KR20080108897A - 광센서 소자 및 이것을 이용한 광센서 장치, 화상표시장치 - Google Patents

광센서 소자 및 이것을 이용한 광센서 장치, 화상표시장치 Download PDF

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KR20080108897A
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미츠하루 다이
마사요시 기노시타
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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

[과제]
고감도의 광센서 소자와 센서 드라이버 회로 등의 스위치 소자를 동일한 절연막 기판 상에, LTPS 플래너 프로세스를 이용하여 형성하고, 센서 드라이버 회로 등을 내장한 저비용의 에리어 센서(광센서 장치), 또는 이 광센서 소자를 내장한 화상표시장치를 제공한다.
[해결 수단]
광센서 소자구조로써, 센서 소자의 한쪽 전극을 회로를 구성하는 스위치 소자의 능동층이 되는 다결정 실리콘막과 동일한 막으로 제작하고, 또한 광전변환이 행하여지는 수광부(受光部)는 비정질 실리콘, 또는 진성층(眞性層)의 다결정 실리콘막으로 한다. 또한, 센서 소자의 2개의 전극 사이에는 수광부의 비정질(非晶質)실리콘과 절연층이 끼워지는 듯한 구조를 채용한다.
광센서 장치, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘막

Description

광센서 소자 및 이것을 이용한 광센서 장치, 화상표시장치{OPTICAL SENSOR ELEMENT, OPTICAL SENSOR DEVICE AND IMAGE DISPLAY DEVICE USING OPTICAL SENSOR ELEMENT}
본 발명은, 절연막 기판 상에 형성한 박막 광센서 소자 및 그것을 이용한 광센서 장치에 관한 것이며, 특히, X선 촬상장치, 생체인증용 근적외선 검출장치 등의 광센서 어래이, 또는 광센서를 이용한 터치 패널 기능, 조광(調光) 기능, 입력 기능을 표시 패널에 내장한 화상표시장치, 예컨대, 액정 모니터, 유기EL(Electro Luminescence) 디스플레이, 무기EL 디스플레이, EC(Electro Chromic) 디스플레이에 사용되는 저온 프로세스 반도체 박막 트랜지스터, 저온 프로세스 광전도 소자, 또는 저온 프로세스 광 다이오드 소자에 관한 것이다.
X선 촬상장치는, 의료용 장치로써 없어서는 안 될 장치가 되었으며, 장치의 조작 간소화, 장치의 저비용화는, 항상 요구되는 과제가 되어 있다. 또한, 최근에는 생체인증의 한 가지 수단으로서, 손가락 정맥, 손바닥 정맥인증이 주목받고 있으며, 이들 정보의 판독 장치의 개발이 시급해지고 있다. 이들 장치에서는 정보 판독을 위해서 외광검출용으로 일정한 면적을 차지하는 센서 어래이, 소위, 에리어 센서가 필요하며, 이 에리어 센서를 저비용으로 제공하는 것이 요구된다. 이 요구로부터, 유리 기판으로 대표되는 저렴한 절연성 기판 상에, 반도체 형성 프로세스(플래너 프로세스)로, 에리어 센서를 형성하는 방법이, 하기 비특허문헌 1에서 제안되어 있다.
에리어 센서에는 다른 제품분야에서 광센서가 요구되고 있는 것으로서, 중
소형 디스플레이가 있다. 중소형 디스플레이는, 휴대전화, 디지털 스틸 카메라,
PDA와 같은 모바일 기기의 표시 용도나, 자동차 탑재용 디스플레이로서 이용되며, 다기능화, 고성능화가 필요해지고 있다. 광센서는, 조광 기능(하기 비특허문헌 2), 터치 패널 기능을 디스플레이에 부가하기 위한 유력한 수단으로써 주목받고 있다. 그러나, 중소형 디스플레이에서는, 대형 디스플레이와 다르며, 패널 비용이 낮기 때문에, 광센서나 센서 드라이버를 설치하는 것에 의한 비용 상승이 크다. 따라서, 유리 기판 상에, 화소 회로를 반도체 형성 프로세스(플래너 프로세스)를 이용하여 형성할 경우, 동시에 광센서 소자나 센서 드라이버를 형성하고, 비용 상승을 억제하는 기술이 유효한 기술이 될 것이라고 생각되고 있다.
이상의 제품군에서 생기는 과제는, 저렴한 절연성 기판 상에, 광센서 소자
나 센서 드라이버를 형성해야 하는 것이다. 센서 드라이버는, 보통 LSI로 구성되며, 단결창 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 MOS트랜지스터, 또는 준하는 고성능 스위치 소자가 필요하게 된다. 저렴한 절연성 기판 상에, 고성능 스위치 소자를 형성하기 위해서는, 이하의 기술이 유효하다.
액티브 매트릭스 방식 액정 디스플레이, 유기EL 디스플레이, 이미지 센서의 화소 및 화소 구동 회로소자로써, 채널이 다결정 실리콘으로 구성되는 박막 트랜지스터(이하 「다결정 실리콘 TFT 」라고 한다.)가 개발되어 있다. 다결정 실리콘 TFT는, 다른 구동 회로소자에 비해, 구동 능력이 큰 점에서 유리하며, 화소와 동일한 유리 기판 상에 주변구동 회로를 탑재할 수 있다. 이로 인해, 회로사양의 커스텀화, 화소 설계, 형성 공정의 동시 진행에 의한 저비용화나, 구동 LSI와 화소 접속부의 기계적 취약성 회피에 의한 고신뢰화가 실현가능할 것으로 기대된다.
다결정 실리콘 TFT는, 비용적인 요구로부터 유리 기판 상에 형성된다. 유리 기판 상에 TFT를 형성하는 프로세스에서는, 유리의 내열온도가 프로세스 온도를 규정한다. 유리 기판에 열적 데미지를 주는 일없이, 고품질 다결정 박막을 형성하는 방법으로써, 엑시머(excimer) 레이저를 이용하여, 전구(前驅) 실리콘층을 용융, 재결정화하는 방법(ELA법 : Excimer Laser Anneal)이 있다. 본 형성법으로 얻을 수 있는 다결정 실리콘 TFT는, 종래의 액정 모니터에 사용되고 있는 TFT(채널이 비정질 실리콘으로 구성된다)에 비해, 구동 능력은 100배 이상으로 개선되기 때문에, 드라이버 등 일부의 회로가 유리 기판 상에 탑재가능하다.
광센서 소자에 요구되는 특성은, 고출력 특성, 다크(dark)일 경우의 낮은 리크 특성이다. 고출력 특성이란, 어떤 강도의 광에 대하여, 가능한 한 큰 출력이 얻어지는 것이고, 광-전류변환 효율이 높은 재료, 소자 구조가 요구된다. 다크일 경우의 낮은 리크 특성이란, 광이 입사하지 않고 있을 경우의 가능한 한 작은 암전류(暗電流)가 작은 특성을 의미한다.
도 1은, 종래의 광센서 소자의 단면도이다. 도 1(a)는, 비정질 실리콘막을 수광층으로 한 세로구조형의 PIN형 다이오드 소자이다.
도 1(a)에 나타낸 광센서 소자는, 제1 금속 전극층과 제2 금속 전극층 사이의 진성 비정질 실리콘막의 수광층과, 이 수광층과 각 전극층의 사이에 형성된 불순물 도입층(N형과 P형)으로 이루어진다. 이 광센서 소자는, 절연성 기판 상에 형성되어 있다. 도 1(b)는, 도 1(a)에 나타낸 광센서 소자의 수직방향의 단면과, 센서 동작 시(時)의, 단면방향에 따른 에너지 밴드도를 나타낸다. 제1 전극의 전위를, 제2 전극의 전위보다도 높게 설정하면, 진성층에서 입사광에 의해 유기(誘起)된 전자 정공쌍은, 전자는 제2 전극으로, 정공은 제1 전극으로 수송된다. 결과로써, 센서 소자 내에 제2 전극에서부터 제1 전극으로 전류가 발생하게 된다. 제1 전극에서부터 진성층으로의 전자 침입, 및 제1 전극에서부터 진성층으로의 정공 침입은 그 동안의 포텐셜 배리어에 의해 저지되기 때문에, 발생 전류량은 입사광의 강도에 비례한 값이 된다. 발생 전류를 출력으로 함으로써, 광검출 센서가 된다.
비정질 실리콘은, 전파장역(電波長域)에 걸쳐, 흡수 계수가 크고, 광전변환 비율이 크다.
단지, 포텐셜 배리어에 의해 전극으로부터의 전하 침입은 완전히 저지할 수 있을 리가 없다. 또한, 입사광 이외의 발생 전류도 존재하기 때문에, 도 1(a)의 구조에서는 다크일 경우의 리크 전류가 비교적 크다.
도 2(a)는, 하기 특허문헌 1에서 공개된 발생 전하 축적형의 광센서 소자이다. 비정질 실리콘막을 수광층으로 하고, 수광층과 한쪽 전극의 사이에, 절연막을 사이에 둔 구조의 센서 소자이다.
