專利名稱：具有光敏薄膜晶體管的大型光傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光傳感器，尤其涉及一種使用光敏薄膜晶體管的 光傳感器。
背景技術(shù)：
市面上的光傳感器， 一般都采用電荷耦合元件(Charge Coupled Device; CCD)或者是互補金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor; CMOS)元件作為光感應(yīng)元件。由于CCD 及CMOS元件是以半導(dǎo)體工藝技術(shù)制成，具有分辨率高等優(yōu)點，因 此常用在數(shù)碼相機、數(shù)碼攝影機、傳真機以及掃描儀等裝置上。
然而，由于CCD及CMOS元件是以半導(dǎo)體技術(shù)制成，且其面積 一般都不大。如圖1所示，若欲制作大型的光傳感器， 一般是將CCD 或CMOS元件120設(shè)置在大型的基板110上，并通過連接線130將 各個CCD或CMOS元件120組合連接，以將CCD或CMOS元件120 感應(yīng)光所產(chǎn)生的感應(yīng)信號傳送至外界。然而，上述的大型光傳感器其 制作困難，成本相當昂貴。
有鑒于此，便有需要提出一種大型的光傳感器，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光傳感器，通過光傳感元件來感測光 線，能夠設(shè)置在大型的透明基板上，由此可制造出大型的透明光傳感 器。
為達上述目的，本發(fā)明第一實施例的光傳感器，包含基板，基 板上設(shè)置有多條柵極線，以及多條與柵極線相交的讀取線。在兩相鄰 的柵極線以及兩相鄰的讀取線之間的區(qū)域內(nèi)，設(shè)置有開關(guān)元件，例如 是非晶硅薄膜晶體管，以及光傳感元件，例如是另一非晶硅薄膜晶體管，其柵極皆與鄰近的柵極線電連接，光傳感元件并通過開關(guān)元件與 讀取線電連接。其中，本實施例的光傳感器還包含有遮光層，覆蓋在 基板上，并遮蔽住開關(guān)元件。
本發(fā)明的光傳感器在運作時，柵極線作為掃描線，用以開啟光傳 感元件與開關(guān)元件。另外，光傳感元件與開關(guān)元件的柵極端須施以適 當?shù)碾妷?，以使光傳感元件與開關(guān)元件能夠運作。由于非晶硅材料會 對光有所反應(yīng)，故當光入射至光傳感元件的有源層時，會產(chǎn)生光電流， 由讀取線讀取此光電流信號，并通過柵極線的掃描以及讀取線所讀取 的光電流信號，判斷出究竟是哪一個光傳感元件接收到光線，以及該 光線的強度。此外，開關(guān)元件系用以控制光傳感元件所產(chǎn)生的光電流 信號的輸出。由于開關(guān)元件被遮光層所遮蔽，故光線無法穿過遮光層 而到達開關(guān)元件的有源層，因此外界的光線并不會影響開關(guān)元件的運 作。
本發(fā)明第二實施例的光傳感器大體上與第一實施例的光傳感器相 同，但遮光層同時遮蔽光傳感元件與開關(guān)元件。光傳感元件的不透明 柵極上，另設(shè)置有開口，使得外界的光線在通過透明的基板后，可穿 過柵極上的開口，到達有源層以產(chǎn)生光電流，由此達到感測光線的目 的。


圖1為現(xiàn)有以CCD或CMOS元件制作成的大型光傳感器的示意
圖2為本發(fā)明第一實施例的光傳感器的上視圖3顯示本發(fā)明第一實施例的光傳感器的光傳感元件與開關(guān)元件 的結(jié)構(gòu)的第一樣式；
圖4顯示本發(fā)明第一實施例的光傳感器的光傳感元件與開關(guān)元件 的結(jié)構(gòu)的第二樣式；
圖5顯示本發(fā)明第一實施例的光傳感器的光傳感元件與開關(guān)元件 的結(jié)構(gòu)的第三樣式；
圖6顯示本發(fā)明第一實施例的光傳感器的光傳感元件與開關(guān)元件的結(jié)構(gòu)的第四樣式；
圖7為本發(fā)明第二實施例的光傳感器的上視圖8顯示本發(fā)明第二實施例的光傳感器的光傳感元件與開關(guān)元件 的結(jié)構(gòu)的第一樣式；
圖9顯示本發(fā)明第二實施例的光傳感器的光傳感元件與開關(guān)元件 的結(jié)構(gòu)的第二樣式。
具體實施例方式
為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯，下文 特舉本發(fā)明實施例，并結(jié)合附圖，作詳細說明如下。此外，在本發(fā)明 各實施例的說明中，類似元件以相同的符號表示，于此先做說明。
參照圖2，本發(fā)明第一實施例的光傳感器200包含有基板210，基 板210上設(shè)置有多條柵極線220，以及多條與柵極線220相交的讀取 線230，兩相鄰的柵極線220以及兩相鄰的讀取線230之間形成區(qū)域 240。
