KR20120116458A - 반도체 장치 및 전자 기기 - Google Patents
반도체 장치 및 전자 기기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120116458A KR20120116458A KR1020127020021A KR20127020021A KR20120116458A KR 20120116458 A KR20120116458 A KR 20120116458A KR 1020127020021 A KR1020127020021 A KR 1020127020021A KR 20127020021 A KR20127020021 A KR 20127020021A KR 20120116458 A KR20120116458 A KR 20120116458A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- transistor
- signal
- photo sensor
- electrically connected
- photodiode
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 189
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 51
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 67
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 29
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 18
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 173
- 239000010408 film Substances 0.000 description 131
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 37
- 230000006870 function Effects 0.000 description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 description 24
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 22
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 21
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 21
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 20
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 20
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 19
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 18
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 18
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910007541 Zn O Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 11
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 11
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 10
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 10
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 7
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 6
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910019092 Mg-O Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910019395 Mg—O Inorganic materials 0.000 description 3
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N Fluoroform Chemical compound FC(F)F XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010083687 Ion Pumps Proteins 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 2
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020833 Sn-Al-Zn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020923 Sn-O Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000005407 aluminoborosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000005354 aluminosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(dinaphthalen-2-ylamino)phenyl]phenyl]-n-naphthalen-2-ylnaphthalen-2-amine Chemical compound C1=CC=CC2=CC(N(C=3C=CC(=CC=3)C=3C=CC(=CC=3)N(C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C3=CC4=CC=CC=C4C=C3)=CC=C21 QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 tungsten nitride Chemical class 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K23/00—Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains
- H03K23/40—Gating or clocking signals applied to all stages, i.e. synchronous counters
- H03K23/50—Gating or clocking signals applied to all stages, i.e. synchronous counters using bi-stable regenerative trigger circuits
- H03K23/54—Ring counters, i.e. feedback shift register counters
- H03K23/548—Reversible counters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/1205—Multiplexed conversion systems
- H03M1/123—Simultaneous, i.e. using one converter per channel but with common control or reference circuits for multiple converters
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/60—Analogue/digital converters with intermediate conversion to frequency of pulses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
본 발명은 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 노이즈를 저감한다.
포토 다이오드를 갖는 포토 센서와, 아날로그/디지털 변환 회로를 갖고, 상기 아날로그/디지털 변환 회로는, 발진 회로와, 카운터 회로를 갖는다. 상기 포토 센서에서 출력된 제 1 신호는, 상기 발진 회로에 입력되고, 상기 발진 회로는, 상기 제 1 신호의 발진 주파수를 변경하여 제 2 신호를 출력하는 기능을 갖고, 상기 카운터 회로는, 상기 제 2 신호를 클럭 신호로 하여, 제어 신호에 의해 가산 또는 감산하는 카운트 기능을 갖는다. 상기 포토 센서의 리셋 동작 시에 상기 카운터 회로는 감산하고, 상기 포토 센서의 선택 동작 시에 상기 카운터 회로는 가산함으로써, A/D 변환 회로의 출력값을 보정 할 수 있다.
포토 다이오드를 갖는 포토 센서와, 아날로그/디지털 변환 회로를 갖고, 상기 아날로그/디지털 변환 회로는, 발진 회로와, 카운터 회로를 갖는다. 상기 포토 센서에서 출력된 제 1 신호는, 상기 발진 회로에 입력되고, 상기 발진 회로는, 상기 제 1 신호의 발진 주파수를 변경하여 제 2 신호를 출력하는 기능을 갖고, 상기 카운터 회로는, 상기 제 2 신호를 클럭 신호로 하여, 제어 신호에 의해 가산 또는 감산하는 카운트 기능을 갖는다. 상기 포토 센서의 리셋 동작 시에 상기 카운터 회로는 감산하고, 상기 포토 센서의 선택 동작 시에 상기 카운터 회로는 가산함으로써, A/D 변환 회로의 출력값을 보정 할 수 있다.
Description
본 명세서에 개시한 발명은, 반도체 장치와, 이 반도체 장치의 구동 방법에 관한 것이다. 특히, 포토 센서를 갖는 화소부가 형성된 표시 장치와, 이 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다. 또한, 이 반도체 장치 또는 이 표시 장치를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다.
최근, 포토 센서(광 센서라고도 한다)를 갖는 반도체 장치가 주목받고 있다. 포토 센서는, 광에 의해 대상물의 유무, 크기(폭이나 길이 등), 밝기, 색, 반사 패턴 등의 물리량을 전기 신호로써 검출할 수 있다. 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 일 예로, 밀착형 에리어 센서 및 이 밀착형 에리어 센서를 구비한 표시 장치를 들 수 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
포토 센서를 갖는 반도체 장치에서 포토 센서로부터 얻어진 전기 신호를 정확하게 출력하기 위해서는, 노이즈를 저감하는 것이 요구된다. 노이즈의 요인으로는, 예를 들어 포토 센서의 특성의 편차나, 포토 센서가 광을 검출함으로써 얻어지는 전기 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환하기 위해 이용하는, 아날로그/디지털 변환 회로(이하, 'A/D 변환 회로' 또는 'A/D 컨버터'라 한다)의 특성의 편차 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 양태는, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 노이즈를 저감하는 것을 과제로 한다. 또는, 포토 센서를 갖는 표시 장치의 노이즈를 저감하고, 고정밀도의 화상 촬상이 가능한 표시 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
한편, 본 발명의 일 양태는, 상기 과제 중, 적어도 하나를 해결할 수 있으면 된다.
본 발명의 일 양태는, 포토 센서의 제 1 상태에서 포토 센서가 생성한 전기 신호에서 얻어진 카운터 회로의 계수치를 이용하여, 포토 센서의 제 2 상태에서 포토 센서가 생성한 전기 신호에서 얻어진 카운터 회로의 계수치를 보정한다. 이와 같이 보정함으로써, 포토 센서의 특성 편차나 A/D 변환 회로의 특성 편차 등에 기인하는 노이즈를 저감할 수 있다.
본 발명의 일 양태는, 포토 다이오드를 갖는 포토 센서와, 아날로그/디지털 변환 회로를 갖고, 상기 아날로그/디지털 변환 회로는, 발진 회로와, 카운터 회로를 갖고, 상기 포토 센서에서 출력된 제 1 신호는, 상기 발진 회로에 입력되고, 상기 발진 회로는, 상기 제 1 신호에 의해 발진 주파수를 변경하여 제 2 신호를 출력하는 기능을 갖고, 상기 카운터 회로는, 상기 제 2 신호를 클럭 신호로 하여, 제어 신호에 의해 가산 또는 감산하는 카운트 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치이다. 그리고 상기 포토 센서가 제 1 상태일 때 상기 포토 센서가 생성한 전기 신호에서 얻어진 상기 카운터 회로의 계수치를 이용하여, 상기 포토 센서가 제 2 상태일 때 상기 포토 센서가 생성한 전기 신호에서 얻어진 상기 카운터 회로의 계수치를 보정하고, 전기(前期) 포토 센서가 상기 제 1 상태일 때에는 상기 카운터 회로는 계수치를 감산하고, 상기 포토 센서가 전기 제 2 상태일 때에는 상기 카운터 회로는 계수치를 가산하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치이다.
또한, 본 발명의 일 양태는, 포토 다이오드, 제 1 트랜지스터, 및 제 2 트랜지스터를 갖는 포토 센서와, 아날로그/디지털 변환 회로를 갖고, 상기 아날로그/디지털 변환 회로는, 발진 회로와, 카운터 회로를 갖고, 상기 포토 다이오드의 한쪽 전극은, 제 1 배선에 전기적으로 접속되고, 상기 포토 다이오드의 다른 한쪽 전극은, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속되고, 상기 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽은, 제 2 배선에 전기적으로 접속되고, 상기 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽은, 상기 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고, 상기 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽은, 제 1 신호를 출력하는 제 3 배선에 전기적으로 접속되고, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트는, 제 4 배선에 전기적으로 접속되고, 상기 제 1 신호는, 상기 발진 회로에 입력되고, 상기 발진 회로는, 상기 제 1 신호에 의해 발진 주파수를 변경한 제 2 신호를 출력하는 기능을 갖고, 상기 카운터 회로는, 상기 제 2 신호를 클럭 신호로 하여, 제어 신호에 의해 가산 또는 감산하는 카운트 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치이다.
또한, 본 발명의 일 양태는, 포토 다이오드, 제 1 트랜지스터, 및 제 2 트랜지스터를 갖는 포토 센서가 형성된 화소부와, 아날로그/디지털 변환 회로를 갖고, 상기 아날로그/디지털 변환 회로는, 발진 회로와, 카운터 회로를 갖고, 상기 포토 다이오드의 한쪽 전극은, 제 1 배선에 전기적으로 접속되고, 상기 포토 다이오드의 다른 한쪽 전극은, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속되고, 상기 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽은, 제 2 배선에 전기적으로 접속되고, 상기 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽은, 상기 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고, 상기 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽은, 제 1 신호를 출력하는 제 3 배선에 전기적으로 접속되고, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트는, 제 4 배선에 전기적으로 접속되고, 상기 제 1 신호는, 상기 발진 회로에 입력되고, 상기 발진 회로는, 상기 제 1 신호에 의해 발진 주파수를 변경한 제 2 신호를 출력하는 기능을 갖고, 상기 카운터 회로는, 상기 제 2 신호를 클럭 신호로 하여, 제어 신호에 의해 가산 또는 감산하는 카운트 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치이다.
또한, 본 발명의 일 양태는, 상기 포토 다이오드의 다른 한쪽 전극과 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 사이에 제 3 트랜지스터를 갖고, 상기 제 3 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽은 상기 포토 다이오드의 다른 한쪽 전극에 전기적으로 접속되고, 상기 제 3 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽은 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속되고, 상기 제 3 트랜지스터의 게이트는 제 5 배선에 전기적으로 접속된다.
또한, 본 발명의 일 양태는, 상기 제 1 트랜지스터 및 상기 제 2 트랜지스터 각각은 결정성 실리콘층을 갖고, 상기 제 3 트랜지스터는 산화물 반도체층을 갖는다.
또한, 본 발명의 일 양태는, 상기 산화물 반도체층은, 캐리어 농도가 1×1014/cm3 미만이다.
또한, 본 발명의 일 양태는, 상기 포토 다이오드는, 실리콘이 이용된 pin 다이오드, 또는 실리콘이 이용된 pn 다이오드이다.
또한, 본 발명의 일 양태는, 상기 반도체 장치를 구비하는 전자 기기이다.
한편, 트랜지스터는, 그 구조상, 소스와 드레인의 구별이 어렵다. 또한, 회로의 동작 상황에 따라서는, 전위의 고저가 서로 바뀌는 경우도 있다. 따라서, 본 명세서 중에서는, 소스와 드레인을 특정하지 않으며, 제 1 전극(또는 제 1 단자), 제 2 전극(또는 제 2 단자)으로 기술하는 경우가 있다. 예를 들어, 제 1 전극이 소스를 가리키는 경우에는, 제 2 전극은 드레인을 말하고, 반대로 제 1 전극이 드레인을 가리키는 경우에는, 제 2 전극은 소스를 말하는 것으로 한다.
또한, 본 명세서에서, 'A와 B가 전기적으로 접속되어 있다'로 기재하는 경우는, A와 B사이에 별도의 소자나 별도의 회로를 끼워 접속되어 있는 경우와, A와 B가 기능적으로 접속되어 있는 경우(즉, A와 B 사이에 별도의 회로를 끼워 기능적으로 접속되어 있는 경우)와, A와 B가 직접 접속되어 있는 경우(즉, A와 B 사이에 별도의 소자나 별도의 회로를 끼우지 않고 접속되어 있는 경우)를 포함하는 것으로 한다. 한편, A, B는 각각, 접속되는 대상물(예를 들어, 장치, 소자, 회로, 배선, 전극, 단자, 도전막, 층 등)인 것으로 한다.
또한, 본 명세서에서, '전위(또는 신호)가 'H'이다'로 기재하는 경우는, 소정의 전위(기준 전위)보다 전위가 높은 것을 말한다. 또한, '전위(또는 신호)가 'L'이다'라고 기재하는 경우는, 소정의 전위(기준 전위)보다 전위가 낮은 것을 말한다.
또한, 본 명세서에서 이용하는 '제 1', '제 2', '제 3' 등의 서수사는, 구성 요소의 혼동을 피하기 위해 부여한 것으로, 수를 한정하는 것이 아니다. 예를 들어, '제 1 트랜지스터'라고 본 명세서에서 기재하더라도, 다른 구성 요소와 혼동이 생기지 않는 범위 내에서 제 2 트랜지스터'로 바꾸어 읽을 수 있다.
본 발명의 일 양태는, 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 노이즈를 저감할 수 있다. 또한, 포토 센서를 갖는 표시 장치의 노이즈를 저감하고, 고정밀도의 화상 촬상이 가능하게 된다.
도 1은, 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는, 포토 센서의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은, 포토 센서 읽기 회로의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는, 포토 센서 읽기 회로의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는, 포토 센서 읽기 회로의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은, 포토 센서 읽기 회로의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은, 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 타이밍 차트의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은, 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 타이밍 차트의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9는, 포토 센서를 갖는 표시 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10은, 포토 센서를 갖는 화소의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 11(A) 및 도 11(B)는, 포토 센서의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 12(A) 및 도 12(B)는, 포토 센서의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 13(A) 내지 도 13(C)는, 포토 센서의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 14는, 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 타이밍 차트의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 15는, 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 16은, 트랜지스터의 전기 특성을 나타낸 도면이다.
도 2는, 포토 센서의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은, 포토 센서 읽기 회로의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는, 포토 센서 읽기 회로의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는, 포토 센서 읽기 회로의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은, 포토 센서 읽기 회로의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은, 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 타이밍 차트의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은, 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 타이밍 차트의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9는, 포토 센서를 갖는 표시 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10은, 포토 센서를 갖는 화소의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 11(A) 및 도 11(B)는, 포토 센서의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 12(A) 및 도 12(B)는, 포토 센서의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 13(A) 내지 도 13(C)는, 포토 센서의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 14는, 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 타이밍 차트의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 15는, 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 16은, 트랜지스터의 전기 특성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 이용하여 상세히 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 그 형태 및 상세한 내용을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 실시형태의 기재 내용에 한정되어 해석되어서는 안 된다. 한편, 이하에 설명하는 본 발명의 실시형태에서, 동일한 부분을 나타내는 부호는 다른 도면에서도 공통으로 적용한다.
한편, 이하에 설명하는 각 실시형태는, 특별히 언급하지 않는 한, 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 양태인 반도체 장치의 구성의 일 예에 대해, 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서의 반도체 장치는, 포토 센서부(120)와, 포토 센서 제어 회로(103)를 갖는다. 도 1에서의 포토 센서부(120)는, 포토 센서(106)가 매트릭스형으로 형성된 에리어 센서를 도시하였으나, 본 발명은 에리어 센서에 한정되지 않고, 라인 센서이어도 좋다. 단, 에리어 센서는 라인 센서와 같이 물리적으로 이동하면서 검출물을 스캔할 필요가 없으므로, 에리어 센서가 더 바람직하다.
포토 센서 제어 회로(103)는, 포토 센서 읽기 회로(109)와, 포토 센서 구동 회로(110)를 갖는다. 그리고 포토 센서 제어 회로(103)는, 포토 센서(106)를 제어하는 기능을 갖는다.
포토 센서 구동 회로(110)는, 특정한 행에 배치된 포토 센서(106)를 선택하는 기능을 갖는다. 또한, 포토 센서 읽기 회로(109)는, 선택된 행의 포토 센서(106)의 출력 신호를 읽는 기능을 갖는다.
포토 센서(106)는, 수광함으로써 전기 신호를 발하는 기능을 갖는 소자(예를 들어, 포토 다이오드)를 갖는다. 그리고 포토 센서(106)는, 외광 또는 백라이트에서의 광이 피검출물에 조사되었을 때의 반사광 또는 투과광을 수광한다. 여기서, 적(R), 녹(G), 청(B) 등의 컬러 필터를 각 포토 센서(106)에 구비한 경우, 피검출물에 외광 또는 백라이트로부터의 광이 조사되었을 때의 반사광 또는 투과광을, 적(R)색 성분, 녹(G)색 성분, 청(B)색 성분으로 개별적으로 검출할 수 있다.
이어서, 포토 센서(106)의 회로 구성의 일 예에 대해, 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2에 나타낸 포토 센서(106)는, 포토 다이오드(204)와, 트랜지스터(205)와, 트랜지스터(206)를 갖는다. 단, 본 발명에 이용할 수 있는 포토 센서(106)의 회로 구성은, 도 2에 나타낸 회로 구성에 한정되는 것은 아니다.
