[发明专利]半导体杂质的激活方法以及激活装置

说明书

本发明涉及例如激活在半导体器件的制造中所需要的掺入到碳化硅(SiC)等中的杂质的半导体杂质的激活方法以及激活装置。

作为半导体当前在形成使用了最一般的硅(Si)的半导体器件时，通过离子注入等在Si中掺入了杂质以后，使用电炉和闪烁热处理等，把Si加热到900～1100℃左右进行热处理，由此进行杂质的激活。

另外，近年来，电特性(高耐压，大容许电流)和高频特性、环境特性出色的使用了碳化硅(SiC)的半导体器件正在引起人们的注意。该SiC与Si相比较由于离子注入以及激活困难，因此或者在Si成膜时掺入杂质，或者在加热到500～1000℃左右的高温的状态下进行离子注入，进而，如T.Kimoto，et al.：Journal of ElectronicMeterials，Vol.25，No.5，1996，pp.879-884等中公开的那样，提出了在1400～1600℃的高温下进行热处理，使杂质激活的技术。

然而，由上述那样的热处理进行杂质激活的方法必须使用电炉等把Si等加热的工艺，因此激活时需要比较长的时间，难以提高生产性。该问题在使用SiC的情况下，由于需要更高温的热处理因而更为显著，同时，特别难以形成p型掺杂剂元件大部分激活的半导体层。

因此，例如已知有象在特开平7-22311号公报等中公开的那样，通过在碳、氮以及氧浓度小于一定值的非晶Si膜上照射激光进行激光热处理，不使非晶Si膜熔融而形成非晶质区和固相有序区混合存在的区域，通过离子入射注入了杂质离子以后，照射波长248nm的激光，进行激光热处理，由此使杂质区半非晶化，使杂质激活的技术。另外，该公报中，虽然记述着通过上述那样的方法能够比非晶Si提高载流子的迁移率，然而没有记述对于非晶Si以外的半导体的激光器加热技术。

作为用于进行上述半导体的结晶化(激活)的激光加热中的激光器，更详细地讲，如在Y.Morita，et al.：Jap J.Appl.Phys.，Vol.2，No.2(1998)pp.L309-L311中记述的那样，使用波长比引起Si膜的能带边缘吸收的波长短的受激准分子激光器。使用这种波长的激光器是因为通过激光的能量，使构成半导体的原子中的电子激励、电离，把其能量的一部分变换为结构原子的晶格振动能量，由此瞬时间把半导体加热到高温促进结晶化(激活)。

然而，在上述以往的由激光热处理进行的杂质的激活中，除去能量的利用效率低，为了把半导体瞬时加热到高温而需要比较大输出的激光器装置，容易导致增大制造成本等以外，还具有可靠地进行杂质等的激活并不一定容易，而且难以形成具有良好特性的半导体元件的问题。特别是，对于SiC的p型杂质等的激活，更难以形成具有良好特性的半导体元件。

本发明鉴于上述问题，目的在于提供即使使用比较小的输出的激光器装置，也能够高效而且可靠地进行杂质激活的半导体杂质的激活方法以及激活装置。

即，为了解决上述的问题，本发明的方法是在包含主要半导体元素和杂质元素的半导体上照射光，使上述杂质元素激活的半导体杂质的激活方法，特征在于上述照射光的波长是比引起上述半导体的能带边缘吸收的波长还长的光。进而，特征在于上述照射光几乎是由上述主半导体元素与上述杂质元素的结合中固有振动产生的共振吸收的波长的光。

即，与在以往的激活中所使用的，用波长比引起能带边缘吸收的波长还短的光，通过被照射光的能量，引起构成半导体的原子的电子激励、电离，把其能量的一部分变换为结构原子的晶格振动能量，把半导体瞬时间加热到高温进行激活的方法不同，本发明者们发现了通过照射比其波长还长的上述那样波长的光，可以直接激励并且激活杂质元素与半导体的结构元素之间的晶格振动，从而完成了本发明。因此，在激活的效率高，能够使用输出小的激光器装置的基础上，还能够容易地进行良好的杂质激活。

具体地讲，例如在主要半导体元素是碳化硅，杂质元素是铝，硼以及镓的任一种的情况下，通过照射波长比引起能带边缘吸收的波长(6H-SiC的情况下，约3eV：～0.41μm)还长的，例如9μm以上，11μm以下的光，能够容易地形成特性良好的p型碳化硅半导体。特别是，在铝的情况下，最好使用9.5～10μm的波长。