WO2012046628A1 - 光センサ及び該光センサを備えた液晶パネル - Google Patents

光センサ及び該光センサを備えた液晶パネル Download PDF

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徳寿 高岩
藤原 正弘
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    • G02F1/1354Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied having a particular photoconducting structure or material

Definitions

  • the present invention relates to an optical sensor and a liquid crystal panel including the optical sensor.
  • a liquid crystal display device provided with an optical sensor is known.
  • the optical sensor is monolithically formed on the active matrix substrate included in the liquid crystal panel.
  • a photodiode having a lateral structure is known.
  • the lateral structure photodiode it is extremely important to set the length of the intrinsic semiconductor region in a direction parallel to the forward direction of the photodiode to a desired size. In a lateral structure photodiode, it is also extremely important to suppress variations in the length of the intrinsic semiconductor region in a direction parallel to the forward direction of the photodiode.
  • the boundary between the p-type semiconductor region and the intrinsic semiconductor region and the boundary between the n-type semiconductor region and the intrinsic semiconductor region are defined as silicon. It has been proposed to be defined by two metal wirings provided above the film.
  • the object of the present invention is to provide a novel structure that can secure the light receiving area and improve the light detection sensitivity even if the substantial length of the intrinsic semiconductor region in the direction parallel to the forward direction of the photodiode is short.
  • An optical sensor and a liquid crystal panel including the optical sensor are provided.
  • An optical sensor includes a photodiode including a semiconductor film having a p-type semiconductor region, an intrinsic semiconductor region, and an n-type semiconductor region, and a first electrode formed above the intrinsic semiconductor region to which a negative voltage is applied.
  • the first gate wiring includes the intrinsic semiconductor region and the p semiconductor layer.
  • a first boundary defining wiring extending along the boundary with the type semiconductor region and crossing the intrinsic semiconductor region, and a first extension extending from the first boundary defining wiring toward the second gate wiring A second boundary defining wiring that extends along a boundary between the intrinsic semiconductor region and the n-type semiconductor region and crosses the intrinsic semiconductor region; From the second boundary regulation wiring A second extension wiring extending toward the first gate wiring, and a predetermined interval between the first gate wiring and the second gate wiring above the intrinsic semiconductor region. A gap is formed.
  • the optical sensor of the present invention even if the substantial length of the intrinsic semiconductor region in the direction parallel to the forward direction of the photodiode is short, the light receiving area can be secured and the light detection sensitivity can be improved.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an optical sensor included in the liquid crystal panel shown in FIG. 1, which is a cross-sectional view in the II-II direction in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of an active matrix substrate included in the liquid crystal panel shown in FIG. 1 and showing a state where a light shielding film is formed on the substrate.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of an active matrix substrate included in the liquid crystal panel shown in FIG. 1 and showing a state in which a semiconductor film is formed on a base layer.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an optical sensor included in the liquid crystal panel shown in FIG. 1, which is a cross-sectional view in the II-II direction in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of an active matrix
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of an active matrix substrate included in the liquid crystal panel shown in FIG. 1 and showing a state in which a gate wiring is formed on a gate insulating film.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of an active matrix substrate included in the liquid crystal panel shown in FIG. 1 and showing a state in which p-type impurities are implanted.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of an active matrix substrate included in the liquid crystal panel shown in FIG. 1 and showing a state where n-type impurities are implanted.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of an active matrix substrate included in the liquid crystal panel shown in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of an active matrix substrate included in the liquid crystal panel shown in FIG. 1 and showing a state where electrodes and wirings are formed.
  • the top view which shows schematic structure of the optical sensor as 2nd embodiment of this invention.
  • the top view which shows schematic structure of the optical sensor as 3rd embodiment of this invention.
  • An optical sensor includes a photodiode including a semiconductor film having a p-type semiconductor region, an intrinsic semiconductor region, and an n-type semiconductor region, and a negative voltage formed above the intrinsic semiconductor region. And a second gate wiring formed above the intrinsic semiconductor region to which a positive voltage is applied, wherein the first gate wiring is the intrinsic gate wiring.
  • a first boundary defining wiring extending along a boundary between the semiconductor region and the p-type semiconductor region, and extending from the first boundary defining wiring toward the second gate wiring.
  • a second extended wiring extending along a boundary between the intrinsic semiconductor region and the n-type semiconductor region, and extending across the intrinsic semiconductor region.
  • Boundary regulation wiring and the second A second extension wiring extending from the boundary defining wiring toward the first gate wiring, and above the intrinsic semiconductor region, the first gate wiring and the second gate wiring A predetermined gap is formed between them (first configuration relating to the optical sensor).
  • the p-type semiconductor region substantially extends to a region located immediately below the first gate wiring in the intrinsic semiconductor region.
  • the n-type semiconductor region substantially extends to a region located immediately below the second gate wiring in the intrinsic semiconductor region.
  • the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region are substantially expanded, so that the region where the photoexcitation process by light reception occurs in the photodiode is not only in the direction perpendicular to the forward direction of the photodiode, It is formed to extend in a direction parallel to the forward direction of the photodiode.
  • the substantial length of the intrinsic semiconductor region in the direction perpendicular to the forward direction of the photodiode increases.
  • the second configuration related to the optical sensor is the same as the first configuration related to the optical sensor, in which a plurality of at least one of the first extension wiring and the second extension wiring are formed.
  • the first extension wiring and the second extension wiring are alternately arranged in a direction perpendicular to the direction.
  • This facilitates increasing the substantial length of the intrinsic semiconductor region in the direction perpendicular to the forward direction of the photodiode.
  • even if the substantial length of the intrinsic semiconductor region in the direction parallel to the forward direction of the photodiode is short, it is easy to secure a light receiving area.
  • a third configuration related to the optical sensor is the same as that of the second configuration related to the optical sensor, in which a line width dimension of the first extension wiring is between the first extension wiring and the second extension wiring. It is the structure made smaller than the said predetermined clearance gap formed in this.
  • the line width dimension of the second extension wiring is the first extension wiring and the second extension wiring. Is configured to be smaller than the predetermined gap formed between the two.
  • the line width dimension of the second extension wiring is the first extension wiring and the second extension wiring.
  • the number of times of folding of a region where light excitation is caused by light reception that extends while meandering can be further increased.
  • the first gate wiring and the second gate wiring are disposed above the intrinsic semiconductor region.
  • the size of the predetermined gap formed between the two is 3 ⁇ m to 5 ⁇ m. In such a configuration, it is possible to avoid a decrease in output characteristics while avoiding a decrease in light conversion efficiency.
  • At least one of the first extension wiring and the second extension wiring is the This is a configuration formed along the edge of the intrinsic semiconductor region extending in a direction parallel to the forward direction of the photodiode. In such a configuration, a region where photoexcitation occurs by light reception can be efficiently formed in the intrinsic semiconductor region. As a result, it is easy to secure a light receiving area.
  • a liquid crystal panel according to an embodiment of the present invention is opposed to the photosensor according to the embodiment of the present invention, a substrate on which the photosensor is formed, and a surface of the substrate on which the photosensor is formed.
  • the counter substrate is arranged, and a liquid crystal layer sealed between the substrate and the counter substrate is provided.
  • each figure referred below demonstrates the simplified main component required in order to demonstrate this invention among the structural members of embodiment of this invention for convenience of explanation. Therefore, the optical sensor and the liquid crystal panel according to the present invention can include arbitrary constituent members that are not shown in the drawings referred to in this specification. Moreover, the dimension of the member in each figure does not represent the dimension of an actual structural member, the dimension ratio of each member, etc. faithfully.
  • FIG. 1 shows a liquid crystal panel 10 as an embodiment of the present invention relating to a liquid crystal panel.
  • the liquid crystal panel 10 includes an active matrix substrate 12, a counter substrate 14, and a liquid crystal layer 16 sealed between the substrates 12 and 14.
  • the active matrix substrate 12 includes a glass substrate 18 (see FIG. 2) as a substrate.
  • a plurality of pixels are formed in a matrix on the glass substrate 18.
  • Each pixel includes a thin film transistor as an active element and a pixel electrode.
  • a region in which a plurality of pixels are formed in a matrix is a display region (not shown).
  • the counter substrate 14 is disposed at a position facing the display area. Although not shown, the counter substrate 14 is provided with a counter electrode and a color filter.
  • a gate driver 20 and a data driver 22 are provided around the display area.
  • the gate driver 20 is connected to a thin film transistor included in each pixel by a gate line (not shown) extending in the horizontal direction of the display region.
  • the data driver 22 is connected to a thin film transistor included in each pixel by a data line (not shown) extending in the vertical direction of the display area.
  • a photosensor 24 (see FIG. 2) as a first embodiment of the present invention relating to the photosensor is provided. Although not shown, the photosensor 24 is disposed near the pixel. The photosensor 24 is provided for each pixel.
  • the optical sensor 24 includes a photodiode 26 as shown in FIG.
  • the photodiode 26 includes a semiconductor film 28 provided on the glass substrate 18. Note that the semiconductor film 28 is formed by the same process as the semiconductor film included in the thin film transistor.
