(57)【要約】【課題】  表面荒れの発生を抑制し、かつ深い領域のドーパントを活性化させることができるレーザアニール工程を含む半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  半導体基板のＩＧＢＴ区画の表層部に、第１のドーパントを注入して第１の注入領域を形成する。ＩＧＢＴ区画の、第１の注入領域より浅い領域に、第２のドーパントを注入して、第２の注入領域を形成する。ダイオード区画の表層部に、第３のドーパントを、第２のドーパントより高濃度に注入して、アモルファス状態の第３の注入領域を形成する。その後、ＩＧＢＴ区画及びダイオード区画を、第３の注入領域が部分的に溶融し、第１のドーパントが活性化する条件で、レーザアニールを行う。その後、ＩＧＢＴ区画及びダイオード区画を、パルス幅の短いパルスレーザビームでアニールすることにより、ＩＧＢＴ区画及びダイオード区画の全域において、第２の注入領域より浅い表層部を溶融させ、結晶化させる。【選択図】  図４−３
2015170724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）表面にＩＧＢＴ区画とダイオード区画とが画定された半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画の表層部に、第１導電型の第１のドーパントをイオン注入して第１の注入領域を形成する工程と、
（ｂ）前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画の、前記第１の注入領域より浅い領域に、前記第１導電型とは反対の第２導電型の第２のドーパントをイオン注入することにより、第２の注入領域を形成する工程と、
（ｃ）前記半導体基板の前記ダイオード区画の表層部に、前記第１導電型の第３のドーパントを、前記第２のドーパントより高濃度にイオン注入することにより、注入された領域をアモルファス化して第３の注入領域を形成する工程と、
（ｄ）前記工程（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の後に、前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画及び前記ダイオード区画を、前記第３の注入領域が部分的に溶融し、前記第１の注入領域の前記第１のドーパントが活性化する条件で、第１のパルスレーザビームで走査する工程と、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後に、前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画及び前記ダイオード区画を、前記第１のパルスレーザビームよりパルス幅の短い第２のパルスレーザビームで走査することにより、前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画及び前記ダイオード区画の全域において、前記第２の注入領域より浅い表層部を溶融させ、結晶化させる工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記工程（ｄ）において、前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画及び前記ダイオード区画を、前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画は溶融しない条件で、前記第１のパルスレーザビームで走査する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｃ）で形成される前記第３の注入領域は、前記工程（ａ）で形成される前記第１の注入領域より浅い請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
（ａ）表面にＩＧＢＴ区画とダイオード区画とが画定された半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画の表層部に、第１導電型の第１のドーパントをイオン注入して第１の注入領域を形成する工程と、
