專利名稱：光感測元件及其制作方法
光感測元件及其制作方法
本申請是申請?zhí)枮?00810170472.6、申請日為2008年11月06日、發(fā)明名稱為“光感測元件及其製作方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是涉及一種光感測元件,且特別涉及一種環(huán)境光感測器(Ambient LightSensor, ALS)。
背景技術(shù)：
在公知技術(shù)中，在TFT-1XD顯示面板上制作環(huán)境光感測器(Ambient LightSensor, ALS)時，由于非晶娃(α -Si)或多晶娃(poly-Si)薄膜對可見光(400納米 700納米)和近紅外光(700納米 1.1微米)的間波段的光線，具有較強烈的敏感度，因此通常以非晶硅或多晶硅薄膜來作為制作環(huán)境光感測器的基本材料，但由于非晶硅或多晶硅薄膜的光靈敏度仍無法滿足需求，因此逐漸被新的材料所取代。
新一代光感測器具有更高的光靈敏度,其中以富娃氧化層(S1-rich oxide, SiOx,x<2)作為感光材料層為例，當光源對其照射之后，富硅氧化層會受激發(fā)而產(chǎn)生電子空穴對，電子空穴對隨即受到偏壓所產(chǎn)生的電場作用而分離，并因此形成光電流輸出。
然而，以低溫沉積的薄膜制造工藝技術(shù)來沉積富硅氧化層，并借此制作具富硅氧化層的光感測器時，如果以一定照度的光線照射光感測器，接著再測量光感測器所呈現(xiàn)的相對應的光電流，其輸出的光電流通常無法與光線的照度呈現(xiàn)線性關(guān)系，因此會造成使用上會有很大的誤差，而無法精確地加以利用。發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是在提供一種光感測元件，借以改善其中光電流與光線照度無法呈現(xiàn)線性關(guān)系的問題。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種光感測元件的制作方法，以增進光感測元件的品質(zhì)。
本發(fā)明的一目的在于提供一種光感測元件，包含一金屬導電層、一界面介電層、一富硅介電層以及一透明導電層。界面介電層形成于金屬導電層上，該界面介電層的厚度為10至300埃，富硅介電層形成于界面介電層上，而透明導電層則是形成于富硅介電層上。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種光感測元件，包含一鈦-鋁-鈦金屬層、一界面氧化層、一富硅介電層以及一透明導電層。界面氧化層形成于鈦-鋁-鈦金屬層上且該界面氧化層的厚度為10至300埃，富硅介電層形成于界面氧化層上，而透明導電層則是形成于富娃介電層上。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種光感測元件，包含一導電層、一界面介電層、一富硅介電層以及一透明導電層。界面介電層形成于導電層上且該界面介電層的厚度為10至300埃，富硅介電層形成于界面介電層上，而透明導電層則是形成于富硅介電層上。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種光感測元件的制作方法，包含:形成一金屬導電層；形成一界面介電層于金屬導電層上，其中該界面介電層的厚度為10至300埃；形成一富硅介電層于界面介電層上；以及形成一透明導電層于富硅介電層上。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種光感測元件的制作方法，包含:形成一鈦-鋁-鈦金屬層；形成一界面氧化層于鈦-鋁-鈦金屬層上，其中該界面氧化層的厚度為10至300埃；形成一富硅介電層于界面氧化層上；以及形成一透明導電層于富硅介電層上。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，應用上述光感測元件以及光感測元件的制作方法，可使得光感測元件在操作時，其中的光電流與光線照度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，并且使光感測元件可更精準地根據(jù)光線的照度產(chǎn)生相對應的光電流。


圖1依照本發(fā)明的實施例示出一種光感測元件的剖面示意圖。
