JP2008067034A - Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物体の形状や画像等の各種情報を電気信号として取り出す光電変換デバイスに関し、特にリニアイメージセンサに用いられる光電変換デバイスに関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion device that extracts various information such as a shape of an object and an image as an electric signal, and more particularly to a photoelectric conversion device used for a linear image sensor.
ファクシミリやイメージスキャナ等で用いられるリニアイメージセンサは、光学縮小型と密着型とに大別することができる。これらのリニアイメージセンサのうちの密着型リニアイメージセンサは、光学縮小型リニアイメージセンサに比べて原稿読み取り光学系を大幅に小型かつ薄型にすることができるので、その需要が増大している。 Linear image sensors used in facsimiles, image scanners, and the like can be broadly classified into optical reduction types and contact types. Among these linear image sensors, the contact type linear image sensor has an increasing demand because the original reading optical system can be made much smaller and thinner than the optical reduction type linear image sensor.
密着型リニアイメージセンサは、等倍光学系により原稿をそのままの大きさで読み取るので、例えばA3サイズの原稿を読み取るためには長さ300mm程度の光電変換デバイスが必要となる。今日、密着型リニアイメージセンサでの光電変換デバイスとしては、単結晶シリコン基板に形成された多数の無機光電変換素子(フォトダイオード)によってイメージを電気信号に変換するCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)方式またはCCD(Charge Coupled Device)方式のものが用いられており、長さ300mm程度という長尺のものを得る際には、通常、無機光電変換素子が形成された長板状のシリコンチップが複数個、一直線上に配置される。 The contact-type linear image sensor reads an original as it is by an equal-magnification optical system, and therefore, for example, a photoelectric conversion device having a length of about 300 mm is required to read an A3-size original. Today, as a photoelectric conversion device in a contact type linear image sensor, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) system that converts an image into an electric signal by a large number of inorganic photoelectric conversion elements (photodiodes) formed on a single crystal silicon substrate or A CCD (Charge Coupled Device) type is used, and when a long one having a length of about 300 mm is obtained, usually a plurality of long-plate silicon chips on which inorganic photoelectric conversion elements are formed, It is arranged on a straight line.
このような光電変換デバイスでは、シリコンチップの作製に大掛かりな半導体プロセスが必要となるばかりでなく、複数個のシリコンチップを一直線上に配置する際に高精度の技術が必要となるため、その歩留りは低い。また、シリコンチップ同士のつなぎ目には無機光電変換素子を配置することができないので、主走査方向の画素ピッチ(隣り合う無機光電変換素子同士のピッチ)が40μm程度となる解像度600dpi以上のものでは、シリコンチップ同士のつなぎ目に相当する箇所で情報を読み取れなくなり、十分な読み取り品質が得られない。 In such photoelectric conversion devices, not only a large-scale semiconductor process is required for the production of silicon chips, but also a high-precision technique is required when arranging a plurality of silicon chips on a straight line, so the yield is high. Is low. In addition, since inorganic photoelectric conversion elements cannot be arranged at the joints between the silicon chips, with a resolution of 600 dpi or more where the pixel pitch in the main scanning direction (the pitch between adjacent inorganic photoelectric conversion elements) is about 40 μm, Information cannot be read at locations corresponding to the joints between silicon chips, and sufficient reading quality cannot be obtained.
近年では、無機光電変換素子に代わるものとして有機光電変換素子が注目を集めている。有機光電変換素子は、所望の有機光電変換材料を例えばガラス基板上に塗布するだけで光電変換部を形成することができ、かつ無機光電変換素子と同様の機能を発現できることから、長尺の光電変換デバイスを容易に得ることが可能である。例えば(特許文献1)には、光学バンドギャップが互いに異なる3種類の光活性有機材料(有機光電変換材料)によって3種類のセンサ(有機光電変換素子)を形成し、これらのセンサによりフルカラー画像用の電気信号を生成する感知素子が記載されている。
密着型リニアイメージセンサに用いられるCMOS方式やCCD方式の光電変換デバイスでは、長尺になればなる程、個々の無機光電変換素子に蓄積された信号電荷を全て読み出すのに要する時間が長くなる。このため、密着型リニアイメージセンサでの主走査方向のみならず副走査方向についても解像度を高めて高精細な画像データを得ようとすると、当該リニアイメージセンサの読み取り速度が大きく低下する。 In a CMOS type or CCD type photoelectric conversion device used for a contact type linear image sensor, the longer it is, the longer it takes to read out all the signal charges accumulated in each inorganic photoelectric conversion element. For this reason, if it is attempted to obtain high-definition image data by increasing the resolution not only in the main scanning direction but also in the sub-scanning direction in the contact linear image sensor, the reading speed of the linear image sensor is greatly reduced.
有機光電変換素子を用いた感知素子についての発明を開示している(特許文献1)には、高精細な画像データを高速で得るための手段は勿論、複数の有機光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出すための具体的な回路構成さえも記載されていない。 In the invention of a sensing element using an organic photoelectric conversion element (Patent Document 1), not only means for obtaining high-definition image data at high speed but also a plurality of organic photoelectric conversion elements are stored. Even a specific circuit configuration for reading signal charges is not described.
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、高精細な画像データを高い動作速度の下に得易い光電変換デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device that easily obtains high-definition image data at a high operating speed and a method for manufacturing the photoelectric conversion device.
上記の目的を達成する本発明の光電変換デバイスは、長板状の基板と、この基板上に該基板の長手方向に沿って整列配置された複数の有機光電変換素子と、基板上に配置され、複数の有機光電変換素子を上記の長手方向に沿って複数の群に分けて群毎に有機光電変換素子の各々から信号電荷を読み出す信号電荷読出し手段と、を有することを特徴とするものである。 The photoelectric conversion device of the present invention that achieves the above object is a long plate-like substrate, a plurality of organic photoelectric conversion elements aligned on the substrate along the longitudinal direction of the substrate, and the substrate. A plurality of organic photoelectric conversion elements divided into a plurality of groups along the longitudinal direction, and signal charge reading means for reading out signal charges from each of the organic photoelectric conversion elements for each group. is there.
また、上記の目的を達成する本発明の光電変換デバイスの製造方法は、長板状の基板上に該基板の長手方向に沿って複数の有機光電変換素子が整列配置されていると共に、複数の有機光電変換素子の各々に1つずつ対応してパッドが配置され、さらに、複数の有機光電変換素子の各々を該有機光電変換素子に対応するパッドに接続する読出し配線が配置されている光電変換基板を得る光電変換基板作製工程と、複数の有機光電変換素子を上記の長手方向に沿って複数の群に分け、複数の群の各々に1つずつ、対応する群を構成している有機光電変換素子の各々から読出し配線およびパッドを介して信号電荷を読み出す読出し回路部を基板に実装する実装工程と、を含むことを特徴とするものである。 In addition, in the method of manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention that achieves the above object, a plurality of organic photoelectric conversion elements are aligned on the long plate-like substrate along the longitudinal direction of the substrate. A photoelectric conversion in which a pad is arranged corresponding to each of the organic photoelectric conversion elements, and further, a readout wiring for connecting each of the plurality of organic photoelectric conversion elements to a pad corresponding to the organic photoelectric conversion element is arranged A photoelectric conversion substrate manufacturing step for obtaining a substrate, and a plurality of organic photoelectric conversion elements are divided into a plurality of groups along the longitudinal direction, and each of the plurality of groups constitutes a corresponding group. And a mounting step of mounting on the substrate a read circuit portion that reads signal charges from each of the conversion elements via read wirings and pads.
本発明の光電変換デバイスは、有機光電変換素子により光電変換を行うものであるので、当該有機光電変換素子が配置される基板としては、例えばガラス基板のように長尺物を得易いものを用いることができる。また、基板上に配置された複数の有機光電変換素子を複数の群に分け、群毎に有機光電変換素子の各々から信号電荷読出し手段により信号電荷を読み出すので、有機光電変換素子の総数が多くても個々の群での有機光電変換素子の数を抑えることで比較的短時間のうちに全ての有機光電変換素子から信号電荷を読み出すことができる。 Since the photoelectric conversion device of the present invention performs photoelectric conversion by an organic photoelectric conversion element, a substrate on which the organic photoelectric conversion element is arranged is a substrate that can easily obtain a long object such as a glass substrate. be able to. In addition, a plurality of organic photoelectric conversion elements arranged on the substrate are divided into a plurality of groups, and signal charges are read out from each of the organic photoelectric conversion elements for each group by the signal charge reading means, so the total number of organic photoelectric conversion elements is large. However, by suppressing the number of organic photoelectric conversion elements in each group, signal charges can be read from all the organic photoelectric conversion elements in a relatively short time.
したがって、本発明の光電変換デバイスを用いて該光電変換デバイスでの基板の長手方向を走査方向とするリニアイメージセンサを構成すれば、走査方向および副走査方向それぞれでの解像度が高く、かつ動作速度も速いリニアイメージセンサを得易くなる。 Therefore, if a linear image sensor using the photoelectric conversion device of the present invention as the scanning direction is the longitudinal direction of the substrate in the photoelectric conversion device, the resolution in the scanning direction and the sub-scanning direction is high and the operation speed is high. It becomes easy to obtain a fast linear image sensor.
第1の発明の光電変換デバイスは、長板状の基板と、基板上に該基板の長手方向に沿って整列配置された複数の有機光電変換素子と、基板上に配置され、複数の有機光電変換素子を上記の長手方向に沿って複数の群に分けて群毎に有機光電変換素子の各々から信号電荷を読み出す信号電荷読出し手段と、を有することを特徴とする。 A photoelectric conversion device according to a first aspect of the present invention includes a long plate-like substrate, a plurality of organic photoelectric conversion elements aligned on the substrate along the longitudinal direction of the substrate, and a plurality of organic photoelectric devices disposed on the substrate. The conversion element is divided into a plurality of groups along the longitudinal direction, and signal charge reading means for reading signal charges from each of the organic photoelectric conversion elements is provided for each group.
この光電変換デバイスは、有機光電変換素子により光電変換を行うものであるので、当該有機光電変換素子が配置される基板としては、例えばガラス基板のように長尺物を得易いものを用いることができる。また、基板上に配置された複数の有機光電変換素子を複数の群に分け、群毎に有機光電変換素子の各々から信号電荷読出し手段により信号電荷を読み出すので、有機光電変換素子の総数が多くても個々の群での有機光電変換素子の数を抑えることで比較的短時間のうちに全ての有機光電変換素子から信号電荷を読み出すことができる。この光電変換デバイスでの基板の長手方向を走査方向とするリニアイメージセンサを構成すれば、走査方向および副走査方向それぞれでの解像度が高く、かつ動作速度も速いリニアイメージセンサを得易くなる。 Since this photoelectric conversion device performs photoelectric conversion using an organic photoelectric conversion element, a substrate on which the organic photoelectric conversion element is disposed, for example, a glass substrate that is easy to obtain a long object is used. it can. In addition, a plurality of organic photoelectric conversion elements arranged on the substrate are divided into a plurality of groups, and signal charges are read out from each of the organic photoelectric conversion elements for each group by the signal charge reading means, so the total number of organic photoelectric conversion elements is large. However, by suppressing the number of organic photoelectric conversion elements in each group, signal charges can be read from all the organic photoelectric conversion elements in a relatively short time. If a linear image sensor having the scanning direction in the longitudinal direction of the substrate in this photoelectric conversion device is configured, it becomes easy to obtain a linear image sensor having a high resolution and a high operation speed in each of the scanning direction and the sub-scanning direction.
