(57)【要約】【課題】ＲＴＰの温度制御性の向上を図り、ウエハ面内の温度ばらつきを安価に低減させることを可能にする半導体装置の製造方法を提供する【解決手段】半導体基板にランプ光を照射して加熱処理を行う工程において、半導体基板１中に、照射されるランプ光を吸収するフリーキャリア吸収層２をあらかじめ設けておく。これにより、ＲＴＰ工程での低温温度制御性を高め、低温領域だけでなくプロセス温度域での基板温度のばらつきを安価に低減することができるので、高精度の熱処理が要求される半導体装置を特性を劣化させることなく製造することができる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板内の少なくとも一部に、不純物を含み、赤外線を吸収するフリーキャリア吸収層を形成する工程（ａ）と、
上記半導体基板に赤外線を照射することにより上記半導体基板に所定のプロセス温度で熱処理を加える工程（ｂ）と
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ｂ）は、
上記半導体基板から発せられる赤外放射光を検知する工程（ｂ１）と、
上記赤外放射光の強度から上記半導体基板の温度を測定して上記赤外線の出力を制御する工程（ｂ２）と
をさらに含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法において、
上記半導体基板はシリコン基板であり、
上記赤外線の波長は０．２μｍ以上５．０μｍ以下の範囲にあることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ｂ）は、上記プロセス温度での加熱処理の前に上記プロセス温度よりも低温で基板を保持し、基板温度を安定化する工程をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記基板温度を安定化する工程で、上記基板温度は７００℃以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記基板温度を安定化する工程で、上記基板温度は６００℃以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ｂ１）では、上記半導体基板の裏面から発せられる赤外放射光を検知することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ａ）で形成される上記フリーキャリア吸収層は、平面的に見て上記半導体基板の全面に亘って設けられていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記フリーキャリア吸収層に含まれる不純物の平均濃度は、３×１０１８ｃｍ−３以上５×１０２２ｃｍ−３以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記フリーキャリア吸収層の厚さは１μｍ以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記フリーキャリア吸収層の厚さは３μｍ以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ａ）は、分子中に不純物を含む気体を用いた不純物の熱拡散工程であり、
上記フリーキャリア吸収層は上記半導体基板の下部に設けられることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１１のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ａ）では、不純物のイオン注入によって上記フリーキャリア吸収層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１１のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ａ）では、ＣＶＤ法によって不純物を含む上記フリーキャリア吸収層をエピタキシャル成長させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ａ）では、半導体からなる複数の基板を張り合わせることにより上記半導体基板を形成する工程をさらに含み、
上記複数の基板のうち少なくとも１つの基板はフリーキャリア吸収層を有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ａ）の後に上記半導体基板上に半導体素子を形成する工程をさらに含み、
