KR20090029221A - 반도체의 열처리방법 - Google Patents

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가부시끼가이샤 하이테크 시스템즈
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Abstract

본 발명은 반도체의 열처리방법에 관한 것으로, 반도체 또는 반도체 디바이스에 대한 단시간 열처리를 가능하게 하고, 안정되고 높은 개질 효과를 얻는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 카본 또는 카본을 함유하는 층을 광흡수층으로서 형성하고, 상기 광흡수층과 직접적으로 또는 두께 5nm∼100μm의 열전달층을 통해 접하는 피열처리층인 반도체 재료 또는 반도체 디바이스를 가열처리하는 방법으로서, 사용광원이 파장 600nm∼2μm의 반도체 레이저광이며, 이 광원을 피열처리 재료의 표면에 연속적으로 조사 스위핑한다. 따라서 광원의 대출력화가 용이하며, 고속이면서 에너지 소비가 낮은 가열처리가 이루어진다.
반도체 열처리방법, 반도체레이저광, 열전달층, 피열처리층, 이온주입

Description

반도체의 열처리방법{SEMICONDUCTOR HEAT TREATMENT METHOD}
본 발명은 피처리 재료를 가열처리하는 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 재료 및 디바이스를 단시간에 효율적으로 열처리하는 방법에 관한 것이다.
바이폴라 트랜지스터나 절연게이트형 전계효과트랜지스터(MOS형 트랜지스터)를 비롯한 각종 반도체소자, 반도체집적회로와 같은 반도체 디바이스의 제조시에, 예를 들면 반도체 결정결함의 복구, 사용된 활성화, 비정질재료로부터 결정체로의 상태변화 등에서 열처리가 많이 수행된다.
특히 절연체 또는 절연막 상에 형성되는 박막 트랜지스터에 있어서는 그　결정화기술이 중요하다. 종래의 박막 결정화 기술로서는 전기로를 사용하여 600℃∼1000℃의 고온에서 2시간∼20시간 가열하는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
혹은, 펄스 레이저를 사용하여 반도체 박막을 단시간에 용융하여 고화 결정화하는 기술, 및 반도체 표면에 발생하는 리지(ridge)를 억제하면서 레이저 어닐링을 수행하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
이와 같은 결정화 기술은 대면적에 걸쳐 양질의 다결정 실리콘막을 형성하는 데에 사용되고 있는 방법이다.
특허문헌 1 : 일본특허공개 2001-210631호 공보
특허문헌 2 : 일본특허공개 2004-311615호 공보
그러나, 예를 들어 특허문헌 1에 개시된 기술 등에서는 고온에서 장시간 동안 가열해야 하고, 에너지 소비가 크며, 제조시간도 길고 비용이 소요되는 문제가 있다.
한편, 예를 들어 특허문헌 2에 기재된 기술과 같이 반도체 레이저광을 사용하는 방법에서는 실리콘 박막 반도체 표면에서의 광 반사로 인한 에너지 손실이 크다는 문제가 있다.
또한, 선행기술로서, 카본층 또는 카본을 함유하는 층으로 이루어지며 광을 흡수하여 발열하는 발열층을 펄스와 같은 광 조사에 의해 가열함으로써, 간접적으로 실리콘막을 가열하는 방법이 제안되고 있다. 그러나, 이와 같은 선행기술은 상기한 문제들을 해결할 수 있지만, 극단적으로 짧은 시간 동안 펄스 광을 조사하는 경우, 단열 반응으로 인해 카본을 함유하는 박막의 파괴(어블레이션(ablation)이라 지칭됨)에 의해 오히려 열전달에 지장을 초래하는 경우가 있다.
본 발명의 목적은 반도체 또는 반도체 디바이스에 대한 순간적인 열처리를 가능하게 하고, 또한 광 에너지 손실문제를 개선할 수 있는 열처리방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 1의 발명은 광 에너지의 흡수로 인해 발열하는 카본층 또는 카본을 함유하는 층을 직접적으로 또는 두께 5nm∼100μm의 열전달층을 통해 접하는 반도체 재료를 열처리하는 방법에 있어서, 사용 광원이 파장 600nm∼2μm 항의 반도체 레이저광이며, 이 반도체 레이저광을 카본층 또는 카본을 함유하는 층으로 이루어진 발열층에 연속적으로 조사하고 스위핑함으로써, 발열층의 동일 위치가 연속적으로 100ns∼100ms의 시간에 걸쳐 광조사됨과 아울러, 상기 반도체 레이저광이 상기 스위핑 조사하는 위치에 일부 오버랩되도록 반복하여 스위핑 조사하고, 이로써 반도체 재료의 원하는 면적에 열처리를 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 2의 발명은 청구항 1에 기재된 반도체 레이저광의 광 강도를 제어하여 스위핑 및 조사되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 3의 발명은, 파장 600nm∼2μm 범위의 반도체 레이저광을, 광 에너지의 흡수로 인해 발열하는 카본층 또는 카본을 함유하는 층으로 이루어진 발열층에 조사하여 이 발열층을 발열시키고, 상기 발열층과 직접적으로 또는 두께 5mm∼100μm의 열전달층을 통해 접하는 반도체 재료를 열처리하는 방법에 있어서, 상기 반도체 레이저광을 상기 발열층의 동일 위치에 스위핑 1회당 연속적으로 100ns∼100ms시간 동안 조사함과 아울러, 조사하는 반도체 레이저광의 강도를 변화시켜 동일 위치를 반복적으로 스위핑하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 4의 발명은 파장 600nm∼2μm 밤위의 반도체 레이저광을, 광 에너지의 흡수로 인해 발열하는 카본층 또는 카본을 함유하는 층으로 이루어진 발열층에 조사하여 이 발열층을 발열시키고, 상기 발열층과 직접적으로 또는 두께 5nm∼100μm의 열전달층을 통해 접하는 반도체 재료를 열처리하는 방법에 있어서, 복수의 빔으로 이루어진 반도체 레이저광을 스위핑 및 조사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 5의 발명은, 청구항 4에 있어서, 복수의 빔으로 이루어진 반도체 레이저광이 빔 스위핑 방향과 동일 방향으로 배열됨과 아울러, 상기 복수 빔의 광 강도를 달리하여 동일 위치를 상이한 강도의 레이저 빔으로 순차적으로 조사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 6의 발명은, 청구항 5에 있어서, 먼저 조사하는 빔의 강도는 나중에 조사하는 빔의 강도보다 약한 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 7의 발명은, 복수의 빔으로 이루어진 반도체 레이저광이 빔 스위핑 방향에 대해 수직으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 8의 발명은, 반도체 레이저광이, 빔 스위핑 방향에 대해 수직으로 라인형태의 빔이 되도록 