(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物膜を、窒素がドナー型の不純物元素として機能する固体材料からなる対象物の表面上に堆積するステップと、
前記窒化物膜の膜厚を減じるように前記窒化物膜に光パルスを照射して、窒化物中の窒素を前記対象物に導入するステップと、
を含み、
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後に前記対象物の表面に前記窒化物膜が少なくとも一原子相当の膜厚分残存するように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不純物導入方法。
【請求項２】
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１に記載の不純物導入方法。
【請求項３】
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１又は２に記載の不純物導入方法。
【請求項４】
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１〜３のいずれか１項に記載の不純物導入方法。
【請求項５】
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１〜４のいずれか１項に記載の不純物導入方法。
【請求項６】
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１〜５のいずれか１項に記載の不純物導入方法。
【請求項７】
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１〜６のいずれか１項に記載の不純物導入方法。
【請求項８】
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１〜７のいずれか１項に記載の不純物導入方法。
【請求項９】
窒化物膜を、窒素がドナー型の不純物元素として機能する固体材料からなる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、
前記窒化物膜の膜厚を減じるように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、
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後に前記対象物の表面に前記窒化物膜が少なくとも一原子相当の膜厚分残存するように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。
【請求項１０】
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９に記載の不純物導入装置。
【請求項１１】
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９又は１０に記載の不純物導入装置。
【請求項１２】
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９〜１１のいずれか１項に記載の不純物導入装置。
【請求項１３】
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９〜１２のいずれか１項に記載の不純物導入装置。
【請求項１４】
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９〜１３のいずれか１項に記載の不純物導入装置。
【請求項１５】
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９〜１４のいずれか１項に記載の不純物導入装置。
【請求項１６】
窒素がドナー型の不純物元素として機能する第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、
前記窒化物膜の膜厚を減じるように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、
を含み、
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後に前記第１のｎ型半導体領域の表面に前記窒化物膜が少なくとも一原子相当の膜厚分残存するように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半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
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１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記光パルスを照射するステップの後に、前記窒化物膜を除去する工程をさらに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。
【請求項１９】
前記第２のｎ型半導体領域を形成する工程の後に、前記窒化物膜を除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６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、不純物導入装置、不純物導入方法、この不純物導入方法による半導体装置の製造方法及び半導体装置に関し、特に不純物元素の拡散係数の極めて小さい固体材料に対して不純物元素としての窒素（Ｎ）を導入する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等のワイドバンドギャップ半導体は、拡散時の活性化エネルギーが大きくなるので、不純物元素の拡散係数が小さくなる。半導体基板が４Ｈのシリコンカーバイド（４Ｈ−ＳｉＣ）の場合、４Ｈ−ＳｉＣの（０００１）面（（０００−１）面）に対して、例えば１０１５／ｃｍ２程度以上の高ドーズ量のイオン注入を行う際には、不純物元素の活性化を促進するため、半導体基板を事前に３００〜８００℃程度に昇温させて加熱すると共に、イオン注入後、１６００〜１８００℃程度の高温のアニールを行う必要がある。しかし、このような処理を経ても、例えばｎ型のドーパントであるＮは４Ｈ−ＳｉＣの結晶中でほとんど熱拡散しない。
