DE102007057089B4

DE102007057089B4 - Flüssigkristallanzeige mit Photosensor und Herstellungsverfahren derselben

Info

Publication number: DE102007057089B4
Application number: DE102007057089A
Authority: DE
Inventors: Kyung Eon Suwon Lee; Myoung Kee Yongin Baek; Han Wook Hwang
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2010-04-29
Anticipated expiration: 2027-11-28
Also published as: US20100330713A1; JP2008158516A; FR2910714B1; FR2910714A1; GB2445100A; GB2445100B; US7787065B2; GB0724653D0; DE102007057089A1; US8045081B2; US20080151162A1; JP4739313B2

Abstract

Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor, die aufweist:
ein Flüssigkristallpanel mit erstem und zweitem Substrat, die aneinander gebondet sind mit einer dazwischen angeordneten Flüssigkristallschicht, und dem Photosensor zum Erfassen von externem Licht aus der Umgebung, der auf dem zweiten Substrat (300) gebildet ist,
wobei der Photosensor aufweist:
eine Halbleiterschicht, die auf dem zweiten Substrat (300) gebildet ist und mit einem n⁺-Ionen-Implantationsbereich (316b), einem Ionen-Nichtimplantationsbereich (319) und einem leicht dotierten Bereich (318b) vorgesehen ist;
eine Isolationsschicht (306), die auf dem zweiten Substrat (300) gebildet ist, so dass die Halbleiterschicht bedeckt ist;
erste und zweite Hilfsstrukturen (309a; 309b), die auf der Isolationsschicht (306) benachbart zur Halbleiterschicht gebildet sind;
eine Passivierungsschicht (320), die auf dem zweiten Substrat (300) gebildet ist, so dass die ersten und zweiten Hilfsstrukturen (309a, 309b) und die Isolationsschicht (306) bedeckt sind;
erste und zweite Hilfskapazitäten (Cgs, Cgd), die in Abschnitten gebildet sind, in denen...

Description

Diese Anmeldung betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und insbesondere eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor mit einer verbesserten Erfassungseffizienz, und ein Herstellungsverfahren derselben.
Gemäß verschiedenen mobilen elektronischen Vorrichtungen, z. B. Mobiltelefonen, PDAs und Notebook-Computer, die seit kurzem entwickelt werden, gibt es eine steigende Nachfrage nach Flachpanel-Anzeigevorrichtungen mit einem dünnen Profil und geringem Gewicht. Beispiele von Flachpanel-Anzeigevorrichtungen weisen Flüssigkristallanzeigevorrichtungen (LCD), Feldemissionsanzeigen (FED) und Plasmaanzeigepanels (PDP) auf. Unter den Flachpanel-Anzeigevorrichtungen hat die Flüssigkristallanzeigevorrichtung die größte Aufmerksamkeit aufgrund dessen, dass die Technologie für die Massenherstellung geeignet ist, des einfachen Ansteuerungsverfahrens und der Verwirklichung einer hohen Auflösung.
Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung entspricht einer Transmissions-Typ-Anzeigevorrichtung, die die Lichtdurchlässigkeit durch die Flüssigkristallschicht aufgrund von Brechungsanisotropie steuert, wodurch gewünschte Bilder auf einem Schirm angezeigt werden. Zum Anzeigen der gewünschten Bilder in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung, wird eine Hintergrundbeleuchtungseinheit benötigt, deren Licht durch die Flüssigkristallschicht hindurch läuft. Folglich weist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung das Flüssigkristallpanel und die Hintergrundbeleuchtungseinheit auf, die auf der Rückseite des Flüssigkristallpanels vorgesehen ist.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit emittiert das Licht mit einer konstanten Helligkeit auf das Flüssigkristallpanel. Das heißt, da die Hintergrundbeleuchtungseinheit das Licht mit einer konstanten Helligkeit sogar im Fall relativ heller Umgebungen emittiert, verursacht sie einen Anstieg des Leistungsverbrauchs. Praktisch verwendet die Hintergrundbeleuchtungseinheit einen großen Prozentsatz der Gesamtleistung, genauer ungefähr 80% oder mehr der Gesamtleistung, die zum Betreiben der Flüssigkristallanzeigevorrichtung verwendet wird. Zum Herstellen der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem geringen Leistungsverbrauch gibt es verschiedene Verfahren zum Verringern des Leistungsverbrauchs der Hintergrundbeleuchtungseinheit.
Eine der verschiedenen Verfahren zum Verringern des Leistungsverbrauchs der Hintergrundbeleuchtungseinheit ist das Bereitstellen einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die einen Photosensor aufweist, der die Helligkeit von externem Licht aus der Umgebung erfassen kann.
Wie in 1 gezeigt ist, weist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 mit einem Photosensor zum Erfassen der Helligkeit von externem Licht aus der Umgebung ein Flüssigkristallpanel 150, das mit einem oberen Substrat 110, einem unteren Substrat 120 und einer Flüssigkristallschicht 130 zwischen dem oberen und dem unteren Substrat 110 und 120 vorgesehen ist; und eine Hintergrundbeleuchtung 200, die an dem unteren Substrat 120 vorgesehen ist und Licht auf das Flüssigkristallpanel 150 emittiert, auf. Das Flüssigkristallpanel 150 ist mit einem Anzeigebereich zum Anzeigen von Bildern; einem Nicht-Anzeigebereich, auf dem Bilder nicht angezeigt werden; und einem Schwarzmatrixbereich, der zwischen dem Anzeigebereich und dem Nicht-Anzeigebereich vorgesehen ist, zum Abblocken des Lichts definiert.
Das obere Substrat 110 entspricht einem Farbfiltersubstrat. Gleichzeitig sind R-, G- und B-Farbfilter 101 in dem Pixelbereich des oberen Substrats 110 gebildet und Schwarzmatrixschichten 105 sind im Schwarzmatrixbereich des oberen Substrats 110 gebildet. Obwohl nicht im Detail gezeigt, ist die Schwarzmatrixschicht 105 in der Grenze (nicht gezeigt) von Pixeln vorgesehen, wodurch eine Lichtleckage verhindert wird. Der Farbfilter 101 ist eine Harzschicht, die Farbstoff oder Farbe aufweist. Zusätzlich kann eine Überzugsschicht (nicht gezeigt) zum Nivellieren der Oberfläche des Farbfilters 101 gebildet sein. Auf der Überzugsschicht gibt es eine Common-Elektrode 103, d. h. eine Elektrode, die mit einem Common-Potential verbunden ist, zum Anlegen einer Spannung an die Flüssigkristallschicht 130.
Das untere Substrat 120 ist mit einer Mehrzahl von Gate- und Datenleitungen 125 und 127 vorgesehen, die einander kreuzen, so dass die Pixel definiert werden. Ebenso ist eine Schaltvorrichtung zum Schalten jedes Pixels an jeder Kreuzung der Gate- und Datenleitungen 125 und 127 vorgesehen. Zum Beispiel ist die Schaltvorrichtung aus einem Dünnschichttransistor 121 gebildet, der eine Gateelektrode, eine Halbleiterschicht und Source- und Drainelektroden aufweist. Dann ist ein Gateanschluß 125a an einer Seite jeder Gateleitung 125 vorgesehen und ein Datenanschluss 127a ist an einer Seite jeder Datenleitung 127 vorgesehen, wobei die Gate- und Datenanschlüsse 125a und 127a Signale an die entsprechenden Gate- und Datenleitungen 125 und 127 anlegen. Jedes Pixel ist mit einer Pixelelektrode 123 vorgesehen, wobei die Pixelelektrode 123 des unteren Substrats 120 der Common-Elektrode 103 des oberen Substrats 110 gegenüberliegt. Die Common-Elektrode 103 und die Pixelelektrode 123 sind aus transparenten leitfähigen Materialien gebildet, die zum Durchlassen des Lichts auf die Hintergrundbeleuchtung 200 geeignet sind.
