JP2015207619A - 光電変換装置、光電変換装置の製造方法及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＩＧＳ系膜に剥がれが生じることを抑制できる光電変換装置を提供する。
【解決手段】回路部は、スイッチング素子１２０と、スイッチング素子を覆う平坦化膜１８０と、を有し、光電変換部は、スイッチング素子と電気的に接続される第１電極膜２１０と、第１電極を覆うＣＩＳ膜またはＣＩＧＳ膜で構成される光吸収膜２２０と、光吸収膜に接続するバッファー膜２４０と、バッファー膜に接続する半導体膜２５０と、第１電極膜と、光吸収膜と、バッファー膜と、半導体膜とを覆い、一部が開口して半導体膜を露出させる層間絶縁膜２６０と、層間絶縁膜から露出させた半導体膜に接続して層間絶縁膜上に設けられた第２電極膜２７０と、を有し、平坦化膜と光電変換部との間に設けられ、平坦化膜の熱膨張率よりも光吸収膜の熱膨張率に近い熱膨張率を有し、光吸収膜と平坦化膜との熱膨張率差により光吸収膜に生じる応力を緩和する応力緩和層ＳＣを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、光電変換装置、光電変換装置の製造方法及び電子機器に関するものである。

カルコパイライト構造を有する半導体装置を形成する薄膜として、銅（Ｃｕ），インジウム（Ｉｎ），セレン（Ｓｅ）を含む、いわゆるＣＩＳ系膜や、銅（Ｃｕ），インジウム（Ｉｎ），ガリウム（Ｇａ），セレン（Ｓｅ）等を含む、いわゆるＣＩＧＳ系膜が知られている。これらのＣＩＳ及びＣＩＧＳ系膜は、光電変換率に優れていることから太陽電池に多用されている。また、これらＣＩＳ及びＣＩＧＳ系膜は、可視光から近赤外光まで広い波長域に渡って高い光感度を有するため、光電変換素子としてセンサー等への適用が望まれている。

例えば、特許文献１には、フォトリソグラフィー法によって、絶縁膜上に設けられた電極膜（下部電極）を覆う様にＣＩＧＳ系膜が設けられた光電変換装置が公開されている。

国際公開第２００８／０９３８３４号明細書

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、絶縁膜上に設けられ、パターニングされた電極膜を覆う様にＣＩＧＳ系膜が形成されることから、ＣＩＧＳ系膜は、電極膜と接触する部分と絶縁膜と接触する部分が存在することになる。ＣＩＧＳ系膜を形成する際には、電極膜やＣＩＧＳ系膜が高温に加熱されるため、ＣＩＧＳ系膜が接触する膜の熱膨張率との差が大きい場合には、当該膜との界面において応力が集中し、当該界面において、いわゆる剥がれが生じる虞があった。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、ＣＩＧＳ系膜に剥がれが生じることを抑制できる光電変換装置、光電変換装置の製造方法及び電子機器を提供することが可能となる。

本発明に係るひとつの光電変換装置は、基板と、前記基板上に設けられた回路部と、前記回路部に重ねて設けられた光電変換部と、を備え、前記回路部は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子を覆う平坦化膜と、を有し、前記光電変換部は、前記スイッチング素子と電気的に接続される第１電極膜と、前記第１電極を覆って設けられるＣＩＳ膜またはＣＩＧＳ膜で構成される光吸収膜と、前記光吸収膜に接続して設けられたバッファー膜と、前記バッファー膜に接続して設けられた半導体膜と、前記第１電極膜と、前記光吸収膜と、前記バッファー膜と、前記半導体膜とを覆い、一部が開口して前記半導体膜を露出させて設けられた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜から露出させた前記半導体膜に接続して前記層間絶縁膜上に設けられた第２電極膜と、を有し、前記平坦化膜と前記光電変換部との間に設けられ、前記平坦化膜の熱膨張率よりも前記光吸収膜の熱膨張率に近い熱膨張率を有し、前記光吸収膜と前記平坦化膜との熱膨張率差により前記光吸収膜に生じる応力を緩和する応力緩和層を備えることを特徴とする。

