JP2006059876A - Manufacturing method of semiconductor element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To highly precisely activate an impurity layer by laser irradiation. <P>SOLUTION: When the impurity layer is activated, the impurity layer is scanned by irradiating it with a laser beam of irradiation energy density of capacity that can activate the impurity layer. An impurity concentration profile hardly changes in a region with which the laser beam is once irradiated even if a part or a whole part is irradiated with the laser beam of same irradiation energy density. Thus, the respective irradiation regions are sufficiently activated irrespective of whether the respective regions are overlapped and are irradiated with the laser beam or not. The impurity layer in the region with which the laser beam is to be irradiated can be activated by avoiding the region with which the laser beam is not to be irradiated. Thus, the semiconductor element having the region with which the laser beam is to be irradiated and the region with which the laser beam is not to be irradiated can be formed with a sufficient device characteristic. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は半導体素子の製造方法に関し、特にIC(Integrated Circuit)、MOS(Metal Oxide Semiconductor)、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)等の半導体素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device such as an IC (Integrated Circuit), a MOS (Metal Oxide Semiconductor), an insulated gate bipolar transistor (IGBT).

近年、コンピュータや通信機器の重要部分には、多数のトランジスタや抵抗等を電気回路を構成するように接続して1チップ上に集積したICが多用されている。このようなICの中で、電力用半導体素子を含むものはパワーICと呼ばれている。   In recent years, an IC in which a large number of transistors, resistors, and the like are connected so as to form an electric circuit and integrated on one chip is frequently used in important parts of computers and communication devices. Among such ICs, those including power semiconductor elements are called power ICs.

IGBTは、MOSFETの高速スイッチング、電圧駆動特性とバイポーラトランジスタの低オン電圧特性を備えたパワー素子である。IGBTは、汎用インバータ、ACサーボ、無停電電源(UPS)、スイッチング電源等の産業分野をはじめ、電子レンジ、炊飯器、ストロボ等の民生機器分野への応用が拡大してきている。そして、次世代に向けた開発も進んでおり、新しいチップ構造を用いた、より低オン電圧のIGBTの開発により、応用装置の低損失化や高効率化が図られている。   The IGBT is a power element having high-speed switching of a MOSFET, voltage drive characteristics, and low on-voltage characteristics of a bipolar transistor. IGBTs have been increasingly applied to industrial fields such as general-purpose inverters, AC servos, uninterruptible power supplies (UPS), and switching power supplies, as well as consumer devices such as microwave ovens, rice cookers, and strobes. Development for the next generation is also progressing, and the development of lower on-voltage IGBTs using a new chip structure has led to lower loss and higher efficiency of application devices.

IGBTの構造には、主に、パンチスルー(Punch Through,PT)型、ノンパンチスルー(Non Punch Through,NPT)型、フィールドストップ(Field Stop,FS)型等がある。現在量産されているIGBTは、一部のオーディオ・パワー・アンプ用のpチャネル型を除いて、ほぼすべてnチャネル型の縦型二重拡散構造になっている。以下では、特に示した場合を除き、IGBTとはn型IGBTをいうものとする。   The IGBT structure mainly includes a punch through (PT) type, a non punch through (NPT) type, a field stop (FS) type, and the like. Most IGBTs currently mass-produced have an n-channel vertical double diffusion structure except for a p-channel type for some audio power amplifiers. In the following, unless otherwise indicated, the IGBT is an n-type IGBT.

PT型IGBTは、p+エピタキシャル基板とn-層(n型活性層)との間にn+層(nバッファ層)を設け、n型活性層中の空乏層がnバッファ層に到達する構造であり、IGBTで主流の基本構造である。しかし、例えば耐圧600V系のIGBTに対しn型活性層は厚さ70μm程度で十分であるが、p+エピタキシャル基板部分を含めると総厚さは200μm〜300μm程度と厚くなる。そこで、エピタキシャル基板を用いずに、FZ(Floating Zone)法により形成されるFZ基板を用いて低ドーズ量の浅いp+コレクタ層を形成して薄型化と低コスト化を図ったNPT型IGBT、FS型IGBTが開発されている。 PT-type IGBT has a structure in which an n + layer (n buffer layer) is provided between a p + epitaxial substrate and an n layer (n type active layer), and a depletion layer in the n type active layer reaches the n buffer layer It is the basic structure of the mainstream in IGBT. However, for example, a thickness of about 70 μm is sufficient for an IGBT having a withstand voltage of 600 V, but the total thickness is about 200 μm to 300 μm when the p + epitaxial substrate portion is included. Therefore, an NPT type IGBT in which a shallow p + collector layer having a low dose is formed by using an FZ substrate formed by an FZ (Floating Zone) method without using an epitaxial substrate to achieve a reduction in thickness and cost. FS type IGBT has been developed.

図12はNPT型IGBTの断面構造の一例である。
図12に示すNPT型IGBT100は、n-型のFZ基板(FZ−N基板)101の表面側に、SiO2等のゲート酸化膜102を介してポリシリコン等のゲート電極103が形成され、さらにその上にBPSG(Boro-Phospho Silicate Glass)等の層間絶縁膜104を介してアルミ・シリコン膜等の表面電極105が形成された構造を有している。このFZ−N基板101の表面側には、p+ベース層106およびこのp+ベース層106内にn+エミッタ層107が形成され、FZ−N基板101の裏面側には、p+コレクタ層108が形成されてその上に数種の金属膜を積層して裏面電極109が形成されている。
FIG. 12 is an example of a cross-sectional structure of an NPT type IGBT.
An NPT type IGBT 100 shown in FIG. 12 has a gate electrode 103 made of polysilicon or the like formed on a surface side of an n type FZ substrate (FZ-N substrate) 101 via a gate oxide film 102 made of SiO 2 or the like. A surface electrode 105 such as an aluminum / silicon film is formed thereon via an interlayer insulating film 104 such as BPSG (Boro-Phospho Silicate Glass). A p + base layer 106 and an n + emitter layer 107 are formed in the p + base layer 106 on the front side of the FZ-N substrate 101, and a p + collector layer on the back side of the FZ-N substrate 101. 108 is formed, and several kinds of metal films are laminated thereon to form a back electrode 109.

このような構成のNPT型IGBT100において、p+コレクタ層108には、低ドーズ量の浅い低注入p+コレクタが用いられる。このNPT型IGBT100では、p+エピタキシャル基板を用いないため、総厚さは上記PT型IGBTに比べて大幅に薄くなる。 In the NPT type IGBT 100 having such a configuration, a shallow low implantation p + collector with a low dose is used for the p + collector layer 108. In this NPT type IGBT 100, since a p + epitaxial substrate is not used, the total thickness is significantly thinner than that of the PT type IGBT.

NPT構造では、正孔の注入率を制御できるので、ライフタイム制御を行わなくても高速スイッチングが可能になる一方、オン電圧がn型活性層の厚みと比抵抗に依存するのでやや高い値となる。p+エピタキシャル基板に代えてFZ基板を用いているので、チップの低コスト化は可能になっている。 In the NPT structure, since the hole injection rate can be controlled, high-speed switching is possible without performing lifetime control. On the other hand, the ON voltage depends on the thickness and specific resistance of the n-type active layer. Become. Since the FZ substrate is used instead of the p + epitaxial substrate, the cost of the chip can be reduced.

図13はFS型IGBTの断面構造の一例である。ただし、図13では、図12に示した要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明の詳細は省略する。
図13に示すFS型IGBT200には、上記NPT型IGBT100同様、p+エピタキシャル基板に代えてFZ−N基板101が用いられ、その総厚さは100μm〜200μm程度になる。PT型IGBTと同じく、n型活性層は600V耐圧に応じて70μm程度にし、空乏化させる。そのため、FS型IGBT200には、FZ−N基板101裏面に、n+層(nバッファ層)201が形成され、このnバッファ層201上にp+コレクタ層108および裏面電極109が形成されている。FS型IGBT200では、上記NPT型IGBT100同様、ライフタイム制御は不要である。
FIG. 13 is an example of a cross-sectional structure of an FS type IGBT. However, in FIG. 13, the same elements as those shown in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the FS type IGBT 200 shown in FIG. 13, the FZ-N substrate 101 is used instead of the p + epitaxial substrate as in the case of the NPT type IGBT 100, and the total thickness is about 100 μm to 200 μm. As with the PT-type IGBT, the n-type active layer is depleted by setting it to about 70 μm according to the 600V breakdown voltage. Therefore, in the FS type IGBT 200, an n + layer (n buffer layer) 201 is formed on the back surface of the FZ-N substrate 101, and a p + collector layer 108 and a back electrode 109 are formed on the n buffer layer 201. . In the FS type IGBT 200, as in the case of the NPT type IGBT 100, lifetime control is unnecessary.

また、オン電圧の低減を目的として、IGBT表面に狭く深い溝を形成し、その側面にMOSゲートを形成したトレンチ構造のIGBTを、FS構造と組み合わせたものもある。最近では設計の最適化を図って総厚さを低減することも行われるようになってきている。   For the purpose of reducing the on-voltage, there is also a combination of a trench structure IGBT in which a narrow and deep groove is formed on the IGBT surface and a MOS gate is formed on the side surface of the IGBT with the FS structure. Recently, the total thickness has been reduced by optimizing the design.

