光传感器的制作方法

1.本发明涉及一种光传感器。


背景技术：

2.光传感器普遍应用于智能型手机、笔记型电脑或平板电脑等电子装置。除此之外，光传感器也应用于医疗诊断工具。举例来说，配置以接收x光的x光传感器可将通过人体组织的x光转化为可视化影像。如何提出一种可以改善影像的品质问题的光传感器，是目前业界亟欲投入研发资源解决的问题之一。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的一目的在于提出一种可有效解决上述问题的光传感器。
4.本发明涉及一种光传感器包含基板、栅极线、数据线、薄膜晶体管、光感测结构、共通电极线以及第一遮光层。栅极线位于基板上。数据线位于基板上。薄膜晶体管的栅极电连接栅极线。薄膜晶体管的漏极电连接数据线。光感测结构的下电极电连接薄膜晶体管的源极。共通电极线位于基板上。共通电极线电连接光感测结构的上电极。第一遮光层位于基板上。第一遮光层的上表面低于光感测结构的上表面。由俯视观之，第一遮光层至少部分位于数据线与光感测结构之间。
5.在目前一些实施方式中，第一遮光层与薄膜晶体管的沟道区具有相同的半导体材料。
6.在目前一些实施方式中，光传感器进一步包含延伸电极。延伸电极从薄膜晶体管的漏极延伸至数据线下。数据线的部分向下延伸至接触延伸电极。延伸电极至少部分覆盖在第一遮光层上。光感测结构的下电极至少部分覆盖在第一遮光层上。
7.在目前一些实施方式中，光感测结构的下电极至少部分覆盖在第一遮光层上。
8.在目前一些实施方式中，光感测结构的下电极与第一遮光层分开。
9.在目前一些实施方式中，光感测结构的下电极至少部分覆盖在第一遮光层上。
10.在目前一些实施方式中，光感测结构的下电极至少部分覆盖在第一遮光层上，光传感器进一步包含延伸电极以及第二遮光层。延伸电极从薄膜晶体管的漏极延伸至数据线下。数据线的部分向下延伸至接触延伸电极。延伸电极至少部分覆盖在第二遮光层上。第一遮光层与第二遮光层分开。
11.在目前一些实施方式中，第一遮光层、第二遮光层与薄膜晶体管的沟道区具有相同的半导体材料。
12.在目前一些实施方式中，光传感器进一步包含延伸电极。延伸电极从薄膜晶体管的漏极延伸至数据线下。数据线的部分向下延伸至接触该延伸电极。延伸电极与第一遮光层分开。光感测结构的下电极也与第一遮光层分开。
13.在目前一些实施方式中，光传感器进一步包含反射层位于基板下。
14.综上所述，在本发明的一些实施例的光传感器中，通过使用相同材料在单一制作
工艺中形成第一遮光层、第二遮光层以及薄膜晶体管的沟道区，进一步简化制作工艺以及光传感器的结构。适当的将第一遮光层、第二遮光层分配以覆盖光传感器的不同区域以减少光传感器各区域的光线被基板反射回光传感器内部，导致光传感器的感测结果受到影响。通过适当的隔开第一遮光层、第二遮光层、薄膜晶体管以及光感测结构，以避免第一遮光层与第二遮光层在光传感器内部形成漏电路径。配合在光传感器上设置反射层、第一遮光层以及第二遮光层以确保光传感器的感测结果不被反射光所影响。
附图说明
15.当结合随附诸图阅读时，得以自以下详细描述最佳地理解本发明的态样。应注意，根据行业上的标准实务，各种特征未按比例绘制。事实上，为了论述清楚，可任意地增大或减小各种特征的尺寸。
16.图1a为本发明的一些实施例的光传感器的示意图；
17.图1b为图1a中线段b-b’的剖面侧视图；
18.图1c为图1a中线段c-c’的剖面侧视图；
19.图2a为本发明的另一些实施例的光传感器的示意图；
20.图2b为图2a中线段b-b’的剖面侧视图；
21.图2c为图2a中线段c-c’的剖面侧视图；
22.图3a为本发明的另一些实施例的光传感器的示意图；
23.图3b为图3a中线段b-b’的剖面侧视图；
24.图3c为图3a中线段c-c’的剖面侧视图；
25.图4a为本发明的另一些实施例的光传感器的示意图；
26.图4b为图4a中线段b-b’的剖面侧视图；
27.图4c为图4a中线段c-c’的剖面侧视图；
28.图5a为本发明的另一些实施例的光传感器的示意图；
29.图5b为图5a中线段b-b’的剖面侧视图；
30.图5c为图5a中线段c-c’的剖面侧视图；
31.图6为本发明的另一些实施例的光传感器的示意图。
32.符号说明
33.100:光传感器
34.110:基板
35.120:栅极线
36.130:数据线
37.140:薄膜晶体管
38.142:栅极
39.144:源极
40.146:沟道区
41.148:漏极
42.150:光感测结构
43.150a:上表面
44.152:下电极
45.154:光感测层
46.156:上电极
47.160:共通电极线
48.170,172:遮光层
49.170a,172a:上表面
50.180:延伸电极
51.192,194,196:绝缘层
52.192h:通孔
53.200:反射层
