JP2016033980A - 撮像デバイス、撮像装置および撮像システム - Google Patents

撮像デバイス、撮像装置および撮像システム Download PDF

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Abstract

【課題】外部から共通電極部への電位の供給経路を簡略化する。【解決手段】複数の画素電極105と、複数の画素電極105に対向する共通電極部107と、各々が複数の画素電極105の各々と共通電極部107の間に配された複数の光電変換部と、外部から共通電極部107へ電位を供給するためのパッド部21〜24と、を備える撮像デバイス100であって、パッド部21〜24は、共通電極部107を構成する導電膜で構成されている。【選択図】図1

Description

本発明は、撮像デバイスのパッドに関する。
画素回路が形成された半導体基板の上に絶縁膜を介して光電変換膜が形成された薄膜型の撮像装置が知られている。光電変換膜として、アモルファスシリコンや有機材料等の光吸収係数が大きい材料を用いることが可能となり、従来のCCD型やCMOS型の撮像装置に比べて高感度化することができる。
光電変換膜からの信号の読み出しには光電変換膜の上下に電極が必要である。特に撮像領域では光電変換膜の上に形成された上部電極は共通電極部として全画素共通の電位を与えられる場合が多い。
特許文献1には、周辺領域(130)に延在した上部電極(44)が、開口(40a)を通じて露出した配線(37a)に接触することで上部電極(44)と配線(37a)とが電気的に接続することが記載されている。上部電極(44)と配線(37a)との接触は、上部電極(44)の下部電極(41)側の面で行われている。さらに、上部電極(44a)の電圧供給部(160)が、パッド領域140のボンディングパッド39と電気的に接続されることで、画素領域(115)における上部電極(44a)に電圧が印加される。
特開2012−114197号公報
特許文献1のように、上部電極(44a)への電圧の印加を、ボンディングパッド(39)と上部電極(44)の下部電極(41)側の面に接触する配線(37a)を介して行うと、外部から共通電極部への電位の供給経路が複雑になる。そして、複雑な供給経路が高抵抗化あるいは断線したりすることで、撮像装置としての信頼性が低下する可能性がある。
本発明は外部から共通電極部への電位の供給経路を簡略化することを目的とする。
上記課題を解決するための手段は、複数の画素電極と、前記複数の画素電極に対向する共通電極部と、各々が前記複数の画素電極の各々と前記共通電極部の間に配された複数の光電変換部と、外部から前記共通電極部へ電位を供給するためのパッド部と、を備える撮像デバイスに関する。
この撮像デバイスにおいて、第1の観点では、前記パッド部は、前記共通電極部を構成する導電膜で構成されていることを特徴とする。
この撮像デバイスにおいて、第2の観点では、前記パッド部は、前記共通電極部を構成する導電膜の前記画素電極の側とは反対側の面に接触する、前記共通電極部を構成する前記導電膜とは別の導電膜で構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、外部から共通電極部への電位の供給経路を簡略化することができる。
撮像デバイスの一例を示す模式図。 撮像デバイスの一例を示す模式図。 撮像デバイスの一例を示す模式図。 撮像デバイスの一例を示す模式図。 撮像装置の一例を示す模式図。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。共通する構成を複数の図面を相互に参照して説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。
<第1実施形態>
第1実施形態に係る撮像デバイスを説明する。図1(a)は撮像デバイス100の平面模式図であり、図1(b)は図1(a)のA−A’線における撮像デバイス100の断面模式図であり、図1(c)は図1(a)のB−B’線における撮像デバイス100の断面模式図である。
