CN113396125A - 摄像装置 - Google Patents

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CN113396125A CN202080012959.0A CN202080012959A CN113396125A CN 113396125 A CN113396125 A CN 113396125A CN 202080012959 A CN202080012959 A CN 202080012959A CN 113396125 A CN113396125 A CN 113396125A
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Abstract

本公开的一个方式所涉及的摄像装置具备多个像素。所述多个像素中的各个像素包括供入射光透射的对置电极、与所述对置电极对置的像素电极、以及位于所述对置电极与所述像素电极之间且包含多个碳纳米管的光电转换层。所述多个像素包括第1像素以及与所述第1像素相邻的第2像素，所述第1像素的所述像素电极及所述第2像素的所述像素电极被相互分离。在将沿着所述第1像素的所述像素电极和所述第2像素的所述像素电极被排列的方向的碳纳米管的长度设为A，并将沿着该方向的所述第1像素的所述像素电极与所述第2像素的所述像素电极之间的间隔设为B时，从由所述第1像素及所述第2像素构成的组中选择的至少一方的像素中的所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管，包括至少1个满足A＜B的第1碳纳米管。

Description

摄像装置
技术领域
本公开涉及摄像装置。
背景技术
近年来，实现了将光电转换元件设置在半导体基板上的层叠型摄像装置。在层叠型摄像装置中，能够利用与半导体基板不同的材料形成光电转换元件的光电转换层。因此，能够利用与硅等以往的半导体材料不同的无机材料或者有机材料形成光电转换层。由此，实现了在与以往不同的波段具有灵敏度等、具有与以往的摄像装置不同的物性或者功能的摄像装置。例如，在专利文献1中，公开了通过具备在不同的波段具有灵敏度的2个以上的光电转换层，从而具有很高的光利用效率的摄像装置。另外，在专利文献2中，公开了具备碳纳米管作为光电转换层的光电转换材料的摄像装置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-234460号公报
专利文献2:日本特许第6161018号公报
发明内容
本发明所要解决的课题
需要高画质的摄像装置。
于是，在本公开中，提供高画质的摄像装置。
用于解决课题的手段
本公开的一个方式所涉及的摄像装置具备多个像素。所述多个像素中的各个像素包括供入射光透射的对置电极、与所述对置电极对置的像素电极、以及位于所述对置电极与所述像素电极之间且包含多个碳纳米管的光电转换层。所述多个像素包括第1像素以及与所述第1像素相邻的第2像素。所述第1像素的所述像素电极及所述第2像素的所述像素电极被相互分离。在将沿着所述第1像素的所述像素电极和所述第2像素的所述像素电极被排列的方向的碳纳米管的长度设为A，并将沿着该方向的所述第1像素的所述像素电极与所述第2像素的所述像素电极之间的间隔设为B时，从由所述第1像素及所述第2像素构成的组中选择的至少一方的像素中的所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管包括至少1个满足A＜B的第1碳纳米管。
另外，本公开的一个方式所涉及的摄像装置具备多个像素、以及间隔壁。所述多个像素中的各个像素包括供入射光透射的对置电极、与所述对置电极对置的像素电极、以及位于所述对置电极与所述像素电极之间且包含多个碳纳米管的光电转换层。所述多个像素各自的所述像素电极被相互分离。所述间隔壁被配置在所述光电转换层内，而且在平面图中，以隔着所述像素电极的方式位于所述多个像素间。在将沿着所述多个像素各自的所述像素电极被排列的方向的碳纳米管的长度设为A，并将沿着该方向的所述间隔壁的第1部分与隔着所述像素电极与所述第1部分相邻的所述间隔壁的第2部分之间的间隔设为D时，所述多个像素之中的1个像素中的所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管包括至少1个满足A＜D的碳纳米管。
发明效果
根据本公开的一个方式，能够提供高画质的摄像装置。
附图说明
图1是用于说明课题的包含碳纳米管的光电转换层的概略截面图。
图2是表示实施方式1所涉及的摄像装置的电路构成的电路图。
图3是表示实施方式1所涉及的摄像装置的相邻的2个像素的截面构造的概略截面图。
图4是表示实施方式1所涉及的摄像装置的光电转换部的截面构造的概略截面图。
图5是用于说明实施方式1所涉及的碳纳米管的长度的示意图。
图6A是表示实施方式1所涉及的摄像装置的像素电极的平面布局的平面图。
图6B是用于说明像素电极的间隔的表示像素电极的平面布局的例子的平面图。
图6C是用于说明像素电极的间隔的表示像素电极的平面布局的别的例子的平面图。
图6D是用于说明像素电极的间隔的表示像素电极的平面布局的别的例子的平面图。
图7是表示实施方式1的别的例子所涉及的摄像装置的光电转换部的截面构造的概略截面图。
图8是用于说明光电转换层的平坦性的截面示意图。
图9是表示比较例所涉及的摄像装置的光电转换部的截面构造的概略截面图。
图10是表示实施方式2所涉及的摄像装置的光电转换部的截面构造的概略截面图。
图11是表示实施方式3所涉及的相机系统的构造的框图。
具体实施方式
(用于得到本公开的一个方式的见识)
光电转换层的光电转换材料使用碳纳米管的摄像装置如图1的概略截面图所示，具备包含作为平缓地弯曲的长形状的碳纳米管81的光电转换层80。在像素70b的光电转换层80中产生了成为暗电流等漏电流的原因的大量电荷X的情况下，被像素70b的像素电极11捕集的电荷量非常多，画质成为如同高亮度光入射的输出即发白的输出。以下将其称为白斑，将产生了白斑的像素称为白斑像素。在光电转换层80不包含碳纳米管81的情况下，仅像素70b成为白斑像素。但是设想到如下课题：如图1所示碳纳米管81为长形状，电荷的传导率高，因此将像素70b中产生的电荷所引起的漏电流经由碳纳米管导入至相邻的像素70a，在像素70a中也造成白斑的产生。特别是，与通常的信号电荷不同，成为白斑产生原因的情况下的电荷的量多，因此即使通过提高像素70b内的传导率等方法将产生的电荷捕集到像素70b的像素电极11等，在防止漏电流向相邻的像素70a导入方面尚有改进的余地。
在产生了白斑像素的情况下，通过对白斑像素进行检测，并对相邻像素的输出进行插值复原，能够对白斑像素进行校正。但是，在如上述那样碳纳米管81被包含在光电转换层80中的情况下，在相邻像素中也同时产生白斑，白斑像素的范围扩大而难以进行校正。
如上，本发明人们发现：在具备将碳纳米管用作光电转换材料的光电转换层的摄像装置的情况下，由于碳纳米管使白斑范围扩大，难以进行校正，因此造成摄像装置的画质降低。于是，在本公开中，提供即使在硅半导体基板上方具备将碳纳米管用作光电转换材料的光电转换层也使得白斑像素少且画质高的摄像装置。
本公开的一个方式的概要如下。
本公开的一个方式所涉及的摄像装置具备多个像素。所述多个像素中的各个像素包括供入射光透射的对置电极、与所述对置电极对置的像素电极、以及位于所述对置电极与所述像素电极之间且包含多个碳纳米管的光电转换层。所述多个像素包括第1像素以及与所述第1像素相邻的第2像素。所述第1像素的所述像素电极及所述第2像素的所述像素电极被相互分离。在将沿着所述第1像素的所述像素电极和所述第2像素的所述像素电极被排列的方向的碳纳米管的长度设为A，并将沿着该方向的所述第1像素的所述像素电极与所述第2像素的所述像素电极之间的间隔设为B时，从由所述第1像素及所述第2像素构成的组中选择的至少一方的像素中的所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管包括至少1个满足A＜B的第1碳纳米管。
由此，相邻的2个像素之中的至少一方的像素中的光电转换层包含至少1个满足A＜B的碳纳米管。因此，在光电转换层中，包含未跨在平面图中相邻的2个像素的像素电极的间隔配置的碳纳米管。即使由于像素缺陷等而产生了造成白斑的大量的信号电荷，该碳纳米管也不会向相邻的像素将大量的信号电荷作为漏电流导入。因此，即使在该碳纳米管以外的碳纳米管将漏电流导入至相邻的像素的情况下，也能够根据明时与暗时的信号电荷量的差量，取得该碳纳米管所产生的信号电荷。结果，通过将根据差量取得的信号电荷用作摄像的信号电荷进行校正，抑制了白斑像素的扩大。另外，碳纳米管由于电荷的传导率高，因此通常的信号电荷也在碳纳米管内移动，但通过包含1个以上的满足A＜B的碳纳米管，信号电荷不容易从相邻的像素被导入。因此，抑制了相邻的2个像素间的混色。因此，实现了高画质的摄像装置。
