WO2023189040A1 - 光電変換素子及び撮像素子 - Google Patents

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WO2023189040A1
WO2023189040A1 PCT/JP2023/006507 JP2023006507W WO2023189040A1 WO 2023189040 A1 WO2023189040 A1 WO 2023189040A1 JP 2023006507 W JP2023006507 W JP 2023006507W WO 2023189040 A1 WO2023189040 A1 WO 2023189040A1
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WO
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photoelectric conversion
distance
slope
angle
conversion element
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Application number
PCT/JP2023/006507
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English (en)
French (fr)
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順司 平瀬
秀之 内海
優子 留河
隆典 土居
俊介 磯野
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies

Definitions

  • the present disclosure relates to a photoelectric conversion element and an image sensor.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 describe dry etching a photoelectric conversion film.
  • the present disclosure provides technology suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • This disclosure a supporting surface; A photoelectric conversion film disposed on the support surface, In a first cross section parallel to a vertical direction perpendicular to the support surface, The photoelectric conversion film has a first slope surface, When the inclination angle of the first slope surface with respect to the first parallel direction parallel to the support surface is defined as the first slope angle, the first slope angle is greater than 0° and less than or equal to 5°; A photoelectric conversion element is provided.
  • the technology according to the present disclosure is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • FIG. 1 is a plan view of the imaging device.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the imaging device.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the detection circuit.
  • FIG. 4 is a plan view of the photoelectric conversion film.
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of the photoelectric conversion element.
  • FIG. 6 is a partially enlarged view of the photoelectric conversion element.
  • FIG. 7 is a partially enlarged view of the photoelectric conversion element.
  • FIG. 8 is a partially enlarged view of the photoelectric conversion element.
  • FIG. 9 is a partially enlarged view of the photoelectric conversion element.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a method for forming a photoelectric conversion film.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of a method for forming a photoelectric conversion film.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a method for forming a photoelectric conversion film.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of a method for forming a
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of a method for forming a photoelectric conversion film.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of the contents of the study.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram of the contents of the study.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram of the contents of the study.
  • the laminate 700 is placed on the support surface 701s.
  • a photoelectric conversion film 702 and a mask 703 are stacked in this order from bottom to top.
  • the photoelectric conversion film 702 includes a first portion 702a that overlaps with the mask 703 in a plan view, and a second portion 702b that does not overlap with the mask 703 in a plan view.
  • the second portion 702b is removed. Thereby, as shown in FIG. 14, a photoelectric conversion film 702 including the first portion 702a and not including the second portion 702b is obtained.
  • the side surface 702s of the photoelectric conversion film 702 is inclined at an angle ⁇ x with respect to the support surface 701s. In the example of FIG. 14, the angle ⁇ x is approximately 80°.
  • a fluid such as a cleaning liquid may collide with the photoelectric conversion film.
  • the photoelectric conversion film 802 is arranged on the support surface 801s, and the fluid 810 flows toward the side surface 802s of the photoelectric conversion film 802 along the support surface 801s.
  • the fluid 810 applies force to the photoelectric conversion film 802 due to fluid friction.
  • the side surface 802s is inclined at an angle ⁇ y with respect to the support surface 801s.
  • a force F applied to the photoelectric conversion film 802 in a direction along the side surface 802s is decomposed into a force F ⁇ cos ⁇ y in a direction parallel to the support surface 801s and a force F ⁇ sin ⁇ y in a direction perpendicular to the support surface 801s. .
  • the force F ⁇ sin ⁇ y can damage the photoelectric conversion film 802.
  • the present disclosure provides a technology suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion element according to the first aspect of the present disclosure includes: a supporting surface; A photoelectric conversion film disposed on the support surface, In a first cross section parallel to a vertical direction perpendicular to the support surface, The photoelectric conversion film has a first slope surface, When the inclination angle of the first slope surface with respect to the first parallel direction parallel to the support surface is defined as the first slope angle, The first slope angle is greater than 0° and less than or equal to 5°.
  • the technology according to the first aspect is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • the first slope angle may be greater than 0° and less than or equal to 1°.
  • the technology according to the second aspect is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion film may have an upper surface, In the first cross section, the first slope surface may be located between the upper surface and the support surface in the vertical direction.
  • the configuration of the third aspect is an example of the configuration of a photoelectric conversion element.
  • the position of the lower end of the first slope surface is defined as a reference position
  • the distance between the upper surface and the support surface in the vertical direction is defined as a reference distance
  • 10% of the reference distance is defined as a first distance
  • a position of the first slope surface that extends the first distance upward from the support surface along the vertical direction is defined as a first position
  • a distance between the reference position and the first position in the first parallel direction is defined as a first parallel distance
  • the first slope angle may be an arctangent of a ratio of the first perpendicular distance to the first parallel distance.
  • the technology according to the fourth aspect is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • the position of the lower end of the first slope surface is defined as a reference position
  • the distance between the upper surface and the support surface in the vertical direction is defined as a reference distance
  • 20% of the reference distance is defined as a second distance
  • a position of the first slope surface that extends the second distance upward from the support surface along the vertical direction is defined as a second position
  • a distance between the reference position and the second position in the first parallel direction is defined as a second parallel distance
  • the first slope angle may be an arctangent of a ratio of the second perpendicular distance to the second parallel distance.
  • the technology according to the fifth aspect is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • the position of the lower end of the first slope surface is defined as a reference position
  • the distance between the upper surface and the support surface in the vertical direction is defined as a reference distance
  • 90% of the reference distance is defined as a third distance
  • a position that extends the third distance upward from the support surface along the vertical direction is defined as a third position
  • a distance between the reference position and the third position in the first parallel direction is defined as a third parallel distance
  • the first slope angle may be an arctangent of a ratio of the third perpendicular distance to the third parallel distance.
  • the technology according to the sixth aspect is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • the reference distance when the distance between the upper surface and the support surface in the vertical direction is defined as a reference distance, The reference distance may be 0.1 ⁇ m or more and 1.0 ⁇ m or less.
  • the size of the seventh aspect is an example of the size that appears in the photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion film may have a lower surface facing the support surface, In the first cross section, The first slope surface may include a first portion connected to the lower surface and a second portion located above the first portion, An inclination angle of the first portion with respect to the first parallel direction is defined as a first angle, When the inclination angle of the second portion with respect to the first parallel direction is defined as a second angle, The first angle may be smaller than the second angle.
  • the technology according to the eighth aspect is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion film may have a lower surface facing the support surface, In the first cross section, the first slope surface may have a concave curve connected to the lower surface.
  • the technique according to the ninth aspect is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion element may be equipped with an electrode,
  • the photoelectric conversion film may be located above the support surface,
  • the electrode may be located above the photoelectric conversion film,
  • the first overlapping region of the electrodes may have at least one surface having an inclination angle of greater than 0° and less than or equal to 5° with respect to the first parallel direction.
  • the technology according to the tenth aspect is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion element may include an insulating film,
  • the photoelectric conversion film may be located above the support surface,
  • the insulating film may be located above the photoelectric conversion film,
  • the first overlapping region of the insulating film may have at least one surface having an inclination angle of greater than 0° and less than or equal to 5° with respect to the first parallel direction.
  • the technology according to the eleventh aspect is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion element may be provided with a light-shielding film,
  • the photoelectric conversion film may be located above the support surface,
  • the light shielding film may be located above the photoelectric conversion film,
  • the first overlapping region of the light shielding film may have at least one surface having an inclination angle of greater than 0° and less than or equal to 5° with respect to the first parallel direction.
  • the technology according to the twelfth aspect is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion element may include an insulating layer
  • the support surface may include a top surface of the insulating layer.
  • the configuration of the thirteenth aspect is an example of the configuration of a photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion film may have a second slope surface,
  • the first slope surface may be provided at an end projecting in one of the first parallel directions
  • the second slope surface may be provided at an end projecting in the other direction in the first parallel direction
  • the inclination angle of the second slope surface with respect to the first parallel direction is defined as a second slope angle
  • the second slope angle may be greater than 0° and less than or equal to 5°.
  • the technology according to the fourteenth aspect is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion film may have a third slope surface, When the inclination angle of the third slope surface with respect to the second parallel direction parallel to the support surface is defined as the third slope angle, The third slope angle may be greater than 0° and less than or equal to 5°.
  • the technique according to the fifteenth aspect is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion film may have a fourth slope surface,
  • the third slope surface may be provided at an end projecting in one direction in the second parallel direction,
  • the fourth slope surface may be provided at an end projecting in the other direction in the second parallel direction,
  • the fourth slope angle may be greater than 0° and less than or equal to 5°.
  • the technology according to the 16th aspect is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element.
  • the imaging device includes: A photoelectric conversion element according to any one of the first to sixteenth aspects, A detection circuit that extracts a signal generated by photoelectric conversion in the photoelectric conversion film is provided.
  • the technology according to the seventeenth aspect is suitable for realizing a highly reliable image sensor.
  • ordinal numbers such as first, second, third, etc. may be used.
  • an ordinal number is attached to an element, it is not essential that a lower numbered element of the same type exists. You can change, add, or delete ordinal numbers as needed.
  • planar view refers to the view from the vertical direction perpendicular to the support surface.
  • element A contains element B
  • element A contains at least a part of element B.
  • element A has element B
  • element A has element B
  • Element A and element B overlap in plan view means that at least part of element A and at least part of element B overlap in plan view.
  • FIG. 1 is a plan view of the imaging device 1.
  • the imaging device 1 includes a pixel area 101, a counter electrode area 102, a peripheral circuit area 103, and a peripheral pad area 104.
  • a pixel region 101 a plurality of pixel electrodes 517 are arranged in a matrix, and a plurality of pixels are arranged in a matrix.
  • a voltage is applied to the counter electrode 519.
  • Peripheral circuits are provided in the peripheral circuit area 103.
  • the peripheral circuit includes a drive circuit, a vertical scanning circuit, and a horizontal signal readout circuit.
  • the drive circuit supplies voltage to the counter electrode 519.
  • the vertical scanning circuit selects a row of pixels from which signals are read.
  • the horizontal signal readout circuit extracts the signal from the detection circuit 570.
  • a plurality of peripheral pads 106 are arranged.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the imaging device 1.
  • a plurality of charge storage sections 502 are provided on the semiconductor substrate 501.
  • An insulating structure 510 is provided above the semiconductor substrate 501.
  • Insulating structure 510 includes multiple insulating layers.
  • the insulating layer 509 is one layer among the plurality of insulating layers, and specifically, the uppermost layer among the plurality of insulating layers.
  • the charge storage section 502 is a diffusion region.
  • the semiconductor substrate 501 includes a semiconductor material.
  • the semiconductor material is, for example, silicon (Si).
  • the semiconductor substrate 501 includes silicon.
  • Each of the plurality of insulating layers includes an insulating material.
  • the insulating material is, for example, silicon oxide (SiO 2 ), tetraethyl orthosilicate (TEOS), or the like.
  • TEOS tetraethyl orthosilicate
  • each of the plurality of insulating layers includes tetraethyl orthosilicate.
  • a plurality of pixel plugs 516 are provided in the insulating structure 510.
  • a plurality of pixel electrodes 517 are arranged above the plurality of pixel plugs 516.
  • a charge storage section 502 a pixel plug 516, and a pixel electrode 517 are electrically connected.
  • a photoelectric conversion film 518 is provided to cover the plurality of pixel plugs 516 from above.
  • a photoelectric conversion film 518, a counter electrode 519, a first insulating film 520, and a second insulating film 521 are laminated in order from bottom to top.
