半导体装置及半导体装置的制造方法与流程

1.本发明涉及半导体装置及制造方法。


背景技术：

2.以往，已知有通过将氢注入到半导体基板的预定的深度并使其扩散，从而使在氢所通过的区域形成的晶格缺陷与氢结合并施主化，能够提高掺杂浓度的技术(例如，参照专利文献1
‑
3)。
3.专利文献1：美国专利申请公开第2015/0050754号说明书
4.专利文献2：日本再公表专利第2016
‑
204227号
5.专利文献3：日本特开2007
‑
266233号公报


技术实现要素：

6.技术问题
7.如果将氢注入到半导体基板的预定的深度，则该深度附近的施主浓度会变高。
8.技术方案
9.为了解决上述课题，在本发明的第一方式中，提供一种半导体装置。半导体装置可以具备具有上表面和下表面且包含体施主的半导体基板。半导体装置可以具备氢化学浓度从上表面朝向下表面单调地增加的氢增加部。氢增加部可以遍及半导体基板的上述深度方向上的厚度的30％以上而设置。氢增加部的施主浓度可以高于体施主浓度。
10.可以除了设置有局部的氢浓度峰的部分以外，氢化学浓度从上表面到下表面单调地增加。
11.氢增加部可以在半导体基板的下表面侧具有深度方向上的氢化学浓度分布的斜率随着越接近下表面而越增加的部分。
12.可以具有设置于半导体基板中除氢增加部以外的区域的氢浓度峰。
13.半导体装置可以具备设置于半导体基板的第一导电型的漂移区。半导体装置可以具备设置于半导体基板的上表面与漂移区之间的第二导电型的基区。半导体装置可以具备设置于半导体基板的上表面与基区之间且掺杂浓度高于漂移区的掺杂浓度的第一导电型的发射区。半导体装置可以具备设置于半导体基板的下表面与漂移区之间且掺杂浓度高于漂移区的掺杂浓度的第一导电型的缓冲区。半导体装置可以具备从半导体基板的上表面起被设置到到达漂移区的深度位置为止的栅极沟槽部。缓冲区可以包含氢浓度峰。氢增加部可以配置于沟槽部的下端与缓冲区的上端之间。
14.氢增加部可以从沟槽部的下端起被设置到缓冲区的上端为止。
15.缓冲区中的氢化学浓度分布可以具有从氢浓度峰朝向下表面的下侧拖尾和从氢浓度峰朝向上表面的上侧拖尾。上侧拖尾与下侧拖尾相比，氢化学浓度可以更急剧地变化。氢化学浓度可以从沟槽部的下端到上侧拖尾单调地增加。
16.氢增加部可以包含调整载流子的寿命的寿命调整部。
17.半导体装置可以具备设置于半导体基板的第一导电型的漂移区。半导体装置可以具备设置于半导体基板的上表面与漂移区之间且掺杂浓度高于漂移区的掺杂浓度的第一导电型的蓄积区。半导体装置可以具备设置于半导体基板的上表面与蓄积区之间的第二导电型的基区。半导体装置可以具备设置于半导体基板的上表面与基区之间且掺杂浓度高于漂移区的掺杂浓度的第一导电型的发射区。可以具备从半导体基板的上表面起被设置到到达漂移区的深度位置为止的栅极沟槽部。蓄积区可以包括氢浓度峰。氢增加部可以配置于沟槽部的下端与半导体基板的下表面之间。
18.在本发明的第二方式中，提供一种具备具有上表面和下表面的半导体基板的半导体装置的制造方法。制造方法可以包括从半导体基板的上表面将氢离子注入于半导体基板的内部的预定的第一注入位置的第一氢注入步骤。制造方法可以包括对半导体基板的下表面进行研磨，除去存在氢的区域的一部分的研磨步骤。制造方法可以包括对半导体基板进行热处理的热处理步骤。第一注入位置可以配置于研磨步骤之后的半导体基板的下表面侧。研磨步骤可以在第一氢注入步骤之前。
19.在研磨步骤中，可以除去包含第一注入位置的区域。在第一氢注入步骤之前进行研磨步骤的情况下，第一注入位置可以是所述半导体基板被研磨而除去的区域内的位置。制造方法可以在热处理步骤之前包括第二氢注入步骤，所述第二氢注入步骤从半导体基板的上表面或下表面将氢离子注入于半导体基板的内部的预定的第二注入位置。
20.在研磨步骤中，可以除去包含第二注入位置的区域。
21.可以以通过第一氢注入步骤注入的氢的第一氢浓度峰与通过第二氢注入步骤注入的氢的第二氢浓度峰重叠的方式将氢注入于第二注入位置。
22.第二注入位置可以配置于在研磨步骤中不被研磨的位置。
23.应予说明，上述发明内容并未列举出本发明的全部必要特征。另外，这些特征组的子组合也能够成为发明。
附图说明
24.图1是表示半导体装置100的一个示例的截面图。
25.图2表示图1的a
‑
a线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的示例。
26.图3是说明直线部204中的氢化学浓度dh的分布例的图。
27.图4表示图1的a
‑
a线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的另一示例。
28.图5表示图1的a
‑
a线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的另一示例。
29.图6是表示半导体装置100的另一构成例的图。
30.图7表示图6的b
‑
b线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的示例。
31.图8a是表示半导体装置100的另一构成例的图。
32.图8b是表示半导体装置100的另一构成例的图。
33.图9a表示图8a的c
‑
c线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主
浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的示例。
34.图9b表示图8b的i
‑
i线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的示例。
35.图10a是表示图1的a
‑
a截面处的氢化学浓度dh和载流子浓度dc的各分布例的图。
36.图10b是表示图1的a
‑
a截面处的氢化学浓度dh和载流子浓度dc的各分布例的另一个图。
37.图11a是表示图8a的c
‑
c截面处的氢化学浓度dh和载流子浓度dc的各分布例的图。
38.图11b是表示图8a的c
‑
c截面处的氢化学浓度dh和载流子浓度dc的各分布例的另一个图。
39.图12是表示半导体装置100的一个示例的俯视图。
40.图13是图12中的区域d的放大图。
41.图14是表示图13中的e
‑
e截面的一个示例的图。
42.图15是表示图14中的f
‑
f线处的掺杂浓度ddp和氢化学浓度dh的分布例的图。
43.图16是表示图14中的f
‑
f线处的掺杂浓度ddp和氢化学浓度dh的另一分布例的图。
44.图17是表示图13中的e
‑
e截面的另一示例的图。
45.图18是表示半导体装置100的制造方法的一个示例的图。
46.图19是表示半导体装置100的制造方法的另一示例的图。
47.图20是表示半导体装置100的制造方法的另一示例的图。
48.图21是表示半导体装置100的制造方法的另一示例的图。
49.图22是表示半导体装置100的另一示例的截面图。
50.图23表示图22的g
‑
g线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的示例。
51.图24是表示半导体装置100的制造方法的另一示例的图。
52.图25是表示半导体装置100的一个示例的截面图。
53.图26是表示图25的h
‑
h线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的示例的图。
54.符号说明
55.10
…
半导体基板、11
…
阱区、12
…
发射区、14
…
基区、15
…
接触区、16
…
蓄积区、18
…
漂移区、19
…
下表面、20
…
缓冲区、21
…
上表面、22
…
集电区、23
…
下表面、24
…
集电电极、25
…
浓度峰、29
…
直线部分、30
…
虚设沟槽部、31
…
前端部、32
…
虚设绝缘膜、34
…
虚设导电部、38
…
层间绝缘膜、39
…
直线部分、40
…
栅极沟槽部、41
…
前端部、42
…
栅极绝缘膜、44
…
栅极导电部、52
…
发射电极、54
…
接触孔、60、61
…
台面部、70
…
晶体管部、80
…
二极管部、81
…
延长区、82
…
阴极区、90
…
边缘终端结构部、100
…
半导体装置、103
…
氢浓度峰、130
…
外周栅极布线、131
…
有源侧栅极布线、160
…
有源部、162
…
端边、164
…
栅极焊盘、180
…
氢增加部、190
…
直线、192
…
带状范围、201
…
第一氢浓度峰、202
…
下侧拖尾、203
…
上侧拖尾、204
…
直线部、205
…
连接部、206
…
第二氢浓度峰、207
…
下侧拖尾、208
…
上侧拖尾、209
…
谷部、211
…
第一施主浓度峰、212
…
下侧拖尾、213
…
上侧拖尾、214
…
直线部、215
…
连接部、216
…
第二施主浓度峰、217
…
下侧拖尾、218
…
上侧拖尾、219
…
谷部、220
…
载流子浓度峰、230
…
寿命调整部、231
…
寿命调整部
具体实施方式
56.以下，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但以下的实施方式并不限定权利要求书所涉及的发明。另外，实施方式中说明的特征的组合未必全部都是发明的技术方案所必须的。
57.在本说明书中，将与半导体基板的深度方向平行的方向上的一侧称为“上”，将另一侧称为“下”。将基板、层或其他部件的两个主面中的一个面称为上表面，将另一个面称为下表面。“上”、“下”的方向并不限于重力方向或安装半导体装置时的方向。
