TWI407562B - 半導體裝置及使用該半導體裝置之電子器具 - Google Patents

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Kazuo Nishi
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Description

半導體裝置及使用該半導體裝置之電子器具
本發明係有關半導體裝置，特別是，包含光電轉換裝置及電晶體之半導體裝置。此外，本發明係有關使用該半導體裝置之電子器具。
許多通常使用來感測電磁波之光電轉換裝置係已知的，且譬如於紫外線至紅外線中具有靈敏性之光電轉換裝置係共同被稱為光學感測器。於400至700奈米(nm)之波長的可見光區域中具有靈敏性之光學感測器係特別被稱為可見光感測器，且視人們之生活環境而定，大量之可見光感測器被使用於需要照明度調整、開/關控制等等的裝置。
特別是，於顯示裝置中，偵測該顯示裝置的周邊中之亮度，以調整其顯示發光率。這是因為能藉由偵測周邊之亮度及獲得適當之顯示發光率來減少不必要之電力。譬如，如此之用來調整發光率之光學感測器係用於移動式電話或個人電腦。
此外，顯示裝置、特別是液晶顯示裝置之背光的發光率、以及周邊亮度係亦藉由光學感測器來予以偵測，以調整顯示螢幕之發光率。
於如此之光學感測器中，光電二極體係用於感測部件，且該光電二極體之輸出電流係放大於放大電路中。作為 如此之放大電路，譬如使用電流鏡電路(譬如，見專利文件1：日本專利第3444093號)。
在習知光學感測器的情況中，當企圖偵測更高之照明度時，輸出電流或輸出電壓寬廣範圍內變化；因此，導致以下之問題：該習知光學感測器不會很容易地被使用作為光電轉換裝置，且電力消耗增加。
由於前面之問題，本發明之目的在於獲得一能夠偵測更寬廣範圍的照明度之光電轉換裝置，而不需擴展輸出電壓或輸出電流。
本發明之半導體裝置具有一光電轉換裝置，其包含一光電轉換元件及一電連接至該光電轉換元件之放大電路、及用以反轉一待施加於該光電轉換裝置之偏壓的偏壓切換單元。待施加至該光電轉換裝置之偏壓係使用該偏壓切換單元而被反轉，該光電轉換裝置能偵測更寬廣範圍的照明度，而不需擴展輸出電壓或輸出電流之範圍。
注意該放大電路具有包含至少一第一電晶體之二或更多個電晶體；入射光係藉由該光電轉換元件所感測；及一待施加於該光電轉換裝置之偏壓被反轉，並在同時，切換藉由該光電轉換元件中所產生之電流的偵測、及藉由在該光電轉換元件中所產生之電壓的偵測，該電壓係施加於該第一電晶體的閘極與源極之間。因此，改變該光電轉換裝置中所包含之電晶體的特性，諸如一通道形成區域之結晶 性、一臨界值、或一S值(子臨界值)，藉此，可依據目的而改變可偵測照明度、輸出電流、輸出電壓等之範圍。
本發明的一模式為具有照明度偵測功能之半導體裝置，且該半導體裝置具有一光電轉換裝置，其包含光電轉換元件及電連接至該光電轉換元件之放大電路；及偏壓切換單元，用以反轉一待施加於該光電轉換裝置之偏壓。該放大電路具有二或更多個電晶體，且包含至少一第一電晶體。該第一電晶體之閘極電極係經由該光電轉換元件電連接至該第一電晶體之第一電極。該光電轉換元件感測入射光。該偏壓切換單元在預定之照明度位準反轉一偏壓，且同時，切換藉由在該光電轉換元件中所產生之電流的偵測及藉由在該光電轉換元件中所產生之電壓的偵測，而該電壓係施加於該第一電晶體的閘極與源極之間。
本發明之另一模式係具有照明度偵測功能之半導體裝置，且該半導體裝置具有一光電轉換裝置，其包含光電轉換元件及電連接至該光電轉換元件之放大電路；及偏壓切換單元，用以反轉一待施加於該光電轉換裝置之偏壓。該放大電路具有二或更多個電晶體，且包含至少一第一電晶體。該光電轉換元件感測入射光。於照明度位準為一預定位準或較低之情況中，該光線係藉由在該光電轉換元件中所產生之電流來予以偵測，反之於照明度位準係高於該預定位準的情況中，該光線係藉由施加在該光電轉換元件中所產生的電壓於該第一電晶體的閘極與源極之間來予以偵測。該偏壓切換單元反轉該偏壓於預定的照明度位準。
本發明之另一模式為具有照明度偵測功能之半導體裝置，且該半導體裝置具有一光電轉換裝置，其包含光電轉換元件及電連接至該光電轉換元件之放大電路；及偏壓切換單元，用以反轉一待施加於該光電轉換裝置之偏壓。該放大電路具有二或更多個電晶體，且包含至少一第一電晶體。該第一電晶體之閘極電極係經由該光電轉換元件而電連接至該第一電晶體之第一電極。該光電轉換元件感測入射光。於照明度位準為一預定位準或較低之情況中，該光線係藉由在該光電轉換元件中產生之電流來予以偵測，反之於照明度位準係高於預定位準之情況中，該光線係藉由施加在該光電轉換元件中所產生的電壓於該第一電晶體的閘極與源極之間來予以偵測。該偏壓切換單元反轉該偏壓於預定的照明度位準。
本發明之另一模式為具有照明度偵測功能之半導體裝置，且該半導體裝置具有一光電轉換裝置，其包含光電轉換元件及電連接至該光電轉換元件之放大電路；及偏壓切換單元，用以反轉一待施加於該光電轉換裝置之偏壓。該放大電路具有至少一第一電晶體及一第二電晶體。一偏壓係經由該光電轉換裝置之第一端子及第二端子來予以施加。該第一端子係經由該光電轉換元件而電連接至該第二電晶體之第一電極與閘極電極、及該第一電晶體的閘極電極，且亦電連接至該第一電晶體之第一電極。該第二端子係電連接至該第一電晶體之第二電極及該第二電晶體之第二電極。該光電轉換元件感測入射光。於照明度位準為一預 定位準或較低之情況中，該光線係藉由在該光電轉換元件中所產生之電流來予以偵測，反之於照明度位準係高於預定位準之情況中，該光線係藉由在該光電轉換元件中所產生之電壓來予以偵測。該偏壓切換單元反轉該偏壓於預定的照明度位準。
於該前述之結構中，該放大電路具有複數個該第一電晶體。此外，該光電轉換元件具有一p型半導體層、一n型半導體層、及一設置於該p型半導體層與該n型半導體層間之i型半導體層。
注意於此說明書中，“被連接”意指“被電連接”。因此，在本發明中所揭示的結構中，能夠造成電連接之另一元件(譬如開關、電晶體、電容器、電感器、電阻器、二極體等)可被插置於該預定的連接中。當然可提供未插置另一元件之元件，且“被電連接”亦意指“直接地連接”。
注意於此說明書中，為了反轉一待施加於光電轉換裝置之偏壓，待施加於該光電轉換裝置之電位可被反轉，且在反轉之前及之後的電位差並非總是需要為相同的。此外，於此說明書中，敘述一情況，其中，電晶體為薄膜電晶體；然而，並非特別受限於此。
藉由本發明，能偵測更寬廣範圍之照明度，而不會擴展輸出電壓或輸出電流之範圍。因此，可獲得一高性能光電轉換裝置。
雖然本發明將參照所附圖形藉由實施例模式及諸實施例來做充分地敘述，應了解各種變化及修改對於那些熟諳此技藝者將變得明顯。因此，除非此等變化及修改違離本發明之精神及範圍，否則它們應解釋為包含在本發明中。注意在下面敘述之本發明的結構中，共同部份及具有類似功能之部份係在所有的圖形中標以相同之參考數字，且省略其敘述。
(實施例模式)
本發明之半導體裝置的實施例模式1係參照圖1A及1B來做敘述。圖1A中所顯示之半導體裝置具有一光電轉換裝置101、一偏壓切換單元102、一電源103、一端子V0 、及一電阻器104。注意該光電轉換裝置101具有一包含光電轉換元件115及薄膜電晶體(TFT)之薄膜積體電路，且該薄膜積體電路具有至少一電流鏡電路114，而該電流鏡電路包含一薄膜電晶體113及一二極體連接式薄膜電晶體112。注意於此實施例模式中，包含於該電流鏡電路114中之每一個薄膜電晶體為一n-通道薄膜電晶體。此外，該光電轉換裝置亦被稱為光IC。
該光電轉換裝置101的其中一端子121係經由該偏壓切換單元102而被連接至電源103的電極，且該光電轉換裝置101的另一端子122係經由電阻器104而被連接至該電源103的另一電極。注意自該光電轉換裝置101所獲得 之電流係利用電阻器104，從連接至該端子121之端子V0 輸出做為一電壓。
其次，該光電轉換裝置101係參照圖1B來做敘述。該端子121係經過該光電轉換元件115而被連接至該薄膜電晶體112的閘極及第一電極(源極與汲極的其中之一)。該薄膜電晶體112之第二電極(該源極與該汲極之另一個)係連接至該端子122。除此之外，該端子121係亦連接至該薄膜電晶體113之第一電極(源極與汲極的其中之一)。同時，該薄膜電晶體113之第二電極(該源極與該汲極之另一個)係連接至該端子122。注意該薄膜電晶體113之閘極電極係連接至該薄膜電晶體112的閘極電極。
於圖1A所示之半導體裝置中，該光電轉換元件115係以光線照射，藉此產生電子及電洞，及產生電流。注意，該電流鏡電路114具有放大自該光電轉換元件115所獲得之電流的功能。圖1B顯示一個薄膜電晶體113之情況，亦即自該光電轉換元件115所獲得之電流被放大為兩倍的情況。當需要進一步更高之電流時，包含該薄膜電晶體113的複數個單元116之每一個單元可被平行地設置於端子121與122之間，且具有一連接至該薄膜電晶體112之閘極電極的閘極電極。譬如，當該等單元之數目係如圖2所示地設定至n個、且一自該光電轉換元件115所獲得之電流被設定為i時，大約(n+1)倍該電流、大約(n+1)×i，能自該光電轉換裝置101中輸出。注意，自該光電轉換元件115所獲得之電流具有照明度相依性；因此，能偵 測照明度、亦即照射光線。在此，自該光電轉換裝置101所獲得之電流係使用電阻器104而自該端子V0 輸出為一電壓，且因而偵測到照明度。
