(57)【要約】【課題】逆漏れ電流を低減したまま、ｐｎ接合へのダメージを減少させ順漏れ電流を低減させる。【解決手段】逆阻止ＭＯＳ型半導体装置は、ｎ-型ドリフト領域１と、ｐ型ベース領域２と、ｎ+型エミッタ領域と、ＭＯＳゲート構造と、ｐ型分離領域３１と、荷電粒子イオンの照射によるライフタイム制御領域３０と、を備える。荷電粒子イオンの照射によるライフタイム制御領域３０は、ｎ-型ドリフト領域１の主面方向では、ｐ型ベース領域２の平面パターンの下層に対応する範囲に、ｎ-型ドリフト領域１の深さ方向では、ｐ型ベース領域２とｎ-型ドリフト領域１とのｐｎ接合面を含む領域に対応する範囲に、選択的に設けられる。荷電粒子イオンが照射される領域の面積３２は、ｐ型ベース領域２の面積の２０％〜８０％である。【選択図】図１
2018011030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板の一方の主面の表面層に選択的に設けられた第２導電型のベース領域と、
前記ベース領域内の表面に選択的に設けられた第１導電型のエミッタ領域と、
前記エミッタ領域と前記半導体基板からなる領域の表面層とに挟まれる前記ベース領域の表面上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極を含むＭＯＳゲート構造と、
前記ベース領域の外周に耐圧構造領域を挟んで取り巻くとともに、前記一方の主面から他方の主面に跨って設けられた第２導電型の分離領域と、
前記半導体基板の主面方向では、前記ベース領域の平面パターンの下層に対応する範囲に、前記半導体基板の深さ方向では、前記ベース領域と前記半導体基板とのｐｎ接合面を含む領域に対応する範囲に、選択的に設けられた、荷電粒子イオンの照射によるライフタイム制御領域と、
を備え、
前記荷電粒子イオンが照射される領域の面積は、前記ベース領域の面積の２０％〜８０％であることを特徴とする逆阻止ＭＯＳ型半導体装置。
【請求項２】
前記ベース領域は、前記半導体基板の前記一方の主面上にストライプ状の平面パターン部分を有し、
前記平面パターン部分の長辺方向に、前記荷電粒子イオンが照射される領域と前記荷電粒子イオンが照射されない領域とが、交互に繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の逆阻止ＭＯＳ型半導体装置。
【請求項３】
前記荷電粒子イオンが照射される領域の前記平面パターン部分の長辺方向の長さは、１０μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項２に記載の逆阻止ＭＯＳ型半導体装置。
【請求項４】
前記ライフタイム制御領域が、前記ベース領域の底面の両側のコーナー部を含むように配置されることを特徴とする請求項２または３に記載の逆阻止ＭＯＳ型半導体装置。
【請求項５】
前記ベース領域は、前記半導体基板の前記一方の主面上にストライプ状の平面パターン部分を有し、
前記荷電粒子イオンが照射される領域は、前記平面パターンと重なるように配置され、
前記荷電粒子イオンが照射される領域の短辺幅は、前記平面パターンの短辺幅より狭いことを特徴とする請求項１に記載の逆阻止ＭＯＳ型半導体装置。
【請求項６】
前記ベース領域は、前記半導体基板の前記一方の主面上にストライプ状の平面パターン部分を有し、
前記荷電粒子イオンが照射される領域は、前記平面パターンと重なるように配置され、かつ、前記ライフタイム制御領域が前記ベース領域の底面のいずれか一つのコーナー部を含むように配置されることを特徴とする請求項１に記載の逆阻止ＭＯＳ型半導体装置。
【請求項７】
前記ＭＯＳゲート構造は、前記エミッタ領域および前記ベース領域を貫通して前記半導体基板に達するトレンチと、前記トレンチ内部にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の逆阻止ＭＯＳ型半導体装置。
【請求項８】
前記荷電粒子イオンがヘリウムイオンであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の逆阻止ＭＯＳ型半導体装置。
【請求項９】
前記ライフタイム制御領域の深さ方向の範囲が、照射ヘリウムイオンの飛程分布曲線のピーク位置を基準にして前記ベース領域の深さの８０％〜１２０％であることを特徴とする請求項８に記載の逆阻止ＭＯＳ型半導体装置。
【請求項１０】
第１導電型の半導体基板の外周に、一方の主面から第２導電型の分離領域を選択的に形成する工程と、
前記半導体基板の一方の主面の表面層に第２導電型のベース領域を選択的に形成する工程と、
前記ベース領域内の表面に第１導電型のエミッタ領域を選択的に形成する工程と、
前記エミッタ領域と前記半導体基板からなる領域の表面層とに挟まれる前記ベース領域の表面上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を含むＭＯＳゲート構造を形成する工程と、
前記半導体基板の主面方向では、前記ベース領域の平面パターンの下層に対応する範囲に、前記半導体基板の深さ方向では、前記ベース領域と前記半導体基板とのｐｎ接合面を含む領域に対応する範囲に、荷電粒子イオンの照射によるライフタイム制御領域を選択的に形成する工程と、
前記分離領域を前記一方の主面から他方の主面に跨るように削る工程と、
を含み、
前記荷電粒子イオンが照射される領域の面積は、前記ベース領域の面積の２０％〜８０％であることを特徴とする逆阻止ＭＯＳ型半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記荷電粒子イオンがヘリウムイオンであり、
前記ヘリウムイオンの加速エネルギーは、１〜３０ＭｅＶの範囲から選択される値であり、前記ヘリウムイオンのドーズ量は１×１０11／ｃｍ2〜３×１０11／ｃｍ2の範囲から選択される値であることを特徴とする請求項１０に記載の逆阻止ＭＯＳ型半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、逆阻止ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：金属−酸化物−半導体）型半導体装置および逆阻止ＭＯＳ型半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子を用い、ＡＣ（交流）／ＡＣ変換や、ＡＣ／ＤＣ（直流）変換、ＤＣ／ＡＣ変換などを行うための電力変換回路では、電解コンデンサや直流リアクトルなどで構成される直流平滑回路を不要にできる直接リンク形変換回路として、マトリクスコンバータが知られている。このマトリクスコンバータは交流電圧下で使用されるため、それに搭載される複数のスイッチングデバイスには、順、逆方向に電流制御可能な双方向スイッチングデバイスを必要とする。
