(57)【要約】【課題】  工程数の増加を抑制し、簡易な方法でライフタイムキラーを発生させることが可能な半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  半導体基板にイオン注入を行うことにより、半導体基板の表層部に格子欠陥を生じさせる。格子欠陥が生じた半導体基板にレーザビームを入射させることにより、表層部の前記格子欠陥の密度を低減させ、表層部より深い深層部の格子欠陥の密度を高める。【選択図】  図３
2015023039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板にイオン注入を行うことにより、前記半導体基板の表層部に格子欠陥を生じさせる工程と、
前記格子欠陥が生じた前記半導体基板にレーザビームを入射させることにより、前記表層部の前記格子欠陥の密度を低減させ、前記表層部より深い深層部の格子欠陥の密度を高める工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記レーザビームを入射させる工程において、前記レーザビームを入射させることによって、前記表層部の前記格子欠陥を、前記深層部に移動させる請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記レーザビームを入射させることにより、前記半導体基板の前記表層部にイオン注入されている不純物を活性化させる請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記レーザビームは、半導体レーザ発振器から出射された波長９５０ｎｍ以下のパルスレーザビームである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
第１のレーザパルスを出射する半導体レーザ発振器と、
不純物をイオン注入することによって格子欠陥が形成された半導体基板を保持するステージと、
前記第１のレーザパルスを、前記ステージに保持された半導体基板に入射させる伝搬光学系と、
前記半導体レーザ発振器から出射される前記第１のレーザパルスの出射契機及びパルス幅を制御する制御装置と
を有し、
前記半導体基板への前記第１のレーザパルスの入射によって、前記半導体基板の表面を溶融させることなく、イオン注入によって形成された前記格子欠陥を深い領域まで移動させる半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリアのライフタイムキラーを有する半導体装置の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の応答速度を高めるために、ＩＧＢＴのドリフト領域に格子欠陥を形成する技術が知られている（特許文献１）。格子欠陥が、電子とホールとの再結合中心として働くことにより、少数キャリアの寿命が短くなる。このような格子欠陥は、ライフタイムキラーと呼ばれる。特許文献１に開示された方法では、半導体基板に水素やヘリウムのイオンビームを照射して格子欠陥を発生させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−５０７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、工程数の増加を抑制し、簡易な方法でライフタイムキラーを発生させることが可能な半導体装置の製造方法及び製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一観点によると、
半導体基板にイオン注入を行うことにより、前記半導体基板の表層部に格子欠陥を生じさせる工程と、
前記格子欠陥が生じた前記半導体基板にレーザビームを入射させることにより、前記表層部の前記格子欠陥の密度を低減させ、前記表層部より深い深層部の格子欠陥の密度を高める工程と
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０００６】
本発明の他の観点によると、
第１のレーザパルスを出射する半導体レーザ発振器と、
不純物をイオン注入することによって格子欠陥が形成された半導体基板を保持するステージと、
前記第１のレーザパルスを、前記ステージに保持された半導体基板に入射させる伝搬光学系と、
前記半導体レーザ発振器から出射される前記第１のレーザパルスの出射契機及びパルス幅を制御する制御装置と
を有し、