（ｂ）前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画及び前記ダイオード区画を、前記半導体基板の表面が溶融しない条件で、第１のパルスレーザビームで走査することにより、前記第１の注入領域の前記第１のドーパントを活性化させる工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）の後に、前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画の、前記第１の注入領域より浅い領域に、前記第１導電型とは反対の第２導電型の第２のドーパントをイオン注入することにより、第２の注入領域を形成する工程と、
（ｄ）前記半導体基板の前記ダイオード区画の表層部に、前記第１導電型の第３のドーパントを、前記第２のドーパントより高濃度にイオン注入することにより、注入された領域をアモルファス化して第３の注入領域を形成する工程と、
（ｅ）前記工程（ｃ）及び（ｄ）の後に、前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画及び前記ダイオード区画を、前記第１のパルスレーザビームよりパルス幅の短い第２のパルスレーザビームで走査することにより、前記半導体基板の前記第２の注入領域及び前記第３の注入領域の少なくとも表層部を溶融させて、結晶化させることにより、前記第２のドーパント及び前記第３のドーパントを活性化させる工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記工程（ｂ）で用いられる前記第１のパルスレーザビームは、前記工程（ｄ）で形成されるアモルファス化された前記第３の注入領域の少なくとも表層部を溶融させることができる条件で前記半導体基板を走査する請求項４に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、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）と、ダイオードとが、１枚の基板に形成された逆導通型ＩＧＢＴ（ＲＣ−ＩＧＢＴ）の製造に適した半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１に、ＩＧＢＴの背面に形成されるコレクタ領域のドーパントを、レーザアニールにより活性化させる方法が開示されている。このレーザアニール方法では、まず、半導体基板に第１のドーパントを注入し、さらに、第１のドーパントの注入深さより浅い領域に、第２のドーパントを注入する。
【０００３】
その後、第１のパルスレーザビームを用いて、浅い領域の第２のドーパントを活性化するためのレーザアニールを行う。このレーザアニールでは、深い領域の第１のドーパントは活性化されない。さらに、パルス幅の長い第２のパルスレーザビームを用いて、深い領域の第１のドーパントを活性化させるためのレーザアニールを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３９９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
浅い領域のドーパントを活性化させた後、深い領域のドーパントを活性化させる方法の場合、深い領域のドーパントの活性化アニール時に、格子欠陥が深い領域から浅い領域に向かって移動する。このため、浅い領域に格子欠陥が残存し易い。格子欠陥の残存を回避するために、深い領域のドーパントを活性化させた後に、浅い領域のドーパントを活性化させることが望ましい。この方法を採用すると、深い領域の活性化アニール中に浅い領域に移動した格子欠陥が、浅い領域の活性化アニール中にほぼ消滅する。
【０００６】
ＲＣ−ＩＧＢＴを形成する半導体基板には、ＩＧＢＴ区画とダイオード区画とが画定されている。半導体基板の背面のＩＧＢＴ区画に、コレクタ領域と、それよりも深いバッファ領域とが形成され、ダイオード区画に、高濃度のｎ型カソード領域が形成される。高濃度のｎ型カソード領域を形成するために、リンをイオン注入すると、注入された領域がアモルファス状態になる。これに対し、ＩＧＢＴ区画は結晶状態のままである。すなわち、レーザアニール前は、半導体基板の表面に、アモルファス状態の領域と、結晶状態の領域が混在する。
【０００７】
