专利名称：光传感器元件和使用它的光传感器装置、图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在绝缘膜衬底上形成的薄膜光传感器元件和使用了该元件的光传感器装置，特别是涉及X射线摄像装置、生物识别用近红外线检测装置等的光传感器阵列、或在显示板中内置有采用了光 传感器的触摸屏功能、调光功能、输入功能的图像显示装置、例如液晶显示器、有机EL (Electro Luminescence:电致发光)显示器、无 机EL显示器、EC (Electro Chromic:电致变色)显示器中使用的低 温工艺半导体薄膜晶体管、低温工艺光传导元件或低温工艺光电二极 管元件。
背景技术：
X射线摄像装置作为医疗用装置是不可缺少的，装置的操作简单 化、装置的低成本化始终是要求解决的课题。而且，最近作为生物识 别的一种手段，手指静脉、手掌静脉识别引人注目，这些信息的读取 装置的开发已成当务之急。在这些装置中，为读取信息而需要占有一 定面积的传感器阵列即所谓的区域传感器用来检测外来光，而且要求 以低成本提供这种区域传感器。根据这种需求，在下述非专利文献l 中提出了一种利用半导体形成工艺(平面工艺)在以玻璃衬底为代表 的价格低廉的绝缘性衬底上形成区域传感器的方法。在除区域传感器以外的产品领域中，需要光传感器的装置有中小 型显示器。中小型显示器作为便携式电话机、数字静像摄影机、PDA 之类的移动设备的显示用途或车载用显示器而被使用，并被要求具有 多功能和高性能。光传感器作为用于对显示器附加调光功能(下述非 专利文献2)、触摸屏功能的有效手段而引人注目。但是，在中小型显 示器中，与大型显示器不同，由于面板成本低，安装光传感器和传感驱动器所导致的成本增加较大。因此，考虑到在利用半导体形成工艺 (平面工艺)在玻璃衬底上形成像素电路时，同时形成光传感器和传 感驱动器并抑制成本增加的技术将成为有效的技术。在以上举出的产品群中产生的课题是必须在价格低廉的绝缘性衬底上形成光传感器元件和传感驱动器。传感驱动器通常由LSI构成， 需要在单晶硅晶片上形成的MOS晶体管、或类似的高性能的开关元 件。为了在价格低廉的绝缘性衬底上形成高性能的开关元件，以下的 技术是有效的。作为有源阵列方式的液晶显示器、有机EL显示器、图像传感器 的像素和像素驱动电路元件，开发了沟道由多晶硅构成的薄膜晶体管 (以下称"多晶硅TFT")。多晶硅TFT,与其他驱动电路元件相比， 在驱动能力大这 一 点上是有利的，而且可以将外围驱动电路与像素安 装在同一玻璃衬底上。因此，期望着可以实现因电路规格尺寸的定制 化(customize)、像素设计、形成工序的同时进行而降低成本、因消 除了驱动器LSI和像素的连接部的机械弱点而提高可靠性。多晶硅TFT根据成本方面的要求而形成在玻璃衬底上。在玻璃衬 底上形成TFT的工艺，由玻璃的耐热温度限定工艺温度。作为形成高 质量的多晶半导体薄膜而不会对玻璃衬底造成热伤损的方法，有利用 受激准分子激光器(Excimer Laser)使前驱硅层熔融并再结晶的方法 (ELA法Excimer Laser Anneal:受激准分子激光器退火)。由本形 成法得到的多晶硅TFT与在现有的液晶显示器中使用的TFT(沟道由 非晶硅构成的)相比，驱动能力改善到100倍以上，因此可以将驱动 器等一部分电路安装在玻璃衬底上。对光传感器元件要求的特性，为高输出特性、暗时的低漏电流特 性。所谓高输出特性是对于某种强度的光可获得尽量大的输出，需要 光一电流变换效率高的材料、元件结构。所谓暗时的低漏电流特性， 意味着没有入射光时的输出尽可能小(暗电流小)的特性。图1是现有的光传感器元件的剖视图。图1的(a)是将非晶硅 膜作为受光层的纵向结构型的PIN型二极管元件。图1的(a)中示出的光传感器元件，由夹在第一金属电极层和 第二金属电极层中间的本征非晶硅膜的受光层和在该受光层与各电 极层之间形成的杂质导入层(N型和P型)构成。该光传感器元件形 成在绝缘性衬底上。图1的(b)示出图1的(a)所示的光传感器元 件的垂直方向的剖面和传感器动作时的沿剖面方向的能带图。当将第 一电极的电位设定得高于第二电极的电位时，在本征层由入射光诱发 的电子空穴对中的电子被向第二电极输送，空穴被向第一电极输送。 结果在传感器元件内从第二电极向第一电极产生电流。从第一电极向 本征层的电子侵入和从第 一 电极向本征层的空穴侵入被其间的势垒 阻止，因此产生电流量为与入射光的强度成比例的值。通过输出产生 电流而成为光^r测传感器。非晶硅在全波长区域的吸收系数大，光电变换比例大。但是，并 不能由势垒完全阻止来自电极的电荷侵入。另外，还存在入射光以外 的产生电流，因此在图l的(a)的结构中，暗时的漏电流比较大。图2的(a)是在下述专利文献1所公开的产生电荷积蓄型的光 传感器元件，是将非晶硅膜作为受光层并在受光层和一个电极之间隔 着绝缘膜的结构的传感器元件。图2的(b) 图2的(e)示出图2的(a)所示的光传感器元 件的垂直方向的剖面、传感器动作时沿剖面方向的能带图、以及传感 器动作的时序图。在复位/读出模式中，相对于第二金属电极，将第一金属电极的电 位保持为高状态，向第二金属电极侧排出非晶硅膜中的空穴。当进入 传感器动作模式时，相对于第二金属电极，将第一金属电极的电位保 持为低的状态，排出残留的电子和在非晶硅膜中由入射光诱发的电 子，同时使在非晶硅膜中由入射光诱发的空穴向第 一金属电极侧积 蓄。在接着的复位、读出模式中，将被积蓄的空穴作为电荷读出。电 荷的总量与一次传感器动作模式时的入射光量成比例。在产生电荷积蓄型光传感器元件中，需要如上述那样使电压时序 性变化，传感器动作方法变得复杂，但由于隔着绝缘膜，因此暗时的漏电流较少。另外，能够自由设定传感器动作的时序，因此在制作了 元件之后，可利用外部输入来进行传感器输出的最优化调整。另外，也可根据设定进行灰度读出。因此，与图1所示的传感器相比，SN 比高，动作自由度也大。当在构成电路等的开关元件中使用了非晶硅膜时，开关元件的性 能不足，因此不能构成驱动电路。例如，当用非晶硅构成TFT时，其 场效应迁移率为lcmVVs以下。因此，传感器区域使图2所示结构的 元件阵列化，开关功能结构成为另行安装驱动LSI并以FPC等进行连 接的结构。