JP7597233B2 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。

従来、水素のイオン注入によって形成されたピークを有する半導体装置が知られている（例えば、特許文献１、２および３）。
［先行技術文献］
［特許文献］
特許文献１ 国際公開第２０１９／１８１８５２号
特許文献２ 特開２０１８－１０７３０３号公報
特許文献３ 特開２０２２－０３５１５７号公報

解決しようとする課題

半導体装置のスイッチング特性を改善し、リーク電流を低減することが好ましい。

一般的開示

本発明の第１の態様においては、半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、ドリフト領域よりも半導体基板の裏面側に設けられ、ドーピング濃度の第１ピークを有する第１導電型のバッファ領域と、半導体基板の深さ方向において、第１ピークよりも半導体基板のおもて面側に設けられ、再結合中心を有する第１格子欠陥領域とを備え、バッファ領域は、第１格子欠陥領域よりも半導体基板のおもて面側に設けられ、水素化学濃度分布がピークである水素ピークを有し、半導体基板の深さ方向において、ドリフト領域の上端から、水素ピークまでの方向にドーピング濃度を積分した積分濃度が、臨界積分濃度以上である半導体装置を提供する。

上記半導体装置において、第１ピークは、バッファ領域が有する複数のピークのうち、最も半導体基板の裏面に近いピークであってよい。

上記いずれかの半導体装置において、水素ピークは、バッファ領域が有する複数のピークのうち、第１ピークの次に半導体基板の裏面に近い第２ピークを含んでよい。

上記いずれかの半導体装置において、第１格子欠陥領域は、半導体基板の深さ方向において、第１ピークと第２ピークとの間に設けられてよい。

上記いずれかの半導体装置において、水素ピークよりも半導体基板の裏面側における再結合中心密度は、水素ピークに隣接する側のドリフト領域における再結合中心密度よりも大きくてよい。

上記いずれかの半導体装置において、第１ピークと第２ピークとの間隔は、半導体基板の深さ方向において、５．０μｍ以上であって、半導体基板の深さ方向の厚さの半分以下であってよい。

上記いずれかの半導体装置において、バッファ領域は、第１ピークと、水素のイオン注入によって形成された複数の水素ピークとを有してよい。

上記いずれかの半導体装置において、第１格子欠陥領域は、半導体基板の深さ方向において、複数の水素ピーク同士の間に設けられてよい。

上記いずれかの半導体装置は、半導体基板の深さ方向において、第１格子欠陥領域よりも半導体基板のおもて面側であって、複数の水素ピーク同士の間に設けられた第２格子欠陥領域を備えてよい。

上記いずれかの半導体装置において、水素ピークのドーピング濃度は、１．０Ｅ１４ｃｍ^－３以上、１．０Ｅ１６ｃｍ^－３以下であってよい。

上記いずれかの半導体装置は、半導体基板の深さ方向において、第１ピークよりも半導体基板のおもて面側に設けられた第１ライフタイム制御領域を備えてよい。

上記いずれかの半導体装置において、第１ライフタイム制御領域は、ヘリウムを含んでよい。

上記いずれかの半導体装置において、第１ライフタイム制御領域のピーク位置は、半導体基板の深さ方向において、水素ピークよりも半導体基板の裏面側であってよい。

上記いずれかの半導体装置において、第１ライフタイム制御領域のピーク位置は、半導体基板の深さ方向において、第１格子欠陥領域と水素ピークとの間であってよい。

上記いずれかの半導体装置において、第１ライフタイム制御領域のピーク位置は、半導体基板の深さ方向において、第１格子欠陥領域よりも半導体基板の裏面側に設けられていてよい。

上記いずれかの半導体装置において、第１ライフタイム制御領域のピーク位置は、半導体基板の深さ方向において、水素ピークとドリフト領域との間であってよい。

上記いずれかの半導体装置において、第１ピークのドーパントがリンであってよい。

上記いずれかの半導体装置において、第１ピークのドーパントが水素であってよい。

本発明の第２の態様においては、半導体基板に第１導電型のドリフト領域を形成する段階と、ドリフト領域よりも半導体基板の裏面側に、ドーピング濃度の第１ピークを有する第１導電型のバッファ領域を形成する段階と、半導体基板の深さ方向において、第１ピークよりも半導体基板のおもて面側に、水素のイオン注入によって形成された第１格子欠陥領域を形成する段階と、を備える半導体装置の製造方法を提供する。バッファ領域を形成する段階は、第１格子欠陥領域よりも半導体基板のおもて面側に設けられ、水素のイオン注入によって形成される水素ピークを形成する段階を含んでよい。半導体基板の深さ方向において、ドリフト領域の上端から、水素ピークまでの方向にドーピング濃度を積分した積分濃度が、臨界積分濃度以上であってよい。

上記半導体装置の製造方法は、第１ピークを形成するためのアニールの後に、第１格子欠陥領域を形成するために水素をイオン注入する段階を備えてよい。

上記いずれかの半導体装置の製造方法は、第１格子欠陥領域を形成するためのイオン注入の後に、第１ピークおよび第１格子欠陥領域を形成するためのアニールを同時に実行する段階を備えてよい。

上記いずれかの半導体装置の製造方法は、第１ピークを形成するためのアニールよりも低い温度で、第１格子欠陥領域を形成するためのアニールを実行する段階を備えてよい。

上記いずれかの半導体装置の製造方法は、第１ピークを形成するためのアニールよりも短い時間で、第１格子欠陥領域を形成するためのアニールを実行する段階を備えてよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

半導体装置１００の上面図の一例を示す。 図１Ａにおけるａ－ａ'断面の一例を示す。 コレクタ領域２２、バッファ領域２０およびドリフト領域１８におけるドーピング濃度分布の一例を示す。 半導体装置１００の変形例を示す。 半導体装置１００の変形例を示す。 半導体装置１００の変形例を示す。 半導体装置１００の変形例を示す。 半導体装置１００の変形例を示す。 第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布の変形例を示す。 第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布の変形例を示す。 第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の一例を示す。 第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。 第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。 第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。 第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。 第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。 第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。 第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。 第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。 半導体基板１０におけるドーピング濃度分布の一例を示す。 半導体装置１００の変形例の上面図を示す。 半導体装置１００の変形例のｂ－ｂ'断面を示す。 半導体装置１００の製造工程の一例を示すフローチャートである。 半導体装置１００の製造工程の変形例を示すフローチャートである。 半導体装置１００の製造工程の変形例を示すフローチャートである。 半導体装置１００の電気特性を説明するための図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

本明細書においては半導体基板の深さ方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。基板、層またはその他の部材の２つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」の方向は、重力方向または半導体装置の実装時における方向に限定されない。

本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。直交座標軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。例えば、Ｚ軸は地面に対する高さ方向を限定して示すものではない。なお、＋Ｚ軸方向と－Ｚ軸方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、Ｚ軸方向と記載した場合、＋Ｚ軸および－Ｚ軸に平行な方向を意味する。

本明細書では、半導体基板の上面および下面に平行な直交軸をＸ軸およびＹ軸とする。また、半導体基板の上面および下面と垂直な軸をＺ軸とする。本明細書では、Ｚ軸の方向を深さ方向と称する場合がある。また、本明細書では、Ｘ軸およびＹ軸を含めて、半導体基板の上面および下面に平行な方向を、水平方向と称する場合がある。

本明細書において「同一」または「等しい」のように称した場合、製造ばらつき等に起因する誤差を有する場合も含んでよい。当該誤差は、例えば１０％以内である。

本明細書においては、不純物がドーピングされたドーピング領域の導電型をＰ型またはＮ型として説明している。本明細書においては、不純物とは、特にＮ型のドナーまたはＰ型のアクセプタのいずれかを意味する場合があり、ドーパントと記載する場合がある。本明細書においては、ドーピングとは、半導体基板にドナーまたはアクセプタを導入し、Ｎ型の導電型を示す半導体またはＰ型の導電型を示す半導体とすることを意味する。

本明細書においては、ドーピング濃度とは、熱平衡状態において電気的に活性化したドナーの濃度またはアクセプタの濃度を意味する。本明細書においては、ネット・ドーピング濃度とは、ドナー濃度を正イオンの濃度とし、アクセプタ濃度を負イオンの濃度として、電荷の極性を含めて足し合わせた正味の濃度を意味する。一例として、ドナー濃度をＮ_Ｄ、アクセプタ濃度をＮ_Ａとすると、任意の位置における正味のネット・ドーピング濃度はＮ_Ｄ－Ｎ_Ａとなる。本明細書では、ネット・ドーピング濃度を単にドーピング濃度と記載する場合がある。

ドナーは、半導体に電子を供給する機能を有している。アクセプタは、半導体から電子を受け取る機能を有している。ドナーおよびアクセプタは、不純物自体には限定されない。例えば、半導体中に存在する空孔（Ｖ）、酸素（Ｏ）および水素（Ｈ）が結合したＶＯＨ欠陥は、電子を供給するドナーとして機能する。本明細書では、ＶＯＨ欠陥を水素ドナーと称する場合がある。すなわち水素により電子が供給されてドナーとして機能する場合を、水素ドナーと称することがある。

本明細書における半導体基板内には、Ｎ型のバルク・ドナーが全体に分布している。バルク・ドナーは、半導体基板の元となるインゴットの製造時に、インゴット内に略一様に含まれたドーパントによるドナーである。本例のバルク・ドナーは、水素以外の元素である。バルク・ドナーのドーパントは、例えばリン、アンチモン、ヒ素、セレンまたは硫黄であるが、これに限定されない。本例のバルク・ドナーは、リンである。バルク・ドナーは、Ｐ型の領域にも含まれていてよい。半導体基板は、半導体のインゴットから切り出したウエハであってよく、ウエハを個片化したチップであってもよい。半導体のインゴットは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）、磁場印加型チョクラルスキー法（ＭＣＺ法）、フロートゾーン法（ＦＺ法）のいずれかで製造されよい。本例におけるインゴットは、ＭＣＺ法で製造されている。ＭＣＺ法で製造された基板に含まれる酸素濃度は１×１０^１７～７×１０^１７／ｃｍ^３であってよい。ＦＺ法で製造された基板に含まれる酸素濃度は１×１０^１５～５×１０^１６／ｃｍ^３であってよい。酸素濃度が高い方が水素ドナーを生成しやすい傾向がある。バルク・ドナー濃度は、半導体基板の全体に分布しているバルク・ドナーの化学濃度を用いて表されてよく、当該化学濃度の９０％から１００％の間の値であってもよい。また、半導体基板は、リン等のドーパントを含まないノンドープ基板を用いてもよい。その場合、ノンドーピング基板のバルク・ドナー濃度（Ｄ０）は例えば１×１０^１０／ｃｍ^３以上、５×１０^１２／ｃｍ^３以下である。ノンドーピング基板のバルク・ドナー濃度（Ｄ０）は、好ましくは１×１０^１１／ｃｍ^３以上であってよい。ノンドーピング基板のバルク・ドナー濃度（Ｄ０）は、好ましくは５×１０^１２／ｃｍ^３以下であってよい。尚、本発明における各濃度は、室温における値であってよい。室温における値は、一例として３００Ｋ（ケルビン）（約２６．９℃）のときの値を用いてよい。半導体基板は、バルク・ドナー濃度よりも低濃度のアクセプタ原子を半導体基板の全体に含んでよい。この場合半導体基板の導電型はＮ型である。

本明細書においてＰ＋型またはＮ＋型と記載した場合、Ｐ型またはＮ型よりもドーピング濃度が高いことを意味し、Ｐ－型またはＮ－型と記載した場合、Ｐ型またはＮ型よりもドーピング濃度が低いことを意味する。また、本明細書においてＰ＋＋型またはＮ＋＋型と記載した場合には、Ｐ＋型またはＮ＋型よりもドーピング濃度が高いことを意味する。

本明細書において化学濃度とは、電気的な活性化の状態によらずに測定される不純物の原子密度を指す。化学濃度は、例えば二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により計測できる。上述したネット・ドーピング濃度は、電圧－容量測定法（ＣＶ法）により測定できる。また、拡がり抵抗測定法（ＳＲ法）により計測されるキャリア濃度を、ネット・ドーピング濃度としてよい。ＣＶ法またはＳＲ法により計測されるキャリア濃度は、熱平衡状態における値としてよい。また、Ｎ型の領域においては、ドナー濃度がアクセプタ濃度よりも十分大きいので、当該領域におけるキャリア濃度を、ドナー濃度としてもよい。同様に、Ｐ型の領域においては、当該領域におけるキャリア濃度を、アクセプタ濃度としてもよい。本明細書では、Ｎ型領域のドーピング濃度をドナー濃度と称する場合があり、Ｐ型領域のドーピング濃度をアクセプタ濃度と称する場合がある。

また、ドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度分布がピークを有する場合、当該ピーク値を当該領域におけるドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度としてよい。ドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度がほぼ均一な場合等においては、当該領域におけるドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度の平均値をドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度としてよい。本明細書において、単位体積当りの濃度表示にａｔоｍｓ／ｃｍ^３、または、／ｃｍ^３が用いられる。この単位は、半導体基板内のドナーまたはアクセプタ濃度、または、化学濃度に用いられる。ａｔоｍｓ表記は省略されてもよい。

ＳＲ法により計測されるキャリア濃度が、ドナーまたはアクセプタの濃度より低くてもよい。拡がり抵抗を測定する際に電流が流れる範囲において、半導体基板のキャリア移動度が結晶状態の値よりも低い場合がある。キャリア移動度の低下は、格子欠陥等による結晶構造の乱れ（ディスオーダー）により、キャリアが散乱されることで生じる。

ＣＶ法またはＳＲ法により計測されるキャリア濃度から算出したドナーまたはアクセプタの濃度は、ドナーまたはアクセプタを示す元素の化学濃度よりも低くてよい。一例として、シリコンの半導体においてドナーとなるリンまたはヒ素のドナー濃度、あるいはアクセプタとなるボロン（ホウ素）のアクセプタ濃度は、これらの化学濃度の９９％程度である。一方、シリコンの半導体においてドナーとなる水素のドナー濃度は、水素の化学濃度の０．１％から１０％程度である。本明細書では、ＳＩ単位系を採用する。本明細書において、距離や長さの単位がｃｍ（センチメートル）で表されることがある。この場合、諸計算はｍ（メートル）に換算して計算してよい。

図１Ａは、半導体装置１００の上面図の一例を示す。本例の半導体装置１００は、トランジスタ部７０を備える半導体チップである。

トランジスタ部７０は、半導体基板１０の裏面側に設けられたコレクタ領域２２を半導体基板１０の上面に投影した領域である。コレクタ領域２２については後述する。トランジスタ部７０は、ＩＧＢＴ等のトランジスタを含む。

図１Ａにおいては、半導体装置１００のエッジ側であるチップ端部周辺の領域を示しており、他の領域を省略している。例えば、本例の半導体装置１００のＹ軸方向の負側の領域には、エッジ終端構造部が設けられてよい。エッジ終端構造部は、半導体基板１０の上面側の電界集中を緩和する。エッジ終端構造部は、例えばガードリング、フィールドプレート、リサーフおよびこれらを組み合わせた構造を有する。なお、本例では、便宜上、Ｙ軸方向の負側のエッジについて説明するものの、半導体装置１００の他のエッジについても同様である。

半導体基板１０は、シリコン基板であってよく、炭化シリコン基板であってよく、窒化ガリウム等の窒化物半導体基板等であってもよい。本例の半導体基板１０は、シリコン基板である。

本例の半導体装置１００は、半導体基板１０のおもて面２１において、ゲートトレンチ部４０と、ダミートレンチ部３０と、エミッタ領域１２と、ベース領域１４と、コンタクト領域１５と、ウェル領域１７とを備える。おもて面２１については後述する。また、本例の半導体装置１００は、半導体基板１０のおもて面２１の上方に設けられたエミッタ電極５２およびゲート金属層５０を備える。