アモルファス領域は、結晶領域よりもレーザビームのエネルギを吸収しやすいうえに、融点が低い。ＩＧＢＴ区画内の深い領域のドーパントを活性化させるのに必要な条件を満たすパルスレーザビームを用いてアニールを行うと、アモルファス領域の表層部が部分的に（斑状に）溶融する。表層部が部分的に溶融して固化すると、表面が荒れてしまう。アモルファス領域を溶融させることなく、ＩＧＢＴ区画内の深い領域のドーパントを活性化することは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、表面荒れの発生を抑制し、かつ深い領域のドーパントを活性化させることができるレーザアニール工程を含む半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点によると、
（ａ）表面にＩＧＢＴ区画とダイオード区画とが画定された半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画の表層部に、第１導電型の第１のドーパントをイオン注入して第１の注入領域を形成する工程と、
（ｂ）前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画の、前記第１の注入領域より浅い領域に、前記第１導電型とは反対の第２導電型の第２のドーパントをイオン注入することにより、第２の注入領域を形成する工程と、
（ｃ）前記半導体基板の前記ダイオード区画の表層部に、前記第１導電型の第３のドーパントを、前記第２のドーパントより高濃度にイオン注入することにより、注入された領域をアモルファス化して第３の注入領域を形成する工程と、
（ｄ）前記工程（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の後に、前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画及び前記ダイオード区画を、前記第３の注入領域が部分的に溶融し、前記第１の注入領域の前記第１のドーパントが活性化する条件で、第１のパルスレーザビームで走査する工程と、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後に、前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画及び前記ダイオード区画を、前記第１のパルスレーザビームよりパルス幅の短い第２のパルスレーザビームで走査することにより、前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画及び前記ダイオード区画の全域において、前記第２の注入領域より浅い表層部を溶融させ、結晶化させる工程と
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明の第２の観点によると
（ａ）表面にＩＧＢＴ区画とダイオード区画とが画定された半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画の表層部に、第１導電型の第１のドーパントをイオン注入して第１の注入領域を形成する工程と、
（ｂ）前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画及び前記ダイオード区画を、前記半導体基板の表面が溶融しない条件で、第１のパルスレーザビームで走査することにより、前記第１の注入領域の前記第１のドーパントを活性化させる工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）の後に、前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画の、前記第１の注入領域より浅い領域に、前記第１導電型とは反対の第２導電型の第２のドーパントをイオン注入することにより、第２の注入領域を形成する工程と、
（ｄ）前記半導体基板の前記ダイオード区画の表層部に、前記第１導電型の第３のドーパントを、前記第２のドーパントより高濃度にイオン注入することにより、注入された領域をアモルファス化して第３の注入領域を形成する工程と、