58.在本说明书中，有时使用x轴、y轴和z轴的正交坐标轴来说明技术事项。正交坐标轴只不过用于确定构成要素的相对位置，并不限定特定的方向。例如，z轴并不限于表示相对于地面的高度方向。应予说明， z轴方向和
‑
z轴方向是相互反向的方向。在未记载正负而记载为z轴方向的情况下，意味着与 z轴和
‑
z轴平行的方向。
59.在本说明书中，将与半导体基板的上表面和下表面平行的正交轴设为x轴和y轴。另外，将与半导体基板的上表面和下表面垂直的轴设为z轴。在本说明书中，有时将z轴的方向称为深度方向。另外，在本说明书中，有时包括x轴和y轴，将与半导体基板的上表面和下表面平行的方向称为水平方向。
60.另外，有时将从半导体基板的深度方向上的中心到半导体基板的上表面的区域称为上表面侧。同样地，有时将从半导体基板的深度方向上的中心到半导体基板的下表面的区域称为下表面侧。
61.在本说明书中称为“相同”或者“相等”的情况下，也可以包括具有由制造偏差等引起的误差的情况。该误差例如为10％以内。
62.在本说明书中，将掺杂有杂质的掺杂区域的导电型作为p型或n型进行说明。在本说明书中，杂质有时特别指n型的施主或p型的受主中的任一者，有时记载为掺杂剂。在本说明书中，掺杂是指在半导体基板中导入施主或受主，制成示出n型的导电型的半导体或示出p型的导电型的半导体。
63.在本说明书中，掺杂浓度是指热平衡状态下的施主的浓度或受主的浓度。在本说明书中，净掺杂浓度是指，将施主浓度设为正离子的浓度，将受主浓度设为负离子的浓度，包含电荷的极性而将它们进行相加所得到的实质的浓度。作为一个示例，如果将施主浓度设为n
d
，将受主浓度设为n
a
，则任意位置处的实质的净掺杂浓度为n
d
‑
n
a
。在本说明书中，有时将净掺杂浓度简记为掺杂浓度。
64.施主具有向半导体供给电子的功能。受主具有从半导体接受电子的功能。施主和受主不限于杂质本身。例如，存在于半导体中的空位(v)、氧(o)和氢(h)结合而成的voh缺陷作为供给电子的施主而发挥功能。在本说明书中，有时将voh缺陷称为氢施主。
65.在本说明书中，在记载为p 型或n 型的情况下，意味着掺杂浓度高于p型或n型的掺杂浓度，在记载为p
‑
型或n
‑
型的情况下，意味着掺杂浓度低于p型或n型的掺杂浓度。另外，在本说明书中记载为p 型或n 型的情况下，意味着掺杂浓度高于p 型或n 型的掺杂浓度。除非另有说明，否则本说明书的单位制为si单位制。虽然有时以cm表示长度的单位，但各计算可以在换算成米(m)之后进行。
66.在本说明书中，化学浓度是指不依赖于电活化的状态而测定的杂质的原子密度。化学浓度例如可以通过二次离子质谱分析法(sims)来测量。上述净掺杂浓度可以通过电
压
‑
电容测定法(cv法)来测定。另外，可以将通过扩散电阻测定法(sr法)测量的载流子浓度作为净掺杂浓度。通过cv法或sr法测量的载流子浓度可以作为热平衡状态下的值。另外，在n型的区域中，因为施主浓度充分大于受主浓度，所以可以将该区域中的载流子浓度作为施主浓度。同样地，在p型的区域中，可以将该区域中的载流子浓度作为受主浓度。在本说明书中，有时将n型区域的掺杂浓度称为施主浓度，有时将p型区域的掺杂浓度称为受主浓度。
67.另外，在施主、受主或净掺杂的浓度分布具有峰的情况下，可以将该峰值作为该区域中的施主、受主或净掺杂的浓度。在施主、受主或净掺杂的浓度大致均一的情况下等，可以将该区域中的施主、受主或净掺杂的浓度的平均值作为施主、受主或净掺杂的浓度。在本说明书中，将atoms/cm3或/cm3用于每单位体积的浓度表示。该单位用于半导体基板内的施主或受主浓度、或者化学浓度。atoms的记载也可以省略。
68.通过sr法测量的载流子浓度可以低于施主或受主的浓度。在测定扩散电阻时流动有电流的范围中，有时半导体基板的载流子迁移率低于结晶状态的值。载流子迁移率的降低是由于晶格缺陷等引起的晶体结构的紊乱(无序)使载流子散乱从而产生的。
69.根据通过cv法或sr法测量的载流子浓度算出的施主或受主的浓度可以低于表示施主或受主的元素的化学浓度。作为一个示例，在硅的半导体中成为施主的磷或砷的施主浓度或者成为受主的硼(boron)的受主浓度为它们的化学浓度的99％左右。另一方面，在硅的半导体中成为施主的氢的施主浓度为氢的化学浓度的0.1％至10％左右。本说明书中的各浓度可以是室温下的值。作为一个示例，室温下的值可以使用300k(开尔文)(约26.9℃)时的值。
70.图1是表示半导体装置100的一个示例的截面图。半导体装置100包括半导体基板10。半导体基板10是由半导体材料形成的基板。作为一个示例，半导体基板10是硅基板。
71.在半导体基板10形成有绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor：igbt)等晶体管元件和续流二极管(fwd)等二极管元件中的至少一方。在图1中，省略了晶体管元件以及二极管元件的各电极和设置于半导体基板10的内部的各区域。晶体管元件以及二极管元件的构成例在后面叙述。
72.本例的半导体基板10在整体上分布有n型的体施主。体施主是在制造成为半导体基板10的原料的晶锭时，由在晶锭内大致均匀地包含的掺杂剂形成的施主。本例的体施主是氢以外的元素。体施主的掺杂剂例如是磷、锑、砷、硒或硫，但不限于此。本例的体施主是磷。体施主也包含在p型的区域中。
73.半导体基板10可以是从半导体的晶锭切出的晶片，也可以是将晶片单片化而成的芯片。半导体的晶锭可以通过直拉法(cz法)、磁场控制直拉法(mcz法)、悬浮区熔法(fz法)中的任意一种来制造。本例中的晶锭通过mcz法制造。通过mcz法制造的基板中所含的氧浓度为1
×
10
17
～7
×
10
17
/cm3。通过fz法制造的基板中所含的氧浓度为1
×
10
15
～5
×
10
16
/cm3。氧浓度高的一方存在容易生成氢施主的倾向。体施主浓度可以使用分布于半导体基板10的整体的体施主的化学浓度，也可以是该化学浓度的90％～100％之间的值。另外，半导体基板10也可以使用不包含磷等掺杂剂的无掺杂基板。此时，无掺杂基板的体施主浓度(d0)例如为1
×
10
10
/cm3以上且5
×
10
12
/cm3以下。无掺杂基板的体施主浓度(d0)优选为1
×
10
11
/cm3以上。无掺杂基板的体施主浓度(d0)优选为5
×
10
12
/cm3以下。
74.半导体基板10通过对下表面进行研磨而被调整为与预定的耐压相应的厚度。在图
1中，示出研磨前的下表面19和研磨后的下表面23。另外，用虚线表示通过研磨而除去的半导体基板10的区域。在本说明书中，除了特别说明的情况以外，将半导体基板10作为研磨后的基板进行说明。
75.研磨后的半导体基板10具有彼此对置的上表面21和下表面23。上表面21和下表面23是半导体基板10的两个主面。在本说明书中，将在与上表面21和下表面23平行的面的正交轴设为x轴和y轴，将与上表面21和下表面23垂直的轴设为z轴。
76.在研磨前的半导体基板10，从上表面21向第一注入位置zi1注入有氢离子(例如质子)。第一注入位置zi1是深度方向(z轴方向)上的距上表面21的距离为zi1的位置。在本说明书中，除了特别定义的情况以外，用距上表面21的距离来规定z轴方向上的位置。氢离子通过半导体基板10的内部的平均距离(也称为射程)能够通过使氢离子加速的加速能量来控制。在本例中，以使氢离子的射程成为距离zi1的方式调整加速能量。
77.在第一注入位置zi1，氢化学浓度示出峰。另外，在半导体基板10的内部，在氢离子所通过的区域残留有一部分氢离子。因此，能够使氢从上表面21一直分布到第一注入位置zi1。在本说明书中，有时将注入的氢离子所通过的区域称为通过区。在图1的示例中，从半导体基板10的上表面21至第一注入位置zi1为止是通过区。可以在整个上表面21注入氢离子，也可以仅在一部分区域注入氢离子。
78.在半导体基板10中氢离子所通过的通过区，因氢的通过而形成有单原子空位(v)、双原子空位(vv)等以空位为主体的晶格缺陷。与空位相邻的原子具有悬空键。晶格缺陷还包括间隙原子和/或位错等，广义上也可以包括施主、受主，但在本说明书中，有时将以空位为主体的晶格缺陷称为空位型晶格缺陷、空位型缺陷、或者简称为晶格缺陷。另外，由于通过向半导体基板10注入氢离子而使晶格缺陷形成得较多，所以有时半导体基板10的结晶性严重紊乱。在本说明书中，有时将该结晶性的紊乱称为无序。
79.另外，在整个半导体基板10包含氧。该氧是在制造半导体的晶锭时有意或无意地被导入的。在半导体基板10的内部，氢(h)、空位(v)和氧(o)结合，形成voh缺陷。另外，通过对半导体基板10进行热处理而使氢扩散，促进voh缺陷的形成。voh缺陷作为供给电子的施主而发挥功能。在本说明书中，有时将voh缺陷简称为氢施主。在本例的半导体基板10中，在氢离子的通过区形成氢施主。氢施主的掺杂浓度低于氢的化学浓度。如果将氢施主的掺杂浓度相对于氢的化学浓度的比例设为活化率，则活化率可以为0.1％～30％的值。在本例中，活化率为1％～5％。
80.通过在半导体基板10的通过区形成氢施主，从而能够使通过区中的施主浓度高于体施主浓度。通常，必须准备与应形成于半导体基板10的元件的特性、特别是额定电压或耐压对应地具有预定的体施主浓度的半导体基板10。与此相对，根据图1表示的半导体装置100，通过控制氢离子的剂量，能够调整半导体基板10的施主浓度。因此，能够使用与元件的特性等不对应的体施主浓度的半导体基板来制造半导体装置100。虽然制造半导体基板10时的体施主浓度的偏差比较大，但氢离子的剂量能够比较高精度地进行控制。因此，通过注入氢离子而产生的晶格缺陷的浓度也能够高精度地进行控制，并能够高精度地控制通过区的施主浓度。
