光电转换装置及其制造方法和半导体装置

摘要

本发明提供一种光电转换装置，其中漏电流得到抑制。本发明的光电转换装置包括：衬底上的第一电极；第一电极上的光电转换层，该光电转换层包括具有一种导电性的第一导电层、第二半导体层以及具有与第一半导体层的导电性相反导电性的第三半导体层，其中第一电极的末端部分覆盖有第一半导体层；在第三半导体层之上提供绝缘薄膜，在该绝缘薄膜之上提供与第三半导体薄膜电连接的第二电极，该绝缘薄膜位于第三半导体薄膜和第二电极之间，且其中位于光电转换层区域中的第二半导体层的一部分和第三半导体层的一部分被去除，该区域没有覆盖绝缘薄膜。

权利要求

1.一种光电转换装置，包括：

衬底之上的第一电极；以及

所述第一电极之上的光电转换层，包括第二半导体层、具有一种导电性的第一半导体层，以及具有与所述一种导电性相反的导电性的第三半导体层，其中所述第一电极的末端部分被所述第一半导体层覆盖，并且其中所述第二半导体层的部分被去除。

2.根据权利要求1的光电转换装置，还包括：所述第三半导体层之上的绝缘薄膜；和

所述绝缘薄膜之上的第二电极，所述第二电极与所述第三半导体层电连接，该绝缘薄膜位于所述第二电极与所述第三半导体层之间，其中在所述光电转换层区域中去除部分所述第二半导体层和所述第三半导体层，该区域没有被所述绝缘薄膜覆盖。

3.根据权利要求1的光电转换装置，还包括：所述第一电极上的绝缘薄膜；以及

电极，

其中所述电极通过所述绝缘薄膜与所述第一电极的第二部分连接，该第二部分没有被所述第一半导体层覆盖。

4.根据权利要求1的光电转换装置，其中所述衬底是柔性衬底。

5.5根据权利要求4的光电转换装置，其中所述柔性衬底是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚萘二酸丁醇酯(PBN)薄膜、聚酰亚胺(PI)薄膜和聚酰胺(PA)薄膜中的一种。

6.根据权利要求1的光电转换装置，其中所述衬底是玻璃衬底。

7.根据权利要求1的光电转换装置，其中在所述衬底和所述第一半导体层之间提供滤色镜。

8.一种光电转换装置，包括：

衬底；

第一结构，包括：

所述衬底之上的第一电极；和

所述第一电极之上的具有一种导电性的第一半导体层；以及所述第一半导体层之上的第二半导体层；

第二结构，包括：

所述衬底之上的所述第一半导体层；

所述第一半导体层之上的所述第二半导体层；

所述第二半导体层之上的具有与所述第一半导体层的所述一种导电性相反的导电性的第三半导体层；以及所述第三半导体层之上的第二电极，

其中所述第一电极和所述第一半导体层的接触部分不与所述第三半导体层和所述第二电极的接触部分重叠。

9.根据权利要求8的光电转换装置，其中所述衬底是柔性衬底。

10.根据权利要求9的光电转换装置，其中所述柔性衬底是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚萘二酸丁醇酯(PBN)薄膜、聚酰亚胺(PI)薄膜和聚酰胺(PA)薄膜中的一种。

11.根据权利要求8的光电转换装置，其中所述衬底是玻璃衬底。

12.根据权利要求8的光电转换装置，其中在所述衬底和所述第一半导体层之间提供滤色镜。

13.一种半导体装置，包括衬底上的光电转换元件和放大所述光电转换元件的输出值的放大器电路；

其中，该光电转换元件包括：

第一电极；

所述第一电极上的光电转换层，该光电转换层包括第二半导体层、具有一种导电性的第一半导体层，以及具有与所述一种导电性相反的导电性的第三半导体层，其中所述第一半导体层覆盖所述第一电极的末端部分；

所述第三半导体层之上的绝缘薄膜；以及

所述绝缘薄膜之上的第二电极，该第二电极与所述第三半导体层电连接，该绝缘薄膜位于所述第二电极与所述第三半导体层之间，其中所述光电转换层的区域中去除部分所述第二半导体层和所述第三半导体层，该区域没有覆盖所述绝缘薄膜，以及其中，该放大器电路包括多个薄膜晶体管，该多个薄膜晶体管中的每个薄膜晶体管包括：岛状半导体区域，该岛状半导体区域包括源极区域、漏极区域和沟道形成区域；

栅极绝缘薄膜；

栅电极；

与所述源极区域电连接的源电极；以及

与所述漏极区域电连接的漏电极。

14.根据权利要求13的半导体装置，其中所述衬底是柔性衬底。

15.根据权利要求14的半导体装置，所述柔性衬底是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜和聚萘二酸丁醇酯(PBN)薄膜中的一种。

16.根据权利要求13的半导体装置，其中所述衬底是玻璃衬底。

17.根据权利要求13的半导体装置，其中在所述衬底和所述第一半导体层之间提供滤色镜。

18.根据权利要求13的半导体装置，其中所述源电极和所述漏电极中的每一个具有叠层薄膜结构。

19.根据权利要求18的半导体装置，其中所述叠层薄膜结构是钛(Ti)薄膜、包括少量硅(Si)的铝(Al)薄膜和钛(Ti)薄膜堆叠的结构。

20.根据权利要求13的半导体装置，其中所述源电极和所述漏电极中的每一个具有单层薄膜。

21.根据权利要求20的半导体装置，其中单层薄膜由选自钛(Ti)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、铷(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)和铂(Pt)的元素、或包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料制成。

22.根据权利要求20的半导体装置，其中单层薄膜由选自钛(Ti)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、铷(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)和铂(Pt)的元素作为其主要成分的氮化物材料制成。

23.一种光电转换装置的制造方法，该方法包括：在衬底上形成第一电极；以及

在所述第一电极上形成第二半导体薄膜、具有一种导电性的第一半导体薄膜，以及具有与所述一种导电性相反的导电性的第三半导体薄膜，其中所述第一电极的末端部分被所述第一半导体薄膜覆盖，其中所述第二半导体薄膜的部分被去除。

24.根据权利要求23的光电转换装置的制造方法，其中所述衬底是柔性衬底。

25.根据权利要求24的光电转换装置的制造方法，其中所述柔性衬底是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚萘二酸丁醇酯(PBN)薄膜、聚酰亚胺(PI)薄膜或聚酰胺(PA)薄膜。

26.根据权利要求23的光电转换装置的制造方法，其中所述衬底是玻璃衬底。

27.根据权利要求23的光电转换装置的制造方法，其中在所述衬底和所述第一半导体薄膜之间提供滤色镜。

28.一种光电转换装置的制造方法，该方法包括：在衬底之上形成第一电极；

在所述第一电极上形成第二半导体薄膜、具有一种导电性的第一半导体薄膜以及具有与所述一种导电性相反的导电性的第三半导体薄膜；以及在所述第三半导体薄膜之上形成第二电极，其中该光电转换装置包括：

第一结构，包括：

所述衬底之上的所述第一电极；

所述第一电极之上的具有一种导电性的所述第一半导体薄膜；以及所述第一半导体薄膜之上的所述第二半导体薄膜；和第二结构，包括：

所述衬底之上的所述第一半导体薄膜；

所述第一半导体薄膜之上的所述第二半导体薄膜；

所述第二半导体薄膜之上的具有与所述第一半导体薄膜的所述一种导电性相反的导电性的所述第三半导体薄膜；以及所述第三半导体薄膜之上的所述第二电极，其中，所述第一电极和所述第一半导体薄膜的接触部分与所述第三半导体薄膜和所述第二电极的接触部分分离。

29.根据权利要求28的光电转换装置的制造方法，其中所述衬底是柔性衬底。

30.根据权利要求29的光电转换装置的制造方法，其中所述柔性衬底是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚萘二酸丁醇酯(PBN)薄膜、聚酰亚胺(PI)薄膜或聚酰胺(PA)薄膜。