포토 다이오드(204)는, 한쪽의 전극이 배선(포토 다이오드 리셋 신호선이라고도 한다)(208)에 전기적으로 접속되고, 다른 한쪽의 전극이 배선(213)을 통해 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 포토 다이오드(204)의 한쪽 전극이 애노드에 상당하고, 포토 다이오드(204)의 다른 한쪽 전극이 캐소드에 상당하나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명은, 포토 다이오드(204)의 한쪽 전극이 캐소드에 상당하고, 포토 다이오드(204)의 다른 한쪽 전극이 애노드에 상당하는 구성으로 할 수도 있다. 트랜지스터(205)는, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 배선(포토 센서 기준 신호선이라고도 한다)(212)에 전기적으로 접속되고, 다른 한쪽이 트랜지스터(206)의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되어 있다. 여기서, 배선(212)은 기준의 전위가 공급되어, 기준 전원선이라고 할 수 있다. 또한, 트랜지스터(206)는, 게이트가 배선(게이트 신호선이라고도 한다)(209)에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 배선(211)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 배선(209)은, 포토 센서 구동 회로(110)에 전기적으로 접속되고, 포토 센서 구동 회로(110)에서 출력되는 신호에 의해 트랜지스터(206)의 통전·비통전이 제어된다. 또한, 배선(211)은, 포토 센서 읽기 회로(109)에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고 배선(211)은, 포토 센서(106)에서 얻어진 전기 신호를 포토 센서 읽기 회로(109)로 출력하는 기능을 가지므로, 포토 센서 출력 신호선이라고 할 수 있다.
포토 다이오드(204)로는, 다양한 구성을 채용할 수 있다. 예를 들어, 실리콘이 이용된 pin 다이오드, 또는 실리콘이 이용된 pn 다이오드를 채용할 수 있다. 특히, 상술한 실리콘으로, 입사광에서 생성되는 전기 신호의 비율(양자 효율)을 향상시키기 위해, 결정 결함이 적은 단결정 실리콘을 이용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(205)는, 포토 다이오드(204)에서 공급되는 전하량에 따라 포토 센서(106)의 출력 신호를 생성하는 기능을 갖는다. 또한, 트랜지스터(206)는, 트랜지스터(205)에 의해 생성된 출력 신호를 포토 센서 출력 신호선(211)에 공급할지 여부를 선택하는 스위치로써의 기능을 갖는다.
트랜지스터(205) 및 트랜지스터(206)는, 각각 채널 형성 영역으로 반도체층을 갖는다. 이 반도체층을 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않으며, 실리콘이나 산화물 반도체 등을 이용할 수 있다. 또한, 이 반도체층을 구성하는 재료는 비정질의 것을 이용하여도 좋으며, 결정질의 것을 이용하여도 좋다. 예를 들어, 트랜지스터(205) 및 트랜지스터(206) 각각의 채널 형성 영역을 결정성 반도체층(바람직하게는, 단결정 실리콘층 등의 결정성 실리콘층)으로 구성함으로써, 포토 센서(106)에서 포토 센서 출력 신호선(211)에 대해 신호를 신속하게 출력할 수 있다. 또한, 포토 센서의 읽기 기간을 제외한 기간에서는, 트랜지스터(205) 및 트랜지스터(206)를 통해 배선(211)과 배선(212)이 가능한 통전하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 트랜지스터(205) 및 트랜지스터(206) 중 적어도 한쪽은, 오프 전류가 매우 작은 것이 바람직하다. 이 관점에서 말하면, 트랜지스터(205) 및 트랜지스터(206) 중 적어도 한쪽은, 채널 형성 영역으로 산화물 반도체층을 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 산화물 반도체층을 갖는 트랜지스터는, 오프 전류가 매우 낮다는 특징을 갖기 때문이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 포토 센서 읽기 회로(109)는, 제 1 A/D 컨버터(이하, 'ADC'라 한다)(301)~제 9 ADC(309)와, ADC 제어 회로(310)와, 제 1 예비 읽기 회로(341)~제 9 예비 읽기 회로(349)를 갖는다. 제 1 포토 센서 신호선(311)~제 9 포토 센서 신호선(319)은, 일렬의 포토 센서(106)가 갖는 배선(211)에 대응한다. 한편, 도 3에서는, A/D 컨버터나 예비 읽기 회로의 수를 9개로 한 경우에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, A/D 컨버터나 예비 읽기 회로의 수가 일렬의 포토 센서(106)의 수와 동등한 다른 구성으로 할 수도 있다.
ADC 제어 회로(310)는, 제 1 ADC 출력 신호선(321)~제 9 ADC 출력 신호선(329)의 각각의 전위에서, 포토 센서 읽기 회로(109)의 출력 신호를 생성한다. 구체적으로는, ADC 제어 회로(310)는 제 1 ADC 출력 신호선(321)~제 9 ADC 출력 신호선(329) 중 하나를 선택하고, 이 신호선의 전위를 출력 신호선(320)으로 출력한다. 또한, ADC 제어 회로(310)는, 제 1 ADC 제어 신호선(331)~제 9 ADC 제어 신호선(339)의 각각으로 출력하는 전위와, 제 1 예비 읽기 회로 제어 신호선(351)~제 9 예비 읽기 회로 제어 신호선(359)의 각각으로 출력하는 전위를 생성한다.
이어서, 제 1 ADC(301)~제 9 ADC(309)의 구성의 일 예에 대해 설명한다. 이하에서는, 대표적으로 제 1 ADC(301)의 구성에 대해 도 4를 이용하여 설명하나, 제 2 ADC(302)~제 9 ADC(309)의 구성에 대해서도 제 1 ADC(301)의 구성과 동일한 것을 이용할 수 있다.
제 1 ADC(301)는, 전압을 제어하는 발진 회로(이하, 'VCO'라 한다)(401)와, 카운터 회로(402)를 갖는다.
VCO(401)는, 입력되는 제 1 포토 센서 신호선(311)의 전위(즉, 포토 센서(106)에서 출력되는 신호)에 따라, 출력 신호의 토글("H"에서 "L", 또는 "L"에서 "H"로의 변화)의 주기가 변화한다. VCO(401)의 출력 신호는, 출력 신호선(403)으로 출력된다. 여기서, 출력 신호가 "L"에서 "H"로 변화하는 시점에서, 이어서 "L"에서 "H"로 변화하는 시점까지의 기간을 VCO(401)의 발진 주기로 한다. 또한, VCO(401)의 발진 주파수를, VCO(401)의 발진 주기의 역수로 한다. 또한, VCO(401)는, 제 1 포토 센서 신호선(311)의 전위에 상관없이, 스톱 신호선(404)에서 공급되는 스톱 신호에 의해, 출력 신호를 일정한 값으로 할 수 있다. 예를 들어, 스톱 신호를 “H"로 했을 때, 출력 신호를 “L"로 할 수 있다.
카운터 회로(402)는, VCO(401)의 출력 신호를 클럭 신호로써 입력되어 동작하고, VCO(401)의 발진 주파수에 따라 카운터 회로(402)의 계수치가 증대 또는 감소한다. 계수치의 증대 또는 감소는, 계수치 증감 제어 신호선(407)에서 공급되는 계수치 증감 제어 신호에 의해 선택할 수 있다. 예를 들어, 계수치 증감 제어 신호를 “H"로 했을 때 계수치가 증대하고, “L"로 했을 때 계수치가 감소하도록 설정할 수 있다.
또한, 카운터 회로(402)의 계수치는, 리셋 신호선(405)에서 공급되는 리셋 신호에 의해, 초기값으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 리셋 신호를 “H"로 했을 때, 초기값 "0"으로 할 수 있다. 또한, 카운터 회로(402)의 계수치는, 세트 신호선(406)에서 공급되는 세트 신호에 의해, 제 1 ADC 출력 신호선(321)으로 디지털값으로써 출력된다. 예를 들어, 세트 신호를 “L"에서 "H"로 변화했을 때의 카운터 회로(402)의 계수치를, 제 1 ADC 출력 신호선(321)으로 디지털값으로써 출력할 수 있다.
한편, 스톱 신호선(404), 리셋 신호선(405), 세트 신호선(406), 계수치 증감 제어 신호선(407)은, 제 1 ADC 제어 신호선(331)에 상당한다.
여기서, 제 1 포토 센서 신호선(311)의 전위가 높(낮)을 때, VCO(401)의 발진 주파수가 높(낮)다고 한다. 카운터 회로(402)는, 높(낮)은 주파수의 클럭 신호에 의해 동작하므로, 일정 시간 내에서의 계수치의 절대값은 높(낮)은 값이 된다. 따라서, 제 1 ADC 출력 신호선(321)으로 출력되는 디지털값은, 높(낮)은 값이 된다. 즉, 제 1 ADC(301)은, 아날로그값인 제 1 포토 센서 신호선(311)의 전위에 따른 디지털값을 출력하는 기능을 갖는다.
이어서, VCO(401)와 카운터 회로(402)의 일 예에 대해, 도 5를 이용하여 설명한다. 도 5에서의 VCO(401)는, 부정논리합회로(500), 제 1 n채널형 트랜지스터(501)~제 6 n채널형 트랜지스터(506), 제 1 p채널형 트랜지스터(507)~제 6 p채널형 트랜지스터(512), 및 제 7 n채널형 트랜지스터(513)~제 12 n채널형 트랜지스터(518)를 갖는다. 여기서, 도 5에서의 VCO(401)는, 제 1 포토 센서 신호선(311)의 전위가 높을수록, 발진 주파수가 증대하도록 동작한다. 또한, 스톱 신호선(404)의 전위를 "H"로 함으로써, 제 1 포토 센서 신호선(311)의 전위에 관계없이, 출력 신호를 “L"로 할 수 있다.
제 1 전압 제어 회로는, 제 1 n채널형 트랜지스터(501)와 제 1 p채널형 트랜지스터(507)와 제 7 n채널형 트랜지스터(513)를 갖는다. 제 7 n채널형 트랜지스터(513)의 게이트 전압을 제 1 포토 센서 신호선(311)의 전위에 의해 제어함으로써, 제 7 n채널형 트랜지스터(513)의 구동 상태가 변화하고, 제 1 전압 제어 회로에서의 지연 시간이 변화한다. 한편, 제 2 전압 제어 회로~제 6 전압 제어 회로는, 제 1 전압 제어 회로와 동일한 구성을 가지며, 제 2 n채널형 트랜지스터(502)~제 6 n채널형 트랜지스터(506)와, 제 2 p채널형 트랜지스터(508)~제 6 p채널형 트랜지스터(512)와, 제 8 n채널형 트랜지스터(514)~제 12 n채널형 트랜지스터(518)를 갖는다.
한편, 도 5에서는, VCO(401)를, 부정논리합회로(500)와, 제 1 전압 제어 회로~제 6 전압 제어 회로를 갖는 7단의 구성으로 하였으나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않으며, 단수가 홀수인 경우, 다른 구성을 채용할 수도 있다.
또한, 제 1 포토 센서 신호선(311)의 전위가 낮을수록, 발진 주파수가 증대하는 구성의 VCO로 하는 경우에는, 도 5에서의 전압 제어 회로의 구성을 변경하면 된다. 구체적으로는, 제 1 p채널형 트랜지스터와, 제 2 p채널형 트랜지스터와, n채널형 트랜지스터를 갖고, 상기 제 1 p채널형 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽이 고전위 전원선에 전기적으로 접속되고, 상기 제 1 p채널형 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 상기 제 2 p채널형 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고, 상기 제 2 p채널형 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 상기 n채널형 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고, 상기 n채널형 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 저전위 전원선(예를 들어, 그라운드 전위가 공급된 배선)에 전기적으로 접속된 구성을 갖는 전압 제어 회로를 이용하면 된다. 그리고 상기 제 1 p채널형 트랜지스터의 게이트에는 제 1 포토 센서 신호선(311)의 전위가 입력되고, 상기 제 2 p채널형 트랜지스터 및 상기 n채널형 트랜지스터의 게이트 각각에는 부정논리합회로(500)의 출력 신호가 입력되고, 상기 제 2 p채널형 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽과 상기 n채널형 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽 사이의 전위를 전압 제어 회로의 출력 신호로 하면 된다.
또한, 부정논리합회로를 부정논리적회로로 변경함으로써, 스톱 신호선(404)을 "L"로 한 경우에, 제 1 포토 센서 신호선(311)의 전위에 관계없이, 출력 신호가 "H"가 되는 VCO를 구성하는 것이 가능하다.
한쪽, 도 5에서의 카운터 회로(402)는, 제 1 리셋부착 플립플롭(519)~제 4 리셋부착 플립플롭(522), 제 1 플립플롭(523)~제 4 플립플롭(526), 및 가산감산 회로(539)를 갖는다. 도 5에서는, 제 1 리셋부착 플립플롭(519)~제 4 리셋부착 플립플롭(522)과, 가산감산 회로(539)에 의해, 4비트의 가산감산 카운터를 구성한다. 가산감산 카운터의 계수치의 제 0 비트~제 3 비트의 값은, 각각 신호선(531)~ 신호선(534)으로 출력된다. 가산감산 카운터의 계수치는, 리셋 신호선(405)을 "H"로 함으로써, 초기값 "0000"이 된다. 또한, 가산감산 카운터는, 출력 신호선(403)에서 공급되는 VCO(401)의 출력 신호가 클럭 신호로 입력되어 동작한다. 계수치 증감 제어 신호선(407)의 전위가 "H"(또는 “L")인 경우, 신호선(531)~ 신호선(534)으로 출력된 가산감산 카운터의 계수치에 1을 가산(또는 감산)한 값을 신호선(527)~ 신호선(530)으로 출력하고, 클럭 신호가 "L"에서 "H"로 변화했을 때, 새롭게 신호선(531)~ 신호선(534)으로 출력되는 값이 된다.
가산감산 카운터의 계수치는, 세트 신호선(406)의 전위가 "L"에서 "H"로 변화했을 때, 제 1 플립플롭(523)~제 4 플립플롭(526)에 격납되고, 제 0 비트 신호선(535)~제 3 비트 신호선(538)에 디지털값으로 출력된다. 한편, 제 0 비트 신호선(535)~제 3 비트 신호선(538)은, 제 1 ADC 출력 신호선(321)을 구성한다.
한편, 도 5에서는, 카운터 회로(402)를, 4비트의 가산감산 카운터와, 4비트의 플립플롭을 갖는 구성으로 하였으나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명은, 임의의 비트수(n비트(n:자연수))로 카운터 회로를 구성할 수 있다. 또한, 가산감산 카운터의 계수치를 취득하기 위해, 세트 신호선(406)의 전위의 "L"에서 "H"로의 변화, 즉, 세트 신호의 라이징 엣지(rising edge)에서 동작하는 플립플롭을 이용하는 구성으로 하였으나, “H"에서 "L"로의 변화, 즉, 세트 신호의 폴링 엣지(falling edge)에서 동작하는 플립플롭을 이용하는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 세트 신호가 "H" 또는 "L"일 때에 동작하는 레벨센스티브 러치(level sensitive latch)를 이용하는 구성으로 하여도 좋다.
이어서, 제 1 예비 읽기 회로(341)~제 9 예비 읽기 회로(349)의 구성의 일 예에 대해 설명한다. 이하에는, 대표적으로, 제 1 예비 읽기 회로(341)의 구성에 대해, 도 6을 이용하여 설명하나, 제 2 예비 읽기 회로(342)~제 9 예비 읽기 회로(349)의 구성에 대해서도 제 1 예비 읽기 회로(341)의 구성과 동일한 것을 이용할 수 있다.
제 1 예비 읽기 회로(341)는, p채널형 트랜지스터(601)와, 유지 용량(602)을 갖는다. 제 1 예비 읽기 회로(341)에서는, 포토 센서부에서의 포토 센서의 동작에 앞서, 포토 센서 신호선의 전위를 기준 전위로 설정한다. 도 6에서는, 제 1 예비 읽기 회로 제어 신호선(351)의 전위를 "L"로 함으로써, 제 1 포토 센서 신호선(311)을 고전위의 기준 전위로 설정할 수 있다. 한편, 유지 용량(602)은, 제 1 포토 센서 신호선(311)의 기생 용량이 큰 경우에는, 구비하지 않아도 좋다. 한편, 기준 전위는 저전위로 할 수도 있다. 이 경우, p채널형 트랜지스터(601) 대신 n채널형 트랜지스터를 이용하고, 제 1 예비 읽기 회로 제어 신호선(351)의 전위를 "H"로 함으로써, 제 1 포토 센서 신호선(311)을 기준 전위인 저전위로 설정할 수 있다.
