TWI452712B - 半導體裝置和使用該半導體裝置的電子裝置 - Google Patents

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Description

半導體裝置和使用該半導體裝置的電子裝置
本發明係關於一種半導體裝置，特別關於具有光二極體和電晶體的半導體裝置。此外，本發明係關於利用該半導體裝置的電子裝置。
一般已知多個用於感測電磁波的光電轉換裝置，例如從紫外線到紅外線的領域中具有感度的裝置被總稱為光感測器。光感測器之一的光二極體可以在400nm以上1100nm以下的波長領域中使用，且其作為光感測器的用途廣泛。
這種光感測器一般在放大電路中將藉由光二極體獲得的電流放大而檢測。這些放大電路，有的利用差動放大器構成(例如，參照專利文件1)。
日本專利申請公開案第Hei 5－215602號
當使用如上述所說的光感測器檢測光量時，輸出值依據外界環境而變動。因此，當用作光感測器時，不能檢測出準確的照度。
鑒於上述問題，本發明的目的是提供對外界環境具有更穩定的光檢測功能的半導體裝置。
本發明的半導體裝置包含：感測光的第一光二極體；被遮光的第二光二極體；第一電路群，該第一電路群具有被輸入有從該第一光二極體的一端子獲得的輸出的電壓隨耦器電路；第二電路群，該第二電路群將從該第二光二極體的一端子獲得的輸出根據需要進行放大或轉換，且根據在一預定溫度下的電壓調整來自第一電路群的輸出至該電壓；和一補償電路。在補償電路中，藉由將從第二電路群獲得的根據在預定的溫度下的電壓的電壓對從第一電路群獲得的電壓進行加或減，來進行溫度補償。因此，藉由將從第一光二極體獲得的輸出轉換為預定的溫度，可以進一步準確地檢測照度。
此外，對第一光二極體的另一端子供給參考電位，以便當被照射光時，從一端子輸出開路電壓。此外，對第二光二極體的另一端子供給使順向偏壓施加到第二光二極體的電位。與逆向偏壓相比，所述順向偏壓顯示出更強的溫度依賴性。藉由採用這樣的結構，可以獲得進一步準確且具有照度範圍廣泛的光檢測功能的半導體裝置。
本發明之一特徵是一種半導體裝置，包含：感測光的第一光二極體；被遮光的第二光二極體；第一電路群，該第一電路群具有被輸入有從上述第一光二極體的一端子獲得的輸出的電壓隨耦器電路；第二電路群，該第二電路群具有將從上述第二光二極體的一端子獲得的輸出調整為根據在預定的溫度下的電壓的電壓的電壓調整電路；補償電路，該補償電路被輸入有上述第一電路群和上述第二電路群的輸出，並且對每個該輸出進行加或減，其中，對上述 第一光二極體的另一端子供給參考電位，並且，對上述第二光二極體的另一端子供給使順方向的偏壓施加到上述第二光二極體的電位。
在上述結構中，上述第一光二極體以及上述第二光二極體各有n型半導體層和p型半導體層，其中上述第一光二極體的一端子以及上述第二光二極體的另一端子電連接到p型半導體層，並且上述第一光二極體的另一端子以及上述第二光二極體的一端子電連接到n型半導體層。進一步，在上述結構中，上述第二電路群也可以具有放大或轉換從上述第二光二極體的一端子獲得的輸出的功能。
本發明之一特徵是一種半導體裝置，包含：感測光的第一光二極體；被遮光的第二光二極體；第一電路群，該第一電路群具有被輸入有從上述第一光二極體的一端子獲得的輸出的電壓隨耦器電路；第二電路群，該第二電路群具有將從上述第二光二極體的一端子獲得的輸出調整為根據在預定的溫度下的電壓的電壓的電壓調整電路；補償電路，該補償電路被輸入有上述第一電路群和上述第二電路群的輸出，並且對每個該輸出進行加或減，其中，對上述第一光二極體的另一端子供給參考電位，並且對上述第二光二極體的另一端子供給使順方向的偏壓施加到上述第二光二極體的電位，並且上述第一光二極體的一端子當被照射光時，與另一端子相比其電位高。此外，上述第二電路群也可以具有放大或轉換從上述第二光二極體的一端子獲得的輸出的功能。
本發明之一特徵是一種半導體裝置，包含：感測光的第一光二極體；被遮光的第二光二極體；第一電路群，該第一電路群具有被輸入有從上述第一光二極體的一端子獲得的輸出的電壓隨耦器電路；第二電路群，該第二電路群被輸入有從上述第二光二極體的一端子獲得的輸出，且具有反相放大電路、反相電路、和調整為根據在預定的溫度下的電壓的電壓的電壓調整電路；補償電路，該補償電路被輸入有上述第一電路群和上述第二電路群的輸出，並且對每個該輸出進行加或減，其中，對上述第一光二極體的另一端子供給參考電位，並且對上述第二光二極體的另一端子供給使順方向的偏壓施加到上述第二光二極體的電位，並且上述第一光二極體的一端子當被照射光時，與另一端子相比其電位高。
本發明之一特徵是一種半導體裝置，包含：感測光的第一光二極體；被遮光的第二光二極體；第一電路群，該第一電路群具有被輸入有從上述第一光二極體的一端子獲得的輸出的電壓隨耦器電路；第二電路群，該第二電路群具有被輸入有從上述第二光二極體的一端子獲得的輸出的反相放大電路、反相電路、和調整為根據在預定的溫度下的電壓的電壓的電壓調整電路；加法電路，該加法電路被輸入有上述第一電路群的輸出和上述第二電路群的輸出，其中，對上述第一光二極體的另一端子供給參考電位，並且，對上述第二光二極體的另一端子供給使順方向的偏壓施加到上述第二光二極體的電位，並且，上述第一光二極體的一端子當被照射光時，與另一端子相比其電位高。
在上述結構中，第一光二極體以及第二光二極體各有p型半導體層、n型半導體層、在上述p型半導體層和上述n型半導體層之間設有的i型半導體層。
此外，在上述結構中，本發明的半導體裝置具有電晶體。電晶體就是至少具有包括閘極電極、汲極區域和源極區域的三個端子的元件，並且在上述汲極區域和源極區域之間具有通道形成區域。這裏，由於源極區域和汲極區域根據電晶體的結構和工作條件等改變，所以不容易準確地限定源極區域或汲極區域的範圍。於是，在本說明書中，當說明電晶體的連接關係時，對於汲極區域和源極區域的兩個端子而言，將連接到上述汲極區域和源極區域中任一方的電極稱作第一電極，且將另一方的電極稱作第二電極來表示而說明。
此外，在本說明書中，雖然對於電晶體說明薄膜電晶體的情況，但是電晶體不限於薄膜電晶體。由此，可以適用如下電晶體：使用以非晶矽或多晶矽為代表的非單晶半導體膜的薄膜電晶體(TFT)、使用半導體基板或SOI基板形成的電晶體、MOS電晶體、接面電晶體、雙極電晶體、使用ZnO或a－InGaZnO等化合物半導體的電晶體、使用有機半導體或碳奈米管的電晶體等。此外，對於設置電晶體的基板的種類也沒有特別的限定，可以使用如下基板：單晶基板、SOI基板、玻璃基板、塑膠基板等。此外，還可以在某個基板上形成電晶體之後將該電晶體移動到另一個基板上，來將電晶體佈置在另一個基板上。
在本說明書中，“連接”和“電連接”是同義的。因此，在本發明提出的結構中，不僅具有預定的連接關係，而且可以在它們之間設置能夠實現電連接的其他元件(例如，開關、電晶體、電容元件、電感器、電阻元件或二極體等)。不言而喻，也可以在預定的連接關係中間不介入其他元件而設置，“電連接”包括直接連接的情況。
根據本發明，可以獲得具有可靠性高的照度檢測功能的半導體裝置，該半導體裝置藉由對於外界環境進行適當的校正，可以抑制由於外界因素尤其是溫度使照度檢測功能降低。此外，藉由將半導體裝置所具有的電路的工作電壓低電壓化，可以降低所需要的電源電壓。因此，可以進一步地擴大本發明的半導體裝置的應用範圍。
