特表 2022-510520 基板を熱処理するための方法及び関連のシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-27

(54)【発明の名称】基板を熱処理するための方法及び関連のシステム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/268 20060101AFI20220120BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20220120BHJP

【ＦＩ】

H01L21/268 T

H01L21/265 602C

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2020519748

(86)(22)【出願日】2019-12-03

(85)【翻訳文提出日】2020-04-06

(86)【国際出願番号】 EP2019083494

(87)【国際公開番号】W WO2020120228

(87)【国際公開日】2020-06-18

(31)【優先権主張番号】18306688.5

(32)【優先日】2018-12-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515075197

【氏名又は名称】レイザー システムズ アンド ソリューションズ オブ ヨーロッパ

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＳＥＲ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ ＯＦ ＥＵＲＯＰＥ

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】マッツァムート，フルヴィオ

(57)【要約】

表面領域（５）と埋込み領域（６）を有する基板（４）をパルス光ビーム（１３）で熱処理する方法において、基板は初期温度－深さプロファイルを示し、表面領域は初期表面温度（Ｔ０）を示し、
ｂ）表面領域に予備パルス（２５）を照射して、それがある熱量を生成し、所定の予備表面温度（Ｔ_２５）に到達するようにするステップと、
ｃ）時間間隔（Δｔ）後に表面領域に後続パルス（２７）を照射して、それが所定の後続表面温度（Ｔ_２７）に到達するようにするステップと、
を含む方法。
本発明によれば、時間間隔は、表面領域が初期表面温度より高い所定の中間表面温度（Ｔｉ）に到達するように特定され、それによって時間間隔中に、熱量は基板中に所定の深さまで拡散して、基板は所定の中間温度－深さプロファイルを示す。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板（４）をパルス光ビーム（１３）で熱処理する方法において、前記基板（４）は表面領域（５）と埋込み領域（６）を有し、前記基板（４）の基板温度は初期温度深さプロフファイルを示し、前記表面領域（５）の表面温度（Ｔｓ）は初期表面温度（Ｔ０）であり、
ｂ）前記表面領域（５）に前記パルス光ビーム（１３）の予備パルス（２５）を照射するステップであって、前記予備パルス（２５）はそれにより予備エネルギー量を前記表面領域（５）に提供し、それによって前記表面領域（５）が予備熱量を発生させ、前記表面温度（Ｔｓ）が所定の予備表面温度（Ｔ_２５）に達するようなステップと、
ｃ）ある時間間隔（Δｔ）後に前記基板（４）の前記表面領域（５）に前記パルス光ビーム（１３）の後続パルス（２７）を照射するステップであって、前記後続パルス（２７）はそれにより後続エネルギー量を前記表面領域（５）に提供し、それによって前記表面領域（５）は後続熱量を発生させ、前記表面温度（Ｔｓ）が所定の後続表面温度（Ｔ_２７）に達するようなステップと、を含み、前記時間間隔（Δｔ）は、前記時間間隔（Δｔ）中に前記表面温度（Ｔｓ）が所定の中間表面温度（Ｔｉ）に達するように特定され、前記所定の中間表面温度（Ｔｉ）は前記初期表面温度（Ｔ０）より高く、それによって
前記時間間隔中に、前記予備熱量が前記埋込み領域（６）中に前記基板（４）の所定の深さまで拡散して、前記基板温度は所定の中間温度－深さプロファイルを示す
ことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記表面領域（５）に前記予備パルス（２５）を照射する前記ステップｂ）と前記表面領域（５）に前記後続パルス（２７）を照射する前記ステップｃ）とは、前記表面温度（Ｔｓ）が標的表面温度に到達し、前記基板温度が標的温度－深さプロファイルを示すまで繰り返される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記基板（４）の前記埋込み領域（６）は、所定のドーパント元素濃度－深さプロファイル（８９、１０７）を有するドーパント元素が注入された領域（８７）を含み、前記標的温度－深さプロファイルは、前記注入領域（８７）の前記ドーパント元素を活性化するように適応される、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記注入領域（８７）は、表面領域（５）から５００ナノメートルより深い深さにあり、５０マイクロメートルより薄い厚さを有する、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記ドーパント元素は、前記注入領域（８７）内に１種類のユニポーラキャリアを生成するように適応される、請求項３又は４に記載の方法。

【請求項6】

前記ドーパント元素は、前記注入領域（８７）内に２種類のユニポーラキャリアを生成するように適応される、請求項３又は４に記載の方法。

【請求項7】

前記基板（４）は、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、窒化ガリウム、ガリウムヒ素、ダイヤモンドを含む群より選択される半導体材料である、請求項１～６の何れか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記標的温度は前記表面領域（５）の融点（Ｔｍ）である、請求項２～７の何れか１項に記載の方法。

【請求項9】

前記所定の予備表面温度（Ｔ_２５）、前記所定の中間表面温度（Ｔｉ）及び前記所定の後続温度－深さプロファイルに到達するために前記パルス光ビーム（１３）に関するパラメータの値を特定するステップａ）をさらに含み、前記パルス光ビーム（１３）に関する前記パラメータは、前記時間間隔（Δｔ）、パルス光ビーム（１３）のエネルギー密度（Ｅｄ）、前記パルス光ビーム（１３）により前記表面領域（５）上に形成される光スポット（２０）の形状を含む群より選択される、請求項１～８の何れか１項に記載の方法。

【請求項10】

前記パルス光ビーム（１３）を前記表面領域（５）にわたり走査するステップｄ）をさらに含み、ステップａ）中に、前記パルス光ビームに関する前記パラメータ群は前記パルス光ビーム（１３）の走査速度をさらに含む、請求項１～９の何れか１項に記載の方法。

【請求項11】

前記予備パルス（２５）により送達される前記予備エネルギー量は、前記後続パルス（２７）により送達される前記後続エネルギー量とは異なる、請求項１～１０の何れか１項に記載の方法。

【請求項12】

前記予備パルス（２５）及び後続パルス（２７）の各々により送達される前記エネルギー量は、前記表面領域（５）が前記基板（４）の前記表面領域（５）の融点（Ｔｍ）に到達するのに必要なエネルギー量より少ない、請求項１～１１の何れか１項に記載の方法。

