(57)【要約】【課題】  カソード領域と結晶欠陥領域の相対的な位置ずれを抑制する。【解決手段】  ダイオードを備える半導体装置の製造方法であって、半導体基板の第１表面とその反対側の第２表面の少なくとも一方から前記半導体基板の第１範囲と第２範囲に荷電粒子を注入することによって、前記第１範囲及び前記第２範囲の結晶欠陥密度を上昇させる工程と、前記第１表面から前記第１範囲にｎ型不純物を注入することによって、前記第１範囲の前記第１表面に露出する領域をアモルファス化させる工程と、前記荷電粒子の注入と前記ｎ型不純物の注入の実施後に、レーザを前記第１表面に照射することによって、前記第１範囲と前記第２範囲を加熱する工程と、前記レーザの照射の実施以降に、アモルファス化した前記領域を結晶化させる工程を有する。【選択図】図６
2018082007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオードを備える半導体装置の製造方法であって、
半導体基板の第１表面とその反対側の第２表面の少なくとも一方から前記半導体基板の第１範囲と第２範囲に荷電粒子を注入することによって、前記第１範囲及び前記第２範囲の結晶欠陥密度を上昇させる工程と、
前記第１表面から前記第１範囲にｎ型不純物を注入することによって、前記第１範囲の前記第１表面に露出する領域をアモルファス化させる工程と、
前記荷電粒子の注入と前記ｎ型不純物の注入の実施後に、レーザを前記第１表面に照射することによって、前記第１範囲と前記第２範囲を加熱する工程と、
前記レーザの照射の実施以降に、アモルファス化した前記領域を結晶化させる工程、
を有する製造方法。
【請求項２】
前記結晶化させる工程では、前記レーザよりも短い波長のレーザを前記第１表面に照射することによって、前記第１範囲を加熱する請求項１の製造方法。
【請求項３】
前記第１範囲にダイオードが形成され、
前記第２範囲にＩＧＢＴが形成される、
請求項１または２の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
特許文献１に、ＩＧＢＴとダイオードを備える半導体装置（いわゆる、ＲＣ−ＩＧＢＴ（Reverse Conducting-Insulated Gate Bipolar Transistor））が開示されている。ダイオードの内部に、荷電粒子の注入によって結晶欠陥密度を上昇させた領域（以下、結晶欠陥領域という）が設けられている。ダイオードの外部（例えば、ＩＧＢＴの内部）には、結晶欠陥領域は設けられていない。結晶欠陥領域では、キャリアライフタイムが短い。ダイオードの内部に結晶欠陥領域を設けることで、ダイオードの逆回復特性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９２７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ダイオードの内部に結晶欠陥領域を形成する場合に、ダイオードのカソード領域（ｎ型領域）に対して結晶欠陥領域の位置がずれると、ダイオードの特性を所望の特性に制御することが困難となる。また、ダイオードのカソード領域に対して結晶欠陥領域の位置がずれると、ダイオードの外部の半導体領域の特性が変化して問題となる。例えば、上述した特許文献１の半導体装置において、結晶欠陥領域がカソード領域に対してＩＧＢＴ側にずれて形成されると、ＩＧＢＴのオン電圧が高くなり、ＩＧＢＴで生じる損失が増加する。
【０００５】
従来の半導体装置の製造方法では、マスクを介して半導体基板に荷電粒子を注入することで結晶欠陥領域が形成され、別のマスクを介して半導体基板にｎ型不純物を注入することでカソード領域が形成される。荷電粒子の注入に用いるマスクとｎ型不純物の注入に用いるマスクの位置を正確に一致させることは困難である。このため、従来の製造方法では、結晶欠陥領域とカソード領域の間で相対的な位置ずれが生じ、ダイオードの特性、及び、ダイオードの外部の半導体領域の特性が安定しないという問題があった。したがって、本明細書では、カソード領域と結晶欠陥領域の相対的な位置ずれを抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、ダイオードを備える半導体装置を製造する。