31.根据权利要求28的光电转换装置的制造方法，其中所述衬底是玻璃衬底。

32.根据权利要求28的光电转换装置的制造方法，其中在所述衬底和所述第一半导体薄膜之间提供滤色镜。

33.一种光电转换装置的制造方法，该方法包括：在衬底上形成第一电极；

在所述第一电极上形成第二半导体薄膜、具有一种导电性的第一半导体薄膜以及具有与所述一种导电性相反的导电性的第三半导体薄膜；

在所述第三半导体薄膜之上形成第一导电薄膜；

通过去除部分所述第一半导体薄膜、所述第二半导体薄膜、所述第三半导体薄膜和所述第一导电薄膜以暴露部分所述第一电极，形成第一岛状半导体薄膜、第二岛状半导体薄膜、第三岛状半导体薄膜以及第一岛状导电薄膜；

通过去除部分所述第一岛状导电薄膜形成第二导电薄膜；

使用所述第二导电薄膜作为掩模，去除所述第二岛状半导体薄膜的一部分和所述第三岛状半导体薄膜的一部分；

形成绝缘薄膜以覆盖暴露的所述第一电极、所述第一岛状半导体薄膜、所述第二岛状半导体薄膜、所述第三岛状半导体薄膜；

在该绝缘薄膜中形成第一凹槽和第二凹槽，其中所述第一凹槽到达所述第一电极，而所述第二凹槽到达所述第二导电薄膜；以及在该绝缘薄膜之上形成第二电极和第三电极，它们分别通过所述第一凹槽和所述第二凹槽与所述第一电极和所述第二导电薄膜电连接。

34.根据权利要求33的光电转换装置的制造方法，其中所述衬底是柔性衬底。

35.根据权利要求34的光电转换装置的制造方法，其中柔性衬底是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚萘二酸丁醇酯(PBN)薄膜、聚酰亚胺(PI)薄膜或聚酰胺(PA)薄膜。

36.根据权利要求33的光电转换装置的制造方法，其中所述衬底是玻璃衬底。

37.根据权利要求33的光电转换装置的制造方法，其中在所述衬底和所述第一半导体薄膜之间提供滤色镜。

说明书

光电转换装置及其制造方法和半导体装置

技术领域

[0001] 本发明涉及光电转换装置，更具体而言，涉及使用薄膜半导体元件形成的光电转换装置及其制造方法。而且，本发明涉及使用光电转换装置的电子装置。

背景技术

[0002] 大量的一般用于检测电磁波的光电转换装置是已知的，例如，一般将对紫外射线到红外射线具有敏感性的光电转换装置称为光传感器。特别将对400到700nm的可见光区域具有敏感性的光传感器称为可见光传感器，依赖于人类生活环境，大量的可见光传感器用于需要亮度调节或开/关控制的装置。

[0003] 尤其是，在显示装置中，检测显示装置的周围明度以调节显示亮度。这样做是因为通过检测周围明度和获得合适的显示亮度可以减少不必要的电功耗并提高可见度。尤其是，这种调节亮度的光传感器用于便携式电话或个人电脑(例如，参考文件1：公开的日本专利No.2003-60744)。

[0004] 此外，不仅显示装置(尤其是液晶显示装置)的周围明度，而且背光亮度也被光传感器检测以调节显示屏的亮度(例如，参考文件2：日本专利No.3171808和参考文件3：日本专利No.3193315)。

[0005] 而且，在使用投影仪的显示装置中，通过使用光传感器执行会聚调节。会聚调节是调节图像以便RGB的每种颜色的图像不产生偏差。通过使用光传感器，每种颜色的图像的位置被检测，图像排列在正确的位置(例如，参考文件4：公开的日本专利No.2003-47017)。

[0006] 图2示出了通常使用的光电转换装置的结构。图2中，在衬底1001之上形成电极1002，并在电极1002上形成p型半导体层1003、本征半导体层1004(也称为i型半导体薄膜)和n型半导体层1005，它们用作光电转换层。而且，在n型半导体层1005上形成电极
1006。然后，形成绝缘薄膜1007以覆盖电极1002和1006。而且，在绝缘薄膜1007之上形成与电极1002相连的第一提取电极1012和与电极1006相连的第二提取电极1013。

[0007] 然而，已知在具有图2所示结构的光电转换装置中，在光电转换装置工作很长时间的某些情况下发生漏电流。因为在光电转换层中，尤其是在i型半导体层1004的拐角部分(台阶部分)，产生裂缝1021，导致漏电流的发生，该部分变成泄漏路径。

[0008] 图22A到22C示出了电子显微镜拍摄的常规结构的照片。如图22A到22C所示，可以获知在i型半导体层的拐角部分(台阶部分)中产生裂缝。当电场在该裂缝集中时，可以导致诸如漏电流发生这样的缺陷。

发明内容

[0009] 本发明的一个目的是防止电场集中到光电转换层的拐角部分，并制造一种光电转换装置，其中漏电流的发生得到抑制。

[0010] 本发明的光电转换装置中，通过去除光电转换层的上层和中间层的一部分，可能防止电场集中到拐角部分并抑制漏电流。

[0011] 本发明的一个方面是一种光电转换装置，包括：衬底上的第一电极；第一电极上的光电转换层，包括具有一种导电性的第一半导体层、第二半导体层以及具有与所述导电性相反导电性的第三导电层，其中第一电极的末端部分的一部分被第一半导体层覆盖。

[0012] 本发明中，第一半导体层覆盖第一电极的末端部分，在第三半导体层之上提供绝缘薄膜，在该绝缘薄膜之上提供与第三半导体薄膜电连接的第二电极，该绝缘薄膜位于其间，其中在光电转换层区域中第二半导体层和第三半导体层的一部分被去除，该区域没有覆盖绝缘薄膜。

[0013] 本发明的一个方面是一种光电转换装置，包括：第一结构和第二结构，第一结构包括：衬底上的第一电极；第一电极上的具有一种导电性的第一半导体层；第一半导体层上的第二半导体层；第二结构包括：衬底上的第一半导体层；第一半导体层上的第二半导体层；第二半导体层上的具有与第一半导体层的导电性相反导电性的第三半导体层；第三半导体层上的第二电极，其中第一电极和第一半导体层的接触部分远离第三半导体层和第二电极的接触部分。

[0014] 本发明的一个方面是一种光电转换装置的制造方法，包括以下步骤：在衬底上形成第一电极；在第一电极上形成具有一种导电性的第一半导体薄膜、第二半导体薄膜以及具有与所述导电性相反导电性的第三导电薄膜，其中第一电极的末端部分的一部分被第一半导体层覆盖。

[0015] 本发明的一个方面是一种光电转换装置的制造方法，包括以下步骤：在衬底上形成第一电极；在第一电极上形成具有一种导电性的第一半导体薄膜、第二半导体薄膜以及具有与所述导电性相反导电性的第三导电性薄膜；在第三半导体薄膜上形成第二电极，其中衬底、第一半导体薄膜、第二半导体薄膜、第三半导体薄膜和第二电极包括第一结构和第二结构，第一结构包括：衬底上的第一电极；第一电极上的具有一种导电性的第一半导体层；第一半导体层上的第二半导体层；第二结构包括：衬底上的第一半导体层；第一半导体层上的第二半导体层；第二半导体层上的具有与第一半导体层的导电性相反导电性的第三半导体层；第三半导体层上的第二电极，其中第一电极和第一半导体层的接触部分远离第三半导体层和第二电极的接触部分。

[0016] 本发明的一个方面是一种光电转换装置的制造方法，包括以下步骤：在衬底上形成第一电极；在第一电极上形成具有一种导电性的第一半导体薄膜、第二半导体薄膜以及具有与所述导电性相反导电性的第三导电薄膜；在第三半导体薄膜上形成第一导电薄膜；分别从第一半导体薄膜、第二半导体薄膜、第三半导体薄膜和第一导电薄膜形成第一岛状半导体薄膜、第二岛状半导体薄膜、第三岛状半导体薄膜和第一岛状导电薄膜，并暴露第一电极的一部分，使用第一岛状导电薄膜形成第二导电薄膜；使用第二岛状半导体薄膜作为掩模去除第二岛状半导体薄膜和第三半导体薄膜的一部分，其中第一岛状半导体薄膜用作光电转换层的第一半导体层；部分去除的第二岛状半导体薄膜用作光电转换层的第二半导体层；且部分去除的第三岛状半导体薄膜用作光电转换层的第三半导体层；形成绝缘薄膜以覆盖暴露的第一电极、光电转换层的第一半导体层、光电转换层的第二半导体层、光电转换层的第三半导体层，其中第一凹槽和第二凹槽到达绝缘薄膜中的暴露的第一电极和第二导电薄膜，并在该绝缘薄膜上形成第二电极和第三电极，它们分别通过第一凹槽和第二凹槽与第一电极和第二电极电连接。

