專利名稱：包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)及光感測單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工藝方法，特別涉及一種以激光退火于富硅介電薄膜形成納米晶體的方法。
背景技術(shù)：
光電(或光伏打)元件(Photo-Voltaic Device, PV)廣泛的應(yīng)用于各種區(qū)域，例如太陽能電池、觸控顯示器、紫外光藍(lán)光(UV-blue)偵測器、全色域光偵測器和高分辨率薄膜晶體管顯示器。光伏打元件一般形成有納米晶體(nanocrystal)，且一般采用例如硅、鍺的半導(dǎo)體材料，依據(jù)材料的能帶和量子點(diǎn)的量子限制效應(yīng)quantum confinement effect) 制作納米晶體。美國專利公開號第20060189014號揭示光伏打元件的實(shí)施范例，本發(fā)明在此列出該項(xiàng)專利用以補(bǔ)充說明本發(fā)明的先前技術(shù)，硅納米團(tuán)簇(silicon nanocluster)的制作一般于SiOxU < 2)凝聚出硅納米束，使用化學(xué)氣相沉積法、射頻濺射或硅注入工藝形成薄膜，此薄膜一般稱為富硅的氧化硅(silicon-rich silicon oxide, SRS0)或富硅氧化物(silicon-rich oxide, SR0)。當(dāng)使用化學(xué)氣相沉積法或射頻濺射，以高溫進(jìn)行退火，通常可于富硅的氧化硅中在波長590nm 750nm的范圍內(nèi)，得到光激發(fā)熒光(PL)的尖峰，然而，富硅氧化物(SRO)的量子效率較低，因而減少光激發(fā)熒光的強(qiáng)度，且降低其于光伏打元件的應(yīng)用。注入鉺(Er)用以產(chǎn)生摻雜鉺硅納米晶體的技術(shù)亦使用于硅為基礎(chǔ)的光源，然而， 已知的注入工藝技術(shù)無法均勻的分布摻雜物，因而降低發(fā)光效率且增加成本。此外，現(xiàn)今界面工程的技術(shù)仍不足以使用此種注入工藝。使用Si/Si02超晶格結(jié)構(gòu)以控制晶體尺寸會導(dǎo)致較慢且高溫的沉積工藝，而無法兼顧硅晶體尺寸與硅納米晶體和二氧化硅界面的控制。 此元件的效能非常低，限制元件的應(yīng)用，為了改進(jìn)元件效率，必須在硅納米晶體和二氧化硅界面間產(chǎn)生大界面區(qū)。另外，非易失性存儲器市場主要使用浮置柵極元件，根據(jù)國際半導(dǎo)體技術(shù)2001年發(fā)展藍(lán)圖(international technology roadmap for semiconductors2001),浮置柵極元件遂穿氧化層的厚度在更進(jìn)一步的代(generation)約只剩9nm的厚度，而縮小遂穿氧化層的厚度會由于氧化層中一個或兩個缺陷，導(dǎo)致異常的漏電流，造成儲存在非易失性存儲器單元中的數(shù)據(jù)流失。縮小遂穿氧化層的厚度亦需要高的操作電壓，不連續(xù)的電荷儲存(discrete charge storage)可略過上述問題，因此可針對遂穿氧化層和編程/抹除電壓進(jìn)行微縮。對于鑲嵌技術(shù)而言，一般需要降低整合成本，其減少低電壓產(chǎn)生的電荷泵浦 (Charge pump)且避免使用浮置柵極元件的雙多晶硅工藝，因此，使用分離類陷阱儲存節(jié)點(diǎn)的非易失性存儲器單元重新受到矚目。圖16顯示已知的浮置柵極非易失性存儲器單元1600，其包括源極電極1602、漏極電極1606和柵極1604，反轉(zhuǎn)層1612形成于ρ型半導(dǎo)體基底的源極電極1602和漏極電極 1606間，絕緣層1608形成于浮置柵極1610和柵極1604間，浮置柵極1610被絕緣層1608 圍繞，因此儲存電荷位于浮置柵極1610中。圖17顯示已知的硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(S0N0Q型非易失性存儲器單元1700剖面圖，其包括堆疊結(jié)構(gòu)，源極電極和漏極電極(未繪示)形成于半導(dǎo)體基底(未標(biāo)示)上，且分別接觸半導(dǎo)體基底中的源極區(qū)1710和漏極區(qū)1720。堆疊結(jié)構(gòu)包括第一氧化硅層1730作為隧穿氧化層、多晶硅層1740、第二氧化硅層1750、氮化硅層1760、第三氧化硅層1770和導(dǎo)電層1780作為柵極，此硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(S0N0Q型非易失性存儲器單元的工藝非常復(fù)雜，且微縮隧穿氧化層會導(dǎo)致異常漏電流的問題。一般來說，富硅氮化物和富硅氧化物用作電荷能陷(charge trapping)介質(zhì)，以增加于非易失性存儲器單元中數(shù)據(jù)的儲存時間和可靠度。然而，由于上述工藝所遇到的問題， 富硅氮化物和富硅氧化物不容易和一般的工藝整合，整合硅的簡單和高效率發(fā)光元件工藝中，不需要高溫的預(yù)退火步驟，其工藝和傳統(tǒng)的工藝整合的低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS TFT)工藝對于光元件(發(fā)光元件和光偵測元件)而言是必須的。因此，需要一技術(shù)解決上述的缺陷和問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述問題，本發(fā)明提出一種包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)的制造方法，包括形成第一導(dǎo)電層于基底上，形成富硅介電層于第一導(dǎo)電層上，其中該富硅介電層具有多個硅納米晶體。一種形成硅納米晶體的方法，包括對富硅介電層進(jìn)行激光退火步驟，以于富硅介電層中形成多個硅納米晶體。本發(fā)明提出一種太陽能電池，包括基底；下電極層，形成于基底上；第一半導(dǎo)體層，形成于下電極上，其中第一半導(dǎo)體層摻雜η+或ρ+摻雜物，以形成第一 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層；包括多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的富硅介電層，形成于第一N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層上；第二半導(dǎo)體層，位于富硅介電層上，其中第二半導(dǎo)體層摻雜P+或η+摻雜物，以形成第二 P摻雜或N摻雜半導(dǎo)體層；上電極層，形成于第二 P摻雜或N摻雜半導(dǎo)體層上。本發(fā)明提出一種形成太陽能電池的方法，包括提供基底，形成下電極層于基底上，形成第一半導(dǎo)體層于下電極上，摻雜第一半導(dǎo)體層，以形成第一 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層，形成富硅介電層于第一 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層上，以激光光束照射富硅介電層，形成多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)，形成第二半導(dǎo)體層于包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)于富硅介電層上，及摻雜第二半導(dǎo)體層，以形成第二 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層。本發(fā)明提出一種形成太陽能電池的方法，包括提供基底，形成至少包括兩層的多層結(jié)構(gòu)于基底上，其中多層結(jié)構(gòu)的每一層具有第一型態(tài)和第二型態(tài)，及以激光光束照射多層結(jié)構(gòu)，使多層結(jié)構(gòu)的至少一層從第一型態(tài)轉(zhuǎn)換成第二型態(tài)。本發(fā)明提出一種非易失性存儲器單元，包括基底；半導(dǎo)體層，包括源極區(qū)和漏極區(qū)，其中源極區(qū)為η+型態(tài)或ρ+型態(tài)，漏極區(qū)為η+型態(tài)或ρ+型態(tài)；富硅介電層，作為電荷儲存層，形成于半導(dǎo)體層上，富硅介電層包括多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)；導(dǎo)電層，形成于富硅介電層上，作為控制柵極。
本發(fā)明提出一種非易失性存儲器單元的制造方法，包括提供基底，提供半導(dǎo)體層于基底上，包括源極區(qū)、本征溝道區(qū)和漏極區(qū)，其中源極區(qū)為η+型態(tài)或P+型態(tài)，漏極區(qū)為η+ 型態(tài)或P+型態(tài)，本征溝道區(qū)為η溝道或P溝道，形成富硅介電層于基底上方，以激光光束照射富硅介電層，以形成多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)，及形成導(dǎo)電層于包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)于富硅介電層上，作為控制柵極。本發(fā)明提出一種光感測單元，包括第一導(dǎo)電層；第二導(dǎo)電層；富硅介電層，形成于第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層間，且包括多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)。本發(fā)明提出一種光感測單元的制造方法，包括提供第一導(dǎo)電層，形成富硅介電層于第一導(dǎo)電層上，對富硅介電層進(jìn)行激光誘發(fā)聚集工藝，以使富硅介電層形成多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)，及形成第二導(dǎo)電層于富硅介電層上。本發(fā)明提出一種包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)，包括基底；第一導(dǎo)電層形成于基底上；及富硅介電層形成于第一導(dǎo)電層上，其中富硅介電層包括多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)


