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TWI481051B - 半導體裝置 - Google Patents

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TWI481051B
TWI481051B TW096134911A TW96134911A TWI481051B TW I481051 B TWI481051 B TW I481051B TW 096134911 A TW096134911 A TW 096134911A TW 96134911 A TW96134911 A TW 96134911A TW I481051 B TWI481051 B TW I481051B
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thin film
film transistor
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Inventor
Atsushi Hirose
Original Assignee
Semiconductor Energy Lab
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Description

半導體裝置
本發明關於光電轉換裝置以及具有該光電轉換裝置的半導體裝置。本發明特別關於具有薄膜半導體元件構成的光電轉換裝置以及其製造方法。此外，本發明也關於具有此光電轉換裝置的電子設備。
已知很多一般用於檢測電磁波的光電轉換裝置。舉例而言，檢測從紫外線到紅外線的光電轉換裝置被總稱為光感測器。其中，檢測波長為400nm至700nm的可見光區域的光感測器特別稱為可見光感測器。很多可見光感測器被使用於需要根據人類的生活環境調節照度或開/關控制等的設備中。
尤其是，用於顯示裝置之光感測器檢測顯示裝置的周圍亮度以及控制要顯示於面板上的亮度。這是因為藉由檢測周圍亮度並且決定要顯示於面板上之合適的亮度，以減少不必要的耗電。舉例而言，這種亮度調節用的光感測器用於攜帶型電話或個人電腦。
此外，此光感測器不僅偵測周圍亮度，也偵測顯示裝置(尤其是液晶顯示裝置)的背光燈亮度，以致於控制顯示螢幕的亮度。
在這種光感測器中，光二極體用於感測單元中，且在放大電路中放大該光二極體的輸出電流。關於此種放大電路，舉例而言，使用電流鏡電路(例如日本專利號3444093、USP5,936,231)。放大電路由薄膜電晶體(Thin Film Transistor；TFT)構成。
傳統的放大電路大多具有包含校正電路的多級配置，並且因而需要很大的電源電壓。近年來，從節約能量、高性能化等很多觀點來看，在構成電力電路之上需要穩定的電源電壓。
然而，如上所述的具有TFT放大電路，例如電流鏡電路，具有如下問題，即，形成TFT的導電層、連接到此的佈線的佈線電阻和接觸電阻等產生的寄生電阻。
關於電流鏡電路，特別地，參考側的TFT中發生寄生電阻可能降低檢測的光強度的範圍。這將於下說明。
圖3是包括傳統的光二極體和放大電路的半導體裝置的電路圖。圖3的半導體裝置具有電源1001、光二極體1003、以及包括參考TFT 1004及輸出TFT 1005的電流鏡電路1011。在參考TFT 1004中產生寄生電阻1006。
寄生電阻1006的電阻值為R。施加到TFT1004及1005的閘極電極而不發生寄生電阻1006時的電壓Vgate 被給定為V1 。另一方面，施加到TFT1004及1005的閘極電極而會發生寄生電阻1006的電壓Vgate 給定為V2 。
如圖4所示，因發生寄生電阻1006，當輸出電流(光電流)飽和時的Vgate 的上限減小△V＝R×I，而從V1 成為V2 。即，降低Vgate 的上限導致降低光電流I的上限。再者，光強度的檢測範圍變窄。
光電流I在電壓Vgate 為V1 時會於I1 達到飽和，而在電壓Vgate 為V2 時，會於I2 達到飽和，且不再有更多電流流過。如圖5所示，光電流I與光強度E成比例。因此，當光電流I在I2 飽和時，光強度E的最大可偵測範圍小至L2 ，造成光電轉換裝置的靈敏度降低。
鑒於上述問題，本發明的目的是抑制電流鏡電路的參考TFT中發生的寄生電阻，及防止參考TFT的閘極電壓降低，以抑制光電轉換裝置的靈敏度降低。
本發明的一態樣是一種半導體裝置，包括：光電轉換元件；包含參考薄膜電晶體及輸出薄膜電晶體的電流鏡電路，該電流鏡電路放大所述光電轉換元件的輸出；以及包含高電位電極和低電位電極的電源。參考薄膜電晶體及輸出薄膜電晶體都是n型薄膜電晶體。所述參考薄膜電晶體的源極電極和汲極電極經由光電轉換元件電連接到所述高電位電極。所述輸出薄膜電晶體的源極電極和汲極電極中之一電連接到所述高電位電極。所述參考薄膜電晶體的源極電極和汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極。所述輸出薄膜電晶體的源極電極和汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極。所述參考薄膜電晶體佈置在比所述輸出薄膜電晶體接近所述低電位電極的位置。電連接到所述參考薄膜電晶體與所述低電位電極的佈線的長度短於電連接到所述輸出薄膜電晶體與所述低電位電極的佈線的長度。所述參考薄膜電晶體與所述低電位電極之間的電流路徑的長度短於所述輸出薄膜電晶體與所述低電位電極之間的電流路徑的長度。由此，抑制施加在所述參考薄膜電晶體的閘極電極上的電壓降低。
本發明的另一態樣是一種半導體裝置，包括：光電轉換元件；包含參考薄膜電晶體及輸出電晶體的電流鏡電路，該電流鏡電路放大所述光電轉換元件的輸出；以及包含高電位電極和低電位電極的電源。所述參考薄膜電晶體及所述輸出薄膜電晶體都是p型薄膜電晶體。所述參考薄膜電晶體的源極電極和汲極電極中之一電連接到所述高電位電極。所述輸出薄膜電晶體的源極電極和汲極電極中之一電連接到所述高電位電極。所述參考薄膜電晶體的源極電極和汲極電極中的另一者藉由所述光電轉換元件電連接到所述低電位電極。所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極。所述參考薄膜電晶體佈置在比所述輸出薄膜電晶體接近所述高電位電極的位置。電連接到所述參考薄膜電晶體與所述高電位電極的佈線的長度短於電連接到所述輸出薄膜電晶體與所述高電位電極的佈線的長度。所述參考薄膜電晶體與所述高電位電極之間的電流路徑的長度短於所述輸出薄膜電晶體與所述高電位電極之間的電流路徑的長度。由此，抑制施加在所述參考薄膜電晶體的閘極電極上的電壓降低。
本發明的另一態樣一種半導體裝置，包括：光電轉換元件；包含參考薄膜電晶體及多個輸出電晶體的電流鏡電路，該電流鏡電路放大所述光電轉換元件的輸出；以及包含高電位電極和低電位電極的電源。所述參考薄膜電晶體及所述多個輸出薄膜電晶體都是n型薄膜電晶體。所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一藉由所述光電轉換元件電連接到所述高電位電極。所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一電連接到所述高電位電極。所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極。所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極。所述參考薄膜電晶體佈置在比所述多個輸出薄膜電晶體的每一個接近所述低電位電極的位置。電連接到所述參考薄膜電晶體與所述低電位電極的佈線的長度短於電連接到所述多個輸出薄膜電晶體與所述低電位電極的佈線的長度。所述參考薄膜電晶體與所述低電位電極之間的電流路徑的長度短於所述多個輸出薄膜電晶體與所述低電位電極之間的電流路徑的長度。由此，抑制施加在所述參考薄膜電晶體的閘極電極上的電壓降低。
本發明的另一態樣是一種半導體裝置，包括：光電轉換元件；包含參考薄膜電晶體及多個輸出電晶體的電流鏡電路，該電流鏡電路放大所述光電轉換元件的輸出；以及包含高電位電極和低電位電極的電源。所述參考薄膜電晶體及所述多個輸出薄膜電晶體是p型薄膜電晶體。所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一電連接到所述高電位電極。所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述高電位電極。所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者藉由所述光電轉換元件電連接到所述低電位電極。所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極。所述參考薄膜電晶體佈置在比所述多個輸出薄膜電晶體的每一個接近所述高電位電極的位置。電連接到所述參考薄膜電晶體與所述高電位電極的佈線的長度短於電連接到所述多個輸出薄膜電晶體與所述高電位電極的佈線的長度。所述參考薄膜電晶體與所述高電位電極之間的電流路徑的長度短於所述多個輸出薄膜電晶體的每一個與所述高電位電極之間的電流路徑的長度。參考薄膜電晶體的閘極電壓下降會被抑制。
注意，在本說明書中，只要在設計規則容許的範圍內，參考薄膜電晶體佈置在與低電位電源儘可能接近的位置。
注意，在本說明書中，半導體裝置是指具有半導體層的裝置。因此,包括具有半導體層的元件的裝置整體稱為半導體裝置。
根據本發明，可以獲得抑制光靈敏度的降低的光電轉換裝置。此外，由於抑制寄生電阻的發生，因此可以獲得電路動作穩定且可靠性高的產品。
 實施例模式1
在下面，將參照圖1至14C，說明實施例模式1。
注意，本發明可以藉由多種不同的方式來實施，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解，在不脫離本發明的精神及其範圍下，在本發明中可以產生不同的改變及修改。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在以下的實施例模式的說明。
注意，在說明實施例模式的全部附圖中，對同一部分或具有類似功能的部分以相同代號表示，並且省略其重覆說明。
如圖1所示，本實施例模式的半導體裝置包含具有電晶體104及105的電流鏡電路111、及電源(偏壓)101。在本實施例模式中，使用薄膜電晶體(Thin Film Transistor(TFT))作為電晶體104及105。此外，TFT104及105為n通道型TFT。
由n通道型TFT構成的電流鏡電路由參考TFT 104和輸出TFT 105構成(參照圖1)。在對參考TFT104和輸出TFT105的閘極施加相同的電壓時，根據流經參考TFT 104的電流，控制流經輸出TFT 105的電流。
圖2顯示方塊圖。圖2中所示的半導體裝置包括：光二極體103；具有參考TFT 104及輸出TFT105的電流鏡電路111；用於與高電壓電位(VDD )連接的電極(高電位電極)141；用於與低電壓電位(VSS )連接的電極(低電位電極)142；電連接光二極體103和TFT 104及105的佈線144；電連接TFT 104及105和電極141的佈線145；電連接TFT 104及105和電極142的佈線146(佈線146a、佈線146b、佈線146c、佈線146d等)。注意，在圖2中佈線146僅僅示出4條(佈線146a、佈線146b、佈線146c、佈線146d)，但是可以根據需要決定其條數即可。此外，輸出TFT105由多個TFT形成，根據其個數而放大輸出電流(光電流)。
