(57)【要約】【課題】  ダイオードとＩＧＢＴを有する半導体装置において、量産時にダイオードの特性、及び、ＩＧＢＴの特性にばらつきが生じ難い半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  半導体装置の製造方法は、半導体ウェハの下面の半導体層のうちＩＧＢＴ領域の部分を薄くすることで、ＩＧＢＴ領域の半導体ウェハの厚みをダイオード領域の半導体ウェハの厚みよりも薄くして半導体ウェハの下面に段差を形成する段差形成工程と、段差形成工程後に、半導体ウェハの下面側から半導体ウェハの下面全体に荷電粒子の照射を行って、ＩＧＢＴ領域に照射された荷電粒子が半導体ウェハを通過する一方でダイオード領域に照射された荷電粒子が半導体ウェハに停止することで、ダイオード領域内の半導体ウェハに結晶欠陥密度のピークを形成する結晶欠陥形成工程とを含む。半導体ウェハの下面の半導体層のうちＩＧＢＴ領域の部分を薄くすることは、半導体ウェハに素子構造を形成する方法と同様の方法で行うことができ、その精度は高い。【選択図】  図１
2011108915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオード領域とＩＧＢＴ領域が同一の半導体基板に形成されている半導体装置を半導体ウェハから製造する、半導体装置の製造方法であって、
半導体ウェハの下面の半導体層のうちＩＧＢＴ領域の部分を薄くすることで、ＩＧＢＴ領域の半導体ウェハの厚みをダイオード領域の半導体ウェハの厚みよりも薄くして半導体ウェハの下面に段差を形成する段差形成工程と、
段差形成工程後に、半導体ウェハの下面側から半導体ウェハの下面全体に荷電粒子の照射を行って、ＩＧＢＴ領域に照射された荷電粒子が半導体ウェハを通過する一方でダイオード領域に照射された荷電粒子が半導体ウェハに停止することで、ダイオード領域内の半導体ウェハに結晶欠陥密度のピークを形成する結晶欠陥形成工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
段差形成工程は、
半導体ウェハのダイオード領域の下面に酸化膜を形成する工程と、
半導体ウェハの下面側にエッチングを行って、半導体ウェハの下面の半導体層のうちＩＧＢＴ領域の部分を薄くする工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
段差形成工程は、
半導体ウェハのＩＧＢＴ領域の上面にレジストを形成する工程と、
半導体ウェハの下面側を研磨して、半導体ウェハの下面の半導体層のうちＩＧＢＴ領域の部分を薄くする工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域が形成されている半導体基板を備える半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域が形成されている半導体基板を備える半導体装置が開示されている。ダイオード領域には、ダメージ層が形成されている。ダメージ層がキャリアの再結合中心となるため、逆回復時にダイオードに流れる逆電流が低減される。
【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】
ダメージ層は、通常、半導体基板に荷電粒子を打ち込むことにより形成される。特許文献１の半導体装置では、ダイオード領域にのみダメージ層を形成するために、ダイオード領域に対応する部分に開口を有するマスクを用いて荷電粒子が打ち込まれる（段落００２７）。しかしながら、マスクを用いて荷電粒子を打ち込む領域を制限する方法では、荷電粒子が打ち込まれる範囲の製造誤差が大きい。製造誤差によりダメージ層の端部の位置がずれると、ダイオードの特性及びＩＧＢＴの特性が変化する。すなわち、この半導体装置では、ダメージ層が形成される範囲の製造誤差により、ダイオードの特性及びＩＧＢＴの特性にばらつきが生じ易い。
【０００５】
本願は、ダイオードとＩＧＢＴを有する半導体装置の製造方法であって、量産時にダイオードの特性、及び、ＩＧＢＴの特性にばらつきが生じ難い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】
