TWM585986U - 半導體層 - Google Patents

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TWM585986U
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crystalline
light
crystal
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林建宏
劉振宇
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宸鴻光電科技股份有限公司
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Abstract

一種半導體層在此揭露，其中半導體層包含第一結晶部分與第二結晶部分。第一結晶部分由半熔融態之第一部分結晶形成，第二結晶部分由熔融態之第二部分結晶形成。半熔融態之第一部分與熔融態之第二部分係由閃光燈透過第一光罩照射第一部分與第二部分而形成。第一光罩包含部分透光區域與透光區域，部分透光區域對應於第一部分，透光區域對應於第二部分。第二結晶部分係由第一部分與第二部分之接面開始結晶化第二部分而形成。第一結晶部分係第一部分之晶格重新排列而形成。

Description

半導體層
本揭示內容是關於一種半導體技術，且特別是關於一種半導體層。
為了結晶化半導體，一般而言考慮到基板的內受溫度，準分子雷射退火(Excimer Laser Annealing，ELA)的製程是目前較常採用的技術。然而，線掃描(Linear scanning)的準分子雷射退火受限於雷射光點的尺寸而無法一次處理大面積的區域，並且由於每一個雷射光點的功率不穩定，造成均勻性不佳而容易產生斑(Mura)的問題。因此，產能與基板的面積難以提高，生產成本居高不下之外，結晶品質與晶粒尺寸亦不理想。
為了提高用於製作半導體元件的結晶部分的結晶品質與晶粒尺寸，本揭示內容是提供一種半導體層，其包含第一結晶部分與第二結晶部分。第一結晶部分由半熔融態(Semi-fusion)之第一部分結晶形成，第二結晶部分由熔融態(Fusion)之第二部分結晶形成。半熔融態之第一部 分與熔融態之第二部分係由閃光燈(Flash lamp)透過第一光罩照射第一部分與第二部分而形成。第一光罩包含部分透光(Semi-transparent)區域與透光區域，部分透光區域對應於第一部分，透光區域對應於第二部分。第一部分鄰近第二部分。第二結晶部分係由第一部分與第二部分之接面開始結晶化第二部分而形成。第一結晶部分係第一部分之晶格重新排列而形成。
於本揭示內容之一實施例中，第一結晶部分包含微結晶(Micro crystal)部分。
於本揭示內容之一實施例中，第二結晶部分包含側向結晶(Lateral crystallization)部分。
於本揭示內容之一實施例中，更包含：非結晶(Amorphous)部分，係由閃光燈透過第一光罩照射半導體層而形成，其中第一光罩更包含不透光區域，不透光區域對應於非結晶部分。
於本揭示內容之一實施例中，其中閃光燈透過第二光罩照射半導體層以改變半導體層之結晶狀況。
綜上所述，本揭示內容除了可利用閃光燈搭配光罩照射而達成較大面積的結晶之外，結晶的品質亦較佳。具體而言，本揭示內容的半導體層結晶部分(例如第一結晶部分、第二結晶部分)內的晶粒(Crystal grain)的尺寸較大(例如微米(μm)等級)與較為一致的排列方式(例如側向結晶)。此外，本揭示內容僅需利用閃光燈透過光罩的一次照射即可達到同一材料的半導體層的不同部分具有 不同的結晶特性，例如側向結晶、微結晶特性。
以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並對本揭示內容之技術方案提供更進一步的解釋。
為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優 點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：
100‧‧‧半導體層
110‧‧‧第一部分
120‧‧‧第二部分
130‧‧‧第一結晶部分
140‧‧‧第二結晶部分
150‧‧‧光罩
152‧‧‧部分透光區域
160‧‧‧閃光燈
170‧‧‧基板
200‧‧‧製造方法
S202~S206‧‧‧步驟