該偏壓切換單元102使用電源103來反轉待施加於該光電轉換裝置101的端子121及122之電位，亦即在預定照明度位準的偏壓。於圖1A及1B中，使用二種電源103a及103b。只要待施加於該光電轉換裝置101之偏壓被反轉，可用之電源不會特別受限於它們。當然，在反轉之前及之後，待施加於該光電轉換裝置101之電壓並非總是需要為相同的。
此外，藉由反轉待施加於該光電轉換裝置101之偏壓，自該端子V0 所輸出之輸出電壓亦被反轉；因此，可自該端子V0 經由用以反轉輸出之切換單元(未顯示出)而獲得輸出。
於電壓係使用電源103a來予以施加於該光電轉換裝置101的情況中，參照圖3A，拿該半導體裝置之光電轉換裝置101來敘述光線偵測。注意，電位Vdd係供應至連接至該電源103a之正電極側的端子121，而電位Vss係供應至連接至負電極側之端子122。於此情況中，該薄膜電晶體113之第一電極用作汲極電極，且其第二電極用作源極電極。於初始狀態中，其中光線並未照射，該薄膜電晶體112及該薄膜電晶體113係電氣斷開的。
當該光電轉換元件115係以光線來予以照射時，可獲得到電流，該薄膜電晶體112變成導電的，且該電流i流 至該薄膜電晶體112，如同上面所述。注意於此情況中，該薄膜電晶體112之第一電極為一汲極電極，其第二電極為一源極電極，且該薄膜電晶體112為二極體連接式。此外，電位係供應至該薄膜電晶體113之每一個閘極及源極，其大約等於該薄膜電晶體112之閘極及源極的電位；因此，該電流i流動。因此，能自該光電轉換裝置101獲得一大約2×i之電流值。圖4(圖4中之參考數字10)顯示在該情況中，自該光電轉換裝置101所獲得之電流值| I |(亦即，輸出電流| I |)對照明度的關係。於圖4中，該水平軸及該垂直軸分別表示以對數方式所表達之照明度L及電流值| I |。注意，該電流值| I |標以該電流值I之絕對值。當光線被偵測到時，如果來自該半導體裝置之輸出電壓、亦即來自圖1A中之端子V0 的輸出電壓被設定至V1或更高及V2或更低，且來自該光電轉換裝置101的可偵測電流之範圍被設定至I1或更大及I2或更小，於使用該電源103a之情況中，該半導體裝置中之可偵測照明度為L1或更高，且L2為更低的，亦即在範圍A之內。
其次，敘述一情況，其中，預定之照明度位準為L2，該電源103係在該照明度位準處藉由圖1A所示之偏壓切換單元102來予以切換。因為該電源103被切換，電源103b被使用，且於此情況中，該光電轉換裝置101係顯示在圖3B中。注意，電位Vss係供應至連接至該電源103b之負電極側的端子121，且電位Vdd係供應至連接 至其正電極側之端子122。換句話說，一待施加於該光電轉換裝置101之偏壓係針對圖3A所示之該電源103a的情況中之偏壓反轉。於此情況中，該薄膜電晶體113之第一電極用作源極，且其第二電極用作汲極。於初始狀態中，其中光線並未放射，該薄膜電晶體112及該薄膜電晶體113係電氣斷開的。
當該薄膜電晶體112係處於未導電狀態中，且該光電轉換元件115係以光線來予以照射時，產生一與照明度的對數值成比例之斷路電壓Voc。因此，該薄膜電晶體112的第一電極及閘極與連接至它們之薄膜電晶體113的閘極之每一個電位為Vss+Voc。因此，該薄膜電晶體113之閘極-源極電壓變成Voc，藉此，該薄膜電晶體113變成導電的。然後，電流i'流至該薄膜電晶體113。當滿足Vdd>Vss+Voc時，該薄膜電晶體112之第一電極為源極，且其第二電極為汲極。因此，因為該薄膜電晶體112之閘極-源極電壓Vgs為0，所以該薄膜電晶體112係處於未導電狀態中。注意，於在此不考慮該薄膜電晶體112之關閉電流的條件之下做出說明。
因此，該電流值i'係自該光電轉換裝置101所獲得。在該情況下，來自該光電轉換裝置101的輸出電流對照明度之關係在圖4中係顯示為參考數字11。
如上面所述，於此實施例模式中，來自該半導體裝置之輸出電壓、亦即來自圖1A中之端子V0 的輸出電壓被設定至V1或更高及V2或更低，且可偵測的電流被設定 至I1或更大及I2或更小。因此，於使用該電源103b之情況中，該光電轉換裝置中之可偵測照明度為L2或更高，及L3或更低的，亦即在範圍B之內。注意，對於照明度L2之偵測，可使用該範圍A或該範圍B之任一特徵。因為在切換該電源103之預定的照明度位準係在此設定至L2，所以於該範圍B中之照明度的範圍被設定於L2<L≦L3。
藉由以此方式來反轉一待施加於該光電轉換裝置之偏壓，能偵測更寬廣範圍之照明度，而不會擴展輸出電壓或輸出電流之範圍。
注意於圖4中，敘述一情況，其中，於照明度B之範圍中，自該光電轉換裝置101所獲得之電流值的絕對值| I |為I1或更大及I2或更小；然而，有一情況，其中，於該等範圍A及B中所獲得之電流值顯著地不同，如圖5所示。於此情況中，輸出電壓之範圍變寬；因此，該光電轉換裝置101不會很容易地使用作為半導體裝置，且除此之外，電力消耗增加。
如上面所述，用於照明度之偵測，該光電轉換元件115之特徵係使用於該範圍A中，且自該光電轉換元件115所獲得之斷路電壓Voc及該薄膜電晶體112之特徵係使用於該範圍B中。因此，該薄膜電晶體之特徵會改變，藉此，可改變於該範圍B中之輸出電流。藉由該薄膜電晶體之特徵的控制，能在該範圍B中之預定範圍內獲得一輸出電流；因此，在該等範圍A及B中之輸出電流的範圍 可為更接近。譬如，於一情況中，其中，控制該薄膜電晶體113之臨界電壓，輸出電流對照明度之關係(圖5中之參考數字11)能夠在垂直軸方向上移位。換句話說，一待獲得之電流值可依據照明度而增減。譬如，當該薄膜電晶體之臨界電壓係在一正的方向上改變時，輸出電流(圖5中之參考數字11)係在低的方向上移位，而當該臨界電壓係在負的方向上改變時，輸出電流(圖5中之參考數字11)係在高的方向上移位。注意到，該薄膜電晶體之臨界值係控制在該薄膜電晶體為一空乏型電晶體的條件之下，也就是說，於該薄膜電晶體係正常不開啟之範圍中。因此，可自由地設定輸出電流；因此，能偵測到更寬廣範圍的照明度，而不會擴展輸出電流或輸出電壓之範圍。
除此之外，藉由該薄膜電晶體之S值(子臨界值)的控制，輸出電流對照明度之關係的斜率(圖5中之參考數字11)可被自由地設定。譬如，當該S值係大時，圖5中之11的斜率可為緩斜的，而當該S值係小時，圖5中之11的斜率可為陡峭的。因此，關於該範圍A中之照明度及該範圍B中之照明度，輸出電流可為相同或不同的。譬如，於該後一情況中，當偵測到高照明度時，與低照明度之情況中作比較，可降低照明度相依性，且於此一情況中，可進一步擴展該半導體裝置之可偵測光線的範圍。因此，能夠獲得到具有依據一目的之所想要的照明度相依性的半導體裝置。
此外，藉由連接至該光電轉換裝置101的電阻器之電 阻值的選擇，亦即，依據圖1A中之電源103的電阻器104，該範圍A中之輸出電流及該範圍B中之輸出電流間的差異可為輸出電壓之相同範圍。明確地說，如圖6所示，使用該切換單元107來切換電阻器104a及該電阻器104b，該切換單元可與該偏壓切換單元102同時進行切換，且流經該光電轉換裝置101之電流可被輸出作為來自該端子V0 的電壓。
注意於上面之敘述中，為了照明度之偵測，該光電轉換元件115之特徵係使用於該範圍A中在預定的照明度位準處，且自光電轉換元件115所獲得到之斷路電壓Voc及該薄膜電晶體112之特徵被用於該範圍B中在預定的照明度位準處。反而是，被使用之特徵可在預定的照明度位準處被交換。譬如，在圖4中，於該範圍A中，減少該電流鏡電路114的電流放大因數，藉此，自該光電轉換裝置101所獲得之輸出電流| I |可被減少至11，而於該範圍B中，控制該薄膜電晶體113之臨界值，藉此，在圖4中，該輸出電流| I |可增加至10。當該範圍A中之輸出電流及該範圍B中之輸出電流的關係因此為相反時，於偵測照明度中，自該光電轉換元件115所獲得之斷路電壓Voc及該薄膜電晶體112之特徵可被使用於該範圍A中，且該光電轉換元件115之特徵可被使用於該範圍B中。
注意於此實施例模式中，一n-通道薄膜電晶體係使用於包含在該電流鏡電路114中之每一個薄膜電晶體。另一選擇為，可使用p-通道電晶體。於一使用該電流鏡電 路用之p-通道薄膜電晶體的情況中，圖7顯示該光電轉換裝置的等效電路圖之示例。於圖7中，電流鏡電路203具有一薄膜電晶體201及一薄膜電晶體202。該端子121係經由該薄膜電晶體201及一光電轉換元件204而被連接至該端子122。該端子121係亦經由該薄膜電晶體202而被連接至該端子122。注意，該薄膜電晶體202之閘極電極係連接至該薄膜電晶體201之閘極，且一配線連接該薄膜電晶體201及該光電轉換元件204。注意，可類似於圖1B而平行地提供複數個單元，每一個單元包含該薄膜電晶體202。
因此，藉由本發明，藉由反轉待施加於該光電轉換裝置之偏壓，能偵測更寬廣範圍之照明度，而不會擴展一輸出電壓或輸出電流之範圍。此外，含有於該光電轉換裝置中之薄膜電晶體的特徵，諸如臨界值或S值被改變，藉此，可偵測之照明度的範圍、輸出電流、輸出電壓等能依據一目的而改變。