ここで、上記図13に示したFS型IGBT200を例に、IGBTの形成方法の一例を図14から図18を参照して説明する。図14は表面側プロセス終了後の断面図、図15は基板研削プロセスの断面図、図16は裏面イオン注入プロセスの断面図、図17は裏面アニールプロセスの断面図、図18は裏面電極膜形成プロセスの断面図である。ただし、図14から図18では、図12および図13に示した要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明の詳細は省略する。   Here, an example of an IGBT forming method will be described with reference to FIGS. 14 to 18 by taking the FS type IGBT 200 shown in FIG. 13 as an example. 14 is a sectional view after completion of the front surface side process, FIG. 15 is a sectional view of the substrate grinding process, FIG. 16 is a sectional view of the back surface ion implantation process, FIG. 17 is a sectional view of the back surface annealing process, and FIG. It is sectional drawing of a process. However, in FIGS. 14 to 18, the same elements as those shown in FIGS. 12 and 13 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

FS型IGBT200の形成は、大きく表面側プロセスと裏面側プロセスに分けられる。まず、表面側プロセスについて図14を参照して説明する。
表面側プロセスでは、まず、FZ−N基板101の表面側に、SiO2およびポリシリコンを堆積、窓あけ加工してゲート酸化膜102およびゲート電極103をそれぞれ形成する。続いて、その表面にBPSGを堆積、窓あけ加工して層間絶縁膜104を形成する。これにより、FZ−N基板101の表面側に、絶縁ゲート構造が形成される。
The formation of the FS type IGBT 200 is roughly divided into a front side process and a back side process. First, the surface side process will be described with reference to FIG.
In the surface side process, first, SiO 2 and polysilicon are deposited on the surface side of the FZ-N substrate 101, and a window process is performed to form the gate oxide film 102 and the gate electrode 103, respectively. Subsequently, BPSG is deposited on the surface, and window processing is performed to form an interlayer insulating film 104. Thereby, an insulated gate structure is formed on the surface side of the FZ-N substrate 101.

次いでFZ−N基板101の表面側にp+ベース層106を形成し、このp+ベース層106内にn+エミッタ層107を形成する。さらに、このn+エミッタ層107に接するようにアルミ・シリコン膜を堆積し、エミッタ電極となる表面電極105を形成する。アルミ・シリコン膜は、安定した整合性および低抵抗配線を実現するために、その後400℃〜500℃程度の低温で熱処理される。 Next, a p + base layer 106 is formed on the surface side of the FZ-N substrate 101, and an n + emitter layer 107 is formed in the p + base layer 106. Further, an aluminum / silicon film is deposited so as to be in contact with the n + emitter layer 107 to form a surface electrode 105 serving as an emitter electrode. The aluminum / silicon film is then heat-treated at a low temperature of about 400 ° C. to 500 ° C. in order to realize stable matching and low resistance wiring.

なお、図13および図14では図示を省略したが、表面電極105上にはその表面を覆うようにポリイミド等を用いて絶縁保護膜が形成される。
次に裏面側プロセスについて図15から図18を参照して説明する。裏面側プロセスでは、まず、図15に示すように、FZ−N基板101を裏面側から所望の厚さまでバックグラインドやエッチング等の研削を行い、薄ウエハ化する。
Although not shown in FIGS. 13 and 14, an insulating protective film is formed on the surface electrode 105 using polyimide or the like so as to cover the surface.
Next, the back side process will be described with reference to FIGS. In the back surface side process, first, as shown in FIG. 15, the FZ-N substrate 101 is ground from the back surface side to a desired thickness by grinding such as back grinding or etching to reduce the thickness of the wafer.

次いで、図16に示すように、FZ−N基板101の裏面側にリン(P+)およびボロン(B+)をこの順でそれぞれ注入してn+層201aおよびp+層108aを形成した後、電気炉を用いて350℃〜500℃の低温で熱処理(アニール)を行う。これにより、リンを注入したn+層201aおよびボロンを注入したp+層108aを活性化し、図17に示したように、FZ−N基板101の裏面側に、nバッファ層201およびp+コレクタ層108をそれぞれ形成する。 Next, as shown in FIG. 16, after phosphorus (P + ) and boron (B + ) are implanted in this order into the back side of the FZ-N substrate 101, an n + layer 201a and a p + layer 108a are formed. Then, heat treatment (annealing) is performed at a low temperature of 350 ° C. to 500 ° C. using an electric furnace. This activates the n + layer 201a implanted with phosphorus and the p + layer 108a implanted with boron, and the n buffer layer 201 and the p + collector are formed on the back side of the FZ-N substrate 101 as shown in FIG. Each layer 108 is formed.

その後、図18に示すように、p+コレクタ層108表面に、アルミニウム層、チタン層、ニッケル層、金層等の金属膜を組み合わせた裏面電極109を形成する。
最後に、チップ状にダイシングしてから表面電極105の表面に、アルミワイヤ電極を超音波ワイヤーボンディング装置により固着し、裏面電極109は、はんだ層を介して所定の固定部材に接続する。
Thereafter, as shown in FIG. 18, a back electrode 109 is formed on the surface of the p + collector layer 108 by combining metal films such as an aluminum layer, a titanium layer, a nickel layer, and a gold layer.
Finally, after dicing into chips, an aluminum wire electrode is fixed to the surface of the front electrode 105 by an ultrasonic wire bonding apparatus, and the back electrode 109 is connected to a predetermined fixing member via a solder layer.

なお、ここではFZ−N基板101の裏面側にnバッファ層201およびp+コレクタ層108を形成するためにリンおよびボロンを順にイオン注入した場合について示したが、その後に形成する裏面電極109とのオーミックコンタクトを確保するため、ボロン注入後更に表面コンタクト層としてフッ化ボロン(BF2 +)を注入する場合もある。 Note that here, the case where phosphorus and boron are sequentially ion-implanted to form the n buffer layer 201 and the p + collector layer 108 on the back surface side of the FZ-N substrate 101 is shown. In order to secure the ohmic contact, boron fluoride (BF 2 + ) may be further implanted as a surface contact layer after boron implantation.

ところで、近年になって直流を介さずに直接交流−交流変換を行うマトリクスコンバータが脚光を浴びている。従来型インバータと違いコンデンサが不要であり、電源高調波が削減されるというメリットがある。しかし、入力が交流であるため、半導体スイッチには逆方向耐圧が要求される。従来型IGBTを用いた場合は、逆阻止用のダイオードを直列に接続する必要があった。   By the way, in recent years, matrix converters that perform direct AC-AC conversion without using direct current are in the spotlight. Unlike the conventional inverter, there is an advantage that a capacitor is unnecessary and power supply harmonics are reduced. However, since the input is AC, the semiconductor switch is required to have a reverse breakdown voltage. When the conventional IGBT is used, it is necessary to connect reverse blocking diodes in series.

図19は逆阻止IGBTの断面構造の一例である。ただし、図19では、図12に示した要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明の詳細は省略する。
図19に示すように、逆阻止IGBT300は従来型のIGBTの基本性能を踏襲しつつ、さらにp+分離層301が形成され、逆耐圧を有するようにしたIGBTである。このような構造を有する逆阻止IGBT300には直列ダイオードが不要であるために導通損失を半減でき、マトリクスコンバータの変換効率向上に大きく寄与する。100μm以上の深い接合の形成技術と、100μm以下の厚さの極薄ウエハ生産技術を組み合わせて、高性能の逆阻止IGBTの製造が可能になっている。
FIG. 19 is an example of a cross-sectional structure of the reverse blocking IGBT. However, in FIG. 19, the same elements as those shown in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
As shown in FIG. 19, the reverse blocking IGBT 300 is an IGBT having the reverse breakdown voltage with the p + isolation layer 301 formed while following the basic performance of the conventional IGBT. Since the reverse blocking IGBT 300 having such a structure does not require a series diode, the conduction loss can be reduced by half, which greatly contributes to the improvement of the conversion efficiency of the matrix converter. A high-performance reverse-blocking IGBT can be manufactured by combining a technology for forming a deep junction of 100 μm or more and a technology for producing an ultra-thin wafer having a thickness of 100 μm or less.

なお、この逆阻止IGBT300および上記NPT型IGBT100の製造の主な流れは、FZ−N基板101の裏面側にnバッファ層が形成されずにp+コレクタ層108のみが形成される点やp+分離層301が形成される点を除けば、上記FS型IGBT200の場合と同じである。 The main flow of the manufacture of the reverse blocking IGBT300 and the NPT type IGBT100 is, FZ-N that only the p + collector layer 108 without n buffer layer is formed on the back surface side of the substrate 101 is formed and p + Except for the point that the separation layer 301 is formed, this is the same as in the case of the FS type IGBT 200.

しかしながら、IGBTの製造に際し、70μm程度の薄型の素子を実現するためには、裏面バックグラインドや裏面からのイオン注入、裏面熱処理等が必要になるためウエハ反りの問題が発生する等、製造プロセスの技術的課題も多い。   However, when manufacturing an IGBT, in order to realize a thin element of about 70 μm, a backside back grind, ion implantation from the backside, backside heat treatment, etc. are required. There are many technical issues.

そのような製造プロセス技術のひとつとして、ここで例示したIGBTをはじめとする各種半導体素子の形成に必要なp型不純物層(p層)やn型不純物層(n層)の活性化の問題があるが、これについてはこれまでも様々な手法が検討されている。   As one of such manufacturing process technologies, there is a problem of activation of a p-type impurity layer (p layer) and an n-type impurity layer (n layer) necessary for forming various semiconductor elements including the IGBT exemplified here. There are various methods for this, however.

例えば、NPT型IGBTを形成する際に、FZ−N基板に絶縁ゲート構造等の表面側構造を形成してウエハ裏面を研削した後、プロトン照射を行い低温電気炉アニールを施してnバッファ層として機能するn型欠陥層を形成し、その後裏面にボロンをイオン注入してレーザーアニールを施すことによりn型欠陥層上にp+コレクタ層を形成する方法が提案されている(特許文献1参照)。また、p層やn層の活性化方法として、表面側構造形成後のFZ−N基板裏面に注入した不純物イオンを、所定の波長と半値幅のパルスレーザーを用いたレーザーアニールで、またはレーザーアニールと電気炉アニールを組み合わせて、活性化する方法も提案されている(特許文献2参照)。 For example, when forming an NPT type IGBT, after forming a surface side structure such as an insulated gate structure on an FZ-N substrate and grinding the back surface of the wafer, proton irradiation is performed and low temperature electric furnace annealing is performed to form an n buffer layer. There has been proposed a method of forming a p + collector layer on an n-type defect layer by forming a functional n-type defect layer, and then performing ion implantation of boron on the back surface and laser annealing (see Patent Document 1). . Further, as an activation method of the p layer and the n layer, impurity ions implanted into the back surface of the FZ-N substrate after the surface side structure is formed are subjected to laser annealing using a pulse laser having a predetermined wavelength and a half width, or laser annealing. There has also been proposed a method for activating by combining electric furnace annealing and electric furnace annealing (see Patent Document 2).