第2の発明の光電変換デバイスは、上記信号電荷読出し手段は、複数の有機光電変換素子の各々に1つずつ対応して基板上に配置されたパッドと、複数の有機光電変換素子の各々に1つずつ対応して基板上に配置されて、有機光電変換素子と該有機光電変換素子に対応するパッドとを接続する読出し配線と、複数の群の各々に1つずつ対応して基板上に配置され、対応する群を構成している有機光電変換素子の各々から読出し配線およびパッドを介して信号電荷を読み出す読出し回路部と、を含むことを特徴する。 In the photoelectric conversion device of the second invention, the signal charge read-out means is provided on the substrate corresponding to each of the plurality of organic photoelectric conversion elements, and on each of the plurality of organic photoelectric conversion elements. Readout wiring arranged one by one on the substrate and connecting the organic photoelectric conversion element and the pad corresponding to the organic photoelectric conversion element, and one corresponding to each of the plurality of groups on the substrate And a readout circuit unit that reads out signal charges from each of the organic photoelectric conversion elements that are arranged and constitutes a corresponding group through readout wirings and pads.
この光電変換デバイスでは、例えば単結晶シリコン基板に所定の集積回路が形成された半導体チップを個々の読出し回路部として用いることができるので、例えば多結晶シリコンに集積回路を形成した場合に比べて各群からの信号電荷の読み出しを高速で行い易い。 In this photoelectric conversion device, for example, a semiconductor chip in which a predetermined integrated circuit is formed on a single crystal silicon substrate can be used as an individual readout circuit unit. It is easy to read out signal charges from the group at high speed.
第3の発明の光電変換デバイスは、上記複数のパッドの各々と該パッドに対応する読出し回路部との間に介在する異方性導電フィルムを更に有することを特徴とする。 A photoelectric conversion device according to a third aspect of the present invention further includes an anisotropic conductive film interposed between each of the plurality of pads and a readout circuit portion corresponding to the pads.
この光電変換デバイスでは、異方性導電フィルムを介して基板上に各読み出し回路部が実装されるので、少ない実装面積の下に各読出し回路部を実装することができる。したがって、当該光電変換デバイスではその小型化を図り易い。 In this photoelectric conversion device, each readout circuit unit is mounted on the substrate via the anisotropic conductive film, so that each readout circuit unit can be mounted with a small mounting area. Therefore, the photoelectric conversion device can be easily downsized.
第4の発明の光電変換デバイスは、複数の有機光電変換素子は、長手方向と平面視上直交する方向に配列された所定数の有機光電変換素子を繰り返し単位とし、該繰り返し単位が上記の長手方向に沿って複数配置された配列構造をなすことを特徴とする。 In the photoelectric conversion device according to the fourth aspect of the invention, the plurality of organic photoelectric conversion elements have a predetermined number of organic photoelectric conversion elements arranged in a direction orthogonal to the longitudinal direction in plan view, and the repeating unit is the longitudinal direction described above. It is characterized by having an array structure arranged in plural along the direction.
この発明の光電変換デバイスでは、複数の有機光電変換素子が上記の配列構造をなすので、その集積密度を高め易い。 In the photoelectric conversion device of the present invention, since a plurality of organic photoelectric conversion elements have the above-described arrangement structure, it is easy to increase the integration density.
第5の発明の光電変換デバイスは、上記の繰り返し単位は、3つの有機光電変換素子により構成されていることを特徴とする。 The photoelectric conversion device according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that the repeating unit is composed of three organic photoelectric conversion elements.
この光電変換デバイスでは、上記の繰り返し単位が3つの有機光電変換素子により構成されているので、所定の光学フィルタを設けることにより、あるいは各有機光電変換素子での感光波長を適宜設定することにより、当該繰り返し単位によってフルカラー再生画像での1画素分の情報を得ることが可能になる。したがって、当該光電変換デバイスを用いてフルカラーのリニアイメージセンサを構成し易くなる。 In this photoelectric conversion device, since the above repeating unit is composed of three organic photoelectric conversion elements, by providing a predetermined optical filter or by appropriately setting the photosensitive wavelength in each organic photoelectric conversion element, Information of one pixel in the full color reproduction image can be obtained by the repetition unit. Therefore, it becomes easy to construct a full-color linear image sensor using the photoelectric conversion device.
第6の発明の光電変換デバイスは、上記の繰り返し単位を構成している有機光電変換素子に対応したパッドの各々は、上記の長手方向と平面視上直交する方向に配列していることを特徴とする。 The photoelectric conversion device according to a sixth aspect of the invention is characterized in that each of the pads corresponding to the organic photoelectric conversion elements constituting the repeating unit is arranged in a direction orthogonal to the longitudinal direction in plan view. And
この光電変換デバイスでは、パッドの各々が上述のように配列されているので、比較的狭い範囲内に全てのパッドを配置することが容易である。したがって、当該光電変換デバイスの小型化を図り易い。 In this photoelectric conversion device, since each of the pads is arranged as described above, it is easy to arrange all the pads within a relatively narrow range. Therefore, it is easy to reduce the size of the photoelectric conversion device.
第7の発明の光電変換デバイスは、読出し配線の各々を覆って、隣り合う読出し配線同士を電気的に分離する電気絶縁層を更に有することを特徴とする。 The photoelectric conversion device according to a seventh aspect of the present invention further includes an electrical insulating layer that covers each of the readout wirings and electrically isolates adjacent readout wirings.
この光電変換デバイスでは、隣り合う読出し配線間でのクロストークを上記の電気絶縁層によって防止することができる。また、有機光電変換素子として設計した箇所以外の箇所で信号電荷を読み出してしまうことが防止される。したがって、当該光電変換デバイスを用いてリニアイメージセンサを構成したときに高品質の画像データを得易くなる。 In this photoelectric conversion device, crosstalk between adjacent readout wirings can be prevented by the above-described electrical insulating layer. Further, it is possible to prevent the signal charge from being read out at a place other than the place designed as the organic photoelectric conversion element. Therefore, it is easy to obtain high-quality image data when a linear image sensor is configured using the photoelectric conversion device.
第8の発明の光電変換デバイスは、上記の電気絶縁層は、読出し配線の各々を該読出し配線が対応している有機光電変換素子以外の有機光電変換素子から電気的に分離していることを特徴とする。 In the photoelectric conversion device according to an eighth aspect of the invention, the electrical insulating layer electrically separates each readout wiring from organic photoelectric conversion elements other than the organic photoelectric conversion element corresponding to the readout wiring. Features.
この光電変換デバイスでは、隣り合う有機光電変換素子同士での信号電荷の混合が上記の電気絶縁層によって防止されるので、当該光電変換デバイスを用いてリニアイメージセンサを構成したときに高品質の画像データを得易くなる。 In this photoelectric conversion device, mixing of signal charges between adjacent organic photoelectric conversion elements is prevented by the above-mentioned electrical insulating layer. Therefore, when a linear image sensor is configured using the photoelectric conversion device, a high-quality image is obtained. It becomes easy to obtain data.
第9の発明の光電変換デバイスは、上記の電気絶縁層は、パッドの側面で該パッドに接していることを特徴する。 A photoelectric conversion device according to a ninth aspect is characterized in that the electrical insulating layer is in contact with the pad on a side surface of the pad.
この光電変換デバイスでは、例えば前述した読出し回路部を用いて信号電荷読出し手段を構成するにあたって、異方性導電フィルムや異方導電性接着剤により読出し回路部を基板上に実装したときでも、異方性導電フィルム中の導電性微粒子や異方導電性接着剤中の導電性微粒が電気絶縁層とパッドとの間に嵌り込んで不所望の箇所で導通が生じてしまうことが防止される。したがって、当該光電変換デバイスを用いてリニアイメージセンサを構成したときに高品質の画像データを得易くなる。 In this photoelectric conversion device, for example, when the signal charge readout means is configured using the readout circuit unit described above, even when the readout circuit unit is mounted on the substrate with an anisotropic conductive film or anisotropic conductive adhesive, the photoelectric conversion device is different. It is prevented that the conductive fine particles in the anisotropic conductive film and the conductive fine particles in the anisotropic conductive adhesive are fitted between the electric insulating layer and the pad and conduction is generated at an undesired location. Therefore, it is easy to obtain high-quality image data when a linear image sensor is configured using the photoelectric conversion device.
第10の発明の光電変換デバイスは、基板の上面を基準にしたときに、複数のパッドそれぞれの上面の高さは、該パッドの周囲での上記電気絶縁層の上面の高さよりも高いことを特徴とする。 In the photoelectric conversion device of the tenth invention, when the upper surface of the substrate is used as a reference, the height of the upper surface of each of the plurality of pads is higher than the height of the upper surface of the electrical insulating layer around the pads. Features.
この光電変換デバイスでは、例えば前述した読出し回路部を用いて信号電荷読出し手段を構成するにあたって、異方性導電フィルムや異方導電性接着剤により読出し回路部を基板上に実装するときでも、読出し回路部を電気絶縁層に阻害されることなく所望の高さ位置まで押し下げることが容易になる。したがって、読出し回路部とパッドとを確実に接続することが容易になる。 In this photoelectric conversion device, for example, when configuring the signal charge readout means using the readout circuit unit described above, even when the readout circuit unit is mounted on the substrate with an anisotropic conductive film or anisotropic conductive adhesive, the readout is performed. It becomes easy to push down the circuit portion to a desired height position without being obstructed by the electrical insulating layer. Therefore, it is easy to reliably connect the reading circuit unit and the pad.
第11の発明の光電変換デバイスは、上記の電気絶縁層は光硬化性樹脂からなることを特徴とする。 The photoelectric conversion device according to an eleventh aspect is characterized in that the electrical insulating layer is made of a photocurable resin.
この光電変換デバイスでは光硬化性樹脂により上記の電気絶縁層を形成するので、当該電気絶縁層を比較的に短時間で、かつ高い形状精度の下に形成することが容易である。 In this photoelectric conversion device, since the electrical insulating layer is formed of a photocurable resin, it is easy to form the electrical insulating layer in a relatively short time with high shape accuracy.
第12の発明の光電変換デバイスは、上記の電気絶縁層は遮光性を有することを特徴とする。 A photoelectric conversion device according to a twelfth aspect is characterized in that the electrical insulating layer has a light shielding property.
この光電変換デバイスでは、上記の電気絶縁層が遮光性を有することから、有機光電変換素子として設計した箇所以外の箇所での光電変換を容易に防止することができる。したがって、当該光電変換デバイスを用いてリニアイメージセンサを構成したときに高品質の画像データを得易くなる。 In this photoelectric conversion device, since the electrical insulating layer has a light shielding property, it is possible to easily prevent photoelectric conversion at a place other than the place designed as the organic photoelectric conversion element. Therefore, it is easy to obtain high-quality image data when a linear image sensor is configured using the photoelectric conversion device.
