JPH1140834A - 光電変換装置およびその製造方法 - Google Patents

光電変換装置およびその製造方法

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JPH1140834A
JPH1140834A JP9197492A JP19749297A JPH1140834A JP H1140834 A JPH1140834 A JP H1140834A JP 9197492 A JP9197492 A JP 9197492A JP 19749297 A JP19749297 A JP 19749297A JP H1140834 A JPH1140834 A JP H1140834A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
conversion device
film
electrode
protective film
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JP9197492A
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English (en)
Inventor
Masato Usuda
真人 薄田
Katsuto Nagano
克人 長野
Yoshio Saida
良夫 斉田
Jun Hirabayashi
潤 平林
Atsushi Hagiwara
萩原  淳
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は光電変換素子の受光表面を耐摩耗性
の高い保護層で覆った光電変換装置およびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 ガラスで構成される基板上に保護膜とし
て耐摩耗性の高いBN膜1を形成し、第1の電極2を形
成した後、半導体膜3を光電変換層として形成する。半
導体膜3上に第2の電極4を形成し、樹脂で構成される
支持体7を第2の電極4上に接着する。その後、ガラス
基板以外をエッチングマスクで覆いてフッ酸溶液に浸し
てエッチングを行う。これによりガラス基板を除去す
る。その後、エッチングマスクを除去して光電変換装置
を完成させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、イメージセンサ、
スキャナ、太陽電池等に用いられる光電変換装置および
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光電変換装置は、入射光の有無や
入射光量を電気的に検出する光検出器としてだけではな
く、ライン状や2次元平面状に光電変換素子を配置した
イメージセンサ、スキャナ、太陽電池等として種々の分
野で用いられている。最近では、特に、光電変換素子が
有する光の反射や遮断によって非接触に物質の有無や画
像の濃淡等を検出可能であるという光学的検出機能に加
えて、光の有する微細性を利用して被検出対象を高精度
に検出可能であるという高精度検出機能が重視されてい
る。結果的には、光電変換装置の表面を種々の物質に接
触させて使用される例が増えており、代表的な例として
は精細な画像検出を行うために用いられるイメージセン
サがある。
【0003】しかし、光電変換装置の主要な構成要素で
あり、入射した光を受けてそれを電気信号に変換して出
力する光電変換素子自体は、アモルファスシリコン等の
半導体薄膜によって形成されている。周知のように、半
導体は、不純物に極めて敏感であり、周囲からの汚染や
不純物の侵入によって劣化しやすく、さらに機械的な応
力や摩耗に対しても極めて脆弱であるという欠点を有し
ている。
【0004】このようなことから、従来の光電変換装置
では、被検出対象に接触する光電変換素子の受光表面は
薄板ガラスで保護されており、光がこの薄板ガラスを通
して光電変換素子に入射するような構造となっている。
すなわち、ガラス基板上に光電変換素子を形成した後、
接着剤等を用いて100μm程度の厚さの薄板ガラスを
光電変換素子の上面に設けて光電変換装置を構成させて
いる。光はこの薄板ガラス側から光電変換素子に入射す
る。このように、薄板基板により光電変換素子の受光表
面を保護する構成を有する光電変換装置は、例えば特開
平5−304284号公報に記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の光電変換装置では、極力薄く加工処理した脆弱な
薄板ガラスを光電変換素子の受光表面に接着しなければ
ならず、生産性が悪く、大型化傾向に対応できる光電変
換装置を製造することは極めて困難である。さらに、最
近の光電変換装置に対しては、高精度検出の要請のみな
らず、次のような事項も要請されている。すなわち、
1)小型軽量で薄型であること、2)低コスト化が図れ
ること、3)長期間にわたって強靭な耐久性を有し、メ
ンテナンスフリーであること等である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記事情に鑑み
