專利名稱：半導(dǎo)體器件和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說明書中公開的本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其驅(qū)動方法。特定地，本說明書中公開的本發(fā)明涉及包括具有光電傳感器的像素部分的顯示設(shè)備、以及該顯示設(shè)備的驅(qū)動方法。進(jìn)ー步，本說明書所公開的本發(fā)明涉及包含該半導(dǎo)體器件或該顯示設(shè)備的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，包含光電傳感器(也稱為光學(xué)傳感器)的半導(dǎo)體器件引人注意。光電傳感器可通過光檢測到物體的諸如存在、尺寸(如，寬度或長度)、照度、顔色、或反射圖案之類的物理量，并將其轉(zhuǎn)換成電信號。作為包含光電傳感器的半導(dǎo)體器件的示例，有接觸面積傳感器和包括該接觸面積傳感器的顯示設(shè)備(例如，參看參考文獻(xiàn)I)。[參考文獻(xiàn)][參考文獻(xiàn)I]日本公開專利申請No.2001-29227
發(fā)明內(nèi)容
為了準(zhǔn)確地輸出從包括于半導(dǎo)體器件中的光電傳感器中獲得的電信號，有必要減少噪聲。噪聲源自，例如，光電傳感器的特性變化、用于將由該光電傳感器通過光檢測獲得的電信號(模擬信號)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(下文稱為A/D轉(zhuǎn)換器)的特性
變化，等。本發(fā)明的一個實(shí)施例是鑒于上述問題而做出的。ー個目的是減少包含光電傳感器的半導(dǎo)體器件中的噪聲。ー個目的是減少包含光電傳感器的顯示設(shè)備中的噪聲并提供能獲取高度準(zhǔn)確的圖像的顯示設(shè)備。注意，只要本發(fā)明的一個實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)至少其中ー個目的就是可接受的。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，使用根據(jù)處于第一狀態(tài)的光電傳感器所產(chǎn)生的電信號在計數(shù)器電路中計算的計數(shù)值，校正根據(jù)處于第二狀態(tài)的光電傳感器所產(chǎn)生的電信號在計數(shù)器電路中計算的計數(shù)值。有了這樣的校正，由光電傳感器的特性變化、A/D轉(zhuǎn)換器的特性變化等導(dǎo)致的噪聲可被減少。本發(fā)明的ー個實(shí)施例是包含A/D轉(zhuǎn)換器和包括光電ニ極管的光電傳感器的半導(dǎo)體器件。該A/D轉(zhuǎn)換器包括振蕩電路和計數(shù)器電路。從光電傳感器輸出的第一信號被輸入至振蕩電路。振蕩電路具有將由第一信號的振蕩頻率的變化獲得的第二信號輸出的功能。計數(shù)器電路具有計數(shù)功能，通過該計數(shù)功能，在第二信號被用作時鐘信號的情況下由控制信號執(zhí)行加或減。使用從當(dāng)光電傳感器處于第一狀態(tài)時由光電傳感器產(chǎn)生的電信號在計數(shù)器電路中計算的計數(shù)值，校正從當(dāng)光電傳感器處于第二狀態(tài)時由光電傳感器產(chǎn)生的電信號在計數(shù)器電路中計算的計數(shù)值。當(dāng)光電傳感器處于第一狀態(tài)時，計數(shù)器電路執(zhí)行計數(shù)值的減。當(dāng)光電傳感器處于第二狀態(tài)時，計數(shù)器電路執(zhí)行計數(shù)值的加。本發(fā)明的一個實(shí)施例是包含A/D轉(zhuǎn)換器和包括光電ニ極管、第一晶體管、和第二晶體管的光電傳感器的半導(dǎo)體器件。該A/D轉(zhuǎn)換器包括振蕩電路和計數(shù)器電路。光電ニ極管的一個電極電連接至第一連線。光電ニ極管的另ー個電極電連接至第一晶體管的柵極。第一晶體管的源極和漏極中的一個電連接至第二連線。第一晶體管的源極和漏極的另ー個電連接到第二晶體管的源極和漏極之一。第二晶體管的源極和漏極中的另ー個電連接至輸出第一信號的第三連線。第二晶體管的柵極電連接至第四連線。第一信號輸入至振蕩電路。振蕩電路具有將由第一信號的振蕩頻率的變化獲得的第 二信號輸出的功能。計數(shù)器電路具有計數(shù)功能，通過該計數(shù)功能，在第二信號被用作時鐘信號的情況下由控制信號執(zhí)行加或減。本發(fā)明的一個實(shí)施例是半導(dǎo)體器件，其包含A/D轉(zhuǎn)換器，和包括具有光電ニ極管、第一晶體管、和第二晶體管的光電傳感器的像素部分。該A/D轉(zhuǎn)換器包括振蕩電路和計數(shù)器電路。光電ニ極管的一個電極電連接至第一連線。光電ニ極管的另ー個電極電連接至第一晶體管的柵極。第一晶體管的源極和漏極中的一個電連接至第二連線。第一晶體管的源極和漏極的另一個電連接到第二晶體管的源極和漏極之一。第二晶體管的源極和漏極中的另ー個電連接至輸出第一信號的第三連線。第二晶體管的柵極電連接至第四連線。第一信號輸入至振蕩電路。振蕩電路具有將由第一信號的振蕩頻率的變化獲得的第二信號輸出的功能。計數(shù)器電路具有計數(shù)功能，通過該計數(shù)功能，在第二信號被用作時鐘信號的情況下由控制信號執(zhí)行加或減。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，第三晶體管被提供在光電ニ極管的另ー個電極和第一晶體管的柵極之間。第三晶體管的源極和漏極的ー個電連接至光電ニ極管的另ー個電極。第三晶體管的源極和漏極的另一個電連接至第一晶體管的柵極。第三晶體管的柵極電連接至第五連線。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，第一晶體管和第二晶體管每ー個包括晶體硅層，且第三晶體管包括氧化物半導(dǎo)體層。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，氧化物半導(dǎo)體層具有低于IX IO1Vcm3的載流子濃度。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，光電ニ極管是包含硅的針孔ニ極管或包含硅的pn ニ極管。本發(fā)明的ー個實(shí)施例是包含該半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。注意，由于晶體管的結(jié)構(gòu)，難以將晶體管的源極和漏極彼此區(qū)分。進(jìn)ー步，取決于電路的操作，電位的水平可被改變。因此，在本說明書中，源極和漏極并不是特別指定的且在一些情況下被稱為第一電極(或第一端子)和第二電極(或第二端子)。例如，在某個情況下其中第一電極對應(yīng)于源極、第二電極對應(yīng)于漏極，而在某個情況下第一電極對應(yīng)于漏扱、第二電極對應(yīng)于源扱。注意，在本說明書中，當(dāng)描述“A和B電連接”時，包括A和B通過設(shè)置在兩者之間的另ー個元件或另ー個電路連接的情況、A和B功能性連接的情況(即，其中A和B用提供在兩者之間的另一個電路功能性連接的情況)、以及A和B直接連接的情況(即，A和B在沒有在兩者之間設(shè)置另ー個元件或另ー個電路的情況下被連接)。在此，A和B各自是所要連接的物體(例如，設(shè)備、元件、電路、連線、電極、端子、導(dǎo)電膜、或?qū)?。進(jìn)ー步，在本說明書中，表達(dá)“電位(或信號)為‘H’”是指該電位高于特定電位(參考電位)。反之，表達(dá)“電位(或信號)為‘L’”是指該電位低于特定電位(參考電位)。進(jìn)ー步，在本說明書中，為了避免組件之間的混淆使用諸如“第一”、“第二”和“第三”的序數(shù)，這些術(shù)語并不限制數(shù)量。例如，在本說明書中被稱為“第一晶體管”的晶體管可被稱作“第二晶體管”，只要不會與另ー個組件相混淆。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，可減少包括光電傳感器的半導(dǎo)體器件中的噪聲。進(jìn)ー步，可減少包括光電傳感器的顯示設(shè)備中的噪聲并可獲取高度準(zhǔn)確的圖像。附圖簡述在附圖中圖I示出包括光電傳感器的半導(dǎo)體器件的示例；圖2示出光電傳感器的示例；圖3示出光電傳感器讀取電路的示例；
圖4示出光電傳感器讀取電路的示例；圖5示出光電傳感器讀取電路的示例；圖6示出光電傳感器讀取電路的示例；圖7示出包括光電傳感器的半導(dǎo)體器件的時序圖的示例；圖8示出包括光電傳感器的半導(dǎo)體器件的時序圖的示例；圖9示出包括光電傳感器的顯示設(shè)備的示例；

圖10示出包括光電傳感器的像素的示例；圖IlA和IlB示出光電傳感器的示例；圖12A和12B示出光電傳感器的示例；圖13A到13C示出光電傳感器的示例；圖14示出包括光電傳感器的半導(dǎo)體器件的時序圖的示例；圖15是示出包括光電傳感器的半導(dǎo)體器件的示例的截面圖；以及圖16示出晶體管的電特性。用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式下面將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的各個實(shí)施方式。注意，本發(fā)明不限于以下描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解的是本發(fā)明的模式和細(xì)節(jié)可在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下以各種方式改變。因此，本發(fā)明不應(yīng)被構(gòu)建為限于各個實(shí)施例的以下描述。注意，在以下所述的本發(fā)明的實(shí)施例中，表示相同組件的附圖標(biāo)記在不同附圖中通用。注意，除非特別指出，下述每ー個實(shí)施例可適當(dāng)?shù)嘏c說明書中描述的任意其他實(shí)施例相組合。(實(shí)施例I)在這個實(shí)施例中，參考圖I、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、和圖8而描述作為本發(fā)明的一個實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的示例。如圖I中所示，在這個實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件包括光電傳感器部分120和光電傳感器控制電路103。圖I中所示的光電傳感器部分120是面積傳感器，其中光電傳感器106以矩陣設(shè)置；然而，本發(fā)明并不限于面積傳感器?？墒褂镁€傳感器。注意，面積傳感器是優(yōu)選的，因?yàn)椴槐叵缶€傳感器那樣，面積傳感器物理地移動時掃描待檢測物體。光電傳感器控制電路103包括光電傳感器讀取電路109和光電傳感器驅(qū)動器電路110。此外，光電傳感器控制電路103具有控制光電傳感器106的功能。光電傳感器驅(qū)動器電路110具有選擇設(shè)置于特定行中的光電傳感器106的功能。進(jìn)ー步，光電傳感器讀取電路109具有讀取選中行中的光電傳感器106的輸出信號的功能。光電傳感器106包括具有通過接收光產(chǎn)生電信號的功能的元件(如，光電ニ極管)。此外，當(dāng)待檢測物體被外部光或來自背光源的光照射時，光電傳感器106接收經(jīng)反射的光或經(jīng)透射的光。此處，在光電傳感器106中提供紅色(R)、緑色(G)、和藍(lán)色(B)的濾色器的情況下，當(dāng)待檢測物體被外部光或來自背光源的光照射時，所反射或透射的光可被分別檢測為紅色(R)顔色分量、緑色(G)顔色分量、以及藍(lán)色(B)顔色分量。接著，參考圖2描述光電傳感器106的電路結(jié)構(gòu)的示例。圖2中所示的光電傳感器106包括光電ニ極管204、晶體管205、以及晶體管206。注意，可在本發(fā)明中所使用的光電傳感器106的電路結(jié)構(gòu)并不限于圖2所示的電路結(jié)構(gòu)。 光電ニ極管204的一個電極電連接至連線208(也被稱為光電ニ極管重置信號線)，而光電ニ極管204的另ー電極通過連線213電連接至晶體管205的柵極。注意，在這個實(shí)施例中，光電ニ極管204的一個電極對應(yīng)于陽極,且光電ニ極管204的另ー個電極對應(yīng)于陰扱。然而，本發(fā)明不限于這個結(jié)構(gòu)。換言之，在本發(fā)明中，光電ニ極管204的ー個電極可對應(yīng)于陰極，且光電ニ極管204的另ー個電極可對應(yīng)于陽極。晶體管205的源極和漏極之ー電連接至連線212 (也被稱為光電傳感器基準(zhǔn)信號線)，而晶體管205的源極和漏極中的另一個電連接至晶體管206的源極和漏極之一。