JP2017045962A - 不純物導入装置、不純物導入方法、半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施の形態に係る不純物導入装置1は、図1のブロック図中の左側に示すように、窒化物膜4を固体材料からなる対象物2の表面に成膜する成膜装置10を備える。また不純物導入装置1は、図1中の右側に示すように、光パルスを出射する光源34と、光パルスを窒化物膜4に照射するビーム調整系33と、光源34を制御する光源制御部32と、を有する光照射装置20を備える。また不純物導入装置1は、窒化物膜4の膜厚等の成膜条件及びレーザー光6のエネルギー密度や対象物2に対する光パルスの相対的な光照射位置等の光照射条件を制御可能な演算制御装置30と、を備える。不純物導入装置1は、窒化物膜4に含まれる窒化物中のNを対象物2の内部に導入する
次に、本発明の実施の形態に係る不純物導入方法を、図4に示すようにn+型の半導体基板21の上面側にn型のエピ層22が形成された対象物2を用いる場合について、図3のフローチャート及び図4〜図8を参照して説明する。図4の対象物2の構造は例示であり、例えばp+型半導体基板の上面側にn型のエピ層が形成された構造であっても構わないし、n+型半導体基板の上面側にp型のエピ層が形成された構造であっても構わない.或いはエピ層が無いバルクの半導体基板が用いられても構わない。
次に、本発明の実施の形態に係る不純物導入方法で用いた図4〜図8を参照して本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
(g)まず、図24の断面図に示すように、最終的にはn型のドリフト層となる半導体基板52SUBが形成された中間生成物2を対象物として用意する。
本発明は上記の開示した実施の形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。例えば本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、窒化物膜4の膜厚tf、光パルスのエネルギー密度F及び照射時間τを入力データとして、光パルスの照射回数nを決定する演算処理を演算制御装置30が実行したが、光パルスの照射回数nの決定をオペレータが行うように構成してもよい。
2 対象物(中間生成物)
2a 窒素導入領域
4 窒化物膜
6 レーザー光
10 成膜装置
20 光照射装置
21 半導体基板
22 エピタキシャル成長層
23 X−Y移動ステージ
30 演算制御装置
31 膜厚制御部
32 光源制御部
33 ビーム調整系
34 光源
50 半導体装置
52 ドリフト層(第1のn型半導体領域)
52a ドレイン領域(第2のn型半導体領域)
53a,53b ウェル領域
54a,54b ソース領域
55 ゲート絶縁膜
56 ゲート電極
57 層間絶縁膜
58 ソース電極膜
59 ドレイン電極膜(オーム性接触電極膜)
F エネルギー密度
n 照射回数
tf 膜厚
τ 照射時間
Claims (21)
- 窒化物膜を対象物の表面上に堆積するステップと、
前記窒化物膜に光パルスを照射するステップと、
を含み、窒化物中の窒素を前記対象物に導入することを特徴とする不純物導入方法。 - 前記光パルスを照射するステップは、
前記窒化物膜の膜厚、前記光パルスのエネルギー密度及び前記光パルスの1回あたりの照射時間を考慮して前記光パルスの照射回数を決定する段階と、
前記光パルスを、前記エネルギー密度、前記照射時間及び前記照射回数で前記窒化物膜に照射する段階と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の不純物導入方法。 - 前記窒化物膜は、窒化珪素膜であることを特徴とする請求項2に記載の不純物導入方法。
- 前記窒化物膜の膜厚は、10nm以上1μm以下であることを特徴とする請求項3に記載の不純物導入方法。
- 前記エネルギー密度は、1.0J/cm2以上6.0J/cm2以下であることを特徴とする請求項4に記載の不純物導入方法。
- 前記光パルスの波長は、190nm以上380nm以下であることを特徴とする請求項5に記載の不純物導入方法。
