TWI596793B - 光感測裝置及其製造方法 - Google Patents

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Description

光感測裝置及其製造方法
本發明是有關於一種感測裝置及其製造方法，且特別是有關於一種光感測裝置及其製造方法。
光感測單元普遍應用於手機、平板電腦或筆記型電腦等電子裝置中。此外，光感測單元也廣泛應用於醫療診斷輔助工具之使用，例如X-ray光感測用於人體***組織之攝影。且主要包括一個薄膜電晶體（thin film transistor，TFT）以及一個PIN二極體（PIN diode），其中薄膜電晶體作為讀取的開關元件，PIN二極體則扮演將光能轉換成電子訊號的感測元件。傳統上，光感測單元的製造流程是在薄膜電晶體上形成一層保護層後，才形成PIN二極體(PIN層)，前述保護層用來保護薄膜電晶體的通道層與第二導體層，以避免在後續形成PIN層時傷害到通道層與第二導體層。其中，當薄膜電晶體具有蝕刻阻擋層（Etch Stop Layer，ESL）型態時，光感測單元一般需要12道微影蝕刻製程（Photolithography and Etching Process，PEP）才能完成製作，而當薄膜電晶體為背通道蝕刻（Back Channel Etch，BCE）型態時，一般需要11道微影蝕刻製程才能完成製作。然而，由於PIN層必須與第二導體層電性接觸，故為了有效避免第二導體層在形成PIN層時受到傷害，絕緣層中的接觸窗的寬度必小於PIN層。如此一來，接觸窗的設計使得部分的PIN層無法與第二導體層電性接觸，因而限制了PIN二極體的感應面積。因此，如何改善光感測單元的製造流程，避免PIN二極體的感應面積受到限制，為目前極須克服的一個重要課題。
本發明提供一種光感測裝置及其製造方法，可提升感測元件的感應面積。
本發明的光感測裝置包括基板、主動元件及感測元件。主動元件配置在基板上且包括設置於基板上的第一導體層，設置於第一導體層上的閘極絕緣層，設置於閘極絕緣層上的通道層以及設置於通道層上的第二導體層。感測元件配置在第二導體層上且包括設置且覆蓋在第二導體層上的第一透明電極層，設置在第一透明電極層上的光電轉換層以及設置在光電轉換層上的第二透明電極層。
本發明的光感測裝置的製造方法包括以下步驟。形成第一導體層於基板上。形成閘極絕緣層於第一導體層上。形成通道層於閘極絕緣層上。形成第二導體層於通道層上，其中第二導體層具有第一端與第二端，且第一導體層、閘極絕緣層、通道層以及第二導體層構成主動元件。形成第一透明電極層於第二導體層上。形成光電轉換層於第一透明電極層上。形成第二透明電極層於光電轉換層上，其中第一透明電極層、光電轉換層及第二透明電極層構成感測元件，且第一端與第二端的其中之一延伸至感測元件下方。
基於上述，在本發明的光感測裝置中，透過第二導體層上設置有第一透明電極層，使得第一透明電極層能夠保護第二導體層在形成光電轉換層的製程中不受到破壞，以及使得光電轉換層能夠完全且直接地與第一透明電極層接觸，因而提升感測元件的感應面積。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施方式，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A至圖1K為本發明之第一實施方式的光感測裝置之製造流程的剖面示意圖。
首先，請參照圖1A，於基板100上形成第一導體層M1。在本實施方式中，基板100可以是剛性基板，例如玻璃基板、石英基板或矽基板，或可以是可撓性基板，例如聚合物基板或塑膠基板。
在本實施方式中，第一導體層M1即為閘極。基於導電性的考量，第一導體層M1一般是使用金屬材料。然而，本發明並不限於此，第一導體層M1也可以使用金屬材料以外的其他導電材料，例如：合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或是金屬材料與其它導電材料的堆疊層。另外，在本實施方式中，第一導體層M1透過第一道微影蝕刻製程而形成。另外一提的是，在本實施方式中，在形成第一導體層M1的同時，還可形成與第一導體層M1連接的閘極線（未繪示），意即第一導體層M1與閘極線屬於同一膜層。
接著，請參照圖1B，於第一導體層M1上形成閘極絕緣層GI。閘極絕緣層GI通常可以利用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法全面性地沉積在基板100上。閘極絕緣層GI的材質例如是氧化矽（SiOx）、氮化矽（SiNx）或氮氧化矽等無機材料。
