JP2000301456A

JP2000301456A - 半導体膜表面の平坦化方法

Info

Publication number: JP2000301456A
Application number: JP11111239A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Izumi; 良弘和泉; Osamu Teranuma; 修寺沼
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 1999-04-19
Publication date: 2000-10-31
Also published as: US6398624B1

Abstract

(57)【要約】【課題】凹凸が存在する半導体膜の表面を容易に平坦
化する、半導体膜表面の平坦化方法を提供する。【解決手段】基板２上の略全面に形成された半導体膜
１の表面に対し、砥粒吐出ノズル３を用いてセラミック
粒子４が吹き付けられる。該砥粒吐出ノズル３は、砥粒
であるセラミック粒子４を噴射しながら、一定の周期で
Ｘ方向に高速往復移動を繰り返している。この砥粒吐出
ノズル３に対して、基板２をＹ方向に移動させることに
より、上記半導体膜１の表面全体にセラミック粒子４が
吹き付けられて、平坦化処理が施される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＶＤ（Chemical
Vapor Deposition ）法、ＰＶＤ（Physical Vapor Dep
osition ）法、ペースト印刷・焼成法などの各種成膜手
段により形成された半導体膜の表面を平坦化する半導体
膜表面の平坦化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、Ｘ線などの放射線に対して優
れた感度を有する半導体材料として、例えば、「ＣｄＴ
ｅ放射線検出器と最近の進展」（応用物理、第６５巻、
第１０号、１９９６年）に記載されているように、Ｃｄ
ＴｅやＣｄＺｎＴｅが良く知られている。また、ＣｄＴ
ｅは、例えば松下技報（Matsushita Technical Journa
l），Vol.44，No.4，pp.477-480，（1998）に記載され
ているように、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ薄膜太陽電池の材料と
しても使用されることがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような半導体材
料を用いて、大面積に対応する放射線検出素子や太陽電
池を製造しようとすると、ガラスなどの基板上に、ＭＯ
ＣＶＤ（Metal OrganicChemical Vapor Deposition ）
法、近接昇華法、ペースト印刷・焼成法などの方法で、
ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの多結晶膜を成膜する必要があ
る。

【０００４】しかしながら、多結晶のＣｄＴｅやＣｄＺ
ｎＴｅを上記の方法で厚く成膜すると、膜の表面に、結
晶粒に起因するランダムな凹凸が発生することが判明し
た。この現象は、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅを、ＭＯＣＶ
Ｄ法、近接昇華法、ペースト印刷・焼成法の何れの成膜
方法を用いて成膜した場合であっても観察されるもので
ある。

【０００５】もちろん、これらの膜表面の凹凸は、成膜
条件を最適化することで結晶サイズを制御し、ある程度
低減することが可能である。しかし、数百μｍの厚みで
の成膜が必要な場合、膜表面の凹凸を数μｍ以下に抑え
ることは困難であった。特に、多結晶のＣｄＴｅやＣｄ
ＺｎＴｅ膜をＸ線検出素子として使用する場合、Ｘ線の
吸収効率を考慮すれば１００μｍ以上の膜厚が必要であ
るので、上記のような凹凸の発生は避け難いものであっ
た。

【０００６】以上のように、成膜された半導体膜の表面
に数μｍの凹凸が存在すると、該半導体膜上に電荷阻止
層や電極層を形成する場合、半導体膜と電荷阻止層との
界面で理想的な接合が得られないために充分な電荷阻止
効果が得られなかったり、半導体膜表面上で電荷阻止層
や電極層の微細加工を行うことが困難になるといった問
題が発生してしまう。従って、充分な性能や信頼性を有
する放射線検出素子（例えば二次元画像検出器）や、光
検出素子（例えば太陽電池）を製造することが困難であ
った。

【０００７】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
ので、凹凸が存在する半導体膜表面を容易に平坦化す
る、半導体膜表面の平坦化方法を提供することを課題と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の半導体膜表面の平坦化方法は、
凹凸を有する半導体膜表面に、セラミック粒子を吹き付
けることを特徴としている。

【０００９】上記の方法によれば、凹凸を有する半導体
膜の表面に対してセラミック粒子を吹き付けることによ
り、該半導体膜の表面の凹凸形状が滑らかになり平坦性
が向上する。