第13の発明の光電変換デバイスは、上記の電気絶縁層はシリコン窒化物膜であることを特徴とする。 A photoelectric conversion device according to a thirteenth invention is characterized in that the electrical insulating layer is a silicon nitride film.
この光電変換デバイスでは、電気絶縁層を樹脂により形成した場合と異なり、電気絶縁層からの溶剤の放出が実質的に起こらないので、有機光電変換素子の性能劣化が抑えられる。 In this photoelectric conversion device, unlike the case where the electrical insulating layer is formed of a resin, the solvent is not substantially released from the electrical insulating layer, so that the performance deterioration of the organic photoelectric conversion element can be suppressed.
第14の発明の光電変換デバイスは、複数の有機光電変換素子の各々は、陽極と、該陽極の平面視上の内縁部を覆う光硬化性樹脂層と、陽極上に形成された有機光電変換層と、該有機光電変換層を覆う陰極とを含むことを特徴とする。 In the photoelectric conversion device according to the fourteenth aspect, each of the plurality of organic photoelectric conversion elements includes an anode, a photocurable resin layer covering an inner edge of the anode in plan view, and an organic photoelectric conversion formed on the anode. And a cathode covering the organic photoelectric conversion layer.
この光電変換デバイスでは、上記の光硬化性樹脂層により有光電変換素子の有効面積が実質的に規定される。光硬化性樹脂はエッチングプロセスを経ることなく、所定形状のマスクを用いた露光処理とその後の現像処理とによってパターニングすることができるので、エッチングプロセスを利用する場合に比べて形状精度を高め易い。したがって、上記の有効面積を設計上の許容範囲内に収め易く、当該光電変換デバイスを用いてリニアイメージセンサを構成したときに高品質の画像データを得易くなる。また、陽極端部(エッジ部)からの不安定な電流を削減することもできる。 In this photoelectric conversion device, the effective area of the photoelectric conversion element is substantially defined by the photocurable resin layer. Since the photocurable resin can be patterned by an exposure process using a mask having a predetermined shape and a subsequent development process without going through an etching process, the shape accuracy can be easily improved as compared with the case of using an etching process. Therefore, it is easy to fit the above effective area within the allowable range in design, and it becomes easy to obtain high-quality image data when a linear image sensor is configured using the photoelectric conversion device. In addition, unstable current from the anode end (edge portion) can be reduced.
第15の発明の光電変換デバイスは、複数の有機光電変換素子それぞれへの入射光の光路に配置されて入射光中の所定の波長域の光を透過させる光学フィルタ部を更に備えていることを特徴とする。 The photoelectric conversion device according to the fifteenth aspect of the present invention further includes an optical filter unit that is disposed in an optical path of incident light to each of the plurality of organic photoelectric conversion elements and transmits light in a predetermined wavelength region in the incident light. Features.
この光電変換デバイスでは、上記の光学フィルタ部を有していることから不所望の波長域の光が有機光電変換素子に入射してしまうのを防止し易い。したがって、当該光電変換デバイスを用いてリニアイメージセンサを構成したときに高品質の画像データを得易くなる。 In this photoelectric conversion device, since the optical filter unit is included, it is easy to prevent light in an undesired wavelength range from entering the organic photoelectric conversion element. Therefore, it is easy to obtain high-quality image data when a linear image sensor is configured using the photoelectric conversion device.
第16の発明の光電変換デバイスは、上記の光学フィルタ部は、入射光中の赤色波長域の光を透過させる赤色フィルタ、緑色波長域の光を透過させる緑色フィルタ、および青色波長域の光を透過させる青色フィルタを含むことを特徴とする。 In the photoelectric conversion device according to a sixteenth aspect of the present invention, the optical filter section includes a red filter that transmits light in a red wavelength range in incident light, a green filter that transmits light in a green wavelength range, and light in a blue wavelength range. It includes a blue filter that transmits light.
この光電変換デバイスでは、上記の光学フィルタ部を有しているので、フルカラー再生画像での1画素分の情報を得ることが可能になる。したがって、当該光電変換デバイスを用いてフルカラーのリニアイメージセンサを構成し易くなる。 Since this photoelectric conversion device has the optical filter section described above, it is possible to obtain information for one pixel in a full-color reproduced image. Therefore, it becomes easy to construct a full-color linear image sensor using the photoelectric conversion device.
第17の発明の光電変換デバイスの製造方法は、長板状の基板上に該基板の長手方向に沿って複数の有機光電変換素子が整列配置されていると共に、複数の有機光電変換素子の各々に1つずつ対応してパッドが配置され、さらに、複数の有機光電変換素子の各々を該有機光電変換素子に対応するパッドに接続する読出し配線が配置されている光電変換基板を得る光電変換基板作製工程と、複数の有機光電変換素子を上記の長手方向に沿って複数の群に分け、該複数の群の各々に1つずつ、対応する群を構成している有機光電変換素子の各々から読出し配線およびパッドを介して信号電荷を読み出す読出し回路部を基板に実装する実装工程と、を含むことを特徴とする。この製造方法によれば、上述した本発明の光電変換デバイスを得ることができる。 According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a photoelectric conversion device in which a plurality of organic photoelectric conversion elements are arranged and arranged along a longitudinal direction of a long plate-like substrate, and each of the plurality of organic photoelectric conversion elements is arranged. A photoelectric conversion substrate for obtaining a photoelectric conversion substrate in which a pad is disposed corresponding to each of the plurality of organic photoelectric conversion elements, and a readout wiring for connecting each of the plurality of organic photoelectric conversion elements to a pad corresponding to the organic photoelectric conversion element is disposed The production process and a plurality of organic photoelectric conversion elements are divided into a plurality of groups along the longitudinal direction, and each one of the plurality of groups is separated from each of the organic photoelectric conversion elements constituting the corresponding group. And a mounting step of mounting a read circuit portion for reading signal charges on the substrate via the read wiring and the pad. According to this manufacturing method, the above-described photoelectric conversion device of the present invention can be obtained.
以下、本発明の光電変換デバイスおよびその製造方法それぞれの実施の形態について、図面を用いて詳述する。 Hereinafter, embodiments of the photoelectric conversion device and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本発明の光電変換デバイスは、上述のように、長板状の基板上に複数の有機光電変換素子が配置され、これら複数の有機光電変換素子を複数の群に分けて群毎に信号電荷を読み出すものである。以下、図1〜図7を用いて本発明の光電変換デバイスについて詳細に説明する。
(Embodiment 1)
In the photoelectric conversion device of the present invention, as described above, a plurality of organic photoelectric conversion elements are arranged on a long plate-like substrate, and the plurality of organic photoelectric conversion elements are divided into a plurality of groups and a signal charge is assigned to each group. It is to read. Hereinafter, the photoelectric conversion device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1は、本発明の光電変換デバイスの一例を概略的に示す平面図である。同図中の参照符号1は透明基板、2は複数の有機光電変換素子を含む光電変換部、3は各有機光電変換素子に共通する陰極、4は読出し配線、5a〜5dはそれぞれ読出し回路部、6は回路基板、7は各読出し回路部と回路基板6とを接続する第1配線、8は隣り合う読出し回路部同士を接続する第2配線、30は光電変換デバイスである。
FIG. 1 is a plan view schematically showing an example of the photoelectric conversion device of the present invention. In the figure,
同図に示す光電変換デバイス30はリニアイメージセンサに利用されるものであり、当該光電変換デバイス30では、長板状の透明基板1上に光電変換部2が設けられ、その外側に4つの読出し回路部5a〜5dが配置されている。光電変換部2は、透明基板1の長手方向に沿って整列配置された複数の有機光電変換素子(図1には表していない。)を含んでおり、図示を省略した封止部により遮蔽されている。光電変換部2を構成する個々の有機光電変換素子は、透明基板1の長手方向に沿って複数の群に分けられ、読出し配線4を介して群毎に所定の読出し回路部5a〜5dに接続されている。各読出し回路部5a〜5dは、各読出し配線4、および後述する各パッドと共に、信号電荷読出し手段を構成する。
The
個々の読出し回路部5a〜5dは例えば所定の集積回路が形成された半導体ベアチップであり、これらの読出し回路部5a〜5dは、対応する有機光電変化素子の各々から読出し配線4を介して信号電荷を読み出し、当該信号電荷に基づいて所定の信号を作成する。この信号は第1配線7を介して回路基板6に送られる。回路基板6上には所定の半導体チップが実装されており、当該半導体チップは個々の読出し回路部5a〜5dから送られてくる前記の信号を合成して画像データを作成し、回路基板6に接続される外部回路(図示せず。)に供給する。
Each of the
図2は、図1に示したIV−IV断面の概略図である。同図に示すように、光電変換部2では、赤色フィルタ10R、緑色フィルタ10G、および青色フィルタ10Bによって構成される光学フィルタ部10が透明基板1上に配置され、その上に保護層11を介して有機光電変換素子用陽極12r,12g,12b、有機光電変換層13、および有機光電変換素子用陰極3(以下、「陰極3」と略記する。)が設けられている。
