CN107204335A - 光传感器及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

提供具有新的结构的光传感器和具备该光传感器的摄像装置。本发明的光传感器具备：光电变换部，包括第1电极、与第1电极对置的第2电极、以及夹在第1电极与第2电极之间的光电变换层；第1晶体管，具有第1栅极、第1源极及第1漏极；连接部，将第1电极与第1栅极电连接；布线层，位于第1晶体管与光电变换部之间，包括连接部的一部分；第1晶体管将通过向光电变换层的光入射而产生的、第1电极和第2电极之间的介电常数的变化所对应的电信号从第1源极及第1漏极的一方输出；布线层包括连接于第1源极及第1漏极的一方的第1布线、和在动作时的规定期间中电位被固定的第2布线；第1布线与连接部之间的距离小于第2布线与连接部之间的距离。

Description

光传感器及摄像装置
技术领域
本发明涉及光传感器。本发明还涉及摄像装置。
背景技术
以往，在光检测装置、图像传感器等中使用光检测元件。光检测元件的典型例子是光电二极管、光电晶体管等光电变换元件。如周知那样，通过检测因光的照射而在光电变换元件中产生的光电流，能够检测光。
下述的专利文献1在图2中公开了一种薄膜晶体管(TFT)，其具有在有机聚合物中分散有规定的化合物的有机膜作为栅极绝缘膜。作为构成有机膜的规定的化合物，可以选择通过光的照射而极化状态变化的化合物。在专利文献1的薄膜晶体管中，当光照射到栅极绝缘膜时，栅极绝缘膜的介电常数变化。因此，通过向栅极绝缘膜照射光，在源极－漏极间流过的电流变化。在专利文献1中，记载了能够将这样的薄膜晶体管用于光传感器。
专利文献1：日本特开2011－60830号公报
发明内容
本发明提供一种具有新的结构的光传感器。
根据本发明的非限定性的例示性实施方式，提供以下技术方案。
一种光传感器，具备：光电变换部，包括第1电极、与第1电极对置的第2电极、以及夹在第1电极与第2电极之间的光电变换层；第1晶体管，具有第1栅极、第1源极及第1漏极；连接部，将第1电极与第1栅极电连接；以及布线层，位于第1晶体管与光电变换部之间，包括连接部的一部分；第1晶体管，将通过向光电变换层的光入射而产生的、第1电极和第2电极之间的介电常数的变化所对应的电信号，从第1源极及第1漏极的一方输出；布线层包括与第1源极及第1漏极的一方连接的第1布线、和在动作时的规定期间中电位被固定的第2布线；第1布线与连接部之间的距离小于第2布线与连接部之间的距离。
总括性或具体性的形态也可以通过元件、器件、装置、系统、集成电路或方法实现。此外，总括性或具体性的形态也可以通过元件、器件、装置、系统、集成电路及方法的任意组合实现。
公开的实施方式的追加性效果及优点根据说明书及附图会变得清楚。效果及/或优点由在说明书及附图中公开的各种各样的实施方式或特征分别提供，并非为了得到它们中的1个以上而需要全部。
根据本发明的一技术方案，提供一种具有新的结构的光传感器。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的光传感器的概略的示意性电路图。
图2是表示光传感器10的器件构造的典型例的示意性剖视图。
图3是表示比较例的光传感器的器件构造的示意性剖视图。
图4是图3所示的光传感器10C的等价电路图。
图5是表示与光电变换部12的电容值Cp的变化对应的、在比较例的光传感器10C中将光电变换部12及信号检测晶体管13的组看作单一的场效应晶体管时的栅极电容值Cc的变化的计算结果的例子的曲线图。
图6是图2所示的光传感器10的等价电路图。
图7是表示与光电变换部12的电容值Cp的变化对应的、在光传感器10中将光电变换部12及信号检测晶体管13的组看作单一的场效应晶体管时的栅极电容值C的变化的计算结果的例子的曲线图。
图8是表示光传感器10中的各布线的布局的一例的平面图。
图9是表示在连接部42的周围配置的布线的布局的另一例的平面图。
图10是表示在连接部42的周围配置的布线的布局的再另一例的平面图。
图11是表示本发明的第2实施方式的摄像装置的例示性电路结构的概略的图。
图12是像素单元20的等价电路图。
图13是表示像素单元20的器件构造的典型例的示意性剖视图。
图14是表示第2实施方式的第1变形例的像素单元20A的器件构造的示意性剖视图。
图15是表示第2实施方式的第2变形例的像素单元20B的器件构造的示意性剖视图。
图16是表示由包含萘酞菁锡的材料形成的光电变换层的吸收波谱的一例的图。
图17是具有用包含由一般式(1)表示的萘酞菁锡的有机半导体材料形成的光电变换构造120s的光电变换层的示意性剖视图。
图18是表示光电变换层12b中的光电流特性的典型例的曲线图。
图19是表示摄像装置100的像素单元的变形例的示意性剖视图。
图20是表示相机系统的例示性结构的框图。
标号说明
10 光传感器
12 光电变换部
12a 像素电极
12b 光电变换层
12c 透明电极
13 信号检测晶体管
13e 信号检测晶体管的栅极电极
16 寻址晶体管
16e 寻址晶体管的栅极电极
20、20A、20B、20C 像素单元
22 半导体衬底
22ad、22as、22at 杂质区域
32 多层布线
32a～32c、32bd、32cd～32cf 布线层
40、41、44～47 接触插塞
42 连接部
50 电压供给电路
51 第1电压线
52 第2电压线
54 输出信号线
56、57 连接部的一部分
58 地址信号线
60 垂直扫描电路
100 摄像装置
P1、P2 插塞
具体实施方式
本发明的一技术方案的概要是以下这样的。
[项目1]
一种光传感器，具备：光电变换部，包括第1电极、与第1电极对置的第2电极、以及夹在第1电极与第2电极之间的光电变换层；第1晶体管，具有第1栅极、第1源极及第1漏极；连接部，将第1电极与第1栅极电连接；以及布线层，位于第1晶体管与光电变换部之间，包括连接部的一部分；第1晶体管，将通过向光电变换层的光入射而产生的、第1电极和第2电极之间的介电常数的变化所对应的电信号，从第1源极及第1漏极的一方输出；布线层包括与第1源极及第1漏极的一方连接的第1布线、和在动作时的规定期间中电位被固定的第2布线；第1布线与连接部之间的距离小于第2布线与连接部之间的距离。
[项目2]
如项目1所述的光传感器，第2布线连接于第1晶体管的第1源极及第1漏极的另一方。
[项目3]
如项目1所述的光传感器，还包括具有第2栅极、第2源极及第2漏极的第2晶体管；第2源极及第2漏极的一方连接于第1源极及第1漏极的一方；第2源极及第2漏极的另一方连接于第1布线；第1布线经由第2晶体管而连接于第1源极及第1漏极的一方。
[项目4]
如项目3所述的光传感器，第2布线连接于第1晶体管的第1源极及第1漏极的另一方。
[项目5]
如项目3所述的光传感器，第2布线连接于第2晶体管的第2栅极。
[项目6]
如项目4所述的光传感器，布线层还具备在动作时的规定期间中电位被固定的第3布线；第3布线连接于第2晶体管的第2栅极；第1布线与连接部之间的距离小于第3布线与连接部之间的距离。
[项目7]
如项目1所述的光传感器，还包括具有第2栅极、第2源极及第2漏极的第2晶体管；第2源极及第2漏极的一方连接于第1源极及第1漏极的一方；第2源极及第2漏极的另一方连接于第1布线；第1布线连接于第1晶体管及第2晶体管之间；第2布线连接于第2栅极。
[项目8]
如项目1所述的光传感器，还包括具有第2栅极、第2源极及第2漏极的第2晶体管；第2源极及第2漏极的一方连接于第1源极及第1漏极的另一方。
[项目9]
如项目8所述的光传感器，第2布线连接于第2晶体管的第2源极及第2漏极的另一方。
[项目10]
如项目8所述的光传感器，第2布线连接于第2晶体管的第2栅极。
[项目11]
如项目9所述的光传感器，布线层还具备在动作时的规定期间中电位被固定的第3布线；第3布线连接于第2晶体管的第2栅极；第1布线与连接部之间的距离小于第3布线与连接部之间的距离。
[项目12]
如项目1～11中任一项所述的光传感器，第1布线位于连接部的一部分与第2布线之间。
[项目13]
如项目6或11所述的光传感器，第1布线位于连接部的一部分与第3布线之间。
[项目14]
如项目1～13中任一项所述的光传感器，在俯视中，第1布线将连接部的一部分包围。
[项目15]
如项目1～14中任一项所述的光传感器，光电变换层具有光电流特性，该光电流特性具有第1电压范围、第2电压范围和第3电压范围，第1电压范围中，随着反向的偏压的增大而输出电流密度的绝对值增大，第2电压范围中，随着正向的偏压的增大而输出电流密度增大，第3电压范围在第1电压范围与第2电压范围之间，相比于第1电压范围及第2电压范围，第3电压范围中与偏压对应的输出电流密度的变化率的绝对值更小；第1晶体管，在向光电变换层施加的偏压被维持在第3电压范围内的状态下输出电信号。
[项目16]
一种摄像装置，具备分别包括项目1～15中任一项所述的光传感器的多个像素单元；多个像素单元一维排列或二维排列。
[项目17]
