JP5814293B2 - PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND IMAGING ELEMENT, PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT MANUFACTURING METHOD, AND IMAGING ELEMENT MANUFACTURING METHOD - Google Patents

PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND IMAGING ELEMENT, PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT MANUFACTURING METHOD, AND IMAGING ELEMENT MANUFACTURING METHOD Download PDF

Info

Publication number
JP5814293B2
JP5814293B2 JP2013099300A JP2013099300A JP5814293B2 JP 5814293 B2 JP5814293 B2 JP 5814293B2 JP 2013099300 A JP2013099300 A JP 2013099300A JP 2013099300 A JP2013099300 A JP 2013099300A JP 5814293 B2 JP5814293 B2 JP 5814293B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
layer
heat treatment
fullerene
conversion element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013099300A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014003282A (en
Inventor
大悟 澤木
大悟 澤木
横山 裕
裕 横山
卓郎 椙山
卓郎 椙山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2013099300A priority Critical patent/JP5814293B2/en
Priority to KR1020147032098A priority patent/KR20150001833A/en
Priority to PCT/JP2013/063811 priority patent/WO2013176056A1/en
Publication of JP2014003282A publication Critical patent/JP2014003282A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5814293B2 publication Critical patent/JP5814293B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/633Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising polycyclic condensed aromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/636Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising heteroaromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/20Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50Photovoltaic [PV] devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/20Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H10K85/211Fullerenes, e.g. C60
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/621Aromatic anhydride or imide compounds, e.g. perylene tetra-carboxylic dianhydride or perylene tetracarboxylic di-imide
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

本発明は、有機物を含む光電変換層を備える光電変換素子、この光電変換素子を用いる撮像素子、ならびに、光電変換素子および撮像素子の製造方法に関する。詳しくは、暗電流の増加を抑制できる光電変換素子および撮像素子、ならびに、この光電変換素子の製造方法および撮像素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element including a photoelectric conversion layer containing an organic substance, an imaging element using the photoelectric conversion element, a photoelectric conversion element, and a method for manufacturing the imaging element. Specifically, the present invention relates to a photoelectric conversion element and an image pickup element that can suppress an increase in dark current, a method for manufacturing the photoelectric conversion element, and a method for manufacturing the image pickup element.

一対の電極と、この一対の電極の間に設けられる有機化合物を用いた光電変換層とを有する光電変換素子が知られている。現在、有機化合物を用いた光電変換素子や(固体)撮像素子の開発が進められている。   A photoelectric conversion element having a pair of electrodes and a photoelectric conversion layer using an organic compound provided between the pair of electrodes is known. Currently, development of photoelectric conversion elements and (solid) imaging elements using organic compounds is underway.

例えば、特許文献1には、放射線を吸収することによって発光する蛍光体層と、上部電極、下部電極、この上部および下部電極に挟まれた有機光電変換材料からなる光電変換膜を有する光電変換部を有する放射線撮像素子が記載されている。この放射線撮像素子は、光電変換膜が、蛍光体層が発した光を吸収して、電荷を生成することにより、放射線画像の撮像を行う。   For example, Patent Document 1 discloses a photoelectric conversion unit having a phosphor layer that emits light by absorbing radiation, an upper electrode, a lower electrode, and a photoelectric conversion film made of an organic photoelectric conversion material sandwiched between the upper and lower electrodes. A radiation imaging device is described. In this radiation imaging element, the photoelectric conversion film absorbs light emitted from the phosphor layer and generates charges, thereby capturing a radiation image.

また、特許文献2には、電極対の間に、有機光電変換材料からなる光電変換層と電荷ブロッキング層とを有し、かつ、光電変換層と電荷ブロッキング層との間に、ガラス転移温度が200℃以上の有機化合物で構成された中間層を有する光電変換素子、および、この光電変換素子を用いる撮像素子が記載されている。
さらに、特許文献3には、電極対の間に、有機光電変換材料からなる光電変換層を有し、かつ、光電変換層の電子スピン数が、1.0×1015/cm3以下である光電変換素子、および、この光電変換素子を用いる撮像素子が記載されている。
Further, Patent Document 2 has a photoelectric conversion layer and a charge blocking layer made of an organic photoelectric conversion material between electrode pairs, and a glass transition temperature between the photoelectric conversion layer and the charge blocking layer. A photoelectric conversion element having an intermediate layer composed of an organic compound at 200 ° C. or higher and an imaging element using the photoelectric conversion element are described.
Furthermore, Patent Document 3 has a photoelectric conversion layer made of an organic photoelectric conversion material between electrode pairs, and the photoelectric conversion layer has an electron spin number of 1.0 × 10 15 / cm 3 or less. A photoelectric conversion element and an imaging element using the photoelectric conversion element are described.

このような光電変換素子や撮像素子において、撮像する画像の画質劣化の一因として、暗電流が知られている。
また、特許文献2および特許文献3には、有機光電変換材料からなる光電変換層を形成し、あるいはさらに保護層等を形成した後に、熱処理(アニーリング/アニール処理)を行うことにより、暗電流を低減できることが記載されている。
In such photoelectric conversion elements and image sensors, dark current is known as a cause of image quality degradation of images to be captured.
Further, in Patent Document 2 and Patent Document 3, after forming a photoelectric conversion layer made of an organic photoelectric conversion material, or further forming a protective layer or the like, heat treatment (annealing / annealing treatment) is performed, whereby dark current is reduced. It is described that it can be reduced.

特開2009−32854号公報JP 2009-32854 A 特開2011−187918号公報JP 2011-187918 A 特開2011−199263号公報JP 2011-199263 A

特許文献2や特許文献3に示されるように、熱処理を行うことにより、有機光電変換材料を用いた光電変換素子等の暗電流を低減することができる。
しかしながら、光電変換素子や撮像素子の暗電流は、使用しているうちに、増加する場合が有る。すなわち、熱処理を行うことで、初期の暗電流を低減することができるが、これらの従来の方法では、製品が完成した後に生じる暗電流の増加を抑制できない。
そのため、光電変換素子や撮像素子など、従来の有機光電変換材料を用いる光電変換層を有する光電変換素子や撮像素子では、暗電流の増加によって、次第にノイズが増大し、S/N比が悪い画像となってしまう場合が有る。
As shown in Patent Literature 2 and Patent Literature 3, dark current of a photoelectric conversion element or the like using an organic photoelectric conversion material can be reduced by performing heat treatment.
However, the dark current of the photoelectric conversion element and the image pickup element may increase during use. That is, the initial dark current can be reduced by performing heat treatment, but these conventional methods cannot suppress an increase in dark current that occurs after the product is completed.
Therefore, in a photoelectric conversion element or an image sensor having a photoelectric conversion layer using a conventional organic photoelectric conversion material, such as a photoelectric conversion element or an image sensor, noise gradually increases due to an increase in dark current and an image with a poor S / N ratio. It may become.

本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、有機光電変換材料を用いる光電変換層を有する光電変換素子および撮像素子であって、暗電流の増加を抑制することができる光電変換素子および撮像素子、ならびに、この光電変換素子および撮像素子の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art, and is a photoelectric conversion element and an imaging element having a photoelectric conversion layer using an organic photoelectric conversion material, and suppressing an increase in dark current. It is an object to provide a photoelectric conversion element and an image sensor that can perform the above-described processes, and a method for manufacturing the photoelectric conversion element and the image sensor.

この目的を達成するために、本発明の光電変換素子は、基板上に、下部電極と、光電変換層を含む有機層と、上部電極とを、この順に積層してなり、かつ、光電変換層が、下記一般式(1)で示されるP型有機半導体およびフラーレンからなるN型有機半導体のバルクヘテロ構造体を有する有機光電変換材料を含む光電変換素子であって、
光電変換層のフラーレンの結晶化度が1〜5%であることを特徴とする光電変換素子を提供する。
(上記一般式(1)中、Zは少なくとも2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、または5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。L、L、およびLはそれぞれ独立に無置換メチン基、または置換メチン基を表す。Dは原子群を表す。nは0以上の整数を表す。)
In order to achieve this object, the photoelectric conversion element of the present invention is formed by laminating a lower electrode, an organic layer including a photoelectric conversion layer, and an upper electrode in this order on a substrate, and a photoelectric conversion layer Is a photoelectric conversion element including an organic photoelectric conversion material having a bulk heterostructure of an N-type organic semiconductor composed of a P-type organic semiconductor and fullerene represented by the following general formula (1):
Provided is a photoelectric conversion element, wherein the degree of crystallinity of fullerene in the photoelectric conversion layer is 1 to 5%.
(In the general formula (1), Z 1 represents a ring containing at least two carbon atoms and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. L 1 , L 2 and L 3 each independently represents an unsubstituted methine group or a substituted methine group, D 1 represents an atomic group, and n represents an integer of 0 or more.)

また、本発明の撮像素子は、光電変換素子を有する撮像素子であって、光電変換素子が、本発明の光電変換素子であることを特徴とする撮像素子を提供する。   Moreover, the imaging device of this invention is an imaging device which has a photoelectric conversion element, Comprising: A photoelectric conversion element is a photoelectric conversion device of this invention, The imaging device characterized by the above-mentioned is provided.

また、本発明の光電変換素子の製造方法は、基板上に、下部電極と、光電変換層を含む有機層と、上部電極とを、この順に積層してなり、かつ、光電変換層が、下記一般式(1)で示されるP型有機半導体およびフラーレンからなるN型有機半導体のバルクヘテロ構造体を有する有機光電変換材料を含む光電変換素子の製造方法であって、
光電変換層を形成した後で、かつ、光電変換層にX線が照射される前に、励起波長532nmで励起させた場合における光電変換層のPL強度を10%以上向上させる処理を行うことを特徴とする光電変換素子の製造方法を提供する。
(上記一般式(1)中、Z1は少なくとも2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、または5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。L1、L2、およびL3はそれぞれ独立に無置換メチン基、または置換メチン基を表す。D1は原子群を表す。nは0以上の整数を表す。)
Moreover, the manufacturing method of the photoelectric conversion element of the present invention is formed by laminating a lower electrode, an organic layer including a photoelectric conversion layer, and an upper electrode in this order on a substrate. A method for producing a photoelectric conversion element comprising an organic photoelectric conversion material having a bulk heterostructure of an N-type organic semiconductor composed of a P-type organic semiconductor and fullerene represented by the general formula (1),
After forming the photoelectric conversion layer and before irradiating the photoelectric conversion layer with X-rays, performing a process of improving the PL intensity of the photoelectric conversion layer by 10% or more when excited at an excitation wavelength of 532 nm. A method for producing a photoelectric conversion element is provided.
(In the general formula (1), Z 1 represents a ring containing at least two carbon atoms, and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. L 1 , L 2 and L 3 each independently represents an unsubstituted methine group or a substituted methine group, D 1 represents an atomic group, and n represents an integer of 0 or more.)

このような本発明の光電変換素子の製造方法において、光電変換層のPL強度を10%以上向上させる処理が、210〜250℃での熱処理であるのが好ましい。
また、さらに、有機層および上部電極を覆う封止層を有し、この封止層を形成した後に、光電変換層のPL強度を10%以上向上させる処理を行うのが好ましい。
また、光電変換素子が、さらに、光電変換層が発生した電荷を蓄積する電荷蓄積部、および、この電荷蓄積部に光電変換層が発生した電荷を伝送するための接続部を有するのが好ましい。
さらに、有機層が、光電変換層の下層に、下部電極から光電変換層に電子が注入されるのを抑制するための電子ブロッキング層を有するのが好ましい。
In such a method for producing a photoelectric conversion element of the present invention, the treatment for improving the PL intensity of the photoelectric conversion layer by 10% or more is preferably a heat treatment at 210 to 250 ° C.
Furthermore, it is preferable to have a sealing layer that covers the organic layer and the upper electrode, and after this sealing layer is formed, a process for improving the PL intensity of the photoelectric conversion layer by 10% or more is preferably performed.
Moreover, it is preferable that the photoelectric conversion element further includes a charge storage unit that stores charges generated by the photoelectric conversion layer, and a connection unit for transmitting charges generated by the photoelectric conversion layer to the charge storage unit.
Furthermore, it is preferable that the organic layer has an electron blocking layer for suppressing injection of electrons from the lower electrode to the photoelectric conversion layer under the photoelectric conversion layer.

また、本発明の撮像素子の製造方法は、光電変換素子を有する撮像素子の製造方法であって、光電変換素子を、本発明の光電変換素子の製造方法で製造する工程を有することを特徴とする撮像素子の製造方法を提供する。   Moreover, the manufacturing method of the image pick-up element of this invention is a manufacturing method of the image pick-up element which has a photoelectric conversion element, Comprising: It has the process of manufacturing a photoelectric conversion element with the manufacturing method of the photoelectric conversion element of this invention, A method for manufacturing an imaging device is provided.

このような構成を有する本発明によれば、後述するX線に起因する光電変換素子および撮像素子の暗電流の増加を抑制できるので、ノイズが少なくSN比が高い高画質な画像を、長期に渡って安定して得られる光電変換素子および撮像素子を得ることができる。   According to the present invention having such a configuration, an increase in dark current of a photoelectric conversion element and an imaging element caused by X-rays to be described later can be suppressed, so that a high-quality image with low noise and a high SN ratio can be obtained over a long period of time. It is possible to obtain a photoelectric conversion element and an imaging element that can be stably obtained.

本発明の光電変換素子の製造方法によって製造された、本発明の光電変換素子の一例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally an example of the photoelectric conversion element of this invention manufactured by the manufacturing method of the photoelectric conversion element of this invention. 本発明の撮像素子の製造方法によって製造された、本発明の撮像素子の一例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally an example of the image pick-up element of this invention manufactured by the manufacturing method of the image pick-up element of this invention. (a)〜(c)は、本発明の撮像素子の製造方法を説明するための概念図である。(A)-(c) is a conceptual diagram for demonstrating the manufacturing method of the image pick-up element of this invention. (a)および(b)は、本発明の撮像素子の製造方法を説明するための概念図である。(A) And (b) is a conceptual diagram for demonstrating the manufacturing method of the image pick-up element of this invention.

以下に、本発明の光電変換素子および撮像素子、ならびに、本発明の光電変換素子の製造方法および撮像素子の製造方法について、添付の図面に示す好適実施例を基に詳細に説明する。   Hereinafter, the photoelectric conversion device and the imaging device of the present invention, and the method for manufacturing the photoelectric conversion device and the method for manufacturing the imaging device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

図1に、本発明の光電変換素子の製造方法によって製造される、本発明の光電変換素子の一例を概念的に示す。
図1に示す光電変換素子100は、基板102上に下部電極104が形成され、この下部電極104上に光電変換部106が形成されている。この光電変換部106上に上部電極108が形成されている。さらに、上部電極108を覆うようにして、下部電極104、上部電極108および光電変換部106を封止する封止層110が設けられている。
光電変換部106は、後述する有機光電変換材料を含む光電変換層112と電子ブロッキング層114とを有する。光電変換部106では、電子ブロッキング層114が下部電極104上に形成されている。
In FIG. 1, an example of the photoelectric conversion element of this invention manufactured by the manufacturing method of the photoelectric conversion element of this invention is shown notionally.
In the photoelectric conversion element 100 illustrated in FIG. 1, a lower electrode 104 is formed on a substrate 102, and a photoelectric conversion unit 106 is formed on the lower electrode 104. An upper electrode 108 is formed on the photoelectric conversion unit 106. Further, a sealing layer 110 that seals the lower electrode 104, the upper electrode 108, and the photoelectric conversion unit 106 is provided so as to cover the upper electrode 108.
The photoelectric conversion unit 106 includes a photoelectric conversion layer 112 including an organic photoelectric conversion material described later and an electron blocking layer 114. In the photoelectric conversion unit 106, an electron blocking layer 114 is formed on the lower electrode 104.

基板102は、例えば、シリコン基板やガラス基板等で構成される。   The substrate 102 is composed of, for example, a silicon substrate or a glass substrate.

下部電極104は、光電変換部106で発生した電荷のうちの正孔を捕集するための電極である。
下部電極104の材料としては、例えば、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属硼化物、有機導電性化合物、これらの混合物等が挙げられる。具体的には、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化インジウムタングステン(IWO)、酸化チタン等の導電性金属酸化物、窒化チタン(TiN)等の金属窒化物、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)等の金属、更にこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物または積層物、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の有機導電性化合物、これらとITOとの積層物、などが挙げられる。下部電極104の材料として特に好ましいのは、窒化チタン、窒化モリブデン、窒化タンタル、窒化タングステンのいずれかの材料である。
The lower electrode 104 is an electrode for collecting holes in the electric charges generated in the photoelectric conversion unit 106.
Examples of the material of the lower electrode 104 include metals, metal oxides, metal nitrides, metal borides, organic conductive compounds, and mixtures thereof. Specifically, conductive metal oxides such as tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium tungsten oxide (IWO), and titanium oxide, titanium nitride (TiN) Metal nitrides such as gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum (Al), etc., and these metals and conductive metal oxides A mixture or laminate of the above, an organic conductive compound such as polyaniline, polythiophene, and polypyrrole, a laminate of these with ITO, and the like. The material of the lower electrode 104 is particularly preferably any of titanium nitride, molybdenum nitride, tantalum nitride, and tungsten nitride.

なお、本発明においては、基板102および下部電極104として、電極が形成されたTiN基板やCMOS基板等を利用してもよい。   In the present invention, a TiN substrate or a CMOS substrate on which electrodes are formed may be used as the substrate 102 and the lower electrode 104.

前述のように、光電変換部106は、上層の光電変換層112と下層の電子ブロッキング層114を有する。
光電変換層112は、光を受光して、その光量に応じた電荷を発生する光電変換材料を含んで構成された層である。
本発明において、光電変換層112は、下記一般式(1)で示されるP型有機半導体、および、フラーレン(フラーレンおよび/またはフラーレン誘導体)からなるN型有機半導体の、バルクヘテロ構造を有する有機光電変換材料からなる層(この有機光電変換材料を主成分とする層)である。
(上記一般式(1)中、Z1は少なくとも2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、または5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。L1、L2、およびL3はそれぞれ独立に無置換メチン基、または置換メチン基を表す。D1は原子群を表す。nは0以上の整数を表す。)
この有機光電変換材料に関しては、後に詳述する。
As described above, the photoelectric conversion unit 106 includes the upper photoelectric conversion layer 112 and the lower electron blocking layer 114.
The photoelectric conversion layer 112 is a layer that includes a photoelectric conversion material that receives light and generates a charge corresponding to the amount of light.
In the present invention, the photoelectric conversion layer 112 is an organic photoelectric conversion having a bulk heterostructure of a P-type organic semiconductor represented by the following general formula (1) and an N-type organic semiconductor composed of fullerene (fullerene and / or fullerene derivative). It is a layer made of a material (a layer mainly composed of this organic photoelectric conversion material).
(In the general formula (1), Z 1 represents a ring containing at least two carbon atoms, and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. L 1 , L 2 and L 3 each independently represents an unsubstituted methine group or a substituted methine group, D 1 represents an atomic group, and n represents an integer of 0 or more.)
This organic photoelectric conversion material will be described in detail later.