てなされたものであり、本発明の目的は、検出精度のさ
らなる向上とともに検出対象面積の大型化に対応でき、
しかも低コストで製造可能な光電変換装置とその製造方
法を提供することである。
【0007】上記課題を解決するために、本発明の光電
変換装置は、光電変換素子と、B、BN系化合物、Si
B系化合物、SiC系化合物、SiN系化合物、BC系
化合物、AlN系化合物、ダイヤモンド、またはダイヤ
モンド状カーボンのいずれかよりなり、前記光電変換素
子の受光表面を覆う保護膜と、前記光電変換素子の受光
表面以外の表面を覆う支持体とから構成されることを特
徴とする。
【0008】上記光電変換装置において、本発明は、前
記保護膜は耐摩耗性を有することを特徴とする。
【0009】また、上記光電変換装置において、本発明
は、前記保護膜は少なくとも一部が透光性を有すること
を特徴とする。
【0010】また、上記光電変換装置において、本発明
は、前記支持体は樹脂からなることを特徴とする。
【0011】本発明の光電変換装置の製造方法は、基体
上に保護膜を形成する工程と、前記保護膜上に第1の電
極を形成する工程と、前記第1の電極に接して半導体膜
を形成する工程と、前記半導体膜に接して第2の電極を
形成する工程と、前記第1の電極、前記半導体膜、およ
び前記第2の電極を覆うように支持体を形成する工程
と、前記支持体の形成後に前記基体をエッチングする工
程とを有し、前記保護膜は、B、BN系化合物、SiB
系化合物、SiC系化合物、SiN系化合物、BC系化
合物、AlN系化合物、ダイヤモンド、またはダイヤモ
ンド状カーボンのいずれかよりなることを特徴とする。
【0012】また、上記光電変換装置の製造方法におい
て、本発明は、前記保護膜は耐摩耗性を有することを特
徴とする。
【0013】また、上記光電変換装置の製造方法におい
て、本発明は、前記保護膜は少なくとも一部が透光性を
有することを特徴とする。
【0014】また、上記光電変換装置の製造方法におい
て、本発明は、前記基体のエッチングレートは前記保護
膜のエッチングレートよりも大きいことを特徴とする。
【0015】また、上記光電変換装置の製造方法におい
て、本発明は、前記支持体は樹脂からなることを特徴と
する。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の光電
変換装置について図面を参照して説明する。
【0017】図1は本発明の実施の形態の光電変換装置
の概略構成を示す断面図である。図1に示すように、本
発明の実施の形態の光電変換装置は、BN膜1、第1の
電極2、半導体膜3、第2の電極4、絶縁膜5、外部電
極6、および支持体7から構成される。
【0018】BN膜1は機械的な応力や受光表面からの
汚染等に対して光電変換素子を保護する保護膜として用
いられ、高い耐摩耗性を有する。光電変換素子は第1の
電極2、半導体膜3、および第2の電極4によって構成
される。半導体膜3は光電変換層として用いられ、例え
ば、P層、I層、およびN層の3層構造となっている。
光電変換素子を構成する第1の電極2、半導体膜3、お
よび第2の電極4は絶縁膜5に覆われている。絶縁膜5
としては、例えば、2000オングストローム程度の膜
厚を有するシリコンナイトライド(SiN)膜が用いら
れ、必要に応じて形成される。なお、絶縁膜5には第1
の電極2および第2の電極4を外部回路(図示しない)
等に電気的に接続するためにコンタクトホールが設けら
れ、そのコンタクトホールに外部電極6が形成される。
BN膜1によって覆われていない光電変換素子の受光表
面以外の表面や外部電極6はポリイミドやエポキシ等の
樹脂等からなる支持体7によって覆われて保護されてい
る。
【0019】このような光電変換装置によれば、従来の
光電変換装置に用いられる保護膜と比較してその厚さが
薄いBN膜1を通して光電変換素子の半導体膜3に光が
入射し、半導体膜3で光電変換されて第1の電極2およ
び第2の電極4によって電気信号として取出され、外部
電極6を介して外部回路に導出される。この場合にはB
N膜1の厚さが薄いので、入射光がBN膜1の内部で多
重反射して迷光とならず、さらに、光電変換装置全体の
厚さを極めて薄く形成することができる。
【0020】図2〜図9は本発明の実施の形態の光電変
換装置の製造工程を示す図である。まず、厚さ0.7m
m〜1.1mmの例えば硼珪酸ガラスで構成される基板
8を基体として準備する(図2参照)。
【0021】なお、基板8は後の製造工程においてフッ
酸を用いたウエットエッチングにより除去されるので、
基板8とBN膜1との間でエッチング比が大きくとれる
ように材料を選択する。すなわち、基板8のエッチング
レートがBN膜1のエッチングレートよりも大きいこと
が必要である。
【0022】また、基板8の表面は光学的に平坦(およ
び/または平滑)であることが望ましい。本発明の実施
の形態では、後の製造工程において平坦な表面を有する
基板8上にBN膜1が保護膜として形成されるので、基
板8に接するBN膜1の表面は平坦になる。BN膜1上