【請求項13】

前記予備パルス（２５）及び後続パルス（２７）の各々は、１ナノ秒と等しいか、それより短い持続時間を有する、請求項１～１２の何れか１項に記載の方法。

【請求項14】

前記予備パルス（２５）と前記後続パルス（２７）との間の前記時間間隔（Δｔ）は２５ナノ秒と等しいか、それより短い、請求項１～１３の何れか１項に記載の方法。

【請求項15】

前記パルス光ビーム（１３）は５３２ナノメートルと等しいか、それより短い波長を有する、請求項１～１４の何れか１項に記載の方法。

【請求項16】

前記パルス光ビーム（１３）の前記エネルギー密度は１ミリジュール／平方センチメートルより高い、請求項１～１５の何れか１項に記載の方法。

【請求項17】

基板（４）をパルス光ビーム（１３）で熱処理するためのシステム（１）において、前記基板（４）は表面領域（５）と埋込み領域（６）を有し、前記基板（４）の基板温度は初期温度－深さプロファイルを示し、前記表面領域（５）の表面温度（Ｔｓ）は初期表面温度（Ｔ０）であり、前記システム（１）は、
－光ビーム（１１）を発するようになされた光源（７）と、
－前記発光ビーム（１１）から前記パルス光ビーム（１３）を生成するように構成されたビーム制御システム（９）であって、予備パルス（２５）と後続パルス（２７）を生成するようになされたシステムと、
を含み、
－前記パルス光ビーム（１３）の前記予備パルス（２５）は前記基板（４）の前記表面領域（５）に照射され、前記予備パルスはそれによって前記表面領域（５）に予備エネルギー量を提供し、それによって前記表面領域（５）は予備熱量を生成し、前記表面温度（Ｔｓ）は所定の予備表面温度（Ｔ_２５）に到達し、
－前記パルス光ビーム（１３）の前記後続パルス（２７）は、ある時間間隔（Δｔ）後に前記基板（４）の前記表面領域（５）に照射され、前記後続パルス（２７）はそれによって前記表面領域（５）に後続エネルギー量を提供し、それによって前記表面領域（５）は後続熱量を生成し、前記表面温度（Ｔｓ）は所定の後続表面温度（Ｔ_２７）に到達し、
前記システムは、前記時間間隔（Δｔ）後に前記後続パルス（２７）を生成するようになされ、前記時間間隔（Δｔ）は、前記時間間隔（Δｔ）中に前記表面温度（Ｔｓ）が所定の中間表面温度（Ｔｉ）に到達するように特定され、前記所定の中間表面温度（Ｔｉ）は前記初期表面温度（Ｔ０）より高く、
それによって前記時間間隔（Δｔ）中に前記予備熱量が前記埋込み領域（６）内に前記基板（４）の所定の深さまで拡散し、それによって前記基板温度は所定の中間温度－深さプロファイルを示す
ことを特徴とするシステム（１）。

【請求項18】

前記システム（１）は、前記表面領域（５）への前記予備パルス（２５）の前記照射と前記表面領域（５）への前記後続パルス（２７）の前記照射を、前記表面温度（Ｔｓ）が標的温度に到達し、前記基板温度が標的温度－深さプロファイルを示すまで繰り返すように構成される、請求項１７に記載のシステム（１）。

【請求項19】

前記基板の（４）前記埋込み領域（６）は、所定のドーパント元素濃度－深さプロファイルを有するドーパント元素が注入された領域（８７）を含み、前記標的温度－深さプロファイルは、前記注入領域（８７）の前記ドーパント元素を活性化するようになされる、請求項１８に記載のシステム。

【請求項20】

前記予備パルス（２５）と後続パルス（２７）の各々は、１ナノ秒と等しいか、それより短い持続時間（ｔ_ｐ）を有する、請求項１７～１９の何れか１項に記載のシステム。

【請求項21】

前記パルス光ビーム（１３）は、５３２ナノ秒と等しいか、それより短い波長を有する、請求項１７～２０の何れか１項に記載のシステム。

【請求項22】

前記予備パルス（２５）と前記後続パルス（２７）との間の前記時間間隔（Δｔ）は２５ナノ秒と等しいか、それより短い、請求項１７～２１の何れか１項に記載のシステム。

【請求項23】

前記パルス光ビーム（１３）の前記エネルギー密度は、１ミリジュール／平方センチメートルより高い、請求項１７～２２の何れか１項に記載のシステム。

【請求項24】

前記ビーム制御システム（９）は、前記所定の予備表面温度（Ｔ_２５）、前記所定の中間表面温度（Ｔｉ）、及び前記所定の後続温度－深さプロファイルに到達するために、前記パルス光ビーム（１３）に関するパラメータの値を特定するように構成され、前記パルス光ビーム（１３）に関する前記パラメータは、前記時間間隔（Δｔ）、パルス光ビーム（１３）のエネルギー密度、前記パルス光ビーム（１３）により前記表面領域（５）上に形成される光スポット（２０）の形状を含む群より選択される、請求項１７～２３の何れか１項に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体材料の熱処理に関する。

【0002】

より詳しくは、本発明はパルス光ビームを用いて基板を熱処理する方法に関する。

【0003】

本発明はまた、パルス光ビームを用いて基板を熱処理するためのシステムにも関する。

【背景技術】

【0004】

半導体製造プロセスにおいて、基板の表面上に形成される装置および表面の下に埋め込まれる装置は、温度ダイナミクスに対して非常に脆く、その影響を受けやすい可能性がある。

【0005】

製造プロセスの熱処理段階中に装置に損傷を与えないようにするために、基板の温度変化の完璧な制御を実現することが重要である。

【0006】

レーザアニーリング等の現代の熱処理技術は、融点における時間が非常に短く、すなわちマイクロ秒未満の時間尺度とすることができ、基板への熱浸透を非常に浅くすることができる。しかしながら、熱源が限定され、時間が制御されていても、アニーリングダイナミクスは常に制御が難しい。

【0007】

特に、基板の表面領域がナノ秒レーザパルスにさらされるナノ秒レーザ技術では、１パルス中のアニーリングダイナミクスは表面領域の熱励起と基板の埋込み領域への熱拡散による緩和との間の競合現象である。

【0008】

例えば、熱伝導率の高い材料にナノ秒レーザアニーリングが行われる場合、パルス中の熱拡散が重要である可能性がある。表面温度の温度上昇はゆっくりであり、アニーリングが基板の埋込み領域内に深く浸透する。

【0009】

その逆の状況において、断熱材料がナノ秒レーザにさらされた場合は、パルス中の熱拡散は無視でき、それゆえ局所的な深部加熱と表面温度の急上昇が得られる。

【0010】

さらに、多くの場合、表面領域はある温度でアニーリングしなければならないのに対し、基板内の埋込み領域は別のある温度でアニーリングしなければならないか、又はアニーリングすべきではない。

