[發(fā)明專利]光電轉(zhuǎn)換元件和光電轉(zhuǎn)換裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210153336.2
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN102800735B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 山田泰弘;田中勉;高德真人;伊藤良一;千田滿
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼半導(dǎo)體解決方案公司
• 主分類號: H01L31/105
• 分類號: H01L31/105
• 代理公司: 北京信慧永光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11290
• 代理人: 陳桂香,武玉琴

相關(guān)申請的交叉參考

本發(fā)明包含與2011年8月15日向日本專利局提交的日本在先專利申請JP 2011-177460的公開內(nèi)容以及與2011年5月27日向日本專利局提交的日本在先專利申請JP 2011-119502的公開內(nèi)容相關(guān)的主題，在此將這些在先申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種諸如適用于放射線攝像裝置（radiographic imager）和接觸式傳感器的光電轉(zhuǎn)換元件，以及采用該光電轉(zhuǎn)換元件的光電轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)

近年來已經(jīng)出現(xiàn)將PIN（Positive Intrinsic Negative Diode）光電二極管作為光電轉(zhuǎn)換元件，用于放射線攝像裝置和接觸式傳感器。這些PIN型光電二極管具有夾在p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層之間的所謂的i型半導(dǎo)體層，從而能夠產(chǎn)生對應(yīng)于入射光的光量的信號電荷（例如，日本特開公報(bào)2008-277710號和2011-14752號）。

然而，如果p型、n型和i型半導(dǎo)體層按照一個(gè)位于另一個(gè)上部的方式上下層疊成例如日本特開公報(bào)2011-14752號所述的PIN型光電二極管，那么該光電二極管可能容易受光學(xué)噪聲的影響。在例如放射線攝像裝置中使用這種光電二極管會造成圖像質(zhì)量劣化。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是，期望提供一種有助于使光學(xué)噪聲的影響降低的光電轉(zhuǎn)換元件和光電轉(zhuǎn)換裝置。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，光電轉(zhuǎn)換元件包括：第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層、第三導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體層和遮光層。所述第一半導(dǎo)體層設(shè)置在所述基板上方。所述第二半導(dǎo)體層設(shè)置在比第一半導(dǎo)體層更高的層中。所述第三半導(dǎo)體層設(shè)置在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層之間，并且導(dǎo)電率比第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層低。所述遮光層設(shè)置在所述基板和第一半導(dǎo)體層之間。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，光電轉(zhuǎn)換裝置包括多個(gè)像素，其中每個(gè)像素包括本發(fā)明實(shí)施例所述的光電轉(zhuǎn)換元件。

在本發(fā)明實(shí)施例所述的光電轉(zhuǎn)換元件和光電轉(zhuǎn)換裝置中，第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層設(shè)置在第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層上方，并且所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層之間夾著第三導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體層。這樣能夠根據(jù)從第二半導(dǎo)體層側(cè)入射的光得到信號電荷（使得能進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換）。在從第二半導(dǎo)體層側(cè)射入的光中，穿過第三半導(dǎo)體層和第一半導(dǎo)體層并且從基板側(cè)射出的光被設(shè)置在所述基板和第一半導(dǎo)體層之間的遮光層遮擋。同時(shí)，從所述基板側(cè)朝第一半導(dǎo)體層前進(jìn)的光被遮擋。

在本發(fā)明實(shí)施例所述的光電轉(zhuǎn)換元件和光電轉(zhuǎn)換裝置中，從基板側(cè)依次設(shè)置第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層、第三半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層。此外，在所述基板和第一半導(dǎo)體層之間設(shè)置遮光層。這樣能夠抑制不想要的光（光學(xué)噪聲）通過第一半導(dǎo)體層進(jìn)出光電轉(zhuǎn)換元件，從而有助于減小光學(xué)噪聲的影響。

此外，在本發(fā)明實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置中，抑制了例如所謂的相鄰像素之間的串?dāng)_。因此，能夠抑制諸如分辨率降低等攝影圖像質(zhì)量的劣化。另一方面，能夠抑制接觸式傳感器中發(fā)生錯誤檢測。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例的光電二極管的大致結(jié)構(gòu)的剖面圖；

圖2A至圖2M是表示圖1所示光電二極管的制造方法的剖面圖；

圖3是用于說明比較例的光電二極管的光接收操作的剖面示意圖；

圖4是用于說明圖1所示光電二極管的光接收操作的剖面示意圖；

圖5A和圖5B是用于說明由圖1所示光電二極管實(shí)現(xiàn)的其它效果的剖面示意圖；

圖6是用于說明通過圖1所示光電二極管實(shí)現(xiàn)的另一個(gè)效果的特性圖；

圖7是表示變形例1中的光電二極管的大致結(jié)構(gòu)的剖面圖；

圖8表示應(yīng)用示例中的光電轉(zhuǎn)換裝置的總體結(jié)構(gòu)的功能框圖；

圖9是圖8所示像素部中的像素電路（有源驅(qū)動）的示例；

圖10是圖8所示像素部中的像素電路（無源驅(qū)動）的示例；

圖11是圖10所示像素電路的另一個(gè)示例；

圖12是表示設(shè)置在圖8所示的單位像素中的光電二極管和晶體管的大致結(jié)構(gòu)的剖面圖；

圖13是變形例2的光電二極管和晶體管的大致結(jié)構(gòu)的剖面圖；

圖14是變形例3的光電二極管和晶體管的大致結(jié)構(gòu)的剖面圖；

圖15是適用于圖14所示結(jié)構(gòu)示例的像素電路的示例；以及

圖16是變形例4的光電二極管和晶體管的大致結(jié)構(gòu)的剖面圖。

具體實(shí)施方式