JP2021090058A - 電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
第1電極、第2電極、及び、第1電極と第2電極によって挟まれた光電変換層を備えており、
第1電極は、仕事関数の値が5.2eV乃至5.9eV、好ましくは5.5eV乃至5.9eV、より好ましくは5.8eV乃至5.9eVである透明導電材料から成る。
1.本開示の電子デバイス及び本開示の固体撮像装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の電子デバイス)
3.実施例2(本開示の固体撮像装置)
4.その他
本開示の電子デバイス等において、透明導電材料は、酸化インジウムに、セリウム(Ce)、ガリウム(Ga)、タングステン(W)及びチタン(Ti)から成る群から選択された少なくとも1種類の金属種を、インジウム原子と金属種原子の合計を100原子%としたとき、0.5原子%乃至10原子%添加した材料から成る形態とすることができる。あるいは又、本開示の電子デバイス等において、透明導電材料は、酸化インジウムに、インジウム原子とコバルト原子の合計を100原子%としたとき、コバルト原子を10原子%乃至30原子%添加した材料から成る形態とすることができる。ここで、「添加」には、混合、ドーピングの概念が包含される。
シリコン半導体基板から成る基板10を準備する。ここで、基板10には、例えば、電子デバイスの駆動回路や光電変換層(これらは図示せず)、配線11が設けられており、表面には絶縁層12が形成されている。絶縁層12には、底部に配線11が露出した開口部13が設けられている。そして、開口部13内を含む絶縁層12上に、コ・スパッタリング法に基づき、上述した透明導電材料から成る第1電極21を形成(成膜)する(図1A参照)。スパッタリング装置として、平行平板スパッタリング装置あるいはDCマグネトロンスパッタリング装置を用い、プロセスガスとしてアルゴン(Ar)ガスを使用し、ターゲットとして、酸化インジウムとセリウムの焼結体、酸化インジウムとガリウムの焼結体、酸化インジウムとタングステンの焼結体、酸化インジウムとチタンの焼結体、酸化インジウムとコバルトの焼結体を用いた。
次いで、第1電極21のパターニングを行った後、第1電極21の表面に紫外線を照射するといった表面処理を、第1電極21に施す。そして、その後、直ちに、全面に、真空蒸着法にて、キナクリドンから成る光電変換層23を形成(成膜)し、更に、光電変換層23上に、スパッタリング法に基づき、ITOから成る第2電極22を形成(成膜)する。ここで、スパッタリング法に基づき第2電極を形成する際、スパッタリング装置として、平行平板スパッタリング装置あるいはDCマグネトロンスパッタリング装置を用い、プロセスガスとしてアルゴン(Ar)ガスを使用し、ターゲットとしてITO焼結体を用いた。こうして、図1Bに示す構造を有する実施例1の電子デバイスを得ることができる。
ここで、
h:プランク定数
c:光速
q:電子の電荷
λ:入射光の波長(μm)
I:明電流であり、実施例1の測定にあっては、逆バイアス電圧1ボルトにおいて得られる電流値(アンペア/cm2)
P:入射光のパワー(アンペア/cm2)
である。
内部量子効率(%) Ra(nm) Rms(nm)
実施例1A 80 0.36 0.46
比較例1 68 2.5 3.6
ガリウム添加濃度(原子%) 比抵抗値(Ω・cm)
10 4.5×10-4
20 7.1×10-4
30 1.2×10-3
40 2.8×10-3
実施例1E 5.7% 22%
比較例1 1.5% 2.4%
コバルト添加濃度 仕事関数(表面処理前) 仕事関数(表面処理後)
10原子% 5.1eV 5.8eV
20原子% 5.2eV 5.8eV
30原子% 5.1eV 5.8eV
[A01]《電子デバイス》
第1電極、第2電極、及び、第1電極と第2電極によって挟まれた光電変換層を備えており、
第1電極は、仕事関数の値が5.2eV乃至5.9eVである透明導電材料から成る電子デバイス。
[A02]透明導電材料は、酸化インジウムに、セリウム、ガリウム、タングステン及びチタンから成る群から選択された少なくとも1種類の金属種を、インジウム原子と金属種原子の合計を100原子%としたとき、0.5原子%乃至10原子%添加した材料から成る[A01]に記載の電子デバイス。
[A03]透明導電材料は、酸化インジウムに、インジウム原子とコバルト原子の合計を100原子%としたとき、コバルト原子を10原子%乃至30原子%添加した材料から成る[A01]に記載の電子デバイス。