Ebenfalls ist ein Photosensor 140 im Schwarzmatrixbereich des unteren Substrats 120 gebildet zum Erfassen der Helligkeit des externen Lichts und Steuern der Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung. Zum Freilegen des Photosensors 140 an die Außenumgebung ist ein entsprechender Abschnitt in der Schwarzmatrix des oberen Substrats 110 teilweise entfernt.
Wie in 2 gezeigt ist, wenn der entsprechende Abschnitt der Schwarzmatrix 105 von dem Schwarzmatrixbereich des oberen Substrats 110 entfernt ist, der Photosensor 140 des unteren Substrats 120 außen freigelegt. Gleichzeitig wird der Photosensor 140 gleichzeitig gebildet, wenn der Dünnschichttransistor 121 gebildet wird.
3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Dünnschichttransistor und einen Photosensor darstellt, die in einer herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung enthalten sind.
Wie in 3 gezeigt ist, weist ein Substrat 120 einen Dünnschichttransistorbereich (I) mit einem Kanal aus einem p-Ionen-Implantationsbereich; einen Dünnschichttransistorbereich (II) mit einem Kanal aus einem n-Ionen-Implantationsbereich; und einem Photosensorbereich (III) auf.
Unter Bezugnahme auf 3 werden eine p-Halbleiterschicht 163, eine n-Halbleiterschicht 164 und eine n- und p-Halbleiterschicht 165 mit festen Zwischenräumen auf dem Substrat 120 einschließlich einer Pufferschicht 162 gebildet. Dann wird eine Gateisolationsschicht 166 auf der p-Halbleiterschicht 163, der n-Halbleiterschicht 164 und der n- und p-Halbleiterschicht 165 gebildet. Ebenfalls wird eine Gateelektrode 168 auf der Gateisolationsschicht 166 über der p-Halbleiterschicht 163 und der n-Halbleiterschicht 164 gebildet.
Ebenfalls wird eine Isolationszwischenschicht 170 einschließlich eines Kontaktlochs zum Freilegen der Halbleiterschicht auf der Gateelektrode 168 gebildet. Dann werden Source- und Drainelektroden 172 auf der Isolationszwischenschicht 170 gebildet, wobei die Source- und Drainelektroden 172 jeweils mit der p-Halbleiterschicht 163, der n-Halbleiterschicht 164 und der n- und p-Halbleiterschicht 165 durch das Kontaktloch zum Freilegen der Halbleiterschicht verbunden sind.
Die n-Halbleiterschicht 164 ist so gebildet, dass sein Bereich, der mit den Source- und Drainelektroden 172 in Kontakt ist, mit einem n⁺-Ionen-Implantationsbereich 164 vorgesehen ist, sein Bereich, der mit dem Gateisolationsschicht 166 in Kontakt ist, mit einem Ionen-Nichtimplantationsbereich 164b vorgesehen ist und sein Bereich dazwischen mit einer n^–-LDD-Schicht 164c vorgesehen ist.
Die p-Halbleiterschicht 163 ist ohne zusätzlicher LDD-Schicht gebildet und ist so gebildet, dass ihr Bereich, der mit den Source- und Drainelektroden 172 in Kontakt ist, mit einem p-Ionen-Implantationsbereich 163a vorgesehen ist und ihr Bereich, der mit der Gateisolationsschicht 166 in Kontakt ist, mit einem Ionen-Nichtimplantationsbereich 163b vorgesehen ist.
Die n- und p-Halbleiterschicht 165 ist so gebildet, dass ihr Bereich, der mit den Source- und Drainelektroden 172 in Kontakt ist, mit p⁺- und n⁺-Ionen-Implantationsbereichen 165a und 165b vorgesehen ist, und ihr Bereich, der mit der Gateisolationsschicht 166 in Kontakt ist, mit einem Ionen-Implantationsbereich 165c vorgesehen ist.
Beim Ionen-Implantationsprozess zum Bilden der LDD-Schicht wird die n^–-LDD-Schicht 164c der n-Halbleiterschicht 164 gebildet, indem die Gateelektrode, die auf der Gateisolationsschicht gebildet ist, als Ionen-Implantationsmaske verwendet wird, anstelle das eine Maske mit Photolackstruktur (Photoresist-Struktur) verwendet wird. Jedoch wird weder die Gateelektrode noch die Maske mit Photolackstruktur in dem Photosensorbereich (III) bei dem Ionen-Implantationsprozess zum Bilden der LDD-Schicht gebildet. Folglich werden n-Ionen in den Ionen-Implantationsbereich 165c zwischen dem p⁺-Ionen-Implantationsbereich 165a und dem n⁺-Ionen-Implantationsbereich 165b dotiert.
Im Fall des Photosensorbereichs (III) ist es schwierig, die Stromstärke in dem Photosensorbereich gemäß der Intensität des externen Lichts zu überprüfen, falls der Ionen-Implantationsbereich 165c zwischen dem p⁺-Ionen-Implantationsbereich 165a und dem n⁺-Ionen-Implantationsbereich 165b gebildet wird.
Mit anderen Worten, falls das externe Licht stärker wird, steigert es die Stärke des Stroms, der durch die Source- und Drainelektroden, d. h. p⁺- und n⁺-Ionen-Implantationsbereiche 165a und 165b, fließt. Währenddessen verringert es die Intensität des Stroms, der durch die Source- und Drainelektroden fließt, falls das externe Licht schwächer wird. Folglich ist es möglich, die Stärke des Stroms im Photosensorbereich gemäß der Intensität des externen Lichts zu überprüfen.
Jedoch kann der herkömmliche Photosensorbereich die Stromstärke gemäß der Intensität des externen Lichts nicht überprüfen, da der n^–-Ionen-Implantationsbereich 165c, der zwischen dem p⁺-Ionen-Implantationsbereich 165a und dem n⁺-Ionen-Implantationsbereich 165b gebildet ist, die Stromstärke beeinflusst, die durch die p⁺- und n⁺-Ionen-Implantationsbereiche fließt, so dass die Erfassungseffizienz des Photosensorbereichs gestört ist. Das heißt, wie in 4 gezeigt ist, der herkömmliche Photosensorbereich weist einen nicht-linearen Drainstrom gemäß der Drain-Source-Spannung Vds auf, wodurch es schwierig ist, den Unterschied des Stroms gemäß der Intensität des externen Lichts präzise zu überprüfen.
Die Schrift US 2005/0045881 A1 offenbart eine Anzeigevorrichtung mit einem Photosensor, wobei Bor-Ionen in dem Poly-Siliziumfilm injiziert sind, so dass ein p^–-Bereich gebildet ist.
US 2006/0082568 A1 offenbart eine weitere Anzeigevorrichtung mit einem Photosensor, wobei ein Nicht-Implantationsbereich durch Abscheiden eines amorphen Siliziumfilms gebildet wird.
