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JP2010093118A - Light-receiving element and light-receiving apparatus - Google Patents

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JP2010093118A
JP2010093118A JP2008262834A JP2008262834A JP2010093118A JP 2010093118 A JP2010093118 A JP 2010093118A JP 2008262834 A JP2008262834 A JP 2008262834A JP 2008262834 A JP2008262834 A JP 2008262834A JP 2010093118 A JP2010093118 A JP 2010093118A
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JP
Japan
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type semiconductor
semiconductor region
facing
light receiving
receiving element
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JP2008262834A
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Inventor
Yasuhiko Iguchi
保彦 井口
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】寄生容量の増大を最小限に抑えつつ、大きな光電流を発生させることの可能な受光素子およびそれを備えた受光装置を提供する。
【解決手段】受光素子10において、面内方向において互いに対向するp型半導体領域14Aおよびn型半導体領域14Bを有する半導体層14が設けられている。p型半導体領域14Aのうちn型半導体領域14Bとの対向部分18Aおよびn型半導体領域14Bのうちp型半導体領域14Aとの対向部分18Bの双方が互い違いに凹凸形状となっている。
【選択図】図2
A light receiving element capable of generating a large photocurrent while minimizing an increase in parasitic capacitance and a light receiving device including the light receiving element are provided.
In a light receiving element 10, a semiconductor layer 14 having a p-type semiconductor region 14A and an n-type semiconductor region 14B facing each other in an in-plane direction is provided. Both the facing portion 18A of the p-type semiconductor region 14A facing the n-type semiconductor region 14B and the facing portion 18B of the n-type semiconductor region 14B facing the p-type semiconductor region 14A are alternately uneven.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、受光光量に応じた電荷を発生させる受光素子およびそれを備えた受光装置に関する。   The present invention relates to a light receiving element that generates an electric charge according to the amount of received light and a light receiving device including the same.

従来から、表示装置の表示面に接触あるいは近接する物体の位置などを検出する技術が知られている。その中でも代表的で一般に広く普及している技術として、タッチパネルを備えた表示装置が挙げられる。このタッチパネルも種々のタイプのものが存在するが、一般に普及しているものとして、静電容量を検知するタイプのものが挙げられる。このタイプのものは、指でタッチパネルに接触することでパネルの表面電荷の変化を捕らえ、物体の位置などを検出するようになっている。したがってこのようなタッチパネルを用いることで、ユーザは直感的に操作することが可能である。   2. Description of the Related Art Conventionally, techniques for detecting the position of an object that is in contact with or close to a display surface of a display device are known. Among them, a representative and widely used technique is a display device provided with a touch panel. There are various types of touch panels, but a type that detects a capacitance is one of the most popular touch panels. This type of device detects changes in the surface charge of the panel by touching the touch panel with a finger, and detects the position of the object. Therefore, the user can operate intuitively by using such a touch panel.

また、最近では表示面上にこのようなタッチパネルを別途設けることなく、物体の位置などを検出することを可能とする技術が各種提案されている。例えば、有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイや液晶表示ディスプレイにおいて、表示面に配置された受光素子を周期的に動作させる技術が提案されている。このような表示装置を利用すれば、取り込んだ映像に基づいて、物体の位置などを検出することが可能である。したがって、このような表示装置を利用することで、表示面上にタッチパネルなどの部品を別途設けることなく、簡易な構成で物体の位置などを検出することが可能となる。   Recently, various technologies have been proposed that can detect the position of an object without separately providing such a touch panel on the display surface. For example, in an organic EL (Electro-Luminescence) display or a liquid crystal display, a technique for periodically operating a light receiving element disposed on a display surface has been proposed. By using such a display device, it is possible to detect the position of an object based on the captured video. Therefore, by using such a display device, it is possible to detect the position of an object with a simple configuration without separately providing components such as a touch panel on the display surface.

図8は、上述した位置検出可能な表示装置における受光装置の回路構成の一例を表したものである。図8に示した受光装置100は、受光素子110と、容量素子111と、2つのトランジスタ112,113とを含んで構成されている。受光素子110は、受光光量に応じた電荷を発生させるものであり、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタなどにより構成されている。なお、図8には、受光素子110がフォトダイオードからなる場合が例示されている。また、トランジスタ112,113はそれぞれ、例えば薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)などにより構成されている。   FIG. 8 illustrates an example of a circuit configuration of the light receiving device in the display device capable of position detection described above. The light receiving device 100 shown in FIG. 8 includes a light receiving element 110, a capacitive element 111, and two transistors 112 and 113. The light receiving element 110 generates an electric charge according to the amount of received light, and includes, for example, a photodiode, a phototransistor, or the like. FIG. 8 illustrates the case where the light receiving element 110 is made of a photodiode. Each of the transistors 112 and 113 is configured by, for example, a thin film transistor (TFT).

この受光装置100では、例えば、受光素子110のカソードが電源電圧線VDDに接続され、受光素子110のアノードがリセット用のトランジスタ112のドレインと、容量素子111の一端と、増幅用のトランジスタ113のゲートに接続されている。トランジスタ112のゲートはリセット信号線RSTに接続され、トランジスタ112のソースは参照電圧線VSSに接続されている。容量素子111の他端が参照電圧線VSSに接続され、トランジスタ113のソースが電源電圧線VDDに接続されている。そして、トランジスタ113のドレインが信号出力線OUTに接続されている。   In the light receiving device 100, for example, the cathode of the light receiving element 110 is connected to the power supply voltage line VDD, the anode of the light receiving element 110 is the drain of the resetting transistor 112, one end of the capacitive element 111, and the amplifying transistor 113. Connected to the gate. The gate of the transistor 112 is connected to the reset signal line RST, and the source of the transistor 112 is connected to the reference voltage line VSS. The other end of the capacitor 111 is connected to the reference voltage line VSS, and the source of the transistor 113 is connected to the power supply voltage line VDD. The drain of the transistor 113 is connected to the signal output line OUT.

なお、静特性の向上を目的として、pn接合面を凹凸にし、pn接合面の面積を拡大したトランジスタが、例えば、特許文献1に開示されている。
特開昭56−4274号公報
For example, Patent Document 1 discloses a transistor in which the pn junction surface is uneven and the area of the pn junction surface is enlarged for the purpose of improving static characteristics.
JP 56-4274 A

ところで、上記した受光装置100において、信号出力線OUTの電圧Vsは、Ip×t/Csとなる。ここで、Ipは受光素子110から出力される光電流であり、tは光照射時間であり、Csは受光素子110の容量である。上述した関係式から、受光装置100の感度を上げるためには、(1)受光素子110の感度、すなわち、受光素子110から発生する光電流をより大きくするか、(2)光検出に時間をかけるか、(3)容量素子111の容量を小さくすることが考えられる。しかし、検出にかける時間はあまり大きくすることができないので、受光装置100の感度を上げるためには、上記(1)または(3)を実践することが必要となる。   Incidentally, in the light receiving device 100 described above, the voltage Vs of the signal output line OUT is Ip × t / Cs. Here, Ip is a photocurrent output from the light receiving element 110, t is a light irradiation time, and Cs is a capacitance of the light receiving element 110. From the above relational expression, in order to increase the sensitivity of the light receiving device 100, (1) the sensitivity of the light receiving element 110, that is, the photocurrent generated from the light receiving element 110 is increased, or (2) the time for light detection is increased. Or (3) reducing the capacitance of the capacitive element 111. However, since the time required for detection cannot be increased so much, it is necessary to practice the above (1) or (3) in order to increase the sensitivity of the light receiving device 100.