圖1顯示本發(fā)明一實(shí)施例于富硅介電層中包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖2Α 2D顯示本發(fā)明一實(shí)施例于富硅介電層中包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)的制作方法。圖3Α顯示本發(fā)明一實(shí)施例于富硅介電層中包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)工藝的流程圖。圖;3Β揭示本發(fā)明一實(shí)施例富硅介電層400中硅納米晶體的直徑分布。圖3C顯示光激發(fā)熒光密度和從包括硅納米晶體富硅介電層的多層結(jié)構(gòu)發(fā)射出光的波長的關(guān)系。圖4Α顯示本發(fā)明一實(shí)施例于富硅介電層中包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的太陽能電池的剖面圖。圖4Β顯示本發(fā)明另一實(shí)施例于富硅介電層中包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的太陽能電池的剖面圖。圖4C顯示本發(fā)明另一實(shí)施例于富硅介電層中包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的太陽能電池的剖面圖。圖4D顯示本發(fā)明另一實(shí)施例于富硅介電層中包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的太陽能電池的剖面圖。圖5Α 51顯示本發(fā)明一實(shí)施例于富硅介電層中包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的太陽能電池的制作方法。圖6將顯示本發(fā)明一實(shí)施例的太陽能電池多重能帶光譜。圖7Α顯示本發(fā)明一實(shí)施例于富硅介電層中包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的非易失性存儲器單元。圖7Β顯示本發(fā)明另一實(shí)施例于富硅介電層中包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的非易失性存儲器單元。圖7C顯示本發(fā)明另一實(shí)施例于富硅介電層中包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的非易失性存儲器單元。圖8A 8F顯示本發(fā)明一實(shí)施例于富硅介電層中包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的非易失性存儲器單元的制作方法。圖9A顯示本發(fā)明一實(shí)施例非易失性存儲器單元進(jìn)行寫入的能帶圖。圖9B顯示本發(fā)明一實(shí)施例非易失性存儲器單元進(jìn)行讀取的能帶圖。圖9C顯示本發(fā)明一實(shí)施例非易失性存儲器單元進(jìn)行擦拭的能帶圖。圖10顯示本發(fā)明一實(shí)施例于富硅介電層中包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的光感測單元的示意圖。圖11顯示本發(fā)明一實(shí)施例光感測單元應(yīng)用示意圖。圖12顯示本發(fā)明一實(shí)施例包括多重光感測單元的共用電路。圖13顯示本發(fā)明一實(shí)施例讀取薄膜晶體管和光感測單元的剖面圖。圖14顯示本發(fā)明一實(shí)施例將光感測單元整合至低溫多晶硅薄膜晶體管的剖面
圖。圖15Α揭示本發(fā)明一-實(shí)施例的顯示面板。圖15Β顯示本發(fā)明一-實(shí)施例圖15Α顯示區(qū)多個像素的像素。圖16顯示已知的浮置柵極非易失性存儲器單元。
閱圖17顯示已知的硅-氧化物--氮化物-氧化物-硅型非易失性存儲器單元剖面 。
附圖標(biāo)記說明10基底20第—-導(dǎo)電層30 富硅介電層40硅納米晶體/硅納米點(diǎn)45 富硅介電層50第二導(dǎo)電層62 \敫光光束64激光光束100多層結(jié)構(gòu)300流程圖310步驟320步驟330步驟340步驟400太陽能電池402太陽能電池404太陽能電池406太陽能電池410基底415第一導(dǎo)電層420第一半導(dǎo)體層425第一N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層430富硅介電層435硅納米點(diǎn)440第二半導(dǎo)體層445第二N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層450第二導(dǎo)電層510曲線/基底510基底515第一導(dǎo)電層520第一半導(dǎo)體層/曲線525第一 N摻雜或N摻雜半導(dǎo)體層530富硅介電層/曲線535硅納米點(diǎn)540第二半導(dǎo)體層/曲線545第二 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層550第二導(dǎo)電層700非易失性存儲器單元702非易失性存儲器單元704非易失性存儲器單元0068]705基底710導(dǎo)電層0069]720溝道區(qū)/半導(dǎo)體層722漏極區(qū)0070]724源極區(qū)730富硅介電層0071]736遂穿介電層740硅納米點(diǎn)0072]750半導(dǎo)體層/基底/緩沖介電層810基底0073]820緩沖介電層830源極區(qū)0074]840漏極區(qū)850溝道區(qū)0075]860遂穿介電層870富硅介電層0076]875 納米點(diǎn)880導(dǎo)電層0077]1000光感測單元1002可見光0078]1004可見光1010 第-一導(dǎo)電層0079]1020硅納米點(diǎn)1030富硅介電層0080]1040第二導(dǎo)電層1040A連接導(dǎo)線0081]1050電池1060電流計(jì)0082]1110高摻雜N型硅源極區(qū)1120高摻雜N型硅漏極區(qū)0083]1130柵極1140連接導(dǎo)線0084]1150連接導(dǎo)線1300低溫多晶硅面板0085]1310基底1312第一導(dǎo)電層0086]1314富硅介電層1316第二導(dǎo)電層0087]1322源極區(qū)1324漏極區(qū)0088]1326柵極1330窗0089]1340第一部分1350第二部分0090]1410基底1412第一導(dǎo)電層0091]1414富硅介電層1416第二導(dǎo)電層0092]1422源極區(qū)1424漏極區(qū)0093]1426柵極1430環(huán)境光0094]1440背光1500顯示面板0095]1510顯示數(shù)據(jù)的顯示區(qū)1520輸入信號的顯示區(qū)0096]1530光偵測器1540太陽能電池0097]1550環(huán)境光感測器1560顯示區(qū)0098]1570掃描線1572掃描線0099]1580數(shù)據(jù)線1582數(shù)據(jù)線0100]1600浮置柵極非易失性存儲器單元0101]1602源極電極1604柵極0102]1606漏極電極1608絕緣層0103]1610浮置柵極1612反轉(zhuǎn)層0104]1700(SONOS)型非易失性存儲器單元0105]1710源極區(qū)1720漏極區(qū)0106]1730第一氧化硅層1740多晶娃層
1750第二氧化硅層1760氮化硅層1770第三氧化硅層1780導(dǎo)電層
具體實(shí)施例方式以下配合圖1至圖5描述本發(fā)明制作于富硅介電層中包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)實(shí)施例。請參照圖1 圖2D，其描述本發(fā)明一實(shí)施例于富硅介電層30中包括硅納米晶體 40的多層結(jié)構(gòu)100，圖1顯示富硅介電層30中包括硅納米晶體40的多層結(jié)構(gòu)100的剖面圖，此多層結(jié)構(gòu)100包括基底10、第一導(dǎo)電層20、富硅介電層30和位于富硅介電層30中的多個硅納米晶體40。如圖2D所示，另一導(dǎo)電層50形成于具有硅納米晶體40的富硅介電層 45上，圖3A顯示圖2A 2D工藝的流程圖300，其揭示富硅介電層30中包括硅納米晶體40 的多層結(jié)構(gòu)100如何形成。在圖3A的實(shí)施例中，富硅介電層30中包括硅納米晶體40的多層結(jié)構(gòu)100的制造方法包括(a)形成第一導(dǎo)電層20于基底10上(圖3A的步驟310)。(b)形成富硅介電層30于第一導(dǎo)電層20上(圖3A的步驟320)。(c)至少對富硅介電層30進(jìn)行激光退火，使富硅介電層30中的富硅聚集，以于富硅介電層30中形成多個硅納米晶體40 (圖3A的步驟330)。(d)另形成第二導(dǎo)電層50于富硅介電層45上(圖3A的步驟340)。上述的工藝步驟可不需是連續(xù)的，且以上的工藝不是本發(fā)明的唯一方法，舉例來說，本發(fā)明于另一實(shí)施例可使用激光退火工藝，于富硅介電層中形成多個納米晶體。在一實(shí)施例中，基底10為玻璃基底，在另一實(shí)施例中，基底10為塑膠薄膜。第一導(dǎo)電層20和第二導(dǎo)電層50可以是金屬、金屬氧化物或上述的組合，金屬可以是鋁、銅、銀、金、鈦、鉬、鋰、上述的合金或組合，金屬氧化物可以是銦錫氧化物(indium tin oxide, ΙΤ0)、銦鋅氧化物(indium zinc oxide, IZ0)或上述的組合。在一實(shí)施例中，富硅介電層30是富硅氧化薄膜，在另一實(shí)施例中，富硅介電層30 是富硅氮化薄膜。富硅介電層30是以等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法(PECVD)形成，其工藝條件可如下壓力為ITorr的低壓，溫度低于400°C。在一實(shí)施例中，形成富硅介電層30的溫度為200 400°C，或350 400°C，但以370°C較佳。形成富硅介電層的有效工藝時間約為13秒 250秒，以25秒 125秒較佳，富硅介電層的厚度以100 500nm較佳。在形成富硅介電層30的工藝中，其通過調(diào)整硅含量比(SiH4/N20)控制富硅介電層30的折射系數(shù)。 在一實(shí)施例中，硅含量比(SiH4/N20)在1 10 2 1的范圍中調(diào)整，制作出的富硅介電層的折射系數(shù)約為1.4 2. 3或是1.47 2. 5，硅含量比(SiH4/N20)是在1 5 2 1 的范圍中調(diào)整較佳，制作出的富硅介電層的折射系數(shù)約為1. 5 2. 3或是1. 5 2. 5，或者是該硅含量比(SiH4/N20)的范圍大體上為1 10 2 1，以使該富硅介電層的折射系數(shù)至少在1. 47 2. 5的范圍中。富硅介電層亦可采用其它方法或工藝制作。為了制作出有效率的光激發(fā)熒光元件，富硅介電層30的折射系數(shù)在特定范圍較佳，在一實(shí)施例中，富硅介電層的折射系數(shù)約為1. 47 2. 5，在另一實(shí)施例中，富硅介電層的折射系數(shù)約為1.7 2. 5。