【００１０】一般的に、ワークとなる基板に対してセラ
ミック粒子を吹き付ける方法は、該基板表面にランダム
な凹凸を形成する、すなわち梨地の面を得る目的で用い
られている。そこで、本請求項に係る発明ではこの方法
を逆手に利用し、予め凹凸を有している半導体膜の表面
に対してセラミック粒子を吹き付けることにより、その
凹凸形状を滑らかにし、半導体膜表面の平坦性を向上さ
せている。また、この半導体膜表面の平坦化方法は、セ
ラミック粒子を吹き付けるだけなので、非常に簡便であ
る。

【００１１】これにより、表面に凹凸を有する半導体膜
表面の平坦性を、簡単な装置により容易に実現すること
ができ、さらに、大面積の半導体膜であっても、その表
面を容易に平坦化することができる。

【００１２】なお、ここで記されているセラミック粒子
とは、固体物質から形成される金属以外の粒子を総称し
たものである。

【００１３】請求項２に記載の半導体膜表面の平坦化方
法は、上記の課題を解決するために、請求項１に記載の
方法において、上記セラミック粒子の粒径は、♯１００
０〜♯４０００であることを特徴としている。

【００１４】上記の方法によれば、半導体膜表面に吹き
付けられるセラミック粒子の粒径は♯１０００〜♯４０
００である。凹部分と凸部分との高低差が数μｍ程度で
ある凹凸形状を有する半導体膜表面を平坦化するために
は、上記の範囲の粒径を有するセラミック粒子を用いる
ことが最適である。

【００１５】これにより、表面に、凹部分と凸部分との
高低差が数μｍの凹凸形状を有する半導体膜を、効果的
に平坦化することが可能となる。

【００１６】なお、♯（メッシュ）とは、ふるい目の大
きさを表す単位で、長さ１インチについての孔の数であ
る。

【００１７】請求項３に記載の半導体膜表面の平坦化方
法は、上記の課題を解決するために、請求項１または２
に記載の方法において、上記半導体膜は、ＣｄＴｅまた
はＣｄＺｎＴｅからなる多結晶膜であることを特徴とし
ている。

【００１８】上記の方法によれば、凹凸を有する半導体
膜は、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅからなる多結晶膜で
ある。ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅからなる多結晶膜
は、Ｘ線などの放射線に対して優れた感度を有するた
め、例えば、二次元画像検出器のような放射線検出素子
に用いられている。さらに、ＣｄＴｅは、例えば、高効
率の薄膜太陽電池のような光検出素子の材料としても用
いられている。従って、これらの放射線または光検出素
子に用いられる半導体膜を平坦化することができるの
で、該半導体膜上に他の層を形成する場合に理想的な接
合を得ることができ、さらに、該半導体膜上への他の層
の微細加工を容易に行うことも可能となる。

【００１９】これにより、充分な性能や信頼性を有し、
かつ放射線に対して優れた感度を有する放射線検出素子
や高効率の光検出素子を実現することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について図１
ないし図３に基づいて説明すれば、以下のとおりであ
る。

【００２１】一般に、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅからなる
多結晶性の半導体膜は、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Ch
emical Vapor Deposition ）法、近接昇華法、ペースト
印刷・焼成法などの方法を用いて成膜することが可能で
ある。しかし、上記のような半導体膜を数百μｍの厚み
になるように成膜すると、膜の表面全体に、凹部分と凸
部分との高低差が数μｍに達するような凹凸が無数に発
生するといった現象が見られる。

【００２２】図１（ａ）は、ＭＯＣＶＤ法によって成膜
されたＣｄＴｅからなる半導体膜表面の凹凸形状を示す
データであり、図１（ｂ）は、上記半導体膜表面の写真
である。図１（ａ）のデータから、上記半導体膜表面に
発生する凹凸は、凹部分と凸部分との高低差が４〜５μ
ｍにまで達していることがわかる。この半導体膜表面の
凹凸は、図１（ｂ）の写真から確認できるように、粒径
数μｍのＣｄＴｅ結晶粒子が上記半導体膜の表面にラン
ダムに存在していることに起因するものと考えられる。

【００２３】なお、ここでは成膜法としてＭＯＣＶＤ法
を用いたが、この方法に限定されず、近接昇華法、ペー
スト印刷・焼成法などの別の成膜方法を用いた場合であ
っても、同様に上記のような凹凸が上記半導体膜の表面
に観察される。

