(57)【要約】【課題】複数のフォトセンサを備える光検出回路において、各フォトセンサに電源を供給する配線や、各フォトセンサが光を検出して生成した電気信号を出力する配線に、寄生抵抗のばらつきが存在すると、このばらつきに起因したノイズが発生する。【解決手段】入力端子と接続された第１の配線と、出力端子と接続された第２の配線と、一方の端子が第１の配線と接続され、他方の端子が第２の配線と接続された第１のフォトセンサと第２のフォトセンサとを有し、第１の配線と第２の配線とは平行に配置される光検出回路において、入力端子から、第１の配線、第１のフォトセンサ、第２の配線を介して出力端子に至る第１の経路と、入力端子から、第１の配線、第２のフォトセンサ、第２の配線を介して出力端子に至る第２の経路とで、抵抗値の和を等しくする。【選択図】図１
2011191292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子と接続された第１の配線と、出力端子と接続された第２の配線と、
一方の端子が前記第１の配線と接続され、他方の端子が前記第２の配線と接続された第１のフォトセンサと第２のフォトセンサとを有し、
前記第１の配線と前記第２の配線とは平行に配置され、
前記入力端子から、前記第１の配線、前記第１のフォトセンサ、前記第２の配線を介して前記出力端子に至る第１の経路と、前記入力端子から、前記第１の配線、前記第２のフォトセンサ、前記第２の配線を介して前記出力端子に至る第２の経路とは、抵抗値の和が等しいことを特徴とする光検出回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の配線と前記第２の配線とは、同一の導電体材料からなり、且つ配線の幅が同一であることを特徴とする光検出回路。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記入力端子と前記出力端子は、同一の制御回路に接続されていることを特徴とする光検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する発明は、フォトセンサを備えた光検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エリアセンサおよびエリアセンサを備えた表示装置が記載されている。このエリアセンサは、ＥＬ素子と、被検出物で反射されたＥＬ素子の光を撮像するフォトセンサと、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９２２７６号  公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数のフォトセンサを備える光検出回路において、各フォトセンサに電源を供給する配線や、各フォトセンサが光を検出して生成した電気信号を出力する配線に、寄生抵抗のばらつきが存在すると、このばらつきに起因したノイズが発生するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、入力端子と接続された第１の配線と、出力端子と接続された第２の配線と、一方の端子が第１の配線と接続され、他方の端子が第２の配線と接続された第１のフォトセンサと第２のフォトセンサとを有し、第１の配線と第２の配線とは平行に配置され、入力端子から、第１の配線、第１のフォトセンサ、第２の配線を介して出力端子に至る第１の経路と、入力端子から、第１の配線、第２のフォトセンサ、第２の配線を介して出力端子に至る第２の経路とは、抵抗値の和が等しいことを特徴とする光検出回路である。
【発明の効果】
【０００６】
フォトセンサを備える光検出回路において、配線寄生抵抗に起因する基準電圧および出力信号のばらつきを低減し、高精度の光検出回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】光検出回路１の構成を示す図
【図２】光検出回路３の構成を示す図
【図３】フォトセンサの回路構成例を示す図
【図４】フォトセンサの回路構成例を示す図
【図５】トランジスタの電気特性を示すグラフ
【図６】トランジスタの作製方法の一例を示す図
