TW201316317A - 半導體裝置的驅動方法 - Google Patents
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Abstract
本發明的一個方式提供一種能夠進行三維拍攝的半導體裝置的驅動方法。該驅動方法還實現使像素微型化、同時進行二維拍攝及三維拍攝以及/或高精度地對高速移動體進行三維拍攝。藉由根據第一照射和第二照射的時序進行第一拍攝和第二拍攝，測量從光源到檢測對象的距離。吸收可見光的第一光電感測器和吸收紅外光的第二光電感測器彼此重疊並能夠同時進行二維拍攝及三維拍攝。此外，藉由利用相鄰的光電感測器檢測來自檢測目標的大致同一個點的反射光，還可以防止高速地移動的檢測目標中的三維拍攝精度的降低。
Description
本發明係關於一種具有光電感測器的半導體裝置的驅動方法，特別關於一種應用飛行時間(Time Of Flight：TOF)方式的半導體裝置的驅動方法。
能夠由光的到達時間差決定的檢測信號來測量從光源到檢測目標的距離的三維距離測量感測器引人注目。三維距離測量感測器被期待應用於廣範圍的用途諸如藉由虛擬鍵盤、姿態識別等得到的資訊的輸入裝置、各種機械的視覺感測器、安全系統、智慧安全氣囊用感測器、車載感測器等。
考慮到消費者對更安全且更舒適的生活環境的追求以及老齡化社會的發展等，可以將移動體檢測感測器用於檢測侵入者等的防盜措施或用於檢測衛生間或浴室內的跌倒等異常情況。為了更正確地把握移動的人或物體的狀況，對用來高精度地取得關於移動體的資訊(目標物的存在、位置、運動、大小等)的技術進行研究開發。
TOF方式是指藉由檢測從光源(距離測量感測器)照射的光(照射光)到達檢測對象的時間與由檢測對象反射的光(反射光)到達距離測量感測器的時間的差，來藉由計算得出從光源到檢測目標的距離的方式。可以由下述算式表示從光源到檢測目標的距離x。在此，c表示光速(
3×108m/s)，△t表示時間差(參照圖5)。
作為三維距離測量感測器的一個例子，非專利文獻1公開了一種三維距離測量裝置，該三維距離測量裝置為了進行三維空間中的距離測量，將反射紅外光的檢測期間分為兩次，取得不同的檢測信號，並使用TOF方式進行三維拍攝。
在非專利文獻2中，應用非專利文獻1中的光電感測器的結構來在每個圖框期間中交替進行能夠得到二維資訊(來自檢測目標的反射光的強度、色彩等)的二維拍攝和能夠得到三維資訊(從光源到檢測目標的距離)的三維拍攝。此外，進行多次紅外線照射且使用TOF方式來進行三維拍攝。
[非專利文獻1]S.J.Kim et al,“A Three-Dimensional Time-of-Flight CMOS Image Sensor With Pinned-Photodiode Pixel Structure”,IEEE Electron Device Letter,Vol.31,No.11,Nov.2010.
[非專利文獻2]S.J.Kim et al,“A 640×480 Image Sensor with Unified Pixel Architecture for 2D/3D Imaging in 0.11um CMOS”,2011 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers,PP.92-93.
CMOS影像感測器被要求像素的微型化。一般來說，安裝在CMOS影像感測器中的光電感測器傳送利用光電二極體中的光電轉換生成的電荷，將電荷積累在電容保持節點中，且在使被積累的電荷放大之後讀出作為檢測信號。
在非專利文獻1中提出了一種方法，其中為了應用TOF方式測量從光源到檢測目標的距離，藉由控制拍攝期間分別在照射期間和反射期間重疊的期間的拍攝時及在照射期間和反射期間不重疊的期間的拍攝時進行反射紅外光的檢測。但是，為了實現該方法，需要對一般的光電感測器追加新的電晶體。光電感測器的元件數的增大阻礙像素的微型化。
此外，雖然在非專利文獻1所提出的方法中，藉由兩次紅外光照射取得不同的檢測信號，但是難以連續地進行各反射紅外光的檢測。也就是說，從最初的拍攝的結束到下一個拍攝的開始之間產生時間差。因此，發生非專利文獻1所提出的方法不適合於移動體的位置檢測的問題。特別是，當檢測目標的移動速度快時，位置檢測精度顯著地降低。
在非專利文獻2所提出的方法中，需要在二維拍攝和三維拍攝之間切換圖框期間。因此，在利用二維拍攝的資訊取得和利用三維拍攝的資訊取得之間產生時間差，所以發生難以一次取得兩者資訊的問題。
再者，當重視電荷的傳送效率而增大與光電二極體電連接的積累電晶體(storage transistor)的通道寬度時，
還存在截止電流增大且光電感測器的電荷保持特性惡化的問題。
鑒於上述問題，本發明的課題之一是提供實現像素的微型化以及能夠進行三維拍攝的半導體裝置的驅動方法。
此外，本發明的課題之一是提供一種實現像素的微型化以及能夠同時進行二維拍攝和三維拍攝的同時進行的半導體裝置的驅動方法。
此外，本發明的課題之一是提供一種實現像素的微型化以及能夠進行移動體的高精度的位置檢測的半導體裝置的驅動方法。
此外，本發明的課題之一是提供一種電荷保持特性優良的半導體裝置的驅動方法。
以相同時間進行其時序彼此不同的第一照射及第二照射，對應於第一照射及第二照射進行第一拍攝及第二拍攝，並且藉由在第一拍攝及第二拍攝中取得由光的到達時間差決定的第一檢測信號及第二檢測信號，測量從光源到檢測目標的距離。藉由控制使積累在光電感測器的節點中的電荷量變化的電晶體的閘極電極的電位，實現三維拍攝以及半導體裝置的像素的微型化。
也就是說，本發明的一個方式是一種半導體裝置的驅動方法，包括如下步驟：從光源對檢測對象以相同時間進行第一照射及其時序與第一照射不同的第二照射；使用光
電二極體檢測因第一照射產生的來自檢測目標的第一反射光以及因第二照射產生的來自檢測目標的第二反射光；使用從光電二極體輸出的光電流在第一照射開始之後的第一照射期間和第一反射期間重疊的期間中將使積累在節點中的電荷量變化的電晶體的閘極電極的電位設定為高電位，以進行第一拍攝，且在第二照射結束之後的第二反射期間中將使積累在浮動擴散中的電荷量變化的電晶體的閘極電極的電位設定為高電位，以進行第二拍攝；以△t表示第一照射期間的開始時刻和第一反射期間的開始時刻之間的時間差，以α表示比例常數；從第一拍攝取得第一檢測信號S1；從第二拍攝取得第二檢測信號S2；以及根據下述算式使用第一檢測信號及第二檢測信號測量從光源到檢測對象的距離x，以T表示第一照射期間，且以c表示光速，
此外，本發明的一個方式是一種半導體裝置的驅動方法，包括如下步驟：以相同時間從光源對檢測對象進行第一照射及其時序與第一照射不同的第二照射；使用光電二極體檢測因第一照射產生的來自檢測目標的第一反射光以及因第二照射產生的來自檢測目標的第二反射光；使用從光電二極體輸出的光電流在第一照射開始之後的第一照射期間和第一反射期間重疊的期間中將使積累在節點中的電荷量變化的電晶體的閘極電極的電位設定為高電位，以進
行積累在與電晶體的源極電極和汲極電極中的一方電連接的節點中的電荷的變化量多的第一拍攝，且在第二照射結束之後的第二反射期間中將使積累在節點中的電荷量變化的電晶體的閘極電極的電位設定為高電位，以進行積累在與電晶體的源極電極和汲極電極中的一方電連接的浮動擴散中的電荷的變化量少的第二拍攝；以△t表示第一照射期間的開始時刻和第一反射期間的開始時刻之間的時間差，以α表示比例常數；從第一拍攝取得第一檢測信號S1；從第二拍攝取得第二檢測信號S2；以及根據下述算式使用第一檢測信號及第二檢測信號測量從光源到檢測對象的距離x，以T表示第一照射期間，且以c表示光速，
此外，以相同時間進行其時序彼此不同的第一照射及第二照射，對應於第一照射及第二照射進行第一拍攝及第二拍攝，並且藉由在第一拍攝及第二拍攝中取得由光的到達時間差決定的第一檢測信號及第二檢測信號，測量從光源到檢測目標的距離。再者，在包括第一拍攝期間及第二拍攝的期間進行第三拍攝取得第三檢測信號。此外，藉由重疊吸收可見光並透過紅外光的第一光電感測器和吸收紅外光的第二光電感測器，先利用第一光電感測器吸收可見光並利用第二光電感測器主要吸收紅外光，可以實現半導體裝置的像素的微型化並可以同時進行二維拍攝和三維拍
攝的同時進行。
也就是說，本發明的一個方式是一種半導體裝置的驅動方法，包括如下步驟：重疊地設置吸收可見光並具有透過第一紅外光及第二紅外光的第一半導體層的第一光電二極體和具有吸收第一紅外光及第二紅外光的第二半導體層的第二光電二極體；從光源對檢測對象以相同時間進行第一紅外光照射及其時序與第一紅外光照射不同的第二紅外光照射；使用第一光電二極體吸收可見光；使用從第一光電二極體輸出的光電流至少在因第一紅外光產生的檢測目標的反射光被照射到第一光電二極體之前到因第二紅外光產生的檢測目標的反射光被照射到第一光電二極體之後的第一期間中將使積累在第一節點中的電荷量變化的第一電晶體的閘極電極的電位設定為高電位；藉由檢測出該第一期間的可見光取得檢測目標的二維資訊；使用第二光電二極體吸收第一紅外光及第二紅外光；使用從第二光電二極體輸出的光電流在第一紅外光照射開始之後的第一紅外光照射期間和第一紅外光反射期間重疊的第二期間中將使積累在第二浮動擴散節點中的電荷量變化的第二電晶體的閘極電極的電位設定為高電位；藉由檢測出該第二期間的第一紅外光取得第一檢測信號S1；在第二紅外光照射結束之後的包括在第二紅外光反射期間中的第三期間中使積累在第二節點中的電荷量變化的第二電晶體的閘極電極的電位設定為高電位；藉由檢測該第三期間的第二紅外光取得第二檢測信號S2；以△t表示第一紅外光照射期間的開始
時刻和第一紅外光反射期間的開始時刻之間的時間差，以α表示比例常數；以及藉由根據下述算式使用第一檢測信號S1及第二檢測信號S2測量從光源到檢測目標的距離x，以T表示第一紅外光照射期間，且以c表示光速來取得檢測目標的三維資訊
此外，在上述結構中，作為第一半導體層可以使用非晶矽。
此外，在上述結構中，作為第二半導體層可以使用結晶矽或單晶矽。
此外，從光源對檢測對象進行光照射，相鄰的第一光電二極體和第二光電二極體吸收反射光。利用包括第一光電二極體的第一光電感測器進行的第一拍攝及利用包括第二光電二極體的第二光電感測器進行的第二拍攝在時間上連續。藉由在第一拍攝期間中利用該第一光電感測器檢測來自光照射時的檢測對象的反射光，得到第一檢測信號。另外，藉由在第二拍攝期間中利用該第二光電感測器檢測來自光照射之後的檢測對象的反射光，得到第二檢測信號。藉由不使第一拍攝的結束和第二拍攝的開始之間產生時間差，即使檢測目標是移動體也能夠不降低位置檢測精度地測量從光源到檢測目標的距離。
也就是說，本發明的一個方式是一種半導體裝置的驅
動方法，包括如下步驟：從光源對檢測對象進行光照射；利用相鄰的第一光電二極體和第二光電二極體吸收來自檢測對象的同一點的反射光；在光照射開始之後的照射期間和反射期間重疊的第一期間中，為了進行第一拍攝，使用從第一光電二極體輸出的光電流將使積累在第一節點中的電荷量變化的第一電晶體的閘極電極的電位設定為高電位，藉由檢測該第一期間的被照射到第一光電二極體的反射光取得第一檢測信號S1，且在光照射結束之後的包括在反射期間中的第二期間，為了進行第二拍攝，使用從第二光電二極體輸出的光電流將使積累在第二節點中的電荷量變化的第二電晶體的閘極電極的電位設定為高電位，藉由該第二期間中的被照射到第二光電二極體的反射光取得第二檢測信號S2；在光照射結束之後還連續地進行反射光的檢測；以△t表示光照射期間的開始時刻和反射期間的開始時刻之間的時間差，以α表示比例常數；從第一拍攝取得第一檢測信號S1；從第二拍攝取得第二檢測信號S2；根據下述算式使用第一檢測信號及第二檢測信號測量從光源到檢測目標的距離x，以T表示光照射期間，且以c表示光速，
此外，在上述結構中，檢測目標也可以是移動體。
此外，在上述結構中，檢測目標也可以高速地移動。
在上述結構中，作為電晶體的半導體層也可以使用氧化物半導體材料。
在上述結構中，作為電晶體的半導體層也可以使用矽材料。
上述結構解決上述課題中的至少一個。
此外，在本說明書中，“反射光檢測”即指“實質上的拍攝”。因此，“反射光檢測開始時刻”是指“實質上的拍攝開始時刻”，且它的意思與“拍攝開始時刻”的意思不同。同樣，“反射光檢測結束時刻”是指“實質上的拍攝結束時刻”，且它的意思與“拍攝結束時刻”不同。
此外，在本說明書中，“第一拍攝”是指“實質上的第一拍攝”，而“第二拍攝”是指“實質上的第二拍攝”。
根據本發明的一個方式，藉由基於對應於照射光從光電二極體產生的光電流來控制使積累在節點中的電荷量變化的電晶體的閘極電極的電位，可以以較少的元件構成光電感測器並實現三維拍攝，由此還可以實現半導體裝置的像素的微型化。此外，藉由重疊地設置吸收可見光的第一光電二極體和吸收紅外光的第二光電二極體，可以實現二維拍攝和三維拍攝的同時進行。另外，在相鄰的光電二極體中，藉由控制與該光電二極體電連接的電晶體的閘極電極的電位，可以實現移動體的三維拍攝。再者，藉由提高該電晶體的保持特性，還可以提高光電感測器的性能並提供在TOF方式中也有效的驅動方法。
參照圖式對實施方式進行詳細說明。但是，本發明不侷限於以下說明，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容在不脫離本發明的宗旨及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅侷限在以下所示的實施方式所記載的內容中。注意，在下面說明的發明結構中，在不同的圖式中共同使用相同的元件符號來表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略反復說明。
在本實施方式中，參照圖1至圖4說明應用TOF方式的半導體裝置的驅動方法。更具體地，說明一種半導體裝置的驅動方法，其中對應於第一照射期間及第二照射期間(時間長度相同，而時序不同)進行第一拍攝及第二拍攝，藉由檢測因第一反射產生的第一反射光取得由光的到達時間差決定的第一檢測信號，並藉由檢測因第二反射產生的第二反射光取得由光的到達時間差決定的第二檢測信號，由此測量從光源到檢測對象的距離。
本說明書所公開的發明的一個方式的半導體裝置所具有的光電感測器由三個電晶體及一個光電二極體構成。圖1是示出半導體裝置所具有的光電感測器100的結構的電路圖的一個例子。光電感測器100包括光電二極體102、
電晶體103、電晶體104以及電晶體105。
第一信號線11是重設信號線(PR)。第二信號線12是電荷積累信號線(TX)。第三信號線13是選擇信號線(SE)。第五信號線15是光電感測器基準信號線。第六信號線16是光電感測器輸出信號線。
在光電感測器100中，光電二極體102的一個電極與第一信號線11電連接，光電二極體102的另一個電極與電晶體103的源極電極和汲極電極中的一方電連接。電晶體103的源極電極和汲極電極中的另一方與電晶體104的閘極電極及節點14電連接。電晶體104的源極電極和汲極電極中的一方與第五信號線15電連接。電晶體105的源極電極和汲極電極中的一方與第六信號線16電連接。電晶體104的源極電極和汲極電極中的另一方與電晶體105的源極電極和汲極電極中的另一方電連接。電晶體103的閘極電極與第二信號線12電連接，並且電晶體105的閘極電極與第三信號線13電連接。
另外，雖然在圖1中示出了光電二極體102的陽極與第一信號線11電連接，光電二極體102的陰極與電晶體103的源極電極和汲極電極中的一方電連接的結構，但是不侷限於此。光電二極體102的陰極可以與第一信號線11電連接，並且光電二極體102的陽極可以與電晶體103的源極電極和汲極電極中的一方電連接。
光電二極體102是產生由被照射的光決定的光電流的光電轉換元件。因此，藉由檢測由檢測目標反射的光，使
光電流流過該光電二極體102。
電晶體103用作控制實質上的拍攝期間的電晶體。在所公開的發明的一個方式中，當將第一信號線11的電位從“L”切換為“H”並將電晶體103的閘極電極的電位(第二信號線12的電位)從“L”切換為“H”時，正電荷積累在節點14中。當在使電晶體103的閘極電極的電位(第二信號線12的電位)維持為“H”的狀態下將第一信號線11的電位從“H”切換為“L”時，開始拍攝且對應於被照射到光電二極體102的光負電荷積累在節點14中。此外，當將電晶體103的閘極電極的電位(第二信號線12的電位)從“H”切換為“L”時結束拍攝。
在本實施方式中，當第一拍攝時，以在開始第一反射光的檢測的同時開始第一拍攝並在結束第一照射的同時結束第一拍攝的方式控制第一信號線11及第二信號線12的電位。此外，當第二拍攝時，以在結束第二照射的同時開始第二拍攝並在結束第二反射光的檢測的同時結束第二拍攝的方式控制第一信號線11及第二信號線12的電位。
換言之，在第一照射期間和第一反射期間重疊的期間中將電晶體103的閘極電極的電位控制為“H”，在第二照射開始之後的第二照射期間和第二反射期間不重疊的期間中將電晶體103的閘極電極的電位控制為“H”，在第一反射光檢測期間及第二反射光檢測期間中將電晶體103的閘極電極的電位控制為“H”，即可。
電晶體104用作放大積累在節點14中的電荷的電晶
體。電晶體105用作控制光電感測器的輸出的電晶體。當被輸入到電晶體105的閘極電極的信號(第三信號線13的電位)從“L”切換為“H”時，信號被讀出。
如上所述，光電感測器100由四個元件，即一個光電二極體和三個電晶體構成。因為可以使用較少的元件構成光電感測器，所以容易高密度地集體光電感測器而實現像素的微型化。
