CN117652031A

CN117652031A - 摄像元件和摄像装置

Info

Publication number: CN117652031A
Application number: CN202280049904.6A
Authority: CN
Inventors: 齐藤阳介; 菅野雅人; 服部真之介; 小林一; 塚本竹雄; 中込湧士郎; 高桥千明; 稲叶未华; 须田洋辅; 福原庆; 茂木英昭
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp; Sony Group Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp; Sony Group Corp
Priority date: 2021-07-28
Filing date: 2022-03-16
Publication date: 2024-03-05
Also published as: DE112022003779T5; WO2023007822A1; JPWO2023007822A1

Abstract

根据本发明的一个实施方案的摄像元件设置有：第一电极；与所述第一电极相对设置的第二电极；有机层，所述有机层布置在所述第一电极与所述第二电极之间，并且至少包括光电转换层；以及第一半导体层，所述第一半导体层布置在所述第二电极与所述有机层之间并且具有4.5eV以上且6.0eV以下的电子亲和力，同时包含第一含碳化合物和第二含碳化合物，所述第一含碳化合物具有大于4.8eV的电子亲和力或大于所述第二电极的功函数的电子亲和力，所述第二含碳化合物具有大于5.5eV的电离电位。

Description

摄像元件和摄像装置

技术领域

本发明涉及例如使用有机材料的摄像元件以及包括所述摄像元件的摄像装置。

背景技术

近年来，已经提出了具有垂直多层结构的所谓垂直分光摄像元件，其中有机光电转换部设置在半导体基板上方。在垂直分分光摄像元件中，由形成在半导体基板中的各个光电转换部(光电二极管PD1和PD2)对红色和蓝色波长范围内的光束进行光电转换，并且由设置在有机光电转换部中的有机光电转换膜对绿色波长范围内的光进行光电转换。

在这种摄像元件中，通过光电二极管PD1和PD2的光电转换产生的电荷被临时累积在光电二极管PD1和PD2中，然后被传输至各个浮动扩散层。这使得能够完全耗尽光电二极管PD1和PD2。同时，由有机光电转换部产生的电荷直接累积在浮动扩散层中。这使得难以完全耗尽有机光电转换部，从而增加了kTC噪声并且使随机噪声劣化。这导致摄像的图像质量降低。

相比之下，例如，专利文献1公开了一种摄像元件，该摄像元件在光电转换部中设置有用于电荷累积的电极，该光电转换部设置在半导体基板上，并且包括堆叠的第一电极、光电转换层和第二电极，从而抑制摄像图像质量的降低。用于电荷累积的电极被设置为与第一电极间隔开并且与光电转换层相对，绝缘层位于该电极与光电转换层之间。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：日本待审查专利申请第2017-157816号公报

发明内容

顺便提及地，摄像元件需要具有提高的制造成品率和提高的元件特性。

期望提供一种使得能够提高制造成品率和元件特性的摄像元件和摄像装置。

根据本发明实施方案的摄像元件包括：第一电极；第二电极，所述第二电极设置为与所述第一电极相对；有机层，所述有机层设置在所述第一电极与所述第二电极之间，并且至少包括光电转换层；以及第一半导体层，所述第一半导体层设置在所述第二电极与所述有机层之间并且具有4.5eV以上且6.0eV以下的电子亲和力(electron affinity)，所述第一半导体层包括第一含碳化合物和第二含碳化合物，所述第一含碳化合物具有大于4.8eV的电子亲和力或大于所述第二电极的功函数的电子亲和力，所述第二含碳化合物具有大于5.5eV的电离电位(ionization potential)。

根据本发明实施方案的摄像装置包括对于多个像素中的各者的根据本发明的实施方案的一个或多个摄像元件。

在根据本发明实施方案的摄像元件和根据本发明实施方案的摄像装置中，所述第一半导体层设置在至少包括所述光电转换层的所述有机层与所述第二电极之间。所述第一半导体层具有4.5eV以上且6.0eV以下的电子亲和力，并且包含所述第一含碳化合物和所述第二含碳化合物。所述第一含碳化合物具有大于4.8eV的电子亲和力或大于所述第二电极的功函数的电子亲和力。所述第二含碳化合物具有大于5.5eV的电离电位。这提高了有机层与第二电极之间的粘附性，并且增强了实质上施加至光电转换层的电场。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施方案的摄像元件的轮廓构造的示例的示意性横截面图。

图2是图1所示的摄像元件的像素构造的示例的示意性平面图。

图3是图1所示的摄像元件的等效电路图。

图4是构成图1所示的有机光电转换部的下部电极和控制部的晶体管的布置的示意图。

图5A示出了功函数调节层的候选材料的单层膜的能级。

图5B是示出了当采用具有图中所示的候选材料的混合膜时功函数调节层的能级的变化的图。

图6是图1所示的摄像元件的制造方法的说明性横截面图。

图7是继图6之后的步骤的横截面图。

图8是继图7之后的步骤的横截面图。

图9是继图8之后的步骤的横截面图。

图10是继图9之后的步骤的横截面图。

图11是继图10之后的步骤的横截面图。

图12是继图11之后的步骤的横截面图。

图13是示出了图1所示的摄像元件的操作示例的时序图。

图14是根据本发明第二实施方案的摄像元件的轮廓构造的示例的示意性截面图。

图15是根据本发明变形例1的摄像元件的构造示例的示意性截面图。

图16A是根据本发明变形例2的摄像元件的构造示例的示意性横截面图。

图16B是图16A所示的摄像元件的平面构造的示意图。

图17A是根据本发明变形例3的摄像元件的构造示例的示意性横截面图。

图17B是图17A所示的摄像元件的平面结构的示意图。

图18是根据本发明变形例4的摄像元件的构造示例的示意性横截面图。

图19是根据本发明的变形例4的摄像元件的构造的另一示例的示意性横截面图。

图20A是根据本发明变形例4的摄像元件的构造的另一示例的示意性横截面图。

图20B是图20A所示的摄像元件的平面构造的示意图。

图21A是根据本发明变形例4的摄像元件的构造的另一示例的示意性横截面图。

图21B是图21A所示的摄像元件的平面结构的示意图。

图22是示出了使用图1所示的摄像元件作为像素的摄像装置的构造的框图。

图23是示出了使用图22所示的摄像装置的电子设备(相机)的示例的功能框图。

图24A是使用图22所示的摄像装置的光电检测系统的总体构造的示例的示意图。

图24B是示出了图24A所示的光电检测系统的电路构造的示例的图。

图25是示出了内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。

图26是示出了摄像头和相机控制单元(CCU)的功能构造的示例的框图。

图27是示出了车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。

图28是辅助说明车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。

图29是作为评估样品1的装置结构的示意性横截面图。

图30是作为评价样品2的装置结构的示意性横截面图。

具体实施方式

在下文中，参照附图对本发明的实施方案进行详细说明。以下说明仅仅是本发明的具体示例，并且本发明不应限于以下方面。此外，本发明不限于附图中所示的各部件的布置、尺寸、尺寸比等。需要注意的是，按照以下顺序进行说明。

1.第一实施方案(在光电转换层与上部电极之间设置包括两种类型的材料的功函数调节层的示例)

1-1.摄像元件的构造

1-2.摄像元件的制造方法

1-3.作用和效果

2.第二实施方案(在功函数调节层与上部电极之间设置具有预定能级的电子注入促进层的示例)

3.变形例

3-1.变形例1(摄像元件的构造的另一示例)

3-2.变形例2(摄像元件的构造的另一示例)

3-3.变形例3(摄像元件的构造的另一示例)

3-4.变形例4(摄像元件的构造的另一示例)

4.适用例

5.应用示例

6.实施例

<1.第一实施方案>

图1示出了根据本发明第一实施方案的摄像元件(摄像元件10)的横截面构造。图2示意性地示出了图1所示的摄像元件10的平面构造的示例，并且图1示出了沿着图2所示的线I-I的横截面。图3是图1所示的摄像元件10的等效电路图。图4示意性地示出了构成图1所示的摄像元件10的下部电极21和构成控制部的晶体管的布置。例如，摄像元件10构成用于诸如数码相机或摄像机等电子设备的诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器等摄像装置(摄像装置1；参照图22)中的一个像素(单位像素P)。根据本实施方案的摄像元件10在设置于半导体基板30上方的有机光电转换部20中在光电转换层24与上部电极26之间设置有功函数调节层25，功函数调节层25具有4.5eV以上且6.0eV以下的电子亲和力。功函数调节层25使用具有预定电子亲和力和电离电位的两种类型的材料构成。

(1-1.摄像元件的构造)

摄像元件10是所谓的垂直分光摄像元件，其中在垂直方向上堆叠一个有机光电转换部20和两个无机光电转换部32B和32R。有机光电转换部20设置在半导体基板30的第一表面(背面)30A一侧。无机光电转换部32B和32R形成为埋入在半导体基板30中，并且在半导体基板30的厚度方向上堆叠。有机光电转换部20包括位于彼此相对设置的下部电极21和上部电极26之间的光电转换层24。光电转换层24是通过使用有机材料形成的。光电转换层24包括p型半导体和n型半导体，并且在该层中具有体异质结(bulk hetero junction)结构。体异质结结构是通过混合p型半导体和n型半导体而形成的p/n结表面。

有机光电转换部20以及无机光电转换部32B和32R通过选择性地检测不同波长范围中的各个光束来进行光电转换。具体地，有机光电转换部20获取例如绿色(G)的颜色信号。无机光电转换部32B和32R通过利用吸光系数之间的差分别获取例如蓝色(B)的颜色信号和红色(R)的颜色信息。这使得摄像元件10能够在不使用任何滤色器的情况下在一个像素中获取多种类型的颜色信号。

需要注意的是，在本实施方案中，说明了读取光电转换产生的激发子(电子-空穴对)的电子作为信号电荷的情况。换言之，说明了将n型半导体区域用作光电转换层的情况。另外，在附图中，附接于“p”和“n”的“+(加号)”表示更高的p型或n型杂质浓度。

例如，半导体基板30的第二表面(正面)30B设置有浮动扩散FD1(半导体基板30中的区域36B)、FD2(半导体基板30中的区域37C)和FD3(半导体基板30中的区域38C)、传输晶体管Tr2和Tr3、放大晶体管(调制元件)AMP、复位晶体管RST、选择晶体管SEL和多层配线层40。例如，多层配线层40具有配线层41、42和43堆叠在绝缘层44中的构造。

需要注意的是，在图中，光入射侧S1表示半导体基板30的第一表面30A的一侧，并且配线层侧S2表示第二表面30B的一侧。

有机光电转换部20具有从半导体基板30的第一表面30A侧按顺序堆叠下部电极21、电荷累积层23、光电转换层24、功函数调节层25和上部电极26的构造。另外，在下部电极21和电荷累积层23之间设置有绝缘层22。例如，下部电极21是针对各个摄像元件10单独地形成的。尽管下面详细说明，但是下部电极21中的各者包括彼此分离的读出电极21A和累积电极21B，在它们之间设置有绝缘层22。下部电极21的读出电极21A通过设置在绝缘层22中的开口22H电连接至电荷累积层23。图1示出了针对各个摄像元件10分别形成电荷累积层23、光电转换层24、功函数调节层25和上部电极26的示例。然而，例如，电荷累积层23、光电转换层24、功函数调节层25和上部电极26可以形成为多个摄像元件10共同的连续层。

例如，在半导体基板30的第一表面30A和下部电极21之间设置有绝缘层28和层间绝缘层29。绝缘层28包括具有固定电荷的层(固定电荷层)28A和具有绝缘属性的介电层28B。在上部电极26上设置有保护层51。在保护层51中，例如，在读出电极21A的上方设置有遮光膜52。在至少不与累积电极21B重叠的情况下，遮光膜52设置为至少覆盖与光电转换层24直接接触的读出电极21A的区域就足够了。在保护层51上方设置有诸如平坦化层(未图示)和片上透镜53等光学构件。

在半导体基板30的第一表面30A与第二表面30B之间设置有贯通电极34。有机光电转换部20经由贯通电极34连接至设置在半导体基板30的第二表面30B侧的放大晶体管AMP的栅极Gamp，并且还连接至用作浮动扩散FD1的复位晶体管RST(复位晶体管Tr1rst)的一个源极/漏极区域36B。这使得摄像元件10能够有利地经由贯通电极34将由半导体基板30的第一表面30A侧的有机光电转换部20产生的电荷(在该示例中为电子)传输至半导体基板30第二表面30B侧，从而提高特性。