下面，基於附圖而說明本發明的實施例模式。但是，所屬領域的普通人員可以很容易地理解一個事實，就是本發明能夠以多個不同方式而實施，其方式和詳細內容可以被變換為各種各樣的形式，而不脫離本發明的宗旨及其範圍。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在本實施例模式所記載的內容中。注意，在為說明實施例模式的附圖中，對相似部份使用相同的符號，對共同部份和具有相似的功能的部份省略重復說明。
實施例模式1
在本實施例模式中，將參照圖1對本發明的半導體裝置的基本結構進行說明。本發明的半導體裝置至少包括第一光二極體101、第二光二極體102、第一電路群103、第二電路群104、校正電路105。注意，第二光二極體102被遮光，從第一光二極體101的一端子獲得的輸出被輸入到第一電路群103，從第二光二極體102的一端子獲得的輸出被輸入到第二電路群104。此外，當照射光時，對第一光二極體101的另一端子供給參考電位，以便從連接到第一電路群103的第一光二極體的一端子輸出開路電壓。此外，對第二光二極體102的另一端子供給使順向偏壓施加到第二光二極體102的電位。與逆向偏壓相比，上述順向偏壓顯示更強的溫度依賴性。
第一光二極體101是用於檢測光的光二極體，並且藉由接受光來輸出與照度的對數值成比率的開路電壓。獲得的電壓經過第一電路群103被輸入到校正電路105。注意，在第一電路群103中，將從第一光二極體101獲得的高輸出阻抗轉換為低輸出阻抗，以將第一光二極體的輸出更準確地輸入到下一個階段。因此，在本發明中，第一電路群103包括至少一電壓從動電路。
另一方面，第二光二極體102是用於校正的光二極體，並且它被遮光，以便讀取起因於光以外的溫度等的光二極體的輸出特性。注意，雖然可以推測出使光二極體受到影響的光以外的各種各樣的外界因素，但是，在此說明對第一光二極體101的輸出，即開路電壓巨大影響的溫度。因此，準確地說，本發明不局限於僅對溫度的校正。注意，使用利用運算放大器的第二電路群104根據需要對顯示出溫度依賴性的第二光二極體102的輸出進行放大或轉換，而且調整為根據在預定的溫度下的電壓的電壓之後，將該第二光二極體102的輸出輸入到校正電路105。
注意，在部份例中，根據校正電路105的種類或者所要獲得的來自校正電路105的輸出電壓的正負，第一電路群103可具有轉換機構。
從第一電路群103以及第二電路群104獲得的輸出電壓被輸入到校正電路105。在校正電路105中，用從第二電路群104獲得的以在預定的溫度下的電壓為標準的輸出電壓對從第一電路群103獲得的輸出電壓進行加或減，來進行溫度校正。即，可以將從第一光二極體101獲得的輸出轉換為上述預定的溫度。像這樣，使用第二光二極體102以消除在第一光二極體101中的起因於溫度的輸出變動。因此，當檢測光時，藉由除去光以外的外界因素，可以更準確地檢測照度。
此外，因為用於照度的檢測的第一光二極體101的輸出，即開路電壓與照度的對數值成比率，所以本發明的半導體裝置可以在廣泛的照度範圍中檢測光。
注意，雖然校正電路較佳的使用加法器，但是不局限於此，也可以使用減法器。此外，藉由將外界負載等連接於校正電路105，可以所欲形式執行輸出。
其次，對上述的結構要素的一個構成例子進行說明。在本實施例模式中，顯示將反相加法電路用於校正電路105的例子。首先，將參照圖2對第一光二極體101以及第一電路群103所具有的電壓隨耦器電路進行說明。
如圖2所示那樣，第一光二極體101的第一端子連接到接地(GND)，第二端子連接到電壓隨耦器電路121所具有的運算放大器120a的同相輸入端子。對這種第一光二極體101藉由照射光產生的開路電壓，來檢測照度。由於開路電壓與照度的對數值成比率，所以可以在廣泛的照度範圍中檢測光。注意，從第一光二極體101獲得的電壓被輸入到運算放大器120a的同相輸入端子。另一方面，運算放大器120a的輸出電壓被輸入到反相輸入端子。
以下參照圖3對電壓隨耦器電路121的一個構成例子進行說明。電壓隨耦器電路121包括：第一電晶體131、第二電晶體132、第三電晶體133、第四電晶體134、第五電晶體135、第六電晶體136、第七電晶體137。注意，第一電晶體131、第二電晶體132、第五電晶體135、以及第七電晶體137的電晶體的極性與第三電晶體133、第四電晶體134、以及第六電晶體136的電晶體的極性不同。本實施例模式的情況是將N通道型電晶體用於第一電晶體131、二電晶體132、第五電晶體135、以及第七電晶體137，並且將P通道型電晶體用於第三電晶體133、第四電晶體134、以及第六電晶體136。
第一光二極體101連接到第二電晶體132的閘極電極 ，第二電晶體132的第一電極(閘極電極以及汲極電極之一)連接到第三電晶體133的第二電極以及第六電晶體136的閘極電極。另一方面，第二電晶體132的第二電極(閘極電極以及汲極電極之一)連接到第一電晶體131的第一電極以及第五電晶體135的第二電極。此外，第五電晶體135的第一電極連接到第四電晶體134的第二電極及其閘極電極以及第三電晶體133的閘極電極。第六電晶體136的第一電極連接到第三電晶體133以及第四電晶體134的第一電極，並且電位Vdd供給至這些第一電極。此外，第六電晶體136的第二電極連接到第五電晶體135的閘極電極以及第七電晶體137的第一電極。第七電晶體137的第二電極連接到第一電晶體131的第二電極，並且這些第二電極連接到接地(GND)。此外，第一電晶體131的閘極電極連接到第七電晶體137的閘極電極，並且利用電源138使第一電晶體131以及第七電晶體137都成為導通狀態的電位供給至這些閘極電極。
注意，第六電晶體136的第二電極與第五電晶體135的閘極電極和第七電晶體137的第一電極連接部份的電位獲得當成電壓隨耦器電路121的輸出電壓Vout。
由於使用如上所述的電壓隨耦器電路121，藉由將在第六電晶體136中的第二電極的電位反饋到第五電晶體135的閘極電極，可以從電壓隨耦器電路121輸出相同於輸入到第二電晶體132的閘極電極的電壓和阻抗被轉換了的輸出電壓。注意，為了防止由於上述輸出第 七電晶體137的第一電極的電位降低，將第六電晶體136的通道寬度較佳的設定為大於第七電晶體137的通道寬度。
此外，只要從電源138供給的電位是使第一電晶體131以及第七電晶體137都成為導通狀態的電位即可，因此當將第一電晶體131的臨界值電壓與第七電晶體137的臨界值電壓中較大的臨界值電壓的數值作為Vth時，上述從電源138供給的電位是GND+Vth以上的電位即可。因此，可以將在電源138中的電源電壓設定為低，而且可以利用供給至電壓隨耦器電路121的Vdd以及GND來生成從電源138供給的電位，由此可以將電壓隨耦器電路121的工作電壓設定為低。注意，供給至電壓隨耦器電路121的電壓，也就是|Vdd-GND|是第一電晶體131、第二電晶體132、以及第三電晶體133的臨界值的總合以上即可。