また、後に詳述するが、光電変換層112(光電変換素子100)は、形成後、X線が照射される前に、波長532nmで励起した際のPL(Photoluminescence)強度を、10%以上、向上する処理が施されてなるものである。この処理は、例えば、後述する封止層110の形成工程の次工程として、行われる。
さらに、同じく後に詳述するが、このPL強度を10%以上、向上する処理を行われた光電変換層112は、N型有機半導体であるフラーレンの結晶化度が1〜5%である。
As will be described in detail later, the photoelectric conversion layer 112 (photoelectric conversion element 100) has a PL (Photoluminescence) intensity of 10% or more when excited at a wavelength of 532 nm before being irradiated with X-rays after formation. The process which improves is performed. This process is performed, for example, as the next process of the formation process of the sealing layer 110 described later.
Further, as will be described in detail later, the photoelectric conversion layer 112 that has been processed to improve the PL intensity by 10% or more has a crystallinity of 1-5% of fullerene, which is an N-type organic semiconductor.

光電変換層112の厚さは、10〜1000nm以下が好ましく、より好ましくは50〜800nm以下であり、特に好ましくは100〜500nm以下である。光電変換層112の厚さを10nm以上とすることにより、好適な暗電流抑制効果が得られ、光電変換層112の厚さを1000nm以下とすることにより、好適な光電変換効率が得られる。   The thickness of the photoelectric conversion layer 112 is preferably 10 to 1000 nm or less, more preferably 50 to 800 nm or less, and particularly preferably 100 to 500 nm or less. By setting the thickness of the photoelectric conversion layer 112 to 10 nm or more, a suitable dark current suppressing effect can be obtained, and by setting the thickness of the photoelectric conversion layer 112 to 1000 nm or less, preferable photoelectric conversion efficiency can be obtained.

光電変換層112は、一例として、真空蒸着等の気相成膜法で形成する。なお、成膜時のすべての工程は真空中で行われることが好ましい。これにより、基本的に、化合物が直接、外気の酸素、水分と接触しないようにできる。水晶振動子、干渉計等の膜厚モニタ−を用いて蒸着速度をPIもしくはPID制御することは好ましく用いられる。
また、光電変換層112は、前述の一般式(1)で示されるP型有機半導体およびフラーレンからなる層なので、2種以上の化合物を同時に蒸着する共蒸着法、フラッシュ蒸着法等は、好ましく用いることができる。
あるいは、光電変換層112は、前述の一般式(1)で示されるP型有機半導体およびフラーレンを含有する塗料を用いる、塗布法によって形成してもよい。なお、塗布法を利用する場合には、必要に応じて、乾燥後あるいは乾燥を兼ねて、熱処理を行ってもよい。
For example, the photoelectric conversion layer 112 is formed by a vapor deposition method such as vacuum deposition. Note that all the steps during film formation are preferably performed in a vacuum. This basically prevents the compound from coming into direct contact with oxygen and moisture in the outside air. It is preferable to use PI or PID control of the deposition rate using a film thickness monitor such as a quartz crystal resonator or an interferometer.
Further, since the photoelectric conversion layer 112 is a layer made of the P-type organic semiconductor and fullerene represented by the general formula (1), a co-evaporation method, a flash evaporation method, or the like in which two or more compounds are simultaneously deposited is preferably used. be able to.
Or you may form the photoelectric converting layer 112 by the apply | coating method using the coating material containing the P-type organic semiconductor and fullerene which are shown by the above-mentioned General formula (1). In addition, when using the apply | coating method, you may heat-process after drying or combining with drying as needed.

電子ブロッキング層114は、下部電極104から光電変換部106に電子が注入されることを防ぐための層であり、単層または複数層で構成されている。また、電子ブロッキング層114は、有機材料もしくは無機材料、またはその両方を含むものである。
電子ブロッキング層114は、有機材料単独膜で構成されてもよいし、複数の異なる有機材料の混合膜で構成されていてもよい。電子ブロッキング層114は、隣接する下部電極104からの電子注入障壁が高くかつ正孔輸送性が高い材料で形成するのが好ましい。電子注入障壁としては、隣接する電極の仕事関数よりも、電子ブロッキング層114の電子親和力が1eV以上、小さいのが好ましく、特に1.3eV以上、小さいのが好ましく、中でも特に1.5eV以上、小さいのが好ましい。
電子ブロッキング層114の形成材料に関しても、後に詳述する。
The electron blocking layer 114 is a layer for preventing electrons from being injected into the photoelectric conversion unit 106 from the lower electrode 104, and is configured of a single layer or a plurality of layers. The electron blocking layer 114 includes an organic material, an inorganic material, or both.
The electron blocking layer 114 may be composed of a single organic material film, or may be composed of a mixed film of a plurality of different organic materials. The electron blocking layer 114 is preferably formed of a material having a high electron injection barrier from the adjacent lower electrode 104 and a high hole transporting property. As an electron injection barrier, the electron affinity of the electron blocking layer 114 is preferably 1 eV or more, and more preferably 1.3 eV or less, and particularly preferably 1.5 eV or more, lower than the work function of the adjacent electrode. Is preferred.
The material for forming the electron blocking layer 114 will also be described in detail later.

電子ブロッキング層114は、下部電極104と光電変換層112の接触を十分に抑制し、また、下部電極104表面に存在する欠陥やゴミの影響を避けるために、厚さが20nm以上であるのが好ましい。電子ブロッキング層114の厚さは、より好ましくは40nm以上、特に好ましくは60nm以上である。
電子ブロッキング層114を厚くしすぎると、光電変換層112に適切な電界強度を印加するために必要な、供給電圧が高くなってしまう問題や、電子ブロッキング層114中のキャリア輸送過程が、光電変換素子の性能に悪影響を与えてしまう問題が生じる場合が有る。そのため、電子ブロッキング層114の総膜厚は、300nm以下であるのが好ましく、200nm以下であるのがより好ましく、100nm以下であるのがさらに好ましい。
電子ブロッキング層114の形成は、材料によって種々の方法が利用可能である。
The electron blocking layer 114 has a thickness of 20 nm or more in order to sufficiently suppress the contact between the lower electrode 104 and the photoelectric conversion layer 112 and avoid the influence of defects and dust existing on the surface of the lower electrode 104. preferable. The thickness of the electron blocking layer 114 is more preferably 40 nm or more, and particularly preferably 60 nm or more.
If the electron blocking layer 114 is too thick, the problem of increasing the supply voltage necessary for applying an appropriate electric field strength to the photoelectric conversion layer 112 and the carrier transport process in the electron blocking layer 114 may be caused by photoelectric conversion. There may be a problem that the performance of the element is adversely affected. Therefore, the total film thickness of the electron blocking layer 114 is preferably 300 nm or less, more preferably 200 nm or less, and further preferably 100 nm or less.
Various methods can be used to form the electron blocking layer 114 depending on the material.

上部電極108は、光電変換部106で発生した電荷のうちの電子を捕集する電極である。上部電極108は、光電変換部106に光を入射させるために、光電変換部106が感度を持つ波長の光(光電変換層112の吸収波長の光)に対して十分な透過率を有する導電性材料で形成される。
また、上部電極108と下部電極104との間にバイアス電圧を印加することで、光電変換部106で発生した電荷のうち、正孔を下部電極104に、電子を上部電極108に移動させることができる。
The upper electrode 108 is an electrode that collects electrons out of charges generated in the photoelectric conversion unit 106. The upper electrode 108 is a conductive material having a sufficient transmittance with respect to light having a wavelength with which the photoelectric conversion unit 106 has sensitivity (light having an absorption wavelength of the photoelectric conversion layer 112) so that light is incident on the photoelectric conversion unit 106. Formed of material.
Further, by applying a bias voltage between the upper electrode 108 and the lower electrode 104, among the charges generated in the photoelectric conversion unit 106, holes can be moved to the lower electrode 104 and electrons can be moved to the upper electrode 108. it can.

上部電極108は、光電変換層に入射する光の絶対量を増加させ、外部量子効率を高くするために、透明導電性酸化物が用いられる。
具体的には、ITO、IZO、SnO2、ATO(アンチモンドープ酸化スズ)、ZnO、AZO(Alドープ酸化亜鉛)、GZO(ガリウムドープ酸化亜鉛)、TiO2、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)等が好適に例示される。
For the upper electrode 108, a transparent conductive oxide is used in order to increase the absolute amount of light incident on the photoelectric conversion layer and increase the external quantum efficiency.
Specifically, ITO, IZO, SnO 2, ATO ( antimony-doped tin oxide), ZnO, AZO (Al-doped zinc oxide), GZO (gallium-doped zinc oxide), TiO 2, FTO (fluorine-doped tin oxide) or the like Preferably exemplified.

また、上部電極108の形成は、材料によって種々の方法が利用可能であるが、スパッタ法が好適に例示される。   Various methods can be used to form the upper electrode 108 depending on the material, but a sputtering method is preferably exemplified.

上部電極108の光透過率は、可視光波長において、60%以上であるのが好ましく、80%以上であるのがより好ましく、90%以上であるのがさらに好ましく、95%以上であるのが特に好ましい。
また、上部電極108は、厚さが5〜20nmであるのが好ましい。上部電極108を5nm以上の膜厚にすることにより、下層を十分に被覆することができ、均一な性能が得られる。一方、上部電極108を20nm以上の膜厚にすると、上部電極108と下部電極104とが局所的に短絡してしまい、暗電流が上昇してしまうことがある。また、上部電極108を20nm以下の膜厚にすることで、局所的な短絡が発生するのを抑制することができる。
The light transmittance of the upper electrode 108 is preferably 60% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, and 95% or more in the visible light wavelength. Particularly preferred.
The upper electrode 108 preferably has a thickness of 5 to 20 nm. By making the upper electrode 108 a film thickness of 5 nm or more, the lower layer can be sufficiently covered, and uniform performance can be obtained. On the other hand, when the thickness of the upper electrode 108 is 20 nm or more, the upper electrode 108 and the lower electrode 104 are locally short-circuited, and the dark current may increase. In addition, when the upper electrode 108 has a thickness of 20 nm or less, it is possible to suppress the occurrence of a local short circuit.

封止層110は、水、酸素等の有機材料を劣化させる因子が有機材料を含む光電変換部106に侵入するのを防ぐための層である。
図示例において、封止層110は、下部電極104、電子ブロッキング層114、光電変換部106、および上部電極108を覆っており、基板102との間を封止している。
The sealing layer 110 is a layer for preventing a factor that degrades an organic material such as water and oxygen from entering the photoelectric conversion unit 106 containing the organic material.
In the illustrated example, the sealing layer 110 covers the lower electrode 104, the electron blocking layer 114, the photoelectric conversion unit 106, and the upper electrode 108, and seals between the substrate 102.

このように構成された光電変換素子100では、上部電極108を光入射側の電極としており、上部電極108上方から光Lが入射すると、この光Lが上部電極108を透過して光電変換部106の光電変換層112に入射し、光電変換層112で電荷が発生する。
発生した電荷のうちの正孔は下部電極104に移動する。この下部電極104に移動した正孔を、その量に応じた電圧信号に変換して読み出すことで、光を電圧信号に変換して取り出すことができる。
In the photoelectric conversion element 100 configured as described above, the upper electrode 108 is used as a light incident side electrode. When light L is incident from above the upper electrode 108, the light L is transmitted through the upper electrode 108 and the photoelectric conversion unit 106. Is incident on the photoelectric conversion layer 112, and charges are generated in the photoelectric conversion layer 112.
Holes in the generated charges move to the lower electrode 104. By converting the holes that have moved to the lower electrode 104 into a voltage signal corresponding to the amount of the holes and reading out the light, the light can be converted into a voltage signal and extracted.

以下、光電変換素子100の製造方法を説明することにより、本発明の光電変換素子および光電変換素子の製造方法について、詳細に説明する。   Hereinafter, by explaining the manufacturing method of the photoelectric conversion element 100, the photoelectric conversion element of the present invention and the manufacturing method of the photoelectric conversion element will be described in detail.

まず、基板102および下部電極104として、例えば、TiN電極が基板上に形成されたTiN基板を用意する。下部電極104であるTiN電極は、スパッタ法等によってTiNを基板の表面に成膜することにより、形成されたものである。
次に、下部電極104上に、真空蒸着によって電子ブロッキング材料を成膜して、電子ブロッキング層114を形成する。電子ブロッキング材料としては、カルバゾール誘導体が例示され、より好ましくはビフルオレン誘導体が例示される。成膜条件は、用いる電子ブロッキング材料等に応じて、適宜、設定すればよい。
First, as the substrate 102 and the lower electrode 104, for example, a TiN substrate having a TiN electrode formed on the substrate is prepared. The TiN electrode as the lower electrode 104 is formed by depositing TiN on the surface of the substrate by sputtering or the like.
Next, an electron blocking material is formed on the lower electrode 104 by vacuum deposition to form the electron blocking layer 114. Examples of the electron blocking material include carbazole derivatives, and more preferably bifluorene derivatives. The film forming conditions may be set as appropriate according to the electron blocking material used.

次に、電子ブロッキング層114上に、有機光電変換材料として、前記一般式(1)で示されるp型有機半導体材料とフラーレン(n型有機半導体材料)とを、真空蒸着(共蒸着)して、光電変換部106を構成する光電変換層112を形成する。
次に、光電変換層112上に、透明導電酸化物(例えばITO)をスパッタ法により成膜して、上部電極108を形成する。
Next, a p-type organic semiconductor material and fullerene (n-type organic semiconductor material) represented by the general formula (1) are vacuum-deposited (co-evaporated) on the electron blocking layer 114 as an organic photoelectric conversion material. The photoelectric conversion layer 112 constituting the photoelectric conversion unit 106 is formed.
Next, a transparent conductive oxide (for example, ITO) is formed on the photoelectric conversion layer 112 by a sputtering method to form the upper electrode 108.

次に、上部電極108および基板102上に、封止材料として、例えば酸化アルミニウムを原子層堆積法(ALD法)によって成膜する。また、その上に、さらに、封止材料として、例えば窒化ケイ素をマグネトロンスパッタ法によって成膜して、封止層110を形成する。
なお、封止層110は、単層膜であってもよい。
なお、以上の各層の形成において、成膜条件は、使用する材料等に応じて、適宜、設定すればよい。
Next, as the sealing material, for example, aluminum oxide is deposited on the upper electrode 108 and the substrate 102 by an atomic layer deposition method (ALD method). Further, a sealing layer 110 is formed thereon by further forming, for example, silicon nitride as a sealing material by magnetron sputtering.
The sealing layer 110 may be a single layer film.
Note that in the formation of each of the above layers, the film formation conditions may be set as appropriate according to the material used.

ここで、本発明の光電変換素子の製造方法においては、光電変換層112を形成した後、光電変換層112にX線が照射されるまでの間に、励起波長532nmで励起した際の光電変換層112のPL強度(以下、単に『PL強度』とも言う)を、10%以上、好ましくは15%以上、向上させる処理を行う。
本例においては、一例として、封止層110の形成工程の次工程に、この光電変換層112のPL強度を、10%以上、向上させる処理を行う。
本発明の製造方法は、このような構成を有することにより、光電変換素子(撮像素子)が置かれる様々な環境で照射されるX線に起因する、暗電流の増加を抑制している。
Here, in the method for producing a photoelectric conversion element of the present invention, photoelectric conversion when excited at an excitation wavelength of 532 nm after the photoelectric conversion layer 112 is formed and before the photoelectric conversion layer 112 is irradiated with X-rays. A treatment for improving the PL intensity of the layer 112 (hereinafter also simply referred to as “PL intensity”) by 10% or more, preferably 15% or more is performed.
In this example, as an example, the process of improving the PL intensity of the photoelectric conversion layer 112 by 10% or more is performed in the next process of the formation process of the sealing layer 110.
By having such a configuration, the manufacturing method of the present invention suppresses an increase in dark current caused by X-rays irradiated in various environments where photoelectric conversion elements (imaging elements) are placed.

また、前述のように、本発明の光電変換素子100において、光電変換層112は、前記一般式(1)で示されるp型有機半導体材料とn型有機半導体材料であるフラーレンとからなるバルクヘテロ構造を有する有機光電変換材料を用いる。
ここで、光電変換層112(有機光電変換材料)は、このPL強度を10%以上向上させる処理を施された結果、フラーレンの結晶化度が向上する。具体的には、本発明の光電変換素子100において、光電変換層112を構成するフラーレンは、1〜5%の結晶化度を有する。
Moreover, as described above, in the photoelectric conversion element 100 of the present invention, the photoelectric conversion layer 112 has a bulk heterostructure composed of the p-type organic semiconductor material represented by the general formula (1) and the fullerene that is the n-type organic semiconductor material. An organic photoelectric conversion material having the following is used.
Here, the photoelectric conversion layer 112 (organic photoelectric conversion material) is subjected to a treatment for improving the PL intensity by 10% or more, and as a result, the crystallinity of fullerene is improved. Specifically, in the photoelectric conversion element 100 of the present invention, the fullerene constituting the photoelectric conversion layer 112 has a crystallinity of 1 to 5%.

前述のように、光電変換素子(撮像素子)における画質劣化の一因として、暗電流が知られている。また、特許文献2や特許文献3に示されるように、光電変換素子の製造工程では、完成した製品の暗電流を低減するために、熱処理が行われる。
ここで、本発明者らの検討によれば、光電変換層に有機光電変換材料を利用する光電変換素子では、使用しているうちに、何らかの理由によって、暗電流が増加し、その結果、ノイズが増大し、S/Nが悪い画像となってしまうことが、多々、生じた。特に、光電変換層に、前記一般式(1)で示されるp型有機半導体材料とn型有機半導体材料であるフラーレンとからなるバルクヘテロ構造を有する有機光電変換材料を用いた光電変換素子は、優れた光電変換性能を有する反面、この暗電流の増加が大きい。
As described above, dark current is known as a cause of image quality degradation in photoelectric conversion elements (imaging elements). Further, as shown in Patent Document 2 and Patent Document 3, in the manufacturing process of the photoelectric conversion element, heat treatment is performed in order to reduce dark current of the finished product.
Here, according to the study by the present inventors, in the photoelectric conversion element using the organic photoelectric conversion material for the photoelectric conversion layer, the dark current increases for some reason during use. Often increased, resulting in an image with poor S / N. In particular, a photoelectric conversion element using an organic photoelectric conversion material having a bulk heterostructure composed of a p-type organic semiconductor material represented by the general formula (1) and a fullerene that is an n-type organic semiconductor material for the photoelectric conversion layer is excellent. While the photoelectric conversion performance is high, this dark current is greatly increased.

