專利名稱：光電轉換裝置及其制造方法
技術領域：
本發明涉及光電轉換裝置，更具體而言，涉及包括薄膜半導體元件的光電轉換裝置及其制造方法。此外，本發明涉及使用光電轉換裝置的電子裝置。
背景技術：
大量用于檢測電磁波的光電轉換裝置是眾所周知的，例如，一般將對紫外到紅外射線具有敏感性的光電轉換裝置稱為光傳感器。特別將對400到700nm波長的可見光區域具有敏感性的光傳感器稱為可見光傳感器，依賴人類生活環境，大量的可見光傳感器用于需要亮度調節、開/關控制等的裝置中。
尤其是，在顯示裝置中，檢測顯示裝置的周圍明度以調節顯示亮度。這是因為通過檢測周圍明度可以減少不必要的電功率并且獲得合適的顯示亮度。例如，這種亮度調節的光傳感器用于便攜式電話或個人電腦。
此外，不僅顯示裝置(尤其是液晶顯示裝置)的周圍明度，而且背光亮度也被光傳感器檢測以調節顯示屏的亮度。
在這種光傳感器中，光電二極管用于感測部分，且該光電二極管的輸出電流在放大器電路中放大。例如，使用電流鏡電路作為這種放大器電路(專利文件1)。
專利文件No.344409
發明內容通過常規光傳感器，可以檢測弱光；然而，存在一個問題當檢測的光從弱光變成強光時，輸出電流的范圍擴展，用于一個灰度級的電壓降低。
本發明的光電轉換裝置具有包括光電轉換層的光電二極管、TFT的電流鏡和偏置切換裝置。本發明的光電轉換裝置中，電流鏡電路被光照射，并在正向偏置時用作第二光傳感器。注意偏置切換裝置可以被電路代替。
根據本發明，弱光可以被光電二極管檢測，具有一定亮度或更高亮度的光可以被TFT檢測。因此，可以立即降低輸出電流，使輸出電流的絕對值的范圍變窄，并且可以增加一個灰度級的電壓值。
本發明涉及一種光電轉換裝置，該光電轉換裝置具有包括光電轉換層的光電二極管、包括薄膜晶體管的放大器電路以及偏置切換裝置，其中在入射光的預定強度，通過偏置切換電路切換與光電二極管和放大器電路相連的偏置，小于預定強度的光被光電二極管檢測，大于預定強度的光被放大器電路的薄膜晶體管檢測。
本發明涉及一種光電轉制裝置的驅動方法，該光電轉換裝置具有包括光電轉換層的光電二極管、包括薄膜晶體管的放大器電路以及偏置切換裝置，該方法包括以下步驟在入射光的預定強度通過偏置切換電路切換連接到光電二極管和放大器電路的偏置，通過光電二極管檢測小于預定強度的光或通過放大器電路的薄膜晶體管檢測大于預定強度的光。
本發明中，光電轉換層具有p型半導體層、i型半導體層和n型半導體層。
本發明中，薄膜晶體管具有源極區域或漏極區域、溝道形成區域、柵極絕緣薄膜和柵電極。
本發明中，光電二極管和放大器電路形成在透光襯底上。
本發明中，被光電二極管檢測的入射光的方向與被薄膜晶體管檢測的入射光的方向相同。
本發明中，薄膜晶體管是頂柵薄膜晶體管。
本發明中，以襯底作為中心，被光電二極管檢測的入射光的方向和被薄膜晶體管檢測的入射光的方向彼此相反。
本發明中，薄膜晶體管是底柵薄膜晶體管。
根據本發明，通過光電二極管檢測弱光并通過TFT檢測強光，可以檢測大范圍的光強。
附圖中圖1示出了根據本發明的光電轉換裝置；圖2的示圖示出了本發明的電流鏡電路的一個實例；圖3的示圖示出了本發明的電流鏡電路的一個實例；圖4A和4B是本發明的光電轉換裝置的剖面圖；
圖5A到5D的每個視圖都示出了本發明的光電轉換裝置的制造工藝；圖6A到6C的每個視圖都示出了本發明的光電轉換裝置的制造工藝；圖7A到7C的每個視圖都示出了本發明的光電轉換裝置的制造工藝；圖8A和8B是本發明的光電轉換裝置的剖面圖；圖9A到9E的每個視圖都示出了本發明的光電轉換裝置的制造工藝；圖10A到10C的每個視圖都示出了本發明的光電轉換裝置的制造工藝；圖11是本發明的光電轉換裝置的剖面圖；圖12A和12B是本發明的光電轉換裝置的剖面圖；圖13A和13B是本發明的光電轉換裝置的剖面圖；圖14的視圖示出了一種裝置，其上安裝有本發明的光電轉換裝置；圖15A和15B的每個視圖都示出了一種裝置，其上安裝有本發明的光電轉換裝置；圖16A和16B的每個視圖都示出了一種裝置，其上安裝有本發明的光電轉換裝置；圖17的視圖示出了一種裝置，其上安裝有本發明的光電轉換裝置；圖18A和18B的每個視圖都示出了一種裝置，其上安裝有本發明的光電轉換裝置；圖19的視圖示出了本發明的光電轉換裝置中亮度和輸出電流的依賴關系；圖20A和20B的每個視圖都示出了本發明的光電轉換裝置中亮度和輸出電流的依賴關系；圖21的視圖示出了本發明的光電轉換裝置中亮度和輸出電流的依賴關系；圖22的示圖示出了切換本發明的電源(偏置)的電路的電路結構；圖23的示圖示出了切換本發明的電源(偏置)的電路的電路結構；
圖24的視圖示出了本發明的光電轉換裝置的相對靈敏度、使用多晶硅薄膜的TFT的相對靈敏度、單晶硅和相對靈敏度以及標準發光效率的比較。
圖25A和25B每個視圖都示出了切換本發明的電源(偏置)的電路的電路結構；圖26A和26B的每個視圖都示出了切換本發明的電源(偏置)的電路的電路結構；圖27A和27B的每個視圖都示出了切換本發明的電源(偏置)的電路的電路結構；具體實施方式
[實施本發明的最佳模式]此后，將基于附圖描述本發明的實施例模式。不過，本發明可以以很多不同模式實施，本領域技術人員容易理解這里公開的模式和細節可以以各種方式修改而不偏離本發明的精神和范圍。因此，本發明不限于下面給出的實施例模式的描述。注意在所有描述實施例模式的附圖中，相同的附圖標記用于相同的部分或具有相似功能的部分，省略了對它們的重復描述。
將參考圖1A和1B、圖2、圖3、圖4A和4B以及圖21描述該實施例模式。
如圖1A和1B所示，本申請的光電轉換裝置具有光IC(集成電路)101、電源切換裝置102、電源103、輸出端子V0以及連接電阻器RL，該光IC(光集成電路)101具有由光電轉換元件115(第一光傳感器)和TFT(第二光傳感器)組成的薄膜集成電路。該薄膜集成電路由包括n溝道薄膜晶體管(TFT)112和113的電流鏡電路114組成。此外，光電轉換元件115和電流鏡電路114與端子電極121和122相連，光電流通過這些端子電極121和122提取(圖1B)。
當入射光的強度低時電流鏡電路114用于放大光電轉換元件115的輸出值。此外，當入射光的強度高時，n溝道TFT 112和113變成光電流源，產生的光電流通過端子電極121和122提取。
圖1B中，示出了兩個TFT。然而，例如，為了使輸出值增100倍，可以提供一個n溝道TFT 112和100個n溝道TFT 113(圖2)。注意，圖2中，和圖1A和1B中相同的部分由相同的附圖標記表示。圖2中，n溝道TFT 113由100個n溝道TFT 113a、113b、113c、113d...組成。因此，光電轉換元件115中產生的光電流放大100倍輸出。
