專利名稱：光電轉換裝置、電子設備、以及光電轉換裝置的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用半導體構成的光電轉換裝置、具有該光電轉換裝置 的電子設備、以及光電轉換裝置的制造方法。
技術背景作為光電轉換裝置的一個方式，對波長為400nm至700nm的可見光 區(qū)域有感知功能的裝置被稱為光傳感器或可見光傳感器. 一般已知光傳 感器或可見光傳感器具有通過檢測光信號讀取信息的用途、通it^r測周 圍環(huán)境的明亮度控制電子i殳備等的工作的用途等.例如，在手機或電視裝置中已使用了光傳感器，以便根據(jù)其設置區(qū) 域的周圍環(huán)境的明亮度來調節(jié)顯示屏面的明亮度(參照專利文件l).圖3A表示專利文件1所公開的光傳感器的結構.在村底1601上設 置有光電轉換層1603,該光電轉換層1603被夾在形成有開口部1605、 1606 的透光電極1602和光反射電極1604b.光電轉換層1603包括pin結，并 且通過將光電轉換層1603與透光電極1602以及光反射電極1604b組合 在一起來構成二極管.換言之，獲得作為二端子元件的方式， 一個外部 連接端子由光反射電極1604a構成，而另一個外部連接端子由光反射電 極1604b構成，所述光反射電極1604a通過設置在光電轉換層1603的開 口部1607與透光電極1602連接。透光襯底1601—側為受光面，并且透 過襯底1601的光入射到光電轉換層1603.圖3B表示在村底1610上依次設置有光反射電極1611、光電轉換層 1612、透光電極1613的光傳感器.該光傳感器具有光從透光電極1613 一側入射到光電轉換層1612的結構.在光床射電極1611以及光電轉換層 1612中形成貫通孔并在其中設置開口部1614、1615，因此實現(xiàn)與襯底1610 的端部分離而防止短路。透光電極1613和透光電極1619被設置在光電 轉換層1612上的絕緣層1616絕緣分離.外部連接端子1617與透光電極 1619接觸地設置，并且通過形成在光電轉換層1612中的開口部與光反射 電極1611電導通，另一方面，外部連接端子1618與透光電極1613接觸 地設置.圖3C表示將困3A所示的光傳感器安裝到布線襯底1800的情況.通 過利用光或熱固性樹脂1852固定布線襯底1800和光傳感器，其中外部 連接端子的光反射電極1604a、 1604b與布線1850相對.光反射電極 1604a、 1604b和布線1850由導電粒子1851電連接.此外，圖3D表示將 困3B所示的光傳感器安裝到布線襯底1800的情況.通過利用導電材料 1853諸如骨狀焊料、銀骨等，將布線襯底1800和光傳感器粘在一起，其 中外部連接端子1617、 1618與布線1850相對.專利文件1特開2002-62856號公報圖3C所示的光傳感器的安裝方式為如下僅僅利用設置有光反射電 極1604a、 1604b的表面與布線襯底1800粘結.此外，圖3D所示的光傳 感器的安裝方式為如下僅僅利用導電材料1853將外部連接端子1617、 1618和布線襯底1800粘在一起.然而，當采用這種結構時，有如下問題 當對布線襯底1800施加彎曲應力(bending stress)時發(fā)生端子部的接觸 缺陷，光傳感器有時從布線襯底1800剝離.發(fā)明內容因此，本發(fā)明的目的在于當將如光傳感器那樣的光電轉換裝置安裝 到布線襯底等時，提高其粘著強度來解決接觸缺陷、剝離等問題.根據(jù)本發(fā)明的光電轉換裝置的一個方式為如下在具有絕緣表面的 襯底的一個表面上設置接收光的光電二極管、以及放大光電二極管的輸 出的放大電路；在覆蓋光電二極管以及放大電路的絕緣層的表面上設置 與光電二極管連接的第一輸出端子、以及與放大電路連接的第二輸出端 子；具有與輸出端子的每一個連接并且從絕緣層的上表面經(jīng)過其側面到 襯底的側面的一部分連續(xù)延伸的一對連接電極.根據(jù)本發(fā)明的光電轉換裝置的一個方式為如下在具有絕緣表面的 襯底的一個表面上設置接收光的光電二極管、以及放大所述光電二極管 的輸出的放大電路；在覆蓋所述光電二極管以及所述放大電路的絕緣層 的表面上設置與所述光電二極管連接的第一輸出端子、以及與所述放大 電路連接的第二輸出端子，其中所述襯底具有從端面到所述一個表面傾 斜在內側的錐形部分，并且具有與所述輸出端子的每一個連接并且從所 述絕緣層的上表面經(jīng)過其側面到所述錐形部分連續(xù)延伸的一對連接電 極.根據(jù)本發(fā)明的光電轉換裝置的制造方法的一個方式為如下在具有 絕緣表面的襯底上形成接收光的光電二極管、以及放大光電二極管的輸 出的放大電路；形成覆蓋放大電路以及光電二極管的絕緣層；在絕緣層 的表面上形成與光電二極管連接的第一輸出端子、以及與放大電路連接 的第二輸出端子；形成與輸出端子的每一個連接并且從絕緣層的上表面 經(jīng)過其側面到襯底的側面的一部分連續(xù)延伸的一對連接電極.根據(jù)本發(fā)明的光電轉換裝置的制造方法的一個方式為如下在具有 絕緣表面的襯底上形成包括接收光的光電二極管、以及放大所述光電二 極管的輸出的放大電路的多個集成電路；形成覆蓋所述多個集成電路的 絕緣層；在所述絕緣表面上對于所述多個集成電路的每一個形成與所述 光電二極管連接的第一輸出端子、以及與所述放大電路連接的第二輸出 端子；在所述多個集成電路中的一個集成電路和另 一個集成電^iL間形 成從所述絕緣表面一側到達所述襯底的V字狀的槽；與所述輸出端子的 每一個連接且從所述絕緣層的上表面填充到所述V字狀的槽地形成連接 電極；在所述V字狀的槽的大略中間將所述多個集成電路分開。此外，所迷光電二極管具有層合有p型半導體層、i型半導體層、n 型半導體層的結構.此外，所述放大電路是電流鏡電路， 并且，所述電流鏡電路由薄膜晶體管構成.當采用本發(fā)明時，可以提高襯底和光電轉換元件的粘著強度，來防 止村底和光電轉換元件的剝離.由此，光電轉換裝置的可靠性提高.此外，當采用本發(fā)明時，將粘結襯底和光電轉換元件的導電材料形 成到側面，因此可以平衡性良好地將光電轉換元件粘結到襯底，從而可 以將襯底和光電轉換元件安裝為水平.由此，可以獲得可靠性高的光電 轉換裝置.通過將如上所述的光電轉換裝置安裝到電于設備，可以檢測入射光， 并且可以抑制耗電量.


圖1是本發(fā)明的光電轉換裝置的截面圖；圖2A和2B是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖； 圖3A至3D是表示現(xiàn)有的光電轉換裝置的制造工序的截面圖；圖4A和4B是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖； 圖5A和5B是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖； 圖6A和6B是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖； 圖7A和7B是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖； 圖8A和8B是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖； 圖9是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖； 圖IO是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖； 圖ll是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖； 圖12是本發(fā)明的光電轉換裝置的電路圖； 圖13是本發(fā)明的光電轉換裝置的電路圖； 圖14是本發(fā)明的光電轉換裝置的電路圖； 圖15是本發(fā)明的光電轉換裝置的俯視圖； 圖16是本發(fā)明的光電轉換裝置的俯視圖；圖17A至17D是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖；圖18是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖；圖19是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖；圖20是本發(fā)明的光電轉換裝置的截面圖；圖21是表示安裝有本發(fā)明的半導體裝置的裝置的圖；圖22A和22B是表示安裝有本發(fā)明的半導體裝置的裝置的圖；圖23A和23B^1表示安裝有本發(fā)明的半導體裝置的裝置的圖；圖24是表示安裝有本發(fā)明的半導體裝置的裝置的圖；圖25A和25B是表示安裝有本發(fā)明的半導體裝置的裝置的圖；圖26A和26B是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖；圖27A和27B是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖；圖28是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖；圖29A和29B是表示本發(fā)明的光電轉換裝置的制造工序的截面圖。本發(fā)明的選擇圖是圖1。
具體實施方式
以下參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。但是，本發(fā)明可以以多個 不同方式而實施，所屬技術領域的普通人員可以很容易地理解一個事實， 就是其方式及詳細內容可以被變換為各種各樣的形式而不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍.因此，本發(fā)明不應該被解釋為僅限定在本發(fā)明的實施方 式所記栽的內容中.注意，在用來說明本發(fā)明的實施方式的所有附圖中， 利用相同附圖標記表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重復 說明.實施方式1參照圖1、圖2A和2B、圖4A和4B、圖5A和5B、圖6A和6B、 圖7A和7B、圖8A和8B、圖9、圖10、困11、圖12、圖13A和13B、 圖14、圖15、圖16、圖17A至17D、圖18、圖19、圖20而以下i兌明本 實施方式。首先，在村底101上形成絕緣膜102 (參照圖4A)。作為襯底IOI， 可以使用透光襯底諸如玻璃襯底、石英村底，在本實施方式中，使用玻 璃村底作為襯底IOI.作為絕緣膜102,通過濺射法或等離子體CVD法形成由氧化硅、包 含氮的氧化硅、氮化硅、包含氧的氮化硅、金屬氧化材料構成的膜，即 可，或者，也可以利用由下層絕緣膜和上層絕緣膜構成的雙層形成絕緣 膜102。作為下層絕緣膜，例如使用包含氣的氮化硅膜(SiOxNy: y>x), 并且作為上層絕緣膜，例如使用包含氮的氧化硅膜(SiOxNy: x>y)，即 可，通過利用雙層形成絕緣膜102，可以防止來自襯底101—側的水分等 混入物，接著，將結晶半導體膜蝕刻為島狀來形成島狀半導體膜171 (參照圖 17A),注意，圖17A至17D是只示出TFT103的周邊部分的圖.在島狀半導體膜171中形成有源區(qū)、漏區(qū)以及溝道形成區(qū).并且， 還設置有覆蓋島狀半導體膜171的柵絕緣膜104、形成在島狀半導體膜 171的溝道形成區(qū)上的下層柵電極172以及上層柵電極173(參照圖17B ). 雖然在圖17B中，柵電極具有由下層柵電極172以及上層柵電極173構 成的雙層結構，但是也可以制造具有單層結構的柵電極.將下層柵電極 172以及上層柵電極173總稱為柵電極174.注意，雖然在本實施方式中，形成頂柵型TFT作為TFT103,但是 也可以形成底柵型TFT。此外，既可以形成具有一個溝道形成區(qū)的單柵型TFT，又可以形成具有多個溝道形成區(qū)的多柵型TFT.覆蓋具有下層柵電極172以及上層柵電極173的柵電極174、柵絕緣 膜104地形成層間絕緣膜105 (參照圖17C ).注意，層間絕緣膜105既可以為由單層絕緣膜形成的，又可以為由 不同材料構成的絕緣層的層合膜。在層間絕緣膜105上形成有電連接到島狀半導體膜171中的源區(qū)及 漏區(qū)的源電極181以及漏電極182。還形成有電連接到柵電極174的柵極 布線183。如此，形成TFT103.(參照圖17D、圖4B).注意，在到圖17D以及圖4B的工序中，只示出了一個TFT'然而， 實際上至少形成兩個TFT，因為TFT103構成對光電轉換層所獲得的光 電流進行放大的放大電路例如電流鏡電路.圖12表示包括光電轉換層的光電二極管203、由TFT204以及 TFT205構成的電流鏡電路211的電路結構。圖4B以及圖17D的TFT103 為TFT204和TFT205中的一個。在圖12中，構成電流鏡電路211的TFT204的柵電極電連接到構成 電流鏡電膝211的另一個TFT205的柵電極，還電連接到TFT204的源電 極和漏電極中的一個的漏電極(也稱為漏端子).TFT204的漏端子電連接到光電二極管203、 TFT205的漏端子、以 及高電位電源Vdd.TFT204的源電極和漏電極中的另一個的源電極(也稱為源端子)電 連接到低電位電源Vss以及TFT205的源端子.此外，構成電流鏡電路211的TFT205的柵電極電連接到TFT204的 柵電極以及漏端子.此外，TFT204和TFT205的柵電極互相連接，因此被施加共同電位.圖12表示由兩個TFT構成的電流鏡電路的例子，此時，在TFT204 和TFT205具有相同特性的情況下，參考電流和輸出電流的比率成為1: 1的關系。圖13表示為了使輸出值為n倍的電路結構，圖13的電路結構相當 于圖12中的TFT205為n個的結構.如圖13所示，通過使TFT204和 TFT205的比率為1: n，可以使輸出值為n倍.這與增加TFT的溝道寬 度W以使能夠流入TFT的電流的容許量成為n倍是同樣的原理.例如，在將輸出值設計為IOO倍的情況下，通過并聯(lián)連接一個n溝 道型TFT204和一百個n溝道型TFT205,可以獲得目標電流.圖13也表示電路218i(電路218a、電路218b等)的詳細電路結構.TFT205i的柵電極電連接到端子219i，并且TFT205i的漏端子電連 接到端子220i.此外，TFT205i的源端子電連接到端子221i.由于電路218i基于圖12的電路結構，因此在圖13中使用相同附圖 標記表示與圖12相同部分。在圖13中附有i的附圖標記與圖12中的沒附有i的附圖標記相同. 換言之，例如圖12的TFT205和圖13的TFT205i是相同的.因此，在圖13中，TFT205由n個TFT205a、 205b、 205i等構成. 由此，流入TFT204的電流^it大為n倍而輸出.注意，在圖13中，利用相同附圖標記來表示與圖12相同的部分.此外，在圖12中，將電流鏡電路211圖示為使用n溝道型TFT的等 效電路，但是也可以使用p溝道型TFT而代替該n溝道型TFT.在利用p溝道型TFT形成放大電路的情況下，獲得圖14所示的等 效電路。如圖14所示，電流鏡電路231具有p溝道型TFT234及235。 注意，在圖14中，利用相同附圖標記來表示與困12和13相同的部分.在如此制造圖4B所示的TFT103后，在層間絕緣膜105上形成電極 111、電極112。在圖5A中，如電極112a、電極112b、電極112c、電極 112d等那樣，形成有多個電極112，而在圖18中只形成有一個電極112,注意，在本實施方式中，通過利用以400nm的厚度成膜鈦(Ti)而 獲得的鈦膜，來形成電極lll以及電極112。注意，也可以通過利用與源電極181以及漏電極182相同的工序， 來制造電極111以及電極112。圖16表示圖5A中的電極112 (電極112a至112d)以及其周邊部分 的俯視圖，并且圖15表示圖18中的電極112以及其周邊部分的俯視圖.在圖16中，電極112是格子狀的電極，并且在多個地方與在以后工 序中形成的光電轉換層連接.因此，當觀察電極112的截面時，如圖5A 所示地看得見像形成有多個電極112那樣的情況.但是，電極112都利用 相同材料以及相同工序制造.如圖16所示那樣，當將電極112形成為格 子狀時，有如下優(yōu)點，即光電轉換層的電阻值變小.此外，在圖15中，電極112是其端部為圃形的矩形電極.因此，當 觀察其截面時，如圖18所示地看得見像只形成有一個電極112那樣的情 況.注意，在圖15以及圖16中，電極112與電流鏡電路211電連接.電 流鏡電路211包括兩個至(n+l)個TFT103,換言之，如上述那樣，當想要將參考電流和輸出電流的比率設定為1: l時，形成一個參考側TFT以及一個輸出側TFT,即可.圖12表示其電 路圖，另外，當想要將參考電流和輸出電流的比率設定為1: n時，形成 一個參考側TFT以及n個輸出側TFT，即可。圖13表示此時的電路圖.如圖15及圖16所示，電流鏡電路211通過布線244電連接到與高電 位電源VDD連接的連接電極241 ，并且通過布線245電連接到與低電位電 源Vss連接的連接電極242.注意，在本實施方式中，連接電極242和電 極111是相同的，但是也可以不局限于此而另行設置.此外，連接電極 241通過與電極lll以及電極112相同的工序和材料形成.接著，如圖5B所示，在電極112以及層間絕緣膜105上設置外敷層 113 (包括外敷層113a、外敷層113b、外敷層113c等).注意，圖5B表 示在圖5A的結構上形成外敷層113的結構，但是，當然也可以利用圖18 的結構。通過使用透光絕緣材料，來形成外敷層113，即可.例如，可以使用 有機樹脂材料諸如丙烯、聚酰亞胺等，或者無機材料諸如氮化硅、氧化 硅、包含氮的氧化硅、包含氧的氮化硅等.此外，也可以通過使用層合 這些材料而成的層合膜，來形成外敷層113,在本實施方式中，使用聚酰 亞胺作為外敷層113.接著，通過在電極112以及外敷層113上成膜p型半導體膜、i型半 導體膜、n型半導體膜并且進行蝕刻，來形成包括p型半導體層115p、 i 型半導體層U5i以及n型半導體層115n的光電轉換層115 (參照圖6A 以及圖19).注意，圖19是圖6A的光電轉換層115附近的放大圖，注意，外敷層113具有如下功能將外敷層113的端部成為慢坡來改 善光電轉換層115的形狀以避免在光電轉換層115的p型半導體層115p 和n型半導體層115n發(fā)生短路的功能；抑制污染物質混入到光電轉換層 115的功能；調整入射到光電轉換層115的光的功能.通過等離子體CVD法成膜包含屬于元素周期表第13族的雜質元素 例如硼(B)的非晶半導體膜，來形成p型半導體層115p，即可.在圖19中，電極112a至112d接觸于光電轉換層115的最下層即p 型半導體層ll印.作為i型半導體層115i，例如通過等離子體CVD法形成非晶半導體 膜即可。另外，作為n型半導體層115n，既可以形成包含屬于元素周期 表第15族的雜質元素例如磷(P)的非晶半導體膜，又可以在形成非晶 半導體膜后引入屬于元素周期表第15族的雜質元素.注意，也可以使用非晶硅膜、非晶鍺膜等作為非晶半導體膜，注意，在本說明書中，i型半導體膜是指如下半導體膜半導體膜所 包含的賦予p型或n型的雜質的濃度為lxl02Dcm-3以下，并氧氣及氮氣 的濃度為5xl0"cB^以下，且相對于暗導電率的光導電率為IOO倍以上. 此外，i型半導體膜也可以添加有l(wèi)Oppm至lOOOppm的硼(B).另外，除了使用非晶半導體膜以外，還可以使用微晶半導體膜(也 稱為半非晶半導體膜)作為p型半導體層115p、 i型半導體層115i、 n型 半導體層U5n,或者，也可以通過使用微晶半導體膜形成p型半導體層115p以及n 型半導體層ll5n,并且使用非晶半導體膜作為i型半導體層115i.注意，半非晶半導體膜是指包括非晶半導體和具有結晶結構的半導 體(包括單晶、多晶)之間的中間結構的半導體的膜，該半非晶半導體 膜為具有在自由能方面上4艮穩(wěn)定的第三狀態(tài)的半導體膜，并且具有短程 序列且具有晶格畸變的結晶，可以以其粒徑為0.5nm至20nm使它^t在 非單晶半導體膜中而存在.在半非晶半導體膜中，其拉曼光謙轉移到比520cnT1低的波數(shù)一側，此外，在進行X射線衍射時，可以觀測由于Si 晶格所產(chǎn)生的(lll)、 (220)的衍射峰值.此外，引入至少1原子％或其 以上的氫或由素，以便終結懸空鍵。在本說明書中，為方^見，將這 種半導體膜稱為半非晶半導體(SAS)膜.再者，通過將氦、氬、氪、氖 等的稀有氣體元素包含在半非晶半導體膜中而進一步促進晶格畸變，可 以獲得穩(wěn)定性提高且良好的半非晶半導體膜，注意，半非晶半導體膜還 包括微晶半導體膜.此外，可以通過對包含硅的氣體進行輝光放電分解來獲得SAS膜.作為包含硅的典型氣體，可以舉出SiH4,除此以外，還可以使用SizH6、 SiH2Cl2、 SiHCl3、 SiCLi、 SiF4等.另外，通過使用氫或將選自氦、氬、 氪、氖中的一種或多種稀有氣體元素添加到氫的氣體稀釋該包含硅的氣 體而使用，可以容易形成SAS膜.優(yōu)選在稀釋比率為2倍至1000倍的范圍內，稀釋包含珪的氣體.再者，也可以將CH4、 C2H6等的碳化物氣體、GeH4、 GeF4等的鍺化氣體、&等混入在包含硅的氣體中，以將能帶幅度 調節(jié)為1.5eV至2.4eV或者0.9eV至l.leV.注意，在本il明書中，也有時將光電轉換層115、包括光電轉換層115 的光電二極管203、包括光電二極管203的元件稱為光電轉換元件或者光 電轉換裝置.接著，在光電轉換層115上形成輔助電極116(參照圖6B)。只在光 電轉換層115的電阻大的情況下，形成輔助電極116即可.當光電轉換層 115的電阻小時，可以不形成輔助電極116.在本實施方式中，以20nm 至30nm的厚度形成鈥(Ti)作為輔助電極116.此外，作為其他形成方法，也可以在形成p型半導體膜、i型半導體 膜、n型半導體膜之后，形成成為輔助電極116的導電膜，接著蝕刻導電 膜而形成輔助電極116，還蝕刻p型半導體膜、i型半導體膜、n型半導 體膜來形成光電轉換層115,接著，通過蝕刻來去掉層間絕緣膜105的兩端部、光電轉換層115 的端部、輔助電極116的端部(參照圖7A).如上所述，在襯底IOI的一 個平面上形成光電二極管203的光電轉換層115、以;Sj改大光電二極管 203的輸出的放大電路即電流鏡電路211所包括的TFT103.接著，覆蓋露出的表面地形成保護膜117(參照圖7B)。在本實施方 式中，使用氮化硅膜作為保護膜U7。該保護膜117是用來當在以后工序 中蝕刻層間絕緣膜121時保護TFT103的柵極布線183、源電極181、漏 電極182以使它們避免蝕刻的.此外，通過利用該保護膜117，可以防止 水分或有機物等雜質混入在TFT103、光電轉換層115中.接著，在保護膜117上形成層間絕緣膜121 (參照圖8A)。層間絕緣 膜121也用作平坦化膜。在本實施方式中，以2jim的厚度形成聚跣亞胺 作為層間絕緣膜121。接著，蝕刻層間絕緣膜121來形成接觸孔.此時，因為有保護膜117,所以TFT103的塘極布線183、源電極181、漏電極182避免蝕刻，然后， 蝕刻電極123及電極124被形成的區(qū)域的保護膜117來形成接觸孔.而且， 在層間絕緣膜121上形成電極123和電極124,所述電極123通過形成在 層間絕緣膜121及保護膜117中的接觸孔電連接到電極111，并且所述電電極116 (參照圖8B).作為電極123以及電極124，可以使用鴒(W)、 鈦(Ti)、鉭(Ta)、銀(Ag)等.在本實施方式中，使用以30nm至50nm成膜鈦(Ti)而成的導電膜 作為電極123以及電極124.注意，當不形成輔助電極116時，只要使電極124電連接到光電轉換 層115的最上層即本實施方式中的n型半導體層115n，即可。接著，在層間絕緣膜121上通過絲網(wǎng)印刷法或噴墨法形成層間絕緣 膜125(參照圖9).此時，在電極123及電極124上不形成層間絕緣膜 125.在本實施方式中，使用環(huán)氧樹脂作為層間絕緣膜125.接著，例如通過使用鎳(Ni)骨的印刷法，在層間絕緣膜125上制 造電連接到電極123的電極127以及電連接到電極124的電極128 (參照 圖10),接著，如圖11所示，通過進行切割工序去掉襯底IOI以及層間絕緣 膜125的端部以獲得錐形角.換言之，削去拌襯底101以及層間絕緣膜 125的端部，以獲得有傾斜的截面.實際上，圖1、圖4A至圖ll所示的包括光電轉換層115以及TFT103 等的一個光傳感元件是通過在大面積襯底上分別形成元件材料之后分開 為一個個而成的，圖2A和2B表示其情況.在圖2A中，在大面積襯底161上形成有元件層151、層間絕緣膜125、 電極127、電極128.元件層151包括圖11中的形成在襯底101和層間絕 緣膜125之間的所有結構，通過切割工序削去在相鄰的元件層151之間的層間絕緣膜125及襯 底161中，來形成楔子狀(或者V字狀)的空隙.再者，覆蓋在層間絕 緣膜125上的電極127以及電極128并填充形成在層間絕緣膜125以及襯 底161中的楔子狀的空隙地形成電極152.電極152通過使用銅(Cu) 骨且利用印刷法來形成.此外，也可以通過利用激光照射而不利用切割，來分開層間絕緣膜125以及村底161,激光器由激光媒質、激勵源、共振器構成。當才艮據(jù)媒質對于激光器 進行分類時，有氣體激光器、液體激光器和固體激光器.當根據(jù)振蕩特 征對于激光器進行分類時，有自由電子激光器、半導體激光器、X射線 激光器，然而，在本實施方式中，可以采用任何激光器。優(yōu)選使用氣體 激光器或固體激光器，更優(yōu)選使用固體激光器.作為氣體激光器，有氦氖激光器、二氧化碳激光器(carbon dioxide gas laser)、受激準分子激光器、氬離子激光器等.作為受激準分子激光器， 有稀有氣體受激準分子激光器、稀有氣體卣受激準分子激光器。作為稀有氣體受激準分子激光器，有利用氬、氪、氙的受激分子(excited molecule) 的振蕩.此外，作為氣體激光器，有金屬蒸氣離子激光器.作為液體激光器，有無機液體激光器、有機螯合物激光器、色素激 光器，無機液體激光器以及有機螯合物激光器利用固體激光器所利用的 釹等稀土離子作為激光媒質.、 、i ,,固體的母體。固體的母體是結晶或玻璃.結晶是YAG(釔鋁石榴石結晶)、 YLF、 YV04、 YA103、藍寶石、紅寶石、變石.此外，起到激光作用的 活性物質例如是三價的離子(Cr3+、 Nd3+、 Yb3+、 Tm3+、 Ho3+、 Er3+、 Ti3+ ) 注意，作為在本實施方式中使用的激光，可以采用連續(xù)振蕩激光或 者脈沖振蕩激光。考慮到襯底161以及層間絕緣膜125的厚度或其材料 等，適當?shù)乜刂萍す馐恼丈錀l件(例如，頻率、功率密度、能量密度、 光束輪廓等).當襯底161是玻璃襯底時，優(yōu)選使用具有紫外光區(qū)即lnm以上且 380nm以下的波長的固體激光器作為激光器。更優(yōu)選使用具有紫外光區(qū) 域即lnm以上且380nm以下的波長的Nd: YV04激光器.這是因為具有 紫外光區(qū)域的波長的激光器，跟其他具有較長波長的激光器相比，光容 易被襯底(特別是玻璃襯底)吸收，且容易進行燒蝕加工的緣故.此外， 因為Nd: YV04激光器特別容易進行燒蝕加工的緣故.此外，當通過對玻璃襯底照射激光束來在玻璃襯底中形成槽時，該 槽的切斷面是圃形.跟在切斷面有角的情況相比，當切斷面是圓形時，可以防止切斷面的角部的缺口、裂縫的發(fā)生.根據(jù)這種優(yōu)點，主要當使 用自動機等搬運玻璃村底時，可以容易對該玻璃襯底進行處理.此外， 當將玻璃襯底安裝到產(chǎn)品時，也可以抑制缺口、裂縫的發(fā)生，并且還可 以抑制襯底的損壞或破壞，注意，燒蝕加工是使用如下現(xiàn)象的加工受到激光束照射的部分、 即吸收激光束的部分的分子鍵切斷而發(fā)生光分解，然后汽化而蒸發(fā).換 言之，在本實施方式的槽的制造方法中，通過對襯底照射激光束，切斷 受到激光束照射的部分的分子鍵而使它光分解、汽化而蒸發(fā)，來在村底 中形成槽.注意，用來照射上述激光束的激光照射裝置包括移動臺、襯底、頭 部以及控制部。移動臺設置有吸著孔.村底被移動臺上的吸著孔保持. 頭部通過激光頭(laser head)照射從激光振蕩裝置發(fā)射的激光束.控制 部通過使移動臺和頭部中的一方或雙方移動，使激光頭位于襯底表面的 任意地方，來照射激光束，注意，控制部以CCD攝^^成像的襯底上的 位置確定標記為基準而根據(jù)相對位置識別且確定加工位置.接著，沿著電極152的中心線進行切割，將電極152以及襯底161 分開，來形成一個光電轉換元件(參照圖1以及圖2B).也可以通過利用激光照射而不利用切割來進行該工序.換言之，也 可以沿著電極152的中心線照射激光束，將電極152以及村底161分開， 來形成一個光電轉換元件.電極152被分開，而形成連接到電極127的電極131、連接到電極128 的電極132。電極131以及電極132也形成在通過切割工序露出的層間絕 緣膜125以及襯底101的表面上。將該光電轉換元件粘著到形成有電極192以及電極193的印刷電路 板191(參照圖20),通過使電極131以及電極132、電極192以及電極 193相對，并且利用導電材料194以及195進行粘結.此時，粘結表面除 了包括電極192以及電極193、電極131以及電極132的上表面以外，還 包括電極131以及電極132的側面，因此粘著強度增大.由此，可以抑 制印刷電路板191和光電轉換元件的剝離.此外，當粘結印刷電路板191和光電轉換元件時，導電材料194以 及195處于溶化的狀態(tài)，但是由于將導電材料194以及195形成到光電轉換元件的側面，因此可以平衡性良好地將光電轉換元件粘結到印刷電路板191，而可以將印刷電路板191和光電轉換元件安裝為水平.注意，作為導電材料194以及195,可以使用焊料等.當使用伴料作為導電材料194以及195時，使用回流方法即通過將 骨狀焊料印刷到印刷電路板上，將零部件放在其上后進行加熱來使焊料 熔化的方法。其加熱方法包括紅外線式、熱風式等。在包括根據(jù)本實施方式制造的光電轉換元件的光電轉換裝置中，光 電轉換元件和印刷電路板堅強地粘結，所以，跟現(xiàn)有的光電轉換裝置相 比，本發(fā)明的光電轉換裝置不容易發(fā)生剝離且其可靠性高，此外，在根據(jù)本實施方式而獲得的包括光電轉換元件的光電轉換裝 置中，可以將光電轉換元件和印刷電路板安裝為水平，所以可以獲得具 有更高可靠性的光電轉換裝置.實施方式2在本實施方式中，參照圖26A和26B、圖27A和27B、圖28、圖29A 和29B來說明具有與實施方式1不同結構的光電轉換裝置的制造方法. 注意，利用相同附圖標記來表示與實施方式l相同的部分.首先，基于實施方式l所記栽的內容，進行到圖IO的工序.圖26A 表示在村底161上形成有多個圖10所示的結構的情況，然后，通過切割工序將元件層151之間削去到襯底161的中間(在 本說明書中，也稱為半切斷(halfcut))，來形成槽301 (參照圖26B).在本實施方式中，將槽301的深度^t定為襯底161的厚度的一半. 具體地說，通過利用寬度為0.2mm的刀片形成槽301,并使用厚度為 0.5mm的玻璃村底作為襯底161，且將槽301的深度設定為0.25mm.接著，覆蓋電極127以及電極128且填充槽301地形成電極302 (參 照圖27A)。電極302通過使用銅(Cu) f的印刷法形成.接著，沿著電極302的中心線進行切割(參照圖27B),將電極302 以及襯底161分開，來形成一個光電轉換元件(參照圖29A以及圖28)。在本實施方式中，通過利用寬度為O.lmm的刀片將電極302以及襯 底161分開.電極302被分開，而形成連接到電極127的電極311 、連接到電極128 的電極312.電極311以及電極312也形成在通過切割工序露出的層間絕緣膜125以及襯底101的表面上，將該光電轉換元件粘著到形成有電極192以及電極193的印刷電路 板191 (參照圖29B),通過使電極311以及電極312、電極192以及電極 193相對，并且利用導電材料194以及195進行粘結.此時，粘結表面除 了包括電極192以及電極193、電極311以及電極312的上表面以外，還 包括電極311以及電極312的側面，因此粘著強度增大。由此，可以抑 制印刷電路板191和光電轉換元件的剝離，在根據(jù)本實施方式制造的包括光電轉換元件的光電轉換裝置中，光 電轉換元件和印刷電路板堅強地粘結，所以，跟現(xiàn)有的光電轉換裝置相 比，本發(fā)明的光電轉換裝置不容易發(fā)生剝離且其可靠性高.此外，在根據(jù)本實施方式而獲得的包括光電轉換元件的光電轉換裝置中，可以將光電轉換元件和印刷電路板安裝為水平，所以可以獲得具 有更高可靠性的光電轉換裝置. 實施方式3在本實施方式中，將^t明其中應用了通過本實施方式1和實施方式2 獲得的光電轉換裝置的各種電子設備的實例.可以舉出計算機、顯示器、 手機、電視等作為本實施方式所示的電子設備的一個例子.這些電子設 備的具體實例在圖21、圖22A和22B、圖23A和23B、圖24、圖25A和 25B中示出.圖21表示手機，它包括主體(A) 701、主體(B) 702、框體703， 操作鍵704、音頻輸入部705、音頻輸出部706、電路板707、顯示面板 (A) 708、顯示面板(B) 709、鉸鏈710、透光材料部分711、以及通過 實施方式1和實施方式2獲得的光電轉換裝置712.光電轉換裝置712檢測透過透光材料部分711的光，并根據(jù)檢測的外 部光的照度控制顯示面板(A) 708和顯示面板(B) 709的亮度，或基于 光電轉換裝置712獲得的照度控制搮作鍵704的照明，以這種方式，可以抑制手機的電流消耗.圖22A和22B表示手機的另一個實例.圖22A和22B所示的手機包 括主體721、框體722、顯示面板723、搮作鍵724、音頻輸出部725、音 頻輸入部726、以及通過實施方式1和實施方式2獲得的光電轉換裝置 727以及光電轉換裝置728。在圖22A所示的手機中，通過利用設置在主體721中的光電轉換裝 置727檢測外部光，可以控制顯示面板723和操作鍵724的亮度。此外，在圖22B所示的手機中，除了圖22A的結構之外，在主體721 內部設置光電轉換裝置728.通過光電轉換裝置728，可以檢測設置在顯 示面板723中的背光燈的亮度.圖23A表示計算機，它包括主體731、框體732、顯示部733、鍵盤 734、外部連接端口 735、定位設備736等.此外，圖23B表示例如電視圖像接收機等顯示裝置。本顯示裝置包 括框體741、支撐臺742、顯示部743等.圖24表示當使用液晶面板作為設置在圖23A所示的計算機中的顯示 部733以及圖23B所示的顯示裝置的顯示部743時的詳細結構。圖24所示的液晶面板762被安裝在框體761中，并且它包括襯底751a 和751b、夾在襯底751a和751b之間的液晶層752、偏振濾波片755a和 755b、以及背光燈753等.此外，在框體761中形成有包括通過實施方 式1和實施方式2獲得的光電轉換裝置的光電轉換裝置形成區(qū)754,光電轉換裝置形成區(qū)754檢測來自背光燈753的光量，并且該信息 ^JL饋以調節(jié)液晶面板762的亮度.圖25A和25B是表示結合了光電轉換裝置的影像拍攝裝置例如數(shù)碼 相機的實例的圖.困25A是從數(shù)碼相機的正面看的立體圖，而圖25B是 從其后面看的立體圖.在圖25A中，該數(shù)碼相機具有釋放按鈕801、主開關802、取景窗803、 閃光燈804、透鏡805、鏡頭筒806以及框體807。此外，在圖25B中，該數(shù)碼相機具有取景器目鏡811、監(jiān)視器812 以及操作按鈕813.當釋放按鈕801被按到一半位置時，聚焦調整機制以及膝光調整機 制工作，當釋放按鈕801被按到最低位置時，快門開啟.通過按下主開關802或使它旋轉，轉換數(shù)碼相機的電源的開/關。取景窗803位于數(shù)碼相機正面上的透鏡805的上部，用于從圖25B 所示的取景器目鏡811確認拍攝范圍和焦點位置.閃光燈804位于數(shù)碼相機的正面的上部。當拍攝對象的亮度低時， 從閃光燈804發(fā)射輔助光，同時釋放按鈕被按下且快門開啟.透鏡805位于數(shù)碼相機的正面.透鏡由聚焦透鏡、變焦透鏡等構成， 并且與未圖示的快門以及光團一起構成攝影光學系統(tǒng)，此外，在透鏡的 后面設置有成像元件例如CCD (電荷耥合裝置)等。鏡頭筒806是用來使透鏡位置移動以調節(jié)聚焦透鏡、變焦透鏡等的 焦點的.當拍攝時，通過使鏡頭筒滑出，來使透鏡805向前移動.此夕卜， 當攜帶時，使透鏡805向后移動成緊縮狀態(tài).注意，在本實施方式中采 用如下結構通過使鏡頭筒滑出而可以變焦距拍攝拍攝對象，然而，本 發(fā)明不局限于這種結構，也可以為如下數(shù)碼相機通過利用框體807中 的攝影光學系統(tǒng)的結構，可以進行變焦距拍攝，而不使鏡頭筒滑出.取景器目鏡811位于數(shù)碼相機的背面的上部，當確認拍攝范圍或焦 點位置時通過它進行查看.操作按鈕813是設置在數(shù)碼相機的背面的各種功能按鈕，它由設定 按鈕、菜單按鈕、顯示按鈕、功能按鈕、選擇按鈕等構成.當將光電轉換裝置安裝在圖25A和25B所示的影像拍攝裝置中時， 光電轉換裝置能夠感知光是否存在以及光強度，由此，可以執(zhí)行影像拍 攝裝置的曝光調節(jié)等。此外，光電轉換裝置可以應用于其他電子設備諸如投影電視、導航 系統(tǒng)等。換句話說，本發(fā)明的光電轉換裝置可以用于任何電子設備，只 要它需要檢測光，本說明書根據(jù)2007年2月15日在日本專利局受理的日本專利申請 編號2007-034650而制作，所述申請內容包括在本說明書中.
權利要求
1.一種光電轉換裝置，包括設置在具有絕緣表面的襯底的表面上的接收光的光電二極管以及放大所述光電二極管的輸出的放大電路；覆蓋所述光電二極管以及所述放大電路的絕緣層；形成在所述絕緣層上的第一以及第二輸出端子，所述第一輸出端子與所述光電二極管連接并且所述第二輸出端子與所述放大電路連接；以及第一以及第二連接電極，分別與所述第一以及第二輸出端子連接，其中，所述第一以及第二連接電極各自從所述絕緣層的上表面到所述襯底的側面的一部分連續(xù)延伸。
2. —種光電轉換裝置，包括設置在具有絕緣表面的襯底的表面上的接收光的光電二極管以及放大所述光電二極管的輸出的放大電路；覆蓋所述光電二極管以及所述放大電路的絕緣層； 形成在所述絕緣層上的第一以及第二輸出端子，所述第一輸出端子與所述光電二極管連接并且所述第二輸出端子與所述放大電路連接；以及第一以及第二連接電極，分別與所述第一以及第二輸出端子連接， 其中，所述襯底包括從端面朝所述表面向內傾斜的錐形部分， 并且，所述第一以及第二連接電極各自從所述絕緣層的上表面到所 述襯底的所述錐形部分的端部連續(xù)延伸.
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的光電轉換裝置，其中，所述光電二 極管具有層合有P型半導體層、i型半導體層、n型半導體層的結構.
4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的光電轉換裝置，其中，所 述放大電路是電流鏡電路，
5. 根據(jù)權利要求4所述的光電轉換裝置，其中，所述電流鏡電路 由薄膜晶體管構成，
6. —種包括權利要求1至5中任一項所述的光電轉換裝置的電子設備'
7. —種光電轉換裝置的制造方法，包括如下步驟在具有絕緣表面的襯底上形成放大電路以及與所述放大電路連接的光電二極管；形成覆蓋所述放大電路以及所述光電二極管的絕緣層； 在所迷絕緣層上形成第一以及第二輸出端子，所述笫一輸出端子與所述光電二極管連接并且所述笫二輸出端子與所述放大電路連接；以及 形成第一以及第二連接電極，分別與所述第一以及第二輸出端子連接，其中，所述第 一以及第二連接電極各自從所述絕緣層的上表面到所 述襯底的側面的 一部分連續(xù)延伸.
8. —種光電轉換裝置的制造方法，包括如下步驟在具有絕緣表面的襯底的表面上形成接收光的光電二極管以及包 括放大所述光電二極管的輸出的放大電路的多個集成電路；形成覆蓋所述多個集成電路的絕緣層；在所迷絕緣層上對于所述多個集成電路的每一個形成第一以及第二輸出端子，所述第一輸出端子與所述光電二極管連接并且所述第二輸 出端子與所述放大電路連接；在所述多個集成電路之間的所述絕緣層和所述襯底中形成V字狀的槽；覆蓋所述絕緣層的上表面的一部分且填充所述V字狀的槽地形成 第一以及第二連接電極，所述第一以及第二連接電極分別與所述第一以 及第二輸出端子連接；以及在所述V字狀的槽的大略中間將所述多個集成電路分開。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于使光電轉換裝置和安裝光電轉換裝置的構件之間的粘著強度增大且抑制光電轉換裝置和構件的剝離。本發(fā)明涉及一種光電轉換裝置，包括其端部被削去為傾斜或者槽狀的第一襯底；在第一襯底上的光電二極管以及放大光電二極管的輸出電流的放大電路；設置在第一襯底的一個端部上的電連接到光電二極管的第一電極；設置在第一襯底的另一個端部上的電連接到放大電路的第二電極；包括第三電極以及第四電極的第二襯底。第一電極以及第三電極、和第二電極以及第四電極由導電材料粘結，該導電材料設置在彼此相對的第一、第二、第三以及第四電極的表面上以及第一以及第二電極的側面上。
文檔編號H01L21/84GK101246894SQ20081000997
公開日2008年8月20日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權日2007年2月15日
發(fā)明者楠本直人, 菅原裕輔, 西和夫 申請人:株式會社半導體能源研究所