或者，如圖26所示，參考TFT104也可以與輸出TFT105分別形成。在此情況下，參考TFT104藉由與佈線146不同的佈線147電連接到電極142即可。
參考TFT104佈置在與電極142接近的位置，因而其閘極電壓Vgate 不會因佈線電阻等降低。
參考TFT104，佈置在比輸出TFT105接近電極142的位置，以致於可以抑制參考TFT 104的閘極電壓Vgate 的降低。。電連接到參考TFT104與電極142的佈線的長度短於電連接到輸出TFT105與電極142的佈線的長度。參考TFT104與電極142之間的電流路徑的長度短於輸出TFT 105與電極142之間的電流路徑的長度。
當在參考一側的TFT 104中發生寄生電阻時，施加到TFT 104的閘極電極上的電壓Vgate 從閘極－源極之間電壓Vgs 降低寄生電阻的電阻值R×輸出電流(光電流)I(＝△V)。
圖4是示出施加到TFT 104的電極上的電壓Vgate 和輸出電流(光電流)I的關係的圖，橫軸為電壓Vgate (線性標度；linear scale)、縱軸為光電流I(對數標度；log scale)。此外，圖5示出照度E和輸出電流(光電流)I的關係，橫軸為照度E(對數標度；log scale)、縱軸為光電流I(對數標度；log scale)。
如圖4所示，當Vgate 從V1 (當寄生電阻為最小時的Vgate )成為V2 (V1 －△V：當發生寄生電阻時的Vgate )時，發生寄生電阻。光電流I在電壓Vgate 為V1 的情況下，當處於1 I時達到飽和，而在電壓Vgate 為V2 的情況下，當處於I2 時就達到飽和，從而I2 以上的光電流不流過。如圖5所示，光電流I與光強度E成比例。因而當光電流I在I2 飽和時，可以檢測的最大光強度E為L2 ，即光電轉換裝置的靈敏度降低。
但是實際上難以消除例如佈線電阻等的寄生電阻。因此，當未產生寄生電限時，V1 可以並非總是等於Vgate 。
但是在本發明中參考TFT 104佈置在與低電位電壓Vss 用連接電極142接近的位置，從而可以使TFT 104與電極142之間的佈線電阻為極小，可以將寄生電阻的發生防止到最小，以及，可以抑制光電轉換裝置的靈敏度降低。
為了進一步降低佈線電阻，也能夠增加電連接TFT 104和電極142的佈線的寬度，或增加形成佈線的導電膜的膜厚即可。
關於一般而言被視為容易的信號處理方法的取得電壓訊號作為輸出信號的方法，有使用負載電阻RL 將電流轉換為電壓的方法。具體而言，如圖6所示，在具有光二極體103和電流鏡電路111的電路123、電源101、輸出端子124、負載電阻RL 的電路中，可以使用負載電阻RL 將輸出電流轉換為電壓，因而從輸出端子124輸出電壓信號。以下說明圖6的電路，包括圖1的電流鏡電路111的電路123建立於其中。
在圖1中，構成電流鏡電路111的TFT 104的閘極電極電連接到構成電流鏡電路111的另一個TFT 105的閘極電極，也電連接到TFT 104的汲極電極(也稱為汲極端子)。
TFT 104的汲極端子藉由光二極體103電連接到TFT 105的汲極端子。
TFT 104的源極電極(也稱為源極端子)電連接到TFT 105的源極端子。
在本實施例模式中，包括電流鏡電路111的電路123的輸出端子124藉由負載電阻RL 電連接到電源101的低電位側。
在圖1中，構成電流鏡電路111的TFT 105的閘極電極電連接到TFT 104的汲極端子。
此外，TFT104和TFT105的閘極電極互相連接，因此施加共同電位。
圖1顯示具有兩個TFT的電流鏡電路的例子。假設TFT 104和TFT 105具有相同特性，則參考電流和輸出電流的比率為1：1。
圖7及圖8示出了使輸出值增為n倍的電路結構。圖7的電路結構相當於設置n個TFT 105之圖1的配置。如圖7所示，藉由使n通道型TFT104和n通道型TFT105的比率為1：n，可以使輸出值為n倍。這與增加TFT的通道寬度W、以使能夠流入TFT的電流的容許量為n倍是同樣的原理。
例如，在使輸出值增加100倍的情況下，藉由並聯一個n通道型TFT 104和一百個n通道型TFT 105，可以獲得所需電流。
圖8示出了圖7中的電路118i(例如電路118a、電路118b等)的詳細電路配置。
圖8的電路配置基於圖1及圖7的電路配置，並且相同的元件由相同的代號表示。換言之，TFT 105i的閘極電極電連接到端子119i，其汲極端子電連接到端子120i，其源極端子電連接到端子121i。
注意，為了說明圖7中的電路118a、電路118b等，將其中一個的電路118i示於圖8作為代表實施例。由於電路118i是基於圖1的電路配置，因此在圖8中附有i的代號是與圖1中的不附有i的代號相同的。亦即，例如圖1的TFT 105和圖8的TFT 105i是相同的。
因此，n通道型TFT 105相當於圖7中的n個n通道型TFT 105a、105b、105i等。由此，流經TFT104的電流被放大為n倍後輸出。
注意，在圖1、圖7及圖8中，共同的部分由相同的代號來表示。
此外，在圖1中，將電流鏡電路111表示為使用n通道型TFT的等效電路，但是也可以使用p通道型TFT而代替該n通道型TFT。
當由p通道型TFT形成放大電路時，成為圖9所示的等效電路。如圖9所示，電流鏡電路203具有p通道型TFT 201及202。p通道型TFT 201佈置在比p通道型TFT202接近高電位電極141的位置。p通道型TFT 201與電極141電連接的佈線的長度短於p通道型TFT 202與電極141電連接的佈線的長度。p通道型TFT 201與電極141之間的電流路徑的長度短於p通道型TFT 202與電極141之間的電流路徑的長度。在圖1與9中，相同的部分由相同的代號來表示。此外，為了取得電壓輸出信號，可以使用電路204來代替圖6的電路123的結構。
圖10示出圖1中所示的電路123的截面圖，其包含具有TFT 104及105的電流鏡電路111和光二極體103。
在圖10中，代號210代表基底、212為基底絕緣膜、213為閘極絕緣膜。
此外，連接電極285、端子電極281、TFT 104的源極電極或汲極電極282、以及TFT 105的源極電極或汲極電極283為高熔點金屬膜和低電阻金屬膜(鋁合金或純鋁等)的疊層結構。在此，連接電極285、端子電極281、源極電極或汲極電極282及283均形成具有三層結構，其中，順序層疊鈦膜(Ti膜)、鋁膜(Al膜)、以及Ti膜。
此外，也可以由單層導電膜形成，而代替高熔點金屬膜和低電阻金屬膜的疊層結構。單層導電膜的實施例包含選自鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、銣(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、以及鉑(Pt)的元素；以所述元素為主要成分的合金材料或化合物材料製成的單層膜；或者所述元素的氮化物製成的單層膜，例如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭、氮化鉬。
雖然在圖10中顯示的n通道型TFT 104及105為具有一個通道形成區域(在本說明書中，稱為單閘極結構)的頂閘極型TFT的實施例，然而，也可以使用具有多個通道形成區域的結構，以減少導通電流值的變化。
此外，為了減少截止電流值，也可以在n通道型TFT 104及105中設置輕摻雜汲極電極(LDD)區域。LDD區域是指在通道形成區域和源極區或汲極區之間以低濃度添加了雜質元素的區域，該源極區或汲極區藉由以高濃度添加雜質元素形成。藉由設置LDD區域，可以獲得緩解汲極區附近的電場並防止由於熱載子注入引起的TFT退化的效果。
此外，為了防止由於熱載子引起的導通電流值的降低，也可以使n通道型TFT 104及105形成為LDD區域和閘極電極之間夾著閘極絕緣膜而彼此重疊配置的結構(在本說明書中，稱為GOLD(閘極－汲極重疊的LDD)結構)。
與LDD區域和閘極電極沒有彼此重疊形成的情況相比，在使用GOLD結構的情況下，具有緩解汲極區附近的電場以防止由於熱載子注入引起的TFT退化的效果。通過採用這種GOLD結構，汲極區附近的電場強度得到緩解，防止熱載子注入，從而有效地防止TFT的退化。
此外，構成電流鏡電路111的TFT104及105不僅可以是頂閘極型TFT，也可以是底閘極型TFT，例如反交錯型TFT。
此外，佈線215與TFT104的汲極佈線(也稱為汲極電極)或源佈線(也稱為源極電極)電連接。此外，代號216及217表示絕緣膜，285表示連接電極。注意，較佳地使用由CVD方法形成的氧化矽膜作為絕緣膜217。藉由使絕緣膜217為由CVD方法形成的氧化矽膜，提高固定強度。
此外，端子電極250由與佈線215相同的步驟形成，端子電極281由與連接電極285相同的步驟形成。
此外，端子電極221藉由焊料264安裝在基底260的電極261上。此外，端子電極222由與端子電極221相同的步驟形成，並通過焊料263安裝在基底260的電極262上。
下面，將參照圖10、11A至11C、12A至12C、13A和13B，對在圖10中所示的包括光二極體103、以及具有TFT104及105的電流鏡電路111的半導體裝置的製造步驟進行說明。
首先，在基底(第一基底210)上形成元件。在此，使用玻璃基底AN100作為基底210。
接著，藉由電漿CVD方法沈積含氮的氧化矽膜作為基部絕緣膜212(厚度100nm)。然後，在其上層疊半導體膜，例如含氫的非晶矽膜(厚度54nm)，而使基部絕緣膜212不曝露於大氣。或者，基部絕緣膜212可以藉由堆疊氧化矽膜、氮化矽膜和含氮的氧化矽膜而形成。舉例而言，藉由順序地沈積厚度為50nm的含氧的氮化矽膜和厚度為100nm的含氮的氧化矽膜之步驟，可以形成基部絕緣膜212。注意，含氮的氧化矽膜或含氧的氮化矽膜用作防止來自玻璃基底的鹼金屬等雜質擴散的阻擋層。
接著，藉由固相磊晶方法、雷射晶化方法、使用催化金屬的晶化方法等使上述非晶矽膜晶化，因此，形成具有晶體結構的半導體膜(晶體半導體膜)，例如多晶矽膜。這裏，藉由使用催化元素的晶化方法形成多晶矽膜。使用旋轉機(spinner)，將包含以重量計算為10ppm的鎳的溶液塗著到非晶矽膜表面。注意，可以使用通過濺射方法在整個表面上散佈鎳元素的方法而代替通過旋轉機塗著的方法。接著，執行加熱處理並晶化，以形成具有晶體結構的半導體膜(這裏為多晶矽膜)。這裏，在熱處理(500℃，1小時)之後，執行用於晶化的熱處理(550℃，4小時)來獲得多晶矽膜。
接著，使用稀釋的氫氟酸等去除多晶矽膜表面上的氧化膜。此後，執行雷射照射，以便增強晶性，並且修復晶粒中留下的缺陷。
注意，在藉由雷射晶化方法使非晶矽膜晶化來獲得結晶半導體膜的情況中，或者在獲得具有結晶結構的半導體膜之後，執行雷射照射，以使修復晶粒中留下的缺陷的情況中，可以使用以下所說的雷射照射方法。
