JP2009267169A - Photoelectric converting element and solid-state imaging device - Google Patents
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Abstract
【課題】応答速度を改善することができる光電変換素子及び固体撮像素子を提供する。
【解決手段】一対の電極101,104間に配置された光電変換層102と、電極101,104と光電変換層102との間に形成された電荷ブロッキング層105とを備え、電荷ブロッキング層105と一方の電極との間に中間層106を備える。
【選択図】図1A photoelectric conversion element and a solid-state imaging element capable of improving response speed are provided.
A photoelectric conversion layer 102 disposed between a pair of electrodes 101 and 104 and a charge blocking layer 105 formed between the electrodes 101 and 104 and the photoelectric conversion layer 102 are provided. An intermediate layer 106 is provided between one electrode.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、一対の電極間に光電変換膜を備えた光電変換素子に関し、特に、電極から光電変換膜への電荷注入に対して障壁となる電荷ブロッキング層を備えた光電変換素子に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion element including a photoelectric conversion film between a pair of electrodes, and more particularly to a photoelectric conversion element including a charge blocking layer that serves as a barrier against charge injection from an electrode to a photoelectric conversion film.
一般に、有機薄膜太陽電池では、電力を取り出すことを目的とするため外部電界は加えずに性能を評価する。一方で、有機光電変換素子は、画像入力素子や光センサー等のように光電変換効率を最大限に引き出す必要があるため、光電変換効率向上や応答速度向上のために外部から電圧を印加することが多い。有機光電変換素子において外部から電圧を印加する場合には、外部電界により電極からの正孔注入もしくは電子注入により暗電流が増加し、光電流と暗電流との比の大きな素子を得ることができなかった。そのため、光電流を減らさずに、いかに暗電流を抑制するかという技術が光電変換素子の重要な技術の一つであるといえる。そこで、従来の有機光電変換素子としては、電極からのキャリア注入(暗電流)に対してショットキー障壁となるブロッキング層を電極と光電変換層の間に挿入することにより暗電流を抑制する方法が知られている。この方法では、外部電界印加時に電極からのキャリア注入を抑えるために、できるだけ電極とのショットキー障壁が大きくなる材料をブロッキング層として用いられる。特に電極からの正孔注入を抑制する正孔ブロッキング層の材料としては、有機材料や無機酸化物などが知られている。ブロッキング層を備えた構成の光電変換素子としては、例えば、下記特許文献に示すものがある。 In general, an organic thin film solar cell is evaluated for performance without applying an external electric field because it aims to extract electric power. On the other hand, organic photoelectric conversion elements, such as image input elements and optical sensors, need to maximize photoelectric conversion efficiency, so voltage must be applied from the outside to improve photoelectric conversion efficiency and response speed. There are many. When an external voltage is applied to an organic photoelectric conversion element, dark current increases due to hole injection or electron injection from an electrode due to an external electric field, and an element having a large ratio of photocurrent to dark current can be obtained. There wasn't. Therefore, it can be said that the technique of suppressing the dark current without reducing the photocurrent is one of the important techniques of the photoelectric conversion element. Therefore, as a conventional organic photoelectric conversion element, there is a method of suppressing dark current by inserting a blocking layer serving as a Schottky barrier against carrier injection (dark current) from an electrode between the electrode and the photoelectric conversion layer. Are known. In this method, in order to suppress carrier injection from the electrode when an external electric field is applied, a material having a Schottky barrier with the electrode as large as possible is used as the blocking layer. In particular, organic materials and inorganic oxides are known as materials for the hole blocking layer that suppresses hole injection from the electrodes. As a photoelectric conversion element having a configuration including a blocking layer, for example, there are those shown in the following patent documents.
ところで、有機材料を用いた場合、深い電子親和力Eaをもつ材料が少なく光電変換して発生したキャリアも阻害してしまうために光電変換効率の低下が問題となっていた。また、イオン化ポテンシャルIpと電子親和力Eaが深い無機酸化物は、暗電流抑制能と信号キャリア輸送能が高く優れた正孔ブロッキング層であるが、電極と隣接する場合には応答速度の悪化が生じる場合がある。この原因は明確になっていないが、無機酸化物膜中の酸素と電極が反応して予期せぬ酸化物が生じることや、ITO電極の場合はITO中の酸素比率が変わることに起因して抵抗値が増大し、CR時定数による立ち上がり応答時間の低下が起きているのではないかと考えられる。 By the way, when an organic material is used, since a material having a deep electron affinity Ea is small and carriers generated by photoelectric conversion are also inhibited, a decrease in photoelectric conversion efficiency has been a problem. An inorganic oxide having a deep ionization potential Ip and electron affinity Ea is an excellent hole blocking layer having a high dark current suppressing ability and a signal carrier transport ability. However, when adjacent to the electrode, the response speed deteriorates. There is a case. The reason for this is not clear, but it is because the oxygen in the inorganic oxide film reacts with the electrode to produce an unexpected oxide, and in the case of the ITO electrode, the oxygen ratio in the ITO changes. It is thought that the resistance value increases and the rise response time is lowered due to the CR time constant.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、応答速度を改善することができる光電変換素子及び固体撮像素子を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide the photoelectric conversion element and solid-state image sensor which can improve a response speed.
本発明者は、ブロッキング層として無機酸化物を用いた場合に、ブロッキング層と電極との間での予期せぬ反応が起きることや、ブロッキング層が成膜条件によって結晶化しやすい材料の場合に、ブロッキング層の電極側の界面に微小な結晶からなる凹凸が形成され、この微小な結晶の界面に起因して電極への電流が妨げられることにより、電極と光電変換層との間における電荷の移動に遅延が生じるため、応答速度が低下する点に着目した。そして、ブロッキング層の界面に電荷の移動をスムーズにする中間層を挿入することで、高い応答速度を得られることを見い出した。 In the case of using an inorganic oxide as the blocking layer, the present inventor causes an unexpected reaction between the blocking layer and the electrode, or when the blocking layer is a material that is easily crystallized depending on film forming conditions. Charges transfer between the electrode and the photoelectric conversion layer by forming irregularities made of fine crystals at the interface on the electrode side of the blocking layer and preventing current flow to the electrode due to this fine crystal interface. We paid attention to the fact that the response speed decreases because of the delay. It was also found that a high response speed can be obtained by inserting an intermediate layer that smoothes the movement of charges at the interface of the blocking layer.
具体的には、本発明の上記目的は下記構成によって達成される。
(1)一対の電極と、
前記一対の電極の間に配置された光電変換層と、
前記一方の電極と前記光電変換層との間に形成され、前記一対の電極への電圧印加時に前記一対の電極の一方から前記光電変換層に電荷が注入されるのを抑制する無機酸化物を含む電荷ブロッキング層を備え、
前記電荷ブロッキング層と一方の電極との間に中間層を備えた光電変換素子。
(2)上記(1)に記載の光電変換素子であって、
前記中間層が導電性の高い材料を含む光電変換素子。
(3)上記(2)に記載の光電変換素子であって、
前記中間層の導電性の高い材料が金属である光電変換素子。
(4)上記(2)又は(3)に記載の光電変換素子であって、
前記中間層の導電性の高い材料がAl、Ca、In、Ti、Mo、Mg、Ag、Pt、Auのいずれかの金属である光電変換素子。
(5)上記(1)から(4)のいずれか1つに記載の光電変換素子であって、
前記中間層の厚みが0.5〜20nmである光電変換素子。
(6)上記(1)から(5)のいずれか1つに記載の光電変換素子であって、
前記中間層と隣り合う電極が透明電極である光電変換素子。
(7)上記(1)から(6)のいずれか1つに記載の光電変換素子であって、
前記中間層と隣り合う透明電極がITOである光電変換素子。
(8)上記(1)から(7)のいずれか1つに記載の光電変換素子であって、
前記一対の電極の他方と前記光電変換層との間に、更に、前記電荷ブロッキング層が設けられた光電変換素子。
(9)上記(1)から(8)のいずれか1つに記載の光電変換素子であって、
前記電荷ブロッキング層の厚みが10nm〜200nmである光電変換素子。
(10)上記(1)から(9)のいずれか1つに記載の光電変換素子であって、
前記一対の電極に外部から印加される電圧を前記一対の電極間の距離で割った値が1.0×105V/cm〜1.0×107V/cmである光電変換素子。
(11)上記(1)から(10)のいずれか1つに記載の光電変換素子であって、
少なくとも1つの前記光電変換層が上方に積層された半導体基板と、
前記半導体基板内に形成され、前記光電変換層で発生した電荷を蓄積するための電荷蓄積部と、
前記光電変換層の前記一対の電極のうちの前記電荷を取り出すための電極と、前記電荷蓄積部とを電気的に接続する接続部とを備える光電変換素子。
(12)上記(11)に記載の光電変換素子であって、
前記半導体基板内に、前記光電変換層を透過した光を吸収し、該光に応じた電荷を発生してこれを蓄積する基板内光電変換部を備える光電変換素子。
(13)上記(12)に記載の光電変換素子であって、
前記基板内光電変換部が、前記半導体基板内に積層されたそれぞれ異なる色の光を吸収する複数のフォトダイオードである光電変換素子。
(14)上記(12)に記載の光電変換素子であって、
前記基板内光電変換部が、前記半導体基板内の入射光の入射方向に対して垂直な方向に配列されたそれぞれ異なる色の光を吸収する複数のフォトダイオードである光電変換素子。
(15)上記(11)から(14)のいずれか1つに記載の光電変換素子であって、
前記半導体基板上方に積層された前記光電変換層が1つであり、
前記複数のフォトダイオードが、青色の光を吸収可能な位置にpn接合面が形成された青色用フォトダイオードと、赤色の光を吸収可能な位置にpn接合面が形成された赤色用フォトダイオードであり、
前記光電変換層が緑色の光を吸収するものである光電変換素子。
(16)上記(11)から(15)のいずれか1つに記載の光電変換素子をアレイ状に多数配置した固体撮像素子であって、
前記多数の光電変換素子の各々の前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷に応じた信号を読み出す信号読み出し部を備える固体撮像素子。
Specifically, the object of the present invention is achieved by the following configuration.
(1) a pair of electrodes;
A photoelectric conversion layer disposed between the pair of electrodes;
An inorganic oxide that is formed between the one electrode and the photoelectric conversion layer and suppresses charge injection from one of the pair of electrodes to the photoelectric conversion layer when a voltage is applied to the pair of electrodes; Comprising a charge blocking layer comprising,
A photoelectric conversion element comprising an intermediate layer between the charge blocking layer and one electrode.
(2) The photoelectric conversion element according to (1) above,
The photoelectric conversion element in which the intermediate layer contains a highly conductive material.
(3) The photoelectric conversion element according to (2) above,
The photoelectric conversion element whose metal with high electroconductivity of the said intermediate | middle layer is a metal.
(4) The photoelectric conversion element according to (2) or (3) above,
A photoelectric conversion element in which the material having high conductivity of the intermediate layer is a metal of any one of Al, Ca, In, Ti, Mo, Mg, Ag, Pt, and Au.
(5) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (4) above,
The photoelectric conversion element whose thickness of the said intermediate | middle layer is 0.5-20 nm.
(6) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (5) above,
The photoelectric conversion element whose electrode adjacent to the said intermediate | middle layer is a transparent electrode.
(7) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (6) above,
The photoelectric conversion element whose transparent electrode adjacent to the said intermediate | middle layer is ITO.
(8) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (7) above,
A photoelectric conversion element in which the charge blocking layer is further provided between the other of the pair of electrodes and the photoelectric conversion layer.
(9) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (8) above,
The photoelectric conversion element whose thickness of the said charge blocking layer is 10 nm-200 nm.
(10) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (9) above,
A photoelectric conversion element in which a value obtained by dividing a voltage applied from the outside to the pair of electrodes by a distance between the pair of electrodes is 1.0 × 10 5 V / cm to 1.0 × 10 7 V / cm.
