集電層

11：n^-型碳化硅基板

11a：n^-型碳化硅基板的正面

11b：n^-型碳化硅基板的背面

12：有激光退火的情況的摻雜濃度曲線

13：無(wú)激光退火的情況的摻雜濃度曲線

14：質(zhì)子通過(guò)區(qū)

15：在無(wú)激光退火的情況下殘留在質(zhì)子通過(guò)區(qū)的晶體缺陷層

16：質(zhì)子注入

17：質(zhì)子的射程

18：n型無(wú)序減少區(qū)

22：p型基區(qū)

23：柵極絕緣膜

24：柵極

25：發(fā)射極

27：n型中間層

28：層間絕緣膜

100：SiC-IGBT

具體實(shí)施方式

以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在本說(shuō)明書和附圖中，在前綴有n或p的層和區(qū)域中，分別表示電子或空穴為多數(shù)載流子。另外，標(biāo)記于n或p的+和-分別表示比未標(biāo)記+和-的層或區(qū)域高的高雜質(zhì)濃度(高摻雜濃度)和比未標(biāo)記+和-的層或區(qū)域低的低雜質(zhì)濃度(低摻雜濃度)。應(yīng)予說(shuō)明，在以下的實(shí)施方式的說(shuō)明以及附圖中，對(duì)同樣的結(jié)構(gòu)標(biāo)記相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的說(shuō)明。

(實(shí)施方式一)

作為通過(guò)實(shí)施方式一的碳化硅(SiC)半導(dǎo)體裝置的制造方法制作的碳化硅半導(dǎo)體裝置的一例，對(duì)平面柵型IGBT(以下，稱為SiC-IGBT)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖1是示出通過(guò)實(shí)施方式一的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法制作的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。圖1(a)中示出SiC-IGBT 100的主要部分剖面圖，圖1(b)中示出n⁺型場(chǎng)截止層3附近的摻雜濃度曲線。如圖1所示，實(shí)施方式一的碳化硅半導(dǎo)體裝置在成為n^-型漂移層1的n^-型碳化硅基板(半導(dǎo)體芯片)11的正面11a側(cè)具備由p型基(base)區(qū)22、n⁺型發(fā)射區(qū)2、柵極絕緣膜23和柵極24構(gòu)成的MOS柵結(jié)構(gòu)。

具體地，在n^-型碳化硅基板11的正面11a的表面層選擇性地設(shè)置有p型基區(qū)22。在p型基區(qū)22的內(nèi)部選擇性地設(shè)置有n⁺型發(fā)射區(qū)2。在p型基區(qū)22的夾在n⁺型發(fā)射區(qū)2和n^-型漂移層1之間的部分的表面上隔著柵極絕緣膜23而設(shè)置有柵極24。發(fā)射極25與p型基區(qū)22和n⁺型發(fā)射區(qū)2接觸，并通過(guò)層間絕緣膜28與柵極24電絕緣。在n^-型碳化硅基板11的背面11b的表面層設(shè)置有n⁺型場(chǎng)截止層3和p型集電層(擴(kuò)散層)4。

n⁺型場(chǎng)截止層3為使已注入(以下，統(tǒng)稱為質(zhì)子注入)16到n^-型碳化硅基板11的質(zhì)子(H⁺)和/或重氫(Heavy hydrogen)(氘離子)等氫離子施主化而成的n型擴(kuò)散層。n⁺型場(chǎng)截止層3具有比n^-型碳化硅基板11的摻雜濃度高的摻雜濃度的峰值(最大)19，并具有從該摻雜濃度的峰值19向集電極側(cè)和發(fā)射極側(cè)減少的山形的摻雜濃度曲線12。就n⁺型場(chǎng)截止層3而言，可以以不同的深度設(shè)置兩個(gè)以上。p型集電層4設(shè)置在與n⁺型場(chǎng)截止層3相比距n^-型碳化硅基板11的背面11b更淺的位置。

在n⁺型場(chǎng)截止層3和p型集電層4之間，設(shè)置有n型無(wú)序減少區(qū)(n型晶體缺陷減少區(qū))18。此外，在設(shè)置兩個(gè)以上n⁺型場(chǎng)截止層3的情況下，在沿深度方向相鄰的n⁺型場(chǎng)截止層3之間也設(shè)置有n型無(wú)序減少區(qū)18。n型無(wú)序減少區(qū)18是指使因后述的用于形成n⁺型場(chǎng)截止層3的質(zhì)子注入16導(dǎo)致結(jié)晶狀態(tài)紊亂而產(chǎn)生的缺陷(無(wú)序)減少的區(qū)域。這樣，設(shè)置n型無(wú)序減少區(qū)18的理由如下。

在n⁺型場(chǎng)截止層3的摻雜濃度成為峰值19的位置(以下，稱為峰值位置)，充分存在氫(H)原子，因此，無(wú)序足夠少。另一方面，相鄰的n⁺型場(chǎng)截止層3之間的區(qū)域或n⁺型場(chǎng)截止層3與p型集電層4之間的區(qū)域由于遠(yuǎn)離n⁺型場(chǎng)截止層3的峰值位置，所以氫原子不像峰值位置那樣充分，成為殘留有無(wú)序的區(qū)域。因此，n型無(wú)序減少區(qū)18成為相鄰的n⁺型場(chǎng)截止層3之間的區(qū)域、或n⁺型場(chǎng)截止層3與p型集電層4之間的區(qū)域。

應(yīng)予說(shuō)明，在通過(guò)氫原子進(jìn)行施主化的區(qū)域中，例如，VOH缺陷或包括VOH缺陷的復(fù)合缺陷可以成為提供電子的施主。VOH缺陷是指空位(V)、存在于n^-型碳化硅基板11中的氧(O)原子和注入到n^-型碳化硅基板11的氫原子結(jié)合而得到的晶體缺陷。在本說(shuō)明書中，將該VOH缺陷、或包括VOH缺陷的復(fù)合缺陷簡(jiǎn)稱為氫致施主。

n型無(wú)序減少區(qū)18與n⁺型場(chǎng)截止層3和p型集電層4接觸。n型無(wú)序減少區(qū)18的摻雜濃度比n⁺型場(chǎng)截止層3的峰值位置的摻雜濃度低，且可以與n^-型漂移層1的摻雜濃度大致相等或在n^-型漂移層1的摻雜濃度以上。以下，將一個(gè)n⁺型場(chǎng)截止層3與在質(zhì)子注入面?zhèn)揉徑拥囊粋€(gè)n型無(wú)序減少區(qū)18的一對(duì)作為n型中間層27。

n^-型碳化硅基板11的除了p型基區(qū)22、n⁺型發(fā)射區(qū)2、n⁺型場(chǎng)截止層3、p型集電層4和n型無(wú)序減少區(qū)18之外的部分為n^-型漂移層1。n^-型漂移層1具有供主電流流通，維持主耐壓的功能。集電極(未圖示)與p型集電層4接觸。集電極由在n^-型碳化硅基板11的背面11b依次層疊的勢(shì)壘金屬層和背面電極構(gòu)成。

勢(shì)壘金屬層由例如與背面電極的密合性高且能夠與n^-型碳化硅基板11形成歐姆接觸的金屬構(gòu)成。具體說(shuō)來(lái)，勢(shì)壘金屬層可以是例如將鎳(Ni)膜和鈦(Ti)膜依次沉積而成的金屬層疊膜或包括鎳和鈦的金屬膜。背面電極可以是例如包括鋁(Al)或鋁硅(Al-Si)合金的金屬層。