一种光传感器，具备：光电变换部，包括第1电极、透光性的第2电极、以及配置在第1电极与第2电极之间的光电变换层；第1场效应晶体管，具有栅极电极；连接部，将第1电极及栅极电极电连接；布线层，配置在第1电极与栅极电极之间，包括电连接于第1场效应晶体管的源极及漏极的一方的输出信号线、以及在动作时电位被固定的第1固定电压线；布线层包括连接部的一部分；输出信号线的至少一部分配置在连接部的一部分与第1固定电压线之间；第1场效应晶体管，将通过经由第2电极向光电变换层的光入射而产生的、第1电极及第2电极之间的介电常数的变化所对应的电信号，向输出信号线输出。
根据项目17的结构，能够抑制由连接部与在动作时电位被固定的电压线之间的电耦合引起的灵敏度下降。
[项目18]
如项目17所述的光传感器，第1固定电压线电连接于第1场效应晶体管的源极及漏极的另一方。
[项目19]
一种光传感器，具备：光电变换部，包括第1电极、透光性的第2电极、以及配置在第1电极与第2电极之间的光电变换层；第1场效应晶体管，具有栅极电极；连接部，将第1电极及栅极电极电连接；第1固定电压线，在动作时电位被固定；布线层，配置在第1电极与栅极电极之间，包括电连接于第1场效应晶体管的源极及漏极的一方的输出信号线、以及与第1固定电压线同电位的第2固定电压线；第1固定电压线电连接于第1场效应晶体管的源极及漏极的另一方；布线层包括连接部的一部分；输出信号线的至少一部分配置在连接部的一部分与第2固定电压线之间；第1场效应晶体管，将通过经由第2电极向光电变换层的光入射而产生的、第1电极及第2电极之间的介电常数的变化所对应的电信号，向输出信号线输出。
根据项目19的结构，能够得到与项目17的结构同样的效果。
[项目20]
如项目19所述的光传感器，布线层包括第1固定电压线；输出信号线的至少一部分配置在连接部的一部分与第1固定电压线及第2固定电压线之间。
根据项目20的结构，能够抑制由连接部与第1电压线之间的电耦合、以及连接部与第2固定电压线之间的电耦合引起的灵敏度下降。
[项目21]
一种光传感器，具备：光电变换部，包括第1电极、透光性的第2电极、以及配置在第1电极与第2电极之间的光电变换层；第1场效应晶体管，具有第1栅极电极；第2场效应晶体管，具有第2栅极电极；连接部，将第1电极及第1栅极电极电连接；布线层，配置在第1电极与第1栅极电极之间，包括经由第2场效应晶体管而与第1场效应晶体管的源极及漏极的一方电连接的输出信号线、以及与第2场效应晶体管的第2栅极电极电连接的地址信号线；第2场效应晶体管连接在第1场效应晶体管的源极及漏极的一方与输出信号线之间；布线层包括连接部的一部分；输出信号线的至少一部分配置在连接部的一部分与地址信号线之间；第1场效应晶体管，将通过经由第2电极向光电变换层的光入射而产生的、第1电极及第2电极之间的介电常数的变化所对应的电信号，经由第2场效应晶体管向输出信号线输出。
根据项目21的结构，能够抑制由连接部与地址信号线之间的电耦合引起的灵敏度下降。
[项目22]
如项目21所述的光传感器，具有与第1场效应晶体管的源极及漏极的另一方电连接的、在动作时电位被固定的固定电压线。
[项目23]
如项目22所述的光传感器，布线层包括固定电压线；输出信号线的至少一部分配置在连接部的一部分与地址信号线及固定电压线之间。
根据项目23的结构，能够更有效地抑制灵敏度的降低。
[项目24]
如项目22所述的光传感器，输出信号线的一部分配置在连接部的一部分与地址信号线之间；输出信号线的另一部分配置在连接部的一部分与固定电压线之间。
根据项目24的结构，能够抑制由连接部与地址信号线之间的电耦合、以及连接部与固定电压线之间的电耦合引起的灵敏度的下降。
[项目25]
如项目17～24中任一项所述的光传感器，光电变换层具有在第1电压范围、第2电压范围以及第3电压范围中与偏压对应的输出电流密度的变化率相互不同的光电流特性，第1电压范围中，随着反向偏压的增大而输出电流密度的绝对值增大，第2电压范围中，随着正向偏压的增大而输出电流密度增大，第3电压范围在第1电压范围与第2电压范围之间；第3电压范围中的变化率比第1电压范围中的变化率及第2电压范围中的变化率小；在第1场效应晶体管的源极及漏极的另一方与第2电极之间的电位差被维持为第3电压范围内的状态下，检测经由第2电极向光电变换层入射的光，作为与介电常数的变化对应的来自第1场效应晶体管的源极及漏极的一方的电信号。
[项目26]
一种摄像装置，分别具有包括项目17～25中任一项所述的光传感器的多个像素单元。
根据项目26的结构，能够提供在各个像素单元中、由连接部与在动作时电位被固定的电压线之间的电耦合引起的灵敏度下降得以抑制的摄像装置。
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。另外，以下说明的实施方式都表示总括性或具体性的例子。在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态、步骤、步骤的顺序等是一例，不是限定本发明的意思。本说明书中说明的各种形态，只要不产生矛盾就能够相互组合。此外，关于以下的实施方式的构成要素中的、在表示本发明的最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，设为任意的构成要素进行说明。在以下的说明中，实质上具有相同功能的构成要素有用共通的标号表示而省略说明的情况。
(第1实施方式)
图1表示本发明的第1实施方式的光传感器的概略。如在图1中示意地表示那样，本发明的第1实施方式的光传感器10大体上具有光电变换部12和信号检测晶体管13。信号检测晶体管13典型地是场效应晶体管(FET)，这里，作为信号检测晶体管13而例示N沟道MOS。以下，只要没有特别声明，关于其他晶体管也假设是N沟道MOS而进行说明。光电变换部12电连接于信号检测晶体管13的栅极。以下，有将光电变换部12与信号检测晶体管13之间的节点称作“节点Nd”的情况。
在图1所例示的结构中，信号检测晶体管13的源极及漏极的一方(这里是漏极)连接于第1电压线51。第1电压线51在光传感器10动作时向信号检测晶体管13(这里是其漏极)供给一定的电压(第1偏压V1)。信号检测晶体管13的源极及漏极的另一方(这里是源极)与连接着恒流源53的输出信号线54连接。
如在后面参照附图详细说明那样，光电变换部12包括两个电极和配置在这些电极之间的光电变换层。将光电变换层夹持的两个电极中的一方与信号检测晶体管13的栅极电连接。另一方的电极与在光传感器10动作时供给规定的电压(第2偏压V2)的第2电压线52连接。如后述那样，光的检测在对光电变换部12的光电变换层的主面间施加了规定的偏置(bias)的状态下执行。
光电变换部12中的光电变换层通过被照射光而产生正电荷及负电荷。如后述那样，在光电变换层的两个主面间的电位差是规定的范围内的情况下，在光电变换层与夹着光电变换层的电极之间几乎不发生电荷的移动。因而，在对光电变换层的偏置是规定的范围内的情况下，可以将光电变换部12视为电容元件。如后面详细说明那样，向在主面间施加有规定的偏置的状态下的光电变换层照射光从而在光电变换层中产生了正电荷及负电荷的对的情况下，将光电变换层夹持的两个电极间的介电常数变化。即，光电变换部12的电容值Cp表现出与光传感器10的照度相对应的变化。由于电容值Cp对应于光传感器10的照度而变化，所以在图1中使用与可变电容器同样的电路符号来表现光电变换部12。
这里，在将光电变换部12视为信号检测晶体管13的栅极的一部分的情况下，信号检测晶体管13的栅极能够包括由栅极绝缘层形成的电容以及由光电变换部12形成的电容的串联连接。即，在将光电变换部12及信号检测晶体管13的组视为单一的场效应晶体管时，该单一的场效应晶体管的栅极电容的值C表示为C＝(Cp·Cn/(Cp+Cn))。这里，上述式中的Cn是信号检测晶体管13的栅极绝缘层的电容值。
已知场效应晶体管的阈值电压与栅极电容的值成反比。这里，由于光电变换部12的电容值Cp对应于光传感器10的照度而变化，所以上述的电容值C也表现出与光传感器10的照度对应的变化。即，通过向光电变换部12照射光，产生与场效应晶体管的栅极电容的变化同样的效果，信号检测晶体管13的阈值电压的大小对应于照度而变化。利用该变化，能够对光进行检测。
在该例中，由于在输出信号线54上连接着恒流源53，所以能够将由于向光传感器10照射光而引起的、信号检测晶体管13的源极电压的变化通过输出信号线54的电压变化的形式来检测。换言之，能够基于输出信号线54的电压的变化而检测光。此时，第1电压线51作为源极跟随器电源发挥功能。也可以通过代替电压而检测从信号检测晶体管13输出的电流来检测光。例如，也可以在输出信号线54上连接恒压源，检测输出信号线54中的电流的变化。但是，检测电压的变化能够采用与使用了硅的光电二极管的光传感器同样的工艺及电路、并得到高S/N比，从该观点看也是有利的。
(光传感器10的器件构造)
图2示意地表示光传感器10的器件构造的典型例。另外，图2只不过示意地表示构成光传感器10的各部的配置，图2所示的各部的尺寸并不一定严格地反映现实的器件的尺寸。这在本发明的其他图中也是同样的。
在图2所例示的结构中，光传感器10包括形成有信号检测晶体管13的半导体衬底22。这里，作为半导体衬底22而例示p型硅(Si)衬底。半导体衬底22可以具有将信号检测晶体管13从半导体衬底22上的其他电路电气性分离的元件分离区域22t。另外，本说明书中的“半导体衬底”并不限定于其整体是半导体的衬底，也可以是在被照射光的一侧的表面设有半导体层的绝缘衬底等。