【０００３】
これに対し、ｎ型のＳｉＣ基板を、高濃度のアンモニア水溶液（ＮＨ３ａｑ）中に浸漬させ、このアンモニア水溶液を介してレーザー光の光パルスを照射して、ＳｉＣ基板にｎ型の不純物ドープ層を形成する方法が提案されている（非特許文献１参照。）。非特許文献１に記載の発明においては、１０重量％の濃度のアンモニア水溶液を用いて、２．５Ｊ／ｃｍ２程度のエネルギー密度の光パルス（ＫｒＦエキシマレーザー、波長２４８ｎｍ）を、照射時間５５ｎｓで、３発（３ショット）照射して、ＮをＳｉＣ基板の表面に導入する。しかし、非特許文献１の技術の場合、ＳｉＣ基板に実質的に接触できるＮの密度が低いため、ＳｉＣにおけるＮの熱力学的平衡濃度、すなわち固溶濃度を超える高濃度で導入することが困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「アンモニア水溶液中レーザー照射による４Ｈ−ＳｉＣへの窒素ドーピング（Nitrogen doping of 4H SiC by Laser Irradiation in Ammonia Solution）」井上祐樹  他５名、第７４回応用物理学会秋季学術講演会  講演予稿集（２０１３年秋  同志社大学）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記した問題に着目して為されたものであって、窒素の拡散係数の極めて小さい、例えばワイドバンドギャップ半導体等の固体材料であっても、窒素を固体材料の表面に、固体材料の固溶濃度（熱力学的平衡濃度）を超える高濃度で導入することが可能な不純物導入装置、不純物導入方法、この不純物導入方法を用いた半導体装置の製造方法及び半導体装置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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る不純物導入装置のある態様は、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、窒化物膜に光パルスを照射するビーム調整系と、を備え、窒化物中の窒素を対象物に導入することを要旨とする。
【０００７】
また本発明に係る不純物導入方法のある態様は、窒化物膜を対象物の表面上に堆積するステップと、窒化物膜に光パルスを照射するステップと、を含み、窒化物中の窒素を対象物に導入することを要旨とする。
【０００８】
また本発明に係る半導体装置の製造方法のある態様は、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、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、を含むことを要旨とする。
【０００９】
また本発明に係る半導体装置のある態様は、第１のｎ型半導体領域と、この第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、この第２のｎ型半導体領域に接触したオーム性接触電極膜と、を備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
従って本発明に係る不純物導入装置及び不純物導入方法によれば、窒素の拡散係数の極めて小さい固体材料であっても、窒素を固体材料の表面に、固体材料の固溶濃度を超える高濃度で導入することができる。また本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、オーム性の優れたコンタクト構造を含む半導体装置を製造することができる。また本発明の実施の形態に係る半導体装置は、オーム性の優れたコンタクト構造を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る不純物導入装置の構成の概略を模式的に説明する断面図を含むブロック図である。
【図２】演算制御装置の構成の概略を模式的に説明するブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る不純物導入方法を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る不純物導入方法を説明する工程断面図である（その１）。
【図５】本発明の実施の形態に係る不純物導入方法を説明する工程断面図である（その２）。
【図６】本発明の実施の形態に係る不純物導入方法を説明する工程断面図である（その３）。
【図７】本発明の実施の形態に係る不純物導入方法を説明する工程断面図である（その４）。
【図８】本発明の実施の形態に係る不純物導入方法を説明する工程断面図である（その５）。
【図９】実施例１に係る不純物導入方法において、光パルスを１回照射した場合の、窒化物膜の照射領域と非照射領域の間に形成された段差のプロファイルを示すグラフ図である。
【図１０】実施例１に係る不純物導入方法において、光パルスを３回照射した場合の、窒化物膜の照射領域と非照射領域の間に形成された段差のプロファイルを示すグラフ図である。
【図１１】実施例１に係る不純物導入方法において、光パルスを１０回照射した場合の、窒化物膜の照射領域と非照射領域の間に形成された段差のプロファイルを示すグラフ図である。
【図１２】実施例１に係る不純物導入方法において、窒化物膜除去後の窒素導入領域の上面に形成された段差のプロファイルを示すグラフ図である。
【図１３】実施例１に係る不純物導入方法を用いて形成された窒素導入領域の窒素濃度と侵入深さについてＳＩＭＳを用いて得られたプロファイルを示すグラフ図である。
