面形成鈍化保護(hù)膜(步驟S58), 控制rT漂移區(qū)域1的載流子的壽命(步驟S59)。鈍化保護(hù)膜的形成方法、以及壽命控制方 法與實施方式1相同。接著,對rT半導(dǎo)體基板的背面?zhèn)冗M(jìn)行激光退火,使n+陰極層4活性 化(步驟S60)。然后,在rT半導(dǎo)體基板的背面形成陰極電極7 (步驟S61),由此完成圖8所 示的FWD。
[0069] 如上所述,根據(jù)實施方式4,能獲得與實施方式1~3相同的效果。
[0070](實施方式5) 接著,對實施方式5所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖11是表示實施方式5所 涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖11的切斷線A-A'處的雜質(zhì)濃度分布與圖2所示的 雜質(zhì)濃度分布相同。實施方式5所涉及的半導(dǎo)體裝置與實施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的 不同點(diǎn)在于,使n+陰極層14的端部14a位于rT半導(dǎo)體基板的側(cè)面Ia的內(nèi)側(cè)(FWD巢室的中 央部側(cè))。即,在實施方式5中,在邊緣終端結(jié)構(gòu)部11的基板背面,沒有設(shè)置n+陰極層14, 而形成有陰極電極7與n緩沖層5的肖特基結(jié)。
[0071]p埋層6的端部6a可以位于比n+陰極層14的端部14a靠內(nèi)側(cè)第2長度t2的位 置。由此,能夠防止因?qū)?zhǔn)精度誤差而導(dǎo)致的P埋層6與基板背面的陰極電極7相接觸。優(yōu) 選該第2長度t2為可得到對準(zhǔn)精度的裕量(例如對準(zhǔn)精度的2倍左右的裕量)的長度,例 如約為Iyrn以上10ym以下。具體而言,n+陰極層14的端部14a位于比P埋層6的端部 6a更靠外側(cè)的第2長度t2例如可以約為Iym以上10ym以下。
[0072] 實施方式5所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中,可以在實施方式1所涉及的半導(dǎo) 體裝置的制造方法的步驟S5中,在IT半導(dǎo)體基板的背面形成n+陰極層14的形成區(qū)域開口 的抗蝕劑掩模,并將該抗蝕劑掩模作為掩模,在活性區(qū)域10形成n+陰極層14。實施方式5 所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中,除n+陰極層14的形成方法以外的工序均與實施方式1 所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法相同。
[0073] 如上所述,根據(jù)實施方式5,能獲得與實施方式1~4相同的效果。此外,根據(jù)實 施方式5,在邊緣終端結(jié)構(gòu)部不形成n+陰極層,而形成n+陰極層與陰極電極的肖特基結(jié),由 此能夠進(jìn)一步抑制施加正向電壓時在邊緣終端結(jié)構(gòu)部的來自陰極側(cè)的載流子(電子)的注 入。由此,能夠防止載流子蓄積在邊緣終端結(jié)構(gòu)部,從而能夠防止反向恢復(fù)時電流集中于陽 極接觸部的端部。因此,能夠提高反向恢復(fù)時的容限。
[0074] (實施方式6) 接著,對實施方式6所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖12是表示實施方式6所 涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖13是表示圖12的切斷線C-C'處的雜質(zhì)濃度分布 的特性圖。圖12的切斷線A-A'處的雜質(zhì)濃度分布與圖2所示的雜質(zhì)濃度分布相同。實施 方式6所涉及的半導(dǎo)體裝置與實施方式5所涉及的半導(dǎo)體裝置的不同點(diǎn)在于,在邊緣終端 結(jié)構(gòu)部11的n緩沖層5的內(nèi)部設(shè)置與陰極電極7相接的]^區(qū)域(第6半導(dǎo)體區(qū)域)16,由 此形成f區(qū)域16與陰極電極7的肖特基結(jié)。pT區(qū)域16的外周端部16a延伸至n岸導(dǎo)體 基板的側(cè)面la。K區(qū)域16的雜質(zhì)濃度可以等于p埋層6的雜質(zhì)濃度。
