JP2007165865A

JP2007165865A - 光電変換装置

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Publication number: JP2007165865A
Application number: JP2006309801A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Arao; 達也荒尾; Naoto Kusumoto; 直人楠本; Hiromi Yamada; 大幹山田; Hidekazu Takahashi; 秀和高橋; Kazuo Nishi; 和夫西; Hirosuke Sugawara; 裕輔菅原; Hironobu Takahashi; 寛暢高橋; Shuji Fukai; 修次深井
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2005-11-18
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】薄膜を積層して形成する光電変換装置は、電気的若しくは物理的な作用によりストレスが加えられると動作特性が劣化することが問題となっていた。
【解決手段】第１の電極と第２の電極の間に光電変換層を備えた光電変換装置であって、第１の電極は、光電変換層と一部で接触する構造を有し、その接触部における第１の電極の断面形状をテーパー形状とする。この場合において、一導電型の第１の半導体層の一部が、第１の電極と接触する構造を有している。また、第１の電極の端部の平面形状は、角が無く、面取りをした形状若しくは曲面形状とすることが好ましい。このような構成により、電界集中や応力集中を抑制することができ、光電変換装置の特性劣化を少なくすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、受光した光強度に応じて電気信号を出力する光電変換装置に関する。

電磁波の検知に使われる光電変換装置として、紫外線から赤外線にかけて感度を有するものは総括して光センサとも呼ばれている。その中で、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光線領域に感度を持つものは可視光センサとも呼ばれ、生活環境に応じて照度調整やオン／オフ制御などが必要な機器類に数多く用いられている。

そのような可視光線領域に感度を持つ光センサとしてアモルファスシリコンフォトダイオードを用い、それと薄膜トランジスタで構成した増幅器を一体形成した光センサ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１２９９０９号公報

光センサは、携帯電話機などに用いられ、液晶ディスプレーのバックライトの光量調整用などに使われている。光センサは、光電変換特性を備えたダイオード型の構造であり、受光した光を感度良く電流として取り出すために電極と接続して逆方向バイアスを印加する、また、出力電流に処理を加えるためにトランジスタで構成した増幅回路や信号処理回路などと接続して駆動する。

しかし、アモルファスシリコンフォトダイオードや薄膜トランジスタのように薄膜を積層して形成する光電変換装置は、電気的若しくは物理的な作用によりストレスが加えられると動作特性が劣化することが問題となっていた。

本発明はこのような問題を解決するために、光電変換装置の信頼性を向上させることを課題とする。

本発明は、電極と光電変換層の接続部分を改良し、接続部における電界集中を防ぐことで特性の劣化を抑制することを要旨としている。

本発明の一は、一導電型の第１の半導体層と、第２の半導体層と、一導電型とは逆の導電型の第３の半導体層と、を有する光電変換層と、第１の半導体層と接触する第１の電極と、第３の半導体層と接触する第２の電極と、を有し、第１の半導体層と第１の電極とが接触する部分における第１の電極の端部の断面形状は、テーパー形状であることを特徴とする光電変換装置である。

本発明において、第１の電極の断面における第１の電極の端部の断面のテーパー角は、８０度以下であることが好ましい。また、第１の半導体層と第１の電極とが接触する部分における第１の電極の断面の頂点の角度は、９０度より大きくなるように設けられている。

このように、第１の電極の断面構造をテーパー形状とすることにより、光電変換層の段差被覆性を改善することができ、電気的若しくは物理的なストレスを緩和することができる。

また、第１の電極の平面構造に角張った部位が生じないようにすることで、光電変換層の段差被覆性を改善することができ、電気的若しくは物理的なストレスを緩和することができる。

本発明の一は、第１の電極と第２の電極の間に光電変換層を備えた光電変換装置である。光電変換装置は、基板上に、一導電型の第１の半導体層と、第２の半導体層と、一導電型とは逆の導電型の第３の半導体層と、を有する光電変換層と、第１の半導体層と接触する第１の電極と、第３の半導体層と接触する第２の電極と、第１の半導体層及び第１の電極と接触する保護膜と、を有し、第１の半導体層と保護膜とが接触する部分における保護膜の端部の断面形状は、テーパー形状であることを特徴とする光電変換装置である。

本発明において、保護膜と第１の電極とが接触する部分における第１の電極の端部の断面形状は、テーパー形状であってもよい。また、このとき第１の電極の端部の断面のテーパー角は、８０度以下であることが好ましい。

