JP2021150489A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021150489A JP2021150489A JP2020048995A JP2020048995A JP2021150489A JP 2021150489 A JP2021150489 A JP 2021150489A JP 2020048995 A JP2020048995 A JP 2020048995A JP 2020048995 A JP2020048995 A JP 2020048995A JP 2021150489 A JP2021150489 A JP 2021150489A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pixel
- coating layer
- photoelectric conversion
- region
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 71
- 239000007787 solid Substances 0.000 title abstract description 5
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 60
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 188
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 106
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims description 60
- 239000005871 repellent Substances 0.000 claims description 34
- 239000003446 ligand Substances 0.000 claims description 32
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 197
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 24
- 239000010408 film Substances 0.000 description 70
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 58
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 45
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 44
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 44
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 32
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 28
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 28
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 27
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 27
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 21
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 238000002674 endoscopic surgery Methods 0.000 description 10
- 101710170230 Antimicrobial peptide 1 Proteins 0.000 description 9
- 101710170231 Antimicrobial peptide 2 Proteins 0.000 description 9
- HODRFAVLXIFVTR-RKDXNWHRSA-N tevenel Chemical compound NS(=O)(=O)C1=CC=C([C@@H](O)[C@@H](CO)NC(=O)C(Cl)Cl)C=C1 HODRFAVLXIFVTR-RKDXNWHRSA-N 0.000 description 9
- 101100191136 Arabidopsis thaliana PCMP-A2 gene Proteins 0.000 description 8
- 101100041125 Arabidopsis thaliana RST1 gene Proteins 0.000 description 8
- 101100443250 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) DIG1 gene Proteins 0.000 description 8
- 101100443251 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) DIG2 gene Proteins 0.000 description 8
- 101100422768 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) SUL2 gene Proteins 0.000 description 8
- 101100048260 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) UBX2 gene Proteins 0.000 description 8
- 101100041128 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) rst2 gene Proteins 0.000 description 8
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000010336 energy treatment Methods 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 210000004379 membrane Anatomy 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N (z)-octadec-9-en-1-amine Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCCN QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 2
- 208000005646 Pneumoperitoneum Diseases 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M indocyanine green Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)CCCCN1C2=CC=C3C=CC=CC3=C2C(C)(C)C1=CC=CC=CC=CC1=[N+](CCCCS([O-])(=O)=O)C2=CC=C(C=CC=C3)C3=C2C1(C)C MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229960004657 indocyanine green Drugs 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- RMZAYIKUYWXQPB-UHFFFAOYSA-N trioctylphosphane Chemical compound CCCCCCCCP(CCCCCCCC)CCCCCCCC RMZAYIKUYWXQPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-pyren-1-ylbutanoate Chemical compound C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYMPLPIFKRHAAC-UHFFFAOYSA-N 1,2-ethanedithiol Chemical compound SCCS VYMPLPIFKRHAAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- 240000004050 Pentaglottis sempervirens Species 0.000 description 1
- 235000004522 Pentaglottis sempervirens Nutrition 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 1
- 230000003187 abdominal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000002073 fluorescence micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- XCAUINMIESBTBL-UHFFFAOYSA-N lead(ii) sulfide Chemical compound [Pb]=S XCAUINMIESBTBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 1
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 1
- IBHBKWKFFTZAHE-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(n-naphthalen-1-ylanilino)phenyl]phenyl]-n-phenylnaphthalen-1-amine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C2=CC=CC=C2C=CC=1)C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)C=C1 IBHBKWKFFTZAHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N pentacene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC4=CC5=CC=CC=C5C=C4C=C3C=C21 SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- YYMBJDOZVAITBP-UHFFFAOYSA-N rubrene Chemical compound C1=CC=CC=C1C(C1=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=CC=C2C(C=2C=CC=CC=2)=C11)=C(C=CC=C2)C2=C1C1=CC=CC=C1 YYMBJDOZVAITBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002094 self assembled monolayer Substances 0.000 description 1
