(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主面上に不純物元素の化合物を含む溶液を接触させる工程と、
前記溶液を介して前記半導体基板の主面にレーザ光を照射して該レーザ光の照射位置の前記半導体基板の主面の温度を昇温させる工程と、を含み、
前記レーザ光の照射は、前記昇温した温度が室温に戻らないように繰り返される態様もしくは一定温度となる態様であり、
前記レーザ光を照射する際に、前記レーザ光が前記溶液の液面の鉛直線に対してブリュースター角で入射するように前記半導体基板の主面に前記レーザ光を照射して、前記半導体基板の内部の一部に前記不純物元素を導入することを特徴とする不純物導入方法。
【請求項２】
前記レーザ光は、連続波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】
前記レーザ光の波形は、複数のパルス波を連ねて形成される連続波形状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４】
前記半導体基板の主面に平行な面内に定義されるＸ−Ｙ方向に前記半導体基板を移動させる工程を更に含み、
前記半導体基板の内部の一部に前記不純物元素が導入されたパターンを直接描画することを特徴とする請求項２又は３に記載の不純物導入方法。
【請求項５】
前記半導体基板の主面の温度を昇温させる工程において、前記溶液中に一方の端面が配置された光ファイバを設け、該光ファイバを介して前記一方の端面から前記半導体基板の主面にレーザ光を照射することを特徴とする請求項４に記載の不純物導入方法。
【請求項６】
内側に不純物元素を含む化合物の溶液を蓄えるとともに底面上に半導体基板を固定する溶液槽と、
該溶液槽を支持する支持台と、
前記溶液中に一方の端面が配置された光ファイバを有し、該光ファイバにレーザ光を入射させ前記一方の端面と前記半導体基板との間の溶液を介して、前記一方の端面から前記半導体基板にレーザ光を照射して、前記半導体基板の主面の温度を昇温するレーザ光学系と、を備え、
前記レーザ光学系は、前記溶液の液面の鉛直線に対する前記レーザ光の入射角がブリュースター角となるように前記光ファイバが配置され、
前記レーザ光の照射により前記半導体基板の内部の一部に前記不純物元素を導入することを特徴とする不純物導入装置。
【請求項７】
前記レーザ光学系は、連続波のレーザ光を照射するレーザ光源を含むことを特徴とする請求項６に記載の不純物導入装置。
【請求項８】
前記レーザ光学系は、前記昇温した温度が室温に戻らないように繰り返し前記半導体基板を照射するパルス光を出力するレーザ光源を含むことを特徴とする請求項６に記載の不純物導入装置。
【請求項９】
前記半導体基板の主面に平行な面内に定義されるＸ−Ｙ方向に、前記支持台を自在に移動させるＸ−Ｙ移動ステージを更に備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の不純物導入装置。
【請求項１０】
前記一方側の端面は、前記半導体基板の上面と平行であり、
前記一方側の端面と前記半導体基板の上面との間隔を制御するように、前記Ｘ−Ｙ方向に垂直なＺ方向に、前記支持台を自在に移動させるＺ移動ステージ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】
前記レーザ光学系は、前記半導体基板の禁制帯幅よりも大きなエネルギーとなる波長のレーザ光を照射することを特徴とする請求項１０に記載の不純物導入装置。
【請求項１２】
前記光ファイバの内部に、入射したレーザ光を集光して前記半導体基板に照射する集光装置を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の不純物導入装置。
【請求項１３】
第１導電型又は第２導電型の半導体基板の表面の一部に、第１導電型の不純物元素の化合物を含む溶液を接触させる工程と、
前記溶液を介して前記半導体基板の表面にレーザ光を、該レーザ光の照射位置の前記半導体基板の表面の温度が室温に戻らないように照射する工程と、を含み、
前記レーザ光を、前記レーザ光が前記溶液の液面の鉛直線に対してブリュースター角で入射するように前記半導体基板の主面に照射して、前記半導体基板の表面に第１導電型の第１の半導体領域を形成することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項１４】
前記半導体基板を第２導電型の不純物元素の化合物を含む溶液に接触させ、前記レーザ光を照射することにより、前記第１導電型の第１の半導体領域の表面に、第２導電型の第２の半導体領域を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１５】
前記半導体基板を前記第１導電型の不純物元素の化合物を含む溶液に接触させ、前記レーザ光を照射することにより、
前記第１の半導体領域に前記第１の半導体領域よりも高濃度の第１導電型のコンタクト領域を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１６】
前記コンタクト領域にオーミック電極層を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１７】
第１導電型又は第２導電型の半導体基板の表面の一部に、第１導電型の不純物元素の化合物を含む溶液を接触させる工程と、
前記溶液を介して前記半導体基板の表面にレーザ光を、該レーザ光の照射位置の前記半導体基板の表面の温度が室温に戻らないように照射することにより、前記半導体基板の表面に第１導電型の第１の半導体領域を形成する工程と、
前記第１導電型の第１の半導体領域が形成された半導体基板の表面の一部に、第１導電型の不純物元素の化合物を含む溶液を接触させる工程と、
前記第１の半導体領域が形成された半導体基板の表面の一部に接触させた溶液を介して前記第１導電型の第１の半導体領域の表面にレーザ光を、該レーザ光の照射位置の前記半導体基板の表面の温度が室温に戻らないように照射することにより、前記第１導電型の第１の半導体領域に該第１の半導体領域よりも高濃度の第１導電型の第２の半導体領域を形成する工程と、を含み、