  • the pixel plug 516 may include metal. Examples of the metal include copper (Cu) and tungsten (W). In this embodiment, pixel plug 516 includes copper.
  • the pixel electrode 517 may include at least one selected from metals and metal compounds.
  • the metal include titanium (Ti), tantalum (Ta), and aluminum (Al).
  • the metal compound is, for example, a metal nitride.
  • the metal nitride include titanium nitride (TiN) and tantalum nitride (TaN).
  • the pixel electrode 517 may include polysilicon doped with impurities and imparted with conductivity.
  • the pixel electrode 517 has a laminated structure including a first layer containing titanium and a second layer containing titanium nitride. The first layer is in contact with the photoelectric conversion film 518. The second layer contacts the pixel plug 516.
  • the photoelectric conversion film 518 includes an organic semiconductor.
  • the photoelectric conversion film 518 may include one or more organic semiconductor layers.
  • the photoelectric conversion film 518 may include a carrier transport layer that transports electrons or holes, a blocking layer that blocks electrons or holes, etc. .
  • the organic semiconductor layer known organic p-type semiconductors and organic n-type semiconductors can be used.
  • the photoelectric conversion film 518 may be, for example, a mixed film of organic donor molecules and acceptor molecules, a mixed film of semiconducting carbon nanotubes and acceptor molecules, a quantum dot-containing film, or the like.
  • the photoelectric conversion film 518 may contain an inorganic material such as amorphous silicon.
  • the photoelectric conversion film 518 includes an organic semiconductor.
  • the counter electrode 519 includes a light-transmitting conductive material.
  • the conductive material included in the counter electrode 519 is, for example, ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), or the like.
  • the counter electrode 519 includes ITO.
  • the first insulating film 520 includes aluminum oxide (AlO).
  • the second insulating film 521 includes silicon oxynitride (SiON).
  • a light shielding film 522 is provided to cover a portion of the second insulating film 521 from above.
  • the light shielding film 522 overlaps with at least one pixel electrode 517 in plan view.
  • a pixel having a pixel electrode 517 overlapping with the light shielding film 522 can be used as an optical black pixel.
  • the light shielding film 522 is covered by a third insulating film 523 from above and from both sides.
  • the light shielding film 522 may include at least one selected from the group consisting of metals and metal compounds.
  • the light shielding film 522 is selected from the group consisting of titanium (Ti), titanium nitride (TiN), aluminum (Al), silicon (Si), copper-doped aluminum (AlSiCu), copper (Cu), and tungsten (W).
  • the light shielding film 522 may include an alloy containing at least two of the plurality of materials listed in the above specific example.
  • the light shielding film 522 may have a single layer structure or a laminated structure.
  • the light shielding film 522 has a laminated structure including a layer containing titanium and a layer containing a titanium compound.
  • the third insulating film 523 includes silicon oxynitride (SiON).
  • a color filter is provided above the second insulating film 521. Furthermore, a microlens is provided above the color filter. Light enters the photoelectric conversion film 518 from above via the microlens, the color filter, the second insulating film 521, the first insulating film 520, and the counter electrode 519.
  • connection plug 536 is provided in the insulating structure 510.
  • a connection electrode 537 is provided above the connection plug 536.
  • a counter electrode 519 is provided above the connection electrode 537. The connection plug 536, the connection electrode 537, and the counter electrode 519 are electrically connected.
  • connection plug 536 may include metal. Examples of the metal include copper (Cu) and tungsten (W). In this embodiment, connection plug 536 includes copper.
  • the connection electrode 537 may include at least one selected from metals and metal compounds.
  • the metal include titanium (Ti), tantalum (Ta), and aluminum (Al).
  • the metal compound is, for example, a metal nitride.
  • the metal nitride include titanium nitride (TiN) and tantalum nitride (TaN).
  • the connection electrode 537 may include polysilicon doped with impurities and imparted with conductivity.
  • the connection electrode 537 has a laminated structure including a third layer containing titanium and a fourth layer containing titanium nitride. The third layer is in contact with the counter electrode 519. The fourth layer is in contact with the connection plug 536.
  • a voltage is applied to the counter electrode 519 via the connection plug 536 and the connection electrode 537.
  • an electric field is applied to the photoelectric conversion film 518 located between the counter electrode 519 and the pixel electrode 517.
  • photoelectric conversion is performed in the photoelectric conversion film 518, and charges generated by the photoelectric conversion are collected by the pixel electrode 517.
  • the charge is sent from the pixel electrode 517 to the charge storage section 502 via the pixel plug 516, and is accumulated in the charge storage section 502.
  • the detection circuit 570 outputs a signal corresponding to the voltage of the charge storage section 502 to the outside in a timely manner.
  • a detection circuit 570 is provided for each pixel.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the detection circuit 570.
  • Detection circuit 570 includes charge storage section 502. Further, the detection circuit 570 includes an amplification transistor 571, an address transistor 572, and a reset transistor 573. One of the source and drain of the reset transistor 573 constitutes the charge storage section 502.
  • Charge storage section 502 is electrically connected to the gate electrode of amplification transistor 571.
  • Amplification transistor 571 and address transistor 572 are electrically connected within semiconductor substrate 501.
  • Amplification transistor 571 outputs a signal according to the voltage of charge storage section 502.
  • Address transistor 572 determines the timing at which amplification transistor 571 outputs a signal.
  • Reset transistor 573 resets the voltage of charge storage section 502.
  • the amplification transistor 571, address transistor 572, and reset transistor 573 are MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors).
  • imaging device 1 will be further described using the terms image sensor 11 and photoelectric conversion element 21.
  • the photoelectric conversion element 21 includes a pixel electrode 517, a photoelectric conversion film 518, a counter electrode 519, a first insulating film 520, a second insulating film 521, a color filter, a microlens, a light shielding film 522, a third insulating film 523, and a connecting electrode 537.
  • the image sensor 11 includes a photoelectric conversion element 21, a pixel plug 516, a connection plug 536, and a detection circuit 570. In the image sensor 11, the detection circuit 570 extracts a signal generated by photoelectric conversion in the photoelectric conversion element 21.
  • the imaging device 1 includes an imaging element 11, a peripheral circuit, and a peripheral pad 106.
  • FIG. 4 is a plan view of the photoelectric conversion film 518. 5 to 9 are partially enlarged views of the photoelectric conversion element 21. FIG. 4
  • the photoelectric conversion element 21 includes a support surface 25 and a photoelectric conversion film 518.
  • the photoelectric conversion film 518 is arranged on the support surface 25.
  • the photoelectric conversion film 518 has a first slope surface 518t1.
  • the inclination angle of the first slope surface 518t1 with respect to the first parallel direction Dh1 parallel to the support surface 25 is defined as a first slope angle ⁇ t1.
  • the first slope angle ⁇ t1 is greater than 0° and less than or equal to 5°. This configuration is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element 21.
  • the first slope angle ⁇ t1 may be greater than 0° and less than or equal to 1°.
  • the lower limit of the first slope angle ⁇ t1 is a value larger than 0°.
  • the lower limit of the first slope angle ⁇ t1 may be 0.1° or 0.2°. That is, the first slope angle ⁇ t1 may be 0.1° or more and 5° or less, 0.2° or more and 5° or less, or 0.1° or more and 1° or less. , 0.2° or more and 1° or less.
  • the side surface 702s has a wall shape that extends substantially perpendicularly to the support surface 701s.
  • the first slope surface 518t1 extends along a direction close to the first parallel direction Dh1.
  • the support surface 25 includes the upper surface of the insulating layer 509. Support surface 25 includes the upper surface of pixel electrode 517. Support surface 25 includes the upper surface of connection electrode 537.
  • the photoelectric conversion film 518 is located above the support surface 25.
  • the photoelectric conversion film 518 has a lower surface 518a and an upper surface 518b.
  • the first slope surface 518t1 is located between the upper surface 518b and the support surface 25 in the vertical direction Dv.
  • the upper surface 518b may include a first slope surface 518t1.
  • the inclination angle of the upper surface 518b with respect to the first parallel direction Dh1 is smaller than the first slope angle ⁇ t1, for example, 0° or more and less than 0.1°, and 0° or more and 0.05° or less. The angle may be greater than or equal to 0° and less than or equal to 0.03°.
  • the lower surface 518a faces, and specifically contacts, the support surface 25.
  • the first slope surface 518t1 connects the lower surface 518a and the upper surface 518b.
  • the first slope angle ⁇ t1 may be based on the following first definition, second definition, or third definition. In this embodiment, when it can be said that "the first slope angle ⁇ t1 is greater than 0° and less than or equal to 5°" based on at least one of the first definition, the second definition, and the third definition, " The first slope angle ⁇ t1 is greater than 0° and less than or equal to 5°. The same applies to other expressions regarding the first slope angle ⁇ t1.
  • the first definition, second definition, or third definition will be explained with reference to FIG. 6.
  • the position of the lower end of the first slope surface 518t1 is defined as a reference position S0 .
  • the distance between the upper surface 518b and the support surface 25 in the vertical direction Dv is defined as a reference distance T 100 .
  • 10% of the reference distance T 100 is defined as the first distance.
  • a position of the first slope surface 518t1 that extends a first distance upward from the support surface 25 along the vertical direction Dv is defined as a first position S10 .
  • the distance in the first parallel direction Dh1 and the distance in the vertical direction Dv between the reference position S 0 and the first position S 10 are defined as a first parallel distance T h10 and a first vertical distance T v10 , respectively.
  • the first slope angle ⁇ t1 is the arctangent of the ratio of the first vertical distance T v10 to the first parallel distance T h10 . That is, in the first definition, the first slope angle ⁇ t1 is given by Equation 1 below.
  • Formula 1: ⁇ t1 tan -1 (T v10 /T h10 )
  • 20% of the reference distance T 100 is defined as the second distance.
  • a position of the first slope surface 518t1 that extends a second distance upward from the support surface 25 along the vertical direction Dv is defined as a second position S20 .
  • the distance in the first parallel direction Dh1 and the distance in the vertical direction Dv between the reference position S 0 and the second position S 20 are defined as a second parallel distance T h20 and a second vertical distance T v20 , respectively.
  • the first slope angle ⁇ t1 is the arctangent of the ratio of the second vertical distance T v20 to the second parallel distance T h20 . That is, in the second definition, the first slope angle ⁇ t1 is given by Equation 2 below.
  • Formula 2: ⁇ t1 tan -1 (T v20 /T h20 )
  • 90% of the reference distance T 100 is defined as the third distance.
  • a position of the first slope surface 518t1 that extends a third distance upward from the support surface 25 along the vertical direction Dv is defined as a third position S90 .
  • the distance in the first parallel direction Dh1 and the distance in the vertical direction Dv between the reference position S 0 and the third position S 90 are defined as a third parallel distance T h90 and a third vertical distance T v90 , respectively.
  • the above-mentioned range of the first slope angle ⁇ t1, that is, 0 ⁇ t1 ⁇ 5° or 0 ⁇ t1 ⁇ 1° is an extremely low angle range. Therefore, the first slope angle ⁇ t1 based on any one of the first definition, the second definition, and the third definition can produce an effect sufficient to obtain the reliability of the photoelectric conversion element 21.
  • the reference distance T 100 may be, for example, not less than 0.1 ⁇ m and not more than 1.0 ⁇ m , and may be not less than 0.2 ⁇ m and not more than 0.7 ⁇ m.
  • the first slope surface 518t1 has a first portion 518p1 connected to the lower surface 518a and a second portion 518p2 located above the first portion 518p1.
  • the inclination angle of the first portion 518p1 with respect to the first parallel direction Dh1 is defined as a first angle ⁇ p1.