接下來(lái)，參照?qǐng)D1、圖2對(duì)實(shí)施方式一的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖2是示出實(shí)施方式一的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法的概要的流程圖。首先，在n^-型碳化硅基板11(半導(dǎo)體晶片)的正面11a側(cè)形成由p型基區(qū)22、n⁺型發(fā)射區(qū)2、柵極絕緣膜23和柵極24構(gòu)成的MOS柵結(jié)構(gòu)和/或?qū)娱g絕緣膜28等基板正面?zhèn)鹊母鞑糠?步驟S1)。接下來(lái)，在層間絕緣膜28形成將p型基區(qū)22和n⁺型發(fā)射區(qū)2露出的接觸孔(步驟S2)。

接下來(lái)，利用例如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP：ChemicalMechanicalPolishing)法等從背面?zhèn)葘?duì)n^-型碳化硅基板11進(jìn)行研磨/拋光(背面研磨)，減薄到產(chǎn)品厚度為止(步驟S3)。產(chǎn)品厚度是指由與預(yù)定耐壓之間的關(guān)系確定的預(yù)定厚度。接下來(lái)，從n^-型碳化硅基板11的研磨后的背面(以下，僅稱為背面)11b，將例如硼(B)、鋁等p型雜質(zhì)離子注入到比后述的質(zhì)子注入16中的質(zhì)子的射程(Rp)17淺的位置(步驟S4)。

接下來(lái)，從n^-型碳化硅基板11的p型雜質(zhì)的背面11b照射激光(激光退火)，使在步驟S4注入的p型雜質(zhì)活化而形成p型集電層4(步驟S5)。接下來(lái)，在n^-型碳化硅基板11的背面11b依次沉積Ni膜和Ti膜而形成勢(shì)壘金屬層(以下，稱為背面勢(shì)壘金屬(未圖示))(步驟S6)。構(gòu)成背面勢(shì)壘金屬的Ni膜、Ti膜等的沉積例如可以采用濺射法。接下來(lái)，進(jìn)行背面勢(shì)壘金屬的燒結(jié)(熱處理)，形成背面勢(shì)壘金屬與n^-型碳化硅基板11之間的歐姆接觸(步驟S7)。背面勢(shì)壘金屬的燒結(jié)的溫度例如可以為1300℃以上。

如上所述，在實(shí)施方式一中，特征為在n^-型碳化硅基板11的背面11b的研磨后注入p型雜質(zhì)，且利用激光退火使p型雜質(zhì)活化，然后進(jìn)行背面勢(shì)壘金屬的形成和燒結(jié)。通過(guò)這樣做，在步驟S5的激光退火中，激光不被背面勢(shì)壘金屬反射，而能夠使激光的焦點(diǎn)與n^-型碳化硅基板11的注入了p型雜質(zhì)的區(qū)域一致。步驟S5的激光退火例如可以使用YAG激光(優(yōu)選為二次諧波)。由此，能夠僅使n^-型碳化硅基板11的注入了p型雜質(zhì)的位置的周圍的溫度升溫到例如2000℃左右。

此外，在步驟S5的激光退火中，也可以在例如500℃以上且2000℃以下程度的溫度下進(jìn)行。激光的脈沖寬度(半寬度)可以為例如300ns以上且800ns以下程度的范圍。此外，也可以進(jìn)行多次(多次發(fā)射)的激光照射以使n^-型碳化硅基板11內(nèi)的同一位置被照射多次。n^-型碳化硅基板11的激光照射位置處的溫度上升到例如2000℃左右，但由于升溫時(shí)間極短，所以不會(huì)給元件特性帶來(lái)不良影響。

接下來(lái)，如圖1(a)所示，從n^-型碳化硅基板11的背面11b側(cè)進(jìn)行質(zhì)子和/或重氫等氫離子注入16(以下，統(tǒng)稱為質(zhì)子注入16)(步驟S8)。在該質(zhì)子注入16中，使氫離子通過(guò)n^-型碳化硅基板11的背面11b的背面勢(shì)壘金屬和p型集電層4而注入到與p型集電層4相比距n^-型碳化硅基板11的背面11b更深的位置。在步驟S8中，通過(guò)對(duì)質(zhì)子注入16的照射能量進(jìn)行各種選擇，來(lái)使氫離子限定在與質(zhì)子的射程17對(duì)應(yīng)的預(yù)定的深度。以下，以將注入到n^-型碳化硅基板11的氫離子作為質(zhì)子的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。

接下來(lái)，通過(guò)爐退火對(duì)n^-型碳化硅基板11整體加熱，使n^-型碳化硅基板11中的質(zhì)子施主化，由此形成n⁺型場(chǎng)截止層3(步驟S9)。爐退火的溫度為比背面勢(shì)壘金屬的燒結(jié)溫度低的范圍，例如可以為500℃以上且1500℃以下程度。發(fā)明人確認(rèn)了在將爐退火的溫度設(shè)置為900℃以上且1300℃以下程度時(shí)，在n^-型碳化硅基板11內(nèi)的氫致施主的活化率為最高。該溫度范圍為比使用了硅(Si)基板的情況高的溫度。更加優(yōu)選地，爐退火的溫度可以為1000℃以上且1200℃以下程度。進(jìn)一步優(yōu)選為1100℃以上且1200℃以下程度。

爐退火為將半導(dǎo)體晶片(n^-型碳化硅基板11)插入到維持在一定溫度的例如電爐等恒溫爐進(jìn)行熱處理，且為對(duì)晶片整體進(jìn)行加熱的熱處理。該爐退火例如如果可能可以在1500℃以下程度的溫度下進(jìn)行1小時(shí)以上且10小時(shí)以下程度。其理由是因?yàn)樵趯t退火的溫度設(shè)置為比1500℃高的情況下，通過(guò)質(zhì)子注入16而導(dǎo)入的氫原子擴(kuò)散，除此之外，在基于質(zhì)子的施主生成中所必需的晶體缺陷量不足，導(dǎo)致施主生成率下降。通過(guò)將該爐退火(質(zhì)子退火)至少設(shè)置為1500℃以下，能夠促進(jìn)質(zhì)子的施主化。

此外，通過(guò)該爐退火，殘留在質(zhì)子的通過(guò)區(qū)域(以下，稱為質(zhì)子通過(guò)區(qū))14的晶體缺陷(無(wú)序)減少，形成n型無(wú)序減少區(qū)18。具體說(shuō)來(lái)，通過(guò)爐退火，使以在質(zhì)子注入16時(shí)形成在質(zhì)子通過(guò)區(qū)14的空位、雙空位為主體的點(diǎn)缺陷、懸空鍵和錯(cuò)位等各無(wú)序的密度下降。這些無(wú)序?yàn)閷?dǎo)致載流子雜亂的原因，因此成為載流子遷移率下降的原因。因質(zhì)子的注入16和/或通過(guò)，質(zhì)子通過(guò)區(qū)14的載流子遷移率相對(duì)于完全結(jié)晶狀態(tài)(沒(méi)有導(dǎo)致載流子雜亂的原因)的情況的載流子遷移率減小為10％以下的值。通過(guò)實(shí)施爐退火使無(wú)序減少，能夠使質(zhì)子通過(guò)區(qū)14的載流子遷移率增加為完全結(jié)晶狀態(tài)的情況的載流子遷移率的30％以上且100％以下。n型無(wú)序減少區(qū)18的載流子遷移率可以為完全結(jié)晶狀態(tài)的情況的載流子遷移率的30％以上且100％以下程度。