もっとも、実際の回路では、受光素子110から発生する電荷を蓄積する保持容量C’は、Cs+Cpである。ここで、Cpは受光素子110の寄生容量である。従って、実際の回路において感度を上げるためには、上記(1)を実践するか、または寄生容量Cpを小さくすることを実践することが必要となる。   However, in an actual circuit, the storage capacitor C ′ for accumulating charges generated from the light receiving element 110 is Cs + Cp. Here, Cp is a parasitic capacitance of the light receiving element 110. Therefore, in order to increase sensitivity in an actual circuit, it is necessary to practice the above (1) or practice to reduce the parasitic capacitance Cp.

しかし、上記(1)を実践するために、受光素子110のサイズを大きくすると、寄生容量Cpが膨大に大きくなってしまうという問題があった。   However, when the size of the light receiving element 110 is increased in order to practice the above (1), there is a problem that the parasitic capacitance Cp becomes enormous.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、寄生容量の増大を最小限に抑えつつ、大きな光電流を発生させることの可能な受光素子およびそれを備えた受光装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a light receiving element capable of generating a large photocurrent while minimizing an increase in parasitic capacitance, and a light receiving device including the light receiving element. There is to do.

本発明の第一の受光素子は、面内方向において互いに対向するp型半導体領域およびn型半導体領域を有する半導体層を備えたものである。この第一の受光素子には、p型半導体領域およびn型半導体領域に別個に接する電極が設けられている。また、p型半導体領域のうちn型半導体領域との対向部分とn型半導体領域のうちp型半導体領域との対向部分とを含む部分との対向領域には、ゲート絶縁膜およびゲート電極が設けられている。そして、p型半導体領域のうちn型半導体領域との対向部分およびn型半導体領域のうちp型半導体領域との対向部分の少なくとも一方が凹凸形状となっている。   The first light receiving element of the present invention includes a semiconductor layer having a p-type semiconductor region and an n-type semiconductor region facing each other in the in-plane direction. The first light receiving element is provided with electrodes that are in separate contact with the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region. In addition, a gate insulating film and a gate electrode are provided in a facing region between a portion of the p-type semiconductor region facing the n-type semiconductor region and a portion of the n-type semiconductor region including a portion facing the p-type semiconductor region. It has been. In addition, at least one of a portion facing the n-type semiconductor region in the p-type semiconductor region and a portion facing the p-type semiconductor region in the n-type semiconductor region has an uneven shape.

本発明の第一の受光装置は、受光光量に応じた電荷を発生させる上記受光素子と、上記受光素子から発生した電荷を蓄積させる容量素子と、容量素子に蓄積された電荷を光電流として取り出す出力素子と、出力素子によって電荷が取り出された後に容量素子に残留する電荷を放出させる放出素子とを備えたものである。   The first light receiving device of the present invention takes out the light receiving element that generates a charge according to the amount of received light, a capacitive element that accumulates the charge generated from the light receiving element, and takes out the charge accumulated in the capacitive element as a photocurrent. An output element and an emission element that discharges the charge remaining in the capacitor element after the charge is taken out by the output element are provided.

本発明の第一の受光素子および第一の受光装置では、半導体層において、p型半導体領域のうちn型半導体領域との対向部分およびn型半導体領域のうちp型半導体領域との対向部分の少なくとも一方が凹凸形状となっている。これにより、受光素子のサイズを大きくしなくても、p型半導体領域とn型半導体領域との対向面積を大きくすることができる。   In the first light receiving element and the first light receiving device of the present invention, in the semiconductor layer, a portion of the p-type semiconductor region that faces the n-type semiconductor region and a portion of the n-type semiconductor region that faces the p-type semiconductor region. At least one is uneven. Accordingly, the facing area between the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region can be increased without increasing the size of the light receiving element.

本発明の第二の受光素子は、面内方向において所定の間隙を介して互いに対向する一対の第一導電型半導体領域と一対の第一導電型半導体領域の間隙に設けられた第二導電型半導体領域とを有する半導体層を備えたものである。この第二の受光素子には、一対の第一導電型半導体領域および第二導電型半導体領域に別個に接する電極が設けられている。また、第一導電型半導体領域のうち第二導電型半導体領域との対向部分と第二導電型半導体領域のうち第一導電型半導体領域との対向部分とを含む部分との対向領域には、ゲート絶縁膜およびゲート電極が設けられている。そして、第一導電型半導体領域のうち第二導電型半導体領域との対向部分および第二導電型半導体領域のうち第一導電型半導体領域との対向部分の少なくとも一方が凹凸形状となっている。   The second light receiving element of the present invention has a second conductivity type provided in a gap between a pair of first conductivity type semiconductor regions and a pair of first conductivity type semiconductor regions facing each other with a predetermined gap in an in-plane direction. A semiconductor layer having a semiconductor region is provided. The second light receiving element is provided with electrodes that are in separate contact with the pair of first conductive semiconductor regions and the second conductive semiconductor regions. In addition, the opposing region between the first conductive type semiconductor region and the second conductive type semiconductor region facing part and the second conductive type semiconductor region facing part including the first conductive type semiconductor region, A gate insulating film and a gate electrode are provided. And at least one of the opposing part with the 2nd conductivity type semiconductor area among the 1st conductivity type semiconductor area and the opposing part with the 1st conductivity type semiconductor area among the 2nd conductivity type semiconductor areas is uneven.

本発明の第二の受光装置は、受光光量に応じた電荷を発生させる上記受光素子と、上記受光素子から発生した電荷を蓄積させる容量素子と、容量素子に蓄積された電荷を光電流として取り出す出力素子と、出力素子によって電荷が取り出された後に容量素子に残留する電荷を放出させる放出素子とを備えたものである。   The second light receiving device of the present invention takes out the light receiving element that generates a charge corresponding to the amount of received light, a capacitive element that accumulates the charge generated from the light receiving element, and takes out the charge accumulated in the capacitive element as a photocurrent. An output element and an emission element that discharges the charge remaining in the capacitor element after the charge is taken out by the output element are provided.

本発明の第二の受光素子および第二の受光装置では、半導体層において、第一導電型半導体領域のうち第二導電型半導体領域との対向部分および第二導電型半導体領域のうち第一導電型半導体領域との対向部分の少なくとも一方が凹凸形状となっている。これにより、受光素子のサイズを大きくしなくても、第一導電型半導体領域と第二導電型半導体領域との対向面積を大きくすることができる。   In the second light receiving element and the second light receiving device of the present invention, in the semiconductor layer, a portion of the first conductive type semiconductor region facing the second conductive type semiconductor region and a first conductive type among the second conductive type semiconductor regions. At least one of the portions facing the type semiconductor region has an uneven shape. Thereby, even if it does not enlarge the size of a light receiving element, the opposing area of a 1st conductivity type semiconductor region and a 2nd conductivity type semiconductor region can be enlarged.

本発明の第一の受光素子および第一の受光装置によれば、半導体層において、p型半導体領域のうちn型半導体領域との対向部分およびn型半導体領域のうちp型半導体領域との対向部分の少なくとも一方を凹凸形状としたので、受光素子の寄生容量の増大を最小限に抑えつつ、受光素子から大きな光電流を発生させることができる。   According to the first light receiving element and the first light receiving device of the present invention, in the semiconductor layer, the p-type semiconductor region is opposed to the n-type semiconductor region and the n-type semiconductor region is opposed to the p-type semiconductor region. Since at least one of the portions has a concavo-convex shape, a large photocurrent can be generated from the light receiving element while minimizing an increase in parasitic capacitance of the light receiving element.