本発明において、保護膜の端部の断面のテーパー角は、８０度以下であることが好ましい。また、第１の半導体層と保護膜とが接触する部分における保護膜の断面の頂点の角度は、９０度より大きくなるように設けられている。

このように、保護膜の断面構造をテーパー形状とすることにより、光電変換層の段差被覆性を改善することができ、電気的若しくは物理的なストレスを緩和することができる。

また、保護膜の平面構造に角張った部位が生じないようにすることで、光電変換層の段差被覆性を改善することができ、電気的若しくは物理的なストレスを緩和することができる。

本発明において、保護膜は、絶縁材料、または第１の半導体層の抵抗より高抵抗な材料であることが好ましい。また、保護膜は、透光性樹脂であって、可視光帯域の光を透過するものが好ましい。さらに、保護膜は、感光性材料であることが好ましい。

本発明において、保護膜は、特定の波長帯域の光（特定の色）を選択的に透過する、所謂カラーフィルターとしての機能を付与しても良い。

上記した発明の構成において、第１の電極はトランジスタと接続されるものとすることができる。トランジスタとしては薄膜トランジスタであることが好ましい。

これら、電極、光電変換層及びトランジスタを保持するものとして、ガラス基板、プラスチック基板などを適用することができ、その基板が可撓性であっても良い。

本発明によれば、光電変換層と電極の接続部分において、電界集中や応力集中を抑制することができ、特性劣化を少なくすることができるため、光電変換装置の信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態について、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３（Ａ）、図３（Ｂ）を用いて説明する。図３（Ｂ）は図３（Ａ）を基板側から見た図である。

基板２０１として、ガラス基板を用いる。また可撓性基板を用いてもよい。なお、光電変換層への光が基板２０１側から入射する場合、基板２０１は光の透過率が高いことが望ましい。また、基板２０１に可視光の範囲の波長に対して、透過波長の選択性を持たせることで、特定の波長範囲に感度を持つ光センサとすることもできる。

電極２０２として、チタン（Ｔｉ）を用いる。この電極は導電性があればよく、単層膜でも積層膜でもよい。また、電極の最表面層は、加熱処理により光電変換層を変質させても光電変換特性が変化しない材料を用いることが望ましい。

保護膜２１１としてポリイミドを用いる。この保護膜は、電極２０２の端部を覆うことで、電極端部での光電変換層のカバレッジ不良を無くし、端部での電界集中がおきないようにすることを目的としているため、ポリイミドに限らない。この保護膜は絶縁膜でなくても、目的を達成できるため、導電性があっても良いが、あまり導電性が高いと、静電気耐性が悪くなるため、高抵抗であることが望ましい。また、ポリイミドなど有機樹脂を用いた場合は、感光性材料を用いることで、塗布、露光、現像、焼成のみで容易に形成でき、テーパーが緩やかになるため、後の工程において作製される膜のカバレッジを向上させることができる。なお、光が基板２０１側から入射する場合は、光の透過率が高い保護膜を用いることが望ましい。

光電変換層として、ｐ型半導体層２０３、ｉ型半導体層２０４、ｎ型半導体層２０５を用いる。本形態では、半導体膜はシリコン膜を用いる。シリコン膜はアモルファスでもセミアモルファスでもよい。なお本明細書においては、ｉ型半導体層とは、半導体層に含まれるｐ型もしくはｎ型を付与する不純物が１×１０^２０ｃｍ^−３以下の濃度であり、酸素及び窒素が５×１０^１９ｃｍ^−３以下の濃度であり、暗伝導度に対して光伝導度が１０００倍以上である半導体層を指す。またｉ型半導体層には、ホウ素（Ｂ）が１０〜１０００ｐｐｍ添加されていてもよい。

耐光性としての信頼性向上のため、光の入射側にｐ型半導体を用いることが望ましい。そのため、光が基板２０１と逆方向から入射する場合は、２０５をｐ型半導体層、２０３をｎ型半導体層とすることもできる。

絶縁膜２０６、２０８はエポキシ樹脂を用いる。この絶縁膜は絶縁性があればよいためエポキシ樹脂に限らない。なお、光が基板２０１と逆方向から入射する場合は、光の透過率が高い絶縁膜を用いることが望ましい。

