2的厚度t2為24.7μπι。第一質(zhì)子摻雜緩沖層31a的峰濃度為6.5 X 11Vcm3，其厚度t311為9.Ομπι。第二質(zhì)子摻雜緩沖層31b的峰濃度為1.5 X 11Vcm3，其厚度t312為9.Ομπι。第三質(zhì)子摻雜緩沖層31c的峰濃度為8.0X 11Vcm3，其厚度t313為12.0μm。即，質(zhì)子摻雜緩沖層31的厚度t31為30.Ομπι。!!—型層33的厚度t5為1.Ομπι。磷摻雜緩沖層32的峰濃度和厚度t32與實施方式5相同。P+型集電層I的雜質(zhì)濃度和厚度t4與實施方式5相同。
[0196]對于實施方式6的半導(dǎo)體裝置的制造方法而言，例如可以在實施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，以在質(zhì)子摻雜緩沖層31與磷摻雜緩沖層32之間殘留成為η—型層33的基板濃度的η-型區(qū)的方式進行用于形成質(zhì)子摻雜緩沖層31的質(zhì)子的多級注射。具體而言，例如，在制作上述的額定電壓600V的半導(dǎo)體裝置的情況下，用于形成第一質(zhì)子摻雜緩沖層?第三質(zhì)子摻雜緩沖層31a?31c的質(zhì)子的多級注射條件如下。用于形成第一質(zhì)子摻雜緩沖層31a的質(zhì)子注入條件例如可以是將加速電壓設(shè)為1.5MeV，將劑量設(shè)為2.0X1013/cm2。用于形成第二質(zhì)子摻雜緩沖層31b的質(zhì)子注入條件例如可以是將加速電壓設(shè)為1.2MeV，將劑量設(shè)為5.0 X 11Vcm2。用于形成第三質(zhì)子摻雜緩沖層31c的質(zhì)子注入條件例如可以是將加速電壓設(shè)為800keV，將劑量設(shè)為2.0 X 11Vcm2。
[0197]如以上所說明，根據(jù)實施方式6，能夠得到與實施方式5同樣的效果。另外，根據(jù)實施方式6，通過在質(zhì)子摻雜緩沖層與磷摻雜緩沖層之間設(shè)置η—型層，能夠在距離基板背面更深的位置配置質(zhì)子摻雜緩沖層。因此，抑制關(guān)斷時的電壓-電流波形的振蕩的效果進一步提高。另外，由于抑制關(guān)斷時的電壓-電流波形的振蕩的效果進一步提高，所以能夠使半導(dǎo)體基板的厚度進一步變薄，能夠進一步改善導(dǎo)通電壓與開關(guān)損耗之間的權(quán)衡關(guān)系。
[0198](實施方式7)
[0199]接下來，對實施方式7的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)進行說明。圖17是表示實施方式7的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖18是表示圖17的半導(dǎo)體裝置在深度方向的雜質(zhì)濃度分布的特性圖。實施方式7的半導(dǎo)體裝置與實施方式5的半導(dǎo)體裝置的不同之處在于不設(shè)置磷摻雜緩沖層。即，質(zhì)子摻雜緩沖層31以與P+型集電層I接觸的方式配置，P型基區(qū)3的厚度tl、n—型漂移層2的厚度t2、質(zhì)子摻雜緩沖層31的厚度t31和P+型集電層I的厚度t4的總計為半導(dǎo)體基板的厚度D。另外，在實施方式7中，質(zhì)子摻雜緩沖層31的厚度t31與η—型漂移層2的厚度t2大致相同，或者比η—型漂移層2的厚度t2厚。此時，可以采用通過將質(zhì)子摻雜緩沖層31的劑量設(shè)定為較高等，從而在關(guān)斷時，從發(fā)射極側(cè)延伸的耗盡層不穿通P+型集電層I的構(gòu)成。這樣，不會發(fā)生因穿通導(dǎo)致的耐壓降低，且能夠成為僅形成質(zhì)子摻雜緩沖層31作為緩沖層的簡化的制造工序，實現(xiàn)低成本化。
[0200]接下來，對實施方式7的半導(dǎo)體裝置的各部分的尺寸和雜質(zhì)濃度的一個例子進行說明。例如在額定電壓為600V的情況下，耐壓為700V左右，各部分的尺寸和雜質(zhì)濃度設(shè)為如下的值。半導(dǎo)體基板的厚度D和P型基區(qū)3的厚度tl與實施方式5相同。η—型漂移層2的厚度t2為28.2μπι，其電阻率與實施方式5相同。第一質(zhì)子摻雜緩沖層31a的峰濃度和厚度t311與實施方式5相同。第二質(zhì)子摻雜緩沖層31b的峰濃度和厚度t312與實施方式5相同。第三質(zhì)子摻雜緩沖層31c的峰濃度與實施方式5相同，其厚度t313為10.5μπι。即，質(zhì)子摻雜緩沖層31的厚度t31為28.δμπι。？+型集電層I的雜質(zhì)濃度和厚度t4與實施方式5相同。