  • the inclination angle of the second portion 518p2 with respect to the first parallel direction Dh1 is defined as a second angle ⁇ p2.
  • the first angle ⁇ p1 is smaller than the second angle ⁇ p2.
  • the direction in which the first slope surface 518t1 extends near the lower end of the first slope surface 518t1 can easily approach the first parallel direction Dh1.
  • This is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element 21.
  • the first portion 518p1 and the second portion 518p2 are connected.
  • the first portion 518p1 and the second portion 518p2 may be separated from each other.
  • the range where the first portion 518p1 exists and the range where the second portion 518p2 exists with respect to the first parallel direction Dh1 are indicated by a first arrow AR1 and a second arrow AR2, respectively.
  • first definition, second definition, and third definition regarding the first slope angle ⁇ t1 can be read and used interchangeably. specifically, ⁇ Replace “first slope surface 518t1” with “first portion 518p1”, ⁇ Read “reference distance T 100 in the vertical direction Dv between the upper surface 518b and the support surface 25" as “distance in the vertical direction Dv between the lower end and the upper end of the first portion 518p1”, - "First slope angle ⁇ t1" can be read as "first angle ⁇ p1".
  • first slope angle ⁇ t1 As the definition of the second angle ⁇ p2, it is possible to read and use the first definition, second definition, and third definition regarding the first slope angle ⁇ t1. specifically, ⁇ Replace “first slope surface 518t1” with “second portion 518p2”, ⁇ Read “reference distance T 100 in the vertical direction Dv between the upper surface 518b and the support surface 25" as “distance in the vertical direction Dv between the lower end and the upper end of the second portion 518p2”, - "First slope angle ⁇ t1" can be read as "second angle ⁇ p2".
  • the first angle ⁇ p1 is smaller than the second angle ⁇ p2. If it can be said that "the first angle ⁇ p1 is smaller than the second angle ⁇ p2", it is treated as "the first angle ⁇ p1 is smaller than the second angle ⁇ p2".
  • the first slope surface 518t1 has a concave curved portion 518c connected to the lower surface 518a. According to this configuration, in the first cross section 201, the direction in which the first slope surface 518t1 extends near the lower end of the first slope surface 518t1 can easily approach the first parallel direction Dh1. This is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element 21.
  • the first slope surface 518t1 may be wavy.
  • the fact that the first slope surface 518t1 is wavy in the first cross section 201 means that the first slope surface 518t1 has at least one concave portion and at least one convex portion in the first cross section 201.
  • This increases the contact area between the photoelectric conversion film 518 and the mating material when the photoelectric conversion film 518 and the mating material come into contact with each other at the first slope surface 518t1, thereby increasing the bonding force between them.
  • the counterpart material is, for example, the counter electrode 519.
  • a dotted line is attached to the boundary between the first slope surface 518t1 and the upper surface 518b for convenience.
  • the reference distance T 100 in the vertical direction Dv between the upper surface 518b and the support surface 25 described with reference to FIG. 6 will be further described. As shown in FIGS. 7 and 8, the upper surface 518b may not be completely flat. In this case, the maximum distance between the upper surface 518b and the support surface 25 in the vertical direction Dv is treated as the reference distance T 100 .
  • the area that overlaps with the first slope surface 518t1 in plan view is defined as a first overlapping area 518 Mr1.
  • the counter electrode 519 is located above the photoelectric conversion film 518.
  • the first overlapping region 518 GmbH1 of the counter electrode 519 has at least one surface whose inclination angle with respect to the first parallel direction Dh1 is greater than 0° and less than or equal to 5°.
  • This configuration is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element 21.
  • covering with the counter electrode 519 is likely to be performed well.
  • stress is less likely to be applied to the counter electrode 519. Therefore, it is easy to ensure the conductivity of the counter electrode 519.
  • the above-mentioned inclination angle may be greater than 0° and less than or equal to 1°.
  • the lower limit of the above inclination angle may be 0.1° or 0.2°.
  • at least one surface includes two surfaces, specifically two surfaces. One of the two surfaces is located relatively on the lower side, and the other is located relatively on the upper side.
  • the first insulating film 520 is located above the photoelectric conversion film 518.
  • the first overlapping region 518 Roh1 of the first insulating film 520 has at least one surface whose inclination angle with respect to the first parallel direction Dh1 is greater than 0° and less than or equal to 5°.
  • This configuration is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element 21. For example, with this configuration, it is easy to cover the first insulating film 520 well, and it is easy to ensure adhesion between the first insulating film 520 and the film thereunder. Further, for example, with this configuration, stress is less likely to be applied to the first insulating film 520.
  • the above-mentioned inclination angle may be greater than 0° and less than or equal to 1°.
  • the lower limit of the above inclination angle may be 0.1° or 0.2°.
  • at least one surface includes two surfaces, specifically two surfaces. One of the two surfaces is located relatively on the lower side, and the other is located relatively on the upper side.
  • the second insulating film 521 is located above the photoelectric conversion film 518.
  • the first overlapping region 518 Roh1 of the second insulating film 521 has at least one surface whose inclination angle with respect to the first parallel direction Dh1 is greater than 0° and less than or equal to 5°.
  • This configuration is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element 21. For example, with this configuration, it is easy to cover the second insulating film 521 well, and it is easy to ensure adhesion between the second insulating film 521 and the film thereunder. Further, for example, with this configuration, stress is less likely to be applied to the second insulating film 521.
  • the above-mentioned inclination angle may be greater than 0° and less than or equal to 1°.
  • the lower limit of the above inclination angle may be 0.1° or 0.2°.
  • at least one surface includes two surfaces, specifically two surfaces. One of the two surfaces is located relatively on the lower side, and the other is located relatively on the upper side.
  • the light shielding film 522 is located above the photoelectric conversion film 518.
  • the first overlapping region 518 Roh1 of the light shielding film 522 has at least one surface whose inclination angle with respect to the first parallel direction Dh1 is greater than 0° and less than or equal to 5°.
  • This configuration is suitable for realizing a highly reliable photoelectric conversion element 21. For example, with this configuration, stress is less likely to be applied to the light shielding film 522, and cracks and the like are less likely to occur in the light shielding film 522. Therefore, it is easy to ensure the light-shielding properties of the light-shielding film 522.
  • the above-mentioned inclination angle may be greater than 0° and less than or equal to 1°.
  • the lower limit of the above inclination angle may be 0.1° or 0.2°.
  • at least one surface includes two surfaces, specifically two surfaces. One of the two surfaces is located relatively on the lower side, and the other is located relatively on the upper side.
  • the first slope surface 518t1 one of the two surfaces of the counter electrode 519, the other of the two surfaces of the counter electrode 519, and the first insulating film 520 one of the two surfaces of the first insulating film 520, one of the two surfaces of the second insulating film 521, and the other of the two surfaces of the second insulating film 521.
  • one of the two surfaces of the light shielding film 522 and the other of the two surfaces of the light shielding film 522 are arranged in this order from bottom to top.
  • the first definition, second definition, and third definition regarding the first slope angle ⁇ t1 can also be used.
  • the photoelectric conversion film 518 has a second slope surface 518t2.
  • the first slope surface 518t1 is provided at an end projecting in one direction in the first parallel direction Dh1.
  • the second slope surface 518t2 is provided at an end projecting in the other direction in the first parallel direction Dh1. Part or all of the description regarding the first slope surface 518t1 can be applied to the second slope surface 518t2.
  • the photoelectric conversion film 518 has a third slope surface 518t3 and a fourth slope surface 518t4.
  • the third slope surface 518t3 is provided at an end projecting in one direction in the second parallel direction Dh2 parallel to the support surface 25.
  • the fourth slope surface 518t4 is provided at an end projecting in the other direction in the second parallel direction Dh2. Part or all of the description regarding the first slope surface 518t1 can be applied to the third slope surface 518t3 and the fourth slope surface 518t4.
  • FIGS. 10 to 12 are explanatory diagrams of a method for forming the photoelectric conversion film 518.
  • first to third shadow masks 301 to 303 are used.
  • the first shadow mask 301 to the third shadow mask 303 contain metal.
  • the first shadow mask 301 to the third shadow mask 303 are arranged vertically downward when viewed from the support surface 25.
  • the material for the photoelectric conversion film 518 is supplied by vacuum deposition generally from vertically downward to vertically upward. In this way, even if foreign matter adheres to the photoelectric conversion film 518, it will easily fall off.
  • the material is initially blown so as to move along a direction close to the vertical, but may later move in a direction deviating from the vertical. It is presumed that this is because the materials collide with each other and the moving direction of the materials changes.
  • the first formation method shown in FIG. 10 is vacuum evaporation using a first shadow mask 301.
  • the first shadow mask 301 has a reference surface 301r and a slope surface 301s.
  • a notch 301n of the first shadow mask 301 is defined by the slope surface 301s.
  • a magnet 350 is placed on the opposite side of the first shadow mask 301 when viewed from the insulating layer 509.
  • the first shadow mask 301 is attracted to the support surface 25 by the magnetic force of the magnet 350 .
  • the first shadow mask 301 is placed on the support surface 25 so that the reference surface 301r and the support surface 25 are in contact with each other. In this state, vacuum evaporation is performed.
  • the material of the photoelectric conversion film 518 enters and is deposited in the notch 301n.
  • a photoelectric conversion film 518 having a first slope surface 518t1 is formed.
  • the first slope surface 518t1 may have a shape corresponding to the shape of the slope surface 301s.
  • the second formation method shown in FIG. 11 is vacuum evaporation using a second shadow mask 302.
  • the second shadow mask 302 has a reference surface 302r.
  • the second shadow mask 302 does not have a slope surface.
  • a magnet 350 is placed on the opposite side of the second shadow mask 302 when viewed from the insulating layer 509.
  • the second shadow mask 302 is attracted to the support surface 25 by the magnetic force of the magnet 350 .
  • the side end 302h of the second shadow mask 302 is bent away from the support surface 25, and a gap is created between the side end 302h and the support surface 25.
  • vacuum evaporation is performed.
  • the material of the photoelectric conversion film 518 enters the gap. That is, the material of the photoelectric conversion film 518 gradually enters and is deposited between the side end portion 302h and the support surface 25. Thereby, the photoelectric conversion film 518 having the first slope surface 518t1 is formed.
  • the third formation method shown in FIG. 12 is vacuum evaporation using a third shadow mask 303.
  • the third shadow mask 303 has a reference surface 303r.
  • the third shadow mask 303 does not have a slope surface.
  • a magnet 350 is placed on the opposite side of the third shadow mask 303 when viewed from the insulating layer 509.
  • the third shadow mask 303 is attracted to the support surface 25 by the magnetic force of the magnet 350.
  • the third shadow mask 303 is vibrated while performing vacuum deposition. Due to the vibration, the state shown in FIG. 12(a) and the state shown in FIG. 12(b) alternately appear.
  • the deflection of the side end portion 303h of the third shadow mask 303 is relatively small, and the side end portion 303h is relatively close to the support surface 25.
  • the side end portion 303h has a relatively large deflection, and the side end portion 303h is relatively far away from the support surface 25.
  • a gap 330 is formed between the side end portion 303h and the support surface 25.
  • the material of the photoelectric conversion film 518 gradually enters and is deposited between the side end portion 303h and the support surface 25. Thereby, the photoelectric conversion film 518 having the first slope surface 518t1 is formed.
  • the vibration can be caused, for example, by the material of the photoelectric conversion film 518 colliding with the support surface 25 and/or the third shadow mask 303.
  • the photoelectric conversion element and the manufacturing method thereof of the present disclosure have been described based on the embodiments, the photoelectric conversion element and the manufacturing method thereof according to the present disclosure are not limited to the above embodiments.