소정의 광학시스템에 의해 빔 정형되고 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 9의 발명은, 청구항 제 1 항에 기재된 반도체 레이저광이, 공간 변조형 필터 또는 빔 스위핑 영역의 일부를 덮는 차광 마스크를 통해 발열층에 조사되는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 10의 발명은, 청구항 1에 기재된 반도체 열처리방법에 있어서, 반도체 재료 위에 카본층 또는 카본을 함유하는 층으로 이루어진 발열층을 패턴형태로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 11의 발명은 청구항 제 1 항에 기재된 카본층 또는 카본을 함유하는 층을 형성하는 원료가 미립자형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 12의 발명은, 청구항 1에 기재된 피열처리재료가, 조사 광원에 대해 투과성을 갖는 재료로 이루어진 기판에 형성되어 있으며, 이 기판측으로부터 광 조사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 13의 발명은, 파장 600nm∼2μm 범위의 반도체 레이저광을, 광 에너지의 흡수로 인해 발열하는 카본층 또는 카본을 함유하는 층으로 이루어진 발열층에 조사하여 이 발열층을 발열시키고, 상기 발열층과 접하는 두께 5nm∼100μm의 불순물 함유층을 통해 반도체 재료를 열처리함과 아울러, 상기 반도체 레이저광을 상기 발열층의 동일 위치에 연속적으로 100ns∼100ms시간 동안 조사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 14의 발명은, 청구항 1에 기재된 반도체 열처리방법에 있어서, 상기 반도체 재료가 상기 레이저 조사와는 별도의 가열 또는 냉각수단에 의해 온도제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 15의 발명은, 청구항 13에 기재된 반도체 열처리방법에 있어서, 상기 반도체 재료가 상기 레이저 조사와는 별도의 가열 또는 냉각수단에 의해 온도제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 16의 발명은, 청구항 1에 기재된 반도체 열처리방법에 있어서, 상기 레이저광 조사시에, 광 에너지를 흡수하여 발열하는 카본층 표면에 불활성 가스를 분사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 17의 발명은 청구항 13에 기재된 반도체 열처리방법에 있어서, 상기 레이저광 조사시에, 광 에너지를 흡수하여 발열하는 카본층 표면에 불활성 가스를 분사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 18의 발명은, 청구항 1에 기재된 반도체 열처리방법에 있어서, 상기 반도체 재료에 대한 열처리를, 상기 반도체 재료에 불순물을 이온 주입한 후 포스트 어닐링 처리에 의하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 열처리방법을 사용함으로써, 에너지 소비가 낮고 단시간 처리가 가능하여 안정된 가열처리를 실현할 수 있다.
상기와 같은 가열처리에 의해, 비정질 반도체로부터 결정성 반도체로의 상태 변화나, 불순물의 활성화, 결정성의 복구, pn접합 형성, MOS형 트랜지스터 등에서의 절연막 개질 등을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 기본 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 있어 광 스위핑의 패턴의 일 예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 있어 광 스위핑의 패턴의 일 예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 있어 복수의 레이저 빔을 스위핑하는 방법에 대한 일 예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 있어 각각 다른 출력을 갖는 복수의 레이저 빔을 스위핑하는 방법에 대한 일 예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 있어 레이저 광의 가속 또는 감속영역에 마스크를 사용한 경우의 스위핑 패턴의 일 예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 있어 패터닝된 광흡수층 상에 레이저를 조사하는 방법에 대한 일 예를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 있어 미립자 형태의 광흡수체를 도포한 경우에 레이저 조사를 수행했을 때의 형태를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 있어 열전달층으로서 불순물 함유층을 사용한 경우를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 있어 이온주입불순물을 활성화하는 형태의 일 예를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명에 있어 불활성 가스를 광흡수층에 분사하면서 레이저를 조사하는 방법에 대한 일 예를 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 열처리방법을 실시하는 피열처리체에 관한 구성의 일 예를 나타낸 개략단면도이다. 이하, 본 발명에 따른 열처리법의 실시형태에 대해 서술하기로 한다.
본 실시 형태에서, 피열처리체(1)는 기판(2) 예를 들어 유리 기판상에 피열처리층(3)으로서 예를 들면 Si 반도체층이 형성되어 있으며, 추가로 피열처리층(3) 위에 카본을 기반으로로 하는 광흡수층(발열층이라고도 한다. 이하 동일하게 적용된다)(4)이 형성되어 있다. 광흡수층(4)과 피열처리층(3) 사이에는 두께 5mm∼100 μm의 열전달층을 개재할 수 있지만, 도 1에는 도시하지 않았다. 열전달층은 광흡수층(4)과 피열처리층(3)이 고온 하에서 반응성이 높이지는 조합일 경우, 배리어층으로서 작용할 수 있다.
상기 열처리방법에서는, 특히 광흡수층(4)을 구성하는 카본 원자가 고온이 되어 피열처리층(3)으로 확산되는 것이 바람직하지 않은 디바이스에 상기 열처리방법이 적용된 경우, 피열처리층(3)과 광흡수층(4)과의 사이에 두께 5nm 이상의 열전달층을 형성함으로써, 그 확산을 충분히 억제하는 효과를 갖는 경우가 있다. 단, 열전달층을 형성함으로 인해 열전달효율이 떨어지게 되므로, 불필요하게 열전달층을 두껍게 하는 것은 바람직하지 않다. 본 발명의 경우, 열전달층의 두께가 100μm을 초과하면 열전달층으로서의 역할을 하지 않는다. 피열처리층으로의 약간의 카본 확산이 허용될 경우에는 열전달효율이 중시되기 때문에 열전달층이 생략되는 경우도 있다.