[A04]第1電極の比抵抗値は1×10-2Ω・cm未満である[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の電子デバイス。
[A05]第1電極のシート抵抗値は3×10Ω/□乃至1×103Ω/□である[A01]乃至[A04]のいずれか1項に記載の電子デバイス。
[A06]第1電極の屈折率は1.9乃至2.2である[A01]乃至[A05]のいずれか1項に記載の電子デバイス。
[A07]第1電極の表面粗さRaは1nm以下である[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の電子デバイス。
[A08]第1電極の表面粗さRmsは2nm以下である[A07]に記載の電子デバイス。
[A09]第1電極の厚さは、1×10-8m乃至2×10-7mである[A01]乃至[A08]のいずれか1項に記載の電子デバイス。
[A10]第1電極の厚さは、2×10-8m乃至1×10-7mである[A09]に記載の電子デバイス。
[A11]透明導電材料は、酸化インジウムにセリウムを添加した材料から成り、
第1電極は、5×10-8m乃至2×10-7mの厚さを有し、1×10-3Ω・cm以上、1×10-2Ω・cm未満の比抵抗値を有する[A01]に記載の電子デバイス。
[A12]インジウム原子とセリウム原子の合計を100原子%としたとき、セリウム原子の割合は1原子%乃至10原子%である[A11]に記載の電子デバイス。
[A13]透明導電材料は、酸化インジウムにガリウムを添加した材料から成り、
第1電極は、5×10-8m乃至1.5×10-7mの厚さを有し、1×10-5Ω・cm乃至1×10-3Ω・cmの比抵抗値を有する[A01]に記載の電子デバイス。
[A14]インジウム原子とガリウム原子の合計を100原子%としたとき、ガリウム原子の割合は、1原子%乃至30原子%、望ましくは1原子%乃至10原子%である[A13]に記載の電子デバイス。
[A15]透明導電材料は、酸化インジウムにタングステンを添加した材料から成り、
第1電極は、5×10-8m乃至2×10-7mの厚さを有し、1×10-4Ω・cm乃至1×10-3Ω・cmの比抵抗値を有する[A01]に記載の電子デバイス。
[A16]インジウム原子とタングステン原子の合計を100原子%としたとき、タングステン原子の割合は1原子%乃至7原子%である[A15]に記載の電子デバイス。
[A17]透明導電材料は、酸化インジウムにチタンを添加した材料から成り、
第1電極は、5×10-8m乃至2×10-7mの厚さを有し、1×10-4Ω・cm乃至1×10-3Ω・cmの比抵抗値を有する[A01]に記載の電子デバイス。
[A18]インジウム原子とチタン原子の合計を100原子%としたとき、チタン原子の割合は0.5原子%乃至5原子%である[A17]に記載の電子デバイス。
[A19]透明導電材料は、酸化インジウムにコバルトを添加した材料から成り、
第1電極は、5×10-8m乃至2×10-7mの厚さを有し、1×10-4Ω・cm乃至1×10-3Ω・cmの比抵抗値を有する[A01]に記載の電子デバイス。
[A20]インジウム原子とコバルト原子の合計を100原子%としたとき、コバルト原子の割合は10原子%乃至30原子%である[A19]に記載の電子デバイス。
[A21]第1電極の仕事関数の値から第2電極の仕事関数の値を減じた値は0.4eV以上である[A01]乃至[A20]のいずれか1項に記載の電子デバイス。
[A22]第1電極の仕事関数の値から第2電極の仕事関数の値を減じた値を0.4eV以上とすることで、仕事関数の値の差に基づき光電変換層において内部電界を発生させ、内部量子効率の向上を図る[A01]乃至[A21]のいずれか1項に記載の電子デバイス。
[A23]第2電極の仕事関数の値は5.0eV以下である[A01]乃至[A22]のいずれか1項に記載の電子デバイス。
[A24]第2電極は、インジウム−スズ複合酸化物、インジウム−亜鉛複合酸化物、又は、酸化錫から構成されている[A01]乃至[A23]のいずれか1項に記載の電子デバイス。
[A25]第2電極は、インジウム・ドープのガリウム−亜鉛複合酸化物、酸化アルミニウム・ドープの酸化亜鉛、インジウム−亜鉛複合酸化物、又は、ガリウム・ドープの酸化亜鉛から構成されている[A01]乃至[A23]のいずれか1項に記載の電子デバイス。
[A26]第1電極はスパッタリング法に基づき形成される[A01]乃至[A25]のいずれか1項に記載の電子デバイス。
[A27]第1電極をスパッタリング法に基づき形成する際の酸素ガス導入量を制御することで、第1電極の透過光スペクトル幅が制御される[A26]に記載の電子デバイス。
[A28]第1電極における酸素含有率は、化学量論組成の酸素含有率よりも少ない[A01]乃至[A25]に記載の電子デバイス。