81.另外，在研磨下表面19的工序中，存在氢的区域的一部分被除去。可以将下表面19研磨至第一注入位置zi1的附近。在图1的示例中，将半导体基板10的下表面19研磨至比第
一注入位置zi1更靠上表面21侧的位置。在第一注入位置zi1的附近氢施主形成得较多。通过研磨至第一注入位置zi1的附近，能够除去氢施主的浓度峰附近的高浓度区域的至少一部分。由此，除去不需要的高浓度区而易于调整半导体装置100的特性。另外，在第一注入位置zi1的附近晶格缺陷形成得较多。通过研磨至第一注入位置zi1的附近，从而除去晶格缺陷多的区域的至少一部分而易于调整半导体装置100的特性。
82.研磨后的下表面23可以配置于比第一注入位置zi1靠上表面21侧的位置，也可以配置于比第一注入位置zi1靠下表面19侧的位置，还可以配置于第一注入位置zi1。下表面23与第一注入位置zi1的z轴方向上的距离可以为10μm以下，也可以为5μm以下，还可以为1μm以下。应予说明，在本说明书中，将上表面21的深度位置设为z1(即，上表面21与深度位置z1之间的距离为0μm)，将下表面23的深度位置设为z2，将下表面19的深度位置设为z3。
83.图2表示图1的a
‑
a线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的示例。图2的横轴是表示从上表面21起算的深度位置的线性轴，纵轴是表示每单位体积的浓度的对数轴。图2中的施主浓度dd是通过例如cv法或sr法来测量的。图2中的氢化学浓度dh是通过例如sims法测量的氢浓度。体施主浓度d0是通过例如sims法测量的磷浓度。但是，局部地注入到半导体基板10的磷浓度除外。体施主浓度d0在整个半导体基板10中是均匀的。在图2中，用实线表示氢化学浓度dh，用虚线表示施主浓度dd和体施主浓度d0。
84.在图2中，将半导体基板10的深度方向上的中央位置设为zc。另外，将半导体基板10的上表面21处的氢化学浓度设为dh1，将上表面21处的施主浓度设为dd1，将下表面23处的氢化学浓度设为dh2，将下表面23处的施主浓度设为dd2，将第一注入位置zi1处的氢化学浓度设为dhi1，将第一注入位置zi1处的施主浓度设为ddi1。
85.在第一注入位置zi1处，氢化学浓度dh具有第一氢浓度峰201，施主浓度dd具有第一施主浓度峰211。氢化学浓度dh的分布具有从第一氢浓度峰201朝向下表面23的下侧拖尾202和从第一氢浓度峰201朝向上表面21的上侧拖尾203。由于从上表面21将氢离子注入于第一注入位置zi1，所以在比第一注入位置zi1靠下表面23侧的区域中，氢化学浓度急剧地减少。因此，下侧拖尾202与上侧拖尾203相比，氢化学浓度的变化更急剧。施主浓度dd的分布具有从第一施主浓度峰211朝向下表面23的下侧拖尾212和从第一施主浓度峰211朝向上表面21的上侧拖尾213。下侧拖尾212与上侧拖尾213相比，施主浓度的变化更急剧。
86.半导体基板10具备氢化学浓度dh从上表面21朝向下表面23单调地增加的氢增加部180。单调地增加是指从上表面21朝向下表面23，没有氢化学浓度dh减少的部分。即，氢增加部180从上表面21朝向下表面23，由氢化学浓度dh没有变化的区域和氢化学浓度dh增加的区域构成。因为从上表面21将氢离子注入于第一注入位置zi1，所以越接近第一注入位置zi1，氢化学浓度dh越容易变高，越接近上表面21，氢化学浓度dh越容易变低。另外，通过对半导体基板10进行热处理，第一注入位置zi1的附近的高浓度的氢朝向上表面21扩散，因此，越接近第一注入位置zi1，氢化学浓度dh越容易变高。因此，在半导体基板10形成氢增加部180。
87.氢增加部180遍及半导体基板10的深度方向上的厚度z2的30％以上而连续地设置。由此，能够调整半导体基板10的该区域的施主浓度。氢增加部180可以遍及半导体基板10的厚度z2的50％以上而连续地设置，也可以遍及半导体基板10的厚度z2的70％以上而连
续地设置，还可以遍及半导体基板10的厚度z2的80％以上而连续地设置。
88.氢增加部180可以跨越半导体基板10的中央位置zc而设置。即，氢增加部180可以从半导体基板10的上表面21侧起设置到下表面23侧为止。应予说明，第一注入位置zi1配置于半导体基板10的下表面23侧。在图2的示例中，下表面23配置于比第一注入位置zi1靠上表面21侧的位置。在这种情况下，可以从上表面21起到下表面23为止地设置氢增加部180。另外，在下表面23配置于比第一注入位置zi1靠下表面19侧的位置的情况下，在半导体基板10的内部配置第一氢浓度峰201。在这种情况下，氢增加部180从上表面21起一直设置到第一注入位置zi1。
89.本例的氢化学浓度dh的分布具有直线部204。直线部204是用直线来近似氢化学浓度dh的分布形状的区域。直线部204的氢化学浓度dh朝向下表面23单调地增加，或者大致均匀。在半导体基板10的内部残留有上侧拖尾203的情况下，氢化学浓度dh的分布具有将直线部204与上侧拖尾203连接的连接部205。氢化学浓度dh的分布的斜率在连接部205处越接近下表面23越增大。通过使上侧拖尾203残留于半导体基板10，能够使氢化学浓度dh较高的区域残留，因此，能够使氢从该区域向上表面21扩散。因此，容易形成氢施主。另外，由于施主浓度dd高的区域被残留，因此能够用作高浓度的n型区域。下表面23处的氢化学浓度dh2可以是上表面21处的氢化学浓度dh1的2倍以上，也可以是上表面21处的氢化学浓度dh1的5倍以上，还可以是上表面21处的氢化学浓度dh1的10倍以上。
90.施主浓度dd的分布具有直线部214。直线部214是用直线来近似施主浓度dd的分布形状的区域。在半导体基板10的内部残留有上侧拖尾213的情况下，施主浓度dd的分布具有将直线部214与上侧拖尾213连接的连接部215。施主浓度dd的分布的斜率在连接部215处可以越接近下表面23则越增大。下表面23处的施主浓度dd2可以是上表面21处的施主浓度dd1的2倍以上，也可以是上表面21处的施主浓度dd1的5倍以上，还可以是上表面21处的施主浓度dd1的10倍以上。
91.图3是说明直线部204中的氢化学浓度dh的分布例的图。本图的纵轴和横轴为线性标度。直线部204中的氢化学浓度dh是均匀的或者朝向下表面23单调地增加。但是，氢化学浓度dh的分布也可以因测定误差等而具有微小的凹凸。
92.如上所述，直线部204中的氢化学浓度dh的分布用直线190来近似。直线190是平坦的或者氢化学浓度dh从上表面21朝向下表面23增加的直线。直线部204中的氢化学浓度dh可以相对于直线190具有
±
7％以下的波动。将相对于直线190具有
±
7％的幅度的范围设为带状范围192。带状范围192的幅度可以是直线190的值的
±
17％，也可以是直线190的值的
±
30％。
93.可以将氢化学浓度dh落入带状范围192内的区域设为直线部204。直线部204可以遍及半导体基板10的厚度的30％以上的长度而连续地设置，也可以遍及半导体基板10的厚度的50％以上的长度而连续地设置，还可以遍及半导体基板10的厚度的70％以上的长度而连续地设置。
94.可以将用直线连结直线部204的深度方向上的两端的氢化学浓度dh而得到的分布作为直线190。直线190可以是利用一次函数对预定区域中的氢化学浓度dh进行拟合而得的直线。
95.直线部204中的直线190的斜率的绝对值相对于深度(μm)可以为0/(cm3·
μm)以上
且2
×
10
12
/(cm3·
μm)以下，也可以是大于0/(cm3·
μm)且为1
×
10
12
/(cm3·
μm)以下。进一步地，直线部204中的直线190的斜率的绝对值相对于深度(μm)可以为1
×
10
10
/(cm3·
μm)以上且1
×
10
12
/(cm3·
μm)以下，也可以为1
×
10
10
/(cm3·
μm)以上且5
×
10
11
/(cm3·
μm)以下。这里，5
×
10
11
/(cm3·
μm)是与5
×
10
15
/cm4相同的斜率(等同)。
96.作为直线190的斜率的另一指标，也可以使用半对数斜率。将直线部204的深度方向上的一端的位置设为x1(cm)，将另一端的位置设为x2(cm)。将x1处的浓度设为n1(/cm3)，将x2处的浓度设为n2(/cm3)。将预定的区域的半对数斜率η(/cm)定义为η＝(log
10
(n2)
‑
log
10
(n1))/(x2
‑
x1)。直线部204中的直线190的半对数斜率η的绝对值可以为0/cm以上且50/cm以下，也可以为0/cm以上且30/cm以下。进一步地，直线部204中的直线190的半对数斜率η的绝对值可以为0/cm以上且20/cm以下，也可以为0/cm以上且10/cm以下。
97.图4表示图1的a
‑
a线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的另一示例。在本例中，第一注入位置zi1与下表面23的深度位置z2一致。其他结构与图2的示例相同。在本例中，下表面23处的氢化学浓度dh2与第一氢浓度峰201的氢化学浓度dhi1一致。另外，从上表面21到下表面23的整体成为氢增加部180。根据本例，因为第一氢浓度峰201包含于半导体基板10，所以氢容易向上表面21侧扩散。另外，能够形成高浓度的n型区域。
