[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及光电转换装置以及具有光电转换元件的半导体装置。本发明特别涉及由薄膜半导体元件构成的光电转换装置以及其制造方法。此外，本发明还涉及使用光电转换装置的电子设备。

背景技术

一般已知各种用于检测电磁波的光电转换装置，例如对从紫外线到红外线有感知功能的装置被总称为光传感器(也称为光感测器)。其中对波长为400nm至700nm的可见光区域有感知功能的装置特别被称为可见光传感器，多用于根据人类的生活环境需要调节照度或控制开/关等的设备中。

尤其是，在显示装置中，检测出显示装置周围的明亮度以调节其显示亮度。这是因为通过检测出周围的明亮度而获得合适的显示亮度可以减少不必要的电力的缘故。例如，这种亮度调节用光传感器被使用于手机或个人电脑。

此外，除了周围的明亮度以外，还通过利用光传感器检测出显示装置、尤其是液晶显示装置的背光灯的亮度，以调节显示屏的亮度。

在这种光传感器中，光电二极管被使用于感测部分，并且该光电二极管的输出电流在放大器电路中被放大。例如，使用电流镜电路作为这种放大器电路。

图2A表示现有的光传感器的截面图以及其制造方法(参照专利文件1)。

首先，在第一衬底1101上形成金属膜1102。作为金属膜1102，可以使用由选自W、Ti、Ta、Mo、Cr、Nd、Fe、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir中的元素、或以上述元素为主要成分的合金材料或化合物材料构成的单层或者叠层、或者也可以使用这些元素的氮化物的单层或者叠层。金属膜1102的膜厚度为10nm至200nm，优选为50nm至75nm。

接着，在金属膜1102上形成绝缘膜1103。此时，在金属膜1102和绝缘膜1103之间形成处于非晶状态且其膜厚度为2nm至5nm左右的金属氧化膜1100。当在以后工序中进行剥离时，在金属氧化膜1100中、在金属氧化膜1100和绝缘膜1103的界面、或者在金属氧化膜1100和金属膜1102的界面发生分离。

作为绝缘膜1103，可以通过溅射法或等离子体CVD法形成由氧化硅、包含氮的氧化硅、金属氧化材料构成的膜。优选的是，绝缘膜1103的膜厚度为金属膜1102的两倍以上、优选为150nm至200nm。

接着，在绝缘膜1103上形成由至少包含氢的材料构成的膜。作为由至少包含氢的材料构成的膜，可以使用半导体膜或氮化物膜等。这里，形成半导体膜。此后，进行为了使由包含氢的材料构成的膜所包括的氢扩散的热处理。可以在410℃以上进行该热处理。既可以与形成晶体半导体膜的工序另外进行该热处理，又可以使该热处理兼作形成晶体半导体膜的工序以节省工序。例如，在使用包含氢的非晶硅膜作为由包含氢的材料构成的膜并且对其进行加热来形成多晶硅膜的情况下，如果为了取得晶化在500℃以上进行热处理，则可以在形成多晶硅膜的同时使氢扩散。

接着，通过利用已知方法将多晶硅膜蚀刻为所希望的形状，来形成薄膜晶体管(Thin Film Transistor(TFT))。图2A的TFT 1104包括：具有源区、漏区以及沟道形成区的多晶硅膜1105；覆盖多晶硅膜1105的栅绝缘膜；形成在多晶硅膜1105的沟道形成区上的栅电极1106；通过层间绝缘膜1119连接到源区以及漏区的源电极1107以及漏电极1108。注意，层间绝缘膜1119由用来使栅电极与源电极以及漏电极绝缘的多个绝缘膜形成。

接着，在层间绝缘膜1119上形成连接到TFT的源电极1107上的光电转换元件。这里，形成二极管作为光电转换元件。首先，形成连接到源电极1107的第一电极1110，并且在其上形成用作光电转换层的非晶硅膜1111以及第二电极1112。此后，通过将非晶硅膜1111以及第二电极1112蚀刻为所希望的形状，来形成二极管。此后，在形成连接到二极管的第二电极的布线1113的同时，形成连接到漏电极1108且连接到输出端子的布线1114。