【０００３】
最近、回路の小型化、軽量化、高効率化、高速応答化および低コスト化等の観点から、前記双方向スイッチングデバイスを、２個の逆阻止ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を逆並列接続構成としたものが着目されている。逆阻止ＩＧＢＴの逆並列接続構成には、逆方向電圧を阻止するためのダイオードを不要にできるメリットが得られるからである。すなわち、前記逆阻止ＩＧＢＴは、逆耐圧を順耐圧と同程度の耐圧にすると共に耐圧信頼性も高めた特性を有するデバイスを言う。
【０００４】
一方、従来の電力変換回路に使用される通常のＩＧＢＴでは、逆耐圧を有しない通常のトランジスタやＭＯＳＦＥＴと同様に、有効な逆耐圧は不要とされていたので、通常のＩＧＢＴは逆耐圧が順耐圧に比べて低く耐圧信頼性も低い性能のＩＧＢＴで充分であった。
【０００５】
図１５は、従来構造の逆阻止ＩＧＢＴの構成を示す断面図である。この逆阻止ＩＧＢＴは、デバイスチップのシリコン半導体基板の表面側の中央部に、主電流の流れる活性領域１１０に含まれるプレーナ型のＭＯＳゲート構造を有し、この活性領域１１０の外側に耐圧構造領域１２０を有する。さらに、この耐圧構造領域１２０の外周を取り巻く位置に、両主面間を半導体基板の導電型と異なる導電型の拡散領域で連結するｐ型分離領域３１を備える。
【０００６】
前述した従来構造の逆阻止ＩＧＢＴの各半導体領域について簡単に説明する。活性領域１１０は、半導体基板（ｎ-型ドリフト領域）１、ｐ型ベース領域２、ｎ+型エミッタ領域３、ゲート絶縁膜４、ゲート電極５、層間絶縁膜６、エミッタ電極９およびｐ型コレクタ領域１０、コレクタ電極１１などを備える縦型のＩＧＢＴの主電流の経路となる領域である。前記ｐ型分離領域３１は、ホウ素（Ｂ）の熱拡散により半導体基板１の表面から裏面側のｐ型コレクタ領域１０に達する深さ以上に形成されるｐ型の拡散領域である。このｐ型分離領域３１によって、逆耐圧接合であるｐ型コレクタ領域１０とｎ-型ドリフト領域１の間のｐｎ接合面の終端部が、チップ化の際の切断面となるチップ側端面１２に露出せず、層間絶縁膜６で保護された耐圧構造部１２０の表面１３に露出するので、逆耐圧信頼性を高くすることができる。
【０００７】
しかし、逆阻止型ＩＧＢＴでは、ｐ型分離領域３１の形成のために高温長時間の熱拡散ドライブ処理を必要とする。例えば、逆阻止ＩＧＢＴの耐圧クラス６００Ｖ〜１２００Ｖのウエハ厚を約５０〜１８０μｍとした場合、熱拡散ドライブ処理時間は、耐圧６００Ｖでは１３００℃で約１００時間（拡散深さ１００μｍ程度の場合）、耐圧１２００Ｖでは１３００℃で約３００時間（拡散深さ２００μｍ程度の場合）となる。このため、それに伴い半導体基板内に多くの格子間酸素が導入され、酸素ドナー化現象が生じ、酸素析出物や結晶欠陥などが形成される。その結果、通常のＩＧＢＴに比べて半導体基板１中のｐｎ接合近傍で発生する逆電圧印加の際の逆漏れ電流が大きくなり、層間絶縁膜６が熱劣化を起こし易く、耐圧信頼性が低下する。
【０００８】
このような逆阻止ＩＧＢＴは、逆電圧印加の際に、半導体基板中の逆漏れ電流が多くなり易いことが知られている。しかも、逆阻止ＩＧＢＴの場合では、特に逆漏れ電流が熱暴走に至り易いことが問題となる。その理由について説明する。逆阻止ＩＧＢＴの逆漏れ電流は、図１５に示すように、ｐｎ接合を有する半導体デバイスの逆電圧印加時に逆耐圧ｐｎ接合（ｎ-型ドリフト領域１とｐ型コレクタ領域１０間のｐｎ接合）から伸びる空乏層中に発生する電子５０および正孔５１の対のうち、正孔５１がコレクタ電極１１に流れ込み、電子５０がｐ型ベース領域２を経てエミッタ電極９へ流れることにより生じる。一方、逆阻止ＩＧＢＴは、その内部の層構成内に寄生バイポーラトランジスタの層構成（図１５のｐ型ベース領域２をエミッタ、ｎ-型ドリフト領域１をベース、ｐ型コレクタ領域１０をコレクタとするｐｎｐトランジスタ）を有する。
【０００９】
このように、逆阻止ＩＧＢＴは、逆漏れ電流が大きい逆耐圧接合を有し、寄生トランジスタを内蔵するため、逆漏れ電流（電子正孔対）のうち電子電流が前記寄生トランジスタのベース電流となり、それに応じて正孔５１がｐ型ベース領域２からｎ-型ドリフト領域１に向かって注入され、逆耐圧ｐｎ接合に達することで、逆漏れ電流が増幅される。このように、逆阻止ＩＧＢＴでは、逆電圧印加時の元々大きい逆漏れ電流が寄生トランジスタによりさらに急激に増加するようになり、熱暴走に至り易くなるのである。
【００１０】
このような逆漏れ電流の低減やスイッチング速度の高速化、逆回復耐量の向上のために、従来においても、基板全面への電子線照射によりライフタイム制御を行っていたが、電子線照射量（ドーズ量）を多くすると、トレードオフの関係にあるオン電圧が悪化するので、電子線照射によるライフタイム制御には限界があった。
【００１１】
このため、半導体デバイスの局所的な少数キャリアのライフタイムの制御のために、プロトン（水素（Ｈ）イオン）やヘリウム（Ｈｅ）イオン等の荷電粒子の注入（照射）方法が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。そのような荷電粒子イオンを高エネルギーでシリコン半導体基板中に注入すると、結晶中の電子との非弾性衝突や原子核との弾性衝突を引き起こす。特に、原子核との弾性衝突では、シリコン原子を格子点から弾き飛ばし、多大の結晶欠陥を発生させる。同時に、この結晶欠陥を発生させた場所のライフタイムを局所的に低下させることができる。
【００１２】
すなわち、この荷電粒子の注入方法は、例えば、イオンの注入エネルギーを選ぶことによりシリコン半導体基板の表面からの深さ（位置）を、またイオンの注入量を変えることにより結晶欠陥の量、即ちライフタイムの低下の程度を制御できることが特徴である。このような荷電粒子には、プロトン、ヘリウムイオンだけでなく電子線照射も含まれるが、電子線を照射した場合は基板全体に欠陥が形成される点が異なる。電子線照射以外のプロトンやヘリウムイオンを照射した場合は、前述のように基板内の所定の領域のみに欠陥を形成することができる。
