半导体制造方法与半导体层与流程

本揭示内容是关于一种制造技术，且特别是关于一种半导体制造方法与半导体层。

背景技术：

为了结晶化半导体，一般而言考虑到基板的内受温度，准分子激光退火(excimerlaserannealing，ela)的制程是目前较常采用的技术。然而，线扫描(linearscanning)的准分子激光退火受限于激光光点的尺寸而无法一次处理大面积的区域，并且由于每一个激光光点的功率不稳定，造成均匀性不佳而容易产生斑(mura)的问题。因此，产能与基板的面积难以提高，生产成本居高不下之外，结晶品质与晶粒尺寸亦不理想。

技术实现要素：

为了提高用于制作半导体元件的结晶部分的结晶品质与晶粒尺寸，本揭示内容是提供一种半导体层，其包含第一结晶部分与第二结晶部分。第一结晶部分由半熔融态(semi-fusion)的第一部分结晶形成，第二结晶部分由熔融态(fusion)的第二部分结晶形成。半熔融态的第一部分与熔融态的第二部分是由闪光灯(flashlamp)透过第一光罩照射第一部分与第二部分而形成。第一光罩包含部分透光(semi-transparent)区域与透光区域，部分透光区域对应于第一部分，透光区域对应于第二部分。第一部分邻近第二部分。第二结晶部分是由第一部分与第二部分的接面开始结晶化第二部分而形成。第一结晶部分是第一部分的晶格重新排列而形成。

于本揭示内容的一实施例中，第一结晶部分包含微结晶(microcrystal)部分。

于本揭示内容的一实施例中，第二结晶部分包含侧向结晶(lateralcrystallization)部分。

于本揭示内容的一实施例中，还包含：非结晶(amorphous)部分，是由闪光灯透过第一光罩照射半导体层而形成，其中第一光罩还包含不透光区域，不透光区域对应于非结晶部分。

于本揭示内容的一实施例中，其中闪光灯透过第二光罩照射半导体层以改变半导体层的结晶状况。

本揭示内容的另一态样是提供一种半导体制造方法，包含以下步骤。利用闪光灯与第一光罩，照射半导体层，使该半导体层的第一部分变为半熔融态，并且半导体层的第二部分变为熔融态，其中第一光罩包含部分透光区域与透光区域。部分透光区域对应于第一部分，透光区域对应于第二部分，第一部分邻近第二部分。由第一部分与第二部分的接面开始结晶化第二部分，以形成第二结晶部分。第一部分的晶格重新排列以形成第一结晶部分。

于本揭示内容的一实施例中，第一结晶部分包含微结晶部分。

于本揭示内容的一实施例中，第二结晶部分包含侧向结晶部分。

于本揭示内容的一实施例中，其中第一光罩还包含不透光区域，在利用闪光灯与第一光罩照射半导体层之后，不透光区域对应于半导体层的非结晶部分。

于本揭示内容的一实施例中，还包含：利用该闪光灯与第二光罩，照射半导体层以改变半导体层的结晶状况。

综上所述，本揭示内容除了可利用闪光灯搭配光罩照射而达成较大面积的结晶之外，结晶的品质亦较佳。具体而言，本揭示内容的半导体层结晶部分(例如第一结晶部分、第二结晶部分)内的晶粒(crystalgrain)的尺寸较大(例如微米(μm)等级)与较为一致的排列方式(例如侧向结晶)。此外，本揭示内容仅需利用闪光灯透过光罩的一次照射即可达到同一材料的半导体层的不同部分具有不同的结晶特性，例如侧向结晶、微结晶特性。

以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本揭示内容的技术方案提供更进一步的解释。

附图说明

为让本揭示内容的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1a是说明本揭示内容一实施例的半导体层的截面示意图；

图1b是说明本揭示内容一实施例的半导体层的截面示意图；

图1c是说明本揭示内容一实施例的半导体层的截面示意图；以及

图2是说明本揭示内容一实施例的制造方法流程图。

具体实施方式

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，可参照附图及以下所述的各种实施例。但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围；步骤的描述亦非用以限制其执行的顺序，任何由重新组合，所产生具有均等功效的装置，皆为本发明所涵盖的范围。

于实施方式与申请专利范围中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单一个或复数个。将进一步理解的是，本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”及相似词汇，指明其所记载的特征、区域、整数、步骤、操作、元件与/或组件，但不排除其所述或额外的其一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件，与/或其中的群组。

关于本文中所使用的“约”、“大约”或“大致约”一般通常是指数值的误差或范围约百分之二十以内，较好地是约百分之十以内，而更佳地则是约百分之五以内。文中若无明确说明，其所提及的数值皆视作为近似值，即如“约”、“大约”或“大致约”所表示的误差或范围。

此外，相对词汇，如“下”或“底部”与“上”或“顶部”，用来描述文中在附图中所示的一元件与另一元件的关系。相对词汇是用来描述装置在附图中所描述之外的不同方位是可以被理解的。例如，如果一附图中的装置被翻转，元件将会被描述原为位于其它元件的“下”侧将被定向为位于其他元件的“上”侧。例示性的词汇“下”，根据附图的特定方位可以包含“下”和“上”两种方位。

