CN1877269B - 光电转换装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个目标是提供一种检测从弱光到强光范围的光的光电转换装置。本发明涉及一种光电转换装置，它包括具有光电转换层的光电二极管、包括薄膜晶体管的放大器电路以及偏置切换装置，其中当入射光的强度超过预定强度时，通过偏置切换装置切换与光电二极管和放大器电路相连的偏置，因此，小于预定强度的光被光电二极管检测而大于预定强度的光被放大器电路的薄膜晶体管检测。通过本发明，可以检测从弱光到强光范围的光。

Description

光电转换装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及光电转换装置，更具体而言，涉及包括薄膜半导体元件的光电转换装置及其制造方法。此外，本发明涉及使用光电转换装置的电子装置。
背景技术
大量用于检测电磁波的光电转换装置是众所周知的，例如，一般将对紫外到红外射线具有敏感性的光电转换装置称为光传感器。特别将对400到700nm波长的可见光区域具有敏感性的光传感器称为可见光传感器，依赖人类生活环境，大量的可见光传感器用于需要亮度调节、开/关控制等的装置中。
尤其是，在显示装置中，检测显示装置的周围明度以调节显示亮度。这是因为通过检测周围明度可以减少不必要的电功率并且获得合适的显示亮度。例如，这种亮度调节的光传感器用于便携式电话或个人电脑。
此外，不仅显示装置(尤其是液晶显示装置)的周围明度，而且背光亮度也被光传感器检测以调节显示屏的亮度。
在这种光传感器中，光电二极管用于感测部分，且该光电二极管的输出电流在放大器电路中放大。例如，使用电流镜电路作为这种放大器电路(专利文件1)。
[专利文件1]专利文件No.3444093
发明内容
通过常规光传感器，可以检测弱光；然而，存在一个问题：当检测的光从弱光变成强光时，输出电流的范围扩展，用于一个灰度级的电压降低。
本发明的光电转换装置具有包括光电转换层的光电二极管、TFT的电流镜和偏置切换装置。本发明的光电转换装置中，电流镜电路被光照射，并在正向偏置时用作第二光传感器。注意偏置切换装置可以被电路代替。
根据本发明，弱光可以被光电二极管检测，具有一定亮度或更高亮度的光可以被TFT检测。因此，可以立即降低输出电流，使输出电流的绝对值的范围变窄，并且可以增加一个灰度级的电压值。
本发明涉及一种光电转换装置，该光电转换装置具有：包括光电转换层的光电二极管、包括薄膜晶体管的放大器电路以及偏置切换装置，其中在入射光的预定强度，通过偏置切换电路切换与光电二极管和放大器电路相连的偏置，小于预定强度的光被光电二极管检测，大于预定强度的光被放大器电路的薄膜晶体管检测。
本发明涉及一种光电转制装置的驱动方法，该光电转换装置具有：包括光电转换层的光电二极管、包括薄膜晶体管的放大器电路以及偏置切换装置，该方法包括以下步骤：在入射光的预定强度通过偏置切换电路切换连接到光电二极管和放大器电路的偏置，通过光电二极管检测小于预定强度的光或通过放大器电路的薄膜晶体管检测大于预定强度的光。
本发明中，光电转换层具有p型半导体层、i型半导体层和n型半导体层。
本发明中，薄膜晶体管具有源极区域或漏极区域、沟道形成区域、栅极绝缘薄膜和栅电极。
本发明中，光电二极管和放大器电路形成在透光衬底上。
本发明中，被光电二极管检测的入射光的方向与被薄膜晶体管检测的入射光的方向相同。
本发明中，薄膜晶体管是顶栅薄膜晶体管。
本发明中，以衬底作为中心，被光电二极管检测的入射光的方向和被薄膜晶体管检测的入射光的方向彼此相反。
本发明中，薄膜晶体管是底栅薄膜晶体管。
根据本发明，通过光电二极管检测弱光并通过TFT检测强光，可以检测大范围的光强。
附图说明
附图中：
图1示出了根据本发明的光电转换装置；
图2的示图示出了本发明的电流镜电路的一个实例；
图3的示图示出了本发明的电流镜电路的一个实例；
图4A和4B是本发明的光电转换装置的剖面图；
图5A到5D的每个视图都示出了本发明的光电转换装置的制造工艺；
图6A到6C的每个视图都示出了本发明的光电转换装置的制造工艺；
图7A到7C的每个视图都示出了本发明的光电转换装置的制造工艺；
图8A和8B是本发明的光电转换装置的剖面图；
图9A到9E的每个视图都示出了本发明的光电转换装置的制造工艺；
图10A到10C的每个视图都示出了本发明的光电转换装置的制造工艺；
图11是本发明的光电转换装置的剖面图；
图12A和12B是本发明的光电转换装置的剖面图；
图13A和13B是本发明的光电转换装置的剖面图；
图14的视图示出了一种装置，其上安装有本发明的光电转换装置；
图15A和15B的每个视图都示出了一种装置，其上安装有本发明的光电转换装置；
图16A和16B的每个视图都示出了一种装置，其上安装有本发明的光电转换装置；
图17的视图示出了一种装置，其上安装有本发明的光电转换装置；
图18A和18B的每个视图都示出了一种装置，其上安装有本发明的光电转换装置；
图19的视图示出了本发明的光电转换装置中亮度和输出电流的依赖关系；
图20A和20B的每个视图都示出了本发明的光电转换装置中亮度和输出电流的依赖关系；
图21的视图示出了本发明的光电转换装置中亮度和输出电流的依赖关系；
图22的示图示出了切换本发明的电源(偏置)的电路的电路结构；
图23的示图示出了切换本发明的电源(偏置)的电路的电路结构；
图24的视图示出了本发明的光电转换装置的相对灵敏度、使用多晶硅薄膜的TFT的相对灵敏度、单晶硅和相对灵敏度以及标准发光效率的比较。
图25A和25B每个视图都示出了切换本发明的电源(偏置)的电路的电路结构；
图26A和26B的每个视图都示出了切换本发明的电源(偏置)的电路的电路结构；
图27A和27B的每个视图都示出了切换本发明的电源(偏置)的电路的电路结构；
具体实施方式
[实施本发明的最佳模式]
此后，将基于附图描述本发明的实施例模式。不过，本发明可以以很多不同模式实施，本领域技术人员容易理解这里公开的模式和细节可以以各种方式修改而不偏离本发明的精神和范围。因此，本发明不限于下面给出的实施例模式的描述。注意在所有描述实施例模式的附图中，相同的附图标记用于相同的部分或具有相似功能的部分，省略了对它们的重复描述。
将参考图1A和1B、图2、图3、图4A和4B以及图21描述该实施例模式。
如图1A和1B所示，本申请的光电转换装置具有光IC(集成电路)101、电源切换装置102、电源103、输出端子V0以及连接电阻器RL，该光IC(光集成电路)101具有由光电转换元件115(第一光传感器)和TFT(第二光传感器)组成的薄膜集成电路。该薄膜集成电路由包括n沟道薄膜晶体管(TFT)112和113的电流镜电路114组成。此外，光电转换元件115和电流镜电路114与端子电极121和122相连，光电流通过这些端子电极121和122提取(图1B)。