在每一區(qū)域240內(nèi)的柵極線220與讀取線230的交界處，設(shè)置有 開關(guān)元件250，例如是非晶硅薄膜晶體管，以及光傳感元件260，例 如是另一非晶硅薄膜晶體管，其各自的柵極351、 361與鄰近的柵極 線220電連接，光傳感元件260并通過開關(guān)元件250與讀取線230電 連接。另外，光傳感器200還包含有遮光層280，覆蓋在基板210上， 并遮蔽住開關(guān)元件250。
參照圖3，其顯示有本發(fā)明第一實施例的光傳感器200的開關(guān)元 件250、光傳感元件260結(jié)構(gòu)的第一樣式。第一金屬層形成在基板210 上，分別做為開關(guān)元件250與光傳感元件260的柵極351、 361，而 柵極絕緣層356則沉積于基板210上，并覆蓋柵極351、 361。在柵 極351、 361上方的柵極絕緣層356上，則利用光刻工藝分別形成有 以非晶硅制成的有源層354、 364以及摻雜層355、 365。在摻雜層355 上、柵極351的兩側(cè)，分別設(shè)置有由第二金屬制成的源極352與漏極 353;而在摻雜層365上、柵極361的兩側(cè)，亦分別設(shè)置有由第二金 屬制成的源極362與漏極363。在柵極絕緣層356上形成有保護層(passivation layer)357，覆蓋源極352、漏極353以及源極362與漏極 363。遮光層280覆蓋在柵極351上方的保護層357上，用以遮蔽開 關(guān)元件250。
參照圖4，其顯示有本發(fā)明第一實施例的光傳感器200的開關(guān)元 件250、光傳感元件260結(jié)構(gòu)的第二樣式。開關(guān)元件250、光傳感元 件260的柵極351、 361形成在基板210上，柵極絕緣層356則沉積 于基板210上，并覆蓋柵極351、 361。在柵極絕緣層356上、柵極 351的兩側(cè)，分別設(shè)置有由第二金屬制成的源極352與漏極353;而 在柵極絕緣層356上、柵極361的兩側(cè)，亦分別設(shè)置有由第二金屬制 成的源極362與漏極363。在柵極絕緣層356上、源極352與漏極353 之間，形成有非晶硅制成的有源層354;而在柵極絕緣層356上、源 極362與漏極363之間，亦形成有非晶硅制成的有源層364。遮光層 280覆蓋在有源層354、源極352與漏極353上，用以遮蔽開關(guān)元件 250。
參照圖5，其顯示有本發(fā)明第一實施例的光傳感器200的開關(guān)元 件250、光傳感元件260結(jié)構(gòu)的第三樣式。開關(guān)元件250的金屬源極 352與漏極353形成在基板210上且相互分離；而光傳感元件260的 金屬源極362與漏極363形成在基板210上且相互分離。非晶硅制成 的有源層354形成在源極352、漏極353與基板210上；而非晶硅制 成的有源層364則形成在源極362、漏極363與基板210上。柵極絕 緣層356、 366分別形成在有源層354與364上。開關(guān)元件250的柵 極351形成在柵極絕緣層356上，而光傳感元件260的柵極361則形 成在柵極絕緣層366上。遮光層280覆蓋在柵極351、柵極絕緣層356、 有源層354、源極352與漏極353上，用以遮蔽開關(guān)元件250。
參照圖6，其顯示有本發(fā)明第一實施例的光傳感器200的開關(guān)元 件250、光傳感元件260結(jié)構(gòu)的第四樣式。開關(guān)元件250、光傳感元 件260的非晶硅有源層354、 364形成在基板210上。開關(guān)元件250 的金屬源極352與漏極353形成在有源層354上且相互分離；而光傳 感元件260的金屬源極362與漏極363則形成在有源層364上且相互 分離。柵極絕緣層356形成在源極352、漏極353與有源層354上，而柵極絕緣層366則形成在源極362、漏極363與有源層364上。開 關(guān)元件250的柵極351形成在柵極絕緣層356上，而光傳感元件260 的柵極361則形成在柵極絕緣層366上。遮光層280覆蓋在柵極351、 柵極絕緣層356、有源層354、源極352與漏極353上，用以遮蔽開 關(guān)元件250。
本發(fā)明的光傳感器200在運作時，柵極線220作為掃描線，用以 開啟開關(guān)元件250、光傳感元件260;另外，開關(guān)元件250、光傳感 元件260的柵極351、 361端須施以適當?shù)碾妷?，以使開關(guān)元件250、 光傳感元件260能夠運作。由于非晶硅材料會對光有所反應(yīng)，故當光 入射至光傳感元件260的有源層364時，會產(chǎn)生光電流，由讀取線 230讀取此光電流信號，并通過柵極線220的掃描以及讀取線230所 讀取的光電流信號，判斷出究竟是哪一個光傳感元件260接收到光 線，以及該光線的強度。此外，開關(guān)元件250在本發(fā)明的作用是做為 開關(guān)，用以控制光傳感元件260所產(chǎn)生的光電流信號的輸出。由于開 關(guān)元件250被遮光層280所遮蔽，故光線無法穿過遮光層280而到達 開關(guān)元件250的有源層354，因此外界的光線并不會影響開關(guān)元件250