關於雷射照射，可以使用連續振盪型的雷射光束(CW雷射光束)或脈衝振盪型的雷射光束(脈衝雷射光束)。在此可以使用的雷射光束為從選自如下雷射器的一種或多種中振盪出來的雷射光束：氣體雷射器如Ar雷射器、Kr雷射器、受激準分子雷射器等；以被添加了作為摻雜劑的Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm和Ta中的一種或多種的單晶的YAG、YVO4 、鎂橄欖石(Mg2 SiO4 )、YAlO3 、GdVO4 、或者多晶(陶瓷)的YAG、Y2 O3 、YVO4 、YAlO3 、GdVO4 為介質的雷射器；玻璃雷射器；紅寶石雷射器；變石雷射器；Ti：藍寶石雷射器；銅蒸汽雷射器；以及金蒸汽雷射器。藉由照射上述雷射光束的基波以及該基波的二次至四次諧波的雷射光束，可以獲得粒徑大的結晶。例如，可以使用Nd：YVO4 雷射器(基波為1064nm)的二次諧波(532nm)或三次諧波(355nm)。此時，雷射的功率密度必需大約為0.01至100MW/cm2 (較佳地為0.1至10MW/cm2 )。並且，以掃描速度大約為10至2000cm/sec來進行照射。
注意，以被添加了作為摻雜劑的Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm和Ta中的一種或多種的單晶的YAG、YVO4 、鎂橄欖石(Mg2 SiO4 )、YAlO3 、GdVO4 、或者多晶(陶瓷)的YAG、Y2 O3 、YVO4 、YAlO3 、GdVO4 為介質的雷射器；Ar雷射器；Kr雷射器；以及Ti：藍寶石雷射器都可以使雷射連續振盪，也可以通過進行Q開關工作或鎖模等來以10MHz以上的振盪頻率使雷射脈衝振盪。當以10MHz以上的振盪頻率使雷射光束振盪時，在半導體膜被雷射光束熔融直到固化的期間中，下一個脈衝被照射到半導體膜。因此，與使用低振盪頻率的脈衝雷射器的情況不同，可以在半導體膜中連續移動固體和液體的介面，因此，可以獲得向掃描方向連續成長的晶粒。
此外，當使用陶瓷(多晶)作為介質時，可以以短時間且低成本將介質形成為任意形狀。當使用單晶時，通常使用直徑為幾mm且長度為幾十mm的圓柱狀的介質，而當使用陶瓷時，可以形成更大的介質。
不管在單晶中還是在多晶中都不容易大大改變直接有助於發光的介質中的摻雜劑如Nd和Yb等的濃度，因此，對藉由增加摻雜劑的濃度來提高雷射器的輸出就有一定的限制。然而，當使用陶瓷時，比起單晶來，可以明顯增加介質的尺寸，因此，大幅度提高雷射輸出。
再者，當使用陶瓷時，可以容易形成平行六面體形狀或長方體形狀的介質。當使用此介質時，在介質內部使振盪光以鋸齒形地傳播，而可以使振盪光路變長。因此，增益變大，可以取得高輸出。此外，由於從此形狀的介質發射的雷射光束具有四角形狀的剖面形狀，所以，比起圓狀光束來，有利於容易地整形為線狀光束。藉由使用光學系統對如上所述那樣發射的雷射光束進行整形，可以容易獲得短邊長度為1mm以下、長邊長度為幾mm至幾m的線狀光束。此外，當在介質上均勻照射激發光時，可以取得在長邊方向具有均勻能量分佈的線狀光束。
藉由以上述線狀光束照射到半導體膜，可以對半導體膜的整個面更均勻地進行退火。在從線狀光束的一端至另一端需要均勻退火的情形，需要使用狹縫來遮擋能量的衰弱部等。
注意，在大氣中或氧氣氣氛中進行雷射照射的情況下，藉由雷射光束而在半導體膜的表面上形成氧化膜。
接著，藉由上述雷射光束的照射形成的氧化膜的表面由臭氧水處理120秒，藉以形成總厚度為1至5nm的氧化膜製成的阻擋層。形成該阻擋層，以從該膜中去除用於晶化而添加的催化元素，例如鎳(Ni)。儘管這裏藉由使用臭氧水形成阻擋層，但阻擋層可以藉由以下方法沈積厚度大約為1至10nm的氧化膜形成：在氧氣氣氛下以紫外線照射使具有晶體結構的半導體膜的表面氧化的方法；藉由氧電漿處理使具有晶體結構的半導體膜的表面氧化的方法；電漿CVD方法；濺射方法；氣相澱積法等。此外，也可以在形成阻擋層之前，去除通過激光束的照射形成的氧化膜。
然後，藉由濺射方法在阻擋層上形成10至400nm厚的將成為吸雜位置的包含氬元素的非晶矽膜，這裏厚度為100nm。在本實施例模式中，包含氬元素的非晶矽膜使用矽靶在包含氬的氣氛中形成。當使用電漿CVD方法形成包含氬元素的非晶矽膜時，形成膜的條件如下：矽烷和氬氣的流量比(SiH4 ：Ar)為1：99，形成膜的壓力為6.665Pa，RF功率密度為0.087W/cm2 ，形成膜的溫度為350℃。
此後，將非晶矽膜放入加熱到650℃的熔爐中執行3分鐘熱處理，以去除催化元素(吸雜)。由此，具有晶體結構的半導體膜中的催化元素濃度降低。也可以用燈退火裝置而代替熔爐。
接著，以阻擋層為蝕刻停止層選擇性地去除吸雜位置即包含氬元素的非晶矽膜。然後，通過稀釋的氬氟酸選擇性地去除阻擋層。注意，在吸雜時，鎳具有容易移動到具有高氧濃度區域的趨勢，因此較佳地在吸雜之後去除由氧化膜形成的阻擋層。
注意，當不對半導體膜執行使用催化元素的晶化時，則不需要上述步驟，例如形成阻擋層；形成吸雜位置；用於吸雜的熱處理；去除吸雜位置；以及去除阻擋層等。
接著，使用臭氧水在獲得的具有晶體結構的半導體膜(例如晶體矽膜)的表面上形成薄的氧化膜，然後，使用第一光罩形成由抗蝕劑構成的光阻掩罩，刻蝕處理為所希望的形狀，以形成分離成島狀的半導體膜(在本說明書中，稱為島狀半導體區域)231和232(參照圖11A)。在形成島狀半導體區域之後，去除由抗蝕劑構成的掩罩。
接著，若有必要，摻雜微量的雜質元素(硼或磷)，以控制TFT的閾值電壓。這裏，使用對硼烷(B2 H6 )不會進行質量分離之電漿激發離子摻雜方法。
接著，在使用包含氫氟酸的蝕刻劑去除氧化膜的同時，清洗島狀半導體區域231和232的表面。然後，形成將成為閘極絕緣膜213的以矽為主要成分的絕緣膜。這裏，藉由電漿CVD方法形成厚度為115nm的包含氮的氧化矽膜(組成比Si＝32%，O＝59%，N＝7%，以及H＝2%)。
接著，在閘極極絕緣膜213上形成金屬膜，形成閘極電極234及235、佈線214及215、以及端子電極250(參照圖11B)。
閘極電極234及235、佈線214及215、以及端子電極250，可以使用由從如下元素中選擇的元素、或者以這些元素為主要成分的合金材料或化合物材料構成的單層膜，或者由這些元素的氮化物，例如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭、或者氮化鉬構成的單層膜，這些元素為：鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、銣(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)、以及銅(Cu)。
此外，也可以使用疊層膜而代替上述單層膜。例如，閘極電極234及235、佈線214及215、端子電極250可以使用分別為30nm及370nm的氮化鉭(TaN)及鎢(W)堆疊而成的膜。
接著，將賦予一導電型的雜質引入到島狀半導體區域231及232，以形成TFT 105的源極區或汲極區237、以及TFT 104的源極區或汲極區238。在本實施例模式中，形成n通道型TFT，因此，將n型雜質，例如磷(P)、砷(As)，引入到島狀半導體區域231及232(參照圖11C)。
接著，以CVD方法形成50nm厚的包含氧化矽膜的第一層間絕緣膜(未圖示)，然後，對添加到每個島狀半導體區域中的雜質元素進行活化處理。此活化步驟以下述方法執行：使用燈光源的快速熱退火方法(RTA方法)；從背面照射YAG雷射或準分子雷射的方法；使用熔爐的熱處理；或者組合任何上述方法的方法。
然後，形成例如10nm厚的包括包含氫和氧的氮化矽膜的第二層間絕緣膜216。
接著，在第二層間絕緣膜216上形成由絕緣材料構成的第三層間絕緣膜217(參照圖12A)。由CVD方法獲得的絕緣膜可以用於第三層間絕緣膜217。在本實施例模式中，為了改善黏著性，形成900nm厚的包含氮的氧化矽膜作為第三層間絕緣膜217。
然後，執行熱處理(300至550℃下熱處理1至12小時，例如在氮氣氣氛中且410℃下處理1小時)，以氫化島狀半導體膜。執行此步驟以使以第二層間絕緣膜216含有的氫來終止島狀半導體膜中的懸垂鍵。不管是否存在閘極絕緣膜213，均可以氫化島狀半導體膜。
此外，可以採用使用含有矽氧烷的絕緣膜、或是具有此結緣膜的疊層結構，形成第三層間絕緣膜217。矽氧烷的骨架結構由矽(Si)和氧(O)的鍵構成。可以使用至少包含氫的有機基(例如烷基、芳基)作為取代基。也可使用氟基團作為取代基。而且，也可使用至少包含氫的有機基和氟基團作為取代基。
在使用含矽氧烷的絕緣膜、或具有此結緣膜的疊層結構作為第三層間絕緣膜217的情況下，可以在形成第二層間絕緣膜216之後、以及形成第三層間絕緣膜217之前，執行熱處理以氫化島狀半導體膜。
接著，形成光阻掩罩，以選擇性地蝕刻第一層間絕緣膜、第二層間絕緣膜216及第三層間絕緣膜217或閘極絕緣膜213，以形成接觸孔。然後，去除光阻掩罩。
注意，若有必要可以形成第三層間絕緣膜217。在不形成第三層間絕緣膜217的情況下，在形成第二層間絕緣膜216之後，選擇性地刻蝕第一層間絕緣膜、第二層間絕緣膜216及閘極絕緣膜213，以形成接觸孔。
接著，以濺射方法形成金屬疊層膜，然後形成光阻掩罩。然後，選擇性地蝕刻堆疊的金屬膜來形成佈線284、連接電極285、端子電極281、TFT 104的源極電極和汲極電極282、以及TFT 105的源極電極和汲極電極283(參照圖12B)。
在圖12B中，由單層的導電膜形成佈線284、連接電極285、端子電極281、TFT104的源極電極或汲極電極282、以及TFT 105的源極電極或汲極電極283。
關於此單層，從耐熱性及導電率等的觀點來看，較佳地使用鈦膜(Ti膜)。此外，可以使用選自鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、銣(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、以及鉑(Pt)的元素製成的單層膜；含有此元素為主要成分的合金材料或化合物材料製成的單層膜；或者此元素的氮化物製成的單層膜，例如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭、或者氮化鉬，以代替鈦膜。當使用單層膜以形成佈線284、連接電極285、端子電極281、TFT 104的源極電極或汲極電極282、以及TFT 105的源極電極或汲極電極283，可以降低製程中的膜沈積步驟的次數。
此外，圖12C示出了佈線219、連接電極220、端子電極251、TFT 104的源極電極或汲極電極241、以及TFT 105的源極電極或汲極電極242均設有保護電極的情況。
首先，佈線219、連接電極220、端子電極251、TFT 104的源極電極或汲極電極241、以及TFT 105的源極電極或汲極電極242每一個的下層導電膜具有高熔點金屬膜和低電阻金屬膜(鋁合金或純鋁等)的疊層結構。在此，佈線219、連接電極220、端子電極251、源極電極或汲極電極241及242的下層導電膜具有依次層疊鈦膜(Ti膜)、鋁膜(Al膜)、以及Ti膜的三層結構。
而且，形成保護電極218、保護電極245、保護電極248、保護電極246、以及保護電極247，以分別覆蓋佈線219、連接電極220、端子電極251、TFT 104的源極電極和汲極電極241、以及TFT 105的源極電極和汲極電極242。