【００２４】そこで、本実施の形態では、図２に示すよ
うに、成膜された半導体膜１の表面にセラミック粒子
（砥粒）４を吹き付けることにより、該半導体膜１の表
面の平坦化を行う。図に示すように、基板２上の略全面
に形成された半導体膜１の表面に対し、砥粒吐出ノズル
３を用いてセラミック粒子４が吹き付けられる。該砥粒
吐出ノズル３は、セラミック粒子４を噴射しながら、一
定の周期でＸ方向に高速往復移動を繰り返している。こ
の砥粒吐出ノズル３に対して、基板２をＹ方向に移動さ
せることにより、半導体膜１の表面全体にセラミック粒
子４が吹き付けられて、該半導体膜１の表面に平坦化処
理が施される。

【００２５】このような半導体膜表面の平坦化方法は、
単に半導体膜１の表面にセラミック粒子４を吹き付ける
だけでよいので非常に簡便であり、基板２の面積が大き
く、半導体膜１がこの大面積の基板２上に形成されてい
る場合であっても、充分適用することができるといった
メリットを有する。

【００２６】上記のように半導体膜１の表面全体の平坦
化処理が終了した後、有機溶剤や純水の超音波洗浄によ
り、半導体膜１の表面に付着したセラミック粒子４や研
削粉を完全に洗い落とす。

【００２７】次に示す表１は、本実施の形態に係る半導
体膜表面の平坦化方法の各種処理条件である。

【００２８】

【表１】

【００２９】図１（ａ）および（ｂ）は、成膜直後、す
なわち平坦化処理が施されていない半導体膜表面の凹凸
形状を示すデータおよび該半導体膜表面の写真であっ
た。これに対し、図３（ａ）および（ｂ）には、上述し
たような方法で平坦化処理が施された後の、半導体膜１
の表面の凹凸形状のデータおよび該半導体膜１表面の写
真が示されている。

【００３０】図３（ａ）に示すデータにより、図２に示
したような方法を用いて半導体膜１の表面に平坦化処理
を施すと、平坦化処理前には４〜５μｍにまで達してい
た凹部分と凸部分との高低差が、処理後には１〜２μｍ
にまで低減されていることが確認できる。これは、凹凸
を有する半導体膜１の表面に対してセラミック粒子４を
砥粒として吹き付けることで、該セラミック粒子４によ
り半導体膜１表面の凹凸の凸部分（頂部）が削り落とさ
れて、半導体膜１の表面が平坦化されるものと推測され
る。

【００３１】また、セラミック粒子４の吹き付けによる
平坦化の効果を、該セラミック粒子４のサイズを変化さ
せて確認したところ、凹部分と凸部分との高低差が４〜
５μｍの凹凸を有する半導体膜１の表面に対しては、該
セラミック粒子４の粒径を♯１０００〜♯４０００にす
ることが望ましいことが判明した。このような粒径のセ
ラミック粒子４を用いることにより、半導体膜１の表面
を効果的に平坦化することができる。なお、♯（メッシ
ュ）とは、ふるい目の大きさを表す単位で、長さ１イン
チについての孔の数である。

【００３２】さらに、もし半導体膜１の表面が非常に荒
く、凹部分と凸部分との高低差が１０μｍ以上存在する
場合には、平坦化処理の前に、まず粒径♯１０００の粒
子を用いて半導体膜１の表面を粗削りし、その後、粒径
♯３０００の粒子を用いて、上述したようなセラミック
粒子４を吹き付ける平坦化処理を行う。

【００３３】以上のような方法を用いることで、半導体
膜１の表面がかなり粗い場合、すなわち半導体膜１の表
面の凹部分と凸部分との高低差が大きい場合であって
も、その表面を容易に平坦化して滑らかな状態にするこ
とができる。

【００３４】ところで、一般的に、ワークとなる基板に
対してセラミック粒子を吹き付ける方法は、該基板表面
に意図的にランダムな凹凸を形成する、すなわち梨地の
面を得る目的で広く利用されている。本実施の形態に係
る半導体膜表面の平坦化方法は、この方法を逆手に利用
するものであり、予め凹凸を有する半導体膜１の表面に
対して、適当なサイズのセラミック粒子４を吹き付ける
ことにより、半導体膜１の表面の平坦化を実現するもの
である。

【００３５】このため、鏡面仕上げのような極度な平坦
化は必要ではなく、処理後の表面の粗さ度合である凹凸
の高低差を１μｍ程度に仕上げることを要求されるよう
な場合には、本実施の形態のような平坦化方法は有効で
あるといえる。また、本方法は、半導体膜１の表面にセ
ラミック粒子４を吹き付けるだけであるため非常に簡便
で、たとえ上記半導体膜１の面積が大きい場合であって
も適用しやすいといったメリットを有する。