【図１４】実施例１に係る不純物導入方法を用いて形成された窒素導入領域の表面の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性の測定方法を説明する断面図である。
【図１５】実施例１に係る不純物導入方法を用いて形成された窒素導入領域のＩ−Ｖ特性を照射回数毎に示すグラフ図である。
【図１６】実施例１に係る不純物導入方法を用いて形成された窒素導入領域の抵抗値を照射回数毎に示すグラフ図である。
【図１７】実施例２に係る不純物導入方法において、光パルスを１回照射した場合の、窒化物膜の照射領域と非照射領域の間に形成された段差のプロファイルを示すグラフ図である。
【図１８】実施例２に係る不純物導入方法において、光パルスを２回照射した場合の、窒化物膜の照射領域と非照射領域の間に形成された段差のプロファイルを示すグラフ図である。
【図１９】実施例２に係る不純物導入方法において、光パルスを３回照射した場合の、窒化物膜の照射領域と非照射領域の間に形成された段差のプロファイルを示すグラフ図である。
【図２０】実施例２に係る不純物導入方法において、光パルスを５回照射した場合の、窒化物膜の照射領域と非照射領域の間に形成された段差のプロファイルを示すグラフ図である。
【図２１】実施例２に係る不純物導入方法において、光パルスを１０回照射した場合の、窒化物膜の照射領域と非照射領域の間に形成された段差のプロファイルを示すグラフ図である。
【図２２】実施例２に係る不純物導入方法を用いて形成された窒素導入領域のＩ−Ｖ特性を照射回数毎に示すグラフ図である。
【図２３】実施例２に係る不純物導入方法を用いて形成された窒素導入領域の抵抗値を照射回数毎に示すグラフ図である。
【図２４】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の概略を説明する模式的な工程断面図である（その１）。
【図２５】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の概略を説明する模式的な工程断面図である（その２）。
【図２６】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の概略を説明する模式的な工程断面図である（その３）。
【図２７】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の概略を説明する模式的な工程断面図である（その４）。
【図２８】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の概略を説明する模式的な工程断面図である（その５）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１３】
また、以下の説明における「左右」や「上下」の方向は、単に説明の便宜上の定義であって、本発明の技術的思想を限定するものではない。よって、例えば、紙面を９０度回転すれば「左右」と「上下」とは交換して読まれ、紙面を１８０度回転すれば「左」が「右」に、「右」が「左」になることは勿論である。また本明細書及び添付図面においては、ｎ又はｐを冠した領域や層では、それぞれ電子又は正孔が多数キャリアであることを意味する。またｎやｐに付す＋や−は、＋及び−が付記されていない半導体領域に比して、それぞれ相対的に不純物濃度が高い又は低い半導体領域であることを意味する。
【００１４】
＜不純物導入装置＞
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
【００１５】
窒化物膜４は、対象物２に対するＮの不純物導入源であり、窒化物を含む薄膜、例えば窒化珪素（ＳｉｘＮｙ、以下、単に「ＳｉＮ」と称する。）や窒化炭素（ＣｘＮｙ）が採用可能である。以下ではＳｉＮ膜を用いる場合について例示的に説明する。
【００１６】
対象物２は、ＳｉＣ基板を例示的に採用し、具体的にはパワー半導体装置用の基板材料として期待されているｎ＋型の４Ｈ−ＳｉＣ基板を用いて説明する。対象物２は、（０００１）面（（０００−１）面）を有する半導体基板２１の上に、図４に例示したように、１×１０１６／ｃｍ３程度の濃度で１０μｍ程度の厚みを有するｎ型の４Ｈ−ＳｉＣのエピタキシャル成長層（以下、「エピ層」と称する。）２２を設けた２層構造である。図１中に例示した対象物２は、エピ層２２側の面を表面（上面）としてビーム調整系３３側に向けて配置されている。対象物２の表面上には図示を省略するが位置合わせのための基準マークが設けられていてもよい。
【００１７】
尚、対象物２の材料はＳｉＣに限定されることなく、例えば酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、ダイヤモンド等、他のワイドバンドギャップ半導体であっても本発明を適用できる。対象物２は、Ｎの拡散係数が極めて小さい固体材料であればワイドバンドギャップ半導体に限定されるものでもないが、Ｎがドナー型の不純物元素として機能しうる固体材料であることが望ましい。
【００１８】
成膜装置１０は、例えばスパッタ装置、電子ビーム蒸着装置、プラズマＣＶＤ装置等が採用可能である。本発明の実施の形態に係る成膜装置１０は、図１に示すように、真空排気可能なチャンバ１１と、チャンバ１１内に設けられ対象物２を載置する下部電極１２と、この下部電極１２と上下方向に間隔を空けて互いに平行に正対するように設けられた上部電極１３と、を備える容量結合型プラズマＣＶＤ装置の場合を例示している。
【００１９】
容量結合型プラズマＣＶＤ装置としては、更に下部電極１２と上部電極１３との間に接続された高周波電源１５と、チャンバ１１に接続されチャンバ１１内に成膜のための原料ガスを導入するガス導入バルブ１６と、チャンバ１１に接続されチャンバ１１内を真空状態にするロータリーポンプ、ターボ分子ポンプ或いはクライオポンプ等で構成される真空ポンプ１７と、が成膜装置１０に設けられる。高周波電源１５、ガス導入バルブ１６及び真空ポンプ１７には、成膜される窒化物膜４の膜厚を制御する膜厚制御部３１が接続されている。また膜厚制御部３１は成膜装置１０に装備された図示を省略した膜厚計からの信号をインシツ（ｉｎ  ｓｉｔｕ）モニタして帰還制御することができる。高周波電源１５、ガス導入バルブ１６及び真空ポンプ１７は、膜厚制御部３１を介して演算制御装置３０に接続されている。