圖8A及8B顯示圖1B所示之光電轉換裝置101的結構示例之剖面視圖。
於圖8A中，一參考數字310意指一基板，312意指一基底絕緣膜，及313意指一閘極絕緣膜。因為待偵測之光線通過該基板310、該基底絕緣膜312、及該閘極絕緣膜313，具有高透光性質之材料被合意地用作為所有它們的材料。
圖1B中之光電轉換元件115具有一配線319、一保 護電極318、一光電轉換層111、及該端子121。注意，該光電轉換層111具有一p型半導體層111p、一n型半導體層111n、及一設置於該p型半導體層111p與該n型半導體層111n之間的本質(i型)半導體層111i。該光電轉換元件並不限於此，且其係僅只需要具有第一導電層、第二導電層、及一插置於這兩個導電層間之光電轉換層。亦注意該光電轉換層係不限於上面者，且其可具有一p型半導體層及一n型半導體層之至少一堆疊式結構。
首先，藉由電漿CVD方法，該p型半導體層可藉由沈積一含有雜質元素的半非結晶形矽膜來予以形成，該雜質元素屬於第13族，例如硼(B)。另一選擇為，在形成半非結晶形矽膜之後，一屬於第13族之雜質元素可被導入。
注意，半非結晶形半導體膜含有具有一在非結晶形半導體及具有結晶結構(包括單晶體與多晶體)的半導體間之中間結構的半導體。該半非結晶形半導體膜具有第三條件，其以自由能之觀點來看係穩定的，且係具有一近程有序及晶格扭曲之結晶物質，及具有0.5至20奈米的晶體粒徑之半非結晶形半導體膜可被散佈在非單晶半導體膜中。至於該半非結晶形半導體膜，其拉曼光譜係移位至一低於520公分-1 之波數側，且據稱待藉由矽晶格所造成的(110)及(220)之繞射峰值係觀察於X射線繞射中。除此之外，該半非結晶形半導體膜含有至少1原子百分比或更多之氫或鹵素，以終止懸空鍵。在本說明書中，為了方 便起見，如此之半導體膜被稱為半非結晶形半導體(SAS)膜。況且，含有諸如氦、氬、氪或氖之惰性氣體元素，以進一步增進晶格扭曲，使得穩定性增強，且亦可獲得有利之半非結晶形半導體膜。注意，一微晶質半導體膜(微晶半導體膜)係亦含有在該半非結晶形半導體膜中。
亦可藉由含有矽的氣體之輝光放電分解而獲得該SAS膜。做為典型之含有矽的氣體，有SiH4 ，並可使用Si2 H6 、SiH2 Cl2 、SiHCl3 、SiCl4 、SiF4 等來取代。含有矽之氣體係以氫或氣體來予以稀釋，其中，氦、氬、氪、及氖之惰性氣體元素的一或多個被加至氫氣中；藉此，該SAS膜可輕易地被形成。較佳的是，該稀釋比率可被設定於2至1000倍之範圍中。況且，諸如CH4 或C2 H6 之碳化物氣體、諸如GeH4 或GeF4 之鍺氣體、F2 等等可被混合在含有矽之氣體中，以將能帶寬度調整至為1.5至2.4電子伏特(eV)或0.9至1.1電子伏特。
在形成該p型半導體層111p之後，並未含有一賦予導電性型式(係稱為本質半導體層或i型半導體層)111i的雜質之半導體層，及該n型半導體層111n依序被形成。因此，含有該p型半導體層111p、該i型半導體層111i、及該n型半導體層111n之光電轉換層111被形成。
注意，於此說明書中，該i型半導體層意指一半導體層，其中，賦予p型或n型導電性的雜質之濃度為1×1020 公分-3 或更少，且氧及氮之濃度為5×1019 公分-3 或更少。 注意，該光電導性較佳為1000倍或更黑之導電性。除此之外，10至1000ppm之硼(B)可被加至該i型半導體層。
作為該i型半導體層111i，譬如，半非結晶形矽膜可藉由電漿CVD方法來予以形成。除此之外，作為該n型半導體層111n，含有屬於第15族之雜質元素、譬如磷(P)的半非結晶形矽膜可被形成，且另一選擇為，屬於第15族之雜質元素可在形成該半非結晶形矽膜之後被導入。
作為該p型半導體層111p、本質半導體層111i及該n型半導體層111n，可使用非結晶形之半導體膜來取代半非結晶形半導體膜。
該配線319、連接電極320、端子電極351、該薄膜電晶體112之源極電極及汲極電極341、該薄膜電晶體113的及源極電極及汲極電極342的每一個具有一耐火金屬膜與低電阻金屬膜(諸如鋁合金或純鋁)之堆疊層結構。在此，該配線及這些電極的每一個具有三層結構，其中，一鈦膜(Ti膜)、一鋁膜(Al膜)及一Ti膜依序被堆疊。
況且，形成保護電極318、345、348、346及347，以便分別覆蓋該配線319、該連接電極320、該端子電極351、該薄膜電晶體112之源極電極及汲極電極341、與該薄膜電晶體113的及源極電極及汲極電極342。
該等保護電極於蝕刻步驟中保護該配線319等等，用 以形成該光電轉換層111。作為用於該保護電極318之材料，對於用於該光電轉換層111之蝕刻氣體，比該光電轉換層具有較慢蝕刻速率的導電材料係較佳的。除此之外，不會與該光電轉換層111反應而變成合金之導電材料係較佳的，並作為用於該保護電極318之材料。注意，亦藉由與該保護電極318類似之材料及製程來形成其他保護電極345、348、346及347。
另一選擇為，可使用並未形成該等保護電極318、345、348、346及347於其中之結構。圖8B顯示一示例，其中並未形成這些保護電極。於圖8B中，配線404、連接電極405、端子電極401、薄膜電晶體112之源極電極及汲極電極402、薄膜電晶體113的源極電極及汲極電極403之每一個係由一單層導電膜所形成，且作為如此之導電膜，鈦膜(Ti膜)係較佳的。取代該鈦膜，可使用由一選自鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)及鉑(Pt)的元素所形成之單層膜；一合金材料或一含有上面元素當作其主要成份之複合材料；一由這些元素之氮化物，譬如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭、或氮化鉬所形成之單層膜；或它們之堆疊層膜。藉由形成該配線404、該連接電極405、該端子電極401、該薄膜電晶體112之源極電極及汲極電極402、與該薄膜電晶體113的源極電極及汲極電極403作為一單層膜，在製程中能夠減少沈積之次數。不用說，該配線 404等之相同材料能夠被使用於圖8A中所示之配線319、該連接電極320、該端子電極351、該薄膜電晶體112之源極電極及汲極電極341、與該薄膜電晶體113的源極電極及汲極電極342。
圖8A及8B各自顯示一結構之頂部閘極薄膜電晶體的示例，其中，該n-通道薄膜電晶體112及113各自含有一通道形成區域(於此說明書中，被稱為單一閘極結構)。另一選擇為，一具有複數個通道形成區域之結構可被用來減少ON電流值方面的變化。為了減少OFF電流值，輕度摻雜之汲極(LDD)區域可被提供於該等n-通道薄膜電晶體112及113中。該LDD區域為一以低濃度加入雜質元素於通道形成區域及源極區域或一藉由以高濃度加入雜質元素所形成的汲極區域之間的區域。藉由提供該LDD區域，可獲得減少該汲極區域的附近中之電場及防止由於熱載子注入所導致之劣化的效應。
除此之外，為了防止該ON電流值由於熱載子而劣化，該等n-通道薄膜電晶體112及113可具有一結構，其中，放置一LDD區域及一閘極電極，以便彼此重疊，並具有一閘極絕緣膜插置在其間(於此說明書中，係稱為一GOLD(閘極-汲極重疊之LDD)結構)。於一情況中，其中，使用GOLD結構，減少該汲極區域的附近中之電場及防止由於熱載子注入之劣化的效果，係比於LDD區域及閘極電極並未互相重疊之情況中更增強。有了如此之GOLD結構，減少汲極區域的附近之電場強度及防止熱載 子注入，且因此，對於劣化現象之預防係有效的。
含有於該電流鏡電路114中之薄膜電晶體112及113可為一底部閘極薄膜電晶體，譬如，倒轉錯開式薄膜電晶體，取代如上面所述之頂部閘極薄膜電晶體。
除此之外，配線314係連接至該配線319，且亦藉由延伸至該放大電路的薄膜電晶體113之通道形成區域的上側而變成一閘極電極。
配線315係連接至該端子121，該端子經由該連接配線320及該保護電極345而被連接至該n型半導體層111n，且係連接至該薄膜電晶體113之汲極配線(亦稱為汲極電極)或源極配線(亦稱為源極電極)。
因為待偵測之光線通過層間絕緣膜316及317，具有高透光性質之材料較佳被用作用於它們兩者之材料。注意用於該絕緣膜317，較佳使用諸如矽氧化物(SiOx)膜之無機材料，以便改善固定強度。亦用於一密封層324，較佳使用無機材料，且該絕緣膜能藉由CVD方法等等來予以形成。
除此之外，一端子電極350係藉由與該等配線314及315相同之製程來予以形成，且該端子電極351係藉由與該配線319及該連接電極320相同之製程來予以形成。注意，該端子122係經由該輔助電極348及該端子電極351而被連接至該端子電極350。
注意，該端子121係藉由焊接劑364而被安裝在基板360之電極361上。該端子122係經由與該端子電極121 相同之製程來予以形成，且係藉由焊接劑363而被安裝在該基板360的電極362上。
於圖8A及8B中，如同藉由該等圖形中之箭頭所示，光自該基板310側進入該光電轉換層111。因此，產生電流，且能感測該光。