另外，作為用於電晶體103的半導體層，使用氧化物半導體層較佳。為了將藉由對光電二極體102照射光生成的電荷長時間地保持在節點14中，需要使用截止電流極低的電晶體構成與光電二極體電連接的電晶體103。因此，藉由作為半導體層使用氧化物半導體材料，可以提高光電感測器100的性能。
此外，當想在短時間內將藉由對光電二極體102照射光生成的電荷積累在節點14中時，作為用於電晶體103的半導體層也可以使用非晶矽、微晶矽、多晶矽、單晶矽等的材料。藉由使用這些材料，能夠構成遷移率高的電晶體，由此可以將電荷在短時間內積累在節點14中。
說明具有光電感測器100的半導體裝置的驅動方法。藉由使用該驅動方法，可以利用應用TOF方式的三維拍攝測量從光源到檢測目標的距離。
參照圖2及圖3所示的時序圖說明具體的驅動方法。首先，在圖2中說明光電感測器100的工作。接著，在圖3中說明驅動方法的特徵及利用應用TOF方式的三維拍攝
的距離測量方法。
注意，在圖2及圖3所示的時序圖中，在脈衝201及脈衝202中“H”表示“照射”，“L”表示“非照射”，在其他脈衝中，“H”表示電位高的狀態，“L”表示電位低的狀態。
圖2是光電感測器100的時序圖。在時刻T1至時刻T15之間從光源對檢測目標進行兩次照射(第一照射及第二照射)。另外，第二照射的時序與第一照射不同，並且進行第一照射及第二照射的照射時間相同。此外，在第一照射及第二照射中，從光源到檢測目標的距離不變，並且從時刻T2到時刻T3的時間(時間差)和從時刻T8到時刻T9的時間(時間差)相同。
在時刻T1，將第一信號線11設定為“H”。再者，將第二信號線12設定為“H”(第一復位)。此時，光電二極體102及電晶體103導通，而節點14變為“H”。
在時刻T2，開始從光源對檢測目標的第一照射。在脈衝201中，從“L”(非照射)變為“H”(照射)。該時刻為第一照射開始時刻。此外，將第一信號線11設定為“L”，且使第二信號線12維持為“H”。
在時刻T3，從光源發射的第一照射光被檢測對象反射，而第一反射光開始入射到半導體裝置中。在脈衝202中，從“L”(非照射)變為“H”(照射)。該時刻為第一反射開始時刻。
此外，時刻T3也是第一反射光檢測開始時刻。可以
在時刻T3開始反射光的檢測。
在時刻T3至時刻T4之間(第一反射光檢測，所謂的實質上的第一拍攝)，節點14的電位對應於第一反射光的強度而變化。因光電二極體102的截止電流，節點14的電位開始從“H”降低。截止電流與被照射到光電二極體102的光(反射光)的強度及照射時間成比例。
在此，說明節點14的電位變化與被照射到光電二極體102的光(反射光)的強度及照射時間之間的關係。當檢測期間的時間長度相同時，光強度越高，節點14的電位變化越大。此外，當強度相同時，光檢測期間越長，節點14的電位變化越大。因此，光強度越大且光檢測期間越長，光電二極體102的截止電流增大而節點14的電位變化越大。
在時刻T4，結束從光源對檢測對象的第一照射。在脈衝201中，從“H”(照射)變為“L”(非照射)。該時刻為第一照射結束時刻。此外，將第二信號線12設定為“L”。此時，第一拍攝結束。此外，該第一拍攝結束時刻與第一照射結束時刻一致。此外，時刻T4也是第一反射光檢測結束時刻。
另外，節點14的電位在時刻T4之後固定。時刻T4時的節點14的電位(V1)由在第一反射光檢測期間中從光電二極體102發射的光電流決定。也就是說，節點14的電位取決於光強度等。
此外，根據時刻T4時的節點14的電位(V1)決定第
一檢測信號。因為第一反射光檢測期間越長，節點14的電位變化越大，所以時刻T4的節點14的電位(V1)越小。
另外，在時刻T1至時刻T4之間被照射到光電二極體102的光都是指第一反射光，即，從光源對檢測對象照射的光被檢測對象反射的光。
在時刻T5，結束由檢測對象反射的第一反射光的對半導體裝置的入射。在脈衝202中，從“H”(照射)變為“L”(非照射)。該時刻為第一反射結束時刻。
另外，當將第二信號線12設定為“L”時，因第二信號線12和節點14之間的寄生電容節點14的電位發生變化。當電位變化大時，在第一拍攝中，不能準確地獲取由光電二極體102所生成的光電流。因此，為了減少寄生電容的影響，減少電晶體103的閘極電極和汲極電極之間的電容或電晶體103的閘極電極和汲極電極之間的電容或者將儲存電容連接到節點14等的措施是有效的。在根據本發明的一個方式的光電感測器100中實施這些措施，所以可以忽視起因於寄生電容的節點14的電位變化。
在時刻T6，將第三信號線13設定為“H”(第一讀出開始)。此時，電晶體105導通。此外，第五信號線15及第六信號線16藉由電晶體104、電晶體105導通。於是，第六信號線16的電位降低。另外，在時刻T6之前，預先進行預充電工作且使第六信號線16處於“H”。
對於對第六信號線16進行預充電工作的讀出電路的
結構沒有特別的限制。如圖4所示，讀出電路101也可以由一個p通道型電晶體106構成。第七信號線17是預充信號線。節點18是高電位供給線。電晶體106的閘極電極與第七信號線17電連接，電晶體106的源極電極和汲極電極中的一方與第六信號線16電連接，並且電晶體106的源極電極和汲極電極中的另一方與節點18電連接。
在時刻T7，將第三信號線13設定為“L”(第一讀出結束)。於是，電晶體105被遮斷，第六信號線16的電位固定。時刻T7時的第六信號線16的電位(VS1)由時刻T6至時刻T7時的第六信號線16的電位變化的速度決定。
另外，第六信號線16的電位變化的速度由電晶體104的源極電極和汲極電極之間的電流決定。換言之，在第一拍攝中，第六信號線16的電位變化速度由被照射到光電二極體102的光(反射光)的強度及照射時間決定。當照射時間相同時，光強度越高，第六信號線16的電位變化的速度越慢。此外，當強度相同時，光檢測期間越長，第六信號線16的電位變化的速度越慢。第六信號線16的電位變化的速度越慢，時刻T7的第六信號線16的電位(VS1)越大。
因此，藉由利用第一反射光檢測取得時刻T7時的第六信號線16的電位(VS1)，可以檢測在第一拍攝期間入射到光電二極體102中的光(反射光)的量(入射光的強度和時間的乘積)而得到檢測信號S1。在此，在第一照
射中的光強度固定且只入射有第一反射光的情況下，第六信號線16的電位(VS1)與第一反射光檢測期間大致成比例。
說明節點14的電位和第六信號線16的電位之間的關係。當被照射到光電二極體102的光(反射光)的強度高時，一定期間內的節點14的電位變化變大(時刻T4時的節點14的電位的值降低)。此時，因為電晶體104的通道電阻變高，所以第六信號線16的電位變化的速度變慢。因此，一定期間內的第六信號線16的電位變化變小(時刻T7時的第六信號線16的電位值變高)。
在時刻T8，開始從光源對檢測目標的第二照射。脈衝201從“L”(非照射)變為“H”(照射)。該時刻為第二照射開始時刻。
在時刻T9，由檢測對象反射從光源發射的第二照射光，且第二反射光開始入射到半導體裝置中。脈衝202從“L”(非照射)變為“H”(照射)。該時刻為第二反射開始時刻。
在時刻T10，將第一信號線11設定為“H”，而且將第二信號線12設定為“H”(第二復位)。此時，光電二極體102及電晶體103導通且節點14變為“H”。
在時刻T11，結束從光源對檢測對象的第二照射。脈衝201從“H”(照射)變為“L”(非照射)。該時刻為第二照射結束時刻。將第一信號線11設定為“L”，將第二信號線12維持為“H”。另外，該第二拍攝開始時刻與
第二照射結束時刻一致。此外，時刻T11也是第二反射光檢測開始時刻。
在時刻T11至時刻T12之間(第二反射光檢測，所謂的實質上的第二拍攝)，節點14的電位對應於第二反射光的強度而變化。因光電二極體102的截止電流，節點14的電位開始從“H”降低。截止電流與被照射到光電二極體102的光(反射光)的強度及照射時間成比例。因此，根據反射光強度及反射光檢測期間，節點14的電位也變化。
注意，在本實施方式中，作為一個例子示出第二反射光檢測期間(時刻T11至時刻T12)比第一反射光檢測期間(時刻T3至時刻T4)短的情況。因此，與第一拍攝時的節點14的電位變化相比，第二拍攝時的節點14的電位變化小。
在時刻T12，結束由檢測對象反射的第二反射光的對半導體裝置的入射。在脈衝202中，從“H”(照射)變為“L”(非照射)。該時刻為第二反射結束時刻。此外，時刻T12也是第二反射光檢測結束時刻。
另外，節點14的電位在時刻T12之後固定。時刻T12時的節點14的電位(V2)由在第二反射光檢測的期間中從光電二極體102發射的光電流決定。也就是說，節點14的電位取決於光強度等。
此外，對應於時刻T12時的節點14的電位(V2)決定第二檢測信號。因為第二反射光檢測期間越短，節點14
的電位變化越小，所以時刻T12的節點14的電位(V2)越大。
在時刻T13，將第二信號線12設定為“L”。
像這樣，以在結束第二照射的同時開始第二拍攝且在結束第二反射光的檢測的同時結束第二拍攝的方式控制第一信號線11及第二信號線12的電位。
另外，在時刻T10至時刻T13之間被照射到光電二極體102的光都是指第二反射光，即，在從光源對檢測對象照射光時由檢測對象反射的光。
在時刻T14，將第三信號線13設定為“H”(第二讀出開始)。此時，電晶體105導通。此外，第五信號線15及第六信號線16藉由電晶體104、電晶體105導通。於是，第六信號線16的電位降低。另外，在時刻T6之前，預先進行預充電工作且使第六信號線16處於“H”。
在時刻T15，將第三信號線13設定為“L”(第二讀出結束)。於是，電晶體105被遮斷，第六信號線16的電位固定。時刻T15時的第六信號線16的電位(VS2)由時刻T14至時刻T15時的第六信號線16的電位變化的速度決定。
當光強度相同時，反射光檢測期間越短，第六信號線16的電位變化的速度越快。第六信號線16的電位變化的速度越快，時刻T15時的第六信號線16的電位(VS2)越小。
因此，藉由第二反射光檢測取得時刻T15時的第六信
號線16的電位(VS2)，可以檢測在第二拍攝期間入射到光電二極體102中的光(反射光)的量(入射光的強度的時間積)而得到檢測信號S2。在此，在第二照射中的光強度固定且只入射有第二反射光的情況下，第六信號線16的電位(VS2)與第二反射光檢測期間大致成比例。
另外，因為在本實施方式中，第二反射光檢測期間(時刻T11至時刻T12)比第一反射光檢測期間(時刻T3至時刻T4)短，所以時刻T15時的第六信號線16的電位(VS2)比時刻T7時的第六信號線16的電位(VS1)小。
圖3示出光電感測器100中的脈衝201、脈衝202以及脈衝12。首先，參照圖3明確地說明驅動方法的特徵。所公開的發明的一個方式中的驅動方法的主要特徵是藉由控制第一信號線11及第二信號線12的電位來改進實質上的拍攝期間的時序，以進行第一反射光檢測及第二反射光檢測。
邊比較圖3所示的各種脈衝邊分別對照射期間、反射期間、拍攝期間、積累工作期間、反射光檢測期間等各期間進行說明。
如脈衝201所示，時刻T2是第一照射開始時刻，時刻T4是第一照射結束時刻，並且時刻T2至時刻T4是第一照射期間。時刻T8是第二照射開始時刻，時刻T11是第二照射結束時刻，並且時刻T8至時刻T11是第二照射期間。在所公開的發明的一個方式中，第一照射期間與第二照射期間必須相等。
如脈衝202所示，時刻T3是第一反射開始時刻，時刻T5是第一反射結束時刻，並且時刻T3至時刻T5是第一反射期間。時刻T9是第二反射開始時刻，時刻T12是第二反射結束時刻，並且時刻T9至時刻T12是第二照射期間。反射期間與照射期間相等。
換言之，因為第一照射期間與第二照射期間相等，且第一反射期間與第二反射期間相等，所以照射期間與反射期間相等。
如脈衝12所示，時刻T1是第一積累工作開始時刻，時刻T4是第一積累工作結束時刻，並且時刻T1至時刻T4是第一積累工作期間。此外，時刻T3是第一拍攝開始時刻，時刻T4是第一拍攝結束時刻，並且時刻T3至時刻T4是第一拍攝期間。此外，時刻T3是第一反射光檢測開始時刻，時刻T4是第一反射光檢測結束時刻，並且時刻T3至時刻T4是第一反射光檢測期間。
第一積累工作期間需要至少在第一反射期間之前開始。此外，第一拍攝需要在第一照射期間結束的同時結束。以這樣決定拍攝期間的時序的方式控制第一信號線11及第二信號線12的電位。
再者，如脈衝12所示，時刻T10是第二積累工作開始時刻，時刻T13是第二積累工作結束時刻，並且時刻T10至時刻T13是第二積累工作期間。此外，時刻T11是第二拍攝開始時刻，時刻T12是第二拍攝結束時刻，並且時刻T11至時刻T12是第二拍攝期間。此外，時刻T11是
第二反射光檢測開始時刻，時刻T12是第二反射光檢測結束時刻，並且時刻T11至時刻T12是第二反射光檢測期間。
第二拍攝需要在第二照射期間結束的同時開始。此外，第二積累工作期間需要至少在第二反射期間之後結束。以這樣決定拍攝期間的時序的方式控制第一信號線11及第二信號線12的電位。
換言之，藉由對應於第一反射期間決定第一拍攝期間，且對應於第二反射期間決定第二拍攝期間，將反射光檢測分為兩次。
另外，第一反射光檢測期間與第一照射期間開始之後的第一照射期間和第一反射期間重疊的期間相等，即為第一拍攝期間。此外，第二反射光檢測期間與第二照射期間之後的第二反射期間相等，即成為第二拍攝期間。而且，從第一反射光檢測取得依靠光的到達時間差決定的第一檢測信號，且從第二反射光檢測取得由光的到達時間差決定的第二檢測信號。由此，可以測量從半導體裝置到檢測目標的距離。
接著，說明利用應用TOF方式的三維拍攝的距離測量方法。使用算式表示利用從第一反射光檢測取得的由光的到達時間差決定的第一檢測信號S1及從第二反射光檢測取得的由光的到達時間差決定的第二檢測信號S2來測量從半導體裝置到檢測目標的距離的方法。
在此，當第一照射及第二照射時的光強度固定且在第
一拍攝期間及第二拍攝期間中只有第一反射光及第二反射光入射到光電二極體102中時，第六信號線16的電位(VS1)與第一反射光檢測期間大致成比例，且第六信號線16的電位(VS2)與第二反射光檢測期間大致成比例。
換言之，從第一拍攝取得的第一檢測信號S1由第一反射光檢測期間決定，並且從第二拍攝取得的第二檢測信號S2由第二反射光檢測期間決定。
可以由使用比例常數α、照射期間T、時間差△t的下述算式表示第一檢測信號S1及第二檢測信號S2。
[算式6]S1=α×(T-△t)
[算式7]S2=α×(△t)
在算式6及算式7中刪掉比例常數α來可以得到時間差△t。
再者，當利用算式1以及算式8時，可以由下述算式表示從半導體裝置到檢測目標的距離。
由此可知，得到第一檢測信號S1及第二檢測信號S2，即可得到從半導體裝置到檢測目標的距離x。
此外，在不進行從光源的光照射的期間中，也可以利用光電感測器100進行第三拍攝。在此情況下，藉由第三拍攝得到的第三檢測信號S3。藉由將第一檢測信號S1減去第三檢測信號S3的值與第二檢測信號S2減去第三檢測信號S3的值作為算式9中的檢測信號S1及檢測信號S2，可以消除自然光的影響。
由此可知，藉由使用較少的元件構成光電感測器並改進在安裝有該光電感測器的半導體裝置的驅動方法，可以實現應用TOF方式的三維拍攝並發揮距離測量裝置的功能。因此，能夠解決當應用TOF方式時發生的光電感測器的元件數增大的問題，從而能夠實現有利於像素的微型化的半導體裝置。
另外，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
在本實施方式中，對由實施方式1所示的光電感測器100的結構進行更詳細的說明。參照圖6A說明具有配置
為m行n列的矩陣狀的光電感測器100的半導體裝置的結構的一個例子，參照圖6B說明與圖6A不同的結構的一個例子。
在圖6A中，多個光電感測器100被配置為m(m是2以上的自然數)行n(n是2以上的自然數)列的矩陣狀。各行的光電感測器100與多個第一信號線11(PR)(表示為11(PR)_1至11(PR)_m)中的任一個、多個第二信號線12(TX)(表示為12(TX)_1至12(TX)_m)中的任一個以及多個第三信號線13(SE)(表示為13(SE)_1至13(SE)_m)中的任一個電連接。各列的光電感測器100與多個光電感測器輸出信號線(表示為16_1至16_n)中的任一個以及多個光電感測器基準信號線(表示為15_1至15_n)中的任一個電連接。
在圖6A中，各行的光電感測器共同使用第二信號線12(TX)，各行的光電感測器共同使用第一信號線11(PR)，各行的光電感測器共同使用第三信號線13(SE)，各列的光電感測器共同使用光電感測器輸出信號線，各列的光電感測器共同使用光電感測器基準信號線。但是，本發明不侷限於此。也可以在各行設置多個第二信號線12(TX)並使其分別與不同的光電感測器100電連接。也可以在各行設置多個第一信號線11(PR)並使其分別與不同的光電感測器100電連接。也可以在各行設置多個第三信號線13(SE)並使其分別與不同的光電感測器100電連接。也可以在各列設置多個光電感測器輸出信號線並使
其分別與不同的光電感測器100電連接。也可以在各列設置多個光電感測器基準信號線並使其分別與不同的光電感測器100電連接。
此外，雖然在圖6A中示出了各列的光電感測器共同使用光電感測器基準信號線的結構，但是不侷限於此。各行的光電感測器也可以共同使用光電感測器基準信號線。
此外，配置為m行n列的矩陣狀的光電感測器100中的同時進行復位工作、積累工作的光電感測器100也可以共同使用第二信號線12(TX)。配置為m行n列的矩陣狀的光電感測器100中的同時進行復位工作、積累工作的光電感測器也可以共同使用第一信號線11(PR)。