電極２０７、２０９、２１０はニッケル（Ｎｉ）を用いる。この電極は導電性があればよい。スクリーン印刷で形成する場合は導電性ペーストを用いることができる。また、インクジェット法で形成しても良い。なお、電極２１０は、実装時の半田とのぬれ性向上のため、表面に銅（Ｃｕ）を形成して、積層構造としてもよい。

ここで、絶縁膜２０６と電極２０７は、光電変換層を形成するときのマスクとして使用する。

保護膜２１１については、その形状により図２（Ａ）のようにｐ型半導体層２０３の全面と接して形成されている場合と、図２（Ｂ）のように電極２０２の端部周辺のみ形成されている場合がある。図２（Ａ）の構造は、下地の状態によらず、新たに形成された保護膜２１１と接するため、安定した特性を得ることができる。また、図２（Ｂ）の構造は、光が保護膜２１１を通過せずに、光電変換層へ届くため、光利用効率が高い。

この他に図示はしないが、電極２０２のうち、上部構造と電気的に接続するところ以外の一表面を保護膜２１１で覆うこともできる。ただし、保護膜に樹脂材料を用いた場合、強度が弱くなることがあるため、一表面を覆う場合は無機材料を用いることが望ましい。

図３（Ａ）に示すように、保護膜２１１を使わない場合は、電極２０２の端部がテーパー形状になるようにすればよい。テーパー形状にすることで、電極２０２と光電変換層のカバレッジをよくすることができ、信頼性の向上ができる。

なお、どの構造も図３（Ｂ）に示すように、電極２０２と光電変換層が接する部分の平面形状から角をなくすことで、電界集中を防ぐことができるとともに、角部による光電変換層のカバレッジ不安定性を無くすことができる。それにより、光電変換層と電極の接続部分において、電界集中や応力集中を抑制することができ、特性劣化を少なくして光電変換装置の信頼性を向上させることができる。

本実施例では、薄膜トランジスタとフォトダイオードを用いた光電変換装置の一例について説明する。

本実施例で示す光電変換装置は、薄膜トランジスタで構成される増幅回路とフォトダイオードを同一基板上に一体形成している。図１にその構成の一例を回路図で示す。この光電変換装置１００は、フォトダイオード１０２の出力を増幅する増幅回路１０１を備えている。増幅回路１０１としてはさまざまな回路構成を適用することができるが、本実施例では薄膜トランジスタ１０１ａと薄膜トランジスタ１０１ｂでカレントミラー回路を構成している。薄膜トランジスタ１０１ａ及び１０１ｂのソース端子は外部電源ＧＮＤに接続されている。薄膜トランジスタ１０１ｂのドレイン端子は出力端子１０３に接続されている。フォトダイオード１０２は、ｐｎ接合、ｐｉｎ接合若しくはそれと同等な機能を備えたものであれば良い。フォトダイオード１０２の陽極（ｐ層側）は薄膜トランジスタ１０１ａのドレイン端子と接続し、陰極（ｎ層側）は出力端子１０３と接続している。

フォトダイオード１０２に光が照射されると、陰極（ｎ層側）から陽極（ｐ層側）に光電流が流れる。これによって、増幅回路１０１の薄膜トランジスタ１０１ａに電流が流れ、その電流を流すのに必要な電圧がゲートに発生する。薄膜トランジスタ１０１ｂのゲート長Ｌ、チャネル幅Ｗが薄膜トランジスタ１０１ａと等しければ飽和領域において、薄膜トランジスタ１０１ａと１０１ｂのゲート電圧が等しいため同じ電流が流れる。所望の増幅を得るには、薄膜トランジスタ１０１ｂを並列接続すれば良い。その場合、並列した数（ｎ個）に比例して増幅された電流を得ることができる。

なお、図１はｎチャネル型の薄膜トランジスタを用いた場合について示しているが、ｐチャネル型の薄膜トランジスタを用いても同様の機能を有する光電変換装置を形成することができる。

次に、薄膜トランジスタとフォトダイオードを備えた光電変換装置の作製方法について図面を参照して説明する。ガラス基板４０１上に薄膜トランジスタ４０２を形成する。薄膜トランジスタ４０２に接続する電極４０３を形成する。本実施例では、電極４０３はスパッタ法でチタン（Ｔｉ）を４００ｎｍ成膜する（図４（Ａ）参照）。電極４０３は導電性材料であればよいが、後に形成する光電変換層（代表的にはアモルファスシリコン）と反応して合金になりにくい導電性の金属膜を用いることが望ましい。

