CN101211931A - 半导体器件及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明包括光电二极管以及放大光电二极管的输出的电路。在光电二极管以及电路上中间夹着绝缘层且与两个端子一起形成假电极，该假电极与两个端子邻接，且该假电极的面积大于两个端子的面积。假电极不连接到半导体器件的光电二极管也不连接到电路。通过将假电极的面积设定为大，使在假电极中比在两个端子中更容易产生静电破坏，来防止半导体器件被静电破坏。

Description

半导体器件及电子设备
技术领域
本发明涉及具有光电转换元件的半导体器件。
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。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，并且各种可见光传感器被使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。
尤其是，在显示装置中，光传感器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便携式电话或个人计算机。
此外，利用光传感器不仅检测出周围的明亮度，还检测出显示装置、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检测部分，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(例如参照专利文件1)。
此外，在半导体集成电路中有如下问题：由于制造时或使用时发生的静电，使电极、半导体元件遭到破坏；并使半导体元件的可靠性降低。为了防止半导体元件和电极被静电破坏，与半导体元件一起制造连接到端子的保护电路，而由保护电路来防止在端子上发生的高电位施加于半导体元件。
专利文件1专利3444093号公报
发明内容
但是，现有的光传感器没有防静电破坏的功能。此外，当设置保护电路时还有会影响到光传感器的输出，并且会使光传感器本身的尺寸变大等的问题。
鉴于上述问题，本发明的目的在于防止用作光传感器的半导体器件的静电破坏。此外，本发明的目的还在于不使半导体器件的尺寸变大地防止静电破坏。
本发明是可以用作光传感器的半导体器件，包括：光电转换元件；以及被输入光电转换元件的输出的电路。本发明提供比实际作为光传感器工作的部分更容易产生静电破坏的部分，以免在光传感器部分产生静电破坏。
本发明的半导体器件之一包括：光电转换元件；电连接到所述光电转换元件的电路；电连接到所述光电转换元件的第一端子；电连接到所述电路的第二端子；形成为与所述第一端子以及所述第二端子邻接，且不电连接到所述光电转换元件以及所述电路的导电膜，其中所述导电膜的面积大于所述第一端子及所述第二端子的面积。此外，所述导电膜的面积优选比所述第一端子或所述第二端子中的大的一方的面积大2倍以上。在本说明书中的“面积”意味着“上表面的面积”。
通过与端子邻接地形成其面积大于电连接到光电转换元件或电路的端子的面积的导电膜，使与端子相比在导电膜中产生静电破坏的概率高。这样即使在该导电膜中产生静电破坏，因为该导电膜不电连接到端子、光电转换元件以及电路中的任何部件，因而端子、光电转换元件以及电路等不发生静电破坏。当上述导电膜(假电极)处于浮动状态时，可以在导电膜中存储电荷。此外，当将上述导电膜电连接到印刷线路板(Printed Circuit Board：PCB)等的衬底时，可以存储电荷或使电荷移动到该衬底。
通过中间夹着绝缘膜且重叠于电路地设置导电膜，可以防止静电破坏而不使半导体器件的尺寸增大。
此外，可以使用反射性的膜且与光电转换元件的光电转换层重叠地形成导电膜。在此情况下，导电膜用作反射板。因此，由导电膜可以反射透过光电转换层的光，这样可以提高光电转换元件的光电转换效率。
在本发明中，可以通过利用导电膜这样的简单结构的方法来防止包括光电转换元件的半导体器件的静电破坏。
附图说明
图1是示出本发明的半导体器件的结构例的电路图；
图2是示出对应于图1的电路图的本发明的半导体器件的布局例的平面图；
图3是说明本发明的半导体器件的截面结构的图；
图4是示出对应于图1的电路图的本发明的半导体器件的布局例的平面图；
图5A至5C是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图6A和6B是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图7是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图8是示出本发明的半导体器件的结构例的截面图；
图9是示出对应于图8的截面图的本发明的半导体器件的布局例的平面图；
图10A至10C是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图11是示出本发明的半导体器件的结构例的截面图；
图12是示出本发明的半导体器件的结构例的截面图；
图13是示出对应于图12的截面图的本发明的半导体器件的布局例的平面图；
图14是示出本发明的半导体器件的结构例的截面图；
图15A和15B是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图16是示出本发明的半导体器件的结构例的截面图；
图17是示出本发明的半导体器件的结构例的截面图；
图18是安装有本发明的半导体器件的便携式电话的分解图；
图19A和19B是安装有本发明的半导体器件的便携式电话的外观图；
图20A是示出安装有本发明的半导体器件的计算机的图；图20B是示出安装有本发明的半导体器件的显示装置的图；
图21是图20B的显示装置的分解图；
图22A和22B是示出安装有本发明的半导体器件的影像拍摄装置的图。