此外，電壓隨耦器電路121若能獲得相同於被輸入的電壓且阻抗被轉換了的輸出電壓，則不局限於上述。例如，由第三電晶體133和第四電晶體134構成電流鏡電路，在該電流鏡電路中，也可以採用將第三電晶體133也佈置為並聯的結構。但是，在此情況下，為了將第一電晶體131以及第二電晶體132的第一電極的電位維持與上一階段的情況同樣，必須將第一電晶體131以及第二電晶體132也佈置為並聯。當然，也需要使第三電晶體133的第二電極和第四電晶體134的第二電極的電位相同。
這樣獲得的輸出電壓Vout作為在圖1中的第一電路群103的輸出，而被輸入到校正電路105。注意，在圖2中，對佈置一個第一光二極體101的情況進行說明，但是也可以串聯佈置多個第一光二極體101。
其次，將參照圖4對在圖1中的第二光二極體102以及第二電路群104進行說明。注意，在本實施例模式中，對在第二電路群104中設置反相放大電路150、電壓調整電路155，並且在反相放大電路150和電壓調整電路155之間設置反相電路154的情況進行說明。
如圖4所示，高於GND的電位V1供給至被遮光的第二光二極體102的第二端子，第一端子連接到反相放大電路150所具有的運算放大器140a的反相輸入端子。另一方面，運算放大器140a的同相輸入端子連接到接地(GND)，並且輸出端子透過電阻151連接到運算放大器140a的反相輸入端子。此外，運算放大器140a的輸出端子透過下一階段的反相電路154所具有的電阻152連接到運算放大器140b的反相輸入端子，來自反相放大電路150的輸出電壓被輸入到反相電路154。
將參照圖5對反相放大電路150的一個構成例進行說明。反相放大電路150具有第一電晶體141、第二電晶體142、第三電晶體143、第四電晶體144、第五電晶體145、第六電晶體146、第七電晶體147、以及電阻151。注意，第一電晶體141、第二電晶體142、第五電晶體145以及第七電晶體147的電晶體的極性和第三電晶體143、第四電晶體144以及第六電晶體146的電晶體的極性不同。在本實施例模式中，N通道型電晶體用於第一電晶體141、第二電晶體142、第五電晶體145以及第七電晶體147，並且P通道型電晶體用於第三電晶體143、第四電晶體144以及第六電晶體146。
來自第二電晶體102的輸出電壓，即輸入到反相放大電路150的輸入電壓被輸入到第五電晶體145的閘極電極。第二電晶體142的閘極電極連接到接地(GND)，並且第二電晶體142的第一電極連接到第三電晶體的143的第二電極以及第六電晶體146的閘極電極。另一方面，第二電晶體142的第二電極連接到第一電晶體141的第一電極以及第五電晶體145的第二電極。此外，第五電晶體145的第一電極連接到第四電晶體144的第二電極及其閘極電極以及第三電晶體143的閘極電極。第三電晶體143的第一電極連接到第六電晶體146以及第四電晶體144的第一電極，並且電位Vdd供給至這些第一電極。此外，第六電晶體146的第二電極藉由第七電晶體147的第一電極以及電阻151連接到第五電晶體145的閘極電極。此外，第七電晶體147的第二電極連接到第一電晶體141的第二電極，並且這些第二電極連接到Vss。此外，第一電晶體141的閘極電極連接到第七電晶體147的閘極電極，並且利用電源148使第一電晶體141以及第七電晶體147都成為導通狀態的電位供給至這些閘極電極。
從第六電晶體146的第二電極和第七電晶體147的第一電極的連接部份的電位獲得反相放大電路150的輸出電壓Vout。注意，為了防止由於該反相放大電路150的輸出第七電晶體147的第一電極的電位降低，將第六電晶體146的通道寬度較佳的設定為大於第七電晶體147的通道寬度。
此外，只要從電源148供給的電位是使第一電晶體141以及第七電晶體147都成為導通狀態的電位即可，因此當將第一電晶體141的臨界值電壓與第七電晶體147的臨界值電壓中較大的臨界值電壓的數值作為Vth時，上述從電源148供給的電位是Vss+Vth以上的數值即可。因此，可以將在電源148中的電源電壓設定為低，而且由於可以利用供給至反相放大電路150的Vss以及Vdd來生成從電源138供給的電位，由此可以將反相放大電路150的工作電壓設定為低。根據Vss的電位，作為電源148可以使用供給至圖3顯示的電壓隨耦器電路121的GND以及Vdd或電壓隨耦器電路121的電源138。注意，供給至反相放大電路150的電壓，也就是|Vdd-Vss|是第一電晶體141、第二電晶體142、以及第三電晶體143的臨界值的總合以上即可。
此外，由第三電晶體143和第四電晶體144構成電流鏡電路，在該電流鏡電路中，也可以採用將第三電晶體143也佈置為並聯的結構。但是，在此情況下，為了將第一電晶體141以及第二電晶體142的第一電極的電位維持為與第一階段的情況相同，必須將第一電晶體141以及第二電晶體142也佈置為並聯。當然，也需要使第三電晶體143的第二電極和第四電晶體144的第二電極的電位相同。
這樣獲得的來自反相放大電路150的輸出電壓被輸入到圖4中的反相電路154。注意，反相放大電路150所具有的運算放大器140a的輸出端子藉由反相電路154所具有的電阻152連接到運算放大器140b的反相輸入端子。此外，運算放大器140b的同相輸入端子連接到GND，輸出端子藉由電阻153連接到運算放大器140b的反相輸入端子。注意，從運算放大器140b的輸出端子的電位可以獲得反相電路154的輸出電壓。在此，利用反相放大電路150所具有的電阻151來放大從第二光二極體102獲得的輸出，在反相電路154中使電阻152和電阻153的電阻值相同，並只進行反相。注意，由於反相電路154所具有的運算放大器140b與上面所說的運算放大器140a相同，因此省略其詳細說明。
其次，將運算放大器140b的輸出端子連接到電壓調整電路155所具有的運算放大器120b的同相輸入端子，並且反相電路154的輸出電壓被輸入到電壓調整電路155。此外，電壓調整電路155所具有的運算放大器120b的反相輸入端子藉由電阻157連接到電位V2，並且輸出端子藉由電阻156連接到運算放大器120b的同相輸入端子。注意，從運算放大器120b的輸出端子的電位可以獲得電壓調整電路155的輸出電壓Vout。由於電壓調整電路155所具有的運算放大器120b與上面所說的運算放大器140b相同，因此省略其詳細說明。
注意，選擇在第二光二極體102中相對於溫度電流特性成為線性的區域的電位作為供給至第二光二極體102的第一端子的電位V1。因此，只要V1為滿足上述條件的電位即可，也可以使該電位為供給至運算放大器120a、運算放大器120b、運算放大器140a、運算放大器140b等的電位Vdd以下的電位。
此外，在電壓調整電路155中，將輸入電壓調整為在預定的溫度下的電壓為0V的電壓值。因此，當電阻156與電阻157的電阻值相等時，V2供給在預定的溫度下的電壓的雙倍的電位即可。注意，雖然在此對電阻156與電阻157的電阻值相等的情況進行說明，但是當電阻156與電阻157的電阻值的比率不是1時，供給在預定的溫度下的電壓值的(1＋(電阻156)/(電阻157))倍的電位即可。此外，將反相放大電路150所具有的電阻151的電阻值設定為使在圖1顯示的第一光二極體101的輸出中的溫度依賴性與電壓調整電路155的輸出的溫度依賴性相等。因此，在設定電阻151的電阻值時，有必要考慮到在電壓調整電路155中的電阻156與電阻157的電阻值。注意，在反相電路154中，雖然對電阻152與電阻153的電阻值相等的情況進行說明，但是藉由改變這些電阻的比率也可以具有放大功能。在此情況下，在考慮到該電阻值的基礎上設定反相放大電路150以及電壓調整電路155所具有的電阻值。
