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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-21
(45)【発行日】2024-05-29
(54)【発明の名称】積層型撮像素子およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 27/146 20060101AFI20240522BHJP
H01L 31/10 20060101ALI20240522BHJP
【ＦＩ】
H01L27/146 C
H01L27/146 E
H01L31/10 Z
H01L31/10 D
H01L31/10 H
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2020131939
(22)【出願日】2020-08-03
(65)【公開番号】P2022028498
(43)【公開日】2022-02-16
【審査請求日】2023-07-03
(73)【特許権者】
【識別番号】000004352
【氏名又は名称】日本放送協会
(74)【代理人】
【識別番号】100097984
【弁理士】
【氏名又は名称】川野 宏
(74)【代理人】
【識別番号】100125265
【弁理士】
【氏名又は名称】貝塚 亮平
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 弘人
(72)【発明者】
【氏名】堺 俊克
(72)【発明者】
【氏名】相原 聡
(72)【発明者】
【氏名】大竹 浩
(72)【発明者】
【氏名】高木 友望
【審査官】脇水 佳弘
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－０８４６４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／０１０２６２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００５－３１１３１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１０７３００（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１８５９１４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－２１１２９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２０７５９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２３３５４０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平０８－３１５９８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１１９０６７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１８２８０８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２７／１４６
Ｈ０１Ｌ ３１／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
上方からの光を受光し得る回路基板の上方位置に、受光した該光を光電変換し得る、規則的に配列された画素に対応して形成された有機光電変換膜を画素電極と共通電極とで挟持してなる光電変換部を少なくとも１つ備えた積層型撮像素子であって、前記少なくとも１つの光電変換部が、当該光電変換部で生じた電荷を独立に読出す画素信号読出部を備え、
前記少なくとも１つの光電変換部において、前記有機光電変換膜を平面内で分離する壁構造を有し、
前記壁構造が、前記画素中の撮像領域である画素領域の外周に位置する非画素領域に形成されていることを特徴とする積層型撮像素子。
【請求項2】
前記少なくとも１つの光電変換部が、前記回路基板に最も近い第１層目の光電変換部であることを特徴とする請求項１に記載の積層型撮像素子。
【請求項3】
前記壁構造が、前記画素領域の外縁部から外方に垂直に延び、前記非画素領域内でストライプ状に延在することを特徴とする請求項１に記載の積層型撮像素子。
【請求項4】
前記壁構造は、前記画素電極が形成されていない領域にストライプ状に形成されるとともに、前記有機光電変換膜を分離する形状とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の積層型撮像素子。
【請求項5】
前記壁構造が前記画素の所定の境界域に配されるとともに、前記壁構造のストライプの間隔が、画素ピッチと同じであるものを含むことを特徴とする請求項４に記載の積層型撮像素子。
【請求項6】
前記壁構造が前記画素の所定の境界域に配されるとともに、前記壁構造のストライプの間隔は、撮像素子中心位置からの距離が小さくなる程、拡がるように設定されていることを特徴とする請求項４または５に記載の積層型撮像素子。
【請求項7】
前記壁構造が、前記画素電極が形成されていない領域に格子状に形成されるとともに、前記有機光電変換膜を分離する形状とされており、前記壁構造の上部に、前記共通電極と接続された、他部への接続配線として機能する接続電極を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の積層型撮像素子。
【請求項8】
前記接続電極の膜厚が、前記共通電極の膜厚より大きいことを特徴とする請求項７に記載の積層型撮像素子。
【請求項9】
前記有機光電変換膜と前記共通電極との合計膜厚が、前記壁構造と前記接続電極との合計膜厚より小さいことを特徴とする請求項７または８に記載の積層型撮像素子。
【請求項10】
前記壁構造が、前記画素電極が形成されていない領域に格子状に形成されるとともに、前記有機光電変換膜を分離する形状とされており、前記共通電極の上部に形成された絶縁膜と、
前記壁構造の上部に、前記絶縁膜を貫通して前記共通電極と導通された、他部への接続配線として機能する接続電極を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の積層型撮像素子。
【請求項11】
前記接続電極が前記画素電極の上部を覆わない構造とされていることを特徴とする請求項１０に記載の積層型撮像素子。
【請求項12】
前記壁構造の格子の間隔が、画素ピッチと同じであるものを含むことを特徴とする請求項７～１１のうちいずれか１項に記載の積層型撮像素子。
【請求項13】
前記壁構造が、下部よりも上部の方が、対応する前記有機光電変換膜側に張り出した２段構造となるように形成されるとともに、該２段構造の該下部の最上部の高さ位置が前記共通電極の上面の高さ位置よりも上方となるように形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の積層型撮像素子。
【請求項14】
請求項１～１３のうちいずれか１項に記載の積層型撮像素子の製造方法であって、所定のベース上の、各画素内に画素電極と画素信号読出部とを形成し、
前記画素の所定の境界域に沿い、かつ前記画素中の撮像領域である画素領域の外周に位置する非画素領域に壁構造を形成し、
次に、該壁構造により囲まれる各領域に有機光電変換膜を形成し、
この後、該有機光電変換膜上に共通電極を形成することを特徴とする積層型撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機光電変換膜を用いた積層型の撮像素子とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
垂直色分離型の撮像素子は、従来のカラーフィルタを用いた単板式のカラー撮像素子とは異なり、固有の波長域の光を吸収して電荷に変換する光電変換膜を３層（ＲＧＢ）重ねた構造を備えている。一般に垂直色分離型の撮像素子は、入射光を効率よく利用することができるため、高解像度・高感度な小型カラーカメラへの適用が期待されている。有機光電変換膜を用いた垂直色分離型の撮像素子として、これまで種々のデバイス構造が提案されている。
【0003】
この中で、有機光電変換膜を３層重ね、各有機光電変換膜の画素電極を基板上の読出し回路と接続して動作するデバイス構成が知られている（下記特許文献１を参照）。現在のＳｉ製造プロセスでは微小で高性能な読出し回路を容易に形成できるため、このような技術を用い、ＲＧＢ各光電変換膜の画素電極から、有機光電変換膜を貫通する貫通電極を通して、Ｓｉ基板に収容した読出し回路に接続することにより、各画素の信号を読出すことが可能となる。
【0004】
一方、透明な酸化物半導体ＴＦＴを各光電変換部に形成し、各々の光電変換部で生じた電荷を独立に読出す手法も提案されている（下記特許文献２、３、４等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００７－３１１６４７号公報
【文献】特開２００５－５１１１５号公報
【文献】特許第５１０２６９２号公報
【文献】特許第５５７２１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、特許文献１に記載の技術において、フォトリソグラフィー等によるパターニングを行った場合、特に、有機光電変換膜を上下に貫通する貫通電極を形成する際に、有機光電変換膜が薬品等によりダメージを受けやすく、有機光電変換膜の特性が大幅に劣化するため、有機光電変換膜を厚み方向に貫通する電極を形成することは難しく製造プロセスが確立されていない。
また、特許文献２、３および４に記載の技術によっては、ガラス基板を介して積層する場合、各層にガラス基板を挟むために画素サイズに比べて光電変換部の積層体の厚みが大きくなってしまい、十分な解像度が得られない。そのため、有機光電変換膜を層間絶縁膜を介して積層する構造が実用性の面からも有望視されている。
しかし、有機光電変換膜を層間絶縁膜等の膜を介して直接積層する素子では、特性に優れた酸化物半導体ＴＦＴの形成に必要な高温プロセスを行う際に、特に下層の有機光電変換膜程、強い歪が生じ、有機光電変換膜が剥離するという課題があった。
実際に、本願発明者等の行った実験においても、ＲＧＢ３層の有機光電変換膜を積層すると、特に、１層目の外周部で膜剥がれが生じていた。
また、特許文献２、３および４に記載の技術によっては、ガラス基板を介して積層する場合、各層にガラス基板を挟むために画素サイズに比べて光電変換部の積層体の厚みが大きくなってしまい、十分な解像度が得られない。そのため、有機光電変換膜を層間絶縁膜を介して積層する構造が実用性の面からも有望視されている。
しかし、有機光電変換膜を層間絶縁膜等の膜を介して直接積層する素子では、特性に優れた酸化物半導体ＴＦＴの形成に必要な高温プロセスを行う際に、特に下層の有機光電変換膜程、強い歪が生じ、有機光電変換膜が剥離するという課題があった。
実際に、本願発明者等の行った実験においても、ＲＧＢ３層の有機光電変換膜を積層すると、特に、１層目の外周部で膜剥がれが生じていた。
【0007】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、有機光電変換膜が、積層プロセスでパターニングを行う場合に用いられる薬品等によりダメージを受けることなく、かつ、特性に優れた酸化物半導体であるＴＦＴの形成に必要な高温プロセスを行う際に有機光電変換膜に強い歪が生じるのを防止して、有機光電変換膜の特性劣化および膜剥がれを防止し得る、積層型撮像素子およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の基本構造に係る積層型撮像素子は、
上方からの光を受光し得る回路基板の上方位置に、受光した該光を光電変換し得る、規則的に配列された画素に対応して形成された有機光電変換膜を画素電極と共通電極とで挟持してなる光電変換部を少なくとも１つ備えた積層型撮像素子であって、
前記少なくとも１つの光電変換部が、当該光電変換部で生じた電荷を独立に読出す画素信号読出部を備え、
前記少なくとも１つの光電変換部において、前記有機光電変換膜を平面内で分離する壁構造を有し、
前記壁構造が、前記画素中の撮像領域である画素領域の外周に位置する非画素領域に形成されていることを特徴とするものである。
上方からの光を受光し得る回路基板の上方位置に、受光した該光を光電変換し得る、規則的に配列された画素に対応して形成された有機光電変換膜を画素電極と共通電極とで挟持してなる光電変換部を少なくとも１つ備えた積層型撮像素子であって、
前記少なくとも１つの光電変換部が、当該光電変換部で生じた電荷を独立に読出す画素信号読出部を備え、
前記少なくとも１つの光電変換部において、前記有機光電変換膜を平面内で分離する壁構造を有し、
前記壁構造が、前記画素中の撮像領域である画素領域の外周に位置する非画素領域に形成されていることを特徴とするものである。
【0009】
また、上記基本構造の積層型撮像素子において、
前記少なくとも１つの光電変換部が、前記回路基板に最も近い第１層目の光電変換部であることが好ましい。
また、上記積層型撮像素子において、
前記壁構造が、前記画素領域の外縁部から外方に垂直に延び、前記非画素領域内でストライプ状に延在するものとすることができる。
前記少なくとも１つの光電変換部が、前記回路基板に最も近い第１層目の光電変換部であることが好ましい。
また、上記積層型撮像素子において、
前記壁構造が、前記画素領域の外縁部から外方に垂直に延び、前記非画素領域内でストライプ状に延在するものとすることができる。
【0010】
また、本発明に係る第２の積層型撮像素子は、上記基本構造の積層型撮像素子において、
前記壁構造は、前記画素電極が形成されていない領域にストライプ状に形成されるとともに、前記有機光電変換膜を分離する形状とされていることを特徴とするものである。
また、上記第２の積層型撮像素子において、
前記壁構造が前記画素の所定の境界域に配されるとともに、前記壁構造のストライプの間隔が、画素ピッチと同じであるものを含むことが好ましい。
また、上記第２の積層型撮像素子において、
前記壁構造が前記画素の所定の境界域に配されるとともに、前記壁構造のストライプの間隔は、撮像素子中心位置からの距離が小さくなる程、拡がるように設定されていることが好ましい。
前記壁構造は、前記画素電極が形成されていない領域にストライプ状に形成されるとともに、前記有機光電変換膜を分離する形状とされていることを特徴とするものである。
また、上記第２の積層型撮像素子において、
前記壁構造が前記画素の所定の境界域に配されるとともに、前記壁構造のストライプの間隔が、画素ピッチと同じであるものを含むことが好ましい。
また、上記第２の積層型撮像素子において、
前記壁構造が前記画素の所定の境界域に配されるとともに、前記壁構造のストライプの間隔は、撮像素子中心位置からの距離が小さくなる程、拡がるように設定されていることが好ましい。
【0011】
また、本発明に係る第３の積層型撮像素子は、上記基本構造の積層型撮像素子において、
前記壁構造が、前記画素電極が形成されていない領域に格子状に形成されるとともに、前記有機光電変換膜を分離する形状とされており、
前記壁構造の上部に、前記共通電極と接続された、他部への接続配線として機能する接続電極を備えたことを特徴とするものである。
また、上記第３の積層型撮像素子において、
前記接続電極の膜厚が、前記共通電極の膜厚より大きいことが好ましい。
また、上記第３の積層型撮像素子において、
前記有機光電変換膜と前記共通電極との合計膜厚が、前記壁構造と前記接続電極との合計膜厚より小さいことが好ましい。
前記壁構造が、前記画素電極が形成されていない領域に格子状に形成されるとともに、前記有機光電変換膜を分離する形状とされており、
前記壁構造の上部に、前記共通電極と接続された、他部への接続配線として機能する接続電極を備えたことを特徴とするものである。
また、上記第３の積層型撮像素子において、
前記接続電極の膜厚が、前記共通電極の膜厚より大きいことが好ましい。
また、上記第３の積層型撮像素子において、
前記有機光電変換膜と前記共通電極との合計膜厚が、前記壁構造と前記接続電極との合計膜厚より小さいことが好ましい。
【0012】
また、本発明に係る第４の積層型撮像素子は、上記基本構造の積層型撮像素子において、
前記壁構造が、前記画素電極が形成されていない領域に格子状に形成されるとともに、前記有機光電変換膜を分離する形状とされており、
前記共通電極の上部に形成された絶縁膜と、
前記壁構造の上部に、前記絶縁膜を貫通して前記共通電極と導通された、他部への接続配線として機能する接続電極を備えたことを特徴とするものである。
また、上記第４の積層型撮像素子において、
前記接続電極が前記画素電極の上部を覆わない構造とされていることが好ましい。
また、上記第３または上記第４の積層型撮像素子において、
前記壁構造の格子の間隔が、画素ピッチと同じであるものを含むことが好ましい。
前記壁構造が、前記画素電極が形成されていない領域に格子状に形成されるとともに、前記有機光電変換膜を分離する形状とされており、
前記共通電極の上部に形成された絶縁膜と、
前記壁構造の上部に、前記絶縁膜を貫通して前記共通電極と導通された、他部への接続配線として機能する接続電極を備えたことを特徴とするものである。
また、上記第４の積層型撮像素子において、
前記接続電極が前記画素電極の上部を覆わない構造とされていることが好ましい。
また、上記第３または上記第４の積層型撮像素子において、
前記壁構造の格子の間隔が、画素ピッチと同じであるものを含むことが好ましい。
【0013】
また、本発明に係る第５の積層型撮像素子は、上記基本構造の積層型撮像素子において、
前記壁構造が、下部よりも上部の方が、対応する前記有機光電変換膜側に張り出した２段構造となるように形成されるとともに、該２段構造の該下部の最上部の高さ位置が前記共通電極の上面の高さ位置よりも上方となるように形成されてなることを特徴とするものである。
前記壁構造が、下部よりも上部の方が、対応する前記有機光電変換膜側に張り出した２段構造となるように形成されるとともに、該２段構造の該下部の最上部の高さ位置が前記共通電極の上面の高さ位置よりも上方となるように形成されてなることを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明に係る積層型撮像素子の製造方法は、上述したいずれかの積層型撮像素子を製造する方法であって、
所定のベース上の、各画素内に画素電極と画素信号読出部とを形成し、
前記画素の所定の境界域に沿い、かつ前記画素中の撮像領域である画素領域の外周に位置する非画素領域に壁構造を形成し、
次に、該壁構造により囲まれる各領域に有機光電変換膜を形成し、
この後、該有機光電変換膜上に共通電極を形成することを特徴とするものである。
所定のベース上の、各画素内に画素電極と画素信号読出部とを形成し、
前記画素の所定の境界域に沿い、かつ前記画素中の撮像領域である画素領域の外周に位置する非画素領域に壁構造を形成し、