FIG. 2 is a schematic view of the IV-IV cross section shown in FIG. As shown in the figure, in the
赤色フィルタ10Rの上方に有機光電変化素子用陽極12r(以下、「陽極12r」と略記する。)が配置され、緑色フィルタ10Gの上方に有機光電変化素子用陽極12g(以下、「陽極12g」と略記する。)が配置され、青色フィルタ10Bの上方に有機光電変化素子用陽極12b(以下、「陽極12b」と略記する。)が配置されている。1つの光電変換素子に1つずつ陽極12r,12gまたは12bが配置され、各陽極12r,12g,12bを覆うようにして1つの有機光電変換層13が形成されている。
An organic photoelectric
陰極3は、有機光電変換層13を覆うようにして配置されている。この陰極3は、前述のように全ての有機光電変換素子に共通して使用されるものであり、1つの導電層からなる。1つの陽極12r,12gまたは12bと、有機光電変換層13のうちで陽極12r,12gまたは12b上に位置する領域と、陰極3のうちで陽極12r,12gまたは12b上に位置する領域とによって、1つの有機光電変換素子が構成される。全ての有機光電変換素子を覆うようにして極浅い箱状の封止部15が設けられて、各有機光電変換素子を遮蔽している。
The
個々の有機光電変換素子に対応する読出し配線4は、保護層11上から所定の読出し回路部5a,5b,5cまたは5dの下方に亘って延在しており、有機光電変化素子側の端は所定の陽極12r,12gまたは12bに接続されている。また、個々の読出し配線4における読出し回路部側の端部は幅広になっており、幅広になっている領域上にパッド17r,17gまたは17bが形成されている。1つの陽極12rに1つのパッド17rが対応し、1つの陽極12gに1つのパッド17gが対応し、1つの陽極12bに1つのパッド17bが対応する。
The
電気絶縁層19が各読出し配線4を覆って、隣り合う読出し配線4同士でのクロストークを防止していると共に、読出し配線4が対応している有機光電変換素子以外の有機光電変換素子から当該読出し配線4を電気的に分離して信号電荷の混合を防止している。この電気絶縁層19は各パッド17r,17g,17bは覆っておらず、各パッド17r,17g,17bの側面で該パッドパッド17r,17g,17bに接している。このようにして電気絶縁層19を形成すると、後述する異方性導電フィルム21により読出し回路部5a〜5dを透明基板1上に実装したときでも、異方性導電フィルム21中の導電性微粒子が電気絶縁層19とパッド17r,17gまたは17bとの間に嵌り込んで不所望の箇所で導通が生じてしまうことが防止される。その結果として、光電変換デバイス30を用いてリニアイメージセンサを構成したときに高品質の画像データを得易くなる。
The electrical insulating
各読出し回路部5a〜5d(ただし、図2においては読出し回路部5cのみが現れている。)は片面に複数のバンプBuを有しており、異方性導電フィルム21を介して透明基板1上にフリップチップボンディングされている。すなわち、個々の読出し回路部5a〜5dは、所定のバンプBuと透明基板1上に配置されている所定のパッド17r,17gまたは17bとを異方性導電フィルム21を介して接続することで、透明基板1上に実装されている。なお、異方性導電フィルム21は、各パッド17r、17g,17bを覆うと共に電気絶縁層19におけるパッド17r、17g,17b側の一領域も覆っている。図2中の参照符号「23」は、第2配線8(図1参照)の一端部上に形成されたパッドを示している。このパッド23は、異方性導電フィルム21を介して読出し回路部5cにおける所定のバンプBuに接続されている。
Each of the
図3は、光電変換部2での各陽極12r,12g,12bの平面配置を示す概略図であり、図1に示した領域Aでの各陽極12r,12g,12bの平面配置を概略的に示している。同図に示す構成部材のうちで図1または図2を参照して既に説明した構成部材については、図1または図2で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a planar arrangement of the
図3に示すように、光電変換部2では、透明基板1の長手方向と平面視上直交する方向に配列された3つの陽極12r,12g,12bを繰り返し単位とし、この繰り返し単位が透明基板1の長手方向に沿って複数配置されている。有機光電変換素子の平面形状は、当該有機光電変換素子における陽極の平面形状によって実質的に規定されるので、陽極12r,12g,12bが図示のように配列されているときの各有機光電変換素子は、透明基板1の長手方向と平面視上直交する方向に配列された3つの有機光電変換素子を繰り返し単位とし、該繰り返し単位が透明基板1の長手方向に沿って複数配置された配列構造をなす。図示の例では、各陽極12r,12g,12bと各読出し配線4とが1つの透明導電膜をパターニングすることで形成されている。
As shown in FIG. 3, in the
図4は、各パッド17r、17g、17bの平面配置を示す概略図であり、図1に示した領域Bでの各パッド17r、17g、17bの平面配置を概略的に示している。同図に示す構成部材のうちで図1または図2を参照して既に説明した構成部材については、図1または図2で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a planar arrangement of the
図4に示すように、上述の繰り返し単位を構成する3つの有機光電変換素子に対応した3つのパッド17r、17g、17bは、透明基板1の長手方向と平面視上直交する方向に配列するようにして配置されている。陽極12r(図3参照)に対応するパッド17rの各々、陽極12g(図3参照)に対応するパッド17gの各々、および陽極12b(図3参照)に対応するパッド17bの各々は、いずれも、透明基板1の長手方向に沿って一列に配列している。
As shown in FIG. 4, the three
上記の長手方向において互いに隣り合う2つのパッド17b、17bの間には、パッド17g,17rに対応する計2本の読出し配線4が位置しており、上記の長手方向において互いに隣り合う2つのパッド17g、17gの間には、パッド17rに対応する1本の読出し配線4が位置している。そして、上記の長手方向において互いに隣り合う2つのパッド17r、17rの間には、読出し配線4が位置していない。なお、図4中の参照符号「25」は、第1配線7の一端が接続されるパッドを示している。
Between the two
図5および図6は、それぞれ、光電変換部での陽極と電気絶縁層との位置関係を概略的に示す断面図である。図5は図3に示したV−V線に沿った断面に相当し、図6は図3に示したIV−IV線に沿った断面に相当する。これらの図に示す構成部材のうちで図1または図2を参照して既に説明した構成部材については、図1または図2で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。 5 and 6 are cross-sectional views schematically showing the positional relationship between the anode and the electrical insulating layer in the photoelectric conversion unit. 5 corresponds to a cross section taken along the line VV shown in FIG. 3, and FIG. 6 corresponds to a cross section taken along the line IV-IV shown in FIG. Among the constituent members shown in these drawings, those already described with reference to FIG. 1 or FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. 1 or FIG. .
図5または図6に示すように、光電変換部2においては、各陽極12r,12g,12bと各読出し配線4とがこれらの接続箇所を除いて電気絶縁層19によって電気的に分離されていると共に、読出し配線4同士が電気絶縁層19によって電気的に分離されている。このように電気絶縁層19を配置することにより、各読出し配線4が該読出し配線4に対応する有機光電変換素子(有機光電変換層13)以外の有機光電変換素子(有機光電変換層13)から信号電荷を読み出してしまうことや、隣り合う有機光電変換素子(有機光電変換層13)間での信号電荷の混合、および隣り合う読出し配線4間でのクロストークが電気絶縁層19により防止される。
As shown in FIG. 5 or FIG. 6, in the
図7は、各読出し配線、該読出し配線が接続されているパッド、および電気絶縁層それぞれの上面の位置関係を概略的に示す断面図であり、図4に示したVII−VII線に沿った断面に相当する。同図に示す構成部材のうちで図1または図2を参照して既に説明した構成部材については、図1または図2で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。 FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the positional relationship between each readout wiring, the pad to which the readout wiring is connected, and the top surface of the electrical insulating layer, and taken along the line VII-VII shown in FIG. It corresponds to a cross section. Among the constituent members shown in the figure, those already described with reference to FIG. 1 or FIG. 2 are given the same reference numerals as those used in FIG. 1 or FIG.
図7に示すように、透明基板1の上面を基準面としたときの各パッド17r,17g,17bの上面の高さは、電気絶縁層19の上面の高さよりも高い。このため、異方性導電フィルム21を介して各読出し回路部5a〜5d(ただし、図7においては読出し回路部5cのみが現れている。)を透明基板1上に実装する際には、当該読出し回路部5a〜5dを電気絶縁層19に阻害されることなく所望の高さ位置まで容易に押し下げることができる。結果として、異方性導電フィルム21を介してバンプBuとパッド17R,17gまたは17bとを確実に接続することが容易になる。
As shown in FIG. 7, the height of the upper surface of each
以上説明した構造を有する光電変換デバイス30は、透明基板1上に有機光電変換素子を配置したものであるので、その長尺化が容易である。また、透明基板1上に配置された有機光電変換素子を複数の群に分け、群毎に有機光電変換素子の各々から信号電荷読出し手段(各読出し回路部5a〜5d)により信号電荷を読み出すので、有機光電変換素子の総数が多くても個々の群での有機光電変換素子の数を抑えることにより比較的短時間のうちに全ての有機光電変換素子から信号電荷を読み出すことができる。
Since the
したがって、光電変換デバイス30を用いて該光電変換デバイス30での透明基板1の長手方向を走査方向とするリニアイメージセンサを構成すれば、走査方向および副走査方向それぞれでの解像度が高く、かつ動作速度も速いリニアイメージセンサを得易くなる。
Therefore, if a linear image sensor having the scanning direction in the longitudinal direction of the
このような技術的効果を奏する本発明の光電変換デバイスは、例えば、下記実施の形態2で説明する本発明の光電変換デバイスの製造方法により得ることができる。
The photoelectric conversion device of the present invention that exhibits such a technical effect can be obtained, for example, by the method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention described in
(実施の形態2)
本発明の光電変換デバイスの製造方法は、光電変換基板作製工程と実装工程とを含むものである。以下、実施の形態1で説明した光電変換デバイス30(図1参照)を得る場合を例にとり、図1または図2で用いた参照符号を適宜引用して本発明の製造方法を工程毎に詳述する。
<光電変換基板作製工程>
光電変換基板作製工程では、長板状の基板上に該基板の長手方向に沿って複数の有機光電変換素子が整列配置されていると共に、複数の有機光電変換素子の各々に1つずつ対応してパッドが配置され、さらに、複数の有機光電変換素子の各々を該有機光電変換素子に対応するパッドに接続する読出し配線が配置されている光電変換基板を得る。この光電変換基板作製工程は、例えば次の第1〜第5サブ工程に分けて行われる。
(Embodiment 2)
The method for producing a photoelectric conversion device of the present invention includes a photoelectric conversion substrate manufacturing step and a mounting step. Hereinafter, taking the case where the photoelectric conversion device 30 (see FIG. 1) described in
<Photoelectric conversion substrate manufacturing process>
In the photoelectric conversion substrate manufacturing step, a plurality of organic photoelectric conversion elements are aligned on the long plate-shaped substrate along the longitudinal direction of the substrate, and one corresponding to each of the plurality of organic photoelectric conversion elements. Thus, a photoelectric conversion substrate is obtained in which the pads are arranged, and further, the readout wiring for connecting each of the plurality of organic photoelectric conversion elements to the pads corresponding to the organic photoelectric conversion elements is arranged. This photoelectric conversion substrate manufacturing process is performed, for example, in the following first to fifth sub-processes.