この製造方法は、荷電粒子注入工程、ｎ型不純物注入工程、加熱工程及び結晶化工程を有する。前記荷電粒子注入工程では、半導体基板の第１表面とその反対側の第２表面の少なくとも一方から前記半導体基板の第１範囲と第２範囲に荷電粒子を注入することによって、前記第１範囲及び前記第２範囲の結晶欠陥密度を上昇させる。前記ｎ型不純物注入工程では、前記第１表面から前記第１範囲にｎ型不純物を注入することによって、前記第１範囲の前記第１表面に露出する領域をアモルファス化させる。前記加熱工程では、前記荷電粒子の注入と前記ｎ型不純物の注入の実施後に、レーザを前記第１表面に照射することによって、前記第１範囲と前記第２範囲を加熱する。前記結晶化工程では、前記レーザの照射の実施以降に、アモルファス化した前記領域を結晶化させる。
【０００７】
なお、荷電粒子注入工程とｎ型不純物注入工程は、いずれを先に実施してもよい。
【０００８】
この製造方法では、荷電粒子注入工程において、第１範囲と第２範囲の両方で結晶欠陥密度が上昇する。また、ｎ型不純物注入工程では、第１範囲にｎ型不純物が注入され、第１範囲の第１表面に露出する領域がアモルファス化する。第２範囲には、アモルファス化した領域は形成されない。言い換えると、アモルファス化した領域が形成される範囲が、第１範囲である。荷電粒子注入工程とｎ型不純物注入工程の実施後に、加熱工程が実施される。加熱工程では、レーザを第１表面に照射することによって、第１範囲と第２範囲を加熱する。このとき、第１範囲では、第１表面に露出する位置にアモルファス化した領域が存在している。アモルファス化した領域は熱伝導率が低いので、アモルファス化した領域（すなわち、第１表面側の表層部）よりも深い側へ熱が伝わり難い。このため、第１範囲では、その内部の結晶欠陥の多くが、消滅せずに残存する。第２範囲では、アモルファス化した領域が存在しないので、深さ方向に広い範囲が加熱され、多くの結晶欠陥が消滅する。このため、加熱工程の実施後に、第１範囲では結晶欠陥密度が高く、第２範囲では結晶欠陥密度が低い分布が得られる。すなわち、第１範囲に結晶欠陥領域を形成することができる。その後、結晶化工程によって、アモルファス化していた領域が結晶化される。アモルファス化していた領域にはｎ型不純物が含まれているので、結晶化した領域はｎ型半導体領域となる。このｎ型半導体領域が、ダイオードのカソード領域となる。以上に説明したように、この製造方法では、アモルファス化した領域によって結晶欠陥の消滅が抑制される範囲が定まるので、アモルファス化した領域によって結晶欠陥領域の位置が決まる。また、アモルファス化した領域が、その後にカソード領域となる。したがって、結晶欠陥領域とカソード領域の相対的な位置ずれがほとんど生じない。このため、この製造方法によれば、量産時における半導体装置の特性のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】半導体装置の断面図。
【図２】コレクタ領域形成工程の説明図。
【図３】バッファ領域形成工程の説明図。
【図４】結晶欠陥形成工程の説明図。
【図５】ｎ型不純物注入工程（アモルファス化工程）の説明図。
【図６】赤外線レーザ照射工程の説明図。
【図７】緑色レーザ照射工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本実施形態の方法によって製造される半導体装置１０を示している。半導体装置１０は、半導体基板１２と、半導体基板１２の上面１２ａ及び下面１２ｂに設けられた電極、絶縁体等によって構成されている。半導体基板１２は、シリコンにより構成されている。半導体基板１２は、ＩＧＢＴ領域１６とダイオード領域１８を備えている。半導体基板１２をその厚さ方向に沿って平面視したときに、ＩＧＢＴ領域１６とダイオード領域１８は隣接している。ＩＧＢＴ領域１６にＩＧＢＴが設けられており、ダイオード領域１８にダイオードが設けられている。すなわち、半導体装置１０は、いわゆるＲＣ−ＩＧＢＴである。
【００１１】