此时，成本变高，驱动LSI和面板间的连接点数量较多， 因此不能得到足够的机械强度。在专利文献2-5中记载了用多晶硅构成开关元件的有源层和传感 器元件的受光层，在价格低廉的绝缘性衬底上形成了光传感器元件和 传感驱动器的技术。使用该方法可实现因电路规格尺寸的定制化、像 素和传感器的设计、形成工序的同时进行而降低成本、减少驱动LSI 和面板间的连接点数量。但此时不能得到足够的传感器输出。这是由 于为了确保开关特性而不能增厚多晶硅层的膜厚，并且多晶硅膜与非 晶硅膜相比吸收系数较小，因此大部分光未被膜吸收而发生透射。生物识别装置具有传感器呈矩阵状排列的传感器阵列部。传感器 阵列部具有取得生物信息作为图像信号的功能， 一般由CMOS传感器或CCD摄像机构成。CMOS传感器、CCD摄像机相对于读取区域 较小，因此在受光面一侧添加有小型光学系统，成为厚度较大的结构。 近年来，研究了作为个人计算机等的登录、ATM、出入房间管理的安 全解决方案的应用，期待着装置的超薄化和低成本化。在绝缘性衬底上构成的传感器元件，从能以低成本扩大传感器阵 列的面积、不需要小型光学系统方面考虑，存在提供符合上述目的的 装置的可能性。在专利文献2-5记载的传感器元件中，从受光部的吸 收特性考虑，无法检测生物识别装置等中所使用的近红外光。因此， 难以构成生物识别装置。在现有的图2的(a)所示的传感器元件中， 暗时的漏电流较小，可检测近红外光，但由于信号强度微小，因此需要放大电路。当在传感器阵列部之外安装了由LSI构成的放大电路时， 因其安装面积和LSI成本会成为大型且价格高昂的识别装置。专利文献6的结构是在由多晶硅膜构成开关元件并形成了驱动器 等电路之后，构成在受光层具有在其上层成膜的非晶硅膜的传感器元 件。专利文献6所记载的传感器元件可在价格低廉的绝缘性衬底上形 成光传感器元件、传感驱动器，与以往的产品相比，可提供超薄、低 成本的生物识别装置、内置了传感驱动器的低成本且高灵敏度的区域 传感器、或内置了该光传感器的图像显示装置。但是，该结构会在电 路形成工序中增加传感器元件形成工序。当形成这种多层结构时，难 以确保元件的平坦度，因光学特性的变化而难以确保传感器特性。另 外，有可能因制造工序数量较多而降低成品率。非专利文献1:非晶形硅的工艺和应用第204页~221页 (Technology and Applications of Amorphous Silicon pp204誦221 )非专利文献2: SHARP技术第92号(2005年)35页~ 39页 (SHARP Technical Journal vol.92 ( 2005 ) pp35画39 )专利文献1 专利文献2 专利文献3 专利文献4 专利文献5 专利文献6曰本特开平8 - 116044号公报 曰本特开2004 - 159273号公报 曰本特开2004 - 325961号公才艮 曰本特开2004 - 318819号公报 日本特开2006 - 3857号公报 日本特开2005 — 228895号公报发明内容本发明的课题为提供一种在同 一绝缘膜衬底上使用平面工艺形 成光电变换效率高的光传感器元件和传感器驱动电路(根据需要可有 像素电路、其他电路)并内置了传感器驱动电路的低成本且高灵敏度 的区域传感器，或内置了该光传感器元件的图像显示装置。作为用于解决上迷课题的手段，本发明提供一种形成在绝缘性衬底上的光传感器元件，形成有第一电极、第二电极、由半导体层形成的受光层、以及绝缘层，其中，上述受光层和绝缘层形成在上述第一 电极与上述第二电极之间，该第 一 电极由多晶硅膜形成。另外，本发明提供一种光传感器装置，包括薄膜晶体管元件、二 极管元件、电阻元件中的至少1种元件和在绝缘性衬底上形成的光传 感器元件，其中，上述光传感器元件形成有第一电极、第二电极、由 半导体层形成的受光层、以及绝缘层，其中，上述受光层和绝缘层形 成在上述第一电极与上述第二电极之间，该第一电极由多晶硅膜形 成，上述薄膜晶体管元件用与形成上述光传感器元件的上述第一电极 的多晶硅膜相同的膜形成了有源层，由该薄膜晶体管元件、该二极管 元件、该电阻元件的至少l种元件构成的放大电路、传感器驱动电路 与该光传感器元件一起被制作在同一绝缘性衬底上。进一步，本发明提供一种图像显示装置，包括薄膜晶体管元件、 二极管元件、电阻元件中的至少1种元件和在绝缘性衬底上形成的光 传感器元件，其中，上述光传感器元件形成有第一电极、第二电极、 由半导体层形成的受光层、以及绝缘层，其中，上述受光层和绝缘层 形成在上述第一电极与上述第二电极之间，该第 一 电极由多晶硅膜形 成，上述薄膜晶体管元件用与形成上述光传感器元件的上述第一电极 的多晶硅膜相同的膜形成了有源层，由该薄膜晶体管元件、该二极管 元件、该电阻元件的至少l种元件构成的放大电路、传感器驱动电路 与该光传感器元件一起被制作在同一绝缘性衬底上，并且，由上述薄 膜晶体管元件、上述二极管元件、上述电阻元件的至少l种元件构成 的像素开关、放大电路、像素驱动电路被制作在与上述绝缘性衬底相 同的衬底上。在本发明中，在制作构成放大电路、传感驱动器的开关元件的同 时，制作高性能的产生电荷积蓄型光传感器元件。作为其元件结构，其特征在于传感器元件的一个电极为与构成开关元件的有源层的多 晶硅膜相同的膜，并且进行光电变换的受光部为非晶硅，在传感器元 件的两个电极之间夹着受光部的非晶硅和绝缘层。由此，可实现尽量 抑制工艺工序增加、维持传感器驱动电路的开关特性、并具有用非晶硅膜形成的光传感器元件的高敏感度、低噪声特性的光传感器装置以 及使用了该光传感器装置的图像显示装置。本发明的特征在于(1 )是一种形成在绝缘性衬底上的光传感 器元件，形成有第一电极、第二电极、由半导体层形成的受光层、以 及绝缘层，其中，上述受光层和绝缘层形成在上述第一电极与上述第 二电极之间，该第一电极由多晶硅膜形成。这是为了利用绝缘层防止 暗时的漏电 流o在上述(1 )中，优选(2)在上述第一电极的上部形成有由非晶 硅膜形成的上述受光层(光电转换层)，在该受光层的上部形成有上 述绝缘层，在该绝缘层的上部形成有上述第二电极。这是为了利用绝 缘层防止暗时的漏电 流o在上述(2)中，优选(3)上述第一电极的电阻率为2.5x l(T4。 'm 以下，上述受光层(光电转换层)的电阻率为l.Ox 1(T3Q m以上。 