この構成によれば、応力緩和層上に形成された第１電極膜を覆うように光吸収膜を形成した際に、光吸収膜は平坦化膜に接触することなく第１電極膜または応力緩和層に接触することになる。本発明では、応力緩和層が平坦化膜の熱膨張率よりも光吸収膜の熱膨張率に近い熱膨張率を有するため、光吸収膜と平坦化膜との熱膨張率差よりも光吸収膜と応力緩和層との熱膨張率差を小さくすることが可能となる。従って、本発明では、熱膨張率差により光吸収膜に生じる応力を緩和することができ、光吸収膜に剥がれが生じることを抑制することができる。

上記のひとつの光電変換装置において、前記応力緩和層は、第１２元素と第１６元素の化合物であることが好ましい。

上記のひとつの光電変換装置において、前記第１２元素は、ＺｎまたはＣｄであることが好ましい。

上記のひとつの光電変換装置において、前記第１６元素は、ＳまたはＳｅであることが好ましい。

上記のひとつの光電変換装置において、前記スイッチング素子及び前記光電変換部を備えた画素部が複数設けられ、隣り合う前記画素部の間には、前記応力緩和層が非形成となる非形成領域が設けられることが好ましい。

これらの構成によれば、応力緩和層が半導体材料である場合でも、応力緩和層を介して画素部間で電気リークが生じることを防止できる。

上記のひとつの光電変換装置において、前記応力緩和層は、前記平坦化膜と前記第１電極膜との間に設けられることが好ましい。

第１電極膜を覆うように光吸収膜を形成する際に、光吸収膜が平坦化膜に接触することを防止できる。

上記のひとつの光電変換装置において、前記第１電極膜は、ＭｏまたはＣｒまたはＴｉで形成されることが好ましい。

この構成によれば、セレン化合物と接触する場合でも耐セレン腐食性を有する高融点の第１電極膜を形成することが可能となる。

上記のひとつの光電変換装置において、前記光吸収膜は、カルコパイライト構造の化合物半導体であることが好ましい。

この構成によれば、光吸収膜としてカルコパイライト構造の化合物半導体を用いた場合においても、熱膨張率差により光吸収膜に生じる応力を緩和することができ、光吸収膜に剥がれが生じることを抑制することができる。

本発明に係るひとつの電子機器は、上記の光電変換装置を備えることを特徴とする。

この構成によれば、光吸収膜に剥がれが生じることを抑制された高品質の電子機器を得ることができる。

本発明に係るひとつの光電変換装置の製造方法は、回路部を形成する回路部形成工程と、前記回路部を形成した後に光電変換部を形成する光電変換部形成工程と、を含み、前記回路部形成工程は、スイッチング素子を形成する工程と、平坦化膜を形成する工程とを含み、前記光電変換部形成工程は、前記スイッチング素子と電気的に接続される第１電極膜を形成する工程と、前記第１電極を覆って設けられるＣＩＳ膜またはＣＩＧＳ膜で構成される光吸収膜を形成する工程と、前記光吸収膜に接続してバッファー膜を形成する工程と、前記バッファー膜に接続する半導体膜を形成する工程と、前記第１電極膜、前記光吸収膜、前記バッファー膜及び前記半導体膜を覆い、前記半導体膜の一部を露出させて層間絶縁膜を形成する工程と、前記露出させた前記半導体膜及び前記層間絶縁膜に接続させて第２電極膜を形成する工程とを含み、前記平坦化膜と前記光電変換部との間に、前記平坦化膜の熱膨張率よりも前記光吸収膜の熱膨張率に近い熱膨張率を有し、前記光吸収膜と前記平坦化膜との熱膨張率差により前記光吸収膜に生じる応力を緩和する応力緩和層を形成する工程を含むことを特徴とする。

この方法によれば、応力緩和層上に形成された第１電極膜を覆うように光吸収膜を形成した際に、光吸収膜は平坦化膜に接触することなく第１電極膜または応力緩和層に接触することになる。これにより、応力緩和層が平坦化膜の熱膨張率よりも光吸収膜の熱膨張率に近い熱膨張率を有するため、光吸収膜と平坦化膜との熱膨張率差よりも光吸収膜と応力緩和層との熱膨張率差を小さくすることが可能となる。従って、本発明では、熱膨張率差により光吸収膜に生じる応力を緩和することができ、光吸収膜に剥がれが生じることを抑制することができる。

