本发明专利技术涉及光电转换元件和光电转换装置。所述光电转换元件包括：设置在基板上的第一导电型的第一半导体层；第二导电型的第二半导体层，所述第二半导体层设置在比所述第一半导体层高的层中；第三导电型的第三半导体层，所述第三半导体层设置在所述第一半导体层和所述第二半导体层之间，并且所述第三半导体层的电导率低于所述第一半导体层和所述第二半导体层；以及遮光层，所述遮光层设置在所述基板和所述第一半导体层之间。本发明专利技术的光电转换元件能使光学噪声的影响降低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种诸如适用于放射线摄像装置(radiographic imager)和接触式传 感器的光电转换元件，以及采用该光电转换元件的光电转换装置。
技术介绍
近年来已经出现将PIN (Positive Intrinsic Negative Diode)光电二极管作为光电转换元件，用于放射线摄像装置和接触式传感器。这些PIN型光电二极管具有夹在p型半导体层和n型半导体层之间的所谓的i型半导体层，从而能够产生对应于入射光的光量的信号电荷(例如，日本特开公报2008-277710号和2011-14752号)。然而，如果p型、n型和i型半导体层按照一个位于另一个上部的方式上下层叠成例如日本特开公报2011-14752号所述的PIN型光电二极管，那么该光电二极管可能容易受光学噪声的影响。在例如放射线摄像装置中使用这种光电二极管会造成图像质量劣化。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是，期望提供一种有助于使光学噪声的影响降低的光电转换元件和光电转换装置。根据本专利技术的实施例，光电转换元件包括第一导电型的第一半导体层、第二导电型的第二半导体层、第三导电型的第三半导体层和遮光层。所述第一半导体层设置在所述基板上方。所述第二半导体层设置在比第一半导体层更高的层中。所述第三半导体层设置在第一半导体层和第二半导体层之间，并且导电率比第一半导体层和第二半导体层低。所述遮光层设置在所述基板和第一半导体层之间。根据本专利技术的实施例，光电转换装置包括多个像素，其中每个像素包括本专利技术实施例所述的光电转换元件。在本专利技术实施例所述的光电转换元件和光电转换装置中，第一导电型的第一半导体层设置在第二导电型的第二半导体层上方，并且所述第一半导体层和所述第二半导体层之间夹着第三导电型的第三半导体层。这样能够根据从第二半导体层侧入射的光得到信号电荷(使得能进行光电转换)。在从第二半导体层侧射入的光中，穿过第三半导体层和第一半导体层并且从基板侧射出的光被设置在所述基板和第一半导体层之间的遮光层遮挡。同时，从所述基板侧朝第一半导体层前进的光被遮挡。在本专利技术实施例所述的光电转换元件和光电转换装置中，从基板侧依次设置第一导电型的第一半导体层、第三半导体层和第二导电型的第二半导体层。此外，在所述基板和第一半导体层之间设置遮光层。这样能够抑制不想要的光(光学噪声)通过第一半导体层进出光电转换元件，从而有助于减小光学噪声的影响。此外，在本专利技术实施例的光电转换装置中，抑制了例如所谓的相邻像素之间的串扰。因此，能够抑制诸如分辨率降低等摄影图像质量的劣化。另一方面，能够抑制接触式传感器中发生错误检测。附图说明图I是表示本专利技术实施例的光电二极管的大致结构的剖面图；图2A至图2M是表示图I所示光电二极管的制造方法的剖面图；图3是用于说明比较例的光电二极管的光接收操作的剖面示意图； 图4是用于说明图I所示光电二极管的光接收操作的剖面示意图；图5A和图5B是用于说明由图I所示光电二极管实现的其它效果的剖面示意图；图6是用于说明通过图I所示光电二极管实现的另一个效果的特性图；图7是表示变形例I中的光电二极管的大致结构的剖面图；图8表示应用示例中的光电转换装置的总体结构的功能框图；图9是图8所示像素部中的像素电路(有源驱动)的示例；图10是图8所示像素部中的像素电路(无源驱动)的示例；图11是图10所示像素电路的另一个示例；图12是表示设置在图8所示的单位像素中的光电二极管和晶体管的大致结构的剖面图；图13是变形例2的光电二极管和晶体管的大致结构的剖面图；图14是变形例3的光电二极管和晶体管的大致结构的剖面图；图15是适用于图14所示结构示例的像素电路的示例；以及图16是变形例4的光电二极管和晶体管的大致结构的剖面图。