这是因为需要延长产生的电子-空穴对的寿命，上述第一电极需要为 导体。在上述(2)中，优选(4)上述第二电极对于可见光-近红外光 区域(400nm至1000nm)的光的透射率为75%以上。在上述(2)中，优选(5)在形成上述受光层(光电转换层)的 非晶硅膜中，与上述第一电极的界面附近的区域为高浓度杂质层(1 xlO"/n^以上)。这是因为需要防止从电极向受光层的载流子导入。在上述(5)中，优选(6)在上述第一电极内含有与存在于上述 高浓度杂质层中的杂质相同的杂质元素，且其元素为从磷、砷或硼、 铝中选出的至少l种。导入相同的杂质是因为可降低不照射光时的漏 电流。在上述(2)中，优选(7)上述绝缘层由氧化硅膜或氮化硅膜形成o在上述(l)中，优选(8)在上述第一电极的上部形成有上述绝 缘层，在该绝缘层的上部形成有由非晶硅膜形成的上述受光层(光电 转换层)，在该受光层的上部形成有上述第二电极。这是为了利用绝缘层防止暗时的漏电 流。在上述(8)中，优选(9)上述第一电极的电阻率为2.5 x 10-4Q .m 以下，上述受光层(光电转换层)的电阻率为1.0 x l(T3。
m以上。 这是因为需要延长产生的电子-空穴对的寿命，上述第一电极需要为 导体。在上述(8)中，优选(10)上述第二电极对于可见光-近红外 光区域(400nm至1000nm)的光的透射率为75%以上。在上述(8)中，优选(11)在形成上述受光层(光电转换层) 的非晶硅膜中，与上述第二电极的界面附近的区域为高浓度杂质层(1xlO"/m3以上)。这是因为需要防止从电极向受光层的载流子导入。 在上述(11 )中，优选(12)在上述第一电极内含有与存在于上 述高浓度杂质层中的杂质不同的杂质元素，且其元素为从磷、砷或硼、 铝中选出的至少l种。导入不同的杂质是因为可降低不照射光时的漏 电流。在上述(8)中，优选(13)上述绝缘层由氧化硅膜或氮化硅膜 形成。在上述(1)中，优选(14)上述第一电极与上述受光层(光电 转换层)相邻，上述受光层以与形成上述第一电极的多晶硅膜相同的 膜形成，上述绝缘层形成在上述受光层的上部，上述第二电极形成在 上述绝缘层的上部。在上述(14)中，优选(15)上述第一电极的电阻率为2.5x 10—4 D . m以下，上述受光层(光电转换层)的电阻率为1.0 x 1(T3Q m 以上。这是因为需要延长将受光层取为多晶硅膜的本征层而产生的电 子-空穴对的寿命，上述第一电极需要为导体。在上述(14)中，优选(16)上述第二电极对于可见光-近红外 光区域(400nm至1000nm)的光的透射率为75%以上。在上述(14)中，优选(17)上述绝缘层由氧化硅膜或氮化硅膜 形成。另外，本发明的特征在于(18)是一种光传感器装置，包括薄膜晶体管元件、二极管元件、电阻元件中的至少l种元件和在绝缘性 村底上形成的光传感器元件，其中，上述光传感器元件形成有第一电 极、第二电极、由半导体层形成的受光层、以及绝缘层，其中，上述 受光层和绝缘层形成在上述第一电极与上述第二电极之间，该第一电 极由多晶硅膜形成，上述薄膜晶体管元件用与形成上述光传感器元件 的上述第 一 电极的多晶硅膜相同的膜形成了有源层，由该薄膜晶体管 元件、该二极管元件、该电阻元件的至少1种元件构成的方文大电^^ 传感器驱动电路与该光传感器元件一起被制作在同一绝缘性衬底上。 这是为了提供一种光传感器装置，尽量抑制工艺工序增加、维持传感 器驱动电路的开关特性、并具有以非晶硅膜形成的光传感器元件的高 敏感度、低噪声特性。在上述(18)中，优选(19)矩阵状配置有上述光传感器元件或 该光传感器元件及其放大电路与开关组的组合，在其周边配置有传感 器驱动电路。另外，本发明的特征在于(20)是一种图像显示装置，包括薄 膜晶体管元件、二极管元件、电阻元件中的至少l种元件和在绝缘性 村底上形成的光传感器元件，其中，上述光传感器元件形成有第一电 极、第二电极、由半导体层形成的受光层、以及绝缘层，其中，上述 受光层和绝缘层形成在上述第一电极与上述第二电极之间，该第一电 极由多晶硅膜形成，上述薄膜晶体管元件用与形成上述光传感器元件 的上述第 一 电极的多晶硅膜相同的膜形成了有源层，由该薄膜晶体管 元件、该二4及管元件、该电阻元件的至少1种元件构成的》文大电^各、 传感器驱动电路与该光传感器元件一起被制作在同一绝缘性衬底上， 并且，由上述薄膜晶体管元件、上述二极管元件、上述电阻元件的至 少l种元件构成的像素开关、放大电路、像素驱动电路被制作在与上 述绝缘性衬底相同的衬底上。这是为了提供一种具有光传感器装置的 光传感器装置，该光传感器装置尽量抑制工艺工序增加、维持传感器 驱动电路的开关特性、并具有以非晶硅膜形成的光传感器元件的高敏 感度、低噪声特性。在上述(20)中，优选(21 )矩阵状配置有1个或多个像素、上合，在其周边配置有上述像素驱动电路和上述传感器驱动电路。在上述(20)中，优选(22)矩阵状配置有像素，在其周边配置有上述光传感器元件、上述像素驱动电路、上述传感器驱动电路。 为了使现有的TFT驱动的显示器的高附加值化，必然需要添加功能，作为其一种装置，内置光传感器从可附加的功能增加方面看是十分有效的。另外，阵列化光传感器的区域传感器在医疗用途、识别用途等方面是有用的，以低成本进行制作越发重要。根据本发明，可在价格低廉的绝缘性村底上同时制作高性能传感器和传感器处理电路，能提供低成本且可靠性高的产品。
图1的(a)是用于说明现有例的光传感器元件的示意剖视图。图1的(b)是用于说明现有例的光传感器元件的能带图。图2的U)是用于说明专利文献1所公开的产生电荷积蓄型的光传感器元件的示意剖视图。图2的(b)是专利文献1所公开的产生电荷积蓄型的光传感器元件的能带图。图2的(c)是专利文献1所公开的产生电荷积蓄型的光传感器元 件的能带图。图2的(d)是专利文献1所公开的产生电荷积蓄型的光传感器 元件的能带图。图2的(e)是专利文献1所公开的产生电荷积蓄型的光传感器元 件的传感器动作时的时序图。图3的(a)是示出用于说明本发明的光传感器元件的一个例子的 概念图的剖视图。图3的(b)是示出用于说明本发明的光传感器元件的一个例子 的概念图的俯视图。图4的(a)是示出用于说明本发明的光传感器元件的另一个例子 的概念图的剖视图。
