JPS639161A - 光電変換装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はＩＩ−ＶＩ族化合物光導電性薄膜からなる光セ
ンナあるいは複数個の光センサと、無機絶縁膜を用いた
機能素子やそれを用いた構成を有するものを同一絶縁基
板上に形成する際に有効な耐プラズマプロセス性を保持
させた光電変換装置及びその製造方法に関する。

従来の技術 ｎ−■族化合物光導電性薄膜の保護膜として有機絶縁膜
、特にポリイミド糸有機絶縁膜がすぐれていることは特
開昭５８−１０４４４５号にすでに記載されており、そ
のような構成で実用化されていることは画像電子学会予
稿８３−０４−３に報告されている。また、一方で光電
変換装置としての付加価値を高めるために同一基板上に
ＩＩ　−ＶＩ族化合物薄膜からなる光センサだけでなく
薄膜光源（ＥＬ）や薄膜トランジスタ（’ｒＦＴ）を塔
載したものがそれぞれ特開昭５６−９２０７２号、特願
昭６０−１１９０３０号に考案されている。

そこで従来から、同一絶縁基板上にｎ−ｗ族化合物光導
電性薄膜からなる光センサあるいは複数個の光センサと
無機絶縁膜を用いた機能素子（たとえば、先に述べたＩ
ＣＬやＴＰＴさらには薄膜コンデンサ、ＭＩＳダイオー
ド等）を形成したものあるいはそれらを複数Ｊｌ集積化
して形成したものや、複数個の光センサへの電極配線の
ための多層配線における眉間絶縁膜等のように無機絶縁
膜を用いた構成を有するものでは、光センサ部の構造は
第６図に示した断面図のようになっていた。

なぜならｎ−ＶＩ族化合物光導電性薄膜形成プロセスに
おける必要最高温度は通常ｓｏｏ’ｃ前後であり、先に
述べた同一基板１上に形成する機能素子やその構成を形
成するプロセスにおける必要最高温度は高くとも４００
’Ｃ以下であることから、■−■族化合物光導電性薄膜
２の形成を先に行うため、有機絶縁膜４の上に無機絶縁
膜５が形成された構造となる。３は電極である。もちろ
ん、光センサを形成したあとＫＬやＴＰＴ等の機能素子
をその基板上に形成する際、第３図に示した無機絶縁膜
５以外の薄膜材料（金属薄膜や半導体薄膜等）も有機絶
縁膜４の上に形成されるが、それらはリフトオフ法やエ
ツチングによって比較的簡単に除去され、それらのプロ
セスが■−■族化合物光導電性薄膜の特性に悪影響を与
えることがないことと、それに反して無機絶縁膜６は、
酸化物、窒化物を主体としだものであるため、化学的に
安定なものが多く、ステップカバレッジがすぐれている
スパッター法やプラズマＣＶＤ法を用いて形成するため
、リフトオフ法やエツチングによって除去することが困
難であり、最終的に光センサ部は、第３図に示したよう
な構造になってしまう。

発明が解決しようとする問題点 ｎ−’ＶＴ族化合物光導電性薄膜は、その構成元素の蒸
気圧が高いことやそれらの結合状態においてはイオン性
ももちあわせていることから真空中や不活性ガス中の温
度処理やイオンあるいは電子等の衝撃によって特性の変
化、特に暗電流において顕著な増加が生じる。このよう
な特性の劣化は、第５図における有機絶縁膜４をＩ［−
ＶＩ族化合物光導電性薄膜の保護膜として用いていても
用いていない場合に比べて種度の差はあるがこれは有機
絶縁膜４が原子・分子レベルにおいては多孔質であるた
め、外部の雰囲気やイオンあるいは電子によるダメージ
等の効果を受けると考えられている。

たとえば、有機絶縁保護膜付きの■−■族化合物光導電
性薄膜は、Ｎ２中３００’Ｃ，３０分程度のアニールや
プラズマ中にさらされた場合において、温度と外部の雰
囲気の効果やイオンあるいは電子によるダメージを受け
て暗電流が３〜６ケタも増加してしまう。