피열처리체 위로부터 반도체 레이저광(5)이 조사, 스위핑된다. 조사시의 조건은 통상적인 대기(air)조건이면 된다. 반도체 레이저광은 기본적으로 CW(연속 발진, continuous wave oscillation)광이 바람직하다. 특히 파장 600nm∼2μm 범위의 반도체 레이저는 콤팩트하며 저렴하고 바 스택 타입 등과 같이 다수의 반도체 레이저 디바이스를 집적화하여, 매우 높은 하이파워의 광 출력을 용이하게 얻을 수 있다. 따라서, 종래 시장에 출현하였던 엑시머(excimer) 레이저의 출력이 고작 1kW 정도였던 것에 비해, 기본적으로는 그 10배∼100배 정도의 출력을 갖는 반도체 레이저이며, 이를 이용하여 조사 광원을 구성할 수 있다. 이와 같은 하이파워의 광 원을 사용할 수 있다면, 대면적의 광 빔을 형성할 수 있다. 혹은 고속으로 빔을 스위핑할 수 있으므로, 단시간의 열처리가 가능해진다. 또한, 반도체 레이저는 인가되는 전류를 제어하여, 이 전류값과 거의 선형관계인 광 출력이 얻어지며, 따라서 광 출력을 매우 용이하게 제어할 수 있는 반도체 레이저 광원이라는 특징을 갖는다. CW 발진형의 반도체 레이저이면, 전류 파형에 따라서는 펄스와 같은 광 출력을 얻을 수도 있다.
도 2 및 도 3은 각각 광 빔의 스위핑 방법의 일 예를 나타낸 것이다. 실선은 빔의 강도가 최고치 위치의 궤적을 나타내고 있다. 반도체 레이저광은 적당한 빔 스위핑기구에 의해, 조사위치를 이탈시키면서, 피열처리부에 가열처리를 실행하게 된다. 점선부는 광 강도를 변조하여 출력을 낮춘 궤적부분이다. 물론 필요에 따라, 점선부에서도 마찬가지로 광 조사를 수행하여도 상관없다. 또한, 도 2, 도 3에 있어서, 스위핑 방향이 변화되는 지점에서는 조사 시간이 길어지므로, 이와 같은 지점에 이르기 전에는 레이저 빔의 강도를 제어하여 약하게 하도록 하는 것이 바람직하다.
실제의 반도체 레이저광은 소정의 광학시스템에 의해 집광했다 하더라도, 유한한 크기의 빔 직경을 가지고 있다. 또한, 보통 빔 내에 강도 분포가 존재하고, 주변부는 중심부보다 광 강도가 낮게 되어 있다. 빔 스위핑선의 공급 피치는 이 빔 직경(폭)보다 작게 함으로서, 바로 조사 영역을 오버랩시키면서 빔 스위핑하여, 피열처리부로의 열처리효과를 균질화할 수 있게 된다.
조사하는 반도체 레이저광은 광흡수층(4)의 동일 위치에, 스위핑 1회당 연속 적으로 100ns 이상, 바람직하게는 100ns∼100ms시간 동안 조사하는 것이 바람직하다. 100ns보다 짧으면, 광 조사층만이 가열되기 쉬우며, 따라서 피열처리층에 열전달이 충분히 되도록 레이저 광 강도를 올리면, 광흡수층이 어블레이션되기 쉬어진다는 문제점이 있다. 100ms보다 길면, 광 확장길이가 길어지고, 레이저 광 강도가 약한 경우에는 피열처리층이 소정 온도까지 상승하지 않게 된다. 또한, 레이저 광강도가 충분히 강하여도 피열처리층이 소정 온도까지 상승할 경우, 가열을 원하지 않는 기타 영역까지 피열처리층 부분에 가까운 온도에까지 가열된다는 문제점이 발생한다.
또한, CW 레이저의 빔 스위핑으로 인한 단시간 가열은 빔 스위핑조건을 적절하게 선택함으로써, 레이저광이 조사되지 않은 인접부로의 열확산효과 때문에, 매우 급격한 가열/냉각공정을 피할 수 있다는 점에서, 펄스 레이저에 의한 단시간 가열과는 질적으로 다른 것이라 할 수 있다. 특히, 엑시머 레이저와 같은 펄스폭 100ns미만의 펄스 레이저를 이용하여 피열처리층(3)을 1400℃ 이상으로 가열하고자 할 경우에는 광흡수층(4)의 어블레이션이 발생하기 쉽다는 문제점이 있다. 한편, 예를 들어 가우스형 강도분포를 갖는 CW 레이저 빔을 스위핑할 경우, 강도가 약한 선행 저변 부분이 조사되기 시작한 후, 최고 강도를 갖는 부분이 조사되며, 그 다음에 재차 강도가 약한 저변 부분이 조사된다. 즉, 100ns∼100ms라는 단시간의 항이면서, 펄스 레이저 조사와 달리, 온도 상승, 온도 하강을 용이하게 제어할 수 있기 때문에, 어블레이션 등 급가열에 수반되는 문제가 발생하기 어렵다는 특징이 있다.
일 예로서는 광흡수층(4)이 조사되는 반도체 레이저광(5)의 파장에서 40%의 광흡수율을 갖는 경우, 반도체 레이저광(5)의 파워를 일정한 값, 즉 20W로 제어하고 빔 직경을 400μm로 좁혔을 때, 막 두께 50nm의 Si막은 30cm/s 이하의 스위핑 속도로 비정질상태로부터 다결정상태로 상태변화되었다.