本実施形態に係る光電変換装置１の概略構成を示す平面図。 画素部ＰＸを拡大した平面図。 図２におけるＡ−Ａ線視断面図。 光電素子２００の要部詳細を示す断面図。 光電変換装置１の製造工程を示すフローチャート。 光電変換装置１の製造工程を示す図。 光電変換装置１の製造工程を示す図。 本発明の実施形態に係る光電変換装置１を備える電子機器の概略図。

以下、本発明の光電変換装置、光電変換装置の製造方法及び電子機器の実施の形態を、図１ないし図８を参照して説明する。

なお、以下に記載の実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。

図１は、本実施形態に係る光電変換装置１の概略構成を示す平面図である。図２は、画素部ＰＸを拡大した平面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ線視断面図である。

［光電変換装置の構造］
図１乃至図３に示す光電変換装置１は、マトリクス状に配列された複数の画素部ＰＸを備えている。画素部ＰＸは、図２に示すように、信号線（ソース電極）３１と走査線（ゲート電極）３２との交差部に配置されている。

図３に示すように、光電変換装置１は、基板１１０と、回路部１０と、光電変換部２０と、を備えている。基板１１０は、ガラス等の材料を含み形成されている。基板１１０は、例えば、ホウ珪酸ガラス等が用いられている。

回路部１０は、基板１１０上にスイッチング素子１２０としての薄膜トランジスターを備えている。また、回路部１０は、当該スイッチング素子１２０を覆う平坦化膜１８０を備えている。

［回路部の構造］
回路部１０は、基板１１０上にソース・ドレイン電極や、ゲート電極、絶縁膜等から構成されるスイッチング素子１２０としての薄膜トランジスターが設けられている。本実施形態の各図において、スイッチング素子１２０は、いわゆるポリシリコン薄膜トランジスターを示している。しかし、これに限定されることなくスイッチング素子１２０は、アモルファスシリコン薄膜トランジスターを設けても良い。

また、回路部１０は、スイッチング素子１２０を覆い、基板１１０と重なる様に対応させて平坦化膜１８０が設けられている。平坦化膜１８０は、例えば、熱膨張率が約０．５ｐｐｍ／Ｋ（＝０．５×１０^−６／Ｋ）の酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を含み設けられている。

［光電変換部の構造］
光電変換部２０は、応力緩和層ＳＣを介して回路部１０の平坦化膜１８０上に設けられた第１電極膜（下部電極）２１０と、光電素子２００と、層間絶縁膜２６０と、第２電極膜（画素電極）２７０と、を備えている。

第１電極膜２１０は、各画素部ＰＸ毎に独立して設けられている。第１電極膜２１０は、コンタクト部３３においてゲート電極３２を介してスイッチング素子１２０に電気的に接続される。第１電極膜２１０は、平坦化膜１８０に形成された孔部１８１の内面に成膜された応力緩和層ＳＣ上にも成膜され、スイッチング素子１２０に接続されたゲート電極３２と接続されてコンタクト部３３を形成する。第１電極膜２１０は、高融点で耐セレン（Ｓｅ）腐食性を有する金属として、例えば、熱膨張率が約５．０ｐｐｍ／Ｋ（＝５．０×１０^−６／Ｋ）のモリブデン（Ｍｏ）等を含み設けられている。なお、モリブデンの他にＣｒ（クロム）やＴｉ（チタン）等の金属を用いてもよい。

図４は、光電素子２００の要部詳細を示す断面図である。

光電素子２００は、カルコパイライト構造を有する半導体装置であり、光電変換装置１に入射する光を電気信号に変換するものである。光電素子２００は、第１電極膜２１０上に順次設けられた（積層された）光吸収膜２２０と、ｎ型半導体のバッファー膜２４０と、半導体膜２５０と、を備えている。

光吸収膜２２０は、例えば、カルコパイライト構造を有する化合物半導体である。光吸収膜２２０は、例えば、Ｃｕ（Ｉｎｘ、Ｇａ（１−ｘ））Ｓｅ_２（０≦ｘ≦１）で構成された、熱膨張率が約９．０ｐｐｍ／Ｋ（＝９．０×１０^−６／Ｋ）のいわゆるＣＩＧＳ（Ｃｕ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｓｅ）系膜である。光吸収膜２２０はとして、例えば、ＣＩＳ（Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｅ）系膜であってもよい。