圖1B示出了使用n溝道TFT的電流鏡電路114的等效電路圖；不過，可以僅用一個p溝道TFT而不是n溝道TFT。
注意，在放大器電路由p溝道TFT形成的情況下，可以獲得圖3所示的等效電路。圖3中，端子電極221和222分別對應于圖1B中的端子電極121和122，每個端子電極221和222可以連接光電轉換元件204以及p溝道TFT 201和202，如圖3所示。
圖4A和圖4B中示出了圖1B的光IC 101的剖面圖。
圖4A中，附圖標記310表示襯底；312表示基絕緣薄膜；以及313表示柵極絕緣薄膜。因為接收的光經過襯底310、基絕緣薄膜312和柵極絕緣薄膜312，優選地使用具有高透光屬性的材料作為所有這些部件的材料。
光電轉換元件具有導線319；保護電極318；p型半導體層111p、n型半導體層111n以及夾在p型半導體層111p和n型半導體層111n之間的本征(i型)半導體層111i，它們每一個都是光電轉換層111的一部分；以及端子電極121。
p型半導體層111p可以借助等離子體CVID方法通過淀積包含屬于元素周期表13族的雜質元素(例如硼(B))的半非晶硅薄膜形成。
注意半非晶半導體薄膜包括具有非晶半導體和具有晶體結構(包括單晶和多晶)的晶體半導體之間的中間結構的半導體。半非晶半導體薄膜具有自由能穩定的第三條件，是具有短程有序和點陣畸變的晶體物質，晶粒尺寸為0.5到20nm，這個晶粒尺寸可以在非單晶半導體薄膜中散開。對于半非晶半導體薄膜，其拉曼譜偏移到小于520cm-1的波數端，在X射線衍射中可以看見由Si晶格導致的(111)和(220)的衍射峰。此外，半非晶半導體薄膜包含至少1％原子百分比或更多的氫或鹵素以終止懸掛鍵。本說明書中，為方便起見，這種半導體薄膜稱為半非晶半導體薄膜(SAS)。而且，包含諸如氦、氬、氪或氖這樣的惰性氣體元素以進一步促進點陣畸變，從而提高穩定性并獲得好的半非晶半導體薄膜。注意微晶半導體薄膜(微晶薄膜)也包括在半非晶半導體薄膜中。
而且，可以通過包含硅的氣體的輝光放電分解獲得SAS薄膜。SiH4是典型的包含硅的氣體，此外，也可使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。包含硅的氣體被氫氣或在氫氣中添加了一種或多種氦、氬、氪和氖的惰性氣體元素的氣體稀釋；由此，容易形成SAS薄膜。優選地稀釋比率設置在2到1000倍。而且，例如CH4或C2H6這樣的碳化物氣體，例如GeH4或GeF4這樣的含鍺氣體、F2等可以混入包含硅的氣體中以調節能帶寬度為1.5到2.4eV或0.9到1.1eV。
在形成p型半導體層111p之后，相繼形成不含賦予一種導電類型的雜質的半導體層(稱為本征半導體層或i型半導體層)111i和n型半導體層111n。因此，形成了包括p型半導體層111p、i型半導體層111i和n型半導體層111n的光電轉換層111。
注意，本說明書中，i型半導體層指其中賦予p型或n型的雜質濃度小于或等于1×1020cm-3、氧和氮的濃度小于或等于5×1019cm-3以及相對于暗電導率的光電導率大于或等于1000倍的半導體層。此外，10到1000ppm的硼(B)可以添加到i型半導體層。
例如，可以通過等離子體CVD方法形成半非晶硅薄膜作為i型半導體層111i。此外，可以形成包含屬于元素周期表15族的雜質元素(例如硼(B))的半非晶硅薄膜作為n型半導體層111n，備選地，可以在形成半非晶硅薄膜之后引入屬于元素周期表15的雜質元素。
不僅半非晶半導體薄膜，而且可以使用非晶半導體薄膜作為p型半導體層111p、本征半導體層111i和n型半導體層111n。
每個導線319、連接電極320、端子電極351、TFT 113的源電極或漏電極341以及TFT 112的源電極或漏電極342都具有難熔金屬薄膜和低電阻金屬薄膜(例如鋁合金或純鋁)的疊層結構。這里，導線319具有鈦薄膜(Ti薄膜)、鋁薄膜(Al薄膜)和Ti薄膜相繼堆疊的三層結構。
而且，形成保護電極318、345、348、346和347以分別覆蓋導線319、連接電極320、端子電極351、TFT 113的源電極或漏電極341以及TFT 112的源電極或漏電極342。
在刻蝕光電轉換層111中，導線319被覆蓋導線319的保護電極318保護。作為保護電極318的材料，優選地是這樣一種導電材料，相對于光電轉換層111的刻蝕氣體(或者刻蝕劑)，它具有比光電轉換層低的刻蝕速度。此外，不和光電轉換層111反應變成合金的導電材料是優選地用作保護電極318的材料。注意，其它保護電極345、348、346和347也以和保護電極318相似的材料和制造工藝形成。
而且，可以采用在導線319、連接電極320和端子電極351上不形成保護電極318、345、348、346和347的結構。圖4B中示出了具有這種結構的可見光檢測部分。圖4B中，每個導線404、連接電極405、端子電極401、TFT 112的源電極或漏電極402以及TFT 113的源電極或漏電極403都由單層導電薄膜形成，優選地鈦薄膜(Ti薄膜)用作這種導電薄膜。此外，可以使用選自鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、銣(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)和鉑(Pt)的元素、包含上述元素作為其主要成分的合金材料或化合物材料形成的單層薄膜，或從這些元素的氮化物，例如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭或氮化鉬形成的單層薄膜代替鈦薄膜。通過使用單層薄膜形成導線404、連接電極405、端子電極401、TFT 112的源電極或漏電極402以及TFT 113的源電極或漏電極403，可以減少制造工藝中的淀積次數。
圖4A和4B中，示出了頂柵TFT結構的實例，其中n溝道TFT 112和113包括一個溝道形成區域(該說明書中，稱為單柵結構)；然而，可以使用具有多個溝道形成區域的結構以減少ON電流值的變化。為了減少OFF電流值，可以在n溝道TFT 112和113中提供輕摻雜漏極(LDD)區域。LDD區域是溝道形成區域和源極或漏極區域之間的添加了低濃度雜質元素的區域，該源極或漏極區域通過添加高濃度的雜質元素形成。通過提供LDD區域，可以獲得減少漏極區域附近的電場并防止由于熱載流子注入引起的惡化的效果。此外，為防止由于熱載流子引起的ON電流值的惡化，n溝道TFT 112和113具有這樣一種結構，其中LDD區域和柵電極經過柵極絕緣薄膜相互重疊放置(本說明書中，稱為GOLD(柵-漏重疊的LDD)結構)。