【００３６】なお、ここでの「セラミック粒子４」と
は、固体物質から形成される金属以外の粒子を総称した
ものを指し、Ａｌ₂Ｏ₃以外にも、ＳｉＣ、Ｂ₄Ｃ、Ｂ
Ｎ、ダイヤモンドなど各種の研磨粒子を用いる事が可能
である。この際、セラミック粒子４には、研磨される半
導体膜１よりも硬度が高いものを用いることが好まし
く、また、各種研磨粒子をブレンドしたものを用いるこ
とも可能である。さらに、水などの溶液中にセラミック
粒子４を分散させた状態で、ワークに吹き付けることも
可能である。

【００３７】また、半導体膜１の表面に特異的な突起
や、巨視的なうねりが存在する場合は、予め別の研磨方
法を用いて表面の粗削りを行った後に、本実施の形態の
平坦化方法を用いて半導体膜１表面の平坦化を行う。こ
れにより、半導体膜１表面の形状によらず、表面を平坦
化することができる。

【００３８】

【実施例】本発明に係る半導体膜表面の平坦化方法につ
いて具体的に説明する。尚、以下に示す実施例１および
２は、前述の発明の実施の形態で説明した半導体膜表面
の平坦化方法を、各デバイスの製造に適用した例であ
る。

【００３９】（実施例１）本発明に係る半導体膜表面の
平坦化方法を、放射線検出素子の一形態である二次元画
像検出器の製造に適用した第１の実施例について、図４
および図５に基づいて説明すれば、以下のとおりであ
る。

【００４０】図４は、本実施例に係る半導体膜表面の平
坦化方法を適用して製造された、二次元画像検出器の構
成を示す断面図である。ただし、外部に付加すべき駆動
回路、データ読み出し回路などは省略されている。

【００４１】アクティブマトリクス基板１１上には、後
述する電荷蓄積容量を構成している画素電極１３、薄膜
トランジスタ（以降、ＴＦＴと称する。）１４、マトリ
クス状に配された電極配線（図示せず）などが形成され
ている。

【００４２】また対向基板１２には、上部電極（図示せ
ず）、必要に応じて設けられる第１の電荷阻止層（図示
せず）、光導電性を有する半導体層（図示せず）、必要
に応じて設けられる第２の電荷阻止層（図示せず）、接
続電極１５などが形成されている。

【００４３】本実施例における二次元画像検出器は、上
記アクティブマトリクス基板１１と上記対向基板１２と
が、画素毎にパターン配置された導電性接続材１６で電
気的および機械的に接続されることにより構成されてい
る。

【００４４】図５は、上記二次元画像検出器における単
位画素当りの構成を示す断面図である。以下、図５を用
いて、アクティブマトリクス基板１１および対向基板１
２の詳細な構成についてそれぞれ説明する。

【００４５】本実施例におけるアクティブマトリクス基
板１１は、液晶表示装置を製造する過程で形成されるア
クティブマトリクス基板と同じプロセスで形成すること
が可能である。ガラス基板１７上にＸＹマトリクス状の
電極配線（ゲート電極１８とデータ電極１９）、ＴＦＴ
１４、電荷蓄積容量（Ｃｓ）２０等が形成されている。

【００４６】ガラス基板１７には、無アルカリガラス基
板（例えばコーニング社製♯７０５９や♯１７３７）を
用い、その上にＴａ（タンタル）、Ａｌ（アルミニウ
ム）、Ｍｏ（モリブテン）等の金属膜からなるゲート電
極１８を形成する。ゲート電極１８は、上記金属層がス
パッタ蒸着で約４０００Åの厚さに成膜された後、所望
の形状にパターニングされることにより形成される。こ
の時、電荷蓄積容量（Ｃｓ）２０を構成している電荷蓄
積容量電極（Ｃｓ電極）２１も同時に形成しておく。

【００４７】次にＳｉＮｘ（窒化シリコン）やＳｉＯｘ
（酸化シリコン）からなる絶縁膜２２をＣＶＤ法で厚さ
約３５００Åに成膜して形成する。該絶縁膜２２は、ゲ
ート絶縁膜、および電荷蓄積容量（Ｃｓ）２０の誘電体
として作用する。なお、絶縁膜２２として、ＳｉＮｘや
ＳｉＯｘだけでなく、ゲート電極１８および電荷蓄積容
量電極（Ｃｓ電極）２１を陽極酸化した陽極酸化膜が併
用される場合もある。