54.b-b’,c-c’:线段
具体实施方式
55.以下揭露内容提供用于实施所提供标的的不同特征的许多不同实施例或实例。以下描述部件及布置的特定实例以简化本发明的一些实施方式。当然，此些仅为实例，且并不意欲为限制性的。举例而言，在如下描述中第一特征在第二特征之上或在第二特征上形成可包括其中第一特征与第二特征形成为直接接触的实施例，且也可包括其中额外特征可在第一特征与第二特征之间形成而使得第一特征与第二特征可不直接接触的实施例。另外，可在本发明的各种实例中重复元件符号及/或字母。此重复系出于简化及清楚目的，且其自身并不表示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。
56.应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件「上」或「连接到」另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为「直接在另一元件上」或「直接连接到」另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，「连接」可以指物理及/或电连接。再者，「电连接」或「耦合」系可为二元件间存在其它元件。
57.本文使用的「约」、「近似」、或「实质上」包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值，考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特定数量(即，测量系统的限制)。例如，「约」可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内，或
±
30％、
±
20％、
±
10％、
±
5％内。再者，本文使用的「约」、「近似」或「实质上」可依光学性质、蚀刻性质或其它性质，来选择较可接受的偏差范围或标准偏差，而可不用一个标准偏差适用全部性质。
58.除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和本发明的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的或过度正式的意义，除非本文中明确地这样定义。
59.图1a为根据本发明的一些实施例的光传感器100的示意图。图1b为根据图1a中线段b-b’的剖面侧视图。图1c为根据图1a中线段c-c’的剖面侧视图。请参照图1a、图1b以及图1c，一种光传感器100包含基板110、栅极线120、数据线130、薄膜晶体管140、光感测结构150、共通电极线160以及第一遮光层170。栅极线120位于基板110上。数据线130位于基板
110上。薄膜晶体管140的栅极142电连接栅极线120。薄膜晶体管140的漏极148电连接数据线130。光感测结构150的下电极152电连接薄膜晶体管140的源极144。共通电极线160位于基板110上。共通电极线160电连接光感测结构150的上电极156。第一遮光层170位于基板110上。第一遮光层170的上表面170a低于光感测结构150的上表面150a。由俯视观之，第一遮光层170至少部分位于数据线130与光感测结构150之间。具体来说，数据线130、薄膜晶体管140、光感测结构150以及共通电极线160可以通过绝缘层(例如，图1b或图1c中的绝缘层192、194)被分隔，并且在数据线130、薄膜晶体管140、光感测结构150以及共通电极线160的上方也可以覆盖绝缘层(例如，图1b或图1c中的绝缘层196)或形成其他结构。
60.请参照图1a、图1b以及图1c，在基板110上设置有栅极线120以及数据线130。在图1a所绘示的实施例中，栅极线120为纵向延伸，数据线130为横向延伸并与一部分的栅极线120重叠。在图1b的实施例中，数据线130具有通孔，通孔穿过绝缘层192以及绝缘层194并向下延伸。在一些实施例中，光传感器100进一步包含延伸电极180。请参照图1a，延伸电极180从薄膜晶体管140的漏极148延伸至数据线130下。请参照图1b，数据线130的通孔向下延伸并接触延伸电极180。延伸电极180至少部分覆盖在第一遮光层170上。另一方面，光感测结构150的下电极152也至少部分覆盖在第一遮光层170上。