【0011】

そのため、レーザ処理中、温度変化と熱拡散は従来、相互依存するレーザパラメータと材料／装置温度特性の間接的な結果により、制御が難しい。制御は、パルス持続時間と繰返し率が概して一定で、柔軟性がなく、レーザ源により限定されるナノ秒パルスレーザ等のマイクロ秒未満のシステムでははるかに困難となる。

【0012】

熱処理中の温度制御を改善する方法が望ましい。

【発明の概要】

【0013】

これに関して、本発明では基板をパルス光ビームで熱処理する方法が提供され、基板は表面領域と埋込み領域を有し、基板の基板温度は初期温度深さプロフファイルを示し、表面領域の表面温度は初期表面温度にあり、
ｂ）表面領域にパルス光ビームの予備パルスを照射するステップであって、予備パルスはそれにより予備エネルギー量を表面領域に提供し、それによって表面領域が予備熱量を発生させ、表面温度が所定の予備表面温度に達するようなステップと、
ｃ）ある時間間隔後に基板の表面領域にパルス光ビームの後続パルスを照射するステップであって、後続パルスはそれにより後続エネルギー量を表面領域に提供し、それによって表面領域は後続熱量を発生させ、表面温度が所定の後続表面温度に達するようなステップと、を含む。

【0014】

この方法によれば、時間間隔は、時間間隔中に表面温度が所定の中間表面温度に達するように特定され、前記所定の中間表面温度は初期表面温度より高く、それによって時間間隔中に予備熱量が埋込み領域中に基板の所定の深さまで拡散し、それによって基板温度は所定の中間温度－深さプロファイルを示す。

【0015】

この方法により、表面領域の表面温度及び基板の温度－深さプロファイルの、すなわち基板の温度ダイナミクスの変動を正確に制御できる。

【0016】

この方法により、表面温度はパルスの累積効果により時間と共に徐々に上昇する。実際に、時間間隔は、表面温度が２つのパルス間に初期温度に戻りきれない、というものである。したがって、表面領域により生成される後続熱は、埋込み領域中にまだ拡散していない熱に追加され、後続パルス後の表面温度は、予備パルス後の表面温度より高い。

【0017】

これは、表面領域の温度上昇、すなわち経時的な温度変化率が、基板材料と基板中及び基板上に形成される装置に応じて調整可能であるため、有利である。例えば、損傷しやすい装置と基板には緩やかな温度上昇にさらすことができ、それに対して、より堅牢な装置と基板には、より急峻な温度上昇にさらすことができる。

【0018】

この方法により、埋込み領域の温度プロファイルの変動を制御することも可能となる。より少ないエネルギーを提供するパルスの場合、埋込み領域中に拡散する熱の量はより少なく、埋込み領域は、より多くのエネルギーを提供するパルスの場合より低い温度に到達する。それでも、累積効果により、標的表面温度に到達させることが可能である。

【0019】

これは、方法がそのようにして熱伝導体及び断熱体を加工するように適応可能であるため、有利である。

【0020】

この方法により、基板を、ＦＩＮＦＥＴ又はＩＧＢＴ等の具体的な電子構造の熱処理に適応される標的温度－深さプロファイルにさらすこともできる。

【0021】

本発明による方法のその他の有利で非限定的な特徴は、ｂ）表面領域に予備パルスを照射するステップを含み、ｃ）表面領域に後続パルスを照射するステップが、表面温度が標的温度に到達し、基板温度が標的温度－深さプロファイルを示すまで繰り返される。

【0022】

本発明による方法の他の有利で非限定的な特徴は、基板の埋込み領域が所定のドーパント元素濃度－深さプロファイルを有する、ドーパント元素が注入された領域を含み、標的温度－深さプロファイルは、注入領域のドーパント元素を活性化するように適応されることを含む。

【0023】

本発明による方法のその他の有利で非限定的な特徴は以下を含む：
－注入領域が、表面領域から５００ナノメートルより深い深さにあり、その厚さは５０マイクロメートル未満であること、
－ドーパント元素が、注入領域内で１種類のユニポーラキャリアを発生させるようになされていること、
－ドーパント元素が、注入領域内で２種類のユニポーラキャリアを発生させるようになされていること、
－基板は、シリコン、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、窒化ガリウム、ガリウムヒ素、ダイヤモンドを含む群より選択される半導体材料であること。

【0024】

本発明による方法の他の有利で非限定的な特徴は以下を含む：予備パルス及び後続パルスの各々は、１ナノ秒と等しい、又はそれより短い持続時間を有すること。これは、１ナノ秒未満のパルスがそのパルス中に急速な温度上昇を生じさせる一方で、それほど拡散させず、したがって表面ピーク温度の精密な制御を可能にするため、有利である。

【0025】

本発明による方法の他の有利で非限定来な特徴は以下を含む：パルス光ビームは５３２ナノメートルと等しい、又はそれ未満の波長を有すること。これは、５３２ナノメートルと等しい、又はそれ未満の波長を有する光が、５３２ｎｍより長い波長を有する光よりも基板により、よく吸収されるため、有利である。したがって、パルスにより提供されるエネルギーは、基板の浅い領域内に限定される。

【0026】

本発明による方法の他の有利で非限定的な特徴は以下を含む：
－予備パルスと後続パルスとの間の時間間隔は２５ナノ秒と等しいか、それより短いこと、
－パルス光ビームは５３２ナノメートルと等しいか、それより短い波長を有すること、
－パルス光ビームのエネルギー密度は１ミリジュール／平方センチメートル／パルスより高いこと、
－方法は、ａ）所定の予備表面温度、所定の中間表面温度、及び所定の後続温度－深さプロファイルに到達するためにパルス光ビームに関するパラメータの値を特定するステップをさらに含み、パルス光ビームに関するパラメータは、時間間隔、パルス光ビームのエネルギー密度、パルス光ビームにより表面領域上に形成される光スポットの形状を含む群より選択されること、
－方法は、ｄ）表面領域にわたりパルス光ビームを走査するステップをさらに含み、ステップａ）中に、パルス光ビームに関するパラメータの群は、パルス光ビームの走査速度をさらに含むこと、
－予備パルスにより送達される予備エネルギー量は後続パルスにより送達される後続エネルギー量とは異なること、
－予備パルスと後続パルスの各々により送達されるエネルギー量は、表面領域が基板の表面領域の融点に到達するのに必要なエネルギー量より少ないこと、
－標的温度は、表面領域の融点であること。