[0075] p埋層6的端部6a與pT區(qū)域16的內(nèi)周端部16b隔開第3長度t3。由此,p埋層 6與f區(qū)域16之間產(chǎn)生電位差,因此與實施方式1相同,能夠防止I-V波形的跳變。具體 而言,P埋層6的端部6a與pT區(qū)域16的內(nèi)周端部16b之間的第3長度t3優(yōu)選為在n緩沖 層5與p埋層6之間的pn結(jié)的內(nèi)建耗盡層的寬度Xn以上、少且在少數(shù)載流子的擴(kuò)散長度 Lh以下,以此長度將p埋層6與!T區(qū)域16隔開。將該第3長度t3設(shè)為少數(shù)載流子的擴(kuò)散 長度Lh以下的原因是為了防止因設(shè)置!T區(qū)域16而獲得的效果被減弱。
[0076] 另外,將第3長度t3設(shè)為n緩沖層5與p埋層6之間的pn結(jié)的內(nèi)建耗盡層的寬 度Xn以上的原因如下。在沒有施加正向電壓的熱平衡狀態(tài)下,在n緩沖層5與p埋層6之 間的pn結(jié)形成有耗盡層(內(nèi)建耗盡層),該耗盡層形成于n緩沖層5內(nèi)。這是由于在該內(nèi) 建耗盡層在熱平衡狀態(tài)下與K區(qū)域16相接的情況下,由于施加正向電壓而從陽極側(cè)注入 的空穴而導(dǎo)致從n緩沖層5與p埋層6之間的pn結(jié)起延伸的耗盡層到達(dá)f區(qū)域16,從而 產(chǎn)生I-V波形的跳變。
[0077] n緩沖層5與p埋層6之間的pn結(jié)的內(nèi)建耗盡層的寬度Xn由下述式⑶來表示。 n緩沖層5與p埋層6之間的pn結(jié)的內(nèi)建電壓由下述式⑷來表示。下述式(3)、式 (4)中,將n緩沖層5的施主濃度設(shè)為ND,p埋層6的受主濃度設(shè)為Na,基本電荷設(shè)為q,玻 爾茲曼常數(shù)設(shè)為K,絕對溫度設(shè)為T,絕對溫度T為300K時的本征載流子濃度設(shè)為Iii,真空 介電常數(shù)設(shè)為e^,硅的相對介電常數(shù)設(shè)為es。KT/q是絕對溫度T= 300K時的熱電壓。
[0078][數(shù)學(xué)式3]
[0080] 具體而言,n緩沖層5的施主濃度Nd=I.OOX10 21/cm3,p埋層6的受主濃度Na = L00X1023/cm3,本征載流子濃度Iii =L50X10 16/cm3,KT/q= 2. 60X102eV,真空介電常數(shù) e。=8. 85Xl(T12F/cm,硅的相對介電常數(shù)es=I. 17X10F/cm,基本電荷q為I. 60X1019C。 由此,通過上述式(4),n緩沖層5與p埋層6之間的pn結(jié)的內(nèi)建電壓6. 87XKT1Vc并 且,通過上述式(3),n緩沖層5與p埋層6之間的pn結(jié)的內(nèi)建耗盡層的寬度Xn為0. 945ym。