本発明の第二の受光素子および第二の受光装置によれば、半導体層において、第一導電型半導体領域のうち第二導電型半導体領域との対向部分および第二導電型半導体領域のうち第一導電型半導体領域との対向部分の少なくとも一方を凹凸形状としたので、受光素子の寄生容量の増大を最小限に抑えつつ、受光素子から大きな光電流を発生させることができる。   According to the second light receiving element and the second light receiving device of the present invention, in the semiconductor layer, the first conductive type semiconductor region, the portion facing the second conductive type semiconductor region, and the second conductive type semiconductor region of the first conductive type semiconductor region. Since at least one of the portions facing the one-conductivity-type semiconductor region has a concavo-convex shape, a large photocurrent can be generated from the light receiving element while minimizing an increase in parasitic capacitance of the light receiving element.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第一の実施の形態]
図1は、本発明の第一の実施の形態に係る受光装置1の回路構成の一例を表したものである。本実施の形態の受光装置1は、例えば、図示しないが、プラスチックフィルム基板やガラス基板などの絶縁性基板上に、有機EL素子や液晶素子と共に形成されたものである。
[First embodiment]
FIG. 1 shows an example of a circuit configuration of the light receiving device 1 according to the first embodiment of the present invention. The light receiving device 1 of the present embodiment is formed with an organic EL element and a liquid crystal element on an insulating substrate such as a plastic film substrate or a glass substrate, although not shown.

本実施の形態の受光装置1は、例えば、受光素子10と、容量素子20と、2つのトランジスタ30,40とを含んで構成されている。受光素子10は、受光光量に応じた電荷を発生させるものであり、フォトダイオードにより構成されている。容量素子20は、受光素子10から発生した電荷を蓄積させるものであり、キャパシタにより構成されている。また、トランジスタ40(出力素子)は、容量素子20に蓄積された電荷を光電流として取り出すものであり、トランジスタ30(放出素子)は、トランジスタ40によって電荷が取り出された後に容量素子20に残留する電荷を放出させるものである。これらトランジスタ30,40はそれぞれ、例えば薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)などにより構成されている。   The light receiving device 1 according to the present embodiment includes, for example, a light receiving element 10, a capacitive element 20, and two transistors 30 and 40. The light receiving element 10 generates electric charge according to the amount of received light, and is constituted by a photodiode. The capacitive element 20 accumulates charges generated from the light receiving element 10 and is constituted by a capacitor. The transistor 40 (output element) extracts the charge accumulated in the capacitor element 20 as a photocurrent, and the transistor 30 (emission element) remains in the capacitor element 20 after the charge is extracted by the transistor 40. It releases electric charge. Each of these transistors 30 and 40 is constituted by, for example, a thin film transistor (TFT).

この受光装置1では、例えば、受光素子10のカソードが電源電圧線VDDに接続され、受光素子10のアノードがトランジスタ30のドレインと、容量素子20の一端と、トランジスタ40のゲートに接続されている。トランジスタ30のゲートはリセット信号線RSTに接続され、トランジスタ30のソースは参照電圧線VSSに接続されている。容量素子20の他端が参照電圧線VSSに接続され、トランジスタ40のソースが電源電圧線VDDに接続されている。そして、トランジスタ40のドレインが信号出力線OUTに接続されている。   In the light receiving device 1, for example, the cathode of the light receiving element 10 is connected to the power supply voltage line VDD, and the anode of the light receiving element 10 is connected to the drain of the transistor 30, one end of the capacitive element 20, and the gate of the transistor 40. . The gate of the transistor 30 is connected to the reset signal line RST, and the source of the transistor 30 is connected to the reference voltage line VSS. The other end of the capacitive element 20 is connected to the reference voltage line VSS, and the source of the transistor 40 is connected to the power supply voltage line VDD. The drain of the transistor 40 is connected to the signal output line OUT.

図2(A)は、図1の受光素子10の断面構成の一例を表したものである。この受光素子10は、例えば、基板11上に、ゲート電極12と、ゲート絶縁膜13と、半導体層14と、電極15,16とを基板11側から順に備えたボトムゲート型のフォトダイオードである。   FIG. 2A shows an example of a cross-sectional configuration of the light receiving element 10 of FIG. The light receiving element 10 is, for example, a bottom gate type photodiode in which a gate electrode 12, a gate insulating film 13, a semiconductor layer 14, and electrodes 15 and 16 are sequentially provided on a substrate 11 from the substrate 11 side. .

基板11は、例えば、プラスチックフィルム基板やガラス基板などの絶縁性基板である。ゲート電極12は、例えば、Alによって構成されている。このゲート電極12は、後述の接合界面14Cを含む部分との対向領域に形成されており、例えば矩形状となっている。これにより、ゲート電極12は、低抵抗の電極となっており、かつ基板11側から入射した光が接合界面14Cに入射するのを遮断する遮光膜として機能する。なお、接合界面14Cを含む部分とは、具体的には、p型半導体領域14Aのうちn型半導体領域14Bとの対向部分18A(後述)と、n型半導体領域14Bのうちp型半導体領域14Aとの対向部分18B(後述)とを含む部分を指している。   The substrate 11 is an insulating substrate such as a plastic film substrate or a glass substrate. The gate electrode 12 is made of, for example, Al. The gate electrode 12 is formed in a region facing a portion including a junction interface 14C described later, and has a rectangular shape, for example. Thereby, the gate electrode 12 is a low-resistance electrode, and functions as a light shielding film that blocks light incident from the substrate 11 side from entering the bonding interface 14C. Specifically, the portion including the junction interface 14C refers to a portion 18A (described later) of the p-type semiconductor region 14A facing the n-type semiconductor region 14B and a p-type semiconductor region 14A of the n-type semiconductor region 14B. And a portion including a facing portion 18B (described later).

ゲート絶縁膜13は、例えば、酸化シリコン(SiO)や窒化シリコン(SiN)などを主成分として含んで構成されている。このゲート絶縁膜13は、少なくとも接合界面14Cを含む部分との対向領域に形成されており、例えば、ゲート電極12を覆うように形成されている。なお、図2(A)には、ゲート絶縁膜13が、ゲート電極12を含む基板11の表面全体に渡って形成されている場合が例示されている。 The gate insulating film 13 includes, for example, silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN) as a main component. The gate insulating film 13 is formed in a region facing at least a portion including the bonding interface 14C, and is formed to cover the gate electrode 12, for example. FIG. 2A illustrates the case where the gate insulating film 13 is formed over the entire surface of the substrate 11 including the gate electrode 12.

半導体層14は、ゲート電極12との対向領域を横切るように形成されており、電極15,16の対向方向(後述)に延在して形成されている。この半導体層14の上面は、電極15,16とのコンタクト部分を除いて、保護膜17によって覆われている。この保護膜17の上面のうち接合界面14Cを含む部分との対向領域が外部からの光が入射する光入射面となる。なお、保護膜17は、入射光に対して透明な材料からなり、例えば、酸化シリコン(SiO)や窒化シリコン(SiN)などを主成分として含んで構成されている。 The semiconductor layer 14 is formed so as to cross a region facing the gate electrode 12 and extends in a direction facing the electrodes 15 and 16 (described later). The upper surface of the semiconductor layer 14 is covered with a protective film 17 except for the contact portions with the electrodes 15 and 16. A region facing the portion including the bonding interface 14 </ b> C on the upper surface of the protective film 17 serves as a light incident surface on which light from the outside is incident. The protective film 17 is made of a material that is transparent to incident light, and includes, for example, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or the like as a main component.