上記工程（ｂ）は、上記半導体基板上に上記半導体素子を形成する工程の一部として行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に赤外線を用いて熱処理を行う半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置をシリコン基板からなるウエハ上に製造する場合、イオン注入法や気相成長法、固体拡散法などにより不純物をウエハに導入し、高温アニールによる熱拡散を行う必要がある。このような半導体装置の熱処理工程においては、適切な処理条件を設定し、ウエハに対して適切な熱処理を施すことが必須となる。
【０００３】
従来用いられているウエハの熱処理の代表的な方法として、ＲＴＰ（Ｒａｐｉｄ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）法が挙げられる。これは、高温で短時間処理が可能な光照射による方法である。ＲＴＰ装置では、一般にタングステンハロゲンランプが用いられ、波長が０．４〜５．０μｍの光をウエハに照射し、ウエハの光吸収により加熱が行われる。また、ウエハの温度測定にはパイロメータ（放射温度計）が用いられ、ウエハ裏面から発せられる赤外放射光を検知し、その強度から温度を測定している。従来のＲＴＰ法について、図を用いて以下に説明する。
【０００４】
図６は、ＲＴＰ装置の概略を示す図である。
【０００５】
従来から用いられているＲＴＰ装置は、半導体基板１０２を加熱するためのタングステンハロゲンランプ１０１と、半導体基板１０２の温度を測定するためのパイロメータ１０３と、タングステンハロゲンランプ１０１の出力を制御するための制御コントローラ１０４と、タングステンハロゲンランプ１０１のドライバ１０５とを備えている。なお、このパイロメータ１０３は、ウエハから放射される赤外線を検知することにより温度の測定を行っている。
【０００６】
ＲＴＰ装置には、面内の温度制御性を高めるために複数のパイロメータ１０３が備えられており、半導体基板１０２の複数点の温度が測定できるようになっている。そして、温度の測定結果はＲＴＰ装置の制御コントローラ１０４に送られる。次に、制御コントローラ１０４が、測定結果を基にタングステンハロゲンランプ１０１の出力情報（ランプの設定値）をドライバ１０５に送ると、ドライバ１０５により駆動されるタングステンハロゲンランプ１０１は出力情報に従って照射を行う。
【０００７】
図７は、ＲＴＰ装置で処理を行う際の従来の温度プロファイルの一例を示す図である。同図の横軸は時間、縦軸は温度であり、図中には５つのパイロメータの読み値を示している。
【０００８】
図７に示すように、従来のＲＴＰは、順に、予熱段階、スタビライズ段階、昇温段階、プロセス温度処理段階及び降温段階から構成されている。
【０００９】
ここに示す例では、まず、ウエハを予熱するステップが約１０秒あり、その後パイロメータの制御性が確保できる温度域までいったんウエハを加熱し、ウエハ面内の温度を一定にする。この段階はスタビライズと呼ばれ、約１５秒間行われる。続いて、ウエハの各部の温度が所定温度に達すると、プロセス温度まで昇温を行い、ウエハをプロセス温度で約３０秒熱処理する。その後、ランプ出力を切ることにより降温する。
【００１０】
ここで、プロセス温度より低い温度域でウエハ面内の温度を一定にするのは、プロセス温度処理において、ウエハ面内の温度のばらつきを小さくするためである。
【００１１】
なお、ここで示した温度プロファイルはＲＴＰの一例であり、半導体装置の設計に応じて処理時間や処理温度は変わってくる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す温度プロファイルから分かるように、従来のＲＴＰ法では、プロセス温度処理段階において、ウエハ面内の温度ばらつきが見られる。製品の性能についての規格を満たすためには、ＲＴＰのプロセス温度の精度が温度プロファイル上で±２．５℃以内であることが求められるが、図７に示す従来の方法では、必ずしもこの条件が満たされていない。
【００１３】
最新の半導体装置では、ＲＴＰのプロセス温度処理の時間が１０秒以下の場合や、瞬間的に最高温度の熱処理を加えるスパイクアニールを行なう場合もあり、そのような場合には、上述の加熱温度の不均一は致命的ともなる。
【００１４】
この不具合を防ぎ、低温制御性を高めるために可視光を照射するランプ光源を用いたり、パイロメータやＲＴＰ装置の被熱処理室の構造を変える方法が存在するが、装置が高価となることや、幅広い熱処理温度域に対応させることが難しいことなどから、十分に有効な対策となっていない。
【００１５】
本発明の目的は、ＲＴＰの温度制御性の向上を図り、ウエハ面内の温度ばらつきを安価に低減させることを可能にする半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板内の少なくとも一部に、不純物を含み、赤外線を吸収するフリーキャリア吸収層を形成する工程（ａ）と、上記半導体基板に赤外線を照射することにより上記半導体基板に所定のプロセス温度で熱処理を加える工程（ｂ）とを含んでいる。
【００１７】