（ｅ）前記工程（ｃ）及び（ｄ）の後に、前記半導体基板の前記ＩＧＢＴ区画及び前記ダイオード区画を、前記第１のパルスレーザビームよりパルス幅の短い第２のパルスレーザビームで走査することにより、前記半導体基板の前記第２の注入領域及び前記第３の注入領域の少なくとも表層部を溶融させて、結晶化させることにより、前記第２のドーパント及び前記第３のドーパントを活性化させる工程と
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
第１の観点による方法では、工程（ｄ）における第１のパルスレーザビーム用いたレーザアニールにより、第３の注入領域が部分的に溶融し、ダイオード区画の表面が荒れる場合がある。工程（ｅ）において、第２のパルスレーザビームを用いたレーザアニールにより、ＩＧＢＴ区画及びダイオード区画の全域において表層部を溶融させるため、ダイオード区画の表面荒れが解消する。
【００１２】
第２の観点による方法では、工程（ｂ）において第１のパルスレーザビームを用いてレーザアニールを行うときに、ダイオード区画がアモルファス化されていない。このため、
第１のパルスレーザビームを用いたレーザアニール時に、ダイオード区画の表層部が溶融しない。これにより、半導体基板の表面荒れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例による半導体装置の製造方法でレーザアニール対象となる半導体基板の平面図、及び部分拡大図である。
【図２】図２は、ＩＧＢＴ及びダイオードが形成された状態の図１の一点鎖線２−２における断面図である。
【図３】図３は、実施例による半導体装置の製造方法で用いられるレーザアニール装置の概略図である。
【図４−１】図４Ａ及び図４Ｂは、実施例による半導体装置の製造方法の製造途中段階における半導体装置の部分断面図である。
【図４−２】図４Ｃ及び図４Ｄは、実施例による半導体装置の製造方法の製造途中段階における半導体装置の部分断面図である。
【図４−３】図４Ｅ及び図４Ｆは、実施例による半導体装置の製造方法の製造途中段階における半導体装置の部分断面図である。
【図４−４】図４Ｇは、実施例による半導体装置の製造方法の製造途中段階における半導体装置の部分断面図である。
【図５−１】図５Ａ及び図５Ｂは、他の実施例による半導体装置の製造方法の製造途中段階における半導体装置の部分断面図である。
【図５−２】図５Ｃ及び図５Ｄは、図５Ａ及び図５Ｂに示した実施例による半導体装置の製造方法の製造途中段階における半導体装置の部分断面図である。
【図５−３】図５Ｅ及び図５Ｆは、図５Ａ及び図５Ｂに示した実施例による半導体装置の製造方法の製造途中段階における半導体装置の部分断面図である。
【図５−４】図５Ｇは、図５Ａ及び図５Ｂに示した実施例による半導体装置の製造方法の製造途中段階における半導体装置の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に、実施例による半導体装置の製造方法でレーザアニール対象となる半導体基板１０の平面図、及び部分拡大図を示す。半導体基板１０の表面に、ＩＧＢＴ区画１１及びダイオード区画１２が画定されている。ＩＧＢＴ区画１１にＩＧＢＴが形成され、ダイオード区画１２にダイオードが形成される。
【００１５】
図２に、ＩＧＢＴ及びダイオードが形成された状態の図１の一点鎖線２−２における断面図を示す。
【００１６】
ＩＧＢＴ区画１１の構成について説明する。ｎ型のシリコンからなる半導体基板１０の第１の面１３に、ｐ型のベース領域１５、ｎ型のエミッタ領域１６、ゲート電極１７、ゲート絶縁膜１８、エミッタ電極１９を含む素子構造が形成されている。半導体基板１０の、第１の面１３とは反対側の第２の面１４の表層部に、ｐ型のコレクタ領域２０及びｎ型のバッファ領域２１が形成されている。バッファ領域２１は、コレクタ領域２０よりも深い位置に配置される。コレクタ領域２０の表面にコレクタ電極２２が形成されている。半導体基板１０として、通常はシリコン単結晶基板が用いられる。ゲート−エミッタ間の電圧で、電流のオンオフ制御を行うことができる。
【００１７】
第２の面１４からコレクタ領域２０とバッファ領域２１との界面までの深さは、例えば約０．３μｍ〜０．５μｍの範囲内である。第２の面１４からバッファ領域２１の最も深い位置までの深さは、例えば１μｍ〜１０μｍの範囲内である。
【００１８】
次に、ダイオード区画１２の構成について説明する。半導体基板１０の第１の面１３の