圖2A至圖2E依照本發(fā)明的實施例示出一種制作如圖1所示的光感測元件的流程圖。
圖3依照示出一種具上述界面介電層的環(huán)境光感測器，其經(jīng)測量而得的光電流與光強度的相應對照圖。
圖4依照本發(fā)明的實施例示出一種像素結(jié)構(gòu)與光感測元件整合的結(jié)構(gòu)的剖面示意并且，上述附圖中的附圖標記說明如下:
100、420:光感測元件
102:基板
104、404:金屬導電層
106、406:界面介電層
108、408:富硅介電層
110、410:透明導電層
430:像素結(jié)構(gòu)具體實施方式
圖1依照本發(fā)明的實施例示出一種光感測元件的剖面示意圖。如圖1所示，光感測兀件100 (如:環(huán)境光感測器，ALS)其局部放大的部分包括一基板102、一金屬導電層(或?qū)щ妼?104、一界面介電層106、一富硅介電層108以及一透明導電層110。其中，金屬導電層104形成于基板102上,界面介電層106形成于金屬導電層104上，富娃介電層108形成于界面介電層106上，而透明導電層110則是形成于富硅介電層108上。光感測元件100中的金屬導電層104、界面介電層106、富硅介電層108以及透明導電層110，可依照需求設計成所需的形狀。其中，金屬導電層104、透明導電層110電性連接至外部電路，當光照射穿過透明導電層110至富硅介電層108時，即產(chǎn)生光電流輸出至外部電路。在另一實施例中，金屬導電層104也可由另一透明導電層替代。
圖2A至2E依照本發(fā)明的實施例示出一種制作如圖1所示的光感測元件的流程圖。首先，在基板102上形成金屬導電層104 (如圖2A所示)，其中金屬導電層104可包括鈦-鋁-鈦(Ti)金屬層。接著，在金屬導電層104上形成一層界面介電層106，此界面介電層106的材料可選自氧化物、氮化物、氮氧化物及其組合所組成的群組。界面介電層106的厚度大約介于10至300埃之間。在另一實施例中，所形成的界面介電層106的厚度優(yōu)選是介于20至200埃之間。在又一實施例中，所形成的界面介電層106的厚度最好是介于約30至150埃之間。界面介電層106可由各種不同制造工藝形成，例如可借由一等離子體氣體對金屬導電層104進行一等離子體表面改質(zhì)處理工藝(如圖2B所示)，使得等離子體中的離子或電子對金屬導電層104的表面轟擊，并借由能量上的轉(zhuǎn)移致使金屬導電層104的表面分子結(jié)構(gòu)鍵斷裂，而與等離子體中產(chǎn)生的自由基重新鍵結(jié)，形成一層界面介電層106 (如圖2C所示)。以金屬導電層104的表面為鈦金屬薄膜為例，當使用氧等離子體氣體對鈦金屬薄膜進行等離子體表面改質(zhì)處理工藝時，氧等離子體中的氧離子會對鈦金屬薄膜的表面轟擊，并借由能量上的轉(zhuǎn)移致使鈦金屬薄膜的表面分子結(jié)構(gòu)鍵斷裂，而與等離子體中產(chǎn)生的氧離子重新鍵結(jié)，進而形成一層含有鈦金屬的氧化鈦層，作為界面介電層。
此外，上述等離子體氣體也可選自氧氣、氮氣、一氧化二氮及其組合所組成的群組，而相對應形成的界面介電層106的材料可選自氧化物、氮化物、氮氧化物及其組合所組成的群組。在一實施例中，金屬導電層104的表面為鈦金屬薄膜,而所形成的界面介電層106則是選自氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦及其組合所組成的群組。
在形成界面介電層106之后，再于界面介電層106上形成富硅介電層(Siliconrich dielectric layer) 108 (如圖2D所示)，作為感光材料。其中，富娃表示娃的化學當量(stoichiometry)大于I,富娃介電層108的材料可選自富娃氧化娃(SiOx)、富娃氮化娃(SiNy)、富硅氮氧化硅(SiOxNy)及其組合所組成的群組。其中，0〈x〈2，0〈y〈l.67。在另一實施例中，富硅介電層108還可由氫化富硅介電層代替；也即，在形成富硅介電層108時可通入氫氣，借以形成氫化富娃介電層，其中氫化富娃介電層的材料可選自氫化富娃氧化娃(SiOxHz)、氫化富娃氮化娃(SiNyHz)、氫化富娃氮氧化娃(SiOxNyHz)及其組合所組成的群組。其中，00〈2，0〈7〈1.67，0〈2〈1。然后，于富硅介電層108上形成透明導電層110(如圖2E所示)，其中透明導電層的材料，例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物或鋁鋅氧化物。