图4的(b)是示出用于说明本发明的光传感器元件的另一个例 子的概念图的俯^L图。
图5的(a)是示出使用了多晶硅膜的作为开关元件而被广泛利用 的薄膜晶体管(TFT)的概念图的剖视图。
图5的(b)是示出使用了多晶硅膜的作为开关元件而被广泛利 用的薄膜晶体管(TFT)的概念图的俯视图。
图6是表示图3所示的传感器元件中在与第一电极接触的区域导 入与向第一电极注入的杂质种类相同的杂质的剖视图。
图7是表示图4所示的传感器元件中在与第二电极接触的区域导 入与向第 一电极注入的杂质种类相同的杂质的剖视图。
图8的(a)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工 序图。
图8的(b)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工 序图。
图8的(c)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工 序图。
图8的(d)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工 序图。
图8的(e)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工 序图。
图8的(f)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工 序图。
图8的(g)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工 序图。
图8的(h)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工序图。
图8的(i)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工序图。
图8的(j)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工 序图。
图8的(k)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工 序图。
图8的(1)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工 序图。
图8的(m)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工序图。
图8的(n)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工 序图。
图8的(o)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工 序图。
图8的(p)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工 序图。
图8的(q)是说明光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工 序图。
图9的(a)是从图8的(1)派生的表示传感器元件为图4所示 的结构时的制作例的图。
图9的(b)是从图8的(1)派生的表示传感器元件为图4所示 的结构时的制作例的图。
图9的(c)是从图8的(1)派生的表示传感器元件为图4所示 的结构时的制作例的图。
图9的(d)是从图8的(1)派生的表示传感器元件为图4所示 的结构时的制作例的图。
图9的(e)是从图8的(1)派生的表示传感器元件为图4所示 的结构时的制作例的图。
的概念图的剖视图。图10的(b)是示出用于说明本发明的光传感器元件的其他例子
的概念图的俯视图。
图11的(a)是说明采用了图IO所记载的光传感器元件时的光传 感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工序图。
图11的(b)是说明采用了图10所示出的光传感器元件时的光 传感器元件和多晶硅T F T的制作工序的工序图。
图11的(c)是说明采用了图IO所示出的光传感器元件时的光传 感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工序图。
图11的(d)是说明采用了图10所示出的光传感器元件时的光 传感器元件和多晶硅TF T的制作工序的工序图。
图11的(e)是说明采用了图IO所示出的光传感器元件时的光传 感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工序图。
图11的(f)是说明釆用了图IO所示出的光传感器元件时的光传 感器元件和多晶硅TFT的制作工序的工序图。
图12是表示采用图8、图9或图11的制造工序而获得的占有一 定面积的传感器阵列、即所谓的区域传感器的 一个例子的图。
图13的(a)是采用本发明而获得的手指静脉识别装置的传感器 阵列的剖视图。
图13的(b)是采用本发明而获得的手指静脉识别装置的传感器 阵列的俯视图。
图14是表示采用图8、图9或图11的制造工序而获得的带光传 感器功能的图像显示装置的 一 个例子的图。
图15是表示采用图8、图9或图11的制造工序而获得的带光传 感功能的图像显示装置的另 一 个例子的图。
具体实施方式
[实施例1]
图3是本发明的光传感器元件的概念图。图3的(a)是形成在绝 缘性衬底上的光传感器元件的剖视图，图3的(b)是俯视图。在图3中，在绝缘性衬底上用多晶硅膜制作有第一电极，在其上 用非晶硅膜制作有受光层，进一步，在其上隔着绝缘层制作有对可见 光 - 近红外光透明的第二电极(这里所说的所谓的对可见光-近红外 光透明是指对于波长400nm至1000nm的光的能量透射率为75°/0以 上)。
第一电极经由接触孔与布线层连接。图3的例子示出了布线层与 构成第二电极的材料相同的情况，但也可以是不同的材料。该情况下 与第一电极的情况相同，在第二电极中也为电极和布线经由接触孔相 连接。与各电极连接的布线被层间绝缘膜绝缘，整体被保护绝缘膜覆 盖。