【００１３】
例えば、特許文献１の方法では、ヘリウムイオン照射により結晶欠陥が発生されたライフタイム制御領域を形成している。図１６は、従来構造の逆阻止ＩＧＢＴのｐ型ベース領域とライフタイム制御領域との位置関係を説明するための要部拡大断面斜視図である。図１６に示すように、ｐ型ベース領域２の表面ストライプ状パターンの面方向（図１６のｘ軸方向）に沿って、ｐ型ベース領域２の短辺幅ｗ１とほぼ同じか少し広い幅ｗ２を有するヘリウムイオン照射領域３２にヘリウムイオンを照射することによって、ライフタイム制御領域３０をハッチングで示す所定の深さの位置に形成している。
【００１４】
ライフタイム制御領域３０により、ｐ型ベース領域２の近傍の空乏層で発生する電子正孔対およびｐｎ接合近傍に多い残留キャリアのライフタイムが小さくされるため、逆電圧印加時に、エミッタ電極９に流れ込み排除される電子５０が少なくなり、これに対応してｐ型ベース領域２からｎ-型ドリフト領域１に注入する正孔５１も少なくなり、すなわち、逆漏れ電流が小さくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１４−９００７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、従来構造のライフタイム制御領域は、ｐ型ベース領域２とｎ-型ドリフト領域１とのｐｎ接合を含む位置に形成されるため、ヘリウムイオン照射によりｐｎ接合面にダメージが与えられ、ｐｎ接合に結晶欠陥が発生する。このｐｎ接合面の結晶欠陥により、逆阻止ＩＧＢＴの順漏れ電流が大幅に増加してしまい、逆阻止ＩＧＢＴが熱暴走に至り易くなるという課題がある。
【００１７】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、逆漏れ電流を低減したまま、ｐｎ接合へのダメージを減少させ順漏れ電流を低減させることができる逆阻止ＭＯＳ型半導体装置および逆阻止ＭＯＳ型半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる逆阻止ＭＯＳ型半導体装置は、次の特徴を有する。逆阻止ＭＯＳ型半導体装置は、第２導電型のベース領域と、第１導電型のエミッタ領域と、ＭＯＳゲート構造と、第２導電型の分離領域と、荷電粒子イオンの照射によるライフタイム制御領域と、を備える。第２導電型のベース領域は、第１導電型の半導体基板の一方の主面の表面層に選択的に設けられる。第１導電型のエミッタ領域は、前記ベース領域内の表面に選択的に設けられる。ＭＯＳゲート構造は、前記エミッタ領域と前記半導体基板からなる領域の表面層とに挟まれる前記ベース領域の表面上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極を含む。第２導電型の分離領域は、前記ベース領域の外周に耐圧構造領域を挟んで取り巻くとともに、前記一方の主面から他方の主面に跨って設けられる。荷電粒子イオンの照射によるライフタイム制御領域は、前記半導体基板の主面方向では、前記ベース領域の平面パターンの下層に対応する範囲に、前記半導体基板の深さ方向では、前記ベース領域と前記半導体基板とのｐｎ接合面を含む領域に対応する範囲に、選択的に設けられる。前記荷電粒子イオンが照射される領域の面積は、前記ベース領域の面積の２０％〜８０％である。
【００１９】
また、この発明にかかる逆阻止ＭＯＳ型半導体装置は、上述した発明において、前記ベース領域は、前記半導体基板の前記一方の主面上にストライプ状の平面パターン部分を有し、前記平面パターン部分の長辺方向に、前記荷電粒子イオンが照射される領域と前記荷電粒子イオンが照射されない領域とが、交互に繰り返されることを特徴とする。
【００２０】
また、この発明にかかる逆阻止ＭＯＳ型半導体装置は、上述した発明において、前記荷電粒子イオンが照射される領域の前記平面パターン部分の長辺方向の長さは、１０μｍ〜１００μｍであることを特徴とする。
【００２１】
また、この発明にかかる逆阻止ＭＯＳ型半導体装置は、上述した発明において、前記ライフタイム制御領域が、前記ベース領域の底面の両側のコーナー部を含むように配置されることを特徴とする。
【００２２】
また、この発明にかかる逆阻止ＭＯＳ型半導体装置は、上述した発明において、前記ベース領域は、前記半導体基板の前記一方の主面上にストライプ状の平面パターン部分を有し、前記荷電粒子イオンが照射される領域は、前記平面パターンと重なるように配置され、前記荷電粒子イオンが照射される領域の短辺幅は、前記平面パターンの短辺幅より狭いことを特徴とする。
【００２３】
また、この発明にかかる逆阻止ＭＯＳ型半導体装置は、上述した発明において、前記ベース領域は、前記半導体基板の前記一方の主面上にストライプ状の平面パターン部分を有し、前記荷電粒子イオンが照射される領域は、前記平面パターンと重なるように配置され、かつ、前記ライフタイム制御領域が前記ベース領域の底面のいずれか一つのコーナー部を含むように配置されることを特徴とする。
【００２４】
また、この発明にかかる逆阻止ＭＯＳ型半導体装置は、上述した発明において、前記ＭＯＳゲート構造は、前記エミッタ領域および前記ベース領域を貫通して前記半導体基板に達するトレンチと、前記トレンチ内部にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、を含むことを特徴とする。
【００２５】
また、この発明にかかる逆阻止ＭＯＳ型半導体装置は、上述した発明において、前記荷電粒子イオンがヘリウムイオンであることを特徴とする。
【００２６】
また、この発明にかかる逆阻止ＭＯＳ型半導体装置は、上述した発明において、前記ライフタイム制御領域の深さ方向の範囲が、照射ヘリウムイオンの飛程分布曲線のピーク位置を基準にして前記ベース領域の深さの８０％〜１２０％であることを特徴とする。
【００２７】