接著，於閘極絕緣層GI上形成通道層CH。詳細而言，通道層CH的材質可以是非晶矽、多晶矽或是其他半導體材料，或可以是氧化銦錫鋅（Indium-Tin-Zinc Oxide，ITZO）等的氧化物半導體材料。另外，在本實施方式中，通道層CH透過第二道微影蝕刻製程而形成。
另外一提的是，於閘極絕緣層GI上形成通道層CH後，可更包括於基板100的周邊區(非顯示區)內的閘極絕緣層GI中形成一接觸窗（未繪示），以於後續製程中形成用以與外部電路連接的連接線，其中外部電路例如是驅動晶片或軟性印刷電路（flexible printed circuit，FPC）。詳細而言，所述接觸窗透過第三道微影蝕刻製程而形成。
接著，請參照圖1C，於基板100上依序形成導體材料層M2’與透明電極材料層TE1’。基於導電性的考量，導體材料層M2’一般是使用金屬材料。然而，本發明並不限於此，導體材料層M2’也可以使用金屬材料以外的其他導電材料，例如：合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或是金屬材料與其它導電材料的堆疊層。透明電極材料層TE1’的材質包括氧化銦錫（ITO）、氧化銦鋅（IZO）、氧化鋁鋅（AlZO）、氧化鋁銦、氧化銦（InO）、氧化鎵（gallium oxide，GaO）、奈米碳管、奈米銀顆粒、厚度小於60奈米(nm)的金屬或合金、有機透明導電材料、或其它適合的透明導電材料。
接著，請參照圖1D，於基板100上形成第一透明電極層TE1。詳細而言，在本實施方式中，第一透明電極層TE1的製造方法包括：利用一第四道光罩進行微影蝕刻製程，以將透明電極材料層TE1’圖案化而形成第一透明電極層TE1。另外，在本實施方式中，用以形成第一透明電極層TE1的微影蝕刻製程中的蝕刻步驟例如是濕式蝕刻步驟，蝕刻液例如是鋁酸。
接著，請參照圖1E，於基板100上形成第二導體層M2。在本實施方式中，第二導體層M2的製造方法包括：同樣利用用以形成第一透明電極層TE1的同一張光罩(即所述第四道光罩)進行微影蝕刻製程，以將導體材料層M2’圖案化而形成第二導體層M2，其中第二導體層M2具有第一端102a與第二端102b。在本實施方式中，第一導體層M1、閘極絕緣層GI、通道層CH以及第二導體層M2構成主動元件TFT。具體而言，在本實施方式中，第二導體層M2的第一端102a用以作為主動元件TFT的源極，而第二端102b用以作為主動元件TFT的汲極。另外，在本實施方式中，主動元件TFT屬於背通道蝕刻型態。
進一步而言，第一透明電極層TE1接觸第二導體層M2，以及第二導體層M2與第一透明電極層TE1具有相同的圖案。換言之，第一透明電極層TE1完全覆蓋該第二導體層M2，意即前述兩者實質上面積大小相同，但並不以此為限。另外，在本實施方式中，用以形成第二導體層M2的微影蝕刻製程中的蝕刻步驟可以是濕式蝕刻步驟或乾式蝕刻步驟，其中當蝕刻步驟為濕式蝕刻步驟時，蝕刻液例如是草酸。
從結構觀點而言，在本實施方式中，第二導體層M2與第一透明電極層TE1共同形成暴露出部分通道層CH的第一開口OP1，而第二導體層M2的第一端102a與第二端102b即位於第一開口OP1的相對兩側。
另外一提的是，在本實施方式中，在形成第二導體層M2的同時，還可形成與第二導體層M2的第一端102a連接的資料線（未繪示），意即第二導體層M2的與資料線屬於同一膜層。
由於，第二導體層M2與第一透明電極層TE1使用具有選擇性蝕刻，因此蝕刻第一透明電極層TE1時能確保第二導體層M2不會受到傷害。舉例而言，用以形成第二導體層M2與第一透明電極層TE1的微影蝕刻製程中的蝕刻步驟都是濕式蝕刻步驟，其中第二導體層M2使用鋁酸作為蝕刻液而第一透明電極層TE1使用草酸作為蝕刻液；或是用以形成第二導體層M2的微影蝕刻製程中的蝕刻步驟是乾式蝕刻步驟，而用以形成第一透明電極層TE1的微影蝕刻製程中的蝕刻步驟則是濕式蝕刻步驟，且使用草酸作為蝕刻液，但本發明不以此為限。
