KR102554502B1 - 촬상 소자 및 촬상 장치 - Google Patents

촬상 소자 및 촬상 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102554502B1
KR102554502B1 KR1020197034242A KR20197034242A KR102554502B1 KR 102554502 B1 KR102554502 B1 KR 102554502B1 KR 1020197034242 A KR1020197034242 A KR 1020197034242A KR 20197034242 A KR20197034242 A KR 20197034242A KR 102554502 B1 KR102554502 B1 KR 102554502B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
photoelectric conversion
light
unit
organic photoelectric
Prior art date
Application number
KR1020197034242A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200019123A (ko
Inventor
히로카즈 시부타
Original Assignee
소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 filed Critical 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤
Publication of KR20200019123A publication Critical patent/KR20200019123A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102554502B1 publication Critical patent/KR102554502B1/ko

Links

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
    • 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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors
    • 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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
    • 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
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H01L27/14647—Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
    • 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
    • H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/87—Light-trapping means
    • 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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • 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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • 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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14638—Structures specially adapted for transferring the charges across the imager perpendicular to the imaging plane
    • 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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464—Back illuminated imager structures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

본 개시의 한 실시 형태의 촬상 소자는 복수의 화소가 배치된 화소 영역과, 화소 영역의 주위에 마련된 주변 영역과, 화소 영역부터 주변 영역의 적어도 일부에 연속해서 마련된 유기 광전변환층과, 화소 영역의 주연부로부터 주변 영역에 걸쳐서 유기 광전변환층상에 마련됨과 함께, 차광성을 갖는 도전층과, 도전층상에 마련된 흑색층을 구비한다.

Description

촬상 소자 및 촬상 장치
본 개시는 예를 들면, 유기 광전변환부를 갖는 촬상 소자 및 이것을 구비한 촬상 장치에 관한 것이다.
유기 광전변환막을 이용한 고체 촬상 소자에서는 예를 들면, 상부 전극에 전압을 인가하기 위한 배선이 필요해진다. 그 배선은 광학 블랙 영역(OB 영역)의 차광막으로서 이용할 수 있기 때문에 차광 성능의 관점에서 그 배선은 일반적으로 250㎚ 정도의 막두께로 형성된다.
그렇지만, 유기 광전변환막은 하지와의 밀착성이 약하고, 금속막인 차광막의 성막시의 응력에 의해 벗겨지기 쉽다. 이 때문에 예를 들면 특허 문헌 1에서는 접속 배선과, p층, n층 및 전자 블로킹층으로 구성된 유기 광전변환막과의 사이에 완충재로서 보호층이 마련되어 있다. 단, 완충재가 두꺼워지면, 온 칩 렌즈에서 집광한 광이 광전변환부에 도달하기 전에 인접 화소에 입사하여 혼색이 발생하거나, 인접 화소 사이간에 마련된 차광막에 의해 비네팅이 생기고, 셰이딩의 악화 등의 광학 특성의 열화가 우려된다. 또한, 유기 광전변환막을 이용하는 경우에는 일반적으로, 유기 광전변환막보다도 상층에 금속 차광막이 배치되는데, 금속 차광막부터의 반사에 의해 플레어 고스트가 발생할 우려가 있다.
그래서, 예를 들면 특허 문헌 2∼4에서는 차광막의 배치 위치의 궁리나 플레어 방지용막을 형성함에 의해 광학 특성을 향상시킨 고체 촬상 장치가 개시되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개2006-086493호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특개2011-138927호 공보 특허 문헌 3 : 일본 특개2011-176325호 공보 특허 문헌 4 : 일본 특개2012-124377호 공보
이와 같이, 촬상 장치에서는 광학 특성을 향상시키는 것이 요구되고 있다.
광학 특성을 향상시키는 것이 가능한 촬상 소자 및 촬상 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시의 한 실시 형태의 촬상 소자는 복수의 화소가 배치된 화소 영역과, 화소 영역의 주위에 마련된 주변 영역과, 화소 영역부터 주변 영역의 적어도 일부에 연속해서 마련된 유기 광전변환층과, 화소 영역의 주연부로부터 주변 영역에 걸쳐서 유기 광전변환층상에 마련됨과 함께, 차광성을 갖는 도전층과, 도전층상에 마련된 흑색층을 구비한 것이다.
본 개시의 한 실시 형태의 촬상 장치는 촬상 소자로서 상기 본 개시의 한 실시 형태의 촬상 소자를 갖는 것이다.
본 개시의 한 실시 형태의 촬상 소자 및 한 실시 형태의 촬상 장치에서는 화소 영역부터 연속하는 유기 광전변환층상에 화소 영역의 주연부로부터 주변 영역에 걸쳐서 마련된 차광성을 갖는 도전층상에 흑색층을 마련하도록 하였다. 이에 의해, 차광층을 박막화하여 그 응력을 저감시키는 것이 가능해진다.
본 개시의 한 실시 형태의 촬상 소자 및 한 실시 형태의 촬상 장치에 의하면, 유기 광전변환층상에 화소 영역의 주연부로부터 주변 영역에 걸쳐서 마련된 차광성을 갖는 도전층상에 또한 흑색층을 마련하도록 하였기 때문에 도전층의 두께를 삭감하는 것이 가능해지고, 도전층의 응력이 저감된다. 따라서, 유기 광전변환층상에 마련되는 도전층의 응력을 완화하는 완충층의 막두께를 박막화하는 것이 가능해지고, 광학 특성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 개시 중에 기재된 어느 하나의 효과라도 좋다.
도 1은 본 개시의 제1의 실시의 형태에 관한 촬상 소자의 단면 구성을 도시하는 모식도.
도 2는 도 1에 도시한 촬상 소자의 평면 구성을 도시하는 모식도.
도 3은 도 1에 도시한 광전변환 소자의 단면도.
도 4는 도 1에 도시한 광전변환 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도.
도 5는 도 4에 계속된 공정을 도시하는 단면도.
도 6은 본 개시의 제2의 실시의 형태에 관한 촬상 소자의 단면 구성을 도시하는 모식도.
도 7은 본 개시의 제3의 실시의 형태에 관한 촬상 소자의 단면 구성을 도시하는 모식도.
도 8은 본 개시의 제4의 실시의 형태에 관한 촬상 소자의 단면 구성을 도시하는 모식도.
도 9는 도 1에 도시한 촬상 소자의 기능 블록도.
도 10은 도 1에 도시한 촬상 소자를 이용한 촬상 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 11은 체내 정보 취득 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 12는 차량 제어 시스템의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도.
도 13은 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
이하, 본 개시에서의 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 설명하는 순서는 하기한 바와 같다.