도 2(b)∼도 2(e)는, 도 2(a)에 나타낸 광센서 소자의 수직방향 단면과, 센서 동작 시의, 단면방향에 따른 에너지 밴드도 및 센서 동작의 타이밍 챠트도를 나타낸다. 리셋ㆍ판독 모드에서는, 제2 금속전극에 대하여, 제1 금속전극의 전위를 높은 상태로 유지하고, 비정질 실리콘막 중(中)의 정공을 제2 금속전극측에 내놓는다. 센서 동작 모드에 들어가면, 제2 금속전극에 대하여, 제1 금속전극의 전위를 낮은 상태에 유지하고, 잔존하는 전자 및 비정질 실리콘막 중으로 입사광에 의해 유기(誘起)된 전자를 내놓는 동시에, 비정질 실리콘막 중으로 입사광에 의해 유기된 정공을 제1 금속전극측에 축적한다. 다음의 리셋ㆍ판독 모드에서, 축적된 정공을 전하로서 판독한다. 전하의 총량은, 일회 센서 동작 모드 시의 입사광량에 비례한다.
발생 전하 축적형의 광센서 소자에서는, 상기와 같이 전압을 순차적으로 변화시킬 필요가 있으며, 센서의 동작 방법이 복잡해지지만, 절연막을 사이에 두고 있기 때문에, 다크일 경우의 리크 전류는 적다. 또 센서 동작 타이밍의 시퀸스를 자유롭게 설정할 수 있기 때문에, 소자를 제작한 후에, 외부입력에 의해 센서 출력의 최적화 조정이 가능해진다. 또한, 설정에 따라서는 계조(階調) 판독도 가능하게 된다. 이 때문에, 도 1에서 나타낸 센서에 비하여, SN비(比)가 높고, 동작 자유도도 크다.
회로 등을 구성하는 스위치 소자에 비정질 실리콘막을 적용했을 경우, 스위치 소자의 성능이 불충분하기 때문에, 드라이버 회로를 구성하는 것이 불가능하다. 예컨대, 비정질 실리콘막으로 TFT를 구성했을 경우, 그 전계 효과 이동도는, lcm2 /Vs이하이다. 때문에, 센서 영역은, 도 2에서 나타낸 구조의 소자를 어래이화하고, 스위치 기능은 별도 드라이버 LSI를 설치하여, FPC 등으로 접속하는 구성이 된다. 이 경우, 비용은 높아지고, 구동LSI와 패널 간의 접속점 수(數)가 많기 때문에, 기계적인 강도를 충분히 취할 수 없다.
스위치 소자의 능동층 및 센서 소자의 수광층을 다결정 실리콘으로 구성하고, 저렴한 절연성 기판 상에, 광센서 소자나 센서 드라이버를 형성한 것이 특허문헌 2-5에 기재되어 있다. 이 방법에 의해, 회로수단의 커스텀화, 화소 및 센서의 설계, 형성 공정의 동시진행에 의한 저비용화나, 구동 LSI와 패널 간의 접속점 수(數) 저감이 실현된다. 그러나 이 경우, 충분한 센서 출력을 얻을 수 없다. 이것은, 스위치 특성을 확보하기 위해서, 다결정 실리콘층의 후막화(厚膜化)가 가능하지 않고, 또한 다결정 실리콘막은 비정질 실리콘막과 비교했을 때, 흡수 계수가 작으므로, 대부분의 광이 막에 흡수되지 않고, 투과하기 때문이다.
생체인증장치는, 센서가 매트릭스 모양으로 늘어선 센서 어래이부를 갖는다. 센서 어래이부는, 생체정보를 화상신호로서 취득하는 기능을 가지고, 일반적으로 CMOS 센서, 또는 CCD 카메라로 구성된다. CMOS 센서, CCD 카메라는, 판독 영역에 대하여 작기 때문에, 수광면측에는, 축소 광학계(光學系) 등이 부가되며, 두께가 두꺼운 구성이 된다. 최근, 퍼스널 컴퓨터등의 로그인, ATM, 입퇴실 관리의 시큐리티 대책으로서의 응용이 검토되고, 장치의 박형화, 저비용화가 기대되고 있다.
절연 기판 상에 구성된 센서 소자는, 센서 어래이의 면적을 저비용으로 확대할 수 있고, 축소 광학계가 불필요가 되므로, 상기의 목적에 합치하는 장치를 제공할 수 있는 가능성을 갖는다. 특허문헌 2-5에 기재되는 센서 소자에서는, 수광부의 흡수 특성으로부터, 생체인증 장치 등에서 이용할 수 있는 근적외광을 검지하는 것은 불가능하다. 따라서, 생체인증 장치를 구성하는 것은 곤란하다. 종래의 도 2(a)에서 나타낸 센서 소자에서는, 다크일 경우의 리크 전류가 적고, 근적외광을 검지하는 것도 가능하지만, 신호 강도가 미소하기 때문에, 증폭 회로가 필요하게 된다. 센서 어래이부의 외부에, LSI로 구성된 증폭 회로를 설치했을 경우, 그 설치 면적과 LSI의 비용에 의해, 대형이며, 비싼 인증장치가 되어버린다.
특허문헌 6의 구성은, 스위치 소자를 다결정 실리콘막으로 구성, 드라이버 등의 회로를 형성한 후, 그 상층에 성막한 비정질 실리콘막을 수광층에 가지는 센서 소자를 구성하는 것이다. 특허문헌 6에 기재된 센서 소자라면, 저렴한 절연성 기판 상에, 광센서 소자나 센서 드라이버를 형성할 수 있으며, 종래 제품에 대하여, 박형으로, 저비용 생체인증 장치나, 센서 드라이버를 내장한 저비용이며 고감도 에리어 센서, 또는 이 광센서 소자를 내장한 화상표시장치를 제공하는 것이 가능하다. 그러나, 이 구조에서는, 회로 형성공정에, 센서소자 형성공정이 추가되는 프로세스가 된다. 이러한 다층구조를 형성했을 경우, 소자의 평탄도를 확보하기가 곤란해지고, 광학특성의 변화에 의해, 센서 특성의 확보가 곤란해진다. 또한, 제작 공정수(工程數)가 많아지는데 따르는 제품 비율의 저하가 우려된다.
[비특허문헌 1] 테크놀로지 앤드 어플리케이션즈 오브 아모퍼스 실리콘 제 204페이지∼제221페이지(Technology and Applications of Amorphous Silicon pp204 -221)
[비특허문헌 2] 샤프 기법 제92호(2005년) 제35페이지∼제39 페이지(SHARP Technical Jounal vol.92 (2005) pp35-39)
[특허문헌 1] 특개평8-116044
[특허문헌 2] 특개2004-159273호 공보
[특허문헌 3] 특개2004-325961호 공보
[특허문헌 4] 특개2004-318819호 공보
[특허문헌 5] 특개2006-3857호 공보
[특허문헌 6] 특개2005-228895호 공보
본 발명은, 높은 광전변환 효율을 갖는 광센서 소자와, 센서 드라이버 회로(필요에 따라, 화소회로, 기타 회로)를, 동일한 절연막 기판 상에, 플래너 프로세스를 이용하여 형성하고, 센서 드라이버 회로를 내장한 저비용, 고감도의 에리어 센서, 또는 이 광센서 소자를 내장한 화상표시장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은, 상기과제를 해결하기 위한 수단으로서, 절연성 기판 상에 형성된 광센서 소자에 있어서, 제1 전극과, 제2 전극과, 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이에 반도체층으로 형성된 수광층(受光層)과 절연층이 형성되어 있으며, 제1 전극이 다결정 실리콘막으로 형성되어 있는 광센서 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은, 절연성 기판 상에 형성된 광센서 소자에 있어서, 제1 전극과, 제2 전극과, 제1 전극과 제2 전극의 사이에 반도체층으로 형성된 수광층과 절연층이 형성되어 있으며, 제1 전극이 다결정 실리콘막으로 형성되어 있는 광센서 소자의 상기 제1 전극을 형성한 다결정 실리콘막과 동일한 막으로, 능동층을 형성한 박막 트랜지스터 소자, 다이오드 소자, 저항 소자 중, 적어도 한 종류의 소자와 상기 광센서 소자를 갖고, 상기 박막 트랜지스터 소자, 상기 다이오드 소자, 상기 저항 소자의 적어도 한 종류의 소자로 구성되는 증폭 회로, 센서 드라이버 회로가, 상기 광센서 소자와 함께, 동일 절연성 기판 상에 제작되어 있는 광센서 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 절연성 기판 상에 형성된 광센서 소자에 있어서, 제1 전극과, 제2 전극과, 제1 전극과 제2 전극의 사이에 반도체층으로 형성된 수광층과 절연층이 형성되어 있으며, 제1 전극이 다결정 실리콘막으로 형성되어 있는 광센서 소자의 상기 제1 전극을 형성한 다결정 실리콘막과 동일한 막으로, 능동층을 형성한 박막 트랜지스터 소자, 다이오드 소자, 저항 소자 중, 적어도 한 종류의 소자와 상기 광센서 소자를 갖고, 상기 박막 트랜지스터 소자, 상기 다이오드 소자, 상기 저항 소자의 적어도 한 종류의 소자로 구성되는 증폭 회로, 센서 드라이버 회로가 상기 광센서 소자와 함께, 동일 절연성 기판 상에 제작되어 있는 광센서 장치를 구비하며, 또한, 상기 박막 트랜지스터 소자, 상기 다이오드 소자, 상기 저항 소자의 적어도 한 종류의 소자로 구성되는 화소 스위치, 증폭회로, 화소 드라이버 회로가, 상기 절연성 기판과 동일한 기판 상에 제작되어 있는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명에 있어서는, 증폭 회로, 센서 드라이버를 구성하는 스위치 소자를 제작함과 동시에, 고성능 발생 전하 축적형인 광센서 소자를 제작한다. 이를 위한 소자 구조로써, 센서 소자의 한쪽 전극이, 스위치 소자의 능동층을 구성하는 다결정 실리콘막과 동일한 막이고, 또한 광전변환이 행하여지는 수광부는 비정질 실리콘이며, 센서 소자의 2개의 전극 사이에는, 수광부의 비정질 실리콘과 절연층이 끼워져 있어 있는 것을 특징으로 한다. 이로 인해, 프로세스 공정증가를 최대한 억제하면서, 센서 드라이버 회로의 스위칭 특성을 유지하고, 또한 비정질 실리콘막으로 형성한 광센서 소자의 고감도ㆍ저노이즈 특성을 구비한 광센서 장치 및 이것을 이용한 화상표시장치가 실현가능하다.