接著，請同時參照圖1F及圖1G，於第一透明電極層TE1上形成光電轉換層PS以及第二透明電極層TE2，其中第二透明電極層TE2的材質包括氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅、氧化鋁銦、氧化銦、氧化鎵、奈米碳管、奈米銀顆粒、厚度小於60奈米(nm)的金屬或合金、有機透明導電材料、或其它適合的透明導電材料。具體而言，光電轉換層PS以及第二透明電極層TE2的製造方法包括以下步驟：首先，請先參照圖1F，於基板100上依序形成N型半導體材料層104a、本質半導體材料層104b、P型半導體材料層104c及透明導體材料層（未繪示）。在本實施方式中，本質半導體材料層104b的材料包括本質非晶矽，其中常用的製程氣體包括氫氣(H2 )與矽甲烷(SiH4 )。N型半導體材料層104a的材料包括N型摻雜非晶矽，其中常用的製程氣體包括磷化氫(PH3 )、氫氣(H2 )與矽甲烷(SiH4 )。P型半導體材料層104c的材料包括P型摻雜非晶矽，其中常用的製程氣體包括硼酸三甲酯、氫氣(H2 )與矽甲烷(SiH4 )。透明導體材料層的材料包括銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁鋅氧化物或其他適合的透明導電材料，然上述材料並非用以限制本發明。
接著，圖案化所述透明導體材料層，以於P型半導體材料層104c上形成第二透明電極層TE2（如圖1F所示）。詳細而言，在本實施方式中，第二透明電極層TE2是透過第五道微影蝕刻製程而形成的，其中第五道微影蝕刻製程中的蝕刻步驟例如是濕式蝕刻步驟，蝕刻液例如包括草酸或鋁酸。
之後，請參照圖1G，圖案化N型半導體材料層104a、本質半導體材料層104b以及P型半導體材料層104c，以形成包括互相堆疊的N型半導體層106a、本質半導體層106b及P型半導體層106c的光電轉換層PS。換言之，在本實施方式中，光電轉換層PS包括N型半導體層106a、配置在N型半導體層106a上的本質半導體層106b及配置在本質半導體層106b上的P型半導體層106c。詳細而言，在本實施方式中，光電轉換層PS是透過第六道微影蝕刻製程而形成的，其中第六道微影蝕刻製程中的蝕刻步驟例如是乾式蝕刻步驟，乾式蝕刻氣體包括六氟化硫(SF6 )與氯氣(Cl2 )等氣體。另外，光電轉換層PS具有與第一透明電極層TE1相接觸的底面S1以及與第二透明電極層TE2相接觸的頂面S2。
如上所述，在本實施方式中，第二透明電極層TE2是在形成光電轉換層PS之前形成，藉此可避免因先形成了光電轉換層PS，而使得在對透明導體材料層進行微影蝕刻製程時影響了本質半導體層106b的品質以及對第一透明電極層TE1與第二導體層M2造成破壞。從另一觀點而言，第六道微影蝕刻製程中所使用的蝕刻氣體不會與第一透明電極層TE1及通道層CH發生反應。也就是說，在本實施方式中，透過於第二導體層M2上形成第一透明電極層TE1，能夠避免第二導體層M2在用以形成光電轉換層PS的乾式蝕刻步驟中受到破壞。
另外，在本實施方式中，第一透明電極層TE1、光電轉換層PS及第二透明電極層TE2構成感測元件SE。具體而言，在本實施方式中，第一透明電極層TE1中與光電轉換層PS相接觸的部分用以作為感測元件SE的下電極，而第二透明電極層TE2用以作為感測元件SE的上電極。
進一步而言，如前文所述，由於第二導體層M2與第一透明電極層TE1是透過使用同一張光罩(即第四道光罩)而形成，且第二導體層M2與第一透明電極層TE1的材質皆具有導電性，而感測元件SE又形成於第二導體層M2上，意即第二導體層M2的第二端102b延伸至感測元件SE下方，因此主動元件TFT的汲極（即第二端102b）與感測元件SE的下電極（即部分的第一透明電極層TE1）電性連接。
值得說明的是，如前文所述，由於第一透明電極層TE1能夠保護第二導體層M2在形成光電轉換層PS時不受到破壞，意即第一透明電極層TE1做為一種蝕刻保護層，且部分的第一透明電極層TE1得以作為感測元件SE的下電極，因此光電轉換層PS能夠完全且直接地與第一透明電極層TE1接觸，而使得感測元件SE之底部的感應面積(即光電轉換層PS與第一透明電極層TE1的接觸面積)能夠增加，也就是說感測元件SE之底部的感應面積實質上等於光電轉換層PS之底面S1的面積。
接著，請參照圖1H，於基板100上形成保護層BP1，以覆蓋主動元件TFT及感測元件SE，其中保護層BP1具有第二開口OP2及第三開口OP3，第二開口OP2暴露部分的第一透明電極層TE1，而第三開口OP3暴露部分的第二透明電極層TE2。詳細而言，保護層BP1透過第七道微影蝕刻製程而形成。保護層BP1的材質包括氧化矽、氮化矽或氮氧化矽等無機材料或其他有機材料。