  • the semiconductor film 28 is formed on the glass substrate 18 through the base layer 30 formed on the glass substrate 18.
  • the underlayer 30 is provided to prevent impurity diffusion from the glass substrate 18.
  • a silicon oxide film or the like can be employed as the underlayer 30, for example.
  • the thickness of the underlayer 30 is preferably 100 to 600 nm, more preferably 150 to 450 nm.
  • the semiconductor film 28 for example, an amorphous silicon film, a crystalline silicon film, or the like can be employed.
  • a crystalline silicon film for example, a low-temperature polysilicon film, a high-temperature polysilicon film, a continuous grain boundary silicon film, a microcrystalline silicon film, or the like can be employed.
  • the thickness of the semiconductor film 28 is 25 to 100 nm.
  • a p-type semiconductor region 28p, an intrinsic semiconductor region 28i, and an n-type semiconductor region 28n are formed so as to be arranged along the base layer 30 in this order.
  • the photodiode 26 is a so-called lateral structure PIN diode.
  • a light shielding film 32 formed on the glass substrate 18 and covered with the underlayer 30 is provided below the photodiode 26 (semiconductor film 28). This prevents light that has passed through the glass substrate 18 from entering the semiconductor film 28.
  • the light shielding film 32 for example, a metal film can be adopted.
  • a metal film formed of refractory metal tantalum, tungsten, molybdenum or the like as the light shielding film 32.
  • the thickness of the light shielding film 32 is 200 to 300 nm.
  • a gate insulating film 34 is formed on the base layer 30 so as to cover the photodiode 26 (semiconductor film 28).
  • the gate insulating film 34 for example, a silicon oxide film or the like can be employed. Note that the gate insulating film 34 also covers a semiconductor film included in a thin film transistor (not shown).
  • two gate wirings 38a and 38b are provided at a position overlapping the intrinsic semiconductor region 28i as projected in the thickness direction of the glass substrate 18.
  • these two gate wirings 38a and 38b for example, a metal wiring mainly composed of at least one of tantalum, tungsten, molybdenum, titanium, and aluminum can be employed.
  • the gate wiring 38a corresponds to the first gate wiring
  • the gate wiring 38b corresponds to the second gate wiring.
  • each of the gate wirings 38a and 38b includes boundary defining wirings 40a and 40b and four extension wirings 42a and 42b.
  • the boundary defining wiring 40a corresponds to the first boundary defining wiring
  • the boundary defining wiring 40b corresponds to the second boundary defining wiring
  • each extension wiring 42a is the first extension.
  • each extending wiring 42b corresponds to the second extending wiring.
  • FIG. 2 only the boundary defining wirings 40a and 40b included in the gate wirings 38a and 38b are shown, but these are positioned next to each other in the direction perpendicular to the forward direction of the photodiode 26 (up and down direction in FIG. 3). This is because the gap S ⁇ b> 2 formed between the two extended wirings 42 a and 42 b is filled with the interlayer insulating film 44.
  • Each boundary defining wiring 40a, 40b has a substantially constant line width dimension and extends in a direction perpendicular to the forward direction of the photodiode 26 (up and down direction in FIG. 3).
  • the boundary defining wiring 40a extends along the boundary between the intrinsic semiconductor region 28i and the p-type semiconductor region 28p.
  • An end 41a (see FIG. 2) opposite to the gate wiring 38b side in the boundary defining wiring 40a coincides with the boundary between the intrinsic semiconductor region 28i and the p-type semiconductor region 28p in the projection in the thickness direction of the glass substrate 18.
  • the boundary defining wiring 40b extends along the boundary between the intrinsic semiconductor region 28i and the n-type semiconductor region 28n.
  • An end 41b (see FIG.
  • boundary defining wiring 40b opposite to the gate wiring 38a side of the boundary defining wiring 40b coincides with the boundary between the intrinsic semiconductor region 28i and the n-type semiconductor region 28n in the projection in the thickness direction of the glass substrate 18. ing.
  • Each of the boundary defining wirings 40 a and 40 b crosses the semiconductor film 28 in the projection in the thickness direction of the glass substrate 18.
  • the line width dimension of each boundary defining wiring 40a, 40b may be 3 ⁇ m or more.
  • the line width dimension of each of the boundary defining wirings 40a and 40b is 3 ⁇ m.
  • Each extended wiring 42a, 42b has a substantially constant line width dimension and extends from one boundary defining wiring 40a, 40b toward the other boundary defining wiring 40b, 40a.
  • the line width dimension of each of the extended wirings 42 a and 42 b is set in consideration of the length of the intrinsic semiconductor region 28 i in the direction perpendicular to the forward direction of the photodiode 26.
  • the line width dimension of each extension wiring 42a, 42b is 1 micrometer, and is made smaller than the line width dimension of each boundary prescription
  • a predetermined gap S1 is formed between the extended ends of the extended wires 42a and 42b and the ends of the boundary defining wires 40b and 40a on the gate wires 38a and 38b side.
  • the extended wirings 42 a and 42 b and the boundary defining wirings 40 b and 40 a are separated by a predetermined distance S 1 in a direction parallel to the forward direction of the photodiode 26.
  • the size of each gap S1 may be 3 to 5 ⁇ m. Incidentally, in the present embodiment, the size of each gap S1 is 4 ⁇ m.
  • the four extending wirings 42a extending from the boundary defining wiring 40a and the four extending wirings 42b extending from the boundary defining wiring 40b are respectively in the length direction of the boundary defining wirings 40a and 40b, that is, the photodiode 26. It is located at equal intervals in the direction perpendicular to the forward direction.
  • one extended wire 42a is one of two edges extending in a direction parallel to the forward direction of the photodiode 26 in the intrinsic semiconductor region 28i (FIG. 3). Is formed along the upper edge).
  • one extended wire 42b is the other of the two edges extending in a direction parallel to the forward direction of the photodiode 26 in the intrinsic semiconductor region 28i (FIG. 3). Is formed along the lower edge).
  • the extended wiring 42 a extending from the boundary defining wiring 40 a and the extending wiring 42 b extending from the boundary defining wiring 40 b are alternately arranged in a direction perpendicular to the forward direction of the photodiode 26.
  • the gap S2 formed between the two extended wirings 42a and 42b adjacent in the direction perpendicular to the forward direction of the photodiode 26 has substantially the same size.
  • the two extended wirings 42a and 42b adjacent in the direction perpendicular to the forward direction of the photodiode 26 are separated by a predetermined distance S2 in the direction perpendicular to the forward direction of the photodiode 26.
  • the size of each gap S2 may be 3 to 5 ⁇ m. Incidentally, in this embodiment, the size of each gap S2 is 4 ⁇ m.
  • the gate wirings 38 a and 38 b are connected to the gate driver 20. Thereby, a voltage is applied to each gate wiring 38a, 38b. Incidentally, in this embodiment, a negative voltage is applied to the gate wiring 38a, and a positive voltage is applied to the gate wiring 38b.
  • the p-type semiconductor region 28p substantially extends to a region located below the gate wiring 38a in the intrinsic semiconductor region 28i.
  • the n-type semiconductor region 28n substantially extends to a region located below the gate wiring 38b in the intrinsic semiconductor region 28i.
  • the substantial length of the intrinsic semiconductor region 28i in the direction parallel to the forward direction of the photodiode 26 is substantially the same as the size of the gap formed between the two gate wirings 38a and 38b above the intrinsic semiconductor region 28i. become. That is, the substantial length of the intrinsic semiconductor region 28i in the direction parallel to the forward direction of the photodiode 26 is the gap S1 formed between the extended wirings 42a and 42b and the boundary defining wirings 40b and 40a, and the photo This is approximately the same as the size of the gap S2 formed between the two extended wirings 42a and 42b adjacent in the direction perpendicular to the forward direction of the diode 26.
  • the substantial length of the intrinsic semiconductor region 28i in the direction perpendicular to the forward direction of the photodiode 26 is formed such that a region where photoexcitation occurs by light reception extends while meandering in a direction perpendicular to the forward direction of the photodiode 26. Therefore, the intrinsic length in the intrinsic semiconductor region 28i is sufficiently larger than the original length in the direction perpendicular to the forward direction of the photodiode 26.
  • An interlayer insulating film 44 is formed on the gate insulating film 34 so as to cover the gate wirings 38a and 38b.
  • the interlayer insulating film 44 for example, a silicon nitride film and a silicon oxide film formed in this order can be employed.
  • the interlayer insulating film 44 also covers a gate electrode provided in a thin film transistor (not shown).
  • contact holes 46 and 48 penetrating the interlayer insulating film 44 and the gate insulating film 34 in the thickness direction are formed.
  • the contact hole 46 is formed at a position overlapping the p-type semiconductor region 28 p in the projection in the thickness direction of the glass substrate 18.
  • the contact hole 48 is formed at a position overlapping the n-type semiconductor region 28n in the projection in the thickness direction of the glass substrate 18.
  • a planarizing film 54 is formed on the interlayer insulating film 44 so as to cover the electrodes / wirings 50 and 52.
