JP2019057704A - Photoelectric conversion element and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、例えば、有機半導体材料を用いた光電変換素子およびこれを備えた撮像装置に関する。 The present disclosure relates to, for example, a photoelectric conversion element using an organic semiconductor material and an imaging apparatus including the photoelectric conversion element.
有機半導体材料を用いた撮像素子(光電変換素子)では、半導体製造過程における加熱プロセスを経ても、低い暗電流、高い量子効率および高い応答速度といった優れた素子性能を維持することが課題となっている。これに対して、例えば、特許文献1では、有機光電変換膜をガラス転移点(Tg)が100℃以上のp型有機光電変換材料を用いたアモルファス膜として形成し、さらに有機光電変換膜と電極との間に、Tgが140℃以上のブロッキング材料を含むブロッキング層を設けることで、耐熱性を向上させた光電変換素子が開示されている。
An imaging element (photoelectric conversion element) using an organic semiconductor material has a problem of maintaining excellent element performance such as low dark current, high quantum efficiency, and high response speed even after a heating process in a semiconductor manufacturing process. Yes. On the other hand, for example, in
このように、例えば、耐熱性に優れた光電変換素子の開発が求められている。 Thus, for example, development of a photoelectric conversion element excellent in heat resistance is required.
耐熱性を向上させることが可能な光電変換素子および撮像装置を提供することが望ましい。 It is desirable to provide a photoelectric conversion element and an imaging device that can improve heat resistance.
本開示の一実施形態の光電変換素子は、陽極と、陽極と対向配置された陰極と、陽極と陰極との間に設けられた光電変換層と、陽極と光電変換層との間に設けられると共に、下記一般式(1)で表される有機半導体材料を含む電子ブロック層とを備えたものである。 A photoelectric conversion element according to an embodiment of the present disclosure is provided between an anode, a cathode disposed opposite to the anode, a photoelectric conversion layer provided between the anode and the cathode, and an anode and the photoelectric conversion layer. And an electron block layer containing an organic semiconductor material represented by the following general formula (1).
(R1,R2,R3,R4は、各々独立して、水素原子または炭素数4以上40以下のアリール基、ヘテロアリール基、カルバゾール基、ジフェニルアミノ基あるいはそれらの誘導体であり、R1,R2,R3,R4のうちの少なくとも1つは、炭素数12以上40以下のカルバゾール基またはジフェニルアミノ基あるいはそれらの誘導体である。)
(R1, R2, R3 and R4 are each independently a hydrogen atom or an aryl group, heteroaryl group, carbazole group, diphenylamino group or derivatives thereof having 4 to 40 carbon atoms, and R1, R2, R3 , R4 is a carbazole group having 12 to 40 carbon atoms, a diphenylamino group, or a derivative thereof.)
本開示の一実施形態の撮像装置は、各画素が1または複数の光電変換素子を含み、この光電変換素子として、上記本開示の一実施形態の光電変換素子を有するものである。 In the imaging apparatus according to an embodiment of the present disclosure, each pixel includes one or a plurality of photoelectric conversion elements, and the photoelectric conversion element according to the embodiment of the present disclosure is included as the photoelectric conversion element.
本開示の一実施形態の光電変換素子および一実施形態の撮像装置では、光電変換層と陽極との間に、上記一般式(1)で表される有機半導体材料を含む電子ブロック層を設けるようにした。これにより、半導体製造過程における加熱プロセスを経ても高い素子特性を維持することが可能となる。 In the photoelectric conversion element according to one embodiment of the present disclosure and the imaging device according to one embodiment, an electronic block layer including the organic semiconductor material represented by the general formula (1) is provided between the photoelectric conversion layer and the anode. I made it. This makes it possible to maintain high device characteristics even after a heating process in the semiconductor manufacturing process.
本開示の一実施形態の光電変換素子および一実施形態の撮像装置によれば、上記一般式(1)で表される有機半導体材料を含む電子ブロック層を光電変換層と陽極との間に設けるようにしたので、半導体製造過程における加熱プロセスを経ても高い素子特性が維持される。即ち、耐熱性に優れた光電変換素子および撮像装置を提供することが可能となる。 According to the photoelectric conversion element of one embodiment of the present disclosure and the imaging device of one embodiment, an electron block layer including the organic semiconductor material represented by the general formula (1) is provided between the photoelectric conversion layer and the anode. Thus, high device characteristics are maintained even after a heating process in the semiconductor manufacturing process. That is, it is possible to provide a photoelectric conversion element and an imaging device that are excellent in heat resistance.
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。 Note that the effects described here are not necessarily limited, and may be any effects described in the present disclosure.
以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
1.第1の実施の形態(陽極と光電変換層との間にベンゾジフラン誘導体を含む電子ブロック層を有する光電変換素子の例)
1−1.光電変換素子の構成
1−2.光電変換素子の製造方法
1−3.作用・効果
2.第2の実施の形態(下部電極を複数の電極から構成した例)
2−1.光電変換素子の構成
2−2.光電変換素子の製造方法
2−3.作用・効果
3.適用例
4.実施例
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The following description is one specific example of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the following aspects. In addition, the present disclosure is not limited to the arrangement, dimensions, dimensional ratio, and the like of each component illustrated in each drawing. The order of explanation is as follows.
1. First embodiment (an example of a photoelectric conversion element having an electron block layer containing a benzodifuran derivative between an anode and a photoelectric conversion layer)
1-1. Configuration of photoelectric conversion element 1-2. Manufacturing method of photoelectric conversion element 1-3. Action / Effect Second embodiment (example in which the lower electrode is composed of a plurality of electrodes)
2-1. Configuration of photoelectric conversion element 2-2. Manufacturing method of photoelectric conversion element 2-3. Action and effect Application example 4. Example
<1.第1の実施の形態>
図1は、本開示の第1の実施の形態の光電変換素子(光電変換素子10A)の断面構成を表したものである。光電変換素子10Aは、例えば、裏面照射型(裏面受光型)のCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサまたはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の撮像装置(撮像装置1)において1つの画素(単位画素P)を構成する撮像素子として用いられるものである(図15参照)。光電変換素子10Aは、それぞれ異なる波長域の光を選択的に検出して光電変換を行う1つの有機光電変換部11Gと、2つの無機光電変換部11B,11Rとが縦方向に積層された、いわゆる縦方向分光型のものである。本実施の形態の有機光電変換部11Gは、下部電極15と、電子ブロック層16と、光電変換層17と、上部電極18とがこの順に積層された構成を有する。電子ブロック層16は、後述する一般式(1)で表される有機半導体材料を含んで形成されている。
<1. First Embodiment>
FIG. 1 illustrates a cross-sectional configuration of the photoelectric conversion element (photoelectric conversion element 10 </ b> A) according to the first embodiment of the present disclosure. The photoelectric conversion element 10A is, for example, one pixel (unit) in an imaging device (imaging device 1) such as a backside illumination type (backside light receiving type) CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor. The pixel P) is used as an imaging device (see FIG. 15). In the photoelectric conversion element 10A, one organic photoelectric conversion unit 11G that selectively detects light in different wavelength ranges and performs photoelectric conversion and two inorganic
(1−1.光電変換素子の構成)
光電変換素子10Aは、単位画素P毎に、1つの有機光電変換部11Gと、2つの無機光電変換部11B,11Rとが縦方向に積層されものである。有機光電変換部11Gは、半導体基板11の裏面(第1面11S1)側に設けられている。無機光電変換部11B,11Rは、半導体基板11内に埋め込み形成されており、半導体基板11の厚み方向に積層されている。有機光電変換部11Gは、p型半導体およびn型半導体を含んで構成され、層内にバルクヘテロ接合構造を有する光電変換層17を含む。バルクヘテロ接合構造は、p型半導体およびn型半導体が混ざり合うことで形成されたp/n接合面である。
(1-1. Configuration of photoelectric conversion element)
In the photoelectric conversion element 10A, for each unit pixel P, one organic photoelectric conversion unit 11G and two inorganic
有機光電変換部11Gと、無機光電変換部11B,11Rとは、互いに異なる波長帯域の光を選択的に検出して光電変換を行うものである。具体的には、有機光電変換部11Gでは、緑(G)の色信号を取得する。無機光電変換部11B,11Rでは、吸収係数の違いにより、それぞれ、青(B)および赤(R)の色信号を取得する。これにより、光電変換素子10Aでは、カラーフィルタを用いることなく一つの画素において複数種類の色信号を取得可能となっている。
The organic photoelectric conversion unit 11G and the inorganic
なお、本実施の形態では、光電変換によって生じる電子および正孔の対のうち、正孔を信号電荷として読み出す場合(p型半導体領域を光電変換層とする場合)について説明する。また、図中において、「p」「n」に付した「+(プラス)」は、p型またはn型の不純物濃度が高いことを表し、「++」はp型またはn型の不純物濃度が「+」よりも更に高いことを表している。 Note that in this embodiment, a case where a hole is read as a signal charge out of a pair of electrons and holes generated by photoelectric conversion (a case where a p-type semiconductor region is a photoelectric conversion layer) will be described. In the figure, “+ (plus)” attached to “p” and “n” indicates that the p-type or n-type impurity concentration is high, and “++” indicates that the p-type or n-type impurity concentration is high. It is higher than “+”.
半導体基板11は、例えば、n型のシリコン(Si)基板により構成され、所定領域にpウェル61を有している。pウェル61の第2面(半導体基板11の表面)11S2には、例えば、各種フローティングディフュージョン(浮遊拡散層)FD(例えば、FD1,FD2,FD3)と、各種トランジスタTr(例えば、縦型トランジスタ(転送トランジスタ)Tr1、転送トランジスタTr2、アンプトランジスタ(変調素子)AMPおよびリセットトランジスタRST)と、多層配線70とが設けられている。多層配線70は、例えば、配線層71,72,73を絶縁層74内に積層した構成を有している。また、半導体基板11の周辺部には、ロジック回路等からなる周辺回路(図示せず)が設けられている。
The
なお、図1では、半導体基板11の第1面11S1側を光入射面S1、第2面11S2側を配線層側S2と表している。
In FIG. 1, the first surface 11S1 side of the
無機光電変換部11B,11Rは、例えばPIN(Positive Intrinsic Negative)型のフォトダイオードによって構成されており、それぞれ、半導体基板11の所定領域にpn接合を有する。無機光電変換部11B,11Rは、シリコン基板において光の入射深さに応じて吸収される波長帯域が異なることを利用して縦方向に光を分光することを可能としたものである。
The inorganic
無機光電変換部11Bは、青色光を選択的に検出して青色に対応する信号電荷を蓄積させるものであり、青色光を効率的に光電変換可能な深さに設置されている。無機光電変換部11Rは、赤色光を選択的に検出して赤色に対応する信号電荷を蓄積させるものであり、赤色光を効率的に光電変換可能な深さに設置されている。なお、青(B)は、例えば450nm〜495nmの波長帯域、赤(R)は、例えば620nm〜750nmの波長帯域にそれぞれ対応する色である。無機光電変換部11B,11Rはそれぞれ、各波長帯域のうちの一部または全部の波長帯域の光を検出可能となっていればよい。
The inorganic
無機光電変換部11Bおよび無機光電変換部11Rは、具体的には、図1に示したように、それぞれ、例えば、正孔蓄積層となるp+領域と、電子蓄積層となるn領域とを有する(p−n−pの積層構造を有する)。無機光電変換部11Bのn領域は、縦型トランジスタTr1に接続されている。無機光電変換部11Bのp+領域は、縦型トランジスタTr1に沿って屈曲し、無機光電変換部11Rのp+領域につながっている。
Specifically, as shown in FIG. 1, each of the inorganic
半導体基板11の第2面11S2には、上記のように、例えば、フローティングディフュージョン(浮遊拡散層)FD1,FD2,FD3と、縦型トランジスタ(転送トランジスタ)Tr1と、転送トランジスタTr2と、アンプトランジスタ(変調素子)AMPと、リセットトランジスタRSTとが設けられている。
On the second surface 11S2 of the
縦型トランジスタTr1は、無機光電変換部11Bにおいて発生し、蓄積された、青色に対応する信号電荷(ここでは正孔)を、フローティングディフュージョンFD1に転送する転送トランジスタである。無機光電変換部11Bは半導体基板11の第2面11S2から深い位置に形成されているので、無機光電変換部11Bの転送トランジスタは縦型トランジスタTr1により構成されていることが好ましい。
The vertical transistor Tr1 is a transfer transistor that transfers signal charges (here, holes) corresponding to blue color generated and accumulated in the inorganic
転送トランジスタTr2は、無機光電変換部11Rにおいて発生し、蓄積された赤色に対応する信号電荷(ここでは正孔)を、フローティングディフュージョンFD2に転送するものであり、例えばMOSトランジスタにより構成されている。
The transfer transistor Tr2 transfers the signal charge (here, holes) corresponding to the red color generated and accumulated in the inorganic
アンプトランジスタAMPは、有機光電変換部11Gで生じた電荷量を電圧に変調する変調素子であり、例えばMOSトランジスタにより構成されている。 The amplifier transistor AMP is a modulation element that modulates the amount of charge generated in the organic photoelectric conversion unit 11G into a voltage, and is configured by, for example, a MOS transistor.
リセットトランジスタRSTは、有機光電変換部11GからフローティングディフュージョンFD3に転送された電荷をリセットするものであり、例えばMOSトランジスタにより構成されている。 The reset transistor RST resets the charge transferred from the organic photoelectric conversion unit 11G to the floating diffusion FD3, and is configured by, for example, a MOS transistor.
下部第1コンタクト75、下部第2コンタクト76および上部コンタクト13Bは、例えば、PDAS(Phosphorus Doped Amorphous Silicon)等のドープされたシリコン材料、または、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)等の金属材料により構成されている。
The lower
半導体基板11の第1面11S1側には、有機光電変換部11Gが設けられている。有機光電変換部11Gは、例えば、下部電極15、電子ブロック層16、光電変換層17および上部電極18が、半導体基板11の第1面S1の側からこの順に積層された構成を有している。下部電極15は、例えば、単位画素Pごとに分離形成されている。電子ブロック層16、光電変換層17および上部電極18は、複数の単位画素Pごと(例えば、図5に示した撮像装置1の画素部1a)に共通した連続層として設けられている。有機光電変換部11Gは、選択的な波長帯域(例えば、450nm以上650nm以下)の一部または全部の波長帯域に対応する緑色光を吸収して、電子−正孔対を発生させる有機光電変換素子である。
An organic
半導体基板11の第1面11S1と下部電極15との間には、例えば、層間絶縁層12,14が半導体基板11側からこの順に積層されている。層間絶縁層は、例えば、固定電荷を有する層(固定電荷層)12Aと、絶縁性を有する誘電体層12Bとが積層された構成を有する。上部電極18の上には、保護層19が設けられている。保護層19の上方には、オンチップレンズ50Lを構成すると共に、平坦化層を兼ねるオンチップレンズ層50が配設されている。
Between the first surface 11S1 of the
半導体基板11の第1面11S1と第2面11S2との間には、貫通電極63が設けられている。有機光電変換部11Gは、この貫通電極63を介して、アンプトランジスタAMPのゲートGampと、フローティングディフュージョンFD3とに接続されている。これにより、光電変換素子10Aでは、半導体基板11の第1面11S1側の有機光電変換部11Gで生じた電荷を、貫通電極63を介して半導体基板11の第2面11S2側に良好に転送し、特性を高めることが可能となっている。
A through
貫通電極63は、例えば、光電変換素子10Aの有機光電変換部11Gごとに、それぞれ設けられている。貫通電極63は、有機光電変換部11GとアンプトランジスタAMPのゲートGampおよびフローティングディフュージョンFD3とのコネクタとしての機能を有すると共に、有機光電変換部11Gにおいて生じた電荷の伝送経路となるものである。
The through
貫通電極63の下端は、例えば、配線層71内の接続部71Aに接続されており、接続部71Aと、アンプトランジスタAMPのゲートGampとは、下部第1コンタクト75を介して接続されている。接続部71Aと、フローティングディフュージョンFD3とは、下部第2コンタクト76を介して下部電極15に接続されている。なお、図1では、貫通電極63を円柱形状として示したが、これに限らず、例えばテーパ形状としてもよい。
For example, the lower end of the through
フローティングディフュージョンFD3の隣には、図1に示したように、リセットトランジスタRSTのリセットゲートGrstが配置されていることが好ましい。これにより、フローティングディフュージョンFD3に蓄積された電荷を、リセットトランジスタRSTによりリセットすることが可能となる。 Next to the floating diffusion FD3, as shown in FIG. 1, a reset gate Grst of the reset transistor RST is preferably arranged. As a result, the charge accumulated in the floating diffusion FD3 can be reset by the reset transistor RST.