在图2所例示的结构中，在半导体衬底22上形成有将半导体衬底22覆盖的层间绝缘层30，在该层间绝缘层30上配置有光电变换部12。光电变换部12具有配置在层间绝缘层30上的像素电极12a、透明电极12c、和配置在像素电极12a及透明电极12c之间的光电变换层12b。
像素电极12a典型地是金属电极或金属氮化物电极。用来形成像素电极12a的材料的例子是Al、Cu、Ti、TiN、Ta、TaN、Mo、Ru及Pt。像素电极12a也可以由通过掺杂杂质而被赋予了导电性的多晶硅等形成。这里，作为像素电极12a而使用TiN电极。如果将像素电极12a形成为遮光性的电极，则可抑制杂散光向形成于半导体衬底22的晶体管(例如信号检测晶体管13)的沟道区域的入射。
在光电变换部12中，透明电极12c配置在光电变换层12b的两个主面中的光入射的一侧。因而，入射到光传感器10中的光中的透过了透明电极12c的光向光电变换层12b入射。另外，由光传感器10检测的光并不限定于可见光的波长范围(例如，380nm以上780nm以下)内的光。在本说明书中，为了方便而将包含红外线及紫外线的全部电磁波表现为“光”。本说明书中的“透明”及“透光性”是指使要检测的波长范围的光的至少一部分透过，并不必须在可见光的整个波长范围中透光。
在将光传感器10例如用作红外线传感器的情况下，作为透明电极12c的材料，使用对近红外线的透过率高且电阻值小的透明导电性氧化物(Transparent Conducting Oxide(TCO))。作为TCO，例如可以使用ITO、IZO、AZO、FTO、SnO2、TiO2、ZnO2等。作为透明电极12c，也可以使用Au等的金属薄膜。
透明电极12c具有与第2电压线52(在图2中未图示)的连接，构成为能够在光传感器10动作时施加规定的电压(第2偏压)。如图2所示，也可以对置于透明电极12c而配置使被照射的光聚光并向光电变换层12b入射的微透镜18。在微透镜18与透明电极12c之间，可以配置红外线透过滤波器、保护层等。
配置在透明电极12c及像素电极12a之间的光电变换层12b例如具有200nm左右的厚度(沿着半导体衬底22的法线方向测量到的长度)。作为构成光电变换层12b的材料，典型的是使用半导体材料。这里，作为构成光电变换层12b的材料而使用有机半导体材料。光电变换层12b的结构的典型例后述。光电变换层12b接受经透明电极12c入射的光而在内部生成正电荷及负电荷(典型的是电子－空穴对)。
在图2所例示的结构中，支承光电变换部12的层间绝缘层30具有包括多个绝缘层(典型的是硅氧化膜)的层叠构造，在层间绝缘层30中配置有多层布线32。在图2所示的例子中，层间绝缘层30包括4层绝缘层，多层布线32包括3层布线层(这里是布线层32a、32b及32c)。层间绝缘层30中的绝缘层的层数及多层布线32中的布线层的层数并不限定于该例。
多层布线32中的布线层32a～32c中的配置得离半导体衬底22最远的布线层32a连接于像素电极12a。布线层32a经由插塞P1连接于布线层32b，布线层32b经由插塞P2连接于配置得离半导体衬底22最近的布线层32c。多层布线32以及插塞P1及P2例如由铜等金属形成。也可以通过多层布线32中的布线层(例如布线层32a～32c中的至少1个)形成遮光膜。
布线层32c通过接触插塞40而与信号检测晶体管13的栅极电极13e连接。布线层32a～32c、插塞P1及P2、以及接触插塞40构成将像素电极12a与栅极电极13e电连接的连接部42。
信号检测晶体管13包括栅极电极13e、配置在栅极电极13e及半导体衬底22之间的栅极绝缘层13g、和形成于半导体衬底22的杂质区域(这里是n型区域)22ad及22as。典型地，栅极电极13e是多晶硅电极，栅极绝缘层13g是硅的热氧化膜(二氧化硅膜)。栅极绝缘层13g具有例如4.6nm左右的厚度。作为栅极绝缘层13g，也可以使用HfO2膜等高介电常数膜(High－k膜)。栅极绝缘层13g的厚度根据构成栅极绝缘层13g的材料适当设定就可以。
杂质区域22as作为信号检测晶体管13的源极区域发挥功能。在该例中，布线55经由接触插塞44而与杂质区域22as连接。这里，布线55是多层布线32中的布线层32b的一部分。即，布线55与布线层32b是同层的。
在图2所例示的结构中，布线层32b包括输出信号线54。输出信号线54例如沿着垂直于纸面的方向延伸，通过未图示的布线，与连接于杂质区域22as的布线55电连接。因而，这里，输出信号线54及布线55是同电位且同层的。
另一方面，形成于半导体衬底22的杂质区域22ad作为信号检测晶体管13的漏极区域发挥功能。在该例中，经由接触插塞41，将第1电压线51与杂质区域22ad电连接。作为经由第1电压线51而向杂质区域22ad供给的第1偏压V1，例如可以使用电源电压VDD(例如2.4V左右)。
通过在以信号检测晶体管13的漏极电位为基准时将规定范围内的电压施加于透明电极12c，能够向光电变换层12b的像素电极12a侧的主面与透明电极12c侧的主面之间作用规定的偏压。在光的检测时，经由第2电压线52向透明电极12c供给的第2偏压V2的值例如是2.5V。即，在这里说明的例子中，在光的检测时，对光电变换层12b的两个主面间施加大约0.1V的电位差。
当向作用有适当的偏压的状态下的光电变换层12b照射光，则像素电极12a与透明电极12c间的介电常数发生变化。通过由光照射带来的像素电极12a与透明电极12c之间的介电常数的变化，具有与像素电极12a电连接的栅极电极13e的信号检测晶体管13中的有效的栅极电压变化。信号检测晶体管13将通过向光电变换部12照射光而产生的、与像素电极12a及透明电极12c之间的介电常数的变化对应的电信号向输出信号线54输出。
在图2所示的例子中，输出信号线54及第1电压线51都是多层布线32中的布线层32b的一部分，换言之是同层的。在图2所例示的结构中，输出信号线54的至少一部分配置在布线层32b中的将插塞P1及P2连接的部分56与第1电压线51之间。如以下说明那样，通过将输出信号线54配置得比第1电压线51靠近连接部42，能够使输出信号线54比在光传感器10动作时被供给一定的电压的第1电压线51更强地与连接部42电耦合。由此，能得到与实质上降低了光电变换部12与信号检测晶体管13之间的节点Nd的寄生电容时同样的效果。因而，能够将基于光的照射的、像素电极12a与透明电极12c之间的介电常数的调制更有效率地变换为信号检测晶体管13中的阈值电压的调制。
(连接部42及输出信号线54的耦合)
以下，参照附图说明通过将连接部42与输出信号线54电耦合而带来的灵敏度下降的抑制效果。
图3示意地表示比较例的光传感器的器件构造。图4表示图3所示的光传感器10C的等价电路。图3所示的比较例的光传感器10C中的多层布线32C包括布线层32a、32bb及32c。
光电变换部12与信号检测晶体管13之间的节点Nd具有通过光传感器10C中的电极、与多层布线32C中的布线等之间的电耦合而形成的寄生电容。在图3所示的例子中，布线层32bb包括连接部42中的将插塞P1及P2连接的部分56、和配置在与部分56同层中的输出信号线54及第1电压线51。此外，在该例中，在第1电压线51与连接部42中的和第1电压线51同层的部分56之间，没有配置输出信号线54。因而，节点Nd的寄生电容包括由构成连接部42的一部分的部分56与第1电压线51之间的电耦合引起的电容。在图4中，将该电容图示为虚拟的电容元件17。
如果设光传感器10C中的节点Nd的寄生电容的大小为C3，则将光电变换部12及信号检测晶体管13的组视为单一的场效应晶体管时的栅极电容的值Cc可以表示为Cc＝((Cp+C3)·Cn/(C3+Cp+Cn))(参照图4)。根据本发明者的研究，电容值C3可以具有比光电变换部12的电容值Cp及信号检测晶体管13的栅极绝缘层13g的电容值Cn大的值。特别是，有光传感器10C的受光区域的尺寸越小、寄生电容对电容值Cc的影响越强的趋势，也有电容值C3为与电容值Cp及Cn相比大1位数左右的值的情况。当节点Nd具有比光电变换部12的电容及栅极绝缘层13g的电容大的寄生电容，则因照度的变化带来的光电变换部12的电容值Cp的变化几乎不再表现在电容值Cc中。即，灵敏度劣化。
图5是表示与光电变换部12的电容值Cp的变化对应的、比较例的电容值Cc的变化的计算结果的例子。图5的曲线图中的横轴表示使对于光传感器10C的照度变化时的电容值Cp的变化率ΔCp。将通过使照度变化、能得到相对于某个照度下的电容值为例如2倍的电容值时的变化率表现为100％。图5的曲线图中的纵轴表示与电容值Cp的变化对应的电容值Cc的变化率ΔCc。将电容值Cc相对于电容值Cp的变化例如为2倍时表现为100％。
图5中，白圈(○)的标绘是设C3＝0时的曲线，白色的三角(△)的标绘是设C3＝0.15fF时的曲线。如图5所示可知，在C3＝0.15fF时，即使光电变换部12的电容值Cp变化，在电容值Cc中也不出现较大的变化。即，在比较例的光传感器10C中，可知：由于电位被固定的第1电压线51与连接部42中的和第1电压线51同层的部分56之间的电耦合而灵敏度大幅下降。
