本发明专利技术提供一种光电转换元件和成像装置。所述光电转换元件以下列顺序包括：基板；包含氮化钛的下电极；包括光电转换层的有机层；和包含透明电极材料的上电极。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光电转换元件和成像装置。
技术介绍
固态成像设备(所谓的CCD传感器或CMOS传感器)广泛地已知作为在数字静物 照相机、数字摄像机、蜂窝式电话照相机、内窥镜照相机等中使用的图像传感器。在固态成 像设备中，含光电二极管的像素排列在半导体基板如硅芯片上，并且通过CXD或CMOS读出 电路获得对应于在每一个像素的光电二极管中产生的光电子的信号电荷。在固态成像设备中，在半导体基板上的每一个像素中不仅形成有光电二极管，而 且形成有信号读出电路以及与其连接的多层互连(interconnection)。因此，像素小型化的 发展伴随有引起下列现象的问题一个像素中占据的电路/互连区域相对增大，从而减小 光电二极管的光接收面积，即，“减小开口率(aperture ratio)”。开口率的减小导致成像 过程中光灵敏度的减小。为了解决这样的问题，JP-B-1-34509 (如在本文中使用的术语“ JP_B”是指“已审 查公布的日本专利申请”)已经提出了一种所谓的层叠固态成像设备，其中将光电转化层层 叠在半导体基板上方，所述半导体基板上形成有各种电路和互连，并且因而增大开口率。例 如，该成像设备具有下列构造大量的光电转换元件排列在与半导体基板平行的平面上，所 述光电转换元件各自含有在半导体基板上形成的像素电极，在像素电极上形成的光电转换 层，和在光电转换层上形成的对电极。附带地，所述像素电极和对电极有时分别称为下电极 和上电极。在该光电转换元件中，通过在像素电极和对电极之间施加偏压而在光电转换层 中产生的激子离解成电子和空穴，并且通过安置在半导体基板中的CCD或CMOS读出电路获 得与根据偏压移动到像素电极的电子或空穴电荷成正比例的信号。光电转换元件是这样的装置，其中根据从一对电极中的具有光透射性的透明电极 那侧入射的光，在光电转换层中产生电荷，并且从电极将产生的电荷作为信号电荷读出。对 于这样的光电转换元件，在JP-A_2008-72090(如本文中所使用的术语“JP-A”是指“未审查 公布的日本专利申请”)和JP-A-2007-273945中所述的那些光电转换元件是已知的。在JP-A-2008-72090和JP-A-2007-273945中，光电转换层由有机半导体组成，这 使得可以在确保大的吸收系数的同时形成薄的光电转换层，从而可以实现电荷对邻近像素 的较少扩散和光学混色(optical color mixing)和电气混色(electrical color mixing) (串扰(crosstalk))的减少。JP-A-2008-72090描述了一种光电转换元件，其中在透明基板例如玻璃上制备像 素电极，并且将透明导电氧化物(TCO)用于所述像素电极的材料。
技术实现思路
然而，发现在透明基板例如玻璃上安置由TCO等组成的像素电极的构造遭遇到像 素电极和含有光电转换层的有机层之间的粘附性降低。并不清楚粘附性降低的原因，但是据推测涉及(1)像素电极的表面不均勻性和 (2)像素电极的边缘部分(edge part)的台阶(step)。而且，像素电极和有机层之间的热膨胀系数的差别由于制造时的热处理中的热而 引起暗电流增大，这导致S/N的严重劣化，并且在此方面，存在改进的余地。本专利技术的一个目的是提供一种光电转换元件和成像装置，它们各自都成功地增强 了像素电极和有机材料之间的粘附性并且抑制了暗电流增大。本专利技术的上述目的可以由一种光电转换元件实现，所述光电转换元件以下列顺序 包括基板，下电极，包括光电转换层的有机层，和含有透明电极材料的上电极，其中所述下 电极含有氮化钛。