本願は、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域が同一の半導体基板に形成されている半導体装置を半導体ウェハから製造する、半導体装置の製造方法を提供する。
【０００７】
この製造方法は、半導体ウェハの下面の半導体層のうちＩＧＢＴ領域の部分を薄くすることで、ＩＧＢＴ領域の半導体ウェハの厚みをダイオード領域の半導体ウェハの厚みよりも薄くして半導体ウェハの下面に段差を形成する段差形成工程と、段差形成工程後に、半導体ウェハの下面側から半導体ウェハの下面全体に荷電粒子の照射を行って、ＩＧＢＴ領域に照射された荷電粒子が半導体ウェハを通過する一方でダイオード領域に照射された荷電粒子が半導体ウェハに停止することで、ダイオード領域内の半導体ウェハに結晶欠陥密度のピークを形成する結晶欠陥形成工程と、を含む。
【０００８】
上記の半導体装置の製造方法では、半導体ウェハの下面の半導体層のうちＩＧＢＴ領域の部分を薄くすることによって半導体ウェハに段差を形成した後で、半導体ウェハの下面側から半導体ウェハの下面全体に荷電粒子の照射を行って結晶欠陥を形成する。ＩＧＢＴ領域では、半導体ウェハの厚みが薄いため、荷電粒子が半導体ウェハを通過する。一方、ダイオード領域では、半導体ウェハの厚みが薄いため、荷電粒子が半導体ウェハ内で停止する。荷電粒子は、停止する直前に集中して結晶欠陥を形成するという特性（Ｂｒａｇｇの特性）を有する。このため、荷電粒子が半導体ウェハ内で停止するダイオード領域では結晶欠陥密度のピークが形成される一方で、荷電粒子が通過するＩＧＢＴ領域には結晶欠陥密度のピークが形成されない。半導体ウェハの下面の半導体層のうちＩＧＢＴ領域の部分を薄くすることは、半導体ウェハに素子構造を形成する方法と同様の方法で行うことができ、その精度は高い。また、荷電粒子の照射は、半導体ウェハの下面全体に行われ、マスクを用いて荷電粒子を打ち込む領域を制限する必要はない。このため、精度良く結晶欠陥密度のピークを形成することができ、量産時にダイオードの特性、及び、ＩＧＢＴの特性にばらつきが生じ難くなる。
【０００９】
上記の半導体装置の製造方法では、段差形成工程は、半導体ウェハのダイオード領域の下面に酸化膜を形成する工程と、半導体ウェハの下面側にエッチングを行って、半導体ウェハの下面の半導体層のうちＩＧＢＴ領域の部分を薄くする工程とを含んでいてもよい。
【００１０】
上記の半導体装置の製造方法では、段差形成工程は、半導体ウェハのＩＧＢＴ領域の上面にレジストを形成する工程と、半導体ウェハの下面側を研磨して、半導体ウェハの下面の半導体層のうちＩＧＢＴ領域の部分を薄くする工程とを含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本願によれば、ダイオードとＩＧＢＴを有する半導体装置の製造方法であって、量産時にダイオードの特性、及び、ＩＧＢＴの特性にばらつきが生じ難い半導体装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造する半導体装置。
【図２】実施例１および２に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図３】実施例１に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図４】実施例１に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図５】実施例１に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図６】実施例１に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図７】実施例１に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図８】実施例１に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図９】変形例に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１０】実施例２に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