また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる逆阻止ＭＯＳ型半導体装置の製造方法は、次の特徴を有する。まず、第１導電型の半導体基板の外周に、一方の主面から第２導電型の分離領域を選択的に形成する工程を行う。次に、前記半導体基板の一方の主面の表面層に第２導電型のベース領域を選択的に形成する工程を行う。次に、前記ベース領域内の表面に第１導電型のエミッタ領域を選択的に形成する工程を行う。次に、前記エミッタ領域と前記半導体基板からなる領域の表面層とに挟まれる前記ベース領域の表面上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を含むＭＯＳゲート構造を形成する工程を行う。次に、前記半導体基板の主面方向では、前記ベース領域の平面パターンの下層に対応する範囲に、前記半導体基板の深さ方向では、前記ベース領域と前記半導体基板とのｐｎ接合面を含む領域に対応する範囲に、荷電粒子イオンの照射によるライフタイム制御領域を選択的に形成する工程を行う。次に、前記分離領域を前記一方の主面から他方の主面に跨るように削る工程を行う。ここで、前記荷電粒子イオンが照射される領域の面積は、前記ベース領域の面積の２０％〜８０％である。
【００２８】
また、この発明にかかる逆阻止ＭＯＳ型半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記荷電粒子イオンがヘリウムイオンであり、前記ヘリウムイオンの加速エネルギーは、１〜３０ＭｅＶの範囲から選択される値であり、前記ヘリウムイオンのドーズ量は１×１０11／ｃｍ2〜３×１０11／ｃｍ2の範囲から選択される値であることを特徴とする。
【００２９】
上述した発明によれば、逆阻止ＩＧＢＴは、ライフタイム制御領域により、ｐ型ベース領域の近傍の空乏層で発生する電子正孔対およびｐｎ接合近傍に多い残留キャリアのライフタイムが小さくされるので、逆電圧印加時に、エミッタ電極に流れ込み排除される電子が少なくなり、これに対応してｐ型ベース領域からｎ-型ドリフト領域に注入する正孔も少なくなり、すなわち、逆漏れ電流が小さくなる。さらに、ヘリウムイオンが照射される部分の面積が、ｐ型ベース領域の面積の２０％〜８０％であることより、ｐｎ接合に与えられるダメージが軽減され、順漏れ電流も少なくすることができる。このため、逆阻止ＩＧＢＴが熱暴走に至ることを低減させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明にかかる逆阻止ＭＯＳ型半導体装置および逆阻止ＭＯＳ型半導体装置の製造方法によれば、逆漏れ電流を低減したまま、ｐｎ接合へのダメージを減少させ順漏れ電流を低減させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴの構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴのｐ型ベース領域とヘリウムイオン照射領域との位置関係を説明するための要部拡大断面斜視図である（その１）。
【図３】実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴのｐ型ベース領域とヘリウムイオン照射領域との位置関係を説明するための要部拡大断面斜視図である（その２）。
【図４】実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴのｐ型ベース領域とヘリウムイオン照射領域との位置関係を説明するための要部拡大断面斜視図である（その３）。
【図５】実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴの製造途中の状態を模式的に示す断面図である（その１）。
【図６】実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴの製造途中の状態を模式的に示す断面図である（その２）。
【図７】実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴの製造途中の状態を模式的に示す断面図である（その３）。
【図８】実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴの製造途中の状態を模式的に示す断面図である（その４）。
【図９】逆阻止ＩＧＢＴのヘリウムイオン照射の面積と逆漏れ電流との関係図である。
【図１０】逆阻止ＩＧＢＴのヘリウムイオン照射の面積と順漏れ電流との関係図である。
【図１１】実施の形態２にかかる逆阻止ＩＧＢＴの構成を示す断面図である。
【図１２】実施の形態２にかかる逆阻止ＩＧＢＴの製造途中の状態を模式的に示す断面図である（その１）。
【図１３】実施の形態２にかかる逆阻止ＩＧＢＴの製造途中の状態を模式的に示す断面図である（その２）。
【図１４】実施の形態２にかかる逆阻止ＩＧＢＴの製造途中の状態を模式的に示す断面図である（その３）。
【図１５】従来構造の逆阻止ＩＧＢＴの構成を示す断面図である。
【図１６】従来構造の逆阻止ＩＧＢＴのｐ型ベース領域とライフタイム制御領域との位置関係を説明するための要部拡大断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる逆阻止ＭＯＳ型半導体装置および逆阻止ＭＯＳ型半導体装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。本明細書および添付図面においては、ｎまたはｐを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、ｎやｐに付す＋および−は、それぞれそれが付されていない層や領域よりも高不純物濃度および低不純物濃度であることを意味する。＋および−を含めたｎやｐの表記が同じ場合は近い濃度であることを示し濃度が同等とは限らない。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、実施例で説明される添付図面は、見易くまたは理解し易くするために正確なスケール、寸法比で描かれていない。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴの構成を示す断面図である。実施の形態１の逆阻止ＩＧＢＴは、デバイスチップのシリコン半導体基板の表面１３側の中央部にプレーナ型のＭＯＳゲート構造などを含む活性領域１１０を有する。この活性領域１１０は、耐圧６００Ｖのデバイスでは、厚さ９５μｍのｎ-型ドリフト領域（第１導電型の半導体基板）１の表面１３側に深さ３μｍのｐ型ベース領域（第２導電型のベース領域）２と、深さ１μｍ未満のｎ+型エミッタ領域（第１導電型のエミッタ領域）３と、ゲート絶縁膜４と、ゲート電極５からなるＭＯＳゲート構造と、層間絶縁膜６と、アルミニウム（Ａｌ）合金膜などからなるエミッタ電極９と、裏面側のｐ型コレクタ領域１０と、コレクタ電極１１などとを備える縦型の逆阻止ＩＧＢＴの主電流の経路となる領域である。