이어서, 본 실시형태에서의 반도체 장치의 구동 방법에 대해 설명한다. 본 실시형태에서의 반도체 장치의 구동 방법의 주 특징은, 포토 센서의 제 1 상태에서 포토 센서가 생성한 전기 신호에서 얻어진 카운터 회로의 계수치를 이용하여, 포토 센서의 제 2 상태에서 포토 센서가 생성한 전기 신호에서 얻어진 카운터 회로의 계수치를 보정하는 것이다. 여기서, 포토 센서가 제 1 상태일 때에는 가산감산 카운터를 감산 카운터로써 동작시켜 A/D 변환을 하고, 포토 센서가 제 2 상태일 때에는 가산감산 카운터를 가산 카운터로 동작시켜 A/D 변환을 함으로써, A/D 변환 회로의 출력값을 보정할 수 있다.
포토 센서의 읽기 동작의 일 예에 대해, 도 8의 타이밍 차트를 이용하여 구체적으로 설명한다. 도 8에서, 신호(801)~ 신호(804)는, 각각, 도 2에서의 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위, 트랜지스터(206)의 게이트에 전기적으로 접속된 배선(게이트 신호선)(209)의 전위, 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속된 배선(213)의 전위, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위에 상당한다. 또한, 신호(805)는, 도 6에서의 제 1 예비 읽기 회로 제어 신호선(351)의 전위에 상당한다. 또한, 신호(806)~ 신호(818)는, 각각, 도 5에서의 스톱 신호선(404)의 전위, VCO의 출력 신호선(403)의 전위, 리셋 신호선(405)의 전위, 계수치 증감 제어 신호선(407)의 전위, 신호선(531)~ 신호선(534)의 전위, 세트 신호선(406)의 전위, 제 0 비트 신호선(535)~제 3 비트 신호선(538)의 전위에 상당한다.
우선, 시각(A1)에서, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위(신호(801))를 "H"로 하면, 포토 다이오드(204)가 통전하고, 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속된 배선(213)의 전위(신호(803))가 "H"가 된다. 또한, 제 1 예비 읽기 회로 제어 신호선(351)의 전위(신호(805))를 "L"로 하면, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(804))는 "H"로 프리 차지된다.
시각(C1)에서, 게이트 신호선(209)의 전위(신호(802))를 "H"로 하면, 트랜지스터(206)가 통전하고, 포토 센서 기준 신호선(212)과 포토 센서 출력 신호선(211)이, 트랜지스터(205)와 트랜지스터(206)를 통해 통전한다. 본 실시형태에서는, 포토 센서 기준 신호선(212)의 전위를 게이트 신호선(209)의 전위가 "H"일 때의 게이트 신호선(209)의 전위보다 낮게 설정하였으므로, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(804))는, “H"에서 서서히 저하한다. 한편, 시각(C1) 이전에, 제 1 예비 읽기 회로 제어 신호선(351)의 전위(신호(805))는 "H"로 하고, 포토 센서 출력 신호선(211)의 프리 차지를 종료하여 둔다.
시각(D1)에서, 게이트 신호선(209)의 전위(신호(802))를 "L"로 하면, 트랜지스터(206)가 비통전이 되고, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(804))는, 시각(D1) 이후, 일정한 값이 된다. 한편, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위(신호(801))는 "H" 그대로이므로, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위는, 포토 다이오드에 광이 조사되지 않은 경우, 즉, 흑을 촬상한 경우의 전위가 된다.
시각(E1)에서, 스톱 신호선(404)의 전위(신호(806))를 "H"에서 "L"로 하면, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(804))에 따른 발진 주파수에서, VCO(401)는 발진을 시작하고, 출력 신호는, 신호(807)와 같이 된다. 여기서, VCO의 발진 주기를 TVCO1로 하면, VCO의 발진 주파수는, 1/TVCO1이 된다.
한편, 시각(E1) 이전에, 리셋 신호선(405)의 전위(신호(808))를 "H"에서 "L"로 해두면, VCO(401)의 발진과 함께 가산감산 카운터는 계수를 시작한다. 여기서, 계수치 증감 제어 신호선(407)의 전위(신호(809))는 "L"이므로, 가산감산 카운터는 감산카운터로써 동작한다. 즉, VCO(401)의 출력 신호가 "L"에서 "H"로 변화할 때마다 1씩 카운터값이 감소한다. 한편, 리셋 신호선(405)의 전위(신호(808))가 "H"일 때, 가산감산 카운터는 제 1 초기값 "0000"으로 설정되므로, 신호선(531)~ 신호선(534)의 전위(신호(809)~ 신호(812))는 모두 "L"이 된다.
시각(G1)에서, 스톱 신호선(404)의 전위(신호(806))를 "H"로 하면, VCO(401)의 발진이 멈추고, 가산감산 카운터의 계수가 멈춘다.
이상과 같이, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위(신호(801))를 "H"로 한 상태에서, 시각(C1)~시각(D1)에서의 제 1 선택 동작과 시각(E1)~시각(G1)에서의 제 1 A/D 변환 동작을 하고, 제 1 A/D 변환 동작에서는, 가산감산 카운터를 감산카운터로써 기능시켜 A/D 변환을 하는 조작(이하, '제 1 조작'이라 한다)이, 본 실시형태에서의 반도체 장치의 구동 방법의 특징의 하나이다. 그리고 이 제 1 조작을 할 때의 포토 센서의 상태를, 본 명세서에서는 '제 1 상태'라 한다.
또한, 상기의 구동 방법은, 포토 다이오드에 광이 조사되지 않은 경우, 즉, 흑을 촬상한 경우에 상당한다. 따라서, 이상적으로는 VCO(401)의 발진은 정지하고, 시각(G1) 시점에서의 가산감산 카운터의 계수치(제 1 계수치)는, 제 1 초기값 그대로 "0000"이다. 그러나, 포토 센서의 편차 등에 기인하는 노이즈가 존재하면, 그 노이즈의 정도에 따라, “0000"보다 작은 값이 된다. 여기서, “0000"보다 작은 마이너스 값으로, -1을 "1111", -2를 "1110", -3을 "1101"로 표기할 수 있다. 예를 들어, 포토 센서를 갖는 표시 장치에서 흑을 촬상했을 때 화상이 백색을 띠는(약간 흰색의) 정도가 클수록, 가산감산 카운터의 계수치는 "0000"보다 작은 값이 된다.
이어서, 시각(B2)에서, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위(신호(801))를 "L"로 하면, 포토 다이오드(204)의 오프 전류에 의해, 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속된 배선(213)의 전위(신호(803))가 저하되기 시작한다. 포토 다이오드(204)는, 광이 조사되면 오프 전류가 증대하는 특성을 갖고, 조사되는 광의 양에 따라 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속된 배선(213)의 전위(신호(803))는 변화한다. 즉, 포토 다이오드(204)에 조사되는 광의 양에 따라, 트랜지스터(205)의 소스와 드레인 간의 전류량은 변화한다.
시각(C2)에서, 게이트 신호선(209)의 전위(신호(802))를 "H"로 하면, 트랜지스터(206)가 통전하고, 포토 센서 기준 신호선(212)과 포토 센서 출력 신호선(211)이, 트랜지스터(205)와 트랜지스터(206)를 통해 통전한다. 이렇게 하면, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(804))는, 저하한다. 한편, 시각(C2) 이전에, 제 1 예비 읽기 회로 제어 신호선(351)의 전위(신호(805))를 "L"에서 "H"로 하고, 포토 센서 출력 신호선(211)의 프리 차지를 종료하여 둔다. 여기서, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(804))가 저하하는 속도는, 트랜지스터(205)의 소스와 드레인 간의 전류에 의존한다. 즉, 포토 다이오드(204)에 조사되는 광의 양이 크면 클수록, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(804))가 저하되는 속도는 느려진다.
시각(D2)에서, 게이트 신호선(209)의 전위(신호(802))를 "L"로 하면, 트랜지스터(206)가 비통전이 되고, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(804))는, 시각(D2) 이후, 일정한 값이 된다.
시각(E2)에서, 스톱 신호선(404)의 전위(신호(806))를 "H"에서 "L"로 하면, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(804))에 따른 발진 주파수에서, VCO(401)는 발진을 시작하고, 출력 신호는, 신호(807)와 같이 된다. 여기서, VCO의 발진 주기를 TVCO2로 하면, 발진 주파수는 1/TVCO2가 된다.
또한, 시각(E2)에서, 리셋 신호선(405)의 전위(신호(808))는 "L"이고, VCO(401)의 발진과 함께 가산감산 카운터는 계수를 시작한다. 여기서, 계수치 증감 제어 신호선(407)의 전위(신호(809))는 "H"로 하고, 가산감산 카운터는 가산카운터로써 동작한다. 즉, VCO(401)의 출력 신호가 "L"에서 "H"로 변화할 때마다 1개씩 카운터값을 증대한다. 한편, 시각(E2)에서, 가산감산 카운터의 계수치는, 제 1 계수치이고, 시각(E2) 이후, 제 1 계수치를 제 2 초기값으로, 가산감산 카운터는 계수를 한다.
시각(G2)에서, 세트 신호선(406)의 전위(신호814)를 "L"에서 "H"로 하면, 제 1 플립플롭(523)~제 4 플립플롭(526)에 가산감산 카운터의 계수치, 즉, 신호선(531)~ 신호선(534)의 값이 격납되고, 제 0 비트 신호선(535)~제 3 비트 신호선(538)의 전위(신호(815)~ 신호(818))가 변화한다. 여기서는, 제 0 비트 신호선(535)~제 3 비트 신호선(538)의 전위는, 각각 "H", “L", “H", “L"이 된다. 이는, 십진수로 변환하면, “5"에 상당한다.
이상과 같이, 시각(C2)~시각(D2)에서의 제 2 선택 동작과 시각(E2)~시각(G2)에서의 제 2 A/D 변환 동작을 하고, 제 2 A/D 변환 동작에서는, 가산감산 카운터를 가산카운터로써 기능시켜 A/D 변환을 하는 조작(이하, '제 2 조작'이라 한다)이, 본 실시형태에서의 반도체 장치의 구동 방법의 특징의 하나이다. 그리고 이 제 2 조작을 행할 때의 포토 센서의 상태를, 본 명세서에서는 '제 2 상태'라 한다.
본 실시형태에서는, 제 1 A/D 변환 동작에서 얻어진 계수치를 제 2 초기값으로 하여, 제 2 A/D 변환 동작을 함으로써, 포토 센서나 A/D 변환 회로의 특성의 편차 등에 기인하는 노이즈의 영향에 의한 오차를 뺀 계수치를 얻을 수 있다. 즉, 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 노이즈를 삭감할 수 있다.
한편, 상기한 구동 방법에서는, 제 1 조작에 이어서 제 2 조작을 하는 구동 방법을 설명하였으나, 본 발명은 이 구동 방법에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명은, 제 2 조작에 이어서 제 1 조작을 할 수도 있다.
또한, 상기한 제 1 조작에서는, 포토 센서(106)에 광이 조사되지 않은 상태를 가정한 카운터의 계수치를 취득하였으나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명은, 포토 센서를 갖는 반도체 장치에서 카운터값이 최대가 되는 정도로 강한 광이 포토 센서(106)에 조사된 상태를 가정한 카운터의 계수치를 제 1 조작에서 취득할 수도 있다. 포토 센서를 갖는 반도체 장치에서 카운터의 계수치가 최대가 되는 정도로 강한 광이 포토 센서(106)에 조사된 상태를 가정한 카운터의 계수치를 취득하기 위해서는, 예를 들어, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위를 "L"로 하고, 충분한 시간이 경과한 후에 배선(213)의 전위를 "L"로 하면 된다. 한편, 이때에는, 제 1 조작에서, 제 1 초기값을 "1111"로 하고, 가산감산 카운터를 감산카운터로 이용하여, 계수를 하면 된다.
한편, 도 2에 나타낸 포토 센서(106)에서, 트랜지스터(205)의 온 전류의 편차가 큰 경우나, 포토 다이오드(204)의 암전류 또는 강광에 의한 광전류의 편차가 큰 경우, 제 1 조작에서 포토 센서(106)에 광이 조사되지 않은 상태를 가정한 카운터의 계수치를 취득하는 구성을 채용하면, 포토 센서나 A/D 변환 회로의 특성의 편차 등에 기인한 노이즈의 영향을 효과적으로 삭감할 수 있다. 또한, 도 2에 나타낸 포토 센서(106)에서, 트랜지스터(205)의 역치의 편차가 큰 경우나, 포토 다이오드(204)의 강광에 의한 광전류의 편차가 큰 경우, 제 1 조작에서, 포토 센서를 갖는 반도체 장치에서 카운터값이 최대가 되는 정도로 강한 광이 포토 센서(106)에 조사된 상태를 가정한 카운터의 계수치를 취득하는 구성을 채용하면, 노이즈의 영향을 효과적으로 삭감할 수 있다.
(비교예)
이어서, A/D 변환 회로의 출력값을 보정하지 않는 경우의 포토 센서의 읽기 동작의 일 예에 대해, 도 7의 타이밍 차트를 이용하여 설명한다. 도 7에서, 신호(701)~ 신호(704)는, 각각, 도 2에서의 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위, 트랜지스터(206)의 게이트에 전기적으로 접속된 게이트 신호선(209)의 전위, 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속된 배선(213)의 전위, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위에 상당한다. 또한, 신호(705)는, 도 6에서의 제 1 예비 읽기 회로 제어 신호선(351)의 전위에 상당한다. 또한, 신호(706)~ 신호(718)는, 각각, 도 5에서의 스톱 신호선(404)의 전위, VCO의 출력 신호선(403)의 전위, 리셋 신호선(405)의 전위, 계수치 증감 제어 신호선(407)의 전위, 신호선(531)~ 신호선(534)의 전위, 세트 신호선(406)의 전위, 제 0 비트 신호선(535)~제 3 비트 신호선(538)의 전위에 상당한다.
시각(A)에서, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위(신호(701))를 "H"로 하면, 포토 다이오드(204)가 통전하고, 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속된 배선(213)의 전위(신호(703))가 "H"가 된다. 또한, 제 1 예비 읽기 회로 제어 신호선(351)의 전위(신호(705))를 "L"로 하면, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(704))는 "H"로 프리 차지된다.
시각(B)에서, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위(신호(701))를 "L"로 하면, 포토 다이오드(204)의 오프 전류에 의해, 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속된 배선(213)의 전위(신호(703))가 저하되기 시작한다. 포토 다이오드(204)는, 광이 조사되면 오프 전류가 증대하는 특성을 갖고, 조사되는 광의 양에 따라 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속된 배선(213)의 전위(신호(703))는 변화한다. 즉, 포토 다이오드(204)에 조사되는 광의 양에 따라, 트랜지스터(205)의 소스와 드레인 간의 전류량은 변화한다.
시각(C)에서, 게이트 신호선(209)의 전위(신호(702))를 "H"로 하면, 트랜지스터(206)가 통전하고, 포토 센서 기준 신호선(212)과 포토 센서 출력 신호선(211)이, 트랜지스터(205)와 트랜지스터(206)를 통해 통전한다. 이렇게 되면, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(704))는 저하된다. 한편, 시각(C) 이전에, 제 1 예비 읽기 회로 제어 신호선(351)의 전위(신호(705))를 "H"로 하고, 포토 센서 출력 신호선(211)의 프리 차지를 종료하여 둔다. 여기서, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(704))가 저하하는 속도는, 트랜지스터(205)의 소스와 드레인 간의 전류량에 의존한다. 즉, 포토 다이오드(204)에 조사되는 광의 양이 크면 클수록, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(704))가 저하되는 속도는 느려진다.
시각(D)에서, 게이트 신호선(209)의 전위(신호(702))를 "L"로 하면, 트랜지스터(206)가 비통전이 되고, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(704))는, 시각(D) 이후, 일정한 값이 된다.
시각(E)에서, 스톱 신호선(404)의 전위(신호(706))를 "H"에서 "L"로 하면, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(704))에 따른 발진 주파수에서, VCO(401)는 발진을 시작하고, VCO(401)의 출력 신호는, 신호(707)와 같이 된다. 여기서, VCO의 발진 주기를 TVCO로 하면, VCO의 발진 주파수는, 1/TVCO가 된다.
시각(F)에서, 리셋 신호선(405)의 전위(신호(708))를 "H"에서 "L"로 하면, 가산감산 카운터는 계수를 시작한다. 여기서, 시각(F)에서 계수치 증감 제어 신호선(407)의 전위(신호(709))는 "H"이므로, 가산감산 카운터는 가산카운터로써 동작한다. 즉, VCO(401)의 출력 신호가 "L"에서 "H"로 변화할 때마다 1개씩 카운터 값이 증대한다. 한편, 리셋 신호선(405)이 "H"일 때, 가산감산 카운터는 초기값 "0000"으로 설정되므로, 신호선(531)~ 신호선(534)의 전위(신호(710)~ 신호(713))는 모두 "L"이 된다. 한편, 리셋 신호선(405)의 전위(신호(708))를 "H"에서 "L"로 하는 타이밍을, 스톱 신호선(404)의 전위(신호(706))를 "H"에서 "L"로 하는 타이밍과 동시각 또는 빠르게 함으로써, 가산감산 카운터의 계수 기간을 길게 할 수 있고, 고스루풋(high throughput)의 ADC를 실현할 수 있으므로 바람직하다.