[0017] 本发明的一个方面是一种半导体装置，包括衬底上的光电转换元件和放大光电转换元件的输出值的放大器电路；该光电转换元件包括：第一电极；第一电极上的光电转换层，包括具有一种导电性的第一半导体层、第二半导体层以及具有与所述导电性相反导电性的第三半导体层，其中第一半导体层覆盖第一电极的末端部分；第三半导体层上的绝缘薄膜；绝缘薄膜上的与第三半导体层电连接的第二电极，绝缘层位于其间；其中在光电转换层区域中第二半导体层和第三半导体层的一部分被去除，该区域没有绝缘薄膜覆盖，该放大器电路包括：多个薄膜晶体管，多个薄膜晶体管中的每个薄膜晶体管都包括：包括源极区域、漏极区域和沟道形成区域的岛状半导体区域；栅极绝缘薄膜；栅电极；与源极区域电连接的源电极；以及与漏极区域电连接的漏电极。

[0018] 本发明中，衬底是柔性衬底。

[0019] 本发明中，衬底是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚萘二酸丁醇酯(PBN)薄膜、聚酰亚胺(PI)薄膜和聚酰胺(PA)薄膜中的一种。

[0020] 本发明中，衬底是玻璃衬底。

[0021] 本发明中，在衬底和第一半导体层之间提供滤色镜。

[0022] 本发明中，每个源电极和漏电极都具有叠层薄膜结构。

[0023] 本发明中，叠层薄膜结构是钛(Ti)薄膜、包括少量硅(Si)的铝(Al)薄膜以及钛(Ti)薄膜相堆叠的结构。

[0024] 本发明中，每个源电极和漏电极具有单层薄膜。

[0025] 本发明中，单层薄膜由选自钛(Ti)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、铷(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)和铂(Pt)的元素、包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料制成；或从这些元素的氮化物，例如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼制成。

[0026] 本发明的光电转换装置能够抑制漏电流。根据本发明，可以获得耗能较少的高度可靠的光电转换装置。而且，包含这种光电转换装置的电子装置具有高的可靠度。

附图说明

[0027] 附图中：

[0028] 图1是本发明的光电转换装置的截面图；

[0029] 图2是常规光电转换装置的截面图；

[0030] 图3A和3B是本发明的光电转换装置的截面图

[0031] 图4A到4C示出了本发明的光电转换装置的制造步骤；

[0032] 图5A和5B示出了本发明的光电转换装置的制造步骤；

[0033] 图6A和6B示出了本发明的光电转换装置的制造步骤；

[0034] 图7A和7B是本发明的光电转换装置的截面图；

[0035] 图8A和8B是本发明的光电转换装置的截面图；

[0036] 图9A和9B是一种装置的截面图，该装置上安装有本发明的光电转换装置；

[0037] 图10A和10B是结合了本发明光电转换装置的装置的等效电路图；

[0038] 图11是结合了本发明的光电转换装置的装置的等效电路图；

[0039] 图12A到12D示出了一种装置的制造步骤，该装置上安装有本发明的光电转换装置；

[0040] 图13A到13D示出了一种装置的制造步骤，该装置上安装有本发明的光电转换装置；

[0041] 图14A到14C示出了一种装置的制造步骤，该装置上安装有本发明的光电转换装置；

[0042] 图15A到15C是一种装置的顶视图和侧视图，该装置上安装有本发明的光电转换装置；

[0043] 图16A和16B是本发明的光电转换装置的截面图；

[0044] 图17示出了结合本发明的光电转换装置的电子装置的实例；

[0045] 图18A和18B示出了结合本发明的光电转换装置的电子装置的实例；

[0046] 图19A和19B每个都示出了结合本发明的光电转换装置的电子装置的实例；

[0047] 图20示出了结合本发明的光电转换装置的电子装置的实例；

[0048] 图21A和21B示出了结合本发明的光电转换装置的电子装置的实例；

[0049] 图22A到22C是通过电子显微镜获得的常规结构的照片；以及

[0050] 图23A和23B示出了本发明的光电转换装置和常规光电转换装置之间的比较。

具体实施方式

[0051] 实施例

[0052] 将参考图1、图4A到4C、图5A到5B以及图6A和6B描述本发明的光电转换装置。本发明不限于下面的描述，本领域技术人员容易理解的是这里公开的模式和细节可以以各种方式修改而不偏离本发明的精神和范围。应当指出本发明不应理解成受下面给出的实施例模式的描述的限制。

[0053] 下面示出了本发明的光电转换装置的制造步骤。首先在衬底101之上形成第一导电薄膜151(图4A)。

[0054] 柔性衬底用作衬底101，尤其是，使用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜。除了聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)之外，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二酸丁醇酯(PBN)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)等薄膜。而且，玻璃衬底可以用作衬底101。

[0055] 作为第一导电薄膜151，可以使用选自钛(Ti)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、铷(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、或铜(Cu)的元素、或包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料制成的单层薄膜；或从这些元素的氮化物，例如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼制成的单层薄膜。

[0056] 透明导电材料也可以用于第一导电薄膜151。作为这种透明导电材料，可以使用包含硅(Si)的氧化铟-氧化锡合金(也称为包含Si的氧化铟锡)。除了包含Si的氧化铟-氧化锡合金，也可以使用氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)、氧化铟、或通过使用氧化铟与2到20wt％的氧化锌(ZnO)相混合的靶形成的氧化铟-氧化锌。而且，可以使用掺杂Ga2O3的ZnO(GZO)、掺杂Al2O3的ZnO(AZO)或掺杂SiO2的ZnO(SZO)。因为GZO、AZO和SZO不氧化硅，所以它们是有利的。

[0057] 接着使用第一导电薄膜151形成电极102(图4B)。

[0058] 在形成电极102之后，形成p型半导体薄膜152。该实施例中，例如，p型非晶半导体薄膜作为p型半导体薄膜152形成。通过等离子体CVD方法形成包括属于13组的杂质元素(例如硼(B))的非晶硅薄膜作为p型非晶半导体薄膜。

[0059] 在形成p型半导体薄膜152之后，相继形成不包括赋予导电性的杂质元素的半导体薄膜(也称为本征半导体薄膜或i型半导体薄膜)153和n型半导体薄膜154。该实施例中，形成厚度为10到50nm的p型半导体薄膜152、厚度为200到1000nm的i型半导体薄膜153以及厚度为20到200nm的n型半导体薄膜154。

[0060] 例如，可以通过CVD方法形成非晶硅薄膜作为i型半导体薄膜153。可以形成包括属于15族的杂质元素(例如磷(P))的非晶硅薄膜作为n型半导体薄膜154，或在形成非晶硅薄膜之后，引入属于15族的杂质元素。

[0061] 应当指出p型半导体薄膜152、i型半导体薄膜153和n型半导体薄膜154可以以相反的顺序形成，换句话说，可以相继形成n型半导体薄膜、i型半导体薄膜和p型半导体薄膜。

[0062] 可以使用半非晶半导体薄膜而不是非晶半导体薄膜作为p型半导体薄膜152、i型半导体薄膜153和n型半导体薄膜154。

[0063] 半非晶半导体薄膜包括具有非晶半导体和具有晶体结构(包括单晶和多晶)的半导体之间中间结构的半导体。半非晶半导体薄膜具有自由能稳定的第三状态，是具有短程有序和点阵畸变的晶体物质，晶粒尺寸为0.5到20nm，这个尺寸它可以在非单晶半导体薄-1膜中散开。对于半非晶半导体薄膜，拉曼谱偏移到小于520cm 的波数，在X-射线衍射中可以看见由Si晶格导致的(111)和(220)的衍射峰。此外，半非晶半导体薄膜包含至少1％原子百分比或更多的氢或卤素以终止悬挂键。本说明书中，为方便起见，上述半导体薄膜被称为半非晶半导体薄膜(SAS)。而且，可以包含诸如氯、氩、氪或氖这样的稀有气体元素以进一步促进点阵畸变，从而提高稳定性并获得好的半非晶半导体薄膜。应当指出半非晶半导体薄膜还包括微晶体半导体薄膜(微晶半导体薄膜)。