[0081] 接著,對實施方式6所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個示例進(jìn)行說明。實施 方式6所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法為:在實施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法 中,在形成P埋層6之后(步驟S4),在步驟S5中,在IT半導(dǎo)體基板的背面形成n+陰極層14 的形成區(qū)域開口的抗蝕劑掩模,并將該抗蝕劑掩模作為掩模,在活性區(qū)域10形成n+陰極層 14。接著,在去除用于形成n+陰極層14的抗蝕劑掩模之后,在進(jìn)行步驟S6的熱處理之前, 形成使P_區(qū)域16的形成區(qū)域開口的抗蝕劑掩模,并將該抗蝕劑掩模作為掩模,在邊緣終端 結(jié)構(gòu)部11形成K區(qū)域16。然后,可以在步驟S6的熱處理中,一并使通過離子注入所注入 的雜質(zhì)活性化。實施方式6所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中,除n+陰極層14及p_區(qū)域 16的形成方法以外的工序均與實施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法相同。
[0082] 如上所述,根據(jù)實施方式6,能獲得與實施方式1~5相同的效果。并且,根據(jù)實施 方式6,由于在邊緣終端結(jié)構(gòu)部不設(shè)置n+陰極層,而形成!T區(qū)域與陰極電極的接合,因此能 夠獲得與實施方式5相同的效果。
[0083] (實施方式7) 接著,對實施方式7所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖14是表示實施方式7所 涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖15~17是表示實施方式7所涉及的半導(dǎo)體裝置的 P埋層的平面圖案的一個示例的俯視圖。圖15~17用虛線示出從基板正面?zhèn)韧渡涞交?背面的n+陰極層4而得到的陽極接觸部的端部3a的位置(圖21、22也相同)。實施方式 7所涉及的半導(dǎo)體裝置與實施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的不同點(diǎn)在于,通過選擇性地設(shè) 置P埋層26,將p埋層26的表面積的占有面積All相對于比陽極接觸部的端部3a更靠內(nèi) 側(cè)的部分的表面積AlO的面積比率(=A11/A10)設(shè)定在規(guī)定范圍。
[0084] p埋層26的表面積的占有面積Al1相對于比陽極接觸部的端部3a更靠內(nèi)側(cè)的部 分的表面積AlO的面積比率可以設(shè)為90 %以上98 %以下,優(yōu)選設(shè)為92 %以上96 %以下。由 此,能夠同時實現(xiàn)低瞬態(tài)Vf(導(dǎo)通電壓)和軟恢復(fù)特性。比陽極接觸部的端部3a更靠內(nèi)側(cè) 的部分的表面積AlO是指活性區(qū)域10的表面積。p埋層26的表面積的占有面積All是指 P埋層26的總表面積。p埋層26的圖案的最靠邊緣終端結(jié)構(gòu)部11 一側(cè)的端部26a與實施 方式1相同,優(yōu)選位于比陽極接觸部的端部3a更靠內(nèi)側(cè)(FWD巢室的中央部側(cè))第1長度 tl的位置。該第1長度tl例如優(yōu)選設(shè)為與少數(shù)載流子的擴(kuò)散長度Lh相當(dāng)?shù)?0ym左右。 [0085]p埋層26的平面圖案可根據(jù)設(shè)計條件進(jìn)行各種改變,例如可設(shè)為條狀、按規(guī)定間 隔規(guī)則地排列近似矩形或近似點(diǎn)而得到的矩陣狀(即將P埋層26開口成格子狀的形狀:圖 15)、按規(guī)定間隔規(guī)則地將p埋層26開口成近似矩形或近似點(diǎn)的矩陣狀的形狀(圖16)、以 及任意地排列任意形狀而得到的馬賽克狀等。此外,P埋層26的平面圖案例如也可以是與 實施方式1相同的平面形狀,即:在活性區(qū)域10的中央的整個面均勻地形成大致呈矩形的 一個P埋層26,在活性區(qū)域10的p埋層26的周圍,將沒有p埋層26的區(qū)域設(shè)置成大致矩 形的框狀。該情況下,只要將P埋層26的周圍的沒有p埋層26的區(qū)域的寬度設(shè)為可實現(xiàn) 上述面積比率的第1長度tl即可。