第1サブ工程では、図8に示すように、長板状の基板1Aの片面に光学フィルタ部10および該光学フィルタ部10を覆う保護層11を形成する。
In the first sub-process, as shown in FIG. 8, the
基板1Aの材料としては、(1)ソーダ石英ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英ガラス、無アルカリガラス、フッ化物ガラス等の無機ガラス、(2)ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂等の有機高分子化合物、(3)As2S3、As40S10、S40Ge10等のカルコゲナイドガラス、(4)酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ケイ素、酸化ハフニウム、酸化チタン等の金属酸化物および窒化ケイ素等の金属窒化物、(5)顔料等により着色された透明基板材料、および(6)表面に絶縁処理を施した金属材料、等を用いることができる。さらには、特定波長の光のみを透過させる材料や、光−光変換機能により入射光を特定波長の光に変換する材料等を用いることもできる。透明基板1は、単層構造とする他に、複数の基板材料が積層された積層構造とすることもできる。
The material of the substrate 1A is (1) inorganic glass such as soda quartz glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, quartz glass, alkali-free glass, fluoride glass, etc. (2) Organic polymer compounds such as polyethylene terephthalate, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyether sulfone, polyvinyl fluoride, polypropylene, polyethylene, polyacrylate, amorphous polyolefin, fluorine resin, (3) As 2 S 3 (4) Zinc oxide, niobium oxide, tantalum oxide, silicon oxide, hafnium, metal oxides such as titanium oxide, and metal nitrides such as silicon nitride, (40) As 40 S 10 and S 40 Ge 10 5) Colored with pigments Akira substrate material, and (6) a metal material subjected to an insulating treatment on the surface, or the like can be used. Furthermore, a material that transmits only light of a specific wavelength, a material that converts incident light into light of a specific wavelength by a light-light conversion function, or the like can also be used. The
ここでは、実施の形態1で説明した光電変換デバイス30(図1参照)を得る場合について説明するので、基板1Aとしては透明基板が用いられる。以下、基板1Aを「透明基板1」と表記する。
Here, since the case where the photoelectric conversion device 30 (see FIG. 1) described in
光学フィルタ部10は、例えば、所望の染料や顔料等の色材で着色された有機組成物(例えばカラーレジン)により形成した層をフォトリソグラフィー法により所定形状にパターニングすることで形成される。また、色材で着色された所望の有機組成物を印刷法、インクジェット法、蒸着法等の方法で所定パターンに塗工したり、電着法により所定箇所に堆積させたりすることでも形成することができる。
The
一方、保護層11は、耐熱性および耐溶剤性に優れている他に、平坦性、密着性、透明性、耐光性、耐熱変色性、保存安定性等にも優れているものであることが好ましく、このような保護層11の原料としては、例えばアクリル系、エポキシ系、ポリイミド系、シロキサン系、アルキル系等の光硬化性または熱硬化性の樹脂組成物等が用いられる。光硬化性または熱硬化性の樹脂組成物を用いて保護層11を形成する場合には、当該樹脂組成物をスピンコート法等の方法で塗工して塗膜を形成した後、この塗膜に所定波長域の光を照射して半硬化させてから所定形状にパターニングするか、または熱処理を施して半硬化させてから所定形状にパターニングし、その後、光照射または熱処理により完全に硬化させる。
On the other hand, the
第2サブ工程では、図9に示すように、有機光電変換素子を構成する陽極12r,12g,12b、読出し配線4、第1配線7(図9において現れていない。)、および第2配線8を形成する。
In the second sub-process, as shown in FIG. 9, the
これら陽極12r,12g,12bおよび各配線(読出し配線4、第1配線7、および第2配線8)それぞれの材料としては、(1)インジウムスズ酸化物(ITO;塗布型ITOを含む。)、酸化スズ、酸化亜鉛、インジウム亜鉛酸化物、アンチモンドープ酸化スズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛等の透明導電性酸化物、(2)アルミニウム、銅、チタン、銀等の金属の薄膜やこれらの金属の混合薄膜、積層薄膜といった金属薄膜、(3)ポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェン(以下、「PEDOT」と略記する。)、ポリフェニレンビニレン(以下、「PPV」と略記する。)、ポリフルオレン等の導電性高分子化合物、等を用いることができる。
As materials of these
陽極12r,12g,12bおよび各配線の形成は、例えば、元となる膜をその材料に応じて真空蒸着法(抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法等)やスパッタ法等の物理的気相蒸着法、あるいは各種の重合法(電界重合法等)等により形成した後、当該膜をリソグラフィー法(フォトリソグラフィー法、電子線リソグラフィー法等)とエッチング法とを利用して所定形状にパターニングすることで行われる。所定形状のマスクを用いた物理的気相蒸着法や重合法により所望形状の陽極12r,12g,12bおよび各配線を直接形成することも可能である。
The
これらの陽極12r,12g,12bおよび各配線は、単層構造とすることもできるし、積層構造とすることもできる。十分な導電性を持たせるために、あるいは透明基板1の表面の凹凸に起因する有機光電変換層13(図2参照)への不均一な光入射を防ぐために、その膜厚は1nm以上とすることが望ましい。また、各陽極12r,12g,12bについては、十分な透明性を持たせるために500nm以下の膜厚にすることが望ましい。
The
第3サブ工程では、図10に示すように、読出し配線4に接続されたパッド17r,17gまたは17b、および第2配線8(図10には現れていない。)に接続されたパッド23を形成する。第1配線7に接続されたパッドを設ける必要があるときには、該パッドも第3サブ工程で形成する。
In the third sub-process, as shown in FIG. 10,
各パッドは、例えば、金、アルミニウム、ITO等の導電性材料を物理的気相蒸着法により所定箇所に堆積させることで形成される。あるいは、金、アルミニウム、ITO等の導電性材料を含有した導電性ペーストを所定箇所に塗工し、焼成することで形成される。 Each pad is formed, for example, by depositing a conductive material such as gold, aluminum, ITO or the like at a predetermined position by a physical vapor deposition method. Or it forms by apply | coating the conductive paste containing conductive materials, such as gold | metal | money, aluminum, ITO, to a predetermined location, and baking.
第4サブ工程では、図11に示すように、電気絶縁層19(図2参照)の元となる絶縁層19Aを形成する。この絶縁層19Aは、1×109Ω・cm程度以上の抵抗率を有していることが好ましく、このような絶縁層19Aは、例えば、光硬化性樹脂等の有機材料やシリコン窒化物等の無機材料により形成される。有機材料により絶縁層19Aを形成する場合には、当該有機材料に所望の色材を含有させて、遮光性を付与してもよい。絶縁層19Aの形成方法は、その材質に応じて塗布法、スピンコート法、物理的気相蒸着法、化学的気相蒸着法等、適宜選択される。
In the fourth sub-process, as shown in FIG. 11, an insulating
第5サブ工程では、第4サブ工程で形成した絶縁層19Aをパターニングして電気絶縁層19を得た後、図12に示すように、透明基板1上に有機光電変換層13および陰極3を形成し、これらを覆うようにして封止部15を配置する。
In the fifth sub-process, after the insulating
電気絶縁層19は、例えば、上述の絶縁層19Aをリソグラフィー法(フォトリソグラフィー法、電子線リソグラフィー法等)によって所定形状にパターニングすることで形成される。
The electrical insulating
有機光電変換層13は、例えば電子供与性有機材料と電子受容性有機材料とを用いて構成することができる。これら電子供与性有機材料および電子受容性有機材料は、互いに混合物を形成していてもよいし、互いに分離していてもよい。
The organic
ここで、上記の「混合物」とは、液相または固相の材料を容器に入れ、必要に応じて溶剤を添加したうえで攪拌等により混ざり合わせた状態のものをいい、これをスピンコート法やインクジェット法等で成膜したものを含む。また、電子供与性有機材料と電子受容性有機材料との混合状態は均一である必要はなく、不均一に混ざっていてもよいし、一部のみが混合物を形成していてもよい。一方、電子供与性有機材料と電子受容性有機材料とが互いに分離している場合、各層は互いに完全に分離していなくてもよく、電子供与性有機材料を含む層と電子受容性有機材料を含む層との界面においてこれらの層が混合状態を形成してもよい。例えば電子供与性有機材料を含む層と電子受容性有機材料を含む層とをそれぞれ別の方法で形成することにより、これらの層が互いに完全に分離した有機光電変換層13を得ることができる。電子供与性有機材料および電子受容性有機材料それぞれの具体例については後述する。
Here, the above-mentioned “mixture” refers to a liquid phase or solid phase material put into a container, added with a solvent as necessary, and mixed by stirring or the like, and this is a spin coating method. And those formed by an inkjet method or the like. Further, the mixed state of the electron-donating organic material and the electron-accepting organic material does not need to be uniform, and may be mixed nonuniformly or only a part may form a mixture. On the other hand, when the electron-donating organic material and the electron-accepting organic material are separated from each other, the layers may not be completely separated from each other. These layers may form a mixed state at the interface with the containing layer. For example, by forming the layer containing an electron donating organic material and the layer containing an electron accepting organic material by different methods, the organic
このような有機光電変換層13は、使用する有機材料に応じて、例えば真空蒸着法やスパッタリング法等の真空プロセスやスピンコート法、ディッピング法、インクジェット法等のウェットプロセスにより形成することができ、ウェットプロセスにより有機光電変換層13を形成した場合には、低コスト、高生産性の下に光電変換デバイス30を得ることが容易になる。
Such an organic
陰極3の材料としては、有機光電変換層13で生じた電子を効率よく取り出すことができる材料が好ましく、アルミニウム、インジウム、マグネシウム、チタン、銀、カルシウム、ストロンチウム、タングステン、クロム、バリウム、ニッケル等の金属や、これらの金属を含有した合金、あるいは前記の金属を含有した導電性の酸化物もしくはフッ化物等が用いられる。有機光電変換層13での光電変換効率を高めるうえからは、光電変換に寄与することなく陰極3に達した光を再び有機光電変換層13へ供給して光電変換に寄与させることができるように、光反射率の高い導電性材料によって陰極3を形成することが好ましい。
The material of the
前述した陽極12r,12g,12bと同様に、陰極3は単層構造とすることもできるし、積層構造とすることもできる。陰極3の形成は、例えば抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法等の物理的気相蒸着法により行うことができる。
Similarly to the
封止部15の材料としては、所望の水蒸気透過率および酸素透過率を有するガラスや樹脂等、所望の無機材料または有機材料が用いられる。例えば、所望の無機材料または有機材料からなる平板に凹部を形成して当該平板を極浅い箱状に成形することにより、封止部15を得ることができる。このような封止部15は、例えば、所望の水蒸気透過率および酸素透過率を有する軟ろう等の無機接着材や、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、二液型接着剤等の有機接着材により、透明基板1上に固着される。
As a material of the sealing
また、陰極3および有機光電変換層13を覆うようにして酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、フッ化リチウム等からなる無機膜や、ゾル−ゲル法によるガラス膜、あるいは熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、封止効果のあるシラン系高分子材料等からなる有機膜を形成することにより封止部を形成することも可能である。
Further, an inorganic film made of silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, silicon nitride, lithium fluoride, etc., a glass film by a sol-gel method, or thermosetting so as to cover the
このようにして封止部まで形成することにより、複数の有機光電変換素子を備えた光電変換基板30Aが得られる。
Thus, by forming even a sealing part,
なお、有機光電変換層13を構成する前述の電子供与性有機材料としては、(1)フェニレンビニレンおよびその誘導体、フルオレンおよびその誘導体(骨格にキノリン基またはピリジン基を有するフルオレン系コポリマー(P0F66、P1F66、PFPV等)等)、フルオレン含有アリールアミンポリマー、カルバゾールおよびその誘導体、インドールおよびその誘導体、ピレンおよびその誘導体、ピロールおよびその誘導体、ピコリンおよびその誘導体、チオフェンおよびその誘導体、アセチレンおよびその誘導体、ジアセチレンおよびその誘導体等の重合体ならびにその誘導体、(2)デンドリマーとして総称される一群の高分子材料、(3)ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物、(4)1,1−ビス(4−(ジ−p−トリルアミノ)フェニル)シクロヘキサン、4,4’,4”−トリメチルトリフェニルアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(p−ト
リル)−p−フェニレンジアミン、1−(N,N−ジ−p−トリルアミノ)ナフタレン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)−2,2’−ジメチルトリフェニルメタン、N,N,
N’,N’−テトラフェニル−4,4’−ジアミノビフェニル、N,N’−ジフェニル−
N,N’−ジ−m−トリル−4,4’−ジアミノビフェニル、N−フェニルカルバゾール
等の芳香族第三級アミン、(5)4−ジ−p−トリルアミノスチルベン、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4’−(4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル)スチルベン等のスチ
ルベン化合物、等を用いることができる。
The above-mentioned electron donating organic material constituting the organic
N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminobiphenyl, N, N′-diphenyl-
Aromatic tertiary amines such as N, N′-di-m-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl, N-phenylcarbazole, (5) 4-di-p-tolylaminostilbene, 4- (di- A stilbene compound such as p-tolylamino) -4 ′-(4- (di-p-tolylamino) styryl) stilbene, and the like can be used.