반도체 레이저광(5)은, 기판(2)이 상기 반도체 레이저광의 파장에 대해 투과성을 갖는 재질이면, 기판(2)측부터 조사함으로써, 기판(2) 및 피열처리층(3)을 투과하여 광흡수층(4)에서만 효율적으로 에너지가 흡수되며, 광흡수층(4)이 발열하고, 이 열에 의해 간접적으로 피열처리층(3)을 가열처리할 수 있다.
또한, 일단, 소정의 영역에 대해 상기 빔 스위핑기구에 의해 광 조사를 완료한 후, 재차 동일 영역을 빔 스위핑하여 가열처리를 할 수도 있다. 특히, 예를 들어 광흡수층 중에 수소를 함유할 경우는 처음에, 저파워 밀도로 레이저를 조사 스위핑하여 수소를 방출시킨 후에, Si막의 결정화에 필요한 고파워 밀도에서 레이저 스위핑을 하는 방법을 취하는 것이 바람직한 경우가 있다. 예를 들어, 수소를 함유한 광흡수층(4)에 대해 처음부터 고파워 밀도의 광조사를 하면, 광흡수층 중의 수소가 급격하게 방출되기 때문에, 이 충격에 의해 광흡수층(4)이 파괴될 우려가 있으며, 따라서 피열처리층(3)으로의 열전달이 효과적으로 이루어지지 않는 일이 발생할 수 있기 때문이다. 이와 같은 경우에는 그 빔 스위핑의 반복 회수는 2회뿐만 아니라, 더욱 다수회 행할 필요가 있다.
도 4는 선행하는 반도체 레이저광(51)과 후속 반도체 레이저광(52)의 2개의 반도체 레이저광이 빔 스위핑 방향으로 배열되어 있어, 1회의 빔 스위핑으로 피열 처리층(3)에 대해 각각 1회씩 총 2회 레이저 조사가 이루어질 경우를 모식적으로 나타낸 것이다. 도 4A는 빔 조사 전, 도 4B는 빔 조사중, 도 4C는 빔 조사 종료후를 각각 나타낸다. 반도체 레이저광(51, 52)의 각각의 파워밀도는 서로 다르며, 먼저 선행 반도체 레이저광(51)의 빔 조사에 의해 광흡수층(4)을 개질시킨다. 예를 들어 수소를 함유한 카본막의 경우, 비교적 저에너지의 빔을 갖는 반도체 레이저광(51)의 조사에 의해, 수소가 방출되어 광흡수율이 변화된다. 이어, 후속의 반도체 레이저광(52)으로 빔을 조사한다. 후속 반도체 레이저광(52)의 빔 파장이 상기 광흡수율이 변화된 광흡수층에 의한 광흡수가 커지는 대역으로 설정되어 있는 경우, 후속의 파워가 높은 반도체 레이저광(52)이 효율적으로 광흡수층(4)에 흡수되어, 광흡수층은 고온으로 가열된다. 이로써 높은 효율로 피열처리층(3)이 가열처리되게 된다. 도 4A에서 피열처리층(3)이 비정질 실리콘인 경우에는, 도 4C에서 피열처리층(3)은 결정 실리콘이 될 수 있다.
선행하는 반도체 레이저광(51)의 레이저 빔의 강도를 제어하면서 스위핑하는 예에 대해 도 5를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 도 5에 나타낸 바와 같이 반도체 레이저광(51)의 빔을 조사위치에 의해 강도가 변조되도록 제어하고 후속 반도체 레이저광(52)의 강도를 일정하게 유지하면서 스위핑이 이루어지는 경우에는, 피열처리층의 원하는 부분에만 효과적으로 열처리를 실시할 수 있다. 도 5A에 나타낸 바와 같이, 반도체 레이저광(51)의 강도를 약하게 하여 광흡수층(4)을 스위핑하면, 광흡수층(4)의 광흡수율은 변화가 없으며, 따라서 반도체 레이저광(52)의 빔 조사에 의해서도 광흡수층(4)은 온도가 고온이 되지 않고, 피열처리층(3)의 열처리가 이루어지지 않는다. 이어, 도 5B에 나타낸 위치에서 반도체 레이저광(51)의 강도를 강하게 하면, 광흡수층(4)은 부분적으로 변화하여 광흡수율이 향상된 광흡수층(41)이 형성된다. 그 후, 도 5C에 나타낸 바와 같이, 반도체 레이저광(51)의 강도를 약하게 함과 아울러, 반도체 레이저광(52)으로 광흡수층(41)을 스위핑하면, 광흡수층(41)이 반도체 레이저광(52)의 광을 효율적으로 흡수하여 고온이 되며, 따라서, 피열처리층(3)이 비정질 실리콘인 경우에는 결정 실리콘(31)과 같이, 원하는 부분에만 결정화가 이루어질 수 있다. 레이저 빔의 개수는 2개일 필요는 없으며, 그 목적에 따라 3개 이상의 복수개로 형성될 수 있다.
복수개의 레이저 빔을 구비하는 시스템에서는 반도체 레이저광의 배열이 반드시 빔 스위핑 방향으로 평행인 경우에만 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 빔 스위핑 방향에 수직인 배열도 가능하다. 이 경우, 1회의 빔 스위핑으로 빔 개수만큼의 배수에 해당하는 가열처리부분의 면적을 얻을 수 있으며, 가열처리시간을 단축시키는 효과가 있다.
또한, 이 변형예로서는 예를 들면 반도체 레이저광이 빔 스위핑 방향에 대해 수직인 라인 형태의 빔이 되도록, 소정의 광학시스템을 사용함으로써 빔을 정형시킬 수도 있다. 예를 들어 가늘고 긴 어묵모양의 렌즈(원통형의 렌즈)에 라인형태의 빔을 입력하여 정형할 수 있는데, 이 이외에도 빔을 정형하는 광학시스템을 자유롭게 선택할 수 있다.
특히, 이 경우, 빔 스위핑 방향의 라인 빔의 폭을 좁게 하고, 또한 빔 스위핑 속도를 증가시킴으로써, 소정의 조사위치에서 레이저 빔이 조사되고 있는 시간 을 단축시킬 수 있다. 동일지점에서의 빔 조사시간이 짧아지면, 기판측으로 열이 빠져나가는 비율이 저하되어, 에너지 면에서 효율적인 열처리가 가능하다.