與LDD區域和柵電極沒有彼此重疊的情況相比，在使用GOLD結構的情況下，減少漏極區域附近的電場并且防止由于熱載流子注入引起的惡化的效果加強。通過采用這種GOLD結構，漏極區域附近的電場強度減少，防止了熱載流子注入，由此，有效地防止了惡化現象。
包括在電流鏡電路114中的TFT 112和113不僅可以是頂柵TFT，也可以是底柵TFT，例如反向交叉TFT。在這種情況下，優選地柵電極具有透光屬性以不阻止接收的光。
此外，導線314與導線319相連，也成為延伸到放大器電路的TFT113的溝道形成區域的上端的柵電極。
導線315與n型半導體層111n相連，并與TFT 112的漏極導線(也稱為漏電極)或源極導線(也稱為源電極)相連。附圖標記316和317表示絕緣薄膜，320表示連接電極。因為接收的光經過絕緣薄膜316和317，優選地使用具有高透光屬性的材料作為所有這些部件的材料。注意優選地使用由CVD方法形成的氧化硅(SiOx)薄膜作為絕緣薄膜317。當絕緣薄膜317是由CVD方法形成的氧化硅薄膜形成時，固定強度得到改善。
此外，端子電極350由與導線314和315相同的工藝形成，端子電極351由與導線319和連接電極320相同的工藝形成。
端子電極121與n溝道半導體層111n相連，并通過焊料364安裝在襯底360的電極361上。端子電極122由與端子電極121相同的工藝形成，并通過焊料363安裝在襯底360的電極362上(圖4A)。
圖4A和4B中，如圖中箭頭所示，光從襯底310側進入光電轉換層111和TFT 112和113的島狀半導體區域。因此，產生光電流，并且可以檢測光。
然而，盡管沒有示出，光不僅從箭頭的方向進入，也從相對端即襯底360側進入。入射光經過密封層324進入而不經過屏蔽光的電極和導線從而進入光電轉換層111和TFT 112和113的島狀半導體區域；因此，可以產生光電流。
通過使用切換裝置102，當到達預定強度時，光的強度將整個電路的偏置反轉。在簡單反轉情況下，電源可以是一種類型；然而，通過使用兩種不同類型的電源103可以施加不同的偏置，如圖1A所示。此外，施加到連接電阻器R的輸出電壓也反相；因此，也可以使用一種切換裝置(未示出)，通過它使輸出電壓反相。
圖21中示出了亮度L和輸出電流(光電流)I之間的關系。注意畫出了輸出電流I的絕對值，因此光電二極管的輸出電流方向和TFT的輸出電流方向彼此相反。當亮度低于L1時，可以調節偏置以檢測進入光電轉換層111的光，當亮度大于L1時，可以反轉偏置以檢測進入TFT 112和113的光。通過上述操作，既便輸出電流范圍小，仍能檢測大范圍的亮度。
將參考圖19、圖20A和20B以及圖22描述該實施例。
圖19以及圖20A和20B中，示出了本發明制造的光電轉換裝置中的亮度和輸出電流的依賴關系。
圖19中，ELC表示具有TFT電流鏡電路的光電轉換裝置中的亮度和輸出電流的依賴關系，該TFT中島狀半導體區域通過準分子激光器晶化。而且，CW表示光電轉換裝置中的亮度和輸出電流的依賴關系，該光電轉換裝置中電流鏡電路由TFT形成，該TFT中島狀半導體區域通過連續波激光器晶化。圖20A和20B中，分開示出了ELC和CW。此外，正向和反向表示偏置方向。
具有通過準分子激光器晶化的島狀半導體區域的TFT和具有通過連續波激光器晶化的島狀半導體區域的TFT之間的亮度和輸出電流的依賴關系的不同源自于島狀半導體區域的結晶度的不同。而且，取決于TFT的溝道形成區域和閾值，亮度依賴關系可以改變。
在ELC的情況，設置預定強度大約為100lx，輸出電流的范圍為20nA到5μA，檢測的亮度的范圍變成0.5到100,000lx。在圖1A的電路中使用ELC時，通過設置連接電阻器RL為400kΩ，輸出電壓從0.08變化到2V，可以執行8位(256灰度級)的數字轉換。
圖24中，示出的圖表比較了本發明的圖1A和圖1B中所示的光IC 101、使用多晶硅薄膜的TFT(此后稱為多晶硅TFT)，單晶硅(此后稱為晶體硅)和標準發光效率。
圖24中，實線示出了本發明的光IC的相對靈敏度、虛線示出了標準發光效率因子、兩點化線示出了多晶硅TFT的相對靈敏度以及單點化線示出了晶體硅的相對靈敏度。根據圖24，本發明的光IC的相對靈敏度與標準發光效率因子極為接近，換句話說，通過本發明的光IC可以獲得接近人眼的亮度。
將參考圖4A和4B，圖5A到5D、圖6A到6C以及圖7A到7C描述該實施例。注意和執行本發明的最佳模式相同的部分由相同的附圖標記表示。
首先，在襯底(第一襯底310)上形成元件。這里，一種玻璃襯底AN 100用作襯底310。
接著，通過等離子體CVD方法形成將成為基絕緣薄膜312的包含氮的氧化硅薄膜(厚度為100nm)，其上堆疊形成半導體薄膜，例如包含氫的非晶硅薄膜(厚度54nm)而不暴露于空氣。而且，基絕緣薄膜312可以是使用氧化硅薄膜、氮化硅薄膜和包含氮的氧化硅薄膜的疊層。例如，也可以形成一種厚度為50nm的包含氧的氮化硅薄膜和厚度為100nm的包含氮的氧化硅薄膜堆疊的薄膜作為基絕緣薄膜312。注意包含氮的氧化硅薄膜或氮化硅薄膜用作防止堿金屬從玻璃襯底雜質擴散的阻擋層。
接著，通過已知技術(固相生長方法、激光結晶方法、使用催化金屬的結晶方法等)晶化上述非晶硅薄膜以形成具有晶體結構的半導體薄膜(晶體半導體薄膜)，例如多晶硅薄膜。這里，使用催化金屬通過結晶方法獲得多晶硅薄膜。通過涂膠機涂敷包含10ppm鎳(以重量計算)的醋酸鎳溶液。注意可以使用通過濺射方法在整個表面擴散鎳元素的方法代替本申請。然后，執行熱處理并執行晶化以形成具有晶體結構的半導體薄膜(這里，為多晶硅薄膜)。這里，在熱處理(500攝氏度，1小時)之后，執行用于晶化的熱處理(550攝氏度，4小時)以獲得多晶硅薄膜。
接著，使用稀氫氟酸等去除多晶硅薄膜表面上的氧化物薄膜。此后，在空氣中或在氧氣氛圍中執行激光照射(XeCl308nm波長)以增加結晶程度和修復晶粒中留下的缺陷。
使用波長小于或等于400nm的準分子激光或YAG激光器的二次諧波或三次諧波作為激光。這里，使用重復頻率大約為10到1000Hz的脈沖激光，使用光學系統將激光會聚到100到500mJ/cm2，執行重疊速率為90到95％的照射來掃描硅薄膜表面。該實施例中，在空氣中執行30Hz的重復頻率和470mJ/cm2的能量密度的激光照射。
注意因為在空氣或氧氣氛圍中執行激光照射，通過發射激光在表面形成氧化物薄膜。注意在該實施例中示出了使用脈沖激光器的實例；然而，也可以使用連續波激光器，且為在半導體薄膜晶化時間獲得大晶粒尺寸的晶體，優選地使用能夠連續振蕩的固體激光器，并優選地使用基波的二次到四次諧波。一般地，可以使用Nd:YVO4激光器(基波為1064nm)的二次諧波(532nm)或三次諧波(355nm)。