藉由這些反相放大電路150、反相電路154以及電壓調整電路155，將從第二光二極體102獲得的輸出作為圖1中的第二電路群104的輸出，輸入到校正電路105。此外，第二電路群104不局限於上述結構，也可以進一步地具有反相電路。在此情況下，有必要對第一電路群103也加上反相電路。
其次，對校正電路105將參照圖6進行說明，該校正電路對第一電路群103的輸出以及第二電路群104的輸出進行加或減。注意，將第一電路群103的輸出電壓表示為Va、將第二電路群104的輸出電壓表示為Vb。在本實施例模式中，對如上面所說明那樣的使用反相加法電路作為校正電路的例子進行說明。注意，由於反相加法電路160所具有的運算放大器140與上述的運算放大器140a以及運算放大器140b相同，因此省略其詳細說明。
如圖6所示那樣，在第一電路群103中的輸出端子透過電阻161連接到運算放大器140的反相輸入端子，同樣，在第二電路群104中的輸出端子通過電阻162連接到運算放大器140的反相輸入端子。注意，當將這些每個電路群的輸出端子分別透過電阻連接的部份設定為節點164時，運算放大器140的輸出端子透過電阻163以及節點164連接到反相輸入端子。另一方面，同相輸入端子連接到接地(GND)。在此，當反相加法電路160的工作僅為合計輸出電壓Va和輸出電壓Vb時，只要使在電阻161、電阻162、電阻163中的電阻值為相同即可。注意，不局限於此，當要放大輸出時等，適宜地選擇這些電阻值即可。
利用上述反相加法電路160，可以將從第一電路群獲得的輸出電壓Va和從第二電路群獲得的輸出電壓Vb總合。
像這樣，在圖1所示的校正電路105中，用從第二電路群104獲得的根據在預定的溫度下的電壓的電壓對從第一電路群103獲得的電壓進行加或減，來進行溫度校正。即，可以利用第二電晶體102將從第一光二極體101獲得的輸出換算為上述預定的溫度。
實施例模式2
在本實施例模式中，對本發明中的半導體裝置的製造方法進行說明。注意，在圖7至9中顯示抽出在本發明中構成電路群的電晶體和第一以及第二光二極體的部份截面圖的一個例子，並且用該部份截面圖進行說明。
首先，如圖7所示那樣，在基板701的一個表面上疊層而形成用於底膜的絕緣膜702和半導體膜703(例如，包含非晶矽的膜)。
基板701是從玻璃基板、石英基板、金屬基板(例如，不鏽鋼基板等)、陶瓷基板、Si基板等的半導體基板中選擇的。另外，作為塑膠基板可以選擇聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚碸(PES)、丙烯等的基板。
此外，絕緣膜702藉由CVD法或濺射法等且使用氧化矽、氮化矽、氧氮化矽(SiOx Ny )(x>y>0)、氮氧化矽(SiNx Oy )(x>y>0)等的絕緣材料而形成。例如，當將絕緣膜702作為兩層結構時，較佳的作為第一層絕緣膜形成氮氧化矽膜，並作為第二層絕緣膜形成氧氮化矽膜。此外，也可以作為第一層絕緣膜形成氮化矽膜，並作為第二層絕緣膜形成氧化矽膜。絕緣膜702作為阻擋層發揮功能，以便防止雜質元素從基板701混入在該基板上形成的元件。如此，藉由形成用作阻擋層的絕緣膜702，可以防止基板701中的Na等鹼金屬或鹼土金屬帶給在該基板上形成的元件的負面影響。注意，在使用石英作為基板701的情況下，也可以不形成絕緣膜702。
下面，對半導體膜703照射雷射光束來進行晶化。注意，還可以通過將照射雷射光束和利用RTA或退火爐的熱結晶法、或者利用促進晶化的金屬元素的熱結晶法組合的方法等進行半導體膜703的晶化。之後，如圖7B所示，將得到的結晶半導體膜蝕刻為所希望的形狀，以形成晶化了的結晶半導體膜704a至704c，且至少覆蓋該結晶半導體膜704a至704c地形成閘極絕緣膜。注意，在此，覆蓋半導體膜704a至704c地形成閘極絕緣膜705。
注意，閘極絕緣膜705藉由CVD法或濺射法等且使用氧化矽、氮化矽、氧氮化矽(SiOx Ny )(x>y>0)、氮氧化矽(SiNx Oy )(x>y>0)等的絕緣材料而形成。例如，當將閘極絕緣膜705作為兩層結構時，較佳的作為第一層絕緣膜形成氧氮化矽膜，並作為第二層絕緣膜形成氮氧化矽膜。此外，也可以作為第一層絕緣膜形成氧化矽膜，並作為第二層絕緣膜形成氮化矽膜。
以下，簡要地說明結晶半導體膜704a至704c的製造步驟的一個例子。首先，藉由電漿CVD法形成50nm至60nm厚的非晶半導體膜。接著，將包含作為促進晶化的金屬元素的鎳的溶液保持在非晶半導體膜上後，對非晶半導體膜進行脫氫處理(在500℃下，一個小時)和熱結晶處理(在550℃下，四個小時)，來形成結晶半導體膜。之後，藉由對結晶半導體膜照射雷射光束而且使用光微影法，來形成結晶半導體膜704a至704c。注意，還可以只藉由照射雷射光束，而不進行使用促進晶化的金屬元素的熱結晶，來使非晶半導體膜晶化。
作為用於晶化的鐳射振盪器，可以使用連續振盪雷射光束(CW雷射光束)或脈衝振盪雷射光束(脈衝雷射光束)。在此，作為雷射光束可以採用由如下的一種或多種雷射器振盪的雷射光束，即氣體雷射器諸如Ar雷射器、Kr雷射器、受激準分子雷射器；將在單晶的YAG、YVO4 、鎂橄欖石(Mg2 SiO4 )、YAlO3 、GdVO4 、或者多晶(陶瓷)的YAG、Y2 O3 、YVO4 、YAlO3 、GdVO4 中添加有Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Ta之中的一種或多種作為摻雜物而獲得的材料用作介質的雷射器；玻璃雷射器；紅寶石雷射器；變石雷射器；Ti：藍寶石雷射器；銅蒸氣雷射器；以及金蒸氣雷射器。藉由照射這種雷射光束的基波以及這些基波的第二次諧波到第四次諧波的雷射光束，可以獲得大粒度尺寸的晶體。例如，可以使用Nd：YVO4 雷射器(基波：1064nm)的第二次諧波(532nm)或第三次諧波(355nm)。此時，需要大約0.01至100MW/cm2 (較佳的為0.1至10MW/cm2 )的鐳射能量密度。而且，以大約10至2000cm/sec的掃描速度進行照射。注意，將在單晶的YAG、YVO4 、鎂橄欖石(Mg2 SiO4 )、YAlO3 、GdVO4 、或者多晶(陶瓷)的YAG、Y2 O3 、YVO4 、YAlO3 、GdVO4 中添加有Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Ta之中的一種或多種作為摻雜物而獲得的材料用作介質的雷射器、Ar離子雷射器、或Ti：藍寶石雷射器可以連續振盪雷射光束，而且，藉由Q開關動作或模式同步等可以以10MHz或更高的振盪頻率脈衝振盪雷射光束。當使用10MHz或更高的振盪頻率振盪雷射光束時，在由雷射光束熔化半導體膜之後並在半導體膜凝固之前對半導體膜照射下一個脈衝。因此，不同於使用振盪頻率低的脈衝鐳射的情況，由於固相和液相之間的介面可以在半導體膜中連續地移動，而可以獲得沿掃描方向連續成長的晶粒。