さらには、トリアゾールおよびその誘導体、オキサジアゾールおよびその誘導体、イミダゾールおよびその誘導体、ポリアリールアルカンおよびその誘導体、ピラゾリンおよびその誘導体、ピラゾロンおよびその誘導体、フェニレンジアミンおよびその誘導体、アリールアミンおよびその誘導体、アミノ置換カルコンおよびその誘導体、オキサゾールおよびその誘導体、スチリルアントラセンおよびその誘導体、フルオレノンおよびその誘導体、ヒドラゾンおよびその誘導体体、シラザンおよびその誘導体、ポリシラン系アニリン系共重合体、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポリ3−メチルチオフェン等も用いることができる。なお、電子供与性有機材料は、化学的に修飾してその吸収波長特性を調整することも可能である。 Furthermore, triazole and its derivatives, oxadiazole and its derivatives, imidazole and its derivatives, polyarylalkane and its derivatives, pyrazoline and its derivatives, pyrazolone and its derivatives, phenylenediamine and its derivatives, arylamine and its derivatives, amino Substituted chalcone and derivatives thereof, oxazole and derivatives thereof, styryl anthracene and derivatives thereof, fluorenone and derivatives thereof, hydrazone and derivatives thereof, silazane and derivatives thereof, polysilane aniline copolymers, styrylamine compounds, aromatic dimethylidin compounds Poly-3-methylthiophene can also be used. Note that the electron-donating organic material can be chemically modified to adjust the absorption wavelength characteristic.
一方、有機光電変換層13を構成する前述の電子受容性有機材料としては、上述した電子供与性有機材料と同様の低分子および高分子材料の他に、次の(i)〜(vi)の化合物、すなわち(i)1,3−ビス(4−tert−ブチルフェニル−1,3,4−オキサジアゾリル)フェニレン等のオキサジアゾールおよびその誘導体、(ii)フルオレンおよびその誘導体、(iii)アントラキノジメタンおよびその誘導体、(iv)ジフェニルキノンおよびその誘導体、(v)フラーレンおよびその誘導体([5,6]−フェニル C61 酪酸メチルエステル、[6,6]−フェニル C61 酪酸メチルエステル等)、(vi)カーボンナノチューブおよびその誘導体等、を繰り返し単位とする重合体や、上記(i)〜(vi)の化合物と他のモノマーとの共重合体等が用いられる。さらには、デンドリマーとして総称される一群の高分子材料を用いることもできる。なお、電子受容性有機材料は、化学的に修飾してその吸収波長特性を調整することも可能である。
<実装工程>
実装工程では、上述の光電変換基板を構成している透明基板上に形成された複数の有機光電変換素子を透明基板の長手方向に沿って複数の群に分け、該複数の群の各々に1つずつ読出し回路部を配置する。各読出し回路部は、対応する群を構成している有機光電変換素子の各々から読出し配線およびパッドを介して信号電荷を読み出すものであり、透明基板に実装される。
On the other hand, as the above-described electron-accepting organic material constituting the organic
<Mounting process>
In the mounting process, a plurality of organic photoelectric conversion elements formed on the transparent substrate constituting the photoelectric conversion substrate described above are divided into a plurality of groups along the longitudinal direction of the transparent substrate, and each of the plurality of groups has 1 Read circuit portions are arranged one by one. Each readout circuit unit reads out signal charges from each of the organic photoelectric conversion elements constituting the corresponding group through readout wirings and pads, and is mounted on a transparent substrate.
各読出し回路部5a〜5d(図1参照)としては、例えば、所定の集積回路が単結晶シリコン基板に形成された半導体ベアチップが用いられる。勿論、パッケージングされた半導体チップを読出し回路部として用いることも可能である。
As each of the read
図13に示すように、光電変換基板30Aを構成している透明基板1に各読出し回路部5a〜5d(図12においては1つの読出し回路部5cのみが現れている。)を実装するにあたっては、異方性導電フィルム21を用いることが好ましい。異方性導電フィル21を用いることにより、少ない実装面積の下に各読出し回路部5a〜5dを実装することができるので、光電変換デバイス30(図1参照)の小型化を図り易くなる。勿論、実装面積を大きくとれる場合には、異方性導電フィルムを用いることなく例えばワイヤボンディングにより各読出し回路部が透明基板上に実装されるように光電変換デバイスを構成することも可能である。この実装工程まで行うことにより、実施の形態1で説明した光電変換デバイス30が得られる。
As shown in FIG. 13, in mounting each
以上、実施の形態を2つ挙げて本発明の光電変換デバイスおよびその製造方法について説明したが、本発明は上述の形態に限定されるものではない。本発明の光電変換デバイスにおける読出し回路部の配置以外の構成は、当該光電変換デバイスの用途や当該光電変換デバイスに求められる性能等に応じて適宜選定可能である。 As mentioned above, although two Embodiments were mentioned and the photoelectric conversion device of this invention and its manufacturing method were demonstrated, this invention is not limited to the above-mentioned form. The configuration other than the arrangement of the readout circuit portion in the photoelectric conversion device of the present invention can be appropriately selected according to the use of the photoelectric conversion device, the performance required for the photoelectric conversion device, and the like.
例えば、透明基板1(図2参照)は、所望の機械的、熱的強度を有すると共に光を透過させる電気絶縁性基板であることが好ましいが、光電変換デバイス30の動作を妨げない範囲で、あるいは光電変換デバイス30の用途によっては、或る程度の導電性を有していてもよい。
For example, the transparent substrate 1 (see FIG. 2) is preferably an electrically insulating substrate that has desired mechanical and thermal strength and transmits light, but in a range that does not hinder the operation of the
また、光学フィルタ部10(図2参照)を設けるか否かは任意に選択することができる。光学フィルタ部10を設ける場合、当該光学フィルタ部10は、複数の有機光電変換素子それぞれへの入射光の光路に配置されて当該入射光中の所定の波長域の光を透過させるものであればよく、原色系の3つの光学フィルタ10R,10G,10Bにより構成する他に、補色系の3つの光学フィルタ(シアンフィルタ、マゼンタフィルタ、およびイエローフィルタ)や単色の光学フィルタにより構成することもできる。また、これらの光学フィルタと同様の光学的機能を有するホログラフィック素子によっても光学フィルタ部10を構成することが可能である。
Further, whether or not to provide the optical filter unit 10 (see FIG. 2) can be arbitrarily selected. When the
光電変換部2(例えば図1参照)での有機光電変換素子の配列構造は、3つの有機光電変換素子を繰り返し単位とするものの他に、1つの有機光電変換素子、2つの有機光電変換素子、または4つ以上の有機光電変換素子を繰り返し単位とするものであってもよい。個々の有機光電変換素子の平面視上の大きさは、光電変換デバイス30の用途や性能等に応じて適宜選定可能である。
The arrangement structure of the organic photoelectric conversion elements in the photoelectric conversion unit 2 (see, for example, FIG. 1) includes one organic photoelectric conversion element, two organic photoelectric conversion elements, Alternatively, four or more organic photoelectric conversion elements may be used as a repeating unit. The size of each organic photoelectric conversion element in plan view can be selected as appropriate according to the application and performance of the
各有機光電変換素子には、陽極12r,12g,12bそれぞれの平面視上の内縁部を覆うようにして、光硬化性樹脂層を設けることもできる。この光硬化性樹脂層は、例えば、所望の光硬化性樹脂組成物層をリソグラフィー法によって所定形状にパターニングすることで形成される。エッチングプロセスを利用しないので、形状精度を高め易い。そして、このようにして光硬化性樹脂層を設けることにより、各陽極12r,12g,12bの位置精度や形状精度をそれ程高めなくても、各有機光電変換素子での有効面積を当該光硬化性樹脂層により規定することができ、結果として、本発明の光電変換デバイスを用いてリニアイメージセンサを構成したときに、高品位の画像データを得易くなる。上記の光効果性樹脂層は、読出し配線を覆う電気絶縁層の材料から読出し配線と一緒に形成することもできるし、読出し配線を覆う電気絶縁層とは別個に形成することもできる。
Each organic photoelectric conversion element can also be provided with a photocurable resin layer so as to cover inner edges of the
個々の有機光電変換素子における陽極12r,12gまたは12bとその上の有機光電変換層13との間には、必要に応じて、陽極12r,12g,12bよりも高い仕事関数を有すると共に前述の電子供与性材料よりも低い仕事関数を有する物質からなる正極バッファ層を介在させることができる。同様に、有機光電変換層13とその上の陰極3との間には、必要に応じて、フッ化リチウムをはじめとする金属フッ化物や金属酸化物等、前述の電子受容性材料よりも高い仕事関数を有すると共に陰極3よりも低い仕事関数を有する物質からなる負極バッファ層を介在させることができる。
Between the
読出し配線4を覆う電気絶縁層19は、各パッド17r,17g,17bの側面で該パッド17r,17g,17bに接した状態で設ける他に、各パッド17r,17g,17bから或る程度離隔させて、例えば異方性導電フィルム中の導電性粒子の粒径未満の距離だけ離隔させて設けることもできる。このようにして電気絶縁層19を形成すると、電気絶縁層19の位置に多少の製造誤差が生じても、読出し回路部5a〜5dの実装時に該読出し回路部5a〜5dのバンプBuとパッド17r,17gまたは17bとを確実に導通させることができる。
The electrical insulating
読出し配線4(図1または図2参照)、第1配線7、および第2配線8の各々は、前述した陽極12r,12g,12bと同じ材料によって形成する他に、他の導電性材料、例えば金、クロム、銅等により形成することもできる。また、複数種の導電性材料の混合物や、各層が互いに異なる導電性材料からなる積層物によって形成することもできる。
Each of the readout wiring 4 (see FIG. 1 or FIG. 2), the first wiring 7, and the
透明基板1への各読出し回路部5a〜5dの実装は、異方性導電フィルムを用いることなく、異方導電性接着剤を用いて行うこともできる。また、既に説明したように、ワイヤボンディングにより行うことも可能である。透明基板1に実装する読出し回路部の数、ひいては光電変換部2における有機光電変換素子の群の数は、有機光電変換素子の総数や本発明の光電変電バイスを用いて構成されるリニアイメージセンサでの読み取り速度等に応じて適宜選定可能である。上記の読み取り速度をできるだけ速くするという観点からは、3つ以上の読出し回路部を透明基板1に実装することが好ましい。その他、本発明の光電変換デバイスおよびその製造方法については、種々の変形、修飾、組合せ等が可能である。以下、本発明の具体的な内容について、実施例を挙げて更に説明する。
The
(実施例1)
まず、透明基板として長板状のソーダガラス基板を用意した。このソーダガラス基板上にスパッタ法により膜厚150nmのITO膜を成膜した後、該ITO膜上にスピンコート法によりレジスト材(東京応化社製のOFPR−800(商品名))を塗布して膜厚1μmのレジスト膜を形成し、このレジスト膜をプリベークした後に当該レジスト膜に選択的な露光、現像、およびポストベークを施して、所定形状のレジストパターンを得た。そして、該レジストパターンまで形成した透明基板(ソーダガラス基板)を液温60℃の50%塩酸水溶液中に浸漬して、レジストパターンが形成されていない部分のITO膜をエッチングした。
(Example 1)
First, a long plate-like soda glass substrate was prepared as a transparent substrate. An ITO film having a thickness of 150 nm is formed on the soda glass substrate by sputtering, and then a resist material (OFPR-800 (trade name) manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied on the ITO film by spin coating. A resist film having a thickness of 1 μm was formed, and after pre-baking the resist film, the resist film was selectively exposed, developed, and post-baked to obtain a resist pattern having a predetermined shape. Then, the transparent substrate (soda glass substrate) formed up to the resist pattern was immersed in a 50% hydrochloric acid aqueous solution at a liquid temperature of 60 ° C., and the ITO film in the portion where the resist pattern was not formed was etched.