[A29]基板上に第1電極が形成され、第1電極上に光電変換層及び第2電極が、順次、形成されている[A01]乃至[A28]のいずれか1項に記載の電子デバイス。
[B01]《固体撮像装置》
[A01]乃至[A29]のいずれか1項に記載の電子デバイスを備えている固体撮像装置。
Claims (16)
- 第1電極、第2電極、及び、第1電極と第2電極によって挟まれた光電変換層を備えており、
第1電極は、仕事関数の値が5.2eV乃至5.9eVである透明導電材料から成る電子デバイスの製造方法であって、
基板上に第1電極を形成した後、紫外線照射又は酸素プラズマ処理から成る表面処理を第1電極に施し、次いで、第1電極上に光電変換層及び第2電極を、順次、形成する電子デバイスの製造方法。 - 表面処理後における第1電極の仕事関数の値は、表面処理前における第1電極の仕事関数の値よりも高い請求項1に記載の電子デバイスの製造方法。
- 透明導電材料は、酸化インジウムに、セリウム、ガリウム、タングステン及びチタンから成る群から選択された少なくとも1種類の金属種を、インジウム原子と金属種原子の合計を100原子%としたとき、0.5原子%乃至10原子%添加した材料から成る請求項1又は請求項2に記載の電子デバイスの製造方法。
- 透明導電材料は、酸化インジウムに、インジウム原子とコバルト原子の合計を100原子%としたとき、コバルト原子を10原子%乃至30原子%添加した材料から成る請求項1又は請求項2に記載の電子デバイスの製造方法。
- 第1電極の比抵抗値は1×10-2Ω・cm未満である請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。
- 第1電極の屈折率は1.9乃至2.2である請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。
- 透明導電材料は、酸化インジウムにセリウムを添加した材料から成り、
第1電極は、5×10-8m乃至2×10-7mの厚さを有し、1×10-3Ω・cm以上、1×10-2Ω・cm未満の比抵抗値を有する請求項1又は請求項2に記載の電子デバイスの製造方法。 - 透明導電材料は、酸化インジウムにガリウムを添加した材料から成り、
第1電極は、5×10-8m乃至1.5×10-7mの厚さを有し、1×10-5Ω・cm乃至1×10-3Ω・cmの比抵抗値を有する請求項1又は請求項2に記載の電子デバイスの製造方法。 - 透明導電材料は、酸化インジウムにタングステンを添加した材料から成り、
第1電極は、5×10-8m乃至2×10-7mの厚さを有し、1×10-4Ω・cm乃至1×10-3Ω・cmの比抵抗値を有する請求項1又は請求項2に記載の電子デバイスの製造方法。 - 透明導電材料は、酸化インジウムにチタンを添加した材料から成り、
第1電極は、5×10-8m乃至2×10-7mの厚さを有し、1×10-4Ω・cm乃至1×10-3Ω・cmの比抵抗値を有する請求項1又は請求項2に記載の電子デバイスの製造方法。 - 透明導電材料は、酸化インジウムにコバルトを添加した材料から成り、
第1電極は、5×10-8m乃至2×10-7mの厚さを有し、1×10-4Ω・cm乃至1×10-3Ω・cmの比抵抗値を有する請求項1又は請求項2に記載の電子デバイスの製造方法。 - 第1電極の仕事関数の値から第2電極の仕事関数の値を減じた値は0.4eV以上である請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。
- 第1電極の仕事関数の値から第2電極の仕事関数の値を減じた値を0.4eV以上とすることで、仕事関数の値の差に基づき光電変換層において内部電界を発生させ、内部量子効率の向上を図る請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。
- 第2電極の仕事関数の値は5.0eV以下である請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。
- 第2電極は、インジウム−スズ複合酸化物、インジウム−亜鉛複合酸化物、又は、酸化錫から構成されている請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。
- 第1電極における酸素含有率は、化学量論組成の酸素含有率よりも少ない請求項1乃至請求項15のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。
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