(11) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (10) above,
A semiconductor substrate having at least one photoelectric conversion layer laminated thereon;
A charge storage unit formed in the semiconductor substrate for storing the charge generated in the photoelectric conversion layer;
A photoelectric conversion element provided with the electrode for taking out the said electric charge of the said pair of electrodes of the said photoelectric converting layer, and the connection part which electrically connects the said charge storage part.
(12) The photoelectric conversion element according to (11) above,
A photoelectric conversion element comprising an in-substrate photoelectric conversion unit that absorbs light transmitted through the photoelectric conversion layer in the semiconductor substrate, generates a charge corresponding to the light, and accumulates the charge.
(13) The photoelectric conversion element according to (12) above,
The photoelectric conversion element in which the photoelectric conversion part in the substrate is a plurality of photodiodes that absorb light of different colors stacked in the semiconductor substrate.
(14) The photoelectric conversion element according to (12) above,
A photoelectric conversion element in which the in-substrate photoelectric conversion unit is a plurality of photodiodes that absorb light of different colors arranged in a direction perpendicular to an incident direction of incident light in the semiconductor substrate.
(15) The photoelectric conversion element according to any one of (11) to (14) above,
The photoelectric conversion layer laminated on the semiconductor substrate is one,
The plurality of photodiodes are a blue photodiode having a pn junction surface formed at a position capable of absorbing blue light, and a red photodiode having a pn junction surface formed at a position capable of absorbing red light. Yes,
A photoelectric conversion element in which the photoelectric conversion layer absorbs green light.
(16) A solid-state imaging device in which a large number of photoelectric conversion devices according to any one of (11) to (15) are arranged in an array,
A solid-state imaging device including a signal reading unit that reads a signal corresponding to the charge accumulated in the charge accumulation unit of each of the multiple photoelectric conversion elements.
本発明は、電極とブロッキング層との間に中間層を設けた構成である。このため、ブロッキング層の電極側の界面での予期せぬ反応を抑制したり、また界面に微小な結晶からなる凹凸が形成されても、中間層によって、凹凸の影響を緩衝することができ、電極と光電変換層との間における電荷の移動に遅延が生じることを防止でき、応答速度を改善することができる。特に、ITOなどの酸化物を主体として酸素の比率により抵抗値が変わりやすい電極を用いる場合には、抵抗値の増大が著しく応答速度の悪化が生じやすいが、中間層を設けることでより顕著に応答速度を改善することが可能となる。 In the present invention, an intermediate layer is provided between the electrode and the blocking layer. For this reason, the unexpected reaction at the interface on the electrode side of the blocking layer can be suppressed, or even if irregularities made of fine crystals are formed at the interface, the influence of the irregularities can be buffered by the intermediate layer, Delay in charge transfer between the electrode and the photoelectric conversion layer can be prevented, and the response speed can be improved. In particular, when using an electrode such as ITO as a main component, the resistance value of which varies easily depending on the oxygen ratio, the resistance value increases remarkably and the response speed is likely to deteriorate. Response speed can be improved.
本発明によれば、応答速度を改善することができる光電変換素子及び固体撮像素子を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the photoelectric conversion element and solid-state image sensor which can improve response speed can be provided.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
(第1実施形態)
図1(a)は、本発明の第一実施形態である光電変換素子の基本的構成を示す断面模式図である。また、図1(b)、図2(a)、及び、図2(b)は、第一実施形態の光電変換素子の変形例を示す断面模式図である。
図1(a)に示す光電変換素子は、基板Sと、該基板S上に形成された下部電極(画素電極)101と、下部電極101上に形成された光電変換層102と、光電変換層102上に形成された正孔ブロッキング層105と、正孔ブロッキング層105上に形成された上部電極(対向電極)104とを備える。正孔ブロッキング層105と上部電極104との間には、中間層106が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
Fig.1 (a) is a cross-sectional schematic diagram which shows the basic composition of the photoelectric conversion element which is 1st embodiment of this invention. Moreover, FIG.1 (b), FIG.2 (a), and FIG.2 (b) are cross-sectional schematic diagrams which show the modification of the photoelectric conversion element of 1st embodiment.
The photoelectric conversion element shown in FIG. 1A includes a substrate S, a lower electrode (pixel electrode) 101 formed on the substrate S, a
また、図1(b)に示す光電変換素子は、基板Sと、該基板S上に形成された下部電極(画素電極)101と、下部電極101上に形成された電子ブロッキング層103と、電子ブロッキング層103上に形成された光電変換層102と、光電変換層102上に形成された正孔ブロッキング層105と、正孔ブロッキング層105上に形成された上部電極(対向電極)104とを備える。正孔ブロッキング層105と上部電極104との間には、中間層106が設けられている。以下の説明においては、正孔ブロッキング層105と電子ブロッキング層103とを総称して、電荷ブロッキング層ともいう。
1B includes a substrate S, a lower electrode (pixel electrode) 101 formed on the substrate S, an electron blocking layer 103 formed on the
図2(a)に示す光電変換素子は、基板Sと、該基板S上に形成された下部電極(画素電極)101と、下部電極101上に形成された電子ブロッキング層103と、電子ブロッキング層103上に形成された光電変換層102と、光電変換層102上に形成された正孔ブロッキング層105と、正孔ブロッキング層105上に形成された上部電極(対向電極)104とを備える。正孔ブロッキング層105と上部電極104との間、及び、電子ブロッキング層103と画素電極101との間のそれぞれに、中間層106が設けられている。
The photoelectric conversion element shown in FIG. 2A includes a substrate S, a lower electrode (pixel electrode) 101 formed on the substrate S, an electron blocking layer 103 formed on the
図2(b)に示す光電変換素子は、基板Sと、該基板S上に形成された下部電極(画素電極)101と、正孔ブロッキング層105と、該正孔ブロッキング層105上に形成された光電変換層102と、該光電変換層102上に形成された上部電極(対向電極)104とを備える。ここで、画素電極101と正孔ブロッキング層105との間に、中間層106が設けられている。
The photoelectric conversion element shown in FIG. 2B is formed on a substrate S, a lower electrode (pixel electrode) 101 formed on the substrate S, a hole blocking layer 105, and the hole blocking layer 105. The
図1及び図2に示す光電変換素子は、上部電極104上方から光が入射するものとしている。又、図1及び図2に示す光電変換素子は、光電変換層102で発生した電荷(正孔及び電子)のうち、電子を上部電極104に移動させ、正孔を下部電極101に移動させるように、下部電極101及び上部電極104間にバイアス電圧が印加されるものとしている。つまり、上部電極104を電子捕集電極とし、下部電極101を正孔捕集電極としている。
In the photoelectric conversion element illustrated in FIGS. 1 and 2, light is incident from above the
上部電極104は、光電変換層102に光を入射させる必要があるため、透明な導電性材料で構成されている。ここで、透明とは、波長が約420nm〜約660nmの範囲の可視光を約80%以上透過することを言う。透明な導電性材料としてはITOを用いることが好ましい。
The
下部電極101は導電性材料であればよく、透明である必要はない。しかし、図1及び図2に示す光電変換素子は、後述するが、下部電極101の下方にも光を透過させることが必要になる場合もあるため、下部電極101も透明な導電性材料で構成することが好ましい。上部電極104と同様に、下部電極101においてもITOを用いることが好ましい。
The
光電変換層102は、光電変換機能を有する有機材料を含んで構成される。有機材料としては、例えば電子写真の感光材料に用いられているような、様々な有機半導体材料を用いることができる。その中でも、高い光電変換性能を有すること、分光する際の色分離に優れていること、長時間の光照射に対する耐久性が高いこと、真空蒸着を行いやすいこと、等の観点から、キナクリドン骨格を含む材料やフタロシアニン骨格を含む有機材料が特に好ましい。
The
光電変換層102として以下式で示されるキナクリドンを用いた場合には、光電変換層102にて緑色の波長域の光を吸収してこれに応じた電荷を発生することが可能となる。
When quinacridone represented by the following formula is used as the
光電変換層102として以下式で示される亜鉛フタロシアニンを用いた場合には、光電変換層102にて赤色の波長域の光を吸収してこれに応じた電荷を発生することが可能となる。
When zinc phthalocyanine represented by the following formula is used as the
また、光電変換層102を構成する有機材料は、有機p型半導体及び有機n型半導体の少なくとも一方を含んでいることが好ましい。有機p型半導体及び有機n型半導体として、それぞれキナクリドン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、及びフルオランテン誘導体のいずれかを特に好ましく用いることができる。
Moreover, it is preferable that the organic material which comprises the photoelectric converting
有機p型半導体(化合物)は、ドナー性有機半導体(化合物)であり、主に正孔輸送性有機化合物に代表され、電子を供与しやすい性質がある有機化合物をいう。さらに詳しくは2つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物をいう。したがって、ドナー性有機化合物は、電子供与性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。例えば、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物、ピラゾリン化合物、スチリルアミン化合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、カルバゾール化合物、ポリシラン化合物、チオフェン化合物、フタロシアニン化合物、シアニン化合物、メロシアニン化合物、オキソノール化合物、ポリアミン化合物、インドール化合物、ピロール化合物、ピラゾール化合物、ポリアリーレン化合物、縮合芳香族炭素環化合物(ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体)、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体等を用いることができる。なお、これに限らず、上記したように、n型(アクセプター性)化合物として用いた有機化合物よりもイオン化ポテンシャルの小さい有機化合物であればドナー性有機半導体として用いてよい。 The organic p-type semiconductor (compound) is a donor-type organic semiconductor (compound), which is mainly represented by a hole-transporting organic compound and refers to an organic compound having a property of easily donating electrons. More specifically, an organic compound having a smaller ionization potential when two organic materials are used in contact with each other. Therefore, any organic compound can be used as the donor organic compound as long as it is an electron-donating organic compound. For example, triarylamine compounds, benzidine compounds, pyrazoline compounds, styrylamine compounds, hydrazone compounds, triphenylmethane compounds, carbazole compounds, polysilane compounds, thiophene compounds, phthalocyanine compounds, cyanine compounds, merocyanine compounds, oxonol compounds, polyamine compounds, indoles Compounds, pyrrole compounds, pyrazole compounds, polyarylene compounds, condensed aromatic carbocyclic compounds (naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, fluoranthene derivatives), nitrogen-containing heterocyclic compounds The metal complex etc. which it has as can be used. Not limited to this, as described above, any organic compound having an ionization potential smaller than that of the organic compound used as the n-type (acceptor property) compound may be used as the donor organic semiconductor.