１１】実施例２に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１２】実施例２に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１３】実施例２に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１４】実施例２に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１５】実施例２に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施形態に係る半導体装置の製造方法を図面を参照して説明する。まず、実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造する半導体装置について説明する。
【００１４】
（半導体装置の構造）
図１に示すように、半導体装置１０は、半導体基板１２と、半導体基板１２の上面及び下面に形成されている金属層及び絶縁層等を備えている。半導体基板１２には、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０が形成されている。ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０との間には、分離領域８０が形成されている。
【００１５】
ダイオード領域２０内の半導体基板１２の上面には、アノード電極２２が形成されている。ＩＧＢＴ領域４０内の半導体基板１２の上面には、エミッタ電極４２が形成されている。半導体基板１２の下面には、共通電極６０が形成されている。
【００１６】
ダイオード領域２０には、アノード層２６、ダイオードドリフト層２８、カソード層３０が形成されている。
【００１７】
アノード層２６は、ｐ型である。アノード層２６は、アノードコンタクト領域２６ａと低濃度アノード層２６ｂを備えている。アノードコンタクト領域２６ａは、半導体基板１２の上面に露出する範囲に、島状に形成されている。アノードコンタクト領域２６ａは、不純物濃度が高い。アノードコンタクト領域２６ａは、アノード電極２２に対してオーミック接続されている。低濃度アノード層２６ｂは、アノードコンタクト領域２６ａの下側及び側方に形成されており、アノードコンタクト領域２６ａを覆っている。低濃度アノード層２６ｂの不純物濃度は、アノードコンタクト領域２６ａより低い。
【００１８】
ダイオードドリフト層２８は、アノード層２６の下側に形成されている。ダイオードドリフト層２８は、ｎ型であり、不純物濃度が低い。
【００１９】
カソード層３０は、ダイオードドリフト層２８の下側に形成されている。カソード層３０は、半導体基板１２の下面に露出する範囲に形成されている。カソード層３０は、ｎ型であり、不純物濃度が高い。カソード層３０は、共通電極６０に対してオーミック接続されている。
【００２０】
アノード層２６、ダイオードドリフト層２８、及び、カソード層３０によってダイオードが形成されている。
【００２１】
ＩＧＢＴ領域４０には、エミッタ領域４４、ボディ層４８、ＩＧＢＴドリフト層５０、コレクタ層５２、及び、ゲート電極５４等が形成されている。
【００２２】
ＩＧＢＴ領域４０内の半導体基板１２の上面には、複数のトレンチが形成されている。各トレンチの内面には、ゲート絶縁膜５６が形成されている。各トレンチの内部に、ゲート電極５４が形成されている。ゲート電極５４の上面は絶縁膜５８により覆われている。ゲート電極５４は、エミッタ電極４２から絶縁されている。
【００２３】
エミッタ領域４４は、半導体基板１２の上面に露出する範囲に、島状に形成されている。エミッタ領域４４は、ゲート絶縁膜５６に接する範囲に形成されている。エミッタ領域４４は、ｎ型であり、不純物濃度が高い。エミッタ領域４４は、エミッタ電極４２に対してオーミック接続されている。
【００２４】