この方法により、工程（ｂ）において低温領域でもフリーキャリア吸収層が赤外線を吸収するため、半導体基板を効率よく加熱することができ、予熱段階を短縮することができる。
【００１８】
上記工程（ｂ）は、上記半導体基板から発せられる赤外放射光を検知する工程（ｂ１）と、上記赤外放射光の強度から上記半導体基板の温度を測定して上記赤外線の出力を制御する工程（ｂ２）とをさらに含んでいることにより、工程（ｂ）において半導体基板の温度のばらつきが小さくなるよう制御することができる。特に、低温領域においてフリーキャリア吸収層が赤外線を吸収して透過させないために、半導体基板からの赤外放射光の強度を正確に測定できるので、低温領域における温度制御性を向上させることができる。しかも、従来と同じ熱処理装置を利用できるので、製造コストの増加もない。そのため、本発明の半導体装置の製造方法によれば、精密な熱処理が必要とされる半導体装置でも、性能の低下を来すことなく製造することができる。
【００１９】
上記半導体基板はシリコン基板であり、上記赤外線の波長は０．２μｍ以上５．０μｍ以下の範囲にあることにより、低温領域においてもこの範囲の波長の赤外線をフリーキャリア吸収層が効果的に吸収するので、工程（ｂ）の熱処理時の温度制御性を高めることができる。
【００２０】
上記工程（ｂ）は、上記プロセス温度での加熱処理の前に上記プロセス温度よりも低温で基板を保持し、基板温度を安定化する工程をさらに含むことにより、基板内での温度のばらつきを低減することができるので、さらに精度良く半導体基板の熱処理を行えるようになる。
【００２１】
上記基板温度を安定化する工程で、上記基板温度は７００℃以下であることが好ましい。
【００２２】
また、上記基板温度を安定化する工程で、上記基板温度は６００℃以下であることが半導体装置の特性を保持するためにより好ましい。
【００２３】
上記工程（ｂ１）では、上記半導体基板の裏面から発せられる赤外放射光を検知することで、照射する赤外線の出力を正確に制御することができる。特に、赤外放射光を検出するためのパイロメータを基板の裏面側に設ける場合には、フリーキャリア吸収層が赤外線の透過を防ぐので、従来よりもより正確な温度制御が可能となる。
【００２４】
上記工程（ａ）で形成される上記フリーキャリア吸収層は、平面的に見て上記半導体基板の全面に亘って設けられていることにより、工程（ｂ）における基板の温度制御をより正確に行なうことができる。
【００２５】
上記フリーキャリア吸収層に含まれる不純物の平均濃度は、３×１０１８ｃｍ−３以上５×１０２２ｃｍ−３以下であることが好ましい。不純物の平均濃度は、３×１０１８ｃｍ−３未満であると赤外線を十分吸収することができないので、工程（ｂ）で低温領域での温度制御を正確に行なうことができなくなる。また、５×１０２２ｃｍ−３は、半導体基板中に導入可能な不純物濃度の上限である。
【００２６】
上記フリーキャリア吸収層の厚さは１μｍ以上であることにより、フリーキャリア吸収層が赤外線を十分吸収することできるので、工程（ｂ）での温度制御性を従来よりも向上させることができる。
【００２７】
また、上記フリーキャリア吸収層の厚さは３μｍ以上であることが特に好ましい。
【００２８】
上記工程（ａ）は、分子中に不純物を含む気体を用いた不純物の熱拡散工程であり、上記フリーキャリア吸収層は上記半導体基板の下部に設けられていてもよい。
【００２９】
上記工程（ａ）では、不純物のイオン注入によって上記フリーキャリア吸収層を形成してもよい。
【００３０】
上記工程（ａ）では、ＣＶＤ法によって不純物を含む上記フリーキャリア吸収層をエピタキシャル成長させてもよい。
【００３１】
上記工程（ａ）では、半導体からなる複数の基板を張り合わせることにより上記半導体基板を形成する工程をさらに含み、上記複数の基板のうち少なくとも１つの基板はフリーキャリア吸収層を有していてもよい。この方法は、半導体基板がＳＯＩ基板である場合などに好ましく用いられる。
【００３２】
上記工程（ａ）の後に上記半導体基板上に半導体素子を形成する工程をさらに含み、上記工程（ｂ）は、上記半導体基板上に上記半導体素子を形成する工程の一部として行われることにより、半導体素子の形成前にフリーキャリア吸収層を設けることができるので、半導体素子の形成工程を妨げることなくフリーキャリア吸収層を形成することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
従来のＲＴＰ法の改良は、主にプロセス温度処理段階の制御性を向上させるものが中心であった。しかしながら、ＲＴＰ装置の改良が進んでも、プロセス温度処理段階での温度のばらつきは依然として生じることが分かってきた。
【００３４】
本願発明者らが検討を重ねたところ、従来のＲＴＰでは、低温領域での基板温度のばらつきが大きく、このばらつきがスタビライズ段階を経てプロセス温度処理段階にも引き継がれていることが判明した。
【００３５】