此外，在步驟S9中，可以在爐退火后使殘留在質(zhì)子通過(guò)區(qū)14的無(wú)序減少，從而使n^-型碳化硅基板11的晶態(tài)進(jìn)一步恢復(fù)。在此情況下，可以在爐退火后，通過(guò)例如激光退火對(duì)從n^-型碳化硅基板11的背面11b起到質(zhì)子的射程17以內(nèi)的深度為止的區(qū)域進(jìn)行加熱。

這樣，在上述的步驟S8、S9中，在與p型集電層4相比距n^-型碳化硅基板11的背面11b更深的位置形成摻雜濃度比n^-型碳化硅基板11高的n⁺型場(chǎng)截止層3。n⁺型場(chǎng)截止層3可以通過(guò)從n^-型碳化硅基板11的背面11b進(jìn)行質(zhì)子注入16，并利用爐退火處理適當(dāng)?shù)貧埩艟w缺陷而進(jìn)行質(zhì)子的施主化來(lái)形成。n^-型碳化硅基板11的從n⁺型場(chǎng)截止層3起到p型基區(qū)22為止之間的部分成為供主電流流通且維持主耐壓的n^-型漂移層1。

接下來(lái)，以埋入接觸孔的方式沉積金屬層，并形成發(fā)射極25作為正面電極(步驟S10)。在此情況下，發(fā)射極25可以是包括鋁或鋁硅合金的金屬層，發(fā)射極25的燒結(jié)溫度例如可以為400℃～500℃。接下來(lái)，在n^-型碳化硅基板11的正面11a上形成表面保護(hù)膜(未圖示)(步驟S11)。

接下來(lái)，通過(guò)例如真空濺射等在n^-型碳化硅基板11的背面11b沉積金屬層，形成與p型集電層4電連接的背面電極(未圖示)(步驟S12)。背面電極以與在步驟S6和步驟S7中形成的背面勢(shì)壘金屬接觸的方式形成。背面電極可以包括鋁或鋁硅合金。背面勢(shì)壘金屬和背面電極作為集電極而發(fā)揮功能。在步驟S12的背面電極形成后，可以根據(jù)需要進(jìn)行金屬退火(背面電極的燒結(jié))。然后，通過(guò)將半導(dǎo)體晶片切斷(切割)為芯片狀來(lái)完成圖1所示的SiC-IGBT 100。

如上所述，通過(guò)進(jìn)行用于質(zhì)子的施主化的爐退火，使得在質(zhì)子注入16時(shí)產(chǎn)生的晶體缺陷減少。因此，步驟S9的爐退火是為了生成施主和恢復(fù)n^-型碳化硅基板11的晶態(tài)的極為有效的方法。

如以上所說(shuō)明的，根據(jù)實(shí)施方式一，能夠在質(zhì)子注入后，通過(guò)爐退火形成氫致施主并形成n型場(chǎng)截止層，并且能夠使在質(zhì)子通過(guò)區(qū)生成的無(wú)序減少。因此，能夠穩(wěn)定地避免產(chǎn)生載流子遷移率的下降、損耗的增加、導(dǎo)通電阻的增加、無(wú)序產(chǎn)生位置處的泄漏電流的增加等電氣特性不良。由此，能夠成品率良好地提供具有預(yù)定的電氣特性的廉價(jià)的碳化硅半導(dǎo)體裝置。此外，根據(jù)實(shí)施方式一，在形成背面勢(shì)壘金屬之前進(jìn)行用于使p型雜質(zhì)活化的激光退火，因此激光不會(huì)被背面勢(shì)壘金屬反射。因此，能夠在預(yù)定的溫度下進(jìn)行用于使p型雜質(zhì)活化的激光退火。

(實(shí)施方式二)

接下來(lái)，對(duì)實(shí)施方式二的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖3A是示出實(shí)施方式二的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法的概要的流程圖。實(shí)施方式二的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法與實(shí)施方式一的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法的不同之處在于：將背面勢(shì)壘金屬的形成和背面勢(shì)壘金屬的燒結(jié)的一對(duì)與質(zhì)子注入16和爐退火的一對(duì)更換。

具體說(shuō)來(lái)，在與實(shí)施方式一同樣地依次進(jìn)行了從正面?zhèn)鹊母鞑糠值男纬善鸬郊す馔嘶馂橹沟墓ば?步驟S21～S25)之后，依次進(jìn)行質(zhì)子注入16、爐退火、背面勢(shì)壘金屬的形成和背面勢(shì)壘金屬的燒結(jié)的各工序(步驟S26～S29)。質(zhì)子注入16、爐退火、背面勢(shì)壘金屬的形成和背面勢(shì)壘金屬的燒結(jié)的方法和條件分別與實(shí)施方式一的步驟S8、S9、S6、S7(參照?qǐng)D2)相同。在此情況下，步驟S27的爐退火的溫度可以比步驟S29的背面勢(shì)壘金屬的燒結(jié)溫度高。例如，在背面勢(shì)壘金屬的燒結(jié)溫度為1100℃以下的情況下，爐退火為1100℃以上。然后，與實(shí)施方式一同樣地依次進(jìn)行正面電極的形成以后的工序(步驟S30～S32)，由此完成圖1所示的SiC-IGBT 100。

如以上所說(shuō)明的，根據(jù)實(shí)施方式二，能夠得到與實(shí)施方式一同樣的效果。

(實(shí)施方式三)

接下來(lái)，對(duì)實(shí)施方式三的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖3B是示出實(shí)施方式三的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法的概要的流程圖。實(shí)施方式三的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法與實(shí)施方式二的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法的不同之處在于：將激光退火在質(zhì)子注入16之后且背面勢(shì)壘金屬的形成之前進(jìn)行。

具體說(shuō)來(lái)，與實(shí)施方式一同樣地依次進(jìn)行從正面?zhèn)鹊母鞑糠值男纬善鸬絧型雜質(zhì)的離子注入為止的工序(步驟S41～S44)。接下來(lái)，進(jìn)行質(zhì)子注入16(步驟S45)。質(zhì)子注入16的方法和條件與實(shí)施方式一的步驟S8(參照?qǐng)D2)相同。也可以將步驟S44的p型雜質(zhì)的注入與步驟S45的質(zhì)子注入16互換。

接下來(lái)，進(jìn)行爐退火(步驟S46)。接下來(lái)，進(jìn)行激光退火(步驟S47)。爐退火和激光退火的方法和條件分別與實(shí)施方式一的步驟S9、S5(參照?qǐng)D2)相同。此時(shí)，在步驟S46的爐退火中，將由質(zhì)子注入16在質(zhì)子通過(guò)區(qū)14產(chǎn)生的晶體缺陷層15(無(wú)序)減少(形成n型無(wú)序減少區(qū)18)而使n^-型碳化硅基板11的晶態(tài)恢復(fù)，并且使質(zhì)子施主化而形成n⁺型場(chǎng)截止層3。通過(guò)該爐退火，例如能夠減少在距n^-型碳化硅基板11的背面11b比較深的部分中的無(wú)序以及使質(zhì)子施主化。

在步驟S47的激光退火中，進(jìn)一步減少無(wú)序使n^-型碳化硅基板11的晶態(tài)進(jìn)一步恢復(fù)，并且進(jìn)一步促進(jìn)質(zhì)子的施主化，且將p型雜質(zhì)活化而形成p型集電層4。通過(guò)該激光退火，例如能夠減少在距n^-型碳化硅基板11的背面11b比較淺的部分中的無(wú)序以及使質(zhì)子施主化。即，通過(guò)爐退火和激光退火的兩次退火，使n^-型碳化硅基板11的晶態(tài)恢復(fù)到預(yù)定狀態(tài)，并且實(shí)現(xiàn)n⁺型場(chǎng)截止層3的預(yù)定的摻雜濃度曲線。