前記半導体基板への前記第１のレーザパルスの入射によって、前記半導体基板の表面を溶融させることなく、イオン注入によって形成された前記格子欠陥を深い領域まで移動させる半導体装置の製造装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
レーザビームの入射により、深層部の格子欠陥密度を高めることができる。この格子欠陥がライフタイムキラーとして働く。このレーザビームは、不純物の活性化アニール用のレーザビームと共用することも可能である。これにより、工程数の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１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照射装置の概略図である。
【図２】図２は、実施例による方法で製造される半導体装置の断面図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂ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断面図である。
【図４】図４Ａは、半導体基板に入射するレーザパルス波形の概略を示すグラフであり、図４Ｂ及び図４Ｃは、レーザパルスのビーム入射領域の平面図である。
【図５】図５Ａは、評価実験でシリコン基板に照射した第１のレーザパルス及び第２のレーザパルスの波形を示すグラフであり、図５Ｂは、第１のレーザパルス及び第２のレーザパルスのビーム入射領域の平面図である。
【図６】図６は、深さ方向に関する不純物プロファイル及びキャリアのプロファイルの測定結果を示すグラフである。
【図７】図７は、シリコン基板の断面からのカソードルミネッセンスのスペクトルの一例を示すグラフである。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、カソードルミネッセンスのスペクトルのピークＷの発光強度と深さとの関係を示すグラフである。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、カソードルミネッセンスのスペクトルのピークＷの発光強度と深さとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１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照射装置の概略図を示す。半導体レーザ発振器２１が、例えば波長８０８ｎｍのパルスレーザビームを出射する。なお、波長９５０ｎｍ以下のパルスレーザビームを出射する半導体レーザ発振器を用いてもよい。
【００１０】
半導体レーザ発振器２１には、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、レーザバーから出射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方向に関して収束させる。
【００１１】
固体レーザ発振器３１が、緑色の波長域のパルスレーザビームを出射する。固体レーザ発振器３１には、例えば第２高調波を出射するＮｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ等が用いられる。
【００１２】
半導体レーザ発振器２１から出射したパルスレーザビーム及び固体レーザ発振器３１から出射したパルスレーザビームが、伝搬光学系２７を経由して、アニールの対象の半導体基板５０に入射する。半導体レーザ発振器２１から出射したパルスレーザビームと固体レーザ発振器３１から出射したパルスレーザビームとは、半導体基板５０の表面の同一の領域に入射する。
【００１３】
次に、伝搬光学系２７の構成及び作用について説明する。半導体レーザ発振器２１から出射したパルスレーザビームが、アッテネータ２２、ビームエキスパンダ２３、シリンドリカルレンズアレイ群２４、ダイクロイックミラー２５、及びコンデンサレンズ２６を経由して、半導体基板５０に入射する。
【００１４】
固体レーザ発振器３１から出射したパルスレーザビームが、アッテネータ３２、ビームエキスパンダ３３、シリンドリカルレンズアレイ群３４、ベンディングミラー３５、ダイクロイックミラー２５、及びコンデンサレンズ２６を経由して、半導体基板５０に入射する。
【００１５】