EP 1 154 383 A2 offenbart eine weitere Anzeigevorrichtung mit einem Photosensor, wobei ein stufenförmiges Ionenimplantationsprofil in einer Halbleiterschicht gebildet ist.
EP 1 617 192 A1 offenbart eine weitere Anzeigevorrichtung mit einem Photosensor, wobei der Photosensor aus Dünnschichttransistoren gebildet ist.
JP 02-215168 A offenbart einen Dünnschicht-Phototransistor, wobei das Gate zwei Zweige aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die einen Photosensor mit einer verbesserten Erfassungseffizienz aufweist, und ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Diese Aufgabe wird von einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem Hauptanspruch und ein Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß Anspruch 6 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Gemäß einem Aspekt weist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor ein Flüssigkristallpanel mit erstem und zweitem Substrat, die aneinander gebondet sind mit einer dazwischen angeordneten Flüssigkristallschicht, und dem Photosensor, der auf dem zweiten Substrat gebildet ist, zum Erfassen von externem Licht aus der Umgebung auf, wobei der Photosensor eine Halbleiterschicht, die auf dem zweiten Substrat gebildet ist und mit einem n⁺-Ionen-Implantationsbereich, einem Ionen-Nichtimplantationsbereich und einem leicht dotierten Bereich vorgesehen ist; eine Isolationsschicht, die auf dem zweiten Substrat gebildet ist, so dass die Halbleiterschicht bedeckt ist; erste und zweite Hilfsstrukturen, die auf der Isolationsschicht benachbart zur Halbleiterschicht gebildet sind; eine Passivierungsschicht, die auf dem zweiten Substrat gebildet ist, so dass die ersten und zweiten Hilfsstrukturen und die Isolationsschicht bedeckt sind; erste und zweite Hilfskapazitäten, die in den Abschnitten gebildet sind, die jeweils zwischen Source- und Drainelektroden des Photosensors und den ersten und zweiten Hilfsstrukturen überlappt sind; und eine Öffnung, die durch die Passivierungsschicht über dem Ionen-Nichtimplantationsbereich hindurch verläuft, so dass das externe Licht auf dem Nicht-Implantationsbereich bereitgestellt wird.
Gleichzeitig ist der Zentralabschnitt der Ionenimplantations-Verhinderungsschicht entfernt beim Prozess des Bildens der Öffnung.
Ebenfalls wird die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht derart teilweise entfernt, dass die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht nur auf einer unteren Kante der Öffnung übrigbleibt, das dem n⁺-Ionen-Implantationsbereich entspricht, wenn das zweite Kontaktloch gebildet wird.
Ebenfalls werden die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht und Source- und Drainelektroden aus dem gleichen Material gebildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist ein Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor Vorbereiten eines ersten Substrats, das eine Farbfilterschicht aufweist; Vorbereiten eines zweiten Substrats, das Dünnschichttransistor- und Photosensorbereiche aufweist; und Bilden einer Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat auf, wobei das Vorbereiten des zweiten Substrats Bilden einer Pufferschicht auf dem zweiten Substrat; Bilden von Halbleiterschichten auf der Pufferschicht der Dünnschichttransistor- und der Photosensorbereiche; Bilden einer Isolationsschicht auf dem zweiten Substrat, so dass die Halbleiterschicht bedeckt wird; Bilden einer Gateelektrode, die die Halbleiterschichten überlappt, auf der Isolationsschicht des Dünnschichttransistorbereichs, Bilden einer Ionenimplantations-Verhinderungsschicht auf der Isolationsschicht des Photosensorbereichs und Bilden erster und zweiter Hilfsstrukturen auf der Isolationsschicht benachbart zur Halbleiterschicht des Photosensorbereichs und Source- und Drainelektroden des Photosensors überlappend; Bilden von wenigstens einem n⁺- und einem p-Ionen-Implantationsbereich in der Halbleiterschicht des Dünnschichttransistorbereichs und Bilden von wenigstens einem n⁺- und einem p-Ionen-Implantationsbereich, eines Ionen-Nichtimplantationsbereichs und eines leicht dotierten Bereichs in der Halbleiterschicht des Photosensorbereichs, indem die Gateelektrode und die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht verwendet werden, zur gleichen Zeit; Bilden einer Passivierungsschicht auf der gesamten Oberfläche des zweiten Substrats; Bilden eines ersten Kontaktlochs, das Source- und Drainbereiche der Halbleiterschicht in dem Dünnschichttransistorbereich und die Source- und Drainbereiche der Halbleiterschicht im Photosensorbereich freilegt, und Bilden einer Öffnung, die durch die Passivierungsschicht über dem Ionen-Nichtimplantationsbereich des Photosensorbereichs hindurch verläuft, indem die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht freigelegt wird oder die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht teilweise oder vollständig entfernt wird; und Bilden einer Metallschicht auf dem zweiten Substrat einschließlich den ersten Kontaktlöchern und der Öffnung und Strukturieren von Source- und Drainelektroden, die mit der Halbleiterschicht des Dünnschichttransistors durch das erste Kontaktloch hindurch verbunden sind, und von Source- und Drainelektroden, die mit der Halbleiterschicht des Photosensorbereichs durch das erste Kontaktloch hindurch verbunden sind, zur gleichen Zeit.
Zusätzlich weist das Verfahren Bilden erster und zweiter Hilfsstrukturen, die auf der Isolationsschicht benachbart zur Halbleiterschicht des Photosensorbereichs und überlappend mit den Source- und Drainelektroden gebildet werden, auf.
Gleichzeitig wird die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht beim Prozess des Bildens des zweiten Kontaktlochs vollständig entfernt.
Ebenfalls wird die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht beim Prozess des Bildens des zweiten Kontaktlochs freigelegt und beim Prozess des Strukturierens der Source- und Drainelektroden vollständig entfernt.
Ebenfalls wird der Mittelteil der Ionenimplantations-Verhinderungsschicht beim Prozess des Bildens des zweiten Kontaktlochs entfernt.
Ebenfalls wird die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht teilweise entfernt, so dass die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht nur auf einer unteren Kante des zweiten Kontaktlochs entsprechend dem n⁺-Ionen-Implantationsbereich übrigbleibt, wenn das zweite Kontaktloch gebildet wird.
Ebenfalls werden die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht und die Source- und Drainelektroden aus dem gleichen Material gebildet.
Es ist verständlich, dass sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung beispielhaft und erklärend sind und beabsichtigen, eine weitergehende Erklärung der beanspruchten Erfindung zu schaffen.
Die begleitenden Zeichnungen, die hierin enthalten sind und ein weitergehendes Verständnis der Erfindung bereitstellen und in dieser Anmeldung enthalten sind und einen Teil davon bilden, stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erklären des Prinzips der Erfindung. In der Zeichnung:
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine herkömmliche Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor darstellt;
2 ist eine Draufsicht, die ein Flüssigkristallpanel aus 1 darstellt;
3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Photosensor und einen Dünnschichttransistor darstellt, die in einem herkömmlichen Flüssigkristallpanel enthalten sind;
4 ist ein Diagramm, das Strom-Spannungs-Eigenschaften in einem herkömmlichen Photosensor darstellt;
5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Photosensorbereich und einen Dünnschichttransistorbereich in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
6A bis 6F sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen;
7 ist ein Diagramm, das Strom-Spannungs-Eigenschaften in einem Photosensor gemäß der Erfindung darstellt;
8A bis 8C sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen;
9A und 9B sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen;
10A und 10B sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen;
11 ist eine Querschnittsansicht, die Photosensor- und Dünnschichttransistorbereiche in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
12A bis 12F sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen;
13A bis 13C sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen;
14A und 14B sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen; und
15A und 15B sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
Es wird jetzt im Detail Bezug genommen auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung, wovon Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind. Wo immer möglich werden gleiche Bezugszeichen in allen Zeichnungen verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
Nachstehend wird eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die einen Photosensor aufweist, gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Photosensorbereich und einen Dünnschichttransistorbereich in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
Wie in 5 gezeigt ist, ist ein Substrat 300 mit einem ersten Dünnschichttransistorbereich (I) mit einem Kanal durch einen p-Ionen-Implantationsbereich; einem zweiten Dünnschichttransistorbereich (II) mit einem Kanal durch einen n-Ionen-Implantationsbereich; und einem Photosensorbereich (III) definiert.