【００２０】
成膜装置１０は、下部電極１２と上部電極１３との間に高周波電源１５によって印加された高周波電圧により、チャンバ１１内に導入した原料ガスを対象物２の表面に付着させて成膜する。成膜装置１０は、容量結合型プラズマＣＶＤ装置以外に、誘導結合型プラズマＣＶＤ装置、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置、電子サイクロトロン共鳴型（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ装置等で構成してもよい。
【００２１】
光照射装置２０は、対象物２を支持する支持台２４と、支持台２４を介して対象物２を搭載して対象物２の主面に平行な面内に定義されるＸ−Ｙ方向に自在に移動させるＸ−Ｙ移動ステージ２３と、を備える。光照射装置２０は、窒化物膜４を介して対象物２の平坦な上面にレーザー光６の光パルスをスキャン照射する。「光励起効果」には熱エネルギーの効果も含まれる。
【００２２】
ビーム調整系３３は、図１に示すように、レーザー光６等の照射フルエンス（エネルギー密度）の大きな光パルスを出射する光源３４と一体的に設けられ、対象物２の表面に光パルスを一定寸法の照射領域でスキャン照射する。ビーム調整系３３及び光源３４には、照射されるレーザー光６の照射条件を制御する光源制御部３２が接続されると共に、光源制御部３２は演算制御装置３０に接続されている。
【００２３】
エネルギー密度の大きな光パルスとしては、窒化物膜４を介して十分な反応エネルギーが生じるように、光エネルギーを不純物元素及び対象物２の格子振動に与えることが可能な波長を有するレーザー光６のパルスが好ましい。例えば、２４８ｎｍ（ＫｒＦ）、１９３ｎｍ（ＡｒＦ）、３０８ｎｍ（ＸｅＣｌ）、３５１ｎｍ（ＸｅＦ）等の発振波長を有するエキシマレーザーや、２６６ｎｍ（ＹＡＧ第４高調波）、３５５ｎｍ（ＹＡＧ第３高調波）、５３２ｎｍ（ＹＡＧ第２高調波）レーザーや、１．０６４μｍ（ＹＡＧ基本波）、１０．６μｍ（炭酸（ＣＯ２）ガス）レーザー等を用いることができる。また水銀（Ｈｇ）ランプやキセノン（Ｘｅ）ランプ等の高出力の連続光を分光器やフィルターで波長選択してもエネルギー密度の大きな光パルスを得ることが可能であるので、必ずしもレーザーに限定されるものではない。
【００２４】
またエキシマレーザーのように、窒化物膜４及び多くの半導体材料の禁制帯幅よりも大きなエネルギーとなる、紫外線領域の波長のレーザー光６を照射するように構成すれば、窒化物膜４の構成元素及び半導体材料の構成元素の振動エネルギーを励起し、紫外線領域の光エネルギーによる光触媒作用等の表面反応を光励起させることができる。このため不純物元素の導入対象となる固体材料の表面の格子振動を励起し、不純物元素を目的とする固体材料の格子間位置や置換位置等の導入位置に移動させる表面マイグレーション等を含めた表面反応等を容易にすることができる。
【００２５】
ただし、ＡｒＦ（＝１９３ｎｍ）レーザー等よりも短波長、すなわち真空紫外光の範囲に含まれる短波長の光は、大気中の酸素分子に吸収され伝播が阻害されるため、大気中でのレーザードーピングにおいては、１９０ｎｍ程度以上の波長を有するレーザー光６であることが好ましい。更に窒化物膜４と４Ｈ−ＳｉＣとの反応エネルギーを十分に生じさせるためには、３８０ｎｍ程度以下すなわちＹＡＧ第３高調波（＝３５５ｎｍ）クラス以下の波長を有するレーザー光６であることが好ましい。
【００２６】
またビーム調整系３３は、いずれも図示を省略する、出射されたレーザー光６を所定の形状に成形する可変スリット等の成形装置と、レーザー光６を集光するレンズ等の集光装置と、を備える。成形されたレーザー光６等の光パルスは、対象物２の上面と窒化物膜４との界面領域に向けて照射される。成形されるレーザー光６の形状は、長方形（矩形）状が好適に用いられるが、矩形に限定されることなく、他の形状であってもよい。
【００２７】
また図示を省略しているが、対象物２に対する光パルスの照射位置を制御するに際し、ビーム調整系３３には、対象物２の基準マークを撮像するＣＣＤカメラ等の撮像装置、照明光を照射する照明光発光装置、照明光を反射及び透過させるミラー及びアライメント機構等を必要に応じて別途設けてもよい。また後述する直接描画（ダイレクト・ライティング）を実施する場合は、更にレーザー干渉計等の測距システムを設けてもよい。またビーム調整系３３は、レーザー光６を掃引する場合、必要であれば、成形されたレーザー光６を反射して集光装置に導く反射ミラーやプリズム等の他の光学系を備えるようにしてもよい。
【００２８】
Ｘ−Ｙ移動ステージ２３は、支持台２４を下方から水平に支持するとともに、図示を省略する移動ステージ駆動装置に接続され、移動ステージ駆動装置を演算制御装置３０によって制御することにより、支持台２４を水平なＸ−Ｙ平面内のＸ−Ｙ方向にそれぞれ自在に移動することで、対象物２を光パルスの照射位置に対し自在に移動できるように構成されている。例えば光パルスの照射位置に対する対象物２の相対的な位置を自在に移動することにより、直接描画の手法で、所望の平面領域の範囲に対して光パルスを照射し、Ｎが添加された領域を選択的にパターニングすることが可能になる。更に、支持台２４とＸ−Ｙ移動ステージ２３との間に、支持台２４をＸ−Ｙ方向に垂直なＺ方向に移動させるＺ移動ステージを設けることで、Ｘ−Ｙ方向に加えＺ方向にも移動可能に支持台２４を構成して焦点等の調整ができるようにしてもよい。
【００２９】
演算制御装置３０は、図２に示すように、照射回数算出回路３０１を備える。また図１に示したように演算制御装置３０には入力装置４１及びデータ記憶装置４２が接続されており、演算制御装置３０は、データ記憶装置４２の内部に格納されたデータにアクセス可能に構成されている。データ記憶装置４２には、入力装置４１を介して、窒化物膜４の膜厚ｔｆ、光パルスのエネルギー密度Ｆ及び１パルス（１ショット）の照射時間（パルス幅）τが入力される。