- 239000013545 self-assembled monolayer Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 150000003413 spiro compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
【課題】画素間の光学的なクロストークを抑制することの可能な固体撮像素子を提供する。【解決手段】固体撮像素子は、複数の画素が２次元配置された画素アレイを備える。各画素は、第１電極１１１と、特定の波長帯の光を光電変換する塗布層１１２と、第２電極１１４とをこの順に含む積層体を有する。各画素に含まれる塗布層の、第２電極側の表面は、画素アレイ全体において複数の画素のレイアウトに対応する周期的な凹凸を有する。【選択図】図２
Description
本開示は、固体撮像素子に関する。
波長選択性を有する半導体材料を用いる光電変換素子は、特定の波長帯の光を光電変換することが可能である。このような光電変換素子を固体撮像素子に用いる場合、互いに異なる波長選択性を有する複数の光電変換素子を積層した積層型光電変換素子を画素ごとに設けることが可能である。なお、上記半導体材料として、硫化鉛（Ｐｂｓ）の量子ドットを用いることが、例えば、非特許文献１に開示されている。
Gerasimos Konstantatos and Edward H. Sargent, Proceedings of the IEEE | Vol. 97, No. 10, October 2009
ところで、上述の固体撮像素子の分野では、画素間の光学的なクロストークによって、撮像画質の低下が起こり得る。従って、画素間の光学的なクロストークを抑制することの可能な固体撮像素子を提供することが望ましい。
本開示の一実施の形態に係る固体撮像素子は、複数の画素が２次元配置された画素アレイを備える。各画素は、第１電極と、特定の波長帯の光を光電変換する塗布層と、受光面を有する対向電極とをこの順に含む積層体を有する。各画素に含まれる塗布層の、受光面側の表面は、画素アレイ全体において複数の画素のレイアウトに対応する周期的な凹凸を有する。
本開示の一実施の形態に係る固体撮像素子では、各画素に含まれる塗布層の、受光面側の表面には、画素アレイ全体において複数の画素のレイアウトに対応する周期的な凹凸が設けられている。これにより、平坦な塗布層を設けた場合と比べて、塗布層の表面における屈折によって、画素間の光学的なクロストークが抑制される。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（固体撮像素子）…図１〜図１１
２．変形例（固体撮像素子）…図１２〜図３７
３．適用例（撮像システム）…図３８
４．応用例
移動体への応用例…図３９、図４０
内視鏡手術システムへの応用例…図４１、図４２
１．実施の形態（固体撮像素子）…図１〜図１１
２．変形例（固体撮像素子）…図１２〜図３７
３．適用例（撮像システム）…図３８
４．応用例
移動体への応用例…図３９、図４０
内視鏡手術システムへの応用例…図４１、図４２
＜１．実施の形態＞
[構成]
図１は、本開示の一実施の形態に係る固体撮像素子１の概略構成の一例を表す。固体撮像素子１は、複数の画素１１が設けられた画素基板１０を備える。画素基板１０には、複数の画素１１が２次元（行列状に）配置された画素アレイ部１０Ａと、画素アレイ部１０Ａの周囲に設けられた額縁部１０Ｂとが設けられる。
[構成]
図１は、本開示の一実施の形態に係る固体撮像素子１の概略構成の一例を表す。固体撮像素子１は、複数の画素１１が設けられた画素基板１０を備える。画素基板１０には、複数の画素１１が２次元（行列状に）配置された画素アレイ部１０Ａと、画素アレイ部１０Ａの周囲に設けられた額縁部１０Ｂとが設けられる。
固体撮像素子１は、画素信号を処理するロジック回路２０を備える。ロジック回路２０は、例えば、垂直駆動回路２１、カラム信号処理回路２２、水平駆動回路２３およびシステム制御回路２４を有する。ロジック回路２０は、各画素１１から得られた画素信号に基づいて出力電圧を生成し、外部に出力する。
垂直駆動回路２１は、例えば、複数の画素１１を所定の単位画素行ごとに順に選択する。「所定の単位画素行」とは、同一アドレスで画素選択可能な画素行を指している。カラム信号処理回路２２は、例えば、垂直駆動回路２１によって選択された行の各画素１１から出力される画素信号に対して、相関二重サンプリング（Correlated Double Sampling：ＣＤＳ）処理を施す。カラム信号処理回路２２は、例えば、ＣＤＳ処理を施すことにより、画素信号の信号レベルを抽出し、各画素１１の受光量に応じた画素データを保持する。カラム信号処理回路２２は、例えば、データ出力線ＶＳＬごとにカラム信号処理部を有する。カラム信号処理部は、例えば、シングルスロープＡ／Ｄ変換器を含む。シングルスロープＡ／Ｄ変換器は、例えば、比較器およびカウンタ回路を含んで構成される。水平駆動回路２３は、例えば、カラム信号処理回路２２に保持されている画素データを順次、外部に出力する。システム制御回路２４は、例えば、ロジック回路２０内の各ブロック（垂直駆動回路２１、カラム信号処理回路２２および水平駆動回路２３）の駆動を制御する。
画素１１は、例えば、図２に示したように、互いに異なる波長選択性を有する３つの光電変換素子１１０，１２０，１３０が積層された積層型光電変換素子を有する。つまり、固体撮像素子１は、上記積層型光電変換素子を画素１１ごとに備える。画素１１は、さらに、例えば、上記積層型光電変換素子と対向する箇所にオンチップレンズ１６０を有する。つまり、固体撮像素子１は、オンチップレンズ１６０を画素１１ごとに備える。
光電変換素子１１０は、例えば、半導体基板１４０上の絶縁層（絶縁層１１５，１１６）内に形成され、例えば、電極１１１、光電変換層１１２、バッファ層１１３および電極１１４を、半導体基板１４０側からこの順に積層して構成される。半導体基板１４０は、例えば、シリコン基板によって構成される。電極１１１、光電変換層１１２、バッファ層１１３および電極１１４を、半導体基板１４０側からこの順に積層してなる積層体が、本開示の「積層体」の一具体例に相当する。
電極１１１は、絶縁層１１５上に設けられ、光電変換層１１２に接する。電極１１４は、光電変換層１１２およびバッファ層１１３を間にして、電極１１１と対向する位置に配置される。バッファ層１１３は、例えば、光電変換層１１２の表面に接して形成されたベタ膜であり、隣接する画素１１のバッファ層１１３と共通の層によって構成される。電極１１４は、例えば、バッファ層１１３の表面に接して形成されたベタ膜であり、隣接する画素１１の電極１１４と共通の層によって構成される。光電変換層１１２およびバッファ層１１３に用いられる材料については、後に詳述するものとする。
光電変換素子１１０は、例えば、緑色の光（４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内の波長域の光）を吸収する光電変換層１１２を有し、緑色の光に感度を有する。光電変換層１１２は、例えば、緑色の光を吸収する半導体量子ドットの堆積層によって構成される。絶縁層１１５，１１６は、例えば、ＳｉＯ２や、ＳｉＮ等によって構成される。電極１１１，１１４は、例えば、透明導電材料によって構成される。透明導電材料としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）や、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等が挙げられる。
光電変換素子１１０は、例えば、半導体基板１４０に設けられたコンタクトホール１５３等を介して、半導体基板１４０の裏面に設けられた配線１５６に接続される。配線１５６は、光電変換素子１１０の電極１１１と、光電変換素子１１０用の画素回路１２（例えば、画素回路１２内の増幅トランジスタのゲート電極１５７）とを電気的に接続する。
光電変換素子１２０，１３０は，例えば、半導体基板１４０内に形成される。光電変換素子１２０は、例えば、半導体基板１４０の表面近傍に形成されたｎ型半導体領域１４１を光電変換層として有する。光電変換素子１２０は、例えば、青色の光（４２５ｎｍ以上４９５ｎｍ以下の範囲内の波長域の光）を吸収するｎ型半導体領域１４１を有しており、青色の光に感度を有する。光電変換素子１２０は、例えば、半導体基板１４０に設けられた転送トランジスタを介して、半導体基板１４０の裏面に設けられた配線に接続される。この配線は、ｎ型半導体領域１４１と、光電変換素子１２０用の画素回路１２とを電気的に接続する。なお、図２には、光電変換素子１２０と電気的に接続された転送トランジスタのゲート電極１５８が例示される。
光電変換素子１３０は、例えば、半導体基板１４０の、ｎ型半導体領域１４１よりも深い領域に形成されたｎ型半導体領域１４２を光電変換層として有する。光電変換素子１３０は、例えば、赤色の光（６２０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の範囲内の波長域の光）を吸収するｎ型半導体領域１４２を有し、赤色の光に感度を有する。光電変換素子１３０は、例えば、半導体基板１４０に設けられた転送トランジスタを介して、半導体基板１４０の裏面に設けられた配線に接続される。この配線は、ｎ型半導体領域１４２と、光電変換素子１３０用の画素回路１２（例えば、画素回路１２内の増幅トランジスタのゲート電極１５９）とを電気的に接続する。
半導体基板１４０は、ｎ型半導体領域１４１と半導体基板１４０の表面との間にｐ+層１４５を有する。ｐ+層１４５は暗電流の発生を抑制する。半導体基板１４０は、さらに、ｎ型半導体領域１４１とｎ型半導体領域１４２との間に、ｐ+層１４３を有する。ｐ+層１４３は、さらに、ｎ型半導体領域１４２の側面の一部（例えばゲート電極１５８近傍）を囲む。ｐ+層１４３は、ｎ型半導体領域１４１とｎ型半導体領域１４２とを分離する。半導体基板１４０は、半導体基板１４０の裏面近傍にｐ+層１４４を有する。ｐ+層１４４は暗電流の発生を抑制する。半導体基板１４０の裏面には、絶縁膜１５４が設けられ、半導体基板１４０の表面には、ＨｆＯ２膜１５１および絶縁膜１５２が積層される。ＨｆＯ２膜１５１は、負の固定電荷を有する膜であり、このような膜を設けることによって、暗電流の発生を抑制することができる。半導体基板１４０の裏面には、例えば、光電変換素子１１０，１２０，１３０と画素回路１２とを互いに電気的に接続する配線や、画素回路１２などを覆う絶縁層１５５が形成される。
光電変換素子１１０，１２０，１３０の堆積方向における配置順は、光入射方向（オンチップレンズ１６０側）から光電変換素子１１０、光電変換素子１２０、光電変換素子１３０の順であることが好ましい。これは、より短い波長の光がより入射表面側において効率良く吸収されるからである。赤色は３色の中では最も長い波長であるので、光入射面から見て光電変換素子１３０を最下層に位置させることが好ましい。これらの光電変換素子１１０，１２０，１３０の積層構造によって、１つの積層型光電変換素子が構成される。
図３は、画素１１（具体的には光電変換素子１１０）およびその周辺の回路構成の一例を表す。図４は、画素１１（具体的には光電変換素子１２０）およびその周辺の回路構成の一例を表す。図５は、画素１１（具体的には光電変換素子１３０）およびその周辺の回路構成の一例を表す。