98.图5表示图1的a
‑
a线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的另一示例。在本例中，第一注入位置zi1配置于比下表面23更靠上表面21侧的位置。其他结构与图2的示例相同。在本例中，在半导体基板10的下表面23侧，氢化学浓度dh具有下侧拖尾202、第一氢浓度峰201和上侧拖尾203。下表面23的深度位置z2可以配置于设有下侧拖尾202的范围内。在这种情况下，在半导体基板10仅残留下侧拖尾202的一部分。在本例中，下表面23处的氢化学浓度dh2小于第一氢浓度峰201的氢化学浓度dhi1。根据本例，氢更容易向上表面21侧扩散。另外，能够形成高浓度的n型区域。
99.图6是表示半导体装置100的另一构成例的图。本例的半导体装置100与图1至图5所示的示例的不同之处在于，在第二注入位置zi2也注入氢离子。其他结构与图1至图5中说明的任一方式的半导体装置100相同。
100.本例的第二注入位置zi2配置于半导体基板10的上表面21侧。第二注入位置zi2与上表面21的在深度方向上的距离可以为5μm以下，也可以为10μm以下，还可以为20μm以下。在图6的示例中，从上表面21将氢离子注入于第二注入位置zi2。在另一示例中，也可以从下表面23将氢离子注入于第二注入位置zi2。
101.通过在将氢离子注入于第二注入位置zi2之后进行热处理，能够使氢从第二注入位置zi2朝向下表面23扩散。由此，能够向将氢离子注入于第一注入位置zi1时的氢离子的通过区供给足够浓度的氢。因此，能够容易地形成氢施主。
102.图7表示图6的b
‑
b线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的示例。本例的半导体基板10在第二注入位置zi2具有第二氢浓度峰206和第二施主浓度峰216。氢化学浓度dh的分布具有从第二氢浓度峰206朝向下表面23的下侧拖尾207和从第二氢浓度峰206朝向上表面21的上侧拖尾208。第二氢浓度峰206的半峰全宽可以为半导体基板10的厚度的1/10以下。由于从上表面21将氢离子注入于第二注入位置zi2，因此下侧拖尾207与上侧拖尾208相比，氢化学浓度的变化更急剧。
施主浓度dd的分布具有从第二施主浓度峰216朝向下表面23的下侧拖尾217和从第二施主浓度峰216朝向上表面21的上侧拖尾218。下侧拖尾217与上侧拖尾218相比，施主浓度的变化更急剧。其他结构与图1至图5中说明的任一方式的半导体装置100相同。
103.第二氢浓度峰206的氢化学浓度dhi2可以大于下表面23处的氢化学浓度dh2，也可以小于下表面23处的氢化学浓度dh2。通过增大第二氢浓度峰206的氢化学浓度dhi2，使得氢变得易于向下表面23侧扩散。另外，通过减小第二氢浓度峰206的氢化学浓度dhi2，从而能够使在第二注入位置zi2的附近形成的晶格缺陷的浓度低。第二氢浓度峰206的氢化学浓度dhi2可以为下表面23处的氢化学浓度dh2的10倍以上。第二氢浓度峰206的氢化学浓度dhi2可以大于第一氢浓度峰201的氢化学浓度dhi1，也可以小于第一氢浓度峰201的氢化学浓度dhi1。
104.第二施主浓度峰216的氢化学浓度ddi2可以大于下表面23处的施主浓度dd2，也可以小于下表面23处的施主浓度dd2。第二施主浓度峰216的施主浓度ddi2可以是下表面23处的施主浓度dd2的10倍以上。
105.第二氢浓度峰206配置于氢增加部180以外的区域。在本例中，氢增加部180被设置为从第二氢浓度峰206起到下表面23为止。另外，除了设置有局部的第二氢浓度峰206(包括上侧拖尾208和下侧拖尾207)的部分以外，氢化学浓度dh从上表面21到下表面23单调地增加。
106.图8a是表示半导体装置100的另一构成例的图。本例的半导体装置100与图1至图5所示的示例的不同之处在于，在第二注入位置zi2也注入氢离子。其他结构与图1至图5中说明的任一方式的半导体装置100相同。
107.本例的第二注入位置zi2配置于半导体基板10的下表面23侧。第二注入位置zi2与下表面23的在深度方向上的距离可以为5μm以下，也可以为10μm以下，还可以为20μm以下。另外，第二注入位置zi2可以配置于第一注入位置zi1与上表面21之间。第二注入位置zi2与第一注入位置zi1的在深度方向上的距离可以为1μm以下，也可以为5μm以下，还可以为10μm以下。第二注入位置zi2也可以与第一注入位置zi1一致。第二注入位置zi2也可以位于比第一注入位置zi1更靠下表面侧的位置。
108.通过在将氢离子注入于第二注入位置zi2之后进行热处理，从而能够使氢从第二注入位置zi2朝向上表面21扩散。由此，能够向将氢离子注入于第一注入位置zi1时的氢离子的通过区供给足够浓度的氢。因此，能够容易地形成氢施主。
109.图8b是表示半导体装置100的另一构成例的图。本例的半导体装置100与图8a的示例的不同点在于，下表面23的位置配置于比第一注入位置zi1和第二注入位置zi2中的任一者都靠上表面21侧的位置。其他结构与图8a的示例相同。在本例中，在通过进行热处理而使氢扩散之后，对下表面19进行研磨。由此，第一注入位置zi1和第二注入位置zi2处的高浓度的氢不会残留在研磨后的半导体基板10。
110.图9a表示图8a的c
‑
c线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的示例。本例的半导体基板10在第二注入位置zi2具有第二氢浓度峰206和第二施主浓度峰216。另外，在第二注入位置zi2与第一注入位置zi1之间，具有氢化学浓度的谷部209和施主浓度的谷部219。谷部是浓度成为极小值的部分。
111.第二氢浓度峰206的氢化学浓度dhi2可以大于下表面23处的氢化学浓度dh2，也可
以小于下表面23处的氢化学浓度dh2。第二氢浓度峰206的氢化学浓度dhi2可以大于第一氢浓度峰201的氢化学浓度dhi1，也可以小于第一氢浓度峰201的氢化学浓度dhi1。第二氢浓度峰206的氢化学浓度dhi2可以为下表面23处的氢化学浓度dh2的10倍以上，也可以为第一氢浓度峰201的氢化学浓度dhi1的10倍以上。
112.第一氢浓度峰201与第二氢浓度峰206可以以重叠的方式配置。峰重叠可以指在一个峰的半峰全宽的范围内配置有另一个峰的顶点。另外，在谷部209的氢化学浓度为氢化学浓度dhi1和氢化学浓度dhi2中低的一方的一半以上的情况下，可以作为第一氢浓度峰201与第二氢浓度峰206重叠。
113.第二施主浓度峰216的氢化学浓度ddi2可以大于下表面23处的施主浓度dd2，也可以小于下表面23处的施主浓度dd2。第二施主浓度峰216的施主浓度ddi2可以是下表面23处的施主浓度dd2的10倍以上，也可以是第一施主浓度峰211的10倍以上。
114.图9b表示图8b的i
‑
i线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的示例。如图8b中说明的那样，本例中的深度位置z2可以位于比第一氢浓度峰201和第二氢浓度峰206的位置更靠上表面21侧的位置。
115.图10a是表示图1的a
‑
a截面处的氢化学浓度dh和载流子浓度dc的各分布例的图。氢化学浓度dh的分布可以与图2、或图4、或图5的示例相同。本例的半导体装置100在氢增加部180具有寿命调整部231。寿命调整部231是晶格缺陷等寿命扼杀剂的密度分布示出极大值的部分。寿命扼杀剂是通过与空穴或电子结合而缩短载流子的寿命。另外，寿命调整部231也可以是载流子的寿命示出极小值的部分。
116.通过从上表面21将氢离子注入于第一注入位置zi1，从而在氢离子所通过的区域形成晶格缺陷。特别是，在第一注入位置zi1的周边高密度地形成晶格缺陷。但是，在第一注入位置zi1的附近，因为氢也高浓度地存在着，所以晶格缺陷与氢结合而成为氢施主。因此，在第一注入位置zi1，载流子浓度dc具有载流子浓度峰220。另一方面，在比第一注入位置zi1更靠上表面21侧的区域中，因为氢化学浓度比较低，所以晶格缺陷会大量残留。因此，载流子浓度dc有时以与载流子浓度峰220接触的方式具有寿命调整部231。
117.图10b是表示图1的a
‑
a截面处的氢化学浓度dh和载流子浓度dc的各分布例的另一个图。与图10a的不同点在于，在载流子浓度峰220的上表面21侧的区域中，没有载流子浓度dc的降低，不具备载流子的寿命调整部231。在本例中，载流子的寿命可以不具备极小值。将下表面23处的载流子浓度设为dc2，将第一注入位置zi1处的载流子浓度设为dci(在图10b的示例中dc2＝dci)。载流子浓度dc2、dci可以与施主浓度dd2、ddi相同。
118.图11a是表示图8a的c
‑
c截面处的氢化学浓度dh和载流子浓度dc的各分布例的图。氢化学浓度dh的分布可以与图9a的示例相同。在本例中，与第一氢浓度峰201接触地配置有第二氢浓度峰206。通过设置第二氢浓度峰206，使第二氢浓度峰206的附近的晶格缺陷与氢结合而进行氢施主化。因此，第二氢浓度峰206的附近的载流子寿命恢复。在本例中，可以在对下表面19进行研磨之后，从下表面23将氢离子注入于第二注入位置zi2。由此，能够使向第二注入位置zi2的氢离子的加速能量小，并能够抑制因向第二注入位置zi2注入氢离子而引起的晶格缺陷的形成。