另外，例如也可以是，所述多个像素之中的包括包含至少1个所述第1碳纳米管的所述光电转换层的像素的数量，是所述多个像素的数量的50％以上。
由此，能够将多个像素之中的半数以上的像素根据差量取得的信号电荷，用作摄像的信号电荷，也抑制了混色，因此作为表现摄像装置的光学性的分辨能力的指标的MTF成为0.5以上。在MTF是0.5以上的情况下，能够通过图像处理等进行直线的识别等，因此实现了高画质的摄像装置。
另外，例如也可以是，所述多个像素之中的包括包含至少1个所述第1碳纳米管的所述光电转换层的像素的数量，是所述多个像素的数量的80％以上。
由此，能够将多个像素之中的80％以上的像素根据差量取得的信号电荷，用作摄像的信号电荷，也抑制了混色，因此成为摄像装置作为焦平面阵列能够以视觉辨认的画质。
另外，例如也可以是，所述多个像素之中的包括包含至少1个所述第1碳纳米管的所述光电转换层的像素的数量，是所述多个像素的数量的90％以上。
由此，能够将多个像素之中的90％以上的像素根据差量取得的信号电荷，用作摄像的信号电荷，也抑制了混色，因此作为表现摄像装置的分辨能力的指标的MTF成为0.9以上。因此，不进行图像处理等后处理就维持了高分辨能力，实现了更高画质的摄像装置。
另外，例如也可以是，所述多个像素中包括的全部所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管中的所述第1碳纳米管的含有率是50％以上。
由此，在多个像素的各光电转换层中包含大致相同数量的碳纳米管的情况下，多个像素之中的包括包含至少1个满足A＜B的碳纳米管的光电转换层的像素的数量成为多个像素的数量的50％以上，容易实现能够得到上述效果的摄像装置。
另外，例如也可以是，所述多个像素中包括的全部所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管中的所述第1碳纳米管的含有率是80％以上。
由此，在多个像素的各光电转换层中包含大致相同数量的碳纳米管的情况下，多个像素之中的包括包含至少1个满足A＜B的碳纳米管的光电转换层的像素的数量成为多个像素的数量的80％以上，容易实现能够得到上述效果的摄像装置。
另外，例如也可以是，所述多个像素中包括的全部所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管中的所述第1碳纳米管的含有率是90％以上。
由此，在多个像素的各光电转换层中包含大致相同数量的碳纳米管的情况下，多个像素之中的包括包含至少1个满足A＜B的碳纳米管的光电转换层的像素的数量成为多个像素的数量的90％以上，容易实现能够得到上述效果的摄像装置。
另外，例如也可以是，所述光电转换层之中的在平面图中位于所述第1像素的所述像素电极与所述第2像素的所述像素电极之间的第2部分比在平面图中位于所述第1像素的所述像素电极上的第1部分包含更多的所述第1碳纳米管。
由此，即使作为满足A＜B的碳纳米管的含有率相同的光电转换层，长度无法跨平面图中的相邻的像素的像素电极的间隔配置的碳纳米管更容易存在于平面图中的相邻的像素的像素电极间的光电转换层中。因此，更好地抑制了白斑像素向相邻的像素扩大以及相邻的像素间的混色。
另外，例如也可以是，从由所述第1像素及所述第2像素构成的组中选择的至少一方的像素中的所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管，包含至少1个满足A＜(B/2)的第2碳纳米管。
由此，至少1个像素的光电转换层包含至少1个满足A＜(B/2)的碳纳米管。因此，在光电转换层中包含如下碳纳米管：即使在相邻的像素各自的像素电极捕集信号电荷的范围扩展到相邻的像素的像素电极的间隔的中央的情况下，该碳纳米管也不从相邻的像素的像素电极捕集信号电荷的范围导入漏电流等。因此，抑制了白斑像素的扩大及相邻的像素间的混色。
另外，例如也可以是，在将1个碳纳米管中在空间上最为远离的2个位置间的直线距离设为C时，从由所述第1像素及所述第2像素构成的组中选择的至少一方的像素中的所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管，包括至少1个满足C＜B的第3碳纳米管。
由此，无论光电转换层中的碳纳米管以何种方向配置，在光电转换层中，都包含至少1个不跨相邻的2个像素间存在的碳纳米管。因此，抑制了白斑像素向相邻的像素扩大以及相邻的像素间的混色。因此，容易实现高画质的摄像装置。
另外，例如也可以是，从由所述第1像素及所述第2像素构成的组中选择的至少一方的像素中的所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管，包含至少1个满足C＜(B/2)的第4碳纳米管。
由此，至少1个像素的光电转换层包含至少1个满足C＜(B/2)的碳纳米管。因此，在光电转换层中，包含如下碳纳米管：即使在相邻的像素各自的像素电极捕集信号电荷的范围扩展到相邻的像素的像素电极的间隔的中央的情况下，无论光电转换层中的碳纳米管以何种方向配置，该碳纳米管都不从相邻的像素的像素电极捕集信号电荷的范围导入漏电流等。结果，抑制了白斑像素的扩大及相邻的像素间的混色。因此，容易实现高画质的摄像装置。
另外，本公开的一个方式所涉及的摄像装置具备多个像素、以及间隔壁。所述多个像素中的各个像素包括供入射光透射的对置电极、与所述对置电极对置的像素电极、以及位于所述对置电极与所述像素电极之间且包含多个碳纳米管的光电转换层。所述多个像素各自的所述像素电极被相互分离。所述间隔壁被配置在所述光电转换层内，而且在平面图中，以隔着所述像素电极的方式位于所述多个像素间。在将沿着所述多个像素各自的所述像素电极被排列的方向的碳纳米管的长度设为A，并将沿着该方向的所述间隔壁的第1部分与隔着所述像素电极与所述第1部分相邻的所述间隔壁的第2部分之间的间隔设为D时，所述多个像素之中的1个像素中的所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管包括至少1个满足A＜D的碳纳米管。
由此，在光电转换层内具备位于隔着像素电极的位置的间隔壁，因此抑制了信号电荷在相邻的像素间移动，抑制了相邻的像素间的混色。另外，通过使碳纳米管的长度比间隔壁的间隔短，碳纳米管不容易附着在间隔壁上，容易显现出间隔壁防止混色的效果。另外，碳纳米管不容易越过间隔壁，提高了间隔壁上的平坦性。因此，提高了在间隔壁上形成的对置电极等的平坦性，因此减小了灵敏度不均。因此，实现了高画质的摄像装置。
以下，参照附图说明本公开的实施方式。此外，本公开不限定于以下的实施方式。另外，在不从具有本公开的效果的范围脱离的范围内，能够适宜地进行变更。进而，也能够将一个实施方式与其他实施方式组合。在以下的说明中，针对相同或者相似的构成要素，附加相同的参照标记。另外，有时省略重复的说明。
另外，在本说明书中，“相等”等表示要素间的关系性的用语、及正方形或者圆形等表示要素的形状的用语、以及数值范围，不是仅表示严格含义的表现，而是意味着在实质上等同的范围例如也包含百分之几程度的差异的表现。
另外，在本说明书中，“上方”及“下方”这样的用语不是指绝对性的空间识别中的上方向(铅直上方)及下方向(铅直下方)，而用作基于层叠构成中的层叠顺序通过相对性的位置关系被规定的用语。另外，“上方”及“下方”这样的用语不仅适用于2个构成要素相互空开间隔配置且在2个构成要素之间存在别的构成要素的情况，而且也适用于2个构成要素相互紧贴配置且2个构成要素相接的情况。
(实施方式1)
[摄像装置的电路构成]
首先关于本实施方式所涉及的摄像装置的电路构成，使用图2进行说明。
图2是表示本实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路构成的示意性的图。图2所示的摄像装置100具有包含以2维排列的多个像素10的像素阵列PA。图2示意性地表示像素10以2行2列的矩阵状被配置的例子。摄像装置100中的像素10的数量及配置不限定于图2所示的例子。例如，摄像装置100也可以是多个像素10以1列排列而成的线传感器。