藉由如上所述那樣共同使用佈線來減少佈線數量，可以簡化驅動配置為m行n列的矩陣狀的光電感測器100的驅動電路。
接著，參照圖6B說明具有配置為m行n列的矩陣狀的光電感測器100的半導體裝置的一個例子，該結構與圖6A所示的結構不同。
在圖6B中，多個光電感測器100配置為m行n列的矩陣狀。各行的光電感測器100與多個第三信號線13(SE)(表示為13(SE)_1至13(SE)_m)中的任一個電連接。各列的光電感測器100與多個第一信號線11(PR)(表示為11(PR)_1至11(PR)_n)中的任一個、多個第二信號線12(TX)(12(TX)_1至12(TX)_n)中的任一個、多個光電感測器輸出信號線(表示為16_1
至16_n)中的任一個以及多個光電感測器基準信號線(表示為15_1至15_n)中的任一個電連接。
在圖6B中，各行的光電感測器共同使用第三信號線13(SE)，各列的光電感測器共同使用第一信號線11(PR)，各列的光電感測器共同使用第二信號線12(TX)，各列的光電感測器共同使用光電感測器輸出信號線，各列的光電感測器共同使用光電感測器基準信號線。但是，本發明不侷限於此。
雖然在圖6B中示出了各列的光電感測器共同使用光電感測器基準信號線的結構，但是不侷限於此。各行的光電感測器也可以共同使用光電感測器基準信號線。
此外，配置為m行n列的矩陣狀的光電感測器100中的同時進行復位工作、積累工作的光電感測器共同使用第二信號線12(TX)。配置為m行n列的矩陣狀的光電感測器100中的同時進行復位工作、積累工作的光電感測器共同使用第一信號線11(PR)。
藉由如上所述那樣共同使用佈線來減少佈線數量，可以簡化驅動配置為m行n列的矩陣狀的光電感測器100的驅動電路。
圖7A示出光電感測器100的俯視圖，而圖7B示出沿著圖7A的虛線A1-A2的剖面圖。
光電感測器100包括用作第一信號線11(PR)的導電膜210、用作第二信號線12(TX)的導電膜211、用作第三信號線13(SE)的導電膜212、用作第五信號線15
(光電感測器基準信號線)的導電膜213以及用作第六信號線16(光電感測器輸出信號線)的導電膜214。
光電感測器100所具有的光電二極體102包括按順序層疊的p型半導體膜215、i型半導體膜216和n型半導體膜217。導電膜210與用作光電二極體102的陽極的p型半導體膜215電連接。
光電感測器100所包括的導電膜218用作電晶體103的閘極電極且與導電膜211電連接。光電感測器100所包括的導電膜219用作電晶體103的源極電極和汲極電極中的一方。光電感測器100所包括的導電膜220用作電晶體103的源極電極和汲極電極中的另一方。光電感測器100所包括的導電膜221與n型半導體膜217及導電膜219電連接。光電感測器100所包括的導電膜222用作電晶體104的閘極電極且與導電膜220電連接。
光電感測器100所包括的導電膜223用作電晶體104的源極電極和汲極電極中的一方。光電感測器100所包括的導電膜224用作電晶體104的源極電極和汲極電極中的另一方以及電晶體105的源極電極和汲極電極中的一方。此外，導電膜214用作電晶體105的源極電極和汲極電極中的另一方。導電膜212還用作電晶體105的閘極電極。光電感測器100所包括的導電膜225與導電膜223及導電膜213電連接。
另外，在圖7A和7B中，光電感測器100所包括的導電膜226與用作第一信號線11(PR)的導電膜210電連
接。此外，光電感測器100所包括的導電膜227與用作第二信號線12(TX)的導電膜211電連接。
可以藉由將形成在絕緣表面上的一個導電膜加工為所希望的形狀來形成導電膜212、導電膜218、導電膜222、導電膜225、導電膜226以及導電膜227。在導電膜212、導電膜218、導電膜222、導電膜225、導電膜226以及導電膜227上形成有閘極絕緣膜228。再者，可以藉由將形成在閘極絕緣膜228上的一個導電膜加工為所希望的形狀來形成導電膜210、導電膜211、導電膜213、導電膜214、導電膜219、導電膜220、導電膜223以及導電膜224。
此外，在導電膜210、導電膜211、導電膜213、導電膜214、導電膜219、導電膜220、導電膜223以及導電膜224上形成有絕緣膜281及絕緣膜282。在絕緣膜281及絕緣膜282上形成有導電膜221。
作為電晶體103的活性層250，使用氧化物半導體較佳。為了在長時間內保持從基板251一側照射光而生成的電荷，需要使用截止電流極低的電晶體構成與光電二極體102電連接的電晶體103。因此，藉由作為活性層250使用氧化物半導體材料，可以提高光電感測器100的性能。
另外，當電晶體103是底閘極型時，較佳為如圖7A和7B所示那樣採用用作閘極電極的導電膜218和活性層250完全重疊的結構。藉由採用該結構可以防止因從基板251一側入射的光使活性層250中的氧化物半導體劣化，因此可以防止引起電晶體103的特性劣化的諸如臨界電壓
的遷移等。另外，藉由在電晶體104和電晶體105中採用上述結構，也可以得到同樣效果。
在此，當如圖6A所示那樣第二信號線12(TX)在行方向上延伸地配置時，存在與其同樣在行方向上延伸地配置且平行於第二信號線12(TX)的第三信號線13(SE)。因為第三信號線13(SE)與電晶體105的閘極電極電連接，所以當將第三信號線13(SE)的一部分用作電晶體105的閘極電極時，一般在與電晶體105的閘極電極相同的層中使用與該閘極電極相同的材料形成平行於第三信號線13(SE)的第二信號線12(TX)。但是，一般而言，與用於電晶體的源極和汲極的材料相比，用於電晶體的閘極電極的材料的電阻高。因此，第二信號線12(TX)的電阻趨高。
針對於此，在圖6B所示的結構中，第二信號線12(TX)在列方向上延伸地配置。因此，可以使用形成在與在行方向上延伸地配置的第三信號線13(SE)不同的層中的導電膜來形成第二信號線12(TX)。例如，如圖7A和7B所示，可以使用形成在與形成構成光電感測器100的電晶體(電晶體103、電晶體104、電晶體105等)的閘極電極的導電膜(導電膜212、導電膜218、導電膜222)不同的層中的導電膜211形成第二信號線12(TX)。可以在與構成光電感測器100的電晶體(電晶體103、電晶體104、電晶體105等)的源極電極和汲極電極相同的層中使用與該源極電極和該汲極電極相同的材料諸如導電膜
214、導電膜219、導電膜220、導電膜224等形成導電膜211。因此，與圖6A所示的結構相比，可以減少第二信號線12(TX)的電阻。
另外，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
在實施方式中，說明包括在單晶矽等的半導體膜中形成有通道的電晶體以及在氧化物半導體層中形成有通道的電晶體的光電感測器的製造方法。
如圖8A所示，在基板700的絕緣表面上使用已知的CMOS的製造方法形成光電二極體704及n通道型電晶體705。在本實施方式中，以使用從單晶的半導體基板分離的單晶半導體膜形成光電二極體704、n通道型電晶體705的情況為例子。作為單晶的半導體基板，例如可以使用矽基板。
簡單地說明單晶半導體膜的具體製造方法的一個例子。首先，對單晶半導體基板注入使用由電場加速了的離子構成的離子束，並且在離半導體基板的表面有一定深度的區域中形成藉由使結晶結構錯亂而被局部脆弱化的脆弱層。可以根據離子束的加速能量及離子束的入射角來調整形成脆弱層的區域的深度。並且，將半導體基板與形成有絕緣膜701的基板700以夾著該絕緣膜701的方式彼此貼合。在使半導體基板與形成有絕緣膜701的基板700重合之
後，對半導體基板及形成有絕緣膜701的基板700的一部分施加1N/cm2以上且500N/cm2以下的壓力，較佳為施加11N/cm2以上且20N/cm2以下左右的壓力，來進行貼合。當施加壓力時，半導體基板與絕緣膜701從該部分開始接合，最終使密接的整個面接合。接著，藉由進行加熱處理，存在於脆弱層中的微孔彼此結合，因此微孔的體積增大。其結果是，作為半導體基板的一部分的單晶半導體膜從半導體基板分離。將上述加熱處理的溫度設定為不超過基板700的應變點的溫度。然後，藉由利用蝕刻等將上述單晶半導體膜加工為所希望的形狀，可以形成島狀半導體膜702及島狀半導體膜703。
光電二極體704使用絕緣膜701上的島狀半導體膜702形成，而n通道型電晶體705使用絕緣膜701上的島狀半導體膜703形成。此外，光電二極體704是島狀半導體膜702中具有p型的導電性的區域727、具有i型的導電性的區域728以及具有n型的導電性的區域729的橫向結型。此外，n通道型電晶體705包括閘極電極707。n通道型電晶體705在島狀半導體膜703中包括夾著與閘極電極707重疊的區域設置的一對具有n型的導電性的區域。而且，n通道型電晶體705在島狀半導體膜703和閘極電極707之間包括絕緣膜708。在n通道型電晶體705中，絕緣膜708用作閘極絕緣膜。
另外，具有i型的導電性的區域728是指一種區域，其中半導體膜中的賦予p型或n型的雜質濃度為
1×1020cm-3以下，並且光傳導率為暗導電率的100倍以上。具有i型的導電性的區域728還包括具有元素週期表中第13族或第15族的雜質元素的區域。也就是說，當不對具有i型的導電性的區域728有意添加用於控制價帶電子的雜質元素時，具有i型的導電性的區域728呈現弱的n型導電性，因此具有i型的導電性的區域728還包括在成膜時或成膜之後有意或無意添加有賦予p型的雜質元素的區域。
雖然對於可以用作基板700的材料沒有大限制，但是當使用透射型或半透射型的液晶元件時，基板700也採用具有透光性的材料。此外，可以用作基板700的材料至少需要具有能夠承受後面的加熱處理程度的耐熱性。例如，作為基板700，可以使用藉由熔融法或浮法而製造的玻璃基板、石英基板、陶瓷基板等。當後面的加熱處理的溫度較高時，作為玻璃基板使用應變點為730℃以上的玻璃基板較佳。雖然與上述基板相比，一般由具有撓性的合成樹脂如塑膠等構成的基板的耐熱溫度較低，但是若能夠耐受製程中的處理溫度，則也可以被使用。
注意，在本實施方式中，雖然說明使用單晶半導體膜形成光電二極體704及n通道型電晶體705的例子，但是本發明不侷限於該結構。例如，既可以使用利用氣相生長法形成在絕緣膜701上的多晶半導體膜及微晶半導體膜，又可以藉由已知的技術使上述半導體膜晶化。作為已知的半導體膜的晶化法，有使用雷射的雷射晶化法、使用催化
元素的晶化法。或者，也可以組合使用催化元素的晶化法和雷射晶化法。此外，在使用石英等具有優越的耐熱性的基板的情況下，也可以採用使用電熱爐的熱晶化法、使用紅外光的燈退火晶化法、使用催化元素的晶化法以及組合了950℃左右的高溫退火法的晶化法。
如圖8A所示，藉由在將導電膜形成在絕緣膜708上之後藉由蝕刻等將上述導電膜加工為所希望的形狀，而與閘極電極707一起形成佈線711。
接著，如圖8A所示，覆蓋光電二極體704、n通道型電晶體705、佈線711、閘極電極707地形成絕緣膜712。另外，在本實施方式中，雖然示出使用單層的絕緣膜712的情況，但是絕緣膜712不需要是單層，也可以層疊兩層以上的絕緣膜作為絕緣膜712。
絕緣膜712使用能夠承受後面的製程中的加熱處理的溫度的材料。明確而言，使用氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧氮化矽、氮化鋁、氧化鋁等材料來形成絕緣膜712較佳。
另外，在本說明書中，氧氮化物是指在其組成中含氧量多於含氮量的物質。此外，氮氧化物是指在其組成中含氮量多於含氧量的物質。
還可以藉由CMP法等使絕緣膜712的表面平坦化。
接著，如圖8A所示，在絕緣膜712上形成閘極電極713。
作為閘極電極713的材料，可以分別使用鉬、鈦、鉻
、鉭、鎢、釹、鈧等金屬材料、以這些金屬材料為主要成分的合金材料或這些金屬的氮化物的單層或疊層。另外，若能夠承受後面的製程中進行的加熱處理的溫度，則作為上述金屬材料也可以使用鋁、銅。為了避免耐熱性或腐蝕性的問題，鋁或銅較佳為與高熔點金屬材料組合而使用。作為高熔點金屬材料，可以舉出鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、鈧等。
例如，作為具有兩層的疊層結構的閘極電極713，較佳為採用鋁膜上層疊有鉬膜的兩層結構、銅膜上層疊有鉬膜的兩層結構、銅膜上層疊有氮化鈦膜或氮化鉭膜的兩層結構或者層疊氮化鈦膜與鉬膜的兩層結構。作為具有三層的疊層結構的閘極電極713，較佳為採用以鋁膜、鋁和矽的合金膜、鋁和鈦的合金膜或鋁和釹的合金膜為中間層且以鎢膜、氮化鎢膜、氮化鈦膜或鈦膜為上下層而層疊的結構。
此外，作為閘極電極713，也可以使用氧化銦、氧化銦氧化錫、氧化銦氧化鋅、氧化鋅、氧化鋅鋁、氧氮化鋅鋁或氧化鋅鎵等的具有透光性的氧化物導電膜。
閘極電極713的厚度分別為10nm至400nm，較佳為100nm至200nm。在本實施方式中，在藉由使用鎢靶材的濺射法形成150nm厚的閘極電極用導電膜之後，藉由蝕刻將該導電膜加工(構圖)為所希望的形狀，來形成閘極電極713。另外，較佳為所形成的閘極電極713的端部具有錐形形狀，這是因為層疊在其上的閘極絕緣膜的覆蓋性能
夠得到提高的緣故。另外，也可以藉由噴墨法形成光阻掩罩。當藉由噴墨法形成光阻掩罩時不使用光微影掩模，因此可以減少製造成本。
接著，如圖8B所示，在閘極電極713上形成閘極絕緣膜714，然後在閘極絕緣膜714上的與閘極電極713重疊的位置上形成氧化物半導體層715。
閘極絕緣膜714藉由利用電漿CVD法或濺射法等並使用氧化矽膜、氮化矽膜、氧氮化矽膜、氮氧化矽膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜、氮氧化鋁膜、氧化鉿膜、氧化鉭膜的單層或疊層來形成。閘極絕緣膜714較佳為儘量不包含水分、氫、氧等的雜質。在藉由濺射法形成氧化矽膜時，作為靶材使用矽靶材或石英靶材，並且作為濺射氣體使用氧或者氧和氬的混合氣體。
由於藉由去除雜質實現了i型化或實質上i型化的氧化物半導體層(高度純化的氧化物半導體層)對介面態及介面電荷非常敏感，所以高度純化的氧化物半導體層715與閘極絕緣膜714之間的介面很重要。因此與高度純化的氧化物半導體層715接觸的閘極絕緣膜714被要求高品質化。
例如，使用μ波(頻率為2.45GHz)的高密度電漿CVD法可以形成緻密且絕緣耐壓高的高品質絕緣膜，所以是較佳的。藉由將高度純化的氧化物半導體層與高品質閘極絕緣膜密接，可以降低介面態，從而可以形成良好的介面特性。
當然，只要能夠作為閘極絕緣膜714形成品質好的絕緣膜，就可以採用其他成膜方法諸如濺射法、電漿CVD法等。此外，也可以使用其膜性質及與氧化物半導體層715之間的介面特性藉由成膜後的加熱處理得到改善的絕緣膜。無論在任何情況下，採用如下絕緣膜即可：不僅作為閘極絕緣膜的膜性質良好，而且能夠降低閘極絕緣膜與氧化物半導體層之間的介面態密度而形成良好的介面。
也可以形成層疊有使用阻擋性高的材料的絕緣膜和氮的含有比率低的絕緣膜的諸如氧化矽膜、氧氮化矽膜等的閘極絕緣膜714。在此情況下，將氧化矽膜、氧氮化矽膜等的絕緣膜形成在阻擋性高的絕緣膜與氧化物半導體層之間。作為阻擋性高的絕緣膜，例如可以舉出氮化矽膜、氮氧化矽膜、氮化鋁膜或氮氧化鋁膜等。藉由使用阻擋性高的材料形成絕緣膜，可以防止水分或氫等的氛圍中的雜質或包含在基板內的鹼金屬、重金屬等的雜質侵入到氧化物半導體層中、閘極絕緣膜714中或者氧化物半導體層與其他絕緣膜的介面及其附近。此外，藉由以與氧化物半導體層接觸的方式形成氮的含有比率低的絕緣膜諸如氧化矽膜、氧氮化矽膜等，可以防止阻擋性高的絕緣膜直接接觸氧化物半導體層。
例如，也可以作為第一閘極絕緣膜藉由濺射法形成厚度為50nm以上且200nm以下的氮化矽膜(SiNy(y>0))，並且在第一閘極絕緣膜上作為第二閘極絕緣膜層疊厚度為5nm以上且300nm以下的氧化矽膜(SiOx(x>0))
，來形成厚度為100nm的閘極絕緣膜714。閘極絕緣膜714的厚度根據電晶體被要求的特性適當地設定即可，可以為350nm至400nm左右。
在本實施方式中形成的閘極絕緣膜714具有在藉由濺射法形成的厚度為50nm的氮化矽膜上層疊藉由濺射法形成的厚度為100nm的氧化矽膜的結構。
另外，閘極絕緣膜714與後面形成的氧化物半導體層接觸。因為當氧化物半導體含有氫時對其特性造成壞影響，所以閘極絕緣膜714較佳為不包含氫、羥基及水分。為了使閘極絕緣膜714中儘量不包含氫、羥基及水分，作為成膜的預處理，較佳為在濺射裝置的預熱室中對形成有閘極電極713的基板700進行預熱，來使吸附到基板700的水分或氫等雜質脫離並對其進行排氣。另外，預熱的溫度是100℃以上且400℃以下，較佳的是150℃以上且300℃以下。另外，設置在預熱室中的排氣單元較佳為低溫泵。注意，也可以省略該預熱處理。
可以藉由將在閘極絕緣膜714上形成的氧化物半導體膜加工為所希望的形狀形成氧化物半導體層715。氧化物半導體膜的厚度為2nm以上且200nm以下，較佳為3nm以上且50nm以下，更佳為3nm以上且20nm以下。氧化物半導體膜使用氧化物半導體作為靶材且藉由濺射法形成。此外，氧化物半導體膜可以在稀有氣體(例如氬)氛圍下、氧氛圍下或稀有氣體(例如氬)和氧的混合氛圍下藉由濺射法形成。