上記した半導体層14は、例えば、図2(A),(B)に示したように、面内方向において互いに対向するp型半導体領域14Aおよびn型半導体領域14Bを有している。なお、図2(B)は、半導体層14を光入射側から見たときの平面構成を表したものである。p型半導体領域14Aは、例えば、p型不純物を含有するシリコン薄膜からなり、n型半導体領域14Bは、例えば、n型不純物を含有するシリコン薄膜からなる。   For example, as shown in FIGS. 2A and 2B, the semiconductor layer 14 includes a p-type semiconductor region 14A and an n-type semiconductor region 14B that face each other in the in-plane direction. Note that FIG. 2B illustrates a planar configuration when the semiconductor layer 14 is viewed from the light incident side. The p-type semiconductor region 14A is made of, for example, a silicon thin film containing p-type impurities, and the n-type semiconductor region 14B is made of, for example, a silicon thin film containing n-type impurities.

p型半導体領域14Aのうちn型半導体領域14Bとの対向部分18Aおよびn型半導体領域14Bのうちp型半導体領域14Aとの対向部分18Bの少なくとも一方が凹凸形状となっている。なお、本実施の形態では、対向部分18A,18Bが互いに直接接触しており、対向部分18Aと対向部分18Bとの間に接合界面14Cが形成されている。そのため、対向部分18A,18Bの双方に、互い違いに凹凸形状が形成されており、接合界面14Cは、クランク状にジグザクとうねっている。   At least one of the facing portion 18A of the p-type semiconductor region 14A facing the n-type semiconductor region 14B and the facing portion 18B of the n-type semiconductor region 14B facing the p-type semiconductor region 14A has an uneven shape. In the present embodiment, the facing portions 18A and 18B are in direct contact with each other, and a bonding interface 14C is formed between the facing portion 18A and the facing portion 18B. Therefore, uneven shapes are alternately formed in both of the facing portions 18A and 18B, and the joining interface 14C is wavyly zigzag in a crank shape.

ここで、接合界面14Cの面積Sは、半導体層14の幅(接合界面14Cの延在方向の長さ)をWとし、接合界面14Cのうねりの振幅をdとし、うねりの数をnとし、半導体層14の厚さをhとすると、面積Sは、おおよそ、(W+2nd)hとなる。つまり、接合界面14Cが仮に平坦な面であった場合の面積(Wh)と比べると、おおよそ、2ndhだけ大きくなっている。なお、図2(B)に例示したように、接合界面14Cのうねりが矩形状となっており、かつ、うねりの数nが2となっている場合には、面積Sが、おおよそ、4dhだけ大きくなっている。   Here, the area S of the bonding interface 14C is defined such that the width of the semiconductor layer 14 (the length in the extending direction of the bonding interface 14C) is W, the amplitude of the waviness of the bonding interface 14C is d, and the number of waviness is n. When the thickness of the semiconductor layer 14 is h, the area S is approximately (W + 2nd) h. That is, it is approximately 2ndh larger than the area (Wh) when the bonding interface 14C is a flat surface. As illustrated in FIG. 2B, when the undulation of the bonding interface 14C is rectangular and the number n of undulations is 2, the area S is approximately 4 dh. It is getting bigger.

電極15,16は、例えば、Alによって構成されている。電極15,16は、保護膜17に形成された開口内に形成されると共に、その上面が保護膜17から露出している。ここで、電極15はp型半導体領域14Aと電気的に接続されており、電極16はn型半導体領域14Bと電気的に接続されている。   The electrodes 15 and 16 are made of, for example, Al. The electrodes 15 and 16 are formed in the opening formed in the protective film 17, and the upper surfaces thereof are exposed from the protective film 17. Here, the electrode 15 is electrically connected to the p-type semiconductor region 14A, and the electrode 16 is electrically connected to the n-type semiconductor region 14B.

本実施の形態の受光装置1では、受光素子10のI−V特性がゲート電極12で制御された状態で、受光素子10に対して外部から光が入射すると、受光素子10から光電流Ipが発生する。発生した光電流Ipは容量素子20に流れ込み、容量素子20に電荷が蓄積され、トランジスタ40のゲート電位が変位すると、その変位量に応じた電流がトランジスタ40のソース−ドレイン間に流れ、信号出力線OUTに出力される。   In the light receiving device 1 of the present embodiment, when light is incident on the light receiving element 10 from outside while the IV characteristic of the light receiving element 10 is controlled by the gate electrode 12, the photocurrent Ip is generated from the light receiving element 10. appear. The generated photocurrent Ip flows into the capacitive element 20, charges are accumulated in the capacitive element 20, and when the gate potential of the transistor 40 is displaced, a current corresponding to the amount of displacement flows between the source and drain of the transistor 40, thereby outputting a signal output. Output to line OUT.

ところで、受光装置1において、信号出力線OUTの電圧Vsは、Ip×t/Csとなる。ここで、Ipは受光素子10から出力される光電流であり、tは光照射時間であり、Csは受光素子10の容量である。上述した関係式から、受光装置1の感度を上げるためには、(1)受光素子10の感度、すなわち、受光素子10から発生する光電流Ipをより大きくするか、(2)光検出に時間をかけるか、(3)容量素子20の容量を小さくすることが考えられる。しかし、検出にかける時間はあまり大きくすることができないので、受光装置1の感度を上げるためには、上記(1)または(3)を実践することが必要となる。   Meanwhile, in the light receiving device 1, the voltage Vs of the signal output line OUT is Ip × t / Cs. Here, Ip is a photocurrent output from the light receiving element 10, t is a light irradiation time, and Cs is a capacitance of the light receiving element 10. From the above relational expression, in order to increase the sensitivity of the light receiving device 1, (1) the sensitivity of the light receiving element 10, that is, the photocurrent Ip generated from the light receiving element 10 is increased, or (2) the time for light detection is increased. (3) It is conceivable to reduce the capacitance of the capacitive element 20. However, since the time required for detection cannot be increased so much, in order to increase the sensitivity of the light receiving device 1, it is necessary to practice the above (1) or (3).

もっとも、実際の回路では、受光素子10から発生する電荷を蓄積する保持容量C’は、Cs+Cpである。ここで、Cpは受光素子10の寄生容量である。従って、実際の回路において感度を上げるためには、上記(1)を実践するか、または寄生容量Cpを小さくすることを実践することが必要となる。しかし、上記(1)を実践するために、受光素子10のサイズを大きくすると、寄生容量Cpが膨大に大きくなってしまう。   However, in an actual circuit, the storage capacitor C ′ for accumulating charges generated from the light receiving element 10 is Cs + Cp. Here, Cp is a parasitic capacitance of the light receiving element 10. Therefore, in order to increase sensitivity in an actual circuit, it is necessary to practice the above (1) or practice to reduce the parasitic capacitance Cp. However, if the size of the light receiving element 10 is increased in order to practice the above (1), the parasitic capacitance Cp becomes enormous.

一方、本実施の形態では、半導体層14において、p型半導体領域14Aのうちn型半導体領域14Bとの対向部分18Aおよびn型半導体領域14Bのうちp型半導体領域14Aとの対向部分18Bの双方が互い違いに凹凸形状となっている。これにより、受光素子10のサイズを大きくしなくても、p型半導体領域14Aとn型半導体領域14Bとの対向面積(接合界面14Cの面積)を大きくすることができる。その結果、受光素子10の寄生容量Cpの増大を最小限に抑えつつ、受光素子10から大きな光電流Ipを発生させることができる。   On the other hand, in the present embodiment, in the semiconductor layer 14, both the facing portion 18A of the p-type semiconductor region 14A facing the n-type semiconductor region 14B and the facing portion 18B of the n-type semiconductor region 14B facing the p-type semiconductor region 14A. Are alternately uneven. Thereby, even if the size of the light receiving element 10 is not increased, the facing area (area of the bonding interface 14C) between the p-type semiconductor region 14A and the n-type semiconductor region 14B can be increased. As a result, it is possible to generate a large photocurrent Ip from the light receiving element 10 while minimizing an increase in the parasitic capacitance Cp of the light receiving element 10.