本发明的选择图为2。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。但是，本发明可以通过多种不同方式来实施，所属技术领域的普通人员可以很容易地理解一个事实，就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在本发明的实施方式所记载的内容中。注意，在说明本发明的实施方式的所有附图中，对同一部分或具有同样功能的部分附加同一附图标记，并且省略重复说明。
实施方式1
使用图1说明本发明的半导体器件。图1是示出本发明的半导体器件的结构例的电路图。在本实施方式中，说明包括用作光电转换元件的光电二极管、以及用作光电转换元件的电流镜电路的半导体器件的例子。
如图1所示，本实施方式的半导体器件100包括光电二极管103、电连接到光电二极管103的电流镜电路101。电流镜电路101是用于放大光电二极管103的输出的电路，且由参照一侧的晶体管104和输出一侧的晶体管105构成。在图1中晶体管104以及晶体管105是n沟道型晶体管。电流镜电路101的输出一侧的晶体管以及参照一侧的晶体管也可以都由p沟道型晶体管构成。
此外，半导体器件100包括连接到电源(偏压电源)的两个端子(第一端子111、第二端子112)。第一端子111是连接到电源的高电压电位的高电压电位(VDD)连接用电极，并且第二端子112是连接到电源的低电压电位的低电压电位(VSS)连接用电极。
说明图1所示的半导体器件的工作方法。第一端子111连接到电源的高电压电位VDD，第二端子112连接到电源的低电压电位VSS。通过对电流镜电路101的参照一侧的晶体管104和输出一侧的晶体管105的栅极施加相同的电压Vgate，来以流过参照一侧的晶体管104的电流I为标准地控制流过输出一侧的晶体管105的电流。流过晶体管104的电流I对应于由光电二极管103检测出的电流，因此通过检测流过晶体管105的电流，而可以检测出光电二极管103的输出电流。
注意，在图1中由一个晶体管来表示输出一侧的晶体管105，但也可以由多个晶体管构成输出一侧的晶体管105，多个输出一侧的晶体管105的栅极连接到参照一侧的晶体管104的栅极。根据输出一侧的晶体管的个数，放大光电二极管103的输出电流(光电流)。例如，当要将光电二极管103的输出放大100倍时，对一个晶体管104，并联连接一百个晶体管105即可。
此外，在图1中由一个晶体管来表示参照一侧的晶体管104，但也可以由多个晶体管构成参照一侧的晶体管104，多个参照一侧的晶体管104的栅极连接到输出一侧的晶体管105的栅极。根据参照一侧的晶体管的个数，减弱光电二极管103的输出电流(光电流)。例如，当要将光电二极管103的输出减弱至1/100时，对一个晶体管105，并联连接一百个晶体管105即可。
图2示出在图1中示出的半导体器件100的布局例的平面图。在图3中示出说明半导体器件100的截面结构的图。在图2和图3中，与图1相同的附图标记表示相同的结构要素。在图3中的虚线A-A′对应于沿图2中的虚线A-A′的截面图。
如图2所示，在矩形区域中布置电流镜电路101、光电二极管103、第一端子111以及第二端子112。电流镜电路101包括一个参照一侧的晶体管104以及多个输出一侧的晶体管105。
如图2所示，在半导体器件100中设有用于电连接电流镜电路101和第一端子111的布线121、用于电连接电流镜电路101和第二端子112的布线122、以及用于电连接光电二极管103和电流镜电路101的布线133。
在半导体器件100中，与第一端子111以及第二端子112邻接且由导电膜形成的假电极110布置为重叠于电流镜电路101、光电二极管103。并且假电极110形成为与第一端子111以及第二端子112邻接，且假电极110的面积大于第一端子111以及第二端子112的面积。假电极110是由导电膜形成，且不电连接到电流镜晶体管101以及光电二极管103的电极。换言之，假电极110是不连接到图1所示的电路，并且其电位处于浮动状态的导电膜。使用该假电极110来防止半导体器件100被静电破坏。
图3是表示当由顶栅型的n沟道型薄膜晶体管(TFT)来构成电流镜电路101时半导体器件100的结构例的截面图。在图3中表示晶体管104以及105是包括一个沟道形成区域的结构(在本说明书中称为单栅结构)的TFT的例子，但是也可以采用晶体管104和晶体管105的其中一方具有多个沟道形成区域的结构(多沟道结构)。通过采用多沟道结构，可以减低导通电流值的不均匀。
此外，为了减小截止电流值，也可以在晶体管104或晶体管105中提供轻掺杂漏电极(LDD)区域。LDD区域是指在沟道形成区域和源区或漏区之间以低浓度添加了杂质元素的区域，该源区或漏区通过以高浓度添加杂质元素形成。通过提供LDD区域，可以减弱漏区附近的电场而具有防止由于热载流子注入引起的晶体管退化的效果。
此外，为了防止由于热载流子引起的导通电流值的降低，也可以使晶体管104或晶体管105采用LDD区域和栅电极夹着栅极绝缘膜彼此重叠配置的结构(在本说明书中，称为GOLD(栅-漏重叠的LDD)结构)。
通过使晶体管104或晶体管105采用GOLD结构，减弱漏区附近的电场集中，从而与栅电极不重叠于LDD区域的结构的晶体管相比，防止由于热载流子注入引起的晶体管退化的效果高。
此外，形成电流镜电路101的晶体管104以及晶体管105除了可以是顶栅型TFT之外，还可以采用底栅型TFT，如反交错TFT。
如图3所示，电流镜电路101的晶体管104以及晶体管105中间夹着用作基底膜的绝缘层201，形成在衬底200上。玻璃衬底、塑料衬底等可以用作衬底200。衬底200可以是与当制造晶体管104、105时不同的衬底，这将在下文中说明。
在绝缘层201上形成有用于电连接电流镜电路101和第一端子111的布线121、用于电连接电流镜电路101和第二端子112的布线122、以及用于电连接光电二极管103和电流镜电路101的布线123。由与晶体管104、105的栅电极或栅布线相同的导电膜且同样的处理形成这些布线121至123。
覆盖晶体管104和105的栅电极、布线121至123地形成绝缘层207。绝缘层207用作层间绝缘膜。
在绝缘层207上形成有晶体管104、105的源极以及漏极、用于电连接电流镜电路101和第一端子111的布线131、用于电连接电流镜电路101和第二端子112的布线132、以及用于电连接光电二极管103和电流镜电路101的布线133。由相同的导电膜且同样的处理形成这些布线131至133。