半導体基板１２の上面１２ａには、複数のトレンチ４０が設けられている。各トレンチ４０は、図１の紙面に対して垂直方向に互いに平行に伸びている。
【００１２】
ＩＧＢＴ領域１６内の各トレンチ４０の内面は、ゲート絶縁膜４２に覆われている。ＩＧＢＴ領域１６内の各トレンチ４０の内部には、ゲート電極４４が配置されている。ゲート電極４４は、ゲート絶縁膜４２によって半導体基板１２から絶縁されている。ゲート電極４４の表面は、層間絶縁膜４６に覆われている。
【００１３】
ダイオード領域１８内の各トレンチ４０の内面は、絶縁膜５２に覆われている。ダイオード領域１８内の各トレンチ４０の内部には、制御電極５４が配置されている。制御電極５４は、絶縁膜５２によって半導体基板１２から絶縁されている。制御電極５４の表面は、層間絶縁膜５６に覆われている。制御電極５４の電位は、ゲート電極４４の電位から独立している。
【００１４】
半導体基板１２の上面１２ａには、上部電極６０が配置されている。上部電極６０は、層間絶縁膜４６によってゲート電極４４から絶縁されており、層間絶縁膜５６によって制御電極５４から絶縁されている。半導体基板１２の下面１２ｂには、下部電極６２が配置されている。
【００１５】
ＩＧＢＴ領域１６の内部には、エミッタ領域２０、ボディ領域２２、ドリフト領域２６、バッファ領域２８、低濃度領域３０及びコレクタ領域３２が設けられている。
【００１６】
エミッタ領域２０は、ｎ型領域であり、半導体基板１２の上面１２ａに露出している。エミッタ領域２０は、上部電極６０にオーミック接触している。エミッタ領域２０は、ゲート絶縁膜４２に接している。
【００１７】
ボディ領域２２は、ボディコンタクト領域２２ａと低濃度ボディ領域２２ｂを有している。ボディコンタクト領域２２ａは、高濃度のｐ型不純物を含有するｐ型領域である。ボディコンタクト領域２２ａは、半導体基板１２の上面１２ａに露出している。ボディコンタクト領域２２ａは、エミッタ領域２０に隣接している。ボディコンタクト領域２２ａは、上部電極６０にオーミック接触している。低濃度ボディ領域２２ｂは、ボディコンタクト領域２２ａよりもｐ型不純物濃度が低いｐ型領域である。低濃度ボディ領域２２ｂは、エミッタ領域２０とボディコンタクト領域２２ａの下側に配置されている。低濃度ボディ領域２２ｂは、エミッタ領域２０の下側でゲート絶縁膜４２に接している。
【００１８】
ドリフト領域２６は、エミッタ領域２０よりも低濃度のｎ型不純物を含有するｎ型領域である。ドリフト領域２６は、低濃度ボディ領域２２ｂの下側に配置されている。ドリフト領域２６は、低濃度ボディ領域２２ｂによってエミッタ領域２０から分離されている。ドリフト領域２６は、低濃度ボディ領域２２ｂの下側において、ゲート絶縁膜４２と接している。
【００１９】
バッファ領域２８は、ドリフト領域２６よりも高濃度のｎ型不純物を含有するｎ型領域である。バッファ領域２８は、ドリフト領域２６の下側に配置されている。
【００２０】
低濃度領域３０は、ドリフト領域２６と同程度のｎ型不純物を含有するｎ型領域である。低濃度領域３０は、バッファ領域２８の下側に配置されている。
【００２１】
コレクタ領域３２は、ｐ型領域である。コレクタ領域３２は、低濃度領域３０の下側に配置されている。コレクタ領域３２は、半導体基板１２の下面１２ｂに露出している。コレクタ領域３２は、下部電極６２にオーミック接触している。
【００２２】
ＩＧＢＴ領域１６内には、エミッタ領域２０、ボディ領域２２、ドリフト領域２６、バッファ領域２８、低濃度領域３０、コレクタ領域３２及びゲート電極４４等によって、上部電極６０と下部電極６２の間に接続されたＩＧＢＴが構成されている。半導体装置１０がＩＧＢＴとして動作する場合には、上部電極６０がエミッタ電極であり、下部電極６２がコレクタ電極である。
【００２３】
ダイオード領域１８の内部には、アノード領域３４、ドリフト領域２６、バッファ領域２８、低濃度領域３０及びカソード領域３６が設けられている。ドリフト領域２６、バッファ領域２８及び低濃度領域３０は、ＩＧＢＴ領域１６とダイオード領域１８とで共通する領域である。
【００２４】