前記第１導電型の第１の半導体領域形成時及び前記第１導電型の第２の半導体領域形成時に、前記レーザ光が前記溶液の液面の鉛直線に対してブリュースター角で入射するように前記半導体基板の主面に前記レーザ光を照射することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項１８】
前記レーザ光は、前記溶液中に一方の端面が配置された光ファイバにより、該光ファイバを介して前記一方の端面から前記半導体基板に照射されることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は不純物導入方法、不純物導入装置及び半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体としてシリコンカーバイド（ＳｉＣ）、特に４Ｈのシリコンカーバイド（４Ｈ−ＳｉＣ）を用いた半導体素子が期待されている。４Ｈ−ＳｉＣの半導体素子は、通常、所望の濃度でエピタキシャル成長させた４Ｈ−ＳｉＣ結晶層が形成された半導体基板に、リン（Ｐ）やアルミニウム（Ａｌ）等の不純物元素をドーピングして製造される。具体的には、例えば、加速させた不純物元素のイオンを半導体基板に注入するとともに、その後、イオンが注入された半導体基板の結晶構造の回復及び不純物元素の活性化のために半導体基板を加熱する処理（アニール）が行われる。
【０００３】
ここで、４Ｈ−ＳｉＣの（０００１）面（（０００−１）面）に対して高ドーズ（例えば１０１５／ｃｍ２程度以上）のイオン注入を行う場合、半導体基板を事前に３００〜８００度程度に昇温させる加熱処理を行う必要がある。事前の加熱処理が無い場合、４Ｈ−ＳｉＣの再結晶化及び不純物元素の活性化が有効に行われないからである。
またＳｉＣのアニールは、１６００〜１８００度程度と、シリコン（Ｓｉ）の場合より高温で行われるが、このアニールによって半導体素子の表面からＳｉが脱落することや、マイグレーションにより半導体素子の表面が荒れることが知られている。そこで、半導体素子の表面に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や炭素（Ｃ）等の保護膜を形成した上でアニールするという方法があるが、保護膜の形成及び除去のための処理工程が増加するとともに処理コストが増大するという問題がある。またアルミニウム（Ａｌ）や炭素（Ｃ）による周辺の汚染という問題も懸念される。
【０００４】
上記した問題を解決する手段として、非特許文献１に記載のレーザードーピングの技術が考えられる。非特許文献１は、不純物元素を含む水溶液である溶液中に４Ｈ−ＳｉＣの半導体基板を浸漬し、半導体基板の表面と溶液との界面領域にレーザ光をパルス照射することで、半導体基板に対し局所的な加熱を行い、溶液中の不純物元素をドーピングする。このレーザ光は、ＳｉＣにおいて吸収係数の大きい紫外域の波長の光が用いられる。非特許文献１によれば、室温相当の環境下であっても不純物元素の注入と半導体基板の活性化とを同時に行って導入することが可能であり、半導体基板に対する上記した事前の加熱処理及び不純物元素注入後のアニールを行う必要がないとされている。
しかし、非特許文献１の技術の場合、半導体基板の表面からの不純物元素の侵入深さは、最大でも４０ｎｍ程度しか達成できないという問題がある。これはパルス照射するレーザ光が照射目標領域１箇所に対して１ショットの場合であっても１００ショットの場合であっても略同じである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】池田晃裕  他３名、「液体中に浸漬した４Ｈ−ＳｉＣへのエキシマレーザ照射による燐ドーピング（Phosphorus doping of 4H SiC by liquid immersion excimer laser irradiation）」、アプライド・フィジックス・レターズ（Applied Physics Letters）、第１０２巻、ｐ０５２１０４−１〜０５２１０４−４、２０１３年１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、溶液中の不純物元素を用いてレーザードーピングを行う場合に、不純物元素の侵入深さを増大させることができる不純物導入方法、不純物導入装置及び半導体素子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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る不純物導入方法のある態様は、半導体基板の主面上に不純物元素の化合物を含む溶液を接触させる工程と、溶液を介して半導体基板の主面にレーザ光を照射してこのレーザ光の照射位置の半導体基板の主面の温度を昇温させる工程と、を含み、レーザ光の照射は、昇温した温度が室温に戻らないように繰り返される態様もしくは一定温度となる態様であり、レーザ光を照射する際に、レーザ光が溶液の液面の鉛直線に対してブリュースター角で入射するように半導体基板の主面にレーザ光を照射して、半導体基板の内部の一部に不純物元素を導入することを要旨とする。
【０００８】
また本発明に係る不純物導入装置のある態様は、内側に不純物元素を含む化合物の溶液を蓄えるとともに底面上に半導体基板を固定する溶液槽と、この溶液槽を支持する支持台と、溶液中に一方の端面が配置された光ファイバを有し、この光ファイバにレーザ光を入射させ一方の端面と半導体基板との間の溶液を介して、一方の端面から半導体基板にレーザ光を照射して、半導体基板の主面の温度を昇温するレーザ光学系と、を備え、レーザ光学系は、溶液の液面の鉛直線に対するレーザ光の入射角がブリュースター角となるように光ファイバが配置され、レーザ光の照射により半導体基板の内部の一部に不純物元素を導入することを要旨とする。
【０００９】
また本発明に係る半導体素子の製造方法のある態様は、第１導電型又は第２導電型の半導体基板の表面の一部に、第１導電型の不純物元素の化合物を含む溶液を接触させる工程と、溶液を介して半導体基板の表面にレーザ光を、このレーザ光の照射位置の半導体基板の表面の温度が室温に戻らないように照射する工程と、を含み、レーザ光を、レーザ光が溶液の液面の鉛直線に対してブリュースター角で入射するように半導体基板の主面に照射して、半導体基板の表面に第１導電型の第１の半導体領域を形成することを要旨とする。
【００１０】