图6表示图2所示的光传感器10的等价电路。如图2所示，在光传感器10中，输出信号线54配置得比第1电压线51更靠近连接部42。因此，输出信号线54比在光传感器10动作时被供给一定的电压的第1电压线51更强地与连接部42电耦合。在图6中，将光传感器10的节点Nd与输出信号线54之间的电耦合图示为连接在节点Nd及输出信号线54之间的假想的电容元件14。另外，光传感器10的节点Nd的寄生电容的大小即电容元件14的电容值C4可以是与上述的电容值C3同样的值。
如在图4中示意地表示那样，在比较例的光传感器10C中，第1电压线51的电位被固定。因此，通过构成连接部42的一部分的部分56与第1电压线51之间的电耦合形成的寄生电容(电容元件17)的一端可以说是定电位。在这样的结构中，假设通过光的照射而节点Nd的电位发生了变化。此时，电容元件17的极板间的电位差表示与由光的照射带来的节点Nd的电位变化量相同大小的变化。即，在比较例的光传感器10C中，在由照度的变化引起的节点Nd的电位变化中，直接反映出具有比较大的电容值的寄生电容的影响。换言之，由于寄生电容具有比较大的电容值，所以即使因照度的变化而光电变换部12的电容值Cp变化，在作为栅极电容整体的电容值Cc中有时也不能得到足够大的变化。
相对于此，在上述实施方式中，通过在第1电压线51与连接部42中的和第1电压线51同层的部分56之间配置输出信号线54，在连接部42的部分56与输出信号线54之间积极地形成电耦合。因此，在图6中示意地表示的电容元件14的输出信号线54侧的电位可以说与节点Nd的电位变化联动地变化。
这里，设对信号检测晶体管13的栅极电极13e的输入电压(也可以说是节点Nd的电压)为Vin，设输出信号线54的电压为Vout，设源极跟随器的电压增益为A(A＝(Vout/Vin))。光传感器10中的源极跟随器的电压增益A例如可以是0.85左右。此时，电容元件14的极板间的电位差是(Vin－Vout)＝(1－A)·Vin，如果使A＝0.85，则不过是Vin的(1/7)倍左右。即，即使假设电容值C4是与上述的电容值C3相同的值，与不形成连接部42与输出信号线54之间的电耦合的情况相比，寄生电容对栅极电容带来的影响也实质上被降低到(1/7)倍。换言之，能得到与将有效的寄生电容的大小降低到(1/7)倍左右时同样的效果，在作为栅极电容整体的电容值C中能够得到充分大的变化。
图7表示与光电变换部12的电容值Cp的变化对应的、光传感器10中的电容值C的变化的计算结果的例子。图7的曲线图中的横轴表示使对光传感器10的照度变化时的电容值Cp的变化率ΔCp。图7的曲线图中的纵轴表示与电容值Cp的变化对应的电容值C的变化率ΔC。
在图7中，白色的三角(△)的标绘是设C4＝0.15fF时的变化率ΔC的曲线，得到了与图5所示的ΔCc的曲线相同的曲线。白色的矩形(□)的标绘是在连接部42与第1电压线51之间配置有输出信号线54时的变化率ΔC的曲线。通过在连接部42与第1电压线51之间配置输出信号线54，如图7所示，与在连接部42与第1电压线51之间不配置输出信号线54的情况相比，变化率ΔC上升。即，可知，通过连接部42与输出信号线54之间的电耦合的形成，能得到改善灵敏度的效果。
这样，在输出信号线54与连接部42之间形成比在动作时电位固定的电压线(例如第1电压线51、第2电压线52)与连接部42之间的电耦合强的耦合。由此，能够抑制起因于节点Nd的寄生电容的灵敏度下降。另外，如果将输出信号线54配置得比在动作时电位固定的电压线更靠近连接部42，则能得到抑制灵敏度下降的效果。因而，输出信号线54不需要与在动作时电位被固定的电压线一定是同层的。至少只要输出信号线54与连接部42的距离小于在动作时电位被固定的电压线与连接部42之间的距离就可以。但是，通过将输出信号线54配置到将在动作时电位被固定的电压线与连接部42连结的线段上，能够将在动作时电位被固定的电压线与连接部42之间的电场用输出信号线54屏蔽，所以这样的配置方式更为有利。
图8表示光传感器10中的各布线的布局的一例。图8表示从半导体衬底22的法线方向观察时的、第1电压线51、输出信号线54及连接部42中的属于布线层32b的部分56的配置的一例。
在图8所例示的结构中，配置在第1电压线51与作为连接部42的一部分的部分56之间的输出信号线54平行于第1电压线51而延伸。当然，图8只不过是布线的布局的一例，输出信号线54不需要具有与第1电压线51平行且相同的长度。从将第1电压线51与连接部42之间的电耦合用输出信号线54屏蔽的观点来看，只要将输出信号线54的至少一部分配置在第1电压线51与连接部42之间就可以。
在图8所示的例子中，构成连接部42的一部分的部分56的形状是在纸面的上下方向上较长的矩形状。从将第1电压线51与连接部42之间的电耦合用输出信号线54屏蔽的观点看，与沿着部分56的矩形状的短边配置输出信号线54的至少一部分相比，如果沿着部分56的长边配置输出信号线54的至少一部分则更加有效。进而，在该例中，布线55及输出信号线54将连接部42的部分56包围。这样，通过由输出信号线54和与输出信号线54同电位的布线将连接部42包围，能够更有效地抑制在动作时电位被固定的布线(或电极)与连接部42之间的电耦合。也可以将连接输出信号线54与其他布线层的插塞以包围连接部42的方式形成在连接部42的周围。
图9表示配置在连接部42的周围的布线的布局的另一例。应使输出信号线54的至少一部分夹在与连接部42之间的布线并不限定于上述第1电压线51或第2电压线52。可以是与它们的某一方同电位的布线、或在动作时电位被固定的其他布线。在图9所示的例子中，包括连接部42的部分56、输出信号线54及第1电压线51的布线层32bd包括在光传感器10动作时为定电位的布线59。在该例中，在该布线59与连接部42的部分56之间配置有输出信号线54。此外，输出信号线54也位于第1电压线51与部分56之间。因而，能够降低布线59与部分56之间的电耦合的影响、以及第1电压线51与部分56之间的电耦合的影响。这样，通过使输出信号线54的至少一部分夹在当动作时电位被固定的布线与连接部42之间，能够得到抑制起因于寄生电容的灵敏度下降的效果。
在第1电压线51及布线59属于不同的布线层的情况下，只要在连接部42中的与第1电压线51同层的部分和第1电压线51之间、以及连接部42中的与布线59同层的部分和布线59之间的至少一方，配置输出信号线54或与输出信号线54同电位的布线的至少一部分就可以。另外，如在图9中例示那样，输出信号线54并不限定于直线状的布线，可以具有弯曲、分支等。
图10表示配置在连接部42的周围的布线的布局的再另一例。在图9所示的例子中，在纸面中在连接部42的左侧配置有第1电压线51及布线59，输出信号线54配置在它们与连接部42之间。如图10所示，在连接部42位于第1电压线51与布线59之间的情况下，也可以在第1电压线51与连接部42之间、以及布线59与连接部42之间的双方配置输出信号线54的至少一部分。
(第2实施方式)
图11表示本发明的第2实施方式的摄像装置的例示性电路结构的概略。图11所示的摄像装置100具有排列有多个像素单元20的像素阵列PA。如在图11中示意地表示那样，多个像素单元20分别具有光电变换部12、和栅极与光电变换部12电连接的信号检测晶体管13。即，多个像素单元20分别在其一部分中包括与上述光传感器10同样的结构。
多个像素单元20通过一维或二维地排列，形成摄像区域(感光区域)。各像素单元20的信号检测晶体管13可以形成于共通的半导体衬底22。各个像素单元20通过形成于半导体衬底22的元件分离区域22t(参照图2)而与其他像素单元20电分离。
图11表示多个像素单元20排列为矩阵状的例子。但是，这里为了避免图面变得过度复杂，提取多个像素单元20中的排列为2行2列的矩阵状的4个像素单元20来进行表示。行方向或列方向上的、相互邻接的两个像素单元间的距离(像素间距)例如可以是2μm左右。另外，本说明书中的行方向及列方向分别是指行及列延伸的方向。例如，图11的纸面中的水平方向是行方向，纸面中的上下方向是列方向。不言而喻，摄像装置100中的像素单元20的数量及配置并不限定于图11所示的例子。例如，像素单元20的排列也可以是一维的。在此情况下，能够将摄像装置100作为线传感器(line sensor)来利用。此外，多个像素单元20也不需要沿着行方向及列方向严格地排列为直线状。
如在图11中示意地表示那样，这里，在信号检测晶体管13的源极及漏极的一方(这里是源极)与输出信号线54之间，连接着寻址晶体管(address transistor)16。如后述那样，典型的是，寻址晶体管16与信号检测晶体管13同样地形成于半导体衬底22。如图示那样，输出信号线54按多个像素单元20的各个列设置。
在寻址晶体管16的栅极，连接着地址信号线58。地址信号线58按多个像素单元20的各个行设置，各行的地址信号线58连接于垂直扫描电路(也可以称作“行扫描电路”)60。垂直扫描电路60能够通过控制地址信号线58的电位，以行单位选择像素单元20，将属于所选择的行的像素单元20的输出向输出信号线54读出。
在该例中，与输出信号线54同样地，第1电压线51按多个像素单元20的各个列设置。信号检测晶体管13的源极及漏极的另一方(这里是漏极)连接在按多个像素单元20的各个列设置的多个第1电压线51中的对应的1个上。另外，寻址晶体管16也可以连接在第1电压线51与信号检测晶体管13之间。