此處，連線212被提供有基準(zhǔn)電位并可被稱為基準(zhǔn)電源線。此外，晶體管206的柵極電連接連線209 (也被稱為柵極信號線)，且晶體管206的源極和漏極中的另ー個電連接至連線211。進(jìn)ー步，連線209電連接至光電傳感器驅(qū)動器電路110。晶體管206的導(dǎo)通/截止由從光電傳感器驅(qū)動器電路110輸出的信號所控制。進(jìn)ー步，連線211電連接光電傳感器讀取電路109。連線211具有將自光電傳感器106獲取的電信號輸出至光電傳感器讀取電路109的功能；因此，連線211也可被稱為光電傳感器輸出信號線。光電ニ極管204可具有各種結(jié)構(gòu)。例如，光電ニ極管204可以是包括硅的針孔ニ極管或包括硅的pn ニ極管。特定地，為了增加從入射光產(chǎn)生電信號的比率(該比率被稱為量子效率)，優(yōu)選地將具有較少結(jié)晶缺陷的單晶硅作為硅。晶體管205具有根據(jù)從光電ニ極管204所提供的電荷量而產(chǎn)生光電傳感器106的輸出信號的功能。進(jìn)一歩，晶體管206用作開關(guān)，其選擇是否晶體管205所產(chǎn)生的輸出信號被提供至光電傳感器輸出信號線211。晶體管205和206各自具有溝道形成區(qū)的半導(dǎo)體層。半導(dǎo)體層的材料并不特定地被限制于特定材料，且硅、氧化物半導(dǎo)體等可被使用。半導(dǎo)體層的材料可以是非晶或晶體。例如，當(dāng)晶體管205和206各自具有晶體半導(dǎo)體層(優(yōu)選地是諸如單晶硅層之類的晶體娃層)的溝道形成區(qū)時，信號可被快速地從光電傳感器106輸出至光電傳感器輸出信號線211。在除了光電傳感器的讀取時間段之外的時間段內(nèi)，優(yōu)選的是盡可能防止連線211和212之間通過晶體管205和206的傳導(dǎo)。因此，晶體管205和206的至少ー個優(yōu)選地具有充分低的截止態(tài)電流。從這個角度看，晶體管205和206中的至少ー個優(yōu)選地具有溝道形成區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層，因?yàn)榘ㄑ趸锇雽?dǎo)體層的晶體管具有充分低的截止態(tài)電流。如圖3中所示，光電傳感器讀取電路109包括第一到第九A/D轉(zhuǎn)換器(下文稱為ADC)301-309、ADC控制電路310、以及第一到第九輔助讀取電路341到349。第一到第九光電傳感器信號線311到319對應(yīng)于一列光電傳感器106的連線211。注意，圖3示出其中A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)量是九個且輔助讀取電路的數(shù)量是九個的情況；然而，本發(fā)明并不限于這個結(jié)構(gòu)。例如，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)量或輔助讀取電路的數(shù)量可以與一列的光電傳感器106的
數(shù)量一祥。ADC控制電路310從第一到第九ADC輸出信號線321到329的電位產(chǎn)生光電傳感器讀取電路109的輸出信號。具體地，ADC控制電路310選擇第一到第九ADC輸出信號線321到329中的一個并將所選擇的信號線的電位輸出至輸出信號線320。此外，ADC控制電路310產(chǎn)生輸出至第一到第九ADC控制信號線331到339的電位、和輸出至第一到第九輔助讀取電路控制信號線351到359的電位。
接著，描述了第一到第九ADC301到309的結(jié)構(gòu)的示例。下文參考圖4而描述第一ADC 301的結(jié)構(gòu)作為典型示例。注意，第二到第 九ADC 302到309的結(jié)構(gòu)可類似于第一 ADC301的結(jié)構(gòu)。第一 ADC 301包括用于控制電壓的振蕩電路401 (下文中這樣的電路被稱為VC0)和計數(shù)器電路402。在VCO 401中，輸出信號來回切換的周期(從〃H〃到〃じ'或〃じ'到〃H〃的周期)取決于第一光電傳感器信號線311的輸入電位(即，從光電傳感器106輸出的信號)而變化。VCO 401的輸出信號被輸出至輸出信號線403。此處，從當(dāng)輸出信號從“L”變化至“H”之時至IJ當(dāng)輸出信號再從“L”變化至“H”之時的時間段是VCO 401的振蕩周期。此外，VCO 401的震蕩頻率是VCO 401震蕩周期的倒數(shù)。進(jìn)ー步，不管第一光電傳感器信號線311的電位如何，通過從停止信號線404提供的停止信號，VCO 401的輸出信號可具有常數(shù)值。例如，當(dāng)停止信號為“H”時，輸出信號可以是“L”。計數(shù)器電路402由VCO 401的輸出信號作為時鐘信號的輸入而被操作。計數(shù)器電路402中的計數(shù)值取決于VCO 401的振蕩頻率而被增加或減少。計數(shù)值的增加或減少可由從計數(shù)值增加和減少控制信號線407提供的計數(shù)值増加和減少控制信號所選擇。例如，計數(shù)值中的増加或減少可被如此設(shè)置當(dāng)計數(shù)值増加和減少控制信號是“H”時計數(shù)值被增カロ，且當(dāng)計數(shù)值增加和減少控制信號是“L”時計數(shù)值被減少。通過從重置信號線405提供的重置信號，計數(shù)器電路402中的計數(shù)值可被設(shè)置為初始值。例如，當(dāng)重置信號為“H”時，初始值可以是“O”。此外，通過從重置信號線406提供的重置信號，計數(shù)器電路402中的計數(shù)值被輸出至第一 ADC輸出信號線321作為數(shù)字值。例如，當(dāng)置位信號從“L”變化至“H”時的計數(shù)器電路402中的計數(shù)值可被輸出至第一 ADC輸出信號線321作為數(shù)字值。注意，停止信號線404、重置信號線405、置位信號線406、以及計數(shù)值增加和減少控制信號線407對應(yīng)于第一 ADC控制信號線331。此處，當(dāng)?shù)谝还怆妭鞲衅餍盘柧€311的電位為高(或低)吋，VCO的振蕩頻率為高(或低)。由于計數(shù)器電路402由具有高(或低)頻率的時鐘信號所操作，在特定時間段內(nèi)的計數(shù)值的絕對值為大(或小)。因此，輸出至第一 ADC輸出信號線321的數(shù)字值為大(或小)。換言之，第一 ADC 301具有將對應(yīng)于作為模擬值的第一光電傳感器信號線311的電位的數(shù)字值輸出的功能。接著，將參考圖5而描述VCO 401和計數(shù)器電路402的示例。圖5中的VCO 401包括NOR電路500、第一到第六η-溝道晶體管501到506、第一到第六ρ-溝道晶體管507到512、以及第七到第十二 η-溝道晶體管513到518。此處，圖5中的VCO 401被如此操作振蕩頻率成比例于第一光電傳感器信號線311的電位的增加而變得更高。進(jìn)ー步，當(dāng)停止信號線404的電位為“H”時，不管第一光電傳感器信號線311的電位如何，輸出信號可為“L”。第一電壓控制電路包括第一 η-溝道晶體管501、第一 ρ-溝道晶體管507、以及第七η-溝道晶體管513。通過由第一光電傳感器信號線311的電位對第七η-溝道晶體管513的柵電壓的控制，第七η-溝道晶體管513的驅(qū)動狀態(tài)被改變，從而第一電壓控制電路的延遲時間被改變。注意，第二到第六電壓控制電路具有類似于第一電壓控制電路的結(jié)構(gòu)，且包括第二到第六η-溝道晶體管502到506、第二到第六ρ-溝道晶體管508到512、以及第八到第十二 η-溝道晶體管514到518。注意，盡管VCO 401包括七個級圖5中的NOR電路500和第一到第六電壓控制電路，本發(fā)明并不限于這個結(jié)構(gòu)。只要級的數(shù)量為奇數(shù)，VCO 401可具有不同結(jié)構(gòu)。此外，當(dāng)VCO的振蕩頻率隨著第一光電傳感器信號線311的電位變低而變得更高 時，圖5中的電壓控制電路的結(jié)構(gòu)可被改變。具體地，可使用包括第一 P-溝道晶體管、第二P-溝道晶體管、和η-溝道晶體管的電壓控制電路。第一 P-溝道晶體管的源極和漏極中的一個電連接至高電源線。第一P-溝道晶體管的源極和漏極中的另ー個電連接到第二P-溝道晶體管的源極和漏極之一。第二 P-溝道晶體管的源極和漏極中的另ー個電連接到η-溝道晶體管的源極和漏極之一。η-溝道晶體管的源極和漏極中的另ー個電連接至低電源線(如，被施加了地電位的連線)。第一光電傳感器信號線311的電位可被輸入至第一 P-溝道晶體管的柵極。NOR電路500的輸出信號可被輸入至第二 P-溝道晶體管的柵極和η-溝道晶體管的柵極。第二 P-溝道晶體管的源極和漏極中的另ー個與η-溝道晶體管的源極和漏極中之一之間的電位可被用作電壓控制電路的輸出信號。進(jìn)一歩，當(dāng)NOR電路被NAND電路替換時，VCO可具有其中當(dāng)停止信號線404為“L”時不管第一光電傳感器信號線311的電位如何，輸出信號為“H”的結(jié)構(gòu)。圖5中的計數(shù)器電路402包括第一到第四重置觸發(fā)器519到522、第一到第四觸發(fā)器523到526、以及加法/減法電路539。在圖5中，第一到第四重置觸發(fā)器519到522和加法/減法電路539構(gòu)成4位加法/減法計數(shù)器。在加法/減法計數(shù)器中的計數(shù)值的第零位到第三位的值被輸出至信號線531到534。當(dāng)重置信號線405為“H”吋，加法/減法計數(shù)器中的計數(shù)值被置位為初始值“0000”。此外，加法/減法計數(shù)器由VCO 401的輸出信號通過輸出信號線403作為時鐘信號的輸入而被操作。在其中計數(shù)值増加和減少控制信號線407的電位為“H”(或“L”)時，通過從輸出至信號線531到534的加法/減法計數(shù)器中的計數(shù)值中加“I”而獲得(或減“I”而獲得)的值被輸出至信號線527到530。當(dāng)時鐘信號從“L”變化至“H”時，該值被變化為被輸出至信號線531到534的值。當(dāng)置位信號線406的電位水平從“L”變化至“H”時，加法/減法計數(shù)器中的計數(shù)值被存儲于第一到第四觸發(fā)器523到526中且被輸出至第零到第三個位信號線535到538作為數(shù)字值。注意，第零到第三位信號線535到538構(gòu)成第一 ADC輸出信號線321。注意，在圖5中盡管計數(shù)器電路402包括4位加法/減法計數(shù)器，本發(fā)明并不限于這個結(jié)構(gòu)。換言之，在本發(fā)明中，計數(shù)器電路可由給定數(shù)量的位U位(η:自然數(shù)))構(gòu)成。此夕卜，盡管使用了由置位信號線406的電位的水平從“L”到“H”的變化而操作(即，用置位信號的上升沿)的觸發(fā)器，從而計算加法/減法計數(shù)器中的計數(shù)值，可用使用了由置位信號線406的電位的水平從“H”到“L”的變化而操作，S卩，用置位信號的下降沿的觸發(fā)器?？蛇x地，可使用當(dāng)置位信號為“H”或“L”時被操作的電平敏感鎖存器。接著，描述了第一到第九輔助讀取電路341到349的結(jié)構(gòu)的示例。下文參考圖6而描述第一輔助讀取電路341的結(jié)構(gòu)作為典型示例。第二到第九輔助讀取電路342到349的結(jié)構(gòu)可類似于第一輔助讀取電路341的結(jié)構(gòu)。第一輔助讀取電路341包括ρ-溝道晶體管601和存儲電容器602。在該第一輔助讀取電路341中，在光電傳感器部分中的光電傳感器的操作之前，光電傳感器信號線的電位被置位為基準(zhǔn)電位。在圖6中，當(dāng)?shù)谝惠o助讀取電路控制信號線351的電位為“L”時，第一光電傳感器信號線311可被置位為具有基準(zhǔn)電位(高電位)。注意，在其中第一光電傳感器信號線311的寄生電容較高吋，存儲電容器602并不必須被提供。注 意，基準(zhǔn)電位可以是低電位。在這個情況下，當(dāng)使用η-溝道晶體管替代ρ-溝道晶體管601且第一輔助讀取電路控制信號線351的電位為“H”時，第一光電傳感器信號線311可被置位為具有基準(zhǔn)電位(低電位)。接著，描述了用于驅(qū)動在這個實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法。在用于驅(qū)動這個實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法中，使用根據(jù)處于第一狀態(tài)的光電傳感器所產(chǎn)生的電信號在計數(shù)器電路中計算的計數(shù)值，校正根據(jù)處于第二狀態(tài)的光電傳感器所產(chǎn)生的電信號在計數(shù)器電路中計算的計數(shù)值。