【００３０】
演算制御装置３０の照射回数算出回路３０１は、データ記憶装置４２に格納された膜厚ｔｆ、エネルギー密度Ｆ及び１パルスの照射時間τを用いて、光パルスの照射回数ｎを、経験則から算出する。照射回数算出回路３０１は、光パルス照射後に対象物２の表面に窒化物膜４が残らない程度に照射回数ｎを算出するように設定可能である。また光パルス照射後に対象物２の表面に窒化物膜４が少なくとも一原子層相当の膜厚分残存可能となるように、光パルスの照射回数ｎを算出するように設定することも可能である。
【００３１】
光パルス照射後に対象物２の表面に窒化物膜４が少なくとも一原子層相当の膜厚分残存できなくなると、窒素導入領域の表面欠陥をなす凹凸の程度が激しくなり、後工程で対象物２の表面に電極を設けて半導体装置を製造した際、順方向の電流値低下や、逆バイアス時のリーク電流の増加を招き、十分な特性を備えることができない。
【００３２】
窒化物膜４の膜厚ｔｆは、１０ｎｍ程度以上、1μｍ程度以下で設定されることが好ましい。膜厚ｔｆが１０ｎｍ未満の場合、Ｎを十分に導入することが困難な場合や、光パルスのエネルギー密度Ｆの大きさに対し薄すぎて表面の凹凸の程度が激しくなる場合がある。また１μｍを超える場合、Ｎを導入できたとしてもエネルギー効率が悪くなる。また光パルスのエネルギー密度Ｆは、１．０Ｊ／ｃｍ２程度以上、約６．０Ｊ／ｃｍ２程度以下で設定されることが好ましい。エネルギー密度Ｆが１．０Ｊ／ｃｍ２未満の場合、Ｎを十分に導入することが困難になる。また６．０Ｊ／ｃｍ２を超える場合、エネルギー効率が悪くなると共に、窒素導入領域の表面の凹凸の程度が激しくなる。
【００３３】
また光パルスの照射時間τは、２０ｎｓ〜１００ｎｓ程度の範囲内で適宜設定できるが、例えば５０ｎｓ程度が好適である。また設定される光パルスの照射回数ｎは、窒化物膜４を少なくとも一原子層相当の膜厚分残存できる限り、任意の回数が選定され得るが、半導体装置の量産性を考慮して、１回以上１００回以内の範囲内であることが好ましい。
【００３４】
このように、窒化物膜４の膜厚ｔｆ、レーザー光６のエネルギー密度Ｆ及び１パルスの照射時間τを考慮して、光パルスの照射回数ｎを設定することにより、対象物２の表面に凹凸を過剰に形成しないと共に、仮に表面欠陥が発生しても、所望のＩ−Ｖ特性を達成できる等、凹凸の程度を許容範囲内に留めることができる。
【００３５】
演算制御装置３０が算出した照射回数ｎのデータは、演算制御装置３０に入力されたエネルギー密度Ｆ及び照射時間τのデータと共に、光源制御部３２に入力される。また演算制御装置３０に入力された膜厚ｔｆのデータは、膜厚制御部３１に入力される。また演算制御装置３０には、図示を省略する表示装置が接続されることで、膜厚ｔｆ、エネルギー密度Ｆ、照射時間τ及び照射回数ｎのデータ等が表示されるように構成されてもよい。
【００３６】
膜厚制御部３１は、入力された膜厚ｔｆで窒化物膜４が対象物２上に成膜されるように、成膜装置１０の高周波電源１５の電圧、ガス導入バルブ１６及び真空ポンプ１７の動作を制御する。光源制御部３２は、入力されたエネルギー密度Ｆ、照射時間τ及び算出した照射回数ｎで、光パルスのスキャン照射が行われるようにビーム調整系３３及び光源３４の動作を制御する。
【００３７】
＜不純物導入方法＞
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。
【００３８】
（ａ）まず、図３のステップＳ１において、用意した対象物２を、図１中の成膜装置１０の内部に２点鎖線で示したように、エピ層２２側の表面を上部電極１３側に向けて下部電極１２上に載置し固定する。
【００３９】
（ｂ）次に、ステップＳ２において入力装置４１を介して、窒化物膜の膜厚ｔｆ、光パルスのエネルギー密度Ｆ及び照射時間τを入力してデータ記憶装置４２に格納する。尚、ステップＳ２をステップＳ１の前に実施してもよい。
【００４０】
（ｃ）次に、不純物導入装置１の演算制御装置３０は、ステップＳ３においてデータ記憶装置４２から窒化物膜の膜厚ｔｆ、光パルスのエネルギー密度Ｆ及び照射時間τを読み出して、照射回数ｎを算出する。そして算出した照射回数ｎと、光パルスのエネルギー密度Ｆ及び照射時間τのそれぞれを光照射装置２０の光源制御部３２に出力する。また膜厚ｔｆを成膜装置１０の膜厚制御部３１に出力する。
【００４１】
（ｄ）次に、成膜装置１０の膜厚制御部３１は、ステップＳ４において高周波電源１５、ガス導入バルブ１６及び真空ポンプ１７のそれぞれの動作を制御して、図５に示すように、対象物２のエピ層２２の上面に、ＳｉＮ膜等の窒化物膜４の薄膜を設定された膜厚ｔｆで成膜する。
【００４２】
（ｅ）次に、窒化物膜４が成膜された対象物２を成膜装置１０から取り出して光照射装置２０へ搬送し、窒化物膜４の上面をビーム調整系３３側に向けて、支持台２４上に載置し固定する。光照射装置２０は、室温状態の大気の雰囲気中に配置されている。尚、光照射装置２０に載置された対象物２の温度は、室温以上６００℃程度以下の範囲で、適宜設定可能である。そして、対象物２のエピ層２２に対し不純物元素であるＮをドーピングさせる最初の照射目標位置に応じた基準マークの位置を、レーザー光６の光軸に合致させるように、ビーム調整系３３をＸ方向及びＹ方向に所定量移動させる。
【００４３】
（ｆ）次に、光照射装置２０の光源制御部３２は、ステップＳ５において、入力されたエネルギー密度Ｆ、照射時間τ、照射回数ｎでレーザー光６が照射されるように、ビーム調整系３３及び光源３４の動作を制御する。そして図６に示すように、対象物２のエピ層２２の上面に窒化物膜４を介してレーザー光６の光パルスを照射する。
【００４４】
光パルスが照射された窒化物膜４の照射領域ｓでは、レーザー光６のエネルギーにより、ドーピング元素としてのＮが飛躍的に活性化して窒化物膜４が溶融し、窒化物膜４とエピ層２２の界面で、Ｎがエピ層２２の内部に、固溶濃度を超えるレベルまで導入される。またレーザードーピングの進行に伴い、窒化物膜４の膜厚ｔｆが減じる。このとき、照射回数ｎが複数であって、同一の照射領域ｓに繰り返し光パルスが照射される場合、照射回数ｎの増加に伴い窒化物膜４が薄くなる。一方、照射領域ｓの周辺にはＳｉＮの溶融流動領域が生じる。
