2018-013285

特願２０１７－５２４１７９「半導体装置の製造方法」拒絶査定不服審判事件〔平成２８年１２月２２日国際公開、ＷＯ２０１６／２０３５４５〕について，次のとおり審決する。

【結　論】 本件審判の請求は，成り立たない。

【理　由】 第１　手続の経緯 本願は，２０１５年（平成２７）年６月１６日を国際出願日とする出願であって，平成３０年４月２７日付け拒絶理由通知に応答して同年６月７日に意見書が提出されたが，同年８月３１日付けで拒絶査定（以下「原査定」という。）がなされ，これに対して，同年１０月４日に拒絶査定不服審判の請求がなされた。 第２　本願発明 本願の請求項に係る発明は，特許請求の範囲の請求項１ないし９に記載された事項により特定されるものと認められるところ，その請求項１に係る発明（以下「本願発明」という）は，次のとおりのものである。 「【請求項１】 第１導電型の基板の上面側に第２導電型の層を形成する工程と， 前記基板の下面に対するイオン注入角度を固定して前記基板の下面側に第１導電型の不純物をイオン注入するイオン注入工程を，先のイオン注入工程よりも後のイオン注入工程のイオン注入角度が小さくなるようにして，複数回行うバッファ層形成工程と，を備え， 前記バッファ層形成工程では，複数回の前記イオン注入工程を一定の加速エネルギで行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。」 第３　原査定の理由 本願発明についての原査定の拒絶の理由は，この出願の請求項１ないし５，７に係る発明は，本願の出願前に頒布された又は電気通信回線を通じて公衆に利用可能となった下記引用文献１ないし４に記載された発明に基づいて，その出願前にその発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者（以下「当業者」という。）が容易に発明をすることができたものであるから，特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができないというものである。 引用文献等一覧 １．国際公開第２０１３／０８９２５６号 ２．特開平５－１２９２１７号公報 ３．特開平５－１６６７４５号公報 ４．特開２００９－７０８８６号公報 第４　引用文献 １　引用文献１ （１）引用文献１の記載 原査定の拒絶の理由で引用された国際公開第２０１３／０８９２５６号（２０１３年（平成２５年）６月２０日国際公開。以下「引用文献１」という。）には，以下の事項が記載されている（下線は当審で付した。以下同じ。）。 「技術分野 ［０００１］　本発明は，半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。」 「発明が解決しようとする課題 ［０００９］　しかしながら，上記のようにプロトン照射によって半導体基板（ＦＺウエハ）の不純物濃度よりも高濃度の水素関連ドナーを形成する場合，プロトン照射により半導体基板内にディスオーダー（格子欠陥密度が多く，かつ結晶位置からの原子の移動幅も大きい状態であり，アモルファスに近い状態）が多く導入され，その結果，キャリアの移動度も結晶における理想値から大きく低下してしまう。このような状態でデバイスを作製した場合，デバイスに電圧を印加したときに広がる空乏層がディスオーダーの残る領域に達したときに，欠陥中心から大量のキャリアが発生し，許容範囲を超える大きさの漏れ電流が発生する。また，キャリアの移動度が低下しているため，ＩＧＢＴのオン電圧も増加し，導通損失が増大する。さらに，半導体基板内のディスオーダーは再結合中心となるため，キャリア濃度が低下してターンオフ時にキャリアが枯渇しやすくなり，ターンオフ発振の原因にもなる。 ［００１０］　このような問題を解消するためにアニールにより半導体基板内の結晶欠陥を回復させてディスオーダーを除去した場合，水素関連ドナーはそれ自体が複合欠陥であるため，ディスオーダーを除去するためのアニールにより水素関連ドナー自体も消滅してしまう。このように，所望の水素関連ドナー濃度の確保と，半導体基板内に残留するディスオーダーの除去との間にはトレードオフの関係がある。このトレードオフの関係を改善するためには，半導体基板内に水素関連ドナーを残しつつ，ディスオーダーを十分に除去する必要があるが，そのような状態を実現する方法はまだ確立されていない。したがって，ディスオーダーを十分に除去しても所望の水素関連ドナー濃度を確保可能な新しい手段を開発することが急務である。 ＜＜途中省略＞＞ ［００１３］　本発明は，上述した従来技術による問題点を解消するため，ディスオーダーの度合いが小さく，かつ水素関連ドナー濃度の高い領域を備えた半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。」 「発明の効果 ［００２３］　本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法によれば，プロトン照射および熱処理後に半導体基板内にあらわれたディスオーダーの度合いを小さくすることができるという効果を奏する。