此處，當(dāng)光電傳感器處于第一狀態(tài)時加法/減法計數(shù)器被操作為減法計數(shù)器而執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換，且當(dāng)光電傳感器處于第二狀態(tài)時加法/減法計數(shù)器被操作為加法計數(shù)器而執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換。因此，可校正A/D轉(zhuǎn)換器的輸出值。接著，參看圖8的時序圖而詳細(xì)描述光電傳感器的讀取操作的示例。在圖8中，信號801到804分別對應(yīng)于圖2中的光電ニ極管重置信號線208的電位、電連接至晶體管206的柵極的連線(柵極信號線)209的電位、電連接至晶體管205的柵極的連線213的電位、以及光電傳感器輸出信號線211的電位。此外，信號805對應(yīng)于圖6中的第一輔助讀取電路控制信號線351的電位。進(jìn)ー步，信號806到818分別對應(yīng)于圖5中停止信號線404的電位、VCO的輸出信號線403的電位、重置信號線405的電位、計數(shù)值増加和減少控制信號線407的電位、信號線531的電位、信號線532的電位、信號線533的電位、信號線534的電位、置位信號線406的電位、第零位信號線535的電位、第一位信號線536的電位、第二位信號線537的電位、以及第三位信號線538的電位。首先，在時間Al，當(dāng)光電ニ極管重置信號線208的電位(信號801)為“H”，光電ニ極管204被導(dǎo)通且電連接至晶體管205的柵極的連線213的電位(信號803)為“H”。此外，當(dāng)?shù)谝惠o助讀取電路控制信號線351的電位(信號805)為“L”時，光電傳感器輸出信號線211的電位(信號804)被預(yù)充電至“H”。在時間Cl，當(dāng)柵極信號線209的電位(信號802)為“H”吋，晶體管206被導(dǎo)通且光電傳感器基準(zhǔn)信號線212和光電傳感器輸出信號線211通過晶體管205和晶體管206被導(dǎo)通。在這個實(shí)施例中，光電傳感器基準(zhǔn)信號線212的電位低于為“H”的柵極信號線209的電位；因此，光電傳感器輸出信號線211的電位(信號804)被從“H”被逐漸降低。注意，在時間Cl之前,第一輔助讀取電路控制信號線351的電位(信號805)為“H”且光電傳感器輸出信號線211的預(yù)充電被終止。在時間D1，當(dāng)柵極信號線209的電位(信號802)為“L”吋，晶體管206被截止，從而在時間Dl之后光電傳感器輸出信號線211的電位(信號804)被保持在固定水平處。注意，光電ニ極管重置信號線208的電位(信號801)被保持在“ H”；因此，光電傳感器輸出信號線211的電位是當(dāng)光沒有進(jìn)入光電ニ極管，即，獲取黑圖像時的電位。在時間El,當(dāng)停止信號線404的電位(信號806)從“H”變化至“L”時，VCO 401開始以振蕩頻率振蕩(振蕩頻率是基于光電傳感器輸出信號線211的電位(信號804))，且輸出信號變成像信號807。此處，當(dāng)VCO的振蕩周期用TVCOl表示吋，V⑶的振蕩頻率是I/TVCOlo注意，在其中在時間El之前，重置信號線405的電位(信號808)從“H”變化至“L”的情況下，與VCO 401的振蕩同時，加法/減法計數(shù)器開始計數(shù)。此處，計數(shù)值增加和減少控制信號線407的電位(信號809)是“L”;因此，加法/減法計數(shù)器用作為減法計數(shù)器。換言之，每一次VCO 401的輸出信號從“L”變化至“H”，計數(shù)器減一。注意，當(dāng)重置信號線405的電位(信號808)為“H”時，加法/減法計數(shù)器被置位為第一初始值“0000”;因此，信號線531到534的電位(信號809到812)全都是“L”。 在時間G1，當(dāng)停止信號線404的電位(信號806)為“H”時，VCO 401的振蕩和加法
/減法計數(shù)器中的計數(shù)被停止。如上所述，其中從時間Cl到時間Dl執(zhí)行第一選擇操作且在時間El到時間Gl執(zhí)行第一 A/D轉(zhuǎn)換，同時光電ニ極管重置信號線208的電位(信號801)被保持在“ H”且在第一 A/D轉(zhuǎn)換中使用加法/減法計數(shù)器作為減法計數(shù)器執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換的操作(下文稱為“第一操作”)是用于驅(qū)動本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的特征之一。進(jìn)ー步，在本說明書中，在第一操作時的光電傳感器的狀態(tài)被稱為“第一狀態(tài)”。此外，在驅(qū)動方法中，光沒有進(jìn)入光電ニ極管，S卩，獲取了黑圖像。因此，理想地，VCO 401的振蕩被停止且在時間Gl時加法/減法計數(shù)器中的計數(shù)值(第一計數(shù)值)被保持為第一初始值“0000”。然而，如果存在由于光電傳感器的變化等引起的噪聲，取決于噪聲程度，時間Gl時加法/減法計數(shù)器中的計數(shù)值小于“0000”。此處，作為小于“0000”的負(fù)值，-I、-2、-3可被分別表達(dá)為“1111”、“1110”、和“ 1101”。例如，由于當(dāng)在包括光電傳感器的顯示設(shè)備中獲取黑圖像時“過度白化”(所獲取的黑圖像看起來發(fā)白的現(xiàn)象)的程度較高，加法/減法計數(shù)器中的計數(shù)值變得小于“0000”。接著，在時間B2，當(dāng)光電ニ極管重置信號線208的電位(信號801)為“L”吋，由于光電ニ極管204的截止態(tài)電流，電連接至晶體管205的連線213的電位(信號803)開始變低。當(dāng)光進(jìn)入光電ニ極管204時，光電ニ極管204的截止態(tài)電流被增加。電連接至晶體管205的柵極的連線213的電位(信號803)取決于進(jìn)入光電ニ極管204的光的量而變化。換言之，在晶體管205的源極和漏極之間流動的電流量取決于進(jìn)入光電ニ極管204的光的量而變化。在時間C2，當(dāng)柵極信號線209的電位(信號802)為“H”吋，晶體管206被導(dǎo)通且光電傳感器基準(zhǔn)信號線212和光電傳感器輸出信號線211通過晶體管205和晶體管206被導(dǎo)通。然后，光電傳感器輸出信號線211的電位(信號804)被降低。注意,在時間C2之前,第一輔助讀取電路控制信號線351的電位(信號805)從“L”變化至“H”且光電傳感器輸出信號線211的預(yù)充電被終止。此處，光電傳感器輸出信號線211的電位(信號804)被降低的比率取決于晶體管205的源極和漏極之間流動的電流。即，進(jìn)入光電ニ極管204的光的量越大，光電傳感器輸出信號線211的電位(信號804)被降低的比率變得越低。在時間D2，當(dāng)柵極信號線209的電位(信號802)為“L”吋，晶體管206被截止，從而在時間D2之后光電傳感器輸出信號線211的電位(信號804)被保持在固定水平處。在時間E2，當(dāng)停止信號線404的電位(信號806)從“H”變化至“L”時，VCO 401開始以振蕩頻率振蕩(振蕩頻率是基于光電傳感器輸出信號線211的電位(信號804))，且輸出信號變成像信號807。此處，當(dāng)VCO的振蕩周期用TVC02表示吋，VCO的振蕩頻率是I/TVC02。在時間E2，重置信號線405的電位(信號808)是“L”，且在VCO 404的振蕩同時，カロ法/減法計數(shù)器開始計數(shù)。此處，計數(shù)值增加和減少控制信號線407的電位(信號809)是“H”，且加法/減法計數(shù)器用作為加法計數(shù)器。換言之，每一次VCO 401的輸出信號從“L”變化至“ H”，計數(shù)值加一。注意，在時間E2時的加法/減法計數(shù)器的計數(shù)值是第一計數(shù)值， 且在時間E2之后，該加法/減法計數(shù)器使用該第一計數(shù)值作為第二初始值執(zhí)行計數(shù)。在時間G2，當(dāng)置位信號線406的電位(信號814)從“L”變化至“H”時，加法/減法計數(shù)器中的計數(shù)值，即，信號線531到534的值被存儲在第一到第四觸發(fā)器523到526中，從而第零到第三位信號線535到538的電位(信號815到818)被改變。此處，第零到第三位信號線535到538的電位分別是"H"、"I/、"H"、和"L"。這是十進(jìn)制的“5”。如上所述，其中從時間C2到時間D2執(zhí)行第二選擇操作且在時間E2到時間G2執(zhí)行第二 A/D轉(zhuǎn)換，且在第二 A/D轉(zhuǎn)換中使用加法/減法計數(shù)器作為加法計數(shù)器執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換的操作(下文稱為“第二操作”)是用于驅(qū)動本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的特征之一。進(jìn)ー步，在本說明書中，在第二操作時的光電傳感器的狀態(tài)被稱為“第二狀態(tài)”。在本實(shí)施例中，當(dāng)使用第一 A/D轉(zhuǎn)換獲得的計數(shù)值作為第二初始值執(zhí)行第二 A/D轉(zhuǎn)換時，可獲得從中減去了由于光電傳感器或A/D轉(zhuǎn)換器的特性變化等引起的噪聲而產(chǎn)生的誤差的計數(shù)值。換言之，可減少包括光電傳感器的半導(dǎo)體器件的噪聲。注意，在該驅(qū)動方法中，在第一操作之后執(zhí)行第二操作；然而，本發(fā)明并不限于這個驅(qū)動方法。換言之，在本發(fā)明中，可在第二操作之后執(zhí)行第一操作。此外，在第一操作中，在光不進(jìn)入光電傳感器106的假設(shè)上獲得計數(shù)器中的計數(shù)值；然而，本發(fā)明并不限于這個結(jié)構(gòu)。換言之，在本發(fā)明中，在第一操作中，可在足以使得包括光電傳感器的半導(dǎo)體器件中的計數(shù)值最大的光強(qiáng)度進(jìn)入光電傳感器106的假設(shè)上獲得計數(shù)器中的計數(shù)值。為了在足以使得包括光電傳感器的半導(dǎo)體器件中的計數(shù)值最大的光強(qiáng)度進(jìn)入光電傳感器106的假設(shè)上獲得計數(shù)器中的計數(shù)值，例如，光電ニ極管重置信號線208的電位為“L”，且在大量時間經(jīng)過之后，連線213的電位為“L”。注意，在這個情況下，在第一操作中，當(dāng)?shù)谝怀跏贾禐椤?111”且加法/減法計數(shù)器被用作減法計數(shù)器吋，加法/減法計數(shù)器執(zhí)行計數(shù)。注意，在其中晶體管205的截止態(tài)電流極大變化的情況下、或在其中光電ニ極管204的暗電流或由光電ニ極管204的微弱光產(chǎn)生的光電流在圖2的光電傳感器106中極大地變化的情況下，當(dāng)基于第一操作中光不進(jìn)入光電傳感器106的假設(shè)上獲得計數(shù)器中的計數(shù)值時，可有效地減少由于光電傳感器或A/D轉(zhuǎn)換器的特性中的變化等引起的噪聲的不利影響。進(jìn)ー步，在其中晶體管205的閾值電壓極大地變化或由于光電ニ極管204的強(qiáng)光引起的光電流在圖2的光電傳感器106中極大地變化的情況下，當(dāng)?shù)谝徊僮髦性诨谧阋允沟冒ü怆妭鞲衅鞯陌雽?dǎo)體器件中的計數(shù)值最大的光強(qiáng)度進(jìn)入光電傳感器106的假設(shè)上獲得計數(shù)器中的計數(shù)值時，可有效地減少噪聲的不利影響。(比較例I)接著，將參考圖7中的時序圖而描述當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器的輸出值沒有被校正時光電傳感器的讀取操作的示例。在圖7中，信號701到704分別對應(yīng)于圖2中的光電ニ極管重置信號線208的的電位、電連接至晶體管206的柵極的柵極信號線209的電位、電連接至晶體管205的柵極的連線213的電位、以及光電傳感器輸出信號線211的電位。此外,信號705對應(yīng)于圖6中的第一輔助讀取電路控制信號線351的電位。進(jìn)ー步，信號706到718分別對應(yīng)于圖5中停止信號線404的電位、VCO的輸出信號線403的電位、重置信號線405的電位、計數(shù)值増加和減少控制信號線407的電位、信號線531的電位、信號線532的電位、信號線533的電位、信號線534的電位、置位信號線406的電位、第零位信號線535的電位、第一位信號線536的電位、第二位信號線537的電位、以及第三位信號線538的電位。 在時間A，光電ニ極管重置信號線208的電位(信號701)為“H”，光電ニ極管204被導(dǎo)通且電連接至晶體管205的柵極的連線213的電位(信號703)為“H”。