在蝕刻稍後的步驟中會形成的光電轉換層103時，佈線219由上保護電極218保護。保護電極218的材料較佳地為被蝕刻光電轉換層103的氣體(或蝕刻劑)蝕刻之蝕刻速度會比對光電轉換層103慢的導電材料。此外，保護電極218的材料較佳地為不與光電轉換層103反應而成為合金的導電材料。注意，其他保護電極245、保護電極248、保護電極246、以及保護電極247也由與保護電極218同樣的材料及製造步驟而形成。
舉例而言，在形成不易與後來形成的光電轉換層(典型地，非晶矽)反應成為合金的導電性的金屬膜(鈦(Ti)或鉬(Mo)等)之後，形成光阻掩罩，選擇性地蝕刻導電性的金屬膜，以形成覆蓋佈線219的保護電極218。這裏，使用以濺射方法形成的厚度為200nm的Ti膜。同樣地，連接電極220、端子電極251、TFT 104的源極電極和汲極電極241、以及TFT105的源極電極和汲極電極242也由導電性的金屬膜覆蓋，以形成保護電極245、248、246、以及247。因此，導電性的金屬膜還覆蓋第二層Al膜曝露處的每一電極的側面，因而也可以防止鋁原子擴散到光電轉換層。
接著，在第三層間絕緣膜217上形成包括p型半導體層103p、i型半導體層103i和n型半導體層103n的光電轉換層103。
p型半導體層103p可以藉由電漿CVD方法沈積包含屬於元素周期表13族的雜質元素，例如硼(B)的非晶矽膜形成。
在圖13A中，佈線284會接觸光電轉換層103的最下層，即在本實施例模式中為p型半導體層103p。
此外，在形成保護電極的情況下，佈線219及保護電極218與光電轉換層103的最下層，即在本實施方式中為p型半導體層103p接觸。
在形成p型半導體層103p之後，相繼形成i型半導體層103i和n型半導體層103n。由此，形成了包括p型半導體層103p、i型半導體層103i及n型半導體層103n的光電轉換層103。
舉例而言，以電漿CVD方法沈積非晶矽膜，可以形成i型半導體層103i。藉由沈積含有例如磷(P)等屬於元素周期表15族的雜質元素的非晶矽膜、或是藉由沈積非晶矽膜及摻雜元素周期表15族的雜質元素，可以形成n型半導體層103n。
此外，不僅可以使用非晶半導體膜，也可以使用半非晶半導體膜作為p型半導體層103p、i型半導體層103i和n型半導體層103n。
接著，在整個表面以1至30μm的厚度形成由絕緣材料(例如，含矽的無機絕緣膜)製成的密封層224，以獲得如圖13A所示的狀態。這裏，以CVD方法形成厚度為1μm的含氮的氧化矽膜作為絕緣材料膜。藉由使用CVD方法形成的絕緣膜，謀求改善黏著性。
接著，蝕刻密封層224以形成開口部，以及，以濺射方法形成端子電極221及222。端子電極221及222都是鈦膜(Ti膜)(100nm)、鎳膜(Ni膜)(300nm)、以及金膜(Au膜)(50nm)的疊層膜。這樣獲得的端子電極221及端子電極222具有大於5N的固定強度，這是作為端子電極足夠的固定強度。
經由上述步驟，形成了能夠以焊材接合的端子電極221及端子電極222。如此，獲得了圖13B所示的結構。
接著，將結構切割成個別區以獲得多個光感測器晶片。可以從一個大面積基底(例如600cm×720cm)製造大量的光感測器晶片(2mm×1.5mm)。
圖14A示出了被切割的一個光感測器晶片(2mm×1.5mm)的截面圖，圖14B示出了其仰視圖，圖14C示出了其俯視圖。在圖14A至14C中，與圖10相同的部分以相同的代號表示。注意，在圖14A中，包括基底210、元件形成區域291、端子電極221及端子電極222的總厚度是0.8±0.05mm。
此外，為了減薄光感測器晶片的總厚度，可以通過CMP處理等研磨而減薄基底210，然後，通過切割機分離切割，以獲得多個光感測器晶片。
此外，在圖14B中，端子電極221及222的每個電極尺寸為0.6mm×1.1mm，電極之間的間隔為0.4mm。此外，圖14C中，光接收部分292的面積是1.57mm2 。此外，放大電路部293設置有大約100個TFT。
最後，將如此取的光感測器晶片安裝在基底260的安裝表面上。注意，分別使用焊料264和263，以連接端子電極221和電極261、以及連接端子電極222和電極262。具體而言，以絲網印刷方法等在基底260的電極261及262上預先形成焊膏，以致於焊料和端子電極直接連接，然後，執行軟熔焊料流處理。舉例而言，在大約255℃至265℃的溫度下在惰性氣體氣氛中執行10秒的軟熔焊料處理。也能夠以金屬(例如金、銀等)形成的凸塊、或者由導電樹脂形成的凸塊等來代替焊料。此外，考慮到環境問題，可以使用無鉛焊料來安裝(參照圖10)。
經由上述步驟，可以獲得具有光電轉換裝置、及電流鏡電路111的半導體裝置，光電轉換裝置包含光電轉換層103。
根據本實施例模式，可以獲得具有抑制光靈敏度的降低的光電轉換裝置的半導體裝置。
注意，本實施例模式，若有必要，可以與其他實施例模式組合。
實施例模式2
在本實施例模式中，參照圖9及圖15，說明由p通道型TFT形成放大電路的實施例。注意，與實施例模式1相同的部分以相同的代號表示。因此，可以藉由與實施例模式1中所述的製造步驟以形成這些部份。
在由p通道型TFT 201及202形成放大電路例如電流鏡電路203的情況下，可以使用p型雜質，例如硼(B)作為實施例模式1中向島狀半導體區域賦予一導電型的雜質。
圖9示出了當使用p通道型TFT 201及202形成電流鏡電路203時的本實施例模式的光感測器的等效電路圖，圖15示出了其截面圖。
在圖9及圖15中，端子電極221電連接到光電轉換層103的n型半導體層103n及p通道型TFT201，並且端子電極222電連接到p通道型TFT202。p通道型TFT 201與光電轉換層103的陽極一側的電極電連接。可以在與p通道型TFT 201電連接的第二電極(陽極一側的電極)上順序地層疊n型半導體層103n、i型半導體層103i、p型半導體層103p。之後，在p型半導體層103p上形成第一電極(陰極)。
或者，還可以使用層疊順序相反的光電轉換層，以致於在第一電極(陰極)上順序層疊p型半導體層、i型半導體層、及n型半導體層，然後，在n型半導體層上，形成與p通道型TFT 201電連接的第二電極(陽極)。
如圖15所示，p通道型TFT 201及202的島狀半導體區域摻雜例如硼(B)等p型雜質，以致於在p通道型TFT 201中形成有源極區或汲極區271，在p通道型TFT 202中形成有源極區和汲極區272。
根據實施例模式1，佈線284、連接電極285、端子電極281、TFT 201的源極電極和汲極電極283、以及TFT202的源極電極和汲極電極282由單層導電膜形成。
此外，如圖12C，也可以形成佈線219及其保護電極218、連接電極220及其保護電極245、端子電極251及其保護電極248、TFT 201的源極電極和汲極電極242及其保護電極247、以及TFT 202的源極電極和汲極電極241及其保護電極246以分別代替佈線284、連接電極285、端子電極281、TFT 201的源極電極和汲極電極283、以及TFT 202的源極電極和汲極電極282。各層可以根據實施例模式1而形成。
根據本實施例模式，可以獲得具有抑制光靈敏度的降低的光電轉換裝置的半導體裝置。
注意，本實施例模式，若有必要，可以與其他實施例模式及實施例組合。
實施例模式3
在本實施例模式中，參照圖16A至16E、17A至17D、18說明使用底閘極型TFT來形成的放大電路、光感測器及其製造方法的實施例。注意，與實施例模式1及實施例模式2相同的部分以相同的代號表示。
首先，在基底210上形成基底絕緣膜212及金屬膜311(參照圖16A)。關於金屬膜311，在本實施例模式中，舉例而言，使用厚度分別為30nm及370nm的氮化鉭(TaN)及鎢(W)膜之堆疊膜。
此外，作為金屬膜311，除了上述以外，還可以使用由從如下元素中選擇的元素、或者以這些元素為主要成分的合金材料或化合物材料構成的單層膜，或者由這些元素的氮化物，例如氣化鈦、氮化鎢、氮化鉭、或者氮化鉬構成的單層膜，這些元素為：鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、銣(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)、以及銅(Cu)。
注意，也可以在基底210上直接形成金屬膜311，而不在基底210上形成基底絕緣膜212。
接著，使用金屬膜311形成閘極電極312及313、佈線214及215、以及端子電極250(參照圖16B)。
接著，形成覆蓋閘極電極312及313、佈線214及215、端子電極250的閘極絕緣膜314。在本實施例模式中，使用以矽為主要成分的絕緣膜，例如以電漿CVD方法以115nm的厚度形成含氮的氧化矽膜(組成比Si＝32%，O＝59%，N＝7%，H＝2%)來形成閘極絕緣膜314。
接著，在閘極絕緣膜314上形成島狀半導體區域315及316。可以藉由與實施例模式1所述的島狀半導體區域231及232類似的材料及製造步驟形成島狀半導體區域315及316(參照圖16C)。
在形成島狀半導體區域315及316之後，形成掩罩318，以覆蓋除了後來將成為TFT 301的源極區或汲極區321及TFT 302的源極區或汲極區322的區域之外的部分。然後，以賦予一導電型的雜質(參照圖16D)的雜質來摻雜末被掩罩的區域。關於賦予一導電型的雜質，在形成n通道型TFT的情況下，磷(P)、砷(As)可以用作n型雜質，而在形成p通道型TFT的情況下，硼(B)可以用作p型雜質。在本實施例模式中，將n型雜質的磷(P)摻雜到島狀半導體區域315及316，形成TFT 301的源極區或汲極區321及在源極區和汲極區之間的通道形成區域、TFT 302的源極區或汲極區322及在源極區和汲極區之間的通道形成區域。
接著，去除掩罩318，形成未圖示的第一層間絕緣膜、第二層間絕緣膜216及第三層間絕緣膜217(參照圖16E)。第一層間絕緣膜、第二層間絕緣膜216及第三層間絕緣膜217的材料及製造步驟，可以參考實施例模式1。
接著，在第一層間絕緣膜、第二層間絕緣膜216及第三層間絕緣膜217中形成接觸孔。然後，沈積單層的金屬膜，選擇性地刻蝕金屬膜，以形成佈線284、連接電極285、端子電極281、TFT 301的源極電極和汲極電極341、TFT 302的源極電極和汲極電極342(參照圖17A)。
可以使用疊層膜形成佈線284、連接電極285、端子電極281、TFT 301的源極電極和汲極電極341、TFT 302的源極電極和汲極電極342，以代替單層的導電膜。圖17B示出使用疊層膜形成這些層的情形。
參考圖17B，形成佈線219及其保護電極218、連接電極220及其保護電極245、端子電極251及其保護電極248、TFT 301的源極電極和汲極電極331及其保護電極336、以及TFT 302的源極電極和汲極電極332及其保護電極337以代替佈線284、連接電極285、端子電極281、TFT 301的源極電極和汲極電極341、TFT 302的源極電極和汲極電極342。
藉由上述步驟，可以製造底閘極型TFT 301及302。可以由底閘極型TFT 301及302形成電流鏡電路303。
接下來，在第三層間絕緣膜217上形成包括p型半導體層103p、i型半導體層103i、以及n型半導體層103n的光電轉換層103(參照圖17C)。光電轉換層103的材料及製造步驟等可以參考實施例模式1及實施例模式2。