また，本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法によれば，漏れ電流の増加等の特性不良の発生を抑制し，かつ水素関連ドナー濃度の高い領域を形成することができるという効果を奏する。」 「［００２６］（実施の形態１） 図２は，一般的なＩＧＢＴの構造を模式的に示す断面図である。図２（ａ）には，一般的な従来のプロトン照射法により形成したｎ型ＦＳ（フィールドストップ）層３を有するＩＧＢＴの概略断面図を示す。図２（ｂ）には，周知の広がり抵抗測定（ＳＲ）法で測定したｎ型ＦＳ層３の不純物濃度プロファイルを示す。ただし，ＩＧＢＴを例に説明する本発明にかかる半導体装置の概略断面図についても，図２（ａ）と同様の層構造となる。このため，本発明にかかる半導体装置の説明においても図２（ａ）を断面図として用いる。本発明にかかる半導体装置の製造方法によって製造されるＩＧＢＴが従来方法によって製造されるＩＧＢＴと異なる点は，図２（ｂ）に示すｎ型ＦＳ層３の不純物濃度プロファイルである。本発明にかかるＩＧＢＴのｎ型ＦＳ層３の不純物濃度プロファイルについては後述する。 ［００２７］　図１０は，一般的なＩＧＢＴの構成およびネットドーピング濃度を示す説明図である。図１０に示す一般的なＩＧＢＴでは，ｎ型半導体基板からなるｎ-ドリフト層１（高抵抗半導体層）の一方の主面側に，ｐベース層３３，ｎ+エミッタ層２，ゲート絶縁膜４３およびゲート電極４２からなるＭＯＳゲート構造が形成されている。なお，図２（ａ）では，簡略化のためＭＯＳゲート構造のｎ+エミッタ層２以外の構成部を図示省略する。ｎ-ドリフト層１の他方の主面側には，ｎ-ドリフト層１よりも不純物濃度が高く，プロトン照射により形成されたｎ型ＦＳ層３と，ｎ型ＦＳ層３の表面（他方の主面）側に接するｐコレクタ層４とが形成されている。ｎ型ＦＳ層３は，基板深さ方向の異なる位置に複数の不純物濃度ピーク（プロトンピーク）の１段目６ａ，２段目６ｂ，３段目６ｃを備える。それぞれのプロトンピークのエミッタ電極３１からの距離は，例えば順に６０，９０，１１５μｍである。基板おもて面側には，ｐベース層３３，ｎ+エミッタ層２に接触するエミッタ電極３１が形成されている。基板裏面には，ｐコレクタ層４に接触するコレクタ電極３２が形成されている。なお，ｐコレクタ層４に接するようにｎ型リークストップ層３８が形成されているが，無くても構わない。 ［００２８］　このようにプロトン照射によりｎ型ＦＳ層３を形成すること自体は周知の技術である。しかし，前述の特許文献１，２にも記載があるように，プロトン照射によりドナー化された層（以下，水素関連ドナー層とする）を形成するには，プロトン照射に伴って発生する結晶欠陥を，プロトン照射後のアニール処理によって回復させずに残す必要がある。上述した従来方法では，ｎ型ＦＳ層３内に結晶欠陥を残すことによりｎ型ＦＳ層３の不純物濃度ピーク（以下，プロトンピークとする）６ａが大きくなるが，ディスオーダー７も残留するため，ディスオーダー７に起因して漏れ電流の増大等の問題が発生することがある。 ［００２９］　本発明の特徴は，このｎ型ＦＳ層３をプロトン照射により形成した場合にｎ型ＦＳ層３内に生じるディスオーダー７の発生を抑えるためのプロトン照射方法の改善にかかる。ＩＧＢＴ１０のその他の部分（基板おもて面のＭＯＳゲート構造，酸化膜，ｐｎ接合，電極，保護膜など）については，公知の製造方法と同様の製造方法により形成することができる。したがって，以下の説明では，公知のＩＧＢＴの製造方法の部分については詳細な説明を省略する。 ［００３０］　まず，実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法について，ＩＧＢＴを製造する場合を例に図３を参照して説明する。図３は，実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法の概要を示すフローチャートである。まず，一般的な方法により，ｎ型半導体基板（ウエハ）のおもて面にｐベース層（不図示），ｎ+エミッタ層２，ゲート絶縁膜（不図示），ゲート電極（不図示）などからなるＭＯＳゲート構造などを形成するおもて面形成工程を行う（図３（ａ））。 ［００３１］　次に，ｐベース層とｎ+エミッタ層２との両表面に共通に導電接触する例えばアルミニウム（Ａｌ）電極からなるエミッタ電極（不図示）を形成するおもて面Ａｌ電極工程を行う（図３（ｂ））。次に，ｎ型半導体基板のおもて面側に表面保護膜となるポリイミド膜を形成する表面保護膜形成工程を行う（図３（ｃ））。次に，ｎ型半導体基板を，耐圧との関係で決まる所要の厚さに減ずるために，ｎ型半導体基板の裏面を研削する薄ウエハ化工程を行う（図３（ｄ））。 ［００３２］　次に，ｎ型半導体基板の研削された裏面側に複数回のプロトン照射およびボロン（Ｂ）のイオン注入を行った後，アニール処理によりｎ型ＦＳ層３およびｐコレクタ層４を形成する裏面拡散層工程を行う（図３（ｅ））。