1. 제1의 실시의 형태(유기 광전변환층상에 마련된 차광층상에 흑색층을 마련한 예)
1-1. 촬상 소자의 구성
1-2. 광전변환 소자의 구성
1-3. 광전변환 소자의 제조 방법
1-4. 작용·효과
2. 제2의 실시의 형태(차광층을 2층 구조로 한 예)
3. 제3의 실시의 형태(차광층의 표면에 산화막을 형성한 예)
4. 제4의 실시의 형태(흑색층을 화소 유효 영역측으로 내민(張り出した) 예)
5. 적용례
<1. 제1의 실시의 형태>
(1-1. 촬상 소자의 구성)
도 1은 본 개시의 제1의 실시의 형태에 관한 촬상 소자(촬상 소자(1))의 단면 구성을 모식적으로 도시한 것이다. 도 2는 도 1에 도시한 촬상 소자(1)의 평면 구성을 모식적으로 도시한 것이다. 촬상 소자(1)는 예를 들면, 이면 조사형(이면 수광형)의 CCD 이미지 센서 또는 CMOS 이미지 센서 등이고, 반도체 기판(11)상에 복수의 단위화소(P)가 2차원 배열되어 이루어지는 화소 영역(화소부(100))을 갖는 것이다(도 9 참조). 또한, 도 1은 도 2에 도시한 I-I선에서의 단면 구성을 도시한 것이다. 또한, 도 1에 도시한 광전변환 소자(10)는 간략화하여 도시한 것이고, 상세한 단면 구성은 도 4에 도시하고 있다. 화소부(100)에는 유효 화소 영역(110A) 및 유효 화소 영역(110A)을 둘러싸도록 광학 블랙(OB)영역(110B)이 마련되어 있다. 화소부(100)의 주위에는 주변 영역(200)이 마련되어 있고, 화소부(100)측부터 유도(guidance) 영역(210A), 외주 영역(210B) 및 패드 영역(210C)을 갖는다.
유효 화소 영역(110A)에는 단위화소(P)(예를 들면, 도 9 참조)마다, 각각 다른 파장역의 광을 선택적으로 검출하여 광전변환을 행하는 광전변환 소자(10)가 마련되어 있다. 광전변환 소자(10)는 하나의 유기 광전변환부(유기 광전변환부(11G))와, 2개의 무기 광전변환부(무기 광전변환부(11B) 및 무기 광전변환부(11R))를 갖는다. 이들 3개의 광전변환부(유기 광전변환부(11G), 무기 광전변환부(11B) 및 무기 광전변환부(11R))는 종방향으로 적층되어 있다. 무기 광전변환부(11B) 및 무기 광전변환부(11R)는 반도체 기판(11) 내에 매입하여 형성되어 있다. 유기 광전변환부(11G)는 반도체 기판(11)의 이면(수광면(제1면(11S1)))측에 마련되어 있고, 유기 광전변환부(11G)의 위에는 보호층(19), 완충층(21)(응력 완충층) 및 보호층(23)이 이 순서로 마련되어 있고, 보호층(23)상에는 온 칩 렌즈(25L)를 구성하는 온 칩 렌즈층(25) 및 반사 방지층(26)(도 3에서는 생략)이 형성되어 있다. 반도체 기판(11)의 표면(수광면과는 반대측의 면(제2면(11S2)))측에는 화소 트랜지스터(후술하는 전송 트랜지스터(Tr1∼Tr3)를 포함한다)가 형성됨과 함께, 다층 배선층(다층 배선(70))을 갖는다. 또한, 광전변환 소자(10)의 상세한 구성에 관해서는 후술한다.
OB 영역(110B)은 흑레벨의 기준이 되는 광학적 흑을 출력하기 위한 것이다. OB 영역(110B)에는 반도체 기판(11)의 수광면(제1면(11S1))측에는 예를 들면 유효 화소 영역(110A)부터 하부 전극(15a), 유기 광전변환층(17) 및 상부 전극(18)을 통하여 완충층(21)이 연재되어 있고, 이 완충층(21)상에는 차광층(22)이 마련되어 있다. 차광층(22)상에는 유효 화소 영역(110A)부터 연재된 보호층(23)이 마련되어 있다. 본 실시의 형태에서는 이 보호층(23)상에 흑색층(24)이 마련되어 있다. 흑색층(24)상에는 예를 들면, 유효 화소 영역(110A)부터 연재된 온 칩 렌즈층(25)이 마련되어 있다. 온 칩 렌즈층(25)상에는 반사 방지층(26)이 마련되어 있다.
완충층(21)은 차광층(22)부터의 응력을 완화하고, 유기 광전변환층(17)의 막 벗겨짐을 막기 위한 것이다. 완충층(21)은 외부로부터의 수분 공급에 의한 유기막에의 데미지를 억제하는 패시베이션성이 높은 막질(膜質)인 것이 바람직하다. 완충층(21)의 재료로서는 예를 들면 질화실리콘(SiN), 산화알루미늄(Al2O3) 및 조성식 SiCO로 예시된 규소와 카본을 주로 하는 재료 등을 들 수 있다. 완충층(21)의 적층 방향의 막두께(이하, 단지 두께라고 한다)는 예를 들면 200 이상 1000㎚ 이하인 것이 바람직하다.
차광층(22)은 흑레벨을 규정하기 위한 것이고, 차광성을 갖는 도전성 재료에 의해 구성되어 있다. 구체적으로는 예를 들면, 텅스텐(W), 티탄(Ti), 질화티탄(TiN) 및 알루미늄(Al) 등의 금속재료의 단층막 또는 이들의 적층막에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 이 중에서도, Al에 의해 차광층(22)을 구성함으로써, 완충층(21)의 두께를 삭감하는 것이 가능해진다. 차광층(22)의 두께는 재료에 따라 다르지만, 예를 들면 50㎚ 이상 250㎚ 이하(한 예로서 Al에서는 50㎚, W에서는 250㎚)인 것이 바람직하다. 차광층(22)은 예를 들면, 후술하는 유도 영역(210A)에서 관통구멍(21H)(콘택트 홀)을 통하여 상부 전극(18)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 차광층(22)은 절연막(16) 및 층간 절연층(14)을 관통하는 관통구멍(14H)을 통하여 도전막(120)과 전기적으로 접속되어 있고, 상부 전극(18)에 전위를 인가하기 위한 배선으로서도 기능한다.
보호층(23)은 차광층(22)을 구성하는 도전막의 부식을 막기 위한 것이고, 예를 들면, 광투과성을 갖는 재료에 의해 구성되어 있다. 구체적으로는 예를 들면, 질화실리콘(SiN) 및 산질화실리콘(SiON) 등 중의 어느 하나로 이루어지는 단층막, 또는 그들 중의 2종 이상으로 이루어지는 적층막에 의해 구성되어 있다. 보호층(23)의 두께는 예를 들면 100㎚ 이상 500㎚ 이하이다.