检测光从哪一侧入射取决于面板的安装方式。在正装(绝缘性衬 底层位于下面)的情况下，检测光从图3的U)的上部入射。在倒 装(绝缘性衬底位于上面)的情况下，检测光从图3的(a)的下部 入射。入射光透过第二电极和绝缘层或第一电极到达受光层，其一部 分的能量在受光层内进行光电转换，产生电子和空穴对。仅检测该电 子或空穴中的一者，作为传感器的信号输出。倒装的情况，第二电极 不需要必须透明，为提高传感器元件的敏感度，可以选择反射率高的 材料而利用反射光。
图4是本发明的光传感器元件的另一概念图。图4的U)是形成 在绝缘性衬底上的光传感器元件的剖视图，图4的(b)是俯视图。
在图4中，在绝缘性衬底上用多晶硅膜制作有第一电极，在其上 隔着绝缘膜用非晶硅膜制作有受光层，进一步，在其上制作有对可见 光-近红外光透明的第二电极。第一电极经由接触孔与布线层连接。 图4的例子示出布线层与构成第二电极的材料相同的情况，但也可以 为不同材料。在该情况下，与第一电极的情况相同，在第二电极中也 是电极和布线层经由接触孔相连接。与各电极连接的布线被层间绝缘 膜绝缘，整体被保护绝缘膜覆盖。
检测光从哪一侧入射与图3的元件一样取决于面板的安装方式。 在正装(绝缘性衬底层位于下面)的情况下，检测光从图4的(a)的上部入射。在倒装(绝缘性衬底位于上面)的情况下，检测光从图
4的(a)的下部入射。入射光透过第二电极或第一电极和绝缘层到达 受光层，其一部分的能量在受光层被进行光电转换，产生电子和空穴 对。如图2的说明中记载的那样，仅检测该空穴的电荷(根据情况也 可以是电子)，作为传感器的信号输出。在倒装的情况下，第二电极 不需要必须透明，为提高传感器元件的敏感度，可以选择反射率高的 材料而利用反射光。
图4和图3的不同点是绝缘层是与第一电极接触还是与第二电极 接触。由第二电极的材料的种类、动作条件决定最佳结构。因此，根 据情况选择任意 一 种即可。
图5是使用了多晶硅膜的作为开关元件而被广泛利用的薄膜晶体 管(TFT)的概念图。图5的(a)是形成在绝缘性衬底上的TFT的 剖视图，图5的(b)是俯视图。
在图5中，在绝缘性衬底上以与构成传感器元件的第一电极的多 晶硅膜相同的膜制作有TFT的源极、沟道、漏极，在其上隔着绝缘膜 以金属膜、由多晶硅制作的导体膜制作有栅电极。源极、栅极、漏极 经由接触孔与布线层连接。与各电极连接的布线被层间绝缘膜绝缘， 整体被保护绝缘膜覆盖。在TFT中，有时在源极或漏极与沟道之间设 置低浓度杂质注入层。这是为了确保元件的可靠性。
图3、图4所示的传感器元件的第一电极和图5所示的TFT的源 极、漏极需要注入高浓度杂质，充分降低电阻，成为导体。理想的值 换算为电阻率优选2.5 x 1(T4Q .m以下。
图3、图4中的非晶硅膜为传感器元件的受光层(光电变换层)。 受光层为了延长产生的电子-空穴对的寿命优选为本征层。理想的值 换算为电阻率优选l.Ox 1(T3Q 'm以上。
为了防止从电极向受光层注入载流子，有时在非晶硅膜中与电极 接触的区域设置高浓度杂质区域。
在图3所示的传感器元件中，在非晶硅膜中与第一电极接触的区 域导入与向第一电极注入的杂质不同的杂质。图6是其剖视图。在图4所示的传感器元件中，在非晶硅膜中与第二电极接触的区 域导入与向第一电极注入的杂质不同的杂质。图7是其剖视图。
这里所说的杂质的种类是指，在作为杂质被注入到硅中并被激活 的情况下，会成为施主型杂质还是成为受主型杂质。作为施主型杂质 的例子有磷、砷等。作为受主型杂质有硼、铝等。
通过使用平面工艺将图3或图4的传感器元件和图5的开关元件 形成在相同的绝缘膜衬底上，提供内置了传感器驱动电路的低成本的 区域传感器或内置了该光传感器元件的图像显示装置。
使用图8的(a) ~图8的(q)说明光传感器元件和多晶硅TFT 的制作工序。这里，示出至排列元件而进行制作为止的例子。区域传 感器、显示装置等仅是根据用途而元件的配置发生变化，其基础是不 发生变化的。可根据需要增加或省略公知的工序。另外，在本例中， 第一电极为N型。当为P型时，仅在后面的工序中改变用掩模覆盖的 位置。
首先，在图8的(a)中，准备绝缘性衬底。这里，作为绝缘性衬 底以价格低廉的玻璃衬底为例进行说明，但也可制作在以PET等为代 表的塑料衬底、价格昂贵的石英衬底、金属衬底等之上。在玻璃衬底 的情况下，在衬底中含有钠、硼等，成为对半导体层的污染源，因此 优选在表面形成氧化硅膜、氮化硅膜等底涂层(undercoat)膜。如图 8的(b)那样，以化学气相生长法(CVD)在其上表面将非晶硅膜 或微晶硅膜成膜。然后，如图8的(c)所示，向非晶硅膜照射受激 准分子激光，形成多结晶化的硅膜。
接着，在图8的(d)中，以光刻工序将多晶硅膜加工成岛状的 多晶硅膜，利用CVD将由氧化硅膜构成的栅极绝缘膜成膜。栅极绝 缘膜的材料不限于氧化硅膜，优选满足高介电常数、高绝缘性、低固 定电荷、界面电荷.能级密度、以及工艺兼容性的材料。该栅极绝缘 膜利用离子注入法向岛状的多晶硅膜全体导入硼，形成N型TFT的 阈值调整层(极低浓度硼离子注入层)。
进一步，如图8的(e)所示那样，在光刻工序中，在N型TFT区域、N型电极区域、P型TFT区域中，作为非注入区域以光致抗蚀 剂确定N型TFT区域和N型电极区域后，利用离子注入法导入-粦， 形成P型TFT的阈值调整层(极低浓度磷注入层)。N型TFT的阈 值调整层(极低浓度硼注入层)和P型TFT的阈值调整层(极低浓 度磷离子注入层)的杂质是以调整TFT的阈值为目的的，因此离子注 入时的剂量在1 x 10Ucrn^至1 x 10"cm^之间选取最佳值。此时，可 知极低浓度硼离子注入层和极低浓度磷离子注入层中的多数载流子 浓度为1 x 1015至1 x 10"个/cm3。硼注入量的最佳值由N型TFT的 阈值确定，磷离子注入量的最佳值以P型TFT的阈值确定。
接着，如图8的(f)所示那样，利用CVD或溅射将栅电极用金 属膜成膜。该栅电极用金属膜不需要必须为金属膜，也可以为导入高 浓度杂质并进行低电阻化后的多晶硅膜等。
接着，如图8的(g)所示那样，在光刻工序中加工栅电^l用金 属膜而形成栅电极，利用相同的光致抗蚀剂由离子注入法导入磷，形 成N+层(高浓度磷注入层)。离子注入时的磷的剂量由于需要充分 降低电极的电阻，因此优选1 x I015cm-2以上。此时，高浓度;粦注入 层中的多数载流子的浓度为1 x 1019个/(^3以上。