撮像デバイス100は撮像領域1と撮像領域1の外側に位置する周辺領域2を備える。撮像領域1は、複数の画素電極105と、複数の画素電極105に対向する共通電極部107を有する。共通電極部107を構成する導電膜1070は、画素電極105側の面である下面1071と、画素電極105側とは反対側の面である上面1072を有する。撮像領域1は、さらに、各々が複数の画素電極105の各々と共通電極部107の間に配された複数の光電変換部を有する。複数の光電変換部の各々は、複数の画素電極105を連続的に覆う光電変換膜106の内の、少なくとも、共通電極部107と画素電極105との間に位置する部分である。複数の画素電極105は2次元あるいは1次元状に配列されている。複数の画素電極105、光電変換膜106および共通電極部107は、絶縁膜103を介して、半導体基板101の上に設けられている。また、撮像領域1は、光電変換部で生じた電荷を読み出すための複数の画素回路部10を有する。半導体基板101の主面には画素回路部10を構成する複数のトランジスタ(不図示)が配されている。絶縁膜103の内部には配線104が形成されている。絶縁膜103は複数の絶縁膜からなる多層膜であり、配線104は配線層やビアを介して積層された多層配線で有りうる。半導体基板101に設けられた複数のトランジスタは配線104を介して画素電極105と電気的に接続されている。
撮像領域1において、共通電極部107の画素電極105側とは反対側には保護膜(パッシベーション膜)として機能する絶縁膜108が設けられている。絶縁膜108は例えば窒化シリコン層、酸窒化シリコン層および酸化シリコン層の何れかを含む単層膜あるいは多層膜でありうる。絶縁膜108の上にはカラーフィルタ109とマイクロレンズ110が配されている。カラーフィルタ109とマイクロレンズ110との間に平坦化膜を設けることもできる。
周辺領域2は、周辺回路部20と、パッド部21、22、23、24を有する。周辺回路部20は画素回路部10を駆動する駆動回路、画素回路部10で得られた信号を処理する信号処理回路、および、駆動回路や信号処理回路を制御する制御回路の少なくともいずれかを含むことができる。パッド部21は外部から共通電極部107へ電位を供給するために設けられている。パッド部21の表面は導電膜で構成されており、このパッド部21の表面には撮像デバイス100を外部回路と接続するための導電部材が接触する。パッド部22は撮像デバイス100から外部へ信号を出力するために設けられている。撮像デバイス100から外部へ出力される信号は例えば周辺回路部20の信号処理回路で生成される。パッド部23は外部から撮像デバイス100へ信号を入力するために設けられている。外部から撮像デバイス100へ入力される信号は、制御信号や参照信号である。パッド部24は外部から撮像デバイス100へ電源電圧を供給するために設けられている。パッド部21〜24の表面は、撮像デバイス100を外部回路と接続するための導電部材が接触する前の状態では、外部雰囲気に対する露出面である。また、パッド部21〜24の表面は、撮像デバイス100を外部回路と接続するための導電部材が接触する接触面である。
図1(b)、(c)においては、パッド部21、22の範囲を矢印で示している。パッド部23、24についてはパッド部22と同様である。パッド部21、22には、パッド部21、22を構成する導電膜の少なくとも一部が含まれる。パッド部21、22において、導電部材が接触する接触面を有する導電膜は、パッド部21、22を構成する導電膜である。
パッド部21、22を構成する導電膜は、撮像デバイス100を外部回路と接続するための導電部材が接触する接触領域をその表面に有し得る。そして、パッド部21、22には、パッド部21、22を構成する導電膜の少なくとも一部であって、接触領域の正射影に位置する部分が含まれる。接触領域の正射影に位置する部分とは、パッド部21、22を構成する導電膜の内、当該導電膜の主面(表面あるいは裏面)に垂直な方向において、接触領域に重なる部分である。
パッド部21、22を構成する導電膜は、撮像デバイス100を外部回路と接続するために外部雰囲気に対して露出した露出領域をその表面に有し得る。そして、パッド部21、22には、パッド部21、22を構成する導電膜の少なくとも一部であって、露出領域の正射影に位置する部分が含まれる。露出領域の正射影に位置する部分とは、パッド部21、22を構成する導電膜の内、当該導電膜の主面(表面と裏面)に垂直な方向において、露出領域に重なる部分である。
パッド部21、22を構成する導電膜は、外部雰囲気から保護するために、絶縁膜で覆われた被覆領域を有し得る。上述した上述した露出領域と被覆領域の境界は、被覆領域を覆う絶縁膜で画定される。パッド部21、22には、パッド部21、22を構成する導電膜の一部であって、被覆領域の正射影に位置する部分が含まれない。被覆領域の正射影に位置する部分とは、パッド部21、22を構成する導電膜の内、当該導電膜の主面(表面と裏面)に垂直な方向において、被覆領域に重なる部分である。