시각(G)에서, 세트 신호선(406)의 전위(신호(714))를 "L"에서 "H"로 하면, 제 1 플립플롭(523)~제 4 플립플롭(526)에 가산감산 카운터의 계수치, 즉, 신호선(531)~ 신호선(534)의 값이 격납되고, 제 0 비트 신호선(535)~제 3 비트 신호선(538)의 전위(신호(715)~ 신호(718))가 변화한다. 여기서는, 제 0 비트 신호선(535)~제 3 비트 신호선(538)의 전위는, “H", “L", “H", “H"가 된다. 이는, 십진수로 변환하면, “13"에 상당한다.
한편, 상기의 설명에서, 시각(A)~시각(B)에서의 동작을 리셋 동작, 시각(B)~시각(C)에서의 동작을 누적 동작, 시각(C)~시각(D)에서의 동작을 선택 동작, 시각(F)~시각(G)에서의 동작을 A/D 변환 동작이라고 한다.
비교예로 설명한 이상의 구동 방법에 의해, 포토 센서에서 얻어진 피검출물에 관한 정보(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환하고, 출력할 수 있다. 그러나, 이 구동 방법에 의해 얻어지는 디지털 신호로는, 각 화소에서의 포토 센서를 구성하는 트랜지스터의 특성(역치, 온 전류 등) 편차 및 포토 다이오드의 특성(광전류 등) 편차, 읽기 신호선의 저항 부하 및 기생 용량의 편차, A/D 변환 회로의 편차 등, 제조 프로세스에 기인하는 각종 편차가 반영되어 있다. 이로 인해, 예를 들어 포토 센서를 갖는 표시 장치에서 이와 같은 구동 방법을 이용한 경우, 개개의 포토 센서의 편차에 기인하는 노이즈(고정 패턴 노이즈)는, 촬상 화상에 모양과 같이 나타나고, 전면 흑인 화상을 촬상한 경우에도 흰 모양이 보이게 되거나, 반대로, 전면 백인 화상을 촬상한 경우에서도 검은 모양이 나타나게 된다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 양태인 반도체 장치의 구성의 일 예에 대해 설명한다. 구체적으로는, 포토 센서가 형성된 화소부를 갖는 표시 장치(터치 패널)의 일 예에 대해 설명한다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서의 터치 패널(100)은, 화소부(101), 표시 소자 제어 회로(102), 및 포토 센서 제어 회로(103)를 갖는다. 화소부(101)는, 매트릭스형으로 배치된 복수의 화소(104)를 갖는다. 화소(104)는, 표시 소자(105)와 포토 센서(106)를 갖는다. 단, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 즉, 본 실시형태에서는, 화소부(101)에서, 표시 소자(105)와 포토 센서(106)의 수가 1대 1로 대응하고 있으나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시형태에서는, 표시 소자(105)와 포토 센서(106)가, 화소부(101) 라는 동일한 영역 내에 형성되어 있는 예를 도시하였으나 본 발명은 이 구성에 한정되지 않고, 표시 소자(105)가 형성된 화상의 표시부와, 포토 센서(106)가 형성된 에리어 센서부가, 서로 다른 영역에 형성되어 있어도 좋다.
표시 소자(105)는, 스위칭 소자, 유지 용량, 액정층을 갖는 액정 소자, 컬러 필터 등을 갖는다. 스위칭 소자로써, 대표적으로는 트랜지스터를 이용할 수 있고, 보다 구체적으로는, 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT) 등을 이용할 수 있다. 액정 표시 장치는, 액정층에 전압을 인가함으로써 액정층에 입사한 광의 편광 방향이 변화하는 것을 이용하여, 액정층을 투과하는 광의 명암(계조)을 만듦으로써, 화상 표시가 실현된다. 액정층을 투과하는 광으로는, 광원(백라이트)에 의해 액정 표시 장치의 뒷면에서 조사되는 광, 또는/및 외광을 이용한다. 또한, 액정층을 투과한 광이 컬러 필터를 통과함으로써, 특정한 색(예를 들어, 적(R), 녹(G), 청(B))의 계조를 만들 수 있어, 컬러 화상 표시가 실현된다. 유지 용량은, 액정층에 인가하는 전압에 상당하는 전하를 유지하는 기능을 갖는다. 트랜지스터는, 유지 용량으로의 전하의 주입 또는 배출을 제어하는 기능을 갖는다.
한편, 표시 소자(105)가 액정 소자를 갖는 경우에 대해 설명하였으나, 액정 소자 대신 발광 소자 등 다른 소자를 갖고 있어도 좋다. 발광 소자는, 전류 또는 전압에 의해 휘도가 제어되는 소자 등이고, 구체예로는, OLED(Organic Light Emitting Diode)나, 무기 EL(무기 Electroluminescence) 소자를 들 수 있다.
표시 소자 제어 회로(102)는, 표시 소자(105)를 제어하기 위한 회로로, 비디오 데이터 신호선 등의 신호선('소스 신호선'이라고도 한다)을 통해 표시 소자(105)에 신호를 입력하는 표시 소자 구동 회로(107)와, 주사선('게이트 신호선'이라고도 한다)을 통해 표시 소자(105)에 신호를 입력하는 표시 소자 구동 회로(108)를 갖는다. 예를 들어, 주사선 측의 표시 소자 구동 회로(108)는, 특정 행에 배치된 화소가 갖는 표시 소자를 선택하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 측의 표시 소자 구동 회로(107)는, 선택된 행의 화소가 갖는 표시 소자에 임의의 전위를 공급하는 기능을 갖는다. 한편, 주사선 측의 표시 소자 구동 회로(108)에 의해 고전위가 인가된 표시 소자에서는, 트랜지스터가 통전 상태가 되고, 신호선 측의 표시 소자 구동 회로(107)에 의해 주어지는 전하가 공급된다.
이어서, 화소(104)의 회로도의 일 예에 대해, 도 10을 이용하여 설명한다. 화소(104)는, 트랜지스터(201), 유지 용량(202) 및 액정 소자(203)를 갖는 표시 소자(105)와, 포토 다이오드(204), 트랜지스터(205) 및 트랜지스터(206)를 갖는 포토 센서(106)를 갖는다.
트랜지스터(201)는, 게이트가 게이트 신호선(207)에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 비디오 데이터 신호선(210)에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 유지 용량(202)의 한쪽 전극 및 액정 소자(203)의 한쪽 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 유지 용량(202)의 다른 한쪽 전극과, 액정 소자(203)의 다른 한쪽 전극은, 각각 소정의 전위로 유지되어 있다. 또한, 액정 소자(203)는, 한 쌍의 전극과, 이 한 쌍의 전극 사이에 액정층을 포함하는 소자이다.
트랜지스터(201)는, 게이트 신호선(207)에 "H"(고전위)가 인가되면, 비디오 데이터 신호선(210)의 전위를 유지 용량(202)과 액정 소자(203)에 인가한다. 유지 용량(202)은, 인가된 전위를 유지한다. 액정 소자(203)는, 인가된 전위에 의해, 광의 투과율이 변화한다.
한편, 포토 센서(106)의 구조나, 구동 방법(읽기 동작) 등에 대해서는, 실시형태 1에서 설명한 것을 적용할 수 있으므로, 본 실시형태에서는 설명을 생략한다. 그리고 포토 센서를 갖는 표시 장치를 실시형태 1에서 설명한 바와 같이 동작시킴으로써, 노이즈를 저감하고, 고정밀도의 화상 촬상이 가능해진다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 양태인 반도체 장치의 구성의 일 예에 대해 설명한다. 구체적으로는, 실시형태 1에서 설명한 포토 센서(106)의 회로 구성과는 다른 구성에 대해 설명한다.
도 11(A)에 나타낸 포토 센서는, 실시형태 1에서 설명한 도 2에서의 포토 센서(106)에서, 포토 다이오드(204)의 캐소드와, 트랜지스터(205)의 게이트 사이에 트랜지스터(231)가 형성된 구성으로 한 것이다. 트랜지스터(231)는, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 포토 다이오드(204)의 캐소드에 전기적으로 접속되고, 다른 한쪽이 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속되고, 게이트가 배선(232)에 전기적으로 접속되어 있다.
트랜지스터(231)는, 트랜지스터(205)의 게이트에 축적된 전하를 유지하는 기능을 갖는다. 이로 인해, 트랜지스터(231)가 비통전이 되는 기간에서, 트랜지스터(231)의 소스와 드레인 사이를 흐르는 전류량은 무한대로 적은 것이 바람직하다. 즉, 트랜지스터(231)는 오프 전류가 매우 적은 것이 바람직하다. 이 관점에서, 트랜지스터(231)는, 채널 형성 영역으로써 산화물 반도체층을 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 그리고 더욱 바람직하게는, 트랜지스터(205) 및 트랜지스터(206) 각각의 채널 형성 영역을 결정성 반도체층(바람직하게는, 단결정 실리콘층 등의 결정성 실리콘층)으로 구성하는 동시에, 트랜지스터(231)의 채널 형성 영역을 산화물 반도체층으로 구성하면 된다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 트랜지스터(206)가 통전하는 기간에서 포토 센서(106)로부터 포토 센서 출력 신호선(211)으로 신호를 신속하게 출력할 수 있는 동시에, 트랜지스터(231)가 비통전이 되는 기간에서 트랜지스터(205)의 게이트에 축적된 전하가 누출되지 않도록 할 수 있다. 단, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 트랜지스터(231)가 실리콘(바람직하게는, 단결정 실리콘 등의 결정성 실리콘) 등의 다른 반도체층을 갖는 구성으로 할 수도 있다.
이어서, 도 11(A)에 나타낸 포토 센서(106)의 구동 방법의 일 예에 대해, 도 14의 타이밍 차트를 이용하여 설명한다. 한편, 도 14에 나타낸 타이밍 차트는, 실시형태 1에서 설명한 도 8에 나타낸 타이밍 차트와 동일한 부분이 많으므로, 동작이 다른 부분을 발췌하여 설명한다.
도 14에서, 신호(801)~ 신호(804)는, 각각, 도 11(A)에서의 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위, 트랜지스터(206)의 게이트에 전기적으로 접속된 게이트 신호선(209)의 전위, 트랜지스터(205)의 게이트의 전위, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위에 상당한다. 또한, 신호(805)는, 도 6에서의 제 1 예비 읽기 회로 제어 신호선(351)의 전위에 상당한다. 나아가, 신호(831)는, 도 11(A)에서의 배선(232)의 전위(즉, 트랜지스터(231)의 게이트에 공급되는 전위)에 상당한다.
우선, 도 11(A)에 나타낸 포토 센서(106)에서의 제 1 조작은, 실시형태 1에서 설명한 도 2에 나타낸 포토 센서(106)에서의 제 1 조작과 동일하게 하면 되므로, 여기서는 설명을 생략한다.
시각(B2)에서, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위(신호(801))를 "H"에서 "L"로 하면, 포토 다이오드(204)의 오프 전류에 의해, 트랜지스터(205)의 게이트의 전위(신호(803))가 저하되기 시작한다. 이때, 트랜지스터(231)의 게이트의 전위(신호(831))는 "H"이고, 트랜지스터(231)는 통전되어 있다. 포토 다이오드(204)는, 광이 조사되면 오프 전류가 증대하는 특성을 갖고, 조사되는 광의 양에 따라 트랜지스터(205)의 게이트의 전위(신호(803))는 변화한다. 즉, 포토 다이오드(204)에 조사되는 광의 양에 따라, 트랜지스터(205)의 소스와 드레인 간의 전류량은 변화한다.
이어서, 시각(H2)에서, 트랜지스터(231)의 게이트의 전위를 "L"로 하면, 트랜지스터(231)는 비통전이 되고, 트랜지스터(205)의 게이트의 전위(신호(803))는, 시각(H2) 이후, 일정한 값이 된다.
여기서, 트랜지스터(231)의 오프 전류가 큰 경우, 트랜지스터(205)의 게이트의 전위를 일정한 값으로 하는 것이 곤란해진다. 이로 인해, 상기한 바와 같이, 트랜지스터(231)는, 채널 형성 영역으로써 산화물 반도체층을 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 채널 형성 영역으로써 산화물 반도체층을 갖는 트랜지스터를 트랜지스터(231)로 이용함으로써, 트랜지스터(205)의 게이트에 축적된 전하를 유지하는 기능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 포토 센서(106)는, 입사광을 정확하게 전기 신호로 변환하는 것이 가능해진다.
시각(C2)에서, 게이트 신호선(209)의 전위(신호(802))를 "H"로 하면, 트랜지스터(206)가 통전하고, 포토 센서 기준 신호선(212)과 포토 센서 출력 신호선(211)이, 트랜지스터(205)와 트랜지스터(206)를 통해 통전된다. 이렇게 하면, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(804))는, 저하된다. 한편, 시각(C2) 이전에, 제 1 예비 읽기 회로 제어 신호선(351)의 전위(신호(805))를 "H"에서 "L"로 하고, 포토 센서 출력 신호선(211)의 프리 차지를 종료하여 둔다. 여기서, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(804))가 저하되는 속도는, 트랜지스터(205)의 소스와 드레인 간의 전류에 의존한다. 즉, 포토 다이오드(204)에 조사되는 광의 양이 크면 클수록, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(804))가 저하되는 속도는 느려진다.
시각(D2)에서, 게이트 신호선(209)의 전위(신호(802))를 "L"로 하면, 트랜지스터(206)가 비통전이 되고, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(804))는, 시각(D2) 이후, 일정한 값이 된다.
시각(D2) 이후의 동작에 대해서는, 실시형태 1에서 설명한 도 2에 나타낸 포토 센서(106)에서의 제 2 조작과 동일하게 하면 되므로, 여기서는 설명을 생략한다.
이어서, 도 11(B)에 나타낸 포토 센서는, 포토 다이오드(204)와, 트랜지스터(205)와, 용량(233)을 갖는다. 포토 다이오드(204)는, 한쪽의 전극(애노드)이 배선(208)에 전기적으로 접속되고, 다른 한쪽의 전극(캐소드)이 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(205)는, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 배선(212)에 전기적으로 접속되고, 다른 한쪽이 포토 센서 출력 신호선(211)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 용량(233)은, 한 쌍의 전극을 갖고, 한쪽의 전극이 포토 다이오드(204)의 다른 한쪽 전극(캐소드)에 전기적으로 접속되고, 다른 한쪽의 전극이 배선(234)에 전기적으로 접속되어 있다.
도 12(A)에 나타낸 포토 센서는, 도 11(A)에 나타낸 포토 센서에서, 트랜지스터(241)를 추가로 갖는 구성으로 한 것이다. 트랜지스터(241)는, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속되고, 다른 한쪽이 배선(212)에 전기적으로 접속되고, 게이트가 배선(242)에 전기적으로 접속되어 있다.
트랜지스터(241)는, 트랜지스터(205)의 게이트에 리셋 신호를 공급하는 기능을 갖는다. 그리고 리셋 신호를 공급하는 기간을 제외한 기간에서는, 트랜지스터(205)의 게이트의 전위가 변동하지 않도록 하기 위해, 트랜지스터(241)의 소스와 드레인 사이를 흐르는 전류량은 무한대로 적은 것이 바람직하다. 즉, 트랜지스터(241)는 오프 전류가 매우 적은 것이 바람직하다. 이 관점에서, 트랜지스터(241)는, 채널 형성 영역으로써 산화물 반도체층을 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 단, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 실리콘(바람직하게는, 단결정 실리콘 등의 결정성 실리콘) 등의 다른 반도체층을 갖는 구성으로 할 수도 있다.
도 12(B)에 나타낸 포토 센서는, 도 12(A)에 나타낸 포토 센서에서의 트랜지스터(205)와 트랜지스터(206)의 접속 관계가 다른 구성을 갖는다. 즉, 트랜지스터(205)는, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 트랜지스터(206)의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고, 다른 한쪽이 포토 센서 출력 신호선(211)에 전기적으로 접속되고, 게이트가 트랜지스터(231)의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고 트랜지스터(206)는, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 배선(212)에 전기적으로 접속되고, 게이트가 배선(243)에 전기적으로 접속되어 있다.
도 13(A)에 나타낸 포토 센서는, 도 12(A)에 나타낸 포토 센서에서, 트랜지스터(206)를 형성하지 않는 구성으로 한 것이다. 또한, 도 13(A)에서는, 트랜지스터(241)의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 배선(212)에 전기적으로 접속되어 있고, 트랜지스터(205)의 소스 또는 드레인 중 한쪽과 동일한 전위가 공급되어 있으나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 즉, 도 13(B)에 나타낸 포토 센서와 같이, 트랜지스터(241)의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽은, 배선(212)과는 다른 전위가 공급되어 있는 배선(244)에 전기적으로 접속되는 구성이어도 좋다.