光電素子２００が備えるバッファー膜２４０は、例えば、カドミウム（Ｃｄ）及び硫黄（Ｓ）等を含み設けられている。また、半導体膜２５０は、例えば、ｎ型の半導体膜２５０で酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を含み設けられている。

光電変換部２０の層間絶縁膜２６０は、平坦化膜１８０と重なる様に対応させて第１電極膜２１０と、光電素子２００（光吸収膜２２０、バッファー膜２４０、半導体膜２５０）と、応力緩和層ＳＣとを囲む様に設けられている。層間絶縁膜２６０は、図４に示すように、その一部を開口し半導体膜２５０を露出させた露出領域２５１を備える。露出領域２５１は、換言すると層間絶縁膜２６０で半導体膜２５０を覆わない領域である。

第２電極膜２７０は、光電素子２００から電気信号を取り出す電極であって、層間絶縁膜２６０と重なる様に対応させて設けられている。なお、第２電極膜２７０は、その一部が光電素子２００の半導体膜２５０と、露出領域２５１で接続されている。第２電極膜２７０は、例えば、ＩＴＯ（Indium tin oxide）等を含み形成されている。

また、第２電極膜２７０は、図示を省略する信号線（ソース電極）と接続され、光電変換部２０で変換された光を電気信号として出力している。

応力緩和層ＳＣは、光吸収膜２２０を成膜する際に光吸収膜２２０と平坦化膜１８０との熱膨張率差によって光吸収膜２２０に生じる応力を緩和するものである。応力緩和層ＳＣは、光電変換部２０と平坦化膜１８０との間に設けられている。より詳細には、応力緩和層ＳＣは、第１電極膜２１０と平坦化膜１８０との間に設けられている。応力緩和層ＳＣは、例えば、第１２元素と第１６元素の化合物で構成される。応力緩和層ＳＣを構成する第１２元素としては、Ｚｎ（亜鉛）またはＣｄ（カドミウム）を好適に選択できる。応力緩和層ＳＣを構成する第１６元素としては、Ｓ（硫黄）またはＳｅ（セレン）を好適に選択できる。本実施形態では、応力緩和層ＳＣは、熱膨張率が約７．０ｐｐｍ／Ｋ（＝７．０×１０^−６／Ｋ）のＺｎＳｅで形成される。

平坦化膜１８０上で層間絶縁膜２６０が設けられた領域については、応力緩和層ＳＣの非形成領域である。すなわち、隣り合う画素部ＰＸの間には応力緩和層ＳＣが形成されない領域が層間絶縁膜２６０によって形成されている。上記の光電素子２００（光吸収膜２２０、バッファー膜２４０、半導体膜２５０）は、応力緩和層ＳＣに積層されるように設けられている。

［光電変換装置の製造方法］
次に、光電変換装置１を製造する各工程について、図５に示すフローチャート、図６及び図７に示す製造工程図を参照して説明する。

図５に示すように、光電変換装置１を製造する工程は、回路部形成工程Ｓ１００と、応力緩和層形成工程Ｓ１１０と、光電変換部形成工程Ｓ２００と、を含む。以下、工程順に光電変換装置１の製造工程について説明する。

［回路部形成工程］
回路部形成工程Ｓ１００は、基板１１０上に回路部１０としてのスイッチング素子１２０を形成する工程である。

回路部形成工程Ｓ１００は、公知の半導体装置製造工程を用いて基板１１０上にスイッチング素子１２０として薄膜トランジスターを形成する工程である。当該スイッチング素子１２０を形成する工程は公知の技術であるため説明を省略する。

また、回路部形成工程Ｓ１００は、スイッチング素子１２０としての薄膜トンランジスターを覆う平坦化膜１８０の形成を行う平坦化膜形成工程を含む。

平坦化膜形成工程は、当該回路部形成工程Ｓ１００で形成されたスイッチング素子１２０を覆う様に、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって酸化シリコン膜（ＳｉＯ_２膜）等を平坦化膜１８０として形成する。