본 발명의 특징은, (1)절연성 기판 상에 형성된 광센서 소자에 있어서, 제1 전극과, 제2 전극과, 제1 전극과 제2 전극의 사이에 반도체층으로 형성된 수광층(受光層)과 절연층이 형성되어 있으며, 제1 전극이 다결정 실리콘막으로 형성되어 있는 광센서 소자에 있다. 절연층에 의해 다크일 경우의 리크 전류를 방지하기 위해서이다.
상기 (1)에 있어서, (2)상기 제1 전극의 상부에 비정질 실리콘막으로 형성된 상기 수광층(광전변환층)이 형성되고, 상기 수광층의 상부에 상기 절연층이 형되며, 상기 절연층의 상부에 상기 제2 전극이 더 형성되어 있는 것이 바람직하다. 절연층에 의해 다크일 경우의 리크 전류를 방지하기 위해서이다.
상기 (2)에 있어서, (3)상기 제1 전극의 저항율은 2.5×10-4Ωㆍm이하, 상기 수광층(광전변환층)의 저항율은 1.0×10-3Ωㆍm이상인 것이 바람직하다. 발생한 전자-정공쌍의 수명을 연장시키는 필요가 있으며, 상기 제1 전극은 도체일 필요가 있기 때문이다.
상기 (2)에 있어서, (4)상기 제2 전극은, 가시-근적외광역(400nm에서 1000nm)의 광에 대하여, 투과율이 75％이상인 것이 바람직하다.
상기 (2)에 있어서, (5)상기 수광층(광전변환층)을 형성하는 비정질 실리콘막 중, 상기 제1 전극과의 계면 근방의 영역이 고농도 불순물층(1×1025/m이상)으로 되어 있는 것이 바람직하다. 전극에서부터 수광층으로의 캐리어 도입을 막을 필요가 있기 때문이다.
상기 (5)에 있어서, (6)상기 제1 전극에는, 상기 고농도 불순물층에 존재하는 불순물과 같은 종류의 불순물 원소가 존재하고, 또한 상기 불순물 원소는 인, 비소 혹은 보론, 알루미늄으로부터 선택되는 적어도 한 종류인 것이 바람직하다. 같은 종류의 불순물을 도입하는 것은, 이로 인해 광 비조사 시의 리크를 저감할 수 있기 때문이다.
상기 (2)에 있어서, (7)상기 절연층은, 산화실리콘막, 또는 질화실리콘막으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 (1)에 있어서, (8)상기 제1 전극의 상부에 상기 절연층이 형성되고, 상기 절연층의 상부에 비정질 실리콘막으로 형성된 상기수광층(광전변환층)이 형성되 며, 상기 수광층의 상부에 상기 제2 전극이 더 형성되어 있는 것이 바람직하다. 절연층에 의해 다크일 경우의 리크 전류를 방지하기 위해서다.
상기 (8)에 있어서, (9)상기 제1 전극의 저항율은 2.5×10-4Ωㆍm이하, 상기 수광층(광전변환층)의 저항율은 1.0×10-3Ωㆍm이상인 것이 바람직하다. 발생한 전자-정공쌍의 수명을 연장시킬 필요가 있으며, 상기 제1 전극은 도체일 필요가 있기 때문이다.
상기 (8)에 있어서, (10)상기 제2 전극은, 가시-근적외광역(400nm에서 1000nm)의 광에 대하여, 투과율이 75％이상인 것이 바람직하다.
상기 (8)에 있어서, (ll)상기 수광층(광전변환층)을 형성하는 비정질 실리콘막 중, 상기 제2 전극과의 계면 근방의 영역이 고농도 불순물층(1×1025 /m3이상)으로 되어 있는 것이 바람직하다. 전극에서부터 수광층으로의 캐리어 도입을 막을 필요가 있기 때문이다.
상기 (11)에 있어서, (12) 제11의 전극에는, 상기 고농도 불순물층에 존재
하는 불순물과 다른 종류의 불순물 원소가 존재하고, 또한 상기 불순물 원소는, 인, 비소, 또는 보론, 알루미늄으로부터 선택되는 적어도 한 종류인 것이 바람직하다. 다른 종류의 불순물을 도입하는 것은, 이로 인해 광 비조사 시의 리크를 저감할 수 있기 때문이다.
상기 (8)에 있어서, (13)상기 절연층은, 산화실리콘막, 또는 질화실리콘막으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 (1)에 있어서, (14)상기 제1 전극과, 상기 제1 전극에 인접하고, 상기 제1 전극을 형성하는 다결정 실리콘막과 동일한 막으로 형성된 상기 수광층(광전변환층)과, 상기 수광층의 상부에 형성된 상기 절연층과, 상기 절연층의 상부에 상기 제2 전극이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 절연층에 의해 다크일 경우의 리크 전류를 방지하기 위해서다.
상기 (14)에 있어서, (15)상기 제1 전극의 저항율은 2.5×10-4Ωㆍm이하, 상기 수광층(광전변환층)의 저항율은 1×10-3Ωㆍm이상인 것이 바람직하다. 수광층을 다결정 실리콘막의 진성층으로 해서 발생한 전자-정공 쌍의 수명을 연장시킬 필요가 있으며, 상기 제1 전극은 도체일 필요가 있기 때문이다.
상기 (14)에 있어서, (16)상기 제2 전극은, 가시-근적외광역(400nm에서 1000nm)의 광에 대하여, 투과율이 75％이상인 것이 바람직하다.
상기 (14)에 있어서, (17)상기 절연층은, 산화실리콘막, 또는 질화실리콘막으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 특징은, (18)절연성 기판 상에 형성된 광센서 소자에 있어서, 제1 전극과, 제2 전극과, 제1 전극과 제2 전극의 사이에 반도체층으로 형성된 수광층과 절연층이 형성되어 있으며, 제1 전극이 다결정 실리콘막으로 형성되어 있는 광센서 소자의 상기 제1 전극을 형성한 다결정 실리콘막과 동일한 막으로, 능동층을 형성한 박막 트랜지스터 소자, 다이오드 소자, 저항 소자 중, 적어도 한 종류의 소자와 상기 광센서 소자를 갖고, 상기 박막 트랜지스터 소자, 상기 다이오드 소자, 상기 저항 소자의 적어도 한 종류의 소자로 구성되는 증폭 회로, 센서 드라이버 회로가, 상기 광센서 소자와 함께, 동일 절연성 기판 상에 제작되어 있는 광센서 장치에 있다. 프로세스 공정 증가를 최대한 억제하면서, 센서 드라이브회로의 스위칭 특성을 유지하고, 또한 비정질 실리콘막으로 형성한 광센서 소자의 고순도ㆍ저노이즈 특성을 구비한 광센서 장치로 하기 위해서이다.
상기 (18)에 있어서, (19)상기 광센서 소자, 또는 상기 광센서 소자와 그 증폭 회로 및 스위치 군과의 그룹이, 매트릭스 모양으로 배치되고, 그 주변에 센서 드라이버 회로가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 특징은, (20)절연성 기판 상에 형성된 광센서 소자에 있어서, 제1 전극과, 제2 전극과, 제1 전극과 제2 전극의 사이에 반도체층으로 형성된 수광층과 절연층이 형성되어 있으며, 제1 전극이 다결정 실리콘막으로 형성되어 있는 광센서 소자의 상기 제1 전극을 형성한 다결정 실리콘막과 동일한 막으로, 능동층을 형성한 박막 트랜지스터 소자, 다이오드 소자, 저항 소자 중, 적어도 한 종류의 소자와 상기 광센서 소자를 갖고, 상기 박막 트랜지스터 소자, 상기 다이오드 소자, 상기 저항 소자의 적어도 한 종류의 소자로 구성되는 증폭 회로, 센서 드라이버 회로가 상기 광센서 소자와 함께, 동일 절연성 기판 상에 제작되어 있는 광센서 장치를 구비하며, 또한, 상기 박막 트랜지스터 소자, 상기 다이오드 소자, 상기 저항 소자의 적어도 한 종류의 소자로 구성되는 화소 스위치, 증폭회로, 화소 드라이버 회로가, 상기 절연성 기판과 동일한 기판 상에 제작되어 있는 화상표시장치에 있다. 프로세스 공정 증가를 최대한 억제하면서, 센서 드라이버 회로의 스위칭 특 성을 유지하고, 또한, 비정질 실리콘막으로 형성한 광센서 소자의 고감도ㆍ저노이즈 특성을 구비한 광센서 장치를 갖는 화상표시장치로 하기 위해서이다.