61.请参照图1a、图1b以及图1c，基板110上同时也设置了薄膜晶体管140以及光感测结构150。薄膜晶体管140邻近栅极线120设置并且其栅极142横向延伸以与栅极线120电连接(请参照图1a)。薄膜晶体管140的源极144与漏极148纵向延伸，并分别连接光感测结构150以及数据线130。同时，基板110上设置的共通电极线160平行数据线130，并横向地延伸跨越栅极线120以及光感测结构150。请参照图1b以及图1c，光感测结构150具有上电极156以及位于下电极152以及上电极156之间的光感测层154。具体来说，光感测结构150的下电极152设置在基板110上方。绝缘层192设置于光感测结构150的下电极152上方，其中绝缘层192具有通孔192h，通孔192h暴露部分的下电极152表面。光感测层154填充在通孔192h中并与被通孔192h暴露的部分下电极152表面直接接触形成电连接。光感测结构150的上电极156直接接触并设置在光感测层154上。共通电极线160设置有一个通孔向下方延伸，并且与光感测结构150的上电极156电连接。
62.请参照图1a、图1b以及图1c，在一些实施例中，前述部分被延伸电极180所覆盖的第一遮光层170进一步延伸并且位于数据线130通孔下方区域、数据线130与光感测结构150之间区域以及光感测结构150下方区域。更进一步来说，在一些实施例中光感测结构150的下电极152至少部分覆盖在第一遮光层170上。参照图1b以及图1c可以看出，光感测结构150将完全设置在第一遮光层170上方，光感测结构150的上表面150a高于第一遮光层170的上表面170a。参照图1a，在俯视角度中观察可以发现，第一遮光层170的面积大于光感测结构150的下电极152的面积。
63.同时，第一遮光层170分别与栅极线120以及数据线130部分重叠，但不延伸超过栅极线120或数据线130的另一个边缘。换句话说，第一遮光层170的覆盖区域将不会延伸到相邻的另一个像素单元。由于数据线130以及栅极线120使用的材料为不透光材料(例如，金属)，通过将第一遮光层170与部分的数据线130以及栅极线120重叠，以保证第一遮光层170与数据线130以及栅极线120之间不会有未被覆盖的透光区域。第一遮光层170将能一定程度地减少由基板110反射的光线(例如，减少约40％的光线反射率)。如此一来，覆盖第一遮
光层170将可以降低光传感器100在数据线130、薄膜晶体管140以及光感测结构150等区域的光线反射率，以降低反射光对光感测结构150判断结果所造成的影响。
64.请参照图1a以及图1c，薄膜晶体管140的沟道区146位于源极144以及漏极148之间。沟道区146下方设置有栅极142，通过控制施加于栅极线120上的信号来控制栅极142以进一步开启或关闭薄膜晶体管140的沟道区146。在一些实施例中，第一遮光层170与薄膜晶体管140的沟道区146具有相同的半导体材料。因为第一遮光层170以及沟道区146由相同半导体材料构成，因此可以在相同制作工艺中被形成。在一些实施例中，用于形成第一遮光层170以及沟道区146的材料可以是或包含非晶硅。然而，在其他实施例中，其他合适的材料也可以被使用。用于形成第一遮光层170以及沟道区146的材料相同将可以简化光传感器100的制造步骤，并同时降低光传感器100的反光率。
65.在光传感器100的第一遮光层170为半导体材料的实施例中，因为铺设第一遮光层170的区域可能产生漏电流，因此第一遮光层170的覆盖区域不会延伸到相邻的另一个像素单元。这样可以避免像素单元之间通过第一遮光层170产生漏电流。
66.图2a为根据本发明的另一些实施例的光传感器100的示意图。图2b为根据图2a中线段b-b’的剖面侧视图。图2c为根据图2a中线段c-c’的剖面侧视图。请参照图2a、图2b以及图2c，相较于前述针对图1a、图1b以及图1c的实施例，第一遮光层170位于数据线130与光感测结构150之间的区域以及光感测结构150下方的区域，但并不与延伸电极180直接接触(或者说，第一遮光层170与延伸电极180分开)。由于第一遮光层170不与延伸电极180直接接触，因此可以避免延伸电极180以及光感测结构150的下电极152之间经由第一遮光层170产生漏电流。至于其他元件与细节，均与图1a、图1b以及图1c的实施例，不再重复叙述之。
67.图3a为根据本发明的另一些实施例的光传感器100的示意图。图3b为根据图3a中线段b-b’的剖面侧视图。图3c为根据图3a中线段c-c’的剖面侧视图。请参照图3a、图3b以及图3c，相较于前述针对图1a、图1b以及图1c的实施例，第一遮光层170位于数据线130的通孔下方的区域以及数据线130与光感测结构150之间的区域，但并不与光感测结构150的下电极152直接接触(或者说，第一遮光层170与光感测结构150的下电极152分开)。由于第一遮光层170不与光感测结构150的下电极152直接接触，因此可以避免延伸电极180以及光感测结构150的下电极152之间经由第一遮光层170产生漏电流。至于其他元件与细节，均与图1a、图1b以及图1c的实施例，不再重复叙述之。