단, 단시간 가열인 경우에는 예를 들면 비정질로부터 다결정으로 상태변화하는 Si의 결정 입자 사이즈가 너무 성장하지 않고, 전기적 특성이 대결정 입자 사이즈의 Si막보다 전자이동도 등에서 떨어지는 경향이 크다. 역으로 말하면, 결정화막에서 서로 다른 전기특성을 갖는 부위를 원하는 위치에 나눠 형성하기 때문에, 빔 스위핑 속도를 변화시키는 방법이 사용 가능하다. 예를 들어, 액정 디스플레이용 박막 트랜지스터 어레이인 경우, 주변 드라이버 회로용의 박막 트랜지스터는 높은 전자이동도의 결정 Si가 필요하기 때문에, 이 부위의 열처리시에는 레이저 빔을 저속도로 스위핑한다. 또한, 화소의 스위칭 트랜지스터의 Si막의 전자이동도는 높일 필요가 없으므로, 반도체 레이저광을 고속으로 스위핑할 수 있다. 이와 같은 방법으로, 가열처리에 필요한 공정시간을 단축화 및 최적화할 수 있다.
빔 스위핑 방향의 라인 빔의 폭을 좁게 하기 위해서는 적당한 광학설계에 의해 빔을 한 방향으로 집광시키는 방법이 있는데, 그 이외에, 반도체 레이저 광원과 피조사부 표면과의 사이에, 슬릿 형태의 개구부를 갖는 마스크를 비롯한 각종 공간변조필터를 삽입하는 방법을 채택하여도 무방하다. 필터는 슬릿 이외의 타입이어도 되며, 레이저 빔을 적당한 강도로 분포되도록 함으로써, 이 반도체 레이저광을 스위핑했을 때에, 소정 위치에서 조사되는 반도체 레이저광의 강도의 시간변화를 제어할 수 있다.
또한, 빔 스위핑 영역의 일부를 덮는 차광 마스크를 통해 반도체 레이저광을 발열층에 조사할 수도 있다. 예를 들어, 도 2 또는 도 3에 나타낸 레이저 빔의 스위핑 방향의 전환점(스위핑 라인의 엣지부)에서는 빔 스위핑기구의 가속 혹은 감속영역에 해당한다. 따라서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 중심부의 속도일정영역(a)에 비해, 가속 또는 감속영역(b)에서 스위핑 속도가 늦어진다. 전환점(P)에서는 스위핑 속도는 제로이다. 그러므로, 이 전환점(P)부분은 불필요하게 높은 에너지 밀도로 레이저광이 조사되게 된다. 이를 피하기 위해 도 6에서 나타낸 바와 같이, 스위핑 속도의 가속 또는 감속영역(b), 즉 스위핑 속도가 변화하는 영역에 레이저 빔이 조사되지 않도록 하기 위한 차광마스크(12)를 배치하고, 차광마스크(12)를 배치한 상태에서 반도체 레이저광을 조사할 수 있다.
또한, 용도에 따라 빔속도일정영역(a)의 일부를 선택적으로 차광마스크로 피복하여 반도체 레이저광을 조사할 수도 있다. 이와 같은 방법은 예를 들어, 선택적으로 깊은 이온 주입(deep ion implantation)을 실시한 후 활성화 어닐링과 같은 경우에 적용할 수 있다.
피열처리층(3)의 원하는 위치만 열처리를 하는 방법으로서는 상술한 방법 이외에도 다음과 같은 방법이 있다. 도 7은 그 일 예를 설명하는 것이다. 도 7A에 나타낸 바와 같이, 종래 공개되어 있는 방법에 의해, 피열처리층(3) 상에 패터닝된 광흡수층(41)이 형성된다. 그 후, 반도체 레이저광(51)에 의해 스위핑하여, 도 7B에 나타낸 바와 같이 광흡수층(41)에 접해 있는 부위의 피열처리층(31)만 열처리를 한다. 여기서, 피열처리층(3)이 비정질 Si막인 경우에는 광흡수층(41)이 접해 있는 Si막의 부위(31)만 결정화된다. 광흡수층(41)의 패터닝 방법은 특별히 한정되 지는 않는다. 예를 들어, 광흡수층(41)이 카본막인 경우, 카본막 형성시에 피열처리층(3) 상에 하드 마스크를 배치함으로써, 상기 하드 마스크의 개구부에만 카본막을 형성하여, 카본막의 패턴형성이 가능하다. 또한, 피열처리층(3) 상의 전체면에 카본막을 형성한 후에, 포토리소그래피 등에 의해 형성되는 마스크를 통해 산소 플라즈마로 에칭함으로써, 소정의 패터닝된 카본막을 형성하는 것도 가능하다.
광흡수층(4)의 패터닝 방법으로서는 광흡수층(4)을 형성하기 위하여 미립자 형태의 원료를 사용하는 방법이 사용될 수도 있다. 광흡수층(4)의 막 형성 방법은 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 8A에 나타낸 바와 같이, 광흡수층(4)으로서 카본 미립자를 적당한 용액으로 분산시키고, 스핀 코팅에 의해, 피열처리층(3) 상에 막 형태로 형성할 수 있다. 또한, 미립자 카본을 마찬가지로 적당한 용액에 분산 시켜서 형성되는 잉크로 사용하는 잉크젯기법에 의한 카본 도포방법이 사용될 수도 있다. 이 방법은 잉크젯 노즐의 위치를 제어하면서 카본 분산체를 도포하므로, 상술한 카본의 패터닝에 있어, 특별히 마스크를 준비할 필요가 없다는 이점이 있다.