激光退火步驟包括在400°C的溫度下，以可調(diào)整的頻率和激光能量密度的分子束激光對富硅介電層30進(jìn)行退火。在一實(shí)施例中，分子束激光的工藝條件如下壓力約為1 大氣壓(760torr)或1 X 10_3Pa，溫度低于400°C。在另一實(shí)施例中，分子束激光的溫度為室溫(約20 25°C或68 77° F)，本發(fā)明可使用其它型態(tài)和工藝條件的激光退火工藝。本實(shí)施例可調(diào)整激光波長和激光能量，以得到所需直徑的硅納米晶體，硅納米晶體的直徑范圍約為3 10nm(以3 6nm較佳)。在一實(shí)施例中，對富硅介電層30進(jìn)行退火的分子激光的波長為308nm，其激光能量密度約為70 300mJ/cm2，以70 200mJ/cm2較佳，然而，當(dāng)激光能量密度超過200mJ/cm2，可能會造成富硅介電層30下的金屬層損壞或剝落。為了使富硅介電層30中能制作出較大直徑G lOnm)的硅納米晶體，分子激光的激光能量密度以為200 300mJ/cm2較佳。另外，為了使富硅介電層30中能制作出較小直徑 (3 6nm)的硅納米晶體，分子激光的激光能量密度以為70 200mJ/cm2較佳。圖揭示本發(fā)明一實(shí)施例富硅介電層400中硅納米晶體的直徑分布。在激光退火步驟后，富硅介電層30轉(zhuǎn)換成具有多個硅納米晶體40的富硅介電層 30，在圖2C和圖2D中，具有多個硅納米晶體的富硅介電層以標(biāo)號45標(biāo)示。富硅介電層30 中硅納米晶體40的密度以1 X IO1Vcm2 1 X IO1Vcm2較佳，富硅介電層另可摻雜N型硅或 P型硅。如圖2D和圖3A的步驟340所示，在富硅介電層30以分子激光退火后，可于具有多個硅納米晶體40的富硅介電層45上形成第二導(dǎo)電層50。此具有第二導(dǎo)電層的多層結(jié)構(gòu)可用于非易失性存儲器單元，其中硅納米晶體40可用作儲存節(jié)點(diǎn)。在另一實(shí)施例中，第二導(dǎo)電層50可以是透明的銦錫氧化物(ITO)層，此具有透明的銦錫氧化物層50的多層結(jié)構(gòu)可用于液晶顯示器。然而，本發(fā)明不限于此，第二導(dǎo)電層50可以是金屬層，第一導(dǎo)電層20 可以是透明導(dǎo)電層，例如銦錫氧化物(ITO)層或銦鋅錫氧化物(IZO)層。另外，第二導(dǎo)電層 50可以是透明導(dǎo)電層，例如銦錫氧化物(ITO)層或銦鋅錫氧化物(IZO)層，第一導(dǎo)電層20 可以是金屬層。第一導(dǎo)電層20和第二導(dǎo)電層50皆可以是透明導(dǎo)電層或薄的金屬層，以使光能穿透。圖3C顯示光激發(fā)熒光的量測，顯示光激發(fā)熒光密度和從包括硅納米晶體的富硅介電層的多層結(jié)構(gòu)發(fā)射出光的波長的關(guān)系，其中富硅介電層的厚度約為lOOnm，且在本發(fā)明一實(shí)施例中，富硅介電層以四種不同能量程度的分子激光退火。本實(shí)施例量測包括硅納米晶體40的富硅介電層45的多層結(jié)構(gòu)100的光激發(fā)熒光元件的光激發(fā)熒光密度，光激發(fā)熒光密度是對照nm為單位的波長進(jìn)行量測，光激發(fā)熒光密度是對照四個不同實(shí)施例，各實(shí)施例進(jìn)行不同能量密度的分子激光工藝。曲線510的激光能量密度為lOOmJ/cm2，曲線520的激光能量密度為200mJ/cm2，曲線530的激光能量密度為 300mJ/cm2,曲線540的激光能量密度為400mJ/cm2。如圖所示，各實(shí)施例的富硅介電層在光激發(fā)熒光光譜350nm 550nm的范圍有尖峰，顯示硅納米晶體存在。本發(fā)明所揭示的方法可用于以高效率激光退火工藝在低溫下，制造發(fā)光元件的光激發(fā)熒光層，和/或光偵測元件的感光層。本發(fā)明實(shí)施例制作的介電層中的硅納米晶體具有高密度、非常均勻、分布一致且具有一致的直徑，且本發(fā)明實(shí)施例使用低溫的分子激光進(jìn)行退火。本發(fā)明的工藝不需高溫預(yù)退火工藝，且可和傳統(tǒng)的工藝整合，以制作低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS TFT)。本發(fā)明實(shí)施例制作的包括硅納米晶體的富硅介電層可用于太陽能電池、觸控顯示器、環(huán)境光偵測器(ambient light sensor)、光偵測器，且可和全色域高分辨率薄膜晶體管顯示器整合。本發(fā)明實(shí)施例制作的硅納米晶體量子點(diǎn)，亦可用于非易失性存儲器單元的儲存節(jié)點(diǎn)，提供較高的儲存時間、可靠度和操作速度。以下以圖1至圖3A的類似結(jié)構(gòu)，描述本發(fā)明另一實(shí)施例于富硅介電層30中，以激光誘發(fā)(laser induced)聚集硅納米點(diǎn)40的多層結(jié)構(gòu)100和其制造方法。請注意，本實(shí)施例和上述實(shí)施例類似的單元采用相同的標(biāo)號，且結(jié)構(gòu)相同，但制作方法和上述實(shí)施例不同。 圖1顯示于富硅介電層30中，以激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)40的多層結(jié)構(gòu)100的剖面圖，此多層結(jié)構(gòu)100包括基底10、導(dǎo)電層20、富硅介電層30和位于富硅介電層30中的多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)40，具有多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的富硅介電層以標(biāo)號45標(biāo)示。如圖 2A 2D所示，另一導(dǎo)電層50形成于富硅介電層30上，圖3A顯示圖2A 2D工藝的流程圖 300，其揭示富硅介電層30中包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)40的多層結(jié)構(gòu)100如何形成。在圖2A 2D和圖3A的實(shí)施例中，制作富硅介電層30中包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)40的多層結(jié)構(gòu)100的方法包括以下步驟(a)形成第一導(dǎo)電層20于基底10上(圖3A的步驟310)。 (b)形成富硅介電層30于第一導(dǎo)電層20上(圖3A的步驟320)。(c)對富硅介電層30進(jìn)行激光退火，使富硅介電層30中的富硅聚集，以于富硅介電層30中形成多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)40 (圖3A的步驟330)。(d)另形成第二導(dǎo)電層50于富硅介電層30上，其現(xiàn)在變成包括多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)40的富硅介電層45 (圖3A的步驟340)。上述的工藝步驟可不需是連續(xù)的，且以上的工藝不是本發(fā)明的唯一方法。在一實(shí)施例中，基底10為透明基底、彈性基底或上述的組合，透明基底例如為玻璃、石英或其它材料，彈性基底例如為薄玻璃、聚醚胺(polyethylene tetraphthalate, PET)、苯并環(huán)丁烯(benzocyclobutane, BCB)、聚硅氧烷(polysiloxane)、聚苯胺 (polyaniline)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、塑膠、橡膠或上述的組合。在另一實(shí)施例中，基底10為剛性基底，例如硅晶片、陶瓷材料或其它適合的材料，基底10以非半導(dǎo)體材料較佳，例如玻璃、石英、陶瓷材料、薄玻璃、聚醚胺(PET)、苯并環(huán)丁烯 (BCB)、聚硅氧烷、聚苯胺、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、塑膠、橡膠或上述的組合。本實(shí)施例的基底10采用玻璃基底，但本發(fā)明不限于此。如圖2C所示，在一實(shí)施例中，激光退火工藝以激光光束62從多層結(jié)構(gòu)的頂部照射富硅介電層30。在另一實(shí)施例中，基底10和第一導(dǎo)電層20為透明材料組成，因此激光退火工藝可從多層結(jié)構(gòu)的底部進(jìn)行，使激光光束64穿過基底10和導(dǎo)電層20，照射富硅介電層 30。在又另一實(shí)施例中，如圖2C的激光光束62和激光光束64所示，激光退火工藝從多層結(jié)構(gòu)的頂部和底部進(jìn)行使激光光束62、64照射富硅介電層30。在一實(shí)施例中，激光退火產(chǎn)生多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)，在另一實(shí)施例中，激光退火不產(chǎn)生激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)。第一導(dǎo)電層20和第二導(dǎo)電層50可以是金屬、金屬氧化物或上述任何材料的組合，金屬可以是具反射性的材料，例如鋁、銅、銀、金、鈦、鉬、鋰、鉭、 釹、鎢、上述的合金、上述的組合或其它適合的材料。金屬氧化物可以是透明的材料，例如銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)或鉿氧化物(HfO)或上述的組合。金屬可以是反射材料或透明材料的組合，在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層20和/或第二導(dǎo)電層50可以是單一層或復(fù)合層，且單一層或復(fù)合層中的一層的組成材料使用到上述的材料。在一實(shí)施例中，富硅介電層30是富硅氧化薄膜，在另一實(shí)施例中，富硅介電層30 是富硅氮化薄膜，在又另一實(shí)施例中，富硅介電層30是富硅氮氧化薄膜。富硅介電層30可以是單一層或多層結(jié)構(gòu)，或者，富硅介電層至少包括富硅氧化薄膜、富硅氮化薄膜和富硅氮氧化薄膜之一。本實(shí)施例富硅介電層30是以等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法(PECVD)形成，其工藝條件可如下壓力為ITorr的低壓，溫度低于400°C。在一實(shí)施例中，形成富硅介電層的溫度為200 400°C，或350 400°C，但以370°C較佳。形成富硅介電層的有效工藝時間約為 13秒 250秒，以25秒 125秒較佳，以形成50 IOOOnm厚度的富硅介電層30。在形成富硅介電層30的工藝中，其通過調(diào)整硅含量比(SiH4/N20)控制富硅介電層30的折射系數(shù)。 在一實(shí)施例中，硅含量比(SiH4/N20)在1 10 2 1(或1 10 1 1)的范圍中調(diào)整，制作出的富硅介電層的折射系數(shù)約為1. 47 2. 5 (或1. 47 2. 3)，硅含量比(SiH4/N20) 在1 5 2 1(或1 5 1 1)的范圍中調(diào)整較佳，制作出的富硅介電層的折射系數(shù)約為1. 7 2. 5 (或1. 7 2. 3)，富硅介電層亦可采用其它方法或工藝制作。為了制作出有效率的光激發(fā)熒光元件，富硅介電層30的折射系數(shù)在一特定范圍較佳，在一實(shí)施例中，富硅介電層的折射系數(shù)約為1. 47 2. 5，在另一實(shí)施例中，富硅介電層的折射系數(shù)約為1.7 2. 5。本實(shí)施例可使用例如分子束激光對富硅介電層30進(jìn)行激光退火，本實(shí)施例激光退火的工藝條件如下在400°C的溫度下，以可調(diào)整的頻率和激光能量密度的分子束激光對富硅介電層進(jìn)行退火，壓力約為1大氣壓(760torr)或lX10_3Pa。在另一實(shí)施例中，分子束激光的溫度為室溫(約20 25°C或68 77° F)，本發(fā)明可使用其它型態(tài)和工藝條件的激光退火工藝。