有機n型半導体(化合物)は、アクセプター性有機半導体(化合物)であり、主に電子輸送性有機化合物に代表され、電子を受容しやすい性質がある有機化合物をいう。さらに詳しくは2つの有機化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の有機化合物をいう。したがって、アクセプター性有機化合物は、電子受容性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。例えば、縮合芳香族炭素環化合物(ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体)、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有する5ないし7員のヘテロ環化合物(例えばピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、キナゾリン、フタラジン、シンノリン、イソキノリン、プテリジン、アクリジン、フェナジン、フェナントロリン、テトラゾール、ピラゾール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、カルバゾール、プリン、トリアゾロピリダジン、トリアゾロピリミジン、テトラザインデン、オキサジアゾール、イミダゾピリジン、ピラリジン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、ジベンズアゼピン、トリベンズアゼピン等)、ポリアリーレン化合物、フルオレン化合物、シクロペンタジエン化合物、シリル化合物、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体などが挙げられる。なお、これに限らず、上記したように、ドナー性有機化合物として用いた有機化合物よりも電子親和力の大きな有機化合物であればアクセプター性有機半導体として用いてよい。 Organic n-type semiconductors (compounds) are acceptor organic semiconductors (compounds), which are mainly represented by electron-transporting organic compounds and refer to organic compounds that easily accept electrons. More specifically, the organic compound having the higher electron affinity when two organic compounds are used in contact with each other. Therefore, as the acceptor organic compound, any organic compound can be used as long as it is an electron-accepting organic compound. For example, condensed aromatic carbocyclic compounds (naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, fluoranthene derivatives), 5- to 7-membered heterocyclic compounds containing nitrogen atoms, oxygen atoms, and sulfur atoms (E.g., pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, quinoline, quinoxaline, quinazoline, phthalazine, cinnoline, isoquinoline, pteridine, acridine, phenazine, phenanthroline, tetrazole, pyrazole, imidazole, thiazole, oxazole, indazole, benzimidazole, benzotriazole, Benzoxazole, benzothiazole, carbazole, purine, triazolopyridazine, triazolopyrimidine, tetrazaindene, o Metal complexes having ligands such as saziazole, imidazopyridine, pyralidine, pyrrolopyridine, thiadiazolopyridine, dibenzazepine, tribenzazepine), polyarylene compounds, fluorene compounds, cyclopentadiene compounds, silyl compounds, and nitrogen-containing heterocyclic compounds. Etc. Note that the present invention is not limited thereto, and as described above, any organic compound having an electron affinity higher than that of the organic compound used as the donor organic compound may be used as the acceptor organic semiconductor.
p型有機色素、又はn型有機色素としては、いかなるものを用いても良いが、好ましくは、シアニン色素、スチリル色素、ヘミシアニン色素、メロシアニン色素(ゼロメチンメロシアニン(シンプルメロシアニン)を含む)、3核メロシアニン色素、4核メロシアニン色素、ロダシアニン色素、コンプレックスシアニン色素、コンプレックスメロシアニン色素、アロポーラー色素、オキソノール色素、ヘミオキソノール色素、スクアリウム色素、クロコニウム色素、アザメチン色素、クマリン色素、アリーリデン色素、アントラキノン色素、トリフェニルメタン色素、アゾ色素、アゾメチン色素、スピロ化合物、メタロセン色素、フルオレノン色素、フルギド色素、ペリレン色素、フェナジン色素、フェノチアジン色素、キノン色素、インジゴ色素、ジフェニルメタン色素、ポリエン色素、アクリジン色素、アクリジノン色素、ジフェニルアミン色素、キナクリドン色素、キノフタロン色素、フェノキサジン色素、フタロペリレン色素、ポルフィリン色素、クロロフィル色素、フタロシアニン色素、金属錯体色素、縮合芳香族炭素環系色素(ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体)が挙げられる。 Any p-type organic dye or n-type organic dye may be used, but preferably a cyanine dye, styryl dye, hemicyanine dye, merocyanine dye (including zero methine merocyanine (simple merocyanine)), three nucleus Merocyanine dye, 4-nuclear merocyanine dye, rhodacyanine dye, complex cyanine dye, complex merocyanine dye, allopolar dye, oxonol dye, hemioxonol dye, squalium dye, croconium dye, azamethine dye, coumarin dye, arylidene dye, anthraquinone dye, triphenyl Methane dye, azo dye, azomethine dye, spiro compound, metallocene dye, fluorenone dye, fulgide dye, perylene dye, phenazine dye, phenothiazine dye, quinone dye, indigo Dye, diphenylmethane dye, polyene dye, acridine dye, acridinone dye, diphenylamine dye, quinacridone dye, quinophthalone dye, phenoxazine dye, phthaloperylene dye, porphyrin dye, chlorophyll dye, phthalocyanine dye, metal complex dye, condensed aromatic carbocyclic dye (Naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, fluoranthene derivatives).
次に金属錯体化合物について説明する。金属錯体化合物は金属に配位する少なくとも1つの窒素原子または酸素原子または硫黄原子を有する配位子をもつ金属錯体であり、金属錯体中の金属イオンは特に限定されないが、好ましくはベリリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、亜鉛イオン、インジウムイオン、または錫イオンであり、より好ましくはベリリウムイオン、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、または亜鉛イオンであり、更に好ましくはアルミニウムイオン、または亜鉛イオンである。前記金属錯体中に含まれる配位子としては種々の公知の配位子が有るが、例えば、「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」 Springer-Verlag社 H.Yersin著1987年発行、「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社山本明夫著1982年発行等に記載の配位子が挙げられる。 Next, the metal complex compound will be described. The metal complex compound is a metal complex having a ligand having at least one nitrogen atom or oxygen atom or sulfur atom coordinated to the metal, and the metal ion in the metal complex is not particularly limited, but preferably beryllium ion, magnesium Ion, aluminum ion, gallium ion, zinc ion, indium ion, or tin ion, more preferably beryllium ion, aluminum ion, gallium ion, or zinc ion, and still more preferably aluminum ion or zinc ion. There are various known ligands contained in the metal complex. For example, “Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds” published by Springer-Verlag H. Yersin in 1987, “Organometallic Chemistry— Examples of the ligands described in “Basics and Applications—” published by Akio Yamamoto, 1982, etc.
配位子として、好ましくは含窒素ヘテロ環配位子(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数3〜15であり、単座配位子であっても2座以上の配位子であってもよい。好ましくは2座配位子である。例えばピリジン配位子、ビピリジル配位子、キノリノール配位子、ヒドロキシフェニルアゾール配位子(ヒドロキシフェニルベンズイミダゾール、ヒドロキシフェニルベンズオキサゾール配位子、ヒドロキシフェニルイミダゾール配位子)などが挙げられる)、アルコキシ配位子(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、2−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。)、アリールオキシ配位子(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルオキシ、1−ナフチルオキシ、2−ナフチルオキシ、2,4,6−トリメチルフェニルオキシ、4−ビフェニルオキシなどが挙げられる。)、ヘテロアリールオキシ配位子(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。)、アルキルチオ配位子(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。)、アリールチオ配位子(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。)、ヘテロ環置換チオ配位子(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルチオ、2−ベンズイミゾリルチオ、2−ベンズオキサゾリルチオ、2−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。)、またはシロキシ配位子(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数3〜25、特に好ましくは炭素数6〜20であり、例えば、トリフェニルシロキシ基、トリエトキシシロキシ基、トリイソプロピルシロキシ基などが挙げられる)であり、より好ましくは含窒素ヘテロ環配位子、アリールオキシ配位子、ヘテロアリールオキシ基、またはシロキシ配位子であり、更に好ましくは含窒素ヘテロ環配位子、アリールオキシ配位子、またはシロキシ配位子が挙げられる。 The ligand is preferably a nitrogen-containing heterocyclic ligand (preferably having 1 to 30 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms, particularly preferably 3 to 15 carbon atoms, and a monodentate ligand. May also be a bidentate or higher ligand, preferably a bidentate ligand, such as a pyridine ligand, a bipyridyl ligand, a quinolinol ligand, a hydroxyphenylazole ligand (hydroxyphenylbenz). Imidazole, hydroxyphenylbenzoxazole ligand, hydroxyphenylimidazole ligand)), alkoxy ligand (preferably having 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, particularly preferably carbon number). 1 to 10, for example, methoxy, ethoxy, butoxy, 2-ethylhexyloxy, etc.), aryloxy ligand (preferably Alternatively, it has 6 to 30 carbon atoms, more preferably 6 to 20 carbon atoms, and particularly preferably 6 to 12 carbon atoms. For example, phenyloxy, 1-naphthyloxy, 2-naphthyloxy, 2,4,6-trimethylphenyl Oxy, 4-biphenyloxy, etc.), heteroaryloxy ligands (preferably having 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, such as pyridyl. Oxy, pyrazyloxy, pyrimidyloxy, quinolyloxy, etc.), alkylthio ligands (preferably having 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, such as methylthio, Ethylthio etc.), an arylthio ligand (preferably having 6 to 30 carbon atoms, more preferably A prime number of 6 to 20, particularly preferably 6 to 12 carbon atoms, such as phenylthio, and the like, a heterocyclic substituted thio ligand (preferably 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, Particularly preferably, it has 1 to 12 carbon atoms, and examples thereof include pyridylthio, 2-benzimidazolylthio, 2-benzoxazolylthio, 2-benzthiazolylthio and the like, or siloxy ligand (preferably carbon 1-30, more preferably 3-25 carbon atoms, particularly preferably 6-20 carbon atoms, and examples thereof include triphenylsiloxy group, triethoxysiloxy group, triisopropylsiloxy group, and the like. Preferred are nitrogen-containing heterocyclic ligands, aryloxy ligands, heteroaryloxy groups, or siloxy ligands, and more preferred. Examples thereof include a nitrogen-containing heterocyclic ligand, an aryloxy ligand, and a siloxy ligand.
中間層は、導電性の高い材料を含み、特に、導電性の高い金属であることが好ましい。ここで、金属としては、例えば、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、インジウム(In)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、マグネシウム(Mg)、銀(Ag)、プラチナ(Pt)、金(Au)が好ましい。また、導電性が高ければ有機材料を用いることができ、たとえばフラーレンC60、C70、C76、C78、C84等を用いることができる。C60とC70の混合物を用いることもできる。また、フラーレンを酸化した酸化フラーレンを好適に用いることができる。酸化フラーレンとしては、C60(O)1、C60(O)2、C60(O)3等の混合物を用いることができる。酸素置換基がレギオ選択則に従って集合して付加している化合物が好ましく、官能基が付加したものであってもよい。中間層の厚みは、薄すぎると中間層としての効果が小さく、厚すぎると光透過性がなくなり下部に光を通すことができなくなるため、0.5〜20nmの範囲とすることが好ましい。 The intermediate layer contains a highly conductive material, and is particularly preferably a highly conductive metal. Here, examples of the metal include aluminum (Al), calcium (Ca), indium (In), titanium (Ti), molybdenum (Mo), magnesium (Mg), silver (Ag), platinum (Pt), and gold. (Au) is preferred. In addition, an organic material can be used as long as the conductivity is high. For example, fullerenes C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 84, and the like can be used. It is also possible to use mixtures of C 60 and C 70. Moreover, the fullerene oxide which oxidized the fullerene can be used suitably. As the fullerene oxide, a mixture of C 60 (O) 1 , C 60 (O) 2 , C 60 (O) 3 and the like can be used. A compound in which oxygen substituents are aggregated and added according to the regioselection rule is preferable, and a compound to which a functional group is added may be used. If the thickness of the intermediate layer is too thin, the effect as the intermediate layer is small, and if it is too thick, the light transmission is lost and light cannot pass through the lower layer.
正孔ブロッキング層105は、対向電極104と画素電極101のうち少なくとも一方の電極と光電変換層102との間に形成されている。また、図1(b)に示すように電子ブロッキング層103を加え、対向電極104と光電変換層102との間と、画素電極101と光電変換層102との間との両方に電荷ブロッキング層を設けた構成としてもよい。電圧を印加する方向に応じて正孔ブロッキング層105と電子ブロッキング層103を入れ替えてもよい。
The hole blocking layer 105 is formed between at least one of the
次に、正孔ブロッキング層105を構成する材料の候補について説明する。
正孔ブロッキング層105は、無機酸化物を含むものが好ましい。本実施形態では、正孔ブロッキング層105は、酸化セリウム(CeO2)を含む構成としたが、特に限定されず、その他の無機酸化物を用いてもよい。例えば、正孔ブロッキング層105に用いることができるそのほかの酸化物としては、正孔をブロックして電子を通す材料であることが好ましく、SiO、TiO2、GaO、TiO、WO3、In2O3、GeO2、Ga2O3、ZnO、CaO、MoO3などを用いることができる。正孔ブロッキング層105の厚みは、10nm〜200nmの範囲とすることが好ましい。
また、電子ブロッキング層のみ無機酸化物を用い、正孔ブロッキング層として有機材料を用いる場合は、有機電子輸送性材料として、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(OXD−7)等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、バソクプロイン、バソフェナントロリン、及びこれらの誘導体、トリアゾール化合物、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム錯体、ビス(4−メチル−8−キノリナート)アルミニウム錯体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール化合物などを用いることができる。また、ポルフィリン系化合物や、DCM(4-ジシアノメチレン-2-メチル-6-(4-(ジメチルアミノスチリル))-4Hピラン)等のスチリル系化合物、4Hピラン系化合物なども用いることができる。
Next, candidate materials for the hole blocking layer 105 will be described.