本発明者らは、鋭意検討の結果、例えば、航空機に搭乗する際における手荷物検査など、X線が光電変換素子(光電変換層)に照射されると、光電変換素子の暗電流が増加し、その結果、ノイズが増大し、S/Nが悪い画像となってしまうことを見出した。
この問題は、特許文献1に示されるような、有機光電変換材料を利用する放射線撮像素子でも生じる。しかしながら、放射線撮像素子では、ノイズが大きいため、X線照射に起因する暗電流の増加は、X線に起因するノイズに紛れてしまう。その結果、有機光電変換材料を利用する放射線撮像素子では、光電変換層の暗電流のみに起因する画質劣化は、ほとんど問題にならない。
これに対し、光電変換素子、中でも特に、後述するような、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置や、携帯電話の撮影モジュールに用いられる撮像素子では、例えば航空機に搭乗する際の手荷物検査等によるX線照射でも、画質に大きな悪影響を与える暗電流の増加が生じる。すなわち、X線による手荷物検査の前と後とで、明らかに、検査後の画質が悪くなってしまう。
As a result of intensive studies, the present inventors have increased the dark current of the photoelectric conversion element when X-rays are irradiated to the photoelectric conversion element (photoelectric conversion layer), such as baggage inspection when boarding an aircraft, As a result, it has been found that noise increases and the image has a poor S / N.
This problem also occurs in a radiation imaging element using an organic photoelectric conversion material as disclosed in Patent Document 1. However, since the radiation imaging element has a large noise, an increase in dark current caused by X-ray irradiation is mixed with noise caused by X-rays. As a result, in a radiation imaging element using an organic photoelectric conversion material, image quality degradation caused only by the dark current of the photoelectric conversion layer is hardly a problem.
On the other hand, photoelectric conversion elements, in particular, imaging devices such as digital cameras and digital video cameras as described later, and imaging elements used for imaging modules of mobile phones, for example, baggage inspection when boarding an aircraft, etc. Even with X-ray irradiation due to, an increase in dark current that significantly affects image quality occurs. That is, the image quality after the inspection is clearly deteriorated before and after the baggage inspection by the X-ray.

本発明者は、この問題を解決するために、鋭意、検討を重ねた。
その結果、光電変換層112に、前記一般式(1)で示されるp型有機半導体材料とフラーレンとからなる有機光電変換材料を用いた光電変換素子110(撮像素子)では、光電変換層112を形成した後、X線が照射される前に、光電変換層112のPL強度を10%以上、向上させる処理を行うことで、その後、X線が照射されても、暗電流の増加を抑制できることを見出した。好ましくは、光電変換層112の形成後、X線が照射される前に、光電変換層112のPL強度を15%以上、向上させることにより、より好適に暗電流の増加を抑制できる。
The present inventor has intensively studied to solve this problem.
As a result, in the photoelectric conversion element 110 (imaging element) using the organic photoelectric conversion material composed of the p-type organic semiconductor material and fullerene represented by the general formula (1) for the photoelectric conversion layer 112, the photoelectric conversion layer 112 is After the formation, before the irradiation with X-rays, by performing a process for improving the PL intensity of the photoelectric conversion layer 112 by 10% or more, an increase in dark current can be suppressed even if the X-rays are irradiated thereafter. I found. Preferably, after the photoelectric conversion layer 112 is formed and before the X-ray is irradiated, the PL intensity of the photoelectric conversion layer 112 is improved by 15% or more, so that an increase in dark current can be more preferably suppressed.

光電変換層112のPL強度を10%以上向上させる処理は、10%以上のPL強度向上が可能であれば、各種の処理が利用可能である。
好ましい処理として、光電変換層112を形成した後、X線の照射を受ける前に、光電変換層112(光電変換素子100)を210〜250℃で熱処理(アニーリング/アニール処理)することが、例示される。本例においては、前述のように、封止層110の形成工程の次工程に、光電変換層112のPL強度を、10%以上、向上させる処理として、210〜250℃での熱処理を行う。
Various treatments can be used for improving the PL intensity of the photoelectric conversion layer 112 by 10% or more as long as the PL intensity can be improved by 10% or more.
As a preferable treatment, after the photoelectric conversion layer 112 is formed, the photoelectric conversion layer 112 (photoelectric conversion element 100) is heat-treated at 210 to 250 ° C. (annealing / annealing treatment) before being irradiated with X-rays. Is done. In this example, as described above, heat treatment at 210 to 250 ° C. is performed as a process for improving the PL intensity of the photoelectric conversion layer 112 by 10% or more in the next process of the formation process of the sealing layer 110.

なお、特許文献2や特許文献3にも示されるように、有機光電変換材料を用いた光電変換素子や撮像素子では、光電変換層を形成した後、熱処理することで、暗電流を低減できることは、周知のことである。
しかしながら、本発明における、この熱処理は、暗電流の低減を目的とするものではなく、あくまで、前記所定の有機光電変換材料を用いた光電変換層112のPL強度を、10%以上、向上することにある。
すなわち、光電変換層を形成した後に熱処理を行っても、PL強度を10%以上、向上しなければ、その時点での暗電流の低減効果は得られても、その後のX線照射による暗電流の増加を抑制することはできない。
この点に関しては、後の実施例でも明確に示す。
In addition, as also shown in Patent Document 2 and Patent Document 3, in a photoelectric conversion element and an imaging element using an organic photoelectric conversion material, it is possible to reduce dark current by forming a photoelectric conversion layer and then performing heat treatment. Well known.
However, this heat treatment in the present invention is not intended to reduce the dark current, but only to improve the PL intensity of the photoelectric conversion layer 112 using the predetermined organic photoelectric conversion material by 10% or more. It is in.
That is, even if heat treatment is performed after the photoelectric conversion layer is formed, if the PL intensity is not improved by 10% or more, the dark current reduction effect at that time can be obtained. It is not possible to suppress the increase.
This point will be clearly shown in later examples.

光電変換層112に、前記所定の有機光電変換材料を用いる本発明では、PL強度の向上を図るための熱処理の温度が210℃未満では、光電変換層112のPL強度を10%以上向上することは、困難である。
逆に、熱処理の温度が250℃を超えると、光電変換層112(前記所定の有機光電変換材料)が熱によって劣化してしまい、暗電流の大幅な増加など、光電変換素子の性能が大幅に劣化してしまう。
In the present invention in which the predetermined organic photoelectric conversion material is used for the photoelectric conversion layer 112, the PL intensity of the photoelectric conversion layer 112 is improved by 10% or more when the temperature of the heat treatment for improving the PL intensity is less than 210 ° C. It is difficult.
Conversely, when the temperature of the heat treatment exceeds 250 ° C., the photoelectric conversion layer 112 (the predetermined organic photoelectric conversion material) is deteriorated by heat, and the performance of the photoelectric conversion element such as a large increase in dark current is greatly increased. It will deteriorate.

熱処理によって光電変換層112のPL強度の向上を図る際において、熱処理の時間には、特に限定はなく、熱処理の温度、光電変換素子100のサイズ、熱処理の方法や熱処理装置、光電変換層112を形成する前記有機光電変換材料の種類等に応じて、PL強度を10%以上、向上できる熱処理時間を、適宜、設定すればよい。   When the PL strength of the photoelectric conversion layer 112 is improved by heat treatment, the heat treatment time is not particularly limited, and the temperature of the heat treatment, the size of the photoelectric conversion element 100, the method of heat treatment, the heat treatment apparatus, and the photoelectric conversion layer 112 are adjusted. What is necessary is just to set suitably the heat processing time which can improve PL intensity | strength 10% or more according to the kind etc. of the said organic photoelectric conversion material to form.

また、熱処理の方法にも、特に限定はなく、光電変換層112を熱処理可能であれば、恒温槽を用いる方法、ホットプレートを用いる方法等、公知の熱処理方法が、各種、利用可能である。   There is no particular limitation on the heat treatment method, and various known heat treatment methods such as a method using a thermostatic bath and a method using a hot plate can be used as long as the photoelectric conversion layer 112 can be heat treated.

なお、本発明において、PL強度を10%以上向上させる処理は、封止層110の形成工程の次工程で行うのに限定はされない。すなわち、この処理は、光電変換層112を形成した後、X線の照射を受ける前であれば、各種のタイミングで行うことが可能である。
一例として、光電変換層112を形成した後、あるいは、上部電極108を形成した後に、不活性雰囲気中で210〜250℃の熱処理を行うことで、光電変換層112のPL強度を10%以上、向上させてもよい。あるいは、封止層110の形成工程の後、1以上の工程を経た後で、かつ、X線の照射が予想される前の工程で、PL強度を10%以上向上させる処理を行ってもよい。
なお、不活性雰囲気中での処理が不要である等の点では、封止層110による封止を行った後に、PL強度を10%以上向上させる処理を行うのが有利である。
In the present invention, the treatment for improving the PL strength by 10% or more is not limited to being performed in the next step of the step of forming the sealing layer 110. That is, this treatment can be performed at various timings after the photoelectric conversion layer 112 is formed and before the X-ray irradiation.
As an example, after forming the photoelectric conversion layer 112 or after forming the upper electrode 108, by performing heat treatment at 210 to 250 ° C. in an inert atmosphere, the PL intensity of the photoelectric conversion layer 112 is 10% or more, It may be improved. Or after the formation process of the sealing layer 110, after passing through one or more processes, and before the X-ray irradiation is expected, a process for improving the PL intensity by 10% or more may be performed. .
In view of the fact that treatment in an inert atmosphere is unnecessary, it is advantageous to perform treatment for improving the PL intensity by 10% or more after sealing with the sealing layer 110.

また、本発明の光電変換素子100は、光電変換層112(有機光電変換材料)は、前記一般式(1)で示されるp型有機半導体材料とn型有機半導体材料であるフラーレンとからなるバルクヘテロ構造を有する。
ここで、前述のように、光電変換層112がPL強度を10%以上向上させる処理を施されることにより、光電変換層112を構成するフラーレンが、1〜5%の結晶化度を有する。
すなわち、光電変換層112のフラーレンの結晶化度が1%未満では、光電変換層112のPL強度が10%以上向上された状態になっていない。また、光電変換層112のフラーレンの結晶化度が5%を超える場合には、PL強度を向上するための処理の強度が強すぎて、光電変換層112の劣化、暗電流の大幅な増加など、光電変換素子100の性能が大幅に劣化してしまう。
Further, in the photoelectric conversion element 100 of the present invention, the photoelectric conversion layer 112 (organic photoelectric conversion material) is a bulk heterostructure composed of a p-type organic semiconductor material represented by the general formula (1) and a fullerene that is an n-type organic semiconductor material. It has a structure.
Here, as described above, the photoelectric conversion layer 112 is subjected to a treatment for improving the PL intensity by 10% or more, whereby the fullerene constituting the photoelectric conversion layer 112 has a crystallinity of 1 to 5%.
That is, when the crystallinity of fullerene in the photoelectric conversion layer 112 is less than 1%, the PL intensity of the photoelectric conversion layer 112 is not improved by 10% or more. Further, when the degree of crystallinity of fullerene in the photoelectric conversion layer 112 exceeds 5%, the intensity of the treatment for improving the PL intensity is too strong, and the photoelectric conversion layer 112 is deteriorated, the dark current is greatly increased, etc. The performance of the photoelectric conversion element 100 is greatly deteriorated.

なお、フラーレンの結晶化度は、2θ=11°でのX線回折(XRD)によるフラーレンの(111)面の強度ピークの面積比で測定できる。
フラーレンは、300°で30分間の熱処理を施すことで、結晶化度が100%になると考えられる。
これに応じて、光電変換層112(光電変換素子100)を300°で30分間の熱処理を施した後のフラーレンの(111)面の強度ピークの面積を、結晶化度100%とする。この結晶化度100%の強度ピークの面積に対して、結晶化度を測定する光電変換層112のフラーレンの(111)面の強度ピークの面積が、何%であったかで、光電変換層112を構成するフラーレンの結晶化度を測定できる。
In addition, the crystallinity of fullerene can be measured by the area ratio of the intensity peak of the (111) plane of fullerene by X-ray diffraction (XRD) at 2θ = 11 °.
Fullerene is considered to have a crystallinity of 100% when subjected to heat treatment at 300 ° for 30 minutes.
Accordingly, the area of the intensity peak on the (111) plane of fullerene after the photoelectric conversion layer 112 (photoelectric conversion element 100) is heat-treated at 300 ° for 30 minutes is defined as a crystallinity of 100%. With respect to the area of the intensity peak with a crystallinity of 100%, the photoelectric conversion layer 112 is determined by what percentage the intensity peak area of the (111) plane of the fullerene of the photoelectric conversion layer 112 for measuring the degree of crystallinity. The degree of crystallinity of fullerenes can be measured.

図2に、本発明の撮像素子の製造方法によって製造される、本発明の撮像素子の一例を概念的に示す。
この撮像素子は、一例として、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置、携帯電話の撮像モジュール、電子内視鏡の撮像モジュール等に搭載して用いられる。
FIG. 2 conceptually shows an example of the image sensor of the present invention manufactured by the method of manufacturing the image sensor of the present invention.
As an example, the image pickup device is mounted and used in an image pickup apparatus such as a digital camera or a digital video camera, an image pickup module of a mobile phone, an image pickup module of an electronic endoscope, or the like.

図2に示す撮像素子10は、基板12と、絶縁層14と、画素電極16と、光電変換部18と、対向電極20と、封止層(保護膜)22と、カラーフィルタ26と、隔壁28と、遮光層29と、保護層30とを有する。
なお、画素電極16は、前述の光電変換素子100の下部電極104に、対向電極20は、前述の光電変換素子100の上部電極108に、光電変換部18は、前述の光電変換素子100の光電変換部106にし、封止層22は、前述の光電変換素子100の封止層110に、それぞれ対応する。
また、撮像素子10において、基板12には、読出し回路40と、対向電極電圧供給部42とが形成されている。
2 includes a substrate 12, an insulating layer 14, a pixel electrode 16, a photoelectric conversion unit 18, a counter electrode 20, a sealing layer (protective film) 22, a color filter 26, and a partition wall. 28, a light shielding layer 29, and a protective layer 30.
The pixel electrode 16 is the lower electrode 104 of the photoelectric conversion element 100, the counter electrode 20 is the upper electrode 108 of the photoelectric conversion element 100, and the photoelectric conversion unit 18 is the photoelectric element of the photoelectric conversion element 100. The sealing layer 22 corresponds to the sealing layer 110 of the photoelectric conversion element 100 described above.
In the image sensor 10, a read circuit 40 and a counter electrode voltage supply unit 42 are formed on the substrate 12.

基板12は、例えば、ガラス基板またはSi等の半導体基板が用いられる。
基板12上には公知の絶縁材料からなる絶縁層14が形成されている。絶縁層14には、表面に複数の画素電極16が形成されている。画素電極16は、例えば、1次元または2次元状に配列される。
また、絶縁層14には、画素電極16と読出し回路40とを接続する第1の接続部44が形成されている。さらには、対向電極20と対向電極電圧供給部42とを接続する第2の接続部46が形成されている。第2の接続部46は、画素電極16および光電変換部18に接続されない位置に形成されている。第1の接続部44および第2の接続部46は、導電性材料で形成されている。
As the substrate 12, for example, a glass substrate or a semiconductor substrate such as Si is used.
An insulating layer 14 made of a known insulating material is formed on the substrate 12. A plurality of pixel electrodes 16 are formed on the surface of the insulating layer 14. The pixel electrodes 16 are arranged in a one-dimensional or two-dimensional manner, for example.
In addition, a first connection portion 44 that connects the pixel electrode 16 and the readout circuit 40 is formed in the insulating layer 14. Furthermore, a second connection portion 46 that connects the counter electrode 20 and the counter electrode voltage supply unit 42 is formed. The second connection portion 46 is formed at a position not connected to the pixel electrode 16 and the photoelectric conversion portion 18. The 1st connection part 44 and the 2nd connection part 46 are formed with the electroconductive material.

絶縁層14の内部には、読出し回路40および対向電極電圧供給部42を、例えば、撮像装置10の外部と接続するための導電性材料からなる配線層48が形成されている。
前述のように、基板12上の絶縁層14の表面に、各第1の接続部44に接続された画素電極16が形成されたものを回路基板11という。なお、この回路基板11はCMOS基板ともいう。
A wiring layer 48 made of a conductive material for connecting the readout circuit 40 and the counter electrode voltage supply unit 42 to, for example, the outside of the imaging device 10 is formed inside the insulating layer 14.
As described above, the circuit board 11 is formed by forming the pixel electrodes 16 connected to the first connection portions 44 on the surface of the insulating layer 14 on the substrate 12. The circuit board 11 is also referred to as a CMOS substrate.

複数の画素電極16を覆うと共に、第2の接続部46を避けるようにして光電変換部18が形成されている。光電変換部18は、前記所定の有機光電変換材料を含む光電変換層50と電子ブロッキング層52とを有する。光電変換部18は、電子ブロッキング層52が画素電極16側に形成されており、電子ブロッキング層52上に光電変換層50が形成されている。
なお、前述のように、光電変換部18は、図1に示す光電変換素子100の光電変換部106に対応するので、光電変換層50および電子ブロッキング層52は、それぞれ光電変換層112および電子ブロッキング層114に対応する。
The photoelectric conversion unit 18 is formed so as to cover the plurality of pixel electrodes 16 and to avoid the second connection unit 46. The photoelectric conversion unit 18 includes a photoelectric conversion layer 50 including the predetermined organic photoelectric conversion material and an electron blocking layer 52. In the photoelectric conversion unit 18, the electron blocking layer 52 is formed on the pixel electrode 16 side, and the photoelectric conversion layer 50 is formed on the electron blocking layer 52.
As described above, since the photoelectric conversion unit 18 corresponds to the photoelectric conversion unit 106 of the photoelectric conversion element 100 illustrated in FIG. 1, the photoelectric conversion layer 50 and the electron blocking layer 52 are the photoelectric conversion layer 112 and the electron blocking layer, respectively. Corresponds to layer 114.

電子ブロッキング層52は、画素電極16から光電変換層50に電子が注入されるのを抑制するための層である。
光電変換層50は、入射光等の受光した光Lの光量に応じた電荷を発生するものであり、前記一般式(1)で示されるp型有機半導体材料と、n型有機半導体材料であるフラーレンとからなるバルクヘテロ構造を有する所定の有機光電変換材料からなる(主成分とする)ものである。ここで、前述のように、光電変換層50は、X線が照射される前に、PL強度を10%以上、向上する処理を施されてなるものである。さらに、前述のように、この光電変換層50は、有機光電変換材料を構成するフラーレンの結晶化度が、1〜5%である。
なお、光電変換層50および電子ブロッキング層52は、画素電極16上では一定の膜厚であれば、それ以外で膜厚が一定でなくてもよい。
光電変換層50の形成材料については、後に詳述する。
The electron blocking layer 52 is a layer for suppressing injection of electrons from the pixel electrode 16 to the photoelectric conversion layer 50.
The photoelectric conversion layer 50 generates charges according to the amount of light L received such as incident light, and is a p-type organic semiconductor material and an n-type organic semiconductor material represented by the general formula (1). It consists of a predetermined organic photoelectric conversion material having a bulk heterostructure composed of fullerene (main component). Here, as described above, the photoelectric conversion layer 50 is subjected to a treatment for improving the PL intensity by 10% or more before the X-ray irradiation. Furthermore, as described above, the photoelectric conversion layer 50 has a crystallinity of 1-5% of fullerene constituting the organic photoelectric conversion material.
Note that the photoelectric conversion layer 50 and the electron blocking layer 52 may have other film thicknesses as long as the film thickness is constant on the pixel electrode 16.
The material for forming the photoelectric conversion layer 50 will be described in detail later.