以上の様なことから、有機絶縁保護膜が形成されている
ｎ−■族化合物光導電性薄膜を用いた光センサを形成し
たあとその上に機能素子等を形成するだめにスパッター
法やプラズマＣＶＤ法によって無機絶縁膜５を第６図の
様に形成する場合、その光センサの暗電流が増加して特
性が劣化し、複数個の光センサを形成している場合は、
加えてそれらの光電流のバラツキが大きくなるという問
題点がある。この場合、無機絶縁膜は、スパッター法や
プラズマＣＶＤ法以外に抵抗加熱法等によっても形成は
可能であるが、形成できる絶縁膜が限られてしまうこと
や膜質やステップカバレッジの点で問題があシ望ましく
ない。

問題点を解決するための手段 絶縁基板上に形成されたｎ−ＶＩ族化合物光導電性薄膜
に電極を配して光センサとし、その上に有機絶縁膜を保
護膜としてコーティングする。さらにそのあとで形成さ
れる無機絶縁膜は少なくとも前記光センサの開口部上に
はそれが形成されていないような構造を持った光電変換
装置とする。また、そのような構造を持った光電変換装
置は、絶縁基板上にｍ　−ｗ族化合物光導電性薄膜を形
成する工程と前記■−■族化合物光導電性薄膜に電極を
配する工程と少なくとも前記光導電性薄膜上に有機絶縁
膜を形成する工程と前記有機絶縁膜上でかつ少なくとも
光導電性薄膜の開口部分をおおうようにレジストを形成
する工程とさらにその上に無機絶縁膜を形成する工程と
前記レジスト上の前記無機絶縁膜をエツチングする工程
と前記レジストを除去する工程を有することによって製
造することができる。

作用 本発明によれば、光センサが形成された基板上に光セン
サの特性に変化させることなく無機絶縁膜を形成するこ
とが可能となる。

実施例 有機絶縁膜が保護膜として形成されている■−■族化合
物光導電性薄膜が不活性ガス中あるいは真空中等で３０
０℃、３０分間のアニールやプラズマ中装置ａｏ分程度
によってそれぞれ温度と外部雰囲気の効果やイオンある
いは電子によるダメージによって、暗電流が多少増加し
、複数個のその様な■−■族化合物薄膜よシなる光セン
サがある場合はそれらに加えてその光電流のバラツキも
大きくなることはすでに述べたが、一方でその様な暗電
流の増加や光電流のバラツキは、ある程度の０□を含ん
だ雰囲気中、３ｏＯ℃、３０分程度のアニールでもとの
特性にもどることも実験的に確認されている。このよう
な効果を利用すれば、無機絶縁膜をスパッター法あるい
はプラズマＣＶＤ法で形成する際に生じる特性の劣化を
もとにもどすことが可能である。しかし、第６図に示し
たような無機絶縁膜６が、■−■族化合物光導電性薄膜
２上に形成されている場合、その無機絶縁膜５が外部雰
囲気との相互作用を遮断してしまい、その光導電膜５の
特性回復のための適度に０２を含んだ雰囲気中でのアニ
ール効果をあまり期待できない。そこで、本発明におい
ては、ｎ−■族化合物光導電性薄膜２上には第１図の開
孔部１ｏｏを有する無機絶縁膜６を形成しない構造のも
のとしている。その結果、無機絶縁膜５がスパッター法
やプラズマＣＶＤ法によって堆積される時に、■−■族
化合物薄膜２に生じる暗電流の増加という特性上の劣化
を適当な０２を含む雰囲気中でのアニール効果で回復で
きるようになる。

また、そういった第１図に示したような本発明の構造は
、第２図の１〜ｇに示したような方法によって実現でき
る。特に、最終的には■−■族化合物光導電性薄膜２上
に無機絶縁膜５を形成しないために第２図ｄにおいて、
あらかじめ第２レジスト７を有機絶縁膜４を介して■−
■族化合物薄膜２の上に形成しておき、膜５を全面形成
したのち０１第２図ｆにおいて第２レジスト７のパター
ンをマスクとして矢印のごとくドライエツチングによシ
薄膜２上の膜６を除去するという方法をとっているｇ。