上述したように、各画素１１は、光電変換素子１１０，１２０，１３０を積層した構造となっており、かつ、複数の画素１１は画素アレイ部１０Ａにおいて行列状に配置される。このことから、複数の光電変換素子１１０は、画素アレイ部１０Ａの光入射面寄りの層内において行列状に配置され、複数の光電変換素子１３０は、画素アレイ部１０Ａの、光入射面とは反対側の面寄りの層内において行列状に配置される。さらに、複数の光電変換素子１２０は、画素アレイ部１０Ａにおいて、複数の光電変換素子１１０が配置される層と、複数の光電変換素子１３０が配置される層との間の層内において行列状に配置される。
固体撮像素子１は、複数の画素回路１２と、複数の駆動配線と、複数のデータ出力線ＶＳＬ（ＶＳＬ１，ＶＳＬ２，ＶＳＬ３）とを備える。画素回路１２は、画素１１から出力された電荷に基づく画素信号を出力する。駆動配線は、画素１１に蓄積された電荷の出力を制御する制御信号が印加される配線であり、例えば、行方向に延在する。データ出力線ＶＳＬ（ＶＳＬ１，ＶＳＬ２，ＶＳＬ３）は、各画素回路１２から出力された画素信号をロジック回路２０に出力する配線であり、例えば、列方向に延在する。
各光電変換素子１１０（具体的には電極１１１）には、転送トランジスタＴＲ１を介して画素回路１２Ｇが接続される。各光電変換素子１２０には、転送トランジスタＴＲ２を介して画素回路１２Ｂが接続される。各光電変換素子１３０には、転送トランジスタＴＲ３を介して画素回路１２Ｒが接続される。以下では、光電変換素子１１０および転送トランジスタＴＲ１からなる回路を便宜的に光電変換部１１Ｇと称する場合がある。また、光電変換素子１２０および転送トランジスタＴＲ２からなる回路を光電変換部１１Ｂと称する場合がある。また、光電変換素子１３０および転送トランジスタＴＲ３からなる回路を光電変換部１１Ｒと称する場合がある。
画素回路１２Ｇは、例えば、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と、リセットトランジスタＲＳＴ１と、選択トランジスタＳＥＬ１と、増幅トランジスタＡＭＰ１とを有する。フローティングディフュージョンＦＤ１は、光電変換部１１Ｇから出力された電荷を一時的に保持する。リセットトランジスタＲＳＴ１のソースがフローティングディフュージョンＦＤ１に接続され、リセットトランジスタＲＳＴ１のドレインが電源線ＶＤＤおよび増幅トランジスタＡＭＰ１のドレインに接続される。リセットトランジスタＲＳＴ１のゲートは制御線（図示せず）を介して垂直駆動回路２１に接続される。増幅トランジスタＡＭＰ１のソースが選択トランジスタＳＥＬ１のドレインに接続され、増幅トランジスタＡＭＰ１のゲートがフローティングディフュージョンＦＤ１に接続される。選択トランジスタＳＥＬ１のソースがデータ出力線ＶＳＬ１を介してカラム信号処理回路２２に接続され、選択トランジスタＳＥＬ１のゲートが制御線（図示せず）を介して垂直駆動回路２１に接続される。光電変換部１１Ｇの電極１１１は、駆動配線ＶＯＵを介して垂直駆動回路２１に接続される。
画素回路１２Ｂは、例えば、図４に示したように、フローティングディフュージョンＦＤ２と、リセットトランジスタＲＳＴ２と、選択トランジスタＳＥＬ２と、増幅トランジスタＡＭＰ２とを有する。フローティングディフュージョンＦＤ２は、光電変換部１１Ｂから出力された電荷を一時的に保持する。リセットトランジスタＲＳＴ２のソースがフローティングディフュージョンＦＤ２に接続され、リセットトランジスタＲＳＴ２のドレインが電源線ＶＤＤおよび増幅トランジスタＡＭＰ２のドレインに接続される。リセットトランジスタＲＳＴ２のゲートは制御線（図示せず）を介して垂直駆動回路２１に接続される。増幅トランジスタＡＭＰ２のソースが選択トランジスタＳＥＬ２のドレインに接続され、増幅トランジスタＡＭＰ２のゲートがフローティングディフュージョンＦＤ２に接続される。選択トランジスタＳＥＬ２のソースがデータ出力線ＶＳＬ２を介してカラム信号処理回路２２に接続され、選択トランジスタＳＥＬ２のゲートが制御線（図示せず）を介して垂直駆動回路２１に接続される。
画素回路１２Ｒは、例えば、図５に示したように、フローティングディフュージョンＦＤ３と、リセットトランジスタＲＳＴ３と、選択トランジスタＳＥＬ３と、増幅トランジスタＡＭＰ３とを有する。フローティングディフュージョンＦＤ３は、光電変換部１１Ｒから出力された電荷を一時的に保持する。リセットトランジスタＲＳＴ３のソースがフローティングディフュージョンＦＤ３に接続され、リセットトランジスタＲＳＴ３のドレインが電源線ＶＤＤおよび増幅トランジスタＡＭＰ３のドレインに接続される。リセットトランジスタＲＳＴ３のゲートは制御線（図示せず）を介して垂直駆動回路２１に接続される。増幅トランジスタＡＭＰ３のソースが選択トランジスタＳＥＬ３のドレインに接続され、増幅トランジスタＡＭＰ３のゲートがフローティングディフュージョンＦＤ３に接続される。選択トランジスタＳＥＬ３のソースがデータ出力線ＶＳＬ３を介してカラム信号処理回路２２に接続され、選択トランジスタＳＥＬ３のゲートが制御線（図示せず）を介して垂直駆動回路２１に接続される。
転送トランジスタＴＲ１は、転送トランジスタＴＲ１がオン状態となると、光電変換部１１Ｇの電荷をフローティングディフュージョンＦＤ１に転送する。リセットトランジスタＲＳＴ１は、フローティングディフュージョンＦＤ１の電位を所定の電位にリセットする。リセットトランジスタＲＳＴ１がオン状態となると、フローティングディフュージョンＦＤ１の電位を電源線ＶＤＤの電位にリセットする。選択トランジスタＳＥＬ１は、画素回路１２からの画素信号の出力タイミングを制御する。増幅トランジスタＡＭＰ１は、画素信号として、フローティングディフュージョンＦＤ１に保持された電荷のレベルに応じた電圧の信号を生成する。増幅トランジスタＡＭＰ１は、ソースフォロア型のアンプを構成しており、光電変換部１１Ｇで発生した電荷のレベルに応じた電圧の画素信号を出力する。増幅トランジスタＡＭＰ１は、選択トランジスタＳＥＬ１がオン状態となると、フローティングディフュージョンＦＤ１の電位を増幅して、その電位に応じた電圧を、データ出力線ＶＳＬ１を介してカラム信号処理回路２２に出力する。リセットトランジスタＲＳＴ１、増幅トランジスタＡＭＰ１および選択トランジスタＳＥＬ１は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタである。
転送トランジスタＴＲ２は、転送トランジスタＴＲ２がオン状態となると、光電変換部１１Ｂの電荷をフローティングディフュージョンＦＤ２に転送する。リセットトランジスタＲＳＴ２は、フローティングディフュージョンＦＤ２の電位を所定の電位にリセットする。リセットトランジスタＲＳＴ２がオン状態となると、フローティングディフュージョンＦＤ２の電位を電源線ＶＤＤの電位にリセットする。選択トランジスタＳＥＬ２は、画素回路１２からの画素信号の出力タイミングを制御する。増幅トランジスタＡＭＰ２は、画素信号として、フローティングディフュージョンＦＤ２に保持された電荷のレベルに応じた電圧の信号を生成する。増幅トランジスタＡＭＰ２は、ソースフォロア型のアンプを構成しており、光電変換部１１Ｂで発生した電荷のレベルに応じた電圧の画素信号を出力する。増幅トランジスタＡＭＰ２は、選択トランジスタＳＥＬ２がオン状態となると、フローティングディフュージョンＦＤ２の電位を増幅して、その電位に応じた電圧を、データ出力線ＶＳＬ２を介してカラム信号処理回路２２に出力する。転送トランジスタＴＲ２、リセットトランジスタＲＳＴ２、増幅トランジスタＡＭＰ２および選択トランジスタＳＥＬ２は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタである。
転送トランジスタＴＲ３は、転送トランジスタＴＲ３がオン状態となると、光電変換部１１Ｒの電荷をフローティングディフュージョンＦＤ３に転送する。リセットトランジスタＲＳＴ３は、フローティングディフュージョンＦＤ３の電位を所定の電位にリセットする。リセットトランジスタＲＳＴ３がオン状態となると、フローティングディフュージョンＦＤ３の電位を電源線ＶＤＤの電位にリセットする。選択トランジスタＳＥＬ３は、画素回路１２からの画素信号の出力タイミングを制御する。増幅トランジスタＡＭＰ３は、画素信号として、フローティングディフュージョンＦＤ３に保持された電荷のレベルに応じた電圧の信号を生成する。増幅トランジスタＡＭＰ３は、ソースフォロア型のアンプを構成しており、光電変換部１１Ｒで発生した電荷のレベルに応じた電圧の画素信号を出力する。増幅トランジスタＡＭＰ３は、選択トランジスタＳＥＬ３がオン状態となると、フローティングディフュージョンＦＤ３の電位を増幅して、その電位に応じた電圧を、データ出力線ＶＳＬ３を介してカラム信号処理回路２２に出力する。転送トランジスタＴＲ３、リセットトランジスタＲＳＴ３、増幅トランジスタＡＭＰ３および選択トランジスタＳＥＬ３は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタである。
複数の画素回路１２は、例えば、半導体基板１４０の裏面に形成される。固体撮像素子１に設けられた複数の画素回路１２には、光電変換部１１Ｇに割り当てられた複数の画素回路１２Ｇと、光電変換部１１Ｂに割り当てられた複数の画素回路１２Ｂと、光電変換部１１Ｒに割り当てられた複数の画素回路１２Ｒとが含まれる。画素回路１２Ｇは、所定の波長選択性を有する光電変換部１１Ｇから出力された電荷に基づく画素信号を出力する。画素回路１２Ｂは、所定の波長選択性を有する光電変換部１１Ｂから出力された電荷に基づく画素信号を出力する。画素回路１２Ｒは、所定の波長選択性を有する光電変換部１１Ｒから出力された電荷に基づく画素信号を出力する。
次に、光電変換層１１２について詳細に説明する。光電変換層１１２の、電極１１４側の表面は、例えば、図２に示したように、画素アレイ部１０Ａ全体において複数の画素１１のレイアウトに対応する周期的な凹凸を有する。各画素１１において、光電変換層１１２の、電極１１４側の表面は、電極１１４側に突出する凸形状となっている。光電変換層１１２の、電極１１４側の表面は、モールドを用いたナノインプリントによって成型されている。光電変換層１１２は、例えば、半導体量子ドット（後述）を溶媒に分散させたインクを、電極１１１を含む表面上に塗布し、溶媒を揮発させた後モールドを用いたナノインプリントによって成型されている。つまり、光電変換層１１２は、特定の波長帯の光を光電変換する塗布層である。
光電変換層１１２は、各画素１１間において薄くなっており、完全に除去されていない。しかし、光電変換層１１２に用いられる半導体量子ドット（後述）と、光電変換層１１２に隣接するバッファ層１１３、電極１１４および絶縁層１１６とでは、大きな屈折率差がある。特に、近赤外の波長域において、量子ドットの屈折率は、光電変換層１１２に隣接するバッファ層１１３、電極１１４および絶縁層１１６の屈折率よりも高くなっている。そのため、光電変換層１１２の、電極１１４側の表面が凸形状となっていることにより、画素１１の端部に入射した光を画素１１の中央寄りに屈折させることが可能となる。
光電変換層１１２は、半導体量子ドットの堆積層で構成される。半導体量子ドットは、数ｎｍ〜数１０ｎｍサイズの結晶構造を有する半導体ナノ粒子である。半導体量子ドットは、量子拘束効果（quantum confinement effect）を発現する半導体ナノ粒子や、量子拘束効果を発現しない半導体ナノ粒子を含む概念である。