本実施の形態の光電変換素子10Aでは、上部電極18側から有機光電変換部11Gに入射した光は、光電変換層17で吸収される。これによって生じた励起子は、光電変換層17を構成する電子供与体と電子受容体との界面に移動し、励起子分離、即ち、電子と正孔とに解離する。ここで発生した電荷(電子および正孔)は、キャリアの濃度差による拡散や、陽極(ここでは、下部電極15)と陰極(ここでは、上部電極18)との仕事関数の差による内部電界によって、それぞれ異なる電極へ運ばれ、光電流として検出される。また、下部電極15と上部電極18との間に電位を印加することによって、電子および正孔の輸送方向を制御することができる。
In the photoelectric conversion element 10 </ b> A according to the present embodiment, light incident on the organic
以下、各部の構成や材料等について説明する。 Hereinafter, the configuration and materials of each part will be described.
有機光電変換部11Gは、選択的な波長帯域(例えば、450nm以上750nm以下)の一部または全部の波長帯域に対応する光を吸収して、電子−正孔対を発生させる有機光電変換素子である。有機光電変換部11Gは、上記のように、例えば、対向配置された下部電極15および上部電極18と、下部電極15と上部電極18との間に設けられた光電変換層17と、下部電極15と光電変換層17との間に設けられた電子ブロック層16とから構成されている。
The organic photoelectric conversion unit 11G is an organic photoelectric conversion element that absorbs light corresponding to a part or all of a selective wavelength band (for example, 450 nm or more and 750 nm or less) and generates electron-hole pairs. is there. As described above, the organic photoelectric conversion unit 11G includes, for example, the
下部電極15は、半導体基板11内に形成された無機光電変換部11B,11Rの受光面と正対して、これらの受光面を覆う領域に設けられている。下部電極15は、光透過性を有する金属酸化物により構成されている。下部電極15の材料として用いられる金属酸化物を構成する金属原子としては、例えば、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、ケイ素(Si)、ジルコニウム(Zr)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、タングステン(W)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)およびモリブデン(Mo)が挙げられる。上記金属原子を1種以上含む金属酸化物としては、例えば、ITO(インジウム錫酸化物)が挙げられる。但し、下部電極15の構成材料としては、このITOの他にも、ドーパントを添加した酸化スズ(SnO2)系材料、あるいはアルミニウム亜鉛酸化物(ZnO)にドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。酸化亜鉛系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム(Al)を添加したアルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、ガリウム(Ga)添加のガリウム亜鉛酸化物(GZO)、インジウム(In)添加のインジウム亜鉛酸化物(IZO)が挙げられる。また、この他にも、CuI、InSbO4、ZnMgO、CuInO2、MgIn2O4、CdO、ZnSnO3等を用いてもよい。
The
電子ブロック層16は、後述する光電変換層17において発生した電荷のうち、正孔を選択的に下部電極15へ輸送すると共に、電子の下部電極15側への移動を阻害するためのものである。電子ブロック層16は、下記の特徴を有することが望ましい。まず、第1に、電子ブロック層16は、高い正孔輸送性を有することが望ましい。第2に、電子ブロック層16は、光電変換層17を構成する正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルと同程度のイオン化ポテンシャルを有する材料を用いて構成されていることが望ましい。以上により、光電変換層17における電荷分離過程によって発生した正孔を効率よく、速やかに下部電極15へ輸送することが可能となる。第3に、電子ブロック層16は、隣接する陽極(ここでは、下部電極15)の仕事関数より、電子親和力が、例えば1eV以上小さくなることが望ましい。それにより、電子ブロック層16は、陽極からの電子注入に対する障壁層となり、暗電流の発生が低減される。第4に、電子ブロック層16は、層表面の平滑性が高く、且つ、欠陥が少なく均質であることが望ましい。第5に、電子ブロック層16は、耐熱性、耐光性およびその他の環境下(例えば、高湿度環境下、酸素存在下、真空中または窒素中、あるいはこれらを組み合わせた環境下)において高い安定性を有することが望ましい。
The
また、電子ブロック層16は、上下に隣接する層(具体的には、下部電極15および光電変換層17)と安定な界面を形成し、加熱処理を経ても隣接する層へ拡散することなく隣接する層と界面を隔てて密着していることが望ましい。更に、蒸着あるいは塗布法による層形成のプロセスが容易であり、プロセスの歩留まりが良く、コストの低い材料によって構成されていることが望ましい。
The
本実施の形態の電子ブロック層16は、上記条件を満たす材料として、下記一般式(1)で表される有機半導体材料を用いて構成されている。
The
(R1,R2,R3,R4は、各々独立して、水素原子または炭素数4以上40以下のアリール基、ヘテロアリール基、カルバゾール基、ジフェニルアミノ基あるいはそれらの誘導体であり、R1,R2,R3,R4のうちの少なくとも1つは、炭素数12以上40以下のカルバゾール基またはジフェニルアミノ基あるいはそれらの誘導体である。)
(R1, R2, R3 and R4 are each independently a hydrogen atom or an aryl group, heteroaryl group, carbazole group, diphenylamino group or derivatives thereof having 4 to 40 carbon atoms, and R1, R2, R3 , R4 is a carbazole group having 12 to 40 carbon atoms, a diphenylamino group, or a derivative thereof.)
上記一般式(1)で表される有機半導体材料の具体例としては、例えば、下記式(1−1)〜(1−9)に示したベンゾジフラン誘導体が挙げられる。 Specific examples of the organic semiconductor material represented by the general formula (1) include benzodifuran derivatives represented by the following formulas (1-1) to (1-9).
光電変換層17は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、例えば、2種以上の有機半導体材料を含んで構成されている。具体的には、光電変換層17は、例えば、可視光領域のうち、選択的な波長(例えば、400nm以上750nm以下の緑色光)で50000cm-1以上の吸収係数を有する色材を含んで構成されている。これにより、有機光電変換部11Gは、例えば、400nm以上750nm以下の緑色光を選択的に光電変換することが可能となる。このような有機半導体材料としては、例えば、下記一般式(2)に示したサブフタロシアニンまたはその誘導体が挙げられる。
The
(R5〜R16は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、直鎖,分岐,または環状アルキル基、チオアルキル基、チオアリール基、アリールスルホニル基、アルキルスルホニル基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アシルアミノ基、アシルオキシ基、フェニル基、カルボキシ基、カルボキソアミド基、カルボアルコキシ基、アシル基、スルホニル基、シアノ基およびニトロ基からなる群から選択され、且つ、隣接した任意のR5〜R16は縮合脂肪族環または縮合芳香環の一部であってもよい。前記縮合脂肪族環または縮合芳香環は、炭素以外の1または複数の原子を含んでいてもよい。Mはホウ素または2価あるいは3価の金属である。Xは、ハロゲン、ヒドロキシ基、チオール基、イミド基、置換もしくは未置換のアルコキシ基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルキルチオ基、置換もしくは未置換のアリールチオ基からなる群より選択されるいずれかの置換基である。)
(R5 to R16 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a linear, branched, or cyclic alkyl group, a thioalkyl group, a thioaryl group, an arylsulfonyl group, an alkylsulfonyl group, an amino group, an alkylamino group, an arylamino group. Selected from the group consisting of a group, hydroxy group, alkoxy group, acylamino group, acyloxy group, phenyl group, carboxy group, carboxamide group, carboalkoxy group, acyl group, sulfonyl group, cyano group and nitro group, and adjacent R5 to R16 may be a part of a condensed aliphatic ring or a condensed aromatic ring, and the condensed aliphatic ring or the condensed aromatic ring may contain one or more atoms other than carbon. M is boron or a divalent or trivalent metal, X is halogen, hydroxy group, thiol group, imi Group, substituted or unsubstituted alkoxy group, substituted or unsubstituted aryloxy group, substituted or unsubstituted alkyl group, substituted or unsubstituted alkylthio group, substituted or unsubstituted arylthio group Any substituent.)
この他、光電変換層17は、可視光に対して透過性を有すると共に、正孔輸送性または電子輸送性を有する有機半導体材料を1種以上含んで構成されていることが好ましい。正孔輸送性を有する有機半導体材料としては、例えば、下記式(5−1)〜式(5−11)に示した化合物が挙げられる。
In addition, the
電子輸送性を有する有機半導体材料としては、例えば、下記一般式(3)で表されるC60フラーレンまたはその誘導体、あるいは、下記一般式(4)で表されるC70フラーレンまたはその誘導体が挙げられる。なお、ここでは、フラーレンを有機半導体として扱う。フラーレンC60およびフラーレンC70またはそれらの誘導体を少なくとも1種用いることによって、光電変換効率が向上すると共に、暗電流を低減させることが可能となる。 Examples of the organic semiconductor material having an electron transporting property include C 60 fullerene represented by the following general formula (3) or a derivative thereof, or C 70 fullerene represented by the following general formula (4) or a derivative thereof. It is done. Here, fullerene is treated as an organic semiconductor. By using at least one fullerene C 60 and fullerene C 70 or a derivative thereof, photoelectric conversion efficiency can be improved and dark current can be reduced.
光電変換層17は、層内にp型半導体とn型半導体との接合面(p/n接合面)を有する。p型半導体は、相対的に電子供与体(ドナー)として機能するものであり、n型半導体は、相対的に電子受容体(アクセプタ)として機能するものである。光電変換層17は、光を吸収した際に生じる励起子が電子と正孔とに分離する場を提供するものであり、電子供与体と電子受容体との界面(p/n接合面)において、励起子が電子と正孔とに分離する。光電変換層17の厚みは、例えば、50nm〜500nmである。
The
上部電極18は、下部電極15と同様に光透過性を有する導電膜により構成されている。光電変換素子10Aでは、上部電極18が単位画素P毎に分離されていてもよいし、各単位画素P毎に共通の電極として形成されていてもよい。上部電極18の厚みは、例えば、10nm〜200nmである。
The
なお、光電変換層17と下部電極15との間、および光電変換層17と上部電極18との間には、他の層が設けられていてもよい。具体的には、例えば、下部電極15側から順に、下引き層、正孔輸送層、電子ブロック層16、光電変換層17、正孔ブロック層、バッファ層、電子輸送層および仕事関数調整層等が積層されていてもよい。
Note that another layer may be provided between the
固定電荷層12Aは、正の固定電荷を有する膜でもよいし、負の固定電荷を有する膜でもよい。負の固定電荷を有する膜の材料としては、酸化ハフニウム(HfO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化チタン(TiO2)等が挙げられる。また上記以外の材料としては酸化ランタン、酸化プラセオジム、酸化セリウム、酸化ネオジム、酸化プロメチウム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化正孔ミウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウム、酸化イットリウム、窒化アルミニウム膜、酸窒化ハフニウム膜または酸窒化アルミニウム膜等を用いてもよい。
The fixed
固定電荷層12Aは、2種類以上の膜を積層した構成を有していてもよい。それにより、例えば負の固定電荷を有する膜の場合には正孔蓄積層としての機能をさらに高めることが可能である。
The fixed
誘電体層12Bの材料は特に限定されないが、例えば、シリコン酸化膜、TEOS膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜等によって形成されている。
The material of the
層間絶縁層14は、例えば、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)および酸窒化シリコン(SiON)等のうちの1種よりなる単層膜か、あるいはこれらのうちの2種以上よりなる積層膜により構成されている。
The interlayer insulating
保護層19は、光透過性を有する材料により構成され、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン等のうちのいずれかよりなる単層膜、あるいはそれらのうちの2種以上よりなる積層膜により構成されている。この保護層19の厚みは、例えば、100nm〜30000nmである。 The protective layer 19 is made of a light-transmitting material. For example, the protective layer 19 is a single-layer film made of any of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like, or a laminated film made of two or more of them. It is comprised by. The thickness of the protective layer 19 is, for example, 100 nm to 30000 nm.
保護層19上には、全面を覆うように、オンチップレンズ層50が形成されている。オンチップレンズ層50の表面には、複数のオンチップレンズ50L(マイクロレンズ)が設けられている。オンチップレンズ50Lは、その上方から入射した光を、有機光電変換部11G、無機光電変換部11B,11Rの各受光面へ集光させるものである。本実施の形態では、多層配線70が半導体基板11の第2面11S2側に形成されていることから、有機光電変換部11G、無機光電変換部11B,11Rの各受光面を互いに近づけて配置することができ、オンチップレンズ50LのF値に依存して生じる各色間の感度のばらつきを低減することができる。
An on-
図2は、本開示に係る技術を適用し得る複数の光電変換部(例えば、上記無機光電変換部11B,11Rおよび有機光電変換部11G)が積層された光電変換素子10Aの構成例を示した平面図である。即ち、図2は、例えば、図5に示した画素部1aを構成する単位画素Pの平面構成の一例を表したものである。
FIG. 2 shows a configuration example of a photoelectric conversion element 10A in which a plurality of photoelectric conversion units to which the technology according to the present disclosure can be applied (for example, the inorganic
単位画素Pは、R(Red)、G(Green)およびB(Blue)のそれぞれの波長の光を光電変換する赤色光電変換部(図1における無機光電変換部11R)、青色光電変換部(図1における無機光電変換部11B)および緑色光電変換部(図1における有機光電変換部11G)(図2では、いずれも図示せず)が、例えば、受光面(図1における光入射面S1)側から、緑色光電変換部、青色光電変換部および赤色光電変換部の順番で3層に積層された光電変換領域1100を有する。更に、単位画素Pは、RGBのそれぞれの波長の光に対応する電荷を、赤色光電変換部、緑色光電変換部および青色光電変換部から読み出す電荷読み出し部としてのTr群1110、Tr群1120およびTr群1130を有する。撮像装置1では、1つの単位画素Pにおいて、縦方向の分光、即ち、光電変換領域1100に積層された赤色光電変換部、緑色光電変換部および青色光電変換部としての各層で、RGBのそれぞれの光の分光が行われる。
The unit pixel P includes a red photoelectric conversion unit (inorganic
Tr群1110、Tr群1120およびTr群1130は、光電変換領域1100の周辺に形成されている。Tr群1110は、赤色光電変換部で生成、蓄積されたRの光に対応する信号電荷を画素信号として出力する。Tr群1110は、転送Tr(MOS FET)1111、リセットTr1112、増幅Tr1113および選択Tr1114で構成されている。Tr群1120は、青色光電変換部で生成、蓄積されたBの光に対応する信号電荷を画素信号として出力する。Tr群1120は、転送Tr1121、リセットTr1122、増幅Tr1123および選択Tr1124で構成されている。Tr群1130は、緑色光電変換部で生成、蓄積されたGの光に対応する信号電荷を画素信号として出力する。Tr群1130は、転送Tr1131、リセットTr1132、増幅Tr1133および選択Tr1134で構成されている。
The
転送Tr1111は、ゲートG、ソース/ドレイン領域S/DおよびFD(フローティングディフュージョン)1115(となっているソース/ドレイン領域)によって構成されている。転送Tr1121は、ゲートG、ソース/ドレイン領域S/D、および、FD1125によって構成される。転送Tr1131は、ゲートG、光電変換領域1100のうちの緑色光電変換部(と接続しているソース/ドレイン領域S/D)およびFD1135によって構成されている。なお、転送Tr1111のソース/ドレイン領域は、光電変換領域1100のうちの赤色光電変換部に接続され、転送Tr1121のソース/ドレイン領域S/Dは、光電変換領域1100のうちの青色光電変換部に接続されている。
The
リセットTr1112、1132および1122、増幅Tr1113、1133および1123ならびに選択Tr1114、1134および1124は、いずれもゲートGと、そのゲートGを挟むような形に配置された一対のソース/ドレイン領域S/Dとで構成されている。
Each of the
FD1115、1135および1125は、リセットTr1112、1132および1122のソースになっているソース/ドレイン領域S/Dにそれぞれ接続されると共に、増幅Tr1113、1133および1123のゲートGにそれぞれ接続されている。リセットTr1112および増幅Tr1113、リセットTr1132および増幅Tr1133ならびにリセットTr1122および増幅Tr1123のそれぞれにおいて共通のソース/ドレイン領域S/Dには、電源Vddが接続されている。選択Tr1114、1134および1124のソースになっているソース/ドレイン領域S/Dには、VSL(垂直信号線)が接続されている。
The FDs 1115, 1135, and 1125 are connected to the source / drain regions S / D that are the sources of the
本開示に係る技術は、以上のような光電変換素子に適用することができる。 The technology according to the present disclosure can be applied to the photoelectric conversion element as described above.