또한, 도 13(C)에 나타낸 포토 센서는, 도 13(A)에 나타낸 포토 센서에서의 트랜지스터(241)의 접속 관계가 다른 구성을 갖는다. 즉, 트랜지스터(241)는, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속되고, 다른 한쪽이 포토 센서 출력 신호선(211)에 전기적으로 접속되고, 게이트가 배선(242)에 전기적으로 접속되어 있다.
이와 같이, 본 발명은, 다양한 포토 센서의 회로 구성을 적용할 수 있다. 그리고 본 실시형태에서 설명한 포토 센서의 회로 구성은, 실시형태 1이나 실시형태 2에서의 포토 센서(106)의 회로 구성으로 치환하여 이용할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 구조 및 제작 방법의 일 예에 대해 설명한다. 구체적으로는, 실시형태 1에서 설명한 도 2에 나타낸 포토 센서가 기판 위에 형성된 반도체 장치의 구조 및 제작 방법의 일 예에 대해 설명한다.
도 15에 나타낸 반도체 장치는, 기판(1001) 위에, 포토 다이오드(204), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)를 갖는 포토 센서가 형성되어 있다.
기판(1001)으로써 사용 가능한 기판에 큰 제한은 없으나, 적어도 후의 가열 처리에 견딜 수 있는 정도의 내열성을 갖고 있을 필요가 있다. 후의 가열 처리 온도가 높은 경우에는, 변형점이 730℃ 이상인 것을 이용하는 것이 좋다. 기판(1001)의 구체예로는, 유리 기판, 결정화 유리 기판, 세라믹 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 플라스틱 기판 등을 들 수 있다. 또한, 유리 기판의 구체적인 재료예로는, 알루미노 실리케이트 유리, 알루미노 붕규산 유리, 바륨 붕규산 유리를 들 수 있다.
포토 다이오드(204)는, 횡형 접합 타입의 pin 다이오드로써, 반도체층(1005)을 갖는다. 반도체층(1005)은, p형의 도전성을 갖는 영역(p층(1021))과, i형의 도전성을 갖는 영역(i층(1022))과, n형의 도전성을 갖는 영역(n층(1023))을 갖는다. 한편, 포토 다이오드(204)는, pn 다이오드이어도 좋다. 반도체층(1005)은, 입사광에서 생성되는 전기 신호의 비율(양자 효율)을 향상시키기 위해, 결정성 실리콘(예를 들어, 다결정 실리콘, 단결정 실리콘)을 이용하는 것이 바람직하다.
포토 다이오드(204)의 반도체층(1005)에는, 피검출물(1201)에서 발하게 되는 광(1202), 피검출물(1201)에서 외광이 반사된 광(1202), 또는 반도체 장치에 형성된 광원에서 발하게 된 광과 피검출물(1201)에서 반사한 광(1202)이 입사된다. 그리고 포토 다이오드(204)의 반도체층(1005)에 조사되는 광(1202)의 양에 따라, 포토 다이오드(204)의 특성이 변화한다. 여기서, 절연막을 통해 포토 다이오드(204)의 반도체층(적어도 i층(1022))과 겹치도록 차광막을 형성하고, 포토 다이오드(204)가 검출해야할 광 이외의 광이 포토 다이오드에 입사되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 절연막을 통해 포토 다이오드(204)의 반도체층(적어도 i층(1022))과 겹치고, 또한 포토 다이오드(204)의 반도체층(적어도 i층(1022))의 하방으로 차광막을 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 포토 센서 및 컬러 필터를 갖는 표시 장치를 이용하여 컬러 화상을 검출하는 경우, 이웃하는 화소 간에 서로 다른 색의 컬러 필터를 통해 얻어진 광의 혼색을 방지할 수 있으므로, 차광막을 형성하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(205)는, 탑 게이트형의 트랜지스터로, 반도체층(1006), 게이트 절연막으로 기능하는 절연막(1007), 및 게이트 전극으로 기능하는 배선(213)을 갖는다. 또한, 반도체층(1006)을 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않으나, 이동도가 높은 트랜지스터(205)를 실현하기 위해서는 결정성 반도체를 이용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 다결정 실리콘층, 또는 단결정 실리콘층을 이용하면 된다. 또한, 트랜지스터(205)는, p채널형이어도 좋으며, n채널형이어도 좋다. 본 실시형태에서는, 트랜지스터(205)로 결정성 실리콘층을 갖는 n채널형 트랜지스터를 이용하였다.
트랜지스터(206)는, 보톰 게이트형의 트랜지스터로, 반도체층(1012), 게이트 절연막으로 기능하는 절연막(1011), 및 게이트 전극(1010)을 갖는다. 그리고 트랜지스터(206)는, 트랜지스터(205)에 의해 생성된 출력 신호를 포토 센서 출력 신호선(211)에 공급할지 여부를 선택하는 스위치로써의 기능을 갖고, 트랜지스터(206)의 오프 전류는 매우 작은 것이 바람직하다. 따라서, 반도체층(1012)으로 산화물 반도체층을 이용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 반도체층(1012)으로 고순도의 산화물 반도체층을 이용하면 된다. 본 실시형태에서는, 트랜지스터(206)로, 고순도의 산화물 반도체층을 갖는 n채널형 트랜지스터를 이용하였다.
또한, 트랜지스터(206)는, 절연막(1009)을 통해 포토 다이오드(204) 및 트랜지스터(205)의 상방에 형성되어 있다. 이와 같이, 트랜지스터(206)를 포토 다이오드(204)와 다른 층에 형성함으로써, 포토 다이오드(204)의 면적을 확대할 수 있게 되고, 포토 다이오드(204)의 수광량을 크게 할 수 있다.
또한, 트랜지스터(206)의 적어도 일부가, 포토 다이오드(204)의 p층(1021) 또는 n층(1023)과 겹치도록 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 트랜지스터(206)는, 포토 다이오드(204)의 i층(1022)과 겹치지 않도록 형성하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 트랜지스터(206)의 적어도 일부가 포토 다이오드(204)의 n층(1023)과 겹쳐있는 동시에, 트랜지스터(206)가 포토 다이오드(204)의 i층(1022)과 겹치지 않도록 형성되어 있다. 이로 인해, 포토 다이오드(204)의 면적을 확대할 수 있는 동시에, 효율성 좋게 수광을 할 수 있다. 한편, pn 다이오드의 경우도, 트랜지스터(206)와 pn 접합부의 중첩을 작게 함으로써, 효율성 좋게 수광할 수 있다.
한편, 고순도의 산화물 반도체층은, 산화물 반도체를 이용한 트랜지스터의 전기 특성에 악영향을 주는 불순물이 극히 적은 레벨까지 저감된 것이다. 전기 특성에 악영향을 주는 불순물의 대표예로는, 수소를 들 수 있다. 수소는, 산화물 반도체 중에서 캐리어의 공여체(도너)가 될 수 있는 불순물로, 산화물 반도체 중에 수소가 다량으로 포함되어 있으면, 산화물 반도체가 N형화되게 된다. 이와 같이 수소가 다량으로 포함된 산화물 반도체를 이용한 트랜지스터는, 노멀리 온이 된다. 그리고 트랜지스터의 온·오프비를 충분히 가질 수 없다. 따라서, 본 명세서에서의 '고순도의 산화물 반도체'는, 산화물 반도체에서의 수소가 최대한 저감되어 있는 것으로, 진성 또는 실질적으로 진성인 반도체를 말한다. 고순도의 산화물 반도체의 일 예로는, 캐리어 농도가 1×1014/cm3 미만, 바람직하게는 1×1012/cm3 미만, 더욱 바람직하게는 1×1011/cm3 미만, 또는 6.0×1010/cm3 미만인 산화물 반도체를 들 수 있다. 산화물 반도체층에 포함되는 수소를 철저하게 제거함으로써 얻어지는 고순도의 산화물 반도체를 채널 형성 영역으로 이용한 트랜지스터는, 실리콘을 채널 형성 영역으로 이용한 트랜지스터 등과 비교하여, 오프 전류가 매우 작다는 특징을 갖는다. 한편, 본 실시형태에서는, 고순도의 산화물 반도체를 이용한 트랜지스터는, n채널형 트랜지스터인 것으로 하여 이하에 설명한다.
이어서, 고순도의 산화물 반도체층을 갖는 트랜지스터의 오프 전류에 대해, 평가용 소자(TEG라고도 함)를 이용하여 측정한 결과를 이하에 나타낸다.
TEG에는, 채널 폭(W)에 대한 채널 길이(L)의 비 L/W=3㎛/50㎛(막후(d): 30nm)의 트랜지스터를 200개 병렬로 접속하여 제작된 L/W=3㎛/10000㎛의 트랜지스터를 형성하였다. 그 초기 특성을 도 16에 도시하였다. 트랜지스터의 초기 특성을 측정하기 위해, 기판 온도를 실온으로 하고, 소스-드레인 간 전압(이하, 드레인 전압 또는 VD라 한다)를 1V 또는 10V로 하고, 소스-게이트 간 전압(이하, 게이트 전압 또는 VG라 한다)를 -20V~+20V까지 변화시켰을 때의 소스-드레인 전류(이하, 드레인 전류 또는 ID라 한다)의 변화 특성, 즉 VG-ID 특성을 측정하였다. 여기서는, VG-ID 특성의 측정 결과를, VG가 -20V~+5V까지인 범위에서 나타냈다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 채널 폭(W)이 10000㎛인 트랜지스터는, VD가 1V 및 10V 모두에서, 오프 전류는 1×10-13A 이하로 되어 있고, 측정기(반도체 파라메터·아널라이저, Agilent 4156C;Agilent 사)의 분해능(100fA) 이하로 되어 있다. 이 오프 전류값은, 채널 폭 1㎛로 환산하면, 10aA/㎛에 상당한다.
본 명세서에서 오프 전류(리크 전류라고도 한다)란, n채널형 트랜지스터에서 역치(Vth)가 플러스인 경우, 실온에서 -20V 이상 -5V 이하의 범위에서 임의의 게이트 전압을 인가하였을 때 트랜지스터의 소스-드레인 간을 흐르는 전류를 말한다. 한편, 실온은, 15도 이상 25도 이하로 한다. 본 명세서에 개시하는 산화물 반도체를 이용한 트랜지스터는, 실온에서, 채널 폭(W) 당 전류값이 100aA/㎛ 이하, 바람직하게는 10aA/㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 10zA/㎛ 이하이다.
한편, 오프 전류와 드레인 전압의 값을 알면 옴의 법칙으로 트랜지스터가 오프 상태일 때의 저항값(오프 저항(R))을 환산할 수 있고, 채널 형성 영역의 단면적(A)과 채널 길이(L)를 알면 ρ=RA/L의 식(R은 오프 저항을 말함)에서 오프 저항율(ρ)을 환산할 수도 있다. 오프 저항율은 1×109Ω·m 이상(또는 1×1010Ω·m)이 바람직하다. 여기서, 단면적(A)은, 채널 형성 영역의 막후를 d로 하고, 채널 폭을 W로 했을 때, A=dW에서 산출할 수 있다.
또한, 고순도의 산화물 반도체를 이용한 트랜지스터는 온도 특성이 양호하다. 대표적으로는, 온도를 -25℃에서 150℃까지의 범위로 변화시켰을 때의 트랜지스터의 전류 전압 특성을 측정하면, 온 전류, 오프 전류, 전계 효과 이동도, S값, 및 역치 전압의 변동이 거의 없고, 온도에 따른 전류 전압 특성의 열화가 거의 보이지 않는다.
또한, 산화물 반도체층의 에너지갭은, 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더욱 바람직하게는 3eV 이상이다.
이어서, 산화물 반도체를 이용한 트랜지스터의 핫 캐리어 열화에 대해 설명한다.
핫 캐리어 열화란, 고속으로 가속된 전자가 드레인 근방의 채널에서 게이트 절연막 중에 주입되어 고정 전하가 되는 것이나, 고속으로 가속된 전자가 게이트 절연막 계면에 트랩 준위를 형성함으로써, 역치 전압의 변동이나 게이트 리크 전류의 발생 등의 트랜지스터 특성의 열화가 발생하는 것으로, 핫 캐리어 열화의 요인으로는, 채널 핫 일렉트론 주입(CHE 주입)과 드레인 애벌란시 핫 캐리어 주입(DAHC 주입)이 있다.
실리콘은 밴드갭이 1.12eV로 작으므로, 애벌란시 항복에 의해 눈사태처럼 전자가 발생하기 쉽고, 게이트 절연막으로의 장벽을 넘을 수 있을 정도로 고속으로 가속되는 전자수가 증가한다. 한편, 본 실시형태에서 나타낸 산화물 반도체는, 밴드갭이 3.15eV로 넓으므로, 애벌란시 항복이 발생하기 어렵고, 실리콘과 비교하여 핫 캐리어 열화의 내성이 높다.
이어서, 기판(1001) 위에 포토 다이오드(204), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)를 갖는 포토 센서를 제작하는 방법에 대해 설명한다.
우선, 기판(1001) 위에 반도체층(1005) 및 반도체층(1006)을 형성한다. 반도체층(1005) 및 반도체층(1006)을 형성하는 재료는, 결정성 반도체를 이용하는 것이 바람직하고, 다결정 실리콘 또는 단결정 실리콘을 이용하는 것이 특히 바람직하다.
여기서, 기판(1001) 위에 단결정 실리콘을 이용하여 반도체층(1005) 및 반도체층(1006)을 형성하는 방법의 일 예에 대해 설명한다. 우선, 단결정 실리콘 기판을 원하는 깊이로, 이온 조사 등을 하여 손상 영역을 형성한다. 그리고 절연막을 통해 이 단결정 실리콘 기판과 기판(1001)을 접합한 후, 손상 영역에서 단결정 실리콘 기판을 분리하여, 기판(1001) 위에 반도체막을 형성한다. 이 반도체막을 에칭 등에 의해 원하는 형상으로 가공(패터닝)함으로써, 반도체층(1005) 및 반도체층(1006)을 형성한다. 여기서, 상기의 에칭 공정 전후 중 한쪽 또는 양쪽에서, 반도체층을 가열함으로써, 분리 후의 반도체층에 포함되는 결정 결함을 저감시키거나, 반도체층 표면을 평탄화하는 것이 바람직하다. 가열 수단은, 레이저광이나 RTA(Rapid Thermal Annealing), 또는 전기로를 이용하면 된다. 이상과 같이, 반도체층(1005)과 반도체층(1006)을 동일 공정으로 형성할 수 있으므로, 제작 프로세스를 삭감할 수 있다. 이에 의해, 반도체층(1005) 및 반도체층(1006)은, 동일 재료로 이루어지고, 또한 동일 표면 위에 형성되게 된다.
한편, 기판(1001)과 반도체층(1005) 및 반도체층(1006) 사이에, 하지막이 되는 절연막을 형성하는 것이 바람직하다. 하지막은, 기판(1001)에서의 불순물 원소의 확산을 방지하는 기능을 갖고, 질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 또는 산화질화 실리콘막에서 선택된 하나로 이루어진 단층 구조, 또는 이들 중에서 선택된 복수의 막에 의한 적층 구조에 의해 형성하면 된다.
이어서, 반도체층(1005) 및 반도체층(1006) 위에 절연막(1007)을 형성한다. 이 절연막(1007)은, 트랜지스터(205)의 게이트 절연막으로 기능한다. 절연막(1007)은, 질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 또는 산화질화 실리콘막에서 선택된 하나로 이루어진 단층 구조, 또는 이들 중에서 선택된 복수의 막에 의한 적층 구조에 의해 형성하면 된다. 또한, 절연막(1007)의 형성 방법은, 플라즈마 CVD법이나 스퍼터링법 등을 이용하면 된다.
이어서, 절연막(1007)에 컨택트홀을 형성한 후, 배선(208), 및 배선(213)을 형성한다. 배선(208)은, 컨택트홀을 통해 p층(1021)(포토 다이오드(204)의 애노드 측)에 전기적으로 접속되고, 배선(213)은, 컨택트홀을 통해 n층(1023)(포토 다이오드(204)의 캐소드 측)에 전기적으로 접속된다. 또한, 배선(213)은, 트랜지스터(205)의 게이트 전극으로써의 기능을 갖는다.
배선(208) 및 배선(213)은, 몰리브덴, 티탄, 크롬, 탄탈, 텅스텐, 알루미늄, 구리, 네오디뮴, 스칸듐 등의 금속 재료, 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 재료를 이용하여, 단층 또는 적층하여 형성할 수 있다. 배선(208) 및 배선(213)의 2층 구조의 구체예로는, 알루미늄층 위에 몰리브덴층이 적층된 구조, 구리층 위에 몰리브덴층이 적층된 구조, 구리층 위에 질화 티탄층 또는 질화 탄탈층이 적층된 구조, 또는 질화 티탄층 위에 몰리브덴층이 적층된 구조를 들 수 있다. 또한, 3층 구조의 구체예로는, 텅스텐층 또는 질화 텅스텐층과, 알루미늄 및 실리콘의 합금층 또는 알루미늄 및 티탄의 합금층과, 질화 티탄층 또는 티탄층이 적층된 구조를 들 수 있다. 한편, 투광성을 갖는 도전막을 이용하여 게이트 전극을 형성할 수도 있다. 투광성을 갖는 도전막의 구체예로는, 투광성을 갖는 도전성 산화물을 들 수 있다.
