光电转换元件、固体摄像装置以及电子设备的制造方法_3

文档序号:9067245阅读:来源:国知局
有机层13选择性地检测(吸收)指定颜色的光(红色光、绿色光或蓝色光),从而产生电子一空穴对。从下部电极12侧取出所产生的电子一空穴对中的例如电子,并积蓄在基板11内,另一方面,空穴从上部电极14侧通过未图示的布线层被排出。如上所述积蓄的各色的光接收信号分别被读出至后述的垂直信号线Lsig,从而能够获得红、绿、蓝各色的摄像数据。
[0055](比较例)
[0056]图3是示出了根据本实施方式的比较例(比较例I)的光电转换元件的样本(样本100a)的构成的立体图。作为比较例1,在石英构成的基板101上,蒸镀由喹吖啶酮和SubPC的二元系共淀积膜构成的有机层102之后,形成ITO形成的电极103,并进行高温退火(250°C左右、数分钟),从而制备了样本100a。利用光学显微镜拍摄该样本10a的有机层102的截面,图4的(A)示出了明视野图像,图4的(B)示出了暗视野图像。如上所述,在使用喹吖啶酮和SubPC的二元系共淀积膜构成的有机层102的比较例I中,通过材料的迁移形成构造体,膜质不均匀。并且,喹吖啶酮优先凝聚,产生有相分离。
[0057]图5是示出了根据本实施方式的比较例(比较例2-1)的光电转换元件的样本(样本100b)构成的立体图。作为比较例2-1,在基板101上,通过BCP (低玻璃转移温度)构成的中间层104蒸镀有机层102 (喹吖啶酮和SubPC的共淀积膜)之后,形成电极103,并进行高温退火(250°C左右、数分钟),从而制备了样本100b。利用光学显微镜拍摄该样本10b的有机层102的截面,图6的(A)示出了明视野图像,图6的(B)示出了暗视野图像。如上所述,在有机层102和基板101之间设置由BCP构成的中间层104的比较例2_1也发生有斑点,膜质不均匀。
[0058]并且,作为比较例(比较例2-2),利用光学显微镜摄影将具有高玻璃转移温度的PT⑶I用作中间层104的有机层102的截面,以该中间层104代替了在上述样本10b的BCP。图7的(A)示出了其明视野图像,图7的(B)示出了暗视野图像。如上所述,在有机层102和基板101之间设置由PT⑶I构成的中间层104的比较例2_2,也发生有斑点,膜质不均匀。
[0059]如上所述,在由包括P型有机半导体和η型有机半导体的共淀积膜构成的有机层102中,由于制造工序(高温热处理)发生斑点等,膜质不均匀。这是因为P型有机半导体和η型有机半导体中的一个(在这里是作为P型有机半导体的喹吖啶酮)优先凝聚,在有机层102内产生了相分离。
[0060]对此,在本实施方式中,在包括P型有机半导体A (例如喹吖啶酮)和η型有机半导体B (例如SubPC)的有机层13还添加了作为有机半导体A的衍生物的有机半导体Cl (二甲基喹吖啶酮)。如上所述,有机层13包括P型以及η型的有机半导体A、B之外还包括其中凝聚性较高的一个(有机半导体A)的类似物(有机半导体Cl),从而抑制有机半导体A的凝聚,下降斑点的发生。如图8的(A)所示,这是因为有机半导体A的分子(QD分子130a)的有规则的排列被有机半导体Cl的分子(二甲基QD分子130b)崩溃(紊乱)。详细地,喹吖啶酮分子之间由于分子之间力而容易凝聚,但是,例如对于喹吖啶酮使用在2、9位置配置甲基的衍生物,从而能够在未大幅改变电特性的情况下抑制斑点发生。
[0061]并且,图9示出了本实施方式的元件构造的能带图。示出了在ΙΤ0(功函数4.8eV)构成的电极和铝(功函数4.3eV)构成的电极之间设置有机半导体A、B、C1的三元系共淀积膜的例子。此外,喹B丫唳酮的最高被占轨道(HOMO:Highest Occupied Molecular Orbital)的能级是约 5.3eV,最低空轨道(LUM0:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)的能级是约3.2eV。并且,SubPC的最高被占轨道的能级是约5.4eV,最低空轨道的能级是约3.3eV。