在使用連續波激光器的情況下，從10W輸出的連續波YVO4激光器發射的激光被非線性光學元件轉換成諧波。而且，存在一種方法，通過它YVO4晶體和非線性光學元件被放入振蕩器中并發射高次諧波。那么，優選地通過光學系統形成照射表面上的具有矩形形狀或橢圓形狀的激光發射到待處理的對象。此時，需要大約0.01到100MW/cm2的能量密度(優選地0.1到10MW/cm2)。根據照射的激光，相對地半導體薄膜可以以大約10到2000cm/s的速度去除。
接著，除了通過上述激光照射形成氧化物薄膜之外，通過使用臭氧水處理表面120秒形成總厚度為1到5nm的氧化物薄膜阻擋層。形成該阻擋層以從該薄膜去除用于晶化時添加的催化元素，例如鎳(Ni)。盡管這里通過使用臭氧水形成阻擋層，但阻擋層可以通過以下方法堆疊厚度大約為1到10nm的氧化物薄膜形成在氧氣氛圍下通過UV射線照射氧化具有晶體結構的半導體薄膜的表面方法；通過氧等離子體處理氧化具有晶體結構的半導體薄膜的表面的方法；等離子體CVD方法；濺射方法；蒸發方法等。可以在形成阻擋層之前去除通過激光照射形成的氧化物薄膜。
然后，通過濺射方法在阻擋層上形成10到400nm厚的包含變成吸雜位置的氬元素的非晶硅薄膜，這里厚度為100nm。這里，包含氬元素的非晶硅薄膜使用硅靶在包含氬元素的氛圍中形成。當包含氬的非晶硅薄膜由等離子體CVD方法形成時，淀積條件如下甲硅烷和氬氣(SiH4:Ar)的流量比為1∶99，淀積壓力設置為6.665Pa，RF功率密度設置為0.087W/cm2，淀積溫度設置為350攝氏度。
此后，非晶硅薄膜放入加熱到650攝氏度的熔爐執行3分鐘熱處理以去除催化元素(吸雜)。因此，具有晶體結構的半導體薄膜中的催化元素濃度降低。可以用燈退火裝置代替熔爐。
接著，通過使用阻擋層作為刻蝕停止層選擇性地去除包含氬元素(一個吸雜位置)的非晶硅薄膜，此后，通過稀氫氟酸選擇性地去除阻擋層。注意在吸雜時，鎳具有移動到具有高氧濃度區域的趨勢；因此優選地，在吸雜之后去除氧化物薄膜形成的阻擋層。
注意，當不對半導體薄膜執行使用催化元素的晶化時，則不需要上述步驟，例如形成阻擋層、形成吸雜位置、用于吸雜的熱處理、去除吸雜位置以及去除阻擋層。
接著，使用臭氧水在獲得的具有晶體結構的半導體薄膜(例如晶體硅薄膜)的表面上形成薄的氧化物薄膜，此后，使用第一光掩模制成由抗蝕劑形成的掩模，執行所需形狀的刻蝕處理以形成半導體薄膜(本說明書中，稱為島狀半導體區域)331和332，它們分離成島狀(圖5A)。在形成島狀半導體區域之后，去除由抗蝕劑形成的掩模。
接著，如有必要，添加少量的雜質元素(硼或磷)以控制TFT的閾值。這里，使用離子摻雜方法，其中硼烷(B2H6)沒有按照質量分離但被等離子體激勵。
接著，使用包含氫氟酸的刻蝕劑去除氧化物薄膜，同時，島狀半導體薄膜331和332的表面被清洗。此后，形成包含硅作為其主要成分的絕緣薄膜，該絕緣薄膜變成柵極絕緣薄膜313。這里，通過等離子體CVD方法形成厚度為115nm的包含氮的氧化硅薄膜(成分比Si＝32％，O＝59％，N＝7％，以及H＝2％)。
接著，在柵極絕緣薄膜313上形成金屬薄膜之后，使用第二光掩模執行圖形化以形成柵電極334和335、導線314和315、以及端子電極350(圖5B)。作為金屬薄膜，例如使用其中氮化鈦(TaN)和鎢(W)分別以30nm和370nm堆疊的薄膜。
除了上述薄膜，可以使用選自鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、銣(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)和銅(Cu)的元素、包含上述元素作為其主要成分的合金材料或化合物材料形成的單層薄膜，或從這些元素的氮化物，例如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭或氮化鉬形成的單層薄膜作為柵電極334和335、導線314和315以及端子電極350。
接著，將賦予一種導電類型的雜質引入到島狀半導體區域331和332以形成TFT 113的源極區域或漏極區域和TFT 112的源極區域或漏極區域。該實施例中，形成n溝道TFT；因此，n型雜質，例如磷(P)或砷(As)被引入到島狀半導體區域331和332。
接著，通過CVD方法形成50nm厚的包含氧化硅薄膜的第一層間絕緣薄膜(未示出)，此后，執行一個工藝，其中添加到每個島狀半導體區域中的雜質元素被激活。這種激活步驟通過以下方法執行使用燈光源的快速熱退火方法(RTA方法)；YAG激光器或準分子激光器從背面照射的方法；使用熔爐的熱退火方法；或任何前述方法組合的方法。
然后，例如形成10nm厚的包括氮化硅薄膜的第二層間絕緣薄膜316，該氮化硅薄膜包含氫和氧。
接著，在第二層間絕緣薄膜316上形成絕緣材料的第三層間絕緣薄膜317(圖5D)。由CVD方法獲得的絕緣薄膜可以用于第三層間絕緣薄膜317。該實施例中，為了改善粘附性，形成900nm厚的包含氮的氧化硅薄膜作為第三層間絕緣薄膜317。
然后，執行熱處理(300到550攝氏度下熱處理1到12小時，例如在410攝氏度下處理1小時)以氫化島狀半導體薄膜。執行該工藝以通過包含在第二層間絕緣薄膜316中的氫終止島狀半導體薄膜的懸掛鍵。不管是否形成柵極絕緣薄膜313，島狀半導體薄膜都可以被氫化。
此外，可以采用使用硅氧烷的絕緣薄膜和其疊層結構作為第三層間絕緣薄膜317。硅氧烷的框架結構包括硅(Si)氧(O)鍵。可以使用至少包含氫的化合物(例如烷基或芳香族烴)作為替代物。也可使用氟作為替代物。而且，可以使用至少包含氫的化合物和氟作為替代物。
在使用硅氧烷和其疊層結構的絕緣薄膜作為第三層間絕緣薄膜317的情況下，在形成第二層間絕緣薄膜316之后，可以執行熱處理以氫化島狀半導體薄膜，然后，可以形成第三層間絕緣薄膜317。
接著，通過使用第三光掩模形成由抗蝕劑形成的掩模，且第一層間絕緣薄膜、第二層間絕緣薄膜316和第三層間絕緣薄膜317或柵極絕緣薄膜313被選擇性地刻蝕以形成接觸孔。然后，去除由抗蝕劑形成的掩模。
注意如有必要可以形成第三層間絕緣薄膜317。在不形成第三層間絕緣薄膜317的情況下，在形成第二層間絕緣薄膜316之后，第一層間絕緣薄膜、第二層間絕緣薄膜316和柵極絕緣薄膜313被選擇性地刻蝕以形成接觸孔。