表層部に、ｐ型のアノード領域２５が形成されている。第２の面１４の表層部に、ｎ型のカソード領域２６が形成されている。アノード領域２５は、ベース領域１５と同一の深さを有する。カソード領域２６は、バッファ領域２１より浅い。第１の面１３にアノード電極２７が形成され、第２の面１４にカソード電極２８が形成されている。
【００１９】
図３に、実施例による半導体装置の製造方法で用いられるレーザアニール装置の概略図を示す。このレーザアニール装置は、第１のレーザ光源４１、第２のレーザ光源３１、伝搬光学系４７、ステージ４８、及び制御装置４９を含む。第２のレーザ光源３１は、２台の固体レーザ発振器３１Ａ、３１Ｂを含む。固体レーザ発振器３１Ａ、３１Ｂは、緑色域の波長を有する第２のパルスレーザビームを出力する。固体レーザ発振器３１Ａ、３１Ｂには、例えば２次以上の高調波を出力するＮｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ等が用いられる。なお、固体レーザ発振器３１Ａ、３１Ｂに代えて、紫外から緑色までの波長域の波長を有するレーザビームを出力するレーザ発振器を用いてもよい。紫外域のレーザビームを出力するレーザ発振器として、エキシマレーザが挙げられる。第１のレーザ光源４１には、例えば半導体レーザ発振器が用いられ、第１のレーザ光源４１は、例えば波長８０８ｎｍの第１のパルスレーザビームを出力する。なお、波長９５０ｎｍ以下の第１のパルスレーザビームを出力する半導体レーザ発振器を用いてもよい。
【００２０】
半導体レーザ発振器として、複数のレーザダイオードを二次元にアレイ化したレーザダイオードアレイが用いられる。以下、レーザダイオードアレイの構造について説明する。複数のレーザダイオードがモノリシックに一次元アレイ化されてレーザバーが構成される。複数のレーザバーを積み重ねることにより、二次元アレイ化したレーザダイオードアレイが構成される。レーザバーを構成する複数のレーザダイオードが配列する方向を遅軸という。複数のレーザバーが積み重ねられた方向を速軸という。レーザバーごとにシリンドリカルレンズが配置されている。シリンドリカルレンズは、レーザバーから出力されたレーザビームを、速軸方向、または速軸方向と遅軸方向との２方向に関してコリメートする。
【００２１】
第１のレーザ光源４１から出力された第１のパルスレーザビーム、及び第２のレーザ光源３１から出力された第２のパルスレーザビームが、伝搬光学系４７を経由して、アニール対象の半導体基板１０に入射する。第１のレーザ光源４１から出力された第１のパルスレーザビームと、第２のレーザ光源３１から出力された第２のパルスレーザビームとは、半導体基板１０の表面の同一の領域に入射する。
【００２２】
次に、伝搬光学系４７の構成及び作用について説明する。第１のレーザ光源４１から出力された第１のパルスレーザビームが、アッテネータ４２、ビームエキスパンダ４３、シリンドリカルレンズアレイ群４４、ダイクロイックミラー４５、及びコンデンサレンズ４６を経由して、半導体基板１０に入射する。
【００２３】
一方の固体レーザ発振器３１Ａから出力された第２のパルスレーザビームが、アッテネータ３２Ａ及びビームエキスパンダ３３Ａを経由して、ビームスプリッタ３５に入射する。他方の固体レーザ発振器３１Ｂから出力された第２のパルスレーザビームが、アッテネータ３２Ｂ及びビームエキスパンダ３３Ｂ、ミラー３４を経由して、ビームスプリッタ３５に入射する。２つの固体レーザ発振器３１Ａ、３１Ｂから出力された第２のパルスレーザビームが、ビームスプリッタ３５で合流し、共通の経路に沿って伝搬する。
【００２４】
ビームスプリッタ３５で１本の経路に合流した第２のパルスレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ群３６、ベンディングミラー３７、ダイクロイックミラー４５、及びコンデンサレンズ４６を経由して、半導体基板１０に入射する。
【００２５】