The hole blocking layer 105 preferably contains an inorganic oxide. In the present embodiment, the hole blocking layer 105 includes cerium oxide (CeO 2 ), but is not particularly limited, and other inorganic oxides may be used. For example, other oxides that can be used for the hole blocking layer 105 are preferably materials that block holes and allow electrons to pass through. SiO, TiO 2 , GaO, TiO, WO 3 , In 2
When an inorganic oxide is used only for the electron blocking layer and an organic material is used for the hole blocking layer, 1,3-bis (4-tert-butylphenyl-1,3,4) is used as the organic electron transporting material. Oxadiazole derivatives such as oxadiazolyl) phenylene (OXD-7), anthraquinodimethane derivatives, diphenylquinone derivatives, bathocuproine, bathophenanthroline, and derivatives thereof, triazole compounds, tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum complexes, Bis (4-methyl-8-quinolinato) aluminum complexes, distyrylarylene derivatives, silole compounds, and the like can be used. Further, porphyrin compounds, styryl compounds such as DCM (4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (4- (dimethylaminostyryl))-4H pyran), 4H pyran compounds and the like can also be used.
(電子ブロッキング層)
電子ブロッキング層には正孔輸送性材料を用いることが好ましい。正孔輸送性材料とは、電子をブロックして正孔を通す材料であって、本実施形態では、電子ブロッキング層103は、酸化ニッケル(NiO)や、酸化イリジウム(IrO)などの無機酸化物を用いることが好ましい。
電子ブロッキング層103に用いることができるそのほかの酸化物としては、CuAlO2、CuGaO2、CuScO2、CuCrO2、CuInO2、CuYO2、AgInO2、SrCu2O2、CuO、CoO、MnO2、Nb2O5、MoO3などが挙げられる。
電子ブロッキング層103の厚みは、10nm〜200nmの範囲とすることが好ましい。
また、正孔ブロッキング層のみ無機酸化物を用い、電子ブロッキング層として有機材料を用いる場合は、有機正孔輸送性材料としてトリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物、ピラゾリン化合物、スチリルアミン化合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、カルバゾール化合物、ポリシラン化合物、チオフェン化合物、フタロシアニン化合物、シアニン化合物、メロシアニン化合物、オキソノール化合物、ポリアミン化合物、インドール化合物、ピロール化合物、ピラゾール化合物、ポリアリーレン化合物、縮合芳香族炭素環化合物(ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体)、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体等を用いることができる。
具体的には、低分子材料では、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(TPD)や4,4’−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(α−NPD)等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、4,4’,4”−トリス(N−(3−メチルフェニル)N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)、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、トリアゾール誘導体、オキサジザゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アニールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、シラザン誘導体などを用いることができ、高分子材料では、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体や、その誘導体を用いることができる。
(Electronic blocking layer)
It is preferable to use a hole transporting material for the electron blocking layer. The hole transporting material is a material that blocks electrons and allows holes to pass. In this embodiment, the electron blocking layer 103 is an inorganic oxide such as nickel oxide (NiO) or iridium oxide (IrO). Is preferably used.
Other oxides that can be used for the electron blocking layer 103 include CuAlO 2 , CuGaO 2 , CuScO 2 , CuCrO 2 , CuInO 2 , CuYO 2 , AgInO 2 , SrCu 2 O 2 , CuO, CoO, MnO 2 , Nb 2 O 5 , MoO 3 and the like.
The thickness of the electron blocking layer 103 is preferably in the range of 10 nm to 200 nm.
In addition, when an inorganic oxide is used only for the hole blocking layer and an organic material is used for the electron blocking layer, triarylamine compounds, benzidine compounds, pyrazoline compounds, styrylamine compounds, hydrazone compounds, Phenylmethane compounds, carbazole compounds, polysilane compounds, thiophene compounds, phthalocyanine compounds, cyanine compounds, merocyanine compounds, oxonol compounds, polyamine compounds, indole compounds, pyrrole compounds, pyrazole compounds, polyarylene compounds, condensed aromatic carbocyclic compounds (naphthalene derivatives) , Anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, fluoranthene derivatives), and nitrogen-containing heterocyclic compounds as ligands It can be a metal complex.
Specifically, in a low molecular material, N, N′-bis (3-methylphenyl)-(1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (TPD) or 4,4′-bis [N Aromatic diamine compounds such as-(naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD), oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, imidazolone, stilbene derivative, pyrazoline derivative, tetrahydroimidazole, polyarylalkane, butadiene 4,4 ′, 4 ″ -tris (N- (3-methylphenyl) N-phenylamino) triphenylamine (m-MTDATA), porphine, tetraphenylporphine copper, phthalocyanine, copper phthalocyanine, titanium phthalocyanine oxide, etc. Porphyrin compounds, triazole derivatives, oxazizazo Derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, annealing amine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, silazane derivatives, etc. As the polymer material, polymers such as phenylene vinylene, fluorene, carbazole, indole, pyrene, pyrrole, picoline, thiophene, acetylene, diacetylene, and derivatives thereof can be used.
上部電極104と下部電極101との間に外部から印加される電圧を、電極101,104間の距離で割った値が1.0×105V/cm〜1.0×107V/cmであることが好ましい。
A value obtained by dividing the voltage applied from the outside between the
電荷ブロッキング層の膜厚は、薄すぎると十分なブロッキング性を確保することができず、逆に厚すぎると光電変換層にかかる電界が小さくなるため効率の低下を招いてしまうので、0.01〜15μmであることが好ましい。より好ましくは、0.03〜1μm、さらに好ましくは、0.05〜0.2μmである。 If the film thickness of the charge blocking layer is too thin, sufficient blocking properties cannot be ensured. Conversely, if the film is too thick, the electric field applied to the photoelectric conversion layer is reduced, resulting in a decrease in efficiency. It is preferable that it is -15micrometer. More preferably, it is 0.03-1 micrometer, More preferably, it is 0.05-0.2 micrometer.
本実施形態の光電変換素子によれば、電極とブロッキング層との間に中間層を設けた構成である。このため、ブロッキング層の電極側の界面での予期せぬ反応を抑制したり、また界面に微小な結晶からなる凹凸が形成されても、中間層によって、凹凸の影響を緩衝することができ、電極と光電変換層との間における電荷の移動に遅延が生じることを防止でき、応答速度を改善することができる。 According to the photoelectric conversion element of this embodiment, the intermediate layer is provided between the electrode and the blocking layer. For this reason, the unexpected reaction at the interface on the electrode side of the blocking layer can be suppressed, or even if irregularities made of fine crystals are formed at the interface, the influence of the irregularities can be buffered by the intermediate layer, Delay in charge transfer between the electrode and the photoelectric conversion layer can be prevented, and the response speed can be improved.
以下の第2実施形態〜第5実施形態では、上述したような光電変換素子を半導体基板上方に積層した構成のセンサとしてあげられる構成例を説明する。なお、以下に説明する実施形態において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。 In the following second to fifth embodiments, description will be given of configuration examples that can be cited as sensors having a configuration in which the photoelectric conversion elements as described above are stacked above a semiconductor substrate. In the embodiments described below, members having the same configuration / action as those already described are denoted by the same or corresponding reference numerals in the drawings, and description thereof is simplified or omitted.
(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態を説明するための固体撮像素子の1画素分の断面模式図である。図3において図1及び図2と同等の構成には同一符号を付してある。
固体撮像素子100は、図3に示す1画素が同一平面上でアレイ状に多数配置されたものであり、この1画素から得られる信号によって画像データの1つの画素データを生成することができる。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of one pixel of a solid-state image sensor for explaining the second embodiment of the present invention. 3, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
The solid-
図3に示す固体撮像素子の1画素は、p型シリコン基板1と、p型シリコン基板1上に形成された透明な絶縁膜7と、絶縁膜7上に形成された下部電極101、下部電極101上に形成された光電変換層102、光電変換層102の上に形成された電子ブロッキング層103(図示省略)、光電変換層102の下に形成された正孔ブロッキング層105(図示省略)、及び、電子ブロッキング層103上に形成された上部電極104からなる構成の光電変換素子とを含んで構成され、光電変換素子上には開口の設けられた遮光膜14が形成されている。上部電極104上には透明な絶縁膜15が形成されている。また、図示しないが、正孔ブロッキング層105と電極101との間に中間層が設けられている。
One pixel of the solid-state imaging device shown in FIG. 3 includes a p-type silicon substrate 1, a transparent insulating film 7 formed on the p-type silicon substrate 1, a
p型シリコン基板1内には、その浅い方からn型不純物領域(以下、n領域と略す)4と、p型不純物領域(以下、p領域と略す)3と、n領域2がこの順に形成されている。n領域4の遮光膜14によって遮光されている部分の表面部には、高濃度のn領域(n+領域という)6が形成され、n+領域6の周りはp領域5によって囲まれている。
In the p-type silicon substrate 1, an n-type impurity region (hereinafter abbreviated as n region) 4, a p-type impurity region (hereinafter abbreviated as p region) 3, and an
n領域4とp領域3とのpn接合面のp型シリコン基板1表面からの深さは、青色光を吸収する深さ(約0.2μm)となっている。したがって、n領域4とp領域3は、青色光を吸収してそれに応じた電荷を蓄積するフォトダイオード(Bフォトダイオード)を形成する。本実施形態において、Bフォトダイオードは、半導体基板内に形成され、光電変換部102の光電変換層で発生した電荷を蓄積するための電荷蓄積部として機能する。Bフォトダイオードで発生した電子は、n領域4に蓄積される。
The depth of the pn junction surface between the n region 4 and the
n領域2とp型シリコン基板1とのpn接合面のp型シリコン基板1表面からの深さは、赤色光を吸収する深さ(約2μm)となっている。したがって、n領域2とp型シリコン基板1は、赤色光を吸収してそれに応じた電荷を蓄積するフォトダイオード(Rフォトダイオード)を形成する。Rフォトダイオードは、半導体基板内に形成され、光電変換部102の光電変換層で発生した電荷を蓄積するための電荷蓄積部として機能する。Rフォトダイオードで発生した電子は、n領域2に蓄積される。
The depth of the pn junction surface between the
n+領域6は、絶縁膜7に開けられた開口に形成された接続部9を介して下部電極101と電気的に接続されている。下部電極101で捕集された正孔は、n+領域6の電子と再結合するため、捕集した正孔の数に応じ、n+領域6にリセット時に蓄積された電子が減少することとなる。接続部9は、下部電極101とn+領域6以外とは絶縁膜8によって電気的に絶縁される。
The n + region 6 is electrically connected to the
n領域2に蓄積された電子は、p型シリコン基板1内に形成されたnチャネルMOSトランジスタからなるMOS回路(不図示)によってその電荷量に応じた信号に変換され、n領域4に蓄積された電子は、p領域3内に形成されたnチャネルMOSトランジスタからなるMOS回路(不図示)によってその電荷量に応じた信号に変換され、n+領域6に蓄積されている電子は、p領域5内に形成されたnチャネルMOSトランジスタからなるMOS回路(不図示)によってその電荷量に応じた信号に変換されて、固体撮像素子100外部へと出力される。各MOS回路は配線10によって図示しない信号読み出しパッドに接続される。なお、n領域2、n領域4に引き出し電極を設け、所定のリセット電位をかけると、各領域が空乏化し、各pn接合部の容量は限りなく小さい値になる。これにより、接合面に生じる容量を極めて小さくすることができる。
The electrons accumulated in the
このような構成により、光電変換層102でG光を光電変換し、p型シリコン基板1中のBフォトダイオードとRフォトダイオードでB光およびR光を光電変換することができる。また上部でG光がまず吸収されるため、B−G間およびG−R間の色分離は優れている。これが、シリコン基板内に3つのPDを積層し、シリコン基板内でBGR光を全て分離する形式の固体撮像素子に比べ、大きく優れた点である。
With such a configuration, G light can be photoelectrically converted by the
本実施形態の固体撮像素子100において、電極と正孔ブロッキング層との間に中間層を設けた構成である。このため、ブロッキング層の電極側の界面での予期せぬ反応を抑制したり、また界面に微小な結晶からなる凹凸が形成されても、中間層によって、凹凸の影響を緩衝することができ、電極と光電変換層との間における電荷の移動に遅延が生じることを防止でき、応答速度を改善することができる。
In the solid-
(第3実施形態)
本実施形態では、図3のシリコン基板1内に2つのフォトダイオードを積層するのではなく、入射光の入射方向に対して垂直な方向に2つのフォトダイオードを配列して、p型シリコン基板内で2色の光を検出するようにしたものである。
(Third embodiment)
In the present embodiment, two photodiodes are not stacked in the silicon substrate 1 of FIG. 3, but two photodiodes are arranged in a direction perpendicular to the incident direction of incident light, and the p-type silicon substrate Thus, two colors of light are detected.