光電変換層１１２を成膜するためのプロセスは、特に限定されるものではない。Ｐｂｓなどの量子ドット材料は、溶媒などに分散されたインク状で提供されるのが一般的である。インク中で量子ドットの分散性を確保するため、量子ドットの外周は、リガンド(Ligand)と呼ばれる有機材料で修飾されるのが一般的である。このリガンドは、分散性を確保するための長い有機分子が使われる場合が多い。このようなリガンドは、長リガンドと呼ばれる場合がある。ところが、光電変換層１１２では、量子ドット間の距離を短くし、量子ドット間で電子・ホールなどのキャリアを伝導させたい。この場合、量子ドット間の距離が短い程電気伝導に有利であるが、長リガンドはこれを阻害してしまう。このため、長リガンドを一旦外し、より短い短リガンドに付け替えることが一般的に行われる。この工程は、リガンド置換などと呼ばれる。リガンド置換は、インク状で提供された原料に対して科学的に行う場合もあれば、長リガンドで修飾された原料を用いて形成した薄膜に対して短リガンドを分散させた溶液を塗布などで行われる場合もある。前者は液相リガンド置換(Liquid-state/phase ligand exchange)、後者は固相リガンド置換(Solid-state/phase ligand exchange)と呼ばれる。本実施の形態では、リガンド置換も量子ドット成膜に含まれると考え、量子ドット成膜の手法を限定しない。
光電変換層１１２に用いられる半導体量子ドットは、例えば、Ｐｂｓ、ＰｂＳｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＮなどによって構成される。光電変換層１１２に用いられる半導体量子ドットは、例えば、Ａｇ２Ｓ、Ａｇ２Ｓｅ、ＡｇＴｅなどの化合物によって構成されてもよい。光電変換層１１２に用いられる半導体量子ドットは、例えば、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＳ２などによって構成されてもよいし、ＺｎＯ、Ｇａ２Ｏ３などの酸化物半導体によって構成されてもよい。
次に、バッファ層１１３について詳細に説明する。バッファ層１１３は、電極１１４に接する層であり、電極１１４から電荷が注入されることを防ぐための層である。バッファ層１１３は、例えば、有機半導体によって構成される。バッファ層１１３は、例えば、ｐ型有機半導体またはｎ型有機半導体によって構成される場合、バッファ層１１３に用いられるｐ型有機半導体としては、例えば、α−ＮＰＤ、ＴＰＤなどのアミン係材料、ペンタセン、アントラセン、ルブレンなどの有機半導体材料、またはＳｐｉｒｏ化合物が挙げられる。バッファ層１１３は、有機半導体以外の材料によって構成されてもよい。この場合、バッファ層１１３は、例えば、ＮｉＯ、Ｃｕ２Ｏなどのｐ型酸化物半導体、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３などのn型酸化物半導体によって構成されてもよい。バッファ層１１３は、例えば、光電変換層１１２に含まれる半導体量子ドットのリガンドとは異なるリガンドで修飾された半導体量子ドットによって構成されてもよい。なお、バッファ層１１３は、必要に応じて適宜、省略され得る。
[製造方法]
次に、図６、図７、図８、図９を参照して、画素基板１０の製造方法について説明する。
次に、図６、図７、図８、図９を参照して、画素基板１０の製造方法について説明する。
まず、基板１５０を用意する（図６）。基板１５０は、固体撮像素子１において、電極１１１を含む表面以下の部分に相当する。基板１５０の表面には、複数の電極１１１が２次元配置されている。以下では、基板１５０において、各電極１１１と対向する領域を画素１１’と称するものとする。
次に、基板１５０上に、上述の半導体量子ドットを溶媒に分散させたインクを、電極１１１を含む表面上に塗布し、溶媒を揮発させる。これにより、基板１５０上に、塗布層である光電変換層１１２ａが形成される（図６）。次に、モールド１６０を用いたナノインプリントによって、光電変換層１１２ａを成型する（図７）。このとき、モールド１６０は、例えば、図７に示したように、画素１１’ごとに対応して設けられた複数の凹部１７０Ａを有し、互いに隣接する２つの凹部１７０Ａの間に、凸部１７０Ｂを有する。
その後、モールド１６０を光電変換層１１２から剥離する（図８）。これにより、画素１１’ごとに凸形状を有する光電変換層１１２が形成される。このとき、光電変換層１１２の表面Ｓ１には、画素アレイ全体において複数の画素１１’のレイアウトに対応する周期的な凹凸が形成される。光電変換層１１２は、各画素１１’間において薄くなっており、完全に除去されていない。しかし、上述した理由から、各画素１１’において、光電変換層１１２の表面Ｓ１が凸形状となっていることにより、画素１１’の端部に入射した光を画素１１’の中央寄りの方向に屈折させることが可能となる。
次に、各光電変換層１１２の表面Ｓ１全体にバッファ層１１３を形成し、さらに、バッファ層１１３の表面全体に電極１１４を形成する。続いて、電極１１４の表面全体に絶縁層１１６を形成して表面を平坦化し、絶縁層１１６の平坦面に、画素１１’ごとにオンチップレンズ１６０を形成する。このようにして、画素基板１０が製造される。
[作用・効果]
次に、図１０、図１１を参照して、画素１１に外部からの光Ｌが入射したときの、画素１１の作用・効果について説明する。図１０には、本実施の形態における画素１１の端部に外部からの光Ｌが入射する様子の一例を表す。図１１は、比較例における画素２１１の端部に外部からの光Ｌが入射する様子の一例を表す。
次に、図１０、図１１を参照して、画素１１に外部からの光Ｌが入射したときの、画素１１の作用・効果について説明する。図１０には、本実施の形態における画素１１の端部に外部からの光Ｌが入射する様子の一例を表す。図１１は、比較例における画素２１１の端部に外部からの光Ｌが入射する様子の一例を表す。
本実施の形態では、各画素１１に含まれる光電変換層１１２の、電極１１４側の表面には、画素アレイ部１０Ａ全体において複数の画素１１のレイアウトに対応する周期的な凹凸が形成される。具体的には、各画素１１において、光電変換層１１２の、電極１１４側の表面には、電極１１４側に突出する凸形状が形成される。これにより、例えば、図１０に示したように、画素１１の端部に外部からの光Ｌがすると、光Ｌはオンチップレンズ１６０で画素１１の中央寄りの方向に屈折したのち、光電変換層１１２の表面Ｓ１でも画素１１の中央寄りの方向に屈折する。その結果、光Ｌは、光電変換層１１２のうち、電極１１１の端部にて光電変換される。つまり、光Ｌは、入射した画素１１において光電変換される。このように、本実施の形態では、画素１１間の光学的なクロストークを抑制することが可能である。
一方、比較例では、図１１に示したように、塗布によって形成された光電変換層２１２の表面が平坦面になっている。比較例では、さらに、バッファ層２１３および電極２１４についても、平坦となっている。そのため、画素２１１の端部に外部からの光Ｌがすると、光Ｌはオンチップレンズ１６０で画素２１１の中央寄りの方向に屈折した後、互いに隣接する２つの画素２１１の間に到達する。その結果、光Ｌは、光電変換層１１２のうち、互いに隣接する２つの画素２１１の間にて光電変換される。つまり、光Ｌは、入射した画素２１１とは異なる画素２１１において光電変換される可能性がある。このように、比較例では、画素２１１間の光学的なクロストークを抑制することが難しい。
本実施の形態では、光電変換層１１２の表面Ｓ１は、ナノインプリントによって成型されている。これにより、製造工程において、光電変換層１１２を、短時間に所望の表面形状に成型することができる。
＜２．変形例＞
以下に、上記実施の形態に係る固体撮像素子１の変形例について説明する。
以下に、上記実施の形態に係る固体撮像素子１の変形例について説明する。
[[変形例Ａ]]
上記実施の形態において、光電変換層１１２の表面Ｓ１は、例えば、図１２、図１３に示したような形状となっていてもよい。光電変換層１１２の表面Ｓ１は、例えば、図１２、図１３に示したように、１０ｎｍオーダの微細な凸部１１２Ａ，１１２Ｂを複数、有してもよい。凸部１１２Ａは、例えば、球面状の表面を有しており、凸部１１２Ｂは、例えば、円錐状の表面を有する。このようにした場合には、光電変換層１１２と、電極１１４とが互いに対向する面積を大きくすることができるので、光電変換層１１２と、電極１１４との間の電気的な特性が向上する。
上記実施の形態において、光電変換層１１２の表面Ｓ１は、例えば、図１２、図１３に示したような形状となっていてもよい。光電変換層１１２の表面Ｓ１は、例えば、図１２、図１３に示したように、１０ｎｍオーダの微細な凸部１１２Ａ，１１２Ｂを複数、有してもよい。凸部１１２Ａは、例えば、球面状の表面を有しており、凸部１１２Ｂは、例えば、円錐状の表面を有する。このようにした場合には、光電変換層１１２と、電極１１４とが互いに対向する面積を大きくすることができるので、光電変換層１１２と、電極１１４との間の電気的な特性が向上する。
また、本変形例において、凸部１１２Ａ，１１２Ｂは、例えば、モールドを利用したナノインプリントによって形成され得る。凸部１１２Ａ，１１２Ｂを、モールドを利用したナノインプリントによって形成することにより、製造工程において、光電変換層１１２を、短時間に所望の表面形状に成型することができる。
[[変形例Ｂ]]
上記実施の形態において、光電変換層１１２の表面Ｓ１は、例えば、図１４、図１５に示したような形状となっていてもよい。光電変換層１１２の表面Ｓ１は、例えば、１００ｎｍ以上の大きさを有する凸部１１２Ｃを複数有してもよい。凸部１１２Ｃは、例えば、円錐状の表面を有する。また、光電変換層１１２の表面Ｓ１は、例えば、第１の周期で配置された複数の凸部１１２Ｄと、第１の周期よりも短い周期で配置された複数の凸部１１２Ｅとを有してもよい。凸部１１２Ｄが、例えば、球面状の表面を有しており、凸部１１２Ｅが、例えば、円錐状の表面を有する。このようにした場合には、光電変換層１１２の表面Ｓ１によって光線を制御することが可能となる。また、光電変換層１１２の表面Ｓ１の形状の周期性を所定の設計値にすることで、光電変換層１１２の表面Ｓ１の形状によって、フォトニック結晶フィルタの作用を発現させることができる。
上記実施の形態において、光電変換層１１２の表面Ｓ１は、例えば、図１４、図１５に示したような形状となっていてもよい。光電変換層１１２の表面Ｓ１は、例えば、１００ｎｍ以上の大きさを有する凸部１１２Ｃを複数有してもよい。凸部１１２Ｃは、例えば、円錐状の表面を有する。また、光電変換層１１２の表面Ｓ１は、例えば、第１の周期で配置された複数の凸部１１２Ｄと、第１の周期よりも短い周期で配置された複数の凸部１１２Ｅとを有してもよい。凸部１１２Ｄが、例えば、球面状の表面を有しており、凸部１１２Ｅが、例えば、円錐状の表面を有する。このようにした場合には、光電変換層１１２の表面Ｓ１によって光線を制御することが可能となる。また、光電変換層１１２の表面Ｓ１の形状の周期性を所定の設計値にすることで、光電変換層１１２の表面Ｓ１の形状によって、フォトニック結晶フィルタの作用を発現させることができる。
また、本変形例において、凸部１１２Ｃ，１１２Ｄ，１１２Ｅは、例えば、モールドを利用したナノインプリントによって形成され得る。凸部１１２Ｃ，１１２Ｄ，１１２Ｅを、モールドを利用したナノインプリントによって形成することにより、製造工程において、光電変換層１１２を、短時間に所望の表面形状に成型することができる。
[[変形例Ｃ]]