步驟S46的爐退火和步驟S47的激光退火的溫度可以比后述的步驟S49的背面勢(shì)壘金屬的燒結(jié)溫度高。此外，也可以省略步驟S46的爐退火，只進(jìn)行步驟S47的激光退火。在此情況下，只利用步驟S47的激光退火來(lái)使n^-型碳化硅基板11的晶態(tài)恢復(fù)到預(yù)定狀態(tài)，并且使質(zhì)子施主化而形成預(yù)定的摻雜濃度曲線的n⁺型場(chǎng)截止層3，且使p型雜質(zhì)活化而形成p型集電層4即可。

接下來(lái)，依次進(jìn)行背面勢(shì)壘金屬的形成和背面勢(shì)壘金屬的燒結(jié)(步驟S48、S49)。背面勢(shì)壘金屬的形成和背面勢(shì)壘金屬的燒結(jié)的方法和條件分別與實(shí)施方式一的步驟S6、S7(參照?qǐng)D2)相同。然后，與實(shí)施方式一同樣地依次進(jìn)行正面電極的形成以后的工序(步驟S50～S52)，由此完成圖1所示的SiC-IGBT 100。

這樣，如果在質(zhì)子注入16后進(jìn)行激光退火，則不僅形成氫致施主(或提高氫致施主的活化率)，還減少無(wú)序。特別地，發(fā)明人確認(rèn)了與使用了硅基板的情況不同，如果使用碳化硅基板，則通過(guò)激光退火還能夠使距激光照射面深的位置的氫原子活化。

對(duì)由激光退火的有無(wú)(有激光退火、無(wú)激光退火)而引起的n⁺型場(chǎng)截止層3附近的摻雜濃度曲線12、13的區(qū)別進(jìn)行了驗(yàn)證，并將該驗(yàn)證的結(jié)果示于圖1(b)。首先，按照上述的實(shí)施方式三的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法制作了在質(zhì)子注入16和爐退火后通過(guò)激光退火來(lái)使n^-型碳化硅基板11的晶態(tài)恢復(fù)的SiC-IGBT 100(有激光退火，以下稱為實(shí)施例)。實(shí)施例的摻雜濃度曲線12為通過(guò)激光退火來(lái)使由爐退火而殘留的晶體缺陷減少之后的濃度曲線。作為比較而以虛線示出在質(zhì)子注入16和爐退火之后未進(jìn)行激光退火而使晶體缺陷殘留的SiC-IGBT(無(wú)激光退火，以下稱為比較例)的摻雜濃度曲線13。

如圖1(b)所示，就比較例的摻雜濃度曲線13而言，在與實(shí)施例的摻雜濃度曲線12中的質(zhì)子通過(guò)區(qū)14相當(dāng)?shù)膮^(qū)域，晶體缺陷層15擴(kuò)大。由于該晶體缺陷層15殘存，在比較例中，在晶體缺陷層15殘存的區(qū)域中電子遷移率和空穴遷移率下降而使n^-型碳化硅基板11成為高阻層。此外，在晶體缺陷層15殘存的區(qū)域中泄漏電流增加。在圖1(b)中，由晶體缺陷層15殘存而形成的高阻層(與初始的n^-型碳化硅基板11相比電阻高的層)表示為摻雜濃度的下降。此外，將電子遷移率和空穴遷移率作為恒定來(lái)處理，并將n^-型碳化硅基板11中的電阻的上升表示為摻雜濃度的下降。因此，在圖1(b)中摻雜濃度的下降量表示晶體缺陷量。

在比較例的摻雜濃度曲線13中，在形成n⁺型場(chǎng)截止層3之前(質(zhì)子通過(guò)區(qū)14)n^-型碳化硅基板11的摻雜濃度變低。因此，可知在質(zhì)子通過(guò)區(qū)14形成有晶體缺陷層15。應(yīng)予說(shuō)明，摻雜濃度為根據(jù)利用SSRM(ScanningSpreading Resistance Measurement：掃描型擴(kuò)散電阻測(cè)定)法實(shí)際測(cè)量的比電阻值計(jì)算出的值，且為假定空穴遷移率和電子遷移率為恒定而計(jì)算出的值。即，如果晶體缺陷存在，則產(chǎn)生基于重新結(jié)合的摻雜濃度的下降與電子遷移率和空穴遷移率的下降，但是將電子遷移率和空穴遷移率的下降部分全部包括在摻雜濃度的下降部分而進(jìn)行表示。該摻雜濃度N(/cm³)與比電阻R(Ω·cm)之間的關(guān)系用R＝1/μ·q·N來(lái)表示。μ為遷移率(cm²/V·s)，q為電荷(1.6×10^-19庫(kù)倫)。

另一方面，在本發(fā)明中，利用激光退火使存在于n^-型碳化硅基板11的背面11b側(cè)的質(zhì)子通過(guò)區(qū)14的晶體缺陷層15減少而使n^-型碳化硅基板11的晶態(tài)恢復(fù)。因此，在實(shí)施例的摻雜濃度曲線12中，不產(chǎn)生在質(zhì)子通過(guò)區(qū)14的摻雜濃度的下降。由此，改善泄漏電流等電氣特性。

此外，在上述的步驟S45中，可以進(jìn)行加速能量不同的多次的質(zhì)子注入16，從而在距基板背面不同的深度處形成多級(jí)的n⁺型場(chǎng)截止層3。將具備多級(jí)的n⁺型場(chǎng)截止層3的SiC-IGBT 100的剖面結(jié)構(gòu)示于圖4和圖8。此外，可以將溝槽柵結(jié)構(gòu)應(yīng)用于SiC-IGBT 100。將具備通常的溝槽柵結(jié)構(gòu)的SiC-IGBT100的剖面結(jié)構(gòu)示于圖8。圖4、圖8是示出實(shí)施方式三的碳化硅半導(dǎo)體裝置的另一例的說(shuō)明圖。圖4(a)中簡(jiǎn)略示出多級(jí)的n⁺型場(chǎng)截止層3，圖4(b)中示出圖4(a)的多級(jí)的n⁺型場(chǎng)截止層3的摻雜濃度分布。圖8(a)中示出溝槽柵型的SiC-IGBT 100的剖面結(jié)構(gòu)，圖8(b)中示出圖8(a)的碳化硅半導(dǎo)體部的凈摻雜濃度分布。

圖4所示的SiC-IGBT 100的除了n⁺型場(chǎng)截止層3之外的構(gòu)成與圖1所示的SiC-IGBT 100相同。圖8所示的SiC-IGBT 100的除了n⁺型場(chǎng)截止層3和溝槽結(jié)構(gòu)之外的構(gòu)成與圖1所示SiC-IGBT 100相同。在圖8中符號(hào)29為p型基區(qū)22與n^-型漂移層1之間的pn結(jié)，符號(hào)33為集電極。如圖4、圖8所示，在形成多級(jí)的n⁺型場(chǎng)截止層3時(shí)，形成多個(gè)以一個(gè)n⁺型場(chǎng)截止層3和在n⁺型場(chǎng)截止層3的質(zhì)子注入面?zhèn)认噜彽囊粋€(gè)n型無(wú)序減少區(qū)18為一對(duì)的n型中間層27。