図4は、本発明の第3実施形態を説明するための固体撮像素子の1画素分の断面模式図である。図4において図1と同等の構成には同一符号を付してある。
図4に示す固体撮像素子200の1画素は、p型シリコン基板17と、p型シリコン基板17上方に形成された下部電極101、下部電極101上に形成された光電変換層102、光電変換層102上に形成された電子ブロッキング層103(図示省略)、光電変換層102の下に形成された正孔ブロッキング層105(図示省略)、及び、電子ブロッキング層103上に形成された上部電極104からなる第一実施形態で説明した構成の光電変換素子とを含んで構成され、光電変換素子上には開口の設けられた遮光膜34が形成されている。また、上部電極104上には透明な絶縁膜33が形成されている。下部電極101と正孔ブロッキング層105との間に、図示しない中間層が設けられている。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of one pixel of a solid-state image sensor for explaining the third embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same components as those in FIG.
4 includes a p-
遮光膜34の開口下方のp型シリコン基板17表面には、p領域19とn領域18からなるフォトダイオードと、p領域21とn領域20からなるフォトダイオードとが、p型シリコン基板17表面に並んで形成されている。p型シリコン基板17表面上の任意の面方向が、入射光の入射方向に対して垂直な方向となる。
On the surface of the p-
p領域19とn領域18からなるフォトダイオードの上方には、透明な絶縁膜24を介してB光を透過するカラーフィルタ28が形成され、その上に下部電極101が形成されている。p領域21とn領域20からなるフォトダイオードの上方には、透明な絶縁膜24を介してR光を透過するカラーフィルタ29が形成され、その上に下部電極101が形成されている。カラーフィルタ28,29の周囲は、透明な絶縁膜25で覆われている。
Above the photodiode composed of the
p領域19とn領域18からなるフォトダイオードは、カラーフィルタ28を透過したB光を吸収してそれに応じた電子を発生し、発生した電子をn領域18に蓄積する基板内光電変換部として機能する。p領域21とn領域20からなるフォトダイオードは、カラーフィルタ29を透過したR光を吸収してそれに応じた電子を発生し、発生した電子をn領域20に蓄積する基板内光電変換部として機能する。
The photodiode composed of the
n型シリコン基板17表面の遮光膜34によって遮光されている部分には、n+領域23が形成され、n+領域23の周りはp領域22によって囲まれている。
An n +
n+領域23は、絶縁膜24,25に開けられた開口に形成された接続部27を介して下部電極101と電気的に接続されている。下部電極101で捕集された正孔は、n+領域23の電子と再結合するため、捕集した正孔の数に応じ、n+領域23にリセット時に蓄積された電子が減少することとなる。接続部27は、下部電極101とn+領域23以外とは絶縁膜26によって電気的に絶縁される。
The n +
n領域18に蓄積された電子は、p型シリコン基板17内に形成されたnチャネルMOSトランジスタからなるMOS回路(不図示)によってその電荷量に応じた信号に変換され、n領域20に蓄積された電子は、p型シリコン基板17内に形成されたnチャネルMOSトランジスタからなるMOS回路(不図示)によってその電荷量に応じた信号に変換され、n+領域23に蓄積されている電子は、p領域22内に形成されたnチャネルMOSトランジスタからなるMOS回路(不図示)によってその電荷量に応じた信号に変換されて、固体撮像素子200外部へと出力される。各MOS回路は配線35によって図示しない信号読み出しパッドに接続される。
なお、信号読出し部は、MOS回路ではなくCCDとアンプによって構成してもよい。つまり、n領域18、n領域20、及びn+領域23に蓄積された電子をp型シリコン基板17内に形成したCCDに読み出し、これをCCDでアンプまで転送して、アンプからその電子に応じた信号を出力させるような信号読出し部であってもよい。
The electrons accumulated in the
The signal reading unit may be constituted by a CCD and an amplifier instead of the MOS circuit. That is, the electrons accumulated in the
このように、信号読み出し部は、CCDおよびCMOS構造が挙げられるが、消費電力、高速読出し、画素加算、部分読出し等の点からは、CMOSの方が好ましい。 As described above, the signal reading unit includes a CCD and a CMOS structure, but CMOS is preferable in terms of power consumption, high-speed reading, pixel addition, partial reading, and the like.
なお、図4では、カラーフィルタ28,29によってR光とB光の色分離を行っているが、カラーフィルタ28,29を設けず、n領域20とp領域21のpn接合面の深さと、n領域18とp領域19のpn接合面の深さを各々調整して、それぞれのフォトダイオードでR光とB光を吸収するようにしてもよい。この場合、p型シリコン基板17と下部電極101との間(例えば絶縁膜24とp型シリコン基板17との間)に、光電変換層102を透過した光を吸収して、該光に応じた電荷を発生しこれを蓄積する無機材料からなる無機光電変換部を形成することも可能である。この場合、p型シリコン基板17内に、この無機光電変換部の電荷蓄積領域に蓄積された電荷に応じた信号を読み出すためのMOS回路を設け、このMOS回路にも配線35を接続しておけばよい。
In FIG. 4, the
また、p型シリコン基板17内に設けるフォトダイオードを1つとし、p型シリコン基板17上方に光電変換部を複数積層した構成としてもよい。更に、p型シリコン基板17内に設けるフォトダイオードを複数とし、p型シリコン基板17上方に光電変換部を複数積層した構成としてもよい。また、カラー画像を作る必要がないのであれば、p型シリコン基板17内に設けるフォトダイオードを1つとし、光電変換部を1つだけ積層した構成としてもよい。
Alternatively, a single photodiode may be provided in the p-
本実施形態の固体撮像素子200において、電極と正孔ブロッキング層との間に中間層を設けた構成である。このため、ブロッキング層の電極側の界面での予期せぬ反応を抑制したり、また界面に微小な結晶からなる凹凸が形成されても、中間層によって、凹凸の影響を緩衝することができ、電極と光電変換層との間における電荷の移動に遅延が生じることを防止でき、応答速度を改善することができる。
In the solid-
(第4実施形態)
本実施形態の固体撮像素子は、図1のシリコン基板内にフォトダイオードを設けず、シリコン基板上方に複数(ここでは3つ)の光電変換素子を積層した構成である。
図5は、本発明の第4実施形態を説明するための固体撮像素子の1画素分の断面模式図である。
図5に示す固体撮像素子300は、シリコン基板41上方に、下部電極101r、下部電極101r上に積層された光電変換層102r、光電変換層102r上に形成された正孔ブロッキング層(図示省略)、光電変換層102rの下に形成された電子ブロッキング層(図示省略)、及び、正孔ブロッキング層上に積層された上部電極104rを含むR光電変換素子と、下部電極101b、下部電極101b上に積層された光電変換層102b、光電変換層102b上に形成された正孔ブロッキング層(図示省略)、光電変換層102rの下に形成された電子ブロッキング層(図示省略)、及び、正孔ブロッキング層上に積層された上部電極104bを含むB光電変換素子と、下部電極101g、下部電極101g上に積層された光電変換層102g、光電変換層102g上に形成された正孔ブロッキング層(図示省略)、光電変換層102rの下に形成された電子ブロッキング層(図示省略)、及び、正孔ブロッキング層上に積層された上部電極104gを含むG光電変換素子とが、それぞれに含まれる下部電極をシリコン基板41側に向けた状態で、この順に積層された構成となっている。各下部電極101r,101g,101bと正孔ブロッキング層との間にはそれぞれ、図示しない中間層を設ける。
(Fourth embodiment)
The solid-state imaging device of the present embodiment has a configuration in which a photodiode is not provided in the silicon substrate of FIG. 1 and a plurality (three in this case) of photoelectric conversion elements are stacked above the silicon substrate.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of one pixel of a solid-state image sensor for explaining a fourth embodiment of the present invention.
5 includes a
シリコン基板41上には透明な絶縁膜48が形成され、その上にR光電変換素子が形成され、その上に透明な絶縁膜59が形成され、その上にB光電変換素子が形成され、その上に透明な絶縁膜63が形成され、その上にG光電変換素子が形成され、その上に開口の設けられた遮光膜68が形成され、その上に透明な絶縁膜67が形成されている。
A transparent insulating
G光電変換素子に含まれる下部電極101g、光電変換層102g、正孔ブロッキング層、電子ブロッキング層、及び上部電極104gは、それぞれ、図1に示す下部電極101、光電変換層102、電子ブロッキング層103、正孔ブロッキング層105、及び上部電極104と同じ構成である。ただし、光電変換層102gは、緑色光を吸収してこれに応じた電子及び正孔を発生する有機材料を用いる。
The
B光電変換素子に含まれる下部電極101b、光電変換層102b、正孔ブロッキング層、電子ブロッキング層、及び上部電極104bは、それぞれ、図1に示す下部電極101、光電変換層102、電子ブロッキング層103、正孔ブロッキング層105、及び上部電極104と同じ構成である。ただし、光電変換層102bは、青色光を吸収してこれに応じた電子及び正孔を発生する有機材料を用いる。
The lower electrode 101b, the photoelectric conversion layer 102b, the hole blocking layer, the electron blocking layer, and the
R光電変換素子に含まれる下部電極101r、光電変換層102r、正孔ブロッキング層、電子ブロッキング層、及び上部電極104rは、それぞれ、図1に示す下部電極101、光電変換層102、電子ブロッキング層103、正孔ブロッキング層105、及び上部電極104と同じ構成である。ただし、光電変換層102rは、赤色光を吸収してこれに応じた電子及び正孔を発生する有機材料を用いる。
The
シリコン基板41表面の遮光膜68によって遮光されている部分には、n+領域43,45,47が形成され、それぞれの周りはp領域42,44,46によって囲まれている。
N +
n+領域43は、絶縁膜48に開けられた開口に形成された接続部54を介して下部電極101rと電気的に接続されている。下部電極101rで捕集された正孔は、n+領域43の電子と再結合するため、捕集した正孔の数に応じ、n+領域43にリセット時に蓄積された電子が減少することとなる。接続部54は、下部電極101rとn+領域43以外とは絶縁膜51によって電気的に絶縁される。
The n +
n+領域45は、絶縁膜48、R光電変換素子、及び絶縁膜59に開けられた開口に形成された接続部53を介して下部電極101bと電気的に接続されている。下部電極101bで捕集された正孔は、n+領域45の電子と再結合するため、捕集した正孔の数に応じ、n+領域45にリセット時に蓄積された電子が減少することとなる。接続部53は、下部電極101bとn+領域45以外とは絶縁膜50によって電気的に絶縁される。
The n +
n+領域47は、絶縁膜48、R光電変換素子、絶縁膜59、B光電変換素子、及び絶縁膜63に開けられた開口に形成された接続部52を介して下部電極101gと電気的に接続されている。下部電極101gで捕集された正孔は、n+領域47の電子と再結合するため、捕集した正孔の数に応じ、n+領域47にリセット時に蓄積された電子が減少することとなる。接続部52は、下部電極101gとn+領域47以外とは絶縁膜49によって電気的に絶縁される。
The n +
n+領域43に蓄積されている電子は、p領域42内に形成されたnチャネルMOSトランジスタからなるMOS回路(不図示)によってその電荷量に応じた信号に変換され、n+領域45に蓄積されている電子は、p領域44内に形成されたnチャネルMOSトランジスタからなるMOS回路(不図示)によってその電荷量に応じた信号に変換され、n+領域47に蓄積されている電子は、p領域46内に形成されたnチャネルMOSトランジスタからなるMOS回路(不図示)によってその電荷量に応じた信号に変換されて、固体撮像素子300外部へと出力される。各MOS回路は配線55によって図示しない信号読み出しパッドに接続される。なお、信号読出し部は、MOS回路ではなくCCDとアンプによって構成してもよい。つまり、n+領域43,45,47に蓄積された電子をシリコン基板41内に形成したCCDに読み出し、これをCCDでアンプまで転送して、アンプからその正孔に応じた信号を出力させるような信号読出し部であってもよい。
The electrons accumulated in the n +
以上の説明において、B光を吸収する光電変換層とは、少なくとも400〜500nmの光を吸収することができ、好ましくはその波長域でのピ−ク波長の吸収率が50%以上であるものを意味する。G光を吸収する光電変換層とは、少なくとも500〜600nmの光を吸収することができ、好ましくはその波長域でのピ−ク波長の吸収率が50%以上であることを意味する。R光を吸収する光電変換層とは、少なくとも600〜700nmの光を吸収することができ、好ましくはその波長域でのピ−ク波長の吸収率が50%以上であることを意味する。 In the above description, the photoelectric conversion layer that absorbs B light can absorb light of at least 400 to 500 nm, and preferably has a peak wavelength absorptance of 50% or more in that wavelength region. Means. The photoelectric conversion layer that absorbs G light means that it can absorb light of at least 500 to 600 nm, and preferably has a peak wavelength absorptance of 50% or more in that wavelength region. The photoelectric conversion layer that absorbs R light means that it can absorb light of at least 600 to 700 nm, and preferably has an absorption factor of a peak wavelength in the wavelength region of 50% or more.