【００４８】次に、ＴＦＴ１４のチャネル部となるａ−
Ｓｉ膜（ｉ層）２３と、データ電極１９および後述する
ドレイン電極と上記ａ−Ｓｉ膜（ｉ層）２３とのコンタ
クトを図るａ−Ｓｉ膜（ｎ⁺層）２４とを、ＣＶＤ法で
各々約１０００Å厚、約４００Å厚に成膜した後、所望
の形状にパターニングする。

【００４９】次に、Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ（チタン）等の金
属膜からなるデータ電極１９とドレイン電極としても兼
用される画素電極１３とが形成される。上記データ電極
１９および画素電極１３は、上記金属膜をスパッタ蒸着
で約４０００Å厚に成膜した後、所望の形状にパターニ
ングされて形成される。なお、画素電極１３とドレイン
電極とを別々に形成しても良く、画素電極１３にＩＴＯ
（Indiumu Tin Oxide）などの透明電極を使用すること
も可能である。

【００５０】更にその後、画素電極１３の開口部以外の
領域を絶縁保護する目的で絶縁保護膜２５を形成する。
該絶縁保護膜２５は、ＳｉＮｘやＳｉＯｘの絶縁膜をＣ
ＶＤ法で約６０００Å厚に成膜した後、所望の形状にパ
ターニングすることにより形成される。該絶縁保護膜２
５には、無機膜の他にアクリルやポリイミド等の有機膜
を使用することも可能である。

【００５１】以上のように、アクティブマトリクス基板
１１が形成される。なお、ここでは、ＴＦＴ１４とし
て、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を用いた逆スタ
ガ構造のＴＦＴ素子を用いたが、これに限定されるもの
ではなく、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）を用いても良い
し、スタガ構造にしても良い。

【００５２】一方、対向基板１２は、支持基板２６とし
て、Ｘ線に対して透過性を有するガラス、セラミック等
の基板が用いられる。ここでは、Ｘ線と可視光との両者
に対して透過性の優れた、厚み０．７〜１．１ｍｍのガ
ラス基板が用いられている。このようなガラス基板であ
れば、４０〜１００ｋｅＶのＸ線をほとんど透過するこ
とができる。

【００５３】次に、該支持基板２６の一方側の面のほぼ
全体に、ＩＴＯ、Ａｕ（金）等の導電膜により上部電極
２７を形成する。但し、可視光により画像を検出する二
次元画像検出器とする場合は、上記上部電極２７には可
視光に対して透過性を有するＩＴＯ電極を用いる必要が
ある。

【００５４】次に、この上部電極２７上のほぼ全面に、
第１の電荷阻止層２８として、例えばＺｎＴｅなどから
なるｐ型の半導体層が形成される。さらにその上に光導
電性を有するｉ型の半導体により半導体層（半導体膜）
２９が形成される。この光導電性を有する半導体層２９
は、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの多結晶膜をＭＯＣＶＤ法
を用いて約数百μｍの厚みで形成することにより得られ
る。なお、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの多結晶膜の成膜方
法として、ＭＯＣＶＤ法の他に、近接昇華法、ペースト
印刷・焼成法などを用いることも可能である。

【００５５】この時、上記半導体層２９の表面には、ラ
ンダムな凹凸が発生する。ここで発生する半導体層２９
表面の凹凸形状の凹部分と凸部分との高低差は、前記し
た発明の実施の形態における図１に示されている半導体
膜表面の凹凸とほぼ同じ程度である。そこで、表１に示
す処理条件の下で、発明の実施の形態において説明した
半導体膜表面の平坦化方法を上記半導体層２９の表面に
対して適用し、該半導体層２９の表面の平坦化処理を行
う。

【００５６】その後、第２の電荷阻止層３０として、例
えばＣｄＳなどからなるｎ型の半導体層を形成した後、
ＩＴＯ、Ａｕ、Ｐｔ（白金）などからなる接続電極１５
を形成する。このとき、第２の電荷阻止層３０と接続電
極１５とは、隣接画素間のリークを防ぐために画素単位
に独立するようにパターン形成される。該接続電極１５
は、各画素毎に電荷を収集する目的で形成されているも
のである。なお、対向基板１２における３１は絶縁保護
膜である。