另外，還可以藉由對半導體膜704a至704c進行上述高密度電漿處理來使其表面氧化或者氮化，以形成閘極絕緣膜705。例如，藉由將稀有氣體諸如He、Ar、Kr或Xe等與氧氣、氧化氮(NO2 )、氨氣、氮氣或者氫氣等的混合氣體引入的電漿處理，形成閘極絕緣膜705。在此情況下，藉由引入微波進行電漿激發時，可以在低電子溫度下產生高密度電漿。可以藉由使用由高密度電漿產生的氧自由基(有時，含有OH自由基)或氮自由基(有時，含有NH自由基)，使半導體膜的表面氧化或氮化。
藉由上述高密度電漿的處理，厚度為1至20nm，典型為5至10nm的絕緣膜被形成於半導體膜上。由於在此情況下的反應為固相反應。因此，可以使該絕緣膜和半導體膜之間的介面態密度成為極低。因為上述高密度電漿處理直接使半導體膜(晶體矽、或者多晶矽)氧化(或者氮化)，所以可以將絕緣膜的厚度形成為理想的不均勻性極小的狀態。此外，由於即使在晶體矽的晶粒介面也不會進行強烈的氧化，所以成為極理想的狀態。換句話說，當藉由在此所示的高密度電漿處理使半導體膜的表面固相氧化時，不會在晶粒介面中引起異常的氧化反應，而可以形成具有良好均勻性且低介面態密度的絕緣膜。
作為閘極絕緣膜，可以僅僅使用藉由高密度電漿處理形成的絕緣膜，此外，也可以進一步藉由利用電漿或者熱反應的CVD法將氧化矽、氧氮化矽或者氮化矽等的絕緣膜形成在其上而獲得疊層。在任何情況下，將用高密度電漿形成的絕緣膜用於其閘極絕緣膜的一部份或全部而形成的電晶體，可以減少其特性上的不均勻性。
此外，一邊對半導體膜照射連續振盪雷射光束或以10 MHz或更大的頻率振盪的雷射光束，一邊向一個方向掃描半導體膜，而使該半導體膜晶化而得到的半導體膜704a至704d，具有其結晶沿該雷射光束的掃描方向成長的特徵。當使掃描方向與通道長度方向一致(通道形成區被形成時載子流動的方向)地配置電晶體，並且組合上述閘極絕緣膜時，可以得到特性差異小且電場效應遷移率高的薄膜電晶體(TFT)。
其次，在閘極絕緣膜705上疊層形成第一導電膜和第二導電膜。在此，第一導電膜藉由電漿CVD法或者濺射法等以20至100 nm的厚度而形成。第二導電膜以100至400 nm的厚度而形成。作為第一導電膜和第二導電膜，採用選自鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)和鈮(Nb)等的元素或者以這些元素為主要成分的合金材料或化合物材料而形成。或者，採用以摻雜了磷等的雜質元素的多晶矽為代表的半導體材料而形成第一導電膜和第二導電膜。作為第一導電膜和第二導電膜的組合的實例，可以舉出氮化鉭膜和鎢膜、氮化鎢膜和鎢膜、或者氮化鉬膜和鉬膜等。由於鎢和氮化鉭具有高耐熱性，因此在形成第一導電膜和第二導電膜後，可以進行用於熱活化的加熱處理。另外，在不是雙層結構而是三層結構的情況下，可以採用由鉬膜、鋁膜和鉬膜組成的疊層結構。
其次，利用光微影法形成由抗蝕劑成的掩模，並且進行蝕刻處理以形成閘極電極和閘極線，從而在半導體膜704a至704c的上方形成閘極電極706。在此顯示作為閘極電極706，採用第一導電膜706a和第二導電膜706b的疊層結構的例子。
其次，以閘極電極706作為掩模而藉由離子摻雜法、離子注入法將賦予n型的雜質元素以低濃度添加於半導體膜704a至704c。之後，藉由光微影法選擇性地形成由抗蝕劑形成的掩模，並且將賦予p型的雜質元素以高濃度添加。作為顯示n型的雜質元素，可以使用磷(P)或砷(As)等。作為顯示p型的雜質元素，可以使用硼(B)、鋁(Al)、或鎵(Ga)等。在此，作為賦予n型的雜質元素採用磷(P)，將該磷以1×1015 至1×1019 /cm3 的濃度選擇性地導入於半導體膜704a至704c，來形成顯示n型雜質區707。此外，作為賦予p型的雜質元素採用硼(B)，將該硼以1×1019 至1×1020 /cm3 的濃度選擇性地導入於半導體膜704c，來形成顯示p型雜質區708。
其次，覆蓋閘極絕緣膜705和閘極電極706地形成絕緣膜。藉由電漿CVD法或濺射法等將含有無機材料諸如矽、矽的氧化物或矽的氮化物的膜，或者含有有機材料諸如有機樹脂等的膜單層或疊層地形成，而形成絕緣膜。其次，對絕緣膜用以垂直方向為主體的各向異性蝕刻進行選擇性的蝕刻，而形成與閘極電極706的側面接觸的絕緣膜709(也稱為側壁)。絕緣膜709被用作當在後面的步驟中形成LDD(輕摻雜汲區)區域時的用於摻雜的掩模。
接著，將利用光微影法形成的由抗蝕劑構成的掩模、閘極電極706以及絕緣膜709作為掩模，將賦予n型的雜質元素以高濃度添加於半導體膜704a、704b，來形成顯示n型的雜質元素710。在此，作為賦予n型的雜質元素採用磷(P)，將該磷以1×1019 至1×1020 /cm3 的濃度選擇性地導入於半導體膜704a、704b，來形成高濃度的顯示n型雜質區710。
藉由上述步驟，形成n通道薄膜電晶體700a、700b和p通道薄膜電晶體700c。像這樣，藉由相同步驟製造多個薄膜電晶體，因此可以降低製造成本且提高可靠性。
注意，在n通道薄膜電晶體700a中，在重疊於閘極電極706的半導體膜704a的區域中形成有通道形成區域，且在不重疊於閘極電極706以及絕緣膜709的區域中形成有用作源極區域或汲極區域的雜質區域710，並且在重疊於絕緣膜709的區域且在通道形成區域與雜質區域710之間的區域中形成有輕摻雜汲極區域(LDD區域)。此外，n通道薄膜電晶體700b也同樣地形成有通道形成區域、輕摻雜汲極區域以及雜質區域710。
此外，在p通道薄膜電晶體700c中，在重疊於閘極電極706的半導體膜704c的區域中形成有通道形成區域，且在不重疊於閘極電極706的區域中形成有用作源極區域或汲極區域的雜質區域708。注意，雖然在此在p通道薄膜電晶體700c中不設有LDD區域，但是可以在p通道薄膜電晶體700c中設有LDD區域，也可以採用在n通道薄膜電晶體中不設有LDD區域的結構。
其次，如圖8A所示，覆蓋半導體膜704a至704c、閘極電極706等且單層或疊層地形成絕緣膜，並且形成與形成薄膜電晶體700a至700c的源極區域或汲極區域的雜質區域708、710連接的源極或汲極電極712以及電極713、714、715。絕緣膜藉由CVD法、濺射法、SOG法、液滴噴射法、絲網印刷法等，由如下材料構成的單層或疊層而形成：矽的氧化物或矽的氮化物的無機材料、有機材料或矽氧烷材料等，所述有機材料有例如聚醯亞胺、聚醯胺、苯並環丁烯、丙烯、環氧等。在此，以兩層設置該絕緣膜，並且作為第一層絕緣膜711a由氮氧化矽膜而形成；作為第二層絕緣膜711b由氧氮化矽膜而形成。此外，源極或汲極電極712以及電極713、714、715可以由相同材料且同時形成。
注意，在形成絕緣膜711a、711b之前或在形成絕緣膜711a和711b中的一個或多個薄膜之後，較佳的進行用於恢復半導體膜的結晶性、使添加於半導體膜的雜質元素活性化或使半導體膜氫化的加熱處理。作為加熱處理，較佳的適用熱退火法、鐳射退火法或者RTA法等。