ビームエキスパンダ２３、３３は、入射したパルス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２４、３４及びコンデンサレンズ２６は、半導体基板５０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。半導体レーザ発振器２１から出射したパルスレーザビームと、固体レーザ発振器３１から出射したパルスレーザビームとは、半導体基板５０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２４及びコンデンサレンズ２６が、半導体レーザ発振器２１から出射された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３４及びコンデンサレンズ２６が、固体レーザ発振器３１から出射されたレーザビーム用のホモジナイザとして機能する。
【００１６】
半導体基板５０は、ステージ４１に保持されている。半導体基板５０の表面に平行な面をＸＹ面とし、半導体基板５０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。制御装置２０が、半導体レーザ発振器２１、固体レーザ発振器３１、及びステージ４１を制御する。ステージ４１は、制御装置２０からの制御を受けて、半導体基板５０をＸ方向及びＹ方向に移動させる。
【００１７】
図２に、実施例による方法で製造される半導体装置の例として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の断面図を示す。ｎ型のシリコンからなる半導体基板５０の第１の面５０Ｔに、ｐ型のベース領域５１、ｎ型のエミッタ領域５２、ゲート電極５３、ゲート絶縁膜５４、エミッタ電極５５が形成されている。半導体基板５０の第２の面５０Ｂの表層部に、ｐ型のコレクタ層５７及びｎ型のバッファ層５６が形成されている。バッファ層５６は、コレクタ層５７よりも深い位置に配置される。コレクタ層５７の表面にコレクタ電極５８が形成されている。半導体基板５０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。
【００１８】
第２の面５０Ｂからコレクタ層５７とバッファ層５６との界面までの深さは、例えば約０．３〜０．５μｍの範囲内である。第２の面からバッファ層５６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。
【００１９】
ベース領域５１とバッファ層５６との間、すなわち第２の面５０Ｂから見てバッファ層５６よりも深い領域に、格子欠陥６０が形成されている。格子欠陥６０がライフタイムキラーとして働く。バッファ層５６より深い領域を深層部５９ということとする。
【００２０】
図３Ａ及び図３Ｂ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３Ａに示すように、半導体基板５０の第１の面５０Ｔに、ｐ型のベース領域５１、ｎ型のエミッタ領域５２、ゲート電極５３、ゲート絶縁膜５４、及びエミッタ電極５５を形成する。これらの素子構造は、一般的なＭＯＳＦＥＴの作製工程と同様のプロセスにより作製することができる。
【００２１】
半導体基板５０の第２の面５０Ｂから不純物としてボロン及びリンをイオン注入することにより、半導体基板５０の第２の面５０Ｂの表層部に、それぞれ第１の層５７ａ及び第２の層５６ａを形成する。ボロンが注入された第１の層５７ａより深い第２の層５６ａに、リンがイオン注入されている。この時点では、第１の層５７ａ内のボロン、及び第２の
層５６ａ内のリンは、活性化していない。一般に、第１の層５７ａのボロン濃度は、第２の層５６ａのリン濃度より高い。イオン注入によって、第１の層５７ａ及び第２の層５６ａ内に格子欠陥６０が形成される。
【００２２】
図３Ｂに示すように、半導体基板５０の第２の面５０ＢにレーザパルスＬＰ１、ＬＰ２を入射させることにより、活性化アニールを行う。この活性化アニールに、図１に示したレーザ照射装置が適用される。活性化アニールにより、第１の層５７ａ（図３Ａ）内のボロン、及び第２の層５６ａ（図３Ａ）内のリンが活性化する。この時、活性化に必要な温度より低い温度で、第１の層５７ａ及び第２の層５６ａ内の格子欠陥６０（図３Ａ）が深層部５９に移動する。このため、活性化アニール後に深層部５９に格子欠陥６０が残る。活性化アニールの後に、コレクタ層５７の表面にコレクタ電極５８（図２）を形成する。
【００２３】