119.本例的寿命调整部230在比第二氢浓度峰206更靠上表面21侧的位置与第二氢浓度峰206接触地设置。另外，通过设置第二氢浓度峰206，能够调整寿命调整部230的深度方
向上的长度。因此，变得易于控制深度方向上的载流子寿命的分布。通常，寿命扼杀剂通过照射氦等氢以外的粒子而形成。在本例中，通过照射氢而能够形成寿命调整部230。因此，在本例的寿命调整部230不包含氦。
120.应予说明，在第二注入位置zi2，从半导体基板10的下表面侧注入有氢离子。因此，第二氢浓度峰206的上侧拖尾208与下侧拖尾207相比，氢化学浓度可以更急剧地变化。在本例中，从栅极沟槽部40的下端到上侧拖尾208的上端，氢化学浓度单调地增加。
121.图11b是表示图8a的c
‑
c截面处的氢化学浓度dh和载流子浓度dc的各分布例的另一个图。与图11a的不同点在于，在载流子浓度峰220的上表面21侧的区域中，没有载流子浓度dc的降低，不具备载流子的寿命调整部230。在本例中，载流子的寿命可以不具备极小值。
122.图12是表示半导体装置100的一个示例的俯视图。在图12中，示出了将各部件投影到半导体基板10的上表面而得的位置。在图12中，仅示出了半导体装置100的一部分部件，省略了一部分部件。
123.半导体装置100具备半导体基板10。半导体基板10可以具有在图1至图11b中说明的氢化学浓度分布、施主浓度分布以及载流子浓度分布。但是，半导体基板10可以还具有与在图1至图11b中说明的各浓度峰不同的其他的浓度峰。如后述的缓冲区20那样，有时注入氢离子而形成半导体基板10中的n型区域。在这种情况下，氢化学浓度分布除了在图1至图11b中说明的氢化学浓度dh的分布以外，还可能具有局部的氢浓度峰。另外，如后述的发射区12那样，有时注入磷等氢以外的n型杂质而形成半导体基板10中的n型区域。在这种情况下，施主浓度分布除了在图1至图11b中说明的施主浓度分布以外，还可能具有局部的施主浓度峰。另外，如后述的基区14那样，有时注入硼等p型杂质而形成半导体基板10中的p型区域。在这种情况下，载流子浓度分布除了在图10a至图11b中说明的载流子浓度分布以外，还可能具有局部的载流子浓度峰。
124.半导体基板10在俯视时具有端边162。在本说明书中简称为俯视的情况下，意味着从半导体基板10的上表面侧进行观察。本例的半导体基板10具有在俯视时相互对置的两组端边162。在图12中，x轴和y轴与某一个端边162平行。另外，z轴与半导体基板10的上表面垂直。
125.在半导体基板10设置有有源部160。有源部160是在半导体装置100动作的情况下在半导体基板10的上表面与下表面之间沿深度方向有主电流流通的区域。在有源部160的上方设置有发射电极，但在图12中省略。
126.在有源部160设置有包括igbt等晶体管元件的晶体管部70和包括续流二极管(fwd)等二极管元件的二极管部80中的至少一者。在图12的示例中，晶体管部70和二极管部80沿着半导体基板10的上表面的预定的排列方向(在本例中为x轴方向)交替地配置。在另一示例中，在有源部160可以仅设置晶体管部70和二极管部80中的一者。
127.在图12中，在配置晶体管部70的区域标注符号“i”，在配置二极管部80的区域标注符号“f”。在本说明书中，有时将在俯视时与排列方向垂直的方向称为延伸方向(在图12中为y轴方向)。晶体管部70和二极管部80可以分别在延伸方向上具有长边。即，晶体管部70的y轴方向上的长度大于x轴方向上的宽度。同样地，二极管部80的y轴方向上的长度大于x轴方向上的宽度。晶体管部70和二极管部80的延伸方向与后述的各沟槽部的长边方向可以相同。
128.二极管部80在与半导体基板10的下表面接触的区域具有n 型的阴极区。在本说明书中，将设置有阴极区的区域称为二极管部80。即，二极管部80是在俯视时与阴极区重叠的区域。在半导体基板10的下表面，在除阴极区以外的区域可以设置有p 型的集电区。在本说明书中，有时将使二极管部80沿y轴方向延长至后述的栅极布线的延长区81也包含于二极管部80。在延长区81的下表面设置有集电区。
129.晶体管部70在与半导体基板10的下表面接触的区域具有p 型的集电区。另外，晶体管部70在半导体基板10的上表面侧周期性地配置有n型的发射区、p型的基区、以及具有栅极导电部和栅极绝缘膜的栅极结构。
130.半导体装置100可以在半导体基板10的上方具有一个以上的焊盘。本例的半导体装置100具有栅极焊盘164。半导体装置100也可以具有阳极焊盘、阴极焊盘以及电流检测焊盘等焊盘。各焊盘配置于端边162的附近。端边162的附近是指俯视时的端边162与发射电极之间的区域。在安装半导体装置100时，各焊盘可以经由导线等布线连接于外部的电路。
131.在栅极焊盘164施加栅极电位。栅极焊盘164电连接于有源部160的栅极沟槽部的导电部。半导体装置100具备将栅极焊盘164与栅极沟槽部连接的栅极布线。在图12中，在栅极布线标记有斜阴影线。
132.本例的栅极布线具有外周栅极布线130和有源侧栅极布线131。外周栅极布线130在俯视时配置于有源部160与半导体基板10的端边162之间。本例的外周栅极布线130在俯视时包围有源部160。也可以将在俯视时被外周栅极布线130包围的区域作为有源部160。另外，外周栅极布线130与栅极焊盘164连接。外周栅极布线130配置于半导体基板10的上方。外周栅极布线130可以是包含铝等的金属布线。
133.有源侧栅极布线131设置于有源部160。通过在有源部160设置有源侧栅极布线131，从而能够针对半导体基板10的各区域减小从栅极焊盘164起算的布线长度的偏差。
134.有源侧栅极布线131与有源部160的栅极沟槽部连接。有源侧栅极布线131配置于半导体基板10的上方。有源侧栅极布线131可以是由掺杂有杂质的多晶硅等半导体形成的布线。
135.有源侧栅极布线131可以与外周栅极布线130连接。本例的有源侧栅极布线131被设置为在y轴方向上的大致中央以横穿有源部160的方式沿x轴方向从一侧的外周栅极布线130延伸到另一侧的外周栅极布线130。在通过有源侧栅极布线131分割有源部160的情况下，在各个分割区域中，可以沿x轴方向交替地配置晶体管部70和二极管部80。
136.另外，半导体装置100也可以具备未图示的温度感测部和/或未图示的电流检测部，该温度感测部为由多晶硅等形成的pn结二极管，该电流检测部用于模拟设置于有源部160的晶体管部的动作。
137.本例的半导体装置100在俯视时在有源部160与端边162之间具备边缘终端结构部90。本例的边缘终端结构部90配置于外周栅极布线130与端边162之间。边缘终端结构部90缓和半导体基板10的上表面侧的电场集中。边缘终端结构部90可以具备包围有源部160而被设置为环状的保护环、场板以及降低表面电场中的至少一个。
138.图13是图12中的区域d的放大图。区域d是包括晶体管部70、二极管部80和有源侧栅极布线131的区域。本例的半导体装置100具备设置于半导体基板10的上表面侧的内部的栅极沟槽部40、虚设沟槽部30、阱区11、发射区12、基区14和接触区15。栅极沟槽部40和虚设
沟槽部30分别是沟槽部的一个示例。另外，本例的半导体装置100具备设置于半导体基板10的上表面的上方的发射电极52和有源侧栅极布线131。发射电极52和有源侧栅极布线131相互分离地设置。
139.在发射电极52和有源侧栅极布线131与半导体基板10的上表面之间设置有层间绝缘膜，但在图13中省略。在本例的层间绝缘膜，以贯通该层间绝缘膜的方式设置有接触孔54。在图13中，在各个接触孔54标记有斜阴影线。
140.发射电极52设置于栅极沟槽部40、虚设沟槽部30、阱区11、发射区12、基区14和接触区15的上方。发射电极52通过接触孔54而与半导体基板10的上表面的发射区12、接触区15和基区14接触。另外，发射电极52通过设置于层间绝缘膜的接触孔而与虚设沟槽部30内的虚设导电部连接。发射电极52可以在虚设沟槽部30的y轴方向上的前端与虚设沟槽部30的虚设导电部连接。
141.有源侧栅极布线131通过设置于层间绝缘膜的接触孔而与栅极沟槽部40连接。有源侧栅极布线131可以在栅极沟槽部40的y轴方向上的前端部41与栅极沟槽部40的栅极导电部连接。有源侧栅极布线131不与虚设沟槽部30内的虚设导电部连接。
142.发射电极52由包含金属的材料形成。在图13中，示出了设置发射电极52的范围。例如，发射电极52的至少一部分区域由铝或者铝
‑
硅合金例如alsi、alsicu等金属合金形成。发射电极52可以在由铝等形成的区域的下层具有由钛和/或钛化合物等形成的势垒金属。进而，在接触孔内，也可以具有以与势垒金属和铝等接触的方式埋入钨等而形成的插塞。
143.阱区11被设置为与有源侧栅极布线131重叠。阱区11被设置为在不与有源侧栅极布线131重叠的范围也以预定的宽度延伸。本例的阱区11被设置为向有源侧栅极布线131侧远离接触孔54的y轴方向上的端部。阱区11是掺杂浓度高于基区14的掺杂浓度的第二导电型的区域。本例的基区14为p
‑
型，阱区11为p 型。
144.晶体管部70和二极管部80分别具有在排列方向上排列有多个的沟槽部。在本例的晶体管部70，沿着排列方向交替地设置有1个以上的栅极沟槽部40和1个以上的虚设沟槽部30。在本例的二极管部80，沿着排列方向设置有多个虚设沟槽部30。在本例的二极管部80未设置栅极沟槽部40。
145.本例的栅极沟槽部40可以具有沿着与排列方向垂直的延伸方向延伸的两个直线部分39(沟槽的沿着延伸方向为直线状的部分)和将两个直线部分39连接的前端部41。图13中的延伸方向为y轴方向。