対向電極20は、画素電極16と対向する電極であり、光電変換層50を覆うようにして設けられている。画素電極16と対向電極20との間に光電変換層50が設けられる。
対向電極20は、光電変換層50に光を入射させるため、入射光に対して透明な導電性材料で構成されている。対向電極20は、光電変換層50よりも外側に配置された第2の接続部46と電気的に接続されており、第2の接続部46を介して対向電極電圧供給部42に接続されている。
The counter electrode 20 is an electrode facing the pixel electrode 16 and is provided so as to cover the photoelectric conversion layer 50. A photoelectric conversion layer 50 is provided between the pixel electrode 16 and the counter electrode 20.
The counter electrode 20 is made of a conductive material that is transparent to incident light so that light enters the photoelectric conversion layer 50. The counter electrode 20 is electrically connected to the second connection portion 46 disposed outside the photoelectric conversion layer 50, and is connected to the counter electrode voltage supply portion 42 via the second connection portion 46. Yes.

対向電極20は、上部電極108と同様の材料を用いることができる。このため、対向電極20の材料についての詳細な説明は省略する。   The counter electrode 20 can use the same material as the upper electrode 108. For this reason, the detailed description about the material of the counter electrode 20 is abbreviate | omitted.

対向電極電圧供給部42は、第2の接続部46を介して対向電極20に所定の電圧を印加するものである。対向電極20に印加すべき電圧が撮像素子10の電源電圧よりも高い場合は、チャージポンプ等の昇圧回路によって電源電圧を昇圧して上記所定の電圧を供給するものである。   The counter electrode voltage supply unit 42 applies a predetermined voltage to the counter electrode 20 via the second connection unit 46. When the voltage to be applied to the counter electrode 20 is higher than the power supply voltage of the image sensor 10, the power supply voltage is boosted by a booster circuit such as a charge pump to supply the predetermined voltage.

画素電極16は、画素電極16とそれに対向する対向電極20との間にある光電変換層50で発生した電荷を捕集するための電荷捕集用の電極である。画素電極16は、第1の接続部44を介して読出し回路40に接続されている。この読出し回路40は、複数の画素電極16の各々に対応して基板12に設けられており、対応する画素電極16で捕集された電荷に応じた信号を読出すものである。
画素電極16は、前述の下部電極104と同様の材料を用いることができる。このため、画素電極16の材料についての詳細な説明は省略する。
The pixel electrode 16 is an electrode for collecting charges for collecting charges generated in the photoelectric conversion layer 50 between the pixel electrode 16 and the counter electrode 20 facing the pixel electrode 16. The pixel electrode 16 is connected to the readout circuit 40 via the first connection portion 44. The readout circuit 40 is provided on the substrate 12 corresponding to each of the plurality of pixel electrodes 16, and reads out a signal corresponding to the charge collected by the corresponding pixel electrode 16.
The pixel electrode 16 can use the same material as the lower electrode 104 described above. Therefore, a detailed description of the material of the pixel electrode 16 is omitted.

画素電極16の端部において画素電極16の膜厚に相当する段差が急峻だったり、画素電極16の表面に顕著な凹凸が存在したり、画素電極16上に微小な塵埃(パーティクル)が付着したりすると、画素電極16上の層が所望の膜厚より薄くなったり亀裂が生じたりする。そのような状態で層上に対向電極20(上部電極108)を形成すると、欠陥部分における画素電極16と対向電極20の接触や電界集中により、暗電流の増大や短絡などの画素不良が発生する。更に、上記の欠陥は、画素電極16とその上の層の密着性や有機光電変換素子10の耐熱性を低下させるおそれがある。   A step corresponding to the film thickness of the pixel electrode 16 is steep at the end of the pixel electrode 16, there are significant irregularities on the surface of the pixel electrode 16, or minute dust (particles) adhere to the pixel electrode 16. As a result, a layer on the pixel electrode 16 becomes thinner than a desired film thickness or a crack occurs. When the counter electrode 20 (upper electrode 108) is formed on the layer in such a state, a pixel defect such as an increase in dark current or a short circuit occurs due to contact or electric field concentration between the pixel electrode 16 and the counter electrode 20 in the defective portion. . Further, the above-described defects may reduce the adhesion between the pixel electrode 16 and the layer above it and the heat resistance of the organic photoelectric conversion element 10.

この欠陥を防止して素子の信頼性を向上させるためには、画素電極16の表面粗さRaが0.6nm以下であるのが好ましい。画素電極16の表面粗さRaが小さいほど、表面の凹凸が小さいことを意味し、表面平坦性が良好である。また、画素電極16上のパーティクルを除去するため、電子ブロッキング層52を形成する前に、半導体製造工程で利用されている一般的な洗浄技術を用いて、画素電極16等を洗浄することが特に好ましい。   In order to prevent this defect and improve the reliability of the element, the surface roughness Ra of the pixel electrode 16 is preferably 0.6 nm or less. The smaller the surface roughness Ra of the pixel electrode 16, the smaller the surface unevenness, and the better the surface flatness. In order to remove particles on the pixel electrode 16, it is particularly preferable to clean the pixel electrode 16 and the like using a general cleaning technique used in a semiconductor manufacturing process before forming the electron blocking layer 52. preferable.

読出し回路40は、例えば、CCD、MOS回路、またはTFT回路等で構成されており、絶縁層14内に設けられた遮光層(図示せず)によって遮光されている。なお、読出し回路40は、一般的なイメージセンサ用途ではCCDまたはCMOS回路を採用することが好ましく、ノイズおよび高速性の観点からはCMOS回路を採用するのが好ましい。
なお、図示しないが、例えば、基板12にp領域によって囲まれた高濃度のn領域が形成されており、このn領域に接続部44が接続されている。p領域に読出し回路40が設けられている。n領域は光電変換層50の電荷を蓄積する電荷蓄積部として機能するものである。n領域に蓄積された信号電荷は読出し回路40によって、その電荷量に応じた信号に変換されて、例えば、配線層48を介して撮像素子10外部に出力される。
The readout circuit 40 is constituted by, for example, a CCD, a MOS circuit, or a TFT circuit, and is shielded from light by a light shielding layer (not shown) provided in the insulating layer 14. The readout circuit 40 is preferably a CCD or CMOS circuit for general image sensor applications, and is preferably a CMOS circuit from the viewpoint of noise and high speed.
Although not shown, for example, a high-concentration n region surrounded by a p region is formed on the substrate 12, and a connection portion 44 is connected to the n region. A read circuit 40 is provided in the p region. The n region functions as a charge storage unit that stores the charge of the photoelectric conversion layer 50. The signal charge accumulated in the n region is converted into a signal corresponding to the amount of charge by the readout circuit 40 and output to the outside of the image sensor 10 via the wiring layer 48, for example.

封止層22は、有機物を含む光電変換層50を水分子などの劣化因子から保護するためのものである。封止層22は、対向電極20を覆うようにして形成されている。
封止層22(封止層110)としては、次の条件が求められる。
第一に、素子の各製造工程において溶液、プラズマなどに含まれる有機の光電変換材料を劣化させる因子の侵入を阻止して光電変換層を保護することが挙げられる。
第二に、素子の製造後に、水分子などの有機の光電変換材料を劣化させる因子の侵入を阻止して、長期間の保存/使用にわたって、光電変換層50の劣化を防止する。
第三に、封止層22を形成する際は既に形成された光電変換層を劣化させない。
第四に、入射光は封止層22を通じて光電変換層50に到達するので、光電変換層50で検知する波長の光に対して封止層22は透明でなくてはならない。
The sealing layer 22 is for protecting the photoelectric converting layer 50 containing organic substance from deterioration factors, such as a water molecule. The sealing layer 22 is formed so as to cover the counter electrode 20.
The following conditions are required for the sealing layer 22 (sealing layer 110).
First, it is possible to protect the photoelectric conversion layer by preventing the intrusion of factors that degrade the organic photoelectric conversion material contained in the solution, plasma, etc. in each manufacturing process of the device.
Second, after the device is manufactured, the penetration of factors that degrade the organic photoelectric conversion material such as water molecules is prevented, and the deterioration of the photoelectric conversion layer 50 is prevented over a long period of storage / use.
Third, when the sealing layer 22 is formed, the already formed photoelectric conversion layer is not deteriorated.
Fourth, since incident light reaches the photoelectric conversion layer 50 through the sealing layer 22, the sealing layer 22 must be transparent to light having a wavelength detected by the photoelectric conversion layer 50.

封止層22(封止層110)は、単一材料からなる薄膜で構成することもできるが、多層構成にして各層に別々の機能を付与することで、封止層22全体の応力緩和、製造工程中の発塵等によるクラック、ピンホールなどの欠陥発生の抑制、材料開発の最適化が容易になることなどの効果が期待できる。例えば、封止層22は、水分子などの劣化因子の浸透を阻止する本来の目的を果たす層の上に、その層で達成することが難しい機能を持たせた「封止補助層」を積層した2層構成を形成することができる。3層以上の構成も可能だが、製造コストを勘案するとなるべく層数は少ない方が好ましい。   The sealing layer 22 (sealing layer 110) can also be configured by a thin film made of a single material, but by providing a separate function to each layer in a multilayer configuration, stress relaxation of the entire sealing layer 22, It can be expected to produce effects such as suppression of defects such as cracks and pinholes due to dust generation during the manufacturing process, and optimization of material development. For example, the sealing layer 22 is formed by laminating a “sealing auxiliary layer” having a function that is difficult to achieve on the layer that serves the original purpose of preventing the penetration of deterioration factors such as water molecules. A two-layer structure can be formed. Although it is possible to have three or more layers, it is preferable that the number of layers is as small as possible in consideration of manufacturing costs.

また、封止層22(封止層110)は、例えば、以下のように形成すればよい。
有機光電変換材料は水分子などの劣化因子の存在で顕著にその性能が劣化してしまう。そのために、水分子を浸透させない緻密な金属酸化膜・金属窒化膜・金属窒化酸化膜等で光電変換層全体を被覆して封止することが必要である。従来から、酸化アルミニウム、酸化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素やそれらの積層構成、それらと有機高分子の積層構成などを封止層として、各種真空成膜技術で形成されている。従来の封止層は、基板表面の構造物、基板表面の微小欠陥、基板表面に付着したパーティクルなどによる段差において、薄膜の成長が困難なので(段差が影になるので)平坦部と比べて膜厚が顕著に薄くなる。このために段差部分が劣化因子の浸透する経路になってしまう。この段差を封止層22で完全に被覆するには、平坦部において1μm以上の膜厚になるように成膜して、封止層22全体を厚くする必要がある。
Moreover, what is necessary is just to form the sealing layer 22 (sealing layer 110) as follows, for example.
The performance of organic photoelectric conversion materials is significantly deteriorated due to the presence of deterioration factors such as water molecules. Therefore, it is necessary to cover and seal the entire photoelectric conversion layer with a dense metal oxide film, metal nitride film, metal oxynitride film, or the like that does not allow water molecules to permeate. Conventionally, aluminum oxide, silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride oxide, a laminated structure thereof, a laminated structure of them and an organic polymer, or the like is used as a sealing layer by various vacuum film forming techniques. The conventional sealing layer is a film compared to the flat part because the growth of the thin film is difficult (because the step becomes a shadow) at the step due to structures on the substrate surface, minute defects on the substrate surface, particles adhering to the substrate surface, etc. The thickness is significantly reduced. For this reason, the step portion becomes a path through which the deterioration factor penetrates. In order to completely cover this step with the sealing layer 22, it is necessary to form the film so as to have a film thickness of 1 μm or more in the flat portion, thereby increasing the thickness of the entire sealing layer 22.

画素寸法が2μm未満、特に1μm程度の撮像素子10において、カラーフィルタ28と光電変換層50との距離、すなわち、封止層22の膜厚が大きいと、封止層22内で入射光が回折または発散してしまい、混色が発生する。このために、画素寸法が1μm程度の撮像素子10は、封止層22全体の膜厚を減少させても素子性能が劣化しないような封止層材料、およびその製造方法が必要になる。   In the image sensor 10 having a pixel size of less than 2 μm, particularly about 1 μm, if the distance between the color filter 28 and the photoelectric conversion layer 50, that is, the film thickness of the sealing layer 22 is large, incident light is diffracted in the sealing layer 22. Or it diverges and color mixing occurs. For this reason, the imaging element 10 having a pixel size of about 1 μm requires a sealing layer material and a manufacturing method thereof that do not deteriorate the element performance even when the film thickness of the entire sealing layer 22 is reduced.

ALD(原子層堆積)法は、CVD法の一種で、薄膜材料となる有機金属化合物分子、金属ハロゲン化物分子、金属水素化物分子の基板表面への吸着/反応と、それらに含まれる未反応基の分解を、交互に繰返して薄膜を形成する技術である。基板表面へ薄膜材料が到達する際は上記低分子の状態なので、低分子が入り込めるごくわずかな空間さえあれば薄膜が成長可能である。そのため、従来の薄膜形成法では困難であった段差部分を完全に被覆し(段差部分に成長した薄膜の厚さが平坦部分に成長した薄膜の厚さと同じ)、すなわち段差被覆性が非常に優れる。これにより、基板表面の構造物、基板表面の微小欠陥、基板表面に付着したパーティクルなどによる段差を完全に被覆でき、このような段差部分が光電変換材料の劣化因子の侵入経路にならない。封止層22の形成をALD法で行なった場合は従来技術よりも効果的に必要な封止層膜厚を薄くすることが可能になる。   The ALD (atomic layer deposition) method is a kind of CVD method, and adsorption / reaction of organometallic compound molecules, metal halide molecules, and metal hydride molecules, which are thin film materials, onto the substrate surface and unreacted groups contained in them. Is a technique for forming a thin film by alternately repeating decomposition. When the thin film material reaches the substrate surface, it is in the above-mentioned low molecular state, so that the thin film can be grown in a very small space where the low molecule can enter. Therefore, the step portion, which was difficult with the conventional thin film formation method, is completely covered (the thickness of the thin film grown on the step portion is the same as the thickness of the thin film grown on the flat portion), that is, the step coverage is very excellent. . Thereby, a step due to a structure on the substrate surface, a minute defect on the substrate surface, particles adhering to the substrate surface and the like can be completely covered, and such a step portion does not become an intrusion path of a deterioration factor of the photoelectric conversion material. When the sealing layer 22 is formed by the ALD method, the required sealing layer thickness can be effectively reduced as compared with the prior art.

ALD法で封止層22を形成する場合は、前述の好ましい封止層に対応した材料を適宜選択できる。しかしながら、有機光電変換材料が劣化しないような、比較的に低温で薄膜成長が可能な材料に制限される。アルキルアルミニウムやハロゲン化アルミニウムを材料としたALD法によると、有機光電変換材料が劣化しない200℃未満で緻密な酸化アルミニウム薄膜を形成することができる。特にトリメチルアルミニウムを使用した場合は100℃程度でも酸化アルミニウム薄膜を形成することができるため好ましい。酸化珪素や酸化チタンも材料を適切に選択することで酸化アルミニウムと同様に200℃未満で、封止層22として、緻密な薄膜を形成することができるため好ましい。   When the sealing layer 22 is formed by the ALD method, a material corresponding to the above-described preferable sealing layer can be appropriately selected. However, it is limited to a material capable of growing a thin film at a relatively low temperature so that the organic photoelectric conversion material does not deteriorate. According to the ALD method using alkyl aluminum or aluminum halide as a material, a dense aluminum oxide thin film can be formed at less than 200 ° C. at which the organic photoelectric conversion material does not deteriorate. In particular, when trimethylaluminum is used, an aluminum oxide thin film can be formed even at about 100 ° C., which is preferable. Silicon oxide and titanium oxide are also preferable because a dense thin film can be formed as the sealing layer 22 at a temperature lower than 200 ° C., similarly to aluminum oxide, by appropriately selecting materials.

ALD法により形成した薄膜は、段差被覆性、緻密性という観点からは比類なく良質な薄膜形成を低温で達成できる。しかし、薄膜がフォトリソグラフィ工程で使用する薬品で劣化してしまうことがある。例えば、ALD法で成膜した酸化アルミニウム薄膜は非晶質なので、現像液や剥離液のようなアルカリ溶液で表面が侵食されてしまう。このような場合には、ALD法で形成した酸化アルミニウム薄膜上に、耐薬品性に優れる薄膜が必要である。すなわち、封止層22を保護する機能層となる封止補助層が必要である。   A thin film formed by the ALD method can achieve a high-quality thin film formation at a low temperature, which is unmatched from the viewpoint of step coverage and denseness. However, the thin film may be deteriorated by chemicals used in the photolithography process. For example, since an aluminum oxide thin film formed by the ALD method is amorphous, the surface is eroded by an alkaline solution such as a developer or a stripping solution. In such a case, a thin film having excellent chemical resistance is required on the aluminum oxide thin film formed by the ALD method. That is, a sealing auxiliary layer that becomes a functional layer for protecting the sealing layer 22 is necessary.

特に、封止層22を2層構成とし、第一封止層上に、スパッタ法で形成された、酸化アルミニウム、酸化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素のいずれか1つを含む第二封止層を有する構成とするのが好ましい。この際において、第一封止層は、膜厚が0.05μm以上、0.2μm以下であるのが好ましい。さらには、第一封止層は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化チタンのいずれかを含むのが好ましい。   In particular, the sealing layer 22 has a two-layer structure, and is formed on the first sealing layer by sputtering, and includes a second sealing containing any one of aluminum oxide, silicon oxide, silicon nitride, and silicon nitride oxide. A structure having a layer is preferable. At this time, the first sealing layer preferably has a thickness of 0.05 μm or more and 0.2 μm or less. Furthermore, the first sealing layer preferably contains any of aluminum oxide, silicon oxide, and titanium oxide.

カラーフィルタ26は、封止層22上の各画素電極16と対向する位置に形成されている。隔壁28は、封止層22上のカラーフィルタ26同士の間に設けられており、カラーフィルタ26の光透過効率を向上させるためのものである。遮光層29は、封止層22上のカラーフィルタ26および隔壁28を設けた領域(有効画素領域)以外に形成されており、有効画素領域以外に形成された光電変換層50に光が入射することを防止するものである。   The color filter 26 is formed at a position facing each pixel electrode 16 on the sealing layer 22. The partition wall 28 is provided between the color filters 26 on the sealing layer 22 and is for improving the light transmission efficiency of the color filter 26. The light shielding layer 29 is formed in a region other than the region (effective pixel region) in which the color filter 26 and the partition wall 28 are provided on the sealing layer 22, and light is incident on the photoelectric conversion layer 50 formed outside the effective pixel region. This is to prevent this.

保護層30は、カラーフィルタ26を後工程等から保護するためのものであり、カラーフィルタ26、隔壁28および遮光層29を覆うようにして形成されている。保護層30は、オーバーコート層ともいう。
撮像素子10においては、光電変換部18、対向電極20およびカラーフィルタ26が上方に設けられた画素電極16、1つが、画素(単位画素)になる。
The protective layer 30 is for protecting the color filter 26 from subsequent processes and is formed so as to cover the color filter 26, the partition wall 28 and the light shielding layer 29. The protective layer 30 is also referred to as an overcoat layer.
In the image sensor 10, one pixel electrode 16, on which the photoelectric conversion unit 18, the counter electrode 20, and the color filter 26 are provided, is a pixel (unit pixel).