ＲＴＰにおいて、低温領域での制御性が悪いのは、シリコン基板の光吸収特性に関係している。シリコン基板の光吸収特性は温度によって変化する。一般に、７００℃以下の温度域において、タングステンハロゲンランプからの照射光はシリコンのバンドギャップより波長が長い赤外光であるため、シリコン基板をほぼ透過してしまう。この赤外光の透過は、シリコンの温度が５００℃以下のときにはさらに顕著になる。このとき、パイロメータはウエハを透過してきた赤外光を直接受けてしまうため、実際にはウエハ温度は上昇していないにも関わらず、透過光を検知してしまう。このためパイロメータは見かけ上高い温度を示してしまい、実際のウエハ温度を正確に知ることができない。その結果、温度の制御が不正確となり、プロセス温度処理時にウエハ面内の温度の均一性を悪化させてしまう。
【００３６】
低温領域での温度制御性が悪くても、スタビライズ時間（ウエハ温度の安定化時間）を長くすればある程度温度のばらつきを改善できるが、スタビライズ時間が長すぎるとＲＴＰ装置の処理能力の低下を来してしまう。
【００３７】
そこで、本願発明者らは、従来注目されなかった予熱段階での制御性に注目し、プロセス温度処理段階における温度制御性の向上を実現した。
【００３８】
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を示す断面図である。
【００３９】
図１（ａ）に示す工程で、まず、Ｓｉからなる半導体基板１を準備する。次いで、半導体基板１の上面及び裏面の両面上にＣＶＤ法などによりシリコン酸化膜３を形成する。
【００４０】
次に、図１（ｂ）に示す工程で、ウエットエッチングにより半導体基板１の裏面上のシリコン酸化膜３を除去する。
【００４１】
続いて、図１（ｃ）に示す工程で、基板をＰＯＣｌ３　雰囲気に置き、８５０℃程度の熱を加える熱拡散法により、半導体基板１の下部にＰ（リン）を導入する。これにより、半導体基板１の下部に厚さが３μｍ以上で平均濃度が３×１０１８ｃｍ−３以上のＰを含むフリーキャリア吸収層２を形成する。ここで、半導体基板１の上面上にはシリコン酸化膜３が設けられているので、フリーキャリア吸収層２は半導体基板１の下部にのみ形成される。
【００４２】
図２（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる半導体基板の断面図、及び該半導体装置の平面図である。
【００４３】
上述の方法により、下部に厚さが３μｍ以上で、平均濃度が３×１０１８ｃｍ−３以上のｎ型不純物を含むフリーキャリア吸収層２を有する半導体基板１が得られる。
【００４４】
また、　図２（ｂ）に示すように、このフリーキャリア吸収層２は、ウエハ状の半導体基板１の全面に亘って設けられている。
【００４５】
次に、この半導体基板１にＲＴＰ法による熱処理を施す。なお、この熱処理を行なう前に、所定位置への不純物の導入を行ってもよいし、基板上に半導体素子を形成していてもよい。あるいは、ＲＴＰが半導体素子の形成工程の一部であってもよい。
【００４６】
本実施形態におけるＲＴＰ工程では、図６に示す従来と同じＲＴＰ装置を用いる。すなわち、タングステンハロゲンランプ、パイロメータ、制御コントローラ及びドライバを有するＲＴＰ装置が用いられる。
【００４７】
図３は、本実施形態のＲＴＰ工程における温度プロファイルの一例を示す図である。
【００４８】
同図に示すように、本実施形態におけるＲＴＰの条件は、予熱段階が約５〜１０秒、スタビライズ段階が約５００℃で約１５秒、プロセス温度処理段階が約１１００℃で約３０秒である。
【００４９】
本実施形態のＲＴＰ工程では、従来のＲＴＰ工程に比べて、予熱段階でのウエハ温度の読み値のばらつきが非常に小さくなっている。そして、スタビライズ段階でのウエハ面内での温度のばらつきはほとんど見られない。このため、昇温段階、プロセス温度処理段階においても、温度のばらつきはほとんど見られなくなっている。これは、半導体基板１の全体に均一に熱処理が施されていることを示している。
【００５０】
よって、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、ＲＴＰにおいて所望の温度で所定時間の熱処理を正確に行うことができるため、半導体装置の性能の劣化を来すことがない。
【００５１】
また、本実施形態の方法によれば、低温領域での温度制御性が向上しているため、スタビライズ時間を従来より短縮することもできるので、半導体装置の製造効率を上げ、製造コストの低減を図ることができる。さらに、従来のＲＴＰ装置をそのまま使用することができることも製造コストの低減に寄与している。
【００５２】
本実施形態のＲＴＰ工程において、低温領域での制御性が向上したのは、半導体基板１にフリーキャリア吸収層２を設けたためである。
【００５３】
シリコンに不純物を導入すると、フリーキャリア吸収により７００℃以下の温度でもタングステンハロゲンランプからの照射光を吸収するようになる。このため、半導体基板１は予熱段階で速やかに昇温される。このため、予熱時間を短縮することができる。