ビームエキスパンダ４３、３３Ａ、３３Ｂは、入射したレーザビームをコリメートするとともに、ビーム径を拡大する。シリンドリカルレンズアレイ群４４、３６及びコンデンサレンズ４６は、半導体基板１０の表面におけるビーム断面を長尺形状に整形するとともに、ビームプロファイル（光強度分布）を均一化する。第１のレーザ光源４１から出力された第１のパルスレーザビームと、第２のレーザ光源３１から出力された第２のパルスレーザビームとは、半導体基板１０の表面において、ほぼ同一の長尺領域に入射する。シリンドリカルレンズアレイ群４４及びコンデンサレンズ４６が、第１のレーザ光源４１から出力された第１のパルスレーザビーム用のホモジナイザとして機能し、シリンドリカルレンズアレイ群３６及びコンデンサレンズ４６が、第２のレーザ光源３１から出力された第２のパルスレーザビーム用のホモジナイザとして機能する。
【００２６】
半導体基板１０は、ステージ４８に保持されている。半導体基板１０の表面に平行な面をＸＹ面とし、半導体基板１０の表面の法線方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系を定義する。ステージ４８は、制御装置４９からの制御を受けて、半導体基板１０をＸ方向及びＹ方向に移動させる。制御装置４９が、固体レーザ発振器３１Ａ、３１Ｂにトリガ信号を送信する。固体レーザ発振器３１Ａ、３１Ｂは、制御装置４９からのトリガ信号の受信に同期して、第２のパルスレーザビームを出力する。また、制御装置４９は、第１のレーザ光源４１から出力される第１のパルスレーザビームの出力タイミング、及びパルス幅を制御する。
【００２７】
図４Ａ〜図４Ｇを参照して、実施例による半導体装置の製造方法について説明する。図４Ａ〜図４Ｇは、製造途中段階における半導体装置の部分断面図を示している。
【００２８】
図４Ａに示すように、半導体基板１０のＩＧＢＴ区画１１の第１の面１３に、ベース領域１５、エミッタ領域１６、ゲート電極１７、及びゲート絶縁膜１８を含む素子構造が形成されている。ダイオード区画１２の第１の面１３に、アノード領域２５が形成されている。アノード領域２５及びベース領域１５のドーパントは、同一のイオン注入工程で注入される。
【００２９】
ＩＧＢＴ区画１１の第２の面１４の表層部に、リン（Ｐ）（第１のドーパント）をイオン注入することにより、バッファ領域２１（図２）となる第１の注入領域２１ａを形成する。イオン注入により、第１の注入領域２１ａ内に格子欠陥５０が形成される。
【００３０】
図４Ｂに示すように、ＩＧＢＴ区画１１の第２の面１４の表層部に、ボロン（Ｂ）（第２のドーパント）をイオン注入することにより、コレクタ領域２０（図２）となる第２の注入領域２０ａを形成する。第２の注入領域２０ａは、第１の注入領域２１ａよりも浅い。第２の注入領域２０ａ内にも格子欠陥５０が形成される。
【００３１】
図４Ｃに示すように、ダイオード区画１２の第２の面１４の表層部にリン（第３のドーパント）をイオン注入することにより、カソード領域２６（図２）となる第３の注入領域２６ａを形成する。第３の注入領域２６ａのリン濃度は、第１の注入領域２１ａのリン濃度及び第２の注入領域２０ａのボロン濃度より高い。ボロンよりも重いリンを、高濃度に注入することにより、第３の注入領域２６ａはアモルファス状態になる。
【００３２】
図４Ｄに示すように、半導体基板１０のＩＧＢＴ区画１１及びダイオード区画１２を、第１のパルスレーザビーム５５で走査する。第１のパルスレーザビーム５５は、第１のレーザ光源４１（図３）から出力されたものである。第１のパルスレーザビーム５５のパルス幅は１０μｓ〜２０μｓであり、半導体基板１０の表面におけるパルスエネルギ密度は４Ｊ／ｃｍ２〜７Ｊ／ｃｍ２である。走査方向に関するオーバラップ率は、５０％〜７５
％である。走査方向に関するビーム断面の幅をＷｔで表し、時間軸上で相互に隣り合う２ショットのパルスレーザビームのビーム断面が重なる部分の幅をＷｏで表したとき、オーバラップ率はＷｏ／Ｗｔで定義される。
【００３３】
上述のレーザアニール条件では、結晶状態のＩＧＢＴ区画１１は溶融しないが、アモルファス状態のダイオード区画１２の第３の注入領域２６ａは、部分的に（斑状に）溶融する。
【００３４】
図４Ｅに、第１のパルスレーザビーム５５でレーザアニールを行った後の半導体基板１０の断面図を示す。ＩＧＢＴ区画１１においては、第１の注入領域２１ａ及び第２の注入領域２０ａ（図４Ｂ）で固相成長が生じることにより、イオン注入されたリン及びボロンが活性化され、バッファ領域２１及びコレクタ領域２０が形成される。このとき、格子欠陥５０が浅い領域に移動する。
【００３５】