【００５７】上記のような構造の対向基板１２は、第１
の電荷阻止層（ｐ型の半導体層）２８と第２の電荷阻止
層（ｎ型の半導体層）３０とに、光導電性を有するｉ型
の半導体層２９が挟まれた構造、すなわちＰｌＮ接合型
の阻止型フォトダイオード構造を有している。従って、
Ｘ線が照射されない時の暗電流が低減され、Ｓ／Ｎ比
（Ｘ線に対する感度）の優れたセンサ特性を示すことが
できる。

【００５８】なお、第１の電荷阻止層２８や第２の電荷
阻止層３０の存在の是非、あるいは材料や構造はこれに
限定されるものではなく、必要に応じて種々の材料の組
み合わせが可能である。例えば、ＰｌＮ接合の他にも、
ショットキー接合、ＭｌＳ（Metal Insulator Semicond
uctor ）接合などが可能である。さらに、要求される特
性に応じて第１の電荷阻止層２８または第２の電荷阻止
層３０の一方、あるいは両者を省略することも可能であ
る。

【００５９】そして上述のプロセスで得られたアクティ
ブマトリクス基板１１または対向基板１２の一方に、画
素単位毎に独立するように導電性接続材１６をパターン
形成する。該導電性接続材１６として、感光性樹脂に導
電性顔料が分散された樹脂材料を用いることで、該導電
性接続材１６をフォトグラフィ技術によってパターン形
成することが可能となる。

【００６０】そして、両基板を貼り合わせて熱圧着処理
を施すことで該両基板を電気的および機械的に接続し、
二次元画像検出器が完成する。両基板を接続する導電性
接続材１６には、上述の感光性樹脂の他に、スクリーン
印刷によってパターン配置できる導電性接着剤、さらに
はハンダバンプなどを使用することもできる。

【００６１】また、導電性接続材１６として、接着剤
（バインダー樹脂）に導電粒子を分散させた、いわゆる
異方導電性接着剤を使用することも可能である。異方導
電性接着剤の場合は、それ自身が導電性の異方性を有し
ているので、画素単位にパターン形成しなくても、隣接
画素間の絶縁性を保ちながら、アクティブマトリクス基
板１１の画素電極１３と対向基板１２の接続電極１５と
の導通を得ることが可能である。

【００６２】以上のようにして得られた二次元画像検出
器は、格子状の電極配線（ゲート電極１８およびデータ
電極１９）、各格子点毎に設けられた複数のＴＦＴ１
４、および該ＴＦＴ１４とそれぞれ接続された複数の画
素電極１３が具備されたアクティブマトリクス基板１１
と、光導電性を有する半導体層２９がほぼ全面に具備さ
れた対向基板１２とが、電気的および機械的に接続され
て構成されている。

【００６３】従って、アクティブマトリクス基板１１の
耐熱温度以上の成膜温度が要求される半導体材料であっ
ても、アクティブマトリクス基板１１上に直接成膜しな
いので、容易に二次元画像検出器に使用することが可能
になる。

【００６４】この結果、ＭＯＣＶＤ法、近接昇華法、ペ
ースト印刷・焼成法などの成膜手段により、４００℃以
上の成膜温度で成膜された多結晶性のＣｄＴｅやＣｄＺ
ｎＴｅを、半導体層２９の材料として用いることができ
る。これにより、半導体層２９としてａ−Ｓｅを用いた
二次元画像検出器に比べてＸ線に対する感度が向上し、
動画に対応する画像データ、すなわち３３ｍｓｅｃ／ｆ
ｒａｍｅのレートで画像データを得ることが可能とな
る。

【００６５】以下に、上記二次元画像検出器の製造工程
に、本実施例に係る半導体膜表面の平坦化方法を適用す
ることによる効果について説明する。

【００６６】第１に、半導体層２９の表面を平坦化する
工程を導入することにより、半導体層２９と第２の電荷
阻止層３０との界面でリークが発生し難くなる。

【００６７】具体的には、従来、半導体層２９表面の凹
凸の影響で、数ｎＡ／ｍｍ²のリーク電流が発生する場
合があったが、半導体層２９の平坦化処理工程を導入す
ることにより、リーク電流は安定して数十ｐＡ／ｍｍ²
のレベルにまで低減できた。