接著，請參照圖1I，於保護層BP1上形成第三透明電極層TE3，其中第三透明電極層TE3透過第三開口OP3與第二透明電極層TE2接觸。詳細而言，第三透明電極層TE3透過第八道微影蝕刻製程而形成。第三透明電極層TE3的材質包括氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅、氧化鋁銦、氧化銦、氧化鎵、奈米碳管、奈米銀顆粒、厚度小於60奈米(nm)的金屬或合金、有機透明導電材料、或其它適合的透明導電材料。另外，在本實施方式中，第三透明電極層TE3可作為用以與外部電路連接的連接線。
接著，請參照圖1J，於保護層BP1上形成第三導體層M3，其中第三導體層M3透過第二開口OP2與第一透明電極層TE1接觸。詳細而言，第三導體層M3透過第九道微影蝕刻製程而形成。第三導體層M3的材質可以是金屬材料，或可以是合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或是金屬材料與其它導電材料的堆疊層等的導電材料。另外，第三導體層M3於垂直投影方向上與主動元件TFT至少部分重疊。詳細而言，在本實施方式中，第三導體層M3於垂直投影方向上至少與主動元件TFT的通道層CH重疊。這是因為通道層CH的材質一般為具有光電轉換特性的半導體材料，若通道層CH未被有效遮蔽，則在照光時容易在通道層CH產生光載子，光載子會使通道導通，而將使主動元件TFT無法關閉而失去開關的功能。
接著，請參照圖1K，在製作完第三導體層M3之後，於基板100上可更包括形成保護層BP2。保護層BP2覆蓋主動元件TFT以及感測元件SE，用以防止主動元件TFT以及感測元件SE受到外界之濕氣、熱量及雜訊等影響，並保護主動元件TFT以及感測元件SE免於外力的破壞。保護層BP2通常可以利用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法全面性地沉積在基板100上。保護層BP2的材質例如是氧化矽、氮化矽、氮氧化矽等無機材料或有機材料。
另外一提的是，於基板100上全面性地沉積保護層BP2後，可更包括在位於周邊區(非顯示區)內的保護層BP2中形成一接觸窗（未繪示），以作為連接例如是驅動晶片或軟性印刷電路等的外部電路之用。詳細而言，所述接觸窗透過第十道微影蝕刻製程而形成。
基於上述，藉由進行上述所有步驟（圖1A至圖1K）後，將可完成本發明之第一實施方式的光感測裝置10的製作。另外，在上述第一實施方式中，光感測裝置10藉由十道微影蝕刻製程即可完成製作。也就是說，與包括背通道蝕刻型態之主動元件的習知光感測裝置相比，光感測裝置10能夠透過較少的微影蝕刻製程數來製造，藉此可降低光罩的使用而降低製程複雜度及製程成本。
圖2A至圖2G為本發明之第二實施方式的光感測裝置之製造流程的剖面示意圖。其中，圖2A為接續圖1E之後所進行的步驟。此外，第二實施方式和第一實施方式中相同或相類似之構件得以採用相同的材料或方法來進行，故下文中針對與第一實施方式相同的描述將不再贅述，而主要以第二實施方式與第一實施方式間的差異處進行說明。
首先，請參照圖2A，於基板100上形成先行保護層FBP，以覆蓋部分的第一透明電極層TE1。詳細而言，先行保護層FBP具有一開口OP，以暴露出部分的第一透明電極層TE1。在本實施方式中，先行保護層FBP是透過第五道微影蝕刻製程而形成。先行保護層FBP的材質包括氧化矽、氮化矽或氮氧化矽等無機材料或其他有機材料。
接著，請同時參照圖2B及圖2C，於第一透明電極層TE1上形成光電轉換層PS以及第二透明電極層TE2。詳細而言，在本實施方式中，光電轉換層PS形成在先行保護層FBP的開口OP內且不與先行保護層FBP相接觸。另外，在本實施方式中，第二透明電極層TE2是透過第六道微影蝕刻製程而形成，而光電轉換層PS是透過第七道微影蝕刻製程而形成。另外，光電轉換層PS具有與第一透明電極層TE1相接觸的底面S1以及與第二透明電極層TE2相接觸的頂面S2。
值得一提的是，如第一實施方式中所述，透過第二透明電極層TE2在光電轉換層PS之前形成，使得可避免在對透明導體材料層進行微影蝕刻製程時影響了本質半導體層106b的品質以及對第一透明電極層TE1與第二導體層M2造成破壞。另外，由於第七道微影蝕刻製程中所使用的蝕刻氣體不會與第一透明電極層TE1及通道層CH發生反應，故透過於第二導體層M2上形成第一透明電極層TE1，能夠避免第二導體層M2在用以形成光電轉換層PS的乾式蝕刻步驟中受到破壞。另外，由於第一透明電極層TE1能夠保護第二導體層M2在光電轉換層PS形成時不受到破壞，且部分的第一透明電極層TE1得以作為感測元件SE的下電極，因此光電轉換層PS能夠完全且直接地與第一透明電極層TE1接觸，而使得感測元件SE之底部的感應面積(即光電轉換層PS與第一透明電極層TE1的接觸面積)能夠增加，也就是說感測元件SE之底部的感應面積實質上等於光電轉換層PS之底面S1的面積。