於如此之光電轉換裝置中，待施加之偏壓被反轉，使得能夠偵測寬廣範圍之照明度，而不會擴展輸出電壓或輸出電流之範圍。此外，在光電轉換裝置中所含有之薄膜電晶體的性質(諸如臨界值或S值)被改變，藉此，光之偵測範圍、輸出電壓等能依據一目的而被改變。
[實施例1]
於此實施例中，參照圖9至11來敘述當施加於該光電轉換裝置之偏壓被反轉時所獲得之電流特徵。
圖9及10顯示當偏壓係施加於圖2所示之該光電轉換裝置時所獲得之輸出電流的照明度相依性。注意，於圖2中，該等單元116之數目係設定於100。
於圖9中，ELC表示由光電轉換裝置所獲得之輸出電流的照明度相依性，該光電轉換裝置具有藉由薄膜電晶體所形成電流鏡電路，而在該薄膜電晶體中，島形半導體區域係藉由準分子雷射來予以結晶。CW亦表示自光電轉換裝置所獲得之輸出電流之照明度相依性，該光電轉換裝置具有由薄膜電晶體所形成電流鏡電路，而在該薄膜電晶體中，島形半導體區域係藉由連續波雷射來予以結晶。此外 ，一正方向及一負方向表示待施加於光電轉換裝置的偏壓之方向，且圖3A之狀態為正方向，而圖3B之狀態為負方向。注意圖10顯示在ELC的情況中之照明度相依性。
依據圖9，僅只當施加相反方向之偏壓時，觀察到在使用具有藉由準分子雷射所結晶的島形半導體區域之薄膜電晶體的光電轉換裝置之輸出電流與使用具有藉由連續波雷射所結晶的島形半導體區域之薄膜電晶體的光電轉換裝置之輸出電流間有差異。這源自該薄膜電晶體中之島形半導體區域的結晶性。亦如同在實施例模式1中所敘述者，用於照明度之偵測，當施加正方向之偏壓時使用一光電轉換元件之特徵，及自一光電轉換元件所獲得之斷路電壓Voc，且當施加負方向之偏壓時，使用該薄膜電晶體之特徵。因此，發現到自一光電轉換裝置所獲得之輸出電流的照明度相依性能根據島形半導體區域之結晶性而改變。注意，該照明度相依性亦可根據薄膜電晶體之S值或薄膜電晶體之臨界值而改變，其係受島形半導體區域之結晶性所影響。因此，該光電轉換裝置能具有所想要之照明度相依性。因而，能獲得半導體裝置，其依據一目的而具有光偵測功能，且其能藉由反轉待施加於該光電轉換裝置之偏壓來偵測更寬廣範圍之照明度，而不會擴展輸出電壓或輸出電流之範圍。
於ELC之情況中，當在藉其待施加於光電轉換裝置之偏壓被設定為100lx及輸出電流之範圍被設定為20nA至5微安培(μA)的預定強度時，可偵測照明度之範圍 的下限為大約0.5lx，且其上限可為100,000lx或更多。因此，能偵測更寬廣範圍之照明度，而不會擴展輸出電流之範圍。
注意，圖11顯示本發明之光電轉換裝置的相對靈敏性曲線及標準之發光度曲線。依據圖11，發現到本發明之光電轉換裝置的相對靈敏性係非常地接近該標準之發光度。因為接近人類眼睛之發光度能藉由本發明之光電轉換裝置來予以獲得，當被用作為光學感測器時，該光電轉換裝置可具有更高的性能。
注意，此實施例能夠被實施於該實施例模式及該其他實施例之任一種的適當組合中。
[實施例2]
於此實施例中，敘述一具有應用本發明的光電轉換裝置之半導體裝置，及該半導體裝置之製造方法。注意，圖8A及8B與圖12A至14A之每一個顯示一光電轉換裝置之局部剖面視圖的示例，且參照它們來做敘述。
首先，一元件係形成在基板(第一基板310)之上。於此實施例中，AN 100被用作該基板310，其為玻璃基板的其中之一。
隨後，一即將成為該基底絕緣膜312之含有氮的氧化矽膜(具有100奈米之膜厚度)係藉由電漿CVD方法來予以形成，且半導體膜，諸如一含有氫之非結晶形矽膜(具有54奈米之膜厚度)被堆疊，而沒有暴露於大氣之空 氣。此外，該基底絕緣膜312可藉由堆疊氧化矽膜、氮化矽膜、及含有氮之氧化矽膜來予以形成。譬如，一膜可形成為該基底絕緣膜312，而在此膜中，一具有50奈米之膜厚度之含有氧的矽氮化物膜、及一具有100奈米之膜厚度之含有氮的氧化矽膜被堆疊。應注意的是含有氮之氧化矽膜及矽氮化物膜具有阻隔層之作用，該阻隔層防止諸如鹼金屬之雜質自該玻璃基板擴散。
然後，該非結晶形矽膜係藉由固相生長方法、雷射結晶方法、使用催化金屬的結晶方法等等來予以結晶，以形成一具有結晶結構之半導體膜(結晶半導體膜)，譬如，多晶矽膜。在此，多晶矽膜係藉由使用催化元素之結晶方法來予以獲得。一含有10ppm重量百分比之鎳的醋酸鎳溶液係藉由旋轉器來予以施加。應注意的是藉由濺鍍法來取代溶液的塗施，鎳元素可被散佈在該整個表面之上。然後，實施用於結晶之熱處理，以形成一具有結晶結構之半導體膜。在此，於該熱處理(在攝氏500度達一小時之久)之後，藉由用於結晶之熱處理(在攝氏550度達4小時之久)而獲得多晶矽膜。
其次，在該多晶矽膜的表面之上的氧化物膜係藉由稀釋的氫氟酸等等來予以去除。之後，為了增加該多晶矽膜中之結晶速率及修補晶粒中所留下之缺陷，實施以雷射光(XeCl：308奈米之波長)的照射於該大氣或該氧大氣中。
作為該雷射光，使用具有400奈米或更少之波長的準 分子雷射光；或YAG雷射之第二諧波或第三諧波。在此，使用具有大約10至1000Hz的重複頻率之脈衝雷射光，該脈衝雷射光係藉由光學系統而被凝縮至100至500毫焦爾/平方公分，且以百分之90至95的重疊比率來實施照射，藉此，可掃描該矽膜的表面。於此實施例中，在該大氣中實施以具有30Hz之重複頻率及470毫焦爾/平方公分之能量密度的雷射光之照射，。
注意，因為雷射光照射係在大氣之空氣中或氧氣大氣中實施，氧化物膜係藉由該雷射光照射而被形成在該表面上。注意，其中使用該脈衝雷射之示例係顯示在此實施例。可使用連續波雷射來取代之。為了在半導體膜之結晶時獲得具有大粒徑之晶體，較佳使用能夠連續振盪及施加基波之第二至第四諧波的固體雷射。典型上，可施加釹：YVO4 雷射(1064奈米之基波)之第二諧波(532奈米)或第三諧波(355奈米)。
於使用連續波雷射之情況中，自10瓦輸出之連續波YVO4 雷射所發射出的雷射光係藉由非線性光學元件而被轉換成一諧波。而且，有一方法，藉由該方法，YVO4 晶體及非線性光學元件被放在振盪器中，且發射高諧波。然後，在照射表面上具有長方形形狀或橢圓形狀的雷射光較佳係藉由即將被發射至待處理物體上之光學系統來予以形成。此時，需要大約0.01至100百萬瓦/平方公分(較佳為0.1至10百萬瓦/平方公分)之能量密度。該半導體膜可以大約10至2000公分/秒之速率下相對該雷射光而移 動，以便被照射。
隨後，除了藉由上面之雷射光照射所形成的氧化物膜以外，由總共具有1至5奈米厚度之氧化物膜所形成的阻障層係藉由以臭氧水之表面處理達120秒之久來予以形成。形成該阻障層，以便自該膜中去除加入供結晶化之催化元素，譬如鎳(Ni)。雖然該阻障層在此係使用臭氧水來予以形成，但是藉由於氧氛圍中使用紫外線(UV-ray)照射來氧化具有結晶結構的半導體膜之表面的方法；藉由氧電漿處理來氧化具有結晶結構的半導體膜之表面的方法；電漿CVD方法；濺鍍法；蒸鍍法等等，該阻障層可藉由沈積具有大約1至10奈米厚度之氧化物膜來予以形成。另一選擇為，藉由該雷射光照射所形成之氧化物膜可在形成該阻障層之前被去除。
然後，含有用作除氣場所的氬元素之非結晶矽膜係在該阻障層上方藉由濺鍍法形成為10至400奈米厚，在此為100奈米厚。含有氬元素的非結晶矽膜係形成在一含有氬之大氣下方，並使用矽標靶。於含有氬元素之非結晶矽膜係藉由電漿CVD方法來予以形成的情況中，沈積條件係如下：單矽烷對氬(SiH4 ：Ar)之流動比率為1：99，沈積壓力係設定為6.665巴(Pa)，RF功率密度係設定為0.087瓦/平方公分，且沈積溫度係設定為攝氏350度。
其後，於在攝氏650度下加熱的火爐中之熱處理係實施達3分鐘之久，以去除催化元素(除氣)。因此，具有 結晶結構的半導體膜中之催化元素濃度減少。可使用燈光退火裝置來取代該火爐。
隨後，含有為除氣場所之氬元素的非結晶矽膜係使用該阻障層當作一蝕刻阻止層而被選擇性地去除，且之後，該阻障層係以經稀釋之氫氟酸來予以選擇性地去除。注意鎳在除氣之時具有移動至具有高氧濃度的區域之趨勢；因此，較佳在除氣之後去除由氧化物膜所形成之阻障層。
注意，於對半導體膜並未實施以催化元素之使用而結晶的情況中，上面之步驟，諸如形成該阻障層、形成該除氣場所、用於除氣之熱處理、去除該除氣場所、及去除該阻障層係不需要的。
隨後，一薄氧化物膜係以臭氧水而形成在該所獲得之具有結晶結構的半導體膜(譬如結晶矽膜)之表面上，且之後，一由抗蝕劑所形成之遮罩係使用第一光罩來予以形成，及實施蝕刻處理而處理成所想要之形狀，以形成半導體區域，該等區域被分成一島形狀(於此說明書中，稱為島形半導體區域)331及332(見圖12A)。在形成該島形半導體區域之後，由抗蝕劑所形成之遮罩被去除。
其次，一極少量之雜質元素(硼或磷)被加入，以便(如果需要的話)控制薄膜電晶體之臨界值。在此，使用離子摻雜方法，其中，二硼烷(B2 H6 )並未藉由質量而分開，但被電漿所激發。
隨後，該氧化物膜係以含有氫氟酸之蝕刻劑來予以去除，且同時，洗滌該島形半導體區域331及332之表面。 此後，形成含有矽當作其主要成份之絕緣膜，其變成一閘極絕緣膜313。在此，藉由電漿CVD方法而形成含有氮之氧化矽膜(成份比率：矽=百分之32，氧=百分之59，氮=百分之7，及氫=百分之2)，而具有115奈米之厚度。