【００６８】これにより、センサ特性のＳ／Ｎ比、およ
び信頼性を飛躍的に向上させることが可能となる。

【００６９】第２に、アクティブマトリクス基板１１と
対向基板１２とを、導電性接続材１６を用いて貼り合わ
せる工程において、接続電極１５と導電性接続材１６と
の間に気泡が巻き込まれにくくなり、接続不良や信頼性
の劣化を抑制することができる。

【００７０】具体的には、従来は半導体層の凹凸形状に
沿って接続電極の表面にも凹凸が発生してしまっていた
が、該半導体層表面の平坦化処理工程を導入することに
より、該凹凸がほとんど存在しなくなる。従って、本実
施例における接続電極１５と導電性接続材１６との間に
は気泡が巻き込まれにくいので、安定した接続状態を得
ることができる。さらに、各画素毎の導電性接続材１６
のパターン形状にバラツキが発生しなくなるので、隣接
する導電性接続材１６同士の接触が起こりにくくなる。

【００７１】また、導電性接続材１６に異方導電性接着
剤を用いた場合にも、接続電極１５の平坦性が良好であ
るので、接続不良や信頼性の低下が発生しにくい。

【００７２】第３に、電荷収集の役割を果たす電極層で
ある接続電極１５や、第２の電荷阻止層３０を画素単位
に独立するようパターン形成する際、微細加工が行いや
すくなる。

【００７３】以上のように、本実施例に係る半導体膜表
面の平坦化方法を二次元画像検出器の製造工程に導入す
ることにより、二次元画像検出器の性能や信頼性を向上
させることが可能となる。

【００７４】（実施例２）本発明に係る半導体膜表面の
平坦化方法を、二次元画像検出器とは異なる他のデバイ
スの一例で、光検出素子の一形態である太陽電池の製造
工程に適用した第２の実施例について、図６に基づいて
説明すれば、以下のとおりである。

【００７５】図６は、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ接合を用いた太
陽電池の断面図であり、この図を参考にして太陽電池の
製造工程について説明する。

【００７６】先ず、ガラス基板４１（例えば、コーニン
グ社製♯１７３７）上に、透明電極４２となるＩＴＯ膜
やＳｎＯ₂膜を形成する。

【００７７】次に、上記透明電極４２上に、ＭＯＣＶＤ
法によってＣｄＳ薄膜４３を約数μｍの厚みで形成す
る。さらに、該ＣｄＳ薄膜４３上に、近接昇華法を用い
てＣｄＴｅ膜（半導体膜）４４を約１０μｍの厚みで形
成する。このときのＣｄＴｅ結晶の粒径は約３μｍであ
る。その後、ＣｄＣｌ₂水溶液を塗布して、４００℃で
１５分程度の熱処理を施すことで、ＣｄＴｅ結晶の粒径
は約数μｍに成長する。この時、ＣｄＴｅ膜４４の表面
には、結晶粒の影響により、結晶粒径の大きさ程度（３
μｍ程度）の凹凸が生じることがある。そこで、本実例
では、上記ＣｄＴｅ膜４４の表面に対して、前記した発
明の実施の形態で説明した半導体膜表面の平坦化方法を
適用し、該ＣｄＴｅ膜４４の表面の平坦化を試みた。

【００７８】次に示す表２は、本実施例における半導体
膜表面の平坦化方法の各種処理条件である。このような
条件で、半導体膜であるＣｄＴｅ膜４４の表面にセラミ
ック粒子を吹き付けたところ、平坦化処理前は凹部分と
凸部分との高低差が約３μｍであった凹凸が、平坦化処
理後は約１μｍに低減されることが確認された。但し、
平坦化処理を施すことによりＣｄＴｅ膜４４の平均膜厚
が減少するので、この減少分は成膜時に予め考慮してお
く必要がある。

【００７９】

【表２】

【００８０】以上のように、ＣｄＴｅ膜４４に対して平
坦化処理を施した後、該ＣｄＴｅ膜４４表面にカーボン
ペーストをスクリーン印刷および焼成することにより、
Ｃ電極４５が形成される。さらに、ＣｄＴｅ膜４４およ
びＣ電極４５の表面にＡｇペーストをスクリーン印刷お
よび焼成することにより、Ａｇ電極４６が形成される。
これらＣ電極４５およびＡｇ電極４６は、上部電極とし
て作用している。