接著，在通過濺射方法形成金屬疊層薄膜之后，通過使用第四光掩模形成由抗蝕劑形成的掩模，然后，金屬薄膜被選擇性地刻蝕以形成導線319、連接電極320、端子電極351、TFT 112的源電極或漏電極341以及TFT 113的源電極或漏電極342。然后，去除由抗蝕劑形成的掩模。注意該實施例的金屬薄膜是厚度為100nm的鈦薄膜、厚度為350nm的包含少量Si的Al薄膜以及厚度為100nm的Ti薄膜的三層疊層。
此外，如圖4B所示，在每個導線404、連接電極405、端子電極401、TFT 112的源電極或漏電極402以及TFT 113的源電極或漏電極403由單層導電薄膜形成時，鈦薄膜(Ti薄膜)在熱電阻、電導率等方面是優選的。除了鈦薄膜，可以使用選自鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、銣(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)和鉑(Pt)的元素、包含上述元素作為其主要成分的合金材料或化合物材料形成的單層薄膜，或從這些元素的氮化物，例如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭或氮化鉬形成的單層薄膜。通過使用單層薄膜形成導線404、連接電極405、端子電極401、TFT 112的源電極或漏電極402以及TFT 113的源電極或漏電極403，可以減少制造工藝中的淀積次數。
通過上述工藝可以制備使用多晶硅薄膜的頂柵TFT 112和113。
接著，在形成導電金屬薄膜(例如鈦(Ti)或鉬(Mo))之后，該薄膜是不易與后來形成的光電轉換層(一般地，非晶硅)反應的合金，使用第五光掩模形成由抗蝕劑制成的掩模，然后，導電金屬薄膜被選擇性地刻蝕以形成覆蓋導線319的保護電極318(圖6A)。這里，使用通過濺射方法形成的厚度為200nm的Ti薄膜。注意，連接電極320、端子電極351和TFT的源電極或漏電極以相同的方式被導電金屬薄膜覆蓋。因此，導電金屬薄膜還覆蓋這些電極中第二Al薄膜暴露的側面，該導電金屬薄膜還可以防止鋁原子擴散到光電轉換層。
然而，在導線319、連接電極320、端子電極351、TFT 112的源電極或漏電極341以及TFT 113的源電極或漏電極342由單層導電薄膜形成的情況下，即如圖4B所示，在形成導線404、連接電極405、端子電極401、TFT 112的源電極或漏電極402以及TFT 113的源電極或漏電極403而不是圖4B所示的這些電極或導線的情況下，沒有必要形成保護電極318。
接著，在第三層間絕緣薄膜317上形成包括p型半導體層111p、i型半導體層111i和n型半導體層111n的光電轉換層111。
p型半導體層111p可以通過等離子體CVD方法淀積包含屬于元素周期表13族的雜質元素(例如硼(B))的半非晶硅薄膜形成。
導線319和保護電極318與光電轉換層111的最低層接觸，在該實施例中是與p型半導體層111p接觸。
在形成p型半導體層111p之后，相繼形成i型半導體層111i和n型半導體層111n。因此，形成了包括p型半導體層111p、i型半導體層111i和n型半導體層111n的光電轉換層111。
例如，通過等離子體CVD方法形成半非晶硅薄膜作為i型半導體層111i。此外，可以形成包含屬于元素周期表15族的雜質元素(例如磷(P))的半非晶硅薄膜作為n型半導體層111n，或者，也可以在形成非晶硅薄膜之后，引入屬于元素周期表15族的雜質元素。
此外，不僅可以使用半非晶半導體薄膜，而且可以使用非晶半導體薄膜作為p型半導體層111p、本征半導體層111i和n型半導體層111n。
接著，在整個表面形成厚度為1到30μm的由絕緣材料(例如，包含硅的無機絕緣薄膜)形成的密封層324以獲得如圖6B所示的狀態。這里，通過CVD方法形成的厚度為1μm的包含氮的氧化硅薄膜用作絕緣材料薄膜。通過使用CVD方法形成的絕緣薄膜獲得粘附性的改善。
接著，在刻蝕密封層324以提供開孔之后，通過濺射方法形成端子電極121和122。每個端子電極121和122是鈦薄膜(Ti薄膜)(100nm)、鎳薄膜(Ni薄膜)(300nm)和金薄膜(Au薄膜)(50nm)的疊層。這樣獲得的端子電極121和端子電極122具有大于5N的固定強度，這是作為端子電極足夠的固定強度。
通過上述工藝，形成了可以通過焊料連接的端子電極121和端子電極122，獲得了圖6C中示出的結構。
接著，通過分離切割獲得多個光檢測部分芯片。可以從一個大尺寸襯底(例如600cm×720cm)制造大量的光檢測部分芯片(2mm×1.5mm)。
圖7A中示出了沿著光檢測部分芯片(2mm×1.5mm)的剖面圖，圖7B示出了其底視圖，圖7C示出了其頂視圖。圖7A到7C中，和圖4A到4C、圖5A到5C和圖6A到6C相同的部分以相同的附圖標記表示。注意圖17A中包括襯底310、元件形成區域410、端子電極121和端子電極122厚度的總厚度是0.8±0.05mm。
此外，為了減少光檢測部分芯片的總厚度，襯底310可以通過CMP處理等研磨而減薄，然后，被切割機分離切割以獲得多個光檢測部分芯片。
圖7B中，每個端子電極121和122的電極尺寸為0.6mm×1.1mm，電極之間的間隙為0.4mm。此外，圖7C中，光接收部分411的面積是1.57mm2。而且，放大器電路部分412提供有大約100個TFT。
最后，獲得的光檢測部分芯片安裝在襯底360的安裝表面上。注意為了連接端子電極121到電極361和連接端子電極122到電極362，分別使用焊料364和363。通過絲網印刷方法等在襯底360的電極361和362上提前形成焊料。然后，在焊料和端子電極處于毗鄰狀態之后，執行焊料回流處理以安裝光傳感器芯片到襯底上。例如在大約255攝氏度到265攝氏度在惰性氣體氛圍執行10秒的焊料回流處理。備選地，由金屬(例如金或銀)形成的隆起、由導電樹脂形成的隆起等可以代替焊料。而且，備選地，考慮到環境問題，無鉛焊料可以用于安裝。
注意該實施例可以和實施例模式以及實施例1中的任何描述相結合。
該實施例中，參考圖3以及圖8A和8B，描述放大器電路由p溝道TFT形成的實例。注意與實施例模式和實施例2中相同的部分以相同的附圖標記表示，且該放大器電路可以在實施例模式和實施例2中描述的制造工藝的基礎上形成。
在放大器電路例如電流鏡電路203由p溝道TFT 201和202形成的情況下，p型雜質(例如硼(B))可以代替實施例模式和實施例2中向島狀半導體區域賦予一種導電類型的雜質。
圖3中示出了其中電流鏡電路203由p溝道TFT 201和202形成的實施例的光檢測部分的等效電路圖，圖8A和8B中示出了其剖面圖。注意圖8B是圖8A的p溝道TFT 201和202以及光電轉換層204附近被放大的視圖。