平坦化膜形成工程においては、スイッチング素子１２０を覆う平坦化膜１８０が形成された後に、コンタクト部３３を形成するための孔部１８１を形成することを含む。

［応力緩和層形成工程］
応力緩和層形成工程Ｓ１１０は、応力緩和層ＳＣを形成する工程である。

図６（ａ）は、平坦化膜１８０上に応力緩和層ＳＣが形成された状態を示している。

応力緩和層ＳＣは、平坦化膜形成工程で形成された平坦化膜１８０を覆うように、例えば、ＣＶＤ法（化学的蒸着法、化学気相成長法とも称される）によって、孔部１８１の内面を含めてＺｎＳｅ膜を応力緩和層ＳＣとして形成する。

［光電変換部形成工程］
光電変換部形成工程Ｓ２００は、光電変換部２０を形成する工程である。

光電変換部形成工程Ｓ２００は、第１電極膜形成工程Ｓ２１０、パターニング工程Ｓ２１５、光吸収膜形成工程Ｓ２２０、パターニング工程Ｓ２３０、バッファー膜形成工程Ｓ２４０、半導体膜形成工程Ｓ２５０、層間絶縁膜形成工程Ｓ２６０及び第２電極膜形成工程Ｓ２７０を含む。

光電変換部形成工程Ｓ２００は、前述の応力緩和層形成工程Ｓ１１０で形成した応力緩和層ＳＣに重ねて光電変換部２０を形成する工程である。

［第１電極膜形成工程］
第１電極膜形成工程Ｓ２１０は、前述の応力緩和層形成工程Ｓ１１０で形成された応力緩和層ＳＣ上に、モリブデン（Ｍｏ）を含む第１電極膜２１０を形成する工程である。

図６（ｂ）は、応力緩和層ＳＣ上に第１電極膜２１０が形成された状態を示している。第１電極膜形成工程Ｓ２１０は、例えば、スパッタ法を用いてモリブデン（Ｍｏ）を含む第１電極膜２１０を応力緩和層ＳＣ上に形成する。

［パターニング工程］
パターニング工程Ｓ２１５は、第１電極膜２１０を所定の形状に形成する工程である。

図６（ｃ）は、パターニング工程Ｓ２１５によって、第１電極膜２１０が所定の形状にパターニングされた状態を示している。第１電極膜２１０を所定の形状にパターニングするパターニング工程Ｓ２１５は、例えば、第１電極膜２１０上にフォトリソグラフィーにてマスクパターン（不図示）を形成し、ドライエッチング法等によって、マスクパターンが形成されていない領域、即ち、所定の形状として不要な第１電極膜２１０の除去を行う。

次に、光電素子２００を形成する光吸収膜形成工程Ｓ２２０、パターニング工程Ｓ２３０、バッファー膜形成工程Ｓ２４０及び半導体膜形成工程Ｓ２５０について説明する。

［光吸収膜形成工程］
光吸収膜形成工程Ｓ２２０は、第１電極膜２１０上に銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、又は銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）等を含む光吸収膜２２０を形成する工程である。

図６（ｄ）は、光吸収膜形成工程Ｓ２２０によって前述の第１電極膜２１０を覆う光吸収膜２２０が形成された状態を示している。

光吸収膜形成工程Ｓ２２０は、例えば銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）の合金２２１をセレン（Ｓｅ）雰囲気中で加熱する、いわゆるアニールを行うセレン化工程を含む。合金２２１は、セレン化工程によってセレン（Ｓｅ）雰囲気中でアニールすることでセレン化され、ＣＩＧＳ（Ｃｕ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｓｅ_２）系膜として形成される。

本実施形態においてセレン化工程は、そのアニール温度を概ね５００℃とした。なお、当該温度は、光吸収膜２２１の特性（構成）によって適宜変更しても良い。

光吸収膜形成工程Ｓ２２０としては、例えば、スパッタ法（蒸着法）を用いて銅（Ｃｕ）と、インジウム（Ｉｎ）、又は銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）等とを含む光吸収膜２２０を形成することも可能である。

また、合金２２１として、Ｃｕ，Ｉｎを用い、セレン化工程を行い、いわゆるＣＩＳ（Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｅ_２）系膜を形成することも可能である。