また本発明に係る半導体素子の製造方法のある態様は、第１導電型又は第２導電型の半導体基板の表面の一部に、第１導電型の不純物元素の化合物を含む溶液を接触させる工程と、溶液を介して半導体基板の表面にレーザ光を、このレーザ光の照射位置の半導体基板の表面の温度が室温に戻らないように照射することにより、半導体基板の表面に第１導電型の第１の半導体領域を形成する工程と、第１導電型の第１の半導体領域が形成された半導体基板の表面の一部に、第１導電型の不純物元素の化合物を含む溶液を接触させる工程と、第１の半導体領域が形成された半導体基板の表面の一部に接触させた溶液を介して第１導電型の第１の半導体領域の表面にレーザ光を、このレーザ光の照射位置の半導体基板の表面の温度が室温に戻らないように照射することにより、第１導電型の第１の半導体領域にこの第１の半導体領域よりも高濃度の第１導電型の第２の半導体領域を形成する工程と、を含み、第１導電型の第１の半導体領域形成時及び第１導電型の第２の半導体領域形成時に、レーザ光が溶液の液面の鉛直線に対してブリュースター角で入射するように半導体基板の主面にレーザ光を照射することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
従って本発明に係る不純物導入方法及び不純物導入装置によれば、溶液中の不純物元素を用いてレーザードーピングを行う場合に、不純物元素の侵入深さを増大させることが可能なレーザードーピング技術を提供することができる。
また本発明に係る半導体素子の製造方法によれば、半導体素子の裏面に対してレーザードーピングを行う場合に、不純物元素を深く侵入させ、裏面全体の不純物元素の導入（添加）層を高濃度化することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る不純物導入方法に用いる不純物導入装置を側面視で模式的に説明する一部断面図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の第一の実施形態に係るレーザ光の照射位置の半導体基板の表面温度の経時変化を、それぞれのレーザ光の波形とともに説明する図である。
【図３】比較例に係るレーザ光の照射位置の半導体基板の表面温度の経時変化をレーザ光の波形とともに説明する図である。
【図４】二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を用いて分析した、レーザ光の照射位置における不純物元素の侵入深さを示す図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係る不純物導入方法を用いて形成される不純物元素のドーピング領域を、半導体基板を平面視して説明する図である。
【図６】本発明の第一の実施形態に係る不純物導入方法を用いた半導体素子の製造方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の第一の実施形態に係る不純物導入方法を用いた半導体素子の製造方法を説明する断面図である。
【図８】本発明の第一の実施形態に係る不純物導入方法を用いた半導体素子の製造方法を説明する断面図である。
【図９】本発明の第一の実施形態に係る不純物導入方法を用いた半導体素子の製造方法を説明する断面図である。
【図１０】本発明の第一の実施形態に係る不純物導入方法を用いた半導体素子の製造方法を説明する断面図である。
【図１１】本発明の第二の実施形態に係る不純物導入装置を側面視で模式的に説明する一部断面図である。
【図１２】本発明の第二の実施形態に係る不純物導入装置の他の例の一部を側面視で模式的に説明する一部断面図である。
【図１３】本発明の第二の実施形態に係る不純物導入装置の他の例を側面視で模式的に説明する一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に説明する本発明の各実施形態に係る不純物導入装置を構成する各装置や部材の形状、大きさ又は比率は、説明のため適宜簡略化及び誇張して示されている。
まず本発明の第一の実施形態に係る不純物導入方法を説明する。第一の実施形態に係る不純物導入方法は、例えば図１に示す不純物導入装置１ａを用いて、半導体基板２の内部の一部に不純物元素を導入するものである。第一の実施形態に係る不純物導入方法は、室温下で半導体基板２の主面である上面２ａ上に不純物元素の化合物を含む溶液４を接触させ、溶液４の存在する溶液存在領域Ａを形成する工程を含む。また第一の実施形態に係る不純物導入方法は、溶液４を介して半導体基板２の上面２ａにレーザ光３２を照射して、このレーザ光３２が照射された照射位置Ｐを昇温させる工程を含む。第一の実施形態に係る不純物導入方法は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、照射位置Ｐに対する全てのレーザ光３２の照射が終了する時刻ｔ３までの間、昇温した照射位置Ｐの温度が室温Ｋに戻らないようにレーザ光３２の波形が設定される。
【００１４】
図１に示す不純物導入装置１ａでは、説明のため半導体基板２、溶液槽５は断面視で表現されている。半導体基板２は、ＳｉＣからなり、例えばパワー半導体用として期待されている４Ｈ−ＳｉＣが用いられている。半導体基板２には、所定の濃度のエピタキシャル成長層が形成され、４Ｈ−ＳｉＣの結晶層が形成されている。半導体基板２のレーザ光３２が照射される側の面（図１に示す半導体基板２の場合は上面２ａ）に、４Ｈ−ＳｉＣの（０００１）面（（０００−１）面）が配置されている。
【００１５】
溶液４は、半導体基板２にドーピングさせる不純物元素の化合物を溶解させた溶液である。図１に示す不純物導入装置１ａにおいて、不純物元素をリン（Ｐ）とした場合、溶液４は８５重量％濃度のリン酸溶液が使用可能である。尚、不純物元素はリンに限定されるものではなく、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、窒素（Ｎ）等他の元素が適宜用いられてよい。また溶液４も、例えば、不純物元素がボロンであればホウ酸水、不純物元素がアルミニウムであれば塩化アルミニウム水溶液、不純物元素が窒素であればアンモニア水溶液等、種々の不純物元素の化合物を適宜使用することが可能である。
【００１６】