的運作。
參照圖7，本發(fā)明第二實施例的光傳感器700大體上與第一實施 例的光傳感器200相同，但遮光層280同時遮蔽開關(guān)元件250與光傳 感元件260。
為使光傳感器700的光傳感元件260能夠感測到外界的光線，參 照圖8，本發(fā)明第二實施例的光傳感器700的開關(guān)元件250、光傳感 元件260結(jié)構(gòu)的第一樣式，大體上與第3圖的開關(guān)元件250、光傳感 元件260的結(jié)構(gòu)相同，但光傳感元件260的不透明柵極361上，另設(shè) 置有開口 770，使得外界的光線在通過透明的基板210后，可穿過柵 極361上的開口 770，到達有源層364以產(chǎn)生光電流，由此達到感測 光線的目的。
另外，參照圖9，本發(fā)明第二實施例的光傳感器700的開關(guān)元件 250、光傳感元件260結(jié)構(gòu)的第二樣式，大體上與圖4的開關(guān)元件250、 光傳感元件260的結(jié)構(gòu)相同，但光傳感元件260的不透明柵極361上，
8另設(shè)置有開口 770，使得外界的光線在通過透明的基板210后，可穿 過柵極361上的開口 770，到達有源層364以產(chǎn)生光電流，由此達到 感測光線的目的。
本發(fā)明的光傳感器可利用現(xiàn)有的液晶顯示器的制造技術(shù)，將柵極 線、讀取線以及非晶硅薄膜晶體管形成在大型的玻璃基板上，在薄膜 晶體管以及相關(guān)元件設(shè)計成適當?shù)拇笮∠?，本發(fā)明的光傳感器可擁有 很高的透明度，具有一些特殊的應(yīng)用，例如可將本發(fā)明的光傳感器放 置在有圖像的紙張或者是顯示器前，用來檢測周圍的光線變化，但又 不會影響圖像或者是影像的顯示。另外，本發(fā)明的光傳感器的非晶硅 薄膜晶體管可用透明的材料制成，可通過增加非晶硅薄膜晶體管的感
光區(qū)域來提高光傳感器的靈敏度，又不會影響整體光傳感器的透明 度。
雖然本發(fā)明已以前述優(yōu)選實施例公開，但其并非用以限定本發(fā)明， 任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種 的更動與修改。因此本發(fā)明的保護范圍當視后附的權(quán)利要求所界定者 為準。
權(quán)利要求
1、一種光傳感器，其包含基板；柵極線，設(shè)置于所述基板上；讀取線，設(shè)置于所述基板上，并與所述柵極線相交；開關(guān)元件，設(shè)置于所述基板上，并與所述柵極線以及讀取線電連接；光傳感元件，設(shè)置于所述基板上，與所述柵極線電連接，且通過所述開關(guān)元件與所述讀取線電連接；以及遮光層，覆蓋于所述基板上，且遮蔽所述開關(guān)元件。
2、 如權(quán)利要求1所述的光傳感器，其中所述遮光層遮蔽所述光 傳感元件。
3、 如權(quán)利要求1所述的光傳感器，其中所述光傳感元件包含有 第一金屬層、第二金屬層、與半導(dǎo)體層。
4、 如權(quán)利要求3所述的光傳感器，其中所述光傳感元件包含有 由所述第一金屬層所構(gòu)成的柵極、由所述第二金屬層所構(gòu)成的源極、 由所述第二金屬層所構(gòu)成的漏極、與由所述第二金屬層所構(gòu)成的有 源層。
5、 如權(quán)利要求4所述的光傳感器，其中所述柵極還包含開口， 且所述開口也對應(yīng)于所述半導(dǎo)體層。
6、 如權(quán)利要求4所述的光傳感器，其中所述半導(dǎo)體層位于所述 第一金屬層與所述第二金屬層之間。
7、 如權(quán)利要求4所述的光傳感器，其中所述第二金屬層位于所2述第一金屬層與所述半導(dǎo)體層之間。
8、 如權(quán)利要求4所述的光傳感器，其中所述光傳感元件還包含 絕緣層，且所述絕緣層位于所述第一金屬層與所述半導(dǎo)體層或所述 第二金屬層之間。
9、 如權(quán)利要求4所述的光傳感器，其中所述基板直接與所述第 一金屬層、所述第二金屬層或所述半導(dǎo)體層接觸。
10、 如權(quán)利要求4所述的光傳感器，還包含保護層，且所述保護 層覆蓋在所述第二金屬層上。
全文摘要
一種光傳感器，包含有基板，基板上設(shè)置柵極線以及與柵極線相交的讀取線。光傳感元件設(shè)置在基板上，并與柵極線以及讀取線電連接。開關(guān)元件設(shè)置在基板上，并與柵極線、讀取線以及光傳感元件電連接。遮光層則覆蓋于基板上且遮蔽開關(guān)元件。
文檔編號H01L27/144GK101465359SQ20071019936
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日
發(fā)明者陳威州 申請人:瀚宇彩晶股份有限公司