[0086] 在均勻地形成p埋層26的情況下,在正向偏置時,由于從n+陰極層4向IT漂移區(qū) 域1的電子的注入受到阻礙,難以產(chǎn)生電導(dǎo)調(diào)制,因此,有可能導(dǎo)致瞬態(tài)正向電壓增加。瞬 態(tài)正向電壓如下所述。圖18是表示FWD的電壓波形的特性圖。如圖18所示,在從電流阻 止時的反向偏置(例如電源電壓為600V以上)改變到正向偏置從而轉(zhuǎn)移為導(dǎo)通狀態(tài)時,在 載流子蓄積到rT漂移區(qū)域1的過程中,正向電壓Vf(陽極?陰極間電壓Vak)的電壓降暫時 變大(例如幾十V左右)。然后,載流子的蓄積完成而變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài),從而正向電SVf收斂 到穩(wěn)定值(例如IV~3V左右)。將該從反向偏移改變到正向偏置從而轉(zhuǎn)移為導(dǎo)通狀態(tài)的 過程中短暫增加的正向電壓Vf作為瞬態(tài)正向電壓(以下,設(shè)為瞬態(tài)VF)。
[0087] 在該瞬態(tài)Vf較大的情況下,由于在逆變器等實際設(shè)備進(jìn)行動作時會導(dǎo)致功耗的增 加以及因此而產(chǎn)生的元件溫度的增加,于是,希望瞬態(tài)Vf較小。因此,在形成p埋層26時, 去除P埋層26的一部分而形成開口部(缺口)。由此,在正向偏置時,電子從n+陰極層4 通過開口部被注入到n_漂移區(qū)域1,而不會受到P埋層26的阻礙。即,p埋層26的開口部 成為從n+陰極層4注入到rT漂移區(qū)域1的電子的路徑。p埋層26的開口部的平面形狀如 圖15所示,可以是通過使例如第4長度(寬度)L1的大致矩形殘留成矩陣狀而形成的寬度 為t4的格子狀,也可以如圖16所示,例如以第4長度Ll的間隔規(guī)則地排列直徑為t5的點(diǎn) 而得到的矩陣狀。
[0088] 并且,在如圖17所示,在活性區(qū)域10的中央的整個面均勻地形成第4長度(寬 度)Ll的一個大致呈矩形的p埋層26的情況下,將p埋層26的開口部形成為包圍p埋層 26的周圍的大致矩形框狀即可。即,等價于成為從n+陰極層4被注入到rT漂移區(qū)域1的 電子的通過路徑的開口部不形成在P埋層26的內(nèi)部而形成于p埋層26的周圍的情況。該 情況下,可進(jìn)一步增大P埋層26的開口部的寬度(即第1長度tl),使其大于少數(shù)載流子 的擴(kuò)散長度Lh或50ym。通過按此方式在p埋層26形成開口部,可確保不會阻礙電子從n+ 陰極層4注入到rT漂移區(qū)域1的區(qū)域的表面積相對于比陽極接觸部的端部3a更靠內(nèi)側(cè)的 部分的表面積AlO的占有面積(=A10-A11)在規(guī)定范圍內(nèi)。
[0089] 在正向偏置時,從P+陽極層2注入到rT漂移區(qū)域1的空穴在p埋層26內(nèi)產(chǎn)生電 壓降,在P埋層26的內(nèi)部移動并到達(dá)p埋層26的開口部,通過該開口部到達(dá)n+陰極層4。 當(dāng)該電壓降超過P埋層26與n+陰極層4之間的pn結(jié)的內(nèi)置電位時,電子從n+陰極層4被 注入到P埋層26。此時,在p埋層26的基板背面的水平方向上的長度(第4長度LI)不足 夠長的情況下,從P+陽極層2被注入到rT漂移區(qū)域1的空穴在基板背面的水平方向上的移 動距離較小,從而電壓降變小,由此電子難以從n+陰極層4注入到p埋層26。這就可能成 為導(dǎo)致瞬態(tài)Vf增加、I-V波形發(fā)生跳變的原因。
[0090] 如圖17所示,若在p埋層26的周圍設(shè)置成為從n+陰極層4注入到IT漂移區(qū)域1 的電子所通過的路徑的開口部,則可在P埋層26的基板背面確保足夠的水平方向的長度。 由此,如圖17所示,通過在p埋層2