また、薄型化に伴って発生するウエハの反りや割れを回避するため、裏面研削後のウエハを接着シート等で支持基板に固定して表面側構造を形成し、その後支持基板を取り外して裏面にイオン注入を行い、レーザーアニールを行って不純物イオンを活性化する方法(特許文献3参照)や、ウエハに形成した表面側構造の側に接着シート等で支持基板を固定し、裏面の研削、イオン注入、レーザーアニールを行って不純物イオンを活性化する方法(特許文献4参照)等が提案されている。
特開2001−160559号公報 特開2003−59856号公報 特開2004−119498号公報 特開2004−140101号公報
In addition, in order to avoid warping and cracking of the wafer that occurs as a result of thinning, the wafer after back grinding is fixed to the support substrate with an adhesive sheet or the like to form the front side structure, and then the support substrate is removed to the back side A method of activating impurity ions by performing ion implantation (refer to Patent Document 3), or fixing a support substrate with an adhesive sheet or the like on the side of the surface side structure formed on the wafer, grinding the back surface, A method of activating impurity ions by performing implantation and laser annealing (see Patent Document 4) has been proposed.
JP 2001-160559 A JP 2003-59856 A JP 2004-119498 A JP 2004-140101 A

しかし、各種半導体素子の製造過程における不純物層の活性化について、従来の方法では以下のような問題点があった。
まず、電気炉を使ったアニールでは、ウエハ表面または裏面のp層や、p層とn層がこの順で深さ方向に連続するpn連続層を形成したときの上層側(浅い領域)のp層を十分に活性化することが難しいという問題がある。また、薄型ウエハを形成するために支持基板の固定に接着シートを用いた場合には、接着シートの耐熱温度が通常200℃以下と低いため、電気炉アニールを行えないという問題もある。
However, the activation of the impurity layer in the manufacturing process of various semiconductor devices has the following problems in the conventional method.
First, in annealing using an electric furnace, p layer on the upper surface side (shallow region) when a p layer on the front surface or back surface of the wafer or a pn continuous layer in which the p layer and the n layer are continuous in this order is formed. There is a problem that it is difficult to fully activate the layer. In addition, when an adhesive sheet is used for fixing the support substrate to form a thin wafer, there is a problem that electric furnace annealing cannot be performed because the heat-resistant temperature of the adhesive sheet is usually as low as 200 ° C. or lower.

そのため、電気炉アニールに代えて、あるいは電気炉アニールと共に、レーザーアニールで不純物層を活性化する方法も提案されている。レーザーアニールでは、レーザービームの照射領域を瞬間的に加熱することができるため、不純物層をnsオーダーという非常に短い時間で活性化することが可能になる。そして、レーザービームを一の領域から隣接する次の領域へと走査照射することにより、ウエハ全面のアニールを行う。   Therefore, a method of activating the impurity layer by laser annealing instead of electric furnace annealing or together with electric furnace annealing has been proposed. In laser annealing, an irradiation region of a laser beam can be instantaneously heated, so that the impurity layer can be activated in a very short time of ns order. Then, the entire surface of the wafer is annealed by scanning and irradiating a laser beam from one region to the next adjacent region.

しかし、このようなレーザーアニールの場合、レーザービームを1台のレーザー照射装置を使い、十分大きい照射エネルギー密度(照射領域におけるエネルギー密度)で一の領域に照射すると、ウエハ上にレーザー照射による加工痕が形成されてしまうことがある。ただし、この点については、例えば、レーザー照射装置を複数台使用し各装置からの照射エネルギー密度を低く抑え、一の領域に対しては低照射エネルギー密度のレーザーパルスを連続的に照射し、このようなレーザー照射でウエハ上を走査する等して対応することは可能である。   However, in the case of such laser annealing, if a single laser irradiation device is used to irradiate one area with a sufficiently large irradiation energy density (energy density in the irradiation area), the processing traces due to laser irradiation on the wafer May be formed. However, in this regard, for example, a plurality of laser irradiation devices are used, the irradiation energy density from each device is kept low, and a laser pulse with a low irradiation energy density is continuously irradiated to one region. It is possible to cope by scanning the wafer with such laser irradiation.

ところが、これまでのレーザー照射方法では、ウエハ全面にしかレーザー照射を行うことができず、例えばIGBT形成の際にウエハの表面側構造の形状に合わせて裏面側へのレーザー照射を特定領域に制限したいような場合でも、そのままではその特定領域に絞ってレーザー照射するといったことが行えなかった。   However, with conventional laser irradiation methods, laser irradiation can be performed only on the entire wafer surface. For example, when forming an IGBT, the laser irradiation on the back surface side is limited to a specific area in accordance with the shape of the front surface structure of the wafer. Even if you want to do it, you couldn't irradiate the laser to a specific area.

図20はレーザー照射領域を制限する場合の一例を説明する図である。
この図20は、アノードショート型IGBT400の要部断面図の一例を示している。例えば、このようなn型基板401の表面側にpベース層402、nエミッタ層403、ゲート酸化膜404およびゲート電極405を有し、裏面側にpコレクタ層406を有するアノードショート型IGBT400を形成する際、ウエハ裏面のpコレクタ層406は島状に形成される。このような島状のpコレクタ層406を形成するため、その島の領域にだけレーザー照射してアニールを行いたいような場合が、レーザー照射領域を制限する場合の一例として挙げられる。
FIG. 20 is a diagram for explaining an example of limiting the laser irradiation region.
FIG. 20 shows an example of a cross-sectional view of the main part of an anode short type IGBT 400. For example, an anode short type IGBT 400 having a p base layer 402, an n emitter layer 403, a gate oxide film 404 and a gate electrode 405 on the front surface side of such an n type substrate 401 and a p collector layer 406 on the back surface side is formed. At this time, the p collector layer 406 on the back surface of the wafer is formed in an island shape. In order to form such an island-shaped p collector layer 406, it is desired to perform annealing by irradiating only the island region with laser irradiation as an example of limiting the laser irradiation region.

また、図21はレーザー照射領域を制限する場合の別の例を説明する図である。
この図21は、IGBTを形成したウエハ500およびそのIGBTチップ501の要部平面図の一例を示している。レーザー照射領域を制限する別の例としては、例えば、この図21に示すように、ウエハ500からダイシングされるIGBTチップ501の表面側構造が形成された活性領域502にだけレーザー照射し、その周囲で分離層503との間に設けられたガードリングやフィールドプレートといった耐圧構造領域504にはレーザー照射しないような場合が挙げられる。
FIG. 21 is a diagram for explaining another example when the laser irradiation area is limited.
FIG. 21 shows an example of a main part plan view of the wafer 500 on which the IGBT is formed and the IGBT chip 501 thereof. As another example of limiting the laser irradiation region, for example, as shown in FIG. 21, only the active region 502 in which the surface side structure of the IGBT chip 501 diced from the wafer 500 is formed is irradiated with the laser. In this case, there is a case where the pressure-resistant structure region 504 such as a guard ring or a field plate provided between the isolation layer 503 is not irradiated with laser.

これらのような場合、ウエハ全面にレーザー照射しないようにするため、これまではウエハ上に一定形状の開口部を有するマスクを置いてレーザー照射を行うという方法が採られてきた。   In these cases, in order to prevent laser irradiation on the entire surface of the wafer, a method of performing laser irradiation by placing a mask having an opening having a fixed shape on the wafer has been adopted so far.

図22はマスクを用いたレーザーアニールを説明する模式図であって、(A)は平面図、(B)は側面図である。
この図22に示すように、ウエハ600上にマスク601を配置することにより、マスク601の開口部(図示せず)に対応する領域にのみレーザー照射を行うことが可能になる。しかし、レーザー照射装置の中には、レーザー照射時にウエハ600を載置したステージ側が移動するものが多く、ステージが移動したときにマスク601が動いてしまうことがある。マスク601が当初の位置からずれてしまうと、レーザー照射位置が目的の位置から外れてしまうといった問題が生じる。
22A and 22B are schematic views for explaining laser annealing using a mask, where FIG. 22A is a plan view and FIG. 22B is a side view.
As shown in FIG. 22, by arranging a mask 601 on a wafer 600, it is possible to perform laser irradiation only on a region corresponding to an opening (not shown) of the mask 601. However, in many laser irradiation apparatuses, the stage side on which the wafer 600 is placed moves during laser irradiation, and the mask 601 may move when the stage moves. If the mask 601 is displaced from the initial position, there arises a problem that the laser irradiation position deviates from the target position.

さらに、マスク601を一定距離移動させながらレーザー照射して不純物層を活性化しようとする場合、それによってレーザーの照射ムラを避けることはできるが、レーザー照射する領域とレーザー照射しない領域との境界で照射領域がレーザー照射すべきでない領域にはみ出してしまうといったことが起こり得る。また、そのようにしてレーザー照射すべきでない領域にレーザーが照射されてしまうのを避けるためマスク601の移動距離を調整した場合、既にレーザーが照射された領域に更にレーザーが照射され、照射ムラによって不純物の濃度プロファイルにばらつきが生じてしまうといったことが起こり得る。   Further, when the impurity layer is activated by laser irradiation while moving the mask 601 by a certain distance, it is possible to avoid laser irradiation unevenness, but at the boundary between the laser irradiation region and the laser irradiation region. It is possible that the irradiated area protrudes into an area that should not be irradiated with laser. Further, when the movement distance of the mask 601 is adjusted in order to prevent the laser from being irradiated to the region that should not be irradiated with the laser in this way, the laser is further irradiated to the region that has already been irradiated with the laser. Variations in the impurity concentration profile can occur.