上述した、露出領域および/または接触領域を有する導電膜に接触し、かつ、露出領域および/または接触領域の正射影に位置する部分を有する導電膜もまた、パッド部21、22を構成する導電膜で有り得る。露出領域および/または接触領域を有する導電膜に接触する、露出領域および/または接触領域を有する導電膜とは別の導電膜の、露出領域および/または接触領域の正射影に位置する部分は、パッド部21、22に含まれる。露出領域および/または接触領域の正射影に位置する部分を有していても、露出領域および/または接触領域を有する導電膜に接触しない導電膜は、パッド部21、22を構成する導電膜ではない。例えば、絶縁膜を介して露出領域や接触領域と重なり合い、露出領域および/または接触領域を有する導電膜に接触しないような導電膜は、パッド部21、22を構成する導電膜ではない。
パッド部21、22を構成する導電膜は、多層膜であってもよいし単層膜であってもよい。多層膜である導電膜は、実質的に同一の平面形状(パターン)を有する複数の導電層を含む。具体的には、多層膜としての導電膜は、単一のマスクを用いてパターニングされることで、側面が互いに連続し、上面および/または下面が互いに接触している導電層群を含む。互いに異なる平面形状を有する導電層は、単一の導電膜ではなく、別々の導電膜に属する。
本実施形態において、共通電極部107を構成する導電膜1070は撮像領域1から周辺領域2へ延在しており、パッド部21は共通電極部107を構成する導電膜1070で構成されている。より詳細には、パッド部21の表面は、共通電極部107の画素電極105の側とは反対側の上面1072内に設けられている。共通電極部107の材料が透明導電材料であれば、パッド部21は、透明導電材料で構成されていることになる。特に、パッド部21の表面を透明導電材料として知られるITOなどの金属酸化物で構成することで、パッド部21の表面の自然酸化による劣化を抑制することができる。絶縁膜108は撮像領域1から周辺領域2に延在し、パッド部21を画定する開口210を有している。上述した導電部材は、この開口210を介して共通電極部107に接触する。開口210の側面211は共通電極部107を構成する導電膜1070の上に位置する。
このような構成のパッド部21を用いた撮像デバイスでは、パッド部から共通電極部107へ電位を供給するための電気経路を配線104に形成する必要がない。したがって、外部から共通電極部107への電位の供給経路を簡略化することができ、外部から共通電極部107への電位の供給経路で生じ得る信頼性に関わる問題を低減することができる。また、余計な配線を引きまわす必要がないため、配線レイアウトの自由度が高まり、例えば他の配線を太くすることが可能になる。また、外部との接続のための導電部材が共通電極部107を構成する導電膜1070と直接接触することができるため、コンタクト抵抗の増大やコンタクト不良の発生を抑制することができる。
パッド部22の表面は配線104の一部である導電膜114で構成されている。導電膜114の材料は例えばAl、Ti、TiN、Cu、Ta、TaN、Cr、Wなどの金属あるいは金属窒化物でありうる。例えば、導電膜114は、Al層と、TiN層および/またはTi層との積層膜で有り、パッド部22の表面はTiN層で構成される。本例ではパッド部22を構成する導電膜114の材料は、共通電極部107を構成する材料とは異なっている。絶縁膜108は撮像領域1から周辺領域2に延在し、パッド部22を画定する開口220を有している。上述した導電部材は、この開口220を介して導電膜114に接触する。開口210の側面211は導電膜114の上に位置する。
パッド部21の表面の半導体基板101の主面からの距離D1は、パッド部22の表面の半導体基板101の主面からの距離D2よりも大きい。これはパッド部21の表面が光電変換膜106よりも上(半導体基板101側とは反対側)に位置する共通電極部107を構成する導電膜1070で構成され、パッド部22の表面が光電変換膜106よりも下(半導体基板101側)に位置することに起因する。
パッド部23、24はパッド部22と同様に、その表面が配線104に含まれる導電膜で構成される。また、パッド部23、24はその表面の半導体基板101からの距離がD1よりも小さくなるように配置される。
図4は撮像領域1における画素の断面構造の一例を示している。画素毎に配された画素回路はデバイス分離部11で分離されている。半導体基板101に配されたn型不純物領域12は配線104を介して画素電極105に接続されている。n型不純物領域12の電荷は、転送ゲート17を介して、n型不純物領域13に転送される。n型不純物領域13と半導体基板101の表面との間にはp型不純物領域14が配されており、これにより埋め込み型の電荷蓄積部CSが構成される。埋め込み型の電荷蓄積部CSを用いることで、半導体基板101の表面で発生する暗電流の電荷蓄積部CSへの混入を抑制することができ、S/Nが向上する。n型不純物領域13の電荷は転送ゲート18を介してn型不純物領域15に転送される。また、電荷蓄積部CSは不純物濃度が調整されていることで完全空乏化することができ、電荷蓄積部CSのn型不純物領域13からn型不純物領域15への完全転送が可能となっている。n型不純物領域15はフローティングノードFNを構成し、不図示の信号出力部に接続されている。信号出力部は例えばソースフォロワ回路でありうる。n型不純物領域15はリセットゲート19をONにすることでn型不純物領域16の電位に応じた電位にリセットされる。