アノード領域３４は、アノードコンタクト領域３４ａと低濃度アノード領域３４ｂを有している。アノードコンタクト領域３４ａは、高濃度のｐ型不純物を含有するｐ型領域である。アノードコンタクト領域３４ａは、半導体基板１２の上面１２ａに露出している。アノードコンタクト領域３４ａは、上部電極６０にオーミック接触している。低濃度アノード領域３４ｂは、アノードコンタクト領域３４ａよりもｐ型不純物濃度が低いｐ型領域である。低濃度アノード領域３４ｂは、アノードコンタクト領域３４ａの周囲に配置されている。低濃度アノード領域３４ｂは、絶縁膜５２に接している。
【００２５】
ダイオード領域１８内のドリフト領域２６は、ＩＧＢＴ領域１６内のドリフト領域２６と繋がっている。ダイオード領域１８内のドリフト領域２６は、低濃度アノード領域３４ｂの下側に配置されており、低濃度アノード領域３４ｂの下側で絶縁膜５２と接している。
【００２６】
ダイオード領域１８内のバッファ領域２８は、ＩＧＢＴ領域１６内のバッファ領域２８と繋がっている。ダイオード領域１８内でも、バッファ領域２８はＩＧＢＴ領域１６の下側に配置されている。
【００２７】
ダイオード領域１８内の低濃度領域３０は、ＩＧＢＴ領域１６内の低濃度領域３０と繋がっている。ダイオード領域１８内でも、低濃度領域３０は、バッファ領域２８の下側に配置されている。
【００２８】
カソード領域３６は、バッファ領域２８よりも高濃度のｎ型不純物を含有するｎ型領域である。カソード領域３６は、低濃度領域３０の下側に配置されている。カソード領域３６は、コレクタ領域３２に隣接している。カソード領域３６は、半導体基板１２の下面１２ｂに露出している。カソード領域３６は、下部電極６２にオーミック接触している。
【００２９】
ダイオード領域１８内には、アノード領域３４、ドリフト領域２６、バッファ領域２８、低濃度領域３０及びカソード領域３６等によって、上部電極６０と下部電極６２の間に接続されたｐｎダイオードが構成されている。半導体装置１０がダイオードとして動作する場合には、上部電極６０がアノード電極であり、下部電極６２がカソード電極である。すなわち、ダイオードは、ＩＧＢＴに対して逆並列に接続されている。
【００３０】
ダイオード領域１８内には、結晶欠陥領域７０が設けられている。結晶欠陥領域７０は、その周囲の半導体領域に比べて結晶欠陥密度が高い半導体領域である。結晶欠陥領域７０は、ダイオード領域１８内の低濃度領域３０内に配置されている。ＩＧＢＴ領域１６内の低濃度領域３０内には、結晶欠陥領域７０は設けられていない。すなわち、ダイオード領域１８内の低濃度領域３０における結晶欠陥密度は、ＩＧＢＴ領域１６内の低濃度領域３０における結晶欠陥密度よりも高い。結晶欠陥は、キャリアの再結合中心として機能する。したがって、ダイオード領域１８内の低濃度領域３０（すなわち、結晶欠陥領域７０の内部）では、ＩＧＢＴ領域１６内の低濃度領域３０（すなわち、結晶欠陥領域７０の外部）よりもキャリアライフタイムが短い。
【００３１】
次に、半導体装置１０の動作について説明する。最初に、ＩＧＢＴの動作について説明する。下部電極６２に上部電極６０よりも高い電位を印加し、ゲート電極４４に閾値以上のゲート電圧を印加すると、ＩＧＢＴがオンする。すなわち、ゲート電圧の印加によって、ゲート絶縁膜４２に隣接する範囲の低濃度ボディ領域２２ｂにチャネルが形成される。このため、電子が、上部電極６０から、エミッタ領域２０、チャネル、ドリフト領域２６、バッファ領域２８、低濃度領域３０及びコレクタ領域３２を介して下部電極６２へ電子が流れる。また、下部電極６２から、コレクタ領域３２、低濃度領域３０、バッファ領域２８、ドリフト領域２６、低濃度ボディ領域２２ｂ及びボディコンタクト領域２２ａを介して上部電極６０へホールが流れる。ＩＧＢＴ領域１６内に結晶欠陥領域７０が設けられていないので、電子及びホールの流れが結晶欠陥に阻害され難い。したがって、ＩＧＢＴのオン電圧は低い。
【００３２】
