(57)【要約】【課題】有機材料を含む光電変換層が劣化することを防止して、素子性能が低下することを防止することができる光電変換装置、光電変換装置の製造方法及び撮像装置を提供する。【解決手段】基板の上方に形成された下部電極１２と、下部電極１２の上方に形成された光電変換層１３と、光電変換層１３の上方に形成された上部電極１４とを含む光電変換素子１を少なくとも１つ有する画素が複数配列された光電変換装置であって、隣り合う画素同士の間に形成され、上部電極１４と電気的に接続された導電性の隔壁１５と、上部電極１４上に設けられた透明絶縁膜１６とを備え、画素が隔壁１５と透明絶縁膜１６とによって封止されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の上方に形成された下部電極と、前記下部電極の上方に形成された光電変換層と、前記光電変換層の上方に形成された上部電極とを含む光電変換素子を少なくとも１つ有する画素が複数配列された光電変換装置であって、
隣り合う前記画素同士の間に形成され、前記上部電極と電気的に接続された導電性の隔壁と、
前記上部電極上に設けられた透明絶縁膜とを備え、
前記画素が前記隔壁と前記透明絶縁膜とによって封止されている光電変換装置。
【請求項２】
上記請求項１に記載の光電変換装置であって、
前記上部電極の上面が前記隔壁の上部よりも低く形成されている光電変換装置。
【請求項３】
上記請求項１又は２に記載の光電変換装置であって、
前記上部電極が透明である光電変換装置。
【請求項４】
上記請求項１から３のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記隔壁が光の入射側から視て井桁状に形成され、前記画素が前記隔壁によってそれぞれ隔離されて配列されている光電変換装置。
【請求項５】
上記請求項１から４のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記隔壁が導電性で、下層壁部と、前記下層壁部の上に連接され、該下層壁部よりも画素側から退避するように寸法が変化した上層壁部とを有し、前記下層壁部及び前記上層壁部が前記上部電極と接触する光電変換装置。
【請求項６】
上記請求項１から４のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記隔壁が導電性で、下層壁部と、前記下層壁部の上に連接され、該下層壁部よりも画素側に突出するように寸法が変化した上層壁部とを有し、前記下層壁部及び前記上層壁部が前記上部電極と接触する光電変換装置。
【請求項７】
上記請求項１から６のいずれかに記載の光電変換装置であって、
隣り合う前記画素の前記下部電極同士を離間する絶縁膜が形成され、前記絶縁膜上に前記隔壁が形成される光電変換装置。
【請求項８】
上記請求項１から４，６，及び７のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記画素それぞれの前記上部電極と前記光電変換層と前記下部電極とが、光の入射側から視て、等しい面積で、かつ、重なるように配置される光電変換装置。
【請求項９】
上記請求項１から８に記載の光電変換装置であって、
前記光電変換素子が前記光電変換層で生成された電子を前記下部電極に捕集する構成であって、前記光電変換層が前記隔壁と接触し、前記隔壁の仕事関数の値が前記上部電極の仕事関数の値より大きい光電変換装置。
【請求項１０】
上記請求項１から８に記載の光電変換装置であって、
前記光電変換素子が前記光電変換層で生成された正孔を前記下部電極に捕集する構成であって、前記光電変換層が前記隔壁と接触し、前記隔壁の仕事関数の値が前記上部電極の仕事関数の値より小さい光電変換装置。
【請求項１１】
上記請求項１から１０のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記複数の画素が、第１の波長の電磁波を光電変換する光電変換素子を含む第１の画素と、第２の波長の電磁波を光電変換する光電変換素子を含む第２の画素と、を含む光電変換装置。
【請求項１２】
上記請求項１から１０のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記複数の画素が、赤色光を光電変換する光電変換素子を含む赤色画素と、緑色光を光電変換する光電変換素子を含む緑色画素と、青色光を光電変換する光電変換素子を含む青色画素と、を含む光電変換装置。
【請求項１３】
上記請求項１から１０のいずれかに記載の光電変換装置であって、
各画素が、第１の波長の電磁波を光電変換する光電変換素子と第２の波長の電磁波を光電変換する光電変換素子とを有する光電変換装置。
【請求項１４】
上記請求項１から１０のいずれかに記載の光電変換装置であって、
各画素が、赤色光を光電変換する光電変換素子と緑色光を光電変換する光電変換素子と青色光を光電変換する光電変換素子とを有する光電変換装置。
【請求項１５】
上記請求項１から１４のいずれかに記載の光電変換装置を備えた撮像装置であって、
前記基板内に、前記下部電極に接続され、電荷に応じた信号を出力する駆動回路が設けられている撮像装置。
【請求項１６】
上記請求項１５に記載の撮像装置であって、
前記駆動回路がＣＣＤ型又はＣＭＯＳ型である撮像装置。
【請求項１７】
（実施形態１）
基板と、該基板の上方に形成された下部電極と、前記下部電極の上方に形成された光電変換層と、前記光電変換層の上方に形成された上部電極とを含む光電変換素子を少なくとも１つ有する画素が複数配列された光電変換装置の製造方法であって、
（ａ）前記下部電極上に導電性材料を成膜する工程と、
（ｂ）前記導電性材料の膜に、各画素を形成する領域に応じて開口を設けることで前記画素間に隔壁を形成する工程と、
（ｃ）上記（ｂ）の工程の後、前記光電変換層を成膜する工程と、
（ｄ）前記光電変換層を成膜した後、上部電極を成膜する工程と、
（ｅ）前記上部電極を成膜した後、透明絶縁膜を成膜する工程と、
（ｆ）前記開口を設けた部分以外に成膜された、前記光電変換層、前記上部電極、前記透明絶縁膜を除去する工程と、を含む光電変換装置の製造方法。
【請求項１８】
（実施形態３）
基板と、該基板の上方に形成された下部電極と、前記下部電極の上方に形成された光電変換層と、前記光電変換層の上方に形成された上部電極とを含む光電変換素子を少なくとも１つ有する画素が複数配列された光電変換装置の製造方法であって、
（ａ）前記下部電極上に第１の導電性材料を成膜する工程と、
（ｂ）前記第１の導電性材料の膜に、各画素を形成する領域に応じて第１の開口を設けることで前記画素間に隔壁を形成する工程と、
（ｃ）上記（ｂ）の工程の後、前記光電変換層を成膜する工程と、
（ｄ）前記光電変換層を成膜した後、上部電極を成膜する工程と、
（ｅ）前記上部電極を成膜した後、該上部電極上に第２の導電性材料を成膜する工程と、
（ｆ）前記第１の導電性材料の上に形成された、前記光電変換層、前記上部電極、該上部電極に積層する前記導電性材料を除去する工程と、
（ｇ）前記導電性材料の膜に、前記第１の開口よりも開口面積の小さい第２の開口を設ける工程と、
（ｈ）透明絶縁膜を成膜する工程と、を含む光電変換装置の製造方法。
【請求項１９】
（実施形態４）
基板と、該基板の上方に形成された下部電極と、前記下部電極の上方に形成された光電変換層と、前記光電変換層の上方に形成された上部電極とを含む光電変換素子を少なくとも１つ有する画素が複数配列された光電変換装置の製造方法であって、
（ａ）絶縁性材料を成膜する工程と、
（ｂ）成膜された前記絶縁性材料のうえに導電性材料を成膜する工程と、
（ｃ）前記絶縁性材料及び前記導電性材料の膜に、各画素を形成する領域に応じて開口を設ける工程と、
（ｄ）前記下部電極を成膜する工程と、
（ｅ）前記光電変換層を成膜する工程と、
（ｆ）前記光電変換層を成膜した後、上部電極を成膜する工程と、
（ｇ）前記上部電極を成膜した後、前記透明絶縁膜を成膜する工程と、
（ｈ）前記開口を設けた領域以外の、前記下部電極、前記光電変換層、前記上部電極、前記透明絶縁膜を除去する工程と、を含む光電変換装置の製造方法。
【請求項２０】
（実施形態４変形）
基板と、該基板の上方に形成された下部電極と、前記下部電極の上方に形成された光電変換層と、前記光電変換層の上方に形成された上部電極とを含む光電変換素子を少なくとも１つ有する画素が複数配列された光電変換装置の製造方法であって、
（ａ）前記基板に絶縁性材料を成膜する工程と、
（ｂ）成膜された前記絶縁性材料に、前記下部電極と接続される接続部を形成するための第１の孔と、前記第１の孔と連通し、かつ、該第１の孔より開口面積の大きい第２の孔を形成する工程と、
（ｃ）導電性材料を成膜する工程と、
（ｄ）前記導電性材料の膜に、各画素を形成する領域に応じて開口を設ける工程と、
（ｅ）前記下部電極を成膜する工程と、
（ｆ）前記光電変換層を成膜する工程と、
（ｇ）前記光電変換層を成膜した後、上部電極を成膜する工程と、
（ｈ）前記上部電極を成膜した後、前記透明絶縁膜を成膜する工程と、
（ｉ）前記開口を設けた領域以外の、前記下部電極、前記光電変換層、前記上部電極、前記透明絶縁膜を除去する工程と、を含む光電変換装置の製造方法。
【請求項２１】
（実施形態５）
基板と、該基板の上方に形成された下部電極と、前記下部電極の上方に形成された光電変換層と、前記光電変換層の上方に形成された上部電極とを含む光電変換素子を少なくとも１つ有する画素が複数配列された光電変換装置の製造方法であって、
（ａ）絶縁性材料を成膜する工程と、
（ｂ）前記絶縁性材料の膜に、各画素を形成する領域に応じて第１の開口を設けることで前記画素間に隔壁を形成する工程と、
（ｃ）前記下部電極を成膜する工程と、
（ｄ）前記光電変換層を成膜する工程と、
（ｅ）前記光電変換層を成膜した後、上部電極を成膜する工程と、
（ｆ）前記上部電極を成膜した後、導電性材料を成膜する工程と、
（ｇ）前記開口を設けた部分以外に成膜された、前記下部電極、前記光電変換層、前記上部電極、該上部電極に積層する前記導電性材料を除去する工程と、
（ｈ）各画素の導電性材料の膜の上面、及び、前記絶縁性材料の膜の上面に前記導電性材料を成膜する工程と、
（ｉ）上記（ｇ）の工程で成膜した導電性材料に、前記第１の開口よりも開口面積が小さい第２の開口を設ける工程と、
（ｊ）透明絶縁膜を成膜する工程と、を含む光電変換材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置、光電変換装置の製造方法及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等に利用されているイメージセンサとしては、Ｓｉ半導体基板などにホトダイオードを含む画素を配列し、各画素のホトダイオードで生じた光電子に対応した信号電荷をＣＣＤ型やＣＭＯＳ型駆動回路で読出す固体撮像装置（いわゆるＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ）が広く知られている。
これら固体撮像装置は、半導体基板上にホトダイオードだけでなく、信号電荷蓄積部位・電荷転送部位・信号読出部位やそれらを接続する配線などが形成されている。そのために画素微細化が進展するにつれ一画素に占める回路領域が相対的に大きくなりホトダイオードの受光面積が小さくなるという「開口率の低下」が問題となっている。開口率の低下はそのまま感度の低下につながる。
開口率の低下を抑制するため各画素上にマイクロレンズなどを形成して集光することで実質的な開口率を増加させることが必須となる。しかし、製造工程の増加や光学設計の複雑化などコストの上昇が避けられない上に感度向上の改善は限定的である。
そこで、各回路と配線を形成した半導体基板上方に光電変換層を積層し開口率を向上させるという「積層型固体撮像装置」が提案されている。例えば、半導体基板上に積層された下部電極と、下部電極上に積層された光電変換層と、光電変換層上に積層された上部電極とを含む光電変換素子を半導体基板に対して平行な面に多数配列した構成になる。光電変換素子の、下部電極と上部電極との間にバイアス電圧を印加することで、光電変換層内で発生した電荷が下部電極と上部電極とに移動し、いずれかの電極に移動した電荷に応じた信号が、半導体基板内に設けられたＣＣＤ型やＣＭＯＳ型回路で読出される。ここで、光電変換層とは、入射した特定の波長の光を吸収し、吸収した光量に応じた電荷（電子および正孔）を発生する層である。
【０００３】
また、光電変換層に色再現性に優れる有機材料を用いた構成の光電変換装置の実用化が進められている。従来、有機材料を含む層を備えたセンサとしては、例えば下記特許文献に示すものがある。
【０００４】
特許文献１には、導電性電極間に有機半導体の薄層が挟持された構成のフルカラーの画像センサが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、電極間に、有機材料を含む受光部が設けられたセンサが記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特表２００２−５０２１２０号公報
【特許文献２】特開２００５−３１１３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、カラーイメージセンサとして用いる光電変換装置は、少なくとも１つの光電変換素子を含む画素が半導体基板上に２次元配列で複数形成され、各画素がＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の波長の光のいずれかを検出する光電変換層を含み、かつ、ＲＧＢの各画素が２次元上に所定のカラーパターンで配列される構成である。
【０００８】