圖3以及圖8A和8B中，端子電極221和222分別與光電轉換層204以及p溝道TFT 201和202相連。p溝道TFT 201與光電轉換層204陽極端的電極電相連。在與p溝道TFT 201相連的第二電極(陽極端的電極)上連續堆疊n型半導體層204n、i型半導體層204i和p型半導體層204p之后，可以形成第一電極(陰極端的電極)；因此，形成了光電轉換層204。
此外，還可以使用其中堆疊順序相反的光電轉換層。在第一電極(陰極端的電極)上連續堆疊p型半導體層、i型半導體層和n型半導體層之后，可以形成與p溝道TFT 201相連的第二電極(陽極端的電極)，還可以形成與第一電極相連的陰極端的端子電極。
如圖8B所示，p型雜質(例如硼(B))被引入到p溝道TFT 201的島狀半導體區域231和p溝道TFT 202的島狀半導體區域232。在p溝道TFT 201中形成源極區域或漏極區域241，在p溝道TFT 202中形成源極區域或漏極區域242。
在圖8A和8B中，除了導線319和其保護電極318；連接電極320和其保護電極264；端子電極351和其保護電極263；TFT 201的源極電極或漏極電極251和其保護電極261；以及TFT 202的源極電極或漏極電極252和其保護電極262，每個導線和電極也可以通過和圖4B中示出的導線404、連接電極405、端子電極401、TFT 112的源極電極或漏極電極402以及TFT 113的源極電極或漏極電極403相同的方式使用單層導電薄膜形成。
注意該實施例模式可以和實施例模式、實施例1以及實施例2中的任何描述相結合。
該實施例中，將參考圖9A到9E、圖10A到10C以及圖11描述其中使用底柵TFT形成放大器電路的光檢測部分的實例及其制造方法。注意和實施例模式、實施例模式2以及實施例模式3中相同的部分以相同的附圖標記表示。
首先，在襯底310之上形成基絕緣薄膜312和金屬薄膜511(圖9A)。該實施例中，例如，使用厚度為30nm的氮化鉭(TaN)和厚度為370nm的鎢(W)堆疊作為金屬薄膜511。
此外，除了上述金屬，可以使用選自鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、銣(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)和銅(Cu)的元素、或包含上述元素作為其主要成分的合金材料或化合物材料形成的單層薄膜，或從這些元素的氮化物，例如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭或氮化鉬形成的單層薄膜作為金屬薄膜511。
注意金屬薄膜511可以直接形成在襯底310上，而不在襯底310上形成基絕緣薄膜312。
接著，金屬薄膜511被圖形化以形成柵電極512和513，導線314和315以及端子電極350(圖9B)。
然后，形成覆蓋柵電極512和513、導線314和315以及端子電極350的柵極絕緣薄膜514。該實施例中，可以使用包含硅作為其主要成分的絕緣薄膜形成柵極絕緣薄膜514，例如通過等離子體CVD方法形成的包含氮的厚度為115nm的氧化硅薄膜(成分比Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)，。
接著，在柵極絕緣薄膜514上形成島狀半導體區域515和516。可以通過與實施例2中描述的島狀半導體區域331和332相似的材料和制造工藝形成島狀半導體區域515和516(圖9C)。
在形成島狀半導體區域515和516之后，形成掩模518，覆蓋除了后來將要成為TFT 502的源極區域或漏極區域521和TFT 501的源極區域或漏極區域522的區域之外的部分，以引入賦予一種導電類型的雜質(圖9D)。作為一種導電類型的雜質，在形成n溝道TFT的情況下，磷(P)或砷(As)可以用作n型雜質，而在形成p溝道TFT的情況下，硼(B)可以用作p型雜質。在該實施例中，n型雜質的磷(P)被引入到島狀半導體區域515和516，然后，在TFT 502的源極區域或漏極區域521和源極區域或漏極區域521之間形成溝道形成區域，在TFT 501的源極區域或漏極區域522和源極區域或漏極區域522之間形成溝道形成區域。
接著，去除掩模518，形成第一層間絕緣薄膜(未示出)、第二層間絕緣薄膜316和第三層間絕緣薄膜317(圖9E)。第一層間絕緣薄膜、第二層間絕緣薄膜316和第三層間絕緣薄膜317的材料和制造工藝是基于實施例模式2中的描述。
在第一層間絕緣薄膜、第二層間絕緣薄膜316和第三層間絕緣薄膜317中形成接觸孔，并且形成金屬薄膜，然后，該金屬薄膜被選擇性地刻蝕以形成導線319、連接電極320、端子電極351、TFT 502的源電極或漏電極531以及TFT 501的源電極或漏電極532。然后，去除由抗蝕劑形成的掩模。注意，該實施例的金屬薄膜是100nm厚的Ti薄膜、350nm厚的包含極少量硅的Al薄膜和100nm厚的Ti薄膜的三層堆疊的薄膜。
此外，除了導線319和其保護電極318；連接電極320和其保護電極533；端子電極351和其保護電極538；TFT 502的源電極或漏電極531及其保護電極536；以及TFT 202的源電極或漏電極252及其保護電極537，可以以與圖4B所示的導線404、連接電極405、端子電極401、TFT 112的源電極或漏電極402和TFT 113的源電極或漏電極403相同的方式，使用單層導電薄膜形成每個導線和電極。
經過上述工藝，可以制造底柵TFT 501和502。
接著，在第三層間絕緣薄膜317上形成包括p型半導體層111p、i型半導體層111i和n型半導體層111n的光電轉換層111(圖10B)。對于該光電轉換層111的材料和制造工藝可以參考實施例模式和實施例2。
接著，形成密封層324和端子電極121和122(圖10C)。端子電極121與n型半導體層111n相連，端子電極122以和端子電極121相同的工藝形成。
而且，通過焊料364和363安裝具有電極361和362的襯底360。注意，襯底360之上的電極361通過焊料364安裝到端子電極121上。此外，襯底360之上的電極362通過焊料363安裝到端子電極122。
圖11所示的光檢測部分中，進入光電轉換層111的光主要從襯底310側進入，而進入反向交叉TFT 501和502的光主要從襯底360側進入。此外，通過使用透明導電薄膜形成柵電極，可以檢測從襯底側進入的光。
注意該實施例可以和實施例模式以及實施例1到3中的任何描述相結合。