【００４５】
そして光パルスのｎ回の照射後、図７に示すように、照射領域ｓに対応するエピ層２２の上部には、窒素導入領域２ａが形成される。また窒化物膜４の照射領域ｓと非照射領域との間には、段差が形成される。また照射領域ｓと非照射領域との境界近傍の領域の一部には、溶融流動によりＳｉＮの一部が盛り上がって堆積する。尚、図７中には、先行して行われたステップＳ２及びＳ３の処理により、対象物２の表面欠陥をなす凹凸の形成が低減されるように、窒素導入領域２ａの上面に、窒化物膜４の一部が一定の厚みで堆積して残留させた場合が例示されている。
【００４６】
（ｆ）次に、窒化物膜４がＳｉＮ膜の場合は、ステップＳ６において熱リン酸（Ｈ３ＰＯ４）等を用いて、図８に示すように、エピ層２２の表面上に残留した窒化物膜４を除去する。残留した窒化物膜４が窒素導入領域２ａの上面を保護していたため、窒素導入領域２ａは、上面の粗面化が抑制され、平坦に形成されている。上記（ａ）〜（ｆ）の工程により、本発明の実施の形態に係る不純物導入方法が構成される。
【実施例１】
【００４７】
次に、本発明の実施例１を説明する。実施例１では、図４に示したようなエピ層２２を有する対象物２を用意し、半導体基板２１の上側のエピ層２２の表面に、窒化物膜４ＳｉＮｘを、成膜装置１０を用いて、図５に示したように厚さｔｆ＝約１００ｎｍ成膜した。
【００４８】
次に、図６及び図７に示したように、大気中に設けた光照射装置２０により光パルスを、窒化物膜４に対して、エネルギー密度Ｆ＝４．０Ｊ／ｃｍ２程度、照射時間τ＝５０ｎｓで照射し、Ｎをエピ層２２にドーピングした。レーザー光６としては２４８ｎｍ（ＫｒＦ）エキシマレーザーを用い、照射領域ｓが平面パターンで約３００μｍ角の正方形状となるようにビームを成形した。レーザードーピングは、照射回数ｎを１回、２回、３回、５回及び１０回の５パターン行うと共に、各パターンでａ列、ｂ列及びｃ列の計３列のパターニングを行った。５パターンのうち、ｎ＝１、３、１０の３パターンで得られた、照射領域ｓの表面の段差のプロファイルを、図９〜図１１に例示的に示す。
【００４９】
照射回数ｎ＝１の場合、図９のグラフ図に示すように、段差の最大深さは１００ｎｍ程度であった。また照射回数ｎ＝３の場合、図１０のグラフ図に示すように、段差の最大深さは１５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度であった。また照射回数ｎ＝１０の場合、図１１のグラフ図に示すように、段差の最大深さは２００ｎｍ〜２５０ｎｍ程度であった。すなわち照射回数ｎが増えると共に、段差が大きくなったことが分かる。尚、図９〜図１１中では、縦軸の「０」の位置が、光パルス照射前に成膜された窒化物膜４の上面の高さに相当する。
【００５０】
次に、図８に示したように、エピ層２２の上面に残留した窒化物膜４を除去した。図１２のグラフ図に示すように、照射回数ｎ＝１、２、３及び５の４パターンの場合、照射領域ｓのエピ層２２の上面の高さは、概ね変化しないか若干の隆起を伴い、略平坦であった。一方、照射回数ｎ＝１０の場合、照射領域ｓでは窒化物膜４が略すべて無くなり、更に窒化物膜４の下側の窒素導入領域２ａの上部が部分的に１００ｎｍ以上エッチングされた。照射回数ｎ＝１０の場合、窒素導入領域２ａの表面には、著しい凹凸が形成されたことが分かる。尚、図１２中では、縦軸の「０」の位置が、エピ層２２の上面すなわち窒素導入領域２ａの上面の高さに相当する。
【００５１】
実施例１の場合、図１３のグラフ図に示すように、Ｎを、エピ層２２の最表面では４Ｈ−ＳｉＣの固溶濃度である１×１０２０ｃｍ−３以下程度を大きく超える、濃度１×１０２１ｃｍ−３程度以上に導入できた。またエピ層２２の内部には、Ｎを深さ５０ｎｍ近傍位置まで導入することができた。尚、図１３は、照射回数ｎ＝１０の場合の窒素濃度のプロファイルを示す。
【００５２】
次に、図１４の断面図に示すように、窒素導入領域２ａの表面に、互いに間隔を空けて２個のプローブ針５８ａ，５８ｃを接触させ、プローブ針５８ａ，５８ｃ間で電気抵抗を測定した。照射回数ｎを５パターンに変化させて形成した窒素導入領域２ａのうち、ｎ＝１、３、５、１０の４パターンの場合に得られたＩ−Ｖ特性を、図１５のグラフ図に例示的に示す。またプローブ針５８ａ，５８ｃ間に２Ｖの電圧を印加したときの、５パターンの場合それぞれで得られた抵抗の値を、図１６のグラフ図に示す。
【００５３】
照射回数ｎ＝１の場合、図１５中の破線で示したように、電圧を変化させても電流は殆ど流れなかった。また図１６に示すように、２Ｖの電圧を印加したときのａ列〜ｃ列の３個の抵抗値は、６×１０８〜５×１０１０Ω程度の範囲内となり、比較的高い値を示した。
【００５４】
一方、照射回数ｎ＝３、５、１０の場合、図１５に示したように、電圧を変化させると、電圧に比例した電流が流れるオーム性を示した。また図１６に示すように、照射回数ｎ＝２、３、５、１０の４パターンの場合、２Ｖの電圧を印加したときのそれぞれの３個の抵抗値は、いずれも１０３Ωレベルであった。図１５及び図１６より、実施例１のレーザードーピング条件では、照射回数ｎが２回以上の場合に、窒素導入領域２ａが有効なＩ−Ｖ特性を備えることが分かる。
【実施例２】
【００５５】
次に、本発明の実施例２を説明する。実施例２は、実施例１と同様に窒化物膜４をＳｉＮｘ膜とする場合であるが、光パルスのエネルギー密度Ｆを、実施例１の場合の約４分の１となる１．０Ｊ／ｃｍ２程度に小さくすると共に、その他のレーザードーピング条件は実施例１の場合と同様にして行った。また照射回数ｎは、実施例１の場合と同様に、１回、２回、３回、５回及び１０回の５パターンとし、各パターンでａ列、ｂ列及びｃ列の計３列のパターニングを行った。
【００５６】
照射回数ｎ＝１の場合、図１７のグラフ図に示すように、平均的な段差の最大深さは２０〜３０ｎｍ程度であり、図９に示した実施例１の対応するレーザードーピング条件の場合に比べ、段差の深さは５分の１〜４分の１程度に短くなった。また照射回数ｎ＝２の場合、図１８のグラフ図に示すように、段差の最大深さは３０〜７０ｎｍ程度であった。