미립자 또는 가루 형태의 원료를 도포하여 광흡수층으로 사용할 경우, 엑시머레이저와 같은 100ns이하의 펄스폭을 갖는 초단시간 펄스 레이저를 조사하면, 단열적인 어블레이션과 같은 현상이 발생하고, 카본 입자가 쉽게 제거되어, 피열처리층에 충분한 열전달이 이루어지지 않는다는 문제점이 발생한다. 그러나, 도 8B에 나타낸 바와 같이, 본 발명과 같이, 연속 발진의 반도체 레이저광을 사용할 경우, 레이저 빔의 출력, 빔의 직경, 빔 스위핑 속도를 용이하게 제어할 수 있으므로, 조사시간을 간단하게 제어할 수 있고, 미립자 형태의 광흡수층의 제거를 억제할 수 있는 조건을 용이하게 발견할 수 있으며, 따라서 원하는 위치의 피열처리층(31)을 열처리하는 것이 가능하게 된다.
반도체 레이저광의 조사는 도 1에 나타낸 바와 같은 기판의 반대측으로부터의 조사에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 기판이 유리기판과 같이 조사광인 레이저의 파장에 대해 투과성이 높은 경우, 또한 피열처리층의 광투과성이 높으면, 기판측으로부터 반도체 레이저광이 조사되는 것도 무방하다. 예를 들어, 피열처리층이 Si막이고, 본 발명의 가열처리법에 의해 Si막을 결정화하고 이 결정화막을 사용하여 박막 트랜지스터를 제작하는 것을 고려해 보기로 한다. 광흡수층이 카본막이고 나아가 전기전도성이 매우 낮은 경우에는, 기판의 바로 위에 카본막을 형성하고, 그 위에 피열처리층인 비정질 Si막을 직접 또는 소정 막 두께의 열전달층을 통해 형성하는 것이라면, 본 발명에 따른 가열처리를 한 후, 카본막을 그대로 Si의 백(back) 채널측에 남긴 상태에서, 특별히 제거하는 일 없이 탑 게이트형의 박막 트랜지스터를 형성하여도 지장이 없다. 카본의 에칭 공정을 생략할 수 있다는 장점이 발생한다. 물론, 이 경우에도, 기판측이 아니라 피열처리층인 Si막측으로부터 레이저를 조사할 수도 있다. 박막 트랜지스터에 사용되는 Si막은 두께가 50nm 정도로, 반도체 레이저광을 거의 흡수하지 않기 때문이다.
도 9는 본 발명의 피열처리층(3)이 반도체층이고, 이 반도체층에 불순물을 도핑하기 위한 한 수법을 설명하기 위한 것이다. 도 9A는 빔 조사 전, 도 9B는 빔 조사 종료후를 각각 나타낸다. 도 9A 및 도 9B에서 반도체층(피열처리층(3))이 Si이고, 열전달층에 해당하는 층이 PSG(phospho-silicate glass, 인규산 글래스) 또 는 BSG(boro-silicate glass, 붕규산 글래스)의 불순물 함유층(6)이면, 본 열처리에 의해, Si막중에 P 또는 B가 효과적으로 확산되거나 혹은 활성화되어 Si막의 n형화 혹은 p형화라는 가전자(valence electron) 제어가 가능하게 된다. 영역 32은 불순물이 도핑된 Si막이다. 광 강도나 빔 스위핑 조건을 제어함으로써 불순물 농도의 제어나 도핑 깊이의 제어도 용이하다. 불순물 함유층(6)의 두께는 5nm∼100μm으로 할 수 있다. 불순물 함유층(6)의 두께가 5nm미만이면, 카본 오염을 꺼리는 디바이스의 경우에 불순물 함유층(6)을 통해 피열처리층(3)에 카본이 확산되는 문제가 발생하고, 두께가 100μm초과이면 광흡수층에서 발생한 열을 피열처리층(3)에 충분히 전달할 수 없는 문제가 발생한다.
물론, 반도체층, 불순물 함유층의 재질은 이에 한정되지 않는다.
피열처리층이 반도체층이고, 이 반도체층에 불순물을 도핑하는 다른 수법으로서는 이온 주입에 의한 도핑방법도 있다. 도 10은 이를 설명하기 위한 일 예를 나타내고 있다. 도 10에서는 반도체층이 Si이며, 열전달층에 해당하는 층이 일반적으로 스크린 산화막(7)이라 불리우는 SiO2인 경우에 대해 나타내고 있다. 도 10에 도시된 본 예에서는 적당한 불순물 원자를 포함하는 가스를 플라즈마 분해에 의해 이온화하고, 이 이온종(8)을 100∼수백 kV의 전압인가에 의해 가속하여 상기 반도체층(3)에 주입한다(도 10A 참조). 예를 들어, BF3 가스이면, BF2 이온으로 분해되어 B원자가 주입된다. 또한, PH3가스이면, PHx 이온으로 되어 P원자가 주입된다.
근래에는 MOS 트랜지스터가 미세화됨에 따라, 이온 주입층의 두께를 10nm정 도까지 억제하는 것이 요구되고 있다. 이 때문에, 가속전압을 10kV 이하의 저전압으로 하고, 또한 두께 5∼10nm정도의 상기 스크린 산화막(7)을 형성함으로써, 이온 주입층을 얇게 하는 수법이 시도되고 있다. 이온 주입을 수행하면, 높은 가속전압으로 이온종이 주입된 반도체층은 결정이 부서지고, 동시에 불순물 원자와 반도체 원자의 결합이 불충분하기 때문에, 이대로는 전기적으로 저저항(low-resistivity)인 층이 형성되지 않는다. 따라서, 불순물 활성화를 위한 열처리가 필요하다. 이 열처리에 본 발명이 적용될 수 있다.