に種々の膜が積層された後で基板8がエッチングされる
までの製造工程においては基板8に接するBN膜1の表
面は何等ダメージを受けない。従って、基板上に種々の
膜を順次積層して最終段階で保護膜を形成するような従
来の製造工程のように保護膜としてのBN膜1の表面が
荒れることはなく、平坦な表面を得ることができる。こ
れにより、入射光の散乱を防止することができる。
【0023】次に、基板8上に保護膜として0.1μm
以上の膜厚を有するBN膜1を化学気相成長法(CV
D)によって室温〜500°Cの温度範囲で形成する
(図3参照)。なお、光はBN膜1を通して光電変換素
子を構成する半導体膜3に入射されることになるので、
BN膜1の一部は透光性を有している。また、保護膜と
して、BNの代わりに、SiB、SiC、SiN、B
C、B、AlN、ダイヤモンド、またはダイヤモンド状
カーボン(LDC)等を用いることができる。
【0024】その後、BN膜1上に第1の電極2を室温
〜300°Cの温度範囲で形成する(図4参照)。第1
の電極2としては酸化インジウム錫(ITO)等の透明
導電膜が用いられ、その膜厚は1000オングストロー
ム〜5000オングストロームである。
【0025】さらに、150℃〜300℃の温度範囲に
おいてアモルファスシリコン等からなる半導体膜3を光
電変換層として形成する(図5参照)。
【0026】半導体膜3の形成後、半導体膜3上に第2
の電極4をスパッタリングまたは蒸着により形成する
(図6参照)。第2の電極4としてはアルミニウム膜が
用いられるが、第1の電極2と同様にITO等の透明導
電膜を用いてもよい。
【0027】支持体7は、ポリイミドやエポキシの樹脂
ペ−ストを光入射面以外の表面に塗布後、熱硬化させて
光入射面以外の面を覆うように形成する(図7参照)。
樹脂としては無溶剤系が好ましい。これは、無溶剤系以
外の接着剤を用いて支持体7を接着した場合にはその内
部に気泡が生じるので、後の製造工程において基板8を
除去する時に膜の内部応力により膜剥離が起こるからで
ある。また、熱伝導率や機械的強度を調整するために樹
脂中に無機材質のフィラーを分散含有させても良い。さ
らに、支持体7は、ガラス、セラミック、または金属に
より構成してもよい。ただし、この場合にはエポキシ等
の樹脂で接着することが必要である。支持体7が不透明
な場合には光路となるスリットを設ける必要がある。
【0028】支持体7を形成した後、フッ酸を用いたウ
エットエッチングにより基板8を除去するために基板8
以外をエッチングマスク9で覆う(図8参照)。エッチ
ングマスク9としては日化精工製のブラックマスクやプ
ロテクトワックス等を用いている。
【0029】エッチングマスク9を形成した後、図8に
示すように膜全体を50%のフッ酸溶液に浸して室温で
エッチングを行い、これにより基板8を除去する。その
後、エッチングマスク9を除去する。なお、前述したよ
うに、基板8とBN膜1との間でエッチング比が大きく
とれるように材料を選択して用いているので、基板8の
エッチング時にはBN膜1はエッチングストッパーとし
て機能する。
【0030】以上のような製造工程によって図9に示す
ような光電変換装置が完成する。なお、必要に応じて、
図1に示すような絶縁膜5を第2の電極4の形成後に形
成してもよい。また、光電変換素子と外部回路との間の
電気的な接続を行う場合、絶縁膜5が形成されていれば
絶縁膜5にコンタクトホールを設け、そのコンタクトホ
ールに外部電極6を形成する。
【0031】
【発明の効果】以上のような本発明の光電変換装置の製
造方法によれば、支持体を構成する耐熱性が低い樹脂は
光電変換装置の製造工程の最終段階で設けている。従っ
て、基板上にBN膜を介して光電変換素子を形成した製
造工程の段階であっても支持体が設けられる製造工程の
前の段階であれば、必要な熱処理を行うことができる。
すなわち、例えば、サーマルヘッドにおいて設けられる
耐熱性が低いポリイミド等の蓄熱体は上記の熱処理が終
了した後の製造工程で形成できる。
【0032】また、本発明によれば、後の製造工程でエ
ッチング除去される基体として用いられる基板上にBN
膜等を介して光電変換素子を形成し、樹脂等で構成され
る支持体により光電変換素子を覆った後に基板をエッチ
ング除去するような製造方法を用いているので、光電変
換装置を低コストで製造できる。
【0033】また、本発明によれば、上記基体として用
いられる基板として基板表面の平坦化加工処理が容易な
ガラス基板を用いることができるので、光学的に受光表
面が平坦で大面積を有する光電変換装置を製造すること
ができる。
【0034】また、本発明によれば、BN膜等によって
保護された光電変換素子を樹脂を用いて所望の構造体や
放熱体等に接着することができる。しかも、ヒートシン
クの形状を任意に選択可能である。従って、例えば、ロ
ール巻きした印画紙等の曲面に沿って密着検出が可能な
イメージスキャナ等の形成を実現できる。
【0035】また、本発明によれば、光電変換素子の受
光表面を薄いBN膜等によって保護するように構成した
ので、被検出対象物である印画紙等が直接接触しても受