ダイオード区画１２においては、部分的に溶融した第３の注入領域２６ａが固化することにより、その表面が荒れる。深いバッファ領域２１の活性化を行うためにアニール条件を最適化すると、アモルファス状態の第３の注入領域２６ａの表層部が部分的に溶融してしまう。第３の注入領域２６ａを溶融させない条件でアニールを行うと、深いバッファ領域２１の十分な活性化を行うことが困難である。言い換えると、実施例では、バッファ領域２１の活性化のためのレーザアニールによって、ダイオード区画１２の表面に荒れが発生することを許容している。
【００３６】
図４Ｆに示すように、半導体基板１０のＩＧＢＴ区画１１及びダイオード区画１２を、第２のパルスレーザビーム５６で走査する。第２のパルスレーザビーム５６は、第２のレーザ光源３１（図３）から出力されたものである。２つの固体レーザ発振器３１Ａ、３１Ｂ（図３）から出力される２つのレーザパルスの各々のパルス幅は０．１μｓ〜０．２５μｓであり、先行するレーザパルスの入射から後続のレーザパルスの入射までの遅延時間は０．３μｓ〜１μｓである。２つのレーザパルスの各々のパルスエネルギ密度は、０．８Ｊ／ｃｍ２〜２．２Ｊ／ｃｍ２である。走査方向に関するオーバラップ率は５０％〜８０％である。なお、本実施例では、２つのレーザパルスを、わずかの遅延時間で半導体基板１０に入射させる方法を採用したが、１つのレーザパルスを入射させる方法を採用することも可能である。
【００３７】
上述のレーザアニール条件では、浅いコレクタ領域２０及び第３の注入領域２６ａが溶融する。なお、この条件では、半導体基板１０の深いバッファ領域２１まで十分加熱することができないため、第１の注入領域２１ａ（図４Ｂ）内のドーパントを十分活性化させることはできない。実施例においては、第１のパルスレーザビーム５５によるレーザアニール（図４Ｄ）で、第１の注入領域２１ａ内のドーパントが既に活性化されている。従って、図４Ｆに示した第２のパルスレーザビーム５６を用いたレーザアニールで、深い第１の注入領域２１ａ（図４Ｂ）内のドーパントを活性化させる必要はない。
【００３８】
図４Ｇに、第２のパルスレーザビーム５６でレーザアニールを行った後の半導体基板１０の断面図を示す。第３の注入領域２６ａ（図４Ｆ）が溶融した後、結晶化（固化）することにより、第３のドーパントが活性化し、カソード領域２６が形成される。さらに、コレクタ領域２０が溶融した後、結晶化することにより、格子欠陥５０（図４Ｄ）がほぼ消滅する。
【００３９】
第２のパルスレーザビーム５６によるレーザアニールでは、アモルファス状態の第３の注入領域２６ａ（図４Ｆ）と、半導体基板１０の単結晶領域との境界まで溶融する。この境界から結晶がエピタキシャル成長することにより、カソード領域２６の結晶性を高め、
その表面の荒れを解消することができる。
【００４０】
上記実施例においては、第１のパルスレーザビーム５５（図４Ｄ）を用いたレーザアニールにより、深い第１の注入領域２１ａ内の第１のドーパントを活性化させることができる。さらに、第２のパルスレーザビーム５６（図４Ｆ）によるレーザアニールにより、ダイオード区画１２の表面荒れを解消することができる。パルス幅が相対的に長く、パルスエネルギ密度が相対的に低い第１のパルスレーザビーム５５は、深い領域の活性化アニールに適している。逆に、パルス幅が相対的に短く、パルスエネルギ密度が相対的に高い第２のパルスレーザビーム５６は、浅い領域の活性化アニールに適している。第２のパルスレーザビーム５６は、パルス幅が短いため、第２の面１４（図４Ｆ）を融点以上まで加熱しても、第１の面１３の温度上昇を抑制することができる。これにより、第１の面１３に形成されているＩＧＢＴの素子構造にダメージを与えることなく、第２の面１４の表層部をアニールすることができる。
【００４１】
次に、図５Ａ〜図５Ｇを参照して、他の実施例による半導体装置の製造方法について説明する。図５Ａ〜図５Ｇは、製造途中段階における半導体装置の部分断面図を示している。
【００４２】
図５Ａに示すように、半導体基板１０の第１の面１３に、ＩＧＢＴの素子構造及びアノード領域２５が形成されている。ＩＧＢＴ区画１１の第２の面１４の表層部にリン（第１のドーパント）をイオン注入することにより、第１の注入領域２１ａを形成する。第１の注入領域２１ａに、格子欠陥５０が形成される。