次に、該壁構造により囲まれる各領域に有機光電変換膜を形成し、
この後、該有機光電変換膜上に共通電極を形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0015】
本発明に係る積層型撮像素子は、光電変換部が、その光電変換部で生じた電荷を独立に読出す画素信号読出部を備えるタイプであり、この光電変換部において、有機光電変換膜を平面内で分離する壁構造を有する構成とされている。
有機光電変換膜（光電変換部）を層間絶縁膜等の膜を介して直接積層する素子では、特性に優れた酸化物半導体ＴＦＴの形成に必要な高温プロセスを行う際に、有機光電変換膜（光電変換部）、特に下層の有機光電変換膜（光電変換部）に強い歪が生じ、有機光電変換膜（光電変換部）が剥離することが問題となっているが、本発明の積層型撮像素子の如く、有機光電変換膜を、壁構造によって、平面内で分離するようにすることで、高温プロセスを実施する際にも、有機光電変換膜（光電変換部）にかかる圧力を分散し、強い歪の発生を阻止することができる。
したがって、本発明の積層型撮像素子およびその製造方法によれば、従来の貫通電極を形成する場合に生じていた有機光電変換膜の特性劣化を抑制しつつ、有機光電変換膜（光電変換部）の剥離を防止することが可能となり、良好な積層型撮像素子を実現することができる。
有機光電変換膜（光電変換部）を層間絶縁膜等の膜を介して直接積層する素子では、特性に優れた酸化物半導体ＴＦＴの形成に必要な高温プロセスを行う際に、有機光電変換膜（光電変換部）、特に下層の有機光電変換膜（光電変換部）に強い歪が生じ、有機光電変換膜（光電変換部）が剥離することが問題となっているが、本発明の積層型撮像素子の如く、有機光電変換膜を、壁構造によって、平面内で分離するようにすることで、高温プロセスを実施する際にも、有機光電変換膜（光電変換部）にかかる圧力を分散し、強い歪の発生を阻止することができる。
したがって、本発明の積層型撮像素子およびその製造方法によれば、従来の貫通電極を形成する場合に生じていた有機光電変換膜の特性劣化を抑制しつつ、有機光電変換膜（光電変換部）の剥離を防止することが可能となり、良好な積層型撮像素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施例１に係る積層型撮像素子の概念的な構造を示す概略縦断面図である。
【図2】本発明の実施例１に係る積層型撮像素子の画素領域における画素の構成を示す概略縦断面図である。
【図3】実施例１に係る積層型撮像素子の有機層分離壁を示す平面図である（（ａ）はストライプ状の有機層分離壁、（ｂ）は格子状の有機層分離壁）。
【図4】図３に示す非画素領域における有機層分離壁のパターン例を示す概略平面図である（（ａ）は放射状パターンの例、（ｂ）は同心円状パターンの例、（ｃ）は（ａ）と（ｂ）を組合わせたパターンの例、（ｄ）は格子状パターンの例）。
【図6】実施例１の変型例（（ａ）～（ｃ））に係る積層型撮像素子の、画素領域および非画素領域における素子構造を示す縦断面図である。
【図7】実施例１に係る積層型撮像素子の、層構造の種々の例（（ａ）～（ｄ））を示す概略縦断面図である。
【図8A】実施例１に係る積層型撮像素子の製造方法の工程（その１）を示す概略図である（（ａ）～（ｄ））。
【図8B】実施例１に係る積層型撮像素子の製造方法の工程（その２）を示す概略図である（（ｅ）～（ｇ））。
【図9A】本発明の実施例２に係る積層型撮像素子の概念的な構造を示す概略縦断面図である。
【図9B】本発明の実施例２に係る積層型撮像素子の概念的な構造を示す概略横断面図である。
【図10】実施例２に係る積層型撮像素子の有機層分離壁の配置態様（（ａ）～（ｃ））を示す概念的な平面図（一部断面図）である。
【図11】実施例２の変型例（（ａ）～（ｄ））に係る積層型撮像素子の層構造を示す概念的な断面図である。
【図12A】実施例２に係る積層型撮像素子の製造方法の工程（その１）を示す概略図である（（ａ）～（ｆ））。
【図12B】実施例２に係る積層型撮像素子の製造方法の工程（その２）を示す概略図である（（ｇ）～（ｋ））。
【図13】実施例２の変型例に係る積層型撮像素子の製造方法の一部工程を示す概略図である（（ａ）～（ｅ））。
【図14A】本発明の実施例３に係る積層型撮像素子の概念的な構造を示す概略縦断面図である。
【図14B】本発明の実施例３に係る積層型撮像素子の概念的な構造を示す概略横断面図である。
【図15】実施例３に係る積層型撮像素子の有機層分離壁の配置態様（（ａ）、（ｂ））を示す概念的な平面図（一部断面図）である。
【図16】実施例３の変型例（（ａ）～（ｄ））に係る積層型撮像素子の層構造を示す概念的な断面図である。
【図17A】実施例３に係る積層型撮像素子の製造方法の工程（その１）を示す概略図である（（ａ）～（ｅ））。
【図17B】実施例３に係る積層型撮像素子の製造方法の工程（その２）を示す概略図である（（ｆ）～（ｊ））。
【図17C】実施例３に係る積層型撮像素子の製造方法の工程（その３）を示す概略図である（（ｋ）～（ｎ））。
【図18】実施例３の変型例に係る積層型撮像素子の製造方法の一部工程を示す概略図である（ａ）～（ｅ））。
【図19A】本発明の実施例４に係る積層型撮像素子の概念的な構造を示す概略縦断面図である。
【図19B】本発明の実施例４に係る積層型撮像素子の概念的な構造を示す概略横断面図である。
【図20】実施例４に係る積層型撮像素子の、下部電極と接続電極の配設位置関係を示す概念的な平面図である。
【図21】実施例４に係る積層型撮像素子の有機層分離壁の配置態様（（ａ）、（ｂ））を示す概念的な平面図（一部断面図）である。
【図22】実施例４の変型例（（ａ）～（ｄ））に係る積層型撮像素子の層構造を示す概念的な断面図である。
【図23A】実施例４に係る積層型撮像素子の製造方法の工程（その１）を示す概略図である（（ａ）～（ｅ））。
【図23B】実施例４に係る積層型撮像素子の製造方法の工程（その２）を示す概略図である（（ｆ）～（ｊ））。
【図23C】実施例４に係る積層型撮像素子の製造方法の工程（その３）を示す概略図である（（ｋ）～（ｎ））。
【図24A】本発明の実施例５に係る積層型撮像素子の概念的な構造を示す概略縦断面図である。
【図24B】本発明の実施例５に係る積層型撮像素子の概念的な構造を示す概略横断面図である。
【図25A】実施例５に係る積層型撮像素子の製造方法の工程（その１）を示す概略図である（（ａ）～（ｄ））。
【図25B】実施例５に係る積層型撮像素子の製造方法の工程（その２）を示す概略図である（（ｅ）～（ｈ））。
【図25C】実施例５に係る積層型撮像素子の製造方法の工程（その３）を示す概略図である（（ｉ）～（ｌ））。
【図25D】実施例５に係る積層型撮像素子の製造方法の工程（その４）を示す概略図である（（ｍ）～（ｐ））。
【図25E】実施例５に係る積層型撮像素子の製造方法の工程（その５）を示す概略図である（（ｑ）、（ｒ））。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施形態に係る積層型撮像素子およびその製造方法について図面を用いて説明する。すなわち、本実施形態に係る積層型撮像素子およびその製造方法を、実施例１～５により具体的に説明するが、いずれも、光電変換部が、その光電変換部で生じた電荷を独立に読み出す薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備える構成を前提としており、この光電変換部において、有機光電変換膜を平面内で分離する有機層分離壁を有する構成とされている。
【0018】
＜実施例１＞
図１は実施例１に係る積層型撮像素子１の断面図を示すものである。ただし、図１は、実施例１に係る積層型撮像素子１の積層構造について、説明の便宜のため概念的に示すものであるから、実際の積層型撮像素子１とは、整合していない部分がある（図９Ａ、図１４Ａ、図１９Ａおよび図２４Ａの積層型撮像素子１０１、２０１、３０１および４０１において同じ）。
図１は実施例１に係る積層型撮像素子１の断面図を示すものである。ただし、図１は、実施例１に係る積層型撮像素子１の積層構造について、説明の便宜のため概念的に示すものであるから、実際の積層型撮像素子１とは、整合していない部分がある（図９Ａ、図１４Ａ、図１９Ａおよび図２４Ａの積層型撮像素子１０１、２０１、３０１および４０１において同じ）。
【0019】
（積層型撮像素子の構成）
図１（図２を参照）に示すように、本実施例では、回路基板２上において、下部電極２１、３１、４１と上部電極２４、３４、４４の間に有機光電変換膜２０、３０、４０が挟持されてなる、第１光電変換部（第１層）２０Ａ、第２光電変換部（第２層）３０Ａ、および第３光電変換部（第３層）４０Ａがこの順に積層された３層構造の撮像素子（ＲＧＢカラー撮像素子を想定）１が示されている。また、本実施例の変更態様としては、有機光電変換膜を１層、２層、さらには４層以上用いた撮像素子が挙げられる。このような変更態様に係る撮像素子は、実施例１と同様に、後述する実施例２～５についても同様に適用することができる。
図１（図２を参照）に示すように、本実施例では、回路基板２上において、下部電極２１、３１、４１と上部電極２４、３４、４４の間に有機光電変換膜２０、３０、４０が挟持されてなる、第１光電変換部（第１層）２０Ａ、第２光電変換部（第２層）３０Ａ、および第３光電変換部（第３層）４０Ａがこの順に積層された３層構造の撮像素子（ＲＧＢカラー撮像素子を想定）１が示されている。また、本実施例の変更態様としては、有機光電変換膜を１層、２層、さらには４層以上用いた撮像素子が挙げられる。このような変更態様に係る撮像素子は、実施例１と同様に、後述する実施例２～５についても同様に適用することができる。
【0020】
また、上記有機光電変換膜２０、３０、４０は、暗電流（光が入射されていない時に出力される電流）の低減や有機光電変換膜の量子効率向上のために、電子輸送材料、正孔輸送材料、電子注入阻止（電子ブロッキング）材料、および正孔注入阻止（正孔ブロッキング）材料等を、有機光電変換材料に混合または積層することにより備えてもよい。ここではそれら全てを含めて有機光電変換膜２０、３０、４０として表現するものとする。
【0021】
上記回路基板２には、ＡＤ変換回路、ＤＡ変換回路、およびメモリ等の画素電極から電荷を読み出し、信号処理するための回路やその周辺回路、ＣＭＯＳイメージセンサ等（ここではそれらの総称として読出し回路と称するものとする）が形成されており、Ｓｉ基板を用いることで微細化が可能である。回路基板２はＳｉに限られるものではなく、種々の材料を適用することができ、例えばガラス基板上に酸化物半導体からなるＴＦＴ等を設けるように構成すれば、透明な撮像素子とすることも可能である。なお、本発明では、読出し回路が形成されているか否かに関わらず、その上に光電変換部を形成するための土台となる部分を、回路基板２と称するものとする。
【0022】
前述したように、回路基板２上に、第１光電変換部（第１層）２０Ａ、第２光電変換部（第２層）３０Ａ、および第３光電変換部（第３層）４０Ａが、順次積層された構造とされており、第３光電変換部４０Ａの上部には保護層７５が設けられており、各有機光電変換膜２０、３０、４０の劣化等を防ぐ構造とされている。各光電変換部２０Ａ、３０Ａ、４０Ａの間には互いに絶縁した状態とするための層間絶縁膜２７、３７が配されている。
【0023】
本実施例に係る積層型撮像素子１は、撮像面において実際に映像を検出するセンサとして機能する画素領域１１と、この画素領域１１を取り囲む非画素領域１２に分けられており、非画素領域１２には第１有機光電変換膜２０を横方向の小領域に分離する、有機層分離壁２５が形成されている。有機層分離壁２５の機能や形状については後述する。
【0024】
図２は、上記画素領域１１における画素の構成を示すものである。第１～第３の光電変換部２０Ａ、３０Ａ、４０Ａは、各々に対応する、第１～第３有機光電変換膜２０、３０、４０、第１～第３下部電極（画素電極）２１、３１、４１、第１～第３上部電極（共通電極）２４、３４、４４、および第１～第３薄膜トランジスタ（以下、薄膜トランジスタをＴＦＴとも称する）２８、３８、４８を備えており、第１～第３下部電極２１、３１、４１と第１～第３上部電極２４、３４、４４との間に電圧を印加し、第１～第３有機光電変換膜２０、３０、４０で発生した電荷が第１～第３下部電極２１、３１、４１を介して、第１～第３ＴＦＴ２８、３８、４８で読み出され、適宜増幅され信号として取り出される。
【0025】
第１～第３ＴＦＴ２８、３８、４８は、画素選択ＴＦＴや増幅用ＴＦＴ等、検出方式により複数のＴＦＴを適用することができ、検出方式や画素回路に応じて自由な構成とすることが可能である。
なお、図２には記載されていないが、配線電極、絶縁膜、キャパシタ等の、一般的な撮像素子に用いられる画素構造は全て本実施例の撮像素子に適用することが可能である。
なお、図２には記載されていないが、配線電極、絶縁膜、キャパシタ等の、一般的な撮像素子に用いられる画素構造は全て本実施例の撮像素子に適用することが可能である。
【0026】
配線電極、下部電極２１、３１、４１、上部電極２４、３４、４４、およびＴＦＴ２８、３８、４８のソース・ドレイン電極に用いられる材料としては、金属や導電性ペースト等の、導電性を有する種々の材料を適用することが可能であるが、ＩＴＯ等の透明な材料を適用すれば、透明な撮像素子を構築することも可能である。
【0027】
ＴＦＴ２８、３８、４８を構成する半導体材料としては、ＩＧＺＯ、ＩＴＺＯ、ＺｎＯ等の酸化物半導体を用いると透明な撮像素子を構成することが可能であるが、有機半導体等既存の材料を適宜用いることが可能である。ただし、２層目以上の半導体材料は、第１層目の第１有機光電変換膜２０が劣化しない温度で形成できる材料を選択する必要がある。
【0028】
また全ての光電変換部２０Ａ、３０Ａ、４０Ａに有機光電変換膜２０、３０、４０を配設せずともよく、一部は無機材料、有機と無機のハイブリッド材料等で、任意に構成することが可能である。
なお、非画素領域１２においては映像を検出する必要がないため下部電極２１、３１、４１等は不要であるが、図２に示す下部電極２１、３１、４１等の構成を非画素領域に形成しても構わない。
なお、非画素領域１２においては映像を検出する必要がないため下部電極２１、３１、４１等は不要であるが、図２に示す下部電極２１、３１、４１等の構成を非画素領域に形成しても構わない。
【0029】
図３は本実施例に係る積層型撮像素子１の平面構成を示すものであり、第１光電変換部２０Ａに形成される第１有機層分離壁２５の基本パターン例を示している。ここでは画素形状が矩形状とされ、中央部の矩形の領域が画素領域１１とされ、その周辺部は全て非画素領域１２とされている。
【0030】
図３において、非画素領域１２の右上の矩形の領域を後述の説明用に非画素領域（角）と称する。同図の非画素領域１２には、第１有機層分離壁２５が線で描かれており、図３（ａ）における第１有機層分離壁２５はストライプ状であることが、また、図３（ｂ）における第１有機層分離壁２５は格子状であることが各々示されている。
【0031】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図３に示す非画素領域（角）に形成される有機層分離壁の形状の例を各々示すものである。
すなわち、放射線状の有機層分離壁２５ａ（図４（ａ））、同心円状の有機層分離壁２５ｂ（図４（ｂ））、放射線と同心円を組み合わせた形状の有機層分離壁２５ｃ（図４（ｃ））、さらには格子状の有機層分離壁２５ｄ（図４（ｄ））が一例として挙げられるが、その他の種々の形状のものを選択することも勿論可能である。
すなわち、放射線状の有機層分離壁２５ａ（図４（ａ））、同心円状の有機層分離壁２５ｂ（図４（ｂ））、放射線と同心円を組み合わせた形状の有機層分離壁２５ｃ（図４（ｃ））、さらには格子状の有機層分離壁２５ｄ（図４（ｄ））が一例として挙げられるが、その他の種々の形状のものを選択することも勿論可能である。
【0032】
上記第１有機層分離壁２５は第１光電変換部２０Ａの第１有機光電変換膜２０を細かい領域に区切る機能を有している。上層（第２層以上）の光電変換部３０Ａ、４０Ａ内にＴＦＴ等を形成する際に加熱プロセスが施されるが、第１有機光電変換膜２０の面積が大きいと周辺部に熱による歪みが集中するため、積層の段数が増える程、下層の有機光電変換部２０Ａ等に周辺部からの剥離が発生する状態となる。
【0033】
第１有機光電変換膜２０が第１有機層分離壁２５により空間的に区切られた構成とされることで、加熱プロセスに伴う第１光電変換部２０Ａの歪が緩和されるため、第１光電変換部２０Ａが剥離することなく積層構造の撮像素子を製造することが可能となる。
【0034】
図３および図４では連続した線状の壁構造としているが、図５（ａ）に示すように、壁は途中で区切れた、断続形状とされていてもよい。
また、例えば、図５（ｂ）に示すように、柱状（円柱や四角柱）の壁構造を、ドット形状を列状に配置することによって形成してもよく、これにより、第１光電変換部２０Ａの歪を緩和することが可能である。
また、例えば、図５（ｂ）に示すように、柱状（円柱や四角柱）の壁構造を、ドット形状を列状に配置することによって形成してもよく、これにより、第１光電変換部２０Ａの歪を緩和することが可能である。
【0035】
上述したように、第１有機層分離壁２５の形状や配置は、第１光電変換部２０Ａの熱プロセスで生じる剥離を生じさせない範囲で任意に決めることが可能であるが、基本的には第１有機光電変換膜２０に比べて密度や線幅（円柱の場合は直径）が小さいことが望ましい。
【0036】
第１有機層分離壁２５をフォトリソグラフィー法等で容易に形成するためには、線幅は1μm以上とすることが好ましく、１０μｍ～１００μｍ程度の範囲とすれば製造が容易となるので、さらに好ましい。
【0037】
また、第１有機層分離壁２５は非画素領域１２に高密度で分散させることで効果的に剥離を抑制することが可能となるため、線幅は１ｍｍ以下とすることが好ましい。
【0038】
なお、第１光電変換部２０Ａの剥離を防止するためには、第１有機光電変換膜２０を区切る領域はなるべく狭い方が好ましく、１ｍｍ以下であることが望ましいが、剥離が生じにくい材料を用いた場合には、１ｍｍ以上の広い間隔とすることも可能である。
【0039】
なお、一般には、第１有機層分離壁２５は絶縁性を有する無機材料や有機材料、それらのハイブリッド材料により形成することが好ましいが、特に絶縁性が必要でない場合には、導電性材料を用いても構わない。特に後述の格子状の有機層分離壁を適用した場合には、導電性材料を適用すれば外部に配線を取り出すことが容易となる。
【0040】
第１有機層分離壁２５の高さは、第１有機光電変換膜２０を適切に分割するためには、第１有機光電変換膜２０の膜厚より大きく設定する。その際、第１上部電極２４を外部に取り出せるような構成にする必要がある。例えば第１有機層分離壁２５がストライプ状に形成されている場合には、第１上部電極２４からの配線をストライプ方向に延びる配線とすることができるため、回路基板２の端部から容易に外部電源や回路基板２上の電極に接続することが可能である。