【００３４】
さらに、活性領域１１０には、本発明の特徴である局部的な範囲に制御されたヘリウムイオン照射からなるライフタイム制御領域３０（ハッチング部分）を有する。また、本発明の逆阻止ＩＧＢＴは、活性領域１１０の外周に、耐圧構造領域１２０を挟んで取り巻くように配置され、両主面間を半導体基板のｎ導電型と異なるｐ導電型の拡散領域で連結するｐ型分離領域３１を有する。
【００３５】
ライフタイム制御領域３０は、ｎ-型ドリフト領域１の表面１３側からヘリウムイオン照射に形成される。上述したように、ヘリウムイオン照射は、基板内の所定の領域のみに欠陥を形成することができるため、ライフタイム制御領域３０をシリコン半導体基板の所定の領域のみに形成する。具体的には、ライフタイム制御領域３０は、ｎ-型ドリフト領域１のおもて面方向（ｘ軸方向）では、ｐ型ベース領域２の平面パターンの下層に対応する範囲に、ｎ-型ドリフト領域１の深さ方向（ｙ軸方向）では、ｎ-型ドリフト領域１とｐ型ベース領域２とのｐｎ接合面を含む領域に対応する範囲に、設けられる。
【００３６】
前述のヘリウムイオン照射は、ｐベース領域２間のｎ-ドリフト領域１および活性領域１１０の外周を取り巻く耐圧構造領域１２０およびｐ型分離領域３１には、マスクなどで遮蔽をし、できるだけヘリウムイオン照射をしないようにすることが好ましい。ｎ-ドリフト領域１や耐圧構造領域１２０へのヘリウム照射はオン電圧を悪くする惧れがあるためである。また、ｐ型分離領域３１に、ヘリウムイオン照射が行われると、ｐ型分離領域３１とｎ-ドリフト領域１の間のｐｎ接合がダメージを受けて逆漏れ電流が大きくなるので照射しない方が好ましい。
【００３７】
次に、ヘリウムイオン照射領域３２について詳細に説明する。ヘリウムイオン照射領域３２は、逆阻止ＩＧＢＴを作製（製造）する際、ヘリウムイオンが照射される領域である。図２〜図４は、実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴのｐ型ベース領域とヘリウムイオン照射領域との位置関係を説明するための要部拡大断面斜視図である。ヘリウムイオン照射は既によく知られているように、サイクロトロン装置を用いて行われる。また、ヘリウムイオン照射を行う開口部パターンはフォトレジストで正確なパターンを形成することができる。実施の形態１では、ｐ型ベース領域２は、ｎ-型ドリフト領域１のおもて面（主面）側に、短辺（平面パターン部分のｘ軸方向の辺）と長辺（平面パターン部分のｚ軸方向の辺）とからなるストライプ状の平面パターン部分を有している。
【００３８】
図２〜図４に示すように、ヘリウムイオン照射領域３２は、ｐ型ベース領域２の表面のストライプ状パターン上の一部だけに存在している。具体的には、ヘリウムイオン照射領域３２の面積は、ｐ型ベース領域２の面積の２０％〜８０％である。ヘリウムイオン照射領域３２の具体的な形状を図２〜図４に示す。
【００３９】
図２の例では、ヘリウムイオン照射領域３２は、ストライプ状の平面パターンと重なるように配置され、ストライプ状の平面パターンの長辺方向に、ヘリウムイオン照射領域３２とヘリウムイオンが照射されない領域とが、交互に繰り返される。ここで、ヘリウムイオン照射領域３２の長さをｔ１とする。ヘリウムイオン照射領域３２とヘリウムイオンが照射されない領域との間の間隔ｔ２は、ヘリウムイオン照射領域３２の面積が、ｐ型ベース領域２の面積の２０％〜８０％となる値から選択することができる。また、長さｔ１は、例えば、１０μｍ以下は製造上の寸法公差精度が低いため１０μｍ以上が好ましい。１００μｍ以上だとヘリウムイオン照射によるｐｎ接合へのダメージが一部に集中するため、またｐ型ベース領域２からｎ-型ドリフト領域１に再注入される正孔が一部に集中するため１００μｍ以下が好ましい。よって長さｔ１は１０μｍ〜１００μｍとすることが好ましい。
【００４０】
また、ヘリウムイオン照射領域３２の幅ｗ２は、ｐ型ベース領域２の短辺幅ｗ１とほぼ同じか少し広い幅ｗ２を有することが好ましい。この場合、ｐ型ベース領域２の底部のｐｎ接合の両方のコーナー部分がライフタイム制御領域３０に含まれるので、コーナー部分で発生し易い逆漏れ電流の集中を緩和することができる。また、図２ではｗ１＜ｗ２とあるが、ｗ２がｗ１より大きくなるほど、オン電圧の増加への悪影響が大きくなるので、ｗ２＝ｗ１に近い方が好ましい。
【００４１】
また、ヘリウムイオン照射領域３２は、複数個設けることが好ましい。ヘリウムイオン照射領域３２が１つしかないと、ヘリウムイオン照射によりダメージを受けたｐｎ接合の領域が長くなり、電流が流れにくい領域が長くなるため、順漏れ電流が減少しにくいためである。逆に、ヘリウムイオン照射領域３２の個数が多いほど、ヘリウムイオン照射によりダメージを受けたｐｎ接合の領域が短くなるため、電流が流れやすくなり、順漏れ電流を減少することができる。
【００４２】
図３の例では、ヘリウムイオン照射領域３２は、ストライプ状の平面パターンと重なるように配置され、ヘリウムイオン照射領域３２の幅ｗ３は、ｐ型ベース領域２の短辺幅ｗ１より狭くなっている。幅ｗ３は、ｗ３≦０．８×ｗ１およびｗ３≧０．２×ｗ１を満たすものから選ぶことができる。この場合、ヘリウムイオン照射領域３２は、図２のヘリウムイオン照射領域３２より、ヘリウムイオン照射領域３２を形成するためのマスクが単純になり、形成工数が削減できる。
【００４３】
図４の例では、ヘリウムイオン照射領域３２は、ストライプ状の平面パターンと重なるように配置され、ライフタイム制御領域３０がｐ型ベース領域２の底面のいずれか一つのコーナー部を含むように配置される。図４では、ライフタイム制御領域３０はｐ型ベース領域２の左側の底面のコーナー部を含んでいる。ヘリウムイオン照射領域３２の幅ｗ４は、ｐ型ベース領域２の短辺幅ｗ１より狭くなっている。幅ｗ４は、ｗ４≦０．８×ｗ１およびｗ４≧０．２×ｗ１を満たすものから選ぶことができる。この場合、図３の場合と同様に、ヘリウムイオン照射領域３２を形成するためのマスクが単純になり、さらに、ライフタイム制御領域３０が、ｐ型ベース領域２の底面のいずれか一つのコーナー部を含むため、コーナー部分で発生し易い逆漏れ電流の集中を緩和することができる。