Der erste Dünnschichttransistorbereich (I) weist eine p-Halbleiterschicht, die mit zwei p-Ionen-Implantationsbereichen 312a auf einer Pufferschicht 302 und einem Ionen-Nichtimplantationsbereich, der zwischen zwei p-Ionen-Implantationsbereichen 312a gebildet ist, vorgesehen ist; eine Gateisolationsschicht 306, die auf dem Substrat 300 einschließlich der p-Halbleiterschicht gebildet ist; eine Gateelektrode 308a, die auf der Gateisolationsschicht 306 über dem Ionen-Nichtimplantationsbereich gebildet ist; eine Passivierungsschicht 320 auf der gesamten Oberfläche des Substrats 300 einschließlich der Gateelektrode 308a; und Source- und Drainelektroden 324, die mit dem p-Ionen-Implantationsbereich 312a durch ein erstes Kontaktloch 322a hindurch verbunden sind, auf.
5 offenbart, dass der erste Dünnschichttransistorbereich (I) nur mit dem p-Ionen-Implantationsbereich vorgesehen ist. Jedoch kann ein n-Ionen-Implantationsbereich in dem ersten Dünnschichttransistorbereich (I) sein.
Der zweite Dünnschichttransistorbereich (II) weist eine n-Halbleiterschicht, die mit zwei n-Ionen-Implantationsbereichen 316a auf der Pufferschicht 302, einem Ionen-Nichtimplantationsbereich, der zwischen den beiden n-Ionen-Implantationsbereichen 316a gebildet ist, und einem LDD-Bereich 318a, der zwischen dem n-Ionen-Implantationsbereich 316a und dem Ionen-Nichtimplantationsbereich gebildet ist, vorgesehen ist; die Gateisolationsschicht 306, die auf dem Substrat 300 einschließlich der n-Halbleiterschicht gebildet ist; eine Gateelektrode 308b, die auf der Gateisolationsschicht 306 über dem Ionen-Nichtimplantationsbereich gebildet ist; die Passivierungsschicht 320 auf der gesamten Oberfläche des Substrats 300 einschließlich der Gateelektrode 308b; und die Source- und Drainelektroden 324, die mit dem n-Ionen-Implantationsbereich 316 durch das erste Kontaktloch 322a hindurch verbunden sind, auf.
5 offenbart, dass der zweite Dünnschichttransistorbereich (II) nur mit dem n-Ionen-Implantationsbereich vorgesehen ist. Jedoch kann ein p-Ionen-Implantationsbereich in dem ersten Dünnschichttransistorbereich (I) sein.
Der Photosensorbereich (III) weist eine Halbleiterschicht, die mit p- und n-Ionen-Implantationsbereichen 312b und 316b auf der Pufferschicht 302, einem Ionen-Nichtimplantationsbereich 319, der zwischen den p- und n-Ionen-Implantationsbereichen 312b und 316b gebildet ist, und einen LDD-Bereich 318b, der zwischen dem n-Ionen-Implantationsbereich 316b und dem Ionen-Nichtimplantationsbereich 319 gebildet ist, vorgesehen ist; die Gateisolationsschicht 306, die auf dem Substrat 300 einschließlich der Halbleiterschicht gebildet ist; die Passivierungsschicht 320, die auf der Gateisolationsschicht 306 gebildet ist; eine Öffnung 322b, das gebildet ist, indem die Passivierungsschicht 320 über dem Ionen-Nichtimplantationsbereich 319 entfernt wird; und die Source- und Drainelektroden 324, die mit den p- und n-Ionenimplantationsbereichen 312b und 316b durch die Öffnung 322b hindurch verbunden sind, auf.
5 offenbart, dass der Photosensorbereich (III) mit den n- und p-Bereichen mit unterschiedlicher Art vorgesehen ist. Jedoch kann der Photosensorbereich (III) mit Ionenimplantationstypen gleicher Art vorgesehen sein.
So wie der Ionen-Nichtimplantationsbereich 319 im Photosensorbereich (III) gebildet ist, ist es möglich, eine Stromstärke in dem Photosensor gemäß einer Intensität von externem Licht von der Umgebung zu überprüfen.
Auf die gleiche Weise wie im Stand der Technik kann der Photosensorbereich (III) in einem Bereich gebildet sein, der mit einer Schwarzmatrix überlappt. Ferner kann der Photosensorbereich (III) in einem Pixel eines Anzeigebereichs in einem Flüssigkristallpanel oder in einem Nicht-Anzeigebereich neben dem Anzeigebereich gebildet sein. In diesem Fall ist es vorzuziehen, eine Lichtabschirmschicht (nicht gezeigt) unter dem Photosensorbereich vorzusehen, so dass dadurch verhindert wird, dass Licht, das von einer Hintergrundbeleuchtungseinheit emittiert ist, zu dem Photosensor transmittiert wird.
6A bis 6F sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
Unter Bezugnahme auf 6A bis 6F wird ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt erklärt.
Zuerst wird, wie in 6A gezeigt ist, die Pufferschicht 302 auf dem Substrat 300 gebildet. Die Pufferschicht 302 ist allgemein aus einem anorganischen Isolationsschicht, z. B. Siliziumnitrid SiN_x oder Siliziumoxid SiO_x, gebildet.
Dann werden die Halbleiterschichten 304a, 304b und 304c jeweils im ersten Dünnschichttransistorbereich (I), im zweiten Dünnschichttransistorbereich (II) und im Photosensorbereich (III) der Pufferschicht 302 gebildet.
Detaillierter wird eine amorphe Siliziumschicht auf der gesamten Oberfläche des Substrats 300 einschließlich der Pufferschicht 302 durch PECVD oder Sputtering abgeschieden. Nachfolgend wird ein Dehydrogenisationsprozess, das heißt, ein Heizprozess mit ungefähr 400°C ausgeführt, so dass verhindert wird, dass die Effizienz in einem folgenden Kristallisationsprozess aufgrund von Wasserstoff, der mit der amorphen Siliziumschicht vermischt ist, verringert wird. Durch diesen Dehydrogenisationsprozess wird der Wasserstoff aus der amorphen Siliziumschicht entfernt. Die amorphe Siliziumschicht, aus der Wasserstoff entfernt ist, wird mit einem Laser kristallisiert, wodurch eine Polysiliziumschicht gebildet wird. Danach wird eine Photolackstruktur (Photoresiststruktur) auf der Polysiliziumschicht gebildet und dann durch Photolithographie strukturiert, wodurch die Halbleiterschicht gebildet wird. Dann wird die Polysiliziumschicht geätzt, indem die Photolackstruktur als Ätzmaske verwendet wird, wodurch die Halbleiterschichten 304a, 304b und 304c jeweils im ersten Dünnschichttransistorbereich (I), im zweiten Dünnschichttransistorbereich (II) und im Photosensorbereich (III) gebildet werden.
