JP2006049873A - 機能素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリコン基板213上に、下から第一電極膜214と、第一電極膜214に対向する第二電極膜205,206と、第一電極膜214と第二電極膜205,206の間に存在する光電変換膜207,208,209,210と、第一電極膜214及び第二電極膜205,206に電位を与える配線218とを有する光電変換膜積層型固体撮像素子であって、第二電極膜206と配線218の間にバリヤーメタル228を有する。
【選択図】 図1
Description
また、有機材料を用いた機能素子の場合、駆動時に有機膜を挟む電極や配線に電界が印加されると、電極や配線に用いられている金属が、隣接する層に拡散(マイグレーション)して、劣化を生じることがある。特に、発光素子や受光素子などの光機能素子の場合、コンタクト領域は、遮光領域となるため、受光面積を増大するためには、できるだけコンタクト領域の面積を小さくするのが望ましいが、微細化されたコンタクト領域で、上述したような拡散が生じると、コンタクト性能が低下し、素子機能が大幅に低下する。
特に、光機能素子において透光性電極として広く用いられている導電性材料はITOなどの金属酸化物が主流であるが、これをアルミニウム配線と直接コンタクトさせると、アルミニウムと酸素との反応で、コンタクト性能が著しく低下してしまうという問題がある。
光電変換膜積層型固体撮像素子としては、2つの電極膜で挟まれた有機材料からなる光電変換膜を3つシリコン基板上に積層して、シリコン基板上で3色の光を検出してカラー撮像を可能にする第1の構成や、2つの電極膜で挟まれた有機材料からなる光電変換膜をシリコン基板上に1つ積層し、シリコン基板内の深さの異なる位置にpn接合を2つ形成し、シリコン基板内で2色の光を検出し、シリコン基板上で1色の光を検出してカラー撮像を可能にする特開2003−332551号公報の図5に記載のような第2の構成等、様々な構成が存在するが、本実施形態では、第2の構成を例にして説明する。
また、有機色素を用いることも非常に好ましく、上記の材料に光を吸収する構造を持たせることや、他にも金属錯体色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、フェニルキサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、ロダシアニン系色素、キサンテン系色素、大環状アザアヌレン系色素、アズレン系色素、ナフトキノン、アントラキノン系色素、アントラセン、ピレン等の縮合多環芳香族及び芳香環乃至複素環化合物が縮合した鎖状化合物、キノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール等の2ケの含窒素複素環、スクアリリウム基及びクロコニツクメチン基により結合したシアニン系類似の色素等を好ましく用いることができる。
金属錯体色素である場合、ジチオール金属錯体系色素、金属フタロシアニン色素、金属ポルフィリン色素又はルテニウム錯体色素が好ましく、ルテニウム錯体色素が特に好ましい。ルテニウム錯体色素としては、例えば米国特許4927721号、同4684537号、同5084365号、同5350644号、同5463057号、同5525440号、特開平7-249790号、特表平10-504512 号、WO98/50393号、特開2000-26487号等に記載の錯体色素等が挙げられる。また、シアニン色素、メロシアニン色素、スクワリリウム色素などのポリメチン色素の具体例としては特開平11-35836号、特開平11-67285号、特開平11-86916号、特開平11-97725号、特開平11-158395号、特開平11-163378号、特開平11-214730 号、特開平11-214731号、特開平11-238905号、特開2000-26487号、欧州特許892411号、同911841号及び同991092号の各明細書に記載の色素である。
なお、これらの材料を必要に応じて、ポリマ−バインダ−内に含有させても良い。そのように用いられるポリマ−バインダ−としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリカ−ボネ−ト、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレ−ト、ポリブチルメタクリレ−ト、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチルセルロ−ス、酢酸ビニル、ABS樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルブチラ−ル、ポリビニルアセタ−ル等を挙げることができる。
図2〜図12は、図1に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造工程を示す断面模式図である。図2は、第一電極膜214までを作成した状態であり、これ以降を詳しく説明する。なぜなら、ここまでは通常の半導体プロセスにて作成することができるからである。
本実施形態では、第二電極膜が画素毎に分割されており、分割された各第二電極膜にバリヤーメタルを介して配線が接続された構成の機能素子として発光素子を例にして説明する。発光素子は、ディスプレイ等に用いられる素子であり、画像の1画素を表現するための光を発する部分を1画素として以下では説明する。
図13(b)に示すように、シリコン基板2407の表面部にはpウェル層2408が形成され、ここに駆動回路に含まれる駆動トランジスタのドレイン2404が形成されている。pウェル層2408上には絶縁膜2412が形成され、その上には絶縁膜2413が形成されている。絶縁膜2412内の駆動トランジスタのドレイン2404上にはプラグ2410が形成され、プラグ2410は絶縁膜2413内に形成された電極パッド2411に接続されている。電極パッド2411上にはプラグ2410’が形成され、プラグ2410’は絶縁膜2415内に形成された電極パッド2411’に接続されている。このように、電極パッド2411’と駆動トランジスタのドレイン2404とは電気的に接続されている。