이어서, 절연막(1007), 배선(208) 및 배선(213)을 덮도록 절연막(1009)을 형성한다. 절연막(1009)은 단층 구조이어도 좋으며, 적층 구조이어도 좋다. 예를 들어, 절연막(1009)을, 무기 절연막과, 이 무기 절연막 위의 유기 수지막의 적층 구조로 하면 된다. 무기 절연막은, 포토 다이오드(204)나 트랜지스터(205)에 불순물이 침입하는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 또한, 유기 수지막은, 표면을 평탄하게 하는 기능을 갖는다. 무기 절연막의 재료로는, 산화 실리콘층, 질화 실리콘층, 산화질화 실리콘층, 질화산화 실리콘층, 또는 산화 알루미늄층을 이용할 수 있다. 또한, 유기 수지막의 재료로는, 폴리이미드, 아크릴, 벤조시클로부텐, 폴리아미드, 에폭시 등의, 내열성을 갖는 유기 재료를 이용할 수 있다. 또한 상기 유기 재료 외에, 실록산계 수지를 이용할 수도 있다. 여기서, 실록산계 수지란, 실록산계 재료를 출발 재료로 하여 형성된 Si-O-Si 결합을 포함하는 수지에 상당한다. 실록산계 수지는, 치환기로 유기기(예를 들어 알킬기나 아릴기)를 갖고 있어도 좋다. 또한, 유기기는, 플루오로기를 갖고 있어도 좋다.
무기 절연막의 형성 방법은, 특별히 한정되지 않고, 플라즈마 CVD법이나, 스퍼터링법 등을 이용할 수 있다. 또한, 유기 수지막의 형성 방법은, 특별히 한정되지 않고, 그 재료에 따라, 스퍼터링법, SOG법, 스핀코팅법, 딥법, 스프레이 도포법, 액적 토출법(잉크젯법, 스크린 인쇄, 오프 세트 인쇄 등) 등의 방법이나, 닥터 나이프, 롤 코터, 커텐 코터, 나이프 코터 등의 기구를 이용할 수 있다.
이어서, 절연막(1009) 위에 게이트 전극(1010)을 형성한다. 형성된 게이트 전극의 단부가 테이퍼이면, 위에 적층하는 게이트 절연막의 피복성이 향상되므로 바람직하다. 한편, 게이트 전극(1010)의 재료는, 상기한 배선(208) 및 배선(213)에 이용할 수 있는 재료를 적절히 이용할 수 있다.
이어서, 게이트 전극(1010) 위에 절연막(1011)을 형성한다. 절연막(1011)은, 플라즈마 CVD법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여, 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 또는 산화 알루미늄막을 단층 또는 적층하여 형성할 수 있다. 한편, 절연막(1011) 중에 수소가 다량으로 포함되지 않도록 하기 위해, 스퍼터링법으로 절연막(1011)을 성막하는 것이 바람직하다. 스퍼터링법에 의해 산화 실리콘막을 성막하는 경우에는, 타겟으로 실리콘 타겟 또는 석영 타겟을 이용하고, 스퍼터링 가스로 산소 또는, 산소 및 아르곤의 혼합 가스를 이용하여 행한다.
또한, 절연막(1011)은, 게이트 전극(1010) 측에서부터 순서대로 질화 실리콘막과 산화 실리콘막을 적층한 구조로 할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 게이트 절연막으로 스퍼터링법에 의해 막후 50nm 이상 200nm 이하의 질화 실리콘막(SiNy(y>0))을 형성하고, 제 1 게이트 절연막 위에 제 2 게이트 절연막으로 막후 5nm 이상 300nm 이하의 산화 실리콘막(SiOx(x>0))을 적층하여, 막후 100nm의 게이트 절연막으로 하면 된다.
이어서, 절연막(1011) 위에 반도체층을 형성한다. 본 실시형태에서는, 반도체층으로, 산화물 반도체층을 스퍼터링법에 의해 형성한다.
여기서, 산화물 반도체층에 수소, 수산기 및 수분이 최대한 포함되지 않도록 하기 위해, 성막의 전처리로, 스퍼터링 장치의 예비 가열실에서 기판(1001)을 예비 가열하고, 절연막(1011)에 흡착한 수소, 수분 등의 불순물을 탈리하여 배기하는 것이 바람직하다. 한편, 예비 가열실에 구비하는 배기 수단은 크라이오 펌프가 바람직하다.
산화물 반도체층의 성막의 타겟으로는, 산화 아연을 주성분으로 하는 금속 산화물을 이용할 수 있다. 예를 들어, 조성비로, In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:1[mol수비], 의 타겟을 이용할 수 있다. 또한, In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:2[mol수비], 또는 In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:4[mol수비]의 조성비를 갖는 타겟을 이용할 수도 있다. 또한, SiO2를 2중량% 이상 10중량% 이하 포함하는 타겟을 이용할 수도 있다. 산화물 반도체 타겟의 충전율은 90% 이상 100% 이하, 바람직하게는 95% 이상 99.9% 이하이다. 충전율이 높은 산화물 반도체 타겟을 이용함으로써, 성막한 산화물 반도체층을 치밀한 막으로 할 수 있다.
한편, 산화물 반도체층의 성막 시에는, 희가스(대표적으로는 아르곤) 분위기 하, 산소 분위기 하, 또는 희가스 및 산소 혼합 분위기 하로 하면 된다. 여기서, 산화물 반도체층을 성막할 때에 이용하는 스퍼터링 가스는, 수소, 물, 수산기 또는 수소화물 등의 불순물이 ppm레벨, 바람직하게는 ppb레벨의 농도까지 제거된 고순도 가스를 이용한다.
산화물 반도체층은, 감압 상태로 유지된 처리실 내에 기판을 유지하고, 처리실 내의 잔류 수분을 제거하면서 수소 및 수분이 제거된 스퍼터링 가스를 도입하고, 금속 산화물을 타겟으로 절연막(1011) 위에 성막한다. 처리실 내의 잔류 수분을 제거하기 위해서는, 흡착형의 진공 펌프를 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 크라이오 펌프, 이온 펌프, 티탄 승화 펌프를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 배기 수단으로는, 터보 펌프에 콜드 트랩을 구비한 것이어도 좋다. 크라이오 펌프를 이용하여 배기한 처리실은, 예를 들어, 수소 원자, 물(H2O) 등 수소 원자를 포함하는 화합물(더욱 바람직하게는 탄소 원자를 포함하는 화합물도) 등이 배기되므로, 이 처리실에서 성막한 산화물 반도체층에 포함되는 불순물의 농도를 저감할 수 있다. 또한, 산화물 반도체층 성막 시에 기판을 실온 상태 그대로 하거나, 또는 400℃ 미만의 온도로 가열하여도 좋다.
산화물 반도체층의 성막 조건의 일 예로는, 기판 온도를 실온, 기판과 타겟 사이의 거리를 110mm, 압력 0.4Pa, 직류(DC) 전원 0.5kW, 산소 및 아르곤(산소 유량 15sccm:아르곤 유량 30sccm) 분위기 하의 조건을 들 수 있다. 한편, 펄스 직류(DC) 전원을 이용하면, 먼지를 경감할 수 있고, 막후 분포도 균일해지므로 바람직하다. 산화물 반도체층의 막후는, 막후 2nm 이상 200nm 이하로 하면 되고, 바람직하게는 5nm 이상 30nm 이하로 한다. 한편, 적용하는 산화물 반도체의 재료에 따라 적절한 두께는 다르며, 재료에 따라 적절히 두께를 선택하면 된다.
이상에서는, 산화물 반도체로, 삼원계 금속 산화물인 In-Ga-Zn-O계 산화물을 이용하는 예를 서술하였으나, 그 외에도, 사원계 금속 산화물인 In-Sn-Ga-Zn-O계 산화물이나, 다른 삼원계 금속 산화물인 In-Sn-Zn-O계 산화물, In-Al-Zn-O계 산화물, Sn-Ga-Zn-O계 산화물, Al-Ga-Zn-O계 산화물, Sn-Al-Zn-O계 산화물이나, 이원계 금속 산화물인 In-Zn-O계 산화물, Sn-Zn-O계 산화물, Al-Zn-O계 산화물, Zn-Mg-O계 산화물, Sn-Mg-O계 산화물, In-Mg-O계 산화물이나, In-O계 산화물, Sn-O계 산화물, Zn-O계 산화물 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 산화물 반도체는 추가로 Si를 포함하여도 좋다. 또한, 이들 산화물 반도체는, 비정질이어도 좋으며, 결정질이어도 좋다. 또는, 비단결정이어도 좋으며, 단결정이어도 좋다.
또한, 산화물 반도체층으로, InMO3(ZnO)m(m>0)로 표기되는 박막을 이용할 수도 있다. 여기서, M은, Ga, Al, Mn 및 Co에서 선택된 하나 또는 복수의 금속 원소이다. 예를 들어, M으로, Ga, Ga 및 Al, Ga 및 Mn, 또는 Ga 및 Co를 들 수 있다.
이어서, 산화물 반도체층을 포토 리소그래피 공정에 의해 반도체층(1012)으로 가공한다. 한편, 반도체층(1012)을 형성하기 위한 레지스트를 잉크젯법으로 형성하여도 좋다. 레지스트를 잉크젯법으로 형성하면 포토 마스크를 사용하지 않으므로, 제조 비용을 저감할 수 있다.
한편, 산화물 반도체층의 에칭은, 건식 에칭이어도 습식 에칭이어도 좋으며, 양쪽을 모두 이용하여도 좋다.
건식 에칭을 하는 경우, 평행평판형 RIE(Reactive Ion Etching)법이나, ICP(Inductively Coupled Plasma: 유도결합형 플라즈마) 에칭법을 이용할 수 있다. 원하는 가공 형상으로 에칭할 수 있도록, 에칭 조건(코일형의 전극에 인가되는 전력량, 기판 측의 전극에 인가되는 전력량, 기판 측의 전극 온도 등)을 적절히 조절한다.
건식 에칭에 이용하는 에칭 가스로는, 염소를 포함하는 가스(염소계 가스, 예를 들어 염소(Cl2), 삼염화 붕소(BCl3), 사염화 규소(SiCl4), 사염화 탄소(CCl4) 등)이 바람직하나, 불소를 포함하는 가스(불소계 가스, 예를 들어 사불화 탄소(CF4), 육불화 유황(SF6), 삼불화 질소(NF3), 트리플루오로메탄(CHF3) 등), 브롬화 수소(HBr), 산소(O2), 또는 이들 가스에 헬륨(He)이나 아르곤(Ar) 등의 희가스를 첨가한 가스 등을 이용할 수도 있다.
습식 에칭에 이용하는 에칭액으로는, 인산과 초산과 질산을 섞은 용액, 암모니아과수(31중량% 과산화수소수:28중량% 암모니아수:물=5:2:2) 등을 이용할 수 있다. 또한, ITO07N(칸토카가꾸)을 이용하여도 좋다. 에칭의 조건(에칭액, 에칭 시간, 온도 등)에 대해서는, 산화물 반도체의 재료에 맞추어 적절히 조절하면 된다.
또한, 습식 에칭을 하는 경우, 에칭액은 에칭된 재료와 함께 세척하여 제거된다. 이 제거된 재료를 포함하는 에칭액의 폐액을 정제하여, 포함되는 재료를 재이용하여도 좋다. 이 에칭 후의 폐액에서 산화물 반도체층에 포함되는 재료(예를 들어, 인듐 등의 레어메탈)를 회수하여 재이용함으로써, 자원을 유효하게 활용할 수 있다.
본 실시형태에서는, 에칭액으로 인산과 초산과 질산을 섞은 용액을 이용한 습식 에칭법에 의해, 반도체층(1012)을 형성한다.
이어서, 반도체층(1012)에 제 1 가열 처리를 함으로써, 산화물 반도체층의 탈수화, 탈수소화를 도모한다. 제 1 가열 처리의 온도는, 400℃ 이상 750℃ 이하, 바람직하게는 400℃ 이상 기판의 변형점 미만으로 한다. 여기서는, 가열 처리 장치의 하나인 전기로에 기판을 도입하고, 산화물 반도체층에 대해 질소 분위기 하 450℃에서 1시간의 가열 처리를 함으로써, 산화물 반도체층으로의 물이나 수소의 혼입을 방지하고, 산화물 반도체층을 얻는다. 이 제 1 가열 처리에 의해 반도체층(1012)에서 수소, 물, 및 수산기 등을 제거할 수 있다.
한편, 가열 처리 장치는 전기로에 한정되지 않고, 저항 발열체 등의 발열체에서의 열전도 또는 열복사에 의해, 피처리물을 가열하는 장치를 구비하여도 좋다. 예를 들어, GRTA(Gas Rapid Thermal Annealing) 장치, LRTA(Lamp Rapid Thermal Annealing) 장치 등의 RTA(Rapid Thermal Annealing) 장치를 이용할 수 있다. LRTA 장치는, 할로겐 램프, 메탈 할라이드 램프, 크세논아크 램프, 카본아크 램프, 고압 나트륨 램프, 고압 수은 램프 등의 램프에서 발하는 광(전자파)의 복사에 의해, 피처리물을 가열하는 장치이다. GRTA 장치는, 고온의 가스를 이용하여 가열 처리를 하는 장치이다. 기체로는, 불활성 가스(대표적으로는, 아르곤 등의 희가스) 또는 질소 가스를 이용할 수 있다.
예를 들어, 제 1 가열 처리로, 650℃~700℃의 고온으로 가열한 불활성 가스 중에 기판을 이동시켜 넣고, 수분 간 가열한 후, 기판을 이동시켜 고온으로 가열한 불활성 가스 중에서 꺼내는 GRTA를 하여도 좋다. GRTA를 이용함으로써, 단시간에 고온 가열 처리가 가능하게 된다.
제 1 가열 처리 시의 분위기로는, 물, 수소 등이 포함되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또는, 가열 처리 장치 내에 도입하는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤 등의 가스의 순도를, 6N(99.9999%) 이상, 바람직하게는 7N(99.99999%) 이상, (즉 불순물 농도를 1ppm 이하, 바람직하게는 0.1ppm 이하)로 하는 것이 바람직하다.
한편, 제 1 가열 처리의 조건, 또는 산화물 반도체층의 재료에 따라서는, 제 1 가열 처리에 의해 반도체층(1012)이 결정화하고, 미결정화 또는 다결정화하는 경우도 있다. 예를 들어, 결정화율이 80% 이상인 미(微)결정의 산화물 반도체층이 되는 경우도 있다. 단, 제 1 가열 처리를 하여도 반도체층(1012)이 결정화하지 않고, 비정질의 산화물 반도체층이 되는 경우도 있다. 또한, 비정질의 산화물 반도체층 안에 미결정부(입경 1nm 이상 20nm 이하(대표적으로는 2nm 이상 4nm 이하))가 혼재하는 산화물 반도체층이 되는 경우도 있다.
또한, 반도체층(1012)에 대한 제 1 가열 처리는, 섬 모양으로 가공하기 전의 산화물 반도체층에 행하여도 좋다. 이 경우, 제 1 가열 처리 후에, 가열 처리 장치에서 기판을 꺼내고, 제 1 포토 리소 그래피 공정을 한다. 그 외, 제 1 가열 처리는, 산화물 반도체층 위에 배선(211) 및 배선(1014)을 적층 한 후, 또는 배선(211) 및 배선(1014) 위에 절연막(1031)을 형성한 후, 중 어느 한 단계에서 행하여도 좋다.
또한, 제 1 가열 처리에서는, 산화물 반도체층 중에서 수소, 물, 및 수산기 등의 불순물을 제거하는 것을 주목적으로 하였으나, 이 제 1 가열 처리 시에 산화물 반도체층 중에 산소 결손이 발생하게 될 우려가 있다. 이 때문에, 제 1 가열 처리 후에, 과잉의 산화 처리를 하는 것이 바람직하다. 과잉의 산화 처리의 구체예로는, 제 1 가열 처리 후, 연속하여 산소 분위기 또는 질소 및 산소를 포함하는 분위기(예를 들어, 질소:산소의 부피비=4:1)에서의 가열 처리를 하는 방법을 들 수 있다. 또한, 산소 분위기 하에서의 플라즈마 처리를 하는 방법을 이용할 수도 있다.
이어서, 절연막(1007), 절연막(1009), 및 절연막(1011)에 컨택트홀을 형성한 후, 도전막을 형성한다.