各个第1电压线51连接于电压供给电路50。在该例中，第2电压线52也连接于电压供给电路50。第2电压线52与各像素单元20的光电变换部12的透明电极12c电连接。
在摄像装置100动作时，电压供给电路50经由第1电压线51向信号检测晶体管13(这里是其漏极)供给第1偏压。此外，在摄像装置100动作时，电压供给电路50经由第2电压线52向各像素单元20的光电变换部12供给第2偏压。换言之，在摄像装置100动作时，电压供给电路50将在以信号检测晶体管13的漏极电位为基准时处于规定的范围内的电压向各像素单元20的透明电极12c施加。电压供给电路50并不限定于特定的电源电路，也可以是生成规定的电压的电路，也可以是将从其他电源供给的电压变换为规定的电压的电路。电压供给电路50也可以包括连接于第1电压线51的第1电压供给电路和连接于第2电压线52的第2电压供给电路。也可以是，向第1电压线51供给第1偏压的电路及向第2电压线52供给第2偏压的电路的至少一方是垂直扫描电路60的一部分。
图12表示像素单元20的等价电路。与第1实施方式的光传感器10同样，像素阵列PA中的各像素单元20的信号检测晶体管13，将经由透明电极12c向光电变换层12b入射光而产生的、与像素电极12a及透明电极12c之间的介电常数的变化对应的电信号输出。如在图12中示意地表示那样，通过在各像素单元20中积极地形成节点Nd与输出信号线54之间的电耦合，基于与参照图4～图7说明的原理同样的原理，在各像素单元20中能够确保充分的灵敏度。
(像素单元20的器件构造)
图13示意地表示像素单元20的器件构造的典型例。与上述的光传感器10同样，典型的是，光电变换部12配置在将半导体衬底22覆盖的层间绝缘层30上。光电变换部12中的像素电极12a与邻接的其他像素单元20的像素电极12a在空间上分离，从而与其他像素单元20中的像素电极12a电分离。典型的是，光电变换层12b遍及多个像素单元20而形成。通过将光电变换层12b形成为在多个像素单元20之间连续的单一的层，能够避免制造工序的复杂化。同样，透明电极12c也能够遍及多个像素单元20而形成。通过将透明电极12c形成为在多个像素单元20之间连续的单一的电极，能够避免制造工序的复杂化。只要在摄像装置100动作时能够在透明电极12c与杂质区域22ad之间施加规定的电位差，也可以按每个像素单元20分离而形成透明电极12c。
在图13所例示的结构中，寻址晶体管16包括形成于半导体衬底22的杂质区域22as及22at(这里是n型区域)、半导体衬底22上的栅极绝缘层16g、和栅极绝缘层16g上的栅极电极16e。典型的是，寻址晶体管16的栅极绝缘层16g及栅极电极16e分别与信号检测晶体管13的栅极绝缘层13g及栅极电极13e同层。
杂质区域22as及22at分别作为寻址晶体管16的漏极区域及源极区域发挥功能。在该例中，寻址晶体管16及信号检测晶体管13通过共用杂质区域22as而相互电连接。在该例中，输出信号线54经由接触插塞46及布线55而与杂质区域22at电连接，地址信号线58经由接触插塞45而与寻址晶体管16的栅极电极16e电连接。通过经由地址信号线58控制栅极电极16e的电位、使寻址晶体管16成为导通状态，能够经由寻址晶体管16将信号检测晶体管13的输出有选择地向输出信号线54读出。信号检测晶体管13及寻址晶体管16构成对光电变换部12的信号进行检测的信号检测电路。
在图13所例示的结构中，地址信号线58及输出信号线54是多层布线32中的布线层32cd的一部分，因而配置在同层中。此外，在该例中，布线层32cd包括连接部42中的将插塞P2与接触插塞40连接的部分57。即，在该例中，地址信号线58、输出信号线54和构成连接部42的一部分的部分57配置在同层中。如在图13中示意地表示那样，这里，在地址信号线58与部分57之间配置有输出信号线54。
在摄像装置100动作时，向地址信号线58有选择地施加高电平及低电平的信号的某种。具体而言，在作为选择的对象的像素单元20的寻址晶体管16导通时，地址信号线58的电位被固定为高电平，在寻址晶体管16截止时，地址信号线58的电位被固定为低电平。即，虽然有高电平及低电平之间的切换，但基本上地址信号线58的电位在动作时的规定期间中是固定的。因此，在地址信号线58与连接部42之间的电耦合较强的情况下，例如有可能由于与第1电压线51与连接部42之间的电耦合较强的情况同样的理由、像素单元20的灵敏度下降。在图13所例示的结构中，由于输出信号线54配置得比地址信号线58更靠近部分57，所以输出信号线54与连接部42之间的电耦合形成得更强。因而，地址信号线58与连接部42之间的电耦合的影响减小，能得到与降低了连接部42中的有效的寄生电容时同样的效果。即，与第1实施方式同样，灵敏度的下降被抑制。
当然，也可以与第1实施方式同样地，将输出信号线54(或与输出信号线54同电位的布线)的至少一部分配置在第1电压线51与连接部42之间。进而，不仅是地址信号线58与连接部42之间，如果在摄像装置100动作时的规定期间中电位被固定的布线(例如第1电压线51)与连接部42之间也配置输出信号线54的至少一部分，则能够更有效地抑制灵敏度的降低。
图14表示第2实施方式的第1变形例。图14所示的像素单元20A具有包括布线层32ce的多层布线32。在该例中，布线层32ce包括第1电压线51、布线54a及54b、构成连接部42的一部分的部分57、以及地址信号线58。如在图14中示意地表示那样，布线54a经由布线55及接触插塞46而与杂质区域22at电连接。因而，可以说布线54a构成输出信号线54的一部分。此外，这里，布线54b具有与布线54a的电连接，与布线54a同样地构成输出信号线54的一部分。
如在图14中例示那样，可以将布线54a及布线54b分别配置在地址信号线58与连接部42(这里是布线层32ce中的部分57)之间、以及第1电压线51与连接部42之间。由此，能够抑制由于第1电压线51与连接部42之间的电耦合、以及地址信号线58与连接部42之间的电耦合而引起的灵敏度的下降。另外，在与半导体衬底22的主面垂直的截面中，第1电压线51及地址信号线58双方位于部分57的右侧或左侧的情况下，将输出信号线54的至少一部分配置在它们与部分57之间即可。至少将连接部42与第1电压线51之间的距离、以及连接部42与地址信号线58之间的距离进行比较，如果连接部42与输出信号线54之间的距离较小，则能得到抑制灵敏度下降的效果。
图15表示第2实施方式的第2变形例。图15所示的像素单元20B中的多层布线32具有包括布线54d的布线层32cf。布线54d经由接触插塞47而与作为信号检测晶体管13的源极区域的杂质区域22as电连接。
在图15所例示的结构中，布线层32cf除了布线54d以外，还包括构成连接部42的一部分的部分57、地址信号线58及输出信号线54。在该例中，在部分57与地址信号线58之间，配置有与杂质区域22as电连接的布线54d。因而，在布线54d与连接部42之间，形成比地址信号线58与连接部42之间的耦合强的耦合。
在寻址晶体管16导通时，输出信号线54的电位与布线54d的电位基本相同。因此，通过在地址信号线58与连接部42之间配置布线54d，能够与在地址信号线58与连接部42之间配置了输出信号线54时同样地降低寄生电容的影响。也可以是，在摄像装置100动作时的规定期间中电位被固定的布线(例如第1电压线51)与连接部42之间，配置与杂质区域22as电连接的布线54d。
这样，可以形成信号检测晶体管13及寻址晶体管16之间的节点与连接部42之间的电耦合。另外，由于没有夹着寻址晶体管16，所以信号检测晶体管13及寻址晶体管16之间的节点与连接部42之间的电耦合的形成相比于输出信号线54与连接部42之间的电耦合的形成更为有效。如以上说明那样，根据本发明的第2实施方式，能够提供在各像素单元中抑制了由于连接部42与在动作时的规定期间中电位被固定的电压线之间的电耦合而引起的灵敏度下降的摄像装置。
(光电变换层及光检测的原理)
以下，说明光电变换层12b的结构的典型例及光检测的原理。
图13～图15所例示的器件构造乍一看与在半导体衬底上配置有光电变换层的、层叠型的图像传感器中的像素单元的器件构造相似。但是，在层叠型的图像传感器中，在与光电变换层的一方的主面对置的像素电极、和与另一方的主面对置的透明电极之间施加比较高的偏压，将通过光电变换生成的正电荷及负电荷的一方作为信号电荷向像素电极收集。相对于此，在上述的摄像装置100及光传感器10中，在光的检测时，光电变换层12b的两个主面间的电位差(偏压)被维持在某个特定的范围内。如后述那样，在光电变换层12b的两个主面间的电位差是规定的范围内的情况下，几乎不发生从光电变换层12b向电极(像素电极12a及透明电极12c)的电荷移动、以及从电极(像素电极12a及透明电极12c)向光电变换层12b的电荷移动。即，在本发明的实施方式中，通过光电变换产生的电荷不被取出到光电变换层12b的外部，而留在光电变换层12b内。通过将由光电变换产生的电荷留在光电变换层12b内，能够检测光电变换层12b中的照度的变化，作为像素电极12a及透明电极12c之间的介电常数的变化。
(光电变换层)
以下，详细地说明光电变换层12b的结构的典型例。