146.前端部41的至少一部分优选在俯视时设置为曲线状。通过前端部41将两个直线部分39的y轴方向上的端部彼此连接，从而能够缓和直线部分39的端部处的电场集中。
147.在晶体管部70，虚设沟槽部30设置于栅极沟槽部40的各个直线部分39之间。在各个直线部分39之间可以设置有一根虚设沟槽部30，也可以设置有多根虚设沟槽部30。虚设沟槽部30可以具有沿延伸方向延伸的直线形状，也可以与栅极沟槽部40同样地具有直线部分29和前端部31。图13所示的半导体装置100包含不具有前端部31的直线形状的虚设沟槽部30和具有前端部31的虚设沟槽部30这两者。
148.阱区11的扩散深度可以比栅极沟槽部40和虚设沟槽部30的深度深。栅极沟槽部40和虚设沟槽部30的y轴方向上的端部在俯视时设置于阱区11。即，在各沟槽部的y轴方向上的端部，各沟槽部的深度方向上的底部被阱区11覆盖。由此，能够缓和各沟槽部的该底部处
的电场集中。
149.在排列方向上，在各沟槽部之间设置有台面部。台面部是指在半导体基板10的内部被夹在沟槽部之间的区域。作为一个示例，台面部的上端是半导体基板10的上表面。台面部的下端的深度位置与沟槽部的下端的深度位置相同。本例的台面部在半导体基板10的上表面以沿着沟槽在延伸方向(y轴方向)上延伸的方式设置。在本例中，在晶体管部70设置有台面部60，在二极管部80设置有台面部61。在本说明书中简称为台面部的情况下，是指台面部60和台面部61中的每一个。
150.在各个台面部设置有基区14。将在台面部中在半导体基板10的上表面露出的基区14之中最靠近有源侧栅极布线131配置的区域设为基区14
‑
e。在图13中，示出了在各个台面部的延伸方向上的一个端部配置的基区14
‑
e，但是在各个台面部的另一个端部也配置有基区14
‑
e。在各个台面部，在俯视时被夹在基区14
‑
e之间的区域可以设置有第一导电型的发射区12和第二导电型的接触区15中的至少一者。本例的发射区12为n 型，接触区15为p 型。发射区12和接触区15在深度方向上可以设置于基区14与半导体基板10的上表面之间。
151.晶体管部70的台面部60具有在半导体基板10的上表面露出的发射区12。发射区12与栅极沟槽部40接触地设置。与栅极沟槽部40接触的台面部60可以设置有在半导体基板10的上表面露出的接触区15。
152.台面部60中的接触区15和发射区12分别从x轴方向上的一侧的沟槽部设置到另一侧的沟槽部。作为一个示例，台面部60的接触区15和发射区12沿着沟槽部的延伸方向(y轴方向)交替地配置。
153.在另一个示例中，台面部60的接触区15和发射区12也可以沿着沟槽部的延伸方向(y轴方向)设置为条纹状。例如在与沟槽部接触的区域设置发射区12，并在被夹在发射区12之间的区域设置接触区15。
154.在二极管部80的台面部61未设置发射区12。在台面部61的上表面可以设置有基区14和接触区15。在台面部61的上表面，在被夹在基区14
‑
e之间的区域可以以与各个基区14
‑
e接触的方式设置有接触区15。在台面部61的上表面，在被夹在接触区15之间的区域可以设置基区14。基区14可以配置于被夹在接触区15之间的整个区域。
155.在各个台面部的上方设置有接触孔54。接触孔54配置于被夹在基区14
‑
e之间的区域。本例的接触孔54设置于接触区15、基区14和发射区12的各区域的上方。接触孔54不设置于与基区14
‑
e和阱区11对应的区域。接触孔54可以配置于台面部60的排列方向(x轴方向)上的中央。
156.在二极管部80，在与半导体基板10的下表面邻接的区域设置有n 型的阴极区82。在半导体基板10的下表面，在未设置有阴极区82的区域可以设置p 型的集电区22。阴极区82和集电区22设置于半导体基板10的下表面23与缓冲区20之间。在图13中，用虚线表示阴极区82和集电区22的边界。
157.阴极区82被配置为在y轴方向上与阱区11分离。由此，能够确保掺杂浓度较高且形成到深的位置为止的p型的区域(阱区11)与阴极区82之间的距离，从而提高耐压。本例的阴极区82的y轴方向上的端部被配置为比接触孔54的y轴方向上的端部距离阱区11更远。在另一个示例中，阴极区82的y轴方向上的端部也可以配置于阱区11与接触孔54之间。
158.图14是表示图13中的e
‑
e截面的一个示例的图。e
‑
e截面是穿过发射区12和阴极区
82的xz面。本例的半导体装置100在该截面中具有半导体基板10、层间绝缘膜38、发射电极52和集电电极24。
159.层间绝缘膜38设置于半导体基板10的上表面。层间绝缘膜38是包含添加有硼或磷等杂质的硅酸盐玻璃等绝缘膜、热氧化膜和其他绝缘膜中的至少一层的膜。在层间绝缘膜38设置有在图13中说明的接触孔54。
160.发射电极52设置于层间绝缘膜38的上方。发射电极52通过层间绝缘膜38的接触孔54而与半导体基板10的上表面21接触。集电电极24设置于半导体基板10的下表面23。发射电极52和集电电极24由铝等金属材料形成。在本说明书中，将连结发射电极52与集电电极24的方向(z轴方向)称为深度方向。
161.半导体基板10具有n型或n
‑
型的漂移区18。漂移区18分别设置于晶体管部70和二极管部80。
162.在晶体管部70的台面部60，从半导体基板10的上表面21侧起依次设置有n 型的发射区12和p
‑
型的基区14。在基区14的下方设置有漂移区18。在台面部60也可以设置有n 型的蓄积区16。蓄积区16配置于基区14与漂移区18之间。
163.发射区12在半导体基板10的上表面21露出，并且被设置为与栅极沟槽部40接触。发射区12可以与台面部60的两侧的沟槽部接触。发射区12的掺杂浓度高于漂移区18的掺杂浓度。
164.基区14设置于发射区12的下方。本例的基区14与发射区12接触地设置。基区14可以与台面部60的两侧的沟槽部接触。
165.蓄积区16设置于基区14的下方。蓄积区16是掺杂浓度高于漂移区18的掺杂浓度的n 型的区域。通过在漂移区18与基区14之间设置高浓度的蓄积区16，从而能够提高载流子注入增强效应(ie效应)而降低导通电压。蓄积区16可以设置为覆盖各台面部60中的基区14的整个下表面。
166.在二极管部80的台面部61，与半导体基板10的上表面21接触地设置有p
‑
型的基区14。在基区14的下方设置有漂移区18。在台面部61中，也可以在基区14的下方设置有蓄积区16。
167.在晶体管部70和二极管部80中，可以分别在漂移区18下设置有n 型的缓冲区20。缓冲区20的掺杂浓度高于漂移区18的掺杂浓度。缓冲区20具有掺杂浓度比漂移区18的掺杂浓度高的浓度峰25。浓度峰25的掺杂浓度是指浓度峰25的顶点处的掺杂浓度。另外，漂移区18的掺杂浓度可以使用掺杂浓度分布几乎平坦的区域中的掺杂浓度的平均值。
168.本例的缓冲区20在半导体基板10的深度方向(z轴方向)上具有三个以上的浓度峰25。缓冲区20的浓度峰25可以设置于与例如氢(质子)或磷的浓度峰相同的深度位置。缓冲区20可以作为防止从基区14的下端扩展的耗尽层到达p 型的集电区22和n 型的阴极区82的场截止层而发挥功能。在本说明书中，将缓冲区20的上端的深度位置设为zf。深度位置zf可以是掺杂浓度变得比漂移区18的掺杂浓度高的位置。
169.在晶体管部70中，在缓冲区20之下设置有p 型的集电区22。集电区22的受主浓度高于基区14的受主浓度。集电区22可以包含与基区14相同的受主，也可以包含与基区14不同的受主。集电区22的受主例如为硼。
170.在二极管部80中，在缓冲区20之下设置有n 型的阴极区82。阴极区82的施主浓度
高于漂移区18的施主浓度。阴极区82的施主例如为氢或磷。应予说明，各区域的成为施主和受主的元素并不限于上述的示例。集电区22和阴极区82在半导体基板10的下表面23露出，并且与集电电极24连接。集电电极24可以与半导体基板10的整个下表面23接触。发射电极52和集电电极24由铝等金属材料形成。
171.在半导体基板10的上表面21侧设置有一个以上的栅极沟槽部40和一个以上的虚设沟槽部30。各沟槽部从半导体基板10的上表面21起贯穿基区14而到达漂移区18。在设置有发射区12、接触区15和蓄积区16中的至少任一个的区域中，各沟槽部还贯穿这些掺杂区而到达漂移区18。沟槽部贯穿掺杂区并不限于以在形成掺杂区之后形成沟槽部的顺序制造的情况。在形成沟槽部之后，在沟槽部之间形成掺杂区的情况也包含在沟槽部贯穿掺杂区的情况中。
172.如上所述，在晶体管部70设置有栅极沟槽部40和虚设沟槽部30。在二极管部80设置有虚设沟槽部30，并且未设置栅极沟槽部40。在本例中，二极管部80与晶体管部70之间的x轴方向上的边界是阴极区82与集电区22之间的边界。
173.栅极沟槽部40具有设置于半导体基板10的上表面21的栅极沟槽、栅极绝缘膜42和栅极导电部44。栅极绝缘膜42以覆盖栅极沟槽的内壁的方式设置。栅极绝缘膜42可以通过将栅极沟槽的内壁的半导体氧化或氮化而形成。栅极导电部44在栅极沟槽的内部设置于比栅极绝缘膜42更靠内侧的位置。即，栅极绝缘膜42将栅极导电部44与半导体基板10绝缘。栅极导电部44由多晶硅等导电材料形成。
174.栅极导电部44可以设置为在深度方向上比基区14长。该截面中的栅极沟槽部40在半导体基板10的上表面21被层间绝缘膜38覆盖。栅极导电部44电连接于栅极布线。如果对栅极导电部44施加预定的栅极电压，则在基区14中的与栅极沟槽部40接触的界面的表层形成由电子的反型层形成的沟道。