(1−2.光電変換素子の製造方法)
本実施の形態の光電変換素子10Aは、例えば、次のようにして製造することができる。
(1-2. Method for producing photoelectric conversion element)
For example, the photoelectric conversion element 10A of the present embodiment can be manufactured as follows.
図3および図4は、光電変換素子10Aの製造方法を工程順に表したものである。まず、図3に示したように、半導体基板11内に、第1の導電型のウェルとして例えばpウェル61を形成し、このpウェル61内に第2の導電型(例えばn型)の無機光電変換部11B,11Rを形成する。半導体基板11の第1面11S1近傍にはp+領域を形成する。
3 and 4 show the manufacturing method of the photoelectric conversion element 10A in the order of steps. First, as shown in FIG. 3, for example, a p-
半導体基板11の第2面11S2には、同じく図3に示したように、フローティングディフュージョンFD1〜FD3となるn+領域を形成したのち、ゲート絶縁層62と、縦型トランジスタTr1、転送トランジスタTr2、アンプトランジスタAMPおよびリセットトランジスタRSTの各ゲートを含むゲート配線層64とを形成する。これにより、縦型トランジスタTr1、転送トランジスタTr2、アンプトランジスタAMPおよびリセットトランジスタRSTが形成される。更に、半導体基板11の第2面11S2上に、下部第1コンタクト75、下部第2コンタクト76、接続部71Aを含む配線層71〜73および絶縁層74からなる多層配線70を形成する。
As shown in FIG. 3, after forming n + regions to be the floating diffusions FD1 to FD3 on the second surface 11S2 of the
半導体基板11の基体としては、例えば、半導体基板11と、埋込み酸化膜(図示せず)と、保持基板(図示せず)とを積層したSOI(Silicon on Insulator)基板を用いる。埋込み酸化膜および保持基板は、図3には図示しないが、半導体基板11の第1面11S1に接合されている。イオン注入後、アニール処理を行う。
As the base of the
次いで、半導体基板11の第2面11S2側(多層配線70側)に支持基板(図示せず)または他の半導体基板等を接合して、上下反転する。続いて、半導体基板11をSOI基板の埋込み酸化膜および保持基板から分離し、半導体基板11の第1面11S1を露出させる。以上の工程は、イオン注入およびCVD(Chemical Vapor Deposition)等、通常のCMOSプロセスで使用されている技術にて行うことが可能である。
Next, a support substrate (not shown) or another semiconductor substrate is joined to the second surface 11S2 side (
次いで、図4に示したように、例えばドライエッチングにより半導体基板11を第1面11S1側から加工し、環状の開口63Hを形成する。開口63Hの深さは、図4に示したように、半導体基板11の第1面11S1から第2面11S2まで貫通すると共に、例えば、接続部71Aまで達するものである。
Next, as shown in FIG. 4, the
続いて、図4に示したように、半導体基板11の第1面11S1および開口63Hの側面に、例えば負の固定電荷層12Aを形成する。負の固定電荷層12Aとして、2種類以上の膜を積層してもよい。それにより、正孔蓄積層としての機能をより高めることが可能となる。負の固定電荷層12Aを形成したのち、誘電体層12Bを形成する。
Subsequently, as illustrated in FIG. 4, for example, a negative fixed
次に、開口63Hに、導電体を埋設して貫通電極63を形成する。導電体としては、例えば、PDAS(Phosphorus Doped Amorphous Silicon)等のドープされたシリコン材料の他、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、ハフニウム(Hf)およびタンタル(Ta)等の金属材料を用いることができる。
Next, a through
続いて、貫通電極63上にパッド部13Aを形成したのち、誘電体層12Bおよびパッド部13A上に、下部電極15と貫通電極63(具体的には、貫通電極63上のパッド部13A)とを電気的に接続する上部コンタクト13Bおよびパッド部13Cがパッド部13A上に設けられた層間絶縁層14を形成する。
Subsequently, after the
次に、層間絶縁層14上に、下部電極15、電子ブロック層16、光電変換層17、上部電極18および保護層19をこの順に形成する。電子ブロック層16は、例えば、上記一般式(1)に示したベンゾジフラン誘導体を、例えば真空蒸着法を用いて成膜する。光電変換層17は、例えば、上記3種類の有機半導体材料を、例えば真空蒸着法を用いて成膜する。最後に、表面に複数のオンチップレンズ50Lを有するオンチップレンズ層50を配設する。以上により、図1に示した光電変換素子10Aが完成する。
Next, the
なお、上記のように、光電変換層17の上層または下層に、他の有機層(例えば、電子ブロッキング層等)を形成する場合には、真空工程において連続的に(真空一貫プロセスで)形成することが望ましい。また、光電変換層17の成膜方法としては、必ずしも真空蒸着法を用いた手法に限らず、他の手法、例えば、スピンコート技術やプリント技術等を用いてもよい。
In addition, as mentioned above, when forming another organic layer (for example, electron blocking layer etc.) in the upper layer or lower layer of the
光電変換素子10Aでは、有機光電変換部11Gに、オンチップレンズ50Lを介して光が入射すると、その光は、有機光電変換部11G、無機光電変換部11B,11Rの順に通過し、その通過過程において緑、青、赤の色光毎に光電変換される。以下、各色の信号取得動作について説明する。
In the photoelectric conversion element 10A, when light is incident on the organic photoelectric conversion unit 11G via the on-
(有機光電変換部11Gによる緑色信号の取得)
光電変換素子10Aへ入射した光のうち、まず、緑色光が、有機光電変換部11Gにおいて選択的に検出(吸収)され、光電変換される。
(Acquisition of green signal by organic photoelectric conversion unit 11G)
Of the light incident on the photoelectric conversion element 10A, first, green light is selectively detected (absorbed) in the organic photoelectric conversion unit 11G and subjected to photoelectric conversion.
有機光電変換部11Gは、貫通電極63を介して、アンプトランジスタAMPのゲートGampとフローティングディフュージョンFD3とに接続されている。よって、有機光電変換部11Gで発生した電子−正孔対のうちの正孔が、下部電極15側から取り出され、貫通電極63を介して半導体基板11の第2面11S2側へ転送され、フローティングディフュージョンFD3に蓄積される。これと同時に、アンプトランジスタAMPにより、有機光電変換部11Gで生じた電荷量が電圧に変調される。
The organic photoelectric conversion unit 11G is connected to the gate Gamp of the amplifier transistor AMP and the floating diffusion FD3 through the through
また、フローティングディフュージョンFD3の隣には、リセットトランジスタRSTのリセットゲートGrstが配置されている。これにより、フローティングディフュージョンFD3に蓄積された電荷は、リセットトランジスタRSTによりリセットされる。 Further, a reset gate Grst of the reset transistor RST is arranged next to the floating diffusion FD3. Thereby, the electric charge accumulated in the floating diffusion FD3 is reset by the reset transistor RST.
ここでは、有機光電変換部11Gが、貫通電極63を介して、アンプトランジスタAMPだけでなくフローティングディフュージョンFD3にも接続されているので、フローティングディフュージョンFD3に蓄積された電荷をリセットトランジスタRSTにより容易にリセットすることが可能となる。
Here, since the organic photoelectric conversion unit 11G is connected not only to the amplifier transistor AMP but also to the floating diffusion FD3 via the through
これに対して、貫通電極63とフローティングディフュージョンFD3とが接続されていない場合には、フローティングディフュージョンFD3に蓄積された電荷をリセットすることが困難となり、大きな電圧をかけて上部電極18側へ引き抜くことになる。そのため、光電変換層17がダメージを受けるおそれがある。また、短時間でのリセットを可能とする構造は暗時ノイズの増大を招き、トレードオフとなるため、この構造は困難である。
On the other hand, when the through
(無機光電変換部11B,11Rによる青色信号,赤色信号の取得)
続いて、有機光電変換部11Gを透過した光のうち、青色光は無機光電変換部11B、赤色光は無機光電変換部11Rにおいて、それぞれ順に吸収され、光電変換される。無機光電変換部11Bでは、入射した青色光に対応した電子が無機光電変換部11Bのn領域に蓄積され、蓄積された電子は、縦型トランジスタTr1によりフローティングディフュージョンFD1へと転送される。同様に、無機光電変換部11Rでは、入射した赤色光に対応した電子が無機光電変換部11Rのn領域に蓄積され、蓄積された電子は、転送トランジスタTr2によりフローティングディフュージョンFD2へと転送される。
(Acquisition of blue and red signals by the inorganic
Subsequently, among the light transmitted through the organic photoelectric conversion unit 11G, blue light is absorbed and photoelectrically converted in order by the inorganic
(1−3.作用・効果)
前述したように、有機半導体材料を用いた光電変換素子では、半導体製造過程における加熱製造プロセスを経ても、低い暗電流、高い量子効率および高い応答速度といった優れた素子特性を維持することが課題となっており、様々な光電変換素子が提案されている。
(1-3. Action and effect)
As described above, in photoelectric conversion elements using organic semiconductor materials, it is a problem to maintain excellent element characteristics such as low dark current, high quantum efficiency, and high response speed even after a heating manufacturing process in the semiconductor manufacturing process. Various photoelectric conversion elements have been proposed.
これに対して、本実施の形態では、陽極(下部電極15)と光電変換層17との間に、上記一般的(1)で表されるベンゾジフラン誘導体を含む電子ブロック層16を設けるようにした。一般式(1)で表されるベンゾジフラン誘導体を含む電子ブロック層16は、上述した第1〜第5の特徴を有している。
On the other hand, in the present embodiment, the
即ち、本実施の形態の電子ブロック層16は、高い正孔輸送性を有すると共に、光電変換層17を構成する正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルと同程度のイオン化ポテンシャルを有する。これにより、本実施の形態の光電変換素子10Aは、光電変換層17における電荷分離過程によって発生した成功を効率よく、速やかに下部電極15へ輸送することが可能となる。
That is, the
更に、本実施の形態の電子ブロック層16は、層表面の高い平滑性を有すると共に、欠陥が少ない均質な層を構成するアモルファス層として形成することが可能となる。また、上記ベンゾジフラン誘導体は、高い耐熱性、耐光性およびその他の環境下における高い安定性を有する。よって、本実施の形態の電子ブロック層16は、下部電極15および光電変換層17と安定な界面を形成し、加熱処理をしてもこれら隣接する層へ拡散することなく、界面を隔てた密着性が維持される。これにより、本実施の形態の光電変換素子10Aは、半導体製造過程における加熱プロセスに対する耐久性が向上し、高い素子特性を維持することが可能となる。
Furthermore, the
以上、本実施の形態の光電変換素子10Aは、上記一般式(1)で表されるベンゾジフラン誘導体を含む電子ブロック層16を、陽極(下部電極15)と光電変換層17との間に設けるようにした。これにより、半導体製造過程における加熱プロセスを経ても、低い暗電流、高い量子効率および高い応答速度が維持される。即ち、高い素子特性を有すると共に、耐熱性に優れた光電変換素子10Aおよびこれを備えた撮像装置1を提供することが可能となる。
As described above, in the photoelectric conversion element 10A of the present embodiment, the
次に、第2の実施の形態について説明する。以下では、上記第1の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。 Next, a second embodiment will be described. In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
<2.第2の実施の形態>
図5は、本開示の第2の実施の形態の光電変換素子(光電変換素子10B)の断面構成を表したものである。図6は、図5に示した光電変換素子10Bの等価回路図である。図7は、図5に示した光電変換素子10Bの下部電極21および制御部を構成するトランジスタの配置を模式的に表したものである。光電変換素子10Bは、光電変換素子10Aと同様に、例えば、裏面照射型(裏面受光型)のCCDイメージセンサまたはCMOSイメージセンサ等の撮像装置(撮像装置1)において1つの画素(単位画素P)を構成する撮像素子である(図15参照)。光電変換素子10Aは、それぞれ異なる波長域の光を選択的に検出して光電変換を行う1つの有機光電変換部20と、2つの無機光電変換部32B,32Rとが縦方向に積層された、いわゆる縦方向分光型のものである。
<2. Second Embodiment>
FIG. 5 illustrates a cross-sectional configuration of the photoelectric conversion element (photoelectric conversion element 10 </ b> B) according to the second embodiment of the present disclosure. 6 is an equivalent circuit diagram of the photoelectric conversion element 10B shown in FIG. FIG. 7 schematically shows the arrangement of the transistors constituting the
(2−1.光電変換素子の構成)
有機光電変換部20は、半導体基板30の第1面(裏面)30A側に設けられている。無機光電変換部32B,32Rは、半導体基板30内に埋め込み形成されており、半導体基板30の厚み方向に積層されている。本実施の形態の有機光電変換部20は、光電変換層17と上部電極18との間に上記第1の実施の形態と同様の構成を有する電子ブロック層16が設けられたものである。また、有機光電変換部20では、下部電極21が複数の電極(読み出し電極21Aおよび蓄積電極21B)からなる共に、下部電極21と光電変換層17との間に電荷蓄積層23が設けられている。
(2-1. Configuration of photoelectric conversion element)
The organic
有機光電変換部20と、無機光電変換部32B,32Rとは、互いに異なる波長域の光を選択的に検出して光電変換を行うものである。具体的には、有機光電変換部20では、緑(G)の色信号を取得する。無機光電変換部32B,32Rでは、吸収係数の違いにより、それぞれ、青(B)および赤(R)の色信号を取得する。これにより、光電変換素子10Bでは、カラーフィルタを用いることなく一つの画素において複数種類の色信号を取得可能となっている。
The organic
半導体基板30の第2面(表面)30Bには、例えば、フローティングディフュージョンFD1(半導体基板30内の領域36B),FD2(半導体基板30内の領域37C),FD3(半導体基板30内の領域38C)と、転送トランジスタTr2,Tr3と、アンプトランジスタAMPと、リセットトランジスタRSTと、選択トランジスタSELと、多層配線40とが設けられている。多層配線40は、例えば、配線層41,42,43が絶縁層44内に積層された構成を有している。
The second surface (front surface) 30B of the
なお、図5では、半導体基板30の第1面30A側を光入射側S1、第2面30B側を配線層側S2と表している。
In FIG. 5, the
有機光電変換部20は、例えば、下部電極21、電荷蓄積層23、光電変換層17、電子ブロック層16および上部電極18が、半導体基板30の第1面30Aの側からこの順に積層された構成を有している。なお、下部電極21と電荷蓄積層23との間には絶縁層22が設けられている。下部電極21は、例えば、光電変換素子10Bごとに分離形成されると共に、詳細は後述するが、絶縁層22を間に互いに分離された読み出し電極21Aおよび蓄積電極21Bとから構成されている。読み出し電極21A上の絶縁層22には開口22Hが設けられており、読み出し電極21Aと電荷蓄積層23とは、この開口22Hを介して電気的に接続されている。なお、図5では、電子蓄積層23、光電変換層17、電子ブロック層16および上部電極18が、光電変換素子10Bごとに分離して形成されている例を示したが、例えば、複数の光電変換素子10Bに共通した連続層として設けられていてもよい。半導体基板30の第1面30Aと下部電極21との間には、第1の実施の形態と同様に、例えば、固定電荷層12Aと、誘電体層12Bと、層間絶縁層14とが設けられている。上部電極18の上には、遮光膜51を含む保護層19が設けられている。保護層19の上には、オンチップレンズ50Lを有するオンチップレンズ層50等の光学部材が配設されている。
The organic
半導体基板30の第1面30Aと第2面30Bとの間には、貫通電極63が設けられている。有機光電変換部20は、この貫通電極63を介して、アンプトランジスタAMPのゲートGampと、フローティングディフュージョンFD1を兼ねるリセットトランジスタRST(リセットトランジスタTr1rst)の一方のソース/ドレイン領域36Bに接続されている。これにより、光電変換素子10Bでは、半導体基板30の第1面30A側の有機光電変換部20で生じた電荷(ここでは、電子)を、貫通電極63を介して半導体基板30の第2面30B側に良好に転送し、特性を高めることが可能となっている。
A through
貫通電極63の下端は、配線層41内の接続部41Aに接続されており、接続部41Aと、アンプトランジスタAMPのゲートGampとは、下部第1コンタクト45を介して接続されている。接続部41Aと、フローティングディフュージョンFD1(領域36B)とは、例えば、下部第2コンタクト46を介して接続されている。貫通電極63の上端は、例えば、パッド部39Aおよび上部第1コンタクト24Aを介して読み出し電極21Aに接続されている。
The lower end of the through
フローティングディフュージョンFD1(リセットトランジスタRSTの一方のソース/ドレイン領域36B)の隣にはリセットトランジスタRSTのリセットゲートGrstが配置されている。これにより、フローティングディフュージョンFD1に蓄積された電荷を、リセットトランジスタRSTによりリセットすることが可能となる。
Next to the floating diffusion FD1 (one source /
本実施の形態の光電変換素子10Bでは、光電変換素子10Aと同様に、上部電極18側から有機光電変換部20に入射した光は、光電変換層17で吸収される。これによって生じた励起子は、光電変換層17を構成する電子供与体と電子受容体との界面に移動し、励起子分離、即ち、電子と正孔とに解離する。ここで発生した電荷(電子および正孔)は、キャリアの濃度差による拡散や、陽極と陰極との仕事関数の差による内部電界によって、それぞれ異なる電極へ運ばれ、光電流として検出される。また、下部電極21と上部電極18との間に電位を印加することによって、電子および正孔の輸送方向を制御することができる。
In the photoelectric conversion element 10 </ b> B of the present embodiment, light that has entered the organic
以下、各部の構成や材料等について説明する。 Hereinafter, the configuration and materials of each part will be described.