光吸収膜形成工程Ｓ２２０で形成された光吸収膜２２０は、図６（ｄ）に示すように、第１電極膜２１０及び応力緩和層ＳＣに接触して形成される。光吸収膜２２０は熱膨張率が約９．０ｐｐｍ／Ｋであり、第１電極膜２１０は熱膨張率が約５．０ｐｐｍ／Ｋであり、応力緩和層ＳＣは、熱膨張率が約７．０ｐｐｍ／Ｋであり、これらの熱膨張率差は微小である。一方、平坦化膜１８０は熱膨張率が約０．５ｐｐｍ／Ｋであり、光吸収膜２２０のと熱膨張率差が大きいものとなっている。そのため、応力緩和層ＳＣが存在しない状態で光吸収膜２２０が形成された場合、熱膨張率差が大きい光吸収膜２２０と平坦化膜１８０とが接触することになる。光吸収膜２２０と平坦化膜１８０とが接触した状態で５００℃の温度下でアニールを行うと、熱膨張率差に起因して光吸収膜２２０に生じる応力集中が大きくなるが、本実施形態では平坦化膜１８０上に応力緩和層ＳＣが形成されているため、５００℃の温度下でアニールを行った場合でも、熱膨張率差に起因して光吸収膜２２０に生じる応力が緩和される。

［パターニング工程］
パターニング工程Ｓ２３０は、光吸収膜２２０と第１電極膜２１０と応力緩和層ＳＣとを所定の形状に形成する工程である。図７（ａ）は、パターニング工程Ｓ２３０によって、光吸収膜２２０と第１電極膜２１０と応力緩和層ＳＣとが所定の形状にパターニングされた状態を示している。光吸収膜２２０と第１電極膜２１０と応力緩和層ＳＣとを所定の形状にパターニングするパターニング工程Ｓ２３０は、例えば、光吸収膜２２０上にフォトリソグラフィーにてマスクパターン（不図示）を形成し、ドライエッチング法等によって、マスクパターンが形成されていない領域、即ち、所定の形状として不要な光吸収膜２２０、第１電極膜２１０及び応力緩和層ＳＣの除去を行う。応力緩和層ＳＣは半導体材料で形成されているため、応力緩和層ＳＣが残留していると応力緩和層ＳＣを介して画素部ＰＸ間で電流のリークが生じる可能性がある。そのため、応力緩和層ＳＣについても画素部ＰＸ毎に独立させるためにパターニングを行う。

［バッファー膜形成工程］
バッファー膜形成工程Ｓ２４０は、前述のパターニング工程Ｓ２３０でパターニングされた光吸収膜２２０上に、バッファー膜２４０を形成する工程である。

図７（ｂ）は、当該工程によって光吸収膜２２０上に、バッファー膜２４０が形成された状態を示している。

バッファー膜形成工程Ｓ２４０は、例えば、溶液成長（Chemical Bath Deposition）法によって、カドミウム（Ｃｄ）及び硫黄（Ｓ）等を含むバッファー膜２４０を形成する。その後、バッファー膜２４０上にフォトリソグラフィーにてマスクパターン（不図示）を形成し、ドライエッチング法等によって、マスクパターンが形成されていない領域、即ち、所定の形状として不要なバッファー膜２４０の除去を行う。

［半導体膜形成工程］
半導体膜形成工程Ｓ２５０は、前述のバッファー膜形成工程Ｓ２４０で形成したバッファー膜２４０上に、半導体膜２５０を形成する工程である。

図７（ｃ）は、当該工程によってバッファー膜２４０上に、半導体膜２５０が形成された状態を示している。
半導体膜形成工程Ｓ２５０は、例えば、スパッタ法によって、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を含むｎ型の半導体膜２５０を形成する。その後、半導体膜２５０上にフォトリソグラフィーにてマスクパターン（不図示）を形成し、ドライエッチング法等によって、マスクパターンが形成されていない領域、即ち、所定の形状として不要な半導体膜２５０の除去を行う。

［層間絶縁膜形成工程］
層間絶縁膜形成工程Ｓ２６０は、平坦化膜１８０に対応させて第１電極膜２１０と、光電素子２００（光吸収膜２２０、バッファー膜２４０、半導体膜２５０）とを囲む様に層間絶縁膜２６０を形成する工程である。