為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖示之說明如下：第1A圖係說明本揭示內容一實施例之半導體層之截面示意圖；第1B圖係說明本揭示內容一實施例之半導體層之截面示意圖；第1C圖係說明本揭示內容一實施例之半導體層之截面示意圖；以及第2圖係說明本揭示內容一實施例之製造方法流程圖。
為了使本揭示內容之敘述更加詳盡與完備，可參照附圖及以下所述之各種實施例。但所提供之實施例並非用以限制本揭露文件所涵蓋的範圍；步驟的描述亦非用以限制其執行之順序，任何由重新組合，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露文件所涵蓋的範圍。
於實施方式與申請專利範圍中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則「一」與「該」可泛指單一個或複數個。將進一步理解的是，本文中所使用之「包含」、「包 括」、「具有」及相似詞彙，指明其所記載的特徵、區域、整數、步驟、操作、元件與/或組件，但不排除其所述或額外的其一個或多個其它特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件，與/或其中之群組。
關於本文中所使用之「約」、「大約」或「大致約」一般通常係指數值之誤差或範圍約百分之二十以內，較好地是約百分之十以內，而更佳地則是約百分五之以內。文中若無明確說明，其所提及的數值皆視作為近似值，即如「約」、「大約」或「大致約」所表示的誤差或範圍。
此外，相對詞彙，如「下」或「底部」與「上」或「頂部」，用來描述文中在附圖中所示的一元件與另一元件之關係。相對詞彙是用來描述裝置在附圖中所描述之外的不同方位是可以被理解的。例如，如果一附圖中的裝置被翻轉，元件將會被描述原為位於其它元件之「下」側將被定向為位於其他元件之「上」側。例示性的詞彙「下」，根據附圖的特定方位可以包含「下」和「上」兩種方位。
為了說明結晶化過程，請參考第1A~1C圖，其係說明本揭示內容一實施例之半導體層100之截面示意圖。如第1A圖所示，半導體層100形成於基板170上。於一實施例中，第1A圖的半導體層100為非結晶態(Amorphous)。由於光罩150的部分透光(Semi-transparent)區域152的影響，閃光燈(Flash lamp)160穿過部分透光區域152的光線經過衰減，而照射到半導體層100的一部分。光罩150的部分透光區域152以 外區域為透光區域。閃光燈160穿過透光區域的光線未經衰減，而照射到半導體層100的另一部分。
如第1B圖所示，半導體層100的第一部分110對應於光罩150的部分透光區域152，因而受到閃光燈160衰減後的光線照射，進而轉變為半熔融(Semi-fusion)態。半導體層100的第二部分120對應於光罩150的透光區域(亦即部分透光區域152以外區域)，直接受到閃光燈160照射，進而轉變為熔融(Fusion)態。
如第1C圖所示，閃光燈160停止照射，熔融態的第二部分120從第一部分110與第二部分120的接面開始結晶化(如第1C圖的虛線箭頭所示)，以形成第二結晶部分140。半熔融態的第一部分110亦同時重新排列晶格，而形成第一結晶部分130。於一實施例中，第一結晶部分130包含微結晶(Micro crystal)部分，第二結晶部分140包含側向結晶(Lateral crystallization)部分。
如此一來，相較於準分子雷射退火(Excimer Laser Annealing，ELA)，本揭示內容除了可利用閃光燈搭配光罩照射而達成較大面積的結晶之外，結晶的品質亦較佳。具體而言，本揭示內容的半導體層100結晶部分(例如第一結晶部分130、第二結晶部分140)內的晶粒(Crystal grain)的尺寸較大(例如微米(μm)等級)與一致性較高的排列方式(例如側向結晶)。此外，本揭示內容僅需利用閃光燈160透過光罩150的一次照射即可達到同一材料的半導體層100的不同部分具有不同的結晶特性，例如側向結 晶、微結晶特性。
實作上，部分透光區域152可設計為吸收式，用以削弱穿透光線的強度但不改變其頻譜。或者，部分透光區域152亦可設計為濾光式，用以吸收穿透光線的特定波段，而改變穿透光線的頻譜。
於一實施例中，上述光罩的部分透光區域152亦可依據實際設計需求而改變為不透光(Opaque)區域，因此半導體層100的對應部分未受到閃光燈160照射而保持原先的狀態(例如非結晶態)。於另一實施例中，光罩150包含透光區域、部分透光區域及/或不透光區域，因此可形成結晶區域，亦形成微結晶態及/或非結晶態的特定區域。
