TWI444600B - 光電轉換裝置及提供該光電轉換裝置的電子裝置 - Google Patents
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Description
本發明有關一種光電轉換裝置，且特別地關於一種包含薄膜半導體元件的光電轉換裝置。此外，本發明有關設置有該等光電轉換裝置的電子裝置。
使用以偵測電磁波之許許多多的光電轉換裝置係普遍熟知的，且例如具有自紫外線至紅外線之靈敏度的光電轉換裝置係統稱為光學感測器；其中，具有靈敏度於具有400至700奈米(nm)之波長的可見光區域中之光學感測器係特別稱為可見光感測器，且大量的可見光學感測器係根據人的生活環境而使用於需要光照度調整，開/關控制，或其類似者之裝置。
在一些顯示裝置中，係偵測該顯示裝置之周遭亮度以調整顯示的光亮度；此係因為可由光學感測器來偵測周遭的亮度及獲得適當的顯示光亮度而降低顯示裝置之不必要的電功率，例如具有光學感測器以供調整光亮度之顯示裝置的實例包含行動電話及電腦。
此外，與顯示裝置之周遭亮度一樣的顯示裝置之背光的光亮度，尤其是液晶顯示裝置，亦由光學感測器所偵測，以調整顯示螢幕的光亮度。
在光學感測器之中，係使用諸如光二極體或其類似物之光電轉換元件於光感測部件，且光電轉換元件的輸出電
流係放大於放大器電路之中；例如，使用電流鏡電路以做為光學感測器的放大器電路(例如，請參閱參考文獻1：日本專利第3444093號)。
參考文獻1中所示的光學感測器可由提供電路以供放大光電流用，而偵測出弱光；然而，當偵測從弱光到強光的光時，輸出電流的範圍會變得更寬，且在該輸出電流係由外部負載電阻器或其類似物而轉換成為電壓的情況中，輸出電壓將以成線性比例於光照度而增加。所以，當輸出電壓係獲得於寬範圍的光照度時，則相對於光照度的輸出電壓係弱光之數毫伏(mV)及強光之數伏特V；因此，存在有無法獲得寬動態範圍的問題。
為了要解決上述問題，本發明人已想出完全與其中弱光係由提供電路以供放大光電流用所偵測之結構不同的結構概念。本發明之光電轉換裝置具有光電轉換元件之輸出端子係連接至二極體連接式之場效電晶體的汲極端子及閘極端子，以及產生於該場效電晶體之閘極端子的電壓Vout
係根據產生於光電轉換元件之電流Ip
而偵測的結構。藉由直接偵測產生於場效電晶體的閘極端子之電壓Vout
的結構，相較於其中輸出電壓係由連接負載電阻器及其類似物而轉換成為電流之方法，可使輸出電壓的範圍變寬。
本發明之一觀點在於，光電轉換裝置包含光電轉換電路，DC電源供應器，及電壓偵測電路。光電轉換電路包
含光電轉換元件及場效電晶體。DC電源供應器包含高電位端子及低電位端子，光電轉換元件的陰極係連接至高電位端子；光電轉換元件的陽極係連接至場效電晶體的汲極端子及閘極端子；場效電晶體的源極端子係連接至低電位端子；以及光電轉換元件的陽極，場效電晶體的汲極端子，及場效電晶體的閘極電極係連接至電壓偵測電路。
本發明之另一觀點在於，光電轉換裝置包含光電轉換電路、DC電源供應器、電壓偵測電路、及放大路電路。光電轉換電路包含光電轉換元件及場效電晶體、DC電源供應器包含高電位端子及低電位端子、光電轉換元件的陰極係連接至高電位端子；光電轉換元件的陽極係經由放大器電路而連接至場效電晶體的汲極端子及閘極端子；場效電晶體的源極端子係連接至低電位端子；以及場效電晶體的汲極端子及場效電晶體的閘極端子係連接至電壓偵測電路。
藉由本發明的光電轉換裝置，產生於光電轉換元件之光電流可以以比其中設置用以放大光電流之電路的結構更簡單的結構而轉換成為電壓；因此，相較於其中輸出電壓係以成線性比例於光照度而增加的結構，可使光學感測器的動態範圍變寬。
下文中，將參照附圖來敘述本發明的實施例模式；然而，本發明可以以各式各樣的模式來實施。例如可易於由
熟習於本項技藝之人士所了解的是，本發明之模式及細節可以以各式各樣的方式來加以改變，而不會背離本發明之精神及範疇；因此，本發明不應被解讀成為受限於下文之實施例模式的說明。在該等實施例的所有圖式中，相同的組件或具有相似功能的組件係由相同的參考符號所表示，且將不再另行解說。
將參照第1圖來敘述比實施例模式。第1圖中所示之光電轉換裝置包含光電轉換電路101，電壓偵測電路102，及DC電源供應器103。光電轉換電路101包含光電轉換元件104及n通道電晶體105。其係光電轉換元件104之陰極的第一端子(亦稱為輸入端子或陰極)係連接至DC電源供應器103的高電位端子(亦稱為第一端子)；此外，其係光電轉換元件104之陽極的第二端子(亦稱為輸出端子或陽極)係連接至n通道電晶體105的汲極端子及閘極端子。注意的是，光電轉換元件104的第二端子係連接至電壓偵測電路102，以做為光電轉換電路101的輸出端子106。注意的是，逆向偏壓係由DC電源供應器103來施加至光電轉換元件104。此外，n通道電晶體105的源極端子係連接至DC電源供應器103的低電位端子(亦稱為第二端子)。
注意的是，其中在此說明書中，係將“連接”之敘述界定成為電性連接。
現將描述第1圖中所示之光電轉換電路101的操作。在光電轉換電路101中，光電流Ip
係對應於進入光電轉換元件104之光的強度而產生；然後，產生於光電轉換元件104之光電流Ip
通過n通道電晶體105的汲極端子與源極端子之間，使得施加於閘極端子與源極端子之間的電壓(下文中，簡稱為閘極電壓Vgs
)係對應於該光電流Ip
而產生於n通道電晶體105處。該n通道電晶體105的源極端子係連接至DC電源供應器103的低電位端子，且該n通道電晶體105之閘極端子的電位可予以取出，而成為輸出電壓Vout
；因此，光電轉換電路101可執行光電流Ip
與輸出電壓Vout
的電流-電壓轉換。
注意的是，其係由使來自光電轉換元件104之光電流Ip
流過n通道電晶體105所產生之輸出電壓Vout
係根據n通道電晶體105的操作狀態而定，該n通道電晶體105的操作狀態可以以場效電晶體的操作狀態來予以說明，場效電晶體的實例包含金氧半場效電晶體(在下文中稱為MOS電晶體)，絕緣閘極型FET、薄膜電晶體、及其類似物。在此說明書中，將詳細說明做為場效電晶體之MOS電晶體的操作於下文中，當該MOS電晶體操作於飽和區之中時，汲極電流Id
與閘極電壓Vgs
的關係係由方程式1及方程式2所表示：；以及
在方程式1之中，Vth
係MOS電晶體的臨限電壓，以及β係根據MOS電晶體之大小及方法條件所決定的常數；此外，在方程式2之中，W表示MOS電晶體的閘極寬度，L表示MOS電晶體的閘極長度，μ表示半導體層之中的電子遷移率，以及COX
表示閘極電容，該閘極電容係產生於其中絕緣膜插入於半導體層與閘極電極之間的堆疊結構中。
在此實施例模式之第1圖中所示的電路中之輸出電壓Vout
可視為方程式1中之閘極電壓Vgs
，在第1圖之電路中的光電流Ip
可視為方程式1中之汲極電流Id
；因此，藉由變換方程式1，光電流Ip
與輸出電壓Vout
之間的關係可由方程式3所表示：
注意的是，在其中汲極端子及閘極端子係電性連接(二極體連接式)之n通道電晶體105的情況中，施加於汲極端子與源極端子之間的電壓(下文中簡稱為Vds
)係等於閘極電壓Vgs
。因此，當汲極電流Id
增加時，則此實施例模式中所示之光電轉換電路的輸出電壓Vout
可以以通過光電轉換元件104之光電流Ip
的平方根之形式所獲得；然後，相較於產生在光電轉換元件中之光電流Ip
通過負載電阻器以獲得電壓輸出的情況，本發明之光電轉換裝置的可
偵測之輸入光照度的動態範圍可變寬。此外，因為本發明之光電轉換裝置可僅以具有一極性之MOS電晶體來製造，所以相較於使用由運算放大器或其類似物所組構之光電轉換電路的結構，可減少罩幕的數目及用於製造過程之週期；因此，可降低成本。再者，因為可減少光電轉換電路中所包含之其係場效電晶體的MOS電晶體之數目以及封裝的面積，所以可降低裝置的大小。當使用組件於可攜式電子裝置時，諸如設置有光電轉換電路的光學感測器之部件的小型化係特別地有效。