次に、電極４０３の端部がテーパー形状になるようにエッチングして、電極４０４を形成する。このとき、テーパー角は８０度以下、望ましくは４５度以下になるように形成する。これにより、後に形成する光電変換層のカバレッジがよくなり、信頼性向上ができる（図４（Ｂ）参照）。また、後に形成する光電変換層と接する部分について、電極４０３の平面形状、すなわち電極４０４の断面における電極４０４の頂点の角度が９０度より大きく、望ましくは、さらに角が無い形状となるように形成する。

次に、ｐ型半導体膜を形成する。本実施例ではｐ型半導体膜として、例えばｐ型アモルファス半導体膜を形成する。ｐ型アモルファス半導体膜として、周期表第１３族の不純物元素、例えばボロン（Ｂ）を含んだアモルファスシリコン膜をプラズマＣＶＤ法にて成膜する。

ｐ型半導体膜を形成したら、さらに導電型を付与する不純物を含まない半導体膜であるｉ型半導体膜（真性半導体膜ともいう。）及びｎ型半導体膜を順に形成する。本実施例では、ｐ型半導体膜を１０〜５０ｎｍ、ｉ型半導体膜を２００〜１０００ｎｍ、ｎ型半導体膜を２０〜２００ｎｍの膜厚で形成する。

ｉ型半導体膜としては、例えばプラズマＣＶＤ法でアモルファスシリコン膜を形成すればよい。またｎ型半導体膜としては、１５族の不純物元素、例えばリン（Ｐ）を含むアモルファスシリコン膜を形成してもよいし、アモルファスシリコン膜を形成後、１５族の不純物元素を導入してもよい。

なおｐ型半導体膜、ｉ型半導体膜及びｎ型半導体膜は、逆の順番で積層されていてもよく、すなわちｎ型半導体膜、ｉ型半導体膜及びｐ型半導体膜の順で積層してもよい。

またｐ型半導体膜、ｉ型半導体膜及びｎ型半導体膜として、アモルファス半導体膜だけではなく、セミアモルファス半導体膜を用いてもよい。

なおセミアモルファス半導体膜とは、非晶質半導体と結晶構造を有する半導体（単結晶、多結晶を含む）膜の中間的な構造の半導体を含む膜である。このセミアモルファス半導体膜は、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体膜であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質なものであり、その粒径を０．５〜２０ｎｍとして非単結晶半導体膜中に分散させて存在せしめることが可能である。セミアモルファス半導体膜は、そのラマンスペクトルが５２０ｃｍ^−１よりも低波数側にシフトしており、またＸ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。また、未結合手（ダングリングボンド）を終端化させるために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。本明細書では便宜上、このような半導体膜をセミアモルファス半導体（ＳＡＳ）膜と呼ぶ。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで安定性が増し良好なセミアモルファス半導体膜が得られる。なお微結晶半導体膜（マイクロクリスタル半導体膜）もセミアモルファス半導体膜に含まれる。

またＳＡＳ膜はプラズマＣＶＤ法で形成することができる。代表的な材料ガスとしては、ＳｉＨ_４であり、その他にもＳｉ_２Ｈ_６、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＦ_４などを用いることができる。また水素や、水素にヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素を加えたガスで、それを希釈して用いることで、ＳＡＳ膜の形成を容易なものとすることができる。希釈率は２倍〜１０００倍の範囲でＳｉＨ_４等を希釈することが好ましい。またさらに、ＳｉＨ_４等に、ＣＨ_４、Ｃ_２Ｈ_６などの炭化物気体、ＧｅＨ_４、ＧｅＦ_４などのゲルマニウム化気体、Ｆ_２などを混入させて、エネルギーバンド幅を１．５〜２．４ｅＶ、若しくは０．９〜１．１ｅＶに調節しても良い。

次に、絶縁膜４０８、電極４０９をスクリーン印刷法で形成する。もしくは、インクジェット法で形成してもよいし、全面に形成し、フォトリソグラフィーにて、所望の形状を作製しても良い。本実施例では、絶縁膜４０８はエポキシ樹脂、電極４０９はニッケル（Ｎｉ）を用いる。なお、ニッケル（Ｎｉ）をスクリーン印刷法で形成するときには、それを含む導電ペーストを用いる。