[0064] 可以通过包含硅的气体的辉光放电分解获得SAS薄膜。SiH4一般用作包含硅的气体，而且，也可使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。包含硅的气体被氢气或在氢气中添加了一种或多种诸如氦、氩、氪和氖的惰性气体元素的气体稀释；由此，容易形成SAS薄膜。优选地包含硅的气体以2到1000的稀释比率稀释。而且，诸如CH4或C2H6这样的碳化物气体、诸如GeH4或GeF4等这样的含锗气体、F2等可以混入包含硅的气体以调节能带宽度到1.5到2.4eV或0.9到1.1eV。

[0065] 接着，通过溅射方法等在n型半导体薄膜154上形成第二导电薄膜155(图4C)。可以使用和第一导电薄膜151相同的材料形成第二导电薄膜155。

[0066] 然后，使用掩模，每个p型半导体薄膜152、i型半导体薄膜153、n型半导体薄膜154以及第二导电薄膜155都形成岛状半导体薄膜，即，p型半导体层103、i型半导体层
161、n型半导体层162以及第三导电薄膜156，该第三导电薄膜156是岛状导电薄膜(图
5A)。

[0067] 然后，进一步使用第三导电薄膜156形成电极106(图5B)。

[0068] 使用电极106作为掩模刻蚀n型半导体层162和i型半导体层161的一部分以形成i型半导体层104和n型半导体层105(图6A)。此时，调节刻蚀时间以不刻蚀p型半导体层103。当形成半导体薄膜时，形成厚的i型半导体薄膜153，这样，刻蚀在i型半导体层161的中间停止。换句话说，因为i型半导体薄膜161在刻蚀过程中用作p型半导体层103的掩模，可能刻蚀n型半导体层162而不刻蚀p型半导体层103。通过该刻蚀步骤，n型半导体层162和i型半导体层161的没有被电极106覆盖的部分被去除。如上所述，形成了包括p型半导体层103、i型半导体层104和n型半导体层105的光电转换层171。

[0069] 接着，通过丝网印刷方法等在电极106、光电转换层171和电极102之上形成具有凹槽165和166的绝缘薄膜107。备选地，在完全形成绝缘薄膜之后，可以通过激光划片方法等形成凹槽165和166(图6B)。

[0070] 在凹槽165和166中形成提取电极112和113(图1)。通过丝网印刷方法使用导电胶形成提取电极112和113。作为导电胶，可以使用包含金属材料例如银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)或镍(Ni)的导电胶，或导电碳胶。此外，可以通过喷墨方法形成提取电极112和113。

[0071] 认为图1中示出的光电转换装置具有第一部分和第二部分，在第一部分中，在衬底101上形成电极102、p型半导体层103和i型半导体层104；在第二部分中，在衬底101上形成p型半导体层103、i型半导体层104、n型半导体层105和电极106。如上所述，p型半导体薄膜和n型半导体薄膜的堆叠顺序可以颠倒。因为电极102和p型半导体层103的接触部分远离n型半导体层105和电极106的接触部分，可能防止在光电转换层171中尤其是i型半导体层104的台阶部分(拐角部分)中发生的裂缝的影响。这样，可以抑制漏电流，可以获得高度可靠的光电转换装置。

[0072] 实例1

[0073] 实例1中，参考图23A和23B比较了本发明的光电转换装置和常规光电转换装置。

[0074] 该实例中，执行THB测试(温度湿度偏压测试)以对诸如60□的高温、90到95％的湿度和-5V偏置这样的条件下的装置进行评估。

[0075] 图23A示出了图2中所示的常规光电转换装置的THB测试的结果，图23B示出了图1中所示的本发明的光电转换装置的THB测试的结果。此外，在图23A和23B中，横轴表示VL(V)，纵轴表示每个电压中的频率。此外，VL表示产生漏电流的电压。

[0076] 在240小时测试时间的结果中，图2中的常规光电转换装置和图1所示本发明的光电转换装置的结果中都看到了Vr泄漏的偏移。然而，可以看出图2中的常规光电转换装置和图1所示本发明的光电转换装置之间的Vr泄漏发生的频率上的不同。当认为偏移到-15V或更高是缺陷(图23A和23B中以点线环绕的区域)时，在240小时的测试中，可以看到常规光电转换装置中24个缺陷中的11个，而仅可以看到本发明的光电转换装置中的24个缺陷中的2个。

[0077] 根据该实例，获得这样的结论：和常规光电转换装置相比，本发明的光电转换装置具有较少的泄漏电流发生的频率。换句话说，根据本发明，可以获得高度可靠的光电转换装置。

[0078] 实例2

[0079] 参考图3A、3B、16A和16B，实例2描述了一个实例，其中与光电转换层交叠的电极具有叠层薄膜的结构。应当指出和实施例中描述的相同部分由相同的附图标记示出。

[0080] 该实例中，在图3A、3B、16A和16B中示出了图1的电极102具有三层叠层结构的实例。图3A中，导线131由钛(Ti)制成，导线132由铝(Al)制成，以及导线133由钛(Ti)制成。当导线131由透明电极形成时，例如，可以使用氧化铟-氧化锡合金(也称为氧化铟锡)或包含硅(Si)的氧化铟-氧化锡合金(也称为包含Si的氧化铟锡)。除此之外，还可使用氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)、氧化铟、或通过使用氧化铟与2到20wt％的氧化锌(ZnO)相混合的靶形成的氧化铟-氧化锌合金作为透明电极。而且，可以使用掺杂Ga2O3的ZnO(GZO)、掺杂Al2O3的ZnO(AZO)或掺杂SiO2的ZnO(SZO)。因为GZO、AZO和SZO不氧化硅，所以它们是有利的。

[0081] 为了获得图3A的导线结构，钛薄膜和铝薄膜分别作为下层导电薄膜和中间导电薄膜形成。中间导电薄膜和下层导电薄膜之上形成掩模，使用该掩模刻蚀中间导电薄膜以获得导线131和132。然后，其上形成钛薄膜作为上层导电薄膜，并刻蚀该上层导电薄膜形成导线133。在形成导线133之后，形成与导线133交叠的光电转换层171。

[0082] 在图3A的结构中，因为由铝制成的导线132的侧面覆盖有导线133，可以防止铝原子向光电转换层171的扩散。

[0083] 在图3B的结构中，钛薄膜作为下层导电薄膜形成，且其被刻蚀以形成导线134。此后，在导线134之上形成由铝制成的中间导电薄膜和由钛制成的上层导电薄膜，并使用相同的掩模刻蚀这些薄膜以获得导线135和136。而且，形成与导线134交叠的光电转换层171。此外，只要导线134提前形成，可以先形成导线135和136或光电转换层171。当导线
135和136在形成光电转换层171之后形成时，可以形成掩模以覆盖光电转换层171，这样保护了光电转换层171，并且可以形成导线135和136。

[0084] 图3B的结构中，在导线135和光电转换层171之间形成绝缘薄膜107，这样，铝原子没有扩散到光电转换层171的半导体层中。

[0085] 图16A中，使用作为下层导电薄膜的钛薄膜形成导线141，形成铝薄膜作为中间导电薄膜，且该铝薄膜被刻蚀以形成导线142。然后，在形成光电转换层171之后，形成覆盖导线142的钛薄膜作为上层导电薄膜，使用该钛薄膜形成导线143。

[0086] 图16A中，导线143可以与i型半导体层104接触，也可以不与之接触，只要导线143不接触n型半导体层104便可。此外，因为导线143覆盖导线142的侧面，有可能防止铝原子扩散到光电转换层171。

[0087] 图16B中，示出了一个实例，其中图3A和16A中的下层导电薄膜被去除，使用中间导电薄膜和上层导电薄膜形成导线。

[0088] 图16B中，导线144由铝薄膜形成，导线145由钛薄膜形成以覆盖导线144的侧面。这样，可以防止铝原子扩散到光电转换层171。

[0089] 尤其是，比较图16B和图3A，图3A中，形成与导线131和132的末端部分交叠的顶层导线133，这样台阶变大。然而，图16B中，顶层的导线145仅与导线144的末端部分交叠，这样台阶变小。此时，可以获得更加抑制断开的效果。