さらにまた、マスク601は、レーザー照射による温度上昇に耐え得るよう、ステンレス等の金属を用いて形成されることが多く、配置の際や位置ずれが生じたとき等、ウエハ600とマスク601が接触することにより、金属コンタミネーションが発生するといった問題も生じる。   Furthermore, the mask 601 is often formed using a metal such as stainless steel so that it can withstand the temperature rise caused by laser irradiation, and the wafer 600 and the mask 601 are in contact with each other in the case of arrangement or when displacement occurs. As a result, there is a problem that metal contamination occurs.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、レーザー照射すべき領域の不純物層をコンタミネーション等を抑えて効果的に精度良く活性化することのできる半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a method for manufacturing a semiconductor element capable of effectively activating the impurity layer in the region to be irradiated with laser while suppressing contamination and the like. For the purpose.

本発明では上記問題を解決するために、レーザー照射によって不純物層を活性化する工程を有する半導体素子の製造方法において、前記不純物層を活性化することのできる大きさの照射エネルギー密度のレーザービームを照射領域の少なくとも一部が重なるように走査照射することによって、前記不純物層を活性化することを特徴とする半導体素子の製造方法が提供される。   In the present invention, in order to solve the above problem, in a method of manufacturing a semiconductor device having a step of activating an impurity layer by laser irradiation, a laser beam having an irradiation energy density of a size capable of activating the impurity layer. There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, wherein the impurity layer is activated by performing scanning irradiation so that at least a part of the irradiation region overlaps.

このような半導体素子の製造方法によれば、照射するレーザービームの照射エネルギー密度が、不純物層を活性化することのできる大きさとされる。それにより、一度そのようなレーザービームが照射された領域は、次にその一部あるいは全部にレーザービームが照射されても、その不純物の濃度プロファイルがほとんど変化しない。したがって、レーザー照射すべきでない領域を避けてまだ照射されていない領域にレーザー照射しようとした場合に、その照射領域が先にレーザー照射された照射領域に重なるとしても、それらの照射領域が重なっているか否かに関わらず、レーザー照射された領域はいずれも十分に活性化される。また、レーザー照射に当たり、照射面に接触させて配置するようなマスクは不要であるため、マスクに起因するコンタミネーションの発生が防止される。   According to such a method for manufacturing a semiconductor element, the irradiation energy density of the irradiated laser beam is set to a size that can activate the impurity layer. As a result, once the region irradiated with such a laser beam is irradiated with a laser beam partially or entirely, the impurity concentration profile hardly changes. Therefore, when trying to irradiate an area that has not been irradiated yet, avoiding areas that should not be irradiated with laser, even if the irradiated area overlaps with the previously irradiated area irradiated with laser, the irradiated areas overlap. Regardless of whether or not it is present, any area irradiated with the laser is fully activated. In addition, since a mask that is disposed in contact with the irradiation surface is not necessary for laser irradiation, the occurrence of contamination due to the mask is prevented.

また、本発明では、レーザー照射によって不純物層を活性化する工程を有する半導体素子の製造方法において、レーザービームが通過する開口部を有するマスクを前記レーザービームの照射面から離して配置し、前記開口部を通過させて一定形状にした前記レーザービームを走査照射することによって、前記不純物層を活性化することを特徴とする半導体素子の製造方法が提供される。   According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device having a step of activating the impurity layer by laser irradiation, a mask having an opening through which a laser beam passes is disposed away from the irradiation surface of the laser beam, and the opening There is provided a method of manufacturing a semiconductor device, wherein the impurity layer is activated by scanning and irradiating the laser beam having a certain shape through a portion.

このような半導体素子の製造方法によれば、レーザー照射する際にマスクを用い、その開口部を通過させレーザービームを一定形状にして照射する。例えば、レーザー照射する領域としない領域との境界を跨ぐような位置にレーザービームを照射する必要がある場合に、レーザー照射しない領域へのレーザービームを遮断するような開口部形状のマスクを用いれば、レーザー照射する領域にのみレーザービームが照射されるようになる。さらに、マスクはレーザービームの照射面から離して配置するので、マスクが照射面に接触することによる金属等のコンタミネーションの発生が防止される。   According to such a method for manufacturing a semiconductor element, a mask is used for laser irradiation, and the laser beam is irradiated in a fixed shape through the opening. For example, if it is necessary to irradiate a laser beam at a position that crosses the boundary between the region that does not irradiate the laser and the region that does not irradiate, use a mask with an opening shape that blocks the laser beam to the region that is not irradiated with laser. The laser beam is irradiated only to the laser irradiation region. In addition, since the mask is arranged away from the laser beam irradiation surface, the occurrence of contamination of metals and the like due to the mask coming into contact with the irradiation surface is prevented.

本発明の半導体素子の製造方法は、不純物層を活性化することのできる大きさの照射エネルギー密度のレーザービームを照射領域の少なくとも一部が重なるように走査照射するので、各照射領域はそれが重なってレーザー照射されたか否かに関わらず、十分に活性化される。これにより、レーザー照射すべきでない領域を避けてレーザー照射すべき領域の不純物層を効果的に精度良く活性化することができる。この不純物層の活性化の際にはマスクを用いないため、金属等のコンタミネーションの発生を防止することができる。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a laser beam having an irradiation energy density that can activate the impurity layer is scanned and irradiated so that at least a part of the irradiation region overlaps. Regardless of whether or not the laser beam is overlapped, it is fully activated. Thereby, it is possible to effectively activate the impurity layer in the region to be irradiated with laser while avoiding the region that should not be irradiated with laser. Since the mask is not used when the impurity layer is activated, it is possible to prevent the occurrence of contamination such as metal.

また、本発明の半導体素子の製造方法は、マスクを用いてレーザービームを一定形状にするので、レーザー照射すべき領域に選択的にレーザービームを照射することができる。さらに、そのマスクを照射面から離れた位置に配置することにより、コンタミネーションの発生を防止することができる。   Further, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a laser beam is formed into a fixed shape using a mask, so that a laser beam can be selectively irradiated onto a region to be irradiated with laser. Furthermore, the occurrence of contamination can be prevented by disposing the mask at a position away from the irradiation surface.

レーザー照射した領域は不純物層を安定的にnsオーダーで活性化でき、レーザー照射すべき領域とすべきでない領域を有する半導体素子を良好なデバイス特性で形成することができる。   The region irradiated with the laser can stably activate the impurity layer on the order of ns, and a semiconductor element having a region that should not be a region to be irradiated with a laser can be formed with good device characteristics.

以下、本発明の実施の形態を、IGBT形成に適用した場合を例に、図面を参照して詳細に説明する。
まず、第1の実施の形態について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking as an example the case of application to IGBT formation.
First, the first embodiment will be described.

ここでは、NPT型IGBTのpコレクタ層を形成する際のp層の活性化を例にして説明する。すなわち、例えばn型Siウエハに絶縁ゲート構造等の表面側構造を形成した後、その裏面を研削し、研削後のウエハ裏面にボロンをイオン注入してこれをレーザーアニールにより活性化する。このp層の活性化には、YAG2ωレーザー(波長532nm、半値幅100ns)を用い、そのレーザー照射装置を1台使用する。ウエハ照射時のレーザービームのサイズは、ここでは2mm(長軸)×1mm(短軸)である。レーザーアニールでは、このような照射サイズのレーザービームの1パルスを、一の照射領域からその隣接領域へと適当なオーバーラップ率(重ね合わせ範囲)で次々と走査照射していく。   Here, the activation of the p layer when forming the p collector layer of the NPT type IGBT will be described as an example. That is, for example, after a surface side structure such as an insulated gate structure is formed on an n-type Si wafer, the back surface thereof is ground, boron is ion-implanted into the ground wafer back surface, and this is activated by laser annealing. For the activation of the p layer, a YAG2ω laser (wavelength 532 nm, half width 100 ns) is used, and one laser irradiation device is used. Here, the size of the laser beam at the time of wafer irradiation is 2 mm (long axis) × 1 mm (short axis). In laser annealing, one pulse of a laser beam having such an irradiation size is sequentially scanned and irradiated from one irradiation region to an adjacent region at an appropriate overlap rate (overlapping range).

図1はボロンのイオン注入後に照射エネルギー密度3.0J/cm2でレーザー照射したときの濃度プロファイル、図2はボロンのイオン注入後に照射エネルギー密度1.2J/cm2でレーザー照射したときの濃度プロファイルである。また、図3はレーザー照射時のレーザービームの重ね合わせ状態を示す図であって、(A)はウエハ照射時のレーザービーム長軸の重ね合わせを0.5mmとした場合、(B)はウエハ照射時のレーザービーム長軸の重ね合わせを1mmとした場合、(C)はウエハ照射時のレーザービーム長軸の重ね合わせを1.5mmにした場合、(D)はウエハ照射時のレーザービーム長軸を完全に重ね合わせた場合である。 FIG. 1 shows a concentration profile when laser irradiation is performed at an irradiation energy density of 3.0 J / cm 2 after boron ion implantation, and FIG. 2 shows a concentration profile when laser irradiation is performed at an irradiation energy density of 1.2 J / cm 2 after boron ion implantation. It is a profile. FIG. 3 is a diagram showing a superposition state of laser beams at the time of laser irradiation. FIG. 3A shows a case where the superposition of laser beam long axes at the time of wafer irradiation is 0.5 mm, and FIG. When the superposition of the laser beam long axes at the time of irradiation is 1 mm, (C) is when the superposition of the laser beam long axes at the time of wafer irradiation is 1.5 mm, and (D) is the laser beam length at the time of wafer irradiation. This is a case where the axes are completely overlapped.