接著，請參照圖2D，於基板100上形成保護層BP1。詳細而言，在本實施方式中，保護層BP1及先行保護層FBP共同具有第二開口OP2’，而保護層BP1還具有第三開口OP3，其中第二開口OP2’暴露部分的第一透明電極層TE1，而第三開口OP3暴露部分的第二透明電極層TE2。另外，在本實施方式中，保護層BP1是透過第八道微影蝕刻製程而形成。
接著，請參照圖2E，於保護層BP1上形成第三透明電極層TE3，其中第三透明電極層TE3透過第三開口OP3與第二透明電極層TE2接觸。詳細而言，在本實施方式中，第三透明電極層TE3是透過第九道微影蝕刻製程而形成。
接著，請參照圖2F，於保護層BP1上形成第三導體層M3。詳細而言，在本實施方式中，第三導體層M3是透過第二開口OP2’與第一透明電極層TE1接觸。另外，在本實施方式中，第三導體層M3透過第十道微影蝕刻製程而形成。
接著，請參照圖2G，在製作完第三導體層M3之後，於基板100上更包括形成保護層BP2。如第一實施方式中所述，於基板100上全面性地沉積保護層BP2後，可更包括在位於周邊區(非顯示區)內的保護層BP2中形成一接觸窗（未繪示），以作為連接例如是驅動晶片或軟性印刷電路等的外部電路之用。詳細而言，在本實施方式中，所述接觸窗是透過第十一道微影蝕刻製程而形成。
基於上述，藉由進行上述所有步驟（圖2A至圖2G）後，將可完成本發明之第二實施方式的光感測裝置20的製作。另外，在上述第二實施方式中，雖然光感測裝置20需要透過進行十一道微影蝕刻製程來製作，但透過於第二導體層M2上設置具有導電性的第一透明電極層TE1，使得光感測裝置20中的感測元件SE的感應面積得以增加。
圖3A至圖3K為本發明之第三實施方式的光感測裝置之製造流程的剖面示意圖。其中，圖3A為接續圖1A之後所進行的步驟。此外，第三實施方式和第一實施方式中相同或相類似之構件得以採用相同的材料或方法來進行，故下文中針對與第一實施方式相同的描述將不再贅述，而主要以第三實施方式與第一實施方式間的差異處進行說明。
首先，請參照圖3A，於第一導體層M1上依序形成閘極絕緣層GI及通道層CH。詳細而言，在本實施方式中，通道層CH的材質包括氧化銦鎵鋅（Indium-Gallium-Zinc Oxide，IGZO）、氧化鋅、氧化錫（SnO）、氧化銦鋅、氧化鎵鋅（Gallium-Zinc Oxide，GZO）、氧化鋅錫（Zinc-Tin Oxide，ZTO）或氧化銦錫等的氧化物半導體材料。另外，在本實施方式中，通道層CH是透過第二道微影蝕刻製程而形成。
另外一提的是，在本實施方式中，於閘極絕緣層GI上形成通道層CH後，可更包括於基板100的周邊區(非顯示區)內的閘極絕緣層GI中形成一接觸窗（未繪示），以於後續製程中形成用以與外部電路連接的連接線，其中外部電路例如是驅動晶片或軟性印刷電路。詳細而言，所述接觸窗是透過第三道微影蝕刻製程而形成。
接著，請參照圖3B，於通道層CH上形成蝕刻終止層ES，其中蝕刻終止層ES具有暴露出部分通道層CH的第一接觸洞V1與第二接觸洞V2。詳細而言，在本實施方式中，蝕刻終止層ES是透過第四道微影蝕刻製程而形成。蝕刻終止層ES的材質包括氧化矽等。
接著，請參照圖3C，於基板100上依序形成導體材料層M2’與透明電極材料層TE1’。基於導電性的考量，導體材料層M2’一般是使用金屬材料。然而，本發明並不限於此，導體材料層M2’也可以使用金屬材料以外的其他導電材料，例如：合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或是金屬材料與其它導電材料的堆疊層。透明電極材料層TE1’的材質包括氧化銦錫（ITO）、氧化銦鋅（IZO）、氧化鋁鋅（AlZO）、氧化鋁銦、氧化銦（InO）、氧化鎵（gallium oxide，GaO）、奈米碳管、奈米銀顆粒、厚度小於60奈米(nm)的金屬或合金、有機透明導電材料、或其它適合的透明導電材料。