ボディ層４８は、ｐ型である。ボディ層４８は、ボディコンタクト領域４８ａと低濃度ボディ層４８ｂを備えている。ボディコンタクト領域４８ａは、半導体基板１２の上面に露出する範囲に、島状に形成されている。ボディコンタクト領域４８ａは、２つのエミッタ領域４４の間に形成されている。ボディコンタクト領域４８ａは、不純物濃度が高い。ボディコンタクト領域４８ａは、エミッタ電極４２に対してオーミック接続されている。低濃度ボディ層４８ｂは、エミッタ領域４４及びボディコンタクト領域４８ａの下側に形成されている。低濃度ボディ層４８ｂは、ゲート電極５４の下端より浅い範囲に形成されている。低濃度ボディ層４８ｂの不純物濃度は、ボディコンタクト領域４８ａよりも低い。低濃度ボディ層４８ｂによって、エミッタ領域４４がＩＧＢＴドリフト層５０から分離されている。ゲート電極５４は、エミッタ領域４４とＩＧＢＴドリフト層５０を分離している範囲の低濃度ボディ層４８ｂにゲート絶縁膜５６を介して対向している。
【００２５】
ＩＧＢＴドリフト層５０は、ボディ層４８の下側に形成されている。ＩＧＢＴドリフト層５０は、ｎ型である。ＩＧＢＴドリフト層５０は、ドリフト層５０ａとバッファ層５０ｂを備えている。ドリフト層５０ａは、ボディ層４８の下側に形成されている。ドリフト層５０ａは、不純物濃度が低い。ドリフト層５０ａは、ダイオードドリフト層２８と略同じ不純物濃度を有しており、ダイオードドリフト層２８と連続する層である。バッファ層５０ｂは、ドリフト層５０ａの下側に形成されている。バッファ層５０ｂは、ドリフト層５０ａよりも不純物濃度が高い。
【００２６】
コレクタ層５２は、ＩＧＢＴドリフト層５０の下側に形成されている。コレクタ層５２は、半導体基板１２の下面に露出する範囲に形成されている。コレクタ層５２は、ｐ型であり、不純物濃度が高い。コレクタ層５２は、共通電極６０に対してオーミック接続されている。
【００２７】
エミッタ領域４４、ボディ層４８、ＩＧＢＴドリフト層５０、コレクタ層５２、及び、ゲート電極５４によってＩＧＢＴが形成されている。
【００２８】
分離領域８０には、ｐ型の拡散領域７０が形成されている。拡散領域７０は、半導体基板１２の上面からアノード層２６の下端及びボディ層４８の下端より深い深さまでの範囲に形成されている。より詳細には、拡散領域７０は、半導体基板１２の上面からゲート電極５４の下端より深い深さまでの範囲に形成されている。拡散領域７０は、アノード層２６及びボディ層４８に接している。拡散領域７０の不純物濃度は、低濃度アノード層２６ｂ及び低濃度ボディ層４８ｂより高い。拡散領域７０の底面は、平坦である。拡散領域７０は、アノード層２６とボディ層４８の間において電界が集中することを抑制する。特に、拡散領域７０がゲート電極５４の下端よりも深い位置まで形成されているので、拡散領域７０近傍のゲート電極５４に電界が集中することが抑制される。
【００２９】
拡散領域７０の下側では、ダイオードドリフト層２８とドリフト層５０ａが連続している。ダイオード領域２０のカソード層３０は、拡散領域７０の下側まで延出されており、ＩＧＢＴ領域４０のコレクタ層５２は、拡散領域７０の下側まで延出されている。カソード層３０は、拡散領域７０の下側で、コレクタ層５２と接している。すなわち、カソード層３０とコレクタ層５２の境界が、拡散領域７０の下側に位置している。より詳細には、境界７２は、拡散領域７０の底面（平坦部分）の下側に位置している。図１に示す境界部分の構造は、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の間に沿って延設されている。すなわち、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の間において、カソード層３０とコレクタ層５２の境界は拡散領域７０に沿って伸びている。
【００３０】
ダイオードドリフト層２８内には、キャリアライフタイム制御領域３９が形成されている。キャリアライフタイム制御領域３９は、半導体基板１２に荷電粒子を打ち込むことによって形成することができる。キャリアライフタイム制御領域３９内には、結晶欠陥密度のピークが含まれている。キャリアライフタイム制御領域３９は、その周囲のダイオードドリフト層２８に比べて結晶欠陥の密度が極めて高い。キャリアライフタイム制御領域３９は、アノード層２６の近傍の深さであり、拡散領域７０の下端より深い深さに形成されている。参照番号３９ａは、キャリアライフタイム制御領域３９のＩＧＢＴ領域４０側の端部を示している。キャリアライフタイム制御領域３９の端部３９ａは、拡散領域７０の下側に位置している。より詳細には、端部３９ａは、拡散領域７０の底面（平坦部分）の下側に位置している。すなわち、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の間において、キャリアライフタイム制御領域３９の端部３９ａが、拡散領域７０に沿って伸びている。