次に、ダイオードの動作について説明する。ダイオードをオンさせる場合には、上部電極６０が下部電極６２よりも高電位となる電圧を印加する。すると、上部電極６０から、アノードコンタクト領域３４ａ、低濃度アノード領域３４ｂ、ドリフト領域２６、バッファ領域２８、低濃度領域３０及びカソード領域３６を経由して、下部電極６２へホールが流れる。また、ホールと逆向きに電子が流れる。その後、下部電極６２と上部電極６０の間の電圧を逆電圧に切り換えると、ダイオードが逆回復動作を行う。すなわち、ダイオード領域１８内に蓄積されているキャリアが、上部電極６０と下部電極６２へ排出される。これによって、ダイオードに逆電流が流れ、損失が発生する。しかしながら、この半導体装置１０では、ダイオード領域１８内の低濃度領域３０に結晶欠陥密度が高い結晶欠陥領域７０が設けられている。ダイオードが逆回復動作をするときに、結晶欠陥領域７０内で多くのキャリアが再結合によって消滅する。これによって、ダイオードの逆電流が抑制される。このため、ダイオードで生じる損失が低減される。
【００３３】
次に、半導体装置１０の製造方法について説明する。まず、加工前の半導体基板１２（ドリフト領域２６と略同じｎ型不純物濃度を有するｎ型領域によって全体が構成されている半導体基板）を準備する。次に、その半導体基板１２に対して、上面１２ａ側の半導体装置１０の構造（すなわち、上部電極６０、層間絶縁膜４６、トレンチ４０、ゲート絶縁膜４２、ゲート電極４４、絶縁膜５２、制御電極５４、エミッタ領域２０、ボディ領域２２、アノード領域３４等）を形成する。
【００３４】
次に、図２に示すように、下面１２ｂから半導体基板１２にｐ型不純物を注入する。ここでは、ＩＧＢＴ領域１６とダイオード領域１８を含む下面１２ｂの全体にｐ型不純物を注入する。また、ここでは、下面１２ｂ近傍の半導体領域でｐ型不純物が停止するように注入エネルギーを調節する。その後、半導体基板１２をアニールしてｐ型不純物を活性化することで、下面１２ｂに露出する範囲全体にｐ型のコレクタ領域３２を形成する。
【００３５】
次に、図３に示すように、下面１２ｂから半導体基板１２にｎ型不純物を注入する。ここでは、ＩＧＢＴ領域１６とダイオード領域１８を含む下面１２ｂの全体にｎ型不純物を注入する。また、ここでは、コレクタ領域３２よりも深い位置でｎ型不純物が停止するように注入エネルギーを調節する。その後、半導体基板１２をアニールしてｎ型不純物を活性化することで、バッファ領域２８を形成する。バッファ領域２８は、コレクタ領域３２から間隔を開けた位置に形成される。バッファ領域２８とコレクタ領域３２の間のｎ型領域（元のｎ型不純物濃度を維持しているｎ型領域）は、低濃度領域３０となる。
【００３６】
次に、図４に示すように、下面１２ｂから半導体基板１２に電子を注入する。ここでは、ＩＧＢＴ領域１６とダイオード領域１８を含む下面１２ｂ全体に電子を注入する。電子の注入によって、半導体基板１２内に結晶欠陥が生成される。ここでは、低濃度領域３０内で高密度に結晶欠陥が形成されるように、電子の注入エネルギーを調節する。これによって、ＩＧＢＴ領域１６とダイオード領域１８に跨って結晶欠陥領域７０が形成される。
【００３７】
次に、図５に示すように、下面１２ｂにＩＧＢＴ領域１６を覆うマスク５０を形成し、マスク５０を介して下面１２ｂから半導体基板１２にｎ型不純物を注入する。マスク５０に覆われているＩＧＢＴ領域１６には、ｎ型不純物が注入されない。マスク５０に覆われていないダイオード領域１８に、ｎ型不純物が注入される。ここでは、下面１２ｂ近傍の半導体領域（すなわち、コレクタ領域３２と略同じ深さ範囲）でｎ型不純物が停止するように注入エネルギーを調節する。ここでは、コレクタ領域３２のｐ型不純物濃度よりも高濃度にｎ型不純物を注入する。また、ここでは、ダイオード領域１８内の下面１２ｂ近傍の半導体領域がアモルファス化する量でｎ型不純物を注入する（例えば、ｎ型不純物がボロンの場合には、室温で８×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上のドーズ量で注入する）。なお、半導体基板１２を構成するシリコンは、アモルファス化した時点で結晶性を失う。図５では、アモルファス化した領域が、参照番号３６ａにより示されている。ｎ型不純物の注入が完了したら、マスク５０を除去する。
【００３８】