[変形例]
上記実施の形態では、p型半導体領域14Aおよびn型半導体領域14Bが互いに直接接触していたが、例えば、図3(A),(B)に示したように、p型半導体領域14Aとn型半導体領域14Bとの間に、真性半導体領域14Dが設けられていてもよい。この場合には、対向部分18Aおよび対向部分18Bは互いに直接接触せず、真性半導体領域14Dを介して配置されることになる。したがって、この場合には、図示しないが、対向部分18Aおよび対向部分18Bのいずれか一方にだけ凹凸形状を設けることが可能である。また、図3(B)に示したように、対向部分18Aおよび対向部分18Bの双方に互い違いに凹凸形状を設けたりすることも、もちろん可能である。
[Modification]
In the above embodiment, the p-type semiconductor region 14A and the n-type semiconductor region 14B are in direct contact with each other. For example, as shown in FIGS. An intrinsic semiconductor region 14D may be provided between the type semiconductor region 14B. In this case, the opposing portion 18A and the opposing portion 18B are not in direct contact with each other, and are disposed via the intrinsic semiconductor region 14D. Therefore, in this case, although not shown, it is possible to provide a concavo-convex shape only in one of the facing portion 18A and the facing portion 18B. In addition, as shown in FIG. 3B, it is of course possible to provide uneven shapes alternately in both the facing portion 18A and the facing portion 18B.

なお、図3(B)に示したように、対向部分18Aおよび対向部分18Bの双方に互い違いに凹凸形状を設けた場合には、対向部分52Aと、真性半導体領域14Dのうちp型半導体領域14Aとの対向部分18Cとが互いに直接接触しており、対向部分18Aと対向部分18Cとの間に接合界面14Eが形成されている。そのため、対向部分18A,18Cの双方に、互い違いに凹凸形状が形成されており、接合界面14Eは、クランク状にジグザクとうねっている。さらに、対向部分18Bと、真性半導体領域14Dのうちn型半導体領域14Bとの対向部分18Dとが互いに直接接触しており、対向部分18Bと対向部分18Dとの間に接合界面14Fが形成されている。そのため、対向部分18B,18Dの双方に、互い違いに凹凸形状が形成されており、接合界面14Fは、クランク状にジグザクとうねっている。   As shown in FIG. 3B, when uneven portions are alternately provided in both the facing portion 18A and the facing portion 18B, the facing portion 52A and the p-type semiconductor region 14A among the intrinsic semiconductor regions 14D are provided. And the facing portion 18C are in direct contact with each other, and a bonding interface 14E is formed between the facing portion 18A and the facing portion 18C. Therefore, uneven portions are alternately formed in both of the facing portions 18A and 18C, and the joining interface 14E is wavyly zigzag in a crank shape. Furthermore, the facing portion 18B and the facing portion 18D of the intrinsic semiconductor region 14D facing the n-type semiconductor region 14B are in direct contact with each other, and a bonding interface 14F is formed between the facing portion 18B and the facing portion 18D. Yes. For this reason, uneven portions are alternately formed in both of the facing portions 18B and 18D, and the joining interface 14F is zigzag in a crank shape.

ここで、接合界面14Eの面積S1は、接合界面14Eのうねりの振幅をd1とし、うねりの数をn1とすると、面積S1は、おおよそ、(W+2×n1×d1)hとなる。つまり、接合界面14Eが仮に平坦な面であった場合の面積(Wh)と比べると、おおよそ、2×n1×d1×hだけ大きくなっている。一方、接合界面14Fの面積S2についても、接合界面14Fのうねりの振幅をd2とし、うねりの数をn2とすると、面積S2は、おおよそ、(W+2×n2×d2)hとなる。つまり、接合界面14Fが仮に平坦な面であった場合の面積(Wh)と比べると、おおよそ、2×n2×d2×hだけ大きくなっている。これにより、上記実施の形態と同様、受光素子10の寄生容量Cpの増大を最小限に抑えつつ、受光素子10から大きな光電流Ipを発生させることができる。   Here, the area S1 of the bonding interface 14E is approximately (W + 2 × n1 × d1) h where the amplitude of the undulation of the bonding interface 14E is d1 and the number of undulations is n1. That is, it is approximately 2 × n1 × d1 × h larger than the area (Wh) when the bonding interface 14E is a flat surface. On the other hand, regarding the area S2 of the bonding interface 14F, if the amplitude of the undulation of the bonding interface 14F is d2, and the number of undulations is n2, the area S2 is approximately (W + 2 × n2 × d2) h. That is, it is approximately 2 × n2 × d2 × h larger than the area (Wh) when the bonding interface 14F is a flat surface. As a result, as in the above embodiment, a large photocurrent Ip can be generated from the light receiving element 10 while minimizing an increase in the parasitic capacitance Cp of the light receiving element 10.

なお、上記変形例において、真性半導体領域14Dの代わりに、p型半導体領域14Aのp型不純物濃度よりも低いp型不純物濃度の領域を設けたり、n型半導体領域14Bのn型不純物濃度よりも低いn型不純物濃度の領域を設けたりしてもよい。   In the modified example, a region having a p-type impurity concentration lower than the p-type impurity concentration of the p-type semiconductor region 14A is provided instead of the intrinsic semiconductor region 14D, or the n-type impurity concentration of the n-type semiconductor region 14B is lower than that of the intrinsic semiconductor region 14D. A region having a low n-type impurity concentration may be provided.

また、上記実施の形態では、受光素子10がボトムゲート型のフォトダイオードである場合について説明したが、受光素子10は、例えば、図4に示したように、基板11上に、遮光膜21と、バッファ絶縁膜22と、半導体層14と、ゲート絶縁膜23と、ゲート電極24とを基板11側から順に備えたトップゲート型のフォトダイオードであってもよい。   In the above embodiment, the case where the light receiving element 10 is a bottom gate type photodiode has been described. However, the light receiving element 10 is formed on the substrate 11 with the light shielding film 21 as shown in FIG. Alternatively, a top gate photodiode including a buffer insulating film 22, a semiconductor layer 14, a gate insulating film 23, and a gate electrode 24 in this order from the substrate 11 side may be used.

なお、上記において、遮光膜21は、上記実施の形態のゲート電極12と同様、接合界面14Cを含む部分との対向領域に形成されており、例えば矩形状となっている。これにより、遮光膜21は、基板11側から入射した光が接合界面14Cに入射するのを遮断する機能を有している。また、バッファ絶縁膜22は、上記実施の形態のゲート絶縁膜13と同様、例えば、酸化シリコン(SiO)や窒化シリコン(SiN)などを主成分として含んで構成されている。このバッファ絶縁膜22は、ゲート電極12を含む基板11の表面全体に渡って形成されており、平坦化膜の役割を有している。 In the above description, the light shielding film 21 is formed in a region facing the portion including the bonding interface 14C as in the gate electrode 12 of the above-described embodiment, and has, for example, a rectangular shape. Thus, the light shielding film 21 has a function of blocking light incident from the substrate 11 side from entering the bonding interface 14C. In addition, the buffer insulating film 22 includes, for example, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or the like as a main component, like the gate insulating film 13 of the above embodiment. The buffer insulating film 22 is formed over the entire surface of the substrate 11 including the gate electrode 12 and has a role of a planarizing film.

[第二の実施の形態]
図5は、本発明の第二の実施の形態に係る受光装置2の回路構成の一例を表したものである。本実施の形態の受光装置2は、上記実施の形態と同様、例えば、図示しないが、プラスチックフィルム基板やガラス基板などの絶縁性基板上に、有機EL素子や液晶素子と共に形成されたものである。
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows an example of a circuit configuration of the light receiving device 2 according to the second embodiment of the present invention. The light receiving device 2 of the present embodiment is formed together with an organic EL element and a liquid crystal element on an insulating substrate such as a plastic film substrate and a glass substrate, although not shown, for example, as in the above embodiment. .

本実施の形態の受光装置2は、受光素子10の代わりに、受光素子50を設けた点で、上記実施の形態の受光装置1の構成と相違する。そこで、以下では、上記実施の形態との相違点について主に説明し、上記実施の形態との共通点については適宜省略するものとする。   The light receiving device 2 of the present embodiment is different from the configuration of the light receiving device 1 of the above embodiment in that a light receiving element 50 is provided instead of the light receiving element 10. Therefore, hereinafter, differences from the above embodiment will be mainly described, and common points with the above embodiment will be omitted as appropriate.