光表面が摩耗することを防止でき、また、印画紙と光電
変換素子との間を広げることなくより接近させて密着検
出が可能となる。その結果、従来のように光電変換素子
の受光表面をガラス基板を用いて保護していた場合と比
較して光電変換素子への入射光が迷光となることを防止
できるので、例えば、画像の高精細度検出化にも十分に
対応可能な光電変換装置を提供することができる。
【0036】また、本発明の光電変換装置は、イメージ
センサ、スキャナ、太陽電池等に適用することができ
る。
【0037】さらに、以上のことから、本発明によれ
ば、耐久性に優れた光電変換装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の光電変換装置の概略構成
を示す断面図。
【図2】本発明の実施の形態の光電変換装置の製造工程
を示す図。
【図3】本発明の実施の形態の光電変換装置の製造工程
を示す図。
【図4】本発明の実施の形態の光電変換装置の製造工程
を示す図。
【図5】本発明の実施の形態の光電変換装置の製造工程
を示す図。
【図6】本発明の実施の形態の光電変換装置の製造工程
を示す図。
【図7】本発明の実施の形態の光電変換装置の製造工程
を示す図。
【図8】本発明の実施の形態の光電変換装置の製造工程
を示す図。
【図9】本発明の実施の形態の光電変換装置の製造工程
を示す図。
【符号の説明】
1 BN膜 2 第1の電極 3 半導体膜 4 第2の電極 5 絶縁膜 6 外部電極 7 支持体 8 基板 9 エッチングマスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平林 潤 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 萩原 淳 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光電変換素子と、 B、BN系化合物、SiB系化合物、SiC系化合物、
    SiN系化合物、BC系化合物、AlN系化合物、ダイ
    ヤモンド、またはダイヤモンド状カーボンのいずれかよ
    りなり、前記光電変換素子の受光表面を覆う保護膜と、 前記光電変換素子の受光表面以外の表面を覆う支持体と
    から構成されることを特徴とする光電変換装置。
  2. 【請求項2】 前記保護膜は耐摩耗性を有することを特
    徴とする請求項1に記載の光電変換装置。
  3. 【請求項3】 前記保護膜は少なくとも一部が透光性を
    有することを特徴とする請求項1に記載の光電変換装
    置。
  4. 【請求項4】 前記支持体は樹脂からなることを特徴と
    する請求項1に記載の光電変換装置。
  5. 【請求項5】 基体上に保護膜を形成する工程と、 前記保護膜上に第1の電極を形成する工程と、 前記第1の電極に接して半導体膜を形成する工程と、 前記半導体膜に接して第2の電極を形成する工程と、 前記第1の電極、前記半導体膜、および前記第2の電極
    を覆うように支持体を形成する工程と、 前記支持体の形成後に前記基体をエッチングする工程と
    を有し、 前記保護膜は、B、BN系化合物、SiB系化合物、S
    iC系化合物、SiN系化合物、BC系化合物、AlN
    系化合物、ダイヤモンド、またはダイヤモンド状カーボ
    ンのいずれかよりなることを特徴とする光電変換装置の
    製造方法。
  6. 【請求項6】 前記保護膜は耐摩耗性を有することを特
    徴とする請求項5に記載の光電変換装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記保護膜は少なくとも一部が透光性を
    有することを特徴とする請求項5に記載の光電変換装置
    の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記基体のエッチングレートは前記保護
    膜のエッチングレートよりも大きいことを特徴とする請
    求項5に記載の光電変換装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記支持体は樹脂からなることを特徴と
    する請求項5に記載の光電変換装置の製造方法。
JP9197492A 1997-07-23 1997-07-23 光電変換装置およびその製造方法 Pending JPH1140834A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011023701A (ja) * 2009-06-16 2011-02-03 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池モジュールの製造方法、及び太陽電池モジュール
WO2011013599A1 (ja) * 2009-07-31 2011-02-03 国立大学法人東北大学 光電変換装置

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