此外，當以低的光照度之光來照射光電轉換元件104時，在某些情況中，並不能從光電轉換元件104來供應用以操作n通道電晶體105於飽和區之中的足夠光電流Ip
至n通道電晶體105。當無法供應用以操作n通道電晶體105於飽和區之中的足夠光電流Ip
時，n通道電晶體105將操作於副臨限(弱反轉)區之中。在副臨限區之中操作的MOS電晶體之汲極電流Id
與閘極電壓Vgs
之間的關係可由以下方程式4、5及6所表示：
在方程式4、5及6之中，k表示波茲曼常數(
Boltzmann constant)，T表示半導體層之溫度，q表示半導體層之中的基本電荷，以及Cd表示半導體層中之空乏層的電容。
此實施例模式之第1圖中所示的電路中的輸出電壓Vout
可視為方程式4中之閘極電壓Vgs
，在第1圖之電路中的光電流Ip
可視為方程式4中之汲極電流Id
；因此，藉由變換方程式4，光電流Ip
與輸出電壓Vout
之關係可由方程式7所表示：
如方程式7中所示地，此實施例模式中所示之光電轉換電路的輸出電壓Vout
可以以光電流Ip
之對數的形式所獲得；然後，相較於產生在光電轉換元件中之光電流Ip
通過負載電阻器以獲得電壓輸出的情況，本發明的光電轉換裝置之可偵測的輸入光照度的動態範圍可變寬。
注意的是，使用第1圖中所示之光電轉換裝置之n通道電晶體105之輸出電壓Vout
的偵測可執行於使用在飽和區中之操作，或使用在副臨限區中之操作的情況中，且並未受限於該等偵測的其中之一。
注意的是，在第1圖中所示的光電轉換裝置中，可設置p通道電晶體以取代該n通道電晶體105。第2圖顯示其中p通道電晶體置換第1圖中所示的光電轉換裝置之n通道電晶體105的等效電路；第2圖中所示的光電轉換裝置包含光電轉換電路101、電壓偵測電路102、及DC電源
供應器103。第2圖中所示的光電轉換電路101包含光電轉換元件104及p通道電晶體201，p通道電晶體201的源極端子係連接至DC電源供應器103的高電位端子，p通道電晶體201的汲極端子及閘極端子係連接至其係光電轉換元件104之陰極的第一端子，該光電轉換元件104的第一端子係連接至電壓偵測電路102以做為輸出端子106，其係光電轉換元件104之陽極的第二端子係連接至DC電源供應器103之低電位端子。注意的是，逆向偏壓係由DC電源供應器103來施加至光電轉換元件104。
注意的是，關於上述之電壓偵測電路102，可使用其中分離地設置AD轉換器或其類似物以做為外部電路，使得可偵測輸出電壓Vout
的結構。注意的是，AD轉換器及光電轉換電路101可使用薄膜電晶體來形成於同一基板上。
第3B圖係顯示光照度與輸出電壓間之關係的比較圖形，此係由於模擬實施例模式1之第1圖中之電路以及第5圖中所示之其中光電流係由負載電阻器401而轉換成為輸出電壓Vout
的習知電路之結果。注意的是，光電轉換元件具有如第3A圖中所描繪之關係，亦即，當即將被入射的光照度增加時，光電流的總量亦將線性地增加。在第3B圖的圖形中，0.01伏(V)及2伏(V)的輸出電壓係以點線所描繪，且係使用其中AD轉換器之IC操作於DC電源供應的3伏電壓，以及類比信號係轉換成為8位元之數位信號的AD轉換器IC，以做為電壓偵測電路102的情
況中之類比輸入電壓的代表性範圍。在第3B圖的圖形中之以特徵A(以圓圈所繪製)所描繪的第1圖的此實施例模式中所示的光電轉換電路的輸出電壓係在相對於1 lx至100 klx之輸入電壓範圍的0.01伏至2伏的範圍中(其係以點線所描繪)；相對地，關於在第3B圖的圖形中之以特徵B(以x標示所繪製)所描繪的第5圖中所示之由於負載電阻器的光電轉換電路之輸出電壓，僅只從10 lx至1 klx之約三位數的範圍係在以點線所描繪之輸出電壓的範圍中。也就是說，用於光電轉換元件之所輸入光照度的動態範圍可由此實施例模式之第1圖中所示的本發明光電轉換電路所變寬。
注意的是，在第3B圖中之顯示光照度與輸出電壓間之關係的比較圖形中，n通道電晶體105的操作包含在輸出該輸出電壓Vout
中，操作於副臨限區之中及操作於飽和區之中二者皆有。特定地，在第3B圖之圖形中，在光照度係等於或高於10 lx的情況中，n通道電晶體105操作於飽和區之中，以及在光照度係等於或高於10 lx的情況中，n通道電晶體105操作於副臨限區之中；因此，可設置事先地決定n通道電晶體105是否操作於飽和區或副臨限區之中的比較器電路，以供第1圖中所示之光電轉換裝置的電壓偵測電路102用，且可視需要地由切換該操作於飽和區與副臨限區之間來獲得輸出電壓。藉由設置可事先地決定n通道電晶體105是否操作於飽和區或副臨限區之中的比較器電路，以供電壓偵測電路102用，則電壓偵測
電路102可決定該輸出電壓由那一區所產生，因此，可獲得具有低故障的光電轉換裝置。
第4A圖係特徵圖，顯示光照度與輸出電壓間之關係，此係由於模擬實施例模式1之第1圖中所示的光電轉換電路在其中n通道電晶體105的主動區係副臨限區之情況中的結果。此外，第4B圖係特徵圖，顯示光照度與輸出電壓間之關係，此係由於模擬實施例模式1之第1圖中所示的光電轉換電路在其中n通道電晶體105的主動區係飽和區之情況中的結果。注意的是，如第4A及4B圖中所示地，當n通道電晶體105操作於副臨限區或飽和區之中時，不似上述情況似地，可決定n通道電晶體105是否操作於飽和區或副臨限區之中的比較器電路無需一定要設置用於電壓偵測電路102；因此，比較器電路無需一定要被設置，以致使光電轉換電路的大小可降低。
可使用各式各樣類型之場效電晶體以做為此實施例模式中所述之n通道電晶體及p通道電晶體；因此，在即將被使用的電晶體之種類上並無限制，例如，可使用包含由非晶矽、多晶矽、微晶(亦稱為半非晶)矽、或其類似物所代表的非單晶半導體之膜的薄膜電晶體(TFT)。在使用該TFT的情況中，存在有各式各樣的優點，例如因為TFT可形成於比使用單晶矽之情況的溫度更低之溫度，所以可降低製造成本且可更大量地製造裝置；因為可更大量地製造裝置，所以可使用大的基板來形成TFT。因此，由於許多光電轉換裝置可同時地形成，所以TFT可低成本地
形成。此外，因為低的製造溫度，所以可使用具有低熱阻的基板；因此，電晶體可形成於光透射基板之上。進一步地，在光電轉換元件中之光的透射可由使用形成於該光透射基板上之電晶體來加以控制。
注意的是，藉由使用觸媒(例如，鎳)於形成多晶矽的情況中，可進一步地改善晶體度，且可形成具有優異的電性特徵之電晶體；因而，可形成需要操作於高速度之電路於一基板上。注意的是，藉由使用觸媒(例如，鎳)於形成微晶矽的情況中，可進一步地改善晶體度，且可形成具有優異的電性特徵之電晶體；此時，晶體度可由執行熱處理所改善，而無需雷射照射。在不使用雷射於結晶化的情況中，可抑制矽之晶體度不均勻性；因此，可降低電晶體間之特徵中的變化。注意的是，多晶矽及微晶矽可無需使用觸媒(例如，鎳)地形成。
此外，電晶體可由使用半導體基板、SOI基板、或其類似物所形成；因此，可形成具有少量變化於特徵、大小、形狀、或其類似者，具有高的電流供應容量，及具有小的尺寸之電晶體。藉由使用該等電晶體，可降低電路的功率消耗、或可使電路高度地整合。
此外，可使用包含諸如ZnO、a-InGaZnO、SiGe、GaAs、IZO、ITO、或SnO之化合物半導體或氧化物半導體之電晶體、以及藉由使此一化合物半導體或氧化物半導體薄化所獲得的薄膜電晶體或其類似物。因此，可降低製造溫度，且例如，可室溫地形成此一電晶體。因而，可將
電晶體直接地形成於諸如塑膠基板或膜基板之具有低熱阻的基板上。
而且，可使用藉由使用噴墨法或印刷法所形成的電晶體或其類似物；從而，可室溫地形成、可低真空地形成、或可使用大基板地形成電晶體。此外，因為可無需使用罩幕(光罩)地形成電晶體，所以可易於改變電晶體的佈局；進一步地，因為無需一定要使用阻體，所以可降低材料的成本且可減少步驟的數目。再者，因為膜係僅以必要的部分而形成，所以相較於其中在形成膜於整個表面上之後才執行蝕刻之製造方法，材料並不會浪費，以致使成本可予以降低。