【００８１】以上のように、太陽電池を製造する工程
に、本実施例に係る半導体膜表面の平坦化方法を導入す
ることにより、半導体層であるＣｄＴｅ膜４４内の多結
晶粒径を数μｍに程度に保ったまま、該ＣｄＴｅ膜４４
表面の凹部分と凸部分との高低差を１μｍ程度にまで低
減して平坦化することができる。

【００８２】これにより、ＣｄＴｅ膜４４上に上部電極
であるＣ電極４５およびＡｇ電極４６を形成する際に微
細加工が可能となり、充分な性能や信頼性を有する太陽
電池を製造することが可能となる。

【００８３】さらに、上記半導体膜表面の平坦化方法は
簡便であるため、大面積の半導体膜表面への適用にも適
している。従って、本方法は、大面積のガラス基板上に
太陽電池が形成される場合であっても、問題なく用いる
ことができる。

【００８４】尚、本実施例に係る半導体膜表面の平坦化
方法は、上述の方法に限定されるものではなく、発明の
実施の形態でも説明したように、従来の研磨方法を組み
合わせることにより半導体膜表面の平坦化を実現するこ
とも可能である。

【００８５】ところで、本発明に係る半導体膜表面の平
坦化方法は、実施例１および２で説明したような二次元
画像検出器や太陽電池の製造方法への適用に限定される
ものではなく、成膜後にμｍオーダーの凹凸を有する半
導体膜の表面を平坦化する方法として、あらゆる分野に
利用できることは言うまでもない。例えば、赤外線セン
サの製造に適用することも可能である。また、適用可能
な半導体膜の材料としても、上述のＣｄＴｅやＣｄＺｎ
Ｔｅに限定されるものではなく、II−VI族化合物半導
体、III −Ｖ族化合物半導体、IV族半導体などに広く適
用できる。その中でも、本発明に係る半導体膜表面の平
坦化方法は、特に多結晶性の半導体膜表面を平坦化する
際に極めて有効である。

【００８６】

【発明の効果】以上のように、請求項１に係る発明の半
導体膜表面の平坦化方法は、凹凸を有する半導体膜表面
に、セラミック粒子を吹き付ける方法である。

【００８７】これにより、表面に凹凸を有する半導体膜
表面の平坦性を、簡単な装置により容易に実現すること
ができ、さらに、大面積の半導体膜であっても、その表
面を容易に平坦化することができるという効果を奏す
る。

【００８８】請求項２に係る発明の半導体膜表面の平坦
化方法は、上記セラミック粒子の粒径が、♯１０００〜
♯４０００である方法である。

【００８９】これにより、請求項１の発明による効果に
加えて、表面に、凹部分と凸部分との高低差が数μｍの
凹凸を有する半導体膜を効果的に平坦化することが可能
となるという効果を奏する。

【００９０】請求項３に係る発明の半導体膜表面の平坦
化方法は、上記半導体膜が、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴ
ｅからなる多結晶膜である方法である。

【００９１】これにより、請求項１または２の発明によ
る効果に加えて、充分な性能や信頼性を有し、かつ放射
線に対して優れた感度を有する放射線検出素子や高効率
の光検出素子を実現することができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、成膜直後の半導体膜表面の凹凸形状
を示すデータであり、（ｂ）は、該半導体膜表面の写真
である。

【図２】本発明の一実施形態に係る半導体膜表面の平坦
化方法を示す説明図である。

【図３】（ａ）は、上記半導体膜表面の平坦化方法を用
いて平坦化処理を施した、半導体膜表面の凹凸形状を示
すデータであり、（ｂ）は、該半導体膜表面の写真であ
る。

【図４】本発明の第１の実施例に係る二次元画像検出器
の構成を概略的に示す断面図である。

【図５】上記二次元画像検出器における単位画素当たり
の構成を概略的に示す断面図である。

【図６】本発明の第２の実施例に係るＣｄＳ／ＣｄＴｅ
接合を用いた太陽電池の構成を概略的に示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１半導体膜４セラミック粒子２９半導体層（半導体膜）４４ＣｄＴｅ膜（半導体膜）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凹凸を有する半導体膜表面に、セラミック
粒子を吹き付けることを特徴とする半導体膜表面の平坦
化方法。
【請求項２】上記セラミック粒子の粒径は、♯１０００
〜♯４０００であることを特徴とする請求項１に記載の
半導体膜表面の平坦化方法。
【請求項３】上記半導体膜は、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎ
Ｔｅからなる多結晶膜であることを特徴とする請求項１
または２に記載の半導体膜表面の平坦化方法。