図４Ａに、半導体基板５０（図２Ｂ）に入射するレーザパルスＬＰ１、ＬＰ２の波形の概略を示す。図４Ａでは、パルス波形を長方形で表しているが、実際のパルス波形は、パルスの立ち上がり、減衰、及び立ち下がり等の部分を含む。図４Ａに示されたパルス波形の出射タイミングは、制御装置２０（図１）が半導体レーザ発振器２１及び固体レーザ発振器３１を制御することにより決定される。半導体レーザ発振器２１から出射されるレーザパルスＬＰ１のパルス幅は、制御装置２０により制御される。
【００２４】
時刻ｔ１に、半導体レーザ発振器２１から出射した第１のレーザパルスＬＰ１の、半導体基板５０への入射が開始する。時刻ｔ１の後の時刻ｔ２に、固体レーザ発振器３１から出射した第２のレーザパルスＬＰ２が半導体基板５０に入射する。第１のレーザパルスＬＰ１と第２のレーザパルスＬＰ２とが入射する領域は、ほぼ重なる。第２のレーザパルスＬＰ２のピークパワーは、第１のレーザパルスＬＰ１のピークパワーより高く、第２のレーザパルスＬＰ２のパルス幅ＰＷ２は、第１のレーザパルスＬＰ１のパルス幅ＰＷ１より短い。時刻ｔ３で、第２のレーザパルスＬＰ２の入射が終了する。その後、時刻ｔ４で、第１のレーザパルスＬＰ１の入射が終了する。なお、時刻ｔ４の後に、第２のレーザパルスＬＰ２を入射させてもよい。
【００２５】
第１のレーザパルスＬＰ１のパルス幅ＰＷ１は、例えば１０μｓ以上である。第２のレーザパルスＬＰ２のパルス幅ＰＷ２は、例えば１μｓ以下である。一例として、パルス幅ＰＷ１が１０μｓ〜３０μｓの範囲内であり、パルス幅ＰＷ２が１００ｎｓ〜２００ｎｓの範囲内である。第２のレーザパルスＬＰ２のパルス幅ＰＷ２を、第１のレーザパルスＬＰ１のパルス幅ＰＷ１の１／１０以下とすることが好ましい。
【００２６】
図４Ｂに、半導体基板５０（図２Ｂ）の第２の面５０Ｂ（図２Ｂ）におけるレーザパルスの入射領域の平面図を示す。第１のレーザパルスＬＰ１（図４Ａ）及び第２のレーザパルスＬＰ２（図４Ａ）は、半導体基板５０の第２の面５０Ｂ（図２Ｂ）において、Ｘ方向に長い同一のビーム入射領域４０に入射する。例えば、ビーム入射領域４０の好適な長さＬ及び幅Ｗｔは、それぞれ２ｍｍ〜４ｍｍ及び２００μｍ〜４００μｍである。
【００２７】
アニール中は、半導体基板５０（図２Ｂ）をＹ方向に移動させながら、第１のレーザパルスＬＰ１及び第２のレーザパルスＬＰ２（図４Ａ）を、一定の繰り返し周波数で半導体基板５０に入射させる。第１のレーザパルスＬＰ１及び第２のレーザパルスＬＰ２の繰り返し周波数の１周期の間に半導体基板５０が移動する距離をＷｏで表す。時間軸上で隣り合う２つの第１のレーザパルスＬＰ１のビーム入射領域４０は、相互に部分的に重なる。両者の重複率Ｗｏ／Ｗｔは、例えば５０％である。
【００２８】
図４Ａに示した時刻ｔ１で第１のレーザパルスＬＰ１の入射が開始すると、半導体基板５０の第２の面５０Ｂ（図２Ｂ）の表面の温度が上昇し始める。時刻ｔ２の時点で、半導
体基板５０の第２の面５０Ｂの温度は、アモルファスシリコンの融点（１３００Ｋ〜１４３０Ｋ）まで達していない。時刻ｔ２で第２のレーザパルスＬＰ２を入射させると、半導体基板５０の第２の面５０Ｂの表面の温度がアモルファスシリコンの融点まで達し、表面が溶融する。溶融した部分は、第１の層５７ａ（図２Ｂ）の底面まで達する。
【００２９】
第２のレーザパルスＬＰ２の入射が終了すると、半導体基板５０の第１の層５７ａの温度が低下し、固化する。このとき、単結晶の第２の層５６ａ（図２Ｂ）から結晶がエピタキシャル成長することにより、第１の層５７ａが単結晶になる。同時に、第１の層５７ａに注入されている不純物が活性化する。
【００３０】
時刻ｔ３以降も、第１のレーザパルスＬＰ１（図４Ａ）の入射が継続しているため、半導体基板５０の第２の面５０Ｂから第２の層５６ａ（図２Ｂ）まで加熱され、温度が上昇する。これにより、第２の層５６ａに注入されている不純物が活性化する。時刻ｔ４で第１のレーザパルスＬＰ１の入射が終了する時点で、半導体基板５０の第２の面５０Ｂの温度は、単結晶シリコンの融点まで到達しない。このため、再結晶化した半導体基板５０の第２の面５０Ｂの第１の層５７ａは再溶融しない。
【００３１】
相対的にパルス幅の長い第１のレーザパルスＬＰ１により、深い位置の第２の層５６ａ内の不純物を活性化させることができる。第２のレーザパルスＬＰ２が入射する前に、第１のレーザパルスＬＰ１によって半導体基板５０が予熱される。これにより、半導体基板５０の第１の層５７ａ（図３Ａ）を溶融させるために必要な第２のレーザパルスＬＰ２のパルスエネルギ密度を低く抑えることができる。
【００３２】
第１のレーザパルスＬＰ１（図４Ａ）が照射されている期間、格子欠陥６０が第１の層５７ａ及び第２の層５６ａ（図３Ａ）から深層部５９（図３Ｂ）に移動する。これにより、深層部５９において、ライフタイムキラーとして働く格子欠陥６０（図２Ａ）が増加する。