【００３１】
（半導体装置の製造方法）
実施形態に係る半導体装置の製造方法は、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０が同一の半導体基板１２に形成されている半導体装置１０を、ダイオード領域２０のカソード領域３０となるｎ型の半導体層を下面に備えている半導体ウェハから製造する方法であって、段差形成工程と、段差形成工程の後に行う結晶欠陥形成工程とを含んでいる。
【００３２】
段差形成工程においては、半導体ウェハの下面の半導体層（ダイオード領域２０のカソード領域３０となるｎ型の半導体層）を部分的に薄くする。具体的には、ＩＧＢＴ領域の下面の半導体層（ｎ型の半導体層）を、ダイオード領域の下面の半導体層（ｎ型の半導体層）よりも薄くする。これによって、半導体ウェハの下面の半導体層（すなわち、ｎ型の半導体層）に段差が形成される（半導体ウェハの下面に段差が形成される）。段差を形成する方法としては、例えば、半導体ウェハを研磨する方法や、エッチングを行う方法を好適に用いることができるが、これには限定されない。半導体ウェハに素子構造を形成する方法と同様の方法を用いて、半導体ウェハの下面の半導体層のうち、ＩＧＢＴ領域の部分を、ダイオード領域の部分よりも薄くすることができればよい。
【００３３】
結晶欠陥形成工程では、半導体ウェハの下面側から、半導体ウェハの下面全体に荷電粒子（イオン、中性子、電子線等）の照射を行う。この際、ＩＧＢＴ領域に照射された荷電粒子が半導体ウェハを通過し、ダイオード領域に照射された荷電粒子が半導体ウェハの所望の位置（キャリアライフタイム制御領域３９を形成する位置）に停止するように、荷電粒子の照射エネルギーを調整する。荷電粒子は、停止する直前に集中して結晶欠陥を形成するという特性（Ｂｒａｇｇの特性）を有する。このため、半導体ウェハのダイオード領域内の所望の位置（キャリアライフタイム制御領域３９を形成する位置）に結晶欠陥密度のピークが形成される。この結晶欠陥密度のピークが存在することによって、ダイオード領域内では、キャリアのライフタイムが効果的に低減される。一方、半導体ウェハのＩＧＢＴ領域は荷電粒子が通過するから、結晶欠陥密度のピークが形成されない。荷電粒子が通過することによって半導体ウェハに形成される結晶欠陥の密度は非常に低いため、ＩＧＢＴ領域内では、キャリアのライフタイムが低減されることが殆どない。イオン照射は、半導体プロセスにおいて一般に用いられている方法によって行うことができる。例えば、不純物イオン（Ｈ＋、Ｈｅ＋、Ｃ＋、Ｏ＋、Ｆ＋、Ｎｅ＋、Ｓｉ＋、Ｃｌ＋、Ａｒ＋、Ｇｅ＋、Ｂｒ＋、Ｋｒ＋等）を照射することによって半導体ウェハに結晶欠陥を形成することが可能である。必要に応じて、アルミニウム等を材料とするエネルギー吸収材を介して荷電粒子の照射を行ってもよい。  
【００３４】
次に、実施形態に係る半導体装置１０の製造方法について、実施例を挙げて具体的に説明する。実施例においては、図１に係る半導体装置１０の素子構造を、半導体ウェハに複数形成した後で、ダイシング等によって、それぞれの半導体装置を切り離すことによって、半導体装置の製造を行う。
【実施例１】
【００３５】
図２は、半導体ウェハ９１２の断面図である。半導体ウェハ９１２は、シリコン（Ｓｉ）ウェハであり、ｎ＋層９３０と、ｎ−層９２８と、ｐ層９２６とを備えている。半導体ウェハ９１２は、ダイオード領域９２０と、ＩＧＢＴ領域９４０と、分離領域９８０とを備えている。半導体ウェハ９１２のダイオード領域９２０、ＩＧＢＴ領域９４０、分離領域９８０には、図１に示す半導体装置１０の半導体基板１２上面側（ボディ層４８、アノード層２６の近傍）に形成されている素子構造が複数形成されているが、図２〜図９においては図示を省略している。ｎ＋層９３０は、図１に示す半導体装置１０のカソード層３０およびバッファ層５０ｂに対応し、ｎ−層９２８は、図１に示す半導体装置１０のダイオードドリフト層２８およびＩＧＢＴ領域４０のドリフト層５０ｂに対応し、ｐ層９２６は、図１に示す半導体装置１０の低濃度アノード層２６ｂおよびボディ層４８に対応する。