図1および図2において、横軸はウエハ表面すなわちイオン注入面からの深さ(μm)を表し、縦軸はウエハ内のボロンの濃度(cm-3)を表している。この図1および図2はそれぞれ、ボロンをドーズ量1×1015cm-2、加速電圧50keVでイオン注入し、所定照射エネルギー密度でのレーザー照射時にレーザービーム長軸の重ね合わせを図3(A)〜(D)に示すように変えたときのそれぞれの場合の濃度プロファイルを示している。濃度プロファイルは広がり抵抗法(SR法)により測定している。また、レーザー照射時のレーザービーム短軸の重ね合わせは、いずれの場合もオーバーラップ率90%で一定としている。なお、図1中および図2中に示したA〜Dの記号はそれぞれ、図3(A)〜(D)の重ね合わせ状態に対応している。 1 and 2, the horizontal axis represents the depth (μm) from the wafer surface, that is, the ion implantation surface, and the vertical axis represents the boron concentration (cm −3 ) in the wafer. FIGS. 1 and 2 respectively illustrate boron superimposing of laser beam long axes when boron is ion-implanted at a dose of 1 × 10 15 cm −2 and an acceleration voltage of 50 keV and laser irradiation is performed at a predetermined irradiation energy density. ) To (D) show the density profiles in each case when changed. The concentration profile is measured by the spreading resistance method (SR method). Further, the superposition of the short axis of the laser beam at the time of laser irradiation is constant at an overlap rate of 90% in any case. The symbols A to D shown in FIG. 1 and FIG. 2 correspond to the superimposed states of FIGS. 3 (A) to 3 (D), respectively.

まず図1に示したように、レーザー照射時の1パルスの照射エネルギー密度が3.0J/cm2である場合には、図3に示したようにレーザービームの重ね合わせ状態すなわちオーバーラップ率を変化させても、ボロンの濃度プロファイルにほとんど差が生じない。換言すれば、照射エネルギー密度3.0J/cm2では、レーザービームが重なる領域と重ならない領域とで濃度プロファイルがばらつかない。すなわち一度のレーザー照射でボロンが十分に活性化されてボロン濃度が飽和状態にまで高められているということができる。 First, as shown in FIG. 1, when the irradiation energy density of one pulse at the time of laser irradiation is 3.0 J / cm 2 , as shown in FIG. Even if it is changed, there is almost no difference in the boron concentration profile. In other words, at an irradiation energy density of 3.0 J / cm 2 , the concentration profile does not vary between the region where the laser beams overlap and the region where they do not overlap. That is, it can be said that boron is sufficiently activated by one laser irradiation and the boron concentration is increased to a saturated state.

一方、図2に示したように、レーザー照射時の1パルスの照射エネルギー密度が1.2J/cm2である場合には、レーザービームのオーバーラップ率を変化させると濃度プロファイルに差が生じ、3.0J/cm2の場合とは異なり、レーザービームが重なる領域と重ならない領域とで濃度プロファイルがばらつき、安定しない。 On the other hand, as shown in FIG. 2, when the irradiation energy density of one pulse at the time of laser irradiation is 1.2 J / cm 2 , if the overlap rate of the laser beam is changed, a difference in density profile occurs. Unlike the case of 3.0 J / cm 2 , the density profile varies between the region where the laser beam overlaps and the region where the laser beam does not overlap, and is not stable.

このように、レーザー照射時の照射エネルギー密度を、イオン注入時のボロン濃度が活性化するレベルまで、すなわち飽和状態になるレベルまで大きくしておけば、隣接領域間でレーザービームを重ね合わせてレーザー照射しても問題はない。このことを利用すれば、例えば次に示すように、一のウエハに部分的にレーザー照射しない領域を形成することが可能になる。   In this way, if the irradiation energy density at the time of laser irradiation is increased to a level at which the boron concentration at the time of ion implantation is activated, that is, a level at which saturation occurs, laser beams are overlapped between adjacent regions and lasers are superimposed. There is no problem with irradiation. By utilizing this fact, for example, as shown below, it becomes possible to form a region that is not partially irradiated with laser on one wafer.

図4は部分照射例である。
図4に示すように、ボロンを注入したウエハ1にレーザー照射すべき領域2とレーザー照射すべきでない領域3とが存在する場合、レーザー照射すべき領域2に対しては、レーザービームを、例えば、その長軸を上記図3(A)〜(C)のいずれかのオーバーラップ率とし、その短軸を90%のオーバーラップ率として、レーザー照射する。これにより、レーザーが照射された領域では、レーザービームが重なって照射されたか否かに関わらず、イオン注入したボロンが十分に活性化された状態になる。
FIG. 4 shows an example of partial irradiation.
As shown in FIG. 4, when a region 2 to be laser-irradiated and a region 3 not to be laser-exposed exist on the wafer 1 implanted with boron, a laser beam is applied to the region 2 to be laser-irradiated, for example, Laser irradiation is performed with the major axis as the overlap rate of any of FIGS. 3A to 3C and the minor axis as the 90% overlap rate. As a result, in the region irradiated with the laser, the ion-implanted boron is sufficiently activated regardless of whether the laser beams are overlapped.

レーザー照射すべき領域2とレーザー照射すべきでない領域3との境界10を含む領域では、一定のオーバーラップ率でレーザー照射すべき領域2を境界10に向かって順にレーザー照射していくと、当初のオーバーラップ率のままではレーザー照射すべきでない領域3にもレーザービームが照射されてしまうことになる。そのため、境界10を含む領域では、境界10がレーザービーム端となるようにレーザー照射する。この場合、境界10付近のレーザー照射領域4だけ他の領域とオーバーラップ率が異なることになるが、上記のように照射エネルギー密度をボロンが十分に活性化する3.0J/cm2に設定しておくことにより、そのレーザー照射領域4も他の領域と同等にボロンの活性化を行うことができる。これにより、ウエハ1に部分的にレーザー照射されない領域を精度良く形成することができる。 In a region including the boundary 10 between the region 2 to be laser-irradiated and the region 3 that should not be laser-irradiated, when the region 2 to be laser-irradiated is sequentially irradiated toward the boundary 10 at a constant overlap rate, If the overlap ratio remains as it is, the laser beam is also applied to the region 3 that should not be irradiated with the laser. Therefore, in a region including the boundary 10, laser irradiation is performed so that the boundary 10 becomes the end of the laser beam. In this case, the overlap rate differs from the other regions only in the laser irradiation region 4 near the boundary 10, but the irradiation energy density is set to 3.0 J / cm 2 at which boron is sufficiently activated as described above. Thus, boron can be activated in the laser irradiation region 4 in the same manner as other regions. Thereby, it is possible to accurately form a region where the wafer 1 is not partially irradiated with the laser.

次に、第2の実施の形態について説明する。
レーザー照射領域を制限するためにマスクを用いる場合、前述のように、金属製のマスクをウエハに接触させると金属等のコンタミネーションの問題が生じる場合があった。そこで、この第2の実施の形態では、マスクをウエハ側ではなく照射面から離してレーザービーム側に配置することによってマスキングを行う。さらに、この第2の実施の形態では、レーザー照射すべき領域とレーザー照射すべきでない領域との境界を含む領域で必要になるレーザービームの照射形状を考慮し、マスクの開口部形状を工夫する。
Next, a second embodiment will be described.
When a mask is used to limit the laser irradiation area, as described above, a metal contamination problem may occur when a metal mask is brought into contact with the wafer. Therefore, in the second embodiment, masking is performed by disposing the mask not on the wafer side but on the laser beam side away from the irradiation surface. Further, in the second embodiment, the shape of the opening of the mask is devised in consideration of the irradiation shape of the laser beam required in the region including the boundary between the region to be irradiated with the laser and the region not to be irradiated with the laser. .

図5は標準形状マスクとレーザービーム形状の関係を示す図、図6は標準形状マスクを用いた照射例である。ただし、図6では、図4に示した要素と同一の要素については同一の符号を付している。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the standard shape mask and the laser beam shape, and FIG. 6 is an irradiation example using the standard shape mask. However, in FIG. 6, the same elements as those shown in FIG.

通常は、この図5に示すような長方形の開口部5aを有する標準形状マスク5を用いレーザービーム6の一部を遮光部5bで遮断して開口部5aでレーザービーム6を切り出し、それを一定のオーバーラップ率で図6に示すようにウエハ1のレーザー照射すべき領域2からレーザー照射すべきでない領域3との境界10に向かって順にレーザー照射を行っていく。   Usually, a standard shape mask 5 having a rectangular opening 5a as shown in FIG. 5 is used, a part of the laser beam 6 is blocked by the light shielding part 5b, and the laser beam 6 is cut out by the opening 5a, and the laser beam 6 is fixed. As shown in FIG. 6, the laser irradiation is sequentially performed from the region 2 where the laser irradiation is to be performed to the boundary 10 where the laser irradiation is not performed, as shown in FIG.

ここで、上記第1の実施の形態で述べたように照射エネルギー密度を適当な値にしその照射位置を工夫するといったことを行わないとする。そうすると、標準形状マスク5を用いてレーザー照射すべき領域2から順にレーザー照射を行っていき、レーザー照射すべきでない領域3との境界10においてもなおそのまま標準形状マスク5を用いて一定のオーバーラップ率でレーザー照射を続ければ、レーザー照射すべきでない領域3にもレーザーが照射されてしまうようになる。   Here, as described in the first embodiment, it is assumed that the irradiation energy density is set to an appropriate value and the irradiation position is not devised. Then, laser irradiation is performed in order from the region 2 to be laser-irradiated using the standard shape mask 5, and a certain overlap is still applied to the boundary 10 with the region 3 that should not be laser-irradiated as it is. If laser irradiation is continued at a rate, the laser beam will be irradiated to the region 3 that should not be irradiated.

そこで、この第2の実施の形態では、特にレーザー照射すべき領域2とレーザー照射すべきでない領域3との境界10において、用いるマスクの開口部形状を、例えば次の図7に示すような平行四辺形状に変える等の工夫をしている。   Therefore, in the second embodiment, the shape of the opening of the mask to be used is parallel, for example, as shown in FIG. The idea is to change to a quadrilateral shape.