また図５（ａ）、（ｂ）に示すような第１有機層分離壁２５ｅ、ｆを形成した場合にも、第１上部電極２４は第１有機層分離壁２５ｅ、ｆによって完全に分離される状態とはならないため、上記の場合と同様に外部に配線を取り出すことが可能である。
また図５（ａ）、（ｂ）に示すような第１有機層分離壁２５ｅ、ｆを形成した場合にも、第１上部電極２４は第１有機層分離壁２５ｅ、ｆによって完全に分離される状態とはならないため、上記の場合と同様に外部に配線を取り出すことが可能である。
【0041】
一方、図４（ｄ）に示すような格子状の有機層分離壁２５を形成した場合には、第１上部電極２４を外部に取り出すような特別の構成が必要となる。
【0042】
図６(ａ)は、画素領域１１と非画素領域１２の両領域に亘る素子構造を示すものである。第１有機光電変換膜２０と第１上部電極２４が第１有機層分離壁２５により格子状に囲まれる構成とされた場合、第１上部電極２４は各第１有機層分離壁２５で分断されており、そのままでは外部に配線を取り出すことができない。その場合、格子の一部を切断し、その各隙間を通じて配線の連続性を持たせる構成、すなわち一部の壁が除去されており完全な格子になっていない構成や、第１有機層分離壁２５の上部を導電性部材２５´により形成する構成（図６(ｂ)を参照）、さらには第１層間絶縁膜２７にビア９５を形成するとともに、信号を外部に取り出すための接続電極（接続配線）２６を形成する構成（図６(ｃ)を参照）等を適用することにより、第１上部電極２４を外部電源や回路基板２上の電極に接続させることが可能となる。
【0043】
また有機層分離壁２５の高さが、第１有機光電変換膜２０と第１上部電極２４との合計膜厚とほぼ等しいか、より小さい場合には、後述の図８(ｄ)の製造プロセスの終了後に、第１有機層分離壁２５の上部の第１有機光電変換膜２０と第１上部電極２４を除去し、第１有機層分離壁２５の上部に電極を形成して、第１有機層分離壁２５の両側の第１上部電極２４を接続する手法を適用することもできる。これにより、第１上部電極２４を外部電源や回路基板２上の電極と接続させることが可能となる。
【0044】
また、第１層間絶縁膜２７は、一般に絶縁膜として用いられる無機材料、有機材料、あるいは有機・無機ハイブリッド材料等、絶縁性を有するあらゆる材料を適用することが可能である。
【0045】
本実施例においては、３層構造の撮像素子において、第１光電変換部２０Ａの非画素領域１２にのみ有機層分離壁２５を適用した例を示しているが、これは上部の各層の形成に加熱プロセスを施す際に、第１層目の第１有機光電変換膜２０が剥離し易いことによるものであり、配設位置の態様は、これに限られるものではない。
【0046】
３層構造において、第１層目のみ有機層分離壁２５を適用しない場合をはじめ、第１層目と第２層目に有機層分離壁２５、３５を適用する構成（図７(ａ)）、３層とも有機層分離壁２５、３５、４５を適用する構成（図７(ｂ)）、第１層目と第３層目に有機層分離壁２５、４５を適用する構成（図７(ｃ)）、さらには５層構造で全ての非画素領域１２の有機光電変換膜２０、３０、４０、５０、６０に有機層分離壁２５、３５、４５、５５、６５を適用する構成（図７(ｄ)）等、あらゆる組み合わせに適用することが可能である。
すなわち、全ての第１有機光電変換膜２０等に第１有機層分離壁２５等を適用する必要はなく、光電変換部２０Ａ等の剥離が生じやすい層のみに適用すればよい。
すなわち、全ての第１有機光電変換膜２０等に第１有機層分離壁２５等を適用する必要はなく、光電変換部２０Ａ等の剥離が生じやすい層のみに適用すればよい。
【0047】
また、回路基板２の材料としては、ガラスやシリコン、プラスティック材料等、種々の材質を適用することが可能である。シリコン基板を適用した場合、第１光電変換部２０Ａの下部にＣＭＯＳセンサを形成することが可能であり、その場合、ＣＭＯＳセンサと、第１光電変換部２０Ａおよび第２光電変換部３０Ａとの３層構造とすることで、ＲＧＢの各色に対応する積層型の撮像素子を形成することが可能である。またシリコン基板を適用した場合、読出し回路や周辺回路をＣＭＯＳ製造プロセスにより回路基板２上に直接形成することができる。
【0048】
また、保護層７５（図２を参照）の材料としては、無機材料、有機材料、あるいは有機・無機ハイブリッド材料等、一般に撮像素子に用いられる材料を適用することができる。一般には絶縁材料が用いられるが、耐薬品性や耐熱性に優れたものが用いられる。また、紫外線除去フィルタの機能を有しているものを適用することも有用である。また成膜可能な材料のみならず、接着性の材料を用いて保護フィルムや透明基板等を貼り付ける構成としてもよい。
【0049】
なお、本実施例に係る積層型撮像素子１は、基本的な構成を示すものであり、マイクロレンズ、遮光膜、紫外線除去フィルタ等の、一般的な撮像素子に適用される部材は全て組み込むことが可能である。また、本実施例の積層型撮像素子１は、センサやカメラ等の、種々の撮像装置への適用が可能である（以下の実施例に係る積層型撮像素子についても同様である）。
【0050】
（製造方法）
次に、実施例１に係る積層型撮像素子１の製造方法について説明する。各工程で行われる加工技術自体は、一般に半導体製造プロセスで行われている汎用的な加工技術を用いて形成することが可能である。
次に、実施例１に係る積層型撮像素子１の製造方法について説明する。各工程で行われる加工技術自体は、一般に半導体製造プロセスで行われている汎用的な加工技術を用いて形成することが可能である。
【0051】
図８Ａおよび図８Ｂに示すように、まず、回路基板２上の画素領域１１に第１ＴＦＴ２８と第１下部電極２１を形成する（図８Ａ(ａ)）。図８Ａおよび図８Ｂにおいては、画素領域１１の１画素のみを示すようにしている。また図では省略されているが、配線電極やＴＦＴのソース/ドレイン電極等、一般に撮像素子に用いられる画素回路や周辺回路も回路基板２上に形成される。これらは汎用的な半導体製造プロセスで形成されるため詳細は省略する。
【0052】
次に、図８Ａ(ｂ)に示すように、非画素領域１２に第１有機層分離壁２５を形成する。ここで第１有機層分離壁２５は、好適な材料を、その材料に適した成膜手法（例えば塗布法、スパッタ法、蒸着法等の一般的な成膜技術）で形成した後、フォトリソグラフィー法やレーザー描画法等でエッチングすることによりパターニングして形成される。あるいは、（ナノ）インプリント法や印刷技術により、第１有機層分離壁２５を直接、回路基板２上に形成することも可能である。これらは第１有機層分離壁２５を形成する材料に応じて、任意に選択することができる。
【0053】
続いて、第１有機光電変換膜２０を、画素領域１１および非画素領域１２に成膜する（図８Ａ(ｃ)）。
この成膜手法は、第１有機光電変換膜２０を構成する材料に応じて任意に選択することができ、例えば蒸着法や塗布成膜技術（例えばスピンコーティング法、インクジェット法、フレキソ印刷法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法等）により形成される。また塗布成膜を行った際には、必要に応じて加熱・乾燥プロセスを適用することも可能である。
この成膜手法は、第１有機光電変換膜２０を構成する材料に応じて任意に選択することができ、例えば蒸着法や塗布成膜技術（例えばスピンコーティング法、インクジェット法、フレキソ印刷法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法等）により形成される。また塗布成膜を行った際には、必要に応じて加熱・乾燥プロセスを適用することも可能である。
【0054】
次に図８Ａ(ｄ)に示すように、第１有機光電変換膜２０の上部に第１上部電極２４を成膜する。第１上部電極２４は金属や有機導電性材料、有機・無機ハイブリッド材料等を用いることが可能であり、一般には透明であることが望ましいが、各々の材料に適した成膜技術により形成される。例えば金属の場合は蒸着法やスパッタ法等の汎用的な種々の成膜手法を適用することが可能であるが、第１有機光電変換膜２０の材料にダメージを与えないような成膜法を適用する必要がある。塗布形成が可能な材料の場合は、一般的な塗布成膜技術（例えばスピンコーティング法、インクジェット法、フレキソ印刷法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法等）を適用することが可能である。
【0055】
以上で、第１層目の第１光電変換部２０Ａの形成工程が終了するが、この後、第２層目の形成工程に入る前に、下記図８Ｂ(ｅ)に示す処理がなされる。
すなわち、図８Ｂ(ｅ)に示すように、第１上部電極２４の上部に第１層間絶縁膜２７を形成する。第１層間絶縁膜２７は材料に応じて、既存の成膜技術を任意に用いることが可能である。一般には蒸着法やスパッタ法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、塗布成膜技術（例えばスピンコーティング法、インクジェット法、フレキソ印刷法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法等）等が挙げられるが、これらに限られるものではない。
すなわち、図８Ｂ(ｅ)に示すように、第１上部電極２４の上部に第１層間絶縁膜２７を形成する。第１層間絶縁膜２７は材料に応じて、既存の成膜技術を任意に用いることが可能である。一般には蒸着法やスパッタ法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、塗布成膜技術（例えばスピンコーティング法、インクジェット法、フレキソ印刷法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法等）等が挙げられるが、これらに限られるものではない。
【0056】
続いて、第１有機層分離壁２５の上部に残された、第１有機光電変換膜２０、第１上部電極２４、および第１層間絶縁膜２７を除去する（図８Ｂ（ｆ））。ここでは第１有機光電変換膜２０を溶液等で除去することにより、その上の第１上部電極２４および第１層間絶縁膜２７も容易に除去することが可能である（リフトオフ）。なお、画素領域１１の第１有機光電変換膜２０は第１層間絶縁膜２７で保護されているため、この工程でダメージが生じない。
【0057】
最後に第１層間絶縁膜２７を、形成済みの第１層間絶縁膜２７の上部に重ねて形成することにより、表面を平坦化する（図８Ｂ(ｇ)）。なお、図８Ｂ(ｅ)と図８Ｂ(ｇ)に示す第１層間絶縁膜２７は同じ材料であっても、異なる材料であっても構わない。必要に応じて選択することが可能である。
【0058】
また、第１上部電極２４が画素領域１１の第１有機光電変換膜２０の保護層としての機能を有する場合は、図８Ｂ（ｅ）のプロセスを省略しても構わない。また第１有機層分離壁２５の高さは第１有機光電変換膜２０の厚みより大きければ、その高さは任意に決めてよい。
【0059】
なお、第１光電変換部２０Ａの上方に積層する第２層以上の光電変換部３０Ａ等において、図８Ａ、図８Ｂと同様な構造、すなわち、有機光電変換膜が用いられ、かつ非画素領域１２に有機層分離壁が形成される場合には、図８Ａ、図８Ｂに示すプロセスと同様のプロセスを用いて積層すればよい。
【0060】
また、有機光電変換膜が用いられ、かつ非画素領域１２に有機層分離壁が形成されない場合には、有機層分離壁の形成に関わる各種プロセス（図８Ａ(ｂ)、図８Ｂ(ｆ)、図８Ｂ(ｇ)）を省略し、その他は図８Ａ、図８Ｂに示すプロセスと同様の成膜プロセスを用い、有機光電変換膜、上部電極、層間絶縁膜を適宜積層することで形成が可能である。画素電極や配線電極、ＴＦＴ等の形成も同様の技術を適用することで形成できる。
【0061】
また、第２層以上の光電変換部３０Ａ等において、無機光電変換膜を用いた光電変換層を形成する場合も、上述した非画素領域１２に有機層分離壁を形成しない有機光電変換膜を適用した光電変換部の製造プロセスと基本的には同様のプロセスで形成することが可能である。ただし、無機光電変換膜の形成に加熱プロセスが必要な場合には、第１層目の第１有機光電変換膜２０にダメージを与えない温度に留める必要がある。
【0062】
なお、図１および図２に示す最上部の光電変換部４０Ａの保護層７５は、保護層７５を形成する材料（有機材料、無機材料、有機・無機ハイブリッド材料等）に応じて任意の成膜技術を適用することができる。成膜技術としては、蒸着法やスパッタ法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、塗布成膜技術（例えばスピンコーティング法、インクジェット法、フレキソ印刷法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法等）等が挙げられるが、これらに限られるものではない。また保護層７５として保護フィルムや透明基板等を貼り付ける構成とする場合は、接着性の樹脂等を製膜した後に透明基板や保護フィルムを貼り付けてもよいし、接着剤付きの保護フィルムを直接貼り付けてもよい。
【0063】
＜実施例２＞
図９Ａおよび図９Ｂは実施例２に係る積層型撮像素子１０１の縦断面図および横断面図を示すものであり、図９Ａの断面は図９Ｂのａ－ａ’線に沿って切断した断面を表すものである。
本実施例は上記実施例１と構成が類似しており、第１有機層分離壁１２５の配設位置および形状は異なるが、その余は上記実施例１の積層型撮像素子１と各部材が略同様に構成されている。したがって、上記実施例１の部材に対応する本実施例の部材については、上記実施例１の部材に付した符号に１００を加えた符号を付し、構成が同様のものはその詳しい説明を省略する場合がある。
図９Ａおよび図９Ｂは実施例２に係る積層型撮像素子１０１の縦断面図および横断面図を示すものであり、図９Ａの断面は図９Ｂのａ－ａ’線に沿って切断した断面を表すものである。
本実施例は上記実施例１と構成が類似しており、第１有機層分離壁１２５の配設位置および形状は異なるが、その余は上記実施例１の積層型撮像素子１と各部材が略同様に構成されている。したがって、上記実施例１の部材に対応する本実施例の部材については、上記実施例１の部材に付した符号に１００を加えた符号を付し、構成が同様のものはその詳しい説明を省略する場合がある。
【0064】
（積層型撮像素子の構成）
本実施例では、回路基板１０２上において、下部電極１２１、１３１、１４１と上部電極１２４、１３４、１４４の間に有機光電変換膜１２０、１３０、１４０が挟持されてなる、第１光電変換部（第１層）１２０Ａ、第２光電変換部（第２層）１３０Ａ、および第３光電変換部（第３層）１４０Ａがこの順に積層された３層構造の撮像素子（ＲＧＢカラー撮像素子を想定）１０１が示されている。
本実施例では、回路基板１０２上において、下部電極１２１、１３１、１４１と上部電極１２４、１３４、１４４の間に有機光電変換膜１２０、１３０、１４０が挟持されてなる、第１光電変換部（第１層）１２０Ａ、第２光電変換部（第２層）１３０Ａ、および第３光電変換部（第３層）１４０Ａがこの順に積層された３層構造の撮像素子（ＲＧＢカラー撮像素子を想定）１０１が示されている。
【0065】
上記有機光電変換膜１２０、１３０、１４０、下部電極１２１、１３１、１４１、上部電極１２４、１３４、１４４、および上記回路基板１０２については、上記実施例１における有機光電変換膜２０、３０、４０、下部電極２１、３１、４１、上部電極２４、３４、４４、および上記回路基板２と各々同様に構成されており、上記回路基板１０２上に上記有機光電変換膜１２０、１３０、１４０が順次積層される様子も上記実施例１と同様に構成されている。
また、第１～第３の光電変換部１２０Ａ、１３０Ａ、１４０Ａ、および第１～第３ＴＦＴ１２８、１３８、１４８についても、上記実施例１における第１～第３の光電変換部２０Ａ、３０Ａ、４０Ａ、および第１～第３ＴＦＴ２８、３８、４８と同様に構成されている。
また、第１～第３の光電変換部１２０Ａ、１３０Ａ、１４０Ａ、および第１～第３ＴＦＴ１２８、１３８、１４８についても、上記実施例１における第１～第３の光電変換部２０Ａ、３０Ａ、４０Ａ、および第１～第３ＴＦＴ２８、３８、４８と同様に構成されている。
【0066】
本実施例においては、有機光電変換膜１２０、１３０、１４０を用いた光電変換部１２０Ａ、１３０Ａ、１４０Ａ内には、下部電極１２１、１３１、１４１が形成されていない領域（画素の所定の境界領域）に第１有機層分離壁１２５がストライプ状に形成されている。
図９Ｂは画素ピッチと同じ間隔で形成されたストライプ状の第１有機層分離壁１２５が形成されている例を示している。即ちａ－ａ’線と平行に並んだ画素は第１有機層分離壁１２５で区切られており、第１有機層分離壁１２５はａ－ａ’線に垂直となる方向に直線状に形成されている。
図９Ｂは画素ピッチと同じ間隔で形成されたストライプ状の第１有機層分離壁１２５が形成されている例を示している。即ちａ－ａ’線と平行に並んだ画素は第１有機層分離壁１２５で区切られており、第１有機層分離壁１２５はａ－ａ’線に垂直となる方向に直線状に形成されている。
【0067】
第１光電変換部１２０Ａの第１有機光電変換膜１２０は、第１有機層分離壁１２５によりストライプ状の領域に分割されるため、本実施例に係る積層型撮像素子１０１の製造プロセスにおいて第１有機光電変換膜１２０の耐熱性を確保する（第１層の膜剥がれを防止する）ことが可能となる。
【0068】
具体的には、上層（第２層以上）の有機光電変換膜１３０等には、光電変換部１３０Ａ内のＴＦＴ等を形成する際に加熱処理が施されるが、有機光電変換膜１３０等の面積が大きい程、また、積層数が増加する程、特に下層の有機光電変換膜への圧力が増加するため、膜剥離が発生する。本実施例のように、第１有機光電変換膜１２０が第１有機層分離壁１２５により空間的に区切られた構成とすることで、加熱プロセスに伴う第１有機光電変換膜１２０の歪が緩和されるため、第１光電変換部１２０Ａの剥離を抑制しつつ撮像素子１０１の積層構造を実現することが可能となる。
【0069】
また上述のとおり、光電変換部１２０Ａ等を多段に積層する場合、第１層では第１有機光電変換部１２０Ａの剥離が生じやすいため、第１層に有機層分離壁１２５を適用すると効果的である。
また第１有機層分離壁１２５の間隔は、図１０(ａ)に示すように画素ピッチと等しく設定してもよく、センサ（撮像領域）の周辺部では中央付近と比べて第１有機層分離壁１２５の間隔を相対的に小さくする形態とすることも可能である。
また第１有機層分離壁１２５の間隔は、図１０(ａ)に示すように画素ピッチと等しく設定してもよく、センサ（撮像領域）の周辺部では中央付近と比べて第１有機層分離壁１２５の間隔を相対的に小さくする形態とすることも可能である。
【0070】
一般には加熱による歪みは、周辺部に近づく程、影響を受けるので、図１０(ｂ)に示すように周辺部に近づく程、第１有機層分離壁１２５の間隔を小さくすることにより、剥離防止の効果を大きくすることができる。
同様の目的で、図１０(ｃ)に示すように、周辺部にストライプ状の第１有機層分離壁１２５を追加する構造（ストライプが中央部で途切れた構造）とすることも可能である。
同様の目的で、図１０(ｃ)に示すように、周辺部にストライプ状の第１有機層分離壁１２５を追加する構造（ストライプが中央部で途切れた構造）とすることも可能である。