次に、図６に示すように、下面１２ｂに赤外線レーザを照射する。ここでは、ＩＧＢＴ領域１６とダイオード領域１８を含む下面１２ｂの全体に赤外線レーザを照射する。赤外線レーザの照射によって、下面１２ｂ近傍の半導体領域が加熱される。すなわち、アモルファス化した領域３６ａとコレクタ領域３２が加熱される。ここで、アモルファス化した領域３６ａは、結晶性を有するコレクタ領域３２に比べて熱伝導率が遥かに低い。このため、アモルファス化した領域３６ａからその上側の低濃度領域３０に熱が伝わり難い。したがって、ダイオード領域１８内の低濃度領域３０はあまり温度上昇しない。その結果、ダイオード領域１８内の低濃度領域３０では、結晶欠陥がほとんど消滅しない。このため、ダイオード領域１８内の低濃度領域３０では、高い結晶欠陥密度が維持される。他方、コレクタ領域３２からその上側の低濃度領域３０には熱が伝わり易い。したがって、ＩＧＢＴ領域１６内の低濃度領域３０の温度は、ダイオード領域１８内の低濃度領域３０の温度よりも遥かに高い温度まで上昇する。このため、ＩＧＢＴ領域１６内の低濃度領域３０では、大部分の結晶欠陥が消滅する。このため、赤外線レーザの照射後に、図６に示すように、ダイオード領域１８内の低濃度領域３０に結晶欠陥領域７０が存在しており、ＩＧＢＴ領域１６内の低濃度領域３０に結晶欠陥領域７０が存在していない状態が得られる。
【００３９】
次に、図７に示すように、下面１２ｂに緑色レーザを照射する。ここでは、ＩＧＢＴ領域１６とダイオード領域１８を含む下面１２ｂの全体に緑色レーザを照射する。緑色レーザの照射によって、下面１２ｂ近傍の半導体領域が加熱される。緑色レーザによれば、赤外線レーザよりも、下面１２ｂ近傍の半導体領域を高温まで加熱することができる。アモルファス化した領域３６ａが高温まで加熱されると、領域３６ａが結晶化する。上述したように、領域３６ａにはｐ型不純物よりも高濃度にｎ型不純物が注入されているので、結晶化した領域３６ａはｎ型のカソード領域３６となる。
【００４０】
その後、下部電極６２を形成することで、図１の半導体装置１０が完成する。
【００４１】
以上に説明したように、この製造方法では、電子の注入によって結晶欠陥領域７０を形成した後に、電子を注入した範囲（ＩＧＢＴ領域１６とダイオード領域１８）よりも狭い範囲（ダイオード領域）にｎ型不純物を注入することでアモルファス化した領域３６ａを形成する。その後、下面１２ｂをレーザにより加熱することで、アモルファス化した領域３６ａの上側に位置する結晶欠陥の消滅を抑制しながら、結晶性を有するコレクタ領域３２の上側に位置する結晶欠陥の大部分を消滅させる。これによって、アモルファス化した領域３６ａの上側に結晶欠陥領域７０を残存させることができる。その後、アモルファス化した領域３６ａを結晶化させることで、領域３６ａをカソード領域３６に変化させる。このため、半導体基板１２を厚み方向に沿って見たときに、カソード領域３６の分布範囲と結晶欠陥領域７０の分布範囲を略一致させることができる。この製造方法によれば、カソード領域３６と結晶欠陥領域７０の相対的な位置ずれ（半導体基板１２の横方向（下面１２ｂと平行な平面に沿う方向））を抑制することができる。これによって、ＩＧＢＴとダイオードの特性のばらつきを抑制することができる。例えば、結晶欠陥領域７０がカソード領域３６に対してＩＧＢＴ領域１６側にずれて形成されると、ＩＧＢＴのオン電圧が高くなる。また、例えば、結晶欠陥領域７０がカソード領域３６に対してＩＧＢＴ領域１６と反対側にずれて形成されると、ダイオードの逆回復損失が生じやすくなる。実施形態の製造方法によれば、カソード領域３６と結晶欠陥領域７０の相対的な位置ずれを抑制できるので、ＩＧＢＴのオン電圧とダイオードの逆回復特性のばらつきを抑制することができる。したがって、量産時に半導体装置１０の特性のばらつきを抑制することができる。
【００４２】
また、この製造方法では、電子の注入する範囲を制御するためのマスクが不要となるので、半導体装置１０の製造コストを低減することができる。
【００４３】
なお、上述した実施形態では、電子の注入により結晶欠陥を形成したが、ヘリウムイオン、水素イオン等の他の荷電粒子の注入によって結晶欠陥を形成してもよい。
【００４４】