そして，真空スパッタ法などにより，ｐコレクタ層４の表面に導電接触するコレクタ電極となる金属膜を形成する裏面電極工程を行うことで（図３（ｆ）），実施の形態１にかかるＦＳ構造のＩＧＢＴが完成する。 ［００３３］　上述した裏面拡散層工程における複数回のプロトン照射により，ｎ型ＦＳ層３は，基板深さ方向の異なる位置に複数の不純物濃度ピーク（プロトンピーク）を有する不純物濃度プロファイルとなる。以下，ｍ回目のプロトン照射により形成されたプロトンピークをｍ段目６ｎのプロトンピークとする（ｍ＝１，２，・・・，ｎ＝ａ，ｂ，・・・）。裏面拡散層工程における複数回のプロトン照射方法については後述する。 ＜＜途中省略＞＞ ［００３７］　以下，前述の図１（ａ），１（ｂ）に示されるｎ型ＦＳ層３内の不純物濃度の低下（移動度の低下）を抑えることのできる実施の形態１にかかるプロトン照射方法について詳細に説明する。図１（ｃ）は，照射位置を調整して２回目のプロトン照射およびアニール処理を行った後，３回目のプロトン照射およびアニール処理を行ったときのｎ型ＦＳ層３の不純物濃度プロファイルである。実施の形態１においては，ＩＧＢＴ１０の裏面側にｎ型ＦＳ層３を形成するための１回目のプロトン照射後に，基板裏面側からプロトンの加速エネルギー等の照射条件を変えて，かつ１段目６ａのプロトンピーク位置よりも基板裏面から浅い位置に複数回のプロトン照射を順次行い，アニール処理を行う。すなわち，図１（ａ）に示す１回目のプロトン照射後に，複数回のプロトン照射によりｎ型ＦＳ層３内に水素関連ドナー層を形成し，ｎ型ＦＳ層３の水素関連ドナー濃度を補償する。これにより，図１（ｃ）に示すように，１回目のプロトン照射で形成されたディスオーダー７の度合い（ディスオーダー７による不純物濃度の低下度合い）を小さくする，またはディスオーダー７を無くすことができる。ディスオーダー７の度合いが小さくなる理由は，注入されたプロトン（すなわち水素原子）がディスオーダー７の度合いが最も大きい部分に存在するダングリングボンドを終端するからであると推測される。 ［００３８］　具体的には，まず，１回目のプロトン照射後に，１回目のプロトン照射により形成されたディスオーダー７の分布をＳＲ法により測定する。そして，ディスオーダー７の基板裏面からの深さに基づいてディスオーダー７の度合いを小さくするまたはディスオーダー７を無くすように，図１（ａ）のｎ型ＦＳ層３の不純物濃度プロファイルに対して，図１（ａ）の１段目６ａのプロトンピーク位置よりも基板裏面から浅い位置，例えば図１（ａ）に矢印で示す２，３段目照射位置にそれぞれ２，３回目のプロトン照射を行う。１～３回目のプロトン照射は，それぞれ異なる加速エネルギーで行う。上述のように，２段目６ｂのプロトンピークを，基板裏面と１段目６ａのプロトンピークとの中間位置よりも基板裏面から浅い位置に形成した場合，１段目６ａのプロトンピークと２段目６ｂのプロトンピークとの中間位置にディスオーダー７が残る（図１（ｂ））。この理由は，２段目６ｂのプロトン照射位置が適切でないからである。具体的には，１段目６ａのプロトンピーク位置と２段目６ｂのプロトンピーク位置との間の距離ｂが，２段目６ｂのプロトンピーク位置と照射面（基板裏面）との距離ａよりも大きく，その結果，２段目６ｂのプロトンピーク（水素関連ドナー層）によるドーピングの補償効果が小さくなったからである。 ［００３９］　そこで，図１（ｃ）に示すように，２回目のプロトン照射位置を１回目のプロトン照射により生じたディスオーダー７の位置またはその近傍にすれば，ディスオーダー７をほぼ無くすことができることがわかる。このため，図１（ｃ）に示すように，２回目のプロトン照射位置を調整して，２段目６ｂのプロトンピーク（水素関連ドナー層）によるドーピングの補償効果を大きくする。」 「［００５１］（実施の形態２） 図５は，実施の形態２にかかる半導体装置のｎ型ＦＳ層の不純物濃度プロファイルを示す特性図である。実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法が実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法と異なる点は，ディスオーダー１７を無くすまたはディスオーダー１７の度合いを小さくするための複数回のプロトン照射を，ディスオーダー１７の領域中の基板裏面から深い位置側から浅い位置側へ向かって順に行う点である。 ［００５２］　実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法により作製される半導体装置の構成は，実施の形態１と同様に例えば図２（ａ）に示すＩＧＢＴである。実施の形態２にかかる半導体装置のｎ型ＦＳ層３を形成するためのプロトン照射方法以外の製造方法は，実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法と同様である。このため，ｎ型ＦＳ層３を形成するためのプロトン照射方法についてのみ説明する（実施の形態３においても同様）。 ［００５３］　実施の形態２にかかるプロトン照射方法について具体的に説明する。図５（ａ）～５（ｃ）には，１～３回目のプロトン照射およびアニール処理後のｎ型ＦＳ層３の不純物濃度プロファイルを示す。図５（ａ）に示すように，１回目のプロトン照射により基板裏面から所定の深さに１段目１６ａのプロトンピークを形成することにより，実施の形態１と同様に，基板裏面と１段目１６ａのプロトンピーク位置との間にディスオーダー１７の領域（点線で囲む部分）が形成される。 ［００５４］　そこで，１回目のプロトン照射により形成されたディスオーダー１７の分布をＳＲ法により測定する。そして，１回目のプロトン照射により形成されたディスオーダー１７の領域中の基板裏面から深めの位置（例えば図５（ａ）に矢印で示す２段目照射位置）に２回目のプロトン照射を行う。これにより，図５（ｂ）に示すように，ディスオーダー１７の領域中の基板裏面から深めの位置に２段目１６ｂのプロトンピークが形成され，基板裏面から深めの位置におけるディスオーダー１７を無くすまたはディスオーダー１７の度合いを小さくすることができる。 ＜＜途中省略＞＞ ［００５７］　このように，基板裏面とｍ段目１６ｎのプロトンピーク位置との間にディスオーダー１７の領域が残った場合，この残ったディスオーダー１７の領域中の基板裏面から深めの位置にｍ＋１回目のプロトン照射を行うことを繰り返す（ｍ＝１，２，・・・，ｎ＝ａ，ｂ，・・・）。これにより，基板裏面から浅い位置側に残るディスオーダー１７の領域を徐々に小さくする。特に限定しないが，ディスオーダー１７の無いｎ型ＦＳ層３の不純物濃度プロファイルを得た場合の，３回のプロトン照射の具体的なイオン注入条件の一例を以下に示す。 ［００５８］　１回目のプロトン照射の加速エネルギーおよびドーズ量は，それぞれ２．０ＭｅＶ（平均飛程４７．７μｍ）および３×１０13／ｃｍ2である。２回目のプロトン照射の加速エネルギーおよびドーズ量は，それぞれ１．５ＭｅＶ（平均飛程３０．３μｍ）および３×１０13／ｃｍ2である。３回目のプロトン照射の加速エネルギーおよびドーズ量は，それぞれ０．５ＭｅＶ（平均飛程６．０μｍ）および２×１０14／ｃｍ2である。プロトン照射後のアニール処理は，還元雰囲気中（例えば水素濃度３％の水素雰囲気，もしくは水素を含む窒素雰囲気）において，３８０℃程度の温度で５時間程度とするのが好ましい。プロトン照射後のアニール処理条件は，要求されるｎ型ＦＳ層３の仕様により，例えば３００℃～４５０℃程度の温度で１～１０時間程度としてもよい。 ［００５９］　以上，説明したように，実施の形態２によれば，実施の形態１と同様の効果を得ることができる。」 （２）引用発明 上記（１）から，引用文献１には，次の発明（以下「引用発明」という。）が記載されていると認められる。 「半導体装置の製造方法であって， ＩＧＢＴを製造する場合，まず，一般的な方法により，ｎ型半導体基板（ウエハ）のおもて面にｐベース層，ｎ+エミッタ層２，ゲート絶縁膜，ゲート電極などからなるＭＯＳゲート構造などを形成するおもて面形成工程を行い， 次に，ｐベース層とｎ+エミッタ層２との両表面に共通に導電接触する例えばアルミニウム（Ａｌ）電極からなるエミッタ電極を形成するおもて面Ａｌ電極工程を行い， 次に，ｎ型半導体基板のおもて面側に表面保護膜となるポリイミド膜を形成する表面保護膜形成工程を行い， 次に，ｎ型半導体基板を，耐圧との関係で決まる所要の厚さに減ずるために，ｎ型半導体基板の裏面を研削する薄ウエハ化工程を行い， 次に，ｎ型半導体基板の研削された裏面側に複数回のプロトン照射およびボロン（Ｂ）のイオン注入を行った後，アニール処理によりｎ型ＦＳ層３およびｐコレクタ層４を形成する裏面拡散層工程を行い， そして，真空スパッタ法などにより，ｐコレクタ層４の表面に導電接触するコレクタ電極となる金属膜を形成する裏面電極工程を行う半導体装置の製造方法であって， ここで，裏面拡散層工程における複数回のプロトン照射により，ｎ型ＦＳ層３は，基板深さ方向の異なる位置に複数の不純物濃度ピーク（プロトンピーク）を有する不純物濃度プロファイルとなるが，ｎ型ＦＳ層３内の不純物濃度の低下（移動度の低下）を抑えることのできるプロトン照射方法として， ＩＧＢＴ１０の裏面側にｎ型ＦＳ層３を形成するための１回目のプロトン照射後に，基板裏面側からプロトンの加速エネルギー等の照射条件を変えて，かつ１段目６ａのプロトンピーク位置よりも基板裏面から浅い位置に２，３回目のプロトン照射を順次行い，アニール処理を行うこと。」 ２　技術的事項 （１）引用文献３の記載 原査定の拒絶の理由で引用された特開平５－１６６７４５号公報（平成５年７月２日出願公開。以下「引用文献３」という。）には，以下の事項が記載されている。 「【０００１】 【産業上の利用分野】本発明はイオン注入方法に関し，詳しくは，半導体装置の製造において，半導体ウェーハに不純物をイオン化して打ち込んでドーピングするイオン注入方法に関する。」 