本實(shí)施例可調(diào)整激光波長和激光能量，以得到所需直徑的硅納米晶體，激光波長的范圍約為266 lOMnm，且可采用任何型態(tài)的激光，例如分子激光退火(excimer laser annealing, ELA) ^ ^! (continuous-wave laser crystalization, CLC) > 1 ^ CW綠光激光或其它的激光。激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的直徑范圍約為2 lOnm，以3 6nm較佳。在一實(shí)施例中，對富硅介電層30進(jìn)行分子激光退火(ELA)的分子激光的波長為266 532nm(以308nm較佳)，其激光能量密度約為70 300mJ/cm2 (以70 200mJ/cm2較佳，且在此范圍內(nèi)，激光不會造成富硅介電層下的金屬層損壞或剝落)。在另一實(shí)施例中，對富硅介電層30進(jìn)行連續(xù)激光波結(jié)晶(CLC)的激光波長約為532 lOMnm，在又另一實(shí)施例中， 對富硅介電層30進(jìn)行固態(tài)CW綠光激光的激光波長約為532nm，然而，當(dāng)激光能量密度超過 200mJ/cm2，可能會造成富硅介電層下的金屬層損壞或剝落。為了使富硅介電層中能制作出較大直徑G lOnm)的激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)，對富硅介電層30進(jìn)行退火的分子激光的激光能量密度以為200 300mJ/cm2較佳。另外，為了使富硅介電層30中能制作出較小直徑O 6nm)的激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)，分子激光的激光能量密度以為70 200mJ/cm2較佳。在激光退火步驟后，富硅介電層30轉(zhuǎn)換成具有多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)40的富硅介電層30，在圖2C和圖2D中，具有多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的富硅介電層以標(biāo)號45標(biāo)示。富硅介電層30中激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)40的密度以IXlO1Vcm2 lX1012/cm2 較佳，富硅介電層另可摻雜N型硅或P型硅。如圖2D和圖3A的步驟340所示，在富硅介電層30激光退火后，可于具有多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)40的富硅介電層30上形成第二導(dǎo)電層50。此硅納米點(diǎn)可用于非易失性存儲器單元，其中激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)40可用作儲存節(jié)點(diǎn)，以供數(shù)據(jù)儲存。在另一實(shí)施例中，第二導(dǎo)電層50可以是透明層或反射層，透明層例如為銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)或鉿氧化物(HfO)或上述的組合，反射層例如為鋁、銅、銀、金、 鈦、鉬、鋰、鉭、釹、鎢、上述的合金、上述的組合或其它適合的材料。在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層20和/或第二導(dǎo)電層50可以是單一層或復(fù)合層，且單一層或復(fù)合層中的一層的組成材料使用到上述的材料。此包括例如銦錫氧化物(ITO)透明材料的第二導(dǎo)電層50的多層結(jié)構(gòu)可用于顯示器，例如液晶顯示器、電激發(fā)光顯示器或上述的結(jié)合，然而，第二導(dǎo)電層50可以是金屬層，第一導(dǎo)電層20可以是透明導(dǎo)電層，例如為銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)或鉿氧化物(HfO)或上述的組合。在另一實(shí)施例中，第二導(dǎo)電層50可以是透明導(dǎo)電層，例如為銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO) 或鉿氧化物(HfO)或上述的組合，第一導(dǎo)電層20可以是金屬層。第一導(dǎo)電層20和第二導(dǎo)電層50其中一層可以是透明導(dǎo)電層或薄的金屬層，以使光能穿透，或第一導(dǎo)電層20和第二導(dǎo)電層50皆為透明導(dǎo)電層或薄的金屬層，以使光能穿透。當(dāng)本實(shí)施例使用透明導(dǎo)電層時，可在形成第二導(dǎo)電層之前或之后進(jìn)行激光退火， 且可由多層結(jié)構(gòu)的頂部進(jìn)行退火，或由多層結(jié)構(gòu)的底部、多層結(jié)構(gòu)的頂部和底部進(jìn)行退火。以下描述本發(fā)明實(shí)施范例的方法、元件和相關(guān)的應(yīng)用，值得注意的是，以下描述的論述、標(biāo)題、副標(biāo)題或條件僅用來輔助說明本發(fā)明，并非用來限定本發(fā)明。實(shí)施范例1太陽能電池請參照圖4A，顯示本發(fā)明一實(shí)施例于富硅介電層430中包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)435的太陽能電池400的剖面圖，在一實(shí)施例中，太陽能電池400包括(a)基底 410;(b)例如非晶硅的第一半導(dǎo)體層420形成于基底410上，其中例如非晶硅的第一半導(dǎo)體層420是在后續(xù)步驟摻雜N+或P+的摻雜物，以形成第一 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層 425 ；(c)富硅介電層430，形成第一 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層425上，富硅介電層430 具有以激光誘發(fā)聚集工藝形成的多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)435 ；(d)例如非晶硅的第二半導(dǎo)體層440形成于富硅介電層430上，其中例如非晶硅的第二半導(dǎo)體層440是在后續(xù)步驟摻雜N+或P+的摻雜物，以形成第二 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層445 ；在一實(shí)施例中，如圖4B所示，太陽能電池402還包括第一導(dǎo)電層415 (或稱為底部導(dǎo)電層)，形成于基底410和第一半導(dǎo)體層420間。在另一實(shí)施例中，如圖4C所示，太陽能電池404還包括第二導(dǎo)電層450 (或稱為頂部導(dǎo)電層)，形成于第二 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層445上。在又一實(shí)施例中，如圖4D所示，太陽能電池406還包括第一導(dǎo)電層415，形成于基底410和第一半導(dǎo)體層420間，和第二導(dǎo)電層450，形成于第二 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層 445 上。
舉例而言，第二導(dǎo)電層450較佳為透明材料層，例如包括以下透明導(dǎo)電材料，銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)或鉿氧化物(HfO)或上述的組合。第二導(dǎo)電層亦可以為反射材料所組成，例如金、銀、銅、鐵、錫、鉛、鎘、鈦、鉭、鎢、鉬、鉿、釹、上述的合金、組合、上述的氮化物或上述的氧化物。在一實(shí)施例中，第二導(dǎo)電層450亦可以為透明材料或反射材料的結(jié)合。在一實(shí)施例中，富硅介電層430包括富硅氧化物、富硅氮化物、富硅氮氧化物、富硅碳化物或上述的組合。在一實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體層420和第二半導(dǎo)體層440至少其一為N型半導(dǎo)體層， 在另一實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體層420和第二半導(dǎo)體層440至少其一為P型半導(dǎo)體層，在又一實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體層420和第二半導(dǎo)體層440至少其一為N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層的結(jié)合。在一實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體層420和第二半導(dǎo)體層440兩者之一由非晶硅、多晶娃、微晶娃(micro-crystallized silicon)、單晶娃(mono-crystallized silicon)或上述的組合所形成。激光結(jié)晶N型半導(dǎo)體層和激光結(jié)晶P型半導(dǎo)體層由激光結(jié)晶工藝形成。請參照圖5A 51，在一實(shí)施例中，于富硅介電層中包括多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的太陽能電池以下列工藝步驟形成(a)提供基底 510;(b)形成第一半導(dǎo)體層520于基底510上；(c)形成第一 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層525 ；(d)形成富硅介電層530于第一 N摻雜或N摻雜半導(dǎo)體層525上；(e)進(jìn)行激光誘發(fā)聚集工藝，形成多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)535于富硅介電層 530 中；(f)形成第二半導(dǎo)體層540于包括多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)535的富硅介電層 530上；以及(g)形成第二 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層M5 ；本實(shí)施例的工藝步驟可采用上述的順序或其它順序。在一實(shí)施例中，上述的工藝還包括形成第一導(dǎo)電層515于基底510和第一半導(dǎo)體層520間。在一實(shí)施例中，形成第一 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層525的步驟包括對第一半導(dǎo)體層520進(jìn)行離子注入。在另一實(shí)施例中，形成第一 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層525的步驟， 包括于第一導(dǎo)電層515上進(jìn)行同環(huán)境(in-situ)等離子體化學(xué)氣相沉積摻雜工藝，以形成第一 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層525。