接著，形成密封層224、端子電極221及222(參照圖17D)。端子電極221連接到n型半導體層100n，並且端子電極222由與端子電極221相同的步驟形成。
此外，藉由焊料263及264安裝具有電極261及262的基底260。注意，在基底260上的電極261藉由焊料264安裝到端子電極221。此外，在基底260上的電極262藉由焊料263安裝到端子電極222(參照圖18)。
注意，藉由使用圖17B所示的結構的半導體裝置，配合上述製造步驟，也可以製造與圖18所示的半導體裝置類似的半導體裝置。
根據本實施例模式，可以獲得具有抑制光靈敏度的降低的光電轉換裝置的半導體裝置。
注意，本實施例模式，若有必要，可以與其他實施例模式組合。
實施例模式4
在本實施例模式中，將參照圖27、28A和28B、29A至29E、30至33，說明作為電源的蓄電池。
在本說明書中，包含電池、天線、將由天線接收的電磁波發生的電動勢充電到電池的電路、以及充電該電動勢的介質的裝置被稱為RF電池或無線電池。
此外，在本說明書中，電池是指稱為二次電池或蓄電池，其將從外部電源獲得的電能轉為化學能而蓄存，以及，於需要時輸出能量。此外，電容器指的是設有彼此絕緣的兩個導電電極，當一導電電極為正充電且另一電極被負充電時，利用其電氣間的引力蓄存電荷的裝置。
此外，在本說明書中，電池是指通過充電可以恢復連續使用時間的電池。注意，雖然電池的型式可以隨著裝置的用途不同而不同，但是較佳地使用形成為片狀或直徑小的圓筒狀的電池。舉例而言，使用鋰電池，較佳地使用用凝膠狀電解質的鋰聚合物電池、鋰離子電池等。不言而喻，可以使用任何電池，只要是可充電的電池即可。舉例而言，可以使用下述可充電及可放電的電池：鎳氫電池、鎳鎘電池、有機基電池、鉛蓄電池、空氣二次電池、鎳鋅電池、銀鋅電池等。或者，也可使用大容量的電容器等。
注意，作為可用作本實施例模式的電池的大容量的電容器，較佳地為電極的相對面積大的電容器。特別地，較佳的是使用電雙層電容器，其由具有大的特定表面積的電極材料所形成，舉例而言，電極材料為活性炭、富勒烯(fullerene)、或碳納米管等。與電池相比，電容器的結構單純，並且還容易實現薄膜化和疊層化。雙層電解電容器具有蓄電功能，即使充放電的多次後，仍然不會退化很多。此外，雙層電解電容器具有能夠快速充電的優點。
本實施例模式中的電池可以用作如圖1的電源101。
在圖27中，RF電池401包含電池407、充電電路413、充電控制電路414、內部天線電路411、整流電路412。在RF電池401的外部設有外部天線電路415。內部天線電路411接收由外部天線電路415產生的無線信號。由內部天線電路411接收的信號輸入到整流電路412，而轉換為直流。充電電路413根據來自整流電路412的電力而產生電流，藉以將電池407充電。充電控制電路414監視以免電池407過充電，當增加充電量時，控制充電電路413，而抑制充電量。注意，充電電路413可以由例如電壓控制電路(也稱為調整器)和開關電路構成。此外，藉由以二極體作為開關電路，也可以作成省略充電控制電路的結構。此外，電壓控制電路也可以為電壓及電流控制電路或恒流電源電路。
注意，舉例而言，內部天線電路411和外部電線電路415可為如圖28A所示的天線電路503，天線電路503包含天線501及共振電容502。此外，整流電路412可為任何能夠將內部天線電路411及外部天線電路415接收的電磁波所感應的交流信號轉換為直流信號的電路。舉例而言，如圖28B所示，可以由二極體504、505、平滑電容506構成整流電路412。
注意，在本實施例模式中，由內部天線電路411所接收的無線信號，可以為如125kHz、13.56MHz、915MHz、2.45GHz等頻帶的信號。不言而喻，在內部天線電路中接收的信號的頻率不限於此，舉例而言，可以使用任何下述頻率：300GHz至3THz的次毫米波、30GHz至300GHz的毫米波、3GHz至30GHz的微波、300MHz至3GHz的極超短波、30MHz至300MHz的超短波、3MHz至30MHz的短波、300KHz至3MHz的中波、30kHz至300kHz的長波、以及3kHz至30kHz的超長波中的任何頻率。
此外，在內部天線電路411和外部天線電路415之間發送/接收的信號係藉由載波調變取得的信號。載波的調變方式可以是類比調變或數位調變，可以採用振幅調變、相位調變、頻率調變、以及擴展頻譜中的任何一種。較佳地採用振幅調變或頻率調變。此外，關於無線信號，可以利用如手機的中繼局的電波帶(800至900MHz、1.5GHz、1.9至2.1GHz等)；從手機振盪的電波；電波鍾的電波(40kHz等)；家庭用交流電源的噪音(60Hz等)、從其他讀取/寫入器等任意接收的信號等。此外，關於內部天線電路411，藉由設置使用各個長度和形狀不同的天線的多個天線電路，可以將各種各樣的無線信號用於將電池407充電。
此外，將在內部天線電路411及外部天線電路415中設置的天線設置為容易接收這些無線信號的長度或形狀。此外，當接收這些複數種電波時，較佳地設置包括長度或形狀不同的天線的多個天線電路。
此外，在內部天線電路411及外部天線電路415中設置的天線的形狀沒有特別的限制。換言之，電磁耦合方式、電磁感應方式、微波方式等可以適用於內部天線電路411或外部天線電路415的信號傳送方式。實施者適宜考慮使用用途而選擇傳送方式，根據傳送方式設置最適應的長度和形狀的天線即可。
舉例而言，在使用電磁耦合方式或者電磁感應方式(例如，13.56MHz頻帶)作為傳送方式的情形中，由於利用電場密度的改變引起的電磁感應，因此，將用作天線的導電膜形成為環形(例如，環形天線)或者螺旋形(例如，螺旋天線)。
此外，在作為傳送方式採用微波方式(例如UHF頻帶(860至960MHz)、2.45GHz等)的情況下，考慮用於信號傳送的電磁波的波長，適宜設定用作天線的導電膜的長度和形狀即可。用作天線的導電膜可以形成為如線狀(如偶極天線)、平坦的形狀(如貼片天線)等。此外，用作天線的導電膜的形狀不局限於線狀，考慮電磁波的波長，可以設置為曲線狀、彎曲形狀或組合這些形狀的形狀。
在此，在圖29A至29E中示出在內部天線電路411或外部天線電路415中設置的天線的形狀的一實施例。例如，可以使用圖29A所示佈局，其中，天線523配置成全部圍繞設有各種各樣的電路的電路元件522。注意，此處電路元件522包含可以無線通訊的半導體裝置中的每個元件，但排除內部天線411或外部天線電路415。
或者，如圖29B所示的佈局，其中，薄天線523圍繞具有不同電路等的電路元件522。此外，可以使用如圖29C所示的佈局，其中，配置具有各種各樣的電路等的電路元件522，以及，天線523具有用於接收高頻率電磁波的形狀。或者，可以使用如圖29D所示的佈局，其中，配置具有各種各樣的電路等的電路元件522，且配置無指向性(從任何方向可以同樣地接收)的天線523的形狀。此外，可以使用如圖29E所示的佈局，其中，配置具有各種各樣的電路等的電路元件522，及配置長棒狀的天線523的形狀。內部天線電路411或外部天線電路415可以由這些形狀的天線的組合所形成。
在圖29A至29E中，對設有各種各樣的電路等的電路元件522和天線523的連接不特別限定。例如，可以採用利用引線鍵合連接或凸塊連接來連接天線523和設有電路等的電路元件522，或者將電路元件522的一部分設為電極而貼在天線523上的方法，當利用該方法時，可以使用ACF(anisotropic conductive film；各向異性導電薄膜)來將電路元件522貼在天線523上。天線523所需要的長度根據用於接收的頻率而不同。例如，在頻率為2.45GHz的情況下，當設置半波長偶極天線時，天線的長度較佳地為波長的1/2(大約60mm)，當設置單極天線時，天線的長度較佳地為波長的1/4(大約30mm)。
注意，內部天線電路411可以為多帶天線(multiband antenna)結構，即能夠接收多個頻帶的電磁波。例如，如圖30所示那樣，內部天線電路可以由多個天線電路形成。在圖30所示的結構中，在基底1701上設有第一天線電路1705a、第二天線電路1705b、第三天線電路1705c、具有控制電路的電路元件1702、電池1703。注意，如下第一天線電路1705a、第二天線電路1705b、以及第三天線電路1705c與設在電路元件1702中的控制電路分別電連接。此外，代號1706為發送機，即發送用於對電池充電的電磁波，且設在顯示部分等。
由第一天線電路1705a、第二天線電路1705b、第三天線電路1705c接收的電磁波通過整流電路而輸入到電池1703，來對電池1703充電。該整流電路設在電路元件1702中形成的控制電路中。
在此，顯示由第一天線電路1705a接收從發送機1706發送的電磁波，由第二天線電路1705b、第三天線電路1705c接收外部無線信號1707的實施例。此外，對第一天線電路1705a、第二天線電路1705b、第三天線電路1705c的連接關係不特別限定，例如可以連接所有的天線都電，或也可以不電連接、獨立地佈置每個天線。
注意，用於使電池1703充電的第一天線電路1705a、第二天線電路1705b、第三天線電路1705c的天線的長度和形狀不限於圖30所示的結構。雖然在此示出具有長度不同的線狀的天線(偶極天線)作為第二天線電路1705b和第三天線電路1705c的天線的實施例，但是也可以組合地使用偶極天線和線圈型天線，或也可以組合地使用偶極天線和貼片天線。這樣，藉由作為用於電池1703的充電的天線，佈置多個長度和形狀不同的天線，可以接收各種各樣的無線信號，可以提高充電效率。尤其是，藉由組合地佈置貼片天線和偶極天線等的形狀不同的天線(例如，在貼片天線的外周折彎地佈置偶極天線)，可以有效地利用有限的空間。在本實施例模式中所示的天線設有三個天線電路1705a、1705b、1705c的實施例，但是不限於此，也可以採用一個天線電路或者三個以上的天線電路的結構。
此外，例如，125kHz、13.56MHz、915MHz、2.45GHz等的頻帶的信號可以用作在第一天線電路1705a和發送機1706之間發送/接收的信號，而每個信號被設定ISO規格等。不言而喻，在第一天線電路1705a和發送機1706之間發送/接收的信號的頻率不限於此，例如，可以使用300GHz至3THz的次毫米波、30GHz至300GHz的毫米波、3GHz至30GHz的微波、300MHz至3GHz的極超短波、30MHz至300MHz的超短波、3MHz至30MHz的短波、300kHz至3MHz的中波、30kHz至300kHz的長波、以及3kHz至30kHz的超長波中的任何頻率。此外，在第一天線電路1705a和發送機1706之間發送/接收的信號是由載波調變取得的信號。載波的調變可以是類比調變或數位調變，可以採用振幅調變、相位調變、頻率調變、以及擴展頻譜中的任何一種。較佳地採用振幅調變、頻率調變。