상기 (20)에 있어서, (21)하나, 또는 복수의 화소와, 상기 광센서 소자, 또는 상기 광센서 소자와 그 증폭 회로 및 스위치 군과의 그룹이, 매트릭스 모양으모 배치되고, 그 주변에 상기 화소 드라이버 회로와, 상기 센서 드라이버 회로가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 (20)에 있어서, (22)화소가 매트릭스 모양으로 배치되고, 그 주변에
상기 광센서 소자, 상기 화소 드라이버 회로와, 상기 센서 드라이버 회로가 배치
되어 있는 것이 바람직하다.
종래의 TFT 구동 디스플레이의 고부가가치화 위해서는, 기능 부가는 필연적이며, 그 하나의 수단으로써 광센서를 내장하는 것은, 이렇게 함으로써 부가 가능하게 되는 기능이 넓어지므로 대단히 유용하다. 또한, 광센서를 어래이화한 에리어
센서는 의료 용도, 인증 용도 등에 유용하며, 저비용으로 제작하는 것이 중요해진다.
본 발명에 의하면, 고성능 센서와 센서 처리회로를, 저렴한 절연성 기판에 동시 제작할 수 있고, 저비용이고 신뢰성이 높은 제품을 제공할 수 있다.
(실시예 1)
도 3은, 본 발명에 관한 광센서 소자의 개념도이다. 도 3(a)는 절연성 기판 상에 형성된 광센서 소자의 단면도, 도 3(b)는 상면도이다.
도 3에 있어서, 절연성 기판 상에, 제1 전극이, 다결정 실리콘막으로 제작되고, 그 위에 수광층이 비정질 실리콘막에 의해 제작되며, 다시금 그 위에, 절연층을 사이에 두고, 가시-근적외광에 대하여 투명한 제2 전극이 제작되어 있다(여기에서 말하는 가시-근적외광에 대하여 투명인 것은, 400nm에서 1000nm의 파장의 광에 대하여, 에너지 투과율이 75％이상인 것을 가리킨다).
제1 전극은, 콘택트 홀을 통해서 배선층에 접속하고 있다. 도 3의 예는, 배선층이 제2 전극을 구성하는 재료와 동일한 경우를 나타내고 있지만, 다른 재료여도 좋다. 그럴 경우는, 제1 전극의 경우같이 제2 전극에 있어서도, 전극과 배선은 콘택트 홀을 통해서 접속하게 된다. 각 전극에 접속되는 배선은 층간 절연막으로 절연되며, 전체가 보호 절연막으로 덮여 있다.
검출광이 어느 쪽으로부터 입사할지는, 패널의 설치의 방법에 의존한다. 정(正)설치(절연성 기판측을 아래로)했을 경우는, 도 3(a)의 상부로부터, 검지광(檢知光)이 입사한다. 역(逆)설치(절연성 기판측을 위로)했을 경우는, 도 3(a)의 하부로부터, 검지광이 입사한다. 입사광은 제2 전극과 절연층, 또는 제1 전극을 투과하여 수광층에 도달하며, 그 일부의 에너지는, 수광층 내에서 광전변환되어, 전자와 정공쌍을 발생시킨다. 이 전자 혹은 정공 한쪽만의 전하를 검출하여, 센서의 신호출력으로 한다. 역(逆)설치의 경우, 제2 전극은 반드시 투명할 필요는 없으며, 센서 소자의 감도향상의 목적으로는, 반사율이 높은 재료를 선택하여 반사광을 이용하는 것이 좋다.
도 4는, 본 발명에 관한 광센서 소자의 다른 개념도이다. 도 4(a)는 절연성 기판 상에 형성된 광센서 소자의 단면도, 도 4(b)는 상면도이다.
도 4에 있어서, 절연성 기판 상에, 제1 전극이, 다결정 실리콘막으로 제작되고, 그 위에 절연막을 사이에 두고, 수광층이 비정질 실리콘막에 의해 제작되며, 다시금 그 위에, 가시-근적외광에 대하여 투명한 제2 전극이 제작되어 있다. 제1 전극은, 콘택트 홀을 통해서 배선층에 접속하고 있다. 도 4의 예는 배선층이 제2 전극을 구성하는 재료와 동일한 경우를 나타내고 있지만, 다른 재료여도 좋다. 그 럴 경우는, 제1 전극의 경우처럼, 제2 전극에 있어서도, 전극과 배선은 콘택트 홀을 통하여 접속하게 된다. 각 전극에 접속되는 배선은 층간 절연막으로 절연되며, 전체가 보호 절연막으로 덮여 있다.
검출광이 어느 쪽으로부터 입사할지는, 도 3의 소자처럼 패널의 설치의 방법에 의존한다. 정설치(절연성 기판측을 아래로)했을 경우는, 도 4(a)의 상부로부터, 검지광이 입사한다. 역설치(절연성 기판측을 위로)했을 경우는, 도 3(a)의 하부로부터, 검지광이 입사한다. 입사광은 제2 전극, 또는 제1 전극과 절연층을 투과하여, 수광층에 도달하고, 그 일부 에너지는, 수광층 내에서 광전변환되어, 전자와 정공쌍을 발생시킨다. 도 2의 설명에 기재한 대로, 정공만의 전하를 검출하여(경우
에 따라서는 전자여도 좋다), 센서의 신호출력으로 한다. 역(逆)설치의 경우, 제2 전자는 반드시 투명할 필요는 없으며, 센서 소자의 감도향상의 목적으로는, 반사율이 높은 재료를 선택하여 반사광을 이용하는 것이 좋다.
도 4과 도 3의 차이는, 절연층이 제1 전극과 접하고 있는가, 제2 전극과 접 하고 있는가이다. 제2 전극재료의 종류, 동작 조건 등으로 가장 적합한(最適) 구조가 결정된다. 따라서, 두 경우 중, 어느 한쪽을 선택하면 된다.
도 5는, 다결정 실리콘막을 이용한 스위치 소자로서 널리 이용되고 있는 박
막 트랜지스터(TFT)의 개념도이다. 도 5(a)는 절연성 기판 상에 형성된 TFT의 단면도, 도 5(b)는 상면도이다.
도 5에 있어서, 절연성 기판 상에, TFT의 소스, 채널, 드레인이, 센서 소자의 제1 전극을 구성하는 다결정 실리콘막과 동일한 막으로 제작되며, 그 위에 절연막을 사이에 두고 게이트 전극이 금속막, 다결정 실리콘으로 제작된 도체막에 의해 제작되어 있다. 소스, 게이트, 드레인은, 콘택트 홀을 통해서 배선층에 접속하고 있다. 각 전극에 접속되는 배선은 층간 절연막으모 절연되며, 전체가 보호 절연막으로 덮여 있다. TFT에서는 소스, 또는 드레인과 채널의 사이에 저농도 불순물 주입층을 설치할 경우가 있다. 이는, 소자의 신뢰성을 확보하기 위해서이다. 도 3, 도 4에 나타낸 센서 소자의 제1 전극 및, 도 5에 나타낸 TFT의 소스, 드레인은, 고농도인 불순물을 주입하고, 저항을 충분히 내려서, 도체로 할 필요가 있다. 이상(理想)적인 값은 저항율로 환산해서 2.5×10-4Ωㆍm이하가 바람직하다.
도 3, 도 4 중의 비정질 실리콘막은, 센서 소자의 수광층(광전변환층)이 된다. 수광층은, 발생한 전자홀쌍의 수명을 연장시키기 위해서, 진성층(眞性層)인 것이 바람직하다. 이상(理想)적인 값은, 저항율로 환산해서 1.0×10-3Ωㆍm이상이다.
전극으로부터 수광층으로 캐리어가 주입되는 것을 막기 위해서, 비정질 실리 콘막 중, 전극과 접하는 영역에는, 고농도 불순물영역을 설치할 경우가 있다.
도 3에 나타낸 센서 소자에서는 비정질 실리콘막 중, 제1 전극에 접하는 영
역에는 제1 전극에 주입한 불순물과 동일한 종류의 불순물을 도입한다. 도 6은 그 단면도이다.
도 4에 나타낸 센서 소자에서는 비정질 실리콘막 중, 제2 전극에 접하는 영
역에는 제1 전극에 주입한 불순물과 다른 종류의 불순물을 도입한다. 도 7은 그 단면도이다.
또, 여기에서 말하는 불순물의 종류는, 실리콘에 불순물로써 주입되어, 활성화한 경우, 도너형 불순물이 될 것인지, 억셉터형 불순물이 될 것인지를 가리킨다. 도너형 불순물의 예로서는, 인, 비소 등이 있다. 억셉터형 불순물로서는, 보론, 알루미늄 등이 있다.
도 3, 또는 도 4의 센서 소자와, 도 5의 스위치 소자를, 동일한 절연막 기판상에, 플래너 프로세스를 이용해서 형성함으로써 센서 드라이버 회로를 내장한 저비용의 에리어 센서, 또는 이 광센서 소자를 내장한 화상표시장치를 제공한다. 도 8(a)에서 도 8(q)을 이용하여, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명한다. 여기에서는, 소자를 열거하여, 제작할 때까지의 예를 나타낸다. 에리어 센서, 표시 장치 등, 용도에 의해 소자의 배치가 변할 뿐으로, 기본은 변하지 않는다. 필요에 따라서 공지의 공정을 추가, 또는 생략할 수가 있다. 또한, 본 예에서는, 제1 전극은 N형인 것으로 한다. P형일 경우는 이후의 공정에 있어서, 마스크로 피복하는 장소를 옮길 뿐이다.
