(57)【要約】【課題】  高温での熱処理に耐性のない層の形成後に不純物の活性化を行う。【解決手段】  半導体基板中の不純物領域の活性化を波長１．１μｍ以下の領域に主たるスペクトラムのピークをもつ電磁波の照射で行うようにした。このような電磁波では、従来のＷハロゲンランプのような赤外光を中心とした電磁波での熱処理と比べ、シリコン基板内での吸収係数が高く、基板のごく一部の活性化したい領域のみを局所的に加熱することができるため、熱に耐性のない非耐高熱性材料を用いた領域を４００°Ｃ以下に保つことができる。したがって、例えば、半導体基板上に金属層または金属合金層や層間絶縁膜を形成した後に活性化を行ったり、半導体基板に接着性塗布膜及び支持基板を張り合わせる工程の後に活性化を行うことも可能となる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板中に不純物を導入する不純物導入工程と、前記半導体基板に非耐高熱性領域を形成する形成工程と、前記不純物導入工程および前記形成工程の後に半導体基板中に導入された不純物を活性化する活性化工程とを有し、
前記活性化工程では、波長１．１μｍ以下の領域に主たるスペクトラムのピークをもつ電磁波の照射によって活性化を行う、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記非耐高熱性領域の形成工程は、前記半導体基板に金属層または金属合金層を形成する工程であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記非耐高熱性領域の形成工程は、前記半導体基板に層間絶縁膜を形成する工程であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記非耐高熱性領域の形成工程は、前記半導体基板に接着性塗布膜及び支持基板を張り合わせる工程であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記不純物導入工程は、前記半導体基板中に後の活性化で所望のｐｎ接合を形成するための不純物領域を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記不純物導入工程は、前記半導体基板中に後の活性化で所望のキャリア濃度領域を形成するための不純物領域を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記活性化の際に、半導体基板を４００°Ｃ以下に加熱することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記加熱は、活性化前、または活性化中、または活性化後に行うことを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記半導体基板中への不純物の導入はイオン注入で行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記活性化は波長１．１μｍ以下の領域に主たるスペクトラムのピークをもつ電磁波を含むランプによるアニールで行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記活性化は波長１．１μｍ以下の領域に主たるスペクトラムのピークをもつ電磁波であるレーザーによるアニールで行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記活性化は波長１．１μｍ以下の領域に主たるスペクトラムのピークをもつ電磁波と、波長１．１μｍ以下の領域に主たるスペクトラムのピークをもたない電磁波とを組み合わせることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記活性化での電磁波の照射の前に、その電磁波の一部を吸収する被膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記ｐｎ接合を形成するための不純物領域は、ＭＯＳトランジスタのソース／ドレイン領域及びソース／ドレインエクステンション領域を含むことを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に高温での熱処理に耐性のない要素（非耐高熱性領域）を形成した後に、半導体中の不純物領域を活性化する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の半導体デバイスの製造工程において、半導体基板中にウェル領域やチャネル領域などに代表される不純物活性領域を形成する場合、一般的には、半導体基板中に不純物を導入する工程と、その導入した不純物を活性化する工程とで構成される。
その際、不純物を活性化する工程では、その活性化の効率や不純物を導入した領域の結晶性改善の点などから４００°Ｃ以上の熱処理を行っている（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