【００５７】
また照射回数ｎ＝３の場合、図１９のグラフ図に示すように、段差の最大深さは７０ｎｍ程度であり、図１０に示した実施例１の対応するレーザードーピング条件の場合に比べ、段差の深さは３分の１〜半分程度に短くなった。また照射回数ｎ＝５の場合、図２０のグラフ図に示すように、段差の最大深さは７０〜１００ｎｍ程度であった。
【００５８】
また照射回数ｎ＝１０の場合、図２１のグラフ図に示すように、８０〜１００ｎｍ程度であり、図１１に示した実施例１の対応するレーザードーピング条件の場合に比べ、段差の深さは３分の１〜半分程度に短くなった。
【００５９】
また実施例１の場合と同様に、照射回数ｎを５パターンに変化させて形成した窒素導入領域２ａのうち、ｎ＝１、３、５、１０の４パターンの場合に得られたＩ−Ｖ特性を、図２２のグラフ図に例示的に示す。また図１４で示した方法によって、５パターンの場合それぞれで得られた抵抗の値を、図２３のグラフ図に示す。
【００６０】
図２２中では、破線で例示される照射回数ｎ＝１の場合の軌跡、１点鎖線で例示される照射回数ｎ＝３の場合の軌跡及び２点鎖線で例示される照射回数ｎ＝５の場合の軌跡は、いずれも同一直線上に略重なって示されている。図２２に示すように、照射回数ｎ＝１、３、５の場合いずれも、電圧を変化させても電流は殆ど流れなかった。また図２３に示すように、照射回数ｎ＝１、２、３、５の場合、２Ｖの電圧を印加したときのａ列〜ｃ列の３個の抵抗値は、概ね１×１０８〜１×１０１１Ω程度の範囲内となり、比較的高い値を示した。
【００６１】
一方、照射回数ｎ＝１０の場合、図２２に示すように、電圧を変化させると、オーム性で、大きな電流が流れた。また図２３に示すように、２Ｖの電圧を印加したときのそれぞれの３個の抵抗値は、いずれも１×１０２Ω前後程度と、照射回数ｎ＝１、２、３、５の４パターンよりも格段に低くなった。図２２及び図２３より、光パルスのエネルギー密度Ｆを小さくする場合には、照射回数ｎを増やして調整することで、窒素導入領域２ａが有効なＩ−Ｖ特性を備えるように制御できることが分かる。
【００６２】
また実施例１及び実施例２の他に、光パルスのエネルギー密度Ｆを、６．０Ｊ／ｃｍ２程度と、実施例１及び実施例２の場合より大きくすると共に、その他のレーザードーピング条件は実施例１及び実施例２の場合と同様にして行った。この場合、実施例１及び実施例２の場合と同様に、照射回数ｎが増える程、窒化物膜４の段差は広がり、窒素導入領域２ａがエッチングされる場合のエッチング深さも大きくなった。
【００６３】
本発明の実施の形態に係る不純物導入方法によれば、室温、大気圧下で、窒化物膜４の膜厚ｔｆと、光パルスのエネルギー密度Ｆ及び照射時間τを考慮して光パルスの照射回数ｎを設定した上で光パルスを窒化物膜４に照射することにより、４Ｈ−ＳｉＣのエピ層２２の表面へのＮの導入を促進する。よって、対象物２としての４Ｈ−ＳｉＣのエピ層２２の表面の窒素の濃度を１０２１ｃｍ−３レベル以上という、Ｎの通常の固溶濃度（１×１０２０ｃｍ−３以下程度）を大きく上回る高濃度のレベルまで導入することができる。またＮを、エピ層２２の表面から５０ｎｍ程度の深さ位置まで導入することが容易である。
【００６４】
また例えばＳｉＣの半導体基板を高濃度のアンモニア水溶液中に浸漬させ、このアンモニア水溶液を介してレーザー光の光パルスを照射して、Ｎをドーピングする方法の場合、目的のＮ原子のみならず、アンモニア水溶液に含まれる酸素（Ｏ）や水素（Ｈ）がＳｉＣの結晶中に進入し、結晶性が劣化するという問題がある。この点、本発明の実施の形態に係る不純物導入方法によれば、アンモニア水溶液ではなく、固体の窒化物膜４を用いるため、半導体特性の劣化が生じるような大量のＯやＨがＳｉＣの結晶中に進入することがない。また，照射雰囲気を大気圧の窒素雰囲気下で行うことによりＯやＨの進入をさらに抑制することが可能である．また本発明の実施の形態のようにＳｉＣを対象物とする不純物導入方法においては、窒化物としてＳｉとＮの化合物であるＳｉＮｘを用いるため、ＳｉＣとの相性がよく、ＳｉＮｘがアブレーションしてＳｉが４Ｈ−ＳｉＣの表面に堆積しても、素子にとって不要な物質として働く懸念を小さくできる。
【００６５】
また本発明の実施の形態に係る不純物導入方法によれば、レーザードーピングが行われる状態が室温〜６００℃程度の範囲内であるので、従来のような１６００〜１８００℃程度に及ぶ極めて高温のアニールを行う必要がない。そのため、熱的履歴による応力変形等を加えないで、Ｎのドーピング作業を容易に行うことができる。
【００６６】
また従来は、４Ｈ−ＳｉＣの対象物２上に不純物元素を固相導入源として設けてレーザー光６を照射しレーザードーピングする際、約６．７×１０−５Ｐａの低圧状態で行う場合があった。本発明の実施の形態に係る不純物導入方法によれば、大気圧下でも不純物元素として窒素を導入可能になる。よって低圧状態とするための設備負担や作業負担を無くし、従来以上に容易かつ迅速にレーザードーピングを行うことができる。
【００６７】
＜半導体装置の製造方法＞
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。
【００６８】
この中間生成物２の半導体基板５２ＳＵＢの図２４中の上側の表面の内部には、複数のｐ−型のウェル領域５３ａ，５３ｂが選択的に設けられていると共に、この複数のｐ−型のウェル領域５３ａ，５３ｂのそれぞれの内部にはソース領域５４ａ，５４ｂが設けられている。またウェル領域５３ａ，５３ｂの表面にはゲート絶縁膜５５を介してゲート電極５６が設けられている。またゲート電極５６の上には層間絶縁膜５７が設けられていると共に層間絶縁膜５７の上には、ウェル領域５３ａ，５３ｂとソース領域５４ａ，５４ｂとを短絡するようにソース電極膜５８が設けられている。またソース電極膜５８の上には、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）やポリイミド膜等のパッシベーション膜５１が形成されている。すなわち図２４に示した中間生成物２の表面には、ＭＯＳゲート構造が形成されている。