隨後，在金屬膜係形成在該閘極絕緣膜313之上後，使用第二光罩實施圖案化，以形成閘極334及335、配線314及315、及端子電極350(見圖12B)。作為該金屬膜，譬如，使用一膜，其中氮化鉭(TaN)及鎢(W)係分別堆疊成30奈米及370奈米。
作為該等閘極334及335、該等配線314及315、及該端子電極350，取代上面之膜，可使用由一選自鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)、及銅(Cu)的元素、或一合金材料或一含有上面元素當作其主要成份之複合材料所形成之單層膜；自其氮化物，譬如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭、或氮化鉬所形成之單層膜；或它們之堆疊層膜。
隨後，賦予一個導電性類型之雜質係導入至該等島形半導體區域331及332，以形成該薄膜電晶體112的源極區域及汲極區域337、及該薄膜電晶體113的源極區域及汲極區域338(見圖12C)。於此實施例中，形成n-通道薄膜電晶體；因此，n型雜質，譬如磷(P)或砷(As) 被導入該島形半導體區域331及332。
其次，含有氧化矽膜之第一層間絕緣膜(未顯示出)係藉由CVD方法而被形成為50奈米厚，且之後，實施一步驟，其中加至每一個島形半導體區域之雜質元素被激活。此激活製程係使用燈光光源，藉由快速熱退火方法(RTA方法)；一以來自該背後之YAG雷射或準分子雷射的照射方法；使用火爐之熱處理；或前面方法之任何一種的結合之方法來予以實施。
然後，含有矽氮化物膜之第二層間絕緣膜316係形成為譬如10奈米厚，該矽氮化物膜含有氫及氧。
隨後，由絕緣材料所形成之第三層間絕緣膜317係形成在該第二層間絕緣膜316(見圖12D)之上。藉由CVD方法所獲得之絕緣膜能被用於該第三層間絕緣膜317。於此實施例中，為了改善固定強度，含有氮之氧化矽膜係形成為900奈米厚當作該第三層間絕緣膜317。
然後，實施熱處理(在攝氏300至550度下熱處理達1至12小時之久，譬如，在攝氏410度下於氮大氣中熱處理達1小時之久)，以氫化該等島形半導體區域。實施此步驟，以藉由該第二層間絕緣膜316中所含有之氫終止該等島形半導體區域之懸空鍵。該等島形半導體區域可被氫化，而不管是否形成該閘極絕緣膜313。
另一選擇為，當作該第三層間絕緣膜317，可使用一使用矽氧烷之絕緣膜及其堆疊結構。矽氧烷係由矽(Si)及氧(O)之鍵結的骨架結構所構成。一含有至少氫(諸 如烷基或芳香基)之有機基被用作取代基。取代地，一氟代基可被使用作為取代基。
在使用矽氧烷之絕緣膜及其堆疊結構被用作該第三層間絕緣膜317之情況中，在形成該第二層間絕緣膜316之後，可實施熱處理，以氫化該等島形半導體區域，且然後，能形成該第三層間絕緣膜317。
隨後，由抗蝕劑所形成之遮罩係使用第三光罩來予以形成，且該第一層間絕緣膜、該第二層間絕緣膜316、該第三層間絕緣膜317、及該閘極絕緣膜313係選擇性地蝕刻，以形成一接觸孔洞。然後，由抗蝕劑所形成之遮罩被去除。
注意(如果需要的話)可形成該第三層間絕緣膜317。於並未形成該第三層間絕緣膜317之情況中，該第一層間絕緣膜、該第二層間絕緣膜316、及該閘極絕緣膜313係在形成該第二層間絕緣膜316之後被選擇性地蝕刻，以形成一接觸孔洞。
其次，在藉由濺鍍法來形成金屬堆疊膜之後，由抗蝕劑所形成之遮罩係使用第四光罩來予以形成，而後，該金屬膜被選擇性地蝕刻，以形成該配線319、該連接電極320、該端子電極351、該薄膜電晶體112之源極電極及該汲極電極341、及該薄膜電晶體113之源極電極與汲極電極342。然後，由抗蝕劑所形成之遮罩被去除。注意此實施例之金屬膜為一具有100奈米厚度的鈦膜之堆疊層膜、一具有350奈米厚度而含有極微量的矽之鋁膜、及一具 有100奈米厚度的鈦膜。
此外，如圖4B所示，於該配線404、該連接電極405、該端子電極401、該薄膜電晶體112之源極電極及汲極電極402、與該薄膜電晶體113之源極電極及汲極電極403的每一個係由單層導電膜來予以形成之情況中，從耐熱、導電性等之觀點來看，一鈦膜(Ti膜)係較佳的。取代一鈦膜，可使用由一選自鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)及鉑(Pt)的元素、或一合金材料或一含有上面元素當作其主要成份之複合材料所形成之單層膜；一自其氮化物，譬如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭、或氮化鉬所形成之單層膜；或它們之堆疊層膜。藉由形成該配線404、該連接電極405、該端子電極401、該薄膜電晶體112之源極電極及汲極電極402、與該薄膜電晶體113的源極電極及汲極電極403當作一單層膜，在製程中能夠減少沈積之次數。
使用多晶矽膜之頂部閘極薄膜電晶體112及113能經由上述製程來予以製成。注意該等薄膜電晶體112及113之S值能根據半導體膜之結晶性、及半導體膜與閘極絕緣膜間之介面狀態而改變。
隨後，在形成導電金屬膜(諸如鈦(Ti)或鉬(Mo))之後，藉由與稍後形成之光電轉換層(典型上為非結晶矽)起反應，該金屬膜係不可能為一合金，由抗蝕劑所形成之遮罩係使用第五光罩來予以形成，而後該導電金屬 膜被選擇性地蝕刻，以形成覆蓋該配線319之保護電極318(見圖13A)。在此，使用藉由濺鍍法所獲得而具有200奈米厚度之Ti膜。注意該連接電極320、該端子電極351、及該薄膜電晶體之源極電極及汲極電極係以一類似於該保護電極318之導電金屬膜來予以覆蓋。該導電金屬膜亦覆蓋一側面，其中，該第二鋁膜係暴露出於這些電極中；因此，該導電金屬膜亦可防止鋁原子之擴散至該光電轉換層。
注意，於該配線319、該連接電極320、該端子電極351、該薄膜電晶體112之源極電極及汲極電極341、與該薄膜電晶體113之源極電極及汲極電極342係形成為單層導電膜的情況中，亦即，如圖8B所示，於該配線路404、該連接電極405、該端子電極401、該薄膜電晶體112之源極電極及汲極電極402、與該薄膜電晶體113之源極電極及汲極電極403係取代這些電極或配線來予以形成的情況中，不須形成該保護電極318。
隨後，含有一p型半導體層111p、一i型半導體層111i、及一n型半導體層111n之光電轉換層111係形成在該第三層間絕緣膜317之上。
該p型半導體層111p可藉由電漿CVD方法，由含有屬於第13族、諸如硼(B)之雜質元素的半非結晶矽膜之沈積來予以形成，或可在形成半非結晶矽膜之後藉由一屬於第15族之雜質元素的導入來予以形成。
注意該配線319及該保護電極318係與該光電轉換層 111之底部層接觸，於此實施例中為該p型半導體層111p。
在形成該p型半導體層111p之後，該i型半導體層111i及該n型半導體層111n被連續地形成。因此，形成含有該p型半導體層111p、該i型半導體層111i、及該n型半導體層111n之光電轉換層111。
作為該i型半導體層111i，譬如，半非結晶矽膜可藉由電漿CVD方法來予以形成。此外，作為該n型半導體層111n，可形成含有屬於第15族、譬如磷(P)之雜質元素的半非結晶矽膜，或在形成半非結晶矽膜之後，一屬於第15族之雜質元素可被導入。
另一選擇為，作為該p型半導體層111p、該本質半導體層111i及該n型半導體層111n，一非結晶半導體膜可被使用，以取代半非結晶半導體膜。
其次，由絕緣材料(譬如，一含有矽之無機絕緣膜)所形成之密封層324係形成而在該整個表面之上具有1至30微米之厚度，以獲得圖13B所示之狀態。在此，作為一絕緣材料膜，一含有氮而具有1微米厚度之氧化矽膜係藉由CVD方法來予以形成。使用一無機絕緣膜，藉此，達成黏接性方面之改良。
隨後，在蝕刻該密封層324以提供一開口之後，端子121及122係藉由濺鍍法來予以形成。該等端子121及122之每一個係藉由一鈦膜(Ti膜)(100奈米)、一鎳膜(Ni膜)(300奈米)、及一金膜(Au膜)(50奈米 )的堆疊層膜。該如此所獲得之端子121及端子122具有高於5N之固定強度，其係當作端子電極之充分的固定強度。
經由上述製程，形成該端子121及能藉由焊接劑來予以連接之端子122，並可獲得圖13C所示之結構。
因此，大量之光IC晶片(每一個為2毫米×1.5毫米)，亦即光電轉換裝置晶片能由一大尺寸設計之基板(譬如，600公分×720公分)所製成。其次，該基板被分開地切割，以取出複數個光IC晶片。
一拍照IC晶片(2毫米×1.5毫米)之剖面視圖係顯示在圖14A中，其頂視圖係顯示在圖14B中，且其底視圖係顯示在圖14C中。
注意於圖14A中，含有基板310、元件形成區域410、端子121及端子122之厚度的總厚度為0.8±0.05毫米。
除此之外，為了減少光學感測器晶片之總厚度，該基板310可藉由CMP處理等而被研磨至變薄，而後藉由切割機被分開地切割，以取出複數個光學感測器晶片。
於圖14B中，該等端子121及122之每一個電極尺寸為0.6毫米×1.1毫米，且該等電極間之間隔為0.4毫米。此外，於圖14C中，光線接收部份411之面積為1.57平方毫米。此外，放大電路部份412係設置有大約100個薄膜電晶體。