接著，請參照圖3D，於基板100上形成第一透明電極層TE1。詳細而言，在本實施方式中，第一透明電極層TE1的製造方法包括：利用一第五道光罩進行微影蝕刻製程，以將透明電極材料層TE1’圖案化而形成第一透明電極層TE1。另外，在本實施方式中，用以形成第一透明電極層TE1的微影蝕刻製程中的蝕刻步驟例如是濕式蝕刻步驟，蝕刻液例如是鋁酸。
接著，請參照圖3E，於基板100上形成第二導體層M2。詳細而言，在本實施方式中，部分的第一端102a及部分的第二端102b分別藉由第一接觸洞V1及第二接觸洞V2與通道層CH相接觸。也就是說，在本實施方式中，主動元件TFT的源極及汲極分別藉由第一接觸洞V1及第二接觸洞V2與通道層CH相接觸。具體而言，在本實施方式中，主動元件TFT屬於蝕刻阻擋層型態。
另外，第一透明電極層TE1接觸第二導體層M2，以及第二導體層M2與第一透明電極層TE1具有相同的圖案。換言之，第一透明電極層TE1完全覆蓋該第二導體層M2，意即前述兩者實質上面積大小相同。具體而言，在本實施方式中，第二導體層M2的製造方法包括：同樣利用用以形成第一透明電極層TE1的同一張光罩(即所述第五道光罩)進行微影蝕刻製程，以將導體材料層M2’圖案化而形成第二導體層M2。進一步而言，在本實施方式中，用以形成第二導體層M2的微影蝕刻製程中的蝕刻步驟可以是濕式蝕刻步驟或乾式蝕刻步驟，其中當蝕刻步驟為濕式蝕刻步驟時，蝕刻液例如是草酸。從另一觀點而言，第二導體層M2與第一透明電極層TE1共同形成暴露出部分蝕刻終止層ES的第一開口OP1，而第二導體層M2的第一端102a與第二端102b即位於第一開口OP1的相對兩側。
由於，第二導體層M2與第一透明電極層TE1使用具有選擇性蝕刻，因此蝕刻第一透明電極層TE1時能確保第二導體層M2不會受到傷害。舉例而言，用以形成第二導體層M2與第一透明電極層TE1的微影蝕刻製程中的蝕刻步驟都是濕式蝕刻步驟，其中第二導體層M2使用鋁酸作為蝕刻液而第一透明電極層TE1使用草酸作為蝕刻液；或是用以形成第二導體層M2的微影蝕刻製程中的蝕刻步驟是乾式蝕刻步驟，而用以形成第一透明電極層TE1的微影蝕刻製程中的蝕刻步驟則是濕式蝕刻步驟，且使用草酸作為蝕刻液，但本發明不以此為限。
接著，請同時參照圖3F及圖3G，於第一透明電極層TE1上形成光電轉換層PS以及第二透明電極層TE2。詳細而言，在本實施方式中，第二透明電極層TE2是透過第六道微影蝕刻製程而形成，而光電轉換層PS是透過第七道微影蝕刻製程而形成。另外，光電轉換層PS具有與第一透明電極層TE1相接觸的底面S1以及與第二透明電極層TE2相接觸的頂面S2。
值得一提的是，如第一實施方式中所述，透過第二透明電極層TE2在光電轉換層PS之前形成，使得可避免在對透明導體材料層進行微影蝕刻製程時影響了本質半導體層106b的品質以及對第一透明電極層TE1與第二導體層M2造成破壞。另外，由於第七道微影蝕刻製程中所使用的蝕刻氣體不會與第一透明電極層TE1及通道層CH發生反應，故透過於第二導體層M2上形成第一透明電極層TE1，能夠避免第二導體層M2在用以形成光電轉換層PS的乾式蝕刻步驟中受到破壞。另外，由於第一透明電極層TE1能夠保護第二導體層M2在光電轉換層PS形成時不受到破壞，且部分的第一透明電極層TE1得以作為感測元件SE的下電極，因此光電轉換層PS能夠完全且直接地與第一透明電極層TE1接觸，而使得感測元件SE之底部的感應面積(即光電轉換層PS與第一透明電極層TE1的接觸面積)能夠增加，也就是說感測元件SE之底部的感應面積實質上等於光電轉換層PS之底面S1的面積。
接著，請參照圖3H，於基板100上形成保護層BP1，其中保護層BP1具有第二開口OP2及第三開口OP3，第二開口OP2暴露部分的第一透明電極層TE1，而第三開口OP3暴露部分的第二透明電極層TE2。詳細而言，在本實施方式中，保護層BP1是透過第八道微影蝕刻製程而形成。
接著，請參照圖3I，於保護層BP1上形成第三透明電極層TE3，其中第三透明電極層TE3透過第三開口OP3與第二透明電極層TE2接觸。詳細而言，在本實施方式中，第三透明電極層TE3是透過第九道微影蝕刻製程而形成。
接著，請參照圖3J，於保護層BP1上形成第三導體層M3，其中第三導體層M3透過第二開口OP2與第一透明電極層TE1接觸。詳細而言，第三導體層M3透過第十道微影蝕刻製程而形成。
接著，請參照圖3K，在製作完第三導體層M3之後，於基板100上更包括形成保護層BP2。如第一實施方式中所述，於基板100上全面性地沉積保護層BP2後，可更包括在位於周邊區(非顯示區)內的保護層BP2中形成一接觸窗（未繪示），以作為連接例如是驅動晶片或軟性印刷電路等的外部電路之用。詳細而言，在本實施方式中，所述接觸窗是透過第十一道微影蝕刻製程而形成。