【００４４】
（実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴの製造方法）
次に、実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴの製造方法について説明する。図５〜図８は、実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴの製造途中の状態を模式的に示す断面図である。ここでは、耐圧１２００Ｖの逆阻止ＩＧＢＴの製造方法について説明する。図５に示すように、厚さ５００μｍ以上で比抵抗８０ΩｃｍのＦＺ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｚｏｎｅ）シリコン基板１００の表面に、０．８μｍ〜２．５μｍ程度の初期酸化膜１０１を形成する。
【００４５】
次に、シリコン基板１００内の各デバイスチップ領域の中央部のＭＯＳゲート構造を形成する予定の活性領域および耐圧構造領域の外周を取り囲む環状のパターンで、選択的に初期酸化膜１０１をエッチングして、幅１７０μｍの分離拡散用の開口部２０を形成する。ここまでの状態が図５に示されている。
【００４６】
次に、初期酸化膜１０１をマスクとして開口部２０からｐ型不純物であるホウ素をイオン注入する。ホウ素のイオン注入後、ドーパントマスクとして用いた初期酸化膜１０１を除去する。次に、酸化雰囲気中で高温（１３００℃）、長時間（３００時間〜３３０時間）の熱処理を行い、２００μｍ程度の深さのｐ型分離領域３１を形成する。このｐ型分離領域３１によって、逆耐圧接合であるｐ型コレクタ領域１０とｎ-型ドリフト領域１の間のｐｎ接合面の終端部がチップ化の際の切断面となるチップ側端面１２に露出せず、絶縁膜で保護された耐圧構造部１２０の表面１３に露出するので、逆耐圧信頼性を高くすることができる。ここまでの状態が図６に示されている。なお、ここでは、ｐ型分離領域３１を全て拡散工程により形成したが、最初にＶ型の溝を形成し、この溝の周りにホウ素をイオン注入することによって形成しても良い。
【００４７】
次に、ｐ型分離領域３１の形成中に基板表面に形成された酸化膜を除去後、酸化膜を付け直し、この酸化膜およびまたは堆積したポリシリコン膜を用いて、所定のパターンで拡散深さ２μｍ〜１０μｍ、例えば３μｍのｐ型ベース領域２、ｎ+型エミッタ領域３、ゲート絶縁膜４、ゲート電極５、層間絶縁膜６およびエミッタ電極９等を通常のプレーナゲート型ＩＧＢＴと同様の公知方法で形成する。次に、本発明の特徴であるライフタイム制御領域３０を形成するためにヘリウムイオン照射を、図２〜図４に示すようにｐ型ベース領域２の表面パターンに沿って選択的に行う。この際、ヘリウムイオンの加速エネルギーを深さ方向にｐ型ベース領域２の底面のｐｎ接合面を挟む領域にライフタイム制御領域３０が形成されるようにする。また、ヘリウムイオンは、プロトンより質量があるため、イオン注入領域の幅が深さ方向に広くなる傾向がある。このため、ヘリウムイオン注入により、ライフタイム制御領域３０を深さ方向に広く形成することができる。
【００４８】
具体的にヘリウムイオンの照射条件の一例を挙げれば、拡散深さ３μｍのｐ型ベース領域２の底面のｐｎ接合面にヘリウムイオン照射のピークを持たせるように、例えば、２３ＭｅＶの加速エネルギーでヘリウムイオンを照射する。この加速エネルギーはｐ型ベース領域２の深さに応じて、例えば、１．０〜３０ＭｅＶ程度の範囲から選択することができる。さらに、ライフタイム制御領域３０の深さ方向の範囲が、照射ヘリウムイオンの飛程分布曲線のピーク位置を基準にして、ｐ型ベース領域２の深さの８０％〜１２０％となるように、ヘリウムイオンのドーズ量を１×１０11ｃｍ2〜３×１０11ｃｍ2未満の範囲とする。この結果、ｐ型ベース領域２の深さの位置を挟んで上下にそれぞれ０．６μｍ程度の幅を有するライフタイム制御領域３０が形成される。ここまでの状態が図７に示されている。
【００４９】
次に、シリコン基板１００の裏面を削り、シリコン基板１００の厚さを１８０μｍ程度にし、削り面２１にｐ型分離領域３１を露出させる。ここまでの状態が図８に示されている。次に、ドーズ量１×１０13／ｃｍ2のホウ素をイオン注入して３５０℃程度で１時間程度の低温アニールを行い、活性化したホウ素のピーク濃度が１×１０17／ｃｍ3程度で、厚みが１μｍ程度のｐ型コレクタ層１０を形成する。この裏面のｐ型コレクタ層１０と前記ｐ型分離領域３１は導電接続される。従来と同様のコレクタ電極１１を形成した後、シリコン基板１を各デバイスチップに切断すると、図１に示す本発明にかかる逆阻止ＩＧＢＴが製造される。
【００５０】
次に、実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴの逆漏れ電流と順漏れ電流を説明する。図９は、逆阻止ＩＧＢＴのヘリウムイオン照射の面積と逆漏れ電流との関係図である。図９は、実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴおよび従来の逆阻止ＩＧＢＴに対して、逆電圧印加を行い、逆電流を測定した結果である。図９において、横軸は、ｐ型ベース領域２の面積に対するヘリウムイオンが照射される領域の面積の比率（以下、Ｈｅ照射面積／ｐ型ベース面積と略する）を示す。単位は％である。また、縦軸は、逆漏れ電流を示す。単位はμＡである。
【００５１】
また、図９において、Ｈｅ照射面積／ｐ型ベース面積＝０％の場合は、ヘリウムイオン照射が行われない従来技術の逆阻止ＩＧＢＴの例である。この場合は、逆漏れ電流が６０μＡと高いことが分かる。また、Ｈｅ照射面積／ｐ型ベース面積＝１００％の場合は、ｐ型ベース領域全面にヘリウムイオン照射を行った従来技術の逆阻止ＩＧＢＴの例である。この場合は、逆漏れ電流が１０μＡと十分低いことが分かる。一方、Ｈｅ照射面積／ｐ型ベース面積＝２０％、５０％、８０％の場合は、実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴの例である。この場合は、逆漏れ電流が１０μＡと、ｐ型ベース領域全面にヘリウムイオン照射を行った従来技術と同程度に低いことが分かる。これにより、Ｈｅ照射面積／ｐ型ベース面積を２０％〜８０％にしても、逆漏れ電流を十分低減できることが分かる。