次に、絶縁膜４０８と電極４０９をマスクとして、ｐ型半導体膜、ｉ型半導体膜及びｎ型半導体膜をエッチングし、ｐ型半導体層４０５、ｉ型半導体層４０６及びｎ型半導体層４０７を形成する（図４（Ｃ）参照）。このエッチングのときのオーバーエッチングにより、電極４０４の膜もエッチングされる場合があり、導電性の低下などの問題がおきるため、電極４０４と、ｐ型半導体膜とｉ型半導体膜及びｎ型半導体膜とのエッチング選択比は大きくしておくことが望ましい。

次に、絶縁膜４１０、電極４１１をスクリーン印刷法で形成する。本実施例では、絶縁膜４１０はエポキシ樹脂を用い、電極４１１は半田とのぬれ性向上と実装時の強度向上のため、ニッケル（Ｎｉ）と銅（Ｃｕ）の積層構造とする（図４（Ｄ）参照）。

光がガラス基板４０１側から入射する場合、薄膜トランジスタ４０２を構成する複数の屈折率の異なる絶縁膜の膜厚を調整することで、光を干渉させて、光電変換層へ入射する光の波長分布を制御することができる。人間の視感度へできるだけ近づけるように調整すると、精度の良い可視光センサとして用いることができる。

本実施例で示すように、電極と光電変換層が接する部分をテーパー形状とすることにより、電界集中を防ぐことができる。また、電極と光電変換層が接する部分での光電変換層の段差被覆性が改善され、応力集中を抑制することができる。それにより、特性劣化を少なくして光電変換装置の信頼性を向上させることができる。

なお本実施例は、実施の形態のいかなる記載と組み合わせることも可能である。

本実施例では、光電変換装置の信頼性を向上させるために、薄膜トランジスタ形成後に、電極端部を保護膜で保護する光電変換層を作製する例について、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）を用いて説明する。なお実施例１と同じものは同じ符号で示しており、実施例１に記載された作製工程に基づいて作製すればよい。

図４（Ａ）において、電極４０３をエッチングして、電極４０４を形成する。このとき、電極４０４の端部の形状は、テーパー形状でなくてもよいが、テーパー形状とすることで、後に形成する保護膜４１２のカバレッジを向上させることができる。

次に、保護膜４１２をポリイミドで形成する（図５（Ａ）参照）。本実施例では、後に形成される光電変換層に入射する光が全て保護膜を通過するように、保護膜を形成する。このとき、感光性ポリイミドを使用することで、塗布、露光、現像、焼成のみで容易に形成でき、また、テーパーが緩やかになるため、後の工程において作製される膜のカバレッジを向上させることができる。このとき、テーパー角は８０度以下、望ましくは４５度以下になるように形成する。また、この保護膜は、絶縁材料として、アクリル、シロキサン、酸化シリコンなどを用いてもよいし、高抵抗な材料、望ましくは第１の半導体層より高抵抗な材料を用いてもよい。なお、光がガラス基板４０１側から入射する場合、光の透過率が高いことが望ましい。

ここで、次に第１の半導体層を形成する前に、焼成、プラズマ処理を行うなどを行うことが望ましい。保護膜の吸着水分を減少させ、また、密着性を向上することができ、光電変換装置の信頼性が向上する。

後の工程は、実施例１と同様に作製され、図４（Ｃ）は図５（Ｂ）に対応し、図４（Ｄ）は図５（Ｃ）に対応する。

本実施例で示すように、電極の段差を緩和するように保護膜を形成し、その上で電極と光電変換層とを接触させることにより、電界集中を防ぐことができる。また、電極と光電変換層が接する部分での光電変換層の段差被覆性が改善され、応力集中を抑制することができる。それにより、特性劣化を少なくして光電変換装置の信頼性を向上させることができる。

本実施例では、光電変換装置の信頼性を向上させるために、薄膜トランジスタ形成後に、電極端部を保護膜で保護し、光電変換層を作製する場合において、保護膜のパターンを変えた例について、図５（Ｃ）、図６（Ａ）を用いて説明する。なお実施例２と同じものは同じ符号で示しており、実施例２に記載された作製工程に基づいて作製すればよい。

図５（Ｃ）において、保護膜の形状を電極４０４の端部周辺のみに形成する形状とすることができる（図６（Ａ）参照）。

本実施例を用いることにより、保護膜に光の透過性が無くても使用できる。また、光の透過率が上がり、光電変換の効率を上げることができる。それに加え、実施例２と同様の作用効果を奏することができる。