贯通电极34的下端连接至配线层41中的连接部41A，并且连接部41A和放大晶体管AMP的栅极Gamp经由下部第一接触45连接。连接部41A和浮动扩散FD1(区域36B)例如经由下部第二接触46彼此连接。贯通电极34的上端例如经由焊盘部39A和上部第一接触39C连接至读出电极21A。

例如，为各个摄像元件10的各个有机光电转换部20设置贯通电极34。贯通电极34具有作为有机光电转换部20与放大晶体管AMP的栅极Gamp以及浮动扩散FD1的连接器的功能，并且用作由有机光电转换部20产生的电荷的传输路径。

复位晶体管RST的复位栅极Grst设置在浮置扩散FD1(复位晶体管RST的一个源极/漏极区域36B)旁边。这使得复位晶体管RST能够复位累积在浮动扩散FD1中的电荷。

在根据本实施方案的摄像元件10中，从上部电极26侧进入有机光电转换部20的光被光电转换层24吸收。由此产生的激发子移动到构成光电转换层24的电子供体和电子受体之间的界面，并且经历激发子分离。换言之，激发子被离解成电子和空穴。这里产生的电荷(电子和空穴)通过载流子浓度差引起的扩散以及阳极(在该示例中为上部电极26)和阴极(在该实例中为下部电极21)之间的功函数差引起的内部电场而被传输至不同的电极。传输的电荷被检测为光电流。另外，在下部电极21和上部电极26之间施加电位使得能够控制电子和空穴的传输方向。

以下对各个部分的构成、材料等进行说明。

例如，摄像元件10构成在图22所示的摄像装置1的像素部100A中重复布置成阵列的单个像素(单位像素P)。在像素部100A中，例如，分别包括以两行×两列布置的四个像素的像素单元1a，用作重复单元，如图2所示，并且重复布置成包括行方向和列方向的阵列形状。

有机光电转换部20是吸收对应于选择的波长范围(例如，450nm以上且650nm以下的波长范围的一部分或全部)的绿光的有机光电转换元件，以产生激发子。

下部电极21对应于本发明的“第一电极”的具体示例。如上所述，下部电极21由分别形成的读出电极21A和累积电极21B构成。设置读出电极21A以将在有机光电转换层24中产生的电荷(在该示例中为电子)传输至浮动扩散FD1。读出电极21A例如经由上部第一接触39C、焊盘部39A、贯通电极34、连接部41A和下部第二接触46连接至浮动扩散FD1。累积电极21B设置用于使在光电转换层24中产生的电荷的电子作为信号电荷累积在电荷累积层23中。累积电极21B设置在与形成在半导体基板30中的无机光电转换部32B和32R的光接收面相对的区域中，并且覆盖这些光接收面。优选的是，累积电极21B大于读出电极21A。这使得能够积累更多的电荷。

下部电极21由具有透光性的导电膜构成。下部电极21例如由ITO(铟锡氧化物)构成。然而，除了ITO之外，掺杂有掺杂剂的基于锡氧化物(SnO₂)的材料或者通过向锌氧化物(ZnO)添加掺杂剂而获得的基于氧化锌的材料也可以用作构成下部电极21的材料。基于氧化锌的材料的示例包括掺杂有铝(Al)作为掺杂剂的铝锌氧化物(AZO)、掺杂有镓(Ga)的镓锌氧化物(GZO)和掺杂有铟(In)的铟锌氧化物(IZO)。另外，除此之外，还可以使用CuI、InSbO₄、ZnMgO、CuInO₂、MglN₂O₄、CdO或ZnSnO₃等。

电荷累积层23对应于本发明的“第三半导体层”的具体示例。电荷累积层23设置在光电转换层24的下层中。具体地，电荷累积层23设置在绝缘层22和光电转换层24之间。设置电荷累积层23以累积在光电转换层24中产生的信号电荷。在本实施方案中，电子被用作信号电荷。因此，优选的是，通过使用n型半导体材料来形成电荷累积层23。例如，优选地使用在导带的最低边缘处具有比下部电极21的功函数浅的能级的材料。这种n型半导体材料的示例包括：IGZO(基于In-Ga-Zn-O的氧化物半导体)、ZTO(基于Zn-Sn-O的氧化物半导体)、IGZTO(基于In-Ga-Zn-Sn-O的氧化物半导体)、GTO(基于Ga-Sn-O的氧化物半导体)、IGO(基于In-Ga-O的氧化物半导体)等。优选地使用上述氧化物半导体材料中的至少一种作为电荷累积层23。其中，使用IGZO是优选的。例如，电荷累积层23的厚度为30nm以上且200nm以下。电荷累积层23的厚度优选地为60nm以上且150nm以下。在光电转换层24的下层中设置由上述材料构造的电荷累积层23使得能够防止电荷在电荷累积期间重新结合，从而提高传输效率。

设置光电转换层24以将光能转换为电能。光电转换层24包括例如两种以上类型的有机材料(p型半导体材料或n型半导体材料)，其分别用作p型半导体或n型半导体。光电转换层24在该层中具有在p型半导体材料与n型半导体材料之间的结表面(p/n结表面)。p型半导体相对地用作电子供体，并且n型半导体相对地用作电子受体。光电转换层24提供了这样的场：在该场中，在吸收光时产生的激发子被分离成电子和空穴。具体地，激发子在电子供体和电子受体之间的界面(p/n结表面)处被分离成电子和空穴。

除了p型半导体材料和n型半导体材料之外，光电转换层24还可以包括有机材料或所谓的染料材料。有机材料或染料材料对预定波长范围内的光进行光电转换，并且透射其他波长范围内的光。在通过使用包括p型半导体材料、n型半导体材料和染料材料的三种类型的有机材料来形成光电转换层24的情况下，优选的是，p型半导体材料和n型半导体材料是各自在可见光区域(例如，450nm以上且800nm以下)中具有透光性的材料。例如，光电转换层24的厚度为50nm以上且500nm以下。

优选的是，根据本实施方案的光电转换层24包括有机材料，并且在可见光和近红外光之间具有吸收性。构成光电转换层24的有机材料的示例包括喹吖啶酮、氯化硼亚酞菁、并五苯、苯并噻吩并苯并噻吩(benzothienobenzothiophene)、富勒烯以及它们的衍生物。光电转换层24由两种以上上述有机材料组合而成。根据组合，上述有机材料用作p型半导体或n型半导体。

需要注意的是，构成光电转换层24的有机材料没有特别限制。例如，除了上述有机材料之外，还有利地使用萘、蒽、菲(phenantherene)、并四苯、芘、苝和荧蒽中的任何一种或其衍生物。或者，可以使用诸如苯乙烯基(phenylenevinylene)、芴、咔唑、吲哚、芘、吡咯、甲基吡啶、噻吩、乙炔或二乙炔等聚合物或其衍生物。此外，可以有利地使用金属络合物染料、花青基染料、部花青基(merocyanine-based)染料、苯基呫吨基(phenylxanthene-based)染料、三苯甲烷基染料、复合份菁基染料、呫吨基染料、大环氮杂环戊烯基(macrocyclicazaannulene-based)染料、甘菊环烃基染料、萘醌、萘醌基染料、诸如蒽和芘等稠合多环芳香基团和芳香环或杂环化合物稠合的链状化合物、由诸如具有方酸(squarylium)基和番红花次甲(croconic methine)基作为接合链的喹啉、苯并噻唑和苯并恶唑等两个含氮杂环结合的或由方酸基和番红花次甲结合的类菁染料等。需要注意的是，作为上述金属络合物染料，优选的是基于二硫醇金属络合物的染料、金属酞菁染料、金属卟啉染料或钌络合物染料，但这不是限制性的。

功函数调节层25对应于本发明的“第一半导体层”的具体示例。功函数调节层25设置在光电转换层24的上层中。功函数调节层25设置为改变光电转换层24中的内部电场，以将由光电转换层24产生的信号电荷快速传输至电荷累积层23并累积在电荷累积层23中。功函数调节层25具有透光性。优选地，功函数调节层25对可见光具有例如10％或更低的光吸收率。如上所述，功函数调节层25具有4.5eV以上且6.0eV以下的电子亲和力。功函数调节层25包括具有预定电子亲和力和电离电位的两种类型的材料。这两种类型的材料对应于含碳化合物(第一含碳化合物和第二含碳化合物)。

例如，第一含碳化合物具有大于4.8eV的电子亲和力或大于上部电极26的功函数的电子亲和力。例如，第二含碳化合物具有大于5.5eV的电离电位。需要注意的是，电子亲和力对应于LUMO能级和真空能级之间的能量差。

第一含碳化合物的示例包括诸如二吡嗪[2,3-f:2',3'-h]喹喔啉-2,3,6,7,10,11-六腈(HATCN)等六氮杂苯并菲衍生物。第二含碳化合物的示例包括诸如富勒烯C₆₀和富勒烯C₇₀等富勒烯衍生物、2,9-双(萘-2-基)-4,7-二苯基-1，10-菲咯啉(NBphen)、萘二亚胺衍生物(例如NDI-35)、咔唑衍生物(CzBDF)、芳香胺基材料(IT-102)、吲唑并咔唑衍生物(例如PC-IC)、并苯衍生物、菲衍生物、苝(perylene)衍生物、(chrysene)衍生物、荧蒽衍生物、酞菁衍生物、亚酞菁衍生物、六氮杂苯并菲衍生物、含有杂环化合物作为配体的金属络合物、噻吩衍生物、噻吩并噻吩衍生物和噻吩并苯衍生物。其替代示例包括包含诸如吡啶、吡嗪、嘧啶、三嗪、喹啉、喹喔啉、异喹啉、吖啶、吩嗪、吲哚、咪唑、苯并咪唑、菲咯啉、四唑、萘四碳二酰亚胺(naphthalenetetracarboxylic acid diimide)，萘二甲酸单酰亚胺(naphthalenedicarboxylic acid monoimide)、六氮杂苯并菲和六氮杂苯并菲(hexaazatrinaphthylene)等含氮(N)杂环作为分子骨架的一部分的有机金属络合物和有机分子。

图5A示出了上述第一含碳化合物和第二含碳化合物的各自单层膜的能级。图5B示出了上述第一含碳化合物(HATCN)的单层膜以及上述第一含炭化合物(HATCN)和第二含碳化合物的混合膜的能级。需要注意的是，图5A和图5B所示的HATCN、C₆₀富勒烯和C₇₀富勒烯的能级分别是使用紫外光电子能谱法(UPS)和低能反光电子能谱法(LEIPES)计算的值。图5A和图5B所示的NBphen、NDI-35、PC-IC、CzBDF和IT-102的能级分别是根据光学带隙计算的值。

例如，功函数调节层25可以形成为混合了上述第一含碳化合物和第二含碳化合物的混合膜。从图5B可以看出，与上述第一含碳化合物的单层膜相比，采用混合膜能够使混合膜的电子亲和力在更小电子亲和力的方向上偏移，因此能够形成具有4.5eV以上且6.0eV以下的电子亲和力的功函数调节层25。另外，例如，功函数调节层25(混合膜)的电子亲和力大于上部电极26的功函数。例如，这使得能够减少暗电流的产生。混合膜(功函数调节层25)具有非晶颗粒尺寸或10nm以下的结晶粒径。另外，混合膜(功函数调节层25)具有0.8nm以下的算术平均粗糙度(Ra)。另外，包括功函数调节层25的整个有机光电转换部20的粘附性为0.05KN/m以上。这使得功函数调节层25和上部电极26不太可能发生膜剥离，从而使得能够提高制造成品率。另外，将第一含碳化合物和第二含碳化合物之间的混合比设定为0.1以上且10以下，使得能够改善余像特性。

例如，功函数调节层25可以形成为包含第一含碳化合物的层和包含第二含碳化合物的层的叠层膜。在这种情况下，例如，考虑到功函数调节层25和上部电极26之间的粘附性，优选地从光电转换层24侧按顺序堆叠包含第一含碳化合物的层/包含第二含碳化合物的层。例如，功函数调节层25的厚度为0.5nm以上且30nm以下。

在光电转换层24和下部电极21之间(例如，在电荷累积层23与光电转换层24之间)以及在光电转换层24和上部电极26之间(例如，在光电转换层24和功函数调节层25之间)可以设置其他有机层。具体地，例如，可以从下部电极21侧按顺序堆叠电荷累积层23、空穴阻挡层、光电转换层24、电子阻挡层、功函数调节层25等。此外，在下部电极21和光电转换层24之间可以设置有底层和空穴传输层，并且在光电转换层24和上部电极26之间可以设置有缓冲层等。需要注意的是，在缓冲层例如邻近功函数调节层25设置在光电转换层24和上部电极26之间的情况下，缓冲层优选地具有比功函数调节层25的功函数更浅的能级。另外，例如，缓冲层优选地使用玻璃化转变点高于100℃的有机材料形成。