【００５２】
図１０は、逆阻止ＩＧＢＴのヘリウムイオン照射の面積と順漏れ電流との関係図である。図１０は、実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴおよび従来の逆阻止ＩＧＢＴに対して、順電圧印加を行い、順電流を測定した結果である。図１０において、横軸は、Ｈｅ照射面積／ｐ型ベース面積を示す。単位は％である。また、縦軸は、順漏れ電流を示す。単位はμＡである。
【００５３】
また、図１０において、Ｈｅ照射面積／ｐ型ベース面積＝０％の場合は、ヘリウムイオン照射が行われない従来技術の逆阻止ＩＧＢＴの例である。この場合は、ｐｎ接合にダメージがないため、順漏れ電流がほぼ０μＡと低いことが分かる。また、Ｈｅ照射面積／ｐ型ベース面積＝１００％の場合は、ｐ型ベース領域全面にヘリウムイオン照射を行った従来技術の逆阻止ＩＧＢＴの例である。この場合は、ｐｎ接合にダメージがあるため、順漏れ電流が２．０μＡと高くなっていることが分かる。一方、Ｈｅ照射面積／ｐ型ベース面積＝２０％、５０％、８０％の場合は、実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴの例である。この場合は、ｐｎ接合のダメージが軽減されるため、順漏れ電流が１．０μＡと、低くなっていることが分かる。これにより、Ｈｅ照射面積／ｐ型ベース面積を２０％〜８０％にすることで、順漏れ電流を十分低減できることが分かる。
【００５４】
以上、説明したように、実施の形態１によれば、逆阻止ＩＧＢＴは、ライフタイム制御領域により、ｐ型ベース領域の近傍の空乏層で発生する電子正孔対およびｐｎ接合近傍に多い残留キャリアのライフタイムが小さくされるので、逆電圧印加時に、エミッタ電極に流れ込み排除される電子が少なくなり、これに対応してｐ型ベース領域からｎ-型ドリフト領域に注入する正孔も少なくなり、すなわち、逆漏れ電流が小さくなる。さらに、ヘリウムイオンが照射される部分の面積が、ｐ型ベース領域の面積の２０％〜８０％であることより、ｐｎ接合に与えられるダメージが軽減され、順漏れ電流も少なくすることができる。このため、逆阻止ＩＧＢＴが熱暴走に至ることを低減させることができる。
【００５５】
（実施の形態２）
図１１は、実施の形態２にかかる逆阻止ＩＧＢＴの構成を示す断面図である。実施の形態２にかかる逆阻止ＩＧＢＴが実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴと異なるのは、トレンチ構造を有している点である。また、実施の形態２にかかる逆阻止ＩＧＢＴでも、実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴと同様に、耐圧構造領域、ｐ型分離領域を有している。しかしながら、耐圧構造領域、ｐ型分離領域の構造は実施の形態１と同様のため、図１１では、活性領域のみを示している。
【００５６】
図１１に示すように、実施の形態２にかかる逆阻止ＩＧＢＴは、ｎ型半導体基板４１の第１主面（おもて面）に、ｎ-型ドリフト領域１が堆積されている。ｎ-型ドリフト領域１の、ｎ型半導体基板４１側に対して反対側の表面には、ｐ型ベース領域２が設けられている。ｐ型ベース領域２の内部には、第１主面側にｎ+型エミッタ領域４２およびｐ+型コンタクト領域４３が選択的に設けられている。また、ｎ+型エミッタ領域４２およびｐ+型コンタクト領域４３は互いに接する。
【００５７】
ｎ型半導体基板４１の第１主面側（ｐ型ベース領域２側）には、トレンチ構造が形成されている。具体的には、トレンチ４５は、ｐ型ベース領域２のｎ型半導体基板４１側に対して反対側の表面から、ｎ+型エミッタ領域４２およびｐ型ベース領域２を貫通してｎ-型ドリフト領域１に達する。トレンチ４５の内壁に沿って、トレンチ４５の底部および側壁にゲート絶縁膜４が形成されており、トレンチ４５内のゲート絶縁膜４の内側にゲート電極５が形成されている。ゲート絶縁膜４によりゲート電極５が、ｎ-型ドリフト領域１およびｐ型ベース領域２と絶縁されている。
【００５８】
層間絶縁膜４４は、ｎ型半導体基板４１の第１主面側の全面に、トレンチ４５に埋め込まれたゲート電極５を覆うように設けられている。エミッタ電極９は、層間絶縁膜４４に開口されたコンタクトホールを介して、ｎ+型エミッタ領域４２およびｐ+型コンタクト領域４３に接する。エミッタ電極９は、層間絶縁膜４４によって、ゲート電極５と電気的に絶縁されている。また、ｎ型半導体基板４１の第２主面（裏面）には、コレクタ電極１１が設けられている。
【００５９】
また、ライフタイム制御領域３０は、トレンチ４５とトレンチ４５間のｎ-型ドリフト領域１の上面とｐ型ベース領域２の底面とのｐｎ接合面を含む領域に対応する範囲に設けられる。ｐ型ベース領域２の面積に対するライフタイム制御領域３０の面積の比率は、実施の形態１と同様に２０％〜８０％である。ライフタイム制御領域３０を形成するためのヘリウムイオン照射領域３２の具体的な形状も、実施の形態１と同様である。
【００６０】
（実施の形態２にかかる逆阻止ＩＧＢＴの製造方法）
次に、実施の形態２にかかる逆阻止ＩＧＢＴの製造方法について説明する。図１２〜図１４は、実施の形態２にかかる逆阻止ＩＧＢＴの製造途中の状態を模式的に示す断面図である。
【００６１】
まず、ｎ型半導体基板４１を用意する。そして、このｎ型半導体基板４１の第１主面上に、ｎ型の不純物、例えば窒素原子（Ｎ）をドーピングしながらｎ-型ドリフト領域１を、エピタキシャル成長させる。ここまでの状態が図１２に示されている。
【００６２】
次に、ｎ-型ドリフト領域１の表面上に、ｐ型の不純物、例えばアルミニウム（Ａｌ）原子をドーピングしながらｐ型ベース領域２を、エピタキシャル成長させる。次に、ｐ型ベース領域２の表面上に、フォトリソグラフィ技術によって所望の開口部を有する図示しないマスクを例えば酸化膜で形成する。そして、この酸化膜をマスクとしてイオン注入法によってｎ型の不純物、例えばリン（Ｐ）をイオン注入する。それによって、ｐ型ベース領域２の表面層の一部にｎ+型エミッタ領域４２が形成される。