흑색층(24)은 차광층(22)과 함께 흑레벨을 규정하기 위한 것이고, OB 영역(110B)으로의 광의 입사를 차단하기 위한 것이다. 흑색층(24)의 재료로서는 차광성을 갖는 것이 바람직하고, 예를 들면, 카본 블랙, 산화티탄(TiO2), 복수색 혼합 색소 등의 안료를 포함하는 흑색 안료 분산형의 감광성 수지 등을 들 수 있다. 흑색층(24)의 두께는 예를 들면 200㎚ 이상 1000㎚ 이하인 것이 바람직하다. 흑색층(24)은 OB 영역(110B)부터, 예를 들면 외주 영역(210B)까지 연재되어 있고, 이것 의해 OB 영역(110B)으로의 광의 입사 및 차광층(22)부터의 반사를 막고 있다.
본 실시의 형태에서는 도전막에 의해 구성된 차광층(22)상에 예를 들면 보호층(23)을 통하여 흑색층(24)이 마련된 구성을 갖는다. 이에 의해, 차광층(22)의 두께를 삭감하는 것이 가능해지고, 차광층(22)의 응력이 저감된다. 또한, 유기 광전변환층(17)에 인가되는 차광층(22)의 응력을 완화하는 완충층(21)의 두께도 삭감할 수 있기 때문에 혼색이나 셰이딩의 발생이 저감된다.
온 칩 렌즈층(25)은 예를 들면, 반도체 기판(11)의 수광면(제1면(11S1))의 전면, 즉, 화소부(100) 및 주변 영역(200)에 연속해서 마련된 것이고, 표면을 평탄화하기 위한 것이다. 또한, 유효 화소 영역(110A)에서는 그 표면에 온 칩 렌즈(25L)가 형성되어 있다. 온 칩 렌즈층(25)은 광투과성을 갖는 재료에 의해 구성되어 있다. 광투과성을 갖는 재료로서는 예를 들면, 아크릴 등의 투명 수지재, 산화실리콘(SiO), 질화실리콘(SiN) 및 산질화실리콘(SiON) 등을 들 수 있다. 온 칩 렌즈층(25)은 이 중의 어느 하나로 이루어지는 단층막, 또는 그들 중의 2종 이상으로 이루어지는 적층막에 의해 구성되어 있다.
반사 방지층(26)은 촬상 소자(1)의 표면에서의 의도하지 않는 광의 반사를 저감하기 위한 것이다. 반사 방지층(26)의 재료로서는 예를 들면 산화실리콘(SiO) 및 산질화실리콘(SiON) 등을 들 수 있다.
주변 영역(200)은 상기한 바와 같이 화소부(100)측부터 유도 영역(210A), 외주 영역(210B) 및 패드 영역(210C)이 마련되어 있다. 유도 영역(210A)에는 예를 들면 상부 전극(18)에의 접속 배선이 형성되어 있다. 외주 영역(210B)은 예를 들면 무기 광전변환부(11B) 및 무기 광전변환부(11R)에의 광 입사를 막기 위한 것이다. 유도 영역(210A) 및 외주 영역(210B)에는 OB 영역(110B)부터, 완충층(21), 차광층(22), 보호층(23), 흑색층(24), 온 칩 렌즈층(25) 및 반사 방지층(26)이 연속해서 형성되어 있다. 외주 영역(210B)에서는 차광층(22) 및 흑색층(24)을 마련함에 의해, 무기 광전변환부(11B) 및 무기 광전변환부(11R)에의 광 입사가 저감된다.
차광층(22)은 상기한 바와 같이, 유도 영역(210A)에서 각각 상부 전극(18) 및 도전막(120)까지 관통하는 콘택트 홀(21H) 및 관통구멍(14H)을 통하여 각각을 전기적으로 접속하고 있고, 상부 전극(18)에 전위를 인가하기 위한 도통로를 구성하고 있다.
패드 영역(210C)에는 반사 방지층(26), 온 칩 렌즈층(25), 보호층(23), 차광층(22), 완충층(21), 층간 절연층(14, 12) 및 반도체 기판(11)을 관통하여 반도체 기판(11)의 표면(제2면(11S2))까지 관통하는 콘택트 홀(211H)이 마련되어 있다. 콘택트 홀(211H)의 저부에는 패드부(211)로서 Al 등의 금속막이 있고, 외부로부터의 전압 인가부로 되어 있다.
(1-2. 광전변환 소자의 구성)
도 3은 도 1에 도시한 광전변환 소자(10)의 상세한 단면 구성을 도시한 것이다. 광전변환 소자(10)는 상기한 바와 같이, 예를 들면, 하나의 유기 광전변환부(11G)와, 2개의 무기 광전변환부(11B, 11R)가 종방향으로 적층된, 이른바 종방향 분광형의 것이다. 유기 광전변환부(11G)는 반도체 기판(11)의 이면(제1면(11S1))측에 마련되어 있다. 무기 광전변환부(11B, 11R)는 반도체 기판(11) 내에 매입 형성되어 있고, 반도체 기판(11)의 두께 방향으로 적층되어 있다. 유기 광전변환부(11G)는 p형 반도체 및 n형 반도체를 포함하여 구성되고, 층내에 벌크 헤테로 접합 구조를 갖는 유기 광전변환층(17)을 포함한다. 벌크 헤테로 접합 구조는 p형 반도체 및 n형 반도체가 섞이고 맞섞임으로써 형성된 p/n 접합면이다.
유기 광전변환부(11G), 무기 광전변환부(11B) 및 무기 광전변환부(11R)는 서로 다른 파장대역의 광을 선택적으로 검출하여 광전변환을 행하는 것이다. 구체적으로는 유기 광전변환부(11G)에서는 녹(G)의 색신호를 취득한다. 무기 광전변환부(11B, 11R)에서는 흡수 계수의 차이에 의해, 각각, 청(B) 및 적(R)의 색신호를 취득한다. 이에 의해, 광전변환 소자(10)에서는 컬러 필터를 이용하는 일 없이 하나의 화소에서 복수종류의 색신호를 취득 가능하게 되어 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는 광전변환에 의해 생기는 전자 및 정공의 쌍(對) 중, 전자를 신호 전하로서 판독하는 경우(n형 반도체 영역을 광전변환층으로 하는 경우)에 관해 설명한다. 또한, 도면 중에서 「p」「n」에 붙였던「+(플러스)」는 p형 또는 n형의 불순물 농도가 높은 것을 나타내고, 「++」는 p형 또는 n형의 불순물 농도가 「+」보다도 더욱 높은 것을 나타내고 있다.