上記実施の形態およびその変形例において、例えば、図１６に示したように、光電変換層１１２のうち、画素１１の外縁領域に対応する領域１１２Ｆが、光電変換層１１２のうち、画素１１の中央領域に対応する領域よりも高抵抗となっていてもよい。領域１１２Ｆの、半導体量子ドットにおけるリガンドが、光電変換層１１２のうち、画素１１の中央領域に対応する領域の、半導体量子ドットにおけるリガンドよりも長くなっており、相対的に低い伝導度となっている。長いリガンドとしては、例えば、ｔｒｉｏｃｔｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ（ＴＯＰ）、ｏｌｅｙｌａｍｉｎｅ（ＯＡｍ）、オレイン酸が挙げられる。短いリガンドとしては、例えば、１，２−ｅｔｈａｎｅｄｉｔｈｉｏｌ（ＥＤＴ），３−ｍｅｒｃａｐｔｏｐｒｏｐｉｏｎｉｃ ａｃｉｄ（ＭＰＡ）、ヨウ素（Ｉ）、臭素（Ｂｒ）、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）などのハロゲンが挙げられる。これにより、領域１１２Ｆにおいて光電変換が生じ難くなるので、画素１１間の光学的なクロストークを抑制することが可能である。
上記実施の形態およびその変形例において、例えば、図１６に示したように、光電変換層１１２のうち、画素１１の外縁領域に対応する領域１１２Ｆが、光電変換層１１２のうち、画素１１の中央領域に対応する領域よりも高抵抗となっていてもよい。領域１１２Ｆの、半導体量子ドットにおけるリガンドが、光電変換層１１２のうち、画素１１の中央領域に対応する領域の、半導体量子ドットにおけるリガンドよりも長くなっており、相対的に低い伝導度となっている。長いリガンドとしては、例えば、ｔｒｉｏｃｔｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ（ＴＯＰ）、ｏｌｅｙｌａｍｉｎｅ（ＯＡｍ）、オレイン酸が挙げられる。短いリガンドとしては、例えば、１，２−ｅｔｈａｎｅｄｉｔｈｉｏｌ（ＥＤＴ），３−ｍｅｒｃａｐｔｏｐｒｏｐｉｏｎｉｃ ａｃｉｄ（ＭＰＡ）、ヨウ素（Ｉ）、臭素（Ｂｒ）、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）などのハロゲンが挙げられる。これにより、領域１１２Ｆにおいて光電変換が生じ難くなるので、画素１１間の光学的なクロストークを抑制することが可能である。
領域１１２Ｆは、例えば、図１７、図１８、図１９に示したように、モールド１６０の凸部１７０Ｂの先端部分に、長いリガンドを有する半導体量子ドットの堆積層１８０を設け、モールド１６０を、光電変換層１１２ａに押圧した後、剥離することにより、形成される。従って、簡易な方法で、領域１１２Ｆを形成することが可能である。
[[変形例Ｄ]]
上記実施の形態およびその変形例において、画素基板１０は、例えば、図２０に示したように、電極１１１と光電変換層１１２との間の層内に、親液性膜１１７および撥液性膜１１８を有してもよい。親液性膜１１７は、画素１１の中央領域に設けられ、光電変換層１１２（光電変換層１１２ａ）に対して親液性を有する。撥液性膜１１８は、画素１１の外縁領域（親液性膜１１７の周囲）に設けられ、光電変換層１１２（光電変換層１１２ａ）に対して撥液性を有する。
上記実施の形態およびその変形例において、画素基板１０は、例えば、図２０に示したように、電極１１１と光電変換層１１２との間の層内に、親液性膜１１７および撥液性膜１１８を有してもよい。親液性膜１１７は、画素１１の中央領域に設けられ、光電変換層１１２（光電変換層１１２ａ）に対して親液性を有する。撥液性膜１１８は、画素１１の外縁領域（親液性膜１１７の周囲）に設けられ、光電変換層１１２（光電変換層１１２ａ）に対して撥液性を有する。
親液性膜１１７および撥液性膜１１８は、例えば、自己組織化単分子膜で構成され、例えば、レジストの密着材であるＨＭＤＳ（hexamethlydisiloxane）によって構成される。ＨＭＤＳはシランカップリング材と呼ばれる材料群の一つである。なお、親液性膜１１７および撥液性膜１１８には、ＨＭＤＳだけでなく、他のシランカップリング材を広く用いることができる。親液性膜１１７および撥液性膜１１８は、例えば、１分子層の厚みを持つ超薄膜のＨＭＤＳとなっており、電極１１１と光電変換層１１２との間の電気的な接続を阻害しない。親液性膜１１７は、例えば、図２１に示したように、基板１５０の表面に、ＨＭＤＳをスピンコートなどによって成膜することにより形成される。撥液性膜１１８は、例えば、図２２に示したように、基板１５０の表面に形成した親液性膜１１７に対して、紫外光Ｌｕｖを照射し、化学構造を変化させることにより、形成される。
本変形例では、光電変換層１１２は、親液性膜１１７および撥液性膜１１８の特性を利用することにより、モードル１７０を使わずに、形成され得る。例えば、親液性膜１１７および撥液性膜１１８を含む表面に、光電変換層１１２ａを塗布すると、光電変換層１１２ａは親液性膜１１７上に濡れ拡がり、撥液性膜１１８によってはじかれる。このとき、光電変換層１１２ａの表面Ｓ１は凸形状となっている。この凸形状は、表面張力、基板の表面エネルギーのバランスによって生じ得る。また、光電変換層１１２ａは、各画素１１間において完全に除去される。その後、光電変換層１１２ａから溶媒を揮発させる。その結果、光電変換層１１２が画素１１’ごとに島状に形成される。このとき、光電変換層１１２は、例えば、図２３に示したように、親液性膜１１７に接して設けられ、各画素１１の光電変換層１１２は、撥液性膜１１８によって互いに空間分離される。島状に形成された複数の光電変換層１１２を含む表面全体に対して、バッファ層１１３および電極１１４を成膜することにより、光電変換素子１１０が形成される（図２４）。
本変形例では、電極１１１と光電変換層１１２との間の層内に、親液性膜１１７および撥液性膜１１８が形成され、各画素１１の光電変換層１１２は、撥液性膜１１８によって互いに空間分離される。このように、本変形例では、親液性膜１１７および撥液性膜１１８の特性を利用することにより、光電変換層１１２が形成される。従って、モードル１７０などの高価な設備を使わずに、安価な方法で、画素基板１０を製造することができる。
[[変形例Ｅ]]
上記実施の形態およびその変形例において、光電変換層１１２が、バインダ１１２Ｈ中に半導体量子ドット１１２Ｇを分散させた膜であってもよい。このとき、例えば、図２５に示したように、光電変換層１１２のうち、画素１１の外縁領域に対応する領域（第１の領域）の、半導体量子ドットの密度が、光電変換層１１２のうち、画素１１の中央領域に対応する領域（第２の領域）の、半導体量子ドットの密度よりも疎になっている。
上記実施の形態およびその変形例において、光電変換層１１２が、バインダ１１２Ｈ中に半導体量子ドット１１２Ｇを分散させた膜であってもよい。このとき、例えば、図２５に示したように、光電変換層１１２のうち、画素１１の外縁領域に対応する領域（第１の領域）の、半導体量子ドットの密度が、光電変換層１１２のうち、画素１１の中央領域に対応する領域（第２の領域）の、半導体量子ドットの密度よりも疎になっている。
バインダ１１２Ｈは、例えば、絶縁性ポリマー、または、導電性ポリマーである。半導体量子ドット１１２Ｇは、数ｎｍ〜数１０ｎｍサイズの結晶構造を有する半導体ナノ粒子である。半導体量子ドット１１２Ｇは、量子拘束効果を発現する半導体ナノ粒子や、量子拘束効果を発現しない半導体ナノ粒子を含む概念である。
なお、本変形例において、光電変換層１１２のうち、画素１１の外縁領域に対応する領域（第１の領域）の厚さが、例えば、図２５に示したように、光電変換層１１２のうち、画素１１の中央領域に対応する領域（第２の領域）の厚さよりも厚くなっていてもよい。
次に、本変形例に係る光電変換層１１２の製造方法について説明する。まず、バインダ１１２Ｈ中に半導体量子ドット１１２Ｇを分散させた光電変換層１１２ａを、基板１５０上に形成する（図２６）。次に、モールド１６０を用いたナノインプリントによって、光電変換層１１２ａを成型する（図２７）。その後、モールド１６０を光電変換層１１２から剥離する（図２８）。このとき、モールド１６０によって、電極１１１上のバインダ１１２Ｈのみを圧縮する。これにより、電極１１１上ではバインダ１１２Ｈ中で半導体量子ドット１１２Ｇ間の距離が縮まり、電気伝導性が向上する。一方、モールド１６０によって圧縮されていない、電極１１１間の領域では、バインダ１１２Ｈ中の半導体量子ドット１１２Ｇ間の距離が離れている。そのため、電極１１１間の領域では、電気伝導性が低い。これにより、電極１１１間の領域において光電変換が生じ難くなるので、画素１１間の光学的なクロストークを抑制することが可能である。
本変形例では、光電変換層１１２が、バインダ１１２Ｈ中に半導体量子ドット１１２Ｇを分散させた膜となっている。これにより、インクの粘度や塗布性能を制御することができるので、塗膜形成を容易に行うことができる。また、バインダ１１２Ｈを用いることにより、製造プロセスの安定性を向上させることができる。さらに、本変形例では、光電変換層１１２のうち、画素１１の外縁領域に対応する領域（第１の領域）の、半導体量子ドットの密度が、光電変換層１１２のうち、画素１１の中央領域に対応する領域（第２の領域）の、半導体量子ドットの密度よりも疎になっている。これにより、電極１１１上ではバインダ１１２Ｈ中で半導体量子ドット１１２Ｇ間の距離が縮まり、電気伝導性が向上する。その一方で、電極１１１間の領域では、バインダ１１２Ｈ中の半導体量子ドット１１２Ｇ間の距離が離れており、電気伝導性が低い。これにより、電極１１１間の領域において光電変換が生じ難くなるので、画素１１間の光学的なクロストークを抑制することが可能である。
[[変形例Ｆ]]
上記実施の形態およびその変形例において、画素基板１０が、例えば、図２９に示したように、基板１５０上に、親液性膜３１１および撥液性膜３１２を備えた構造となっていてもよい。このとき、親液性膜３１１は、少なくとも画素アレイ部１０Ａ全面に設けられており、額縁部１０Ｂの外縁に接しない位置に設けられる。撥液性膜３１２は、親液性膜３１１の周囲に設けられており、額縁部１０Ｂに設けられている。撥液性膜３１２は、少なくとも額縁部１０Ｂの外縁に設けられている。親液性膜３１１は、光電変換層１１２（光電変換層１１２ａ）に対して親液性を有する。撥液性膜３１２は、光電変換層１１２（光電変換層１１２ａ）に対して撥液性を有する。
上記実施の形態およびその変形例において、画素基板１０が、例えば、図２９に示したように、基板１５０上に、親液性膜３１１および撥液性膜３１２を備えた構造となっていてもよい。このとき、親液性膜３１１は、少なくとも画素アレイ部１０Ａ全面に設けられており、額縁部１０Ｂの外縁に接しない位置に設けられる。撥液性膜３１２は、親液性膜３１１の周囲に設けられており、額縁部１０Ｂに設けられている。撥液性膜３１２は、少なくとも額縁部１０Ｂの外縁に設けられている。親液性膜３１１は、光電変換層１１２（光電変換層１１２ａ）に対して親液性を有する。撥液性膜３１２は、光電変換層１１２（光電変換層１１２ａ）に対して撥液性を有する。
画素基板１０は、親液性膜３１１に接する光電変換層１１２と、光電変換層１１２を覆うバッファ層１１３と、バッファ層１１３を覆う電極１１４とを有する。光電変換層１１２は、画素アレイ部１０Ａ全面に設けられており、額縁部１０Ｂの外縁に接しない位置に設けられる。光電変換層１１２は、各画素１１で互いに共有されている。バッファ層１１３および電極１１４は、少なくとも画素アレイ部１０Ａ全面に設けられている。画素基板１０は、電極１１４を覆うとともに表面を平坦化する絶縁層１１６と、絶縁層１１６の平坦面に設けられたオンチップレンズ１６０とを有す。
次に、本変形例に係る画素基板１０の製造方法の一例について説明する。図３０、図３１、図３２、図３３は、本変形例に係る画素基板１０の製造過程の一例を表す。