本実施形態の固体撮像素子300において、電極と正孔ブロッキング層との間に中間層を設けた構成である。このため、ブロッキング層の電極側の界面での予期せぬ反応を抑制したり、また界面に微小な結晶からなる凹凸が形成されても、中間層によって、凹凸の影響を緩衝することができ、電極と光電変換層との間における電荷の移動に遅延が生じることを防止でき、応答速度を改善することができる。
In the solid-
(第5実施形態)
図6は、本発明の第5実施形態を説明するための固体撮像素子の断面模式図である。
p型シリコン基板81上方の同一面上の行方向とこれに直交する列方向には、主としてRの波長域の光を透過するカラーフィルタ93rと、主としてGの波長域の光を透過するカラーフィルタ93gと、主としてBの波長域の光を透過するカラーフィルタ93bとの3種類のカラーフィルタがそれぞれ多数配列されている。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a solid-state imaging device for explaining a fifth embodiment of the present invention.
In the row direction on the same plane above the p-
カラーフィルタ93rは、公知の材料を用いることができるが、このような材料は、Rの波長域の光の他に、赤外域の光の一部も透過する。カラーフィルタ93gは、公知の材料を用いることができるが、このような材料は、Gの波長域の光の他に、赤外域の光の一部も透過する。カラーフィルタ93bは、公知の材料を用いることができるが、このような材料は、Bの波長域の光の他に、赤外域の光の一部も透過する。
A known material can be used for the
カラーフィルタ93r,93g,93bの配列は、公知の単板式固体撮像素子に用いられているカラーフィルタ配列(ベイヤー配列や縦ストライプ、横ストライプ等)を採用することができる。
As the arrangement of the
カラーフィルタ93r下方には、カラーフィルタ93rに対応させてn型不純物領域(以下、n領域という)83rが形成されており、n領域83rとp型シリコン基板81とのpn接合によって、カラーフィルタ93rに対応するR光電変換素子が構成されている。
Below the
カラーフィルタ93g下方には、カラーフィルタ93gに対応させてn領域83gが形成されており、n領域83gとp型シリコン基板81とのpn接合によって、カラーフィルタ93gに対応するG光電変換素子が構成されている。
Below the
カラーフィルタ93b下方には、カラーフィルタ93bに対応させてn領域83bが形成されており、n領域83bとp型シリコン基板81とのpn接合によって、カラーフィルタ93bに対応するB光電変換素子が構成されている。
An
n領域83r上方には下部電極87r(図1の下部電極101と同じ機能を持つ)が形成され、n領域83g上方には下部電極87g(図1の下部電極101と同じ機能を持つ)が形成され、n領域83b上方には下部電極87b(図1の下部電極101と同じ機能を持つ)が形成されている。下部電極87r,87g,87bは、それぞれカラーフィルタ93r,93g,93bの各々に対応して分割されている。下部電極87r,87g,87bは、それぞれ、可視光及び赤外光に対して透明な材料で構成され、例えばITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zico Oxide)等を用いることができる。透明電極87r,87g,87bは、それぞれ、絶縁層内に埋設されている。
A
下部電極87r,87g,87bの各々の上には、主として波長580nm以上の赤外域の光を吸収してこれに応じた電荷を発生し、赤外域以外の可視域(波長約380nm〜約580nm)の光を透過する、カラーフィルタ93r,93g,93bの各々で共通の一枚構成である光電変換層89(図1の光電変換層102と同じ機能を持つ)が形成されている。光電変換層89を構成する材料は、例えば、フタロシアニン系有機材料やナフタロシアニン系有機材料を用いる。
On each of the
光電変換層89上には、カラーフィルタ93r,93g,93bの各々で共通の一枚構成である上部電極80(図1の上部電極104と同じ機能を持つ)が形成されている。上部電極80は、可視光及び赤外光に対して透明な材料で構成され、例えばITOやIZO等を用いることができる。なお、図示していないが、光電変換層89と上部電極80との間には、図1の電子ブロッキング層103と同じ機能を持つ電子ブロッキング層が形成されている。下部電極87r,87g,87bと、光電変換層89との間にはそれぞれ、図示しない正孔ブロッキング層が形成され、これら正孔ブロッキング層と下部電極87r,87g,87bとの間に、図示しない中間層が設けられている。
On the
下部電極87rと、それに対向する上部電極80と、これらに挟まれる光電変換層89の一部とにより、カラーフィルタ93rに対応する光電変換素子が形成される。以下では、この光電変換素子を、半導体基板上に形成されたものであるため、R基板上光電変換素子という。
A photoelectric conversion element corresponding to the
下部電極87gと、それに対向する上部電極80と、これらに挟まれる光電変換層89の一部とにより、カラーフィルタ93gに対応する光電変換素子が形成される。以下では、この光電変換素子をG基板上光電変換素子という。
A photoelectric conversion element corresponding to the
下部電極87bと、それに対向する上部電極80と、これらに挟まれる光電変換層89の一部とにより、カラーフィルタ93bに対応する光電変換素子が形成される。以下では、この光電変換素子をB基板上光電変換素子という。
A photoelectric conversion element corresponding to the
n領域83rの隣には、R基板上光電変換素子の下部電極87rと接続された高濃度のn型不純物領域(以下、n+領域という)84rが形成されている。尚、n+領域84rに光が入るのを防ぐために、n+領域84r上には遮光膜を設けておくことが好ましい。
Next to the
n領域83gの隣には、G基板上光電変換素子の下部電極87gと接続されたn+領域84gが形成されている。なお、n+領域84gに光が入るのを防ぐために、n+領域84g上には遮光膜を設けておくことが好ましい。
Next to the n region 83g, an n + region 84g connected to the
n領域83bの隣には、B基板上光電変換素子の下部電極87bと接続されたn+領域84bが形成されている。なお、n+領域84bに光が入るのを防ぐために、n+領域84b上には遮光膜を設けておくことが好ましい。
Next to the
n+領域84r上にはタングステン、アルミニウム等の金属からなるコンタクト部86rが形成され、コンタクト部86r上に下部電極87rが形成されており、n+領域84rと下部電極87rはコンタクト部86rによって電気的に接続されている。コンタクト部86rは、可視光及び赤外光に対して透明な絶縁層85内に埋設されている。
A
n+領域84g上にはタングステン、アルミニウム等の金属からなるコンタクト部86gが形成され、コンタクト部86g上に下部電極87gが形成されており、n+領域84gと下部電極87gはコンタクト部86gによって電気的に接続されている。コンタクト部86gは絶縁層85内に埋設されている。
A
n+領域84b上にはタングステン、アルミニウム等の金属からなるコンタクト部86bが形成され、コンタクト部86b上に下部電極87bが形成されており、n+領域84bと下部電極87bはコンタクト部86bによって電気的に接続されている。コンタクト部86bは絶縁層85内に埋設されている。
A
n領域83r,83g,83b、n+領域84r,84g,84bが形成されている以外の領域には、n領域83r及びn+領域84rに蓄積されている電子に応じた信号をそれぞれ読み出すためのnチャネルMOSトランジスタからなる信号読み出し部85rと、n領域83g及びn+領域84gに蓄積されている電子に応じた信号をそれぞれ読み出すためのnチャネルMOSトランジスタからなる信号読み出し部85gと、n領域83b及びn+領域84bに蓄積されている電子に応じた信号をそれぞれ読み出すためのnチャネルMOSトランジスタからなる信号読み出し部85bとが形成されている。信号読み出し部85r,85g,85bは、それぞれ、CCDによって構成してもよい。尚、信号読み出し部85r,85g,85bに光が入るのを防ぐために、信号読み出し部85r,85g,85b上には遮光膜を設けておくことが好ましい。
In the regions other than the
このような構成によれば、RGBカラー画像と、赤外画像とを同一解像度で同時に得ることができる。このため、この固体撮像素子を電子内視鏡等に応用すること等が可能となる。 According to such a configuration, an RGB color image and an infrared image can be obtained simultaneously with the same resolution. For this reason, this solid-state imaging device can be applied to an electronic endoscope or the like.
本実施形態の固体撮像素子400において、電極と正孔ブロッキング層との間に中間層を設けた構成である。このため、ブロッキング層の電極側の界面での予期せぬ反応を抑制したり、また界面に微小な結晶からなる凹凸が形成されても、中間層によって、凹凸の影響を緩衝することができ、電極と光電変換層との間における電荷の移動に遅延が生じることを防止でき、応答速度を改善することができる。
In the solid-
上記実施形態の光電変換部のうち、のいずれかの光電変換材料が近赤外域に吸収スペクトルの最大ピークをもつ有機半導体とすることができる。このとき、光電変換材料が可視域の光に対して透明とすることが好ましい。さらに、光電変換材料がSnPcもしくはシリコンナフタロシアニン類であることが好ましい。 Any one of the photoelectric conversion materials in the photoelectric conversion part of the above embodiment can be an organic semiconductor having a maximum absorption spectrum peak in the near infrared region. At this time, the photoelectric conversion material is preferably transparent to visible light. Further, the photoelectric conversion material is preferably SnPc or silicon naphthalocyanines.