連続膜である光電変換膜106は複数の光電変換部1060の間に境界部1061を有し得る。境界部1061とは画素電極105に重ならない部分である。斜め入射光の一部が境界部1061で光電変換される場合もある。境界部1061の少なくとも一部を無くすることもでき、光電変換部1060を連続膜の一部ではなく複数の孤立パターンとして設けてもよい。また、光電変換部1060と画素電極105との間に例えば厚み100nm未満の薄い絶縁膜を設けた、MIS(metal−insulator−semiconductor)構造を採用することもできる。
光電変換膜106は、P−I−N構成であったり、量子ドットを含む膜(量子ドット膜)であったりする。アモルファスシリコンや、化合物半導体や有機半導体を用いることができる。化合物半導体は、例えばBN、GaAs、GaP、AlSb、GaAlAsPなどのIII−V化合物半導体、CdSe、ZnS、HdTeなどのII−VI化合物半導体、PbS、PbTe、CuOなどのIV−VI化合物半導体である。有機半導体は、例えばフラーレン、クマリン6(C6)、ローダミン6G(R6G)、亜鉛フタロシアニン(ZnPc)、キナクリドン、フタロシアニン系、ナフタロシアニン系などである。特に、1μm未満の薄膜として形成が容易なアモルファスシリコン膜、有機半導体膜、量子ドット膜は好適である。さらに界面欠陥の十分補償された量子ドット膜は、完全空乏化が容易なので更に好適である。光電変換膜は、空乏層幅を十分に広げるために、キャリア密度の少ないイントリンシックな半導体(I型の半導体)が好ましいが、低不純物濃度のN型やP型などの半導体を用いることもできる。
共通電極部107を構成する導電膜1070は、光電変換膜106で検出する光に対して、十分に高い光透過率を有する。例えば、光電変換膜106で可視光を受光する場合には、可視光に対して透明なITO等の透明導電性材料で構成される。光電変換膜106や導電膜1070は多層膜であってもよいし、単層膜であってもよい。
図5(a)、(b)は撮像デバイス100を備える撮像装置200の第1例における、パッド部21、22の近傍の拡大断面図である。撮像装置200はパッケージ150と、パッケージ150に設けられた端子151、152と撮像デバイス100とを接続するためにパッド部21、22の表面に接触する導電部材131、132を備える。本例における導電部材131、132は、ワイヤボンディング法によってパッド部21、22に接触するボンディングワイヤである。パッド部21とパッド部22とでは半導体基板からの高さが異なるため、ワイヤボンディングを実施する際に、パッド部21とパッド部22とでボンディング条件を異ならせることが好ましい。
図5(c)、(d)は撮像デバイス100を備える撮像装置200の第2例における、パッド部21、22の近傍の拡大断面図である。撮像装置200はフレキシブル配線基板やリジッド配線基板などの配線部材144と、配線部材144に設けられた端子143と撮像デバイス100とを接続するためにパッド部21、22の表面に接触する導電部材を備える。本例における導電部材は、導電性粒子142を含有する異方性導電フィルム141(ACF:Anisotropic Conductive Film)である。導電部材としての異方性導電フィルム141の代わりに、異方性導電ペーストを硬化させたものを用いてもよい。
パッド部21とパッド部22とでは半導体基板からの表面の高さが異なるが、高さの違いが10μm未満であれば、異方性導電フィルムを用いてもパッド部21とパッド部22は簡単に接続が可能となる。
撮像デバイス100を用いて、撮像システム300を構築することができる。撮像システムは、カメラや撮影機能を有する情報端末である。撮像システム300は撮像デバイス100から得られた信号を処理する信号処理部や、撮像デバイスで撮影された画像を表示する表示部などを含む外部装置160を備えることができる。撮像システムにおいては撮像デバイスがパッケージによって半田等で回路基板に実装されて、外部装置160と電気的に接続される。
<第2実施形態>
第2実施形態に係る撮像デバイスを説明する。図2(a)は撮像デバイス100の平面模式図であり、図2(b)は図2(a)のA−A’線における撮像デバイス100の断面模式図であり、図2(c)は図2(a)のB−B’線における撮像デバイス100の断面模式図である。第2実施形態において第1実施形態と同様である事項については説明を省略する。