このような構成の光電変換装置は、半導体基板上に光電変換層を形成する際に半導体微細加工技術（例えば、光リソグラフィ、ナノインプリント、レーザ描画や電子線描画による熱リソグラフィ等）を利用するが、製造時及び製造後に光電変換層に含まれる有機材料が大気中で顕著に劣化してしまうことに起因して、素子性能が低下することが懸念されている。
【０００９】
特許文献１には、ＲＧＢの各画素のパターニングをレーザアブレーションやプラズマエッチングによって行うことが記載されているが、有機材料を含む薄膜をパターニングする際に、該薄膜が雰囲気中の大気に曝されることを防ぐことについては何ら対策がとられていないため、製造時に有機材料が大気中で劣化することによって素子性能が低下することが懸念される。
【００１０】
特許文献２には、複数の受光部が非透光性絶縁体によって隔離された構成であるが、受光部に含まれる有機材料が劣化しないように保護することについては記載されていない。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、有機材料を含む光電変換層が劣化することを防止して、素子性能の低下を防止することができる光電変換装置、光電変換装置の製造方法及び撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、下記に示すものである。
（１）基板と、該基板の上方に形成された下部電極と、前記下部電極の上方に形成された光電変換層と、前記光電変換層の上方に形成された上部電極とを含む光電変換素子を少なくとも１つ有する画素が複数配列された光電変換装置であって、
隣り合う前記画素同士の間に形成され、前記上部電極と電気的に接続された導電性の隔壁と、
前記上部電極上に設けられた透明絶縁膜とを備え、
前記画素が前記隔壁と前記透明絶縁膜とによって封止されている光電変換装置。
（２）上記（１）に記載の光電変換装置であって、
前記上部電極の上面が前記隔壁の上部よりも低く形成されている光電変換装置。
（３）上記（１）又は（２）に記載の光電変換装置であって、
前記上部電極が透明である光電変換装置。
（４）上記（１）から（３）のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記隔壁が光の入射側から視て井桁状に形成され、前記画素が前記隔壁によってそれぞれ隔離されて配列されている光電変換装置。
（５）上記（１）から（４）のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記隔壁が導電性で、下層壁部と、前記下層壁部の上に連接され、該下層壁部よりも画素側から退避するように寸法が変化した上層壁部とを有し、前記下層壁部及び前記上層壁部が前記上部電極と接触する光電変換装置。
（６）上記（１）から（４）のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記隔壁が導電性で、下層壁部と、前記下層壁部の上に連接され、該下層壁部よりも画素側に突出するように寸法が変化した上層壁部とを有し、前記下層壁部及び前記上層壁部が前記上部電極と接触する光電変換装置。
（７）上記（１）から（６）のいずれかに記載の光電変換装置であって、
隣り合う前記画素の前記下部電極同士を離間する絶縁膜が形成され、前記絶縁膜上に前記隔壁が形成される光電変換装置。
（８）上記（１）から（４），（６），及び（７）のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記画素それぞれの前記上部電極と前記光電変換層と前記下部電極とが、光の入射側から視て、等しい面積で、かつ、重なるように配置される光電変換装置。
（９）上記（１）から（８）に記載の光電変換装置であって、
前記光電変換素子が前記光電変換層で生成された電子を前記下部電極に捕集する構成であって、前記光電変換層が前記隔壁と接触し、前記隔壁の仕事関数の値が前記上部電極の仕事関数の値より大きい光電変換装置。
（１０）上記（１）から（８）に記載の光電変換装置であって、
前記光電変換素子が前記光電変換層で生成された正孔を前記下部電極に捕集する構成であって、前記光電変換層が前記隔壁と接触し、前記隔壁の仕事関数の値が前記上部電極の仕事関数の値より小さい光電変換装置。
（１１）上記（１）から（１０）のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記複数の画素が、第１の波長の電磁波を光電変換する光電変換素子を含む第１の画素と、第２の波長の電磁波を光電変換する光電変換素子を含む第２の画素と、を含む光電変換装置。
（１２）上記（１）から（１０）のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記複数の画素が、赤色光を光電変換する光電変換素子を含む赤色画素と、緑色光を光電変換する光電変換素子を含む緑色画素と、青色光を光電変換する光電変換素子を含む青色画素と、を含む光電変換装置。
（１３）上記（１）から（１０）のいずれかに記載の光電変換装置であって、
各画素が、第１の波長の電磁波を光電変換する光電変換素子と第２の波長の電磁波を光電変換する光電変換素子とを有する光電変換装置。
（１４）上記（１）から（１０）のいずれかに記載の光電変換装置であって、
各画素が、赤色光を光電変換する光電変換素子と緑色光を光電変換する光電変換素子と青色光を光電変換する光電変換素子とを有する光電変換装置。
（１５）上記（１）から（１４）のいずれかに記載の光電変換装置を備えた撮像装置であって、
前記基板内に、前記下部電極に接続され、電荷に応じた信号を出力する駆動回路が設けられている撮像装置。
（１６）上記（１５）に記載の撮像装置であって、
前記駆動回路がＣＣＤ型又はＣＭＯＳ型である撮像装置。
（１７）（実施形態１）基板と、該基板の上方に形成された下部電極と、前記下部電極の上方に形成された光電変換層と、前記光電変換層の上方に形成された上部電極とを含む光電変換素子を少なくとも１つ有する画素が複数配列された光電変換装置の製造方法であって、
（ａ）前記下部電極上に導電性材料を成膜する工程と、
（ｂ）前記導電性材料の膜に、各画素を形成する領域に応じて開口を設けることで前記画素間に隔壁を形成する工程と、
（ｃ）上記（ｂ）の工程の後、前記光電変換層を成膜する工程と、
（ｄ）前記光電変換層を成膜した後、上部電極を成膜する工程と、
（ｅ）前記上部電極を成膜した後、透明絶縁膜を成膜する工程と、
（ｆ）前記開口を設けた部分以外に成膜された、前記光電変換層、前記上部電極、前記透明絶縁膜を除去する工程と、を含む光電変換装置の製造方法。
（１８）（実施形態３）基板と、該基板の上方に形成された下部電極と、前記下部電極の上方に形成された光電変換層と、前記光電変換層の上方に形成された上部電極とを含む光電変換素子を少なくとも１つ有する画素が複数配列された光電変換装置の製造方法であって、
（ａ）前記下部電極上に導電性材料を成膜する工程と、
（ｂ）前記導電性材料の膜に、各画素を形成する領域に応じて第１の開口を設けることで前記画素間に隔壁を形成する工程と、
（ｃ）上記（ｂ）の工程の後、前記光電変換層を成膜する工程と、
（ｄ）前記光電変換層を成膜した後、上部電極を成膜する工程と、
（ｅ）前記上部電極を成膜した後、前記導電性材料を成膜する工程と、
（ｆ）前記導電性材料の上に形成された、前記光電変換層、前記上部電極、該上部電極に積層する前記導電性材料を除去する工程と、
（ｇ）前記導電性材料の膜に、前記第１の開口よりも開口面積の小さい第２の開口を設ける工程と、
（ｈ）透明絶縁膜を成膜する工程と、を含む光電変換装置の製造方法。
（１９）（実施形態４）基板と、該基板の上方に形成された下部電極と、前記下部電極の上方に形成された光電変換層と、前記光電変換層の上方に形成された上部電極とを含む光電変換素子を少なくとも１つ有する画素が複数配列された光電変換装置の製造方法であって、
（ａ）絶縁性材料を成膜する工程と、
（ｂ）成膜された前記絶縁性材料のうえに導電性材料を成膜する工程と、
（ｃ）前記絶縁性材料及び前記導電性材料の膜に、各画素を形成する領域に応じて開口を設ける工程と、
（ｄ）前記下部電極を成膜する工程と、
（ｅ）前記光電変換層を成膜する工程と、
（ｆ）前記光電変換層を成膜した後、上部電極を成膜する工程と、
（ｇ）前記上部電極を成膜した後、前記透明絶縁膜を成膜する工程と、
（ｈ）前記開口を設けた領域以外の、前記下部電極、前記光電変換層、前記上部電極、前記透明絶縁膜を除去する工程と、を含む光電変換装置の製造方法。
（２０）（実施形態４変形）基板と、該基板の上方に形成された下部電極と、前記下部電極の上方に形成された光電変換層と、前記光電変換層の上方に形成された上部電極とを含む光電変換素子を少なくとも１つ有する画素が複数配列された光電変換装置の製造方法であって、
（ａ）前記基板に絶縁性材料を成膜する工程と、
（ｂ）成膜された前記絶縁性材料に、前記下部電極と接続される接続部を形成するための第１の孔と、前記第１の孔と連通し、かつ、該第１の孔より開口面積の大きい第２の孔を形成する工程と、
（ｃ）導電性材料を成膜する工程と、
（ｄ）前記導電性材料の膜に、各画素を形成する領域に応じて開口を設ける工程と、
（ｅ）前記下部電極を成膜する工程と、
（ｆ）前記光電変換層を成膜する工程と、
（ｇ）前記光電変換層を成膜した後、上部電極を成膜する工程と、
（ｈ）前記上部電極を成膜した後、前記透明絶縁膜を成膜する工程と、
（ｉ）前記開口を設けた領域以外の、前記下部電極、前記光電変換層、前記上部電極、前記透明絶縁膜を除去する工程と、を含む光電変換装置の製造方法。
（２１）（実施形態５）基板と、該基板の上方に形成された下部電極と、前記下部電極の上方に形成された光電変換層と、前記光電変換層の上方に形成された上部電極とを含む光電変換素子を少なくとも１つ有する画素が複数配列された光電変換装置の製造方法であって、
（ａ）絶縁性材料を成膜する工程と、
（ｂ）前記絶縁性材料の膜に、各画素を形成する領域に応じて第１の開口を設けることで前記画素間に隔壁を形成する工程と、
（ｃ）前記下部電極を成膜する工程と、
（ｄ）前記光電変換層を成膜する工程と、
（ｅ）前記光電変換層を成膜した後、上部電極を成膜する工程と、
（ｆ）前記上部電極を成膜した後、導電性材料を成膜する工程と、
（ｇ）前記開口を設けた部分以外に成膜された、前記下部電極、前記光電変換層、前記上部電極、該上部電極に積層する前記導電性材料を除去する工程と、
（ｈ）各画素の導電性材料の膜の上面、及び、前記絶縁性材料の膜の上面に前記導電性材料を成膜する工程と、
（ｉ）上記（ｇ）の工程で成膜した導電性材料に、前記第１の開口よりも開口面積が小さい第２の開口を設ける工程と、
（ｊ）透明絶縁膜を成膜する工程と、を含む光電変換材料の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、有機材料を含む光電変換層が劣化することを防止して、素子性能が低下することを防止することができる光電変換素子、光電変換素子の製造方法及び撮像装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の光電変換装置は、基板と、該基板の上方に形成された下部電極と、下部電極の上方に形成された光電変換層を含む中間層と、前記光電変換層の上方に形成された上部電極とを含む光電変換素子を少なくとも１つ有する画素が複数配列された構成である。光電変換装置は、複数の画素を２次元状に配置したイメージセンサとして用いることができ、または、複数の画素を１次元状に配列したラインセンサとして用いることができる。なお、以下の実施形態では、複数の画素を２次元状に配置したイメージセンサを例に説明する。
【００１５】
中間層は電磁波を吸収する部位、光電変換層、電子輸送部位、正孔輸送部位、電子阻止部位、正孔阻止部位、結晶化防止部位、電極ならびに層間接触改良部位等の積み重ねもしくは混合から形成される。光電変換層は有機層を含み、該有機層は有機ｐ形化合物または有機ｎ形化合物を含有することが好ましい。
【００１６】
有機ｐ形半導体（化合物）は、ドナ性有機半導体（化合物）であり、主に正孔輸送性有機化合物に代表され、電子を供与しやすい性質がある有機化合物をいう。さらに詳しくは２つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物をいう。したがって、ドナ性有機化合物は、電子供与性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。例えば、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物、ピラゾリン化合物、スチリルアミン化合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、カルバゾール化合物、ポリシラン化合物、チオフェン化合物、フタロシアニン化合物、シアニン化合物、メロシアニン化合物、オキソノール化合物、ポリアミン化合物、インドール化合物、ピロール化合物、ピラゾール化合物、ポリアリーレン化合物、縮合芳香族炭素環化合物（ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体）、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体等を用いることができる。なお、これに限らず、上記したように、ｎ形（アクセプタ性）化合物として用いた有機化合物よりもイオン化ポテンシャルの小さい有機化合物であればドナ性有機半導体として用いてよい。
【００１７】