再者，在绝缘层207上形成有用作光电二极管103的光电转换层140。光电转换层140由具有PIN接合的半导体层构成。图3所示的光电转换层140是从绝缘层207一侧按顺序层叠p型半导体层140p、i型半导体层140i、n型半导体层140n的半导体层。光电转换层140的p型半导体层140p形成为与布线133接触。根据该结构，通过布线133以及布线123，光电二极管103和电流镜电路101电连接。
覆盖布线131至133以及光电转换层140(光电二极管103)地形成绝缘层208。绝缘层208是密封光电二极管103以及电流镜电路101的表面的密封层。
在绝缘层208上形成有假电极110、第一端子111、以及第二端子112。在图3所示的半导体器件100中，假电极110、第一端子111以及第二端子112以外的导电层为被构成半导体器件100的绝缘层(绝缘层201、207、208)覆盖的不暴露于表面的结构。由相同的导电膜且同样的处理形成假电极110、第一端子111以及第二端子112。
通过布线131、布线121，第一端子111电连接到电流镜电路101。通过布线132、布线122，第二端子112电连接到电流镜电路101。假电极110形成为与第一端子111以及第二端子112邻接，且假电极110的面积大于第一端子111以及第二端子112的面积。此外，假电极110不电连接到半导体器件100中的任何布线或电极。
如此，通过将假电极110形成为与第一端子111以及第二端子112邻接，且使假电极110的面积大于第一端子111以及第二端子112的面积，可以使在假电极110中发生静电破坏的概率高于在第一端子111以及第二端子112中发生静电破坏的概率。此外，所述导电膜的面积优选比所述第一端子或所述第二端子中的大的一方的面积大2倍以上。假设即使在假电极110中发生静电破坏，因为假电极110不电连接到电流镜电路101、光电二极管103、第一端子111以及第二端子112中的任何部件，所以可以防止半导体器件100被静电破坏。
在图2所示的布局例中，因为与光电转换层140(光电二极管103)重叠地形成假电极110，所以通过由反射光的导电膜来形成假电极110，光电转换层140可以用作透过的光反射的反射板。通过设置反射板，可以使在假电极110上的反射光返回到光电转换层140，因此提高光电转换层140的转换效率。
注意，当将假电极110用作反射板时，有入射到光电转化层140的入射光和在假电极110上的反射光彼此干涉，而降低光电转换效率的情况。在此情况下，优选将假电极110形成为不重叠于光电转换层140。在图4中示出此情况的半导体器件100的布局例。
除了假电极的形状不同之外，图4和图2的布局例的结构是相同的。不覆盖光电二极管103地形成图4所示的假电极150，由假电极150防止反射透过光电二极管103(光电转换层140)的光。
接下来，使用图3、图5A至图7说明具有图2及图4所示的布局的半导体器件100的制造方法。
首先，在衬底200上形成电流镜电路101。例如，作为衬底200，可以使用玻璃衬底之一的AN100。
如图5A所示，在衬底200上面形成作为基底绝缘膜的绝缘层201(厚度50nm至200nm)。作为绝缘层201形成包含氮的氧化硅膜(厚度50nm至150nm)。例如通过CVD方法形成层叠：厚度为50nm的氮氧化硅膜；与该氮氧化硅膜相比，氮浓度低且氧浓度高，并且厚度为100nm的氧氮化硅膜。注意，绝缘层201可以为单层或两层以上的叠层膜。氮浓度高的氮氧化硅膜或氮化硅膜用作防止来自玻璃衬底的碱金属等杂质扩散的阻挡层。
接下来，在绝缘层201上形成晶体管104以及晶体管105的半导体层。在本实施方式中，作为绝缘层201形成氧化硅膜之后，不使衬底200接触大气，且形成非晶硅膜(厚度10nm至60nm)。其次，使非晶硅膜晶化，而形成结晶硅膜。作为结晶方法，可以使用固相生长方法、激光晶化方法、使用催化剂金属的晶化方法等。例如，发射连续振荡的YVO4激光的二次谐波，而由激光束使非晶硅膜完全溶化来横向生长。
在获得了的结晶硅膜的表面上用臭氧水处理而形成薄的氧化膜之后，使用光掩模形成由抗蚀剂构成的掩模，而将结晶硅膜蚀刻处理为所希望的形状，以形成分离成岛状的半导体层151以及半导体层152(参照图5A)。形成半导体层151以及半导体层152之后，除去由抗蚀剂构成的掩模。
接下来，为了控制晶体管104、晶体管105的阈值，对半导体层151以及半导体层152掺杂微量的杂质元素(硼或磷)。注意，根据需要进行该掺杂步骤即可。
接下来，使用包含氢氟酸的蚀刻剂除去氧化膜，同时洗净半导体层151以及半导体层152的表面，然后形成绝缘层203。绝缘层203用作栅极绝缘膜。例如，作为绝缘层203，通过等离子体CVD法，以115nm的厚度形成氧氮化硅膜(组成比Si＝32％，O＝59％，N＝7％，以及H＝2％)。
接着，在绝缘层203上形成导电膜，在该导电膜上形成由抗饰剂构成的掩摸，并且使用该掩摸将导电膜蚀刻处理为所希望的形状，
来形成栅电极154以及栅电极155、布线121至123(参照图5B)。
作为构成栅电极154、155以及布线121及123的导电膜，可以使用由从如下元素中选择的金属、或者以选自这些的金属为主要成分的合金材料或金属化合物材料构成的膜，这些金属为：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(A1)、金(Au)、银(Ag)、以及铜(Cu)。导电膜既可以为单层结构，又可以为叠层结构。例如，作为导电膜，可以使用由厚度为30nm的氮化钽和在氮化钽上层叠厚度为370nm的钨而形成的膜。
其次，为了形成源区以及漏区，在半导体层151以及半导体层152中形成n型的杂质区域156、157。通过形成n型杂质区域156、157，在半导体层151、152中确定沟道形成区域158、159(参照图5C)。