エミッタ電極５２は、ゲートトレンチ部４０、ダミートレンチ部３０、エミッタ領域１２、ベース領域１４、コンタクト領域１５およびウェル領域１７の上方に設けられている。また、ゲート金属層５０は、ゲートトレンチ部４０およびウェル領域１７の上方に設けられている。

エミッタ電極５２およびゲート金属層５０は、金属を含む材料で形成される。エミッタ電極５２の少なくとも一部の領域は、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、または、アルミニウム‐シリコン合金（ＡｌＳｉ）、アルミニウム‐シリコン‐銅合金（ＡｌＳｉＣｕ）等の金属合金で形成されてよい。ゲート金属層５０の少なくとも一部の領域は、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、または、アルミニウム‐シリコン合金（ＡｌＳｉ）、アルミニウム‐シリコン‐銅合金（ＡｌＳｉＣｕ）等の金属合金で形成されてよい。エミッタ電極５２およびゲート金属層５０は、アルミニウム等で形成された領域の下層にチタンまたはチタン化合物等で形成されたバリアメタルを有してよい。エミッタ電極５２およびゲート金属層５０は、互いに分離して設けられる。

エミッタ電極５２およびゲート金属層５０は、層間絶縁膜３８を挟んで、半導体基板１０の上方に設けられる。層間絶縁膜３８は、図１Ａでは省略されている。層間絶縁膜３８には、コンタクトホール５４、コンタクトホール５５およびコンタクトホール５６が貫通して設けられている。

コンタクトホール５５は、ゲート金属層５０とトランジスタ部７０内のゲート導電部とを接続する。コンタクトホール５５の内部には、タングステン等で形成されたプラグが形成されてもよい。

コンタクトホール５６は、エミッタ電極５２とダミートレンチ部３０内のダミー導電部とを接続する。コンタクトホール５６の内部には、タングステン等で形成されたプラグが形成されてもよい。

接続部２５は、エミッタ電極５２またはゲート金属層５０等のおもて面側電極と、半導体基板１０とを電気的に接続する。一例において、接続部２５は、ゲート金属層５０とゲート導電部との間に設けられる。接続部２５は、エミッタ電極５２とダミー導電部との間にも設けられている。接続部２５は、不純物がドープされたポリシリコン等の、導電性を有する材料である。本例の接続部２５は、Ｎ型の不純物がドープされたポリシリコン（Ｎ＋）である。接続部２５は、酸化膜等の絶縁膜等を介して、半導体基板１０のおもて面２１の上方に設けられる。

ゲートトレンチ部４０は、予め定められた配列方向（本例ではＸ軸方向）に沿って予め定められた間隔で配列される。本例のゲートトレンチ部４０は、半導体基板１０のおもて面２１に平行であって配列方向と垂直な延伸方向（本例ではＹ軸方向）に沿って延伸する２つの延伸部分４１と、２つの延伸部分４１を接続する接続部分４３を有してよい。

接続部分４３は、少なくとも一部が曲線状に形成されることが好ましい。ゲートトレンチ部４０の２つの延伸部分４１の端部を接続することで、延伸部分４１の端部における電界集中を緩和できる。ゲートトレンチ部４０の接続部分４３において、ゲート金属層５０がゲート導電部と接続されてよい。

ダミートレンチ部３０は、エミッタ電極５２と電気的に接続されたトレンチ部である。ダミートレンチ部３０は、ゲートトレンチ部４０と同様に、予め定められた配列方向（本例ではＸ軸方向）に沿って予め定められた間隔で配列される。本例のダミートレンチ部３０は、ゲートトレンチ部４０と同様に、半導体基板１０のおもて面２１においてＵ字形状を有してよい。即ち、ダミートレンチ部３０は、延伸方向に沿って延伸する２つの延伸部分３１と、２つの延伸部分３１を接続する接続部分３３を有してよい。

本例のトランジスタ部７０は、２つのゲートトレンチ部４０と３つのダミートレンチ部３０を繰り返し配列させた構造を有する。即ち、本例のトランジスタ部７０は、２：３の比率でゲートトレンチ部４０とダミートレンチ部３０を有している。例えば、トランジスタ部７０は、２本の延伸部分４１の間に１本の延伸部分３１を有する。また、トランジスタ部７０は、ゲートトレンチ部４０と隣接して、２本の延伸部分３１を有している。

但し、ゲートトレンチ部４０とダミートレンチ部３０の比率は本例に限定されない。ゲートトレンチ部４０とダミートレンチ部３０の比率は、１：１であってもよく、２：４であってもよい。また、トランジスタ部７０は、全てのトレンチ部をゲートトレンチ部４０として、ダミートレンチ部３０を有さなくてもよい。

ウェル領域１７は、後述するドリフト領域１８よりも半導体基板１０のおもて面２１側に設けられた第２導電型の領域である。ウェル領域１７は、半導体装置１００のエッジ側に設けられるウェル領域の一例である。ウェル領域１７は、一例としてＰ＋型である。ウェル領域１７は、ゲート金属層５０が設けられる側の活性領域の端部から、予め定められた範囲で形成される。ウェル領域１７の拡散深さは、ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０の深さよりも深くてよい。ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０の、ゲート金属層５０側の一部の領域は、ウェル領域１７に形成される。ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０の延伸方向の端の底は、ウェル領域１７に覆われてよい。

コンタクトホール５４は、トランジスタ部７０において、エミッタ領域１２およびコンタクト領域１５の各領域の上方に形成される。コンタクトホール５４は、Ｙ軸方向両端に設けられたウェル領域１７の上方には設けられていない。このように、層間絶縁膜には、１又は複数のコンタクトホール５４が形成されている。１又は複数のコンタクトホール５４は、延伸方向に延伸して設けられてよい。

メサ部７１は、半導体基板１０のおもて面２１と平行な面内において、トレンチ部に隣接して設けられたメサ部である。メサ部とは、隣り合う２つのトレンチ部に挟まれた半導体基板１０の部分であって、半導体基板１０のおもて面２１から、各トレンチ部の最も深い底部の深さまでの部分であってよい。各トレンチ部の延伸部分を１つのトレンチ部としてよい。即ち、２つの延伸部分に挟まれる領域をメサ部としてよい。

メサ部７１は、トランジスタ部７０において、ダミートレンチ部３０またはゲートトレンチ部４０の少なくとも１つに隣接して設けられる。メサ部７１は、半導体基板１０のおもて面２１において、ウェル領域１７と、エミッタ領域１２と、ベース領域１４と、コンタクト領域１５とを有する。メサ部７１では、エミッタ領域１２およびコンタクト領域１５が延伸方向において交互に設けられている。

ベース領域１４は、半導体基板１０のおもて面２１側に設けられた第２導電型の領域である。ベース領域１４は、一例としてＰ－型である。ベース領域１４は、半導体基板１０のおもて面２１において、メサ部７１のＹ軸方向における両端部に設けられてよい。なお、図１Ａは、当該ベース領域１４のＹ軸方向の一方の端部のみを示している。

エミッタ領域１２は、ドリフト領域１８よりもドーピング濃度の高い第１導電型の領域である。本例のエミッタ領域１２は、一例としてＮ＋型である。エミッタ領域１２のドーパントの一例はヒ素（Ａｓ）である。エミッタ領域１２は、メサ部７１のおもて面２１において、ゲートトレンチ部４０と接して設けられる。エミッタ領域１２は、メサ部７１を挟んだ２本のトレンチ部の一方から他方まで、Ｘ軸方向に延伸して設けられてよい。エミッタ領域１２は、コンタクトホール５４の下方にも設けられている。

また、エミッタ領域１２は、ダミートレンチ部３０と接してもよいし、接しなくてもよい。本例のエミッタ領域１２は、ダミートレンチ部３０と接している。

コンタクト領域１５は、ベース領域１４よりもドーピング濃度の高い第２導電型の領域である。本例のコンタクト領域１５は、一例としてＰ＋型である。本例のコンタクト領域１５は、メサ部７１のおもて面２１に設けられている。コンタクト領域１５は、メサ部７１を挟んだ２本のトレンチ部の一方から他方まで、Ｘ軸方向に設けられてよい。コンタクト領域１５は、ゲートトレンチ部４０またはダミートレンチ部３０と接してもよいし、接しなくてもよい。本例のコンタクト領域１５は、ダミートレンチ部３０およびゲートトレンチ部４０と接する。コンタクト領域１５は、コンタクトホール５４の下方にも設けられている。

図１Ｂは、図１Ａにおけるａ－ａ'断面の一例を示す。ａ－ａ'断面は、トランジスタ部７０において、エミッタ領域１２を通過するＸＺ面である。本例の半導体装置１００は、ａ－ａ'断面において、半導体基板１０、層間絶縁膜３８、エミッタ電極５２およびコレクタ電極２４を有する。エミッタ電極５２は、半導体基板１０および層間絶縁膜３８の上方に形成される。

ドリフト領域１８は、半導体基板１０に設けられた第１導電型の領域である。本例のドリフト領域１８は、一例としてＮ－型である。ドリフト領域１８は、半導体基板１０において他のドーピング領域が形成されずに残存した領域であってよい。即ち、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒは半導体基板１０のドーピング濃度であってよい。

バッファ領域２０は、ドリフト領域１８よりも半導体基板１０の裏面２３側に設けられた第１導電型の領域である。本例のバッファ領域２０は、一例としてＮ型である。バッファ領域２０のドーピング濃度は、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒよりも高くてよい。バッファ領域２０のドーピング濃度は、バルク・ドナー濃度よりも高くてもよい。バッファ領域２０は、ベース領域１４の下面側から広がる空乏層が、第２導電型のコレクタ領域２２に到達することを防ぐフィールドストップ層として機能してよい。

コレクタ領域２２は、トランジスタ部７０において、バッファ領域２０の下方に設けられる。コレクタ領域２２は、第２導電型を有する。本例のコレクタ領域２２は、一例としてＰ＋型である。

コレクタ電極２４は、半導体基板１０の裏面２３に形成される。コレクタ電極２４は、金属等の導電材料で形成される。

ベース領域１４は、ドリフト領域１８の上方に設けられる第２導電型の領域である。ベース領域１４は、ゲートトレンチ部４０に接して設けられる。ベース領域１４は、ダミートレンチ部３０に接して設けられてよい。

エミッタ領域１２は、ベース領域１４とおもて面２１との間に設けられる。エミッタ領域１２は、ゲートトレンチ部４０と接して設けられる。エミッタ領域１２は、ダミートレンチ部３０と接してもよいし、接しなくてもよい。

蓄積領域１６は、ドリフト領域１８よりも半導体基板１０のおもて面２１側に設けられる第１導電型の領域である。本例の蓄積領域１６は、一例としてＮ＋型である。但し、蓄積領域１６が設けられなくてもよい。

また、蓄積領域１６は、ゲートトレンチ部４０に接して設けられる。蓄積領域１６は、ダミートレンチ部３０に接してもよいし、接しなくてもよい。蓄積領域１６のドーピング濃度は、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒよりも高い。蓄積領域１６のイオン注入のドーズ量は、１．０Ｅ１２ｃｍ^－２以上、１．０Ｅ１３ｃｍ^－２以下であってよい。また、蓄積領域１６のイオン注入ドーズ量は、３．０Ｅ１２ｃｍ^－２以上、６．０Ｅ１２ｃｍ^－２以下であってもよい。蓄積領域１６を設けることで、キャリア注入促進効果（ＩＥ効果）を高めて、トランジスタ部７０のオン電圧を低減できる。なお、Ｅは１０のべき乗を意味し、例えば１．０Ｅ１２ｃｍ^－２は１．０×１０^１２ｃｍ^－２を意味する。

１つ以上のゲートトレンチ部４０および１つ以上のダミートレンチ部３０は、おもて面２１に設けられる。各トレンチ部は、おもて面２１からドリフト領域１８まで設けられる。エミッタ領域１２、ベース領域１４、コンタクト領域１５および蓄積領域１６の少なくともいずれかが設けられる領域においては、各トレンチ部はこれらの領域も貫通して、ドリフト領域１８に到達する。トレンチ部がドーピング領域を貫通するとは、ドーピング領域を形成してからトレンチ部を形成する順序で製造したものに限定されない。トレンチ部を形成した後に、トレンチ部の間にドーピング領域を形成したものも、トレンチ部がドーピング領域を貫通したものに含まれる。

ゲートトレンチ部４０は、おもて面２１に形成されたゲートトレンチ、ゲート絶縁膜４２およびゲート導電部４４を有する。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチの内壁を覆って形成される。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチの内壁の半導体を酸化または窒化して形成してよい。ゲート導電部４４は、ゲートトレンチの内部においてゲート絶縁膜４２よりも内側に形成される。ゲート絶縁膜４２は、ゲート導電部４４と半導体基板１０とを絶縁する。ゲート導電部４４は、ポリシリコン等の導電材料で形成される。ゲートトレンチ部４０は、おもて面２１において層間絶縁膜３８により覆われる。

ゲート導電部４４は、半導体基板１０の深さ方向において、ゲート絶縁膜４２を挟んでメサ部７１側で隣接するベース領域１４と対向する領域を含む。ゲート導電部４４に所定の電圧が印加されると、ベース領域１４のうちゲートトレンチに接する界面の表層に、電子の反転層によるチャネルが形成される。

ダミートレンチ部３０は、ゲートトレンチ部４０と同一の構造を有してよい。ダミートレンチ部３０は、おもて面２１側に形成されたダミートレンチ、ダミー絶縁膜３２およびダミー導電部３４を有する。ダミー絶縁膜３２は、ダミートレンチの内壁を覆って形成される。ダミー導電部３４は、ダミートレンチの内部に形成され、且つ、ダミー絶縁膜３２よりも内側に形成される。ダミー絶縁膜３２は、ダミー導電部３４と半導体基板１０とを絶縁する。ダミートレンチ部３０は、おもて面２１において層間絶縁膜３８により覆われる。

層間絶縁膜３８は、おもて面２１に設けられている。層間絶縁膜３８の上方には、エミッタ電極５２が設けられている。層間絶縁膜３８には、エミッタ電極５２と半導体基板１０とを電気的に接続するための１又は複数のコンタクトホール５４が設けられている。コンタクトホール５５およびコンタクトホール５６も同様に、層間絶縁膜３８を貫通して設けられてよい。

第１格子欠陥領域１６１は、裏面２３側からの水素のイオン注入により形成される格子欠陥を含む領域である。第１格子欠陥領域１６１は、ライフタイムキラーとして機能する。第１格子欠陥領域１６１は、半導体装置１００のターンオフ時間を低減し、テイル電流を抑制することにより、スイッチング時の損失を低減することができる。第１格子欠陥領域１６１の詳細については後述する。なお、第１格子欠陥領域１６１が水素のイオン注入により形成されるか否かは、半導体装置１００の化学濃度の分析等により特定することができる。例えば、ヘリウムのイオン注入によって形成されたライフタイムキラーは、ヘリウムの検出によって特定できる。

ライフタイムキラーは、電荷キャリアの再結合中心である。本明細書では、電荷キャリアを単にキャリアと称する場合がある。ライフタイムキラーは、格子欠陥であってよい。例えば、ライフタイムキラーは、空孔、複空孔、これらと半導体基板１０を構成する元素との複合欠陥、または転位であってよい。即ち、第１格子欠陥領域１６１は、再結合中心を含む領域である。

ライフタイムキラー濃度とは、キャリアの再結合中心濃度である。ライフタイムキラー濃度は、格子欠陥の濃度であってよい。例えばライフタイムキラー濃度とは、空孔、複空孔などの空孔濃度であってよく、これらの空孔と半導体基板１０を構成する元素との複合欠陥濃度であってよく、または転位濃度であってよい。即ち、第１格子欠陥領域１６１は、ライフタイムキラーを含む領域であってよい。