【００３６】
（段差形成工程）
本実施例に係る製造方法においては、半導体ウェハを研磨することによって、段差を形成する。まず、図３に示すように、半導体ウェハ９１２の表面にレジスト８０１を形成する。レジスト８０１は、ＩＧＢＴ領域９４０から分離領域９８０の一部まで延びている。
【００３７】
次に、ｎ＋層９３０の下面を研磨する。これによって、図４に示すように、ＩＧＢＴ領域９４０および分離領域９８０の一部において、ｎ＋層９３０が研磨によって薄くなる。一方、ダイオード領域９２０では、その表面にレジスト８０１が形成されていないため、ｎ＋層９３０が薄くなり難い。これによって、ｎ＋層９３０の下面に段差が形成される。例えば、研磨対象物である半導体ウェハ９１２をキャリアと呼ばれる部材で保持し、研磨布または研磨パッドを張った平板（ラップ）に押し付けて、各種化学成分および硬質の微細な砥粒を含んだスラリーを流しながら、一緒に相対運動させることで研磨を行うことができる。
【００３８】
その後、レジスト８０１を除去すると、図５に示す状態となる。図５に示す状態では、ダイオード領域９２０のｎ＋層９３０の下面とＩＧＢＴ領域９２０のｎ＋層９３０の下面との距離はｄ１となっている。本実施例では、距離ｄ１は、後述する結晶欠陥形成工程において照射する荷電粒子が、ＩＧＢＴ領域９４０内の半導体ウェハ９１２を通過する大きさに設定されている。すなわち、ＩＧＢＴ領域９４０内の半導体ウェハ９１２には、キャリアライフタイム制御領域３９が有する結晶欠陥密度のピークが形成されない大きさに設定されている。また、図５では、ダイオード領域９２０およびＩＧＢＴ領域９４０のｎ＋層９３０の下面はほぼ平坦となっており、ｎ＋層９３０の段差の傾斜部は分離領域９８０内にのみ存在している。
【００３９】
（結晶欠陥形成工程）
本実施例では、図６に示すように、ｎ＋層９３０の下面側から半導体ウェハ９１２の下面全体にヘリウム３イオン（３Ｈｅ２＋）の照射を行うことによって、半導体ウェハ９１２に結晶欠陥を形成する。
【００４０】
図５に示す半導体ウェハ９１２の下面側からイオン照射を行うと、図６に示すように、ダイオード領域９２０では、ｎ−層９２８でヘリウム３イオンが停止し、この位置に結晶欠陥密度のピークが形成される。これによって、キャリアライフタイム制御領域３９となる領域９３９を形成することができる。ヘリウムイオンが停止する位置は、ｎ＋層９３０の下面から距離ｄ２の位置に形成される。距離ｄ２は、ヘリウム３イオンを照射する照射エネルギーを調整したり、アルミニウム等を材料とするエネルギー吸収材を半導体ウェハ９１２の下面側に設置したりすることによって制御できる。
【００４１】
一方、図５に示すように、ＩＧＢＴ領域９４０では、ＩＧＢＴ領域９４０のｎ＋層９３０がダイオード領域９４０のｎ＋層９３０よりｄ１だけ薄くなっている。このため、ＩＧＢＴ領域９４０では、ヘリウム３イオンが停止する位置は、ダイオード領域９２０よりもｄ１だけ上面側となる。本実施例では、ダイオード領域９２０に結晶欠陥密度のピークが形成される位置（ｎ＋層９３０の下面から距離ｄ２の位置）よりもｄ１だけ上面側となる位置には、半導体ウェハが存在しないように、距離ｄ１が調整されている。このため、ＩＧＢＴ領域９４０に打ち込まれたヘリウム３イオンは、図６に示すように半導体ウェハ９１２を通過し、ＩＧＢＴ領域９４０には結晶欠陥密度のピークが形成されない。
【００４２】
上記のとおり、本実施例によれば、図５に示すように半導体ウェハ９１２の下面に距離ｄ１の段差を形成する。これによって、ダイオード領域９２０では結晶欠陥密度のピークが形成される一方で、ＩＧＢＴ領域９４０では結晶欠陥密度のピークが形成されないようにすることが可能となる。すなわち、ライフタイム制御領域３９となる領域９３９を、ダイオード領域９４０にのみ選択的に形成することが可能となる。
【００４３】
（半導体基板の下面の平坦化工程）
図６に示す工程を行った後、半導体ウェハ９１２の下面を研磨する工程を行い、図７に示すように、ｎ＋層９３０の下面を平坦化する。
【００４４】
（イオン注入工程、電極形成工程）