有機ｎ形半導体（化合物）は、アクセプタ性有機半導体（化合物）であり、主に電子輸送性有機化合物に代表され、電子を受容しやすい性質がある有機化合物をいう。さらに詳しくは２つの有機化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の有機化合物をいう。したがって、アクセプタ性有機化合物は、電子受容性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。例えば、縮合芳香族炭素環化合物（ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体）、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有する５ないし７員のヘテロ環化合物（例えばピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、キナゾリン、フタラジン、シンノリン、イソキノリン、プテリジン、アクリジン、フェナジン、フェナントロリン、テトラゾール、ピラゾール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、カルバゾール、プリン、トリアゾロピリダジン、トリアゾロピリミジン、テトラザインデン、オキサジアゾール、イミダゾピリジン、ピラリジン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、ジベンズアゼピン、トリベンズアゼピン等）、ポリアリーレン化合物、フルオレン化合物、シクロペンタジエン化合物、シリル化合物、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体などが挙げられる。なお、これに限らず、上記したように、ドナ性有機化合物として用いた有機化合物よりも電子親和力の大きな有機化合物であればアクセプタ性有機半導体として用いてよい。
【００１８】
ｐ形有機色素、またはｎ形有機色素としては、いかなるものを用いても良いが、好ましくは、シアニン色素、スチリル色素、ヘミシアニン色素、メロシアニン色素（ゼロメチンメロシアニン（シンプルメロシアニン）を含む）、３核メロシアニン色素、４核メロシアニン色素、ロダシアニン色素、コンプレックスシアニン色素、コンプレックスメロシアニン色素、アロポーラ色素、オキソノール色素、ヘミオキソノール色素、スクアリウム色素、クロコニウム色素、アザメチン色素、クマリン色素、アリーリデン色素、アントラキノン色素、トリフェニルメタン色素、アゾ色素、アゾメチン色素、スピロ化合物、メタロセン色素、フルオレノン色素、フルギド色素、ペリレン色素、フェナジン色素、フェノチアジン色素、キノン色素、インジゴ色素、ジフェニルメタン色素、ポリエン色素、アクリジン色素、アクリジノン色素、ジフェニルアミン色素、キナクリドン色素、キノフタロン色素、フェノキサジン色素、フタロペリレン色素、ポルフィリン色素、クロロフィル色素、フタロシアニン色素、金属錯体色素、縮合芳香族炭素環系色素（ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体）が挙げられる。
【００１９】
次に金属錯体化合物について説明する。金属錯体化合物は金属に配位する少なくとも１つの窒素原子または酸素原子または硫黄原子を有する配位子をもつ金属錯体であり、金属錯体中の金属イオンは特に限定されないが、好ましくはベリリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、亜鉛イオン、インジウムイオン、または錫イオンであり、より好ましくはベリリウムイオン、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、または亜鉛イオンであり、更に好ましくはアルミニウムイオン、または亜鉛イオンである。前記金属錯体中に含まれる配位子としては種々の公知の配位子が有るが、例えば、Ｈ．Ｙｅｒｓｉｎ著「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ、１９８７年）、山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」（裳華房、１９８２年）等に記載の配位子が挙げられる。
【００２０】
配位子として、好ましくは含窒素ヘテロ環配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数３〜１５であり、単座配位子であっても２座以上の配位子であっても良い。好ましくは２座配位子である。例えばピリジン配位子、ビピリジル配位子、キノリノール配位子、ヒドロキシフェニルアゾール配位子（ヒドロキシフェニルベンズイミダゾール、ヒドロキシフェニルベンズオキサゾール配位子、ヒドロキシフェニルイミダゾール配位子）などが挙げられる）、アルコキシ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、２−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。）、アリールオキシ配位子（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、２−ナフチルオキシ、２，４，６−トリメチルフェニルオキシ、４−ビフェニルオキシなどが挙げられる。）、ヘテロアリールオキシ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。）、アルキルチオ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。）、アリールチオ配位子（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。）、ヘテロ環置換チオ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルチオ、２−ベンズイミゾリルチオ、２−ベンズオキサゾリルチオ、２−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。）、またはシロキシ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数３〜２５、特に好ましくは炭素数６〜２０であり、例えば、トリフェニルシロキシ基、トリエトキシシロキシ基、トリイソプロピルシロキシ基などが挙げられる）であり、より好ましくは含窒素ヘテロ環配位子、アリールオキシ配位子、ヘテロアリールオキシ基、またはシロキシ配位子であり、更に好ましくは含窒素ヘテロ環配位子、アリールオキシ配位子、またはシロキシ配位子が挙げられる。
【００２１】
下部電極と上部電極の間にｐ形半導体層とｎ形半導体層とを有し、該ｐ形半導体とｎ形半導体の少なくともいずれかが有機半導体であり、かつ、それらの半導体層の間に、該ｐ形半導体およびｎ形半導体を含むバルクヘテロ接合構造層を中間層として有する光電変換膜（感光層）を含有する場合が好ましい。このような場合、光電変換膜において、有機層にバルクへテロ接合構造を含有させることにより有機層のキャリア拡散長が短いという欠点を補い、光電変換効率を向上させることができる。なお、バルクへテロ接合構造については、特開２００５−３０３２６６号において詳細に説明されている。
【００２２】
下部電極と上部電極の間にｐ形半導体の層とｎ形半導体の層で形成されるｐｎ接合層の繰り返し構造（タンデム構造）の数を２以上有する構造を持つ光電変換膜（感光層）を含有する場合も好ましく、さらに好ましくは、前記繰り返し構造の間に、導電材料の薄層を挿入する場合である。ｐｎ接合層の繰り返し構造（タンデム構造）の数はいかなる数でもよいが、光電変換効率を高くするために好ましくは２〜５０であり、さらに好ましくは２〜３０であり、特に好ましくは２または１０である。導電材料としては銀または金が好ましく、銀が最も好ましい。なお、タンデム構造については、特開２００６−０８６４９３号において詳細に説明されている。
【００２３】
下部電極と上部電極の間にｐ形半導体の層、ｎ形半導体の層、（好ましくは混合・分散（バルクヘテロ接合構造）層）を持つ光電変換膜において、ｐ形半導体およびｎ形半導体のうちの少なくとも１方に配向制御された有機化合物を含むことを特徴とする光電変換膜の場合も好ましく、さらに好ましくは、ｐ形半導体およびｎ形半導体の両方に配向制御された（可能な）有機化合物を含む場合である。光電変換膜の有機層に用いられる有機化合物としては、π共役電子を持つものが好ましく用いられるが、このπ電子平面が、基板（電極基板）に対して垂直ではなく、平行に近い角度で配向しているほど好ましい。基板に対する角度として好ましくは０°以上８０°以下であり、さらに好ましくは０°以上６０°以下であり、さらに好ましくは０°以上４０°以下であり、さらに好ましくは０°以上２０°以下であり、特に好ましくは０°以上１０°以下であり、最も好ましくは０°（すなわち基板に対して平行）である。上記のように、配向の制御された有機化合物の層は、有機層全体に対して一部でも含めば良いが、好ましくは、有機層全体に対する配向の制御された部分の割合が１０％以上の場合であり、さらに好ましくは３０％以上、さらに好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７０％以上、特に好ましくは９０％以上、最も好ましくは１００％である。このような状態は、光電変換膜において、有機層の有機化合物の配向を制御することにより有機層のキャリア拡散長が短いという欠点を補い、光電変換効率を向上させるものである。
【００２４】
有機化合物の配向が制御されている場合において、さらに好ましくはヘテロ接合面（例えばｐｎ接合面）が基板に対して平行ではない場合である。ヘテロ接合面が、基板（電極基板）に対して平行ではなく、垂直に近い角度で配向しているほど好ましい。基板に対する角度として好ましくは１０°以上９０°以下であり、さらに好ましくは３０°以上９０°以下であり、さらに好ましくは５０°以上９０°以下であり、さらに好ましくは７０°以上９０°以下であり、特に好ましくは８０°以上９０°以下であり、最も好ましくは９０°（すなわち基板に対して垂直）である。上記のような、ヘテロ接合面の制御された有機化合物の層は、有機層全体に対して一部でも含めば良い。好ましくは、有機層全体に対する配向の制御された部分の割合が１０％以上の場合であり、さらに好ましくは３０％以上、さらに好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７０％以上、特に好ましくは９０％以上、最も好ましくは１００％である。このような場合、有機層におけるヘテロ接合面の面積が増大し、界面で生成する電子、正孔、電子正孔対等のキャリア量が増大し、光電変換効率の向上が可能となる。以上の、有機化合物のヘテロ接合面とπ電子平面の両方の配向が制御された光電変換膜において、特に光電変換効率の向上が可能である。これらの状態については、特開２００６−０８６４９３号において詳細に説明されている。
光吸収の点では有機色素層の膜厚は大きいほど好ましいが、電荷分離に寄与しない割合を考慮すると、有機色素層の膜厚として好ましくは、３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下、特に好ましくは８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【００２５】
（有機層の形成法）
これらの有機化合物を含む層は、乾式成膜法あるいは湿式成膜法により成膜される。乾式成膜法の具体的な例としては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法，分子線エピタキシ法等の物理気相堆積（ＰＶＤ）法あるいはプラズマ重合等の化学気相堆積（ＣＶＤ）法が挙げられる。湿式成膜法としては、塗布法、回転塗布法、浸漬法、ＬＢ法等が用いられる。
ｐ形半導体（化合物）、または、ｎ形半導体（化合物）のうちの少なくとも一つとして高分子化合物を用いる場合は、作成の容易な湿式成膜法により成膜することが好ましい。蒸着等の乾式成膜法を用いた場合、高分子を用いることは分解のおそれがあるため難しく、代わりとしてそのオリゴマを好ましく用いることができる。一方、低分子を用いる場合は、乾式成膜法が好ましく用いられ、特に真空蒸着法が好ましく用いられる。真空蒸着法は抵抗加熱蒸着法、電子線加熱蒸着法等の化合物の加熱の方法、るつぼ、ボ−ト等の蒸着源の形状、真空度、蒸着温度、基板温度、蒸着速度等が基本的なパラメータである。均一な蒸着を可能とするために基板を回転させて蒸着することは好ましい。真空度は高い方が好ましく１０-2Ｐａ以下、好ましくは１０-4Ｐａ以下、特に好ましくは１０-6Ｐａ以下で真空蒸着が行われる。蒸着時のすべての工程は上記の真空中で行われることが好ましく、基本的には化合物が直接、外気の酸素、水分と接触しないようにする。真空蒸着の上述した条件は有機膜の結晶性、非晶質性、密度、緻密度等に影響するので厳密に制御する必要がある。水晶振動子、干渉計等の膜厚モニタを用いて蒸着速度をＰＩもしくはＰＩＤ制御することは好ましく用いられる。２種以上の化合物を同時に蒸着する場合には共蒸着法、フラッシュ蒸着法等を好ましく用いることができる。
【００２６】
（電極）
光電変換素子の電極について詳細に説明する。光電変換層を含む中間層は、下部電極（画素電極膜）、上部電極（対向電極膜）により挟まれ、電極間材料等を含むことができる。画素電極膜とは、電荷蓄積／転送／読出部位が形成された基板上方に作成された電極膜のことで、通常１画素ごとに分割される。これは、光電変換層により変換された信号電荷を電荷蓄積／転送／信号読出回路基板上に１画素ごとに読出すことで、画像を得るためである。対向電極膜とは、光電変換層を画素電極膜と共にはさみこむことで信号電荷と逆の極性を持つ信号電荷を吐出す機能をもっている。この信号電荷の吐出しは各画素間で分割する必要がないため、通常、対向電極膜は各画素間で共通にすることができる。そのため、共通電極膜（コモン電極膜）と呼ばれることもある。
【００２７】