各像素10具有光电转换部13及信号检测电路14。如以后参照附图说明的那样，光电转换部13具有被夹在相互对置的2个电极之间的光电转换层，接受入射的光并生成信号。光电转换部13不需要其整体是按每个像素10而独立的元件，光电转换部13的例如一部分也可以跨多个像素10。信号检测电路14是检测由光电转换部13生成的信号的电路。在该例中，信号检测电路14包含信号检测晶体管24及地址晶体管26。信号检测晶体管24及地址晶体管26典型地是场效应晶体管(FET)，在此，例示N沟道MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor))作为信号检测晶体管24及地址晶体管26。信号检测晶体管24及地址晶体管26、以及后述的复位晶体管28等各晶体管具有控制端子、输入端子及输出端子。控制端子例如是栅极。输入端子是漏极及源极中的一方，例如是漏极。输出端子是漏极及源极中的另一方，例如是源极。
如图2中示意地所示，信号检测晶体管24的控制端子具有与光电转换部13的电连接。由光电转换部13生成的信号电荷被积蓄在信号检测晶体管24的栅极与光电转换部13之间的电荷积蓄节点41中。在此，信号电荷是空穴或者电子。电荷积蓄节点是电荷积蓄部的一例，也被称为“浮动扩散节点”。在本说明书中，将电荷积蓄节点称为电荷积蓄区域。光电转换部13的构造的详细情况留待后述。
各像素10的光电转换部13还具有与对置电极12的连接。对置电极12与电压供给电路32连接。电压供给电路也被称为对置电极供给电路。电压供给电路32是构成为能够供给任意的可变电压的电路。电压供给电路32在摄像装置100动作时，经由对置电极12向光电转换部13供给规定的电压。电压供给电路32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，还可以是将从其他电源供给的电压转换为规定的电压的电路。
通过在相互不同的多个电压之间切换从电压供给电路32向光电转换部13供给的电压，对信号电荷从光电转换部13向电荷积蓄节点41的积蓄的开始及结束进行控制。另外，上述的控制通过对电荷积蓄节点41侧的电压或后述的像素电极的电压进行控制也能够实现等同的功能。换言之，在本实施方式中，通过切换从电压供给电路32向光电转换部13供给的电压、或者电荷积蓄节点41或像素电极的初始电压，执行电子快门动作。摄像装置100的动作的例子留待后述。在图2所示的构成中，电荷积蓄节点41与像素电极被连接，成为同一电位。
各像素10具有与供给电源电压VDD的电源线40的连接。如图所示，在电源线40上，连接着信号检测晶体管24的输入端子。电源线40作为源极跟随器电源发挥功能，从而信号检测晶体管24将由光电转换部13生成的信号放大并输出。
在信号检测晶体管24的输出端子上，连接着地址晶体管26的输入端子。地址晶体管26的输出端子与按像素阵列PA的每列配置的多个垂直信号线47之中的1个连接。地址晶体管26的控制端子与地址控制线46连接，通过控制地址控制线46的电位，能够将信号检测晶体管24的输出选择性地向对应的垂直信号线47读出。
在图示的例子中，地址控制线46与垂直扫描电路36连接。垂直扫描电路也被称为“行扫描电路”。垂直扫描电路36通过向地址控制线46施加规定的电压，以行为单位选择各行中配置的多个像素10。由此，执行被选择的像素10的信号的读出、以及电荷积蓄节点41的复位。
垂直信号线47是将来自像素阵列PA的像素信号向周边电路传递的主信号线。在垂直信号线47上，连接着列信号处理电路37。列信号处理电路也被称为“行信号积蓄电路”。列信号处理电路37进行以相关双采样为代表的噪音抑制信号处理及模拟-数字转换(AD转换)等。如图所示，列信号处理电路37与像素阵列PA中的像素10的各列对应地设置。在这些列信号处理电路37上，连接着水平信号读出电路38。水平信号读出电路也被称为“列扫描电路”。水平信号读出电路38从多个列信号处理电路37向水平共通信号线49顺次读出信号。
像素10具有复位晶体管28。复位晶体管28例如与信号检测晶体管24及地址晶体管26同样是场效应晶体管。以下，只要没有特别说明，就说明适用了N沟道MOSFET作为复位晶体管28的例子。如图所示，复位晶体管28被连接在供给复位电压Vr的复位电压线44与电荷积蓄节点41之间。复位晶体管28的控制端子与复位控制线48连接，通过控制复位控制线48的电位，能够将电荷积蓄节点41的电位复位为复位电压Vr。在该例中，复位控制线48与垂直扫描电路36连接。因此，通过垂直扫描电路36向复位控制线48施加规定的电压，能够以行为单位将各行中配置的多个像素10复位。
在该例中，向复位晶体管28供给复位电压Vr的复位电压线44与复位电压源34连接。复位电压源也被称为“复位电压供给电路”。复位电压源34只要具有在摄像装置100动作时能够向复位电压线44供给规定的复位电压Vr的构成即可，与上述的电压供给电路32同样，不限定于特定的电源电路。电压供给电路32及复位电压源34各自既可以是单一的电压供给电路的一部分，也可以是独立的个别的电压供给电路。此外，电压供给电路32及复位电压源34中的一方或者双方也可以是垂直扫描电路36的一部分。或者，来自电压供给电路32的对置电极电压以及/或者来自复位电压源34的复位电压Vr也可以经由垂直扫描电路36向各像素10供给。
也能够使用信号检测电路14的电源电压VDD作为复位电压Vr。在该情况下，能够使得向各像素10供给电源电压的电压供给电路(在图2中未图示)与复位电压源34共通。另外，能够使电源线40与复位电压线44共通，因此能够简化像素阵列PA中的布线。但是，通过将复位电压Vr设为与信号检测电路14的电源电压VDD相互不同的电压，能够实现摄像装置100的更灵活的控制。
[像素的截面构造]
接下来，关于本实施方式所涉及的摄像装置100的像素的截面构造，使用图3进行说明。
图3是表示图2所示的多个像素10之中的相邻的2个像素10的截面构造的概略截面图。图3所示的相邻的2个像素10均为相同的构造。以下关于相邻的2个像素10之中的1个像素10进行说明。相邻的2个像素10也可以具有一部分不同的构造。在图3所例示的构成中，上述的信号检测晶体管24、地址晶体管26及复位晶体管28被形成于半导体基板20。半导体基板20不限定于其整体为半导体的基板。半导体基板20也可以是在形成感光区域一侧的表面设置了半导体层的绝缘性基板等。在此，说明使用P型硅(Si)基板作为半导体基板20的例子。
半导体基板20具有杂质区域26s、24s、24d、28d及28s、以及用于像素10间的电分离的元件分离区域20t。在此，杂质区域26s、24s、24d、28d及28s是N型区域。另外，元件分离区域20t也被设置在杂质区域24d与杂质区域28d之间。元件分离区域20t通过例如基于规定的注入条件进行受体的离子注入来形成。
杂质区域26s、24s、24d、28d及28s例如是在半导体基板20内形成的杂质的扩散层。如图3中示意性地所示，信号检测晶体管24包含杂质区域24s及24d、以及栅极电极24g。栅极电极24g使用导电性材料被形成。导电性材料例如是通过掺杂杂质从而被赋予了导电性的多晶硅，但也可以是金属材料。杂质区域24s及24d各自作为信号检测晶体管24的例如源极区域及漏极区域发挥功能。在杂质区域24s与24d之间，形成信号检测晶体管24的沟道区域。
同样，地址晶体管26包含杂质区域26s及24s、以及与地址控制线46连接的栅极电极26g。栅极电极26g使用导电性材料被形成。导电性材料例如是通过掺杂杂质从而被赋予了导电性的多晶硅，但也可以是金属材料。在该例中，信号检测晶体管24及地址晶体管26通过共享杂质区域24s从而相互电连接。杂质区域24s作为地址晶体管26的例如漏极区域发挥功能。杂质区域26s作为地址晶体管26的例如源极区域发挥功能。杂质区域26s具有与图3中未图示的垂直信号线47的连接。此外，杂质区域24s也可以不由信号检测晶体管24及地址晶体管26共享。具体而言，信号检测晶体管24的源极区域与地址晶体管26的漏极区域也可以在半导体基板20内分离，经由被设置在层间绝缘层50内的布线层被电连接。
复位晶体管28包含杂质区域28d及28s、以及与复位控制线48连接的栅极电极28g。栅极电极28g例如使用导电性材料被形成。导电性材料例如是通过掺杂杂质从而被赋予了导电性的多晶硅，但也可以是金属材料。杂质区域28s作为复位晶体管28的例如源极区域发挥功能。杂质区域28s具有与图3中未图示的复位电压线44的连接。杂质区域28d作为复位晶体管28的例如漏极区域发挥功能。