有機光電変換部20は、選択的な波長域(例えば、450nm以上650nm以下)の一部または全部の波長域に対応する緑色光を吸収して、電子−正孔対を発生させる有機光電変換素子である。
The organic
下部電極21は、上記のように、分離形成された読み出し電極21Aと蓄積電極21Bとから構成されている。読み出し電極21Aは、光電変換層17内で発生した電荷(ここでは、電子)をフローティングディフュージョンFD1に転送するためのものであり、例えば、上部第1コンタクト24A、パッド部39A、貫通電極63、接続部41Aおよび下部第2コンタクト46を介してフローティングディフュージョンFD1(36B)に接続されている。蓄積電極21Bは、光電変換層17内で発生した電荷のうち、信号電荷として電子を電荷蓄積23内に蓄積させるため、および蓄積した電子を読み出し電極21Aに転送するためのものである。蓄積電極21Bは、半導体基板30内に形成された無機光電変換部32B,32Rの受光面と正対して、これらの受光面を覆う領域に設けられている。蓄積電極21Bは、読み出し電極21Aよりも大きいことが好ましく、これにより、電荷蓄積層23内に多くの電荷を蓄積させることが可能となる。
As described above, the
下部電極21は、光透過性を有する導電膜により構成され、例えば、ITO(インジウム錫酸化物)により構成されている。但し、下部電極21の構成材料としては、このITOの他にも、ドーパントを添加した酸化スズ(SnO2)系材料、あるいはアルミニウム亜鉛酸化物(ZnO)にドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。酸化亜鉛系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム(Al)を添加したアルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、ガリウム(Ga)添加のガリウム亜鉛酸化物(GZO)、インジウム(In)添加のインジウム亜鉛酸化物(IZO)が挙げられる。また、この他にも、CuI、InSbO4、ZnMgO、CuInO2、MgIn2O4、CdO、ZnSnO3等を用いてもよい。
The
電子ブロック層16は、第1の実施の形態と同様に、光電変換層17において発生した電荷のうち、正孔を選択的に下部電極15へ輸送すると共に、電子の下部電極15側への移動を阻害するためのものである。電子ブロック層16は、上記一般式(1)で表される有機半導体材料を用いて構成されている。
As in the first embodiment, the
光電変換層17は、第1の実施の形態と同様に、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、例えば、2種以上の有機半導体材料(p型半導体材料およびn型半導体材料)を含んで構成されている。光電変換層17は、p型半導体材料およびn型半導体材料の他に、例えば、可視光領域のうち、選択的な波長(例えば、400nm以上750nm以下の緑色光)で50000cm-1以上の吸収係数を有する色材を含んで構成されている。本実施の形態の光電変換層17には、第1の実施の形態と同様の有機半導体材料を用いることができる。例えば、色材としては、上記一般式(2)に示したサブフタロシアニンまたはその誘導体を用いることができる。この他、p型半導体材料として、正孔輸送性を有する、例えば、上記式(5−1)〜式(5−11)に示した化合物を用いることができる。型半導体材料として、電子輸送性を有する、例えば、上記一般式(3)で表されるフラーレンC60またはその誘導体、あるいは、上記一般式(4)で表されるおよびフラーレンC70またはその誘導体を用いることができる。
Similar to the first embodiment, the
なお、光電変換層17を構成する有機半導体材料は特に限定されない。上記した有機半導体材料以外には、例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、ピレン、ペリレン、およびフルオランテンあるいはそれらの誘導体のうちのいずれか1種が好適に用いられる。あるいは、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体やそれらの誘導体を用いてもよい。加えて、金属錯体色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、フェニルキサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、ロダシアニン系色素、キサンテン系色素、大環状アザアヌレン系色素、アズレン系色素、ナフトキノン、アントラキノン系色素、アントラセンおよびピレン等の縮合多環芳香族および芳香環あるいは複素環化合物が縮合した鎖状化合物、または、スクアリリウム基およびクロコニツクメチン基を結合鎖として持つキノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール等の二つの含窒素複素環、または、スクアリリウム基およびクロコニツクメチン基により結合したシアニン系類似の色素等を好ましく用いることができる。なお、上記金属錯体色素としては、ジチオール金属錯体系色素、金属フタロシアニン色素、金属ポルフィリン色素、またはルテニウム錯体色素が好ましいが、これに限定されるものではない。光電変換層17の厚みは、例えば、50nm〜500nmである。
In addition, the organic-semiconductor material which comprises the photoelectric converting
上部電極18は、第1の実施の形態と同様に光透過性を有する導電膜により構成されている。光電変換素子10Bでは、上部電極18が単位画素P毎に分離されていてもよいし、各単位画素P毎に共通の電極として形成されていてもよい。上部電極18の厚みは、例えば、10nm〜200nmである。
The
なお、光電変換層17と下部電極15との間、および光電変換層17と上部電極18との間には、光電変換素子10Aと同様に、他の層が設けられていてもよい。
Note that other layers may be provided between the
絶縁層22は、蓄積電極21Bと電荷蓄積層23とを電気的に分離するためのものである。絶縁層22は、下部電極21を覆うように、例えば、層間絶縁層14上に設けられている。また、絶縁層22には、下部電極21のうち、読み出し電極21A上に開口22Hが設けられており、この開口22Hを介して、読み出し電極21Aと電荷蓄積層23とが電気的に接続されている。絶縁層22は、例えば、層間絶縁層14と同様の材料を用いて形成することができ、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン(SiON)等のうちの1種よりなる単層膜か、あるいはこれらのうちの2種以上よりなる積層膜により構成されている。絶縁層22の厚みは、例えば、20nm〜500nmである。
The insulating
保護層19内には、例えば、読み出し電極21A上に遮光膜51が設けられている。遮光膜51は、少なくとも蓄積電極21Bにはかからず、少なくとも電荷蓄積層23と直接接している読み出し電極21Aの領域を覆うように設けられていればよい。例えば、蓄積電極21Bと同じ層に形成されている導電膜21aよりも一回り大きく設けられていることが好ましい。保護層19の上には、全面を覆うように、オンチップレンズ層50が形成されている。オンチップレンズ層50の表面には、複数のオンチップレンズ50L(マイクロレンズ)が設けられている。
In the protective layer 19, for example, a
半導体基板30は、例えば、n型のシリコン(Si)基板により構成され、所定領域にpウェル31を有している。pウェル31の第2面30Bには、上述した転送トランジスタTr2,Tr3と、アンプトランジスタAMPと、リセットトランジスタRSTと、選択トランジスタSEL等が設けられている。また、半導体基板30の周辺部には、ロジック回路等からなる周辺回路(図示せず)が設けられている。
The
リセットトランジスタRST(リセットトランジスタTr1rst)は、有機光電変換部20からフローティングディフュージョンFD1に転送された電荷をリセットするものであり、例えばMOSトランジスタにより構成されている。具体的には、リセットトランジスタTr1rstは、リセットゲートGrstと、チャネル形成領域36Aと、ソース/ドレイン領域36B,36Cとから構成されている。リセットゲートGrstは、リセット線RST1に接続され、リセットトランジスタTr1rstの一方のソース/ドレイン領域36Bは、フローティングディフュージョンFD1を兼ねている。リセットトランジスタTr1rstを構成する他方のソース/ドレイン領域36Cは、電源VDDに接続されている。
The reset transistor RST (reset transistor Tr1rst) resets the charge transferred from the organic
アンプトランジスタAMPは、有機光電変換部20で生じた電荷量を電圧に変調する変調素子であり、例えばMOSトランジスタにより構成されている。具体的には、アンプトランジスタAMPは、ゲートGampと、チャネル形成領域35Aと、ソース/ドレイン領域35B,35Cとから構成されている。ゲートGampは、下部第1コンタクト45、接続部41A、下部第2コンタクト46および貫通電極63等を介して、読み出し電極21AおよびリセットトランジスタTr1rstの一方のソース/ドレイン領域36B(フローティングディフュージョンFD1)に接続されている。また、一方のソース/ドレイン領域35Bは、リセットトランジスタTr1rstを構成する他方のソース/ドレイン領域36Cと、領域を共有しており、電源VDDに接続されている。
The amplifier transistor AMP is a modulation element that modulates the amount of charge generated in the organic
選択トランジスタSEL(選択トランジスタTR1sel)は、ゲートGselと、チャネル形成領域34Aと、ソース/ドレイン領域34B,34Cとから構成されている。ゲートGselは、選択線SEL1に接続されている。また、一方のソース/ドレイン領域34Bは、アンプトランジスタAMPを構成する他方のソース/ドレイン領域35Cと、領域を共有しており、他方のソース/ドレイン領域34Cは、信号線(データ出力線)VSL1に接続されている。
The selection transistor SEL (selection transistor TR1sel) includes a gate Gsel, a
無機光電変換部32B,32Rは、それぞれ、半導体基板30の所定領域にpn接合を有する。無機光電変換部32B,32Rは、シリコン基板において光の入射深さに応じて吸収される光の波長が異なることを利用して縦方向に光を分光することを可能としたものである。無機光電変換部32Bは、青色光を選択的に検出して青色に対応する信号電荷を蓄積させるものであり、青色光を効率的に光電変換可能な深さに設置されている。無機光電変換部32Rは、赤色光を選択的に検出して赤色に対応する信号電荷を蓄積させるものであり、赤色光を効率的に光電変換可能な深さに設置されている。なお、青(B)は、例えば450nm〜495nmの波長域、赤(R)は、例えば620nm〜750nmの波長域にそれぞれ対応する色である。無機光電変換部32B,32Rはそれぞれ、各波長域のうちの一部または全部の波長域の光を検出可能となっていればよい。
Each of the inorganic
無機光電変換部32Bは、例えば、正孔蓄積層となるp+領域と、電子蓄積層となるn領域とを含んで構成されている。無機光電変換部32Rは、例えば、正孔蓄積層となるp+領域と、電子蓄積層となるn領域とを有する(p−n−pの積層構造を有する)。無機光電変換部32Bのn領域は、縦型の転送トランジスタTr2に接続されている。無機光電変換部32Bのp+領域は、転送トランジスタTr2に沿って屈曲し、無機光電変換部32Rのp+領域につながっている。
The inorganic
転送トランジスタTr2(転送トランジスタTR2trs)は、無機光電変換部32Bにおいて発生し、蓄積された、青色に対応する信号電荷(ここでは、電子)を、フローティングディフュージョンFD2に転送するためのものである。無機光電変換部32Bは半導体基板30の第2面30Bから深い位置に形成されているので、無機光電変換部32Bの転送トランジスタTR2trsは縦型のトランジスタにより構成されていることが好ましい。また、転送トランジスタTR2trsは、転送ゲート線TG2に接続されている。更に、転送トランジスタTR2trsのゲートGtrs2の近傍の領域37Cには、フローティングディフュージョンFD2が設けられている。無機光電変換部32Bに蓄積された電荷は、ゲートGtrs2に沿って形成される転送チャネルを介してフローティングディフュージョンFD2に読み出される。
The transfer transistor Tr2 (transfer transistor TR2trs) is for transferring the signal charge (here, electrons) corresponding to blue generated and accumulated in the inorganic
転送トランジスタTr3(転送トランジスタTR3trs)は、無機光電変換部32Rにおいて発生し、蓄積された赤色に対応する信号電荷(ここでは、電子)を、フローティングディフュージョンFD3に転送するものであり、例えばMOSトランジスタにより構成されている。また、転送トランジスタTR3trsは、転送ゲート線TG3に接続されている。更に、転送トランジスタTR3trsのゲートGtrs3の近傍の領域38Cには、フローティングディフュージョンFD3が設けられている。無機光電変換部32Rに蓄積された電荷は、ゲートGtrs3に沿って形成される転送チャネルを介してフローティングディフュージョンFD3に読み出される。
The transfer transistor Tr3 (transfer transistor TR3trs) transfers the signal charge (here, electrons) generated in the inorganic
半導体基板30の第2面30B側には、さらに、無機光電変換部32Bの制御部を構成するリセットトランジスタTR2rstと、アンプトランジスタTR2ampと、選択トランジスタTR2selが設けられている。また、無機光電変換部32Rの制御部を構成するリセットトランジスタTR3rstと、アンプトランジスタTR3ampおよび選択トランジスタTR3selが設けられている。
On the
リセットトランジスタTR2rstは、ゲート、チャネル形成領域およびソース/ドレイン領域から構成されている。リセットトランジスタTR2rstのゲートはリセット線RST2に接続され、リセットトランジスタTR2rstの一方のソース/ドレイン領域は電源VDDに接続されている。リセットトランジスタTR2rstの他方のソース/ドレイン領域は、フローティングディフュージョンFD2を兼ねている。 The reset transistor TR2rst includes a gate, a channel formation region, and a source / drain region. The gate of the reset transistor TR2rst is connected to the reset line RST2, and one source / drain region of the reset transistor TR2rst is connected to the power supply VDD. The other source / drain region of the reset transistor TR2rst also serves as the floating diffusion FD2.