当入射光的强度低时电流镜电路114用于放大光电转换元件115的输出值。此外，当入射光的强度高时，n沟道TFT 112和113变成光电流源，产生的光电流通过端子电极121和122提取。
图1B中，示出了两个TFT。然而，例如，为了使输出值增100倍，可以提供一个n沟道TFT 112和100个n沟道TFT 113(图2)。注意，图2中，和图1A和1B中相同的部分由相同的附图标记表示。图2中，n沟道TFT 113由100个n沟道TFT 113a、113b、113c、113d...组成。因此，光电转换元件115中产生的光电流放大100倍输出。
图1B示出了使用n沟道TFT的电流镜电路114的等效电路图；不过，可以仅用一个p沟道TFT而不是n沟道TFT。
注意，在放大器电路由p沟道TFT形成的情况下，可以获得图3所示的等效电路。图3中，端子电极221和222分别对应于图1B中的端子电极121和122，每个端子电极221和222可以连接光电转换元件204以及p沟道TFT 201和202，如图3所示。
图4A和图4B中示出了图1B的光IC 101的剖面图。
图4A中，附图标记310表示衬底；312表示基绝缘薄膜；以及313表示栅极绝缘薄膜。因为接收的光经过衬底310、基绝缘薄膜312和栅极绝缘薄膜312，优选地使用具有高透光属性的材料作为所有这些部件的材料。
光电转换元件具有导线319；保护电极318；p型半导体层111p、n型半导体层111n以及夹在p型半导体层111p和n型半导体层111n之间的本征(i型)半导体层111i，它们每一个都是光电转换层111的一部分；以及端子电极121。
p型半导体层111p可以借助等离子体CVID方法通过淀积包含属于元素周期表13族的杂质元素(例如硼(B))的半非晶硅薄膜形成。
注意半非晶半导体薄膜包括具有非晶半导体和具有晶体结构(包括单晶和多晶)的晶体半导体之间的中间结构的半导体。半非晶半导体薄膜具有自由能稳定的第三条件，是具有短程有序和点阵畸变的晶体物质，晶粒尺寸为0.5到20nm，这个晶粒尺寸可以在非单晶半导体薄膜中散开。对于半非晶半导体薄膜，其拉曼谱偏移到小于520cm-1的波数端，在X射线衍射中可以看见由Si晶格导致的(111)和(220)的衍射峰。此外，半非晶半导体薄膜包含至少1％原子百分比或更多的氢或卤素以终止悬挂键。本说明书中，为方便起见，这种半导体薄膜称为半非晶半导体薄膜(SAS)。而且，包含诸如氦、氩、氪或氖这样的惰性气体元素以进一步促进点阵畸变，从而提高稳定性并获得好的半非晶半导体薄膜。注意微晶半导体薄膜(微晶薄膜)也包括在半非晶半导体薄膜中。
而且，可以通过包含硅的气体的辉光放电分解获得SAS薄膜。SiH4是典型的包含硅的气体，此外，也可使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。包含硅的气体被氢气或在氢气中添加了一种或多种氦、氩、氪和氖的惰性气体元素的气体稀释；由此，容易形成SAS薄膜。优选地稀释比率设置在2到1000倍。而且，例如CH4或C2H6这样的碳化物气体，例如GeH4或GeF4这样的含锗气体、F2等可以混入包含硅的气体中以调节能带宽度为1.5到2.4eV或0.9到1.1eV。
在形成p型半导体层111p之后，相继形成不含赋予一种导电类型的杂质的半导体层(称为本征半导体层或i型半导体层)111i和n型半导体层111n。因此，形成了包括p型半导体层111p、i型半导体层111i和n型半导体层111n的光电转换层111。
注意，本说明书中，i型半导体层指其中赋予p型或n型的杂质浓度小于或等于1×1020cm-3、氧和氮的浓度小于或等于5×1019cm-3以及相对于暗电导率的光电导率大于或等于1000倍的半导体层。此外，10到1000ppm的硼(B)可以添加到i型半导体层。
例如，可以通过等离子体CVD方法形成半非晶硅薄膜作为i型半导体层111i。此外，可以形成包含属于元素周期表15族的杂质元素(例如硼(B))的半非晶硅薄膜作为n型半导体层111n，备选地，可以在形成半非晶硅薄膜之后引入属于元素周期表15的杂质元素。
不仅半非晶半导体薄膜，而且可以使用非晶半导体薄膜作为p型半导体层111p、本征半导体层111i和n型半导体层111n。
每个导线319、连接电极320、端子电极351、TFT 113的源电极或漏电极341以及TFT 112的源电极或漏电极342都具有难熔金属薄膜和低电阻金属薄膜(例如铝合金或纯铝)的叠层结构。这里，导线319具有钛薄膜(Ti薄膜)、铝薄膜(Al薄膜)和Ti薄膜相继堆叠的三层结构。
而且，形成保护电极318、345、348、346和347以分别覆盖导线319、连接电极320、端子电极351、TFT 113的源电极或漏电极341以及TFT 112的源电极或漏电极342。
在刻蚀光电转换层111中，导线319被覆盖导线319的保护电极318保护。作为保护电极318的材料，优选地是这样一种导电材料，相对于光电转换层111的刻蚀气体(或者刻蚀剂)，它具有比光电转换层低的刻蚀速度。此外，不和光电转换层111反应变成合金的导电材料是优选地用作保护电极318的材料。注意，其它保护电极345、348、346和347也以和保护电极318相似的材料和制造工艺形成。
而且，可以采用在导线319、连接电极320和端子电极351上不形成保护电极318、345、348、346和347的结构。图4B中示出了具有这种结构的可见光检测部分。图4B中，每个导线404、连接电极405、端子电极401、TFT 112的源电极或漏电极402以及TFT 113的源电极或漏电极403都由单层导电薄膜形成，优选地钛薄膜(Ti薄膜)用作这种导电薄膜。此外，可以使用选自钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、铷(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)和铂(Pt)的元素、包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料形成的单层薄膜，或从这些元素的氮化物，例如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼形成的单层薄膜代替钛薄膜。通过使用单层薄膜形成导线404、连接电极405、端子电极401、TFT 112的源电极或漏电极402以及TFT 113的源电极或漏电极403，可以减少制造工艺中的淀积次数。