【0071】
なお第１有機層分離壁１２５は微細な構造のため、間隔をより細かくすると製造工程においてパターン不良が生じる可能性が高くなる。そのため、図１０(ｂ)および図１０(ｃ)のように中央部の間隔を広く設定することにより、パターン不良の発生確率を低くすることができ、歩留まり向上にも有利となる。何れにしても、有機光電変換膜１２０等における、熱プロセスに起因する剥離を生じさせない範囲であれば、ストライプ状の第１有機層分離壁１２５の配設位置を任意に決めることが可能である。
【0072】
また、第１有機層分離壁１２５の線幅は、第１下部電極１２１に重ならないように配することができるのであれば任意に決めることができるが、基本的には画素サイズに依存する。例えば画素サイズが５μｍ角で画素電極が４μｍ角であるときは、第１有機層分離壁１２５の線幅は１μｍ未満とする必要がある。ただし、線幅があまりにも狭いと形成が困難となり、また製造プロセスにおいて第１有機光電変換膜１２０の分離が難しくなるため、画素サイズが小さいときには、可能な限り線幅を大きく設定することが望ましい。上記の例では、１００ｎｍ以上であることが好ましく、５００ｎｍ以上であることがさらに好ましい。
【0073】
なお、第１有機層分離壁１２５をフォトリソグラフィー法等で形成することが可能であるが、線幅が小さくなる場合は、電子線描画やナノインプリンティング法を適用することができる。製造方法は第１有機層分離壁１２５の材料やピッチにより任意に選択することが可能である。なお、第１有機層分離壁１２５は絶縁性を有する無機材料や有機材料、それらのハイブリッド材料等、形状や線幅等に応じて適切な材料を選択することが可能である。
【0074】
本実施例では、３層構造の撮像素子において、第１光電変換部１２０Ａにのみ第１有機層分離壁１２５を適用した例を示しているが、これは上部の各層の形成に加熱プロセスを施す際に、第１層目の光電変換部１２０Ａにおける第１有機光電変換膜１２０が一番剥離し易いことによるものであるが、有機層分離壁１２５等の配設位置の態様はこれに限られるものではない。
【0075】
例えば、３層構造において、第１層目の第１光電変換部１２０Ａに第１有機層分離壁１２５を、さらに第２層目の第２光電変換部１３０Ａに第２有機層分離壁１３５を、各々形成する撮像素子１０１ａの構成（図１１(ａ)）、第１層目の第１光電変換部１２０Ａに第１有機層分離壁１２５を、第２層目の第２光電変換部１３０Ａに第２有機層分離壁１３５を、さらに第３層目の第３光電変換部１４０Ａに第３有機層分離壁１４５を、各々形成する撮像素子１０１ｂの構成（図１１(ｂ)）、第１層目の第１光電変換部１２０Ａに第１有機層分離壁１２５を、さらに第３層目の第３光電変換部１４０Ａに第３有機層分離壁１４５を、各々形成する撮像素子１０１ｃの構成（図１１(ｃ)）とすることが可能である。
【0076】
また、３層以外の層構造において、任意の層の光電変換部に有機層分離壁を形成することが可能であり、例えば、図１１（ｄ）に示すように、５層構造の撮像素子１０１ｄにおいて、全ての光電変換部１２０Ａ、１３０Ａ、１４０Ａ、１５０Ａ、１６０Ａに有機層分離壁１２５、１３５、１４５、１５５、１６５を形成する構成とすることもできる。
要は、有機光電変換膜の剥離が生じやすい層に重点的に適用すればよい。
要は、有機光電変換膜の剥離が生じやすい層に重点的に適用すればよい。
【0077】
なお、上述の配線電極、下部電極１２１、１３１、１４１、上部電極１２４、１３４、１４４、ＴＦＴのソース・ドレイン電極に用いられる材料としては、上記実施例１と同様である。
【0078】
また、各上部電極１２４、１３４、１４４はストライプ状に延びており、ストライプの延びる方向に配線を取り出すことができる。したがって、各上部電極１２４、１３４、１４４から、隣接する第１有機層分離壁１２５との間の領域（ここでは便宜的に画素エリアと称する）に沿って、配線を通すことができるので、この画素エリアの外側に位置する回路基板２や外部電極と容易に接続させることができる。
【0079】
これにより、各々の光電変換部１２０Ａ、１３０Ａ、１４０Ａにおける、有機光電変換膜１２０、１３０、１４０に、所定の電圧を印加することが可能である。なお、上部電極１２４、１３４、１４４としては、透明な材料を適用することが望ましい。
【0080】
また、下部電極１２１、１３１、１４１、ＴＦＴ１２８、１３８、１４８等への配線電極は、対応する有機層分離壁１２５、１３５、１４５の下部に形成することが可能である。これにより、画素の開口率を高めて撮像素子１０１の感度の向上を図ることができる。
なお、ＴＦＴを構成する半導体材料、および有機光電変換膜１２０、１３０、１４０を構成する材料としては、実施例１と同様である。
なお、ＴＦＴを構成する半導体材料、および有機光電変換膜１２０、１３０、１４０を構成する材料としては、実施例１と同様である。
【0081】
また、層間絶縁膜１２７、１３７、回路基板１０２および保護層１７５を構成する材料としても、実施例１と同様であるので、ここでは省略する。
【0082】
（製造方法）
次に、実施例２に係る積層型撮像素子１０１の製造方法について説明する。各工程で行われる加工技術自体は、一般に半導体製造プロセスで行われている汎用的な加工技術を用いて形成することが可能である。
次に、実施例２に係る積層型撮像素子１０１の製造方法について説明する。各工程で行われる加工技術自体は、一般に半導体製造プロセスで行われている汎用的な加工技術を用いて形成することが可能である。
【0083】
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、まず、回路基板１０２上の画素領域１１に第１薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１２８と第１下部電極１２１を形成する（図１２Ａ(ａ)）。図１２Ａ、図１２Ｂでは、撮像素子の２画素分の領域を示しており有機層分離壁１２５の間隔は画素ピッチとされている。また図では省略されているが、配線電極やＴＦＴのソース/ドレイン電極等、一般に撮像素子に用いられる画素回路や周辺回路も回路基板１０２上に形成される。これらは汎用的な半導体製造プロセスで形成されるため詳細は省略する。
【0084】
次に、図１２Ａ(ｂ)に示すように、回路基板１０２上の第１下部電極１２１が形成されていない、画素の境界部分に第１有機層分離壁１２５を構成する材料を成膜する。ここで第１有機層分離壁１２５は、好適な材料を、その材料に適した成膜手法（例えば塗布法、スパッタ法、蒸着法等の一般的な成膜技術）で形成した後、フォトリソグラフィー法やレーザー描画法等でエッチングすることによりパターニングして形成される。あるいは（ナノ）インプリント法や印刷技術により、第１有機層分離壁１２５を直接、回路基板１０２上に形成することも可能である。これらは第１有機層分離壁１２５の形成材料に応じて、任意に選択することができる。
【0085】
続いて、第１有機光電変換膜１２０を成膜する（図１２Ａ(ｃ)）。
この成膜手法は、第１有機光電変換膜１２０を構成する材料に応じて任意に選択することができる。なお、第１有機光電変換膜１２０の形成手法の例示は、実施例１（図８Ａ(ｃ)を参照）と同様であるので省略する。
この成膜手法は、第１有機光電変換膜１２０を構成する材料に応じて任意に選択することができる。なお、第１有機光電変換膜１２０の形成手法の例示は、実施例１（図８Ａ(ｃ)を参照）と同様であるので省略する。
【0086】
ここで第１有機光電変換膜１２０は、第１有機層分離壁１２５の高さ（膜厚）に比べて小さくなるような膜厚となるように成膜される。このとき図１２Ａ(ｃ)のように第１有機層分離壁１２５の上部にも有機光電変換膜１２５が堆積することになるが、このような場合であっても、第１有機光電変換膜１２０の厚みを第１有機層分離壁１２５の厚みに比べて小さくしておけば、第１有機光電変換膜１２０を第１有機層分離壁１２５で分離することが可能となる。また、第１有機層分離壁１２５が順テーパー形状とされると、第１有機光電変換膜１２０が第１有機層分離壁１２５の上部で繋がった状態となる虞があるため、第１有機層分離壁１２５は回路基板１０２に対して垂直に切り立った形状とされることが望ましく、さらに、逆テーパー形状とされることが、より望ましい。
【0087】
次に、図１２Ａ(ｄ)に示すように、第１有機光電変換膜１２０の上部に第１上部電極１２４を成膜する。第１上部電極１２４の材料および成膜法としての詳細は、上記実施例１の場合（図８Ａ（ｄ）を参照）と同様であるので、省略する。
【0088】
また上部電極１２４は、第１有機層分離壁１２５で区切られた第１有機光電変換膜１２０を覆うように形成され、図１２Ａ(ｅ)の膜除去プロセスを行う際に下層に位置する第１有機光電変換膜１２０が劣化するのを防止する機能を有する。なお、これによっても第１有機光電変換膜１２０の劣化を十分に防止することができない場合においては、後述の図１３に示す製造方法（変型例）によるプロセスを適用すればよい。また、画素エリアに位置する上部電極１２４の上面が第１有機層分離壁１２５の高さとほぼ一致するように成膜することが望ましい。
【0089】
次に、図１２Ａ(ｅ)に示すように、第１有機層分離壁１２５の上部に堆積した第１有機光電変換膜１２０と上部電極１２４を除去する。このとき、画素エリアの第１有機光電変換膜１２０が、画素エリアの上部電極１２４により十分に保護されていれば、第１有機層分離壁１２５上の第１有機光電変換膜１２０を溶剤等で除去することにより、上部電極１２４を同時に除去することも可能である（リフトオフ）。そして、図１２Ａ(ｆ)のプロセスを実施することにより、第１層目の第１有機光電変換膜１２０を有する第１光電変換部１２０Ａの形成工程が終了する。
【0090】
この後、第２層目の第２光電変換部１３０Ａを形成する前に、上部電極１２４の上部に第１層間絶縁膜１２７を形成する（図１２Ａ(ｆ)）。この第１層間絶縁膜１２７の成膜技術の詳細については上記実施例１の場合の説明と同様であるので、省略する。
なお、第１層間絶縁膜１２７の材料として塗布形成可能な樹脂材料を用いる場合、適切な厚みで形成することにより、表面の平坦化を適切に行うことができる。
なお、第１層間絶縁膜１２７の材料として塗布形成可能な樹脂材料を用いる場合、適切な厚みで形成することにより、表面の平坦化を適切に行うことができる。
【0091】
続いて、第１層間絶縁膜１２７の上部に第２ＴＦＴ１３８、第２下部電極１３１、配線電極等を形成し（図１２Ｂ(ｇ)）、第２有機光電変換膜１３０を形成し（図１２Ｂ(ｈ)）、上部電極１３４を形成する（図１２Ｂ(ｉ)）ことにより、第２層目の第２光電変換部１３０Ａを形成する。ここで第２光電変換部１３０Ａは、その内部に有機層分離壁が形成されていないこと以外は、基本的には第１層目と同様の製造プロセスで形成することができる。
【0092】
なお、第２光電変換部１３０Ａの第２有機光電変換膜１３０に、有機層分離壁を形成しても構わない。これらは第１層目の第１光電変換部１２０Ａと同様の製造プロセスを各々の材料に応じて適宜用いることにより形成可能であり、種々の工程において汎用的な半導体製造プロセスを適用することができるため、詳細な説明は省略する。ただし、第２層目以上の各層の形成プロセスにおいては、第１層目の第１有機光電変換膜１２０にダメージを与えない温度条件にて形成する必要がある。
【0093】
第３層目の第３光電変換部１４０Ａの形成プロセスも第２層目の第２光電変換部１３０Ａの形成プロセスと同様の手法で形成することが可能である。図１２Ｂ(ｉ)の形成プロセス後に、図１２Ａ(ｆ)と同様に第２層間絶縁膜１３７を形成した上で、その上部に図１２Ｂ(ｇ)と同様に第３ＴＦＴ１４８、第３下部電極１４１、配線電極等を形成し、図１２Ｂ(ｈ)と同様に第３有機光電変換膜１４０を形成し、図１２Ｂ(ｉ)と同様に第３上部電極１４４を形成する（図１２Ｂ(ｊ)）。
【0094】
これらの形成プロセスは第２層目の第２光電変換部１３０Ａの形成と同様であるため、詳細な説明は省略する。なお、第３光電変換部１４０Ａの第３有機光電変換膜１４０に、有機層分離壁を形成しても構わない。これらは第１層目の第１有機層分離壁１２５と同様の製造プロセスを各々の材料に応じて適宜用いることにより形成可能であり、第１層目の第１有機層分離壁１２５と同様の構造、あるいは製造プロセスを適用すればよい。
【0095】
最後に図１２Ｂ(ｋ)に示すように、第３層目の第３光電変換部１４０Ａの第３上部電極１４４の上部に保護層１７５を形成することにより、本実施例の積層型撮像素子１０１の形成工程が終了する。
保護層１７５の形成は、保護層１７５を形成する材料（有機材料、無機材料、有機・無機ハイブリッド材料等）に応じて任意の成膜技術を適用することができる。成膜技術としては、蒸着法やスパッタ法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、塗布成膜技術（例えばスピンコーティング法、インクジェット法、フレキソ印刷法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法等）等が挙げられるが、これらに限られるものではない。また保護層１７５として保護フィルムや透明基板等を貼り付ける構成とする場合は、接着性の樹脂等を成膜した後に透明基板や保護フィルムを貼り付けてもよいし、接着剤付きの保護フィルムを直接貼り付けてもよい。
保護層１７５の形成は、保護層１７５を形成する材料（有機材料、無機材料、有機・無機ハイブリッド材料等）に応じて任意の成膜技術を適用することができる。成膜技術としては、蒸着法やスパッタ法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、塗布成膜技術（例えばスピンコーティング法、インクジェット法、フレキソ印刷法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法等）等が挙げられるが、これらに限られるものではない。また保護層１７５として保護フィルムや透明基板等を貼り付ける構成とする場合は、接着性の樹脂等を成膜した後に透明基板や保護フィルムを貼り付けてもよいし、接着剤付きの保護フィルムを直接貼り付けてもよい。
【0096】
図１３は、上述した実施例２に係る積層型撮像素子１０１の製造方法の変型例を示すものであり、第１層目の第１光電変換部１２０Ａの成形プロセスの変更について説明するものである。本変型例は、画素エリアの第１有機光電変換膜１２０を適切に保護し得る製造方法として有用である。
【0097】
まず、図１３(ａ)は図１２Ａ(ｃ)の場合と同様に、第１有機層分離壁１２５の形成後に第１有機光電変換膜１２０を成膜した状態を示している。ここで図１２Ａ(ｄ)と同様に第１有機光電変換膜１２０の上部に第１上部電極１２４を成膜する（図１３(ｂ)）。このとき第１上部電極１２４は、画素エリアの第１上部電極１２４の上面が第１有機層分離壁１２５の上部（高さ）より低い位置となるように形成される。
【0098】
次に、図１３(ｃ)に示すように、緩衝絶縁膜１２９を第１上部電極１２４の上部に成膜する。緩衝絶縁膜１２９は、画素エリアの第１有機光電変換膜１２０および第１上部電極１２４を覆う機能を有するとともに、第１有機層分離壁１２５の上部の第１有機光電変換膜１２０を除去する際に、画素エリアの第１有機光電変換膜１２０を保護する機能を有する。緩衝絶縁膜１２９の材料は、第１層間絶縁膜１２７や保護層１７５と同様の材料で形成することが可能であり、その材料に適した成膜技術を用いて形成される。
【0099】
次に、第１有機層分離壁１２５の上部に堆積した、第１有機光電変換膜１２０、第１上部電極１２４、および緩衝絶縁膜１２９を除去する（図１３(ｄ)）。ここでは第１有機光電変換膜１２０を溶剤等で洗浄して除去することにより、その上に堆積した第１上部電極１２４と緩衝絶縁膜１２９を同時に除去することが可能である（リフトオフ）。また必要に応じて、第１上部電極１２４を溶剤等で緩衝絶縁膜１２９と同時に除去した後に、第１有機光電変換膜１２０を除去するプロセスを用いることもできる。これらの除去方法については、一般的な洗浄・除去方法を適宜用いれば容易に行うことができる。
【0100】
この後、図１２Ａ(ｆ)と同様に第１層間絶縁膜１２７を成膜し、表面を平坦化することにより、第２層目の第２光電変換部１２０Ａを適切に形成することが可能となる。なお、上述のとおり、第１層間絶縁膜１２７は緩衝絶縁膜１２９と同様の特性を有する材料で構成できるため、同一の材料により形成することも勿論可能である。何れにしても、第１層間絶縁膜１２７の表面の平坦性が確保できるような材料を用いることが望ましい。なお、第２層目の第２光電変換膜以降の形成プロセスは図１２Ａ、Ｂに示される内容と同様とすればよいが、第２層目以降に有機層分離壁を形成する場合には、図１３の形成プロセスを用いることも可能である。
【0101】
【0102】
本実施例は上記実施例１、２と構成が類似しており、第１有機層分離壁２５、１２５の配設位置および形状は異なるが、その余は上記実施例１、２の積層型撮像素子１、１０１と各部材が略同様に構成されている。特に、上記実施例２の構成とは、図１４Ｂと図９Ｂの平面図を比較しても明らかなように、実施例２の第１有機層分離壁１２５はストライプ状であるのに対して、実施例３の第１有機層分離壁２２５は格子状である点において異なるものの、その余は略同様に構成されている。
したがって、上記実施例２の部材に対応する本実施例の部材については、上記実施例２の部材に付した符号に１００を加えた符号を付し、構成が同様のものはその詳しい説明を省略する場合がある。
したがって、上記実施例２の部材に対応する本実施例の部材については、上記実施例２の部材に付した符号に１００を加えた符号を付し、構成が同様のものはその詳しい説明を省略する場合がある。
【0103】
（積層型撮像素子の構成）
本実施例では、回路基板２０２上において、下部電極２２１、２３１、２４１と上部電極２２４、２３４、２４４の間に有機光電変換膜２２０、２３０、２４０が挟持されてなる、第１光電変換部（第１層）２２０Ａ、第２光電変換部（第２層）２３０Ａ、および第３光電変換部（第３層）２４０Ａがこの順に積層された３層構造の撮像素子（ＲＧＢカラー撮像素子を想定）２０１が示されている。
本実施例では、回路基板２０２上において、下部電極２２１、２３１、２４１と上部電極２２４、２３４、２４４の間に有機光電変換膜２２０、２３０、２４０が挟持されてなる、第１光電変換部（第１層）２２０Ａ、第２光電変換部（第２層）２３０Ａ、および第３光電変換部（第３層）２４０Ａがこの順に積層された３層構造の撮像素子（ＲＧＢカラー撮像素子を想定）２０１が示されている。
【0104】
上記有機光電変換膜２２０、２３０、２４０、下部電極２２１、２３１、２４１、上部電極２２４、２３４、２４４、および回路基板２０２については、上記実施例２における有機光電変換膜１２０、１３０、１４０、下部電極１２１、１３１、１４１、上部電極１２４、１３４、１４４、および回路基板１０２と各々同様に構成されており、回路基板２０２上に上記有機光電変換膜２２０、２３０、２４０が順次積層される様子も上記実施例２と同様に構成されている。
【0105】