在一實(shí)施例中，第二 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層545是通過對第二半導(dǎo)體層540進(jìn)行離子注入工藝形成，在另一實(shí)施例中，在等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法(PECVD)制作第二半導(dǎo)體層540時，對其進(jìn)行同環(huán)境(in-situ)工藝，以在包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)535 的富硅介電層530上形成第二 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層M5。在一實(shí)施例中，激光誘發(fā)聚集工藝從富硅介電層530的頂部進(jìn)行，在另一實(shí)施例中，若基底510和第一 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層525是透明的，激光誘發(fā)聚集工藝可從基底 510和第一 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層525的底部進(jìn)行。在又一實(shí)施例中，激光誘發(fā)聚集工藝從富硅介電層530的頂部進(jìn)行，且從基底510和第一 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層525的底部進(jìn)行。本實(shí)施例可調(diào)整激光的能量，使其穿過基底510和第一 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層 525，到達(dá)富硅介電層530。若第二 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層545是透明，可允許激光光束或光線穿過，本實(shí)施例的激光工藝可在于富硅介電層530上形成第二 N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體層以上的第g步驟)后進(jìn)行。在一實(shí)施例中，此工藝還包括于第二半導(dǎo)體層540上形成第二導(dǎo)電層550的步驟， 第二導(dǎo)電層550以透明的材料組成較佳，例如銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)、鉿氧化物(HfO)、上述的組合或其它適合的材料，此外，第二導(dǎo)電層550亦可以為反射材料組成，例如金、銀、銅、鐵、錫、鉛、鎘、鈦、鉭、鎢、鉬、鉿、釹、上述的合金、組合、上述的氮化物或上述的氧化物，第二導(dǎo)電層550亦可由透明材料和反射材料結(jié)合組成。在一實(shí)施例中，太陽能電池的富硅介電層530的組成材料是富硅氧化物、富硅氮化物、富硅氮氧化物、富硅碳化物或上述的組合。在一實(shí)施例中，下電極515是形成在基底 510上。在一實(shí)施例中，基底510是例如玻璃的透明基底，在另一實(shí)施例中，基底510具有彈性，例如塑膠基底。在一實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體層520和第二半導(dǎo)體層540至少其一是非晶硅、多晶硅、微晶硅、單晶硅或上述的組合。此外，第一半導(dǎo)體層520和第二半導(dǎo)體層540至少其一是由N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體、激光結(jié)晶(laser crystallized)N型半導(dǎo)體、激光結(jié)晶P型半導(dǎo)體或上述的組合所組成，激光結(jié)晶N型半導(dǎo)體和激光結(jié)晶P型半導(dǎo)體可通過激光結(jié)晶工藝形成。在一實(shí)施例中，基底510、第一半導(dǎo)體層520和第二半導(dǎo)體層540至少其一是由透明材料、不透明材料、反射材料或上述的組合所組成。本實(shí)施例在激光結(jié)晶工藝中，將激光沿任何恰當(dāng)?shù)姆较颍┻^一層或是多層透明層，傳遞至第一半導(dǎo)體層520和第二半導(dǎo)體層 540兩者的至少一層。在一實(shí)施例的激光誘發(fā)聚集工藝中，激光沿任何恰當(dāng)?shù)姆较?，穿過一層或是多層透明層，傳遞且照射富硅介電層530。本發(fā)明另可應(yīng)用于制作太陽能電池，在一實(shí)施例中，此方法包括(a)提供基底 510;(b)于基底510上形成至少包括兩層的多層結(jié)構(gòu)，其中多層結(jié)構(gòu)的每一層具有第一型態(tài)和第二型態(tài)；以及(c)以激光光束照射此多層結(jié)構(gòu)，使此多層結(jié)構(gòu)的至少一層從第一型態(tài)轉(zhuǎn)換成第
二型態(tài)。多層結(jié)構(gòu)的層的第一型態(tài)為非晶態(tài)，多層結(jié)構(gòu)的至少一層具有多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)，且其具有大體上非晶態(tài)的第二型態(tài)。多層結(jié)構(gòu)的層的第二型態(tài)可以為大體上的結(jié)晶態(tài)、大體上的微晶態(tài)或非晶態(tài)，大體上的結(jié)晶態(tài)、大體上的微晶態(tài)是由激光結(jié)晶工藝形成。在一實(shí)施例中，上述的方法還包括于基底和多層結(jié)構(gòu)間形成第一導(dǎo)電層的步驟， 在另一實(shí)施例中，上述的方法還包括于多層結(jié)構(gòu)上形成第二導(dǎo)電層的步驟?；?10、多層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層、第一導(dǎo)電層或第二導(dǎo)電層中至少一個是由透明材料、不透明材料、反射材料或上述的組合所組成。激光光束沿任何恰當(dāng)?shù)姆较?，穿過一層或是多層透明層，傳遞至多層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明一實(shí)施例具有多重能帶間隙(multiple-bandgap)的硅納米晶體太陽能電池(具有單一結(jié))可取代多重結(jié)元件，其中多重結(jié)元件為個別具有單一結(jié)的晶胞依能帶間隙遞減的堆疊。在多重結(jié)晶胞元件中，頂部的晶胞截取高能量的光子，且將其余的光子傳遞給較低能帶(lower-bandgap)的晶胞吸收。由于不同的半導(dǎo)體材料具有不同的熔點(diǎn)和能量吸收效率，激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)亦可通過對多晶硅或非晶硅薄膜，進(jìn)行激光結(jié)晶工藝形成。因此，激光結(jié)晶工藝制作出一多能帶光吸收結(jié)構(gòu)，此多能帶光吸收結(jié)構(gòu)可和高效率太陽能電池整合。圖6將本發(fā)明實(shí)施例的太陽能電池多重能帶光譜分成多個窄區(qū)域，在此實(shí)施例中，與每個區(qū)域協(xié)調(diào)的光子轉(zhuǎn)換形成高效率太陽能電池。實(shí)施范例2非易失性存儲器單元請參照圖7A，其揭示本發(fā)明一實(shí)施例于富硅介電層中，包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的非易失性存儲器單元700，在一實(shí)施例中，非易失性存儲器單元700包括(a)導(dǎo)電層 710;(b) —半導(dǎo)體層 750;(c)包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)740的富硅介電層730，位于導(dǎo)電層710和半導(dǎo)體層750間；(d)漏極區(qū)722，形成于半導(dǎo)體層750中；(e)源極區(qū)724，形成于半導(dǎo)體層750中；(f)溝道區(qū)720，形成于漏極區(qū)722和源極區(qū)724間，溝道區(qū)720舉例而言直接接觸富硅介電層730。如上所述，激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)740是通過對富硅介電層730進(jìn)行激光退火工藝形成。在一實(shí)施例中，源極電極形成于源極區(qū)7M上，漏極電極形成于漏極區(qū)722上。在一實(shí)施例中，作為非易失性存儲器單元700的柵電極的導(dǎo)電層710是由透明材料、不透明材料、反射材料或上述的結(jié)合形成。導(dǎo)電層710可以為透明層，其可由透明材料形成，例如銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)、鉿氧化物(HfO)或上述的組合。在一實(shí)施例中，富硅介電層730的厚度約為30 50nm，但本發(fā)明不限于此。激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)740形成且分布于富硅介電層730中，激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)740所在的區(qū)域大體上為距離富硅介電層730底部表面2 5nm的區(qū)域，或距離富硅介電層730頂部表面6 IOnm的區(qū)域。激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)740的直徑以2 6nm較佳。在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體層720形成在基底750上，且其是由非晶硅、多晶硅、微晶硅、單晶硅或上述的組合所組成。半導(dǎo)體層720包括N型半導(dǎo)體層、P型半導(dǎo)體層、激光結(jié)晶N型半導(dǎo)體層、激光結(jié)晶P型半導(dǎo)體層或上述的組合，激光結(jié)晶N型半導(dǎo)體層和激光結(jié)晶 P型半導(dǎo)體層由激光結(jié)晶工藝形成。在另一實(shí)施例中，富硅介電層730是由富硅氧化物、富硅氮化物、富硅氮氧化物、 富硅碳化物或上述的組合所組成?；?50、半導(dǎo)體層720和導(dǎo)電層710至少其一為透明材料、不透明材料、反射材料或上述的組合所組成。在一實(shí)施例中，非易失性存儲器單元700的半導(dǎo)體層720是激光結(jié)晶N型硅層，在另一實(shí)施例中，非易失性存儲器單元700的半導(dǎo)體層720是激光結(jié)晶P型硅層。在一實(shí)施例中，源極電極(未繪示)形成于源極區(qū)7M上，漏極電極(未繪示)形成于漏極區(qū)722上， 且兩者可連接其它單元，例如信號線、電容器、開關(guān)、能量線等。請參照圖7B，其顯示本發(fā)明一實(shí)施例于富硅介電層730中包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)740的非易失性存儲器單元702，在一實(shí)施例中，非易失性存儲器單元702包括(a)導(dǎo)電層 710;(b)半導(dǎo)體層 750;(c)包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)740的富硅介電層730，位于導(dǎo)電層710和半導(dǎo)體層750間；(d)漏極區(qū)722，形成于半導(dǎo)體層750中；(e)源極區(qū)724，形成于半導(dǎo)體層750中；(f)溝道區(qū)720，形成于漏極區(qū)722和源極區(qū)724間；及(g)隧穿介電層736，形成于溝道區(qū)720和富硅介電層730間。