【図７】表示装置の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、開示される発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなく、その態様および詳細をさまざまに変更し得ることは当業者に容易に理解される。
【０００９】
（実施の形態１）
本明細書において、「フォトセンサ」とは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する半導体素子を備えた回路をいう。この半導体素子として、例えば、受光した光量に応じて電流を発生させる素子や、受光した光強度に応じて電気抵抗値が変化する素子などが含まれる。
【００１０】
（光検出回路１の構成）
図１は、光検出回路１の構成を示す図である。この光検出回路１には、複数のフォトセンサがマトリクス状に配列されている。
【００１１】
基準信号線Ｌ１は、１列分（ｎ個）のフォトセンサＰ１ａ，Ｐ１ｂ，…，Ｐ１ｎに対し、基準電圧Ｘ１を供給する。また、フォトセンサ出力信号線Ｌ２は、１列分（ｎ個）のフォトセンサＰ１ａ，Ｐ１ｂ，…，Ｐ１ｎの出力信号Ｘ２を出力する。
【００１２】
ここで、基準電圧Ｘ１は、制御回路２から光検出回路１の外部に引き回した配線を介し、入力端子（基準信号線Ｌ１との接続部）Ｐｔ１を通って、基準信号線Ｌ１へ供給される。
【００１３】
光検出回路１の外部に引き回した配線は、光検出回路１の内部の配線（基準信号線Ｌ１，フォトセンサ出力信号線Ｌ２）より、配線の幅を太くする。したがって、この配線の配線寄生抵抗は信号に影響を与えないほど低いと考えてよい。
【００１４】
ここで、一例として、フォトセンサＰ１ａに注目し、基準電圧Ｘ１および出力信号Ｘ２の経路を説明する。
基準信号線Ｌ１へ供給された基準電圧Ｘ１は、フォトセンサＰ１ａの入力端子Ｐｔ３を通って、フォトセンサＰ１ａへ供給される。
【００１５】
フォトセンサＰ１ａにおいて出力信号Ｘ２が生成され、この出力信号Ｘ２は、フォトセンサＰ１ａの出力端子Ｐｔ４を通って、フォトセンサ出力信号線Ｌ２へ供給される。
【００１６】
また、出力信号Ｘ２は、出力端子（制御回路２とフォトセンサ出力信号線Ｌ２との接続部）Ｐｔ２を通って、制御回路２へ供給される。
【００１７】
フォトセンサＰ１ａ，Ｐ１ｂ，…，Ｐ１ｎそれぞれに供給される基準電圧Ｘ１は、基準信号線Ｌ１の配線寄生抵抗Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，…，Ｒ１ｎによる電圧降下の影響を受ける。また、フォトセンサＰ１ａ，Ｐ１ｂ，…，Ｐ１ｎそれぞれから出力される出力信号Ｘ２は、フォトセンサ出力信号線Ｌ２の配線寄生抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，…，Ｒ２ｎによる電圧降下の影響を受ける。
【００１８】
ここで、フォトセンサＰ１ａに注目する。
フォトセンサＰ１ａには、基準信号線Ｌ１の配線寄生抵抗Ｒ１ａを介して基準電圧Ｘ１が供給される。そして、フォトセンサＰ１ａから、フォトセンサ出力信号線Ｌ２の配線寄生抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，…，Ｒ２ｎを介して出力信号Ｘ２が出力される。
【００１９】
続いて、フォトセンサＰ１ｂに注目する。
フォトセンサＰ１ｂには、基準信号線Ｌ１の配線寄生抵抗Ｒ１ａ，Ｒ１ｂを介して基準電圧Ｘ１が供給される。そして、フォトセンサＰ１ｂから、フォトセンサ出力信号線Ｌ２の配線寄生抵抗Ｒ２ｂ，…，Ｒ２ｎを介して出力信号Ｘ２が出力される。
【００２０】
入力端子Ｐｔ１から供給され、フォトセンサＰ１ａを介して出力端子Ｐｔ２に出力される信号の経路と、入力端子Ｐｔ１から供給され、フォトセンサＰ１ｂを介して出力端子Ｐｔ２に出力される信号の経路とを比較する。フォトセンサＰ１ａを介する信号は配線寄生抵抗Ｒ２ａを介するのに対し、フォトセンサＰ１ｂを介する信号は配線寄生抵抗Ｒ１ｂを介する点で、両経路は異なる。
【００２１】
