[发明专利]光电转换元件和成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电转换元件和成像装置。

背景技术

固态成像设备(所谓的CCD传感器或CMOS传感器)广泛地已知作为在数字静物照相机、数字摄像机、蜂窝式电话照相机、内窥镜照相机等中使用的图像传感器。在固态成像设备中，含光电二极管的像素排列在半导体基板如硅芯片上，并且通过CCD或CMOS读出电路获得对应于在每一个像素的光电二极管中产生的光电子的信号电荷。

在固态成像设备中，在半导体基板上的每一个像素中不仅形成有光电二极管，而且形成有信号读出电路以及与其连接的多层互连(interconnection)。因此，像素小型化的发展伴随有引起下列现象的问题：一个像素中占据的电路/互连区域相对增大，从而减小光电二极管的光接收面积，即，“减小开口率(aperture ratio)”。开口率的减小导致成像过程中光灵敏度的减小。

为了解决这样的问题，JP-B-1-34509(如在本文中使用的术语“JP-B”是指“已审查公布的日本专利申请”)已经提出了一种所谓的层叠固态成像设备，其中将光电转化层层叠在半导体基板上方，所述半导体基板上形成有各种电路和互连，并且因而增大开口率。例如，该成像设备具有下列构造：大量的光电转换元件排列在与半导体基板平行的平面上，所述光电转换元件各自含有在半导体基板上形成的像素电极，在像素电极上形成的光电转换层，和在光电转换层上形成的对电极。附带地，所述像素电极和对电极有时分别称为下电极和上电极。在该光电转换元件中，通过在像素电极和对电极之间施加偏压而在光电转换层中产生的激子离解成电子和空穴，并且通过安置在半导体基板中的CCD或CMOS读出电路获得与根据偏压移动到像素电极的电子或空穴电荷成正比例的信号。

光电转换元件是这样的装置，其中根据从一对电极中的具有光透射性的透明电极那侧入射的光，在光电转换层中产生电荷，并且从电极将产生的电荷作为信号电荷读出。对于这样的光电转换元件，在JP-A-2008-72090(如本文中所使用的术语“JP-A”是指“未审查公布的日本专利申请”)和JP-A-2007-273945中所述的那些光电转换元件是已知的。

在JP-A-2008-72090和JP-A-2007-273945中，光电转换层由有机半导体组成，这使得可以在确保大的吸收系数的同时形成薄的光电转换层，从而可以实现电荷对邻近像素的较少扩散和光学混色(optical color mixing)和电气混色(electrical color mixing)(串扰(crosstalk))的减少。

JP-A-2008-72090描述了一种光电转换元件，其中在透明基板例如玻璃上制备像素电极，并且将透明导电氧化物(TCO)用于所述像素电极的材料。

发明内容

然而，发现在透明基板例如玻璃上安置由TCO等组成的像素电极的构造遭遇到像素电极和含有光电转换层的有机层之间的粘附性降低。

并不清楚粘附性降低的原因，但是据推测涉及(1)像素电极的表面不均匀性和(2)像素电极的边缘部分(edge part)的台阶(step)。

而且，像素电极和有机层之间的热膨胀系数的差别由于制造时的热处理中的热而引起暗电流增大，这导致S/N的严重劣化，并且在此方面，存在改进的余地。

本发明的一个目的是提供一种光电转换元件和成像装置，它们各自都成功地增强了像素电极和有机材料之间的粘附性并且抑制了暗电流增大。

本发明的上述目的可以由一种光电转换元件实现，所述光电转换元件以下列顺序包括基板，下电极，包括光电转换层的有机层，和含有透明电极材料的上电极，其中所述下电极含有氮化钛。

本发明人已经发现，当在下电极和上电极之间具有含有光电转换层的有机层的光电转换元件具有在基板上安置含有氮化钛的下电极的构造时，与在玻璃基板上制备TCO的情况相比，增强了下电极和含有光电转换层的有机层之间的粘附性。

而且，已经发现，其中将由氮化钛组成的下电极安置在基板上的构造使得能够增强耐热性并且抑制暗电流增大。

根据本发明，可以提供各自成功地增强像素电极和有机材料之间的粘附性并且抑制暗电流增大的光电转换元件和成像装置。

附图说明

图1是显示光电转换元件的一个构造实例的横截面示意图。

图2是通过用原子力显微镜对下电极的表面进行照相所得到的图像。

图3是通过用原子力显微镜对下电极的表面进行照相所得到的图像。

图4是显示下电极的横截面的示意图。

图5是通过用扫描电子显微镜对像素电极的边缘部分进行照相所得到的图像。