保護層30は、アクリル系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、弗素樹脂などのような高分子材料や、酸化珪素、窒化珪素のような無機材料を適宜使用できる。
ポリスチレン系などの感光性樹脂を使用すると、フォトリソグラフィ法で保護層30をパターニングできるので、ボンディング用パッド上の周辺遮光層、封止層、絶縁層などを開口する際のフォトレジストとして使用すること、保護層30自体をマイクロレンズとして加工することが容易になり、好ましい。一方、保護層30を反射防止層として使用することも可能であり、カラーフィルタ26の隔壁として使用した各種低屈折率材料を成膜することも好ましい。また、後工程に対する保護層としての機能、反射防止層としての機能を追求するために、保護層30を上記材料を組合せた2層以上の構成にしてもよい。
The protective layer 30 can be appropriately made of a polymer material such as acrylic resin, polysiloxane resin, polystyrene resin, or fluorine resin, or an inorganic material such as silicon oxide or silicon nitride.
When a photosensitive resin such as polystyrene is used, the protective layer 30 can be patterned by a photolithography method, so that it can be used as a photoresist when opening the peripheral light-shielding layer, sealing layer, insulating layer, etc. on the bonding pad. It is easy to process the protective layer 30 itself as a microlens, which is preferable. On the other hand, it is possible to use the protective layer 30 as an antireflection layer, and it is also preferable to form various low refractive index materials used as the partition walls of the color filter 26. Further, in order to pursue a function as a protective layer and a function as an antireflection layer with respect to the post-process, the protective layer 30 may have a structure of two or more layers combining the above materials.

なお、図示例においては、画素電極16は、絶縁層14の表面に形成された構成であるが、これに限定されるものではなく、絶縁層14の表面部に埋設された構成でもよい。
また、第2の接続部46および対向電極電圧供給部42を1つ設ける構成としたが、複数であってもよい。例えば、対向電極20の両端部から対向電極20へ電圧を供給することにより、対向電極20での電圧降下を抑制できる。第2の接続部46および対向電極電圧供給部42のセットの数は、素子のチップ面積を勘案して、適宜増減すればよい。
In the illustrated example, the pixel electrode 16 is formed on the surface of the insulating layer 14. However, the configuration is not limited thereto, and the pixel electrode 16 may be embedded in the surface portion of the insulating layer 14.
Moreover, although the structure which provides the 2nd connection part 46 and the counter electrode voltage supply part 42 was made, it may be plural. For example, a voltage drop at the counter electrode 20 can be suppressed by supplying a voltage from both ends of the counter electrode 20 to the counter electrode 20. The number of sets of the second connection unit 46 and the counter electrode voltage supply unit 42 may be appropriately increased or decreased in consideration of the chip area of the element.

以下、撮像素子10の製造方法を説明することにより、本発明の撮像素子および本発明の撮像素子の製造方法を詳細に説明する。   Hereinafter, by explaining the manufacturing method of the imaging device 10, the imaging device of the present invention and the manufacturing method of the imaging device of the present invention will be described in detail.

撮像素子10を製造する際には、一例として、図3(a)に示すように、読出し回路40と対向電極電圧供給部42とが形成された基板12上に、第1の接続部44と第2の接続部46と、配線層48が設けられた絶縁層14が形成され、さらに、絶縁層14の表面14aに、各第1の接続部44に接続された画素電極16が形成された回路基板11(CMOS基板)を用意する。
この場合、前述のように、第1の接続部44と読出し回路40とが接続されており、第2の接続部46と対向電極電圧供給部42とが接続されている。画素電極16は、例えば、TiNで形成される。
When manufacturing the image pickup device 10, as an example, as shown in FIG. 3A, the first connection portion 44 and the substrate 12 on which the readout circuit 40 and the counter electrode voltage supply portion 42 are formed are formed. The second connecting portion 46 and the insulating layer 14 provided with the wiring layer 48 are formed, and the pixel electrode 16 connected to each first connecting portion 44 is formed on the surface 14a of the insulating layer 14. A circuit board 11 (CMOS substrate) is prepared.
In this case, as described above, the first connection unit 44 and the readout circuit 40 are connected, and the second connection unit 46 and the counter electrode voltage supply unit 42 are connected. The pixel electrode 16 is made of, for example, TiN.

次に、電子ブロッキング層52の成膜室において、図3(b)に示すように、第2の接続部46上を除き、かつ全ての画素電極16を覆うように、電子ブロッキング材料を例えば真空蒸着によって成膜し、電子ブロッキング層52を形成する。
前述のように、電子ブロッキング材料としては、カルバゾール誘導体が例示され、より好ましくはビフルオレン誘導体が例示される。また、成膜条件も、適宜、設定すれば良いのは、先の例と同様である。
Next, in the film forming chamber of the electron blocking layer 52, as shown in FIG. 3B, the electron blocking material is vacuumed, for example, so as to cover all the pixel electrodes 16 except for the second connection portion 46. The electron blocking layer 52 is formed by forming a film by vapor deposition.
As described above, examples of the electron blocking material include carbazole derivatives, and more preferably bifluorene derivatives. Also, the film forming conditions may be set appropriately as in the previous example.

次に、光電変換層50の成膜室において、図3(c)に示すように、電子ブロッキング層52の表面52aに、前記一般式(1)で示されるp型有機半導体材料とフラーレンとを、例えば共蒸着(真空蒸着)で成膜して、光電変換層50を形成する。成膜条件は、適宜、設定すれば良いのは、先の例と同様である。
この光電変換層50の形成により、光電変換部18が形成される。
Next, in the film formation chamber of the photoelectric conversion layer 50, as shown in FIG. 3C, the p-type organic semiconductor material and fullerene represented by the general formula (1) are applied to the surface 52a of the electron blocking layer 52. For example, the photoelectric conversion layer 50 is formed by film formation by co-evaporation (vacuum evaporation). The film forming conditions are set as appropriate as in the previous example.
The photoelectric conversion part 18 is formed by forming the photoelectric conversion layer 50.

次に、対向電極20の成膜室において、図4(a)に示すように、光電変換層18を覆い、かつ第2の接続部46上に形成されるパターンで、例えばスパッタ法によってITOを成膜して、対向電極20を形成する。
成膜条件は、適宜、設定すれば良いのは、先の例と同様である。
Next, in the film formation chamber of the counter electrode 20, as shown in FIG. 4A, ITO is formed by sputtering, for example, by a pattern that covers the photoelectric conversion layer 18 and is formed on the second connection portion 46. The counter electrode 20 is formed by film formation.
The film forming conditions are set as appropriate as in the previous example.

次に、封止層22の成膜室において、図4(b)に示すように、対向電極20を覆うようにして、絶縁層14の表面14aに、封止層22として、例えば酸化アルミニウム膜および窒化珪素膜からなる積層膜を形成する。
この場合、前述のように、酸化アルミニウム膜は、酸化アルミニウムを、ALD法を用いて絶縁層14の表面14aに成膜し、この酸化アルミニウム膜上に、窒化珪素をマグネトロンスパッタ法を用いて成膜し、窒化珪素膜を形成するのが好ましい。
なお、封止層22は、単層膜であってもよいのは、前述のとおりである。
Next, in the film forming chamber for the sealing layer 22, as shown in FIG. 4B, for example, an aluminum oxide film is formed on the surface 14 a of the insulating layer 14 as the sealing layer 22 so as to cover the counter electrode 20. Then, a laminated film made of a silicon nitride film is formed.
In this case, as described above, the aluminum oxide film is formed by depositing aluminum oxide on the surface 14a of the insulating layer 14 using the ALD method, and forming silicon nitride on the aluminum oxide film using the magnetron sputtering method. It is preferable to form a silicon nitride film.
The sealing layer 22 may be a single layer film as described above.

このようにして封止層22を形成したら、先と同等に、光電変換層50のPL強度を10%以上向上するための処理を行う。
一例として、封止層22を形成した後、封止層22の形成工程の次工程として、恒温槽やホットプレート等を用いて、封止層22を形成した積層体(光電変換層50)に210〜250℃で、所定時間の熱処理を行う。
また、光電変換層50のPL強度が10%以上向上されることによって、光電変換層50(有機光電変換材料)を構成するフラーレンの結晶化度が1〜5%になる。
When the sealing layer 22 is formed in this way, a process for improving the PL intensity of the photoelectric conversion layer 50 by 10% or more is performed in the same manner as before.
As an example, after forming the sealing layer 22, as a next process of the forming process of the sealing layer 22, a laminated body (photoelectric conversion layer 50) in which the sealing layer 22 is formed using a thermostatic bath, a hot plate, or the like. Heat treatment is performed at 210 to 250 ° C. for a predetermined time.
Moreover, the PL intensity | strength of the photoelectric converting layer 50 improves 10% or more, and the crystallinity degree of the fullerene which comprises the photoelectric converting layer 50 (organic photoelectric converting material) will be 1-5%.

なお、このPL強度を10%以上向上するための処理は、封止層22の形成工程の次工程として行うのに限定はされず、光電変換層50の形成後、X線を照射される前であれば、各種のタイミングで行って良いのは、前述のとおりである。
例えば、光電変換層50の形成工程の次工程として、不活性雰囲気でPL強度を向上する処理を行ってもよく、あるいは、耐熱性の点で可能であれば、カラーフィルタ26の形成工程の次工程として、PL強度を向上する処理を行ってもよい。
In addition, the process for improving the PL intensity by 10% or more is not limited to being performed as the next process of the formation process of the sealing layer 22, and after the photoelectric conversion layer 50 is formed and before being irradiated with X-rays. If so, it may be performed at various timings as described above.
For example, as the next step of the photoelectric conversion layer 50 forming step, a process for improving the PL intensity in an inert atmosphere may be performed, or, if possible in terms of heat resistance, following the step of forming the color filter 26. As a process, you may perform the process which improves PL intensity | strength.

次に、封止層22の表面22aに、カラーフィルタ26、隔壁28および遮光層29を、例えばフォトリソグラフィー法を用いて形成する。カラーフィルタ26、隔壁28および遮光層29には、撮像素子に用いられる公知のものが用いられる。また、カラーフィルタ26、隔壁28および遮光層29の形成は、公知の方法で行えばよい。
次に、カラーフィルタ26、隔壁28および遮光層29を覆うようにして、保護膜30を、例えば塗布法を用いて形成する。これにより、図2に示す撮像素子10を形成することができる。保護膜30には、有機撮像素子に用いられる公知のものが用いられる。
保護膜30の形成も、公知の方法で行えばよい。
Next, the color filter 26, the partition wall 28, and the light shielding layer 29 are formed on the surface 22a of the sealing layer 22 by using, for example, a photolithography method. As the color filter 26, the partition wall 28, and the light shielding layer 29, known ones used for imaging devices are used. The color filter 26, the partition wall 28, and the light shielding layer 29 may be formed by a known method.
Next, the protective film 30 is formed using, for example, a coating method so as to cover the color filter 26, the partition wall 28, and the light shielding layer 29. Thereby, the image sensor 10 shown in FIG. 2 can be formed. As the protective film 30, a known film used for an organic imaging element is used.
The protective film 30 may be formed by a known method.

前述のように、本発明の製造方法において、光電変換層50および光電変換層112は、前述の一般式(1)で示されるP型有機半導体およびフラーレン(フラーレン誘導体)からなるN型有機半導体のバルクヘテロ構造体を有する有機光電変換材料を含む(この有機光電変換材料を主成分とする)。
また、このフラーレン(フラーレン誘導体)は、結晶化度が1〜5%である。
As described above, in the manufacturing method of the present invention, the photoelectric conversion layer 50 and the photoelectric conversion layer 112 are made of an N-type organic semiconductor composed of a P-type organic semiconductor and a fullerene (fullerene derivative) represented by the general formula (1). An organic photoelectric conversion material having a bulk heterostructure is included (this organic photoelectric conversion material is a main component).
Further, this fullerene (fullerene derivative) has a crystallinity of 1 to 5%.

p型有機半導体材料とn型有機半導体材料を接合させてドナ−アクセプタ界面を形成することにより、励起子解離効率を増加させることができる。このため、p型有機半導体材料とn型有機半導体材料を接合させた構成の光電変換層は高い光電変換効率を発現する。特に、p型有機半導体材料とn型有機半導体材料を混合した光電変換層は、接合界面が増大して光電変換効率が向上するので好ましい。   Exciton dissociation efficiency can be increased by bonding a p-type organic semiconductor material and an n-type organic semiconductor material to form a donor-acceptor interface. For this reason, the photoelectric conversion layer of the structure which joined the p-type organic-semiconductor material and the n-type organic-semiconductor material expresses high photoelectric conversion efficiency. In particular, a photoelectric conversion layer in which a p-type organic semiconductor material and an n-type organic semiconductor material are mixed is preferable because the junction interface is increased and the photoelectric conversion efficiency is improved.

p型有機半導体材料(化合物)は、ドナー性有機半導体材料(化合物)であり、主に正孔輸送性有機化合物に代表され、電子を供与しやすい性質がある有機化合物をいう。更に詳しくは2つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物をいう。
n型有機半導体材料(化合物)は、アクセプター性有機半導体材料であり、主に電子輸送性有機化合物に代表され、電子を受容しやすい性質がある有機化合物をいう。更に詳しくは、n型有機半導体とは、2つの有機化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の有機化合物をいう。
The p-type organic semiconductor material (compound) is a donor-type organic semiconductor material (compound), which is mainly represented by a hole-transporting organic compound and refers to an organic compound having a property of easily donating electrons. More specifically, an organic compound having a smaller ionization potential when two organic materials are used in contact with each other.
The n-type organic semiconductor material (compound) is an acceptor organic semiconductor material, and is mainly represented by an electron-transporting organic compound and refers to an organic compound having a property of easily accepting electrons. More specifically, an n-type organic semiconductor refers to an organic compound having a larger electron affinity when two organic compounds are used in contact with each other.

本発明においては、有機光電変換材料を形成するn型有機半導体材料として、電子輸送性に優れたフラーレンを用いる。
フラーレンとしては、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC80、フラーレンC82、フラーレンC84、フラーレンC90、フラーレンC96、フラーレンC240、フラーレンC540、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ等が例示される。
In the present invention, fullerene having excellent electron transport properties is used as the n-type organic semiconductor material forming the organic photoelectric conversion material.
Fullerene C 60 , fullerene C 70 , fullerene C 76 , fullerene C 78 , fullerene C 80 , fullerene C 82 , fullerene C 84 , fullerene C 90 , fullerene C 96 , fullerene C 240 , fullerene C 540 , mixed Examples include fullerenes and fullerene nanotubes.

また、本発明においては、フラーレンとして、これらのフラーレンに置換基が付加されたフラーレン誘導体を用いても良い。
フラーレン誘導体の置換基として好ましくは、アルキル基、アリール基、または複素環基である。アルキル基として更に好ましくは、炭素数1〜12までのアルキル基であり、アリール基、および複素環基として好ましくは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、ベンズイミダゾール環、イミダゾピリジン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環、またはフェナジン環であり、更に好ましくは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピリジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、またはチアゾール環であり、特に好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、またはピリジン環である。これらは更に置換基を有していてもよく、その置換基は可能な限り結合して環を形成してもよい。なお、複数の置換基を有しても良く、それらは同一であっても異なっていても良い。また、複数の置換基は可能な限り結合して環を形成してもよい。
In the present invention, fullerene derivatives in which substituents are added to these fullerenes may be used as fullerenes.
The substituent for the fullerene derivative is preferably an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. The alkyl group is more preferably an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and the aryl group and the heterocyclic group are preferably benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, fluorene ring, triphenylene ring, naphthacene ring. , Biphenyl ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, indolizine ring, indole ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, isobenzofuran Ring, benzimidazole ring, imidazopyridine ring, quinolidine ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinoxazoline ring, isoquinoline ring, carbazole ring, phenanthridine ring, acridine ring, phenanthroli Ring, thianthrene ring, chromene ring, xanthene ring, phenoxathiin ring, phenothiazine ring, or phenazine ring, more preferably a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyridine ring, imidazole ring, oxazole ring, Or a thiazole ring, particularly preferably a benzene ring, a naphthalene ring, or a pyridine ring. These may further have a substituent, and the substituents may be bonded as much as possible to form a ring. In addition, you may have a some substituent and they may be the same or different. A plurality of substituents may be combined as much as possible to form a ring.

光電変換層50(112)がフラーレンを含むことで、フラーレン分子を経由して、光電変換により発生した電子を画素電極16(104)または対向電極20(108)まで早く輸送できる。
フラーレン分子が連なった状態になって電子の経路が形成されていると、電子輸送性が向上して光電変換の高速応答性が実現可能となる。このためにはフラーレンが光電変換層50に40%(体積比)以上含まれているのが好ましい。他方、フラーレンが多すぎるとp型有機半導体が少なくなって接合界面が小さくなり励起子解離効率が低下してしまう。
When the photoelectric conversion layer 50 (112) includes fullerene, electrons generated by photoelectric conversion can be quickly transported to the pixel electrode 16 (104) or the counter electrode 20 (108) via the fullerene molecule.
When fullerene molecules are connected and an electron path is formed, the electron transport property is improved and high-speed response of photoelectric conversion can be realized. For this purpose, it is preferable that the fullerene is contained in the photoelectric conversion layer 50 by 40% (volume ratio) or more. On the other hand, if there is too much fullerene, the p-type organic semiconductor is reduced, the junction interface becomes smaller, and the exciton dissociation efficiency decreases.

光電変換層50において、フラーレンまたはフラーレン誘導体と共に混合されるp型有機半導体材料は、下記一般式(1)で表される化合物である。   In the photoelectric conversion layer 50, the p-type organic semiconductor material mixed with fullerene or a fullerene derivative is a compound represented by the following general formula (1).

上記一般式(1)中、Z1は少なくとも2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、または、5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。L1、L2、およびL3はそれぞれ独立に無置換メチン基、または置換メチン基を表す。D1は原子群を表す。nは0以上の整数を表す。 In the general formula (1), Z 1 represents a ring containing at least two carbon atoms and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. . L 1 , L 2 and L 3 each independently represents an unsubstituted methine group or a substituted methine group. D 1 represents an atomic group. n represents an integer of 0 or more.

は少なくとも2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、または、5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。5員環、6員環、または、5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環としては、通常メロシアニン色素で酸性核として用いられるものが好ましい。
その具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。
Z 1 is a ring containing at least two carbon atoms, and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. As the condensed ring containing at least one of a 5-membered ring, a 6-membered ring, and a 5-membered ring and a 6-membered ring, those usually used as an acidic nucleus in a merocyanine dye are preferable.
Specific examples thereof include the following.