具体实施例方式下面将参照附图对本专利技术的优选实施例进行说明。应当注意，将按如下顺序进行说明。I.实施例(光电二极管的示例，其中遮光层设置在下部半导体层(p型，多晶硅)下的层中)2.变形例I (遮光层布置的另一个示例)3.应用示例(使用上述光电二极管的光电转换装置(放射线摄像装置或接触式传感器)的示例)4.变形例2 (在不同的层中设置遮光层和栅极的示例)5.变形例3 (从下侧(p型半导体层)得出信号的示例)6.变形例4 (从下侧(n型半导体层)得出信号的示例)实施例结构图I表示本专利技术实施例所述的光电二极管(光电二极管I)的大致结构。光电二极管I是用于产生与入射光(接收到的光)的光量对应的电荷(光电荷)并且将所产生的电荷存储在其内部的光电转换元件。光电二极管I是在P型半导体层和n型半导体层之间夹有i型半导体层(本征半导体层)的PIN光电二极管。光电二极管I例如具有从由玻璃或其它材料制成的基板11侧依次层叠的P型半导体层122、i型半导体层123和n型半导体层124。更具体地，在光电二极管I中，在所述基板11上(更确切地说，是在后述绝缘膜121上)的选择区域中设置p型半导体层122。设置第一层间绝缘膜112A，该第一层间绝缘膜112A具有与p型半导体层122相对的接触孔Hl0 i型半导体层123以填充第一层间绝缘膜112A的接触孔Hl的方式设置在p型半导体层122上。在该i型半导体层123上形成n型半导体层124。在n型半导体层124和第一层间绝缘膜112A上设置第二层间绝缘膜112B。第二层间绝缘膜112B形成有与n型半导体层124相对的接触孔H2。上部电极125通过接触孔H2连接在n型半导体层124上。应当注意，虽然这里展示的是其中p型半导体层122设置在基板侧(下部侧)而n 型半导体层124位于顶部的结构，但是也可以采用相反的结构，S卩，其中n型半导体层124 设置在下部侧(基板侧)而P型半导体层122位于顶部。另一方面，p型半导体层122对应于本专利技术实施例中的“第一半导体层”的具体示例，n型半导体层124对应于“第二半导体层”的具体示例，i型半导体层123对应于“第三半导体层”的具体示例。绝缘膜121是包括诸如二氧化硅(Si02)、氮氧化硅(SiONx)以及氮化硅(SiNx)膜之一的单层膜，或者是含有上述两种以上膜的层叠膜。应当注意，如果例如在光电转换装置的每个像素中使用光电二极管1，则绝缘膜121可以形成为与设置在同一像素中的晶体管的栅极绝缘膜相同的层(绝缘膜121可以兼作栅极绝缘膜)。p型半导体层122是由诸如多晶硅等低电阻率的半导体材料制成。向p型半导体层122掺杂例如硼(B)，以形成p+区域。p型半导体层122具有例如40nm至50nm的厚度。在本实施例中，P型半导体层122作为用于得到信号电荷的下部电极，并且连接到后述存储节点N (p型半导体层122作为存储节点N)。然而，应当指出，如果是从n型半导体层124得到信号，则P型半导体层122可以连接到后述的用于为光电转换提供基准电位的电源配线(后述的端子133)。应当注意，虽然在本实施例中将通过例如其中p型半导体层122是由多晶硅制成的例子来进行说明，但是P型半导体层122也可以由微晶硅制成。第一层间绝缘膜112A和第二层间绝缘膜112B是例如通过层叠诸如二氧化硅和氮化硅膜等绝缘膜形成。在光电二极管I用于光电转换装置中的每个像素的情况下，例如第一层间绝缘膜112A和第二层间绝缘膜112B可本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光电转换元件，包括：第一导电型的第一半导体层，所述第一半导体层设置在基板上方；第二导电型的第二半导体层，所述第二半导体层设置在比所述第一半导体层高的层中；第三导电型的第三半导体层，所述第三半导体层设置在所述第一半导体层和所述第二半导体层之间，并且所述第三半导体层的电导率低于所述第一半导体层和所述第二半导体层的电导率；以及遮光层，所述遮光层设置在所述基板和所述第一半导体层之间。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山田泰弘，田中勉，高德真人，伊藤良一，千田满，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：
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