175.虚设沟槽部30在该截面中可以具有与栅极沟槽部40相同的结构。虚设沟槽部30具有设置于半导体基板10的上表面21的虚设沟槽、虚设绝缘膜32和虚设导电部34。虚设导电部34电连接于发射电极52。虚设绝缘膜32以覆盖虚设沟槽的内壁的方式设置。虚设导电部34设置于虚设沟槽的内部，并且设置于比虚设绝缘膜32更靠内侧的位置。虚设绝缘膜32将虚设导电部34与半导体基板10绝缘。虚设导电部34可以由与栅极导电部44相同的材料形成。例如虚设导电部34由多晶硅等导电材料形成。虚设导电部34可以在深度方向上具有与栅极导电部44相同的长度。
176.本例的栅极沟槽部40和虚设沟槽部30在半导体基板10的上表面21被层间绝缘膜38覆盖。应予说明，虚设沟槽部30的底部和栅极沟槽部40的底部可以是向下侧凸出的曲面状(在截面中为曲线状)。在本说明书中，将栅极沟槽部40的下端的深度位置设为zt。
177.漂移区18可以具有与在图1至图11b中说明的直线部214或氢增加部180的施主浓度相同的施主浓度。即，漂移区18主要具有根据体施主浓度d0和氢施主(voh缺陷)浓度确定的施主浓度dd。在除漂移区18以外的区域局部地注入有掺杂剂。因此，这些区域中的掺杂浓度与在图1至图11b中说明的施主浓度不同。
178.图15是表示图14中的f
‑
f线处的掺杂浓度ddp和氢化学浓度dh的分布例的图。本例的半导体装置100不具有寿命调整部。掺杂浓度ddp可以具有在图1至图11b中说明的任一方式的施主浓度dd的分布上叠加各区域中的局部的浓度峰而成的形状。
179.发射区12和阴极区82包含磷等n型掺杂剂。集电区22和基区14包含硼等p型掺杂剂。蓄积区16包含磷或氢等n型掺杂剂。各个区域的掺杂浓度具有与各掺杂剂浓度峰相应的掺杂浓度峰。
180.本例的缓冲区20在掺杂浓度dp的分布中具有多个掺杂浓度峰25
‑
1、25
‑
2、25
‑
3、25
‑
4。在本例中，各个掺杂浓度峰25通过局部地注入氢离子而形成。在另一示例中，可以通过注入磷等n型掺杂剂来形成某一个掺杂浓度峰25。
181.本例的氢化学浓度dh的分布在缓冲区20中具有多个局部的氢浓度峰103。氢浓度峰103的半宽度为半导体基板10的深度方向上的厚度的1/10以下。氢化学浓度dh的分布除了设置有局部的氢浓度峰103的区域以外是平坦的或朝向下表面23单调地增加。在本例中，从半导体基板10的上表面21起到缓冲区20的上端位置zf为止，设置有氢增加部180。氢增加部180可以设置到多个氢浓度峰103中最靠近上表面21的氢浓度峰103
‑
4的顶点位置为止。缓冲区20的上端位置zf可以是最靠近上表面21的氢浓度峰103
‑
4的顶点的位置。
182.多个氢浓度峰103中最靠近上表面21的氢浓度峰103
‑
4可以是在图1至图11b中说明的第一氢浓度峰201。即，在该氢浓度峰103的位置，可以从上表面21注入氢离子。在其他氢浓度峰103的位置，可以从下表面23注入氢离子。在本例中，氢增加部180从栅极沟槽部40的下端位置zt起设置到氢浓度峰103
‑
4的上侧拖尾203为止。氢增加部180可以包含上侧拖尾203。
183.在另一示例中，任意两个氢浓度峰103可以是在图8a或图9a中说明的第一氢浓度峰201和第二氢浓度峰206。在深度方向上相邻配置的两个氢浓度峰103可以是第一氢浓度峰201和第二氢浓度峰206。可以是多个氢浓度峰103中最靠近上表面21的氢浓度峰103
‑
4是第二氢浓度峰206，第二靠近上表面21的氢浓度峰103
‑
3是第一氢浓度峰201。在第二氢浓度峰206的位置，可以从下表面23注入氢离子。
184.图16是表示图14中的f
‑
f线处的掺杂浓度ddp和氢化学浓度dh的另一分布例的图。本例的蓄积区16通过注入氢离子而形成。即，蓄积区16的施主是氢施主。其他结构可以与图15的示例相同。在图16的示例中，氢浓度峰103
‑
4对应于第一氢浓度峰201。
185.本例的氢化学浓度dh的分布在蓄积区16的深度位置具有第二氢浓度峰206。在第二氢浓度峰206的位置，可以从上表面21注入氢离子。通过利用氢施主形成蓄积区16，从而能够使氢从蓄积区16朝向下表面23扩散。由此，能够容易地形成氢增加部180。应予说明，第二氢浓度峰206的氢化学浓度dhi6可以大于氢浓度峰103
‑
4的氢化学浓度dhi4，也可以小于氢浓度峰103
‑
4的氢化学浓度dhi4。
186.氢增加部180的至少一部分配置于栅极沟槽部40的下端位置zt与半导体基板10的下表面23之间。在缓冲区20具有氢浓度峰103的情况下，氢增加部180配置于栅极沟槽部40的下端位置zt与缓冲区20的上端位置zf之间。在图16的示例中，氢增加部180从栅极沟槽部40的下端位置zt起设置到缓冲区20的上端位置zf为止。氢增加部180也可以从蓄积区16的下端位置起设置到缓冲区20的上端位置zf为止。蓄积区16的下端位置是氢化学浓度dh从下侧拖尾207朝向下表面23开始上升的位置。
187.图17是表示图13中的e
‑
e截面的另一示例的图。本例的半导体装置100在缓冲区20的上侧具有寿命调整部230。其他结构与图13的示例相同。
188.寿命调整部230可以具有在图11a中说明的结构。本例的寿命调整部230可以被配
置为与在缓冲区20中最靠上表面21侧配置的氢浓度峰103
‑
4(参照图15等)接触。氢浓度峰103
‑
4可以是在图11a中说明的第二氢浓度峰206。
189.图18是表示半导体装置100的制造方法的一个示例的图。本例的制造方法包括上表面侧结构形成步骤s1800、第一氢注入步骤s1802、研磨步骤s1804、下表面侧结构形成步骤s1806、热处理步骤s1808和电极形成步骤s1810。
190.在上表面侧结构形成步骤s1800中，形成半导体装置100的结构中的半导体基板10的上表面21侧的结构。上表面侧结构形成步骤s1800中的半导体基板10是具有下表面19(参照图1)的研磨前的基板。上表面21侧的结构包括例如基区14、发射区12、蓄积区16、栅极沟槽部40、虚设沟槽部30、阱区11、发射电极52、层间绝缘膜38、栅极布线等。
191.接下来，在第一氢注入步骤s1802中，从半导体基板10的上表面21将氢离子注入于半导体基板10的内部的预定的第一注入位置zi1。第一氢注入步骤s1802中的半导体基板10是具有下表面19的研磨前的基板。第一注入位置zi1配置于比研磨步骤s1804之后的半导体基板的深度方向上的中央zc更靠下方的位置。如图2等中说明的那样，第一注入位置zi1可以配置于研磨后的下表面23的附近。第一注入位置zi1可以是在图1至图17中说明的任意位置。
192.作为一个示例，第一氢注入步骤s1802中的氢离子的剂量为1
×
10
13
ions/cm2以上且1
×
10
14
ions/cm2以下。在从上表面21到第一注入位置zi1为止的通过区形成晶格缺陷。
193.接下来，在研磨步骤s1804中，研磨半导体基板10的下表面19而除去存在氢的区域的一部分。在研磨步骤s1804中，研磨后的下表面23的位置可以与在图1至图17中说明的任一示例相同。例如，在研磨步骤s1804中，从下表面19开始除去，直到越过第一注入位置zi1的位置。
194.接下来，在下表面侧结构形成步骤s1806中，形成半导体基板10的下表面23侧的结构。下表面23侧的结构包括例如集电区22、阴极区82、缓冲区20等。应予说明，在第一氢注入步骤s1802之后的工序中，为了使注入的氢不被释放到半导体基板10之外，优选不存在将半导体基板10的整体加热到500℃以上的工序。在下表面侧结构形成步骤s1806中形成集电区22、阴极区82等的情况下，可以利用激光退火进行局部的退火。另外，图17所示的栅极绝缘膜42等氧化膜有时通过基于1000℃左右的高温的热氧化而形成。因此，第一氢注入步骤s1802优选在热氧化工序之后进行。
195.接下来，在热处理步骤s1808中对半导体基板10进行热处理而形成氢施主(voh缺陷)。在热处理步骤s1808中，可以将半导体基板10放入热处理炉中将整个半导体基板10加热。在热处理步骤s1808中，在能够使氢扩散还促进氢施主的形成的条件下进行热处理。在热处理步骤s1808中，可以在350℃以上且380℃以下的温度下在3小时以上且10小时以下的期间进行热处理。通过热处理步骤s1808，能够在氢离子的通过区形成氢施主，并调整通过区中的施主浓度和电阻率。所形成的氢施主的浓度能够利用第一氢注入步骤s1802中的氢离子的剂量来精度良好地控制。因此，能够精度良好地控制通过区中的施主浓度和电阻率。因此，能够抑制半导体装置100的特性，特别是耐压的偏差。
196.接下来，在电极形成步骤s1810中，形成集电电极24。从s1800至s1810的工序可以使用晶片状态的半导体基板来进行。在这种情况下，可以在s1810之后，将晶片单片化而制造芯片状态的半导体装置100。
197.图19是表示半导体装置100的制造方法的另一示例的图。在本例中，进行热处理步骤s1808的时机与图18的示例不同。其他工序与图18的示例相同。
198.在本例中，在第一氢注入步骤s1802之后且研磨步骤s1804之前进行热处理步骤s1808。即，在研磨步骤s1804之前形成氢施主。热处理步骤s1808中的热处理条件可以与图18的示例中的热处理条件相同。
199.在热处理步骤s1808之后，进行研磨步骤s1804、下表面侧结构形成步骤s1806和电极形成步骤s1810。通过这样的工序也能够制造半导体装置100。