(a) 1,3−ジカルボニル核:例えば1,3−インダンジオン核、1,3−シクロヘキサンジオン、5,5−ジメチル−1,3−シクロヘキサンジオン、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン等。
(b) ピラゾリノン核:例えば1−フェニル−2−ピラゾリン−5−オン、3−メチル−1−フェニル−2−ピラゾリン−5−オン、1−(2−ベンゾチアゾイル)−3−メチル−2−ピラゾリン−5−オン等。
(c) イソオキサゾリノン核:例えば3−フェニル−2−イソオキサゾリン−5−オン、3−メチル−2−イソオキサゾリン−5−オン等。
(d) オキシインドール核:例えば1−アルキル−2,3−ジヒドロ−2−オキシインドール等。
(e) 2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核:例えばバルビツル酸または2−チオバルビツル酸およびその誘導体等。誘導体としては例えば1−メチル、1−エチル等の1−アルキル体、1,3−ジメチル、1,3−ジエチル、1,3−ジブチル等の1,3−ジアルキル体、1,3−ジフェニル、1,3−ジ(p−クロロフェニル)、1,3−ジ(p−エトキシカルボニルフェニル)等の1,3−ジアリール体、1−エチル−3−フェニル等の1−アルキル−1−アリール体、1,3−ジ(2―ピリジル)等の1,3位ジヘテロ環置換体等が挙げられる。
(f) 2−チオ−2,4−チアゾリジンジオン核:例えばローダニンおよびその誘導体等。誘導体としては例えば3−メチルローダニン、3−エチルローダニン、3−アリルローダニン等の3−アルキルローダニン、3−フェニルローダニン等の3−アリールローダニン、3−(2−ピリジル)ローダニン等の3位ヘテロ環置換ローダニン等が挙げられる。
(A) 1,3-dicarbonyl nucleus: for example, 1,3-indandione nucleus, 1,3-cyclohexanedione, 5,5-dimethyl-1,3-cyclohexanedione, 1,3-dioxane-4,6- Zeon etc.
(B) Pyrazolinone nucleus: for example 1-phenyl-2-pyrazolin-5-one, 3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one, 1- (2-benzothiazoyl) -3-methyl-2 -Pyrazolin-5-one and the like.
(C) isoxazolinone nucleus: for example, 3-phenyl-2-isoxazolin-5-one, 3-methyl-2-isoxazolin-5-one and the like.
(D) Oxindole nucleus: For example, 1-alkyl-2,3-dihydro-2-oxindole and the like.
(E) 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus: for example, barbituric acid or 2-thiobarbituric acid and its derivatives. Examples of the derivatives include 1-alkyl compounds such as 1-methyl and 1-ethyl, 1,3-dialkyl compounds such as 1,3-dimethyl, 1,3-diethyl and 1,3-dibutyl, 1,3-diphenyl, 1,3-diaryl compounds such as 1,3-di (p-chlorophenyl) and 1,3-di (p-ethoxycarbonylphenyl), 1-alkyl-1-aryl compounds such as 1-ethyl-3-phenyl, Examples include 1,3-di (2-pyridyl) 1,3-diheterocyclic substituents and the like.
(F) 2-thio-2,4-thiazolidinedione nucleus: for example, rhodanine and derivatives thereof. Examples of the derivatives include 3-alkylrhodanine such as 3-methylrhodanine, 3-ethylrhodanine and 3-allylrhodanine, 3-arylrhodanine such as 3-phenylrhodanine, and 3- (2-pyridyl) rhodanine. And the like.

(g) 2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン(2−チオ−2,4−(3H,5H)−オキサゾールジオン核:例えば3−エチル−2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン等。
(h) チアナフテノン核:例えば3(2H)−チアナフテノン−1,1−ジオキサイド等。
(i) 2−チオ−2,5−チアゾリジンジオン核:例えば3−エチル−2−チオ−2,5−チアゾリジンジオン等。
(j) 2,4−チアゾリジンジオン核:例えば2,4−チアゾリジンジオン、3−エチル−2,4−チアゾリジンジオン、3−フェニル−2,4−チアゾリジンジオン等。
(k) チアゾリン−4−オン核:例えば4−チアゾリノン、2−エチル−4−チアゾリノン等。
(l) 2,4−イミダゾリジンジオン(ヒダントイン)核:例えば2,4−イミダゾリジンジオン、3−エチル−2,4−イミダゾリジンジオン等。
(m) 2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン(2−チオヒダントイン)核:例えば2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン、3−エチル−2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン等。
(n) イミダゾリン−5−オン核:例えば2−プロピルメルカプト−2−イミダゾリン−5−オン等。
(o) 3,5−ピラゾリジンジオン核:例えば1,2−ジフェニル−3,5−ピラゾリジンジオン、1,2−ジメチル−3,5−ピラゾリジンジオン等。
(p) ベンゾチオフェン−3−オン核:例えばベンゾチオフェン−3−オン、オキソベンゾチオフェン−3−オン、ジオキソベンゾチオフェン−3−オン等。
(q) インダノン核:例えば1−インダノン、3−フェニル−1−インダノン、3−メチル−1−インダノン、3,3−ジフェニル−1−インダノン、3,3−ジメチル−1−インダノン等。
(G) 2-thio-2,4-oxazolidinedione (2-thio-2,4- (3H, 5H) -oxazoledione nucleus: for example, 3-ethyl-2-thio-2,4-oxazolidinedione and the like.
(H) Tianaphthenone nucleus: For example, 3 (2H) -thianaphthenone-1,1-dioxide and the like.
(I) 2-thio-2,5-thiazolidinedione nucleus: for example, 3-ethyl-2-thio-2,5-thiazolidinedione and the like.
(J) 2,4-thiazolidinedione nucleus: for example, 2,4-thiazolidinedione, 3-ethyl-2,4-thiazolidinedione, 3-phenyl-2,4-thiazolidinedione, and the like.
(K) Thiazolin-4-one nucleus: For example, 4-thiazolinone, 2-ethyl-4-thiazolinone and the like.
(L) 2,4-imidazolidinedione (hydantoin) nucleus: for example, 2,4-imidazolidinedione, 3-ethyl-2,4-imidazolidinedione, etc.
(M) 2-thio-2,4-imidazolidinedione (2-thiohydantoin) nucleus: for example, 2-thio-2,4-imidazolidinedione, 3-ethyl-2-thio-2,4-imidazolidinedione etc.
(N) Imidazolin-5-one nucleus: for example, 2-propylmercapto-2-imidazolin-5-one and the like.
(O) 3,5-pyrazolidinedione nucleus: for example, 1,2-diphenyl-3,5-pyrazolidinedione, 1,2-dimethyl-3,5-pyrazolidinedione and the like.
(P) Benzothiophen-3-one nucleus: for example, benzothiophen-3-one, oxobenzothiophen-3-one, dioxobenzothiophen-3-one and the like.
(Q) Indanone nucleus: For example, 1-indanone, 3-phenyl-1-indanone, 3-methyl-1-indanone, 3,3-diphenyl-1-indanone, 3,3-dimethyl-1-indanone, and the like.

1で形成される環として好ましくは、1,3−ジカルボニル核、ピラゾリノン核、2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核(チオケトン体も含み、例えばバルビツル酸核、2−チオバルビツール酸核)、2−チオ−2,4−チアゾリジンジオン核、2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン核、2−チオ−2,5−チアゾリジンジオン核、2,4−チアゾリジンジオン核、2,4−イミダゾリジンジオン核、2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン核、2−イミダゾリン−5−オン核、3,5−ピラゾリジンジオン核、ベンゾチオフェン−3−オン核、インダノン核であり、より好ましくは1,3−ジカルボニル核、2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核(チオケトン体も含み、例えばバルビツル酸核、2−チオバルビツール酸核)、3,5−ピラゾリジンジオン核、ベンゾチオフェン−3−オン核、インダノン核であり、更に好ましくは1,3−ジカルボニル核、2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核(チオケトン体も含み、例えばバルビツル酸核、2−チオバルビツール酸核)であり、特に好ましくは1,3−インダンジオン核、バルビツル酸核、2−チオバルビツール酸核およびそれらの誘導体である。 The ring formed by Z 1 is preferably a 1,3-dicarbonyl nucleus, a pyrazolinone nucleus, a 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus (including a thioketone body, for example, a barbituric acid nucleus, 2-thiobarbitur tool) Acid nucleus), 2-thio-2,4-thiazolidinedione nucleus, 2-thio-2,4-oxazolidinedione nucleus, 2-thio-2,5-thiazolidinedione nucleus, 2,4-thiazolidinedione nucleus, 2, In 4-imidazolidinedione nucleus, 2-thio-2,4-imidazolidinedione nucleus, 2-imidazolin-5-one nucleus, 3,5-pyrazolidinedione nucleus, benzothiophen-3-one nucleus, indanone nucleus More preferably 1,3-dicarbonyl nucleus, 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus (including thioketone, for example, barbituric acid nucleus, 2-thiovale nucleus, Tool acid nucleus), 3,5-pyrazolidinedione nucleus, benzothiophen-3-one nucleus, indanone nucleus, more preferably 1,3-dicarbonyl nucleus, 2,4,6-triketohexahydropyrimidine Nuclei (including thioketone bodies, such as barbituric acid nuclei, 2-thiobarbituric acid nuclei), particularly preferably 1,3-indandione nuclei, barbituric acid nuclei, 2-thiobarbituric acid nuclei and derivatives thereof. is there.

1、L2、およびL3はそれぞれ独立に、無置換のメチン基、または置換メチン基を表す。置換メチン基同士が結合して環(例、6員環、例えば、ベンゼン環)を形成してもよい。置換メチン基の置換基は置換基Wが挙げられるが、L1、L2、L3は全てが無置換メチン基であるのが好ましい。
1〜L3は互いに連結して環を形成しても良く、形成する環として好ましくはシクロヘキセン環、シクロペンテン環、ベンゼン環、チオフェン環等が挙げられる。
L 1 , L 2 , and L 3 each independently represent an unsubstituted methine group or a substituted methine group. The substituted methine groups may be bonded to each other to form a ring (eg, a 6-membered ring such as a benzene ring). Although the substituent W of the substituted methine group includes the substituent W, it is preferable that all of L 1 , L 2 and L 3 are unsubstituted methine groups.
L 1 to L 3 may be linked to each other to form a ring, and preferred examples of the ring formed include a cyclohexene ring, a cyclopentene ring, a benzene ring, and a thiophene ring.

nは0以上の整数を表し、好ましくは0以上3以下の整数を表し、より好ましくは0である。nを増大させた場合、吸収波長域が長波長にする事ができるか、熱による分解温度が低くなる。可視域に適切な吸収を有し、かつ蒸着成膜時の熱分解を抑制する点でn=0が好ましい。   n represents an integer of 0 or more, preferably 0 or more and 3 or less, and more preferably 0. When n is increased, the absorption wavelength region can be made longer, or the thermal decomposition temperature is lowered. N = 0 is preferable in that it has appropriate absorption in the visible region and suppresses thermal decomposition during vapor deposition.

1は原子群を表す。D1は−NRa(Rb)を含む基であることが好ましく、−NRa(Rb)が置換したアリーレン基を表す場合が更に好ましい。Ra、Rbはそれぞれ独立に、水素原子、または置換基を表す。 D 1 represents an atomic group. D 1 is preferably a group containing —NR a (R b ), and more preferably, —NR a (R b ) represents an substituted arylene group. R a and R b each independently represent a hydrogen atom or a substituent.

1が表すアリーレン基としては、好ましくは炭素数6〜30のアリーレン基であり、より好ましくは炭素数6〜18のアリーレン基である。アリーレン基は、後述の置換基Wを有していてもよく、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基を有していてもよい炭素数6〜18のアリーレン基である。例えば、フェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基、ピレニレン基、フェナントレニレン基、メチルフェニレン基、ジメチルフェニレン基等が挙げられ、フェニレン基またはナフチレン基が好ましい。 The arylene group represented by D 1 is preferably an arylene group having 6 to 30 carbon atoms, and more preferably an arylene group having 6 to 18 carbon atoms. The arylene group may have a substituent W described later, and is preferably an arylene group having 6 to 18 carbon atoms which may have an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Examples thereof include a phenylene group, a naphthylene group, an anthracenylene group, a pyrenylene group, a phenanthrenylene group, a methylphenylene group, and a dimethylphenylene group, and a phenylene group or a naphthylene group is preferable.

a、Rbで表される置換基としては後述の置換基Wが挙げられ、好ましくは、脂肪族炭化水素基(好ましくは置換されてよいアルキル基、アルケニル基)、アリール基(好ましくは置換されてよいフェニル基)、またはヘテロ環基である。 Examples of the substituent represented by R a and R b include the substituent W described later, and preferably an aliphatic hydrocarbon group (preferably an alkyl group or alkenyl group which may be substituted) or an aryl group (preferably substituted). A phenyl group which may be substituted), or a heterocyclic group.

a、Rbが表すアリール基としては、それぞれ独立に、好ましくは炭素数6〜30のアリール基であり、より好ましくは炭素数6〜18のアリール基である。アリール基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基または炭素数6〜18のアリール基を有していてもよい炭素数6〜18のアリール基である。例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、フェナントレニル基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基、ビフェニル基等が挙げられ、フェニル基またはナフチル基が好ましい。 The aryl groups represented by R a and R b are each independently preferably an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and more preferably an aryl group having 6 to 18 carbon atoms. The aryl group may have a substituent, and is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms which may have an aryl group having 6 to 18 carbon atoms. . Examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, a pyrenyl group, a phenanthrenyl group, a methylphenyl group, a dimethylphenyl group, and a biphenyl group, and a phenyl group or a naphthyl group is preferable.

a、Rbが表すヘテロ環基としては、それぞれ独立に、好ましくは炭素数3〜30のヘテロ環基であり、より好ましくは炭素数3〜18のヘテロ環基である。ヘテロ環基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基または炭素数6〜18のアリール基を有していてもよい炭素数3〜18のヘテロ環基である。また、Ra、Rbが表すヘテロ環基は縮環構造であることが好ましく、フラン環、チオフェン環、セレノフェン環、シロール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、オキサゾール環、チアゾール環、トリアゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環からから選ばれる環の組み合わせ(同一でも良い)の縮環構造が好ましく、キノリン環、イソキノリン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、チエノチオフェン環、ビチエノベンゼン環、ビチエノチオフェン環が好ましい。 The heterocyclic groups represented by R a and R b are preferably each independently a heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms, and more preferably a heterocyclic group having 3 to 18 carbon atoms. The heterocyclic group may have a substituent, preferably a C3-C18 heterocyclic group which may have a C1-C4 alkyl group or a C6-C18 aryl group. It is. The heterocyclic group represented by R a and R b is preferably a condensed ring structure, and is a furan ring, thiophene ring, selenophene ring, silole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, oxazole ring, thiazole ring, triazole. A condensed ring structure of a ring combination selected from a ring, an oxadiazole ring, and a thiadiazole ring (which may be the same) is preferable. A bithienothiophene ring is preferred.

1、Ra、およびRbが表すアリーレン基およびアリール基はベンゼン環または縮環構造であることが好ましく、ベンゼン環を含む縮環構造であることがより好ましく、ナフタレン環、アントラセン環、ピレン環、フェナントレン環を挙げることができ、ベンゼン環、ナフタレン環またはアントラセン環がより好ましくは、ベンゼン環またはナフタレン環が更に好ましい。 The arylene group and aryl group represented by D 1 , R a , and R b are preferably a benzene ring or a condensed ring structure, more preferably a condensed ring structure containing a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, pyrene A benzene ring, a naphthalene ring or an anthracene ring, more preferably a benzene ring or a naphthalene ring.

置換基Wとしてはハロゲン原子、アルキル基(シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基を含む)、アルケニル基(シクロアルケニル基、ビシクロアルケニル基を含む)、アルキニル基、アリール基、複素環基(ヘテロ環基といっても良い)、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アミノ基(アニリノ基を含む)、アンモニオ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキルおよびアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキルおよびアリールスルフィニル基、アルキルおよびアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリールおよびヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基(−B(OH)2)、ホスファト基(−OPO(OH)2)、スルファト基(−OSO3H)、その他の公知の置換基が挙げられる。 As the substituent W, a halogen atom, an alkyl group (including a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, and a tricycloalkyl group), an alkenyl group (including a cycloalkenyl group and a bicycloalkenyl group), an alkynyl group, an aryl group, and a heterocyclic group (May be referred to as a heterocyclic group), cyano group, hydroxy group, nitro group, carboxy group, alkoxy group, aryloxy group, silyloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, alkoxycarbonyl group, aryl Oxycarbonyl group, amino group (including anilino group), ammonio group, acylamino group, aminocarbonylamino group, alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, sulfamoylamino group, alkyl and arylsulfonylamino group, mercap Group, alkylthio group, arylthio group, heterocyclic thio group, sulfamoyl group, sulfo group, alkyl and arylsulfinyl group, alkyl and arylsulfonyl group, acyl group, aryloxycarbonyl group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, aryl and heterocyclic ring Azo group, imide group, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, phosphono group, silyl group, hydrazino group, ureido group, boronic acid group (-B (OH) 2 ), phosphato group (-OPO (OH) 2), a sulfato group (-OSO 3 H), and other known substituents.

a、Rbが置換基(好ましくはアルキル基、アルケニル基)を表す場合、それらの置換基は、−NRa(Rb)が置換したアリール基の芳香環(好ましくはベンゼン環)骨格の水素原子、または置換基と結合して環(好ましくは6員環)を形成してもよい。
a、Rbは互いに置換基同士が結合して環(好ましくは5員または6員環、より好ましくは6員環)を形成してもよく、また、Ra、RbはそれぞれがL(L1、L2、L3のいずれかを表す)中の置換基と結合して環(好ましくは5員または6員環、より好ましくは6員環)を形成してもよい。
When R a and R b represent a substituent (preferably an alkyl group or an alkenyl group), the substituent is an aromatic ring (preferably benzene ring) skeleton of an aryl group substituted by —NR a (R b ). It may combine with a hydrogen atom or a substituent to form a ring (preferably a 6-membered ring).
R a and R b may be bonded to each other to form a ring (preferably a 5- or 6-membered ring, more preferably a 6-membered ring), and R a and R b are each L A ring (preferably a 5-membered or 6-membered ring, more preferably a 6-membered ring) may be formed by combining with a substituent in (representing any of L 1 , L 2 , L 3 ).

一般式(1)で表される化合物は、特開2000−297068号公報に記載される化合物であり、前記公報に記載のない化合物も、前記公報に記載の合成方法に準じて製造することができる。一般式(1)で表される化合物は一般式(2)で表される化合物であるのが好ましい。   The compound represented by the general formula (1) is a compound described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-297068, and a compound not described in the above publication can be produced according to the synthesis method described in the above publication. it can. The compound represented by the general formula (1) is preferably a compound represented by the general formula (2).

一般式(2)中、Z2、L21、L22、L23、およびnは一般式(1)におけるZ1、L1、L2、L3、およびnと同義であり、その好ましい例も同様である。D21は置換または無置換のアリーレン基を表す。D22、およびD23はそれぞれ独立に、置換若しくは無置換のアリール基または置換若しくは無置換のヘテロ環基を表す。 In the general formula (2), Z 2 , L 21 , L 22 , L 23 , and n are the same as Z 1 , L 1 , L 2 , L 3 , and n in the general formula (1), and preferred examples thereof Is the same. D 21 represents a substituted or unsubstituted arylene group. D 22 and D 23 each independently represents a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted heterocyclic group.