「【０００４】 【発明が解決しようとする課題】 ＜＜途中省略＞＞ 【０００５】また，近年では，半導体装置の電気的特性を向上させるために処理面（３）での不純物層（９）を浅く形成する傾向にある。このように浅い不純物層（９）を形成しようとする場合，半導体ウェーハ（２）の処理面（３）に打ち込まれるイオンビーム（８）のエネルギーを小さくするために，そのイオンビーム（８）の加速電圧を低くすることである程度対応することができる。しかしながら，上記イオンビーム（８）の加速電圧を低下させるにしても，装置的な安定性の面で限度があり，それ以上，イオンビーム（８）のエネルギーを低下させて不純物層（９）を浅く形成することが不可能である。そこで，図８に示すように半導体ウェーハ（２）を図中角度θが大きくなるように傾倒させて配置することにより，その処理面（３）においてイオンビーム（８）の入射角度ψを小さくしてその法線方向Ｌに沿って作用するエネルギーを減少させることによって不純物層（９）を浅く形成することも考えられる。ところが，上記イオンビーム（８）のスキャンでは，その角速度を一定としているため，上述のように半導体ウェーハ（２）を大きく傾倒させてしまうと，処理面内でイオンビーム（８）の経路長が大きく異なり，処理面（３）での単位面積当りの注入量が異なってくるので，前述した問題点と同様，処理面内で不純物イオンの注入量がばらつくため，従来のイオンビーム（８）のスキャン方式では，半導体ウェーハ（２）を大きく傾倒させて不純物層（９）を浅く形成することは不可能であった。 【０００６】そこで，本発明は上記問題点に鑑みて提案されたもので，本出願人は近年賞用されているパラレルスキャン方式を採用して，浅い不純物層を容易に形成し得るイオン注入方法を提供することにある。」 「【０００９】 【作用】本発明に係るイオン注入方法では，パラレルスキャンにより半導体ウェーハの処理面に打ち込まれるイオンビームの入射角度が処理面内でほぼ一定となるため，その処理面内で不純物イオンの注入量が均一となる。このようにパラレルスキャンを実行する条件の下では，半導体ウェーハをその処理面の法線方向が，イオンビーム照射方向に対して約 10°～ 70°の角度となるように傾倒させて配置することにより，処理面内で不純物イオンの注入量を均一にした状態を維持したままで，イオンビームの加速電圧を低くすることなく，処理面に打ち込まれるイオンビームのエネルギーを減少させて不純物層を浅く形成することが可能となる。」 「【００１２】本発明の特徴は，図２に示すように上述したパラレルスキャンに基づいて，半導体ウェーハ（12）をその処理面（13）の法線方向Ｌがイオンビーム照射方向Ｓに対して約 10°～ 70°の角度θで傾倒させるようにホルダ（14）を傾斜させて配置することにある。 【００１３】即ち，半導体装置の電気的特性を向上させるために処理面（13）での不純物層（19）を浅く形成しようとする場合，半導体ウェーハ（12）の処理面（13）に打ち込まれるイオンビーム（18）のエネルギーを小さくするためにイオンビーム（18）の加速電圧を低くすることなく，イオンビーム（18）のエネルギーを低下させてより一層浅い不純物層（19）を形成するに際しては，上述したように半導体ウェーハ（12）を配置すれば〔図２参照〕，図４に示すように処理面（13）においてイオンビーム（18）の入射角度ψが小さくなってその法線方向Ｌに沿って作用するエネルギーが減少することによって不純物層（19）が浅く形成される。即ち，図３に示す不純物層（19）の深さ（ａ）よりも図４に示す不純物層（19）の深さ（ｂ）が小さくなる〔ａ＞ｂ〕。この時，上記イオンビーム（18）をパラレルスキャンしながら処理面（13）に打ち込んで不純物をドーピングするので，処理面内で不純物イオンの注入量がばらつくことなく均一にした状態を維持することが可能となる。」 （２）引用文献４の記載 原査定の拒絶の理由で引用された特開２００９－７０８８６号公報（平成２１年４月２日出願公開。以下「引用文献４」という。）には，以下の事項が記載されている。 「【技術分野】 【０００１】 本発明は，真空中でシリコンウエハやガラスなどの基板に対しイオンビームを照射してイオン注入を行うイオン注入方法及びイオン注入装置に関する。」 「【０００３】 ここで，基板表面へのイオンの浸透深さは，注入エネルギーに依存する。このことから，イオン源から引き出したイオンを，加速管において最終的な加速エネルギー，つまり，注入エネルギーが得られるように加速するイオン注入装置において，例えば加速管での加速電圧を変調することで，イオンビームの径をブロード化し，注入エネルギーに幅を持たせてイオン注入の深さを任意に制御できるイオン注入方法が特許文献２で知られている。 ＜＜途中省略＞＞ 【発明が解決しようとする課題】 【０００４】 しかしながら，上記特許文献２記載の方法では，イオンビームをブロード化しているため，加速管を通過して基板に到達する前に，加速されたイオンが，基板が収納されたチャンバ内の残留ガスと衝突して反応する量が増えることで，イオンの状態のまま基板に到達せず，基板に注入されるイオンの量が少なくなるという問題がある。