在半导体基板20上，以覆盖信号检测晶体管24、地址晶体管26及复位晶体管28的方式配置有层间绝缘层50。层间绝缘层50是第1绝缘层的一例。层间绝缘层50例如由二氧化硅等绝缘性材料形成。如图所示，在层间绝缘层50中，配置有布线层56。布线层56典型地由铜等金属形成，例如能够在其一部分中包含上述的垂直信号线47等信号线或者电源线。层间绝缘层50中的绝缘层的层数、以及层间绝缘层50中配置的布线层56中包含的层数能够任意地设定，不限定于图3所示的例子。
另外，在层间绝缘层50中，如图3所示，设置有插塞52、布线53、接触插塞54及接触插塞55。布线53也可以是布线层56的一部分。插塞52、布线53、接触插塞54及接触插塞55各自使用导电性材料被形成。例如，插塞52及布线53由铜等金属形成。接触插塞54及55例如由通过掺杂杂质从而被赋予了导电性的多晶硅形成。此外，插塞52、布线53、接触插塞54及接触插塞55既可以使用相互相同的材料被形成，也可以使用相互不同的材料被形成。
插塞52、布线53及接触插塞54构成信号检测晶体管24与光电转换部13之间的电荷积蓄节点41的至少一部分。在图3所例示的构成中，信号检测晶体管24的栅极电极24g、插塞52、布线53、接触插塞54及55、以及作为复位晶体管28的源极区域及漏极区域中的一方的杂质区域28d，作为积蓄由位于层间绝缘层50上的光电转换部13的像素电极11收集的信号电荷的电荷积蓄区域发挥功能。
具体而言，光电转换部13的像素电极11经由插塞52、布线53及接触插塞54，与信号检测晶体管24的栅极电极24g连接。换言之，信号检测晶体管24的栅极与像素电极11电连接。另外，像素电极11经由插塞52、布线53及接触插塞55也与杂质区域28d连接。
通过由像素电极11捕集信号电荷，与电荷积蓄区域中积蓄的信号电荷的量相应的电压被施加至信号检测晶体管24的栅极。信号检测晶体管24放大该电压。由信号检测晶体管24放大的电压作为信号电压经由地址晶体管26被选择性地读出。
在层间绝缘层50上，配置上述的光电转换部13。如果采用其他说法，在本实施方式中，构成图2所示的像素阵列PA的多个像素10被形成在半导体基板20中及半导体基板20上。在以平面图表示半导体基板20的情况下以2维排列的多个像素10形成感光区域。感光区域也被称为像素区域。图3所示的相邻的2个像素10间的距离即像素间距例如也可以是2μm左右。
在图3中的对置电极12上设置的滤色器层19中，不仅可以像以往的摄像装置那样使用控制与红色、绿色或者蓝色的可见光波长对应的透射率的滤色器，也可以使用与紫外光或者近红外光对应的带通滤波器或者长通滤波器。
[光电转换部的构成]
以下，关于位于层间绝缘层50上的光电转换部13的具体性的构成进行说明。
光电转换部13具备像素电极11、以及被配置在像素电极11与对置电极12之间的光电转换层15。进而，如图3所示，在光电转换部13的对置电极12与像素电极11之间，从像素电极11侧依次层叠有电子阻碍层16、光电转换层15及受体层17。在该例中，对置电极12、光电转换层15、电子阻碍层16及受体层17跨相邻的2个像素10形成。对置电极12、光电转换层15、电子阻碍层16及受体层17也可以还跨其他像素10形成。像素电极11被设置于相邻的2个像素10中的各个像素。相邻的2个像素10各自的像素电极11通过在空间上被分离从而被电分离。关于图3中未图示的其他像素10的像素电极11也是同样的，像素电极11按每个像素10设置。此外，对置电极12、光电转换层15、电子阻碍层16及受体层17中的至少1个也可以按每个像素10分离设置。
像素电极11是用于读出由光电转换部13生成的信号电荷的电极。像素电极11按每个像素10至少存在1个。像素电极11与信号检测晶体管24的栅极电极24g及杂质区域28d电连接。
像素电极11使用导电性材料被形成。导电性材料例如是铝、铜等金属、金属氮化物、或者通过掺杂杂质而被赋予了导电性的多晶硅。
对置电极12例如是由透明的导电性材料形成的透明电极。对置电极12被配置在光电转换层15中供光入射一侧。因此，透射了对置电极12的光向光电转换层15入射。此外，由摄像装置100检测的光不限定于可见光的波长范围内的光。例如，摄像装置100也可以检测红外线或者紫外线。在此，可见光的波长范围例如是380nm以上且780nm以下。
此外，本说明书中的“透明”意味着透射想要检测的波长范围的光的至少一部分，不必须在可见光的波长范围整体中透射光。在本说明书中，为了方便，将包含红外线及紫外线的电磁波整体表现为“光”。
对置电极12例如使用ITO、IZO、AZO、FTO、SnO 2、TiO 2、ZnO 2等透明导电性氧化物(TCO：Transparent Conducting Oxide)被形成。
如参照图2说明的那样，对置电极12具有与电压供给电路32的连接。另外，如图3所示，对置电极12跨相邻的2个像素10形成。因此，能够经由对置电极12，从电压供给电路32将期望的大小的对置电极电压向相邻的2个像素10之间一并施加。对置电极12也可以还跨图3中未图示的多个像素10形成。此外，只要能够从电压供给电路32施加期望的大小的对置电极电压，则对置电极12也可以按相邻的2个像素10及未图示的多个像素10中的每个像素分离地设置。
通过电压供给电路32控制相对于像素电极11的电位的对置电极12的电位，能够通过像素电极11捕集通过光电转换而在光电转换层15内产生的空穴-电子对之中的空穴及电子的某一方作为信号电荷。例如在利用空穴作为信号电荷的情况下，通过使对置电极12的电位比像素电极11高，能够通过像素电极11选择性地捕集空穴。以下，例示利用空穴作为信号电荷的情况。此外，也能够利用电子作为信号电荷，在该情况下，使对置电极12的电位比像素电极11低即可。通过对置电极12与像素电极11之间被施加恰当的偏置电压，与对置电极12对置的像素电极11捕集在光电转换层15中通过光电转换而产生的正及负的电荷之中的一方。
光电转换层15接受入射的光并产生空穴-电子对。光电转换层15包含多个碳纳米管。多个碳纳米管吸收向光电转换层15入射的光的特定的波长范围，产生空穴-电子对。用于提供波长选择性的多个碳纳米管的手征性选定既可以按多个像素10中的每个像素不同，也可以在全部像素10中相同。
在像本实施方式所涉及的摄像装置100那样将光电转换层15层叠于电路基板上方的构成中，与CMOS(互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor))图像传感器不同，能够选择与构成电路基板的Si等不同的材料构成光电转换部13，因此能够得到如下效果：能够实现不依赖于电路基板所具有的波长特性的摄像。
电子阻碍层16具有如下功能：抑制作为与信号电荷相反的电荷的电子从相邻的像素电极11向光电转换层15移动，并且将作为在光电转换层15中产生的信号电荷的空穴向电极输送。由此，抑制了摄像装置的暗电流。电子阻碍层16的材料例如是p型半导体，具体而言，可以举出由镍氧化物、氧化铜、氧化铬、氧化钴、氧化钛、氧化锌等无机材料构成的半导体，但不限定于此。p型半导体也可以是由在金属氧化物或者金属氮化物中掺杂了杂质的无机材料构成的p型半导体，具体而言，例如也可以是在硅氧化物中掺杂了磷、砷或者锑等而成的膜等。电子阻碍层16的材料也可以使用由空穴输送性有机化合物等有机材料构成的半导体。
受体层17具有从光电转换层15接受作为与信号电荷相反的电荷的电子并向对置电极12输送的功能。受体层17的材料例如是富勒烯或者富勒烯衍生物。
光电转换层15与受体层17为平面异质型的接合，在光电转换层15与受体层17的界面处取出电子，通过被施加的电压将光电转换层15中残留的空穴向像素电极11侧捕集。
在本实施方式中，叙述了在从光电转换层15积蓄空穴作为信号电荷并进行读出的情况下设置用于减小暗电流的电子阻碍层16的构造。反之在积蓄电子作为信号电荷并进行读出的情况下，替代电子阻碍层16而使用空穴阻碍层，并替代受体层17而使用供体层即可。空穴阻碍层具有如下功能：抑制空穴从相邻的像素电极11向光电转换层15移动，并且将光电转换层15中产生的电子向电极输送。供体层具有从光电转换层15接受空穴并向对置电极12输送的功能。
此外，本实施方式的光电转换部13也可以不包括电子阻碍层16及受体层17。如果入射到光电转换层15的光在碳纳米管内部产生空穴-电子对，产生的信号电荷在被收集到在正下层叠的像素电极11之前，在与碳纳米管的圆周方向垂直的方向即碳纳米管的长度方向上移动，则有可能导致向相邻像素的混色及分辨能力的降低。在光电转换层15与像素电极11间没有受体层17的情况下，该影响可能显著地表现出来。在本实施方式中，详细如后所述，即使在碳纳米管内产生的信号电荷在碳纳米管的长度方向上移动，由于限制了碳纳米管的长度，因此也能够减小向相邻像素的混色及分辨能力的降低。