また、第１～第３の光電変換部２２０Ａ、２３０Ａ、２４０Ａ、および第１～第３ＴＦＴ２２８、２３８、２４８についても、上記実施例２における第１～第３の光電変換部１２０Ａ、１３０Ａ、１４０Ａ、および第１～第３ＴＦＴ１２８、１３８、１４８と同様に構成されている。
【0106】
本実施例においては、有機光電変換膜２２０、２３０、２４０を用いた光電変換部２２０Ａ、２３０Ａ、２４０Ａ内には、下部電極２２１、２３１、２４１が形成されていない領域に第１有機層分離壁２２５が格子状に形成されている。
図１４Ｂは、各画素が格子状の第１有機層分離壁２２５で囲まれた例を示しているが、後述のとおり複数画素を囲む格子形状とすることも可能であり、両者が混在する形態とすることも可能である。
図１４Ｂは、各画素が格子状の第１有機層分離壁２２５で囲まれた例を示しているが、後述のとおり複数画素を囲む格子形状とすることも可能であり、両者が混在する形態とすることも可能である。
【0107】
また格子状の第１有機層分離壁２２５の上部には、同様に格子状をなす第１接続電極２２３が形成されている。この第１接続電極２２３は、第１有機光電変換膜２２０の上部の第１上部電極２２４と電気的に接続しており、この第１接続電極２２３を通じて画素エリア外に配線として取り出すことができる。したがって、第１上部電極２２４は第１接続電極２２３を介して回路基板２０２上の周辺回路や外部電源と接続することができ、第１有機光電変換膜２２０に電圧を印加することが可能となる。
【0108】
なお、第１上部電極２２４は光を透過させるために透明であることが望ましいが、第１接続電極２２３は第１有機層分離壁２２５の上部に形成されるため、第１有機層分離壁２２５が透明な材料で透明な撮像領域を構成する場合を除けば、必ずしも透明である必要はない。
【0109】
第１接続電極２２３は配線として抵抗を小さくする必要があるため、導電性の高い低抵抗材料を用いたり、膜厚を大きく設定することが望ましい。特に第１上部電極２２４は透明性が重要となるため、材料が限定されて抵抗が高くなる傾向があるが、第１接続電極２２３に低抵抗な材料を適用することにより、第１上部電極２２４の抵抗を相対的に下げる効果が得られる。
【0110】
第１光電変換部２２０Ａの第１有機光電変換膜２２０は、第１有機層分離壁２２５により格子状の領域に分割されるため、本実施例に係る積層型撮像素子２０１の製造プロセスにおいて第１有機光電変換膜２２０の耐熱性を確保する（第１層の膜剥がれを防止する）ことが可能となる。
【0111】
具体的には、上層（第２層以上）の第１有機光電変換膜２２０等には、第１光電変換部２２０Ａ内のＴＦＴ等を形成する際に加熱処理が施されるが、第１有機光電変換膜２２０等の面積が大きい程、また、積層数が増加する程、特に下層の有機光電変換膜への圧力が増加するため、膜剥離が発生する。本実施例のように、第１有機光電変換膜２２０が第１有機層分離壁２２５により空間的に区切られた構成とすることで、加熱プロセスに伴う第１有機光電変換膜２２０の歪が緩和されるため、第１光電変換部２２０Ａの剥離を抑制しつつ撮像素子２０１の積層構造を実現することが可能となる。
【0112】
また上述のとおり、光電変換部２２０Ａ等を多段に積層する場合、第１層では第１光電変換部２２０Ａの剥離が生じやすいため、第１層に第１有機層分離壁２２５を適用すると効果的である。
また第１有機層分離壁２２５の格子の間隔は、図１５(ａ)に示すように画素ピッチと等しく設定してもよく、センサ（撮像領域）の周辺部では中央付近と比べて第１有機層分離壁２２５の間隔を相対的に小さくする形態とすることも可能である。
また第１有機層分離壁２２５の格子の間隔は、図１５(ａ)に示すように画素ピッチと等しく設定してもよく、センサ（撮像領域）の周辺部では中央付近と比べて第１有機層分離壁２２５の間隔を相対的に小さくする形態とすることも可能である。
【0113】
一般には加熱による歪みは、周辺部に近づく程、影響を受けるので、図１５(ｂ)に示すように周辺部に近づく程、第１有機層分離壁２２５の間隔を小さくすることにより、剥離防止の効果を大きくすることができる。
【0114】
なお第１有機層分離壁２２５は微細な構造のため、間隔をより細かくすると製造工程においてパターン不良が生じる可能性が高くなる。そのため、図１５(ｂ)のように中央部の間隔を広く設定することにより、パターン不良の発生確率を低くすることができ、歩留まり向上にも有利となる。何れにしても、第1有機光電変換膜２２０等における、熱プロセスに起因する剥離を生じさせない範囲であれば、格子状の第１有機層分離壁２２５の配設位置を任意に決めることが可能である。
【0115】
また、第１有機層分離壁２２５の線幅については、上記実施例２における第１有機層分離壁１２５の線幅と同様であるので、ここでは省略する。
なお、第１有機層分離壁２２５をフォトリソグラフィー法等でパターニングすることが可能であるが、線幅が小さくなる場合は、電子線描画やナノインプリンティング法を適用することができる。製造方法は第１有機層分離壁２２５の材料やピッチにより任意に選択することが可能である。なお、第１有機層分離壁２２５は絶縁性を有する無機材料や有機材料、それらのハイブリッド材料等、形状や線幅等に応じて適切な材料を選択することが可能である。
なお、第１有機層分離壁２２５をフォトリソグラフィー法等でパターニングすることが可能であるが、線幅が小さくなる場合は、電子線描画やナノインプリンティング法を適用することができる。製造方法は第１有機層分離壁２２５の材料やピッチにより任意に選択することが可能である。なお、第１有機層分離壁２２５は絶縁性を有する無機材料や有機材料、それらのハイブリッド材料等、形状や線幅等に応じて適切な材料を選択することが可能である。
【0116】
本実施例では、３層構造の撮像素子において、第１光電変換部２２０Ａにのみ第１有機層分離壁２２５を適用した例を示しているが、これは上部の各層の形成に加熱プロセスを施す際に、第１層目の光電変換部２２０Ａにおける第１有機光電変換膜２２０が一番剥離し易いことによるものであるが、有機層分離壁２２５等の配設位置の態様はこれに限られるものではない。
【0117】
例えば、３層構造において、第１層目の第１光電変換部２２０Ａに第１有機層分離壁２２５を、さらに第２層目の第２光電変換部２３０Ａに第２有機層分離壁２３５を、各々形成する撮像素子２０１ａの構成（図１６(ａ)）、第１層目の第１光電変換部２２０Ａに第１有機層分離壁２２５を、第２層目の第２光電変換部２３０Ａに第２有機層分離壁２３５を、さらに第３層目の第３光電変換部２４０Ａに第３有機層分離壁２４５を、各々形成する撮像素子２０１ｂの構成（図１６(ｂ)）、第１層目の第１光電変換部２２０Ａに第１有機層分離壁２２５を、さらに第３層目の第３光電変換部２４０Ａに第３有機層分離壁２４５を、各々形成する撮像素子２０１ｃの構成（図１６(ｃ)）とすることが可能である。
【0118】
また、３層以外の層構造において、任意の層の光電変換部に有機層分離壁を形成することが可能であり、例えば、図１６（ｄ）に示すように、５層構造の撮像素子２０１ｄにおいて、全ての光電変換部２２０Ａ、２３０Ａ、２４０Ａ、２５０Ａ、２６０Ａに有機層分離壁２２５、２３５、２４５、２５５、２６５を形成する構成とすることもできる。
要は、有機光電変換膜の剥離が生じやすい層に重点的に適用すればよい。
また、上述した、図１６（ａ）～（ｄ）に示されるように、各有機層分離壁２２５、２３５、２４５、２５５、２６５の上部には、この有機層分離壁２２５、２３５、２４５、２５５、２６５の断面形状と同様の断面形状にて、接続電極２２３、２３３、２４３、２５３、２６３が形成される。すなわち、第１有機層分離壁２２５上には第１接続電極２２３が、第２有機層分離壁２３５上には第２接続電極２３３が、第３有機層分離壁２４５上には第３接続電極２４３が、第４有機層分離壁２５５上には第４接続電極２５３が、そして第５有機層分離壁２６５上には第５接続電極２６３が、各々形成される。
要は、有機光電変換膜の剥離が生じやすい層に重点的に適用すればよい。
また、上述した、図１６（ａ）～（ｄ）に示されるように、各有機層分離壁２２５、２３５、２４５、２５５、２６５の上部には、この有機層分離壁２２５、２３５、２４５、２５５、２６５の断面形状と同様の断面形状にて、接続電極２２３、２３３、２４３、２５３、２６３が形成される。すなわち、第１有機層分離壁２２５上には第１接続電極２２３が、第２有機層分離壁２３５上には第２接続電極２３３が、第３有機層分離壁２４５上には第３接続電極２４３が、第４有機層分離壁２５５上には第４接続電極２５３が、そして第５有機層分離壁２６５上には第５接続電極２６３が、各々形成される。
【0119】
なお、上述の配線電極、下部電極２２１、２３１、２４１、上部電極２２４、２３４、２４４、ＴＦＴのソース・ドレイン電極に用いられる材料としては、上記実施例２と同様である。
【0120】
また、第１接続電極２２３も第１有機層分離壁２２５の上部に同一形状で形成されるため、一般的にはフォトリソグラフィー法等でパターニングされるが、上述のとおり電子線描画やナノインプリンティング法、あるいはマイクロコンタクトプリンティング法等を適用することもできる。第１接続電極２２３には金属や導電性ペースト等、導電性を有する種々の材料を適用することが可能であるが、ＩＴＯ等の透明な材料を適用すれば、透明な撮像素子を構築することも可能である。
【0121】
また、上述のとおり、第１接続電極２２３と第１上部電極２２４は電気的に接続する必要があり、これらの形成プロセスに応じて各々の膜厚は適宜設定することが必要となる。例えば、後述の図１８に示すような製造プロセスを用いる場合、第１有機層分離壁２２５と第１接続電極２２３との合計膜厚を第１有機光電変換膜２２０と第１上部電極２２４の合計膜厚より大きくする必要があるが、第１接続電極２２３と第１上部電極２２４の接続不良を生じさせないようにするためには、第１接続電極２２３の膜厚をできるだけ大きく設定することが望ましい。
【0122】
基本的には第１接続電極２２３の膜厚を第１上部電極２２４の膜厚より大きく設定することにより、第１有機光電変換膜２２０と第１上部電極２２４の合計膜厚のマージンをより大きくとることが可能となる。
【0123】
また、下部電極２２１、２３１、２４１、ＴＦＴ２２８、２３８、２４８等への配線電極は、対応する有機層分離壁２２５、２３５、２４５の下部に形成することが可能である。これにより、画素の開口率を高めて撮像素子２０１の感度の向上を図ることができる。
なお、ＴＦＴを構成する半導体材料、および有機光電変換膜２２０、２３０、２４０を構成する材料としては、実施例２と同様である。
なお、ＴＦＴを構成する半導体材料、および有機光電変換膜２２０、２３０、２４０を構成する材料としては、実施例２と同様である。
【0124】
また、層間絶縁膜２２７、２３７、回路基板２０２および保護層２７５を構成する材料としても、実施例２と同様であるので、ここでは省略する。
【0125】
また、図１８の製造プロセスを用いる場合には、緩衝絶縁膜２２９が形成されるが、緩衝絶縁膜２２９の材料も基本的には第１層間絶縁膜２２７と同様に、一般に絶縁膜として用いられる無機材料、有機材料、あるいは有機・無機ハイブリッド材料等、絶縁性を有する種々の材料を適用することが可能である。
【0126】
（製造方法）
次に、実施例３に係る積層型撮像素子２０１の製造方法について説明する。各工程で行われる加工技術自体は、一般に半導体製造プロセスで行われている汎用的な加工技術を用いて形成することが可能である。
次に、実施例３に係る積層型撮像素子２０１の製造方法について説明する。各工程で行われる加工技術自体は、一般に半導体製造プロセスで行われている汎用的な加工技術を用いて形成することが可能である。
【0127】
図１７Ａ、図１７Ｂおよび図１７Ｃに示すように、まず、回路基板２０２上の画素エリアに第１ＴＦＴ２２８と第１下部電極２２１を形成する（図１７Ａ(ａ)）。
図１７Ａ、図１７Ｂおよび図１７Ｃでは、撮像素子の２画素分の領域を示しており有機層分離壁２２５の間隔は画素ピッチとされている。また図では省略されているが、配線電極やＴＦＴ２２８のソース/ドレイン電極等、一般に撮像素子に用いられる画素回路や周辺回路も回路基板２０２上に形成される。これらは汎用的な半導体製造プロセスで形成されるため詳細は省略する。
図１７Ａ、図１７Ｂおよび図１７Ｃでは、撮像素子の２画素分の領域を示しており有機層分離壁２２５の間隔は画素ピッチとされている。また図では省略されているが、配線電極やＴＦＴ２２８のソース/ドレイン電極等、一般に撮像素子に用いられる画素回路や周辺回路も回路基板２０２上に形成される。これらは汎用的な半導体製造プロセスで形成されるため詳細は省略する。
【0128】
次に、図１７Ａ(ｂ)に示すように、第１有機層分離壁の材料２２５´を成膜する。ここで、第１有機層分離壁の材料２２５´としてはフォトリソグラフィー法等によりパターニング可能な材料を想定している。この成膜手法としては、一般的な塗布法（スピンコート法、インクジェット法やフレキソ印刷法等の各種印刷技術等）、スパッタ法、蒸着法等、一般的な成膜技術は全て適用可能である。その成膜手法は、材料に応じて適宜選択すればよい。
【0129】
この上に第１接続電極の材料２２３´を成膜する（図１７Ａ(ｃ)）。この成膜手法は材料に応じて適宜選択可能である。例えば金属材料とする場合は、蒸着法やスパッタ法等汎用的なあらゆる成膜手法を適用することが可能であるが、第１有機層分離壁の材料２２５´にダメージを与えないような成膜法を適用する必要がある。塗布形成が可能な材料の場合は、一般的な塗布成膜技術（例えばスピンコーティング法、インクジェット法、フレキソ印刷法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法等）を適用することが可能である。
【0130】
次に、第１接続電極の材料２２３をフォトリソグラフィー法やレーザー描画法等汎用的な加工技術でエッチングし、格子状にパターニングを行う（図１７Ａ(ｄ)）。ただし、第１接続電極の材料２２３´として印刷可能な材料を適用した場合には、図１７Ａ(ｃ)のプロセスを省いて直接パターン形成することも可能である。特に微細な格子パターンを直接形成する場合には、マイクロコンタクトプリンティング法等を適用することも可能である。
【0131】
次に、第１接続電極２２３と同じパターンの格子状の第１有機層分離壁２２５をパターニングにより形成する（図１７Ａ(ｅ)）。パターニング方法としては、フォトリソグラフィー法やレーザー描画法等、汎用的な加工技術により行うことができる。例えばフォトリソグラフィー法を適用する場合、上部に位置する第１接続電極２２３をマスクとして用いてエッチングすることも可能である。なお、図１７Ａ(ｃ)と図１７Ａ(ｅ)はフォトリソグラフィー法により連続して行っても良く、例えば格子状の部分にレジストを形成して共通のマスクとして使用すれば、エッチングを連続して行うことが可能である。
【0132】
また図１７では格子状の第１接続電極２２３の形成後に格子状の第１有機層分離壁２２５を形成する例を示しているが、第１有機層分離壁２２５を先に形成する手法も適用可能である。例えば、フォトリソグラフィー法やレーザー描画法、あるいは（ナノ）インプリンティング法等で格子状にパターニングした第１有機層分離壁２２５を形成し、その上部にマイクロコンタクトプリンティング法等により第１接続電極２２３を形成することが可能である。また格子状の第１有機層分離壁２２５の上部に第１接続電極２２３を成膜し、エッチングによりパターニングすることも可能である。一例としては、格子状に囲まれた領域に予めレジストを塗布しておき、第１接続電極２２３を成膜した後にリフトオフすることで、接続電極のパターニングを行う手法等が挙げられる。
【0133】
続いて、第１有機光電変換膜２２０を成膜する（図１７Ｂ(ｆ)）。
この成膜手法は、第１有機光電変換膜２２０を構成する材料に応じて任意に選択することができる。なお、第１有機光電変換膜２２０の形成手法の例示は、実施例１（図８Ａ（ｃ）を参照）と同様であるので省略する。
この成膜手法は、第１有機光電変換膜２２０を構成する材料に応じて任意に選択することができる。なお、第１有機光電変換膜２２０の形成手法の例示は、実施例１（図８Ａ（ｃ）を参照）と同様であるので省略する。
【0134】
この第１有機光電変換膜２２０は、第１有機層分離壁２２５と第１接続電極２２３の合計膜厚に比べて小さくなるような膜厚にて成膜される。この場合、第１接続電極２２３の上部に第１有機光電変換膜２２０が堆積しても、第１有機光電変換膜２２０の厚みを第１有機層分離壁２２５と第１接続電極２２３との合計膜厚に比べて小さくしておけば、第１有機光電変換膜２２０を第１有機層分離壁２２５で分離することが可能となる。さらに第１有機層分離壁２２５の上部に形成される第１上部電極２２４を、第１接続電極２２３と電気的に接続させることができる。
【0135】
なお第１接続電極２２３と第１有機層分離壁２２５が順テーパー形状とされると、第１有機光電変換膜２２０が第１有機層分離壁２２５の上部で繋がった状態となる虞があるため、第１接続電極２２３と第１有機層分離壁２２５は回路基板２０２に対して垂直に切り立った形状とされることが望ましく、さらに、逆テーパー形状とされることが、より望ましい。
【0136】
次に、図１７Ｂ(ｇ)に示すように、第１有機光電変換膜２２０の上部に第１上部電極２２４を成膜する。第１上部電極２２４の材料および成膜法としての詳細は、上記実施例１の場合（図８Ａ（ｄ）を参照）と同様であるので、省略する。
【0137】
また、第１上部電極２２４は、第１接続電極２２３と当接して電気的に接続するように形成され、さらに第１接続電極２２３と第１有機層分離壁２２５で格子状に区切られた第１有機光電変換膜２２０を覆うように形成され、図１７Ｂ(ｈ)の膜除去プロセスを行う際に下層に位置する第１有機光電変換膜２２０が劣化するのを防止する機能を有する。なお、これによっても第１有機光電変換膜２２０の劣化を十分に防止することができない場合においては、後述の図１８に示す製造方法（変型例）によるプロセスを適用すればよい。また、画素エリアに位置する上部電極２２４の上面が第１有機層分離壁２２５の高さとほぼ一致するように成膜することが望ましい。
【0138】
次に、図１７Ｂ(ｈ)に示すように、第１有機層分離壁２２５の上部に堆積した第１有機光電変換膜２２０と第１上部電極２２４を除去する。このとき、画素エリアの第１有機光電変換膜２２０が、画素エリアの第１上部電極２２４により十分に保護されていれば、第１有機層分離壁２２５上の第１有機光電変換膜２２０を溶剤等で除去することにより、上部電極２２４を同時に除去することも可能である（リフトオフ）。そして、図１７Ｂ(ｈ)のプロセスを実施することにより、第１層目の第１有機光電変換膜２２０を有する第１光電変換部２２０Ａの形成工程が終了する。
【0139】
次に、第２層目の第２光電変換部２３０Ａを形成する前に、第１上部電極２２４の上部に第１層間絶縁膜２２７を形成する（図１７Ｂ(ｉ)）。この第１層間絶縁膜２２７の成膜技術の詳細については上記実施例１の場合（図８Ｂ（ｅ）を参照）の説明と同様であるので、省略する。
なお、第１層間絶縁膜２２７の材料として塗布形成可能な樹脂材料を用いる場合、適切な厚みで形成することにより、表面の平坦化を適切に行うことができる。