この後、上記のレジストパターンを除去して、3行7500列に亘ってマトリックス状に配置された多数の陽極(有機光電変換素子用陽極)と、個々の陽極に1つずつ接続された読出し配線と、読み出し回路部同士を接続するための複数の第2配線とを得た。行方向(透明基板の長手方向)に隣り合う陽極同士のピッチは0.042mm、距離は0.005mmであり、列方向(透明基板の長手方向と平面視上直交する方向)に隣り合う陽極同士のピッチおよび距離も、それぞれ0.042mm、0.005mmである。 Thereafter, the resist pattern is removed, and a large number of anodes (anodes for organic photoelectric conversion elements) arranged in a matrix over 3 rows and 7500 columns, and readout wiring connected to each anode one by one And a plurality of second wirings for connecting the readout circuit portions to each other. The pitch between the adjacent anodes in the row direction (longitudinal direction of the transparent substrate) is 0.042 mm, the distance is 0.005 mm, and the adjacent anodes in the column direction (the direction orthogonal to the longitudinal direction of the transparent substrate in plan view) The pitch and distance are also 0.042 mm and 0.005 mm, respectively.
次に、陽極および読出し配線が形成された透明基板上に物理的気相蒸着法により膜厚1μmの銅(Cu)膜を成膜し、その上にスピンコート法によりレジスト材(東京応化社製のOFPR−800(商品名))を塗布して膜厚2μmのレジスト膜を形成し、このレジスト膜をプリベークした後に当該レジスト膜に選択的な露光、現像、およびポストベークを施して、所定形状のレジストパターンを得た。そして、該レジストパターンまで形成した透明基板(ソーダガラス基板)を液温が常温の50%燐酸溶液中に浸漬し、レジストパターンが形成されていない部分の銅膜をエッチングした。この後、上記のレジストパターンを除去して、各読出し配線の端部(陽極に接続されていない側の端部)上に位置する複数のパッドと、読出し回路部と回路基板とを接続するための複数の第1配線とを得た。 Next, a 1 μm-thick copper (Cu) film is formed on the transparent substrate on which the anode and readout wiring are formed by physical vapor deposition, and a resist material (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) is formed thereon by spin coating. OFPR-800 (trade name) is applied to form a resist film having a thickness of 2 μm, and after pre-baking the resist film, the resist film is selectively exposed, developed, and post-baked to form a predetermined shape. A resist pattern was obtained. Then, the transparent substrate (soda glass substrate) formed up to the resist pattern was immersed in a 50% phosphoric acid solution having a liquid temperature of room temperature, and the copper film in the portion where the resist pattern was not formed was etched. Thereafter, the resist pattern is removed, and the plurality of pads located on the end portions (end portions on the side not connected to the anode) of each read wiring are connected to the read circuit portion and the circuit board. A plurality of first wirings were obtained.
次いで、パッドおよび第1配線まで形成された透明基板上にポリイミド系の感光性樹脂組成物(東レ社製のフォトニース(商品名))をスピンコートして膜厚が約1μmの樹脂組成物層を形成し、この樹脂組成物層をプリベークした後に当該層に選択的な露光、現像、およびポストベークを施して、各読出し配線、各第1配線、および各第2配線の各々を覆う電気絶縁層を得た。この電気絶縁層は、隣り合う読出し配線同士を電気的に分離するためのものであると共に、読出し配線の各々を該読出し配線が対応する有機光電変換素子以外の有機光電変換素子から電気的に分離するためのものでもあり、各パッドの側面で該パッドに接した状態で形成されている。 Next, a polyimide-based photosensitive resin composition (Photo Nice (trade name) manufactured by Toray Industries, Inc.) is spin-coated on the transparent substrate formed up to the pad and the first wiring, and a resin composition layer having a film thickness of about 1 μm. After the resin composition layer is pre-baked, the layer is subjected to selective exposure, development, and post-baking to cover each readout wiring, each first wiring, and each second wiring. A layer was obtained. The electrical insulating layer is for electrically separating adjacent readout wirings, and electrically isolates each readout wiring from organic photoelectric conversion elements other than the organic photoelectric conversion element corresponding to the readout wiring. It is also for this purpose, and is formed in a state of being in contact with the pad on the side surface of each pad.
次に、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルフォネートとの混合物を目開き0.45μmのフィルタを通して透明基板上に滴下し、スピンコート法によって均一に塗布した。これを200℃のクリーンオーブン中で30分間加熱することで、上記の各陽極を覆う正極バッファ層を形成した。 Next, a mixture of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and polystyrene sulfonate was dropped on a transparent substrate through a filter having an aperture of 0.45 μm, and uniformly applied by a spin coat method. By heating this in a clean oven at 200 ° C. for 30 minutes, a positive electrode buffer layer covering each of the anodes was formed.
次いで、ポリ(2−メトキシ−5−(2’−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニ
レンビニレン)と[5,6]−フェニル C61 酪酸メチルエステルとを1:4の重量比で含有するクロロベンゼン溶液をスピンコート法により上記の正極側バッファ層上に塗布し、100℃のクリーンオーブン中で30分間加熱処理して、各陽極上に厚さ約100nmの有機光電変換層を形成した。
Next, a chlorobenzene solution containing poly (2-methoxy-5- (2′-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene) and [5,6] -phenyl C61 butyric acid methyl ester in a weight ratio of 1: 4 Was applied on the above positive electrode side buffer layer by a spin coat method, and was heat-treated in a clean oven at 100 ° C. for 30 minutes to form an organic photoelectric conversion layer having a thickness of about 100 nm on each anode.
続いて、0.27mPa(2×10-6Torr)以下の真空度にまで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、負極バッファ層としての膜厚2nmのフッ化リチウム膜と陰極としての膜厚約100nmのアルミニウム膜とを各有機光電変換層上にこの順番で順次成膜した。この陰極まで形成することにより、陽極(ITO膜)と、正極バッファ層と、有機光電変換層と、負極バッファ層と、陰極とを備えた有機光電変換素子が多数形成された。 Subsequently, in a resistance heating vapor deposition apparatus depressurized to a degree of vacuum of 0.27 mPa (2 × 10 −6 Torr) or less, a lithium fluoride film with a thickness of 2 nm as a negative electrode buffer layer and a film thickness as a cathode A 100 nm aluminum film was sequentially formed on each organic photoelectric conversion layer in this order. By forming up to this cathode, many organic photoelectric conversion elements including an anode (ITO film), a positive electrode buffer layer, an organic photoelectric conversion layer, a negative electrode buffer layer, and a cathode were formed.
この後、封止部としてガラス製の極浅い箱状物を用意し、各有機光電変換素子を覆うようにして当該箱状物をエポキシ系の光硬化型接着剤により透明基板上に固着させてから、透明基板上に異方性導電フィルムを介して4つの読出し回路部をフリップチップボンディングした。個々の読出し回路部は、所定の集積回路が形成された半導体ベアチップからなる。 After this, an extremely shallow box-shaped object made of glass is prepared as a sealing part, and the box-shaped object is fixed on a transparent substrate with an epoxy-based photocurable adhesive so as to cover each organic photoelectric conversion element. Thus, four read circuit parts were flip-chip bonded on the transparent substrate via an anisotropic conductive film. Each readout circuit unit is composed of a semiconductor bare chip on which a predetermined integrated circuit is formed.
このようにして4つの読出し回路部の実装まで行うことにより、目的とする光電変換デバイスが得られた。この光電変換デバイスは、図2に示した光電変換デバイス30から光学フィルタ部10および保護層11をそれぞれ除いた構造を有している。
Thus, the target photoelectric conversion device was obtained by carrying out to the mounting of four readout circuit parts. This photoelectric conversion device has a structure obtained by removing the
(実施例2)
透明基板として無アルカリガラス基板を用い、この透明基板上に光学フィルタ部および該光学フィルタ部を覆う保護層を設けた後、当該保護層上に各陽極(有機光電変換素子用陽極)を形成するようにした以外は実施例1と同様にして、図2に示した光電変換デバイス30と同様の構造を有する有機光電デバイスを得た。
(Example 2)
An alkali-free glass substrate is used as a transparent substrate, and an optical filter portion and a protective layer covering the optical filter portion are provided on the transparent substrate, and then each anode (an anode for an organic photoelectric conversion element) is formed on the protective layer. An organic photoelectric device having the same structure as that of the
このとき、上記の光学フィルタ部を設けるにあたっては、まず、透明基板(無アルカリガラス基板)上に所望色のカラーレジンを塗布して塗膜を形成し、該塗膜を100℃で仮焼成した後にフォトマスクを介して露光し、現像を行って、ストライプ状にパターニングされたカラーレジン層を得るという工程を赤色、緑色、および青色のカラーレジンそれぞれについて行って、膜厚2μmのストライプ状を呈する仮焼成カラーレジン層を計3層、並列に形成した。次いで、これら3層の仮焼成カラーレジン層を本焼成して、赤色カラーフィルタと緑色カラーフィルタと青色カラーフィルタとからなる光学フィルタ部を形成した。 At this time, in providing the optical filter portion, first, a color resin of a desired color is applied on a transparent substrate (non-alkali glass substrate) to form a coating film, and the coating film is temporarily fired at 100 ° C. After that, a process of obtaining a color resin layer patterned in a stripe shape by performing exposure through a photomask and developing is performed for each of the red, green, and blue color resins, so that a stripe shape with a film thickness of 2 μm is obtained. A total of three pre-fired color resin layers were formed in parallel. Next, these three pre-fired color resin layers were fired to form an optical filter portion composed of a red color filter, a green color filter, and a blue color filter.