このため，特許文献２記載の方法を，上述のＳｉＯＧ技術においてシリコンドナー部分を与えるドナー基板に水素やヘリウム等の不活性イオンを注入することに適用すると，基板表面から任意の浅い位置に不活性イオンを注入できるが，イオン量が足りずに，場合によってはドナー基板が剥離できない。 【０００５】 そこで，本発明の課題は，上記点に鑑み，単位面積当たりのイオン量が減少することなく，任意の浸透深さでイオンを注入できるようにした制御が簡単なイオン注入方法及びイオン注入装置を提供することにある。」 「【０００７】 本発明によれば，イオンビームに対して基板が直角となる位置から基板を傾けると，この傾きに応じて，イオンが基板中を斜入射して注入される。その結果，注入エネルギーが同一であれば，イオンビームに対して基板が直角となる位置でイオン注入する場合と比較して，単位面積当たりのイオン量が殆ど減少することなく，基板表面からのイオンの浸透深さを浅くできる。また，イオンビームに対する基板の傾きを変化させるだけで，浸透深さが変えられるので，その制御も簡単である。」 「【００１７】 次に，上記イオン注入装置１を用いた本発明のイオン注入方法を説明する。基板Ｓが下降位置にある状態で基板保持手段４の基板保持部４２に基板Ｓを位置決めして載置し，電極に通電して基板Ｓを吸着保持する。そして，駆動モータ８を作動させて送りねじ７を回転させて基板保持手段４を上昇位置まで移動させる。このとき，筐体６に収納した他の駆動モータを作動させて回転軸５を所定の回転角だけ回転し，基板保持部４２で保持された基板Ｓをイオンビームに対し直角に位置させる。その後，各真空排気手段Ｐ１及びＰ２を作動させてＸ－Ｙ走査チャンバ２及びイオン注入チャンバ３を所定の真空圧まで真空排気する。 【００１８】 次いで，真空状態のイオン源１３に，図示しないガス源からイオン注入処理に応じて適宜選択されるプロセスガスと，図示しない電源から所定の電力とを供給し，イオン源１３中でプラズマを生成し，イオン源１３から高電圧ターミナル１１の電位までイオンを加速する。次いで，イオン源１３からのイオンを，真空配管１４ａを介して質量分離マグネット１５に入射し，この内部で発生している磁場とイオンの持つ速度によるローレンツ力によってイオンの軌道を曲げる。この場合，質量分離マグネット１５への入力電流を適宜調節すれば，所望のイオンが導き出すことができ，下流側の加速管１６へと導入できる。 【００１９】 次いで，加速管１６内に導入されたイオンを，高電圧ターミナル１１に印加される電圧によって高電圧とイオンの値数との積のエネルギーを持ってグランド電位まで加速し，Ｘ－Ｙ走査チャンバ２に導入する。Ｘ－Ｙ走査チャンバ２に導入されたイオンは，四極子レンズ２１によってイオンビームに整形されて所定の軌跡にのせられ，一対の偏向電極２２に所定の周波数の電圧を印加することで，イオン注入チャンバ３の第１部分３ａの一端に位置する基板Ｓ表面にイオンビームが一様に照射されてイオンが注入される。 【００２０】 ここで，基板Ｓへのイオンの浸透深さを浅くする場合には，上記加速管１６での最終的な加速エネルギー（イオン電流値を）一定に保持したまま，筐体６内の駆動モータを作動させて回転軸５を回転させ，当該回転軸５を支点として基板Ｓを傾ける（図３（ｂ）参照）。これにより，イオンが基板Ｓ中を斜入射する。その結果，イオンビームに対して基板Ｓが直角となる位置でイオン注入する場合の注入深さＤ１と比較して（図３（ａ）参照），単位面積当たりのイオン量が殆ど減少することなく，基板Ｓ表面からのイオンの浸透深さＤ２が，基板Ｓの傾きに応じて距離Ｄ３だけ浅くできる（図３（ｂ）参照）。この場合，本実施の形態においては，基板保持手段４と回転軸５とが基板Ｓを傾ける基板傾斜機構を構成する。 【００２１】 次いで，基板Ｓに対するイオンビームの入射角が一定となるように，送りねじ７の駆動モータ８を作動させて基板保持手段４を昇降させると共に，回転軸５の回転角を調節しつつ，イオンビームをＸ，Ｙ方向にそれぞれ走査することで，基板Ｓ表面全体に亘ってイオン注入が行われる。このように本実施の形態では，加速管１６での注入エネルギーを一定に保持しつつ，基板保持手段４の回動する回転軸５の回転角を制御してイオンビームに対する基板Ｓの傾きを調節するだけで，浸透深さが変えられるので，その制御も簡単である。」 （３）技術的事項 上記（１），（２）の記載から，本願の公開基準日前に，以下の技術的事項は，半導体装置の製造方法の技術分野において，周知のものであったと認められる。 「基板へのイオン注入方法として，基板の浅い面にイオンを注入するために，イオンビームの加速電圧（加速エネルギー）を低くすることなく，入射角度を調節すること。」 第５　対比・判断 １　対比 本願発明と，引用発明とを対比すると，以下のとおりとなる。 （１）引用発明の「半導体装置の製造方法」は，本願発明の「半導体装置の製造方法」に相当する。 （２）引用発明の「ｎ型半導体基板（ウエハ）」は本願発明の「第１導電型の基板」に，引用発明の「ｎ型半導体基板（ウエハ）のおもて面」は，本願発明の「第１導電型の基板の上面側」に，引用発明の「ｐベース層」は，本願発明の「第２導電型の層」に相当するので，引用発明の「ｎ型半導体基板（ウエハ）のおもて面にｐベース層，ｎ+エミッタ層２，ゲート絶縁膜，ゲート電極などからなるＭＯＳゲート構造などを形成するおもて面形成工程」は，本願発明の「第１導電型の基板の上面側に第２導電型の層を形成する工程」に相当する。 （３）バッファ層形成工程について ア　引用発明の「基板裏面」，「プロトン」，「プロトン照射」，「ｎ型ＦＳ層３」はそれぞれ，本願発明の「基板の下面」，「第１導電型の不純物」，「イオン注入」，「バッファ層」に相当する。 イ　また，本願発明の「前記基板の下面に対するイオン注入角度を固定して前記基板の下面側に第１導電型の不純物をイオン注入するイオン注入工程を，先のイオン注入工程よりも後のイオン注入工程のイオン注入角度が小さくなるようにして，複数回行うバッファ層形成工程と，を備え，前記バッファ層形成工程では，複数回の前記イオン注入工程を一定の加速エネルギで行うこと」は，発明の詳細な説明の記載（段落【００２１】ないし【００２７】）を参酌すれば，「前記基板の下面に対するイオン注入角度を固定して」「一定の加速エネルギで」「前記基板の下面側に第１導電型の不純物をイオン注入する」第１イオン注入工程と，「先のイオン注入工程」である第１イオン注入工程「よりも」「イオン注入角度が小さくなるようにして」「前記基板の下面に対するイオン注入角度を固定して」「一定の加速エネルギで」「前記基板の下面側に第１導電型の不純物を」下面のより浅い位置に「イオン注入する」第２イオン注入工程と，「先のイオン注入工程」である第２イオン注入工程「よりも」「イオン注入角度が小さくなるようにして」「前記基板の下面に対するイオン注入角度を固定して」「一定の加速エネルギで」「前記基板の下面側に第１導電型の不純物を」下面のより浅い位置に「イオン注入する」第３イオン注入工程とにより「複数回」イオン注入工程を「行うバッファ層形成工程」であると認められる。 ウ　そして，上記イの理解を前提とすれば，引用発明の「ＩＧＢＴ１０の裏面側にｎ型ＦＳ層３を形成するための１回目のプロトン照射後に，基板裏面側からプロトンの加速エネルギー等の照射条件を変えて，かつ１段目６ａのプロトンピーク位置よりも基板裏面から浅い位置に２，３回目のプロトン照射を順次行うこと」は，本願発明の「バッファ層形成工程」との間において，「前記基板の下面側に第１導電型の不純物をイオン注入する第１イオン注入工程と」，「前記基板の下面側に第１導電型の不純物を下面のより浅い位置にイオン注入する第２イオン注入工程と」，「前記基板の下面側に第１導電型の不純物を下面のより浅い位置にイオン注入する第３イオン注入工程とにより複数回イオン注入工程を行う」点で共通する。 （４）したがって，本願発明と，引用発明とは，以下の（５）の点で一致し，（６）の点で相違する。 （５）一致点 「第１導電型の基板の上面側に第２導電型の層を形成する工程と， 前記基板の下面側に第１導電型の不純物をイオン注入する第１イオン注入工程と，前記基板の下面側に第１導電型の不純物を下面のより浅い位置にイオン注入する第２イオン注入工程と，前記基板の下面側に第１導電型の不純物を下面のより浅い位置にイオン注入する第３イオン注入工程とにより複数回イオン注入工程を行うバッファ層形成工程と， を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。」 （６）相違点 ア　相違点１ 本願発明においては，第１ないし第３イオン注入工程において「基板の下面に対するイオン注入角度を固定して」「一定の加速エネルギで」イオンを注入し，さらに，「先のイオン注入工程よりも後のイオン注入工程のイオン注入角度が小さくなるようにして」イオン注入しているのに対して，引用発明においては１から３回目の各プロトン照射において，基板裏面側からのプロトンの加速エネルギー等の照射条件を変えて照射している点。 ２　判断 上記相違点について，判断する。 （１）相違点１について ア　上記第４の２（３）にあるように，「基板へのイオン注入方法として，基板の浅い面にイオンを注入するために，イオンビームの加速電圧（加速エネルギー）を低くすることなく，入射角度を調節すること。」という技術的事項は半導体装置の製造方法の技術分野において周知の技術的事項である。 イ　そして，引用発明において，１回目のプロトン照射後に，基板裏面から低い位置に２，３回目のプロトン照射を順次行う際，「浅い不純物層を容易に形成し得」，「イオンビームの加速電圧を低くすることなく，処理面に打ち込まれるイオンビームのエネルギーを減少させて不純物層を浅く形成することが可能と」するため（引用文献３の段落【０００６】，【０００９】，上記第４の２（１））や，また，「基板Ｓへのイオンの浸透深さを浅くする場合に」「単位面積当たりのイオン量が殆ど減少することなく，基板Ｓ表面からのイオンの浸透深さＤ２が，基板Ｓの傾きに応じて距離Ｄ３だけ浅くできる」，「注入エネルギーを一定に保持しつつ，基板保持手段４の回動する回転軸５の回転角を制御してイオンビームに対する基板Ｓの傾きを調節するだけで，浸透深さが変えられるので，その制御も簡単である」（引用文献４の段落【００２０】，【００２１】，上記第４の２（２））ことから，上記アの周知の技術的事項を参酌し，「基板へのイオン注入方法として，基板の浅い面にイオンを注入するために，イオンビームの加速電圧（加速エネルギー）を低くすることなく，入射角度を調節すること。」