  • a planarizing film 54 for example, a silicon oxide film or the like can be employed in addition to an organic insulating film such as a photosensitive acrylic resin.
  • the thickness of the planarizing film 54 is 1000 to 4000 nm.
  • the manufacturing method of the active matrix substrate 12 provided with the optical sensor 24 is not limited to the manufacturing method described below.
  • the light shielding film 32 is formed at a predetermined position on the glass substrate 18. Specifically, first, a metal film that later becomes the light shielding film 32 is formed on the entire upper surface of the glass substrate 18 by sputtering. Thereafter, this metal film is patterned by photolithography. Thereby, as shown in FIG. 4A, the light shielding film 32 is formed at a predetermined position on the glass substrate 18.
  • the base layer 30 is formed on the upper side of the glass substrate 18 by CVD (Chemical Vapor Deposition). Thereby, the whole upper surface side of the glass substrate 18 is covered with the foundation layer 30.
  • the semiconductor film 28 is formed on the base layer 30. Specifically, first, an amorphous silicon film is formed on the entire upper surface of the base layer 30 by plasma CVD, sputtering, or the like. Subsequently, excimer laser is irradiated to the amorphous silicon film. Thereby, a polysilicon film covering the entire upper surface of the underlayer 30 is formed. Thereafter, the polysilicon film is patterned by photolithography. Thereby, as shown in FIG. 4B, the semiconductor film 28 is formed at a predetermined position on the base layer 30. In the present embodiment, the semiconductor film 28 included in the photodiode 26 is formed by using a process for forming a semiconductor film included in the thin film transistor.
  • a gate insulating film 34 is formed on the upper side of the glass substrate 18 by plasma CVD or the like. As a result, the entire upper surface side of the glass substrate 18 is covered with the gate insulating film 34.
  • the gate insulating film 34 is formed by using a step of forming a gate insulating film included in the thin film transistor.
  • gate wirings 38 a and 38 b are formed on the gate insulating film 34.
  • a conductive film to be gate wirings 38a and 38b later is formed on the entire upper surface of the gate insulating film 34 by sputtering, vacuum evaporation, CVD, or the like. Thereafter, this conductive film is patterned by photolithography.
  • gate wirings 38 a and 38 b are formed at predetermined positions on the gate insulating film 34.
  • the gate wirings 38a and 38b included in the optical sensor 24 are formed by using a gate electrode forming process included in the thin film transistor.
  • p-type impurities such as boron are implanted into the semiconductor film 28.
  • a resist mask 56 made of a resist is formed on the gate insulating film 34 so as to cover a part of the semiconductor film 28.
  • the resist mask 56 is formed with an opening 58 that exposes a portion that overlaps a region where the p-type semiconductor region 28p is to be formed.
  • a part of the opening 58 overlaps the boundary defining wiring 40a in the gate wiring 38a.
  • the boundary between the p-type semiconductor region 28p and the intrinsic semiconductor region 28i is defined by the end 41a of the boundary defining wiring 40a in the gate wiring 38a.
  • p-type impurities such as boron are ion-doped.
  • the p-type impurity is implanted into a region of the semiconductor film 28 that is not covered with the boundary defining wiring 40a and the resist mask 56 in the gate wiring 38a.
  • a p-type semiconductor region 28 p is formed in the semiconductor film 28.
  • an n-type impurity such as phosphorus is implanted into the semiconductor film 28.
  • a resist mask 60 made of a resist is formed on the gate insulating film 34 so as to cover a part of the semiconductor film 28.
  • an opening 62 is formed to expose a portion overlapping with a region where the n-type semiconductor region 28n is to be formed.
  • a part of the opening 62 overlaps the boundary defining wiring 40b in the gate wiring 38b.
  • the boundary between the n-type semiconductor region 28n and the intrinsic semiconductor region 28i is defined by the end 41b of the boundary defining wiring 40b in the gate wiring 38b.
  • n-type impurities such as phosphorus are ion-doped.
  • an n-type impurity is implanted into a region of the semiconductor film 28 that is not covered with the boundary defining wiring 40b and the resist mask 60 in the gate wiring 38b.
  • an n-type semiconductor region 28n is formed in the semiconductor film 28.
  • a region where neither p-type impurity nor n-type impurity is implanted in the semiconductor film 28 is an intrinsic semiconductor region 28i formed of an intrinsic semiconductor.
  • the resist mask 60 is removed.
  • the n-type semiconductor region 28n is formed using a process of forming a source region and a drain region in a semiconductor film included in the thin film transistor.
  • the impurities implanted into the semiconductor film 28 are activated. Specifically, heat treatment by RTA (Rapid Thermal Annealing) is performed in an inert atmosphere. Thereby, in the p-type semiconductor region 28p and the n-type semiconductor region 28n of the semiconductor film 28, doping damage such as crystal defects generated during ion doping is recovered, and the implanted impurities are activated.
  • the impurity implanted into the semiconductor film 28 is activated using a step of activating the impurity implanted into the semiconductor film included in the thin film transistor.
  • an interlayer insulating film 44 is formed on the upper side of the glass substrate 18 by plasma CVD or the like. Thereby, the entire upper surface side of the glass substrate 18 is covered with the interlayer insulating film 44.
  • contact holes 46 penetrating the interlayer insulating film 44 and the gate insulating film 34 in the thickness direction, 48 is formed.
  • the contact holes 46 and 48 are formed by photolithography.
  • electrodes / wirings 50 and 52 are formed on the interlayer insulating film 44.
  • a conductive film that will later become electrodes and wirings 50 and 52 is formed on the upper side of the glass substrate 18 by sputtering, CVD, or the like. Thereby, the whole upper surface side of the glass substrate 18 is covered with the conductive film. Thereafter, the conductive film is patterned by photolithography. As a result, as shown in FIG. 4G, electrodes and wirings 50 and 52 are formed on the interlayer insulating film 44.
  • a planarizing film 54 is formed on the upper side of the glass substrate 18.
  • the planarizing film 54 is an organic insulating film such as a photosensitive acrylic resin
  • the planarizing film 54 is formed by a spin coater.
  • the planarizing film 54 is an inorganic insulating film such as a silicon oxide film
  • the planarizing film 54 is formed by plasma CVD or the like. Thereby, the entire upper surface side of the glass substrate 18 is covered with the planarizing film 54. As a result, the target active matrix substrate 12 is obtained.
  • the substantial length of the intrinsic semiconductor region 28i in the direction perpendicular to the forward direction of the photodiode 26 can be earned. Thereby, even if the substantial length of the intrinsic semiconductor region 28 i in the direction parallel to the forward direction of the photodiode 26 is shortened, the light receiving area of the photodiode 26 can be secured. As a result, the light detection sensitivity of the photodiode 26 can be improved.
  • a thin line-shaped extending portion extending toward the n-type semiconductor region 28n is located below the extending wiring 42a.
  • a thin line-shaped extending portion extending toward the p-type semiconductor region 28p is below the extending wiring 42b. It is a part to be located.
  • the line width dimension of the extended portion can be made sufficiently small to secure a light receiving area.
  • a resist mask made of a resist that includes a p-type semiconductor region having a thin line-like extension portion extending toward the n-type semiconductor region and an n-type semiconductor region having a thin line-like extension portion extending toward the p-type semiconductor region.
  • the number of times of photolithography necessary for forming the thin line-shaped extension portion that is, the number of times of forming the resist mask is required.
  • the openings for forming the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region formed in the resist mask are likely to be adversely affected due to variations in the size of the opening and the shift of the resist mask formation position. It has been difficult to secure a light receiving area by sufficiently reducing the line width dimension of the extended portion.
  • a p-type semiconductor region having a thin line-like extension portion extending toward the n-type semiconductor region side, and an n-type semiconductor region having a thin line-like extension portion extending toward the p-type semiconductor region side When forming a semiconductor film using a resist mask made of a resist, (1) the accuracy of the line width of the resist mask when forming the p-type semiconductor region, and (2) the resist when forming the n-type semiconductor region.
  • the substantial length of the intrinsic semiconductor region in the direction parallel to the forward direction of the photodiode varies due to the accuracy of the mask line width and (3) the displacement of the n-type semiconductor region with respect to the p-type semiconductor region. There was a problem.
  • the thin line-shaped extension portion provided in each of the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region is formed by ion doping in a state where the resist mask is formed, and thus is narrower than the line width of the resist mask. There was a problem that I could not do it.
  • the resist mask is formed only once when the gate wirings 38a and 38b are formed, openings for forming the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region formed in the resist mask are formed. It is difficult to be adversely affected by variations in the size of the portion or the formation position of the resist mask being shifted, and the light receiving area can be secured by sufficiently reducing the line width dimension of the extended portion.
  • the line width accuracy of the resist mask used when forming the gate wirings 38a and 38b and the variation in line width due to etching when forming the gate wirings 38a and 38b are affected. Not receive. Therefore, it is possible to suppress a substantial variation in the length of the intrinsic semiconductor region 28 i in the direction parallel to the forward direction of the photodiode 26.