- 前記光パルスの照射を、照射領域1箇所につき1回以上10回以内の照射回数で行うことを特徴とする請求項6に記載の不純物導入方法。
- 前記光パルスの照射を、前記光パルスの照射位置に対し前記対象物をX−Y平面内を相対的に移動させつつ行うスキャン照射により、所望の平面領域の範囲に対して前記窒素が導入された平面パターンを直接描画することを特徴とする請求項7に記載の不純物導入方法。
- 前記光パルスを照射するステップを、前記対象物の温度を室温以上600℃以下にして行うことを特徴とする請求項8に記載の不純物導入方法。
- 窒化物膜を対象物の表面に成膜する成膜装置と、
光パルスを出射する光源と、
前記窒化物膜に前記光パルスを照射するビーム調整系と、
を備え、窒化物中の窒素を前記対象物に導入することを特徴とする不純物導入装置。 - 前記窒化物膜の膜厚、前記光パルスのエネルギー密度及び前記光パルスの1回あたりの照射時間を考慮して前記光パルスの照射回数を決定し、前記ビーム調整系が前記光パルスを前記エネルギー密度、前記照射時間及び前記照射回数で前記窒化物膜に照射するように、前記光源を制御する光源制御部を更に備えることを特徴とする請求項10に記載の不純物導入装置。
- 前記膜厚、前記エネルギー密度及び前記照射時間を入力データとして前記照射回数を決定する演算処理を実行する演算制御装置を更に備えることを特徴とする請求項11に記載の不純物導入装置。
- 前記成膜装置は、前記窒化物膜として窒化珪素膜を成膜することを特徴とする請求項12に記載の不純物導入装置。
- 前記光源制御部は、前記エネルギー密度を1.0J/cm2以上6.0J/cm2以下に制御することを特徴とする請求項13に記載の不純物導入装置。
- 前記光源は、190nm以上380nm以下の波長の前記光パルスを出射することを特徴とする請求項14に記載の不純物導入装置。
- 前記光源制御部は、照射領域1箇所につき1回以上10回以内の照射回数で前記光パルスを照射するように制御することを特徴とする請求項15に記載の不純物導入装置。
- 前記対象物を搭載してX−Y平面内を移動させるX−Y移動ステージを更に備え、
前記ビーム調整系が、前記X−Y移動ステージにより移動する前記対象物の表面上の前記窒化物膜に対して前記光パルスを照射することにより、所望の平面領域の範囲に対して前記窒素が導入された平面パターンを直接描画することを特徴とする請求項16に記載の不純物導入装置。 - 第1のn型半導体領域を有する中間生成物を用意する工程と、
窒化物膜を前記第1のn型半導体領域の表面上に堆積する工程と、
光パルスを前記窒化物膜に照射して、窒化物中の窒素を熱力学的平衡濃度を超える濃度で前記第1のn型半導体領域の内部に導入して第2のn型半導体領域を形成する工程と、
前記第2のn型半導体領域に接触するオーム性接触電極膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第2のn型半導体領域を形成する工程は、
前記窒化物膜の膜厚、前記光パルスのエネルギー密度及び前記光パルスの1回あたりの照射時間を考慮して、前記光パルスの照射回数を決定する段階と、
前記光パルスを、前記エネルギー密度、前記照射時間及び前記照射回数で前記窒化物膜に照射する段階と、
を含むことを特徴とする請求項18に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2のn型半導体領域を形成する工程は、前記光パルスの照射位置に対し前記第1のn型半導体領域の平面位置をX−Y平面内を相対的に移動させつつ行うスキャン照射により、前記第2の半導体領域の平面パターンを直接描画することを特徴とする請求項19に記載の半導体装置の製造方法。
- 第1のn型半導体領域と、
該第1のn型半導体領域の内部に設けられ、熱力学的平衡濃度を超える濃度で窒素が導入された第2のn型半導体領域と、
該第2のn型半導体領域に接触したオーム性接触電極膜と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
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