フォトセンサＰ１ａ，Ｐ１ｂに同一強度の光が照射され、かつ、フォトセンサＰ１ａ，Ｐ１ｂの特性ばらつきは無視できる場合を考える。このとき、配線寄生抵抗Ｒ２ａ＝Ｒ１ｂであれば、フォトセンサＰ１ａを介して出力される信号と、フォトセンサＰ１ｂを介して出力される信号とが、それぞれ受ける配線寄生抵抗による電圧降下の和は等しいといえる。
【００２２】
続いて、フォトセンサＰ１ｃに注目する。フォトセンサＰ１ｃには、基準信号線Ｌ１の配線寄生抵抗Ｒ１ａ，Ｒ１ｂを介して基準電圧Ｘ１が供給される。そして、フォトセンサＰ１ｃから、フォトセンサ出力信号線Ｌ２の配線寄生抵抗Ｒ２ｃ，…，Ｒ２ｎを介して出力信号Ｘ２が出力される。
【００２３】
入力端子Ｐｔ１から供給され、フォトセンサＰ１ｂを介して出力端子Ｐｔ２に出力される信号の経路と、入力端子Ｐｔ１から供給され、フォトセンサＰ１ｃを介して出力端子Ｐｔ２に出力される信号の経路とを比較する。フォトセンサＰ１ｂを介する信号は配線寄生抵抗Ｒ２ｂを介するのに対し、フォトセンサＰ１ｃを介する信号は配線寄生抵抗Ｒ１ｃを介する点で、両経路は異なる。
【００２４】
フォトセンサＰ１ｂ，Ｐ１ｃに同一強度の光が照射され、かつ、フォトセンサＰ１ｂ，Ｐ１ｃの特性ばらつきは無視できる場合を考える。このとき、配線寄生抵抗Ｒ２ｂ＝Ｒ１ｃであれば、フォトセンサＰ１ｂを介して出力される信号と、フォトセンサＰ１ｃを介して出力される信号とが、それぞれ受ける配線寄生抵抗による電圧降下の和は等しいといえる。
【００２５】
同様の考察を、１列分（ｎ個）のフォトセンサＰ１ａ，Ｐ１ｂ，…，Ｐ１ｎすべてに適用する。すると、配線寄生抵抗Ｒ２ａ＝Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂ＝Ｒ１ｃ，Ｒ２ｃ＝Ｒ１ｄ，…，Ｒ２ｎ−１＝Ｒ１ｎがそれぞれ成り立てば、フォトセンサＰ１ａ，Ｐ１ｂ，…，Ｐ１ｎそれぞれに供給される基準電圧Ｘ１およびフォトセンサＰ１ａ，Ｐ１ｂ，…，Ｐ１ｎそれぞれから出力される出力信号Ｘ２が受ける電圧降下の和はそれぞれ等しくなることがわかる。
【００２６】
配線寄生抵抗Ｒ２ａ＝Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂ＝Ｒ１ｃ，Ｒ２ｃ＝Ｒ１ｄ，…，Ｒ２ｎ−１＝Ｒ１ｎを成り立たせるためには、例えば、基準信号線Ｌ１とフォトセンサ出力信号線Ｌ２とを、同一の導電体材料、かつ、同一の配線幅で作製すればよい。また、各フォトセンサを等間隔に配列することも有効である。
【００２７】
また、本明細書において、配線寄生抵抗Ａと配線寄生抵抗ＢがＡ＝Ｂ、すなわち、配線寄生抵抗Ａと配線寄生抵抗Ｂが「等しい」とは、その抵抗値にまったく相違がない場合を指すだけではなく、配線寄生抵抗の差が、信号の伝達に影響を与えない程度のものである場合も含むものとする。
【００２８】
以上のように、この光検出回路１では、１列分（ｎ個）のフォトセンサＰ１ａ，Ｐ１ｂ，…，Ｐ１ｎそれぞれを介する経路において、配線寄生抵抗に起因する基準電圧Ｘ１および出力信号Ｘ２のばらつきを低減することができる。他のフォトセンサの列についても同様に考えると、光検出回路１が備えるすべてのフォトセンサそれぞれを介する経路において、配線寄生抵抗に起因する基準電圧Ｘ１および出力信号Ｘ２のばらつきが低減されることがわかる。したがって、撮像が高精度である光検出回路１を実現することができる。
【００２９】
（比較例：光検出回路３の構成）
図１に示した光検出回路１とは構成が異なる光検出回路３の構成を図２に示す。光検出回路３は、基準電圧Ｘ３の供給される向きと、出力信号Ｘ４の出力される向きが逆であるのに対し、光検出回路１は、基準電圧Ｘ１の供給される向きと、出力信号Ｘ２の出力される向きが同じである点で、光検出回路１と光検出回路３の構成は異なる。
【００３０】
まず、フォトセンサＰ３ａに注目する。フォトセンサＰ３ａには、制御回路２から、基準信号線Ｌ３の配線寄生抵抗Ｒ３ａを介して基準電圧Ｘ３が供給される。そして、制御回路２には、フォトセンサＰ３ａから、フォトセンサ出力信号線Ｌ４の配線寄生抵抗Ｒ４ａを介して出力信号Ｘ４が供給される。
【００３１】
続いて、フォトセンサＰ３ｂに注目する。フォトセンサＰ３ｂには、制御回路２から、基準信号線Ｌ３の配線寄生抵抗Ｒ３ａ，Ｒ３ｂを介して基準電圧Ｘ３が供給される。そして、フォトセンサＰ３ｂから、フォトセンサ出力信号線Ｌ４の配線寄生抵抗Ｒ４ｂ，Ｒ４ａを介して出力信号Ｘ４が制御回路２に供給される。