图4A和4B中，示出了顶栅TFT结构的实例，其中n沟道TFT 112和113包括一个沟道形成区域(该说明书中，称为单栅结构)；然而，可以使用具有多个沟道形成区域的结构以减少ON电流值的变化。为了减少OFF电流值，可以在n沟道TFT 112和113中提供轻掺杂漏极(LDD)区域。LDD区域是沟道形成区域和源极或漏极区域之间的添加了低浓度杂质元素的区域，该源极或漏极区域通过添加高浓度的杂质元素形成。通过提供LDD区域，可以获得减少漏极区域附近的电场并防止由于热载流子注入引起的恶化的效果。此外，为防止由于热载流子引起的ON电流值的恶化，n沟道TFT 112和113具有这样一种结构，其中LDD区域和栅电极经过栅极绝缘薄膜相互重叠放置(本说明书中，称为GOLD(栅-漏重叠的LDD)结构)。
与LDD区域和栅电极没有彼此重叠的情况相比，在使用GOLD结构的情况下，减少漏极区域附近的电场并且防止由于热载流子注入引起的恶化的效果加强。通过采用这种GOLD结构，漏极区域附近的电场强度减少，防止了热载流子注入，由此，有效地防止了恶化现象。
包括在电流镜电路114中的TFT 112和113不仅可以是顶栅TFT，也可以是底栅TFT，例如反向交叉TFT。在这种情况下，优选地栅电极具有透光属性以不阻止接收的光。
此外，导线314与导线319相连，也成为延伸到放大器电路的TFT113的沟道形成区域的上端的栅电极。
导线315与n型半导体层111n相连，并与TFT 112的漏极导线(也称为漏电极)或源极导线(也称为源电极)相连。附图标记316和317表示绝缘薄膜，320表示连接电极。因为接收的光经过绝缘薄膜316和317，优选地使用具有高透光属性的材料作为所有这些部件的材料。注意优选地使用由CVD方法形成的氧化硅(SiOx)薄膜作为绝缘薄膜317。当绝缘薄膜317是由CVD方法形成的氧化硅薄膜形成时，固定强度得到改善。
此外，端子电极350由与导线314和315相同的工艺形成，端子电极351由与导线319和连接电极320相同的工艺形成。
端子电极121与n沟道半导体层111n相连，并通过焊料364安装在衬底360的电极361上。端子电极122由与端子电极121相同的工艺形成，并通过焊料363安装在衬底360的电极362上(图4A)。
图4A和4B中，如图中箭头所示，光从衬底310侧进入光电转换层111和TFT 112和113的岛状半导体区域。因此，产生光电流，并且可以检测光。
然而，尽管没有示出，光不仅从箭头的方向进入，也从相对端即衬底360侧进入。入射光经过密封层324进入而不经过屏蔽光的电极和导线从而进入光电转换层111和TFT 112和113的岛状半导体区域；因此，可以产生光电流。
通过使用切换装置102，当到达预定强度时，光的强度将整个电路的偏置反转。在简单反转情况下，电源可以是一种类型；然而，通过使用两种不同类型的电源103可以施加不同的偏置，如图1A所示。此外，施加到连接电阻器R的输出电压也反相；因此，也可以使用一种切换装置(未示出)，通过它使输出电压反相。
图21中示出了亮度L和输出电流(光电流)I之间的关系。注意画出了输出电流I的绝对值，因此光电二极管的输出电流方向和TFT的输出电流方向彼此相反。当亮度低于L1时，可以调节偏置以检测进入光电转换层111的光，当亮度大于L1时，可以反转偏置以检测进入TFT 112和113的光。通过上述操作，既便输出电流范围小，仍能检测大范围的亮度。
[实施例1]
将参考图19、图20A和20B以及图22描述该实施例。
图19以及图20A和20B中，示出了本发明制造的光电转换装置中的亮度和输出电流的依赖关系。
图19中，ELC表示具有TFT电流镜电路的光电转换装置中的亮度和输出电流的依赖关系，该TFT中岛状半导体区域通过准分子激光器晶化。而且，CW表示光电转换装置中的亮度和输出电流的依赖关系，该光电转换装置中电流镜电路由TFT形成，该TFT中岛状半导体区域通过连续波激光器晶化。图20A和20B中，分开示出了ELC和CW。此外，正向和反向表示偏置方向。
具有通过准分子激光器晶化的岛状半导体区域的TFT和具有通过连续波激光器晶化的岛状半导体区域的TFT之间的亮度和输出电流的依赖关系的不同源自于岛状半导体区域的结晶度的不同。而且，取决于TFT的沟道形成区域和阈值，亮度依赖关系可以改变。
在ELC的情况，设置预定强度大约为100lx，输出电流的范围为20nA到5μA，检测的亮度的范围变成0.5到100,000lx。在图1A的电路中使用ELC时，通过设置连接电阻器RL为400kΩ，输出电压从0.08变化到2V，可以执行8位(256灰度级)的数字转换。
图24中，示出的图表比较了本发明的图1A和图1B中所示的光IC 101、使用多晶硅薄膜的TFT(此后称为多晶硅TFT)，单晶硅(此后称为晶体硅)和标准发光效率。
图24中，实线示出了本发明的光IC的相对灵敏度、虚线示出了标准发光效率因子、两点化线示出了多晶硅TFT的相对灵敏度以及单点化线示出了晶体硅的相对灵敏度。根据图24，本发明的光IC的相对灵敏度与标准发光效率因子极为接近，换句话说，通过本发明的光IC可以获得接近人眼的亮度。
[实施例2]
将参考图4A和4B，图5A到5D、图6A到6C以及图7A到7C描述该实施例。注意和执行本发明的最佳模式相同的部分由相同的附图标记表示。
首先，在衬底(第一衬底310)上形成元件。这里，一种玻璃衬底AN 100用作衬底310。
接着，通过等离子体CVD方法形成将成为基绝缘薄膜312的包含氮的氧化硅薄膜(厚度为100nm)，其上堆叠形成半导体薄膜，例如包含氢的非晶硅薄膜(厚度54nm)而不暴露于空气。而且，基绝缘薄膜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叠层。例如，也可以形成一种厚度为50nm的包含氧的氮化硅薄膜和厚度为100nm的包含氮的氧化硅薄膜堆叠的薄膜作为基绝缘薄膜312。注意包含氮的氧化硅薄膜或氮化硅薄膜用作防止碱金属从玻璃衬底杂质扩散的阻挡层。
接着，通过已知技术(固相生长方法、激光结晶方法、使用催化金属的结晶方法等)晶化上述非晶硅薄膜以形成具有晶体结构的半导体薄膜(晶体半导体薄膜)，例如多晶硅薄膜。这里，使用催化金属通过结晶方法获得多晶硅薄膜。通过涂胶机涂敷包含10ppm镍(以重量计算)的醋酸镍溶液。注意可以使用通过溅射方法在整个表面扩散镍元素的方法代替本申请。然后，执行热处理并执行晶化以形成具有晶体结构的半导体薄膜(这里，为多晶硅薄膜)。这里，在热处理(500摄氏度，1小时)之后，执行用于晶化的热处理(550摄氏度，4小时)以获得多晶硅薄膜。
接着，使用稀氢氟酸等去除多晶硅薄膜表面上的氧化物薄膜。此后，在空气中或在氧气氛围中执行激光照射(XeCl：308nm波长)以增加结晶程度和修复晶粒中留下的缺陷。