図７（ｄ）は、当該工程によって層間絶縁膜２６０が形成された状態を示している。層間絶縁膜形成工程Ｓ２６０は、例えば、ＣＶＤ法によって窒化シリコン（ＳｉＮｘ）を含む層間絶縁膜２６０を平坦化膜１８０に対応して形成する。また、後述する第２電極膜形成工程Ｓ２７０によって形成する第２電極膜２７０と半導体膜２５０とが接続される露出領域２５１の形成を行う。露出領域２５１の形成は、例えば、層間絶縁膜２６０上にフォトリソグラフィー法等によって、露出領域２５１となる部分が開口したマスクパターン（不図示）を形成する。更に、ドライエッチング法等によって、前述のマスクパターンが開口した部分、即ち、露出領域２５１となる部分の層間絶縁膜２６０を除去し、半導体膜２５０を露出させる。

［第２電極膜形成工程］
第２電極膜形成工程Ｓ２７０は、前述の光電素子２００の半導体膜２５０の露出領域２５１上と、層間絶縁膜２６０上と、に第２電極膜２７０を形成する工程である。

図４は、当該工程によって第２電極膜２７０が光電素子２００の半導体膜２５０と接続して形成された状態を示している。第２電極膜形成工程Ｓ２７０は、前述の層間絶縁膜形成工程Ｓ２６０で設けられた層間絶縁膜２６０上、及び露出領域２５１において露出する半導体膜２５０上に第２電極膜２７０を形成する。第２電極膜形成工程Ｓ２７０は、例えば、スパッタ法等によってＩＴＯを含む第２電極膜２７０を形成する。その後、第２電極膜２７０上にフォトリソグラフィーにてマスクパターン（不図示）を形成し、ウエットエッチング法等によって、マスクパターンが形成されていない領域、即ち、所定の形状として不要な第２電極膜２７０の除去を行う。第２電極膜形成工程Ｓ２７０が完了することで、光電変換装置１を製造する各工程が終了する。

以上説明したように、本実施形態では、平坦化膜１８０と光電変換部２０との間、より詳細には平坦化膜１８０と第１電極膜２１０との間に、平坦化膜１８０の熱膨張率よりも光吸収膜２２０の熱膨張率に近い熱膨張率を有する応力緩和層ＳＣが設けられているため、光吸収膜２２０を形成した際に熱膨張率差に起因して光吸収膜２２０に生じる応力集中を緩和できる。そのため、本実施形態では、応力集中によって光吸収膜２２０に剥がれが生じることを抑制可能である。

また、本実施形態では、複数の画素部ＰＸの間に応力緩和層ＳＣの非形成領域が設けられるように、パターニング工程Ｓ２３０で応力緩和層ＳＣを画素部ＰＸ毎に独立するようにパターニングしているため、応力緩和層ＳＣを介して画素部ＰＸ間で電気リークが生じることを防止することが可能である。

［電子機器］
次いで、本発明の一実施形態に係る光電変換装置１を適用した電子機器の実施例について、図８に基づき説明する。

図８は、本発明の実施形態に係る光電変換装置１を備える電子機器としてのアルコール濃度測定装置１０００の概略を示す図である。図８に示すアルコール濃度測定装置１０００は、静脈に流れる血液に光を照射し、その反射する光を光電変換装置１で受光して血液中のアルコール濃度を測定する装置である。

この様なアルコール濃度測定装置１０００には、指１２００に光を照射し、その反射した光を受光する撮像装置１１２０と、制御装置１１４０と、を備える。撮像装置１１２０には、発光部１１２１と、受光部１１２２として光電変換装置１を備える。また、指１２００を乗せる検出面１１６０を備える。

制御装置１１４０には、発光部１１２１を制御する発光制御部１１４１と、受光部１１２２としての光電変換装置１から出力された電気信号を処理する受光処理部１１４２と、受光処理部１１４２で処理された信号に基づきアルコール濃度の測定を行う測定部１１４３と、を備える。

光電変換装置１を備える電子機器としてのアルコール濃度測定装置１０００は、受光部１１２２として本発明の実施形態に係る光電変換装置１が搭載されることで、血液に反射される光の受光の信頼性を高めることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、本発明の実施形態に係る光電変換装置１は、図８のアルコール濃度測定装置１０００の他にも、例えば、各種の光センサー、イメージセンサー、生体認証装置、指紋撮像装置や静脈パターン撮像装置、虹彩撮像装置等の固体撮像装置、太陽電池装置等に適用することができる。

