[發明專利]光電轉換元件及其制造方法

有效

• 申請號: 201110219218.2
• 申請日: 2011-08-02
• 公開（公告）號: CN102376814A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 山田泰弘;田中勉;高德真人;伊藤良一
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L31/105
• 分類號: H01L31/105;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 陳桂香;武玉琴

相關申請的交叉參考

本申請包含與2010年8月10日向日本專利局提交的日本在先專利申請JP?2010-179555的公開內容相關的主題，在這里將該在先申請的全部內容以引用的方式并入本文。

技術領域

本發明涉及諸如PIN光電二極管之類的用于如放射線成像裝置和光學觸摸傳感器等的光電轉換元件及其制造方法。

背景技術

正-本征-負(Positive?Intrinsic?Negative，PIN)光電二極管在放射線成像裝置和光學觸摸面板等中用作光電轉換元件。這類PIN光電二極管具有如下結構：所謂的i型半導體層位于p型半導體層和n型半導體層之間，從而能夠取出其電荷量取決于入射光的光量的信號電荷。

期望進一步增強這類光電二極管的光學靈敏性，為此提出了各種設計方案(參照如日本專利公開公報No.2000-156522)。日本專利公開公報No.2000-156522披露了一種光電轉換裝置，在該光電轉換裝置中，光電轉換器中的半導體層延伸到晶體管部，該延伸部用作遮光層，由此保證高的開口率以及提高了圖案精確度，從而增強了靈敏度。

然而，在上述PIN光電二極管中，i型半導體層設置成從層間絕緣膜中形成的孔的內部延伸到層間絕緣膜的上表面。因而，由于孔的形狀(側壁部的臺階)的原因，i型半導體層上施加有應力，從而產生裂縫。尤其是，如果增加i型半導體層的膜厚度以便增強光學靈敏性，則該應力也會變大。這類裂縫的問題在于充當泄露路徑且增加了暗電流。

發明內容

由此，本發明旨在提供一種能夠抑制由裂縫導致的暗電流增加的光電轉換元件及其制造方法。

本發明的實施例提供了一種光電轉換元件。所述光電轉換元件包括：第一半導體層，其表現出第一導電類型，并設置在基板上方的選擇區域中；第二半導體層，其表現出與所述第一導電類型不同的第二導電類型，并設置成與所述第一半導體層相對；及第三半導體層，其設置在所述第一半導體層和所述第二半導體層之間，并大體上表現出本征導電類型。所述第三半導體層具有至少一個不與所述第一半導體層接觸的角部。

本發明的另一實施例提供了一種光電轉換元件的制造方法。所述方法包括以下步驟：在基板上方的選擇區域中形成表現出第一導電類型的第一半導體層；及在所述第一半導體層上形成第三半導體層。所述第三半導體層具有至少一個不與所述第一半導體層接觸的角部，并大體上表現出本征導電類型。所述方法還包括以下步驟：在所述第三半導體層上形成表現出第二導電類型的第二半導體層。

根據本發明的實施例的所述光電轉換元件和所述光電轉換元件的制造方法，如果由于例如第三半導體層的形狀所引起的應力的影響的原因而在第三半導體層中產生裂縫，則由于第三半導體層具有角部，所以所產生的裂縫的起點(或終點)總是第三半導體層的角部。由于這類角部不與第一半導體層接觸，所以阻止了所產生的裂縫作為泄漏路徑。或者，抑制了裂縫本身的發生。

根據本發明的實施例的所述光電轉換元件和所述光電轉換元件的制造方法，設置在第一和第二半導體層之間的第三半導體層具有不與第一半導體層接觸的角部。因此，例如，當在第三半導體層中產生裂縫時，能夠阻止裂縫作為泄漏路徑。或者，能夠抑制裂縫本身的發生。因此，能夠抑制由于裂縫所引起的暗電流的增加。

附圖說明

圖1是表示本發明實施例的光電轉換元件的結構的剖面圖；

圖2是表示圖1所示的光電轉換元件中的p型半導體層、i型半導體層(n型半導體層)和孔部的平面結構的示意圖；

圖3是表示圖2所示的光電轉換元件沿線B-B′的結構的剖面圖；

圖4A～圖4C是說明圖1所示的光電轉換元件的制造方法的剖面圖；

圖5A～圖5C是表示圖4A～圖4C的后續步驟的剖面圖；

圖6A和圖6B是表示圖5A～圖5C的后續步驟的剖面圖；

圖7A和圖7B是表示圖6A和圖6B的后續步驟的剖面圖；

圖8A和圖8B是表示圖7A和圖7B的后續步驟的剖面圖；

圖9是表示對比示例的p型半導體層、i型半導體層(n型半導體層)和孔部的平面結構的示意圖；

圖10A和圖10B表示圖9所示的光電轉換元件的剖面結構，其中，圖10A是沿線A-A′的剖面圖，圖10B是沿線B-B′的剖面圖；

圖11A和圖11B是說明i型半導體層中產生的裂縫的示意圖，其中，圖11A表示對比示例，圖11B表示實施例；

圖12是i型半導體層中產生的裂縫的照片；