使用波长小于或等于400nm的准分子激光或YAG激光器的二次谐波或三次谐波作为激光。这里，使用重复频率大约为10到1000Hz的脉冲激光，使用光学系统将激光会聚到100到500mJ/cm2，执行重叠速率为90到95％的照射来扫描硅薄膜表面。该实施例中，在空气中执行30Hz的重复频率和470mJ/cm2的能量密度的激光照射。
注意因为在空气或氧气氛围中执行激光照射，通过发射激光在表面形成氧化物薄膜。注意在该实施例中示出了使用脉冲激光器的实例；然而，也可以使用连续波激光器，且为在半导体薄膜晶化时间获得大晶粒尺寸的晶体，优选地使用能够连续振荡的固体激光器，并优选地使用基波的二次到四次谐波。一般地，可以使用Nd:YVO4激光器(基波为1064nm)的二次谐波(532nm)或三次谐波(355nm)。
在使用连续波激光器的情况下，从10W输出的连续波YVO4激光器发射的激光被非线性光学元件转换成谐波。而且，存在一种方法，通过它YVO4晶体和非线性光学元件被放入振荡器中并发射高次谐波。那么，优选地通过光学系统形成照射表面上的具有矩形形状或椭圆形状的激光发射到待处理的对象。此时，需要大约0.01到100MW/cm2的能量密度(优选地0.1到10MW/cm2)。根据照射的激光，相对地半导体薄膜可以以大约10到2000cm/s的速度去除。
接着，除了通过上述激光照射形成氧化物薄膜之外，通过使用臭氧水处理表面120秒形成总厚度为1到5nm的氧化物薄膜阻挡层。形成该阻挡层以从该薄膜去除用于晶化时添加的催化元素，例如镍(Ni)。尽管这里通过使用臭氧水形成阻挡层，但阻挡层可以通过以下方法堆叠厚度大约为1到10nm的氧化物薄膜形成：在氧气氛围下通过UV射线照射氧化具有晶体结构的半导体薄膜的表面方法；通过氧等离子体处理氧化具有晶体结构的半导体薄膜的表面的方法；等离子体CVD方法；溅射方法；蒸发方法等。可以在形成阻挡层之前去除通过激光照射形成的氧化物薄膜。
然后，通过溅射方法在阻挡层上形成10到400nm厚的包含变成吸杂位置的氩元素的非晶硅薄膜，这里厚度为100nm。这里，包含氩元素的非晶硅薄膜使用硅靶在包含氩元素的氛围中形成。当包含氩的非晶硅薄膜由等离子体CVD方法形成时，淀积条件如下：甲硅烷和氩气(SiH4:Ar)的流量比为1∶99，淀积压力设置为6.665Pa，RF功率密度设置为0.087W/cm2，淀积温度设置为350摄氏度。
此后，非晶硅薄膜放入加热到650摄氏度的熔炉执行3分钟热处理以去除催化元素(吸杂)。因此，具有晶体结构的半导体薄膜中的催化元素浓度降低。可以用灯退火装置代替熔炉。
接着，通过使用阻挡层作为刻蚀停止层选择性地去除包含氩元素(一个吸杂位置)的非晶硅薄膜，此后，通过稀氢氟酸选择性地去除阻挡层。注意在吸杂时，镍具有移动到具有高氧浓度区域的趋势；因此优选地，在吸杂之后去除氧化物薄膜形成的阻挡层。
注意，当不对半导体薄膜执行使用催化元素的晶化时，则不需要上述步骤，例如形成阻挡层、形成吸杂位置、用于吸杂的热处理、去除吸杂位置以及去除阻挡层。
接着，使用臭氧水在获得的具有晶体结构的半导体薄膜(例如晶体硅薄膜)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蚀剂形成的掩模，执行所需形状的刻蚀处理以形成半导体薄膜(本说明书中，称为岛状半导体区域)331和332，它们分离成岛状(图5A)。在形成岛状半导体区域之后，去除由抗蚀剂形成的掩模。
接着，如有必要，添加少量的杂质元素(硼或磷)以控制TFT的阈值。这里，使用离子掺杂方法，其中硼烷(B2H6)没有按照质量分离但被等离子体激励。
接着，使用包含氢氟酸的刻蚀剂去除氧化物薄膜，同时，岛状半导体薄膜331和332的表面被清洗。此后，形成包含硅作为其主要成分的绝缘薄膜，该绝缘薄膜变成栅极绝缘薄膜313。这里，通过等离子体CVD方法形成厚度为115nm的包含氮的氧化硅薄膜(成分比Si＝32％，O＝59％，N＝7％，以及H＝2％)。
接着，在栅极绝缘薄膜313上形成金属薄膜之后，使用第二光掩模执行图形化以形成栅电极334和335、导线314和315、以及端子电极350(图5B)。作为金属薄膜，例如使用其中氮化钛(TaN)和钨(W)分别以30nm和370nm堆叠的薄膜。
除了上述薄膜，可以使用选自钛(Ti)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、铷(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)和铜(Cu)的元素、包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料形成的单层薄膜，或从这些元素的氮化物，例如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼形成的单层薄膜作为栅电极334和335、导线314和315以及端子电极350。
接着，将赋予一种导电类型的杂质引入到岛状半导体区域331和332以形成TFT 113的源极区域或漏极区域和TFT 112的源极区域或漏极区域。该实施例中，形成n沟道TFT；因此，n型杂质，例如磷(P)或砷(As)被引入到岛状半导体区域331和332。
接着，通过CVD方法形成50nm厚的包含氧化硅薄膜的第一层间绝缘薄膜(未示出)，此后，执行一个工艺，其中添加到每个岛状半导体区域中的杂质元素被激活。这种激活步骤通过以下方法执行：使用灯光源的快速热退火方法(RTA方法)；YAG激光器或准分子激光器从背面照射的方法；使用熔炉的热退火方法；或任何前述方法组合的方法。
然后，例如形成10nm厚的包括氮化硅薄膜的第二层间绝缘薄膜316，该氮化硅薄膜包含氢和氧。
接着，在第二层间绝缘薄膜316上形成绝缘材料的第三层间绝缘薄膜317(图5D)。由CVD方法获得的绝缘薄膜可以用于第三层间绝缘薄膜317。该实施例中，为了改善粘附性，形成900nm厚的包含氮的氧化硅薄膜作为第三层间绝缘薄膜317。
然后，执行热处理(300到550摄氏度下热处理1到12小时，例如在410摄氏度下处理1小时)以氢化岛状半导体薄膜。执行该工艺以通过包含在第二层间绝缘薄膜316中的氢终止岛状半导体薄膜的悬挂键。不管是否形成栅极绝缘薄膜313，岛状半导体薄膜都可以被氢化。
此外，可以采用使用硅氧烷的绝缘薄膜和其叠层结构作为第三层间绝缘薄膜317。硅氧烷的框架结构包括硅(Si)氧(O)键。可以使用至少包含氢的化合物(例如烷基或芳香族烃)作为替代物。也可使用氟作为替代物。而且，可以使用至少包含氢的化合物和氟作为替代物。
在使用硅氧烷和其叠层结构的绝缘薄膜作为第三层间绝缘薄膜317的情况下，在形成第二层间绝缘薄膜316之后，可以执行热处理以氢化岛状半导体薄膜，然后，可以形成第三层间绝缘薄膜317。
接着，通过使用第三光掩模形成由抗蚀剂形成的掩模，且第一层间绝缘薄膜、第二层间绝缘薄膜316和第三层间绝缘薄膜317或栅极绝缘薄膜313被选择性地刻蚀以形成接触孔。然后，去除由抗蚀剂形成的掩模。