Nachfolgend wird die Gateisolationsschicht 306 auf dem Substrat 300 einschließlich der Halbleiterschichten 304a, 304 und 304c gebildet. Die Gateisolationsschicht 306 wird aus einem anorganischen Isolationsmaterial wie zum Beispiel SiO₂ gebildet.
Dann werden die Gateelektroden 308a und 308b und eine Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c jeweils auf der Gateisolationsschicht 306 über den jeweiligen Mittelabschnitten der Halbleiterschichten 304a, 304b und 304c gebildet.
Zum Bilden der Gateelektroden 308a und 308b und des Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c, kann kann beliebig Aluminium Al, Kupfer Cu, Molybdän Mo, Titan Ti, Chrom Cr, Tantal Ta, Aluminiumlegierung Al-Legierung, Kupferlegierung Cu-Legierung, Molybdänlegierung Mo-Legierung oder Wolfram-basiertes Metall W auf der Gateisolationsschicht 306 gebildet werden und dann durch Photolithographie strukturiert.
Wie in 6B gezeigt ist, wird eine erste Fotolackstruktur 310 durch Photolithographie gebildet, so dass einige Abschnitte des ersten Dünnschichttransistorbereichs (I) und des Photosensorbereichs (III) freigelegt werden. Demgemäß werden jeweils p-Ionen-Implantationsbereiche 312a und 312b in der Halbleiterschicht 304a des ersten Dünnschichttransistorbereichs und in der Halbleiterschicht 304c des Photosensorbereichs gebildet, wenn p-Ionen unter Verwendung der ersten Photolackstruktur 310 als Ionen-Implantationsmaske implantiert werden.
Der p-Ionen-Implantationsbereich 312a des ersten Dünnschichttransistorbereichs (I) wird zu den Source- und Drain-Bereichen des p-Dünnschichttransistors. Ebenso wird der p-Ionen-Implantationsbereich 312b des Photosensorbereichs zum Source- oder Drainbereich. Dann wird die erste Photolackstruktur 310 entfernt, indem sie gestrippt wird, so dass der p-Ionen-Implantationsbereich definiert wird.
Wie in 6C gezeigt ist, wird eine zweite Photolackstruktur 314 auf dem Substrat 300 einschließlich den p-Ionen-Implantationsbereichen 312a und 312b gebildet, und dann durch Photolithographie strukturiert, so dass einige Abschnitte des zweiten Dünnschichttransistorbereichs (II) und des Photosensorbereichs (III) freigelegt werden. Dann werden hochdotierte n⁺-Ionen unter Verwendung der zweiten Photolackstruktur 314 als Ionen-Implantationsmaske implantiert, wodurch die n⁺-Ionen-Implantationsbereiche 316a und 316b jeweils in der Halbleiterschicht 304b des zweiten Dünnschichttransistorbereichs (II) und der Halbleiterschicht 304c des Photosensorbereichs (III) gebildet werden.
Der n⁺-Ionen-Implantationsbereich 316a des zweiten Dünnschichttransistorbereichs (II) wird zu den Source- und Drainbereichen des n-Dünnschichttransistors. Ebenso wird der n⁺-Ionen-Implantationsbereich 316b des Photosensorbereichs (III) zu dem Source- oder Drainbereich. Als Nächstes wird die zweite Photolackstruktur 314 durch Strippen entfernt.
Wie in 6D gezeigt ist, werden leicht-dotierte n^–-Ionen in die gesamte Oberfläche des Substrats 300 implantiert, wodurch die jeweiligen LDD-Schichten 318a und 318b in der Halbleiterschicht 304b des zweiten Dünnschichttransistorbereichs (II) und der Halbleiterschicht 304c des Photosensorbereichs (III) gebildet werden.
Wenn die LDD-Schichten 318a und 318b gebildet werden, werden die Gateelektrode 308b und die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c als Ionen-Implantationsmaske verwendet. Insbesondere werden die leicht-dotierten n^–-Ionen üblicherweise mehr verwendet als die hochdotierten n⁺-Ionen, die verwendet werden, wenn die n⁺-Ionen-Implantationsbereiche 316a und 316b gebildet werden.
In der Zwischenzeit werden die n^–-Ionen leichtdotiert auf der gesamten Oberfläche des Substrats 300. Praktisch ist die Dotierschicht nur in der Halbleiterschicht gebildet, in die die Ionen nicht implantiert werden. Das heißt, die Dotierschicht wird nicht in den p⁺-Ionen-Implantationsbereichen 312a und 312b gebildet, die mit darin implantierten p-Ionen vorgesehen sind, und den n⁺-Ionen-Implantationsbereichen 316a und 316b, die mit den darin implantierten n⁺-Ionen vorgesehen sind.
Wenn die Ionen implantiert werden, um die LDD-Schicht 318b in dem Photosensorbereich (III) zu bilden, wird der Ionen-Nichtimplantationsbereich 319 in der Halbleiterschicht 304c gebildet aufgrund der Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c.
Wenn der Ionen-Nichtimplantationsbereich 319 in dem Photosensorbereich (III) gebildet wird, ist es möglich, die Photoerfassungseffizienz in dem Photosensorbereich (III) verglichen mit der des Standes der Technik zu verbessern. Das heißt, der herkömmliche Photosensor mit dem Ionen-Implantationsbereich schafft einen unklaren Unterschied zwischen Strömen, die auf der Lichtintensität basieren. Währenddessen kann der erfindungsgemäße Photosensor mit dem Ionen-Nichtimplantationsbereich 319 einen deutlichen Unterschied zwischen Strömen, die auf der Lichtintensität basieren, schaffen.
Darauf wird die Passivierungsschicht 320 gebildet und dann strukturiert, so dass das erste Kontaktloch 322a und die Öffnung 322b gleichzeitig gebildet werden, wie in 6E gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt legt das erste Kontaktloch 322a die Halbleiterschicht der Source- und Drainbereiche 312a und 316a in dem jeweiligen ersten Dünnschichttransistorbereich (I) und dem zweiten Dünnschichttransistorbereich (II) frei. Ebenfalls legt die Öffnung 322b die Halbleiterschicht der Source- und Drainbereiche 312b und 316b in dem Photosensorbereich frei. Die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c des Photosensorbereichs (III) wird mit einem Ätzmittel entfernt, so dass die Passivierungsschicht 320 und das Gatematerial zusammen entfernt werden, wenn die Öffnung 322b gebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt kann die Öffnung 322b in dem Abschnitt gebildet werden, um die Gateelektrode des Schaltkreisbereichs (nicht gezeigt) mit den Source- und Drainelektroden elektrisch zu verbinden. Da jedoch das Kontaktloch (nicht gezeigt), das im Schaltkreisbereich enthalten ist, in der Größe kleiner ist als die Öffnung 322b, das im Photosensorbereich (III) enthalten ist, wird die Gateelektrode (nicht gezeigt), die im Schaltkreisbereich enthalten ist, nicht entfernt, wenn das zweite Kontaktloch gebildet wird.