【００３３】
時刻ｔ４よりも後に第２のレーザパルスＬＰ２を入射させる場合には、第１のレーザパルスＬＰ１の照射によって第２の層５６ａ（図２Ｂ）内の不純物が活性化する。その後、第２のレーザパルスＬＰ２の照射によって第１の層５７ａ（図２Ｂ）を溶融させる。第１の層５７ａが再結晶化する時に、第１の層５７ａ内の不純物が活性化する。この場合、第１のレーザパルスＬＰ１による熱的影響が残っている状態で、第２のレーザパルスＬＰ２を入射させることが好ましい。
【００３４】
図４Ｂでは、半導体基板５０の表面における第１のレーザパルスＬＰ１のビーム入射領域４０と第２のレーザパルスＬＰ２のビーム入射領域４０とを、ほぼ一致させたが、必ずしも両者を一致させる必要はない。図４Ｃに示すように、第１のレーザパルスＬＰ１のビーム入射領域４０Ａを第２のレーザパルスＬＰ２のビーム入射領域４０Ｂよりもやや大きくしてもよい。このとき、第２のレーザパルスＬＰ２のビーム入射領域４０Ｂが、第１のレーザパルスＬＰ１のビーム入射領域４０Ａに含まれる。
【００３５】
図５Ａ〜図９Ｂを参照して、単結晶シリコン基板にイオン注入した不純物の活性化及びライフタイムキラーの形成を行う評価実験の結果について説明する。
【００３６】
図５Ａに、評価実験でシリコン基板に照射した第１のレーザパルスＬＰ１及び第２のレーザパルスＬＰ２の波形を示す。第１のレーザパルスＬＰ１のパルス幅ＰＷ１は１５μｓであり、第２のレーザパルスＬＰ２のパルス幅ＰＷ２は１５０ｎｓである。第１のレーザパルスＬＰ１の立下り時刻ｔ４と、第２のレーザパルスＬＰ２の立下り時刻ｔ３とが一致する。すなわち、第２のレーザパルスＬＰ２の立ち上がり時刻ｔ２は、第１のレーザパル
スＬＰ１の立下り時刻ｔ４よりも１５０ｎｓ前である。第１のレーザパルスＬＰ１のパルスエネルギ密度（フルエンス）は６．４Ｊ／ｃｍ２であり、第２のレーザパルスＬＰ２のフルエンスは１．２Ｊ／ｃｍ２である。
【００３７】
図５Ｂに、シリコン基板の表面におけるビーム断面形状を示す。第１のレーザパルスＬＰ１のビーム入射領域４０Ａの長さＬ１は２．９ｍｍであり、第２のレーザパルスＬＰ２のビーム入射領域４０Ｂの長さＬ２は２．６ｍｍである。第１のレーザパルスＬＰ１のビーム入射領域４０Ａの幅Ｗｔ１及び第２のレーザパルスＬＰ２のビーム入射領域４０Ｂの幅Ｗｔ２は、共に０．２６ｍｍである。ビーム走査時の重複率は５０％である。
【００３８】
図６に、深さ方向に関する不純物プロファイル及びキャリアのプロファイルの測定結果を示す。横軸は、シリコン基板の表面からの深さを単位「μｍ」で表し、縦軸は濃度を単位「ｃｍ−３」で表す。細い破線はレーザアニール前のリン（Ｐ）濃度分布を表し、太い破線はレーザアニール前のボロン（Ｂ）濃度分布を表す。細い実線はレーザアニール後のｎ型キャリア（電子）濃度分布を表し、太い実線はレーザアニール後のｐ型キャリア（正孔）濃度分布を表す。リンのイオン注入は、加速エネルギ７００ｋｅＶ、ドーズ量１×１０１３ｃｍ−２の条件で行い、ボロンのイオン注入は、加速エネルギ４０ｋｅＶ、ドーズ量１×１０１５ｃｍ−２の条件で行った。
【００３９】
シリコン基板の表面から深さ０．５μｍまでの第１の層５７ａに、ボロンが注入されており、深さ０．５μｍから深さ２．５μｍまでの第２の層５６ａに、リンが注入されている。ｐ型キャリア濃度分布はボロン濃度分布にほぼ重なり、ｎ型キャリア濃度分布はリン濃度分布にほぼ重なっている。この結果から、レーザアニールにより、ほとんどの不純物が活性化していることがわかる。
【００４０】
次に、シリコン基板内の格子欠陥密度をカソードルミネッセンス法により測定した結果について説明する。
【００４１】
図７に、シリコン基板の断面からのカソードルミネッセンスのスペクトルの一例を示す。バンドギャップエネルギに基づいてカソードルミネッセンスのスペクトルにピークが現れると共に、種々の格子欠陥が発光中心となり、カソードルミネッセンスのスペクトルにピークが現れる。具体的には、格子間シリコン原子のクラスタが発光中心となって、波長約１２１７ｎｍの位置にピークＷが現れ、格子間シリコン原子の作る複合センターに起因して、波長約１１９２ｎｍの位置にピークＸが現れる。ピークＸの発光には、ピークＷの発光よりも多くの格子間シリコン原子が関与する。
【００４２】