まず、複数のチップ単位１１００が形成されたウェハ１０００を用意する（図３０）。各チップ単位１１００は、有効画素部１１１０と、有効画素部１１１０の周囲に設けられた額縁部１１２０とを有する。有効画素部１１１０には、基板１５０の構成と同様の構成が設けられている。次に、少なくとも各有効画素部１１１０を覆う親液性膜３１１を形成するとともに、各チップ単位１１００のうち、親液性膜３１１の周囲であって、かつ、少なくとも額縁部１１２０の外縁を覆う撥液性膜３１２を形成する（図３１）。
次に、親液性膜３１１および撥液性膜３１２を含む表面に、光電変換層１１２ａを塗布すると、光電変換層１１２ａは親液性膜３１１上に濡れ拡がり、撥液性膜３１２によってはじかれる。このとき、光電変換層１１２ａは、各チップ単位１１００間において完全に除去され、有効画素部１１１０ごとに島状に形成される。その後、光電変換層１１２ａに含まれる溶媒を揮発させる。その結果、光電変換層１１２は、例えば、図３２に示したように、有効画素部１１１０に接して設けられ、複数の光電変換層１１２は、撥液性膜３１２によって互いに空間分離される。島状に形成された複数の光電変換層１１２を含む表面全体に対して、バッファ層１１３および電極１１４を成膜することにより、光電変換素子１１０が形成される（図３３）。その後、絶縁層１６およびオンチップレンズ１６０を形成した後、ダイシングにより、ウェハ１０００をチップ単位１１００ごとに切断する。このとき、有効画素部１１１０が画素アレイ部１０Ａとなり、額縁部１１２０が額縁部１０Ｂとなる。このようにして、画素基板１０が製造される。
本変形例では、ウェハ１０００において、少なくとも各有効画素部１１１０を覆う親液性膜３１１が形成されるとともに、各チップ単位１１００のうち、親液性膜３１１の周囲であって、かつ、少なくとも額縁部１１２０の外縁を覆う撥液性膜３１２が形成される。これにより、ウェハ１０００に光電変換層１１２ａを塗布したときに、光電変換層１１２ａが有効画素部１１１０ごとに島状に形成され、各チップ単位１１００間において完全に除去される。その結果、ウェハ１０００をダイシングする際に光電変換層１１２を切断することを避けることができるので、光電変換層１１２に対して、ダイシングに起因するダメージの発生を防止することができる。
[[変形例Ｇ]]
上記実施の形態およびその変形例において、例えば、図３４に示したように、光電変換層１１２、バッファ層１１３および電極１１４が平坦面に形成されていてもよい。このとき、光電変換層１１２のうち、画素１１の外縁領域に対応する領域１１２ｉが、光電変換層１１２のうち、画素１１の中央領域に対応する領域よりも高抵抗となっていてもよい。領域１１２ｉの、半導体量子ドットにおけるリガンドが、光電変換層１１２のうち、画素１１の中央領域に対応する領域の、半導体量子ドットにおけるリガンドよりも長くなっており、相対的に低い伝導度となっている。これにより、領域１１２ｉにおいて光電変換が生じ難くなるので、画素１１間の光学的なクロストークを抑制することが可能である。
上記実施の形態およびその変形例において、例えば、図３４に示したように、光電変換層１１２、バッファ層１１３および電極１１４が平坦面に形成されていてもよい。このとき、光電変換層１１２のうち、画素１１の外縁領域に対応する領域１１２ｉが、光電変換層１１２のうち、画素１１の中央領域に対応する領域よりも高抵抗となっていてもよい。領域１１２ｉの、半導体量子ドットにおけるリガンドが、光電変換層１１２のうち、画素１１の中央領域に対応する領域の、半導体量子ドットにおけるリガンドよりも長くなっており、相対的に低い伝導度となっている。これにより、領域１１２ｉにおいて光電変換が生じ難くなるので、画素１１間の光学的なクロストークを抑制することが可能である。
領域１１２ｉは、例えば、図３５、図３６、図３７に示したように、モールド１６０の凸部１７０Ｂの先端部分に、長いリガンドを有する半導体量子ドットの堆積層１８０を設け、モールド１６０を、光電変換層１１２ａに押圧した後、剥離することにより、形成される。従って、簡易な方法で、領域１１２ｉを形成することが可能である。
[[変形例Ｈ]]
上記実施の形態およびその変形例において、光電変換層１１２が、量子ドットを含まない他の材料によって構成された塗布層であってもよい。光電変換層１１２が、例えば、ポリマー半導体によって構成されていたり、有機・無機ハイブリッドペロブスカイト材料で構成されていたり、ゾル・ゲル法などで形成された酸化物半導体によって構成されていたりしてもよい。このようにした場合であっても、上記実施の形態およびその変形例と同様の効果が得られる場合がある。
上記実施の形態およびその変形例において、光電変換層１１２が、量子ドットを含まない他の材料によって構成された塗布層であってもよい。光電変換層１１２が、例えば、ポリマー半導体によって構成されていたり、有機・無機ハイブリッドペロブスカイト材料で構成されていたり、ゾル・ゲル法などで形成された酸化物半導体によって構成されていたりしてもよい。このようにした場合であっても、上記実施の形態およびその変形例と同様の効果が得られる場合がある。
[[変形例Ｉ]]
上記実施の形態およびその変形例では、各画素１１に対して、３つの光電変換素子１１０，１２０，１３０が設けられていた。しかし、上記実施の形態およびその変形例において、各画素１１に対して、１つの光電変換素子１１０だけが設けられていてもよい。この場合、光電変換素子１１０に含まれる光電変換層１１２は、可視光ではなく、波長９４０ｎｍの近赤外光〜波長２μｍ程度の赤外光に感度を持った材料によって構成されていてもよい。このようにした場合には、固体撮像素子１によって、近赤外光〜赤外光の撮像が可能になる。なお、上記実施の形態に係る固体撮像素子１の製造過程において、光電変換素子１２０、１３０に関する製造工程を省略することで、本変形例に係る固体撮像素子１を製造することができる。
上記実施の形態およびその変形例では、各画素１１に対して、３つの光電変換素子１１０，１２０，１３０が設けられていた。しかし、上記実施の形態およびその変形例において、各画素１１に対して、１つの光電変換素子１１０だけが設けられていてもよい。この場合、光電変換素子１１０に含まれる光電変換層１１２は、可視光ではなく、波長９４０ｎｍの近赤外光〜波長２μｍ程度の赤外光に感度を持った材料によって構成されていてもよい。このようにした場合には、固体撮像素子１によって、近赤外光〜赤外光の撮像が可能になる。なお、上記実施の形態に係る固体撮像素子１の製造過程において、光電変換素子１２０、１３０に関する製造工程を省略することで、本変形例に係る固体撮像素子１を製造することができる。
[[変形例Ｊ]]
上記実施の形態およびその変形例では、各画素１１が半導体基板１４０の上面側からの入射光を検出するように構成されていた。しかし、上記実施の形態およびその変形例において、各画素１１が半導体基板１４０の裏面側からの入射光を検出するように構成されていてもよい。
上記実施の形態およびその変形例では、各画素１１が半導体基板１４０の上面側からの入射光を検出するように構成されていた。しかし、上記実施の形態およびその変形例において、各画素１１が半導体基板１４０の裏面側からの入射光を検出するように構成されていてもよい。
＜３．適用例＞
図３８は、上記実施の形態およびその変形例に係る固体撮像素子１を備えた撮像システム２の概略構成の一例を表したものである。撮像システム２は、例えば、光学系２２０と、シャッタ装置２３０と、固体撮像素子１と、信号処理回路２４０と、表示部２５０とを備える。
図３８は、上記実施の形態およびその変形例に係る固体撮像素子１を備えた撮像システム２の概略構成の一例を表したものである。撮像システム２は、例えば、光学系２２０と、シャッタ装置２３０と、固体撮像素子１と、信号処理回路２４０と、表示部２５０とを備える。
光学系２２０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像素子１の撮像面上に結像させる。シャッタ装置２３０は、光学系２２０および固体撮像素子１の間に配置され、固体撮像素子１への光照射期間および遮光期間を制御する。固体撮像素子１は、固体撮像素子１から入射された像光（入射光）を受光し、受光した像光（入射光）に応じた画素信号を信号処理回路２４０に出力する。信号処理回路２４０は、固体撮像素子１から入力された画像信号を処理して、映像データを生成する。信号処理回路２４０は、さらに、生成した映像データに対応する映像信号を生成し、表示部２５０に出力する。表示部２５０は、信号処理回路２４０から入力された映像信号に基づく映像を表示する。
本適用例では、上記実施の形態およびその変形例に係る固体撮像素子１が撮像システム２に適用される。これにより、固体撮像素子１の光学的なクロストークが低減するので、撮像画質の高い撮像システム２を提供することができる。
＜４．応用例＞
[応用例１]
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、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、ロボット等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。
[応用例１]
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、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、ロボット等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。
図３９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。
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３９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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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で検出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。
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３９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。
図４０は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
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。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、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。
なお、図４０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。
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。
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。
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。
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。