其次，如图6A所示，形成绝缘层207。在本实施方式中，绝缘层207为三层结构。首先，通过CVD法，形成厚度为50nm的氧化硅膜。接下来，对掺杂到半导体层151、152中的杂质进行激活处理。这种激活工序通过以下方法执行：使用灯光源的快速热退火方法(RTA方法)；从背面照射YAG激光或准分子激光的方法；使用熔炉的热处理。
作为第二层，形成与第一层相比氮浓度高且厚度为10nm的氮氧化硅膜。作为第三层，形成厚度为900nm的氧化硅膜。此外，作为绝缘层207中的第三层的膜，可以形成以硅氧烷为原料的绝缘膜。根据需要形成绝缘层207的第三层即可。
接下来，形成由抗饰剂构成的掩模，而选择性地蚀刻绝缘层207以及绝缘层203，以形成接触孔。然后，除去由抗饰剂构成的掩模。其次，通过溅射法在绝缘层207上形成导电膜，在导电膜上形成由抗饰剂构成的掩模。使用该掩模蚀刻导电膜，来将该导电膜加工为所希望的形状，而如图6A所示那样形成布线131至133、以及晶体管104、105的电极134。电极134用作晶体管的源电极或漏电极。
构成布线131至133、以及电极134的导电膜可以为单层结构也可以为叠层结构。作为导电膜，从耐热性及导电率等方面来看，优选使用钛膜(Ti膜)。此外，除了使用钛膜，还可以使用选自钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、铷(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、以及铂(Pt)的金属膜、或者以这些金属中至少一种为主要成分的合金膜或金属化合物膜。此外，作为导电膜可以使用铝膜或铝合金膜。
此外，覆盖布线131至133、以及电极134地形成保护导电层。参照图6B说明保护导电层的形成方法。在形成布线131至133、以及电极134之后形成构成保护导电层的导电膜。通过蚀刻处理，将该导电膜加工为所希望的形状，以如图6B所示那样，形成覆盖布线131至133、以及电极134的保护导电层137。
保护导电层137的材料优选为相对于蚀刻光电转换层140的气体(或蚀刻剂)，蚀刻速度比光电转换层140慢的导电材料。而且，保护导电层137的材料优选为不与光电转换层140产生反应而成为合金的导电材料。
例如，作为保护导电层137，可以使用不易与光电转换层140(典型为非晶硅)产生反应而成为合金的钛(Ti)或钼(Mo)等。因为铝膜或铝合金膜为低电阻，所以优选用作构成布线133的膜，但是这些膜会与构成光电转换层140的非晶硅产生反应。因此，通过形成保护导电层137，可以使用低电阻的铝膜或铝合金膜形成布线133。
在形成布线131至133以及电极134之后，如图7所示，在绝缘层207上形成具有PIN接合的光电转换层140。在本实施方式中，形成p型半导体层140p、i型半导体层140i、以及n型半导体层140n的叠层结构的光电转换层140。在图7中，光电转换层140的最下层(p型半导体层140p)形成为与布线133接触。注意，当形成保护导电层137时，保护导电层137与光电转换层140的最下层接触。
以三层层叠地形成构成每个层的半导体层，三层的半导体层通过蚀刻被加工为所希望的形状，以形成光电转换层140。p型半导体层140p可以通过等离子体CVD方法使用包含属于元素周期表13族的杂质元素，例如硼(B)的非晶硅膜形成。作为i型半导体层140i通过等离子体CVD方法形成非晶硅膜。此外，作为n型半导体层140n，既可形成包含属于元素周期表15族的杂质元素，例如磷(P)的非晶硅膜，又可在形成非晶硅膜之后，引入属于元素周期表15族的杂质元素。
接下来，如图7所示，作为密封层形成绝缘层208。例如，形成厚度为1μm的氧氮化硅膜。通过使用由CVD法形成的绝缘膜，来提高密封性。
接下来，蚀刻绝缘层208以形成接触孔。其次，在绝缘层208上形成导电膜。该导电膜通过蚀刻被加工为所希望的形状，而如图3所示那样形成假电极110、第一端子111以及第二端子112。例如，使用钛膜(Ti膜)(100nm)、镍膜(Ni膜)(300nm)、以及金膜(Au膜)(50nm)的叠层膜作为第一端子111以及第二端子112。以该叠层膜形成的第一端子111以及第二端子112具有大于5N的粘着强度，这是作为端子电极足够的粘着强度。
通过上述步骤，用作光传感器的半导体器件100形成在衬底200上。注意，在衬底200上形成有多个半导体器件100，因此将半导体器件100分成为每个来用作为多个光传感器芯片。光传感器芯片的尺寸大约为2mm×1.5mm。通过使用本发明的假电极110，不需要将该芯片做得很大，而可以防止半导体器件100的静电破坏。通过在第一端子111、第二端子112上形成焊料、导电性膏、凸块等，可以将获得了的光传感器芯片(半导体器件100)电连接到其他电路、电源等。
此外，为了将光电传感器制作得薄，优选通过研磨处理、磨削处理等使衬底200变薄。在此情况下，使衬底200变薄之后，切断衬底200。
此外，也可以从绝缘层201剥离当制造半导体器件100时使用的衬底200，而将半导体器件100转置在薄于玻璃衬底且具有柔性的塑料衬底上。在此情况下，在衬底200和绝缘层201之间形成容易产生剥离的剥离层。通过在形成假电极110、第一端子111、第二端子112之后，在剥离层产生剥离，而使衬底200从光电二极管103、电流镜电路101分离。
在将衬底200和基底的绝缘层201分离之后，通过粘合层将绝缘层201贴合到衬底。作为该衬底，可以使用塑料衬底等具有柔性的衬底。
剥离层例如可以使用金属膜或合金膜而形成。金属膜是钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、或者铱(Ir)等的膜。作为合金膜可以使用选自这些金属元素的多个金属元素的合金构成的膜，如钨和钼的合金等。这种金属膜和合金膜可以通过溅射法形成。此外，成为剥离层的金属膜或合金膜的厚度优选在20nm以上100nm以下。
此外，使作为剥离层而形成的金属膜或合金膜的表面氧化，以使在绝缘层201和剥离层之间优先地产生剥离。作为使剥离层氧化的方法，有如下方法：热氧化方法；使用氧气或N2O等离子体处理表面的方法；以及使用氧化力强的溶液如臭氧水等处理表面的方法等。另外，作为其他方法，有如下方法：当形成绝缘层201时，在绝缘层201和剥离层的界面形成氧化物。例如，通过溅射法形成硅氧化物的膜，可以当在金属膜或合金膜表面淀积硅氧化物时，使其表面氧化。注意，也可以通过等离子体处理或热处理来实现氮化，而代替使金属膜或合金膜氧化。