【００４３】
図５Ｂに示すように、半導体基板１０のＩＧＢＴ区画１１及びダイオード区画１２を、第１のパルスレーザビーム５５で走査する。このアニール条件は、図４Ｄに示した第１のパルスレーザビーム５５によるアニール条件と同一である。このレーザアニールにより、第１の注入領域２１ａ内の第１のドーパントが活性化される。この段階でダイオード区画１２がアモルファス化されていないため、ダイオード区画１２の表層部は溶融しない。
【００４４】
図５Ｃに、第１のパルスレーザビーム５５によるレーザアニール後の半導体基板１０の断面図を示す。第１の注入領域２１ａ（図５Ｂ）内の第１のドーパントが活性化されることにより、バッファ領域２１が形成される。格子欠陥５０が、バッファ領域２１の深い領域から浅い領域に移動する。ダイオード区画１２の表面に荒れは発生していない。
【００４５】
図５Ｄに示すように、ＩＧＢＴ区画１１の表層部にボロン（第２のドーパント）をイオン注入することにより、第２の注入領域２０ａを形成する。第２の注入領域２０ａは、バッファ領域２１よりも浅い。第２の注入領域２０ａ内に格子欠陥５０が残存している。
【００４６】
図５Ｅに示すように、ダイオード区画１２の表層部にリン（第３のドーパント）をイオン注入することにより、第３の注入領域２６ａを形成する。第３の注入領域２６ａは、アモルファス状態になる。
【００４７】
図５Ｆに示すように、半導体基板１０のＩＧＢＴ区画１１及びダイオード区画１２を第２のパルスレーザビーム５６で走査する。このアニール条件は、図４Ｆに示した第２のパルスレーザビーム５６によるレーザアニールの条件と同一である。第２のパルスレーザビーム５６によるレーザアニールにより、第２の注入領域２０ａ及び第３の注入領域２６ａが溶融する。
【００４８】
図５Ｇに、第２のパルスレーザビーム５６でレーザアニールを行った後の半導体基板１０の断面図を示す。第３の注入領域２６ａ（図５Ｆ）が溶融した後、結晶化することによ
り、第３のドーパントが活性化し、カソード領域２６が形成される。さらに、第２の注入領域２０ａ（図５Ｆ）が溶融した後、結晶化することにより、第２のドーパントが活性化し、コレクタ領域２０が形成される。第２の注入領域２０ａ内の格子欠陥５０（図５Ｆ）はほぼ消滅する。
【００４９】
図５Ａ〜図５Ｇに示した実施例では、第１のパルスレーザビーム５５（図５Ｂ）を用いたレーザアニールにより、深い第１の注入領域２１ａ内のドーパントを活性化させることができる。さらに、第２のパルスレーザビーム５６を用いたレーザアニールにおいて、半導体基板１０の表層部の全域が溶融するため、斑状に溶融することに起因する表面荒れは生じない。
【００５０】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００５１】
１０  半導体基板
１１  ＩＧＢＴ区画
１２  ダイオード区画
１３  第１の面
１４  第２の面
１５  ｐ型ベース領域
１６  ｎ型エミッタ領域
１７  ゲート電極
１８  ゲート絶縁膜
１９  エミッタ電極
２０  ｐ型コレクタ領域
２０ａ  第２の注入領域
２１  ｎ型バッファ領域
２１ａ  第１の注入領域
２２  コレクタ電極
２５  アノード領域
２６  カソード領域
２６ａ  第３の注入領域
２７  アノード電極
２８  カソード電極
３１  第２のレーザ光源
３１Ａ、３１Ｂ  固体レーザ発振器
３２Ａ、３２Ｂ  アッテネータ
３３Ａ、３３Ｂ  ビームエキスパンダ
３４  ミラー
３５  ビームスプリッタ
３６  シリンドリカルレンズアレイ群
３７  ベンディングミラー
４１  第１のレーザ光源
４２  アッテネータ
４３  ビームエキスパンダ
４４  シリンドリカルレンズアレイ群
４５  ダイクロイックミラー
４６  コンデンサレンズ
４７  伝搬光学系
４８  ステージ
４９  制御装置
５０  格子欠陥
５５  第１のパルスレーザビーム
５６  第２のパルスレーザビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図４−４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図５−４】
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