此外，藉由CVD法或濺射法等，使用選自鋁(Al)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、錳(Mn)、釹(Nd)、碳(C)、矽(Si)的元素、以這些元素為主要成分的合金材料或化合物材料以單層或多層，而形成源極或汲極電極712以及電極713、714、715。以鋁作為主要成分的合金材料相當於，例如以鋁作為主要成分且還含有鎳的材料，或者以鋁作為主要成分且還含有鎳和碳和矽中的一個或兩個的合金材料等。注意，源極或汲極電極712以及電極713、714、715較佳的使用不易與以後形成的光電轉換層(典型為非晶矽)相互發生反應而成為合金的材料。
此外，如圖8A所示，源極或汲極電極712以及電極713、714、715的端部較佳的為錐角形狀。注意，藉由如蝕刻法等形成錐角為80度以下，較佳的為45度以下的錐角形狀。根據該步驟，以後形成的光電轉換層的覆蓋度變高，並且可以提高可靠性。注意，在此錐角指的是由電極的側面與底面形成的傾斜角。
其次，如圖8B所示，與電極713的一部份接觸地形成p型半導體層716p以及在電極714上形成p型半導體層717p。在本實施例模式中，作為p型半導體層716p、717p，例如形成p型非晶半導體膜。作為P型非晶半導體膜，可以藉由電漿CVD法形成包含屬於周期表13族的雜質元素，如硼(B)的半非晶矽膜，也可以在形成半非晶矽膜之後，導入屬於13族的雜質元素。
注意，如半非晶矽的半非晶半導體膜是這樣的膜，即，包括非晶半導體和具有結晶結構的半導體(包括單晶和多晶)膜的中間的結構的半導體膜。該半非晶半導體膜是具有自由能方面很穩定的第三狀態的半導體膜，並且具有短範圍級數且具有晶格畸變的結晶，可以使它以結晶粒的粒徑為0.5至20nm分散存在於非單晶半導體膜中。半非晶半導體膜的拉曼(Raman)光譜偏移到比520cm－1 低的頻率一側，此外，透過X線衍射可以觀察到來源於Si晶格的(111)、(220)的衍射高峰。此外，使在半非晶半導體中包含至少1原子%或更多的氫或鹵素，以便終止懸垂鍵。這裏，為方便起見，將這種半導體膜稱作半非晶半導體(SAS)膜。再者，藉由使該半導體膜包含氦、氬、氪、氖等的稀有氣體，進一步助長其晶格畸變，而增加穩定性，由此，可以獲得良好的半非晶半導體膜。注意，微晶半導體膜包含於半非晶半導體膜。
此外，SAS膜可以藉由對含矽的氣體進行輝光放電分解來獲得。作為典型的含矽的氣體為SiH4 ，還可以使用Si2 H6 、SiH2 Cl2 、SiHCl3 、SiCl4 、SiF4 等。此外，藉由使用氫或在氫中添加了選自氦、氬、氪、氖中的一種或多種稀有氣體元素的氣體來稀釋上述含矽的氣體，可以容易形成SAS膜。較佳的以稀釋比率為2至1000倍的範圍稀釋含矽的氣體。而且，例如可以將CH4 或C2 H6 等的碳化物氣體，GeH4 或GeF4 等的鍺化氣體、F2 等混入包含矽的氣體中以將其能帶寬度調節為1.5至2.4eV或0.9至1.1eV。
在形成p型半導體層716p、717p之後，進一步順序形成不含有賦予導電類型的雜質的半導體層(稱為本徵半導體層或i型半導體層)716i、717i以及n型半導體層716n、717n。
注意，在本說明書中，i型半導體層指的是在半導體層中含有的賦予p型或n型的雜質濃度為1×1020 cm－3 以下、且氧和氮的濃度為5×1019 cm－3 以下的半導體層。注意，較佳的光電導率為暗電導率的1000倍以上。此外，10至1000 ppm的硼(B)可以添加於i型半導體層。
例如，可以藉由電漿CVD法形成半非晶矽膜作為i型半導體層716i、717i。此外，可以形成包含屬於周期表15族的雜質元素，例如硼(B)的半非晶矽膜作為n型半導體層716n、717n，也可以在形成半非晶矽膜之後導入屬於周期表15族的雜質元素。
根據如上所示，製造第一光二極體716以及第二光二極體717，該第一光二極體716具有疊層p性半導體層716p和i型半導體層716i和n型半導體層716n的結構的光電轉換層；上述第二光二極體717具有疊層p型半導體層717p和i型半導體層717i和n型半導體層717n的結構的光電轉換層。
此外，作為p型半導體層716p、717p、i型半導體層716i、717i、n型半導體層716n、717n，可以不僅使用半非晶半導體膜，也可以使用非晶半導體膜而形成。
其次，如圖8C所示，覆蓋整個面地形成絕緣膜718。注意，雖然對絕緣膜718可以適當選擇與絕緣膜711a、711b同樣的材料以及同樣的製造方法，但是在此通過絲網印刷法形成環氧樹脂作為絕緣膜718。
接著，如圖9A所示，在絕緣膜718上形成與n通道薄膜電晶體700a的源極或汲極電極712連接的電極719。與此同樣，在絕緣膜718上形成與第一光二極體716所具有的光電轉換層的最上層(在此為n型半導體層716n)連接的電極720。此外，在第二光二極體717所具有的光電轉換層的最上層(在此為n型半導體層717n)上形成電極721，該電極721的佔有面積大於上述光電轉換層的面積。如此，第二光二極體717所具有的光電轉換層的結構為利用電極714以及電極721而被遮光。注意，電極719、720、721可以由相同材料且同時形成。此外，雖然這些電極可以適宜選擇與電極713、714等同樣的材料以及同樣的製造方法而形成，但是較佳的考慮與在以後的步驟中提供的焊錫的潤濕性或當安裝時的強度等而選擇。例如，電極719、720、721藉由濺射法以及光微影法且使用鈦(Ti)而形成即可。
其次，作為密封樹脂，將絕緣膜722通過絲網印刷法形成在絕緣膜718、電極719、720、721上。對絕緣膜722可以適宜選擇與絕緣膜711a、711b同樣的材料以及同樣的製造方法。注意，絕緣膜722不形成在用於接受外部的輸入或向外部輸出的電極的一部份上，在此顯示在電極719的一部份上形成露出的區域的情況。注意，在與圖9A不同的截面中，在電極720以及721的一部份上形成露出的區域，該電極720與在第一光二極體716中的n型半導體層716n連接；上述電極721與在第二光二極體717中的p型半導體層717p連接。
接著，如圖9B所示，在絕緣膜722上，藉由絲網印刷法形成與電極719連接的電極723。電極723為焊電極，它作為接受外部的輸入的電極或向外部輸出的電極而發揮功能。電極723除了焊錫以外還可以使用由金屬(金、銀等)形成的凸塊，或者由導電性樹脂形成的凸塊等而形成。此外，考慮到環境問題，可以使用無鉛焊料。
根據如上所述，可以製造本發明的半導體裝置。依此，藉由在同一基板上將使用電晶體構成的電路群以及光二極體形成為一體，可以降低成本、並且由於薄膜化而減少部件體積、以及縮小安裝面積。此外，也可以減少重疊干擾。
此外，由於第一光二極體716以及第二光二極體717藉由同一步驟而形成，因此可以使這些光二極體的特性一致，並且可以提高其在本發明的半導體裝置中的可靠性。
注意，在第一光二極體716以及第二光二極體717中，p型半導體層、i型半導體層以及n型半導體層的疊層順序不限於上述，也可以以n型半導體層、i型半導體層、以及p型半導體層的順序來疊層。
此外，本發明的半導體裝置不局限於上述，例如如圖10所示，可以使第二光二極體817的結構與第一光二極體716的同樣。注意，藉由設為這種結構，可以抑制由光二極體的靜電帶來的損壞，所以更佳。注意，第二光二極體817要被遮光，在此利用遮光膜806遮斷光進入到第二光二極體817。該遮光膜806可以由與薄膜電晶體700a至700c的閘極電極706相同材料且同時形成。這樣，可以將第一光二極體716與第二光二極體817設為同樣的結構。此外，要將第二光二極體遮光時，不一定必須使用與由p型半導體層和i型半導體層和n型半導體層疊層而形成的光電轉換層連接的電極。