[0201]對于實施方式7的半導(dǎo)體裝置的制造方法而言，例如可以在實施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，省略用于形成磷摻雜緩沖層的磷的離子注入工序。此時，制作上述的額定電壓600V的半導(dǎo)體裝置的情況下，用于形成第一質(zhì)子摻雜緩沖層?第三質(zhì)子摻雜緩沖層31a?31 c的質(zhì)子的多級注射條件例如可以與實施方式5相同。
[0202]如以上所說明，根據(jù)實施方式7，能夠得到與實施方式5相同的效果。
[0203](實施方式8)
[0204]接下來，對實施方式8的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)進行說明。圖19是表示實施方式8的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖20是表示圖19的半導(dǎo)體裝置在深度方向的雜質(zhì)濃度分布的特性圖。實施方式8的半導(dǎo)體裝置與實施方式7的半導(dǎo)體裝置的不同之處在于質(zhì)子摻雜緩沖層31與P+型集電層I分離地配置，在距離基板背面更深的位置設(shè)置質(zhì)子摻雜緩沖層31。具體而言，在質(zhì)子摻雜緩沖層31與p+型集電層I之間設(shè)有η—型層33。即，p型基區(qū)3的厚度tl、n—型漂移層2的厚度t2、質(zhì)子摻雜緩沖層31的厚度t31、n—型層33的厚度t5和P+型集電層I的厚度t4的總計為半導(dǎo)體基板的厚度Dd—型層33的雜質(zhì)濃度例如與η—型漂移層2的雜質(zhì)濃度相同。
[0205]接下來，對實施方式8的半導(dǎo)體裝置的各部分的尺寸和雜質(zhì)濃度的一個例子進行說明。例如在額定電壓為600V的情況下，耐壓為700V左右，各部分的尺寸和雜質(zhì)濃度設(shè)為如下的值。半導(dǎo)體基板的厚度D和η—型漂移層2的電阻率與實施方式7相同。P型基區(qū)3的厚度tl與實施方式7相同，η—型漂移層2的厚度t2為24.7μπι。第一質(zhì)子摻雜緩沖層31a的峰濃度為6.5 X 11Vcm3，其厚度t311為9.Ομπι。第二質(zhì)子摻雜緩沖層31b的峰濃度為1.5 X 11Vcm3，其厚度t312為9.Ομπι。第三質(zhì)子摻雜緩沖層31c的峰濃度為8.0X 11Vcm3，其厚度t313為12.0μm。即，質(zhì)子摻雜緩沖層31的厚度t31為30.Ομπι。]!—型層33的厚度t5為2.Ομπ^ρ+型集電層I的雜質(zhì)濃度和厚度t4與實施方式7相同。
[0206]對于實施方式8的半導(dǎo)體裝置的制造方法而言，例如可以在實施方式7的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，以在質(zhì)子摻雜緩沖層31與P+型集電層I之間殘留成為η—型層33的基板濃度的η-型區(qū)的方式進行用于形成質(zhì)子摻雜緩沖層31的質(zhì)子的多級注射。具體而言，例如，在制作上述的額定電壓600V的半導(dǎo)體裝置的情況下，用于形成第一質(zhì)子摻雜緩沖層?第三質(zhì)子摻雜緩沖層31a?31c的質(zhì)子的多級注射條件如下。用于形成第一質(zhì)子摻雜緩沖層31a的質(zhì)子注入條件例如可以是將加速電壓設(shè)為1.5MeV，將劑量設(shè)為2.0X1013/cm2。用于形成第二質(zhì)子摻雜緩沖層31b的質(zhì)子注入條件例如可以是將加速電壓設(shè)為1.2MeV，將劑量設(shè)為5.0 X1013/cm2。用于形成第三質(zhì)子摻雜緩沖層31c的質(zhì)子注入條件例如可以是將加速電壓設(shè)為800keV，將劑量設(shè)為2.0 X 11Vcm2。