基於上述，藉由進行上述所有步驟（圖3A至圖3K）後，將可完成本發明之第三實施方式的光感測裝置30的製作。另外，在上述第三實施方式中，光感測裝置30藉由十一道微影蝕刻製程即可完成製作。也就是說，與包括蝕刻阻擋層型態之主動元件的習知光感測裝置相比，光感測裝置30能夠透過較少的微影蝕刻製程數來製造，藉此可降低光罩的使用而降低製程複雜度及製程成本。
綜上所述，在本發明的光感測裝置中，透過第二導體層上設置有第一透明電極層，且部分的第一透明電極層作為感測元件的下電極，使得第一透明電極層能夠保護第二導體層在形成光電轉換層的製程中不受到破壞，以及使得光電轉換層能夠完全且直接地與第一透明電極層接觸，因而提升感測元件的感應面積。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10、20、30‧‧‧光感測裝置
100‧‧‧基板
102a‧‧‧第一端
102b‧‧‧第二端
104a‧‧‧N型半導體材料層
104b‧‧‧本質半導體材料層
104c‧‧‧P型半導體材料層
106a‧‧‧N型半導體層
106b‧‧‧本質半導體層
106c‧‧‧P型半導體層
BP1、BP2‧‧‧保護層
CH‧‧‧通道層
ES‧‧‧蝕刻終止層
FBP‧‧‧先行保護層
GI‧‧‧閘極絕緣層
M1‧‧‧第一導體層
M2‧‧‧第二導體層
M2’‧‧‧導體材料層
M3‧‧‧第三導體層
OP1‧‧‧第一開口
OP2、OP2’‧‧‧第二開口
OP3‧‧‧第三開口
OP‧‧‧開口
PS‧‧‧光電轉換層
S1‧‧‧底面
S2‧‧‧頂面
SE‧‧‧感測元件
TE1‧‧‧第一透明電極層
TE1’‧‧‧透明電極材料層
TE2‧‧‧第二透明電極層
TE3‧‧‧第三透明電極層
TFT‧‧‧主動元件
V1‧‧‧第一接觸洞
V2‧‧‧第二接觸洞
圖1A至圖1K為本發明之第一實施方式的光感測裝置之製造流程的剖面示意圖。 圖2A至圖2G為本發明之第二實施方式的光感測裝置之製造流程的剖面示意圖。 圖3A至圖3K為本發明之第三實施方式的光感測裝置之製造流程的剖面示意圖。
10‧‧‧光感測裝置
100‧‧‧基板
102a‧‧‧第一端
102b‧‧‧第二端
106a‧‧‧N型半導體層
106b‧‧‧本質半導體層
106c‧‧‧P型半導體層
BP1、BP2‧‧‧保護層
CH‧‧‧通道層
GI‧‧‧閘極絕緣層
M1‧‧‧第一導體層
M2‧‧‧第二導體層
M3‧‧‧第三導體層
OP2‧‧‧第二開口
OP3‧‧‧第三開口
PS‧‧‧光電轉換層
SE‧‧‧感測元件
TE1‧‧‧第一透明電極層
TE2‧‧‧第二透明電極層
TE3‧‧‧第三透明電極層
TFT‧‧‧主動元件

Claims (15)

  1. 一種光感測裝置，包括：一基板；一主動元件，配置在該基板上，其中該主動元件包括：一第一導體層，設置於該基板上；一閘極絕緣層，設置於該基板上且覆蓋於該第一導體層上；一通道層，設置於該閘極絕緣層上；以及一第二導體層，設置於該通道層上；以及一感測元件，配置在該第二導體層上，其中該感測元件包括：一第一透明電極層，設置且覆蓋在該第二導體層上；一光電轉換層，設置在該第一透明電極層上；以及一第二透明電極層，設置在該光電轉換層上，其中該第二導體層具有一第一端與一第二端，該第一端與該第二端的其中之一延伸至該感測元件下方。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光感測裝置，其中該第一透明電極層接觸該第二導體層。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光感測裝置，其中該第二導體層與該第一透明電極層共同具有一第一開口，該第一開口暴露出部分的該通道層，且該第一透明電極層完全覆蓋該第二導體層。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的光感測裝置，更包括一保護層，覆蓋該主動元件及部分的該感測元件，且具有一第二開口及一第三開口，該第二開口暴露部分該第一透明電極層，該第三開口暴露部分該第二透明電極層。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的光感測裝置，更包括：一先行保護層，覆蓋部分的該第一透明電極層；以及一保護層，覆蓋該主動元件及該感測元件，其中該保護層及該先行保護層共同具有一第二開口，且該保護層具有一第三開口，該第二開口暴露部分該第一透明電極層，該第三開口暴露部分該第二透明電極層。