以与下部电极21相同的方式，由具有透光性的导电膜来构造上部电极26。在摄像元件10用作单位像素P的摄像装置1中，可以针对各个单位像素P分离上部电极26，或者可以形成为各个单位像素P共用的电极。例如，上部电极26的功函数小于功函数调节层25的功函数。例如，上部电极26的厚度为10nm至200nm。

固定电荷层28A可以是具有正固定电荷的膜或具有负固定电荷的膜。具有负固定电荷的膜的材料的示例包括氧化铪、氧化铝、氧化锆、氧化钽和氧化钛。另外，除上述材料之外的材料的示例包括氧化镧、氧化镨、氧化铈、氧化钕、氧化钷、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铥、氧化镱、氧化镥、氧化钇、氮化铝膜、氮氧化铪膜或者氮氧化铝膜。

固定电荷层28A可以具有其中两种以上类型的膜堆叠的构造。例如，在膜具有负固定电荷的情况下，这使得能够进一步增强作为空穴累积层的功能。

介电层28B的材料没有特别限制，并且例如，介电层28由氧化硅膜、TEOS、氮化硅膜、氮氧化硅膜等形成。

例如，层间绝缘层29由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等中的一种的单层膜构成，或者由它们中的两种以上的堆叠膜构成。

屏蔽电极29X与下部电极21一起设置在层间绝缘层29上。设置屏蔽电极29X以防止彼此相邻的像素单元1a之间的电容耦合。例如，屏蔽电极29X设置在包括布置成两行×两列的四个像素的像素单元1a周围，并且接收固定电位的施加。在像素单元1a中，屏蔽电极29X沿行方向(Z轴方向)和列方向(X轴方向)在彼此相邻的像素之间进一步延伸。

设置绝缘层22以将累积电极21B和电荷累积层23彼此电分离。例如，绝缘层22设置在层间绝缘层29上，以覆盖下部电极21。如上所述，绝缘层22在读出电极21A上设置有开口22H，并且读出电极21A和电荷累积层23经由开口22H彼此电连接。例如，绝缘层22可以使用与层间绝缘层29的材料类似的材料形成，并且例如由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅(SiON)等中的一种的单层膜或它们中的两种以上的堆叠膜构成。例如，绝缘层22的厚度为20nm至500nm。

例如，半导体基板30由n型硅(Si)基板构成，并且在预定区域中包括p阱31。p阱31的第二表面30B设置有上述传输晶体管Tr2和Tr3、放大晶体管AMP、复位晶体管RST、选择晶体管SEL等。另外，半导体基板30的外围部分设置有包括逻辑电路等的外围电路部130(例如，参照图22)。

复位晶体管RST(复位晶体管Tr1rst)对从有机光电转换部20传输至浮动扩散FD1的电荷进行复位，并且例如，由MOS晶体管构成。具体地，复位晶体管Tr1rst由复位栅极Grst、沟道形成区域36A以及源极/漏极区域36B和36C构成。复位栅极Grst连接至复位线RST1。复位晶体管Tr1rst的一个源极/漏极区域36B也用作浮动扩散FD1。构成复位晶体管Tr1rst的另一源极/漏极区域36C连接至电源线VDD。

放大晶体管AMP是将有机光电转换部20产生的电荷量调制为电压的调制元件，并且例如，由MOS晶体管构成。具体地，放大晶体管AMP由栅极Gamp、沟道形成区域35A以及源极/漏极区域35B和35C构成。栅极Gamp经由下部第一接触45、连接部41A、下部第二接触46、贯通电极34等连接至读出电极21A和复位晶体管Tr1rst的一个源极/漏极区域36B(浮动扩散FD1)。另外，一个源极/漏极区域35B与构成复位晶体管Tr1rst的另一源极/漏极区域36C共用区域，并且连接至电源线VDD。

选择晶体管SEL(选择晶体管TR1sel)由栅极Gsel、沟道形成区域34A以及源极/漏极区域34B和34C构成。栅极Gsel连接至选择线SEL1。另外，一个源极/漏极区域34B与构成放大晶体管AMP的另一源极/漏极区域35C共用区域，并且另一源极/漏极区域34C连接至信号线(数据输出线)VSL1。

无机光电转换部32B和32R中的各者在半导体基板30的预定区域中具有p-n结。无机光电转换部32B和32R各自通过利用根据硅基板中的光入射深度而被吸收的光束的波长差，使得光能够在垂直方向上分散。例如，无机光电转换部32B选择性地检测蓝光以累积对应于蓝色的信号电荷。无机光电转换部32B安装在能够有效地对蓝光进行光电转换的深度处。例如，无机光电转换部32R选择性地检测红光以积累对应于红色的信号电荷。无机光电转换部件32R安装在能够有效地对红光进行光电转换的深度处。需要注意的是，蓝色(B)例如是对应于450nm至495nm的波长范围的颜色，并且红色(R)例如是对应于620nm至750nm的波长范围的颜色。无机光电转换部32B和32R中的各者能够检测各波长范围的一部分或全部的光就足够了。

例如，无机光电转换部32B包括用作空穴累积层的p+区域和用作电子累积层的n区域。例如，无机光电转换部32R包括用作空穴累积层的p+区域和用作电子累积层的n区域(具有p-n-p堆叠结构)。无机光电转换部32B的n区域连接至垂直传输晶体管Tr2。无机光电转换部32B的p+区域沿着传输晶体管Tr2弯曲，并且通向无机光电转换部32R的p+区域。

设置传输晶体管Tr2(传输晶体管TR2trs)以将已经在无机光电转换部32B中产生并累积的与蓝色相对应的信号电荷(在该示例中为电子)传输至浮动扩散FD2。无机光电转换部32B形成在距半导体基板30的第二表面30B较深的位置处，因此优选的是无机光电转换部32B的传输晶体管TR2trs由垂直晶体管构成。另外，传输晶体管TR2trs连接至传输栅极线TG2。此外，在传输晶体管TR2trs的栅极Gtrs2附近的区域37C中设置有浮动扩散FD2。累积在无机光电转换部32B中的电荷经由沿着栅极Gtrs2形成的传输沟道被读取至浮动扩散FD2。

传输晶体管Tr3(传输晶体管TR3trs)将已经在无机光电转换部32R中产生并累积的与红色相对应的信号电荷(在该示例中为电子)传输至浮动扩散FD3。传输晶体管Tr3(传输晶体管TR3trs)例如由MOS晶体管构成。另外，传输晶体管TR3trs连接至传输栅极线TG3。此外，在传输晶体管TR3trs的栅极Gtrs3附近的区域38C中设置有浮动扩散FD3。累积在无机光电转换部32R中的电荷经由沿着栅极Gtrs3形成的传输沟道被读取至浮动扩散FD3。

半导体基板30的第二表面30B的一侧还设置有构成无机光电转换部32B的控制部的复位晶体管TR2rst、放大晶体管TR2amp和选择晶体管TR2sel。另外，设置有构成无机光电转换部32R的控制部的复位晶体管TR3rst、放大晶体管TR3amp和选择晶体管TR3sel。

复位晶体管TR2rst由栅极、沟道形成区域和源极/漏极区域构成。复位晶体管TR2rst的栅极连接至复位线RST2，并且复位晶体管TR2rst的一个源极/漏极区域连接至电源线VDD。复位晶体管TR2rst的另一源极/漏极区域也用作浮动扩散FD2。

放大晶体管TR2amp由栅极、沟道形成区域和源极/漏极区域构成。栅极连接至复位晶体管TR2rst的另一源极/漏极区域(浮动扩散FD2)。另外，构成放大晶体管TR2amp的一个源极/漏极区域与构成复位晶体管TR2rst的一个漏极/源极区域共用区域，并且连接至电源线VDD。

选择晶体管TR2sel由栅极、沟道形成区域和源极/漏极区域构成。栅极连接至选择线SEL2。另外，构成选择晶体管TR2sel的一个源极/漏极区域与构成放大晶体管TR2amp的另一源极区/漏极区共用区域。构成选择晶体管TR2sel的另一源极/漏极区域连接至信号线(数据输出线)VSL2。

复位晶体管TR3rst由栅极、沟道形成区域和源极/漏极区域构成。复位晶体管TR3rst的栅极连接至复位线RST3，并且构成复位晶体管TR3rst的一个源极/漏极区域连接至电源线VDD。构成复位晶体管TR3rst的另一源极/漏极区域也用作浮动扩散FD3。

放大晶体管TR3amp由栅极、沟道形成区域和源极/漏极区域构成。栅极连接至构成复位晶体管TR3rst的另一源极/漏极区域(浮动扩散FD3)。另外，构成放大晶体管TR3amp的一个源极/漏极区域与构成复位晶体管TR3rst的一个漏极/源极区域共用区域，并且连接至电源线VDD。

选择晶体管TR3sel由栅极、沟道形成区域和源极/漏极区域构成。栅极连接至选择线SEL3。另外，构成选择晶体管TR3sel的一个源极/漏极区域与构成放大晶体管TR3amp的另一源极区/漏极区共用区域。构成选择晶体管TR3sel的另一源极/漏极区域连接至信号线(数据输出线)VSL3。

复位线RST1、RST2和RST3、选择线SEL1、SEL2和SEL3以及传输栅极线TG2和TG3各自连接至构成驱动电路的垂直驱动电路111。信号线(数据输出线)VSL1、VSL2和VSL3连接至构成驱动电路的水平驱动电路113。

例如，下部第一接触45、下部第二接触46、上部第一接触39C和上部第二接触39D各自例如由诸如PDAS(磷掺杂非晶硅)等掺杂硅材料或者诸如铝(Al)、钨(W)、钛(Ti)、钴(Co)、铪(Hf)或钽(Ta)等金属材料构成。

保护层51设置在有机光电转换部20上方，并且由具有透光性的材料构成。具体地，保护层51例如由包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等中的任一种的单层膜或包括它们中的两种以上的堆叠膜构成。例如，该保护层51的厚度为100nm至30000nm。

例如，遮光膜52设置在保护层51中以覆盖读出电极21A。遮光膜52的材料的示例包括钨(W)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)或铝(Al)。遮光膜52例如构造为W/TiN/Ti的堆叠膜或W的单层膜。例如，遮光膜52的厚度为50nm以上且400nm以下。

例如，保护层51上的像素部100A设置有针对各个单位像素P的片上透镜53。片上透镜53将入射光会聚在有机光电转换部20、无机光电转换部32B和无机光电转换部件32R的各个光接收面上。

(1-2.摄像元件的制造方法)

例如，可以如下制造根据本实施方案的摄像元件10。

图6至图12按步骤顺序示出了摄像元件10的制造方法。首先，如图6所示，例如，在半导体基板30中形成作为第一导电类型的阱的p阱31。在该p阱31中形成第二导电类型(例如，n型)的无机光电转换部32B和32R。在半导体基板30的第一表面30A附近形成p+区域。

仍然如图6所示，例如，在半导体基板30的第二表面30B上形成用作浮动扩散区FD1至FD3的n+区域，然后形成栅极绝缘层33和栅极配线层47。栅极配线层47包括传输晶体管Tr2、传输晶体管Tr3、选择晶体管SEL、放大晶体管AMP和复位晶体管RST的各个栅极。这形成了传输晶体管Tr2、传输晶体管Tr3、选择晶体管SEL、放大晶体管AMP和复位晶体管RST。此外，在半导体基板30的第二表面30B上形成多层配线层40。多层配线层40包括配线层41至43和绝缘层44。配线层41至43包括下部第一接触45、下部第二接触46和连接部41A。

例如，使用SOI(绝缘体上硅)基板作为半导体基板30的基底，在该基底中堆叠半导体基板30、埋入氧化膜(未图示)和保持基板(未图示)。尽管在图6中未图示，但是埋入氧化膜和保持基板接合至半导体基板30的第一表面30A。在注入离子之后，进行退火处理。

接下来，将支撑基板(未图示)、其他半导体基底等接合至半导体基板30的第二表面30B侧(多层配线层40侧)，并且将基板上下颠倒。接着，将半导体基板30与SOI基板的埋入氧化膜和保持基板分离，以露出半导体基板30的第一表面30A。可以利用诸如离子注入和CVD(化学气相沉积)等常规CMOS工艺中使用的技术来进行上述步骤。