Unter Bezugnahme auf 6F wird eine Metallschicht auf der gesamten Oberfläche des Substrats 300 einschließlich des ersten Kontaktlochs 322a und der Öffnung 322b abgeschieden und dann strukturiert, so dass die Source- und Drainelektroden 324, die mit den Source- und Drainbereichen 312a, 316a, 312b und 316b in Kontakt sind, gebildet werden, wodurch der Prozess abgeschlossen wird.
In dem Photosensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Intensität des Stroms, der durch die p- und n⁺-Ionen-Implantationsbereiche des Photosensors fließt stärker mit dem Anstieg der Intensität des externen Lichts. Ebenso wird die Intensität des Stroms, der durch die Source- und Drainelektroden fließt, schwächer, wenn die Intensität des externen Lichts verringert wird, wie in 7 gezeigt ist. Demzufolge zeigt die Stromintensität des Photosensors einen linearen Zusammenhang in Abhängigkeit von der Intensität von externem Licht, wodurch die Lichterfassungseffizient verbessert wird.
In dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c bei dem Prozess des Bildens des Kontaktlochs entfernt. Das Folgende offenbart ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wo die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c bei dem Prozess des Bildens der Source- und Drainelektroden entfernt wird.
8A bis 8C sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
Zuerst werden LDD-Schichten 318a und 318b durch die Schritte gebildet, die in den 6A und 6D gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erklärt sind.
Nachfolgend wird, wie in 8A gezeigt ist, eine Passivierungsschicht 320 auf der gesamten Oberfläche eines Substrats 300 einschließlich der LDD-Schichten 318a und 318b gebildet und dann strukturiert, so dass erste und zweite Kontaktlöcher 322a und 322c gleichzeitig gebildet werden. Zu diesem Zeitpunkt legt das erste Kontaktloch 322a Halbleiterschichten von Source- und Drainbereichen 312a und 316a in jeweiligen ersten und zweiten Dünnschichttransistorbereichen (I) und (II) frei. Ebenso legt das zweite Kontaktloch 322c eine Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c eines Photosensorbereichs (III) frei.
Wie in 8B gezeigt ist, wird eine Metallschicht 324 auf der gesamten Oberfläche des Substrats 300 einschließlich den ersten und zweiten Kontaktlöchern 322a und 322c gebildet. Dann wird eine Photolackstruktur 340 für Source- und Drainelektroden auf der Metallschicht 324 gebildet. Zu diesem Zeitpunkt ist die Metallschicht vorzugsweise aus dem gleichen Material gebildet wie eine Gateelektrode.
Die Metallschicht 324 wird strukturiert, indem die Photolackstruktur 340 für die Source- und Drainelektrode als Maske verwendet wird, wodurch Source- und Drainelektroden 324 gebildet werden, die mit den Source- und Drainbereichen 312a, 316a, 312b und 316b in den jeweiligen Bereichen (I), (II) und (III) in Kontakt sind, wie in 8C gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt werden die Metallschicht 324 und die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c zur gleichen Zeit in dem Photosensorbereich (III) strukturiert, wodurch das zweite Kontaktloch 322c gebildet wird.
Der Photosensor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die gleiche Effizienz wie der Photosensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung auf.
Das erste und das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung offenbaren, dass die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c vollständig entfernt wird. Das Folgende offenbart ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wo nur der Mittelabschnitt der Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c entfernt wird.
9A und 9B sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
Zuerst werden LDD-Schichten 318a und 318b durch die Schritte aus 6A bis 6D gebildet, die das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung erklären.
Nachfolgend wird, wie in 9A gezeigt ist, eine Passivierungsschicht 320 auf der gesamten Oberfläche eines Substrats 300 einschließlich den LDD-Schichten 318a und 318b gebildet und dann strukturiert, wodurch erste und zweite Kontaktlöcher 322a und 322d zur gleichen Zeit gebildet werden. Zu diesem Zeitpunkt legt das erste Kontaktloch 322a Halbleiterschichten von Source- und Drainbereichen 312a und 316a in jeweiligen ersten und zweiten Dünnschichttransistorbereichen (I) und (II) frei. Ebenso wird das zweite Kontaktloch 322d gebildet, indem nur der Mittelabschnitt der Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c in einem Photosensorbereich (III) entfernt wird. Zu diesem Zeitpunkt bleibt die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c am unteren Rand des zweiten Kontaktlochs 322d zurück, wodurch verhindert wird, dass die Halbleiterschicht, die unter dem zweiten Kontaktloch 322d angeordnet ist, beschädigt wird.
Mit anderen Worten, falls die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht vollständig entfernt wird, wie in den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen der Erfindung gezeigt ist, kann die Halbeiterschicht, die unter dem zweiten Kontaktloch 322 angeordnet ist, beschädigt werden, da eine Gateisolationsschicht beim Prozess des Bildens des Kontaktlochs geätzt wird. Im Fall des Photosensors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung jedoch bleibt die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c an beiden unteren Rändern des zweiten Kontaktlochs 322d, wodurch es möglich ist, zu verhindern, dass die Halbleiterschicht, die unter dem zweiten Kontaktloch 322d angeordnet ist, beschädigt wird.
Dann wird eine Metallschicht auf dem Substrat 300 einschließlich den ersten und zweiten Kontaktlöchern 322a und 322d gebildet und strukturiert, wodurch Source- und Drainelektroden 324 gebildet werden, die mit Source- und Drainbereichen 312a, 316a, 312b und 316b in den jeweiligen Bereichen (I), (II) und (III) in Kontakt sind, wie in 9B gezeigt ist, wodurch der Prozess vervollständigt wird.
Der Photosensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die gleiche Wirkung wie der Photosensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
10A und 10B sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
Außer der Prozess des Strukturierens der Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c ist der Herstellungsprozess für das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung zu dem Herstellungsprozess für das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung identisch.
Das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung offenbart, dass nur der Mittelabschnitt der Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c entfernt wird, wenn das zweite Kontaktloch 322d gebildet wird. Im Fall des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung, unter Bezugnahme auf 10A, werden eine Passivierungsschicht 320 und eine Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c strukturiert, so dass die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c an einem unteren Rand eines zweiten Kontaktlochs 322d entsprechend einem n⁺-Ionen-Implantationsbereich 316b in einem Photosensorbereich (III) zurückbleibt.
Dann wird eine Metallschicht auf dem Substrat 300 einschließlich der ersten und zweiten Kontaktlöchern 322a und 322d gebildet und dann strukturiert, wodurch Source- und Drainelektroden 324 gebildet werden, die mit Source- und Drainbereichen 312a, 316a, 312b und 316b in den jeweiligen Bereichen (I), (II) und (III) in Kontakt sind, wie in 10 gezeigt ist, wodurch der Prozess vervollständigt wird.
Das obengenannte bevorzugte Ausführungsbeispiel offenbart, dass der Photosensor sowohl mit p- als auch n-Ionen-Implantationsbereichen vorgesehen ist. Jedoch kann er in einen Photosensor geändert werden, der nur mit n-Ionen-Implantationsbereichen vorgesehen ist, oder nur mit p-Ionenimplantationsbereichen vorgesehen ist.
Im Fall des obengenannten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist nur ein p-Ionen-Implantationsbereich in dem ersten Dünnschichttransistorbereich gebildet. Jedoch kann ein n-Ionen-Implantationsbereich in dem ersten Dünnschichttransistorbereich des oben genannten Ausführungsbeispiels der Erfindung gebildet sein. Ebenso ist der zweite Dünnschichttransistorbereich nur mit dem n-Ionen-Implantationsbereich vorgesehen. Jedoch kann der zweite Dünnschichttransistorbereich mit einem p-Ionen-Implantationsbereich vorgesehen sein.