光電変換素子を構成する透明導電膜の材料は、プラズマフリーである成膜装置、電子線蒸着装置、およびパルスレーザ蒸着装置により成膜できるものが好ましい。例えば、金属、合金、金属酸化物、金属窒化物、金属硼化物、有機導電性化合物、これらの混合物等が好適に挙げられ、具体例としては、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化インジウムタングステン（ＩＷＯ）、酸化チタン等の導電性金属酸化物、窒化チタン（ＴｉＮ）等の金属窒化物、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ等の金属、更にこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物または積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の有機導電性材料、これらとＩＴＯとの積層物、などが挙げられる。また、日本学術振興会透明酸化物光・電子材料第１６６委員会編「透明導電膜の技術  改訂２版」（オーム社、２００６年）や、南内嗣監修「透明導電膜の新展開ＩＩＩ―ＩＴＯとその代替材料開発の現状−」（シーエムシー出版、２００８年）等に詳細に記載されているものを用いても良い。
【００２８】
透明導電膜の材料として特に好ましいのは、ＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化錫、アンチモンドープ酸化錫（ＡＴＯ）、弗素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）、酸化亜鉛、アンチモンドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）のいずれかの材料である。透明導電膜の光透過率は、その透明導電膜を含む光電変換素子に含まれる光電変換層の光電変換光吸収極大波長において、６０％以上が好ましく、より好ましくは８０％以上で、より好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上である。また、透明導電膜の表面抵抗は、下部電極であるか上部電極であるか、さらには電荷蓄積／転送・読出部位がＣＣＤ型であるかＣＭＯＳ型であるか等により好ましい範囲は異なる。上部電極に使用し電荷蓄積／転送／読出部位がＣＭＯＳ型の場合には１０ｋΩ／□以下が好ましく、より好ましくは、１ｋΩ／□以下である。上部電極に使用し電荷蓄積／転送／読出部位がＣＣＤ型の場合には１ｋΩ／□以下が好ましく、より好ましくは、０．１ｋΩ／□以下である。下部電極に使用する場合には１ＭΩ／□以下が好ましく、より好ましくは、０．１ＭΩ／□以下である。
【００２９】
透明導電膜成膜時の条件について触れる。透明導電膜成膜時の基板温度は５００℃以下が好ましく、より好ましくは、３００℃以下で、さらに好ましくは２００℃以下、さらに好ましくは１５０℃以下である。また、透明導電膜成膜中にガスを導入しても良く、基本的にそのガス種は制限されないが、Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２などを用いることができる。また、これらのガスの混合ガスを用いても良い。特に酸化物の材料の場合は、酸素欠陥が生じることが多いので、Ｏ２を用いることが好ましい。
【００３０】
光電変換層に電圧を印加した場合、光電変換効率が向上する点で好ましい。印加電圧としては、いかなる電圧でも良いが、光電変換層を含む中間層の膜厚により必要な電圧は変わってくる。すなわち、光電変換効率は、光電変換層に加わる電界が大きいほど向上するが、同じ印加電圧でも中間層の膜厚が薄いほど加わる電界は大きくなる。従って、中間層の膜厚が薄い場合は、印加電圧は相対的に小さくても良い。中間層に加える電界として好ましくは、１０Ｖ・ｍ−１以上であり、さらに好ましくは１×１０３Ｖ・ｍ−１以上、さらに好ましくは１×１０５Ｖ・ｍ−１以上、特に好ましくは１×１０６Ｖ・ｍ−１以上、最も好ましくは１×１０７Ｖ・ｍ−１以上である。上限は特にないが、高電界になるほど暗電流が増大するので、１×１０１２Ｖ・ｍ−１以下が好ましく、さらに１×１０9Ｖ・ｍ−１以下が好ましい。
【００３１】
（補助層）
好ましくは各画素の上方に紫外線吸収層および／または赤外線吸収層を有する。紫外線吸収層は少なくとも４００ｎｍ以下の光を吸収または反射することができ、好ましくは４００ｎｍ以下の波長域での吸収率は５０％以上である。赤外線吸収層は少なくとも７００ｎｍ以上の光を吸収または反射することができ、好ましくは７００ｎｍ以上の波長域での吸収率は５０％以上である。これらの紫外線吸収層、赤外線吸収層は従来公知の方法によって形成できる。例えば基板上にゼラチン、カゼイン、グリュあるいはポリビニルアルコールなどの親水性高分子物質からなる媒染層を設け、その媒染層に所望の吸収波長を有する色素を添加もしくは染色して着色層を形成する方法が知られている。さらには、ある種の着色材が透明樹脂中に分散されてなる着色樹脂を用いた方法が知られている。例えば、特開昭５８−４６３２５号公報・特開昭６０−７８４０１号公報・特開昭６０−１８４２０２号公報・特開昭６０−１８４２０３号公報・特開昭６０−１８４２０４号公報・特開昭６０−１８４２０５号公報等に示されている様に、ポリアミノ系樹脂に着色材を混合した着色樹脂膜を用いることができる。感光性を有するポリイミド樹脂を用いた着色剤も可能である。特公平７−１１３６８５号公報記載の感光性を有する基を分子内に持つ、２００℃以下にて硬化膜を得ることのできる芳香族系のポリアミド樹脂中に着色材料を分散すること、特公平７−６９４８６号公報記載の含量を分散着色樹脂を用いることも可能である。好ましくは誘電体多層膜が用いられる。誘電体多層膜は光の透過の波長依存性が鮮鋭であり、好ましく用いられる。更に、マイクロレンズアレイを光電変換装置の上部に形成することにより、集光効率を向上させることができるため、このような態様も好ましい。
【００３２】
（駆動回路）
駆動回路を構成する電荷転送／読出部位については特開昭５８−１０３１６６号公報、特開昭５８−１０３１６５号公報、特開２００３−３３２５５１号公報等を参考にすることができる。半導体基板上にＭＯＳトランジスタが各画素単位に形成された構成や、あるいは、素子としてＣＣＤを有する構成を適宜採用することができる。例えばＭＯＳトランジスタを用いた撮像装置の場合、補助層、透明絶縁膜、上部電極を透過した入射光によって光電変換層の中に電荷が発生し、下部電極と上部電極との間に電圧を印加することで生じる電界によって電荷が中間層内を下部電極まで走行し、さらにＭＯＳトランジスタの電荷蓄積部まで移動し、電荷蓄積部に電荷が蓄積される。電荷蓄積部に蓄積された電荷は、ＭＯＳトランジスタのスイッチングにより電荷読出部に移動し、さらに電気信号として出力される。これにより、フルカラーの画像信号が、信号処理部を含む撮像装置に入力される。一定量のバイアス電荷を蓄積ダイオードに注入しておき（リフレッシュモード）、一定の電荷を蓄積（光電変換モード）後、信号電荷を読出すことが可能である。光電変換素子そのものを蓄積ダイオードとして用いることもできるし、別途、蓄積ダイオードを付設することもできる。
【００３３】
信号の読出しについてさらに詳細に説明する。信号の読出しは、通常のカラー読出回路を用いることができる。光電変換素子で光電変換された信号電荷は、光電変換素子そのものもしくは付設されたキャパシタで蓄えられる。蓄えられた電荷は、Ｘ−Ｙアドレス方式を用いたＭＯＳ型撮像装置（いわゆるＣＭＯＳセンサ）の手法により、画素位置の選択とともに読出される。他には、アドレス選択方式として、１画素づつ順次マルチプレクサスイッチとデジタルシフトレジスタで選択し、共通の出力線に信号電圧（または電荷）として読出す方式が挙げられる。２次元にアレイ化されたＸ−Ｙアドレス操作の撮像素子がＣＭＯＳセンサとして知られる。これは、Ｘ−Ｙの交点に接続された画素に設けられたスイッチは垂直シフトレジスタに接続され、垂直走査シフトレジスタからの電圧でスイッチがオンすると同じ行に設けられた画素から読出された信号は、列方向の出力線に読出される。この信号は水平走査シフトレジスタにより駆動されるスイッチを通して順番に出力端から読出される。
出力信号の読出しには、フローティングディフュージョン検出器や、フローティングゲート検出器を用いることができる。また画素部分に信号増幅回路を設けることや、相関二重サンプリング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）の手法などにより、ＳＮ比の向上をはかることができる。
信号処理には、ＡＤＣ回路によるガンマ補正、ＡＤ変換機によるデジタル化、輝度信号処理や、色信号処理を施すことができる。色信号処理としては、ホワイトバランス処理や、色分離処理、カラーマトリクス処理などが挙げられる。ＮＴＳＣ信号に用いる際は、ＲＧＢ信号をＹＩＱ信号の変換処理を施すことができる。
電荷転送・読出部位は電荷の移動度が１００ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以上であることが必要であり、この移動度は、材料をＩＶ族、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族の半導体から選択することによって得ることができる。その中でも微細化技術が進んでいることと、低コストであることからＳｉ半導体が好ましい。電荷転送・電荷読出の方式は数多く提案されているが、何れの方式でも良い。特に好ましい方式はＣＭＯＳ型あるいはＣＣＤ型である。更に、ＣＭＯＳ型の方が高速読出し、画素加算、部分読出し、消費電力などの点で好ましいことが多い。
【００３４】
（接続）
光電変換素子の下部電極や上部電極と駆動回路を連結する複数の接続部はいずれの金属で連結してもよいが、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｗの中から選択するのが好ましい。複数の画素に応じて、それぞれの接続部を駆動回路との間に設置する必要がある。
【００３５】
（プロセス）
光電変換装置は、公知の半導体製造に用いるいわゆるミクロファブリケーションプロセスにしたがって製造することができる。基本的には、この方法は電磁波や電子線などによるパターン露光（水銀のｉ，ｇ輝線、エキシマレーザ、さらにはＸ線、電子線）、現像および／またはバーニングによるパターン形成、素子形成材料の配置（塗布、蒸着、スパッタ、ＣＶＤなど）、非パターン部の材料の除去（熱処理、溶解処理など）の反復操作による。
【００３６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
【００３７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の光電変換装置の第１実施形態の構成の一部を示す断面模式図である。光電変換装置は、光電変換素子１を２次元方向に多数配列された構成である。本実施形態の光電変換装置は、光電変換素子１を１つずつ有する画素を、半導体基板の表面に形成された撮像領域において２次元状に複数配列させた構成である。各画素の光電変換素子１は、入射する光のうち所定の波長の光のみを吸収して光電変換によって電荷を生成する光電変換層を備えている。光電変換層は、光電変換作用を行う有機材料を含む。本実施形態では、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の光を吸収して電荷を生成する画素をそれぞれ備えた構成を例に説明している。図１では、Ｒの画素、Ｇの画素、Ｂの画素を並べた３画素分のみを示している。
【００３８】
赤色の光を検出する光電変換素子１は、Ｓｉ等の半導体基板（基板）上に形成された層間絶縁膜１１と、該層間絶縁膜１１上に形成された下部電極１２と、下部電極１２の上方に形成された光電変換層１３ｒと、光電変換層１３ｒの上方に形成された上部電極１４とを含んで構成されている。緑色の光を検出する光電変換素子１は、Ｓｉ等の層間絶縁膜１１と、該層間絶縁膜１１上に形成された下部電極１２と、下部電極１２の上方に形成された光電変換層１３ｇと、光電変換層１３ｇの上方に形成された上部電極１４とを含んで構成されている。青色の光を検出する光電変換素子１は、Ｓｉ等の層間絶縁膜１１と、該層間絶縁膜１１上に形成された下部電極１２と、下部電極１２の上方に形成された光電変換層１３ｂと、光電変換層１３ｂの上方に形成された上部電極１４とを含んで構成されている。なお、以下の実施形態で説明する光電変換装置は、光電変換素子１が中間層を光電変換層のみからなる層で構成されている場合を例に説明している。
【００３９】
層間絶縁膜１１には、下部電極１２の下面に接触するビアプラグ２が設けられている。ビアプラグ２は、下部電極１２を半導体基板内に形成された図示しない基板内配線（駆動回路）に電気的に接続する接続部として機能する。駆動回路は電極から読出した電荷に応じた信号を出力する機能を有する、例えばＣＣＤ型又はＣＭＯＳ型の読出回路を含む。
【００４０】
本実施形態の光電変換装置は、隣り合う画素同士の間に、導電性の隔壁１５を備えている。隔壁１５は、各画素の上部電極１４の水平方向端部に接触している。隔壁１５の上部（光入射側の端部）が上部電極１４よりも層間絶縁膜１１に対して高く設けられている。言い換えると、上部電極１４の上面が隔壁１５の上部よりも半導体基板側に近い位置となるように形成されている。
【００４１】
各画素の上部電極１４には、入射する光に対して透光性を有する透明絶縁膜１６が積層され、該透明絶縁膜１６が該画素ごとに隔壁１５によって区画された状態で設けられている。本実施形態の光電変換装置では、画素ごとに光電変換素子の光電変換層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂが、画素間の隔壁１５と上部電極１４上の透明絶縁膜１６とによって封止されている。
【００４２】
光電変換装置の基本動作としては、上部電極１４と下部電極１２との間にバイアス電圧を印加した状態で、上部電極１４側から光が入射すると、各画素の光電変換層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂで光電変換によって電荷（正孔及び電子）が生成される。そして、生成された電荷のうち、上部電極１４及び下部電極１２のうち一方に正孔が捕集され、他方に電子が捕集される。各画素の下部電極１２に捕集された電荷は、ビアプラグ２を介して半導体基板内の読み出し回路によって読出される。光電変換装置をイメージセンサとして用いる場合には、各画素から読出した電荷に応じて画像信号を生成する。
【００４３】
図２は、第１実施形態の光電変換装置の変形例を示す図である。図２に示す光電変換装置では、各光電変換素子１の光電変換層１３が隔壁と接触せずに、下部電極１２を覆うように形成されている。また、光電変換層１３の上面及び側面が、上部電極１４に覆われ、該上部電極が隔壁１５に接触している。こうすれば、上部電極１４と下部電極１２との間に電界をかけた場合に、光電変換層１３の端部と中央部とにかけられる電界をより均一にすることができる。このため、光電変換装置をデジタルスチルカメラ等のイメージセンサとして用いた場合に、残像を低減することができる。
【００４４】
次に、第１実施形態の光電変換装置の製造方法を説明する。図３は、第１実施形態の光電変換装置の製造方法の手順を説明する断面模式図である。なお、下記光電変換装置の製造方法の手順の説明において、図１に示す光電変換装置の構成を適宜参照するものとする。
【００４５】
図３（ａ）に示すように、層間絶縁膜１１上に、画素ごとに下部電極１２を形成する。下部電極１２は、層間絶縁膜１１に形成されたビアプラグ２と接触する。ビアプラグ２は、半導体基板内に設けられた基板内配線に電気的に導通している。基板内配線としては、例えば、Ｓｉ基板内に形成されたＣＭＯＳ型の読出回路を形成することができる。下部電極１２は、既存の半導体微細加工技術（光リソグラフィ・ナノインプリント・レーザ描画や電子線描画による熱リソグラフィ等）を用いて形成することができる。下部電極１２を構成する材料は、光電変換素子１の構成に対応して導電膜を適宜利用することができる。例えば、画素ピッチを２．０μｍとし、各画素の下部電極１２を１．６μｍ角にパターニングする。本実施形態の光電変換素子は、受光して励起子を生成した光電変換層から下部電極１２に正孔を捕集する、いわゆる、正孔読出素子とすることができ、この場合には、下部電極１２の材料にＩＴＯを利用する。ＩＴＯの下部電極１２は、例えば膜厚５０ｎｍとし、ＨＩを使用した乾式エッチングでパターニングして形成することができる。
【００４６】
図３（ｂ）に示すように、下部電極１２を形成した後、隔壁１５となる導電性材料を成膜する。このとき、導電性材料を、図１に示す光電変換装置における、光電変換素子１の厚さと透明絶縁膜１６の厚さとの総膜厚と略同等となるような膜厚で成膜する。導電性材料は、光電変換素子１の構成に対応したものを適宜利用できる。ここで、光電変換素子１が光電変換層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂで生成した正孔を下部電極１２に捕集する構成の場合には、隔壁１５を構成する導電性材料の仕事関数の値が上部電極（例えば、仕事関数４．５ｅＶのＩＴＯとする。）１４の仕事関数の値より小さくすることが好ましく、反応性イオンエッチングなど異方性エッチングが容易で仕事関数が略同等のＭｏや仕事関数がより小さいＡｌがより好ましく、不純物ドーピングで仕事関数（フェルミ準位）の調整が容易で異方性エッチングにも適するｎ＋形多結晶Ｓｉ（ｎ＋形ｐｏｌｙ‐Ｓｉ）が特に好ましい。
【００４７】
隔壁１５を構成する導電性材料としてＡｌを用いる場合には、ＴｉＮ上にＡｌを成膜し更にその上にＴｉＮを再び成膜する事がＡｌ膜の耐久性が向上するので好ましい。成膜は、各材料に対応した成膜技術を適宜利用する。例えば、ｎ＋形ｐｏｌｙ‐Ｓｉを隔壁材料として使用した場合、非晶質ＳｉをプラズマＣＶＤで１μｍ成膜した後にエキシマレーザを照射して多結晶Ｓｉに変化させ更に燐ドーピングでｎ＋形ｐｏｌｙ‐Ｓｉにすることができる。
【００４８】
光電変換素子が光電変換層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂで生成した電子を下部電極１２に捕集する構成の場合には、上記の光電変換素子構成とは逆に、隔壁１５の仕事関数の値が上部電極１４の仕事関数の値より大きいことが好ましい。具体的には、ＩＴＯの上部電極１４の仕事関数以上である導電膜を隔壁に使用する事が好ましく、反応性イオンエッチングなど異方性エッチングが容易で、仕事関数が略同等のＭｏが好ましく、不純物ドーピングで仕事関数（フェルミ準位）の調整が容易で異方性エッチングにも適するｐ＋形多結晶Ｓｉ（ｐ＋形ｐｏｌｙ‐Ｓｉ）が特に好ましい。
【００４９】
図３（ｃ）に示すように、隔壁１５を構成する導電性材料を成膜した後、Ｇ画素を形成する領域以外をレジスト膜Ｒで覆い、Ｇ画素を形成する領域の、隔壁１５を構成する導電性材料の膜をエッチングにより除去し、開口を設ける。この開口の形成には、公知の半導体微細加工技術を利用できる。レジスト材料は、各微細加工技術に対応した材料を適宜利用する。導電性材料のエッチングは、高精細な異方性エッチング条件が可能な反応性イオンエッチングなどの乾式エッチングが好ましい。先に作製した下部電極１２の表面が完全に露出するまでエッチングを行なう。レジスト膜Ｒは、後の工程でリフトオフする際の剥離層として利用するためエッチング直後に除去せずに次工程の有機光電変換材料を含む光電変換層の作製に進む。例えば、隔壁１５の導電性材料がｎ＋形ｐｏｌｙ‐Ｓｉである場合には、Ｃｌ２を使用した反応性イオンエッチングによって、Ｇ用画素を形成する部分に１．８μｍ角で開口を設ける。
【００５０】
図３（ｄ）に示すように、開口を設けた領域に光電変換層１３ｇ、上部電極１４、透明絶縁膜１６をこの順に成膜する。光電変換層１３ｇは、有機光電変換材料に対応した成膜方法を適宜利用できるが、この後に成膜する上部電極１４と隔壁１５の導電膜が確実に電気的接続が出来るように、又、透明絶縁膜１６と隔壁１５も封止を確実にするため隙間なく接触するように隔壁１５の側面に光電変換層１３ｇを構成する材料が付着しない異方性成膜が可能な蒸着などのＰＶＤ法が好ましい。例えば、Ｇ用有機光電変換素子の光電変換層１３ｇとして、例えば、下から順に、化合物１：（膜厚）１５０ｎｍ／キナクリドン：（膜厚）１００ｎｍ／酸化珪素：（膜厚）３０ｎｍを真空度１×１０−４Ｐａ未満で真空蒸着することができる。
【００５１】
【化１】
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【００５２】
上部電極１４は、特に駆動回路を基板内に作込んだ能動素子基板（アクティブマトリクス）を使用した光電変換装置では、上部電極１４側から受光および／または発光するので透明導電膜を選択する。また、上部電極１４としては、有機光電変換素子に対応する透明導電材料を適宜利用する。上部電極１４の成膜方法は、各透明導電膜に対応した成膜技術を利用するが、隔壁１５の導電膜と電気的に確実に接続されるためにスパッタなどのＰＶＤ法や各ＣＶＤ法等の等方性成膜が可能な成膜方法が好ましい。例えば、上部透明電極としてＩＴＯ：（膜厚）１０ｎｍを、Ａｒガスを導入した真空度１Ｐａの、ＩＴＯ対向ターゲットを使用したスパッタで成膜する。
【００５３】
透明絶縁膜１６は、外気に曝露すると顕著に劣化する真空蒸着法等で作製した有機発光ダイオード（有機ＬＥＤ）や有機光電変換素子を封止可能な酸化アルミニウム・酸化珪素・窒化珪素・窒化酸化珪素等の透明絶縁膜をスパッタなどのＰＶＤ法やプラズマＣＶＤ法・触媒ＣＶＤ法・原子層堆積（ＡＬＤ）法等で成膜する事が好ましい。例えば、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ４とＮ２を導入した真空度１０Ｐａで窒化珪素０．６μｍを成膜する。
【００５４】
本実施形態の光電変換層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂ、上部電極１４、透明絶縁膜１６を成膜する工程は、真空中および／またはＡｒ・Ｎ２等の不活性気体中で、基板を一切外気に曝露せず、連続して実施する事が、有機ＬＥＤや有機光電変換素子の劣化因子が混入せずに好ましい。例えば、光電変換層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂを成膜する真空蒸着装置と、ＩＴＯの上部電極１４を成膜するスパッタ装置と、窒化珪素からなる透明絶縁膜１６を成膜するプラズマＣＶＤ装置が真空度１×１０−４Ｐａ以下のクラスタ型真空搬送系にそれぞれ直結されている有機ＬＥＤ作製装置を使用することができる。
【００５５】
図３（ｅ）に示すように、Ｇ画素以外の領域に積層された光電変換層１３ｇ、上部電極１４、透明絶縁膜１６を剥離するリフトオフ工程を行う。このリフトオフ工程では、隔壁１５となる導電膜を開口する際に使用したレジスト膜Ｒを剥離することで、レジスト膜Ｒ上に積層された光電変換層１３ｇ、上部電極１４・透明絶縁膜１６を一括して除去する。レジスト膜Ｒの剥離は、使用したレジスト膜Ｒに対応した剥離液や、レジスト膜Ｒを分解するプラズマエッチングを適宜利用する。
【００５６】
図３（ｃ）から図３（ｅ）に示す工程を同様に行うことで、Ｒ画素及びＢ画素に対応する光電変換素子１を作製することができる。例えば、図中、破線及び矢印で示す領域に相等するＲ用画素の部分を開口してから、順に、化合物１：（膜厚）１５０ｎｍ／スクアリリウム：（膜厚）１００ｎｍ／酸化珪素：（膜厚）３０ｎｍ／ＩＴＯ：（膜厚）１０ｎｍ／窒化珪素：（膜厚）０．６μｍを積層してリフトオフする。次に、破線及び矢印で示す領域に相等するＢ用画素の部分を開口してから順に化合物１：（膜厚）１５０ｎｍ／メロシアニン：（膜厚）１００ｎｍ／酸化珪素：（膜厚）３０ｎｍ／ＩＴＯ：（膜厚）１０ｎｍ／窒化珪素：（膜厚）０．６μｍを積層してリフトオフする。隔壁１５を構成する導電性材料の開口やリフトオフのような光リソグラフィ工程において、その工程以前に作製した画素の有機光電変換材料を含む光電変換素子は、画素ごとに層間絶縁膜１１と隔壁１５と透明絶縁膜１６とで封止されているので外気や溶媒に素子が曝露されて劣化することがなく、このため、素子性能が低下することを防止することができる。
【００５７】
上記の本実施形態の光電変換装置の製造方法によれば、光リソグラフィなどの半導体微細加工技術を利用した製造工程において、各画素の有機光電変換素子を劣化させずにＲ用・Ｇ用・Ｂ用３種類の画素を平面上に配列したカラーイメージセンサに対応した光電変換装置を作製できる。従来のマスク蒸着やインクジェット印刷による基板上へのＲＧＢ画素のパターニングでは画素ピッチが１０μｍ未満であると作製が極めて困難だったが、本発明では既存の半導体製造工程に利用される光リソグラフィをそのまま使用できるため、開口率６０％以上を保持しつつも画素ピッチ２μｍ以下の高解像度な光電変換装置の作製が可能である。また、半導体製造技術の進歩による更なる画素の微細化をそのまま享受でき、より一層の画素微細化・解像度向上が将来においても可能である。
また、本実施形態の光電変換装置は、隔壁１５を設けることで、画素間の電気的クロストークを解消でき、画素微細化に制限されず解像度の向上が可能である。
さらに、光電変換装置は、特に、隔壁１５の導電膜に金属を使用することで隔壁１５へ入射する光を反射でき、または、多結晶Ｓｉを使用することで隔壁１５へ入射する光を反射および吸収できるため、画素間の光学的クロストーク（混色）を解消でき、画素微細化に制限されず解像度の向上が可能である。
【００５８】
本発明の光電変換装置では、複数の画素が、Ｒ光を光電変換する光電変換素子を含む赤色画素と、Ｇ光を光電変換する光電変換素子を含む緑色画素と、Ｂ光を光電変換する光電変換素子を含む青色画素と、を含む構成とした。しかし、複数の画素の構成としてはこれに限定されず、例えば、複数の画素が、第１の波長の電磁波を光電変換する光電変換素子を含む第１の画素と、第２の波長の電磁波を光電変換する光電変換素子を含む第２の画素と、を含んで構成されていてもよい。こうすれば、それぞれ波長の異なる複数の赤外線を各画素で電荷検出することができる。
【００５９】
また、本発明の光電変換装置は、各画素が、１つの光電変換層のみを有する構成としたがこれに限定されない。例えば、第１の波長の電磁波を光電変換する光電変換素子と第２の波長の電磁波を光電変換する光電変換素子とを有する構成とすることができる。例えば、画素が、赤色光を光電変換する光電変換素子と緑色光を光電変換する光電変換素子と青色光を光電変換する光電変換素子とを有することができる。こうすれば、一つの画素で、異なる波長域の光を検出することができる。
【００６０】
図４は、光電変換装置の隔壁の構成例を示す模式的な平面図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）はそれぞれ、半導体基板を光の入射側から視た状態の一部を示している。
図４（ａ）は、１列に並べられた複数の画素からなる画素列を隔壁で区画した例を示している。図４（ａ）では、同色の画素を３個づつ画素列とし、各画素列同士の間に隔壁１５を介してストライプ状に並べた状態である。各画素列の列方向の端部（図４（ａ）において上下方向の端部）は、隔壁１５が設けられず、透明絶縁膜１６が、各画素列の上面と隔壁１５が設けられていない端部とに形成されている。画素列を構成する画素の数は、３個に限定されず、任意の数の画素で画素列を構成してもよい。
【００６１】
図４（ｂ）は、１列に並べられた複数の画素からなる画素列を隔壁で区画した別の例を示している。図４（ｂ）では、同色の画素を３個づつ画素列とし、各画素列同士の間に隔壁１５を介してストライプ状に並べた状態とし、各画素列の列方向の端部にも隔壁１５を設けている。透明絶縁膜１６が、隔壁１５が設けられていない領域、つまり、各画素列の上面全体に形成されている。画素列を構成する画素の数は、３個に限定されず、任意の数の画素で画素列を構成してもよい。
【００６２】
図５は、光電変換装置の隔壁の構成例と各画素の配置例を示す模式的な平面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）はそれぞれ、半導体基板を光の入射側から視た状態の一部を示している。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように隔壁１５は、光の入射側から視て井桁状に形成することができ、このとき、各画素が隔壁１５によってそれぞれ隔離されて配列される。図５（ａ）は、ＲＧＢ画素がいわゆるベイヤー配列を有し、Ｇ画素２つとＢ画素及びＲ画素１つづつからなる２×２画素の配置が、２次元平面に繰り返される配列である。図５（ｂ）は、同色の画素のみを一列に配置し、Ｒの画素の列、Ｇの画素の列、Ｂの画素の列、Ｒの画素の列、、、と行方向に繰り返される配列である。このように、隔壁１５を井桁状に形成することで、ベイヤー配列などの任意の画素配列が可能である。
【００６３】
（第２実施形態）
図６は、本発明の光電変換装置の第２実施形態の構成の一部を示す断面模式図である。なお、以下に説明する各実施形態において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化あるいは省略する。
【００６４】
本実施形態の光電変換装置は、導電性材料で構成された隔壁２５が、層間絶縁膜１１側に設けられた下層壁部２５ａと、下層壁部２５ａの上に連設され、該下層壁部２５ａよりも画素側から退避するように寸法が変化した上層壁部２５ｂとを有する。具体的には、上層壁部２５ｂは、図６に示すように隣り合う画素同士の断面を視た状態で、上層壁部２５ｂの水平方向の幅寸法が、下層壁部２５ａの水平方向の幅寸法よりも小さくなるように形成されている。また、下層壁部２５ａの側面には光電変換層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂのみが接触し、下層壁部２５ａと上層壁部２５ｂと連接する部位に形成された段に上部電極１４の端部の下面が接触し、該上部電極１４の端部側面が上層壁部２５ｂに接触している。こうすれば、隔壁２５と上部電極１４との接触面積を増大することができ、電気的接続が確実になる。
【００６５】
本実施形態の光電変換装置は、隔壁２５と上部電極１４との接触面積が、上記第１実施形態の光電変換装置の構成に比べて大きくなるため、電気的接続をより一層確実に行うことができる。
【００６６】
次に、本実施形態の光電変換装置の製造方法を説明する。なお、下記光電変換装置の製造方法の手順の説明において、図６に示す光電変換装置の構成を適宜参照するものとする。
【００６７】
最初に、層間絶縁膜１１上に下部電極１２を形成する。下部電極１２の構成及び該下部電極１２を形成する手順は、上記第１実施形態の光電変換装置の製造方法で説明したものと同じである。
【００６８】
次に、隔壁２５となる導電性材料を成膜する。このとき、隔壁２５を導電性材料からなる膜を２層構造（下層壁部２５ａ／上層壁部２５ｂ）にして、特に、下層壁部２５ａの幅寸法を上層壁部２５ｂの幅寸法より大きくすることで、隔壁２５と上部電極１４との接触面積を大きくなるように形成し、より確実な電気的接続を可能にする。下層壁部２５ａの層間絶縁膜１１からの高さは、光電変換層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂの上面の高さと略同等になるように成膜する。上層壁部２５ｂの上面は各光電変換素子１の透明絶縁膜１６の上面の高さと略同等の厚さまで成膜する。下層壁部２５ａの材料は、光電変換素子に対応して各導電膜を適宜利用できる。例えば、光電変換層で生成した正孔を前記下部電極に捕集する構成とし、上部電極１４にＩＴＯ（仕事関数４．５ｅＶ）を使用する。下層壁部２５ａの導電性材料はこの仕事関数以下の各導電材料が好ましい。上層壁部２５ｂがエッチング用マスクの役割を果たすので、隔壁２５が同一の導電性材料を用いて１層で形成する場合に比べて材料の制限が少ない。上層壁部２５ｂの材料は、下層壁部２５ａの材料と同一でもかまわないが、下層壁部２５ａの幅寸法より小さくする為にはエッチングしやすいように異なる材料を利用する方が好ましい。例えば、下層壁部２５ａとしてＴｉ（仕事関数４．３ｅＶ）を成膜し、上層壁部２５ｂとしてＡｌを積層することができる。
【００６９】
次に、画素を形成する領域に成膜された導電性材料にエッチングして開口を設ける。このとき、公知の半導体微細加工技術を利用できる。エッチングの際に、開口を設ける領域以外の領域にレジスト膜を形成する。レジスト材料は、各微細加工技術に対応した材料を適宜利用する。隔壁２５を構成する材料は、高精細な異方性エッチング条件が可能な反応性イオンエッチングなどの乾式エッチングが好ましい。上層壁部２５ｂのエッチングは、上層壁部２５ｂの幅寸法を小さくするため、レジスト膜下方の上層壁部２５ｂもエッチングされるよう、異方性エッチング条件だけではなく、等方性エッチングも行なえるようなガス種を選択する事が好ましい。または、上層壁部２５ｂと下層壁部２５ａを同じガス種で異方性エッチングを行なうが、上層壁部２５ｂのエッチング速度がより大きい条件で行なう事も好ましい。上層壁部２５ｂと下層壁部２５ａを順に異方性エッチングし（ガス種・条件は同じでも異なっていてもかまわない。）、その後に上層壁部２５ｂだけ等方性エッチングし幅を細くする事も可能である。先に作製した下部電極１２の表面が完全に露出するまでエッチングを最終的に行なう。レジスト膜は、後の工程でリフトオフする際の剥離層として利用するためエッチング直後に除去せずに次工程の有機光電変換材料を含む光電変換層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂの作製に進む。例えば、隔壁２５を構成する材料をＴｉ／Ａｌの２層構造とし、ＡｌのエッチングではＢＣｌ３・Ｃｌ２・Ｎ２を使用し、その後にＴｉのエッチングでＣｌ２・Ｎ２を使用して反応性イオンエッチングを行なう。Ｔｉのエッチングの際もＡｌはエッチングされるので開口終了時にはＡｌの上層壁部２５ｂがＴｉの下層壁部２５ａよりも幅が細くできる。画素を形成する部分に、Ｔｉの下層壁部２５ａが１．８μｍ角の開口になるようにエッチングする。
【００７０】
開口を形成した後、上述した第１実施形態の光電変換装置の製造方法と同様の手順によって、各画素ごとに、光電変換層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂ、上部電極１４、透明絶縁膜１６を形成する。こうすることで、本実施形態の光電変換装置を得ることができる。
【００７１】
上記の本実施形態の光電変換装置の製造方法によれば、半導体微細加工技術を利用した製造工程において、各画素の有機材料を含む光電変換素子を劣化させずに光電変換装置を作製でき、高解像度な光電変換装置の作製が可能である。また、半導体製造技術の進歩による更なる画素の微細化をそのまま享受でき、より一層の画素微細化・解像度向上が将来においても可能である。
【００７２】
（第３実施形態）
図７は、本発明の光電変換装置の第３実施形態の構成の一部を示す断面模式図である。
【００７３】
本実施形態の光電変換装置は、隔壁３５が導電性材料で構成され、下層壁部３５ａと、該下層壁部３５ａの上に連接され、該下層壁部３５ａよりも画素側に突出するように幅寸法が変化した上層壁部３５ｂとを有し、下層壁部３５ａ及び上層壁部３５ｂが上部電極１４と接触する。具体的には、上層壁部３５ｂは、図７に示すように隣り合う画素同士の断面を視た状態で、上層壁部３５ｂの水平方向の幅寸法が、下層壁部３５ａの水平方向の幅寸法よりも大きくなるように形成されている。また、下層壁部３５ａの側面には上部電極１４の端部側面と光電変換層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂが接触し、下層壁部３５ａと上層壁部３５ｂと連接する部位に形成された段に上部電極１４の端部の上面が接触し、該上部電極１４の端部側面が下層壁部３５ａに接触している。
【００７４】
本実施形態の光電変換装置は、隔壁３５と上部電極１４との接触面積が、上記第１実施形態の光電変換装置の構成に比べて大きくなるため、電気的接続をより一層確実に行うことができる。
【００７５】
次に、本実施形態の光電変換装置の製造方法を説明する。図８及び図９は、第３実施形態の光電変換装置の製造方法の手順を説明する断面模式図である。なお、下記光電変換装置の製造方法の手順の説明において、図７に示す光電変換装置の構成を適宜参照するものとする。
【００７６】
図８（ａ）に示すように、最初に、ビアプラグ２を形成した層間絶縁膜１１に、下部電極１２を形成する。下部電極１２の構成及び該下部電極１２を形成する手順は、上記第１実施形態の光電変換装置の製造方法で説明したものと同じである。
【００７７】
図８（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１１及び下部電極１２の上に、隔壁３５を構成する導電性材料（第１の導電性材料）を成膜する。その後、図８（ｃ）に示すように、Ｇ画素を形成する領域に応じて第１の開口を設ける。導電性材料の構成及び該導電性材料を成膜する手順は、上記第１実施形態と同様の手順を用いることができる。第１の開口を設ける手順は、上記第１実施形態の開口を設ける手順と同じ手順を用いることができる。
【００７８】
第１の開口を設けた後、図８（ｄ）に示すように、Ｇ画素に対応する第１の開口に、光電変換層１３ｇ、上部電極１４を順に成膜する。光電変換層１３ｇ及び上部電極１４を成膜する手順は、上記第１実施形態の手順を同じである。
【００７９】
上部電極を成膜した後に、Ｇ画素に対応する第１の開口に、導電性材料（第２の導電性材料）を成膜する。このとき、導電性材料は、外気に曝露すると顕著に劣化する真空蒸着法等で作製した有機ＬＥＤや有機光電変換素子を封止可能な緻密な金属膜で、かつ、エッチングストッパの役割を担う上部電極１４がエッチングされない条件でエッチングされる金属膜でなくてはならない。反応性イオンエッチングなど異方性エッチングが容易な金属膜でもあるＡｌやＭｏ等の金属をスパッタなどのＰＶＤ法や各種ＣＶＤ法で成膜する事が好ましい。例えば、ＣＶＤ法によりＭｏを０．６μｍ成膜する。
【００８０】
本実施形態の光電変換層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂ、上部電極１４、第２の導電性材料の成膜工程は、真空中および／またはＡｒ・Ｎ２等の不活性気体中で、基板を一切外気に曝露せず、連続して実施する事が、有機ＬＥＤや有機光電変換素子の劣化因子が混入せずに好ましい。本実施形態では、例えば、光電変換層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂを成膜する真空蒸着装置と、ＩＴＯの上部電極１４を成膜するスパッタ装置と、Ｍｏ導電膜を成膜するＣＶＤ装置が真空度１×１０−４Ｐａ以下のクラスタ型真空搬送系にそれぞれ直結されている有機ＬＥＤ作製装置を使用する。
【００８１】
次に、Ｇ画素以外の領域に積層された、つまり、第１の導電性材料の上に積層された光電変換層１３ｇ、上部電極１４、第２の導電性材料を剥離するリフトオフ工程を行う。このリフトオフ工程では、隔壁３５となる第１の導電性材料の膜に開口を設ける際に使用したレジスト膜Ｒを剥離する事で、レジスト膜Ｒ上に積層された光電変換層１３ｇ，上部電極１４，第２の導電性材料を該レジスト膜Ｒとともに一括して除去する。レジスト膜Ｒの剥離は、使用したレジスト膜Ｒに対応した剥離液や、レジスト膜Ｒを分解するプラズマエッチングを適宜利用する。
【００８２】
図８（ｂ）から（ｄ）及び図９（ａ）に示す工程を同様に行なうことで、図９（ｂ）のようにＲ画素及びＢ画素に対応する光電変換素子１を作製することができる。隔壁３５を構成する導電性材料の第１の開口の形成やリフトオフのような光リソグラフィ工程において、その工程以前に作製した画素の光電変換素子は層間絶縁膜１１と隔壁３５と導電性材料３５で封止されているので外気や溶媒に素子が曝露されず素子性能が劣化しない。
【００８３】
隔壁３５の導電性材料の膜と上部電極１４の接触面積を大きくするため、上部電極１４より上に位置する隔壁３５の導電性材料の幅寸法が下方より大きくなるように、第１の開口より小さい第２の開口を形成する。具体的には、図８（ｃ）で示す工程の各画素に対応する第１の開口より開口面積が小さく、かつ、各画素の第１の開口に成膜された上部電極１４上に導電性材料を一部残すように第２の開口を形成し、隔壁３５の上層壁部３５ｂが上部電極１４の上に突出して該上層壁部３５ｂの幅寸法が大きくなる。工程としては、ＲＧＢ全画素作製後に、封止膜として利用した上部電極１４上の導電性材料の膜に第２の開口を各画素ごとに設ける。このとき、公知の半導体微細加工技術を利用できる。レジスト材料は、各微細加工技術に対応した材料を適宜利用する。エッチングは、高精細な異方性エッチング条件が可能な反応性イオンエッチングなどの乾式エッチングが好ましい。レジスト膜Ｒは、後の工程でリフトオフする際の剥離層として利用するためエッチング直後に除去せずに次工程の透明絶縁膜１６の成膜に進む。例えば、上部電極１４上の導電性材料の膜にＭｏを成膜した場合はＭｏのエッチングではＣＦ４・Ｏ２を使用し反応性イオンエッチングを行なうことができる。ＩＴＯの上部電極１４が露出するとエッチングが終了する。第２の開口が、その中心を第１の開口の中心と同じになるように、１．６μｍ角でエッチングする。こうすると、上部電極１４上の隔壁３５の上層壁部３５ｂの幅寸法が下層壁部３５ａの幅寸法より０．２μｍ大きくなり、ＩＴＯの上部電極１４と隔壁３５との接触面積が大きくなり、より確実に電気的接続が可能になる。
【００８４】
第２の開口を形成した後、図９（ｄ）に示すように、各画素の光電変換素子を封止するため、透明絶縁膜１６をそれぞれの第２の開口に成膜する。透明絶縁膜１６は、有機ＬＥＤや有機光電変換素子を封止可能な酸化アルミニウム・酸化珪素・窒化珪素・窒化酸化珪素等の透明絶縁膜をスパッタなどのＰＶＤ法やプラズマＣＶＤ法・触媒ＣＶＤ法・ＡＬＤ法等で成膜する事が好ましい。最後に、隔壁３５上のレジスト膜Ｒを剥離する事で、レジスト膜Ｒと該レジスト膜Ｒ上に成膜された透明絶縁膜１６をリフトオフする。例えば、プラズマＣＶＤ法により窒化珪素０．６μｍを成膜することができる。こうすることで、図９（ｅ）に示すように、本実施形態の光電変換装置を得ることができる。
【００８５】
上記の本実施形態の光電変換装置の製造方法によれば、半導体微細加工技術を利用した製造工程において、各画素の有機材料を含む光電変換素子を劣化させずに光電変換装置を作製でき、高解像度な光電変換装置の作製が可能である。また、半導体製造技術の進歩による更なる画素の微細化をそのまま享受でき、より一層の画素微細化・解像度向上が将来においても可能である。
【００８６】
（第４実施形態）
図１０は、本発明の光電変換装置の第４実施形態の構成の一部を示す断面模式図である。
【００８７】
本実施形態の光電変換装置は、層間絶縁膜１１と隔壁４５との間に絶縁性材料から構成された絶縁膜４８が形成されている。絶縁膜４８によって隣り合う画素の下部電極２２同士を離間する。具体的には、各画素の上部電極１４の端部側面が導電性材料で構成された隔壁４５に接触し、光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂ及び下部電極２２の端部側面が絶縁膜４８に接触する。上部電極１４上には、透明絶縁膜１６が形成され、また、隔壁４５が、その上端が該透明絶縁膜１６の上面と略等しい位置になるように形成されている。また、画素それぞれの上部電極１４と光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂと下部電極２２とが、光の入射側から視て（図１０の上方から視て）、等しい面積で、かつ、重なるように配置されている。
【００８８】
本実施形態の光電変換装置の構成によれば、下部電極２２と光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂと上部電極１４の面積が略同等に出来るので、光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂに掛かる電界を均一にでき、デジタルスチルカメラなどの撮像装置に適用した場合に残像が解消される効果がある。また、光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂに掛かる電界を均一にすることで、素子の短絡不良が解消される。さらに、下部電極２２と光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂと上部電極１４の面積が略同等に出来るので、各画素が形成された開口部分すべてが光電変換素子の有効面積となり、開口率が最大となる。ここで、絶縁膜４８は隔壁４５と光電変換素子の下部電極２２を絶縁する役割を担う。一方で隔壁４５と光電変換素子の上部電極１４との電気的接続を妨げないために、絶縁膜４８の膜厚は、下部電極２２の膜厚より厚く、光電変換素子の総膜厚（下部電極２２と光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂと上部電極１４の合計膜厚）よりは薄くなくてはならない。絶縁膜４８の膜厚は、下部電極２２と光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂとの合計膜厚より薄い方が好ましい。
【００８９】
次に、本実施形態の光電変換装置の製造方法を説明する。図１１は、第４実施形態の光電変換装置の製造方法の手順を説明する断面模式図である。なお、下記光電変換装置の製造方法の手順の説明において、図１０に示す光電変換装置の構成を適宜参照するものとする。
【００９０】
図１１（ａ）に示すように、ビアプラグ２を各画素ごとに設けた層間絶縁膜１１に、絶縁膜４８を構成するための絶縁性材料と、隔壁４５を構成するための導電性材料とを順に重ねて成膜する。
絶縁膜４８は、下部電極２２と導電性材料４５の膜の電気的絶縁だけでなく、各画素を構成する光電変換素子を封止する保護膜としての機能も要求される。絶縁膜４８は、透明絶縁膜１６と同様に、有機ＬＥＤや有機光電変換素子の保護膜として利用されている酸化アルミニウム・酸化珪素・窒化珪素・窒化酸化珪素等の透明絶縁膜をスパッタなどのＰＶＤ法やプラズマＣＶＤ法・触媒ＣＶＤ法・ＡＬＤ法等で成膜する事が好ましい。例えば、基板の層間絶縁膜が窒化珪素の場合、開口の際に窒化珪素がエッチングされない条件でエッチング可能な酸化珪素０．２μｍをＣＶＤ法で成膜することができる。
【００９１】
隔壁４５を構成する導電性材料に関しては、第１実施形態と同様のものを用いることができ、例えば、ｎ＋形ｐｏｌｙ‐Ｓｉを膜厚０．８μｍで成膜することができる。
【００９２】
図１１（ｂ）に示すように、Ｇ画素を形成する領域の隔壁４５を構成する導電性材料の膜と絶縁膜４８をエッチングして開口を設ける。開口を設ける際には、上述と同じ半導体微細加工技術を利用できる。レジスト材料は、各微細加工技術に対応した材料を適宜利用する。隔壁４５を構成する導電性材料の膜と絶縁膜４８のエッチングとしては、高精細な異方性エッチング条件が可能な反応性イオンエッチングなどの乾式エッチングが好ましい。レジスト膜Ｒは、後の工程でリフトオフする際の剥離層として利用するためエッチング直後に除去せずに次工程の有機光電変換材料を含む光電変換層の作製に進む。ここでは、開口を設けた領域以外を酸化珪素／ｎ＋形ｐｏｌｙ‐Ｓｉの２層構造にするので、ｎ＋形ｐｏｌｙ‐ＳｉのエッチングではＣｌ２を使用し、その後に酸化珪素のエッチングでＣＦ４・Ｈ２を使用して反応性イオンエッチングを行なうことができる。画素を形成する部分に、隔壁４５を構成する導電性材料の膜と絶縁膜４８を例えば１．８μｍ角で開口するようにエッチングする。
【００９３】
Ｇ画素の開口を形成した後、図１１（ｃ）に示すように、下部電極２２、光電変換層２３ｇ、上部電極１４、透明絶縁膜１６を順に、成膜する。下部電極２２を成膜する際には、隔壁４５の側面と接触することで下部電極２２と上部電極１４とが短絡しないよう、下部電極２２を成膜する材料が隔壁４５の側面に付着しない蒸着やスパッタなどＰＶＤ法による異方性成膜によって下部電極２２を作製する事が好ましい。例えば、スパッタによりＩＴＯを膜厚５０ｎｍで成膜することができる。
【００９４】
Ｇ画素以外の領域に積層された下部電極２２、光電変換層２３ｇ、上部電極１４、透明絶縁膜１６を剥離するリフトオフ工程を行う。このリフトオフ工程では、図１１（ｃ）に示すレジスト膜Ｒを剥離することで、レジスト膜Ｒ上に積層された下部電極２２、光電変換層２３ｇ、上部電極１４、透明絶縁膜１６を一括して除去する。レジスト膜Ｒの剥離は、使用したレジスト膜Ｒに対応した剥離液や、レジスト膜Ｒを分解するプラズマエッチングを適宜利用する。図１１（ｂ）から（ｃ）に示す工程を、図１１（ｄ）中の矢印で示す各画素を形成する領域において同様に行うことで、Ｒ画素及びＢ画素に対応する光電変換素子１を作製することができる。
【００９５】
上記の本実施形態の光電変換装置の製造方法によれば、半導体微細加工技術を利用した製造工程において、各画素の有機材料を含む光電変換素子を劣化させずに光電変換装置を作製でき、高解像度な光電変換装置の作製が可能である。また、半導体製造技術の進歩による更なる画素の微細化をそのまま享受でき、より一層の画素微細化・解像度向上が将来においても可能である。
【００９６】
また、上記手順によれば、絶縁膜４８に区画された開口に下部電極２２を成膜するため、上記実施形態のように先に層間絶縁膜１１上に下部電極２２のパターニング工程を行なう必要がなく、工程数を削減することができる。
【００９７】
次に、本実施形態の光電変換装置の製造方法の他の例を説明する。図１２は、第４実施形態の光電変換装置の製造方法の他の例の手順を説明する断面模式図である。なお、下記光電変換装置の製造方法の手順の説明において、図１０に示す光電変換装置の構成を適宜参照するものとする。
【００９８】
図１２（ａ）に示すように、半導体基板上に所定の厚さの層間絶縁膜１１を形成する。
層間絶縁膜１１における、基板内回路と接続するビアプラグ２を作製する位置に第１の孔１１ａを開口するため、層間絶縁膜１１をパターニングする。層間絶縁膜１１をエッチングした後にレジストを剥離する。第１の孔１１ａを開口する際には、汎用的な半導体製造工程を適宜利用する。
次に、層間絶縁膜１１のＲＧＢ各画素を形成する領域に対応する第２の孔１１ｂを開口するため、レジストパターンを作製する。第２の孔１１ｂを開口する際には、汎用的な半導体製造工程を適宜利用することができ、例えば、各画素の位置に１．８μｍ角の第２の孔１１ｂが出来るようレジストパターンを形成する。
【００９９】
次に、層間絶縁膜１１を再度エッチングする。その後、第２の孔１１ｂに作製する画素に対応した、光電変換素子の下部電極２２と上部電極１４とをそれぞれ電気的に絶縁できるように、かつ、この後に作製する隔壁４５と上部電極１４の電気的接続を妨げないように、層間絶縁膜１１をエッチングする。このとき、層間絶縁膜１１をエッチングする深さは、下部電極２２の膜厚より厚く、光電変換素子の総膜厚（下部電極２２と光電変換層２３ｇと上部電極１４の合計膜厚）よりは浅くなくてはならない。下部電極２２と光電変換層２３ｇの合計膜厚より浅い方が好ましい。層間絶縁膜１１をエッチングした後にレジスト膜Ｒを剥離する。ここでは、汎用的な半導体製造工程を適宜利用できる。
【０１００】
図１２（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１１上に、ビアプラグ２を形成するために配線金属などの導電性材料を成膜する。第１の孔１１ａに欠陥なく導電性材料を埋込むことと、隔壁４５の導電性材料の膜として利用することを両立させる為に、ＩＴＯと仕事関数が略同等でもあるＭｏやＷのＣＶＤ法による成膜が好ましい。層間絶縁膜１１との反応を防止する為に、ＭｏやＷの成膜前にＴｉＮをＣＶＤ法で成膜する事が半導体製造工程では一般的に行なわれている。例えば、第１の孔１１ａ及び第２の孔１１ｂを完全に埋込んだ状態でかつ層間絶縁膜１１上に厚さ０．６μｍになるまでＭｏを成膜することができる。
【０１０１】
図１２（ｃ）に示すように、Ｇ画素を形成する領域の導電膜材料をエッチングし、第１の孔１１ｂに相等する開口を設ける。このとき、上述した半導体微細加工技術を利用できる。レジスト材料は、各微細加工技術に対応した材料を適宜利用する。隔壁４５を構成する材料は、高精細な異方性エッチング条件が可能な反応性イオンエッチングなどの乾式エッチングが好ましい。先に作製した層間絶縁膜１１の第２の孔１１ｂ内の底面が露出するまでエッチングを行なうが、ビアプラグ２と下部電極１２の接触面積を大きくするために、第２の孔１１ｂ内の導電膜材料を例えば０．１μｍ以下の厚さで残してエッチングを終了してもかまわない。レジスト膜Ｒは、後の工程でリフトオフする際の剥離層として利用するためエッチング直後に除去せずに次工程の有機光電変換材料を含む光電変換層２３ｇの作製に進む。ここでは、隔壁４５の導電膜材料がＭｏなので、ＣＦ４・Ｏ２を使用し、各画素を形成する部分に、隔壁４５が１．８μｍ角で開口するようにエッチングすることができる。
【０１０２】
Ｇ画素の開口を形成した後、図１２（ｃ）に示すように、下部電極２２、光電変換層２３ｇ、上部電極１４、透明絶縁膜１６を順に、成膜する。下部電極２２を成膜する際には、隔壁４５の側面と接触することで下部電極２２と上部電極１４とが短絡しないよう、下部電極２２を成膜する材料が隔壁４５の側面に付着しない蒸着やスパッタなどＰＶＤ法による異方性成膜によって下部電極２２を作製する事が好ましい。例えば、スパッタによりＩＴＯを膜厚５０ｎｍで成膜することができる。
【０１０３】
Ｇ画素以外の領域に積層された下部電極２２、光電変換層２３ｇ、上部電極１４、透明絶縁膜１６を剥離するリフトオフ工程を行う。このリフトオフ工程では、図１２（ｄ）に示すレジスト膜Ｒを剥離することで、レジスト膜Ｒ上に積層された下部電極２２、光電変換層２３ｇ、上部電極１４・透明絶縁膜１６を一括して除去する。レジスト膜Ｒの剥離は、使用したレジスト膜Ｒに対応した剥離液や、レジスト膜Ｒを分解するプラズマエッチングを適宜利用する。図１２（ｃ）から（ｅ）に示す工程を、図１２（ｅ）中の矢印で示す各画素を形成する領域において同様に行うことで、Ｒ画素及びＢ画素に対応する光電変換素子１を作製することができる。
【０１０４】
上記の本実施形態の光電変換装置の製造方法によれば、半導体微細加工技術を利用した製造工程において、各画素の有機材料を含む光電変換素子を劣化させずに光電変換装置を作製でき、高解像度な光電変換装置の作製が可能である。また、半導体製造技術の進歩による更なる画素の微細化をそのまま享受でき、より一層の画素微細化・解像度向上が将来においても可能である。また、半導体基板内の駆動回路と画素の下部電極を接続するビアプラグ２と隔壁４５を構成する導電性材料の膜を同時に成膜することができるため、更に工程数を削減することができる。
【０１０５】
（第５実施形態）
図１３は、本発明の光電変換装置の第５実施形態の構成の一部を示す断面模式図である。
本実施形態では、隣り合う画素間に絶縁膜５８が設けられ、該絶縁膜５８の上端が上部基板１４の上面よりも高く（つまり、層間絶縁膜１１より上方に離れるように）形成されている。各画素において、上部電極１４の絶縁膜５８側端部には、導電性材料で構成された隔壁５５が形成され、該隔壁５５は、隣り合う画素の両方の上部電極１４と接触するように、そのうち一方の画素から隔壁５５の上面にも連なって形成され、他方の画素の上部電極１４の端部まで延設されている。
【０１０６】
本実施形態の光電変換装置は、画素それぞれの上部電極１４と光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂと下部電極２２とが、光の入射側から視て、等しい面積で、かつ、重なるように配置されている。このため、光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂに掛かる電界を均一にでき、光電変換装置をデジタルスチルカメラなどの撮像装置に適用した場合に残像の発生を防止でき、また、短絡不良を解消することができる。
【０１０７】
次に、本実施形態の光電変換装置の製造方法の他の例を説明する。図１４から図１６は、第５実施形態の光電変換装置の製造方法の他の例の手順を説明する断面模式図である。なお、下記光電変換装置の製造方法の手順の説明において、図１３に示す光電変換装置の構成を適宜参照するものとする。
【０１０８】
図１４（ａ）に示すように、各画素に対応してビアプラグ２が形成された層間絶縁膜１１上に絶縁性材料を成膜する。該絶縁性材料の膜は、各画素の光電変換素子１を区画する絶縁膜５８を構成するものである。
【０１０９】
図１４（ｂ）に示すように、成膜した絶縁性材料上にレジスト膜Ｒをパターニングし、エッチングを行いＧ画素を形成する領域に応じて、絶縁性材料の膜に第１の開口を設ける。この第１の開口は、各画素を構成する光電変換素子を形成するための部位に相当する。
【０１１０】
図１４（ｃ）に示すように、第１の開口及びレジスト膜Ｒ上に、下部電極２２、光電変換層２３ｇ、上部電極１４を順に成膜する。また、上部電極１４上に導電性材料を成膜する。この導電性材料は、他の画素の光電変換素子１を形成する際の保護層として機能し、また、後の工程後に隔壁５５を構成する。
【０１１１】
図１４（ｄ）に示すように、Ｇ画素以外の領域に積層された下部電極２２、光電変換層２３ｇ、上部電極１４、導電性材料の膜５５を剥離するリフトオフ工程を行う。このリフトオフ工程では、図１4（ｃ）に示すレジスト膜Ｒを剥離することで、レジスト膜Ｒ上に積層された下部電極２２、光電変換層２３ｇ、上部電極１４、導電性材料の膜５５を一括して除去する。レジスト膜Ｒの剥離は、使用したレジスト膜Ｒに対応した剥離液や、レジスト膜Ｒを分解するプラズマエッチングを適宜利用する。
【０１１２】
Ｒ画素及びＢ画素についても図１４（ｂ）から（ｄ）に示す工程を同様に行うことで、図１５（ａ）に示すように、上部電極１４上が導電性材料の膜５５で覆われた光電変換素子をそれぞれ作製することができる。
【０１１３】
次に、図１５（ｂ）に示すように、各画素の上部電極１４上に設けられた導電性材料の膜５５及び絶縁膜５８の上に、再び導電性材料の膜５５を形成する。
【０１１４】
図１５（ｃ）に示すように、導電性材料の膜５５において、各画素の上方に、先の工程で設けた第１の開口より小さい開口面積の第２の開口を設ける。第２の開口は、レジスト膜Ｒを予めパターニングし、第２の開口を形成する領域の導電性材料をエッチングで除去することで設けることができる。第２の開口は、後の工程で、透明絶縁膜１６を設ける領域である。第２の開口を形成した状態で、隔壁５５の上面にレジスト膜Ｒが残る。
【０１１５】
続いて、図１６（ａ）に示すように、透明絶縁膜１６を成膜する。このとき、各画素の上方の第２の開口に成膜された透明絶縁膜１６の上面の位置が、画素間の隔壁５５の上面の位置と略同じとする。
【０１１６】
透明絶縁膜１６を成膜した後、隔壁５５上のレジスト膜Ｒと、該レジスト膜Ｒ上に形成された透明絶縁膜１６をリフトオフ工程によって剥離する。こうして、図１６（ｂ）に示すように、各画素が隔壁５５と透明絶縁膜１６とによって封止された光電変換装置を構成することができる。
【０１１７】
上記の本実施形態の光電変換装置の製造方法によれば、半導体微細加工技術を利用した製造工程において、各画素の有機材料を含む光電変換素子を劣化させずに光電変換装置を作製でき、高解像度な光電変換装置の作製が可能である。また、半導体製造技術の進歩による更なる画素の微細化をそのまま享受でき、より一層の画素微細化・解像度向上が将来においても可能である。また、下部電極２２のパターニング工程を行う必要がなく、工程数を削減することができる。
【０１１８】
（第６実施形態）
図１７は、本発明の光電変換装置の第６実施形態の構成の一部を示す断面模式図である。
本実施形態の光電変換装置は、図６に示す光電変換装置又は図１０に示す光電変換装置の変形例である。層間絶縁膜１１と隔壁６５との間に絶縁性材料から構成された絶縁膜６８が形成されている。絶縁膜６８によって隣り合う画素の下部電極２２同士を離間する。具体的には、各画素の上部電極１４の端部側面が導電性材料で構成された隔壁６５に接触し、光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂの端部側面の一部及び下部電極２２の端部側面が絶縁膜６８に接触する。
【０１１９】
また、隔壁６５は、下層隔壁６５ａと、該下層隔壁６５ａの上に連設され、該下層壁部６５ａよりも画素側から退避するように寸法が変化した上層壁部６５ｂとから構成されている。具体的には、上層壁部６５ｂは、図１７に示すように隣り合う画素同士の断面を視た状態で、上層壁部６５ｂの水平方向の幅寸法が、下層壁部６５ａの水平方向の幅寸法よりも小さくなるように形成されている。また、下層壁部６５ａの側面には光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂのみが接触し、下層壁部６５ａと上層壁部６５ｂと連接する部位に形成された段に上部電極１４の端部の下面が接触し、該上部電極１４の端部側面が上層壁部６５ｂに接触している。こうすることで、隔壁６５と上部電極１４との電気的接続を確実に行うことができる。
【０１２０】
本実施形態では、上部電極１４上には、透明絶縁膜１６が形成されている。また、隔壁６５は、その上端が該透明絶縁膜１６の上面と略等しい位置になるように形成されている。また、上部電極１４の大部分と光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂと下部電極２２とが、光の入射側から視て（図１７の上方から視て）、等しい面積で、かつ、重なるように配置されている。このため、光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂにかかる電界を均一にでき、光電変換装置をデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用した場合に、残像の発生を防止でき、素子の短絡不良を防止することができる。
【０１２１】
絶縁膜６８は、上記第４実施形態で説明した手順と同様の手順によって設けることができる。また、隔壁６５は、上記第２実施形態で説明した手順と同様の手順によって設けることができる。
【０１２２】
上記の本実施形態の光電変換装置によれば、各画素が隔壁６５、絶縁膜６８及び透明絶縁膜１６とで封止されているため、半導体微細加工技術を利用した製造工程において、各画素の有機材料を含む光電変換素子を劣化させずに光電変換装置を作製でき、高解像度な光電変換装置の作製が可能である。また、半導体製造技術の進歩による更なる画素の微細化をそのまま享受でき、より一層の画素微細化・解像度向上が将来においても可能である。
【０１２３】
（第７実施形態）
図１８は、本発明の光電変換装置の第７実施形態の構成の一部を示す断面模式図である。
本実施形態の光電変換装置は、図７に示す光電変換装置又は図１０に示す光電変換装置の変形例である。層間絶縁膜１１と隔壁７５との間に絶縁性材料から構成された絶縁膜７８が形成されている。絶縁膜７８によって隣り合う画素の下部電極２２同士を離間する。具体的には、各画素の上部電極１４の端部側面が導電性材料で構成された隔壁７５に接触し、光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂの端部側面及び下部電極２２の端部側面が絶縁膜７８にのみ接触する。
【０１２４】
また、隔壁７５は、下層隔壁７５ａと、該下層隔壁７５ａの上に連設され、該下層壁部７５ａよりも画素側へ突出するように寸法が変化した上層壁部７５ｂとから構成されている。具体的には、上層壁部７５ｂは、図１８に示すように隣り合う画素同士の断面を視た状態で、上層壁部７５ｂの水平方向の幅寸法が、下層壁部７５ａの水平方向の幅寸法よりも大きくなるように形成されている。また、下層壁部７５ａの側面には上部電極１４の端部側面が接触し、下層壁部７５ａと上層壁部７５ｂと連接する部位に形成された段において、上部電極１４の端部の上面が上層壁部７５ａに接触し、上部電極１４の端部側面が下層壁部７５ｂに接触している。こうすることで、隔壁７５と上部電極１４との電気的接続を確実に行うことができる。
【０１２５】
本実施形態では、上部電極１４上には、透明絶縁膜１６が形成されている。また、隔壁７５は、その上端が該透明絶縁膜１６の上面と略等しい位置になるように形成されている。また、画素それぞれの上部電極１４と光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂと下部電極２２とが、光の入射側から視て（図１７の上方から視て）、等しい面積で、かつ、重なるように配置されている。このため、光電変換層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂにかかる電界を均一にでき、光電変換装置をデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用した場合に、残像の発生を防止でき、素子の短絡不良を防止することができる。
【０１２６】
絶縁膜７８は、上記第４実施形態で説明した手順と同様の手順によって設けることができる。また、隔壁７５は、上記第３実施形態で説明した手順と同様の手順によって設けることができる。
【０１２７】
上記の本実施形態の光電変換装置によれば、各画素が隔壁７５、絶縁膜７８及び透明絶縁膜１６とで封止されているため、半導体微細加工技術を利用した製造工程において、各画素の有機材料を含む光電変換素子を劣化させずに光電変換装置を作製でき、高解像度な光電変換装置の作製が可能である。また、半導体製造技術の進歩による更なる画素の微細化をそのまま享受でき、より一層の画素微細化・解像度向上が将来においても可能である。
【０１２８】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良などが可能である。
例えば、本発明の光電変換装置は、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に好適であるが、これに限定されず、有機ＬＥＤを用いた有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）ディスプレイなどの表示装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の光電変換装置の第１実施形態の構成の一部を示す断面模式図である。
【図２】第１実施形態の光電変換装置の変形例を示す図である。
【図３】第１実施形態の光電変換装置の製造方法の手順を説明する断面模式図である。
【図４】光電変換装置の隔壁の構成例を示す模式的な平面図である。
【図５】光電変換装置の隔壁の構成例と各画素の配置例を示す模式的な平面図である。
【図６】本発明の光電変換装置の第２実施形態の構成の一部を示す断面模式図である。
【図７】本発明の光電変換装置の第３実施形態の構成の一部を示す断面模式図である。
【図８】第３実施形態の光電変換装置の製造方法の手順を説明する断面模式図である。
【図９】第３実施形態の光電変換装置の製造方法の手順を説明する断面模式図である。
【図１０】本発明の光電変換装置の第４実施形態の構成の一部を示す断面模式図である。
【図１１】第４実施形態の光電変換装置の製造方法の手順を説明する断面模式図である。
【図１２】第４実施形態の光電変換装置の製造方法の他の例の手順を説明する断面模式図である。
【図１３】本発明の光電変換装置の第５実施形態の構成の一部を示す断面模式図である。
【図１４】第５実施形態の光電変換装置の製造方法の他の例の手順を説明する断面模式図である。
【図１５】第５実施形態の光電変換装置の製造方法の他の例の手順を説明する断面模式図である。
【図１６】第５実施形態の光電変換装置の製造方法の他の例の手順を説明する断面模式図である。
【図１７】本発明の光電変換装置の第６実施形態の構成の一部を示す断面模式図である。
【図１８】本発明の光電変換装置の第７実施形態の構成の一部を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１    光電変換素子
２    ビアプラグ（接続部）
１１    層間絶縁膜
１２，２２    下部電極
１３ｒ，１３ｇ，１３ｂ    光電変換層
１４    上部電極
１５，２５，３５，４５，５５，６５，７５    隔壁
４８，５８，６８，７８    絶縁膜
２３ｒ，２３ｇ，２３ｂ    光電変換層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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