[发明专利]光电转换元件、光电转换装置、及图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及例如PIN二极管等光电转换元件、及具备这样的光电转换元件的光电转换装置、和具备这样的光电转换装置的图像传感器的技术领域。

背景技术

作为这种图像传感器的一例，公开有一种被以有源矩阵方式驱动的图像传感器(例如参照专利文献1。)。在这样的图像传感器中，作为光电转换元件，使用了相互层叠了p型半导体层(P层)、由非晶质半导体层形成的受光层(i层)、及n型半导体层(n层)的PIN二极管。

[专利文献1]特开平11-121731号公报

这里，为了提高用于对检测对象物进行检测的检测能力，要求提高对于红外光的灵敏度。但是，在这种图像传感器所使用的PIN二极管等光电转换元件中，提高对于红外光的灵敏度、和检测微小的光量存在相互制约的关系。因此，在技术上难以同时实现对于红外光灵敏度的提高、和微小光量的检测，存在难以将图像传感器的检测能力提高到红外光的波长区域这一问题。

发明内容

因此，本发明是鉴于上述问题点等而提出的，其课题在于，提供例如检测红外光的检测性能得以提高的光电转换元件、及光电转换装置、以及图像传感器。

本发明涉及的光电转换元件为了解决上述课题而提出，具备：由微结晶半导体构成的受光层、在前述受光层的一面侧形成的第1导电型的第1半导体层、和夹设在前述第1半导体层及前述受光层之间且由非晶质半导体构成的第1中间层。

根据本发明涉及的光电转换元件，例如取代非晶硅等非晶质半导体层而由微晶硅(以下称为“μC-Si”)等微结晶半导体构成受光层。根据这样的受光层，与使用非晶硅等非晶质半导体层的情况相比，对于红外光可提高受光灵敏度。

第1半导体层例如是n型的非晶硅层等半导体层，形成在前述受光层的一个面侧。

第1中间层夹设在前述第1半导体层及前述受光层之间，例如由非晶硅等非晶质半导体构成。根据这样的第1中间层，可抑制因在受光层中使用微结晶半导体而产生的泄漏电流的增大。

因此，根据本发明涉及的光电转换元件，可提高对于红外光的受光灵敏度，且可检测低光量的光，能够提高用于对检测对象物进行检测的检测性能。

在本发明涉及的光电转换元件的一个方式中，也可构成为，具备：在前述受光层的另一个面侧形成的第2导电型的第2半导体层；和夹设在前述第2半导体层及前述受光层间，且由非晶质半导体构成的第2中间层。

根据该方式，由于在受光层的一个面侧及另一个面侧分别形成了第1中间层及第2中间层，所以与仅在受光层的一个面及另一个面的一侧形成中间层的情况相比，可进一步抑制泄漏电流的产生。

在本发明涉及的光电转换元件的另一方式中，可构成为，具备：形成在前述受光层的另一个面侧、且作为第2导电型微结晶半导体层的第3半导体层。

根据该方式，可在抑制泄漏电流产生的同时，提高对于红外光的检测性能。

本发明涉及的光电转换装置为了解决上述课题而提出，具备：光电转换元件，其具有：(i)由微结晶半导体构成的受光层，(ii)在前述受光层的一个面侧形成的第1导电型的第1半导体层，(iii)夹设在前述第1半导体层及前述受光层之间、且由非晶质半导体构成的第1中间层，(iv)在前述受光层的另一个面侧形成的第2导电型的第2半导体层，及(v)夹设在前述第2半导体层及前述受光层之间、且由非晶质半导体构成的第2中间层；导电部，其与前述第2半导体层电连接；和薄膜晶体管，其借助前述导电部与前述光电转换元件电连接，且对前述光电转换元件进行驱动；前述薄膜晶体管具有由多晶硅构成的半导体层。

根据本发明涉及的光电转换装置，不仅可使用具有由多晶硅构成的半导体层的薄膜晶体管，并且与上述的光电转换元件同样，可提高对于红外光的受光灵敏度，且可检测低光量的光，由此能够提高用于对检测对象物进行检测的检测性能。

本发明涉及的光电转换装置为了解决上述课题而提出，具备：光电转换元件，其具有(i)由微结晶半导体构成的受光层，(ii)在前述受光层的一个面侧形成的第1导电型的第1半导体层，(iii)夹设在前述第1半导体层及前述受光层之间、且由非晶质半导体构成的第1中间层，及(iv)形成在前述受光层的另一个面侧、且作为第2导电型微结晶半导体层的第3半导体层；导电部，其与前述第3半导体层电连接；和薄膜晶体管，其借助前述导电部与前述光电转换元件电连接，且对前述光电转换元件进行驱动；前述薄膜晶体管具有由多晶硅构成的半导体层。