支持台３は、Ｘ−Ｙ移動ステージ８に搭載されている。Ｘ−Ｙ移動ステージ８は、支持台３を下方から水平に支持するとともに、不図示の駆動装置に接続され、半導体基板２を、水平面内の方向（Ｘ−Ｙ方向）にそれぞれ自在に移動可能に構成されている。Ｘ−Ｙ方向の主移動は、例えばステッピングモータで駆動すればよいが、サブミクロンレベルの位置制御を伴う移動をするには磁気浮上により摩擦を失くせばよい。主移動に加えて摩擦力のない状態で磁気駆動による移動を付加すれば、ナノメータレベルでのＸ−Ｙ移動ステージ８の位置制御ができる。位置制御は、例えばレーザ干渉計の出力をフィードバックして行えばよい。
【００１７】
また支持台３は更に、Ｘ−Ｙ方向に垂直なＺ方向に移動可能に構成されることが好ましい。例えば、支持台３とＸ−Ｙ移動ステージ８との間に、後述する第二の実施形態の場合のように、支持台３をＺ方向に移動させるＺ移動ステージを設ける。支持台３をＸＹＺの３軸移動可能に構成することにより、半導体基板２をレーザ光３２の照射目標位置に応じた所定の位置に自在に移動させ、半導体基板２に所望の不純物元素を導入した領域のパターンを直接描画することができる。
【００１８】
溶液槽５は、内側に溶液４を貯留するとともに、底面に半導体基板２を固定して支持するものである。溶液４は、溶液槽５の内側で、半導体基板２の上面２ａの溶液層すなわち溶液存在領域Ａが形成されるように、半導体基板２の厚み（図１中の上下方向の長さ）よりも大きい水位となる量で貯留されている。また溶液槽５は、Ｘ−Ｙ移動ステージ８により支持台３が移動する場合であっても、支持台３からずれることがないように、支持台３上の所定位置に固定されている。
【００１９】
また溶液槽５の底面には、例えば不図示の基準マークが複数形成されている。基準マークは、半導体基板２に予め設定されたレーザ光３２の照射目標位置に対応する、溶液槽５側の照射目標位置として用いられるものである。また溶液槽５には、溶液槽５の外側に配置される不図示のポンプ、配管及びタンク等を備えた溶液循環機構が連結されており、溶液槽５の内側に貯留させる溶液４を循環させている。溶液４を循環させることにより、半導体基板２の上面２ａ上に、一定の不純物元素の濃度を保った溶液存在領域Ａが形成される。
【００２０】
レーザ光３２は、図１に示すように、レーザ光学系３０ａにより照射される。レーザ光学系３０ａは、レーザ光３２を照射するレーザ光源３１と、照射されたレーザ光３２を所定形状に成形する不図示の可変スリットと、成形されたレーザ光３２を反射して集光装置３７に導く不図示の反射ミラーを備える。集光装置３７は、例えば集光レンズであり、集光されたレーザ光３２は半導体基板２と溶液４との界面領域に照射される。またレーザ光学系３０ａには、溶液槽５の基準マークを撮像するＣＣＤカメラ等の不図示の撮像装置、照明光を照射する不図示の照明光発光装置、照明光を反射及び透過させる不図示のミラー及び不図示のアライメント機構等が別途設けられてよい。
【００２１】
レーザ光学系３０ａは、半導体基板２の禁制帯幅よりも大きなエネルギーとなる波長のレーザ光を照射するように構成されることが好ましい。例えば、ＫｒＦ（＝２４８ｎｍ）レーザやＡｒＦ（＝１９３ｎｍ）レーザ等の紫外線領域のレーザ光を照射するレーザ光源３１を用いるようにすればよい。紫外線領域の光エネルギーで励起させることにより、不純物元素を４Ｈ−ＳｉＣの格子間位置に移動させることを容易にすることができる。
【００２２】
次に、本発明の第一の実施形態に係る不純物導入装置１ａを用いた不純物導入方法、及び不純物導入方法におけるレーザ光３２の照射動作を説明する。まず、図１に示すように、半導体基板２を、上面２ａを支持台３と反対側に向けて溶液槽５の内側の底面上に載置し固定する。次に、半導体基板２上で不純物元素をドーピングさせる照射目標領域に応じた基準マークの位置を、レーザ光３２の光軸に合致させるように、レーザ光学系３０ａをＸ及びＹ方向に所定量移動させる。このときレーザ光学系３０ａの移動に替えて、支持台３をＸ及びＹ方向に所定量移動させてもよい。
【００２３】
次に、溶液槽５の内側に溶液４を供給して貯留させ、貯留した溶液４中に半導体基板２を浸漬させ、同時に溶液４を、溶液循環機構を用いて循環させる。溶液４が供給されることにより、溶液４の層である溶液存在領域Ａが半導体基板２の上面２ａ上に形成される。次に、半導体基板２の上面２ａ上の照射位置Ｐに対してレーザ光３２を照射する。照射位置Ｐにレーザ光３２が照射されることにより、照射位置Ｐの下側の照射目標領域は、不純物元素がドーピングされた照射領域となる。
【００２４】
ここで第一の実施形態に係る不純物導入方法では、レーザ光３２の照射位置Ｐにおける半導体基板２の上面２ａの温度が室温に戻らないようにレーザ光３２の波形を設定して照射し、照射位置Ｐの半導体基板２の上面２ａの温度を昇温させ、昇温した温度を所定の時間保持する。例えば、レーザ光３２を連続波とする方法や、繰り返し照射した複数のパルス波を連ねて全体で連続波形状に形成する方法がある。
【００２５】
レーザ光３２を連続波として照射した場合に測定された半導体基板２の照射位置Ｐの表面温度の経時変化を図２（ａ）中の下段に、またレーザ光３２の波形を図２（ａ）中の上段に示す。また、２個のパルス波を連ねて全体で連続波形状として照射した場合の半導体基板２の照射位置Ｐの表面温度の経時変化を図２（ｂ）中の下段に、またレーザ光３２の波形を図２（ｂ）中の上段に示す。図２（ａ）及び図２（ｂ）においては、各レーザ光３２の波形の経時変化と、照射位置Ｐの半導体基板２の表面温度の経時変化とが上下方向に同時刻に重ね合わせて示されている。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すレーザ光３２の照射は、抵抗率０．０１７Ωｃｍのｎ層の上に形成された抵抗率０．５Ωｃｍのｎ−エピタキシャル層の半導体基板２の表面に対して行われた。またレーザ光３２は、ＫｒＦエキシマレーザ（＝２４８ｎｍ）を用いた。
【００２６】
レーザ光３２を連続波とした場合、図２（ａ）に示すように、レーザ光３２は、時刻ｔ１で照射を開始した後、時刻ｔ３で照射を終了するまでの間、一定の出力で連続的に照射された。