  • the extension wirings 42a and 42b can be made longer by increasing the etching time when forming the extension wirings 42a and 42b. Can be thinned. For example, even if the minimum dimension of the line width of the resist mask is 1.5 ⁇ m, the line widths of the extended wirings 42 a and 42 b can be reduced to 1 ⁇ m by increasing the etching time.
  • the region where photoexcitation occurs by light reception extends so as to meander. Is done. This makes it easy to ensure the substantial length of the intrinsic semiconductor region 28 i in the direction perpendicular to the forward direction of the photodiode 26.
  • All of the line width dimensions of the extended wirings 42 a and 42 b extending from the boundary defining wirings 40 a and 40 b are formed between the two extended wirings 42 a and 42 b adjacent in the direction perpendicular to the forward direction of the photodiode 26. It is made smaller than the made gap S2. Thereby, it becomes easy to increase the number of times of folding of the region where photoexcitation occurs by light reception that extends while meandering. As a result, it is easy to ensure the substantial length of the intrinsic semiconductor region 28 i in the direction perpendicular to the forward direction of the photodiode 26.
  • the substantial length of the intrinsic semiconductor region 28 i in the direction parallel to the forward direction of the photodiode 26 can be shortened. Thereby, the response speed of the photodiode 26 can be improved.
  • the substantial length of the intrinsic semiconductor region 28i in the direction parallel to the forward direction of the photodiode 26 is 3 ⁇ m or more (in this embodiment, 4 ⁇ m), avoiding a reduction in the region where photoexcitation occurs. Can do. As a result, it is possible to prevent the light conversion efficiency of the photodiode 26 from decreasing.
  • the substantial length of the intrinsic semiconductor region 28i in the direction parallel to the forward direction of the photodiode 26 is 5 ⁇ m or less (in this embodiment, 4 ⁇ m), there is a region where no photoexcitation occurs in the intrinsic semiconductor region 28i. And it can avoid that the said area
  • One of the four extended wirings 42a extending from the boundary defining wiring 40a of the gate wiring 38a is formed along one of two edges extending in a direction parallel to the forward direction of the photodiode 26 in the intrinsic semiconductor region 28i.
  • one of the four extended wirings 42b extending from the boundary defining wiring 40b of the gate wiring 38b is along the other of the two end edges extending in the direction parallel to the forward direction of the photodiode 26 in the intrinsic semiconductor region 28i. Is formed.
  • the optical sensor 64 of this embodiment differs from the optical sensor (24) of the first embodiment in the extension wirings 66a and 66b in the gate wirings 38a and 38b.
  • the extension wirings 66a and 66b of the present embodiment include parallel extension portions 68a and 68b and vertical extension portions 70a and 70b.
  • the parallel extending portions 68a and 68b have substantially constant width dimensions and extend from the boundary defining wires 40a and 40b in a direction parallel to the forward direction of the photodiode 26.
  • the vertical extending portions 70 a and 70 b have substantially constant width dimensions and extend from the extending ends of the parallel extending portions 68 a and 68 b in a direction perpendicular to the forward direction of the photodiode 26.
  • the size of the gap S5 formed between the vertical extending portions 70a and 70b and the parallel extending portions 68b and 68a may be 3 to 5 ⁇ m.
  • the optical sensor 72 of this embodiment differs from the optical sensor (24) of the first embodiment in the extended wirings 74a and 74b in the gate wirings 38a and 38b.
  • the extension wirings 74a and 74b according to the present embodiment have a shape in which the line width dimension is gradually reduced toward the front end in the extension direction.
  • the data driver 22 may apply voltage to the gate wirings 38a and 38b.
  • a dedicated circuit for applying a voltage to the gate wirings 38a and 38b may be separately provided.

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Abstract

 フォトダイオードの順方向と平行な方向における真性半導体領域の実質的な長さが短くても、受光面積を確保して、光検出感度を向上させることができる、新規な構造の光センサ及び該光センサを備えた液晶パネルを提供することを、目的とする。p型半導体領域(28p)と真性半導体領域(28i)とn型半導体領域(28n)とを有する半導体膜(28)を備えるフォトダイオード(26)と、真性半導体領域(28i)の上方に形成されて、負の電圧が印加される第一のゲート配線(38a)と、真性半導体領域(28i)の上方に形成されて、正の電圧が印加される第二のゲート配線(38b)とを備えており、真性半導体領域(28i)の上方において、第一のゲート配線(38a)と第二のゲート配線(38b)との間に所定の隙間が形成されている。

Description

光センサ及び該光センサを備えた液晶パネル
 本発明は、光センサ及び該光センサを備えた液晶パネルに関する。
 従来から、タッチセンサ機能等を実現するために、光センサを備えた液晶表示装置が知られている。このような液晶表示装置においては、部品点数の削減等の観点から、液晶パネルが有するアクティブマトリクス基板に、光センサがモノリシックに形成される。このような光センサとしては、例えば、ラテラル構造を有するフォトダイオードが知られている。