【００３２】
制御回路２から基準電圧Ｘ３として供給され、フォトセンサＰ３ａを介して制御回路２に出力信号Ｘ４として供給される信号の経路と、制御回路２から基準電圧Ｘ３として供給され、フォトセンサＰ３ｂを介して制御回路２に出力信号Ｘ４として供給される信号の経路とを比較する。フォトセンサＰ３ｂを介する信号は、配線寄生抵抗Ｒ３ｂ，Ｒ４ｂを介すため、フォトセンサＰ３ａを介する信号よりも経路が長い。
【００３３】
したがって、フォトセンサＰ３ｂを介する信号は、フォトセンサＰ３ａを介する信号より、配線寄生抵抗による電圧降下の影響が大きいといえる。
【００３４】
以上のように、図２に示す光検出回路３の構成では、１列分（ｎ個）のフォトセンサＰ３ａ，Ｐ３ｂ，…，Ｐ３ｎそれぞれを介する経路において、配線寄生抵抗に起因する基準電圧Ｘ３および出力信号Ｘ４のばらつきが存在することがわかる。他のフォトセンサの列についても同様に考えると、光検出回路３が備えるすべてのフォトセンサそれぞれを介する経路において、配線寄生抵抗に起因する基準電圧Ｘ３および出力信号Ｘ４のばらつきが存在することがわかる。
【００３５】
よって、光検出回路１のように、基準電圧Ｘ１の供給元（例えば入力端子Ｐｔ１）と、出力信号Ｘ２の供給先（例えば出力端子Ｐｔ２）を、光検出回路１の対向する側にそれぞれ配置することが、配線寄生抵抗に起因する基準電圧Ｘ１および出力信号Ｘ２のばらつきを低減するために重要な構成であることがわかる。
【００３６】
なお、図７に示すように、画素２０２にフォトセンサ２０４と表示素子２０３を備える画素回路２０１を設けることで、高精度のタッチ入力機能を備えた表示装置２００を実現できる。
【００３７】
（実施の形態２）
フォトセンサの回路構成例について、図面に基づいて説明する。
【００３８】
（フォトセンサＰ１０の回路構成）
図３（Ａ）に基づいて、フォトセンサＰ１０の回路構成について説明する。このフォトセンサＰ１０は、フォトダイオードＤ１およびトランジスタＱ１，Ｑ２を備えている。
【００３９】
フォトダイオードＤ１は、アノードが配線Ｌ１２に接続され、カソードがトランジスタＱ１のゲートに接続されている。
【００４０】
トランジスタＱ１は、ソースまたはドレインの一方が基準信号線Ｌ１０に接続され、ソースまたはドレインの他方がトランジスタＱ２のソースまたはドレインの一方に接続されている。
【００４１】
トランジスタＱ２は、ゲートが配線Ｌ１３に接続され、ソースまたはドレインの他方がフォトセンサ出力信号線Ｌ１１に接続されている。
【００４２】
トランジスタＱ１は、フォトダイオードＤ１から供給される電荷量に応じて、フォトセンサＰ１０の出力信号を生成する。また、トランジスタＱ２は、トランジスタＱ１が生成した出力信号の、フォトセンサ出力信号線Ｌ１１への供給を制御するスイッチである。
【００４３】
トランジスタＱ１，Ｑ２は、フォトセンサ出力信号線Ｌ１１に不要な電圧を出力してしまうことを防ぐため、オフ電流が小さいトランジスタを用いることが適している。
【００４４】
ここで、酸化物半導体を用いたトランジスタはオフ電流が極めて小さい。よって、トランジスタＱ１，Ｑ２として、酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることが適している。
【００４５】
（フォトセンサＰ１１の回路構成）
図３（Ｂ）に基づいて、フォトセンサＰ１１の回路構成について説明する。このフォトセンサＰ１１は、図３（Ａ）に示したフォトセンサＰ１０に、トランジスタＱ３を加えた構成である。
【００４６】
トランジスタＱ３は、ゲートが配線Ｌ１４に接続され、ソースまたはドレインの一方がフォトダイオードＤ１のカソードに接続され、ソースまたはドレインの他方がトランジスタＱ１のゲートに接続されている。
【００４７】
このトランジスタＱ３は、トランジスタＱ１のゲートに蓄積した、フォトダイオードＤ１から供給された電荷を保持するために設ける。したがって、トランジスタＱ３として、オフ電流が小さいトランジスタを用いることが適している。
【００４８】