【００５４】
また、７００℃以下の温度で半導体基板１を透過する光を、フリーキャリア吸収層を設けない場合に比べて低減することができるので、半導体基板１からの赤外光のみをパイロメータに入射することができる。このため、低温領域においても、パイロメータの読み値にばらつきが無くなり、半導体基板１の温度を正確に測定することができるようになる。これにより、低温領域における半導体基板温度の制御性が向上し、プロセス温度における基板温度のばらつきも抑えることができるようになる。
【００５５】
なお、半導体装置によってＲＴＰの条件は異なるので、図３に示す以外の条件に設定してもよい。本実施形態の方法は、温度の制御性が向上しているので、プロセス温度処理段階の時間が１０秒以下の場合により有効である他、予熱処理からスタビライズ段階を経て一瞬だけ所望温度で熱処理を行なうスパイクアニールにも有効である。
【００５６】
また、図３ではスタビライズ温度が約５００℃である例を示すが、スタビライズ温度は７００℃以下であればよい。ただし、半導体装置の性能の低下を来さないためには、６００℃以下であることが特に好ましい。
【００５７】
以上のように、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、ＲＴＰにおいて、良好に基板温度をコントロールすることができるので、精密な熱処理を必要とする半導体装置であっても低コストで製造することができる。
【００５８】
また、ＲＴＰ装置に用いるランプは、波長が０．２μｍ以上５．０μｍ以下の赤外線を発するものであればよく、アークランプなどであってもよい。
【００５９】
次に、フリーキャリア吸収層２の適正な厚さについて行った検討結果を説明する。
【００６０】
図４は、フリーキャリア吸収層の厚さと基板温度のばらつきとの関係を示す図である。図中で「Ｐｒｅ−Ｈｅａｔ」と示すのは昇温段階での温度のばらつきであり、「Ｐｒｏｃｅｓｓ」と示すのはプロセス温度処理段階での温度ばらつきである。なお、フリーキャリア吸収層に含まれる平均不純物濃度は３×１０１８ｃｍ−３である。
【００６１】
図４から分かるように、昇温段階においては、フリーキャリア吸収層の厚さが３μｍを境にして基板温度のばらつき具合が大きく異なっている。すなわち、厚さが３μｍ以上の場合、基板温度のばらつきは２〜３℃以内でほぼ一定になっている。
【００６２】
プロセス温度処理段階でも、昇温段階と同じく、フリーキャリア吸収層の厚さが３μｍ未満では温度のばらつきが大きいが、３μｍ以上では温度のばらつきは約０．２℃以内でほぼ一定になっている。
【００６３】
この結果から、フリーキャリア吸収層の厚さは、３μｍであることが最も好ましいことが分かった。ただし、基板温度のばらつきが３℃程度でも半導体装置の製造に有用であるので、フリーキャリア吸収層の厚さは１μｍ以上であればよい。
【００６４】
一方、フリーキャリア吸収層に適した不純物濃度の範囲は３×１０１８ｃｍ−３以上５×１０２２ｃｍ−３以下である。一般に、フリーキャリア吸収が起こる不純物濃度は３×１０１８ｃｍ−３以上とされており、また、５×１０２２ｃｍ−３がＳｉ中の不純物の固溶限界であるからである。
【００６５】
また、フリーキャリア吸収はｐ型、ｎ型どちらの不純物でも起こるため、本実施形態の方法におけるフリーキャリア吸収層中の不純物は、ｐ型、ｎ型どちらでもよい。不純物としては、Ｐ（リン）の他、Ａｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｂ（ボロン）、Ｉｎ（インジウム）などが用いられる。
【００６６】
また、フリーキャリア吸収層２は半導体基板１の下部に限らず内部や上部に設けられていても、赤外光を吸収する能力は同じである。
【００６７】
なお、図２に示す例では上方から見てフリーキャリア吸収層２が基板の全面を覆うように設けられているが、不純物を含む狭い領域が基板面の全体に亘って均一に設けられているような形のフリーキャリア吸収層２であってもよい。例えば、チップ用スクライブにフリーキャリア吸収層２を設けてもよいし、上面側にフリーキャリア吸収層２を設けてウエルと共用してもよい。
【００６８】
なお、本実施形態の方法において、フリーキャリア吸収層は基板上に半導体素子を形成する前にされたが、半導体素子の製造工程中に裏面側から不純物を導入することによって形成される場合もある。
【００６９】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、フリーキャリア吸収層の形成方法が第１の実施形態と異なっている。以下、図を用いて説明する。
【００７０】
図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を示す断面図である。
【００７１】