为了说明结晶化过程，请参考图1a～图1c，其是说明本揭示内容一实施例的半导体层100的截面示意图。如图1a所示，半导体层100形成于基板170上。于一实施例中，图1a的半导体层100为非结晶态(amorphous)。由于光罩150的部分透光(semi-transparent)区域152的影响，闪光灯(flashlamp)160穿过部分透光区域152的光线经过衰减，而照射到半导体层100的一部分。光罩150的部分透光区域152以外区域为透光区域。闪光灯160穿过透光区域的光线未经衰减，而照射到半导体层100的另一部分。

如图1b所示，半导体层100的第一部分110对应于光罩150的部分透光区域152，因而受到闪光灯160衰减后的光线照射，进而转变为半熔融(semi-fusion)态。半导体层100的第二部分120对应于光罩150的透光区域(亦即部分透光区域152以外区域)，直接受到闪光灯160照射，进而转变为熔融(fusion)态。

如图1c所示，闪光灯160停止照射，熔融态的第二部分120从第一部分110与第二部分120的接面开始结晶化(如图1c的虚线箭头所示)，以形成第二结晶部分140。半熔融态的第一部分110亦同时重新排列晶格，而形成第一结晶部分130。于一实施例中，第一结晶部分130包含微结晶(microcrystal)部分，第二结晶部分140包含侧向结晶(lateralcrystallization)部分。

如此一来，相较于准分子激光退火(excimerlaserannealing，ela)，本揭示内容除了可利用闪光灯搭配光罩照射而达成较大面积的结晶之外，结晶的品质亦较佳。具体而言，本揭示内容的半导体层100结晶部分(例如第一结晶部分130、第二结晶部分140)内的晶粒(crystalgrain)的尺寸较大(例如微米(μm)等级)与一致性较高的排列方式(例如侧向结晶)。此外，本揭示内容仅需利用闪光灯160透过光罩150的一次照射即可达到同一材料的半导体层100的不同部分具有不同的结晶特性，例如侧向结晶、微结晶特性。

实作上，部分透光区域152可设计为吸收式，用以削弱穿透光线的强度但不改变其频谱。或者，部分透光区域152亦可设计为滤光式，用以吸收穿透光线的特定波段，而改变穿透光线的频谱。

于一实施例中，上述光罩的部分透光区域152亦可依据实际设计需求而改变为不透光(opaque)区域，因此半导体层100的对应部分未受到闪光灯160照射而保持原先的状态(例如非结晶态)。于另一实施例中，光罩150包含透光区域、部分透光区域及/或不透光区域，因此可形成结晶区域，亦形成微结晶态及/或非结晶态的特定区域。

举例而言，非结晶态的特定区域可透过光罩150的不透光区域形成，其中不透光区域的中心点到任何一边的最短距离大于10微米(μm)；微结晶态的特定区域可透过光罩150的部分透光区域形成，其中部分透光区域的中心点到任何一边的最短距离大于10微米(μm)。举另一例而言，微结晶态的特定区域亦可透过光罩150的透光区域形成，其中透光区域的中心点到任何一边的最短距离大于100微米(μm)。

实作上，上述光罩150可以是具有特定图案的光削减或反光材料、装置或结构，其是设置于闪光灯160至半导体层100的光路上。光罩150可应用于半导体业或面板业习用可抽换式的曝光机系统，但本揭示内容不以此为限。光罩150的开口区形状可以是条状、三角形、四边形或任意多边形，并可依据待结晶的材料与基板的热传导的差异进行调整。

于一实施例中，为了形成较佳结晶区域，光罩150的部分透光区域152或不透光区域投影至半导体层100所形成的区域宽度约在1微米(μm)至20微米(μm)的范围内。

于一实施例中，为了形成较佳结晶区域，上述开口区的中心到任何一边的最短垂直距离须大于1微米(μm)，并且不大于100微米(亦即1微米(μm)＜最短垂直距离≦100微米(μm))。

如前所述，本揭示内容是利用闪光灯160透过光罩150照射半导体层100以形成结晶部分。然而，依据实际需求亦可透过使用相同光罩(例如光罩150)或不同光罩，并适当调整光罩与半导体层100的相对位置，以闪光灯160对半导体层100进行第二次照射(或两次以上的照射)，以进一步改变半导体层100的结晶状态与均匀性。

图2是说明本揭示内容一实施例的制造方法200流程图。制造方法200具有多个步骤s202～s206，其可应用于如图1a～图1c所述的半导体装置100。然熟悉本案的技艺者应了解到，在本实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行。具体实作方式如前揭示，此处不再重复叙述。

于步骤s202，利用闪光灯与第一光罩，照射半导体层，使半导体层的第一部分变为半熔融态，并且半导体层的第二部分变为熔融态。其中第一光罩包含部分透光区域与透光区域，部分透光区域对应于第一部分，透光区域对应于第二部分，第一部分邻近该第二部分。

于步骤s204，由第一部分与第二部分的接面开始结晶化第二部分，以形成第二结晶部分。

于步骤s206，第一部分的晶格重新排列以形成第一结晶部分。

本揭示内容得以透过上述实施例，除了可利用闪光灯搭配光罩照射而达成较大面积的结晶之外，结晶的品质亦较佳。具体而言，本揭示内容的半导体层100结晶部分(例如第一结晶部分130、第二结晶部分140)内的晶粒(crystalgrain)的尺寸较大(例如微米(μm)等级)与较为一致的排列方式(例如侧向结晶)。此外，本揭示内容仅需利用闪光灯160透过光罩的一次照射即可达到同一材料的半导体层100的不同部分具有不同的结晶特性，例如侧向结晶、微结晶特性。

虽然本揭示内容已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本揭示内容的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。