本专利技术人已经发现，当在下电极和上电极之间具有含有光电转换层的有机层的光 电转换元件具有在基板上安置含有氮化钛的下电极的构造时，与在玻璃基板上制备TCO的 情况相比，增强了下电极和含有光电转换层的有机层之间的粘附性。而且，已经发现，其中将由氮化钛组成的下电极安置在基板上的构造使得能够增 强耐热性并且抑制暗电流增大。 根据本专利技术，可以提供各自成功地增强像素电极和有机材料之间的粘附性并且抑 制暗电流增大的光电转换元件和成像装置。附图说明图1是显示光电转换元件的一个构造实例的横截面示意图。图2是通过用原子力显微镜对下电极的表面进行照相所得到的图像。图3是通过用原子力显微镜对下电极的表面进行照相所得到的图像。图4是显示下电极的横截面的示意图。图5是通过用扫描电子显微镜对像素电极的边缘部分进行照相所得到的图像。图6是通过用扫描电子显微镜对像素电极的边缘部分进行照相所得到的图像。图7是显示成像装置的一个构造实例的示意性横截面图。具体实施例方式根据以下列顺序包括基板，下电极，含有光电转换层的有机层，和含有透明电极材 料的上电极的光电转化元件，所述光电转化元件是具有其中所述下电极含有氮化钛的构造 的光电转换元件，可以增强下电极和有机层之间的粘附性并且可以抑制暗电流的增大。具体描述光电转换元件的构造。(下电极)关于下电极的材料，通常使用金属例如铝和金或典型为ITO的金属氧化物。在此 构造中，在下电极中还含有氮化钛(TiN)，从而改善平坦性和粘附性并且显著抑制加热时的 暗电流。氮化钛在下电极中的含量基于重量优选为70%以上，更优选为90%以上。如果氮 化钛的含量小于70%，则电导率降低。归因于氧在氮化钛中的引入，经常含有氧化钛。在本专利技术中，氧化钛的含量优选为 10%以下，更优选为5%以下。如果氧化钛的含量超过10%，则电导率减小。4氮化钛的化学计量组成为Ti3N4，但是出于分析观点，该化学计量组成可以改变。已 经发现，N原子与Ti原子的比率与对有机层的粘附性和功函相关。考虑到对有机层的粘附 性和功函，该比率优选为1至3. 9摩尔N原子/3摩尔Ti原子，更优选为2至3. 8摩尔N原 子/3摩尔Ti原子。当该比率为3. 9摩尔以下的N原子/3摩尔Ti原子时，粘附性增强，并 且当该比率为2摩尔以上的N原子/3摩尔Ti原子时，功函变小并且可以保持接近4. 3eV, 即Ti原子的功函。此构造实例的光电转换元件优选配置为使得光从上电极侧入射，使得 在光电转换层中产生的电子在上电极侧被收集，并且使得空穴在下电极侧被收集。此时，归 因于上电极侧的功函与下电极侧的功函之间的差别，导致施加内置电场。普遍已知的是， 当将透明导电材料用于上电极侧时，功函较大，为约4. 6至5. 4eV(参见，例如，T. Vac. Sci. Technol.A17(4),1999年7月/8月，第1765-1772页，图12)。因此，用于下电极的材料优 选具有约4. 6eV以上，更优选4. 7eV以上的功函。可以通过下电极中氮化钛的氮和钛之间的组成比使功函变为4. 6eV以上。用于沉积含有氮化钛的下电极的方法包括气相沉积法，溅射法，CVD法等，但是最 优选使用基于下电极中氮化钛的氮和钛之间的组成比的CVD法。在下电极是多个被划分以用于每一个像素的像素电极的情况下，带来了增强多个 像素电极对有机层的粘附性的显著效果。在此情况下，下电极采取这样的构造，其中在平面 视图中(从光入射(indent)侧观察基板表面的情况)，多个正方形像素电极根据像素的位 置像瓷砖(tiles) —样排列。该多个像素电极1维地或2维地本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光电转换元件，其以下列顺序包括：基板；下电极；包括光电转换层的有机层；和包含透明电极材料的上电极，其中所述下电极包含氮化钛。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：泽木大悟，三井哲朗，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。