アンプトランジスタTR2ampは、ゲート、チャネル形成領域およびソース/ドレイン領域から構成されている。ゲートは、リセットトランジスタTR2rstの他方のソース/ドレイン領域(フローティングディフュージョンFD2)に接続されている。また、アンプトランジスタTR2ampを構成する一方のソース/ドレイン領域は、リセットトランジスタTR2rstを構成する一方のソース/ドレイン領域と領域を共有しており、電源VDDに接続されている。 The amplifier transistor TR2amp includes a gate, a channel formation region, and a source / drain region. The gate is connected to the other source / drain region (floating diffusion FD2) of the reset transistor TR2rst. Further, one source / drain region constituting the amplifier transistor TR2amp shares a region with one source / drain region constituting the reset transistor TR2rst, and is connected to the power supply VDD.
選択トランジスタTR2selは、ゲート、チャネル形成領域およびソース/ドレイン領域から構成されている。ゲートは、選択線SEL2に接続されている。また、選択トランジスタTR2selを構成する一方のソース/ドレイン領域は、アンプトランジスタTR2ampを構成する他方のソース/ドレイン領域と領域を共有している。選択トランジスタTR2selを構成する他方のソース/ドレイン領域は、信号線(データ出力線)VSL2に接続されている。 The selection transistor TR2sel is composed of a gate, a channel formation region, and a source / drain region. The gate is connected to the selection line SEL2. One source / drain region constituting the selection transistor TR2sel shares a region with the other source / drain region constituting the amplifier transistor TR2amp. The other source / drain region constituting the selection transistor TR2sel is connected to a signal line (data output line) VSL2.
リセットトランジスタTR3rstは、ゲート、チャネル形成領域およびソース/ドレイン領域から構成されている。リセットトランジスタTR3rstのゲートはリセット線RST3に接続され、リセットトランジスタTR3rstを構成する一方のソース/ドレイン領域は電源VDDに接続されている。リセットトランジスタTR3rstを構成する他方のソース/ドレイン領域は、フローティングディフュージョンFD3を兼ねている。 The reset transistor TR3rst includes a gate, a channel formation region, and a source / drain region. The gate of the reset transistor TR3rst is connected to the reset line RST3, and one source / drain region constituting the reset transistor TR3rst is connected to the power supply VDD. The other source / drain region constituting the reset transistor TR3rst also serves as the floating diffusion FD3.
アンプトランジスタTR3ampは、ゲート、チャネル形成領域およびソース/ドレイン領域から構成されている。ゲートは、リセットトランジスタTR3rstを構成する他方のソース/ドレイン領域(フローティングディフュージョンFD3)に接続されている。また、アンプトランジスタTR3ampを構成する一方のソース/ドレイン領域は、リセットトランジスタTR3rstを構成する一方のソース/ドレイン領域と、領域を共有しており、電源VDDに接続されている。 The amplifier transistor TR3amp includes a gate, a channel formation region, and a source / drain region. The gate is connected to the other source / drain region (floating diffusion FD3) constituting the reset transistor TR3rst. Further, one source / drain region constituting the amplifier transistor TR3amp shares a region with one source / drain region constituting the reset transistor TR3rst, and is connected to the power supply VDD.
選択トランジスタTR3selは、ゲート、チャネル形成領域およびソース/ドレイン領域から構成されている。ゲートは、選択線SEL3に接続されている。また、選択トランジスタTR3selを構成する一方のソース/ドレイン領域は、アンプトランジスタTR3ampを構成する他方のソース/ドレイン領域と、領域を共有している。選択トランジスタTR3selを構成する他方のソース/ドレイン領域は、信号線(データ出力線)VSL3に接続されている。 The select transistor TR3sel includes a gate, a channel formation region, and a source / drain region. The gate is connected to the selection line SEL3. Further, one source / drain region constituting the selection transistor TR3sel shares a region with the other source / drain region constituting the amplifier transistor TR3amp. The other source / drain region constituting the selection transistor TR3sel is connected to a signal line (data output line) VSL3.
リセット線RST1,RST2,RST3、選択線SEL1,SEL2,SEL3、転送ゲート線TG2,TG3は、それぞれ、駆動回路を構成する垂直駆動回路112に接続されている。信号線(データ出力線)VSL1,VSL2,VSL3は、駆動回路を構成するカラム信号処理回路113に接続されている。 The reset lines RST1, RST2, RST3, the selection lines SEL1, SEL2, SEL3, and the transfer gate lines TG2, TG3 are respectively connected to the vertical drive circuit 112 that constitutes the drive circuit. The signal lines (data output lines) VSL1, VSL2, and VSL3 are connected to a column signal processing circuit 113 that constitutes a drive circuit.
下部第1コンタクト45、下部第2コンタクト46、上部第1コンタクト24Aおよび上部第2コンタクト24Bは、例えば、PDAS(Phosphorus Doped Amorphous Silicon)等のドープされたシリコン材料、または、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)等の金属材料により構成されている。
The lower
(2−2.光電変換素子の製造方法)
本実施の形態の光電変換素子10Bは、例えば、次のようにして製造することができる。
(2-2. Manufacturing method of photoelectric conversion element)
The photoelectric conversion element 10B of the present embodiment can be manufactured, for example, as follows.
図8〜図13は、光電変換素子10Bの製造方法を工程順に表したものである。まず、図8に示したように、半導体基板30内に、第1の導電型のウェルとして例えばpウェル31を形成し、このpウェル31内に第2の導電型(例えばn型)の無機光電変換部32B,32Rを形成する。半導体基板30の第1面30A近傍にはp+領域を形成する。
8 to 13 show the manufacturing method of the photoelectric conversion element 10B in the order of steps. First, as shown in FIG. 8, for example, a p-
半導体基板30の第2面30Bには、同じく図8に示したように、例えばフローティングディフュージョンFD1〜FD3となるn+領域を形成したのち、ゲート絶縁層33と、転送トランジスタTr2、転送トランジスタTr3、選択トランジスタSEL、アンプトランジスタAMPおよびリセットトランジスタRSTの各ゲートを含むゲート配線層47とを形成する。これにより、転送トランジスタTr2、転送トランジスタTr3、選択トランジスタSEL、アンプトランジスタAMPおよびリセットトランジスタRSTを形成する。更に、半導体基板30の第2面30B上に、下部第1コンタクト45、下部第2コンタクト46および接続部41Aを含む配線層41〜43および絶縁層44からなる多層配線40を形成する。
As shown in FIG. 8, for example, n + regions to be the floating diffusions FD <b> 1 to FD <b> 3 are formed on the
半導体基板30の基体としては、例えば、半導体基板30と、埋込み酸化膜(図示せず)と、保持基板(図示せず)とを積層したSOI(Silicon on Insulator)基板を用いる。埋込み酸化膜および保持基板は、図8には図示しないが、半導体基板30の第1面30Aに接合されている。イオン注入後、アニール処理を行う。
As the base of the
次いで、半導体基板30の第2面30B側(多層配線40側)に支持基板(図示せず)または他の半導体基体等を接合して、上下反転する。続いて、半導体基板30をSOI基板の埋込み酸化膜および保持基板から分離し、半導体基板30の第1面30Aを露出させる。以上の工程は、イオン注入およびCVD(Chemical Vapor Deposition)等、通常のCMOSプロセスで使用されている技術にて行うことが可能である。
Next, a support substrate (not shown) or another semiconductor substrate is joined to the
次いで、図9に示したように、例えばドライエッチングにより半導体基板30を第1面30A側から加工し、例えば環状の開口34Hを形成する。開口34Hの深さは、図9に示したように、半導体基板30の第1面30Aから第2面30Bまで貫通すると共に、例えば、接続部41Aまで達するものである。
Next, as shown in FIG. 9, the
続いて、半導体基板30の第1面30Aおよび開口34Hの側面に、例えば負の固定電荷層12Aを形成する。負の固定電荷層12Aとして、2種類以上の膜を積層してもよい。それにより、正孔蓄積層としての機能をより高めることが可能となる。負の固定電荷層12Aを形成したのち、誘電体層12Bを形成する。次に、誘電体層12B上の所定の位置にパッド部39A,39Bを形成したのち、誘電体層12Bおよびパッド部39A,39B上に、絶縁層26を成膜したのち、例えば、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いて絶縁層26Bの表面を平坦化する。
Subsequently, the negative fixed
続いて、図10に示したように、層間絶縁層14にパッド部39A,39Bまで貫通する開口14H1,14H2を形成する。次に、開口14H1,14H2内に、例えばAl等の導電材料を埋め込み、上部第1コンタクト24Aおよび上部第2コンタクト24Bをそれぞれ形成する。続いて、図11に示したように、層間絶縁層14上に導電膜21xを成膜したのち、導電膜21xの所定の位置(例えば、パッド部39Aとパッド部39Bとの間)にフォトレジストPRを形成する。その後、エッチングおよびフォトレジストPRを除去することで、図12に示した、読み出し電極21Aおよび蓄積電極21Bがパターニングされる。
Subsequently, as shown in FIG. 10, openings 14H1 and 14H2 penetrating to the
次いで、図13に示したように、層間絶縁層14、読み出し電極21Aおよび蓄積電極21B上に絶縁層22を成膜したのち、読み出し電極21A上に開口22Hを設ける。この後、絶縁層22上に、電荷蓄積層23、光電変換層17、電子ブロック層16、上部電極18、保護層19および遮光膜51を形成する。なお、上記のように、光電変換層17の上層または下層に、他の有機層を形成する場合には、真空工程において連続的に(真空一貫プロセスで)形成することが望ましい。また、光電変換層17の成膜方法としては、必ずしも真空蒸着法を用いた手法に限らず、他の手法、例えば、スピンコート技術やプリント技術等を用いてもよい。最後に、平坦化層等の光学部材およびオンチップレンズ層50を配設する。以上により、図5に示した光電変換素子10Bが完成する。
Next, as shown in FIG. 13, after the insulating
光電変換素子10Bでは、有機光電変換部20に、オンチップレンズ50Lを介して光が入射すると、その光は、上記第1の実施の形態の光電変換素子10Aと同様に、有機光電変換部20、無機光電変換部32B,32Rの順に通過し、その通過過程において緑、青、赤の色光毎に光電変換される。
In the photoelectric conversion element 10B, when light enters the organic
図14は、光電変換素子10Bの一動作例を表したものである。(A)は、蓄積電極21Bにおける電位を示し、(B)は、フローティングディフュージョンFD1(読み出し電極21A)における電位を示し、(C)は、リセットトランジスタTR1rstのゲート(Gsel)における電位を示したものである。光電変換素子10Bでは、読み出し電極21Aおよび蓄積電極21Bは、それぞれ個別に電圧が印加されるようになっている。
FIG. 14 illustrates an operation example of the photoelectric conversion element 10B. (A) shows the potential at the
光電変換素子10Bでは、蓄積期間においては、駆動回路から読み出し電極21Aに電位V1が印加され、蓄積電極21Bに電位V2が印加される。ここで、電位V1,V2は、V2>V1とする。これにより、光電変換によって生じた電荷(ここでは、電子)は、蓄積電極21Bに引きつけられ、蓄積電極21Bと対向する光電変換層17の領域に蓄積される(蓄積期間)。因みに、蓄積電極21Bと対向する光電変換層17の領域の電位は、光電変換の時間経過に伴い、より負側の値となる。なお、正孔は、上部電極18から駆動回路へと送出される。
In the photoelectric conversion element 10B, in the accumulation period, the potential V1 is applied from the drive circuit to the
光電変換素子10Bでは、蓄積期間の後期においてリセット動作がなされる。具体的には、タイミングt1において、走査部は、リセット信号RSTの電圧を低レベルから高レベルに変化させる。これにより、単位画素Pでは、リセットトランジスタTR1rstがオン状態になり、その結果、フローティングディフュージョンFD1の電圧が電源電圧VDDに設定され、フローティングディフュージョンFD1の電圧がリセットされる(リセット期間)。 In the photoelectric conversion element 10B, a reset operation is performed in the later stage of the accumulation period. Specifically, at timing t1, the scanning unit changes the voltage of the reset signal RST from a low level to a high level. Thereby, in the unit pixel P, the reset transistor TR1rst is turned on. As a result, the voltage of the floating diffusion FD1 is set to the power supply voltage VDD, and the voltage of the floating diffusion FD1 is reset (reset period).
リセット動作の完了後、電荷の読み出しが行われる。具体的には、タイミングt2において、駆動回路から読み出し電極21Aには電位V3が印加され、蓄積電極21Bには電位V4が印加される。ここで、電位V3,V4は、V3<V4とする。これにより、蓄積電極21Bに対応する領域に蓄積されていた電荷(ここでは、電子)は、読み出し電極21AからフローティングディフュージョンFD1へと読み出される。即ち、光電変換層17に蓄積された電荷が制御部に読み出される(転送期間)。
After the reset operation is completed, charge is read out. Specifically, at timing t2, the potential V3 is applied from the drive circuit to the
読み出し動作完了後、再び、駆動回路から読み出し電極21Aに電位V1が印加され、蓄積電極21Bに電位V2が印加される。これにより、光電変換によって生じた電荷(ここでは、電子)は、蓄積電極21Bに引きつけられ、蓄積電極21Bと対向する光電変換層17の領域に蓄積される(蓄積期間)。
After the read operation is completed, the potential V1 is again applied from the drive circuit to the
(2−3.作用・効果)
以上のように、本実施の形態の光電変換素子10Bでは、陽極(上部電極18)と光電変換層17との間に上記一般式(1)で表されるベンゾジフラン誘導体を含む電子ブロック層16を設けると共に、下部電極21を読み出し電極21Aと蓄積電極21Bとに分割し、それぞれ独立して電圧を印加するようにした。これにより、光電変換素子10Bでは、光電変換層17内に生成された電荷を、下部電極21と光電変換層17との間に配置した電荷蓄積層23に蓄積することが可能となると共に、蓄積された電荷を適宜読み出し電極21Aを介してフローティングディフュージョンFD1に読み出すことが可能となる。よって、露光開始時に電荷蓄積部を完全に空乏化することが可能となる。即ち、高い素子特性および優れた耐熱性を有すると共に、さらに撮像画質が改善された光電変換素子10Bおよびこれを備えた撮像装置1を提供することが可能となる。
(2-3. Action and effect)
As described above, in the photoelectric conversion element 10B of the present embodiment, the
<3.適用例>
(適用例1)
図15は、例えば、上記第1の実施の形態等において説明した光電変換素子10A(あるいは光電変換素子10B)を各画素に用いた撮像装置1の全体構成を表したものである。この撮像装置1は、CMOSイメージセンサであり、半導体基板11上に、撮像エリアとしての画素部1aを有すると共に、この画素部1aの周辺領域に、例えば、行走査部131、水平選択部133、列走査部134およびシステム制御部132からなる周辺回路部130を有している。
<3. Application example>
(Application example 1)
FIG. 15 illustrates an entire configuration of the
画素部1aは、例えば、行列状に2次元配置された複数の単位画素P(例えば、光電変換素子10Aに相当)を有している。この単位画素Pには、例えば、画素行ごとに画素駆動線Lread(具体的には行選択線およびリセット制御線)が配線され、画素列ごとに垂直信号線Lsigが配線されている。画素駆動線Lreadは、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Lreadの一端は、行走査部131の各行に対応した出力端に接続されている。
The
行走査部131は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素部1aの各単位画素Pを、例えば、行単位で駆動する画素駆動部である。行走査部131によって選択走査された画素行の各単位画素Pから出力される信号は、垂直信号線Lsigの各々を通して水平選択部133に供給される。水平選択部133は、垂直信号線Lsigごとに設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
The
列走査部134は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、水平選択部133の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この列走査部134による選択走査により、垂直信号線Lsigの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線135に出力され、当該水平信号線135を通して半導体基板11の外部へ伝送される。
The
行走査部131、水平選択部133、列走査部134および水平信号線135からなる回路部分は、半導体基板11上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ICに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
The circuit portion including the
システム制御部132は、半導体基板11の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、撮像装置1の内部情報等のデータを出力するものである。システム制御部132はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に行走査部131、水平選択部133および列走査部134等の周辺回路の駆動制御を行う。
The
(適用例2)
上述の撮像装置1は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話等、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図16に、その一例として、カメラ2の概略構成を示す。このカメラ2は、例えば、静止画または動画を撮影可能なビデオカメラであり、撮像装置1と、光学系(光学レンズ)310と、シャッタ装置311と、撮像装置1およびシャッタ装置311を駆動する駆動部313と、信号処理部312とを有する。
(Application example 2)
The above-described
光学系310は、被写体からの像光(入射光)を撮像装置1の画素部1aへ導くものである。この光学系310は、複数の光学レンズから構成されていてもよい。シャッタ装置311は、撮像装置1への光照射期間および遮光期間を制御するものである。駆動部313は、撮像装置1の転送動作およびシャッタ装置311のシャッタ動作を制御するものである。信号処理部312は、撮像装置1から出力された信号に対し、各種の信号処理を行うものである。信号処理後の映像信号Doutは、メモリ等の記憶媒体に記憶されるか、あるいは、モニタ等に出力される。
The
(適用例3)
<体内情報取得システムへの応用例>
更に、本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
(Application example 3)
<Application example to in-vivo information acquisition system>
Furthermore, the technology (present technology) according to the present disclosure can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
図17は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 FIG. 17 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a patient in-vivo information acquisition system using a capsule endoscope to which the technique according to the present disclosure (present technique) can be applied.