本実施例では、光電変換装置の信頼性を向上させるために、薄膜トランジスタ形成後に、電極端部を保護膜で保護して光電変換層を作製する場合において、保護膜にカラーフィルターを用いた例について、図５（Ｃ）、図６（Ｂ）を用いて説明する。なお実施例２と同じものは同じ符号で示しており、実施例２に記載された作製工程に基づいて作製すればよい。

図５（Ｃ）において、保護膜４１２をカラーフィルター４１３、オーバーコート４１４として形成することができる（図６（Ｂ）参照）。オーバーコート４１４は、カラーフィルター４１３内に含まれる顔料などの不純物が光電変換層へ拡散しないようにするために形成している。また、このように光電変換層と非常に近い位置にカラーフィルターを配置することで、横方向から入射される光もカラーフィルターを通過することで、精度の高い光電変換装置として用いることができる。

図示はしないが、光の透過波長が異なるカラーフィルターを光電変換素子ごとに塗り分けて形成することで、異なる分光感度を持つ光電変換装置を作製することができる。

なお、緑のカラーフィルターを用いた場合、人間が感じる視感度と光電変換層へ透過してくる波長の分布が非常に近いため、精度の高い可視光センサとして用いることができる。それに加え、実施例２と同様の作用効果を奏することができる。

本実施例では、本発明に係る電子機器について例示する。具体例としては、コンピュータ、ディスプレー、携帯電話機、テレビなどが挙げられる。それらについて図７、図８（Ａ）〜図８（Ｂ）、図９（Ａ）〜図９（Ｂ）、図１０及び図１１を参照して説明する。

図７は携帯電話機であり、本体（Ａ）７０１、本体（Ｂ）７０２、筐体７０３、操作キー７０４、音声出力部７０５、音声入力部７０６、回路基板７０７、表示パネル（Ａ）７０８、表示パネル（Ｂ）７０９、蝶番７１０、透光性材料部７１１があり、光電変換装置７１２が筐体７０３の内側に設けられている。

光電変換装置７１２は透光性材料部７１１を透過した光を検知し、検知した外部光の照度に合わせて表示パネル（Ａ）７０８及び表示パネル（Ｂ）７０９の輝度コントロールを行ったり、光電変換装置７１２で得られる照度に合わせて操作キー７０４の照明制御を行ったりする。これにより携帯電話機の消費電流を抑えることができる。この光電変換装置７１２は実施例１乃至４で示したいずれか一と同様な構成を有しているので、携帯電話機の動作を安定化させることができる。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に、携帯電話の別の例を示す。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）において、本体７２１は、筐体７２２、表示パネル７２３、操作キー７２４、音声出力部７２５、音声入力部７２６、光電変換装置７２７を含んでいる。

図８（Ａ）に示す携帯電話では、本体７２１に設けられた光電変換装置７２７により外部の光を検知することにより表示パネル７２３及び操作キー７２４の輝度を制御することが可能である。

また図８（Ｂ）に示す携帯電話では、図８（Ａ）の構成に加えて、本体７２１の内部に光電変換装置７２８を設けている。光電変換装置７２８により、表示パネル７２３に設けられているバックライトの輝度を検出することも可能となる。

図７及び図８では、光電流を増幅して電圧出力として取り出す回路を備えた光電変換装置が携帯電話機に用いられているので、回路基板に実装する部品点数を削減することができ、携帯電話機本体の小型化を図ることができる。また、回路と光電変換装置を同一基板上に形成できるため、ノイズを低減することができる。

図９（Ａ）はコンピュータであり、本体７３１、筐体７３２、表示部７３３、キーボード７３４、外部接続ポート７３５、ポインティングマウス７３６等を含む。

また図９（Ｂ）は表示装置でありテレビ受像器などがこれに当たる。本表示装置は、筐体７４１、支持台７４２、表示部７４３などによって構成されている。

図９（Ａ）のコンピュータに設けられる表示部７３３、及び図９（Ｂ）に示す表示装置の表示部７４３として、液晶パネルを用いた場合の詳しい構成を図１０に示す。

図１０に示す液晶パネル７６２は、筐体７６１に内蔵されており、基板７５１ａ及び７５１ｂ、基板７５１ａ及び７５１ｂに挟まれた液晶層７５２、偏光フィルタ７５５ａ及び７５５ｂ、及びバックライト７５３等を有している。また筐体７６１には光電変換装置７５４が形成されている。