此外，關於由第二天線電路1705b和第三天線電路1705c的天線接收的外部的無線信號1707，可以利用如手機的中繼局的電波帶(800至900MHz、1.5GHz、1.9至2.1GHz等)；從手機振盪的電波；電波鍾的電波(40kHz等)；家庭用交流電源的噪音(60Hz等)；從其他讀取/寫入器等任意發生的電波等。因為電池由從外部接收的無線信號來充電，所以，不需要用使用分別的充電器等以對電池充電。因此，可以以低成本製造電池。此外，如圖30所示設置使用各個長度和形狀不同的天線的多個天線電路，可以將各種各樣的無線信號利用於電池1703的充電。此外，較佳地將第二天線電路1705b、第三天線電路1705c中的天線設置為容易接收這些無線信號的長度或形狀。此外，在圖30中，雖然第一天線電路1705a採用接收從發送機1706的電磁波的形態，但是不局限於此，也可以採用以所有的天線電路接收外部的無線信號來充電電池的形態。
雖然，在圖30中，在同一個基底1701上設置多個天線電路1705a、1705b、1705c、電路元件1702及電池1703的實施例，但是不局限於如圖30所示的結構。舉例而言，上述元件可以設在不同的基底上。
接著，對用作在圖27中所示的電池407的薄膜電池的配置實施例進行說明。在本實施例模式中，在圖31中示出當利用鋰離子電池時的電池的配置實施例。
圖31所示的是薄膜電池的截面圖。首先，在基底7101上形成作為電極的集流薄膜7102。集流薄膜7102需要與負極活性物質層7103的黏合性良好且電阻低。舉例而言，可以使用鋁、銅、鎳、釩等。接下來，在集流薄膜7102上形成負極活性物質層7103。一般而言，使用氧化釩(V2 O5 )等。接下來，在負極活性物質層7103上形成固體電解質層7104。一般而言，使用磷酸鋰(Li3 PO4 )等。接下來，在固體電解質層7104上形成正極活性物質層7105。一般而言，使用錳酸鋰(LiMn2 O4 )等。也可以使用鈷酸鋰(LiCoO2 )或鎳酸鋰(LiNiO2 )。接下來，在正極活性物質層7105上形成作為電極的集流薄膜7106。集流薄膜7106需要與正極活性物質層7105的黏合性良好且電阻低，可以使用鋁、銅、鎳、釩等。注意，與鎳鎘電池、鉛電池等相比，鋰離子電池沒有存儲效果且可以獲得大電流量。
上述集流薄膜7102、負極活性物質層7103、固體電解質層7104、正極活性物質層7105、集流薄膜7106的薄膜層既可使用濺射技術來形成，又可使用蒸發沈積技術來形成。此外，集流薄膜7102、負極活性物質層7103、固體電解質層7104、正極活性物質層7105、集流薄膜7106的厚度分別較佳為0.1μm至3μm。
接下來，將說明充電及放電操作。在對電池充電時，鋰離子從正極活性物質層7105脫離。所述鋰離子經過固體電解質層7104吸收到負極活性物質層7103。此時，電子從正極活性物質層7105放出到外部。
在使電池放電時，鋰離子從負極活性物質層7103脫離。所述鋰離子經過固體電解質層7104吸收到止極活性物質層7105。此時，電子從負極活性物質層7103放出到外部。薄膜二次電池以這種方式操作。
注意，藉由重新層疊形成集流薄膜7102、負極活性物質層7103、固體電解質層7104、正極活性物質層7105、集流薄膜7106的薄膜層，可以進行更大的電力的充放電，因此是較佳的。
本實施例模式採用的電池是其厚度大約為10μm以下的薄膜狀，且能夠充放電的電池。因此，藉由使用本實施例模式的電池可以製造小型且重量輕的半導體裝置。
當使用能夠充電及放電的電池時，一般而言需要控制電池的充放電。亦即，當進行充電時，同時需要監視電池的充電位準，以免過充電。在本實施例模式中，對為了控制充電的電路進行說明。在圖32中示出在圖27中所示的充電電路413、充電控制電路414、電池407的方塊圖。
在圖32所示的實施例中，充電電路413包含恒流源電路425、開關電路426，並且與充電控制電路414和電池407電連接。注意，在圖32中所示的充電電路僅僅是舉例說明。因此，本發明也可以是其他結構而不局限於該結構。雖然在本實施例模式中以恒電流來充電電池407，但是，除了以恒電流的充電以外，電源可以在某點切換至恒電壓源。此外，也可以採用不使用恒電流的其他方式。此外，構成以下電路的電晶體既可為薄膜電晶體，又可為單晶基底上的電晶體或有機電晶體。
圖33是詳細說明圖32所示的電路。以下說明其操作。恒電流源電路425、開關電路426、以及充電控制電路414使用高電位電源線976、低電位電源線977作為電源線。在圖33中，使用低電位電源線977作為GND線。注意，低電位電源線977的電位也可以為其他電位而不局限於GND線。
恒電流源電路425包括電晶體952至961、電阻951、以及電阻962。電流從高電位電源線976經過電阻951流入電晶體952、953，以致於電晶體952、953導通。
電晶體954、電晶體955、電晶體956、電晶體957、以及電晶體958構成反饋差分放大器，電晶體952的閘極電位與電晶體956的閘極電位大致相同。電晶體961的汲極電流是用電阻962的電阻值除電晶體957的閘極電位和低電位電源線977的電位差來獲得的值。將該電流輸入到由電晶體959、960構成的電流鏡電路中，並且將電流鏡電路的輸出電流供應到開關電路426中。恒電流源電路425不局限於本結構，也可以採用其他結構。
開關電路426包括傳輸閘965、反相器963、以及反相器964，並且根據反相器964的輸入信號控制是否將恒電流源電路425的電流供應到電池407。開關電路不局限於該結構，也可以採用其他結構。
充電控制電路414包括電晶體966至974、以及電阻975。電流從高電位電源線976經過電阻975流入電晶體973、974，以致於電晶體973、974導通。電晶體968、969、970、971、以及972構成差分型的比較器。當電晶體970的閘極電位比電晶體971的閘極電位低時，電晶體968的汲極電位與高電位電源線976的電位大致相同，而當電晶體970的閘極電位比電晶體971的閘極電位高時，電晶體968的汲極電位與電晶體970的源極電位大致相同。
當電晶體968的汲極電位與高電位電源線976的電位大致相同時，充電控制電路414通過由電晶體967、966構成的放大器輸出低位準訊號。當電晶體968的汲極電位與電晶體970的源極電位大致相同時，充電控制電路414經由電晶體967、966構成的放大器輸出高位準訊號。
當充電控制電路414的輸出為低位準時，電流經過開關電路426供應到電池407。此外，當充電控制電路414的輸出為高位準時，開關電路426截斷，以致於電流不供應到電池407。由於電晶體970的閘極電連接到電池407，所以當電池407充電，並且其電位超過充電控制電路414的比較器的閾值時，充電就停止。在本實施例模式中，以電晶體973的閘極電位設定比較器的閾值，但是比較器的閾值不局限於所述值，也可以為其他電位。一般來說，設定電位是根據用途和電池的性能適當確定的。注意，電池的充電電路的結構不局限於此。
實施例模式5
在本實施例模式中，將說明包含根據本發明的光電轉換裝置之不同電子設備的實施例。應用本發明的設備實施例包含電腦、顯示器、攜帶型電話、電視機等。這些電子設備的具體實施例示於圖19、圖20(A)、圖20(B)、圖21(A)、圖21(B)、圖22以及圖23A及23B。
圖19是攜帶型電話，包括主體A701、主體B702、框體703、操作鍵704、聲音輸入部705、聲音輸出部706、電路板707、顯示面板A708、顯示面板B709、鉸鏈710、透光性材料部711、以及光電轉換元件712。本發明可以應用至光電轉換元件712。
光電轉換元件712檢測透過透光性材料部711的光，並且根據檢測到的外部光的照度，控制顯示面板A708及顯示面板B709的亮度、以及控制操作鍵704的照明。由此可以抑制攜帶型電話的耗電量。
圖20A和20B示出攜帶型電話的另一實施例。在圖20A和20B中，代號721表示主體，722表示框體，723表示顯示面板，724表示操作鍵，725表示聲音輸出部，726表示聲音輸入部，727及728表示光電轉換元件。
在圖20A所示的攜帶型電話中，藉由設置在主體721的光電轉換元件727來偵測外部光，可以控制顯示面板723及操作鍵724的亮度。
在圖20B所示的攜帶型電話中，除了圖20A的結構之外，在主體721內部還設置有光電轉換元件728。可以由光電轉換元件728檢測設置在顯示面板723的背光的亮度。
圖21A是電腦，並且包括主體731、框體732、顯示部733、鍵盤734、外部連接埠735、指向裝置736等。
此外，圖21B是顯示裝置，並且相當於電視接收機等。本顯示裝置包括框體741、支撐體742、顯示部743等。
圖22示出使用液晶面板作為設置在圖21A的電腦中的顯示部733、以及圖21B所示的顯示裝置的顯示部743的情況的詳細結構。
圖22所示的液晶面板762嵌入在框體761中，並且包括基底751a及751b、夾在基底751a及751b之間的液晶層752、偏振濾波片755a及755b、以及背光753等。此外，框體761形成有具有光電轉換元件的光電轉換元件形成區域754。
使用本發明而製作的光電轉換元件形成區域754檢測來自背光753的光量，並且其資訊被反饋，以調整液晶面板762的亮度。
圖23A和23B是表示將本發明的光感測器組合在照相機例如數位相機中的實施例的圖。圖23A是從數位相機正面看的立體圖，圖23B是從其後面看的立體圖。在圖23A中，該數位相機具備釋放按鈕801、主開關802、取景器803、閃光804、鏡頭805、鏡頭筒806、以及機殼807。
此外，在圖23B中，具備目鏡取景器811、監視器812、以及操作按鈕813。
當釋放按鈕801按到一半位置時，聚焦機制和曝光機制工作，當釋放按鈕按到最底位置時，快門開啟。
藉由按下或旋轉主開關802，打開或關閉數位相機的電源。
取景器803配置於數位相機正面上的鏡頭805的上部，用於從圖23B所示的目鏡取景器811確認拍攝範圍和焦點位置。
閃光804配置於數位相機的正面的上部，並且當目標亮度不夠強時，在釋放按鈕被按下，且快門被開啟的同時，發射輔助光。
鏡頭805配置於數位相機的正面，由聚焦鏡頭、變焦鏡頭等構成，並且鏡頭805、未圖示的快門及光圈構成照相光學系統。此外，在鏡頭的後面設置有成像元件如CCD(電荷耦合裝置)等。
鏡頭筒806移動鏡頭位置，以調整聚焦鏡頭、變焦鏡頭等的焦點，並且當拍攝時，通過滑出鏡透筒，使鏡頭805向前移動。此外，在攜帶時，使鏡頭805向後移動成緊縮狀態。注意，在本實施例模式中，採用通過滑出鏡頭筒來縮放拍攝目標的結構，然而，不局限於該結構，可以為藉由框體807內的照相光學系統的結構能夠縮放拍攝而不滑出鏡頭筒的數位相機。
目鏡取景器811設置於數位相機的背面上部，是為了當確認拍攝的範圍或焦點位置時接目而設置的取景器。
操作按鈕813是設置在數位相機的背面的各種功能的按鈕，並且由設定按鈕、功能表按鈕、顯示按鈕、功能按鈕、選擇按鈕等構成。
通過將本發明的光感測器裝入在圖23A和23B所示的照相機中，光感測器能夠檢測光是否存在以及光強度，由此可以進行照相機的曝光調節等。
此外，本發明的光感測器可以應用於其他電子設備，例如投影電視機和導航系統等。換句話說，本發明的光感測器只要是需要檢測光的設備，就可以用於任何電子設備。
注意，本實施例模式若有必要可以與其他實施例模式組合。
實施例1
在本實施例中，在圖24及25中示出當改變形成圖1的TFT104的源極電極或汲極電極的導電膜的膜厚時的照度E和光電流I的關係。
圖24是示出照度E(橫軸)與施加在閘極電極上的電壓Vg ate (縱軸)的關係的圖表。其中示出使源極電極或汲極電極的膜厚形成為其薄膜電阻為0.052Ω/□(ohm/square)、0.52Ω/□、5.2Ω/□、52Ω/□、520Ω/□(電阻比為0.01、0.1、1、10、100)的比較。