[0062]如以上说明,在本实施方式中,在包括P型有机半导体A以及η型有机半导体B的有机层13添加了作为有机半导体A的衍生物的有机半导体Cl。从而,在制造工序中的高温热处理,抑制有机半导体A的凝聚,能够减少有机层13中的膜质的不均匀。因此,能够抑制热处理导致的有机层13 (光电转换层)的性能恶化。
[0063]接着,对根据上述实施方式的光电转换元件(像素)的变形例进行说明。此外,在下面说明中,对于与上述实施方式相同的构成要素标注相同的符号,适当省略说明。
[0064]〈变形例〉
[0065]图11是示出根据变形例的有机层13所包括的有机半导体(有机半导体A、B、C 2)的三元系混合比的例子的图。在本变形例中,有机层13包括与上述实施方式相同的有机半导体A (喹吖啶酮)以及有机半导体B (辅助酞菁),同时,作为有机半导体A的衍生物,添加了与有机半导体Cl不同的有机半导体C 2 (二氯喹吖啶酮)。在图11中示出了有机半导体A、B、C2 的 3 元系混合比(A: B: C 2) = si (50:50:0)、s2 (25:50:25)、s3 (O:50:50)、s4 (50:25:25), s5 (25:25:50)、s6 (50:0:50)以及这时有机层13是否发生有斑点。此夕卜,与上述实施方式相同地,这是对将按照上述混合比Si?s6混合有机半导体A、B、C 2后共淀积在石英基板(基板温度60°C以及0°C)上,之后高温退火(250°C左右,数分钟)来形成的有机层13的截面进行观察,并基于评价是否发生斑点的结果示出的。在Si?s6的各点,对于未观察到斑点发生处标注“〇”的标记,对于观察到斑点发生处标注了“Λ”的标记。并且,在基板温度为60 V时用实线表示这些标记,(TC时用虚线表示。
[0066]如上所述,作为有机半导体A (喹吖啶酮)的衍生物,并不限定于上述实施方式的有机半导体Cl (二甲基喹吖啶酮),还可以使用有机半导体C 2 (二氯喹吖啶酮)。并且,只要是有机半导体A的衍生物或异构体等类似物,即可用作有机半导体A的抗凝集剂,因此,并不限定于上述物质,能够将其他各种物质用作三元系中的添加材料。并且,关于有机半导体A、B,并不限定于图2以及图11所示的喹吖啶酮以及辅助酞菁的组合,能够从上述的各种P型以及η型有机半导体选择各种组合。
[0067]〈固体摄像装置的整体构成〉
[0068]图12是将在上述实施方式说明的光电转换元件用于各像素的固体摄像装置(固体摄像装置I)的功能框图。该固体摄像装置I是CMOS图像传感器,具有作为摄像区域的像素部la,同时具有例如行扫描部131、水平选择部133、列扫描部134以及系统控制部132构成的电路部130。电路部130与该像素部Ia的周边区域或者像素部Ia层叠,可以设在像素部Ia的周边区域,也可以与像素部Ia层叠(在与像素部Ia相对的区域)设置。
[0069]像素部Ia具有例如矩阵状二维设置的多个单位像素p(相当于光电转换元件10)。对于该单位像素P,例如为每行像素布线有像素驱动线Lread (具体的来讲,行选择线以及复位控制线),为每列像素布线有垂直信号线Lsig。像素驱动线Lread用于传送来自像素的读出信号用的驱动信号。像素驱动线Lread的一端连接在对应于行扫描部131的各行的输出端。
[0070]行扫描部131由移位寄存器或地址解码器等构成,是例如按照行单位驱动像素部Ia的各像素P的像素驱动部。从通过行扫描
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