本発明を用いて作製された光電変換装置７５４はバックライト７５３からの光量を感知し、その情報がフィードバックされて液晶パネル７６２の輝度が調節される。

図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、本発明の光センサをカメラ、例えばデジタルカメラに組み込んだ例を示す図である。図１１（Ａ）は、デジタルカメラの前面方向から見た斜視図、図１１（Ｂ）は、後面方向から見た斜視図である。図１１（Ａ）において、デジタルカメラには、リリースボタン８０１、メインスイッチ８０２、ファインダ窓８０３、フラッシュ８０４、レンズ８０５、鏡胴８０６、筺体８０７が備えられている。

また、図１１（Ｂ）において、ファインダ接眼窓８１１、モニタ８１２、操作ボタン８１３が備えられている。リリースボタン８０１は、半分の位置まで押下されると、焦点調整機構および露出調整機構が作動し、最下部まで押下されるとシャッターが開く。メインスイッチ８０２は、押下又は回転によりデジタルカメラの電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

ファインダ窓８０３は、デジタルカメラの前面のレンズ８０５の上部に配置されており、図１１（Ｂ）に示すファインダ接眼窓８１１から撮影する範囲やピントの位置を確認するための装置である。フラッシュ８０４は、デジタルカメラの前面上部に配置され、被写体輝度が低いときに、リリースボタンが押下されてシャッターが開くと同時に補助光を照射する。レンズ８０５は、デジタルカメラの正面に配置されている。レンズは、フォーカシングレンズ、ズームレンズ等により構成され、図示しないシャッター及び絞りと共に撮影光学系を構成する。また、レンズの後方には、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）等の撮像素子が設けられている。

鏡胴８０６は、フォーカシングレンズ、ズームレンズ等のピントを合わせるためにレンズの位置を移動するものであり、撮影時には、鏡胴を繰り出すことにより、レンズ８０５を手前に移動させる。また、携帯時は、レンズ８０５を沈銅させてコンパクトにする。なお、本実施例においては、鏡胴を繰り出すことにより被写体をズーム撮影することができる構造としているが、この構造に限定されるものではなく、筺体８０７内での撮影光学系の構成により鏡胴を繰り出さずともズーム撮影が可能なデジタルカメラでもよい。

ファインダ接眼窓８１１は、デジタルカメラの後面上部に設けられており、撮影する範囲やピントの位置を確認する際に接眼するために設けられた窓である。操作ボタン８１３は、デジタルカメラの後面に設けられた各種機能ボタンであり、セットアップボタン、メニューボタン、ディスプレイボタン、機能ボタン、選択ボタン等により構成されている。

本発明の光センサを図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すカメラに組み込むと、光センサが光の有無及び強さを感知することができ、これによりカメラの露出調整等を行うことができる。また本発明の光センサはその他の電子機器、例えばプロジェクションテレビ、ナビゲーションシステム等に応用することが可能である。すなわち光を検出する必要のあるものであればいかなるものにも用いることが可能である。

なお本実施例は、実施の形態、実施例１〜実施例４のいかなる記載と組み合わせることも可能である。

本発明により、光電変換層と電極の接続部分において、光電変換層のカバレッジ不良や電界集中を防止することにより、劣化を抑制することができる。本発明の光電変換装置を組み込むことにより、信頼性の高い電気機器を得ることができる。

本発明の光電変換装置に係る回路構成を示す図。本発明の光電変換装置の断面図。本発明の光電変換装置の断面図と平面図。本発明の光電変換装置の作製工程を示す断面図。本発明の光電変換装置の作製工程を示す断面図。本発明の光電変換装置の断面図。本発明の光電変換装置を実装した装置を示す図。本発明の光電変換装置を実装した装置を示す図。本発明の光電変換装置を実装した装置を示す図。本発明の光電変換装置を実装した装置を示す図。本発明の光電変換装置を実装した装置を示す図。