[0090] 叠层薄膜的结构不限于三层结构或两层结构，可以具有四层或更多层堆叠的结构。此外，当叠层薄膜的结构与光电转换层的顶层(该实例中是n型半导体层)接触时，n型半导体层与p型半导体层短路，并且不能起到光电转换层的作用。这样，形成这样的叠层薄膜结构以便不与光电转换层的顶层接触。此外，在形成包括铝的导线的情况，形成不使铝原子扩散到光电转换层171的导线。

[0091] 导线131到136和141到145可以是TFT的源极或漏极导线的延伸。例如，在下述实例中，当使用TFT形成用于放大光电转换元件(包括光电转换层)输出的电路时，TFT的源极或漏极导线可以用作导线131到136和141到145。

[0092] 该实例可以应用到实施例和实例1的任何描述。

[0093] 实例3

[0094] 实例3中，将参考图7A和7B描述具有不同于图1所示结构的光电转换装置。

[0095] 图7A中示出的光电转换装置中，形成绝缘薄膜175而不是图1中示出的电极106。在实施例的图6A中示出的刻蚀部分n型半导体层162和i型半导体层161的步骤中，类似于电极106，该绝缘薄膜175用作掩模。这样，n型半导体层162和i型半导体层161的没有覆盖绝缘薄膜175的部分被去除，以形成包括p型半导体层103、i型半导体104和n型半导体层105的光电转换层171。

[0096] 接着，在绝缘薄膜175中形成凹槽，通过丝网印刷方法形成与n型半导体层105接触的电极177。然后，形成覆盖整体的绝缘薄膜107。通过丝网印刷方法等在绝缘薄膜175、光电转换层171和电极102之上形成具有凹槽的绝缘薄膜107，通过丝网印刷方法使用导电胶形成提取电极112和113。备选地，形成整个绝缘薄膜，通过激光划片方法等形成凹槽。此后，可以形成提取电极112和113。

[0097] 基于实施例的描述形成图7B中示出的光电转换装置直到执行图6A中示出的步骤为止。然后，通过丝网印刷方法等形成具有凹槽的绝缘薄膜191，通过丝网印刷方法等使用导电胶形成电极192。备选地，可以形成整个绝缘薄膜191，通过激光划片方法等形成凹槽，然后，可以形成电极192。

[0098] 接着，如实施例的描述，形成绝缘薄膜107并形成提取电极112和113。

[0099] 该实例可以应用到实施例以及实例1和2的任何描述。

[0100] 实例4

[0101] 实例4中，将参考图8A和8B描述在本发明的光电转换装置中形成滤色镜的实例。

[0102] 图8A和8B示出了一个实例，其中在图1的光电转换装置中形成滤色镜。图8A的光电转换装置中，在没有形成光电转换层171的衬底101表面中形成滤色镜181。

[0103] 通过提供滤色镜181，每个红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)可以被选择性吸收。

[0104] 此外，图8B示出了一个实例，其中在衬底101和光电转换层171之间形成滤色镜。

[0105] 图8B中，在衬底101之上形成滤色镜183，而且，在滤色镜183和光电转换层171之间以及滤色镜183和电极102之间形成钝化薄膜184。

[0106] 图8B示出的结构中，甚至当光经过衬底101斜着进入时，光可以穿过滤色镜，这样，可以有效地利用入射光。

[0107] 该实例可以应用到实施例和实例1到3的任何描述。

[0108] 实例5

[0109] 实例5中，将参考图9A和9B、10A和10B、11、12A到12D、13A到13D以及14A到14C作为实例，描述使用本发明的光电转换装置的半导体装置。

[0110] 图9A和9B中，示出了具有两个端子的可见光传感器作为使用本发明光电转换装置的半导体装置的实例。图9A和9B中示出的可见光传感器芯片包括衬底210、基底绝缘薄膜212以及栅极绝缘薄膜213。因为接收的光经过衬底210、基底绝缘薄膜212和栅极绝缘薄膜213，优选地所有它们的材料都使用高度透光的材料。

[0111] 可以基于实施例的描述形成PIN型光电转换元件225，该实例示出了其简单描述。图9A中示出的光电转换元件225包括：导线204；p型半导体层221p、n型半导体层221n，夹在p型半导体层221p和n型半导体层221n之间的本征(i型)半导体层221i，它们组成了光电转换层221；以及端子电极226。

[0112] 导线204具有高熔点金属薄膜和低电阻金属薄膜(例如铝合金或纯铝)的叠层结构。这里，导线204具有其中钛薄膜(Ti薄膜)、铝薄膜(Al薄膜)和钛薄膜相继堆叠的三层结构。该实例中，当形成的导线204具有锥形形状的端头部分时，导线204和光电转换层221的顶层即n型半导体层221n之间的距离增加，这样，更有效地防止了漏电流。

[0113] 导线204可以以单层导电薄膜形成。作为这种单层导电薄膜，钛薄膜(Ti薄膜)是优选的。而且，除了钛(Ti)薄膜之外，可以使用选自钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、铷(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)或铂(Pt)的元素、包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料，或从这些元素的氮化物例如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼形成的单层薄膜。

[0114] 图9B中示出的光电转换元件225包括导线204之上的保护电极218。而且，形成TFT231的源或漏电极202之上的保护电极272、TFT230的源或漏电极203之上的保护电极273、端子电极201之上的保护电极271以及连接电极205之上的保护电极220。

[0115] 图9B示出的光电转换元件225中，当刻蚀光电转换层221时，导线204被覆盖导线204的保护电极218保护。保护电极218的材料优选地是这样一种导电材料，该导电材料相对于用作刻蚀光电转换层221的刻蚀气体(或刻蚀剂)来讲，它的刻蚀速率小于光电转换层的刻蚀速率。此外，用于保护电极218的材料优选地是不与光电转换层221反应形成合金的导电材料。可以使用与保护电极218相同的材料形成保护电极271、272、273和220。

[0116] 光电转换层221和导线204，以及光电转换层221、导线204和保护电极218的位置关系可以参考实施例2的描述，可以采用图3A、3B、16A和16B中示出的位置关系。

[0117] 使用电流镜电路232形成在相同衬底上提供的放大PIN型光电转换元件225输出值的放大器电路，该电流镜电路使用n沟道薄膜晶体管(薄膜晶体管(TFT))230和231。

[0118] 此外，在图10A和图10B中示出具有两个端子的可见光传感器的等效电路图。图10A是使用n沟道TFT的电流镜电路(它是放大器电路)的等效电路图。它是图9A和9B的等效电路图。

[0119] 图10B示出了放大器电路使用p沟道TFT形成时的等效电路图。在放大器电路以这种方式使用p型TFT形成的情况下，图9A和9B中示出的n沟道TFT 230和231可以使用p沟道TFT 302和303形成。

[0120] 图10B中，端子电极226和253和图10A中的相同，如图10B所示，它们可以分别与p沟道TFT302和303以及光电转换元件301相连。p沟道TFT302与光电转换元件301的阳极端上的电极相连。在光电转换元件301中，n型半导体层、本征半导体层(i型半导体层)、以及p型半导体层以这种顺序在与p沟道TFT302相连的阳极端上的电极上堆叠；然后，可以形成第一电极(阴极端上的电极)。此外，也可以使用具有相反堆叠顺序的光电转换元件，其中p型半导体层、本征半导体层(i型半导体层)和n型半导体层以这种顺序在阴极端的电极上堆叠；然后，形成与p沟道TFT 302相连的阳极端的电极，并可以形成与第一电极相连的阴极端的端子电极。

[0121] 图10A和10B中示出了两个TFT。然而，例如，为了使输出值增加5倍，可以提供两个n沟道TFT 230(沟道长度(L)和沟道宽度(W)分别为8μm和50μm)和10个n沟道TFT 231(沟道长度(L)和沟道宽度(W)分别为8μm和50μm)。

[0122] 而且，图11中示出了提供一个n沟道TFT 230和100个n沟道TFT 231以使输出值提高100倍的实例。应当指出和图9A和9B、10A相同的附图标记用于图11的相同的部分。图11中，n沟道TFT 231包括100个n沟道TFT 231a、231b、231c、231d...。采用这样的方式，光电转换元件225中产生的光电流被放大100倍并且输出。

[0123] 而且，可以使用其中n沟道TFT和p沟道TFT适当组合的运算放大器(op-amp)形成用于放大输出值的放大器电路；然而，该放大器电路具有5个端子。同时，可以减少电源的数量，通过使用运算放大器形成放大器电路和使用移位器，放大器电路具有4个端子。