光电变换层12b例如包括由下述一般式(1)表示的萘酞菁锡(tinnaphthalocyanine)(以下有简称作“萘酞菁锡”的情况)。
[化学结构1]
在一般式(1)中，R1～R24独立，表示氢原子或取代基。取代基并不限定于特定的取代基。取代基可以是重氢原子、卤素原子、烷基(包括环烷基、双环烷基、三环烷基)、烯基(包括环烯基、双环烯基)、炔基、芳基、杂环基、氰基、羟基、硝基、羧基、烷氧基、芳氧基、甲硅烷氧基、杂环氧基、酰氧基、氨甲酰氧基、烷氧基羰氧基、芳氧羰氧基、氨基(包括苯胺基)、铵基、酰基氨基、氨基羰基氨基、烷氧基羰基氨基、芳氧羰基氨基、氨磺酰氨基、烷基磺酰氨基、芳基磺酰氨基、巯基、烷硫基、芳硫基、杂环硫基、氨磺酰基、磺基、烷基亚磺酰基、芳基亚磺酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、酰基、芳氧羰基、烷氧基羰基、氨甲酰基、芳偶氮基、杂环偶氮基、酰亚胺基、膦基、氧膦基、氧膦氧基、氧膦氨基、膦酰基、甲硅烷基、肼基、脲基、硼酸基(－B(OH)2)、磷酸根基(－OPO(OH)2)、硫酸根基(－OSO3H)或其他周知的取代基。
作为用上述的一般式(1)表示的萘酞菁锡，能够使用市售的制品。或者，由上述的一般式(1)表示的萘酞菁锡如例如特开2010－232410号公报所示那样，能够将用下述的一般式(2)表示的萘衍生物作为初始原料进行合成。一般式(2)中的R25～R30可以是与一般式(1)中的R1～R24同样的取代基。
[化学结构2]
在用上述的一般式(1)表示的萘酞菁锡中，从分子的凝聚状态的控制容易度的观点，如果R1～R24中的8个以上是氢原子或重氢原子则是有益的，如果R1～R24中的16个以上是氢原子或重氢原子则更有益，如果全部是氢原子或重氢原子则更加有益。进而，由以下的式(3)表示的萘酞菁锡在合成的容易度的观点下是有利的。
[化学结构3]
由上述的一般式(1)表示的萘酞菁锡在大致200nm以上1100nm以下的波段中具有吸收。例如，上述的式(3)所表示的萘酞菁锡如图16所示，在波长为大致870nm的位置具有吸收峰值。图16是包括上述的式(3)所表示的萘酞菁锡的光电变换层的吸收波谱的一例。另外，在吸收波谱的测定中，使用在石英衬底上层叠有光电变换层(厚度：30nm)的试样。
根据图16可知，由包含萘酞菁锡的材料形成的光电变换层在近红外区域具有吸收性。即，通过选择包含萘酞菁锡的材料作为构成光电变换层12b的材料，能够实现能够检测近红外线的摄像装置。
图17示意地表示光电变换层12b的结构的一例。在图17所例示的结构中，光电变换层12b具有空穴阻挡层120h、使用包含由上述的一般式(1)表示的萘酞菁锡的有机半导体材料形成的光电变换构造120s、以及电子阻挡层120e。空穴阻挡层120h配置在光电变换构造120s及透明电极12c之间，电子阻挡层120e配置在光电变换构造120s及像素电极12a之间。
图17所示的光电变换构造120s包括p型半导体及n型半导体的至少一方。在图17所例示的结构中，光电变换构造120s具有p型半导体层122p、n型半导体层122n、和夹在p型半导体层122p及n型半导体层122n之间的混合层122m。p型半导体层122p配置在电子阻挡层120e与混合层122m之间，具有光电变换及/或空穴输送的功能。n型半导体层122n配置在空穴阻挡层120h与混合层122m之间，具有光电变换及/或电子输送的功能。如后述那样，混合层122m也可以包括p型半导体及n型半导体的至少一方。
p型半导体层122p及n型半导体层122n分别包括有机p型半导体及有机n型半导体。即，光电变换构造120s包括：包含由上述一般式(1)表示的萘酞菁锡的有机光电变换材料、和有机p型半导体及有机n型半导体的至少一方。
有机p型半导体(化合物)是施主性有机半导体(化合物)，主要以空穴输送性有机化合物为代表，是指具有容易提供电子的性质的有机化合物。更详细地讲，有机p型半导体(化合物)是指当使两个有机材料接触使用时电离势较小的有机化合物。因而，作为施主性有机化合物，只要是具有电子提供性的有机化合物，怎样的有机化合物都能够使用。例如，能够使用三芳胺化合物、联苯胺化合物、吡唑啉化合物、苯乙烯胺化合物、腙化合物、三苯甲烷化合物、咔唑化合物、聚硅烷化合物、P3HT等噻吩化合物、铜酞菁等酞菁化合物、花青化合物、部花青化合物、菁(oxonol)化合物、聚胺化合物、吲哚化合物、吡咯化合物、吡唑化合物、聚亚芳基化合物、缩合芳香族碳环化合物(萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、萘并萘衍生物、芘衍生物、二萘嵌苯衍生物、荧蒽衍生物)、具有含氮杂环化合物作为配体的金属络合物等。另外，施主性有机半导体并不限于这些，如上述那样，只要是电离势比作为n型(受主性)化合物使用的有机化合物小的有机化合物，就能够作为施主性有机半导体使用。上述的萘酞菁锡是有机p型半导体材料的一例。
有机n型半导体(化合物)是受主性有机半导体(化合物)，主要以电子输送性有机化合物为代表，是指具有容易接受电子的性质的有机化合物。更详细地讲，有机n型半导体(化合物)是指当使两个有机化合物接触使用时电子亲和势较大的有机化合物。因而，作为受主性有机化合物，只要是有电子接受性(lectron acceptability)的有机化合物，怎样的有机化合物都能够使用。例如，能够使用富勒烯、苯基C61丁酸甲酯(PCBM)等的富勒烯衍生物、缩合芳香族碳环化合物(萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、萘并萘衍生物、芘衍生物、二萘嵌苯衍生物、荧蒽衍生物)、含有氮原子、氧原子、硫原子的5至7元的杂环化合物(例如吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、三嗪、喹啉、喹喔啉、喹唑啉、酞嗪、噌啉、异喹啉、蝶啶、吖啶、吩嗪、菲绕啉、四唑、吡唑、咪唑、噻唑、噁唑、吲唑、苯并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑、苯并噻唑、咔唑、嘌呤、三唑哒嗪、三唑嘧啶、四氮茚、噁二唑、咪唑并吡啶、吡咯烷、吡咯并吡啶、噻二唑吡啶、二苯并氮卓、三苯并氮卓等)、聚亚芳基化合物、芴化合物、环戊二烯化合物、甲硅烷化合物、二萘嵌苯四羧基二酰亚胺化合物(PTCDI)、具有含氮杂环化合物作为配体的金属络合物等。另外，并不限定于这些，如上述那样，只要是电子亲和势比作为p型(施主性)有机化合物使用的有机化合物大的有机化合物，就能够作为受主性有机半导体使用。
混合层122m例如可以是包括p型半导体及n型半导体的体异质结(bulk heterojunction)构造层。在作为具有体异质结构造的层而形成混合层122m的情况下，可以使用由上述一般式(1)表示的萘酞菁锡作为p型半导体材料。作为n型半导体材料，例如能够使用富勒烯及/或富勒烯衍生物。如果构成p型半导体层122p的材料与混合层122m中包含的p型半导体材料相同则是有益的。同样，如果构成n型半导体层122n的材料与混合层122m中包含的n型半导体材料相同则是有益的。体异质结构造在日本专利第5553727号公报中详细地进行了说明。为了参考，在本说明书中援引日本专利第5553727号公报的全部公开内容。
通过对应于想要进行检测的波段而使用适当的材料，能够实现在希望的波段具有灵敏度的摄像装置。光电变换层12b也可以包括非晶硅等无机半导体材料。光电变换层12b也可以包括由有机材料构成的层和由无机材料构成的层。以下，说明在光电变换层12b中应用通过将萘酞菁锡和C60一起蒸镀得到的体异质结构造的例子。
(光电变换层的光电流特性)
图18表示光电变换层12b的光电流特性的典型例。在图18中，粗实线的曲线表示被照射了光的状态下的光电变换层12b的例示性I－V特性。另外，在图18中，用粗虚线将没有被照射光的状态下的I－V特性的一例也一起表示。
图18示出了在一定的照度下、使向光电变换层12b的两个主面之间施加的偏压变化时的主面间的电流密度的变化。在本说明书中，偏压的正向及反向如以下这样定义。在光电变换层具有层状的p型半导体及层状的n型半导体的接合构造的情况下，将p型半导体层的电位变得比n型半导体层高那样的偏压定义为正向偏压。另一方面，将p型半导体层的电位变得比n型半导体层低那样的偏压定义为反向偏压。在使用有机半导体材料的情况下，也能够与使用无机半导体材料的情况同样地定义正向及反向。在光电变换层具有体异质结构造的情况下，如在上述日本专利第5553727号公报的图1中示意地表示那样，在光电变换层的两个主面中的一方的表面，p型半导体比n型半导体更多地出现，在另一方的表面，n型半导体比p型半导体更多地出现。因而，将p型半导体比n型半导体多地出现的主面侧的电位变得高于n型半导体比p型半导体更多地出现的主面侧的电位那样的偏压定义为正向偏压。
如图18所示，本发明的实施方式的光电变换层12b的光电流特性大体上由第1～第3这3个电压范围赋予特征。第1电压范围是反偏的电压范围，是输出电流密度的绝对值随着反向偏压的增大而增大的电压范围。可以说，第1电压范围是随着在光电变换层的主面间施加的偏压的增大而光电流增大的电压范围。第2电压范围是正偏的电压范围，是输出电流密度随着正向偏压的增大而增大的电压范围。即，第2电压范围是随着在光电变换层的主面间施加的偏压的增大而正向电流增大的电压范围。第3电压范围是第1电压范围与第2电压范围之间的电压范围。