圖3示出一種具上述界面介電層的環(huán)境光感測器，其經(jīng)測量而得的光電流與光強度的相應對照圖。由圖可知，未經(jīng)等離子體表面改質(zhì)處理制造工藝而制作的環(huán)境光感測器，由于其金屬導電層與富娃介電層之間并未形成界面介電層，因此其光電流與光強度的關(guān)系并未呈線性相關(guān)，而是拋物線的關(guān)系。相反地，經(jīng)一氧化二氮或是氧氣進行等離子體表面改質(zhì)處理而制作的環(huán)境光感測器，由于其金屬導電層與富硅介電層之間具有如上所述的界面介電層，因此其光電流與光強度的關(guān)系是呈良好的線性相關(guān)。
圖4依照本發(fā)明的實施例示出一種像素結(jié)構(gòu)與光感測元件整合的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。其中，光感測元件420包含如上所述的金屬導電層404、界面介電層406、富硅介電層408以及透明導電層410，且在顯示面板上，光感測元件420與像素結(jié)構(gòu)430 (包含薄膜晶體管與像素電極)的非晶硅(α-Si)薄膜晶體管整合在一起同時制作，以完成環(huán)境光感測器的制作，并達到節(jié)省制作成本的目的。本發(fā)明的光感測元件420除了可以應用在環(huán)境光感測器之外，也可應用在其他的光感測設計。
由上述本發(fā)明的實施例可知，應用上述光感測元件及其制作方法，可使得光感測元件在操作時，其中的光電流與光強度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，并且使光感測元件可更精準地根據(jù)光線的照度產(chǎn)生相對應的光電流。此外，還可增強光感測元件的光電穩(wěn)定性，使其在長時間的光線照射之下，仍然具有穩(wěn)定的光電性能。
雖然本發(fā)明以實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種光感測元件，包含: 一金屬導電層，該金屬導電層包含鈦-鋁-鈦金屬； 一界面介電層，形成于該金屬導電層上，該界面介電層的材料選自金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物及其組合所組成的群組，該界面介電層的厚度為10至300埃，其中該界面介電層包含對該金屬導電層進行一等離子體表面改質(zhì)處理工藝而形成； 一富硅介電層，形成于該界面介電層上，用于感測光線而產(chǎn)生光電流，該富硅介電層的材料選自富硅氧化硅、富硅氮化硅、富硅氮氧化硅及其組合所組成的群組，或者選自氫化富硅氧化硅、氫化富硅氮化硅、氫化富硅氮氧化硅及其組合所組成的群組；以及 一透明導電層，形成于該富硅介電層上。
2.如權(quán)利要求1所述的光感測元件，其中該透明導電層的材料包含銦錫氧化物、銦鋅氧化物或鋁鋅氧化物。
3.如權(quán)利要求1所述的光感測元件，其中該界面介電層選自氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦及其組合所組成的群組。
4.一種光感測元件,包含: 一鈦-招-鈦金屬層，至少具有一鈦金屬； 一界面氧化層，形成于該鈦- 鋁-鈦金屬層上，該界面氧化層的材料選自該鈦金屬與所形成的金屬氧化物、金屬氮氧化物及其組合所組成的群組，該界面氧化層的厚度為10至300 埃； 一富硅介電層，形成于該界面氧化層上，用于感測光線而產(chǎn)生光電流，該富硅介電層的材料選自富硅氧化硅、富硅氮化硅、富硅氮氧化硅及其組合所組成的群組，或者選自氫化富硅氧化硅、氫化富硅氮化硅、氫化富硅氮氧化硅及其組合所組成的群組；以及 一透明導電層，形成于該富硅介電層上。
5.如權(quán)利要求4所述的光感測元件，其中該界面氧化層包括氧化鈦層。
6.如權(quán)利要求5所述的光感測元件，其中該氧化鈦包括該鈦-鋁-鈦金屬層進行一等離子體表面改質(zhì)處理工藝而形成。