另外，在图3所示的例子中，设为光电转换层15与受体层17分离的平面异质构造，但也可以使用将光电转换层15的材料与受体层17的材料混合而成的体异质构造的光电转换层，通过设为体异质构造，能够提高电荷取出效率，提高灵敏度。
进而，在图3中，也可以在对置电极12之下，层叠对作为信号电荷的空穴的移动进行限制的空穴阻碍层，从而减小从对置电极12侧的空穴注入所引起的暗电流。
接下来，关于本实施方式所涉及的光电转换层所包含的碳纳米管的详细情况进行说明。
图4是表示本实施方式所涉及的摄像装置的光电转换部13a的截面构造的概略截面图。此外，图4是以说明碳纳米管为目的的图，因此图中在对置电极12与像素电极11a、11b之间仅具有光电转换层15，而省略了用于从光电转换层15引出电荷的供体层或者受体层、以及用于减小与来自像素电极11的信号电荷相反的电荷的注入所引起的暗电流的电子阻碍层或者空穴阻碍层的图示。另外，在图4中也表示了层间绝缘层50的一部分。在以下的示出光电转换部的截面构造的各概略截面图中，关于光电转换部及层间绝缘层的一部分以外的构成并未图示，但关于光电转换部以外的构成，与图3所示的像素10的构成是相同的。
在图4中，图示了相互相邻的2个像素10a及10b。像素10a是第1像素的一例，像素10b是第2像素的一例。
如图4所示，相邻的2个像素10a及10b各自包括：供入射光透射的对置电极12、与对置电极12对置的像素电极11a、11b、以及被夹在对置电极12与像素电极11a、11b之间的光电转换层15。具体而言，对置电极12及光电转换层15跨相邻的2个像素10a及10b形成。
另外，相邻的2个像素10a及10b各自具备个别的像素电极11a及11b。层间绝缘层50被埋入在2个个别的像素电极11a及11b之间。也就是说，相邻的2个像素10a及10b各自的像素电极11a及11b隔着层间绝缘层50的绝缘性材料被相互分离。在图4中，表示了像素10a的像素电极11a对捕集区域10a1的范围的信号电荷进行捕集，且像素10b的像素电极11b对捕集区域10b1的范围的信号电荷进行捕集的情况。
像素10a及10b的光电转换层15包含多个碳纳米管。此外，在图4中，仅图示了多个碳纳米管之中的1个碳纳米管60a，省略了其他碳纳米管。例如也可以是，在像素电极11a及11b正上的光电转换层15中也存在碳纳米管。
在像素10b内的光电转换层15中有像素缺陷Y的情况下，像素缺陷Y可能成为造成白斑产生的常温热激发的暗电流等的电荷的产生源。为了不将像素缺陷Y中产生的电荷所引起的暗电流等漏电流向像素10a导入，本实施方式所涉及的摄像装置如图4所示，光电转换层15中的至少1个碳纳米管60a的长度A比平面图中的像素10a的像素电极11a与像素10b的像素电极11b之间的间隔B短。也就是说，像素10a中的光电转换层15所包含的多个碳纳米管，包括至少1个满足长度A＜间隔B的碳纳米管。满足长度A＜间隔B的碳纳米管由于长度A短，因此不会跨平面图中的像素电极11a与像素电极11b的间隔B配置。此外，像素10a中的光电转换层15所包含的碳纳米管，是至少一部分被包含在像素10a中的光电转换层15中的碳纳米管。
像素10b中的光电转换层15所包含的多个碳纳米管也可以包括至少1个满足长度A＜间隔B的碳纳米管。
白斑由于大量电荷的产生而发生，因此通过将产生的电荷捕集到像素电极11b等难以防止漏电流向相邻的像素10a导入。但是，本实施方式所涉及的像素10a通过在光电转换层15中包含多个碳纳米管之中的1个以上的满足长度A＜间隔B的碳纳米管，即使在除了该碳纳米管以外的碳纳米管不满足长度A＜间隔B，而造成白斑的漏电流从相邻的像素10b导入的情况下，也能够根据明时与暗时的信号电荷量的差量，取得该碳纳米管所产生的信号电荷。因此，通过将根据差量取得的信号电荷用作摄像的信号电荷进行校正，即使在相邻的像素10b是白斑像素的情况下，也能够抑制白斑像素的扩大。也就是说，通过相邻的2个像素10a及10b之中的至少一方的像素中的光电转换层15所包含的多个碳纳米管包括至少1个满足长度A＜间隔B的碳纳米管，抑制了白斑像素的扩大，实现了白斑像素少的高画质的摄像装置。
另外，碳纳米管由于电荷的传导率高，通常的信号电荷也在碳纳米管内移动，但像素10a通过在光电转换层15中包含多个碳纳米管之中的1个以上的满足长度A＜间隔B的碳纳米管，信号电荷不容易从相邻的像素10b导入。因此，能够抑制相邻的像素10a及10b间的混色。
如上，通过本实施方式的摄像装置，像素10b中产生的漏电流不容易被导入至相邻的像素10b，因此能够抑制白斑从像素10b向像素10a等相邻像素扩大。另外，还能够抑制将像素10b中产生的信号电荷向相邻的像素10a等导入，换言之能够抑制分辨率降低及混色。
另外，多个像素10之中的包括包含至少1个满足长度A＜间隔B的碳纳米管的光电转换层15的像素的数量，也可以是多个像素10的数量的50％以上。由此，能够将多个像素10之中的半数以上的像素根据差量取得的信号电荷用作摄像的信号电荷，也抑制了混色，因此作为表现摄像装置的光学性的分辨能力的指标的MTF(调制传递函数(ModulatedTransfer Function))成为0.5以上。MTF是通过0至1来表现的指标，数值越大则表示光学性的分辨能力越高。在MTF是0.5以上的情况下，能够通过图像处理等进行直线的识别等，因此实现了高画质的摄像装置。
另外，多个像素10之中的包括包含至少1个满足长度A＜间隔B的碳纳米管的光电转换层15的像素的数量，也可以是多个像素10的数量的80％以上。由此，能够将多个像素10之中的80％以上的像素根据差量取得的信号电荷用作摄像的信号电荷，也抑制了混色，因此成为摄像装置作为焦平面阵列能够以视觉辨认的画质。
另外，多个像素10之中的包括包含至少1个满足长度A＜间隔B的碳纳米管的光电转换层15的像素的数量也可以是多个像素10的数量的90％以上。由此，能够将多个像素10之中的90％以上的像素根据差量取得的信号电荷用作摄像的信号电荷，也抑制了混色，因此作为表现摄像装置的分辨能力的指标的MTF成为0.9以上。因此，不进行图像处理等后处理就维持了高分辨能力，实现了更高画质的摄像装置。
另外，多个像素10中包含的全部光电转换层15所包含的多个碳纳米管中的满足长度A＜间隔B的碳纳米管的含有率，也可以是50％以上。此外，上述含有率是相对于全部多个碳纳米管的数量的、满足长度A＜间隔B的碳纳米管的数量。由此，在多个像素10的各光电转换层15包含大致相同数量的碳纳米管的情况下，多个像素10之中的包括包含至少1个满足长度A＜间隔B的碳纳米管的光电转换层15的像素的数量成为多个像素10的数量的50％以上，容易实现能够得到上述效果的摄像装置。进而，在光电转换层15中多个碳纳米管均匀地分散的情况下，能够期待包含至少1个满足长度A＜间隔B的碳纳米管的像素的比例更多，因此实现了高画质的摄像装置。
另外，多个像素10中包含的全部光电转换层15所包含的多个碳纳米管中的满足长度A＜间隔B的碳纳米管的含有率，也可以是80％以上。由此，在多个像素10的各光电转换层15包含大致相同数量的碳纳米管的情况下，多个像素10之中的包括包含至少1个满足长度A＜间隔B的碳纳米管的光电转换层15的像素的数量成为多个像素10的数量的80％以上，容易实现能够得到上述效果的摄像装置。进而，在光电转换层15中多个碳纳米管均匀地分散的情况下，能够期待包含至少1个满足长度A＜间隔B的碳纳米管的像素的比例更多，因此实现了高画质的摄像装置。
另外，多个像素10中包含的全部光电转换层15所包含的多个碳纳米管中的满足长度A＜间隔B的碳纳米管的含有率，也可以是90％以上。由此，在多个像素10的各光电转换层15包含大致相同数量的碳纳米管的情况下，多个像素10之中的包括包含至少1个满足长度A＜间隔B的碳纳米管的光电转换层15的像素的数量成为多个像素10的数量的90％以上，容易实现能够得到上述效果的摄像装置。进而，在光电转换层15中多个碳纳米管均匀地分散的情况下，能够期待包含至少1个满足长度A＜间隔B的碳纳米管的像素的比例更多，因此实现了高画质的摄像装置。
另外，光电转换层15之中的在平面图中位于像素10a的像素电极11a与像素10b的像素电极11b之间的第2部分也可以比在平面图中位于像素10a的像素电极11a上的第1部分包含更多的满足长度A＜间隔B的碳纳米管。由此，即使作为满足长度A＜间隔B的碳纳米管的含有率相同的光电转换层15，长度A无法跨间隔B配置的碳纳米管更容易存在于平面图中的像素10a的像素电极11a与像素10b的像素电极11b之间的光电转换层中。因此，更好地抑制了白斑像素向相邻的像素扩大以及相邻的像素间的混色。例如，通过区别涂布包含不同长度的碳纳米管的墨水来形成光电转换层15等，能够在光电转换层15中，在平面图中的像素电极11a上的光电转换层与平面图中的像素电极11a和像素电极11b之间的光电转换层中配置不同长度的碳纳米管。