体内情報取得システム10001は、カプセル型内視鏡10100と、外部制御装置10200とから構成される。
The in-vivo
カプセル型内視鏡10100は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡10100は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像(以下、体内画像ともいう)を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置10200に順次無線送信する。
The
外部制御装置10200は、体内情報取得システム10001の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置(図示せず)に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
The
体内情報取得システム10001では、このようにして、カプセル型内視鏡10100が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
In the in-vivo
カプセル型内視鏡10100と外部制御装置10200の構成及び機能についてより詳細に説明する。
The configurations and functions of the
カプセル型内視鏡10100は、カプセル型の筐体10101を有し、その筐体10101内には、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、給電部10115、電源部10116、及び制御部10117が収納されている。
The
光源部10111は、例えばLED(light emitting diode)等の光源から構成され、撮像部10112の撮像視野に対して光を照射する。
The
撮像部10112は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光(以下、観察光という)は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部10112では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部10112によって生成された画像信号は、画像処理部10113に提供される。
The
画像処理部10113は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサによって構成され、撮像部10112によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部10113は、信号処理を施した画像信号を、RAWデータとして無線通信部10114に提供する。
The
無線通信部10114は、画像処理部10113によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ10114Aを介して外部制御装置10200に送信する。また、無線通信部10114は、外部制御装置10200から、カプセル型内視鏡10100の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ10114Aを介して受信する。無線通信部10114は、外部制御装置10200から受信した制御信号を制御部10117に提供する。
The
給電部10115は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部10115では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
The
電源部10116は、二次電池によって構成され、給電部10115によって生成された電力を蓄電する。図17では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部10116からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部10116に蓄電された電力は、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、及び制御部10117に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
The
制御部10117は、CPU等のプロセッサによって構成され、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、及び、給電部10115の駆動を、外部制御装置10200から送信される制御信号に従って適宜制御する。
The
外部制御装置10200は、CPU,GPU等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100の制御部10117に対して制御信号を、アンテナ10200Aを介して送信することにより、カプセル型内視鏡10100の動作を制御する。カプセル型内視鏡10100では、例えば、外部制御装置10200からの制御信号により、光源部10111における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置10200からの制御信号により、撮像条件(例えば、撮像部10112におけるフレームレート、露出値等)が変更され得る。また、外部制御装置10200からの制御信号により、画像処理部10113における処理の内容や、無線通信部10114が画像信号を送信する条件(例えば、送信間隔、送信画像数等)が変更されてもよい。
The
また、外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理(デモザイク処理)、高画質化処理(帯域強調処理、超解像処理、NR(Noise reduction)処理及び/又は手ブレ補正処理等)、並びに/又は拡大処理(電子ズーム処理)等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置10200は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置10200は、生成した画像データを記録装置(図示せず)に記録させたり、印刷装置(図示せず)に印刷出力させてもよい。
Further, the
以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部10112に適用され得る。これにより、検出精度が向上する。
Heretofore, an example of the in-vivo information acquisition system to which the technology according to the present disclosure can be applied has been described. The technology according to the present disclosure can be applied to, for example, the
(適用例4)
<4.内視鏡手術システムへの応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
(Application example 4)
<4. Application example to endoscopic surgery system>
The technology according to the present disclosure (present technology) can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
図18は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology (present technology) according to the present disclosure can be applied.
図18では、術者(医師)11131が、内視鏡手術システム11000を用いて、患者ベッド11133上の患者11132に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム11000は、内視鏡11100と、気腹チューブ11111やエネルギー処置具11112等の、その他の術具11110と、内視鏡11100を支持する支持アーム装置11120と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート11200と、から構成される。
FIG. 18 shows a state where an operator (doctor) 11131 is performing surgery on a
内視鏡11100は、先端から所定の長さの領域が患者11132の体腔内に挿入される鏡筒11101と、鏡筒11101の基端に接続されるカメラヘッド11102と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒11101を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡11100を図示しているが、内視鏡11100は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
The
鏡筒11101の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡11100には光源装置11203が接続されており、当該光源装置11203によって生成された光が、鏡筒11101の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者11132の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡11100は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
An opening into which the objective lens is fitted is provided at the tip of the
カメラヘッド11102の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光(観察光)は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、RAWデータとしてカメラコントロールユニット(CCU: Camera Control Unit)11201に送信される。
An optical system and an imaging device are provided inside the
CCU11201は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等によって構成され、内視鏡11100及び表示装置11202の動作を統括的に制御する。さらに、CCU11201は、カメラヘッド11102から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理(デモザイク処理)等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
The
表示装置11202は、CCU11201からの制御により、当該CCU11201によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
The
光源装置11203は、例えばLED(light emitting diode)等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡11100に供給する。
The
入力装置11204は、内視鏡手術システム11000に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置11204を介して、内視鏡手術システム11000に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡11100による撮像条件(照射光の種類、倍率及び焦点距離等)を変更する旨の指示等を入力する。
The
処置具制御装置11205は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具11112の駆動を制御する。気腹装置11206は、内視鏡11100による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者11132の体腔を膨らめるために、気腹チューブ11111を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ11207は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ11208は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
The treatment
なお、内視鏡11100に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置11203は、例えばLED、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。RGBレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色(各波長)の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置11203において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、RGBレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御することにより、RGBそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
Note that the
また、光源装置11203は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
Further, the driving of the
また、光源装置11203は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光(すなわち、白色光)に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察(Narrow Band Imaging)が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること(自家蛍光観察)、又はインドシアニングリーン(ICG)等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置11203は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び/又は励起光を供給可能に構成され得る。
The
図19は、図18に示すカメラヘッド11102及びCCU11201の機能構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 19 is a block diagram illustrating an example of functional configurations of the
カメラヘッド11102は、レンズユニット11401と、撮像部11402と、駆動部11403と、通信部11404と、カメラヘッド制御部11405と、を有する。CCU11201は、通信部11411と、画像処理部11412と、制御部11413と、を有する。カメラヘッド11102とCCU11201とは、伝送ケーブル11400によって互いに通信可能に接続されている。
The
レンズユニット11401は、鏡筒11101との接続部に設けられる光学系である。鏡筒11101の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド11102まで導光され、当該レンズユニット11401に入射する。レンズユニット11401は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
The
撮像部11402を構成する撮像素子は、1つ(いわゆる単板式)であってもよいし、複数(いわゆる多板式)であってもよい。撮像部11402が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってRGBそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部11402は、3D(dimensional)表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための1対の撮像素子を有するように構成されてもよい。3D表示が行われることにより、術者11131は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部11402が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット11401も複数系統設けられ得る。
One (so-called single plate type) image sensor may be included in the
また、撮像部11402は、必ずしもカメラヘッド11102に設けられなくてもよい。例えば、撮像部11402は、鏡筒11101の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
Further, the
駆動部11403は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部11405からの制御により、レンズユニット11401のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部11402による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
The
通信部11404は、CCU11201との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11404は、撮像部11402から得た画像信号をRAWデータとして伝送ケーブル11400を介してCCU11201に送信する。
The
また、通信部11404は、CCU11201から、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部11405に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに/又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
In addition, the
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてCCU11201の制御部11413によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるAE(Auto Exposure)機能、AF(Auto Focus)機能及びAWB(Auto White Balance)機能が内視鏡11100に搭載されていることになる。
Note that the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately specified by the user, or automatically set by the
カメラヘッド制御部11405は、通信部11404を介して受信したCCU11201からの制御信号に基づいて、カメラヘッド11102の駆動を制御する。
The camera
通信部11411は、カメラヘッド11102との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11411は、カメラヘッド11102から、伝送ケーブル11400を介して送信される画像信号を受信する。
The
また、通信部11411は、カメラヘッド11102に対して、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
The
画像処理部11412は、カメラヘッド11102から送信されたRAWデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
The
制御部11413は、内視鏡11100による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部11413は、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を生成する。
The
また、制御部11413は、画像処理部11412によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置11202に表示させる。この際、制御部11413は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部11413は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具11112の使用時のミスト等を認識することができる。制御部11413は、表示装置11202に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者11131に提示されることにより、術者11131の負担を軽減することや、術者11131が確実に手術を進めることが可能になる。
In addition, the
カメラヘッド11102及びCCU11201を接続する伝送ケーブル11400は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
A
ここで、図示する例では、伝送ケーブル11400を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド11102とCCU11201との間の通信は無線で行われてもよい。
Here, in the illustrated example, communication is performed by wire using the
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部11402に適用され得る。撮像部11402に本開示に係る技術を適用することにより、検出精度が向上する。
Heretofore, an example of an endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure can be applied has been described. The technology according to the present disclosure can be applied to the
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。 Here, although an endoscopic surgery system has been described as an example, the technology according to the present disclosure may be applied to, for example, a microscope surgery system and the like.
(適用例5)
<移動体への応用例>
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械(トラクター)などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
(Application example 5)
<Application examples to mobile objects>
The technology according to the present disclosure can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure may be any kind of movement such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, a robot, a construction machine, and an agricultural machine (tractor). You may implement | achieve as an apparatus mounted in a body.
図20は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。 FIG. 20 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a vehicle control system that is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図20に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。
The
駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
The drive
ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
The body
車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
The vehicle outside
撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
The
車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
The vehicle interior
マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
The
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
Further, the
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
Further, the
音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図20の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
The sound
図21は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
FIG. 21 is a diagram illustrating an example of the installation position of the
図21では、撮像部12031として、撮像部12101,12102,12103,12104,12105を有する。
In FIG. 21, the
撮像部12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102,12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
The
なお、図21には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
FIG. 21 shows an example of the imaging range of the
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
At least one of the
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
For example, the
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
For example, the
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
At least one of the
<4.実施例>
次に、本開示の実施例について詳細に説明する。実験1では、電子ブロック層として用いられるベンゾジフラン誘導体(CZBDF)およびtBPA−ICからなるそれぞれの単層の特性評価を行った。実験2では、CZBDFおよびtBPA−ICからなる電子ブロック層を備えた光電変換素子を作製し、その特性を評価した。
<4. Example>
Next, examples of the present disclosure will be described in detail. In
[実験1]
実験1として、上記式(1−1)で表されるCZBDFからなる電子ブロック層および下記式(6)で表されるtBPA−ICからなる電子ブロック層単層のそれぞれの特性(正孔移動度、イオン化ポテンシャル、電子親和力、結晶性、算術平均粗さおよびガラス転移点)について評価した。
[Experiment 1]
As
正孔移動度は、正孔移動評価素子を作製し、その計測結果より算出した。正孔移動評価素子は、以下の方法を用いて作製した。まず、厚み50nmの電極が設けられた基板を洗浄したのち、この基板に酸化モリブデン(MoO3)を0.8nmの厚みで成膜した。続いて、CZBDFを基板温度0℃、成膜レート0.3Å/秒で150nmの厚みで成膜した。次に、CZBDF膜上に酸化モリブデン(MoO3)を3nmの厚みで成膜したのち、酸化モリブデン(MoO3)上に、電極として金(Au)を膜厚100nmで成膜し、CZBDFからなる電子ブロック層を備えた正孔移動評価素子を作製した。tBPA−ICからなる電子ブロック層を備えた正孔移動評価素子についても、上記と同様の方法を用いて作製した。正孔移動度は、半導体パラメータアナライザを用いて電極間に印加されるバイアス電圧を0Vから10Vまで掃引した電流−電圧曲線を得たのち、この曲線を空間電荷制限電流モデルに従ってフィッティングして移動度と電圧との関係式を求めた。なお、ここで得られた正孔移動度の値は、1Vにおけるものである。 The hole mobility was calculated from a measurement result obtained by preparing a hole mobility evaluation element. The hole transfer evaluation element was produced using the following method. First, after cleaning a substrate provided with an electrode having a thickness of 50 nm, molybdenum oxide (MoO 3 ) was formed to a thickness of 0.8 nm on the substrate. Subsequently, CZBDF was deposited to a thickness of 150 nm at a substrate temperature of 0 ° C. and a deposition rate of 0.3 Å / sec. Next, after depositing molybdenum oxide (MoO 3 ) with a thickness of 3 nm on the CZBDF film, a gold (Au) film with a thickness of 100 nm is formed on the molybdenum oxide (MoO 3 ) as an electrode, and made of CZBDF. A hole transfer evaluation element provided with an electron blocking layer was produced. A hole transfer evaluation element provided with an electron block layer made of tBPA-IC was also produced using the same method as described above. The hole mobility is obtained by obtaining a current-voltage curve obtained by sweeping the bias voltage applied between the electrodes from 0 V to 10 V using a semiconductor parameter analyzer, and then fitting the curve according to the space charge limited current model. The relationship between the voltage and the voltage was obtained. The hole mobility value obtained here is at 1V.
イオン化ポテンシャルおよび電子親和力は、以下の方法を用いて算出した。まず、ガラス基板上に、CZBDF(またはtBPA−IC)を基板温度0℃、成膜レート1.0Å/秒で35nmの厚みに成膜した。続いて、得られたCZBDFの単膜およびtBPA−ICの単膜のUV−Visスペクトルをそれぞれ測定し、吸収端の波長からエネルギーギャップをそれぞれ求めた。また、同様の膜をそれぞれITO基板上に成膜し、紫外線光電子分光法(UPS)によってそれぞれのイオン化ポテンシャルを求めた。電子親和力は、イオン化ポテンシャルからエネルギーギャップを差し引くことで求めた。 The ionization potential and electron affinity were calculated using the following methods. First, CZBDF (or tBPA-IC) was deposited on a glass substrate to a thickness of 35 nm at a substrate temperature of 0 ° C. and a deposition rate of 1.0 kg / sec. Subsequently, UV-Vis spectra of the obtained single film of CZBDF and single film of tBPA-IC were measured, and the energy gap was determined from the wavelength of the absorption edge. Moreover, the same film | membrane was each formed on the ITO substrate, and each ionization potential was calculated | required by the ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS). The electron affinity was determined by subtracting the energy gap from the ionization potential.
結晶性は、上記イオン化ポテンシャルの測定時にガラス基板上に成膜したCZBDFおよびtBPA−ICのそれぞれの単膜を用いて評価した。具体的には、X線回折装置(リガク社製 RINT−TTRII)を用い、それぞれの単膜に銅のKα線を照射した際の回折パターンを計測し、その結晶性のピークの有無で、各単膜が結晶による構成かアモルファスによる構成かを判断した。 The crystallinity was evaluated using each single film of CZBDF and tBPA-IC formed on the glass substrate when the ionization potential was measured. Specifically, using an X-ray diffractometer (RINT-TTRII manufactured by Rigaku Corporation), the diffraction pattern when each single film was irradiated with copper Kα rays was measured. It was judged whether the single film was composed of crystals or amorphous.
