[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本申请是申请号为200910009888.4、申请日为2009年1月22日、发明名称为“半导体器件及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及诸如二极管或IGBT（绝缘栅双极晶体管）之类的除高速和低耗特性之外还具有软恢复特性的半导体器件，以及用于制造半导体器件的方法。

背景技术

有600V、1200V或1700V耐压级的二极管或IGBT作为功率半导体器件。近来这些器件的特性已有了改进。功率半导体器件被用在诸如高效节能的变换器逆变器系统之类的功率变换系统，并且对于控制旋转马达和伺服马达是不可缺少的。

这样的功率控制器需要低耗，节能，高速，高效以及环保、即对周围环境没有坏影响的特性。对于这些需求，有一种普遍知晓的方法，即通过在形成半导体基板的正面侧区域之后通过研磨等减薄常用的半导体基板（例如硅晶片）的背面，然后从研磨表面侧执行具有预定浓度的元素的离子注入以及热处理（例如参见专利文献1）。

为了降低半导体器件的损耗，有必要改进截止损耗和导通损耗（导通电压）之间的权衡关系。具体地，在例如表面栅极结构形成为沟槽栅极结构时，权衡关系被改进。在少数载流子从P^＋集电极层到N^-漂移层的注入被抑制从而降低N^-漂移层的载流子浓度时，权衡关系被改进。此外，在N^-漂移层被减薄到耐压未被降低的程度时，权衡关系被改进。

图19是示出具有根据相关技术形成的场阻断层的半导体器件的配置及其净掺杂浓度的视图。如图19中的半导体器件的截面400所示，例如N^＋场阻断层42和P^＋集电极层43以此顺序在N^-漂移层41的主表面侧上形成。P基极层44在N^-漂移层41的另一主表面侧上形成。N源极层45在P基极层44的正面层的一部分上形成，以便于远离N^-漂移层41。栅电极47在穿过N源极层45和P基极层44并且到达N^-漂移层41的沟槽中通过栅绝缘膜46形成。发射电极48在P基极层44和N源极层45的表面上形成。集电电极49在P^＋集电极层43的表面上形成。

如图19中的距发射电极的距离对净掺杂浓度（log）的特征图410所示，N^＋场阻断层42的净掺杂浓度在N^＋场阻断层42与P^＋集电极层43之间的界面附近具有峰值，并且高于N^-漂移层41的净掺杂浓度。P^＋集电极层43和P基极层44的净掺杂浓度高于N^-漂移层41和N^＋场阻断层42的净掺杂浓度。

图19中所示的半导体器件的大小被例示如下。大小是基于P基极层44与发射电极48之间的界面，并且除非另外提及，表示为距此界面的距离。距P基极层44与N^-漂移层41之间界面的距离是3μm。距P^＋集电极层43与集电电极49之间的界面的距离是140μm。N^＋场阻断层42与P^＋集电极层43之间的界面距P^＋集电极层43与集电电极49之间的界面的距离，即P^＋集电极层43的厚度是0.5μm。N^-漂移层41与N⁺场阻断层42之间的界面距P^＋集电极层43与集电电极49之间的界面的距离是30μm。