如上所述，激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)740是通過對富硅介電層730進(jìn)行激光退火工藝形成。在一實(shí)施例中，源極電極(未繪示)形成于源極區(qū)7M上，漏極電極(未繪示)形成于漏極區(qū)722上，且兩者可連接其它單元，例如信號線、電容器、開關(guān)、能量線等。在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體層720形成在基底750上，且其是由非晶硅、多晶硅、微晶硅、單晶硅或上述的組合所組成。半導(dǎo)體層720包括N型半導(dǎo)體層、P型半導(dǎo)體層、激光結(jié)晶N型半導(dǎo)體層、激光結(jié)晶P型半導(dǎo)體層或上述的組合，激光結(jié)晶N型半導(dǎo)體層和激光結(jié)晶 P型半導(dǎo)體層由激光結(jié)晶工藝形成。富硅介電層730是由富硅氧化物、富硅氮化物、富硅氮氧化物、富硅碳化物或上述的組合所組成。基底、半導(dǎo)體層和導(dǎo)電層至少其一為透明材料、不透明材料、反射材料或上述的組合所組成。在一實(shí)施例中，非易失性存儲器單元702的半導(dǎo)體層720是激光結(jié)晶N型硅層，在另一實(shí)施例中，非易失性存儲器單元702的半導(dǎo)體層720是激光結(jié)晶P型硅層。在一實(shí)施例中，源極電極(未繪示)形成于源極區(qū)7M上，漏極電極(未繪示)形成于漏極區(qū)722上， 且兩者可連接其它單元，例如信號線、電容器、開關(guān)、能量線等。請參照圖7C，其顯示本發(fā)明又另一實(shí)施例包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的非易失性存儲器單元704，在此實(shí)施例中，非易失性存儲器單元704包括(a)導(dǎo)電層 710;(b)緩沖介電層750，位于基底705上；(c)半導(dǎo)體層720，形成于緩沖介電層750上；(d)包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)740的富硅介電層730，位于導(dǎo)電層710和半導(dǎo)體層720間；(e)漏極區(qū)722，形成于半導(dǎo)體層720中；(f)源極區(qū)724，形成于半導(dǎo)體層720中；及(g)溝道區(qū)720，形成于漏極區(qū)722和源極區(qū)724間，溝道區(qū)720直接接觸富硅介電層730。緩沖介電層750可由非有機(jī)材料、有機(jī)材料或上述的組合所組成，非有機(jī)材料例如為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或上述的組合，有機(jī)材料例如為聚醚胺 (polyethylene terephthalate, PET)、苯并環(huán)??；！；希(benzocyclobutane, BCB) > ^ fi (polysiloxane)、聚苯胺(polyaniline)、聚甲基丙烯酸甲酉旨(polymethylmethacrylate, PMMA)、塑膠、橡膠或上述的組合。在本發(fā)明的實(shí)施例中，緩沖介電層750可以是單一層或復(fù)合層，且單一層或復(fù)合層的至少一層是由上述材料所組成。在本實(shí)施例中，緩沖介電層750 是非有機(jī)材料，例如為氧化硅或氮化硅，在另一非易失性存儲器單元704的實(shí)施例中，可不于基底705上形成緩沖介電層750。如上所述，激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)740是通過對富硅介電層730進(jìn)行激光退火工藝形成。在一實(shí)施例中，源極電極(未繪示)形成于源極區(qū)7M 上，漏極電極(未繪示)形成于漏極區(qū)722上。在一實(shí)施例中，源極電極(未繪示)形成于源極區(qū)7M上，漏極電極(未繪示)形成于漏極區(qū)722上，且兩者可連接其它單元，例如信號線、電容器、開關(guān)、能量線等。存儲器單元704的結(jié)構(gòu)和非易失性存儲器單元702的結(jié)構(gòu)相類似，但存儲器單元 704的結(jié)構(gòu)可不包括隧穿介電層736且基底為一玻璃基底。另外，在圖7A 7C中，上述的實(shí)施例使用上柵極型態(tài)結(jié)構(gòu)(top-gate type structure)，但本發(fā)明不限于此，本發(fā)明可使用下柵極型態(tài)結(jié)構(gòu)(bottom-gate type structure)。此外，本發(fā)明有關(guān)于非易失性存儲器單元的制造方法，在一實(shí)施例中，此方法包括(a)提供半導(dǎo)體層720，具有源極區(qū)7M和漏極區(qū)722 ；(b)形成富硅介電層730于半導(dǎo)體層720上；(c)對富硅介電層730進(jìn)行激光誘發(fā)聚集工藝，以于富硅介電層730中形成多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)740 ；及(d)形成導(dǎo)電層710于富硅介電層730上。此方法更可包括以下一個或多個步驟(a)提供源極電極和漏極電極，分別電性連接至源極區(qū)7M和漏極區(qū)722 ；和/或(b)形成隧穿介電層736于半導(dǎo)體層720和富硅介電層730間，(c)提供緩沖介電層750于玻璃基底705上，以使半導(dǎo)體層720形成在緩沖介電層 750 上。導(dǎo)電層710是由透明材料、不透明材料、反射材料或上述的組合所組成，半導(dǎo)體層 720是由非晶硅、多晶硅、微晶硅、單晶硅或上述的組合所組成。半導(dǎo)體層720包括N型半導(dǎo)體層、P型半導(dǎo)體層、激光結(jié)晶N型半導(dǎo)體層、激光結(jié)晶P型半導(dǎo)體層或上述的組合，激光結(jié)晶N型半導(dǎo)體層和激光結(jié)晶P型半導(dǎo)體層由激光結(jié)晶工藝形成。在一實(shí)施例中，基底750、半導(dǎo)體層720和導(dǎo)電層710至少其一為透明材料、不透明材料、反射材料或上述的組合所組成，本實(shí)施例在激光結(jié)晶工藝中，將激光沿任何恰當(dāng)?shù)姆较騻鬟f至半導(dǎo)體層720。在另一實(shí)施例激光結(jié)晶工藝中，將激光沿任何恰當(dāng)?shù)姆较?，穿過一層或是多層透明層，傳遞至富硅介電層730。又另外，如圖8A 8F所示，本發(fā)明有關(guān)于包括以下步驟的非易失性存儲器單元的制造方法(a)提供緩沖介電層820于基底810上；(b)提供多晶硅半導(dǎo)體層于緩沖介電層820上，其中源極區(qū)830 (η+或ρ+)、例如η 溝道或P溝道的本征溝道區(qū)850 (intrinsic channel)和漏極區(qū)840 (η+或ρ+)，分別形成于半導(dǎo)體層中；(c)提供隧穿介電層860于多晶硅半導(dǎo)體層上；
(d)形成富硅介電層870于隧穿介電層860上；(e)對富硅介電層870進(jìn)行激光誘發(fā)聚集工藝，以于富硅介電層870中形成多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)875 ；及(f)形成導(dǎo)電層880于包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)875的富硅介電層870上，作為控制柵極。在一實(shí)施例，于步驟(e)中，激光誘發(fā)聚集工藝以激光光束從富硅介電層870的頂部進(jìn)行，在另一實(shí)施例中，若導(dǎo)電層880是透明材料組成，激光誘發(fā)聚集工藝亦可在步驟 (f)之后，于富硅介電層870上形成導(dǎo)電層880之后進(jìn)行。緩沖介電層820和隧穿介電層860至少其一可由非有機(jī)材料、有機(jī)材料或上述的組合所組成，非有機(jī)材料例如為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或上述的組合，有機(jī)材料例如為聚醚胺(polyethylene terephthalate, PET)、苯并環(huán)丁烯(benzocyclobutane, BCB)、聚硅氧烷(polysiloxane)、聚苯胺(polyaniline)、聚甲基丙烯酸甲酯 (polymethylmethacrylat^PMMA)、塑膠、橡膠或上述的組合。在本發(fā)明的實(shí)施例中，緩沖介電層820和隧穿介電層860至少其一可以是單一層或復(fù)合層，且單一層或復(fù)合層的至少一層是由上述材料所組成。在本實(shí)施例中，緩沖介電層820例如為氧化硅或氮化硅，且隧穿介電層860例如為氧化硅。本發(fā)明在一實(shí)施例中至少可不提供緩沖介電層820和隧穿介電層860兩者之一。在一實(shí)施例中，非易失性存儲器單元的導(dǎo)電層880為透明層，例如銦錫氧化物 (ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)或鉿氧化物(HfO)或上述的組合，或其它適合的材料，且在一實(shí)施例中，柵極和導(dǎo)電層880連接。在一實(shí)施例中，富硅介電層870包括富硅氧化物、富硅氮化物、富硅氮氧化物、富硅碳化物或上述的組合。在一實(shí)施例中，基底810是例如玻璃的透明基底，在另一實(shí)施例中，基底810是具有彈性的基底，例如塑膠基底。在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體層是由非晶硅、多晶硅、微晶硅、單晶硅或上述的組合所組成。圖9A 圖9C分別顯示能帶圖，比較當(dāng)電子穿過量子點(diǎn)至激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的深能量帶，于圖9A的實(shí)施例進(jìn)行寫入，于圖9B的實(shí)施例進(jìn)行讀取，于圖9C的實(shí)施例擦拭非易失性存儲器單元的數(shù)據(jù)。實(shí)施范例3光感測單元請參照圖10，其顯示本發(fā)明一實(shí)施例光感測單元1000，于富硅介電層中包括多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)，光感測單元1000具有(a)第一導(dǎo)電層 1010 ；(b)第二導(dǎo)電層1040;及(c)富硅介電層1030位于第一導(dǎo)電層1010和第二導(dǎo)電層1040間，包括多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)1020。如上所述，光感測單元1000的激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)1020是通過對富硅介電層 1030進(jìn)行激光退火工藝形成。