またレーザ光３２を２個のパルス波を連ねて連続波形状とした場合、２個のパルス波は、レーザ光源３１が２台の発振器を備えるレーザ光学系３０ａを用いてそれぞれの発振器からパルスを照射することで形成した。２個のパルス波は、図２（ｂ）中の上段において上側に示す最初のパルス状波形のレーザ光３２と、図２（ｂ）中の上段おいて下側に示す二番目のパルス状波形のレーザ光３２とを用いた。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、二番目のパルス波は、最初のパルス波のパルス幅と同じ長さの遅延時間で照射開始するように構成されている。すなわち、最初のパルス波と二番目のパルス波との間隔は零とされている。パルス幅及びパルス間隔は、例えばいずれも５０ｎｓと設定することができる。図２に示すように、最初のパルス波は、時刻ｔ１から照射を開始した後、時刻ｔ２で照射を終了した。また二番目のパルス波は、最初のパルス波の照射が終了する時刻ｔ２で照射を開始した後、時刻ｔ３で照射を終了した。時刻ｔ２において最初のパルス波と二番目のパルス波とを連ねることで、半導体基板１２の照射位置Ｐに対して、見かけ上、連続波のレーザ光３２となるように照射した。
【００２８】
レーザ光３２を連続波とした場合、図２（ａ）に示すように、照射前は室温Ｋであった半導体基板２の照射位置Ｐの半導体基板２の表面温度は、照射を開始した時刻ｔ１から上昇した後ピーク温度に達し、照射を終了した時刻ｔ３までこのピーク温度が保持された。レーザ光３２の照射が終了すると、照射位置Ｐの半導体基板２の表面温度は比較的緩やかに低下し、室温Ｋに戻った。すなわち、図２（ａ）に示すレーザ光３２は、昇温した照射位置Ｐの温度が室温Ｋに戻ることなく、一定のピーク温度となるように照射される態様を示した。尚、照射位置Ｐの半導体基板２の表面温度が、最初に室温Ｋから昇温した後、再び室温Ｋに戻らない時間を室温超過時間Ｔ１とする。
【００２９】
レーザ光３２を２個のパルス波を連ねて連続波形状とした場合、図２（ｂ）に示すように、照射前は室温Ｋであった半導体基板２の照射位置Ｐの表面温度は、最初のパルス波の照射を開始した時刻ｔ１から上昇した後ピーク温度に達した。最初のパルス波の照射によってピーク温度に至った照射位置Ｐの表面温度は、二番目のパルス波の照射が終了する時刻ｔ３まで保持された。二番目のパルス波の照射が終了すると、半導体基板２の照射位置Ｐの表面温度は比較的緩やかに低下し、室温Ｋに戻った。
【００３０】
すなわち、図２（ｂ）に示すレーザ光３２は、昇温した照射位置Ｐの温度が室温Ｋに戻らないようにパルス波が繰り返される態様であるととともに、照射位置Ｐの温度が一定のピーク温度となるように照射される態様を示した。尚、レーザ光３２を連続波とした場合と同様に、半導体基板２の照射位置Ｐの表面温度が、最初に室温Ｋから昇温した後、再び室温Ｋに戻らない時間を室温超過時間Ｔ２とする。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、連続波とした場合の室温超過時間Ｔ１と、２個のパルス波を連ねて連続波形状とした場合の室温超過時間Ｔ２とは、略同じであった。
【００３１】
次に図３を参照して、昇温した半導体基板２の照射位置Ｐの温度が、パルス波とパルス波との間で室温に戻る場合の比較例における、半導体基板２の照射位置Ｐの表面温度の変化を説明する。比較例では一例として、５０ｎＳのパルス幅のレーザ光３２を、パルス間隔５５ｎｓとして、照射位置Ｐに対して１００ショット行った。図３中の上段には、１００ショット中の任意の２つのショットのパルス波の波形が図示されている。図３に示すように、２つのパルス波のうち先行のパルス波は、時刻ｔ４から照射を開始した後、時刻ｔ５で照射を終了した。また後続のパルス波は、先行のパルス波の照射が終了する時刻ｔ６に照射を開始した後、時刻ｔ７で照射を終了した。
【００３２】
また図３中の下段には、２つのパルス波のショット前後における半導体基板２の照射位置Ｐの表面温度の変化が図示されている。比較例では、図２の場合と同様にＫｒＦエキシマレーザ（＝２４８ｎｍ）のレーザ光３２を、抵抗率０．０１７Ωｃｍのｎ層の上に形成された抵抗率０．５Ωｃｍのｎ−エピタキシャル層の半導体基板２の表面に対して照射した。また１ショットにおける照射領域に対するエネルギー密度は、３．７〜４．３Ｊ／ｃｍ２とした。
【００３３】
比較例に係るパルス波でレーザ光３２を照射した場合、照射前は室温Ｋであった照射位置Ｐの半導体基板２の表面温度は、先行のパルス波の照射を開始した時刻ｔ４から上昇した後ピーク温度に達した。しかし、半導体基板２の表面温度は、先行のパルス波の照射が終了する時刻ｔ５を過ぎると、速やかに室温Ｋに戻った。このとき後続のパルス波はまだ照射が開始されていない。そして、照射位置Ｐの半導体基板２の表面温度は、後続のパルス波の照射を開始する時刻ｔ６から再び上昇した後ピーク温度に達し、照射が終了する時刻ｔ７を過ぎると、再び速やかに室温Ｋに戻った。先行のパルス波を照射た時の照射位置Ｐの表面温度の室温超過時間Ｔ３と、後続のパルス波を照射した時の照射位置Ｐの表面温度の室温超過時間Ｔ４とは、略同じである。比較例に係るレーザ光３２を照射した時の照射位置Ｐの表面温度の室温超過時間Ｔ３，Ｔ４は、いずれも図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す第一の実施形態に係るレーザ光３２を照射した時の各室温超過時間Ｔ１，Ｔ２よりも短かった。
【００３４】
比較例では、図４の（ｃ）の曲線に示すように、照射位置Ｐにレーザ光３２を１００ショット照射しても、不純物元素の侵入深さは４０ｎｍ程度に留まった。一方、第一の実施形態の実施例では、図２（ａ）中の上段に示す連続波を照射した場合、図４の（ａ）の曲線に示すように、不純物元素を半導体基板２の上面２ａから２００ｎｍ以上の深さに導入することができた。また図２（ｂ）中の上段に示す２個のパルス波を連ねて連続波形状で照射した場合、図４の（ｂ）の曲線に示すように、連続波の場合よりもさらに深く侵入することができた。図４に示す結果が生じた理由を以下に説明する。
【００３５】
比較例の場合、照射位置Ｐの半導体基板２の表面温度は、１パルスの照射が終了する毎にピーク温度から室温Ｋへ降温する。そのため、同じ照射位置Ｐに対する複数のパルス状のレーザ光３２の照射中に、室温Ｋに戻らない時間帯はパルス毎に断続的に形成される。すなわち室温超過時間Ｔ３，Ｔ４は、比較的短く、かつ、細切れに形成される。よって照射するパルス毎に、照射位置Ｐの半導体基板２の表面温度を室温Ｋから昇温させるためのエネルギーが必要となり、その分、照射位置Ｐに供給可能なレーザ光３２のエネルギーが浪費される。