また、上記の保護層を形成するにあたっては、まず、光学フィルタ部を覆うようにして熱硬化性樹脂組成物をスピンコート法により塗布して塗膜を形成し、この塗膜を乾燥させてから当該塗膜上に所定形状のフォトマスクを形成した。次いで、このフォトマスクを用いて上記乾燥後の塗膜を選択的に露光してから現像を行い、200℃で焼成することにより、光学フィルタ部の上面および側面を覆う保護層を形成した。この保護層の厚さ(光学フィルタ部上での厚さ)は約2μmであり、光学フィルタ部の側方においては保護層にテーパがついている。 In forming the protective layer, first, a thermosetting resin composition is applied by spin coating so as to cover the optical filter portion to form a coating film, and then the coating film is dried. A photomask having a predetermined shape was formed on the coating film. Next, the coated film after drying was selectively exposed using this photomask, developed, and baked at 200 ° C., thereby forming a protective layer covering the upper and side surfaces of the optical filter portion. The thickness of the protective layer (thickness on the optical filter portion) is about 2 μm, and the protective layer is tapered on the side of the optical filter portion.
(実施例3)
各パッドおよび各第1配線の材料として膜厚2μmのアルミニウム(Al)膜を用いた以外は実施例2と同様にして、図2に示した光電変換デバイス30と同様の構造を有する有機光電デバイスを得た。このとき、上記のアルミニウム膜は物理的気相蒸着法により成膜した。
(Example 3)
An organic photoelectric device having the same structure as the
このようにして得られた光電変換デバイスでは、実施例2で得た光電変換デバイスに比べて、透明基板の上面を基準としたときのパッドの上面の高さと読出し配線を覆う電気絶縁膜の上面の高さとの差が大きい。このため、異方性導電フィルムを介して読出し回路部を透明基板に実装する際に、上記の電気絶縁膜に阻害されることなく読出し回路部を透明基板側に十分に押し下げることができ、読み出し回路部のバンプと透明基板上のバンプとを確実に導通させ易い。 In the photoelectric conversion device thus obtained, compared to the photoelectric conversion device obtained in Example 2, the height of the upper surface of the pad when the upper surface of the transparent substrate is used as a reference and the upper surface of the electrical insulating film covering the readout wiring The difference with the height of is large. For this reason, when the readout circuit unit is mounted on the transparent substrate via the anisotropic conductive film, the readout circuit unit can be sufficiently pushed down to the transparent substrate side without being obstructed by the electrical insulating film, It is easy to reliably connect the bumps of the circuit portion and the bumps on the transparent substrate.
(実施例4)
光学フィルタ部を覆う保護層を透明基板上に設けるにあたって熱硬化性樹脂組成物の焼成温度を250℃にし、かつ当該保護層の厚さを約1.8μmとした点、各読出し配線、各第1配線、および各第2配線の各々を覆う電気絶縁層を得るにあたって、該電気絶縁層の元となる樹脂組成物層から各陽極(有機光電変換素子用陽極)の平面視上の内縁部を覆う電気絶縁層も一緒に形成した点、ならびに各読出し配線、各第1配線、および各第2配線の各々を覆う電気絶縁層がパッドの側面で該パッドに接するようにして当該電気絶縁層を形成した点をそれぞれ除き、他は実施例3と同様にして、図2に示した光電変換デバイス30と同様の構造を有する有機光電デバイスを得た。
Example 4
When the protective layer covering the optical filter portion is provided on the transparent substrate, the baking temperature of the thermosetting resin composition is 250 ° C., and the thickness of the protective layer is about 1.8 μm. When obtaining an electrical insulating layer covering each of the 1 wiring and each of the second wirings, the inner edge portion in plan view of each anode (anode for organic photoelectric conversion element) is formed from the resin composition layer that is the source of the electrical insulating layer. The electrical insulating layer is formed so that the electrical insulating layer covering each of the readout wiring, the first wiring, and the second wiring is in contact with the pad on the side surface of the pad. An organic photoelectric device having the same structure as that of the
このようにして得られた光電変換デバイスでは、個々の有機光電変換素子における陽極上に上記の電気絶縁層がリソグラフィー法により形成されており、その形状精度は高い。このため、各有機光電変換素子の有効面積を設計上の許容範囲内に収め易い。また、陽極端部(エッジ部)からの不安定な電流を削減することができる。さらに、各配線を覆う電気絶縁層がパッドの側面で該パッドに接しているので、異方性導電フィル中の導電粒子が電気絶縁層とパッドとの間に嵌り込んでしまうことがなく、不所望の箇所での導通が起こり難い。 In the photoelectric conversion device thus obtained, the above-mentioned electrical insulating layer is formed on the anode in each organic photoelectric conversion element by lithography, and the shape accuracy is high. For this reason, it is easy to keep the effective area of each organic photoelectric conversion element within the design tolerance. In addition, unstable current from the anode end (edge portion) can be reduced. In addition, since the electrical insulating layer covering each wiring is in contact with the pad at the side surface of the pad, the conductive particles in the anisotropic conductive film are not fitted between the electrical insulating layer and the pad, which is not necessary. It is difficult for conduction at a desired location.
(実施例5)
各読出し配線、各第1配線、および各第2配線の各々を覆う電気絶縁層がパッドの側面から1μm程度(異方性導電フィルム中の導電性粒子の粒径未満の距離に相当する。)離隔するようにして当該電気絶縁層を形成した以外は実施例4と同様にして、図2に示した光電変換デバイス30と同様の構造を有する有機光電デバイスを得た。
(Example 5)
An electrical insulating layer covering each readout wiring, each first wiring, and each second wiring is about 1 μm from the side surface of the pad (corresponding to a distance less than the particle size of the conductive particles in the anisotropic conductive film). An organic photoelectric device having the same structure as the
このようにして得られた光電変換デバイスでは、上述のように電気絶縁層がパッドの側面から離隔しているので、電気絶縁層の位置に多少の製造誤差が生じても、読出し回路部のバンプと透明基板上のパッドとを確実に導通させることができる。 In the photoelectric conversion device obtained in this way, since the electrical insulating layer is separated from the side surface of the pad as described above, even if a slight manufacturing error occurs in the position of the electrical insulating layer, the bump of the readout circuit section And the pad on the transparent substrate can be reliably conducted.
(実施例6)
各読出し配線、各第1配線、および各第2配線の各々を覆う電気絶縁層の原料として電気絶縁性のブラックレジスト(東京応化社製のCFPR BK 8311RE(商品名))を用いた以外は実施例4と同様にして、図2に示した光電変換デバイス30と同様の構造を有する有機光電デバイスを得た。
(Example 6)
Implemented except that an electrically insulating black resist (CFPR BK 8311RE (trade name) manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) was used as a raw material for the electrical insulating layer covering each readout wiring, each first wiring, and each second wiring. In the same manner as in Example 4, an organic photoelectric device having the same structure as the
このようにして得られた光電変換デバイスでは、上記の電気絶縁層が遮光性を有していることから、有機光電変換層のうちで陽極に直接接している箇所以外の箇所での光電変換が抑えられる。すなわち、有機光電変換素子として設計した箇所以外の箇所での光電変換が防止される。 In the photoelectric conversion device thus obtained, since the electrical insulating layer has a light-shielding property, photoelectric conversion at a location other than the location directly in contact with the anode in the organic photoelectric conversion layer is possible. It can be suppressed. That is, photoelectric conversion at a place other than the place designed as the organic photoelectric conversion element is prevented.
本発明の光電変換デバイスは、リニアイメージセンサにおける光電変換デバイスとして利用可能である。 The photoelectric conversion device of the present invention can be used as a photoelectric conversion device in a linear image sensor.
1 透明基板
2 光電変換部
3 有機光電変換素子用陰極(陰極)
4 読出し配線
5a〜5d 読出し回路部
6 回路基板
7 第1配線
8 第2配線
10 光学フィルタ部
10R 赤色フィルタ
10G 緑色フィルタ
10B 青色フィルタ
11 保護層
12r,12g,12b 光電変換素子用陽極(陽極)
13 有機光電変換層
15 封止部
17r,17g,17b,23,25 パッド
21 異方性導電フィルム
30 光電変換デバイス
30A 光電変換基板
DESCRIPTION OF
4
13 Organic
Claims (17)
前記基板上に該基板の長手方向に沿って整列配置された複数の有機光電変換素子と、
前記基板上に配置され、前記複数の有機光電変換素子を前記長手方向に沿って複数の群に分けて群毎に有機光電変換素子の各々から信号電荷を読み出す信号電荷読出し手段と、
を有することを特徴とする光電変換デバイス。 A long plate-like substrate;
A plurality of organic photoelectric conversion elements arranged on the substrate along the longitudinal direction of the substrate;
A signal charge reading means arranged on the substrate, for dividing the plurality of organic photoelectric conversion elements into a plurality of groups along the longitudinal direction and reading signal charges from each of the organic photoelectric conversion elements for each group;
A photoelectric conversion device comprising:
前記複数の有機光電変換素子の各々に1つずつ対応して前記基板上に配置されたパッドと、
前記複数の有機光電変換素子の各々に1つずつ対応して前記基板上に配置されて、前記有機光電変換素子と該有機光電変換素子に対応するパッドとを接続する読出し配線と、
前記複数の群の各々に1つずつ対応して前記基板上に配置され、対応する群を構成している有機光電変換素子の各々から前記読出し配線および前記パッドを介して信号電荷を読み出す読出し回路部と、
を含むことを特徴する光電変換デバイス。 The signal charge readout means includes
A pad disposed on the substrate corresponding to each of the plurality of organic photoelectric conversion elements;
Read wiring arranged on the substrate corresponding to each of the plurality of organic photoelectric conversion elements, and connecting the organic photoelectric conversion elements and pads corresponding to the organic photoelectric conversion elements;
A readout circuit arranged on the substrate corresponding to each of the plurality of groups, and reading out signal charges from each of the organic photoelectric conversion elements constituting the corresponding group via the readout wiring and the pad And
A photoelectric conversion device comprising:
前記複数の有機光電変換素子を前記長手方向に沿って複数の群に分け、該複数の群の各々に1つずつ、対応する群を構成している有機光電変換素子の各々から前記読出し配線および前記パッドを介して信号電荷を読み出す読出し回路部を前記基板に実装する実装工程と、
を含むことを特徴とする光電変換デバイスの製造方法。 A plurality of organic photoelectric conversion elements are arranged in alignment along the longitudinal direction of the long plate-like substrate, and pads are arranged corresponding to each of the plurality of organic photoelectric conversion elements, Furthermore, a photoelectric conversion substrate manufacturing step for obtaining a photoelectric conversion substrate in which a readout wiring for connecting each of the plurality of organic photoelectric conversion elements to a pad corresponding to the organic photoelectric conversion element is disposed;
Dividing the plurality of organic photoelectric conversion elements into a plurality of groups along the longitudinal direction, one for each of the plurality of groups, the readout wiring from each of the organic photoelectric conversion elements constituting the corresponding group, and A mounting step of mounting a readout circuit unit for reading signal charges through the pad on the substrate;
A process for producing a photoelectric conversion device comprising:
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2006242459A JP2008067034A (en) | 2006-09-07 | 2006-09-07 | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009260134A (en) * | 2008-04-18 | 2009-11-05 | Konica Minolta Holdings Inc | Photoelectric conversion device, manufacturing method therefor, and radiation image detecting device |
| JP2012104662A (en) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Nikon Corp | Imaging apparatus |
-
2006
- 2006-09-07 JP JP2006242459A patent/JP2008067034A/en active Pending
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