本実施形態において、パッド部21の表面は、共通電極部107を構成する導電膜1070の画素電極105の側のとは反対側の面である上面1072に接触する、導電膜1070とは別の導電膜117で構成されている。導電膜117が上面1072に接触することで、導電膜117と導電膜1070の接続抵抗を小さくでき、共通電極部107への電位の供給経路として良好な構造を得ることができる。特に、共通電極部107を構成する導電膜1070がITO等の金属酸化物であれば、導電膜1070の更なる酸化が抑制される。そのため、導電膜117の形成時の下地としての導電膜1070の上面1072のシート抵抗を低く維持できる。これとは異なり、導電膜117が上面1072ではなく下面1071に接触するように形成することも考えられる。しかしこのようにすると、共通電極部107の形成前に導電膜117の表面が酸化されたり汚染されたりする場合がある。その結果、接続抵抗が高くなってしまう可能性がある。
導電膜117の材料は例えばAl、Ti、TiN、Ta、TaN、Cr、Wなどの金属あるいは金属化合物でありうる。導電膜117は単層膜であってもよいし、多層膜であってもよい。導電膜117の材料はパッド部22、23、24の表面を構成する材料と同じであってもよい。パッド部21とパッド部22とで表面の材料を同じにすることにより、ワイヤボンディング等の接続が容易になる。特に、パッド部21とパッド部22の表面をTiNなどの金属窒化物で構成することで、パッド部21の表面の自然酸化による劣化を抑制することができる。
導電膜117の材料は、パッド部21の表面に接触する導電部材との接続が良好になるように選択されうる。絶縁膜108は撮像領域1から周辺領域2に延在し、パッド部21を画定する開口210を有している。上述した導電部材は、この開口210を介して導電膜117に接触する。開口210の側面211は導電膜117の上に位置する。本例では、共通電極部107を構成する導電膜1070は撮像領域1から周辺領域2へ延在しており、パッド部21には導電膜117の露出領域の正射影に共通電極部107を構成する導電膜1070も存在している。そのため、開口210の側面211は導電膜1070の上にも位置する。したがって、パッド部21は導電膜117だけでなく、共通電極部107を構成する導電膜1070でも構成されている。
導電膜117は導電膜1070よりも可視光に対する透過率が低い材料で構成されることで、遮光膜として機能し得る。本例では、遮光膜としての導電膜117は、周辺回路部20を覆う様に設けられている。これによって光が周辺回路部20に入射して、周辺回路部20が誤作動することを抑制することができる。
<第3実施形態>
第3実施形態に係る撮像デバイスを説明する。図3(a)は撮像デバイス100の平面模式図であり、図3(b)は図3(a)のA−A’線における撮像デバイス100の断面模式図であり、図3(c)は図3(a)のB−B’線における撮像デバイス100の断面模式図である。第2実施形態において第1実施形態、第2実施形態と同様である事項については説明を省略する。
本実施形態において、パッド部21の表面は、共通電極部107を構成する導電膜1070の画素電極105の側のとは反対側の面である上面1072に接触する導電膜118で構成されている。パッド部21には共通電極部107を構成する導電膜1070が存在していない。本例の共通電極部107を構成する導電膜1070は撮像領域1から周辺領域2へ延在していて周辺回路部20を覆っている。そして、周辺領域2の周辺回路部20に対応する部分とパッド部21に対応する部分の間で導電膜118と接触している。しかし、共通電極部107を構成する導電膜1070が周辺回路部20を覆わないようにすることもできる。そして、周辺領域2の周辺回路部20に対応する部分と撮像領域1の画素回路部10に対応する部分との間で導電膜118と共通電極部107を構成する導電膜1070とが接触するようにすることもできる。
導電膜118の材料は第2実施形態における導電膜117と同様であり、導電膜118の材料はパッド部22、23、24の表面を構成する材料と同じであってもよい。パッド部21を画定する開口210の側面211は導電膜118の上に位置するが、共通電極部107の上には位置しない。
導電膜118と同じ材料からなる遮光膜116が撮像領域1に配置されている。遮光膜116は、境界部1061の上に位置し、光電変換部1060の上に開口を有するような格子パターンを成している。このようにすることで、撮像領域1における混色を抑制することができる。遮光膜116は導電膜118が周辺領域2から撮像領域1へ延在したものを用いることもできる。その場合、遮光膜としての導電膜118が周辺回路部20を覆うこともできる。