[0124] 此外，图9A和9B中，示出了顶栅TFT的实例，其中n沟道TFT 230和231每个都包括一个沟道形成区域(本说明书中也称为“单栅结构”)；然而，可以采用包括多个沟道形成区域的结构(本说明书中称为“多栅结构”)以减少导通(ON)电流值的变化。而且，n沟道TFT 230和231可以提供有低浓度漏极(轻掺杂漏极(LDD))区域以减少关闭(OFF)电流值。LDD区域是在沟道形成区域和源极区域或漏极区域之间掺杂低浓度杂质元素的区域，其中源极区域或漏极区域通过添加高浓度的杂质元素形成。当提供这种LDD区域时，具有有利的效应，即，漏极区域附近的电场缓和，由此防止了因为热载流子注入导致的恶化。此外，为了防止由于热载流子导致的导通电流值的恶化，n沟道TFT 230和231可以具有一种结构，其中LDD区域堆叠在栅电极之上，栅极绝缘薄膜夹在它们之间(本说明书中称为“GOLD”(栅-漏交叠LDD结构))。

[0125] 和LDD区域没有与栅电极重叠的情况相比，使用GOLD结构的情况减少漏极区域附近的电场，从而防止由于热载流子注入引起的恶化。通过采用这种GOLD结构防止恶化现象是有效的，这是因为漏极区域附近的电场强度减少，从而防止了热载流子注入。

[0126] 而且，图10B中的p沟道TFT 302和303还可以具有与n沟道TFT230和231类似的结构，换句话说，如有必要可以提供单栅结构或多栅结构以及LDD区域。

[0127] 此外，导线214是与导线204相连的导线，并且用作栅电极，这是因为导线214在放大器电路的TFT 230的沟道形成区域之上延伸。

[0128] 导线226是与n型半导体层221n相连的导线，并与TFT 231的漏极导线(也称为漏电极)或源极导线(也称为源电极)相连。附图标记216和217表示绝缘薄膜，附图标记205表示连接电极。因为接收的光经过绝缘薄膜216和217，优选地它们全都使用高度透光的材料。对于绝缘薄膜217，优选地使用CVD方法形成的氧化硅薄膜(SiOx薄膜)。当对于绝缘薄膜217使用通过CVD方法形成的氧化硅薄膜时，固定强度得到改善。

[0129] 此外，以与导线214和215相同的步骤形成端子电极250，以与导线204和连接电极205相同的步骤形成端子电极201。

[0130] 此外，端子电极226与n型半导体层221n相连，并使用焊料264安装在印刷线路板260的电极261上。此外，端子电极253以和端子电极226相同的步骤形成，并使用焊料263安装在印刷线路板260的电极262上。

[0131] 此后，将参考图12A到12D、13A到13D以及14A到14C描述获得上述结构的制造工艺。

[0132] 首先，在衬底(第一衬底210)上形成元件。这里，一种玻璃衬底AN 100用作衬底210。

[0133] 接着，通过等离子体CVD方法形成用作基底绝缘薄膜212的包含氮的氧化硅薄膜(厚度100nm)，其上堆叠半导体薄膜281，例如包含氢的非晶硅薄膜(厚度54nm)而不暴露于空气(图12A)。此外，氧化硅薄膜、氮化硅薄膜和包含氮的氧化硅薄膜可以堆叠以形成基底绝缘薄膜212。例如，厚度为50nm的包含氧的氮化硅薄膜和厚度为100nm的包含氮的氧化硅薄膜可以相堆叠以形成基底绝缘薄膜212。应当指出包含氮的氧化硅薄膜或氮化硅薄膜用作防止诸如碱金属的杂质从玻璃衬底扩散的阻挡层。

[0134] 然后，通过使用已知技术(例如固相生长方法、激光结晶方法、使用催化剂金属的结晶方法等)晶化该非晶硅薄膜以形成具有晶体结构的半导体薄膜(晶体半导体薄膜)，例如多晶硅薄膜。这里，使用催化剂元素通过结晶方法获得多晶硅薄膜。通过涂胶机涂敷包含10ppm镍(按重量计算)的醋酸镍溶液。应当指出可以使用通过溅射方法在整个表面施加镍元素的方法来代替本申请中的方法。然后，执行晶化的热处理以形成具有晶体结构的半导体薄膜(这里，为多晶硅薄膜)。这里，通过在热处理(550□，1小时)之后，执行晶化的热处理(550□，4小时)获得多晶硅薄膜。

[0135] 接着，使用稀释的氢氟酸等去除多晶硅薄膜表面上的氧化物薄膜。此后，在空气中或在氧气氛围中执行激光照射(XeCl：308nm波长)，用于增加结晶程度和修复晶粒中留下的缺陷。

[0136] 使用波长小于或等于400nm的准分子激光或YAG激光器的二次谐波或三次谐波作为激光。这里，使用重复频率大约为10到1000Hz的脉冲激光。激光可以通过光学系统会2
聚到100到500mJ/cm，执行重叠速率为90到95％的照射，由此扫描硅薄膜表面。该实例
2
中，在空气中执行30Hz的重复频率和470mJ/cm 能量密度的激光照射。

[0137] 应当指出因为在空气或氧气氛围中执行激光照射，因此在表面形成氧化物薄膜。尽管在该实例中示出了使用脉冲激光器的实例，也可以使用连续波激光器。对于半导体薄膜的晶化，优选地通过使用连续波固体激光器施加基波的二次到四次谐波以获得具有大晶粒尺寸的晶体。作为典型实例，可以使用Nd:YVO4激光器(基波为1064nm)的二次谐波(532nm)或三次谐波(355nm)。

[0138] 在使用连续波激光器的情况下，从10W输出的连续波YVO4激光器发射的激光被非线性光学元件转换成谐波。而且，还可以给出通过使YVO4晶体和非线性光学元件放入振荡器中发射谐波的方法。然后，优选地通过光学系统形成照射表面上的具有矩形形状或椭圆2
形状的激光，使用该激光照射对象。此时，需要大约0.01到100MW/cm 的能量密度(优选
2
地0.1到10MW/cm)。相对于激光来讲半导体薄膜可以以大约10到2000cm/s的速率移动以便进行照射。

[0139] 然后，除了通过激光照射形成的氧化物薄膜，通过使用臭氧水处理表面120秒钟形成总厚度为1到5nm的氧化物薄膜制成的阻挡层。形成该阻挡层以从该薄膜去除用于晶化时添加的催化剂元素，例如镍(Ni)。这里通过使用臭氧水形成阻挡层。然而，阻挡层还可以通过以下方法淀积厚度大约为1到10nm的氧化物薄膜形成：在氧气氛围下通过UV射线照射来氧化具有晶体结构的半导体薄膜表面的方法、通过氧等离子体处理来氧化具有晶体结构的半导体薄膜的表面的方法、等离子体CVD方法、溅射方法、蒸发方法等。此外，在形成阻挡层之前，可以去除通过激光照射形成的氧化物薄膜。

[0140] 然后，通过溅射方法在阻挡层上形成10到400nm厚的包含氩元素的非晶硅薄膜，例如这里厚度为100nm。这里，包含氩元素的非晶硅薄膜使用硅靶在包含氩的氛围中形成。当使用等离子体CVD方法形成包含氩元素的非晶硅薄膜时，淀积条件如下：甲硅烷和氩气
2
(SiH4∶Ar)的流量比为1∶99，淀积压力设置为6.665Pa，RF功率密度设置为0.087W/cm，淀积温度设置为350□。

[0141] 此后，加热到650□的熔炉用于执行3分钟的热处理以去除催化剂元素(吸杂(gettering))。通过所述处理，具有晶体结构的半导体薄膜中的催化剂元素浓度降低。还可以用灯退火装置代替熔炉。

[0142] 接着，通过使用阻挡层作为刻蚀停止层，选择性地去除包含氩元素(一个吸杂地点)的非晶硅薄膜，此后，通过稀释的氢氟酸选择性地去除阻挡层。应当指出在吸杂中镍具有移动到高氧浓度区域的趋势；因此，优选地，在吸杂之后去除氧化物薄膜形成的阻挡层。