第1～第3电压范围可通过使用线性的纵轴及横轴时的光电流特性的曲线的斜率来区别。为了参考，在图18中，将第1电压范围及第2电压范围的各自的曲线的平均斜率分别用虚线L1及虚线L2表示。如图18所例示那样，第1电压范围、第2电压范围及第3电压范围中的、与偏压的增加对应的输出电流密度的变化率相互不同。第3电压范围被定义为与偏压对应的输出电流密度的变化率小于第1电压范围中的变化率及第2电压范围中的变化率的电压范围。或者，也可以基于表示电流－电压特性(I－V特性)的曲线中的上升(下降)的位置来决定第3电压范围。典型的是，第3电压范围比－1V大且比+1V小。在第3电压范围中，即使使偏压变化，光电变换层的主面间的电流密度也几乎不变化。如在图18中例示那样，在第3电压范围中，电流密度的绝对值典型的是100μA/cm2以下。
如后面详细叙述那样，在该第3电压范围中，通过光的照射产生的空穴－电子对在停止光照射的情况下迅速地复合而消失。因此，通过将在动作时在光电变换层12b的两个主面之间施加的偏压调整为第3电压范围的电压，能够实现高速的响应。在第3电压范围中，通过光的照射产生的空穴－电子对在停止光照射的情况下迅速地复合。因此，信号检测晶体管13的输出不依赖于累计光量，而表现出与光照射时的照度的变化对应的变动。因而，使在光电变换层12b的两个主面间施加的电位差为上述的第3电压范围的电位差的情况下，曝光的定时及信号的读出定时基本一致。
在本发明的典型的实施方式中，在动作时，在信号检测晶体管13具有的两个杂质区域中的连接于第1电压线51的一侧与透明电极12c之间的电位差被维持为上述的第3电压范围的状态下，执行光的检测。例如，参照图11及图13。在参照图11及图13说明过的结构中，当以杂质区域22ad为基准时处于第3电压范围内的偏压被从电压供给电路50向透明电极12c供给。因而，在光的检测动作中，光电变换层12b处于在像素电极12a侧的主面与透明电极12c侧的主面之间施加有第3电压范围的偏压的状态。另外，这一点在第1实施方式的光传感器10中也是同样的。
当光向光电变换层12b入射，则在光电变换层12b的内部产生空穴－电子对。此时，由于在光电变换层12b上施加了规定的偏压，所以多个空穴－电子对的各自中的偶极矩大致在相同的方向上一致。因此，伴随着空穴－电子对，光电变换层12b的介电常数增大。如果设被施加规定的偏压、被照射了光的状态下的光电变换层12b内的电场的大小为E，则根据高斯定律，E＝((σf－σp)/ε0)及E＝(σf/ε)成立。这里，σf是电极(例如透明电极12c)的电荷密度，σp是通过极化而在光电变换层12b中在与电极对置的表面产生的电荷的密度。ε0及ε分别是真空的介电常数及光电变换层12b的介电常数。根据E＝((σf－σp)/ε0)及E＝(σf/ε)得到ε＝ε0(σf/(σf－σp))，可知通过贡献于极化的电荷(空穴－电子对)的增加，光电变换层12b的介电常数增大。即，通过向光电变换层12b的光照射，像素电极12a及透明电极12c之间的介电常数增大。
如果将光电变换部12及信号检测晶体管13的组视为1个场效应晶体管，则随着像素电极12a及透明电极12c之间的介电常数的增大，成为与该场效应晶体管的阈值电压降低了的状态同样的状态(也可以说该场效应晶体管的有效的栅极电压增大)。即，杂质区域22as的电压随着像素电极12a及透明电极12c之间的介电常数的变化而变化。换言之，信号检测晶体管13的源极电压的大小表现出与像素单元20(或光传感器10)的照度变化对应的变化。因而，通过由适当的检测电路检测该源极电压的大小的变化，能够检测光。
这里应关注的点是，在光的检测时对光电变换层12b施加了第3电压范围的偏压这一点。在利用光电二极管(或光电变换膜)的以往的光传感器中，通常，在与图18所示的第1电压范围对应的反偏下执行光检测的动作。因此，通过光电变换产生的空穴及电子分别朝向光电二极管的阴极及阳极而移动。在利用光电二极管(或光电变换膜)的以往的光传感器的光检测中，通过光电变换产生的电荷作为信号被取出到外部电路中。
相对于此，在本发明的摄像装置100及光传感器10中，典型的是，在光的检测时，对光电变换层12b施加第3电压范围的偏压。如果在施加了第3电压范围的偏压的状态下向光电变换层12b照射光，则在光电变换层12b中生成空穴－电子对。在施加了第3电压范围的偏压的状态下，生成的空穴及电子不会分离地向电极移动，而是形成偶极子。即，生成的空穴及电子自身不会被取出到光电变换层12b的外部。
从光电变换层的电荷的排出及向光电变换层的电荷的流入其速度较慢(几十毫秒左右)。因此，在向图像传感器的应用中，在伴随着从光电变换层的电荷的排出或向光电变换层的电荷的流入的结构中，有可能随着摄像开始时的向光电变换层的电压施加、光照射等而产生噪声、残像等。相对于此，使在光的检测时对光电变换层12b施加的偏压为第3电压范围的电压的、本发明的典型的结构中，由于不伴随着从光电变换层12b的电荷的排出或向光电变换层12b的电荷的流入，所以能够抑制噪声、残像等的发生。
此外，在施加了第3电压范围的偏压的状态下，在光不向光电变换层12b入射的情况下，空穴－电子对迅速地(几十微秒以下)复合而消失。因而，根据本发明的典型的实施方式，能够实现高速的响应。由于能够实现高速的响应，所以本发明的实施方式的摄像装置100及光传感器10对于向利用飞行时间法(Time－of－flight method)的距离计测、超高速摄影等的应用是有利的。
进而，在层叠型的图像传感器中，作为信号电荷，仅能够利用空穴及电子的一方，相对于此，在本发明的实施方式的摄像装置100及光传感器10中，将空穴及电子以成对的形式利用于源极电压的变化。因此，能够实现更高的灵敏度。此外，由于使施加在光电变换层12b的两个主面间的电位差为上述第3电压范围的电位差，所以如果停止光的照射，则生成的空穴及电子的对迅速地复合。即，与层叠型的图像传感器不同，基本上不需要像素电极12a的电位的复位动作。另外，本发明的实施方式的摄像装置100及光传感器10不进行将在光电变换层12b中生成的空穴或电子作为信号电荷向浮置扩散层蓄积的动作。因此，与层叠型的图像传感器不同，半导体衬底22不具有用来蓄积信号电荷的电荷蓄积区域。
(变形例)
在利用上述的第3电压范围的情况下，在光的检测时向光电变换层12b的两个主面间施加的电压比较小，为例如0.1V左右。因此，作为光电变换层12b的材料，能得到容易使用窄带隙的材料的优点。此外，在利用第3电压范围的情况下，施加在杂质区域22ad与透明电极12c之间的电位差比较小。因此，作为栅极绝缘层13g，能够使用比较薄的绝缘膜，容易以源极电压的变化的形式取得关于照度的信息。但是，如以下说明那样，还能向光电变换层12b施加第1电压范围的偏压而执行光的检测。
图19表示像素单元的其他变形例。图19所示的像素单元20C与图13所示的像素单元20之间的不同点是，像素单元20C的光电变换部12C包括配置在光电变换层12b与电极(这里是像素电极12a及/或透明电极12c)之间的绝缘层。在图19所例示的结构中，在像素电极12a与光电变换层12b之间配置有绝缘层23a，在光电变换层12b与透明电极12c之间配置有23b。另外，本领域技术人员可容易地理解到可代替第1实施方式的光传感器10的光电变换部12而使用这里说明的光电变换部12C。
作为构成绝缘层23a及绝缘层23b的材料，例如能够选择与构成光电变换层12b的材料相比漏电流小的材料。例如，作为绝缘层23a及绝缘层23b，能够使用厚度为5.4nm的硅氧化膜。硅氧化膜例如能够通过CVD形成。
在图19所例示的结构中，由于在像素电极12a与光电变换层12b之间配置有绝缘层23a、在光电变换层12b与透明电极12c之间配置有绝缘层23b，所以能够将更大的偏压施加在信号检测晶体管13的漏极区域(或源极区域)与透明电极12c之间。例如，作为第1偏压，可以将1.2V的电压向杂质区域22ad施加，作为第2偏压，可以将3.7V的电压向透明电极12c施加。即，这里，在杂质区域22ad及透明电极12c之间施加大约2.5V的电位差。
在图19所例示的结构中，由于栅极绝缘层13g、绝缘层23a、绝缘层23b及光电变换层12b分别构成电容器，所以施加在杂质区域22ad及透明电极12c之间的电压在栅极绝缘层13g、绝缘层23a、绝缘层23b及光电变换层12b之间被分压。因而，实际上，向栅极绝缘层13g、绝缘层23a及绝缘层23b分别施加的电压是大约0.8V左右。硅氧化膜的厚度是5.4nm以上时，即使施加电压是2.5V左右，硅氧化膜中的漏电流也充分低。因而，即使在杂质区域22ad及透明电极12c之间施加大约2.5V的电位差，也能够充分确保光的非照射时的特性。
这样，通过在光电变换层12b与电极之间配置绝缘层(这里是绝缘层23a、23b)，能够在信号检测晶体管13的漏极区域(或源极区域)与透明电极12c之间施加更大的偏压。例如，可以将施加在光电变换层12b的两个主面间的电位差为上述第1电压范围那样的偏压施加在信号检测晶体管13的漏极区域(或源极区域)与透明电极12c之间。