本例では遮光膜119が周辺回路部20を覆っており、遮光膜119と周辺回路部20との間に共通電極部107が撮像領域1から延在している。遮光膜119は、例えば樹脂からなる。遮光膜119は、撮像領域1においてカラーフィルタ109と同じ材料を用いて形成することができる。遮光膜119を複数色のカラーフィルタ材料を複数層に重ねて用いてもよいし、青色のカラーフィルタ材料など、単色のカラーフィルタ材料のみを用いてもよい。カラーフィルタ材料を用いずに、黒色の顔料や染料を含有する樹脂を遮光膜119に用いることもできる。
以上、説明した実施形態は、本発明の思想を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。また、各実施形態に記載した事項は適宜組み合わせることが可能である。また、上述した形態では、パッド部21〜24を周辺領域2に配置した例を示したが、パッド部21〜24を撮像領域1へ配置することも可能である。
100 撮像デバイス
1 撮像領域
2 周辺領域
21 パッド部
105 画素電極
106 光電変換膜
1060 光電変換部
107 共通電極部
1070 導電膜
117 導電膜

Claims (11)

  1. 複数の画素電極と、前記複数の画素電極に対向する共通電極部と、各々が前記複数の画素電極の各々と前記共通電極部の間に配された複数の光電変換部と、外部から前記共通電極部へ電位を供給するためのパッド部と、を備える撮像デバイスであって、
    前記パッド部は、前記共通電極部を構成する導電膜で構成されていることを特徴とする撮像デバイス。
  2. 複数の画素電極と、前記複数の画素電極に対向する共通電極部と、各々が前記複数の画素電極の各々と前記共通電極部の間に配された複数の光電変換部と、外部から前記共通電極部へ電位を供給するためのパッド部と、を備える撮像デバイスであって、
    前記パッド部は、前記共通電極部を構成する導電膜の前記画素電極の側とは反対側の面に接触する、前記共通電極部を構成する前記導電膜とは別の導電膜で構成されていることを特徴とする撮像デバイス。
  3. 前記パッド部は、前記共通電極部を構成する前記導電膜でも構成されている、請求項2に記載の撮像デバイス。
  4. 前記別の導電膜は前記共通電極部を構成する前記導電膜よりも可視光に対する透過率が低い、請求項2または3に記載の撮像デバイス。
  5. 前記共通電極部の前記画素電極の側とは反対側には絶縁膜が設けられており、前記絶縁膜は前記パッド部を画定する開口を有し、前記開口の側面は前記共通電極部を構成する前記導電膜の上に位置する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像デバイス。
  6. 前記複数の画素電極、前記共通電極部および前記複数の光電変換部を含む撮像領域と、前記撮像領域の外側に位置し、前記パッド部を有する周辺領域と、を備える請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像デバイス。
  7. 前記複数の画素電極、前記共通電極部および前記複数の光電変換部は、前記撮像領域において画素回路部を有し、前記周辺領域において周辺回路部を有する半導体基板の上に設けられており、
    前記周辺領域には周辺回路部と、前記周辺回路部を覆う遮光膜が設けられており、前記遮光膜と前記回路部との間に前記共通電極部を構成する前記導電膜が延在している、請求項6に記載の撮像デバイス。
  8. 前記複数の画素電極、前記共通電極部および前記複数の光電変換部は、複数のトランジスタが配された主面を有する半導体基板の上に設けられており、
    前記外部から前記共通電極部へ電位を供給するためのパッド部を第1パッド部として、前記撮像デバイスから外部へ信号を出力するための第2パッド部が設けられており、
    前記半導体基板の前記主面と前記第1パッド部の前記半導体基板の側とは反対側の面との距離が、前記半導体基板の前記主面と前記第2パッド部の前記半導体基板の側とは反対側の面との距離よりも大きい、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像デバイス。
  9. 前記複数の光電変換部は、前記複数の画素電極を連続的に覆う量子ドット膜に含まれる、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の撮像デバイス。
  10. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の撮像デバイスと、
    前記パッド部に接触する導電部材と、を備える撮像装置。
  11. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の撮像デバイスと、
    前記撮像デバイスから出力された信号を処理する信号処理部と、