11 ist eine Querschnittsansicht, die Photosensor- und Dünnschichttransistorbereiche in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
Außer dass der Photosensor gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Floating-Gate-Struktur aufweist, ist der Photosensor gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung strukturell identisch mit dem Photosensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Im Detail ist der Photosensor gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung mit ersten und zweiten Hilfsstrukturen 309a und 309b vorgesehen, die auf einer Gateisolationsschicht 306 gebildet sind und von Source- und Drainelektroden 324 des Photosensorbereichs (III) überlappt werden. Gleichzeitig bilden die ersten und zweiten Hilfsstrukturen 309a und 309b erste und zweite Hilfskapazitäten Cgs und Cgd.
Die ersten und zweiten Hilfsstrukturen 309a und 309b werden von Source- und Drainelektroden 324 überlappt, wobei eine Passivierungsschicht 320 dazwischen angeordnet ist, wodurch die ersten und zweiten Hilfskapazitäten Cgs und Cgd gebildet werden. Folglich verhindern die ersten und zweiten Hilfsstrukturen 309a und 309b, dass eine Spannung, die in eine Gateelektrode geladen ist, durch eine parasitäre Kapazität zwischen Source- und Gateelektroden und eine parasitäre Kapazität zwischen Drain- und Gateelektroden geändert wird. Gleichzeitig ist der Kapazitätswert der ersten und zweiten Kapazitäten Cgs und Cgd größer als der parasitäre Kapazitätswert.
Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mit dem Photosensor mit einer Floating-Gate-Struktur vorgesehen und ist ebenso mit den ersten und zweiten Hilfskapazitäten Cgs und Cgd vorgesehen, so dass verhindert wird, dass die Spannung, die in die Gateelektrode geladen wird, geändert wird, wodurch die Erfassungseffizienz des Photosensors verbessert wird.
Ebenso offenbart die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit dem Photosensor gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, dass der Ionen-Nichtimplantationsbereich 319 in der Halbleiterschicht des Photosensorbereichs (III) gebildet ist, so dass es möglich ist, die Erfassungseffizienz des Photosensors zu verbessern.
12A bis 12F sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
Das Herstellungsverfahren der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit dem Photosensor gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 12A bis 12F erklärt.
Zuerst wird, wie in 12A gezeigt ist, eine Pufferschicht 302 auf dem Substrat 300 gebildet. Allgemein ist die Pufferschicht 302 aus einer anorganischen Isolationsschicht, z. B. Siliziumnitrid SiN_x oder Siliziumoxid SiO_x, gebildet. Dann werden die Halbleiterschichten 304a, 304b und 304c jeweils in dem ersten Dünnschichttransistorbereich (I), dem zweiten Dünnschichttransistorbereich (II) und dem Photosensorbereich (III) der Pufferschicht 302 gebildet.
Danach wird eine Gateisolationsschicht 306 auf dem Substrat 300 einschließlich den Halbleiterschichten 304a, 304b und 304c gebildet. Die Gateisolationsschicht 306 ist aus einem anorganischen Isolationsmaterial wie z. B. SiO_x gebildet.
Dann werden Gateelektroden 308a und 308b und eine Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c auf der Gateisolationsschicht 306 jeweils über den Mittelabschnitten der Halbleiterschichten 304a, 304b und 304c gebildet. Gleichzeitig werden die ersten und zweiten Hilfsstrukturen 309a und 309b auf der Gateisolationsschicht 306 in der Nachbarschaft der Halbleiterschicht 304c des Photosensorbereichs (III) gebildet.
Zum Bilden der Gateelektroden 308a und 308b, der Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c und der ersten und zweiten Hilfsstrukturen 309a und 309b wird Aluminium Al, Kupfer Cu, Molybdän Mo, Titan Ti, Chrom Cr, Tantal Ta, Aluminiumlegierung Al-Legierung, Kupferlegierung Cu-Legierung, Molybdänlegierung Mo-Legierung oder Wolfram-basiertes Metall W auf der Gateisolationsschicht 306 gebildet und dann durch Photolithographie strukturiert.
Unter Bezugnahme auf die 12B bis 12F werden p-Ionen-Implantationsbereiche 312a und 312b jeweils in der Halbleiterschicht 304a des ersten Dünnschichttransistorbereichs (I) und der Halbleiterschicht 304c des Photosensorbereichs (III) gebildet. Danach werden n⁺-Ionen-Implantationsbereiche 316a und 316b jeweils in der Halbleiterschicht 304b des zweiten Dünnschichttransistorbereichs (II) und der Halbleiterschicht 304c des Photosensorbereichs (III) gebildet. Dann werden nacheinander LDD-Schichten 318a und 318b, erste Kontaktlöcher 322a, eine Öffnung 322b und Source- und Drainelektroden 324 gebildet. Die Erklärung für jeden Prozess aus den 12B bis 12F ist die gleiche wie die Erklärung von jedem Prozess aus den 6B bis 6F, wodurch die detaillierte Erklärung für jeden Prozess aus den 12B bis 12F durch die Erklärung von jedem Prozess aus den 6B bis 6F ersetzt wird.
Wie in 12F gezeigt ist, überlappen die Source- und Drainelektroden 324 im Photosensorbereich (III) die ersten und zweiten Hilfsstrukturen 309a und 309b.
Das Herstellungsverfahren der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit dem Photosensor gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung verhindert, dass die Spannung, die in die Gateelektrode geladen ist, verändert wird, indem die ersten und zweiten Hilfskapazitäten Cgs und Cgd verwendet werden, und verbessert auch die Erfassungseffizienz des Photosensors, indem der Ionen-Nichtimplantationsbereich 319 in der Halbleiterschicht des Photosensorbereichs (III) gebildet wird, indem die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht 308c verwendet wird.
13A bis 13C sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit dem Photosensor gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird gebildet, indem die 12A bis 12D mit den 8A bis 8C kombiniert werden, wodurch die Erklärung für die Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung durch die Erklärungen für die Flüssigkristallanzeigevorrichtungen gemäß den zweiten und fünften Ausführungsbeispielen der Erfindung ersetzt wird.
14A und 14B sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit dem Photosensor gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird gebildet, indem die 12A bis 12D mit den 9A und 9B kombiniert werden, wodurch die Erklärung für die Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung durch die Erklärungen für die Flüssigkristallanzeigevorrichtungen gemäß den dritten und fünften Ausführungsbeispielen der Erfindung ersetzt wird.
15A und 15B sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit dem Photosensor gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird gebildet, indem die 12A bis 12D mit den 10A und 10B kombiniert werden, wodurch die Erklärung für die Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung durch die Erklärungen für die Flüssigkristallanzeigevorrichtungen gemäß den vierten und fünften Ausführungsbeispielen der Erfindung ersetzt wird.
Wie oben erwähnt, weisen die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit dem Photosensor gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung und das Herstellungsverfahren derselben die folgenden Vorteile auf.
In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit dem Photosensor gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht in dem Photosensorbereich bei dem Prozess des Bildens der Gateelektrode des Dünnschichttransistors gebildet, und der Ionen-Nichtimplantationsbereich, in den Ionen nicht implantiert werden, wird in der Halbleiterschicht des Photosensorbereichs gebildet, indem die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht verwendet wird, wodurch die Erfassungseffizienz des Photosensors verbessert wird.