 ラテラル構造のフォトダイオードにおいては、フォトダイオードの順方向と平行な方向における真性半導体領域の長さが大きすぎると、受光によって光励起の生じる領域が真性半導体領域の全体に至らなくなる。その結果、受光によって光励起が生じる領域以外の領域が抵抗領域となって、出力が低下してしまう。一方、フォトダイオードの順方向と平行な方向における真性半導体領域の長さが小さすぎると、受光によって光励起の生じる領域が小さくなり、光変換効率が低下してしまう。従って、ラテラル構造のフォトダイオードにおいて、フォトダイオードの順方向と平行な方向における真性半導体領域の長さを所望の大きさにすることは極めて重要である。また、ラテラル構造のフォトダイオードにおいては、フォトダイオードの順方向と平行な方向における真性半導体領域の長さのばらつきを抑えることも、極めて重要である。
 そこで、国際公開2008/133162号公報(特許文献1)に記載されているように、p型半導体領域と真性半導体領域との境界と、n型半導体領域と真性半導体領域との境界とを、シリコン膜の上方に設けた2本の金属配線によって規定することが提案されている。
 ところで、特許文献1に記載のフォトダイオードにおいては、真性半導体領域の上方に位置する2本の金属配線のそれぞれに適当な電圧を印加して、受光によって光励起の生じる領域を真性半導体領域の中央に集中させるようにしている。これにより、フォトダイオードの順方向と平行な方向における真性半導体領域の実質的な長さが2本の金属配線の離隔距離と略同じになる。従って、フォトダイオードの順方向と平行な方向における真性半導体領域の実質的な長さを所望の大きさにするためには、2本の金属配線の離隔距離を考慮する必要がある。
 しかしながら、特許文献1に記載されているフォトダイオードの場合、ただ単に2本の金属配線の離隔距離を短くしただけでは、受光面積が小さくなってしまい、十分な検出感度を得ることが難しいという問題があった。
 本発明の目的は、フォトダイオードの順方向と平行な方向における真性半導体領域の実質的な長さが短くても、受光面積を確保して、光検出感度を向上させることができる、新規な構造の光センサ及び該光センサを備えた液晶パネルを提供することにある。
 本発明の光センサは、p型半導体領域と真性半導体領域とn型半導体領域とを有する半導体膜を備えるフォトダイオードと、前記真性半導体領域の上方に形成されて、負の電圧が印加される第一のゲート配線と、前記真性半導体領域の上方に形成されて、正の電圧が印加される第二のゲート配線とを備えており、前記第一のゲート配線は、前記真性半導体領域と前記p型半導体領域との境界に沿って延びて、該真性半導体領域を横断する第一の境界規定配線と、該第一の境界規定配線から前記第二のゲート配線に向かって延び出す第一の延出配線とを備えており、前記第二のゲート配線は、前記真性半導体領域と前記n型半導体領域との境界に沿って延びて、該真性半導体領域を横断する第二の境界規定配線と、該第二の境界規定配線から前記第一のゲート配線に向かって延び出す第二の延出配線とを備えており、前記真性半導体領域の上方において、前記第一のゲート配線と前記第二のゲート配線との間に所定の隙間が形成されている。
 本発明の光センサによれば、フォトダイオードの順方向と平行な方向における真性半導体領域の実質的な長さが短くても、受光面積を確保して、光検出感度を向上させることができる。
液晶パネルに関する本発明の一実施形態としての液晶パネルを示す斜視図。 図1に示した液晶パネルが備える光センサを示す断面図であって、図3におけるII-II方向での断面図。 図2に示した光センサを拡大して示す平面図。 図1に示した液晶パネルが備えるアクティブマトリクス基板の製造工程を説明するための断面図であって、遮光膜が基板上に形成された状態を示す断面図。 図1に示した液晶パネルが備えるアクティブマトリクス基板の製造工程を説明するための断面図であって、半導体膜が下地層上に形成された状態を示す断面図。 図1に示した液晶パネルが備えるアクティブマトリクス基板の製造工程を説明するための断面図であって、ゲート配線がゲート絶縁膜上に形成された状態を示す断面図。 図1に示した液晶パネルが備えるアクティブマトリクス基板の製造工程を説明するための断面図であって、p型不純物が注入される状態を示す断面図。 図1に示した液晶パネルが備えるアクティブマトリクス基板の製造工程を説明するための断面図であって、n型不純物が注入される状態を示す断面図。 図1に示した液晶パネルが備えるアクティブマトリクス基板の製造工程を説明するための断面図であって、層間絶縁膜とゲート絶縁膜にコンタクトホールが形成された状態を示す断面図。 図1に示した液晶パネルが備えるアクティブマトリクス基板の製造工程を説明するための断面図であって、電極・配線が形成された状態を示す断面図。 本発明の第二の実施形態としての光センサの概略構成を示す平面図。 本発明の第三の実施形態としての光センサの概略構成を示す平面図。
 本発明の一実施形態に係る光センサは、p型半導体領域と真性半導体領域とn型半導体領域とを有する半導体膜を備えるフォトダイオードと、前記真性半導体領域の上方に形成されて、負の電圧が印加される第一のゲート配線と、前記真性半導体領域の上方に形成されて、正の電圧が印加される第二のゲート配線とを備えており、前記第一のゲート配線は、前記真性半導体領域と前記p型半導体領域との境界に沿って延びて、該真性半導体領域を横断する第一の境界規定配線と、該第一の境界規定配線から前記第二のゲート配線に向かって延び出す第一の延出配線とを備えており、前記第二のゲート配線は、前記真性半導体領域と前記n型半導体領域との境界に沿って延びて、該真性半導体領域を横断する第二の境界規定配線と、該第二の境界規定配線から前記第一のゲート配線に向かって延び出す第二の延出配線とを備えており、前記真性半導体領域の上方において、前記第一のゲート配線と前記第二のゲート配線との間に所定の隙間が形成されている(光センサに関する第1の構成)。
 光センサに関する第1の構成においては、第一のゲート配線に負の電圧を印加すると、真性半導体領域において第一のゲート配線の直下に位置する領域では、正孔が増加する。これにより、p型半導体領域は、実質的に、真性半導体領域において第一のゲート配線の直下に位置する領域にまで広がる。
 一方、第二のゲート配線に正の電圧を印加すると、真性半導体領域において第二のゲート配線の直下に位置する領域では、自由電子が増加する。これにより、n型半導体領域は、実質的に、真性半導体領域において第二のゲート配線の直下に位置する領域にまで広がる。
 このようにして、p型半導体領域とn型半導体領域とが実質的に広がることにより、フォトダイオードにおいて受光による光励起のプロセスが発生する領域は、フォトダイオードの順方向に垂直な方向だけでなく、フォトダイオードの順方向と平行な方向にも延びるように形成される。換言すれば、フォトダイオードの順方向に垂直な方向における真性半導体領域の実質的な長さが大きくなる。これにより、フォトダイオードの順方向と平行な方向における真性半導体領域の実質的な長さが短くても、受光面積を確保することができる。その結果、光検出感度を向上させることが可能となる。
 光センサに関する第2の構成は、前記光センサに関する第1の構成において、前記第一の延出配線と前記第二の延出配線との少なくとも一方が複数形成されており、前記フォトダイオードの順方向に垂直な方向で、該第一の延出配線と該第二の延出配線とが交互に並んでいる構成である。このような構成においては、受光によって光励起の生じる領域を蛇行させることができる。これにより、フォトダイオードの順方向に垂直な方向における真性半導体領域の実質的な長さを大きくすることが容易になる。その結果、フォトダイオードの順方向と平行な方向における真性半導体領域の実質的な長さが短くても、受光面積を確保し易くなる。
 光センサに関する第3の構成は、前記光センサに関する第2の構成において、前記第一の延出配線の線幅寸法が、該第一の延出配線と前記第二の延出配線との間に形成された前記所定の隙間よりも小さくされている構成である。このような構成においては、蛇行しながら延びる、受光によって光励起の生じる領域の折り返しの回数を増やすことができる。これにより、フォトダイオードの順方向に垂直な方向における真性半導体領域の実質的な長さを大きくすることが更に容易になる。その結果、フォトダイオードの順方向と平行な方向における真性半導体領域の実質的な長さが短くても、受光面積を確保し易くなる。
 光センサに関する第4の構成は、前記光センサに関する第2又は第3の構成において、前記第二の延出配線の線幅寸法が、前記第一の延出配線と該第二の延出配線との間に形成された前記所定の隙間よりも小さくされている構成である。このような構成においては、蛇行しながら延びる、受光によって光励起の生じる領域の折り返しの回数を増やすことができる。これにより、フォトダイオードの順方向に垂直な方向における真性半導体領域の実質的な長さを大きくすることが更に容易になる。その結果、フォトダイオードの順方向と平行な方向における真性半導体領域の実質的な長さが短くても、受光面積を確保し易くなる。
 特に、第3の構成と組み合わせれば、蛇行しながら延びる、受光によって光励起の生じる領域の折り返しの回数を更に増やすことができる。その結果、フォトダイオードの順方向に垂直な方向における真性半導体領域の実質的な長さを大きくすることが極めて容易になる。
 光センサに関する第5の構成は、前記光センサに関する第1~第4の構成の何れかに記載の構成において、前記真性半導体領域の上方において、前記第一のゲート配線と前記第二のゲート配線との間に形成される前記所定の隙間の大きさが、3μm~5μmとされている構成である。このような構成においては、光変換効率の低下を回避しつつ、出力特性の低下を回避することができる。
 光センサに関する第6の構成は、前記光センサに関する第1~第5の構成の何れかに記載の構成において、前記第一の延出配線と前記第二の延出配線の少なくとも一方が、前記フォトダイオードの順方向と平行な方向に延びる前記真性半導体領域の端縁に沿って形成されている構成である。このような構成においては、受光によって光励起の生じる領域を真性半導体領域に効率良く形成することができる。その結果、受光面積が確保し易くなる。
 本発明の一実施形態に係る液晶パネルは、前記本発明の一実施形態に係る光センサと、前記光センサが形成された基板と、前記基板における前記光センサが形成された側の面と対向して配置された対向基板と、前記基板と前記対向基板との間に封入された液晶層とを備えている。
 以下、本発明のより具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明に係る光センサ及び液晶パネルは、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
 [第一の実施形態]