次に、半導体ウェハ９１２のダイオード領域９２０の下面にマスクを形成した後で、半導体ウェハ９１２の下面からｐ型のドーパントをイオン注入する。これによって、図８に示すように、ＩＧＢＴ領域９４０の下面側にはｐ＋層９５２とｎ層９５０ｂが形成される。ｐ＋層９５２は、図１に示す半導体装置１０のコレクタ層５２に相当し、ｎ層９５０ｂは、バッファ層５０ｂに相当する。さらに、マスクを除去した後の半導体ウェハ９１２の表面に電極９２２、９４２、９６０を形成する。電極９２２は、図１に示す半導体装置１０のアノード電極２２に相当し、電極９４２は、エミッタ電極４２に相当し、電極９６０は、共通電極６０に相当する。この後、ダイシング等によって、それぞれの半導体装置を切り離すことによって、図１に示す半導体装置１０を得ることができる。
【００４５】
（変形例）
図６に示す工程を行った後、半導体ウェハ９１２の下面を平坦化する工程を行わずに、イオン注入工程と電極形成工程を行い、図９に示すように、段差のある状態の半導体ウェハ９１２の下面に電極９６０を形成してもよい。
【実施例２】
【００４６】
（段差形成工程）
本実施例に係る製造方法においては、図２に示す半導体ウェハ９１２にエッチングを行うことによって段差を形成する。まず、図１０に示すように、半導体ウェハ９１２のダイオード領域９２０の下面に酸化膜マスク８０３を形成する。酸化膜マスク８０３としては、例えば、シリコン酸化膜を用いることができる。シリコン酸化膜は、例えば、半導体ウェハ９１２を熱酸化することによって成膜でき、レジスト等を用いてパターニングすることができる。
【００４７】
次に、ｎ＋層９３０の下面にエッチングを行う。これによって、図１１に示すように、ＩＧＢＴ領域９４０および分離領域９８０の一部において、ｎ＋層９３０がエッチングによって除去されて薄くなり、ｎ＋層９３０の下面に段差が形成される。エッチング方法としては、一般的な半導体基板のエッチング技術を用いることができる。
【００４８】
上記のとおり、段差形成工程においては、図１１に示すようにダイオード領域９２０のｎ＋層９３０の下面から距離ｄ３の段差を形成する。実施例１における距離ｄ１と同様に、距離ｄ３は、後述する結晶欠陥形成工程において照射する荷電粒子が、ＩＧＢＴ領域９４０内の半導体ウェハ９１２を通過する大きさに設定されている。すなわち、ＩＧＢＴ領域９４０内の半導体ウェハ９１２には、キャリアライフタイム制御領域３９が有する結晶欠陥密度のピークが形成されない大きさに調整されている。図１１では、ダイオード領域９２０およびＩＧＢＴ領域９４０のｎ＋層９３０の下面はほぼ平坦となっており、ｎ＋層９３０の段差の傾斜部は分離領域９８０内にのみ存在している。
【００４９】
（イオン注入工程）
次に、図１２に示すように、半導体ウェハ９１２の下面からｐ型のドーパントをイオン注入する。その後、酸化膜マスク８０３を除去すると、図１３に示すように、酸化膜マスク８０３に覆われていないＩＧＢＴ領域９４０の下面側にはｐ＋層９５２とｎ層９５０ｂが形成される。ｐ＋層９５２は、図１に示す半導体装置１０のコレクタ層５２に相当し、ｎ層９５０ｂは、バッファ層５０ｂに相当する。本実施例では、段差形成工程において形成した酸化膜マスク８０３をイオン注入工程におけるマスクとしても利用することができる。
【００５０】
（結晶欠陥形成工程）
実施例１と同様に、本実施例では、ｎ＋層９３０の下面側から半導体ウェハ９１２の下面全体にヘリウム３イオン（３Ｈｅ２＋）の照射を行うことによって半導体ウェハ９１２に結晶欠陥を形成する。実施例１と同様に、必要に応じてエネルギー吸収材を用いてもよい。
【００５１】
図１１に示すように、ＩＧＢＴ領域９４０のｎ＋層９３０の下面は、ダイオード領域９２０のｎ＋層９３０の下面よりも、ｄ３だけ薄くなっている。距離ｄ３は、結晶欠陥形成工程においてＩＧＢＴ領域９４０内に結晶欠陥密度のピークが形成されない大きさに調整されているため、図１３に示す半導体ウェハ９１２の下面側からイオン照射を行うと、図１４に示すように、ｎ−層９２８のダイオード領域９２０にのみ結晶欠陥密度のピークが形成される。ダイオード領域９２０では、ｎ＋層９３０の下面から距離ｄ４の位置に結晶欠陥密度のピークを含む領域９３９が形成される。一方、ＩＧＢＴ領域９４０では、照射されたイオンが半導体ウェハ９１２を通過し、ＩＧＢＴ領域９４０には結晶欠陥密度のピークが形成されない。これによって、ライフタイム制御領域３９となる領域９３９を、ダイオード領域９４０にのみ選択的に形成することができる。