在如图8的(g)所示的除去抗蚀剂之后，如图8的(h)所示那 样，以栅电极作为掩模，利用离子注入法向栅电极的两侧导入磷，形 成N-层(低浓度磷注入层)。该杂质导入以提高N型TFT的可靠 性为目的，因此离子注入时的剂量在低浓度硼注入层和高浓度磷注入 层的剂量之间、即1 x 1()Ucm-2至1 x 10"cm-2之间选取最佳值。此时， N-层(中浓度磷注入层)中的多数载流子的浓度为1 x 1015至1 x 1019 个/cm3。
在本实施例中，在N-层(低浓度磷注入层)的形成中，利用了 光致抗蚀剂和栅电极的加工误差。利用加工误差的优点是可省略光掩 模、光刻工序，相对于栅电极，N-层(中浓度磷注入层)的区域是 唯一确定的，缺点是当加工误差较小时，无法充分确保N-层。当加 工误差较小时，可以新增加光刻工序来确定N-层。接着，如图8的(i)所示那样，用光致抗蚀剂确定了 N型TFT 区域和N型电极区域的非注入区域后，利用离子注入法向P型TFT 区域导入硼，形成P +层(高浓度硼注入层)。离子注入时的剂量由 于需要充分降低电极电阻，因此优选1 x 1015cm-2以上。此时，P+层 中的多数载流子浓度为1 x 1019个/0113以上。利用以上工序，可形成 TFT和光传感器元件的电极。在本实施例中应注意的是向P型TFT的阈值调整层(低浓度磷注 入层)导入与N型TFT的阈值调整层(低浓度硼注入层)相同剂量 的硼，向P +层(高浓度硼注入层)导入与N-层(中浓度磷注入层) 和N +层(高浓度磷注入层)相同剂量的磷。这些是原本不需要导入 的杂质，为了维持TF T和光传感器元件的电极的多数载流子的种类， 需要向各层导入足以将其抵消的量的磷和硼。本实施例的优点是可简 化光刻工序、削减光掩模，但存在会向P型TFT的有源层导入较多 的缺陷这样的缺点。当无法确保P型TFT的特性时，优选通过增加 光掩模，光刻工序，覆盖P型TFT的阈值调整层、P +层，从而不导 入不需要的杂质。接着，如图8的(j)所示那样，以TEOS (四乙氧基硅烷)气体 为原料，在栅电极的上部利用CVD将层间绝缘膜成膜后，进行导入 杂质的激活退火。接着，利用光刻工序，使用光致抗蚀剂在源极、漏 极部分形成接触孔。层间绝缘膜是将在后面形成的布线、下层栅电极、 多晶硅半导体层绝缘的，因此只要具有绝缘性，用哪一种膜都可以。但是，由于需要降低寄生电容，因此优选低介电常数、膜应力小等的 对厚膜化有良好的工艺兼容性的膜。此外，当兼顾显示功能时，膜的 透明性变得重要，优选对可见光区域透射率高的材料。在本实施例中， 作为例子列举了以TEOS气体为原料的氧化硅膜。接着，如图8的(k)所示那样，将布线材料成膜，利用光刻工 序形成布线。进一步，如图8的(1)所示那样，利用CVD形成保护 绝缘膜。如有需要，在形成了保护绝缘膜之后，进行用于改善TFT 特性的追加退火。膜的材料只要与图8的(j)所示的层间绝缘膜同样具有绝缘性，就可以是任何膜。接着，如图8的(m)所示那样，利用光刻工序，使用光致抗蚀 剂，在光传感器元件的第一电极的上层的保护绝缘膜、层间绝缘膜、 栅极绝缘膜上形成接触孔。在本实施例中作为传感器元件示出图3的 制作例。接着，如图8的(n)所示那样，由CVD形成非晶硅膜。此时， 为了降低多晶硅电极和非晶硅膜的界面的能级，可以增加多晶硅电极 的表面改性处理或清洗处理。其方法有氢氟酸清洗等，但不限于该方 法。另外，优选非晶硅膜中的含氢量为10atm。/。左右以上的成膜条件。 在非晶硅中存在较多的未结合的键，成为因光照射产生的电子-空穴 对的复合中心。非晶硅膜中的氢将未结合的键封端而具有钝化效应。 在成膜后的氢的导入中，无法向非晶硅膜中导入足够量的氢元素，导 致传感器性能降低。非晶硅膜基本上是不导入杂质的本征层，但当采 用图6所示的结构的元件时，通过在成膜开始时在原料气体中混入杂 质，可在第一电极附近的非晶硅层形成高浓度的杂质导入层。由此， 可降低不照射光时的漏电流。接着，如图8的(o)所示那样，通过光刻工序，使用光致抗蚀 剂将非晶硅膜加工成岛状的传感器受光部(非晶硅膜)之后，形成绝缘膜。该绝缘膜优选对于非晶硅的岛覆盖率高的膜。电容的调整通过 选择介电常数高的膜或控制膜厚来进行调整。接着，如图8的(p)所示那样，通过光刻工序，利用透明材料 形成第二电极。材料只要是对可见光-近红外光透明的导体即可。作 为例子可列举ITO、 ZnO、 InSb等氧化物。最后，如图8的(q)所示那样，形成保护绝缘膜。该保护绝缘 膜尤其具有防止水从外部向各元件侵入的目的。因此，作为材料，与 透湿性好的氧化硅膜相比，优选采用氮化硅等透湿性不好的材料。另外，在本工序中通过重复光刻工序，也可根据需要增加布线层， 进行多层化。在图8的(q)中，从左开始按顺序制作了 N型TFT、 P型TFT、传感器元件(图3所示出的结构)。图9的(a) ~图9的(e)示出从图8的(1)派生出来的传感器 元件为图4所示的结构时的制作例。如图9的(a)所示那样，通过光刻工序并利用光致抗蚀剂除去传 感器元件第一电极的上层的保护绝缘膜、层间绝缘膜、栅极绝缘膜。接着，如图9的(b)所示那样，由CVD形成绝缘膜。这里重新 形成了传感器元件的第 一 电极上方的绝缘膜，但也可以采用在之前的 工序中在绝缘膜除去工序时将绝缘膜残留所期望的膜厚而除去的方 法来进行准备。接着，如图9的(c)所示那样，由CVD形成非晶硅膜。非晶硅 膜基本上是不导入杂质的本征层，但当采用图7所示的结构的元件时， 通过在成膜结束之前在原料气体中混入杂质，可在第二电极附近的非 晶硅层形成高浓度的杂质导入层。由此可降低不照射光时的漏电流。如图9的(d)所示那样，在加工为岛状后，通过光刻工序并利 用透明材料形成第二电极。在图9的(d)中，第二电极以包围非晶 硅岛的方式成膜，但也可以为仅在非晶硅岛上部成膜的状态。最后， 如图9的(e)所示那样，形成保护绝缘膜。在本工序中，也可通过 重复光刻工序，根据需要增加布线层，进行多层化。在图9的(e)中，从左开始按顺序制作了 N型TFT、 P型TFT、 传感器元件(图3所示出的结构)本发明的元件结构的特征在于，对于图3、图4所示的结构的传 感器元件，虽然输出较差，但与现有的元件相比，具有良好的特性， 且可尽量对TFT制作工序减少附加工序数量来构成。图IO是本发明的光传感器元件的其他的概念图。