接下来，如图7所示，从第一表面30A侧例如通过干法蚀刻对半导体基板30进行处理，以形成例如环形开口34H。关于深度，开口34H从半导体基板30的第一表面30A延伸至第二表面30B，并且例如到达连接部41A，如图7所示。

接着，例如，在半导体基板30的第一表面30A和开口34H的侧表面形成固定负电荷层28A。可以堆叠两种以上类型的膜作为固定负电荷层28A。这使得能够进一步增强作为空穴累积层的功能。在形成固定负电荷层28A之后形成介电层28B。接下来，在介电层28B上的预定位置处形成焊盘部39A和39B。然后，在介电层28B以及焊盘部39A和39B上形成层间绝缘层29，并且通过使用CMP(化学机械抛光)方法来平坦化层间绝缘膜29的表面。

接着，如图8所示，在焊盘部39A和39B上方分别形成开口29H1和29H2。然后，例如，用诸如Al等导电材料填充这些开口29H1和29H2，以形成上部第一接触39C和上部第二接触39D。

接下来，如图9所示，在层间绝缘层29上形成导电膜21x。然后，在导电膜21x上的预定位置处形成光致抗蚀剂PR。然后，通过蚀刻并去除光致抗蚀剂PR来图案化图10所示的读出电极21A和累积电极21B。

接后，如图11所示，在层间绝缘层29、读出电极21A和累积电极21B上形成绝缘层22。然后，在读出电极21A的上方设置开口22H。

接下来，如图12所示，在绝缘层22上形成电荷累积层23、光电转换层24、功函数调节层25和上部电极26。需要注意的是，在通过使用有机材料形成电荷累积层23和功函数调节层25的情况下，期望在真空步骤中(通过真空一致性工艺)连续地形成电荷积聚层23、光电转换层24和功函数调节层25。另外，形成光电转换层24的方法不一定局限于使用真空沉积方法的技术。例如，可以使用诸如旋涂技术或印刷技术等其他方法。最后，在有机光电转换部20上方形成包括遮光膜52和片上透镜53的保护层51。由此，完成了图1所示的摄像元件10。

在摄像元件10中，当光经由片上透镜53进入有机光电转换部20时，光按顺序穿过有机光电转换部件20以及无机光电转换部件32B和32R。当光通过有机光电转换部20以及无机光电转换部32B和32R时，光对绿色、蓝色和红色的各个颜色的光束进行光电转换。以下说明获取各个颜色的信号的操作。

(有机光电转换部20对绿色信号的获取)

首先，由有机光电转换部20对已经进入摄像元件10的光束的绿光进行选择性地检测(吸收)并且进行光电转换。

有机光电转换部20经由贯通电极34连接至放大晶体管AMP的栅极Gamp和浮动扩散FD1。因此，由有机光电转换部20产生的电子-空穴对中的电子被从下部电极21侧取出，经由贯通电极34被传输至半导体基板30的第二表面30B侧，并且累积在浮动扩散FD1中。同时，放大晶体管AMP将由有机光电转换部20产生的电荷量调制为电压。

另外，复位晶体管RST的复位栅极Grst设置成与浮动扩散FD1相邻。这使得复位晶体管RST对累积在浮动扩散FD1中电荷进行复位。

这里，有机光电转换部20经由贯通电极34不仅连接至放大晶体管AMP，而且还连接至浮动扩散FD1，因此使得复位晶体管RST能够容易地对累积在浮动扩散FD1中的电荷进行复位。

相比之下，在贯通电极34和浮动扩散FD1不彼此连接的情况下，难以对累积在浮动扩散FD1中的电荷进行复位，因此导致施加大电压以将电荷向上部电极26侧取出。因此，可能损坏光电转换层24。另外，能够在短时间内复位的结构导致暗噪声的增加，从而导致折衷方案。因此，这种结构是困难的。

图13示出了摄像元件10的操作示例。(A)示出了累积电极21B处的电位，(B)示出了浮动扩散FD1(读出电极21A)处的电位，并且(C)示出了复位晶体管TR1rst的栅极(Gsel)处的电位。在摄像元件10中，向读出电极21A和累积电极21B分别施加电压。

在摄像元件10中，驱动电路在累积时段中将电位V1施加至读出电极21A并且将电位V2施加至累积电极21B。这里，假设电位V1和V2满足V2＞V1。这使得通过光电转换产生的电荷(在该示例中为电子)被吸引到累积电极21B，并且被累积在电荷累积层23的与累积电极21B相对的区域中(累积时段)。顺便提及地，电荷累积层23的与累积电极21B相对的区域中的电位的值随着光电转换的时间的流逝而变得更负。需要注意的是，空穴从上部电极26被发送至驱动电路。

在摄像元件10中，在累积时段的后半部分执行复位操作。具体地，在时刻t1处，扫描部将复位信号RST的电压从低电平变为高电平。这使得在单位像素P中复位晶体管TR1rst进入导通状态。因此，浮动扩散FD1的电压被设置到电源线VDD，并且浮动扩散FD1的电压被复位(复位时段)。

在复位操作完成之后，读取电荷。具体地，驱动电路在时刻t2处将电位V3施加至读出电极21A并且将电位V4施加至累积电极21B。这里，假设电位V3和V4满足V3＜V4。这使得累积在与累积电极21B相对应的区域中的电荷(在该示例中为电子)被从读出电极21A读取到浮动扩散FD1。换言之，累积在电荷累积层23中的电荷被读取到控制部(传输时段)。

在读出操作完成之后，驱动电路再次将电位V1施加至读出电极21A，并且将电位V2施加至累积电极21B。这使得通过光电转换产生的电荷(在该示例中为电子)被吸引到累积电极21B，并且被累积在光电转换层24的与累积电极21B相对的区域中(累积时段)。

(无机光电转换部32B和32R对蓝色信号和红色信号的获取)

接着，已穿过有机光电转换部20的光束的蓝光和红光依次分别被无机光电转换部32B和无机光电转换部32R吸收并被光电转换。在无机光电转换部32B中，与入射的蓝光相对应的电子被累积在无机光电转换器部32B的n区域中，并且所累积的电子通过传输晶体管Tr2被传输至浮动扩散FD2。同样，在无机光电转换部32R中，与入射的红光相对应的电子被累积在无机光电转换器部32R的n区域中，并且所累积的电子通过传输晶体管Tr3被传输至浮动扩散FD3。

(1-3.作用和效果)

在根据本实施方案的摄像元件10中，功函数调节层25设置在光电转换层24与上部电极26之间。功函数调节层25具有4.5eV以上且6.0eV以下的电子亲和力。功函数调节层25使用第一含碳化合物和第二含碳化合物形成。第一含碳化合物具有大于4.8eV的电子亲和力或大于第二电极的功函数的电子亲和力。第二含碳化合物具有大于5.5eV的电离电位。这使得能够提高光电转换层24与上部电极26之间的粘附性以及增强要施加至光电转换层24的电场。下面对此进行说明。

通常，功函数调节层中使用的许多有机材料含有氰基团或氟基团。存在如下问题：这些有机材料往往会导致分子之间的聚集，使得难以获得均匀的膜。因此，包括包含这些有机材料的层的摄像元件在包含不同材料的堆叠膜的界面处可能会存在粘附性降低的问题，从而因膜剥离等而导致制造成品率降低。另外，膜的表面上的突起上的电场的集中被认为会导致隧道传导(tunneling conduction)，从而导致在承受电压时的暗电流劣化。

另外，由于不能充分获得外部量子效率(EQE)，使用包含这些有机材料的功函数调节层的摄像元件在光照射后往往具有低的响应速度。一个可想到的原因是，在至少从相邻的电子阻挡层或光电转换层流出的空穴在与功函数调节层的界面处重新结合的过程中，由于上述界面处的再结合过程或载流子捕获的速度降低，导致包含有机材料的功函数调节层因上述界面附近的空间电荷的增多而致使实质施加至光电转换层的电场不足。

相比之下，在本实施方案中，使用具有大于4.8eV的电子亲和力或大于第二电极的功函数的电子亲和力的第一含碳化合物和具有大于5.5eV的电离电位的第二含碳化合物来设置具有4.5eV以上且6.0eV以下的电子亲和力的功函数调节层25。这抑制了第一含碳化合物例如在功函数调节层25中的聚集，因此提高了光电转换层24与上部电极26之间的粘附性。另外，与仅使用第一含碳化合物来形成功函数调节层的情况相比，电子亲和力变小(例如，4.5eV以上且6.0eV以下)，从而增强了将实质上施加至光电转换层24的电场。

如上所述，在本实施方案的摄像元件10中，光电转换层24与上部电极26之间的粘附性的提高使得能够提高制造成品率。另外，将施加至光电转换层24的电场的增强使得能够改善元件特性。具体地，例如，能够减少暗电流的产生并提高响应速度。

接下来，对本发明第二实施方案和变形例1至4进行说明。需要注意的是，与前述第一实施方案的摄像元件10的部件相对应的部件由相同的附图标记表示，并且省略其说明。

<2.第二实施方案>

图14示出了根据本发明第二实施方案的摄像元件(摄像元件10A)的横截面构造。以与上述第一实施方案相同的方式，摄像元件10A构成在诸如在数码相机或摄像机等电子设备中使用的诸如CMOS图像传感器等摄像装置(摄像装置1；参照图22)中的一个像素(单位像素P)。

摄像元件10A是在垂直方向上堆叠一个有机光电转换部20和两个无机光电转换部32B和32R的所谓的垂直分光摄像元件。有机光电转换部20设置在半导体基板30的第一表面(背面)30A的一侧。无机光电转换部32B和32R形成为埋入在半导体基板30中，并且在半导体基板30的厚度方向上堆叠。本实施方案的摄像元件10A在有机光电转换部20的功函数调节层25和上部电极26之间还设置有具有预定的间隙内能级的电子注入促进层27。

如上所述，电子注入促进层27设置为促进电子从上部电极26的注入，并且设置在功函数调节层25和上部电极26之间。在电子注入促进层27中，电子注入促进层27的电离电位与上部电极26的费米(Fermi)能级之间的差的绝对值B等于或大于根据光学带隙计算的电子注入促进层27的电子亲和力与上部电极26的费米能级之间的差的绝对数值A。或者，电子注入促进层27具有在上部电极26的费米能级附近的相对于电子注入促进层27的电离电位的状态密度为1/10000以上的状态密度的间隙内能级。这增加了功函数调节层25的电子浓度，从而提高了在光电转换层24与功函数调节层25之间的界面处的载流子导电性。

可以使用例如构成功函数调节层25的第二含碳化合物作为电子注入促进层27的构成材料。其具体示例包括：[2,9-双(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲罗啉](NBphen)和萘四酰亚胺基分子(例如，NDI-35)。电子注入促进层27的构成材料的附加示例包括锂、铯、铷、氧化锂、碳酸铯、氧化铷、氟化锂和氟化铯。例如，电子注入促进层27的厚度为0.5nm以上且10nm以下。

如上所述，本实施方案的摄像元件10A在功函数调节层25与上部电极26之间设置有电子注入促进层27，其中电子注入促进层27的电离电位与上部电极26的费米能级之间的差的绝对值B等于或大于根据光学带隙计算的电子注入促进层27的电子亲和力与上部电极26的费米能级之间的差的绝对值A。另外，本实施方案的摄像元件10A在功函数调节层25与上部电极26之间设置有具有在上部电极26的费米能级附近的相对于电子注入促进层27的电离电位的状态密度为1/10000以上的状态密度的间隙内能级的电子注入促进层27。

与在上述第一实施方案中一样，在从读出电极21A读出电子作为信号电荷的摄像元件10中，在光电转换层24中产生的空穴与从上部电极26注入的电子在功函数调节层25与包括与功函数调节膜25相邻的光电转换层24的有机层之间的界面处重新结合。这种重新结合的发生使得能够从读出电极21A有效地读取电子(信号电荷)。在功函数调节层25与包括与功函数调节层25相邻的光电转换层24的有机层之间的界面处的电子和空穴的重新结合取决于空穴和电子的电荷密度。

相比之下，在本实施方案中，上述电子注入促进层27设置在功函数调节层25与上部电极26之间，因此增加了功函数调节层25的电子浓度，从而提高了在光电转换层24与功函数调节层25之间的界面处的载流子导电性。这进一步增强了将被施加至光电转换层24的电场。因此，除了上述第一实施方案的效果之外，还能够进一步改善元件特性。具体地，例如，能够进一步提高响应速度以及提高EQE。

<3.变形例>

(3-1.变形例1)