在此，关于碳纳米管的长度进行说明。图5是用于说明本实施方式所涉及的碳纳米管的长度的示意图。本说明书中的碳纳米管60的长度A不是碳纳米管自身的两末端之间的有效长度，而如图5的部分(a)所示，设为沿着平面图中的像素电极11c和像素电极11d被排列的方向即排列方向的碳纳米管60的长度。在图5的部分(a)所示的例子中，像素电极11c和像素电极11d的排列方向，与碳纳米管60的长度方向是相同的，碳纳米管60的末端间的直线距离与长度A是相同的。另外，如图5的部分(b)所示，在碳纳米管60的长度方向相对于像素电极11c和像素电极11d的排列方向倾斜的情况下，长度A比碳纳米管60的末端间的直线距离短。
本实施方式所涉及的光电转换层15例如通过在像素电极11等的上表面涂布包含碳纳米管的墨水等而被制造。碳纳米管的长度A既可以通过对制造光电转换层15时使用的墨水所包含的碳纳米管自身的有效长度进行调整从而设为目标长度A，也可以如图5的部分(a)及部分(b)所示，在相同的有效长度的碳纳米管中，通过对光电转换层15中的相对于像素电极的排列方向的碳纳米管的长度方向进行控制，从而设为目标长度A。另外，在图5的部分(a)及部分(b)中，说明了长度A根据平面图中的碳纳米管的长度方向而变化，而在截面图中，碳纳米管的长度方向相对于像素电极的排列方向越倾斜，则长度A越短。
光电转换层15中的碳纳米管的长度方向相对于像素电极的排列方向的倾斜，能够利用各种各样的方法进行控制，例如，通过对包含碳纳米管的墨水进行涂布时的旋转涂布的旋转速度或者粘性，能够简易地进行控制。具体而言，通过使得在将包含碳纳米管的墨水向像素电极11等的上表面滴下后的旋转涂布的旋转速度成为高速，碳纳米管的长度方向容易朝向与层叠方向垂直的方向。反之，通过使包含碳纳米管的墨水的粘性变高，或者将旋转涂布的旋转速度控制为低速，碳纳米管的长度方向容易朝向层叠方向。上述的旋转速度的高速或者低速是相对于某基准状态的相对性的速度，根据包含碳纳米管的墨水的粘性及作为目标的膜厚决定。
作为对碳纳米管自身的有效长度进行调整的方法，既可以从能够获得的碳纳米管中选择目标长度的碳纳米管，也可以获得比目标长度长的碳纳米管并通过搅拌等将碳纳米管截断，来对碳纳米管的长度进行调整。另外，一般性的碳纳米管是各种长度的碳纳米管的混合物，因此也可以通过过滤等来区分取得目标长度的碳纳米管。另外，也可以利用微等离子体CVD(化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition))法、碳渗透法或者SiC表面分解法等公知的方法合成目标长度的碳纳米管。
另外，本实施方式所涉及的摄像装置也可以不是使碳纳米管60的长度A比图4所示的间隔B短，而是如图5的部分(c)所示，使1个碳纳米管60中在空间上最为远离的2个位置间的直线距离C比图4所示的间隔B短。也就是说，图4所示的像素10a中的光电转换层15所包含的多个碳纳米管也可以包括至少1个满足直线距离C＜间隔B的碳纳米管。由此，无论光电转换层15中的碳纳米管以何种方向配置，在光电转换层15中都包含至少1个不跨相邻的2个像素间配置的碳纳米管。因此，抑制了白斑像素向相邻的像素扩大以及相邻的像素间的混色。因此，容易实现高画质的摄像装置。
另外，在图5的部分(c)所示的例子中，碳纳米管60的末端间的直线距离与在空间上最为远离的2个位置间的直线距离C是相同的。另一方面，如图5的部分(d)所示，在碳纳米管61是以2个末端接近的方式弯曲的形状的情况下，在空间上最为远离的2个位置间的直线距离C比碳纳米管61的末端间的距离长。
接下来，关于相邻的2个像素的间隔B进行说明。图6A是表示本实施方式所涉及的摄像装置的像素电极的平面布局的平面图。如图6A所示，多个像素电极11e1、11e2、11e3、11e4、11e5、11e6、11e7、11e8、11e9以矩阵状排列配置。在多个像素电极以矩阵状配置的情况下，相邻的2个像素的像素电极11e5及11e6等、在横向或者纵向上相邻的2个像素的像素电极的间隔B1最短。另外，相邻的2个像素的像素电极11e4及11e8等、在倾斜45度方向上相邻的2个像素的像素电极的间隔B2比间隔B1长。此外，像在倾斜45度方向上相邻的2个像素的像素电极11e4及11e8的情况那样、成为根据位置而间隔不同的像素电极排列的情况下的间隔，是相邻的2个像素电极的最接近部分的间隔。
关于图4所示对减小混色等产生影响的间隔B，与碳纳米管被配置之处相应地，也可以存在图6A所示的排列方向设为横向而使用像素电极11e5与像素电极11e6之间的间隔B1的情况、以及排列方向设为倾斜45度方向而使用像素电极11e4与像素电极11e8之间的间隔B2的情况。
进而，假设在像素电极11e5及11e6各自的上层，设置有滤色器、带通滤波器或者长通滤波器等光学滤波器(滤光器)，而且像素电极11e5上及11e6上各自配置的光学滤波器的光学特性相同，则即使在碳纳米管的长度A比像素电极11e5与像素电极11e6之间的间隔B1长的情况下，与配置了具有不同光学特性的光学滤波器的相邻的像素间相比，也减轻了混色的程度。另一方面，在具有不同光学特性的光学滤波器被配置在多个像素电极上那样的情况下，可以与被设置了具有不同光学特性的光学滤波器的像素的像素电极的间隔相应地，设定碳纳米管的长度A。例如，在像素电极11e4及11e8各自的上层，配置了具有不同光学特性的光学滤波器那样的情况下，相对于在该倾斜方向上相邻的间隔B2，规定碳纳米管的长度A即可。
此外，像素电极的平面图形状不特别进行限定。例如，像素电极既可以是圆形，也可以是正六边形或正八边形等正多边形。另外，多个像素电极的配置也不特别进行限定，例如也可以配置为像素电极在倾斜方向上排列。
图6B、图6C及图6D是用于说明像素电极的间隔的表示像素电极的平面布局的例子的平面图。例如，如图6B所示，在平面图形状是正八边形的像素电极111a以矩阵状排列配置的情况下，在倾斜45度方向上相邻的像素电极111a的间隔B4比在横向上相邻的像素电极111a的间隔B3长。另外，例如，如图6C所示，在平面图形状是正八边形的像素电极111b以形成在倾斜45度方向上排列的列的方式排列的情况下，在横向上相邻的像素电极111b的间隔B6比在倾斜45度方向上相邻的像素电极111b的间隔B5长。另外，例如，如图6D所示，在平面图形状是正八边形，大的像素电极111L与小的像素电极111S以矩阵状交替配置的情况下，在倾斜45度方向上相邻的像素电极111L彼此的间隔B8比在横向上相邻的像素电极111L与像素电极111S的间隔B7长。
如上，如图6A至图6D所示，作为像素电极的间隔，例如可以使用像素电极排列的方向的间隔B1至B8中的任一个。也可以与碳纳米管被配置之处相应地，使用任何排列方向的像素电极的间隔。
接下来，关于本实施方式的别的例子所涉及的摄像装置进行说明。图7是表示本实施方式的别的例子所涉及的摄像装置的光电转换部的截面构造的概略截面图。在图7的部分(a)中，表示了相互相邻的2个像素10c及10d中形成的光电转换部13b，在图7的部分(b)中，表示了相互相邻的2个像素10e及10f中形成的光电转换部13c。另外，在图7的部分(a)及部分(b)中也表示了层间绝缘层50的一部分。图7的部分(a)及部分(b)各自所示的光电转换部13b及13c与图4所示的光电转换部13a相比，不同点在于，像素电极捕集信号电荷的范围即捕集区域较大。像素10c及10e是第1像素的一例，像素10d及10f是第2像素的一例。此外，在图7的部分(a)及部分(b)中，图示了多个碳纳米管之中的仅1个碳纳米管60b或者60c，省略了其他碳纳米管。
通过对置电极与像素电极之间被施加的电压所产生的电场，能够在某种程度上对光电转换层中产生的信号电荷被像素电极捕集的范围进行调整。在图7的部分(a)所示的像素10c及10d的情况下，像素10c的像素电极11f对捕集区域10c1的范围的信号电荷进行捕集，像素10d的像素电极11g对捕集区域10d1的范围的信号电荷进行捕集。在光电转换部13b中，捕集区域10c1与捕集区域10d1的边界是像素电极11f及11g的间隔B的中央。此时，作为像素电极11f及11g的初始电位的复位电压被假定为相等。