구체적인 일 예로서는 스크린 산화막(7)을 도핑층으로 카본 확산되는 것을 억제하기 위한 열전달층으로서 그대로 남기고, 이 스크린 산화막을 남긴 상태에서, 그 위에 광흡수층인 카본층을 200nm의 두께로 형성하고 레이저를 조사시켰다. 레이저 조사조건으로서는 파장 940nm, 빔 직경 180μm, 피크 파워밀도 80kW/cm2의 CW 레이저광을 속도 7cm/s로 빔 스위핑하였다. 이 중 카본막을 에칭한 후, 스크린 산화막(7)을 제거하였다. 이 조건에서는 이온 주입한 불순물 원자의 대부분이 활성화(활성화율이 거의 100%)되고, 또한 SIMS(secondary ion mass spectroscopy)를 이용하여 불순물 깊이 방향의 농도분포측정을 실시한 결과, 불순물 원자 농도분포는 레이저 조사전과 거의 변함이 없고, 확산길이는 3nm 이하로 억제되었음을 알 수 있었다. 즉, 본 발명의 열처리방법이 미세 MOS 디바이스용의 얕은 소스 드레인 접합형성을 위한 불순물 활성화 어닐링으로서 적합함을 알 수 있었다.
또한, 이온 주입은 상기와 같은 가전자 제어만을 수행하기 위한 것은 아니 며, Si 기판에 Ge나 Si 혹은 C 등의 동일한 14족 원소를 주입하는 경우가 있다. 예를 들어, MOS 트랜지스터에 있어, 불순물 확산을 억제하기 위해 가능한 저온에서 활성화 어닐링을 수행하는 목적으로서, 접합 형성에 앞서 이루어지는 비정질화를 위해 이온 주입하는 경우가 있다. 또한, MOS 디바이스의 게이트나 채널부로의 Ge나 C의 고농도 주입인 경우에는 모체의 Si결정에 격자 변형을 일으켜서 캐리어의 이동도를 증가시키는 것을 목적으로 하기도 한다. 채널부의 격자상수를 증가시키는 방향으로 변형시킬 경우에는 전자 이동도가 증가되고, 격자상수를 저하시키는 방향으로 변형시킬 경우에는 정공 이동도를 증대시키는 효과를 갖는다. 이들 목적을 위해 이온 주입을 할 경우에도, 결정성 회복을 위한 열처리를 실시할 필요가 있다. 본 발명의 열처리방법은 이 결정성 회복을 위한 재결정화 어닐링의 목적으로 실시하여도 무방하다.
이와 같이, 본 발명의 열처리방법은 이온주입 후의 불순물 활성화, 혹은 이온주입 후 반도체층의 결정성 회복 등, 소위 이온주입 후의 포스트 어닐링 처리에 적용할 수 있다.
본 발명의 열처리법에 따르면, 엑시머 레이저와 같이 극단적으로 짧은 펄스 레이저와 달리, 피열처리층의 가열시간을 장시간화하는 것이 용이하다. 예를 들어, 피열처리층이 반도체이며, 본 가열처리에 의한 용융고화(melt-solidfication)공정을 거쳐 결정화막을 얻을 경우, 피열처리층의 냉각속도를 제어하기 쉽고, 이로써 결정입자사이즈의 제어가 용이해진다. 이 때, 피열처리체를 반도체 레이저광과는 다른 수단에 의해 온도를 제어함으로써, 부가적으로 피열처리층의 고화과정에서 의 냉각속도를 제어할 수 있다. 예를 들어 100℃∼300℃ 정도의 온도에서 히터에 의한 부가적인 가열을 수행함으로써, 냉각속도를 더욱 감소시킬 수 있으며, 결정입자를 크게 하는 효과가 있다.
한편, 빔의 스위핑 속도를 감소시킴으로써, 기판측으로 흩어져 없어지는 열에너지의 비율이 증가되는 경향도 발생하며, 특히 기판으로 내열성이 없는 재료를 선택할 필요가 있는 경우에는 본 발명에 따른 열처리에 의해, 기판측에 열 손상을 줄 경우가 있다는 문제가 발생할 가능성도 있다. 따라서, 기판을 예를 들어 펠티어 소자와 같은 냉각체에 접하게 함으로써, 열 손상을 억제시킬 필요가 있다.
이상, 반도체 레이저 광원으로서는 CW 반도체 레이저를 중심으로 설명하였지만, 물론 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, CW 반도체 레이저를 여기광원으로 사용한 Nd:YAG 레이저를 비롯한 고체 레이저이어도 무방하며, 또 CW 반도체 레이저를 여기광원으로 사용한 파이버 레이저이어도 무방하다.
레이저 스위핑을 위한 메카니즘 및 방법도 또한 한정되지 않는다.
예를 들어, 집광광학시스템과 반도체 레이저가 일체화된 광원 유닛이 구성되어 있고, 이 광원 유닛이 가동형 XYZ 스테이지에 탑재되어, 고정화된 피열처리체 위에 빔 스위핑되는 방법을 사용할 수도 있고, 광원인 레이저 및 피열처리체는 고정하고 있고, 예를 들어 갈바노 미러와 fθ 렌즈로 구성되는 빔 스위핑 광학시스템에 의해 피열처리체 상에 반도체 레이저광이 스위핑 조사되는 방법을 사용할 수도 있다. 또한, 레이저는 고정되어 있지만, 반도체 레이저광이 도입되는 광 파이버 및 집광광학시스템이 가동형 XYZ 스테이지에 탑재되어 있어, 고정된 피열처리체에 스위핑조사되는 방법을 사용할 수도 있다. 그 반대로, 광원 유닛은 고정되어 있지만, 피열처리체가 XY 스테이지에 탑재되는 방법이어도 무방하다.
또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예의 설명에 있어서, 레이저 조사시의 조건을 대기중으로 설정하는 것으로 설명 하였지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 대기(air)조건으로 설정하는 것은, 통상적인 카본의 내열온도는 300℃ 이하가 되는데, 매우 짧은 시간의 레이저 조사 동안에, 공기 중의 산소와 상기 카본이 화학반응에 의해 산화되어 막이 감소되는 경우가 거의 없기 때문이다. 그러나, 강력한 레이저광 조사에서는 그럼에도 불구하고 약간의 카본막 감소가 광흡수율 저하를 야기시키는 경우가 있다. 특히, 동일 위치를 다중 조사할 경우에 광흡수율의 변화는 바람직하지 않다. 이 경우에는, 레이저 조사시의 조건 제어가 필요하다. 일반적으로는 피조사 샘플을, 적당한 진공 또는 불활성 가스를 봉입 또는 항상 흐르게 한 상태의 챔버에 넣고, 이 상태에서 석영창(石英窓) 등을 통해 레이저를 조사하는 경우가 대부분이다.