图IO的(a)是 在绝缘性衬底上形成的光传感器元件的剖视图，图10的(b)是俯视 图。在图10中，在绝缘性衬底上用多晶硅膜制作有第一电极和受光 层，在受光层的上部隔着绝缘层制作有第二电极。第一电极、第二电 极分别经由接触孔与布线层连接。图10的例子示出了布线层与构成第二电极的材料不同的情况，但也可以为相同材料。与各电极连接的布线被层间绝缘膜绝缘，整体被保护绝缘膜覆盖。图10的元件在第一电极和第二电极之间形成有由半导体层形成 的受光层和绝缘层，这一点与图3、图4的元件相同，动作方法也相同。图10的发明的优点是不需要形成非晶硅膜，传感器元件的绝缘 膜和第二电极能够用与图5的TFT的栅极绝缘膜和与栅极相同的材料 构成。因此，可尽量对TFT制作工序减少增加工序数量，在绝缘性村 底上形成开关元件(TFT)和传感器元件。使用图11的(a) ~图11的(f)说明采用了图10所示出的光传 感器元件时的光传感器元件和多晶硅TFT的制作工序。这里示出至排 列元件进行制作为止的例子。区域传感器、显示装置等根据用途，仅 元件的配置发生变化，其基础是不发生变化的。可根据需要增加或省 略公知的工序。另外，第一电极取为N型。当为P型时，在以后的工 序中仅改变用掩模覆盖的位置。到以光刻工序将多晶硅膜加工成岛状多晶硅膜，利用CVD将由 氧化硅膜构成的栅极绝缘膜成膜的工序为止与图8相同(至图8的(f) 为止)。如图11的U)所示那样，在光致抗蚀剂覆盖了传感器部分的状 态下，利用离子注入法导入硼，形成N型TFT的阈值调整层(极低 浓度硼注入层)。此外，在想简化工序的情况下，也可以不用光致抗 蚀剂覆盖，向整个面导入硼。但由于传感器元件的性能下降，因此根 据用途选择某一种方法。进一步，如图11的(b)所示那样，在光刻工序中在N型TFT 区域、N型电极区域、P型TFT区域中，作为非注入区域用光致抗蚀 剂确定了 N型TFT区域和传感器元件区域后，利用离子注入法导入 磷，形成P型TFT的阈值调整层(极低浓度磷注入层)。接着，如图11的(c)所示那样，由CVD或溅射将栅电极用金属膜成膜，在光刻工序中加工栅电极用金属膜而形成栅电极，利用相同的光致抗蚀剂，通过离子注入法导入磷，形成N+层(高浓度磷注入层)。在除去抗蚀剂后，如图11的(d)所示那样，将栅电极取为掩模，利用离子注入法，在栅电极的两侧导入磷，形成N-层(低浓度磷注 入层)。该杂质导入的目的是提高N型TFT的可靠性，因此如图8 的说明中所提及的那样。在传感器元件的第 一 电极和受光层之间也形 成N-层(低浓度磷注入层)。为避免形成该区域，需要在N-层的离 子注入时用光致抗蚀剂进行覆盖，但为了充分发挥作为传感器元件的 功能，这里取为形成该区域。根据需要的敏感度等选择工艺。接着，如图11的(e)所示那样，在用光致抗蚀剂确定了 N型 TFT区域和N型电极区域的非注入区域后，利用离子注入法在P型 TFT区域导入硼，形成P +层(高浓度硼注入层)。以后的工序按照已知的TFT制作工序。图ll的(f)是其完成例。 由离子注入法进行的杂质的导入量与图8的情况相同。在图8、图9、图11中，作为开关元件的例子列举TFT并示出了 其制作工序，但其他的二极管元件、电阻元件等也可同样地进行制作。具有特定功能的电子电路可分别组合这些元件来构成。图12是采用图8、图9或图11的制造步骤而得到的占有一定面 积的所谓区域传感器的实施例。特征在于光传感器元件及其放大电路 和开关组的组合被配置成矩阵状，在其周边在绝缘性衬底上制作有传 感器驱动电路、4全测电^各、控制电i 各。以控制电路为4、表， 一部分电 路不需要必须制作在绝缘性衬底上，也可以是用LSI构成并将该LSI 芯片安装在绝缘性衬底上的形式。另外，光传感器元件及其放大电路种元件的组合。图12的实施例可应用为X射线摄像装置、生物识别 装置的光检测用传感器阵列。图13的(a)是手指静脉识别装置的传感器阵列的剖视图。通过 手指内的透射、漫射光由显微镜头阵列进行会聚，逐个像素地被分离，用滤色片除去噪声成分，仅使作为信号的近红外光透射，到达区域传感器的读取部，转换为电信号。图13的(b)是手指静脉识别装置的 俯视图。各构成电路考虑成本、性能等来确定是内置于玻璃衬底上还 是安装于印刷电路板上。在本例中，在控制电路部安装了处理电信号 作为图像信,包，的图像处理电路、控制传感器部的传感器元件动作定 时、读出定时等的摄像机信号处理电路。以下描述区域信,包、的取得方法的 一 个例子。也可以不必如以下那 样，只要能够取得区域内的检测信息，就可以采用任何方法。由传感 驱动器经由复位线发送复位信号，使传感器动作某一定时间，积蓄由 光诱发的电荷。在使之动作某一定时间之后，由传感驱动器经由读出 线，闭合传感器开关，将积蓄的电荷作为输出发送至数据线。发送到 数据线的输出在检测电路内放大，去除噪声，进行数字变换。依次重 复该操作，每一次扫描， 一线的信号被串行化、数字化，被反馈至控 制电路。在整个面的扫描结束的时刻，区域整体的光检测信息取得结 束。图14是采用图8、图9或图11的制造工序获得的带光传感器功 能的图像显示装置的实施例。特征在于 一个像素或多个像素和光传 感器元件的组合被配置成矩阵状，在其周边在绝缘性衬底上制作有传 感器驱动电路、图像显示用栅极驱动电路、数据驱动电路、检测电路、 控制电路。以控制驱动电路为代表， 一部分电路不需要必须制作在绝 缘性衬底上，也可是由LSI构成并将该LSI芯片安装在绝缘性衬底上 的形式。另外，也可以在一个像素或多个像素和光传感器元件的组合 中含有放大电路和开关组。图14的实施例可应用于利用光笔、记录 笔或手指触摸的内置输入功能型显示面板。图15是采用图8、图9或图11的制造工序获得的带光传感器功 能的图像显示装置的其他实施例。像素被配置成矩阵状，在其周边配 置有光传感元件、像素驱动电路、传感器驱动电路。在本例中，传感 器被配置在液晶显示部之外。以控制电路为代表，部分电路不需要必 须制作在绝缘性衬底上，也可是由LSI构成并将该LSI芯片安装在绝缘性衬底上的形式。图15的实施例可应用于例如内置调光功能型显 示面板。利用本发明的光传感器可检测近红外光。另外，可利用由与第一 电极相同的膜形成的开关元件在传感器阵列内的各传感器元件中构 成放大电路。利用本发明可提供与现有产品相比是超薄且低成本的生 物识别装置。另外，由于能够用与构成开关元件的有源层的多晶硅膜相同的膜 形成第一电极，因此可避免在电路(开关元件)的上层集成传感器元 件的结构，能确保光学特性。另外，可削减制作工序数量，阻止成品 率的降低。