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良などが可能である。
次に、本発明にかかる実施例を説明する。
(実施例1)
25mm角のITO電極付ガラス基板を、アセトン、セミコクリーン、イソプロピルアルコール(IPA)でそれぞれ15分超音波洗浄した。最後にIPA煮沸洗浄を行った後、UV/O3洗浄を行った。その基板を蒸着装置の有機成膜室に移動し1×10−4Pa以下に真空引きした後、基板ホルダーを回転させながら、電子ブロッキング層として、昇華精製を施したEBM-1を蒸着速度3.0Å/secに保ちながら、1000Åとなるように蒸着した。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A suitable deformation | transformation, improvement, etc. are possible.
Next, examples according to the present invention will be described.
Example 1
A 25 mm square glass substrate with an ITO electrode was ultrasonically cleaned with acetone, semicoclean, and isopropyl alcohol (IPA) for 15 minutes. Finally, after IPA boiling cleaning, UV / O 3 cleaning was performed. After moving the substrate to the organic film forming chamber of the vapor deposition apparatus and evacuating it to 1 × 10 −4 Pa or less, while rotating the substrate holder, EBM-1 subjected to sublimation purification as an electron blocking layer was
続いて十分な昇華精製を施した、4-dicyanomethylene-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran(DCM)を蒸着速度3.0Å/secに保ちながら、1000Åとなるように蒸着して光電変換層を形成した。
続いてこの基板ホルダーを真空中で無機成膜室に搬送し、基板の上面に銅ブロックを押し当て、該銅ブロック中に−40℃のエタノールを循環させることにより基板温度を0℃以下に冷却した。この状態で、光電変換層上に正孔ブロッキング層として、純度99.99%(フルウチ化学)のCeO2を蒸着速度1.0Å/secに保ちながら、500Åとなるように蒸着した。このとき、CeO2の蒸着には高温が必要となるため、ルツボ中のCeO2を直接タングステンフィラメントで加熱することにより蒸着を行った。
続いてこの基板ホルダーを真空中で金属成膜室に搬送し、Moを蒸着速度3.0Å/secに保ちながら、膜厚が50Åとなるように蒸着して中間層を形成した。
この基板ホルダーを、真空中でスパッタ室に搬送し、正孔ブロッキング層上に、対向電極としてITOを厚み100Åとなるように成膜した。
また、最下層のITO電極と、ITO対向電極とが形成する光電変換領域の面積は2mm×2mmとした。この基板を大気に曝すことなく、水分、酸素をそれぞれ1ppm以下に保ったグローブボックスに搬送し、UV硬化性樹脂を用いて、吸湿剤を張ったガラスで封止を行った。
Subsequently, 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (p-dimethylaminostyryl) -4H-pyran (DCM), which has been subjected to sufficient sublimation purification, is deposited to 1000 liters while keeping the deposition rate at 3.0 liters / sec. Thus, a photoelectric conversion layer was formed.
Subsequently, the substrate holder is transferred to an inorganic film forming chamber in vacuum, a copper block is pressed against the upper surface of the substrate, and -40 ° C ethanol is circulated through the copper block to cool the substrate temperature to 0 ° C or lower. did. In this state, CeO 2 having a purity of 99.99% (Furuuchi Chemical) was deposited as a hole blocking layer on the photoelectric conversion layer so as to be 500 Å while maintaining a deposition rate of 1.0 Å / sec. At this time, the deposition of the CeO 2 because it requires a high temperature, was subjected to vapor deposition by heating directly tungsten filament to CeO 2 in the crucible.
Subsequently, the substrate holder was transported to a metal film forming chamber in a vacuum, and Mo was deposited so as to have a film thickness of 50 保 ち while maintaining a deposition rate of 3.0 Å / sec to form an intermediate layer.
This substrate holder was transported to a sputtering chamber in a vacuum, and an ITO film having a thickness of 100 mm was formed as a counter electrode on the hole blocking layer.
The area of the photoelectric conversion region formed by the lowermost ITO electrode and the ITO counter electrode was 2 mm × 2 mm. Without exposing this board | substrate to air | atmosphere, it conveyed to the glove box which kept the water | moisture content and oxygen each 1 ppm or less, and sealed with the glass which put the moisture absorption agent using UV curable resin.
このようにして作製した素子に対して1.0×106 V/cm2 の外部電界を与えた場合において、光電変換領域の面積2mm×2mmのうち1.5mmφの領域に対して光照射を行った。照射した光量は50μW/cm2とした。波長は光電変換層DCMの最大吸収波長である480nmで測定を行った。発生した信号キャリアをオシロスコープを用いて、応答速度測定を行った。このとき、入射光を照射してから最大発生信号量に対して90%の信号量が発生するまでの時間を立ち上がり時間、入射光を遮断してから最大発生信号量に対して10%の信号量まで減少する時間を残像とした。
また、オプテル製定エネルギー量子効率測定装置(ソースメータはケースレー6430を使用)を用いて、素子に対して1.0×106 V/cm2 の外部電界を与えた場合において光非照射時に流れる暗電流値と光照射時に流れる光電流値を測定し外部量子効率を算出した。照射した光量は50μW/cm2とした。波長は光電変換層DCMの最大吸収波長である480nmで測定を行った。また、光照射時に得られた外部量子効率を光非照射時に得られた暗電流密度で割った値をS/N比とした。
When an external electric field of 1.0 × 10 6 V / cm 2 is applied to the device thus fabricated, light irradiation is performed on a region of 1.5 mmφ out of an area of 2 mm × 2 mm of the photoelectric conversion region. went. The amount of light irradiated was 50 μW / cm 2 . The wavelength was measured at 480 nm which is the maximum absorption wavelength of the photoelectric conversion layer DCM. Response speed measurement was performed on the generated signal carrier using an oscilloscope. At this time, the time from when the incident light is irradiated until a signal amount of 90% with respect to the maximum generated signal amount is generated is a rising time, and after the incident light is blocked, the signal is 10% with respect to the maximum generated signal amount The time until the amount decreased was regarded as an afterimage.
In addition, when an external electric field of 1.0 × 10 6 V / cm 2 is applied to the device using an Optel constant energy quantum efficiency measurement device (a source meter uses Keithley 6430), darkness that flows when no light is irradiated. The external quantum efficiency was calculated by measuring the current value and the value of the photocurrent flowing during light irradiation. The amount of light irradiated was 50 μW / cm 2 . The wavelength was measured at 480 nm which is the maximum absorption wavelength of the photoelectric conversion layer DCM. Moreover, the value which divided the external quantum efficiency obtained at the time of light irradiation by the dark current density obtained at the time of light non-irradiation was made into S / N ratio.
(実施例2)
実施例1において、Moの代わりにAlを用いたこと以外は実施例1と同様にして応答速度とS/N比等を算出した。
(Example 2)
In Example 1, response speed, S / N ratio and the like were calculated in the same manner as in Example 1 except that Al was used instead of Mo.
(実施例3)
実施例1において、Moの代わりにCaを用いたこと以外は実施例1と同様にして応答速度とS/N比等を算出した。
(実施例4)
実施例1において、Moの代わりにInを用いたこと以外は実施例1と同様にして応答速度とS/N比等を算出した。
(実施例5)
実施例1において、Moの代わりにMgを用いたこと以外は実施例1と同様にして応答速度とS/N比等を算出した。
(実施例6)
実施例1において、Moの代わりにフラーレンC60を用いたこと以外は実施例1と同様にして応答速度とS/N比等を算出した。
(実施例7)
25mm角のITO電極付ガラス基板を、アセトン、セミコクリーン、イソプロピルアルコール(IPA)でそれぞれ15分超音波洗浄した。最後にIPA煮沸洗浄を行った後、UV/O3洗浄を行った。
その基板をスパッタ装置の成膜室に移動し1×10−4Pa以下に真空引きした後、基板ホルダーを回転させながら、アルゴンガスと酸素ガスを流し、当該雰囲気中において、CeO2ターゲットをスパッタし、正孔ブロッキング層を500Å成膜した。このとき、真空度5×10−1Pa、基板温度25℃、投入電力100W、成膜時間15分の条件で、スパッタリングを行った。
その基板を蒸着装置の有機成膜室に移動し1×10−4Pa以下に真空引きした後、基板ホルダーを回転させながら、十分な昇華精製を施した4-dicyanomethylene-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran(DCM)を蒸着速度3.0Å/secに保ちながら、1000Åとなるように蒸着して光電変換層を形成した。
続いて、この基板ホルダーを真空中で無機成膜室に搬送し、基板の上面に銅ブロックを押し当て、該銅ブロック中に−40℃のエタノールを循環させることにより基板温度を0℃以下に冷却した。この状態で、光電変換層上に正孔ブロッキング層として、純度99.9%(フルウチ化学)のNiOを蒸着速度1.0Å/secに保ちながら、500Åとなるように蒸着した。このとき、NiOの蒸着には高温が必要となるため、ルツボ中のNiOを直接タングステンフィラメントで加熱することにより蒸着を行った。
続いて、この基板ホルダーを真空中で金属成膜室に搬送し、Auを蒸着速度3.0Å/secに保ちながら、膜厚が50Åとなるように蒸着して中間層を形成した。
この基板ホルダーを、真空中でスパッタ室に搬送し、正孔ブロッキング層上に、対向電極としてITOを厚み100Åとなるように成膜した。
また、最下層のITO電極と、ITO対向電極とが形成する光電変換領域の面積は2mm×2mmとした。この基板を大気に曝すことなく、水分、酸素をそれぞれ1ppm以下に保ったグローブボックスに搬送し、UV硬化性樹脂を用いて、吸湿剤を張ったガラスで封止を行った。
この素子について実施例1とは印加電圧を逆向きに印加すること意外は同様にして応答速度とS/N比等を算出した。
(実施例8)
実施例7において、Auの代わりにPtを用いたこと以外は実施例7と同様にして応答速度とS/N比等を算出した。
(比較例1)
実施例1において、中間層Moを蒸着することなく素子を作成したこと以外は実施例1と同様にして応答速度とS/N比等を算出した。
(比較例2)
実施例7において、中間層Auを蒸着することなく素子を作成したこと以外は実施例7と同様にして応答速度とS/N比等を算出した。
(Example 3)
In Example 1, response speed, S / N ratio and the like were calculated in the same manner as in Example 1 except that Ca was used instead of Mo.
Example 4
In Example 1, response speed, S / N ratio, and the like were calculated in the same manner as in Example 1 except that In was used instead of Mo.
(Example 5)
In Example 1, response speed, S / N ratio, and the like were calculated in the same manner as in Example 1 except that Mg was used instead of Mo.
(Example 6)
In Example 1, response speed, S / N ratio and the like were calculated in the same manner as in Example 1 except that fullerene C60 was used instead of Mo.
(Example 7)
A 25 mm square glass substrate with an ITO electrode was ultrasonically cleaned with acetone, semicoclean, and isopropyl alcohol (IPA) for 15 minutes. Finally, after IPA boiling cleaning, UV / O 3 cleaning was performed.
After moving the substrate to the film forming chamber of the sputtering apparatus and evacuating it to 1 × 10 −4 Pa or less, argon gas and oxygen gas are allowed to flow while rotating the substrate holder, and the CeO 2 target is sputtered in the atmosphere. Then, 500 mm of a hole blocking layer was formed. At this time, sputtering was performed under the conditions of a degree of vacuum of 5 × 10 −1 Pa, a substrate temperature of 25 ° C., an input power of 100 W, and a film formation time of 15 minutes.
4-dicyanomethylene-2-methyl-6-, which was subjected to sufficient sublimation purification while rotating the substrate holder after moving the substrate to the organic film formation chamber of the vapor deposition system and evacuating it to 1 × 10 −4 Pa or less. While maintaining (p-dimethylaminostyryl) -4H-pyran (DCM) at a deposition rate of 3.0 Å / sec, it was deposited to 1000 Å to form a photoelectric conversion layer.