図6(A)は、図5の受光素子50の断面構成の一例を表したものである。この受光素子50は、例えば、基板11上に、ゲート電極12と、ゲート絶縁膜13と、半導体層51と、電極15,16とを基板11側から順に備えたボトムゲート型のフォトダイオードである。   6A illustrates an example of a cross-sectional configuration of the light receiving element 50 in FIG. The light receiving element 50 is, for example, a bottom gate type photodiode in which a gate electrode 12, a gate insulating film 13, a semiconductor layer 51, and electrodes 15 and 16 are sequentially provided on the substrate 11 from the substrate 11 side. .

半導体層51は、ゲート電極12との対向領域を横切るように形成されており、電極15,16の対向方向(後述)に延在して形成されている。この半導体層51の上面は、電極15,16とのコンタクト部分を除いて、保護膜17によって覆われている。   The semiconductor layer 51 is formed so as to cross a region facing the gate electrode 12, and is formed so as to extend in a direction facing the electrodes 15 and 16 (described later). The upper surface of the semiconductor layer 51 is covered with the protective film 17 except for the contact portions with the electrodes 15 and 16.

上記した半導体層51は、例えば、図6(A),(B)に示したように、面内方向において所定の間隙を介して互いに対向する一対のn型半導体領域51A,51B(第一導電型半導体領域)を有しており、さらに、一対のn型半導体領域51A,51Bの間隙にp型半導体領域51C(第二導電型半導体領域)を有している。なお、図6(B)は、半導体層51を光入射側から見たときの平面構成を表したものである。p型半導体領域51Cは、例えば、p型不純物を含有するシリコン薄膜からなり、n型半導体領域51A,51Bは、例えば、n型不純物を含有するシリコン薄膜からなる。   For example, as shown in FIGS. 6A and 6B, the semiconductor layer 51 described above includes a pair of n-type semiconductor regions 51A and 51B (first conductive layers) facing each other with a predetermined gap in the in-plane direction. And a p-type semiconductor region 51C (second conductivity type semiconductor region) in the gap between the pair of n-type semiconductor regions 51A and 51B. FIG. 6B shows a planar configuration when the semiconductor layer 51 is viewed from the light incident side. The p-type semiconductor region 51C is made of, for example, a silicon thin film containing p-type impurities, and the n-type semiconductor regions 51A and 51B are made of, for example, a silicon thin film containing n-type impurities.

n型半導体領域51Aのうちp型半導体領域51Cとの対向部分52A、p型半導体領域51Cのうちn型半導体領域51Aとの対向部分52B、p型半導体領域51Cのうちn型半導体領域51Bとの対向部分52C、およびn型半導体領域51Bのうちp型半導体領域51Cとの対向部分52Dの少なくとも一つが、凹凸形状となっている。なお、本実施の形態では、対向部分52A,52Bが互いに直接接触しており、対向部分52Aと対向部分52Bとの間に接合界面51Dが形成されている。そのため、対向部分52A,52Bの双方に、互い違いに凹凸形状が形成されており、接合界面51Dは、クランク状にジグザクとうねっている。さらに、対向部分52C,52Dが互いに直接接触しており、対向部分52Cと対向部分52Dとの間に接合界面51Eが形成されている。そのため、対向部分52C,52Dの双方に、互い違いに凹凸形状が形成されており、接合界面51Eは、クランク状にジグザクとうねっている。   A portion 52A of the n-type semiconductor region 51A facing the p-type semiconductor region 51C, a portion 52B of the p-type semiconductor region 51C facing the n-type semiconductor region 51A, and a portion of the p-type semiconductor region 51C facing the n-type semiconductor region 51B. At least one of the facing portion 52C and the facing portion 52D of the n-type semiconductor region 51B facing the p-type semiconductor region 51C has an uneven shape. In the present embodiment, the facing portions 52A and 52B are in direct contact with each other, and a bonding interface 51D is formed between the facing portion 52A and the facing portion 52B. Therefore, uneven portions are alternately formed in both of the facing portions 52A and 52B, and the joining interface 51D is wavyly zigzag in a crank shape. Further, the facing portions 52C and 52D are in direct contact with each other, and a bonding interface 51E is formed between the facing portion 52C and the facing portion 52D. For this reason, uneven portions are alternately formed in both of the facing portions 52C and 52D, and the joining interface 51E is undulating in a crank shape.

ここで、接合界面51Dの面積S3は、接合界面51Dのうねりの振幅をd3とし、うねりの数をn3とすると、面積S3は、おおよそ、(W+2×n3×d3)hとなる。つまり、接合界面51Dが仮に平坦な面であった場合の面積(Wh)と比べると、おおよそ、2×n3×d3×hだけ大きくなっている。一方、接合界面51Eの面積S4についても、接合界面51Eのうねりの振幅をd4とし、うねりの数をn4とすると、面積S4は、おおよそ、(W+2×n4×d4)hとなる。つまり、接合界面51Eが仮に平坦な面であった場合の面積(Wh)と比べると、おおよそ、2×n4×d4×hだけ大きくなっている。これにより、上記実施の形態と同様、受光素子50の寄生容量Cpの増大を最小限に抑えつつ、受光素子50から大きな光電流Ipを発生させることができる。   Here, the area S3 of the bonding interface 51D is approximately (W + 2 × n3 × d3) h where the amplitude of the undulation of the bonding interface 51D is d3 and the number of undulations is n3. That is, it is approximately 2 × n3 × d3 × h larger than the area (Wh) when the bonding interface 51D is a flat surface. On the other hand, regarding the area S4 of the bonding interface 51E, if the amplitude of the undulation of the bonding interface 51E is d4 and the number of undulations is n4, the area S4 is approximately (W + 2 × n4 × d4) h. That is, it is approximately 2 × n4 × d4 × h larger than the area (Wh) when the bonding interface 51E is a flat surface. Accordingly, as in the above embodiment, a large photocurrent Ip can be generated from the light receiving element 50 while minimizing an increase in the parasitic capacitance Cp of the light receiving element 50.

本実施の形態の受光装置2では、受光素子50のI−V特性がゲート電極12で制御された状態で、受光素子50に対して外部から光が入射すると、受光素子50から光電流Ipが発生する。発生した光電流Ipは容量素子20に流れ込み、容量素子20に電荷が蓄積され、トランジスタ40のゲート電位が変位すると、その変位量に応じた電流がトランジスタ40のソース−ドレイン間に流れ、信号出力線OUTに出力される。   In the light receiving device 2 of the present embodiment, when light is incident on the light receiving element 50 from the outside in a state where the IV characteristic of the light receiving element 50 is controlled by the gate electrode 12, the photocurrent Ip is generated from the light receiving element 50. appear. The generated photocurrent Ip flows into the capacitive element 20, charges are accumulated in the capacitive element 20, and when the gate potential of the transistor 40 is displaced, a current corresponding to the amount of displacement flows between the source and drain of the transistor 40, thereby outputting a signal output. Output to line OUT.

本実施の形態では、半導体層51において、対向部分52A,52Bの双方が互い違いに凹凸形状となっており、さらに、対向部分52C,52Dの双方が互い違いに凹凸形状となっている。これにより、受光素子50のサイズを大きくしなくても、n型半導体領域51Aとp型半導体領域51Cとの対向面積(接合界面51Dの面積)と、n型半導体領域51Bとp型半導体領域51Cとの対向面積(接合界面51Eの面積)とを大きくすることができる。その結果、受光素子50の寄生容量Cpの増大を最小限に抑えつつ、受光素子50から大きな光電流Ipを発生させることができる。   In the present embodiment, in the semiconductor layer 51, both of the facing portions 52A and 52B are alternately uneven, and both of the facing portions 52C and 52D are alternately uneven. Thus, even if the size of the light receiving element 50 is not increased, the opposing area (area of the junction interface 51D) between the n-type semiconductor region 51A and the p-type semiconductor region 51C, the n-type semiconductor region 51B, and the p-type semiconductor region 51C. Can be increased (the area of the bonding interface 51E). As a result, a large photocurrent Ip can be generated from the light receiving element 50 while minimizing an increase in the parasitic capacitance Cp of the light receiving element 50.