例えば１００ショットのパルス状のレーザ光を照射しても、１ショットあたりに浪費されるレーザ光３２のエネルギーが大きいため、１００ショット分のレーザ光３２のエネルギーのうちの多くがＳｉＣ半導体基板２に十分に吸収されない。そのため、エネルギーの吸収が半導体基板２の浅い部分に留まり、不純物元素の侵入深さが浅い位置に留まることになる。
【００３６】
一方、第一の実施形態に係る不純物導入方法の場合、照射位置Ｐの半導体基板２の表面温度が昇温すると、再び室温Ｋに戻らないようにレーザ光３２の波形が設定される。そのため、加熱により初めに昇温した半導体基板２の表面温度がその後に亘って長時間保持され、照射位置Ｐに対する全てのレーザ光３２のエネルギーを、ＳｉＣ半導体基板２に効果的に吸収させることが可能となる。よって、半導体基板２への不純物元素の侵入深さを増大させることができる。
【００３７】
尚、半導体基板２の照射位置Ｐに対して、複数のパルス波を連ねてレーザ光３２を照射する場合、パルス波の数は、図２（ｂ）に示すような２個のパルス波に限定されるものではない。またパルス幅及びパルス間隔も上記した値に限定されるものではない。半導体基板２上の一つの照射位置Ｐに対するレーザ光３２の照射が終了するまでの間、昇温した照射位置Ｐの温度が予め設定された温度（第一の実施形態の場合は室温Ｋ）以上に保持される限り、パルス幅及びパルス間隔は適宜設定されてよい。但し、半導体基板２の効率的なエネルギー吸収の観点から、パルス間隔は少なくとも５０ｎｓ以下であることが好ましい。
【００３８】
以下、第一の実施形態に係る不純物導入方法の説明を続ける。ある照射位置Ｐに対するレーザ光３２の照射が完了した後、例えば、図５中の上側に示す左向き矢印のように、照射目標領域をＸ方向の一方向に移動させる。移動は、レーザ光学系３０ａを所望の方向に移動にさせて行ってもよいし、或いは支持台３を所望の方向と反対方向に移動させることで相対的に照射目標領域を移動させて行ってもよい。
【００３９】
照射目標領域を移動させた後、不純物元素が導入された照射領域１２ａの隣の照射目標領域に対してレーザ光３２を照射することで、図５に示すように、半導体基板２の上面２ａ上に、照射領域１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ…が逐次的に形成される。形成された複数の照射領域１２ａ，１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ…は、図５中、Ｘ方向に延びる領域である照射ラインＸ１を構成する。照射ラインＸ１は、隣接する照射領域どうしが互いに、Ｘ方向の１回の移動幅の約半分重なるように形成されている。
【００４０】
照射ラインＸ１の最後の照射領域１２ｆが形成された後、レーザ光学系３０ａ又は支持台３をＹ方向へ所定量移動させる。図５に示すＹ方向への移動は、図５中の左側に示す下向き矢印のように、照射ラインＸ１の最後の照射領域１２ｆから、照射ラインＸ１に後続する照射ラインＸ２の最初の照射領域１２ｇへと移動している。先行の照射ラインＸ１の最後の照射領域１２ｆと後続の照射ラインの最初の照射領域１２ｇとは、Ｙ方向の移動幅の約半分が互いに重なるように形成されている。
【００４１】
次に、図５中の下側に示す右向き矢印のように、照射目標領域を、先行の照射ラインＸ１と平行にＸ方向に移動させる。すなわち図５の場合、スキャン走査が行われ、半導体基板２の上面２ａ上に、複数の照射領域を重ね合わせたパターンが形成されている。各照射領域において、図２に示すように不純物元素が導入されることにより、半導体基板２の内部の一部に不純物元素が添加されたパターンを直接描画し、不純物元素のドーピング面を形成することができる。
【００４２】
次に、第一の実施形態に係る不純物導入方法を用いた半導体素子の製造方法を、ＭＯＳＦＥＴを製造する場合を例として、図６〜図１０を参照して説明する。尚、第一の実施形態に係る不純物導入方法は、ＭＯＳＦＥＴに限らず、ＦＷＤ、ＩＧＢＴ等の他の半導体素子の製造にも適用可能である。
第一の実施形態に係る半導体素子の製造方法は、半導体基板２の表面に、第１導電型の第１の半導体領域を形成するものである。第一の実施形態に係る半導体素子の製造方法は、室温下で、第１導電型又は第２導電型の半導体基板２の表面の一部に、第１導電型の不純物元素の化合物を含む溶液４を接触させ、溶液４が存在する溶液存在領域Ａを形成する工程を含む。ここで第１導電型は、ｎ型かｐ型のいずれかである。第１導電型がｎ型であれば、第２導電型はｐ型であり、第１導電型がｐ型であれば、第２導電型はｎ型である。
【００４３】
また、第一の実施形態に係る半導体素子の製造方法は、溶液４を介して半導体基板２にレーザ光３２を、レーザ光３２の照射位置Ｐに対する全てのレーザ光３２の照射が終了するまでの間、昇温した照射位置Ｐの温度が室温に戻らないように照射する工程を含む。また、半導体基板２を第１導電型の不純物元素の化合物を含む溶液４に接触させ、レーザ光３２を照射することにより、第１の半導体領域に半導体領域よりも高濃度の第１導電型の第２の半導体領域を形成する工程と、を含む。高濃度の第１導電型の第２の半導体領域は、半導体素子における各種領域として用いられてよく、第一の実施形態においてコンタクト領域として形成される。
【００４４】
また第一の実施形態に係る半導体素子の製造方法は、コンタクト領域にオーミック電極層を形成する工程を含む。また、半導体基板２を第２導電型の不純物元素の化合物を含む溶液４に接触させ、レーザ光３２を照射することにより、第１導電型の第１の半導体領域の表面に第２導電型の第２の半導体領域を形成する工程を含む。
第一の実施形態に係る半導体素子の製造方法では、まず、図６に例示するように、第３の半導体領域２３ａの上面２ａ上に、第２導電型の不純物元素を含む溶液４の存在する溶液存在領域Ａを形成する。次に、溶液４を介して第３の半導体領域２３ａに、集光装置３７で集光したレーザ光３２を照射する。レーザ光３２の照射により、図７に示すように、第３の半導体領域２３ａの上部の一部に、半導体基板２の上面２ａが露出するように、第２導電型の第２の半導体領域２２ａが形成される。
【００４５】