21が表すアリーレン基は、D1が表すアリーレン環基と同義であり、その好ましい例も同様である。D22、およびD23が表すアリール基は、それぞれ独立に、Ra、およびRbが表すヘテロ環基と同義であり、その好ましい例も同様である。 The arylene group represented by D 21 has the same meaning as the arylene ring group represented by D 1 , and preferred examples thereof are also the same. The aryl group represented by D 22 and D 23 is independently the same as the heterocyclic group represented by R a and R b , and preferred examples thereof are also the same.

以下に一般式(1)で表される化合物の好ましい具体例を、一般式(3)を用いて示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Although the preferable specific example of a compound represented by General formula (1) below is shown using General formula (3), this invention is not limited to these.

一般式(3)中、Z3は以下に示す化4におけるA−1〜A−12のいずれかを表す。L31がメチレンを表し、nが0を表す。D31がB−1〜B−9のいずれかであり、D32、およびD33がC−1〜C−16のいずれかを表す。Z3としては、A−2が好ましく、D32、およびD33はC−1、C−2、C−15、C−16から選択されることが好ましく、D31はB−1またはB−9であるのが好ましい。 In General Formula (3), Z 3 represents any one of A-1 to A-12 in Chemical Formula 4 shown below. L 31 represents methylene and n represents 0. D 31 is any one of B-1 to B-9, and D 32 and D 33 each represent any of C-1 to C-16. Z 3 is preferably A-2, D 32 and D 33 are preferably selected from C-1, C-2, C-15, and C-16, and D 31 is B-1 or B- 9 is preferred.

特に好ましいp型有機材料としては、染料若しくは5個以上の縮環構造を持たない材料(縮環構造を0〜4個、好ましは1〜3個有する材料)が挙げられる。有機薄膜太陽電池で一般的に使用されている顔料系p型材料を用いると、pn界面での暗時電流が増大しやすい傾向になること、結晶性の粒界でのトラップにより光応答が遅くなりがちであることから、撮像素子用として用いることが難しい。このため、結晶化しにくい染料系のp型材料、若しくは5個以上の縮環構造を持たない材料が撮像素子用に好ましく用いることができる。   Particularly preferred p-type organic materials include dyes or materials not having 5 or more condensed ring structures (materials having 0 to 4, preferably 1 to 3 condensed ring structures). When using a pigment-based p-type material generally used in organic thin-film solar cells, the dark current tends to increase at the pn interface, and the light response is slow due to trapping at the crystalline grain boundary. Since it tends to be, it is difficult to use for an image sensor. For this reason, a dye-based p-type material that is difficult to crystallize, or a material that does not have five or more condensed ring structures can be preferably used for the imaging element.

一般式(1)で表される化合物の更に好ましい具体例は、一般式(3)における以下に示す置換基、連結基および部分構造の組み合わせであるが、本発明はこれらに限定されるものではない。   More preferred specific examples of the compound represented by the general formula (1) are combinations of the substituents, linking groups and partial structures shown below in the general formula (3), but the present invention is not limited to these. Absent.

なお、上記化5中のA−1〜A−12、B−1〜B−9、およびC−1〜C−16は上記化4に示したものと同義である。
以下に、一般式(1)で表される化合物の特に好ましい具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
In addition, A-1 to A-12, B-1 to B-9, and C-1 to C-16 in the chemical formula 5 have the same meanings as those shown in the chemical formula 4.
Although the especially preferable specific example of a compound represented by General formula (1) below is shown, this invention is not limited to these.

(分子量)
一般式(1)で表される化合物は、成膜適性の観点から、分子量が300〜1500であることが好ましく、350〜1200であることがより好ましく、400〜900であることが更に好ましい。分子量が小さすぎる場合では、成膜した光電変換膜の膜厚が揮発により減少してしまい、逆に分子量が大きすぎる場合では蒸着ができず、光電変換素子を作製できない。
(Molecular weight)
The compound represented by the general formula (1) preferably has a molecular weight of 300 to 1500, more preferably 350 to 1200, and still more preferably 400 to 900 from the viewpoint of film forming suitability. When the molecular weight is too small, the film thickness of the formed photoelectric conversion film decreases due to volatilization. Conversely, when the molecular weight is too large, vapor deposition cannot be performed, and a photoelectric conversion element cannot be manufactured.

(融点)
一般式(1)で表される化合物は、蒸着安定性の観点から、融点が200℃以上であることが好ましく、220℃以上がより好ましく、240℃以上が更に好ましい。融点が低いと蒸着前に融解してしまい、安定に成膜できないことに加え、化合物の分解物が多くなるため、光電変換性能が劣化する。
(Melting point)
The compound represented by the general formula (1) has a melting point of preferably 200 ° C. or higher, more preferably 220 ° C. or higher, and further preferably 240 ° C. or higher from the viewpoint of vapor deposition stability. If the melting point is low, it melts before vapor deposition, and in addition to being unable to form a stable film, the decomposition product of the compound increases, so the photoelectric conversion performance deteriorates.

(吸収スペクトル)
一般式(1)で表される化合物の吸収スペクトルのピーク波長は、可視領域の光を幅広く吸収するという観点から400nm〜700nmであることが好ましい。
(Absorption spectrum)
The peak wavelength of the absorption spectrum of the compound represented by the general formula (1) is preferably 400 nm to 700 nm from the viewpoint of widely absorbing light in the visible region.

(ピーク波長のモル吸光係数)
一般式(1)で表される化合物は、光を効率よく利用する観点から、モル吸光係数は高ければ高いほどよい。吸収スペクトル(クロロホルム溶液)が、波長400nmから700nmまでの可視領域において、モル吸光係数は20000M-1cm-1以上が好ましく、30000M-1cm-1以上がより好ましく、40000M-1cm-1以上が更に好ましい。
(Molar extinction coefficient of peak wavelength)
The higher the molar extinction coefficient is, the better the compound represented by the general formula (1) is from the viewpoint of efficiently using light. Absorption spectrum (chloroform solution), in the visible region of the wavelength 400nm to 700 nm, the molar absorption coefficient preferably 20000 -1 cm -1 or more, more preferably 30000 m -1 cm -1 or more, 40000M -1 cm -1 or more Is more preferable.

上述の有機光電変換材料からなる光電変換層50と共に光電変換部18(106)を構成する電子ブロッキング層52には、電子供与性有機材料を用いることができる。
具体的には、低分子材料では、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(TPD)や4,4’−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(α−NPD)等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、4,4’,4”−トリス(N−(3−メチルフェニル)N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物、トリアゾール誘導体、オキサジザゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アニールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、シラザン誘導体、カルバゾール誘導体、ビフルオレン誘導体などを用いることができ、高分子材料では、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体や、その誘導体を用いることができる。
電子供与性化合物でなくとも、充分な正孔輸送性を有する化合物であれば用いることは可能である。
An electron donating organic material can be used for the electron blocking layer 52 which comprises the photoelectric conversion part 18 (106) with the photoelectric converting layer 50 which consists of the above-mentioned organic photoelectric converting material.
Specifically, in a low molecular material, N, N′-bis (3-methylphenyl)-(1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (TPD) or 4,4′-bis [N Aromatic diamine compounds such as-(naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD), oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, imidazolone, stilbene derivative, pyrazoline derivative, tetrahydroimidazole, polyarylalkane, butadiene 4,4 ′, 4 ″ -tris (N- (3-methylphenyl) N-phenylamino) triphenylamine (m-MTDATA), porphine, tetraphenylporphine copper, phthalocyanine, copper phthalocyanine, titanium phthalocyanine oxide, etc. Porphyrin compounds, triazole derivatives, oxazizazo Derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, annealed amine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, silazane derivatives, carbazole derivatives, bifluorenes Derivatives and the like can be used. As the polymer material, polymers such as phenylene vinylene, fluorene, carbazole, indole, pyrene, pyrrole, picoline, thiophene, acetylene, diacetylene, and derivatives thereof can be used.
Even if it is not an electron-donating compound, it can be used as long as it has a sufficient hole transporting property.

電子ブロッキング層52には、無機材料を用いることもできる。
一般的に、無機材料は有機材料よりも誘電率が大きいため、電子ブロッキング層52に用いた場合に、光電変換層に電圧が多くかかるようになり、光電変換効率を高くすることができる。電子ブロッキング層52となりうる材料としては、酸化カルシウム、酸化クロム、酸化クロム銅、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、酸化ガリウム銅、酸化ストロンチウム銅、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化インジウム銅、酸化インジウム銀、酸化イリジウム等がある。
An inorganic material can also be used for the electron blocking layer 52.
In general, since an inorganic material has a dielectric constant larger than that of an organic material, when it is used for the electron blocking layer 52, a large voltage is applied to the photoelectric conversion layer, and the photoelectric conversion efficiency can be increased. Materials that can be the electron blocking layer 52 include calcium oxide, chromium oxide, chromium oxide copper, manganese oxide, cobalt oxide, nickel oxide, copper oxide, gallium copper oxide, strontium copper oxide, niobium oxide, molybdenum oxide, indium copper oxide, Examples include indium silver oxide and iridium oxide.

以上、本発明の光電変換素子および撮像素子、ならびに、本発明の光電変換素子の製造方法および撮像素子の製造方法について、詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。   As described above, the photoelectric conversion element and the image pickup element of the present invention, and the method for manufacturing the photoelectric conversion element and the method for manufacturing the image pickup element of the present invention have been described in detail, but the present invention is not limited to the above-described examples. Of course, various improvements and changes may be made without departing from the scope of the invention.

以下、本発明の具体的実施例を示すことにより、本発明を、より詳細に説明する。
[実施例1]
画素電極が形成された一般的なCMOS基板を準備した。
このCMOS基板を、有機蒸着室の基板ホルダに装着して、有機蒸着室を閉塞し、室内を、1×10-4Paまで減圧した。その後、基板ホルダーを回転させながら、画素電極上に、下記の化合物5を、蒸着速度0.1〜0.12nm/Secで抵抗加熱法により真空蒸着して、厚さ100nmの電子ブロッキング層を形成した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by showing specific examples of the present invention.
[Example 1]
A general CMOS substrate on which pixel electrodes were formed was prepared.
This CMOS substrate was mounted on a substrate holder in an organic vapor deposition chamber, the organic vapor deposition chamber was closed, and the interior was depressurized to 1 × 10 −4 Pa. Then, while rotating the substrate holder, the following compound 5 is vacuum-deposited on the pixel electrode by a resistance heating method at a deposition rate of 0.1 to 0.12 nm / Sec to form an electron blocking layer having a thickness of 100 nm. did.

この電子ブロッキング層上に、下記の化合物1およびフラーレンC60を、それぞれ蒸着速度0.16〜0.18nm/Sec、0.25〜0.25nm/Secで抵抗加熱法により真空蒸着(共蒸着)して、厚さ400nmの光電変換層を形成した。
なお、この光電変換層の主たる吸収波長は、500〜600nmである。
On this electron blocking layer, the following compound 1 and fullerene C60 were vacuum-deposited (co-evaporated) by resistance heating at a deposition rate of 0.16-0.18 nm / Sec and 0.25-0.25 nm / Sec, respectively. Thus, a photoelectric conversion layer having a thickness of 400 nm was formed.
In addition, the main absorption wavelength of this photoelectric conversion layer is 500 to 600 nm.

光電変換層を形成したCMOS基板を有機蒸着室から取り出し、スパッタ室の基板ホルダに装着した。スパッタ室において、光電変換層上に、ITO膜をRFマグネトロンスパッタによって成膜して、厚さ10nmの対向電極を形成した。
対向電極を形成したCMOS基板をスパッタ室から取り出し、ALD室の基板ホルダに装着した。ALD室において、対向電極上に、酸化アルミニウム膜をALDによって成膜して、厚さ200nmの封止層(第1封止層)を形成した。
封止層を形成したCMOS基板をALD室から取り出し、スパッタ室の基板ホルダに装着した。スパッタ室において、封止層上に、SiON膜をRFマグネトロンスパッタによって成膜し、厚さ100nmの応力緩和層(第2封止層)を形成した。
The CMOS substrate on which the photoelectric conversion layer was formed was taken out from the organic vapor deposition chamber and mounted on the substrate holder in the sputtering chamber. In the sputtering chamber, an ITO film was formed on the photoelectric conversion layer by RF magnetron sputtering to form a counter electrode having a thickness of 10 nm.
The CMOS substrate on which the counter electrode was formed was taken out of the sputtering chamber and mounted on the substrate holder in the ALD chamber. In the ALD chamber, an aluminum oxide film was formed by ALD on the counter electrode to form a sealing layer (first sealing layer) having a thickness of 200 nm.
The CMOS substrate on which the sealing layer was formed was taken out from the ALD chamber and mounted on the substrate holder in the sputtering chamber. In the sputtering chamber, a SiON film was formed on the sealing layer by RF magnetron sputtering to form a stress relaxation layer (second sealing layer) having a thickness of 100 nm.

応力緩和層を形成したCMOS基板をスパッタ室から取り出し、210℃に温度調節したホットプレートの上に載置して、210℃で30分間の熱処理を行い、撮像素子を作製した。
熱処理前および熱処理後の光電変換層のPL強度を、東京インスツルメンツ社製のNanofinderを用いて測定した。PL強度は、波長532nmのレーザー光で光電変換層(撮像素子)を励起して、CCD検出器で蛍光を検出することで測定した。
その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して10%向上していた。
The CMOS substrate on which the stress relaxation layer was formed was taken out of the sputtering chamber, placed on a hot plate adjusted to 210 ° C., and subjected to heat treatment at 210 ° C. for 30 minutes, thereby producing an image sensor.
The PL strength of the photoelectric conversion layer before and after heat treatment was measured using a Nanofinder manufactured by Tokyo Instruments. The PL intensity was measured by exciting a photoelectric conversion layer (imaging device) with a laser beam having a wavelength of 532 nm and detecting fluorescence with a CCD detector.
As a result, the PL strength after the heat treatment was improved by 10% compared with that before the heat treatment.

また、X線回折(2θ=11°)によって、PL強度を向上した光電変換層のフラーレン(フラーレンC60)の結晶化度を測定した。その結果、結晶化度は1%であった。
なお、結晶化度は、前述のように、300℃で30分間の熱処理を行った場合のフラーレンの(111)面の強度ピークの面積を結晶化度100%として、フラーレンC60の(111)面の強度ピークの面積比で測定した。
Further, the crystallinity of fullerene (fullerene C60) of the photoelectric conversion layer with improved PL intensity was measured by X-ray diffraction (2θ = 11 °). As a result, the crystallinity was 1%.
Note that, as described above, the crystallinity is the (111) plane of fullerene C60, where the area of the intensity peak of the (111) plane of fullerene when heat treatment is performed at 300 ° C. for 30 minutes is defined as 100% crystallinity. The intensity peak area ratio was measured.

[実施例2]
熱処理の温度を220℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して11%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は2%であった。
[Example 2]
An imaging device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the heat treatment was 220 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was improved by 11% compared to that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 2%.

[実施例3]
熱処理の温度を230℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して12%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は3%であった。
[Example 3]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the heat treatment was 230 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was 12% higher than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 3%.

[実施例4]
熱処理の温度を240℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して13%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は4%であった。
[Example 4]
An imaging device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the heat treatment was 240 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was 13% higher than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 4%.

[実施例5]
熱処理の温度を250℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して15%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は5%であった。
[Example 5]
An imaging device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment temperature was 250 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was improved by 15% compared to that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 5%.

[実施例6]
化合物1に変えて、下記化合物2を用いて光電変換層を形成した以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
なお、この光電変換層の主たる吸収波長は、600〜700nmである。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して10%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は1%であった。
[Example 6]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using the following compound 2 instead of the compound 1.
The main absorption wavelength of this photoelectric conversion layer is 600 to 700 nm.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was 10% higher than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 1%.

[実施例7]
化合物1に変えて、化合物2を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を220℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して11%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は2%であった。
[Example 7]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 2 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 220 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was improved by 11% compared to that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 2%.

[実施例8]
化合物1に変えて、化合物2を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を230℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して12%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は3%であった。
[Example 8]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that instead of Compound 1, a photoelectric conversion layer was formed using Compound 2, and the temperature of the heat treatment was changed to 230 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was 12% higher than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 3%.

[実施例9]
化合物1に変えて、化合物2を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を240℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して13%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は4%であった。
[Example 9]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 2 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 240 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was 13% higher than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 4%.

[実施例10]
化合物1に変えて、化合物2を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を250℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して15%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は5%であった。
[Example 10]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 2 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 250 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was improved by 15% compared to that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 5%.

[実施例11]
化合物1に変えて、下記の化合物3を用いて光電変換層を形成した以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
なお、この光電変換層の主たる吸収波長は、400〜500nmである。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して10%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は1%であった。
[Example 11]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using the following compound 3 instead of the compound 1.
In addition, the main absorption wavelength of this photoelectric conversion layer is 400-500 nm.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was 10% higher than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 1%.

[実施例12]
化合物1に変えて、化合物3を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を220℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して11%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は2%であった。
[Example 12]
An imaging device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 3 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 220 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was improved by 11% compared to that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 2%.

[実施例13]
化合物1に変えて、化合物3を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を230℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して12%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は3%であった。
[Example 13]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 3 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 230 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was 12% higher than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 3%.

[実施例14]
化合物1に変えて、化合物3を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を240℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して13%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は4%であった。
[Example 14]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 3 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was set to 240 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was 13% higher than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 4%.

[実施例15]
化合物1に変えて、化合物3を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を250℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して15%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は5%であった。
[Example 15]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 3 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 250 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was improved by 15% compared to that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 5%.

[実施例16]
化合物1に変えて、下記の化合物4を用いて光電変換層を形成した以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
なお、この光電変換層の主たる吸収波長は、400〜600nmである。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して10%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は1%であった。
[Example 16]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using the following compound 4 instead of the compound 1.
The main absorption wavelength of this photoelectric conversion layer is 400 to 600 nm.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was 10% higher than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 1%.

[実施例17]
化合物1に変えて、化合物4を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を220℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して11%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は2%であった。
[Example 17]
An imaging device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 4 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 220 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was improved by 11% compared to that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 2%.

[実施例18]
化合物1に変えて、化合物4を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を230℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して12%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は3%であった。
[Example 18]
An imaging device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 4 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 230 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was 12% higher than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 3%.

[実施例19]
化合物1に変えて、化合物4を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を240℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して13%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は4%であった。
[Example 19]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 4 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 240 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was 13% higher than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 4%.

[実施例20]
化合物1に変えて、化合物4を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を250℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して15%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は5%であった。
[Example 20]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 4 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 250 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was improved by 15% compared to that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 5%.

[比較例1]
熱処理を行なわなかった以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にフラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、0%であった。
[Comparative Example 1]
An image sensor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment was not performed.
In the same manner as in Example 1, the crystallinity of fullerene C60 was measured. As a result, it was 0%.

[比較例2]
熱処理の温度を200℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して8%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は0%であった。
[Comparative Example 2]
An imaging device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the heat treatment was 200 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after heat treatment was 8% higher than that before heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 0%.

[比較例3]
熱処理の温度を260℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前よりも大幅に低下しており、また、フラーレンC60の結晶化度は6%以上であった。さらに、後述する方法で、熱処理後の暗電流を測定したところ、熱処理後には、暗電流が大幅に上昇していた。
[Comparative Example 3]
An imaging device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the heat treatment was 260 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was significantly lower than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 6% or more. Furthermore, when the dark current after the heat treatment was measured by the method described later, the dark current was significantly increased after the heat treatment.