また、上記実施形態では、応力緩和層ＳＣが第１２元素としてのＺｎと第１６元素としてのＳｅとの化合物である構成を例示したが、これに限定されるものではなく、第１２元素としてＣｄを用いたり、第１６元素としてＳを用いる構成を適宜選択可能である。本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において広く適用が可能である。

１…光電変換装置、 １０…回路部、 ２０…光電変換部、 １１０…基板、 １２０…スイッチング素子、 １８０…平坦化膜、 ２１０…第１電極膜（下部電極）、 ２２０…光吸収膜、 ２４０…バッファー膜、 ２５０…半導体膜、 ２６０…層間絶縁膜、 ２７０…第２電極膜（画素電極）、 １０００…アルコール濃度測定装置（電子機器）、 ＰＸ…画素部、 ＳＣ…応力緩和層

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた回路部と、
   前記回路部に重ねて設けられた光電変換部と、を備え、
   前記回路部は、
   スイッチング素子と、前記スイッチング素子を覆う平坦化膜と、を有し、
   前記光電変換部は、
   前記スイッチング素子と電気的に接続される第１電極膜と、前記第１電極を覆って設けられるＣＩＳ膜またはＣＩＧＳ膜で構成される光吸収膜と、
   前記光吸収膜に接続して設けられたバッファー膜と、
   前記バッファー膜に接続して設けられた半導体膜と、
   前記第１電極膜と、前記光吸収膜と、前記バッファー膜と、前記半導体膜とを覆い、一部が開口して前記半導体膜を露出させて設けられた層間絶縁膜と、
   前記層間絶縁膜から露出させた前記半導体膜に接続して前記層間絶縁膜上に設けられた
   第２電極膜と、を有し、
   前記平坦化膜と前記光電変換部との間に設けられ、前記平坦化膜の熱膨張率よりも前記光吸収膜の熱膨張率に近い熱膨張率を有し、前記光吸収膜と前記平坦化膜との熱膨張率差により前記光吸収膜に生じる応力を緩和する応力緩和層を備えることを特徴とする光電変換装置。
2. 前記応力緩和層は、第１２元素と第１６元素の化合物であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
3. 前記第１２元素は、ＺｎまたはＣｄであることを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
4. 前記第１６元素は、ＳまたはＳｅであることを特徴とする請求項２または３に記載の光電変換装置。
5. 前記スイッチング素子及び前記光電変換部を備えた画素部が複数設けられ、
   隣り合う前記画素部の間には、前記応力緩和層が非形成となる非形成領域が設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光電変換装置。
6. 前記応力緩和層は、前記平坦化膜と前記第１電極膜との間に設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光電変換装置。
7. 前記第１電極膜は、ＭｏまたはＣｒまたはＴｉで形成されることを特徴とする請求項６項に記載の光電変換装置。
8. 前記光吸収膜は、カルコパイライト構造の化合物半導体であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光電変換装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の光電変換装置を備えることを特徴とする電子機器。
10. 回路部を形成する回路部形成工程と、
    前記回路部を形成した後に光電変換部を形成する光電変換部形成工程と、を含み、
    前記回路部形成工程は、スイッチング素子を形成する工程と、平坦化膜を形成する工程とを含み、
    前記光電変換部形成工程は、前記スイッチング素子と電気的に接続される第１電極膜を形成する工程と、前記第１電極を覆って設けられるＣＩＳ膜またはＣＩＧＳ膜で構成される光吸収膜を形成する工程と、前記光吸収膜に接続してバッファー膜を形成する工程と、前記バッファー膜に接続する半導体膜を形成する工程と、前記第１電極膜、前記光吸収膜、前記バッファー膜及び前記半導体膜を覆い、前記半導体膜の一部を露出させて層間絶縁膜を形成する工程と、前記露出させた前記半導体膜及び前記層間絶縁膜に接続させて第２電極膜を形成する工程とを含み、
    前記平坦化膜と前記光電変換部との間に、前記平坦化膜の熱膨張率よりも前記光吸収膜の熱膨張率に近い熱膨張率を有し、前記光吸収膜と前記平坦化膜との熱膨張率差により前記光吸収膜に生じる応力を緩和する応力緩和層を形成する工程を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。

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