반도체 기판(11)의 표면(제2면(11S2))에는 예를 들면, 플로팅 디퓨전(부유 확산 층)(FD1, FD2, FD3)과, 종형 트랜지스터(전송 트랜지스터)(Tr1)와, 전송 트랜지스터(Tr2)와, 앰프 트랜지스터(변조 소자)(AMP)와, 리셋 트랜지스터(RST)와, 다층 배선(70)이 마련되어 있다. 다층 배선(70)은 예를 들면, 배선층(71, 72, 73)을 절연층(74) 내에 적층한 구성을 갖고 있다.
또한, 도면에서는 반도체 기판(11)의 제1면(11S1)측을 광 입사측(S1), 제2면(11S2)측을 배선층측(S2)으로 나타내고 있다.
유기 광전변환부(11G)는 예를 들면, 하부 전극(15), 유기 광전변환층(17) 및 상부 전극(18)이, 반도체 기판(11)의 제1면(11S1)의 측부터 이 순서로 적층된 구성을 갖고 있다. 하부 전극(15)은 예를 들면, 광전변환 소자(10)마다 분리 형성되어 있다. 유기 광전변환층(17) 및 상부 전극(18)은 복수의 광전변환 소자(10)에 공통된 연속층으로서 마련되어 있다. 반도체 기판(11)의 제1면(11S1)과 하부 전극(15)과의 사이에는 예를 들면, 층간 절연층(12, 14)이 반도체 기판(11)측부터 이 순서로 적층되어 있다. 층간 절연층은 예를 들면, 고정 전하를 갖는 층(고정 전하층(12A))과, 절연성을 갖는 유전체층(12B)이 적층된 구성을 갖는다. 상부 전극(18)의 위에는 보호층(19)이 마련되어 있다. 보호층(19)의 상방에는 상술한 완충층(21) 및 보호층(23)이 마련되어 있고, 또한 온 칩 렌즈(25L)를 구성하는 온 칩 렌즈층(25)이 마련되어 있다. 또한, 도 3에서는 생략하고 있지만, 온 칩 렌즈층(25)상에는 반사 방지층(26)이 마련되어 있다.
반도체 기판(11)의 제1면(11S1)과 제2면(11S2) 사이에는 관통 전극(63)이 마련되어 있다. 유기 광전변환부(11G)는 이 관통 전극(63)을 통하여 앰프 트랜지스터(AMP)의 게이트(Gamp)와, 플로팅 디퓨전(FD3)에 접속되어 있다. 이에 의해, 광전변환 소자(10)에서는 반도체 기판(11)의 제1면(11S1)측의 유기 광전변환부(11G)에서 생긴 전하를 관통 전극(63)을 통하여 반도체 기판(11)의 제2면(11S2)측에 양호하게 전송하고, 특성을 높이는 것이 가능하게 되어 있다.
관통 전극(63)은 예를 들면, 광전변환 소자(10)의 각각에 유기 광전변환부(11G)마다 마련되어 있다. 관통 전극(63)은 유기 광전변환부(11G)와 앰프 트랜지스터(AMP)의 게이트(Gamp) 및 플로팅 디퓨전(FD3)과의 커넥터로서의 기능을 가짐과 함께, 유기 광전변환부(11G)에서 생긴 전하의 전송 경로가 되는 것이다.
관통 전극(63)의 하단은 예를 들면, 배선층(71) 내의 접속부(71A)에 접속되어 있고, 접속부(71A)와, 앰프 트랜지스터(AMP)의 게이트(Gamp)는 하부 제1 콘택트(75)를 통하여 접속되어 있다. 접속부(71A)와, 플로팅 디퓨전(FD3)은 하부 제2 콘택트(76)를 통하여 하부 전극(15)에 접속되어 있다. 또한, 도 3에서는 관통 전극(63)을 원주 형상으로서 나타냈지만, 이것으로 한하지 않고, 예를 들면 테이퍼 형상으로 하여도 좋다.
플로팅 디퓨전(FD3)의 옆에는 도 3에 도시한 바와 같이, 리셋 트랜지스터(RST)의 리셋 게이트(Grst)가 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 플로팅 디퓨전(FD3)에 축적된 전하를 리셋 트랜지스터(RST)에 의해 리셋하는 것이 가능해진다.
본 실시의 형태의 광전변환 소자(10)에서는 상부 전극(18)측부터 유기 광전변환부(11G)에 입사한 광은 유기 광전변환층(17)에서 흡수된다. 이에 의해 생긴 여기자는 유기 광전변환층(17)을 구성하는 전자 공여체와 전자 수용체와의 계면으로 이동하고, 여기자 분리, 즉, 전자와 정공으로 해리한다. 여기서 발생한 전하(전자 및 정공)는 캐리어의 농도차에 의한 확산이나, 양극(여기서는 상부 전극(18))과 음극(여기서는 하부 전극(15))과의 일함수의 차에 의한 내부 전계에 의해, 각각 다른 전극으로 운반되어, 광전류로서 검출된다. 또한, 하부 전극(15)과 상부 전극(18) 사이에 전위를 인가함에 의해, 전자 및 정공의 수송 방향을 제어할 수 있다.
이하, 각 부분의 구성이나 재료 등에 관해 설명한다.
유기 광전변환부(11G)는 선택적인 파장대역(예를 들면, 450㎚ 이상 650㎚ 이하)의 일부 또는 전부의 파장대역에 대응하는 녹색광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 발생시키는 유기 광전변환 소자이다.
하부 전극(15)은 반도체 기판(11) 내에 형성된 무기 광전변환부(11B, 11R)의 수광면과 정대(正對)하여 이들의 수광면을 덮는 영역에 마련되어 있다. 하부 전극(15)은 광투과성을 갖는 도전막에 의해 구성되고, 예를 들면, ITO(인듐주석산화물)에 의해 구성되어 있다. 단, 하부 전극(15)의 구성 재료로서는 이 ITO 외에도, 불순물을 첨가한 산화주석(SnO2)계 재료, 또는 알루미늄아연산화물(ZnO)에 도펀트를 첨가하여 이루어지는 산화아연계 재료를 이용하여도 좋다. 산화아연계 재료로서는 예를 들면, 도펀트로서 알루미늄(Al)을 첨가한 알루미늄아연산화물(AZO), 갈륨(Ga) 첨가의 갈륨아연산화물(GZO), 인듐(In) 첨가의 인듐아연산화물(IZO)을 들 수 있다. 또한, 이 밖에도, CuI, InSbO4, ZnMgO, CuInO2, MgIN2O4, CdO, ZnSnO3 등을 이용하여도 좋다.
유기 광전변환층(17)은 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것이다. 유기 광전변환층(17)은 상기한 바와 같이, p형 반도체 또는 n형 반도체로서 기능하는 유기 반도체 재료를 예를 들면 3종류 포함하여 구성되어 있다. 3종류의 유기 반도체 재료의 어느 하나는 유기 P형 반도체 및 유기 n형 반도체 중의 일방 또는 양방임과 함께, 선택적인 파장대역(예를 들면, 450㎚ 이상 650㎚ 이하)의 광을 광전변환하는 한편, 다른 파장역의 광을 투과시키는 것이다.