 図1には、液晶パネルに関する本発明の一実施形態としての液晶パネル10が示されている。この液晶パネル10は、アクティブマトリクス基板12と、対向基板14と、これらの基板12,14の間に封入された液晶層16とを備えている。
 アクティブマトリクス基板12は、基板としてのガラス基板18(図2参照)を備えている。ガラス基板18には、複数の画素(図示せず)がマトリクス状に形成されている。各画素は、アクティブ素子としての薄膜トランジスタと、画素電極とを含んで構成されている。ガラス基板18において、複数の画素がマトリクス状に形成された領域が、図示しない表示領域となる。
 この表示領域と対向する位置において、対向基板14が配置されている。なお、図示はされていないが、対向基板14には、対向電極と、カラーフィルタとが設けられている。
 また、アクティブマトリクス基板12が備えるガラス基板18において、表示領域の周囲には、ゲートドライバ20と、データドライバ22とが設けられている。ゲートドライバ20は、表示領域の水平方向に延びるゲート線(図示せず)によって、各画素が備える薄膜トランジスタに接続されている。データドライバ22は、表示領域の垂直方向に延びるデータ線(図示せず)によって、各画素が備える薄膜トランジスタに接続されている。
 また、アクティブマトリクス基板12が備えるガラス基板18に形成された表示領域には、光センサに関する本発明の第一の実施形態としての光センサ24(図2参照)が設けられている。なお、図示はしていないが、光センサ24は、画素の近くに配置されている。光センサ24は、各画素毎に設けられている。光センサ24は、図2に示されているように、フォトダイオード26を備えている。
 フォトダイオード26は、ガラス基板18上に設けられた半導体膜28を備えている。なお、半導体膜28は、薄膜トランジスタが備える半導体膜と同一のプロセスで形成される。
 本実施形態では、ガラス基板18上に形成された下地層30を介して、半導体膜28がガラス基板18上に形成されている。下地層30は、ガラス基板18からの不純物拡散を防ぐために設けられている。下地層30としては、例えば、酸化シリコン膜等を採用することができる。下地層30の厚さは、好ましくは100~600nm、より好ましくは150~450nmである。
 半導体膜28としては、例えば、非晶質シリコン膜、結晶質シリコン膜等を採用することができる。結晶質シリコン膜としては、例えば、低温ポリシリコン膜、高温ポリシリコン膜、連続粒界シリコン膜、微結晶シリコン膜等を採用することができる。半導体膜28の厚さは、25~100nmである。
 半導体膜28には、p型半導体領域28pと真性半導体領域28iとn型半導体領域28nとがこの順番で下地層30に沿って並ぶように形成されている。このことから明らかなように、フォトダイオード26は所謂ラテラル構造のPINダイオードである。
 このようなフォトダイオード26(半導体膜28)の下方には、ガラス基板18上に形成されて且つ下地層30で覆われた遮光膜32が設けられている。これにより、ガラス基板18を通過した光が、半導体膜28に入射するのを防いでいる。
 遮光膜32としては、例えば、金属膜を採用することができる。アクティブマトリクス基板12の製造方法を考慮すると、遮光膜32としては、高融点金属であるタンタル、タングステン、モリブデン等で形成された金属膜を採用することが望ましい。遮光膜32の厚さは、200~300nmである。
 フォトダイオード26(半導体膜28)を覆うようにして、ゲート絶縁膜34が下地層30上に形成されている。ゲート絶縁膜34としては、例えば、酸化シリコン膜等を採用することができる。なお、ゲート絶縁膜34は、図示しない薄膜トランジスタが備える半導体膜も覆っている。
 ゲート絶縁膜34上には、ガラス基板18の厚さ方向の投影で、真性半導体領域28iと重なる位置において、二つのゲート配線38a,38bが設けられている。これら二つのゲート配線38a,38bとしては、例えば、タンタル、タングステン、モリブデン、チタン、アルミニウムのうち少なくとも一つを主成分とする金属配線等を採用することができる。本実施形態では、ゲート配線38aが第一のゲート配線と対応しており、ゲート配線38bが第二のゲート配線と対応している。
 各ゲート配線38a,38bは、図3に示されているように、境界規定配線40a,40bと、四つの延出配線42a,42bとを備えている。本実施形態では、境界規定配線40aが第一の境界規定配線と対応しており、境界規定配線40bが第二の境界規定配線と対応しており、各延出配線42aが第一の延出配線と対応しており、各延出配線42bが第二の延出配線と対応している。なお、図2では、各ゲート配線38a,38bが備える境界規定配線40a,40bしか示されていないが、これはフォトダイオード26の順方向に垂直な方向(図3の上下方向)で隣に位置する二つの延出配線42a,42bの間に形成された隙間S2が層間絶縁膜44で埋められていることによるものである。
 各境界規定配線40a,40bは、略一定の線幅寸法でもって、フォトダイオード26の順方向に垂直な方向(図3の上下方向)に延びている。境界規定配線40aは、真性半導体領域28iとp型半導体領域28pとの境界に沿って延びている。境界規定配線40aにおけるゲート配線38b側とは反対側の端41a(図2参照)が、ガラス基板18の厚さ方向の投影で、真性半導体領域28iとp型半導体領域28pとの境界に一致している。境界規定配線40bは、真性半導体領域28iとn型半導体領域28nとの境界に沿って延びている。境界規定配線40bにおけるゲート配線38a側とは反対側の端41b(図2参照)が、ガラス基板18の厚さ方向の投影で、真性半導体領域28iとn型半導体領域28nとの境界に一致している。各境界規定配線40a,40bは、ガラス基板18の厚さ方向の投影において、半導体膜28を横切っている。
 各境界規定配線40a,40bの線幅寸法は、3μm以上であれば良い。因みに、本実施形態では、各境界規定配線40a,40bの線幅寸法は3μmとされている。
 各延出配線42a,42bは、略一定の線幅寸法でもって、一方の境界規定配線40a,40bから他方の境界規定配線40b,40aへ向かって延び出している。各延出配線42a,42bの線幅寸法は、フォトダイオード26の順方向に垂直な方向での真性半導体領域28iの長さ等を考慮して設定される。因みに、本実施形態では、各延出配線42a,42bの線幅寸法は1μmとされており、各境界規定配線40a,40bの線幅寸法よりも小さくされている。
 各延出配線42a,42bの延出端と境界規定配線40b,40aにおけるゲート配線38a,38b側の端との間には、所定の隙間S1が形成されている。換言すれば、各延出配線42a,42bと境界規定配線40b,40aとが、フォトダイオード26の順方向と平行な方向に所定距離S1だけ離れている。各隙間S1の大きさは、3~5μmであれば良い。因みに、本実施形態では、各隙間S1の大きさは4μmとされている。
 境界規定配線40aから延び出す四つの延出配線42aと、境界規定配線40bから延び出す四つの延出配線42bとは、それぞれ、境界規定配線40a,40bの長さ方向、即ち、フォトダイオード26の順方向に垂直な方向に等間隔に位置している。
 境界規定配線40aから延び出す四つの延出配線42aのうち、一つの延出配線42aは、真性半導体領域28iにおいてフォトダイオード26の順方向と平行な方向に延びる二つの端縁の一方(図3の上端縁)に沿って形成されている。境界規定配線40bから延び出す四つの延出配線42bのうち、一つの延出配線42bは、真性半導体領域28iにおいてフォトダイオード26の順方向と平行な方向に延びる二つの端縁の他方(図3の下端縁)に沿って形成されている。
 境界規定配線40aから延び出す延出配線42aと、境界規定配線40bから延び出す延出配線42bとが、フォトダイオード26の順方向に垂直な方向で、交互に並んでいる。フォトダイオード26の順方向に垂直な方向で隣り合う二つの延出配線42a,42bの間に形成される隙間S2は、略同じ大きさになっている。換言すれば、フォトダイオード26の順方向に垂直な方向で隣り合う二つの延出配線42a,42bは、フォトダイオード26の順方向に垂直な方向で所定距離S2だけ離れている。各隙間S2の大きさは、3~5μmであれば良い。因みに、本実施形態では、各隙間S2の大きさは4μmとされている。
 各ゲート配線38a,38bは、ゲートドライバ20に接続されている。これにより、各ゲート配線38a,38bに電圧が印加される。因みに、本実施形態では、ゲート配線38aに負の電圧が印加され、ゲート配線38bに正の電圧が印加される。
 このようにして電圧が印加されることにより、真性半導体領域28iにおいて、ゲート配線38a(境界規定配線40a及び当該境界規定配線40aから延び出す四つの延出配線42a)の下方に位置する領域では、正孔が増加し、ゲート配線38b(境界規定配線40b及び当該境界規定配線40bから延び出す四つの延出配線42b)の下方に位置する領域では、自由電子が増加する。これにより、p型半導体領域28pは、真性半導体領域28iにおいてゲート配線38aの下方に位置する領域にまで、実質的に広がる。また、n型半導体領域28nは、真性半導体領域28iにおいてゲート配線38bの下方に位置する領域にまで、実質的に広がる。その結果、受光によって光励起の生じる領域が、フォトダイオード26の順方向に垂直な方向へ蛇行しながら延びるように形成される。
 フォトダイオード26の順方向と平行な方向における真性半導体領域28iの実質的な長さは、真性半導体領域28iの上方において、二つのゲート配線38a,38bの間に形成された隙間の大きさと略同じになる。即ち、フォトダイオード26の順方向と平行な方向における真性半導体領域28iの実質的な長さは、延出配線42a,42bと境界規定配線40b,40aとの間に形成された隙間S1や、フォトダイオード26の順方向に垂直な方向で隣り合う二つの延出配線42a,42bの間に形成された隙間S2の大きさと略同じになる。また、フォトダイオード26の順方向に垂直な方向における真性半導体領域28iの実質的な長さは、受光によって光励起の生じる領域がフォトダイオード26の順方向に垂直な方向へ蛇行しながら延びるように形成されているので、真性半導体領域28iにおけるフォトダイオード26の順方向に垂直な方向での本来の長さよりも十分に大きくなっている。
 ゲート配線38a,38bを覆うようにして、層間絶縁膜44がゲート絶縁膜34上に形成されている。層間絶縁膜44としては、例えば、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜がこの順番で形成されたもの等を採用することができる。なお、層間絶縁膜44は、図示しない薄膜トランジスタが備えるゲート電極も覆っている。