を採用し，基板の裏面側からより浅い位置へのイオン注入を入射角度を調節することで実現することは，当業者が容易になし得ることである。 ウ　また，引用発明において，各プロトン照射において，基板裏面側からのプロトンの加速エネルギー等の照射条件を変えて照射する構成に換えて，イオン注入の入射角度を調節することでより浅い位置へとプロトンを注入する場合に，その注入時には角度を変更しない，すなわち「基板の下面に対するイオン注入角度を固定して」プロトン照射を行うことは，イオン注入面でのイオン注入量を変化させないためには当然想起すべきものである。 エ　してみれば，引用発明において，１から３回目の各プロトン照射において「基板の下面に対するイオン注入角度を固定して」「一定の加速エネルギで」イオンを注入し，さらに，「先のイオン注入工程よりも後のイオン注入工程のイオン注入角度が小さくなるようにして」イオン注入することは当業者が容易に導くことができるものである。 （２）請求人の主張について ア　主張 （ア）主張１ 審判請求人は，平成３０年６月７日付け意見書において， 「加速エネルギの変更による基板に対する物理的ダメージの変化と，イオン注入角度の変更による基板に対する物理的ダメージの変化は異なります。」旨主張している（以下「主張１」という。）。 （イ）主張２ また，平成３０年１０月４日提出の審判請求書において， 「引用文献２の段落０００６における「不純物イオンの入射方向に対し，基板面の角度を変化させることは，不純物イオンのエネルギをかえるのと等価であると考えられる」という記載は技術的に誤りであ」る旨主張している（以下「主張２」という。）。 イ　主張についての検討 （ア）主張１について ａ　上記主張について検討をするに，「加速エネルギの変更による基板に対する物理的ダメージの変化と，イオン注入角度の変更による基板に対する物理的ダメージの変化は異な」るという主張は，引用文献１における，「１回目のプロトン照射により基板裏面から所定の深さに１段目１６ａのプロトンピークを形成することにより，実施の形態１と同様に，基板裏面と１段目１６ａのプロトンピーク位置との間にディスオーダー１７の領域（点線で囲む部分）が形成される」（段落［００５３］）ときの，その「ディスオーダー１７の領域」が，加速エネルギの変更と，イオン注入角度の変更とによってそれぞれ形状が異なり，また，当該ディスオーダー１７を補償する場合のプロファイルも異なるので，単純に加速エネルギの変更をイオン注入角度の変更に換えた場合に，ディスオーダー７の度合いが小さくならないという主張であると解される。 ｂ　しかしながら，引用文献１においては，その段落［００３７］に記載されているように，「ディスオーダー７の度合いが小さくなる理由は，注入されたプロトン（すなわち水素原子）がディスオーダー７の度合いが最も大きい部分に存在するダングリングボンドを終端するからであると推測される」とその作用機序が説明されている。 ｃ　してみれば，「加速エネルギの変更による基板に対する物理的ダメージの変化と，イオン注入角度の変更による基板に対する物理的ダメージの変化は異な」るとしても，引用発明におけるディスオーダー７の度合いを小さくできるという作用機序には影響はなく，引用発明の目的は問題なく達成できるから上記主張は採用できない。 （イ）主張２について ａ　「「不純物イオンの入射方向に対し，基板面の角度を変化させることは，不純物イオンのエネルギをかえるのと等価であると考えられる」という記載は技術的に誤りであ」るとの主張につき，当審においても，「等価」とはいえないと判断するので上記主張２には理由がある。よって，引用文献２の「不純物イオンの入射方向に対し，基板面の角度を変化させることは，不純物イオンのエネルギをかえるのと等価であると考えられる」という記載を根拠とする理由は採用しない。 ｂ　しかしながら，引用発明において上記第４の２（３）の半導体装置の製造方法の技術分野における周知の技術的事項の採用の可否については，上記（１）の判断のとおりであり，上記ａの判断は審決の結論に影響をしない。 （３）したがって，本願発明は，引用発明および引用文献３，４に記載された技術的事項に基づいて，当業者が容易に発明をすることができたものである。 第６　むすび（結論） 以上のとおり，本願発明は，特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができないから，他の請求項に係る発明について検討するまでもなく，本願は拒絶されるべきものである。 よって，結論のとおり審決する。