实施方式2
在本实施方式中说明如图1所示的半导体器件100的其他结构例子。图8是说明半导体器件100的截面结构的图，图9是说明半导体器件100的布局例的平面图。
与图3同样，图8是当由顶栅型的n沟道型TFT构成电流镜电路101时的半导体器件100的结构例的截面图。在图8中，作为电流镜电路101的截面结构，示出电流镜电路101包含的两个晶体管104以及105。
如图8所示，电流镜电路101的晶体管104、105夹着用作基底膜的绝缘层201，形成在衬底200上。在本实施方式中，绝缘层201为第一绝缘层201-1和第二绝缘层201-2的两层结构。
覆盖晶体管104和105的半导体层、栅电极地形成绝缘层300。绝缘层300用作层间绝缘膜。
在绝缘层300上形成有用于电连接电流镜电路101和第一端子111的布线301、用于电连接电流镜电路101和第二端子112的布线302、以及用于电连接光电二极管103和电流镜电路101的布线303、以及晶体管104、105的电极304。
再者，在绝缘层300上形成有用作光电二极管103的光电转换层140。光电转换层140由具有PIN接合的半导体层构成。图8的光电转换层140是从绝缘层300一侧按顺序层叠p型半导体层140p、i型半导体层140i、n型半导体层140n的半导体层。光电转换层140的p型半导体层140p形成为与布线303接触。
覆盖光电转换层140、布线301至303、以及电极304地形成绝缘层306。在光电转换层140以及绝缘层306上形成有绝缘层307，在绝缘层307上形成有电极308。电极308中介在绝缘层307上形成的接触孔电连接到光电转换层140。
在绝缘层307以及电极308上形成有绝缘层309。在绝缘层309上形成有第一端子311、第二端子312、以及假电极313。第一端子311、第二端子312、以及假电极313分别由导电膜314、以及导电膜315形成。导电膜314、315为单层结构或者两层以上的叠层结构的膜。由相同的导电膜且同样的处理形成第一端子311、第二端子312、以及假电极313。
在图8所示的半导体器件100中，由构成半导体器件100的绝缘层(绝缘层201、绝缘层300、绝缘层309)覆盖第一端子311、第二端子312、以及假电极313以外的导电层的表面，以使该部分不露出于外部。
通过布线301，第一端子311电连接到电流镜电路101。通过布线302，第二端子312电连接到电流镜电路101(参照图9)。如图9所示，假电极313形成为与第一端子111以及第二端子112邻接，且假电极313的面积大于第一端子311以及第二端子312的面积。此外，假电极313不电连接到半导体器件100中的任何布线或电极。
如此，通过使假电极313形成为与第一端子313以及第二端子312邻接，且假电极313的面积大于第一端子311以及第二端子312的面积，可以使在假电极313中发生静电破坏的概率高于在第一端子311以及第二端子312中发生静电破坏的概率。假设即使在假电极313中发生静电破坏，因为假电极313不电连接到电流镜电路101、光电二极管103、第一端子311以及第二端子312中的任何部件，所以可以防止半导体器件100被静电破坏。
接下来，参照图10A至10C说明图8所示的半导体器件100的制造方法。首先，进行实施方式2的图5A至5C的步骤，而获得图10A的结构。注意，在本实施方式中，构成绝缘层201的第一绝缘层201-1由厚度为50nm至150nm的氮氧化硅膜形成，作为第二绝缘层201-2，形成与第一绝缘层201-1相比氮浓度低且氧浓度高的厚度为100nm的氧氮化硅膜。此外，在绝缘层201上不形成布线122和布线123。其次，如图10B所示，形成绝缘层300。绝缘层300可以与图6A所示的绝缘层207同样地形成。
其次，形成由抗饰剂构成的掩膜，选择性地蚀刻绝缘层300以及绝缘层203，来形成接触孔。如图10B所示那样，通过该蚀刻，将绝缘层300的端部加工为锥形形状。通过该蚀刻，绝缘层203以及第二绝缘层201-2也被蚀刻。在蚀刻处理之后除去由抗饰剂构成的掩膜。
接下来，通过溅射法在绝缘层300上形成导电膜。该导电膜可以与构成布线131至134的导电膜同样地形成。在导电膜上形成由抗饰剂构成的掩膜。使用该掩膜蚀刻导电膜，而将该导电膜加工为所希望的形状，如图10B所示那样，形成布线301至303、以及晶体管104和105的电极304。电极304用作晶体管的源电极或漏电极。
其次，如图10B所示那样，在绝缘层300上形成具有PIN接合的光电转换层140。其次，将绝缘层306形成在衬底200的整个表面上。绝缘层306优选用作光电转换层140、晶体管104、105的钝化膜。例如，作为绝缘层306，可以通过等离子体CVD法形成厚度为80nm至150nm的氮化硅膜。
其次，如图10C所示，为了形成电连接到光电转换层240的电极308，形成绝缘层307。绝缘层307优选通过印刷法来形成，例如通过丝网印刷法等涂敷树脂膏材料且焙烧，以可以形成具有所希望的形状的绝缘层307。例如，可以由环氧树脂形成绝缘层307。其次，在绝缘层306上形成接触孔之后在绝缘层307上形成电极308。例如，通过印刷法在所希望的位置上涂敷镍膏且焙烧，来可以形成电极308。
其次，如图8所示那样，形成覆盖衬底200表面的绝缘层309。因为也被用作平坦化膜，所以绝缘层309优选使用树脂膜。此外，绝缘层309优选通过丝网印刷法或喷墨法来形成。通过使用这些方法，可以不使用蚀刻工序而在绝缘层309上形成接触孔。例如，可以通过丝网印刷法，由环氧树脂形成绝缘层309。
其次，如图8所示，形成构成第一端子311、第二端子312、以及假电极313的导电膜314。该导电膜314可以与电极308同样地形成。其次，形成构成第一端子311、第二端子312、以及假电极313的导电膜315。在此，通过溅射法形成三层的导电膜，通过蚀刻该三层结构的导电膜，来形成导电膜315。导电膜315可以由如下膜的叠层膜构成，厚度为100nm至200nm的钛膜、厚度为700nm至800nm的镍膜、厚度为40nm至60nm的金膜。注意，假电极313也可以仅由导电膜314形成。