第二導(dǎo)電層1040是透明的，以使例如激光光束的可見光到達(dá)光感測單元1000的富硅介電層1030。在一實(shí)施例中，光感測單元1000的第一導(dǎo)電層1010 是反射材料所組成，例如金、銀、銅、鐵、錫、鉛、鎘、鈦、鉭、鎢、鉬、鉿、釹、上述的合金、組合、上述的氮化物或上述的氧化物，在一實(shí)施例中，光感測單元1000的第二導(dǎo)電層1040是透明層，例如由以下透明材料所組成，銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)、 鉿氧化物(HfO)、上述的組合或其它適合的材料，但光感測單元1000的第二導(dǎo)電1040亦可由反射材料所組成，例如金、銀、銅、鐵、錫、鉛、鎘、鈦、鉭、鎢、鉬、鉿、釹、上述的合金、組合、 上述的氮化物或上述的氧化物。富硅介電層1030包括多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)1020，富硅介電層1030組成材料是富硅氧化物、富硅氮化物、富硅氮氧化物、富硅碳化物或上述的組合。在一實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層1010是形成在基底上，第一導(dǎo)電層1010、第二導(dǎo)電層 1040和基底至少其一是由透明材料、不透明材料、反射材料或上述的組合所組成。本實(shí)施例可使用一個或多個上述光感測單元形成光偵測器，光感測單元亦可以用作光感測器、光偵測器、指紋感測器(fingerprint sensor)、環(huán)境光感測器、例如用于觸控顯示器的顯示面板。如圖10所示，在一實(shí)施例中，電池1050儲存將光感測單元1000暴露至可見光 1002、1004所產(chǎn)生的電位能，且電流計(jì)1060用來量測光感測單元1000所產(chǎn)生的對應(yīng)單元。 在一實(shí)施例中，光感測單元1000的富硅介電層1030是富硅氧化物、富硅氮化物、富硅氮氧化物、富硅碳化物或上述的組合所形成。另外，本發(fā)明形成光感測器1000的方法包括以下步驟(a)提供第一導(dǎo)電層1010;(b)形成富硅介電層1030于第一導(dǎo)電層1010上；(c)對富硅介電層1030進(jìn)行激光誘發(fā)聚集工藝，以于富硅介電層1030中形成多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)1020 ；及(d)形成第二導(dǎo)電層1040于包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)1020的富硅介電層1030上。在一實(shí)施例中，上述的方法還包括提供基底，以使第一導(dǎo)電層可形成在基底上的步驟。第一導(dǎo)電層1010、第二導(dǎo)電層1040和基底至少其一是由透明材料、不透明材料、反射材料或上述的組合所組成。在一實(shí)施例中，富硅介電層是由富硅氧化物、富硅氮化物、富硅氮氧化物、富硅碳化物或上述的組合所組成。本實(shí)施例在激光結(jié)晶工藝中，將激光沿任何恰當(dāng)?shù)姆较?，穿過一層或是多層透明層，傳遞至富硅介電層。本發(fā)明非必要一定要采取上述步驟的順序，且此工藝也非實(shí)行本發(fā)明的必要手段，換言之，上述的工藝步驟可以不同的順序進(jìn)行。在一實(shí)施例中，光感測單元的第一導(dǎo)電層是金屬層，在另一實(shí)施例中，光感測單元1000的第一導(dǎo)電層1010和第二導(dǎo)電層1040 均是透明層，例如包括以下透明材料為銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物 (AZO)或鉿氧化物(H㈦)或上述的組合，然而，光感測單元1000的第一導(dǎo)電層1010和第二導(dǎo)電層1040可以由其它材料組成。在一實(shí)施例中，光感測單元1000的富硅介電層1030是由富硅氧化物、富硅氮化物、富硅氮氧化物、富硅碳化物或上述的組合所組成。圖11顯示本發(fā)明一實(shí)施例光感測單元1000的應(yīng)用，此光感測單元于富硅介電層 1030包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)1020且連結(jié)一讀取薄膜晶體管(TFT)。如圖10所示，光感測單元包括基底上的第一導(dǎo)電層1010、包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)1020的富硅介電層1030和第二導(dǎo)電層1040。讀取薄膜晶體管包括高摻雜N型硅源極區(qū)1110、高摻雜N型硅漏極區(qū)1120、柵極1130、位于柵極、高摻雜N型硅源極區(qū)1110和高摻雜N型硅漏極區(qū)1120間的介電層(未繪示)。光感測單元1000用作一光二極管，其第二導(dǎo)電層1040經(jīng)由連接導(dǎo)線 1040A,電性連接至一電路(未繪示)的接地，且其第一導(dǎo)電層1010電性連接讀取薄膜晶體管的源極區(qū)1110。柵極1130經(jīng)由連接導(dǎo)線1140耦接電路(未繪示)的一部分，且漏極區(qū) 1120經(jīng)由連接導(dǎo)線1150耦接電路(未繪示)的另一部分，柵極1130和漏極區(qū)1120分別經(jīng)由連接導(dǎo)線1140、1150耦接電路的其它部分。圖12顯示本發(fā)明一實(shí)施例包括多重光感測單元的共用電路，其多重光感測單元于富硅介電層包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)，圖12僅顯示4個光感測單元。光感測單元一般以NXM陣列的方式構(gòu)成光感測器或光偵測器，其中N和M非零的整數(shù)。在此示范的電路中， 電源供應(yīng)VDD、接地GND和重置輸入RESET由所有的光感測單元共用，每一行和每一列分別將其本身的輸入和對應(yīng)的行(ROW1. ROW2. . . R(Wn)和(COLp COL2. . . COLm)列共用。圖13顯示本發(fā)明一實(shí)施例讀取薄膜晶體管和光感測單元的剖面圖，其光感測單元于富硅介電層中包括多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)，且整合至低溫多晶硅(LTPQ面板 1300。在光感測單元的第一部分1340中，光感測單元形成有第一導(dǎo)電層1312、包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的富硅介電層1314和第二導(dǎo)電層1316，在光感測單元的第二部分1350 中，讀取薄膜晶體管(TFT)形成在基底上，基底1310包括源極區(qū)1322、漏極區(qū)13M和柵極 1326。在本實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層1312是一金屬層，其用以電性耦接讀取薄膜晶體管的源極區(qū)1322，第二導(dǎo)電層1316是透明導(dǎo)電層，以使其能被可見光穿過，以使光線傳遞至包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的富硅介電層1314。柵極13 和漏極區(qū)13M電性耦接電路的其它部分。本實(shí)施例于光感測單元的頂部定義窗1330，以供光線穿過，其在此技術(shù)領(lǐng)域中稱為填充因子(fill factor)。圖14顯示本發(fā)明另一實(shí)施例將光感測單元整合至低溫多晶硅薄膜晶體管 (LTPS)，其具有較寬的填充因子，在圖14中，光感測單元于讀取薄膜晶體管上具有三層堆疊結(jié)構(gòu)，光感測單元形成有第一導(dǎo)電層1412、包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的富硅介電層 1414和第二導(dǎo)電層1416。本實(shí)施例通過此光感測單元三層結(jié)構(gòu)層增大光感測單元的填充因子，以覆蓋更廣的區(qū)域。讀取薄膜晶體管具有源極區(qū)1422、漏極區(qū)14M和柵極14 ，源極區(qū)電性耦接光感測單元的第一導(dǎo)電層1412，讀取薄膜晶體管形成于基底1410上。在一實(shí)施例中，基底1410為例如玻璃的透明基底，在另一實(shí)施例中，基底1410為例如塑膠的彈性基底。當(dāng)將光感測單元運(yùn)用于顯示面板時，將光感測單元設(shè)置面向環(huán)境光1430，另外，背光1440通常用來于顯示面板顯現(xiàn)信息，為了避免背光干擾光感測單元，通常利用第一導(dǎo)電層1412有效的遮擋背光。本發(fā)明另有關(guān)一于富硅介電層包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的多層結(jié)構(gòu)，在一實(shí)施例中，此多層結(jié)構(gòu)包括(a)基底；(b)第一導(dǎo)電層位于基底上；及(c)富硅介電層位于第一導(dǎo)電層上，其富硅介電層包括多個激光誘發(fā)聚集硅納米
點(diǎn)ο
在一實(shí)施例中，富硅介電層是富硅氧化薄膜、富硅氮化薄膜、富硅氮氧化薄膜、富硅碳化薄膜或上述的組合，富硅氧化層的折射系數(shù)約為1. 47 2. 3，以約為1. 47 2. 5較佳，富硅氮化層的折射系數(shù)約為1. 7 2. 3，以約為1. 7 2. 5較佳，至少部分的激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的直徑范圍約為2 10nm。在此多層結(jié)構(gòu)中，富硅介電層的厚度大體上為50 lOOOnm，激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的密度以丄父川“/^ 丄父^^/^較佳。在一實(shí)施例中，多層結(jié)構(gòu)亦包括第二導(dǎo)電層， 第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層至少其一是由透明材料、不透明材料、反射材料或上述的組合所組成。此多層結(jié)構(gòu)亦可運(yùn)用于太陽能電池、光感測單元和顯示面板，顯示面板更可為一觸控面板，更甚者，此多層結(jié)構(gòu)可用于非易失性存儲器單元，其中至少部分的硅納米晶體可用作儲存節(jié)點(diǎn)。本實(shí)施例一個或多個光感測單元可用于形成光感測器、光偵測器、觸控顯示器和/ 或可觸控的顯示器。圖15A揭示本發(fā)明一實(shí)施例的顯示面板1500，此顯示面板1500包括 (a)顯示數(shù)據(jù)的顯示區(qū)1510、(b)傳輸數(shù)據(jù)和用戶輸入信號的顯示區(qū)1520、(c)偵測光的光偵測器1530、(d)將太陽能轉(zhuǎn)換成電力的太陽能電池巧40、(e)偵測環(huán)境光的環(huán)境光感測器 1550，上述的單元均包括至少一具有多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的富硅介電層。在本發(fā)明的一范例中，顯示面板1500為矩形，其寬度約為38mm，高度約為54mm。