注意如有必要可以形成第三层间绝缘薄膜317。在不形成第三层间绝缘薄膜317的情况下，在形成第二层间绝缘薄膜316之后，第一层间绝缘薄膜、第二层间绝缘薄膜316和栅极绝缘薄膜313被选择性地刻蚀以形成接触孔。
接着，在通过溅射方法形成金属叠层薄膜之后，通过使用第四光掩模形成由抗蚀剂形成的掩模，然后，金属薄膜被选择性地刻蚀以形成导线319、连接电极320、端子电极351、TFT 112的源电极或漏电极341以及TFT 113的源电极或漏电极342。然后，去除由抗蚀剂形成的掩模。注意该实施例的金属薄膜是厚度为100nm的钛薄膜、厚度为350nm的包含少量Si的Al薄膜以及厚度为100nm的Ti薄膜的三层叠层。
此外，如图4B所示，在每个导线404、连接电极405、端子电极401、TFT 112的源电极或漏电极402以及TFT 113的源电极或漏电极403由单层导电薄膜形成时，钛薄膜(Ti薄膜)在热电阻、电导率等方面是优选的。除了钛薄膜，可以使用选自钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、铷(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)和铂(Pt)的元素、包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料形成的单层薄膜，或从这些元素的氮化物，例如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼形成的单层薄膜。通过使用单层薄膜形成导线404、连接电极405、端子电极401、TFT 112的源电极或漏电极402以及TFT 113的源电极或漏电极403，可以减少制造工艺中的淀积次数。
通过上述工艺可以制备使用多晶硅薄膜的顶栅TFT 112和113。
接着，在形成导电金属薄膜(例如钛(Ti)或钼(Mo))之后，该薄膜是不易与后来形成的光电转换层(一般地，非晶硅)反应的合金，使用第五光掩模形成由抗蚀剂制成的掩模，然后，导电金属薄膜被选择性地刻蚀以形成覆盖导线319的保护电极318(图6A)。这里，使用通过溅射方法形成的厚度为200nm的Ti薄膜。注意，连接电极320、端子电极351和TFT的源电极或漏电极以相同的方式被导电金属薄膜覆盖。因此，导电金属薄膜还覆盖这些电极中第二Al薄膜暴露的侧面，该导电金属薄膜还可以防止铝原子扩散到光电转换层。
然而，在导线319、连接电极320、端子电极351、TFT 112的源电极或漏电极341以及TFT 113的源电极或漏电极342由单层导电薄膜形成的情况下，即如图4B所示，在形成导线404、连接电极405、端子电极401、TFT 112的源电极或漏电极402以及TFT 113的源电极或漏电极403而不是图4B所示的这些电极或导线的情况下，没有必要形成保护电极318。
接着，在第三层间绝缘薄膜317上形成包括p型半导体层111p、i型半导体层111i和n型半导体层111n的光电转换层111。
p型半导体层111p可以通过等离子体CVD方法淀积包含属于元素周期表13族的杂质元素(例如硼(B))的半非晶硅薄膜形成。
导线319和保护电极318与光电转换层111的最低层接触，在该实施例中是与p型半导体层111p接触。
在形成p型半导体层111p之后，相继形成i型半导体层111i和n型半导体层111n。因此，形成了包括p型半导体层111p、i型半导体层111i和n型半导体层111n的光电转换层111。
例如，通过等离子体CVD方法形成半非晶硅薄膜作为i型半导体层111i。此外，可以形成包含属于元素周期表15族的杂质元素(例如磷(P))的半非晶硅薄膜作为n型半导体层111n，或者，也可以在形成非晶硅薄膜之后，引入属于元素周期表15族的杂质元素。
此外，不仅可以使用半非晶半导体薄膜，而且可以使用非晶半导体薄膜作为p型半导体层111p、本征半导体层111i和n型半导体层111n。
接着，在整个表面形成厚度为1到30μm的由绝缘材料(例如，包含硅的无机绝缘薄膜)形成的密封层324以获得如图6B所示的状态。这里，通过CVD方法形成的厚度为1μm的包含氮的氧化硅薄膜用作绝缘材料薄膜。通过使用CVD方法形成的绝缘薄膜获得粘附性的改善。
接着，在刻蚀密封层324以提供开孔之后，通过溅射方法形成端子电极121和122。每个端子电极121和122是钛薄膜(Ti薄膜)(100nm)、镍薄膜(Ni薄膜)(300nm)和金薄膜(Au薄膜)(50nm)的叠层。这样获得的端子电极121和端子电极122具有大于5N的固定强度，这是作为端子电极足够的固定强度。
通过上述工艺，形成了可以通过焊料连接的端子电极121和端子电极122，获得了图6C中示出的结构。
接着，通过分离切割获得多个光检测部分芯片。可以从一个大尺寸衬底(例如600cm×720cm)制造大量的光检测部分芯片(2mm×1.5mm)。
图7A中示出了沿着光检测部分芯片(2mm×1.5mm)的剖面图，图7B示出了其底视图，图7C示出了其顶视图。图7A到7C中，和图4A到4C、图5A到5C和图6A到6C相同的部分以相同的附图标记表示。注意图17A中包括衬底310、元件形成区域410、端子电极121和端子电极122厚度的总厚度是0.8±0.05mm。
此外，为了减少光检测部分芯片的总厚度，衬底310可以通过CMP处理等研磨而减薄，然后，被切割机分离切割以获得多个光检测部分芯片。
图7B中，每个端子电极121和122的电极尺寸为0.6mm×1.1mm，电极之间的间隙为0.4mm。此外，图7C中，光接收部分411的面积是1.57mm2。而且，放大器电路部分412提供有大约100个TFT。
最后，获得的光检测部分芯片安装在衬底360的安装表面上。注意为了连接端子电极121到电极361和连接端子电极122到电极362，分别使用焊料364和363。通过丝网印刷方法等在衬底360的电极361和362上提前形成焊料。然后，在焊料和端子电极处于毗邻状态之后，执行焊料回流处理以安装光传感器芯片到衬底上。例如在大约255摄氏度到265摄氏度在惰性气体氛围执行10秒的焊料回流处理。备选地，由金属(例如金或银)形成的隆起、由导电树脂形成的隆起等可以代替焊料。而且，备选地，考虑到环境问题，无铅焊料可以用于安装。
注意该实施例可以和实施例模式以及实施例1中的任何描述相结合。
[实施例3]
该实施例中，参考图3以及图8A和8B，描述放大器电路由p沟道TFT形成的实例。注意与实施例模式和实施例2中相同的部分以相同的附图标记表示，且该放大器电路可以在实施例模式和实施例2中描述的制造工艺的基础上形成。