    を備える撮像システム。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10854678B2 (en) 2018-01-23 2020-12-01 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device
WO2021084971A1 (ja) * 2019-10-28 2021-05-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 撮像装置
JP2021530875A (ja) * 2018-07-19 2021-11-11 維沃移動通信有限公司Vivo Mobile Communication Co., Ltd. イメージセンサ及び移動端末
WO2023106026A1 (ja) * 2021-12-08 2023-06-15 パナソニックIpマネジメント株式会社 撮像装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108962914B (zh) 2017-05-19 2021-07-30 启耀光电股份有限公司 电子装置与其制造方法
US10261777B2 (en) * 2017-07-25 2019-04-16 Aurora Labs Ltd. Detecting anomalies online using histograms of ECU processing activity
US10546912B2 (en) * 2018-04-19 2020-01-28 Wuhan China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. Display panel and display device
FR3093233B1 (fr) * 2019-02-25 2021-03-05 Isorg Dispositif matriciel pour capteur d'image, à transistors en couches minces et photodiodes organiques
CN114520239A (zh) * 2020-11-20 2022-05-20 京东方科技集团股份有限公司 X射线平板探测器及其制作方法、探测装置、成像系统

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5960961B2 (ja) * 2010-11-16 2016-08-02 キヤノン株式会社 固体撮像素子及び撮像システム
CN103404124A (zh) * 2011-03-01 2013-11-20 松下电器产业株式会社 固体摄像装置
CN103728804B (zh) * 2013-12-27 2016-02-24 京东方科技集团股份有限公司 一种母板、阵列基板及制备方法、显示装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10854678B2 (en) 2018-01-23 2020-12-01 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device
US11114505B2 (en) 2018-01-23 2021-09-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device
US11637147B2 (en) 2018-01-23 2023-04-25 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device
JP2021530875A (ja) * 2018-07-19 2021-11-11 維沃移動通信有限公司Vivo Mobile Communication Co., Ltd. イメージセンサ及び移動端末
US11463642B2 (en) 2018-07-19 2022-10-04 Vivo Mobile Communication Co., Ltd. Image sensor including pixel array and mobile terminal
WO2021084971A1 (ja) * 2019-10-28 2021-05-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 撮像装置
WO2023106026A1 (ja) * 2021-12-08 2023-06-15 パナソニックIpマネジメント株式会社 撮像装置

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