【００６９】
（ｈ）そして化学的機械研磨（ＣＭＰ）等の手法を用いて、半導体基板５２ＳＵＢが所望の厚さｔｄｒｉｆｔになるまで、厚み調整を行う。所望の厚さｔｄｒｉｆｔとしては、例えば１０μｍ〜６０μｍ程度の厚さを選定できる。所望の厚さｔｄｒｉｆｔになった半導体基板５２ＳＵＢの残余の部分が、半導体装置のドリフト層５２として機能する。ドリフト層５２は、本発明の第１のｎ型半導体領域に相当する。
【００７０】
（ｉ）次に、図２５の断面図に示すように、半導体装置の上下を反転させて、図１に示した成膜装置１０のチャンバ１１の内部に、ＭＯＳゲート構造と反対側のドリフト層５２の裏面が上面となるように配置する。そして、図５に示したのと同様に、ドリフト層５２の裏面に、窒化物膜４をプラズマＣＶＤ等の低温成膜技術を用いて一定の厚みｔｆで成膜する。
【００７１】
（ｊ）次に、図２６の断面図に示すように、ドリフト層５２の裏面に、窒化物膜４を介してレーザー光６の光パルスを、図６に示したのと同様に照射する。この際、ドリフト層５２の裏面全面にレーザー光６をスキャンして照射し、ドリフト層５２の下部（図２６中では「上部」として表現されている。）に、Ｎをドリフト層５２の固溶濃度を超える高濃度で導入する。スキャンは、図１中のＸ−Ｙ移動ステージ２３の内部に双方向矢印で示したようなＸ−Ｙ移動ステージ２３の移動、又はビーム調整系３３側の移動により行うことができる。
【００７２】
このとき、照射する光パルスのエネルギー密度Ｆが比較的大きい場合には、図１５及び図１６に示したように、照射回数ｎが３回や５回等の少ない回数に抑えても、優れたＩ−Ｖ特性を有する窒素導入領域を形成可能である。ドリフト層５２の裏面に照射する光パルスの照射回数ｎを抑えることにより、半導体装置の製造プロセスを短縮化すると共に、窒素導入領域の表面のエッチング量が増えることを抑制できる。
【００７３】
（ｋ）次に、図８に示したのと同様に、ドリフト層５２の裏面上に残留した窒化物膜４を除去し、図２７の断面図に示すように、ドリフト層５２の下部であって、ＭＯＳゲート構造と反対側の全面に、固溶濃度を超えるレベルまでＮがドープされたｎ＋＋型の窒素導入領域を、ドレイン領域５２ａとして形成する。ドレイン領域５２ａは、本発明の第２のｎ型半導体領域に相当する。
【００７４】
（ｌ）次に、図２８の断面図に示すように、ドレイン領域５２ａの上に、例えばＮｉ等からなるドレイン電極膜５９を形成する。窒素が高濃度で導入されたドレイン領域５２ａとドレイン電極膜５９とは、図１３〜図２３で説明したように良好なオーム性接触をし、第２のｎ型半導体領域にオーム性のコンタクト構造を含む素子構造が形成される。上記工程（ｇ）〜（ｌ）により、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法が構成される。
【００７５】
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、室温、大気圧下で、窒化物膜４の膜厚ｔｆと、光パルスのエネルギー密度Ｆ及び照射時間τを考慮して光パルスの照射回数ｎを設定した上で光パルスを窒化物膜４に照射することにより、４Ｈ−ＳｉＣの半導体基板の表面の窒素の濃度を１０２１ｃｍ−３レベル以上という、Ｎの通常の固溶濃度（１×１０２０ｃｍ−３以下）を大きく上回る高濃度で導入し、オーミック抵抗の低い、コンタクト性に優れた半導体領域を有する半導体装置５０を製造することができる。
【００７６】
また従来、半導体基板の裏面側に設けられるドレイン領域は、例えば、比較的厚みを有する半導体基板を予め用意し、この半導体基板の表面側にＭＯＳゲート構造等を形成した後で、半導体基板の裏面をＣＭＰ等により薄く削っていた。そして、その後にｎ型の不純物を導入し、高温アニールを施す等の処理が必要であったため、半導体基板の反り、ひび割れ等の破損が生じる問題があった。しかし本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、高温アニールが必要がないので、表面構造を形成した半導体基板を例えばｔｄｒｉｆｔ＝１０μｍ〜６０μｍ程度の極めて薄いレベルまで薄く削った後でもなお、高濃度のドレイン領域５２ａを形成することが可能となる。よって半導体装置の製造負担を低減してプロセスを効率化できると共に、高速動作・低損失の半導体装置を実現できる。
【００７７】
（その他の実施の形態）
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。
【００７８】
また本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、ＭＯＳＦＥＴを例として説明したが、半導体装置としてはＭＯＳＦＥＴに限定されるものではない。本発明は、ダイオードが含まれるのは勿論、ＩＧＢＴ、ＳＩＴ、ＧＴＯ、ＳＩサイリスタ等、各種の半導体装置（半導体素子）のｎ型半導体領域において、適用することができる。以上のとおり本発明は、上記に記載していない様々な実施の形態等を含むとともに、本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００７９】
１    不純物導入装置
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
【図１】
0006573163.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006573163.tif 000006
【図６】
0006573163.tif 000007
【図７】
0006573163.tif 000008
【図８】
0006573163.tif 000009
【図９】
0006573163.tif 000010
【図１０】
0006573163.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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