第１ライフタイム制御領域１５１は、半導体基板１０の内部に不純物を注入すること等により意図的にライフタイムキラーが形成された領域である。ライフタイムキラーは、ヘリウム、ネオンなどの希ガス元素が用いられてよい。ライフタイムキラー濃度は再結合中心の濃度であるが、ヘリウム、ネオンなどの希ガス元素の化学濃度としてもよい。本例の第１ライフタイム制御領域１５１は、半導体基板１０にヘリウムを注入することで形成される。

第１ライフタイム制御領域１５１は、半導体基板１０の深さ方向において、半導体基板１０の中心よりも裏面２３側に設けられる。本例の第１ライフタイム制御領域１５１は、バッファ領域２０に設けられる。第１ライフタイム制御領域１５１は、ＸＹ平面において半導体基板１０の全面に形成される場合、マスクを使用せずに形成することができる。第１ライフタイム制御領域１５１は、予め定められた形状のマスクを用いて、ＸＹ平面において半導体基板１０の一部に設けられてもよい。

また、本例の第１ライフタイム制御領域１５１は、裏面２３側からの注入により形成されている。これにより、半導体装置１００のおもて面２１側への影響を回避できる。例えば、第１ライフタイム制御領域１５１は、裏面２３側からヘリウムを照射することにより形成される。ここで、第１ライフタイム制御領域１５１がおもて面２１側からの注入により形成されているか、裏面２３側からの注入により形成されているかは、ＳＲ法またはコレクタエミッタ間リーク電流の測定によって、半導体基板１０の状態を取得することで判断できる。なお、コレクタエミッタ間リーク電流は、単にリーク電流と称する場合がある。

図２Ａは、コレクタ領域２２、バッファ領域２０およびドリフト領域１８におけるドーピング濃度分布の一例を示す。なお、コレクタ領域２２、バッファ領域２０およびドリフト領域１８におけるドーピング濃度分布は、各不純物の濃度を総合した正味のドーピング濃度（ネットドーピング濃度）を示している。

コレクタ領域２２の深さ方向の幅は、裏面２３から０．２μｍ以上、１．０μｍ以下であってよい。コレクタ領域２２のピークのドーピング濃度Ｄｃは、１．０Ｅ１７ｃｍ^－３以上、１．０Ｅ１９ｃｍ^－３以下であってよい。

バッファ領域２０は、複数のドーピング濃度のピークを有する。本例のバッファ領域２０は、第１ピーク６１および第２ピーク６２の２つのピークを有する。バッファ領域２０の下端は、コレクタ領域２２と第１ピーク６１との境界であってよい。バッファ領域２０の上端は、第２ピーク６２とドリフト領域１８との境界であってよい。なお、本明細書において、それぞれのピーク位置は、ドーピング濃度が極大値を示す位置である。バッファ領域２０の深さ方向の幅は、５．０μｍ以上、５０．０μｍ以下であってよい。

バッファ領域２０とドリフト領域１８との境界位置ｘ_ａは、バッファ領域２０のドーピング濃度が、バッファ領域２０のおもて面２１側でドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒと等しくなる深さ位置であってよい。あるいは、バッファ領域２０とドリフト領域１８との境界位置ｘ_ａは、バッファ領域２０のドーピング濃度が、バッファ領域２０のおもて面２１側でバルク・ドナー濃度と等しくなる深さ位置であってもよい。

バッファ領域２０とコレクタ領域２２との境界位置ｘ_ｂは、ネット・ドーピング濃度が実質的に０になるＰＮ接合の深さ位置であってよい。ダイオード部８０の場合には、境界位置ｘ_ｂはバッファ領域２０とカソード領域８２との境界位置であってよい。

第１ピーク６１は、コレクタ領域２２よりもおもて面２１側に設けられる。第１ピーク６１は、バッファ領域２０が有する複数のピークのうち最も裏面２３に近いピークである。第１ピーク６１は、バッファ領域２０において、ドーピング濃度が最も高いピークであってよい。第１ピーク６１のドーパントは、リン、砒素または水素であってよい。本例では、第１ピーク６１のドーパントはリンである。

深さ位置Ｌ_ｐ１は、第１ピーク６１の裏面２３からの深さ位置を示す。深さ位置Ｌ_ｐ１は０．５μｍ以上、３．０μｍ以下であってよい。深さ位置Ｌ_ｐ１は、例えば０．７μｍである。

ピーク濃度Ｄ_ｐ１は、第１ピーク６１のドーピング濃度である。ピーク濃度Ｄ_ｐ１は、コレクタ領域２２のドーピング濃度のピーク濃度Ｄｃよりも低くてよい。ピーク濃度Ｄ_ｐ１は、ゲートがオンの状態でコレクタ領域２２から注入される正孔濃度または正孔電流を予め定められた大きさに調節するように決めてよい。ピーク濃度Ｄ_ｐ１は、１．０Ｅ１５ｃｍ^－３以上であってよく、１．０Ｅ１６ｃｍ^－３以上であってよい。ピーク濃度Ｄ_ｐ１は、１．０Ｅ１７ｃｍ^－３以下であってよく、５．０Ｅ１６ｃｍ^－３以下であってよい。例えば、ピーク濃度Ｄ_ｐ１は、２．０Ｅ１６ｃｍ^－３である。

第２ピーク６２は、第１ピーク６１よりもおもて面２１側に設けられる。第２ピーク６２は、バッファ領域２０が有する複数のピークのうち、第１ピーク６１の次に裏面２３に近いピークである。第２ピーク６２は、バッファ領域２０が有する水素ピークの一例であり、裏面２３側からの水素のイオン注入によって形成されている。水素ピークとは、水素化学濃度分布１７０の水素化学濃度ピークに対応した、ドーピング濃度分布のピークである。水素ピークは、水素ドナーのドナー濃度分布におけるピークであってよい。本例の第２ピーク６２は、水素化学濃度ピーク１７２に対応している。

水素ピークは、第１格子欠陥領域１６１よりも半導体基板１０のおもて面２１側に設けられる。水素ピークのドーピング濃度は、１．０Ｅ１４ｃｍ^－３以上、１．０Ｅ１６ｃｍ^－３以下であってよい。第１格子欠陥領域１６１よりもおもて面２１側には、複数の水素ピークが設けられてよい。複数の水素ピークは、後述するように、ベース領域１４の下面側から広がる空乏層を止めるためのフィールドストップ層として機能してよい。

深さ位置Ｌ_ｐ２は、第２ピーク６２の裏面２３からの深さ位置を示す。深さ位置Ｌ_ｐ２は、３．０μｍ以上、５０．０μｍ以下であってよい。深さ位置Ｌ_ｐ２は、例えば１０．０μｍである。

ピーク濃度Ｄ_ｐ２は、第２ピーク６２のドーピング濃度である。ピーク濃度Ｄ_ｐ１は、ピーク濃度Ｄ_ｐ２よりも大きくてよい。ピーク濃度Ｄ_ｐ２は、１．０Ｅ１４ｃｍ^－３以上であってよく、１．０Ｅ１５ｃｍ^－３以上であってよい。ピーク濃度Ｄ_ｐ２は、１．０Ｅ１６ｃｍ^－３以下であってよく、５．０Ｅ１５ｃｍ^－３以下であってよい。本例のピーク濃度Ｄ_ｐ２は、５．０Ｅ１５ｃｍ^－３である。

バッファ領域２０の各ピークは、同一のドーパントにより形成されてもよいし、異なるドーパントにより形成されてもよい。バッファ領域２０の全てのピークのドーパントが水素であってよい。第１ピーク６１がリンのイオン注入により形成され、それ以外のピークが水素イオンのイオン注入により形成されてよい。水素イオンはプロトン、デュトロン、トリトンであってよい。本例では、水素イオンはプロトンである。

第１格子欠陥領域１６１は、半導体基板１０の深さ方向において、第１ピーク６１と第２ピーク６２との間に設けられる。図２Ａにおいて、第１格子欠陥領域１６１が設けられる半導体基板１０の深さ方向の範囲を、両矢印にて示している。水素ピークよりも裏面２３側における再結合中心密度は、水素ピークに隣接する側のドリフト領域１８における再結合中心密度よりも大きくてよい。本例では、第２ピーク６２よりも裏面２３側における再結合中心密度が、第２ピーク６２に隣接する側のドリフト領域１８における再結合中心密度よりも大きい。本例の第１格子欠陥領域１６１は、ドリフト領域１８よりもドーピング濃度が低い領域である。第１格子欠陥領域１６１は、バルク・ドナー濃度よりもドーピング濃度が低い領域であってもよい。バルク・ドナー濃度は、ドリフト領域のドーピング濃度よりも低くてよい。本例では、バルク・ドナー濃度はドリフト領域のドーピング濃度と等しい。

ドリフト領域１８よりも第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度が低い理由は以下の通りである。第１格子欠陥領域１６１は、第２ピーク６２に隣接する側のドリフト領域１８よりも、格子欠陥の濃度が高い。そのため、第１格子欠陥領域１６１においては、キャリアが散乱されやすく、キャリア移動度がドリフト領域１８よりも低くなる。ＳＲ測定では広がり抵抗を測定し、キャリア移動度を用いてドーピング濃度を計算する。この計算において用いるキャリア移動度は、理想的な結晶状態におけるキャリア移動度である。しかしながら、第１格子欠陥領域１６１における実際のキャリア移動度は低くなっているので、その分、ドーピング濃度は低く算出される。即ち、見かけ上、第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度が低下する。このため、第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、第２ピーク６２に隣接する側のドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒよりも低い分布となる。第１格子欠陥領域１６１の実際のドーピング濃度は、見かけよりも低下しておらず、ドリフト領域１８と実質的に等しいとしてよい。

第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_ｒｃ１においてドーピング濃度の最小値Ｄ_ｒｃ１を有する。深さ位置ｘ_ｒｃ１は、第１格子欠陥領域１６１の中間の位置よりもおもて面２１側に位置してよく（実線）、裏面２３側に位置してよい（一点破線）。ドーピング濃度の最小値Ｄ_ｒｃ１は、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒの１０％よりも高くてよく、低くてもよい。本例では、ドーピング濃度の最小値Ｄ_ｒｃ１はドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒの１０％よりも高い。

第１格子欠陥領域１６１は、半導体基板１０の深さ方向において、第１ピーク６１よりも半導体基板１０のおもて面側に設けられる。また、本例の第２ピーク６２は、第１格子欠陥領域１６１よりもおもて面２１側に設けられる。これにより、リーク電流の増加を抑制することができる。

本例の第１格子欠陥領域１６１は、第２ピーク６２を形成するための水素イオンの通過領域に形成される。水素イオンが半導体基板１０を通過中に、半導体の原子（本例ではシリコン）に衝突してエネルギーが減衰し、結晶格子にダメージを与えることで、水素イオンの飛程Ｒｐよりも浅い領域（通過領域）に格子欠陥を多く形成する。通過領域に形成される格子欠陥は、単原子空孔（Ｖ）、複原子空孔（ＶＶ）等の、空孔を主体とする空孔型格子欠陥である。空孔に隣接する原子は、ダングリング・ボンドを有する。空孔型格子欠陥は再結合中心となり、電荷キャリアの再結合を促進する。以上により、水素イオンの通過領域に第１格子欠陥領域１６１が形成される。

本例では、第１格子欠陥領域１６１を水素のイオン注入によって深さ方向に延伸して設けられることにより、第１ライフタイム制御領域１５１と比較して、局所的に欠陥が高密度となることを回避できる。また、第１格子欠陥領域１６１は、第１ライフタイム制御領域１５１と比較して低エネルギーで深くイオン注入して形成することができる。これにより、短絡耐量の低下およびスイッチング時の振動を抑制することができる。

間隔Ｗ_ｐ１ｐ２は、半導体基板１０の深さ方向における、第１ピーク６１と第２ピーク６２との距離である。間隔Ｗ_ｐ１ｐ２は、５．０μｍ以上であってよく、１０．０μｍ以上であってもよい。間隔Ｗ_ｐ１ｐ２は、２０．０μｍ以上、３０．０μｍ以下であってもよい。間隔Ｗ_ｐ１ｐ２は、４０．０μｍ以下であってよく、５０．０μｍ以下であってもよい。間隔Ｗ_ｐ１ｐ２は、半導体基板１０の深さ方向において、５．０μｍ以上であって、半導体基板１０の深さ方向の厚さの半分以下であってよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、以下のように定義する。第１ピーク６１のドーピング濃度が、おもて面２１側でドリフト領域１８と一致する深さ位置ｘ_ｐ１から、第２ピーク６２のドーピング濃度が裏面２３側でドリフト領域１８と一致する深さ位置ｘ_ｐ２ までの距離を、幅Ｗ_１６１とする。なお、前述のように、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒをバルク・ドナー濃度としてもよい。第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、間隔Ｗ_ｐ１ｐ２の２５％以上であってよく、５０％以上であってよく、７５％以上であってよい。第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅は、１．０μｍ以上、１０．０μｍ以下であってよい。

第１格子欠陥領域１６１の深さ位置ｘ_ｒｃ１と深さ位置ｘ_ｐ１との距離は、深さ位置ｘ_ｒｃ１と深さ位置ｘ_ｐ２との距離よりも大きくてよく（実線）、小さくてもよい（一点破線）。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_ｐ１から深さ位置ｘ_ｒｃ１に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_ｐ２から深さ位置ｘ_ｒｃ１に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい。勾配が実質的に一定とは、深さ位置ｘ_ｐ１から深さ位置ｘ_ｒｃ１の間、あるいは深さ位置ｘ_ｐ２から深さ位置ｘ_ｒｃ１の間の３０％から７０％の範囲にわたって、勾配の値が勾配の平均値の５０％の範囲にあってよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、第１ピーク６１の幅Ｗ_Ｐ１よりも大きくてよい。第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、第２ピーク６２の幅Ｗ_Ｐ２よりも大きくてよい。第１ピーク６１の幅Ｗ_Ｐ１および第２ピーク６２の幅Ｗ_Ｐ２は、それぞれのピークにおけるドーピング濃度の極大値（ピーク・ドーピング濃度）に対する半値全幅であってよい。第１ピーク６１の幅Ｗ_Ｐ１および第２ピーク６２の幅Ｗ_Ｐ２は、それぞれのピークにおけるドーピング濃度の極大値（ピークドーピング濃度）に対する１０％全幅であってもよい。１０％全幅とは、ピーク濃度Ｄ_Ｐ２の１０％の濃度である０．１Ｄ_Ｐ２における幅である。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２よりも大きくてよい。第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２は、第２ピーク６２の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ２の半値全幅であってよい。第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２は、第２ピーク６２の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ２の１０％全幅であってもよい。１０％全幅とは、ピーク濃度Ｄ_Ｈｐ２の１０％の濃度である０．１Ｄ_Ｈｐ２における幅である。水素化学濃度はドーピング濃度よりも高いため、第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２を用いることで、ピークの幅Ｗ_Ｈｐ２を明確に定義できる。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、バッファ領域２０の幅Ｗ_ｂｕｆの５０％以上であってよい。

バッファ領域２０における第１格子欠陥領域１６１以外の領域深さ方向の幅の総和をＷ_ＥＸとする。図２Ａの例では、バッファ領域２０における第１格子欠陥領域１６１以外の領域は２つある。１つ目は深さ位置ｘ_ｂから深さ位置ｘ_ｐ１までの領域であり、深さ方向の幅はＷ_ｅｘ１である。２つ目は深さ位置ｘ_ｐ２から深さ位置ｘ_ａまでの領域であり、深さ方向の幅はＷ_ｅｘ２である。第１格子欠陥領域１６１以外の領域の深さ方向の幅の総和Ｗ_ＥＸは、Ｗ_ｅｘ１＋Ｗ_ｅｘ２である。第１格子欠陥領域１６１以外の領域の深さ方向の幅の総和Ｗ_ＥＸは、間隔Ｗ_ｐ１ｐ２から第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１を引いた値となる。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１は、幅の総和Ｗ_ＥＸよりも、大きくてよい。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１を厚くすることで、ターンオフ損失、コレクタエミッタ間飽和電圧およびリーク電流のトレードオフを改善することができる。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１を厚くすることで、ターンオフ損失を小さくすることができる。