[比較例4]
化合物1に変えて、化合物2を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を200℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して8%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は0%であった。
[Comparative Example 4]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 2 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 200 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after heat treatment was 8% higher than that before heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 0%.

[比較例5]
化合物1に変えて、化合物2を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を260℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前よりも大幅に低下しており、また、フラーレンC60の結晶化度は6%以上であった。さらに、後述する方法で、熱処理後の暗電流を測定したところ、熱処理後には、暗電流が大幅に上昇していた。
[Comparative Example 5]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 2 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 260 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was significantly lower than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 6% or more. Furthermore, when the dark current after the heat treatment was measured by the method described later, the dark current was significantly increased after the heat treatment.

[比較例6]
化合物1に変えて、化合物3を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を200℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して8%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は0%であった。
[Comparative Example 6]
An imaging device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 3 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 200 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after heat treatment was 8% higher than that before heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 0%.

[比較例7]
化合物1に変えて、化合物3を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を260℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前よりも大幅に低下しており、また、フラーレンC60の結晶化度は6%以上であった。さらに、後述する方法で、熱処理後の暗電流を測定したところ、熱処理後には、暗電流が大幅に上昇していた。
[Comparative Example 7]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 3 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 260 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was significantly lower than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 6% or more. Furthermore, when the dark current after the heat treatment was measured by the method described later, the dark current was significantly increased after the heat treatment.

[比較例8]
化合物1に変えて、化合物4を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を200℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して8%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は0%であった。
[Comparative Example 8]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 4 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 200 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after heat treatment was 8% higher than that before heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 0%.

[比較例9]
化合物1に変えて、化合物4を用いて光電変換層を形成し、かつ、熱処理の温度を260℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前よりも大幅に低下しており、また、フラーレンC60の結晶化度は6%以上であった。さらに、後述する方法で、熱処理後の暗電流を測定したところ、熱処理後には、暗電流が大幅に上昇していた。
[Comparative Example 9]
An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed using Compound 4 instead of Compound 1 and the temperature of the heat treatment was 260 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was significantly lower than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 6% or more. Furthermore, when the dark current after the heat treatment was measured by the method described later, the dark current was significantly increased after the heat treatment.

[比較例10]
化合物5に変えて、下記の化合物6を用いて50nmの電子ブロッキング層を形成し、この電子ブロッキング層上に化合物5を抵抗加熱法で真空蒸着して厚さ3nmの中間層を形成し、さらに、熱処理の温度を200℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前に対して8%向上しており、また、フラーレンC60の結晶化度は0%であった。
[Comparative Example 10]
Instead of compound 5, a 50 nm electron blocking layer is formed using the following compound 6, and compound 5 is vacuum-deposited by resistance heating on this electron blocking layer to form a 3 nm thick intermediate layer. An imaging element was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the heat treatment was 200 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after heat treatment was 8% higher than that before heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 0%.

[比較例11]
化合物5に変えて、化合物6を用いて厚さ50nmの電子ブロッキング層を形成し、電子ブロッキング層上に化合物5を抵抗加熱法で真空蒸着して厚さ3nmの中間層を形成し、さらに、熱処理の温度を260℃にした以外は、実施例1と同様にして撮像素子を作製した。
実施例1と同様にして、熱処理前後のPL強度、および、フラーレンC60の結晶化度を測定した。その結果、熱処理後のPL強度は、熱処理前よりも大幅に低下しており、また、フラーレンC60の結晶化度は6%以上であった。さらに、後述する方法で、熱処理後の暗電流を測定したところ、熱処理後には、暗電流が大幅に上昇していた。
[Comparative Example 11]
Instead of compound 5, a compound 6 is used to form an electron blocking layer having a thickness of 50 nm, and compound 5 is vacuum-deposited on the electron blocking layer by a resistance heating method to form an intermediate layer having a thickness of 3 nm. An imaging device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the heat treatment was 260 ° C.
In the same manner as in Example 1, the PL strength before and after the heat treatment and the crystallinity of fullerene C60 were measured. As a result, the PL strength after the heat treatment was significantly lower than that before the heat treatment, and the crystallinity of fullerene C60 was 6% or more. Furthermore, when the dark current after the heat treatment was measured by the method described later, the dark current was significantly increased after the heat treatment.

[暗電流の測定]
このように作製した各撮像素子について、暗電流を測定し、その後、以下のX線照射を行って、再度、暗電流を測定して、X線照射後の暗電流の上昇率を算出した。
X線の照射は、20KVp(フィルターなし)/20mAのX線を0.16sec照射することを、30sec間隔で50回、行った。この照射方法では、X線の照射量は1600mRとなる。
暗電流は、2×105V/cmの電場を印加した時の暗電流を測定した。なお、暗電流は、作製した撮像素子の対向電力に性のバイアスを印加し、画素電極から正孔を取り出した場合の値とした。
電子ブロッキング層および光電変換層の構成、熱処理の温度、熱処理によるPL強度の上昇率、および、X線照射による暗電流の上昇率の測定結果を下記表に示す。
[Measurement of dark current]
The dark current was measured for each image pickup device thus manufactured, and then the following X-ray irradiation was performed. The dark current was measured again, and the increase rate of the dark current after the X-ray irradiation was calculated.
For X-ray irradiation, 20 KVp (no filter) / 20 mA X-ray irradiation was performed 0.16 sec, 50 times at 30 sec intervals. In this irradiation method, the amount of X-ray irradiation is 1600 mR.
The dark current was measured by applying an electric field of 2 × 10 5 V / cm. Note that the dark current was a value when a positive bias was applied to the counter power of the manufactured image sensor and holes were taken out from the pixel electrode.
The following table shows the measurement results of the structure of the electron blocking layer and the photoelectric conversion layer, the temperature of the heat treatment, the increase rate of PL intensity by the heat treatment, and the increase rate of dark current by the X-ray irradiation.

上記表に示されるように、熱処理によってPL強度を10%以上向上させる処理を施した、光電変換層のフラーレン(フラーレンC60)の結晶化度が1〜5%である本発明の撮像素子は、光電変換層の形成材料(吸収波長)によらず、いずれも、X線を照射した後でも、暗電流が上昇することは無かった。
これに対し、熱処理を行わなかった比較例1、熱処理を行ったもののPL強度の上昇率が10%未満で、光電変換層のフラーレンの結晶化度が0%である比較例2、4、6、8および10では、いずれも、X線の照射によって暗電流が200%以上、上昇している。
また、260℃で熱処理を行った比較例3、5、7、9および11は、いずれも、熱処理の温度が高すぎて、熱処理によって光電変換層がダメージを受け、PL強度が低下し、また、光電変換層のフラーレンの結晶化度が6%以上であり、さらに、暗電流も熱処理で大幅に増加してしまった。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
As shown in the above table, the imaging device of the present invention in which the crystallinity of the fullerene (fullerene C60) of the photoelectric conversion layer, which has been subjected to a treatment for improving the PL intensity by 10% or more by heat treatment, is 1 to 5%, Regardless of the material for forming the photoelectric conversion layer (absorption wavelength), the dark current never increased even after irradiation with X-rays.
On the other hand, Comparative Example 1, in which heat treatment was not performed, and Comparative Examples 2, 4, 6 in which the PL intensity increase rate was less than 10% and the fullerene crystallinity of the photoelectric conversion layer was 0%. , 8 and 10, the dark current is increased by 200% or more by irradiation with X-rays.
Further, in Comparative Examples 3, 5, 7, 9 and 11, which were heat-treated at 260 ° C., the heat treatment temperature was too high, the photoelectric conversion layer was damaged by the heat treatment, and the PL intensity was lowered. The crystallinity of the fullerene in the photoelectric conversion layer was 6% or more, and the dark current was greatly increased by the heat treatment.
From the above results, the effects of the present invention are clear.

10 撮像素子
12 基板
14 絶縁層
16 画素電極
18 光電変換部
20 対向電極
22 封止層
26 カラーフィルタ
30 保護層
40 読出し回路
42 対向電極電圧供給部
44 第1の接続部
46 第2の接続部
50 光電変換層
52 電子ブロッキング層
100 光電変換素子
102 基板
104 下部電極
106 光電変換部
108 上部電極
110 封止層
112 光電変換層
114 電子ブロッキング層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image sensor 12 Board | substrate 14 Insulating layer 16 Pixel electrode 18 Photoelectric conversion part 20 Counter electrode 22 Sealing layer 26 Color filter 30 Protection layer 40 Reading circuit 42 Counter electrode voltage supply part 44 1st connection part 46 2nd connection part 50 Photoelectric conversion layer 52 Electron blocking layer 100 Photoelectric conversion element 102 Substrate 104 Lower electrode 106 Photoelectric conversion unit 108 Upper electrode 110 Sealing layer 112 Photoelectric conversion layer 114 Electron blocking layer

Claims (8)

基板上に、下部電極と、光電変換層を含む有機層と、上部電極とを、この順に積層してなり、かつ、前記光電変換層が、下記一般式(1)で示されるP型有機半導体およびフラーレンからなるN型有機半導体のバルクヘテロ構造体を有する有機光電変換材料を含む光電変換素子であって、
前記光電変換層のフラーレンの結晶化度が1〜5%であることを特徴とする光電変換素子。
(上記一般式(1)中、Zは少なくとも2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、または5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。L、L、およびLはそれぞれ独立に無置換メチン基、または置換メチン基を表す。Dは原子群を表す。nは0以上の整数を表す。)
A P-type organic semiconductor in which a lower electrode, an organic layer including a photoelectric conversion layer, and an upper electrode are stacked in this order on a substrate, and the photoelectric conversion layer is represented by the following general formula (1). And a photoelectric conversion element comprising an organic photoelectric conversion material having an N-type organic semiconductor bulk heterostructure composed of fullerene,
The photoelectric conversion element, wherein the fullerene crystallinity of the photoelectric conversion layer is 1 to 5%.
(In the general formula (1), Z 1 represents a ring containing at least two carbon atoms and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. L 1 , L 2 and L 3 each independently represents an unsubstituted methine group or a substituted methine group, D 1 represents an atomic group, and n represents an integer of 0 or more.)
光電変換素子を有する撮像素子であって、
前記光電変換素子が、請求項1に記載される光電変換素子であることを特徴とする撮像素子。
An image sensor having a photoelectric conversion element,
The said photoelectric conversion element is a photoelectric conversion element described in Claim 1, The imaging element characterized by the above-mentioned.
基板上に、下部電極と、光電変換層を含む有機層と、上部電極とを、この順に積層してなり、かつ、前記光電変換層が、下記一般式(1)で示されるP型有機半導体およびフラーレンからなるN型有機半導体のバルクヘテロ構造体を有する有機光電変換材料を含む光電変換素子の製造方法であって、
前記光電変換層を形成した後で、かつ、光電変換層にX線が照射される前に、励起波長532nmで励起させた場合における前記光電変換層のPL強度を10%以上向上させる処理を行うことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
(上記一般式(1)中、Zは少なくとも2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、または5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。L、L、およびLはそれぞれ独立に無置換メチン基、または置換メチン基を表す。Dは原子群を表す。nは0以上の整数を表す。)
A P-type organic semiconductor in which a lower electrode, an organic layer including a photoelectric conversion layer, and an upper electrode are stacked in this order on a substrate, and the photoelectric conversion layer is represented by the following general formula (1). And a method for producing a photoelectric conversion element comprising an organic photoelectric conversion material having an N-type organic semiconductor bulk heterostructure composed of fullerene,
After forming the photoelectric conversion layer and before irradiating the photoelectric conversion layer with X-rays, a process of improving the PL intensity of the photoelectric conversion layer by 10% or more when excited at an excitation wavelength of 532 nm is performed. A method for producing a photoelectric conversion element.
(In the general formula (1), Z 1 represents a ring containing at least two carbon atoms and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. L 1 , L 2 and L 3 each independently represents an unsubstituted methine group or a substituted methine group, D 1 represents an atomic group, and n represents an integer of 0 or more.)
前記光電変換層のPL強度を10%以上向上させる処理が、210〜250℃での熱処理である請求項3に記載の光電変換素子の製造方法。   The method for producing a photoelectric conversion element according to claim 3, wherein the treatment for improving the PL intensity of the photoelectric conversion layer by 10% or more is a heat treatment at 210 to 250 ° C. さらに、前記有機層および上部電極を覆う封止層を有し、この封止層を形成した後に、前記光電変換層のPL強度を10%以上向上させる処理を行う請求項3または4に記載の光電変換素子の製造方法。   Furthermore, it has a sealing layer which covers the said organic layer and an upper electrode, and after forming this sealing layer, the process which improves PL intensity | strength of the said photoelectric converting layer 10% or more is performed. A method for producing a photoelectric conversion element. 前記光電変換素子が、さらに、前記光電変換層が発生した電荷を蓄積する電荷蓄積部、および、この電荷蓄積部に前記光電変換層が発生した電荷を伝送するための接続部を有する請求項3〜5のいずれか1項に記載の光電変換素子の製造方法。   The photoelectric conversion element further includes a charge storage unit that stores charges generated by the photoelectric conversion layer, and a connection unit for transmitting charges generated by the photoelectric conversion layer to the charge storage unit. The manufacturing method of the photoelectric conversion element of any one of -5. 前記有機層が、前記光電変換層の下層に、前記下部電極から光電変換層に電子が注入されるのを抑制するための電子ブロッキング層を有する請求項3〜6のいずれか1項に記載の光電変換素子の製造方法。   The said organic layer has an electron blocking layer for suppressing that an electron is inject | poured into the photoelectric converting layer from the said lower electrode in the lower layer of the said photoelectric converting layer. A method for producing a photoelectric conversion element. 光電変換素子を有する撮像素子の製造方法であって、
前記光電変換素子を、請求項3〜7のいずれか1項に記載の光電変換素子の製造方法で製造する工程を有することを特徴とする撮像素子の製造方法。
A method of manufacturing an image sensor having a photoelectric conversion element,
It has the process of manufacturing the said photoelectric conversion element with the manufacturing method of the photoelectric conversion element of any one of Claims 3-7, The manufacturing method of the image pick-up element characterized by the above-mentioned.
JP2013099300A 2012-05-24 2013-05-09 PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND IMAGING ELEMENT, PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT MANUFACTURING METHOD, AND IMAGING ELEMENT MANUFACTURING METHOD Active JP5814293B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013099300A JP5814293B2 (en) 2012-05-24 2013-05-09 PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND IMAGING ELEMENT, PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT MANUFACTURING METHOD, AND IMAGING ELEMENT MANUFACTURING METHOD
KR1020147032098A KR20150001833A (en) 2012-05-24 2013-05-17 Photoelectric conversion element, image capture element, photoelectric conversion element fabrication method, and image capture element fabrication method
PCT/JP2013/063811 WO2013176056A1 (en) 2012-05-24 2013-05-17 Photoelectric conversion element, image capture element, photoelectric conversion element fabrication method, and image capture element fabrication method

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012118530 2012-05-24
JP2012118530 2012-05-24
JP2013099300A JP5814293B2 (en) 2012-05-24 2013-05-09 PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND IMAGING ELEMENT, PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT MANUFACTURING METHOD, AND IMAGING ELEMENT MANUFACTURING METHOD

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014003282A JP2014003282A (en) 2014-01-09
JP5814293B2 true JP5814293B2 (en) 2015-11-17

Family

ID=49623750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013099300A Active JP5814293B2 (en) 2012-05-24 2013-05-09 PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND IMAGING ELEMENT, PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT MANUFACTURING METHOD, AND IMAGING ELEMENT MANUFACTURING METHOD

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5814293B2 (en)
KR (1) KR20150001833A (en)
WO (1) WO2013176056A1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6154736B2 (en) * 2013-12-03 2017-06-28 富士フイルム株式会社 Imaging device, capsule endoscope, and capsule endoscope device
JP2015119018A (en) * 2013-12-18 2015-06-25 ソニー株式会社 Solid state image sensor and electronic apparatus
EP3300114B1 (en) * 2015-05-19 2020-01-08 Sony Corporation Imaging element, multilayer imaging element and imaging device
JP6808316B2 (en) * 2015-12-04 2021-01-06 キヤノン株式会社 Imaging device and imaging system
JP6808317B2 (en) * 2015-12-04 2021-01-06 キヤノン株式会社 Imaging device and imaging system
CN109564927B (en) * 2016-07-29 2023-06-20 特里纳米克斯股份有限公司 Optical sensor and detector for optical detection
JP7039414B2 (en) 2018-07-26 2022-03-22 株式会社東芝 Manufacturing method of radiation detection element and radiation detection element
CN114921804B (en) * 2022-04-26 2023-06-20 华南理工大学 InN/organic heterostructure-based photoelectrode material and preparation method and application thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT411305B (en) * 2002-05-22 2003-11-25 Qsel Quantum Solar Energy Linz Post-treatment method for photovoltaic cell using thermal treatment at temperature above glass transition temperature of electron donor
WO2007028036A2 (en) * 2005-09-01 2007-03-08 Konarka Technologies, Inc. Photovoltaic cells integrated with bypass diode
JP5141685B2 (en) * 2007-06-11 2013-02-13 コニカミノルタホールディングス株式会社 Method for manufacturing photoelectric conversion element
JP2011014895A (en) * 2009-06-05 2011-01-20 Fujifilm Corp Photoelectric conversion device, method of manufacturing the same, and image pickup device
JP5516153B2 (en) * 2010-07-05 2014-06-11 コニカミノルタ株式会社 Organic photoelectric conversion element, solar cell using the same, and optical sensor array
KR20130101036A (en) * 2010-09-27 2013-09-12 후지필름 가부시키가이샤 Method for manufacturing photoelectric conversion element, solid-state imaging element, and imaging device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150001833A (en) 2015-01-06
WO2013176056A1 (en) 2013-11-28
JP2014003282A (en) 2014-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6059697B2 (en) Photoelectric conversion device and imaging device
JP6046649B2 (en) Photoelectric conversion device and imaging device using the same
JP5814293B2 (en) PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND IMAGING ELEMENT, PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT MANUFACTURING METHOD, AND IMAGING ELEMENT MANUFACTURING METHOD
JP5270642B2 (en) Photoelectric conversion element and imaging element
JP5264865B2 (en) Photoelectric conversion element and imaging element
JP6010514B2 (en) Photoelectric conversion device and imaging device
JP6145872B2 (en) Method for forming photoelectric conversion layer
JP5662893B2 (en) Vapor deposition material for photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, sensor, imaging element
JP5824436B2 (en) Photoelectric conversion device and imaging device using the same
JP5806176B2 (en) Solid-state imaging device and method for manufacturing solid-state imaging device
WO2013031471A1 (en) Photoelectric conversion element manufacturing method and image capture element manufacturing method
JP5651507B2 (en) Manufacturing method of organic photoelectric conversion element, organic photoelectric conversion element, imaging element, imaging apparatus
JP6231435B2 (en) Solid-state image sensor
KR101846975B1 (en) Method of manufacturing organic photo-electric conversion device, organic photo-electric conversion device, imaging device, and imaging apparatus
JP2013055248A (en) Manufacturing method of photoelectric conversion element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141020

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150908

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150917

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5814293

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250