在放大器电路例如电流镜电路203由p沟道TFT 201和202形成的情况下，p型杂质(例如硼(B))可以代替实施例模式和实施例2中向岛状半导体区域赋予一种导电类型的杂质。
图3中示出了其中电流镜电路203由p沟道TFT 201和202形成的实施例的光检测部分的等效电路图，图8A和8B中示出了其剖面图。注意图8B是图8A的p沟道TFT 201和202以及光电转换层204附近被放大的视图。
图3以及图8A和8B中，端子电极221和222分别与光电转换层204以及p沟道TFT 201和202相连。p沟道TFT 201与光电转换层204阳极端的电极电相连。在与p沟道TFT 201相连的第二电极(阳极端的电极)上连续堆叠n型半导体层204n、i型半导体层204i和p型半导体层204p之后，可以形成第一电极(阴极端的电极)；因此，形成了光电转换层204。
此外，还可以使用其中堆叠顺序相反的光电转换层。在第一电极(阴极端的电极)上连续堆叠p型半导体层、i型半导体层和n型半导体层之后，可以形成与p沟道TFT 201相连的第二电极(阳极端的电极)，还可以形成与第一电极相连的阴极端的端子电极。
如图8B所示，p型杂质(例如硼(B))被引入到p沟道TFT 201的岛状半导体区域231和p沟道TFT 202的岛状半导体区域232。在p沟道TFT 201中形成源极区域或漏极区域241，在p沟道TFT 202中形成源极区域或漏极区域242。
在图8A和8B中，除了导线319和其保护电极318；连接电极320和其保护电极264；端子电极351和其保护电极263；TFT 201的源极电极或漏极电极251和其保护电极261；以及TFT 202的源极电极或漏极电极252和其保护电极262，每个导线和电极也可以通过和图4B中示出的导线404、连接电极405、端子电极401、TFT 112的源极电极或漏极电极402以及TFT 113的源极电极或漏极电极403相同的方式使用单层导电薄膜形成。
注意该实施例模式可以和实施例模式、实施例1以及实施例2中的任何描述相结合。
[实施例4]
该实施例中，将参考图9A到9E、图10A到10C以及图11描述其中使用底栅TFT形成放大器电路的光检测部分的实例及其制造方法。注意和实施例模式、实施例模式2以及实施例模式3中相同的部分以相同的附图标记表示。
首先，在衬底310之上形成基绝缘薄膜312和金属薄膜511(图9A)。该实施例中，例如，使用厚度为30nm的氮化钽(TaN)和厚度为370nm的钨(W)堆叠作为金属薄膜511。
此外，除了上述金属，可以使用选自钛(Ti)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、铷(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)和铜(Cu)的元素、或包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料形成的单层薄膜，或从这些元素的氮化物，例如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼形成的单层薄膜作为金属薄膜511。
注意金属薄膜511可以直接形成在衬底310上，而不在衬底310上形成基绝缘薄膜312。
接着，金属薄膜511被图形化以形成栅电极512和513，导线314和315以及端子电极350(图9B)。
然后，形成覆盖栅电极512和513、导线314和315以及端子电极350的栅极绝缘薄膜514。该实施例中，可以使用包含硅作为其主要成分的绝缘薄膜形成栅极绝缘薄膜514，例如通过等离子体CVD方法形成的包含氮的厚度为115nm的氧化硅薄膜(成分比Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)，。
接着，在栅极绝缘薄膜514上形成岛状半导体区域515和516。可以通过与实施例2中描述的岛状半导体区域331和332相似的材料和制造工艺形成岛状半导体区域515和516(图9C)。
在形成岛状半导体区域515和516之后，形成掩模518，覆盖除了后来将要成为TFT 502的源极区域或漏极区域521和TFT 501的源极区域或漏极区域522的区域之外的部分，以引入赋予一种导电类型的杂质(图9D)。作为一种导电类型的杂质，在形成n沟道TFT的情况下，磷(P)或砷(As)可以用作n型杂质，而在形成p沟道TFT的情况下，硼(B)可以用作p型杂质。在该实施例中，n型杂质的磷(P)被引入到岛状半导体区域515和516，然后，在TFT 502的源极区域或漏极区域521和源极区域或漏极区域521之间形成沟道形成区域，在TFT 501的源极区域或漏极区域522和源极区域或漏极区域522之间形成沟道形成区域。
接着，去除掩模518，形成第一层间绝缘薄膜(未示出)、第二层间绝缘薄膜316和第三层间绝缘薄膜317(图9E)。第一层间绝缘薄膜、第二层间绝缘薄膜316和第三层间绝缘薄膜317的材料和制造工艺是基于实施例模式2中的描述。
在第一层间绝缘薄膜、第二层间绝缘薄膜316和第三层间绝缘薄膜317中形成接触孔，并且形成金属薄膜，然后，该金属薄膜被选择性地刻蚀以形成导线319、连接电极320、端子电极351、TFT 502的源电极或漏电极531以及TFT 501的源电极或漏电极532。然后，去除由抗蚀剂形成的掩模。注意，该实施例的金属薄膜是100nm厚的Ti薄膜、350nm厚的包含极少量硅的Al薄膜和100nm厚的Ti薄膜的三层堆叠的薄膜。
此外，除了导线319和其保护电极318；连接电极320和其保护电极533；端子电极351和其保护电极538；TFT 502的源电极或漏电极531及其保护电极536；以及TFT 202的源电极或漏电极252及其保护电极537，可以以与图4B所示的导线404、连接电极405、端子电极401、TFT 112的源电极或漏电极402和TFT 113的源电极或漏电极403相同的方式，使用单层导电薄膜形成每个导线和电极。
经过上述工艺，可以制造底栅TFT 501和502。
接着，在第三层间绝缘薄膜317上形成包括p型半导体层111p、i型半导体层111i和n型半导体层111n的光电转换层111(图10B)。对于该光电转换层111的材料和制造工艺可以参考实施例模式和实施例2。
接着，形成密封层324和端子电极121和122(图10C)。端子电极121与n型半导体层111n相连，端子电极122以和端子电极121相同的工艺形成。
而且，通过焊料364和363安装具有电极361和362的衬底360。注意，衬底360之上的电极361通过焊料364安装到端子电极121上。此外，衬底360之上的电极362通过焊料363安装到端子电极122。