次に、溶液４の種類を、第１導電型の不純物元素を含む溶液４に変更する。その後、図６に示す場合と同様に、溶液４を介して第２の半導体領域２２ａにレーザ光３２を照射して、第２の半導体領域２２ａの上部の一部に、第１導電型の第１の半導体領域２１ａを形成する。図６及び図７に示した工程の繰り返しにより、２個の第２の半導体領域２２ａ、２２ｂ及び第２の半導体領域２２ａ、２２ｂ内部にそれぞれ形成された２個の第１の半導体領域２１ａ、２１ｂが、図８中に例示されている。
【００４６】
次に、半導体基板２の上下を反対にして裏返した上で再度溶液槽５内に浸漬させ、半導体基板２の裏面をなす下面２ｂ上に、第１導電型の不純物元素を含む溶液４の存在する溶液存在領域Ａを形成する。次に、溶液４を介して第３の半導体領域２３ａにレーザ光３２を照射して、図９に示すように、第３の半導体領域２３ａの内部において第２の半導体領域２２ａと反対側に、コンタクト領域をなす第１導電型の第４の半導体領域２４ａを形成する。第４の半導体領域２４ａは、第３の半導体領域２３ａよりも高濃度の領域とされている。
【００４７】
次に、図１０に示すように、半導体基板２の下面２ｂ上で第４の半導体領域２４ａに第一のオーミック電極層Ｃ１を接合させ、ドレイン電極を形成する。また半導体基板２の上面２ａ上に第二のオーミック電極層Ｃ２、第三のオーミック電極層Ｃ３及び酸化膜２６を接合させ、ソース電極を形成する。また酸化膜２６に不図示の電極層を接合させ、ゲート電極を形成する。図６〜図１０に示す工程を適宜繰り返すことにより、ＭＯＳＦＥＴとなる半導体素子７を製造する。
尚、第一の実施形態における第３の半導体領域２３ａを本発明の第２の半導体領域とした場合、第一の実施形態における第４の半導体領域２４ａが本発明の第１の半導体領域に相当する。
【００４８】
以上のとおり第一の実施形態に係る不純物導入方法では、レーザ光３２を照射する一つの照射位置Ｐの温度が、加熱により一旦昇温した後、同一の照射位置Ｐにおけるレーザ光照射が全て終了するまでの間、室温に戻らないように、レーザ光３２の波形が設定される。よって、第一の実施形態に係る不純物導入方法によれば、溶液４中の不純物元素を用いてレーザードーピングを行う場合に、半導体基板２のレーザ光３２のエネルギー吸収効率を高め、不純物元素の侵入深さを増大させることができる。
また第一の実施形態に係る半導体素子の製造方法によれば、ＳｉＣからなる半導体基板２を用いて構成した半導体素子の裏面に対して不純物元素をより深く侵入させ、裏面全体の不純物元素の注入層を高濃度化することが容易となり、裏面に接合させる金属電極層とのコンタクト性を向上させた半導体素子を得ることができる。
【００４９】
次に、本発明の第二の実施形態に係る不純物導入装置を説明する。尚、第一の実施形態に係る不純物導入装置１ａと共通する部分については詳細な説明を省略し、相違する部分を中心に以下、説明する。尚、以下の図１１〜図１３に示す不純物導入装置１ｂ，１ｃでは、説明のため半導体基板２、溶液槽５は断面視で表現されている。
第二の実施形態に係る不純物導入装置１ｂは、図１１に示すように、室温下で、内側に不純物元素を含む溶液４を蓄えるとともに凹部をなす底面上に半導体基板２を固定し、この半導体基板２の上面２ａ（溶液槽５の底面と反対側の面）上に溶液４を接触させ、溶液４の存在する溶液存在領域Ａを形成する溶液槽５を備える。また不純物導入装置１ｂは、この溶液槽５を介して半導体基板２を支持する支持台３と、溶液４中に照射側の端面をなす一方の端面３６ａが配置された光ファイバ３６を有するレーザ光学系３０ｂと、を備える。
【００５０】
レーザ光学系３０ｂは、この光ファイバ３６にレーザ光３２を入射させ照射側の端面３６ａと半導体基板２との間の溶液４を介して、照射側の端面３６ａから半導体基板２の上面２ａ上の照射位置Ｐにレーザ光３２を照射する。不純物導入装置１ｂは、第一の実施形態に係る不純物導入装置１ａと同様に、昇温した照射位置Ｐの温度が室温に戻らないように波形が設定されたレーザ光３２の照射により半導体基板２の内部の一部に不純物元素を導入するものである。
また第二の実施形態に係る不純物導入装置１ｂは、半導体基板２の主面に平行な面内に定義されるＸ−Ｙ方向に、支持台３を自在に移動させるＸ−Ｙ移動ステージ８を備える。また不純物導入装置１ｂは、Ｘ−Ｙ方向に垂直なＺ方向に、支持台３を自在に移動させるＺ移動ステージ９を更に備える。
【００５１】
レーザ光学系３０ｂは、レーザ光源３１と、レーザ光源３１から照射されるレーザ光３２を半導体基板２側へ導く光ファイバ３６とを備える。レーザ光学系３０ｂには、レーザ光源３１と光ファイバ３６とを連結する不図示のコネクタや、光ファイバ３６を支持する不図示の支持装置が設けられている。レーザ光学系３０ｂは、半導体基板２の禁制帯幅よりも大きなエネルギーとなる波長のレーザ光３２を照射する。
光ファイバ３６の照射側の端面３６ａは、図１１に示すように、半導体基板２の上面２ａと平行となるとともに上面２ａとの間で間隔ｈを形成するように溶液４中に配置されている。すなわち光ファイバ３６の端面３６ａは、溶液４の液面４ａより下方に位置し、レーザ光３２は溶液４中から半導体基板２の上面２ａに対して照射される。
【００５２】
光ファイバ３６の照射側の端面３６ａと半導体基板２の上面２ａとの間隔ｈは、Ｚ移動ステージ９により、光ファイバ３６と半導体基板２との相対距離が制御されることにより設定される。ここで間隔ｈは、０．０５ｍｍ以上１０.００ｍｍ以下に設定されることが好ましい。間隔ｈの下限値が０．０５ｍｍ以上であるのは、不純物元素の所望の侵入深さを確保する上でレーザ光３２の焦点がぼけることを防止するためである。また間隔ｈの上限値が１０.００ｍｍ以下であるのは、間隔ｈが１０.００ｍｍを超える場合、不純物元素の侵入深さを十分確保できないからである。尚、間隔ｈの上限値は、３．００ｍｍ以下であれば、レーザ光３２の溶液４中での反射がより抑制されるために好ましく、また１．０ｍｍ以下であればさらに好ましい。
【００５３】
尚、第二の実施形態に係る不純物導入装置１ｂにおいては、図１２に示すように、溶液４の液面４ａの鉛直線に対して、レーザ光３２の光軸が傾斜するように光ファイバ３８が配置され、レーザ光３２が照射位置Ｐに照射されてもよい。溶液４の液面４ａは、図１２中、光ファイバ３８の照射側の端面３８ａの形状と同一視で表われる。