舉例而言，非結晶態的特定區域可透過光罩150的不透光區域形成，其中不透光區域的中心點到任何一邊的最短距離大於10微米(μm)；微結晶態的特定區域可透過光罩150的部分透光區域形成，其中部分透光區域的中心點到任何一邊的最短距離大於10微米(μm)。舉另一例而言，微結晶態的特定區域亦可透過光罩150的透光區域形成，其中透光區域的中心點到任何一邊的最短距離大於100微米(μm)。
實作上，上述光罩150可以是具有特定圖案的光削減或反光材料、裝置或結構，其係設置於閃光燈160至半導體層100的光路上。光罩150可應用於半導體業或面板業習用可抽換式的曝光機系統，但本揭示內容不以此為限。光罩150的開口區形狀可以是條狀、三角形、四邊形或任意 多邊形，並可依據待結晶的材料與基板的熱傳導的差異進行調整。
於一實施例中，為了形成較佳結晶區域，光罩150的部分透光區域152或不透光區域投影至半導體層100所形成的區域寬度約在1微米(μm)至20微米(μm)的範圍內。
於一實施例中，為了形成較佳結晶區域，上述開口區的中心到任何一邊的最短垂直距離須大於1微米(μm)，並且不大於100微米(亦即1微米(μm)<最短垂直距離≦100微米(μm))。
如前所述，本揭示內容係利用閃光燈160透過光罩150照射半導體層100以形成結晶部分。然而，依據實際需求亦可透過使用相同光罩(例如光罩150)或不同光罩，並適當調整光罩與半導體層100的相對位置，以閃光燈160對半導體層100進行第二次照射(或兩次以上的照射)，以進一步改變半導體層100的結晶狀態與均勻性。
第2圖係說明本揭示內容一實施例之製造方法200流程圖。製造方法200具有多個步驟S202~S206，其可應用於如第1A~1C圖所述的半導體裝置100。然熟習本案之技藝者應瞭解到，在本實施例中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。具體實作方式如前揭示，此處不再重複敘述之。
於步驟S202，利用閃光燈與第一光罩，照射半 導體層，使半導體層之第一部分變為半熔融態，並且半導體層之第二部份變為熔融態。其中第一光罩包含部分透光區域與透光區域，部分透光區域對應於第一部分，透光區域對應於第二部分，第一部分鄰近該第二部分。
於步驟S204，由第一部分與第二部分之接面開始結晶化第二部分，以形成第二結晶部分。
於步驟S206，第一部分之晶格重新排列以形成第一結晶部分。
本揭示內容得以透過上述實施例，除了可利用閃光燈搭配光罩照射而達成較大面積的結晶之外，結晶的品質亦較佳。具體而言，本揭示內容的半導體層100結晶部分(例如第一結晶部分130、第二結晶部分140)內的晶粒(Crystal grain)的尺寸較大(例如微米(μm)等級)與較為一致的排列方式(例如側向結晶)。此外，本揭示內容僅需利用閃光燈160透過光罩的一次照射即可達到同一材料的半導體層100的不同部分具有不同的結晶特性，例如側向結晶、微結晶特性。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本新型之保護範圍當視申請專利範圍所界定者為準。

Claims (5)

  1. 一種半導體層，包含：一第一結晶部分，由一半熔融態之一第一部分結晶形成；以及一第二結晶部分，由一熔融態之一第二部分結晶形成，其中該半熔融態之該第一部分與該熔融態之該第二部分係由一閃光燈透過一第一光罩照射該第一部分與該第二部分而形成，該第一光罩包含一部分透光區域與一透光區域，該部分透光區域對應於該第一部分，該透光區域對應於該第二部分，該第一部分鄰近該第二部分；該第二結晶部分係由該第一部分與該第二部分之一接面開始結晶化該第二部分而形成，該第一結晶部分係該第一部分之晶格重新排列而形成。
  2. 如請求項1所述之半導體層，其中該第一結晶部分包含一微結晶部分。
  3. 如請求項1所述之半導體層，其中該第二結晶部分包含一側向結晶部分。
  4. 如請求項1所述之半導體層，更包含：一非結晶部分，係由該閃光燈透過該第一光罩照射該半導體層而形成，其中該第一光罩更包含一不透光區域，該不透光區域對應於該非結晶部分。
  5. 如請求項1所述之半導體層，其中該閃光燈透過一第二光罩照射該半導體層以改變該半導體層之一結晶狀況。
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