[0143] 应当指出当不执行使用催化剂元素的半导体薄膜晶化时，不需要上述步骤，例如形成阻挡层、形成吸杂地点、吸杂热处理、去除吸杂地点以及去除阻挡层。

[0144] 然后，使用臭氧水在获得的具有晶体结构的半导体薄膜(例如晶体硅薄膜)的表面上形成薄的氧化物薄膜之后，使用第一光掩模形成由抗蚀剂制成的掩模，执行刻蚀处理以获得所需形状，由此形成分离成岛状283和284的半导体薄膜(本说明书中，称为岛状半导体区域)(图12B)。在形成岛状半导体区域283和284之后，去除由抗蚀剂制成的掩模。

[0145] 接着，如有必要，执行少量的杂质元素(硼或磷)的掺杂以控制TFT的阈值。这里，使用离子掺杂方法，其中硼烷(B2H6)没有按照质量分离，但被等离子体激励。

[0146] 接着，使用包含氢氟酸的刻蚀剂去除氧化物薄膜，同时，岛状半导体薄膜的表面被清洗。此后，形成用作栅极绝缘薄膜213的包含硅作为其主要成分的绝缘薄膜。这里，通过等离子体CVD方法形成厚度为115nm的包含氮的氧化硅薄膜(成分比Si＝32％，O＝59％，N＝7％，以及H＝2％)。

[0147] 接着，在栅极绝缘薄膜213上形成金属薄膜之后，使用第二光掩模形成栅电极285和286、导线214和215、以及端子电极250(图12C)。例如，通过堆叠厚度分别为30nm和370nm的氮化钛(TaN)和钨(W)薄膜作为金属薄膜。

[0148] 除了上述材料，可以使用选自钛(Ti)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、铷(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)或铜(Cu)的元素、包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料制成的单层薄膜，或从这些元素的氮化物例如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼制成的单层薄膜作为栅电极285和286、导线214和215以及端子电极250。

[0149] 然后，向岛状半导体区域283和284执行掺杂以形成TFT 230的源极区域或漏极区域291和TFT 231的源极区域或漏极区域293(图12D)。此外，在TFT 231中，在源极区域和漏极区域之间形成沟道形成区域292，然后，在TFT 232中，在源极区域和漏极区域之间形成沟道形成区域294。

[0150] 接着，通过CVD方法形成50nm厚的包含氧化硅薄膜的第一层间绝缘薄膜(未示出)之后，执行添加到每个岛状半导体区域283和284中的杂质元素的激活步骤。这种激活步骤通过以下方法执行：使用灯光源的快速热退火方法(RTA方法)；YAG激光器或准分子激光器从背面照射的方法；使用熔炉的热退火方法；或任何前述方法组合的方法。

[0151] 然后，例如形成10nm厚的包括氮化硅薄膜的第二层间绝缘薄膜216，该氮化硅薄膜包含氢和氧。

[0152] 接着，在第二层间绝缘薄膜216上形成由绝缘材料制成的第三层间绝缘薄膜217(图13A)。由CVD方法获得的绝缘薄膜可以用于第三层间绝缘薄膜217。该实例中，为了改善粘附性，形成900nm厚的包含氮的氧化硅薄膜作为第三层间绝缘薄膜217。

[0153] 然后，执行热处理(300到550□下热处理1到12小时，例如在410□氮气氛下处理1小时)以氢化岛状半导体区域283和284。执行该步骤以通过包含在第二层间绝缘薄膜216中的氢终止岛状半导体区域283和284中的悬挂键。不管是否存在栅极绝缘薄膜213，该半导体区域都可以被氢化。

[0154] 此外，可以采用使用硅氧烷的绝缘薄膜和其叠层结构作为第三层间绝缘薄膜217。硅氧烷的框架结构包括硅(Si)氧(O)键。可以使用至少包含氢的化合物(例如烷基或芳香族烃)作为替代物。也可使用氟作为替代物。而且，可以使用至少包含氢和氟的化合物作为替代物。

[0155] 当使用硅氧烷的绝缘薄膜或其叠层结构作为第三层间绝缘薄膜217时，可能在形成第二层间绝缘薄膜216之后，执行氢化岛状半导体区域283和284的热处理，然后，可以形成第三层间绝缘薄膜217。

[0156] 然后，通过使用第三光掩模形成由抗蚀剂制成的掩模，且第一层间绝缘薄膜、第二层间绝缘薄膜216和第三层间绝缘薄膜217以及栅极绝缘薄膜213被选择性地刻蚀以形成接触孔。然后，去除由抗蚀剂制成的掩模。

[0157] 应当指出如有必要可以形成第三层间绝缘薄膜217。当没有形成第三层间绝缘薄膜217时，在形成第二层间绝缘薄膜216之后，第一层间绝缘薄膜、第二层间绝缘薄膜216和栅极绝缘薄膜213被选择性地刻蚀以形成接触孔。

[0158] 接着，在通过溅射方法形成金属叠层薄膜之后，通过第四光掩模形成抗蚀性制成的掩模，然后，金属薄膜被选择性地刻蚀以形成导线204、连接电极205、端子电极201、TFT230的源电极或漏电极203以及TFT 231的源电极或漏电极202。然后，去除抗蚀剂制成的掩模。应当指出该实例的金属叠层薄膜是厚度为100nm的钛薄膜、厚度为350nm的包含少量Si的Al薄膜以及厚度为100nm的Ti薄膜的三层叠层结构。

[0159] 导线204、连接电极205、端子电极201、TFT 231的源电极或漏电极202以及TFT230的源电极或漏电极203使用单层导电薄膜形成。作为这种导电薄膜，优选地使用钛薄膜(Ti薄膜)。此外，除了钛薄膜，可以使用选自钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、铷(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)或铂(Pt)的元素、或包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料制成的单层薄膜，或从这些元素的氮化物例如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼制成的单层薄膜。通过使用单层薄膜形成导线204、连接电极205、端子电极201、TFT 231的源电极或漏电极202以及TFT 230的源电极或漏电极
203，可以减少制造步骤中的薄膜形成的数目。

[0160] 图13C示出了一个实例，其中在导线204、连接电极205、端子电极201、TFT 230的源电极或漏电极203以及TFT 231的源电极或漏电极202之上形成保护电极218、220、271、273和272。

[0161] 在后面的步骤中刻蚀光电转换层时保护电极218可以保护导线204。这样，作为保护电极218的材料，优选地使用一种导电材料，对于刻蚀光电转换层的气体(或刻蚀剂)，它的刻蚀速率小于光电转换层的刻蚀速率。此外，保护电极218的材料优选地是不和光电转换层反应形成合金的导电材料(例如钛(Ti)或钼(Mo))。

[0162] 通过使用保护电极218、220、271、273和272，当导线204、连接电极205、端子电极201、TFT231的源电极或漏电极202以及TFT 230的源电极或漏电极203由叠层薄膜，例如钛(Ti)薄膜、铝(Al)薄膜和钛(Ti)薄膜三层叠层结构形成时，具有这样的优点，即，作为第二层的铝薄膜的暴露端被覆盖，可以防止铝原子向光电转换层的扩散。

[0163] 上述步骤中，可以制造使用多晶硅薄膜的顶栅TFT 230和231。使用TFT 230和231形成电流镜电路232。

[0164] 接着，形成光电转换层241。光电转换层241可以基于实施例和实例1到3的描述形成。

[0165] 光电转换层241包括p型半导体层241p、i型半导体层241i和n型半导体层241n。例如，每个p型半导体层241p、i型半导体层241i和n型半导体层241n都可以使用非晶硅薄膜形成。该实例中，形成厚度为10到50nm的p型半导体层241p，形成厚度为200到
1000nm的i型半导体层241i以及形成厚度为20到200nm的n型半导体层241n。

[0166] 在光电转换层241上形成绝缘薄膜242。可以以与实施例中示出的绝缘薄膜106相同的方式形成绝缘薄膜242。

[0167] 使用绝缘薄膜242作为掩模刻蚀光电转换层241。此时，调节刻蚀时间使得顶层中的n型半导体层被刻蚀，但底层中的p型半导体层241p不被刻蚀。形成厚的i型半导体层241i，使得刻蚀在中间层的i型半导体层中停止。在光电转换层241的刻蚀完成之后，去除绝缘薄膜242。

[0168] 通过所述刻蚀步骤，n型半导体层241n的一部分和i型半导体层241i的一部分被去除以获得221n和221i示出的形状(图14A)。此外，因为p型半导体层241p不被刻蚀，保留相同的形状(221p)。这样，形成了包括p型半导体层221p和i型半导体层221i以及n型半导体层221n的光电转换层221。