第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度は、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒよりも小さくてよく、バルク・ドナー濃度よりも小さくてよい。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度は、１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよく、５×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよく、１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよい。第１格子欠陥領域１６１には、格子欠陥が多く存在する。格子欠陥は、結合に寄与しないダングリング・ボンドを多く存在し、再結合中心を形成する。そのため、第１格子欠陥領域１６１におけるキャリアのライフタイムを低下させる。一方、第１格子欠陥領域１６１内に水素が存在すると、ダングリング・ボンドは水素により終端される。その結果、再結合中心濃度が減少し、第１格子欠陥領域１６１におけるキャリアのライフタイム低下が抑制されてしまう。そこで、第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度を、例えばドリフト領域のドーピング濃度より小さくする。これにより、水素によるダングリング・ボンドの終端を抑制し、第１格子欠陥領域１６１における再結合中心を幅広く残留させ、キャリアのライフタイムを小さくすることができる。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度の最小値は、第１ピーク６１のピーク濃度Ｄ_Ｐ１より小さくてよく、ドリフト領域のドーピング濃度より小さくてよく、バルク・ドナー濃度より小さくてよい。

オフ状態における空乏層は、おもて面２１側のドリフト領域１８を裏面２３に向かって広がる。空乏層は、水素ピークである第２ピーク６２で止まってよい。さらには、積分濃度が臨界積分濃度に達する位置が第２ピーク６２の内部に位置してよい。臨界積分濃度については後述する。これにより、空乏層が第１格子欠陥領域１６１に侵入することがないので、リーク電流の増加を防ぐことができる。

図２Ｂは、半導体装置１００の変形例を示す。本例では、第１ピーク６１が水素のイオン注入によって形成されている点で図２Ａの実施例と相違する。水素化学濃度ピーク１７１は、第１ピーク６１に対応した、水素化学濃度分布１７０のピークである。第１ピーク６１のドーパントが水素の場合、深さ位置Ｌｐ１と深さ位置Ｌｐ２の中間部分において、水素化学濃度が、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒあるいはバルク・ドナー濃度と同じオーダーの濃度に増加している。これにより、第１ピーク６１の近傍から深さ位置Ｌｐ１と深さ位置Ｌｐ２の中間部分において、格子欠陥に存在するダングリング・ボンドを水素が終端する、あるいは水素ドナーの濃度が増加する。これにより、第１ピーク６１の近傍における欠陥が回復して、第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅が、図２Ａの実施例の場合よりも小さくなっている。このように、第１ピーク６１のドーパントを使い分けることにより、第１格子欠陥領域１６１の幅を調整することができる。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、間隔Ｗ_ｐ１ｐ２の２５％以上であってよく、５０％以上であってよく、７５％以上であってよい。第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、１．０μｍ以上、１０．０μｍ以下であってよい。

第１格子欠陥領域１６１の深さ位置ｘ_ｒｃ１と深さ位置ｘ_ｐ１との距離は、深さ位置ｘ_ｒｃ１と深さ位置ｘ_ｐ２との距離よりも大きくてよく（実線）、小さくてもよい（一点破線）。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_ｐ１から深さ位置ｘ_ｒｃ１に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい（実線）。あるいは、第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_ｐ２から深さ位置ｘ_ｒｃ１に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい（一点破線）。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、第１ピーク６１の幅Ｗ_Ｐ１よりも大きくてよく、第２ピーク６２の幅Ｗ_Ｐ２よりも大きくてよい。第１ピーク６１の幅Ｗ_Ｐ１および第２ピーク６２の幅Ｗ_Ｐ２は、それぞれのピークにおけるドーピング濃度の極大値（ピーク・ドーピング濃度）に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、第１ピーク６１の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ１よりも大きくてよく、第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２よりも大きくてよい。第１ピーク６１の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ１は、第１ピーク６１の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ１の半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２は、第２ピーク６２の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ２の半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、バッファ領域２０の幅Ｗ_ｂｕｆの５０％以上であってよい。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１は、バッファ領域２０における第１格子欠陥領域１６１以外の領域の深さ方向の幅の総和Ｗ_ＥＸよりも、大きくてよい。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１を厚くすることで、ターンオフ損失、コレクタエミッタ間飽和電圧およびリーク電流のトレードオフを改善することができる。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１を厚くすることで、ターンオフ損失を小さくすることができる。

第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度の最小値Ｄ_{Ｈｐ１ｐ２}は、第１ピーク６１のピーク濃度Ｄ_Ｐ１より小さくてよく、第２ピーク６２のピーク濃度Ｄ_Ｐ２より小さくてよく、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒよりも小さくてよく、バルク・ドナー濃度よりも小さくてよい。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度の最小値Ｄ_{Ｈｐ１ｐ２}は、５×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよく、１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよい。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度の最小値Ｄ_{Ｈｐ１ｐ２}は、１×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より大きくてよく、１×１０^１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より大きくてよい。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度を小さくすることにより、格子欠陥を幅広く残留させることができる。

図２Ｃは、半導体装置１００の変形例を示す。本例のバッファ領域２０は、第１ピーク６１、第２ピーク６２および第３ピーク６３の３つのピークを有する。バッファ領域２０は、第１ピーク６１と複数の水素ピークを有する。第２ピーク６２および第３ピーク６３は、それぞれ水素ピークの一例である。なお、本例では、第１ピーク６１も水素のイオン注入によって形成されている。水素化学濃度ピーク１７１は、第１ピーク６１に対応した、水素化学濃度分布１７０のピークである。水素化学濃度ピーク１７３は、第３ピーク６３に対応した、水素化学濃度分布１７０のピークである。

第３ピーク６３は、半導体基板１０の深さ方向において、第２ピーク６２よりもおもて面２１側に設けられる。深さ位置Ｌ_ｐ３は、第３ピーク６３の裏面２３からの深さ位置を示す。深さ位置Ｌ_ｐ３は、７．０μｍ以上、１３．０μｍ以下であってよく、例えば、１０．０μｍである。

ピーク濃度Ｄ_ｐ３は、第３ピーク６３のドーピング濃度である。ピーク濃度Ｄ_ｐ３は、ピーク濃度Ｄ_ｐ１およびピーク濃度Ｄ_ｐ２よりも小さくてよい。ピーク濃度Ｄ_ｐ３は、１．０Ｅ１４ｃｍ^－３以上、１．０Ｅ１６ｃｍ^－３以下であってよい。

第１格子欠陥領域１６１は、半導体基板１０の深さ方向において、第１ピーク６１と第２ピーク６２との間に設けられているが、第２ピーク６２と第３ピーク６３との間には設けられていない。即ち、本例では、第１ピーク６１と第２ピーク６２との間隔Ｗ_ｐ１ｐ２よりも、第２ピーク６２と第３ピーク６３との間隔Ｗ_ｐ２ｐ３の方が小さい。深さ位置Ｌ_ｐ２と深さ位置Ｌ_ｐ３の中間部分において、水素化学濃度が、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒあるいはバルク・ドナー濃度と同じオーダーの濃度に増加している。これにより、第２ピーク６２と第３ピーク６３との間において欠陥が回復し、あるいは水素ドナーの濃度が増加している。このように、ピーク同士の間隔を調整することにより、第１格子欠陥領域１６１を形成するか否かを制御することができる。間隔Ｗ_ｐ２ｐ３は、１．０μｍ以上、５．０μｍ未満であってよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、間隔Ｗ_ｐ１ｐ２の２５％以上であってよく、５０％以上であってよく、７５％以上であってよい。第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、１．０μｍ以上、１０．０μｍ以下であってよい。

第１格子欠陥領域１６１の深さ位置ｘ_ｒｃ１と深さ位置ｘ_ｐ１との距離は、深さ位置ｘ_ｒｃ１と深さ位置ｘ_ｐ２との距離よりも大きくてよく（実線）、小さくてもよい（一点破線）。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_ｐ１から深さ位置ｘ_ｒｃ１に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい（実線）。あるいは、第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_ｐ２から深さ位置ｘ_ｒｃ１に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい（一点破線）。

第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、第１格子欠陥領域１６１の端部の位置ｘ_ｐ１および位置ｘ_ｐ２から最小値Ｄ_ｒｃ１となる位置に向かって、ドーピング濃度の勾配の絶対値が増加する領域と、減少する領域と、ドーピング濃度が実質的に一定である領域とを有してよい（二点破線）。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、第１ピーク６１の幅Ｗ_Ｐ１よりも大きくてよく、第２ピーク６２の幅Ｗ_Ｐ２よりも大きくてよく、第３ピーク６３の幅Ｗ_Ｐ３よりも大きくてよい。第１ピーク６１の幅Ｗ_Ｐ１、第２ピーク６２の幅Ｗ_Ｐ２および第３ピーク６３の幅Ｗ_Ｐ３は、それぞれのピークにおけるドーピング濃度の極大値（ピーク・ドーピング濃度）に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、第１ピーク６１の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ１よりも大きくてよく、第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２よりも大きくてよく、第３ピーク６３の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ３よりも大きくてよい。第１ピーク６１の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ１は、第１ピーク６１の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ１に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２は、第２ピーク６２の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ２に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。第３ピーク６３の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ３は、第３ピーク６３の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ３に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、バッファ領域２０の幅Ｗ_ｂｕｆの５０％以上であってよい。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１は、バッファ領域２０における第１格子欠陥領域１６１以外の領域の深さ方向の幅の総和Ｗ_ＥＸよりも、大きくてよい。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１を厚くすることで、ターンオフ損失、コレクタエミッタ間飽和電圧およびリーク電流のトレードオフを改善することができる。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１を厚くすることで、ターンオフ損失を小さくすることができる。

第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度の最小値Ｄ_{Ｈｐ１ｐ２}は、第１ピーク６１のピーク濃度Ｄ_Ｐ１より小さくてよく、第２ピーク６２のピーク濃度Ｄ_Ｐ２より小さくてよく、第３ピーク６３のピーク濃度Ｄ_Ｐ３より小さくてよく、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒよりも小さくてよく、バルク・ドナー濃度よりも小さくてよい。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度の最小値Ｄ_{Ｈｐ１ｐ２}は、５×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよく、１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよい。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度の最小値Ｄ_{Ｈｐ１ｐ２}は、１×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より大きくてよく、１×１０^１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より大きくてよい。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度を小さくすることにより、格子欠陥を幅広く残留させることができる。

オフ状態における空乏層は、水素ピークである第２ピーク６２まで延伸するか、第２ピーク６２よりも表面２１側まで延伸してよい。積分濃度が臨界積分濃度に達する位置は、第２ピーク６２の内部に位置してよい。これにより、空乏層が第１格子欠陥領域１６１に侵入することがないので、リーク電流の増加を防ぐことができる。

図２Ｄは、半導体装置１００の変形例を示す。本例のバッファ領域２０は、第１ピーク６１、第２ピーク６２、第３ピーク６３および第４ピーク６４の４つのピークを有する。バッファ領域２０は、第１ピーク６１と複数の水素ピークを有する。第２ピーク６２、第３ピーク６３および第４ピーク６４は、それぞれ水素ピークの一例である。なお、本例では、第１ピーク６１も水素のイオン注入によって形成されている。水素化学濃度ピーク１７１、水素化学濃度ピーク１７２、水素化学濃度ピーク１７３および水素化学濃度ピーク１７４は、それぞれ第１ピーク６１、第２ピーク６２、第３ピーク６３、第４ピーク６４に対応している。

第４ピーク６４は、半導体基板１０の深さ方向において、第３ピーク６３よりもおもて面２１側に設けられる。深さ位置Ｌ_ｐ４は、第４ピーク６４の裏面２３からの深さ位置を示す。深さ位置Ｌ_ｐ４は、半導体基板１０の基板厚の１０％以上、２０％以下であってよい。例えば、深さ位置Ｌ_ｐ４は１５．０μｍである。

ピーク濃度Ｄ_ｐ４は、第４ピーク６４のドーピング濃度である。ピーク濃度Ｄ_ｐ４は、ピーク濃度Ｄ_ｐ１、ピーク濃度Ｄ_ｐ２およびピーク濃度Ｄ_ｐ３よりも小さくてよい。ピーク濃度Ｄ _ｐ４ は、１．０Ｅ１４ｃｍ^－３以上、１．０Ｅ１６ｃｍ^－３以下であってよい。

バッファ領域２０が有する４つのピークのドーピング濃度は、半導体基板１０のおもて面２１側に向けて、徐々に低くなってよい。即ち、第２ピーク６２のピーク濃度Ｄ_ｐ２は、第１ピーク６１のピーク濃度Ｄ_ｐ１よりも小さくてよい。第３ピーク６３のピーク濃度Ｄ_ｐ３は、第２ピーク６２のピーク濃度Ｄ_ｐ２よりも小さくてよい。第４ピーク６４のピーク濃度Ｄ_ｐ４は、第３ピーク６３のピーク濃度Ｄ_ｐ３よりも小さくてよい。

第２ピーク６２と第３ピーク６３との間隔Ｗ_ｐ２ｐ３は、第１ピーク６１と第２ピーク６２との間隔Ｗ_ｐ１ｐ２よりも小さくてよい。第３ピーク６３と第４ピーク６４との間隔Ｗ_ｐ３ｐ４は、第１ピーク６１と第２ピーク６２との間隔Ｗ_ｐ１ｐ２よりも小さくてよい。また、第３ピーク６３と第４ピーク６４との間隔Ｗ_ｐ３ｐ４は、第２ピーク６２と第３ピーク６３との間隔Ｗ_ｐ２ｐ３と同一であってもよいし、異なっていてもよい。本例の第３ピーク６３と第４ピーク６４との間隔Ｗ_ｐ３ｐ４は、第２ピーク６２と第３ピーク６３との間隔Ｗ_ｐ２ｐ３よりも小さい。

第１格子欠陥領域１６１は、半導体基板１０の深さ方向において、第１ピーク６１と第２ピーク６２との間に設けられている。第１格子欠陥領域１６１は、第２ピーク６２と第３ピーク６３との間および第３ピーク６３と第４ピーク６４との間には設けられていない。即ち、本例では、第１ピーク６１と第２ピーク６２との間隔Ｗ_ｐ１ｐ２よりも、第２ピーク６２と第３ピーク６３との間隔Ｗ_ｐ２ｐ３の方が小さい。深さ位置Ｌ_ｐ２と深さ位置Ｌ_ｐ３の中間部分において、水素化学濃度が、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒあるいはバルク・ドナー濃度と同じオーダーの濃度に増加している。これにより、第２ピーク６２と第３ピーク６３との間において欠陥が回復している。また、第１ピーク６１と第２ピーク６２との間隔Ｗ_ｐ１ｐ２よりも、第３ピーク６３と第４ピーク６４との間隔Ｗ_ｐ３ｐ４の方が小さい。深さ位置Ｌ_ｐ３と深さ位置Ｌ_ｐ４の中間部分において、水素化学濃度が、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒあるいはバルク・ドナー濃度と同じオーダーの濃度に増加している。これにより、第３ピーク６３と第４ピーク６４との間において欠陥が回復している。間隔Ｗ_ｐ３ｐ４は、１．０μｍ以上、５．０μｍ未満であってよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、間隔Ｗ_ｐ１ｐ２の２５％以上であってよく、５０％以上であってよく、７５％以上であってよい。第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、１．０μｍ以上、１０．０μｍ以下であってよい。