在第一實(shí)施例中，顯示面板1500包括顯示數(shù)據(jù)的顯示區(qū)1510，在非顯示區(qū)中，顯示面板包括偵測光的光偵測器1530、將太陽能轉(zhuǎn)換成電力的太陽能電池巧40、和偵測環(huán)境光的環(huán)境光感測器1550。光偵測器1530和環(huán)境光感測器1550可設(shè)置于任何角落區(qū)，以偵測環(huán)境光或其它光線。太陽能電池1540可設(shè)置于顯示區(qū)1510的周圍，將太陽能轉(zhuǎn)換成電力，以節(jié)省顯示面板1500消耗的能量。在第二實(shí)施例中，顯示面板1500包括顯示數(shù)據(jù)和接收用戶控制信號的顯示區(qū) 1510，顯示面板本身為觸控面板。在第三實(shí)施例中，顯示面板1500包括顯示數(shù)據(jù)和接收用戶控制信號的顯示區(qū) 1510，與非顯示區(qū)，非顯示區(qū)中包括偵測光的光偵測器1530、將太陽能轉(zhuǎn)換成電力的太陽能電池1540、和偵測環(huán)境光的環(huán)境光感測器1550至少其一。光偵測器1530和環(huán)境光感測器 1550可設(shè)置于任何角落區(qū)，以偵測環(huán)境光或其它光線。太陽能電池1540可設(shè)置于顯示區(qū) 1510的任何角落區(qū)，將所接收的光線轉(zhuǎn)換成電力，以節(jié)省顯示面板1500消耗的能量。在第四實(shí)施例中，顯示面板1500包括顯示數(shù)據(jù)的顯示區(qū)，且包括顯示數(shù)據(jù)和接收用戶控制信號的顯示區(qū)，與非顯示區(qū)。顯示面板1500亦包括偵測光的光偵測器1530、將太陽能轉(zhuǎn)換成電力的太陽能電池巧40、和偵測環(huán)境光的環(huán)境光感測器1550。光偵測器1530 和環(huán)境光感測器1550可設(shè)置于顯示區(qū)1510的任何區(qū)域，以偵測環(huán)境光或其它光線。太陽能電池1540可設(shè)置于顯示區(qū)1510的任何區(qū)域，將顯示面板1500表面所接收的光線轉(zhuǎn)換成電力，以節(jié)省顯示面板1500消耗的能量。本發(fā)明可在不違背本發(fā)明上述教示，將顯示面板的元件作其它結(jié)合。具有陣列排列光感測單元的顯示區(qū)1510可用來偵測用戶于顯示面板1500表面的控制信號，此顯示面板1500僅為本發(fā)明揭示技術(shù)的范例，不用以限定本發(fā)明。圖15B顯示本發(fā)明一實(shí)施例圖15A顯示區(qū)1510多個像素的像素，每個顯示區(qū)1510多個像素均包括至少一顯示區(qū)1560、掃描線1570和數(shù)據(jù)線1580，掃描線1572是供鄰近像素使用的，數(shù)據(jù)線1582亦是供鄰近像素使用的。每個像素包括至少一顯示像素、觸控面板像素、光偵測器1530、太陽能電池1540和環(huán)境光感測器1550。多個像素可以NXM的陣列排列，以形成大顯示面板或觸控面板，其具有光偵測器1530、太陽能電池1540和環(huán)境光感測器1550的任何或所有功能。本發(fā)明提供的方法可用來制作太陽能元件的光電轉(zhuǎn)換(photovoltaic)層或光偵測元件的光感測層，其以高效率激光退火工藝在低溫下制作。本發(fā)明一實(shí)施例的介電層中的激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)具有高密度、高均勻度、平均分布和均勻直徑的特性。本發(fā)明實(shí)施例中使用分子激光進(jìn)行低溫退火工藝，此工藝不需要高溫預(yù)退火，且可和已知的工藝整合， 以制作低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS TFT)。本發(fā)明實(shí)施例的包括激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)的富硅介電層可用于太陽能電池、觸控顯示器、環(huán)境光感測器、光偵測器，且可和全色域高分辨率薄膜晶體管顯示器整合。本發(fā)明實(shí)施例制作的硅納米晶體量子點(diǎn)亦可用于非易失性存儲器單元的儲存節(jié)點(diǎn)，提供較高的儲存時間、可靠度和操作速度。以上提供的實(shí)施例用以描述本發(fā)明不同的技術(shù)特征，但根據(jù)本發(fā)明的概念，其可包括或運(yùn)用于更廣泛的技術(shù)范圍，或本發(fā)明技術(shù)可進(jìn)行調(diào)整，例如當(dāng)本發(fā)明使用銦錫氧化物(ITO)層，本發(fā)明另可使用銦鋅氧化物(IZO)層，須注意的是，實(shí)施例僅用以揭示本發(fā)明工藝、裝置、組成、制造和使用的特定方法，并不用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍，當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)的制造方法，包括形成第一導(dǎo)電層于基底上，其中該第一導(dǎo)電層為金屬或金屬氧化物；及形成富硅介電層于該第一導(dǎo)電層上，其中形成該富硅介電層的步驟包括使用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法工藝，以第一組條件形成厚度為50 IOOOnm的富硅介電層，其中該第一組條件包括有效溫度為350°C 400°C，有效工藝時間為13秒 250 秒；以及改變該富硅介電層的硅含量比，以使該富硅介電層形成所需的折射系數(shù)，及對該富硅介電層進(jìn)行激光退火步驟，使富硅激發(fā)產(chǎn)生聚集，以于該富硅介電層中形成多個硅納米晶體，其中該激光退火步驟包括以分子激光，在可調(diào)整頻率和激光能量且溫度低于400°C的條件下，對該富硅介電層進(jìn)行退火。
2.如權(quán)利要求1所述的包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該富硅介電層包括富硅氧化物、富硅氮化物或上述的組合。
3.如權(quán)利要求1所述的包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該富硅介電層的折射系數(shù)為1.47 2. 5。
4.如權(quán)利要求1所述的包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該硅含量比的范圍為1 10 2 1，以使該富硅介電層的折射系數(shù)至少在1.47 2. 5的范圍中。
5.如權(quán)利要求1所述的包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該分子激光對該富硅介電層進(jìn)行退火的步驟還包括在激光能量密度為70 300mJ/cm2的范圍調(diào)整激光能量密度，以形成多個直徑為3 IOnm的硅納米晶體。
6.如權(quán)利要求1所述的包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該分子激光對該富硅介電層進(jìn)行退火的步驟還包括在激光能量密度為70 200mJ/cm2的范圍調(diào)整激光能量密度，以形成多個直徑為3 6nm的硅納米晶體。
7.如權(quán)利要求1所述的包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該分子激光對該富硅介電層進(jìn)行退火的步驟還包括在激光能量密度為200 300mJ/cm2的范圍調(diào)整激光能量密度，以形成多個直徑為4 IOnm的硅納米晶體。
8.如權(quán)利要求1所述的包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該富硅介電層的厚度為50 lOOOnm，其中該硅納米晶體的密度為IXlO1Vcm2 lX1012/cm2。
9.如權(quán)利要求1所述的包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)的制造方法，還包括形成第二導(dǎo)電層于該富硅介電層上，其中該第二導(dǎo)電層包括金屬、金屬氧化物或上述的組合。
10.一種光感測單元的制造方法，包括提供第一導(dǎo)電層，其中該第一導(dǎo)電層為金屬或金屬氧化物；形成富硅介電層于該第一導(dǎo)電層上，其中形成該富硅介電層的步驟包括使用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法工藝，以第一組條件形成厚度為50 IOOOnm的富硅介電層，其中該第一組條件包括有效溫度為350°C 400°C，有效工藝時間為13秒 250 秒；改變該富硅介電層的硅含量比，以使該富硅介電層形成所需的折射系數(shù)；以及對該富硅介電層進(jìn)行激光誘發(fā)聚集工藝，以使該富硅介電層形成多個激光誘發(fā)聚集硅納米點(diǎn)，其中該激光誘發(fā)聚集工藝包括以分子激光，在可調(diào)整頻率和激光能量且溫度低于 400°C的條件下，對該富硅介電層進(jìn)行退火；及形成第二導(dǎo)電層于該富硅介電層上。
11.如權(quán)利要求10所述的光感測單元的制造方法，其中在該激光誘發(fā)聚集工藝中，激光沿任何方向，穿過一層或是多層透明層，傳遞至該富硅介電層。
12.—種光感測單元，包括第一導(dǎo)電層，其中該第一導(dǎo)電層為金屬或金屬氧化物； 第二導(dǎo)電層，于該第一導(dǎo)電層上；富硅介電層于該第一導(dǎo)電層及該第二導(dǎo)電層之間，且該富硅介電層中具有多個硅納米晶體，其中該硅納米晶體的密度為IXlO11Am2 lX1012/cm2。
13.一種光偵測器，包括一個或多個如權(quán)利要求12的光感測單元。
14.一種顯示面板，包括一個或多個如權(quán)利要求12的光感測單元。
15.一種觸控顯示器，包括一個如權(quán)利要求14的顯示面板。
全文摘要
本發(fā)明公開了包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)及其制造方法、太陽能電池及形成其的方法、非易失性存儲器單元及其制造方法、以及光感測單元及其制造方法。在一實(shí)施例中，包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)的制造方法包括步驟于基底上形成第一導(dǎo)電層，于第一導(dǎo)電層上形成富硅介電層，至少對富硅介電層進(jìn)行激光退火步驟，使富硅激發(fā)產(chǎn)生聚集，以于富硅介電層中形成多個硅納米晶體。富硅介電層折射系數(shù)大體上為1.47～2.5的富硅氧化層，或折射系數(shù)約為1.7～2.5的富硅氮化層，包括硅納米晶體的多層結(jié)構(gòu)可用于太陽能電池、光偵測器、觸控顯示器、非易失性存儲器元件的儲存節(jié)點(diǎn)或液晶顯示器。
文檔編號H01L21/3105GK102280365SQ201110225539
公開日2011年12月14日 申請日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月25日
發(fā)明者劉婉懿, 卓恩宗, 孫銘偉, 彭佳添, 趙志偉 申請人:友達(dá)光電股份有限公司