圖25是示出照度E(橫軸)和倍率(縱軸)的關係的圖表。倍率是指圖24的光電流I的微分值。
注意，在圖24及圖25中，◇符號表示電阻比為0.01(薄膜電阻為0.052Ω/□)、□符號表示電阻比為0.1(薄膜電阻為0.52Ω/□)、△符號表示電阻比為1(薄膜電阻為5.2Ω/□)、○符號表示電阻比為10(薄膜電阻為52Ω/□)、■符號表示電阻為100(薄膜電阻為520Ω/□)。
如圖24及圖25所示那樣，當薄膜電阻為源極電極或汲極電極的電阻值低的0.052Ω/□、0.52Ω/□、5.2Ω/□(電阻比為0.01、0.1、1)時，既使照度E高，光電流I減低的比例也小。然而，另一方在薄膜電阻為源極電極或汲極電極的電阻值高的52Ω/□、520Ω/□(電阻比為10、100)的情況下，當照度E高時光電流I減低的比例大。
藉由上述，在電流鏡電路的參考TFT 104中發生寄生電阻時，輸出的光電流減小，因此檢測的光強度的範圍減小。如此，本發明的結構有利於抑制發生寄生電阻、防止光靈敏度降低。
根據本發明，可以製造能夠抑制光靈敏度的降低的半導體裝置或光電轉換裝置。此外，通過組合本發明的半導體裝置或光電轉換裝置，可以得到電路工作的穩定性或可靠性高的電子設備。
101．．．電源
103．．．光二極體
103p．．．p型半導體層
103i．．．i型半導體層
103n．．．n型半導體層
104．．．電晶體
105．．．電晶體
105a．．．n通道型TFT
105b．．．n通道型TFT
105i．．．TFT
111．．．電流鏡電路
118a．．．電路
118b．．．電路
118i．．．電路
120i．．．端子
121i．．．端子
123．．．電路
124．．．輸出端子
141．．．高電位電極
142．．．低電位電極
144．．．佈線
145．．．佈線
146．．．佈線
201．．．p通道型TFT
202．．．p通道型TFT
203．．．電流鏡電路
204．．．電路
210．．．基底
212．．．基底絕緣膜
213．．．閘極絕緣膜
214．．．佈線
215．．．佈線
216．．．絕緣膜
217．．．絕緣膜
218．．．保護電極
219．．．佈線
220．．．連接電極
221．．．端子電極
222．．．端子電極
224．．．密封層
231．．．半導體膜
232．．．半導體膜
234．．．閘極電極
235．．．閘極電極
238．．．源極區或汲極區
241．．．源極電極或汲極電極
242．．．源極電極或汲極電極
245．．．保護電極
246．．．保護電極
247．．．保護電極
248．．．保護電極
250．．．端子電極
251．．．端子電極
260．．．基底
261．．．電極
262．．．電極
263．．．焊料
264．．．焊料
271．．．源極區或汲極區
281．．．端子電極
282．．．源極電極或汲極電極
283．．．源極電極或汲極電極
284．．．佈線
285．．．連接電極
291．．．元件形成區域
292．．．光接收部分
293．．．放大電路部
301．．．TFT
302．．．TFT
303．．．電流鏡電路
311．．．金屬膜
312．．．閘極電極
313．．．閘極電極
314．．．閘極絕緣膜
315．．．島狀半導體區域
316．．．島狀半導體區域
318．．．掩罩
321．．．源極區或汲極區
322．．．源極區或汲極區
331．．．源極電極或汲極電極
332．．．源極電極或汲極電極
336．．．保護電極
337．．．保護電極
341．．．源極電極或汲極電極
342．．．源極電極或汲極電極
401．．．RF電池
407．．．電池
411．．．內部天線電路
412．．．整流電路
413．．．充電電路
414．．．充電控制電路
415．．．外部天線電路
425．．．恒流源電路
426．．．開關電路
501．．．天線
502．．．共振電容
503．．．天線電路
504．．．二極體
505．．．二極體
506．．．平滑電容
522．．．電路元件
523．．．天線
701．．．主體A
702．．．主體B
703．．．框體
704．．．操作鍵
705．．．聲音輸入部
706．．．聲音輸出部
707．．．電路板
708．．．顯示面板A
709．．．顯示面板B
710．．．鉸鏈
711．．．透光性材料部
712．．．光電轉換元件
721．．．主體
722．．．框體
723．．．顯示面板
724．．．操作鍵
725．．．聲音輸出部
726．．．聲音輸入部
727．．．光電轉換元件
728．．．光電轉換元件
731．．．主體
732．．．框體
733．．．顯示部
734．．．鍵盤
735．．．外部連接埠
736．．．指向裝置
741．．．框體
742．．．支撐體
743．．．顯示部
751a．．．基底
751b．．．基底
752．．．液晶層
753．．．背光
754．．．光電轉換元件形成區域
761．．．框體
762．．．液晶面板
801．．．釋放按鈕
802．．．主開關
803．．．取景器
804．．．閃光
805．．．鏡頭
806．．．鏡頭筒
807．．．機殼
811．．．目鏡取景器
812．．．監視器
813．．．操作按鈕
951．．．電阻
952．．．電晶體
953．．．電晶體
959．．．電晶體
960．．．電晶體
961．．．電晶體
962．．．電阻
963．．．反相器
964．．．反相器
965．．．傳輸閘
966．．．電晶體
967．．．電晶體
968．．．電晶體
970．．．電晶體
971．．．電晶體
973．．．電晶體
974．．．電晶體
975．．．電阻
976．．．高電位電源線
977．．．低電位電源線
1701．．．基底
1702．．．電路元件
1703．．．電池
1705a．．．第一天線電路
1705b．．．第二天線電路
1705c．．．第三天線電路
1706．．．發送機
1707．．．外部無線信號
7101．．．基底
7102．．．集流薄膜
7103．．．負極活性物質層
7104．．．固體電解質層
7105．．．正極活性物質層
7106．．．集流薄膜
圖1是本發明的半導體裝置的電路圖；圖2是本發明的半導體裝置的方塊圖；圖3是半導體裝置的電路圖；圖4是顯示施加在閘極電極上的電壓Vgate 和光電流I的關係的圖；圖5是顯示照度E和光電流I的關係的圖；圖6是本發明的半導體裝置的電路圖；圖7是本發明的半導體裝置的電路圖；圖8是本發明的半導體裝置的電路圖；圖9是本發明的半導體裝置的電路圖；圖10是本發明的半導體裝置的截面圖；圖11A至11C是顯示本發明的半導體裝置的製造步驟的截面圖；圖12A至12C是顯示本發明的半導體裝置的製造步驟的截面圖；圖13A和13B是顯示本發明的半導體裝置的製造步驟的截面圖；圖14A至14C是本發明的半導體裝置的俯視圖；圖15是本發明的半導體裝置的截面圖；圖16A至16E是顯示本發明的半導體裝置的製造步驟的截面圖；圖17A至17D是顯示本發明的半導體裝置的製造步驟的截面圖；圖18是顯示本發明的半導體裝置的製造步驟的截面圖；圖19是顯示具有本發明的半導體裝置的裝置；圖20A和20B是顯示具有本發明的半導體裝置的裝置；圖21A和21B是顯示具有本發明的半導體裝置的裝置；圖22是顯示具有本發明的半導體裝置的裝置；圖23A和23B是顯示具有本發明的半導體裝置的裝置；圖24是顯示當形成源極電極或汲極電極的導電膜的膜厚變化時的照度E和光電流I的關係的圖；圖25是顯示當形成源極電極或汲極電極的導電膜的膜厚變化時的照度E和倍率的關係的圖；圖26是本發明的半導體裝置的方塊圖；圖27是本發明的蓄電池的方塊圖；圖28A和28B是包括於本發明的蓄電池中的電路圖；圖29A至29E是包括於本發明的蓄電池中的電路的俯視圖；圖30是顯示包括於本發明的蓄電池中的電路的圖；圖31是本發明的蓄電池的截面圖；圖32是示出包括於本發明的蓄電池中的電路的方塊圖；圖33是包括於本發明的蓄電池中的電路圖。
101．．．電源
103．．．光二極體
104．．．電晶體
105．．．電晶體
111．．．電流鏡電路
123．．．電路
VDD ．．．高電壓電位
I．．．輸出電流(光電流)
VSS ．．．低電位電壓
Vgate．．．電壓

Claims (24)

  1. 一種半導體裝置，包括：光電轉換元件；具有參考薄膜電晶體及輸出薄膜電晶體及放大所述光電轉換元件的輸出的電流鏡電路；以及具有高電位電極和低電位電極的電源，其中所述參考薄膜電晶體及所述輸出薄膜電晶體都是n型薄膜電晶體，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一經由所述光電轉換元件電連接到所述高電位電極，其中所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一電連接到所述高電位電極，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極，其中所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極，及其中所述參考薄膜電晶體佈置在比所述輸出薄膜電晶體更接近所述低電位電極的位置。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中抑制所述參考薄膜電晶體的閘極電壓降。
  3. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中所述輸出薄膜電晶體的閘極電極電連接到所述參考薄膜電晶體的閘極電極、以及源極電極及汲極電極中之一，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極的所述之一經由所述光電轉換元件電連接到所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一，以及其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者。
  4. 一種半導體裝置，包括：光電轉換元件；具有參考薄膜電晶體及輸出薄膜電晶體且放大所述光電轉換元件的輸出的電流鏡電路；以及具有高電位電極和低電位電極的電源，其中所述參考薄膜電晶體及所述輸出薄膜電晶體都是n型薄膜電晶體，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一經由所述光電轉換元件電連接到所述高電位電極，其中所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一電連接到所述高電位電極，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極，其中所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極，及其中所述參考薄膜電晶體與所述低電位電極之間的電流路徑的長度短於所述輸出薄膜電晶體與所述低電位電極之間的電流路徑的長度。
  5. 如申請專利範圍第4項之半導體裝置，其中抑制所述參考薄膜電晶體的閘極電壓降。