図7は平行四辺形状マスクとレーザービーム形状の関係を示す図、図8は平行四辺形状マスクを用いた照射例である。ただし、図7および図8では、図5および図6に示した要素と同一の要素については同一の符号を付している。   FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the parallelogram mask and the laser beam shape, and FIG. 8 is an irradiation example using the parallelogram mask. 7 and 8, the same elements as those shown in FIGS. 5 and 6 are denoted by the same reference numerals.

この図7に示すような平行四辺形状の開口部7aを有する平行四辺形状マスク7を適当な向きで用いると、その開口部7aで切り出されるレーザービーム6のサイズを小さくしてレーザー照射することが可能になる。すなわち、この図7の例では、レーザービーム6の長軸長さを短くしてレーザー照射することができるようになる。   When a parallelogram mask 7 having a parallelogram-shaped opening 7a as shown in FIG. 7 is used in an appropriate direction, the laser beam 6 cut out by the opening 7a can be reduced in size and irradiated with laser. It becomes possible. That is, in the example of FIG. 7, the laser beam 6 can be irradiated with the laser beam with the long axis length shortened.

したがって、レーザー照射すべき領域2とレーザー照射すべきでない領域3との境界10において、このような開口部7aと遮光部7bとを有する平行四辺形状マスク7を用いることにより、図6および図8に示すように、境界10での長軸のオーバーラップ時にレーザー照射すべきでない領域3にはみ出すことになるレーザービーム6を遮光部7bでマスキングすることができる。標準形状マスク5を用いていて境界10で平行四辺形状マスク7に切り替える際には、切り替えを例えば図8に示したマスク切り替えポイント8、すなわち走査照射の最終段の折り返し時で境界10を含む領域をレーザー照射するとき等に行えばよい。このように、平行四辺形状マスク7を用いることにより、ウエハ1に部分的にレーザー照射しない領域を精度良く形成することができる。   Therefore, by using a parallelogram mask 7 having such an opening 7a and a light-shielding portion 7b at the boundary 10 between the region 2 to be laser-irradiated and the region 3 not to be laser-irradiated, FIG. 6 and FIG. As shown in FIG. 6, the laser beam 6 that protrudes into the region 3 that should not be irradiated with the laser when the long axis overlaps at the boundary 10 can be masked by the light shielding portion 7b. When using the standard shape mask 5 and switching to the parallelogram mask 7 at the boundary 10, the switching includes, for example, the mask switching point 8 shown in FIG. 8, that is, the region including the boundary 10 when the scanning irradiation is turned back. May be performed when laser irradiation is performed. Thus, by using the parallelogram mask 7, it is possible to accurately form a region where the laser beam is not partially irradiated to the wafer 1.

なお、ウエハ1へのレーザー照射時に当初からこのような平行四辺形状マスク7を用いてもよく、また、レーザー照射領域に応じ、当初は平行四辺形状マスク7中央部でレーザービーム6を長方形状に切り出し、境界10では上記のように平行四辺形状マスク7端部でレーザービーム6を短く切り出して、レーザー照射するようにしてもよい。また、マスクは、境界10を含む領域のレーザー照射時にレーザー照射すべきでない領域3へのレーザービーム6を遮断することのできるものであれば、平行四辺形状に限らず、他の開口部形状で構成されたものであってもよい。   Such a parallelogram mask 7 may be used from the beginning when the wafer 1 is irradiated with laser, and the laser beam 6 is initially formed into a rectangular shape at the center of the parallelogram mask 7 depending on the laser irradiation region. At the boundary 10, the laser beam 6 may be cut out short at the end of the parallelogram mask 7 as described above, and laser irradiation may be performed. In addition, the mask is not limited to a parallelogram shape and may be any other opening shape as long as it can block the laser beam 6 to the region 3 that should not be irradiated when the region including the boundary 10 is irradiated. It may be configured.

次に、第3の実施の形態について説明する。
この第3の実施の形態では、上記第2の実施の形態と同様、レーザービーム側に配置するマスクの開口部形状を工夫している。
Next, a third embodiment will be described.
In the third embodiment, the shape of the opening of the mask arranged on the laser beam side is devised as in the second embodiment.

図9はマスクとレーザービーム形状の関係を示す図である。ただし、図9では、図5に示した要素と同一の要素については同一の符号を付している。
この第3の実施の形態では、上記図5に示したような標準形状マスク5を用いたときに生じることのある問題、すなわちレーザー照射すべきでない領域3にもレーザー照射されてしまうという問題を回避するため、この図9に示すような開口部9aおよび遮光部9bを有するマスク9を用いる。
FIG. 9 shows the relationship between the mask and the laser beam shape. However, in FIG. 9, the same elements as those shown in FIG.
In the third embodiment, there is a problem that may occur when the standard shape mask 5 as shown in FIG. 5 is used, that is, a problem that the region 3 that should not be irradiated with laser is also irradiated with laser. In order to avoid this, a mask 9 having an opening 9a and a light shielding portion 9b as shown in FIG. 9 is used.

図9に示したマスク9は、その形状は図5に示した標準形状マスク5と同様であるが、その開口部9aの幅が、レーザー照射すべき領域ごとのレーザー照射時のオーバーラップ率に応じて設定されている。レーザー照射すべき領域が決まれば、ワンショットでの照射ビームサイズが決まっているので、オーバーラップ率を求めることができる。マスク9は、その開口部9aの幅の異なるものを複数用意しておき、レーザー照射すべき領域ごとにそのオーバーラップ率を計算して、都度、その領域に照射ムラを生じさせないような最適な開口幅のマスク9を選択して用いればよい。このようにオーバーラップ率に応じた最適な開口幅のマスク9を用いることにより、照射領域の範囲をコントロールする自由度が増すため、それを利用することにより、ウエハ1に部分的にレーザー照射しない領域を精度良く形成することができる。   The shape of the mask 9 shown in FIG. 9 is the same as that of the standard shape mask 5 shown in FIG. 5, but the width of the opening 9a is set to the overlap rate at the time of laser irradiation for each region to be irradiated with laser. Is set accordingly. If the region to be irradiated with the laser is determined, the overlap beam ratio can be obtained because the irradiation beam size in one shot is determined. A plurality of masks 9 having different widths of the opening 9a are prepared, and the overlap ratio is calculated for each region to be irradiated with the laser. A mask 9 having an opening width may be selected and used. By using the mask 9 having the optimum opening width corresponding to the overlap rate in this way, the degree of freedom for controlling the range of the irradiation area is increased. By using this mask, the wafer 1 is not partially irradiated with the laser. The region can be formed with high accuracy.

また、第2の実施の形態と同様にして、上記図6および図8に示したように、レーザー照射すべき領域2への照射当初からレーザー照射すべきでない領域3との境界10付近に至るまでは標準形状マスク5等を用いてレーザー照射し、マスク切り替えポイント8等でそのレーザー照射すべき領域2のオーバーラップ率に応じた開口幅のマスク9に切り替えてレーザー照射するようにしてもよい。   Similarly to the second embodiment, as shown in FIG. 6 and FIG. 8, the vicinity of the boundary 10 with the region 3 that should not be irradiated with laser from the beginning of irradiation to the region 2 that should be irradiated with laser is reached. Up to this point, laser irradiation may be performed using the standard shape mask 5 or the like, and the mask switching point 8 or the like may be switched to the mask 9 having an opening width corresponding to the overlap ratio of the region 2 to be irradiated with the laser. .

次に、第4の実施の形態について説明する。
ここでは、FS型IGBTのnバッファ層およびpコレクタ層を形成する際のpn連続層の活性化を例にして説明する。すなわち、例えばn型Siウエハに表面側構造を形成した後、その裏面を研削し、研削後のウエハ裏面にリンおよびボロンを順にイオン注入してこれをレーザーアニールにより活性化する。このpn連続層の活性化には、YAG2ωレーザー(波長532nm、半値幅500ns)を用い、そのレーザー照射装置を2台使用する。第1の実施の形態と同様、ウエハ照射時のレーザービームサイズは、2mm(長軸)×1mm(短軸)であり、このようなサイズのレーザービームを適当なオーバーラップ率で走査照射してレーザーアニールを行う。
Next, a fourth embodiment will be described.
Here, description will be given by taking as an example the activation of the pn continuous layer when forming the n buffer layer and the p collector layer of the FS-type IGBT. That is, for example, after a surface side structure is formed on an n-type Si wafer, the back surface thereof is ground, phosphorus and boron are sequentially ion-implanted into the ground wafer back surface, and this is activated by laser annealing. For the activation of the pn continuous layer, a YAG2ω laser (wavelength: 532 nm, half width: 500 ns) is used, and two laser irradiation apparatuses are used. Similar to the first embodiment, the laser beam size at the time of wafer irradiation is 2 mm (major axis) × 1 mm (minor axis), and a laser beam having such a size is scanned and irradiated with an appropriate overlap rate. Perform laser annealing.

この第4の実施の形態では、YAG2ωレーザーのレーザー照射装置を2台使用するが、各レーザー照射装置から照射するレーザービームの1パルスの照射エネルギー密度を共に1.5J/cm2とする。そして、一の領域に1台目からレーザービームを1パルス照射した後、その半値幅と同じ遅延時間500nsでその領域に2台目からレーザービームを1パルス照射する。これにより、その領域には、合計で3.0J/cm2の照射エネルギー密度でレーザービームが照射されるようになる。レーザーアニールでは、一の領域に対しこのようにして照射するレーザービームを、一の照射領域からその隣接領域へと適当なオーバーラップ率で走査照射していく。 In the fourth embodiment, two YAG2ω laser irradiation apparatuses are used, and the irradiation energy density of one pulse of the laser beam emitted from each laser irradiation apparatus is 1.5 J / cm 2 . Then, one pulse of laser beam is irradiated on the first region from the first unit, and then one pulse of laser beam is irradiated on the region from the second unit with a delay time of 500 ns which is the same as the half width. As a result, the region is irradiated with a laser beam at an irradiation energy density of 3.0 J / cm 2 in total. In laser annealing, a laser beam irradiated onto one region in this way is scanned and irradiated from one irradiation region to an adjacent region with an appropriate overlap rate.