7.一種光感測元件，包含: 一金屬導電層，至少具有一金屬； 一界面介電層，形成于該導電層上，該界面介電層的材料選自該金屬所形成的金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物及其組合所組成的群組，該界面介電層的厚度為10至300埃； 一富硅介電層，形成于該界面介電層上，用于感測光線而產(chǎn)生光電流，該富硅介電層的材料選自富硅氧化硅、富硅氮化硅、富硅氮氧化硅及其組合所組成的群組，或者選自氫化富硅氧化硅、氫化富硅氮化硅、氫化富硅氮氧化硅及其組合所組成的群組；以及 一透明導電層，形成于該富硅介電層上。
8.如權(quán)利要求7所述的光感測元件，其中該透明導電層的材料包含銦錫氧化物、銦鋅氧化物或鋁鋅氧化物。
9.如權(quán)利要求7所述的光感測元件，其中該金屬導電層包含鈦-鋁-鈦金屬層。
10.如權(quán)利要求7所述的光感測元件，其中該界面介電層包含對該金屬導電層進行一等離子體表面改質(zhì)處理工藝而形成。
11.如權(quán)利要求7所述的光感測元件，其中該界面介電層選自氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦及其組合所組成的群組。
12.—種光感測元件的制作方法，包含: 形成一金屬導電層，至少具有一金屬； 形成一界面介電層于該金屬導電層上，該界面介電層的材料選自該金屬所形成的金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物及其組合所組成的群組，該界面介電層的厚度為10至300 埃； 形成一富硅介電層于該界面介電層上，用于感測光線而產(chǎn)生光電流，該富硅介電層的材料選自富硅氧化硅、富硅氮化硅、富硅氮氧化硅及其組合所組成的群組，或者選自氫化富硅氧化硅、氫化富硅氮化硅、氫化富硅氮氧化硅及其組合所組成的群組；以及 形成一透明導電層于該富硅介電層上。
13.如權(quán)利要求12所述的制作方法，其中形成的該透明導電層的材料包含銦錫氧化物、銦鋅氧化物或招鋅氧化物。
14.如權(quán)利要求12所述的制作方法，其中形成的該金屬導電層包含鈦-鋁-鈦金屬層。
15.如權(quán)利要求12所述的制作方法，其中形成該界面介電層的步驟所包括的進行一等離子體表面改質(zhì)處理工藝，使用一等離子體氣體與該金屬導電層的表面反應而形成該界面介電層。
16.如權(quán)利要求15所述的制作方法，其中該等離子體氣體選自氧氣、氮氣、一氧化二氮及其組合所組成的群組。
17.如權(quán)利要求16所述的制作方法，其中該界面介電層的材料包括該金屬導電層與該等離子體氣體反應所形成的金屬氧化物、金屬氮化物或金屬氮氧化物。
18.—種光感測元件的制作方法，包含: 形成一鈦-招-鈦金屬層，至少具有一鈦金屬； 形成一界面氧化層于該鈦-鋁-鈦金屬層上，該界面氧化層的材料選自該鈦金屬與所形成的金屬氧化物、金屬氮氧化物及其組合所組成的群組，該界面氧化層的厚度為10至300 埃； 形成一富硅介電層于該界面氧化層上，用于感測光線而產(chǎn)生光電流，該富硅介電層的材料選自富硅氧化硅、富硅氮化硅、富硅氮氧化硅及其組合所組成的群組，或者選自氫化富硅氧化硅、氫化富硅氮化硅、氫化富硅氮氧化硅及其組合所組成的群組；以及 形成一透明導電層于該富硅介電層上。
19.如權(quán)利要求18所述的制作方法，其中形成的該界面氧化層的材料包含氧化鈦。
20.如權(quán)利要求18所述的制作方法，其中形成該界面介電層的步驟所包括的進行一等離子體表面改質(zhì)處理步驟，使該鈦-鋁-鈦金屬層的表面反應而形成該界面氧化層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光感測元件，包含金屬導電層、界面介電層、富硅介電層以及透明導電層。界面介電層形成于金屬導電層上，富硅介電層形成于界面介電層上，而透明導電層則是形成于富硅介電層上。本發(fā)明可以改善其中光電流與光線照度無法呈現(xiàn)線性關(guān)系的問題，以增進光感測元件的品質(zhì)。
文檔編號H01L31/02GK103151417SQ20131006102
公開日2013年6月12日 申請日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者陳信學, 劉婉懿, 彭佳添, 許宗義, 曾任培 申請人:友達光電股份有限公司