また、上述した実施形態では、下面１２ｂ側から半導体基板１２に荷電粒子（電子）を注入することで結晶欠陥を形成したが、上面１２ａ側から半導体基板１２に荷電粒子を注入することで結晶欠陥を形成してもよい。また、下面１２ｂ側と上面１２ａ側の両方から半導体基板１２に荷電粒子を注入することで結晶欠陥を形成してもよい。
【００４５】
また、上述した実施形態では、赤外線レーザによる加熱工程で、ＩＧＢＴ領域１６内の結晶欠陥の大部分が消滅したが、ＩＧＢＴ領域１６に比較的高い密度の結晶欠陥が残存してもよい。この場合でも、ダイオード領域１８に対してＩＧＢＴ領域１６の結晶欠陥密度が低くなり、ＩＧＢＴの特性とダイオードの特性を個別に調節することができる。また、上述した実施形態では、荷電粒子の注入によって低濃度領域３０に結晶欠陥領域７０を形成したが、他の領域（例えば、ドリフト領域２６）に結晶欠陥領域７０を形成してもよい。また、半導体基板１２を貫通するように荷電粒子を注入することで、半導体基板１２の厚さ方向全域に結晶欠陥を形成してもよい。結晶欠陥を形成する深さを変更しても、赤外線レーザによる加熱工程時にアモルファス化した領域３６ａに覆われている範囲とその外部の範囲とで熱の伝わり方が異なるので、これらの範囲の間で加熱工程後に残存する結晶欠陥の密度を異ならせることができる。これらの場合でも、ダイオードの結晶欠陥領域のカソード領域に対する位置ずれを抑制できるので、特性のばらつきを抑制できる。
【００４６】
また、上述した実施形態では、赤外線レーザによる加熱処理の後に、緑色レーザによる加熱処理（アモルファス化した領域３６ａの結晶化）を行った。しかしながら、赤外線レーザによる加熱処理で、領域３６ａが結晶化されてもよい。つまり、赤外線レーザによる加熱処理で、ＩＧＢＴ領域１６内の結晶欠陥密度を低下させる工程と、領域３６ａを結晶化する工程が同時に行われてもよい。この場合、緑色レーザによる加熱処理が不要となる。
【００４７】
また、上述した実施形態では、結晶欠陥を形成するための荷電粒子（電子）の注入工程を、アモルファス化した領域３６ａを形成するためのｎ型不純物の注入工程よりも先に実施した。しかしながら、アモルファス化した領域３６ａを形成するためのｎ型不純物の注入工程を、結晶欠陥を形成するための荷電粒子の注入工程よりも先に実施してもよい。
【００４８】
また、上述した実施形態では、ＲＣ−ＩＧＢＴの製造方法について説明した。しかしながら、ダイオードを有する種々の半導体装置を製造するときに、本明細書に開示の技術を用いることができる。
【００４９】
上述した実施形態の構成要素と請求項の構成要素との関係について説明する。実施形態の下面１２ｂは、請求項の第１表面の一例である。実施形態のダイオード領域１８は、請求項の第１範囲の一例である。実施形態のＩＧＢＴ領域１６は、請求項の第２範囲の一例である。
【００５０】
本明細書が開示する技術要素について、以下に列記する。なお、以下の各技術要素は、それぞれ独立して有用なものである。
【００５１】
本明細書が開示する一例の製造方法では、結晶化させる工程において、加熱工程におけるレーザよりも短い波長のレーザを第１表面に照射することによって、第１範囲を加熱する。
【００５２】
この構成によれば、アモルファス化した領域を好適に結晶化させることができる。
【００５３】
本明細書が開示する一例の製造方法では、第１範囲にダイオードが形成され、第２範囲にＩＧＢＴが形成される。
【００５４】
この構成によれば、ＩＧＢＴの特性が安定する。
【００５５】
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５６】
１０：半導体装置
１２：半導体基板
１６：ＩＧＢＴ領域
１８：ダイオード領域
２０：エミッタ領域
２２：ボディ領域
２６：ドリフト領域
２８：バッファ領域
３０：低濃度領域
３２：コレクタ領域
３４：アノード領域
３６：カソード領域
４６：ゲート電極
６０：上部電極
６２：下部電極
７０：結晶欠陥領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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