通过上述步骤，可以形成图8以及图9所示的半导体器件100。
注意，也可以与电极308一起形成另外的假电极。图11示出具有这种假电极的半导体器件100的截面图。与图8的不同之处是如下：为了与电极308一起形成假电极333，形成比绝缘层307的面积大的绝缘层337；在该绝缘层337的表面形成假电极333。与假电极313同样，假电极333不电连接到半导体器件100中的任何布线或电极。将假电极333形成为其面积大于第一端子311以及第二端子312。注意，当形成假电极333时，也可以不形成假电极313。
实施方式3
在本实施方式中说明图1所示的半导体器件100的其他结构例。图12是说明半导体器件100的截面结构的图。图13是说明图11的半导体器件100的布局例的平面图。
与图3同样，图12是当由顶栅型的n沟道型TFT构成电流镜电路101时的半导体器件100的结构例的截面图。在图12中，作为电流镜电路101的截面结构，示出电流镜电路101包含的两个晶体管104以及105。
如图12所示，电流镜电路101的晶体管104、105中间夹着用作基底膜的绝缘层201，形成在衬底200上。在本实施方式中，绝缘层201为第一绝缘层201-1和第二绝缘层201-2的两层结构。覆盖晶体管104和105的半导体层、以及栅电极地形成绝缘层300。绝缘层300用作层间绝缘膜。
在绝缘层300上形成有用于电连接电流镜电路101和第一端子111的布线301、用于电连接电流镜电路101和第二端子112的布线302、以及用于电连接光电二极管103和电流镜电路101的布线303、以及晶体管104、105的电极304。
再者，在绝缘层300上形成有用作光电二极管103的光电转换层140。光电转换层140由具有PIN接合的半导体层构成。在图12的光电转换层140是从绝缘层300一侧按顺序层叠p型半导体层140p、i型半导体层140i、n型半导体层140n的半导体层。光电转换层140的p型半导体层140p形成为与布线303接触。
覆盖电流镜电路101以及光电转换层140地形成绝缘层400。在绝缘层400上形成电极401、402。电极401电连接到布线302，电极402使布线301和光电转换层140电连接。覆盖绝缘层400、电极401、402地形成绝缘层406。在绝缘层406上形成绝缘层407，在绝缘层407上形成第一端子411、第二端子412、以及假电极413。第一端子411、第二端子412、以及假电极413分别由导电膜314、以及导电膜315形成。导电膜314、315为单层结构或者两层以上的叠层结构的膜。由相同的导电膜且同样的处理形成第一端子411、第二端子412、以及假电极413。
在图12所示的半导体器件100中，由构成半导体器件100的绝缘层(绝缘层201、绝缘层300、绝缘层309)覆盖第一端子411、第二端子412、以及假电极413以外的导电层的表面，以使该部分不露出于外部。
通过电极401以及布线301，第一端子411电连接到电流镜电路101。通过电极402以及布线302，第二端子412电连接到电流镜电路101(参照图12)。如图13所示，使假电极413形成为与第一端子411以及第二端子412邻接，且假电极413的面积大于第一端子411以及第二端子412的面积。此外，假电极413不电连接到半导体器件100中的任何布线或电极。
如此，通过使假电极413形成为与第一端子411以及第二端子412邻接，且假电极413的面积大于第一端子411以及第二端子412的面积，可以使在假电极413中发生静电破坏的概率高于在第一端子411以及第二端子412中发生静电破坏的概率。假设即使在假电极413中发生静电破坏，因为假电极413不电连接到电流镜电路101、光电二极管103、第一端子411以及第二端子412中的任何部件，所以可以防止半导体器件100被静电破坏。
接下来，说明图12所示的半导体器件100的制造方法。首先，使用实施方式3的制造方法，获得图10B的结构。其次，形成绝缘层400。因为也被用作平坦化膜，所以绝缘层400优选使用树脂膜。此外，绝缘层400优选通过丝网印刷法或喷墨法来形成。通过使用这些方法，可以不使用蚀刻工序而在绝缘层400上形成到达布线301、302、以及光电转换层140的接触孔。例如，可以通过丝网印刷法，由环氧树脂形成绝缘层400。
其次，如图12所示，蚀刻绝缘层306，来形成到达布线301、302、以及光电转换层140的接触孔。接着在绝缘层400上形成电极401以及电极402。这些电极401、402可以与电极308同样地形成。
接下来，形成覆盖电极401以及电极402的绝缘层406。绝缘层406可以与绝缘层306同样地形成。在绝缘层406上形成到达电极401、电极402的接触孔之后，形成绝缘层407。绝缘层407可以与绝缘层309同样地形成。其次，形成由导电膜314以及导电膜315构成的第一端子411、第二端子412、以及假电极413。第一端子411、第二端子412以及假电极413可以与第一端子311、第二端子312、以及假电极313同样地形成。
通过上述步骤，可以形成图12以及13所示的半导体器件100。
注意，也可以与电极401一起形成另外的假电极。图14示出具有这种假电极的半导体器件100的截面图。与图12不同之处是如下：与电极401一起形成假电极433；因为形成有假电极433，而改变了电极402的形状。与假电极413同样，假电极433不电连接到半导体器件100中的任何布线或电极。假电极433形成为其面积大于第一端子411以及第二端子412。注意，当形成有假电极433时，也可以不形成假电极413。
实施方式4
此外，也可以从绝缘层201剥离当制造半导体器件100时使用的衬底200并将半导体器件100转置在薄于玻璃衬底且具有柔性的塑料衬底上。在本实施方式中说明这种制造方法。
首先，如图15A所示，在衬底200上形成绝缘层501。作为绝缘层501，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、氮化硅、包含氧的氮化硅、金属氧化材料构成的膜。