在圖8中，符號(hào)32為摻雜濃度比n⁺型場(chǎng)截止層3高且摻雜濃度比p型集電層4低的泄漏停止(Leak stop)層。泄漏停止層32形成在p型集電層4和n⁺型場(chǎng)截止層3之間。該泄漏停止層32例如可通過(guò)連接在用于形成p型集電層4的p型雜質(zhì)的注入之后進(jìn)行磷(P)等n型雜質(zhì)的離子注入來(lái)形成。即，可在步驟S46的爐退火之前，進(jìn)行用于形成泄漏停止層32的n型雜質(zhì)的注入，并通過(guò)其后的爐退火、激光退火(S47)來(lái)使該n型雜質(zhì)活化。用于形成泄漏停止層32的n型雜質(zhì)的注入、用于形成p型集電層4的p型雜質(zhì)的注入和質(zhì)子注入16的順序可以更換。在圖1所示的SiC-IGBT 100和后述的圖9所示的SiC-IGBT 100中，也可以在p型集電層4和n⁺型場(chǎng)截止層3之間形成泄漏停止層32。

此外，圖4、圖8所示的SiC-IGBT 100可以應(yīng)用實(shí)施方式一、實(shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置的制造方法來(lái)制作。即，可以在實(shí)施方式一的步驟S8(參照?qǐng)D2)、實(shí)施方式二的步驟S26(參照?qǐng)D3A)中進(jìn)行加速能量不同的多次的質(zhì)子注入16。

如以上所說(shuō)明的，根據(jù)實(shí)施方式三，能夠得到與實(shí)施方式一、實(shí)施方式二同樣的效果。此外，根據(jù)實(shí)施方式三，能夠通過(guò)在質(zhì)子注入后進(jìn)行的激光退火來(lái)使質(zhì)子通過(guò)區(qū)的無(wú)序減少，因此，能夠進(jìn)一步穩(wěn)定地避免產(chǎn)生電氣特性不良。此外，根據(jù)實(shí)施方式三，在激光退火中，使無(wú)序減少的同時(shí)能夠形成n型場(chǎng)截止層和p型集電層。

(實(shí)施方式四)

接下來(lái)，作為實(shí)施方式四以通常的IGBT為例對(duì)通過(guò)多級(jí)的質(zhì)子注入而形成的多級(jí)的n⁺型場(chǎng)截止層中的、第一級(jí)的n⁺型場(chǎng)截止層的摻雜濃度的峰值(以下，質(zhì)子峰值)的優(yōu)選位置進(jìn)行說(shuō)明。圖5是示出通常的IGBT的電壓波形開(kāi)始振動(dòng)的閾值電壓的特性圖。圖6是示出通常的IGBT的關(guān)斷振蕩波形的特性圖。圖7是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中耗盡層最初到達(dá)的FS(場(chǎng)截止)層的位置條件的圖表。第一級(jí)的n⁺型場(chǎng)截止層是指形成在距n^-型碳化硅基板的背面最深的位置(最靠近p型基區(qū)側(cè))的n⁺型場(chǎng)截止層。其他的n⁺型場(chǎng)截止層在從第一級(jí)的n⁺型場(chǎng)截止層朝向n^-型碳化硅基板的背面?zhèn)鹊姆较蛏显O(shè)為第二級(jí)、第三級(jí)、…第n級(jí)。質(zhì)子峰值的位置是指n⁺型場(chǎng)截止層的摻雜濃度的峰值(質(zhì)子峰值)的距離n^-型碳化硅基板的背面的深度。

如圖6所示，在集電極電流為額定電流的1/10以下的情況下，積蓄載流子少，因此，在關(guān)斷結(jié)束之前關(guān)斷波形會(huì)發(fā)生振蕩。例如，將集電極電流固定在某一值，利用不同的電源電壓V_CC使IGBT關(guān)斷。此時(shí)，如果電源電壓V_CC超過(guò)某一預(yù)定的值，則在集電極-發(fā)射極間電壓波形中，在超過(guò)通常的過(guò)沖電壓的峰值后，會(huì)產(chǎn)生附加的過(guò)沖。并且，該附加的過(guò)沖(電壓)成為觸發(fā)信號(hào)，之后的電壓波形進(jìn)行振動(dòng)。如果電源電壓V_CC進(jìn)一步超過(guò)該預(yù)定的值，則附加的過(guò)沖電壓進(jìn)一步增加，之后的電壓波形的振動(dòng)的振幅也增加。這樣，將使電壓波形開(kāi)始振動(dòng)的閾值電壓稱為振蕩開(kāi)始閾值V_RRO。該振蕩開(kāi)始閾值V_RRO越高，則表示IGBT在關(guān)斷時(shí)關(guān)斷波形不振蕩，因此優(yōu)選。

振蕩開(kāi)始閾值V_RRO依賴于多級(jí)的n⁺型場(chǎng)截止層中的、從p型基區(qū)與n^-型漂移層之間的pn結(jié)向n^-型漂移層擴(kuò)展的耗盡層(嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，由于存在空穴，所以應(yīng)為空間電荷區(qū))最初到達(dá)的第一級(jí)(最靠近p型基區(qū)側(cè))的n⁺型場(chǎng)截止層的質(zhì)子峰值的位置。其理由如下：在關(guān)斷時(shí)耗盡層從p型基區(qū)與n^-型漂移層之間的pn結(jié)向n^-型漂移層擴(kuò)展時(shí)，通過(guò)耗盡層邊緣到達(dá)第一級(jí)(最靠近p型基區(qū)側(cè))的n⁺型場(chǎng)截止層來(lái)抑制耗盡層的擴(kuò)展，使積蓄載流子的輸出減弱。其結(jié)果，載流子的枯竭被抑制，關(guān)斷波形的振蕩被抑制。

關(guān)斷時(shí)的耗盡層從p型基區(qū)與n^-型漂移層之間的pn結(jié)沿著深度方向而向集電極擴(kuò)展。因此，耗盡層最初到達(dá)的n⁺型場(chǎng)截止層為距離p型基區(qū)與n^-型漂移層之間的pn結(jié)最近的n⁺型場(chǎng)截止層。于是，將n^-型碳化硅基板的厚度(夾在發(fā)射極和集電極之間的半導(dǎo)體部的厚度)設(shè)為WO，將耗盡層最初到達(dá)的n⁺型場(chǎng)截止層的質(zhì)子峰值的位置的距集電極與n^-型碳化硅基板之間的界面的深度(以下，稱為距n^-型碳化硅基板的背面的距離)設(shè)為X。這里，導(dǎo)入距離指標(biāo)L。距離指標(biāo)L以下述的(1)式來(lái)表示。

[算式1]

上述(1)式所示的距離指標(biāo)L是表示在關(guān)斷時(shí)增加的集電極-發(fā)射極間電壓V_CE與電源電壓V_CC一致時(shí)，從p型基區(qū)與n^-型漂移層之間的pn結(jié)向n^-型漂移層擴(kuò)展的耗盡層(正確應(yīng)為空間電荷區(qū))的端部(耗盡層邊緣)的距該pn結(jié)的距離的指標(biāo)。平方根內(nèi)部的分?jǐn)?shù)中，分母表示關(guān)斷時(shí)的空間電荷區(qū)(耗盡層)的空間電荷密度。公知的泊松方程式以divE＝ρ/ε來(lái)表示。E為電場(chǎng)強(qiáng)度，ρ為空間電荷密度。空間電荷密度ρ以ρ＝q(p-n+N_d-N_a)來(lái)表示。q為元電荷，p為空穴濃度，n為電子濃度，N_d為施主濃度，N_a為受主濃度，ε_S為半導(dǎo)體的介電常數(shù)。特別地，施主濃度N_d設(shè)為將n^-型漂移層在深度方向上進(jìn)行積分，并除以積分區(qū)間的距離而得到的平均濃度。例如，在上述的圖8(b)所示的SiC-IGBT 100、后述的圖9(b)所示的SiC-二極管中，凈摻雜濃度是指N_d-N_a的凈的摻雜濃度，圖9(b)的橫軸以N_d-N_a的絕對(duì)值來(lái)表示。

