光感测元件及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种光感测元件，包含金属导电层、界面介电层、富硅介电层以及透明导电层。界面介电层形成于金属导电层上，富硅介电层形成于界面介电层上，而透明导电层则是形成于富硅介电层上。本发明专利技术可以改善其中光电流与光线照度无法呈现线性关系的问题，以增进光感测元件的品质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是涉及一种光感测元件，且特别涉及一种环境光感测器(Ambient Light Sensor, ALS)。
技术介绍
在公知技术中，在TFT-LCD显示面板上制作环境光感测器(Ambient Light Sensor, ALS)时，由于非晶硅(oc-Si)或多晶硅(poly-Si)薄膜对可见 光(400纳米 700纳米)和近红外光(700纳米 1.1微米)的间波段的光线，具 有较强烈的敏感度，因此通常以非晶硅或多晶硅薄膜来作为制作环境光感测 器的基本材料，但由于非晶硅或多晶硅薄膜的光灵敏度仍无法满足需求，因 此逐渐被新的材料所取代。新一代光感测器具有更高的光灵敏度，其中以富硅氧化层(Si-rich oxide ， SiOx ， x〈2)作为感光材料层为例，当光源对其照射之后，富硅氧 化层会受激发而产生电子空穴对，电子空穴对随即受到偏压所产生的电场作 用而分离，并因此形成光电流输出。然而，以低温沉积的薄膜制造工艺技术来沉积富硅氧化层，并借此制作 具富硅氧化层的光感测器时，如果以一定照度的光线照射光感测器，接着再 测量光感测器所呈现的相对应的光电流，其输出的光电流通常无法与光线的 照度呈现线性关系，因此会造成使用上会有很大的误差，而无法精确地加以 利用。
技术实现思路
为克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的是在提供一种光感测元件，借以 改善其中光电流与光线照度无法呈现线性关系的问题。本专利技术的另一目的是在提供一种光感测元件的制作方法，以增进光感测 元件的品质。本专利技术的一目的在于提供一种光感测元件，包含一金属导电层、 一界面 介电层、 一富硅介电层以及一透明导电层。界面介电层形成于金属导电层上， 富硅介电层形成于界面介电层上，而透明导电层则是形成于富硅介电层上。本专利技术的另一目的在于提供一种光感测元件，包含一钛/铝/钛金属层、 一界面氧化层、 一富硅介电层以及一透明导电层。界面氧化层形成于钛/铝/ 钛金属层上，富硅介电层形成于界面氧化层上，而透明导电层则是形成于富 硅介电层上。本专利技术的又一目的在于提供一种光感测元件，包含一导电层、 一界面介 电层、 一富硅介电层以及一透明导电层。界面介电层形成于导电层上，富硅 介电层形成于界面介电层上，而透明导电层则是形成于富硅介电层上。本专利技术的再一目的在于提供一种光感测元件的制作方法，包含形成一 金属导电层；形成一界面介电层于金属导电层上；形成一富硅介电层于界面 介电层上；以及形成一透明导电层于富硅介电层上。本专利技术的再一目的在于提供一种光感测元件的制作方法，包含形成一 钛/铝/钛金属层；形成一界面氧化层于钛/铝/钛金属层上；形成一富硅介电层 于界面氧化层上；以及形成一透明导电层于富硅介电层上。根据本专利技术的
技术实现思路
，应用上述光感测元件以及光感测元件的制作方 法，可使得光感测元件在操作时，其中的光电流与光线照度呈现良好的线性 关系，并且使光感测元件可更精准地根据光线的照度产生相对应的光电流。附图说明图1依照本专利技术的实施例示出一种光感测元件的剖面示意图。 图2A至图2E依照本专利技术的实施例示出一种制作如图l所示的光感测元 件的流程图。图3依照示出一种具上述界面介电层的环境光感测器，其经测量而得的 光电流与光强度的相应对照图。图4依照本专利技术的实施例示出一种像素结构与光感测元件整合的结构的 剖面示意并且，上述附图中的附图标记说明如下100、 420:光感测元件102:基板104、 404:金属导电层 106、 406:界面介电层 108、 408:富硅介电层 110、 410:透明导电层 430:像素结构具体实施例方式图1依照本专利技术的实施例示出一种光感测元件的剖面示意图。