另外，較佳為在藉由濺射法形成氧化物半導體膜之前，進行引入氬氣體產生電漿的反濺射，而去除附著在閘極絕緣膜714的表面上的塵屑。反濺射是指不對靶材一側施加電壓而使用RF電源在氬氛圍下對基板一側施加電壓來在基板附近形成電漿以進行表面改性的方法。另外，也可以使用氮、氦等的氛圍代替氬氛圍。此外，也可以在對氬氛圍添加氧、一氧化二氮等的氛圍下進行反濺射。此外，也可以在對氬氛圍添加氯、四氟化碳等的氛圍下進行反濺射。
氧化物半導體膜較佳為至少包含銦(In)或鋅(Zn)。尤其是，較佳為包含In和Zn。另外，除了上述元素以外，較佳為還具有鎵(Ga)作為穩定劑(stabilizer)，該穩定劑用來減少上述使用該氧化物半導體的電晶體的電特性偏差。另外，作為穩定劑較佳為具有錫(Sn)。另外，作為穩定劑較佳為具有鉿(Hf)。另外，作為穩定劑較佳為具有鋁(Al)。
另外，作為其他穩定劑，可以具有鑭系元素的鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鑥(Lu)中的任一種或多種。
例如，作為氧化物半導體，可以使用：氧化銦、氧化錫、氧化鋅；二元金屬氧化物諸如In-Zn類氧化物、Sn-Zn類氧化物、Al-Zn類氧化物、Zn-Mg類氧化物、Sn-Mg
類氧化物、In-Mg類氧化物、In-Ga類氧化物；三元金屬氧化物諸如In-Ga-Zn類氧化物(也稱為IGZO)、In-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、Sn-Ga-Zn類氧化物、Al-Ga-Zn類氧化物、Sn-Al-Zn類氧化物、In-Hf-Zn類氧化物、In-La-Zn類氧化物、In-Ce-Zn類氧化物、In-Pr-Zn類氧化物、In-Nd-Zn類氧化物、In-Sm-Zn類氧化物、In-Eu-Zn類氧化物、In-Gd-Zn類氧化物、In-Tb-Zn類氧化物、In-Dy-Zn類氧化物、In-Ho-Zn類氧化物、In-Er-Zn類氧化物、In-Tm-Zn類氧化物、In-Yb-Zn類氧化物、In-Lu-Zn類氧化物；以及四元金屬氧化物諸如In-Sn-Ga-Zn類氧化物、In-Hf-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Ga-Zn類氧化物、In-Sn-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Hf-Zn類氧化物、In-Hf-Al-Zn類氧化物。
注意，在此，例如In-Ga-Zn類氧化物是指作為主要成分具有In、Ga和Zn的氧化物，對於In、Ga、Zn的比率沒有限制。另外，也可以包含In、Ga、Zn以外的金屬元素。
例如，可以使用In：Ga：Zn=1：1：1(=1/3：1/3：1/3)或In：Ga：Zn=2：2：1(=2/5：2/5：1/5)的原子比的In-Ga-Zn類氧化物或該組成的近旁的氧化物。或者，可以使用In：Sn：Zn=1：1：1(=1/3：1/3：1/3)、In：Sn：Zn=2：1：3(=1/3：1/6：1/2)或In：Sn：Zn=2：1：5(=1/4：1/8：5/8)的原子比的In-Sn-Zn類氧化物或具有接近上述原子比的氧化物。
但是，所公開的發明不侷限於此，可以根據所需要的半導體的電特性(遷移率、閾值、不均勻性等)而使用具有適當的組成的氧化物。另外，較佳為採用適當的載子濃度、雜質濃度、缺陷密度、金屬元素及氧的原子數比、原子間距離以及密度等，以得到所需要的半導體的電特性。
氧化物半導體可以為單晶或非單晶。在採用後者時，可以採用非晶或多晶。另外，可以採用在非晶中包括具有結晶性的部分的結構或非晶。
在本實施方式中，將藉由使用包含In(銦)、Ga(鎵)及Zn(鋅)的靶材的濺射法而得到的厚度為30nm的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體的薄膜用作氧化物半導體膜。作為上述靶材，例如可以使用各金屬的組成的原子數比為In：Ga：Zn=1：1：0.5、In：Ga：Zn=1：1：1或In：Ga：Zn=1：1：2的靶材。另外，包含In、Ga及Zn的靶材的填充率為90%以上且100%以下，較佳為95%以上且低於100%。藉由採用填充率高的靶材，可以形成緻密的氧化物半導體膜。
在本實施方式中，將基板放置在保持為減壓狀態的處理室內，去除處理室內的殘留水分並引入被去除了氫及水分的濺射氣體，使用上述靶材在基板700上形成氧化物半導體膜。在進行成膜時，也可以將基板溫度設定為100℃以上且600℃以下，較佳為200℃以上且400℃以下。藉由邊加熱基板邊進行成膜，可以降低包含在所形成的氧化物半導體膜中的雜質的濃度。另外，可以減輕濺射所帶來的
損傷。為了去除殘留在處理室中的水分，使用吸附型真空泵較佳。例如，使用低溫泵、離子泵、鈦昇華泵較佳。另外，作為排氣單元，也可以使用配備有冷阱的渦輪泵。在使用低溫泵對沉積室進行排氣時，例如排出氫原子、水(H2O)等的包含氫原子的化合物(更佳地，還包括包含碳原子的化合物)等，由此可以降低該沉積室中形成的氧化物半導體膜所包含的雜質的濃度。
作為成膜條件的一個例子，可以應用如下條件：基板與靶材之間的距離為100mm，壓力為0.6Pa，直流(DC)電源功率為0.5kW，採用氧(氧流量比率為100%)氛圍。另外，使用脈衝直流(DC)電源較佳，因為藉由使用脈衝電源可以減少在成膜時發生的塵屑並可以實現均勻的膜厚度分佈。
另外，為了使氧化物半導體膜中儘量不包含氫、羥基及水分，作為成膜的預處理，較佳為在濺射裝置的預熱室中對形成到閘極絕緣膜714的基板700進行預熱，來使吸附到基板700的水分或氫等的雜質脫離而排出。另外，預熱的溫度是100℃以上且400℃以下，較佳是150℃以上且300℃以下。此外，設置在預熱室中的排氣單元較佳為低溫泵。另外，還可以省略該預熱處理。此外，也可以在後面進行的絕緣膜722的成膜之前對形成到導電膜720及導電膜721的基板700也同樣地進行該預熱處理。
另外，作為用來形成氧化物半導體層715的蝕刻，可以採用乾蝕刻和濕蝕刻中的一者或兩者。作為用於乾蝕刻
的蝕刻氣體，使用包含氯的氣體(氯類氣體，例如，氯(Cl2)、三氯化硼(BCl3)、四氯化矽(SiCl4)、四氯化碳(CCl4)等)較佳。另外，還可以使用包含氟的氣體(氟類氣體，例如四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氟化氮(NF3)、三氟甲烷(CHF3)等)、溴化氫(HBr)、氧(O2)或對上述氣體添加了氦(He)或氬(Ar)等的稀有氣體的氣體等。
作為乾蝕刻法，可以使用平行平板型RIE(Reactive Ion Etching：反應離子蝕刻)法或ICP(Inductively Coupled Plasma：感應耦合電漿)蝕刻法。適當地調節蝕刻條件(施加到線圈型電極的電力量、施加到基板一側的電極的電力量、基板一側的電極溫度等)以能夠蝕刻為所希望的加工形狀的方式。
作為用於濕蝕刻的蝕刻劑，可以使用混合磷酸、醋酸和硝酸而成的溶液、檸檬酸或草酸等的有機酸。在本實施方式中，使用ITO-07N(日本關東化學公司製造)。
也可以藉由噴墨法形成用來形成氧化物半導體層715的光阻掩罩。由於當藉由噴墨法形成光阻掩罩時不使用光掩模，因此可以縮減製造成本。
另外，較佳為在在下一個製程中形成導電膜之前進行反濺射，來去除附著在氧化物半導體層715及閘極絕緣膜714的表面的抗蝕劑殘渣等。
另外，有時在藉由濺射等形成的氧化物半導體層中包含多量的水分或氫(包括羥基)等的雜質。由於水分或氫
容易形成施體能階，因此對於氧化物半導體來說水分或氫是雜質。於是，在本發明的一個方式中，為了減少氧化物半導體層中的水分或氫等雜質(脫水化或脫氫化)，在減壓氛圍、氮或稀有氣體等惰性氣體氛圍、氧氣體氛圍或超乾燥空氣(使用CRDS(cavity ring-down laser spectroscopy：光腔衰蕩光譜法)方式的露點計進行測量時的水分量是20ppm(露點換算為-55℃)以下，較佳的是1ppm以下，更佳的是10ppb以下的空氣)氛圍下對氧化物半導體層715進行加熱處理。
藉由對氧化物半導體層715進行加熱處理，可以使氧化物半導體層715中的水分或氫脫離。明確而言，以250℃以上且750℃以下，較佳為以400℃以上且低於基板的應變點的溫度進行加熱處理，即可。例如，以500℃進行3分鐘以上且6分鐘以下左右的加熱處理即可。藉由使用RTA法作為加熱處理，可以在短時間內進行脫水化或脫氫化，由此也可以以超過玻璃基板的應變點的溫度進行處理。
在本實施方式中，使用加熱處理裝置之一種的電爐。
注意，加熱處理裝置不侷限於電爐，也可以具備利用電阻發熱體等的發熱體所產生的熱傳導或熱輻射對被處理物進行加熱的裝置。例如，可以使用GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal：氣體快速熱退火)裝置、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal：燈快速熱退火)裝置等的RTA(Rapid Thermal Anneal：快速熱退火)裝置。LRTA裝置是
指藉由利用從鹵素燈、金屬鹵化物燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或者高壓汞燈等的燈發射的光(電磁波)的輻射來對被處理物進行加熱的裝置。GRTA裝置是指使用高溫氣體進行加熱處理的裝置。作為氣體，使用即使進行加熱處理也不與被處理物產生反應的惰性氣體如氬等的稀有氣體或氮。
另外，在加熱處理中，較佳為在氮或氦、氖、氬等的稀有氣體中不包含水分或氫等。或者，較佳為將引入到加熱處理裝置中的氮或氦、氖、氬等的稀有氣體的純度設定為6N(99.9999%)以上，更佳設定為7N(99.99999%)以上(即，將雜質濃度設定為1ppm以下，較佳設定為0.1ppm以下)。
藉由上述製程，可以減少氧化物半導體層715中的氫的濃度而實現高度純化。由此可以謀求氧化物半導體層715的穩定化。此外，可以藉由以玻璃轉變溫度以下的溫度進行加熱處理，形成具有極低載子密度和寬能隙的氧化物半導體層715。因此，可以使用大尺寸基板來製造電晶體，從而可以提高生產率。此外，藉由使用氫濃度減少且高度純化了的氧化物半導體層715，可以製造具有高耐壓性和極低截止電流的電晶體。可以在形成氧化物半導體膜後的任一時間進行上述加熱處理。
注意，在對氧化物半導體膜進行加熱時，根據氧化物半導體膜的材料或加熱條件，有時在氧化物半導體膜的表面上形成有板狀結晶。板狀結晶較佳為與氧化物半導體膜
的表面大致垂直地c軸配向的單晶體。此外，即使不是單晶體，也較佳為採用在通道形成區域中各結晶的ab面一致或者a軸或b軸都一致且成為大致垂直於氧化物半導體膜的表面的c軸配向的多晶體或單晶。注意，當氧化物半導體膜的基底表面不均勻時，形成多晶板狀結晶。因此，氧化物半導體膜的基底表面較佳為盡可能平坦。
接著，藉由部分地蝕刻絕緣膜708、絕緣膜712及閘極絕緣膜714，形成到達島狀半導體膜702、島狀半導體膜703及佈線711的接觸孔。
而且，在藉由濺射法、真空蒸鍍法，以覆蓋氧化物半導體層715的方式形成導電膜之後，藉由蝕刻等對該導電膜進行構圖，從而如圖8C所示那樣形成用作源極電極、汲極電極或佈線的導電膜716、導電膜717、導電膜718、導電膜719、導電膜720以及導電膜721。
另外，導電膜716及導電膜717與島狀半導體膜702接觸。導電膜718及導電膜719與島狀半導體膜703接觸。導電膜720與佈線711及氧化物半導體層715接觸。導電膜721與氧化物半導體層715接觸。
作為導電膜716、導電膜717、導電膜718、導電膜719、導電膜720以及導電膜721的材料，可以舉出選自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬、鎢中的元素、以上述元素為主要成分的合金或組合上述元素而成的合金膜等。此外，還可以採用在鋁、銅等的金屬膜的下側或上側層疊鉻、鉭、鈦、鉬、鎢等的高熔點金屬膜的結構。此外，鋁或銅較佳
為與高熔點金屬材料組合而使用，以避免耐熱性或腐蝕性的問題。作為高熔點金屬材料，可以使用鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、鈧、釔等。
此外，導電膜716、導電膜717、導電膜718、導電膜719、導電膜720以及導電膜721可以採用單層結構或兩層以上的疊層結構。例如，可以舉出包含矽的鋁膜的單層結構；在鋁膜上層疊鈦膜的兩層結構；以及鈦膜、在該鈦膜上層疊鋁膜、還在該鋁膜上層疊鈦膜的三層結構等。
此外，也可以使用導電金屬氧化物形成成為導電膜716、導電膜717、導電膜718、導電膜719、導電膜720以及導電膜721的導電膜。作為導電金屬氧化物，可以使用氧化銦、氧化錫、氧化鋅、氧化銦氧化錫、氧化銦氧化鋅或者使上述金屬氧化物材料包含矽或氧化矽的材料。
當在形成導電膜後進行加熱處理時，較佳為導電膜具有能夠耐受該加熱處理的耐熱性。
另外，以在對導電膜進行蝕刻時氧化物半導體層715盡可能不被去除的方式適當地調整各個材料及蝕刻條件，。根據蝕刻條件，有時島狀氧化物半導體層715中的露出部被部分地蝕刻而形成槽部(凹部)。
在本實施方式中，作為導電膜使用鈦膜。因此，可以使用包含氨和過氧化氫水的溶液(過氧化氫氨水)對導電膜選擇性地進行濕蝕刻，但是氧化物半導體層715的一部分也被蝕刻。明確而言，作為過氧化氫氨水使用以5：2：2的體積比混合有31wt%的過氧化氫水、28wt%的氨水和
水的水溶液。或者，也可以使用包含氯(Cl2)、三氯化硼(BCl3)等的氣體對導電膜進行乾蝕刻。
另外，為了減少在光微影製程中使用的光掩模數及製程數，還可以使用由多色調掩模形成的光阻掩罩來進行蝕刻製程，該多色調掩模是使透過的光具有多種強度的掩模。由於使用多色調掩模形成的光阻掩罩成為具有多種厚度的形狀，並且可以藉由進行蝕刻進一步改變形狀，因此可以用於加工為不同圖案的多個蝕刻製程。因此，可以使用一個多色調掩模形成至少對應於兩種以上的不同圖案的光阻掩罩。從而，可以減少曝光掩模數，並且還可以減少與其對應的光微影製程，所以能夠實現製程的簡化。
接著，進行使用N2O、N2或Ar等的氣體的電漿處理。藉由該電漿處理去除附著在露出的氧化物半導體層715表面上的水等。此外，也可以使用氧和氬的混合氣體進行電漿處理。
另外，在進行電漿處理之後，如圖8C所示，以覆蓋導電膜716、導電膜717、導電膜718、導電膜719、導電膜720、導電膜721以及氧化物半導體層715的方式形成絕緣膜722。絕緣膜722較佳為儘量不包含水分、氫、氧等的雜質，既可以是單層的絕緣膜，又可以是由層疊的多個絕緣膜構成的絕緣膜。當在絕緣膜722中包含氫時，該氫侵入到氧化物半導體層中或者該氫抽出氧化物半導體層中的氧，因此有氧化物半導體層的背通道部低電阻化(n型化)而形成寄生通道的憂慮。因此，重要的是，為了使
絕緣膜722成為儘量不包含氫的膜，在成膜方法中不使用氫。絕緣膜722使用阻擋性高的材料較佳。例如，作為阻擋性高的絕緣膜，可以使用氮化矽膜、氮氧化矽膜、氮化鋁膜或氮氧化鋁膜等。當使用層疊的多個絕緣膜時，將諸如氧化矽膜、氧氮化矽膜等的氮的含有比率低的絕緣膜形成在與上述阻擋性高的絕緣膜相比更接近於氧化物半導體層715的一側。然後，以隔著氮的含有比率低的絕緣膜與導電膜716、導電膜717、導電膜718、導電膜719、導電膜720、導電膜721以及氧化物半導體層715重疊的方式形成阻擋性高的絕緣膜。藉由使用阻擋性高的絕緣膜，可以防止水分或氫等雜質侵入到氧化物半導體層715中、閘極絕緣膜714中或氧化物半導體層715與其他絕緣膜的介面及其附近。此外，藉由以接觸於氧化物半導體層715的方式形成諸如氧化矽膜、氧氮化矽膜等的氮的比率低的絕緣膜，可以防止使用阻擋性高的材料的絕緣膜直接接觸於氧化物半導體層715。
在本實施方式中，形成絕緣膜722，該絕緣膜722具有在藉由濺射法形成的厚度為200nm的氧化矽膜上層疊有藉由濺射法形成的厚度為100nm的氮化矽膜的結構。可以將成膜時的基板溫度設定為室溫以上且300℃以下。在本實施方式中，將成膜時的基板溫度設定為100℃。
另外，也可以在形成絕緣膜722之後進行加熱處理。在氮、超乾燥空氣或稀有氣體(氬、氦等)的氛圍下，較佳為在200℃以上且400℃以下(例如在250℃以上且350
℃以下)的溫度下進行該加熱處理。較佳的是，上述氣體的含水量為20ppm以下，較佳為1ppm以下，更佳為10ppb以下。在本實施方式中，例如在氮氛圍下以250℃進行1個小時的加熱處理。或者，也可以在形成導電膜716、導電膜717、導電膜718、導電膜719、導電膜720以及導電膜721之前，與為了減少水分或氫而對氧化物半導體膜進行的上述加熱處理同樣進行高溫且短時間的RTA處理。藉由在設置含有氧的絕緣膜722之後進行加熱處理，即使因對氧化物半導體層進行的上述加熱處理而在氧化物半導體層715中產生氧缺陷，也可以從絕緣膜722對氧化物半導體層715供應氧。可以藉由對氧化物半導體層715供應氧，減少氧化物半導體層715中的成為施體的氧缺陷。其結果是，可以使氧化物半導體層715趨近於i型，降低因氧缺陷而導致的電晶體的電特性的偏差，從而實現電特性的提高。進行該加熱處理的時序只要是形成絕緣膜722之後就沒有特別的限制，而藉由兼作該加熱處理與其他製程諸如形成樹脂膜時的加熱處理、用來使透明導電膜低電阻化的加熱處理，可以不增加製程數而使氧化物半導體層715趨近於i型。
此外，也可以藉由在氧氛圍下對氧化物半導體層715進行加熱處理，對氧化物半導體添加氧，來減少氧化物半導體層715中的成為施體的氧缺陷。加熱處理的溫度例如是100℃以上且低於350℃，較佳是150℃以上且低於250℃。上述用於氧氛圍下的加熱處理的氧氣體較佳為不包含