可使用各式各樣類型的場效電晶體，且可利用各式各樣的基板來形成該等場效電晶體；因此，可將實現既定之功能所需的所有電路形成於同一基板之上。例如，可將實現既定之功能所需的所有電路形成於玻璃基板、塑膠基板、單晶基板、SOI基板、或任一其他基板之上。注意的是，此實施例模式之光電轉換裝置可由使用薄膜電晶體來形成場效電晶體，而形成於諸如玻璃基板的光透射基板之上；因此，當光電轉換元件104係形成於該基板之上時，不但來自頂部表面側的光，而且來自基板之後面而透過基板所透射的光，均可由光電轉換元件104所接收，因而，可有效地增強光接收的效率。
注意的是，此實施例模式可藉由與此說明書之其他實施例模式中的任何技術性元件結合而實施。
現將參照第6圖來敘述本發明的實施例模式2，該實施例模式2具有與上述實施例模式中所述之光電轉換裝置不同的結構。此實施例模式中所述的光電轉換裝置包含光電轉換電路101、電壓偵測電路102、及DC電源供應器103。與參照實施例模式1中之第1圖所述的光電轉換裝置之不同處在於，光電轉換電路101具有電流放大器501於光電轉換元件104與n通道電晶體105之間。其係光電轉換元件104之陰極的第一端子係連接至DC電源供應器103的高電位端子，其係光電轉換元件104之陽極的第二端子係連接至電流放大器501的輸入端子，電流放大器501的輸出端子係連接至n通道電晶體105的汲極端子及閘極端子，n通道電晶體105的汲極端子及閘極端子係連接至電壓偵測電路102以做為光電轉換電路101的輸出端子106，逆向偏壓係由DC電源供應器103而施加至光電轉換元件104；此外，n通道電晶體105的源極端子係連接至DC電源供應器103的低電位端子。
在第6圖中所示的結構中，因為產生於光電轉換元件104之光電流Ip
可由添加電流放大器501而預先地放大，所以即使當光電流Ip
極弱時，亦可將光電流Ip
放大成為可獲得足夠之輸出電壓Vout
於n通道電晶體105處的電流值。因此，存在有有利功效的是，具有相同的光接收區域之可獲得的光電流Ip
總量可由添加電流放大器501以增加
，而無需加大光電轉換元件104之光接收區域以供電流Ip
之增加用。
注意的是，藉由使電流放大器501具有使用電流鏡電路之簡單結構，而該電流鏡電路可以以具有與用以獲得輸出電壓Vout
之場效電晶體相同導電型的場效電晶體所形成，則可防止電流放大器501受到電路之變化所影響。
第7圖係使用電流鏡電路來組構第6圖中所示之電流放大器501的情況中之實例。光電轉換電路101包含第一n通道電晶體651及第二n通道電晶體652，該第一n通道電晶體651之汲極端子及閘極端子係連接至該第二n通道電晶體652的閘極端子以及其係光電轉換元件104之陽極的第二端子；此外，第一n通道電晶體651的源極端子及第二n通道電晶體652的源極端子係連接至n通道電晶體105的汲極端子及閘極端子，第一n通道電晶體651的源極端子及第二n通道電晶體652的源極端子係連接至電壓偵測電路102以做為光電轉換電路101的輸出端子106；此外，第二n通道電晶體652的汲極端子係連接至其係光電轉換元件104之陰極的第一端子及DC電源供應器103的高電位端子，n通道電晶體105的源極端子係連接至DC電源供應器103之低電位端子。
第7圖顯示使用兩個n通道電晶體之電流鏡電路，且具有其中自光電轉換元件104所輸入至電流放大器501之光電流Ip
的總量被放大兩次而輸出之所描繪的結構。第8圖顯示其中複數個n通道電晶體652並聯連接於電流放大
器501中所包含的電流鏡電路之中，使得電流放大因子增加的結構。在第8圖中，包含於電流放大器501中之複數個n通道電晶體652的數目係例如，當欲使光電流Ip
的輸出值為一百倍時，則係一第一n通道電晶體651及一百個第二n通道電晶體652。在第8圖中，做為該一百個n通道電晶體652，係設置n通道電晶體652-1、652-2、652-3、…至652-100；因此，產生於光電轉換元件104之光電流Ip
的總量被放大一百倍，且光電流Ip
輸出。
注意的是，說明係藉由使用n通道電晶體來做為第6至8圖中之光電轉換裝置中所包含的場效電晶體之實例而完成；然而，可使p通道電晶體包含於本發明的光電轉換裝置之中。
注意的是，此實施例模式可藉由與此說明書之其他實施例模式中的任何技術性元件結合而實施。
現將參照第9圖來敘述本發明的實施例模式3，此實施例模式與第1圖中之實施例模式1的光電轉換裝置之不同處在於，諸如n通道電晶體105-1、105-2、105-3、…至105-N(N係自然數)之複數個n通道電晶體105係包含於此實施例模式中所示的光電轉換電路之中，而在第1圖中之光電轉換電路之中包含一個n通道電晶體105。
n通道電晶體105係用以轉換光電流Ip
成為光電轉換電路101中之輸出電壓Vout
的電路，且該n通道電晶體
105的特徵會由於在某些情況中的製造步驟之中的不同因子而變化；即使當輸入相同總量的光電流Ip
時，輸出電壓Vout
的位準亦會由於特徵的變化而改變，且存在有無法高產能地製造光電轉換裝置之問題。所以，包含於光電轉換電路中之n通道電晶體105係設置有如此實施例模式中所示之複數個n通道電晶體105-1、105-2、105-3、…至105-N，使得來自一個n通道電晶體的變化而在輸出電壓Vout
上之效應的百分比可變小；因此，可增加光電轉換裝置之製造的產能。
做為一實例，第10圖係特徵圖，顯示模擬其中n通道電晶體的臨限電壓最多變化±0.1伏的情況於光電轉換電路中所包含之n通道電晶體105的數目係一個，五個並聯連接，及十個並聯連接之各個情況，以及根據距離輸出電壓Vout
之中線的偏差而比較輸出電壓Vout
在光照度100 lx時最多改變多少。如第10圖中所示地，當n通道電晶體105係僅只一個時，輸出電壓Vout
距離該中線最多變化大約40%；相對地，當並聯連接五個n通道電晶體105時，變化百分比約為32%，以及當並聯連接十個n通道電晶體105時，變化百分比約為25%；所以，可逐漸地降低該變化。因此，藉由設置並聯連接之複數個n通道電晶體105，可抑制由於在製造中所產生之特徵變化所造成的輸出電壓Vout
之變化。
注意的是，此實施例模式可藉由與此說明書之其他實施例模式中的任何技術性元件結合而實施。
此實施例模式將使用橫剖面視圖來敘述做為實例之上述光電轉換裝置的製造方法，說明係參照第11A至12C圖作成。
首先，將光電轉換元件及場效電晶體形成於基板(第一基板310)之上。在此實施例模式中，係使用其係玻璃基板之一的AN100以做為基板310；薄膜電晶體被使用以做為形成於基板上之場效電晶體，使得光電轉換元件和薄膜電晶體可在同一步驟中形成於該基板之上；因此，具有易於以大的數量來製造光電轉換裝置之優點。
之後，即將成為基底絕緣膜312之含氮的氧化矽膜(具有100奈米之膜厚度)係由電漿CVD法所形成，以及含氫之諸如非晶矽膜的半導體膜(具有54奈米之膜厚度)係無需暴露於氛圍空氣地堆疊於該處之上。選擇性地，基底絕緣膜312可由堆疊氧化矽膜、氮化矽膜，及含氮之氧化矽膜所形成；例如，可形成其中堆疊具有50奈米之膜厚度的含氧之氮化矽膜及具有100奈米之膜厚度的含氮之氧化矽膜的膜以做為該基底絕緣膜312。注意的是，含氮的氧化矽膜及氮化矽膜係用作防止諸如鹼金屬之雜質自玻璃基板擴散的阻隔層。
然後，非晶矽膜係由已知技術(固相成長法、雷射結晶法，使用觸媒金屬之結晶法、或其類似方法)所結晶化，以形成例如多晶矽膜之具有晶體結構之半導體膜(晶體