表面粗さについては、原子間力顕微鏡を用いて算術平均粗さRaを算出した。具体的には、原子間力顕微鏡AFM(キーエンス社製 VN−8010)を用い、上記イオン化ポテンシャルの測定時にガラス基板上に成膜したCZBDFおよびtBPA−ICのそれぞれの単膜の表面形状を10μm×10μm角の領域で計測し、そのうち任意の2つの線分についてJIS B 601:2001に基づいてそれぞれの算術平均粗さRaを算出した。 For the surface roughness, the arithmetic average roughness Ra was calculated using an atomic force microscope. Specifically, using an atomic force microscope AFM (VN-8010 manufactured by Keyence Corporation), the surface shape of each single film of CZBDF and tBPA-IC formed on the glass substrate at the time of measuring the ionization potential was 10 μm × Measurement was performed in a 10 μm square area, and an arithmetic average roughness Ra was calculated for any two line segments based on JIS B 601: 2001.
ガラス転移点は示差走査熱量分析法を用いて測定した。具体的には、示差走査熱量分析装置(セイコーインスツルメンツ社製 DSC6200)を用い、CZBDFおよびtBPA−ICの粉末をそれぞれ5mg〜10mg秤量し、それぞれアルミニウム(Al)パンに入れ、窒素雰囲気下において、20℃/minの昇温速度にて各粉末が融解する温度まで加熱した。その後、示差走査熱量分析装置からAlパンを取り出し、Al製ブロックに乗せて急冷し、これを1回目の測定とした。続いて、30℃からCZBDFおよびtBPA−ICのそれぞれの融点まで20℃/minの昇温速度で加熱し、2次の相転移が現れる温度をガラス転移点温度として測定し、これを2回目の測定とした。 The glass transition point was measured using differential scanning calorimetry. Specifically, using a differential scanning calorimeter (DSC6200, manufactured by Seiko Instruments Inc.), 5 mg to 10 mg of CZBDF and tBPA-IC powders were weighed and placed in aluminum (Al) pans, respectively, in a nitrogen atmosphere. It heated to the temperature which each powder fuse | melts with the temperature increase rate of (degreeC / min). Thereafter, the Al pan was taken out from the differential scanning calorimeter, placed on an Al block and rapidly cooled, and this was the first measurement. Subsequently, heating was performed from 30 ° C. to the melting points of CZBDF and tBPA-IC at a rate of temperature increase of 20 ° C./min, and the temperature at which the secondary phase transition appears was measured as the glass transition temperature. Measurement was taken.
上記実験からCZBDFおよびtBPA−ICからなる電子ブロック層の物性として下記の値を得た。まず、CZBDFの正孔移動度は1E−6cm2/Vsであり、イオン化ポテンシャルは6.0eV、電子親和力は2.9eV、算術平均粗さRaは1.0nm、ガラス転移点は162℃であり、結晶性はXRD測定からアモルファスであることがわかった。tBPA−ICの正孔移動度は1E−5cm2/Vsであり、イオン化ポテンシャルは5.5eV、電子親和力は2.4eV、算術平均粗さ(Ra)は1.1nm、ガラス転移点は171℃であり、結晶性はXRD測定からアモルファスであることがわかった。表1は、CZBDFからなる電子ブロック層およびtBPA−ICからなる電子ブロック層の各特性をまとめたものである。 From the above experiment, the following values were obtained as physical properties of the electron block layer composed of CZBDF and tBPA-IC. First, the hole mobility of CZBDF is 1E-6 cm 2 / Vs, the ionization potential is 6.0 eV, the electron affinity is 2.9 eV, the arithmetic average roughness Ra is 1.0 nm, and the glass transition point is 162 ° C. From the XRD measurement, the crystallinity was found to be amorphous. The hole mobility of tBPA-IC is 1E-5 cm 2 / Vs, the ionization potential is 5.5 eV, the electron affinity is 2.4 eV, the arithmetic average roughness (Ra) is 1.1 nm, and the glass transition point is 171 ° C. From the XRD measurement, it was found that the crystallinity was amorphous. Table 1 summarizes the characteristics of the electron block layer made of CZBDF and the electron block layer made of tBPA-IC.
後述する実験2で用いた光電変換層のイオン化ポテンシャルは5.6eV〜5.8eVであった。また、ITO電極の仕事関数は5.0eVであった。このことから、CZBDFおよびtBPA−ICとも上述した電子ブロック層として必要な特性を有していることがわかった。即ち、光電変換層で電荷分離過程により発生した正孔を効率よく速やかに陽極へ輸送するため、高い正孔輸送性を有すると共に、光電変換層の正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルと同レベルのイオン化ポテンシャルを有していることがわかった。また、各材料からなる単層は、それぞれ、隣接する陽極(ITO電極)の仕事関数よりも1eV以上低い電子親和力を有していることがわかった。更に、CZBDFおよびtBPA−IC共に、平滑性が高く、欠陥が少ない均質なアモルファス性の層を形成することがわかった。更にまた、CZBDFおよびtBPA−ICともにガラス転移点が140℃以上と高かった。
The ionization potential of the photoelectric conversion layer used in
[実験2]
次に、実験2として、CZBDFおよびtBPA−ICからなる電子ブロック層をそれぞれ備えた光電変換素子(実験例1〜5)を作製し、その素子特性(暗電流特性、外部量子効率(EQE)および応答速度)の評価を行った。
[Experiment 2]
Next, as
(実験例1)
まず、ITO電極(下部電極)付きガラス基板をUV/オゾン処理にて洗浄し、この基板を真空蒸着機に移動し室内を1×10-5Pa以下に減圧した。続いて、基板ホルダーを回転させながら、基板温度0℃にて、CZBDFを成膜レート0.3Å/秒で10nmの厚みで成膜し、電子ブロック層を形成した。次に、光電変換層として電子ブロック層状に、下記式(7)に示したDP−BTBT、下記式(9)に示したF6−SubPc−OC6F5およびフラーレンC60を、それぞれ、成膜レート0.75Å/秒、0.75Å/秒、0.50Å/秒で蒸着し、その厚みが合計200nmとなるように成膜した。続いて、バッファ層として、下記式(8)に示したB4PyMPMを成膜レート0.3Å/秒で5nmの厚みで成膜した。最後に、上部電極としてAlSiCu合金を厚み100nmとなるように蒸着成膜した。こののち、窒素雰囲気下にて、上部電極上にカラーフィルタ、保護層および光電変換素子のはんだ付け等の加熱工程を想定した150℃、3.5時間の熱処置を施した。以上の作製方法により、1mm×1mmの光電変換領域を有する光電変換素子(実験例1)を作製した。
(Experimental example 1)
First, a glass substrate with an ITO electrode (lower electrode) was washed by UV / ozone treatment, the substrate was moved to a vacuum deposition machine, and the interior of the chamber was decompressed to 1 × 10 −5 Pa or less. Subsequently, while rotating the substrate holder, CZBDF was deposited to a thickness of 10 nm at a deposition rate of 0.3 Å / sec at a substrate temperature of 0 ° C. to form an electronic block layer. Next, DP-BTBT represented by the following formula (7), F 6 -SubPc-OC 6 F 5 and fullerene C 60 represented by the following formula (9) were formed as an electronic block layer as a photoelectric conversion layer, respectively. Vapor deposition was performed at a film rate of 0.75 Å / sec, 0.75 Å / sec, and 0.50 、 / sec. Subsequently, as a buffer layer, B4PyMPM represented by the following formula (8) was formed to a thickness of 5 nm at a film formation rate of 0.3 l / sec. Finally, an AlSiCu alloy was deposited as an upper electrode so as to have a thickness of 100 nm. After that, under a nitrogen atmosphere, heat treatment was performed on the upper electrode at 150 ° C. for 3.5 hours assuming a heating process such as soldering of the color filter, the protective layer, and the photoelectric conversion element. A photoelectric conversion element (Experimental Example 1) having a 1 mm × 1 mm photoelectric conversion region was manufactured by the above manufacturing method.
なお、フラーレンC60は、フロンティアカーボン株式会社製のnanon purple SUH(HPLC純度:>99.9%、昇華精製品)を用いた。F6−SubPc−OC6F5(式(9))は、下記スキームを用いて合成を行い、得られた生成物を昇華精製によって精製して用いた。 As fullerene C 60 , nano purple SUH (HPLC purity:> 99.9%, sublimation purified product) manufactured by Frontier Carbon Co., Ltd. was used. F 6 -SubPc-OC 6 F 5 (formula (9)) was synthesized using the following scheme, and the resulting product was purified by sublimation purification and used.
(実験例2)
電子ブロック層の膜厚を5nmにした以外は、実験例1と同様の方法を用いて光電変換素子(実験例2)を作製した。
(Experimental example 2)
A photoelectric conversion element (Experimental Example 2) was produced using the same method as in Experimental Example 1 except that the thickness of the electron blocking layer was changed to 5 nm.
(実験例3)
電子ブロック層の材料として、上記式(6)に示したtBPA−ICを用いた以外は、実験例1と同様の方法を用いて光電変換素子(実験例3)を作製した。
(Experimental example 3)
A photoelectric conversion element (Experimental Example 3) was produced using the same method as in Experimental Example 1 except that tBPA-IC shown in the above formula (6) was used as the material of the electron blocking layer.
(実験例4)
電子ブロック層の膜厚を5nmにした以外は、実験例3と同様の方法を用いて光電変換素子(実験例4)を作製した。
(Experimental example 4)
A photoelectric conversion element (Experimental Example 4) was produced using the same method as in Experimental Example 3 except that the thickness of the electron blocking layer was changed to 5 nm.
(実験例5)
電子ブロック層を形成しない以外は、実験例1と同様の方法を用いて光電変換素子(実験例5)を作製した。
(Experimental example 5)
A photoelectric conversion element (Experimental Example 5) was produced using the same method as in Experimental Example 1 except that no electron blocking layer was formed.
実験例1〜5の暗電流特性および外部量子効率(EQE)を、半導体パラメータアナライザを用いて評価した。また、応答速度を評価した。暗電流特性については、暗状態にて、光電変換素子の電極間に印加されるバイアス電圧を、−1Vとした場合の電流値を計測した。外部量子効率については、フィルタを介して光源から光電変換素子に照射される光(波長560nmのLED光)の光量を1.62μW/cm2とし、電極間に印加されるバイアス電圧を半導体パラメータアナライザを用いて制御し、上部電極に対して下部電極に印加する電圧を−1Vとした場合の明電流値から暗電流値を差し引くことで、実効的なキャリア数を求め、それを入射光子数で除算することで算出した。応答速度については、上部電極に対して下部電極に印加する電圧を−1Vとしながら、波長560nm、光量1.62μW/cm2の光を照射し、次いで、光の照射を留めた時の光照射中止直後に上部電極と下部電極との間を流れた電流が3%となるまでの時間を測定した。 The dark current characteristics and external quantum efficiency (EQE) of Experimental Examples 1 to 5 were evaluated using a semiconductor parameter analyzer. Moreover, the response speed was evaluated. Regarding the dark current characteristics, the current value was measured when the bias voltage applied between the electrodes of the photoelectric conversion element was set to −1 V in the dark state. Regarding the external quantum efficiency, the amount of light (LED light with a wavelength of 560 nm) irradiated from the light source to the photoelectric conversion element through the filter is 1.62 μW / cm 2, and the bias voltage applied between the electrodes is the semiconductor parameter analyzer. The effective number of carriers is obtained by subtracting the dark current value from the bright current value when the voltage applied to the lower electrode with respect to the upper electrode is set to -1 V with respect to the upper electrode. Calculated by dividing. Regarding the response speed, the light applied when the voltage applied to the lower electrode with respect to the upper electrode is set to -1 V, the light having a wavelength of 560 nm and the light amount of 1.62 μW / cm 2 is irradiated, and then the light irradiation is stopped. Immediately after stopping, the time until the current flowing between the upper electrode and the lower electrode became 3% was measured.
表1は、実験例1〜5の電子ブロック層の材料および膜厚、暗電流、外部量子効率および規格化応答速度をまとめたものである。なお、規格化応答速度は、実験例1の結果を1とした場合の相対値である。 Table 1 summarizes the material and film thickness, dark current, external quantum efficiency, and normalized response speed of the electron block layers of Experimental Examples 1 to 5. The normalized response speed is a relative value when the result of Experimental Example 1 is 1.
電子ブロック層の材料としてCZBDFを用い、その厚みを10nm実験例1では、電子ブロック層の材料としてtBPA−ICを用い、膜厚10nmとした実験例3と比較して、同等の暗電流と、同等の外部電子効率および高速な応答速度とを示した。実験例2は、実験例1と比較して電子ブロック層の膜厚を半分(5nm)にしたものであり、同様に、電子ブロック層の厚みを5nmとした実験例4と比較して、同等の暗電流と、高い外部電子効率および高速な応答速度とを示した。実験例1,2の結果は、電子ブロック層を設けなかった実験例5と比較して、低い暗電流、同等の外部量子効率および高速な規格化応答速度を示した。 CZBDF is used as the material of the electron blocking layer and the thickness thereof is 10 nm in Experimental Example 1, compared with Experimental Example 3 where tBPA-IC is used as the material of the electron blocking layer and the film thickness is 10 nm. Equivalent external electronic efficiency and fast response speed are shown. In Experimental Example 2, the thickness of the electron blocking layer is halved (5 nm) compared to Experimental Example 1, and similarly, in comparison with Experimental Example 4 in which the thickness of the electron blocking layer is 5 nm. High external electron efficiency and fast response speed. The results of Experimental Examples 1 and 2 showed lower dark current, equivalent external quantum efficiency, and faster normalized response speed compared with Experimental Example 5 in which no electron blocking layer was provided.
実験例5では、高い暗電流を示した理由は、電子ブロック層がないため、隣接する下部電極からの電子が注入されたためと推察される。また、実験例5では、低い応答速度を示した。これは、下部電極への正孔の取り出しが遅くなったためと推測される。後者のメカニズムは、アニール後の下部電極界面に光電変換層中の正孔輸送材料以外の成分が凝集あるいは偏析したことが原因と考えられる。なお、外部量子効率は、実験例1等と同等の値であるが、実際は光誘起された注入電流の影響があるため、過大評価していると思われる。 In Experimental Example 5, the reason for the high dark current is presumed to be that electrons from the adjacent lower electrode were injected because there was no electron blocking layer. In Experimental Example 5, a low response speed was shown. This is presumably because the extraction of holes into the lower electrode was delayed. The latter mechanism is considered to be caused by aggregation or segregation of components other than the hole transport material in the photoelectric conversion layer at the interface of the lower electrode after annealing. The external quantum efficiency is the same value as in Experimental Example 1 and the like, but since it is actually influenced by the photo-induced injection current, it seems to be overestimated.