[0207]如以上所說明，根據(jù)實施方式8，能夠得到與實施方式7相同的效果。另外，根據(jù)實施方式8，通過在質(zhì)子摻雜緩沖層與P+型集電層之間設(shè)置η—型層，能夠在距離基板背面更深的位置配置質(zhì)子摻雜緩沖層。因此，抑制關(guān)斷時的電壓-電流波形的振蕩的效果進一步提尚。另外，由于抑制關(guān)斷時的電壓-電流波形的振蕩的效果進一步提尚，所以能夠進一步使半導(dǎo)體基板的厚度變薄，能夠進一步改善導(dǎo)通電壓與開關(guān)損耗之間的權(quán)衡關(guān)系。
[0208](實施方式9)
[0209]接下來，對實施方式9的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)進行說明。圖21是表示實施方式9的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖22是表示圖21的半導(dǎo)體裝置在深度方向的雜質(zhì)濃度分布的特性圖。實施方式9的半導(dǎo)體裝置與實施方式I的半導(dǎo)體裝置的不同之處在于在η+型緩沖層(例如摻雜砸而成的緩沖層，以下稱為砸摻雜緩沖層HO與P+型集電層I之間設(shè)置磷摻雜緩沖層32。磷摻雜緩沖層32與砸摻雜緩沖層10和P+型集電層I接觸。即，P型基區(qū)3的厚度tl、n—型漂移層2的厚度t2、砸摻雜緩沖層10的厚度t3、磷摻雜緩沖層32的厚度t32和p+型集電層I的厚度t4的總計成為半導(dǎo)體基板的厚度D。在圖21、圖22中將砸摻雜緩沖層10的導(dǎo)電型表示為 Ii+(Se)0
[0210]接下來，對實施方式9的半導(dǎo)體裝置的各部分的尺寸和雜質(zhì)濃度的一個例子進行說明。例如在額定電壓為600V的情況下，耐壓為700V左右，各部分的尺寸和雜質(zhì)濃度設(shè)為如下的值。半導(dǎo)體基板的厚度D和P型基區(qū)3的厚度tl與實施方式I相同。η—型漂移層2的厚度t2和電阻率與實施方式I相同。砸摻雜緩沖層10的峰濃度(集電極側(cè)的雜質(zhì)濃度)與實施方式I相同，其厚度t3為28.5μπι。磷摻雜緩沖層32的峰濃度為4.0 X 11Vcm3，其厚度t32為1.0ymDp+型集電層I的雜質(zhì)濃度為4.0 X 11Vcm3，其厚度t4為0.5μπι。
[0211]對于實施方式9的半導(dǎo)體裝置的制造方法而言，例如可以在實施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法中追加用于形成磷摻雜緩沖層的磷的離子注入工序。用于形成磷摻雜緩沖層的磷的離子注入工序例如與實施方式5相同。
[0212]如以上所說明，根據(jù)實施方式9，能夠得到與實施方式I相同的效果。另外，根據(jù)實施方式9，通過設(shè)置砸摻雜緩沖層，能夠抑制與以往同樣地在制造工藝中，在晶片背面產(chǎn)生的損傷、顆粒等導(dǎo)致的不良，并且能夠增加殘留在集電極側(cè)的載流子，能夠抑制關(guān)斷時的電壓-電流波形的振蕩。由此，能夠使漂移層的厚度變薄，因此能夠降低導(dǎo)通電壓，并且能夠降低開關(guān)損耗。另外，根據(jù)實施方式9，雖然相對于半導(dǎo)體基板的厚度，砸摻雜緩沖層的厚度厚，但只要可以提高η—型漂移層的電阻率，從而降低砸摻雜緩沖層的雜質(zhì)濃度相對于η—型漂移層的雜質(zhì)濃度的比率，就能夠防止耐壓降低。
[0213](實施例3)
[0214]接下來，對本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)通電壓與開關(guān)損耗(關(guān)斷損耗)之間的權(quán)衡關(guān)系進行說明。圖23是表示實施例3的半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)通電壓與開關(guān)損耗之間的權(quán)衡關(guān)系的特性圖。在圖23中用?標(biāo)記表示上述的實施方式5的半導(dǎo)體裝置(以下，稱為實施例3)的導(dǎo)通電壓與開關(guān)損耗之間的權(quán)衡關(guān)系。另外，在圖23中，作為比較，用.標(biāo)記表示以與P+型集電層101接觸的方式設(shè)有砸摻雜緩沖層120的現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置(參照圖27，以下稱為現(xiàn)有例3)的導(dǎo)通電壓與開關(guān)損耗之間的權(quán)衡關(guān)系。