まず、図５（ａ）に示す工程で、Ｓｉからなる半導体基板１を準備する。
【００７２】
次に、図５（ｂ）に示す工程で、イオン注入法により、半導体基板１のうち、上面から３μｍ以上深い領域にｎ型不純物イオンを注入する。これにより、平均不純物濃度が３×１０１８ｃｍ−３以上で厚さが３μｍ以上のフリーキャリア吸収層２を形成する。この後、半導体基板１上に半導体装置の製造を行う。
【００７３】
そして、半導体装置の製造工程中にＲＴＰ処理を行なう。この場合、第１の実施形態と同じＲＴＰ装置を用い、条件も第１の実施形態と同様とする。
【００７４】
本実施形態の方法によって製造した半導体基板を用いれば、７００℃以下でもフリーキャリア吸収層２がランプ光を吸収するため、ＲＴＰにおける温度の制御性を向上させることができる。このため、第１の実施形態と同じく、半導体基板の温度の面内ばらつきも抑えられ、精密な熱処理が可能となる。また、スタビライズ段階の時間を短縮することができるので、製造効率を向上させることもできる。加えて、従来と同じＲＴＰ装置を用いることができるので、製造コストは従来と変わらない。
【００７５】
なお、フリーキャリア吸収層２に含まれる不純物はｎ型の他に、ｐ型でもよい。
【００７６】
また、半導体基板の裏面側からイオン注入を行ってもよい。
【００７７】
なお、本実施形態の方法において、フリーキャリア吸収層は基板上に半導体素子を形成する前に形成されたが、半導体素子の製造工程中に形成される場合もある。
【００７８】
（その他の実施形態）
本発明の半導体装置の製造方法に用いられる半導体基板において、フリーキャリア吸収層は、不純物の熱拡散法やイオン注入法の他に、ＣＶＤ法によっても形成することができる。
【００７９】
すなわち、半導体基板の裏面上にｉｎ−ｓｉｔｕドーピングによって不純物を含むＳｉからなるフリーキャリア吸収層をエピタキシャル成長させることができる。この際にも、フリーキャリア吸収層の厚さは１μｍ以上で平均不純物濃度は３×１０１８ｃｍ−３以上であればよい。そして、フリーキャリア吸収層の厚さは３μｍ以上であればさらに好ましい。
【００８０】
また、複数の半導体基板を張り合わせてもよい。このような基板の張り合わせは、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を作製する場合などに用いられる。この場合、いずれか１つの基板がフリーキャリア吸収層となる不純物を含む層を有していてもよいし、基板全体がフリーキャリア吸収層となるだけの不純物濃度を有していてもよい。
【００８１】
なお、ＲＴＰ工程における温度の制御性をさらに向上させるために、半導体基板の裏面を削ってＳｉ面を露出させてもよい。
【００８２】
【発明の効果】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板にランプ光を照射して加熱を行う工程において、半導体基板の全てもしくは一部に、照射されるランプ光を吸収するフリーキャリア吸収層を設けることにより、ＲＴＰ工程での低温領域における温度制御性を高めることができる。これにより、低温領域だけでなくプロセス温度域での基板温度のばらつきを安価に低減させることができるので、厳密なＲＴＰ処理を要求する半導体装置でも、特性を劣化させることなく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を示す断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、それぞれ第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる半導体基板の断面図、及び該半導体装置の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態でのＲＴＰ工程における温度プロファイルの一例を示す図である。
【図４】フリーキャリア吸収層の厚さと基板温度のばらつきとの関係を示す図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を示す断面図である。
【図６】従来のＲＴＰ装置の概略を示す図である。
【図７】ＲＴＰ装置で処理を行う際の従来の温度プロファイルの一例を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　半導体基板
２　　　　　　　　　フリーキャリア吸収層
３　　　　　　　　　シリコン酸化膜
１０１　　　　　　　タングステンハロゲンランプ
１０２　　　　　　　半導体基板
１０３　　　　　　　パイロメータ
１０４　　　　　　　制御コントローラー
１０５　　　　　　　ドライバ
【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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