此外，薄膜電晶體700a至700c不限於頂閘型薄膜電晶體，如圖11所示，也可以為在半導體層下具有閘極電極901的底閘型薄膜電晶體。注意，在半導體層中形成顯示n型或p型雜質區以及通道形成區域。此外，第二光二極體817利用電極721以及遮光膜902被遮光。該遮光膜902可以由與薄膜電晶體900a至900c的閘極電極901相同的材料且同時形成。
此外，在本實施例模式中，雖然將第一光二極體以及第二光二極體設為PIN型結構，但是不局限於此。
如上所述，本發明的半導體裝置當第二光二極體被遮光時，可以不限於上述而採用各種各樣的結構。
注意，本實施例模式可以與其他實施例模式適宜組合而使用。
實施例模式3
在本實施例模式中，對藉由本發明獲得的半導體裝置作為光感測器而嵌入於各種各樣的電子裝置的例子進行說明。作為適用本發明的電子裝置可以舉出如電腦、顯示器、行動電話、電視等。在圖12至15顯示這些電子裝置的具體例子。注意，適用本發明的半導體裝置的電子裝置不局限於這些具體的例子。
圖12顯示將本發明適用於行動電話的一個例子，該行動電話具有主體A1201、主體B1202、外殼1203、操作鍵1204、聲音輸出部份1205、聲音輸入部份1206、電路板1207、顯示面板A1208、顯示面板B1209、鉸鏈1210、透光性材料部1211、光感測器1212。本發明可以適用於光感測器1212。
光感測器感測透過透光性材料部份1211的光，而根據感測的外部光的照度對顯示面板A1208以及顯示面板B1209的亮度進行控制，或者根據由光感測器1212獲得的照度對操作鍵1204的照明進行控制。由此，可以降低行動電話的耗電量。此外，本發明的半導體裝置可以以低電源電壓工作，所以可以進一步降低耗電量。
接著，在圖13A以及13B顯示與上述不同的行動電話的例子。在圖13A以及13B中，1221為主體、1222為外殼、1223為顯示面板、1224為操作鍵、1225為聲音輸出部份、1226為聲音輸入部份、1227以及1228為適用了本發明的光感測器。
圖13A顯示的行動電話藉由設在主體1221中的光感測器1227感測外部的光，可以控制顯示面板1223以及操作鍵1224的亮度。
此外，圖13B顯示的行動電話是在圖13A的結構中在主體1221中還設有光感測器1228的結構。由光感測器1228可以檢測出設在顯示面板1223的背光的亮度，並且控制亮度。
由這些光感測器1227、1228可以降低行動電話的耗電量。再者，本發明的半導體裝置可以以低電源電壓工作，所以可以進一步降低耗電量。
圖14A顯示電腦，包括主體1231、外殼1232、顯示部份1233、鍵盤1234、外接埠3205、指標裝置1236等。此外，圖14B顯示顯示裝置，相當於電視接受機等。本顯示裝置由外殼1241、支架台1242、顯示部份1243等構成。
作為圖14A顯示的電腦設有的顯示部份1233；以及圖14B顯示的顯示裝置的顯示部份1243，在圖15中顯示當使用液晶面板時的詳細結構。圖15顯示的液晶面板1262嵌在外殼1261中，並且該液晶面板1262具有基板1251a以及1251b、在基板1251a和1251b中間夾有的液晶層1252、偏振濾波片1252a以及1252b、背光1253等。注意，在外殼1261中形成有光感測器部份1254。
藉由使用本發明製造的光感測器部份1254檢測出來自背光1253的光量，該資訊被反饋，以調節液晶面板1262的亮度。因此，可以降低電腦或顯示裝置的耗電量。再者，本發明的半導體裝置可以以低電源電壓工作，因此可以進一步降低耗電量。
圖16A以及16B顯示將本發明的光感測器嵌入於照相機，例如嵌入於數位相機的例子。圖16A是數位相機的正視圖，圖18B是數位相機的後視圖。在圖16A中，該數位相機具有釋放按鈕1301、主開關1302、取景器視窗1303、閃光部份1304、透鏡1305、照相機鏡筒1306以及外殼1307、光感測器1314。此外，在圖16B中，提供取景器目鏡視窗1311、監視器1312、操作按鈕1313。
當釋放按鈕1301按到一半位置時，聚焦機制和曝光機制工作，當釋放按鈕按到最低位置時，快門開啟。藉由按下或旋轉主開關1302而切換數位相機的電源的開和關。取景器視窗1303配置在數位相機的前透鏡1305的上部，它是從圖16B所示的取景器目鏡視窗1311識別照相區域或焦點位置的裝置。閃光部份1304配置在數位相機的前表面的上部，當拍攝目標亮度低時，藉由按下釋放按鈕，在快門開啟的同時發射輔助光。透鏡1305配置在數位相機的正面。透鏡由聚焦透鏡、變焦透鏡等形成，其與快門和光圈(未顯示)共同形成照相光學系統。此外，在透鏡的後面提供CCD(電荷耦合裝置)等的成像元件。相機鏡筒1306移動透鏡位置以調節聚焦透鏡、變焦透鏡等的焦點。當攝影時，相機鏡筒滑出，使透鏡1305向前移動。此外，當攜帶時，透鏡1305向後移動成緊縮狀態。注意，本實施例模式中採用的結構是藉由滑出照相機鏡筒對拍攝目標進行縮放拍攝；然而，不限於該結構，也可以使用具有這樣的結構的數位相機，其中藉由外殼1307內部的照相光學系統而不藉由滑出相機鏡筒可以執行縮放拍攝。在數位相機背面的上部提供取景器目鏡視窗1311，在檢查拍攝區域或焦點時通過它進行查看。操作按鈕1313由在數位相機的背面提供的用於各種功能的按鈕，包括調整按鈕、功能表按鈕、顯示按鈕、功能按鈕、選擇按鈕等構成。
當本發明的光感測器部份嵌入於圖16A和16B顯示的相機中時，光感測器部份可以檢測光是否存在以及其強度，因此，可以進一步準確地執行相機的曝光調節等。
此外，本發明的光感測器部份可以應用到其他電子裝置，例如，投影電視和導航系統等。即，本發明的光感測器可以用於需要檢測光的任何裝置。藉由將檢測光的結果反饋於電子裝置所具有的照明控制裝置等，可以降低耗電量。
注意，本實施例模式可以與其他實施例模式適宜組合而使用。
101‧‧‧第一光二極體
102‧‧‧第二光二極體
103‧‧‧第一電路群
104‧‧‧第二電路群
105‧‧‧校正電路
120a‧‧‧運算放大器
121‧‧‧電壓隨耦器電路
131‧‧‧第一電晶體
132‧‧‧第二電晶體
133‧‧‧第三電晶體
134‧‧‧第四電晶體
135．．．第五電晶體
136．．．第六電晶體
137．．．第七電晶體
138．．．電源
150．．．反相放大電路
154．．．反相電路
155．．．電壓調整電路
140a、140b．．．運算放大器
151、152．．．電阻
141．．．第一電晶體
142．．．第二電晶體
143．．．第三電晶體
144．．．第四電晶體
145．．．第五電晶體
146．．．第六電晶體
147．．．第七電晶體
148．．．電源
153、156、157、161、162、163．．．電阻
164．．．節點
160．．．反相加法電路
701．．．基板
702．．．絕緣膜
703．．．半導體膜
704a－704c．．．結晶半導體膜
705．．．閘極絕緣膜
706．．．閘極電極
706a．．．第一導電膜
706b．．．第二導電膜
709．．．絕緣膜
710．．．n型雜質區
700a、700b．．．n通道薄膜電晶體
700c．．．p通道薄膜電晶體