[変形例]
上記第二の実施の形態では、受光素子50がボトムゲート型のフォトダイオードである場合について説明したが、受光素子50は、例えば、図7に示したように、基板11上に、遮光膜21と、バッファ絶縁膜22と、半導体層51と、ゲート絶縁膜23と、ゲート電極24とを基板11側から順に備えたトップゲート型のフォトダイオードであってもよい。
[Modification]
Although the case where the light receiving element 50 is a bottom gate type photodiode has been described in the second embodiment, the light receiving element 50 is formed on the substrate 11 on the light shielding film 21 as shown in FIG. Alternatively, a top-gate photodiode including the buffer insulating film 22, the semiconductor layer 51, the gate insulating film 23, and the gate electrode 24 in this order from the substrate 11 side may be used.

また、上記第二の実施の形態では、半導体層51は、一対のn型半導体領域51A,51Bの間隙にp型半導体領域51Bを形成したnpn構造となっていたが、pnp構造となっていてもよい。   In the second embodiment, the semiconductor layer 51 has an npn structure in which the p-type semiconductor region 51B is formed in the gap between the pair of n-type semiconductor regions 51A and 51B. However, the semiconductor layer 51 has a pnp structure. Also good.

また、上記第二の実施の形態において、n型半導体領域51Aとp型半導体領域51Cとの間に、p型半導体領域51Cのp型不純物濃度よりも低いp型不純物濃度の領域を設けたり、n型半導体領域51Aのn型不純物濃度よりも低いn型不純物濃度の領域を設けたりしてもよい。また、n型半導体領域51Bとp型半導体領域51Cとの間に、p型半導体領域51Cのp型不純物濃度よりも低いp型不純物濃度の領域を設けたり、n型半導体領域51Bのn型不純物濃度よりも低いn型不純物濃度の領域を設けたりしてもよい。   In the second embodiment, a region having a p-type impurity concentration lower than the p-type impurity concentration of the p-type semiconductor region 51C is provided between the n-type semiconductor region 51A and the p-type semiconductor region 51C. A region having an n-type impurity concentration lower than the n-type impurity concentration of the n-type semiconductor region 51A may be provided. Further, a region having a p-type impurity concentration lower than the p-type impurity concentration of the p-type semiconductor region 51C is provided between the n-type semiconductor region 51B and the p-type semiconductor region 51C, or the n-type impurity of the n-type semiconductor region 51B. A region having an n-type impurity concentration lower than the concentration may be provided.

以上、実施の形態およびその変形例を挙げて本発明の受光素子および受光装置について説明したが、本発明は上記各実施の形態等に限定されるものではなく、本発明の受光素子および受光装置の構成は、上記各実施の形態等と同様の効果を得ることが可能な限りにおいて自由に変形可能である。   As described above, the light receiving element and the light receiving device of the present invention have been described with reference to the embodiment and modifications thereof. However, the present invention is not limited to the above embodiments and the like, and the light receiving element and the light receiving device of the present invention. The configuration can be freely modified as long as the same effects as those of the above-described embodiments and the like can be obtained.

例えば、上記各実施の形態では、受光素子10,50は、TFT構造となっていたが、例えば、図示しないが、FinFET構造となっていてもよい。また、受光素子10,50において、基板11として、ガラス基板などの代わりに、SOI基板を用いることも可能である。   For example, in each of the embodiments described above, the light receiving elements 10 and 50 have a TFT structure. However, for example, although not shown, the light receiving elements 10 and 50 may have a FinFET structure. In the light receiving elements 10 and 50, an SOI substrate can be used as the substrate 11 instead of a glass substrate or the like.

本発明の第一の実施の形態に係る受光装置の回路図である。1 is a circuit diagram of a light receiving device according to a first embodiment of the present invention. 図1の受光素子の断面図と、受光素子内の半導体層の上面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the light receiving element in FIG. 1 and a top view of a semiconductor layer in the light receiving element. 図1の受光素子の一変形例の断面図と、その受光素子内の半導体層の上面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a modification of the light receiving element in FIG. 1 and a top view of a semiconductor layer in the light receiving element. 図1の受光素子の他の変形例の断面図である。It is sectional drawing of the other modification of the light receiving element of FIG. 本発明の第二の実施の形態に係る受光装置の回路図である。It is a circuit diagram of the light-receiving device which concerns on 2nd embodiment of this invention. 図5の受光素子の断面図と、受光素子内の半導体層の上面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the light receiving element of FIG. 5 and a top view of a semiconductor layer in the light receiving element. 図5の受光素子の一変形例の断面図である。It is sectional drawing of the modification of the light receiving element of FIG. 従来の受光装置の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional light receiving device.

符号の説明Explanation of symbols

1…受光装置、10,50…受光素子、11…基板、12,24…ゲート電極、13,23…ゲート絶縁膜、14,51…半導体層、14A,51C…p型半導体領域、14B,51A,51B…n型半導体領域、14C,14E,14F,51D,51E…接合界面、14D…真性半導体領域、15,16…電極、17…保護膜、18A,18B,18C,18D,52A,52B,52C,52D…対向部分、20…容量素子、21…遮光膜、22…バッファ絶縁膜、30,40…トランジスタ、Cs…寄生容量、Ip…電流、OUT…信号出力線、RST…リセット信号線、Vs…電圧、VDD…電源電圧線、VSS…参照電圧線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light receiving device, 10, 50 ... Light receiving element, 11 ... Substrate, 12, 24 ... Gate electrode, 13, 23 ... Gate insulating film, 14, 51 ... Semiconductor layer, 14A, 51C ... P-type semiconductor region, 14B, 51A , 51B ... n-type semiconductor region, 14C, 14E, 14F, 51D, 51E ... junction interface, 14D ... intrinsic semiconductor region, 15, 16 ... electrode, 17 ... protective film, 18A, 18B, 18C, 18D, 52A, 52B, 52C, 52D ... opposing portion, 20 ... capacitive element, 21 ... light shielding film, 22 ... buffer insulation film, 30, 40 ... transistor, Cs ... parasitic capacitance, Ip ... current, OUT ... signal output line, RST ... reset signal line, Vs ... voltage, VDD ... power supply voltage line, VSS ... reference voltage line.

