JP6661900B2 - 光電変換装置、光電変換装置の製造方法、および電子機器 - Google Patents
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Description
また、この構成によれば、絶縁層は、第3電極を覆うように形成され、第1電極上のセレン化膜と平面視で重なる開口部を有している。したがって、第1電極と第3電極との上に絶縁層を形成した後でセレン化を行うことで、第3電極をセレン化することなく、第1電極のうち平面視で開口部と重なる領域をセレン化することが可能となる。
[適用例2]本適用例の光電変換装置は、第1金属を含む第1電極と、前記第1電極よりも上層に配置された第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置された半導体層と、前記第1金属を含む第3電極と、を備え、前記第1電極と前記第3電極とは同一層に形成されており、前記第1電極上に選択的に前記第1金属のセレン化膜が形成されており、前記第1電極と前記第3電極との上には開口部を有する金属酸化層が形成されており、前記セレン化膜は、平面視で、前記第1電極上に設けられた前記開口部と重なる領域に配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、第1電極と第2電極との間に半導体層が配置された光電変換装置において第1電極上に第1金属のセレン化膜が形成されているので、第1電極にセレン化膜が接し、セレン化膜に半導体層が接している。そのため、第1電極とセレン化膜と半導体層とのそれぞれの境界においてオーミック接触が得られるので、第1電極と半導体層とが接している場合と比べて、第1電極と半導体層との間の接触抵抗を低く抑えることができる。また、第1電極と第3電極とが同一の第1金属を用いて同一層に形成されているので、例えば、第1電極を受光素子の電極とし第3電極を中継電極や配線部とすれば、光電変換装置を簡易な構成にできる。そして、第3電極上には第1金属のセレン化膜が形成されていないので、第3電極の配線抵抗を低く抑えることができる。これらにより、高感度で安定して動作する光電変換装置を提供することができる。
また、この構成によれば、金属酸化層は、第3電極を覆うように形成され、第1電極上のセレン化膜と平面視で重なる開口部を有している。したがって、第1電極と第3電極との上に金属酸化層を形成した後でセレン化を行うことで、第3電極をセレン化することなく、第1電極のうち平面視で開口部と重なる領域をセレン化することが可能となる。また、半導体層となる半導体膜を第1電極と第3電極とを覆うように形成する場合に、開口部内の領域以外では半導体膜が金属酸化層に接して形成されるので、絶縁層に接して形成される場合と比べて半導体膜の密着性が向上し浮きや膜剥がれが生じにくくなる。
次に、本実施形態に係る光電変換装置を備えた電子機器の一例としての生体情報取得装置について、図1および図2を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る電子機器の一例としての生体情報取得装置の構成を示す斜視図である。図2は、生体情報取得装置の電気的な構成を示すブロック図である。
次に、本実施形態に係る生体情報取得装置200が有するセンサー部150について、図3および図4を参照して説明する。図3は、センサー部の構成を示す概略斜視図である。図4は、センサー部の構造を示す概略断面図である。
<光電変換装置>
次に、第1の実施形態に係る光電変換装置としてのイメージセンサー100について、図5および図6を参照して説明する。上述したように、イメージセンサー100は、光電変換素子として複数のフォトセンサー50を備えている。図5は、第1の実施形態に係るフォトセンサーの電気的な構成を示す等価回路図である。図6は、第1の実施形態に係るフォトセンサーの構成を示す概略断面図である。
次に、第1の実施形態に係る光電変換装置の製造方法について、図7、図8、および図9を参照して説明する。ここでは、本発明の特徴であるフォトセンサー50の製造方法を説明する。図7、図8、および図9は、第1の実施形態に係るフォトセンサーの製造方法を説明する図である。なお、図7、図8、および図9の各図は、図6の部分拡大図に相当する。
<光電変換装置>
第2の実施形態では、第1の実施形態に対して、光電変換装置としてのイメージセンサー100におけるフォトセンサーの構成が異なっている。第2の実施形態に係るフォトセンサー60について、図10を参照して説明する。図10は、第2の実施形態に係るフォトセンサーの構成を示す概略断面図である。
次に、第2の実施形態に係る光電変換装置の製造方法について、図11、図12、および図13を参照して説明する。ここでは、フォトセンサー60の製造方法について、主として第1の実施形態との相違点を説明する。図11、図12、および図13は、第2の実施形態に係るフォトセンサーの製造方法を説明する図である。なお図11、図12、および図13の各図は、図10の部分拡大図に相当する。
第2の実施形態では、図11(b)に示す工程で導電膜31a上に形成された金属酸化膜32aが、図10に示すフォトセンサー60が完成した状態においても、下部電極31上の金属酸化層32および中継電極34上の金属酸化層35として残された構成であったが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、金属酸化膜32a(金属酸化層32および金属酸化層35)が残されていない構成であってもよい。図14は、変形例1に係るフォトセンサーの製造方法を説明する図である。