우선, 도 8(a)에 있어서, 절연성 기판을 준비한다. 여기에서는, 절연성 기판으로서 저렴한 유리 기판을 예로 설명하지만, PET 등으로 대표되는 플라스틱 기판, 고가(高價)의 석영기판, 금속기판 등의 위에도 제작할 수 있다. 유리 기판의 경우,
기판 중에 나트륨, 보론 등이 함유되어, 반도체층에 대한 오염원이 되므로, 표면에 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등의 언더코트막을 성막하는 것이 바람직하다. 도 8(b)와 같이, 그 상면에 화학기상성장법(CVD)으로 비정질 실리콘막, 또는 미결정 (微結晶)실리콘막을 성막한다. 그 후, 도 8(c)에 도시한 바와 같이, 비정질 실리콘막에 엑시머 레이저를 조사하고, 다결정화한 실리콘막을 형성한다.
다음으로, 도 8(d)에 있어서, 포토리소 공정에서 다결정 실리콘막을 섬모양의 다결정 실리콘막으로 가공하고, CVD에 의해 실리콘 산화막으로 이루어진 게이트 절연막을 성막한다. 게이트 절연막의 재료는, 실리콘 산화막에 한정되는 것은 아니며, 높은 유전율, 높은 절연성, 낮은 고정 전하, 계면 전하ㆍ준위 밀도, 및 프로세스 정합성을 만족시키는 것을 선택하는 것이 바람직하다. 이 게이트 절연막을 통하여, 섬모양의 다결정 실리콘막 전체에, 이온 주입법으로 보론을 도입하고, N형 TFT의 문턱치 조정층(지극히 저농도 보론 주입층)을 형성한다.
또한, 도 8(e)에 도시한 바와 같이, 포토리소 공정에서, N형 TFT영역, N형 전극 영역, P형 TFT영역 중, 비주입 영역으로서, N형 TFT영역과 N형 전극 영역을 포토레지스트로 결정한 후에, 이온 주입법으로 인을 도입하고, P형 TFT의 문턱치 조정층(지극히 저농도 인 주입층)을 형성한다. N형 TFT의 문턱치 조정층(지극히 저농도 보론 주입층)과 P형 TFT의 문턱치 조정층(지극히 저농도 인 주입층)의 불순물 은, TFT의 문턱치 조정을 목적으로 한 것으로, 이온 주입 시의 적량(dosage)은, 1×1011cm-2에서 1×1013cm-2 사이에서 최적값을 도입한다. 이때, 지극히 저농도 보론 주입층과 지극히 저농도 인 주입층 중의 다수 캐리어의 농도는, 1×1015에서 1×1017개/cm3가 되는 것을 알고 있다.
보론 주입량의 최적값은, N형 TFT의 문턱치, 인 주입량의 최적값은, P형 TFT의 문턱치로 결정된다.
다음으로, 도 8(f)에 도시한 바와 같이, CVD 또는 스퍼터에 의해 게이트 전극용 금속막을 성막한다. 이 게이트 전극용 금속막은, 반드시 금속막일 필요는 없으며, 고농도 불순물을 도입하여, 저저항화한 다결정 실리콘막 등이어도 좋다.
다음으로, 도 8(g)에 도시한 바와 같이, 포토리소 공정에서 게이트 전극용 금속막을 가공하여 게이트 전극을 형성하고, 동일한 포토레지스트를 이용하여 이온 주입법으로 인을 도입하여, N+층(고농도 인 주입층)을 형성한다. 이온 주입 시의 인의 적량은, 전극의 저항을 충분히 내릴 필요가 있으므로 1×1015cm- 2이상이 바람직하다. 이때, 고농도 인 주입층 중의 다수 캐리어의 농도는 1×1019개/cm3 이상이 된다.
도 8(g)에 나타낸 레지스트를 제거한 후, 도 8(h)에 도시한 바와 같이, 게이트 전극을 마스크로 하여, 이온 주입법으로, 게이트 전극의 양쪽 사이드에 인을 도입하여, N-층(저농도 인 주입층)을 형성한다. 이 불순물 도입은, N형 TFT의 신뢰성 향상을 목적으로 한 것으로, 이온 주입 시의 적량은, 저농도 보론 주입층과 고농도 인 주입층 적량의 사이, 즉, 1×1011cm-2에서 1×1015cm-2의 사이에서 최적값을 도입한다. 이때 N-층(중(中)농도 인 주입층) 중의 다수 캐리어의 농도는 1×1015에서 1×1019개/cm3이 된다.
본 실시예에서는, N-층(저농도 인 주입층)의 형성에 있어서, 포토레지스트와
게이트 전극의 가공 오차를 이용하고 있다. 가공 오차를 이용하는 잇점(利點)은, 포토마스크, 포토 공정을 생략할 수 있는 것, 게이트 전극에 대하여, N-층(중농도 인 주입층)의 영역이 일의(一義)적으로 결정되는 것이지만, 결점은, 가공 오차가 작을 경우, N-층을 충분히 확보할 수 없는 것이다. 가공 오차가 작을 경우는, 새롭게 포토 공정을 추가하여, N-층을 규정해도 좋다.
다음으로, 도 8(i)에 도시한 바와 같이, 포토레지스트로 N형 TFT영역과 N형 전극 영역의 비주입 영역을 결정한 후에, P형 TFT영역에, 이온 주입법으로 보론을 도입하여, P+층(고농도 보론 주입층)을 형성한다. 이온 주입 시의 적량(dosage)은, 전극의 저항을 충분히 내릴 필요가 있으므로, 1×1015cm- 2이상이 바람직하다. 이때 P+층 중의 다수 캐리어의 농도는 1×1019개/cm3이상이 된다. 이상의 공정에 의해, TFT와 광센서 소자의 전극을 형성할 수 있다.
본 실시예에서 주의해야 할 것은, P형 TFT의 문턱치 조정층(저농도 인 주입층)에는, N형 TFT의 문턱치 조정층(저농도 보론 주입층)과 같은 양의 보론이, P+ 층(고농도 보론 주입층)에는, N-층(중농도 인 주입층), 및 N+층(고농도 인 주입층)과 같은 양의 인이 도입되어 있는 것이다. 이들은 본래, 도입 불필요한 불순물이며, TFT와 광센서 소자 전극의 다수 캐리어의 종류를 유지하기 위해서는, 그것들을 상쇄할 분의 량의 인과 보론을 각 층에 도입할 필요가 있다. 본 실시예는, 포토리소 공정을 간략화할 수 있고, 포토마스크를 삭감할 수 있는 것이 잇점이지만, P형TFT의 능동층에 많은 결함이 도입된다는 결점이 있다. P형 TFT의 특성을 확보할 수 없을 경우는, 포토마스크, 포토 공정을 증가시켜서, P형 TFT의 문턱치 조정층, P+층을 덮음으로써 불필요한 불순물을 도입하지 않는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 8(j)에 도시한 바와 같이, 게이트 전극의 상부에 TEOS 가스를 원료로 해서 CVD를 사용하여 층간 절연막을 성막한 후, 도입 불순물의 활성화 아닐을 행한다. 이어서 포토리소 공정에 의해, 포토레지스트를 이용하여, 소스, 드레인 부분에 콘택트 홀을 형성한다. 층간 절연막은, 나중에 형성하는 배선과, 하층의 게이트 전극과 다결정 반도체층을 절연하는 것이므로, 절연성이 있으면, 어떤 막이라도 좋다. 단지, 기생 용량을 저감하는 필요가 있으므로 낮은 비유전율로 막 응력이 작거나 하는 등, 후막화(厚膜化)에 대하여, 프로세스 정합성이 좋은 것이 바람직하다. 또한, 표시 기능과 양립할 경우에는 막의 투명성이 중요해져서, 가시광역에 대하여 투과율이 높은 재료인 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 예로써, TEOS 가스를 원료로 한 실리콘 산화막을 들었다.
다음으로, 도 8(k)에 도시한 바와 같이, 배선 재료를 성막하고, 포토리소 공정에 의해, 배선을 형성한다. 도 8(l)에 도시한 바와 같이, CVD에 의해, 보호 절연 막을 더 형성한다. 필요하다면 보호 절연막을 형성한 후, TFT 특성개선을 위한 추가 아닐을 행한다. 막의 재료는, 도 8(j)에서 나타낸 층간 절연막과 같이 절연성이 있다면, 어떤 막이라도 좋다.
다음으로, 도 8(m)에 도시한 바와 같이, 포토리소 공정에 의해, 포토레지스트를 이용하여, 센서 소자의 제1 전극 상층의 보호 절연막, 층간 절연막, 게이트 절연막에, 콘택트 홀을 형성한다. 본 실시예에서는, 센서 소자로서 도 3의 제작예를 나타낸다.