該空間電荷密度ρ利用在關(guān)斷時(shí)穿過(guò)空間電荷區(qū)(耗盡層)的空穴濃度p、n^-型漂移層的平均的施主濃度N_d來(lái)描述。與空穴濃度p和施主濃度N_d相比，電子濃度低到可以忽略不計(jì)，受主不存在。因此，空間電荷密度ρ可以表示為ρ≈q(p+N_d)。此時(shí)的空穴濃度p由IGBT的切斷電流來(lái)確定，特別地，假定元件的額定電流密度為通電的狀況，因此以p＝J_F/(qv_sat)來(lái)表示。J_F為元件的額定電流密度，v_sat為載流子的速度在預(yù)定的電場(chǎng)強(qiáng)度下飽和的飽和速度。

利用距離x對(duì)上述泊松方程式進(jìn)行二次積分，作為電壓V為E＝-gradV(公知的電場(chǎng)E與電壓V之間的關(guān)系)，因此，如果適當(dāng)選取邊界條件，則電壓V成為V＝(1/2)(ρ/ε)x²。將在將該電壓V設(shè)置為例如額定電壓V_rate的1/4～1/2時(shí)得到的空間電荷區(qū)的長(zhǎng)度x設(shè)為距離指標(biāo)L。其理由是因?yàn)樵谀孀兤鞯葘?shí)際設(shè)備中，將成為電壓V的動(dòng)作電壓(電源電壓)設(shè)置為額定電壓的1/4～一半左右(例如1/4)。n⁺型場(chǎng)截止層通過(guò)將摻雜濃度設(shè)置為比n^-型漂移層高的濃度，而具有使在關(guān)斷時(shí)擴(kuò)展的空間電荷區(qū)的延伸難以在n⁺型場(chǎng)截止層擴(kuò)展的功能。在IGBT的集電極電流因MOS柵的關(guān)斷而從切斷電流開(kāi)始減小時(shí)，如果耗盡層最初到達(dá)的n⁺型場(chǎng)截止層的質(zhì)子峰值的位置正好為該空間電荷區(qū)的長(zhǎng)度，則在積蓄載流子殘存于n^-型漂移層的狀態(tài)下，能夠抑制空間電荷區(qū)的延伸，因此抑制殘存載流子的輸出。

就實(shí)際的關(guān)斷動(dòng)作而言，例如在使IGBT模塊在公知的PWM逆變器中驅(qū)動(dòng)馬達(dá)時(shí)，多數(shù)情況下，電源電壓、切斷電流并不是固定，而是可變。因此，在電源電壓、切斷電流為可變的情況下，耗盡層最初到達(dá)的n⁺型場(chǎng)截止層的質(zhì)子峰值的優(yōu)選位置需要具有一定程度的范圍。發(fā)明人進(jìn)行反復(fù)專心研究的結(jié)果，耗盡層最初到達(dá)的n⁺型場(chǎng)截止層的質(zhì)子峰值的距基板背面的距離X見(jiàn)圖7所示的圖表。圖7中示出了在額定電壓為1200V～45000V的各個(gè)電壓下，耗盡層最初到達(dá)的n⁺型場(chǎng)截止層的質(zhì)子峰值的距基板背面的距離X。這里，設(shè)X＝WO-γL，γ為系數(shù)。示出了使該γ從0.3變化到1.5時(shí)的X。

如圖7所示，具有不同的額定電壓的各元件(IGBT)進(jìn)行了確保比額定電壓高10％左右的耐壓的安全設(shè)計(jì)。并且，以使導(dǎo)通電壓、關(guān)斷損耗分別變得足夠低的方式設(shè)定n^-型碳化硅基板的總厚度(通過(guò)研磨等減薄后的完成時(shí)的產(chǎn)品厚度)，并將n^-型漂移層作為平均的比電阻。平均是指包括n⁺型場(chǎng)截止層在內(nèi)的n^-型漂移層整體的平均摻雜濃度和比電阻。根據(jù)額定電壓，額定電流密度也成為圖7所示的典型值。額定電流密度以由額定電壓和額定電流密度的積確定的能量密度大致成為恒定的值的方式進(jìn)行設(shè)定，大致成為圖7所示的值。如果使用這些值按照上述(1)式來(lái)計(jì)算距離指標(biāo)L，則成為圖7所示的值。耗盡層最初到達(dá)的n⁺型場(chǎng)截止層的質(zhì)子峰值的距基板的背面的距離X成為從n^-型碳化硅基板的厚度WO減去針對(duì)該距離指標(biāo)L將系數(shù)γ設(shè)為0.3～1.5的值而得到的值。

針對(duì)這些距離指標(biāo)L和n^-型碳化硅基板的厚度WO的值，確定能夠充分地抑制關(guān)斷波形的振蕩的、耗盡層邊緣最初到達(dá)的n⁺型場(chǎng)截止層的質(zhì)子峰值的距基板背面的距離X的系數(shù)γ如下所述。具體說(shuō)來(lái)，如圖5所示，是針對(duì)典型的幾個(gè)額定電壓V_rate(1700V、13000V、45000V)示出振蕩開(kāi)始閾值V_RRO相對(duì)于系數(shù)γ的依賴性的曲線圖。圖5的縱軸為利用額定電壓V_rate對(duì)振蕩開(kāi)始閾值V_RRO進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化而得到(＝V_RRO/V_rate)?？芍镜娜齻€(gè)額定電壓都能夠在系數(shù)γ為1.6以下使振蕩開(kāi)始閾值V_RRO急劇增大。

如上所述，在逆變器等實(shí)際設(shè)備中，將成為電壓V的動(dòng)作電壓(電源電壓V_CC)設(shè)置為額定電壓V_rate的一半左右，因此在將電源電壓V_CC設(shè)置為額定電壓V_rate的一半時(shí)，必須至少使IGBT的關(guān)斷波形不發(fā)生振蕩。即，需要將利用額定電壓V_rate對(duì)振蕩開(kāi)始閾值V_RRO進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化得到的值設(shè)置為0.5以上(V_RRO/V_rate≥0.5)?；趫D5所示的結(jié)果，使利用額定電壓V_rate對(duì)振蕩開(kāi)始閾值V_RRO進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化得到的值(V_RRO/V_rate)成為0.5以上的系數(shù)γ為0.2以上且1.5以下，因此，優(yōu)選地，至少將系數(shù)γ設(shè)置為0.2～1.5。

此外，在未圖示的1700V～13000V之間(3300V、6500V等)、13000V～45000V之間(26000V、33000V等)以及45000V以上的任一額定電壓V_rate下，也不會(huì)與該圖5所例示的三個(gè)額定電壓V_rate有太大偏離，能夠得到大致同樣的特性曲線。因此，在未圖示的額定電壓V_rate下也表示出與圖5所例示的三個(gè)額定電壓V_rate同樣的依賴性(振蕩開(kāi)始閾值V_RRO相對(duì)于系數(shù)γ的值)。因此，基于圖5所示的特性曲線可知，在系數(shù)γ為0.7～1.4的情況下(0.7≤γ≤1.4)，在任一額定電壓V_rate下都能夠充分提高振蕩開(kāi)始閾值V_RRO。