 また、層間絶縁膜44及びゲート絶縁膜34には、層間絶縁膜44及びゲート絶縁膜34を厚さ方向に貫通するコンタクトホール46,48が形成されている。コンタクトホール46は、ガラス基板18の厚さ方向の投影において、p型半導体領域28pと重なる位置に形成されている。コンタクトホール48は、ガラス基板18の厚さ方向の投影において、n型半導体領域28nと重なる位置に形成されている。このようにして、コンタクトホール46,48が形成されていることにより、p型半導体領域28pとn型半導体領域28nのそれぞれに対して、層間絶縁膜44上に形成された電極・配線50,52が接続されている。電極・配線50,52としては、例えば、窒化チタン膜とアルミニウム膜の二層構造を有するもの等を採用することができる。
 また、電極・配線50,52を覆うようにして、平坦化膜54が層間絶縁膜44上に形成されている。平坦化膜54としては、例えば、感光性アクリル樹脂等の有機絶縁膜の他、酸化シリコン膜等を採用することができる。平坦化膜54の厚さは、1000~4000nmである。
 続いて、このような光センサ24を備えたアクティブマトリクス基板12の製造方法について、説明する。なお、光センサ24を備えたアクティブマトリクス基板12の製造方法は、以下に記載の製造方法に限定されない。
 先ず、遮光膜32をガラス基板18上の所定位置に形成する。具体的には、先ず、後に遮光膜32となる金属膜をスパッタによってガラス基板18の上面全体に形成する。その後、この金属膜をフォトリソグラフィによってパターニングする。これにより、図4Aに示されているように、遮光膜32がガラス基板18上の所定位置に形成される。
 次に、下地層30をCVD(Chemical Vapor Deposition)によってガラス基板18の上側に形成する。これにより、ガラス基板18の上面側全体が、下地層30で覆われる。
 続いて、半導体膜28を下地層30上に形成する。具体的には、先ず、アモルファスシリコン膜をプラズマCVDやスパッタ等によって下地層30の上面全体に形成する。続いて、アモルファスシリコン膜にエキシマレーザーを照射する。これにより、下地層30の上面全体を覆うポリシリコン膜が形成される。その後、ポリシリコン膜をフォトリソグラフィによってパターニングする。これにより、図4Bに示されているように、半導体膜28が下地層30上の所定位置に形成される。なお、本実施形態では、薄膜トランジスタが備える半導体膜の形成工程を利用して、フォトダイオード26が備える半導体膜28を形成する。
 次に、ゲート絶縁膜34をプラズマCVD等によってガラス基板18の上側に形成する。これにより、ガラス基板18の上面側全体がゲート絶縁膜34で覆われる。なお、本実施形態では、薄膜トランジスタが備えるゲート絶縁膜の形成工程を利用して、ゲート絶縁膜34を形成する。
 続いて、ゲート配線38a,38bをゲート絶縁膜34上に形成する。具体的には、先ず、後にゲート配線38a,38bとなる導電膜を、スパッタや真空蒸着,CVD等によって、ゲート絶縁膜34の上面全体に形成する。その後、この導電膜をフォトリソグラフィによってパターニングする。これにより、図4Cに示されているように、ゲート配線38a,38bがゲート絶縁膜34上の所定位置に形成される。なお、本実施形態では、薄膜トランジスタが備えるゲート電極の形成工程を利用して、光センサ24が備えるゲート配線38a,38bを形成する。
 次に、ボロン等のp型不純物を半導体膜28に注入する。具体的には、先ず、図4Dに示されているように、半導体膜28の一部を覆うようにして、レジストからなるレジストマスク56をゲート絶縁膜34上に形成する。レジストマスク56には、p型半導体領域28pの形成予定領域と重なる部分を露出させる開口部58が形成されている。開口部58の一部は、ゲート配線38aにおける境界規定配線40aに重なっている。これにより、p型半導体領域28pと真性半導体領域28iとの境界が、ゲート配線38aにおける境界規定配線40aの端41aによって規定される。
 このようにしてレジストマスク56を形成した後、ボロン等のp型不純物をイオンドーピングする。これにより、半導体膜28において、ゲート配線38aにおける境界規定配線40a及びレジストマスク56で覆われていない領域に、p型不純物が注入される。その結果、p型半導体領域28pが半導体膜28に形成される。半導体膜28へのp型不純物の注入が終了したら、レジストマスク56を除去する。
 続いて、リン等のn型不純物を半導体膜28に注入する。具体的には、先ず、図4Eに示されているように、半導体膜28の一部を覆うようにして、レジストからなるレジストマスク60をゲート絶縁膜34上に形成する。レジストマスク60には、n型半導体領域28nの形成予定領域と重なる部分を露出させる開口部62が形成されている。開口部62の一部は、ゲート配線38bにおける境界規定配線40bに重なっている。これにより、n型半導体領域28nと真性半導体領域28iとの境界が、ゲート配線38bにおける境界規定配線40bの端41bによって規定される。
 このようにしてレジストマスク60を形成した後、リン等のn型不純物をイオンドーピングする。これにより、半導体膜28において、ゲート配線38bにおける境界規定配線40b及びレジストマスク60で覆われていない領域に、n型不純物が注入される。その結果、n型半導体領域28nが半導体膜28に形成される。半導体膜28においてp型不純物もn型不純物も注入されなかった領域は、真性半導体で形成された真性半導体領域28iとなる。半導体膜28へのn型不純物の注入が終了したら、レジストマスク60を除去する。なお、本実施形態では、薄膜トランジスタが備える半導体膜に、ソース領域とドレイン領域とを形成する工程を利用して、n型半導体領域28nを形成する。
 次に、半導体膜28へ注入した不純物を活性化させる。具体的には、不活性雰囲気下で、RTA(Rapid Thermal Annealing)による熱処理を行う。これにより、半導体膜28のp型半導体領域28p及びn型半導体領域28nにおいて、イオンドーピングの際に生じた結晶欠陥等のドーピングダメージが回復し、注入された不純物が活性化される。なお、本実施形態では、薄膜トランジスタが備える半導体膜に注入した不純物を活性化させる工程を利用して、半導体膜28に注入した不純物を活性させる。
 続いて、層間絶縁膜44をプラズマCVD等によってガラス基板18の上側に形成する。これにより、ガラス基板18の上面側全体が層間絶縁膜44で覆われる。
 このようにして形成された層間絶縁膜44及びゲート絶縁膜34に対して、図4Fに示されているように、層間絶縁膜44及びゲート絶縁膜34を厚さ方向に貫通するコンタクトホール46,48を形成する。コンタクトホール46,48は、フォトリソグラフィによって形成される。
 次に、電極・配線50,52を層間絶縁膜44上に形成する。具体的には、先ず、後に電極・配線50,52となる導電膜をスパッタやCVD等によってガラス基板18の上側に形成する。これにより、ガラス基板18の上面側全体が導電膜で覆われる。その後、導電膜をフォトリソグラフィによってパターニングする。これにより、図4Gに示されているように、電極・配線50,52が層間絶縁膜44上に形成される。
 続いて、平坦化膜54をガラス基板18の上側に形成する。平坦化膜54が感光性アクリル樹脂等の有機絶縁膜である場合、平坦化膜54をスピンコータによって形成する。平坦化膜54が酸化シリコン膜等の無機絶縁膜である場合、平坦化膜54をプラズマCVD等によって形成する。これにより、ガラス基板18の上面側全体が平坦化膜54で覆われる。その結果、目的とするアクティブマトリクス基板12が得られる。
 このような液晶パネル10においては、フォトダイオード26の順方向に垂直な方向における真性半導体領域28iの実質的な長さを稼ぐことができる。これにより、フォトダイオード26の順方向と平行な方向における真性半導体領域28iの実質的な長さを短くしても、フォトダイオード26の受光面積を確保することが可能となる。その結果、フォトダイオード26の光検出感度を向上させることができる。
 ゲート配線38aへの負電圧の印加によって実質的に広がったp型半導体領域28pのうち、n型半導体領域28n側へ延び出す細線状の延出部分が、延出配線42aの下方に位置する領域であり、ゲート配線38bへの正電圧の印加によって実質的に広がったn型半導体領域28nのうち、p型半導体領域28p側へ延び出す細線状の延出部分が、延出配線42bの下方に位置する部分である。これにより、例えば、n型半導体領域側へ延び出す細線状の延出部分を有するp型半導体領域と、p型半導体領域側へ延び出す細線状の延出部分を有するn型半導体領域とを、レジストからなるレジストマスクを利用して半導体膜に形成する場合に比して、延出部分の線幅寸法を十分に小さくして、受光面積を確保することができる。
 n型半導体領域側へ延び出す細線状の延出部分を有するp型半導体領域と、p型半導体領域側へ延び出す細線状の延出部分を有するn型半導体領域とを、レジストからなるレジストマスクを利用して半導体膜に形成する場合、細線状の延出部分を形成するために必要なフォトリソグラフィの回数、即ち、レジストマスクの形成回数が2回必要となる。その結果、レジストマスクに形成された、p型半導体領域やn型半導体領域を形成するための開口部の大きさがばらついたり、レジストマスクの形成位置がずれたりすること等による悪影響を受け易くなり、延出部分の線幅寸法を十分に小さくして、受光面積を確保することが難しかった。
 もう少し詳しく説明すると、n型半導体領域側へ延び出す細線状の延出部分を有するp型半導体領域と、p型半導体領域側へ延び出す細線状の延出部分を有するn型半導体領域とを、レジストからなるレジストマスクを利用して半導体膜に形成する場合、(1)p型半導体領域を形成する際のレジストマスクの線幅の精度と、(2)n型半導体領域を形成する際のレジストマスクの線幅の精度と、(3)p型半導体領域に対するn型半導体領域の位置ずれとに起因して、フォトダイオードの順方向と平行な方向における真性半導体領域の実質的な長さがばらつくという問題があった。また、p型半導体領域とn型半導体領域とのそれぞれに設けられた細線状の延出部分は、レジストマスクを形成した状態でイオンドーピングすることによって形成されるので、レジストマスクの線幅より細くすることが出来ないという問題があった。
 しかしながら、本実施形態では、ゲート配線38a,38bの形成に際して、レジストマスクが1回しか形成されていないので、レジストマスクに形成された、p型半導体領域やn型半導体領域を形成するための開口部の大きさがばらついたり、レジストマスクの形成位置がずれたりすること等による悪影響を受け難くなり、延出部分の線幅寸法を十分に小さくして、受光面積を確保することができる。
 もう少し詳しく説明すると、本実施形態では、ゲート配線38a,38bを形成する際に用いるレジストマスクの線幅の精度と、ゲート配線38a,38bを形成する際のエッチングによる線幅のばらつきとにしか影響を受けない。従って、フォトダイオード26の順方向と平行な方向における真性半導体領域28iの実質的な長さのばらつきを抑えることができる。また、レジストマスクの線幅寸法はフォトリソグラフィの限界の寸法より小さくすることはできないが、延出配線42a,42bを形成する際のエッチングの時間を長くすることで、延出配線42a,42bを細くすることができる。例えば、レジストマスクの線幅の最小寸法が1.5μmだとしても、エッチングの時間を長くすれば、延出配線42a,42bの線幅を1μmまで細くすることができる。