ここで、酸化物半導体を用いたトランジスタはオフ電流が極めて小さい。よって、トランジスタＱ３として、酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることが適している。
【００４９】
（酸化物半導体を用いたトランジスタについて）
本明細書に開示する酸化物半導体について説明する。トランジスタに用いる酸化物半導体は、ドナーの原因である水素、水分、水酸基または水酸化物（水素化合物ともいう）などの不純物を意図的に排除したのち、これらの不純物の排除工程において同時に減少してしまう酸素を供給することで、高純度化および電気的にｉ型（真性）化されている。これは、トランジスタの電気的特性の変動を抑制するための処理である。
【００５０】
また、高純度化された酸化物半導体を用いたトランジスタは、光劣化が生じにくいため、フォトセンサにおけるトランジスタとしての使用に適している。
【００５１】
酸化物半導体に含まれる水素を極力除去することで、酸化物半導体中のキャリア密度は、１×１０１４／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１２／ｃｍ３未満、より好ましくは１×１０１０／ｃｍ３未満となる。
【００５２】
ワイドギャップ半導体である酸化物半導体は、少数キャリア密度が低く、また、少数キャリアが誘起されにくい。そのため、酸化物半導体を用いたトランジスタにおいては、トンネル電流が発生し難く、ひいては、オフ電流が小さくなるといえる。
【００５３】
また、ワイドギャップ半導体である酸化物半導体を用いたトランジスタにおいては、衝突イオン化ならびにアバランシェ降伏が起きにくい。したがって、酸化物半導体を用いたトランジスタは、ホットキャリア劣化への耐性があるといえる。ホットキャリア劣化の主な要因は、アバランシェ降伏によってキャリアが増大し、高速に加速されたキャリアがゲート絶縁膜へ注入されることであるためである。
【００５４】
なお、本明細書においてオフ電流とは、室温において、−２０［Ｖ］以上−５［Ｖ］以下の範囲で任意のゲート電圧を印加したときに、しきい値電圧Ｖｔｈが正であるｎチャネル型トランジスタのソース−ドレイン間を流れる電流を指す。なお、室温とは、１５℃以上２５℃以下の温度を指す。
【００５５】
高純度化および電気的にｉ型（真性）化された酸化物半導体を用いたトランジスタは、室温において、チャネル幅Ｗ＝１［μｍ］あたりの電流値が、１００［ａＡ／μｍ］以下、好ましくは１［ａＡ／μｍ］以下、さらに好ましくは１０［ｚＡ／μｍ］以下である。
【００５６】
先述のとおり、高純度化および電気的にｉ型（真性）化された酸化物半導体を用いることにより、オフ電流値が極めて小さいトランジスタを提供できる。以下、評価用素子（ＴＥＧとも呼ぶ）を作製し、得られたオフ電流特性の測定結果について説明する。
【００５７】
作製したＴＥＧには、チャネル幅Ｗに対するチャネル長Ｌの比Ｌ／Ｗ＝３［μｍ］／５０［μｍ］（膜厚ｄ＝３０［ｎｍ］）のトランジスタを２００個並列に接続することにより、Ｌ／Ｗ＝３［μｍ］／１００００［μｍ］のトランジスタを設けた。
【００５８】
図５は、ＴＥＧに設けたトランジスタの伝達特性［ｌｏｇ（Ｉｄ）−Ｖｇ］を示すグラフである。これらのグラフの、横軸はゲート電圧値Ｖｇ［Ｖ］を表し、縦軸はドレイン電流値Ｉｄ［Ａ］を表している。なお、基板温度は室温であり、ソース−ドレイン間電圧Ｖｄは１［Ｖ］（グラフは破線）または１０［Ｖ］（グラフは実線）のいずれかである。このとき、ソース−ゲート間電圧Ｖｇを−２０［Ｖ］〜＋２０［Ｖ］まで変化させ、ソース−ドレイン電流Ｉｄの変化特性を測定した。
【００５９】
図５に示すように、チャネル幅Ｗが１００００［μｍ］のトランジスタは、Ｖｄが１［Ｖ］および１０［Ｖ］のいずれにおいても、オフ電流は１×１０−１３［Ａ］以下となっている。これは、測定機（半導体パラメータ・アナライザ、Ａｇｉｌｅｎｔ  ４１５６Ｃ；Ａｇｉｌｅｎｔ社製）の分解能（１００ｆＡ）以下である。このオフ電流値は、チャネル幅１［μｍ］あたりに換算すると、１０［ａＡ／μｍ］に相当する。
【００６０】
引き続き、フォトセンサの他の回路構成例について説明する。
【００６１】
（フォトセンサＰ１２の回路構成）