图15示意性地示出了根据本发明变形例1的摄像元件10B的横截面构造。以与前述第一实施方案的摄像元件10相同的方式，例如，摄像元件10B是在诸如数码相机或摄像机等电子设备中使用的诸如CMOS图像传感器等摄像元件。在本变形例的摄像元件10B中，在垂直方向上堆叠有两个有机光电转换部20和80以及一个无机光电转换部32。

有机光电转换部20和80以及无机光电转换部32选择性地检测波长范围彼此不同的光束以进行光电转换。例如，有机光电转换部20获取绿色(G)的颜色信号。例如，有机光电转换部80获取蓝色(B)的颜色信号。例如，无机光电转换部32获取红色(R)的颜色信号。这使得摄像元件10B能够在不使用滤色器的情况下在一个像素中获取多种类型的颜色信号。

例如，有机光电转换部20和80具有与前述第二实施方案的摄像元件10A类似的构造。具体地，在有机光电转换部20中，以与摄像元件10A相同的方式，按顺序堆叠下部电极21、绝缘层22、电荷累积层23、光电转换层24、功函数调节层25、电子注入促进层27和上部电极26。下部电极21包括多个电极(例如，读出电极21A和累积电极21B)。下部电极21的读出电极21A经由设置在绝缘层22中的开口22H电连接至电荷累积层23。同样在有机光电转换部80中，以与有机光电转换部20相同的方式，按顺序堆叠有下部电极81、绝缘层82、电荷累积层83、光电转换层84、功函数调节层85、电子注入促进层87和上部电极86。下部电极81包括多个电极(例如，读出电极81A和累积电极81B)。下部电极81的读出电极81A经由设置在绝缘层82中的开口82H电连接至电荷累积层83。需要注意的是，有机光电转换部20和80可以各自具有与前述第一实施方案的摄像元件10的构造类似的构造，并且可以省略电子注入促进层27和87。

贯通电极91连接至读出电极81A。贯通电极91穿透层间绝缘层89和有机光电转换部20，并且电连接至有机光电转换部20的读出电极21A。此外，读出电极81A经由贯通电极34和91电连接至设置在半导体基板30中的浮动扩散FD，从而使得在光电转换层84中产生的电荷能够被暂时累积。此外，读出电极81A经由贯通电极34和91电连接至设置在半导体基板30中的放大晶体管AMP等。

(3-2.变形例2)

图16A示意性地示出了根据本发明变形例2的摄像元件10C的横截面构造。图16B示意性地示出了图16A所示的摄像元件10C的平面构造的示例，并且图16A示出了沿着图16B所示的线I-I的横截面。例如，摄像元件10C是堆叠有无机光电转换部32和有机光电转换部60的堆叠摄像元件。例如，如图16B所示，在包括摄像元件10C的摄像装置(例如，摄像装置1)的像素部100A中，包括布置成两行×两列的四个像素的像素单元1a是重复单元，并且像素单元1a在行方向和列方向上重复地布置成阵列。

本变形例的摄像元件10C在有机光电转换部60上方(光入射侧S1)设置有用于各个单位像素P的滤色器55。各个滤色器55选择性地透射红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)。具体地，在包括布置成两行×两列的四个像素的像素单元1a中，在对角线上布置两个滤色器，每个滤色器选择性地透射绿光(G)，并且在正交对角线上逐个布置选择性地透射红光(R)和蓝光(B)的滤色器。例如，设置有各个滤色器的单位像素(Pr、Pg和Pb)分别在有机光电转换部60中检测相应的颜色光。换言之，检测红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)的各个像素(Pr、Pg和Pb)在像素部100A中具有拜耳布置。

例如，有机光电转换部60吸收与400nm以上且750nm以下的可见光区域的波长的一部分或全部相对应的光，以产生激发子(电子-空穴对)。在有机光电转换部60中，按顺序堆叠有下部电极61、绝缘层(层间绝缘层69)、电荷累积层63、光电转换层64、功函数调节层65和上部电极66。下部电极61、层间绝缘层69、电荷累积层63、光电转换层64、功函数调节层65和上部电极66分别具有与前述第一实施方案的摄像元件10的下部电极21、绝缘层22、电荷累积层23、光电转换层24、功函数调节层25和上部电极26的构造类似的构造。例如，下部电极61包括彼此独立的读出电极61A和累积电极61B，并且例如，读出电极61A被四个像素共用。

例如，无机光电转换部32检测750nm以上且1300nm以下的红外光区域。

在摄像元件10C中，透射通过滤色器55的光束中的可见光区域的光束(红光(R)、绿光(G)和蓝光(B))被设置有相应的滤色器的单位像素(Pr、Pg和Pb)的相应的有机光电转换部60吸收。其他光，例如，红外光区域(例如750nm以上且1000nm以下)中的光(红外光(IR))透射通过有机光电转换部60。由单位像素Pr、Pg和Pb中的各者的无机光电转换部32检测透过有机光电转换部60的红外光(IR)。单位像素Pr、Pg和Pb中的各者产生与红外光(IR)相对应的信号电荷。换言之，包括摄像元件10C的摄像装置1能够同时生成可见光图像和红外光图像。

此外，在设置有摄像元件10C的摄像装置1中，能够在X-Z平面内方向上的相同位置处获取可见光图像和红外光图像。因此，能够在X-Z平面内方向上实现更高的积分。

(2-3.变形例3)

图17A示意性地示出了本发明变形例3的摄像元件10D的横截面构造。图17B示意性地示出了图17A所示的摄像元件10D的平面构造的示例。图17A示出了沿着图17B所示的线II-II的横截面。在上述变形例2中，已经说明了滤色器55设置在有机光电转换部60上方(光入射侧S1)的示例，但是例如，如图17A所示，滤色器55可以设置在无机光电转换部32和有机光电转换部件60之间。

例如，摄像元件10D具有如下构造：其中，在像素单元1a中的各个对角线上布置有选择性地透射至少红光(R)的滤色器(滤色器55R)和选择性地至少透射蓝光(B)的滤色器(滤色器55B)。例如，有机光电转换部60(光电转换层64)构造为选择性地吸收具有与绿光(G)相对应的波长的光。无机光电转换部32R选择性地吸收具有与红光(R)相对应的波长的光，并且无机光电转换部32B选择性地吸收具有与蓝光(B)相对应的波长的光。这使得布置在滤色器55R和55B下方的有机光电转换部60和相应的无机光电转换部32(无机光电转换部32R和32B)能够获取与红光(R)、绿光(G)或蓝光(B)相对应的信号。根据本变形例的摄像元件10D使得R、G和B的各个光电转换部各自具有比具有常规拜耳布置的光电转换元件的面积更大的面积。这使得能够提高S/N比。

需要注意的是，上述变形例2和3各自例示了按顺序堆叠下部电极61、绝缘层62、电荷累积层63、光电转换层64、功函数调节层65和上部电极66的有机光电转换部60；然而，这不是限制性的。以与上述第二实施方案相同的方式，各个有机光电转换部60可以在功函数调节层65与上部电极66之间设置有电子注入层。

(2-4.变形例4)

图18示意性地示出了根据本发明变形例4的摄像元件10E的横截面构造。本变形例的摄像元件10E是上述第一实施方案的变形例，并且与上述第一实施方案等的不同之处在于，针对各个单位像素P，下部电极21包括一个电极。

在摄像元件10E中，以与上述摄像元件10相同的方式，针对每个单位像素P，在垂直方向上堆叠一个有机光电转换部20和两个无机光电转换部32B和32R。有机光电转换部20设置在半导体基板30的第一表面30A侧。无机光电转换部32B和32R形成为埋入在半导体基板30中，并且在半导体基板30的厚度方向上堆叠。

如上所述，除了有机光电转换部20的下部电极21包括一个电极并且绝缘层22和电荷累积层23不设置在下部电极21与光电转换层24之间之外，本变形例的摄像元件10E具有与上述摄像元件10类似的构造。

图19示意性地示出了根据本发明变形例4的摄像元件10F的横截面构造。图20A示意性地示出了根据本发明变形例4的摄像元件10G的横截面构造。图20B示意性地示出了图20A所示的摄像元件10G的平面构造的示例。图21A示意性地示出了根据本发明变形例4的摄像元件10H的横截面构造。图21B示意性地示出了图21A所示的摄像元件10H的平面构造的示例。摄像元件10F至10H是上述变形例1至3的相应变形例，并且以与上述摄像元件10E相同的方式，针对每个单位像素P，下部电极(例如，下部电极21)包括一个电极。除了在下部电极(例如，下部电极21)与光电转换层(例如光电转换层24)之间没有设置绝缘层(例如，绝缘层22)和电荷累积层(例如，电荷累积层23)之外，摄像元件10F至10H具有与变形例1至3的摄像元件10B至10D的构造类似的构造。

如上所述，上述第一实施方案和变形例1至3以构成有机光电转换部20、60和80的下部电极21、61和81分别包括多个电极(读出电极21A、61A和81A以及累积电极21B、61B和81B)的情况作为示例；然而，这不是限制性的。根据上述第一实施方案和变形例1至3的摄像元件10、10B、10C和10D也可应用于针对每个单位像素P下部电极包括一个电极的情况，因此使得能够获得与上述第一实施方案等的效果类似的效果。

需要注意的是，本变形例例示了分别按顺序堆叠下部电极21、61和81、光电转换层24、64和84、功函数调节层25、65和85以及上部电极26、66和86的有机光电转换部20、60和80，但这不是限制性的。以与上述第二实施方案相同的方式，有机光电转换部20、60和80可以分别在功函数调节层25、65和85与上部电极26、66和86之间设置电子注入层。

<4.适用例>

(适用例1)

图22示出了包括图1或其他附图所示的摄像元件(例如，摄像元件10)的摄像装置(摄像装置1)的总体构造的示例。

摄像装置1例如是CMOS图像传感器。摄像装置1经由光学透镜系统(未图示)接收来自被摄体的入射光(图像光)，并且将摄像面上形成的作为图像的入射光的量转换为以像素为单位的电信号，以输出电信号作为像素信号。摄像装置1包括半导体基板30上作为摄像区域的像素部100A。另外，例如，摄像装置1包括垂直驱动电路111、列信号处理电路112、水平驱动电路113、输出电路114、控制电路115以及该像素部100A的外围区域中的输入/输出端子116。

例如，像素部100A包括二维地布置成矩阵的多个单位像素P。例如，单位像素P设置有针对各个像素行的像素驱动线Lread(具体地，行选择线和复位控制线)，并且设置有针对各个像素列的垂直信号线Lsig。像素驱动线Lread传输用于从像素读取信号的驱动信号。像素驱动线Lread的一端连接至对应于各行的垂直驱动电路111的输出端子。

垂直驱动电路111是由移位寄存器、地址解码器等构成的像素驱动部，并且例如，逐行驱动像素部100A的单位像素P。从由垂直驱动电路111选择性扫描的像素行的各个单位像素P输出的信号通过各个垂直信号线Lsig被供给至列信号处理电路112。列信号处理电路112由针对各个垂直信号线Lsig设置的放大器、水平选择开关等构成。

水平驱动电路113由移位寄存器、地址解码器等构成。水平驱动电路113在扫描列信号处理电路112的水平选择开关的同时按顺序驱动这些水平选择开关。水平驱动电路113的选择性扫描使得通过各个垂直信号线Lsig传输的各个像素的信号按顺序输出至水平信号线121，并且使得信号通过水平信号线121传输至半导体基板30的外部。

输出电路114对经由水平信号线121从各个列信号处理电路112依次供给的信号执行信号处理，并且输出这些信号。例如，输出电路114在一些情况下仅执行缓冲，而在其他情况下执行黑电平调整、列变化校正、各种类型的数字信号处理等。

包括垂直驱动电路111、列信号处理电路112、水平驱动电路113、水平信号线121和输出电路114的电路部分可以直接形成在半导体基板30上，或者可以设置在外部控制IC上。另外，电路部分可以形成在通过电缆等连接的另一基板中。

控制电路115接收从半导体基板30的外部供给的时钟、用于关于操作模式的指令的数据等，并且还输出诸如摄像装置1的内部信息等数据。控制电路115还包括产生各种时序信号的时序生成器，并且基于由时序生成器产生的各种时序信号来控制包括垂直驱动电路111、列信号处理电路112、水平驱动电路113等的外围电路的驱动。

输入/输出端子116与外部交换信号。

(适用例2)