最後，該所獲得之光學感測器晶片係安裝在基板360 之安裝表面上(見圖8A)。注意，為了使該端子121連接至電極361及使該端子122連接至電極362，焊接劑364及363係分別地使用。該等焊接劑係藉由網印方法等而被預先形成在該基板360的電極361及362之上。然後，在造成該焊接劑及該端子電極處於緊靠狀態之後，施行回流焊接處理，以將該光學感測器晶片安裝在該基板上。譬如，該回流焊接處理係在大約攝氏255至265度下於惰性氣體大氣中施行達約10秒之久。另一選擇為，能使用由金屬(諸如金或銀)所形成之凸塊、由導電樹脂所形成之凸塊等，而取代該焊接劑。又另一選擇為，在考慮環境問題中，亦可使用供安裝之無鉛焊接劑。
因此，能夠製造出半導體裝置。注意，為了偵測光，於光不會自該基板310側進入該光電轉換層111的一部份中，可使用外殼等來阻斷光。注意任何材料可被用於外殼，只要其具有阻斷光之功能；譬如，可使用金屬材料、具有黑顏料之樹脂材料等來形成外殼。有了如此之結構，能製造出具有偵測光之功能的高度可靠之半導體裝置。
於此實施例中，敘述一示例，其中，半導體裝置中所包含之放大電路係使用n-通道薄膜電晶體來予以形成。另一選擇為，可使用p-通道薄膜電晶體。注意，p-通道薄膜電晶體可與n-通道薄膜電晶體同樣地形成，除了使用p型雜質、諸如硼(B)以外，而取代對於島形半導體區域賦予導電類型的雜質。其次，敘述一示例，其中，放大電路係使用p-通道薄膜電晶體來予以形成。
圖7顯示光電轉換裝置之等效電路圖的示例，其中，放大電路(諸如電流鏡電路)係如上面所述地使用p-通道薄膜電晶體來予以形成，且圖15顯示該光電轉換裝置之剖面視圖。於圖15中，顯示該等p-通道薄膜電晶體201及202、及圖7中之光電轉換元件204。注意，與那些在圖8A及8B中相同之部份，及與那些於圖8A及8B中者具有類似功能的部份係以共同之參考數字來予以表示，且其特定之敘述被省略。如上面所述，諸如硼(B)之p型雜質被導入該薄膜電晶體201之島形半導體區域、及該薄膜電晶體202之島形半導體區域，且源極區域及汲極區域241與源極區域及汲極區域242係分別形成用於該薄膜電晶體201及該薄膜電晶體202。此外，包含於該光電轉換元件中之光電轉換層222具有一結構，其中，一n型半導體層222n、一i型半導體層222i、及一p型半導體層222p被連續地堆疊。注意，能使用分別與該n型半導體層111n、該i型半導體層111i、及該p型半導體層111p類似之材料及製造方法，以形成該n型半導體層222n、該i型半導體層222i、及該p型半導體層222p。
注意，此實施例能夠被實施於具有該實施例模式及其他實施例之任何一種的適當組合中。
[實施例3]
於此實施例中，參照圖16A至18B來敘述半導體裝置之示例，其中，使用底部閘極薄膜電晶體而形成放大電 路及其製造方法。
首先，一基底絕緣膜312及一金屬膜511係形成在基板310(看圖16A)之上。作為該金屬膜511，於此實施例中，譬如使用具有30奈米厚度之氮化鉭(TaN)與具有370奈米之厚度的鎢(W)之堆疊層膜。
除此之外，作為該金屬膜511，取代上面之膜，可使用由一選自鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)、及銅(Cu)的元素、或一合金材料或一含有上面元素當作其主要成份之複合材料所形成之單層膜；自其氮化物，譬如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭、或氮化鉬所形成之單層膜。
注意，該金屬薄膜511可直接地形成在該基板310之上，取代在該基板310之上形成該基底絕緣膜312。
其次，圖案化該金屬膜511，以形成閘極512及513、配線314及315、及一端子電極350(見圖16B)。
隨後，形成一覆蓋該閘極512及513、該等配線314及315、及該端子電極350之閘極絕緣膜514。於此實施例中，該閘極絕緣膜514係使用一含有矽當作其主要成份之絕緣膜來予以形成，譬如，藉由電漿CVD方法來形成含有氮之氧化矽膜(成份比率：矽=百分之32，氧=百分之59，氮=百分之7，及氫=百分之2)，其具有115奈米之厚度。
其次，島形半導體區域515及516係形成在該閘極絕緣膜514之上。該島形半導體區域515及516可藉由與那些在實施例2中所敘述之島形半導體區域331及332者類似的材料及製程來予以形成(見圖16C)。
在形成該等島形半導體區域515及516之後，一遮罩518係形成覆蓋部份，除了變成薄膜電晶體501之源極區域及汲極區域521與薄膜電晶體502之源極區域及汲極區域522的區域以外，並導入一賦予導電類型之雜質(看圖16D)。作為該導電類型雜質，於形成n-通道薄膜電晶體之情況中，磷(P)或砷(As)可被用作n型雜質，而於形成p-通道薄膜電晶體之情況中，硼(B)可被用作p型雜質。於此實施例中，為n型雜質之磷(P)被導入至該等島形半導體區域515及516，以形成該薄膜電晶體501之源極區域及汲極區域521、及該等區域間之通道形成區域，與該薄膜電晶體502之源極區域及汲極區域522及該等區域間之通道形成區域。注意，微量之雜質元素(硼或磷)可被加至該通道形成區域，以便(如果需要的話)控制該薄膜電晶體之臨界值。
其次，去除該遮罩518，且形成未顯示出之第一層間絕緣膜、第二層間絕緣膜316、及第三層間絕緣膜317(見圖16E)。該第一層間絕緣膜、第二層間絕緣膜316、及第三層間絕緣膜317之材料及製程係僅只需要根據實施例2中之敘述。
接觸孔洞係形成在該第一層間絕緣膜、第二層間絕緣 膜316、及第三層間絕緣膜317中，且形成一金屬膜，且此外，選擇性地蝕刻該金屬薄膜，以形成該配線319、該連接電極320、該端子電極351、該薄膜電晶體501之源極電極及汲極電極531、與該薄膜電晶體502之源極電極及汲極電極532。然後，去除由抗蝕劑所形成之遮罩。注意，此實施例之金屬膜為一具有100奈米厚度之鈦膜、一含有極微量之矽而具有350奈米厚度的鋁膜、及一具有100奈米厚度之鈦膜的堆疊層膜。
除此之外，取代該配線319及其保護電極318；該連接電極320及其保護電極533；該端子電極351及其保護電極538；該薄膜電晶體501之源極電極及汲極電極531與其保護電極536；及該薄膜電晶體502之源極電極及汲極電極532與其保護電極537，以與圖8B中之配線404、該連接電極405、該端子電極401、該薄膜電晶體112之源極電極及汲極電極402、及該薄膜電晶體113之源極電極及汲極電極403相同的方式，每一配線及電極可以使用單層導電膜來予以形成。
經由上面之製程，能製造在放大電路503中所包含之底部閘極薄膜電晶體501及502(見圖17A)。
隨後，包含該p型半導體層111p、該i型半導體層111i、及該n型半導體層111n之光電轉換層111係形成在該第三層間絕緣膜317之上(見圖17B)。實施例模式及實施例2可為意指用於該光電轉換層111之材料、製程等。
其次，形成該密封層324及該等端子121及122(圖17C)。該端子121係連接至該n型半導體層111n，且該端子122係藉由與該端子121相同之製程來予以形成。
況且，使用該等焊接劑364及363來安裝具有該等電極361及362之基板360。注意，在該基板360之上的電極361係藉由該焊接劑364而被安裝在該端子121上。除此之外，在該基板360之上的電極362係藉由該焊接劑363而被安裝在該端子122上(見圖18A)。
於圖18A所示之半導體裝置中，進入該光電轉換層111之光主要從該基板310側進入；然而，本發明為不限於此。除此之外，如圖18B所示，除了在該基板360側上形成該光電轉換層111的區域以外，一外殼550可被提供於一部份中。注意，任何材料可被使用於該外殼550，只要其具有阻隔光之功能；譬如，該外殼550可以使用金屬材料、具有黑顏料之樹脂材料等來予以形成。有了此一結構，具有偵測光之功能的高度可靠之半導體裝置能被製造出。
注意，此實施例能夠被實施於具有該實施例模式及其他實施例之任何一種的適當組合中。
[實施例4]
於此實施例中，參照圖19至23B的切換偏壓之電路被敘述做為圖1A中之偏壓切換單元的示例。
當該輸出電壓到達某一值時，圖19所示之電路反轉 一待施加於該光電轉換裝置之偏壓，該輸出電壓係藉由輸出該電流而被獲得到，該電流係做為一電壓而自圖1A及1B中之光電轉換裝置101所獲得。換句話說，該電路在預定的照明度位準處反轉一偏壓。注意，於該輸出電壓超過Vr之情況中，使該參考電壓Vr當作一界限，圖19所示之電路反轉該偏壓。
於圖19及20中，參考數字901表示光感測器輸出Vps，902表示參考電壓產生電路，以決定該參考電壓Vr，903表示比較器，及904表示具有第一級904a、第二級904b及第三級904c之輸出緩衝器。注意，雖然在此僅只敘述三級之輸出緩衝器，四級或更多級之輸出緩衝器可被取代地提供，或另一選擇為，可提供僅只一級之輸出緩衝器。注意該光感測器輸出Vps對應於一由圖1A中之端子V0所獲得之輸出。此外，該比較器903及該輸出緩衝器904分別對應於圖1A中之偏壓切換單元102及電源103，且一參考數字905對應於該光電轉換元件101及該電阻器104。