CZBDFと比較してtBPA−ICの方がガラス転移点(Tg)が高いため、実験例3,4と比較して実験例1,2の素子特性が優れていた理由をガラス転移点(Tg)で説明することはできないが、その他の理由として、実験例1,2の光電変換素子の方が、下部電極のITOとの密着性が高かったためと考えられる。実験例3,4において、tBPA−ICからなる電子ブロック層の膜厚を5nmとした場合、10nmの場合よりも特に外部量子効率が低くなった。これは、膜厚5nmの実験例4では、アニール後にtBPA−ICが隣接する層へ拡散したためと考えられる。これに対して、CZBDFを用いた実験例1,2では、CZBDFが分子内に酸素原子を有するため、下部電極を構成するITOの酸素原子との間に分子間力が働き、酸素を持たないtBPA−ICと比べて密着性が向上し、これにより、耐熱性の高い電子ブロック層が形成されたと考えられる。実験例3,4と比較して実験例1,2が高い応答速度を示したのは、密着性の高い実験例1,2の電子ブロック層の方が、界面のキャリアの移動がスムーズであったためと推察される。以上のように、ベンゾジフラン誘導体を用いた電子ブロック層は、アニール後でも、優れた電子ブロック層として機能し、低い暗電流、高い外部量子効率および高速な規格化応答速度を示したと考えられる。 The reason why the device characteristics of Experimental Examples 1 and 2 were superior to that of Experimental Examples 3 and 4 was that the glass transition point (Tg) of tBPA-IC was higher than that of CZBDF. However, it is considered that the photoelectric conversion elements of Experimental Examples 1 and 2 have higher adhesiveness with the ITO of the lower electrode as another reason. In Experimental Examples 3 and 4, when the thickness of the electron block layer made of tBPA-IC was 5 nm, the external quantum efficiency was particularly lower than that of 10 nm. This is presumably because in Experimental Example 4 having a film thickness of 5 nm, tBPA-IC diffused into an adjacent layer after annealing. On the other hand, in Experimental Examples 1 and 2 using CZBDF, since CZBDF has oxygen atoms in the molecule, intermolecular force works between the oxygen atoms of ITO constituting the lower electrode and does not have oxygen. It is considered that the adhesiveness was improved as compared with tBPA-IC, and as a result, an electron block layer having high heat resistance was formed. Compared with Experimental Examples 3 and 4, Experimental Examples 1 and 2 showed a higher response speed because the electron block layers of Experimental Examples 1 and 2 with higher adhesion showed smoother carrier movement at the interface. This is probably because of As described above, it is considered that the electron blocking layer using the benzodifuran derivative functions as an excellent electron blocking layer even after annealing, and exhibits a low dark current, a high external quantum efficiency, and a high standardized response speed.
以上、第1、第2の実施の形態および実施例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記光電変換素子では、下部電極15を陽極として、上部電極18を陰極として用いた例を示したがこれに限らず、下部電極15を陰極として、上部電極18を陽極として用いた構成としてもよい。その場合には、電子ブロック層16は、光電変換層17と上部電極18との間に設けられる。
The first and second embodiments and examples have been described above, but the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications are possible. For example, in the photoelectric conversion element described above, the
また、上記実施の形態では、光電変換素子として、緑色光を検出する有機光電変換部11Gと、青色光,赤色光をそれぞれ検出する無機光電変換部11Bおよび無機光電変換部11Rとを積層させた構成としたが、本開示内容はこのような構造に限定されるものではない。即ち、有機光電変換部において赤色光あるいは青色光を検出するようにしてもよいし、無機光電変換部において緑色光を検出するようにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the organic photoelectric conversion part 11G which detects green light, the inorganic
更に、これらの有機光電変換部および無機光電変換部の数やその比率も限定されるものではなく、2以上の有機光電変換部を設けてもよいし、有機光電変換部だけで複数色の色信号が得られるようにしてもよい。更にまた、有機光電変換部および無機光電変換部を縦方向に積層させる構造に限らず、基板面に沿って並列させてもよい。 Furthermore, the number and ratio of these organic photoelectric conversion units and inorganic photoelectric conversion units are not limited, and two or more organic photoelectric conversion units may be provided. A signal may be obtained. Furthermore, the organic photoelectric conversion unit and the inorganic photoelectric conversion unit are not limited to a structure in which the organic photoelectric conversion unit and the inorganic photoelectric conversion unit are stacked in the vertical direction, and may be arranged in parallel along the substrate surface.
また、上記実施の形態等では、裏面照射型の固体撮像装置の構成を例示したが、本開示内容は表面照射型の固体撮像装置にも適用可能である。更に、本開示の光電変換素子では、上記実施の形態で説明した各構成要素を全て備えている必要はなく、また逆に他の層を備えていてもよい。 Further, in the above-described embodiments and the like, the configuration of the backside illumination type solid-state imaging device is illustrated, but the present disclosure can be applied to a front-side illumination type solid-state imaging device. Furthermore, the photoelectric conversion element of the present disclosure does not need to include all the components described in the above embodiments, and may include other layers.
更にまた、上記実施の形態等では、撮像装置1を構成する撮像素子として光電変換素子10Aを用いて例を示したが、本開示の光電変換素子10Aは、太陽電池に適用してもよい。
Furthermore, in the said embodiment etc., although the example using the photoelectric conversion element 10A as an image pick-up element which comprises the
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。 In addition, the effect described in this specification is an illustration to the last, and is not limited, Moreover, there may exist another effect.
なお、本開示は、以下のような構成であってもよい。
[1]
陽極と、
前記陽極と対向配置された陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられた光電変換層と、
前記陽極と前記光電変換層との間に設けられると共に、下記一般式(1)で表される有機半導体材料を含む電子ブロック層と
を備えた光電変換素子。
(R1,R2,R3,R4は、各々独立して、水素原子または炭素数4以上40以下のアリール基、ヘテロアリール基、カルバゾール基、ジフェニルアミノ基あるいはそれらの誘導体であり、R1,R2,R3,R4のうちの少なくとも1つは、炭素数12以上40以下のカルバゾール基またはジフェニルアミノ基あるいはそれらの誘導体である。)
[2]
前記光電変換層は、正孔輸送性材料を1種以上含む、前記[1]に記載の光電変換素子。
[3]
前記光電変換層は、波長400nm以上750nm以下の可視光領域における極大吸収係数が50000cm-1以上の色材を含む、前記[1]または[2]に記載の光電変換素子。
[4]
前記色材は、下記一般式(2)で表されるサブフタロシアニンまたはその誘導体である、前記[3]に記載の光電変換素子。
(R5〜R16は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、直鎖,分岐,または環状アルキル基、チオアルキル基、チオアリール基、アリールスルホニル基、アルキルスルホニル基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アシルアミノ基、アシルオキシ基、フェニル基、カルボキシ基、カルボキソアミド基、カルボアルコキシ基、アシル基、スルホニル基、シアノ基およびニトロ基からなる群から選択され、且つ、隣接した任意のR5〜R16は縮合脂肪族環または縮合芳香環の一部であってもよい。前記縮合脂肪族環または縮合芳香環は、炭素以外の1または複数の原子を含んでいてもよい。Mはホウ素または2価あるいは3価の金属である。Xは、ハロゲン、ヒドロキシ基、チオール基、イミド基、置換もしくは未置換のアルコキシ基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルキルチオ基、置換もしくは未置換のアリールチオ基からなる群より選択されるいずれかの置換基である。)
[5]
前記光電変換層は、電子輸送性材料としてフラーレンまたはその誘導体を1種以上含む、前記[1]乃至[4]のうちのいずれかに記載の光電変換素子。
[6]
前記フラーレンまたはその誘導体は、下記一般式(3)または一般式(4)で表される、前記[5]に記載の光電変換素子。
(R17,R18は、水素原子、ハロゲン原子、直鎖,分岐または環状のアルキル基、フェニル基、直鎖または縮環した芳香族化合物を有する基、ハロゲン化物を有する基、パーシャルフルオロアルキル基、パーフルオロアルキル基、シリルアルキル基、シリルアルコキシ基、アリールシリル基、アリールスルファニル基、アルキルスルファニル基、アリールスルホニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルフィド基、アルキルスルフィド基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アシルアミノ基、アシルオキシ基、カルボニル基、カルボキシ基、カルボキソアミド基、カルボアルコキシ基、アシル基、スルホニル基、シアノ基、ニトロ基、カルコゲン化物を有する基、ホスフィン基、ホスホン基あるいはそれらの誘導体である。n,mは2以上の整数である。)
[7]
前記陽極は金属酸化物によって形成され、前記金属酸化物を構成する金属原子としてスズ(Sn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、ケイ素(Si)、ジルコニウム(Zr)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、タングステン(W)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)およびモリブデン(Mo)のうちのいずれか1種以上を含む、前記[1]乃至[6]のうちのいずれかに記載の光電変換素子。
[8]
前記陽極および前記陰極の一方は複数の電極からなる、前記[1]乃至[7]のうちのいずれかに記載の光電変換素子。
[9]
前記複数の電極として電荷読み出し電極および電荷蓄積電極を有する、前記[8]に記載の光電変換素子。
[10]
各画素が1または複数の有機光電変換部を有し、
前記有機光電変換部は、
陽極と、
前記陽極と対向配置された陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられた光電変換層と、
前記陽極と前記光電変換層との間に設けられると共に、下記一般式(1)で表される有機半導体材料を含む電子ブロック層と
を備えた撮像装置。
[11]
各画素では、1または複数の前記有機光電変換部と、前記有機光電変換部とは異なる波長域の光電変換を行う1または複数の無機光電変換部とが積層されている、前記[10]に記載の撮像装置。
[12]
前記無機光電変換部は、半導体基板内に埋め込み形成され、
前記有機光電変換部は、前記半導体基板の第1面側に形成されている、前記[11]に記載の撮像装置。
[13]
前記半導体基板の、前記第1面に対向する第2面側に多層配線層が形成されている、前記[12]に記載の撮像装置。
[14]
前記有機光電変換部が緑色光の光電変換を行い、
前記半導体基板内に、青色光の光電変換を行う無機光電変換部と、赤色光の光電変換を行う無機光電変換部とが積層されている、前記[12]または[13]に記載の撮像装置。
The present disclosure may be configured as follows.
[1]
The anode,
A cathode disposed opposite to the anode;
A photoelectric conversion layer provided between the anode and the cathode;
The photoelectric conversion element provided with the electronic block layer containing the organic-semiconductor material represented by following General formula (1) while being provided between the said anode and the said photoelectric converting layer.
(R1, R2, R3 and R4 are each independently a hydrogen atom or an aryl group, heteroaryl group, carbazole group, diphenylamino group or derivatives thereof having 4 to 40 carbon atoms, and R1, R2, R3 , R4 is a carbazole group having 12 to 40 carbon atoms, a diphenylamino group, or a derivative thereof.)
[2]
The photoelectric conversion layer according to [1], wherein the photoelectric conversion layer includes at least one hole transporting material.
[3]
The photoelectric conversion layer according to [1] or [2], wherein the photoelectric conversion layer includes a colorant having a maximum absorption coefficient in a visible light region having a wavelength of 400 nm or more and 750 nm or less of 50000 cm −1 or more.
[4]
The photoelectric conversion element according to [3], wherein the colorant is subphthalocyanine represented by the following general formula (2) or a derivative thereof.
(R5 to R16 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a linear, branched, or cyclic alkyl group, a thioalkyl group, a thioaryl group, an arylsulfonyl group, an alkylsulfonyl group, an amino group, an alkylamino group, an arylamino group. Selected from the group consisting of a group, hydroxy group, alkoxy group, acylamino group, acyloxy group, phenyl group, carboxy group, carboxamide group, carboalkoxy group, acyl group, sulfonyl group, cyano group and nitro group, and adjacent R5 to R16 may be a part of a condensed aliphatic ring or a condensed aromatic ring, and the condensed aliphatic ring or the condensed aromatic ring may contain one or more atoms other than carbon. M is boron or a divalent or trivalent metal, X is halogen, hydroxy group, thiol group, imi Group, substituted or unsubstituted alkoxy group, substituted or unsubstituted aryloxy group, substituted or unsubstituted alkyl group, substituted or unsubstituted alkylthio group, substituted or unsubstituted arylthio group Any substituent.)
[5]
The photoelectric conversion layer according to any one of [1] to [4], wherein the photoelectric conversion layer includes at least one fullerene or a derivative thereof as an electron transporting material.
[6]
The fullerene or a derivative thereof is the photoelectric conversion element according to the above [5], which is represented by the following general formula (3) or general formula (4).
(R17 and R18 are a hydrogen atom, a halogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, a phenyl group, a group having a linear or condensed aromatic compound, a group having a halide, a partial fluoroalkyl group, a perfluoroalkyl group, Fluoroalkyl group, silylalkyl group, silylalkoxy group, arylsilyl group, arylsulfanyl group, alkylsulfanyl group, arylsulfonyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfide group, alkylsulfide group, amino group, alkylamino group, arylamino group Hydroxy group, alkoxy group, acylamino group, acyloxy group, carbonyl group, carboxy group, carboxamide group, carboalkoxy group, acyl group, sulfonyl group, cyano group, nitro group, chalcogenated group, phosphine group, phospho group Is a group, or a derivative thereof .n, m is an integer of 2 or more.)
[7]
The anode is formed of a metal oxide, and tin (Sn), zinc (Zn), indium (In), silicon (Si), zirconium (Zr), aluminum (Al) as metal atoms constituting the metal oxide, Including one or more of gallium (Ga), tungsten (W), chromium (Cr), cobalt (Co), nickel (Ni), tantalum (Ta), niobium (Nb) and molybdenum (Mo), The photoelectric conversion element according to any one of [1] to [6].
[8]
One of the said anode and the said cathode consists of a several electrode, The photoelectric conversion element in any one of said [1] thru | or [7].
[9]
The photoelectric conversion element according to [8], wherein the plurality of electrodes include a charge readout electrode and a charge storage electrode.
[10]
Each pixel has one or more organic photoelectric conversion units,
The organic photoelectric conversion unit is
The anode,
A cathode disposed opposite to the anode;
A photoelectric conversion layer provided between the anode and the cathode;
An imaging device comprising: an electronic block layer that is provided between the anode and the photoelectric conversion layer and includes an organic semiconductor material represented by the following general formula (1).
[11]
In each pixel, the one or more organic photoelectric conversion units and one or more inorganic photoelectric conversion units that perform photoelectric conversion in a wavelength region different from the organic photoelectric conversion unit are stacked. The imaging device described.
[12]
The inorganic photoelectric conversion part is embedded in a semiconductor substrate,
The said photoelectric conversion part is an imaging device as described in said [11] currently formed in the 1st surface side of the said semiconductor substrate.
[13]
The imaging device according to [12], wherein a multilayer wiring layer is formed on a second surface side of the semiconductor substrate facing the first surface.
[14]
The organic photoelectric conversion unit performs green light photoelectric conversion,
The imaging device according to [12] or [13], wherein an inorganic photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion of blue light and an inorganic photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion of red light are stacked in the semiconductor substrate. .
1…撮像装置、2…電子機器(カメラ)、10A,10B…光電変換素子、11…半導体基板、11G…有機光電変換部、11R,11B…無機光電変換部、12,14…層間絶縁層、12A…固定電荷層、12B…誘電体層、13A,13C…パッド部、13B…上部コンタクト、15…下部電極、16…電子ブロック層、17…光電変換層、18…上部電極、19…保護層、50…オンチップレンズ層、50L…オンチップレンズ。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記陽極と対向配置された陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられた光電変換層と、
前記陽極と前記光電変換層との間に設けられると共に、下記一般式(1)で表される有機半導体材料を含む電子ブロック層と
を備えた光電変換素子。
A cathode disposed opposite to the anode;
A photoelectric conversion layer provided between the anode and the cathode;
The photoelectric conversion element provided with the electronic block layer containing the organic-semiconductor material represented by following General formula (1) while being provided between the said anode and the said photoelectric converting layer.
前記有機光電変換部は、
陽極と、
前記陽極と対向配置された陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられた光電変換層と、
前記陽極と前記光電変換層との間に設けられると共に、下記一般式(1)で表される有機半導体材料を含む電子ブロック層と
を備えた撮像装置。
The organic photoelectric conversion unit is
The anode,
A cathode disposed opposite to the anode;
A photoelectric conversion layer provided between the anode and the cathode;
An imaging device comprising: an electronic block layer that is provided between the anode and the photoelectric conversion layer and includes an organic semiconductor material represented by the following general formula (1).
前記有機光電変換部は、前記半導体基板の第1面側に形成されている、請求項11に記載の撮像装置。 The inorganic photoelectric conversion part is embedded in a semiconductor substrate,
The imaging device according to claim 11, wherein the organic photoelectric conversion unit is formed on a first surface side of the semiconductor substrate.
前記半導体基板内に、青色光の光電変換を行う無機光電変換部と、赤色光の光電変換を行う無機光電変換部とが積層されている、請求項12に記載の撮像装置。 The organic photoelectric conversion unit performs green light photoelectric conversion,
The imaging apparatus according to claim 12, wherein an inorganic photoelectric conversion unit that performs blue light photoelectric conversion and an inorganic photoelectric conversion unit that performs red light photoelectric conversion are stacked in the semiconductor substrate.
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