在绝缘层501上形成剥离层502。由金属膜或合金膜可以形成剥离层502。作为金属膜，可以使用由如下元素构成的膜，如钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、或者铱(Ir)等。作为合金膜可以使用由选自这些金属元素的多个金属元素的合金构成的膜如钨和钼的合金等。这种金属膜和合金膜可以通过溅射法形成。此外，成为剥离层502的金属膜或合金膜的厚度优选在20nm以上100nm以下。
其次，使作为剥离层502而形成的金属膜或合金膜的表面氧化，以使在绝缘层201和剥离层502之间优先地产生剥离。作为使剥离层氧化的方法，有如下方法：热氧化方法；使用氧气或N2O等离子体处理表面的方法；以及使用氧化力强的溶液如臭氧水等处理表面的方法等。另外，作为其他方法，有如下方法：当形成绝缘层201时，在绝缘层201和剥离层的界面形成氧化物。例如，通过溅射法形成以硅氧化物为主要成分的膜，当在金属膜或合金膜表面淀积硅氧化物时，可以使其表面氧化。注意，也可以通过等离子体处理或热处理来实现氮化，而代替使金属膜或合金膜氧化。
其次，如图15B所示在绝缘层201上形成用作光传感器的半导体器件100。在本实施方式中制造图11示出的半导体器件100。
其次，如图16所示，由粘合剂505将支撑衬底506贴合到半导体器件100。注意，作为支撑衬底506优选使用比衬底200的刚度高的衬底。典型地，作为支撑衬底506可以适宜使用玻璃衬底、石英衬底、金属衬底、陶瓷衬底、塑料衬底。
此外，作为粘合剂505使用由有机材料构成的粘合剂即可。此时，也可以在粘合剂的一部分形成平坦化层。在本实施方式中，也可以在由有机材料构成的粘合剂中涂敷水溶性树脂505-1作为平坦化层，并且在其上固定有被反应剥离型粘合剂覆盖两面的构件505-2(以下，记为两面薄膜)，然后在两面薄膜505-2上固定支撑衬底506。
通过利用该粘结方法，可以利用较小的外力进行以后的剥离工序。作为由有机材料构成的粘合剂，可以举出各种剥离型粘合剂，如反应剥离型粘合剂、热剥离型粘合剂、紫外线剥离型粘合剂等的光剥离型粘合剂、厌氧剥离型粘合剂等。
接下来，使在衬底200上形成了的剥离层502和绝缘层201之间产生剥离，来将衬底200从半导体器件100分离。可以通过利用物理方法将半导体器件100和衬底200分离。例如通过利用使用了楔子等具有锐利端部的部件而获得的负荷、人的手、从喷嘴喷出的气体的风压等可以将半导体器件100从衬底200分离。
接着，如图17所示那样，使用粘合剂508将可挠性衬底509粘合到绝缘层201。作为粘合剂508，可以使用各种固化型粘合剂，如反应固化型粘合剂、热固化型粘合剂、紫外线固化型粘合剂等的光固化型粘合剂、厌氧固化型粘合剂等。在本实施方式中，可以使用环氧树脂作为粘合剂508。此外，作为可挠性衬底509，可以使用由聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等构成的膜。
接下来，从半导体器件100分离粘合剂505以及支撑衬底506。通过对由有机材料构成的粘合剂505执行热反应、光反应、利用湿度的反应、或者化学反应，使其粘结性降低，来将粘合剂505与支撑衬底506一起从半导体器件100剥离。
通过上述步骤可以形成固定于可挠性衬底509的半导体器件100。通过本实施方式制造的半导体器件100重量轻、厚度薄、且可具有柔性。
实施方式5
本发明的半导体器件因为用作光传感器，所以可以被组合到各种各样的电子设备中。在本实施方式中，说明安装了本发明的半导体器件的电子设备。作为这种电子设备，可以举出计算机、显示器、便携式电话、电视机等。这些电子设备的具体例子示于图18、图19A、图19B、图20A、图20B、图21以及图22。
图18是便携式电话，并且包括主体701、主体702、框体703、操作键704、声音输入部705、声音输出部706、电路衬底707、显示面板708、显示面板709、铰链710、透光性材料部711、以及光传感器712。本发明可以适用于光传感器712。
光传感器712检测透过透光性材料部711的光，并且既根据检测了的外部光的照度控制显示面板708及显示面板709的亮度，又根据光传感器712所获得的照度控制操作键704的照明。由此可以抑制便携式电话的耗电量。
图19A和19B示出便携式电话的另一个例子。在图19A和19B中，附图标记721表示主体，722表示框体，723表示显示面板，724表示操作键，725表示声音输出部，726表示声音输入部，727及728表示光传感器。
在图19A所示的便携式电话中，通过由设置在主体721的光传感器727检测外部的光，可以控制显示面板723及操作键724的亮度。
此外，图19B所示的便携式电话除了具有图19A的结构之外，在主体721的内部还设置有光电转换元件728。可以由光电转换元件728检测设置在显示面板723中的背光的亮度。
图20A是计算机，并且包括主体731、框体732、显示部733、键盘734、外部连接端口735、定位设备736等。
此外，图20B是显示装置，并且相当于电视接收机等。本显示装置包括框体741、支撑体742、显示部743等。
图21示出使用液晶面板作为设置在图20A的计算机中的显示部733、以及图20B所示的显示装置的显示部743时的详细结构。
图21所示的液晶面板762嵌入在框体761中，并且包括衬底751a及751b、夹在衬底751a及751b之间的液晶层752、偏振滤波片755a及755b、以及背光753等。此外，在框体761形成有具有光传感器的光传感器形成区域754。
通过将由使用本发明而制作的光传感器形成区域754感知来自背光753的光量的信息反馈于背光753，液晶面板762的亮度得以调整。
图22A和22B是表示将本发明的光传感器组合在影像拍摄装置例如数码相机中的例子的图。图22A是从数码相机正面看到的立体图，图22B是从其后面看到的立体图。在图22A中，该数码相机具备释放按钮801、主开关802、取景器803、闪光804、镜头805、镜头筒806、以及机壳807。