符号の説明

１００光電変換装置
１０１増幅回路
１０１ａ薄膜トランジスタ
１０１ｂ薄膜トランジスタ
１０２フォトダイオード
１０３出力端子
２０１基板
２０２電極
２０３ｐ型半導体層
２０４ｉ型半導体層
２０５ｎ型半導体層
２０６絶縁膜
２０７電極
２０８絶縁膜
２０９電極
２１０電極
２１１保護膜
４０１ガラス基板
４０２薄膜トランジスタ
４０３電極
４０４電極
４０５ｐ型半導体層
４０６ｉ型半導体層
４０７ｎ型半導体層
４０８絶縁膜
４０９電極
４１０絶縁膜
４１１電極
４１２保護膜
４１３カラーフィルター
４１４オーバーコート
７０１本体（Ａ）
７０２本体（Ｂ）
７０３筐体
７０４操作キー
７０５音声出力部
７０６音声入力部
７０７回路基板
７０８表示パネル（Ａ）
７０９表示パネル（Ｂ）
７１０蝶番
７１１透光性材料部
７１２光電変換装置
７２１本体
７２２筐体
７２３表示パネル
７２４操作キー
７２５音声出力部
７２６音声入力部
７２７光電変換装置
７２８光電変換装置
７３１本体
７３２筐体
７３３表示部
７３４キーボード
７３５外部接続ポート
７３６ポインティングマウス
７４１筐体
７４２支持台
７４３表示部
７５１ａ基板
７５１ｂ基板
７５２液晶層
７５３バックライト
７５４光電変換装置
７５５ａ偏光フィルタ
７５５ｂ偏光フィルタ
７６１筐体
７６２液晶パネル
８０１リリースボタン
８０２メインスイッチ
８０３ファインダ窓
８０４フラッシュ
８０５レンズ
８０６鏡胴
８０７筺体
８１１ファインダ接眼窓
８１２モニタ
８１３操作ボタン

Claims

基板上に、
一導電型の第１の半導体層と、
第２の半導体層と、
前記一導電型とは逆の導電型の第３の半導体層と、を有する光電変換層と、
前記第１の半導体層と接触する第１の電極と、
前記第３の半導体層と接触する第２の電極と、
を有し、
前記第１の半導体層と前記第１の電極とが接触する部分における前記第１の電極の端部の断面形状は、テーパー形状であることを特徴とする光電変換装置。
請求項１において、
前記第１の電極の端部の断面のテーパー角は、８０度以下であることを特徴とする光電変換装置。
請求項１または請求項２において、
前記第１の半導体層と前記第１の電極とが接触する部分における前記第１の電極の断面の頂点の角度は、９０度より大きいことを特徴とする光電変換装置。
基板上に、
一導電型の第１の半導体層と、
第２の半導体層と、
前記一導電型とは逆の導電型の第３の半導体層と、を有する光電変換層と、
前記第１の半導体層と接触する第１の電極と、
前記第３の半導体層と接触する第２の電極と、
前記第１の半導体層及び前記第１の電極と接触する保護膜と、
を有し、
前記第１の半導体層と前記保護膜とが接触する部分における前記保護膜の端部の断面形状は、テーパー形状であることを特徴とする光電変換装置。
請求項４において、
前記保護膜と前記第１の電極とが接触する部分における前記第１の電極の端部の断面形状は、テーパー形状であることを特徴とする光電変換装置。
請求項５において、
前記第１の電極の端部の断面のテーパー角は、８０度以下であることを特徴とする光電変換装置。
請求項４乃至請求項６のいずれか一項において、
前記保護膜の端部の断面のテーパー角は、８０度以下であることを特徴とする光電変換装置。
請求項４乃至請求項７のいずれか一項において、
前記第１の半導体層と前記保護膜とが接触する部分における前記保護膜の断面の頂点の角度は、９０度より大きいことを特徴とする光電変換装置。
請求項４乃至請求項８のいずれか一項において、
前記保護膜は、絶縁材料、または前記第１の半導体層の抵抗より高抵抗な材料であることを特徴とする光電変換装置。
請求項４乃至請求項９のいずれか一項において、
前記保護膜は、透光性樹脂であることを特徴とする光電変換装置。
請求項４乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記保護膜は、感光性材料であることを特徴とする光電変換装置。
請求項４乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記保護膜は、少なくともカラーフィルターを有することを特徴とすることを特徴とする光電変換装置。
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記第１の電極は、トランジスタと接続されていることを特徴とする光電変換装置。
請求項１３において、
前記トランジスタは、薄膜トランジスタであることを特徴とする光電変換装置。
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、
前記基板は、少なくとも可視光の範囲の波長に対して、透過波長の選択性があることを特徴とする光電変換装置。