Subsequently, the substrate holder is transferred to an inorganic film forming chamber in a vacuum, a copper block is pressed against the upper surface of the substrate, and -40 ° C ethanol is circulated in the copper block to lower the substrate temperature to 0 ° C or lower. Cooled down. In this state, NiO having a purity of 99.9% (Furuuchi Chemical) was deposited as a hole blocking layer on the photoelectric conversion layer so as to be 500 な が ら while maintaining a deposition rate of 1.0 Å / sec. At this time, since high temperature is required for the deposition of NiO, the deposition was performed by directly heating NiO in the crucible with a tungsten filament.
Subsequently, the substrate holder was transported to a metal film forming chamber in a vacuum, and an intermediate layer was formed by depositing Au so as to have a film thickness of 50 mm while maintaining a deposition rate of 3.0 mm / sec.
This substrate holder was transported to a sputtering chamber in a vacuum, and an ITO film having a thickness of 100 mm was formed as a counter electrode on the hole blocking layer.
The area of the photoelectric conversion region formed by the lowermost ITO electrode and the ITO counter electrode was 2 mm × 2 mm. Without exposing this board | substrate to air | atmosphere, it conveyed to the glove box which kept the water | moisture content and oxygen each 1 ppm or less, and sealed with the glass which put the moisture absorption agent using UV curable resin.
The response speed, S / N ratio, and the like were calculated in the same manner as in Example 1 except that the applied voltage was applied in the opposite direction to Example 1.
(Example 8)
In Example 7, response speed, S / N ratio, and the like were calculated in the same manner as in Example 7 except that Pt was used instead of Au.
(Comparative Example 1)
In Example 1, the response speed, the S / N ratio, and the like were calculated in the same manner as in Example 1 except that the element was created without depositing the intermediate layer Mo.
(Comparative Example 2)
In Example 7, the response speed, the S / N ratio, and the like were calculated in the same manner as in Example 7 except that the element was created without vapor-depositing the intermediate layer Au.
上記測定によれば、実施例1から8の光電変換素子は、立ち上がり時間、残像の時間がともに短くすることができ、S/N比を小さくすることができた。一方で、比較例1,2はいずれも、立ち上がり時間、残像の時間が実施例1から8に比べて顕著に長くなり、S/N比も大きくなった。このように、実施例1から8の光電変換素子は、応答速度とS/N比を改善できることがわかった。 According to the above measurement, in the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 8, both the rise time and the afterimage time can be shortened, and the S / N ratio can be reduced. On the other hand, in both Comparative Examples 1 and 2, the rise time and afterimage time were significantly longer than those in Examples 1 to 8, and the S / N ratio was also increased. Thus, it was found that the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 8 can improve the response speed and the S / N ratio.
100,200,300,400 光電変換素子
101 画素電極
102 光電変換層
103 電子ブロッキング層(電荷ブロッキング層)
104 対向電極
105 正孔ブロッキング層(電荷ブロッキング層)
100, 200, 300, 400
104 Counter electrode 105 Hole blocking layer (charge blocking layer)
Claims (16)
前記一対の電極の間に配置された光電変換層と、
前記一方の電極と前記光電変換層との間に形成され、前記一対の電極への電圧印加時に前記一対の電極の一方から前記光電変換層に電荷が注入されるのを抑制する無機酸化物を含む電荷ブロッキング層を備え、
前記電荷ブロッキング層と一方の電極との間に中間層を備えた光電変換素子。 A pair of electrodes;
A photoelectric conversion layer disposed between the pair of electrodes;
An inorganic oxide that is formed between the one electrode and the photoelectric conversion layer and suppresses charge injection from one of the pair of electrodes to the photoelectric conversion layer when a voltage is applied to the pair of electrodes; Comprising a charge blocking layer comprising,
A photoelectric conversion element comprising an intermediate layer between the charge blocking layer and one electrode.
前記中間層が導電性の高い材料を含む光電変換素子。 The photoelectric conversion device according to claim 1,
The photoelectric conversion element in which the intermediate layer contains a highly conductive material.
前記中間層の導電性の高い材料が金属である光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 2,
The photoelectric conversion element whose metal with high electroconductivity of the said intermediate | middle layer is a metal.
前記中間層の導電性の高い材料がAl、Ca、In、Ti、Mo、Mg、Ag、Pt、Auのいずれかの金属である光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 2, wherein
A photoelectric conversion element in which the material having high conductivity of the intermediate layer is a metal of any one of Al, Ca, In, Ti, Mo, Mg, Ag, Pt, and Au.
前記中間層の厚みが0.5〜20nmである光電変換素子。 The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein
The photoelectric conversion element whose thickness of the said intermediate | middle layer is 0.5-20 nm.
前記中間層と隣り合う電極が透明電極である光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 5,
The photoelectric conversion element whose electrode adjacent to the said intermediate | middle layer is a transparent electrode.
前記中間層と隣り合う透明電極がITOである光電変換素子。 The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein
The photoelectric conversion element whose transparent electrode adjacent to the said intermediate | middle layer is ITO.
前記一対の電極の他方と前記光電変換層との間に、更に、前記電荷ブロッキング層が設けられた光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 7,
A photoelectric conversion element in which the charge blocking layer is further provided between the other of the pair of electrodes and the photoelectric conversion layer.
前記電荷ブロッキング層の厚みが10nm〜200nmである光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 8,
The photoelectric conversion element whose thickness of the said charge blocking layer is 10 nm-200 nm.
前記一対の電極に外部から印加される電圧を前記一対の電極間の距離で割った値が1.0×105V/cm〜1.0×107V/cmである光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein
A photoelectric conversion element in which a value obtained by dividing a voltage applied from the outside to the pair of electrodes by a distance between the pair of electrodes is 1.0 × 10 5 V / cm to 1.0 × 10 7 V / cm.
少なくとも1つの前記光電変換層が上方に積層された半導体基板と、
前記半導体基板内に形成され、前記光電変換層で発生した電荷を蓄積するための電荷蓄積部と、
前記光電変換層の前記一対の電極のうちの前記電荷を取り出すための電極と、前記電荷蓄積部とを電気的に接続する接続部とを備える光電変換素子。 It is a photoelectric conversion element given in any 1 paragraph of Claims 1-10,
A semiconductor substrate having at least one photoelectric conversion layer laminated thereon;
A charge storage unit formed in the semiconductor substrate for storing the charge generated in the photoelectric conversion layer;
A photoelectric conversion element provided with the electrode for taking out the said electric charge of the said pair of electrodes of the said photoelectric converting layer, and the connection part which electrically connects the said charge storage part.
前記半導体基板内に、前記光電変換層を透過した光を吸収し、該光に応じた電荷を発生してこれを蓄積する基板内光電変換部を備える光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 11,
A photoelectric conversion element comprising an in-substrate photoelectric conversion unit that absorbs light transmitted through the photoelectric conversion layer in the semiconductor substrate, generates a charge corresponding to the light, and accumulates the charge.
前記基板内光電変換部が、前記半導体基板内に積層されたそれぞれ異なる色の光を吸収する複数のフォトダイオードである光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 12,
The photoelectric conversion element in which the photoelectric conversion part in the substrate is a plurality of photodiodes that absorb light of different colors stacked in the semiconductor substrate.
前記基板内光電変換部が、前記半導体基板内の入射光の入射方向に対して垂直な方向に配列されたそれぞれ異なる色の光を吸収する複数のフォトダイオードである光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 12,
A photoelectric conversion element in which the in-substrate photoelectric conversion unit is a plurality of photodiodes that absorb light of different colors arranged in a direction perpendicular to an incident direction of incident light in the semiconductor substrate.
前記半導体基板上方に積層された前記光電変換層が1つであり、
前記複数のフォトダイオードが、青色の光を吸収可能な位置にpn接合面が形成された青色用フォトダイオードと、赤色の光を吸収可能な位置にpn接合面が形成された赤色用フォトダイオードであり、
前記光電変換層が緑色の光を吸収するものである光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to any one of claims 11 to 14,
The photoelectric conversion layer laminated on the semiconductor substrate is one,
The plurality of photodiodes are a blue photodiode having a pn junction surface formed at a position capable of absorbing blue light, and a red photodiode having a pn junction surface formed at a position capable of absorbing red light. Yes,
A photoelectric conversion element in which the photoelectric conversion layer absorbs green light.
前記多数の光電変換素子の各々の前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷に応じた信号を読み出す信号読み出し部を備える固体撮像素子。 A solid-state imaging device in which a large number of photoelectric conversion devices according to any one of claims 11 to 15 are arranged in an array,
A solid-state imaging device including a signal reading unit that reads a signal corresponding to the charge accumulated in the charge accumulation unit of each of the multiple photoelectric conversion elements.
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|---|---|
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011115283A1 (en) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | Fujifilm Corporation | Photoelectric conversion layer stack-type solid-state imaging device and imaging apparatus |
| JP2011195798A (en) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Kazuma Araume | Coating solution for forming titanium oxide film for forming blocking layer, method for producing titanium oxide film for forming blocking layer |
| WO2016056397A1 (en) * | 2014-10-06 | 2016-04-14 | ソニー株式会社 | Imaging device, manufacturing device, and manufacturing method |
| JP2019133963A (en) * | 2016-07-20 | 2019-08-08 | ソニー株式会社 | Solid-state imaging element and solid-state imaging device |
| JPWO2020184016A1 (en) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | ||
| US11158675B2 (en) | 2016-07-20 | 2021-10-26 | Sony Corporation | Solid-state imaging element and solid-state imaging apparatus |
| JPWO2022131268A1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 |
-
2008
- 2008-04-25 JP JP2008116341A patent/JP2009267169A/en active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011195798A (en) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Kazuma Araume | Coating solution for forming titanium oxide film for forming blocking layer, method for producing titanium oxide film for forming blocking layer |
| JP2011243945A (en) * | 2010-03-19 | 2011-12-01 | Fujifilm Corp | Photoelectric conversion layer laminate type solid-state imaging element and imaging device |
| WO2011115283A1 (en) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | Fujifilm Corporation | Photoelectric conversion layer stack-type solid-state imaging device and imaging apparatus |
| WO2016056397A1 (en) * | 2014-10-06 | 2016-04-14 | ソニー株式会社 | Imaging device, manufacturing device, and manufacturing method |
| CN107078143A (en) * | 2014-10-06 | 2017-08-18 | 索尼半导体解决方案公司 | Imaging device, manufacturing device and manufacturing method |
| US10074696B2 (en) | 2014-10-06 | 2018-09-11 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Imaging device, manufacturing device, and manufacturing method |
| US10580831B2 (en) | 2014-10-06 | 2020-03-03 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Imaging device, manufacturing device, and manufacturing method |
| US11049906B2 (en) | 2014-10-06 | 2021-06-29 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Imaging device, manufacturing device, and manufacturing method |
| US11730004B2 (en) | 2016-07-20 | 2023-08-15 | Sony Group Corporation | Solid-state imaging element and solid-state imaging apparatus |
| JP2019133963A (en) * | 2016-07-20 | 2019-08-08 | ソニー株式会社 | Solid-state imaging element and solid-state imaging device |
| US11158675B2 (en) | 2016-07-20 | 2021-10-26 | Sony Corporation | Solid-state imaging element and solid-state imaging apparatus |
| US12200949B2 (en) | 2016-07-20 | 2025-01-14 | Sony Group Corporation | Solid-state imaging element and solid-state imaging apparatus |
| JPWO2020184016A1 (en) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | ||
| JP7531162B2 (en) | 2019-03-12 | 2024-08-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Image pickup element, image pickup element manufacturing method, and image pickup device |
| WO2022131268A1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Photoelectric conversion element, light detection apparatus, light detection system, electronic device, and moving body |
| JPWO2022131268A1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | ||
| US12520607B2 (en) | 2020-12-16 | 2026-01-06 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Photoelectric conversion element, photodetector, photodetection system, electronic apparatus, and mobile body |
| JP7805956B2 (en) | 2020-12-16 | 2026-01-26 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Photoelectric conversion element, photodetector, photodetection system, electronic device and mobile object |
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