例如，在將系數(shù)γ設(shè)置為小于0.7的情況下(γ<0.7)，振蕩開(kāi)始閾值V_RRO為額定電壓V_rate的大致80％以上，但是由于n⁺型場(chǎng)截止層靠近p型基區(qū)，所以存在元件的雪崩擊穿電壓變得比額定電壓V_rate小的可能。因此，優(yōu)選地，系數(shù)γ為0.7以上(γ≥0.7)。此外，在將系數(shù)γ設(shè)置為大于1.4的情況下(γ>1.4)，振蕩開(kāi)始閾值V_RRO從約70％快速減小，變得容易產(chǎn)生關(guān)斷波形的振蕩。因此，優(yōu)選地，系數(shù)γ為1.4以下(γ≤1.4)。更優(yōu)選地，將系數(shù)γ設(shè)置為0.8～1.3(0.8≤γ≤1.3)，進(jìn)一步優(yōu)選地，將系數(shù)γ設(shè)置為0.9～1.2(0.9≤γ≤1.2)，由此，能夠?qū)⒃难┍罁舸╇妷涸O(shè)置為比額定電壓V_rate足夠高，并且將振蕩開(kāi)始閾值V_RRO設(shè)置為最大。

在圖5所示的本發(fā)明的特性曲線中，重點(diǎn)在于能夠使振蕩開(kāi)始閾值V_RRO充分增大的系數(shù)γ的范圍在任一額定電壓V_rate下都大致相同(例如，0.7≤γ≤1.4)。系數(shù)γ的優(yōu)選范圍在任一額定電壓V_rate下都大致相同的理由如下：耗盡層最初到達(dá)的n⁺型場(chǎng)截止層的質(zhì)子峰值的距基板背面的距離X的范圍設(shè)定為將WO-L(即，γ＝1.0)大致包括在中心是最有效的。這樣，包括γ＝1.0的情況最有效是因?yàn)楣β拭芏?額定電壓V_rate與額定電流密度的積)為大致恒定(例如，0.8×10⁶VA/cm²～3.0×10⁶VA/cm²)。即，在關(guān)斷等進(jìn)行開(kāi)關(guān)時(shí)元件的電壓變?yōu)榕c額定電壓V_rate相當(dāng)時(shí)，從基板背面到空間層為止的距離(深度)成為由上述(1)式示出的距離指標(biāo)L左右。如果在該距離指標(biāo)L的位置存在距基板背面最深的第一級(jí)的n⁺型場(chǎng)截止層的質(zhì)子峰值(即，系數(shù)γ約為1.0)，則能夠抑制開(kāi)關(guān)時(shí)的關(guān)斷波形的振蕩。并且，由于功率密度為大致恒定，所以距離指標(biāo)L與額定電壓V_rate成比例。由此，只要在任一額定電壓V_rate下，都將耗盡層最初到達(dá)的n⁺型場(chǎng)截止層的質(zhì)子峰值的距基板背面的距離X的范圍設(shè)置為將γ＝1.0大致包括在中心的范圍，就能夠使振蕩開(kāi)始閾值V_RRO充分增大，并能夠使開(kāi)關(guān)時(shí)的關(guān)斷波形的振蕩抑制效果為最大。

根據(jù)以上內(nèi)容，通過(guò)將耗盡層最初到達(dá)的n⁺型場(chǎng)截止層的質(zhì)子峰值的距基板背面的距離X設(shè)置為上述范圍，能夠在關(guān)斷時(shí)使積蓄載流子充分殘存，并能夠抑制關(guān)斷時(shí)的關(guān)斷波形的振蕩現(xiàn)象。因此，在任一額定電壓V_rate下，耗盡層最初到達(dá)的n⁺型場(chǎng)截止層的峰值的距基板背面的距離X，只要使距離指標(biāo)L的系數(shù)γ為上述的范圍即可。由此，能夠有效地抑制關(guān)斷時(shí)的關(guān)斷波形的振蕩現(xiàn)象。

此外，在圖7中可知在額定電壓V_rate為1700V以上的情況下，在如上所述將距基板背面最深的第一級(jí)的n⁺型場(chǎng)截止層的質(zhì)子峰值的距基板背面的距離X設(shè)置為γ＝1左右時(shí)，距離指標(biāo)L在任一額定電壓下都比20μm深。即，將用于形成第一級(jí)的n⁺型場(chǎng)截止層的質(zhì)子的射程Rp設(shè)置為從基板背面起算比15μm深，優(yōu)選地設(shè)置為20μm以上的理由就是為了使該關(guān)斷波形的振蕩抑制效果為最大。

如以上所說(shuō)明的，根據(jù)實(shí)施方式四，能夠得到與實(shí)施方式一～三同樣的效果。

(實(shí)施方式五)

接下來(lái)，對(duì)實(shí)施方式五的碳化硅半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖9是示出實(shí)施方式五的碳化硅半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖9(a)中示出二極管(以下，稱為SiC-二極管)的剖面結(jié)構(gòu)，圖9(b)中示出圖9(a)的碳化硅半導(dǎo)體部的凈摻雜濃度分布。實(shí)施方式五的碳化硅半導(dǎo)體裝置為將實(shí)施方式一應(yīng)用于SiC-二極管的一例。在此情況下，實(shí)施方式四的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法只要在實(shí)施方式一的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法的工藝流程(圖2)的步驟S1、S4、S5、S10、S12中進(jìn)行如下處理即可。在正面?zhèn)鹊母鞑糠值男纬?步驟S1)中形成p型陽(yáng)極層52。代替p型雜質(zhì)的離子注入(步驟S4)而通過(guò)例如磷、氮(N)或砷(As)的離子注入來(lái)形成n⁺型陰極層(擴(kuò)散層)53。

在激光退火(步驟S5)中，使在步驟S4中導(dǎo)入的n型雜質(zhì)活化。在正面電極的形成(步驟S10)中形成陽(yáng)極51。在背面電極的形成(步驟S12)中形成成為陰極54的背面電極。實(shí)施方式五的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法的步驟S2、S3、S6～S9、S11的各工序與實(shí)施方式一相同。n⁺型場(chǎng)截止層3的距基板背面的位置、摻雜濃度等可與實(shí)施方式一同樣地進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。此外，由一對(duì)的n⁺型場(chǎng)截止層3和n型無(wú)序減少區(qū)18構(gòu)成的n型中間層27可以配置一個(gè)，也可以配置多個(gè)。圖9中示出配置了多個(gè)n型中間層27的情況。在將n型中間層27配置多個(gè)的情況下，第一級(jí)的n⁺型場(chǎng)截止層3的質(zhì)子峰值的優(yōu)選位置與實(shí)施方式三相同。此外，也可以將實(shí)施方式二、實(shí)施方式三應(yīng)用于實(shí)施方式五。

如以上所說(shuō)明的，根據(jù)實(shí)施方式五，能夠得到與實(shí)施方式一～四同樣的效果。

在以上內(nèi)容中，本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種變更。例如，在上述的各實(shí)施方式中，將注入到n^-型碳化硅基板的氫離子作為質(zhì)子，但并不限于此，也可以是氘離子和/或氚離子。氘(²H)離子和氚(³H)離子通過(guò)基于中子的質(zhì)量的增加，使得射程變得比質(zhì)子短。因此，要在距n^-型碳化硅基板的背面深的位置形成n型中間層，優(yōu)選使用質(zhì)子來(lái)作為注入到n^-型碳化硅基板的氫離子。