このようなレーザー照射方法によれば、一の領域に2パルスが連続的に照射されることで、半値幅の長い単パルスを照射したときと同様の効果が得られるようになる。すなわち、単パルスのレーザー照射よりも熱の伝わり時間が長く、レーザー照射面から深い領域まで短時間で活性化することができる。したがって、このpn連続層のように深さのある不純物層であってもレーザー照射で十分に活性化することができる。また、レーザーアニールに合計で必要になる照射エネルギー密度を確保しつつ、1パルス当たりの照射エネルギー密度を低く抑え、ウエハに加工痕が付く可能性を極力抑えることができるようになる。さらにまた、このようにパルスを連続的に照射すると、イオン注入後に非晶質状態かあるいは結晶欠陥が残っている状態の表層を、先のパルスで再結晶化できなくても、後のパルスでは再結晶化を促進し、浅い領域(p層)を高濃度化(高活性化)することが可能になる。   According to such a laser irradiation method, it is possible to obtain the same effect as when a single pulse having a long half width is irradiated by continuously irradiating one region with two pulses. That is, the heat transfer time is longer than that of single pulse laser irradiation, and activation from the laser irradiation surface to a deep region can be performed in a short time. Therefore, even a deep impurity layer such as this pn continuous layer can be sufficiently activated by laser irradiation. Further, while ensuring the irradiation energy density required for laser annealing in total, the irradiation energy density per pulse can be kept low, and the possibility of processing marks on the wafer can be minimized. Furthermore, when pulses are continuously irradiated in this way, even if the surface layer in an amorphous state or a crystal defect remains after ion implantation cannot be recrystallized by the previous pulse, It is possible to promote recrystallization and to increase the concentration (high activation) of the shallow region (p layer).

なお、ここでは先のパルスを照射してから後のパルスを照射するまでの遅延時間を1パルスの半値幅と同じにしている、すなわち2パルスを切れ目なく連続して照射しているが、遅延時間は、半値幅より短く2パルスが若干重なっても、あるいは半値幅より長く2パルス間に若干切れ目が生じても、上記同様の効果を得ることは可能である。   Here, the delay time from the irradiation of the previous pulse to the irradiation of the subsequent pulse is made the same as the half width of one pulse, that is, two pulses are irradiated continuously without delay. Even if two pulses are slightly shorter than the half-value width and slightly overlap each other, or even if there is a break between the two pulses longer than the half-value width, the same effect as described above can be obtained.

図10はリンおよびボロンのイオン注入後に照射エネルギー密度3.0J/cm2でレーザー照射したときの濃度プロファイルである。また、図11はリンおよびボロンのイオン注入後に照射エネルギー密度1.2J/cm2でレーザー照射したときの濃度プロファイルである。なお、照射エネルギー密度1.2J/cm2の場合には、照射する各レーザー照射装置から照射する半値幅500nsのYAG2ωレーザーのパルスの照射エネルギー密度を共に0.6J/cm2とし、一の領域に遅延時間500nsで連続的に照射している。また、レーザービームサイズは、照射エネルギー密度を3.0J/cm2としたときと同じにしている。 FIG. 10 shows a concentration profile when laser irradiation is performed at an irradiation energy density of 3.0 J / cm 2 after ion implantation of phosphorus and boron. FIG. 11 is a concentration profile when laser irradiation is performed at an irradiation energy density of 1.2 J / cm 2 after ion implantation of phosphorus and boron. In the case of an irradiation energy density of 1.2 J / cm 2 , the irradiation energy density of the YAG2ω laser pulse with a half width of 500 ns irradiated from each laser irradiation apparatus to be irradiated is 0.6 J / cm 2, and one region Are continuously irradiated with a delay time of 500 ns. The laser beam size is the same as when the irradiation energy density is 3.0 J / cm 2 .

図10および図11において、横軸はウエハ表面すなわちイオン注入面からの深さ(μm)を表し、縦軸はウエハ内のリンおよびボロンの濃度(cm-3)を表している。この図10および図11は、先にリンをドーズ量1×1013cm-2、加速電圧240keVでイオン注入し、その後ボロンをドーズ量1×1015cm-2、加速電圧50keVでイオン注入して、所定照射エネルギー密度でのレーザー照射時にレーザービーム長軸の重ね合わせを上記図3(A)〜(D)に示したように変えたときのそれぞれの場合の濃度プロファイルを示している。濃度プロファイルはSR法により測定し、レーザー照射時のレーザービーム短軸の重ね合わせは、いずれの場合もオーバーラップ率90%で一定としている。なお、図10中および図11中に示したA〜Dの記号はそれぞれ、上記図3(A)〜(D)の重ね合わせ状態に対応している。 10 and 11, the horizontal axis represents the depth (μm) from the wafer surface, that is, the ion implantation surface, and the vertical axis represents the concentration of phosphorus and boron in the wafer (cm −3 ). In FIGS. 10 and 11, phosphorus is ion-implanted at a dose of 1 × 10 13 cm −2 and an acceleration voltage of 240 keV, and then boron is ion-implanted at a dose of 1 × 10 15 cm −2 and an acceleration voltage of 50 keV. The density profiles in each case when the superposition of the laser beam long axes is changed as shown in FIGS. 3A to 3D at the time of laser irradiation at a predetermined irradiation energy density are shown. The density profile is measured by the SR method, and the superposition of the laser beam short axes during laser irradiation is constant at an overlap rate of 90% in any case. The symbols A to D shown in FIG. 10 and FIG. 11 correspond to the superimposed states of FIGS. 3 (A) to 3 (D), respectively.

図10に示したように、レーザー照射時の合計の照射エネルギー密度が3.0J/cm2である場合には、レーザービームのオーバーラップ率を変化させても、リンおよびボロンの濃度プロファイルにほとんど差が生じない。一方、図11に示したように、レーザー照射時の合計の照射エネルギー密度が1.2J/cm2である場合には、オーバーラップ率の違いで濃度プロファイルに差が生じてしまう。 As shown in FIG. 10, when the total irradiation energy density at the time of laser irradiation is 3.0 J / cm 2 , even if the overlap ratio of the laser beam is changed, the concentration profile of phosphorus and boron is almost the same. There is no difference. On the other hand, as shown in FIG. 11, when the total irradiation energy density at the time of laser irradiation is 1.2 J / cm 2 , a difference in density profile occurs due to a difference in overlap rate.

さらに、合計の照射エネルギー密度が3.0J/cm2である場合には、1.2J/cm2である場合に比べ、p層,n層共に高濃度化されている。これは、レーザービームを連続的にかつ適当な遅延時間で照射することで、熱がウエハの浅い領域から深い領域まで有効に伝わっていることを示している。 Further, when the total irradiation energy density is 3.0 J / cm 2 , both the p layer and the n layer are highly concentrated as compared with 1.2 J / cm 2 . This indicates that heat is effectively transferred from a shallow region to a deep region of the wafer by continuously irradiating the laser beam with an appropriate delay time.

このように、レーザー照射時の照射エネルギー密度を、イオン注入時のボロン濃度が活性化するレベルまで大きくしておけば、隣接領域間でレーザービームを重ね合わせてレーザー照射しても問題はなく、これを利用すれば、第1の実施の形態で述べたのと同様に、一のウエハに部分的にレーザー照射しない領域を精度良く形成することができる。   In this way, if the irradiation energy density at the time of laser irradiation is increased to a level at which the boron concentration at the time of ion implantation is activated, there is no problem even if laser irradiation is performed by overlapping laser beams between adjacent regions, By utilizing this, similarly to the case described in the first embodiment, it is possible to accurately form a region where one laser is not partially irradiated with laser.

なお、ここでは2台のレーザー照射装置を用いた場合について説明したが、2台以上のレーザー照射装置を用いてもよい。その場合、各レーザー照射装置から照射されるレーザービームの1パルスの照射エネルギー密度の合計が、イオン注入時のボロン濃度を活性化することのできるレベルの大きさになるようにする。1台のレーザー照射装置が担う照射エネルギー密度は、個別に設定することもできるが、必要になる合計の照射エネルギー密度をレーザー照射装置の台数で割った値とすることが好ましい。   In addition, although the case where two laser irradiation apparatuses were used was demonstrated here, you may use two or more laser irradiation apparatuses. In that case, the total of the irradiation energy densities of one pulse of the laser beam emitted from each laser irradiation apparatus is set to a level that can activate the boron concentration at the time of ion implantation. Although the irradiation energy density which one laser irradiation apparatus bears can also be set individually, it is preferable to make it the value which divided the required total irradiation energy density by the number of laser irradiation apparatuses.

また、ここではpn連続層を活性化する場合について説明したが、例えば同じくFS型IGBTでp層の上にさらにフッ化ボロンをイオン注入してpコレクタ層の上に表面コンタクト層を形成するような場合にも同様に適用可能である。このほか、n層が深さ方向に連続するnn連続層や、n層とp層がこの順で深さ方向に連続するnp連続層、あるいはより深い領域まで不純物注入を行うために形成されるアルゴン(Ar)層とp層との連続層(深さ方向の順序は問わない。)、アルゴン層とn層との連続層(深さ方向の順序は問わない。)を活性化する場合にも同様に適用可能である。勿論、p層あるいはn層といった単層でも同様に適用可能である。   Although the case where the pn continuous layer is activated has been described here, for example, a surface contact layer is formed on the p collector layer by ion-implanting boron fluoride further on the p layer in the same FS IGBT. In this case, the same applies. In addition to this, it is formed to perform impurity implantation to an nn continuous layer in which the n layer is continuous in the depth direction, an np continuous layer in which the n layer and the p layer are continuous in the depth direction in this order, or a deeper region. When activating a continuous layer of argon (Ar) layer and p layer (the order in the depth direction is not limited) and a continuous layer of argon layer and n layer (the order of the depth direction is not limited). Is equally applicable. Of course, a single layer such as a p layer or an n layer can be similarly applied.