半導體膜)。此處，多晶矽膜係由使用觸媒元素之結晶法所獲得，可由旋塗器來添加含10ppm重量之鎳的醋酸鎳溶液。注意的是，鎳元素可由濺鍍法來取代添加溶液的方法而彌散於整個表面之上。然後，執行熱處理以供結晶化用，而形成具有晶體結構之半導體膜(此處係多晶矽)。此處，多晶矽膜係由熱處理(在500℃，1小時)後之用於結晶化的熱處理(在550℃，4小時)所獲得。
接著，在該多晶矽膜之表面上的氧化物膜係由稀釋的氫氟酸或其類似物所去除；之後，為了要增加結晶化速率及修復留在晶粒中之缺陷，執行以雷射光(XeCl:308奈米之波長)之照射於大氣中或氧氛圍中。
做為雷射光，可使用具有400奈米或更小波長的準分子雷射光，或YAG雷射之二次諧波或三次諧波；此處，係使用具有大約10至1000Hz之重複率的脈波式雷射光，該脈波式雷射光係由光學系統而聚光至100到500毫焦耳/平方公分(mJ/cm2
)，且照射係以90至95%的重疊率來執行；因此，可掃描矽膜的表面。在此實施例模式，以具有30Hz之重複率及470mJ/cm2
之能量密度之雷射光的照射係執行於大氣中。
注意的是，因為雷射光照射係執行於大氣空氣中或氧氛圍中，所以氧化物膜係由雷射光照射而形成於表面上。注意的是，雖然其中使用脈波式雷射的實例係顯示於此實施例模式中，但可取代地使用連續波雷射。為了要在半導體膜的結晶化時獲得具有大的晶粒尺寸之晶體，較佳的是
，使用能連續振盪的固態雷射，且施加基波的二次至四次諧波；典型地，可應用Nd:YVO4
雷射(1064奈米的基波)之二次諧波(532奈米)或三次諧波(355奈米)。
在使用連續波雷射的情況中，自10瓦(W)輸出之連續波YVO4
所發射出的雷射光係由非線性光學元件來轉換成為諧波。選擇性地，具有放置YVO4
晶體及非線性光學元件於共振器之中，且發射出高的諧波之方法。然後，具有矩形形狀或橢圓形狀於所照射表面上之雷射光係較佳地由光學系統所形成，以發射至即將被處理的物體。此時，大約0.01至100MW/cm2
(較佳地，0.1至10MW/cm2
)之功率密度係必要的；然後，可以以相對於雷射光之大約10至2000公分/秒(cm/s)的速率來移動半導體膜，以便照射。
接著，除了由上述雷射光照射所形成的氧化物膜之外，由具有總計1至5奈米之厚度的氧化物膜所形成之障壁層係由以臭氧水對表面處理120秒所形成；該障壁層係形成以便自該膜來去除例如鎳(Ni)之用於結晶化所添加的觸媒元素。雖然此處之障壁層係使用臭氧水所形成，但該障壁層可由在氧氛圍中以紫外線照射而使具有晶體結構之半導體膜的表面氧化之方法；由氧電漿處理而使具有晶體結構之半導體膜的表面氧化之方法；電漿CVD法；濺鍍法；蒸鍍法；或其類似方法，來沈積具有大約1至10奈米之厚度的氧化物膜所形成。此外，由雷射光照射所形成的氧化物膜可在障壁層形成之前被去除。
然後，用作除氣處(gettering site)之含有氬元素的非晶矽膜係由濺鍍法而在障壁層之上被形成為10至400奈米厚(此處為100奈米厚)。此處，含有氬元素之非晶矽膜係使用矽靶標在含有氬的氛圍下所形成；在其中在該處之含有氬元素的非晶矽膜係由電漿CVD法所形成的情況中，沈積條件係如以下所述：甲矽烷對氬(SiH4
:Ar)之流率為1.99，沈積壓力係設定為6.665Pa，RF功率密度係設定為0.087 W/cm2
，以及沈積溫度係設定為350℃。
之後，執行熱處理於加熱於650℃的爐中3分鐘，以去除觸媒元素(除氣法)；因而，降低具有晶體結晶之半導體膜中的觸媒元素之濃度。可使用燈退火設備以取代該爐。
隨後，其係除氣處之含有氬元素的非晶矽膜係使用該障壁層來做為蝕刻阻斷物而予以選擇性地去除；且然後，該障壁層係以如所選擇的稀釋氬氟酸來去除。注意的是，鎳具有在除氣時移動至具有高氧濃度之區域的傾向；因此，較佳的是，由氧化物膜所形成之障壁層係在除氣之後被去除。
注意的是，在其中並未執行使用觸媒元素於對半導體膜之結晶化的情況中，無需執行諸如形成障壁層，形成除氣處，除氣之熱處理、去除除氣處、及去除障壁層之上述步驟。
接著，薄的氧化物膜係以臭氧水而形成於所獲得之具有晶體結構之半導體膜(例如，晶體矽膜)的表面上，且
然後，將使用第一光罩而由阻體所形成的罩幕以及該半導體膜蝕刻成為所欲的形狀，以形成島形之半導體膜(在此說明書中，稱為“島形半導體區331”)，其係分離成為島之形狀的半導體膜(請參閱第11A圖)。在形成該等島形半導體區之後，將藉由阻體所形成之罩幕去除。
其次，視需要地添加非常少量的雜質元素(硼或磷)，以便控制TFT的臨限值。此處，係使用離子摻雜法，其中，無需質量分離之乙硼烷(B2
H6
)係由電漿所激勵。
接著，以含有氫氟酸之蝕刻劑來去除氧化物膜，且同時，清洗該島形半導體區331的表面；然後，形成將變成閘極絕緣膜313之含有矽以做為其主要成分的絕緣膜。此處，含有氮之氧化矽膜(組成比：Si=32%、O=59%、N=7%、及H=2%)係由電漿CVD法而形成為具有115奈米之厚度。
接著，在形成金屬膜於閘極絕緣膜313上之後，使用第二光罩以形成閘極電極334、導線314及315，以及端子電極350(請參閱第11B圖)。做為該金屬膜，例如可使用其中分別堆疊氮化鉭及鎢成為30奈米及370奈米的膜。
此外，取代上述之膜的是，可使用由選擇自鈦(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)之元素，或含有上述元素
以做為其主要成分之合金材料或化合物材料所形成的單層膜；或由其氮化物所形成之單層膜，例如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭、或氮化鉬，以做為該閘極電極334、導線314及315、以及端子電極350。
然後，將給予一導電型之雜質引入至該島形半導體區331，以形成TFT 113之源極區及汲極區337(請參閱第11C圖)。在此實施例模式中，係使用n通道TFT；因此，可將例如磷(P)或砷(As)之n型雜質引入至該島形半導體區331。
其次，包含氧化矽膜之第一層間絕緣膜(未顯示)係由CVD法而形成為50奈米厚，且然後，執行其中將添加至各個島形半導體區之雜質元素激活之步驟。此激活過程係由使用燈之光源的快速熱退火法(RTA法)；以YAG雷射或準分子雷射自背面的照射法；使用爐之熱處理；或上述任何方法之組合的方法所執行。
然後，形成包含含有氫及氧之氮化矽膜的第二層間絕緣膜316為10奈米厚。
接著，形成由絕緣材料所形成之第三層間絕緣膜317於第二層間絕緣膜316之上(請參閱第11D圖)，由CVD法所獲得的絕緣膜可使用於該第三層間絕緣膜317。在此實施例模式中，為了要改善黏著性，可將含有氮之氧化矽膜形成為900奈米厚，以做為第三層間絕緣膜317。
然後，執行熱處理(熱處理於300至550℃，1至12小時，例如在氮氛圍之中，熱處理於410℃，1小時)，
以使該等島形半導體膜氫化。此步驟係執行以藉由包含於第二層間絕緣膜316中之氫來終止島形半導體膜的懸浮鍵，該等島形半導體膜可予以氫化而無關於閘極絕緣膜313是否形成。
此外，可使用利用矽氧烷及其堆疊結構之絕緣膜以做為第三層間絕緣膜317，矽氧烷係由矽(Si)及氧(O)之鍵的骨架結構所組成。含有至少氫之化合物(諸如烷基或芳香烴)可使用以做為替代基，可包含氟以做為替代基；選擇性地，可使用含有至少氫及氟的化合物以做為替代物。
在其中使用利用矽氧烷及其堆疊結構之絕緣膜以做為第三層間絕緣膜317的情況中，在形成第二層間絕緣膜316之後，可執行熱處理以使島形半導體膜氫化，且然後，可形成第三層間絕緣膜317。
接著，罩幕係由阻體而使用第三光罩所形成，以及將第一層間絕緣膜、第二層間絕緣膜316、第三層間絕緣膜317、及閘極絕緣膜313如所選擇地蝕刻，以形成接觸孔；然後，去除由阻體所形成之罩幕。
注意的是，第三層間絕緣膜317可視需要地形成；在其中在該處並未形成第三層間絕緣膜317的情況中，第一層間絕緣膜、第二層間絕緣膜316、及閘極絕緣膜313係在形成第二層間絕緣膜316之後，視選擇地予以蝕刻，而形成接觸孔。