  6. 如申請專利範圍第4項之半導體裝置，其中所述輸出薄膜電晶體的閘極電極電連接到所述參考薄膜電晶體的閘極電極、以及源極電極及汲極電極中之其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一經由所述光電轉換元件電連接到所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一，以及其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一電連接到所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者。
  7. 一種半導體裝置，包括：光電轉換元件；具有參考薄膜電晶體及多個輸出薄膜電晶體且放大所述光電轉換元件的輸出的電流鏡電路；以及具有高電位電極和低電位電極的電源，其中所述參考薄膜電晶體及所述多個輸出薄膜電晶體都是n型薄膜電晶體，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一經由所述光電轉換元件電連接到所述高電位電極，其中所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一電連接到所述高電位電極，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極，其中所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極的另一者電連接到所述低電位電極，及其中所述參考薄膜電晶體佈置在比所述多個輸出薄膜電晶體中的每一個更接近所述低電位電極的位置。
  8. 如申請專利範圍第7項之半導體裝置，其中抑制所述參考薄膜電晶體的閘極電壓降。
  9. 根如申請專利範圍第7項之半導體裝置，其中所述多個輸出薄膜電晶體的閘極電極電連接到所述參考薄膜電晶體的閘極電極、以及源極電極及汲極電極中之一，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一經由所述光電轉換元件電連接到所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一，以及其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者。
  10. 一種半導體裝置，包括：光電轉換元件；具有參考薄膜電晶體及多個輸出薄膜電晶體且放大所述光電轉換元件的輸出的電流鏡電路；以及具有高電位電極和低電位電極的電源，其中所述參考薄膜電晶體及所述多個輸出薄膜電晶體都是n型薄膜電晶體，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一經由所述光電轉換元件電連接到所述高電位電極，其中所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一電連接到所述高電位電極，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極，其中所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極，及其中所述參考薄膜電晶體與所述低電位電極之間的電流路徑的長度短於所述多個輸出薄膜電晶體中的每一個與所述低電位電極之間的電流路徑的長度。
  11. 如申請專利範圍第10項之半導體裝置，其中抑制所述參考薄膜電晶體的閘極電壓降。
  12. 如申請專利範圍第10項之半導體裝置，其中所述多個輸出薄膜電晶體的閘極電極電連接到所述參考薄膜電晶體的閘極電極、以及源極電極及汲極電極中之一，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一經由所述光電轉換元件電連接到所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一，及其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者。
  13. 一種半導體裝置，包括：光電轉換元件；具有參考薄膜電晶體及輸出薄膜電晶體且放大所述光電轉換元件的輸出的電流鏡電路；以及具有高電位電極和低電位電極的電源，其中所述參考薄膜電晶體及所述輸出薄膜電晶體都是p型薄膜電晶體，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一電連接到所述高電位電極，其中所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一方電連接到所述高電位電極，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者經由所述光電轉換元件電連接到所述低電位電極，其中所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極，及其中所述參考薄膜電晶體佈置在比所述輸出薄膜電晶體更接近所述高電位電極的位置。
  14. 如申請專利範圍第13項之半導體裝置，其中抑制所述參考薄膜電晶體的閘極電壓降。
  15. 如申請專利範圍第13項之半導體裝置，其中所述輸出薄膜電晶體的閘極電極電連接到所述參考薄膜電晶體的閘極電極、以及源極電極及汲極電極中的另一者，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一，及其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者經由所述光電轉換元件電連接到所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者。
  16. 一種半導體裝置，包括：光電轉換元件；具有參考薄膜電晶體及輸出薄膜電晶體且放大所述光電轉換元件的輸出的電流鏡電路；以及具有高電位電極和低電位電極的電源，其中所述參考薄膜電晶體及所述輸出薄膜電晶體都是p型薄膜電晶體，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一電連接到所述高電位電極，其中，所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之電連接到所述高電位電極，其中，所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者經由所述光電轉換元件電連接到所述低電位電極其中，所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極，其中，所述參考薄膜電晶體與所述高電位電極之間的電流路徑的長度短於所述輸出薄膜電晶體與所述高電位電極之間的電流路徑的長度。
  17. 如申請專利範圍第16項之半導體裝置，其中抑制所述參考薄膜電晶體的閘極電壓降。
  18. 如申請專利範圍第16項之半導體裝置，其中所述輸出薄膜電晶體的閘極電極電連接到所述參考薄膜電晶體的閘極電極、以及源極電極及汲極電極中的另一者，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一電連接到所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者經由所述光電轉換元件電連接到所述輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者。
  19. 一種半導體裝置，包括：光電轉換元件；具有參考薄膜電晶體及多個輸出薄膜電晶體且放大所述光電轉換元件的輸出的電流鏡電路；以及具有高電位電極和低電位電極的電源，其中所述參考薄膜電晶體及所述多個輸出薄膜電晶體都是p型薄膜電晶體，其中，所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一電連接到所述高電位電極，其中，所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極的中之一電連接到所述高電位電極，其中，所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者經由所述光電轉換元件電連接到所述低電位電極其中，所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極，其中，所述參考薄膜電晶體佈置在比所述多個輸出薄膜電晶體中的每一個更接近所述高電位電極的位置。
  20. 如申請專利範圍第19項之半導體裝置，其中抑制所述參考薄膜電晶體的閘極電壓降。
  21. 如申請專利範圍第19項之半導體裝置，其中所述多個輸出薄膜電晶體的閘極電極電連接到所述參考薄膜電晶體的閘極電極、以及源極電極及汲極電極中的另一者，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一方電連接到所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一，及其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者經由所述光電轉換元件電連接到所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者。
  22. 一種半導體裝置，包括：光電轉換元件；具有參考薄膜電晶體及多個輸出薄膜電晶體且放大所述光電轉換元件的輸出的電流鏡電路；以及具有高電位電極和低電位電極的電源，其中所述參考薄膜電晶體及所述多個輸出薄膜電晶體都是n型薄膜電晶體，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一電連接到所述高電位電極，其中所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一電連接到所述高電位電極，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者經由所述光電轉換元件電連接到所述低電位電極，其中所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者電連接到所述低電位電極，及其中所述參考薄膜電晶體與所述高電位電極之間的電流路徑的長度短於所述多個輸出薄膜電晶體中的每一個與所述高電位電極之間的電流路徑的長度。
  23. 如申請專利範圍第22項之半導體裝置，其中抑制所述參考薄膜電晶體的閘極電壓降。
  24. 如申請專利範圍第22項之半導體裝置，其中所述多個輸出薄膜電晶體的閘極電極電連接到所述參考薄膜電晶體的閘極電極、以及源極電極及汲極電極中的另一者，其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一電連接到所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中之一，及其中所述參考薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者經由所述光電轉換元件電連接到所述多個輸出薄膜電晶體的源極電極及汲極電極中的另一者。
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