該實施例中，將參考圖12A和12B以及圖13A和13B描述一個實例，其中為本發明的光電轉換裝置形成一個外殼以控制光的入射方向。
圖12A中，為圖4A的光電轉換裝置形成外殼601，使得進入光電轉換層111的光不從襯底310側而是從襯底360側進入。外殼601配置有開孔，所述開孔形成于其中在襯底310側形成TFT 112和113的區域中、以及形成于其中在襯底360側形成光電轉換層111的區域中。
圖12A中，存在端子電極121、電極361和焊料364；然而，從襯底360側進入的光斜著經過密封層324。因此，可以產生光電流并檢測光。
此外，只要材料具有屏蔽光的功能，它就能用作下面描述的外殼601和外殼602到604的材料。例如，可以使用具有金屬材料或黑染料的樹脂材料等。
圖12B中，為圖11的光檢測部分形成外殼602，使得光不從襯底310側而是從襯底360側進入光電轉換層111。外殼602配置有開孔，該開孔在襯底360側形成TFT 501和502的區域以及形成光電轉換層111的區域中形成。
在圖12B中，類似于圖12A，從襯底360側進入的光經過密封層324斜著進入光電轉換層111。因此，可以產生光電流并檢測光。
圖13A中，為圖4A的光檢測部分形成外殼603，使得進入光電轉換層111和TFT 112和113的光不從襯底310側而是從襯底360側進入。外殼603配置有開孔，該開孔在襯底360側形成TFT 501和502的區域以及形成光電轉換層111的區域中形成。
圖13A中，每個TFT 112和113中在入射光和島狀半導體區域之間存在柵電極；然而，從襯底360側進入的光中的不經過柵電極的光進入TFT 112和113的島狀半導體區域。此外，從襯底360側進入的光經過密封層324斜著進入光電轉換層111。因此，可以產生光電流并且檢測光。
圖13B中，為圖11的光檢測部分形成外殼604，使得進入光電轉換層111的光不從襯底310側而是從襯底360側進入，而且，進入TFT501和502的光不從襯底360側而是從襯底310側進入。外殼604配置有開孔，該開孔在襯底310側的形成TFT 501和502的區域以及襯底360側的形成光電轉換層111的區域中形成。
圖13B中，每個TFT 501和502中在入射光和島狀半導體區域之間存在柵電極；然而，不經過柵電極的光進入TFT 501和502的島狀半導體區域。因此，可以產生光電流并且檢測光。此外，從襯底360側進入的光經過密封層324斜著進入光電轉換層111；因此，可以產生光電流并且檢測光。
注意該實施例可以和實施例模式以及實施例1到4中的任何描述相結合。
該實施例中，將參考圖22、圖23、圖25、圖26以及圖27描述作為偏置切換裝置的切換電源(偏置)的電路。
圖22和圖23中，附圖標記901表示光傳感器輸出VPS，902表示參考電壓產生電路以確定參考電壓Vr；903表示比較器；以及904表示具有第一級904a、第二級904b和第三級904c的輸出緩沖器。圖22中，僅描述了三級輸出緩沖器；然而，可以提供四級或更多級的輸出緩沖器，或可選地，可以提供僅僅一級輸出緩沖器。此外，附圖標記905表示電流鏡電路的TFT的內電阻。
圖23示出了圖22的特定電路結構，比較器903具有p溝道TFT 911和913、n溝道TFT 912和914以及電阻器921。而且，參考電壓產生電路902具有電阻器923和924。此外，圖23中示出了輸出緩沖器904的第一級904a，輸出緩沖器904的第一級904a由p溝道TFT 915和n溝道TFT 916形成。圖23中，n溝道TFT是具有一個柵電極的單柵TFT；然而，為了減少截止電流，n溝道TFT可以由具有多個柵電極的多柵TFT形成，例如，具有兩個柵電極的雙柵TFT形成。注意在和904a相同的電路中可以形成其它級。
圖23中，輸出緩沖器904的第一級904a可以被圖26A中示出的電路942和圖26B中示出的電路944代替。圖26A中示出的電路942由n溝道TFT 916和p溝道TFT 941形成，圖26B中示出的電路由n溝道TFT 916和943形成。
注意，電流鏡電路的輸出電壓V0可以用于光傳感器VPS，也可以使用一個電壓，其中電流鏡電路的輸出電壓V0在放大器電路中放大。
圖22所示的電路中，當電流鏡電路的輸出電壓V0到達某個值時，電流鏡電路的電源電壓反相。在輸出電壓超過Vr時，圖22中示出的電路反轉電源，以參考電壓Vr作為邊界。圖23中，參考電壓Vr由參考電壓產生電路902確定。此外，參考電壓Vr可以使用通過電流施加到負載的電壓，其中光傳感器接收100lx的光產生的電流量被電流鏡電路放大。
圖23中，參考電壓Vr由參考電壓產生電路確定；然而，參考電壓Vr可以直接從外部電路931(圖25A)輸入，或通過使用選擇器(模擬開關等)從選擇多個輸入電壓的電路932中輸入(圖25B)。
此外，在圖23所示的電路中，需要參考電壓Vr遠大于包括在比較器中的TFT的閾值電壓(當閾值電壓是Vth時Vth≤Vr)。必須調節參考電壓或光傳感器輸出電壓VPS以滿足該電壓。
光傳感器輸出VPS被輸入到比較器903的p溝道TFT 911的柵電極，并和參考電壓產生電路902的電壓值相比較。在光傳感器輸出VPS小于參考電壓產生電路的電壓值的情況下，光傳感器輸出VPS與電源103的電源103a相連，電流在圖27A所示的方向流動。此外，在光傳感器輸出VPS大于參考電壓產生電路的電壓值的情況下，光傳感器輸出VPS與電源103的電源103b相連，電流在圖27B所示的方向中流動。
該實施例中，將描述一個實例，其中通過本發明獲得的光檢測部分結合到各種電子裝置中。給出了計算機、顯示器、便攜式電話、TV設備等作為本發明應用的電子裝置。這些裝置的特定實例在圖14、圖15A和15B，圖16A和16B以及圖17中示出。
圖14示出了便攜式電話，包括主體(A)701、主體(B)702、外殼703，操作鍵704、音頻輸出部分705、音頻輸入部分706、電路襯底707、顯示板(A)708、顯示板(B)709、鉸鏈710、透光材料部分711和光檢測部分712。本發明可以應用到光檢測部分712。
光檢測部分712檢測透過透光材料部分的光，根據檢測的外部光的亮度控制顯示板(A)708和顯示板(B)709的亮度，或根據光檢測部分712獲得的亮度控制操作鍵704的亮度。因此，可以抑制便攜式電話的電流消耗。
圖15A和15B示出了便攜式電話的另一個實例。圖15A和15B中，附圖標記721表示主體；722表示外殼；723表示顯示板；724表示操作鍵；725表示音頻輸出部分；726表示音頻輸入部分；以及727和728表示光檢測部分。
圖15A所示的便攜式電話中，可以通過光檢測部分727(提供在主體721處)檢測外部光來控制顯示板723和操作鍵724的亮度。