さらに、この第4の実施の形態で述べたように複数台のレーザー照射装置を用いて照射領域ごとに複数のパルスを連続的に照射するレーザー照射方法を、第1,第2,第3の実施の形態におけるレーザー照射に適用してもよい。   Further, as described in the fourth embodiment, a laser irradiation method for continuously irradiating a plurality of pulses for each irradiation region using a plurality of laser irradiation apparatuses is described in the first, second, and third. You may apply to the laser irradiation in embodiment.

以上説明したように、レーザー照射によって不純物層を活性化するため、照射領域が重なっても不純物の濃度プロファイルが変化しないように照射エネルギー密度をイオン注入した不純物が活性化できる程度に大きくする、レーザー照射しない領域へのレーザービームを遮断するようにマスク形状を工夫する、あるいはオーバーラップ率に応じてマスク形状を最適化するようにする。これにより、不純物層を安定的にnsオーダーで活性化することができるとともに、レーザー照射すべき領域のみレーザー照射してレーザー照射しない領域を部分的に形成することができる。したがって、レーザー照射すべき領域とすべきでない領域を有するIGBTを良好なデバイス特性で形成することができる。   As described above, since the impurity layer is activated by laser irradiation, the irradiation energy density is increased to such an extent that the ion-implanted impurity can be activated so that the impurity concentration profile does not change even if the irradiation regions overlap. The mask shape is devised so as to block the laser beam to the non-irradiated region, or the mask shape is optimized according to the overlap rate. Thereby, the impurity layer can be stably activated in the order of ns, and a region not irradiated with laser can be partially formed by irradiating only the region to be irradiated with laser. Therefore, an IGBT having a region that should be irradiated with a laser and a region that should not be irradiated can be formed with good device characteristics.

なお、ここではIGBT形成過程での不純物層の活性化を例にして述べたが、上記方法は、その他その形成過程で不純物層の活性化が必要な各種半導体素子の形成に適用することができる。   Here, the activation of the impurity layer in the IGBT formation process has been described as an example, but the above method can be applied to the formation of various semiconductor elements that require the activation of the impurity layer in the formation process. .

ボロンのイオン注入後に照射エネルギー密度3.0J/cm2でレーザー照射したときの濃度プロファイルである。This is a concentration profile when laser irradiation is performed at an irradiation energy density of 3.0 J / cm 2 after boron ion implantation. ボロンのイオン注入後に照射エネルギー密度1.2J/cm2でレーザー照射したときの濃度プロファイルである。It is a concentration profile when laser irradiation is performed at an irradiation energy density of 1.2 J / cm 2 after boron ion implantation. レーザー照射時のレーザービームの重ね合わせを示す図であって、(A)はウエハ照射時のレーザービーム長軸の重ね合わせを0.5mmとした場合、(B)はウエハ照射時のレーザービーム長軸の重ね合わせを1mmとした場合、(C)はウエハ照射時のレーザービーム長軸の重ね合わせを1.5mmにした場合、(D)はウエハ照射時のレーザービーム長軸を完全に重ね合わせた場合である。It is a figure which shows the superimposition of the laser beam at the time of laser irradiation, Comprising: (A) is a laser beam length at the time of wafer irradiation when superposition of the laser beam long axis at the time of wafer irradiation is 0.5 mm When the superposition of the axes is 1 mm, (C) is the superposition of the laser beam long axes at the time of wafer irradiation is 1.5 mm, and (D) is the superposition of the laser beam long axes at the time of wafer irradiation. This is the case. 部分照射例である。It is an example of partial irradiation. 標準形状マスクとレーザービーム形状の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a standard shape mask and a laser beam shape. 標準形状マスクを用いた照射例である。It is an irradiation example using a standard shape mask. 平行四辺形状マスクとレーザービーム形状の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a parallelogram mask and a laser beam shape. 平行四辺形状マスクを用いた照射例である。It is an example of irradiation using a parallelogram mask. マスクとレーザービーム形状の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a mask and a laser beam shape. リンおよびボロンのイオン注入後に照射エネルギー密度3.0J/cm2でレーザー照射したときの濃度プロファイルである。It is a concentration profile when laser irradiation is performed at an irradiation energy density of 3.0 J / cm 2 after ion implantation of phosphorus and boron. リンおよびボロンのイオン注入後に照射エネルギー密度1.2J/cm2でレーザー照射したときの濃度プロファイルである。It is a concentration profile when laser irradiation is performed at an irradiation energy density of 1.2 J / cm 2 after ion implantation of phosphorus and boron. NPT型IGBTの断面構造の一例である。It is an example of the cross-sectional structure of NPT type IGBT. FS型IGBTの断面構造の一例である。It is an example of the cross-sectional structure of FS type IGBT. 表面側プロセス終了後の断面図である。It is sectional drawing after the surface side process completion | finish. 基板研削プロセスの断面図である。It is sectional drawing of a substrate grinding process. 裏面イオン注入プロセスの断面図である。It is sectional drawing of a back surface ion implantation process. 裏面アニールプロセスの断面図である。It is sectional drawing of a back surface annealing process. 裏面電極膜形成プロセスの断面図である。It is sectional drawing of a back surface electrode film formation process. 逆阻止IGBTの断面構造の一例である。It is an example of the cross-sectional structure of reverse blocking IGBT. レーザー照射領域を制限する場合の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example in the case of restrict | limiting a laser irradiation area | region. レーザー照射領域を制限する場合の別の例を説明する図である。It is a figure explaining another example in the case of restrict | limiting a laser irradiation area | region. マスクを用いたレーザーアニールを説明する模式図であって、(A)は平面図、(B)は側面図である。It is a schematic diagram explaining the laser annealing using a mask, (A) is a top view, (B) is a side view.

符号の説明Explanation of symbols

1 ウエハ
2 レーザー照射すべき領域
3 レーザー照射すべきでない領域
4 レーザー照射領域
5 標準形状マスク
6 レーザービーム
7 平行四辺形状マスク
8 マスク切り替えポイント
9 マスク
10 境界
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer 2 Area | region which should be irradiated with laser 3 Area | region which should not be irradiated with laser 4 Laser irradiation area 5 Standard shape mask 6 Laser beam 7 Parallelogram-shaped mask 8 Mask switching point 9 Mask 10 Boundary

Claims (7)

レーザー照射によって不純物層を活性化する工程を有する半導体素子の製造方法において、
前記不純物層を活性化することのできる大きさの照射エネルギー密度のレーザービームを照射領域の少なくとも一部が重なるように走査照射することによって、前記不純物層を活性化することを特徴とする半導体素子の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device having a step of activating an impurity layer by laser irradiation,
A semiconductor element characterized by activating the impurity layer by scanning and irradiating a laser beam having an irradiation energy density of a size capable of activating the impurity layer so that at least a part of the irradiation region overlaps. Manufacturing method.
前記レーザービームを前記照射領域の少なくとも一部が重なるように照射する領域が、レーザー照射する領域とレーザー照射しない領域との境界付近における前記レーザー照射する領域であることを特徴とする請求項1記載の半導体素子の製造方法。   The region where the laser beam is irradiated so that at least a part of the irradiation region overlaps is a region where the laser irradiation is performed in the vicinity of a boundary between a region where laser irradiation is performed and a region where laser irradiation is not performed. A method for manufacturing a semiconductor device. 前記レーザービームを走査照射する際には、複数のレーザー照射装置を用い、前記照射領域ごとに複数のパルスを連続的に照射することを特徴とする請求項1記載の半導体素子の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein when the laser beam is irradiated by scanning, a plurality of laser irradiation apparatuses are used and a plurality of pulses are continuously irradiated for each irradiation region. レーザー照射によって不純物層を活性化する工程を有する半導体素子の製造方法において、
レーザービームが通過する開口部を有するマスクを前記レーザービームの照射面から離して配置し、前記開口部を通過させて一定形状にした前記レーザービームを走査照射することによって、前記不純物層を活性化することを特徴とする半導体素子の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device having a step of activating an impurity layer by laser irradiation,
A mask having an opening through which a laser beam passes is arranged away from the laser beam irradiation surface, and the impurity layer is activated by scanning and irradiating the laser beam having a fixed shape through the opening. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記マスクは、レーザー照射する領域とレーザー照射しない領域との境界付近を照射するときに、前記レーザー照射する領域への前記レーザービームを通過させ、前記レーザー照射しない領域への前記レーザービームを遮断することを特徴とする請求項4記載の半導体素子の製造方法。   The mask allows the laser beam to pass through the laser-irradiated region and blocks the laser beam to the non-laser-irradiated region when irradiating near the boundary between the laser-irradiated region and the non-laser-irradiated region. The method of manufacturing a semiconductor element according to claim 4. 前記レーザービームを走査照射する際には、あらかじめ前記開口部のサイズの異なる複数の前記マスクを用意しておき、前記レーザービームが照射される領域の重なりの程度に応じて前記サイズを選択し、選択された前記マスクを用いて一定形状にした前記レーザービームを照射することを特徴とする請求項4記載の半導体素子の製造方法。   When scanning and irradiating the laser beam, prepare a plurality of the masks having different sizes of the opening in advance, select the size according to the degree of overlap of the region irradiated with the laser beam, 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the laser beam having a fixed shape is irradiated using the selected mask. 前記レーザービームを走査照射する際には、複数のレーザー照射装置を用い、照射領域ごとに複数のパルスを連続的に照射することを特徴とする請求項4記載の半導体素子の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein when the laser beam is scanned and irradiated, a plurality of laser irradiation apparatuses are used and a plurality of pulses are continuously irradiated for each irradiation region.
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