【００６３】
次に、ｎ+型エミッタ領域４２を形成するためのイオン注入時に用いたマスクを除去する。そして、ｐ型ベース領域２の表面上に、フォトリソグラフィ技術によって所望の開口部を有する図示しないマスクを例えば酸化膜で形成し、この酸化膜をマスクとしてｐ型ベース領域２の表面上にｐ型の不純物、例えばアルミニウムをイオン注入する。それによって、ｐ型ベース領域２の表面領域の一部にｐ+型コンタクト領域４３が形成される。続いて、ｐ+型コンタクト領域４３を形成するためのイオン注入時に用いたマスクを除去する。ｎ+型エミッタ領域４２を形成するためのイオン注入と、ｐ+型コンタクト領域４３を形成するためのイオン注入と、の順序を入れ替えてもよい。ここまでの状態が図１３に示されている。
【００６４】
次に、熱処理（アニール）を行って、例えばｎ+型エミッタ領域４２、ｐ+型コンタクト領域４３を活性化させる。なお、上述したように１回の熱処理によって各イオン注入領域をまとめて活性化させてもよいし、イオン注入を行うたびに熱処理を行って活性化させてもよい。
【００６５】
次に、ｐ型ベース領域２の表面（すなわちｎ+型エミッタ領域４２およびｐ+型コンタクト領域４３の表面）上に、フォトリソグラフィ技術によって所望の開口部を有する図示しないマスクを例えば酸化膜で形成する。そして、この酸化膜をマスクとしてドライエッチング等によってｎ+型エミッタ領域４２およびｐ型ベース領域２を貫通してｎ-型ドリフト領域１に達するトレンチ４５を形成する。続いて、トレンチ４５を形成するために用いたマスクを除去する。
【００６６】
次に、ｎ+型エミッタ領域４２およびｐ+型コンタクト領域４３の表面と、トレンチ４５の底部および側壁と、に沿ってゲート絶縁膜４を形成する。このゲート絶縁膜４は、酸素雰囲気中において１０００℃程度の温度の熱処理によって形成してもよい。また、このゲート絶縁膜４は高温酸化（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｏｘｉｄｅ：ＨＴＯ）等のような化学反応によって堆積する方法で形成してもよい。
【００６７】
次に、ゲート絶縁膜４上に、例えばリン原子がドーピングされた多結晶シリコン層を形成する。この多結晶シリコン層はトレンチ４５内を埋めるように形成する。この多結晶シリコン層をパターニングして、トレンチ４５内部に残すことによって、ゲート電極５が形成される。
【００６８】
次に、ゲート絶縁膜４およびゲート電極５を覆うように、例えばリンガラスを１μｍ程度の厚さで成膜し、層間絶縁膜４４を形成する。層間絶縁膜４４およびゲート絶縁膜４をパターニングして選択的に除去することによって、コンタクトホールを形成し、ｎ+型エミッタ領域４２およびｐ+型コンタクト領域４３を露出させる。その後、熱処理（リフロー）を行って層間絶縁膜４４を平坦化する。
【００６９】
次に、コンタクトホール内および層間絶縁膜４４の上にエミッタ電極９となる導電性の膜を形成する。この導電性の膜を選択的に除去して、例えばコンタクトホール内にのみエミッタ電極９を残す。
【００７０】
次に、本発明の特徴であるライフタイム制御領域３０を形成するためにヘリウムイオン照射を、図２〜図４に示すようにｐ型ベース領域２の表面パターンに沿って選択的に行う。この際、ヘリウムイオンの加速エネルギーを厚さ方向にｐ型ベース領域２の底面のｐｎ接合面を挟む領域にライフタイム制御領域３０が形成されるようにする。次に、ｎ型半導体基板４１の第２主面上に、例えばニッケル（Ｎｉ）膜でできたコレクタ電極１１を形成する。以上のようにして、図１１に示す逆阻止ＩＧＢＴが完成する。
【００７１】
以上、説明したように、実施の形態２にかかる逆阻止ＩＧＢＴおよび逆阻止ＩＧＢＴの製造方法によれば、実施の形態１にかかる逆阻止ＩＧＢＴおよび逆阻止ＩＧＢＴの製造方法と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
以上において本発明では、各実施の形態では第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型としたが、本発明は第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型としても同様に成り立つ。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明にかかる逆阻止ＩＧＢＴおよび逆阻止ＩＧＢＴの製造方法は、電力変換装置などに用いられる逆阻止ＩＧＢＴなどの逆阻止ＭＯＳ型半導体装置およびその製造方法に有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１  ｎ-型ドリフト領域
２  ｐ型ベース領域
３  ｎ+型エミッタ領域
４  ゲート絶縁膜
５  ゲート電極
６  層間絶縁膜
９  エミッタ電極
１０  ｐ型コレクタ領域
１１  コレクタ電極
１２  チップ側端面
１３  表面
２１  削り面
３０  ライフタイム制御領域
３１  ｐ型分離領域
３２  ヘリウムイオン注入領域
４１  ｎ型半導体基板
４２  ｎ+エミッタ領域
４３  ｐ+コンタクト領域
４４  層間絶縁膜
４５  トレンチ
５０  電子
５１  正孔
１００  シリコン基板
１０１  初期酸化膜
１１０  活性領域
１２０  耐圧構造領域
【図１】
2018011030.tif 000003
【図２】
2018011030.tif 000004
【図３】
2018011030.tif 000005
【図４】
2018011030.tif 000006
【図５】
2018011030.tif 000007
【図６】
2018011030.tif 000008
【図７】
2018011030.tif 000009
【図８】
2018011030.tif 000010
【図９】
2018011030.tif 000011
【図１０】
2018011030.tif 000012
【図１１】
2018011030.tif 000013
【図１２】
2018011030.tif 000014
【図１３】
2018011030.tif 000015
【図１４】
2018011030.tif 000016
【図１５】
2018011030.tif 000017
【図１６】
2018011030.tif 000018