【0027】

本発明はまた、基板をパルス光ビームで熱処理するためのシステムにも関し、基板は表面領域と埋込み領域を有し、基板の基板温度は初期温度－深さプロファイルを示し、表面領域の表面温度は初期表面温度であり、前記システムは、
－光ビームを発するようになされた光源と、
－発出光ビームからパルス光ビームを生成するように構成されたビーム制御システムであって、予備パルスと後続パルスを生成するようになされた前記システムと、
を含み、
－パルス光ビームの前記予備パルスは基板の表面領域に照射され、予備パルスはそれによって前記表面領域に予備エネルギー量を提供し、それによって表面領域は予備熱量を生成し、表面温度は所定の予備表面温度に到達し、
－パルス光ビームの前記後続パルスは、ある時間間隔後に基板の表面領域に照射され、後続パルスはそれによって前記表面領域に後続エネルギー量を提供し、それによって前記表面領域は後続熱量を生成し、表面温度は所定の後続表面温度に到達する。

【0028】

本発明によれば、システムは、前記時間間隔後に前記後続パルスを生成するようになされ、前記時間間隔は、時間間隔中に表面温度が所定の中間表面温度に到達するように特定され、前記所定の中間表面温度は初期表面温度より高く、それによって時間間隔中に予備熱量が埋込み領域内に基板の所定の深さまで拡散し、それによって基板温度は所定の中間温度－深さプロファイルを示す。

【0029】

本発明による方法の他の有利で非限定的な特徴は以下を含む：
－システムは、表面領域への予備パルスの照射と表面領域への後続パルスの照射を、表面温度が標的温度に到達し、基板温度が標的温度－深さプロファイルを示すまで繰り返すように構成されること、
－基板の埋込み領域は、所定のドーパント元素濃度－深さプロファイルを有するドーパント元素が注入された領域を含み、標的温度－深さプロファイルは、注入領域のドーパント元素を活性化するようになされること、
－予備パルスと後続パルスの各々は、１ナノ秒と等しいか、それより短い持続時間を有すること、
－パルス光ビームは、５３２ナノメートルと等しいか、それより短い波長を有すること、
－予備パルスと後続パルスとの間の時間間隔は２５ナノ秒と等しいか、それより短いこと、
－パルス光ビームのエネルギー密度は、１ミリジュール／平方センチメートルより高いこと、
－ビーム制御システムは、所定の予備表面温度、所定の中間表面温度、及び所定の後続温度－深さプロファイルに到達するために、パルス光ビームに関するパラメータの値を特定するように構成され、パルス光ビームに関するパラメータは、時間間隔、パルス光ビームのエネルギー密度、パルス光ビームにより表面領域上に形成される光スポットの形状を含む群より選択されること。

【0030】

この説明は、非限定的な例示の目的のために提供され、下記のような添付の図面を参照すれば、よりよく理解される。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明による、基板のある領域を熱処理するためのシステムの略図である。

【図2】本発明による熱処理を受ける基板の表面領域の、時間に関する表面温度の変化のグラフである。

【図3】本発明による、基板のある領域を熱処理する方法のステップの略図である。

【図4】本発明による熱処理を受ける基板の異なる深さにおける時間に関する温度変化のグラフである。

【図5】本発明による熱処理を受ける半導体構造の略図である。

【図6】本発明による熱処理を受ける図５ａ及び５ｂの半導体構造の異なる深さにおける時間に関する温度変化のグラフである。

【図7】基板を異なるエネルギー及び周波数を有する複数のパルストレインにさらすことによって得られる複数の表面温度ダイナミクスのグラフである。

【図8】標準的な表面温度上昇を示す温度曲線と対応するパルストレインを示す。

【図9】パルスビームに関するパラメータの異なる組合せにさらされる基板の深さと、１つの種のドーパント元素が注入された基板のドーパント注入プロファイルに関する温度変化のグラフである。

【図10】パルスビームに関するパラメータの異なる組合せにさらされる基板の深さと、２つの種のドーパント元素が注入された基板のドーパント注入プロファイルに関する温度変化のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0032】

図１は、基板４を熱処理するためのシステム１を表す。

【0033】

基板４は、半導体材料で製作される。基板４は、例えばＳｉ（シリコン）材料又はＳｉＧｅ（シリコン－ゲルマニウム）材料を含む。

【0034】

トランジスタ、レジスタ、又はそれらの金属相互接続等の電子装置は、基板４の表面領域５上に形成される。

【0035】

表面領域５は、表面融点Ｔｍを有する。表面融点Ｔｍは、基板材料に依存し、また表面領域５上に形成される電子機器に依存する。

【0036】

表面領域５の下に、基板４は埋込み領域６を示す。埋込み領域６はまた、電子装置の埋込み層４１も含んでいてよい。各埋込み層４１は、第一の軸（０ｚ）に沿って測定される深さＤｌを有する。第一の軸（０ｚ）は、表面領域５に垂直であり、第一の軸（０ｚ）は原点０を有し、これは表面領域５上にある。第一の軸（０ｚ）は、バルク半導体材料３に向かう方位とされる。各埋込み層４１はそれぞれの融点Ｔｂｌｍを有する。

【0037】

埋込み領域６は、温度－深さプロファイル８を示す。温度－深さプロファイル８は、埋込み領域６の深さに関する温度の変化に対応する。

【0038】

システム１は、光源７と、ビーム制御システム９と、を含む。

【0039】

光源７は光ビーム１１、例えばレーザビーム１１を発出する。光源７は、例えば発光波長が１．０６マイクロメートルと等しいか、それより短い短波長レーザである。光源７は、好ましくは発光波長が５３２ナノメートルと等しいか、それより短いレーザである。光源７は好ましくは、３５５ナノメートルと等しいか、それより短い発光波長の紫外レーザである。

【0040】

光源７は好ましくはパルスレーザ、好ましくは非常に高い、例えば４０メガヘルツより高い繰返し率で動作する擬似連続波レーザである。

【0041】

ビーム制御システム９は、発出光ビーム１１を変調して、基板４を熱処理するようになされたパルス光ビーム１３を生成する。

【0042】

ビーム制御システム９は、表面領域５の表面温度の変化及び埋込み領域６の温度－深さプロファイルの変化を、パルス光ビーム１３に関するパラメータを制御することによって制御する。パルス光ビーム１３に関するパラメータは、パルス光ビームのエネルギー密度Ｅｄ、パルス持続時間ｔ_ｐ、パルス周波数、パルス周波数の逆数と等しいパルス間時間間隔Δｔ、パルス光ビームの総露光時間、熱処理中のパルス数を含む。