なお、第１層間絶縁膜２２７の材料として塗布形成可能な樹脂材料を用いる場合、適切な厚みで形成することにより、表面の平坦化を適切に行うことができる。
【0140】
続いて、第１層間絶縁膜２２７の上部に第２ＴＦＴ２３８、第２下部電極２３１、配線電極等を形成し（図１７Ｂ(ｊ)）、第２有機光電変換膜２３０を形成し（図１７Ｃ(ｋ)）、第１上部電極２３４を形成する（図１７Ｃ(ｌ)）ことにより、第２層目の第２光電変換部２３０Ａを形成する。ここで第２光電変換部２３０Ａは、その内部に有機層分離壁および接続電極が形成されていないこと以外は、基本的には第１層目と同様の製造プロセスで形成することができる。
【0141】
なお、第２光電変換部２３０Ａに第２有機光電変換膜２３０を設ける場合には、上述した第１層と同様な構成としても構わない。これらは第１層目の第１光電変換部２２０Ａと同様の製造プロセスを各々の材料に応じて適宜用いることにより形成可能であり、種々の工程において汎用的な半導体製造プロセスを適用することができるため、詳細な説明は省略する。ただし、第２層目以上の各層の形成プロセスにおいては、第１層目の第１有機光電変換膜２２０にダメージを与えない温度条件にて形成する必要がある。
【0142】
第３層目の第３光電変換部２４０Ａの形成プロセスも第２層目の第２光電変換部２３０Ａの形成プロセスと同様の手法で形成することが可能である。図１７Ｃ(ｌ)の形成プロセス後に、図１７Ｂ(ｊ)と同様に第２層間絶縁膜２３７を形成した上で、その上部に図１７Ｂ(ｇ)と同様に第３ＴＦＴ２４８、第３下部電極２４１、配線電極等を形成し、図１７Ｃ(ｋ)と同様に第３有機光電変換膜２４０を形成し、図１７Ｃ(ｌ)と同様に第３上部電極２４４を形成する（図１７Ｃ(ｍ)）。
【0143】
これらの形成プロセスは第２層目の第２光電変換部２３０Ａの形成と同様であるため、詳細な説明は省略する。なお、第３光電変換部２４０Ａの第３有機光電変換膜２４０に、有機層分離壁を形成しても構わない。これらは第１層目の第１有機層分離壁２２５と同様の製造プロセスを各々の材料に応じて適宜用いることにより形成可能であり、第１層目の第１有機層分離壁２２５と同様の構造、あるいは製造プロセスを適用すればよい。
【0144】
最後に図１７Ｃ(ｎ)に示すように、第３層目の第３光電変換部２４０Ａの第３上部電極２４４の上部に保護層２７５を形成することにより、本実施例の積層型撮像素子２０１の形成工程が終了する。
保護層２７５の形成手法は、実施例２の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。
保護層２７５の形成手法は、実施例２の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【0145】
図１８は、上述した実施例３に係る積層型撮像素子２０１の製造方法の変型例を示すものであり、第１層目の第１光電変換部２２０Ａの成形プロセスが変更されている。本変型例は、画素エリアの第１有機光電変換膜２２０を適切に保護し得る製造方法として有用である。
【0146】
まず、図１８(ａ)は図１７Ａ(ｃ)の場合と同様に、格子状の第１有機層分離壁２２５および第１接続電極２２３の形成後に第１有機光電変換膜２２０を成膜した状態を示している。ここで図１７Ｂ(ｇ)と同様に第１有機光電変換膜２２０の上部に第１上部電極２２４を成膜する（図１８(ｂ)）。このとき第１上部電極２２４は、画素エリアの第１上部電極２２４の上面が第１接続電極２２３の上部（高さ）より低い位置となるように形成される。
その際、第１上部電極２２４の膜厚に比べて第１接続電極２２３の膜厚を大きく設定しておくことにより、電気的な接続を確保するための成膜マージンをより大きくとることができるとともに、第１上部電極２２４の光透過率を低減することなく相対的に第１上部電極２２４の抵抗を小さくすることができる。
その際、第１上部電極２２４の膜厚に比べて第１接続電極２２３の膜厚を大きく設定しておくことにより、電気的な接続を確保するための成膜マージンをより大きくとることができるとともに、第１上部電極２２４の光透過率を低減することなく相対的に第１上部電極２２４の抵抗を小さくすることができる。
【0147】
次に、図１８(ｃ)に示すように、緩衝絶縁膜２２９を第１上部電極２２４の上部に成膜する。緩衝絶縁膜２２９は、画素エリアの第１有機光電変換膜２２０および第１上部電極２２４を覆う機能を有するとともに、第１有機層分離壁２２５の上部の第１有機光電変換膜２２０を除去する際に、画素エリアの第１有機光電変換膜２２０を保護する機能を有する。緩衝絶縁膜２２９の材料は、第１層間絶縁膜２２７や保護層２７５と同様の材料で形成することが可能であり、その材料に適した成膜技術を用いて形成される。
【0148】
次に、第１有機層分離壁２２５の上部に堆積した、第１有機光電変換膜２２０、第１上部電極２２４、および緩衝絶縁膜２２９を除去する（図１８(ｄ)）。第１有機層分離壁２２５の上部に堆積したこれらの部材の除去手法については、上述した実施例２の場合（図１３（ｄ）を参照）と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【0149】
この後、図１７Ｂ(ｉ)と同様に第１層間絶縁膜２２７を成膜し、表面を平坦化することにより、第２層目の第２光電変換部２２０Ａを適切に形成することが可能となる。なお、第１層間絶縁膜２２７の形成材料としては、上述した実施例２の場合（図１３（ｅ）を参照）と同様であるので、詳しい説明は省略する。
なお、第２層目の第２光電変換部２２０Ａ以降の形成プロセスは図１７Ｂ（ｊ）～図１７Ｃ（ｍ）に示される内容と同様とすればよいが、第２層目以降に有機層分離壁を形成する場合には、図１８の形成プロセスを用いることも可能である。
なお、第２層目の第２光電変換部２２０Ａ以降の形成プロセスは図１７Ｂ（ｊ）～図１７Ｃ（ｍ）に示される内容と同様とすればよいが、第２層目以降に有機層分離壁を形成する場合には、図１８の形成プロセスを用いることも可能である。
【0150】
【0151】
本実施例は上記実施例１～３と構成が類似しており、第１有機層分離壁２５、１２５、２２５の配設位置および形状は異なるが、その余は上記実施例１～３の積層型撮像素子１、１０１、２０１と各部材が略同様に構成されている。
特に、上記実施例３の構成とは、格子状の有機層分離壁および接続電極を備えていることでも共通しているので、この実施例３の部材に対応する本実施例の部材については、上記実施例３の部材に付した符号に１００を加えた符号を付し、構成が同様のものはその詳しい説明を省略する場合がある。
特に、上記実施例３の構成とは、格子状の有機層分離壁および接続電極を備えていることでも共通しているので、この実施例３の部材に対応する本実施例の部材については、上記実施例３の部材に付した符号に１００を加えた符号を付し、構成が同様のものはその詳しい説明を省略する場合がある。
【0152】
（積層型撮像素子の構成）
本実施例では、回路基板３０２上において、下部電極３２１、３３１、３４１と上部電極３２４、３３４、３４４の間に有機光電変換膜３２０、３３０、３４０が挟持されてなる、第１光電変換部（第１層）３２０Ａ、第２光電変換部（第２層）３３０Ａ、および第３光電変換部（第３層）３４０Ａがこの順に積層された３層構造の撮像素子（ＲＧＢカラー撮像素子を想定）３０１が示されている。
本実施例では、回路基板３０２上において、下部電極３２１、３３１、３４１と上部電極３２４、３３４、３４４の間に有機光電変換膜３２０、３３０、３４０が挟持されてなる、第１光電変換部（第１層）３２０Ａ、第２光電変換部（第２層）３３０Ａ、および第３光電変換部（第３層）３４０Ａがこの順に積層された３層構造の撮像素子（ＲＧＢカラー撮像素子を想定）３０１が示されている。
【0153】
上記有機光電変換膜３２０、３３０、３４０、下部電極３２１、３３１、３４１、上部電極３２４、３３４、３４４、および回路基板３０２については、上記実施例３における有機光電変換膜２２０、２３０、２４０、下部電極２２１、２３１、２４１、上部電極２２４、２３４、２４４、および回路基板２０２と各々同様に構成されており、回路基板３０２上に上記有機光電変換膜３２０、３３０、３４０が順次積層される様子も上記実施例２と同様である。
【0154】
また、第１～第３の光電変換部３２０Ａ、３３０Ａ、３４０Ａ、および第１～第３ＴＦＴ３２８、３３８、３４８についても、上記実施例３における第１～第３の光電変換部２２０Ａ、２３０Ａ、２４０Ａ、および第１～第３ＴＦＴ２２８、２３８、２４８と同様に構成されている。
【0155】
本実施例においては、有機光電変換膜３２０、３３０、３４０を用いた光電変換部３２０Ａ、３３０Ａ、３４０Ａ内には、下部電極３２１、３３１、３４１が形成されていない領域に第１有機層分離壁３２５が格子状に形成されている。
図１９Ｂは、各画素が格子状の第１有機層分離壁３２５で囲まれた例を示しているが、後述のとおり（図２１（ｂ）を参照）複数画素を囲む格子形状とすることも可能であり、両者が混在する形態とすることも可能である。
図１９Ｂは、各画素が格子状の第１有機層分離壁３２５で囲まれた例を示しているが、後述のとおり（図２１（ｂ）を参照）複数画素を囲む格子形状とすることも可能であり、両者が混在する形態とすることも可能である。
【0156】
また第１の光電変換部３２０Ａ内において、第１上部電極３２４の上部に緩衝絶縁膜３２９が設けられており、これによって、製造プロセスにおける、第１有機光電変換膜３２０のレジストやエッチング液等によるダメージを防ぐことが可能である。
【0157】
また格子状の第１有機層分離壁３２５の上部には、同様に格子状をなす第１接続電極３２３が形成されている。この第１接続電極３２３は、主として第１有機光電変換膜３２０の上部の第１上部電極３２４と電気的に接続しており、この第１接続電極３２３を通じて画素エリア（撮像領域）外に配線として取り出すことができる。したがって、第１上部電極３２４は第１接続電極３２３を介して回路基板３０２上の周辺回路や外部電源と接続することができ、第１有機光電変換膜３２０に電圧を印加することが可能となる。
【0158】
なお、第１上部電極３２４は光を透過させるために透明であることが望ましいが、第１接続電極３２３は第１有機層分離壁３２５の上部に形成されるため、第１有機層分離壁３２５が透明な材料で透明な撮像領域を構成する場合を除けば、必ずしも透明である必要はない。
【0159】
第１接続電極３２３は配線として抵抗を小さくする必要があるため、導電性の高い低抵抗材料を用いたり、膜厚を大きく設定することが望ましい。特に第１上部電極３２４は透明性が重要となるため、材料が限定されて抵抗が高くなる傾向があるが、第１接続電極３２３に低抵抗な材料を適用することにより、第１上部電極３２４の抵抗を相対的に下げる効果が得られる。
【0160】
また第１接続電極３２３が透明な材料でない場合は基本的には第１有機層分離壁３２５の上部に形成されるが、第１下部電極３２１の上部を覆う状態とならなければ、第１有機層分離壁３２５の外側、すなわち緩衝絶縁膜３２９の上部まではみ出すような形状に形成してもよい。そうすることにより、第１接続電極３２３の抵抗を小さくすることができる。また図２０に示すように、第１接続電極３２３は第１上部電極３２４と接続するために、一部が緩衝絶縁膜３２９の上部に張り出すように形成される。ただし、重なり合う面積が小さい場合は光透過率への影響も小さくなるため、第１接続電極３２３が第１下部電極３２１を部分的に覆うことが許容される場合もあり得る。
【0161】
図２０において、点線で示される部分は、図１９(ｂ)に示す第１下部電極３２１が形成されている領域を示している。第１下部電極３２１と重ならない領域としては、例えば第１ＴＦＴ３２８が形成されている領域の上部領域がある。その部分に緩衝絶縁膜３２９を貫通する第１貫通電極３２２を形成することで、第１下部電極３２１と重ならない（第１下部電極３２１への光入射を遮らない）態様で第１上部電極３２４と接続する第１接続電極３２３を形成することができる。
【0162】
なお、第１接続電極３２３は、同じ画素内の第１上部電極３２４と必ずしも１点で接続させる必要はなく、画素面内の複数の部分に貫通電極を設け、これらを介して接続することができる。そうすることで、接触不良の抑制や低抵抗化の促進等の効果が期待できる。
【0163】
また第１接続電極３２３は、１種類の電極材料により形成する必要はなく、例えば、第１下部電極３２１とは上下方向に重ならない図２０の構成では、不透明で低抵抗な材料を適用することができるが、これとともに、第１下部電極３２１の上部に透明な材料による第１接続電極を形成することができる。透明な領域の接続電極は光を透過することができるため、第１下部電極３２１の上部を覆うようにしても光利用効率が低下することはない。
【0164】
第１光電変換部３２０Ａの第１有機光電変換膜３２０は、第１有機層分離壁３２５により格子状の領域に分割されるため、本実施例に係る積層型撮像素子３０１の製造プロセスにおいて第１有機光電変換膜３２０の耐熱性を確保する（第１層の膜剥がれを防止する）ことが可能となる。
【0165】
具体的な、第１有機層分離壁３２５の形状（間隔を含む）と作用効果については、上述した実施例３と同様であるので、その説明は省略する。
【0166】
なお第１有機層分離壁３２５の間隔は、図２１（ａ）に示すように画素ピッチと同一としてもよいが、第１有機層分離壁３２５は微細な構造のため、間隔をより細かくすると製造工程においてパターン不良が生じる可能性が高くなる。そこで、図２１(ｂ)に示すように中央部の間隔を広く設定することにより、パターン不良の発生確率を低くすることができ、歩留まり向上を図る上でも有利となる。何れにしても、第1有機光電変換膜３２０等における、熱プロセスに起因する剥離を生じさせない範囲であれば、格子状の第１有機層分離壁３２５の配設位置を任意に決めることが可能である。
【0167】
第１有機層分離壁３２５を図２１(ｂ)のような構成とする場合、第１接続電極３２３は第１有機層分離壁３２５と同様な配置としてもよいし、より細かい間隔、たとえば画素間隔と同じピッチで画素を囲む配置で形成してもよい。第１有機層分離壁３２５と同様の配置となる場合、第１有機層分離壁３２５で囲まれた複数の画素に対して、緩衝絶縁膜３２９を貫通する少なくとも１つの貫通電極があれば、その領域の第１上部電極３２４は第１接続電極３２３を介して回路基板３０２上の周辺回路や外部電源等と接続することができる。一方、第１接続電極３２３をより細かい領域各々に対して形成可能な場合には、第１上部電極３２４の抵抗を相対的に低下させることができる。
【0168】
また、第１有機層分離壁３２５の線幅については、上記実施例３における第１有機層分離壁２２５の線幅と同様であるので、ここでは省略する。
なお、第１有機層分離壁３２５をフォトリソグラフィー法等でパターニングすることが可能な材料が用いられるが、線幅が小さくなる場合は、電子線描画やナノインプリンティング法が適用可能な材料を用いることができる。例えば、絶縁性を有する無機材料や有機材料、それらのハイブリッド材料等、形状や線幅等に応じて適切な材料を選択することが可能である。
なお、第１有機層分離壁３２５をフォトリソグラフィー法等でパターニングすることが可能な材料が用いられるが、線幅が小さくなる場合は、電子線描画やナノインプリンティング法が適用可能な材料を用いることができる。例えば、絶縁性を有する無機材料や有機材料、それらのハイブリッド材料等、形状や線幅等に応じて適切な材料を選択することが可能である。
【0169】
本実施例では、３層構造の撮像素子において、第１光電変換部３２０Ａにのみ第１有機層分離壁３２５を適用した例を示しているが、これは上部の各層の形成に加熱プロセスを施す際に、第１層目の光電変換部３２０Ａにおける第１有機光電変換膜３２０が一番剥離し易いことによるものであるが、有機層分離壁３２５等の配設位置の態様はこれに限られるものではない。
【0170】
例えば、３層構造において、第１層目の第１光電変換部３２０Ａに第１有機層分離壁３２５を、さらに第３層目の第３光電変換部３４０Ａに第２有機層分離壁３４５を、各々形成する撮像素子３０１ａの構成（図２２(ａ)）、第１層目の第１光電変換部３２０Ａに第１有機層分離壁３２５を、第２層目の第２光電変換部３３０Ａに第２有機層分離壁３３５を、さらに第３層目の第３光電変換部３４０Ａに第３有機層分離壁３４５を、各々形成する撮像素子３０１ｂの構成（図２２(ｂ)）、第１層目の第１光電変換部３２０Ａに第１有機層分離壁３２５を、さらに第２層目の第２光電変換部３３０Ａに第２有機層分離壁３３５を、各々形成する撮像素子３０１ｃの構成（図２２(ｃ)）とすることが可能である。
【0171】
また、３層以外の層構造において、任意の層の光電変換部に有機層分離壁を形成することが可能であり、例えば、図２２（ｄ）に示すように、５層構造の撮像素子３０１ｄにおいて、全ての光電変換部３２０Ａ、３３０Ａ、３４０Ａ、３５０Ａ、３６０Ａに有機層分離壁３２５、３３５、３４５、３５５、３６５を形成する構成（図２２(ｄ)）とすることもできる。
要は、有機光電変換膜の剥離が生じやすい層に重点的に適用すればよい。
また、上述した、図２２（ａ）～（ｄ）に示されるように、各有機層分離壁３２５、３３５、３４５、３５５、３６５の上部には、この有機層分離壁３２５、３３５、３４５、３５５、３６５の断面形状と同様の断面形状にて、接続電極３２３、３３３、３４３、３５３、３６３が形成される。すなわち、第１有機層分離壁３２５上には第１接続電極３２３が、第２有機層分離壁３３５上には第２接続電極３３３が、第３有機層分離壁３４５上には第３接続電極３４３が、第４有機層分離壁３５５上には第４接続電極３５３が、そして第５有機層分離壁３６５上には第５接続電極３６３が、各々形成される。
要は、有機光電変換膜の剥離が生じやすい層に重点的に適用すればよい。
また、上述した、図２２（ａ）～（ｄ）に示されるように、各有機層分離壁３２５、３３５、３４５、３５５、３６５の上部には、この有機層分離壁３２５、３３５、３４５、３５５、３６５の断面形状と同様の断面形状にて、接続電極３２３、３３３、３４３、３５３、３６３が形成される。すなわち、第１有機層分離壁３２５上には第１接続電極３２３が、第２有機層分離壁３３５上には第２接続電極３３３が、第３有機層分離壁３４５上には第３接続電極３４３が、第４有機層分離壁３５５上には第４接続電極３５３が、そして第５有機層分離壁３６５上には第５接続電極３６３が、各々形成される。
【0172】
なお、上述の配線電極、下部電極３２１、３３１、３４１、上部電極３２４、３３４、３４４、ＴＦＴのソース・ドレイン電極に用いられる材料としては、上記実施例３と同様である。
【0173】
また、第１接続電極３２３の材料としては、金属や導電性ペースト等、導電性を有する種々の材料を適用することが可能であるが、ＩＴＯ等の透明な材料を適用すれば、透明な撮像素子を構築することも可能である。
【0174】
第１接続電極３２３をパターニングする場合には、フォトリソグラフィー法等によるエッチングが可能な材料を用いればよい。また、第１接続電極３２３を電子線描画やナノインプリンティング法、あるいはマイクロコンタクトプリンティング法等で形成する場合にも、それらの製造プロセスに適した材料を適宜選択することもできる。