其次，在由濺鍍法形成金屬堆疊膜之後，罩幕係由阻
體而使用第四光罩所形成，且然後，將該金屬膜如所選擇地蝕刻，而形成導線319，連接電極320、端子電極351、及TFT 113的源極電極或汲極電極341；然後，去除由阻體所形成的罩幕。注意的是，此實施例模式之金屬膜係具有三膜之堆疊層膜：具有100奈米之厚度的Ti膜，具有350奈米厚度之含有非常少量之Si的Al膜、以及具有100奈米之厚度的Ti膜。
此外，在其中導線319、連接電極320、端子電極351、及TFT 113之源極電極或汲極電極341係各由單層導電膜所形成的情況中，就熱阻、導電性、及其類似者而言，鈦膜(Ti膜)係較佳的。取代該鈦膜，可使用由選擇自鎢(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)之元素，或含有上述元素以做為其主要成分之合金材料或化合物材料所形成的單層膜；或由其氮化物所形成之單層膜，例如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭、或氮化鉬。藉由形成導線319，連接電極320、端子電極351、及TFT 113之源極電極或汲極電極341各為單層膜，可在製造方法中減少沈積的次數。
使用多晶矽膜之頂部閘極TFT 113可透過上述方法而製造。
接著，在形成不可能由於與稍後所形成之光電轉換層(典型地，非晶矽)反應而變成合金的導電金屬膜(諸如鈦(Ti)或鉬(Mo))之後，罩幕係由阻體而使用第五光
罩所形成，且然後，將該導電金屬膜如所選擇地蝕刻，而形成覆蓋導線319之保護電極318、345、346、及348(請參閱第12A圖)；此處，係使用由濺鍍法所獲得之具有200奈米的Ti膜。注意的是，連接電極320、端子電極351、及TFT 113之源極電極或汲極電極341亦以導電金屬膜來覆蓋，所以該導電金屬膜亦覆蓋其中在該處暴露第二Al膜於該等電極中之側面；因此，該導電金屬膜亦可防止鋁原子擴散至光電轉換層。
注意的是，在其中導線319、連接電極320、端子電極351、及TFT 113之源極電極或汲極電極341係各形成為單層導電膜的情況中，保護電極318、345、346，及348無需一定要形成。
接著，將包含p型半導體層111p、i型半導體層111i、及n型半導體層111n之光電轉換層111形成於第三層間絕緣膜317之上。
該p型半導體層111p可由電漿CVD法來沈積含有諸如硼(B)之屬於週期表族13的元素之半非晶矽膜所形成。
此外，導線319及保護電極318係與光電轉換層111之底層，亦即，在此實施例模式中之p型半導體層111p接觸。
在形成該p型半導體層111p之後，將i型半導體層111i及n型半導體層111n依序地形成；因而，形成包含p型半導體層111p、i型半導體層111i、及n型半導體層
111n之光電轉換層111。
例如，可由電漿CVD法來形成半非晶矽膜以做為該i型半導體層111i。注意的是，做為n型半導體層111n，可形成含有例如磷(P)之屬於週期表族15的雜質元素之半非晶矽膜、或在形成半非晶矽膜之後，可引入屬於週期表15的雜質元素。
選擇性地，可與半非晶半導體膜一樣地使用非晶半導體膜來做為p型半導體層111p、i型半導體層111i、及n型半導體層111n。
其次，密封層324係由絕緣材料(例如，含有矽之無機絕緣膜)形成具有1至30微米(μm)之厚度於整個表面上，以獲得第12B圖中所示的狀態。此處，做為絕緣材料膜，係由CVD法來形成具有1微米之厚度的含有氮之氧化矽膜。藉由使用由CVD法所形成的絕緣膜，可獲得黏著性的改善。
接著，在將密封層324蝕刻而提供開口之後，端子電極121及122係由濺鍍法所形成；端子電極121及122各係鈦膜(Ti膜)(100奈米)、鎳膜(Ni膜)(300奈米)、及金膜(Au膜)(50奈米)的堆疊層膜。因而所獲得的端子電極121及122具有比5N更高的固定密度，該5N係足夠成為端子電極的固定密度。
透過上述方法，可形成可由焊料所連接的端子電極121及122，且可獲得第12C圖中所示的結構。
注意的是，其上形成複數個光電轉換電路之基板可切
割成為個別的部，以獲得複數個光電轉換電路，例如可由一個大尺寸的基板(例如，600公分×720公分)來製造大量的光電轉換電路(例如，2毫米×1.5毫米)，使得可以以大的數量來生產由上述方法所獲得的光電轉換電路。
注意的是，此實施例模式可藉由與此說明書之其他實施例模式中的任何技術性元件結合而實施。
此實施例模式將使用橫剖面視圖來敘述上述實施例模式中所述之光電轉換裝置的製造方法，此實施例模式係與實施例模式4不同。在此實施例模式中，將參照第13A至14C圖來說明由底部閘極TFT所形成之場效電晶體的結構。
首先，將基底絕緣膜312及金屬膜511形成於基板310之上(請參閱第13A圖)。在此實施例模式中，做為該金屬膜511，例如係使用具有30奈米之厚度的氮化鉭和具有370奈米之厚度的鎢之堆疊層膜。
此外，取代上述之膜的是，可使用由選擇自鈦(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)之元素，或含有上述元素以做為其主要成分之合金材料或化合物材料所形成的單層膜；或由其氮化物所形成之單層膜，例如氮化鈦、氮化鎢
、氮化鉭、或氮化鉬，以做為該金屬膜511。
注意的是，該金屬膜511可直接地形成於基板310之上，而無需形成基底絕緣膜312於該基板310之上。
其次，使用該金屬膜511來形成閘極電極512、導線314及315、以及端子電極350(請參閱第13B圖)。
接著，形成覆蓋閘極電極512、導線314及315、及端子電極350之閘極絕緣膜514。在此實施例模式中，閘極絕緣膜514係使用含有矽以做為其主要成分之絕緣膜(例含有氮之氧化矽膜(組成比：Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%))，而由電漿CVD法形成具有115奈米之厚度。
其次，形成島形半導體區515於該閘極絕緣膜514之上，該島形半導體區515可由與實施例模式4中所述之島形半導體區331之材料及製造方法相似的材料及製造方法所形成(請參閱第13C圖)。
在形成島形半導體區515之後，形成罩幕518以覆蓋除了變成TFT 503之源極區或汲極區521之外的區域，且稍後，引入給予一導電型之雜質(請參閱第13D圖)。做為一導電型雜質，在形成n通道TFT的情況中，可使用磷(P)或砷(As)以做為n型雜質；而在形成p通道TFT的情況中，則可使用硼(B)以做為p型雜質。在此實施例模式中，將n型雜質之磷(P)引入至該島形半導體區515，以致使通道形成區形成於TFT 503之源極區或汲極區521與源極區或汲極區521之間。
接著，去除罩幕518，且形成第一層間絕緣膜(未顯示)、第二層間絕緣膜316、及第三層間絕緣膜317(請參閱第13E圖)。第一層間絕緣膜、第二層間絕緣膜316、及第三層間絕緣膜317的材料及製造方法可根據實施例模式4中之敘述而定。
形成接觸孔於第一層間絕緣膜、第二層間絕緣膜316、及第三層間絕緣膜317之中，形成金屬膜，且進一步地，如所選擇地蝕刻該金屬膜以形成導線319、連接電極320、端子電極351、TFT 503的源極電極或汲極電極531；然後，去除由阻體所形成的罩幕。注意的是，此實施例模式之金屬膜係包含三層之堆疊層膜：具有100奈米之厚度的Ti膜，具有350奈米之厚度的含有非常少量之Si的Al膜，以及具有100奈米之厚度的Ti膜。
此外，關於導線319及其保護電極318；連接電極320及其保護電極533；端子電極351及其保護電極538；TFT 503之源極電極及汲極電極531以及其保護電極536，可使用單層導電膜來形成各個導線及電極。
透過上述方法，可製造出底部閘極TFT 503(請參閱第14A圖)。