 各境界規定配線40a,40bから延び出す延出配線42a,42bが、フォトダイオード26の順方向に垂直な方向で交互に並んでいるので、受光によって光励起の生じる領域が蛇行しながら延びるように形成される。これにより、フォトダイオード26の順方向に垂直な方向における真性半導体領域28iの実質的な長さを確保し易くなっている。
 各境界規定配線40a,40bから延び出す延出配線42a,42bの線幅寸法の何れもが、フォトダイオード26の順方向に垂直な方向で隣接する二つの延出配線42a,42bの間に形成された隙間S2よりも小さくされている。これにより、蛇行しながら延びる、受光によって光励起の生じる領域の折り返しの回数を増やすことが容易になる。その結果、フォトダイオード26の順方向に垂直な方向における真性半導体領域28iの実質的な長さを確保し易くなっている。
 フォトダイオード26の順方向と平行な方向における真性半導体領域28iの実質的な長さを短くすることができる。これにより、フォトダイオード26の応答速度を向上させることが可能となる。
 フォトダイオード26の順方向と平行な方向における真性半導体領域28iの実質的な長さが3μm以上(本実施形態では、4μm)とされているので、光励起の生じる領域が小さくなるのを回避することができる。その結果、フォトダイオード26の光変換効率が低下するのを防ぐことが可能となる。
 フォトダイオード26の順方向と平行な方向における真性半導体領域28iの実質的な長さが5μm以下(本実施形態では、4μm)とされているので、真性半導体領域28iにおいて光励起の生じない領域が存在し、当該領域が抵抗領域となって出力が低下してしまうのを回避できる。
 ゲート配線38aの境界規定配線40aから延び出す四つの延出配線42aのうちの一つが、真性半導体領域28iにおいてフォトダイオード26の順方向と平行な方向に延びる二つの端縁の一方に沿って形成されている。また、ゲート配線38bの境界規定配線40bから延び出す四つの延出配線42bのうちの一つが、真性半導体領域28iにおいてフォトダイオード26の順方向と平行な方向に延びる二つの端縁の他方に沿って形成されている。これにより、受光によって光励起の生じる領域を真性半導体領域28iに効率良く形成することができる。その結果、受光面積を確保し易くなる。
 [第二の実施形態]
 続いて、光センサに関する本発明の第二の実施形態について、図5に基づいて、説明する。なお、以下に記載の第二の実施形態や後述する第三の実施形態において、第一の実施形態と同様な構造とされた部材及び部位については、図中に、第一の実施形態と同一の符号を付すことにより、それらの詳細な説明を省略する。
 本実施形態の光センサ64は、第一の実施形態の光センサ(24)に比して、ゲート配線38a,38bにおける延出配線66a,66bが異なっている。本実施形態の延出配線66a,66bは、平行延出部68a,68bと、垂直延出部70a,70bとを備えている。
 平行延出部68a,68bは、略一定の幅寸法でもって、各境界規定配線40a,40bからフォトダイオード26の順方向と平行な方向に延び出している。垂直延出部70a,70bは、略一定の幅寸法でもって、平行延出部68a,68bの延出端からフォトダイオード26の順方向に垂直な方向へ延び出している。
 垂直延出部70a,70bと境界規定配線40b,40aとの間に形成される隙間S3の大きさと、垂直延出部70aと垂直延出部70bとの間に形成される隙間S4の大きさと、垂直延出部70a,70bと平行延出部68b,68aとの間に形成される隙間S5の大きさとは、それぞれ、3~5μmであれば良い。
 [第三の実施形態]
 続いて、光センサに関する本発明の第三の実施形態について、図6に基づいて、説明する。本実施形態の光センサ72は、第一の実施形態の光センサ(24)に比して、ゲート配線38a,38bにおける延出配線74a,74bが異なっている。
 本実施形態の延出配線74a,74bは、延出方向先端へ行くに従って次第に線幅寸法が小さくなる形状とされている。延出配線74a,74bの延出端と境界規定配線40b,40aとの間に形成された隙間S6の大きさと、延出配線74aと延出配線74bとの間に形成された隙間S7の大きさは、それぞれ、3~5μmであれば良い。
 以上、本発明の実施形態について、詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施形態によって、何等、限定されない。
 例えば、前記第一~第三の実施形態において、ゲート配線38a,38bへの電圧印加をデータドライバ22で行うようにしても良い。或いは、ゲート配線38a,38bに電圧を印加するための専用回路を別途設けても良い。

Claims (7)

  1.  p型半導体領域と真性半導体領域とn型半導体領域とを有する半導体膜を備えるフォトダイオードと、
     前記真性半導体領域の上方に形成されて、負の電圧が印加される第一のゲート配線と、
     前記真性半導体領域の上方に形成されて、正の電圧が印加される第二のゲート配線と
    を備えており、
     前記第一のゲート配線は、
     前記真性半導体領域と前記p型半導体領域との境界に沿って延びて、該真性半導体領域を横断する第一の境界規定配線と、
     該第一の境界規定配線から前記第二のゲート配線に向かって延び出す第一の延出配線とを備えており、
     前記第二のゲート配線は、
     前記真性半導体領域と前記n型半導体領域との境界に沿って延びて、該真性半導体領域を横断する第二の境界規定配線と、
     該第二の境界規定配線から前記第一のゲート配線に向かって延び出す第二の延出配線とを備えており、
     前記真性半導体領域の上方において、前記第一のゲート配線と前記第二のゲート配線との間に所定の隙間が形成されている、光センサ。
  2.  前記第一の延出配線と前記第二の延出配線との少なくとも一方が複数形成されており、前記フォトダイオードの順方向に垂直な方向で、該第一の延出配線と該第二の延出配線とが交互に並んでいる、請求項1に記載の光センサ。
  3.  前記第一の延出配線の線幅寸法が、該第一の延出配線と前記第二の延出配線との間に形成された前記所定の隙間よりも小さくされている、請求項2に記載の光センサ。
  4.  前記第二の延出配線の線幅寸法が、前記第一の延出配線と該第二の延出配線との間に形成された前記所定の隙間よりも小さくされている、請求項2又は3に記載の光センサ。
  5.  前記真性半導体領域の上方において、前記第一のゲート配線と前記第二のゲート配線との間に形成される前記所定の隙間の大きさが、3μm~5μmである、請求項1~4の何れか1項に記載の光センサ。
  6.  前記第一の延出配線と前記第二の延出配線の少なくとも一方が、前記フォトダイオードの順方向と平行な方向に延びる前記真性半導体領域の端縁に沿って形成されている、請求項1~5の何れか1項に記載の光センサ。
  7.  請求項1~6の何れか1項に記載の光センサと、
     前記光センサが形成された基板と、
     前記基板における前記光センサが形成された側の面と対向して配置された対向基板と、
     前記基板と前記対向基板との間に封入された液晶層と
    を備えている、液晶パネル。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016207807A (ja) * 2015-04-21 2016-12-08 マイクロシグナル株式会社 光電変換素子
US9960308B2 (en) 2016-05-20 2018-05-01 Micro Signal Co., Ltd. Photoelectric conversion element

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10032814B2 (en) * 2016-11-18 2018-07-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Image sensor array and manufacturing method of the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04291968A (ja) * 1991-03-20 1992-10-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> フォトダイオード
JP2005079438A (ja) * 2003-09-02 2005-03-24 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd フォトダイオードおよびこの駆動方法
WO2008133162A1 (ja) * 2007-04-25 2008-11-06 Sharp Kabushiki Kaisha 表示装置及びその製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008044371A1 (fr) * 2006-10-13 2008-04-17 Sharp Kabushiki Kaisha Affichage à cristaux liquides

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04291968A (ja) * 1991-03-20 1992-10-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> フォトダイオード
JP2005079438A (ja) * 2003-09-02 2005-03-24 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd フォトダイオードおよびこの駆動方法
WO2008133162A1 (ja) * 2007-04-25 2008-11-06 Sharp Kabushiki Kaisha 表示装置及びその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016207807A (ja) * 2015-04-21 2016-12-08 マイクロシグナル株式会社 光電変換素子
US9960308B2 (en) 2016-05-20 2018-05-01 Micro Signal Co., Ltd. Photoelectric conversion element

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