유기 광전변환층(17)은 층내에 이 p형 반도체와 n형 반도체와의 접합면(p/n 접합면)을 갖는다. p형 반도체는 상대적으로 전자 공여체(도너)로서 기능하는 것이고, n형 반도체는 상대적으로 전자 수용체(억셉터)로서 기능하는 것이다. 유기 광전변환층(17)은 광을 흡수한 때에 생기는 여기자가 전자와 정공으로 분리하는 장(場)을 제공하는 것이고, 구체적으로는 전자 공여체와 전자 수용체와의 계면(p/n 접합면)에서 여기자가 전자와 정공으로 분리한다. 유기 광전변환층(17)의 두께는 예를 들면, 50㎚∼500㎚이다.
상부 전극(18)은 하부 전극(15)과 같은 광투과성을 갖는 도전막에 의해 구성되어 있다. 광전변환 소자(10)를 하나의 화소로서 이용한 촬상 소자(1)에서는 이 상부 전극(18)이 화소마다 분리되어 있어도 좋고, 각 화소에 공통의 전극으로서 형성되어 있어도 좋다. 상부 전극(18)의 두께는 예를 들면, 10㎚∼200㎚이다.
또한, 유기 광전변환층(17)과 하부 전극(15) 사이 및 유기 광전변환층(17)과 상부 전극(18) 사이에는 다른 층이 마련되어 있어도 좋다. 구체적으로는 예를 들면, 하부 전극(15)측부터 차례로 하인막(下引き膜), 정공 수송층, 전자 블로킹막, 유기 광전변환층(17), 정공 블로킹막, 버퍼막, 전자 수송층 및 일함수 조정막 등이 적층되어 있어도 좋다.
고정 전하층(12A)은 정의 고정 전하를 갖는 막이라도 좋고, 부의 고정 전하를 갖는 막이라도 좋다. 부의 고정 전하를 갖는 막의 재료로서는 산화하프늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화탄탈, 산화티탄 등을 들 수 있다. 또한 상기 이외의 재료로서는 산화란탄, 산화프라세오디뮴, 산화세륨, 산화네오디뮴, 산화프로메튬, 산화사마륨, 산화유로퓸, 산화가돌리늄, 산화테르븀, 산화디스프로슘, 산화홀뮴, 산화툴륨, 산화이테르븀, 산화루테튬, 산화이트륨, 질화알루미늄막, 산질화하프늄막 또는 산질화알루미늄막 등을 이용하여도 좋다.
고정 전하층(12A)은 2종류 이상의 막을 적층한 구성을 갖고 있어도 좋다. 그에 의해, 예를 들면 부의 고정 전하를 갖는 막의 경우에는 정공 축적층으로서의 기능을 더욱 높이는 것이 가능하다.
유전체층(12B)의 재료는 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, 실리콘산화막, TEOS, 실리콘질화막, 실리콘산질화막 등에 의해 형성되어 있다.
층간 절연층(14)은 예를 들면, 산화실리콘, 질화실리콘 및 산질화실리콘(SiON) 등 중의 1종으로 이루어지는 단층막이나, 또는 이 중의 2종 이상으로 이루어지는 적층막에 의해 구성되어 있다.
보호층(19)은 광투과성을 갖는 재료에 의해 구성되고, 예를 들면, 산화실리콘, 질화실리콘 및 산질화실리콘 등 중의 어느 하나로 이루어지는 단층막, 또는 그들 중의 2종 이상으로 이루어지는 적층막에 의해 구성되어 있다. 이 보호층(19)의 두께는 예를 들면, 100㎚∼30000㎚이다.
보호층(23)상에는 전면을 덮도록 온 칩 렌즈층(25)이 형성되어 있다. 온 칩 렌즈층(25)의 표면에는 복수의 온 칩 렌즈(25L)(마이크로 렌즈)가 마련되어 있다. 온 칩 렌즈(25L)는 그 상방부터 입사한 광을 유기 광전변환부(11G), 무기 광전변환부(11B, 11R)의 각 수광면에 집광시키는 것이다. 본 실시의 형태에서는 다층 배선(70)이 반도체 기판(11)의 제2면(11S2)측에 형성되어 있기 때문에 유기 광전변환부(11G), 무기 광전변환부(11B, 11R)의 각 수광면을 서로 접근하여 배치할 수 있고, 온 칩 렌즈(25L)의 F값에 의존하여 생기는 각 색 사이의 감도의 편차를 저감할 수 있다.
또한, OB 영역(110B)에는 온 칩 렌즈(25L)는 반드시 마련할 필요는 없고, 적절히 생략해도 상관없다. 또한, 도 1에서는 OB 영역(110B)에 유효 화소 영역(110A)부터 연속해서 유기 광전변환부(11G)가 마련되어 있는 예를 나타냈지만, 예를 들면 더미 화소로서 유기 광전변환부(11G)와 함께, 무기 광전변환부(11B) 및 무기 광전변환부(11R)가 마련되어 있어도 좋다. 또한, 예를 들면, 유효 화소 영역(110A)에 컬러 필터를 마련하는 경우에는 보호층(23)과 온 칩 렌즈층(25) 사이에 배치하는 것이 바람직하다.
반도체 기판(11)은 예를 들면, n형의 실리콘(Si) 기판에 의해 구성되고, 소정 영역에 p웰(61)을 갖고 있다. p웰(61)의 제2면(11S2)에는 상술한 종형 트랜지스터(Tr1), 전송 트랜지스터(Tr2), 앰프 트랜지스터(AMP), 리셋 트랜지스터(RST) 등이 마련되어 있다. 또한, 반도체 기판(11)의 주변부에는 로직 회로 등으로 이루어지는 주변 회로(도시 생략)가 마련되어 있다.
무기 광전변환부(11B, 11R)는 각각, 반도체 기판(11)의 소정 영역에 pn 접합을 갖는다. 무기 광전변환부(11B, 11R)는 실리콘 기판에서 광의 입사 깊이에 응하여 흡수된 광의 파장이 다른 것을 이용하여 종방향으로 광을 분광하는 것을 가능하게 한 것이다. 무기 광전변환부(11B)는 청색광을 선택적으로 검출하여 청색에 대응하는 신호 전하를 축적시키는 것이고, 청색광을 효율적으로 광전변환 가능한 깊이에 마련되어 있다. 무기 광전변환부(11R)는 적색광을 선택적으로 검출하여 적색에 대응하는 신호 전하를 축적시키는 것이고, 적색광을 효율적으로 광전변환 가능한 깊이에 마련되어 있다. 또한, 청(B)은 예를 들면 350㎚∼495㎚의 파장대역, 적(R)은 예를 들면 620㎚∼750㎚의 파장대역에 각각 대응하는 색이다. 무기 광전변환부(11B, 11R)는 각각, 각 파장대역 중의 일부 또는 전부의 파장대역의 광을 검출 가능하게 되어 있으면 좋다.