68.图4a为根据本发明的另一些实施例的光传感器100的示意图。图4b为根据图4a中线段b-b’的剖面侧视图。图4c为根据图4a中线段c-c’的剖面侧视图。请参照图4a、图4b以及图4c，相较于前述针对图1a、图1b以及图1c的实施例，第一遮光层170仅覆盖数据线130与光感测结构150之间区域。第一遮光层170不与延伸电极180直接接触(或者说，第一遮光层170与延伸电极180分开)，也不与光感测结构150的下电极152直接接触(或者说，第一遮光层170与光感测结构150的下电极152分开)。由于第一遮光层170不与延伸电极180和光感测结构150的下电极152直接接触，因此可以避免延伸电极180以及光感测结构150的下电极152之间经由第一遮光层170产生漏电流。至于其他元件与细节，均与图1a、图1b以及图1c的实施例，不再重复叙述之。
69.图5a为根据本发明的另一些实施例的光传感器100的示意图。图5b为根据图5a中线段b-b’的剖面侧视图。图5c为根据图5a中线段c-c’的剖面侧视图。请参照图5a、图5b以及
图5c，除了前述讨论的几种设置第一遮光层170的实施例之外，也可以设置多个不相连的遮光层来达到避免漏电流的目的。在一些实施例中，第一遮光层170以及第二遮光层172被设置在光传感器100中。在一些实施例中，光感测结构150的下电极152至少部分覆盖在第一遮光层170上，延伸电极180至少部分覆盖在第二遮光层172上。第一遮光层170与第二遮光层172分开。换句话说，光传感器100中分别设置的第一遮光层170与第二遮光层172彼此不相连。第一遮光层170与光感测结构150的下电极152部分的重叠，并且用于遮蔽部分的数据线130与光感测结构150之间的区域以及光感测结构150下方区域。第二遮光层172部分地与延伸电极180重叠并且用于遮蔽数据线130通孔下方区域以及部分的数据线130与光感测结构150之间的区域。同时，第一遮光层170与第二遮光层172分别与栅极线120以及数据线130重叠，但不延伸超过栅极线120或数据线130的另一个边缘。另一方面，在图5b以及图5c的剖面视角中，第一遮光层170的上表面170a以及第二遮光层172的上表面172a都低于光感测结构150的上表面150a。
70.在一些实施例中，第一遮光层170、第二遮光层172与薄膜晶体管140的沟道区146具有相同的半导体材料。具体来说，请参照图5c，由于第一遮光层170、第二遮光层172以及薄膜晶体管140的沟道区146(位于源极144以及漏极148之间)由相同半导体材料构成，因此可以在相同制作工艺中形成。在一些实施例中，用于形成第一遮光层170、第二遮光层172以及沟道区146的材料可以是或包含非晶硅。然而，在其他实施例中，其他合适的材料也可以被使用。用于形成第一遮光层170、第二遮光层172以及沟道区146的材料相同将可以简化光传感器100的制造步骤，并同时降低光传感器100的反光率。在第一遮光层170与第二遮光层172为半导体材料的实施例中，因为铺设第一遮光层170与第二遮光层172的区域可能产生漏电流，因此第一遮光层170与第二遮光层172可彼此分离以避免漏电流问题产生。至于其他元件与细节，均与图1a、图1b以及图1c的实施例，不再重复叙述之。
71.图6为根据本发明的另一些实施例的光传感器100的示意图。请参照图6，相较于前述针对图1a、图1b以及图1c的实施例，图6的光传感器100进一步包含反射层200位于基板110下。具体来说，光传感器100将可以搭配反射层200使用。在一些实施例中，反射层200将被设置在基板110下方，并且可以通过粘贴的方式与基板110固定。当光传感器100同时设置有遮光层(例如，第一遮光层170)以及反射层200，将可以更进一步地降低光传感器100的反射光，以确保光传感器100的感测结果不被反射光所影响。至于其他元件与细节，均与图1a、图1b以及图1c的实施例，不再重复叙述之。此外，其余各实施例的光传感器100也都可以以类似的配置搭配反射层200使用。
72.以上对于本发明的具体实施方式的详述，可以明显地看出，在本发明的一些实施例的光传感器中，通过使用相同材料在单一制作工艺中形成第一遮光层与薄膜晶体管的沟道区，进一步简化制作工艺以及光传感器的结构。适当的将第一遮光层覆盖光传感器的不同区域以减少光传感器各区域的光线被基板反射回光传感器内部，导致光传感器的感测结果受到影响。通过适当的隔开第一遮光层、薄膜晶体管以及光感测结构，以避免第一遮光层在光传感器内部形成漏电流的路径。配合在光传感器上设置反射层与第一遮光层以确保光传感器的感测结果不被反射光所影响。
73.前文概述了若干实施例的特征，使得熟悉此项技术者可较佳地理解本发明的态样。熟悉此项技术者应了解，他们可容易地使用本发明作为设计或修改用于实现相同目的
及/或达成本文中所介绍的实施例的相同优势的其他制作工艺及结构的基础。熟悉此项技术者也应认识到，此些等效构造不脱离本发明的精神及范畴，且他们可在不脱离本发明的精神及范畴的情况下于本文作出各种改变、代替及替换。