【0175】
また、下部電極３２１、３３１、３４１、ＴＦＴ３２８、３３８、３４８等への配線電極は、対応する有機層分離壁３２５、３３５、３４５の下部に形成することが可能である。これにより、画素の開口率を高めて撮像素子３０１の感度の向上を図ることができる。
なお、ＴＦＴを構成する半導体材料、および有機光電変換膜３２０、３３０、３４０を構成する材料としては、実施例３と同様である。
なお、ＴＦＴを構成する半導体材料、および有機光電変換膜３２０、３３０、３４０を構成する材料としては、実施例３と同様である。
【0176】
また、層間絶縁膜３２７、３３７、回路基板３０２および保護層３７５を構成する材料としても、実施例３と同様であるので、ここでは省略する。
【0177】
また、緩衝絶縁膜３２９は、一般に絶縁膜として用いられる無機材料、有機材料、あるいは有機・無機ハイブリッド材料等、絶縁性を有する種々の材料を適用することが可能である。ただし緩衝絶縁膜３２９は、素子の製造プロセスにおいて第１有機光電変換膜３２５の劣化を防止する機能が要求されるので、耐薬品性や耐熱性に優れた材料を適用することが望ましい。
【0178】
（製造方法）
次に、実施例４に係る積層型撮像素子３０１の製造方法について説明する。各工程で行われる加工技術自体は、一般に半導体製造プロセスで行われている汎用的な加工技術を用いて形成することが可能である。
次に、実施例４に係る積層型撮像素子３０１の製造方法について説明する。各工程で行われる加工技術自体は、一般に半導体製造プロセスで行われている汎用的な加工技術を用いて形成することが可能である。
【0179】
まず、回路基板３０２上の画素エリアに第１ＴＦＴ３２８と第１下部電極３２１を形成する（図２３Ａ(ａ)）。
図２３Ａ、図２３Ｂおよび図２３Ｃでは、撮像素子の２画素分の領域を示しており有機層分離壁３２５の間隔は画素ピッチとされている。また図では省略されているが、配線電極やＴＦＴ３２８のソース/ドレイン電極等、一般に撮像素子に用いられる画素回路や周辺回路も回路基板３０２上に形成される。これらは汎用的な半導体製造プロセスで形成されるため詳細は省略する。
図２３Ａ、図２３Ｂおよび図２３Ｃでは、撮像素子の２画素分の領域を示しており有機層分離壁３２５の間隔は画素ピッチとされている。また図では省略されているが、配線電極やＴＦＴ３２８のソース/ドレイン電極等、一般に撮像素子に用いられる画素回路や周辺回路も回路基板３０２上に形成される。これらは汎用的な半導体製造プロセスで形成されるため詳細は省略する。
【0180】
次に、図２３Ａ(ｂ)に示すように、回路基板３０２上の第１下部電極３２１が形成されていない、画素の境界部分に第１有機層分離壁３２５を形成する。第１有機層分離壁３２５の形成に関しては材料に応じて最適な手法を適用すればよい。例えば、第１有機層分離壁３２５の材料を成膜後、パターニングすることで格子状に加工することができる。
また、第１有機層分離壁３２５の材料の成膜手法は、その材料に適した手法を適用すればよく、一般的な塗布法（例えばスピンコーティング法、インクジェット法、フレキソ印刷法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法等）、スパッタ法、蒸着法等が挙げられる。
また、第１有機層分離壁３２５の材料の成膜手法は、その材料に適した手法を適用すればよく、一般的な塗布法（例えばスピンコーティング法、インクジェット法、フレキソ印刷法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法等）、スパッタ法、蒸着法等が挙げられる。
【0181】
上記、第１有機層分離壁３２５のパターニングは、フォトリソグラフィー法やレーザー描画法等、汎用的な加工技術により行うことができる。なお、第１有機層分離壁３２５は、ナノインプリンティング法やマイクロコンタクト法、材料を微細な線幅で塗布する手法、あるいは各種印刷技術を適用することにより、第１有機層分離壁３２５を直接形成することも可能である。
【0182】
続いて、第１有機光電変換膜３２０を成膜する（図２３Ａ(ｃ)）。
この成膜手法は、第１有機光電変換膜３２０を構成する材料に応じて任意に選択することができる。なお、形成手法の例示は、実施例１（図８Ａ（ｃ）を参照）と同様であるので省略する。
この成膜手法は、第１有機光電変換膜３２０を構成する材料に応じて任意に選択することができる。なお、形成手法の例示は、実施例１（図８Ａ（ｃ）を参照）と同様であるので省略する。
【0183】
また、図２３Ａ（ｄ）に示すように、第１上部電極３２４は第１有機光電変換膜３２０と同様にパターニングされるため、第１有機層分離壁３２５に囲まれた部分に第１有機光電変換膜３２０を覆うように成膜される。このとき第１上部電極３２４の上面は、上述のように緩衝絶縁膜３２９の膜厚分だけ第１有機層分離壁３２５より低くなるように形成することが望ましい。
【0184】
次に図２３Ａ（ｅ）に示すように、第１上部電極３２４の上部に緩衝絶縁膜３２９を形成する。緩衝絶縁膜３２９は材料に応じて、既存の成膜技術を種々選択可能である。一般には蒸着法やスパッタ法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、塗布成膜技術（例えばスピンコーティング法、インクジェット法、フレキソ印刷法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法等）等が挙げられるが、これらに限られるものではない。
【0185】
このとき緩衝絶縁膜３２９の上面は、第１有機層分離壁３２５の高さとほぼ一致するように形成される。多少厚みが一致しない場合でも、第１有機層分離壁３２５との界面のギャップが小さく、あるいは第１有機層分離壁３２５の上部から緩衝絶縁膜３２９の上面になだらかに繋がっていれば、第１接続電極３２３の導通を確保することができる。なお、第１接続電極３２３に導電性の樹脂等を適用する場合には、第１有機層分離壁３２５と緩衝絶縁膜３２９との多少の段差はこの樹脂等で埋めることができるため、電気的な接続を得ることができる。
【0186】
なお、緩衝絶縁膜３２９の第１上部電極３２４に近い領域では、緩衝絶縁膜３２９と第１有機層分離壁３２５が十分に接触するように形成されるため、溶液等のしみ込みを防ぐ機能は確保されている。また緩衝絶縁膜３２９に塗布形成可能な樹脂材料を用いる場合、成膜条件を適切に選択することで緩衝絶縁膜３２９の表面の平坦化も可能である。なお、緩衝絶縁膜３２９が第１上部電極３２４と第１有機光電変換膜３２０を完全に覆うように成膜することで、図２３Ｂ(ｆ)以降のプロセスを行う際に下層の第１有機光電変換膜３２０の劣化を防ぐことができる。
【0187】
次に、図２３Ｂ(ｆ)に示すように、第１有機層分離壁３２５の上部に堆積した第１有機光導電変換膜３２０、第１上部電極３２４および緩衝絶縁膜３２９を除去する。このとき、画素エリアの第１有機光電変換膜３２０は上述の作製プロセスにより薬品等への耐性は十分確保されており、第１有機光電変換膜３２０を溶剤等で容易に除去することができるため、その上の第１上部電極３２４と緩衝絶縁膜３２９も同時に除去することも可能である（リフトオフ）。
【0188】
また、第１上部電極３２４および緩衝絶縁膜３２９を溶剤等により除去した後に、第１有機光電変換膜３２０を溶剤で除去する手法を用いることも可能である。これらを構成する材料に応じて、適切な手法により第１有機層分離壁３２５の上部に堆積した各膜を除去することが可能である。
【0189】
続いて、図２３Ｂ(ｇ)に示すように、緩衝絶縁膜３２９を貫通する透孔３９２を形成する。透孔３９２は、例えば第１ＴＦＴ３２８の上方に設けることにより、第１接続電極３２３が第１下部電極３２１と上下に重なることなく形成することが可能となる。透孔３９２の形成方法としては、フォトリソグラフィー法やレーザー描画法等の中から、緩衝絶縁膜３２９の材料や膜厚、透孔３９２のサイズに応じて適宜選択すればよい。
【0190】
また、透孔３９２の形状は所定の形状に限られるものではないが、第１接続電極３２３との間の抵抗を低下させるためには透孔の面積はできるだけ大きい方がよい。また、第１下部電極３２１と上下方向に重ならないような位置に形成することが望ましい。これらは基本的な半導体プロセスを用いて容易に製造することができる。
【0191】
次に、第１接続電極３２３および、透孔３９２を貫通する第１貫通電極３２２を形成し、第１上部電極３２４を第１接続電極３２３と電気的に接続させる（図２３Ｂ(ｈ)）。このとき緩衝絶縁膜３２９の厚みが第1接続電極３２３の厚みに比べて十分に小さい場合は、第１貫通電極３２２は第１接続電極３２３と一体的に同時に形成することができる。具体的には、第１接続電極３２３を構成する材料を緩衝絶縁膜３２９および透孔３９２の上部に成膜し、パターニングすることにより第１接続電極３２３の配線パターンを形成する。透孔３９２は十分に浅いため第１接続電極３２３の形成材料で埋めることができ、第１接続電極３２３と第１上部電極３２４を電気的に接続することができる。
【0192】
一方、緩衝絶縁膜３２９の膜厚が第１接続電極３２３の膜厚に比べて大きい場合等は、透孔３９２を電極材料で埋めて第１貫通電極３２２を先に形成してから第１接続電極３２３を形成することも可能である。
第１貫通電極３２２の形成材料としては金属、導電性ペースト等であるが、適宜選択することが可能である。第１貫通電極３２２を金属で形成する場合には、電解めっき等の各種めっき法により第１貫通電極３２２を形成することが可能であるが、蒸着やスパッタ等の一般的な成膜手法を適用することも可能である。例えば、めっきを用いて形成する際には、表面にシード層等を適宜形成してもよい。
第１貫通電極３２２の形成材料としては金属、導電性ペースト等であるが、適宜選択することが可能である。第１貫通電極３２２を金属で形成する場合には、電解めっき等の各種めっき法により第１貫通電極３２２を形成することが可能であるが、蒸着やスパッタ等の一般的な成膜手法を適用することも可能である。例えば、めっきを用いて形成する際には、表面にシード層等を適宜形成してもよい。
【0193】
また導電性ペーストを用いて第１貫通電極３２２を形成する場合には、真空スクリーン印刷等の印刷技術や塗布技術を用いることが可能であるが、予め表面を金属でコーティングしておく手法を用いて形成してもよい。
また、金属や導電性ペースト等で透孔３９２を埋めた後に、ベース層表面に付着した金属や導電性ペーストを研磨して除去したり、表面を平坦化したりする加工を施すことも可能である。
また、金属や導電性ペースト等で透孔３９２を埋めた後に、ベース層表面に付着した金属や導電性ペーストを研磨して除去したり、表面を平坦化したりする加工を施すことも可能である。
【0194】
第１接続電極３２３の成膜手法は形成材料に応じて適宜選択可能である。例えば、形成材料が金属の場合は蒸着法やスパッタ法等の汎用的な種々の成膜手法を適用することが可能であるが、第１有機層分離壁３２５を構成する材料にダメージを与えないような成膜手法を適用する必要がある。塗布形成が可能な材料の場合は、一般的な塗布成膜技術（例えばスピンコーティング法、インクジェット法、フレキソ印刷法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法等）を適用することが可能である。また、第１貫通電極３２２を形成する際に、緩衝絶縁膜３２９の上部に残された電極材料を、第１接続電極３２３として用いることもできる。その際、表面を研磨して第１接続電極３２３の表面の平坦化や膜厚を最適化する等の処理を行うことも可能である。
【0195】
また、第１接続電極３２３のパターニングは、フォトリソグラフィー法やレーザー描画法等汎用的な加工技術を適用することが可能である。ただし、第１接続電極３２３の形成材料として印刷可能な材料を適用した場合には、成膜・パターニングを一括して行うことも可能である。特に微細な格子パターンを直接形成する場合には、マイクロコンタクトプリンティング法等を用いることも可能である。なお、図２３Ｂ(ｈ)のプロセスを行うことにより、第１層目の第１有機光電変換膜３２０を有する第１光電変換部３２０Ａの形成工程が終了する。
【0196】
次に、第２層目の第２光電変換部３３０Ａを形成する前に、緩衝絶縁膜３２９の上部に第１層間絶縁膜３２７を形成する（図２３Ｂ(ｉ)）。この第１層間絶縁膜３２７の成膜技術の詳細については上記実施例１の場合（図８Ｂ（ｅ）を参照）の説明と同様であるので、省略する。
なお、第１層間絶縁膜３２７の材料として塗布形成可能な樹脂材料を用いる場合、適切な厚みで形成することにより、表面の平坦化を適切に行うことができる。
なお、第１層間絶縁膜３２７の材料として塗布形成可能な樹脂材料を用いる場合、適切な厚みで形成することにより、表面の平坦化を適切に行うことができる。
【0197】
続いて、第１層間絶縁膜３２７の上部に第２ＴＦＴ３３８、第２下部電極３３１、配線電極等を形成し（図２３Ｂ(ｊ)）、第２有機光電変換膜３３０を形成し（図２３Ｃ(ｋ)）、第２上部電極３３４を形成する（図２３Ｃ(ｌ)）ことにより、第２層目の第２光電変換部３３０Ａを形成する。ここで第２光電変換部３３０Ａは、その内部に有機層分離壁、接続電極、緩衝絶縁膜および貫通電極が形成されていないこと以外は、基本的には第１層目と同様の製造プロセスで形成することができる。
【0198】
なお、第２光電変換部３３０Ａに第２有機光電変換膜３３０を設ける場合には、上述した第１層と同様な構成としても構わない。これらは第１層目の第１光電変換部３２０Ａと同様の製造プロセスを各々の材料に応じて適宜用いることにより形成可能であり、種々の工程において汎用的な半導体製造プロセスを適用することができるため、詳細な説明は省略する。ただし、第２層目以上の各層の形成プロセスにおいては、第１層目の第１有機光電変換膜３２０にダメージを与えない温度条件にて形成する必要がある。
【0199】
第３層目の第３光電変換部３４０Ａの形成プロセスも第２層目の第２光電変換部３３０Ａの形成プロセスと同様の手法で形成することが可能である。図２３Ｃ(ｌ)の形成プロセス後に、図２３Ｂ(ｉ)と同様に第２層間絶縁膜３３７を形成し、その上部に図２３Ｂ(ｊ)と同様に第３ＴＦＴ３４８、第３下部電極３４１、配線電極等を形成し、図２３Ｃ(ｋ)と同様に第３有機光電変換膜３４０を形成し、図２３Ｃ(ｌ)と同様に第３上部電極３４４を形成する（図２３Ｃ(ｍ)）。
【0200】
これらの形成プロセスは第２層目の第２光電変換部３３０Ａの形成と同様であるため、詳細な説明は省略する。なお、第３光電変換部３４０Ａの第３有機光電変換膜３４０に、有機層分離壁を形成しても構わない。これらは第１層目の第１有機層分離壁３２５と同様の製造プロセスを各々の材料に応じて適宜用いることにより形成可能であり、第１層目の第１有機層分離壁３２５と同様の構造、あるいは製造プロセスを適用すればよい。
【0201】
最後に図２３Ｃ(ｎ)に示すように、第３層目の第３光電変換部３４０Ａの第３上部電極３４４の上部に保護層３７５を形成することにより、本実施例の積層型撮像素子３０１の形成工程が終了する。
保護層３７５の形成手法は、実施例３の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。
保護層３７５の形成手法は、実施例３の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【0202】
【0203】
本実施例は上記実施例１～４と構成が類似しており、その中でも特に上記実施例２と構成が類似している。すなわち、上記実施例２とは、第１有機層分離壁が、第１下部有機層分離壁４２５ａおよび第１上部有機層分離壁４２５ｂの上下２段形状とされている点で異なるが、その余は上記実施例２の積層型撮像素子１０１と各部材が略同様に構成されている。
特に、上記実施例２とはストライプ状の有機層分離壁を有している点でも共通しているので、この実施例２の部材に対応する本実施例の部材については、上記実施例２の部材に付した符号に３００を加えた符号を付し、構成が同様のものはその詳しい説明を省略する場合がある。
特に、上記実施例２とはストライプ状の有機層分離壁を有している点でも共通しているので、この実施例２の部材に対応する本実施例の部材については、上記実施例２の部材に付した符号に３００を加えた符号を付し、構成が同様のものはその詳しい説明を省略する場合がある。
【0204】
（積層型撮像素子の構成）
本実施例では、回路基板４０２上において、下部電極４２１、４３１、４４１と上部電極４２４、４３４、４４４の間に有機光電変換膜４２０、４３０、４４０が挟持されてなる、第１光電変換部（第１層）４２０Ａ、第２光電変換部（第２層）４３０Ａ、および第３光電変換部（第３層）４４０Ａがこの順に積層された３層構造の撮像素子（ＲＧＢカラー撮像素子を想定）４０１が示されている。
本実施例では、回路基板４０２上において、下部電極４２１、４３１、４４１と上部電極４２４、４３４、４４４の間に有機光電変換膜４２０、４３０、４４０が挟持されてなる、第１光電変換部（第１層）４２０Ａ、第２光電変換部（第２層）４３０Ａ、および第３光電変換部（第３層）４４０Ａがこの順に積層された３層構造の撮像素子（ＲＧＢカラー撮像素子を想定）４０１が示されている。
【0205】
上記有機光電変換膜４２０、４３０、４４０、下部電極４２１、４３１、４４１、上部電極４２４、４３４、４４４、および上記回路基板４０２については、上記実施例２における有機光電変換膜１２０、１３０、１４０、下部電極１２１、１３１、１４１、上部電極１２４、１３４、１４４、および上記回路基板１０２と各々同様に構成されており、上記回路基板１０２上に上記有機光電変換膜１２０、１３０、１４０が順次積層される様子も上記実施例２と同様に構成されている。
また、第１～第３の光電変換部４２０Ａ、４３０Ａ、４４０Ａ、および第１～第３ＴＦＴ４２８、４３８、４４８についても、上記実施例２における第１～第３の光電変換部１２０Ａ、１３０Ａ、１４０Ａ、および第１～第３ＴＦＴ１２８、１３８、１４８と同様に構成されている。
また、第１～第３の光電変換部４２０Ａ、４３０Ａ、４４０Ａ、および第１～第３ＴＦＴ４２８、４３８、４４８についても、上記実施例２における第１～第３の光電変換部１２０Ａ、１３０Ａ、１４０Ａ、および第１～第３ＴＦＴ１２８、１３８、１４８と同様に構成されている。
【0206】
前述したように、本実施例の、第１有機光電変換膜４２０を有する光電変換部４２０Ａ内には、下部電極４２１が形成されていない領域に第１有機層分離壁４２５（第１下部有機層分離壁４２５ａと第１上部有機層分離壁４２５ｂを組合わせたものを便宜的に第１有機層分離壁４２５と称する）がストライプ状に形成されている。
【0207】
第１上部有機層分離壁４２５ｂは、第１下部有機層分離壁４２５ａより幅が広く形成されており、これにより第１有機光電変換膜４２０および第１上部電極４２４のパターニングを的確に行うことができる。