水、氫等。或者，較佳的是，將引入到加熱處理裝置中的氧氣體的純度設定為6N(99.9999%)以上，較佳設定為7N(99.99999%)以上(也就是說，將氧中的雜質濃度設定為1ppm以下，較佳設定為0.1ppm以下)。
或者，也可以藉由採用離子植入法或離子摻雜法等對氧化物半導體層715添加氧來減少成為施體的氧缺陷。例如，可以將以2.45GHz的微波電漿化了的氧添加到氧化物半導體層715中。
另外，也可以藉由在絕緣膜722上形成導電膜之後對該導電膜進行構圖，在與氧化物半導體層715重疊的位置上形成背閘極電極。當形成背閘極電極時，較佳為覆蓋背閘極電極地形成絕緣膜。可以使用與閘極電極713或者導電膜716、導電膜717、導電膜718、導電膜719、導電膜720以及導電膜721同樣的材料及結構來形成背閘極電極。
背閘極電極的厚度為10nm至400nm，較佳為100nm至200nm。例如，較佳的是，在形成具有鈦膜、鋁膜和鈦膜的層疊結構的導電膜之後，藉由光微影法等形成光阻掩罩，並且藉由蝕刻去除不需要的部分來將該導電膜加工(構圖)為所希望的形狀，從而形成背閘極電極。
藉由上述製程，形成電晶體724。
電晶體724包括閘極電極713、閘極電極713上的閘極絕緣膜714、閘極絕緣膜714上的與閘極電極713重疊的氧化物半導體層715以及形成在氧化物半導體層715上
的一對導電膜720或導電膜721。再者，電晶體724也可以包括絕緣膜722作為其構成要素。圖8C所示的電晶體724具有通道蝕刻結構，其中在導電膜720和導電膜721之間氧化物半導體層715的一部分被蝕刻。
另外，作為電晶體724使用單閘構的電晶體而進行說明，但是根據需要，藉由具有電連接的多個閘極電極713，可以形成具有多個通道形成區域的多閘結構的電晶體。
另外，接觸於氧化物半導體層715的絕緣膜(在本實施方式中，相當於閘極絕緣膜714以及絕緣膜722)也可以使用包含第13族元素及氧的絕緣材料。較多氧化物半導體材料包含第13族元素，包含第13族元素的絕緣材料與氧化物半導體的搭配良好，因此藉由將包含第13族元素的絕緣材料用於與氧化物半導體層接觸的絕緣膜，可以保持氧化物半導體層與絕緣膜的良好的介面狀態。
包含第13族元素的絕緣材料是指包含一種或多種第13族元素的絕緣材料。作為包含第13族元素的絕緣材料，例如有氧化鎵、氧化鋁、氧化鋁鎵、氧化鎵鋁等。在此，氧化鋁鎵是指含鋁量(at.%)多於含鎵量(at.%)的物質，並且氧化鎵鋁是指含鎵量(at.%)等於或多於含鋁量(at.%)的物質。
例如，當以接觸於包含鎵的氧化物半導體層的方式形成絕緣膜時，藉由將包含氧化鎵的材料用於絕緣膜，可以保持氧化物半導體層和絕緣膜之間的良好的介面特性。例如，藉由以彼此接觸的方式設置氧化物半導體層和包含氧
化鎵的絕緣膜，可以減少產生在氧化物半導體層與絕緣膜的介面的氫的沉積(pileup)。另外，在作為絕緣膜使用屬於與氧化物半導體層的成分元素相同的族的元素時，可以獲得同樣的效果。例如，使用包含氧化鋁的材料形成絕緣膜也是有效的。另外，由於氧化鋁具有不容易透過水的特性，因此從防止水侵入到氧化物半導體層中的角度來看，使用該材料較佳。
此外，作為與氧化物半導體層715接觸的絕緣膜，較佳為採用藉由進行氧氛圍下的加熱處理或氧摻雜處理等包含多於化學計量組成的氧的絕緣材料。氧摻雜處理是指對塊體(bulk)添加氧的處理。此外，為了明確表示不僅對薄膜表面添加氧，而且對薄膜內部添加氧，使用該術語“塊體”。此外，氧摻雜處理包括將電漿化了的氧添加到塊體中的氧電漿摻雜處理。另外，也可以使用離子植入法或離子摻雜法進行氧摻雜處理。
例如，當作為與氧化物半導體層715接觸的絕緣膜使用氧化鎵時，藉由進行氧氛圍下的加熱處理或氧摻雜處理，可以將氧化鎵的組成設定為Ga2Ox(X=3+α，0<α<1)。
此外，作為與氧化物半導體層715接觸的絕緣膜使用氧化鋁時，藉由進行氧氛圍下的加熱處理或氧摻雜處理，可以將氧化鋁的組成設定為Al2Ox(X=3+α，0<α<1)。
此外，作為與氧化物半導體層715接觸的絕緣膜使用氧化鎵鋁(氧化鋁鎵)時，藉由進行氧氛圍下的加熱處理或氧摻雜處理，可以將氧化鎵鋁(氧化鋁鎵)的組成設定
為GaxAl2-xO3(0<X<2，0<α<1)。
藉由進行氧摻雜處理，可以形成具有包含多於化學計量組成的氧的區域的絕緣膜。藉由使具備這種區域的絕緣膜與氧化物半導體層接觸，絕緣膜中的過剩的氧被供應到氧化物半導體層中，可以減少氧化物半導體層中或氧化物半導體層與絕緣膜的介面中的氧缺陷，來可以使氧化物半導體層i型化或無限趨近於i型。
也可以將具有包含多於化學計量組成的氧的區域的絕緣膜僅用於與氧化物半導體層715接觸的絕緣膜中的位於上層的絕緣膜和位於下層的絕緣膜中的一方，但是較佳為用於兩者的絕緣膜。藉由採用將具有包含多於化學計量組成的氧的區域的絕緣膜用於與氧化物半導體層715接觸的絕緣膜中的位於上層及下層的絕緣膜，且在其間夾著氧化物半導體層715的結構，可以進一步提高上述效果。
此外，位於氧化物半導體層715的上層或下層的絕緣膜既可以是使用具有相同的構成元素的絕緣膜，又可以是使用具有不同的構成元素的絕緣膜。例如，既可以採用上層和下層都是其組成為Ga2Ox(X=3+α，0<α<1)的氧化鎵的結構，又可以採用上層和下層中的一方是其組成為Ga2Ox(X=3+α，0<α<1)的氧化鎵，另一方是其組成為Al2Ox(X=3+α，0<α<1)的氧化鋁的結構。
另外，與氧化物半導體層715接觸的絕緣膜也可以是具有包含多於化學計量組成的氧的區域的絕緣膜的疊層。例如，也可以作為位於氧化物半導體層715的上層形成組
成為Ga2Ox(X=3+α，0<α<1)的氧化鎵，並在其上形成組成為GaxAl2-xO3+α(0<X<2，0<α<1)的氧化鎵鋁(氧化鋁鎵)。此外，既可以採用作為位於氧化物半導體層715的下層形成具有包含多於化學計量組成的氧的區域的絕緣膜的疊層的結構，又可以採用作為位於氧化物半導體層715的上層及下層形成具有包含多於化學計量組成的氧的區域的絕緣膜的疊層。
光電二極體704可以用作圖1以及圖6A和6B等所示的光電二極體102。n通道型電晶體705可以用作圖1以及圖6A和6B等所示的電晶體104、電晶體105。電晶體724可以用作圖1以及圖6A和6B等所示的電晶體103。此外，電晶體724還可以用作圖1以及圖6A和6B等所示的電晶體104、電晶體105。
本實施方式可以與上述實施方式組合而實施。
在本實施方式中，說明具有與實施方式3不同的結構的在氧化物半導體層中形成有通道的電晶體。
圖9A所示的光電感測器與實施方式3同樣包括光電二極體704及n通道型電晶體705。而且，在圖9A中，在光電二極體704及n型電晶體705上形成有通道保護結構的底閘極型電晶體724。
電晶體724包括形成在絕緣膜712上的閘極電極730、閘極電極730上的閘極絕緣膜731、在閘極絕緣膜731
上與閘極電極730重疊的氧化物半導體層732、形成在氧化物半導體層732上的與閘極電極730重疊的位置中的通道保護膜733、形成在氧化物半導體層732上的導電膜734及導電膜735。再者，在電晶體724的構成要素中還可以包括形成在導電膜734、導電膜735及通道保護膜733上的絕緣膜736。
藉由設置通道保護膜733，可以防止在後面的製程中進行蝕刻時的電漿或蝕刻劑對氧化物半導體層732中的成為通道形成區域的部分造成如膜減少等的損傷。因此，可以提高電晶體724的可靠性。
通道保護膜733可以使用包含氧的無機材料(氧化矽、氮氧化矽、氧氮化矽、氧化鋁或氧氮化鋁等)形成。通道保護膜733可以利用電漿CVD法或熱CVD法等的氣相生長法或濺射法形成。在形成通道保護膜733之後，對通道保護膜733進行蝕刻來加工其形狀。在此，藉由濺射法形成氧化矽膜並藉由使用經由光微影形成的掩模的蝕刻加工，來形成通道保護膜733。
藉由將包含氧的無機材料用於通道保護膜733，即使藉由用來減少水分或氫的加熱處理在氧化物半導體層732中產生氧缺陷，也可以從通道保護膜733對氧化物半導體層732供應氧來減少成為施體的氧缺陷。因此，可以使通道形成區域趨近於i型，並減輕氧缺陷所引起的電晶體724的電特性的不均勻，來提高電特性。
與實施方式3同樣，圖9B所示的光電感測器包括光
電二極體704及n通道型電晶體705。而且，在圖9B中，光電二極體704及n通道型電晶體705上形成有底接觸型電晶體724。
電晶體724包括形成在絕緣膜712上的閘極電極741、閘極電極741上的閘極絕緣膜742、閘極絕緣膜742上的導電膜743、導電膜744以及隔著閘極絕緣膜742與閘極電極741重疊的氧化物半導體層745。再者，在電晶體724的構成要素中也可以包括形成在氧化物半導體層745上的絕緣膜746。
另外，圖9A、9B所示的電晶體724還可以包括背閘極電極。
與實施方式3同樣，圖9C所示的光電感測器包括光電二極體704及n通道型電晶體705。而且，在圖9C中，光電二極體704及n通道型電晶體705上形成有頂接觸型電晶體724。
電晶體724包括形成在絕緣膜712上的氧化物半導體層755、氧化物半導體層755上的導電膜753及導電膜754、氧化物半導體層755、導電膜753及導電膜754上的閘極絕緣膜752以及隔著閘極絕緣膜752與氧化物半導體層755重疊的閘極電極751。再者，在電晶體724的構成要素中也可以包括形成在閘極電極751上的絕緣膜756。
與實施方式3同樣，圖9D所示的光電感測器包括光電二極體704及n通道型電晶體705。而且，在圖9D中，光電二極體704及n通道型電晶體705上形成有頂接觸
型電晶體724。
電晶體724包括形成在絕緣膜712上的導電膜763及導電膜764、導電膜763及導電膜764上的氧化物半導體層765、氧化物半導體層765、導電膜763及導電膜764上的閘極絕緣膜762以及隔著閘極絕緣膜762與氧化物半導體層765重疊的閘極電極761。再者，在電晶體724的構成要素中也可以包括形成在閘極電極761上的絕緣膜766。
光電二極體704可以用作圖1以及圖6A和6B等所示的光電二極體102。n通道型電晶體705可以用作圖1以及圖6A和6B等所示的電晶體104、電晶體105。電晶體724可以用作圖1以及圖6A和6B等所示的電晶體103。此外，電晶體724還可以用作圖1以及圖6A和6B等所示的電晶體104、電晶體105。
本實施方式可以與上述實施方式組合而實施。
在本實施方式中，可以應用TOF方式同時進行二維拍攝及三維拍攝的半導體裝置的驅動方法。
本實施方式中的光電感測器的結構與實施方式1的圖1所示的光電感測器的結構相同。明確而言，重疊地設置具有相同結構的第一光電感測器和第二光電感測器。作為第一光電感測器所具有的半導體層，使用吸收可見光且透過紅外光的非晶矽等。此外，作為第二光電感測器所具有
的半導體層，使用吸收紅外光的結晶矽或單晶矽等。
當三維拍攝時，對應於第一照射及第二照射(時間的長度相同，而時序不同)進行第一拍攝及第二拍攝，藉由檢測因第一照射產生的第一反射光的第一反射光檢測取得由光的到達時間差決定的第一檢測信號，並檢測因第二照射產生的第二反射光的第二反射光檢測取得由光的到達時間差決定的第二檢測信號，測量從光源到檢測對象的距離。當二維拍攝時，藉由進行第三拍攝取得第三檢測信號，取得檢測目標的亮度及顏色。
在本實施方式中，參照圖10A和10B說明重疊設置第一光電感測器100A和第二光電感測器100B的結構。另外，因為第一光電感測器100A及第二光電感測器100B的結構與光電感測器100的結構相同，所以省略其詳細說明。
圖10A是示出根據本發明的一個方式的半導體裝置所具有的光電感測器的結構的電路圖的一個例子。如圖10A所示，第一光電感測器100A由三個電晶體以及一個光電二極體構成。此外，第二光電感測器100B由三個電晶體及一個光電二極體構成。如圖10A所示，第一光電感測器100A包括第一光電二極體102A、電晶體103A、電晶體104A以及電晶體105A。此外，第二光電感測器100B包括第二光電二極體102B、電晶體103B、電晶體104B以及電晶體105B。
如圖10A所示，第一光電感測器100A和第二光電感測器100B相鄰。明確而言，如圖10B所示，第一光電二
極體102A和第二光電二極體102B重疊，並且，以與第二光電二極體102B相比照射到光電感測器的光(包括可見光及紅外光)先入射到第一光電二極體102A的方式配置配置第一光電二極體102A。
注意，照射到光電感測器100的光是反射光。本實施方式中的照射到第一光電二極體102A的光是指在對檢測目標照射來自光源的光和自然光中的一者或兩者之後由該檢測目標反射的光(可見光)。此外，照射到第二光電二極體102B的光是指在對檢測目標照射外部光之後由該檢測目標反射的光(紅外光)。
藉由重疊地設置第一光電感測器100A和第二光電感測器100B，當配置各感測器時可以共用面積，所以可以減少在半導體裝置中的光電感測器的佔有面積。由此，可以謀求像素的微型化。
此外，第一光電二極體102A的半導體層具有主要吸收可見光且透過大部分的紅外光的特性。例如，作為第一光電二極體102A的半導體層，可以使用非晶矽等。
另外，第二光電二極體102B的半導體層具有吸收紅外光的特性。例如，作為第二光電二極體102B的半導體層，可以使用結晶矽、單晶矽等。
因此，藉由使第一光電二極體102A在第二光電二極體102B之前吸收可見光，可以減少入射到第二光電二極體102B中的可見光。
換言之，在第一光電感測器100A中利用可見光，而
在第二光電感測器100B中利用紅外光。
在圖10A中，信號線11A是重設信號線(PR_2)。信號線12A是電荷積累信號線(TX_2)。信號線13A是選擇信號線(SE_2)。信號線16A是光電感測器輸出信號線。此外，信號線11B是重設信號線(PR_3)。信號線12B是電荷積累信號線(TX_3)。信號線13B是選擇信號線(SE_3)。信號線16B是光電感測器輸出信號線。信號線15是光電感測器基準信號線，並且第一光電感測器100A及第二光電感測器100B也可以共同使用信號線15。
當三維拍攝時，控制信號線11B(PR_3)及信號線12B(TX_3)的電位。明確而言，當第一拍攝時，以在開始第一紅外光反射的同時開始第一拍攝並在結束第一紅外光照射的同時結束第一拍攝的方式控制第一信號線11B及第二信號線12B的電位。此外，當第二拍攝時，以在結束第二紅外光反射照射的同時開始第二拍攝並在結束第二紅外光反射的同時結束第二拍攝的方式控制信號線11B及信號線12B的電位。
當二維拍攝時，控制信號線11A(PR_2)及信號線12A(TX_2)的電位。明確而言，當第三拍攝時，以至少在開始第一拍攝之前開始第三拍攝且至少在結束第二拍攝之後結束第三拍攝的方式控制信號線11A及信號線12A的電位。
如上所述，第一光電感測器100A及第二光電感測器100B由四個元件構成，即一個光電二極體和三個電晶體
。因為由較少的元件構成光電感測器，所以可以容易高密度地集體光電感測器而實現像素的微型化。
接著，說明具有圖10A所示的結構的光電感測器的半導體裝置的驅動方法。藉由使用該驅動方法，能夠同時進行二維拍攝及應用TOF方式的三維拍攝。此外，因為重疊第一光電感測器100A及第二光電感測器100B，所以可以在實現像素的微型化的同時進行使用吸收可見光的第一光電感測器100A的二維拍攝及使用吸收紅外光的第二光電感測器100B的三維拍攝。
參照圖11及圖12所示的時序圖說明具體的驅動方法。首先，在圖11中說明第一光電感測器100A及第二光電感測器100B的工作。在圖12中說明驅動方法的特徵及同時進行二維拍攝及應用TOF方式的三維拍攝的方法。
圖11是第一光電感測器100A及第二光電感測器100B的時序圖。根據本實施方式的驅動方法，可以在時刻T1至時刻T18之間進行二維拍攝及三維拍攝。
注意，在圖11及圖12所示的時序圖中，在脈衝201及脈衝202中“H”表示“照射”，“L”表示“非照射”，在其他脈衝中，“H”表示電位高的狀態，“L”表示電位低的狀態。
另外，在三維拍攝時，從光源對檢測對象進行照射兩次(第一照射及第二照射)。另外，第二照射的時序與第一照射不同，並且進行第一照射及第二照射相同時間。此外，在第一照射及第二照射中，從光源到檢測目標的距離
不變，並且時刻T2至時刻T3的時間(時間差)和時刻T8至時刻T9的時間(時間差)相同。
在時刻T1，將信號線11B設定為“H”。再者，將信號線12B設定為“H”(三維拍攝時的第一復位)。此時，第二光電二極體102B及電晶體103B導通，且節點14B變為“H”。
同樣，將信號線11A設定為“H”。再者，將信號線12A設定為“H”(二維拍攝時的第一復位)。此時，第一光電二極體102A及電晶體103A導通，且節點14A變為“H”。
在時刻T2，開始從光源對檢測目標的第一光照射。在脈衝201中，從“L”(非照射)變為“H”(照射)。該時刻為第一照射開始時刻。此外，將信號線11B設定為“L”，且將信號線12B維持為“H”。
同樣，將信號線11A設定為“L”，且將信號線12A維持為“H”。因為根據該結構，重疊地構成吸收可見光的第一光電二極體102A和吸收紅外光的第二光電二極體102B，可以在相同期間內進行第一拍攝及第三拍攝。
在時刻T3，從光源發射的第一照射光由檢測對象反射，且第一反射光(紅外光)開始入射到半導體裝置中。在脈衝202中，從“L”(非照射)變為“H”(照射)。該時刻為第一反射開始時刻。時刻T3也是第一反射光檢測開始時刻。在時刻T3時可以開始反射光的檢測。此外，將信號線12A維持為“H”。