무기 광전변환부(11B)는 예를 들면, 정공 축적층이 되는 p+영역과, 전자 축적층이 되는 n영역을 포함하여 구성되어 있다. 무기 광전변환부(11R)는 예를 들면, 정공 축적층이 되는 p+영역과, 전자 축적층이 되는 n영역을 갖는다(p-n-p의 적층 구조를 갖는다). 무기 광전변환부(11B)의 n영역은 종형 트랜지스터(Tr1)에 접속되어 있다. 무기 광전변환부(11B)의 p+영역은 종형 트랜지스터(Tr1)에 따라 굴곡하여 무기 광전변환부(11R)의 p+영역에 연결되어 있다.
종형 트랜지스터(Tr1)는 무기 광전변환부(11B)에서 발생하고, 축적된, 청색에 대응하는 신호 전하(여기서는 전자)를 플로팅 디퓨전(FD1)에 전송하는 전송 트랜지스터이다. 무기 광전변환부(11B)는 반도체 기판(11)의 제2면(11S2)부터 깊은 위치에 형성되어 있기 때문에 무기 광전변환부(11B)의 전송 트랜지스터는 종형 트랜지스터(Tr1)에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다.
전송 트랜지스터(Tr2)는 무기 광전변환부(11R)에서 발생하고, 축적된 적색에 대응하는 신호 전하(여기서는 전자)를 플로팅 디퓨전(FD2)에 전송하는 것이고, 예를 들면 MOS 트랜지스터에 의해 구성되어 있다.
앰프 트랜지스터(AMP)는 유기 광전변환부(11G)에서 생긴 전하량을 전압으로 변조하는 변조 소자이고, 예를 들면 MOS 트랜지스터에 의해 구성되어 있다.
리셋 트랜지스터(RST)는 유기 광전변환부(11G)로부터 플로팅 디퓨전(FD3)에 전송된 전하를 리셋하는 것이고, 예를 들면 MOS 트랜지스터에 의해 구성되어 있다.
하부 제1 콘택트(75), 하부 제2 콘택트(76) 및 상부 콘택트(13)는 예를 들면, PDAS(Phosphorus Doped Amorphous Silicon) 등의 도프된 실리콘 재료, 또는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티탄(Ti), 코발트(Co), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta) 등의 금속재료에 의해 구성되어 있다.
(1-3. 광전변환 소자의 제조 방법)
본 실시의 형태의 광전변환 소자(10)는 예를 들면, 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.
도 4 및 도 5는 광전변환 소자(10)의 제조 방법을 공정순으로 도시한 것이다. 우선, 도 4에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(11) 내에 제1의 도전형의 웰로서 예를 들면 p웰(61)을 형성하고, 이 p웰(61) 내에 제2의 도전형(예를 들면 n형)의 무기 광전변환부(11B, 11R)를 형성한다. 반도체 기판(11)의 제1면(11S1) 부근에는 p+영역을 형성한다.
반도체 기판(11)의 제2면(11S2)에는 마찬가지로 도 4에 도시한 바와 같이, 플로팅 디퓨전(FD1∼FD3)이 되는 n+영역을 형성한 후, 게이트 절연층(62)과, 종형 트랜지스터(Tr1), 전송 트랜지스터(Tr2), 앰프 트랜지스터(AMP) 및 리셋 트랜지스터(RST)의 각 게이트를 포함하는 게이트 배선층(64)을 형성한다. 이에 의해, 종형 트랜지스터(Tr1), 전송 트랜지스터(Tr2), 앰프 트랜지스터(AMP) 및 리셋 트랜지스터(RST)가 형성된다. 또한, 반도체 기판(11)의 제2면(11S2)상에 하부 제1 콘택트(75), 하부 제2 콘택트(76), 접속부(71A)를 포함하는 배선층(71∼73) 및 절연층(74)으로 이루어지는 다층 배선(70)을 형성한다.
반도체 기판(11)의 기체로서는 예를 들면, 반도체 기판(11)과, 매입 산화막(도시 생략)과, 유지 기판(도시 생략)을 적층한 SOI(Silicon on Insulator) 기판을 이용한다. 매입 산화막 및 유지 기판은 도 4에는 도시하지 않지만, 반도체 기판(11)의 제1면(11S1)에 접합되어 있다. 이온 주입 후, 어닐 처리를 행한다.
이어서, 반도체 기판(11)의 제2면(11S2)측(다층 배선(70)측)에 지지 기판(도시 생략) 또는 다른 반도체 기판 등을 접합하고, 상하 반전한다. 계속해서, 반도체 기판(11)을 SOI 기판이 매입 산화막 및 유지 기판부터 분리하여 반도체 기판(11)의 제1면(11S1)을 노출시킨다. 이상의 공정은 이온 주입 및 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등, 통상의 CMOS 프로세스로 사용되고 있는 기술로 행하는 것이 가능하다.
이어서, 도 5에 도시한 바와 같이, 예를 들면 드라이 에칭에 의해 반도체 기판(11)을 제1면(11S1)측부터 가공하여 환형상의 개구(63H)를 형성한다. 개구(63H)의 깊이는 도 5에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(11)의 제1면(11S1)부터 제2면(11S2)까지 관통함과 함께, 예를 들면, 접속부(71A)까지 달하는 것이다.
계속해서, 도 5에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(11)의 제1면(11S1) 및 개구(63H)의 측면에 예를 들면 부의 고정 전하층(12A)을 형성한다. 부의 고정 전하층(12A)으로서 2종류 이상의 막을 적층하여도 좋다. 그에 의해, 정공 축적층으로서의 기능을 보다 높이는 것이 가능해진다. 부의 고정 전하층(12A)을 형성한 후, 유전체층(12B)을 형성한다.
다음에 개구(63H)에 도전체를 매설하여 관통 전극(63)을 형성한다. 도전체로서는 예를 들면, PDAS(Phosphorus Doped Amorphous Silicon) 등의 도프된 실리콘 재료 외, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티탄(Ti), 코발트(Co), 하프늄(Hf) 및 탄탈(Ta) 등의 금속재료를 이용할 수 있다.
계속해서, 관통 전극(63)상에 패드부(13A)를 형성한 후, 유전체층(12B) 및 패드부(13A)상에 하부 전극(15)과 관통 전극(63)(구체적으로는 관통 전극(63)상의 패드부(13A))를 전기적으로 접속하는 상부 제1 콘택트(13B) 및 패드부(13C)가 패드부(13A)상에 마련된 층간 절연층(14)을 형성한다.