圖20顯示圖19的特定電路組態，且該比較器903具有p-通道薄膜電晶體911及913、n-通道薄膜電晶體912及914、及電阻器921。該參考電壓產生電路902亦具有電阻器923及924，且藉由該等電阻器來決定該參考電壓Vr。
除此之外，於圖20中，僅只顯示該輸出緩衝器904之第一級904a，且該第一級904a包含一p-通道薄膜電晶 體915及一n-通道薄膜電晶體916。注意，於圖20中，一n-通道薄膜電晶體為具有一閘極之單一閘極薄膜電晶體；然而，為了減少關閉電流，該n-通道薄膜電晶體可為由多閘極薄膜電晶體所形成，其具有複數個閘極，譬如一具有二閘極之雙閘極薄膜電晶體。注意，其他級可為形成有與904a類似之電路。
於圖20中，該輸出緩衝器904的該一個級可被圖22A所示電路942或圖22B所示電路944所取代。圖22A所示之電路942包含一n-通道薄膜電晶體916及一p-通道薄膜電晶體941，且圖22B所示之電路包含n-通道薄膜電晶體916及943。
注意，係藉由輸出由該光電轉換裝置所獲得之電流而作為電壓所獲得之輸出電壓可被使用於該光感測器輸出Vps，或可取代地使用一電壓，其中，該輸出電壓係放大於放大電路中。
於圖20中，該參考電壓Vr係藉由該參考電壓產生電路來予以決定。於其他參考電壓係需要被獲得之情況中，該參考電壓Vr可自外部電路931而被直接地輸入(看圖21A)，或輸入自利用選擇器(類比開關等等)來選擇幾個輸入電壓之電路932(見圖21B)。
注意，於圖20所示之電路中，該參考電壓Vr係需要等於或高於該比較器中所包含的薄膜電晶體之臨界電壓(當該臨界電壓為Vth時，滿足Vth≦Vr)。需要調整該參考電壓或該光感測器輸出電壓，以便符合此條件。
該光感測器輸出Vps係輸入至該比較器903的p-通道薄膜電晶體911之閘極電極，並與一來自該參考電壓產生電路902之電壓值作比較。於該光感測器輸出Vps係低於來自該參考電壓產生電路之電壓值的情況中，該光感測器輸出Vps係連接至電源103之電源103a，且電流流動於圖23A所示之方向上。同時，於該光感測器輸出Vps係高於來自該參考電壓產生電路之電壓值的情況中，該光感測器輸出Vps係連接至該電源103之電源103b，且電流流動於圖23B所示之方向上。
藉由使用上述該偏壓切換單元來反轉一待施加於該光電轉換裝置之偏壓，能偵測更寬廣範圍之照明度，而不會擴展輸出電壓或輸出電流之範圍。
注意，此實施例能夠被實施於具有該實施例模式及其他實施例之任何一種的適當組合中。
[實施例5]
於此實施例中，敘述一示例，其中，藉由本發明所獲得之半導體裝置係併入各種電子裝置中當作光學感測器。做為應用本發明之電子器具，已知有電腦、顯示器、移動式電話、電視機等。這些電子器具之特定示例係顯示在圖24至28中。
圖24顯示一應用本發明之移動式電話的示例，且該移動式電話包含主體(A)701、主體(B)702、外殼703、操作鍵704、音頻輸出部份705、音頻輸入部份706、 電路基板707、顯示面板(A)708、顯示面板(B)709、鉸鏈710、透光材料部份711、與光學感測器712。本發明可應用於該光學感測器712。
該光學感測器712感測被透射過該透光材料部份711之光線、依據所感測到之外部光線的照明度來控制該顯示面板(A)708及該顯示面板(B)709之發光性、或依據由該光學感測器712所獲得之照明度來控制該等操作鍵704之明亮度。因此，能減少移動式電話之電力消耗。
圖25A及25B顯示移動式電話之其他示例。於圖25A及25B中，參考數字721表示一主體，722表示一外殼，723表示一顯示面板，724表示操作鍵，725表示一音頻輸出部份，726表示一音頻輸入部份，及727與728表示光學感測器。
於圖25A所示之應用本發明之移動式電話中，能藉由提供用於該主體721之光學感測器727，藉由感測外部光線來控制該顯示面板723及該等操作鍵724之發光性。
亦於圖25B所示之移動式電話中，除了圖25A之結構以外，該光學感測器728係設置在該主體721內側。藉由該光學感測器728，提供用於該顯示面板723的背光之發光性能被偵測及控制。因此，可進一步減少電力消耗。
圖26A顯示一電腦，其包含主體731、外殼732、顯示部份733、鍵盤734、外部連接埠735、指向裝置736等。圖26B顯示一顯示裝置、及一對應於此之電視接收器等。該顯示裝置包含外殼741、支撐基座742、顯示部份 743等。
當作設置於圖26A的電腦中之顯示部份733、及圖26B所示顯示裝置之顯示部份743，於使用液晶面板之情況中，一特定結構係顯示在圖27中。圖27所示之液晶面板762係併入在外殼761中，且包含基板751a及751b、夾在該等基板751a及751b間之液晶層752、偏光鏡752a及752b、背光753等。一光學感測器部份754係形成用於該外殼761。
使用本發明所製造之光學感測器部份754偵測來自該背光753之光量，且當反饋其資訊時，調整該液晶面板762之發光性。
圖28A及28B為視圖，每一視圖顯示一示例，其中，本發明之光學感測器係併入在照相機(諸如數位照相機)中。圖28A為該數位照相機的前視立體圖，且圖28B為該數位照相機的後視立體圖。於圖28A中，該數位照相機係設有一釋放按鈕801、主要開關802、取景器窗口803、閃光燈804、透鏡805、透鏡筒806、外殼807、及光學感測器814。除此之外，於圖28B中，提供一取景器接目鏡窗口811、監視器812、及操作按鈕。
當未完全壓下該釋放按鈕801時，操作一焦點調整機構及一曝光調整機構，及當充分地壓下該釋放按鈕時，打開一快門。該主要開關802藉由下壓或旋轉而打開或關閉數位照相機之電源。該取景器窗口803係放置在該數位照相機之正面的透鏡805之上部，且係用於由圖28B所示該 取景器接目鏡窗口811辨識所拍攝之區域或焦點位置的裝置。該閃光燈804係放置在該數位照相機之正面的上部，且當物件發光性為低時，支援光線係與按下該釋放按鈕同時發射，以使該快門被打開。該透鏡805係放置在該數位照相機之前面。該透鏡係由聚焦透鏡、變焦透鏡等所形成，且與未顯示出之快門及孔徑形成照相光學系統。此外，一影像拾取裝置、諸如CCD(電荷耦合裝置)係設置在該透鏡之後面。該透鏡筒806移動一透鏡位置，以調整該聚焦透鏡、該變焦透鏡等之焦點。當拍攝時，該透鏡筒係滑出，以向前運動該透鏡805。除此之外，當載運時，該透鏡805係向後移動而成為小型的。注意，在此實施例中採用一結構，其中，該透鏡筒係滑出，以使可藉由變焦拍攝該物件；然而，結構並不限於此。取代地，一結構可被採用，其中，可藉由在該外殼807內之照相光學系統進行變焦拍攝，而不會使該透鏡筒滑出。該取景器接目鏡窗口811係設在該數位照相機之後表面的上部，用以當檢查待拍攝區域或焦點時可看穿。該等操作按鈕813係用於各種功能之按鈕，其設在該數位照相機之後表面，且包含一設定按鈕、一選單按鈕、一顯示按鈕、一功能按鈕、一選擇按鈕等。
當應用本發明之光學感測器係併入圖28A及28B所示之照相機時，該光學感測器能偵測該光強度，且不論光線是否存在，及因此，可施行該照相機之曝光調整等。
此外，本發明之光學感測器可被應用於其他電子器具 ，諸如投射式電視及導航系統。亦即，本發明之光學感測器能被用於任何需要偵測光線之裝置。光線偵測之結果係反饋至一電子器具中所包含之明亮度控制裝置等，藉此，可減少電力消耗。
注意，此實施例能夠被實施於具有該實施例模式及其他實施例之任何一種的適當組合中。
此申請案係根據2006年4月27日在日本專利局所提出之日本專利申請案序號第2006-122993號，其整個內容係以引用的方式併入本文中。
101‧‧‧光電轉換裝置
102‧‧‧偏壓切換單元
103‧‧‧電源
103a‧‧‧電源
103b‧‧‧電源
104‧‧‧電阻器
104a‧‧‧電阻器
104b‧‧‧電阻器
V0‧‧‧端子
107‧‧‧切換單元
111‧‧‧光電轉換層
111i‧‧‧i型半導體層
111n‧‧‧n型半導體層
111p‧‧‧p型半導體層
112‧‧‧薄膜電晶體
113‧‧‧薄膜電晶體
114‧‧‧電流鏡電路
115‧‧‧光電轉換元件
116‧‧‧單元
121‧‧‧端子
122‧‧‧端子
201‧‧‧薄膜電晶體
202‧‧‧薄膜電晶體
203‧‧‧電流鏡電路
204‧‧‧光電轉換元件
222‧‧‧光電轉換層
222i‧‧‧i型半導體層
222n‧‧‧n型半導體層
222p‧‧‧p型半導體層
310‧‧‧基板
312‧‧‧基底絕緣膜
313‧‧‧閘極絕緣膜
314‧‧‧配線
315‧‧‧配線
316‧‧‧層間絕緣膜
317‧‧‧層間絕緣膜
318‧‧‧保護電極
319‧‧‧配線
320‧‧‧連接電極
324‧‧‧密封層
331‧‧‧島形半導體區域
332‧‧‧島形半導體區域
334‧‧‧閘極電極
337‧‧‧汲極區域
338‧‧‧汲極區域
341‧‧‧汲極電極
342‧‧‧汲極電極
345‧‧‧保護電極
346‧‧‧保護電極
347‧‧‧保護電極
348‧‧‧保護電極
350‧‧‧端子電極
351‧‧‧端子電極
360‧‧‧基板
361‧‧‧電極
362‧‧‧電極
363‧‧‧焊接劑
364‧‧‧焊接劑
401‧‧‧端子電極
402‧‧‧汲極電極