在時刻T3至時刻T4之間(第一反射光檢測期間)，節點14B的電位對應於第一反射光的強度而變化。因第二光電二極體102B的截止電流，節點14B的電位開始從“H”降低。截止電流與被照射到第二光電二極體102B的光(反射光)的強度及照射時間成比例。
同樣，節點14A的電位開始從“H”降低。
在時刻T4，結束從光源對檢測對象的第一光照射。在脈衝201中，從“H”(照射)變為“L”(非照射)。該時刻為第一照射結束時刻。此外，將信號線12B設定為“L”。此外，時刻T4也是第一反射光檢測結束時刻。另一方面，將信號線12A維持為“H”。
另外，節點14B的電位在時刻T4之後固定。時刻T4時的節點14B的電位(V1)根據在第一反射光檢測的期間中光電二極體102所生成的光電流決定。也就是說，節點14B的電位取決於光強度等。另一方面，節點14A的電位繼續降低。
此外，對應於時刻T4時的節點14B的電位(V1)決定第一檢測信號。因為第一反射光檢測期間越長，節點14B的電位變化越大，所以時刻T4的節點14B的電位(V1)越小。
在時刻T1至時刻T4之間被照射到第二光電二極體102B的光都是指因第一反射產生的反射光，即，從光源對檢測對象照射的光被檢測對象反射的光。另外，該反射光是紅外光。
此外，在時刻T1至時刻T16之間被照射到第一光電二極體102A的光都是指反射光。即，在來自光源的光和自然光中的一者或兩者被照射到檢測目標時由該檢測目標反射的光。另外，該反射光是可見光。
在時刻T5，結束由檢測目標反射的因第一反射產生的反射光的對半導體裝置的入射。在脈衝202中，從“H”(照射)變為“L”(非照射)。該時刻為第一反射結束時刻。另一方面，將信號線12A維持為“H”。
另外，當將信號線12B設定為“L”時，因信號線12B和節點14B之間的寄生電容節點14B的電位發生變化。當電位變化大時，在第一拍攝及第二拍攝中，不能準確地獲取由光電二極體102B所生成的光電流。因此，為了減少寄生電容的影響，減少電晶體103B的閘極電極和汲極電極之間的電容或電晶體103B的閘極電極和汲極電極之間、將儲存電容連接到節點14B等的措施是有效的。在根據本發明的一個方式的第二光電感測器100B中實施這些措施，所以可以忽視起因於寄生電容的節點14B的電位變化。
另外，對根據本發明的一個方式的第一光電感測器100A也實施同樣的措施。
在時刻T6，將信號線13B設定為“H”(第一讀出開始)。此時，電晶體105B導通。此外，信號線15B及信號線16B藉由電晶體104B、電晶體105B導通。於是，信號線16B的電位降低。另外，在時刻T6之前，預先對信
號線16B進行預充電工作且使它處於“H”。
對於對信號線16進行預充電工作的讀出電路的結構沒有特別的限制。該讀出電路也可以採用圖4所示的結構。
在時刻T7，將信號線13B設定為“L”(第一讀出結束)。於是，電晶體105B被遮斷，信號線16B的電位固定。時刻T7時的信號線16B的電位(VS1)由時刻T6至時刻T7時的信號線16B的電位變化的速度決定。
藉由第一反射光檢測取得時刻T7時的信號線16B的電位(VS1)，可以檢測在第一拍攝期間照射到第二光電二極體102B中的反射光的量(入射光的強度的時間積)而得到檢測信號S1。在此，在第一照射中的光強度固定且只被照射因第一反射產生的反射光的情況下，信號線16B的電位(VS1)與第一反射光檢測期間大致成比例。
在時刻T8，開始從光源對檢測目標的第二照射。在脈衝201中，從“L”(非照射)變為“H”(照射)。該時刻為第二照射開始時刻。此外，將信號線12A維持為“H”。
在時刻T9，由檢測對象反射從光源發射的第二照射光，且第二反射光開始入射到半導體裝置中。在脈衝202中，從“L”(非照射)變為“H”(照射)。該時刻為第二反射開始時刻。
在時刻T10，將信號線11B設定為“H”，而且將信號線12B設定為“H”(三維拍攝時的第二復位)。此時
，第二光電二極體102B及電晶體103B導通而節點14B變為“H”。
在時刻T11，結束從光源對檢測對象的第二光照射。在脈衝201中，從“H”(照射)變為“L”(非照射)。該時刻為第二照射結束時刻。將信號線11B設定為“L”，將信號線12B維持為“H”。此外，時刻T11也是第二反射光檢測開始時刻。在時刻T11時可以開始反射光的檢測。另外，將信號線12A維持為“H”。
在時刻T11至時刻T12之間(第二反射光檢測)，節點14B的電位對應於第二反射光的強度而變化。因光電二極體102B的截止電流，節點14B的電位開始從“H”降低。截止電流與被照射到光電二極體102B的光(反射光)的強度及照射時間成比例。因此，根據反射光強度及反射光檢測期間節點14B的電位也變化。
注意，在本實施方式中，作為一個例子示出第二反射光檢測期間(時刻T11至時刻T12)比第一反射光檢測期間(時刻T3至時刻T4)短的情況。因此，與第一拍攝時的節點14的電位變化相比，第二拍攝時的節點14的電位變化小。
在時刻T12，結束由檢測目標反射的因第二反射產生的反射光的對半導體裝置的入射。在脈衝202中，從“H”(照射)變為“L”(非照射)。該時刻為第二反射結束時刻。此外，時刻T12也是第二反射光檢測結束時刻。另一方面，將信號線12A維持為“H”。
另外，節點14B的電位在時刻T12之後固定。時刻T12時的節點14B的電位(V2)由在第二反射光檢測的期間中第二光電二極體102B生成的光電流決定。也就是說，節點14B的電位取決於光強度等。另一方面，節點14A的電位繼續降低。
此外，對應於時刻T12時的節點14的電位(V2)決定第二檢測信號。因為第二反射光檢測期間越短，節點14的電位變化越小，所以時刻T12的節點14的電位(V2)越大。
在時刻T13，將信號線12B設定為“L”。
另外，在時刻T10至時刻T13之間被照射到第二光電二極體102B的光都是指因第二反射產生的反射光，即，從光源對檢測對象照射的光由檢測對象反射的光。另外，該反射光是紅外光。
在時刻T14，將信號線13B設定為“H”(第二讀出開始)。此時，電晶體105B導通。此外，信號線15B及信號線16B藉由電晶體104B、電晶體105B導通。於是，信號線16B的電位降低。另外，在時刻T14之前，預先對信號線16B進行預充電工作且使它處於“H”。
在時刻T15，將信號線13B設定為“L”(第二讀出結束)。於是，電晶體105B被遮斷，信號線16B的電位固定。時刻T15時的信號線16B的電位(VS2)由時刻T14至時刻T15時的信號線16B的電位變化的速度決定。
因此，藉由第二反射光檢測取得時刻T15時的信號線
16B的電位(VS2)，可以檢測在第二拍攝期間照射到第二光電二極體102B的反射光的量(入射光的強度的時間積)而得到檢測信號S2。在此，在第二照射中的光強度固定且只被照射因第二反射產生的反射光的情況下，信號線16B的電位(VS2)與第二反射光檢測期間大致成比例。
另外，因為在本實施方式中，第二反射光檢測期間(時刻T11至時刻T12)比第一反射光檢測期間(時刻T3至時刻T4)短，所以時刻T15時的信號線16B的電位(VS2)比時刻T7時的信號線16B的電位(VS1)小。
因為在時刻T15，藉由第一拍攝可以得到檢測信號S1，且藉由第二拍攝可以得到檢測信號S2，所以能夠進行應用TOF方式的三維拍攝。
在時刻T16，將信號線12A設定為“L”。
在時刻T17，將信號線13A設定為“H”(第三讀出開始)。此時，電晶體105A導通。此外，信號線15A及信號線16A藉由電晶體104A、電晶體105A導通。於是，信號線16A的電位降低。另外，在時刻T17之前，預先對信號線16A進行預充電工作且使它處於“H”。
在時刻T18時，將信號線13A設定為“L”(第三讀出結束)。於是，電晶體105A被遮斷，信號線16A的電位固定。時刻T18時的信號線16A的電位(VS3)由時刻T3至時刻T16時的信號線16A的電位變化的速度決定。
藉由照射到第一光電二極體102A的反射光(可見光
)的檢測(第三反射光檢測)來取得時刻T18時的信號線16A的電位(VS3)，檢測第三拍攝期間中照射到第一光電二極體102A的反射光量(入射的光的強度的時間積)而可以得到檢測信號S3。在此，當固定來自光源的光和自然光中的一者或兩者的強度時，信號線16A的電位(VS3)大致與第三反射光檢測期間成比例。
因為在時刻T18，藉由第三拍攝可以得到檢測信號S3，所以能夠在進行二維拍攝的期間中進行應用TOF方式的三維拍攝。
圖12是第一光電感測器100A及第二光電感測器100B中的脈衝201、脈衝202、信號線12A的脈衝以及信號線12B的脈衝。參照圖12明確地說明驅動方法的特徵。在第一反射光檢測期間中將電晶體103B的閘極電極的電位設定為“H”，在第二反射光檢測期間中將電晶體103B的閘極電極的電位設定為“H”，且在包括第一拍攝期間及第二拍攝期間的期間中將電晶體103A的閘極電極的電位設定為“H”。由此，當二維拍攝時可以進行三維拍攝。
邊比較對圖12所示的各種脈衝邊分別對照射期間、反射期間、拍攝期間、反射光檢測期間等各期間進行說明。
如脈衝201所示，時刻T2是第一照射開始時刻，時刻T4是第一照射結束時刻，並且時刻T2至時刻T4是第一照射期間。時刻T8是第二照射開始時刻，時刻T11是
第二照射結束時刻，並且時刻T8至時刻T11是第二照射期間。在所公開的發明的一個方式中，第一照射期間與第二照射期間必須相等。
如脈衝202所示，時刻T3是第一反射開始時刻，時刻T5是第一反射結束時刻，並且時刻T3至時刻T5是第一反射期間。時刻T9是第二反射開始時刻，時刻T12是第二反射結束時刻，並且時刻T9至時刻T12是第二反射期間。反射期間與照射期間相等。
換言之，因為第一照射期間與第二照射期間相等，且第一反射期間與第二反射期間相等，所以照射期間與反射期間相等。
如信號線12B的脈衝(TX_3)所示，第一拍攝需要在與第一反射期間同時或至少在第一反射期間之前開始。此外，第二拍攝需要在與第二反射期間同時或至少在第二反射期間之後結束。
換言之，藉由對應於第一反射期間決定第一拍攝期間，且對應於第二反射期間決定第二拍攝期間，將反射光檢測分為兩次。
再者，如信號線12A的脈衝(TX_2)所示，時刻T3是第三拍攝開始時刻，並且時刻T16是第三拍攝結束時刻。此外，時刻T3是反射光檢測開始時刻，時刻T16是反射光檢測結束時刻，並且時刻T3至時刻T16是反射光檢測期間。
第三拍攝需要在第一拍攝期間結束的同時或至少在第
一拍攝期間之前開始。此外，第三拍攝需要在與第二拍攝期間的同時或至少在第二拍攝期間之後結束。以這樣決定拍攝期間的時序的方式控制信號線11A及信號線12A的電位。
換言之，藉由使第一拍攝期間及第二拍攝期間包括於第三拍攝期間內，可以在二維拍攝時進行三維拍攝。
另外，在所公開的發明的一個方式中，第一反射光檢測期間與第一照射期間和第一反射期間重疊的期間相等，即成為實質上的第一拍攝期間。此外，第二反射光檢測期間與第二照射期間之後的第二反射期間相等，即為實質上的第二拍攝期間。從第一反射光檢測取得由光的到達時間差決定的第一檢測信號，且從第二反射光檢測取得由光的到達時間的差決定的第二檢測信號。由此，可以測量從半導體裝置到檢測目標的距離(三維拍攝)。
此外，第三反射光檢測期間包括第一拍攝期間及第二拍攝期間。藉由利用第三反射光檢測取得第三檢測信號，可以取得檢測目標的亮度及色彩等(二維拍攝)。
由此可知，藉由使用較少的元件構成光電感測器並改進在安裝有該光電感測器的半導體裝置中的驅動方法，可以在進行二維拍攝時實現應用TOF方式的三維拍攝並發揮同時取得二維資訊及三維資訊的半導體裝置的功能。因此，能夠解決當應用TOF方式時發生的光電感測器的元件數增大的問題，並實現有利於像素的微型化的半導體裝置。
另外，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方
式適當地組合。
在本實施方式中，參照圖13A和13B說明當半導體裝置所具有的光電感測器具有實施方式5所示的結構時，將多個該光電感測器配置為矩陣狀的結構的一個例子。再者，圖14示出圖13A和13B所示的光電感測器的俯視圖。另外，光電感測器的結構及驅動方法可以參照實施方式5。
在圖13A中，多個光電感測器100配置為m(m是2以上的自然數)行n(n是2以上的自然數)列的矩陣狀。作為例子，各行的光電感測器100與多個信號線11A(重設信號線)(表示為11A_1至11A_m)中的任一個、多個信號線12A(電荷積累信號線)(表示為12A_1至12A_m)中的任一個、多個信號線13A(選擇信號線)(表示為13A_1至13A_m)中的任一個、多個信號線11B(重設信號線)(表示為11B_1至11B_m)中的任一個、多個信號線12B(電荷積累信號線)(表示為12B_1至12B_m)中的任一個、多個信號線13B(選擇信號線)(表示為13B_1至13B_m)中的任一個以及多個信號線15(光電感測器基準信號線)(表示為15_1至15_n)中的任一個電連接。作為例子，各列的光電感測器100與多個信號線16A(光電感測器輸出信號線)(表示為16A_1至16A_n)中的任一個、多個信號線16B(光電感測器輸出
信號線)(表示為16B_1至16B_n)中的任一個電連接。
在圖13A和13B中，各行的光電感測器100共同使用信號線11A(重設信號線)、信號線12A(電荷積累信號線)、信號線13A(選擇信號線)、信號線11B(重設信號線)、信號線12B(電荷積累信號線)、信號線13B(選擇信號線)、信號線15(光電感測器基準信號線)。此外，各行的光電感測器100共同使用信號線16B(光電感測器出力信號線)、信號線16A(光電感測器出力信號線)。另外，對於信號線的連接不侷限於上述結構。
此外，雖然圖13A和13B示出了各行光電感測器100共同使用信號線15(光電感測器基準信號線)的結構，但是不侷限於此。各列的光電感測器100也可以共同使用信號線15(光電感測器基準信號線)。
此外，圖13B示出第一光電感測器100A中的第一光電二極體102A(102A_1至102A_n)的配置及第二光電感測器100B中的第二光電二極體102B(102B_1至102B_n)的配置。在此，由檢測對象反射的光先入射到第一光電二極體102A(102A_1至102A_n)中。因此，由該檢測目標反射的光包括：對檢測目標照射來自光源的光和自然光中的一者或兩者，由該檢測目標反射外部光，然後入射到第一光電二極體102A中的可見光；從光源對檢測目標照射紅外光，由該檢測目標反射外部光，然後入射到第二光電二極體102B中的紅外光。
為可見光電感測器的第一光電二極體102A的半導體
層的非晶矽具有吸收從外部入射的可見光並透過從外部入射的紅外光的特性。藉由採用上述結構，能夠利用第一光電二極體102A(102A_1至102A_n)主要吸收可見光，並利用第二光電二極體102B(102B_1至102B_n)主要吸收紅外光。此外，可以減少入射到紅外光電感測器的第二光電二極體102B中的可見光。因此，可以將第二光電感測器100B用於利用可見光的二維拍攝，並將第一光電感測器100A用於利用紅外光的三維拍攝，由此可以縮小光電感測器的佔有面積。
如上所說明，因為在本實施方式的結構中，也可以重疊地設置可見光電感測器的第一光電感測器100A及紅外光電感測器的第二光電感測器100B，所以在半導體裝置中可以減少第一光電感測器100A及第二光電感測器100B的佔有面積。其結果是，能夠在實現像素的微型化的同時進行二維拍攝及應用TOF方式的三維拍攝。
另外，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
在本實施方式中說明即使檢測目標高速地移動，也藉由應用TOF方式能夠在檢測目標高速移動的情況下高精度地檢測檢測目標的位置的半導體裝置的驅動方法。
明確而言，在相鄰的光電感測器中，實際檢測檢測目標的同一個點上的反射光。一個光電感測器進行第一拍攝
來檢測開始對檢測目標的光照射之後的照射期間和反射期間重疊的期間中的來自檢測對象的反射光。另一個光電感測器進行第二拍攝來檢測結束對檢測對象的光照射之後的不與照射期間重疊的反射期間中的來自檢測目標的反射光。藉由連續地進行第一拍攝和第二拍攝，從第一拍攝的結束到第二拍攝的開始之間不產生時間差。根據該方法，即使檢測目標是移動體，也可以提高檢測精度。
本實施方式所示的光電感測器的結構與實施方式1的圖1所示的光電感測器相同的結構。因此，省略詳細說明(參照實施方式1)。各光電感測器有三個電晶體及一個光電二極體構成。圖15是示出半導體裝置所具有的光電感測器100_n及光電感測器100_(n+1)的結構的電路圖的一個例子。另外，雖然說明光電感測器100_n及光電感測器100_(n+1)具有相同的結構的例子，但是也可以採用不同的結構。
如圖15所示，相鄰地配置光電感測器100_n及光電感測器100_(n+1)。光電感測器100_n由三個電晶體及一個光電二極體構成。同樣地，光電感測器100_(n+1)由三個電晶體及一個光電二極體構成。
如圖15所示，光電感測器100_n包括光電二極體102_n、電晶體103_n、電晶體104_n以及電晶體105_n。光電感測器100_(n+1)包括光電二極體102_(n+1)、電晶體103_(n+1)、電晶體104_(n+1)以及電晶體105_(n+1)。
另外，在本實施方式中，由光源對檢測目標的光照射只有進行一次。因此，從檢測目標入射到光電感測器中的反射光是指對應於該一次照射的反射光。
在此，在相鄰的光電感測器100_n及光電感測器100_(n+1)中，可以認為實質上來自檢測目標的同一個點的反射光入射到光電感測器100_n及光電感測器100_(n+1)中。