如图1所示，光感测元件100(如环境光感测器，ALS)其局部放大的部分包括一基板 102、 一金属导电层(或导电层)104、 一界面介电层106、 一富硅介电层108 以及一透明导电层110。其中，金属导电层104形成于基板102上，界面介 电层106形成于金属导电层104上，富硅介电层108形成于界面介电层106 上，而透明导电层110则是形成于富硅介电层108上。光感测元件100中的 金属导电层104、界面介电层106、富硅介电层108以及透明导电层110，可 依照需求设计成所需的形状。其中，金属导电层104、透明导电层110电性 连接至外部电路，当光照射穿过透明导电层110至富硅介电层108时，即产 生光电流输出至外部电路。在另一实施例中，金属导电层104也可由另一透 明导电层替代。图2A至2E依照本专利技术的实施例示出一种制作如图1所示的光感测元件 的流程图。首先，在基板102上形成金属导电层104(如图2A所示)，其中金 属导电层104可包括钛/铝/钛(Ti)金属层。接着，在金属导电层104上形成一 层界面介电层106，此界面介电层106的材料可选自氧化物、氮化物、氮氧 化物及其组合所组成的群组。界面介电层106的厚度大约介于10至300埃 之间。在另一实施例中，所形成的界面介电层106的厚度优选是介于20至 200埃之间。在又一实施例中，所形成的界面介电层106的厚度最好是介于 约30至150埃之间。界面介电层106可由各种不同制造工艺形成，例如可 借由一等离子体气体对金属导电层104进行一等离子体表面改质处理工艺 (如图2B所示)，使得等离子体中的离子或电子对金属导电层104的表面轰击， 并借由能量上的转移致使金属导电层104的表面分子结构键断裂，而与等离子体中产生的自由基重新键结，形成一层界面介电层106(如图2C所示)。以 金属导电层104的表面为钛金属薄膜为例，当使用氧等离子体气体对钛金属 薄膜进行等离子体表面改质处理工艺时，氧等离子体中的氧离子会对钛金属 薄膜的表面轰击，并借由能量上的转移致使钛金属薄膜的表面分子结构键断 裂，而与等离子体中产生的氧离子重新键结，进而形成一层含有钛金属的氧 化钛层，作为界面介电层。此外，上述等离子体气体也可选自氧气、氮气、 一氧化二氮及其组合所 组成的群组，而相对应形成的界面介电层106的材料可选自氧化物、氮化物、 氮氧化物及其组合所组成的群组。在一实施例中，金属导电层104的表面为 钛金属薄膜，而所形成的界面介电层106则是选自氧化钛、氮化钛、氮氧化 钛及其组合所组成的群组。在形成界面介电层106之后，再于界面介电层106上形成富硅介电层 (Silicon rich dielectric layer) 108 (如图2D所示)，作为感光材料。其中，富硅 表示硅的化学当量(stoichiometry)大于1，富硅介电层108的材料可选自富硅 氧化硅(SiOx)、富硅氮化硅(SiNy)、富硅氮氧化硅(SiOxNy)及其组合所组成的 群组。其中，0<x<2， 0<y<1.67。在另一实施例中，富硅介电层108还可由 氢化富硅介电层代替；也即，在形成富硅介电层108时可通入氢气，借以形 成氢化富硅介电层，其中氢化富硅介电层的材料可选自氢化富硅氧化硅 (SiOxHz)、氢化富硅氮化硅(SiNyHz)、氢化富硅氮氧化硅(SiOxNyHz)及其组 合所组成的群组。其中，0<x<2， 0<y<1.67， 0<z<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光感测元件，包含：　一金属导电层；　一界面介电层，形成于该金属导电层上；　一富硅介电层，形成于该界面介电层上；以及　一透明导电层，形成于该富硅介电层上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈信学，刘婉懿，彭佳添，许宗义，曾任培，
申请(专利权)人：友达光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]