因此，为了不将在像素10d的像素电极11g上的像素缺陷Y中产生的电荷所引起的漏电流向相邻的像素10c导入，如图7的部分(a)所示，像素10c中的光电转换层15所包含的多个碳纳米管可以包括至少1个其长度A比像素电极11f及11g的间隔B的一半B/2短的碳纳米管60b。由此，在像素10c的光电转换层15中，包含不从相邻的像素10d的像素电极11g上的光电转换层15导入漏电流等的碳纳米管60b，因此抑制了白斑像素的扩大及相邻的像素间的混色。另外，像素10c中的光电转换层15所包含的多个碳纳米管也可以包括至少1个直线距离C比像素电极11f及11g的间隔的一半B/2短的碳纳米管。
另外，为了使碳纳米管的长度A被允许的长度变长，可以如图7的部分(b)所示，使像素电极11h及11i的大小比图7的部分(a)所示的像素电极11g及11h小。一般而言，使层叠型摄像装置的像素电极的大小变小，会缩小信号电荷的捕获范围，因此导致灵敏度降低，但在光电转换层中包含碳纳米管的层叠型摄像装置中，碳纳米管自身为长形状，因此能够使信号电荷的捕获范围比像素电极的大小更大。因此，也可以如图7的部分(b)所示，使碳纳米管60c的长度A比像素电极11h及11i的宽度长。另外，碳纳米管60c的长度A也可以比像素电极11h及11i的间隔的一半B/2短。另外，像素电极11h及11i的宽度既可以比像素电极11h及11i的间隔B短，也可以比像素电极11h及11i的间隔的一半B/2短。
接下来，关于碳纳米管的长度所带来的别的影响进行说明。图8是用于说明光电转换层的平坦性的截面示意图。在图8的部分(a)中，表示了光电转换层80a所包含的碳纳米管81a的长度较长的情况下的例子，在图8的部分(b)中，表示了光电转换层15所包含的碳纳米管60d的长度较短的情况下的例子。在制造具有包含碳纳米管的光电转换层的摄像装置时，为了提高灵敏度，也可以以多次或者多层反复涂布包含碳纳米管的墨水，来提高光电转换层中的碳纳米管的浓度。此时，在溶剂中分散的碳纳米管具有刚性而且长形状的特性，因此如图8的部分(a)所示，在包含比像素电极11的大小及间隔长、即长度A＞间隔B的碳纳米管81a的光电转换层80a的情况下，干燥过程后的光电转换层80a的表面形状成为起伏大的形状。光电转换层80a的起伏的周期比像素间距大，造成作为按每个像素不同的灵敏度而被观测到的灵敏度不均。相对于此，如图8的部分(b)所示，通过在光电转换层15中包含长度A比相邻的像素电极11的间隔B短的碳纳米管60d，光电转换层15的起伏的周期减小到像素间距以下。由此，能够得到如下效果：能够减小每个像素的灵敏度不均。进而，在碳纳米管60d的在空间上最为远离的2个位置间的直线距离C比相邻的像素电极11的间隔B短的情况下，也减小了光电转换层15的表面形状的起伏的大小，容易将光电转换层15上的对置电极等平坦地层叠。
(实施方式2)
接下来，关于实施方式2进行说明。在实施方式2中，与实施方式1的区别点在于，在光电转换层内具备间隔壁。以下，以与实施方式1的区别点为中心进行说明，省略或者简化共通点的说明。
首先，关于用于说明实施方式2的比较例1所涉及的摄像装置进行说明。图9是表示比较例所涉及的摄像装置的光电转换部90的截面构造的概略截面图。在图9中，图示了相互相邻的2个像素70c及70d。此外，在图9中，表示了光电转换层80b与对置电极12被分离的状态。
如图9所示，像素70c及70d各自具备：供入射光透射的对置电极12、与对置电极12对置的像素电极11j、11k、以及被夹在对置电极12与像素电极11j、11k之间的光电转换层80b。另外，像素70c及70d各自具备个别的像素电极11j及11k。
光电转换层80b包含多个碳纳米管。此外，在图9中，图示了多个碳纳米管之中的仅1个碳纳米管81b，省略了其他碳纳米管。
在平面图中的像素70c及70d、以及省略了图示的其他多个像素各自之间的光电转换层80b内，设置有位于分别隔着像素电极11j及11k的位置的间隔壁18。碳纳米管81b的长度A，比位于像素电极11j的左侧的间隔壁18的第1部分与位于像素电极11j的右侧的间隔壁18的第2部分之间的间隔D长。
像这样，为了在光学上或电气上避免混色，在按每个像素设置间隔壁18、而且碳纳米管81b的长度A比平面图中的位于像素电极11j的左侧的间隔壁18的第1部分与位于像素电极11j的右侧的间隔壁18的第2部分之间的间隔D长的情况下，如图9所示，产生碳纳米管81b越过间隔壁18而导致间隔壁18上的平坦性受损的课题。另外，还产生碳纳米管81b附着在间隔壁18上，与相邻像素相连而导致间隔壁18防止混色的效果降低的课题。
接下来，关于本实施方式所涉及的摄像装置，使用图10进行说明。图10是表示本实施方式所涉及的摄像装置的光电转换部13d的截面构造的概略截面图。另外，在图10中也表示了层间绝缘层50的一部分。在图10中，图示了相互相邻的2个像素10g及10h。
如图10所示，像素10g及10h各自包括：供入射光透射的对置电极12、与对置电极12对置的像素电极11m、11n、以及被夹在对置电极12与像素电极11m、11n之间的光电转换层15a。对置电极12及光电转换层15a跨相邻的2个像素10g及10h形成。
另外，像素10g及10h各自具备个别的像素电极11m及11n。层间绝缘层50被埋入在2个个别的像素电极11m及11n之间。也就是说，相邻的2个像素10g及10h各自的像素电极11m及11n隔着层间绝缘层50的绝缘性材料被相互分离。
像素10g及10h的光电转换层15a包含多个碳纳米管。此外，在图10中，图示了多个碳纳米管之中的仅1个碳纳米管60e，省略了其他碳纳米管。
在平面图中的像素10g及10h、以及省略了图示的其他多个像素各自之间的光电转换层15a内，设置有在平面图中位于分别隔着与各像素对应的像素电极11m及11n的位置的间隔壁18。像素10g中的光电转换层15a所包含的碳纳米管60e的长度A，比沿着像素电极11m及11n的排列方向的位于像素电极11m的左侧的间隔壁18的第1部分与位于像素电极11m的右侧的间隔壁18的第2部分之间的间隔D短。也就是说，像素10g中的光电转换层15a所包含的多个碳纳米管包括满足长度A＜间隔D的碳纳米管60e。像素10h中的光电转换层15a所包含的多个碳纳米管也可以包括满足长度A＜间隔D的碳纳米管60e。
间隔壁18由电阻比光电转换层15a大且电荷的传导率比光电转换层15a低的材料形成。由此，抑制了信号电荷在相邻的像素10g及10h间的移动，因此抑制了相邻的像素10g及10h间的混色。作为间隔壁18的材料，能够使用电阻率比包含碳纳米管的光电转换层15a高的材料。作为间隔壁18的材料，例如可以使用SiO 2、AlO或者SiN等绝缘性材料。此外，作为间隔壁18的材料，不限于绝缘性材料，只要是电阻比光电转换层15a大的材料即可，因此能够与需要的物性相应地从广泛的材料中选择。例如，在形成间隔壁18及光电转换层15a之后设置CMP(化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing))等平坦化工序的情况下，间隔壁18及光电转换层15a的硬度对平坦性带来影响，因此将具有恰当的硬度的材料用于间隔壁18即可。
像这样，通过具备按每个像素设置间隔壁18以在光学上或电气上抑制混色的构造，并使碳纳米管60e的长度A比位于像素电极11m的左侧的间隔壁18的第1部分与位于像素电极11m的右侧的间隔壁18的第2部分之间的间隔D短，从而碳纳米管60e不容易附着在间隔壁18上，间隔壁18防止混色的效果容易显现出来。另外，碳纳米管60e不容易越过间隔壁18，提高了间隔壁18上的平坦性。由此，在位于光电转换层15a上侧的层的成膜、例如对置电极12的成膜中，提高了平坦性及厚度的均匀性。通过提高对置电极12的平坦性，按每个像素从对置电极12朝向像素电极11m及11n施加电压之处的光电转换部13d的膜厚变得均匀，减小了灵敏度不均。另外，在对置电极12的厚度根据每个像素而不同的情况下，对置电极12的电阻值产生偏差。通过使对置电极12的膜厚变得均匀，能够得到如下等效果：减小了与摄像装置的动作相应地变更对置电极的电位的情况下的时间常数偏差，减小了摄像装置间偏差，以及提高了成品率。
此外，在图10中，在间隔壁18上也配置有光电转换层15a，但也可以在间隔壁18上不存在光电转换层15a，而形成有对置电极12。另外，在图10中，位于像素电极11m的左侧的间隔壁18的第1部分与位于像素电极11m的右侧的间隔壁18的第2部分之间的间隔D，与像素电极11m的宽度是相同的，但间隔D与像素电极11m的宽度也可以不同。例如，通过使间隔D比像素电极11m的宽度大，能够使光电转换层15a中发挥功能的区域变大而提高灵敏度，并且允许的碳纳米管60e的长度A也变长。另外，在图10中，碳纳米管60e的长度A比像素电极11m及11n的间隔长，但碳纳米管60e的长度A也可以比像素电极11m及11n的间隔短。