換言之，入射到光電感測器102_n中的反射光及入射到光電二極體102_(n+1)中的反射光可以認為是當從光源對檢測目標照射光時，在該檢測對象的同一個點反射的光。
在圖15中，信號線11_n是重設信號線(PR_n)。信號線12_n是電荷積累信號線(TX_n)。信號線13_n是選擇信號線(SE_n)。信號線16_n是光電感測器輸出信號線(OUT_n)。
在圖15中，信號線11_(n+1)是重設信號線(PR_(n+1))。信號線12_(n+1)是電荷積累信號線(TX_(n+1))。信號線13_(n+1)是選擇信號線(SE_(n+1))。信號線16_(n+1)是光電感測器輸出信號線(OUT_(n+1))。信號線15也是光電感測器基準信號線，而且光電感測器100_n以及光電感測器100_(n+1)還可以共同使用信號線15。
如圖15所示，在光電感測器100_n中，光電二極體102_n的一個電極與信號線11_n電連接，光電二極體
102_n的另一個電極與電晶體103_n的源極電極和汲極電極中的一方電連接。電晶體103_n的源極電極和汲極電極中的另一個與電晶體104_n的閘極電極和節點14_n電連接。電晶體104_n的源極電極和汲極電極中的一方與信號線15電連接。電晶體105_n的源極電極和汲極電極中的一方與信號線16_n電連接。電晶體104_n的源極電極和汲極電極中的另一方與電晶體105_n的源極電極和汲極電極中的另一方電連接。電晶體103_n的閘極電極與信號線12_n電連接，電晶體105_n的閘極電極與信號線13_n電連接。
此外，與此同樣，如圖15所示，在光電感測器100_(n+1)中，光電二極體102_(n+1)的一個電極與信號線11_(n+1)電連接，光電二極體102_(n+1)的另一個電極與電晶體103_(n+1)的源極電極和汲極電極中的一方電連接。電晶體103_(n+1)的源極電極和汲極電極中的另一方與電晶體104_(n+1)的閘極電極和節點14_(n+1)電連接。電晶體104_(n+1)的源極電極和汲極電極中的一方與信號線15電連接。電晶體105_(n+1)的源極電極和汲極電極中的一方與信號線16_(n+1)電連接。電晶體104_(n+1)的源極電極和汲極電極中的另一方與電晶體105_(n+1)的源極電極和汲極電極中的另一方電連接。電晶體103_(n+1)的閘極電極與信號線12_(n+1)電連接，電晶體105_(n+1)的閘極電極與信號線13_(n+1)電連接。
另外，雖然在圖15中示出了光電二極體102_n的陽極與信號線11_n電連接，光電二極體102_n的陰極與電晶體103_n的源極電極和汲極電極中的一方電連接的結構，但是不侷限於此。光電二極體102_n的陰極可以與信號線11_n電連接，並且光電二極體102_n的陽極可以與電晶體103_n的源極電極和汲極電極中的一方電連接。
同樣地，雖然示出了光電二極體102_(n+1)的陽極與信號線11_(n+1)電連接，光電二極體102_(n+1)的陰極與電晶體103_(n+1)的源極電極和汲極電極中的一方電連接的結構，但是不侷限於此。光電二極體102_(n+1)的陰極可以與信號線11_(n+1)電連接，並且光電二極體102_(n+1)的陽極也可以與電晶體103_(n+1)的源極電極和汲極電極中的一方電連接。
藉由相鄰地設置光電感測器(例如，光電感測器100_n及光電感測器100_(n+1))，可以利用相鄰的兩個光電感測器檢測來自實質上從檢測對象的同一個點的反射光。由於利用相鄰的光電感測器的一個檢測在光照射結束之前反射的光，並利用相鄰的光電感測器的另一個檢測在光照射結束之後反射的光，因此即使檢測目標是移動體也可以提高位置檢測的精度。
接著，說明具有光電感測器100的半導體裝置的驅動方法。藉由採用該驅動方法，可以利用應用TOF方式的三維拍攝來測量從半導體裝置到檢測目標的距離。即使檢測目標是移動體，且其移動速度快，位置檢測精度也不會大
幅度地降低。
參照圖16及圖17所示的時序圖說明具體的驅動方法。首先，在圖16中說明光電感測器的工作。接著，在圖17中說明驅動方法的特徵及利用應用TOF方式的三維拍攝的距離測量方法。
圖16是光電感測器100_n中的信號線11_n、信號線12_n、信號線13_n、信號線14_n以及信號線16_n的時序圖。此外，圖16是光電感測器100_(n+1)中的信號線11_(n+1)、信號線12_(n+1)、信號線13_(n+1)、信號線14_(n+1)以及信號線16_(n+1)的時序圖。在時刻T1至時刻T10之間進行三維拍攝。
注意，在圖16及圖17所示的時序圖中，在脈衝201及脈衝202中“H”表示“照射”，“L”表示“非照射”，在其他脈衝中，“H”表示電位高的狀態，“L”表示電位低的狀態。
作為當所公開的一個方式中的三維拍攝，從光源對檢測目標進行光照射一次。此外，在光照射中也可以改變光源和檢測目標之間的距離。即，檢測目標也可以是移動體，而且該移動體可以高速地移動。
從時刻T2到時刻T3的時間是指從光源照射的光(照射光)到達檢測對象的時間與被檢測對象反射的光(反射光)到達半導體裝置的時間的差。
在時刻T1，將信號線11_n設定為“H”。再者，將信號線12_n設定為“H”(第一復位)。此時，光電二極
體102_n及電晶體103_n導通，而節點14_n變為“H”。
在時刻T2，開始從光源對檢測目標的光照射。在脈衝201中，從“L”(非照射)變為“H”(照射)。該時刻為光照射開始時刻。此外，將信號線11_n設定為“L”，且將信號線12_n維持為“H”。
在時刻T3，從光源發射的照射光由檢測目標反射，且反射光開始入射到半導體裝置中。在脈衝202中，從“L”(非照射)變為“H”(照射)。該時刻為反射開始時刻。時刻T3也是第一反射光檢測開始時刻。在時刻T3時可以開始反射光的檢測。節點14_n的電位開始從“H”降低。
在時刻T4，將信號線12_n維持為“H”。節點14_n的電位進一步繼續降低。此外，在時刻T4，將信號線11_(n+1)設定為“H”，並且將信號線12_(n+1)設定為“H”(第二復位)。此時，光電二極體102_(n+1)及電晶體103_(n+1)導通，並且節點14_(n+1)變為“H”。
在時刻T5，結束從光源對檢測對象的光照射。在脈衝201中，從“H”(照射)變為“L”(非照射)。該時刻為照射結束時刻。此外，將信號線12_n設定為“L”。此外，時刻T5也是第一反射光檢測結束時刻。
另外，當將信號線12_n設定為“L”時，因信號線12_n和節點14_n之間的寄生電容節點14_n的電位發生變化。當電位變化大時，在第一拍攝及第二拍攝中，不能不
能準確地獲取由光電二極體102_n所生成的光電流。因此，為了減少寄生電容的影響，減少電晶體103_n的閘極電極和汲極電極之間的電容或電晶體103_n的閘極電極和汲極電極之間、在節點14_n中設置儲存電容等的措施是有效的。在根據本發明的一個方式的光電感測器100_n中實施這些措施，所以可以忽視起因於寄生電容的節點14_n的電位變化。
另外，對根據本發明的一個方式的光電感測器100_(n+1)也實施同樣的措施。
像這樣，以在開始光照射的同時開始第一拍攝且在結束光照射的同時結束第一拍攝的方式控制信號線11_n及信號線12_n的電位。
另外，節點14_n的電位在時刻T5之後固定。時刻T5時的節點14_n的電位(V1)由在第一反射光檢測的期間中光電二極體102_n所生成的光電流決定。也就是說，節點14_n的電位取決於光強度等。
此外，對應於時刻T5時的節點14_n的電位(V1)決定第一檢測信號。因為第一反射光檢測期間越長，節點14_n的電位變化越大，所以時刻T5的節點14_n的電位(V1)越小。
在時刻T1至時刻T10之間被照射到光電二極體102_n的光都是指反射光，即，從光源對檢測對象照射的光被檢測對象反射的光。
另外，在時刻T1至時刻T10之間被照射到光電二極
體102_(n+1)的光也都是指反射光，即，在從光源對檢測對象照射光時由檢測對象反射的光。
再者，在時刻T5，將信號線11_(n+1)設定為“L”，並將信號線12_(n+1)維持為“H”。此外，時刻T5也是第二反射光檢測開始時刻。在時刻T5時可以開始反射光的檢測。
在時刻T5至時刻T6之間(第二反射光檢測期間)，節點14_(n+1)的電位對應於在第二反射光檢測期間中入射到光電二極體102_(n+1)中的反射光的強度而變化。因光電二極體102_(n+1)的截止電流，節點14_(n+1)的電位開始從“H”降低。截止電流與被照射到102_(n+1)的反射光的強度及照射時間成比例。因此，由反射光強度及反射光檢測期間而節點14_(n+1)的電位也變化決定。
注意，在本實施方式中，作為一個例子示出第二反射光檢測期間(時刻T5至時刻T6)比第一反射光檢測期間(時刻T3至時刻T5)短的情況。因此，與第一拍攝時的節點14的電位變化相比，第二拍攝時的節點14的電位變化小。
在時刻T6，結束由檢測對象反射的反射光的對半導體裝置的入射。在脈衝202中，從“H”(照射)變為“L”(非照射)。該時刻為反射結束時刻。此外，時刻T6也是第二反射光檢測結束時刻。另一方面，將信號線12_(n+1)維持為“H”。
另外，節點14_(n+1)的電位在時刻T6之後固定。時刻T6時的節點14_(n+1)的電位(V2)由在第二反射光檢測的期間中光電二極體102_(n+1)所生成的光電流決定。也就是說，節點14_(n+1)的電位取決於光強度等。
此外，對應於時刻T6時的節點14_(n+1)的電位(V2)決定第二檢測信號。因為第二反射光檢測期間越短，節點14_(n+1)的電位變化越小，所以時刻T6的節點14_(n+1)的電位(V2)越小。
在時刻T7，將信號線12_(n+1)設定為“L”。
像這樣，以在結束光照射的同時開始第二拍攝且在結束對應於光照射的反射光的檢測的同時結束第二拍攝的方式控制信號線11_(n+1)及信號線12_(n+1)的電位。
在時刻T8，將信號線13_n設定為“H”(第一讀出開始)。此時，電晶體105_n導通。此外，信號線15_n及信號線16_n藉由電晶體104_n、電晶體105_n導通。於是，信號線16_n的電位降低。另外，在時刻T8之前，預先對信號線16_n進行預充電工作且使它處於“H”。
對於對信號線16_n進行預充電工作的讀出電路的結構沒有特別的限制。該讀出電路可以與圖4所示的讀出電路101同樣地由一個p通道型電晶體106構成。
在時刻T9，將信號線13_n設定為“L”(第一讀出結束)。於是，電晶體105_n被遮斷，信號線16_n的電位固定。時刻T9時的信號線16_n的電位(VS1)由時刻
T8至時刻T9時的信號線16_n的電位變化的速度決定。
因此，藉由第一反射光檢測取得時刻T9時的信號線16_n(VS1)的電位(VS1)，可以檢測在第一拍攝期間入射到光電二極體102_n中的光(反射光)的量(入射光的強度的時間積)而得到檢測信號S1。在此，在光照射中的光強度固定且只有第一反射光入射到光電二極體102_n中的情況下，信號線16_n的電位(VS1)與第一反射光檢測期間大致成比例。
再者，在時刻T9，將信號線13_(n+1)設定為“H”(第二讀出開始)。此時，電晶體105_(n+1)導通。此外，信號線15_(n+1)及信號線16_(n+1)藉由電晶體104_(n+1)、電晶體105_(n+1)導通。於是，信號線16_(n+1)的電位降低。另外，在時刻T9之前，預先對信號線16_(n+1)進行預充電工作且使它處於“H”。
在時刻T10，將信號線13_(n+1)設定為“L”(第一讀出結束)。於是，電晶體105_(n+1)被遮斷，信號線16_(n+1)的電位固定。時刻T10時的信號線16_(n+1)的電位(VS2)由時刻T9至時刻T10時的信號線16_(n+1)的電位變化的速度決定。
當光強度相同時，反射光檢測期間越短，信號線16_(n+1)的電位變化的速度越快。信號線16_(n+1)的電位變化的速度越快，時刻T10的信號線16_(n+1)的電位(VS2)越小。
因此，藉由第二反射光檢測取得時刻T10時的信號線
16_(n+1)的電位(VS2)，可以檢測在第二拍攝期間入射到光電二極體102_(n+1)中的光(反射光)的量(入射光的強度的時間積)而得到檢測信號S2。在此，在光照射中的光強度固定且只有第二反射光入射到光電二極體102_(n+1)中的情況下，信號線16_(n+1)的電位(VS2)與第二反射光檢測期間大致成比例。
另外，因為在本實施方式中，第二反射光檢測期間(時刻T5至時刻T6)比第一反射光檢測期間(時刻T3至時刻T5)短，所以時刻T10時的信號線16_(n+1)的電位(VS2)比時刻T9時的信號線16_n的電位(VS1)小。
因為在時刻T10，藉由第一拍攝可以得到檢測信號S1且藉由第二拍攝可以得到檢測信號S2，所以能夠進行應用TOF方式的三維拍攝。
此外，如上所述，第一反射光檢測期間是檢測光照射時的來自檢測對象的反射光的期間，而第二反射光檢測期間是檢測光照射結束之後的來自檢測對象的反射光的期間。換言之，藉由利用相鄰的光電感測器，能夠連續地檢測實質上來自檢測目標的同一個點的反射光。
圖17是光電感測器100_n及光電感測器100_(n+1)中的脈衝201及脈衝202、信號線12_n的脈衝以及信號線12_(n+1)的脈衝。首先，參照圖17明確地說明驅動方法的特徵。將反射光的檢測分為兩次，即第一反射光檢測期間及第二反射光檢測期間。利用相鄰的光電感測器100_n、光電感測器100_(n+1)以連續地進行第一拍攝
及第二拍攝的方式控制信號線11_n、信號線12_n、信號線11_(n+1)、信號線12_(n+1)的電位來改進拍攝時間的時序是所公開的發明的一個方式的驅動方法的主要特徵。
邊比較圖17所示的各種脈衝邊分別對照射期間、反射期間、拍攝期間、積累工作期間、反射光檢測期間等各期間進行說明。
如脈衝201所示，時刻T2是照射開始時刻，時刻T5是照射結束時刻，並且時刻T2至時刻T5是照射期間。如脈衝202所示，時刻T3是反射開始時刻，時刻T6是反射結束時刻，並且時刻T3至時刻T6是反射期間。反射期間與照射期間相等。
如信號線12_n的脈衝(TX_n)所示，時刻T3是第一拍攝工作開始時刻，時刻T5是第一拍攝結束時刻，並且時刻T3至時刻T5是第一拍攝期間。此外，時刻T3是第一反射光檢測開始時刻，時刻T5是第一反射光檢測結束時刻，並且時刻T3至時刻T5是第一反射光檢測期間。
第一拍攝需要在與反射期間同時或至少在反射期間之前開始。此外，第一拍攝需要在照射期間結束的同時結束。以這樣決定拍攝期間的時序的方式控制信號線11_n及信號線12_n的電位。
再者，如信號線12_(n+1)的脈衝(TX_(n+1))所示，時刻T5是第二拍攝開始時刻，時刻T6是第二拍攝結束時刻，並且時刻T5至時刻T6是第二拍攝期間。此外
，時刻T5是第二反射光檢測開始時刻，時刻T6是第二反射光檢測結束時刻，並且時刻T5至時刻T6是第二反射光檢測期間。
第二拍攝需要在照射期間結束的同時開始。此外，第二拍攝需要至少在反射期間的同時或反射期間之後結束。以這樣決定拍攝期間的時序的方式控制信號線11_(n+1)及信號線12_(n+1)的電位。
換言之，藉由將在反射期間中照射到光電感測器100_n及光電感測器100_(n+1)的反射光的檢測期間分為兩次，利用光電感測器100_n檢測出第一拍攝期間中的第一反射光，且利用光電感測器100_(n+1)檢測出第二拍攝期間中的第二反射光，能夠時間上連續地進行拍攝。
另外，第一反射光檢測期間在第一照射期間內。此外，第二反射光檢測期間在第二反射期間內。而且，藉由從第一反射光檢測取得由光的到達時間差決定的第一檢測信號S1，且從第二反射光檢測取得由光的到達時間差決定的第二檢測信號S2，可以測量從半導體裝置到檢測目標的距離。
另外，可以利用應用TOF方式的三維拍攝的距離測量方法的計算式的詳細說明可以參照實施方式1。
由此可知，藉由使用較少的元件構成光電感測器，且改進安裝有該光電感測器的半導體裝置的驅動方法，可以實現應用TOF方式的三維拍攝並發揮距離測量裝置的功能。因此，能夠解決應用TOF方式時發生的光電感測器的元
件數增大的問題，並實現有利於像素的微型化的半導體裝置。
此外，因為利用相鄰的光電感測器的一個檢測從光源對檢測目標的光照射結束之前反射的光，利用相鄰的光電感測器的另一個檢測從光源對檢測目標的光照射結束之後反射的光，所以即使檢測目標是移動體，也可以能夠不降低位置檢測精度地測量從光源到檢測目標(移動體)的距離。
另外，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
在本實施方式中，更詳細地說明實施方式7所示的相鄰的光電感測器100_n及光電感測器100_(n+1)的結構。參照圖18示出包括配置為m行k列的矩陣狀的光電感測器的半導體裝置的結構的一個例子，參照圖19說明與圖18的結構不同的結構的一個例子。
圖18示出相鄰的列中的光電感測器100_n和光電感測器100_(n+1)檢測來自拍攝對象的同一個點的反射光的例子。圖19示出相鄰的行中的光電感測器100_n和光電感測器100_(n+1)檢測來自同一個點的反射光的例子。另外，因為使用上述任一結構都可以得到同樣效果，所以該結構沒有限制。
在圖18中，多個光電感測器被配置為m(m是2以
上的自然數)行k(k是2以上的自然數)列的矩陣狀。例如，在第一行的相鄰的光電感測器100_n和光電感測器100_(n+1)中檢測出來自拍攝對象的同一個點的反射光。同樣，在第n行的相鄰的光電感測器100_n和光電感測器100_(n+1)中檢測出來自拍攝對象的同一個點的反射光。