另外，例如，上述摄像装置1可应用于具有摄像功能的各种类型的电子设备，包括诸如数码相机和摄像机等摄像系统、具有摄像功能的移动电话或者具有摄像功能的其他装置。

图23是示出了电子设备1000的构造示例的框图。

如图23所示，电子设备1000包括光学系统1001、摄像装置1和DSP(数字信号处理器)1002，并且具有其中DSP 1002、存储器1003、显示装置1004、记录装置1005、操作系统1006和电源系统1007经由总线1008连接在一起的构造，从而使得能够拍摄静止图像和运动图像。

光学系统1001包括一个或多个透镜，并且接收来自被摄体的入射光(图像光)以在摄像装置1的摄像面上形成图像。

应用上述摄像装置1作为摄像装置1。摄像装置1将由光学系统1001在摄像面上形成为图像的入射光的量转换为以像素为单位的电信号，并且将电信号作为像素信号提供给DSP 1002。

DSP 1002对来自摄像装置1的信号执行各种类型的信号处理以获取图像，并且使存储器1003临时地存储关于图像的数据。存储在存储器1003中的图像数据被记录在记录装置1005中，或者被供给至显示装置1004以显示图像。另外，操作系统1006接收用户的各种操作，并且将操作信号供给至电子设备1000的各个模块。电源系统1007供给驱动电子设备1000的各个模块所需的电力。

(适用例3)

图24A示意性地示出包括摄像装置1的光电检测系统2000的总体构造的示例。图24B示出了光电检测系统2000的电路构造的示例。光电检测系统2000包括作为发射红外光L2的发光装置2001作为光源和具有光电转换元件的光电检测器2002作为光接收单元。上述摄像装置1可以用作光电检测器2002。光电检测系统2000还可以包括系统控制单元2003、光源驱动单元2004、传感器控制单元2005、光源侧光学系统2006和相机侧光学系统2007。

光电检测器2002能够检测光L1和光L2。光L1是由被摄体(测量对象)2100反射的来自外部的环境光的反射光(图24A)。光L2是由发光装置2001发出之后由被摄体2100反射的光。光L1例如是可见光，并且光L2例如是红外光。光L1在光电检测器2002的光电转换部处是能够检测的，并且光L2在光电检测器2002的光电转换区域处是能够检测的。能够从光L1获取关于被摄体2100的图像信息，并且能够从光L2获取关于被摄体2100与光电检测系统2000之间的距离的信息。例如，光电检测系统2000可以安装在诸如智能手机等电子设备上或者安装在诸如汽车等移动体上。例如，可以由半导体激光器、表面发射半导体激光器或垂直谐振器表面发射激光器(VCSEL)来构造发光装置2001。iTOF方法可以用作光电检测器2002检测从发光装置2001发射的光L2的方法；然而，这不是限制性的。例如，在iTOF方法中，光电转换部能够通过光的飞行时间(飞行时间；TOF)来测量到被摄体2100的距离。作为光电检测器2002检测从发光装hi2001发射的光L2的方法，可以采用例如结构光(structured light)方法或立体视觉方法。例如，在结构光方法中，在被摄体2100上投射具有预定图案的光，并且分析图案的失真，从而使得能够测量光电检测系统2000与被摄体2100之间的距离。另外，在立体视觉方法中，例如，使用两个以上相机来获得从两个以上不同视点观察的被摄体2100的两个以上图像，从而使得能够测量光电检测系统2000与被摄体之间的距离。需要注意的是，系统控制单元2003能够同步地控制发光装置2001和光电检测器2002。

<5.应用例>

(内窥镜手术系统的实际应用例)

根据本发明的实施方案的技术(本技术)适用于各种产品。例如，根据本发明的实施方案的技术可以应用于内窥镜手术系统。

图25是示出了可以应用根据本发明的实施例的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构成示例的视图。

在图25中，示出了外科大夫(医生)11131正在使用内窥镜手术系统11000为在病床11133上的患者11132执行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、其它手术工具11110(例如气腹管11111和能量装置11112)、支撑臂装置11120(在其上支撑内窥镜11100)和推车11200，用于内窥镜手术的各种装置装载在推车11200上。

内窥镜11100包括镜筒11101和连接至镜筒11101的近端的摄像头11102，镜筒11101具有从其远端起预定长度的用于插入患者11132的体腔的区域。在所说明的示例中，内窥镜11100被说明为包括作为具有硬型的镜筒11101的刚性内窥镜。然而，内窥镜11100也可以是包括作为具有柔性的镜筒11101的柔性内窥镜。

镜筒11101在其远端具有安装物镜的开口部。光源装置11203连接至内窥镜11100，使得由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内部延伸的光导而被引导至镜筒11101的远端并且通过物镜向患者11132的体腔中的观察目标照射。需要注意的是，内窥镜11100可以是前视内窥镜，或者可以是斜视内窥镜或者侧视内窥镜。

在摄像头11102的内部设置有光学系统和摄像元件，使得来自观察目标的反射光(观察光)被光学系统聚集在摄像元件上。摄像元件对观察光进行光电转换，以产生与观察光相对应的电信号，即与观察图像相对应的图像信号。图像信号被作为原始数据传输到相机控制单元(CCU)11201。

CCU 11201包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等，并且集中地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。另外，CCU 11201从摄像头11102接收图像信号，并且针对图像信号执行用于基于图像信号显示图像的各种图像处理，例如显影处理(去马赛克处理)。

显示装置11202在CCU 11201的控制下显示基于已由CCU 11201进行了图像处理的图像信号的图像。

光源装置11203包括诸如例如发光二极管(LED)等光源，并且在对手术区域等进行成像时向内窥镜11100提供照射光。

输入装置11204是用于内窥镜手术系统11000的输入接口。使用者可以通过输入装置11204执行向内窥镜手术系统11000输入各种类型信息或指令的输入。例如，使用者将通过内窥镜11100输入指令等来改变图像拍摄条件(照射光的类型、放大率或焦距等)。

治疗工具控制装置11205控制用于烧灼或切开组织、密封血管等的能量装置11112的驱动。气腹装置11206通过气腹管11111将气体送入患者11132的体腔内以便对体腔充气，以确保内窥镜11100的视野并且确保外科大夫的工作空间。记录器11207是能够记录与手术有关的各种类型的信息的装置。打印机11208是能够以各种形式(例如文本、图像或图形)打印与手术有关的各种类型的信息的装置。

需要注意的是，将手术区域要被成像时的照射光提供至内窥镜11100的光源装置11203可以包括诸如包含LED、激光光源或者它们的组合的白光源。在白光源包括红、绿、蓝(RGB)激光光源的组合的情况下，因为能够高精度地控制各种颜色(各个波长)的输出强度和输出时序，所以可以由光源装置11203执行拍摄图像的白平衡调整。另外，在这种情况下，如果来自各个RGB激光光源的激光束以分时的方式照射到观察目标上，并且与照射时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动，则也能够以分时的方式摄取对应于R、G和B各者的图像。根据此方法，即使没有为摄像元件提供滤色器，也能够获得彩色图像。

另外，可以控制光源装置11203，使得要输出的光的强度每隔预定时间改变。通过与光强度的改变的时序同步地控制摄像头11102的摄像装置的驱动从而以分时的方式获取图像并且合成所述图像，能够创建没有曝光不足阴影和过曝高光的高动态范围的图像。

另外，光源装置11203可以被构造用于提供能够用于特殊光观察的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，通过利用人体组织中光吸收的波长依赖性照射与普通观察的照射光(即白光)相比更窄波段的光，进行以高对比度对预定组织(例如粘膜的表面的血管等)成像的窄带光观察。或者，在特殊光观察中，可以执行用于由通过激发光照射产生的荧光而获得图像的荧光观察。在荧光观察中，可以通过将激发光照射到身体组织上来观察来自身体组织的荧光(自体荧光观察)或者通过局部注射试剂(诸如吲哚菁绿(ICG))并且将与试剂的荧光波长对应的激发光照射到人体组织上获得荧光图像。光源装置11203可以被构造为提供适于上述的特殊光观察的窄带光和/或激发光。

图26是示出了图25所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构造的示例的框图。

摄像头11102包括透镜单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102和CCU 11201通过传输电缆11400彼此连接以进行通信。

透镜单元11401是设置在与镜筒11101的连接位置处的光学系统。从镜筒11101的远端摄取的观察光被引导到摄像头11102并且被引入到透镜单元11401中。透镜单元11401包括包含变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜的组合。

摄像单元11402包含的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或者是多个(多板型)。例如，在摄像单元11402被配置为多板型的成像单元的情况下，通过摄像元件生成与R、G和B的各者相对应的图像信号，并且可以合成图像信号以获得彩色图像。摄像单元11402还可以被构造为具有用于分别获取用于右眼的图像信号和用于左眼的图像信号的一对摄像元件，从而用于三维(3D)显示。如果执行3D显示，则外科大夫11131能够更准确地理解手术区域中活体组织的深度。应当注意的是，在摄像单元11402被配置为立体型的成像单元的情况下，与各个摄像元件相对应地设置有透镜单元11401的多个系统。

此外，摄像单元11402不是必须设置在摄像头11102上。例如，可以在镜筒11101内部的紧挨着物镜后面设置摄像单元11402。

驱动单元11403包含致动器，并且在摄像头控制单元11405的控制下，沿光轴以预定距离移动透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜。因此，能够适当地调整由摄像单元11402拍摄的图像的放大率和焦点。

通信单元11404包括用于发送各种类型的信息到CCU 11201和接收来自CCU 11201的各种类型信息的通信装置。通信单元11404通过传输电缆11400将从摄像单元11402获取的图像信号作为RAW数据发送到CCU 11201。

另外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并将该控制信号提供给摄像头控制单元11405。控制信息包括诸如与摄像条件相关的信息，例如指定拍摄图像的帧率的信息、指定拍摄图像时的曝光值的信息和/或指定拍摄图像的放大倍数和焦点的信息。

应当注意的是，诸如帧率、曝光值、放大倍数或焦点等的图像拍摄条件可以由用户指定或者可以由CCU 11201的控制单元11413基于获得的图像信号自动设置。在后一种情况下，内窥镜11100包括了自动曝光(AE)功能、自动聚焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能。

摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收到的来自CCU 11201的控制信号控制摄像头11102的驱动。

通信单元11411包含用于发送各种类型的信息到摄像头11102和接收来自摄像头11102的各种类型的信息的通信装置。通过传输电缆11400，通信单元11411接收从摄像头11102向其发送的图像信号。

此外，通信单元11411向摄像头11102发送用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。图像信号和控制信号可以通过电通信、光通信等传输。

图像处理单元11412对从摄像头11102向其发送的RAW数据形式的图像信号执行各种图像处理。

控制单元11413执行与由内窥镜11100对手术区域等的摄像和通过对手术区域等的摄像而获得的拍摄图像的显示相关的各种类型的控制。例如，控制单元11413创建用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。

此外，控制单元11413基于已经由图像处理单元11412进行了图像处理的图像信号控制显示装置11202显示对手术区域等成像的被摄图像。因此，控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别所拍摄图像中的各种对象。例如，控制单元11413可以通过检测包含在拍摄图像中的对象的边缘的形状、颜色等来识别例如镊子等手术工具、特定的活体区域、出血、当使用能量装置11112时的雾等等。当控制单元11413控制显示装置11202显示拍摄的图像时，控制单元11413可以使用识别的结果使得以与手术区域的图像交叠的方式显示各种类型的手术支持信息。当以交叠的方式显示手术支持信息并且呈现给外科大夫11131时，能够减轻外科大夫11131的负担，并且外科医生11131可以确信地进行手术。

将摄像头11102和CCU 11201彼此连接的传输电缆11400是能够用于电信号通信的电信号电缆、能够用于光通信的光纤或者能够用于电通信和光通信的复合电缆。

这里，虽然在所说明的示例中，通过使用传输电缆11400的有线通信来执行通信，但是也可以通过无线通信来执行摄像头11102和CCU 11201之间的通信。

以上已经给出了可应用根据本发明的实施方案的技术的内窥镜手术系统的一个示例的说明。根据本发明的实施方案的技术能够应用于例如上述组件中的摄像单元11402。将根据本发明的实施方案的技术应用于摄像单元11402使得能够提高检测精度。

需要注意的是，尽管这里将内窥镜手术系统作为示例进行了说明，但是根据本发明的实施方案的技术还可以应用于例如显微手术系统等。

(移动体的实际应用示例)

根据本发明的实施方案的技术(本技术)适用于各种产品。例如，根据本发明的实施方案的技术可以以安装至任何类型的移动体上的装置的形式实现。移动体的非限制性示例可以包括汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人驾驶飞行器(无人机)、船舶、机器人、建筑机械和农业机械(拖拉机)。