また、ここで特にドライエツチングと指定したのは無機
絶縁膜５ば、一般に化学的に安定な物質であることが多
く、エツチングの手法として物理的効果を主に利用でき
る方法が有効と思われるからである。なお、ｇののちレ
ジスト６゜７を除去して開孔部１ｏＯを形成すれば第１
図の構造となる。さらに、第２図のような方法による場
合、第２図ｄで形成する第ルジストが第２図ｅで無機絶
縁膜Ｓを形成する際、なおいっそう■−■族化合物光導
電性薄膜への悪影響を軽減しているという効果もかなシ
ある。結果として本発明の構成及びその製造方法によっ
て有機絶縁保護膜付の■−■族化族化合物光導電膜薄膜
上スパッター法あるいはプラズマＣＶＤ法によって無機
絶縁膜を形成してもＩＩ−ＶＩ族化合物光導電性薄膜の
光センサとしての特性は損なわれなくなった。

本発明はＵ−Ｖｔ族化合物光導電性薄膜からなる光セン
サあるいは複数個の光センサと、無機絶縁膜を用いた機
能素子やそれを用いた構成を有するものを同一絶縁基板
上に形成しようとする時に有効な光センサの構成とそれ
らの製造方法に関するものである。その一実施例として
、光センナとＴＰＴを同一基板上に形成する場合をとり
あげて以下に説明する。

同一ガラス基板上に■−■−■合物薄膜を用いて光セン
サとＴＰＴを形成する場合、前者のプロセス最高温度が
５００℃前後で、後者のそれは３５０’Ｃ前後であるこ
とから第４図ａに示したように、まず光センナを形成し
、そのあとＴＰＴを形成してｂのような構成にする方が
望ましい。

第４図すにおいて、ゲート電標１１、半導体薄膜１０、
ソース電極８、ドレイン電極９はプラズマプロセスを利
用しないでも良好なものが得られる。

したがってそれらを形成したり除去したりする時にあら
かじめ形成されている第４図＆のような構成の光センナ
に対して悪影響をおよぼすことはない。しかし、ＴＵＦ
Ｔのゲート絶縁膜やＴＰＴ集積化のだめの層間絶縁膜と
して形成する無機絶縁膜５は、スパッター法あるいはプ
ラズマＣＶＤ法を用いる方が、膜質やステップカバレク
ジの面ですぐれているため、プラズマプロセスを用いら
ざるを得ない。第２図には同一のガラス基板上にｎ−■
族化合物薄膜を用いて、光センナとＴＰＴを形成する際
に光センサの特性の変化が問題にならないプロセスは省
略してその製造方法を示している。

以下、第２図について説明する。

（１）絶縁性基板またとえばガラス基板１上に真空蒸着
によって形成された■−■−■合物薄膜またとえばｃａ
ｓ、ｃａ、ｓθの固溶体を形成し、必要に応じてパター
ン化し、Ｃａｃｌ□を含んだ雰囲気中ＳＯＯ℃前後１時
間程度アニールし、ｎ　−ｖ＋族化合物薄膜を光導電膜
とする（第２図＆）。

（２）Ｉｆ−Ｖｔ族化合物光導電性薄膜２に適当なオー
ミック性電極３を形成する。Ｃｄ３．　Ｓｓ糸の場合ば
ＮｌＣｒ／Ａｕが好適である（第２図ｂ）。

（３）　　ポリイミド糸の有機絶縁膜４を形成する（第
２図ｇ）。

（４）形成した有機絶縁膜４を介して、■−■−■合物
光導電性薄膜２上に第１のレジスト６を形成する。比較
的幇熱性のすぐれたレジストが好適である（第２図ｄ）
。

（５）スパッター法によって、無機絶縁膜５たとえばア
ルミナ等を３０００人程度形成する（第２図ｅ）。

（６）　　（４）において形成した第１のレジストパタ
ーン以外をマスクするように第２のレジストを形成し、
第１のフジスト上の無機絶縁膜５をスパッターエツチン
グあるいはイオンビームエツチング等でエツチングする
（第２図ｆ、ｇ）。

以上のプロセスを経て、第２図ｇにおける第１のレジス
ト６を除去すると第１図に示した本発明の構造を得る。

第３図には本発明の製造方法である第２図に示した方法
に従って、第１図のような本発明の構成を実現した場合
（第３図ｂ）と、従来の製造方法である第２図ａ、ｂ、
ｃを経たあとｄ以下のプロセスを用いないで第６図のよ
うな従来の構成を実現した場合（第３図ａ）におけるガ
ラス基板上における１６０個の光センサの光電流Ｉｐｈ
　のバラツキの変化を示している。第３図ａ、ｂとも左
側が初期特性であり、右側が同一ガラス基板上にＴＦＴ
を形成したあとの特性である。なお、両者とも最後に大
気中３００°Ｃ，１時間のアニールのプロセスを加えて
いる。従来のものは、光電流Ｉｐｈが、初期特性に比ベ
バラツキも大きくなっており、光センサの暗電流も１ｏ
−１２Ａ程度から１０−９人〜１Ｏ−８Ａ程度に増加し
ているのに対し本発明のものは光電流のバラツキも初期
特性に比べ遜色もなく、暗電流の増加もない。この結果
は本発明の製造方法及びその構成が有用であることを示
している。

発明の効果 本発明の製造方法及び構成によって■−■族化合物光導
電性薄膜からなる光センサが形成された基板上に、無機
絶縁膜あるいはこれを用いた機能素子やそれを用いた構
成を有するものを、すでに形成されている光センサの特
性を変化させることなく形成できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光センナ部の構成断
面図、第２図は本発明の構成を実現するための製造方法
を示した概略工程図、第３図は従来構成及び製造方法と
本発明におけるそれと共における基板上に形成された１
６０個の光センサの光電流のバラツキの変化を示した図
、第４図は本発明の一実施例として光センサとＴＰＴを
同一基板上に形成する場合のプロセスの順序と最終的な
構造断面図、第５図は従来の光センサ部の構成断面図で
ある。 １・・・・・・絶縁基板、２・・・・・・ｎ−■族化合
物光導電性薄膜、３・・・・・・電極、４・・・・・・
有機絶縁膜、６・・・・・・無機絶縁膜、１ｏＯ・・・
・・・開孔部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／−
−−ζ色Ｕ板 ？−引−Ｗ族化合奏 光導電ノ比簿膜 ３−電極 ４−省六児橡膜 （幻　−二：］−１ 第３図 ａ−ｇレイン電、極 １１−−−ゲート電１ｉ 第５図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成されたII−V
   I族化合物光導電性薄膜と、前記光導電性薄膜に配され
   た電極と、少なくとも前記光導電性薄膜上に形成された
   有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜上でかつ少なくとも前記
   光導電性薄膜の開口部分を除いて形成された無機絶縁膜
   とからなることを特徴とする光電変換装置。
2. （２）有機絶縁膜がポリイミドであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の光電変換装置。
3. （３）無機絶縁膜がスパッター法あるいはプラズマＣＶ
   Ｄ法によって形成された無機絶縁膜であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の光電変換装置。
4. （４）II−VI族化合物光導電性薄膜が、ＣｄＳｅ、Ｃｄ
   Ｓあるいはそれらの固溶体であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の光電変換装置。
5. （５）絶縁基板上にII−VI族化合物光導電性薄膜を形成
   する工程と、前記II−VI族化合物光導電性薄膜に電極を
   配する工程と、少なくとも前記光導電性薄膜上に有機絶
   縁膜を形成する工程と、前記有機絶縁膜上でかつ少なく
   とも光導電性薄膜の開口部分をおおうようにレジストを
   形成する工程と、さらにその上に無機絶縁膜を形成する
   工程と、前記レジスト上の前記無機絶縁膜をエッチング
   する工程と、前記レジストを除去する工程を有すること
   を特徴とする光電変換装置の製造方法。
6. （６）有機絶縁膜を形成する工程がポリイミドを形成す
   る工程であることを特徴とする特許請求の範囲第６項記
   載の光電変換装置の製造方法。
7. （７）無機絶縁膜を形成する工程が、スパッター法もし
   くはプラズマＣＶＤ法によって形成される工程であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の光電変換装
   置の製造方法。
8. （８）II−VI族化合物光導電性薄膜を形成する工程がＣ
   ｄＳｅ、ＣｄＳあるいはそれらの固溶体の光導電性薄膜
   を形成する工程であることを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載の光電変換装置の製造方法。