第n列的光電感測器100_n(第一行的光電感測器100_n至第m行的光電感測器100_n)與多個信號線11_n(第一行的11_n至第m行的11_n)中的任一個、多個信號線12_n(第一行的12_n至第m行的12_n)中的任一個以及多個信號線13_n(第一行的13_n至第m行的13_n)中的任一個電連接。
此外，第(n+1)列的光電感測器100_(n+1)(第一行的光電感測器100_(n+1)至第m行的光電感測器100_(n+1))與多個信號線11_(n+1)(第一行的11_(n+1)至第m行的11_(n+1))中的任一個、多個信號線12_(n+1)(第一行的12_(n+1)至第m行的12_(n+1))中的任一個以及多個信號線13_(n+1)(第一行的13_(n+1)至第m行的13_(n+1))中的任一個電連接。
第n列的光電感測器100_n(第一行的光電感測器100_n至第m行的光電感測器100_n)共同使用光電感測器輸出信號線及光電感測器基準信號線。例如，第n列的光電感測器輸出信號線(表示為16_n)與第n列的光電感
測器100_n(第一行的光電感測器100_n至第m行的光電感測器100_n)電連接，第n列的光電感測器基準信號線(表示為15_n)也與第n列的光電感測器100_n(第一行的光電感測器100_n至第m行的光電感測器100_n)電連接。
此外，第(n+1)列的光電感測器100_(n+1)(第一行的光電感測器100_(n+1)至第m行的光電感測器100_(n+1))共同使用光電感測器輸出信號線及光電感測器基準信號線。例如，第(n+1)列的光電感測器輸出信號線(表示為16_(n+1))與第(n+1)列的光電感測器100_(n+1)(第一行的光電感測器100_(n+1)至第m行的光電感測器100_(n+1))電連接。第(n+1)列的光電感測器基準信號線(表示為15_(n+1))也與第(n+1)列的光電感測器100_(n+1)(第一行的光電感測器100_(n+1)至第m行的光電感測器100_(n+1))電連接。
在圖18中，第n列的光電感測器共同使用光電感測器基準信號線15_n，第(n+1)列的光電感測器共同使用光電感測器基準信號線15_(n+1)。此外，第n列的光電感測器共同使用光電感測器輸出信號線16_n，第(n+1)列的光電感測器共同使用光電感測器輸出信號線16_(n+1)。
但是，本發明不侷限於此。例如，也可以在各列設置多個光電感測器基準信號線15並使其與互不相同的光電
感測器電連接。此外，也可以在各列設置多個光電感測器輸出信號線16並使其與互不相同的光電感測器電連接。
另外，雖然在圖18中示出了各列的光電感測器共同使用光電感測器基準信號線15及光電感測器輸出信號線16的結構，但是不侷限於此。各行的光電感測器也可以共同使用光電感測器基準信號線15及光電感測器輸出信號線16。
藉由如上所述那樣共同使用佈線來減少佈線數，可以簡化配置為m行k列的矩陣狀的光電感測器的驅動電路。
接著，參照圖19說明包括配置為m行k列的矩陣狀的光電感測器的半導體裝置的與圖18的結構不同的結構的一個例子。在圖19中，將多個光電感測器100配置為m(m是2以上的自然數)行k(k是2以上的自然數)列的矩陣狀。例如，在第一行的相鄰的光電感測器100_n和光電感測器100_(n+1)中檢測來自拍攝對象的同一個點的反射光。同樣，在第n行的相鄰的光電感測器100_n及光電感測器100_(n+1)中檢測來自拍攝對象的同一個點的反射光。
第n行的光電感測器100_n(第一列的光電感測器100_n至第k列的光電感測器100_n)與多個信號線11_n(第一列的11_n至第k列的11_n)中的任一個、多個信號線12_n(第一列的12_n至第k列的12_n)中的任一個以及多個光電感測器輸出信號線16_n(第一列的16_n至第k列的16_n)中的任一個電連接。
此外，第(n+1)行的光電感測器100_(n+1)(第一列的光電感測器100_(n+1)至第k列的光電感測器100_(n+1))與多個信號線11_(n+1)(第一列的11_(n+1)至第k列的11_(n+1))中的任一個、多個信號線12_(n+1)(第一列的12_(n+1)至第k列的12_(n+1))中的任一個以及多個感測器輸出信號線16_(n+1)(第一列的16_(n+1)至第k列的16_(n+1))中的任一個電連接。
第n列的光電感測器100_n(第一列的光電感測器100_n至第k列的光電感測器100_n)共同使用信號線13_n。此外，第(n+1)行的光電感測器100_(n+1)(第一行的光電感測器100_(n+1)至第k列的光電感測器100_(n+1))共同使用信號線13_(n+1)。例如，第n行的信號線13_n與第n行的光電感測器100_n(第一列的光電感測器100_n至第k列的光電感測器100_n)電連接。第(n+1)行的信號線13_(n+1)與第(n+1)行的光電感測器100_(n+1)(第一列的光電感測器100_(n+1)至第k列的光電感測器100_(n+1))電連接。
此外，各列的光電感測器共同使用光電感測器基準信號線15。例如，如圖19所示，第一列的光電感測器共同使用光電感測器基準信號線15，第二列的光電感測器共同使用光電感測器基準信號線15，並且第k列的光電感測器共同使用光電感測器基準信號線15。
但是，本發明不侷限於此。例如，也可以在各列設置
多個光電感測器基準信號線15並使其與互不相同的光電感測器電連接。
另外，雖然在圖19中示出了各列光電感測器共同使用光電感測器基準信號線15，且各行的光電感測器共同使用信號線13的結構，但是不侷限於此。各行的光電感測器也可以共同使用光電感測器基準信號線15或者各列的光電感測器也可以共同使用信號線13。
藉由如上所述那樣共同使用佈線來減少佈線數，可以簡化配置為m行k列的矩陣狀的光電感測器驅動的驅動電路。
另外，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
11‧‧‧信號線
12‧‧‧信號線
13‧‧‧信號線
14‧‧‧節點
15‧‧‧信號線
16‧‧‧信號線
17‧‧‧信號線
18‧‧‧節點
100‧‧‧光電感測器
101‧‧‧電路
102‧‧‧光電二極體
103‧‧‧電晶體
104‧‧‧電晶體
105‧‧‧電晶體
106‧‧‧電晶體
201‧‧‧脈衝
202‧‧‧脈衝
210‧‧‧導電膜
211‧‧‧導電膜
212‧‧‧導電膜
213‧‧‧導電膜
214‧‧‧導電膜
215‧‧‧半導體膜
216‧‧‧半導體膜
217‧‧‧半導體膜
218‧‧‧導電膜
219‧‧‧導電膜
220‧‧‧導電膜
221‧‧‧導電膜
222‧‧‧導電膜
223‧‧‧導電膜
224‧‧‧導電膜
225‧‧‧導電膜
226‧‧‧導電膜
227‧‧‧導電膜
228‧‧‧閘極絕緣膜
250‧‧‧活性層
251‧‧‧基板
281‧‧‧絕緣膜
700‧‧‧基板
701‧‧‧絕緣膜
702‧‧‧半導體膜
703‧‧‧半導體膜
704‧‧‧光電二極體
705‧‧‧n通道型電晶體
707‧‧‧閘極電極
708‧‧‧絕緣膜
711‧‧‧佈線
712‧‧‧絕緣膜
713‧‧‧閘極電極
714‧‧‧閘極絕緣膜
715‧‧‧氧化物半導體層
716‧‧‧導電膜
717‧‧‧導電膜
718‧‧‧導電膜
719‧‧‧導電膜
720‧‧‧導電膜
721‧‧‧導電膜
722‧‧‧絕緣膜
724‧‧‧電晶體
727‧‧‧區域
728‧‧‧區域
729‧‧‧區域
730‧‧‧閘極電極
731‧‧‧閘極絕緣膜
732‧‧‧氧化物半導體層
733‧‧‧通道保護膜
734‧‧‧導電膜
735‧‧‧導電膜
736‧‧‧絕緣膜
741‧‧‧閘極電極
742‧‧‧閘極絕緣膜
743‧‧‧導電膜
744‧‧‧導電膜
745‧‧‧氧化物半導體層
746‧‧‧絕緣膜
751‧‧‧閘極電極
752‧‧‧閘極絕緣膜
753‧‧‧導電膜
754‧‧‧導電膜
755‧‧‧氧化物半導體層
756‧‧‧絕緣膜
761‧‧‧閘極電極
762‧‧‧閘極絕緣膜
763‧‧‧導電膜
764‧‧‧導電膜
765‧‧‧氧化物半導體層
766‧‧‧絕緣膜
在圖式中：圖1是說明光電感測器的圖；圖2是說明光電感測器的脈衝的圖；圖3是說明光電感測器的脈衝的圖；圖4是說明讀出電路的圖；圖5是說明TOF方式的圖；圖6A和6B是配置為矩陣狀的多個光電感測器的電路圖；圖7A和7B是光電感測器的俯視圖及剖面圖；圖8A至8C是示出光電感測器的製造方法的剖面圖；
圖9A至9D是光電感測器的剖面圖；圖10A和10B是說明光電感測器的圖；圖11是說明光電感測器的脈衝的圖；圖12是說明光電感測器的脈衝的圖；圖13A和13B是配置為矩陣狀的多個光電感測器的電路圖；圖14是光電感測器的俯視圖；圖15是說明光電感測器的圖；圖16是說明光電感測器的脈衝的圖；圖17是說明光電感測器的脈衝的圖；圖18是配置為矩陣狀的多個光電感測器的電路圖；圖19是配置為矩陣狀的多個光電感測器的電路圖。
11‧‧‧信號線
12‧‧‧信號線
13‧‧‧信號線
14‧‧‧節點
16‧‧‧信號線
201‧‧‧脈衝
202‧‧‧脈衝
T1~T15‧‧‧時刻
V1、V2‧‧‧電位
VS1、VS2‧‧‧電位
Claims (20)
- 一種包括具有光電二極體的光電感測器的半導體裝置的驅動方法，包括如下步驟：從第一時刻到第二時刻藉由對該光電二極體的第一端子供應第一信號進行第一重設工作；從該第二時刻到第四時刻使用來自光源的第一光進行檢測對象的第一照射；從該第二時刻到該第四時刻藉由檢測被該檢測對象反射的該第一光進行第一拍攝；從第八時刻到第十一時刻使用來自該光源的第二光進行該檢測對象的第二照射；從第十時刻到該第十一時刻藉由對該光電二極體的該第一端子供應該第一信號進行第二重設工作；以及從該第十一時刻到第十三時刻藉由檢測被該檢測對象反射的該第二光進行第二拍攝，其中，從該第二時刻到該第四時刻的時間長度和從該第八時刻到該第十一時刻的時間長度相同。
- 根據申請專利範圍第1項之半導體裝置的驅動方法，還包括如下步驟：藉由該第一拍攝得到第一檢測信號；藉由該第二拍攝得到第二檢測信號；以及使用該第一檢測信號和該第二檢測信號得到從該光源到該檢測目標的距離。
- 根據申請專利範圍第2項之半導體裝置的驅動方法 ，還包括如下步驟：藉由使用下述算式得到從該光源到該檢測目標的該距離x：
- 根據申請專利範圍第1項之半導體裝置的驅動方法，其中從第三時刻到第五時刻被該檢測對象反射的該第一光入射到該光電二極體中，從第九時刻到第十二時刻被該檢測對象反射的該第二光入射到該光電二極體中，並且從該第二時刻到該第三時刻的時間長度、從該第四時刻到該第五時刻的時間長度、從該第八時刻到該第九時刻的時間長度和從該第十一時刻到該第十二時刻的時間長度相同。
- 根據申請專利範圍第4項之半導體裝置的驅動方法，其中該光電感測器包括第一電晶體和第二電晶體，該第一電晶體的第一端子與該光電二極體的第二端子電連接， 該第一電晶體的第二端子與該第二電晶體的閘極電連接，並且該方法包括如下步驟：從該第二時刻到該第四時刻藉由對該第一電晶體的閘極供應第二信號進行該第一拍攝；以及從該第十一時刻到該第十三時刻藉由對該第一電晶體的該閘極供應該第二信號進行該第二拍攝。
- 根據申請專利範圍第5項之半導體裝置的驅動方法，其中該第一電晶體包括具有通道形成區域的氧化物半導體層。
- 一種包括彼此相鄰的第一光電感測器和第二光電感測器的半導體裝置的驅動方法，該第一光電感測器包括第一光電二極體，該第二光電感測器包括第二光電二極體，包括如下步驟：從第一時刻到第二時刻藉由對該第一光電二極體的第一端子供應第一信號進行該第一光電感測器的第一復位工作；從該第二時刻到第五時刻使用來自光源的第一光進行的檢測目標的第一照射；從該第二時刻到該第五時刻藉由檢測被該檢測對象反射的該第一光進行該第一光電感測器的第一拍攝；從第四時刻到該第五時刻藉由對該第二光電二極體的第一端子供應該第一信號進行該第二光電感測器的第二復 位工作；以及從該第五時刻到第七時刻藉由檢測被該檢測對象反射的該第一光進行該第二光電感測器的第二拍攝。
- 根據申請專利範圍第7項之半導體裝置的驅動方法，還包括如下步驟：藉由該第一拍攝得到第一檢測信號；藉由該第二拍攝得到第二檢測信號；以及使用該第一檢測信號和該第二檢測信號得到從該光源到該檢測目標的距離。
- 根據申請專利範圍第8項之半導體裝置的驅動方法，還包括如下步驟：藉由使用下述算式得到從該光源到該檢測目標的該距離x：
- 根據申請專利範圍第7項之半導體裝置的驅動方法，其中從第三時刻到第六時刻被該檢測對象反射的該第一光入射到該第一光電二極體和該第二光電二極體中，並且從該第二時刻到該第三時刻的時間長度和從該第 五時刻到該第六時刻的時間長度相同。
- 根據申請專利範圍第10項之半導體裝置的驅動方法，其中該第一光電感測器包括第一電晶體和第二電晶體，該第二光電感測器包括第三電晶體和第四電晶體，該第一電晶體的第一端子與該第一光電二極體的第二端子電連接，該第一電晶體的第二端子與該第二電晶體的閘極電連接，該第三電晶體的第一端子與該第二光電二極體的第二端子電連接，該第三電晶體的第二端子與該第四電晶體的閘極電連接，並且該方法包括如下步驟：從該第二時刻到該第五時刻藉由對該第一電晶體的閘極供應第二信號進行該第一光電感測器的該第一拍攝；以及從該第五時刻到該第七時刻藉由對該第三電晶體的閘極供應該第二信號進行該第二光電感測器的該第二拍攝。
- 根據申請專利範圍第11項之半導體裝置的驅動方法，其中該第一電晶體包括具有通道形成區域的氧化物半導體層， 並且該第三電晶體包括具有通道形成區域的氧化物半導體層。
- 一種包括第一光電感測器和第二光電感測器的半導體裝置的驅動方法，該第一光電感測器包括第一光電二極體，該第二光電感測器包括第二光電二極體，包括如下步驟：從第一時刻到第二時刻藉由對該第一光電二極體的第一端子供應第一信號進行該第一光電感測器的第一復位工作；從該第二時刻到第四時刻使用來自光源的第一光進行檢測對象的第一照射；從該第二時刻到該第四時刻藉由檢測被該檢測對象反射的該第一光進行該第一光電感測器的第一拍攝；從第八時刻到第十一時刻使用來自該光源的第二光進行該檢測對象的第二照射；從第十時刻到該第十一時刻藉由對該第一光電二極體的該第一端子供應該第一信號進行該第一光電感測器的第二復位工作；從該第十一時刻到第十三時刻藉由檢測被該檢測對象反射的該第二光進行該第一光電感測器的第二拍攝；以及從該第二時刻到該第四時刻和從該第十一時刻到該第十三時刻藉由檢測第三光進行該第二光電感測器的第三拍攝，其中，該第二光電二極體形成在該第一光電二極體上 ，並且，從該第二時刻到該第四時刻的時間長度和從該第八時刻到該第十一時刻的時間長度相同。
- 根據申請專利範圍第13項之半導體裝置的驅動方法，還包括如下步驟：藉由該第一拍攝得到第一檢測信號；藉由該第二拍攝得到第二檢測信號；以及使用該第一檢測信號和該第二檢測信號得到從該光源到該檢測目標的距離。
- 根據申請專利範圍第14項之半導體裝置的驅動方法，還包括如下步驟：藉由使用下述算式得到從該光源到該檢測目標的該距離x：
- 根據申請專利範圍第13項之半導體裝置的驅動方法，其中從第三時刻到第五時刻被該檢測對象反射的該第一光入射到該第一光電二極體中，從第九時刻到第十二時刻被該檢測對象反射的該第二 光入射到該第一光電二極體中，並且從該第二時刻到該第三時刻的時間長度、從該第四時刻到該第五時刻的時間長度、從該第八時刻到該第九時刻的時間長度和從該第十一時刻到該第十二時刻的時間長度相同。
- 根據申請專利範圍第16項之半導體裝置的驅動方法，其中該第一光電感測器包括第一電晶體和第二電晶體，該第一電晶體的第一端子與該第一光電二極體的第二端子電連接，該第一電晶體的第二端子與該第二電晶體的閘極電連接，並且該方法包括如下步驟：從該第二時刻到該第四時刻藉由對該第一電晶體的閘極供應第三信號進行該第一光電感測器的該第一拍攝；以及從該第十一時刻到該第十三時刻藉由對該第一電晶體的該閘極供應該第三信號進行該第一光電感測器的該第二拍攝。
- 根據申請專利範圍第17項之半導體裝置的驅動方法，其中該第一電晶體包括具有通道形成區域的氧化物半導體層。
- 根據申請專利範圍第18項之半導體裝置的驅動方法，其中該第一光包括第一紅外光，該第二光包括第二紅外光，並且該方法包括如下步驟：藉由檢測被該檢測對象反射且透過該第二光電二極體的該第一紅外光進行該第一光電感測器的該第一拍攝；以及藉由檢測被該檢測對象反射且透過該第二光電二極體的該第二紅外光進行該第一光電感測器的該第二拍攝。
- 根據申請專利範圍第19項之半導體裝置的驅動方法，其中該第一光電二極體包括單晶矽，並且該第二光電二極體包括非晶矽。
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- 2019-02-15 KR KR1020190017546A patent/KR20190021280A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI722827B (zh) * | 2019-11-27 | 2021-03-21 | 友達光電股份有限公司 | 畫素陣列基板 |
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| TWI575494B (zh) | 2017-03-21 |
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| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |