光电转换装置、电子设备、以及光电转换装置的制造方法

专利名称：光电转换装置、电子设备、以及光电转换装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及使用半导体构成的光电转换装置、具有该光电转换装置 的电子设备、以及光电转换装置的制造方法。
技术背景作为光电转换装置的一个方式，对波长为400nm至700nm的可见光 区域有感知功能的装置被称为光传感器或可见光传感器. 一般已知光传 感器或可见光传感器具有通过检测光信号读取信息的用途、通it^r测周 围环境的明亮度控制电子i殳备等的工作的用途等.例如，在手机或电视装置中已使用了光传感器，以便根据其设置区 域的周围环境的明亮度来调节显示屏面的明亮度(参照专利文件l).图3A表示专利文件1所公开的光传感器的结构.在村底1601上设 置有光电转换层1603,该光电转换层1603被夹在形成有开口部1605、 1606 的透光电极1602和光反射电极1604b.光电转换层1603包括pin结，并 且通过将光电转换层1603与透光电极1602以及光反射电极1604b組合 在一起来构成二极管.换言之，获得作为二端子元件的方式， 一个外部 连接端子由光反射电极1604a构成，而另一个外部连接端子由光反射电 极1604b构成，所述光反射电极1604a通过设置在光电转换层1603的开 口部1607与透光电极1602连接。透光衬底1601—侧为受光面，并且透 过衬底1601的光入射到光电转换层1603.图3B表示在村底1610上依次设置有光反射电极1611、光电转换层 1612、透光电极1613的光传感器.该光传感器具有光从透光电极1613 一侧入射到光电转换层1612的结构.在光床射电极1611以及光电转换层 1612中形成贯通孔并在其中设置开口部1614、1615，因此实现与衬底1610 的端部分离而防止短路。透光电极1613和透光电极1619被设置在光电 转换层1612上的绝缘层1616绝缘分离.外部连接端子1617与透光电极 1619接触地设置，并且通过形成在光电转换层1612中的开口部与光反射 电极1611电导通，另一方面，外部连接端子1618与透光电极1613接触 地设置.图3C表示将困3A所示的光传感器安装到布线衬底1800的情况.通 过利用光或热固性树脂1852固定布线衬底1800和光传感器，其中外部 连接端子的光反射电极1604a、 1604b与布线1850相对.光反射电极 1604a、 1604b和布线1850由导电粒子1851电连接.此外，图3D表示将 困3B所示的光传感器安装到布线衬底1800的情况.通过利用导电材料 1853诸如骨状焊料、银骨等，将布线衬底1800和光传感器粘在一起，其 中外部连接端子1617、 1618与布线1850相对.专利文件1特开2002-62856号公报图3C所示的光传感器的安装方式为如下仅仅利用设置有光反射电 极1604a、 1604b的表面与布线衬底1800粘结.此外，图3D所示的光传 感器的安装方式为如下仅仅利用导电材料1853将外部连接端子1617、 1618和布线衬底1800粘在一起.然而，当采用这种结构时，有如下问题 当对布线衬底1800施加弯曲应力(bending stress)时发生端子部的接触 缺陷，光传感器有时从布线衬底1800剥离.发明内容因此，本发明的目的在于当将如光传感器那样的光电转换装置安装 到布线衬底等时，提高其粘着强度来解决接触缺陷、剥离等问题.根据本发明的光电转换装置的一个方式为如下在具有绝缘表面的 衬底的一个表面上设置接收光的光电二极管、以及放大光电二极管的输 出的放大电路；在覆盖光电二极管以及放大电路的绝缘层的表面上设置 与光电二极管连接的第一输出端子、以及与放大电路连接的第二输出端 子；具有与输出端子的每一个连接并且从绝缘层的上表面经过其侧面到 衬底的侧面的一部分连续延伸的一对连接电极.根据本发明的光电转换装置的一个方式为如下在具有绝缘表面的 衬底的一个表面上设置接收光的光电二极管、以及放大所述光电二极管 的输出的放大电路；在覆盖所述光电二极管以及所述放大电路的绝缘层 的表面上设置与所述光电二极管连接的第一输出端子、以及与所述放大 电路连接的第二输出端子，其中所述衬底具有从端面到所述一个表面倾 斜在内侧的锥形部分，并且具有与所述输出端子的每一个连接并且从所 述绝缘层的上表面经过其侧面到所述锥形部分连续延伸的一对连接电 极.根据本发明的光电转换装置的制造方法的一个方式为如下在具有 绝缘表面的衬底上形成接收光的光电二极管、以及放大光电二极管的输 出的放大电路；形成覆盖放大电路以及光电二极管的绝缘层；在绝缘层 的表面上形成与光电二极管连接的第一输出端子、以及与放大电路连接 的第二输出端子；形成与输出端子的每一个连接并且从绝缘层的上表面 经过其側面到衬底的側面的一部分连续延伸的一对连接电极.根据本发明的光电转换装置的制造方法的一个方式为如下在具有 绝缘表面的衬底上形成包括接收光的光电二极管、以及放大所述光电二 极管的输出的放大电路的多个集成电路；形成覆盖所述多个集成电路的 绝缘层；在所述绝缘表面上对于所述多个集成电路的每一个形成与所述 光电二极管连接的第一输出端子、以及与所述放大电路连接的第二输出 端子；在所述多个集成电路中的一个集成电路和另 一个集成电^iL间形 成从所述绝缘表面一側到达所述衬底的V字状的槽；与所述输出端子的 每一个连接且从所述绝缘层的上表面填充到所述V字状的槽地形成连接 电极；在所述V字状的槽的大略中间将所述多个集成电路分开。此外，所迷光电二极管具有层合有p型半导体层、i型半导体层、n 型半导体层的结构.此外，所述放大电路是电流镜电路， 并且，所述电流镜电路由薄膜晶体管构成.当采用本发明时，可以提高衬底和光电转换元件的粘着强度，来防 止村底和光电转换元件的剥离.由此，光电转换装置的可靠性提高.此外，当采用本发明时，将粘结衬底和光电转换元件的导电材料形 成到侧面，因此可以平衡性良好地将光电转换元件粘结到衬底，从而可 以将衬底和光电转换元件安装为水平.由此，可以获得可靠性高的光电 转换装置.通过将如上所述的光电转换装置安装到电于设备，可以检测入射光， 并且可以抑制耗电量.


图1是本发明的光电转换装置的截面图；图2A和2B是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图； 图3A至3D是表示现有的光电转换装置的制造工序的截面图；图4A和4B是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图； 图5A和5B是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图； 图6A和6B是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图； 图7A和7B是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图； 图8A和8B是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图； 图9是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图； 图IO是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图； 图ll是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图； 图12是本发明的光电转换装置的电路图； 图13是本发明的光电转换装置的电路图； 图14是本发明的光电转换装置的电路图； 图15是本发明的光电转换装置的俯视图； 图16是本发明的光电转换装置的俯视图；图17A至17D是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图；图18是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图；图19是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图；图20是本发明的光电转换装置的截面图；图21是表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；图22A和22B是表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；图23A和23B^1表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；图24是表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；图25A和25B是表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；图26A和26B是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图；图27A和27B是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图；图28是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图；图29A和29B是表示本发明的光电转换装置的制造工序的截面图。本发明的选择图是图1。
具体实施方式
以下参照附图来说明本发明的实施方式。但是，本发明可以以多个 不同方式而实施，所属技术领域的普通人员可以很容易地理解一个事实， 就是其方式及详细内容可以被变换为各种各样的形式而不脱离本发明的宗旨及其范围.因此，本发明不应该被解释为仅限定在本发明的实施方 式所记栽的内容中.注意，在用来说明本发明的实施方式的所有附图中， 利用相同附图标记表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复 说明.实施方式1参照图1、图2A和2B、图4A和4B、图5A和5B、图6A和6B、 图7A和7B、图8A和8B、图9、图10、困11、图12、图13A和13B、 图14、图15、图16、图17A至17D、图18、图19、图20而以下i兌明本 实施方式。首先，在村底101上形成绝缘膜102 (参照图4A)。作为衬底IOI， 可以使用透光衬底诸如玻璃衬底、石英村底，在本实施方式中，使用玻 璃村底作为衬底IOI.作为绝缘膜102,通过溅射法或等离子体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、金属氧化材料构成的膜，即 可，或者，也可以利用由下层绝缘膜和上层绝缘膜构成的双层形成绝缘 膜102。作为下层绝缘膜，例如使用包含氣的氮化硅膜(SiOxNy: y>x), 并且作为上层绝缘膜，例如使用包含氮的氧化硅膜(SiOxNy: x>y)，即 可，通过利用双层形成绝缘膜102，可以防止来自衬底101—侧的水分等 混入物，接着，将结晶半导体膜蚀刻为岛状来形成岛状半导体膜171 (参照图 17A),注意，图17A至17D是只示出TFT103的周边部分的图.在岛状半导体膜171中形成有源区、漏区以及沟道形成区.并且， 还设置有覆盖岛状半导体膜171的栅绝缘膜104、形成在岛状半导体膜 171的沟道形成区上的下层栅电极172以及上层栅电极173(参照图17B ). 虽然在图17B中，栅电极具有由下层栅电极172以及上层栅电极173构 成的双层结构，但是也可以制造具有单层结构的栅电极.将下层栅电极 172以及上层栅电极173总称为栅电极174.注意，虽然在本实施方式中，形成顶栅型TFT作为TFT103,但是 也可以形成底栅型TFT。此外，既可以形成具有一个沟道形成区的单栅型TFT，又可以形成具有多个沟道形成区的多栅型TFT.覆盖具有下层栅电极172以及上层栅电极173的栅电极174、栅绝缘 膜104地形成层间绝缘膜105 (参照图17C ).注意，层间绝緣膜105既可以为由单层绝缘膜形成的，又可以为由 不同材料构成的绝缘层的层合膜。在层间绝缘膜105上形成有电连接到岛状半导体膜171中的源区及 漏区的源电极181以及漏电极182。还形成有电连接到栅电极174的栅极 布线183。如此，形成TFT103.(参照图17D、图4B).注意，在到图17D以及图4B的工序中，只示出了一个TFT'然而， 实际上至少形成两个TFT，因为TFT103构成对光电转换层所获得的光 电流进行放大的放大电路例如电流镜电路.图12表示包括光电转换层的光电二极管203、由TFT204以及 TFT205构成的电流镜电路211的电路结构。图4B以及图17D的TFT103 为TFT204和TFT205中的一个。在图12中，构成电流镜电路211的TFT204的栅电极电连接到构成 电流镜电膝211的另一个TFT205的栅电极，还电连接到TFT204的源电 极和漏电极中的一个的漏电极(也称为漏端子).TFT204的漏端子电连接到光电二极管203、 TFT205的漏端子、以 及高电位电源Vdd.TFT204的源电极和漏电极中的另一个的源电极(也称为源端子)电 连接到低电位电源Vss以及TFT205的源端子.此外，构成电流镜电路211的TFT205的栅电极电连接到TFT204的 栅电极以及漏端子.此外，TFT204和TFT205的栅电极互相连接，因此被施加共同电位.图12表示由两个TFT构成的电流镜电路的例子，此时，在TFT204 和TFT205具有相同特性的情况下，参考电流和输出电流的比率成为1: 1的关系。图13表示为了使输出值为n倍的电路结构，图13的电路结构相当 于图12中的TFT205为n个的结构.如图13所示，通过使TFT204和 TFT205的比率为1: n，可以使输出值为n倍.这与增加TFT的沟道宽 度W以使能够流入TFT的电流的容许量成为n倍是同样的原理.例如，在将输出值设计为IOO倍的情况下，通过并联连接一个n沟 道型TFT204和一百个n沟道型TFT205,可以获得目标电流.图13也表示电路218i(电路218a、电路218b等)的详细电路结构.TFT205i的栅电极电连接到端子219i，并且TFT205i的漏端子电连 接到端子220i.此外，TFT205i的源端子电连接到端子221i.由于电路218i基于图12的电路结构，因此在图13中使用相同附图 标记表示与图12相同部分。在图13中附有i的附图标记与图12中的没附有i的附图标记相同. 换言之，例如图12的TFT205和图13的TFT205i是相同的.因此，在图13中，TFT205由n个TFT205a、 205b、 205i等构成. 由此，流入TFT204的电流^it大为n倍而输出.注意，在图13中，利用相同附图标记来表示与图12相同的部分.此外，在图12中，将电流镜电路211图示为使用n沟道型TFT的等 效电路，但是也可以使用p沟道型TFT而代替该n沟道型TFT.在利用p沟道型TFT形成放大电路的情况下，获得图14所示的等 效电路。如图14所示，电流镜电路231具有p沟道型TFT234及235。 注意，在图14中，利用相同附图标记来表示与困12和13相同的部分.在如此制造图4B所示的TFT103后，在层间绝缘膜105上形成电极 111、电极112。在图5A中，如电极112a、电极112b、电极112c、电极 112d等那样，形成有多个电极112，而在图18中只形成有一个电极112,注意，在本实施方式中，通过利用以400nm的厚度成膜钛(Ti)而 获得的钛膜，来形成电极lll以及电极112。注意，也可以通过利用与源电极181以及漏电极182相同的工序， 来制造电极111以及电极112。图16表示图5A中的电极112 (电极112a至112d)以及其周边部分 的俯视图，并且图15表示图18中的电极112以及其周边部分的俯视图.在图16中，电极112是格子状的电极，并且在多个地方与在以后工 序中形成的光电转换层连接.因此，当观察电极112的截面时，如图5A 所示地看得见像形成有多个电极112那样的情况.但是，电极112都利用 相同材料以及相同工序制造.如图16所示那样，当将电极112形成为格 子状时，有如下优点，即光电转换层的电阻值变小.此外，在图15中，电极112是其端部为圃形的矩形电极.因此，当 观察其截面时，如图18所示地看得见像只形成有一个电极112那样的情 况.注意，在图15以及图16中，电极112与电流镜电路211电连接.电 流镜电路211包括两个至(n+l)个TFT103,换言之，如上述那样，当想要将参考电流和输出电流的比率设定为1: l时，形成一个参考侧TFT以及一个输出侧TFT,即可.图12表示其电 路图，另外，当想要将参考电流和输出电流的比率设定为1: n时，形成 一个参考侧TFT以及n个输出侧TFT，即可。图13表示此时的电路图.如图15及图16所示，电流镜电路211通过布线244电连接到与高电 位电源VDD连接的连接电极241 ，并且通过布线245电连接到与低电位电 源Vss连接的连接电极242.注意，在本实施方式中，连接电极242和电 极111是相同的，但是也可以不局限于此而另行设置.此外，连接电极 241通过与电极lll以及电极112相同的工序和材料形成.接着，如图5B所示，在电极112以及层间绝缘膜105上设置外敷层 113 (包括外敷层113a、外敷层113b、外敷层113c等).注意，图5B表 示在图5A的结构上形成外敷层113的结构，但是，当然也可以利用图18 的结构。通过使用透光绝缘材料，来形成外敷层113，即可.例如，可以使用 有机树脂材料诸如丙烯、聚酰亚胺等，或者无机材料诸如氮化硅、氧化 硅、包含氮的氧化硅、包含氧的氮化硅等.此外，也可以通过使用层合 这些材料而成的层合膜，来形成外敷层113,在本实施方式中，使用聚酰 亚胺作为外敷层113.接着，通过在电极112以及外敷层113上成膜p型半导体膜、i型半 导体膜、n型半导体膜并且进行蚀刻，来形成包括p型半导体层115p、 i 型半导体层U5i以及n型半导体层115n的光电转换层115 (参照图6A 以及图19).注意，图19是图6A的光电转换层115附近的放大图，注意，外敷层113具有如下功能将外敷层113的端部成为慢坡来改 善光电转换层115的形状以避免在光电转换层115的p型半导体层115p 和n型半导体层115n发生短路的功能；抑制污染物质混入到光电转换层 115的功能；调整入射到光电转换层115的光的功能.通过等离子体CVD法成膜包含属于元素周期表第13族的杂质元素 例如硼(B)的非晶半导体膜，来形成p型半导体层115p，即可.在图19中，电极112a至112d接触于光电转换层115的最下层即p 型半导体层ll印.作为i型半导体层115i，例如通过等离子体CVD法形成非晶半导体 膜即可。另外，作为n型半导体层115n，既可以形成包含属于元素周期 表第15族的杂质元素例如磷(P)的非晶半导体膜，又可以在形成非晶 半导体膜后引入属于元素周期表第15族的杂质元素.注意，也可以使用非晶硅膜、非晶锗膜等作为非晶半导体膜，注意，在本说明书中，i型半导体膜是指如下半导体膜半导体膜所 包含的赋予p型或n型的杂质的浓度为lxl02Dcm-3以下，并氧气及氮气 的浓度为5xl0"cB^以下，且相对于暗导电率的光导电率为IOO倍以上. 此外，i型半导体膜也可以添加有lOppm至lOOOppm的硼(B).另外，除了使用非晶半导体膜以外，还可以使用微晶半导体膜(也 称为半非晶半导体膜)作为p型半导体层115p、 i型半导体层115i、 n型 半导体层U5n,或者，也可以通过使用微晶半导体膜形成p型半导体层115p以及n 型半导体层ll5n,并且使用非晶半导体膜作为i型半导体层115i.注意，半非晶半导体膜是指包括非晶半导体和具有结晶结构的半导 体(包括单晶、多晶)之间的中间结构的半导体的膜，该半非晶半导体 膜为具有在自由能方面上4艮稳定的第三状态的半导体膜，并且具有短程 序列且具有晶格畸变的结晶，可以以其粒径为0.5nm至20nm使它^t在 非单晶半导体膜中而存在.在半非晶半导体膜中，其拉曼光谦转移到比520cnT1低的波数一侧，此外，在进行X射线衍射时，可以观测由于Si 晶格所产生的(lll)、 (220)的衍射峰值.此外，引入至少1原子％或其 以上的氢或由素，以便终结悬空键。在本说明书中，为方^见，将这 种半导体膜称为半非晶半导体(SAS)膜.再者，通过将氦、氩、氪、氖 等的稀有气体元素包含在半非晶半导体膜中而进一步促进晶格畸变，可 以获得稳定性提高且良好的半非晶半导体膜，注意，半非晶半导体膜还 包括微晶半导体膜.此外，可以通过对包含硅的气体进行辉光放电分解来获得SAS膜.作为包含硅的典型气体，可以举出SiH4,除此以外，还可以使用SizH6、 SiH2Cl2、 SiHCl3、 SiCLi、 SiF4等.另外，通过使用氢或将选自氦、氩、 氪、氖中的一种或多种稀有气体元素添加到氢的气体稀释该包含硅的气 体而使用，可以容易形成SAS膜.优选在稀释比率为2倍至1000倍的范围内，稀释包含珪的气体.再者，也可以将CH4、 C2H6等的碳化物气体、GeH4、 GeF4等的锗化气体、&等混入在包含硅的气体中，以将能带幅度 调节为1.5eV至2.4eV或者0.9eV至l.leV.注意，在本il明书中，也有时将光电转换层115、包括光电转换层115 的光电二极管203、包括光电二极管203的元件称为光电转换元件或者光 电转换装置.接着，在光电转换层115上形成辅助电极116(参照图6B)。只在光 电转换层115的电阻大的情况下，形成辅助电极116即可.当光电转换层 115的电阻小时，可以不形成辅助电极116.在本实施方式中，以20nm 至30nm的厚度形成钬(Ti)作为辅助电极116.此外，作为其他形成方法，也可以在形成p型半导体膜、i型半导体 膜、n型半导体膜之后，形成成为辅助电极116的导电膜，接着蚀刻导电 膜而形成辅助电极116，还蚀刻p型半导体膜、i型半导体膜、n型半导 体膜来形成光电转换层115,接着，通过蚀刻来去掉层间绝缘膜105的两端部、光电转换层115 的端部、辅助电极116的端部(参照图7A).如上所述，在衬底IOI的一 个平面上形成光电二极管203的光电转换层115、以;Sj改大光电二极管 203的输出的放大电路即电流镜电路211所包括的TFT103.接着，覆盖露出的表面地形成保护膜117(参照图7B)。在本实施方 式中，使用氮化硅膜作为保护膜U7。该保护膜117是用来当在以后工序 中蚀刻层间绝缘膜121时保护TFT103的栅极布线183、源电极181、漏 电极182以使它们避免蚀刻的.此外，通过利用该保护膜117，可以防止 水分或有机物等杂质混入在TFT103、光电转换层115中.接着，在保护膜117上形成层间绝缘膜121 (参照图8A)。层间绝缘 膜121也用作平坦化膜。在本实施方式中，以2jim的厚度形成聚跣亚胺 作为层间绝缘膜121。接着，蚀刻层间绝缘膜121来形成接触孔.此时，因为有保护膜117,所以TFT103的塘极布线183、源电极181、漏电极182避免蚀刻，然后， 蚀刻电极123及电极124被形成的区域的保护膜117来形成接触孔.而且， 在层间绝缘膜121上形成电极123和电极124,所述电极123通过形成在 层间绝缘膜121及保护膜117中的接触孔电连接到电极111，并且所述电电极116 (参照图8B).作为电极123以及电极124，可以使用鴒(W)、 钛(Ti)、钽(Ta)、银(Ag)等.在本实施方式中，使用以30nm至50nm成膜钛(Ti)而成的导电膜 作为电极123以及电极124.注意，当不形成辅助电极116时，只要使电极124电连接到光电转换 层115的最上层即本实施方式中的n型半导体层115n，即可。接着，在层间绝缘膜121上通过丝网印刷法或喷墨法形成层间绝缘 膜125(参照图9).此时，在电极123及电极124上不形成层间绝缘膜 125.在本实施方式中，使用环氧树脂作为层间绝缘膜125.接着，例如通过使用镍(Ni)骨的印刷法，在层间绝缘膜125上制 造电连接到电极123的电极127以及电连接到电极124的电极128 (参照 图10),接着，如图11所示，通过进行切割工序去掉衬底IOI以及层间绝缘 膜125的端部以获得锥形角.换言之，削去拌衬底101以及层间绝缘膜 125的端部，以获得有倾斜的截面.实际上，图1、图4A至图ll所示的包括光电转换层115以及TFT103 等的一个光传感元件是通过在大面积衬底上分别形成元件材料之后分开 为一个个而成的，图2A和2B表示其情况.在图2A中，在大面积衬底161上形成有元件层151、层间绝缘膜125、 电极127、电极128.元件层151包括图11中的形成在衬底101和层间绝 缘膜125之间的所有结构，通过切割工序削去在相邻的元件层151之间的层间绝缘膜125及衬 底161中，来形成楔子状(或者V字状)的空隙.再者，覆盖在层间绝 缘膜125上的电极127以及电极128并填充形成在层间绝缘膜125以及衬 底161中的楔子状的空隙地形成电极152.电极152通过使用铜(Cu) 骨且利用印刷法来形成.此外，也可以通过利用激光照射而不利用切割，来分开层间绝缘膜125以及村底161,激光器由激光媒质、激励源、共振器构成。当才艮据媒质对于激光器 进行分类时，有气体激光器、液体激光器和固体激光器.当根据振荡特 征对于激光器进行分类时，有自由电子激光器、半导体激光器、X射线 激光器，然而，在本实施方式中，可以采用任何激光器。优选使用气体 激光器或固体激光器，更优选使用固体激光器.作为气体激光器，有氦氖激光器、二氧化碳激光器(carbon dioxide gas laser)、受激准分子激光器、氩离子激光器等.作为受激准分子激光器， 有稀有气体受激准分子激光器、稀有气体卣受激准分子激光器。作为稀有气体受激准分子激光器，有利用氩、氪、氙的受激分子(excited molecule) 的振荡.此外，作为气体激光器，有金属蒸气离子激光器.作为液体激光器，有无机液体激光器、有机螯合物激光器、色素激 光器，无机液体激光器以及有机螯合物激光器利用固体激光器所利用的 钕等稀土离子作为激光媒质.、 、i ,,固体的母体。固体的母体是结晶或玻璃.结晶是YAG(钇铝石榴石结晶)、 YLF、 YV04、 YA103、蓝宝石、红宝石、变石.此外，起到激光作用的 活性物质例如是三价的离子(Cr3+、 Nd3+、 Yb3+、 Tm3+、 Ho3+、 Er3+、 Ti3+ ) 注意，作为在本实施方式中使用的激光，可以采用连续振荡激光或 者脉冲振荡激光。考虑到衬底161以及层间绝缘膜125的厚度或其材料 等，适当地控制激光束的照射条件(例如，频率、功率密度、能量密度、 光束轮廓等).当衬底161是玻璃衬底时，优选使用具有紫外光区即lnm以上且 380nm以下的波长的固体激光器作为激光器。更优选使用具有紫外光区 域即lnm以上且380nm以下的波长的Nd: YV04激光器.这是因为具有 紫外光区域的波长的激光器，跟其他具有较长波长的激光器相比，光容 易被衬底(特别是玻璃衬底)吸收，且容易进行烧蚀加工的缘故.此外， 因为Nd: YV04激光器特别容易进行烧蚀加工的缘故.此外，当通过对玻璃衬底照射激光束来在玻璃衬底中形成槽时，该 槽的切断面是圃形.跟在切断面有角的情况相比，当切断面是圆形时，可以防止切断面的角部的缺口、裂缝的发生.根据这种优点，主要当使 用自动机等搬运玻璃村底时，可以容易对该玻璃衬底进行处理.此外， 当将玻璃衬底安装到产品时，也可以抑制缺口、裂缝的发生，并且还可 以抑制衬底的损坏或破坏，注意，烧蚀加工是使用如下现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键切断而发生光分解，然后汽化而蒸发.换 言之，在本实施方式的槽的制造方法中，通过对衬底照射激光束，切断 受到激光束照射的部分的分子鍵而使它光分解、汽化而蒸发，来在村底 中形成槽.注意，用来照射上述激光束的激光照射装置包括移动台、衬底、头 部以及控制部。移动台设置有吸着孔.村底被移动台上的吸着孔保持. 头部通过激光头(laser head)照射从激光振荡装置发射的激光束.控制 部通过使移动台和头部中的一方或双方移动，使激光头位于衬底表面的 任意地方，来照射激光束，注意，控制部以CCD摄^^成像的衬底上的 位置确定标记为基准而根据相对位置识別且确定加工位置.接着，沿着电极152的中心线进行切割，将电极152以及衬底161 分开，来形成一个光电转换元件(参照图1以及图2B).也可以通过利用激光照射而不利用切割来进行该工序.换言之，也 可以沿着电极152的中心线照射激光束，将电极152以及村底161分开， 来形成一个光电转换元件.电极152被分开，而形成连接到电极127的电极131、连接到电极128 的电极132。电极131以及电极132也形成在通过切割工序露出的层间绝 缘膜125以及衬底101的表面上。将该光电转换元件粘着到形成有电极192以及电极193的印刷电路 板191(参照图20),通过使电极131以及电极132、电极192以及电极 193相对，并且利用导电材料194以及195进行粘结.此时，粘结表面除 了包括电极192以及电极193、电极131以及电极132的上表面以外，还 包括电极131以及电极132的侧面，因此粘着强度增大.由此，可以抑 制印刷电路板191和光电转换元件的剥离.此外，当粘结印刷电路板191和光电转换元件时，导电材料194以 及195处于溶化的状态，但是由于将导电材料194以及195形成到光电转换元件的側面，因此可以平衡性良好地将光电转换元件粘结到印刷电路板191，而可以将印刷电路板191和光电转换元件安装为水平.注意，作为导电材料194以及195,可以使用焊料等.当使用伴料作为导电材料194以及195时，使用回流方法即通过将 骨状焊料印刷到印刷电路板上，将零部件放在其上后进行加热来使焊料 熔化的方法。其加热方法包括红外线式、热风式等。在包括根据本实施方式制造的光电转换元件的光电转换装置中，光 电转换元件和印刷电路板坚强地粘结，所以，跟现有的光电转换装置相 比，本发明的光电转换装置不容易发生剥离且其可靠性高，此外，在根据本实施方式而获得的包括光电转换元件的光电转换装 置中，可以将光电转换元件和印刷电路板安装为水平，所以可以获得具 有更高可靠性的光电转换装置.实施方式2在本实施方式中，参照图26A和26B、图27A和27B、图28、图29A 和29B来说明具有与实施方式1不同结构的光电转换装置的制造方法. 注意，利用相同附图标记来表示与实施方式l相同的部分.首先，基于实施方式l所记栽的内容，进行到图IO的工序.图26A 表示在村底161上形成有多个图10所示的结构的情况，然后，通过切割工序将元件层151之间削去到衬底161的中间(在 本说明书中，也称为半切断(halfcut))，来形成槽301 (参照图26B).在本实施方式中，将槽301的深度^t定为衬底161的厚度的一半. 具体地说，通过利用宽度为0.2mm的刀片形成槽301,并使用厚度为 0.5mm的玻璃村底作为衬底161，且将槽301的深度设定为0.25mm.接着，覆盖电极127以及电极128且填充槽301地形成电极302 (参 照图27A)。电极302通过使用铜(Cu) f的印刷法形成.接着，沿着电极302的中心线进行切割(参照图27B),将电极302 以及衬底161分开，来形成一个光电转换元件(参照图29A以及图28)。在本实施方式中，通过利用宽度为O.lmm的刀片将电极302以及衬 底161分开.电极302被分开，而形成连接到电极127的电极311 、连接到电极128 的电极312.电极311以及电极312也形成在通过切割工序露出的层间绝缘膜125以及衬底101的表面上，将该光电转换元件粘着到形成有电极192以及电极193的印刷电路 板191 (参照图29B),通过使电极311以及电极312、电极192以及电极 193相对，并且利用导电材料194以及195进行粘结.此时，粘结表面除 了包括电极192以及电极193、电极311以及电极312的上表面以外，还 包括电极311以及电极312的侧面，因此粘着强度增大。由此，可以抑 制印刷电路板191和光电转换元件的剥离，在根据本实施方式制造的包括光电转换元件的光电转换装置中，光 电转换元件和印刷电路板坚强地粘结，所以，跟现有的光电转换装置相 比，本发明的光电转换装置不容易发生剥离且其可靠性高.此外，在根据本实施方式而获得的包括光电转换元件的光电转换装置中，可以将光电转换元件和印刷电路板安装为水平，所以可以获得具 有更高可靠性的光电转换装置. 实施方式3在本实施方式中，将^t明其中应用了通过本实施方式1和实施方式2 获得的光电转换装置的各种电子设备的实例.可以举出计算机、显示器、 手机、电视等作为本实施方式所示的电子设备的一个例子.这些电子设 备的具体实例在图21、图22A和22B、图23A和23B、图24、图25A和 25B中示出.图21表示手机，它包括主体(A) 701、主体(B) 702、框体703， 操作键704、音频输入部705、音频输出部706、电路板707、显示面板 (A) 708、显示面板(B) 709、铰链710、透光材料部分711、以及通过 实施方式1和实施方式2获得的光电转换装置712.光电转换装置712检测透过透光材料部分711的光，并根据检测的外 部光的照度控制显示面板(A) 708和显示面板(B) 709的亮度，或基于 光电转换装置712获得的照度控制搮作键704的照明，以这种方式，可以抑制手机的电流消耗.图22A和22B表示手机的另一个实例.图22A和22B所示的手机包 括主体721、框体722、显示面板723、搮作鍵724、音频输出部725、音 频输入部726、以及通过实施方式1和实施方式2获得的光电转换装置 727以及光电转换装置728。在图22A所示的手机中，通过利用设置在主体721中的光电转换装 置727检测外部光，可以控制显示面板723和操作键724的亮度。此外，在图22B所示的手机中，除了图22A的结构之外，在主体721 内部设置光电转换装置728.通过光电转换装置728，可以检测设置在显 示面板723中的背光灯的亮度.图23A表示计算机，它包括主体731、框体732、显示部733、键盘 734、外部连接端口 735、定位设备736等.此外，图23B表示例如电视图像接收机等显示装置。本显示装置包 括框体741、支撑台742、显示部743等.图24表示当使用液晶面板作为设置在图23A所示的计算机中的显示 部733以及图23B所示的显示装置的显示部743时的详细结构。图24所示的液晶面板762被安装在框体761中，并且它包括衬底751a 和751b、夹在衬底751a和751b之间的液晶层752、偏振滤波片755a和 755b、以及背光灯753等.此外，在框体761中形成有包括通过实施方 式1和实施方式2获得的光电转换装置的光电转换装置形成区754,光电转换装置形成区754检测来自背光灯753的光量，并且该信息 ^JL馈以调节液晶面板762的亮度.图25A和25B是表示结合了光电转换装置的影像拍摄装置例如数码 相机的实例的图.困25A是从数码相机的正面看的立体图，而图25B是 从其后面看的立体图.在图25A中，该数码相机具有释放按钮801、主开关802、取景窗803、 闪光灯804、透镜805、镜头筒806以及框体807。此外，在图25B中，该数码相机具有取景器目镜811、监视器812 以及操作按钮813.当释放按钮801被按到一半位置时，聚焦调整机制以及膝光调整机 制工作，当释放按钮801被按到最低位置时，快门开启.通过按下主开关802或使它旋转，转换数码相机的电源的开/关。取景窗803位于数码相机正面上的透镜805的上部，用于从图25B 所示的取景器目镜811确认拍摄范围和焦点位置.闪光灯804位于数码相机的正面的上部。当拍摄对象的亮度低时， 从闪光灯804发射辅助光，同时释放按钮被按下且快门开启.透镜805位于数码相机的正面.透镜由聚焦透镜、变焦透镜等构成， 并且与未图示的快门以及光團一起构成摄影光学系统，此外，在透镜的 后面设置有成像元件例如CCD (电荷耥合装置)等。镜头筒806是用来使透镜位置移动以调节聚焦透镜、变焦透镜等的 焦点的.当拍摄时，通过使镜头筒滑出，来使透镜805向前移动.此夕卜， 当携带时，使透镜805向后移动成紧缩状态.注意，在本实施方式中采 用如下结构通过使镜头筒滑出而可以变焦距拍摄拍摄对象，然而，本 发明不局限于这种结构，也可以为如下数码相机通过利用框体807中 的摄影光学系统的结构，可以进行变焦距拍摄，而不使镜头筒滑出.取景器目镜811位于数码相机的背面的上部，当确认拍摄范围或焦 点位置时通过它进行查看.操作按钮813是设置在数码相机的背面的各种功能按钮，它由设定 按钮、菜单按钮、显示按钮、功能按钮、选择按钮等构成.当将光电转换装置安装在图25A和25B所示的影像拍摄装置中时， 光电转换装置能够感知光是否存在以及光强度，由此，可以执行影像拍 摄装置的曝光调节等。此外，光电转换装置可以应用于其他电子设备诸如投影电视、导航 系统等。换句话说，本发明的光电转换装置可以用于任何电子设备，只 要它需要检测光，本说明书根据2007年2月15日在日本专利局受理的日本专利申请 编号2007-034650而制作，所述申请内容包括在本说明书中.
权利要求
1.一种光电转换装置，包括设置在具有绝缘表面的衬底的表面上的接收光的光电二极管以及放大所述光电二极管的输出的放大电路；覆盖所述光电二极管以及所述放大电路的绝缘层；形成在所述绝缘层上的第一以及第二输出端子，所述第一输出端子与所述光电二极管连接并且所述第二输出端子与所述放大电路连接；以及第一以及第二连接电极，分别与所述第一以及第二输出端子连接，其中，所述第一以及第二连接电极各自从所述绝缘层的上表面到所述衬底的侧面的一部分连续延伸。
2. —种光电转换装置，包括设置在具有绝缘表面的衬底的表面上的接收光的光电二极管以及放大所述光电二极管的输出的放大电路；覆盖所述光电二极管以及所述放大电路的绝缘层； 形成在所述绝缘层上的第一以及第二输出端子，所述第一输出端子与所述光电二极管连接并且所述第二输出端子与所述放大电路连接；以及第一以及第二连接电极，分别与所述第一以及第二输出端子连接， 其中，所述衬底包括从端面朝所述表面向内倾斜的锥形部分， 并且，所述第一以及第二连接电极各自从所述绝缘层的上表面到所 述衬底的所述锥形部分的端部连续延伸.
3. 根据权利要求1或2所述的光电转换装置，其中，所述光电二 极管具有层合有P型半导体层、i型半导体层、n型半导体层的结构.
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的光电转换装置，其中，所 述放大电路是电流镜电路，
5. 根据权利要求4所述的光电转换装置，其中，所述电流镜电路 由薄膜晶体管构成，
6. —种包括权利要求1至5中任一项所述的光电转换装置的电子设备'
7. —种光电转换装置的制造方法，包括如下步骤在具有绝缘表面的衬底上形成放大电路以及与所述放大电路连接的光电二极管；形成覆盖所述放大电路以及所述光电二极管的绝缘层； 在所迷绝缘层上形成第一以及第二输出端子，所述笫一输出端子与所述光电二极管连接并且所述笫二输出端子与所述放大电路连接；以及 形成第一以及第二连接电极，分別与所述第一以及第二输出端子连接，其中，所述第 一以及第二连接电极各自从所述绝缘层的上表面到所 述衬底的侧面的 一部分连续延伸.
8. —种光电转换装置的制造方法，包括如下步骤在具有绝缘表面的衬底的表面上形成接收光的光电二极管以及包 括放大所述光电二极管的输出的放大电路的多个集成电路；形成覆盖所述多个集成电路的绝缘层；在所迷绝缘层上对于所述多个集成电路的每一个形成第一以及第二输出端子，所述第一输出端子与所述光电二极管连接并且所述第二输 出端子与所述放大电路连接；在所述多个集成电路之间的所述绝缘层和所述衬底中形成V字状的槽；覆盖所述绝缘层的上表面的一部分且填充所述V字状的槽地形成 第一以及第二连接电极，所述第一以及第二连接电极分别与所述第一以 及第二输出端子连接；以及在所述V字状的槽的大略中间将所述多个集成电路分开。
全文摘要
本发明的目的在于使光电转换装置和安装光电转换装置的构件之间的粘着强度增大且抑制光电转换装置和构件的剥离。本发明涉及一种光电转换装置，包括其端部被削去为倾斜或者槽状的第一衬底；在第一衬底上的光电二极管以及放大光电二极管的输出电流的放大电路；设置在第一衬底的一个端部上的电连接到光电二极管的第一电极；设置在第一衬底的另一个端部上的电连接到放大电路的第二电极；包括第三电极以及第四电极的第二衬底。第一电极以及第三电极、和第二电极以及第四电极由导电材料粘结，该导电材料设置在彼此相对的第一、第二、第三以及第四电极的表面上以及第一以及第二电极的侧面上。
文档编号H01L21/84GK101246894SQ20081000997
公开日2008年8月20日 申请日期2008年2月15日 优先权日2007年2月15日
发明者楠本直人, 菅原裕辅, 西和夫 申请人:株式会社半导体能源研究所