図14〜図25は、図13に示す発光素子の製造工程を示す断面模式図である。図14は、第一電極膜2402までを作成した状態であり、これ以降を詳しく説明する。なぜなら、ここまでは通常の半導体プロセスにて作成することができるからである。
本実施の形態では、光電変換膜積層型固体撮像素子の構成として、2つの電極膜で挟まれた光電変換膜を3つシリコン基板上に積層して、シリコン基板上で3色の光を検出してカラー撮像を可能にする第1の構成を例にして説明する。
図26は、本発明の第三実施形態を説明するための光電変換膜積層型固体撮像素子の表面模式図である。図26に示す光電変換膜積層型固体撮像素子1000には、多数の受光部(画素)1101が、この例では縦横に格子状に配列されている。
図47〜図53は、図38〜図41までの製造工程の変形例を示す図であり、図28と同じ位置における断面模式図である。図47〜図53では、図41(a)に示す開口1154bの下方に位置する部位のみを図示した。
第三実施形態で説明した光電変換膜積層型固体撮像素子のシリコン基板に形成される電荷蓄積部の配置は正方格子配列としたが、これに限らず、様々な配列が採用可能である。例えば、垂直方向に並ぶ電荷蓄積部からなる電荷蓄積部列のうち、奇数列と偶数列を電荷蓄積部の垂直方向配列ピッチの略1/2ずらしたいわゆるハニカム配列を採用することもできる。ハニカム配列の詳細構成は、特開平10−136391号公報などに開示されている。
光電変換膜積層型固体撮像素子2100には、シリコン基板2107表面に多数の電荷蓄積部2101が配列され、その配列は、特開平10−136391号公報等にあるようなハニカム配列となっている。シリコン基板2107の表面には、列方向に並ぶ電荷蓄積部2101の各列に対応して垂直転送路(列方向CCDレジスタ)2102が形成されており、シリコン基板2107の下辺部には水平転送路(行方向CCDレジスタ)2103が形成されている。水平転送路2103の出口部分には、増幅器2104が設置されており信号電荷がここで増幅され出力信号2105として出力される。シリコン基板2107の両端には電源供給用のボンディングPAD2106が設けられ、ボンディングPAD2106は、シリコン基板2107上に積層された3つの光電変換膜2108をそれぞれ挟む、画素毎に分離された第一電極膜2109と画素毎に分離されていない第二電極膜2110に配線を介して接続される。
図55に示す固体撮像素子は、前述したように、電荷蓄積部2101と、それに隣接する垂直転送チャネル106及び転送電極111〜114からなる垂直転送路2102とが二次元平面状に配置されている。1つの電荷蓄積部2101に対し、4相の転送パルスφ1〜φ4を供給するための転送電極111〜114が配設されている。各転送電極111〜114は行方向に延在しており、電荷蓄積部2101を避けるようにしながら蛇行して形成されている。
214 第一電極膜
205,206 第二電極膜
207 電子ブロッキング層
208 p型不純物層
209 n型不純物層
210 ホールブロッキング層
Claims (13)
- 基板上に少なくとも1つ積層された有機材料を含む機能膜と、前記機能膜を機能させるための複数の電極とを有する機能素子であって、
前記複数の電極の各々に接続される配線を備え、
前記複数の電極の少なくとも1つと、これに接続される前記配線との間にバリヤーメタルが介在せしめられた機能素子。 - 請求項1記載の機能素子であって、
前記複数の電極が、前記基板上に積層された第一電極膜と、前記第一電極膜より上に形成され、前記第一電極膜と前記機能膜を挟んで対向する第二電極膜である機能素子。 - 請求項2記載の機能素子であって、
前記第一電極膜、前記機能膜、及び前記第二電極膜からなる層構造を前記基板上に複数積層した機能素子。 - 請求項2又は3記載の機能素子であって、
前記第一電極膜及び第二電極膜が、それぞれITO、IZO、SnO2、ATO、ZnO、TiO2、FTOの少なくとも1つを含んで構成される機能素子。 - 請求項2〜4のいずれか記載の機能素子であって、
前記第二電極膜が透光性の酸化物導電性膜であり、前記配線がアルミニウムを含有する機能素子。 - 請求項2〜5のいずれか記載の機能素子であって、
前記有機材料が少なくともホール輸送性有機材料及び電子輸送性有機材料を含む機能素子。 - 請求項6記載の機能素子であって、
前記ホール輸送性有機材料と、前記電子輸送性有機材料が、この順番で下から順に積層されている機能素子。 - 請求項7記載の機能素子であって、
前記機能膜が、画像を形成するために機能する膜であり、
前記第二電極膜が画素毎に分割形成されており、
前記各画素が、前記第二電極膜と前記配線とのコンタクト領域を有している機能素子。 - 請求項1〜8のいずれか記載の機能素子であって、
前記バリヤーメタルが、TaN、Ta、WN、TiW、WSi、TiSi、MoSi、Mo、Cr、TiN、TiSiNのいずれかで構成される機能素子。 - 請求項1〜9のいずれか記載の機能素子であって、
前記バリヤーメタルが少なくとも1層の絶縁膜に形成された開口内に設けられ、
前記絶縁膜の水透過率が10g/m2・day以下である機能素子。 - 請求項1〜10のいずれか記載の機能素子であって、
前記バリヤーメタルの最小辺の長さが1mm以下である機能素子。 - 請求項1〜11のいずれか記載の機能素子であって、
前記機能膜が光電変換膜である機能素子。 - 請求項1〜12のいずれか記載の機能素子であって、
前記機能膜が発光膜である機能素子。
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