[0215]如圖23所示，可確認(rèn)在實施例3中，與現(xiàn)有例3相比，導(dǎo)通電壓和開關(guān)損耗均降低。即，可知在本發(fā)明中，與以往相比，能夠大幅度抑制關(guān)斷時的電壓-電流波形的振蕩，由此能夠使硅厚度變薄，因此與以往相比，能夠進一步改善導(dǎo)通電壓與開關(guān)損耗之間的權(quán)衡關(guān)系。雖然省略了圖示，但確認(rèn)了在實施方式6?9的半導(dǎo)體裝置中也能夠得到與實施例3相同的結(jié)果。
[0216](實施方式10)
[0217]接下來，對實施方式10的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)進行說明。圖33是表示實施方式10的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。實施方式10的半導(dǎo)體裝置與實施方式2的半導(dǎo)體裝置的不同之處在于以下兩點。第一個不同之處在于在遍及相鄰的溝槽5間，沿溝槽5的寬度方向連續(xù)地設(shè)有η+型發(fā)射區(qū)44。第二個不同之處在于通過η+型發(fā)射區(qū)44的正下方(集電極側(cè))而以沿著溝槽5的長度方向延伸的大致直線狀的方式設(shè)有P+型接觸區(qū)43。在圖33的立體圖的上表面，陰影部分是η+型發(fā)射區(qū)44、ρ+型接觸區(qū)43和P型基區(qū)3與發(fā)射極(未圖示)的接觸部18，沒有陰影的部分是被層間絕緣膜覆蓋的部分。另外，用虛線包圍的部分是P+型接觸區(qū)43。
[0218]具體而言，如圖33所示，在溝槽5間的臺面區(qū)，在設(shè)有η+型發(fā)射區(qū)44而成為發(fā)射極結(jié)構(gòu)(單元)的部分，在P型基區(qū)3的基板正面?zhèn)鹊谋砻鎸?，遍及相鄰的溝?間而沿溝槽5的寬度方向連續(xù)地設(shè)有η+型發(fā)射區(qū)44。即，在基板正面僅露出有η+型發(fā)射區(qū)44。在P型基區(qū)3的基板正面?zhèn)鹊谋砻鎸拥谋圈?型發(fā)射區(qū)44深的位置，以與η+型發(fā)射區(qū)44的下側(cè)(集電極側(cè))的面接觸的方式設(shè)有P+型接觸區(qū)43。？+型接觸區(qū)43以與設(shè)置在溝槽5的側(cè)壁的柵極絕緣膜6分離的方式配置在例如臺面區(qū)的中央部附近。η+型發(fā)射區(qū)44的接觸P+型接觸區(qū)43的部分(中央部附近)的厚度例如可以比η+型發(fā)射區(qū)44的溝槽側(cè)的部分的厚度薄。
[0219]另一方面，在溝槽5間的臺面區(qū)中，在溝槽5間未設(shè)有η+型發(fā)射區(qū)44的部分，在P型基區(qū)3的基板正面?zhèn)鹊谋砻鎸觾H設(shè)有p+型接觸區(qū)43。即，在溝槽5間未設(shè)有n+型發(fā)射區(qū)44的部分中，在基板正面露出有P型基區(qū)3和P+型接觸區(qū)43(或者僅是P+型接觸區(qū)43)。另外，在溝槽5間未設(shè)有n+型發(fā)射區(qū)44的部分中，P+型接觸區(qū)43以與配置在n+型發(fā)射區(qū)44的正下方的P+型接觸區(qū)43連接的方式設(shè)置。即，沿溝槽5的長度方向呈直線狀延伸的接觸部18是在溝槽5的長度方向使n+型發(fā)射區(qū)44與P+型接觸區(qū)43交替重復(fù)并與發(fā)射極(未圖示)連接而成。
[0220]優(yōu)選溝槽節(jié)距(溝槽5的寬度方向的配置間隔)例如為2.2μπι以上。其理由是為了能夠防止閾值電壓Vth的變化。η+型發(fā)射區(qū)44的最深的部分(S卩η+型發(fā)射區(qū)44的沒有與P+型接觸區(qū)43接觸的溝槽5側(cè)的部分)的距離基板正面的深度d2與P+型接觸區(qū)43的距離基板正面的深度dl相同，或者比P+型接觸區(qū)43的距離基板正面的深度dl淺。具體而言，優(yōu)選P+型接觸區(qū)43的距離基板正面的深度dl例如為0.5μπι以上的程度。優(yōu)選將n+型發(fā)射區(qū)44的最深的部分的距離基板正面的深度d2與P+型接觸區(qū)43的距離基板正面的深度dl之差設(shè)為例如0.Ομπι以上且0.3μπι以下的程度。其理由是能夠防止因閂鎖而導(dǎo)致破壞，并且能夠防止閾值電壓Vth的變化。