以上、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１２０３１に適用され得る。具体的には、撮像装置３は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、高画質な撮影画像を得ることができるので、移動体制御システムにおいて撮影画像を利用した高精度な制御を行うことができる。
[応用例２]
図４１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。
図４１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。
図４１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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
図４２は、図４１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。
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。
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。
撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、内視鏡１１１００のカメラヘッド１１１０２に設けられた撮像部１１４０２に好適に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、高画質な撮影画像を得ることができるので、高画質な内視鏡１１１００を提供することができる。
以上、実施の形態およびその変形例、適用例および応用例を挙げて本開示を説明したが、本開示は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。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
また、本開示は、以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
複数の画素が２次元配置された画素アレイを備え、
各前記画素は、第１電極と、特定の波長帯の光を光電変換する塗布層と、第２電極とをこの順に含む積層体を有し、
各前記画素に含まれる前記塗布層の、前記第２電極側の表面は、前記画素アレイ全体において前記複数の画素のレイアウトに対応する周期的な凹凸を有する
固体撮像素子。
（２）
各前記画素において、前記塗布層の、前記第２電極側の表面は、前記第２電極側に突出する凸形状となっている
（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
前記塗布層の、前記第２電極側の表面は、ナノインプリントによって成型されている
（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
前記積層体は、前記第１電極と前記塗布層との間の層内に、前記画素の中央領域に設けられ、前記塗布層に対して親液性を有する親液性膜と、前記親液性膜の周囲に設けられ、前記塗布層に対して撥液性を有する撥液性膜とを有し、
前記塗布層は、前記親液性膜に接して設けられ、
各前記画素の前記塗布層は、前記撥液性膜によって互いに空間分離されている
（２）に記載の固体撮像素子。
（５）
各前記画素に含まれる前記塗布層の、前記第２電極側の表面は、前記画素アレイ全体において、第１の周期を有する複数の第１の凸部と、前記第１の周期よりも短い第２の周期を有する複数の第２の凸部とを有する
（１）に記載の固体撮像素子。
（６）
前記塗布層の、前記第２電極側の表面は、ナノインプリントによって成型されている
（５）に記載の固体撮像素子。
（７）
前記塗布層のうち、前記画素の外縁領域に対応する第１の領域が、前記塗布層のうち、前記画素の中央領域に対応する第２の領域よりも高抵抗となっている
（１）に記載の固体撮像素子。
（８）
前記塗布層は、バインダ中に半導体量子ドットを分散させた膜であり、
前記第１の領域の、前記半導体量子ドットの密度が、前記第２の領域の、前記半導体量子ドットの密度よりも疎になっている
（７）に記載の固体撮像素子。
（９）
前記塗布層は、バインダ中に半導体量子ドットを分散させた膜であり、
前記第１の領域の、前記半導体量子ドットにおけるリガンドが、前記第２の領域の、前記半導体量子ドットにおけるリガンドよりも長くなっている
（７）に記載の固体撮像素子。
（１０）
複数の画素が２次元配置された画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の周囲に設けられた額縁部と
を備え、
各前記画素は、第１電極と、特定の波長帯の光を光電変換する塗布層と、第２電極とをこの順に含む積層体を有し、
前記塗布層は、各前記画素で互いに共有されており、前記額縁部の外縁に接しない位置に設けられている
固体撮像素子。
（１１）
前記額縁部は、少なくとも前記額縁部の外縁に、前記塗布層に対して撥液性を有する撥液性膜を有する
（１０）に記載の固体撮像素子。
（１２）
複数の画素が２次元配置された画素アレイを備え、
各前記画素は、第１電極と、特定の波長帯の光を光電変換する塗布層と、第２電極とをこの順に含む積層体を有し、
前記塗布層のうち、前記画素の外縁領域に対応する第１の領域が、前記塗布層のうち、前記画素の中央領域に対応する第２の領域よりも高抵抗となっている
固体撮像素子。
（１３）
前記塗布層は、半導体量子ドットを含んで構成されており、
前記第１の領域の、前記半導体量子ドットにおけるリガンドが、前記第２の領域の、前記半導体量子ドットにおけるリガンドよりも長くなっている
（１２）に記載の固体撮像素子。
（１）
複数の画素が２次元配置された画素アレイを備え、
各前記画素は、第１電極と、特定の波長帯の光を光電変換する塗布層と、第２電極とをこの順に含む積層体を有し、
各前記画素に含まれる前記塗布層の、前記第２電極側の表面は、前記画素アレイ全体において前記複数の画素のレイアウトに対応する周期的な凹凸を有する
固体撮像素子。
（２）
各前記画素において、前記塗布層の、前記第２電極側の表面は、前記第２電極側に突出する凸形状となっている
（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
前記塗布層の、前記第２電極側の表面は、ナノインプリントによって成型されている
（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
前記積層体は、前記第１電極と前記塗布層との間の層内に、前記画素の中央領域に設けられ、前記塗布層に対して親液性を有する親液性膜と、前記親液性膜の周囲に設けられ、前記塗布層に対して撥液性を有する撥液性膜とを有し、
前記塗布層は、前記親液性膜に接して設けられ、
各前記画素の前記塗布層は、前記撥液性膜によって互いに空間分離されている
（２）に記載の固体撮像素子。
（５）
各前記画素に含まれる前記塗布層の、前記第２電極側の表面は、前記画素アレイ全体において、第１の周期を有する複数の第１の凸部と、前記第１の周期よりも短い第２の周期を有する複数の第２の凸部とを有する
（１）に記載の固体撮像素子。
（６）
前記塗布層の、前記第２電極側の表面は、ナノインプリントによって成型されている
（５）に記載の固体撮像素子。
（７）
前記塗布層のうち、前記画素の外縁領域に対応する第１の領域が、前記塗布層のうち、前記画素の中央領域に対応する第２の領域よりも高抵抗となっている
（１）に記載の固体撮像素子。
（８）
前記塗布層は、バインダ中に半導体量子ドットを分散させた膜であり、
前記第１の領域の、前記半導体量子ドットの密度が、前記第２の領域の、前記半導体量子ドットの密度よりも疎になっている
（７）に記載の固体撮像素子。
（９）
前記塗布層は、バインダ中に半導体量子ドットを分散させた膜であり、
前記第１の領域の、前記半導体量子ドットにおけるリガンドが、前記第２の領域の、前記半導体量子ドットにおけるリガンドよりも長くなっている
（７）に記載の固体撮像素子。
（１０）
複数の画素が２次元配置された画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の周囲に設けられた額縁部と
を備え、
各前記画素は、第１電極と、特定の波長帯の光を光電変換する塗布層と、第２電極とをこの順に含む積層体を有し、
前記塗布層は、各前記画素で互いに共有されており、前記額縁部の外縁に接しない位置に設けられている
固体撮像素子。
（１１）
前記額縁部は、少なくとも前記額縁部の外縁に、前記塗布層に対して撥液性を有する撥液性膜を有する
（１０）に記載の固体撮像素子。
（１２）
複数の画素が２次元配置された画素アレイを備え、
各前記画素は、第１電極と、特定の波長帯の光を光電変換する塗布層と、第２電極とをこの順に含む積層体を有し、
前記塗布層のうち、前記画素の外縁領域に対応する第１の領域が、前記塗布層のうち、前記画素の中央領域に対応する第２の領域よりも高抵抗となっている
固体撮像素子。
（１３）
前記塗布層は、半導体量子ドットを含んで構成されており、
前記第１の領域の、前記半導体量子ドットにおけるリガンドが、前記第２の領域の、前記半導体量子ドットにおけるリガンドよりも長くなっている
（１２）に記載の固体撮像素子。
本開示の一実施の形態に係る固体撮像素子によれば、各画素に含まれる塗布層の、第２電極側の表面に、画素アレイ全体において複数の画素のレイアウトに対応する周期的な凹凸を設けるようにしたので、平坦な塗布層を設けた場合と比べて、塗布層の表面における屈折によって、画素間の光学的なクロストークを抑制することができる。その結果、画素間の光学的なクロストークによる撮像画質の低下を抑制することができる。
１…固体撮像素子、２…撮像システム、１０…画素基板、１０Ａ…画素アレイ部、１０Ｂ…額縁部、１１…画素、１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ…光電変換部、１２，１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…画素回路、２０…ロジック回路、２１…垂直駆動回路、２２…カラム信号処理回路、２３…水平駆動回路、２４…システム制御回路、１１０，１２０，１３０…光電変換素子、１１１…電極、１１２…光電変換層、１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ，１１２Ｄ，１１２Ｅ…凸部、１１２Ｆ…領域、１１２Ｇ…半導体量子ドット、１１２Ｈ…バインダ、１１２ｉ…領域、１１３…バッファ層、１１４…電極、１１５，１１６…絶縁層、１４１，１４２…ｎ型半導体領域、１４３，１４４，１４５…ｐ+層、１５０…基板、１５１…ＨｆＯ２膜、１５２…絶縁膜、１５３…コンタクトホール、１５４…絶縁膜、１５５…絶縁層、１５６…配線、１５７，１５８，１５９…ゲート電極、１６０…オンチップレンズ、１７０…モールド、１７０Ａ…凸部、１７０Ｂ…凹部、１８０…堆積層、２２０…光学系、２３０…シャッタ装置、２４０…信号処理回路、２５０…表示部、１１０００…内視鏡手術システム、１１１００…内視鏡、１１１０１…鏡筒、１１１０２…カメラヘッド、１１１１０…その他の術具、１１１１１…気腹チューブ、１１１１２…エネルギー処置具、１１１２０…支持アーム装置、１１２００…カート、１１２０１…カメラコントロールユニット（ＣＣＵ： Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