レーザ光３２は、液面４ａに対して、予め設定された入射角θで入射するように構成されている。入射角θは、レーザ光３２を電場ベクトルの振動方向が入射面に平行となるように偏向させた場合に、ブリュースター角となるように設定されている。すなわち、光ファイバ３８の照射側の端面３８ａと液面４ａとの界面でレーザ光３２が反射せず、入射光が全て透過して半導体基板２に照射されるため、レーザ光３２のエネルギーを有効に利用することが可能となる。
【００５４】
すなわち第二の実施形態に係る不純物導入装置１ｂは、半導体基板２の不純物元素を導入したい領域上の照射位置Ｐに対して、溶液４中から光ファイバ３６の照射側の端面３６ａを溶液４中に半導体基板２に対向させ、レーザ光３２を照射する。溶液４中、溶液４の液面４ａから光ファイバ３６の照射側の端面３６ａまでの間、レーザ光３２の反射が発生しない。不純物導入装置１ｂは、レーザ光３２の溶液４中での反射を抑え、光ファイバ３６によりレーザ光３２を集光させることにより、照射位置Ｐに対して供給するエネルギー密度を向上させ、レーザ光３２を有効に利用することが可能となる。
【００５５】
また、第二の実施形態に係る不純物導入装置１ｂの他の構成例を、図１３に示す。図１３に示す不純物導入装置１ｃは、図１１に示す不純物導入装置１ｂと基本的な構成は共通するが、レーザ光学系３０ｃの構成が異なる。レーザ光学系３０ｃは、レーザ光源３１と、レーザ光源３１から照射されるレーザ光３２を導く光ファイバ３６と、この光ファイバ３６の内部に、入射したレーザ光３２を集光して半導体基板２に照射する集光装置３７とを備える。
集光装置３７は例えば、第一の実施形態で説明した集光レンズと同様のレンズで構成される。光ファイバ３６の内部に集光装置３７を設けることにより、レーザ光３２を集光して照射するので、照射位置Ｐに供給するエネルギー密度をより向上させることが可能となる。
【００５６】
次に、第二の実施形態に係る不純物導入装置１ｂ，１ｃを用いたレーザ光３２の照射動作を説明する。まず、図１１、図１３に示すように、半導体基板２を、上面２ａを支持台３と反対側に向けて溶液槽５の底面上に載置し固定する。次に、第一の実施形態に係る不純物導入装置１ａを用いる場合と同様に、半導体基板２上で不純物元素をドーピングさせる照射目標領域に応じた基準マークの位置を、レーザ光３２の光軸に合致させるように、レーザ光学系３０ｂを移動させる。または支持台３をＸ及びＹ方向に所定量移動させる。以下、後続する工程を、第一の実施形態の場合と同様に行うことにより、半導体基板２に不純物元素を深く侵入させて導入し、所望の回路パターンを直接描画するとともに、半導体素子を製造することが可能となる。
【００５７】
図１１に示す不純物導入装置１ｂを用いて、図２の（ａ）で示す連続波でレーザ光３２を照射した場合の不純物元素の侵入深さを図４中の（ｄ）に示す。また図１３に示す不純物導入装置１ｃを用いて、図２の（ｂ）で示す複数のパルス波を連ねて形成した連続波でレーザ光３２を照射した場合の不純物元素の侵入深さを図４中の（ｅ）に示す。
まず図４中の比較例（ｃ）の場合、レーザ光３２は、溶液４の液面４ａの上方から照射されている。溶液４中ではレーザ光３２の反射が生じやすいため、レーザ光３２が液面４ａの上方から溶液４中に入射する場合、散乱による影響が大きく、照射位置Ｐに対して供給するエネルギー密度が低くなる。そのため、ＳｉＣの半導体基板２のレーザ光３２のエネルギー吸収が半導体基板２の深い部分にまで拡大されず浅い部分に留まり、結果、不純物元素の侵入深さが４０ｎｍ程度と比較的浅くなる。
【００５８】
一方、第二の実施形態に係る不純物導入装置１ｂ，１ｃを用いた不純物導入方法の場合、光ファイバ３６の照射側の端面３６ａが溶液４中に位置するため、溶液４の液面４ａから端面３６ａまでの分、溶液４による散乱の影響を低減することが可能となる。よって、図４中の（ｄ）及び（ｅ）に示すように、ＳｉＣの半導体基板２であっても、レーザ光３２のエネルギー吸収が、半導体基板２の深い部分にまで拡大し、侵入深さを４００ｎｍ以上に増大させることができる。尚、第二の実施形態に係る不純物導入装置１ｂ，１ｃによる他の効果については、上記した第一の実施形態により導かれる効果と同様である。
【００５９】
以上、本発明の各実施形態に係る不純物導入装置、導入方法及び半導体素子の製造方法を説明したが、本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更されてよい。例えば、支持台３上に半導体基板２を直接載置し、載置した半導体基板２の上面２ａ上に溶液４を局在させるように囲い込む部材を配置して半導体基板２上に溶液４の層を形成し、この溶液４を介してレーザードーピングを行ってもよい。溶液４を局在させてレーザードーピングする場合、上記した各実施形態中の溶液槽５のように、溶液４に半導体基板２全体を浸漬させる必要がないので、レーザードーピングに用いる溶液４の量を低減することが可能となる。また、レーザも、ＸｅＣｌエキシマ（３０８ｎｍ）、ＸｅＦエキシマ（３５１ｎｍ）、ＹＡＧレーザの第３高調波（３５５ｎｍ）、ＹＡＧレーザの第２高調波（５３２ｎｍ）などを用いてもよい。さらに、光ファイバについても、光の損失が少なければ、例えば石英製などの光導波路を用いることも可能である。
本発明は、半導体基板の表面上の一つの照射位置に対する全てのレーザ光の照射が終了するまでの間、加熱により昇温した照射位置の温度が、予め設定された温度に戻らないように構成すればよく、各実施形態中の構成を適宜組み合わせて構成されてよい。
【符号の説明】
【００６０】
１ａ，１ｂ，１ｃ  不純物導入装置
２      半導体基板
２ａ    上面
３      支持台
４      溶液
４ａ    液面
５      溶液槽
７      半導体素子
８      Ｘ−Ｙ移動ステージ
９      Ｚ移動ステージ
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ  レーザ光学系
３２    レーザ光
３６，３８    光ファイバ
３６ａ，３８ａ  端面
３７    集光装置
ｈ      間隔
Ａ      溶液存在領域
Ｐ      照射位置
【図１】
0006439297.tif 000002
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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