다음에 층간 절연층(14)상에 하부 전극(15), 유기 광전변환층(17), 상부 전극(18) 및 보호층(19)을 이 순서로 형성한다. 유기 광전변환층(17)은 예를 들면, 상기 3종류의 유기 반도체 재료를 예를 들면 진공 증착법을 이용하여 성막한다. 최후에 완충층(21), 보호층(23) 및 온 칩 렌즈층(25)을 마련한다. 이상에 의해, 도 3에 도시한 광전변환 소자(10)가 완성된다.
또한, 상기한 바와 같이, 유기 광전변환층(17)의 상층 또는 하층에 다른 유기층(예를 들면, 전자 블로킹층 등)을 형성하는 경우에는 진공 공정에서 연속적으로 (진공 일관 프로세스로) 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 유기 광전변환층(17)의 성막 방법으로서는 반드시 진공 증착법을 이용한 수법에 한하지 않고, 다른 수법, 예를 들면, 스핀 코트 기술이나 프린트 기술 등을 이용하여도 좋다.
광전변환 소자(10)에서는 유기 광전변환부(11G)에 온 칩 렌즈(25L)를 통하여 광이 입사하면, 그 광은 유기 광전변환부(11G), 무기 광전변환부(11B, 11R)의 순서로 통과하고, 그 통과 과정에서 녹, 청, 적의 색광마다 광전변환된다. 이하, 각 색의 신호 취득 동작에 관해 설명한다.
(유기 광전변환부(11G)에 의한 녹색신호의 취득)
광전변환 소자(10)에 입사한 광 중, 우선, 녹색광이, 유기 광전변환부(11G)에서 선택적으로 검출(흡수)되고, 광전변환된다.
유기 광전변환부(11G)는 관통 전극(63)을 통하여 앰프 트랜지스터(AMP)의 게이트(Gamp)와 플로팅 디퓨전(FD3)에 접속되어 있다. 따라서, 유기 광전변환부(11G)에서 발생한 전자-정공 쌍 중의 전자가, 하부 전극(15)측부터 취출되고, 관통 전극(63)을 통하여 반도체 기판(11)의 제2면(11S2)측에 전송되고, 플로팅 디퓨전(FD3)에 축적된다. 이와 동시에 앰프 트랜지스터(AMP)에 의해, 유기 광전변환부(11G)에서 생긴 전하량이 전압으로 변조된다.
또한, 플로팅 디퓨전(FD3)의 옆에는 리셋 트랜지스터(RST)의 리셋 게이트(Grst)가 배치되어 있다. 이에 의해, 플로팅 디퓨전(FD3)에 축적된 전하는 리셋 트랜지스터(RST)에 의해 리셋된다.
여기서는 유기 광전변환부(11G)가, 관통 전극(63)을 통하여 앰프 트랜지스터(AMP)뿐만 아니라 플로팅 디퓨전(FD3)에도 접속되어 있기 때문에 플로팅 디퓨전(FD3)에 축적된 전하를 리셋 트랜지스터(RST)에 의해 용이하게 리셋하는 것이 가능해진다.
이에 대해, 관통 전극(63)과 플로팅 디퓨전(FD3)이 접속되지 않은 경우에는 플로팅 디퓨전(FD3)에 축적된 전하를 리셋하는 것이 곤란해저서, 큰 전압을 부가하여 상부 전극(18)측으로 인발하게 된다. 그때문에 유기 광전변환층(17)이 데미지를 받을 우려가 있다. 또한, 단시간에서의 리셋을 가능하게 한 구조는 암시(暗時) 노이즈의 증대를 초래하고, 트레이드 오프로 되기 때문에 이 구조는 곤란하다.
(무기 광전변환부(11B, 11R)에 의한 청색신호, 적색신호의 취득)
계속해서, 유기 광전변환부(11G)를 투과한 광 중, 청색광은 무기 광전변환부(11B), 적색광은 무기 광전변환부(11R)에서 각각 차례로 흡수되어, 광전변환된다. 무기 광전변환부(11B)에서는 입사한 청색광에 대응하는 전자가 무기 광전변환부(11B)의 n영역에 축적되고, 축적된 전자는 종형 트랜지스터(Tr1)에 의해 플로팅 디퓨전(FD1)으로 전송된다. 마찬가지로, 무기 광전변환부(11R)에서는 입사한 적색광에 대응하는 전자가 무기 광전변환부(11R)의 n영역에 축적되고, 축적된 전자는 전송 트랜지스터(Tr2)에 의해 플로팅 디퓨전(FD2)으로 전송된다.
(1-4. 작용·효과)
전술한 바와 같이, 유기 광전변환막을 이용한 고체 촬상 소자에는 상부 전극에 전압을 인가하기 위한 배선이 마련되어 있다. 그 배선은 차광성을 갖는 재료를 이용하여 형성함에 의해, 광학 블랙 영역(OB 영역)의 차광막으로서 이용할 수 있다. 그 경우, 그 배선은 차광 성능의 관점에서 250㎚ 정도의 막두께로 형성된다.
그런데, 유기 광전변환막은 하지와의 밀착성이 약하기 때문에 차광막의 성막시에 발생하는 응력에 의해 벗겨짐이 생기기 쉽다. 이 때문에 유기 광전변환막과 차광막 사이에는 예를 들면 SiN 등에 의해 구성된 응력 완충재가 형성된다. 응력 완충재는 예를 들면 750㎚ 정도의 막두께로 형성된다. 그렇지만, 응력 완충재가 두꺼워지면, 온 칩 렌즈에서 집광한 광이 광전변환부에 도달할 때까지의 사이에 인접 화소에 입사하여 혼색이 발생하거나, 인접 화소 사이에 마련된 차광막에 의해 비네팅이 생기고, 셰이딩의 악화 등의 광학 특성이 떨어질 우려가 있다. 또한, 유기 광전변환막보다도 상층에 마련된 금속 차광막으로부터의 반사에 의해 플레어 고스트가 발생할 우려가 있다.
이에 대해, 본 실시의 형태의 촬상 소자(1)에서는 유기 광전변환층(17)상에 마련되고, 화소부(100)의 광학 블랙 영역(OB 영역(110B))부터 주변 영역(200)에 걸쳐서 마련된 차광층(22)상에 흑색층(24)을 마련하도록 하였다. 이에 의해, 차광층(22)의 두께를 예를 들면, 250㎚로부터 200㎚로 얇게 하는 것이 가능해지고, 차광층(22)의 응력이 저감되는 것이 가능해진다.