Claims (5)

面内方向において互いに対向するp型半導体領域およびn型半導体領域を有する半導体層と、
前記p型半導体領域および前記n型半導体領域に別個に接する電極と、
前記p型半導体領域のうち前記n型半導体領域との対向部分と前記n型半導体領域のうち前記p型半導体領域との対向部分とを含む部分との対向領域に形成されたゲート絶縁膜およびゲート電極と
を備え、
前記p型半導体領域のうち前記n型半導体領域との対向部分および前記n型半導体領域のうち前記p型半導体領域との対向部分の少なくとも一方が凹凸形状となっている受光素子。
A semiconductor layer having a p-type semiconductor region and an n-type semiconductor region facing each other in the in-plane direction;
Electrodes that are in separate contact with the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region;
A gate insulating film and a gate formed in a facing region between a portion of the p-type semiconductor region facing the n-type semiconductor region and a portion of the n-type semiconductor region including a portion facing the p-type semiconductor region An electrode and
A light receiving element in which at least one of a portion facing the n-type semiconductor region in the p-type semiconductor region and at least one portion facing the p-type semiconductor region in the n-type semiconductor region has an uneven shape.
前記半導体層は、前記p型半導体領域と前記n型半導体領域との間に真性半導体領域を有する請求項1に記載の受光素子。   The light receiving element according to claim 1, wherein the semiconductor layer includes an intrinsic semiconductor region between the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region. 面内方向において所定の間隙を介して互いに対向する一対の第一導電型半導体領域と前記一対の第一導電型半導体領域の間隙に設けられた第二導電型半導体領域とを有する半導体層と、
前記一対の第一導電型半導体領域および前記第二導電型半導体領域に別個に接する電極と、
前記第一導電型半導体領域のうち前記第二導電型半導体領域との対向部分と前記第二導電型半導体領域のうち前記第一導電型半導体領域との対向部分とを含む部分との対向領域に形成されたゲート絶縁膜およびゲート電極と
を備え、
前記第一導電型半導体領域のうち前記第二導電型半導体領域との対向部分および前記第二導電型半導体領域のうち前記第一導電型半導体領域との対向部分の少なくとも一方が凹凸形状となっている受光素子。
A semiconductor layer having a pair of first conductivity type semiconductor regions facing each other with a predetermined gap in the in-plane direction and a second conductivity type semiconductor region provided in a gap between the pair of first conductivity type semiconductor regions;
Electrodes that are in separate contact with the pair of first conductive semiconductor regions and the second conductive semiconductor regions;
In a facing region between a portion of the first conductivity type semiconductor region facing the second conductivity type semiconductor region and a portion of the second conductivity type semiconductor region including a portion facing the first conductivity type semiconductor region. A formed gate insulating film and a gate electrode,
At least one of the first conductive type semiconductor region facing the second conductive type semiconductor region and at least one of the second conductive type semiconductor region facing the first conductive type semiconductor region has an uneven shape. Light receiving element.
受光光量に応じた電荷を発生させる受光素子と、
前記受光素子から発生した電荷を蓄積させる容量素子と、
前記容量素子に蓄積された電荷を光電流として取り出す出力素子と、
前記出力素子によって電荷が取り出された後に前記容量素子に残留する電荷を放出させる放出素子と
を備え、
前記受光素子は、
面内方向において互いに対向するp型半導体領域およびn型半導体領域を有する半導体層と、
前記p型半導体領域および前記n型半導体領域に別個に接する電極と、
前記p型半導体領域のうち前記n型半導体領域との対向部分と前記n型半導体領域のうち前記p型半導体領域との対向部分とを含む部分との対向領域に形成されたゲート絶縁膜およびゲート電極と
を備え、
前記p型半導体領域のうち前記n型半導体領域との対向部分および前記n型半導体領域のうち前記p型半導体領域との対向部分の少なくとも一方が凹凸形状となっている受光装置。
A light receiving element that generates an electric charge according to the amount of received light;
A capacitive element for accumulating charges generated from the light receiving element;
An output element for taking out the electric charge accumulated in the capacitive element as a photocurrent;
A discharge element that discharges the charge remaining in the capacitive element after the charge is taken out by the output element;
The light receiving element is
A semiconductor layer having a p-type semiconductor region and an n-type semiconductor region facing each other in the in-plane direction;
Electrodes that are in separate contact with the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region;
A gate insulating film and a gate formed in a facing region between a portion of the p-type semiconductor region facing the n-type semiconductor region and a portion of the n-type semiconductor region including a portion facing the p-type semiconductor region An electrode and
A light receiving device in which at least one of a portion of the p-type semiconductor region facing the n-type semiconductor region and a portion of the n-type semiconductor region facing the p-type semiconductor region has an uneven shape.
受光光量に応じた電荷を発生させる受光素子と、
前記受光素子から発生した電荷を蓄積させる容量素子と、
前記容量素子に蓄積された電荷を光電流として取り出す出力素子と、
前記出力素子によって電荷が取り出された後に前記容量素子に残留する電荷を放出させる放出素子と
を備え、
前記受光素子は、
面内方向において所定の間隙を介して互いに対向する一対の第一導電型半導体領域と前記一対の第一導電型半導体領域の間隙に設けられた第二導電型半導体領域とを有する半導体層と、
前記一対の第一導電型半導体領域および前記第二導電型半導体領域に別個に接する電極と、
前記第一導電型半導体領域のうち前記第二導電型半導体領域との対向部分と前記第二導電型半導体領域のうち前記第一導電型半導体領域との対向部分とを含む部分との対向領域に形成されたゲート絶縁膜およびゲート電極と
を備え、
前記第一導電型半導体領域のうち前記第二導電型半導体領域との対向部分および前記第二導電型半導体領域のうち前記第一導電型半導体領域との対向部分の少なくとも一方が凹凸形状となっている受光装置。
A light receiving element that generates an electric charge according to the amount of received light;
A capacitive element for accumulating charges generated from the light receiving element;
An output element for taking out the electric charge accumulated in the capacitive element as a photocurrent;
A discharge element that discharges the charge remaining in the capacitive element after the charge is taken out by the output element;
The light receiving element is
A semiconductor layer having a pair of first conductivity type semiconductor regions facing each other with a predetermined gap in the in-plane direction and a second conductivity type semiconductor region provided in a gap between the pair of first conductivity type semiconductor regions;
Electrodes that are in separate contact with the pair of first conductive semiconductor regions and the second conductive semiconductor regions;
In a facing region between a portion of the first conductivity type semiconductor region facing the second conductivity type semiconductor region and a portion of the second conductivity type semiconductor region including a portion facing the first conductivity type semiconductor region. A formed gate insulating film and a gate electrode,
At least one of the first conductive type semiconductor region facing the second conductive type semiconductor region and at least one of the second conductive type semiconductor region facing the first conductive type semiconductor region has an uneven shape. Light receiving device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018198314A (en) * 2017-05-24 2018-12-13 ツィンファ ユニバーシティ Photodetector
US10600925B2 (en) 2017-05-24 2020-03-24 Tsinghua University Solar battery
US10748992B2 (en) 2017-05-24 2020-08-18 Tsinghua University Semiconductor element

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63161666A (en) * 1986-12-25 1988-07-05 Canon Inc Photoelectric conversion device
JPH01128567A (en) * 1987-11-13 1989-05-22 Canon Inc electronic circuit equipment
JP2000156523A (en) * 1997-08-29 2000-06-06 Ntt Electornics Corp Semiconductor device
JP2005079438A (en) * 2003-09-02 2005-03-24 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd Photo-diode and method for driving the same
JP2008198646A (en) * 2007-02-08 2008-08-28 Casio Comput Co Ltd Photoelectric conversion device and display panel having the same
JP2008235756A (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Sony Corp Light receiving element and display device including the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63161666A (en) * 1986-12-25 1988-07-05 Canon Inc Photoelectric conversion device
JPH01128567A (en) * 1987-11-13 1989-05-22 Canon Inc electronic circuit equipment
JP2000156523A (en) * 1997-08-29 2000-06-06 Ntt Electornics Corp Semiconductor device
JP2005079438A (en) * 2003-09-02 2005-03-24 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd Photo-diode and method for driving the same
JP2008198646A (en) * 2007-02-08 2008-08-28 Casio Comput Co Ltd Photoelectric conversion device and display panel having the same
JP2008235756A (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Sony Corp Light receiving element and display device including the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018198314A (en) * 2017-05-24 2018-12-13 ツィンファ ユニバーシティ Photodetector
US10600925B2 (en) 2017-05-24 2020-03-24 Tsinghua University Solar battery
US10748992B2 (en) 2017-05-24 2020-08-18 Tsinghua University Semiconductor element
US10847737B2 (en) 2017-05-24 2020-11-24 Tsinghua University Light detector

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