한편, 도전막을 형성하기 전에 역스퍼터링을 행하여, 반도체층(1012) 및 절연막(1011)의 표면에 부착되어 있는 레지스트 잔사 등을 제거하는 것이 바람직하다.
도전막의 형성 방법은, 스퍼터링법이나 진공 증착법 등을 이용하면 된다. 또한, 도전막의 재료로는, 알루미늄, 크롬, 구리, 탄탈, 티탄, 몰리브덴, 텅스텐에서 선택된 원소, 또는 이들 원소를 성분으로 하는 합금, 또는 이들 원소를 복수 조합한 합금 등을 이용할 수 있다. 또한, 망간, 마그네슘, 지르코늄, 베릴륨, 이트륨 중 어느 하나 또는 복수에서 선택된 재료를 포함하여도 좋다. 또한, 투광성을 갖는 도전막을 이용하여도 좋다. 투광성을 갖는 도전막의 구체예로는, 투광성을 갖는 도전성 산화물을 들 수 있다.
또한, 도전막은, 단층 구조이어도 좋으며, 2층 이상의 적층 구조로 하여도 좋다. 예를 들어, 실리콘을 포함하는 알루미늄막의 단층 구조, 알루미늄막 위에 티탄막을 적층하는 2층 구조, 티탄막과, 이 티탄막 위에 겹치도록 알루미늄막을 적층하고, 나아가 그 위에 티탄막을 성막하는 3층 구조 등을 들 수 있다.
이어서, 도전막에 대해 선택적으로 에칭하고, 배선(211), 배선(1014), 및 배선(212)을 형성한다. 도전막의 에칭 시에는, 반도체층(1012)이 제거되어 그 아래의 절연막(1011)이 노출되지 않도록 각각의 재료 및 에칭 조건을 적절히 조절할 필요가 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 반도체층(1012)으로 In-Ga-Zn-O계 산화물 반도체를 이용하고, 도전막으로 티탄막을 이용하고, 도전막의 에천트로 암모니아과수(28중량% 암모니아수, 물, 31중량% 과산화수소수의 혼합액)를 이용함으로써, 반도체층(1012)의 일부가 에칭되지 않도록 하였으나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 즉, 반도체층(1012)의 일부를 에칭하고, 홈부(요부)를 갖는 산화물 반도체층으로 할 수도 있다. 한편, 이와 같은 홈부(요부)를 갖는 반도체층을 포함하는 트랜지스터는, 채널 에치형 트랜지스터라고 불린다.
또한, 상기 에칭을 하여 배선(211), 배선(1014), 및 배선(212)을 형성한 후, N2O, N2, 또는 Ar 등의 가스를 이용한 플라즈마 처리에 의해 노출되어 있는 반도체층(1012)의 표면에 부착된 흡착수 등을 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 산소와 아르곤의 혼합 가스를 이용하여 플라즈마 처리를 하여도 좋다. 본 실시형태에서는, 상기 어느 하나의 플라즈마 처리를 한다.
이어서, 플라즈마 처리를 한 후, 반도체층(1012)의 노출되어 있는 영역, 배선(211), 배선(1014), 및 배선(212)에 접하는 절연막(1031)을 대기에 접하지 않도록 하여 형성한다. 이때, 반도체층(1012) 및 절연막(1031)에 수소, 수산기 또는 수분이 포함되지 않도록 하기 위해, 처리실 내의 잔류 수분을 제거하면서 절연막(1031)을 성막하는 것이 바람직하다. 처리실 내의 잔류 수분을 제거하기 위해서는, 흡착형의 진공 펌프를 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 크라이오 펌프, 이온 펌프, 티탄 승화 펌프를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 배기 수단으로는, 터보 펌프에 콜드 트랩을 구비한 것이어도 좋다. 크라이오 펌프를 이용하여 배기한 처리실은, 예를 들어, 수소 원자나, 물(H2O) 등 수소 원자를 포함하는 화합물 등이 배기되므로, 이 처리실에서 성막한 절연막(1031)에 포함되는 불순물의 농도를 저감할 수 있다.
본 실시형태에서는, 절연막(1031)으로 산화물 절연막을 형성한다. 예를 들어, 절연막(1031)으로, 반도체층(1012), 배선(211), 배선(1014), 및 배선(212)이 형성된 기판(1001)을 실온 상태 그대로, 또는 100℃ 미만의 온도로 가열하고, 수소 및 수분이 제거된 고순도 산소를 포함하는 스퍼터링 가스를 도입하고, 실리콘 타겟을 이용하여, 산화 실리콘막을 성막한다. 한편, 산화물 절연막으로, 산화 실리콘막 대신, 산화질화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 또는 산화질화 알루미늄막 등을 이용할 수도 있다.
상기의 성막 조건의 일 예로는, 순도가 6N이고, 보론이 도프된 실리콘 타겟(저항율 0.01Ω·cm)을 이용하여, 기판과 타겟 사이의 거리(T-S간 거리)를 89mm, 압력 0.4Pa, 직류(DC) 전원 6kW, 산소(산소 유량 비율 100%) 분위기 하에서 펄스 DC 스퍼터링법에 의해, 산화 실리콘막을 성막한다. 산화 실리콘막의 막후는 300nm로 한다. 한편, 실리콘 타겟 대신 석영(바람직하게는 합성 석영)을 이용할 수도 있다. 스퍼터링 가스는, 산소, 또는 산소 및 아르곤의 혼합 가스를 이용하면 된다.
또한, 절연막(1031)과 반도체층(1012)이 접한 상태에서 100℃ 내지 400℃에서 제 2 가열 처리를 하는 것이 바람직하다. 이 제 2 가열 처리에 의해 반도체층(1012) 중에 포함되는 수소, 수분, 수산기 또는 수소화물 등의 불순물을 절연막(1031)에 확산시켜, 반도체층(1012) 중에 포함되는 이 불순물을 저감시킬 수 있다.
이상의 공정에 의해, 수소, 수분, 수산기 또는 수소화물의 농도가 저감된 산화물 반도체층인 반도체층(1012)을 갖는 트랜지스터(206)를 형성할 수 있다. 본 실시형태에서 설명한 바와 같이, 산화물 반도체층을 성막하는데 있어, 반응 분위기 중의 잔류 수분을 제거함으로써, 이 산화물 반도체층 중의 수소 및 수소화물의 농도를 저감할 수 있다. 그 결과, 진성 또는 실질적으로 진성인 반도체를 얻을 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 포토 센서를 갖는 반도체 장치를 구비하는 전자 기기의 일 예에 대해 설명한다. 전자 기기의 구체예로는, 표시 장치, 노트북형 개인용 컴퓨터, 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(대표적으로는, 메모리 카드나 메모리 스틱 등의 보조 기억 장치에 기록된 화상 데이터를 재생하는 것이 가능한 표시 장치), 휴대 전화기, 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 전자 서적, 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라 등의 카메라, 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카오디오, 디지털 오디오 플레이어 등), 복사기, 팩스, 프린터, 프린터 복합기, 현금 자동 인출기(ATM), 자동 판매기 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관한 반도체 장치는, 포토 센서에 의한 검출 정밀도가 높으므로, 이와 같은 반도체 장치를 전자 기기에 탑재함으로써, 신뢰성이 높은 전자 기기를 제공할 수 있다.
100; 터치 패널 101; 화소부
102; 표시 소자 제어 회로 103; 포토 센서 제어 회로
104; 화소 105; 표시 소자
106; 포토 센서 107; 표시 소자 구동 회로
108; 표시 소자 구동 회로 109; 포토 센서 읽기 회로
110; 포토 센서 구동 회로 120; 포토 센서부
201; 트랜지스터 202; 유지 용량
203; 액정 소자 204; 포토 다이오드
205; 트랜지스터 206; 트랜지스터
207; 게이트 신호선 208; 포토 다이오드 리셋 신호선
209; 게이트 신호선 210; 비디오 데이터 신호선
211; 포토 센서 출력 신호선 212; 포토 센서 기준 신호선
213; 배선 231; 트랜지스터
232; 배선 233; 용량
234; 배선 241; 트랜지스터
242; 배선 243; 배선
244; 배선 301~309; ADC
310; ADC 제어 회로 311~319; 포토 센서 신호선
320; 출력 신호선 321~329; ADC 출력 신호선
331~339; ADC 제어 신호선 341~349; 예비 읽기 회로
351~359; 회로 제어 신호선 401; 발진 회로 VCO
402; 카운터 회로 403; 출력 신호선
404; 스톱 신호선 405; 리셋 신호선
406; 세트 신호선 407; 계수치 증감 제어 신호선
500; 부정논리합회로 501~506; 트랜지스터
507~512; 트랜지스터 513~518; 트랜지스터
519~522; 리셋부착 플립플롭 523~526; 플립플롭
527~530; 신호선 531~534; 신호선
535~538; 신호선 539; 가산감산 회로
601; 트랜지스터 602; 유지 용량
701~718; 전위 801~818; 전위
831; 전위 1001; 기판
1005; 반도체층 1006; 반도체층
1007; 절연막 1009; 절연막
1010; 게이트 전극 1011; 절연막
1012; 반도체층 1014; 배선
1021; p층 1022; i층
1023; n층 1031; 절연막
1201; 피검출물 1202; 조사광
102; 표시 소자 제어 회로 103; 포토 센서 제어 회로
104; 화소 105; 표시 소자
106; 포토 센서 107; 표시 소자 구동 회로
108; 표시 소자 구동 회로 109; 포토 센서 읽기 회로
110; 포토 센서 구동 회로 120; 포토 센서부
201; 트랜지스터 202; 유지 용량
203; 액정 소자 204; 포토 다이오드
205; 트랜지스터 206; 트랜지스터
207; 게이트 신호선 208; 포토 다이오드 리셋 신호선
209; 게이트 신호선 210; 비디오 데이터 신호선
211; 포토 센서 출력 신호선 212; 포토 센서 기준 신호선
213; 배선 231; 트랜지스터
232; 배선 233; 용량
234; 배선 241; 트랜지스터
242; 배선 243; 배선
244; 배선 301~309; ADC
310; ADC 제어 회로 311~319; 포토 센서 신호선
320; 출력 신호선 321~329; ADC 출력 신호선
331~339; ADC 제어 신호선 341~349; 예비 읽기 회로
351~359; 회로 제어 신호선 401; 발진 회로 VCO
402; 카운터 회로 403; 출력 신호선
404; 스톱 신호선 405; 리셋 신호선
406; 세트 신호선 407; 계수치 증감 제어 신호선
500; 부정논리합회로 501~506; 트랜지스터
507~512; 트랜지스터 513~518; 트랜지스터
519~522; 리셋부착 플립플롭 523~526; 플립플롭
527~530; 신호선 531~534; 신호선
535~538; 신호선 539; 가산감산 회로
601; 트랜지스터 602; 유지 용량
701~718; 전위 801~818; 전위
831; 전위 1001; 기판
1005; 반도체층 1006; 반도체층
1007; 절연막 1009; 절연막
1010; 게이트 전극 1011; 절연막
1012; 반도체층 1014; 배선
1021; p층 1022; i층
1023; n층 1031; 절연막
1201; 피검출물 1202; 조사광
Claims (27)
- 반도체 장치에 있어서,
발진 회로와 가산 또는 감산하는 카운터 회로를 갖는 아날로그/디지털 변환 회로와,
상기 발진 회로에 전기적으로 접속되어 제 1 신호를 상기 발진 회로에 입력하는 포토 센서와,
상기 카운터 회로에 전기적으로 접속되어 상기 카운터 회로의 가산 또는 감산을 선택하는 신호선을 구비하고,
상기 발진 회로는, 상기 제 1 신호의 발진 주파수를 변경한 제 2 신호를 출력하는 기능을 갖고, 상기 제 2 신호는 상기 제 1 신호에 대응하는 발진 주파수를 가지고,
상기 카운터 회로는, 상기 제 2 신호를 클럭 신호로 하여, 가산 또는 감산하는 카운트 기능을 갖는, 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 포토 센서는 포토 다이오드를 가지며,
상기 포토 다이오드는, 실리콘이 이용된 pin 포토 다이오드, 또는 실리콘이 이용된 pn 포토 다이오드 중 하나인, 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 카운터 회로는, 상기 포토 센서가 제 1 상태일 때 상기 포토 센서가 생성한 전기 신호에서 얻어진 상기 카운터 회로의 계수치를 이용하여, 상기 포토 센서가 제 2 상태일 때 상기 포토 센서가 생성한 전기 신호에서 얻어진 상기 카운터 회로의 계수치를 보정하고,
상기 포토 센서가 상기 제 1 상태일 때, 상기 카운터 회로는 계수치를 감산하고,
상기 포토 센서가 상기 제 2 상태일 때, 상기 카운터 회로는 계수치를 가산하는, 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 신호는 아날로그 신호이고,
상기 제 2 신호는 디지털 신호인, 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서,
트랜지스터와, 상기 트랜지스터에 전기적으로 접속된 캐패시터를 포함하는 읽기 회로를 더 구비하고,
제 3 배선은 상기 트랜지스터와 상기 캐패시터와 전기적으로 접속된, 반도체 장치.
- 반도체 장치에 있어서,
발진 회로와 가산 또는 감산하는 카운터 회로를 갖는 아날로그/디지털 변환 회로와,
포토 다이오드, 제 1 트랜지스터, 및 제 2 트랜지스터를 갖는 포토 센서와,
상기 카운터 회로에 전기적으로 접속되어 상기 카운터 회로의 가산 또는 감산을 선택하는 신호선을 구비하고,
상기 포토 다이오드의 제 1 단자는, 제 1 배선에 전기적으로 접속되고,
상기 포토 다이오드의 제 2 단자는, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속되고,
상기 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽은, 제 2 배선에 전기적으로 접속되고,
상기 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽은, 상기 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고,
상기 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽은, 제 1 신호를 출력하는 제 3 배선에 전기적으로 접속되고,
상기 제 2 트랜지스터의 게이트는, 제 4 배선에 전기적으로 접속되고,
상기 제 4 배선은, 상기 제 1 신호를 상기 발진회로에 입력하기 위해 상기 발진 회로에 전기적으로 접속되고,
상기 발진 회로는, 상기 제 1 신호의 발진 주파수를 변경한 제 2 신호를 출력하는 기능을 갖고,
상기 카운터 회로는, 상기 제 2 신호를 클럭 신호로 하여, 가산 또는 감산하는 카운트 기능을 갖는, 반도체 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 포토 다이오드의 제 2 단자와 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 사이에 제 3 트랜지스터를 더 구비하고,
상기 제 3 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽은 상기 포토 다이오드의 제 2 단자에 전기적으로 접속되고,
상기 제 3 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽은 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속되고,
상기 제 3 트랜지스터의 게이트는 제 5 배선에 전기적으로 접속되는, 반도체 장치.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 트랜지스터 및 상기 제 2 트랜지스터 각각은 결정성 실리콘이 이용된 제 1 층을 갖고,
상기 제 3 트랜지스터는 산화물 반도체가 이용된 제 2 층을 갖는, 반도체 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 제 2 층은, 캐리어 농도가 1×1014/cm3 미만인, 반도체 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터 중 적어도 하나는, 산화물 반도체를 포함하는 층을 갖는, 반도체 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 포토 다이오드는, 실리콘이 이용된 pin 포토 다이오드, 또는 실리콘이 이용된 pn 포토 다이오드 중 어느 하나인, 반도체 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 카운터 회로는, 상기 포토 센서가 제 1 상태일 때 상기 포토 센서가 생성한 전기 신호에서 얻어진 상기 카운터 회로의 계수치를 이용하여, 상기 포토 센서가 제 2 상태일 때 상기 포토 센서가 생성한 전기 신호에서 얻어진 상기 카운터 회로의 계수치를 보정하고,
상기 포토 센서가 상기 제 1 상태일 때는, 상기 카운터 회로는 계수치를 감산하고,
상기 포토 센서가 상기 제 2 상태일 때에는, 상기 카운터 회로는 계수치를 가산하는, 반도체 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 신호는 아날로그 신호이고,
상기 제 2 신호는 디지털 신호인, 반도체 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 포토 다이오드는, n형 도전성을 갖는 제 1 영역과 p형 도전성을 갖는 제 2 영역을 갖고,
상기 제 2 트랜지스터는 게이트 전극을 갖고,
상기 게이트 전극은 상기 제 1 영역 또는 제 2 영역 중 어느 하나와 겹치는, 반도체 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 포토 다이오드는, n형 도전성을 갖는 제 1 영역과 p형 도전성을 갖는 제 2 영역을 갖고,
상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 동일 표면 위에 접하여 있는, 반도체 장치.
- 제 6 항에 있어서,
제 3 트랜지스터와 상기 제 3 트랜지스터에 전기적으로 접속된 캐패시터를 포함하는 읽기 회로를 더 구비하고,
상기 제 3 배선은 상기 제 3 트랜지스터와 상기 캐패시터에 전기적으로 접속된, 반도체 장치.