【0043】

このために、ビーム制御システム９は、キャビティ、レンズ、減衰器１５、ミラー１７、ビームシェイパ１９、ビームスキャナ２１、および制御ユニット２３等の構成要素を含む。

【0044】

例えば、ビーム制御システム９は、例えば減衰板を含む発出光ビーム１１を減衰器１５に通し、減衰器の透過率を変化させることによって、パルスエネルギー密度Ｅｄを制御する。代替的に、又は追加的に、ビーム制御システム９は、光源７のポンピング力等の光源７の内部パラメータを変えることにより、パルスエネルギーＥｄ密度を制御する。

【0045】

例えば、ビーム制御システム９は、適応された構成要素によりパルス光ビーム１３の周波数を制御する。例えば、パルス光ビーム１３の周波数は、光源７のオシレータを外部から制御することにより調整できる。代替的に、パルス光ビーム１３の周波数は、電気光学モジュール、例えばパルストレイン内の特定のパルスを偏向させる「パルスピッカ」を使用することにより制御できる。

【0046】

例えば、ビーム制御システム９は、ビームシェイパ１９によって、パルス光ビーム１３により表面領域５上に形成される光スポット２０の形状と大きさを制御する。

【0047】

例えば、ビーム制御システム９は、ビームスキャナ２１により、熱処理中に表面領域５が受けるパルス数を制御する。走査速度は、表面領域５に所望のパルス数を照射するように特定される。表面領域５上のあらゆる照射点において蓄積されるパルスは、光パルスの大きさにパルス光ビーム１３の周波数を走査速度で割った商を乗じたものと等しい。

【0048】

ビーム制御システム９は、制御ユニット２３を含む。制御ユニット２３は、例えばマイクロプロセッサとメモリを含む。制御ユニット２３のメモリは、マイクロプロセッサにより実行されたときに基板４を熱処理する方法を実施するようになされたコンピュータプログラムを記憶する。さらに、制御ユニット２３は、パルス光ビーム１３に関するパラメータを制御するために、ビーム制御システム９のその他の構成要素１５、１７、１９、２１、及び光源７に命令を送信するように構成される。

【0049】

図２は、パルス光ビーム１３のパラメータの幾つかを示す。パルス光ビーム１３は、パルストレイン２４を含む。ここで、パルストレイン２４は６つのパルス２５、２７を含み、これは６サイクルとも呼ばれる。

【0050】

パルス光ビーム１３の１つのパルス２５、２７の持続時間ｔ_ｐは、例えば１００ナノ秒と等しいか、それより短い。１つのパルス２５、２７の持続時間ｔ_ｐは好ましくは、１０ナノ秒と等しいか、それより短い。１つのパルス２５、２７の持続時間ｔ_ｐは好ましくは、１ナノ秒と等しいか、それより短い。

【0051】

１つのパルス２５、２７のエネルギー密度Ｅ_ｄは、１マイクロジュール／平方センチメートル～３０ミリジュール／平方センチメートルである。

【0052】

図２において、パルスレーザビーム１３は２つのエネルギー状態、すなわち、パルス２５、２７により送達されるエネルギーがゼロ以外である「オン状態」と、パルス２５、２７により送達されるエネルギーがゼロと等しい「オフ状態」を有することがわかる。

【0053】

予備パルス２５と後続パルス２７との間の時間間隔Δｔの持続時間は、１ミリ秒と等しいか、それより短い。予備パルス２５と後続パルス２７との間の時間間隔Δｔの持続時間は、１マイクロ秒と等しいか、それより短い。予備パルス２５と後続パルス２７との間の時間間隔Δｔの持続時間は、１ナノ秒と等しいか、それより短い。換言すれば、パルス光ビーム１３の周波数は１０メガヘルツ～１ギガヘルツの範囲である。

【0054】

表面領域５の、パルス間の総時間を含む総露光時間は１ミリ秒と等しいか、それより短い。表面領域５の総露光時間は好ましくは、１０マイクロ秒と等しいか、それより短い。

【0055】

時間間隔Δｔ、パルス光ビームエネルギー密度Ｅｄ、パルス光ビーム周波数、走査速度及びビーム形状を制御することにより、システム１は処理条件の完全な制御を実現する。

【0056】

図２において、第一の曲線２９は、表面領域５の表面温度Ｔｓの経時的な変化を表す。図２では、表面温度Ｔｓは周期的な挙動を有することがわかる。ここで、１温度サイクルは、表面温度が１つの温度極値から次の同じ温度極値に、例えば２つの連続する最小値又は２つの連続する最大値間で循環すると達成される。

【0057】

表面領域５に予備パルス２５が照射されると、表面温度Ｔｓは所定の予備表面温度Ｔ_２５に到達する。表面領域５が照射を受けないと、表面温度は所定の中間表面温度Ｔ_ｉに到達する。

【0058】

ここで、表面温度Ｔｓは、表面領域５が照射を受けないと低下するため、所定の予備表面温度Ｔ_２５は温度最大値である。

【0059】

この例では、表面領域５に６つのパルスのパルストレイン２４が照射されるため、第一の曲線２９は６つの温度サイクルを示す。

【0060】

後続パルス２７中、表面温度Ｔｓは所定の後続表面温度Ｔ_２７に到達する。

【0061】

図２はまた、表面温度の包絡線も示しており、これはパルス後に到達する温度最大値が通過する上側包絡線部分３１と、パルス後に到達する温度最小値が通過する下側包絡線部分３３を有する。

【0062】

図２はまた、温度傾斜３５、換言すれば、経時的温度変化率も示す。温度傾斜３５は、パルス光ビーム１３に関するパラメータに基づいて特定される。

【0063】

ある例において、光源７は、コヒレント社のＰａｌａｄｉｎレーザモデル等の、擬似連続波レーザ（ＱＣＷ：ｑｕａｓｉ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ）を含む。

【0064】

Ｐａｌａｄｉｎレーザの発出波長は３５５ｎｍである。

【0065】

１つのパルスのパルス持続時間ｔ_ｐは１５ピコ秒である。

【0066】

Ｐａｌａｄｉｎレーザは８０ＭＨｚと等しい一定のパルス周波数を有し、換言すれば、パルス間時間間隔Δｔの持続時間は１２．５ナノ秒である。

【0067】

Ｐａｌａｄｉｎレーザのパワーは１６Ｗである。発出ビームの１パルスのエネルギーは０．２マイクロジュールである。

【0068】

ビーム制御システム９は、パルス光ビーム１３の形状を約３０マイクロメートルのガウシアン光スポットに整形して、２８マイクロジュール／平方センチメートルのエネルギー密度Ｅ_ｄに到達させる。