【００５２】
（電極形成工程）
さらに、半導体ウェハ９１２の表面に電極９２２、９４２、９６０を形成すると、図１５に示す状態となる。電極９２２は、図１に示す半導体装置１０のアノード電極２２に相当し、電極９４２は、エミッタ電極４２に相当し、電極９６０は、共通電極６０に相当する。この後、ダイシング等によって、それぞれの半導体装置を切り離すことによって、図１に示す半導体装置１０を得ることができる。
【００５３】
（変形例）
図１１に示す工程を行った後の半導体ウェハ９１２から酸化膜マスク８０３を除去すると、実施例１における図５と同様の半導体ウェハ９１２を得ることができるため、これに続いて実施例１の図６〜図８において説明した工程と同様の工程を行ってもよい。
【００５４】
上記のとおり、実施形態に係る製造方法によれば、ダイオード領域には結晶欠陥密度のピークが形成される一方で、ＩＧＢＴ領域には結晶欠陥密度のピークが形成されなくすることができる。半導体ウェハの下面の半導体層のうちＩＧＢＴ領域の部分を薄くすることは、半導体ウェハに素子構造を形成する方法と同様の方法で行うことができ、その精度は高い。また、荷電粒子の照射は、半導体ウェハの下面全体に行われ、マスクを用いて荷電粒子を打ち込む領域を制限する必要はない。このため、量産時にダイオードの特性、及び、ＩＧＢＴの特性にばらつきが生じ難くなる。また、荷電粒子の照射において用いるマスクを半導体ウェハに固着させることなく、簡易に、一度の荷電粒子の照射によってダイオード領域に選択的に結晶欠陥密度のピークを形成することが可能となる。
【００５５】
上記においては、ＩＧＢＴ領域とダイオード領域との間に分離領域が設けられている半導体装置を例示して説明したが、分離領域が設けられていない半導体装置においても、上記に説明した製造方法を適用することが可能である。また、図１に示す半導体装置では、ＩＧＢＴ領域はトレンチゲート型であるが、プレーナゲート型であってもよい。
【００５６】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、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様々に変形、変更したものが含まれる。
【００５７】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合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し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５８】
１０      半導体装置
１２、９１２  半導体基板
２０、９２０  ダイオード領域
２２      アノード電極
２６      アノード層
２６ａ    アノードコンタクト領域
２６ｂ    低濃度アノード層
２８      ダイオードドリフト層
３０      カソード層
３９      キャリアライフタイム制御領域
３９ａ    端部
４０      ＩＧＢＴ領域
４２      エミッタ電極
４４      エミッタ領域
４８      ボディ層
４８ａ    ボディコンタクト領域
４８ｂ    低濃度ボディ層
５０      ＩＧＢＴドリフト層
５０ａ    ドリフト層
５０ｂ    バッファ層
５２      コレクタ層
５４      ゲート電極
５６      ゲート絶縁膜
５８      絶縁膜
６０      共通電極
７０      拡散領域
７２      境界
８０、９８０  分離領域
１０７    トレンチ
８０１    レジスト
８０３    酸化膜マスク
９２２、９４２、９６０    電極
９２６    ｐ層
９２８    ｎ−層
９３０    ｎ＋層
９３９    領域
９５０ｂ  ｎ層
９５２    ｐ＋層  
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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