403‧‧‧汲極電極
404‧‧‧配線
405‧‧‧連接電極
410‧‧‧元件形成區域
411‧‧‧光線接收部份
412‧‧‧放大電路部份
501‧‧‧薄膜電晶體
502‧‧‧薄膜電晶體
511‧‧‧金屬膜
512‧‧‧閘極電極
514‧‧‧閘極絕緣膜
515‧‧‧島形半導體區域
518‧‧‧遮罩
521‧‧‧汲極區域
522‧‧‧汲極區域
531‧‧‧汲極電極
532‧‧‧汲極電極
533‧‧‧保護電極
536‧‧‧保護電極
537‧‧‧保護電極
538‧‧‧保護電極
550‧‧‧外殼
701‧‧‧主體(A)
702‧‧‧主體(B)
703‧‧‧外殼
704‧‧‧操作按鍵
705‧‧‧音頻輸出部份
706‧‧‧音頻輸入部份
707‧‧‧電路基板
708‧‧‧顯示面板(A)
709‧‧‧顯示面板(B)
710‧‧‧鉸鏈
711‧‧‧透光材料部份
712‧‧‧光學感測器
721‧‧‧主體
722‧‧‧外殼
723‧‧‧顯示面板
724‧‧‧操作鍵
728‧‧‧光學感測器
731‧‧‧主體
732‧‧‧外殼
733‧‧‧顯示部份
734‧‧‧鍵盤
735‧‧‧外部連接埠
736‧‧‧指向裝置
741‧‧‧外殼
742‧‧‧支撐基座
743‧‧‧顯示部份
751a‧‧‧基板
751b‧‧‧基板
752a‧‧‧偏光鏡
752b‧‧‧偏光鏡
752‧‧‧液晶層
753‧‧‧背光
754‧‧‧光學感測器部份
761‧‧‧外殼
762‧‧‧液晶面板
801‧‧‧釋放按鈕
802‧‧‧主要開關
803‧‧‧取景器窗口
804‧‧‧閃光燈
805‧‧‧透鏡
806‧‧‧透鏡筒
807‧‧‧外殼
811‧‧‧取景器接目鏡窗口
812‧‧‧監視器
813‧‧‧操作按鈕
814‧‧‧光學感測器
902‧‧‧參考電壓產生電路
903‧‧‧比較器
904‧‧‧輸出緩衝器
911‧‧‧p-通道薄膜電晶體
912‧‧‧n-通道薄膜電晶體
915‧‧‧p-通道薄膜電晶體
916‧‧‧n-通道薄膜電晶體
921‧‧‧電阻器
923‧‧‧電阻器
931‧‧‧外部電路
932‧‧‧電路
941‧‧‧p-通道薄膜電晶體
942‧‧‧電路
943‧‧‧n-通道薄膜電晶體
944‧‧‧電路
圖1A及1B係顯示本發明之半導體裝置的圖形。
圖2係顯示本發明之光電轉換裝置的圖形。
圖3A及3B係各自顯示本發明之光電轉換裝置的圖形。
圖4係顯示照明度關於本發明之光電轉換裝置的輸出電流之相依性的圖形。
圖5係顯示照明度關於本發明之光電轉換裝置的輸出電流之相依性的圖形。
圖6係顯示本發明之半導體裝置的圖形。
圖7係顯示本發明之光電轉換裝置的圖形。
圖8A及8B係剖面視圖，每一視圖顯示本發明之光電轉換裝置。
圖9係顯示照明度關於本發明之光電轉換裝置的輸出 電流之相依性的圖形。
圖10係顯示照明度關於本發明之光電轉換裝置的輸出電流之相依性的圖形。
圖11係顯示本發明之光電轉換裝置的相對靈敏性曲線及標準之相對發光度曲線的圖形。
圖12A至12D係視圖，顯示本發明之半導體裝置的製程。
圖13A至13C係視圖，顯示本發明之半導體裝置的製程。
圖14A至14C係視圖，顯示本發明之半導體裝置的製程。
圖15係一剖面視圖，顯示本發明之光電轉換裝置。
圖16A至16E係視圖，顯示本發明之半導體裝置的製程。
圖17A至17C係視圖，顯示本發明之半導體裝置的製程。
圖18A及18B係視圖，顯示本發明之半導體裝置的製程。
圖19係一視圖，顯示偏壓切換單元。
圖20係顯示偏壓切換單元的圖形。
圖21A及21B係各自顯示偏壓切換單元的圖形。
圖22A及22B係各自顯示偏壓切換單元的圖形。
圖23A及22B係各自顯示偏壓切換單元的圖形。
圖24係一視圖，顯示一裝置，本發明之半導體裝置 係安裝在該裝置上。
圖25A及25B係視圖，每一視圖顯示一裝置，本發明之半導體裝置係安裝在該裝置上。
圖26A及26B係視圖，每一視圖顯示一裝置，本發明之半導體裝置係安裝在該裝置上。
圖27係一視圖，顯示一裝置，本發明之半導體裝置係安裝在該裝置上。
圖28A及28B係視圖，顯示一裝置，本發明之半導體裝置係安裝在該裝置上。
101‧‧‧光電轉換裝置
102‧‧‧偏壓切換單元
103‧‧‧電源
103a‧‧‧電源
103b‧‧‧電源
104‧‧‧電阻器
121‧‧‧端子
122‧‧‧端子

Claims (16)

  1. 一種具有照明度偵測功能之半導體裝置，包括：光電轉換裝置，其含有一光電轉換元件及一電連接至該光電轉換元件之放大電路；及偏壓切換單元，係組構成使即將被施加於該光電轉換裝置之偏壓反轉，其中，該放大電路具有二或更多個電晶體，且包含至少一第一電晶體，其中，該第一電晶體的閘極電極係經由該光電轉換元件而電連接至該第一電晶體之第一電極，其中，該光電轉換元件感測入射光，及其中，該偏壓切換單元藉由使該偏壓於預定的照明度位準反轉，切換藉由在該光電轉換元件中所產生之電流的偵測及藉由在該光電轉換元件中所產生之電壓的偵測，而該電壓係施加於該閘極及該第一電晶體的該第一電極之間。
  2. 如申請專利範圍第1項具有照明度偵測功能之半導體裝置，其中，該放大電路具有複數個該第一電晶體。
  3. 如申請專利範圍第1項具有照明度偵測功能之半導體裝置，其中，該光電轉換元件具有一p型半導體層、一n型半導體層、及一設置於該p型半導體層與該n型半導體層間之i型半導體層。
  4. 一種電子器具，其包含如申請專利範圍第1項之半導體裝置。
  5. 一種具有照明度偵測功能之半導體裝置，包括：光電轉換裝置，其包含一光電轉換元件及一電連接至該光電轉換元件之放大電路；及偏壓切換單元，係組構成使即將被施加於該光電轉換裝置之偏壓反轉，其中，該放大電路具有二或更多個電晶體，且包含至少一第一電晶體，其中，該光電轉換元件感測入射光，其中，當照明度位準為一預定位準或較低時，該光線係藉由在該光電轉換元件中所產生之電流來予以偵測，其中，當照明度位準係高於該預定位準時，該光線係藉由施加在該光電轉換元件中所產生的電壓於該第一電晶體的閘極及源極之間來予以偵測，及其中，該偏壓切換單元使該偏壓於預定的照明度位準反轉。
  6. 如申請專利範圍第5項具有照明度偵測功能之半導體裝置，其中，該放大電路具有複數個該第一電晶體。
  7. 如申請專利範圍第5項具有照明度偵測功能之半導體裝置，其中，該光電轉換元件具有一p型半導體層、一n型半導體層、及一設置於該p型半導體層與該n型半導體層間之i型半導體層。
  8. 一種電子器具，其包含如申請專利範圍第5項之半導體裝置。
  9. 一種具有照明度偵測功能之半導體裝置，包括： 光電轉換裝置，其包含一光電轉換元件及一電連接至該光電轉換元件之放大電路；及偏壓切換單元，係組構成使即將被施加於該光電轉換裝置之偏壓反轉，其中，該放大電路具有二或更多個電晶體，且包含至少一第一電晶體，其中，該第一電晶體的閘極電極係經由該光電轉換元件而電連接至該第一電晶體之第一電極，其中，該光電轉換元件感測入射光，其中，當照明度位準為一預定位準或較低時，該光線係藉由在該光電轉換元件中產生之電流來予以偵測，其中，當照明度位準係高於該預定位準時，該光線係藉由施加在該光電轉換元件中所產生的電壓於該第一電晶體的該閘極及該第一電極之間來予以偵測，及其中，該偏壓切換單元使該偏壓於預定的照明度位準反轉。
  10. 如申請專利範圍第9項具有照明度偵測功能之半導體裝置，其中，該放大電路具有複數個該第一電晶體。
  11. 如申請專利範圍第9項具有照明度偵測功能之半導體裝置，其中，該光電轉換元件具有一p型半導體層、一n型半導體層、及一設置於該p型半導體層與該n型半導體層間之i型半導體層。
  12. 一種電子器具，其包含如申請專利範圍第9項之半導體裝置。
  13. 一種具有照明度偵測功能之半導體裝置，包括：光電轉換裝置，其包含一光電轉換元件及一電連接至該光電轉換元件之放大電路；及偏壓切換單元，係組構成使即將被施加於該光電轉換裝置之偏壓反轉，其中，該放大電路具有至少一第一電晶體及一第二電晶體，其中，該偏壓係經由該光電轉換裝置之第一端子及第二端子來予以施加，其中，該第一端子係經由該光電轉換元件而電連接至該第二電晶體之第一電極、該第二電晶體的閘極、及該第一電晶體的閘極，其中，該第一端子係電連接至該第一電晶體之第一電極，其中，該第二端子係電連接至該第一電晶體之第二電極及該第二電晶體之第二電極，其中，該光電轉換元件感測入射光，其中，當照明度位準為一預定位準或較低時，該光線係藉由在該光電轉換元件中所產生之電流來予以偵測，其中，當照明度位準係高於該預定位準時，該光線係藉由在該光電轉換元件中所產生之電壓來予以偵測，及其中，該偏壓切換單元使該偏壓於預定的照明度位準反轉。
  14. 如申請專利範圍第13項具有照明度偵測功能之半 導體裝置，其中，該放大電路具有複數個該第一電晶體。
  15. 如申請專利範圍第13項具有照明度偵測功能之半導體裝置，其中，該光電轉換元件具有一p型半導體層、一n型半導體層、及一設置於該p型半導體層與該n型半導體層間之i型半導體層。
  16. 一種電子器具，其包含如申請專利範圍第13項之半導體裝置。
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