【0069】

走査速度は例えば、１メートル／秒である。８０ＭＨｚの周波数で３０マイクロメートルの光スポットの大きさの場合、処理時間は３０マイクロ秒であり、これは２４００パルスに対応する。

【0070】

他の例では、光源７は調整可能な周波数を有する他の擬似連続波レーザを含む。このような調整可能な周波数を有するレーザによれば、パルス間時間間隔を変調することが可能となる。

【0071】

図３に関して、基板４をパルス光ビーム１３で熱処理する方法は、ａ）パルス光ビーム１３に関するパラメータの値を特定するフェーズを含む。パルス光ビームに関するパラメータは、２つのパルス２５、２７間の時間間隔Δｔの持続時間、パルス２５、２７のエネルギー密度Ｅｄ、表面領域５にわたるパルス光ビームの走査速度、パルス光ビームの形状、パルス持続時間ｔ_ｐ、パルス２５、２７の数を含む群より選択される。

【0072】

各パルス２５、２７により送達されるエネルギー量は、表面領域５が表面領域５の融点Ｔｍに到達するのに必要なエネルギー量より少ない。

【0073】

パルス光ビーム１３に関するパラメータの値は、少なくとも１つの熱処理パラメータに基づいて特定される。熱処理パラメータは、標的表面温度、所定の予備表面温度、所定の後続表面温度Ｔ_２７、所定の温度傾斜、所定の温度における、及び／又はそれを超える時間、基板４の所定の温度－深さプロファイル８、所定の深さを含む群から選択される。

【0074】

所定の深さは、その下方では、基板４の中のより深い位置まで埋め込まれた装置に損傷を与えないようにするために基板４の温度がある温度を超えるべきではない、という深さである。ある温度は、例えば４００℃である。

【0075】

図４は、熱プロセス中の時間に関する領域３の温度の変化のグラフである。

【0076】

図４は、表面領域５の表面温度の変化に対応する第二の温度曲線３７を表す。図４は、基板４内の深さＤ_４１にある埋込み層４１の他の温度の変化に対応する第三の温度曲線３９を表す。ここで、層の深さＤ_４１は例えば約１マイクロメートルである。

【0077】

熱処理の開始時に、基板４は初期温度－深さプロファイルを有し、表面領域５の表面温度Ｔｓは初期表面温度Ｔ０である。例えば、基板４は室温である。

【0078】

ステップｂ）中に、パルス光ビーム１３の予備パルス２５が表面領域５に照射される。予備パルス２５はそれによって、予備エネルギー量Ｅ_２５を表面領域５に提供し、熱は表面領域５によって局所的に生成され、表面温度Ｔｓは所定の予備表面温度Ｔ_２５に到達する。局所的加熱は、熱平衡化フェーズとも呼ばれ、１×１０^－１０秒より速く発生する。

【0079】

パルス光ビーム１３のこの「オン状態」中に、表面温度Ｔｓは上昇し、所定の予備表面温度Ｔ_２５、例えば約２４０℃に到達する。

【0080】

パルス光ビーム１３はその後、「オフ状態」となる。２つのパルス間の時間間隔Δｔに対応する「オフ状態」中に、表面領域５にパルス光ビーム１３は照射されない。その結果、表面温度Ｔｓは低下し、所定の中間表面温度Ｔｉに到達する。

【0081】

時間間隔Δｔの持続時間は、ステップａ）において、表面領域５が部分的にのみ弛緩するように特定される。表面領域５は、時間間隔Δｔに比例して弛緩する。換言すれば、表面温度Ｔｓは初期値Ｔ０に戻らない。換言すれば、所定の中間表面温度Ｔｉは初期値Ｔ０より高い。

【0082】

さらに、時間間隔Δｔ中、埋込み層の他の温度３７は、表面領域５により生成される熱が埋込み領域６へと拡散するのにつれて上昇する。ステップａ）中に、パルス光ビーム１３に関するパラメータの値は、生成された予備熱量が所定の拡散深さまで拡散し、基板４の所定の温度－深さプロファイルを得るように特定された。

【0083】

ステップｃ）中に、時間間隔Δｔ後に後続パルス２７が表面領域５に照射される。後続パルス２７はそれによって、後続エネルギー量Ｅ_２７を表面領域５に提供する。表面領域５は後続熱量を生成し、表面温度Ｔｓは所定の後続表面温度Ｔ_２７に到達する。すると、累積効果が観察され、すなわち、所定の中間表面温度Ｔ_ｉが初期表面温度Ｔ_０より高いため、所定の後続表面温度Ｔ_２７は所定の予備表面温度Ｔ_２５より高い。この例において、すべてのパルス２５、２７は、同じエネルギー量を提供する。

【0084】

表面領域５に予備パルス２５を照射するステップｂ）と表面領域５に後続パルス２７を照射するステップｃ）は、表面領域５の表面温度Ｔｓが標的表面温度に到達し、基板温度が標的温度－深さプロファイルに到達するまで繰り返される。

【0085】

任意選択により、熱処理対象の表面領域５が光スポット２０より大きい場合、ステップｄ）中にパルス光ビーム１３が表面領域５にわたり走査される。この場合、表面領域５の第一の部分には予備パルス２５が照射され、表面領域５の第二の部分には後続パルス２７が照射される。

【0086】

図４では、４１パルスに対応する４１サイクルが見られる。表面温度Ｔｓは周期的な変化を示し、表面温度が予備及び後続温度に対応する「オン状態」中に到達する表面温度最大値と「オフ状態」中に到達する表面温度最小値との間で急速に変化することがわかる。

【0087】

それに対して、埋込み層４１の第三の温度曲線３９は平滑なプロファイルを有する。埋込み層４１は、周期的な温度変化にさらされない。

【0088】

図５ａ及び５ｂは、本発明の熱処理で処理することのできる構造の例を示す。

【0089】

図５ａ及び５ｂは、シリコンＦＩＮＦＥＴ構造４３を示す。フィン４５は、例えば５０ナノメートルと等しい距離ｄだけ分離されている。

【0090】

図５ａにおいて、パルスレーザビーム１３は「オン状態」にあり、パルス光ビーム１３のパルスが表面領域５に照射される。

【0091】

パルス光ビーム１３は、表面領域５に厳格には限定されない。パルス光ビーム１３は、ＦＩＮＦＥＴ構造４３の中に数ナノメートル浸透する。例えば、紫外レーザの場合、パルス光ビームはゲルマニウム材料の中には１ナノメートル、シリコン－ゲルマニウム材料の中には３ナノメートル、及びシリコン材料の中には７ナノメートル浸透する。例えば、紫外レーザの場合、パルス光ビームは一般的な半導体で１０ナノメートルまで浸透する。例えば、紫外レーザの場合、パルス光ビームは金属及び、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等のその他のワイドギャップ材料の中に２００ナノメートルまで浸透する。

【0092】

ＦＩＮＦＥＴ構造４３は、パルスからあるエネルギー量を受け取り、ＦＩＮＦＥＴ構造４３の複数のエリア４７には局所加熱（熱平衡化）が起こる。

【0093】

図５ｂにおいて、パルスレーザビーム１３は「オフ状態」にあり、表面領域５は照射を受けていない。熱はＦＩＮＦＥＴ構造４３の中に、エリア４７を超えて拡散する。矢印４９は、熱拡散の方向を示している。

【0094】

図６は、ＦＩＮＦＥＴ構造４３の様々な深さにおける温度変化のグラフである。

【0095】

この例において、ＦＩＮＦＥＴ構造４３のシリコン表面領域５の温度は、ここでは１４１５℃の融点と等しい標的温度まで、又はそれより高い温度への漸進的なアニーリングに耐えるべきである。基板４は、表面領域５の下の１０マイクロメートルの深さにおける埋込み層を有し、これは、損傷を防止するために、５００℃より高い温度にはアニーリングされるべきではない。

【0096】

パルス光ビーム１３に関するパラメータの値は、上述の温度要求事項に適合するように特定される。パラメータの以下の値が温度要求事項を満たすと特定された：
－パルス持続時間＝０．９ナノ秒
－時間間隔＝１０ナノ秒
－繰返し率＝１００メガヘルツ
－エネルギー／パルス＝１０ミリジュール／平方センチメートル
－ピーク温度＝２７２．９８℃

【0097】

基板４に熱処理を行った後、表面温度は１４２０℃より高く、換言すれば、融点より高い。その温度での時間は７．４マイクロ秒である。

【0098】

図６において、第四の温度曲線５１は、表面温度の包絡線のより高い部分に対応し、第五の温度曲線５３は包絡線のより低い部分に対応する。５マイクロ秒の熱処理の後、第四の温度曲線５１は標的温度に到達した。

【0099】

第六の温度曲線５５は、１マイクロメートルの深さにおける層の温度変化に対応する。第七の温度曲線５７は、２マイクロメートルの深さにおける層の温度変化に対応する。第八の温度曲線５９は、５マイクロメートルの深さにおける層の温度変化に対応する。第九の温度曲線６１は、１０マイクロメートルの深さにおける層の温度変化に対応する。

【0100】

図６において、温度は深さと共に低下するのがわかる。

【0101】

また、５マイクロ秒の熱処理の後、深さ１０マイクロメートルに埋め込まれた層の温度は約４２０℃に到達し、これは所望の５００℃より低いことがわかる。

【0102】

図７は、パルス光ビーム１３に関するパラメータの異なる値で得られた、異なる表面温度ダイナミクスを示す。

【0103】

第十の温度曲線６３は、第十のパルストレイン６５を表面領域３に照射することにより得られる。第十の温度曲線６３は、平滑な温度傾斜及び比較的均一な深さでの長時間の熱処理に対応する。第十のパルストレイン６５で実現される熱処理は、ミリ秒急速熱アニーリング（ＲＴＰ：ｒａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｎｅａｌｉｎｇ）とも呼ばれる古典的な平衡アニーリングと類似している。

【0104】

第十一の温度曲線６７は、表面領域３に第十一のパルストレイン６９を照射することにより得られる。第十一のパルストレイン６９のパルスは、第十のパルストレイン６５のパルスと比較して、より高いエネルギーを表面領域５に提供する。第十一のパルストレイン６９で実現される熱処理は、古典的なステップと類似しており、ナノ秒プロセスを繰り返す。

【0105】

第十二の温度曲線７１は、表面領域５に第十二のパルストレイン７３を照射することにより得られる。第十二のパルストレイン７３で実現される熱処理は、重要な選択性と高いピーク温度を用いる中間的解決策であるが、この熱処理は、古典的なパルスレーザ処理の温度傾斜ほど急峻ではない温度傾斜を有し、それゆえ、侵襲性がより低く、表面領域５における装置及び基板４内に埋め込まれた装置に損傷を与えるリスクがより低い。

【0106】

図８ａ、８ｂ、８ｃは、パルストレインの各パルスにより送達されるエネルギーを制御することにより、表面包絡を制御するまた別の可能性を示している。

【0107】

図８ａは第十三の温度曲線７５を示し、これは、標準的な表面温度上昇を見せる。この例において、表面領域５には、等しいエネルギーのパルスを有する第十三のパルストレイン７７と、パルストレインの終わりの制御されない冷却を受ける。

【0108】

図８ｂは第十四の温度曲線７９を示し、これは、標準的な温度上昇とその後の、第十四のパルストレイン８１の１パルスあたりのエネルギーがそれに対応して減少することにより得られる、ある温度での包絡の安定を見せる。

【0109】

図８ｃは第十五の温度曲線８３を示し、これは、標準的な温度上昇とその後の、第十五のパルストレイン８５の各パルスにより提供されるエネルギーが徐々に減少することにより得られる制御された冷却を見せる。

【0110】

他の例によれば、パルス光ビーム１３に関するパラメータのその他の組合せが利用でき、熱処理中、例えば時間間隔Δｔと各パルスにより送達されるエネルギーの両方を変化させることが可能である。

【0111】

他の例によれば、方法は、その埋込み領域が、所定のドーパント元素濃度－深さプロファイルを有するドーパント元素が注入された領域８７を含む基板４に適用することができる。この場合、表面領域５に予備パルス２５を照射するステップｂ）と表面領域５に後続パルス２７を照射するステップｃ）は、基板温度が標的温度－深さプロファイルを示すまで繰り返される。標的温度－深さプロファイルは、注入された領域８７のドーパント元素を活性化するように適応される。

【0112】

例えば、方法は、ディープジャンクションデバイス、例えばシリコン絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の形成に適用できる。

【0113】

シリコンＩＧＢＴデバイスを製造するために、ドーパント元素は、シリコン基板の表面領域、ここでは裏面にドーパント元素衝撃を与えることによってシリコン基板中に注入される。例えば、基板の注入領域は１×１０^１３原子／平方センチメートルより高いドーパント元素濃度を有することができる。