此外，當(dāng)?shù)谝惠o助讀取電路控制信號線351的電位(信號705)為“L”時，光電傳感器輸出信號線211的電位(信號704)被預(yù)充電至“H”。在時間B，當(dāng)光電ニ極管重置信號線208的電位(信號701)為“L”吋，由于光電ニ極管204的截止態(tài)電流，電連接至晶體管205的連線213的電位(信號703)開始變低。當(dāng)光進(jìn)入光電ニ極管204時，光電ニ極管204的截止態(tài)電流被增加。電連接至晶體管205的柵極的連線213的電位(信號703)取決于進(jìn)入光電ニ極管204的光的量而變化。換言之，在晶體管205的源極和漏極之間流動的電流量取決于進(jìn)入光電ニ極管204的光的量而變化。在時間C，當(dāng)柵極信號線209的電位(信號702)為“H”吋，晶體管206被導(dǎo)通且光電傳感器基準(zhǔn)信號線212和光電傳感器輸出信號線211通過晶體管205和晶體管206被導(dǎo)通。然后，光電傳感器輸出信號線211的電位(信號704)被降低。注意,在時間C之前,第一輔助讀取電路控制信號線351的電位(信號705)為“H”且光電傳感器輸出信號線211的預(yù)充電被終止。此處，光電傳感器輸出信號線211的電位(信號704)被降低的比率取決于晶體管205的源極和漏極之間流動的電流。即，進(jìn)入光電ニ極管204的光的量越大，光電傳感器輸出信號線211的電位(信號704)被降低的比率變得越低。在時間D，當(dāng)柵極信號線209的電位(信號702)為“L”吋，晶體管206被截止，從而在時間D之后光電傳感器輸出信號線211的電位(信號704)被保持在固定水平處。在時間E，當(dāng)停止信號線404的電位(信號706)從“H”變化至“L”時，VCO 401開始以振蕩頻率振蕩(振蕩頻率是基于光電傳感器輸出信號線211的電位(信號704))，且VCO401的輸出信號變成像信號707。此處，當(dāng)VCO的振蕩周期用TVCO表示吋，VCO的振蕩頻率是 I/TVCO。在時間F，當(dāng)重置信號線405的電位(信號708)從“H”變化至“ L”時，加法/減法計數(shù)器開始計數(shù)。此處，計數(shù)值增加和減少控制信號線407的電位(信號709)在時間F是“H”；因此，加法/減法計數(shù)器用作為加法計數(shù)器。換言之，每一次VCO 401的輸出信號從“L”變化至“H”，計數(shù)值加一。注意，當(dāng)重置信號線405的電位為“H”吋，加法/減法計數(shù)器被置位為初始值“0000”;因此，信號線531到534的電位(信號710到713)全都是“L”。注意，通過使得重置信號線405的電位(信號708)從“H”變化至“L”的時機(jī)在與停止信號線404的電位(信號706)從“H”變化至“ L”的時機(jī)同時或早于該時機(jī)，其中加法/減法計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)的時間段可變得較長。因此，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)選的具有高呑吐量的ADC。在時間G，當(dāng)置位信號線406的電位(信號714)從“L”變化至“H”時，加法/減法計數(shù)器的計數(shù)值，即，信號線531到534的值被存儲在第一到第四觸發(fā)器523到526中，從而第零到第三位信號線535到538的電位(信號715到718)被改變。此處，第零到第三位信號線535到538的電位分別是"H"、"I/、"H"、和"H"。這是十進(jìn)制的“ 13”。注意，在上述描述中，從時間A到時間B進(jìn)行的操作、從時間B到時間C進(jìn)行的操作、從時間C到時間D進(jìn)行的操作、以及從時間F到時間G進(jìn)行的操作分別被稱為重置操作、累積操作、選擇操作、以及A/D轉(zhuǎn)換。通過被描述作為比較示例的驅(qū)動方法，涉及待檢測物體并從光電傳感器所獲得的數(shù)據(jù)(模擬信號)可被轉(zhuǎn)換為待輸出的數(shù)字信號。然而，通過該驅(qū)動方法獲得的數(shù)字信號反應(yīng)了由于制造エ藝引起的各種變化，諸如被包括于每ー個像素中的光電傳感器中的晶體管的特性(如，閾值電壓或?qū)顟B(tài)電流)的變化、光電ニ極管的特性(如，光電流)的變化、讀取信號線的電阻負(fù)載和寄生電容的變化、以及A/D轉(zhuǎn)換器的變化。因此，例如，在其中在包括光電傳感器的顯示設(shè)備中采用這樣的驅(qū)動方法的情況下，在像圖案一祥的所獲取的圖像中出現(xiàn)由于光電傳感器變化引起的噪聲(固定圖案噪聲)，從而即使當(dāng)獲取了全黑圖像時可呈現(xiàn)白色圖案或即使當(dāng)獲取了全白圖像時可呈現(xiàn)黑色圖案。(實(shí)施例2)在這個實(shí)施例中，描述了作為本發(fā)明的一個實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的示例。具體地，描述了包括具有光電傳感器的像素部分的顯示設(shè)備的示例(觸摸面板)。 如圖9中所示,在這個實(shí)施例中的觸摸面板100包括像素部分101、顯示元件控制電路102、以及光電傳感器控制電路103。像素部分101包括以矩陣設(shè)置的多個像素104。像素104包括顯示元件105和光電傳感器106。然而，本發(fā)明不限于這個結(jié)構(gòu)。換言之，在這個實(shí)施例中，在像素部分101中，顯示元件105的數(shù)量(此處，I)對應(yīng)于光電傳感器106的數(shù)量(此處，I);然而，本發(fā)明并不限于這個結(jié)構(gòu)。此外，在這個實(shí)施例中，顯示元件105和光電傳感器106被提供在ー個區(qū)域中(像素部分101);然而，本發(fā)明并不限于這個結(jié)構(gòu)。其中提供顯示元件105的圖像的顯示部分和其中提供光電傳感器106的面積傳感器部分可被提供在不同區(qū)域中。顯示元件105包括開關(guān)元件、存儲電容器、包括液晶顯示層的液晶元件、濾色器、等。一般可使用晶體管作為開關(guān)元件。具體地，可使用薄膜晶體管等作為開關(guān)元件。在液晶顯示設(shè)備中，利用通過施加至液晶層的電壓而使得進(jìn)入液晶層的光的偏振方向的變化，作出穿過液晶層的光的對比度(等級)，從而顯示圖像。通過光源(背光)或/和外側(cè)光從液晶顯示設(shè)備的后側(cè)發(fā)出的光被用作穿過液晶層的光。進(jìn)ー步，當(dāng)穿過液晶層的光穿過濾色器時，特定顔色(如，紅色(R)、緑色(G)、或藍(lán)色(B))的灰度級別可被產(chǎn)生且彩色圖像被顯示。存儲電容器具有保持與施加到液晶層的電壓相對應(yīng)的電荷的功能。該晶體管具有控制向存儲電容器注入電荷或者從存儲電容器釋放電荷的功能。注意,盡管顯示元件105包括液晶元件,顯示元件105可包括諸如發(fā)光元件之類的不同的元件替代液晶元件。發(fā)光元件是指其亮度受控于電流或電壓的元件。發(fā)光元件的特定示例包括有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)和無機(jī)電致發(fā)光(EL)元件。顯示元件控制電路102控制顯示元件105，且包括通過諸如視頻數(shù)據(jù)信號線(也被稱為源信號線)之類的信號線將信號輸入至顯示元件105的顯示元件驅(qū)動器電路107、和通過掃描線(也被稱為柵極信號線)將信號輸入至顯示元件105的顯示元件驅(qū)動器電路108。例如，掃描線側(cè)上的顯示元件驅(qū)動電路108具有選擇置于特定行中的像素中所包括的顯示元件的功能。信號線側(cè)上的顯示元件驅(qū)動電路107具有向置于所選行中的像素中所包括的顯示元件施加給定電位的功能。注意，在掃描線側(cè)上的顯示元件驅(qū)動電路108向其施加高電位的顯示元件中，該晶體管被導(dǎo)通，從而顯示元件被供應(yīng)有來自信號線側(cè)上的顯示元件驅(qū)動電路107的電荷。、
接著，參考圖10描述像素104的電路圖的不例。像素104包括具有晶體管的顯不元件201、存儲電容器202、以及液晶元件203的顯示元件105，以及具有光電ニ極管204、晶體管205、以及晶體管206的光電傳感器106。晶體管201的柵極電連接至柵極信號線207。晶體管201的源極和漏極之ー電連接至視頻數(shù)據(jù)信號線210。晶體管201的源極和漏極中的另ー個電連接到存儲電容器202的一個電極和液晶兀件203的ー個電極。存儲電容器202的另ー個電極和液晶兀件203的另ー個電極每一個均被保持在特定電位。液晶元件203包括一對電極、以及設(shè)置在這對電極之間的液晶層。當(dāng)向柵極信號線207施加“H”(高電位)吋，晶體管201將視頻數(shù)據(jù)信號線210的電位施加到存儲電容器202和液晶元件203。存儲電容器202保持所施加的電位。液晶元件203的透光率根據(jù)所施加的電位而改變。注意，光電傳感器106的結(jié)構(gòu)、驅(qū)動方法(讀取操作)等可與實(shí)施例I中所描述的那些ー樣；因此，在這個實(shí)施例中省略了其描述。當(dāng)以與實(shí)施例I中類似的方式驅(qū)動包括光電傳感器的顯示設(shè)備時，可減少噪聲且可獲得高度準(zhǔn)確的圖像。(實(shí)施例3)在這個實(shí)施例中，描述了作為本發(fā)明的一個實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的示例。具體地，描述了不同于實(shí)施例I中的光電傳感器106的電路結(jié)構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)。圖IlA中所示的光電傳感器對應(yīng)于實(shí)施例I中的圖2中的光電傳感器106，其中晶體管231被提供在光電ニ極管204的陰極和晶體管205的柵極之間。晶體管231的源極和漏極中的一個電連接至光電ニ極管204的陰極。晶體管231的源極和漏極中的另ー個電連接至晶體管205的柵極。晶體管231的柵極電連接至連線232。晶體管231具有保持累積在晶體管205的柵極中的電荷的功能。因此，在其中晶體管231被截止的時間段中，在晶體管231的源極和漏極之間流動的電流量優(yōu)選地盡可能小。即，優(yōu)選的是晶體管231的截止態(tài)電流足夠低。從這個角度而言，晶體管231優(yōu)選地包括用于溝道形成區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層。更優(yōu)選地，晶體管205和晶體管206的每ー個的溝道形成區(qū)包括晶體半導(dǎo)體層(優(yōu)選地諸如單晶硅層之類的晶體硅層)，且晶體管231的溝道形成區(qū)包括氧化物半導(dǎo)體層。使用這樣的結(jié)構(gòu)，在晶體管231被導(dǎo)通的時間段中，信號可被快速地從光電傳感器106輸出至光電傳感器輸出信號線211,且在晶體管231被截止的時間段中可防止累積在晶體管205的柵極中的電荷泄露。然而，本發(fā)明不限于這個結(jié)構(gòu)。例如，晶體管231可包括包含硅(優(yōu)選地，諸如單晶硅之類的晶體硅)等的不同的半導(dǎo)體層。
接著，將參考圖14中的時序圖而描述用于驅(qū)動圖IlA中所示的光電傳感器106。注意，圖14中的時序圖與圖8中的時序圖具有很多相同之處；因此，提取了不同的操作。在圖14中，信號801到804分別對應(yīng)于圖IlA中的光電ニ極管重置信號線208的電位、電連接至晶體管206的柵極的柵極信號線209的電位、晶體管205的柵極的電位、以及光電傳感器輸出信號線211的電位。此外，信號805對應(yīng)于圖6中的第一輔助讀取電路控制信號線351的電位。進(jìn)ー步，信號831對應(yīng)于圖IlA中的連線232的電位(即，施加至晶體管231的柵極的電位)。首先，圖IlA中所示的光電傳感器106中的第一操作可類似于實(shí)施例I中圖2中所示的光電傳感器106中的第一操作；因此，省略了第一操作的描述。在時間B2，當(dāng)光電ニ極管重置信號線208的電位(信號801)從“H”變化至“L”吋，由于晶體管204的截止態(tài)電流，晶體管205的柵極的電位(信號803)開始變低。在這個情況下，晶體管231的柵極的電位(信號831)是“H”，且晶體管231被導(dǎo)通。當(dāng)光進(jìn)入光電ニ極管204時，光電ニ極管204的截止態(tài)電流被增加。晶體管205的柵極的電位(信號803) 取決于進(jìn)入光電ニ極管204的光的量而變化。換言之，在晶體管205的源極和漏極之間流動的電流量取決于進(jìn)入光電ニ極管204的光的量而變化。然后，在時間H2，當(dāng)晶體管231的柵極的電位為“L”時，晶體管231被截止，從而在時間H2后晶體管205的柵極的電位(信號803)被保持在固定水平。此處，在其中晶體管231的截止態(tài)電流較高的情況下，難以將晶體管205的柵極的電位保持在固定水平。因此，如上所述，晶體管231優(yōu)選地包括用于溝道形成區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層。當(dāng)包括用于溝道形成區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層的晶體管被用作晶體管231時，可改進(jìn)保持累積在晶體管205的柵極的電荷的功能。因此，光電傳感器106可準(zhǔn)確地將入射光轉(zhuǎn)換為電信號。在時間C2，當(dāng)柵極信號線209的電位(信號802)為“H”吋，晶體管206被導(dǎo)通且光電傳感器基準(zhǔn)信號線212和光電傳感器輸出信號線211通過晶體管205和晶體管206被導(dǎo)通。然后，光電傳感器輸出信號線211的電位(信號804)被降低。注意,在時間C2之前,第一輔助讀取電路控制信號線351的電位(信號805)從“H”變化至“L”且光電傳感器輸出信號線211的預(yù)充電被終止。此處，光電傳感器輸出信號線211的電位被降低的比率取決于晶體管205的源極和漏極之間流動的電流。即，進(jìn)入光電ニ極管204的光的量越大，光電傳感器輸出信號線211的電位(信號804)被降低的比率變得越低。在時間D2，當(dāng)柵極信號線209的電位(信號802)為“L”吋，晶體管206被截止，從而在時間D2之后光電傳感器輸出信號線211的電位(信號804)被保持在固定水平處。在時間D2之后進(jìn)行的操作可類似于實(shí)施例I中圖2所示的光電傳感器106中的第二操作；因此，此處省略了其中的描述。然后，圖IlB中所示的光電傳感器包括光電ニ極管204、晶體管205、以及電容器233。光電ニ極管204的ー個電極(陽極)電連接至連線208，且光電ニ極管204的另ー個電極(陰極)電連接至晶體管205的柵極。晶體管205的源極和漏極中的一個電連接至連線212，且晶體管205的源極和漏極中的另ー個電連接至光電傳感器輸出信號線211。電容器233包括ー對電極。電容器233的一個電極電連接至光電ニ極管204的另ー個電極(陰極)。電容器233的另ー個電極電連接至連線234。
圖12A中所示的光電傳感器對應(yīng)于除圖IlA中所示的光電傳感器之外包括晶體管241的結(jié)構(gòu)。晶體管241的源極和漏極中的一個電連接至晶體管205的柵極。晶體管241的源極和漏極中的另ー個電連接至連線212。晶體管241的柵極電連接至連線242。晶體管241具有向晶體管205的柵極提供重置信號的功能。在除了其中提供重置信號的時間段外的時間段中，優(yōu)選的是晶體管241的源極和漏極之間流動的電流量盡可能小，從而晶體管205的柵極的電位不會波動。即，晶體管241優(yōu)選地具有充分低的截止態(tài)電流。從這個角度而言，晶體管241優(yōu)選地包括用于溝道形成區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層。然而，本發(fā)明不限于這個結(jié)構(gòu)。例如，晶體管241可包括包含硅(優(yōu)選地，諸如單晶硅之類的晶體硅)等的不同的半導(dǎo)體層。在圖12B中所示的在光電傳感器中晶體管205和晶體管206的連接關(guān)系不同于圖12A中所示的在光電傳感器中的連接關(guān)系。換言之，晶體管205的源極和漏極中的一個電連接至晶體管206的源極和漏極中的ー個；晶體管205的源極和漏極中的另ー個電連接至光電傳感器輸出信號線211 ;且晶體管205的柵極電連接至晶體管231的源極和漏極中的一個。晶體管206的源極和漏極中的另ー個電連接至連線212，且晶體管206的柵極電連接至連線243。圖13A中所示的光電傳感器對應(yīng)于圖12A中所示的光電傳感器，圖12A中所示的光電傳感器中去除了晶體管206。在圖13A中，晶體管241的源極和漏極中的另ー個電連接至連線212且與晶體管205的源極和漏極中的ー個被提供有一樣的電位；然而，本發(fā)明并不限于這個結(jié)構(gòu)。換言之，像圖13B中所示的光電傳感器，晶體管241的源極和漏極中的另ー個可電連接至被提供有不同于連線212的電位的電位的連線244。在圖13C中所示的在光電傳感器中晶體管241的連接關(guān)系不同于圖13A中所示的在光電傳感器中的連接關(guān)系。換言之，晶體管241的源極和漏極中的一個電連接至晶體管205的柵極；晶體管241的源極和漏極中的另ー個電連接至光電傳感器輸出信號線連線211 ;且晶體管241的柵極電連接至連線242。以此方式，在本發(fā)明中，可采用光電傳感器的各種電路結(jié)構(gòu)。進(jìn)ー步，實(shí)施例I或2中的光電傳感器106的電路結(jié)構(gòu)可被在這個實(shí)施例中所描述的光電傳感器的電路結(jié)構(gòu)中的任意所替代。(實(shí)施例4)在這個實(shí)施例中，描述了包括光電傳感器的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的示例及其制造方法。具體地，描述了其中實(shí)施例I中圖2中所示的光電傳感器被提供在襯底上的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)以及其制造方法的示例。圖15中所示的半導(dǎo)體器件包括在襯底1001上具有光電ニ極管204、晶體管205和晶體管206的光電傳感器。雖然對可用作襯底1001的襯底沒有具體限制，但是襯底必需至少具有足夠高的耐熱性來耐受稍后要進(jìn)行的熱處理。在稍后進(jìn)行熱處理的溫度較高的情況下，優(yōu)選使用其應(yīng)變點(diǎn)大于或等于730° C的襯底。襯底1001的具體示例包括玻璃襯底、晶體玻璃襯底、陶瓷襯底、石英襯底、藍(lán)寶石襯底、塑料襯底等。進(jìn)一歩，玻璃襯底的材料的具體示例包括鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、以及鋇硼硅酸鹽玻璃。光電ニ極管204是橫向結(jié)針孔ニ極管，其包括半導(dǎo)體層1005。半導(dǎo)體層1005包括、具有P-型導(dǎo)電率的區(qū)域(P-型層1021)、具有i-型導(dǎo)電率的區(qū)域(i-型層1022)、以及具有η-型導(dǎo)電率的區(qū)域(η-型層1023)。注意，該光電ニ極管204可以是pn ニ極管。為了增加從入射光產(chǎn)生電信號的比率(該比率被稱為量子效率)，半導(dǎo)體層1005優(yōu)選地包括晶體硅(如，多晶硅或單晶硅)。作為從待檢測物體發(fā)出的光、由待檢測物體反射的外部光、或者從設(shè)置在半導(dǎo)體器件內(nèi)的光源發(fā)出并由待檢測物體所反射的光，光1202進(jìn)入光電ニ極管204的半導(dǎo)體層1005。光電ニ極管204的特性取決于進(jìn)入光電ニ極管204的半導(dǎo)體層1005的光1202的量而變化。此處，優(yōu)選的是提供擋光膜從而與光電ニ極管204的半導(dǎo)體層(至少i-型層1022)相交迭，且兩者之間插入有絕緣膜，從而除了應(yīng)該被光電ニ極管204檢測到的光之外的光不會進(jìn)入該光電ニ極管。例如，優(yōu)選的是在光電ニ極管204之下提供擋光膜，從而與光電ニ極管204的半導(dǎo)體層(至少i-型層1022)相交迭，且兩者之間設(shè)置有絕緣膜。在其中使用包括光電傳感器和濾色器的顯示設(shè)備檢測到彩色圖像的情況下，提供擋光膜是特別優(yōu)選的，因?yàn)榭煞乐乖谙噜徬袼刂惺褂镁哂胁煌喩臑V色器獲得的光的混合。晶體管205是頂柵晶體管。晶體管205包括半導(dǎo)體層1006、用作柵絕緣膜的絕緣·膜1007、以及用作柵電極的連線213。此外，盡管對于半導(dǎo)體層1006的材料沒有特別限制，優(yōu)選地是使用晶體半導(dǎo)體從而實(shí)現(xiàn)具有高遷移率的晶體管205。更優(yōu)選地，使用多晶硅層或單晶硅層。進(jìn)ー步，晶體管205可以是ρ-溝道晶體管或η-溝道晶體管。在這個實(shí)施例中，包括晶體硅層的η-溝道晶體管被用作晶體管205。晶體管206是底柵晶體管。晶體管206包括半導(dǎo)體層1012、用作柵絕緣膜的絕緣膜1011、以及柵電極1010。晶體管206用作開關(guān)，其選擇是否晶體管205所產(chǎn)生的輸出信號被提供至光電傳感器輸出信號線211。晶體管206優(yōu)選地具有充分低的截止態(tài)電流。因此，優(yōu)選地使用氧化物半導(dǎo)體層作為半導(dǎo)體層1012。更優(yōu)選地，使用高純度氧化物半導(dǎo)體層作為半導(dǎo)體層1012。在這個實(shí)施例中，包括高純度氧化物半導(dǎo)體層的η-溝道晶體管被用作晶體管206。此外，在光電ニ極管204和晶體管205上形成晶體管206，光電ニ極管204和晶體管205與晶體管206之間插入有絕緣膜1009。當(dāng)以此方式在不同層中形成晶體管206和光電ニ極管204時，可增加光電ニ極管204的面積，從而可增加光電ニ極管204接收到的光的量。進(jìn)ー步，優(yōu)選地晶體管206被形成為晶體管206的至少一部分與光電ニ極管204的P-型層1021和η-型層1023相交迭。進(jìn)ー步，優(yōu)選地晶體管206被形成為不與光電ニ極管204的i-型層1022相交迭。在這個實(shí)施例中，如圖15中所示，晶體管206的至少ー部分與光電ニ極管204的η-型層1023相交迭，且晶體管206被形成為不與光電ニ極管204的i_型層1022相交迭。因此，可増加光電ニ極管204的面積并可充分地接收光。注意，也是在pn ニ極管的情況下，當(dāng)晶體管206和pn結(jié)部分彼此交迭的面積被減少時，可充分地接收光。注意，在高純度氧化物半導(dǎo)體層中，不利地影響包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管的電特性的雜質(zhì)被減少至非常低的水平。氫是不利地影響電特性的雜質(zhì)的典型示例。氫是可能作為氧化物半導(dǎo)體中的載流子施主的雜質(zhì)。當(dāng)氧化物半導(dǎo)體包括大量氫時，氧化物半導(dǎo)體可能具有η-型導(dǎo)電率。包括包含大量氫的氧化物半導(dǎo)體的晶體管是常態(tài)導(dǎo)通的。此外，晶體管的導(dǎo)通/截止率無法足夠高。因此，在本說明書中，“高純度氧化物半導(dǎo)體”是其中氫被盡可能地減少的本征或基本本征的氧化物半導(dǎo)體。作為高純度氧化物半導(dǎo)體的示例，存在其載流子濃度低于I X IO1Vcm3,優(yōu)選地低于I X IO1Vcm3,更優(yōu)選地低于I X IO1Vcm3或低于
6.OX IO1Vcm3的氧化物半導(dǎo)體。例如，包括通過劇烈移除溝道形成區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層中含有的氫而獲得的高純度氧化物半導(dǎo)體的晶體管相比包括溝道形成區(qū)的硅的晶體管具有非常低的截止態(tài)電流。注意，在這個實(shí)施例中，下文將包括高純度氧化物半導(dǎo)體的晶體管描述為η-溝道晶體管。
接著，下文描述使用測試元件組(也被稱為TEG)獲得的包括高純度氧化物半導(dǎo)體層的晶體管的截止態(tài)電流的測量結(jié)果。在該TEG中，提供了其中每ー個具有Ι7 =3μπι/50μπι(厚度d:30nm)的兩百個晶體管并聯(lián)連接的具有L/W(溝道程度L與溝道寬度W的比值)=3 μ m/10000 μ m的薄膜晶體管。圖16示出晶體管的初始特性。為了測量晶體管的初始特性，在襯底溫度為室溫、源扱-漏極電壓(下文稱為漏極電壓或Vd)為IV或10V、且Ve從-20V變化至+20V的狀況下測量當(dāng)源極-柵極電壓(下文稱為柵極電壓或\)變化時的源極-漏極電流(下文稱為漏極電流或Id)的特性，即Ve-I11特性的變化。此處，在-20到+5V范圍內(nèi)示出Ve-I11特性的測量結(jié)果。如圖16所示，溝道寬度W為10000 μ m的晶體管在IV和IOV的Vd時具有I X 10_13A或更小的截止態(tài)電流，其小于或等于測量設(shè)備(Agilent科技公司制造的一種半導(dǎo)體參數(shù)分析儀Agilent 4156C)的分辨率(100fA)。每微米溝道寬度的截止態(tài)電流對應(yīng)于IOaA/μ m0在本說明書中，截止態(tài)電流(也被稱為漏電流)是在其中η-溝道晶體管的閾值電壓Vth的水平為正的情況下，當(dāng)-20到-5V范圍內(nèi)的給定柵電壓在室溫被施加時，η-溝道晶體管的源極和漏極之間流動的電流。注意，室溫是15到25°C。在室溫下，在本說明書中公開的包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管具有每溝道寬度(W)為IOOaA/μ m或更少的電流，優(yōu)選地為IOaA/ μ m或更少，更優(yōu)選的是IOzA/ μ m或更少。注意，如果截止態(tài)電流的量和漏電壓水平是已知的，則晶體管截止時的電阻率(截止電阻率R)可使用歐姆定律來計算。如果溝道形成區(qū)的截面積A和溝道長度L是已知的，可從公式P=RA/L(R表示截止電阻率)計算出截止態(tài)電阻率P。截止態(tài)電阻率優(yōu)選地是I X IO9 Ω ·πι或更高(或IXIOkiQ ·πι或更高)。在此，截面積A可根據(jù)公式A=dW (d是溝道形成區(qū)的厚度，而W是溝道寬度)來計算。此外，包括高純度氧化物半導(dǎo)體的晶體管的溫度特性是良好的。一般地，在其中當(dāng)溫度從-25到150°C范圍內(nèi)變化時測量晶體管的電流-電壓特性的情況下，導(dǎo)通態(tài)電流、截止態(tài)電流、場效應(yīng)遷移率、子閾值(S值)、以及閾值電壓基本不由于溫度而變化和劣化。此外，氧化物半導(dǎo)體的能隙是2eV或更大，優(yōu)選的是2. 5eV或更大，更優(yōu)選的是3eV或更大。接著，描述包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管的熱載流子衰減。熱載流子衰減是晶體管特性的衰減，比如，由于電子從漏極附近的溝道被注入柵絕緣膜，被加速至高速的電子成為固定電荷的現(xiàn)象，或被加速至高速的電子在柵絕緣膜界面處形成捕獲能級的現(xiàn)象，引起的閾值電壓的波動或柵漏泄的產(chǎn)生。熱載流子衰減的因素是溝道熱電子注入(CHE注入)以及漏極雪崩熱載流子注入(DAHC注入)。
由于硅的帶隙是小至I. 12eV，由于雪崩擊穿，電子易于像雪崩ー樣產(chǎn)生，且被加速至高速從而穿過勢壘到柵絕緣膜的電子的數(shù)量被増加。反之，在這個實(shí)施例中描述的氧化物半導(dǎo)體具有3. 15eV的較大帶隙；因此，雪崩擊穿并不易于發(fā)生且對于熱載流子劣化的抵抗カ聞于娃。接著，描述了用于制造在襯底1001上具有光電ニ極管204、晶體管205、和晶體管206的光電傳感器的方法。首先，在襯底1001上形成半導(dǎo)體層1005和半導(dǎo)體層1006。優(yōu)選使用晶體半導(dǎo)體作為半導(dǎo)體層1005和半導(dǎo)體層1006的材料。特定地，優(yōu)選使用多晶硅或單晶硅。此處，描述了用單晶硅在襯底1001上形成半導(dǎo)體層1005和半導(dǎo)體層1006的方法的示例。首先，在單晶硅襯底的預(yù)定深度處通過離子輻射等形成損壞區(qū)域。然后，單晶硅襯底和襯底1001彼此附著，其兩者之間提供有絕緣膜。此后，單晶硅襯底被從損壞區(qū)域分離， 且在襯底1001上形成半導(dǎo)體膜。通過蝕刻等將半導(dǎo)體膜處理(圖案化)為期望形狀，從而形成半導(dǎo)體層1005和半導(dǎo)體層1006。此處，在蝕刻處理之前和/或之后優(yōu)選地加熱半導(dǎo)體層，從而包含在被分離的半導(dǎo)體層中的晶體缺陷被減少且半導(dǎo)體層的表面被平坦化?？墒褂眉す?、RTA (快速熱退火)、或電爐作為加熱裝置。如上所述，可用相同エ藝形成半導(dǎo)體層1005和半導(dǎo)體層1006 ;因此，可減少制造エ藝的數(shù)量。因此，在同一表面上使用同樣材料形成半導(dǎo)體層1005和半導(dǎo)體層1006。注意，優(yōu)選的是在襯底1001和半導(dǎo)體層1005和半導(dǎo)體層1006之間提供用作基膜的絕緣膜。該基膜具有防止雜質(zhì)元素從襯底1001擴(kuò)散的功能，并且可形成為具有包括選自氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、或氧氮化硅膜的ー個或多個膜的單層結(jié)構(gòu)或?qū)盈B結(jié)構(gòu)。然后，在半導(dǎo)體層1005和半導(dǎo)體層1006上形成絕緣膜1007。絕緣膜1007用作晶體管205的柵絕緣膜。絕緣膜1007可被形成為具有包括選自氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、或氧氮化硅膜的一個或多個膜的單層結(jié)構(gòu)或?qū)盈B結(jié)構(gòu)。此外，可通過等離子增強(qiáng)CVD、濺射等形成絕緣膜1007。然后，在絕緣膜1007中形成接觸孔，且然后形成連線208和213。連線208通過接觸孔電連接至P型層1021 (光電ニ極管204的陽極側(cè))。連線213通過接觸孔電連接至η型層1023 (光電ニ極管204的陰極側(cè))。此外，連線213用作晶體管205的柵電扱。連線208和213可形成為具有包括諸如鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、或鈧之類的金屬材料、或者包括該材料作為其主要組分的合金材料的單層結(jié)構(gòu)或分層結(jié)構(gòu)。連線208和213的兩層結(jié)構(gòu)的具體示例包括鑰層堆疊在鋁層之上的結(jié)構(gòu)，鑰層堆疊在銅層之上的結(jié)構(gòu)，氮化鈦層或氮化鉭層堆疊在銅層之上的結(jié)構(gòu)，以及鑰層堆疊在氮化鈦層上的結(jié)構(gòu)。作為三層結(jié)構(gòu)的具體示例，有其中堆疊有鎢層(或氮化鎢層)、鋁和硅的合金層(或鋁和鈦的合金層)、以及氮化鈦層(或鈦層)的結(jié)構(gòu)。注意，可使用透光導(dǎo)電膜形成柵電扱。作為透光導(dǎo)電膜的具體示例，有透光導(dǎo)電氧化物。然后，形成絕緣膜1009從而覆蓋絕緣膜1007和連線208和213。絕緣膜1009可具有單層結(jié)構(gòu)或?qū)盈B結(jié)構(gòu)。例如，絕緣膜1009可具有其中有機(jī)樹脂膜堆疊在無機(jī)絕緣膜上的結(jié)構(gòu)。無機(jī)絕緣膜具有防止雜質(zhì)進(jìn)入光電ニ極管204或晶體管205的功能。有機(jī)樹脂模具有平坦化表面的功能。作為無機(jī)絕緣膜的材料，可使用氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層、氮氧化硅層、或氧化鋁層。可使用耐熱有機(jī)材料(諸如聚酰亞胺、丙烯酸、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺、或環(huán)氧樹脂)作為絕緣樹脂膜的材料。除了有機(jī)材料，還可使用硅氧烷基的樹脂。此處，硅氧烷基樹脂對應(yīng)于包括使用硅氧烷基材料作為原材料而形成的Si-O-Si鍵的樹脂。硅氧燒基樹脂可包括有機(jī)基(例如，燒基或芳基)作為取代基。此外，有機(jī)基可包括氣基。對用于形成無機(jī)絕緣膜的方法沒有具體的限制。此外，可通過等離子增強(qiáng)CVD、濺射等形成無機(jī)絕緣膜。進(jìn)一歩，對用于形成有機(jī)絕緣膜的方法沒有具體的限制。根據(jù)材料，可通過諸如濺射、SOG法、旋涂法、浸潰法、噴涂法、或液滴噴射法(例如，噴墨法、絲網(wǎng)印刷、或膠版印刷)之類的方法、或者諸如刮刀、輥涂機(jī)、幕涂機(jī)、或刀涂機(jī)之類的工具來形成有機(jī)樹脂膜。接著，在絕緣膜1009上形成柵電極1010。優(yōu)選的是柵電極層的端部是傾斜的，因?yàn)榕c在其上堆疊的柵絕緣膜的覆蓋率得以改迸。注意，合適的話，可被用于連線208和213的材料可被用作柵電極1010的材料。接著，在柵電極1010上形成絕緣膜1011。可通過等離子體增強(qiáng)CVD、濺射等將絕緣層1011形成為具有包括氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、或氧化鋁膜的單層結(jié)構(gòu)或?qū)盈B結(jié)構(gòu)。注意，為使絕緣膜1011中不含有大量氫，優(yōu)選地用濺射沉積絕緣膜1011。在其中通過濺射法沉積氧化硅膜的情況下，硅靶或石英靶被用作靶，并且氧、或者氧和氬的混合氣體被用作濺射氣體?？蛇x地，絕緣膜1011可具有其中從柵電極1010側(cè)相繼層疊氮化硅膜和氧化硅膜的結(jié)構(gòu)。例如，通過濺射形成具有50到200nm厚度的氮化硅層(SiNy(y>0))作為第一柵絕緣膜，且在該第一柵絕緣膜上堆疊具有5到300nm厚度的氧化硅層(SiOx (x>0))，從而可形成IOOnm厚的柵絕緣膜。接著，在絕緣膜1011上形成半導(dǎo)體層。在這個實(shí)施例中，通過濺射形成氧化物半導(dǎo)體層作為半導(dǎo)體層。此處，為使氧化物半導(dǎo)體膜中含有的氫、羥基、和水分盡可能少，優(yōu)選的是通過在濺射裝置的預(yù)加熱室中預(yù)加熱襯底1001 (作為沉積的預(yù)處理)，將吸收在絕緣膜1011上的諸如氫或水分之類的雜質(zhì)消除或抽空。注意，作為提供在預(yù)熱室中的抽空裝置，低溫泵是優(yōu)選的。可使用包含氧化鋅作為主要組分的金屬氧化物作為氧化物層的沉積靶。例如，可使用具有組分比為In2O3 Ga2O3 ZnO=I I I [摩爾比]的靶?？蛇x地，可使用組分比為 In2O3 Ga2O3 ZnO=I I 2[摩爾比]或 In2O3 Ga2O3 ZnO=I I 4 [摩爾比]的靶?？蛇x地，可使用包含SiO2在2to 10wt%的靶。氧化物半導(dǎo)體靶的填充速率為90到100%，優(yōu)選的是95到99. 9%。通過使用具有高填充速率的氧化物半導(dǎo)體靶，氧化物半導(dǎo)體層可具有高密度。注意，可在稀有氣體(一般是氬)氣氛中、氧氣氛中、或稀有氣體和氧的混合氣氛中形成氧化物半導(dǎo)體層。此處，作為氧化物半導(dǎo)體層的沉積中所使用的濺射氣體，優(yōu)選使用其中諸如氫、水、羥基、或氫化物等雜質(zhì)被移除達(dá)ppm或ppb濃度的高純度氣體。通過如下方式在絕緣膜1011上沉積氧化物半導(dǎo)體層襯底被保持在處于被減少的壓カ狀態(tài)的處理室中，移除處理室中所留存的濕氣、引入其中移除了氫和濕氣的濺射氣體，且使用金屬氧化物作為靶。為了移除處理室中剰余的濕氣，優(yōu)選使用吸附真空泵。例如，優(yōu)選地使用低溫泵、離子泵、或鈦升華泵。可使用添加了冷阱的渦輪泵作為抽空裝置。例如，通過使用低溫泵，從處理室中抽空諸如水(H2O)(優(yōu)選地，還有包含碳原子的化合物)等之類的含有氫原子的化合物。因此，可降低沉積在處理室中的氧化物半導(dǎo)體層中所含有的雜質(zhì)的濃度。進(jìn)一歩，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層被沉積時，襯底可被保持在室溫或可被加熱至低于400° C的溫度。作為氧化物半導(dǎo)體層的沉積條件的示例，采用以下條件襯底溫度是室溫，襯底和靶之間的距離是110mm，壓強(qiáng)為O. 4Pa，直流(DC)電源為O. 5kW，且使用含有氧和氬(氧的流速是15sccm且気的流速是30sccm)的氣氛。注意，優(yōu)選使用脈沖直流(DC)電源，因?yàn)榭蓽p少灰塵并且膜厚可以是均勻的。氧化物半導(dǎo)體層的厚度優(yōu)選為2至200nm、優(yōu)選為5至30nm。注意，氧化物半導(dǎo)體膜的適當(dāng)厚度根據(jù)氧化物半導(dǎo)體材料而不同，并且厚度可根據(jù)材料適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。盡管在給定示例中使用作為三金屬元素氧化物的In-Ga-Zn-O-基氧化物，可使用如下氧化物作為四金屬元素氧化物的In-Sn-Ga-Zn-O-基氧化物；作為三金屬元 素氧化物的In-Sn-Zn-O-基氧化物、In-Al-Zn-O-基氧化物、Sn-Ga-Zn-O-基氧化物、Al-Ga-Zn-O-基氧化物、或Sn-Al-Zn-O-基氧化物；作為ニ金屬兀素氧化物的In-Zn-O-基氧化物、Sn-Zn-O-基氧化物、Al-Zn-O-基氧化物、Zn-Mg-O-基氧化物、Sn-Mg-O-基氧化物、In-Mg-O-基氧化物；In-O-氧化物；Sn-O-氧化物；Zn-O-氧化物；等。氧化物半導(dǎo)體可進(jìn)一歩包括硅。進(jìn)ー步，氧化物半導(dǎo)體可以是非晶或晶體。進(jìn)ー步，氧化物半導(dǎo)體可以是非單晶的或者單晶的?？墒褂帽磉_(dá)為InMO3(ZnO)111 (m>0)的薄膜作為氧化物半導(dǎo)體層。在此，M表示選自Ga、Al、Mn、或Co的ー種或多種金屬元素。例如，M可以是Ga、Ga和Al、Ga和Mn、Ga和Co。然后,在光刻處理中，氧化物半導(dǎo)體層被處理為半導(dǎo)體層1012。注意,可通過噴墨法形成用于形成半導(dǎo)體層1012的抗蝕劑。當(dāng)通過噴墨法形成抗蝕劑時，不使用光掩模；由此，可降低制造成本。要注意，可采用干法蝕刻、或濕法蝕刻、或干法蝕刻和濕法蝕刻兩者作為氧化物半導(dǎo)體層的蝕刻手段。在干法蝕刻的情況下，可使用平行板RIE (反應(yīng)離子蝕刻)或ICP (感應(yīng)耦合等離子體)蝕刻。為了將該層蝕刻成期望形狀，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整蝕刻條件(施加到線圈電極的電功率量、施加到襯底側(cè)上的電極的電功率量、襯底側(cè)上的電極的溫度等)。作為用于干法蝕刻的蝕刻氣體，含氯的氣體(氯基氣體，諸如濾器(Cl2)、三氯化硼(BC13)、四氯化硅(SiCl4)、或四氯化碳(CCl4))是優(yōu)選的；然而，可使用含氟的氣體(氟基氣體，諸如四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氯化氮(NF3)、或or三氟甲烷(CHF3))、溴化氫(HBr)、氧氣(O2)、添加了諸如氦(He)或氬(Ar)之類的稀有氣體的這些氣體中的任意等?？墒褂猛ㄟ^磷酸、醋酸、以及硝酸的混合溶液、氨雙氧水混合物(31wt%的雙氧水溶液28wt% 的氨水水=5:2:2)等作為用于濕法蝕刻的蝕刻劑。可選地,可使用IT0-07N (由KANTO化學(xué)公司(KANTO CHEMICAL CO. , INC.)生產(chǎn))?？扇Q于氧化物半導(dǎo)體的材料合適地調(diào)節(jié)蝕刻條件(如，蝕刻劑、蝕刻時間、和溫度)。在濕法蝕刻的情況下，通過清洗來去除蝕刻劑以及蝕刻掉的材料?？商峒儼讶コ牧系奈g刻劑的廢液，并且可重新使用包含在廢液中的材料。當(dāng)在蝕刻之后從廢液收集氧化物半導(dǎo)體層中所包含的材料(諸如銦之類的稀有金屬)，并且重新使用該材料吋，可有效地使用資源。在這個實(shí)施例中，使用磷酸、醋酸、以及硝酸的混合溶液作為蝕刻劑通過濕法蝕刻形成半導(dǎo)體層1012。然后，半導(dǎo)體層1012經(jīng)受第一熱處理從而氧化物半導(dǎo)體層被脫水或脫氫。第一熱處理的溫度是400到750° C，優(yōu)選地高于或等于400° C且低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)。此處，在將襯底放在作為ー種熱處理裝置的電爐內(nèi)后，氧化物半導(dǎo)體層在450° C下在氮?dú)夥罩薪?jīng)受熱處理達(dá)ー小吋。因此，防止水或氫的混合物進(jìn)入氧化物半導(dǎo)體層且獲得氧化物半導(dǎo)體層。通過第一熱處理，可從半導(dǎo)體層1012中移除氫、水、羥基等。注意，熱處理裝置不限于電爐，并且可設(shè)置有通過來自加熱器(諸如電阻加熱器)的熱傳導(dǎo)或熱輻射對要處理的對象加熱的設(shè)備。例如，可使用諸如GRTA (氣體快速熱退火)裝置或LRTA (燈快速熱退火)裝置之類的RTA (快速熱退火)裝置。LRTA裝置是用于通過從 諸如鹵素?zé)?、鹵化金屬燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈、或高壓汞燈之類的燈發(fā)射的光(電磁波)輻射來對要處理的物體加熱的裝置。GRTA裝置是使用高溫氣體來進(jìn)行熱處理的裝置?？墒褂枚栊詺怏w(一般是諸如氬之類的稀有氣體)或氮?dú)庾鳛樵摎怏w。例如，作為第一熱處理，GRTA可如下地進(jìn)行。將襯底傳送并放入加熱到650至700° C的高溫的惰性氣體，加熱幾分鐘，并且傳送且從在高溫加熱的惰性氣體中取出。GRTA實(shí)現(xiàn)短時間的高溫?zé)崽幚?。在該第一熱處理中，?yōu)選的是在氣氛中不含有水、氫等?？蛇x地，引入熱處理裝置的諸如氦、氖、或氬之類的氣體的純度優(yōu)選為6N (99. 9999%)或更高、更優(yōu)選為7N(99. 99999% )或更高(即，雜質(zhì)濃度為Ippm或更低、優(yōu)選為O. Ippm或更低)。注意，取決于第一熱處理的條件或氧化物半導(dǎo)體層的材料，通過第一熱處理，半導(dǎo)體層1012可被結(jié)晶化，且其晶體結(jié)構(gòu)可被變化為微晶結(jié)構(gòu)或多晶結(jié)構(gòu)。例如，氧化物半導(dǎo)體層可以是具有80%或更大的結(jié)晶度的微晶氧化物半導(dǎo)體層。注意，即使當(dāng)進(jìn)行第一熱處理時，半導(dǎo)體層1012可以是沒有結(jié)晶化的非晶氧化物半導(dǎo)體層。半導(dǎo)體層1012可以是其中微晶部分(具有晶粒直徑為I到20nm，一般2到4nm)被混合到非晶氧化物半導(dǎo)體層中的氧化物半導(dǎo)體層。此外，在半導(dǎo)體層1012上進(jìn)行的第一熱處理，可在氧化物半導(dǎo)體層被處理為島狀氧化物半導(dǎo)體層之前在該氧化物半導(dǎo)體層上進(jìn)行。在此情況下，在第一熱處理之后，從熱處理裝置取出襯底，且執(zhí)行第一光刻處理?？蛇x地，可在氧化物半導(dǎo)體層上形成連線211和連線1014之后，或在連線211和連線1014上形成絕緣膜1031后進(jìn)行第一熱處理。盡管主要是為了從氧化物半導(dǎo)體層中移除諸如氫、水、或羥基之類的雜質(zhì)的目的而進(jìn)行第一熱處理，可能在第一熱處理中在氧化物半導(dǎo)體層中產(chǎn)生氧缺陷。因此，優(yōu)選地在第一熱處理后進(jìn)行額外氧化處理。特定地，例如，進(jìn)行在氧氣氛或包含氮和氧(例如，氮和氧的體積比為4比I)的氣氛中的熱處理作為在第一熱處理后進(jìn)行的額外氧化處理?？蛇x地，可采用氧氣氛中的等離子體處理。然后，在絕緣膜1007、絕緣膜1009、和絕緣膜1011中形成接觸孔之后形成導(dǎo)電膜。注意，優(yōu)選的是在導(dǎo)電膜形成之前進(jìn)行反濺射，從而附著在半導(dǎo)體層1012和絕緣膜1011表面上的阻擋殘留物等被移除?？赏ㄟ^濺射、真空蒸發(fā)等形成導(dǎo)電膜?？墒褂脧匿X、鉻、銅、鉭、鈦、鑰、或鎢中選擇的元素；包含該元素的合金；包含這些元素中的多個的組合的合金等作為導(dǎo)電膜的材料?？蛇x地，可使用從錳、鎂、鋯、鈹和釔選擇的ー種或多種材料?？蛇x地，可使用透光導(dǎo)電膜。作為透光導(dǎo)電膜的具體示例，有透光導(dǎo)電氧化物。此外，導(dǎo)電膜可具有單層結(jié)構(gòu)、或者兩層或更多層的層疊結(jié)構(gòu)。例如，可給出包含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)、其中在鋁膜上堆疊鈦膜的雙層結(jié)構(gòu)、其中鈦膜、鋁膜、以及鈦膜按該次序堆疊的三層結(jié)構(gòu)。然后，選擇性地蝕刻導(dǎo)電膜從而形成連線211、連線1014、和連線212。注意，有必要適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)每ー種材料和蝕刻條件，從而在蝕刻導(dǎo)電膜時沒有移除半導(dǎo)體層1012，且形成在半導(dǎo)體層1012下的導(dǎo)電膜1011沒有被暴露。因此，在這個實(shí)施例中，為半導(dǎo)體層1012使用In-Ga-Zn-O-基氧化物半導(dǎo)體，鈦膜被用作導(dǎo)電膜，且氨雙氧水混合物(氨水28wt% 水過氧化氫31%wt)被用作導(dǎo)電膜的蝕刻劑從而半導(dǎo)體層1012的一部分沒有被蝕刻。然而，本發(fā)明不限于這個結(jié)構(gòu)。換言之，半導(dǎo)體層1012的部分被蝕刻，從而可形成具有凹槽(凹入)的氧化物半導(dǎo)體層。注意，這樣的包含具有凹槽(凹入)的半導(dǎo)體層的晶體管被稱為 溝道蝕刻晶體管。在通過蝕刻形成連線211、連線1014、和連線212之后，優(yōu)選進(jìn)行使用諸如Ν20、Ν2、或Ar之類的氣體的等離子體處理，從而被吸收在半導(dǎo)體層1012的暴露的表面上的水等被移除。進(jìn)ー步，可使用氧和氬的混合氣體來進(jìn)行等離子體處理。在這個實(shí)施例中，進(jìn)行任一等離子體處理。然后，在等離子體處理之后，在不暴露給空氣的情況下，形成與半導(dǎo)體層1012、連線211、連線1014、和連線212的被暴露區(qū)域相接觸的絕緣膜1031。此時，優(yōu)選的是形成絕緣膜1031，同時移除留存在處理室中的水分，從而氫、羥基、或水分不被包含在半導(dǎo)體層1012和絕緣膜1031中。為了移除處理室中剰余的濕氣，優(yōu)選使用吸附真空泵。例如，優(yōu)選地使用低溫泵、離子泵、或鈦升華泵?？墒褂锰砑恿死溱宓臏u輪泵作為抽空裝置。例如，通過使用低溫泵，從處理室中抽空諸如水(H2O)等之類的含有氫原子的化合物。因此，可降低沉積在處理室中的絕緣膜1031中所含有的雜質(zhì)的濃度。在這個實(shí)施例中，形成氧化物絕緣膜作為絕緣膜1031。例如，在其上形成有半導(dǎo)體層1012、連線211、連線1014、和連線212的襯底1001被保持在室溫或被加熱至低于100°C的溫度的情況下，形成氧化硅膜作為絕緣膜1031，引入包含從中移除氫和水分的高純度氣體的濺射氣體，并使用硅靶。注意，可使用氧氮化硅膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜等來代替氧化硅膜作為氧化物絕緣膜。例如，在如下條件下通過脈沖DC濺射沉積氧化硅膜使用摻雜有硼且純度為6N的硅靶(其電阻率為0.01 Ω · Cm);襯底和靶之間的距離(T-S距離)是89mm;壓カ是O. 4P ;直流(DC)功率是6kW ;且氣氛是氧氣(氧流速的比例是100% )。氧化硅膜的厚度為300nm。注意，替代硅靶，可使用石英(優(yōu)選為合成石英)?？墒褂醚趸蜓鹾蜌宓幕旌蠚怏w作為濺射氣體。此外，優(yōu)選的是在其中絕緣膜1031和半導(dǎo)體層1012彼此接觸的狀態(tài)中在100到400°C進(jìn)行第二熱處理。通過該熱處理，包含在半導(dǎo)體層1012中的諸如氫、水分、羥基、氫化物之類的雜質(zhì)被擴(kuò)散至絕緣膜1013，從而可減少包含在半導(dǎo)體層1012中的雜質(zhì)。通過上述步驟，可形成包含半導(dǎo)體層1012的晶體管206，半導(dǎo)體層是其氫、水分、羥基、或氫化物濃度被降低的氧化物半導(dǎo)體層。如在這個實(shí)施例中所述，當(dāng)在沉積氧化物半導(dǎo)體層時移除反應(yīng)氣氛中留存的水分時，可降低氧化物半導(dǎo)體層中的氫和氫化物的濃度。相應(yīng)地，可獲得本征或基本本征的半導(dǎo)體。(實(shí)施例5)在這個實(shí)施例中，描述了包括具有光電傳感器的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。電子設(shè)備的具體示例包括顯示設(shè)備、膝上型計算機(jī)、配備有記錄介質(zhì)的圖像重現(xiàn)設(shè)備(具體地是指可重現(xiàn)存儲于諸如存儲卡或記憶棒之類的輔助存儲設(shè)備中的圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備)、手機(jī)、便攜式游戲機(jī)、個人數(shù)字助理、e-book閱讀器、諸如攝像機(jī)和數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)質(zhì)量的照相機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)、音頻重現(xiàn)設(shè)備(如，車在音頻設(shè)備或音頻組件設(shè)備)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、打印機(jī)、多功能復(fù)印機(jī)、自動提款機(jī)(ATM)、自動販賣機(jī)等。本發(fā)明的一個實(shí)施例的半導(dǎo)體器件具有光電傳感器的高檢測準(zhǔn)確度；因此，當(dāng)這 樣的半導(dǎo)體器件被安裝在電子設(shè)備上時可提供高度可靠的電子設(shè)備。本申請基于2010年I月15日向日本專利局提交的日本專利申請系列號2010-007249，該申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件,包括 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括振蕩電路和計數(shù)器電路，其中所述計數(shù)器電路被設(shè)置為進(jìn)行加法或減法； 電連接至所述振蕩電路的光電傳感器，用于將第一信號輸入至所述振蕩電路；和 電連接至所述計數(shù)器電路的信號線，用于選擇所述計數(shù)器電路的所述加法或所述減法， 其中，所述振蕩電路被設(shè)置為輸出通過轉(zhuǎn)換所述第一信號獲得的第二信號至所述計數(shù) 器電路，所述第二信號具有與所述第一信號相符的振蕩頻率，且 其中所述計數(shù)器電路被設(shè)置為通過使用所述第二信號作為時鐘信號來進(jìn)行所述加法或所述減法。
2.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其特征在干， 所述光電傳感器包括光電ニ極管，且 其中所述光電ニ極管是包括娃的針孔光電ニ極管和包括娃的pn光電ニ極管中的一個。
3.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其特征在干， 所述計數(shù)器電路被設(shè)置為，使用當(dāng)所述光電傳感器處于第一狀態(tài)時根據(jù)所述光電傳感器產(chǎn)生的電信號在所述計數(shù)器電路中計算的計數(shù)值，校正當(dāng)所述光電傳感器處于第二狀態(tài)時根據(jù)所述光電傳感器產(chǎn)生的電信號在所述計數(shù)器電路中計算的計數(shù)值， 其中所述計數(shù)器電路被設(shè)置為當(dāng)所述光電傳感器處于所述第一狀態(tài)時，所述計數(shù)器電路減所述計數(shù)值，且 其中所述計數(shù)器電路被設(shè)置為當(dāng)所述光電傳感器處于所述第二狀態(tài)時，所述計數(shù)器電路加所述計數(shù)值。
4.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其特征在干， 其中所述第一信號是模擬信號，且 其中所述第二信號是數(shù)字信號。
5.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括 讀取電路，所述讀取電路包括 晶體管；以及 電連接至所述晶體管的電容器， 其中所述第三連線電連接至所述晶體管和所述電容器。
6.—種半導(dǎo)體器件,包括 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其包括振蕩電路和計數(shù)器電路，其中所述計數(shù)器電路被設(shè)置為進(jìn)行加法或減法； 光電傳感器，其包括光電ニ極管、第一晶體管、和第二晶體管；和 電連接至所述計數(shù)器電路的信號線，用于選擇所述計數(shù)器電路的所述加法或所述減法， 其中所述光電ニ極管的第一端子電連接至第一連線， 其中所述光電ニ極管的第二端子電連接至所述第一晶體管的柵極， 其中所述第一晶體管的源極和漏極中的一個電連接至第二連線，其中所述第一晶體管的源極和漏極中的另ー個電連接至所述第二晶體管的源極和漏極之一， 其中所述第二晶體管的源極和漏極中的另ー個電連接至被設(shè)置為輸出第一信號的第三連線， 其中所述第二晶體管的柵極電連接至第四連線， 其中所述第四連線電連接至所述振蕩電路，來輸出所述第一信號至所述振蕩電路， 其中，所述振蕩電路被設(shè)置為輸出由轉(zhuǎn)換所述第一信號獲得的第二信號至所述計數(shù)器電路，所述第二信號具有與所述第一信號相符的振蕩頻率，且 其中所述計數(shù)器電路被設(shè)置為通過使用所述第二信號作為時鐘信號來進(jìn)行所述加法或所述減法。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括在所述光電ニ極管的所述第ニ端子和所述第一晶體管的所述柵極之間的第三晶體管， 其中所述第三晶體管的源極和漏極中的一個電連接至所述光電ニ極管的所述第二端子， 其中所述第三晶體管的源極和漏極中的另ー個電連接至所述第一晶體管的柵極，且 其中所述第三晶體管的柵極電連接至第五連線。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其特征在干， 其中所述第一晶體管和所述第二晶體管包括包含晶體硅的第一層，且 其中所述第三晶體管包括包含氧化物半導(dǎo)體的第二層。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第二層具有低于IXlO1Vcm3的載流子濃度。
10.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一晶體管和所述第二晶體中的至少ー個包括包含氧化物半導(dǎo)體的層。
11.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述光電ニ極管是包括硅的針孔光電ニ極管和包括硅的Pn光電ニ極管中的ー個。
12.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在干， 所述計數(shù)器電路被設(shè)置為，使用當(dāng)所述光電傳感器處于第一狀態(tài)時根據(jù)所述光電傳感器產(chǎn)生的電信號在所述計數(shù)器電路中計算的計數(shù)值，校正當(dāng)所述光電傳感器處于第二狀態(tài)時根據(jù)所述光電傳感器產(chǎn)生的電信號在所述計數(shù)器電路中計算的計數(shù)值， 其中所述計數(shù)器電路被設(shè)置為當(dāng)所述光電傳感器處于所述第一狀態(tài)時，所述計數(shù)器電路減所述計數(shù)值，且 其中所述計數(shù)器電路被設(shè)置為當(dāng)所述光電傳感器處于所述第二狀態(tài)時，所述計數(shù)器電路加所述計數(shù)值。
13.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在干， 其中所述第一信號是模擬信號，且 其中所述第二信號是數(shù)字信號。
14.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在干， 其中所述光電ニ極管包括具有η-型導(dǎo)電率的第一區(qū)和具有P-型導(dǎo)電率的第二區(qū)， 其中所述第二晶體管包括柵電極，且其中所述柵電極與所述第一區(qū)和所述第二區(qū)之一相交迭。
15.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在干， 其中所述光電ニ極管包括具有η-型導(dǎo)電率的第一區(qū)和具有P-型導(dǎo)電率的第二區(qū)，且 其中所述第一區(qū)和所述第二區(qū)位于同樣的表面上并與該表面相接觸。
16.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括 讀取電路，所述讀取電路包括 第三晶體管；和 電連接至所述第三晶體管的電容器， 其中所述第三連線電連接至所述第三晶體管和所述電容器。
17.—種半導(dǎo)體器件,包括 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其包括振蕩電路和計數(shù)器電路，其中所述計數(shù)器電路被設(shè)置為進(jìn)行加法或減法； 包括光電傳感器的像素部分，所述光電傳感器包括光電ニ極管、第一晶體管、和第二晶體管；和 電連接至所述計數(shù)器電路的信號線，用于選擇所述計數(shù)器電路的所述加法或所述減法， 其中所述光電ニ極管的第一端子電連接至第一連線， 其中所述光電ニ極管的第二端子電連接至所述第一晶體管的柵極， 其中所述第一晶體管的源極和漏極中的一個電連接至第二連線， 其中所述第一晶體管的源極和漏極中的另ー個電連接至所述第二晶體管的源極和漏極之一， 其中所述第二晶體管的源極和漏極中的另ー個電連接至被設(shè)置為輸出第一信號的第三連線， 其中所述第二晶體管的柵極電連接至第四連線， 其中所述第四連線電連接至所述振蕩電路，來輸出所述第一信號至所述振蕩電路， 其中，所述振蕩電路被設(shè)置為輸出通過轉(zhuǎn)換所述第一信號獲得的第二信號至所述計數(shù)器電路，所述第二信號具有與所述第一信號相符的振蕩頻率，且 其中所述計數(shù)器電路被設(shè)置為通過使用所述第二信號作為時鐘信號來進(jìn)行所述加法或所述減法。
18.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括在所述光電ニ極管的所述第二端子和所述第一晶體管的所述柵極之間的第三晶體管， 其中所述第三晶體管的源極和漏極中的一個電連接至所述光電ニ極管的所述第二端子， 其中所述第三晶體管的源極和漏極中的另ー個電連接至所述第一晶體管的柵極，且 其中所述第三晶體管的柵極電連接至第五連線。
19.如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體器件，其特征在干， 其中所述第一晶體管和所述第二晶體管包括包含晶體硅的第一層，且 其中所述第三晶體管包括包含氧化物半導(dǎo)體的第二層。
20.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述第二層具有低于IX IO1Vcm3的載流子濃度。
21.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一晶體管和所述第二晶體中的至少ー個包括包含氧化物半導(dǎo)體的層。
22.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述光電ニ極管是包括硅的針孔光電ニ極管和包括硅的Pn光電ニ極管中的ー個。
23.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其特征在干， 所述計數(shù)器電路被設(shè)置為，使用當(dāng)所述光電傳感器處于第一狀態(tài)時根據(jù)所述光電傳感器產(chǎn)生的電信號在所述計數(shù)器電路中計算的計數(shù)值，校正當(dāng)所述光電傳感器處于第二狀態(tài)時根據(jù)所述光電傳感器產(chǎn)生的電信號在所述計數(shù)器電路中計算的計數(shù)值， 其中所述計數(shù)器電路被設(shè)置為當(dāng)所述光電傳感器處于所述第一狀態(tài)時，所述計數(shù)器電路減所述計數(shù)值，且 其中所述計數(shù)器電路被設(shè)置為當(dāng)所述光電傳感器處于所述第二狀態(tài)時，所述計數(shù)器電路加所述計數(shù)值。
24.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其特征在干， 其中所述第一信號是模擬信號，且 其中所述第二信號是數(shù)字信號。
25.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其特征在干， 其中所述光電ニ極管包括具有η-型導(dǎo)電率的第一區(qū)和具有P-型導(dǎo)電率的第二區(qū)， 其中所述第二晶體管包括柵電極，且 其中所述柵電極與所述第一區(qū)和所述第二區(qū)之一相交迭。
26.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其特征在干， 其中所述光電ニ極管包括具有η-型導(dǎo)電率的第一區(qū)和具有P-型導(dǎo)電率的第二區(qū)，且 其中所述第一區(qū)和所述第二區(qū)位于同樣的表面上并與該表面相接觸。
27.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括 讀取電路，所述讀取電路包括 第三晶體管；和 電連接至所述第三晶體管的電容器， 其中所述第三連線電連接至所述第三晶體管和所述電容器。
全文摘要
減少了包括光電傳感器的半導(dǎo)體器件中的噪聲。該半導(dǎo)體器件包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和包括光電二極管的光電傳感器。該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括振蕩電路(401)和計數(shù)器電路(402)。從光電傳感器輸出的第一信號(311)被輸入至振蕩電路(401)。振蕩電路(401)具有將由第一信號(311)的振蕩頻率的變化所獲得的第二信號(403)輸出的功能。計數(shù)器電路(402)具有計數(shù)功能，通過該計數(shù)功能，在第二信號(403)被用作時鐘信號的情況下由控制信號(407)執(zhí)行加或減。在光電傳感器的重置操作過程中，計數(shù)器電路(402)進(jìn)行減法。在光電傳感器的選擇操作過程中，計數(shù)器電路(402)進(jìn)行加法。因此，可校正模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出值(321)。
文檔編號H03M1/60GK102725961SQ201080061288
公開日2012年10月10日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者黑川義元 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所