第１格子欠陥領域１６１の深さ位置ｘ_ｒｃ１と深さ位置ｘ_ｐ１との距離は、深さ位置ｘ_ｒｃ１と深さ位置ｘ_ｐ２との距離よりも大きくてよく（実線）、小さくてもよい（一点破線）。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_ｐ１から深さ位置ｘ_ｒｃ１に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい（実線）。あるいは、第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_ｐ２から深さ位置ｘ_ｒｃ１に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい（一点破線）。

第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、第１格子欠陥領域１６１の端部の位置ｘ_ｐ１および位置ｘ_ｐ２から最小値Ｄ_ｒｃ１となる位置に向かって、ドーピング濃度の勾配の絶対値が増加する領域と、減少する領域と、ドーピング濃度が実質的に一定である領域とを有してよい（二点破線）。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、第１ピーク６１の幅Ｗ_Ｐ１よりも大きくてよく、第２ピーク６２の幅Ｗ_Ｐ２よりも大きくてよく、第３ピーク６３の幅Ｗ_Ｐ３よりも大きくてよく、第４ピーク６４の幅Ｗ_Ｐ４よりも大きくてよい。第１ピーク６１の幅Ｗ_Ｐ１、第２ピーク６２の幅Ｗ_Ｐ２、第３ピーク６３の幅Ｗ_Ｐ３、第４ピーク６４の幅Ｗ_Ｐ４は、それぞれのピークにおけるドーピング濃度の極大値（ピーク・ドーピング濃度）に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、第１ピーク６１の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ１よりも大きくてよく、第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２よりも大きくてよく、第３ピーク６３の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ３よりも大きくてよく、第４ピーク６４の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ４よりも大きくてよい。第１ピーク６１の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ１は、第１ピーク６１の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ１に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２は、第２ピーク６２の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ２に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。第３ピーク６３の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ３は、第３ピーク６３の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ３に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。第４ピーク６４の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ４は、第４ピーク６４の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ４に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、バッファ領域２０の幅Ｗ_ｂｕｆの５０％以上であってよい。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１は、バッファ領域２０における第１格子欠陥領域１６１以外の領域の深さ方向の幅の総和Ｗ_ＥＸよりも、大きくてよい。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１を厚くすることで、ターンオフ損失、コレクタエミッタ間飽和電圧およびリーク電流のトレードオフを改善することができる。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１を厚くすることで、ターンオフ損失を小さくすることができる。

第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度の最小値Ｄ_{Ｈｐ１ｐ２}は、第１ピーク６１のピーク濃度Ｄ_Ｐ１より小さくてよく、第２ピーク６２のピーク濃度Ｄ_Ｐ２より小さくてよく、第３ピーク６３のピーク濃度Ｄ_Ｐ３より小さくてよく、第４ピーク６４のピーク濃度Ｄ_Ｐ４より小さくてよく、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒよりも小さくてよく、バルク・ドナー濃度よりも小さくてよい。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度の最小値Ｄ_{Ｈｐ１ｐ２}は、５×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよく、１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよい。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度の最小値Ｄ_{Ｈｐ１ｐ２}は、１×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より大きくてよく、１×１０^１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より大きくてよい。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度を小さくすることにより、格子欠陥を幅広く残留させることができる。

図２Ｅは、半導体装置１００の変形例を示す。本例では、図２Ｄの例と比べて、第１ピーク６１と第２ピーク６２との間隔Ｗ_ｐ１ｐ２は、図２Ｄの実施例における間隔Ｗ_ｐ１ｐ２よりも小さく、第１ピーク６１がリンのイオン注入によって形成されている点で異なる。第１ピーク６１のドーパントがリンの場合、第１ピーク６１の近傍において欠陥が回復しておらず、第１ピーク６１と第１格子欠陥領域１６１との距離が、図２Ｄの実施例の場合よりも小さくなっている。

本例の第１ピーク６１と第２ピーク６２との間隔Ｗ_ｐ１ｐ２は、図２Ｄの実施例における間隔Ｗ_ｐ１ｐ２よりも小さい。このように、第１ピーク６１をリンで形成することにより、間隔Ｗ_ｐ１ｐ２を小さくした場合であっても、第１ピーク６１と第２ピーク６２との間に第１格子欠陥領域１６１を形成することができる。間隔Ｗ_ｐ１ｐ２は、２．０μｍ以上であってよく、３．０μｍ以上であってよい。間隔Ｗ_ｐ１ｐ２は、１０．０μｍ未満であってよく、５．０μｍ未満であってよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、間隔Ｗ_ｐ１ｐ２の２５％以上であってよく、５０％以上であってよく、７５％以上であってよい。

第１格子欠陥領域１６１の深さ位置ｘ_ｒｃ１と深さ位置ｘ_ｐ１との距離は、深さ位置ｘ_ｒｃ１と深さ位置ｘ_ｐ２との距離よりも大きくてよく（実線）、小さくてもよい（一点破線）。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_ｐ１から深さ位置ｘ_ｒｃ１に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい（実線）。あるいは、第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_ｐ２から深さ位置ｘ_ｒｃ１に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい（一点破線）。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、第１ピーク６１の幅Ｗ_Ｐ１よりも大きくてよく、第２ピーク６２の幅Ｗ_Ｐ２よりも大きくてよく、第３ピーク６３の幅Ｗ_Ｐ３よりも大きくてよく、第４ピーク６４の幅Ｗ_Ｐ４よりも大きくてよい。第１ピーク６１の幅Ｗ_Ｐ１、第２ピーク６２の幅Ｗ_Ｐ２、第３ピーク６３の幅Ｗ_Ｐ３、第４ピーク６４の幅Ｗ_Ｐ４は、それぞれのピークにおけるドーピング濃度の極大値（ピーク・ドーピング濃度）に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２よりも大きくてよく、第３ピーク６３の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ３よりも大きくてよく、第４ピーク６４の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ４よりも大きくてよい。第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２は、第２ピーク６２の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ２に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。第３ピーク６３の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ３は、第３ピーク６３の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ３に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。第４ピーク６４の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ４は、第４ピーク６４の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ４に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、バッファ領域２０の幅Ｗ_ｂｕｆの５０％以上であってよい。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１は、バッファ領域２０における第１格子欠陥領域１６１以外の領域の深さ方向の幅の総和Ｗ_ＥＸよりも、大きくてよい。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１を厚くすることで、ターンオフ損失、コレクタエミッタ間飽和電圧およびリーク電流のトレードオフを改善することができる。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１を厚くすることで、ターンオフ損失を小さくすることができる。

第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度の最小値は、第１ピーク６１のピーク濃度Ｄ_Ｐ１より小さくてよく、第２ピーク６２のピーク濃度Ｄ_Ｐ２より小さくてよく、第３ピーク６３のピーク濃度Ｄ_Ｐ３より小さくてよく、第４ピーク６４のピーク濃度Ｄ_Ｐ４より小さくてよく、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒよりも小さくてよく、バルク・ドナー濃度よりも小さくてよい。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度は、１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよく、５×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよく、１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよい。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度を小さくすることにより、格子欠陥を幅広く残留させることができる。

図２Ｆは、半導体装置１００の変形例を示す。本例のバッファ領域２０は、第１格子欠陥領域１６１および第２格子欠陥領域１６２の２つの格子欠陥領域を有する。本例のバッファ領域２０は、第１ピーク６１、第２ピーク６２、第３ピーク６３および第４ピーク６４の４つのピークを有する。本例の第１ピーク６１は、水素のイオン注入によって形成されている。

第１格子欠陥領域１６１は、半導体基板１０の深さ方向において、複数の水素ピーク同士の間に設けられている。本例の第１格子欠陥領域１６１は、第２ピーク６２と第３ピーク６３との間に設けられる。第２ピーク６２と第３ピーク６３との間隔Ｗ_ｐ２ｐ３は、第１ピーク６１と第２ピーク６２との間隔Ｗ_ｐ１ｐ２よりも大きくてよい。間隔Ｗ_ｐ２ｐ３は、３．０μｍ以上であってよく、５．０μｍ以上であってよい。間隔Ｗ_ｐ２ｐ３は、１０．０μｍ未満であってよく、７．０μｍ未満であってよい。

第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_ｒｃ１においてドーピング濃度の最小値Ｄ_ｒｃ１を有する。深さ位置ｘ_ｒｃ１は、第１格子欠陥領域１６１の中間の位置よりもおもて面２１側に位置してよく（実線）、裏面側に位置してもよい（一点破線）。ドーピング濃度の最小値Ｄ_ｒｃ１は、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒの１０％よりも高くてよく、低くてもよい。本例では、ドーピング濃度の最小値Ｄ_ｒｃ１はドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒの１０％よりも高い。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、間隔Ｗ_ｐ１ｐ２の２５％以上であってよく、５０％以上であってよく、７５％以上であってよい。第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、１．０μｍ以上、１０．０μｍ以下であってよい。

第１格子欠陥領域１６１の深さ位置ｘ_ｒｃ１と深さ位置ｘ_１ｐ２との距離は、深さ位置ｘ_ｒｃ１と深さ位置ｘ_１ｐ３との距離よりも大きくてよく（実線）、小さくてもよい（一点破線）。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_１ｐ２から深さ位置ｘ_ｒｃ１に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい（実線）。あるいは、第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_１ｐ３から深さ位置ｘ_ｒｃ１に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい（一点破線）。

第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、第１格子欠陥領域１６１の端部の位置ｘ_１ｐ２および位置ｘ_１ｐ３から最小値Ｄ_ｒｃ１となる位置に向かって、ドーピング濃度の勾配の絶対値が増加する領域と、減少する領域と、ドーピング濃度が実質的に一定である領域とを有してよい（二点破線）。

第１格子欠陥領域１６１の深さ位置ｘ_ｒｃ１と深さ位置ｘ_１ｐ２との距離は、深さ位置ｘ _ｒｃ１ と深さ位置ｘ_１ｐ３との距離よりも大きくてよく（実線）、小さくてもよい（一点破線）。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_１ｐ２から深さ位置ｘ_ｒｃ１に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_１ｐ３から深さ位置ｘ_ｒｃ１に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい。勾配が実質的に一定とは、深さ位置ｘ_１ｐ２から深さ位置ｘ_ｒｃ１の間、あるいは深さ位置ｘ_１ｐ３から深さ位置ｘ_ｒｃ１の間の３０％から７０％の範囲にわたって、勾配の値が勾配の平均値の５０％の範囲にあってよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、第１ピーク６１の幅Ｗ_Ｐ１よりも大きくてよく、第２ピーク６２の幅Ｗ_Ｐ２よりも大きくてよく、第３ピーク６３の幅Ｗ_Ｐ３よりも大きくてよく、第４ピーク６４の幅Ｗ_Ｐ４よりも大きくてよい。第１ピーク６１の幅Ｗ_Ｐ１、第２ピーク６２の幅Ｗ_Ｐ２、第３ピーク６３の幅Ｗ_Ｐ３、第４ピーク６４の幅Ｗ_Ｐ４は、それぞれのピークにおけるドーピング濃度の極大値（ピーク・ドーピング濃度）に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、第１ピーク６１の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ１よりも大きくてよく、第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２よりも大きくてよく、第３ピーク６３の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ３よりも大きくてよく、第４ピーク６４の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ４よりも大きくてよい。第１ピーク６１の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ１は、第１ピーク６１の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ１に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２は、第２ピーク６２の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ２に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。第３ピーク６３の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ３は、第３ピーク６３の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ３に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。第４ピーク６４の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ４は、第４ピーク６４の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ４に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。

第１格子欠陥領域１６１の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６１は、バッファ領域２０の幅Ｗ_ｂｕｆの５０％以上であってよい。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１は、バッファ領域２０における第１格子欠陥領域１６１以外の領域の深さ方向の幅の総和Ｗ_ＥＸよりも、大きくてよい。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１を厚くすることで、ターンオフ損失、コレクタエミッタ間飽和電圧およびリーク電流のトレードオフを改善することができる。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の幅Ｗ_１６１を厚くすることで、ターンオフ損失を小さくすることができる。

第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度の最小値Ｄ_{１Ｈｐ１ｐ２}は、第１ピーク６１のピーク濃度Ｄ_Ｐ１より小さくてよく、第２ピーク６２のピーク濃度Ｄ_Ｐ２より小さくてよく、第３ピーク６３のピーク濃度Ｄ_Ｐ３より小さくてよく、第４ピーク６４のピーク濃度Ｄ_Ｐ４より小さくてよく、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒよりも小さくてよく、バルク・ドナー濃度よりも小さくてよい。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度の最小値Ｄ_{１Ｈｐ１ｐ２}は、５×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよく、１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよい。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度の最小値Ｄ_{１Ｈｐ１ｐ２}は、１×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より大きくてよく、１×１０^１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より大きくてよい。第１格子欠陥領域１６１における水素化学濃度を小さくすることにより、格子欠陥を幅広く残留させることができる。

第２格子欠陥領域１６２は、バッファ領域２０に設けられる第１格子欠陥領域１６１と異なる格子欠陥領域である。第２格子欠陥領域１６２は、第１格子欠陥領域１６１と同様に水素イオンの注入時に水素イオンの通過領域に形成される。第２格子欠陥領域１６２は、半導体基板１０の深さ方向において、第１格子欠陥領域１６１よりも半導体基板１０のおもて面２１側であって、複数の水素ピーク同士の間に設けられている。本例の第２格子欠陥領域１６２は、第３ピーク６３と第４ピーク６４との間に設けられる。第３ピーク６３と第４ピーク６４との間隔Ｗ_ｐ３ｐ４は、第１ピーク６１と第２ピーク６２との間隔Ｗ_ｐ１ｐ２よりも大きくてよい。また、第３ピーク６３と第４ピーク６４との間隔Ｗ_ｐ３ｐ４は、第２ピーク６２と第３ピーク６３との間隔Ｗ_ｐ２ｐ３と同一であってもよいし、間隔Ｗ_ｐ２ｐ３よりも小さくてもよい。間隔Ｗ_ｐ３ｐ４は、３．０μｍ以上であってよく、５．０μｍ以上であってよい。間隔Ｗ_ｐ３ｐ４は、１０．０μｍ未満であってよく、７．０μｍ未満であってよい。

第１格子欠陥領域１６１と同様に、第２格子欠陥領域１６２のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_ｒｃ２においてドーピング濃度の最小値Ｄ_ｒｃ２を有する。深さ位置ｘ_ｒｃ２は、第２格子欠陥領域１６２の中間の位置よりもおもて面２１側に位置してよく（実線）、裏面２３側に位置しても良い（一点破線）。ドーピング濃度の最小値Ｄ_ｒｃ２は、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒの１０％よりも高くてよく、低くてもよい。本例では、ドーピング濃度の最小値Ｄ_ｒｃ２はドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒの１０％よりも高い。ドーピング濃度の最小値Ｄ_ｒｃ２は、本例のように第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度の最小値Ｄ_ｒｃ１よりも高くてよく、低くてもよい。

第２格子欠陥領域１６２の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６２は、間隔Ｗ_ｐ３ｐ４の２５％以上であってよく、５０％以上であってよく、７５％以上であってよい。第２格子欠陥領域１６２の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６２は、１．０μｍ以上、１０．０μｍ以下であってよい。

第２格子欠陥領域１６２の深さ位置ｘ_ｒｃ２と深さ位置ｘ_２ｐ３との距離は、深さ位置ｘ_ｒｃ２と深さ位置ｘ_２ｐ４との距離よりも大きくてよく（実線）、小さくてもよい（一点破線）。第２格子欠陥領域１６２のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_２ｐ３から深さ位置ｘ_ｒｃ２に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい（実線）。あるいは、第２格子欠陥領域１６２のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_２ｐ４から深さ位置ｘ_ｒｃ２に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい（一点破線）。