【0114】

ドーパント元素は、ユニポーラキャリアを生成することによって基板の電気特性を変調させる。アクセプタ型のドーパント元素は、プラスのユニポーラキャリアを生成する。ドナー型のドーパント元素は、マイナスのユニポーラキャリアを生成する。

【0115】

図９は、注入領域８７を含む基板４を表している。この例において、注入領域８７には、１つのドーパント種、ここではリン（Ｐｈ）が注入されている。リンドーパント元素は、１つの型のユニポーラキャリアを生成するように適応される。

【0116】

図９は、基板の深さに応じた基板４内のリン８９の所定の注入プロファイル、換言すれば基板４の所定のドーパント元素濃度－深さプロファイル８９を表している。

【0117】

７００ｋｅＶ～２ＭｅＶの間の注入エネルギーは、深さ１マイクロメートル～５マイクロメートルに到達する深部注入プロファイルを得るために使用される。

【0118】

注入領域８７は、例えば基板の埋込み領域中の、表面領域５～５００ナノメートルより深い深さにある。注入領域８７は、例えば５００ナノメートルと等しい、又はそれより薄い厚さを有する。

【0119】

この例において、２マイクロメートルの深さに注入されたリンドーパントを活性化するために、注入領域８７の２マイクロメートルの深さの温度は、活性化温度Ｔａより高いか、それと等しいべきである。活性化温度Ｔａは例えば、７００℃より高いか、それと等しい。しかしながら、基板４の注入面と反対の面の温度は損傷防止のために４００℃を超える温度で加熱することはできない。好ましくは、反対面は１００℃を超える温度で加熱されるべきではない。

【0120】

図９において、活性化温度Ｔａは水平の破線９０で表されている。基板４の、活性化温度Ｔａより高い温度の領域は活性化される。基板４の、活性化温度Ｔａより低い温度領域は活性化されない。

【0121】

図９はまた、基板４の一連の温度－深さプロファイル９１、９３、９５、９７、９９、１０１、１０３、１０５も表示している。温度－深さプロファイル９１～１０５の各々は、基板４に対して本発明の方法を行ったときに得られる。温度－深さプロファイル９１～１０５の各々は、パルス光ビームに関するパラメータの値の異なる組合せに対応する。この例において、各温度－深さプロファイル９１～１０５は、エネルギー密度及びパルス数の異なる組合せで得られる。

【0122】

例えば、温度－深さプロファイル９１は、他の温度－深さプロファイル９３～１０５より高いエネルギー密度及びより少ないパルス数を有するパルスシーケンスに対応する。他の温度－深さプロファイル９３～１０５と比較して、基板４の温度は浅い深さにおいてより高く、より深い深さにおいて他の温度－深さプロファイル９３～１０５より速くより低い温度に低下することがわかる。

【0123】

表面領域５が高いエネルギー密度と少ないパルス数のパルスシーケンスにさらされると、生成される熱は表面領域付近に制約され、そのため、表面領域５の付近の基板温度は高く、より深い深さの付近の基板温度は低い。

【0124】

温度－深さプロファイル１０５は、他の温度－深さプロファイル９１～１０３より低いエネルギー密度及びより多いパルス数を有するパルスシーケンスに対応する。他の温度－深さプロファイル９１～１０３と比較して、表面付近と最も深い深さにおける温度変化は小さいことがわかる。

【0125】

表面領域５が低いエネルギー密度と多いパルス数のパルスシーケンスにさらされると、熱は基板のより深くまで散逸し、そのため、表面領域５の付近の基板温度と最も深い深さでの基板温度は近い。

【0126】

最も急峻な温度－深さプロファイル９１と最も平坦な温度－深さプロファイル１０３との間の温度－深さプロファイル９３～１０３は、パルス光ビームに関するパラメータの値のその他の異なる組合せに対応し、より急峻なプロファイルはより平坦なプロファイルより高いエネルギー密度と少ないパルス数を有する。

【0127】

図９から、すべての温度－深さプロファイルが２マイクロメートルの深さにあるドーパント元素を活性化するように適応されるとはかぎらないことがわかる。ここで、温度－深さプロファイル９９～１０５だけが適応されており、それは、２マイクロメートルの深さにおける基板温度が活性化温度Ｔａより高いからである。したがって、リンドーパント元素を活性化するように適応された標的温度－深さプロファイルは、温度－深さプロファイル９９～１０５のうちの何れから選択されてもよい。

【0128】

温度－深さプロファイル９９～１０５のうちの１つは、例えば表面領域に１ナノ秒未満の５００パルスを照射することによって得られ、各パルスのエネルギー密度は１９ミリジュール／平方センチメートルであり、その時間間隔Δｔは１２ナノ秒である。

【0129】

温度－深さプロファイル９９～１０５のうちの他の１つは、例えば表面領域に１ナノ秒未満の１０００パルスを照射することによって得られ、各パルスのエネルギー密度は１５ミリジュール／平方センチメートルであり、その時間間隔Δｔは１２ナノ秒である。この第二のエネルギープロファイルの例において、拡散時間が長くなると、より深い影響が見られる。

【0130】

図１０は、基板４に２種類のドーパント元素が注入される、他の例を示している。ここで、２種類のドーパント元素はリンとボロンを含む。シリコン基板中、ボロンドーパント元素はアクセプタとして機能する。換言すれば、ボロンドーパント元素は、他の種類のユニポーラキャリア、より正確には正孔を生成するように適応される。

【0131】

したがって、この例では、基板には２種類のユニポーラキャリアを生成するように適応されたドーパント元素が注入される。

【0132】

リン原子は例えば、前述の例のように注入される。ボロン原子は例えば、１～１００キロ電子ボルトのエネルギーで注入される。

【0133】

図１０は、図９と同じ曲線を示す。それに加えて、図１０はまた、基板深さに応じた基板４のボロン注入プロファイル（１０７）、換言すれば、基板４の他のドーパント元素濃度－深さプロファイル１０７も示している。

【0134】

異なる温度－深さプロファイル９１～１０５は、標的温度－深さプロファイル及び、したがって、基板４に注入されたドーパント元素を活性化するためのエネルギー密度とパルス数の組合せを選択するために使用できる。

【0135】

方法は、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、窒化ガリウム、ガリウムヒ素、ダイヤモンドを含む群から選択される半導体材料で製作された基板に適用できる。

【0136】

ドーパント元素は、用途に応じて、ボロン、リン、ヒ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、アンチモン、及びビスマスを含む群から選択される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図6】

【図7】

【図8a】

【図8b】

【図8c】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】