图27是示出了作为可以应用根据本发明的实施方案的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。

车辆控制系统12000包括通过通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图34所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。另外，作为集成控制单元12050的功能构成，示出了微型计算机12051、声音图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053。

驱动系统控制单元12010根据各种类型的程序控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作以下装置的控制装置：诸如内燃机或驱动马达等用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置、用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构、用于调整车辆转向角的转向机构和用于产生车辆制动力的制动装置等。

车身系统控制单元12020根据各种类型的程序控制设置在车身上的各种类型的装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，可以向车身系统控制单元12020输入从替代钥匙的移动装置发送的无线电波或各种类型的开关的信号。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置或灯等。

车外信息检测单元12030检测包括车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031对车辆外部的图像进行摄像，并且接收所摄像的图像。基于接收到的图像，车外信息检测单元12030可以执行诸如人、车辆、障碍物、标志或路面上的字符等物体的检测处理，或者可以执行距上述物体的距离的检测处理。

摄像部12031是接收光并且输出与接收到的光的光量相对应的电信号的光学传感器。摄像部12031可以将电信号作为图像输出，或者可以将电信号作为测距信息输出。另外，由摄像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。

车内信息检测单元12040检测车辆内部的信息。车内信息检测单元12040例如与检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括对驾驶员进行摄像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的集中程度，或者可以确定驾驶员是否在打瞌睡。

微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆外部或内部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)功能的协同控制，ADAS功能包括车辆的碰撞避免或冲击减缓、基于车间距离的跟随驾驶、车速保持驾驶、车辆碰撞警告或车辆偏离车道警告等。

另外，通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆外部或内部的信息来控制驱动力产生装置、转向机构或制动装置等，微型计算机12051能够执行旨在实现自动驾驶等的协同控制，所述自动驾驶使得车辆能够不依赖于驾驶员的操作而自主行驶。

另外，基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息，微型计算机12051可以向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051可以例如根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置，通过控制前照灯以从远光变为近光来执行旨在防止眩光的协同控制。

声音图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号发送至能够在视觉上或听觉上将信息通知到车辆的乘客或车辆外部的输出装置。在图34的示例中，作为输出装置，示出了音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063。例如，显示部12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一者。

图28是示出了摄像部12031的安装位置的示例的图。

在图28中，摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。

摄像部12101、12102、12103、12104和12105例如设置在车辆12100的前鼻、后视镜、后保险杠和后门上的位置以及车厢内挡风玻璃的上部的位置。设置在前鼻的摄像部12101和设置在车厢内挡风玻璃的上部的摄像部12105主要获得车辆12100前方的图像。设置在后视镜的摄像部12102和12103主要获得车辆12100两侧的图像。设置在后保险杠或后门的摄像部12104主要获得车辆12100后方的图像。设置在车厢内挡风玻璃的上部的摄像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志或车道等。

顺便提及地，图28示出了摄像部12101至12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置在后视镜的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门的摄像部12104的摄像范围。例如，通过叠加由摄像部12101至12104摄像的图像数据，获得从上方观察的车辆12100的鸟瞰图像。

摄像部12101至12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一者可以是由多个摄像元件组成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。

例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051可以求出距摄像范围12111至12114内的各个三维物体的距离和所述距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而提取最近的三维物体作为前方车辆，特别地，该三维物体存在于车辆12100的行驶路径上并且以预定速度(例如，等于或大于0km/h)沿着与车辆12100大致相同的方向行驶。此外，微型计算机12051可以预先设定前方的与前方车辆要保持的车间距离，并且执行自动制动控制(包括跟随停止控制)或自动加速控制(包括跟随启动控制)等。因此，可以执行旨在使车辆不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。

例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12501可以将三维物体的三维物体数据分类为两轮车辆、标准车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他三维物体的三维物体数据，提取分类后的三维物体数据，并且使用所提取的三维物体数据来自动躲避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够在视觉上识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以在视觉上识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定用于指示与各个障碍物发生碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或者高于设定值并且因此存在碰撞可能性的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并且经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或规避转向。因此，微型计算机12051能够辅助驾驶以避免碰撞。

摄像部12101至12104中的至少一者可以是检测红外线的红外相机。微型计算机12051可以例如通过确定摄像部12101至12104的摄像图像中是否存在行人来识别行人。例如，这种对行人的识别是通过以下步骤执行的：提取作为红外相机的摄像部12101至12104的摄像图像中的特征点的步骤；以及对表示物体轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理以确定是否是行人的步骤。如果微型计算机12051确定在摄像部12101至12104的摄像图像中存在行人，并因此识别出行人，则声音图像输出部12052控制显示部12062，从而使用于强调的方形轮廓线以叠加在识别出的行人上的方式显示。声音图像输出部12052还可以控制显示部12062，以使在期望的位置处显示表示行人的图标等。

上文已经给出了可以应用根据本发明的实施方案的技术的移动体控制系统的一个示例的说明。根据本发明的实施方案的技术可以应用于上述构造的组件中的摄像部12031。具体地，根据上述实施方案及其变形例的任意的摄像元件(例如，摄像元件10)可应用于摄像部12031。将根据本发明的实施方案的技术应用于摄像部12031能够获得具有较少噪声的高清晰度拍摄图像，从而使得能够在移动体控制系统中利用拍摄的图像来执行高度精确的控制。

<6.实施例>

接下来，对本发明的实施例进行详细说明。以下，制造了具有图29(实验1)和图30(实验2)所示的横截面构造的摄像元件作为器件样品，并且评估了装置的特性。

[实验1]

(实验示例1-1)

使用溅射装置在硅基板上形成厚度为100nm的ITO膜。通过光刻和蚀刻将ITO膜图案化以形成ITO电极(下部电极21)。接着，通过UV/臭氧处理对设置有ITO电极的硅基板进行清洗。然后，将硅基板移动到真空沉积机中，在1×10^－5Pa以下的减压状态下旋转基板支架的同时，在硅基板上按顺序堆叠有机层。首先，在52℃的基板温度下，分别以和的成膜速率沉积由下式(1)表示的F6-OPh-26F2和由下式(2)表示的富勒烯C₆₀，以使得混合层的厚度为10nm，从而形成空穴阻挡层24A。接下来，在52℃的基板温度下，分别以和/>的成膜速率沉积F6-OPh-26F2、由下式(3)表示的DPh-BTBT和富勒烯C₆₀，以使得混合层的厚度为230nm，从而形成光电转换层24。接着，在52℃的基板温度下沉积由下式(4)表示的CzBDF以使得厚度为10nm，从而形成电子阻挡层24B。接下来，在0℃的基板温度下，分别为/>和/>的成膜速率沉积由下式(5)表示的HATCN和富勒烯C₆₀，以使得混合层的厚度为10nm，从而形成功函数调节层25。最后，将硅基板移动到溅射装置，并且在功函数调节层25上沉积ITO膜以具有50nm的厚度，从而形成上部电极26。通过上述制造方法，制造了具有1mm×1mm的光电转换区域的样品(实验示例1-1)。在氮气(N₂)气氛中将制造的器件样品在150℃下退火处理210分钟。/>

(实验示例1-2)

在实验示例1-2中，除了分别以和/>的成膜速率沉积HATCN和富勒烯C₆₀以形成功函数调节层25之外，使用与实验示例1-1类似的方法制造器件样品(实验示例1-2)。

(实验示例1-3)

在实验示例1-3中，除了分别以和/>的成膜速率沉积HATCN和富勒烯C₆₀以形成功函数调节层25之外，使用与实验示例1-1类似的方法制造器件样品(实验示例1-3)。

(实验示例1-4)

在实验示例1-4中，除了使用由下式(6)表示的富勒烯C₇₀代替富勒烯C₆₀来形成功函数调节层25之外，使用与实验示例1-3类似的方法制造器件样品(实验示例1-4)。

(实验示例1-5)

在实验示例1-5中，除了以和/>的成膜速率沉积HATCN、富勒烯C₆₀和由下式(7)表示的NDI-35以形成功函数调节层25之外，使用与实验示例1-3类似的方法制造器件样品(实验示例1-5)。

(实验示例1-6)

在实验示例1-6中，除了仅使用HATCN形成功函数调节层25之外，使用与实验示例1-1类似的方法制造器件样品(实验示例1-6)。

(实验示例1-7)

在实验示例1-7中，除了富勒烯C₆₀变为由下式(8)表示的NBphen以形成功函数调节层25之外，使用与实验示例1-1类似的方法制造器件样品(实验示例1-7)。

(实验示例1-8)

在实验实例1-8中，除了将HATCN变为由下式(9)表示的F6-TCNNQ以形成功函数调节层25之外，使用与实验实例1-3类似的方法制造器件样品(实验示例1-8)。

(实验示例1-9)

在实验示例1-9中，除了分别以和/>的成膜速率沉积F6-TCNNQ和富勒烯C₆₀以形成功函数调节层25之外，使用与实验示例1-8类似的方法制造器件样品(实验示例1-9)。

(实验示例1-10)

在实验示例1-10中，(实验示例1-10)，除了仅使用F6-TCNNQ来形成功函数调节层25之外，使用与实验示例1-8类似的方法制造器件样品。

使用以下评估方法来评估上述实验示例1-1至1-10中的各个器件样品中的暗电流、EQE、响应速度以及功函数调节层25的聚集性、粘合力和成品率等，其结果总结在表1中。需要注意的是，对于表1所示的暗电流和响应时间，将实验示例1-1的特性值标准化为1以进行相对比较。

(暗电流和EQE的评估)

将从绿色LED光源经由带通滤波器照射到摄像元件的光的波长设置为560nm，并且将光量设置为162μW/cm²。使用半导体参数分析器控制要施加在器件样品的电极之间的过孔电压，并且相对于上部电极26扫描要施加至下部电极21的电压，从而获得电流-电压曲线。获取反向偏置施加状态(施加+2.6V电压的状态)下的暗电流值和光电流值，并且将通过从光电流值减去暗电流值而获得的值转换为电子的数量，然后除以入射光子的数量，从而计算EQE。

(响应速度的评估)

将从绿色LED光源经由带通滤波器照射到器件样品的光的波长设置为560nm，并且将光量设置为162μW/cm²。通过函数发生器控制要施加至LED驱动器的电压，并且从器件样品的上部电极26的一侧照射脉冲光。在要施加在器件样品的电极之间的偏置电压以相对于上部电极26+2.6V的电压施加至下部电极21的状态下照射脉冲光，然后使用示波器观察电流衰减波形。电流衰减过程中的库仑量是在紧接在光脉冲照射后的时刻之后110ms测量的。将该库仑量定义为响应时间，并且设置为响应速度的指标。

(其他指标的评估)

关于聚集性，使用原子力显微镜(AFM)来确定具有0.8nm以下的算术平均粗糙度(Ra)的膜不具有聚集性(A)，并且具有大于0.8nm的算术平均粗糙率(Ra)的膜具有聚集性(B)。关于粘附性，使用表面界面切割法(SAICAS方法)将分离强度为0.05KN/m以上的情况确定为A，并且将小于0.05KN/m的情况确定为B。关于成品率，使用暗电流测量将80％以上的成品率设置为A，并且将小于80％的成品率设置为B。关于电子亲和力，形成了在石英基板上沉积了ITO膜和待测量的各种材料的单层膜的样品，并且通过UPS和LEIPS确定了各个能级。

[表1]

从表1可以看出，实验示例1-1至1-5均不具有聚集性、高粘合力和优异的成品率，因此获得暗电流和响应速度有利的结果。相反，与实验示例1-1至1-5相比，实验实施方案1-6具有聚集性、低粘合力和较差的成品率，从而导致响应速度劣化。一个可想到的原因是在实验示例1-6中使用HATCN的单层膜作为功函数调节层25。另外，认为使用HATCN的单层膜作为功函数调节层25导致在电子阻挡层24B和功函调节层25之间的界面处的载流子导电性不足，导致施加至光电转换层24的电场不足，从而导致响应速度劣化。在实验示例1-7中，与实验示例1-1至1-5相比，暗电流和响应速度劣化。一个可想到的原因是，与实验示例1-1至1-5相比，在实验示例1-7中形成为功函数调节层25的HATCN和NBPhen的混合膜具有4.2eV的电子亲和力，因此由于电子从功函数调节层注入到光电转换层中而施加大的影响。

实验示例1-8至1-9均不具有聚集性、高粘合力和优异的成品率，因此获得暗电流和响应速度有利的结果。与实验示例1-8至1-9相比，实验示例1-10具有聚集性、低粘合力和较差的成品率，从而导致响应速度劣化。一个可想到的原因是在实验示例1-10中使用F6-TCNNQ的单层膜作为功函数调节层25。另外，认为使用F6-TCNNQ的单层膜作为功函数调节层25导致在电子阻挡层24B与功函数调节层25之间的界面处的载流子导电性不足，导致要施加至光电转换层24的电场不足，从而导致响应速度劣化。