第２格子欠陥領域１６２のドーピング濃度分布は、第２格子欠陥領域１６２の端部の位置ｘ_２ｐ３および位置ｘ_２ｐ４から最小値Ｄ _ｒｃ２ となる位置に向かって、ドーピング濃度の勾配の絶対値が増加する領域と、減少する領域と、ドーピング濃度が実質的に一定である領域とを有してよい（二点破線）。

第２格子欠陥領域１６２の深さ位置ｘ_ｒｃ２と深さ位置ｘ_２ｐ３との距離は、深さ位置ｘ_ｒｃ２と深さ位置ｘ_２ｐ４との距離よりも大きくてよく（実線）、小さくてもよい（一点破線）。第２格子欠陥領域１６２のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_２ｐ３から深さ位置ｘ_ｒｃ２に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい。第２格子欠陥領域１６２のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_２ｐ４から深さ位置ｘ_ｒｃ２に向かって実質的に一定の勾配で減少する領域を有してよい。勾配が実質的に一定とは、深さ位置ｘ_２ｐ３から深さ位置ｘ_ｒｃ２の間、あるいは深さ位置ｘ_２ｐ４から深さ位置ｘ_ｒｃ２の間の３０％から７０％の範囲にわたって、勾配の値が勾配の平均値の５０％の範囲にあってよい。

第２格子欠陥領域１６２の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６２は、第１ピーク６１の幅Ｗ_Ｐ１よりも大きくてよく、第２ピーク６２の幅Ｗ_Ｐ２よりも大きくてよく、第３ピーク６３の幅Ｗ_Ｐ３よりも大きくてよく、第４ピーク６４の幅Ｗ_Ｐ４よりも大きくてよい。第１ピーク６１の幅Ｗ_Ｐ１、第２ピーク６２の幅Ｗ_Ｐ２、第３ピーク６３の幅Ｗ_Ｐ３、第４ピーク６４の幅Ｗ_Ｐ４は、それぞれのピークにおけるドーピング濃度の極大値（ピーク・ドーピング濃度）に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。

第２格子欠陥領域１６２の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６２は、第１ピーク６１の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ１よりも大きくてよく、第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２よりも大きくてよく、第３ピーク６３の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ３よりも大きくてよく、第４ピーク６４の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ４よりも大きくてよい。第１ピーク６１の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ１は、第１ピーク６１の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ１に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。第２ピーク６２の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ２は、第２ピーク６２の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ２に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。第３ピーク６３の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ３は、第３ピーク６３の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ３に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。第４ピーク６４の水素化学濃度のピークの幅Ｗ_Ｈｐ４は、第４ピーク６４の水素化学濃度のピーク濃度Ｄ_Ｈｐ４に対する半値全幅であってよく、１０％全幅であってもよい。

第２格子欠陥領域１６２の半導体基板１０の深さ方向における幅Ｗ_１６２は、バッファ領域２０の幅Ｗ_ｂｕｆの５０％以上であってよい。第２格子欠陥領域１６２の深さ方向の幅Ｗ _１６２ は、バッファ領域２０における第２格子欠陥領域１６２以外の領域の深さ方向の幅の総和Ｗ_ＥＸよりも、大きくてよい。第２格子欠陥領域１６２の深さ方向の幅Ｗ_１６２を厚くすることで、ターンオフ損失、コレクタエミッタ間飽和電圧およびリーク電流のトレードオフを改善することができる。第２格子欠陥領域１６２の深さ方向の幅Ｗ_１６２を厚くすることで、ターンオフ損失を小さくすることができる。

第２格子欠陥領域１６２における水素化学濃度の最小値Ｄ_{２Ｈｐ１ｐ２}は、第１ピーク６１のピーク濃度Ｄ_Ｐ１より小さくてよく、第２ピーク６２のピーク濃度Ｄ_Ｐ２より小さくてよく、第３ピーク６３のピーク濃度Ｄ_Ｐ３より小さくてよく、第４ピーク６４のピーク濃度Ｄ_Ｐ４より小さくてよく、ドリフト領域１８のドーピング濃度Ｄ_ｄｒよりも小さくてよく、バルク・ドナー濃度よりも小さくてよい。第２格子欠陥領域１６２における水素化学濃度の最小値Ｄ_{２Ｈｐ１ｐ２}は、５×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよく、１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より小さくてよい。第２格子欠陥領域１６２における水素化学濃度の最小値Ｄ_{２Ｈｐ１ｐ２}は、１×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より大きくてよく、１×１０^１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より大きくてよい。第２格子欠陥領域１６２における水素化学濃度を小さくすることにより、格子欠陥を幅広く残留させることができる。

オフ状態における空乏層が第４ピーク６４を裏面２３側に向かって越えて、第２格子欠陥領域１６２に侵入すると、リーク電流が増加する。よって空乏層は、水素ピークである第４ピーク６４の内部で止まってよい。積分濃度が臨界積分濃度に達する位置は第４ピーク６４の内部に位置してよい。これにより、空乏層が第２格子欠陥領域１６２に侵入することがないため、リーク電流の増加を防ぐことができる。

図２Ｇは、第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布の変形例を示す。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、上述のほかに、第１格子欠陥領域１６１の端部の深さ位置ｘ_ｐ２から最小値Ｄ_ｒｃ１となる位置ｘ_ｒｃ１に向かって、ドーピング濃度の勾配の絶対値が増加する部分を有してよい（実線）。深さ位置ｘ_ｐ２は、第１格子欠陥領域１６１の中央の位置ｘ_{ｃｅｎｔｅｒ}よりもおもて面２１側に位置する。深さ位置ｘ_ｒｃ１は、第１格子欠陥領域１６１の中央の位置ｘ_{ｃｅｎｔｅｒ}よりも裏面２３側に位置する。図２Ｇの中に示す直角三角形の斜線部分の傾きは、ドーピング濃度の勾配の絶対値の度合いを示している。当該直角三角形の縦線の長さが大きいほど、ドーピング濃度の勾配の絶対値は大きい。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布の形状は、上に凸状となってよい。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度の勾配の絶対値は、第１格子欠陥領域１６１の端部の深さ位置ｘ_ｐ２から、最小値の深さ位置ｘ _ｒｃ１ までの幅の５０％以上１００％以下の領域で、ドーピング濃度の勾配の絶対値が増加してもよい。

図２Ｇの一点破線に示すように、第１格子欠陥領域１６１の端部の位置ｘ_ｐ１から最小値Ｄｒｃ１となる位置ｘ_ｒｃ２に向かって、ドーピング濃度の勾配の絶対値が増加する部分を有してもよい。深さ位置ｘ_ｐ１は、第１格子欠陥領域１６１の中央の位置ｘ_{ｃｅｎｔｅｒ}よりも裏面２３側に位置する。深さ位置ｘ_ｒｃ２は、第１格子欠陥領域１６１の中央の位置ｘ_{ｃｅｎｔｅｒ}よりもおもて面２１側に位置する。深さ位置ｘ_ｐ１は深さ位置ｘ_ｐ２よりも裏面２３側に位置する。深さ位置ｘ_ｒｃ１は深さ位置ｘ_ｒｃ２よりも裏面２３側に位置する。

図２Ｇの二点破線に示すように、第１格子欠陥領域１６１の端部の位置ｘ_ｐ１および位置ｘ_ｐ２から最小値Ｄｒｃ１となる位置ｘ_{ｃｅｎｔｅｒ}に向かって、ドーピング濃度の勾配の絶対値が増加する部分を有してもよい。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、ガウス分布の上下を反転させた分布に沿ってよい。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_{ｃｅｎｔｅｒ}において深さ方向に対称的な分布であってよい。

図２Ｈは、第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布の変形例を示す。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、第１格子欠陥領域１６１の端部の深さ位置ｘ_ｐ１から最小値Ｄ_ｒｃ１となる位置ｘ_ｒｃ２に向かって、ドーピング濃度の勾配の絶対値が減少するか、または勾配の絶対値が実質的に一定である部分を有してよい（実線）。深さ位置ｘ_ｐ１は、第１格子欠陥領域１６１の中央の位置ｘ_{ｃｅｎｔｅｒ}よりも裏面２３側に位置する。深さ位置ｘ_ｒｃ２は、第１格子欠陥領域１６１の中央の位置ｘ_{ｃｅｎｔｅｒ}よりもおもて面２１側に位置する。図２Ｈの中に示す直角三角形の斜線部分の傾きは、ドーピング濃度の勾配の絶対値の度合いを示している。当該直角三角形の縦線の長さが大きいほど、ドーピング濃度の勾配の絶対値は大きい。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布の形状は、下に凸状となってよい。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度の勾配の絶対値は、第１格子欠陥領域１６１の端部の深さ位置ｘ_ｐ１から、最小値の深さ位置ｘ _ｒｃ２ までの領域で、ドーピング濃度の勾配の絶対値が実質的に一定である領域を有してよい。勾配の絶対値が実質的に一定とは、深さ位置ｘ_ｐ１から深さ位置ｘ_ｒｃ２の間の３０％から７０％の範囲にわたって、勾配の絶対値が、勾配の絶対値の平均値の５０％の範囲にあってよい。

図２Ｈの一点破線に示すように、第１格子欠陥領域１６１の端部の位置ｘ_ｐ２から最小値Ｄ_ｒｃ１となる位置ｘ_ｒｃ１に向かって、ドーピング濃度の勾配の絶対値が減少するか、または勾配の絶対値が実質的に一定である部分を有してよい。深さ位置ｘ_ｐ２は、第１格子欠陥領域１６１の中央の位置ｘ_{ｃｅｎｔｅｒ}よりもおもて面２１側に位置する。深さ位置ｘ_ｒｃ１は、第１格子欠陥領域１６１の中央の位置ｘ_{ｃｅｎｔｅｒ}よりも裏面２３側に位置する。深さ位置ｘ_ｐ１は深さ位置ｘ_ｐ２よりも裏面２３側に位置する。深さ位置ｘ_ｒｃ１は深さ位置ｘ_ｒｃ２よりも裏面２３側に位置する。

図２Ｈの点線に示すように、第１格子欠陥領域１６１の端部の位置ｘ_ｐ１および位置ｘ_ｐ２から最小値Ｄ_ｒｃ１となる位置ｘ_{ｃｅｎｔｅｒ}に向かって、ドーピング濃度の勾配の絶対値が増加する領域と、減少する領域と、ドーピング濃度が実質的に一定である領域とを有してよい。すなわち、第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、下に凸状であって、お椀またはバスタブのような形状（点線）をしてもよい。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度分布は、深さ位置ｘ_{ｃｅｎｔｅｒ}において深さ方向に対称的な分布であってよい。第１格子欠陥領域１６１のドーピング濃度が実質的に一定である領域は、第１格子欠陥領域１６１の中間の深さ位置ｘ_{ｃｅｎｔｅｒ}（点線）を含んでよい。ドーピング濃度が実質的に一定である領域とは、ドーピング濃度が最小値Ｄｒｃ１を含み、ドーピング濃度が最小値Ｄ_ｒｃ１の±５０％の範囲にあってよい。ドーピング濃度が実質的に一定である領域は、深さ位置ｘ_ｐ１から深さ位置ｘ_ｐ２までの幅の３０％から７０％の深さ範囲であってよい。

図３Ａは、第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の一例を示す。本例では、図２Ａで示した実施例に第１ライフタイム制御領域１５１を設ける場合について説明するが、他の実施例で開示された半導体装置１００に第１ライフタイム制御領域１５１を組み合わせてもよい。第１ライフタイム制御領域１５１は、バッファ領域２０において、半導体基板１０の深さ方向における任意の位置に設けられてよい。なお、図面において水素ピークの水素化学濃度分布１７０を省略する場合があるが、図２Ａ～図２Ｆのいずれかの実施例で示したように水素化学濃度分布１７０が存在してよい。

第１ライフタイム制御領域１５１のピーク位置は、第１ピーク６１よりも半導体基板１０のおもて面２１側に設けられる。また、第１ライフタイム制御領域１５１のピーク位置は、半導体基板１０の深さ方向において、バッファ領域２０の水素ピークよりも裏面２３側である。本例の第１ライフタイム制御領域１５１のピーク位置は、半導体基板１０の深さ方向において、第１格子欠陥領域１６１と水素ピークである第２ピーク６２との間である。

ピーク濃度Ｄ_ｋ１は、第１ライフタイム制御領域１５１のライフタイムキラー濃度である。ライフタイムキラー濃度は、再結合中心の濃度であってよい。再結合中心は、単空孔や複空孔といった空孔の複合体であってよく、半導体基板を構成する原子の格子間原子（本例ではシリコン）であってよく、ヘリウムなどの希ガス元素の原子であってよく、白金や金などの金属原子であってよい。ピーク濃度Ｄ_ｋ１は、第１ピーク６１のドーピング濃度のピーク濃度Ｄ_ｐ１よりも大きくてよい。ピーク濃度Ｄ_ｋ１は、ピーク濃度Ｄ_ｐ１の２倍以上であってよく、５倍以上であってよく、１０倍以上であってもよい。一例において、ピーク濃度Ｄ_ｋ１は、１．０Ｅ１５ｃｍ^－３以上、１．０Ｅ１７ｃｍ^－３以下である。なお、ピーク濃度Ｄ_ｋ１は、コレクタ領域２２のドーピング濃度のピーク濃度Ｄｃよりも小さくてよい。

ピーク濃度Ｄ_ｋ１を、ピーク濃度Ｄ_ｐ１よりも大きくすることにより、バッファ領域２０を形成するための水素による影響が小さくなる。即ち、バッファ領域２０を形成するための水素は、格子欠陥のダングリング・ボンドを終端して、導入した格子欠陥を消失させることがあるが、第１ライフタイム制御領域１５１のピーク濃度Ｄ_ｋ１をバッファ領域２０のピーク濃度よりも高くしておけば、格子欠陥の消失を抑制することができる。これにより、逆回復動作時における裏面２３側の余剰キャリアを十分に減少させることができる。

図３Ｂは、第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。本例の第１ライフタイム制御領域１５１は、第１格子欠陥領域１６１が形成された領域と同じ領域に設けられている。本例の第１ライフタイム制御領域１５１は、半導体基板１０の深さ方向において、第１格子欠陥領域１６１の中央に設けられているが、これに限定されない。第１ライフタイム制御領域１５１は、第１格子欠陥領域１６１の中央よりも裏面２３側に設けられてもよいし、おもて面２１側に設けられてもよい。また、第１ライフタイム制御領域１５１は、第１ピーク６１と第１格子欠陥領域１６１との境界に設けられてもよいし、第１格子欠陥領域１６１と第２ピーク６２との境界に設けられてもよい。

図３Ｃは、第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。本例では、図２Ｂで示した実施例に第１ライフタイム制御領域１５１を設ける場合について説明するが、他の実施例で開示された半導体装置１００に第１ライフタイム制御領域１５１を組み合わせてもよい。

第１ライフタイム制御領域１５１は、半導体基板１０の深さ方向において、第１格子欠陥領域１６１よりも裏面２３側に設けられている。本例の第１ライフタイム制御領域１５１は第１ピーク６１と第１格子欠陥領域１６１との間に設けられる。第１ライフタイム制御領域１５１は、第１ピーク６１よりもおもて面２１側において、ドーピング濃度がドリフト領域１８と略同一となる領域に設けられてよい。また、第１ライフタイム制御領域１５１は、一部が第１格子欠陥領域１６１に設けられてもよい。

図３Ｄは、第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。本例では、第１ライフタイム制御領域１５１の位置が図３Ｃの実施例と相違する。本例では、図３Ｃの実施例と相違する点について特に説明する。本例の第１ライフタイム制御領域１５１は、第１ピーク６１と第１格子欠陥領域１６１との間において、第１ピーク６１の裾の部分に設けられる。即ち、第１ライフタイム制御領域１５１のピーク位置は、第１ピーク６１よりもおもて面２１側にある。このように、第１ライフタイム制御領域１５１は、第１ピーク６１と一部が重複して設けられてもよい。