此外，在图22B中，具备目镜取景器811、监视器812、以及操作按钮813。
当释放按钮801被按到一半位置时，聚焦调整机制和曝光调整机制工作，当释放按钮被按到最底位置时，快门开启。
通过按下或旋转主开关802，打开或关闭数码相机的电源。
取景器803配置于数码相机正面的镜头805的上部，用于从图22B所示的目镜取景器811确认拍摄范围和焦点位置。
闪光804配置于数码相机的正面的上部，并且当拍摄目标亮度不够强时，在释放按钮被按下，且快门被开启的同时，发射辅助光。
镜头805配置于数码相机的正面，由聚焦镜头、变焦镜头等构成，并且镜头805、未图示的快门及光圈构成照相光学***。此外，在镜头的后面设置有成像元件如CCD(Charge Coupled Device；电荷耦合装置)等。
镜头筒806移动镜头805的位置，以调整聚焦镜头、变焦镜头等的焦点，并且当拍摄时，通过推出镜透筒806，使镜头805向前移动。此外，在携带时，使镜头805向后移动成紧缩状态。注意，在本实施方式中，采用通过推出镜头筒806来缩放拍摄目标的结构，然而，不局限于该结构，可以为通过利用框体807内的照相光学***的结构即使不推出镜头筒806也能够进行缩放拍摄的数码相机。
目镜取景器811设在数码相机的背面上部，是为了当确认拍摄的范围或焦点位置时用眼看而设置的窗口。
操作按钮813是设在数码相机的背面的各种功能的按钮，并且由设定按钮、菜单按钮、显示按钮、功能按钮、选择按钮等构成。
通过将本发明的光传感器组合在图22A和22B所示的照相机中，光传感器能够感知是否有光存在以及光的强度，由此可以进行照相机的曝光调节等。
此外，本发明的光传感器可以应用于其它电子设备，例如投影电视机和导航***等。
本申请基于2006年12月27日在日本专利局提交的日本专利申请序列号2006-351877，在此引用其全部内容作为参考。

Claims (14)

1.一种半导体器件，包括：
光电转换元件；
电连接到所述光电转换元件的电路；
电连接到所述光电转换元件的第一端子；
电连接到所述电路的第二端子；以及
与所述第一端子以及所述第二端子邻接的导电膜，
其中，所述导电膜不电连接到所述光电转换元件也不电连接到所述电路，
并且，所述导电膜的上表面的面积大于所述第一端子的上表面的面积，
并且，所述导电膜的上表面的面积大于所述第二端子的上表面的面积。
2.一种半导体器件，包括：
光电转换元件；
电连接到所述光电转换元件的电路；
电连接到所述光电转换元件的第一端子；
电连接到所述电路的第二端子；
与所述第一端子以及所述第二端子邻接，且不电连接到所述光电转换元件以及所述电路的导电膜；以及
覆盖所述光电转换元件以及所述电路的绝缘膜，
其中，所述第一端子、所述第二端子、以及所述导电膜形成在所述绝缘膜上，
并且，所述导电膜的上表面的面积大于所述第一端子的上表面的面积，
并且，所述导电膜的上表面的面积大于所述第二端子的上表面的面积。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，
其中，所述光电转换元件具有光电转换层，
并且，所述导电膜为反射光的膜，且重叠于所述光电转换层。
4.根据权利要求2所述的半导体器件，
其中，所述光电转换元件具有光电转换层，
并且，所述导电膜为反射光的膜，且重叠于所述光电转换层。
5.根据权利要求1所述的半导体器件，
其中，所述光电转换元件具有光电转换层，
并且，所述导电膜为反射光的膜，且不重叠于所述光电转换层。
6.根据权利要求2所述的半导体器件，
其中，所述光电转换元件具有光电转换层，
并且，所述导电膜为反射光的膜，且不重叠于所述光电转换层。
7.根据权利要求1所述的半导体器件，
其中，所述导电膜的上表面的面积比所述第一端子以及所述第二端子中大的一方的上表面的面积大至少两倍。
8.根据权利要求2所述的半导体器件，
其中，所述导电膜的上表面的面积比所述第一端子以及所述第二端子中大的一方的上表面的面积大至少两倍。
9.一种半导体器件，包括：
在衬底上的薄膜晶体管和布线；
在所述薄膜晶体管和所述布线上的第一绝缘膜；
在所述第一绝缘膜上并在所述薄膜晶体管上方的光电转换元件；
在所述第一绝缘膜和所述光电转换元件上的第二绝缘膜；
在所述第二绝缘膜和所述薄膜晶体管上的导电膜；
在所述第二绝缘膜中且在所述光电转换元件上形成的第一接触孔中形成的第一端子；以及
在所述第二绝缘膜中且在所述布线上形成的第二接触孔中形成的第二端子，
其中，所述薄膜晶体管电连接到所述光电转换元件，
并且，所述第一端子电连接到所述光电转换元件，
并且，所述第二端子电连接到所述薄膜晶体管，
并且，所述导电膜不电连接到所述光电转换元件也不电连接到所述薄膜晶体管，
并且，所述导电膜的上表面的面积大于所述第一端子的上表面的面积，
并且，所述导电膜的上表面的面积大于所述第二端子的上表面的面积。
10.一种半导体器件，包括：
光电转换元件；
电连接到所述光电转换元件的电路；
电连接到所述光电转换元件的第一端子；
电连接到所述电路的第二端子；
与所述第一端子以及所述第二端子邻接的第一导电膜；
在所述第一导电膜上的绝缘层；以及
在所述绝缘层上的第二导电膜，
其中，所述第一导电膜以及所述第二导电膜不电连接到所述光电转换元件也不电连接到所述电路，
并且，所述第二导电膜的上表面的面积大于所述第一端子的上表面的面积，
并且，所述第二导电膜的上表面的面积大于所述第二端子的上表面的面积。
11.一种具有根据权利要求1所述的半导体器件的电子设备，其中，所述电子设备选自便携式电话机、计算机、显示装置、以及数码影像拍摄装置等之类。
12.一种具有根据权利要求2所述的半导体器件的电子设备，其中，所述电子设备选自便携式电话机、计算机、显示装置、以及数码影像拍摄装置等之类。
13.一种具有根据权利要求9所述的半导体器件的电子设备，其中，所述电子设备选自便携式电话机、计算机、显示装置、以及数码影像拍摄装置等之类。
14.一种具有根据权利要求10所述的半导体器件的电子设备，其中，所述电子设备选自便携式电话机、计算机、显示装置、以及数码影像拍摄装置等之类。
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