而且，在圖15B所示的便攜式電話中，除了圖15A的結構，在主體721內部提供光檢測部分728。通過光檢測部分728，可以檢測在顯示部分723處提供的背光的亮度。
圖16A示出了計算機，包括主體731、外殼732、顯示部分733、鍵盤734、外部連接端口735、指針鼠標736等。
圖16B示出了一種顯示裝置，以及與之對應的電視接收器等。顯示裝置包括外殼741、支撐架742、顯示部分743等。
作為為圖16A的計算機提供的顯示部分733和圖16B的顯示裝置的顯示部分743，圖17中示出了使用液晶板情況的特定結構。
圖17中示出的液晶板762包含在外殼761內，并包括襯底751a和751b、夾在襯底751a和751b之間的液晶層752、偏振濾光器752a和752b、背光753等。在外殼761形成光檢測部分754。
通過使用本發明制造的光檢測部分754檢測背光753的光量，當其信息反饋時，調節液晶板762的亮度。
圖18A和18B的每個視圖示出了本發明的光檢測包含在照相機中例如數碼相機中的實例。圖18A是數碼相機的正視圖，圖18B是數碼相機的后視圖。圖18A中，該數碼相機具有釋放按鈕801、主開關802、取景器窗口803、閃光部分804、透鏡805、照相機鏡筒806以及外殼807。
此外，圖18B中，提供取景器目鏡窗口11、監視器812以及操作按鈕813。
當釋放按鈕801按到一半位置時，聚焦機制和曝光機制工作，當釋放按鈕按到最低位置時，快門開啟。
通過按下或旋轉，主開關802切換數碼相機的電源的開和關。
取景器窗口803放置在數碼相機的前透鏡805的上部，它是從圖18B所示的取景器目鏡窗口811識別照相區域或焦點位置的裝置。
閃光部分804放置在數碼相機的前表面的上部，當目標亮度低時，通過按下(閃光部分)，在快門開啟的同時發射輔助光。
透鏡805放置在數碼相機的正面。透鏡由聚焦透鏡、變焦透鏡等形成，并形成具有快門和光圈(未示出)的照相光學系統。此外，在透鏡的后面提供圖像攝取裝置，例如CCD(電荷耦合裝置)。
照相機鏡筒806移動透鏡位置以調節聚焦透鏡、變焦透鏡等的焦點。當攝影時，照相機鏡筒滑出，使透鏡805向前移動。此外，當攜帶時，透鏡805向后移動成緊縮狀態。注意，該實施例中采用一種結構，其中可以通過滑出照相機鏡筒縮放拍攝目標；然而，結構不限于此，可以使用這樣的結構，其中通過外殼807內部的照相光學系統不滑出照相機鏡筒通過縮放執行拍攝。
在數碼相機背面的上部提供取景器目鏡窗口811，在檢查拍攝區域或焦點時通過它進行查看。
操作按鈕813是在數碼相機的背面提供的用于各種功能的按鈕，包括調整按鈕、菜單按鈕、顯示按鈕、功能按鈕、選擇按鈕等。
當本發明的光檢測部分包含在圖18A和18B所示的照相機中時，光檢測部分能夠檢測光是否存在以及強度，因此，可以執行照相機的曝光調節等。
此外，本發明的光檢測部分可以應用到其它電子裝置，例如，投影電視和導航系統。即，本發明的光傳感器可以用于需要檢測光的任何裝置。
注意該實施例可以和實施例模式以及實施例1到6的任何描述相結合。
通過本發明，可以制造一種光電轉換裝置，它能檢測從弱光到強光的寬廣范圍的光強。此外，通過結合本發明的光電轉換裝置，可以獲得具有高可靠度的電子裝置。
本申請基于2005年5月23日提交到日本專利局的序列號為No.2005-148864的日本專利申請，這里引用其全部內容作為參考。
權利要求
1.一種光電轉換裝置，包括包括光電轉換層的光電二極管；包括薄膜晶體管的放大器電路；以及偏置切換電路，其中在入射光的預定強度，通過偏置切換電路切換與光電二極管和放大器電路相連的偏置，小于預定強度的光被光電二極管檢測，大于預定強度的光被放大器電路的薄膜晶體管檢測。
2.根據權利要求1的光電轉換裝置，其中光電轉換層包括p型半導體層、i型半導體層和n型半導體層。
3.根據權利要求1的光電轉換裝置，其中薄膜晶體管包括源極區域或漏極區域、溝道形成區域、柵極絕緣薄膜和柵電極。
4.根據權利要求1的光電轉換裝置，其中光電二極管和放大器電路形成在透光襯底上。
5.根據權利要求1的光電轉換裝置，其中被光電二極管檢測的入射光的方向和被薄膜晶體管檢測的入射光的方向相同。
6.根據權利要求1的光電轉換裝置，其中薄膜晶體管是頂柵薄膜晶體管。
7.根據權利要求1的光電轉換裝置，其中被光電二極管檢測的入射光的方向和被薄膜晶體管檢測的入射光的方向彼此相反，以襯底作為中心。
8.根據權利要求1的光電轉換裝置，其中薄膜晶體管是底柵薄膜晶體管。
9.一種驅動光電轉換裝置的方法，該光電轉換裝置包括具有光電轉換層的光電二極管；包括薄膜晶體管的放大器電路；以及偏置切換電路，該方法包括以下步驟在入射光的預定強度，通過偏置切換電路切換與光電二極管和放大器電路相連的偏置，以及使用光電二極管檢測小于預定強度的光或使用放大器電路的薄膜晶體管檢測大于預定強度的光。
10.根據權利要求9的驅動光電轉換裝置的方法，其中光電轉換層包括p型半導體層、i型半導體層和n型半導體層。
11.根據權利要求9的驅動光電轉換裝置的方法，其中薄膜晶體管包括源電極或漏電極、溝道形成區域、柵極絕緣層和柵電極。
12.根據權利要求9的驅動光電轉換裝置的方法，其中光電二極管和放大器電路形成在透光襯底上。
13.根據權利要求9的驅動光電轉換裝置的方法，其中被光電二極管檢測的入射光的方向和被薄膜晶體管檢測的入射光的方向相同。
14.根據權利要求9的驅動光電轉換裝置的方法，其中被光電二極管檢測的入射光的方向和被薄膜晶體管檢測的入射光的方向彼此相反，以襯底作為中心。
15.一種光電轉換裝置，包括包括第一光傳感器和第二光傳感器的光集成電路；開關；第一偏置；以及第二偏置。
16.根據權利要求15的光電轉換裝置，其中第一光傳感器是光電二極管。
17.根據權利要求15的光電轉換裝置，其中第二光傳感器是放大器電路。
全文摘要
本發明的一個目標是提供一種檢測從弱光到強光范圍的光的光電轉換裝置。本發明涉及一種光電轉換裝置，它包括具有光電轉換層的光電二極管、包括薄膜晶體管的放大器電路以及偏置切換裝置，其中當入射光的強度超過預定強度時，通過偏置切換裝置切換與光電二極管和放大器電路相連的偏置，因此，小于預定強度的光被光電二極管檢測而大于預定強度的光被放大器電路的薄膜晶體管檢測。通過本發明，可以檢測從弱光到強光范圍的光。
文檔編號H04N3/15GK1877269SQ20061008488
公開日2006年12月13日 申請日期2006年5月23日 優先權日2005年5月23日
發明者荒尾達也, 廣瀨篤志, 西和夫, 菅原裕輔 申請人:株式會社半導體能源研究所