图11所示的光检测部分中，进入光电转换层111的光主要从衬底310侧进入，而进入反向交叉TFT 501和502的光主要从衬底360侧进入。此外，通过使用透明导电薄膜形成栅电极，可以检测从衬底侧进入的光。
注意该实施例可以和实施例模式以及实施例1到3中的任何描述相结合。
[实施例5]
该实施例中，将参考图12A和12B以及图13A和13B描述一个实例，其中为本发明的光电转换装置形成一个外壳以控制光的入射方向。
图12A中，为图4A的光电转换装置形成外壳601，使得进入光电转换层111的光不从衬底310侧而是从衬底360侧进入。外壳601配置有开孔，所述开孔形成于其中在衬底310侧形成TFT 112和113的区域中、以及形成于其中在衬底360侧形成光电转换层111的区域中。
图12A中，存在端子电极121、电极361和焊料364；然而，从衬底360侧进入的光斜着经过密封层324。因此，可以产生光电流并检测光。
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壳601和外壳602到604的材料。例如，可以使用具有金属材料或黑染料的树脂材料等。
图12B中，为图11的光检测部分形成外壳602，使得光不从衬底310侧而是从衬底360侧进入光电转换层111。外壳602配置有开孔，该开孔在衬底360侧形成TFT 501和502的区域以及形成光电转换层111的区域中形成。
在图12B中，类似于图12A，从衬底360侧进入的光经过密封层324斜着进入光电转换层111。因此，可以产生光电流并检测光。
图13A中，为图4A的光检测部分形成外壳603，使得进入光电转换层111和TFT 112和113的光不从衬底310侧而是从衬底360侧进入。外壳603配置有开孔，该开孔在衬底360侧形成TFT 501和502的区域以及形成光电转换层111的区域中形成。
图13A中，每个TFT 112和113中在入射光和岛状半导体区域之间存在栅电极；然而，从衬底360侧进入的光中的不经过栅电极的光进入TFT 112和113的岛状半导体区域。此外，从衬底360侧进入的光经过密封层324斜着进入光电转换层111。因此，可以产生光电流并且检测光。
图13B中，为图11的光检测部分形成外壳604，使得进入光电转换层111的光不从衬底310侧而是从衬底360侧进入，而且，进入TFT501和502的光不从衬底360侧而是从衬底310侧进入。外壳604配置有开孔，该开孔在衬底310侧的形成TFT 501和502的区域以及衬底360侧的形成光电转换层111的区域中形成。
图13B中，每个TFT 501和502中在入射光和岛状半导体区域之间存在栅电极；然而，不经过栅电极的光进入TFT 501和502的岛状半导体区域。因此，可以产生光电流并且检测光。此外，从衬底360侧进入的光经过密封层324斜着进入光电转换层111；因此，可以产生光电流并且检测光。
注意该实施例可以和实施例模式以及实施例1到4中的任何描述相结合。
[实施例6]
该实施例中，将参考图22、图23、图25、图26以及图27描述作为偏置切换装置的切换电源(偏置)的电路。
图22和图23中，附图标记901表示光传感器输出VPS，902表示参考电压产生电路以确定参考电压Vr；903表示比较器；以及904表示具有第一级904a、第二级904b和第三级904c的输出缓冲器。图22中，仅描述了三级输出缓冲器；然而，可以提供四级或更多级的输出缓冲器，或可选地，可以提供仅仅一级输出缓冲器。此外，附图标记905表示电流镜电路的TFT的内电阻。
图23示出了图22的特定电路结构，比较器903具有p沟道TFT 911和913、n沟道TFT 912和914以及电阻器921。而且，参考电压产生电路902具有电阻器923和924。此外，图23中示出了输出缓冲器904的第一级904a，输出缓冲器904的第一级904a由p沟道TFT 915和n沟道TFT 916形成。图23中，n沟道TFT是具有一个栅电极的单栅TFT；然而，为了减少截止电流，n沟道TFT可以由具有多个栅电极的多栅TFT形成，例如，具有两个栅电极的双栅TFT形成。注意在和904a相同的电路中可以形成其它级。
图23中，输出缓冲器904的第一级904a可以被图26A中示出的电路942和图26B中示出的电路944代替。图26A中示出的电路942由n沟道TFT 916和p沟道TFT 941形成，图26B中示出的电路由n沟道TFT 916和943形成。
注意，电流镜电路的输出电压V0可以用于光传感器VPS，也可以使用一个电压，其中电流镜电路的输出电压V0在放大器电路中放大。
图22所示的电路中，当电流镜电路的输出电压V0到达某个值时，电流镜电路的电源电压反相。在输出电压超过Vr时，图22中示出的电路反转电源，以参考电压Vr作为边界。图23中，参考电压Vr由参考电压产生电路902确定。此外，参考电压Vr可以使用通过电流施加到负载的电压，其中光传感器接收100lx的光产生的电流量被电流镜电路放大。
图23中，参考电压Vr由参考电压产生电路确定；然而，参考电压Vr可以直接从外部电路931(图25A)输入，或通过使用选择器(模拟开关等)从选择多个输入电压的电路932中输入(图25B)。
此外，在图23所示的电路中，需要参考电压Vr远大于包括在比较器中的TFT的阈值电压(当阈值电压是Vth时Vth≤Vr)。必须调节参考电压或光传感器输出电压VPS以满足该电压。
光传感器输出VPS被输入到比较器903的p沟道TFT 911的栅电极，并和参考电压产生电路902的电压值相比较。在光传感器输出VPS小于参考电压产生电路的电压值的情况下，光传感器输出VPS与电源103的电源103a相连，电流在图27A所示的方向流动。此外，在光传感器输出VPS大于参考电压产生电路的电压值的情况下，光传感器输出VPS与电源103的电源103b相连，电流在图27B所示的方向中流动。
[实施例7]
该实施例中，将描述一个实例，其中通过本发明获得的光检测部分结合到各种电子装置中。给出了计算机、显示器、便携式电话、TV设备等作为本发明应用的电子装置。这些装置的特定实例在图14、图15A和15B，图16A和16B以及图17中示出。
图14示出了便携式电话，包括主体(A)701、主体(B)702、外壳703，操作键704、音频输出部分705、音频输入部分706、电路衬底707、显示板(A)708、显示板(B)709、铰链710、透光材料部分711和光检测部分712。本发明可以应用到光检测部分712。
光检测部分712检测透过透光材料部分的光，根据检测的外部光的亮度控制显示板(A)708和显示板(B)709的亮度，或根据光检测部分712获得的亮度控制操作键704的亮度。因此，可以抑制便携式电话的电流消耗。