다음으로, 도 8(n)에 도시한 바와 같이, CVD에 의해 비정질 실리콘막을 형성한다. 이때, 다결정 실리콘 전극과 비정질 실리콘막의 계면 준위를 저감하기 위해서, 다결정 실리콘 전극의 표면 개질(改質) 처리, 또는 세정 처리를 가하면 된다. 그 방법은, 불산 세정 등이 있지만, 그 방법은 문제삼지 않는다. 또한, 비정질 실리콘막 중의 함유 수소량이, 10atm％정도 이상이 되는 성막 조건인 것이 바람직하다. 비정질 실리콘 중에는 미결합 본드가 대부분 존재하고, 광조사에서 발생한 전자-정공쌍의 재결합 중심이 된다. 비정질 실리콘막 중의 수소는, 미결합 본드를 종단, 불활성화하는 효과가 있다. 성막 후의 수소 도입에서는, 충분한 양의 수소가 비정질 실리콘막 중에 도입할 수 없어, 센서의 성능저하를 초래한다. 비정질 실리콘막은, 기본적으로 불순물을 도입하지 않는 진성층이지만, 도 6에 나타낸 구조의 소자를 채용할 경우, 성막 시작 시에 원료 가스에 불순물을 혼입함으로써, 제1 전극 부근의 비정질 실리콘층에 고농도의 불순물 도입층을 형성할 수 있다. 이로 인해, 광(光) 비조사 시의 리크를 저감할 수 있다.
다음으로 도 8(o)에 도시한 바와 같이, 포토리소 공정에 의해, 포토레지스트를 이용하여, 비정질 실리콘막을 섬모양의 센서 수광부(비정질 실리콘막)로 가공한 후, 절연막을 형성한다. 이 절연막은 비정질 실리콘의 섬에 대하여, 피복율이 높은 것이 바람직하다. 용량의 조정은, 유전율이 높은 막을 선택하거나, 막두께를 제어하는 것으로 조정한다.
다음으로 도 8(p)에 도시한 바와 같이, 포토리소공정에 의해, 투명한 재료로 제2 전극을 형성한다. 재료는 가시-근적외광에 대하여 투명한 도체이면 무엇이든 좋다. 예로써, ITO, ZnO, InSb 등의 산화물을 들 수 있다.
마지막으로 도 8(q)에 도시한 바와 같이, 보호 절연막을 형성한다. 이 보호 절연막은, 특히 외부로부터 각 소자에 물이 침입하는 것을 막는 의도가 있다. 따라서, 재료로서 투습성이 좋은 실리콘 산화막보다도 실리콘나이트라이드 등, 투습성이 나쁜 재료를 채용하는 것이 바람직하다.
또한 본 공정에서는 포토리소 공정을 반복함으로써, 필요에 따라서 배선층을 증가시켜서, 다층화하는 것도 가능하다.
도 8(q)에서는 왼쪽에서부터 차례로 N형 TFT, P형 TFT, 센서 소자(도 3에 기재된 구조)가 제작된 것이 된다.
도 9(a)에서부터 도 9(e)는, 도 8(l)로부터 파생한 센서 소자가, 도 4에 나타낸 구조일 경우의 제작예를 나타낸다.
도 9(a)에 도시한 바와 같이, 포토리소 공정에 의해, 포토레지스트를 이용하여, 센서 소자 제1 전극 상층의, 보호 절연막, 층간 절연막, 게이트 절연막을 제거 한다.
다음으로, 도 9(b)에 도시한 바와 같이, CVD에 의해 절연막을 형성한다. 여기에서는, 센서 소자의 제1 전극 바로 위의 절연막을 새롭게 성막하였으나, 이전 공정에서, 절연막 제거공정 시에 절연막을, 원하는 막두께분 남겨서 제거하는 방법으로 준비해도 좋다.
다음으로, 도 9(c)에 도시한 바와 같이, CVD에 의해 비정질 실리콘막을 형성한다. 비정질 실리콘막은, 기본적으로 불순물을 도입하지 않는 진성층이지만, 도 7에 나타낸 구조의 소자를 채용할 경우, 성막 종료 직전에 원료 가스에 불순물을 혼입함으로써, 제2 전극 부근의 비정질 실리콘층에 고농도의 불순물 도입층을 형성할 수 있다. 이로 인해 광 비조사 시의 리크를 저감할 수 있다.
도 9(d)에 도시한 바와 같이, 섬모양으로 가공한 후, 포토리소 공정에 의해, 투명한 재료로 제2 전극을 형성한다. 도 9(d)에서, 제2 전극은 비정질 실리콘의 섬을 돌아 들어가는 것처럼 성막되어 있지만, 그 상부만이 성막 되어 있는 상태라도 좋다. 마지막으로, 도 9(e)에 도시한 바와 같이, 보호 절연막을 형성한다. 본 공정에 있어서도, 포토리소 공정을 반복함으로써, 필요에 따라, 배선층을 증가시키고, 다층화하는 것도 가능하다.
도 9(e)에서는 왼쪽에서부터 차례로 N형 TFT, P형 TFT, 센서 소자(도 3에 기재된 구조)가 제작된 것이 된다.
도 3, 도 4에서 나타낸 구조의 센서 소자에 대하여, 출력은 떨어지지만, 종래의 소자에 비해, 양호한 특성을 나타내고, 또한 TFT 제작공정에 대하여, 부가 공 정수를 될 수 있는 한 감소시켜서 구성할 수 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 관한 소자구조에 대해서 언급한다.
도 10은, 본 발명에 관한 광센서 소자의 다른 개념도이다. 도 10(a)는 절연성 기판 상에 형성된 광센서 소자의 단면도, 도 10(b)는 상면도이다.
도 10에 있어서, 절연성 기판 상에, 제1 전극 및 수광층이, 다결정 실리콘막으로 제작되고, 수광층의 상부에 절연층을 사이에 두어, 제2 전극이 제작되어 있다. 제1 전극, 제2 전극은, 콘택트 홀을 통해서 각각 배선층에 접속하고 있다. 도 10의 예는 배선층이 제2 전극을 구성하는 재료와 다른 경우를 나타내고 있지만, 동일한 재료여도 좋다.
각 전극에 접속되는 배선은 층간 절연막으로 절연되며, 전체가 보호 절연막으로 덮여 있다.
도 10의 소자는, 제1 전극과 제2 전극의 사이에, 반도체층으로 형성된 수광층과, 절연층이 형성되어 있다는 점에서는, 도 3, 4의 소자와 동일하며, 동작방법도 같다.
도 10의 발명의 특징은, 비정질 실리콘막 형성이 불필요하다는 것과, 센서 소자의 절연막 및 제2 전극이, 도 5의 TFT의 게이트 절연막 및 게이트와 동일한 재료로 구성할 수 있다는 것이다. 따라서, TFT 제작공정에 대하여, 부가 공정수를 될 수 있는 한 감소시켜서, 스위치 소자(TFT)와 센서 소자를, 절연성 기판 상에 형성할 수가 있다.
도 11(a)에서부터 도 11(f)을 이용하여, 도 10에 기재된 광센서 소자를 채용 한 경우의, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명한다. 여기에서는 소자를 열거하여, 제작할 때까지의 예를 나타낸다. 에리어 센서, 표시장치 등, 용도에 따라 소자의 배치가 변할 뿐이며, 기본은 변하지 않는다. 필요에 따라서 공지(公知)의 공정을 추가, 또는 생략할 수가 있다. 또한, 제1 전극은 N형인 것으로 한다. P형일 경우는 이후의 공정에 있어서, 마스크로 피복하는 장소를 옮길 뿐이다.
포토리소 공정에서 다결정 실리콘막을 섬모양의 다결정 실리콘막으로 가공하고, CVD에 의해서 실리콘 산화막으로 이루어진 게이트 절연막을 성막하는 공정까지는 도 8과 공통이다(도 8(f)까지).
도 11(a)에 도시한 바와 같이, 센서 부분을 포토레지스트 피복한 상태에서, 이온 주입법으로, 보론을 도입하고, N형 TFT의 문턱치 조정층(매우 저농도 보론 주입층)을 형성한다. 또한, 프로세스를 간소화하고 싶을 경우는, 포토레지스트로 피복하지 않고, 전면(全面)에 보론을 도입해도 좋다. 단지 센서 소자의 성능은 떨어지기 때문에, 용도에 따라, 어느 한쪽의 방법을 선택한다.
다시금, 도 11(b)에 도시한 바와 같이, 포토리소 공정에서, N형 TFT영역, N형 전극영역, P형 TFT영역 중, 비주입 영역으로서, N형 TFT영역과 센서 소자영역을 포토레지스트로 결정한 후에, 이온 주입법으로, 인을 도입하고, P형 TFT의 문턱치 조정층(매우 저농도 인 주입층)을 형성한다.
다음으로, 도 11(c)에 도시한 바와 같이, CVD 또는 스퍼터에 의해 게이트 전극용 금속막을 성막하고, 포토리소 공정에서 게이트 전극용의 금속막을 가공하여 게이트 전극을 형성하며, 동일한 포토레지스트를 이용하여, 이온 주입법으로 인을 도입하고, N+층(고농도 인 주입층)을 형성한다.