図８Ａに、ピークＷの発光強度と深さとの関係を示す。図８Ｂに、図８Ａに示したグラフのうち深さ０μｍ〜３μｍの範囲を拡大したグラフを示す。図８Ａ、図８Ｂの中実の丸印及び中空の丸印が、それぞれレーザアニール前、及びレーザアニール後の発光強度を示す。
【００４３】
深さ０μｍ〜２．５μｍの範囲において、レーザアニールによってピークＷの発光強度が低下していることがわかる。これは、レーザアニールによって、第１の層５７ａ及び第２の層５６ａ内の格子欠陥が減少したことを意味する。逆に、深さ１０μｍよりも深い深層部においては、レーザアニールによってピークＷの発光強度が大きくなっている。これは、深さ１０μｍよりも深い深層部において、格子欠陥が増加していることを意味する。表層部の格子欠陥が、レーザアニールによって深層部に移動したことにより、深層部における格子欠陥が増加したと考えられる。
【００４４】
図９Ａに、ピークＸの発光強度と深さとの関係を示す。図９Ｂに、図９Ａに示したグラ
フのうち深さ０μｍ〜３μｍの範囲を拡大したグラフを示す。図９Ａ、図９Ｂの中実の丸印及び中空の丸印が、それぞれレーザアニール前、及びレーザアニール後の発光強度を示す。
【００４５】
レーザアニール前は、ピークＸの原因となる格子欠陥はほとんど存在しない。レーザアニールを行うと、深さ１０μｍより深い深層部において、ピークＸの原因となる格子欠陥が顕著に増加していることがわかる。図９Ａのグラフは、図８Ａのグラフと類似した傾向を示している。このことから、レーザアニールによって表層部の格子欠陥が深層部に移動する際に、格子欠陥の一部が、ピークＷの発光に関与する形態からピークＸに関与する形態に変化したことにより、深層部において、ピークＸの原因となる形態の格子欠陥が増加したと考えられる。
【００４６】
実施例においては、不純物原子の活性化のためのレーザアニールが、ライフタイムキラーとして働く格子欠陥の形成のためのレーザアニールを兼ねる。このため、活性化アニールより後に実施するライフタイムキラー形成のための工程に要する時間を短くすることが可能である。場合によっては、ライフタイムキラー形成のための工程を独立して実施することなく、簡易にライフタイムキラーを形成することができる。
【００４７】
上記実施例では、図４Ａ及び図５Ａに示したように、第１のレーザパルスＬＰ１が半導体基板５０に入射している期間に、第２のレーザパルスＬＰ２を立ち上げた。他の例として、第１のレーザパルスＬＰ１の立ち下がり後に、第２のレーザパルスＬＰ２を立ち上げてもよい。この場合にも、第１のレーザパルスＬＰ１によって、深い領域の不純物が活性化し、第２のレーザパルスＬＰ２によって、相対的に浅い領域の不純物が活性化する。第１のレーザパルスＬＰ１によって、格子欠陥６０（図３Ａ）を深い領域に移動させることができる。
【００４８】
上記実施例では、相対的に深い領域の不純物を活性化させるために、半導体レーザ発振器２１（図１）からの第１のレーザパルスＬＰ１（図４Ａ）を用い、相対的に浅い領域の不純物を活性化させるために、固体レーザ発振器３１（図１）からの第２のレーザパルスＬＰ２（図４Ａ）を用いた。浅い領域のみの不純物を活性化させるためには、深さに応じて、好適なパルス幅、波長を有する１種類のレーザパルスのみを用いてもよい。
【００４９】
また、上記実施例では、ＩＧＢＴにライフタイムキラーを形成する例について説明したが、上記実施例は、その他のライフタイムキラーを有する半導体装置の製造に適用することも可能である。
【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】
２０  制御装置
２１  半導体レーザ発振器
２２  アッテネータ
２３  ビームエキスパンダ
２４  シリンドリカルレンズアレイ群
２５  ダイクロイックミラー
２６  コンデンサレンズ
２７  伝搬光学系
３１  固体レーザ発振器
３２  アッテネータ
３３  ビームエキスパンダ
３４  シリンドリカルレンズアレイ群
３５  ベンディングミラー
４０、４０Ａ、４０Ｂ  ビーム入射領域
４１  ステージ
５０  半導体基板
５０Ｔ  第１の面
５０Ｂ  第２の面
５１  ｐ型のベース領域
５２  ｎ型のエミッタ領域
５３  ゲート電極
５４  ゲート絶縁膜
５５  エミッタ電極
５６  バッファ層
５６ａ  第２の層
５７  コレクタ層
５７ａ  第１の層
５８  コレクタ電極
５９  深層部
６０  格子欠陥
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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