しかし、この４００°Ｃ以上の熱処理は、アルミ等の金属膜や接着性塗布膜等にとっては忌避すべき温度である。したがって、このような従来の製造工程では、金属膜や接着性塗布膜の形成後に不純物の活性化を行うことは困難であった。
【特許文献１】特開２００３−２３４２８８号公報
【特許文献２】特開２０００−６８２０５号公報
【特許文献３】特開２００２−３２９８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、従来の半導体製造工程では、半導体基板中の不純物活性化のための熱処理を金属膜や接着性塗布膜の形成後に行う場合、これらの膜材料の選択が多くの制約を受けることになり、デバイス特性を向上する上で障害となる場合もあった。
そこで本発明は、高温での熱処理に耐性のない材料（非耐高熱性材料）を用いる工程の後に不純物の活性化を行うことを可能とし、その結果、デバイス特性の向上をも図ることを可能とした半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板中に不純物を導入する不純物導入工程と、前記半導体基板に非耐高熱性領域を形成する形成工程と、前記不純物導入工程および前記形成工程の後に半導体基板中に導入された不純物を活性化する活性化工程とを有し、
前記活性化工程では、波長１．１μｍ以下の領域に主たるスペクトラムのピークをもつ電磁波の照射によって活性化を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板中に導入された不純物の活性化をシリコン基板内での吸収係数が高い、スペクトラムのピーク波長が１．１μｍ以下の電磁波の照射によって行うことから、基板のごく一部の活性化したい領域のみを局所的に加熱することが可能となり、非耐高熱性領域を４００°Ｃ以下に保った状態で活性化を行うことができる。
したがって、非耐高熱性材料を用いた工程の後に不純物の活性化を行うことが可能となり、製造工程の自由度が増し、デバイス特性の向上が可能となる。
なお、シリコンのエネルギーバンドギャップＥは３００Ｋで約１．１ｅＶであり、バンドギャップＥと波長λとはＥ＝１．２４／λの関係にあるため、バンドギャップＥを光の波長λに置き換えると約１．１μｍとなる。したがって、電磁波の波長が１．１μｍ以下のときには、バンドギャップ端での吸収が発生する。これに対し、電磁波の波長が１．１μｍを超えると、シリコン基板が電磁波を吸収する効率が急減に低下し、ごく一部の活性化したい領域を局所的に効率良く加熱することができない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施の形態による半導体装置の製造方法は、半導体基板中の不純物領域の活性化を波長１．１μｍ以下の領域に主たるスペクトラムのピークをもつ電磁波の照射で行うようにした。このような電磁波では、従来のＷハロゲンランプのような赤外光を中心とした電磁波での熱処理と比べ、シリコン基板内での吸収係数が高く、基板のごく一部の活性化したい領域のみを局所的に加熱することができるため、熱に耐性のない非耐高熱性材料を用いた領域を４００°Ｃ以下に保つことができる。
したがって、例えば、半導体基板にアルミ等の金属層または金属合金層や層間絶縁膜を形成した後に活性化を行ったり、半導体基板に接着性塗布膜及び支持基板を張り合わせる工程の後に活性化を行うことも可能であり、使用できる膜材料や工程の自由度が増し、特性の向上を図ることも可能となる。
【０００８】
なお、半導体基板および支持基板の加熱は、活性化前、または活性化中、または活性化後に行うことが可能であり、特に限定しないものとする。また、この場合の活性化は波長１．１μｍ以下の領域に主たるスペクトラムのピークをもつ電磁波を照射するランプによるアニールで行うことも可能であるし、あるいは、波長が１．１μｍ以下の電磁波であるレーザーによるアニールで行うことも可能である。
さらに、この活性化は波長１．１μｍ以下の領域に主たるスペクトラムのピークをもつ電磁波と波長１．１μｍ以下の領域に主たるスペクトラムのピークをもたない電磁波とを組み合わせることも可能である。この場合、波長１．１μｍ以下の領域に主たるスペクトラムのピークをもたない電磁波は、シリコン基板が４００℃を超えないように活性化したい領域を早急に加熱するのに用いられ、波長１．１μｍ以下の領域に主たるスペクトラムのピークをもつ電磁波に対し補助的に用いられる。波長１．１μｍ以下の領域に主たるスペクトラムのピークをもたない電磁波は、設備等の状況や素子構造等に応じて適宜に選択し得るものとする。
また、不純物の導入は、イオン注入によるものとし、半導体基板中に後の活性化で所望のｐｎ接合や所望のキャリア濃度領域を形成するための不純物領域を形成する工程を含み、例えばＭＯＳトランジスタのソース／ドレイン領域及びソース／ドレインエクステンション領域を形成できる。所望のキャリア濃度領域とは、例えば、不純物濃度の薄い領域の中に不純物濃度の高い領域を形成する場合の不純物濃度の高い領域のことを指す。