레지스트를 제거한 후, 도 11(d)에 도시한 바와 같이, 게이트 전극을 마스크로 하여, 이온 주입법으로 게이트 전극의 양쪽 사이드에 인을 도입하고, N-층 (저농도 인 주입층)을 형성한다. 이 불순물 도입은, N형 TFT의 신뢰성 향상을 목적으로 한 것으로, 도 8의 설명에서 언급한 대로이다. 센서 소자의 제1 전극과 수광층의 사이에도, N-층(저농도 인 주입층)이 형성된다. 이 영역의 형성을 회피하기 위해서는, N-층의 이온 주입 시, 포토레지스트로 피복할 필요가 생기지만, 센서 소자로서 충분히 기능하기 때문에, 여기에서는 형성하는 것으로 한다. 필요로 하는 감도 등에 따라서 프로세스를 선택한다.
다음으로, 도 11(e)에 도시한 바와 같이, 포토레지스트로 N형 TFT영역과 N형 전극영역의 비주입 영역을 결정한 후에, P형 TFT영역에, 이온 주입법으로 보론을 도입하고, P+층(고농도 보론 주입층)을 형성한다.
이후의 공정은 이미 알고 있는 TFT 제작공정을 따른다. 도 11(f)는 그 완성 예이다. 이온 주입법에 의한 불순물의 도입량은 도 8의 경우와 마찬가지이다.
도 8, 도 9, 도 11에서는 스위치 소자의 예로써, TFT를 들고, 그 제작 공정을 나타냈지만, 그 외에도 다이오드 소자, 저항 소자 등도 마찬가지로 하여, 제작할 수 있다. 각각, 특정한 기능을 가지는 전자회로는, 이들의 소자를 조합시켜서 구성할 수 있다.
도 12는, 도 8 ,또는 도 9, 또는 도 11의 제조 공정을 적용해서 얻어지는, 일정한 면적을 차지하는 센서 어래이, 소위, 에리어 센서의 실시예이다. 광센서 소자 및 그 증폭 회로와, 스위치 군과의 그룹이, 매트릭스 모양으로 배치되고, 그 주변에 센서 드라이버 회로, 검출 회로, 제어 회로가 절연성 기판 상에 제작되어 있는 것이 특징이다. 제어 회로를 비롯하여, 일부의 회로는 반드시 절연성 기판 상에 제작될 필요는 없으며, LSI로 구성하고, 그 LSI칩을 절연성 기판 상에 탑재하는 형식이어도 좋다. 또한, 광센서 소자 및 그 증폭 회로와, 스위치군과의 그룹도, 광센서 소자만, 또는 광센서 소자와 어느 한쪽 소자와의 그룹이어도 좋다. 도 12의 실시예는, X선 촬상장치나, 생체인증장치의 광검출용 센서 어래이로써 응용할 수 있다.
도 13(a)는 손가락정맥 인증장치의 센서 어래이의 단면도이다. 손가락 내부를 통과한 투과ㆍ산란광은, 마이크로렌즈 어래이로, 집광, 픽셀마다 분리되며, 컬러필터로 노이즈 성분을 제거, 신호인 근적외광만을 투과하며, 에리어 센서의 판독부에 도달하여, 전기신호로 변환된다. 도 13(b)는, 손가락정맥 인증장치의 평면도이다. 각 구성 회로는, 비용, 성능 등을 감안하여, 유리 기판에 내장할지, 프린트 기판에 설치할지를 결정한다. 이 예에서는, 제어 회로부에 전기신호를 화상정보로서 처리하는 화상처리회로, 센서부의 센서소자 동작타이밍, 판독 타이밍 등을 제어하는 카메라 신호처리 회로를 탑재했다.
에리어 정보 취득 방법의 일례를 이하에 나타낸다. 반드시 이하와 같지 않아도 되며, 에리어 내의 검지 정보를 취득할 수 있는 것이라면, 어떠한 방법을 채용해도 좋다. 센서 드라이버보다 리셋선을 통하여, 리셋 신호를 보내고, 센서를 어떤 일정시간 동작시켜, 광에서 유기(誘起)된 전하를 축적한다. 어떤 일정시간 동작시킨 후, 센서 드라이버로부터 판독선을 통하여, 센서 스위치를 열고, 축적한 전하를 출력으로서 데이타선으로 송신한다. 데이타선으로 송신된 출력은 검출 회로 내에서 증폭, 노이즈가 커트되어, 디지털 변환된다. 이것을 순차 반복하여, 1주사(1走査)마다 1라인 분(分)의 신호가 시리얼, 디지탈화되며, 제어 회로로 피드백된다. 전면(全面)의 주사가 끝난 시점에서, 에리어 전체의 광검지 정보취득이 완료된다.
도 14는 도 8, 또는 도 9, 또는 도 11의 제조 공정을 적용해서 얻어진 광센서 기능첨부 화상표시장치의 실시예이다. 1화소 또는 복수 화소와 광센서 소자와의 그룹이, 매트릭스 모양으로 배치되고, 그 주변에 센서 드라이버 회로,화상표시용 게이트 드라이버 회로, 데이타 드라이버 회로, 검출 회로, 제어 회로가 절연성 기판 상에 제작되어 있는 것이 특징이다. 제어 회로를 비롯하여, 일부의 회로는 반드시, 절연성 기판 상에 제작되는 필요는 없으며, LSI로 구성하고, 그 LSI칩을, 절연성 기판 상에 탑재하는 형태여도 좋다. 또한, 1화소 또는 복수 화소와 광센서 소자와의 그룹에는, 증폭 회로나 스위치 군이 포함되어 있어도 좋다. 도 13의 실시예는, 라이트 펜이나, 스타일러스 펜, 또는 손가락 터치에 의한 입력기능 내장형의 디스플레이 패널에 응용할 수 있다.
도 15는 도 8, 또는 도 9, 또는 도 11의 제조 공정을 적용해서 얻어진 광센서 기능첨부 화상표시장치의 다른 실시예이다. 화소가 매트릭스 모양으로 배치되고, 그 주변에, 광센서 소자, 화소 드라이버 회로와, 센서 드라이버 회로가 배치되어 있다. 본 예에서 센서는 액정표시부의 밖에 배치되어 있다. 제어 회로를 비롯하 여, 일부의 회로는 반드시 절연성 기판 상에 제작되는 필요는 없으며, LSI로 구성하고, 그 LSI칩을, 절연성 기판 상에 탑재하는 형태여도 좋다. 도 15의 실시예는, 예를 들어, 조광기능 내장형의 디스플레이 패널에 응용할 수 있다.
본 발명의 광센서에 의하면, 근적외광을 검지할 수 있게 된다. 또한, 제1 전극과 동일한 막으로 형성한 스위치 소자로, 증폭 회로를 센서 어래이 내의 각 센서 소자에 구성할 수 있게 된다. 본 발명에 의해, 종래 제품에 대하여 박형이며, 저비용인 생체인증장치를 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 제1 전극을, 스위치 소자의 능동층을 구성하는 다결정 실리콘막과 동일한 막으로 형성할 수 있으므로, 회로(스위치 소자)의 상층에 센서 소자가 적재된 구조를 회피할 수 있어, 광학특성을 확보할 수 있다. 또 제작 공정수를 삭감할 수 있고, 제조수율의 저하를 저지할 수 있다.
도 1(a)는, 종래예의 광센서 소자를 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 1(b)는, 종래예의 광센서 소자를 설명하기 위한 에너지 밴드도이다.
도 2(a)는, 특허문헌 1에서 공개된 발생 전하 축적형의 광센서 소자를 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 2(b)는, 특허문헌 1에서 공개된 발생 전하 축적형의 광센서 소자의 에너지 밴드도이다.
도 2(c)는, 특허문헌 1에서 공개된 발생 전하 축적형의 광센서 소자의 에너지밴드도이다.
도 2(d)는, 특허문헌 1에서 공개된 발생 전하 축적형의 광센서 소자의 에너지 밴드도이다.
도 2(e)는, 특허문헌 1에서 공개된 발생 전하 축적형의 광센서 소자의 센서 동작 시의 타이밍 차트이다.
도 3(a)는, 본 발명의 광센서 소자의 일례를 설명하기 위한 개념도를 나타내는 단면도이다.
도 3(b)는, 본 발명의 광센서 소자의 일례를 설명하기 위한 개념도를 나타내는 상면도이다.
도 4(a)는, 본 발명의 광센서 소자의 다른 일례를 설명하기 위한 개념도를 나타내는 단면도이다.
도 4(b)는, 본 발명의 광센서 소자의 다른 일례를 설명하기 위한 개념도를 나타내는 상면도이다.
도 5(a)는, 다결정 실리콘막을 이용한 스위치 소자로서 널리 이용되고 있는 박막 트랜지스터(TFT)의 개념도를 나타내는 단면도이다.
도 5(b)는, 다결정 실리콘막을 이용한 스위치 소자로서 널리 이용되고 있는 박막 트랜지스터(TFT)의 개념도를 나타내는 상면도이다.
도 6은, 도 3에 나타낸 센서 소자에서는, 제1 전극에 접하는 영역에 제1 전극에 주입한 불순물과 같은 종류의 불순물을 도입하는 것을 나타내는 단면도이다.
도 7은, 도 4에 나타낸 센서 소자에서는, 제2 전극에 접하는 영역에 제1 전극에 주입한 불순물과 다른 종류의 불순물을 도입하는 것을 나타내는 단면도이다.
도 8(a)는, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는
공정도이다.
도 8(b)는, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는
공정도이다.
도 8(c)는, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는
공정도이다.
도 8(d)는, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는
공정도이다.
도 8(e)는, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는
공정도이다.
도 8(f)는, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는
공정도이다.