図３Ｅは、第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。本例では、第１ライフタイム制御領域１５１の位置が図３Ｃおよび図３Ｄの実施例と相違する。本例では、図３Ｃおよび図３Ｄの実施例と相違する点について特に説明する。本例の第１ライフタイム制御領域１５１は、半導体基板１０の深さ方向において、第１ピーク６１よりも裏面２３側に設けられる。本例の第１ライフタイム制御領域１５１のピーク位置は、コレクタ領域２２と第１ピーク６１との間に設けられる。

図３Ｆは、第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。本例では、第１ライフタイム制御領域１５１の位置が図３Ａおよび図３Ｂの実施例と相違する。本例では、図３Ａおよび図３Ｂの実施例と相違する点について特に説明する。本例の第１ライフタイム制御領域１５１は、半導体基板１０の深さ方向において、第２ピーク６２の深さ位置Ｌ_ｐ２と同じ位置にドーピング濃度のピークを有する。なお、バッファ領域２０が第３ピーク６３または第４ピーク６４のように複数の水素ピークを有する場合、第１ライフタイム制御領域１５１は、いずれかの水素ピークの深さ位置と同じ位置に設けられてもよい。

図３Ｇは、第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。本例では、第１ライフタイム制御領域１５１の位置が図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｆの実施例と相違する。本例では、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｆの実施例と相違する点について特に説明する。

本例の第１ライフタイム制御領域１５１のピーク位置は、半導体基板１０の深さ方向において、バッファ領域２０の水素ピークとドリフト領域１８との間である。即ち、本例の第１ライフタイム制御領域１５１のピーク位置は、半導体基板１０の深さ方向において、第２ピーク６２よりもおもて面２１側に設けられる。また、第１ライフタイム制御領域１５１のピーク位置は、ドリフト領域１８よりも裏面２３側に設けられる。

ここで、第１ライフタイム制御領域１５１のピーク位置が第２ピーク６２よりもおもて面２１側に設けられる場合であっても、第２ピーク６２と近接して設けられるので、第１ライフタイム制御領域１５１の格子欠陥のダングリング・ボンドが水素で終端されて、リーク電流の上昇を抑制することができる。第２ピーク６２と近接とは、例えば、第１ライフタイム制御領域１５１のピーク位置が第２ピーク６２とドリフト領域１８との間に設けられることを指す。即ち、第１ライフタイム制御領域１５１のピーク位置は、第２ピーク６２のおもて面２１側の裾の内側に設けられてよい。

図３Ｈは、第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。本例の第１ライフタイム制御領域１５１のピーク位置は、半導体基板１０の深さ方向において、バッファ領域２０の水素ピークから離間し、ドリフト領域１８内に設けられる。第１ライフタイム制御領域１５１のピーク位置が第２ピーク６２より離れておもて面２１側に設けられる場合であっても、第１格子欠陥領域１６１によってもライフタイム制御を行っていることで、第１ライフタイム制御領域１５１を高ドーズのヘリウムイオン注入によらず、低ドーズのイオン注入により形成することができ、リーク電流の上昇を抑制することができる。

図３Ｉは、第１ライフタイム制御領域１５１を備える半導体装置１００の変形例を示す。本例では、図２Ｆで示した実施例に第１ライフタイム制御領域１５１を設ける場合について説明するが、他の実施例で開示された半導体装置１００に第１ライフタイム制御領域１５１を組み合わせてもよい。

第１ライフタイム制御領域１５１は、第２格子欠陥領域１６２と第４ピーク６４との間に設けられる。この場合、第４ピーク６４は、後述する通り、ベース領域１４の下面側から広がる空乏層が、第２導電型のコレクタ領域２２に到達することを防ぐフィールドストップ層として機能してよい。

また、第１ライフタイム制御領域１５１は、第１格子欠陥領域１６１と第３ピーク６３との間に設けられてよい。この場合、第３ピーク６３および第４ピーク６４は、ベース領域１４の下面側から広がる空乏層が、第２導電型のコレクタ領域２２に到達することを防ぐフィールドストップ層として機能してよい。

なお、図３Ａから図３Ｉで開示した第１ライフタイム制御領域１５１の配置方法は、図２Ａから図２Ｆで示したバッファ領域２０の複数のピークと適宜組み合わせて用いられてもよい。第１ライフタイム制御領域１５１および第１格子欠陥領域１６１の位置を適宜変更することにより、リーク電流の増加を抑制しつつ、スイッチング特性を改善することができる。

図４は、半導体基板１０におけるドーピング濃度分布の一例を示す。本図においては第１ライフタイム制御領域１５１のドーピング濃度の分布を合わせて示している。また、本図では、ドリフト領域１８の上端からの積分濃度を合わせて示している。

本明細書では、ベース領域１４の下面側から半導体基板１０の特定の位置まで、半導体基板１０の深さ方向に沿ってドーピング濃度を積分した値を、積分濃度と称する。また、本明細書では、コレクタ電極２４とエミッタ電極５２との間に順バイアスが印加され、電界強度の最大値が臨界電界強度に達してアバランシェ降伏が発生した場合であって、ベース領域１４の下面から深さ方向における半導体基板１０の特定位置までが空乏化する場合に、積分濃度が臨界積分濃度Ｎｃに達すると称する。なお、半導体装置１００において、コレクタ電極２４とエミッタ電極５２との間に順バイアスが印加されるとは、ゲートがオフの状態において、コレクタ電極２４の電位がエミッタ電極５２の電位よりも高いことを指す。半導体装置１００にアバランシェ降伏が発生すると、コレクタ電極２４とエミッタ電極５２間にアバランシェ電流が流れ、コレクタ電極２４とエミッタ電極５２との間の電圧Ｖ_ＣＥの増加が止まる。この場合、空乏層は、積分濃度が臨界積分濃度Ｎｃに達する位置Ｌ_Ｎｃよりも裏面側には広がらなくなる。

本例では、半導体基板１０の深さ方向において、ドリフト領域１８の上端から、バッファ領域２０が有する水素ピークまでの方向にドーピング濃度を積分した積分濃度が、臨界積分濃度Ｎｃ以上である。より具体的には、第１格子欠陥領域１６１は、第２ピーク６２よりも裏面２３側に設けられ、半導体基板１０の深さ方向において、ドリフト領域１８の上端から第２ピーク６２までの積分濃度が、臨界積分濃度Ｎｃ以上であってよい。臨界積分濃度Ｎｃに達する位置Ｌ_Ｎｃは、第２ピーク６２の深さ位置Ｌ_ｐ２に一致してよい。これにより、ベース領域１４の下面側から広がる空乏層が第２ピーク６２によって止められるので、空乏化しない領域に第１格子欠陥領域１６１のピークを配置できる。よって、第１格子欠陥領域１６１を形成したことによるリーク電流の増大も抑制することができる。同様の理由により、第１ライフタイム制御領域１５１は、第２ピーク６２よりも裏面２３側に設けられてよい。

臨界積分濃度Ｎｃに達する位置Ｌ_Ｎｃとバッファ領域２０のピーク位置（本例では第２ピーク６２の深さ位置Ｌ_ｐ２）は一致しなくてもよい。臨界積分濃度Ｎｃに達する位置Ｌ_Ｎｃは、第２ピーク６２の深さ位置Ｌ_ｐ２よりもおもて面２１側に位置してもよい。即ち、第１格子欠陥領域１６１に空乏層が到達する前に、バッファ領域２０が有するいずれかの水素ピークによって、空乏層を止めることができればよい。臨界積分濃度Ｎｃに達する位置Ｌ_Ｎｃは、第３ピーク６３の深さ位置Ｌ_ｐ３または第４ピーク６４の深さ位置Ｌ_ｐ４であってよい。

図５Ａは、半導体装置１００の変形例の上面図を示す。本例の半導体装置１００は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０を備える。例えば、半導体装置１００は、逆導通ＩＧＢＴ（ＲＣ－ＩＧＢＴ：Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＩＧＢＴ）である。本例のトランジスタ部７０は、トランジスタ部７０とダイオード部８０との境界に位置する境界部９０を含む。

ダイオード部８０は、半導体基板１０の裏面２３側に設けられたカソード領域８２を半導体基板１０の上面に投影した領域である。カソード領域８２は、第１導電型を有する。本例のカソード領域８２は、一例としてＮ＋型である。ダイオード部８０は、半導体基板１０の上面においてトランジスタ部７０と隣接して設けられた還流ダイオード（ＦＷＤ：Ｆｒｅｅ Ｗｈｅｅｌ Ｄｉｏｄｅ）等のダイオードを含む。

境界部９０は、トランジスタ部７０に設けられ、ダイオード部８０と隣接する領域である。境界部９０は、コンタクト領域１５を有する。本例の境界部９０は、エミッタ領域１２を有さない。一例において、境界部９０のトレンチ部は、ダミートレンチ部３０である。本例の境界部９０は、Ｘ軸方向における両端がダミートレンチ部３０となるように配置されている。

コンタクトホール５４は、ダイオード部８０において、ベース領域１４の上方に設けられる。コンタクトホール５４は、境界部９０において、コンタクト領域１５の上方に設けられる。いずれのコンタクトホール５４も、Ｙ軸方向両端に設けられたウェル領域１７の上方には設けられていない。

メサ部９１は、境界部９０において複数のトレンチ部の間に設けられている。メサ部９１は、半導体基板１０のおもて面２１において、コンタクト領域１５を有する。本例のメサ部９１は、Ｙ軸方向の負側において、ベース領域１４およびウェル領域１７を有する。

メサ部８１は、ダイオード部８０において、隣り合うダミートレンチ部３０に挟まれた領域に設けられる。メサ部８１は、半導体基板１０のおもて面２１において、コンタクト領域１５を有する。本例のメサ部８１は、Ｙ軸方向の負側において、ベース領域１４およびウェル領域１７を有する。

エミッタ領域１２は、メサ部７１に設けられているが、メサ部８１およびメサ部９１には設けられなくてよい。コンタクト領域１５は、メサ部７１およびメサ部９１に設けられているが、メサ部８１には設けられなくてよい。

図５Ｂは、半導体装置１００の変形例のｂ－ｂ'断面を示す。本例の半導体装置１００は、第１ライフタイム制御領域１５１および第２ライフタイム制御領域１５２を備える。バッファ領域２０は、いずれの実施例の構成であってもよい。即ち、バッファ領域２０が有するピークの個数および位置は、特に限定されない。

コンタクト領域１５は、メサ部９１において、ベース領域１４の上方に設けられる。コンタクト領域１５は、メサ部９１において、ダミートレンチ部３０に接して設けられる。他の断面において、コンタクト領域１５は、メサ部７１のおもて面２１に設けられてよい。

蓄積領域１６は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０に設けられる。本例の蓄積領域１６は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０の全面に設けられる。但し、蓄積領域１６は、ダイオード部８０に設けられなくてもよい。

カソード領域８２は、ダイオード部８０において、バッファ領域２０の下方に設けられる。コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界は、トランジスタ部７０とダイオード部８０との境界である。即ち、本例の境界部９０の下方には、コレクタ領域２２が設けられている。

第１格子欠陥領域１６１は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０の両方に設けられる。これにより、本例の半導体装置１００は、ダイオード部８０におけるリカバリーを速めて、スイッチング損失をさらに改善できる。第１格子欠陥領域１６１の深さ方向の位置は、いずれの実施例に記載の位置であってもよい。

第１ライフタイム制御領域１５１は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０の両方に設けられる。これにより、本例の半導体装置１００は、ダイオード部８０におけるリカバリーを速めて、スイッチング損失をさらに改善できる。第１ライフタイム制御領域１５１は、いずれの実施例に記載の位置に形成されてもよい。

第２ライフタイム制御領域１５２は、半導体基板１０の内部に不純物を注入すること等により意図的にライフタイムキラーが形成された領域である。第２ライフタイム制御領域１５２は、半導体基板１０の深さ方向において、半導体基板１０の中心よりもおもて面２１側に設けられる。本例の第２ライフタイム制御領域１５２は、ドリフト領域１８に設けられる。第２ライフタイム制御領域１５２は、ダイオード部８０に設けられてよい。あるいは第２ライフタイム制御領域１５２は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０の両方に設けられてよい。本例の第２ライフタイム制御領域１５２は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０の両方に設けられる。第２ライフタイム制御領域１５２は、おもて面２１側から不純物を注入することにより形成されてもよく、裏面２３側から不純物を注入することにより形成されてもよい。第２ライフタイム制御領域１５２は、ダイオード部８０と境界部９０に設けられ、トランジスタ部７０の一部には設けられなくてもよい。

第２ライフタイム制御領域１５２は、任意の方法で形成されてよい。第１ライフタイム制御領域１５１および第２ライフタイム制御領域１５２を形成するための元素およびドーズ量などは、同一であっても異なっていてもよい。第２ライフタイム制御領域１５２は、水素、ヘリウムなどのイオン注入または電子線照射によって形成されてよい。

図６Ａは、半導体装置１００の製造工程の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１００において、半導体装置１００のおもて面側の構造を形成する。また、ステップＳ１００においては、おもて面側の構造を形成した後、半導体基板１０の裏面２３側を研削して、半導体基板１０の厚みを、要求される耐圧に応じて調整する。

ステップＳ１０２において、第１ピーク６１を形成するために、半導体基板１０の裏面２３側からイオン注入する。第１ピーク６１は、リンのイオン注入によって形成してもよいし、水素のイオン注入によって形成してもよいし、その他の方法によって形成してもよい。

例えば、第１ピーク６１がリンの場合、第１ピーク６１のドーパントのドーズ量は１．０Ｅ１２ｃｍ^－２以上であってよく、２．０Ｅ１２ｃｍ^－２以上であってよい。第１ピーク６１のドーパントのドーズ量は、１．０Ｅ１３ｃｍ^－２以下であってよく、５．０Ｅ１２ｃｍ^－２以下であってよい。本例の第１ピーク６１のドーパントのドーズ量は、３．０Ｅ１２ｃｍ^－２である。第１ピーク６１のドーパントの加速エネルギーは、５００ｋｅＶ以上であってよく、７００ｋｅＶ以上であってよい。第１ピーク６１のドーパントの加速エネルギーは、４０００ｋｅＶ以下であってよく、３０００ｋｅＶ以下であってよい。本例の第１ピーク６１のドーパントの加速エネルギーは、２０００ｋｅＶである。

ステップＳ１０４において、第１ピーク６１を形成するために半導体基板１０をアニールする。即ち、本例では、第１ピーク６１のイオン注入の後であって、格子欠陥領域のイオン注入の前に、半導体基板１０をアニールする。例えば、ステップＳ１０４では、レーザーアニールによって半導体基板１０の裏面２３を加熱する。あるいは、ステップＳ１０４では、窒素雰囲気等のアニール炉で半導体基板１０を加熱してもよい。アニール炉におけるアニール温度は、３５０度以上、４２０度以下であってよい。アニール時間は、１０分以上、２０時間以下であってよい。

ステップＳ１０６において、格子欠陥領域を形成するために半導体基板１０の裏面２３側からイオン注入する。本例では、第１ピーク６１を形成するためのアニールの後に、第１格子欠陥領域１６１を形成するために水素をイオン注入する。第１格子欠陥領域１６１は、半導体基板１０の深さ方向において、第１ピーク６１よりもおもて面２１側に、水素のイオン注入によって形成される。バッファ領域２０に複数の水素ピークを形成する場合、加速エネルギーを異ならせて水素イオンを複数回注入してよい。

第１格子欠陥領域１６１は、バッファ領域２０のいずれの水素ピークを形成するためのイオン注入によって形成されてもよい。即ち、第１格子欠陥領域１６１は、第２ピーク６２を形成するためのイオン注入によって形成されてもよいし、第３ピーク６３を形成するためのイオン注入によって形成されてもよいし、第４ピーク６４を形成するためのイオン注入によって形成されてもよい。