权利要求
1.一种光传感器元件，形成在绝缘性衬底上，其特征在于形成有第一电极、第二电极、由半导体层形成的受光层、以及绝缘层，其中，上述受光层和绝缘层形成在上述第一电极与上述第二电极之间，该第一电极由多晶硅膜形成。
2. 根据权利要求1所述的光传感器元件，其特征在于 在上述第一电极的上部形成有由非晶硅膜形成的上述受光层即光电变换层，在该受光层的上部形成有上述绝缘层，并且在该绝缘层 的上部形成有上述第二电极。
3. 根据权利要求2所述的光传感器元件，其特征在于 上述第一电极的电阻率为2.5 x l(T4Q . m以下，上述受光层的电阻率为1.0 x 1(T3Q . m以上。
4. 根据权利要求2所述的光传感器元件，其特征在于 上述第二电极对波长为400nm至1000nm的可见光-近红外光区域光的透射率为75%以上。
5. 根据权利要求2所述的光传感器元件，其特征在于 在形成上述受光层的非晶硅膜中，与上述第一电极的界面附近的区域为1 x 1025/1113以上的高浓度杂质层。
6. 根据权利要求5所述的光传感器元件，其特征在于 在上述第一电极内含有与存在于上述高浓度杂质层中的杂质同类的杂质元素，且其元素为从磷、砷或硼、铝中选出的至少l种。
7. 根据权利要求2所述的光传感器元件，其特征在于 上述绝缘层由氧化硅膜或氮化硅膜形成。
8. 根据权利要求1所述的光传感器元件，其特征在于在上述第 一 电极的上部形成有上述绝缘层，在该绝缘层的上部形 成有由非晶硅膜形成的上述受光层即光电变换层，并且在该受光层的 上部形成有上述第二电极。
9. 根据权利要求8所述的光传感器元件，其特征在于上述第一电极的电阻率为2.5 x 1(T4Q m以下，上述受光层的电 阻率为1.0 x 10-3Q . m以上。
10. 根据权利要求8所述的光传感器元件，其特征在于 上述第二电极对波长为400nm至1000nm的可见光-近红外光区域光的透射率为75%以上。
11. 根据权利要求8所述的光传感器元件，其特征在于 在形成上述受光层的非晶硅膜中，与上述第二电极的界面附近的区域为1 x 1025/1113以上的高浓度杂质层。
12. 根据权利要求11所述的光传感器元件，其特征在于 在上述第一电极内含有与存在于上述高浓度杂质层中的杂质不同类的杂质元素，且其元素为从磷、砷或硼、铝中选出的至少l种。
13. 根据权利要求8所述的光传感器元件，其特征在于 上述绝缘层由氧化硅膜或氮化硅膜形成。
14. 根据权利要求1所述的光传感器元件，其特征在于 上述第一电极与上述受光层即光电变换层相邻，上述受光层以与形成上述第 一电极的多晶硅膜相同的膜形成，上述绝缘层形成在上述 受光层的上部，上述第二电极形成在上述绝缘层的上部。
15. 根据权利要求14所述的光传感器元件，其特征在于 上述第一电极的电阻率为2.5 x 1(T4Q 'm以下，上述受光层的电阻率为1.0 x 1(T3Q . m以上。
16. 根据权利要求14所述的光传感器元件，其特征在于 上述第二电极对波长为400nm至1000nm的可见光-近红外光区域光的透射率为75%以上。
17. 根据权利要求14所述的光传感器元件，其特征在于 上述绝缘层由氧化硅膜或氮化硅膜形成。
18. —种光传感器装置，其特征在于包括薄膜晶体管元件、二极管元件、电阻元件中的至少l种元件 和在绝缘性村底上形成的光传感器元件，其中，上述光传感器元件中形成有第一电极、第二电极、由半导体层形成的受光层、以及绝缘层，其中受光层和绝缘层形成在上述第 一电极与上述第二电极之间，该第 一 电极由多晶硅膜形成，上述薄膜晶体管元件用与形成上述光传感器元件的上述第一电 极的多晶硅膜相同的膜形成了有源层，由上述薄膜晶体管元件、上述二极管元件、以及上述电阻元件中 的至少1种元件构成的放大电路、传感器驱动电路与上述光传感器元 件一起被制作在同一绝缘性衬底上。
19. 根据权利要求18所述的光传感器装置，其特征在于 矩阵状配置有上述光传感器元件、或该光传感器元件及其放大电路与开关组的组合，并在其周边配置有传感器驱动电路。
20. —种图像显示装置，其特征在于包括薄膜晶体管元件、二极管元件以及电阻元件中的至少l种元 件和在绝缘性衬底上形成的光传感器元件，其中，上述光传感器元件形成有第一电极、第二电极、由半导体 层形成的受光层、以及绝缘层，其中受光层和绝缘层形成在上述第一 电极与上述第二电极之间，该第一电极由多晶硅膜形成，上述薄膜晶体管元件用与形成上述光传感器元件的上述第一电 极的多晶硅膜相同的膜形成了有源层，由上述薄膜晶体管元件、上述二极管元件、以及上述电阻元件中 的至少1种元件构成的放大电路、传感器驱动电路与该光传感器元件 一起被制作在同 一绝缘性衬底上，并且，由上述薄膜晶体管元件、上述二极管元件以及上述电阻元 件中的至少l种元件构成的像素开关、放大电路、像素驱动电路被制 作在与上述绝缘性衬底相同的衬底上。
21. 根据权利要求20所述的图像显示装置，其特征在于 矩阵状配置有1个或多个像素、上述光传感器元件、或上述光传感器元件及其放大电路与开关组的组合，并在其周边配置有上述像素 驱动电路和上述传感器驱动电3各。
22，根据权利要求20所述的图像显示装置，其特征在于矩阵状配置有像素，并在其周边配置有上述光传感器元件、上述 像素驱动电路、以及上述传感器驱动电路。
全文摘要
本发明提供一种在同一绝缘性衬底上使用LTPS平面工艺形成高敏感度的光传感器元件和传感器驱动电路等开关元件，并内置了传感器驱动电路的低成本的区域传感器(光传感器装置)或内置了该光传感器元件的图像显示装置。作为光传感器元件的结构，用与构成电路的开关元件的有源层的多晶硅膜相同的膜制作传感器元件的一个电极，且进行光电变换的受光部为非晶硅或本征层的多晶硅膜。另外，采用在传感器元件的两个电极之间夹着受光部的非晶硅和绝缘层的结构。
文档编号H01L31/0224GK101325226SQ200810005559
公开日2008年12月17日 申请日期2008年2月15日 优先权日2007年6月11日
发明者木下将嘉, 田井光春 申请人:株式会社日立制作所