図４（Ａ）に基づいて、フォトセンサＰ１２の回路構成について説明する。このフォトセンサＰ１２は、フォトダイオードＤ１，トランジスタＱ１およびコンデンサＣ１を備えている。
【００６２】
フォトダイオードＤ１は、アノードが配線Ｌ１２に接続され、カソードがトランジスタＱ１のゲートに接続されている。
【００６３】
トランジスタＱ１は、ソースまたはドレインの一方が基準信号線Ｌ１０に接続され、ソースまたはドレインの他方がフォトセンサ出力信号線Ｌ１１に接続されている。
【００６４】
コンデンサＣ１は、一方の電極がフォトダイオードＤ１のカソードに接続され、他方の電極が配線Ｌ１５に接続されている。
【００６５】
（フォトセンサＰ１３の回路構成）
図４（Ｂ）に基づいて、フォトセンサＰ１３の回路構成について説明する。このフォトセンサＰ１３は、図３（Ｂ）に示したフォトセンサＰ１１に、トランジスタＱ４を加えた構成である。
【００６６】
トランジスタＱ４は、ゲートが配線Ｌ１６に接続され、ソースまたはドレインの一方が基準信号線Ｌ１０に接続され、ソースまたはドレインの他方がトランジスタＱ１のゲートに接続されている。
【００６７】
トランジスタＱ４は、トランジスタＱ１のゲートに、リセット信号を供給するために設ける。
【００６８】
（フォトセンサＰ１４の回路構成）
図４（Ｃ）に基づいて、フォトセンサＰ１４の回路構成について説明する。このフォトセンサＰ１４は、図４（Ｂ）に示したフォトセンサＰ１３から、トランジスタＱ２を省いた構成である。
【００６９】
（実施の形態３）
高純度化および電気的にｉ型（真性）化された酸化物半導体を用いたトランジスタの作製方法の一例について、図６に基づいて説明する。
【００７０】
まず、基板１００上に下地膜となる絶縁層１０１を形成する。絶縁層１０１は、処理室内の残留水分を除去しつつ成膜するとよい。絶縁層１０１に水素、水、水酸基または水酸化物などが含まれないようにするためである。
【００７１】
次に、絶縁層１０１上に、酸化物半導体層をスパッタリング法により成膜する。なお、酸化物半導体層の成膜前に、絶縁層１０１が形成された基板１００を予備加熱するとよい。酸化物半導体層に、水素、水分および水酸基が極力含まれないようにするためである。予備加熱により、基板１００に吸着した水素、水分などの不純物は脱離し、排気される。
【００７２】
酸化物半導体層のターゲットとしては、酸化亜鉛を主成分とする金属酸化物のターゲットを用いることができる。例えば、組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ数比］のターゲットを用いることができる。これ以外にも、例えばＩｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］、またはＩｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：４［ｍｏｌ数比］の組成比を有するターゲットを用いることもできる。
【００７３】
その他、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ，Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ，Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ，Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ，Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ，Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ，Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ，Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ，Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ，Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ，Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ，Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ，Ｉｎ−Ｏ，Ｓｎ−Ｏ，Ｚｎ−Ｏなどの金属酸化物をターゲットとして用いることができる。