工業(yè)上的可利用性

如上所述，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法可用于在轉(zhuǎn)換器、逆變器等電力變換裝置等使用的功率半導(dǎo)體裝置，特別適用于具有場(chǎng)截止層的二極管和IGBT等碳化硅半導(dǎo)體裝置。

權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)

1.一種碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，包括：

雜質(zhì)導(dǎo)入工序，從由碳化硅構(gòu)成的n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面導(dǎo)入p型的雜質(zhì)或n型的雜質(zhì)；

第一形成工序，使所述雜質(zhì)活化，并在所述n型半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成p型的擴(kuò)散層或n型的擴(kuò)散層；

質(zhì)子注入工序，從所述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面將質(zhì)子注入到比所述雜質(zhì)的導(dǎo)入位置深的位置；

第二形成工序，通過(guò)將所述質(zhì)子施主化來(lái)形成氫致施主，并在與所述擴(kuò)散層相比距所述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面更深的位置形成n型場(chǎng)截止層；

第三形成工序，使在從所述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面起到所述質(zhì)子的射程為止的質(zhì)子通過(guò)區(qū)生成的晶體缺陷減少而形成n型晶體缺陷減少區(qū)；以及

電極形成工序，在所述n型半導(dǎo)體基板的另一個(gè)主表面上形成電極，

其中，在所述電極形成工序之前進(jìn)行所述質(zhì)子注入工序，

通過(guò)同一個(gè)加熱工序來(lái)進(jìn)行所述第二形成工序和所述第三形成工序。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，

通過(guò)依次進(jìn)行所述雜質(zhì)導(dǎo)入工序、所述第一形成工序、所述質(zhì)子注入工序和所述加熱工序來(lái)制造碳化硅半導(dǎo)體裝置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，

在所述加熱工序中，對(duì)所述n型半導(dǎo)體基板整體進(jìn)行加熱。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，

在所述加熱工序中，通過(guò)爐退火對(duì)所述n型半導(dǎo)體基板整體進(jìn)行加熱。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，

通過(guò)同一個(gè)所述加熱工序來(lái)進(jìn)行所述第一形成工序、所述第二形成工序和所述第三形成工序。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，

通過(guò)依次進(jìn)行所述雜質(zhì)導(dǎo)入工序、所述質(zhì)子注入工序和所述加熱工序來(lái)制造碳化硅半導(dǎo)體裝置。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，

在所述加熱工序中，對(duì)所述質(zhì)子通過(guò)區(qū)進(jìn)行加熱。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，

在所述加熱工序中，通過(guò)從所述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面照射激光的激光退火來(lái)對(duì)所述質(zhì)子通過(guò)區(qū)進(jìn)行加熱。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，還包括：第四形成工序，在所述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面形成金屬膜，所述金屬膜與所述n型半導(dǎo)體基板形成歐姆接觸，

在所述第一形成工序中，通過(guò)從所述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面照射激光的激光退火來(lái)使所述雜質(zhì)活化，

在所述第一形成工序之后進(jìn)行所述第四形成工序。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，

在所述加熱工序之后進(jìn)行所述第四形成工序。

11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，還包括：第四形成工序，在所述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面形成金屬膜，所述金屬膜與所述n型半導(dǎo)體基板形成歐姆接觸，

在所述加熱工序之后進(jìn)行所述第四形成工序。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，

所述加熱工序的溫度比用于形成所述歐姆接觸的熱處理溫度高。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，

所述加熱工序的溫度為900℃以上且1300℃以下。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，

所述加熱工序的溫度為1000℃以上且1200℃以下。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，

所述加熱工序的溫度為1100℃以上。

16.根據(jù)權(quán)利要求1～15中任一項(xiàng)所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在所述雜質(zhì)導(dǎo)入工序之前，還包括：在所述n型半導(dǎo)體基板的另一個(gè)主表面?zhèn)刃纬山^緣柵雙極型晶體管的正面元件結(jié)構(gòu)的工序，

在所述雜質(zhì)導(dǎo)入工序中導(dǎo)入p型的所述雜質(zhì)，

在所述第一形成工序中，形成成為p型集電層的p型的所述擴(kuò)散層。

17.根據(jù)權(quán)利要求1～15中任一項(xiàng)所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在所述雜質(zhì)導(dǎo)入工序之前，還包括：在所述n型半導(dǎo)體基板的另一個(gè)主表面?zhèn)刃纬啥O管的正面元件結(jié)構(gòu)的工序，

在所述雜質(zhì)導(dǎo)入工序中導(dǎo)入n型的所述雜質(zhì)，

在所述第一形成工序中，形成成為n型陰極層的n型的所述擴(kuò)散層。

18.一種碳化硅半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具備：

p型的擴(kuò)散層或n型的擴(kuò)散層，其設(shè)置在由碳化硅構(gòu)成的n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面的表面層；

n型場(chǎng)截止層，其與所述擴(kuò)散層分離地設(shè)置在所述n型半導(dǎo)體基板的內(nèi)部的、與所述擴(kuò)散層相比距所述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面更深的位置，并具有峰值比所述n型半導(dǎo)體基板的雜質(zhì)濃度高且沿深度方向具有高低差的山形的雜質(zhì)濃度分布；

n型晶體缺陷區(qū)，其設(shè)置在所述n型半導(dǎo)體基板的內(nèi)部的、與所述n型場(chǎng)截止層相比距所述n型半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面更淺的位置，雜質(zhì)濃度比所述n型場(chǎng)截止層的雜質(zhì)濃度低，且結(jié)晶狀態(tài)比所述n型半導(dǎo)體基板雜亂；

元件結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述n型半導(dǎo)體基板的另一個(gè)主表面?zhèn)龋?/p>

第一電極，其與所述擴(kuò)散層接觸；以及

第二電極，其設(shè)置在所述n型半導(dǎo)體基板的另一個(gè)主表面，

其中，所述n型場(chǎng)截止層由將包括氫原子在內(nèi)的晶體缺陷作為施主的n型半導(dǎo)體構(gòu)成。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述n型場(chǎng)截止層由將包括空位、氧原子和氫原子在內(nèi)的晶體缺陷作為施主的所述n型半導(dǎo)體構(gòu)成。

20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述n型場(chǎng)截止層與所述n型晶體缺陷區(qū)相比包括更多氫原子。

21.根據(jù)權(quán)利要求18～20中任一項(xiàng)所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述n型晶體缺陷區(qū)的載流子遷移率為所述n型半導(dǎo)體基板的載流子遷移率的30％以上且100％以下。

說(shuō)明或聲明(按照條約第19條的修改)

權(quán)利要求1，基于申請(qǐng)時(shí)的權(quán)利要求1，并以申請(qǐng)時(shí)的說(shuō)明書第[0048]段、第[0054]段和圖1為依據(jù)進(jìn)行了修改。

此外，權(quán)利要求2～17為修改前的權(quán)利要求2～17。

此外，權(quán)利要求18，以申請(qǐng)時(shí)的說(shuō)明書第[0035]～[0041]段、圖4為依據(jù)進(jìn)行了修改。

此外，權(quán)利要求19，以申請(qǐng)時(shí)的說(shuō)明書第[0039]段為依據(jù)進(jìn)行了修改。

此外，權(quán)利要求20，以申請(qǐng)時(shí)的說(shuō)明書第[0038]段為依據(jù)進(jìn)行了修改。

此外，權(quán)利要求21，以申請(qǐng)時(shí)的說(shuō)明書第[0035]～[0041]段、第[0051]段為依據(jù)進(jìn)行了修改。