[0169] 接着，在整个表面形成厚度为1到30μm的包括绝缘体材料(例如，包含硅的无机绝缘薄膜)的密封层224，获得如图14B的状态。这里，通过CVD方法形成的厚度为1μm的包含氮的氧化硅薄膜用作绝缘体材料薄膜。此时，通过使用CVD方法形成的绝缘薄膜获得粘附性的改善。

[0170] 接着，在刻蚀密封层224以提供开孔部分之后，通过溅射方法形成端子电极226和253。端子电极226和253使用钛薄膜(Ti薄膜)(100nm)、镍薄膜(Ni薄膜)(300nm)和金薄膜(Au薄膜)(50nm)的叠层结构制成。这样获得的端子电极226和端子电极253具有大于5N的固定强度，这是作为端子电极足够的固定强度。

[0171] 在上述步骤中，形成了可以通过焊料连接的端子电极226和253，获得了图14C中示出的结构。

[0172] 接着，通过将衬底切割成小片，切割出多个光传感器芯片。可以从一个大面积的衬底(例如600cm×720cm)中制造大量光传感器芯片(2mm×1.5mm)。

[0173] 图15A中示出了一个切割出的光传感器芯片(顶视图为2mm×1.5mm)的截面图，图15B示出了其底视图，图15C示出了其顶视图。图15A到15C中，与图13A到13D和图14A到14C相同的部分以相同的附图标记表示。应当指出，图15A中，包括衬底210、配备有光电转换元件的元件形成区域311、端子电极226和端子电极253的总薄膜厚度是0.80±0.05mm。

[0174] 此外，为了使光传感器芯片的总薄膜厚度变薄，在衬底210通过CMP处理等被磨光和减薄后，通过使用切割机将衬底切割成多片，可以切割出多个光传感器芯片。

[0175] 图15B中，端子电极226和253的其中之一的电极尺寸为0.6mm×1.1mm，电极间距2
为0.4mm。此外，图15C中，光接收部分312的面积是1.57mm。而且，放大器电路部分配置有大约100个TFT。

[0176] 最后，获得的光传感器芯片安装在印刷线路板260的安装侧上。焊料264和263分别用于端子电极226和电极261之间的连接以及端子电极253与电极262之间的连接。通过丝网印刷方法等在印刷线路板260的电极261和262上提前形成焊料，通过焊料回流工艺使焊料和端子电极彼此接触以进行安装。例如在惰性气体氛围中在大约255□到265□条件下执行焊料回流处理10秒钟。而且，除了焊料，可以使用由金属(例如金或银)形成的隆起、由导电树脂形成的隆起等。此外，考虑到环境问题，无铅焊料可以用于安装。

[0177] 图9A和9B示出了经过上述步骤安装的光传感器芯片。本发明的光传感器(配备有能够使输出值增加100倍的放大器电路的电路集成型光传感器)中，在100勒克司(1ux)的明度可以获得大约10μA的光电流。此外，在本发明的光传感器中，灵敏度波长范围是350到750nm，峰值灵敏度波长是580nm。而且，暗电流(Vr＝5V)是1000pA。

[0178] 该实例可以与实施例和实例1到4的任何描述相结合。

[0179] 实例6

[0180] 实例6中，将描述其中结合了通过本发明获得的光电转换装置的各种电子装置的实例。给出计算机、显示器、便携式电话、电视接收机等作为本发明所应用的电子装置。这些电子装置的特定实例在图18A、18B、19A和19B、20、21A和21B中示出。

[0181] 图17示出了便携式电话，它包括主体(A)601、主体(B)602、机壳603，操作键604、语音输入部分605、语音输出部分606、电路板607、显示板(A)608、显示板(B)609、铰链610、透光材料部分611和光传感器612。本发明可以应用到光传感器612。

[0182] 光传感器612检测透过透光材料部分611的光，并根据检测的外部光的亮度控制显示板(A)608和显示板(B)609的亮度，或基于光传感器612获得的亮度控制操作键604的亮度。以这种方式，可以抑制便携式电话的电流消耗。

[0183] 图18A和18B示出了便携式电话的另一个实例。图18A和18B中，附图标记621表示主体；622表示机壳；623表示显示板；624表示操作键；625表示语音输出部分；626表示输出输入部分；以及627和628表示光传感器部分。

[0184] 图18A所示的便携式电话中，通过主体621中提供的光传感器部分627检测外部光，可以控制显示板623和操作键624的亮度。

[0185] 而且，在图18B所示的便携式电话中，除了图18A的结构之外，在主体621内部提供光传感器部分628。通过光传感器部分628，可以检测在显示板623中提供的背光的亮度。

[0186] 图19A示出了一种计算机，它包括主体631、外壳632、显示部分633、键盘634、外部连接端口635、指针鼠标636等。

[0187] 此外，图19B示出了一种显示装置，例如电视接收机。该显示装置包括机壳641、支撑架642、显示部分643等。

[0188] 图20中示出了一种详细结构，其中液晶板用于图19A中示出的计算机的显示部分633和图19B中示出的显示装置的显示部分643。

[0189] 图20中示出的液晶板662嵌入在机壳661中，并包括衬底651a和651b、夹在衬底651a和651b之间的液晶层655、极化滤波器652a和652b、背光653等。此外，在机壳661中形成光传感器部分654。

[0190] 通过使用本发明制造的光传感器部分654检测背光653的光量，且该信息被反馈以调节液晶板662的亮度。

[0191] 图21A和21B的视图示出了本发明的光电转换装置包含在照相机例如数码相机中的实例。图21A是从数码相机正面看的透视图，图21B是从其后面看的透视图。图21A中，该数码相机具有释放按钮701、主开关702、取景器703、闪光部分704、透镜705、镜头筒706以及机壳707。

[0192] 此外，图21B中，数码相机具有目镜取景器711、监视器712以及操作按钮713a和713b。

[0193] 当释放按钮701按到一半位置时，聚焦机制和曝光机制工作，当释放按钮按到最低位置时，快门开启。

[0194] 通过按下或旋转主开关702，数码相机的电源被打开或关闭。

[0195] 取景器703位于数码相机正面上的透镜705的上部位置，用于从图21B所示的目镜取景器711检查拍摄范围和焦点。

[0196] 闪光部分704位于数码相机的正面的上部。当目标明度不够强时，从闪光部分704发射辅助光，同时释放按钮被按下，且快门被开启。

[0197] 透镜705位于数码相机的正面，并由聚焦透镜、变焦透镜等形成。透镜形成具有快门和光圈(未示出)的照相光学系统。此外，在透镜的后面提供成像装置，例如CCD(电荷耦合装置)。

[0198] 镜头筒706移动透镜位置以调节聚焦透镜、变焦透镜等的焦点。当拍摄时，镜头筒滑出，使透镜705向前移动。而且，当携带时，透镜705向后移动成紧缩状态。应当指出该实例中采用一种结构，其中可以通过滑出镜头筒缩放拍摄目标；然而，本发明不限于这种结构，可以为数码相机使用这种结构，其中通过机壳707内部的照相光学系统结构，不滑出镜头筒，通过缩放执行拍摄。

[0199] 目镜取景器711位于数码相机的背面的上部，在检查拍摄区域或焦点时通过它进行查看。

[0200] 每个操作按钮713a和713b都是在数码相机的背面提供各种功能的按钮，以设置按钮、菜单按钮、显示按钮、功能按钮、选择按钮等形式形成。

[0201] 当本发明的光电转换装置包含在图21A和21B所示的照相机中时，光电转换装置能够检测光是否存在以及光强；因此，可以执行照相机的曝光调节等。

[0202] 此外，本发明的光电转换装置可以应用到其它电子装置，例如，投影电视和导航系统。换句话说，本发明的光电转换装置可以用于任何电子装置，只要它需要检测光。

[0203] 该实例可以和实施例以及实例1到5的任何描述自由结合。

[0204] 根据本发明，通过防止电场在台阶部分集中，可以制造抑制漏电流的光电转换装置。而且，通过结合本发明的光电转换装置，可以获得高度可靠的电子装置。

[0205] 本申请基于2005年5月20日提交到日本专利局的日本专利申请序列号为No.2005-148583的日本专利申请，这里引用其全部内容作为参考。