隨後，將包含p型半導體層111p、i型半導體層111i、及n型半導體層111n之光電轉換層111形成於第三層間絕緣膜317之上(請參閱第14B圖)；該光電轉換層111之製造方法及其類似者可根據實施例模式4中之敘述而定。
接著，形成密封層324及端子電極121及122(請參閱第14C圖)。該端子電極121係連接至n型半導體層111n、以及該端子電極122係以與端子電極121相同的方法所形成。
而且，具有電極361及362之基板360係使用焊料364及363而安裝。注意的是，在基板360之上的電極361係由焊料364來安裝於端子電極121之上。此外，在基板360之上的電極362係由焊料363來安裝於端子電極122之上(請參閱第15圖)。
在第15圖中所示的光電轉換電路中，進入光電轉換層111的光可由使用光透射基板310及360而進入基板310側和基板360側。
注意的是，此實施例模式可藉由與此說明書之其他實施例模式中的任何技術性元件結合而實施。
此實施例模式將參照第16A至17B圖來敘述其中將本發明的光電轉換裝置設置於殼體中，以控制光之方向的實例。
第16A圖顯示的是，在由焊料364來將第12C圖中所示之光電轉換裝置中的端子電極121安裝於基板360上的電極361上之後，形成殼體601以致使光並非自基板310側來進入光電轉換層111，而是從基板360側來進入光電轉換層111。該殼體601係設置有開口於其中在該處形成
光電轉換層111於基板360上的區域中。
雖然端子電極121、電極361、及焊料364存在於第16A圖之中，但自基板360側所進入的光會透過密封層324而傾斜地進入光電轉換層111，以致使光電流產生且光可予以偵測。
可使用任何材料於殼體601，以及將敘述於下文之殼體602至604，只要該材料具有阻隔光之功能即可；例如，可使用包含黑色顏料或其類似物的樹脂材料於該殼體的材料。
在第16B圖中，顯示於第15圖中之光電轉換電路係設置有殼體602，使得光並非自基板310側來進入光電轉換層111，而是從基板360側來進入光電轉換層111。該殼體602係設置有開口於其中在該處形成光電轉換層111之基板360側的區域中。
在第16B圖中，與第16A圖一樣地，自基板360側所進入的光會透過密封層324而傾斜地進入光電轉換層111，以致使光電流產生且光可予以偵測。
第17A圖顯示的是，在由焊料364來將第12C圖中所示之光電轉換裝置中的端子電極121安裝於基板360上的電極361上之後，形成殼體603以致使光並非自基板360側而是自基板310側來進入光電轉換層111。該殼體603係設置有開口於其中在該處形成光電轉換層111之基板310側的區域中。
在第17A圖之中，自基板310側所進入的光會進入光
電轉換層111，以致使光電流產生且光可予以偵測。
在第17B圖中，顯示於第15圖中之光電轉換電路係設置有殼體604，使得光並非自基板360側而是自基板310側來進入光電轉換層111。該殼體604係設置有開口於其中在該處形成光電轉換層111之基板310側的區域中。
在第17B圖中，自基板310側所進入的光會進入光電轉換層111，以致使光電流產生且光可予以偵測。
注意的是，此實施例模式可藉由與此說明書之其他實施例模式中的任何技術性元件結合而實施。
在此實施例模式中，將敘述其中由本發明所獲得的光電轉換裝置係結合於各式各樣的電子裝置中之實例。做為應用本發明之電子裝置，可給予電腦、顯示器、行動電話、電視(TV)機、及其類似物。該等電子裝置的特定實例係顯示於第18至22B圖之中。
第18圖顯示行動電話，且包含主體(A)701、主體(B)702、殼體703、操作鍵704、聲頻輸出部分705、聲頻輸入部分706、電路基板707、顯示面板(A)708、顯示面板(B)709、鉸鏈710、光透視材料部分711、及光電轉換裝置712。本發明可應用到光電轉換裝置712。
光電轉換裝置712偵測穿過光透射材料部分711所透射的光，且顯示面板(A)708及顯示面板(B)709的光
亮度係根據所偵測之外部光的光照度而控制，或操作鍵704的光照度係根據由光電轉換裝置712所獲得的光照度而控制；因而，可降低行動電話的電流消耗。
第19A及19B圖顯示行動電話的另一實例。在第19A及19B圖中，參考符號721表示主體，722表示殼體，723表示顯示面板，724表示操作鍵，725表示聲頻輸出部分，726表示聲頻輸入部分，727表示光電轉換裝置，以及728表示光電轉換裝置。
在第19A圖中所示的行動電話之中，顯示面板723及操作鍵724的光亮度可由以設置在主體721中之光電轉換裝置727來偵測來自外部的光，而予以控制。
在第19B圖中所示的行動電話之中，除了第19A圖的結構之外，光電轉換裝置728係設置於主體721內部。藉由光電轉換裝置728，亦可偵測設置於顯示面板723中之背光的光亮度。
第20A圖顯示電腦。該電腦包含主體731、殼體732、顯示部分733、鍵盤734、外部連接埠735、指引裝置736、及其類似物。
第20B圖顯示一顯示裝置，且對應於電視接收器或其類似物。該顯示裝置包含殼體741、支撐底座742、顯示部分743、及其類似物。
第21圖顯示在使用液晶面板來做為設置於第20A圖中所示的電腦中之顯示部分733，及做為第20B圖中所示的顯示裝置之顯示部分743的情況中之詳細結構。
第21圖中所示的液晶面板762係結合於殼體761之中，且包含基板751a及751b，插入於該等基板751a及751b之間的液晶層752、偏光濾光片752a及752b、背光753、及其類似物。殼體761係設置有光電轉換裝置754。
使用本發明所製造的光電轉換裝置754偵測來自背光753之光的總量，且將資訊回授以調整液晶面板762的光亮度。
第22A及22B圖係透視圖，各自地顯示其中結合本發明之光電轉換裝置於諸如數位相機之相機中的實例，第22A圖係觀視自該數位相機的正面之正面透視圖，以及第22B圖係觀視自該數位目機的背面之背面透視圖。在第22A圖之中，該數位相機係設置有快門鈕801、主開關802、取景器803、閃光部分804、鏡頭805、鏡筒806、及殼體807。
此外，在第22B圖之中，係設置目鏡取景器811、監測器812、及操作鈕813。
當按下一半的快門鈕801時，可操作聚焦調整機制以及曝光調整機制；以及當完全地按下快門鈕時，可開啟光圈。
該主開關802由按壓或旋轉來切換數位相機的開啟(ON)或關閉(OFF)。
取景器803係設置於數位相機的正面之鏡頭805的上方部分，且係用以自第22B圖中所示之目鏡取景器811來辨識所拍攝之區域或焦點位置的裝置。
閃光部分804係設置於數位相機的正面的上方部分，且當目標的光亮度低時，支援的光會在當按下快門鈕以致使光圈開啟的同時被發射出。
鏡頭805係設置於數位相機的正面，該鏡頭係由聚焦透鏡、變焦透鏡、或其類似物所形成，且與光圈及孔徑(未顯示)一起形成攝影光學系統。注恴的是，諸如CCD(電荷耦合裝置)之影像拾取裝置係設置於鏡頭的後方。
鏡筒806移動鏡頭位置以調整聚焦透鏡、變焦透鏡、及其類似物之焦點；當拍攝時，鏡筒會滑出而向前地移動鏡頭805；此外，當攜帶該相機時，鏡頭805會向後地移動以使相機變小。注意的是，在此實施例模式中係使用其中鏡筒滑出使得可由變焦來攝影目標之結構；然而，本發明並未受限於此。取代地，數位相機可使用其中變焦拍攝可由殼體807內的攝影光學系統來執行，而無需滑出鏡筒之結構。
目鏡取景器811係設置於數位相機的後面上方部分處，用於當檢查所拍攝之區域或焦點時，透過其來注視。
操作鈕813係用於各式各樣之功能的鈕，其係設置於數位相機的後面，且包含設定鈕、選單鈕、顯示鈕、功能鈕、選擇鈕、及其類似鈕。
當將本發明的光電轉換裝置結合於第22A及22B圖中所示的相機之中時，該光電轉換裝置可偵測光強度及光是否存在；因而，可執行相機的曝光調整或其類似者。藉由本發明之光電轉換裝置，可減少光電轉換裝置中所包含的