Ebenso verhindern erste und zweite Hilfskapazitäten die Veränderung von Spannung, die in die Floating-Gate-Elektrode des Photosensors geladen ist, und die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht erlaubt das Bilden des Ionen-Nichtimplantationsbereichs in der Halbleiterschicht des Photosensorbereichs, wodurch die Erfassungseffizienz des Photosensors verbessert wird.

Claims

Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor, die aufweist: ein Flüssigkristallpanel mit erstem und zweitem Substrat, die aneinander gebondet sind mit einer dazwischen angeordneten Flüssigkristallschicht, und dem Photosensor zum Erfassen von externem Licht aus der Umgebung, der auf dem zweiten Substrat (300) gebildet ist, wobei der Photosensor aufweist: eine Halbleiterschicht, die auf dem zweiten Substrat (300) gebildet ist und mit einem n⁺-Ionen-Implantationsbereich (316b), einem Ionen-Nichtimplantationsbereich (319) und einem leicht dotierten Bereich (318b) vorgesehen ist; eine Isolationsschicht (306), die auf dem zweiten Substrat (300) gebildet ist, so dass die Halbleiterschicht bedeckt ist; erste und zweite Hilfsstrukturen (309a; 309b), die auf der Isolationsschicht (306) benachbart zur Halbleiterschicht gebildet sind; eine Passivierungsschicht (320), die auf dem zweiten Substrat (300) gebildet ist, so dass die ersten und zweiten Hilfsstrukturen (309a, 309b) und die Isolationsschicht (306) bedeckt sind; erste und zweite Hilfskapazitäten (Cgs, Cgd), die in Abschnitten gebildet sind, in denen sich Source- und Drainelektrode (324) des Photosensors und die ersten und zweiten Hilfsstrukturen (309a, 309b) überlappen; und eine Öffnung (322b), die durch die Passivierungsschicht (320) über dem Ionen-Nichtimplantationsbereich (319) hindurch verläuft, so dass das externe Licht auf dem Ionen-Nichtimplantationsbereich (319) bereitgestellt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend eine Ionenimplantations-Verhinderungsschicht (308c), die auf der Isolationsschicht (306) gebildet ist und den Ionen-Nichtimplantationsbereich (319) überlappt, wobei der Mittelabschnitt die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht (308c) beim Prozess des Bildens der Öffnung (322b) entfernt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend eine Ionenimplantations- Verhinderungsschicht (308c), die auf der Isolationsschicht (306) gebildet ist und den Ionen-Nichtimplantationsbereich (319) überlappt, wobei die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht (308c) teilweise entfernt ist, so dass die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht (308c) nur an einem unteren Rand der Öffnung (322b) entsprechend dem n⁺-Ionen-Implantationsbereich (316b) bleibt, wenn die Öffnung (322b) gebildet ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Dünnschichttransistor auf dem zweiten Substrat gebildet ist, wobei Source- und Drainbereiche in der Halbleiterschicht gebildet sind, ferner aufweisend: erste Kontaktlöcher (322a), die durch die Isolationsschicht (306) und die Passivierungsschicht (320) hindurch verlaufen, so dass Source- und Drainbereiche der Halbleiterschicht freigelegt sind; Source- und Drainelektroden (324), die mit den Source- und Drainbereichen der Halbleiterschicht durch die ersten Kontaktlöcher (322a) hindurch verbunden sind; und ein Gateelektrode, die auf der Isolationsschicht (306) gebildet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht (308c) und die Gateelektroden (308a, 308b) des Flüssigkristallpanels aus dem gleichen Material gebildet sind.
Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Photosensor, das aufweist: Vorbereiten eines ersten Substrats, das eine Farbfilterschicht aufweist; Vorbereiten eines zweiten Substrats (300), das Dünnschichttransistor- und Photosensorbereiche (I, II, III) aufweist; und Bilden einer Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat, wobei das Vorbereiten des zweiten Substrats (300) aufweist: Bilden einer Pufferschicht (302) auf dem zweiten Substrat (300); Bilden von Halbleiterschichten auf der Pufferschicht (302) der Dünnschichttransistor- und der Photosensorbereiche (I, II, III); Bilden einer Isolationsschicht (306) auf dem zweiten Substrat (300), so dass die Halbleiterschicht bedeckt wird; Bilden einer Gateelektrode (308a, 308b), die die Halbleiterschichten überlappt, auf der Isolationsschicht (306) des Dünnschichttransistorbereichs (I, II), Bilden einer Ionenimplantations-Verhinderungsschicht (308c) auf der Isolationsschicht (306) des Photosensorbereichs (III), und Bilden erster und zweiter Hilfsstrukturen (309a, 309b), die auf der Isolationsschicht (306) benachbart zur Halbleiterschicht des Photosensorbereichs (III) gebildet werden und von Source- und Drainelektroden des Photosensors überlappt werden; Bilden von wenigstens einem n⁺- und einem p-Ionen-Implantationsbereich (312a, 316a) in der Halbleiterschicht des Dünnschichttransistorbereichs (I, II) und Bilden von wenigstens einem n⁺- und einem p-Ionen-Implantationsbereich (312b, 316b), eines Ionen-Nichtimplantationsbereichs (319) und eines leicht dotierten Bereichs (318b) in der Halbleiterschicht des Photosensorbereichs (III), indem die Gateelektrode (308a, 308b) und die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht (308c) verwendet werden, zur gleichen Zeit; Bilden einer Passivierungsschicht (320) auf der gesamten Oberfläche des zweiten Substrats (300); Bilden eines ersten Kontaktlochs (322a), das Source- und Drainbereiche der Halbleiterschicht in dem Dünnschichttransistorbereich (I, II) und die Source- und Drainbereiche der Halbleiterschicht im Photosensorbereich (III) freilegt, und Bilden einer Öffnung (322b), das durch die Passivierungsschicht (320) über dem Ionen-Nichtimplantationsbereich (319) des Photosensorbereichs (III) hindurch verläuft, indem die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht (308c) freigelegt wird oder die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht (308c) teilweise oder vollständig entfernt wird; und Bilden einer Metallschicht (324) auf dem zweiten Substrat (300) einschließlich dem ersten Kontaktloch (322a) und der Öffnung (322b) und Strukturieren von Source- und Drainelektroden, die mit der Halbleiterschicht des Dünnschichttransistors durch das erste Kontaktloch (322a) hindurch verbunden sind, und von Source- und Drainelektroden, die mit der Halbleiterschicht des Photosensorbereichs (III) durch das erste Kontaktloch (322a) hindurch verbunden sind, zur gleichen Zeit.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht (308c) beim Prozess des Bildens der Öffnung (322b) vollständig entfernt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht (308c) beim Prozess des Bildens der Öffnung (322b) freigelegt wird, und beim Prozess des Strukturierens der Source- und Drainelektroden vollständig entfernt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Mittelabschnitt der Ionenimplantations-Verhinderungsschicht (308c) beim Prozess des Bildens der Öffnung (322b) entfernt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht (308c) teilweise entfernt wird, so dass die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht (308c) nur an einem unteren Rand des zweiten Kontaktlochs (322b) entsprechend dem n⁺-Ionen-Implantationsbereich (316b) verbleibt, wenn die Öffnung (322b) gebildet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Ionenimplantations-Verhinderungsschicht (308c) und die Gateelektrode (308a, 308b) aus dem gleichen Material gebildet werden.