[0221]對于實施方式10的半導(dǎo)體裝置的制造方法，例如可以在實施方式2的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在P+型接觸區(qū)43的形成后，在P+型接觸區(qū)43的表面層，沿溝槽5的長度方向以預(yù)定的間隔配置的方式形成η+型發(fā)射區(qū)44。具體而言，與實施方式2同樣地形成沿著溝槽5的長度方向延伸的條狀的P+型接觸區(qū)43?；蛘咭部梢詫娱g絕緣膜用作掩模，為了形成與發(fā)射極的接觸部18，通過從在層間絕緣膜開口的接觸孔進行P型雜質(zhì)的離子注入來形成P+型接觸區(qū)43。然后，以在溝槽5的長度方向以預(yù)定的間隔露出P+型接觸區(qū)43的方式使用開口的掩模，從而形成η+型發(fā)射區(qū)44。實施方式10的半導(dǎo)體裝置的制造方法的除此以外的構(gòu)成與實施方式2的半導(dǎo)體裝置的制造方法相同。
[0222]如以上所說明，根據(jù)實施方式10，能夠獲得與實施方式1、實施方式2同樣的效果。根據(jù)實施方式10，通過以η+型發(fā)射區(qū)的正下方的方式設(shè)置P+型接觸區(qū)，能夠減小P+型接觸區(qū)的體積相對于設(shè)置η+型發(fā)射區(qū)而成為發(fā)射極結(jié)構(gòu)的部分的體積的比率。因此，即使為了改善導(dǎo)通電壓-關(guān)斷損耗之間的關(guān)系而使溝槽節(jié)距變窄，也能夠抑制通過侵入到沿著P型基區(qū)的溝槽的部分(形成溝道的部分)而形成P+型接觸區(qū)(以下，稱為向P+型接觸區(qū)的溝道的侵入)。能夠防止形成溝道的部分的雜質(zhì)濃度變高，所以能夠抑制閾值電壓上升。因此，能夠與實施方式2同樣地防止閂鎖產(chǎn)生，并且能夠抑制閾值電壓的上升。
[0223](實施例4)
[0224]接下來，對P+型接觸區(qū)43的距離基板正面的深度(以下，稱為P+型區(qū)深度)與η+型發(fā)射區(qū)44的最深的部分距離基板正面的深度(以下，稱為η+型區(qū)深度)之差(=ρ+型區(qū)深度-η+型區(qū)深度)與閂鎖電流之間的關(guān)系進行說明。閂鎖電流是閂鎖產(chǎn)生的電流值。圖35是表示實施例4的半導(dǎo)體裝置的P+型區(qū)深度與η+型區(qū)深度之差與閂鎖電流之間的關(guān)系的特性圖。圖34是表示比較例的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。針對上述的實施方式10的半導(dǎo)體裝置，對使P+型區(qū)深度與η+型區(qū)深度之差在-0.5μπι?0.5μπι的范圍內(nèi)進行各種變化時的閂鎖電流進行了驗證(以下，稱為實施例4)。將其結(jié)果示于圖35。
[0225]在圖35中也示出作為比較，對于現(xiàn)有例4和比較例(圖34)，以與實施例4相同的條件使P+型區(qū)深度與η+型區(qū)深度之差進行各種變化時的閂鎖電流。現(xiàn)有例4構(gòu)成為在現(xiàn)有例I(參照圖24)中，在同一臺面區(qū)內(nèi)，在溝槽105的寬度方向，在相鄰的η+型發(fā)射區(qū)104間以沿著溝槽105的長度方向延伸的直線狀地設(shè)有p+型接觸區(qū)。對于比較例，采用即便在使溝槽節(jié)距變窄的情況下，閾值電壓Vth也不上升的結(jié)構(gòu)。具體而言，比較例與實施例4的不同之處在于在n+型發(fā)射區(qū)54的正下方未設(shè)有P+型接觸區(qū)53。在比較例中，在溝槽5的長度方向呈直線狀延伸的P+型接觸區(qū)53被在溝槽5的長度方向以預(yù)定的間隔配置的n+型發(fā)射區(qū)54分離成多個。即，在溝槽5的長度方向，在相鄰的n+型發(fā)射區(qū)54間設(shè)有P+型接觸區(qū)53。符號48是接觸孔。
[0226]根據(jù)圖35所示的結(jié)果，可確認(rèn)在現(xiàn)有例4中，在使P+型區(qū)深度與n+型區(qū)深度之差為
0.4μπι以下時，P+型區(qū)深度與n+型區(qū)深度之差越向負(fù)方向移動，閂鎖電流從額定電流的10倍起越低。本發(fā)明人等確認(rèn)了其理由是因為n+型發(fā)射區(qū)104的在溝槽1