場效電晶體之數目，且可降低封裝面積；因此，可使裝置小型化。當使用諸如設置有光電轉換電路之光學感測器的部件於可攜式電子裝置時，該部件的小型化係特別有效的。
此外，例如本發明的光電轉換裝置亦可應用於諸如投射式電視及導航系統之其他的電子裝置。換言之，本發明的光電轉換裝置可應用到必須偵測光的任何事物。
注意的是，此實施例模式可藉由與此說明書之其他實施例模式中的任何技術性元件結合而實施。
此申請案係根據2007年3月26日向日本專利局所申請之日本專利申請案序號2007-078571為基礎，該申請案的全部內容係結合於本文以供參考。
101‧‧‧光電轉換電路
102‧‧‧電壓偵測電路
103‧‧‧直流(DC)電源供應器
104‧‧‧光電轉換元件
105、105-1、105-2、105-3、105-N‧‧‧n通道電晶體
106‧‧‧輸出端子
111‧‧‧光電轉換層
113、503‧‧‧薄膜電晶體
121、122‧‧‧端子電極
201‧‧‧p通道電晶體
310、360、751a、751b‧‧‧基板
312‧‧‧基底絕緣膜
313、514‧‧‧閘極絕緣膜
314、319‧‧‧導線
316、317‧‧‧層間絕緣膜
318‧‧‧保護電極
320‧‧‧連接電極
324‧‧‧密封層
331、515‧‧‧島形半導體區
334、512‧‧‧閘極電極
337、521‧‧‧汲極區
345、346、533、536、538‧‧‧保護電極
350、351‧‧‧端子電極
361、362‧‧‧電極
363、364‧‧‧焊料
401‧‧‧負載電阻器
501‧‧‧電流放大器
511‧‧‧金屬膜
518‧‧‧罩幕
531‧‧‧汲極電極
601、602、603、604‧‧‧殼體
651、652、652-1、652-2、653-3、652-100‧‧‧n通道電晶體
703、722、732、741、761、807‧‧‧殼體
701、702、721、731‧‧‧主體
704、724‧‧‧操作鍵
705、725‧‧‧聲頻輸出部分
706、726‧‧‧聲頻輸入部分
707‧‧‧電路基板
708、709、723‧‧‧顯示面板
710‧‧‧鉸鏈
711‧‧‧光透射材料部分
712、727、728、754‧‧‧光電轉換裝置
733、743‧‧‧顯示部分
734‧‧‧鍵盤
735‧‧‧外部連接埠
736‧‧‧指引裝置
742‧‧‧支撐底座
752‧‧‧液晶層
753‧‧‧背光
762‧‧‧液晶面板
801‧‧‧快門鈕
802‧‧‧主開關
803‧‧‧取景器
804‧‧‧閃光部分
805‧‧‧鏡頭
806‧‧‧鏡筒
811‧‧‧目鏡取景器
812‧‧‧監測器
813‧‧‧操作鈕
111i‧‧‧i型半導體層
111n‧‧‧n型半導體層
111p‧‧‧p型半導體層
752a、752b‧‧‧偏光濾光片
在附圖中：第1圖係顯示本發明之實施例模式1的圖式；第2圖係顯示本發明之實施例模式1的圖式；第3A及3B圖係特徵圖，其中比較習知電路的輸出特徵與本發明實施例模式1的輸出特徵。第4A及4B圖係特徵圖，顯示本發明之實施例模式1的輸出特徵；第5圖係顯示習知之光電轉換裝置的圖式；第6圖係顯示本發明之實施例模式2的圖式；第7圖係顯示本發明實施例模式2之細節的圖式；
第8圖係顯示本發明實施例模式2之修正例的圖式；第9圖係顯示本發明之實施例模式3的圖式；第10圖係本發明之實施例模式3的特徵圖；第11A至11D圖係顯示本發明光電轉換電路之製造方法的圖式；第12A至12C圖係顯示本發明光電轉換電路之製造方法的圖式；第13A至13E圖係顯示本發明光電轉換電路之製造方法的圖式；第14A至14C圖係顯示本發明光電轉換電路之製造方法的圖式；第15圖係本發明之光電轉換電路的橫剖面視圖；第16A及16B圖係本發明之光電轉換電路的橫剖面視圖；第17A及17B圖係本發明之光電轉換電路的橫剖面視圖；第18圖係顯示安裝本發明之光電轉換裝置於上之裝置的圖式；第19A及19B圖係顯示安裝本發明之光電轉換裝置於上之裝置的圖式；第20A及20B圖係顯示安裝本發明之光電轉換裝置於上之裝置的圖式；第21圖係顯示安裝本發明之光電轉換裝置於上之裝置的圖式；以及
第22A及22B圖係顯示安裝本發明之光電轉換裝置於上之裝置的圖式。
101‧‧‧光電轉換電路
102‧‧‧電壓偵測電路
103‧‧‧直流(DC)電源供應器
104‧‧‧光電轉換元件
105‧‧‧n通道電晶體
106‧‧‧輸出端子
Claims (63)
- 一種光電轉換裝置，包括：光電轉換元件；第一場效電晶體，其中該第一場效電晶體之閘極端子及汲極端子係電性連接至該光電轉換元件；直流(DC)電源供應器，其中該直流(DC)電源供應器之第一端子係電性連接至該光電轉換元件，及該直流(DC)電源供應器之第二端子係電性連接至該第一場效電晶體之源極端子；以及電壓偵測電路，係配置以偵測在該第一場效電晶體之該閘極端子處產生的電壓，該電壓偵測電路係電性連接至該第一場效電晶體之該閘極端子及該汲極端子。
- 如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中該光電轉換元件包含p型半導體層、i型半導體層、及n型半導體層。
- 如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中該第一場效電晶體係薄膜電晶體。
- 如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中該光電轉換元件及該第一場效電晶體係設置於光透射基板之上。
- 如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中該光電轉換裝置包含第二場效電晶體，其中該第二場效電晶體係並聯地連接該第一場效電晶體。
- 如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中該第 一場效電晶體係由使用SOI基板所形成。
- 如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中該光電轉換元件係以導電性材料插入於該處之間而安裝於光透射基板之上。
- 一種電子裝置，係設置有如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置於顯示部分之中。
- 一種光電轉換裝置，包含：光電轉換電路，該光電轉換電路包含：光電轉換元件；以及第一場效電晶體，其中該第一場效電晶體之閘極端子及汲極端子係電性連接至該光電轉換元件之陽極；直流(DC)電流供應器，該直流(DC)電源供應器包含高電位端子及低電位端子，其中該低電位端子係電性連接至該第一場效電晶體之源極端子，及該高電位端子係電性連接至該光電轉換元件之陰極；以及電壓偵測電路，係配置以偵測在該第一場效電晶體之該閘極端子處產生的電壓，該電壓偵測電路係電性連接至該光電轉換元件之該陽極，該第一場效電晶體之該閘極端子及該汲極端子。
- 如申請專利範圍第9項之光電轉換裝置，其中該光電轉換元件包含p型半導體層、i型半導體層、及n型半導體層。
- 如申請專利範圍第9項之光電轉換裝置，其中該第一場效電晶體係薄膜電晶體。
- 如申請專利範圍第9項之光電轉換裝置，其中該光電轉換元件及該第一場效電晶體係設置於光透射基板之上。
- 如申請專利範圍第9項之光電轉換裝置，其中該光電轉換電路包含第二場效電晶體，其中該第二場效電晶體係並聯地連接該第一場效電晶體。
- 如申請專利範圍第9項之光電轉換裝置，其中該第一場效電晶體係由使用SOI基板所形成。
- 如申請專利範圍第9項之光電轉換裝置，其中該光電轉換元件以導電性材料插入於該處之間而安裝於光透射基板之上。
- 一種電子裝置，係設置有如申請專利範圍第9項之光電轉換裝置於顯示部分之中。