上記実施形態では、p型半導体層23が、第11族元素、第13族元素、および第16族元素を含むカルコパイライト構造のCIS系やCIGS系の膜で構成されていたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、p型半導体層23を、第11族元素、第12族元素、第14族元素、および第16族元素を含むCZTS(Cu2ZnSnS4)系の膜で構成してもよい。例えば、図7(d)および図11(d)に示す工程において、下部電極膜21b上に第11族元素である銅(Cu)、第12族元素である亜鉛(Zn)、および第14族元素であるスズ(Sn)の金属膜を形成し、第16族元素であるイオウ(S)を含む雰囲気中で熱処理を施すことにより、p型半導体層23をCZTS系の膜で構成できる。
上記実施形態では、光電変換装置として、カルコパイライト構造の半導体膜を有するフォトダイオード20またはフォトダイオード30を備えたイメージセンサー100を例に挙げて説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。光電変換装置は、カルコパイライト構造の半導体膜を有するフォトダイオード20またはフォトダイオード30を備えた太陽電池であってもよい。
上記実施形態では、電子機器として、血管の画像情報や血液中の特定成分などの情報を入手可能な携帯型の情報端末装置である生体情報取得装置200を例に挙げて説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。電子機器は、据置型など異なる形態の情報端末装置であってもよいし、指の静脈の画像情報を取得し予め登録された静脈の画像情報と比較することで個人を特定する生体認証装置であってもよい。また、電子機器は、指紋や眼球の虹彩などを撮像する固体撮像装置であってもよい。
Claims (9)
- 第1金属を含む第1電極と、前記第1電極よりも上層に配置された第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置された半導体層と、前記第1金属を含む第3電極と、を備え、
前記第1電極と前記第3電極とは同一層に形成されており、
前記第1電極上に選択的に前記第1金属のセレン化膜が形成されており、
前記第1電極と前記第3電極との上には開口部を有する絶縁層が形成されており、
前記セレン化膜は、平面視で、前記第1電極上に設けられた前記開口部と重なる領域に配置されていることを特徴とする光電変換装置。 - 第1金属を含む第1電極と、前記第1電極よりも上層に配置された第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置された半導体層と、前記第1金属を含む第3電極と、を備え、
前記第1電極と前記第3電極とは同一層に形成されており、
前記第1電極上に選択的に前記第1金属のセレン化膜が形成されており、
前記第1電極と前記第3電極との上には開口部を有する金属酸化層が形成されており、
前記セレン化膜は、平面視で、前記第1電極上に設けられた前記開口部と重なる領域に配置されていることを特徴とする光電変換装置。 - 請求項1または2に記載の光電変換装置であって、
前記第1電極の層厚は、前記第3電極の層厚よりも薄いことを特徴とする光電変換装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の光電変換装置であって、
前記第2電極と前記第3電極とが電気的に接続されていることを特徴とする光電変換装置。 - 請求項4に記載の光電変換装置であって、
トランジスターをさらに備え、
前記第3電極は、前記トランジスターのゲート電極に電気的に接続されていることを特徴とする光電変換装置。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の光電変換装置であって、
前記半導体層は、カルコパイライト構造の半導体膜を含むことを特徴とする光電変換装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の光電変換装置と、前記光電変換装置に積層された発光装置と、を備えていることを特徴とする電子機器。
- 基板上に第1金属を含む導電膜を成膜して第1電極と第3電極とを形成する工程と、
前記第3電極を覆うとともに前記第1電極上に開口部を有する絶縁層を形成する工程と、
前記開口部内に第11族元素と第13族元素とを含む金属膜を形成する工程と、
前記金属膜のうちの前記第1電極と接触する部位を選択的にセレン化するとともに、前記金属膜の他の部位を半導体層とする工程と、
前記半導体層を介して、前記第1電極よりも上層に第2電極を形成する工程と、を含み、
前記セレン化する工程では、前記第1電極の表層部が選択的に前記第1金属のセレン化物となることを特徴とする光電変換装置の製造方法。 - 基板上に第1金属を含む導電膜を成膜して第1電極と第3電極とを形成する工程と、
前記第3電極を覆うとともに前記第1電極上に開口部を有する金属酸化層を形成する工程と、
前記開口部内に第11族元素と第13族元素とを含む金属膜を形成する工程と、
前記金属膜のうちの前記第1電極と接触する部位を選択的にセレン化するとともに、前記金属膜の他の部位を半導体層とする工程と、
前記半導体層を介して、前記第1電極よりも上層に第2電極を形成する工程と、を含み、
前記セレン化する工程では、前記第1電極の表層部が選択的に前記第1金属のセレン化物となることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
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