- 반도체 장치에 있어서,
발진 회로와 가산 또는 감산하는 카운터 회로를 갖는 아날로그/디지털 변환 회로와,
포토 다이오드, 제 1 트랜지스터, 및 제 2 트랜지스터를 갖는 포토 센서가 형성된 화소부와,
상기 카운터 회로에 전기적으로 접속되어 상기 카운터 회로의 가산 또는 감산을 선택하는 신호선을 갖고,
상기 포토 다이오드의 제 1 단자는, 제 1 배선에 전기적으로 접속되고,
상기 포토 다이오드의 제 2 단자는, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속되고,
상기 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽은, 제 2 배선에 전기적으로 접속되고,
상기 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽은, 상기 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고,
상기 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽은, 제 1 신호를 출력하는 제 3 배선에 전기적으로 접속되고,
상기 제 2 트랜지스터의 게이트는, 제 4 배선에 전기적으로 접속되고,
상기 제 4 배선은, 상기 제 1 신호를 상기 발진회로에 입력하기 위해 상기 발진 회로에 전기적으로 접속되고,
상기 발진 회로는, 상기 제 1 신호의 발진 주파수를 변경한 제 2 신호를 출력하는 기능을 갖고,
상기 카운터 회로는, 상기 제 2 신호를 클럭 신호로 하여, 가산 또는 감산하는 카운트 기능을 갖는, 반도체 장치.
- 제 17 항에 있어서,
상기 포토 다이오드의 제 2 단자와 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 사이에 제 3 트랜지스터를 더 구비하고,
상기 제 3 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽은 상기 포토 다이오드의 제 2 단자에 전기적으로 접속되고,
상기 제 3 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽은 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속되고,
상기 제 3 트랜지스터의 게이트는 제 5 배선에 전기적으로 접속되는, 반도체 장치.
- 제 18 항에 있어서,
상기 제 1 트랜지스터 및 상기 제 2 트랜지스터 각각은 결정성 실리콘이 이용된 제 1 층을 갖고,
상기 제 3 트랜지스터는 산화물 반도체가 이용된 제 2 층을 갖는, 반도체 장치.
- 제 19 항에 있어서,
상기 제 2 층은, 캐리어 농도가 1×1014/cm3 미만인, 반도체 장치.
- 제 17 항에 있어서,
상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터 중 적어도 하나는, 산화물 반도체를 포함하는 층을 갖는, 반도체 장치.
- 제 17 항에 있어서,
상기 포토 다이오드는, 실리콘이 이용된 pin 포토 다이오드, 또는 실리콘이 이용된 pn 포토 다이오드 중 어느 하나인, 반도체 장치.
- 제 17 항에 있어서,
상기 카운터 회로는, 상기 포토 센서가 제 1 상태일 때 상기 포토 센서가 생성한 전기 신호에서 얻어진 상기 카운터 회로의 계수치를 이용하여, 상기 포토 센서가 제 2 상태일 때 상기 포토 센서가 생성한 전기 신호에서 얻어진 상기 카운터 회로의 계수치를 보정하고,
상기 포토 센서가 상기 제 1 상태일 때는, 상기 카운터 회로는 계수치를 감산하고,
상기 포토 센서가 상기 제 2 상태일 때에는, 상기 카운터 회로는 계수치를 가산하는, 반도체 장치.
- 제 17 항에 있어서,
상기 제 1 신호는 아날로그 신호이고,
상기 제 2 신호는 디지털 신호인, 반도체 장치.
- 제 17 항에 있어서,
상기 포토 다이오드는, n형 도전성을 갖는 제 1 영역과 p형 도전성을 갖는 제 2 영역을 갖고,
상기 제 2 트랜지스터는 게이트 전극을 갖고,
상기 게이트 전극은 상기 제 1 영역 또는 제 2 영역 중 어느 하나와 겹치는, 반도체 장치.
- 제 17 항에 있어서,
상기 포토 다이오드는, n형 도전성을 갖는 제 1 영역과 p형 도전성을 갖는 제 2 영역을 갖고,
상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 동일 표면 위에 접하여 있는, 반도체 장치.
- 제 17 항에 있어서,
제 3 트랜지스터와 상기 제 3 트랜지스터에 전기적으로 접속된 캐패시터를 포함하는 읽기 회로를 더 구비하고,
상기 제 3 배선이 상기 제 3 트랜지스터와 상기 캐패시터에 전기적으로 접속되는, 반도체 장치.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2010-007249 | 2010-01-15 | ||
| JP2010007249 | 2010-01-15 | ||
| PCT/JP2010/073256 WO2011086829A1 (en) | 2010-01-15 | 2010-12-16 | Semiconductor device and electronic device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120116458A true KR20120116458A (ko) | 2012-10-22 |
| KR101733755B1 KR101733755B1 (ko) | 2017-05-08 |
Family
ID=44277590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020127020021A KR101733755B1 (ko) | 2010-01-15 | 2010-12-16 | 반도체 장치 및 전자 기기 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9871526B2 (ko) |
| JP (3) | JP5727796B2 (ko) |
| KR (1) | KR101733755B1 (ko) |
| CN (1) | CN102725961B (ko) |
| TW (1) | TWI587701B (ko) |
| WO (1) | WO2011086829A1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012112490A1 (de) | 2012-10-19 | 2014-04-24 | Hyundai Motor Company | Verbindungsstruktur einer linearen Mittelschiene einer Schiebetür eines Fahrzeuges |
| KR102098700B1 (ko) * | 2018-11-16 | 2020-04-08 | 네메시스 주식회사 | 개선된 동적 범위와 노이즈 특성을 가지는 포토 센싱 장치 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102031848B1 (ko) | 2010-01-20 | 2019-10-14 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 전자 기기 및 전자 시스템 |
| KR102008754B1 (ko) | 2010-01-24 | 2019-08-09 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 표시 장치와 이의 제조 방법 |
| KR101793534B1 (ko) * | 2011-01-05 | 2017-11-06 | 삼성디스플레이 주식회사 | 포토센서 및 그의 제조방법 |
| JP5902590B2 (ja) * | 2012-09-06 | 2016-04-13 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| JP6093726B2 (ja) | 2013-03-22 | 2017-03-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| US9324747B2 (en) * | 2014-03-13 | 2016-04-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Imaging device |
| JP6545541B2 (ja) * | 2014-06-25 | 2019-07-17 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置、監視装置、及び電子機器 |
| KR102553553B1 (ko) * | 2015-06-12 | 2023-07-10 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 촬상 장치, 및 그 동작 방법 및 전자 기기 |
| JP7169171B2 (ja) * | 2018-11-19 | 2022-11-10 | 株式会社東芝 | 半導体装置及び距離計測装置 |
| KR20200108146A (ko) | 2019-03-06 | 2020-09-17 | 삼성디스플레이 주식회사 | 디스플레이 패널 및 이를 포함한 디스플레이 장치 |
Family Cites Families (54)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3678500A (en) * | 1970-08-04 | 1972-07-18 | Gen Electric | Analog digital converter |
| US4285584A (en) * | 1979-10-02 | 1981-08-25 | Polaroid Corporation | Photometric device |
| US4972252A (en) * | 1987-06-25 | 1990-11-20 | Sony Corporation | Photosensor with a capacitor connected in parallel so as to increase the dynamic range and to improve the holding characteristics of the photosensor |
| JPH02143573A (ja) | 1988-11-25 | 1990-06-01 | Ricoh Co Ltd | 光電変換装置 |
| US5172117A (en) * | 1989-06-19 | 1992-12-15 | Linear Instruments | Analog to digital conversion using an integrater and a sample and hold circuit |
| US5168528A (en) * | 1990-08-20 | 1992-12-01 | Itt Corporation | Differential electronic imaging system |
| JPH07255013A (ja) | 1994-01-31 | 1995-10-03 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| US20010048140A1 (en) | 1997-04-10 | 2001-12-06 | Inao Toyoda | Photo sensing integrated circuit device and related circuit adjustment |
| US5877715A (en) * | 1997-06-12 | 1999-03-02 | International Business Machines Corporation | Correlated double sampling with up/down counter |
| US5982318A (en) * | 1997-10-10 | 1999-11-09 | Lucent Technologies Inc. | Linearizing offset cancelling white balancing and gamma correcting analog to digital converter for active pixel sensor imagers with self calibrating and self adjusting properties |
| US6160282A (en) * | 1998-04-21 | 2000-12-12 | Foveon, Inc. | CMOS image sensor employing silicide exclusion mask to reduce leakage and improve performance |
| JP3507336B2 (ja) | 1998-06-17 | 2004-03-15 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| JP4192305B2 (ja) | 1998-08-27 | 2008-12-10 | 株式会社ニコン | 固体撮像素子 |
| US6380571B1 (en) * | 1998-10-14 | 2002-04-30 | National Semiconductor Corporation | CMOS compatible pixel cell that utilizes a gated diode to reset the cell |
| US6618115B1 (en) | 1999-11-19 | 2003-09-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Defective pixel compensation system and display device using the system |
| US6747638B2 (en) | 2000-01-31 | 2004-06-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Adhesion type area sensor and display device having adhesion type area sensor |
| JP4112184B2 (ja) | 2000-01-31 | 2008-07-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | エリアセンサ及び表示装置 |
| US6995753B2 (en) * | 2000-06-06 | 2006-02-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and method of manufacturing the same |
| JP4560205B2 (ja) * | 2000-12-18 | 2010-10-13 | キヤノン株式会社 | Ａ／ｄ変換器及びそれを用いた固体撮像装置 |
| JP4485087B2 (ja) | 2001-03-01 | 2010-06-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の動作方法 |
| FR2824664A1 (fr) | 2001-05-09 | 2002-11-15 | St Microelectronics Sa | Photodetecteur cmos comportant une photodiode en silicium amorphe |
| US6741198B2 (en) * | 2001-06-20 | 2004-05-25 | R3 Logic, Inc. | High resolution, low power, wide dynamic range imager with embedded pixel processor and DRAM storage |
| US6556155B1 (en) | 2002-02-19 | 2003-04-29 | Texas Advanced Optoelectronic Solutions, Inc. | Method and integrated circuit for temperature coefficient compensation |
| JP3795846B2 (ja) | 2002-08-29 | 2006-07-12 | 富士通株式会社 | 半導体装置 |
| JP4234485B2 (ja) | 2003-04-28 | 2009-03-04 | 浜松ホトニクス株式会社 | Ｉ／ｆ変換装置および光検出装置 |
| JP2005079438A (ja) | 2003-09-02 | 2005-03-24 | Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd | フォトダイオードおよびこの駆動方法 |
| DE10342620B4 (de) * | 2003-09-12 | 2010-09-30 | Windmöller & Hölscher Kg | Folienwendestation |
| WO2005059971A2 (en) * | 2003-12-15 | 2005-06-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Active matrix pixel device with photo sensor |
| JP4192880B2 (ja) | 2004-10-12 | 2008-12-10 | セイコーエプソン株式会社 | 電気光学装置および電子機器 |
| US7453065B2 (en) | 2004-11-10 | 2008-11-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Sensor and image pickup device |
| JP2006165530A (ja) | 2004-11-10 | 2006-06-22 | Canon Inc | センサ及び非平面撮像装置 |
| JP4725095B2 (ja) | 2004-12-15 | 2011-07-13 | ソニー株式会社 | 裏面入射型固体撮像装置及びその製造方法 |
| US7115925B2 (en) * | 2005-01-14 | 2006-10-03 | Omnivision Technologies, Inc. | Image sensor and pixel having an optimized floating diffusion |
| US7800594B2 (en) | 2005-02-03 | 2010-09-21 | Toshiba Matsushita Display Technology Co., Ltd. | Display device including function to input information from screen by light |
| JP5005179B2 (ja) | 2005-03-23 | 2012-08-22 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| WO2006129428A1 (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | フォトダイオード及び表示装置 |
| JP5013754B2 (ja) | 2005-06-13 | 2012-08-29 | キヤノン株式会社 | 電磁波検出装置、放射線検出装置、放射線検出システム及びレーザ加工方法 |
| JP5242399B2 (ja) | 2005-09-21 | 2013-07-24 | アール・ジェイ・エス・テクノロジー・インコーポレイテッド | ゲインを制御した高ダイナミックレンジ感度センサ素子またはアレイのためのシステムおよび方法 |
| US7605355B2 (en) | 2005-09-21 | 2009-10-20 | Rjs Technology, Inc. | System and method for a high dynamic range sensitive sensor element array |
| JP2007251074A (ja) | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Ricoh Co Ltd | 固体撮像素子及び装置 |
| US7569832B2 (en) * | 2006-07-14 | 2009-08-04 | Carestream Health, Inc. | Dual-screen digital radiographic imaging detector array |
| US7663165B2 (en) | 2006-08-31 | 2010-02-16 | Aptina Imaging Corporation | Transparent-channel thin-film transistor-based pixels for high-performance image sensors |
| KR100832721B1 (ko) * | 2006-12-27 | 2008-05-28 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서의 제조방법 |
| US8514165B2 (en) | 2006-12-28 | 2013-08-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
| JP2008235477A (ja) | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Oki Electric Ind Co Ltd | フォトダイオードおよびそれを用いたフォトｉｃ |
| JP5058255B2 (ja) | 2007-06-21 | 2012-10-24 | シャープ株式会社 | 光検出装置、及びそれを備えた表示装置 |
| JP5142943B2 (ja) | 2007-11-05 | 2013-02-13 | キヤノン株式会社 | 放射線検出装置の製造方法、放射線検出装置及び放射線撮像システム |
| JP2010004025A (ja) | 2008-05-21 | 2010-01-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置、及び当該光電変換装置の駆動方法、並びに当該光電変換装置を具備する電子機器 |
| JP2009284388A (ja) * | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Olympus Corp | Ａ／ｄ変換回路および固体撮像装置 |
| US8334495B2 (en) | 2008-06-25 | 2012-12-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photometric device including a photoelectric conversion element for detecting illuminance of light |
| WO2010016449A1 (en) | 2008-08-08 | 2010-02-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and electronic device having the same |
| JP5317591B2 (ja) * | 2008-09-01 | 2013-10-16 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
| US8982099B2 (en) | 2009-06-25 | 2015-03-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Touch panel and driving method of the same |
| US8791419B2 (en) * | 2010-12-15 | 2014-07-29 | Carestream Health, Inc. | High charge capacity pixel architecture, photoelectric conversion apparatus, radiation image pickup system and methods for same |
-
2010
- 2010-12-16 KR KR1020127020021A patent/KR101733755B1/ko active IP Right Grant
- 2010-12-16 CN CN201080061288.3A patent/CN102725961B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-12-16 WO PCT/JP2010/073256 patent/WO2011086829A1/en active Application Filing
-
2011
- 2011-01-04 US US12/984,061 patent/US9871526B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-01-05 TW TW100100328A patent/TWI587701B/zh not_active IP Right Cessation
- 2011-01-10 JP JP2011002597A patent/JP5727796B2/ja active Active
-
2015
- 2015-04-02 JP JP2015075561A patent/JP6025902B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2016
- 2016-10-11 JP JP2016199897A patent/JP6313393B2/ja active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012112490A1 (de) | 2012-10-19 | 2014-04-24 | Hyundai Motor Company | Verbindungsstruktur einer linearen Mittelschiene einer Schiebetür eines Fahrzeuges |
| KR102098700B1 (ko) * | 2018-11-16 | 2020-04-08 | 네메시스 주식회사 | 개선된 동적 범위와 노이즈 특성을 가지는 포토 센싱 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5727796B2 (ja) | 2015-06-03 |
| KR101733755B1 (ko) | 2017-05-08 |
| US9871526B2 (en) | 2018-01-16 |
| US20110176652A1 (en) | 2011-07-21 |
| TW201138450A (en) | 2011-11-01 |
| JP2011166751A (ja) | 2011-08-25 |
| WO2011086829A1 (en) | 2011-07-21 |
| JP6025902B2 (ja) | 2016-11-16 |
| JP6313393B2 (ja) | 2018-04-18 |
| JP2017063433A (ja) | 2017-03-30 |
| CN102725961B (zh) | 2017-10-13 |
| TWI587701B (zh) | 2017-06-11 |
| JP2015149497A (ja) | 2015-08-20 |
| CN102725961A (zh) | 2012-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20120116458A (ko) | 반도체 장치 및 전자 기기 | |
| JP7141559B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP6215420B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP5489955B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP5485858B2 (ja) | 半導体装置 | |
| US9059694B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP6050853B2 (ja) | 半導体装置の駆動方法 | |
| WO2011111549A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| US9971440B2 (en) | Method for driving circuit and method for driving display device | |
| WO2011099368A1 (en) | Semiconductor device and display device including the same | |
| US20110221704A1 (en) | Method for driving input circuit and method for driving input-output device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |