CN105679842A - 光电转换装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供光电转换装置及电子设备，该光电转换装置具有高感光灵敏度与高精度。作为光电转换装置的图像传感器(100)，其特征在于，具备：配置在基板(1)上的光电二极管(20)、晶体管(10)和平坦化层(7)，平坦化层(7)具有开口部(8a)、配置为包围开口部(8a)的倾斜部(7a)和覆盖晶体管(10)的平坦部(7b)，光电二极管(20)形成在开口部(8a)内，在平坦化层(7)的倾斜部(7a)上与平坦部(7b)上形成有反射膜(11)。

Description

光电转换装置及电子设备
技术领域
本发明涉及光电转换装置及电子设备。
背景技术
已知存在具备光检测元件的光电转换装置(例如，参照专利文献1)。在专利文献1所记载的光电转换装置中，光检测元件的下部电极(第一电极)成为兼用于给晶体管遮光的遮光膜的结构，使得入射至光检测元件周围的光不入射到晶体管。
另外，为了提高光电转换装置的感光灵敏度，则希望进一步提高入射至光检测元件的光的光量。然而，在专利文献1所记载的光电转换装置中，入射至光检测元件的周围的光并未被利用于光电转换。因此，例如，在照射到光电转换装置的光的光量较少、或相对于照射的光的波长带域，光检测元件光吸收率较低的情况下，则存在光电转换装置的感光灵敏度有可能会下降的担忧。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-169517号公报
发明内容
本发明为了至少解决上述的课题的一部分而完成，并可以通过以下的方式或应用例实现。
应用例一
本应用例的光电转换装置的特征在于，具备：配置在基板上的光检测元件、晶体管和绝缘层，所述绝缘层具有：开口部、配置为包围所述开口部的第一部分、和覆盖所述晶体管的第二部分，所述光检测元件形成在所述开口部内，所述绝缘层的所述第一部分上与所述第二部分上形成有金属膜。
根据该结构，光检测元件配置在绝缘层的开口部内，绝缘层的第一部分配置成包围开口部，在第一部分上形成有金属膜。因此，将在第一部分上形成的金属膜作为反射膜，所述反射膜能够使入射至光检测元件周围的光反射，然后入射至光检测元件。由此，由于入射至光检测元件的光的光量会增多，光的利用率会提高，因此能够提高光电转换装置的感光灵敏度。另外，由于还在绝缘层中覆盖晶体管的第二部分上形成有金属膜，因此该金属膜能够作为遮光膜遮挡射向晶体管的光。由于反射膜与遮光膜一起被配置在绝缘层上，因此能够以同一的金属膜构成反射膜与遮光膜。由此，能够通过简易的结构实现具有高感光灵敏度的光电转换装置。
应用例二
上述应用例的光电转换装置中，所述光检测元件优选为n型半导体膜与p型半导体膜的层叠膜。
根据该结构，由于配置在基板上的光检测元件是n型半导体膜与p型半导体膜的层叠膜，不仅是从光检测元件上方入射的光，而且从侧面入射的光也能够利用于光电转换。因此，通过使入射至光检测元件周围的光被金属膜反射，并入射至光检测元件的侧面，以此可以增加入射至光检测元件的光的光量，从而提高光的利用率。
应用例三
上述应用例的光电转换装置中，所述第一部分优选配置为与所述层叠膜的侧面相对。
根据该结构，绝缘层的第一部分配置为与n型半导体膜和p型半导体膜的层叠膜的侧面相对，由此能够使入射至光检测元件的周围的光被金属膜反射并射向光检测元件的侧面。
应用例四
上述应用例的光电转换装置中，所述第一部分与所述基板的表面所成的角度优选在30°至60°的范围内。
根据该结构，由于绝缘层的第一部分相对于基板的表面倾斜，因此，能够使入射至光检测元件周围的光被金属膜反射并入射至光检测元件。另外，由于第一部分的倾斜角度在30°至60°的范围内，因此不仅是垂直光，斜射光也可被金属膜反射并入射至光检测元件。由此，能够进一步提高光的利用率。
应用例五
本应用例的电子设备的特征在于，具有上述光电转换装置以及层叠在所述光电转换装置上的发光装置。
根据该结构，由于从发光装置照射并被生物体等对象物反射的光，会被光的利用率高的光电转换装置所接收，因此能够提供可以高灵敏度检测出生物体信息等信息的电子设备。
附图说明
图1是示出本实施方式的电子设备的一个例子的生物信息取得装置的结构的立体图。
图2是示出生物信息取得装置的电子结构的框图。
图3是示出传感器部的结构的概略立体图。
图4是示出传感器部的构造的概略截面图。
图5的(a)和(b)是示出本实施方式的光电传感器的结构的概略图。
图6的(a)和(b)是入射至本实施方式的光电传感器的入射光的说明图。
图7的(a)至(c)是本实施方式的光电传感器的制造方法的说明图。
图8的(a)至(c)是本实施方式的光电传感器的制造方法的说明图。
图9的(a)和(b)是示出作为比较例的光电传感器的结构的概略图。
图10是入射至作为比较例的光电传感器的入射光的说明图。
符号说明
1基板；7平坦化层(绝缘层)；7a倾斜部(第一部分)；7b平坦部(第二部分)；8a开口部；8b开口部；10晶体管；11反射膜(金属膜)；12遮光膜(金属膜)；20光电二极管(光检测元件)；100作为光电转换装置的图像传感器；130发光装置；200作为电子设备的生物信息取得装置。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。使用的附图会被适当地扩大、缩小或者是夸大地显示，使得达到可以识别说明部分的状态。另外，对于需要说明的结构成分之外的成分，存在省略图示的情况。
此外，在以下的方式中，例如记载着“在基板上”的情况，表示为以下情况：配置为接触在基板上、或者隔着其他构成物而配置在基板上、或者配置为一部分接触在基板上、一部分隔着其他构成物而配置在基板上。
在本实施方式中，举出以图像传感器为光电转换装置的例子，并举出以适用该图像传感器的生物信息取得装置为电子设备的例子进行说明。
电子设备
接着，参照图1及图2，对作为具备本实施方式的光电转换装置的电子设备的一个例子的生物信息取得装置进行说明。图1是示出作为本实施方式的电子设备的一个例子的生物信息取得装置的结构的立体图。图2是示出生物信息取得装置的电气结构的框图。
如图1所示，本实施方式的生物信息取得装置200，是安装在人体M手腕(腕)的便携式信息终端装置。在生物信息取得装置200中，能够从手腕内部血管的图像信息确定生物体中的血管的位置，或者非侵入性地光学地对该血管的血液中特定成分、例如葡萄糖等的含量进行检测，从而能够测定血糖值。
生物信息取得装置200具有可以安装在手腕的环状的腕带164，安装在腕带164的外侧的主体部160，以及在与主体部160相对的位置安装在腕带164内侧的传感器部150。
主体部160具有主体框体161以及被装入主体框体161的显示部162。不仅显示部162、而且操作按钮163、后述的控制部165等电路系统(参照图2)以及作为电源的电池等也被装入主体框体161中。
传感器部150具备作为受光部的图像传感器100，所述图像传感器100作为本实施方式的光电转换装置(参照图2)。传感器部150利用装入腕带164的布线(在图1中未图示)与主体部160电连接。图像传感器100具备作为光电转换元件的多个光电传感器50，各光电传感器50具有作为光检测元件的光电二极管20(参照图4)。
如上所述的生物信息取得装置200，以传感器部150与跟手背相反的手掌一侧的手腕相接触的方式，安装在手腕来使用。通过如此安装能够避免由于肤色而导致传感器150的检测灵敏度出现变动。
此外，虽然在本实施方式的生物信息取得装置200中，主体部160与传感器150是相对于腕带164分开装入的结构，但是也可以是主体部160与传感器150一体地被装入腕带164的结构。
如图2所示，生物信息取得装置200具有控制部165、与控制部165电连接的传感器部150、存储部167、输出部168以及通信部169。另外，还具有与输出部168电连接的显示部162。
传感器部150具备发光装置130和图像传感器100。发光装置130和图像传感器100分别与控制部165电连接。发光装置130具有发出波长在700nm～2000nm范围的近红外线IL的光源部。控制部165驱动发光装置130使其发射近红外线IL。近红外线IL在人体M内部传播并散射。在该结构中，在人体M内部散射的近红外线IL的一部分能够作为反射光RL被图像传感器100所接收。
控制部165能够将被图像传感器100所接收的反射光RL的信息存储在存储部167中。然后，控制部165将该反射光RL的信息在输出部168进行处理。输出部168会将该反射光RL的信息转换为血管的图像信息后输出，或者转换为血液中特定成分的含量信息后输出。另外，控制部165能够将转换后的血管的图像信息或血液中特定成分的信息显示在显示部162。然后，能够将这些信息从通信部169发送到其他的信息处理装置。
另外，控制部165能够经由通信部169，从其他信息处理装置接收如程序等信息，并存储在存储部167中。通信部169可以是通过有线方式与其他信息处理装置连接的有线通信单元，也可以是如蓝牙(Bluetooth(注册商标))等无线通信单元。此外，控制部165不仅将已取得的与血管或者血液相关信息显示于显示部162，也可以将预先存储的如程序等信息或当前时间等信息显示于显示部162。另外，存储部167也可以是可装卸的存储器。
传感器部
接着，参照图3和图4，对本实施方式的生物信息取得装置200所具有的传感器部150进行说明。图3是示出传感器部结构的概略立体图。图4是示出传感器部结构的概略截面图。
如图3所示，传感器部150具有图像传感器100、遮光部110、可变分光部120、发光装置130以及保护部140。这些各部分分别为板状，结构为：在图像传感器100上，遮光部110、可变分光部120、发光装置130以及保护部140依次层叠。
此外，传感器部150具有可以容纳各部分层叠而成的层叠体并安装在腕带164的框体(未图示)。在以下的说明中，以沿着上述层叠体的一边部的方向为X方向，以沿着与一边部正交的其他边部的方向为Y方向，以沿着上述层叠体的厚度方向的方向为Z方向。另外，将从保护部140的法线方向(Z方向)观察传感器部150称作“俯视观察”。
如图4所示，发光装置130具有：透光性的基板主体131、设置在基板主体131的一侧的面131a的光源部133、以及透光部132。作为光源部133，例如，能够使用如LED元件或者有机电致发光元件等。保护部140设置为与光源部133和透光部132重叠。保护部140例如是玻璃盖或塑料等透明板。
人体M配置为与保护部140的一侧的面140a相接触。光源部133是向保护部140一侧射出近红外线IL的结构，作为在人体M内部散射后的近红外线IL的一部分的反射光RL透射透光部132，然后被引导至下层的可变分光部120。
可变分光部120包括固定基板121和可动基板122。在可变分光部120中，通过对固定基板121与可动基板122之间的间隙(空隙)进行电气控制，能够改变透射可变分光部120的反射光RL的光谱分布(分光特性)。透射可变分光部120的反射光RL会被引导至遮光部110。
遮光部110具有：透光性的基板主体111、以及遮光膜113，上述遮光膜113设置在与基板主体111的可变分光部120侧的面111a相反的面111b。在遮光膜113与发光装置130的透光部132的配置相对应的位置形成有开口部(小孔)112。遮光部110配置在可变分光部120和图像传感器100之间，使得仅透射开口部112的反射光RL才被引导至光电二极管20，其余的反射光RL会被遮光膜113所遮挡。
图像传感器100对于近红外线而具有很高的感光灵敏度。关于图像传感器100的详细结构会在后面叙述。图像传感器100配置为设有光电二极管20的一侧与遮光部110相对。多个光电二极管20分别被配置在与遮光部110的开口部112的配置相对应的位置。透射开口部112的反射光RL会入射至光电二极管20。
除了上述结构，为了抑制可见光混入到入射至光电二极管20的反射光RL中，例如，也可以将阻断可见光波长范围内(400nm～700nm)的光的滤波器，配置为与发光装置130的透光部132、或遮光部110的开口部112相对应。
此外，传感器部150的结构不限定于此。例如，发光装置130可以是包括保护部140的结构，也可以是保护部140将光源部133密封的构造。此外，透射透光部132的光，担忧会在折射率不同的构件的界面反射并衰减，因此，例如，也可以以发光装置130的基板主体131的面131b与可变分光部120接触的方式，使得发光装置130与可变分光部120贴合。另外，也可以使可变分光部120与遮光部110的面111a接触的方式贴合。如此一来，能够使互相在厚度方向(Z方向)的位置关系更为确切。
光电转换装置
接着，参照图5，对作为本实施方式的光电转换装置的图像传感器100的结构进行说明。如上所述，图像传感器100具备作为光电转换元件的多个光电传感器50。图5是示出本实施方式的光电传感器的结构的概略图。详细而言，图5的(a)是示出光电传感器主要部分的配置的概略俯视图，图5的(b)是示出光电传感器结构的概略截面图。此外，图5的(b)是相当于沿着图5的(a)的A-A'线的截面图，但不止是图5的(a)所示的主要部分，包括晶体管10在内的更广的范围也在图中表示。
如图5的(a)所示，下部电极21和上部电极23具有在俯视观察下呈大致圆形的电极部和从电极部延伸出来的布线部。下部电极21的电极部和上部电极23的电极部配置为与光电二极管20在俯视观察下重叠。沿着下部电极21的布线部和上部电极23的布线部的延伸方向的方向为Y方向，与Y方向交叉的方向为X方向。
并且，沿着光电传感器50的厚度方向的方向为Z方向。图5的(b)为Y-Z截面图。以下，将+Z方向侧称为上方，-Z方向侧称为下方。另外，如图5的(a)所示，将从位于光电二极管20上的上部电极23的表面的法线方向(Z方向)观察称为“俯视观察”，从图5的(b)所示截面图的近前侧向X方向观察称作“剖面观察”
如图5的(b)所示，本实施方式的光电传感器50具备基板1、基底绝缘膜1a、晶体管10、栅极绝缘膜3、层间绝缘膜4、布线5、下部电极21、光电二极管20、下部绝缘膜6、平坦化层7、反射膜11、遮光膜12、上部绝缘膜9以及上部电极23。
基板1例如是由透明的玻璃或不透明的硅等构成。基底绝缘膜1a例如是由SiO2(二氧化硅)等绝缘材料，以覆盖基板1的表面的方式而形成。晶体管10具有半导体膜2和栅电极3g。半导体膜2例如是由多晶硅而形成，并呈岛状设置在基底绝缘膜1a上。半导体膜2具有沟道区域2c、漏极区域2d、和源极区域2s。
以覆盖半导体膜2的方式，由例如SiO2等绝缘材料形成栅极绝缘膜3。栅电极3g形成于栅极绝缘膜3上与半导体膜2的沟道区域2c相对的位置。层间绝缘膜4是由例如SiO2等绝缘材料，以覆盖栅极绝缘膜3及栅电极3g的方式形成。层间绝缘膜4上形成有使用例如Mo(钼)或Al(铝)等金属材料的布线5和下部电极21。
布线5经由贯通层间绝缘膜4与栅极绝缘膜3的贯通孔，与半导体膜2的漏极区域2d电连接。在下部电极21中，上述下部电极与光电二极管20俯视观察下重叠的呈大致圆形的电极部(参照图5)与光电二极管20电连接，上述下部电极的布线部经由贯通层间绝缘膜4的贯通孔，与栅电极3g电连接。
下部绝缘膜6由例如SiN(氮化硅)等绝缘材料，以覆盖布线5和下部电极21的方式形成。在下部绝缘膜6中，与下部电极21和光电二极管20在俯视观察下重叠的区域形成有开口部6a。
作为绝缘层的平坦化层7以覆盖下部绝缘膜6的方式形成。平坦化层7是用于对因设置在下层侧的晶体管10、布线5和下部电极21等产生的凹凸进行缓冲并使上表面侧大致为平坦化。平坦化层7例如是用丙烯酸树脂等，以2μm左右的厚度所形成。平坦化层7具有开口部8a、开口部8b、作为第一部分的倾斜部7a以及作为第二部分的7b。
设置在平坦化层7的下表面侧(下部绝缘膜6侧)的开口部为开口部8a，设置在平坦化层7的上表面侧(上部绝缘膜9侧)的开口部为开口部8b，如图5的(a)所示，开口部8a以包围光电二极管20的方式，以比光电二极管20更大的呈大致圆形的形状形成。开口部8b以包围开口部8a的方式，以比开口部8a更大的呈大致圆形的形状形成。
如图5的(a)中标有朝向右下方的斜线所示，倾斜部7a是配置在平坦化层7中，开口部8a的周围且开口部8b的内侧的环状部分。如图5的(b)所示，倾斜部7a具有从开口部8a到开口部8b之间的倾斜面。倾斜部7a的倾斜面配置成包围光电二极管20的周围，并与光电二极管20的侧面相对。平坦部7b是具有配置在平坦化层7中倾斜部7a以外区域的大致平坦的上表面的部分。平坦部7b覆盖晶体管10。
作为金属膜的反射膜11，以覆盖平坦化层7的倾斜部7a并搭接在平坦部8b的方式形成。如图5的(a)中标有朝向左下方的斜线所示，反射膜11以在俯视观察下包围光电二极管20的方式，形成环状，并具有比光电二极管20更大的开口部11a。
如图5的(b)所示，覆盖反射膜11的倾斜部7a的部分，配置成与光电二极管20的侧面相对。反射膜11通过反射入射至光电二极管20的周围的光，并使光入射至光电二极管20，因此用于提高光电传感器50的光利用率。反射膜11例如由Al(铝)和铜(Cu)的合金等反射光的金属材料所形成。
作为金属膜的遮光膜12形成于平坦化层7的平坦部7b上。换言之，遮光膜12形成于与反射膜11中搭接在平坦部7b的部分同层的位置。遮光膜12配置成与晶体管10在俯视观察下重叠。遮光膜12用于遮挡入射至光电传感器50的光中射向晶体管10的光，从而用于抑制由光引起的晶体管10的误操作或漏电流的增多。遮光膜12由与反射膜11相同的金属材料所形成。遮光膜12也可以与反射膜11一体地形成。
光电二极管20在平坦化层7的开口部8a内形成于下部电极21上。虽然图中未示出，光电二极管20是由从下部电极21一侧起按顺序层叠n型半导体膜与p型半导体膜的层叠膜所构成。光电二极管20的n型半导体膜和p型半导体膜例如由微晶(micro-crystal)硅形成。光电二极管20的n型半导体膜和p型半导体膜也可以由非晶(amorphous)硅或多晶(polycrystalline)硅形成。光电二极管20的下层侧的半导体膜(n型半导体膜)与下部电极21电连接。
上部绝缘膜9由例如SiO2等绝缘材料、以覆盖平坦化层7的平坦部7b、反射膜11和遮光膜12的方式而形成。上部绝缘膜9在平坦化层7的开口部8a内，以包围光电二极管20且在光电二极管20和反射膜11之间与下部绝缘层6接触的方式而形成。
上部电极23形成于上部绝缘膜9上。上部电极23由ITO(氧化铟锡)或IZO(氧化铟锌)等具有透光性的导电膜形成。在上部电极23中，其与光电二极管20在俯视观察下重叠的呈大致圆形的电极部(参照图5的(a))与光电二极管20上层侧的半导体膜(p型半导体膜)电连接，其布线部与未在图中示出的电源线电连接。
在本实施方式的图像传感器100中，若在曝光期间有光入射至光电二极管20，则光电二极管20的结漏电流会根据入射光的光量发生变化，晶体管10的栅极电位会根据结漏电流发生变化。通过在读取期间，每个光电传感器50对出现该结果的晶体管10的电导的变化进行计测，能够测定在曝光期间中被照射的光量。
反射膜
接着，参照图6，并对本实施方式的光电传感器50所具备的反射膜11的功能进行进一步的说明。图6是入射至本实施方式的光电传感器的入射光的说明图。详细而言，图6的(a)是与图5的(b)同样的Y-Z截面图，图6的(b)是图6的(a)的部分放大图。另外，图9是示出作为比较例的光电传感器的结构的概略图，图10是入射至作为比较例的光电传感器的入射光的说明图。详细而言，图9的(a)相当于图5的(a)的俯视图，图9的(b)相当于图5的(b)的截面图，图10相当于图6的(a)。
首先，对作为比较例的不具备反射膜11的光电传感器60进行说明。如图9的(a)以及图9的(b)所示，除了不具备反射膜11这一点以外，作为比较例的光电传感器60具备与本实施方式的光电传感器50同样的结构。在光电传感器60中，平坦化层7的倾斜部7a环状地配置在光电二极管20的周围，但并未设置覆盖倾斜部7a的倾斜面的反射膜11。
如图10所示，从上方入射至光电传感器60的光中，沿着位于光电二极管20上的上部电极23表面的法线方向，入射至光电二极管20上表面的垂直光L1入射至光电二极管20。因此，由于会被光电二极管20利用于光电转换，因此垂直光L1成为光电传感器60中的光量测定的对象。
另外，本实施方式的光电二极管20是由在下部电极21上层叠形成的半导体膜所构成，因此与在硅基板内形成的光电二极管相比，其具有光可以入射的侧面。因此，如同入射至光电二极管20周围的斜射光L3一样，即使不是入射至光电二极管上表面的光，入射至光电二极管20侧面的光也被利用于光电转换。
相对地，从上方入射至光电传感器60的光当中，入射至光电二极管20周围的垂直光L2，由于并不入射至光电二极管20，因此并不利用于光电转换。另外，入射至光电二极管20周围区域的斜射光当中，不入射至光电二极管20侧面的斜射光L4也不被利用于光电转换。如此，在光电传感器60中，入射至光电二极管20周围的光的大部分都不被利用。
另一方面，除了从上方入射的光，例如有如下的情况：入射至相邻的光电传感器60的斜射光，在布线5或下部电极21和遮光膜12之间不断反射并横向(Y方向)传播，变为散射光L5入射至光电二极管20的侧面。在这种情况下，散射光L5会和直接入射至光电二极管20的垂直光L1或斜射光L3，一同被利用于光电转换。于是，在光电传感器60对光量的测定中，混有本来应该入射的光以外的光，因此会导致图像传感器的检测精度下降。
如图6的(a)所示，在本实施方式的光电传感器50中，入射至光电二极管20周围的垂直光L2，会被反射膜11反射并入射至光电二极管20的侧面。另外，并不入射至光电二极管20的侧面的斜射光L4，也会被反射膜11反射并入射至光电二极管20的侧面。
因此，在光电传感器50中，不只是如垂直光L1或斜射光L3等直接入射至光电二极管20的光，如垂直光L2或斜射光L4等并不直接入射的光也会被反射膜11反射并入射至光电二极管20。然后，这些垂直光L1、L2以及斜射光L3、L4会被利用于光电转换，成为光电传感器50中的光量测定的对象。
如此，根据本实施方式的光电传感器50的结构，许多入射至光电二极管20周围的光，能够被图5的(a)中标有朝向左下方的斜线的反射膜11所反射，并入射至光电二极管20。由此，相比不具有反射膜11的光电传感器60，由于提高了光的利用率，因此能够提高图像传感器100的感光灵敏度。
另一方面，如图6的(a)所示，光电传感器50中，来自横向的散射光L5即使到达倾斜部7a，也会被覆盖倾斜部7a的反射膜11所反射(遮光)，因此不会入射至光电传感器20的侧面。因此，能够抑制如散射光L5等本来应该入射的光以外的光入射至光电二极管20。总而言之，由于能够抑制如散射光L5的噪光，因此能够提高信号/噪声比(SN比)，从而能够提高图像传感器100的检测精度。
接着，参照图6的(b)，对反射膜11的适合的倾斜角度进行说明。在图6的(b)所示的Y-Z的截面中，设下部绝缘膜6的上表面，与基板1的上表面或光电二极管20的上表面及位于光电二极管20上的上部电极23的表面(参照图6的(a))平行，与X-Y平面平行。设下部绝缘膜6的表面的法线为N1，下部绝缘膜6的表面的平行线为N2。若使光电二极管20的侧面与法线N1平行，则光电二极管20的侧面的法线为N2。
设为反射膜11的表面的反射面为11b，反射面11b对下部绝缘膜6的上表面的倾斜角度为θ。然后，设反射面11b的法线为N3。此外，设反射面11b的Y-Z截面为直线状。设入射至光电二极管20周围的光为入射光La，入射光La对法线N1的倾斜角度为α。然后，设入射光La在反射面11b的反射光为Lb。若设入射光La对反射面11b的法线N3的入射角度为则反射光Lb对反射面11b的法线N3的反射角度也为
设反射光Lb相对于光电二极管20的侧面的法线N2的倾斜角度为β。由于光电二极管20的侧面的法线N2与反射面11b所成的角度是θ，则反射光Lb相对于法线N2的倾斜角度β为这里，在反射光Lb入射至光电二极管20的侧面的情况下，优选的是，反射光Lb平行于光电二极管20的侧面的法线N2入射，即β＝0°。因此，若使β＝0°，则
此外，在本实施方式中，选择光电二极管20的材质和上部绝缘膜9的材质，使得光电二极管20的光折射率大于光电二极管20相接的上部绝缘膜9(参照图6的(a))的光折射率。因此，反射光Lb不会被光电二极管20的侧面全反射，从而能够有效率地将光引导至光电二极管20。
另一方面，由于反射膜11b与法线N1所成的角度为90°-θ，因此入射光La相对于对法线N1的倾斜角度α为若不考虑入射光La的倾斜角α而使β＝0°，由于如上所述则α＝90°-2θ。由此，可以求出当β＝0°时反射面11b的倾斜角度θ为θ＝(90°-α)/2。
如图4所示，在本实施方式中，透光部132、可变分光部120以及开口部112，关于与光电传感器50的法线正交的平面(配置有光电传感器50的平面，即X-Y平面)对准。其结果是，入射至光电传感器50的光含有如垂直光L1、L2的倾斜角度α＝0°的垂直光最多，而斜射光主要为落在对法线的倾斜角度α大致在30°范围内的光。换言之，图6的(b)所示的入射光La对法线N1的倾斜角度α为-30°≤α≤30°，并以α＝0°的入射光La最多。
优选当α＝0°时，反射面11b的倾斜角度θ为θ＝90°/2，即45°。而且，反射面11b的倾斜角度θ优选的是，当α＝-30°时，θ＝120°/2＝60°，当α＝30°时，θ＝60°/2＝30°。因此，反射面11b的倾斜角θ优选为大概在30°≤θ≤60°范围内，45°为理想情况。此外，反射面11b的倾斜角度θ，按照入射光La与法线N1的倾斜角度α的分布情况，适当地设定在大概30°≤θ≤60°的范围内即可。
由于反射膜11是覆盖在平坦化层7的倾斜部7a所形成的，因此反射面11b的倾斜角度θ由倾斜部7a的倾斜角度所决定。若反射膜11的膜厚是均匀的，则倾斜部7a的倾斜面与反射面11b平行，且倾斜部7a的倾斜角度为θ。因此，按照入射光La的倾斜角度α的分布情况，倾斜部7a的倾斜角度θ适当地设定在30°≤θ≤60°的范围内即可。
此外，在上述的说明中，设反射面11b的Y-Z截面为直线状，而反射面11b的Y-Z截面也可以为曲线状。换言之，倾斜部7a的倾斜面的Y-Z截面也可以为曲线状。
如以上所述，根据本实施方式的图像传感器100的结构，光电传感器50具备由半导体的层叠膜构成的光电二极管20、以及以在其周围与光电二极管20的侧面相对的方式配置在倾斜部7a的反射膜11。因此，由于入射至光电二极管20周围的光能够被反射膜11所反射，并入射至光电二极管20的侧面，因此入射至光电二极管20的光的光量会增多。另外，由于反射膜11被设置成覆盖倾斜部7a，因此来自横向的散射光L5会被遮挡。因此，能够提供具备光的利用率高并能够抑制散射光入射的光电传感器50的，具有高感光灵敏度和高精度的图像传感器100，
光电转换装置的制造方法
接着，参照图7及图8，对本实施方式的光电转换装置的制造方法进行说明。在此，对作为本发明的特征的光电传感器50进行说明。图7及图8，是本实施方式的光电传感器的制造方法的说明图。此外，图7及图8中的各图相当于图5的(b)的截面图。
在图7的(a)所示的工序之前，先在基板1上，使用已知的半导体制造技术形成基底绝缘膜1a、晶体管10、栅极绝缘膜3、层间绝缘膜4、布线5、下部电极21以及下部绝缘膜6。在图7的(a)所示工序中，以覆盖下部绝缘膜6的方式形成平坦化层7。平坦化层7是例如利用丙烯酸树脂旋涂法等，以2μm左右的膜厚涂覆成膜。平坦化层7的上表面是缓和了由晶体管10、布线5以及下部电极21等引起的凹凸不平的大致平坦的面。
接着，如图7的(b)所示，在与平坦化层7的下部电极21俯视观察下重叠的区域，利用光刻技术及蚀刻技术，形成开口部8a和开口部8b。从平坦化层7的上表面一侧起，通过实施例如湿法腐蚀等各向同性蚀刻，将平坦化层7中从下表面侧向上表面侧直径变大的大致圆锥状的范围除去。由此，平坦化层7的下表面侧(下部绝缘膜6侧)的开口部为开口部8a，上表面侧的开口部为开口部8b，从开口部8a到开口部8b之间为倾斜面。
其结果是，在平坦化层7中，具有从开口部8a到开口部8b之间的倾斜面的部分为倾斜部7a，具有剩下的大致平坦的面的部分为平坦部7b。这样，具有倾斜面的倾斜部7a，会在后述的形成为在下部电极21上形成光电二极管20的工序中所必须的开口部8a的标准处理中形成。因此，不需要额外的过程来形成倾斜部7a。倾斜部7a的倾斜角度可以由蚀刻条件等控制。
此外，也可以在图7的(a)所示的工序中利用感光性的丙烯酸树脂形成平坦化层7，并在图7的(b)所示的工序中通过对感光性的丙烯酸树脂进行曝光并显影，形成开口部8a及开口部8b。在该情况下，倾斜部7a的倾斜角度可以由曝光条件等控制。
接着，如图7的(c)所示，在平坦化层7上形成反射膜11以及遮光膜12。反射膜11以及遮光膜12是以覆盖平坦化层7和下部绝缘膜6的方式，利用物理气相沉积法(PVD：PhysicalVaporDeposition)将Al和Cu的合金等反射光的金属材料形成金属膜并图案化所形成。换言之，在成膜后的金属膜中，覆盖平坦化层7的倾斜部7a并搭接在平坦部7b的部分为反射膜11，与晶体管10俯视观察下重叠的部分为遮光膜12，不需要的部分会被除去。反射膜11和遮光膜12也可以一体地形成。
这样，在形成为晶体管10遮光所必须的遮光膜12的过程中，由于由相同的金属膜形成反射膜11，因此不需要额外的过程来形成反射膜11。另外，通过将反射膜11形成在平坦化层7形成开口部8a的过程中所形成的具有倾斜面的倾斜部7a的表面，能够将反射膜11配置成与光电二极管20的侧面相对。
接着，如图8的(a)所示，在下部绝缘膜6形成开口部6a。开口部6a，以比开口部8a小的直径，形成在开口部8a内侧。换言之，开口部8a预先形成为会比开口部6a大。由此，下部电极21在开口部6a内露出。
接着，如图8的(b)所示，在开口部6a内在下部电极21上，形成由n型半导体膜与p型半导体膜的层叠膜构成的光电二极管20。例如，通过利用化学气相沉积法(CVD：ChemicalVaporDeposition)使非晶(amorphous)硅成膜，并在室温下进行激光退火，可以获得由微晶(micro-crystal)硅构成的半导体膜。这样地，通过对层叠形成的n型半导体膜与p型半导体膜进行图案化，可以获得光电二极管20。光电二极管20与下部电极21电连接，并经由下部电极21与晶体管10的栅电极3g电连接。
在本实施方式中，由于将由半导体的层叠膜组成的光电二极管20形成于在基板1上形成的下部电极21上，因此与现有的将光电二极管形成于硅基板内的结构相比，能够形成具有能使光从外部入射的侧面的光电二极管20。
接着，如图8的(c)所示，以覆盖平坦化层7、反射膜11、遮光膜12以及光电二极管20的方式，使用例如SiO2等绝缘材料形成上部绝缘膜9，图案化后使光电二极管20的上表面露出。
接着，如图5的(b)所示，以覆盖光电二极管20和上部绝缘膜9的方式，利用物理气相沉积法形成ITO、IZO等具有透光性的导电膜并图案化，从而形成上部电极23。由此，上部电极23与光电二极管20电连接，从而构成光电传感器50。
以上，本实施方式的图像传感器得以完成。根据本实施方式的光电转换装置的制造方法，能够通过标准处理制造具有高感光灵敏度和高精度的图像传感器100。
此外，在光电二极管20中，p型半导体膜也可以由CIS(CuInSe2)系膜或CIGS(Cu(In,Ga)Se2)系膜构成的黄铜矿构造的半导体膜所构成。在以黄铜矿构造的半导体膜构成p型半导体膜情况下，则光电二极管20的下层侧为p型半导体膜。另外，为了形成CIS系膜或CIGS系膜，例如，需要有将含铜(Cu)和铟(In)的金属膜在高温下进行硒化的工序。因此，在使用黄铜矿构造的半导体膜的情况下，可以由SiO2或SiN等无机材料形成平坦化层7，也可以在由丙烯酸树脂形成的平坦化层7形成之前，先形成光电二极管20。
上述的实施方式，终究只是用于示出本发明的一种方式，其可以在本发明的范围内作任意的变形及应用。作为变形例，例如，可以考虑以下方式。
变形例一
在上述实施方式中，举出以作为光电转换装置的具备光电二极管20的图像传感器100为例子进行了说明，但本发明不限定于该方式。光电转换装置也可以是具备光电二极管20的太阳能电池。
变形例二
在上述实施方式中，举出以作为电子设备的可以取得血液的图像信息或血液中特定成分等信息的便携式信息终端装置的生物信息取得装置200为例子进行了说明，但本发明不限定于该方式。电子设备可以是固定型等不同形态的信息终端装置，也可以是一种生物认证装置，其通过取得手指静脉的图像信息并与事先录入的静脉的图像信息进行比较，从而确定个人。另外，电子设备也可以是用于拍摄指纹或眼球的虹膜等的固体摄像装置。

Claims (7)

1.一种光电转换装置，其特征在于，
具备：
配置在基板上的光检测元件、晶体管和绝缘层，
所述绝缘层具有：
开口部；
第一部分，配置为包围所述开口部；以及
第二部分，覆盖所述晶体管，
所述光检测元件形成在所述开口部内，
所述绝缘层的所述第一部分上与所述第二部分上形成有金属膜。
2.根据权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于，
所述光检测元件是n型半导体膜与p型半导体膜的层叠膜。
3.根据权利要求2所述的光电转换装置，其特征在于，
所述第一部分配置为与所述层叠膜的侧面相对。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光电转换装置，其特征在于，
所述第一部分与所述基板的表面所成的角度在30°至60°的范围内。
5.一种光电转换装置，其特征在于，
具有：
光检测元件；以及
反射膜，配置为包围所述光检测元件，并且所述反射膜具有相对于所述光检测元件的厚度方向倾斜的倾斜面。
6.根据权利要求5所述的光电转换装置，其特征在于，
所述反射膜配置为具有与所述光检测元件的侧面相对的部分。
7.一种电子设备，其特征在于，
具备：
根据权利要求1至6中任一项所述的光电转换装置；以及
发光装置，层叠在所述光电转换装置上。
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