200.图20是表示半导体装置100的制造方法的另一示例的图。本例的制造方法在图18所示的工序中，在上表面侧结构形成步骤s1800之后，且热处理s1808之前还具备第二氢注入步骤s2000。其他工序与图18的示例相同。
201.在第二氢注入步骤s2000中，从半导体基板10的上表面21或下表面23将氢离子注入于半导体基板10的内部的预定的第二注入位置zi2。第二注入位置zi2可以是在图1至图17中说明的任意位置。如图9a的示例那样，可以以通过第一氢注入步骤s1802注入的氢的第一氢浓度峰201与通过第二氢注入步骤s2000注入的氢的第二氢浓度峰206重叠的方式，将氢注入于第二注入位置zi2。
202.第二氢注入步骤s2000可以在研磨步骤s1804之前进行，也可以在研磨步骤s1804之后进行。第二氢注入步骤s2000可以在第一氢注入步骤s1802之前进行，也可以在第一氢注入步骤s1802之后进行。在图20的示例中，在第一氢注入步骤s1802与研磨步骤s1804之间，进行第二氢注入步骤s2000。
203.第二氢注入步骤s2000中的氢离子的射程可以比第一氢注入步骤s1802中的氢离子的射程短。第二氢注入步骤s2000中的氢离子的加速能量可以低于第一氢注入步骤s1802中的氢离子的加速能量。由此，能够使形成在第二注入位置zi2的附近的晶格缺陷的密度小。
204.作为一个示例，第二氢注入步骤s2000中的氢离子的剂量为1
×
10
13
ions/cm2以上且1
×
10
15
ions/cm2以下。第二氢注入步骤s2000中的氢离子的剂量可以比第一氢注入步骤s1802中的氢离子的剂量多。由此，能够大量供给用于形成氢施主的氢。
205.在图20的示例中，在第二氢注入步骤s2000之后进行研磨步骤s1804。在研磨步骤s1804中，可以将半导体基板10研磨至在图1至图17中说明的任意位置。在研磨步骤s1804中，可以除去包含第二注入位置zi2的区域。第二注入位置zi2也可以配置于在研磨步骤s1804中不被研磨的区域。另外，在研磨步骤s1804中，可以除去包含第一注入位置zi1的区域。另外，第一注入位置zi1也可以配置于在研磨步骤s1804中不被研磨的区域。在研磨步骤s1804之后，进行下表面侧结构形成步骤s1806、热处理步骤s1808和电极形成步骤s1810。由此，能够制造半导体装置100。
206.图21是表示半导体装置100的制造方法的另一示例的图。在本例中，进行热处理步骤s1808的时机与图20的示例不同。其他工序与图20的示例相同。
207.在本例中，在第一氢注入步骤s1802和第二氢注入步骤s2000之后且研磨步骤s1804之前进行热处理步骤s1808。即，在研磨步骤s1804之前形成氢施主。热处理步骤s1808中的热处理条件可以与图18的示例中的热处理条件相同。
208.在热处理步骤s1808之后，进行研磨步骤s1804、下表面侧结构形成步骤s1806和电
极形成步骤s1810。通过这样的工序，也能够制造半导体装置100。
209.在图18至图21中说明的各工序的顺序能够适当调换。例如，可以在第一氢注入步骤s1802与第二氢注入步骤s2000之间进行研磨步骤s1804。在第二氢注入步骤s2000中从下表面侧注入氢离子的情况下，可以通过先进行研磨步骤s1804来降低第二氢注入步骤s2000中的氢离子的加速能量。由此，能够抑制对半导体基板10造成的损伤。
210.另外，可以在下表面侧结构形成步骤s1806之后，进行各氢注入步骤和热处理步骤s1808。另外，热处理步骤s1808也可以在下表面侧结构形成步骤s1806的中途进行。另外，各氢注入步骤也可以包含于上表面侧结构形成步骤s1800或下表面侧结构形成步骤s1806。如图15等中说明的那样，可以在形成缓冲区20的工序中进行各氢注入步骤。如图16等中说明的那样，可以在形成蓄积区16的工序中进行第二氢注入步骤s2000。
211.图22是表示半导体装置100的另一示例的截面图。本例的半导体装置100与在图1至图21中说明的半导体装置100的不同之处在于，在对半导体基板10进行研磨之后将氢离子注入于第一注入位置zi1而形成。在其他方面，本例的半导体装置100与在图1至图21中说明的任意一个半导体装置100相同。本例的半导体装置100的结构可以与在图1至图21中说明的半导体装置100相同。
212.研磨后的半导体基板10具有上表面21和下表面23。在本例中，从上表面21将氢离子注入于第一注入位置zi1。第一注入位置zi1是半导体基板10的外侧的位置，并且是比半导体基板10的下表面23更靠下侧的位置。第一注入位置zi1可以是所述半导体基板被研磨而除去的区域内的位置。下表面23的深度位置z2与第一注入位置zi1之间的距离可以与在图1至图21中说明的任意一个示例相同，也可以与在图1至图21中说明的任意一个示例不同。将氢离子注入于第一注入位置zi1时的加速能量可以与在图1至图21中说明的任意一个示例相同，也可以与在图1至图21中说明的任意一个示例不同。能够高精度地控制半导体基板10的施主浓度。
213.图23表示图22的g
‑
g线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的示例。应予说明，氢化学浓度dh的分布和施主浓度dd的分布之中，用实线表示半导体基板10的内部的分布，用虚线表示半导体基板10的外侧的假想的分布。假想的分布是假定在该区域也存在半导体基板10的情况下的浓度分布。
214.氢化学浓度dh的第一氢浓度峰201的顶点配置于比半导体基板10的下表面23更靠下侧的位置。即，第一注入位置zi1配置于比深度位置z2更靠下侧的位置。在图23中，第一注入位置zi1与深度位置z2之间的距离小于第一氢浓度峰201的半峰全宽fwhm。在另一示例中，第一注入位置zi1与深度位置z2之间的距离可以为第一氢浓度峰201的半峰全宽fwhm的1倍以上，也可以为第一氢浓度峰201的半峰全宽fwhm的5倍以上，还可以为第一氢浓度峰201的半峰全宽fwhm的10倍以上。另外，在第一氢浓度峰201的顶点的两侧，将氢化学浓度成为峰浓度dhi1的1％的两点之间的距离设为fw1％m。第一注入位置zi1与深度位置z2之间的距离可以为fw1％m的1倍以上，也可以为fw1％m的5倍以上，还可以为fw1％m的10倍以上。通过增大第一注入位置zi1与深度位置z2之间的距离，从而能够使半导体基板10的内部的氢化学浓度dh和施主浓度dd的分布均匀。
215.在本例的半导体装置100中，也可以如图12至图21中说明的那样形成有晶体管和二极管中的至少一者。本例的半导体装置100也可以具有图15或图16所示的各浓度分布。
216.图24是表示半导体装置100的制造方法的另一示例的图。本例的制造方法与图18的示例的不同点在于，调换了研磨步骤s1804和第一氢注入步骤s1802的顺序。其他步骤与图18的示例相同。应予说明，在图19至图21中说明的各个示例中，也可以与本例同样地在第一氢注入步骤s1802之前进行研磨步骤s1804。
217.图25是表示半导体装置100的一个示例的截面图。本例的半导体装置100与在图1至图24中说明的示例的不同点在于，第一注入位置zi1位于比对半导体基板10进行研磨之前的下表面19的位置z3更靠半导体基板10的外侧(
‑
z轴侧)的位置。在其他方面，本例的半导体装置100与在图1至图24中说明的任意一个半导体装置100相同。
218.图26表示图25的h
‑
h线所示的位置处的深度方向上的氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布和体施主浓度d0的分布的示例。与图2的不同点在于，研磨前的半导体基板10的下表面19的位置z3位于比第一氢浓度峰201更靠上表面21侧的位置。下表面19的位置z3可以位于比上侧拖尾203更靠上表面21侧的位置。下表面19的位置z3可以位于比连接部205更靠上表面21侧的位置。
219.实际上，第一氢浓度峰201不形成于半导体基板10。但是，可以通过公知的模拟技术，预先设定第一氢浓度峰201的位置zi1和氢离子注入的加速能量，计算氢化学浓度dh的分布、施主浓度dd的分布等。
220.下表面23处的氢化学浓度dh2可以为上表面21处的氢化学浓度dh1的1.2倍以上，也可以为上表面21处的氢化学浓度dh1的1.5倍以上，还可以为上表面21处的氢化学浓度dh1的2倍以上。下表面23处的氢化学浓度dh2可以为上表面21处的氢化学浓度dh1的10倍以下，也可以为上表面21处的氢化学浓度dh1的5倍以下，还可以为上表面21处的氢化学浓度dh1的3倍以下。氢离子的注入可以在研磨半导体基板10之前进行，也可以在研磨后进行。另外，本例的制造方法可以与图18至图21、图24中的任意一个示例相同，另外，各工序的顺序可以适当调换。
221.以上，利用实施方式对本发明进行了说明，但是本发明的技术范围不限于上述实施方式所记载的范围。对本领域技术人员来说，能够对上述实施方式施加各种变更或改良是显而易见的。根据权利要求书的记载可知，施加了这样的变更或改良的方式也能够包含在本发明的技术范围内。
222.应当注意的是，权利要求书、说明书和附图中示出的装置、系统、程序和方法中的动作、过程、步骤和阶段等各处理的执行顺序只要未特别明示“早于”、“预先”等，另外，未在后续的处理中使用之前的处理结果，就可以以任意顺序来实现。关于权利要求书、说明书和附图中的动作流程，即使为方便起见使用“首先”、“接下来”等进行了说明，也并不意味着必须以该顺序来实施。