图15A和15B示出了便携式电话的另一个实例。图15A和15B中，附图标记721表示主体；722表示外壳；723表示显示板；724表示操作键；725表示音频输出部分；726表示音频输入部分；以及727和728表示光检测部分。
图15A所示的便携式电话中，可以通过光检测部分727(提供在主体721处)检测外部光来控制显示板723和操作键724的亮度。
而且，在图15B所示的便携式电话中，除了图15A的结构，在主体721内部提供光检测部分728。通过光检测部分728，可以检测在显示部分723处提供的背光的亮度。
图16A示出了计算机，包括主体731、外壳732、显示部分733、键盘734、外部连接端口735、指针鼠标736等。
图16B示出了一种显示装置，以及与之对应的电视接收器等。显示装置包括外壳741、支撑架742、显示部分743等。
作为为图16A的计算机提供的显示部分733和图16B的显示装置的显示部分743，图17中示出了使用液晶板情况的特定结构。
图17中示出的液晶板762包含在外壳761内，并包括衬底751a和751b、夹在衬底751a和751b之间的液晶层752、偏振滤光器752a和752b、背光753等。在外壳761形成光检测部分754。
通过使用本发明制造的光检测部分754检测背光753的光量，当其信息反馈时，调节液晶板762的亮度。
图18A和18B的每个视图示出了本发明的光检测包含在照相机中例如数码相机中的实例。图18A是数码相机的正视图，图18B是数码相机的后视图。图18A中，该数码相机具有释放按钮801、主开关802、取景器窗口803、闪光部分804、透镜805、照相机镜筒806以及外壳807。
此外，图18B中，提供取景器目镜窗口11、监视器812以及操作按钮813。
当释放按钮801按到一半位置时，聚焦机制和曝光机制工作，当释放按钮按到最低位置时，快门开启。
通过按下或旋转，主开关802切换数码相机的电源的开和关。
取景器窗口803放置在数码相机的前透镜805的上部，它是从图18B所示的取景器目镜窗口811识别照相区域或焦点位置的装置。
闪光部分804放置在数码相机的前表面的上部，当目标亮度低时，通过按下(闪光部分)，在快门开启的同时发射辅助光。
透镜805放置在数码相机的正面。透镜由聚焦透镜、变焦透镜等形成，并形成具有快门和光圈(未示出)的照相光学系统。此外，在透镜的后面提供图像摄取装置，例如CCD(电荷耦合装置)。
照相机镜筒806移动透镜位置以调节聚焦透镜、变焦透镜等的焦点。当摄影时，照相机镜筒滑出，使透镜805向前移动。此外，当携带时，透镜805向后移动成紧缩状态。注意，该实施例中采用一种结构，其中可以通过滑出照相机镜筒缩放拍摄目标；然而，结构不限于此，可以使用这样的结构，其中通过外壳807内部的照相光学系统不滑出照相机镜筒通过缩放执行拍摄。
在数码相机背面的上部提供取景器目镜窗口811，在检查拍摄区域或焦点时通过它进行查看。
操作按钮813是在数码相机的背面提供的用于各种功能的按钮，包括调整按钮、菜单按钮、显示按钮、功能按钮、选择按钮等。
当本发明的光检测部分包含在图18A和18B所示的照相机中时，光检测部分能够检测光是否存在以及强度，因此，可以执行照相机的曝光调节等。
此外，本发明的光检测部分可以应用到其它电子装置，例如，投影电视和导航系统。即，本发明的光传感器可以用于需要检测光的任何装置。
注意该实施例可以和实施例模式以及实施例1到6的任何描述相结合。
通过本发明，可以制造一种光电转换装置，它能检测从弱光到强光的宽广范围的光强。此外，通过结合本发明的光电转换装置，可以获得具有高可靠度的电子装置。
本申请基于2005年5月23日提交到日本专利局的序列号为No.2005-148864的日本专利申请，这里引用其全部内容作为参考。

Claims (14)

1.一种光电转换装置，包括：
包括光电转换层的光电二极管；
包括薄膜晶体管的放大器电路；以及
偏置切换电路，
其中，将所述偏置切换电路配置成以入射光的预定强度改变施加给所述光电二极管和所述放大器电路的偏置方向，小于所述预定强度的光由所述光电二极管检测，大于所述预定强度的光由所述放大器电路的所述薄膜晶体管检测。
2.根据权利要求1的光电转换装置，其中，所述光电转换层包括p型半导体层、i型半导体层和n型半导体层。
3.根据权利要求1的光电转换装置，其中，所述薄膜晶体管包括源极区域或漏极区域、沟道形成区域、栅极绝缘薄膜和栅电极。
4.根据权利要求1的光电转换装置，其中，所述光电二极管和所述放大器电路形成在透光衬底上。
5.根据权利要求1的光电转换装置，其中，由所述光电二极管检测的入射光的方向和由所述薄膜晶体管检测的入射光的方向相同。
6.根据权利要求1的光电转换装置，其中，所述薄膜晶体管是顶栅薄膜晶体管。
7.根据权利要求1的光电转换装置，其中，由所述光电二极管检测的入射光的方向和由所述薄膜晶体管检测的入射光的方向以衬底作为中心彼此相反。
8.根据权利要求1的光电转换装置，其中，所述薄膜晶体管是底栅薄膜晶体管。
9.一种驱动光电转换装置的方法，所述光电转换装置包括：
具有光电转换层的光电二极管；
包括薄膜晶体管的放大器电路；以及
偏置切换电路，
所述方法包括以下步骤：
由偏置切换电路以入射光的预定强度对施加给所述光电二极管和所述放大器电路的偏置方向进行切换，以及
由所述光电二极管检测小于所述预定强度的光，或者由所述放大器电路的所述薄膜晶体管检测大于所述预定强度的光。
10.根据权利要求9的驱动光电转换装置的方法，其中，所述光电转换层包括p型半导体层、i型半导体层和n型半导体层。
11.根据权利要求9的驱动光电转换装置的方法，其中，所述光电二极管和所述放大器电路形成在透光衬底上。
12.根据权利要求9的驱动光电转换装置的方法，其中，由所述光电二极管检测的入射光的方向和由所述薄膜晶体管检测的入射光的方向相同。
13.根据权利要求9的驱动光电转换装置的方法，其中，由所述光电二极管检测的入射光的方向和由所述薄膜晶体管检测的入射光的方向以衬底作为中心彼此相反。
14.一种光电转换装置，包括：
光集成电路，含有光电二极管、第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管；
第一电源，用于向所述光集成电路施加正向偏置；
第二电源，用于向所述光集成电路施加反向偏置；
电源切换构件，电连接在所述第一及第二电源与所述光集成电路之间，
其中，所述第一薄膜晶体管的栅电极电连接到所述第二薄膜晶体管的栅电极，
其中，所述第一薄膜晶体管的源电极与漏电极中之一电连接到所述第一薄膜晶体管的所述栅电极，以及
其中，所述第一薄膜晶体管的源电极与漏电极中另一个电连接到所述第二薄膜晶体管的源电极与漏电极中之一。
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