또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 대기 개방상태이면서 레이저 조사부 근방에 불활성 가스 공급부(11)로부터 강력한 불활성 가스(9)를 분사하면서 레이저 조사를 실시할 수도 있다. 충분한 유량의 불활성 가스 조사에 의해, 대기중의 산소가스성분이 불활성 가스(9)로 치환되고, 광흡수층(4)인 카본의 산화반응을 억제할 수 있다. 불활성 가스(9)로서는 N2 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스나 혹은 이들 혼합가스를 사용할 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니며, 카본의 산화를 충분히 억 제하는 효과를 갖는 것이면 그것으로 충분하다. 또한, 도 11에서는 피열처리층(3)과 광흡수층(4) 사이에 열전달층(10)이 도시되어 있다. 피열처리층(3)은 소위 미처리 영역이며, 영역 34는 열처리 후의 영역이다.
**도면의 부호에 대한 설명 **
1 : 피열처리체 2 : 기판
3, 31 : 피열처리층 4, 41 : 광흡수층
32 : 불순물이 도핑된 Si막 5, 51, 52 : 반도체 레이저광
6 : 불순물 함유층 7 : 스크린 산화막
8 : 이온종 9 : 불활성 가스
10 : 열전달층 34 : 열처리 후의 영역
11 : 가스 공급부

Claims (18)

  1. 파장 60nm∼2μm 항의 반도체 레이저광을, 광 에너지의 흡수로 인해 발열하는 카본층 또는 카본을 함유하는 층으로 이루어진 발열층에 조사하여 이 발열층을 발열시키고, 상기 발열층과 직접적으로 또는 두께 5nm∼100μm의 열전달층을 통해 접하는 반도체 재료를 열처리하는 방법에 있어서,
    상기 반도체 레이저광은 상기 발열층의 동일위치에 스위핑 1회당 연속적으로 100ns∼100ms시간 동안 스위핑 조사되며,
    상기 반도체 레이저광은 상기 스위핑 조사되는 위치에 일부 오버랩되도록 반복하여 스위핑 조사되는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 레이저광의 광 강도를 제어하여 상기 발열층에 스위핑 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 레이저광은 공간변조형 필터 또는 빔 스위핑 영역의 일부를 덮는 차광마스크를 통해 상기 발열층에 조사되는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 재료 위에 카본층 또는 카본을 함유하는 층으로 이루어진 발열층을 패턴형태로 형성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 카본층 또는 카본을 함유하는 층을 형성하는 원료가 미립자 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 재료는 조사광원에 대해 투과성을 갖는 재료로 이루어진 기판에 형성되어 있으며, 상기 기판측으로부터 상기 반도체 레이저광을 상기 발열층에 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 재료는 상기 레이저 조사와는 별도의 가열 또는 냉각수단에 의해 온도가 제어되는 것을 특징으로 한하는 반도체의 열처리방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저광 조사시에, 광 에너지를 흡수하여 발열하는 카본층 표면에 불 활성 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 재료에 대한 열처리를, 상기 반도체 재료에 불순물을 이온주입한 후의 포스트 어닐링 처리에 의하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
  10. 파장 600nm∼2μm 항의 반도체 레이저광을, 광 에너지의 흡수로 인해 발열하는 카본층 또는 카본을 함유하는 층으로 이루어진 발열층에 조사하여 이 발열층을 발열시키고, 상기 발열층과 직접적으로 또는 두께 5mm∼100μm의 열전달층을 통해 접하는 반도체 재료를 열처리하는 방법에 있어서,
    상기 반도체 레이저광은 상기 발열층의 동일위치에 스위핑 1회당 연속적으로 100ns∼100ms시간 동안 스위핑 조사되며,
    상기 조사되는 반도체 레이저광의 강도를 변화시켜 동일위치를 반복적으로 스위핑하는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
  11. 파장 600nm∼2μm 항의 반도체 레이저광을, 광 에너지의 흡수로 인해 발열하는 카본층 또는 카본을 함유하는 층으로 이루어진 발열층에 조사하여 이 발열층을 발열시키고, 상기 발열층과 직접적으로 또는 두께 5nm∼100μm의 열전달층을 통해 접하는 반도체 재료를 열처리하는 방법에 있어서,
    상기 반도체 레이저광은 복수개의 빔으로 이루어져서 상기 발열층에 스위핑 조사되는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수개의 빔으로 이루어진 반도체 레이저광은 빔 스위핑 방향과 동일 방향으로 배열되고, 상기 복수개의 빔의 광 강도를 달리하여 동일 위치를 다른 강도의 레이저 빔으로 순차적으로 조사되는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수개의 빔 중 먼저 조사되는 빔의 강도는 나중에 조사되는 빔의 강도보다 약한 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수개의 빔으로 이루어진 반도체 레이저광은 빔 스위핑 방향에 대해 수직으로 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 반도체 레이저광은 빔 스위핑 방향에 대해 수직으로 라인형태의 빔이 되도록 소정의 광학시스템에 의해 빔 정형되는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처 리방법.
  16. 파장 600nm∼2μm 항의 반도체 레이저광을, 광 에너지의 흡수로 인해 발열하는 카본층 또는 카본을 함유하는 층으로 이루어진 발열층에 조사하여 이 발열층을 발열시키고, 상기 발열층과 접하는 두께 5nm∼100μm의 불순물 함유층을 통해 반도체 재료를 열처리하며, 상기 반도체 레이저광을 상기 발열층의 동일위치에 연속적으로 100ns∼100ms시간 동안 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 반도체 재료는 상기 레이저 조사와는 별도의 가열 또는 냉각수단에 의해 온도가 제어되는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 레이저광 조사시에, 광 에너지를 흡수하여 발열하는 카본층 표면에 불활성 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 반도체의 열처리방법.
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