708．．．雜質區
713、714、715．．．電極
712．．．源極或汲極電極
711a．．．第一絕緣膜
711b．．．第二絕緣膜
716p、717p．．．p型半導體層
716i、717i．．．i型半導體層
716n、717n．．．n型半導體層
716．．．第一光二極體
717．．．第二光二極體
718．．．絕緣膜
719、720、721．．．電極
722．．．絕緣膜
723．．．電極
817．．．第二光二極體
806．．．遮光膜
901．．．閘極電極
902．．．遮光膜
900a－900c．．．薄膜電晶體
1201．．．主體A
1202．．．主體B
1203．．．外殼
1204．．．操作鍵
1205．．．聲音輸出部份
1206．．．聲音輸入部份
1207．．．電路板
1208．．．顯示面板A
1209．．．顯示面板B
1210．．．鉸鏈
1211．．．透光性材料部份
1212．．．光感測器
1221．．．主體
1222．．．外殼
1223．．．顯示面板
1224．．．操作键
1225．．．聲音輸出部份
1226．．．聲音輸入部份
1227．．．光感測器
1228．．．光感測器
1231．．．主體
1232．．．外殼
1233．．．顯示部份
1234．．．鍵盤
1235．．．外接埠
1236．．．指標裝置
1241．．．外殼
1242．．．支架台
1243．．．顯示部份
1262．．．液晶面板
1261．．．外殼
1251a、1251b．．．基板
1252．．．液晶層
1252a、1252b．．．偏振濾波片
1253．．．背光
1254．．．光感測器部份
1301．．．釋放按鈕
1302．．．主開關
1303．．．取景器視窗
1304．．．閃光部份
1305．．．透鏡
1306．．．鏡筒
1307．．．外殼
1311．．．目鏡視窗
1312．．．監視器
1313．．．操作按鈕
1314．．．光感測器
圖1是說明本發明的半導體裝置的基本結構的圖；圖2是說明本發明的半導體裝置的圖；圖3是說明本發明的半導體裝置的圖；圖4是說明本發明的半導體裝置的圖；圖5是說明本發明的半導體裝置的圖；圖6是說明本發明的半導體裝置的圖；圖7A至7D是說明本發明的半導體裝置的製造方法的圖；圖8A至8C是說明本發明的半導體裝置的製造方法的圖；圖9A和9B是說明本發明的半導體裝置的製造方法的圖；圖10是本發明的半導體裝置的部份截面圖；圖11是本發明的半導體裝置的部份截面圖；圖12是顯示安裝有本發明的半導體裝置的設備的圖；圖13A和13B是顯示安裝有本發明的半導體裝置的設備的圖；圖14A和14B是顯示安裝有本發明的半導體裝置的設備的圖；圖15是顯示安裝有本發明的半導體裝置的設備的圖；和圖16A和16B是顯示安裝有本發明的半導體裝置的設備的圖。
101．．．第一光二極體
102．．．第二光二極體
103．．．第一電路群
104．．．第二電路群
105．．．校正電路

Claims (12)

  1. 一種半導體裝置，包含：感測光的第一光二極體；第二光二極體；對該第二光二極體遮光的一遮光膜；第一電路群，該第一電路群包括被輸入有從該第一光二極體的一端子輸出的一電壓隨耦器電路；第二電路群，該第二電路群包括將從該第二光二極體的一端子獲得的輸出調整為根據在預定的溫度下的電壓之電壓的一電壓調整電路；和一補償電路，該補償電路被輸入有來自該第一電路群和該第二電路群的輸出，並且對每個該輸出進行加或減，其中對該第一光二極體的另一端子供給一參考電位，和其中對該第二光二極體的另一端子供給使順向偏壓施加到該第二光二極體的電位。
  2. 如申請專利範圍第1項的半導體裝置，其中該第一光二極體以及該第二光二極體分別包含n型半導體層和p型半導體層，其中該第一光二極體的一端子以及該第二光二極體的另一端子電連接到該p型半導體層，和其中該第一光二極體的另一端子以及該第二光二極體的一端子電連接到該n型半導體層。
  3. 如申請專利範圍第1項的半導體裝置， 其中當光線傳送時，該第一光二極體的一端子比另一端子的電位高。
  4. 如申請專利範圍第1項的半導體裝置，其中該第二電路群包含放大或反相從該第二光二極體的一端子獲得的輸出的功能。
  5. 一種半導體裝置，包含：感測光的第一光二極體；第二光二極體；對該第二光二極體遮光的一遮光膜；第一電路群，該第一電路群包括被輸入有來自該第一光二極體的一端子輸出的一電壓隨耦器電路；第二電路群，該第二電路群被輸入有從該第二光二極體的一端子獲得的輸出，且包括一反相放大器電路、一反相器電路、和將該第一電路群的輸出調整為根據在預定的溫度下的電壓之電壓的一電壓調整電路；和一補償電路，該補償電路被輸入有來自該第一電路群和該第二電路群的輸出，並且對每個該輸出進行加或減，其中對該第一光二極體的另一端子供給一參考電位，其中對該第二光二極體的另一端子供給使順向偏壓施加到該第二光二極體的電位，和其中當光線傳送時，該第一光二極體的一端子比另一端子的電位高。
  6. 一種半導體裝置，包含：感測光的第一光二極體； 第二光二極體；對該第二光二極體遮光的一遮光膜；第一電路群，該第一電路群包含被輸入有從該第一光二極體的一端子輸出的一電壓隨耦器電路；第二電路群，該第二電路群具有：被輸入有從該第二光二極體的一端子獲得的輸出的一反相器放大電路、一反相器電路、和將該第一電路群的輸出調整為根據在預定的溫度下的電壓之電壓的一電壓調整電路；和一加法電路，該加法電路被輸入有來自該第一電路群的輸出和來自該第二電路群的輸出，其中對該第一光二極體的另一端子供給一參考電位，其中對該第二光二極體的另一端子供給使順向偏壓施加到該第二光二極體的電位，和其中當光線傳送時，該第一光二極體的一端子比另一端子的電位高。
  7. 一種半導體裝置，包含：感測光的第一光二極體，該第一光二極體包括第一端子以及第二端子；第二光二極體，該第二光二極體包括第一端子以及第二端子；對該第二光二極體遮光的一遮光膜；第一電路群，該第一電路群包括一電壓隨耦器電路，且連接到該第一光二極體的第一端子，其中該第一端子的一輸出被輸入到該第一光二極體的該第一端子； 第二電路群，該第二電路群包括一電壓調整電路，且連接到該第二光二極體的第一端子，其中將該第二光二極體的第一端子的輸出調整為以在預定的溫度下的電壓當成一參考電壓的電壓；和一補償電路，該補償電路連接到該第一以及第二電路群，其中來自該第一光二極體的第一端子的輸出的變動受到補償。
  8. 如申請專利範圍第7項的半導體裝置，其中對該第一光二極體的第二端子供給一參考電位，和其中對該第二光二極體的第二端子供給使順向偏壓施加到該第二光二極體的電位。
  9. 如申請專利範圍第5-8項中任一項的半導體裝置，其中該第一光二極體以及該第二光二極體分別包含p型半導體層、n型半導體層、和在該p型半導體層和該n型半導體層之間設有的i型半導體層。
  10. 如申請專利範圍第1-8項中任一項的半導體裝置，其中該第一電路群以及該第二電路群分別包含一運算放大器。
  11. 如申請專利範圍第1-8項中任一項的半導體裝置，其中該第一電路群以及該第二電路群分別包含多個薄膜電晶體。
  12. 一種電子裝置，包含如申請專利範圍第1-8項中任一項的半導體裝置。
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