另外，与实施方式1同样，多个像素之中的包括包含至少1个满足长度A＜间隔D的碳纳米管的光电转换层的像素的数量既可以是多个像素的数量的50％以上，也可以是80％以上，也可以是90％以上。
另外，多个像素中包括的全部光电转换层15a所包含的多个碳纳米管中的满足长度A＜间隔D的碳纳米管的含有率既可以是50％以上，也可以是80％以上，也可以是90％以上。
(实施方式3)
接下来，关于实施方式3进行说明。
图11是表示本实施方式所涉及的相机系统600的构造的框图。相机系统600具备透镜光学系统601、摄像装置602、系统控制器603和相机信号处理部604。
透镜光学系统601例如包含自动调焦用透镜、变焦用透镜及光阑。透镜光学系统601使光聚光于摄像装置602的摄像面。经过了透镜光学系统601的光向光电转换部13入射，被进行光电转换，产生信号电荷。由读出电路30读出信号电荷，并输出摄像信号。作为摄像装置602，可以使用实施方式1或者2所涉及的摄像装置。读出电路30例如由图2所示的各电路等构成。
系统控制器603对相机系统600整体进行控制。系统控制器603例如能够通过微型计算机实现。
相机信号处理部604作为对来自摄像装置602的输出信号进行处理的信号处理电路发挥功能。相机信号处理部604例如进行伽玛校正、颜色插值处理、空间插值处理、自动白平衡、距离计测运算、波长信息分离等处理。相机信号处理部604例如能够通过DSP(数字信号处理器(Digital Signal Processor))等实现。
根据本实施方式所涉及的相机系统600，通过利用实施方式1或者2所涉及的摄像装置，能够提供高画质的摄像。
(其他实施方式)
以上，关于1个或者多个方式所涉及的摄像装置，基于实施方式进行了说明，但本公开不限定于这些实施方式。只要不脱离本公开的主旨，对本实施方式施加了本领域技术人员所想到的各种变形而得到的方式、以及对不同实施方式中的构成要素进行组合而构筑的方式，都包含在本公开的范围内。
例如，摄像装置也可以是具备包括不包含多个碳纳米管的光电转换层的像素、且包括包含多个碳纳米管的光电转换层的像素与包括不包含多个碳纳米管的光电转换层的像素被排列而成的摄像装置。
另外，例如，在光电转换层中，除了碳纳米管以外，也可以包含有机半导体等其他光电转换材料、以及用于提高碳纳米管的分散性的半导体性聚合物等。
工业实用性
本公开所涉及的摄像装置能够适用于医疗用相机、监视用相机、车载用相机、测距相机、显微镜相机、无人机用相机、机器人用相机等各种相机系统及传感器系统。
附图标记说明：
10、10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h、70a、70b、70c、70d 像素
10a1、10b1、10c1、10d1 捕集区域
11、11a、11b、11c、11d、11e1、11e2、11e3、11e4、11e5、11e6、11e7、11e8、11e9、11f、11g、11h、11i、11j、11k、11m、11n、111a、111b、111L、111S 像素电极
12 对置电极
13、13a、13b、13c、13d、90 光电转换部
14 信号检测电路
15、15a、80、80a、80b 光电转换层
16 电子阻碍层
17 受体层
18 间隔壁
19 滤色器层
20 半导体基板
20t 元件分离区域
24 信号检测晶体管
24d、24s、26s、28d、28s 杂质区域
24g、26g、28g 栅极电极
26 地址晶体管
28 复位晶体管
30 读出电路
32 电压供给电路
34 复位电压源
36 垂直扫描电路
37 列信号处理电路
38 水平信号读出电路
40 电源线
41 电荷积蓄节点
44 复位电压线
46 地址控制线
47 垂直信号线
48 复位控制线
49 水平共通信号线
50、51 层间绝缘层
52 插塞
53 布线
54、55 接触插塞
56 布线层
60、60a、60b、60c、60d、60e、61、81、81a 碳纳米管
100、602 摄像装置
600 相机系统
601 透镜光学系统
603 系统控制器
604 相机信号处理部

Claims (12)

1.一种摄像装置，
所述摄像装置具备多个像素，
所述多个像素中的各个像素包括：
供入射光透射的对置电极；
与所述对置电极对置的像素电极；以及
光电转换层，位于所述对置电极与所述像素电极之间，且包含多个碳纳米管，
所述多个像素包括第1像素、以及与所述第1像素相邻的第2像素，
所述第1像素的所述像素电极及所述第2像素的所述像素电极被相互分离，
在将沿着所述第1像素的所述像素电极和所述第2像素的所述像素电极被排列的方向的碳纳米管的长度设为A，将沿着该方向的所述第1像素的所述像素电极与所述第2像素的所述像素电极之间的间隔设为B时，
从由所述第1像素及所述第2像素构成的组中选择的至少一方的像素中的所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管，包括至少1个满足A＜B的第1碳纳米管。
2.如权利要求1所述的摄像装置，
所述多个像素之中的包含至少1个所述第1碳纳米管的像素的数量，是所述多个像素的数量的50％以上。
3.如权利要求1所述的摄像装置，
所述多个像素之中的包含至少1个所述第1碳纳米管的像素的数量，是所述多个像素的数量的80％以上。
4.如权利要求1所述的摄像装置，
所述多个像素之中的包含至少1个所述第1碳纳米管的像素的数量，是所述多个像素的数量的90％以上。
5.如权利要求1所述的摄像装置，
所述多个像素中包括的全部所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管中的所述第1碳纳米管的含有率是50％以上。
6.如权利要求1所述的摄像装置，
所述多个像素中包括的全部所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管中的所述第1碳纳米管的含有率是80％以上。
7.如权利要求1所述的摄像装置，
所述多个像素中包括的全部所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管中的所述第1碳纳米管的含有率是90％以上。
8.如权利要求1所述的摄像装置，
所述光电转换层之中的在平面图中位于所述第1像素的所述像素电极与所述第2像素的所述像素电极之间的第2部分比在平面图中位于所述第1像素的所述像素电极上的第1部分，包含更多的所述第1碳纳米管。
9.如权利要求1所述的摄像装置，
从由所述第1像素及所述第2像素构成的组中选择的至少一方的像素中的所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管，包括至少1个满足A＜(B/2)的第2碳纳米管。
10.如权利要求1所述的摄像装置，
在将1个碳纳米管中在空间上最为远离的2个位置间的直线距离设为C时，
从由所述第1像素及所述第2像素构成的组中选择的至少一方的像素中的所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管，包括至少1个满足C＜B的第3碳纳米管。
11.如权利要求10所述的摄像装置，
从由所述第1像素及所述第2像素构成的组中选择的至少一方的像素中的所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管，包括至少1个满足C＜(B/2)的第4碳纳米管。
12.一种摄像装置，具备：
多个像素；以及
间隔壁，
所述多个像素中的各个像素包括：
供入射光透射的对置电极；
与所述对置电极对置的像素电极；以及
光电转换层，位于所述对置电极与所述像素电极之间，且包含多个碳纳米管，
所述多个像素各自的所述像素电极被相互分离，
所述间隔壁被配置在所述光电转换层内，而且在平面图中以隔着所述像素电极的方式位于所述多个像素间，
在将沿着所述多个像素各自的所述像素电极被排列的方向的碳纳米管的长度设为A，将沿着该方向的所述间隔壁的第1部分与隔着所述像素电极与所述第1部分相邻的所述间隔壁的第2部分之间的间隔设为D时，
所述多个像素之中的1个像素中的所述光电转换层所包含的所述多个碳纳米管包括至少1个满足A＜D的碳纳米管。
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