【００７４】
また、酸化物半導体層として、ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される薄膜を用いることもできる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた１または複数の金属元素である。例えば、Ｍとして、Ｇａ、ＧａおよびＡｌ、ＧａおよびＭｎ、もしくはＧａおよびＣｏが挙げられる。
【００７５】
成膜した酸化物半導体層は、第１のフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導体層１０２に加工される（図６（Ａ）参照）。その後、酸化物半導体層１０２から水素、水、および水酸基等を除去するために、基板を電気炉に導入し、窒素雰囲気下で加熱処理する。この加熱処理は、酸化物半導体層１０２に対する脱水化、脱水素化の効果を奏する。
【００７６】
この加熱処理の温度は、４００℃以上７５０℃以下、好ましくは４００℃以上基板の歪み点未満とする。また、この加熱処理の雰囲気は、水、水素などが含まれないようにする。
【００７７】
この加熱処理の後、連続して酸素雰囲気または窒素および酸素を含む雰囲気（例えば、窒素：酸素の体積比＝４：１）で加熱処理するとよい。酸化物半導体層１０２中に生じた酸素欠損を修復するためである。
【００７８】
その後、絶縁層１０１および酸化物半導体層１０２上に、第１の電極１０３ａおよび第２の電極１０３ｂを形成する（図６（Ｂ）参照）。第１の電極１０３ａは、ソース電極およびドレイン電極の一方として機能する。第２の電極１０３ｂは、ソース電極およびドレイン電極の他方として機能する。
【００７９】
次に、絶縁層１０１，酸化物半導体層１０２，第１の電極１０３ａおよび第２の電極１０３ｂ上にゲート絶縁層１０４を形成する（図６（Ｃ）参照）。なお、ゲート絶縁層１０４の成膜雰囲気には、水素が含まれないようにするとよい。
【００８０】
続いて、ゲート絶縁層１０４の一部を除去することにより、第１の電極１０３ａ，第２の電極１０３ｂに達する開口１０５ａ，１０５ｂを形成する（図６（Ｄ）参照）。
【００８１】
そして、ゲート絶縁層１０４および開口１０５ａ，１０５ｂ上に、ゲート電極１０６，第１の配線１０７ａおよび第２の配線１０７ｂを形成する（図６（Ｅ）参照）。
【００８２】
以上のように、高純度化および電気的にｉ型（真性）化された酸化物半導体を用いたトランジスタを作製することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１  光検出回路
２  制御回路
３  光検出回路
Ｌ１〜Ｌ４  信号線
Ｘ１，Ｘ３  基準電圧
Ｘ２，Ｘ４  出力信号
Ｒ１ａ〜Ｒ１ｎ  配線寄生抵抗
Ｒ２ａ〜Ｒ２ｎ  配線寄生抵抗
Ｒ３ａ〜Ｒ３ｎ  配線寄生抵抗
Ｒ４ａ〜Ｒ４ｎ  配線寄生抵抗
Ｐｔ１〜Ｐｔ４  端子
Ｐ１ａ〜Ｐ１ｎ  フォトセンサ
Ｐ３ａ〜Ｐ３ｎ  フォトセンサ
Ｐ１０〜Ｐ１４  フォトセンサ
Ｌ１０〜Ｌ１６  信号線
Ｄ１  フォトダイオード
Ｑ１〜Ｑ４  トランジスタ
Ｃ１  コンデンサ
１００  基板
１０１  絶縁層
１０２  酸化物半導体層
１０３ａ，１０３ｂ  電極
１０４  ゲート絶縁層
１０５ａ，１０５ｂ  開口
１０６  ゲート電極
１０７ａ，１０７ｂ  配線
２００  表示装置
２０１  画素回路
２０２  画素
２０３  表示装置
２０４  フォトセンサ
【図１】
2011191292.tif 000003
【図２】
2011191292.tif 000004
【図３】
2011191292.tif 000005
【図４】
2011191292.tif 000006
【図５】
2011191292.tif 000007
【図６】
2011191292.tif 000008
【図７】
2011191292.tif 000009