一例として、第２ピーク６２に対応する水素イオンのドーズ量は７．０×１０^１２／ｃｍ^２、加速エネルギーは１１００ｋｅＶである。第３ピーク６３に対応する水素イオンのドーズ量は１．０×１０^１３／ｃｍ^２、加速エネルギーは８００ｋｅＶである。第４ピーク６４に対応する水素イオンのドーズ量は３．０×１０^１４／ｃｍ^２、加速エネルギーは３００ｋｅＶである。

ステップＳ１０８において、格子欠陥領域を形成するために半導体基板１０をアニールする。半導体基板１０を水素および窒素雰囲気等のアニール炉で加熱してよい。一例において、第１ピーク６１を形成するためのアニールよりも低い温度で、第１格子欠陥領域１６１を形成するためのアニールを実行する。また、第１ピーク６１を形成するためのアニールよりも短い時間で、第１格子欠陥領域１６１を形成するためのアニールを実行してもよい。例えば、第１格子欠陥領域１６１を形成するためのアニールの温度は、３５０度以上、３８０度以下であってよい。アニール時間は、１０分以上、３時間以下であってよい。

ステップＳ１１０において、コレクタ電極２４を形成する。コレクタ電極２４は、裏面２３の全面に形成されてよい。例えば、コレクタ電極２４は、スパッタ法により形成される。コレクタ電極２４は、アルミニウム層、チタン層およびニッケル層等が積層された積層電極であってよい。このような工程で、半導体装置１００を製造することができる。

なお、ステップＳ１０２およびステップＳ１０４と、ステップＳ１０６およびステップＳ１０８を入れ替えてもよい。即ち、ステップＳ１００、ステップＳ１０６、ステップＳ１０８、ステップＳ１０２、ステップＳ１０４およびステップＳ１１０の順で実行してもよい。

図６Ｂは、半導体装置１００の製造工程の変形例を示すフローチャートである。本例では、図６Ａの実施例と相違する点について特に説明する。本例の半導体装置１００は、第１ピーク６１と格子欠陥領域のアニールを同時に実行している点で図６Ａと相違する。

ステップＳ１０２において、第１ピーク６１を形成するために水素でイオン注入してよい。第１ピーク６１を水素でイオン注入することにより、格子欠陥領域を形成するためのアニールと共通化しやすくなる。本例では、図６ＡにおけるステップＳ１０４の第１ピーク６１専用のアニール工程が省略されている。ステップＳ１０６において、格子欠陥領域を形成するための水素イオンの注入条件は、図６ＡにおけるステップＳ１０６の注入条件と同一であってよい。

ステップＳ１０８において、格子欠陥領域を形成するためのイオン注入の後に、第１ピーク６１および格子欠陥領域を形成するためのアニールを同時に実行する。本例では、第１ピーク６１および第１格子欠陥領域１６１のアニール工程が共通化されている。半導体装置１００が第２格子欠陥領域１６２を備える場合は、第１ピーク６１、第１格子欠陥領域１６１および第２格子欠陥領域１６２のアニール工程が共通化されてよい。これにより、バッファ領域２０を形成するためのアニール工程を簡略化することができる。

図６Ｃは、半導体装置１００の製造工程の変形例を示すフローチャートである。本例では、図６Ａの実施例と相違する点について特に説明する。本例では、ライフタイム制御領域をさらに形成する点で図６Ａの実施例と相違する。

ステップＳ１０７において、ライフタイム制御領域を形成するためにイオン注入を実行する。例えば、第１ライフタイム制御領域１５１を形成するためにヘリウムがイオン注入される。第１ライフタイム制御領域１５１を形成するための不純物のドーズ量は、０．５Ｅ１０ｃｍ^－２以上、１．０Ｅ１３ｃｍ^－２以下であっても、５．０Ｅ１０ｃｍ^－２以上、５．０Ｅ１１ｃｍ^－２以下であってもよい。第１ライフタイム制御領域１５１を形成するための加速エネルギーは、５０ｋｅＶ以上、２０００ｋｅＶ以下であってよい。本例では、ステップＳ１０６で格子欠陥領域のイオン注入を実行した後に、ライフタイム制御領域のイオン注入を実行しているが、ライフタイム制御領域のイオン注入を実行した後に、格子欠陥領域のイオン注入を実行してもよい。

ステップＳ１０８において、格子欠陥領域およびライフタイム制御領域を形成するために半導体基板１０をアニールする。このように、格子欠陥領域およびライフタイム制御領域のアニール工程を共通化することにより、バッファ領域２０を形成するためのアニール工程を簡略化することができる。例えば、ステップＳ１０８では、窒素雰囲気等のアニール炉で半導体基板１０を加熱する。

図７は、半導体装置１００の電気特性を説明するための図である。本図は、ターンオフ損失Ｅｏｆｆ（ｍＪ）、コレクタエミッタ間飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）およびリーク電流Ｉｌｅａｋ（Ａ）の３軸を示す。本例の半導体装置１００は、ベース領域１４の下面側から広がる空乏層を止めるための水素ピークを備え、当該水素ピークよりも裏面２３側に格子欠陥領域を有するので、半導体装置１００の電気特性を改善することができる。

例えば、第１ライフタイム制御領域１５１または第１格子欠陥領域１６１の位置等を調整することにより、ターンオフ損失Ｅｏｆｆとコレクタエミッタ間飽和電圧Ｖｃｅのトレードオフを改善することができる。第１ライフタイム制御領域１５１および第１格子欠陥領域１６１を併用することにより、第１格子欠陥領域１６１単独の場合よりも、任意のターンオフ損失Ｅｏｆｆとコレクタエミッタ間飽和電圧Ｖｃｅの位置でリーク電流を低減しやすくなる。

また、半導体装置１００は、第１格子欠陥領域１６１よりもおもて面２１側に空乏層を止めるための水素ピークを備えるので、リーク電流Ｉｌｅａｋの増大を抑制することができる。つまり、バッファ領域２０における欠陥密度を高めた場合であっても、空乏層と第１格子欠陥領域１６１との接続を回避することができるので、ターンオフ損失Ｅｏｆｆとコレクタエミッタ間飽和電圧Ｖｃｅのトレードオフを改善しつつ、リーク電流Ｉｌｅａｋの増加を抑制できる。即ち、飽和電圧Ｖｃｅ軸、ターンオフ損失Ｅｏｆｆ軸およびリーク電流Ｉｌｅａｋ軸の３軸上トレードオフを同時に改善することができる。このように、半導体装置１００は、所望の電気特性に応じてバッファ領域２０の構造を調整することにより、ターンオフ損失Ｅｏｆｆ、コレクタエミッタ間飽和電圧Ｖｃｅおよびリーク電流Ｉｌｅａｋのトレードオフを改善することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０・・・半導体基板、１２・・・エミッタ領域、１４・・・ベース領域、１５・・・コンタクト領域、１６・・・蓄積領域、１７・・・ウェル領域、１８・・・ドリフト領域、２０・・・バッファ領域、２１・・・おもて面、２２・・・コレクタ領域、２３・・・裏面、２４・・・コレクタ電極、２５・・・接続部、・・・３０・・・ダミートレンチ部、３１・・・延伸部分、３２・・・ダミー絶縁膜、３３・・・接続部分、３４・・・ダミー導電部、３８・・・層間絶縁膜、４０・・・ゲートトレンチ部、４１・・・延伸部分、４２・・・ゲート絶縁膜、４３・・・接続部分、４４・・・ゲート導電部、５０・・・ゲート金属層、５２・・・エミッタ電極、５４・・・コンタクトホール、５５・・・コンタクトホール、５６・・・コンタクトホール、６１・・・第１ピーク、６２・・・第２ピーク、６３・・・第３ピーク、６４・・・第４ピーク、７０・・・トランジスタ部、７１・・・メサ部、８０・・・ダイオード部、８１・・・メサ部、８２・・・カソード領域、９０・・・境界部、９１・・・メサ部、１００・・・半導体装置、１５１・・・第１ライフタイム制御領域、１５２・・・第２ライフタイム制御領域、１６１・・・第１格子欠陥領域、１６２・・・第２格子欠陥領域、１７０・・・水素化学濃度分布、１７１・・・水素化学濃度ピーク、１７２・・・水素化学濃度ピーク、１７３・・・水素化学濃度ピーク、１７４・・・水素化学濃度ピーク

Claims (33)

1. 半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
   前記ドリフト領域よりも前記半導体基板の裏面側に設けられ、ドーピング濃度の第１ピークを有する第１導電型のバッファ領域と、
   前記半導体基板の深さ方向において、前記第１ピークよりも前記半導体基板のおもて面側に設けられ、再結合中心を有する第１格子欠陥領域と
   を備え、
   前記バッファ領域は、前記第１格子欠陥領域よりも前記半導体基板のおもて面側に設けられ、水素化学濃度分布の水素化学濃度ピークに対応する水素ピークを有し、
   前記半導体基板の深さ方向において、前記ドリフト領域の上端から、前記水素ピークまでの方向にドーピング濃度を積分した積分濃度が、臨界積分濃度以上であり、
   前記半導体基板の深さ方向において、前記ドリフト領域の上端から、前記第１格子欠陥領域の上端までの方向にドーピング濃度を積分した積分濃度が、前記臨界積分濃度以上である
   半導体装置。
2. 前記第１ピークは、前記バッファ領域が有する複数のピークのうち、最も前記半導体基板の裏面に近いピークである
   請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記水素ピークは、前記バッファ領域が有する複数のピークのうち、前記第１ピークの次に前記半導体基板の裏面に近い第２ピークを含む
   請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記第１格子欠陥領域は、前記半導体基板の深さ方向において、前記第１ピークと前記第２ピークとの間に設けられる
   請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記水素ピークよりも前記半導体基板の裏面側における再結合中心密度は、前記水素ピークに隣接する側の前記ドリフト領域における再結合中心密度よりも大きい
   請求項３に記載の半導体装置。
6. 前記第１ピークと前記第２ピークとの間隔は、前記半導体基板の深さ方向において、５．０μｍ以上であって、前記半導体基板の深さ方向の厚さの半分以下である
   請求項３に記載の半導体装置。
7. 前記半導体基板の深さ方向における前記第１格子欠陥領域の幅は、前記第１ピークと前記水素ピークとの間の間隔の２５％以上である
   請求項１に記載の半導体装置。
8. 前記半導体基板の深さ方向における前記第１格子欠陥領域の幅は、前記半導体基板の深さ方向における前記第１ピークの幅よりも大きい
   請求項１に記載の半導体装置。
9. 前記半導体基板の深さ方向における前記第１格子欠陥領域の幅は、前記半導体基板の深さ方向における前記水素ピークの幅よりも大きい
   請求項１に記載の半導体装置。
10. 前記半導体基板の深さ方向における前記第１格子欠陥領域の幅は、前記バッファ領域における前記第１格子欠陥領域以外の領域の幅の総和よりも大きい
    請求項１に記載の半導体装置。
11. 前記第１格子欠陥領域における前記水素化学濃度分布の最小値は、前記第１ピークにおけるドーピング濃度のピーク濃度よりも小さい
    請求項１に記載の半導体装置。
12. 前記第１格子欠陥領域の中間の深さ位置と前記第１格子欠陥領域の前記裏面側の端との距離は、前記第１格子欠陥領域の中間の深さ位置と前記第１格子欠陥領域の前記おもて面側の端との距離よりも大きい
    請求項１に記載の半導体装置。
13. 前記バッファ領域は、前記第１ピークと、水素のイオン注入によって形成された複数の水素ピークとを有する
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
14. 前記第１格子欠陥領域は、前記半導体基板の深さ方向において、前記複数の水素ピーク同士の間に設けられる
    請求項１３に記載の半導体装置。
15. 前記半導体基板の深さ方向において、前記第１格子欠陥領域よりも前記半導体基板のおもて面側であって、前記複数の水素ピーク同士の間に設けられた第２格子欠陥領域を備える
    請求項１３に記載の半導体装置。
16. 前記水素ピークのドーピング濃度は、１．０Ｅ１４ｃｍ^－３以上、１．０Ｅ１６ｃｍ^－３以下である
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
17. 前記半導体基板の深さ方向において、前記第１ピークよりも前記半導体基板のおもて面側に設けられた第１ライフタイム制御領域を備える
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
18. 前記第１ライフタイム制御領域は、ヘリウムを含む
    請求項１７に記載の半導体装置。
19. 前記第１ライフタイム制御領域のピーク位置は、前記半導体基板の深さ方向において、前記水素ピークよりも前記半導体基板の裏面側である
    請求項１７に記載の半導体装置。
20. 前記第１ライフタイム制御領域のピーク位置は、前記半導体基板の深さ方向において、前記第１格子欠陥領域と前記水素ピークとの間である
    請求項１７に記載の半導体装置。
21. 前記第１ライフタイム制御領域のピーク位置は、前記半導体基板の深さ方向において、前記第１格子欠陥領域よりも前記半導体基板の裏面側に設けられている
    請求項１７に記載の半導体装置。
22. 前記第１ライフタイム制御領域のピーク位置は、前記半導体基板の深さ方向において、前記水素ピークと前記ドリフト領域との間である
    請求項１７に記載の半導体装置。
23. 前記第１ピークのドーパントがリンである
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
24. 前記第１ピークのドーパントが水素である
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
25. 前記第１格子欠陥領域のドーピング濃度は、前記ドリフト領域のドーピング濃度よりも低いか、又は、等しい
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
26. 前記第１格子欠陥領域のドーピング濃度は、バルク・ドナー濃度よりも低いか、又は、等しい
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
27. 半導体基板に第１導電型のドリフト領域を形成する段階と、
    前記ドリフト領域よりも前記半導体基板の裏面側に、ドーピング濃度の第１ピークを有する第１導電型のバッファ領域を形成する段階と、
    前記半導体基板の深さ方向において、前記第１ピークよりも前記半導体基板のおもて面側に、水素のイオン注入によって形成された第１格子欠陥領域を形成する段階と、
    を備え、
    前記バッファ領域を形成する段階は、前記第１格子欠陥領域よりも前記半導体基板のおもて面側に設けられ、水素のイオン注入によって形成される水素ピークを形成する段階を含み、
    前記半導体基板の深さ方向において、前記ドリフト領域の上端から、前記水素ピークまでの方向にドーピング濃度を積分した積分濃度が、臨界積分濃度以上であり、
    前記半導体基板の深さ方向において、前記ドリフト領域の上端から、前記第１格子欠陥領域の上端までの方向にドーピング濃度を積分した積分濃度が、前記臨界積分濃度以上である
    半導体装置の製造方法。
28. 前記第１ピークを形成するためのアニールの後に、前記第１格子欠陥領域を形成するために水素をイオン注入する段階を備える
    請求項２７に記載の半導体装置の製造方法。
29. 前記第１格子欠陥領域を形成するためのイオン注入の後に、前記第１ピークおよび前記第１格子欠陥領域を形成するためのアニールを同時に実行する段階を備える
    請求項２７に記載の半導体装置の製造方法。
30. 前記第１ピークを形成するためのアニールよりも低い温度で、前記第１格子欠陥領域を形成するためのアニールを実行する段階を備える
    請求項２７から２９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
31. 前記第１ピークを形成するためのアニールよりも短い時間で、前記第１格子欠陥領域を形成するためのアニールを実行する段階を備える
    請求項２７から２９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
32. 前記第１格子欠陥領域のドーピング濃度は、前記ドリフト領域のドーピング濃度よりも低いか、又は、等しい
    請求項２７から２９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
33. 前記第１格子欠陥領域のドーピング濃度は、バルク・ドナー濃度よりも低いか、又は、等しい
    請求項２７から２９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

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