  • a conductive film may be used as the light shielding film 522, and the counter electrode 519 and the connection electrode 537 may be electrically connected via the light shielding film 522.
  • the photoelectric conversion film 518 having the shape according to the present disclosure can also be applied to such a form.
  • the photoelectric conversion element of the present disclosure can be used in imaging devices and imaging devices for various uses.
  • Imaging device 11 Imaging element 21
  • Photoelectric conversion element 25 Support surface 101
  • Pixel area 102 Counter electrode area 103
  • Peripheral circuit area 104 Peripheral pad area 106
  • Peripheral pad 201 First cross section 202
  • Second cross section 301 First shadow mask 301n Notch 301r Reference plane 301s Slope surface 302
  • Second shadow mask 302h Side edge 302r Reference plane 303
  • Third shadow mask 303h Side edge 303r Reference plane 330 Gap 350
  • Magnet 501 Semiconductor substrate 502
  • Pixel plug 517 Pixel electrode 518
  • Upper surface 518c Concave curved portion 518 Ltd.
  • Third slope surface 518t4 Fourth slope surface 519

Landscapes

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Abstract

光電変換素子（２１）は、支持面（２５）及び光電変換膜（５１８）を含む。光電変換膜（５１８）は、支持面（２５）に配置されている。支持面（２５）に垂直である垂直方向Ｄｖに平行な第１断面（２０１）において、光電変換膜（５１８）は、第１スロープ面（５１８ｔ１）を有する。第１断面（２０１）において、支持面（２５）に平行な第１平行方向Ｄｈに対する第１スロープ面（５１８ｔ１）の傾斜角度を、第１スロープ角度θｔ１と定義する。第１スロープ角度θｔ１は、０°よりも大きく５°以下である。

Description

光電変換素子及び撮像素子
　本開示は、光電変換素子及び撮像素子に関する。
　光電変換膜を有する光電変換素子が知られている。特許文献１及び特許文献２には、光電変換膜をドライエッチングすることが記載されている。
特開２００６－３２７１４号公報 国際公開第２０１９／２３９８５１号
　本開示は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適した技術を提供する。
　本開示は、
　支持面と、
　前記支持面に配置された光電変換膜と、を備え、
　前記支持面に垂直である垂直方向に平行な第１断面において、
　　前記光電変換膜は、第１スロープ面を有し、
　　前記支持面に平行な第１平行方向に対する前記第１スロープ面の傾斜角度を、第１スロープ角度と定義したとき、
　　前記第１スロープ角度は、０°よりも大きく５°以下である、
　光電変換素子を提供する。
　本開示に係る技術は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適している。
図１は、撮像装置の平面図である。 図２は、撮像装置の断面図である。 図３は、検出回路の説明図である。 図４は、光電変換膜の平面図である。 図５は、光電変換素子の部分拡大図である。 図６は、光電変換素子の部分拡大図である。 図７は、光電変換素子の部分拡大図である。 図８は、光電変換素子の部分拡大図である。 図９は、光電変換素子の部分拡大図である。 図１０は、光電変換膜の形成方法の説明図である。 図１１は、光電変換膜の形成方法の説明図である。 図１２は、光電変換膜の形成方法の説明図である。 図１３は、検討内容の説明図である。 図１４は、検討内容の説明図である。 図１５は、検討内容の説明図である。
　（本発明者らの知見）
　本発明者らは、鋭意検討により、光電変換膜の側面の角度が、光電変換素子の信頼性に影響を与えることを見出した。以下、図１３から図１５を参照しつつ、この点について説明する。図１３から図１５は、本発明者らの検討内容の説明図である。
　図１３の例では、支持面７０１ｓに積層体７００が配置されている。積層体７００では、光電変換膜７０２及びマスク７０３が下から上にこの順に積層されている。光電変換膜７０２は、平面視でマスク７０３と重複する第１部分７０２ａと、平面視でマスク７０３と重複しない第２部分７０２ｂと、を含む。
　積層体７００に対して上からドライエッチングを行うと、第２部分７０２ｂは除去される。これにより、図１４に示すように、第１部分７０２ａを含み、第２部分７０２ｂを含まない光電変換膜７０２が得られる。光電変換膜７０２の側面７０２ｓは、支持面７０１ｓに対して角度θｘ傾いている。図１４の例では、角度θｘは、約８０°である。
　ところで、光電変換素子の製造中において、光電変換膜に、洗浄液等の流体が衝突することがある。図１５の例では、支持面８０１ｓに光電変換膜８０２が配置されており、支持面８０１ｓに沿って光電変換膜８０２の側面８０２ｓに向かって流体８１０が流れている。流体８１０は、流体摩擦により、光電変換膜８０２に力を加える。具体的には、側面８０２ｓは、支持面８０１ｓに対して、角度θｙ傾いている。光電変換膜８０２に対して加わる側面８０２ｓに沿う方向の力Ｆは、支持面８０１ｓに平行な方向の力Ｆ・ｃｏｓθｙと、支持面８０１ｓに垂直な方向の力Ｆ・ｓｉｎθｙと、に分解される。力Ｆ・ｓｉｎθｙは、光電変換膜８０２にダメージを与えうる。
　図１４の例では、支持面７０１ｓに沿って光電変換膜７０２の側面７０２ｓに向かって流体７１０が流れると、支持面７０１ｓに垂直な方向の大きな力が光電変換膜７０２に加わる。このことは、図１５を参照して説明したＦ・ｓｉｎθｙのθｙに図１４の大きいθｘすなわちθｘ≒８０°を代入することにより理解されよう。
　また、図１４の例のように角度θｘが大きい場合、角度θｘを形成する光電変換膜７０２の角において、応力が集中し易い。このことは、光電変換膜７０２がカメラ等の製品に組み込まれた状態において、光電変換膜７０２が損傷し易いことを意味する。
　以上の考察を踏まえ、本開示は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適した技術を提供する。
　（本開示に係る一態様の概要）
　本開示の第１態様に係る光電変換素子は、
　支持面と、
　前記支持面に配置された光電変換膜と、を備え、
　前記支持面に垂直である垂直方向に平行な第１断面において、
　　前記光電変換膜は、第１スロープ面を有し、
　　前記支持面に平行な第１平行方向に対する前記第１スロープ面の傾斜角度を、第１スロープ角度と定義したとき、
　　前記第１スロープ角度は、０°よりも大きく５°以下である。
　第１態様に係る技術は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適している。
　本開示の第２態様において、例えば、第１態様に係る光電変換素子では、
　前記第１スロープ角度は、０°よりも大きく１°以下であってもよい。
　第２態様に係る技術は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適している。
　本開示の第３態様において、例えば、第１態様又は第２態様に係る光電変換素子では、
　前記光電変換膜は、上面を有していてもよく、
　前記第１断面において、前記第１スロープ面は、前記垂直方向に関して前記上面及び前記支持面の間に位置していてもよい。
　第３態様の構成は、光電変換素子の構成の一例である。
　本開示の第４態様において、例えば、第３態様に係る光電変換素子では、
　前記第１断面において、
　　前記第１スロープ面の下端の位置を、基準位置と定義し、
　　前記上面及び前記支持面の間の前記垂直方向に関する距離を、基準距離と定義し、
　　前記基準距離の１０％を、第１距離と定義し、
　　前記第１スロープ面のうち、前記支持面から前記垂直方向に沿って上に前記第１距離進んだ位置を、第１位置と定義し、
　　前記基準位置及び前記第１位置の間の前記第１平行方向に関する距離を、第１平行距離と定義し、
　　前記基準位置及び前記第１位置の間の前記垂直方向に関する距離を、第１垂直距離と定義したとき、
　　前記第１スロープ角度は、前記第１平行距離に対する前記第１垂直距離の比率の逆正接であってもよい。
　第４態様に係る技術は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適している。
　本開示の第５態様において、例えば、第３態様に係る光電変換素子では、
　前記第１断面において、
　　前記第１スロープ面の下端の位置を、基準位置と定義し、
　　前記上面及び前記支持面の間の前記垂直方向に関する距離を、基準距離と定義し、
　　前記基準距離の２０％を、第２距離と定義し、
　　前記第１スロープ面のうち、前記支持面から前記垂直方向に沿って上に前記第２距離進んだ位置を、第２位置と定義し、
　　前記基準位置及び前記第２位置の間の前記第１平行方向に関する距離を、第２平行距離と定義し、
　　前記基準位置及び前記第２位置の間の前記垂直方向に関する距離を、第２垂直距離と定義したとき、
　　前記第１スロープ角度は、前記第２平行距離に対する前記第２垂直距離の比率の逆正接であってもよい。
　第５態様に係る技術は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適している。
　本開示の第６態様において、例えば、第３態様に係る光電変換素子では、
　前記第１断面において、
　　前記第１スロープ面の下端の位置を、基準位置と定義し、
　　前記上面及び前記支持面の間の前記垂直方向に関する距離を、基準距離と定義し、
　　前記基準距離の９０％を、第３距離と定義し、
　　前記第１スロープ面のうち、前記支持面から前記垂直方向に沿って上に前記第３距離進んだ位置を、第３位置と定義し、
　　前記基準位置及び前記第３位置の間の前記第１平行方向に関する距離を、第３平行距離と定義し、
　　前記基準位置及び前記第３位置の間の前記垂直方向に関する距離を、第３垂直距離と定義したとき、
　　前記第１スロープ角度は、前記第３平行距離に対する前記第３垂直距離の比率の逆正接であってもよい。
　第６態様に係る技術は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適している。
　本開示の第７態様において、例えば、第３態様から第６態様のいずれか１つに係る光電変換素子では、
　前記第１断面において、前記上面及び前記支持面の間の前記垂直方向に関する距離を、基準距離と定義したとき、
　前記基準距離は、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であってもよい。
　第７態様のサイズは、光電変換素子に現れるサイズの一例である。
　本開示の第８態様において、例えば、第１態様から第７態様のいずれか１つに係る光電変換素子では、
　前記光電変換膜は、前記支持面に面する下面を有していてもよく、
　前記第１断面において、
　　前記第１スロープ面は、前記下面に接続された第１部分と、前記第１部分よりも上に位置する第２部分と、を有していてもよく、
　　前記第１平行方向に対する前記第１部分の傾斜角度を、第１角度と定義し、
　　前記第１平行方向に対する前記第２部分の傾斜角度を、第２角度と定義したとき、
　　前記第１角度は、前記第２角度よりも小さくてもよい。
　第８態様に係る技術は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適している。
　本開示の第９態様において、例えば、第１態様から第８態様のいずれか１つに係る光電変換素子では、
　前記光電変換膜は、前記支持面に面する下面を有していてもよく、
　前記第１断面において、前記第１スロープ面は、前記下面に接続された凹曲部を有していてもよい。
　第９態様に係る技術は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適している。
　本開示の第１０態様において、例えば、第１態様から第９態様のいずれか１つに係る光電変換素子は、
　電極を備えていてもよく、
　前記光電変換膜は、前記支持面よりも上に位置していてもよく、
　前記電極は、前記光電変換膜よりも上に位置していてもよく、
　平面視で前記第１スロープ面と重複する領域を第１重複領域と定義したとき、
　前記第１断面において、前記電極の前記第１重複領域は、前記第１平行方向に対する傾斜角度が０°よりも大きく５°以下である少なくとも１つの面を有していてもよい。
　第１０態様に係る技術は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適している。
　本開示の第１１態様において、例えば、第１態様から第１０態様のいずれか１つに係る光電変換素子は、
　絶縁膜を備えていてもよく、
　前記光電変換膜は、前記支持面よりも上に位置していてもよく、
　前記絶縁膜は、前記光電変換膜よりも上に位置していてもよく、
　平面視で前記第１スロープ面と重複する領域を第１重複領域と定義したとき、
　前記第１断面において、前記絶縁膜の前記第１重複領域は、前記第１平行方向に対する傾斜角度が０°よりも大きく５°以下である少なくとも１つの面を有していてもよい。
　第１１態様に係る技術は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適している。
　本開示の第１２態様において、例えば、第１態様から第１１態様のいずれか１つに係る光電変換素子は、
　遮光膜を備えていてもよく、
　前記光電変換膜は、前記支持面よりも上に位置していてもよく、
　前記遮光膜は、前記光電変換膜よりも上に位置していてもよく、
　平面視で前記第１スロープ面と重複する領域を第１重複領域と定義したとき、
　前記第１断面において、前記遮光膜の前記第１重複領域は、前記第１平行方向に対する傾斜角度が０°よりも大きく５°以下である少なくとも１つの面を有していてもよい。
　第１２態様に係る技術は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適している。
　本開示の第１３態様において、例えば、第１態様から第１２態様のいずれか１つに係る光電変換素子は、
　絶縁層を備えていてもよく、
　前記支持面は、前記絶縁層の上面を含んでいてもよい。
　第１３態様の構成は、光電変換素子の構成の一例である。
　本開示の第１４態様において、例えば、第１態様から第１３態様のいずれか１つに係る光電変換素子では、
　前記第１断面において、
　　前記光電変換膜は、第２スロープ面を有していてもよく、
　　前記第１スロープ面は、前記第１平行方向の一方に突出する端部に設けられていてもよく、
　　前記第２スロープ面は、前記第１平行方向の他方に突出する端部に設けられていてもよく、
　　前記第１平行方向に対する前記第２スロープ面の傾斜角度を、第２スロープ角度と定義したとき、
　　前記第２スロープ角度は、０°よりも大きく５°以下であってもよい。
　第１４態様に係る技術は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適している。
　本開示の第１５態様において、例えば、第１態様から第１４態様のいずれか１つに係る光電変換素子では、
　前記垂直方向に平行であり前記第１断面に直交する第２断面において、
　　前記光電変換膜は、第３スロープ面を有していてもよく、
　　前記支持面に平行な第２平行方向に対する前記第３スロープ面の傾斜角度を、第３スロープ角度と定義したとき、
　　前記第３スロープ角度は、０°よりも大きく５°以下であってもよい。
　第１５態様に係る技術は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適している。
　本開示の第１６態様において、例えば、第１５態様に係る光電変換素子では、
　前記第２断面において、
　　前記光電変換膜は、第４スロープ面を有していてもよく、
　　前記第３スロープ面は、前記第２平行方向の一方に突出する端部に設けられていてもよく、
　　前記第４スロープ面は、前記第２平行方向の他方に突出する端部に設けられていてもよく、
　　前記第２平行方向に対する前記第４スロープ面の傾斜角度を、第４スロープ角度と定義したとき、
　　前記第４スロープ角度は、０°よりも大きく５°以下であってもよい。
　第１６態様に係る技術は、高い信頼性を有する光電変換素子の実現に適している。
　本開示の第１７態様に係る撮像素子は、
　第１から第１６態様のいずれか１つに係る光電変換素子と、
　前記光電変換膜における光電変換によって生成された信号を取り出す検出回路と、を備える。
　第１７態様に係る技術は、高い信頼性の撮像素子の実現に適している。
　以下の説明において、「上」、「下」、「垂直」、「水平」、「側方」等の用語は、あくまでも部材間の相互の配置を指定するために用いており、光電変換素子の使用時における姿勢を限定する意図ではない。
　以下の実施形態では、第１、第２、第３・・・という序数詞を用いることがある。ある要素に序数詞が付されている場合に、より若番の同種類の要素が存在することは必須ではない。必要に応じて序数詞の番号を変更、追加又は削除できる。
　以下の説明において、「平面視」とは、支持面に垂直である垂直方向から見たときのことを言う。
　以下の説明において、「要素Ａが要素Ｂを含む」とは、要素Ａが要素Ｂの少なくとも一部を含むことを意味する。「要素Ａが要素Ｂを有する」及び「要素Ａが要素Ｂを備える」についても同様である。平面視において要素Ａ及び要素Ｂが重複するとは、平面視において要素Ａの少なくとも一部と要素Ｂの少なくとも一部とが重複することを意味する。
　各図は、必ずしも各構成を厳密に図示したものではない。図では、一部の要素の図示を省略することがある。図では、寸法、スロープの角度等が誇張して描かれていることがある。以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、重複する説明については省略又は簡略化することがある。
　（実施形態）
　以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る撮像装置を説明する。
　図１は、撮像装置１の平面図である。撮像装置１は、画素領域１０１、対向電極領域１０２、周辺回路領域１０３及び周辺パッド領域１０４を含む。画素領域１０１では、複数の画素電極５１７が行列状に並べられ、複数の画素が行列状に構成されている。対向電極領域１０２では、対向電極５１９に電圧が印加される。周辺回路領域１０３には、周辺回路が設けられている。周辺回路は、駆動回路、垂直走査回路及び水平信号読み出し回路を含む。駆動回路は、対向電極５１９に電圧を供給する。垂直走査回路は、信号を読み出す画素の行を選択する。水平信号読み出し回路は、検出回路５７０から信号を取り出す。周辺パッド領域１０４では、複数の周辺パッド１０６が並べられている。
　図２は、撮像装置１の断面図である。画素領域１０１では、半導体基板５０１に、複数の電荷蓄積部５０２が設けられている。半導体基板５０１よりも上に、絶縁構造５１０が設けられている。絶縁構造５１０は、複数の絶縁層を含む。絶縁層５０９は、複数の絶縁層のうちの１つの層であり、具体的には複数の絶縁層のうちの最上層である。本実施形態では、電荷蓄積部５０２は、拡散領域である。
　半導体基板５０１は、半導体材料を含む。半導体材料は、例えば、シリコン（Ｓｉ）である。本実施形態では、半導体基板５０１は、シリコンを含む。
　複数の絶縁層の各々は、絶縁材料を含む。絶縁材料は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）等である。本実施形態では、複数の絶縁層の各々は、オルトケイ酸テトラエチルを含む。
　画素領域１０１では、絶縁構造５１０の中に、複数の画素プラグ５１６が設けられている。複数の画素プラグ５１６よりも上に、複数の画素電極５１７が配置されている。各画素において、電荷蓄積部５０２、画素プラグ５１６及び画素電極５１７が電気的に接続されている。複数の画素プラグ５１６を上から覆うように、光電変換膜５１８が設けられている。下から上に向かって順に、光電変換膜５１８、対向電極５１９、第１絶縁膜５２０及び第２絶縁膜５２１が積層されている。
　画素プラグ５１６は、金属を含みうる。金属は、例えば、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）等である。本実施形態では、画素プラグ５１６は、銅を含む。
　画素電極５１７は、金属及び金属化合物から選択される少なくとも１つを含みうる。金属は、例えば、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）等である。金属化合物は、例えば、金属窒化物である。金属窒化物は、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）等である。画素電極５１７は、不純物がドープされ導電性が付与されたポリシリコンを含んでいてもよい。本実施形態では、画素電極５１７は、チタンを含む第１層と、窒化チタンを含む第２層と、を含む積層構造を有する。第１層は、光電変換膜５１８に接触している。第２層は、画素プラグ５１６に接触している。
　典型例では、光電変換膜５１８は、有機半導体を含む。光電変換膜５１８は、１又は複数の有機半導体層を含んでいてもよい。例えば、光電変換膜５１８は、正孔－電子対を生成する光電変換層に加えて、電子又は正孔を輸送するキャリア輸送層、電子又は正孔をブロックするブロッキング層等を含んでいてもよい。有機半導体層には公知の材料の有機ｐ型半導体及び有機ｎ型半導体を用いることができる。光電変換膜５１８は、例えば、有機ドナー分子とアクセプター分子との混合膜、半導体型カーボンナノチューブとアクセプター分子との混合膜、又は、量子ドット含有膜等であってもよい。光電変換膜５１８は、アモルファスシリコン等の無機材料を含んでいてもよい。本実施形態では、光電変換膜５１８は、有機半導体を含む。
　対向電極５１９は、透光性を有する導電性材料を含む。対向電極５１９に含まれる導電性材料は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等である。本実施形態では、対向電極５１９は、ＩＴＯを含む。
　本実施形態では、第１絶縁膜５２０は、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）を含む。第２絶縁膜５２１は、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）を含む。
　第２絶縁膜５２１の一部を上から覆うように、遮光膜５２２が設けられている。図示の例では、平面視において、遮光膜５２２は、少なくとも１つの画素電極５１７と重複している。遮光膜５２２と重複する画素電極５１７を有する画素は、オプティカルブラック画素として利用されうる。遮光膜５２２は、第３絶縁膜５２３によって上及び両側方から覆われている。
　遮光膜５２２は、金属及び金属化合物からなる群より選択される少なくとも１つを含みうる。例えば、遮光膜５２２は、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、銅添加アルミニウム（ＡｌＳｉＣｕ）、銅（Ｃｕ）及びタングステン（Ｗ）からなる群より選択される少なくとも１つを含む。遮光膜５２２は、上記具体例で列記した複数の材料の少なくとも２つを含む合金を含んでいてもよい。遮光膜５２２は、単層構造を有していてもよく、積層構造を有していてもよい。本実施形態では、遮光膜５２２は、チタンを含む層と、チタン化合物を含む層と、を含む積層構造を有する。本実施形態では、第３絶縁膜５２３は、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）を含む。
　図示は省略するが、画素領域１０１では、第２絶縁膜５２１よりも上にカラーフィルタが設けられている。さらに、カラーフィルタよりも上にマイクロレンズが設けられている。上方から、マイクロレンズ、カラーフィルタ、第２絶縁膜５２１、第１絶縁膜５２０、対向電極５１９を介して、光電変換膜５１８に光が入射する。
　対向電極領域１０２では、絶縁構造５１０の中に、接続プラグ５３６が設けられている。接続プラグ５３６よりも上に、接続電極５３７が設けられている。接続電極５３７よりも上に、対向電極５１９が設けられている。接続プラグ５３６、接続電極５３７及び対向電極５１９は、電気的に接続されている。
　接続プラグ５３６は、金属を含みうる。金属は、例えば、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）等である。本実施形態では、接続プラグ５３６は、銅を含む。
　接続電極５３７、金属及び金属化合物から選択される少なくとも１つを含みうる。金属は、例えば、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）等である。金属化合物は、例えば、金属窒化物である。金属窒化物は、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）等である。接続電極５３７は、不純物がドープされ導電性が付与されたポリシリコンを含んでいてもよい。本実施形態では、接続電極５３７、チタンを含む第３層と、窒化チタンを含む第４層と、を含む積層構造を有する。第３層は、対向電極５１９に接触している。第４層は、接続プラグ５３６に接触している。
　接続プラグ５３６及び接続電極５３７を介して、対向電極５１９に電圧が印加される。これにより、対向電極５１９及び画素電極５１７の間に位置する光電変換膜５１８に電界が印加される。この状態で、上方から光電変換膜５１８に光が入射すると、光電変換膜５１８で光電変換が行われ、光電変換により生成された電荷が画素電極５１７により収集される。電荷は、画素電極５１７から画素プラグ５１６を介して電荷蓄積部５０２に送られ、電荷蓄積部５０２に蓄積される。検出回路５７０により、電荷蓄積部５０２の電圧に応じた信号が、適時に外部に出力される。検出回路５７０は、各画素に設けられている。
　図３は、検出回路５７０の説明図である。検出回路５７０は、電荷蓄積部５０２を含む。また、検出回路５７０は、増幅トランジスタ５７１、アドレストランジスタ５７２及びリセットトランジスタ５７３を含む。リセットトランジスタ５７３のソース及びドレインの一方が、電荷蓄積部５０２を構成している。電荷蓄積部５０２は、増幅トランジスタ５７１のゲート電極に電気的に接続されている。増幅トランジスタ５７１及びアドレストランジスタ５７２は、半導体基板５０１内で電気的に接続されている。増幅トランジスタ５７１は、電荷蓄積部５０２の電圧に応じた信号を出力する。アドレストランジスタ５７２は、増幅トランジスタ５７１が信号を出力するタイミングを決定する。リセットトランジスタ５７３は、電荷蓄積部５０２の電圧をリセットする。本実施形態では、増幅トランジスタ５７１、アドレストランジスタ５７２及びリセットトランジスタ５７３は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。
　以下、撮像素子１１及び光電変換素子２１という用語を用いて、撮像装置１の非限定的な構成について、さらに説明する。
　光電変換素子２１は、画素電極５１７、光電変換膜５１８、対向電極５１９、第１絶縁膜５２０、第２絶縁膜５２１、カラーフィルタ、マイクロレンズ、遮光膜５２２、第３絶縁膜５２３及び接続電極５３７を含む。撮像素子１１は、光電変換素子２１、画素プラグ５１６、接続プラグ５３６及び検出回路５７０を含む。撮像素子１１では、検出回路５７０は、光電変換素子２１における光電変換によって生成された信号を取り出す。撮像装置１は、撮像素子１１、周辺回路及び周辺パッド１０６を含む。
　図４は、光電変換膜５１８の平面図である。図５から図９は、光電変換素子２１の部分拡大図である。
　図５に示すように、光電変換素子２１は、支持面２５及び光電変換膜５１８を含む。光電変換膜５１８は、支持面２５に配置されている。支持面２５に垂直である垂直方向Ｄｖに平行な第１断面２０１において、光電変換膜５１８は、第１スロープ面５１８ｔ１を有する。第１断面２０１において、支持面２５に平行な第１平行方向Ｄｈ１に対する第１スロープ面５１８ｔ１の傾斜角度を、第１スロープ角度θｔ１と定義する。第１スロープ角度θｔ１は、０°よりも大きく５°以下である。この構成は、高い信頼性を有する光電変換素子２１の実現に適している。第１スロープ角度θｔ１は、０°よりも大きく１°以下であってもよい。
　上記の構成が高い信頼性を有する光電変換素子２１の実現に適している理由について説明する。第１に、光電変換素子２１の製造中において、洗浄液等の流体が支持面２５に沿って光電変換膜５１８の第１スロープ面５１８ｔ１に向かって流れるとする。このような流れが生じたとしても、第１スロープ角度θｔ１が小さいため、支持面２５から離れる向きの力が光電変換膜５１８に対して加わり難い。このことは、光電変換膜５１８に与えられるダメージを抑制しうる。第２に、第１スロープ角度θｔ１が小さいため、第１スロープ角度θｔ１を形成する光電変換膜５１８の角において、応力が集中し易い。このことは、光電変換素子２１がカメラ等の製品に組み込まれた状態において、光電変換膜５１８が損傷し難いことを意味する。
　上記の理由を、図１４を参照して説明した例と対比しつつ、定量的に説明する。図１４の例では、θｘ≒８０°である。ｓｉｎ８０°≒０．９８５である。図５を参照して説明した例では、θｔ１≦５°又はθｔ１≦１°である。ｓｉｎ５°≒０．０８７であり、この値は０．９８５の１／１０未満である。ｓｉｎ１°≒０．０１７であり、この値は０．９８５の１／５０未満である。このことから、図５の例が図１４の例に比べ高い信頼性を有する光電変換素子を実現し易いことが定量的に理解されよう。
　上述の説明から理解されるように、第１スロープ角度θｔ１の下限は、０°よりも大きい値である。第１スロープ角度θｔ１の下限は、０．１°であってもよく、０．２°であってもよい。つまり、第１スロープ角度θｔ１は、０．１°以上５°以下であってもよく、０．２°以上５°以下であってもよく、０．１°以上１°以下であってもよく、０．２°以上１°以下であってもよい。第１スロープ角度θｔ１を０．１°以上又は０．２°以上とすることにより、第１平行方向Ｄｈ１に関する第１スロープ面５１８ｔ１の長さを抑制し、光電変換素子２１の面積を抑制し易くなる。
　図１４の例では、側面７０２ｓは、支持面７０１ｓに対して略垂直に延びる壁面状である。これに対し、図５の例では、第１スロープ面５１８ｔ１は、第１平行方向Ｄｈ１に近い方向に沿って延びている。
　支持面２５は、絶縁層５０９の上面を含む。支持面２５は、画素電極５１７の上面を含む。支持面２５は、接続電極５３７の上面を含む。
　光電変換膜５１８は、支持面２５よりも上に位置する。光電変換膜５１８は、下面５１８ａ及び上面５１８ｂを有する。第１断面２０１において、第１スロープ面５１８ｔ１は、垂直方向Ｄｖに関して上面５１８ｂ及び支持面２５の間に位置する。上面５１８ｂは第１スロープ面５１８ｔ１を含んでもよい。第１断面２０１において、第１平行方向Ｄｈ１に対する上面５１８ｂの傾斜角度は、第１スロープ角度θｔ１よりも小さく、例えば０°以上０．１°未満であり、０°以上０．０５°以下であってもよく、０°以上０．０３°以下であってもよい。下面５１８ａは、支持面２５に面しており、具体的には接触している。第１断面２０１において、第１スロープ面５１８ｔ１は、下面５１８ａ及び上面５１８ｂを接続している。
　第１スロープ角度θｔ１は、以下の第１の定義、第２の定義又は第３の定義に基づいたものでありうる。本実施形態では、第１の定義、第２の定義及び第３の定義の少なくとも１つに基づいて「第１スロープ角度θｔ１は、０°よりも大きく５°以下である」と言える場合、「第１スロープ角度θｔ１は、０°よりも大きく５°以下である」と扱うこととする。第１スロープ角度θｔ１に関する他の表現についても同様である。
　第１の定義、第２の定義又は第３の定義について、図６を参照して説明する。第１断面２０１において、第１スロープ面５１８ｔ１の下端の位置を、基準位置Ｓ0と定義する。第１断面２０１において、上面５１８ｂ及び支持面２５の間の垂直方向Ｄｖに関する距離を、基準距離Ｔ100と定義する。
　第１の定義に関し、基準距離Ｔ100の１０％を、第１距離と定義する。第１断面２０１において、第１スロープ面５１８ｔ１のうち、支持面２５から垂直方向Ｄｖに沿って上に第１距離進んだ位置を、第１位置Ｓ10と定義する。第１断面２０１において、基準位置Ｓ0及び第１位置Ｓ10の間の第１平行方向Ｄｈ１に関する距離及び垂直方向Ｄｖに関する距離を、それぞれ、第１平行距離Ｔh10及び第１垂直距離Ｔv10と定義する。第１の定義では、第１スロープ角度θｔ１は、第１平行距離Ｔh10に対する第１垂直距離Ｔv10の比率の逆正接である。すなわち、第１の定義では、第１スロープ角度θｔ１は、以下の数式１で与えられる。
　数式１：　θｔ１＝ｔａｎ-1（Ｔv10／Ｔh10）
　第２の定義に関し、基準距離Ｔ100の２０％を、第２距離と定義する。第１断面２０１において、第１スロープ面５１８ｔ１のうち、支持面２５から垂直方向Ｄｖに沿って上に第２距離進んだ位置を、第２位置Ｓ20と定義する。第１断面２０１において、基準位置Ｓ0及び第２位置Ｓ20の間の第１平行方向Ｄｈ１に関する距離及び垂直方向Ｄｖに関する距離を、それぞれ、第２平行距離Ｔh20及び第２垂直距離Ｔv20と定義する。第２の定義では、第１スロープ角度θｔ１は、第２平行距離Ｔh20に対する第２垂直距離Ｔv20の比率の逆正接である。すなわち、第２の定義では、第１スロープ角度θｔ１は、以下の数式２で与えられる。
　数式２：　θｔ１＝ｔａｎ-1（Ｔv20／Ｔh20）
　第３の定義に関し、基準距離Ｔ100の９０％を、第３距離と定義する。第１断面２０１において、第１スロープ面５１８ｔ１のうち、支持面２５から垂直方向Ｄｖに沿って上に第３距離進んだ位置を、第３位置Ｓ90と定義する。第１断面２０１において、基準位置Ｓ0及び第３位置Ｓ90の間の第１平行方向Ｄｈ１に関する距離及び垂直方向Ｄｖに関する距離を、それぞれ、第３平行距離Ｔh90及び第３垂直距離Ｔv90と定義する。第３の定義では、第１スロープ角度θｔ１は、第３平行距離Ｔh90に対する第３垂直距離Ｔv90の比率の逆正接である。すなわち、第３の定義では、第１スロープ角度θｔ１は、以下の数式３で与えられる。
　数式３：　θｔ１＝ｔａｎ-1（Ｔv90／Ｔh90）
　なお、上述の、第１スロープ角度θｔ１の範囲すなわち０＜θｔ１≦５°又は０＜θｔ１≦１°は、極低の角度範囲である。そのため、第１の定義、第２の定義及び第３の定義のいずれに基づいた第１スロープ角度θｔ１によっても、光電変換素子２１の信頼性を得るに足りる作用が発現しうる。
　第１断面２０１において、基準距離Ｔ100は、例えば、０．１μｍ以上１．０μｍ以下である、基準距離Ｔ100は、０．２μｍ以上０．７μｍ以下であってもよい。
　図７に示すように、第１断面２０１において、第１スロープ面５１８ｔ１は、下面５１８ａに接続された第１部分５１８ｐ１と、第１部分５１８ｐ１よりも上に位置する第２部分５１８ｐ２と、を有する。第１断面２０１において、第１平行方向Ｄｈ１に対する第１部分５１８ｐ１の傾斜角度を、第１角度θｐ１と定義する。第１断面２０１において、第１平行方向Ｄｈ１に対する第２部分５１８ｐ２の傾斜角度を、第２角度θｐ２と定義する。第１角度θｐ１は、第２角度θｐ２よりも小さい。この構成によれば、第１断面２０１において、第１スロープ面５１８ｔ１の下端付近において第１スロープ面５１８ｔ１が延びる方向を、第１平行方向Ｄｈ１に近づけ易い。このことは、高い信頼性を有する光電変換素子２１の実現に適している。図７の例では、第１部分５１８ｐ１及び第２部分５１８ｐ２は接続されている。ただし、第１部分５１８ｐ１及び第２部分５１８ｐ２は互いに離れていてもよい。なお、図７では、第１平行方向Ｄｈ１に関して第１部分５１８ｐ１が存在する範囲及び第２部分５１８ｐ２が存在する範囲を、それぞれ、第１矢印ＡＲ１及び第２矢印ＡＲ２で示している。
　第１角度θｐ１の定義として、第１スロープ角度θｔ１に関する第１の定義、第２の定義及び第３の定義を読み替えて援用することが可能である。具体的に、
・「第１スロープ面５１８ｔ１」を「第１部分５１８ｐ１」に読み替え、
・「上面５１８ｂ及び支持面２５の間の垂直方向Ｄｖに関する基準距離Ｔ100」を「第１部分５１８ｐ１の下端及び上端の間の垂直方向Ｄｖに関する距離」に読み替え、
・「第１スロープ角度θｔ１」を「第１角度θｐ１」に読み替えることができる。
　第２角度θｐ２の定義として、第１スロープ角度θｔ１に関する第１の定義、第２の定義及び第３の定義を読み替えて援用することが可能である。具体的に、
・「第１スロープ面５１８ｔ１」を「第２部分５１８ｐ２」に読み替え、
・「上面５１８ｂ及び支持面２５の間の垂直方向Ｄｖに関する基準距離Ｔ100」を「第２部分５１８ｐ２の下端及び上端の間の垂直方向Ｄｖに関する距離」に読み替え、
・「第１スロープ角度θｔ１」を「第２角度θｐ２」に読み替えることができる。
　本実施形態では、第１の定義を読み替えた定義、第２の定義を読み替えた定義及び第３の定義を読み替えた定義の少なくとも１つに基づいて「第１角度θｐ１は、第２角度θｐ２よりも小さい」と言える場合、「第１角度θｐ１は、第２角度θｐ２よりも小さい」と扱うこととする。
　図７に示すように、第１断面２０１において、第１スロープ面５１８ｔ１は、下面５１８ａに接続された凹曲部５１８ｃを有する。この構成によれば、第１断面２０１において、第１スロープ面５１８ｔ１の下端付近において第１スロープ面５１８ｔ１が延びる方向を、第１平行方向Ｄｈ１に近づけ易い。このことは、高い信頼性を有する光電変換素子２１の実現に適している。
　図８及び図９に示すように、詳細には、第１断面２０１において、第１スロープ面５１８ｔ１は、波打ちうる。ここで、第１断面２０１において第１スロープ面５１８ｔ１が波打つとは、第１断面２０１において第１スロープ面５１８ｔ１が少なくとも１つの凹部及び少なくとも１つの凸部を有するということである。このことは、第１スロープ面５１８ｔ１において光電変換膜５１８及び相手材が接触する場合において、光電変換膜５１８及び相手材の間の接触面積を大きくし、これらの間の接合力を高めうる。相手材は、例えば、対向電極５１９である。なお、図８及び図９では、第１スロープ面５１８ｔ１と上面５１８ｂとの間の境界に便宜上点線を付している。
　図６を参照して説明した、上面５１８ｂ及び支持面２５の間の垂直方向Ｄｖに関する基準距離Ｔ100について、さらに説明する。図７及び図８に示すように、上面５１８ｂが完全には平面ではない場合がありうる。この場合、上面５１８ｂ及び支持面２５の間の垂直方向Ｄｖに関する最大距離を、基準距離Ｔ100と扱うこととする。
　図５に戻って、平面視で第１スロープ面５１８ｔ１と重複する領域を、第１重複領域５１８о１と定義する。
　図５に示すように、対向電極５１９は、光電変換膜５１８よりも上に位置する。第１断面２０１において、対向電極５１９の第１重複領域５１８о１は、第１平行方向Ｄｈ１に対する傾斜角度が０°よりも大きく５°以下である少なくとも１つの面を有する。この構成は、高い信頼性を有する光電変換素子２１の実現に適している。例えば、この構成によれば、対向電極５１９による被覆が良好に行われ易い。また例えば、この構成によれば、対向電極５１９にストレスがかかり難い。このため、対向電極５１９の導電性を確保し易い。上記の傾斜角度は、０°よりも大きく１°以下であってもよい。上記の傾斜角度の下限は、０．１°であってもよく、０．２°であってもよい。図５に示す例では、少なくとも１つの面は、２つの面を含み、具体的には２つの面である。２つの面の一方は相対的に下側に位置し、他方は相対的に上側に位置している。
　図５に示すように、第１絶縁膜５２０は、光電変換膜５１８よりも上に位置する。第１断面２０１において、第１絶縁膜５２０の第１重複領域５１８о１は、第１平行方向Ｄｈ１に対する傾斜角度が０°よりも大きく５°以下である少なくとも１つの面を有する。この構成は、高い信頼性を有する光電変換素子２１の実現に適している。例えば、この構成によれば、第１絶縁膜５２０による被覆が良好に行われ易く、第１絶縁膜５２０とその下の膜との間の密着性を確保し易い。また例えば、この構成によれば、第１絶縁膜５２０にストレスがかかり難い。このため、第１絶縁膜５２０の耐湿性及び絶縁性を確保し易い。上記の傾斜角度は、０°よりも大きく１°以下であってもよい。上記の傾斜角度の下限は、０．１°であってもよく、０．２°であってもよい。図５に示す例では、少なくとも１つの面は、２つの面を含み、具体的には２つの面である。２つの面の一方は相対的に下側に位置し、他方は相対的に上側に位置している。
　図５に示すように、第２絶縁膜５２１は、光電変換膜５１８よりも上に位置する。第１断面２０１において、第２絶縁膜５２１の第１重複領域５１８о１は、第１平行方向Ｄｈ１に対する傾斜角度が０°よりも大きく５°以下である少なくとも１つの面を有する。この構成は、高い信頼性を有する光電変換素子２１の実現に適している。例えば、この構成によれば、第２絶縁膜５２１による被覆が良好に行われ易く、第２絶縁膜５２１とその下の膜との間の密着性を確保し易い。また例えば、この構成によれば、第２絶縁膜５２１にストレスがかかり難い。このため、第２絶縁膜５２１の耐湿性及び絶縁性を確保し易い。上記の傾斜角度は、０°よりも大きく１°以下であってもよい。上記の傾斜角度の下限は、０．１°であってもよく、０．２°であってもよい。図５に示す例では、少なくとも１つの面は、２つの面を含み、具体的には２つの面である。２つの面の一方は相対的に下側に位置し、他方は相対的に上側に位置している。
　図５に示すように、遮光膜５２２は、光電変換膜５１８よりも上に位置する。第１断面２０１において、遮光膜５２２の第１重複領域５１８о１は、第１平行方向Ｄｈ１に対する傾斜角度が０°よりも大きく５°以下である少なくとも１つの面を有する。この構成は、高い信頼性を有する光電変換素子２１の実現に適している。例えば、この構成によれば、遮光膜５２２にストレスがかかり難く、遮光膜５２２においてクラック等が生じ難い。このため、遮光膜５２２の遮光性を確保し易い。上記の傾斜角度は、０°よりも大きく１°以下であってもよい。上記の傾斜角度の下限は、０．１°であってもよく、０．２°であってもよい。図５に示す例では、少なくとも１つの面は、２つの面を含み、具体的には２つの面である。２つの面の一方は相対的に下側に位置し、他方は相対的に上側に位置している。
　図５に示す例では、第１重複領域５１８о１において、第１スロープ面５１８ｔ１と、対向電極５１９の上記２つの面の一方と、対向電極５１９の上記２つの面の他方と、第１絶縁膜５２０の上記２つの面の一方と、第１絶縁膜５２０の上記２つの面の他方と、第２絶縁膜５２１の上記２つの面の一方と、第２絶縁膜５２１の上記２つの面の他方と、遮光膜５２２の上記２つの面の一方と、遮光膜５２２の上記２つの面の他方と、が下から上に向かってこの順に並んでいる。第１断面２０１におけるこれらの面の第１平行方向Ｄｈ１に対する傾斜角度についても、第１スロープ角度θｔ１に関する第１の定義、第２の定義及び第３の定義を援用できる。
　図４に示すように、第１断面２０１において、光電変換膜５１８は、第２スロープ面５１８ｔ２を有する。第１断面２０１において、第１スロープ面５１８ｔ１は、第１平行方向Ｄｈ１の一方に突出する端部に設けられている。第１断面２０１において、第２スロープ面５１８ｔ２は、第１平行方向Ｄｈ１の他方に突出する端部に設けられている。第１スロープ面５１８ｔ１に関する説明の一部又は全部を、第２スロープ面５１８ｔ２に適用可能である。
　図４に示すように、垂直方向Ｄｖに平行であり第１断面２０１に直交する第２断面２０２において、光電変換膜５１８は、第３スロープ面５１８ｔ３及び第４スロープ面５１８ｔ４を有する。第２断面２０２において、第３スロープ面５１８ｔ３は、支持面２５に平行な第２平行方向Ｄｈ２の一方に突出する端部に設けられている。第２断面２０２において、第４スロープ面５１８ｔ４は、第２平行方向Ｄｈ２の他方に突出する端部に設けられている。第１スロープ面５１８ｔ１に関する説明の一部又は全部を、第３スロープ面５１８ｔ３及び第４スロープ面５１８ｔ４に適用可能である。
　以下、光電変換膜５１８を形成する方法の非限定的な例を、図１０から図１２を参照して説明する。図１０から図１２は、光電変換膜５１８の形成方法の説明図である。
　第１の形成方法から第３の形成方法では、第１シャドウマスク３０１から第３シャドウマスク３０３を用いる。第１シャドウマスク３０１から第３シャドウマスク３０３は、金属を含む。第１シャドウマスク３０１から第３シャドウマスク３０３は、支持面２５から見て鉛直下方に配置されている。そして、概ね鉛直下方から鉛直上方へと、光電変換膜５１８の材料が真空蒸着により供給される。このようにすれば、異物が光電変換膜５１８に付着したとしても落下し易い。材料は、当初は鉛直方向に近い方向に沿って移動するように飛ばされるが、後に鉛直方向から逸れた方向に移動しうる。これは、材料同士が衝突して材料の移動方向が変わるためであると推測される。
　図１０に示す第１の形成方法は、第１シャドウマスク３０１を用いた真空蒸着である。第１シャドウマスク３０１は、基準面３０１ｒ及びスロープ面３０１ｓを有する。スロープ面３０１ｓにより、第１シャドウマスク３０１の切り欠き３０１ｎが区画されている。絶縁層５０９から見て第１シャドウマスク３０１とは反対側に、磁石３５０を配置する。磁石３５０の磁力により第１シャドウマスク３０１を支持面２５に引き付ける。これにより、基準面３０１ｒ及び支持面２５が接触するように支持面２５に第１シャドウマスク３０１を配置する。この状態で、真空蒸着を行う。これにより、切り欠き３０１ｎに、光電変換膜５１８の材料が侵入して堆積する。これにより第１スロープ面５１８ｔ１を有する光電変換膜５１８が形成される。第１スロープ面５１８ｔ１は、スロープ面３０１ｓの形状に応じた形状を有しうる。
　図１１に示す第２の形成方法は、第２シャドウマスク３０２を用いた真空蒸着である。第２シャドウマスク３０２は、基準面３０２ｒを有する。第２シャドウマスク３０２は、スロープ面を有さない。絶縁層５０９から見て第２シャドウマスク３０２とは反対側に、磁石３５０を配置する。磁石３５０の磁力により第２シャドウマスク３０２を支持面２５に引き付ける。ただし、磁石３５０の磁力が適度に弱いため、第２シャドウマスク３０２の側端部３０２ｈが支持面２５から離れるように撓み、側端部３０２ｈと支持面２５との間に隙間が生じる。この状態で、真空蒸着を行う。これにより、光電変換膜５１８の材料が隙間に侵入する。すなわち、側端部３０２ｈと支持面２５の間に、光電変換膜５１８の材料が徐々に侵入して堆積する。これにより、第１スロープ面５１８ｔ１を有する光電変換膜５１８が形成される。
　図１２に示す第３の形成方法は、第３シャドウマスク３０３を用いた真空蒸着である。第３シャドウマスク３０３は、基準面３０３ｒを有する。第３シャドウマスク３０３は、スロープ面を有さない。絶縁層５０９から見て第３シャドウマスク３０３とは反対側に、磁石３５０を配置する。磁石３５０の磁力により第３シャドウマスク３０３を支持面２５に引き付ける。この状態で、真空蒸着を行いつつ、第３シャドウマスク３０３を振動させる。振動により、図１２の（ａ）に示す状態と図１２の（ｂ）に示す状態とが交互に現れる。（ａ）の状態は、第３シャドウマスク３０３の側端部３０３ｈの撓みが相対的に小さく、側端部３０３ｈが支持面２５に相対的に近づいている状態である。（ｂ）の状態は、側端部３０３ｈの撓みが相対的に大きく、側端部３０３ｈが支持面２５から相対的に遠ざかっている状態である。（ｂ）の状態では、側端部３０３ｈと支持面２５との間に隙間３３０が形成されている。（ａ）及び（ｂ）の状態が交互に現れるように第３シャドウマスク３０３が振動することにより、光電変換膜５１８の材料が隙間３３０に断続的に侵入する。すなわち、側端部３０３ｈと支持面２５の間に、光電変換膜５１８の材料が徐々に侵入して堆積する。これにより、第１スロープ面５１８ｔ１を有する光電変換膜５１８が形成される。振動は、例えば、光電変換膜５１８の材料が支持面２５及び／又は第３シャドウマスク３０３に衝突することにより生じうる。
　以上、本開示の光電変換素子及びその製造方法について、実施形態に基づいて説明してきたが、本開示に係る光電変換素子及びその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施形態、上記実施形態に対して本開示の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例、及び、本開示の光電変換素子を内蔵した各種機器も本開示に含まれる。例えば、特許文献２のように、遮光膜５２２として導電性を有する膜を採用し、遮光膜５２２を介して対向電極５１９及び接続電極５３７を電気的に接続させてもよい。このような形態にも、本開示に係る形状を有する光電変換膜５１８を適用可能である。
　本開示の光電変換素子は、種々の用途の撮像素子及び撮像装置に使用されうる。
　１　　撮像装置
　１１　　撮像素子
　２１　　光電変換素子
　２５　　支持面
　１０１　　画素領域
　１０２　　対向電極領域
　１０３　　周辺回路領域
　１０４　　周辺パッド領域
　１０６　　周辺パッド
　２０１　　第１断面
　２０２　　第２断面
　３０１　　第１シャドウマスク
　３０１ｎ　　切り欠き
　３０１ｒ　　基準面
　３０１ｓ　　スロープ面
　３０２　　第２シャドウマスク
　３０２ｈ　　側端部
　３０２ｒ　　基準面
　３０３　　第３シャドウマスク
　３０３ｈ　　側端部
　３０３ｒ　　基準面
　３３０　　隙間
　３５０　　磁石
　５０１　　半導体基板
　５０２　　電荷蓄積部
　５０９　　絶縁層
　５１０　　絶縁構造
　５１６　　画素プラグ
　５１７　　画素電極
　５１８　　光電変換膜
　５１８ａ　　下面
　５１８ｂ　　上面
　５１８ｃ　　凹曲部
　５１８о１　　第１重複領域
　５１８ｐ１　　第１部分
　５１８ｐ２　　第２部分
　５１８ｔ１　　第１スロープ面
　５１８ｔ２　　第２スロープ面
　５１８ｔ３　　第３スロープ面
　５１８ｔ４　　第４スロープ面
　５１９　　対向電極
　５２０　　第１絶縁膜
　５２１　　第２絶縁膜
　５２２　　遮光膜
　５２３　　第３絶縁膜
　５３６　　接続プラグ
　５３７　　接続電極
　５７０　　検出回路
　５７１　　増幅トランジスタ
　５７２　　アドレストランジスタ
　５７３　　リセットトランジスタ
　７００　　積層体
　７０１ｓ　　支持面
　７０２　　光電変換膜
　７０２ａ　　第１部分
　７０２ｂ　　第２部分
　７０２ｓ　　側面
　７０３　　マスク
　７１０　　流体
　８０１ｓ　　支持面
　８０２　　光電変換膜
　８０２ｓ　　側面
　８１０　　流体
　ＡＲ１　　第１矢印
　ＡＲ２　　第２矢印
　Ｄｈ１　　第１平行方向
　Ｄｈ２　　第２平行方向
　Ｄｖ　　垂直方向
　Ｓ0　　基準位置
　Ｓ10　　第１位置
　Ｓ20　　第２位置
　Ｓ90　　第３位置

Claims (17)

  1. 　支持面と、
    　前記支持面に配置された光電変換膜と、を備え、
    　前記支持面に垂直である垂直方向に平行な第１断面において、
    　　前記光電変換膜は、第１スロープ面を有し、
    　　前記支持面に平行な第１平行方向に対する前記第１スロープ面の傾斜角度を、第１スロープ角度と定義したとき、
    　　前記第１スロープ角度は、０°よりも大きく５°以下である、
    　光電変換素子。
  2. 　前記第１スロープ角度は、０°よりも大きく１°以下である、
    　請求項１に記載の光電変換素子。
  3. 　前記光電変換膜は、上面を有し、
    　前記第１断面において、前記第１スロープ面は、前記垂直方向に関して前記上面及び前記支持面の間に位置する、
    　請求項１又は２に記載の光電変換素子。
  4. 　前記第１断面において、
    　　前記第１スロープ面の下端の位置を、基準位置と定義し、
    　　前記上面及び前記支持面の間の前記垂直方向に関する距離を、基準距離と定義し、
    　　前記基準距離の１０％を、第１距離と定義し、
    　　前記第１スロープ面のうち、前記支持面から前記垂直方向に沿って上に前記第１距離進んだ位置を、第１位置と定義し、
    　　前記基準位置及び前記第１位置の間の前記第１平行方向に関する距離を、第１平行距離と定義し、
    　　前記基準位置及び前記第１位置の間の前記垂直方向に関する距離を、第１垂直距離と定義したとき、
    　　前記第１スロープ角度は、前記第１平行距離に対する前記第１垂直距離の比率の逆正接である、
    　請求項３に記載の光電変換素子。
  5. 　前記第１断面において、
    　　前記第１スロープ面の下端の位置を、基準位置と定義し、
    　　前記上面及び前記支持面の間の前記垂直方向に関する距離を、基準距離と定義し、
    　　前記基準距離の２０％を、第２距離と定義し、
    　　前記第１スロープ面のうち、前記支持面から前記垂直方向に沿って上に前記第２距離進んだ位置を、第２位置と定義し、
    　　前記基準位置及び前記第２位置の間の前記第１平行方向に関する距離を、第２平行距離と定義し、
    　　前記基準位置及び前記第２位置の間の前記垂直方向に関する距離を、第２垂直距離と定義したとき、
    　　前記第１スロープ角度は、前記第２平行距離に対する前記第２垂直距離の比率の逆正接である、
    　請求項３に記載の光電変換素子。
  6. 　前記第１断面において、
    　　前記第１スロープ面の下端の位置を、基準位置と定義し、
    　　前記上面及び前記支持面の間の前記垂直方向に関する距離を、基準距離と定義し、
    　　前記基準距離の９０％を、第３距離と定義し、
    　　前記第１スロープ面のうち、前記支持面から前記垂直方向に沿って上に前記第３距離進んだ位置を、第３位置と定義し、
    　　前記基準位置及び前記第３位置の間の前記第１平行方向に関する距離を、第３平行距離と定義し、
    　　前記基準位置及び前記第３位置の間の前記垂直方向に関する距離を、第３垂直距離と定義したとき、
    　　前記第１スロープ角度は、前記第３平行距離に対する前記第３垂直距離の比率の逆正接である、
    　請求項３に記載の光電変換素子。
  7. 　前記第１断面において、前記上面及び前記支持面の間の前記垂直方向に関する距離を、基準距離と定義したとき、
    　前記基準距離は、０．１μｍ以上１．０μｍ以下である、
    　請求項３から６のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  8. 　前記光電変換膜は、前記支持面に面する下面を有し、
    　前記第１断面において、
    　　前記第１スロープ面は、前記下面に接続された第１部分と、前記第１部分よりも上に位置する第２部分と、を有し、
    　　前記第１平行方向に対する前記第１部分の傾斜角度を、第１角度と定義し、
    　　前記第１平行方向に対する前記第２部分の傾斜角度を、第２角度と定義したとき、
    　　前記第１角度は、前記第２角度よりも小さい、
    　請求項１から７のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  9. 　前記光電変換膜は、前記支持面に面する下面を有し、
    　前記第１断面において、前記第１スロープ面は、前記下面に接続された凹曲部を有する、
    　請求項１から８のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  10. 　電極を備え、
    　前記光電変換膜は、前記支持面よりも上に位置し、
    　前記電極は、前記光電変換膜よりも上に位置し、
    　平面視で前記第１スロープ面と重複する領域を第１重複領域と定義したとき、
    　前記第１断面において、前記電極の前記第１重複領域は、前記第１平行方向に対する傾斜角度が０°よりも大きく５°以下である少なくとも１つの面を有する、
    　請求項１から９のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  11. 　絶縁膜を備え、
    　前記光電変換膜は、前記支持面よりも上に位置し、
    　前記絶縁膜は、前記光電変換膜よりも上に位置し、
    　平面視で前記第１スロープ面と重複する領域を第１重複領域と定義したとき、
    　前記第１断面において、前記絶縁膜の前記第１重複領域は、前記第１平行方向に対する傾斜角度が０°よりも大きく５°以下である少なくとも１つの面を有する、
    　請求項１から１０のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  12. 　遮光膜を備え、
    　前記光電変換膜は、前記支持面よりも上に位置し、
    　前記遮光膜は、前記光電変換膜よりも上に位置し、
    　平面視で前記第１スロープ面と重複する領域を第１重複領域と定義したとき、
    　前記第１断面において、前記遮光膜の前記第１重複領域は、前記第１平行方向に対する傾斜角度が０°よりも大きく５°以下である少なくとも１つの面を有する、
    　請求項１から１１のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  13. 　絶縁層を備え、
    　前記支持面は、前記絶縁層の上面を含む、
    　請求項１から１２のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  14. 　前記第１断面において、
    　　前記光電変換膜は、第２スロープ面を有し、
    　　前記第１スロープ面は、前記第１平行方向の一方に突出する端部に設けられ、
    　　前記第２スロープ面は、前記第１平行方向の他方に突出する端部に設けられ、
    　　前記第１平行方向に対する前記第２スロープ面の傾斜角度を、第２スロープ角度と定義したとき、
    　　前記第２スロープ角度は、０°よりも大きく５°以下である、
    　請求項１から１３のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  15. 　前記垂直方向に平行であり前記第１断面に直交する第２断面において、
    　　前記光電変換膜は、第３スロープ面を有し、
    　　前記支持面に平行な第２平行方向に対する前記第３スロープ面の傾斜角度を、第３スロープ角度と定義したとき、
    　　前記第３スロープ角度は、０°よりも大きく５°以下である、
    　請求項１から１４のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  16. 　前記第２断面において、
    　　前記光電変換膜は、第４スロープ面を有し、
    　　前記第３スロープ面は、前記第２平行方向の一方に突出する端部に設けられ、
    　　前記第４スロープ面は、前記第２平行方向の他方に突出する端部に設けられ、
    　　前記第２平行方向に対する前記第４スロープ面の傾斜角度を、第４スロープ角度と定義したとき、
    　　前記第４スロープ角度は、０°よりも大きく５°以下である、
    　請求項１５に記載の光電変換素子。
  17. 　請求項１から１６のいずれか一項に記載の光電変換素子と、
    　前記光電変換膜における光電変換によって生成された信号を取り出す検出回路と、を備える、撮像素子。
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