[实验2]

(实验示例2-1)

使用溅射装置在硅基板上形成厚度为100nm的ITO膜。通过光刻和蚀刻将ITO膜图案化以形成ITO电极(下部电极21)。接着，通过UV/臭氧处理对设置有ITO电极的硅基板进行清洗。然后，将硅基板移动到真空沉积机中，并且在1×10^－5Pa以下的减压状态下旋转基板支架的同时，在硅基板上按顺序堆叠有机层。首先，在52℃的基板温度下，分别以和/>的成膜速率沉积由式(1)表示的F6-OPh-26F2和由式(2)表示的富勒烯C₆₀，以使得混合层的厚度为10nm，从而形成空穴阻挡层24A。接下来，在52℃的基板温度下，分别以和/>的成膜速率沉积F6-OPh-26F2、由式(3)表示的DPh-BTBT和富勒烯C₆₀，以使得混合层的厚度为230nm，从而形成光电转换层24。接着，在52℃的基板温度下沉积由式(4)表示的CzBDF以使得厚度为10nm，从而形成电子阻挡层24B。接下来，在0℃的基板温度下，分别以/>和/>的成膜速率沉积由式(5)表示的HATCN和富勒烯C₆₀，以使得混合层的厚度为10nm，从而形成功函数调节层25。接着，以/>的成膜速率和4nm的厚度沉积由下式(8)表示的BBphen以形成电子注入促进层27。最后，将硅基板移动到溅射装置，并且在功函数调节层25上沉积ITO膜以具有50nm的厚度，从而形成上部电极26。通过上述制造方法，制造了具有1mm×1mm的光电转换区域的样品(实验示例2-1)。在氮气(N₂)气氛中将制造的器件样品在150℃下退火处理210分钟。

(实验示例2-2)

在实验示例2-2中，除了仅使用HATCN形成功函数调节层25之外，使用与实验示例2-1类似的方法制造器件样品(实验示例2-2)。

使用上述评估方法来评估在上述实验示例2-1至2-2中的各个器件样品中的暗电流、外部量子效率(EQE)和响应速度，并且其结果总结在表2中。需要注意的是，实验示例1-1的特征值被标准化为1以进行相对比较。

[表2]

与实验示例1-1相比，实验示例2-1表现出更高的EQE和优异的响应速度。可以认为，在实验示例2-1中，与实验示例2-2相比，采用混合膜作为功函数调节层25增加了功函调节层25中的电子浓度，并且改善了电子阻挡层24B与功函数调节层25之间的界面处的载流子导电性，最终使得电场更有可能施加至光电转换层24，因此能够获得更高的EQE和优异的响应速度。相反，在实验示例2-2中证实，与实验示例2-1相比，暗电流、EQE和响应速度全部都劣化了。一个可想到的原因是，与实验示例2-1相比，实验示例2-2在上部电极26和功函数调节层25之间设置了包括NBphen的电子注入促进层27，该功函数调节层25具有高聚集性和较差的平坦性，从而导致NBphen进入聚集的功函数调节层25的域(domin)的间隙，这导致电子被直接注入到光电转换层24中。可以认为这使暗电流劣化，继而相应地恶化了EQE和响应速度。换言之，可以理解的是，在实验示例2-1中，在高度平坦的功函数调节层25上设置电子注入促进层27改善了元件特性。相反，可以理解的是，在包括具有高聚集性和低平坦性的功函数调节层25的实验示例2-2中，即使在设置有电子注入促进层27时，即便与实验示例1-6相比，也没有获得改善的结果。

以上已经参考第一和第二实施方案、变形例1至4和实施例以及适用例和应用例进行了说明；然而，本发明的内容不限于上述实施方案等，并且可以以多种方式进行变形。例如，在前述第一实施方案中，摄像元件10具有堆叠检测绿光的有机光电转换部20以及分别检测蓝光和红光的无机光电转换部32B和32R的构成。然而，本发明的内容不限于这样的结构。换言之，可以在有机光电转换部中检测红光或蓝光，或者可以在无机光电转换部检测绿光。

另外，有机光电转换部和无机光电转换部的数量以及它们之间的比率不是限制性的。如在变形例1中一样，可以设置两个以上有机光电转换部，或者可以仅通过有机光电转换部获得多种颜色的颜色信号。

此外，上述实施方案等以其中读出电极21A和累积电极21B的两个电极用作构成下部电极21的多个电极的构造作为示例。然而，除此之外，可以设置诸如传输电极或放电电极等三个或四个或更多电极。

此外，上述实施方案等示例了通过使用多个电极形成的下部电极21。然而，本技术也可以在包括包含一个电极的下部电极的摄像元件中获得类似的效果。

需要注意的是，本文所述的效果仅为示例性的，并且不是限制性的，并且还可以包括其他效果。

需要注意的是，本发明还可以具有以下构造。根据以下构造的本技术，在至少包括光电转换层的有机层与第二电极之间设置有第一半导体层。第一半导体层具有4.5eV以上且6.0eV以下的电子亲和力，并且包含第一含碳化合物和第二含碳化合物。第一含碳化合物具有大于4.8eV的电子亲和力或大于第二电极的功函数的电子亲和力。第二含碳化合物具有大于5.5eV的电离电位。这提高了有机层与第二电极之间的粘附性，并且增强了大致施加至光电转换层的电场，因此使得能够提高制造成品率和元件特性。

(1)

一种摄像元件，包括：

第一电极；

与所述第一电极相对设置的第二电极；

有机层，所述有机层设置在所述第一电极与所述第二电极之间并且至少包含光电转换层；以及

第一半导体层，所述第一半导体层设置在所述第二电极与所述有机层之间并且具有4.5eV以上且6.0eV以下的电子亲和力，所述第一半导体层包含第一含碳化合物和第二含碳化合物，所述第一含碳化合物具有大于4.8eV的电子亲和力或大于所述第二电极的功函数的电子亲和力，所述第二含碳化合物具有大于5.5eV的电离电位。

(2)

根据上述(1)记载的摄像元件，其中所述第一半导体层是至少混合了所述第一含碳化合物和所述第二含碳化合物的混合膜。

(3)

根据上述(2)记载的摄像元件，其中所述混合膜具有4.5eV以上且6.0eV以下的电子亲和力。

(4)

根据上述(2)或(3)记载的摄像元件，其中所述混合膜具有大于所述第二电极的功函数的电子亲和力。

(5)

根据上述(1)至(4)中任一项记载的摄像元件，其中构成所述第一半导体层的所述第一含碳化合物与所述第二含碳化合物之间的混合比为0.1以上且10以下。

(6)

根据上述(1)至(5)中任一项记载的摄像元件，其中所述第二含碳化合物是富勒烯衍生物。

(7)

根据上述(1)至(6)中任一项记载的摄像元件，其中所述第一半导体层的晶粒尺寸为10nm以下。

(8)

根据上述(1)至(7)中任一项记载的摄像元件，其中所述第一半导体层的算术平均粗糙度为0.8nm以下。

(9)

根据上述(1)至(8)中任一项记载的摄像元件，其中所述第一电极与所述第二电极之间的粘合力为0.05KN/m以上。

(10)

根据上述(1)至(9)中任一项记载的摄像元件，还包括设置在所述第二电极与所述第一半导体层之间的第二半导体层，其中

所述第二半导体层的电离电位与所述第二电极的费米能级之间的差的绝对值B等于或大于根据光学带隙计算的所述第二半导体的电子亲和力与所述第二电极的费米能级之间的差的绝对值A。

(11)

所述第二半导体层在所述第二电极的费米能级附近具有间隙内能级，所述间隙内能级的状态密度相对于所述第二半导体层的电离电位的状态密度为1/10000以上。

(12)

根据上述(1)至(11)中任一项记载的摄像元件，其中所述第一电极包括彼此独立的多个电极。

(13)

根据上述(12)记载的摄像元件，其中所述第一电极包括电荷读出电极和电荷累积电极作为所述多个电极。

(14)

根据上述(13)记载的摄像元件，其中所述多个电极分别单独地施加有电压。

(15)

根据上述(13)或(14)记载的摄像元件，还包括：

在所述第一电极与所述有机层之间的第三半导体层，所述第三半导体层包含氧化物半导体材料；和

绝缘层，所述绝缘层位于所述第一电极与所述第三半导体层之间，其中

所述电荷读出电极经由设置在所述绝缘层中的开口电连接至所述第三半导体层。

(16)

根据上述(1)至(15)中任一项记载的摄像元件，其中所述第一电极设置在所述有机层的与光入射面相反的一侧。

(17)

根据上述(1)至(16)中任一项记载的摄像元件，其中堆叠有有机光电转换部和一个以上无机光电转换部，所述有机光电转换部包括一个或多个所述有机层，所述一个或多个无机光电转换部分别在不同于所述有机光电转换部的波长范围内执行光电转换。

(18)

根据上述(17)记载的摄像元件，其中

所述无机光电转换部形成为埋入在半导体基板中，并且

所述有机光电转换部形成在所述半导体基板的第一表面侧。

(19)

根据上述(18)记载的摄像元件，其中

所述有机光电转换部对绿光进行光电转换，和

对蓝光进行光电转换的无机光电转换部和对红光进行光电转换的无机光电转换器部堆叠在所述半导体基板内部。

(20)

一种摄像装置，包括多个像素，各所述像素设置有一个或多个摄像元件，所述摄像元件分别包括：

第一电极；

与所述第一电极相对地设置的第二电极；

本申请要求于2021年7月28日向日本专利局提交的日本专利申请JP2021-123630的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

本领域技术人员应该理解的是，只要它们在所附权利要求或其等价物的范围内，根据设计要求和其他因素，可以进行各种变形、组合、子组合和替换。

Claims

1.一种摄像元件，包括：

第一电极；

与所述第一电极相对设置的第二电极；

2.根据权利要求1所述的摄像元件，其中所述第一半导体层是至少混合了所述第一含碳化合物和所述第二含碳化合物的混合膜。

3.根据权利要求2所述的摄像元件，其中所述混合膜具有4.5eV以上且6.0eV以下的电子亲和力。

4.根据权利要求2所述的摄像元件，其中所述混合膜具有大于所述第二电极的功函数的电子亲和力。

5.根据权利要求1所述的摄像元件，其中构成所述第一半导体层的所述第一含碳化合物与所述第二含碳化合物之间的混合比为0.1以上且10以下。

6.根据权利要求1所述的摄像元件，其中所述第二含碳化合物是富勒烯衍生物。

7.根据权利要求1所述的摄像元件，其中所述第一半导体层的晶粒尺寸为10nm以下。

8.根据权利要求1所述的摄像元件，其中所述第一半导体层的算术平均粗糙度为0.8nm以下。

9.根据权利要求1所述的摄像元件，其中所述第一电极与所述第二电极之间的粘合力为0.05KN/m以上。

10.根据权利要求1所述的摄像元件，还包括设置在所述第二电极与所述第一半导体层之间的第二半导体层，其中

11.根据权利要求1所述的摄像元件，还包括设置在所述第二电极与所述第一半导体层之间的第二半导体层，其中

12.根据权利要求1所述的摄像元件，其中所述第一电极包括彼此独立的多个电极。

13.根据权利要求12所述的摄像元件，其中所述第一电极包括电荷读出电极和电荷累积电极作为所述多个电极。

14.根据权利要求13所述的摄像元件，其中所述多个电极分别单独地施加有电压。

15.根据权利要求13所述的摄像元件，还包括：

16.根据权利要求1所述的摄像元件，其中所述第一电极设置在所述有机层的与光入射面相反的一侧。

17.根据权利要求1所述的摄像元件，其中堆叠有有机光电转换部和一个以上无机光电转换部，所述有机光电转换部包括一个或多个所述有机层，所述一个或多个无机光电转换部分别在不同于所述有机光电转换部的波长范围内执行光电转换。

18.根据权利要求17所述的摄像元件，其中

所述无机光电转换部形成为埋入在半导体基板中，并且

所述有机光电转换部形成在所述半导体基板的第一表面侧。

19.根据权利要求18所述的摄像元件，其中

所述有机光电转换部对绿光进行光电转换，和

20.一种摄像装置，包括多个像素，各所述像素设置有一个或多个摄像元件，所述摄像元件分别包括：

第一电极；

与所述第一电极相对地设置的第二电极；