如果在对光电变换层12b施加了第1电压范围(参照图18)的偏压的状态下向光电变换层12b照射光，则通过光电变换生成的空穴及电子的一方朝向透明电极12c移动，另一方朝向像素电极12a移动。这样，在向光电变换层12b施加第1电压范围的偏压的情况下，由于通过光电变换产生的正电荷及负电荷能够分离，所以从停止光的照射开始到空穴及电子的对复合为止的时间比向光电变换层12b施加第3电压范围的偏压的情况长。因而，不需要一定使曝光的定时与信号的读出的定时一致。由于使曝光的定时与信号的读出的定时不同是比较容易的，所以在某方面上，向光电变换层12b的第1电压范围的偏压的施加对于向图像传感器的应用是有利的。
在对光电变换层12b施加了第1电压范围的偏压的状态下，光电变换层12b与像素电极12a之间的绝缘层23a可以作为将通过光电变换生成的空穴及电子的一方进行蓄积的电容器发挥功能。随着电荷向该电容器的蓄积，在将像素电极12a与栅极电极13e连接的连接部42中发生静电感应，信号检测晶体管13中的有效的栅极电压变化。因而，信号检测晶体管13的源极电压的大小变化。在输出信号的读出结束后，例如，通过将与第2偏压极性相反的电压向透明电极12c施加，执行用来将蓄积在作为电容器的绝缘层23a中的电荷复位的复位动作。当然，在上述的第3电压范围的偏压被施加于光电变换层12b的状态下，也可以不进行光的检测动作。在此情况下，不需要复位动作。
也可以在光电变换层12b与像素电极12a之间、以及光电变换层12b与透明电极12c之间的至少一方配置绝缘层。由此，即使在使杂质区域22ad及透明电极12c之间的电位差较大的情况下，也能够抑制通过光电变换产生的电荷向光电变换层12b的外部移动。因而，能够抑制残像的发生。作为绝缘层23a及/或绝缘层23b，也可以代替硅氧化膜而使用硅氮化物的膜、氧化铝的膜、高介电常数膜(High－k膜(例如HfO2膜))等。
在上述各实施方式中，说明了信号检测晶体管13及寻址晶体管16分别是N沟道MOS的例子。但是，本发明的实施方式的晶体管并不限定于N沟道MOS。信号检测晶体管13及寻址晶体管16也可以是P沟道MOS。此外，也不需要使它们统一为N沟道MOS或P沟道MOS的某种。作为寻址晶体管16，除了FET以外，也可以使用双极晶体管。
上述的光传感器10、以及摄像装置100中的像素阵列PA能够使用通常的半导体制造工艺来制造。特别是，在作为半导体衬底22而使用硅衬底的情况下，能够通过利用各种硅半导体工艺来制造光传感器10及摄像装置100。
(相机系统)
图20示意地表示相机系统的例示性结构。图20所示的相机系统300具有透镜光学系统310、上述的摄像装置100、系统控制器330和相机信号处理电路320。相机系统300可以具有用来受理来自用户的输入的、包括各种按钮、触摸屏等的输入界面。
透镜光学系统310例如包括自动对焦用透镜、变焦用透镜及光圈。透镜光学系统310使光向摄像装置100的摄像面聚光。在光电变换层12b使用在可见光的波长范围中具有吸收性的材料形成的情况下，可以在摄像装置100的摄像面上配置滤色器。
系统控制器330控制相机系统300整体。系统控制器330例如可以由微控制器实现。系统控制器330可以包括1个以上的存储器。系统控制器330例如对垂直扫描电路60、电压供给电路50等的驱动进行控制。
相机信号处理电路320作为对来自摄像装置100的输出信号进行处理的信号处理电路发挥功能。相机信号处理电路320例如进行伽马修正、颜色插值处理、空间插值处理及自动白平衡等的处理。相机信号处理电路320例如可以由DSP(Digital SignalProcessor)、ISP(Image Signal Processor)、FPGA(field－programmable gate array)等实现。相机信号处理电路320可以包括1个以上的存储器。
也可以将系统控制器330及相机信号处理电路320的至少一方形成在形成有像素单元(例如参照图13说明的像素单元20)的半导体衬底22上。通过将系统控制器330及相机信号处理电路320的至少一方和摄像装置100作为单一的半导体装置进行制造，能够使相机系统300小型化。
产业上的可利用性
本发明的光传感器及摄像装置能够应用到光检测装置、图像传感器等中。通过适当选择光电变换层的材料，还能够取得利用红外线的图像。进行利用红外线的摄像的摄像装置例如可以在监控摄像头、搭载在车辆中使用的相机等中使用。车辆搭载用相机例如可以作为用于车辆安全行驶的对于控制装置的输入进行利用。或者，可以在用于车辆安全行驶的驾驶员的辅助中进行利用。

Claims (16)

1.一种光传感器，其特征在于，
具备：
光电变换部，包括第1电极、与上述第1电极对置的第2电极、以及夹在上述第1电极与上述第2电极之间的光电变换层；
第1晶体管，具有第1栅极、第1源极及第1漏极；
连接部，将上述第1电极与上述第1栅极电连接；以及
布线层，位于上述第1晶体管与上述光电变换部之间，包括上述连接部的一部分；
上述第1晶体管，将通过向上述光电变换层的光入射而产生的、上述第1电极和上述第2电极之间的介电常数的变化所对应的电信号，从上述第1源极及上述第1漏极的一方输出；
上述布线层包括与上述第1源极及上述第1漏极的一方连接的第1布线、和在动作时的规定期间中电位被固定的第2布线；
上述第1布线与上述连接部之间的距离小于上述第2布线与上述连接部之间的距离。
2.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，
上述第2布线连接于上述第1晶体管的上述第1源极及上述第1漏极的另一方。
3.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，
还包括具有第2栅极、第2源极及第2漏极的第2晶体管；
上述第2源极及上述第2漏极的一方连接于上述第1源极及上述第1漏极的上述一方；
上述第2源极及上述第2漏极的另一方连接于上述第1布线；
上述第1布线经由上述第2晶体管而连接于上述第1源极及上述第1漏极的一方。
4.如权利要求3所述的光传感器，其特征在于，
上述第2布线连接于上述第1晶体管的上述第1源极及上述第1漏极的另一方。
5.如权利要求3所述的光传感器，其特征在于，
上述第2布线连接于上述第2晶体管的上述第2栅极。
6.如权利要求4所述的光传感器，其特征在于，
上述布线层还具备在动作时的规定期间中电位被固定的第3布线；
上述第3布线连接于上述第2晶体管的上述第2栅极；
上述第1布线与上述连接部之间的距离小于上述第3布线与上述连接部之间的距离。
7.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，
还包括具有第2栅极、第2源极及第2漏极的第2晶体管；
上述第2源极及上述第2漏极的一方连接于上述第1源极及上述第1漏极的上述一方；
上述第2源极及上述第2漏极的另一方连接于上述第1布线；
上述第1布线连接于上述第1晶体管及上述第2晶体管之间；
上述第2布线连接于上述第2栅极。
8.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，
还包括具有第2栅极、第2源极及第2漏极的第2晶体管；
上述第2源极及上述第2漏极的一方连接于上述第1源极及上述第1漏极的另一方。
9.如权利要求8所述的光传感器，其特征在于，
上述第2布线连接于上述第2晶体管的上述第2源极及上述第2漏极的另一方。
10.如权利要求8所述的光传感器，其特征在于，
上述第2布线连接于上述第2晶体管的上述第2栅极。
11.如权利要求9所述的光传感器，其特征在于，
上述布线层还具备在动作时的规定期间中电位被固定的第3布线；
上述第3布线连接于上述第2晶体管的上述第2栅极；
上述第1布线与上述连接部之间的距离小于上述第3布线与上述连接部之间的距离。
12.如权利要求1～11中任一项所述的光传感器，其特征在于，
上述第1布线位于上述连接部的上述一部分与上述第2布线之间。
13.如权利要求6或11所述的光传感器，其特征在于，
上述第1布线位于上述连接部的上述一部分与上述第3布线之间。
14.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，
在俯视中，上述第1布线将上述连接部的上述一部分包围。
15.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，
上述光电变换层具有光电流特性，该光电流特性具有第1电压范围、第2电压范围和第3电压范围，上述第1电压范围中，随着反向的偏压的增大而输出电流密度的绝对值增大，上述第2电压范围中，随着正向的偏压的增大而输出电流密度增大，上述第3电压范围在上述第1电压范围与上述第2电压范围之间，相比于上述第1电压范围及上述第2电压范围，上述第3电压范围中与偏压对应的输出电流密度的变化率的绝对值更小；
上述第1晶体管，在向上述光电变换层施加的偏压被维持在上述第3电压范围内的状态下输出上述电信号。
16.一种摄像装置，其特征在于，
具备分别包括权利要求1所述的光传感器的多个像素单元；
上述多个像素单元一维排列或二维排列。
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