- 一種光電轉換裝置，包含：光電轉換電路，該光電轉換電路包含：光電轉換元件；第一場效電晶體；以及放大器電路，其中該第一場效電晶體之閘極端子及汲極端子係透過該放大器電路而電性連接至該光電轉換元件之陽極；直流(DC)電源供應器，該直流(DC)電源供應器包含高電位端子及低電位端子，其中該低電位端子係電性連接至該第一場效電晶體之源極端子、及該高電位端子係電性連接至該光電轉換元件之陰極；以及 電壓偵測電路，係電性連接至該光電轉換元件之該陽極，該第一場效電晶體之該閘極端子及該汲極端子，其中該第一場效電晶體係於該放大器電路的外部。
- 如申請專利範圍第17項之光電轉換裝置，其中該光電轉換元件包含p型半導體層、i型半導體層、及n型半導體層。
- 如申請專利範圍第17項之光電轉換裝置，其中該第一場效電晶體係薄膜電晶體。
- 如申請專利範圍第17項之光電轉換裝置，其中該光電轉換元件及該第一場效電晶體係設置於光透射基板之上。
- 如申請專利範圍第17項之光電轉換裝置，其中該光電轉換電路包含第二場效電晶體，其中該第二場效電晶體係並聯地連接該第一場效電晶體。
- 如申請專利範圍第17項之光電轉換裝置，其中該第一場效電晶體係由使用SOI基板所形成。
- 如申請專利範圍第17項之光電轉換裝置，其中該光電轉換元件以導電性材料插入於該處之間而安裝於光透射基板之上。
- 一種電子裝置，包含顯示部分，該顯示部分係設置有如申請專利範圍第17項之光電轉換裝置。
- 一種光電轉換裝置，包含：光電轉換元件，係適合於電性連接至直流(DC)電源供應器之第一端子； 第一場效電晶體；以及放大器電路，係電性連接至該光電轉換元件，其中該第一場效電晶體之閘極端子及汲極端子係電性連接至該光電轉換元件，其中該第一場效電晶體之該閘極端子及該汲極端子係適合於電性連接至電壓偵測電路，以及其中該第一場效電晶體之源極端子係適合於電性連接至該直流(DC)電源供應器之第二端子，其中該第一場效電晶體係於該放大器電路的外部。
- 如申請專利範圍第25項之光電轉換裝置，進一步包含該電壓偵測電路。
- 如申請專利範圍第25項之光電轉換裝置，進一步包含該直流(DC)電源供應器。
- 如申請專利範圍第25項之光電轉換裝置，其中該光電轉換元件包含p型半導體層、i型半導體層、及n型半導體層。
- 如申請專利範圍第25項之光電轉換裝置，其中該第一場效電晶體係薄膜電晶體。
- 如申請專利範圍第25項之光電轉換裝置，其中該光電轉換元件及該第一場效電晶體係設置於光透射基板之上。
- 如申請專利範圍第25項之光電轉換裝置，其中該光電轉換裝置包含第二場效電晶體，其中該第二場效電晶體係並聯地連接該第一場效電晶體。
- 如申請專利範圍第25項之光電轉換裝置，其中該第一場效電晶體係由使用SOI基板所形成。
- 如申請專利範圍第25項之光電轉換裝置，其中該光電轉換元件以導電性材料插入於該處之間而安裝於光透射基板之上。
- 一種電子裝置，包含顯示部分，該顯示部分係設置有如申請專利範圍第25項之光電轉換裝置。
- 一種光電轉換裝置，包含：光電轉換元件；放大器電路，係電性連接至該光電轉換元件；第一場效電晶體，其中該第一場效電晶體之閘極端子及汲極端子係經由該放大器電路而電性連接至該光電轉換元件；直流(DC)電源供應器，其中該直流(DC)電源供應器之第一端子係電性連接至該光電轉換元件，及該直流(DC)電源供應器之第二端子係電性連接至該第一場效電晶體之源極端子；以及電壓偵測電路，係電性連接至該第一場效電晶體之該閘極端子及該汲極端子，其中該第一場效電晶體係於該放大器電路的外部。
- 如申請專利範圍第35項之光電轉換裝置，其中該第一場效電晶體係薄膜電晶體。
- 如申請專利範圍第35項之光電轉換裝置，其中該光電轉換元件及該第一場效電晶體係設置於光透射基板之 上。
- 如申請專利範圍第35項之光電轉換裝置，其中該光電轉換裝置包含第二場效電晶體，其中該第二場效電晶體係並聯地連接該第一場效電晶體。
- 如申請專利範圍第35項之光電轉換裝置，其中該第一場效電晶體係由使用SOI基板所形成。
- 如申請專利範圍第17項之光電轉換裝置，其中該放大器電路係電流鏡電路。
- 如申請專利範圍第35項之光電轉換裝置，其中該放大器電路係電流鏡電路。
- 如申請專利範圍第17項之光電轉換裝置，其中該放大器電路包含第二場效電晶體和複數個第三場效電晶體，其中該第二場效電晶體的第一端子和閘極電極係電性連接至該光電轉換元件的陽極，其中該第二場效電晶體的第二端子係電性連接至該第一場效電晶體的汲極端子和閘極端子，其中該複數個第三場效電晶體的第一端子係電性連接至該光電轉換元件的陰極，其中該複數個第三場效電晶體的閘極端子係電性連接至該第二場效電晶體的閘極端子，以及其中該複數個第三場效電晶體的第二端子係電性連接至該第二場效電晶體的第二端子。
- 如申請專利範圍第35項之光電轉換裝置， 其中該放大器電路包含第二場效電晶體和複數個第三場效電晶體，其中該第二場效電晶體的第一端子和閘極電極係電性連接至該光電轉換元件的第一端子，其中該第二場效電晶體的第二端子係電性連接至該第一場效電晶體的汲極端子和閘極端子，其中該複數個第三場效電晶體的第一端子係電性連接至該光電轉換元件的第二端子，其中該複數個第三場效電晶體的閘極端子係電性連接至該第二場效電晶體的閘極端子，以及其中該複數個第三場效電晶體的第二端子係電性連接至該第二場效電晶體的第二端子。
- 如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中該第一場效電晶體包含氧化物半導體。
- 如申請專利範圍第9項之光電轉換裝置，其中該第一場效電晶體包含氧化物半導體。
- 如申請專利範圍第17項之光電轉換裝置，其中該第一場效電晶體包含氧化物半導體。
- 如申請專利範圍第25項之光電轉換裝置，其中該第一場效電晶體包含氧化物半導體。
- 如申請專利範圍第35項之光電轉換裝置，其中該第一場效電晶體包含氧化物半導體。
- 如申請專利範圍第44項之光電轉換裝置，其中該氧化物半導體包含InGaZnO。
- 如申請專利範圍第45項之光電轉換裝置，其中該氧化物半導體包含InGaZnO。
- 如申請專利範圍第46項之光電轉換裝置，其中該氧化物半導體包含InGaZnO。
- 如申請專利範圍第47項之光電轉換裝置，其中該氧化物半導體包含InGaZnO。
- 如申請專利範圍第48項之光電轉換裝置，其中該氧化物半導體包含InGaZnO。
- 如申請專利範圍第44項之光電轉換裝置，其中該氧化物半導體包含IZO。
- 如申請專利範圍第45項之光電轉換裝置，其中該氧化物半導體包含IZO。
- 如申請專利範圍第46項之光電轉換裝置，其中該氧化物半導體包含IZO。
- 如申請專利範圍第47項之光電轉換裝置，其中該氧化物半導體包含IZO。
- 如申請專利範圍第48項之光電轉換裝置，其中該氧化物半導體包含IZO。
- 如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中該光電轉換裝置包含複數個第二場效電晶體，該複數個第二場效電晶體係並聯地連接該第一場效電晶體。
- 如申請專利範圍第9項之光電轉換裝置，其中該光電轉換裝置包含複數個第二場效電晶體，該複數個第二場效電晶體係並聯地連接該第一場效電晶體。
- 如申請專利範圍第17項之光電轉換裝置，其中該光電轉換裝置包含複數個第二場效電晶體，該複數個第二場效電晶體係並聯地連接該第一場效電晶體。
- 如申請專利範圍第25項之光電轉換裝置，其中該光電轉換裝置包含複數個第二場效電晶體，該複數個第二場效電晶體係並聯地連接該第一場效電晶體。
- 如申請專利範圍第35項之光電轉換裝置，其中該光電轉換裝置包含複數個第二場效電晶體，該複數個第二場效電晶體係並聯地連接該第一場效電晶體。
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