すなわち、第１光電変換部４２０Ａの第１有機光電変換膜４２０は、ストライプ状の２段壁構造からなる第１有機層分離壁４２５により分割されているが、第１上部有機層分離壁４２５ｂの第１下部有機層分離壁４２５ａからの張出し量は、適宜設定し得る。要は、第１有機光電変換膜４２０や第１上部電極４２４等を成膜する際に、その材料が、第１有機光電変換膜４２０や第１上部電極４２４等の側面と対向する、第１下部有機層分離壁４２５ａの側面に付着するのを阻止して、不測の導通状態が生じるのを防止することができればよい。
すなわち、第１光電変換部４２０Ａの第１有機光電変換膜４２０は、ストライプ状の２段壁構造からなる第１有機層分離壁４２５により分割されているが、第１上部有機層分離壁４２５ｂの第１下部有機層分離壁４２５ａからの張出し量は、適宜設定し得る。要は、第１有機光電変換膜４２０や第１上部電極４２４等を成膜する際に、その材料が、第１有機光電変換膜４２０や第１上部電極４２４等の側面と対向する、第１下部有機層分離壁４２５ａの側面に付着するのを阻止して、不測の導通状態が生じるのを防止することができればよい。
【0208】
また第１有機層保護膜４８５は、上記実施例２における第１層間絶縁膜１２７とは異なり、第１下部有機層分離壁４２５ａの側面部分の周囲にまで配設されており、第１下部有機層分離壁４２５ａの側面部分を保護する構成とされている。この構造は、第１下部有機層分離壁４２５ａの上面位置（第１上部有機層分離壁４２５ｂの下面位置）を第１上部電極４２４の上面位置よりも高い位置に設定することにより、容易に形成することができる。
【0209】
なお、第１下部有機層分離壁４２５ａと第１上部有機層分離壁４２５ｂの形成材料としては、同じものを用いてもよいし異なるものを用いてもよい。また、それらの形成材料は、上述した各実施例で用いられる材料と同様に、種々の材料を適用することができる。
また、このような第１有機層分離壁４２５における２段構造は、実施例２のみならず、上述した各実施例のいずれについても適用することが可能である。
また、このような第１有機層分離壁４２５における２段構造は、実施例２のみならず、上述した各実施例のいずれについても適用することが可能である。
【0210】
（製造方法）
次に、実施例５に係る積層型撮像素子４０１の製造方法について説明する。各工程で行われる加工技術自体は、一般に半導体製造プロセスで行われている汎用的な加工技術を用いて形成することが可能である。
次に、実施例５に係る積層型撮像素子４０１の製造方法について説明する。各工程で行われる加工技術自体は、一般に半導体製造プロセスで行われている汎用的な加工技術を用いて形成することが可能である。
【0211】
まず、図２５Ａ（ａ）に示す回路基板４０２上の画素エリアに第１薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４２８と第１下部電極４２１を、フォトリソグラフィー法等の上述した各実施例の手法と同様の手法にて形成する（図２５Ａ(ｂ)）。図２５Ａ～図２５Ｅでは積層型撮像素子４０１の２画素分の領域を示しており、第１有機層分離壁４２５の間隔は画素ピッチとされている。また図では省略されているが、配線電極やＴＦＴのソース/ドレイン電極等、一般に撮像素子に用いられる画素回路や周辺回路も回路基板４０２上に形成される。これらは汎用的な半導体製造プロセスで形成されるため詳細は省略する。
【0212】
次に、図２５Ａ(ｃ)に示すように、回路基板４０２上に第１下部有機層分離壁の材料４２５ａ´を形成する。第１下部有機層分離壁の材料４２５ａ´には、好適な材料を用いることができ、その材料に適した成膜手法（例えば塗布法、スパッタ法、蒸着法等の一般的な成膜技術）を用いることができる。
この後、成膜した第１下部有機層分離壁の材料４２５ａ´を、フォトリソグラフィー法やレーザー描画法等でエッチングすることによりパターニングして第１下部有機層分離壁４２５ａを形成する（図２５Ａ(ｄ)）。この形成手法に替えて、（ナノ）インプリント法や印刷技術により、第１下部有機層分離壁４２５ａを直接、回路基板４０２上に形成することも可能である。これらは第１下部有機層分離壁の材料４２５ａ´に応じて、任意に選択することができる。
この後、成膜した第１下部有機層分離壁の材料４２５ａ´を、フォトリソグラフィー法やレーザー描画法等でエッチングすることによりパターニングして第１下部有機層分離壁４２５ａを形成する（図２５Ａ(ｄ)）。この形成手法に替えて、（ナノ）インプリント法や印刷技術により、第１下部有機層分離壁４２５ａを直接、回路基板４０２上に形成することも可能である。これらは第１下部有機層分離壁の材料４２５ａ´に応じて、任意に選択することができる。
【0213】
続いて、各第１下部有機層分離壁４２５ａの間を埋めるように、犠牲層４９１を成膜する（図２５Ｂ(ｅ)）。
【0214】
ここで犠牲層４９１の膜厚は、第１下部有機層分離壁４２５ａの高さ（膜厚）と略同じ膜厚となるように成膜される。
犠牲層４９１は、種々の塗布材料を用いることができる。なお、犠牲層４９１を成膜したあとに、第１下部有機層分離壁４２５ａとともに研磨して、両者の上面を同じ高さに平坦化してもよい。
次に、図２５Ｂ(ｆ)に示すように、犠牲層４９１および第１下部有機層分離壁４２５ａの上面に、第１上部有機層分離壁の材料４２５ｂ´を成膜する。
犠牲層４９１は、種々の塗布材料を用いることができる。なお、犠牲層４９１を成膜したあとに、第１下部有機層分離壁４２５ａとともに研磨して、両者の上面を同じ高さに平坦化してもよい。
次に、図２５Ｂ(ｆ)に示すように、犠牲層４９１および第１下部有機層分離壁４２５ａの上面に、第１上部有機層分離壁の材料４２５ｂ´を成膜する。
【0215】
次に、図２５Ｂ(ｇ)に示すように、第１上部有機層分離壁の材料４２５ｂ´をパターニングすることにより第１上部有機層分離壁４２５ｂを形成する。このとき、第１下部有機層分離壁４２５ａの上面を覆い、かつ幅が第１下部有機層分離壁４２５ａよりも広くなる形状となるようにパターニングする。
次に、図２５Ｂ(ｈ)に示すように、犠牲層４９１を除去する。その手法は、エッチング等を用いて行う。ウェットエッチングによる場合は、第１上部有機層分離壁４２５ｂ、第１下部有機層分離壁４２５ａ、第１下部電極４２１および第１ＴＦＴ４２８等にダメージを与えないエッチング液を使用する。なお、犠牲層４９１の除去後、第１下部電極４２１および第１ＴＦＴ４２８等の表面を紫外線や溶液等を用いて適宜クリーニング洗浄を行うようにしてもよい。
次に、図２５Ｂ(ｈ)に示すように、犠牲層４９１を除去する。その手法は、エッチング等を用いて行う。ウェットエッチングによる場合は、第１上部有機層分離壁４２５ｂ、第１下部有機層分離壁４２５ａ、第１下部電極４２１および第１ＴＦＴ４２８等にダメージを与えないエッチング液を使用する。なお、犠牲層４９１の除去後、第１下部電極４２１および第１ＴＦＴ４２８等の表面を紫外線や溶液等を用いて適宜クリーニング洗浄を行うようにしてもよい。
【0216】
次に、図２５Ｃ(ｉ)に示すように、第１下部電極４２１上に第１有機光電変換膜４２０を成膜する。このとき第１上部有機層分離壁４２５ｂが、第１有機光電変換膜４２０の材料の照射流に対して、いわば傘として機能し、この材料が第１下部有機層分離壁４２５ａの側面等に付着することを防止する。これにより、第１上部有機層分離壁４２５ｂの上面に堆積した有機光電変換膜と、第１下部有機層分離壁４２５ａの側面に付着する材料とを完全に分離させることができるため、画素エリアへのパターニングを確実なものとすることができる。
【0217】
次に、図２５Ｃ(ｊ)に示すように、第１上部電極４２４の形成材料を成膜する。この第１上部電極４２４の成膜材料も、上記第１有機光電変換膜４２０の形成材料と同様にパターニングされ、この際に、第１上部有機層分離壁４２５ｂが、上記第１有機光電変換膜４２０の成膜時と同様に、照射流に対して、いわば傘として機能する。
次に、図２５Ｃ(ｋ)に示すように、第１有機層保護膜４８５を成膜する。塗布可能な材料を用いることにより、この材料が第１下部有機層分離壁４２５ａの側面に入り込み、それ以降のプロセスによる第１有機光電変換膜４２０へのダメージを防止することができる。
なお、無機材料を成膜する場合は、この側面周囲に流入させることはできないが、第１有機層保護膜４８５を第１上部有機層分離壁４２５ｂと同じ高さまで成膜することにより、第１有機光電変換膜４２０や第１上部電極４２４を完全に覆うようにして、第１有機光電変換膜４２０等に薬品等によるダメージが及ぶのを防止することができる。
これにより、第２層以上の上部層の電極形成時にその電極のパターニングを行うことも可能となる。
次に、図２５Ｃ(ｋ)に示すように、第１有機層保護膜４８５を成膜する。塗布可能な材料を用いることにより、この材料が第１下部有機層分離壁４２５ａの側面に入り込み、それ以降のプロセスによる第１有機光電変換膜４２０へのダメージを防止することができる。
なお、無機材料を成膜する場合は、この側面周囲に流入させることはできないが、第１有機層保護膜４８５を第１上部有機層分離壁４２５ｂと同じ高さまで成膜することにより、第１有機光電変換膜４２０や第１上部電極４２４を完全に覆うようにして、第１有機光電変換膜４２０等に薬品等によるダメージが及ぶのを防止することができる。
これにより、第２層以上の上部層の電極形成時にその電極のパターニングを行うことも可能となる。
【0218】
次に、図２５Ｃ(ｌ)に示すように、第１上部有機層分離壁４２５ｂの上に堆積した第１有機光電変換膜４２０を除去することにより、さらにその上に堆積した第１上部電極の材料や第１有機層保護膜４８５も同時に除去できる（リフトオフ）。なお、本製造工程においても、第１有機層保護膜４８５により第１有機光電変換膜４２０が保護されているため、エッチング液等により第１有機光電変換膜４２０がダメージを受けるのを防止することができる。
【0219】
続いて、図２５Ｄ(ｍ)に示すように、第２層目の第２光電変換部４３０Ａ（図２４Ａを参照）を形成する。まず、第２層目の第２下部電極４３１と第２ＴＦＴ４３８を形成する。この製造手法としては、フォトリソグラフィー法等を用いることができる。なお図示していないが、配線電極もフォトリソグラフィー法等を用いて適宜形成する。
この後、図２５Ｄ(ｎ)に示すように第２有機光電変換膜４３０を形成する。
この後、図２５Ｄ(ｎ)に示すように第２有機光電変換膜４３０を形成する。
【0220】
次に、図２５Ｄ(ｏ)に示すように、上記第２有機光電変換膜４３０上に第２上部電極４３４を形成し、第２層目の第２光電変換部４３０Ａの形成工程が終了する。本実施例では、第２層目に有機層分離壁を設ける態様とはしていないので、第２層目の第２上部電極４３４にパターニングを行う必要はない。
さらに、第３層目の第３光電変換部４４０Ａ（図２４Ａを参照）を形成する前に、図２５Ｄ(ｐ)に示すように、第２上部電極４３４上に第２層間絶縁膜４３７を形成する。
さらに、第３層目の第３光電変換部４４０Ａ（図２４Ａを参照）を形成する前に、図２５Ｄ(ｐ)に示すように、第２上部電極４３４上に第２層間絶縁膜４３７を形成する。
【0221】
続いて、図２５Ｅ(ｑ)に示すように、第３層目の第３光電変換部４４０Ａを形成するが、第２層目の第２光電変換部４３０Ａと同様に形成すればよいため、説明を省略する。
【0222】
最後に、図２５(ｒ)に示すように、第３上部電極４４４上に保護層４７５を成膜する。
なお、本実施例の製造工程においては、第２層目と第３層目は有機層分離壁を形成しない構成としているが、有機光電変換膜の剥離をより確実に防ぐ構造とすることが求められる場合には、適宜、第２層目および/または第３層目にも有機層分離壁を形成する構成としてもよい。また、その際の製造工程は、図２５Ａ（ｂ）～図２５Ｃ（ｌ）と同様の製造工程で各処理を進めるようにすればよい。
なお、本実施例の製造工程においては、第２層目と第３層目は有機層分離壁を形成しない構成としているが、有機光電変換膜の剥離をより確実に防ぐ構造とすることが求められる場合には、適宜、第２層目および/または第３層目にも有機層分離壁を形成する構成としてもよい。また、その際の製造工程は、図２５Ａ（ｂ）～図２５Ｃ（ｌ）と同様の製造工程で各処理を進めるようにすればよい。
【0223】
本発明の積層型撮像素子およびその製造方法としては、上述した実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。
例えば、上記撮像素子をカラー画像撮像素子に適用した場合には、２つの光電変換部と１つのＣＭＯＳイメージセンサを積層した構成のものであってもよいし、３つの光電変換部を積層した構成のものであってもよく、いずれをＲＧＢの各色光用に割り当ててもよい。
例えば、上記撮像素子をカラー画像撮像素子に適用した場合には、２つの光電変換部と１つのＣＭＯＳイメージセンサを積層した構成のものであってもよいし、３つの光電変換部を積層した構成のものであってもよく、いずれをＲＧＢの各色光用に割り当ててもよい。
【0224】
さらに、３層以外の有機光電変換膜を備えた撮像素子としてもよく、４つ以上の有機光電変換膜を積層し、Ｇ光用に２つ以上の有機光電変換膜を、Ｒ光用とＢ光用に各々１つの有機光電変換膜を割り当てるようにしてもよい。また、紫外線や赤外線に感度を持つ有機光電変換膜を有するように構成することも可能である。
また、上記有機光電変換膜を第１層に用い、光入射側の第２層以上には無機光電変換膜を用いたハイブリッドのデバイス構成とすることも可能である。
また、上記有機光電変換膜を第１層に用い、光入射側の第２層以上には無機光電変換膜を用いたハイブリッドのデバイス構成とすることも可能である。
【符号の説明】
【0225】
１、１Ａａ～Ａｃ、１Ｂａ～Ｂｄ、１０１、１０１ａ～ｄ、１０１´、２０１、２０１´、２０１ａ～ｄ、３０１、３０１ａ～ｄ、４０１ 積層型撮像素子
２、１０２、２０２、３０２、４０２ 回路基板
１１ 画素領域
１２ 非画素領域
２０、１２０、２２０、３２０、４２０ 第１有機光電変換膜
２０Ａ、１２０Ａ、２２０Ａ、３２０Ａ、４２０Ａ 第１光電変換部（第１層）
２１、１２１、２２１、３２１、４２１ 第１下部電極
２４、１２４、２２４、３２４、４２４ 第１上部電極
２５、２５ａ～ｆ、１２５、１２５ａ～ｃ、２２５、２２５ａ、ｂ、３２５、３２５ａ、ｂ 第１有機層分離壁
２５´ 導電性部材
２６、２２３、２３３、２４３、２５３、２６３、３２３、３３３、３４３、３５３、３６３ 接続電極
２７、１２７、２２７、３２７ 第１層間絶縁膜
２８、１２８、２２８、３２８、４２８ 第１ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
３０、１３０、２３０、３３０、４３０ 第２有機光電変換膜
３０Ａ、１３０Ａ、２３０Ａ、３３０Ａ、４３０Ａ 第２光電変換部（第２層）
３１、１３１、２３１、３３１、４３１ 第２下部電極
３４、１３４、２３４、３３４、４３４ 第２上部電極
３５、３５ａ～ｆ、１３５、２３５、３３５ 第２有機層分離壁
３７、１３７、２３７、３３７、４３７ 第２層間絶縁膜
３８、１３８、２３８、３３８、４３８ 第２ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
４０、１４０、２４０、３４０、４４０ 第３有機光電変換膜
４０Ａ、１４０Ａ、２４０Ａ、３４０Ａ、４４０Ａ 第３光電変換部（第３層）
４１、１４１、２４１、３４１、４４１ 第３下部電極
４４、１４４、２４４、３４４、４４４ 第３上部電極
４５、４５ａ～ｆ、１４５、２４５、３４５ 第３有機層分離壁
４８、１４８、２４８、３４８、４４８ 第３ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
５０Ａ、１５０Ａ、２５０Ａ、３５０Ａ 第４光電変換部（第４層）
５５、１５５、２５５、３５５ 第４有機層分離壁
６０Ａ、１６０Ａ、２６０Ａ、３６０Ａ 第５光電変換部（第５層）
６５、１６５、２６５、３６５ 第５有機層分離壁
７５、１７５、２７５、３７５、４７５ 保護層
９５ ビア
１２９、２２９、３２９ 緩衝絶縁膜
２２３´ 第１接続電極の材料
２２５´ 第１有機層分離壁の材料
３２２、３３２、３４２ 貫通電極
３９２ 透孔
４２５ａ 第１下部有機層分離壁
４２５ａ´ 第１下部有機層分離壁の材料
４２５ｂ 第１上部有機層分離壁
４２５ｂ´ 第１上部有機層分離壁の材料
４８５ 第１有機層保護膜
４９１ 犠牲層
２、１０２、２０２、３０２、４０２ 回路基板
１１ 画素領域
１２ 非画素領域
２０、１２０、２２０、３２０、４２０ 第１有機光電変換膜
２０Ａ、１２０Ａ、２２０Ａ、３２０Ａ、４２０Ａ 第１光電変換部（第１層）
２１、１２１、２２１、３２１、４２１ 第１下部電極
２４、１２４、２２４、３２４、４２４ 第１上部電極
２５、２５ａ～ｆ、１２５、１２５ａ～ｃ、２２５、２２５ａ、ｂ、３２５、３２５ａ、ｂ 第１有機層分離壁
２５´ 導電性部材
２６、２２３、２３３、２４３、２５３、２６３、３２３、３３３、３４３、３５３、３６３ 接続電極
２７、１２７、２２７、３２７ 第１層間絶縁膜
２８、１２８、２２８、３２８、４２８ 第１ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
３０、１３０、２３０、３３０、４３０ 第２有機光電変換膜
３０Ａ、１３０Ａ、２３０Ａ、３３０Ａ、４３０Ａ 第２光電変換部（第２層）
３１、１３１、２３１、３３１、４３１ 第２下部電極
３４、１３４、２３４、３３４、４３４ 第２上部電極
３５、３５ａ～ｆ、１３５、２３５、３３５ 第２有機層分離壁
３７、１３７、２３７、３３７、４３７ 第２層間絶縁膜
３８、１３８、２３８、３３８、４３８ 第２ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
４０、１４０、２４０、３４０、４４０ 第３有機光電変換膜
４０Ａ、１４０Ａ、２４０Ａ、３４０Ａ、４４０Ａ 第３光電変換部（第３層）
４１、１４１、２４１、３４１、４４１ 第３下部電極
４４、１４４、２４４、３４４、４４４ 第３上部電極
４５、４５ａ～ｆ、１４５、２４５、３４５ 第３有機層分離壁
４８、１４８、２４８、３４８、４４８ 第３ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
５０Ａ、１５０Ａ、２５０Ａ、３５０Ａ 第４光電変換部（第４層）
５５、１５５、２５５、３５５ 第４有機層分離壁
６０Ａ、１６０Ａ、２６０Ａ、３６０Ａ 第５光電変換部（第５層）
６５、１６５、２６５、３６５ 第５有機層分離壁
７５、１７５、２７５、３７５、４７５ 保護層
９５ ビア
１２９、２２９、３２９ 緩衝絶縁膜
２２３´ 第１接続電極の材料
２２５´ 第１有機層分離壁の材料
３２２、３３２、３４２ 貫通電極
３９２ 透孔
４２５ａ 第１下部有機層分離壁
４２５ａ´ 第１下部有機層分離壁の材料
４２５ｂ 第１上部有機層分離壁
４２５ｂ´ 第１上部有機層分離壁の材料
４８５ 第１有機層保護膜
４９１ 犠牲層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図18】
【図19A】
【図19B】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23A】
【図23B】
【図23C】
【図24A】
【図24B】
【図25A】
【図25B】
【図25C】
【図25D】
【図25E】