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的光感測裝置，更包括：一蝕刻終止層，設置在該通道層上，且具有暴露出部分該通道層的一第一接觸洞與一第二接觸洞，其中部分的該第一端及該第二端分別藉由該第一接觸洞及該第二接觸洞與該通道層相接觸；以及一保護層，設置在該第一透明電極層上，且具有一第二開口及一第三開口，該第二開口暴露部分該第一透明電極層，該第三開口暴露部分該第二透明電極層。
  7. 如申請專利範圍第4項至第6項中的任一項所述的光感測裝置，其中更包括一第三透明電極層，設置在該保護層上，其中該第三透明電極層透過該第三開口與該第二透明電極層接觸。
  8. 如申請專利範圍第4項至第6項中的任一項所述的光感測裝置，其中更包括一第三導體層，設置在該保護層上，其中該第三導體層透過該第二開口與該第一透明電極層接觸，且該第三導體層於垂直投影方向上與該主動元件至少部分重疊。
  9. 一種光感測裝置的製造方法，包括：形成一第一導體層於一基板上；形成一閘極絕緣層於該第一導體層上；形成一通道層於該閘極絕緣層上；形成一第二導體層於該通道層上，其中該第二導體層具有一第一端與一第二端，且該第一導體層、該閘極絕緣層、該通道層以及該第二導體層構成一主動元件；形成一第一透明電極層於該第二導體層上；形成一光電轉換層於該第一透明電極層上；以及形成一第二透明電極層於該光電轉換層上，其中該第一透明電極層、該光電轉換層及該第二透明電極層構成一感測元件，且該第一端與該第二端的其中之一在該感測元件下方。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的光感測裝置的製造方法，其中該第二導體層與該第一透明電極層是以同一光罩進行圖案化製程而形成一第一開口，該第一開口暴露出部分的該通道層。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的光感測裝置的製造方法，其中在形成該第二透明電極層之後，更包括： 形成一保護層，其中該保護層具有一第二開口及一第三開口，該第二開口暴露部分該第一透明電極層，該第三開口暴露部分該第二透明電極層。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的光感測裝置的製造方法，其中：在形成該第二透明電極層之前，更包括形成一先行保護層；以及在形成該第二透明電極層之後，更包括形成一保護層，其中該保護層及該先行保護層共同具有一第二開口，且該保護層具有一第三開口，該第二開口暴露部分該第一透明電極層，該第三開口暴露部分該第二透明電極層。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的光感測裝置的製造方法，其中：在形成該第二導體層之前，更包括於該通道層上形成一蝕刻終止層，其中該蝕刻終止層具有暴露出部分該通道層的一第一接觸洞與一第二接觸洞，且部分的該第一端及該第二端分別藉由該第一接觸洞及該第二接觸洞與該通道層相接觸；以及在形成該第二透明電極層之後，更包括形成一保護層，其中該保護層具有一第二開口及一第三開口，該第二開口暴露部分該第一透明電極層，該第三開口暴露部分該第二透明電極層。
  14. 如申請專利範圍第11項至第13項中的任一項所述的光感測裝置的製造方法，其中在形成該保護層之後，更包括： 於該保護層上形成一第三透明電極層，其中該第三透明電極層透過該第三開口與該第二透明電極層接觸；以及於該保護層上形成一第三導體層，其中該第三導體層透過該第二開口與該第一透明電極層接觸，且該第三導體層於垂直投影方向上與該主動元件至少部分重疊。
  15. 如申請專利範圍第9項所述的光感測裝置的製造方法，其中形成該光電轉換層於該第一透明電極層上以及形成該第二透明電極層於該光電轉換層上的方法包括：於該基板上依序形成一N型半導體材料層、一本質半導體材料層、一P型半導體材料層及一透明導體材料層；圖案化該透明導體材料層，以形成該第二透明電極層；以及圖案化該N型半導體材料層、該本質半導體材料層及該P型半導體材料層，以形成互相堆疊的一N型半導體層、一本質半導體層及一P型半導體層。
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