도 8(g)는, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는
공정도이다.
도 8(h)는, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는
공정도이다.
도 8(i)는, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는
공정도이다.
도 8(j)는, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는
공정도이다.
도 8(k)는, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는공정도이다.
도 8(l)은, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는
공정도이다.
도 8(m)은, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는
공정도이다.
도 8(n)은, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는
공정도이다.
도 8(o)는, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는
공정도이다.
도 8(p)는, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는
공정도이다.
도 8(q)는, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는 공정도이다.
도 9(a)는, 도 8(l)로부터 파생한 센서 소자가, 도 4에 나타낸 구조인 경우의, 제작예를 나타내는 도이다.
도 9(b)는, 도 8(l)로부터 파생한 센서 소자가, 도 4에 나타낸 구조인 경우의, 제작예를 나타내는 도이다.
도 9(c)는, 도 8(l)로부터 파생한 센서 소자가, 도 4에 나타낸 구조인 경우의, 제작예를 나타내는 도이다.
도 9(d)는, 도 8(l)로부터 파생한 센서 소자가, 도 4에 나타낸 구조인 경우의, 제작예를 나타내는 도이다.
도 9e는, 도 8(l)로부터 파생한 센서 소자가, 도 4에 나타낸 구조인 경우의, 제작예를 나타내는 도이다.
도 10(a)는, 본 발명의 광센서 소자의 다른 일례를 설명하기 위한 개념도를 나타내는 단면도이다.
도 10(b)는, 본 발명의 광센서 소자의 다른 일례를 설명하기 위한 개념도를 나타내는 상면도이다.
도 11(a)는, 도 10에 기재된 광센서 소자를 채용했을 경우의, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는 공정도이다.
도 11(b)는, 도 10에 기재된 광센서 소자를 채용했을 경우의, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는 공정도이다.
도 11(c)는, 도 10에 기재된 광센서 소자를 채용했을 경우의, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는 공정도이다.
도 11(d)는, 도 10에 기재된 광센서 소자를 채용했을 경우의, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는 공정도이다.
도 11(e)는, 도 10에 기재된 광센서 소자를 채용했을 경우의, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는 공정도이다.
도 11(f)는, 도 10에 기재된 광센서 소자를 채용했을 경우의, 광센서 소자와 다결정 실리콘 TFT의 제작 프로세스를 설명하는 공정도이다.
도 12는, 도 8, 또는 도 9, 또는 도 11의 제조 공정을 적용하여 얻어지는 일정한 면적을 차지하는 센서 어래이, 소위, 에리어 센서의 일례를 나타내는 도이다.
도 13(a)는, 본 발명을 적용하여 얻어지는 손가락정맥 인증장치의 센서 어래이의 단면도이다.
도 13(b)는, 본 발명을 적용해서 얻어지는 손가락정맥 인증장치의 센서 어래이의 평면도이다.
도 14는, 도 8, 또는 도 9, 또는 도 11의 제조 공정을 적용하여 얻어지는 광센서 기능첨부 화상표시장치의 일례를 나타내는 도이다.
도 15는, 도 8, 또는 도 9, 또는 도 11의 제조 공정을 적용하여 얻어지는 광센서 기능첨부 화상표시장치의 다른 일례를 나타내는 도이다.
[부호의 설명]
Vres 리셋 전압
Vsens 센스 전압
hυ 외광(外光)
NE층 N형 TFT의 문턱치 조정층
PE층 P형 TFT의 문턱치 조정층

Claims (22)

  1. 절연성 기판 상에 형성된 광센서 소자에 있어서,
    제1 전극과, 제2 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이에 반도체층으로 형성된 수광층(受光層)과 절연층이 형성되어 있으며,
    상기 제1 전극이 다결정 실리콘막으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극의 상부에 비정질(非晶質) 실리콘막으로 형성된 상기 수광층
    (광전변환층(光電變換層))이 형성되고,
    상기 수광층의 상부에 상기 절연층이 형성되며,
    상기 절연층의 상부에 상기 제2 전극이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 전극의 저항율은 2.5×10-4Ωㆍm이하,
    상기 수광층(광전변환층)의 저항율은 1.0×10-3Ωㆍm이상인 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 가시(可視)-근적외광역(近赤外光域(400nm에서 1000nm)의 광에 대하여, 투과율이 75％이상인 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 수광층(광전변환층)을 형성하는 비정질 실리콘막 중, 상기 제1 전극과의 계면 근방의 영역이 고농도 불순물층(1×1025/m3 이상)으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 전극에는, 상기 고농도 불순물층에 존재하는 불순물과 같은 종류
    (同種)의 불순물 원소가 존재하고,
    또한, 상기 불순물 원소는 인(燐), 비소 또는 보론, 알루미늄으로부터 선택되는 적어도 한 종류인 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 절연층은 산화실리콘막, 또는 질화 실리콘막으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극의 상부에 상기 절연층이 형성되고,
    상기 절연층의 상부에 비정질 실리콘막으로 형성된 상기 수광층(광전변환층)이 형성되며,
    상기 수광층의 상부에 상기 제2 전극이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 전극의 저항율은 2.5×10-4Ωㆍm이하,
    상기 수광층(광전변환층)의 저항율은 1.0×10-3Ωㆍm이상인 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 가시-근적외광역(400nm에서 1000nm)의 광에 대하여, 투과율이 75％이상인 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 수광층(광전변환층)을 형성하는 비정질 실리콘막 중, 상기 제2 전극과 의 계면 근방의 영역이 고농도 불순물층(1×1025/m3이상)으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  12. 제11 항에 있어서,
    제1 전극에는 상기 고농도 불순물층에 존재하는 불순물과 다른 종류(異種)의 불순물 원소가 존재하고,
    또한, 상기 불순물 원소는 인, 비소 또는 보론, 알루미늄으로부터 선택되는 적어도 한 종류인 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 절연층은 산화실리콘막, 또는 질화 실리콘막으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극과,
    상기 제1 전극에 인접하고, 상기 제1 전극을 형성하는 다결정 실리콘막과 동일한 막으로 형성된 상기 수광층(광전변환층)과,
    상기 수광층의 상부에 형성된 상기 절연층과,
    상기 절연층의 상부에 상기 제2 전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 전극의 저항율은 2.5×10-4Ωㆍm이하,
    상기 수광층 (광전변환층)의 저항율은 1.0×10-3Ωㆍm 이상인 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 가시-근적외광역(400nm에서 1000nm)의 광에 대하여, 투과율이 75％이상인 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 절연층은 산화 실리콘막, 또는 질화 실리콘막으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광센서 소자.
  18. 절연성 기판 상에 형성된 광센서 소자에 있어서,
    제1 전극과,
    제2 전극과,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이에 반도체층으로 형성된 수광층과
    절연층이 형성되어 있으며,
    상기 제1 전극이 다결정 실리콘막으로 형성되어 있는 광센서 소자의 상기 제1 전극을 형성한 다결정 실리콘막과 동일한 막으로, 능동층을 형성한 박막 트랜지스터 소자, 다이오드 소자, 저항 소자 중, 적어도 한 종류의 소자와 상기 광센서 소자를 갖고,
    상기 박막 트랜지스터 소자, 상기 다이오드 소자, 상기 저항 소자의 적어도 한 종류의 소자로 구성되는 증폭 회로, 센서 드라이버 회로가, 상기 광센서 소자와 함께, 동일 절연성 기판 상에 제작되어 있는 것을 특징으로 하는 광센서 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 광센서 소자, 또는 상기 광센서 소자와 그 증폭 회로 및 스위치 군과의 그룹(組)이, 매트릭스 모양으로 배치되고,
    그 주변에 센서 드라이버 회로가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광센서 장치.
  20. 절연성 기판 상에 형성된 광센서 소자에 있어서,
    제1 전극과,
    제2 전극과,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이에 반도체층으로 형성된 수광층과
    절연층이 형성되어 있으며,
    상기 제1 전극이 다결정 실리콘막으로 형성되어 있는 광센서 소자의 상기 제1 전극을 형성한 다결정 실리콘막과 동일한 막으로, 능동층을 형성한 박막 트랜지스터 소자, 다이오드 소자, 저항 소자 중, 적어도 한 종류의 소자와 상기 광센서 소자를 갖고,
    상기 박막 트랜지스터 소자, 상기 다이오드 소자, 상기 저항 소자의 적어도 한 종류의 소자로 구성되는 증폭 회로, 센서 드라이버 회로가, 상기 광센서 소자와 함께, 동일 절연성 기판 상에 제작되어 있는 광센서 장치를 구비하며,
    또한, 상기 박막 트랜지스터 소자, 상기 다이오드 소자, 상기 저항 소자의 적어도 한 종류의 소자로 구성되는 화소 스위치, 증폭회로, 화소 드라이버 회로가, 상기 절연성 기판과 동일한 기판 상에 제작되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    하나, 또는 복수의 화소와,
    상기 광센서 소자, 또는 상기 광센서 소자와 그 증폭 회로 및 스위치 군과의 그룹이, 매트릭스 모양으로 배치되고,
    그 주변에 상기 화소 드라이버 회로와, 상기 센서 드라이버 회로가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  22. 제20 항에 있어서,
    화소가 매트릭스 모양으로 배치되고,
    그 주변에 상기 광센서 소자, 상기 화소 드라이버 회로와 상기 센서 드라이버 회로가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
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