さらに、活性化での電磁波照射の前に、その電磁波の一部を吸収する被膜を形成する工程を設けることで、非耐高熱性材料の温度上昇をさらに有効に抑制することができる。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明の実施例による半導体装置の製造方法による各工程を示す断面図である。また、図２は活性化の際に照射される電磁波のスペクトラムを示す図であり、図２（Ａ）はレーザーのスペクトラムを示す図、図２（Ｂ）はランプのスペクトラムを示す図である。なお、以下の説明において、図１に示す各工程をＳ１からＳ５までのステップ番号を用いて説明するものとする。
まず、図１に示すステップＳ１では、シリコン基板１の上層部にＭＯＳトランジスタ２を形成し、その上面にアルミ膜等の３層の配線膜３Ａとシリコン酸化膜等の４層の層間絶縁膜３Ｂとからなる多層配線層３を形成する。なお、ここで用いる配線膜としては、アルミ膜以外のチタン等の金属膜や金属合金膜、さらには複合膜を用いるものであってもよいし、層間絶縁膜としては一部にシリコン窒化膜等を用いたものであってもよい。
次に、図１に示すステップＳ２では、多層配線層３の上面に接着性塗布膜４を塗布し、多層配線層３と支持基板５とを張り合わせる。
【００１０】
次に、図１に示すステップＳ３では、シリコン基板１の下面部分を物理的な方法や化学的な方法を用いて除去し、薄いシリコン層１Ａを形成する。なお、この場合のシリコン層１Ａの厚さは、一例として４０μｍ以下とする。
次に、図１に示すステップＳ４では、薄いシリコン層１Ａにイオン注入により不純物を導入する。なお、この場合のイオンとしては、形成する領域（例えばｐｎ接合領域）の極性等に合わせて、ボロンやリンといった一般的なものを用いることができ、また、図示の例では、注入深さは一例として１μｍ以下、不純物濃度は比較的低濃度の1０１６〜１０１９ｃｍ−１といったものを用いる。なお、これらは本発明を限定しないことは言うまでもない。
【００１１】
次に、図１に示すステップＳ５では、ステップＳ４で形成した不純物の導入層に対し、スペクトラムのピーク波長が１．１μｍ以下の電磁波の照射で活性化を行う。
図２に示すように、照射される電磁波としては、例えば、波長１．１μｍ以下の領域に主たるスペクトラムのピークをもつ電磁波であるレーザーやランプが用いられる。
レーザーとしては、一例としてＨｅ−Ｎｅ（波長６３２．８ｎｍ）などの連続レーザーや、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ）などのパルスレーザーを用いることができる。また、ランプとしては、水銀ランプや、キセノンランプ、ハロゲンランプ等を用いることができる。
ここでは、一例として３００°Ｃの加熱を行いながら１００ｎｓｅｃのパルスレーザーをエネルギー密度１．５Ｊ・ｃｍ−２で２回照射する。ただし、これらについても本発明を限定しないことは言うまでもない。
これらの工程により、前工程で形成した熱耐性のない配線と層間絶縁膜からなる多層配線層３や接着性塗布膜４を４００°Ｃ以上にすることなくステップＳ４で形成した不純物を活性化できる。
【００１２】
なお、以上の実施例では、シリコン基板１上に形成した多層配線層３に接着性塗布膜４を介して支持基板５を貼り付けた後、シリコン基板１を薄膜化して薄いシリコン層１Ａを形成し、そのシリコン層１に多層配線層３の裏面側からイオン注入を行い、電磁波照射による活性化を行ったが、これは一例であって、本発明が適用できる実際の製造工程としては、極めて多様な形態に広く利用できるものである。
例えば、配線層側からイオン注入や電磁波照射を行うものであってもよいし、支持基板と貼り合わせない構造のものにも同様に適用できる。また、配線層の形成前にイオン注入を行い、配線層の形成後に活性化を行うような工程ももちろん可能である。
また、本発明の応用として、半導体デバイスの構造上、上述のような電磁波の照射面に前工程で形成した非耐高熱性材料が露出する部分を持つような場合は、露光装置などで既に用いられているように、光学系においてマスクを用いて電磁波の非照射部分を形成する、もしくは光学系においてレーザービームを微少に加工し、被照射物質の移動やレーザー走査をコントロールすることで、非照射部分を形成するような方法を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】活性化の際に照射される電磁波のスペクトラムを示す図である。
【符号の説明】
【００１４】
１……シリコン基板、２……ＭＯＳトランジスタ、３……多層配線層、４……接着性塗布膜、５……支持基板。
【図１】
2006032426.tif 000003
【図２】
2006032426.tif 000004