、１１２０２…表示装置、１１２０３…光源装置、１１２０４…入力装置、１１２０５…処置具制御装置、１１２０６…気腹装置、１１２０７…レコーダ、１１２０８…プリンタ、１１１３１…術者、１１１３２…患者、１１１３３…患者ベッド、１１４０１…レンズユニット、１１４０２…撮像部、１１４０３…駆動部、１１４０４…通信部、１１４０５…カメラヘッド制御部、１１４１１…通信部、１１４１２…画像処理部、１１４１３…制御部、１２０００…車両制御システム、１２００１…通信ネットワーク、１２０１０…駆動系制御ユニット、１２０２０…ボディ系制御ユニット、１２０３０…車外情報検出ユニット、１２０３１…撮像部、１２０４０…車内情報検出ユニット、１２０４１…運転者状態検出部、１２０５０…統合制御ユニット、１２０５１…マイクロコンピュータ、１２０５２…音声画像出力部、１２０５３…車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、１２０６１…オーディオスピーカ、１２０６２…表示部、１２０６３…インストルメントパネル、１２１００…車両、１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５…撮像部、１２１１１，１２１１２，１２１１３，１２１１４…撮像範囲、ＡＭＰ１，ＡＭＰ２，ＡＭＰ３…増幅トランジスタ、ＦＤ１，ＦＤ２，ＦＤ３…フローティングディフュージョン、ＲＳＴ１，ＲＳＴ２，ＲＳＴ３…リセットトランジスタ、ＳＥＬ１，ＳＥＬ２，ＳＥＬ３…選択トランジスタ、ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３…転送トランジスタ、ＶＤＤ…電源線、ＶＳＬ，ＶＳＬ１，ＶＳＬ２，ＶＳＬ３…データ出力線。
Claims (13)
- 複数の画素が２次元配置された画素アレイを備え、
各前記画素は、第１電極と、特定の波長帯の光を光電変換する塗布層と、第２電極とをこの順に含む積層体を有し、
各前記画素に含まれる前記塗布層の、前記第２電極側の表面は、前記画素アレイ全体において前記複数の画素のレイアウトに対応する周期的な凹凸を有する
固体撮像素子。 - 各前記画素において、前記塗布層の、前記第２電極側の表面は、前記第２電極側に突出する凸形状となっている
請求項１に記載の固体撮像素子。 - 前記塗布層の、前記第２電極側の表面は、ナノインプリントによって成型されている
請求項２に記載の固体撮像素子。 - 前記積層体は、前記第１電極と前記塗布層との間の層内に、前記画素の中央領域に設けられ、前記塗布層に対して親液性を有する親液性膜と、前記親液性膜の周囲に設けられ、前記塗布層に対して撥液性を有する撥液性膜とを有し、
前記塗布層は、前記親液性膜に接して設けられ、
各前記画素の前記塗布層は、前記撥液性膜によって互いに空間分離されている
請求項２に記載の固体撮像素子。 - 各前記画素に含まれる前記塗布層の、前記受光面側の表面は、前記画素アレイ全体において、第１の周期を有する複数の第１の凸部と、前記第１の周期よりも短い第２の周期を有する複数の第２の凸部とを有する
請求項１に記載の固体撮像素子。 - 前記塗布層の、前記受光面側の表面は、ナノインプリントによって成型されている
請求項５に記載の固体撮像素子。 - 前記塗布層のうち、前記画素の外縁領域に対応する第１の領域が、前記塗布層のうち、前記画素の中央領域に対応する第２の領域よりも高抵抗となっている
請求項１に記載の固体撮像素子。 - 前記塗布層は、バインダ中に半導体量子ドットを分散させた膜であり、
前記第１の領域の、前記半導体量子ドットの密度が、前記第２の領域の、前記半導体量子ドットの密度よりも疎になっている
請求項７に記載の固体撮像素子。 - 前記第１の領域の、前記半導体量子ドットにおけるリガンドが、前記第２の領域の、前記半導体量子ドットにおけるリガンドよりも長くなっている
請求項７に記載の固体撮像素子。 - 複数の画素が２次元配置された画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の周囲に設けられた額縁部と
を備え、
各前記画素は、第１電極と、特定の波長帯の光を光電変換する塗布層と、第２電極とをこの順に含む積層体を有し、
前記塗布層は、各前記画素で互いに共有されており、前記額縁部の外縁に接しない位置に設けられている
固体撮像素子。 - 前記額縁部は、少なくとも前記額縁部の外縁に、前記塗布層に対して撥液性を有する撥液性膜を有する
請求項１０に記載の固体撮像素子。 - 複数の画素が２次元配置された画素アレイを備え、
各前記画素は、第１電極と、特定の波長帯の光を光電変換する塗布層と、第２電極とをこの順に含む積層体を有し、
前記塗布層のうち、前記画素の外縁領域に対応する第１の領域が、前記塗布層のうち、前記画素の中央領域に対応する第２の領域よりも高抵抗となっている
固体撮像素子。 - 前記塗布層は、半導体量子ドットを含んで構成されており、
前記第１の領域の、前記半導体量子ドットにおけるリガンドが、前記第２の領域の、前記半導体量子ドットにおけるリガンドよりも長くなっている
請求項１２に記載の固体撮像素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020048995A JP2021150489A (ja) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | 固体撮像素子 |
| PCT/JP2021/009662 WO2021187283A1 (ja) | 2020-03-19 | 2021-03-10 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020048995A JP2021150489A (ja) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021150489A true JP2021150489A (ja) | 2021-09-27 |
Family
ID=77771853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020048995A Pending JP2021150489A (ja) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | 固体撮像素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2021150489A (ja) |
| WO (1) | WO2021187283A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230022331A (ko) * | 2021-08-05 | 2023-02-15 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009267025A (ja) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Konica Minolta Holdings Inc | 光センサ、光センサアレイ、撮像素子および撮像装置 |
| JP2010062380A (ja) * | 2008-09-04 | 2010-03-18 | Fujifilm Corp | 光電変換装置，光電変換装置の製造方法及び撮像装置 |
| JP2015012239A (ja) * | 2013-07-01 | 2015-01-19 | ソニー株式会社 | 撮像素子および電子機器 |
| US20150091115A1 (en) * | 2013-10-02 | 2015-04-02 | Visera Technologies Company Limited | Imaging devices with partitions in photoelectric conversion layer |
| JP2016152381A (ja) * | 2015-02-19 | 2016-08-22 | 株式会社東芝 | 固体撮像素子 |
-
2020
- 2020-03-19 JP JP2020048995A patent/JP2021150489A/ja active Pending
-
2021
- 2021-03-10 WO PCT/JP2021/009662 patent/WO2021187283A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021187283A1 (ja) | 2021-09-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPWO2018043654A1 (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器 | |
| WO2018105359A1 (en) | Light-receiving device, imaging device, and electronic apparatus | |
| TWI833774B (zh) | 固體攝像裝置 | |
| WO2019124136A1 (ja) | 光電変換素子および固体撮像装置 | |
| JP6979974B2 (ja) | 受光素子の製造方法 | |
| JP7487252B2 (ja) | 受光素子 | |
| WO2020179290A1 (ja) | センサおよび測距装置 | |
| WO2021187283A1 (ja) | 固体撮像素子 | |
| WO2021246320A1 (ja) | 光電変換素子および撮像装置 | |
| WO2021172121A1 (ja) | 多層膜および撮像素子 | |
| WO2021045139A1 (ja) | 撮像素子および撮像装置 | |
| WO2020189179A1 (ja) | 受光素子および受光素子の製造方法ならびに撮像装置 | |
| WO2020012842A1 (ja) | 光電変換素子 | |
| JP7414569B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
| WO2022234806A1 (ja) | 固体撮像素子 | |
| WO2021053940A1 (ja) | 撮像素子及び撮像装置 | |
| WO2021215299A1 (ja) | 撮像素子および撮像装置 | |
| WO2022014227A1 (ja) | 撮像装置、半導体膜、及び分散液 | |
| WO2021059676A1 (ja) | 撮像装置及び電子機器 | |
| WO2022131033A1 (ja) | 光電変換素子、光検出装置、光検出システム、電子機器および移動体 | |
| US20240031703A1 (en) | Light detection apparatus, light detection system, electronic equipment, and mobile body | |
| JP2024059430A (ja) | 光検出装置 | |
| JPWO2020059495A1 (ja) | 撮像素子、半導体素子および電子機器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230308 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240416 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240610 |