이상, 본 실시의 형태에서는 유기 광전변환층(17)상에 마련된 차광층(22)상에 흑색층(24)을 마련하도록 하였기 때문에 차광층(22)의 박막화가 가능해지고, 차광층(22)의 응력이 저감된다. 이에 의해, 예를 들면, 차광층(22)의 응력을 완화하기 위해 마련된 완충층(21)의 두께를 예를 들면, 750㎚로부터 500㎚로, 약 250㎚ 정도 얇게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 인접 화소에의 경사 입사에 의한 혼색이나 셰이딩의 발생이 저감되고, 광학 특성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시의 형태의 촬상 소자(1)에서는 흑색층(24)을 마련함에 의해, 예를 들면, OB 영역(110B)에 입사한 광은 흑색층(24)에서 감쇠하고, 그 감쇠광이 차광층(22)에서 반사되고, 재차, 흑색층(24)을 통하여 외부에 반사광으로서 취출된다. 이에 의해, 플레어 고스트 등의 결함을 저감하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시의 형태의 촬상 소자(1)에서는 차광층(22)을 알루미늄(Al) 등의 비교적 유연한 금속막에 의해 구성함에 의해, 차광층(22)의 응력을 보다 저감하는 것이 가능해지고, 완충층(21)을 더욱 박막화하는 것이 가능해진다.
다음에 제2∼제4의 실시의 형태에 관해 설명한다. 또한, 제1의 실시의 형태의 촬상 소자(1)에 대응하는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
<2. 제2의 실시의 형태>
도 6은 본 개시의 제2의 실시의 형태에 관한 촬상 소자(촬상 소자(2))의 단면 구성을 모식적으로 도시한 것이다. 촬상 소자(2)는 상기 제1의 실시의 형태와 마찬가지로, 예를 들면, 이면 조사형(이면 수광형)의 CCD 이미지 센서 또는 CMOS 이미지 센서 등이고, 반도체 기판(11)상에 복수의 단위화소(P)가 2차원 배열되어 이루어지는 화소 영역(화소부(100))을 갖는 것이다(도 13 참조). 또한, 도 6은 도 2에 도시한 I-I선에서의 단면 구성을 도시한 것이다. 본 실시의 형태의 촬상 소자(2)는 차광층(32)이, 예를 들면 절연층(33)을 사이로 적층된 적층 구조로 한 점이 상기 제1의 실시의 형태와는 다르다.
차광층(32)은 광전변환 소자(10)의 상부 전극(18)에 전압을 인가한 배선임과 함께, 흑레벨을 규정하기 위한 것이다. 차광층(32)은 상기한 바와 같이, 절연층(33)을 사이로 적층된 2층(차광층(32A, 32B)) 구조를 갖는다. 하층측의 차광층(32A)은 차광성을 갖는 배선층으로서 구성되어 있는 것이 바람직하다. 상층측의 차광층(32B)은 단순한 차광막으로서 마련하여도 좋고, 배선층으로서 마련하도록 하여도 좋다. 차광층(32)의 재료로서는 상기 차광층(22)과 같은 재료, 예를 들면, 텅스텐(W), 티탄(Ti), 질화티탄(TiN) 및 알루미늄(Al) 등의 금속재료의 단층막 또는 이들의 적층막에 의해 구성되는 것이 바람직하다.
차광층(32A) 및 차광층(32B)은 같은 재료를 이용하여 형성하여도 좋고, 다른 재료를 이용하여 형성하도록 하여도 좋다. 또한, 차광층(32A) 및 차광층(32B)은 예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이, 콘택트(32a)에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있어도 좋다. 차광층(32A) 및 차광층(32B)의 두께는 예를 들면, 2층을 합쳐서 상기 차광층(22)과 같은 정도의 차광성을 갖고 있으면 된다. 따라서, 차광층(32A) 및 차광층(32B)의 두께는 구성하는 재료에도 따르지만, 예를 들면, 텅스텐(W)을 이용한 경우에는 각각, 예를 들면 50㎚ 이상 150㎚ 이하인 것이 바람직하다.
절연층(33)은 예를 들면, 차광층(32A)과 차광층(32B)을 전기적으로 절연하기 위한 것이고, 예를 들면, 산화실리콘(SiO), 질화실리콘(SiN) 및 산질화실리콘(SiON) 등 중의 어느 하나로 이루어지는 단층막, 또는 그들 중의 2종 이상으로 이루어지는 적층막이다. 절연층(33)의 두께는 특히 관계없지만 예를 들면, 100㎚ 정도이다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에서는 차광층(32)을 예를 들면 2층 구조로 하고, 그 사이에 절연층(33)을 마련하도록 하였다. 이에 의해, 차광층(32A, 32B)의 1회의 성막량을 줄이는 것이 가능해진다. 따라서, 가장 응력이 커지는 성막 직후의 차광층(32A) 및 차광층(32B)의 응력을 저감하는 것이 가능해지고, 완충층(21)의 두께를 더욱 얇게 하는 것이 가능해진다.
또한, 차광층(32)을 다층 구조로 함에 의해, 차광층(32)을 상부 전극(18)에의 전압 인가용의 배선 이외의 배선층으로서 이용하는 것이 가능해진다.
<3. 제3의 실시의 형태>
도 7은 본 개시의 제3의 실시의 형태에 촬상 소자(촬상 소자(3))의 단면 구성을 모식적으로 도시한 것이다. 촬상 소자(3)는 상기 제1의 실시의 형태와 마찬가지로, 예를 들면, 이면 조사형(이면 수광형)의 CCD 이미지 센서 또는 CMOS 이미지 센서 등이고, 반도체 기판(11)상에 복수의 단위화소(P)가 2차원 배열되어 이루어지는 화소 영역(화소부(100))을 갖는 것이다(도 13 참조). 또한, 도 7은 도 2에 도시한 I-I선에서의 단면 구성을 도시한 것이다. 본 실시의 형태의 촬상 소자(3)는 차광층(42)의 표면에 산화막(42A)이 형성된 점이 상기 제1의 실시의 형태와는 다르다.
차광층(42)은 광전변환 소자(10)의 상부 전극(18)에 전압을 인가한 배선임과 함께, 흑레벨을 규정하기 위한 것이다. 차광층(42)은 상기 제1의 실시의 형태와 마찬가지로, 차광성을 갖는 도전성 재료에 의해 구성되어 있다. 구체적으로는 예를 들면, 텅스텐(W), 티탄(Ti), 질화티탄(TiN) 및 알루미늄(Al) 등의 금속재료의 단층막 또는 이들의 적층막에 의해 구성되는 것이 바람직하다.
산화막(42A)은 차광층(42)을 구성하는 분자의 주기성을 변화시키고 차광층(42)의 표면의 산란 강도를 높이기 위한 것이다. 산화막(42A)은 차광층(42)의 표면을 산화하여 형성하여도 좋고, 별도 성막하도록 하여도 좋다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에서는 차광층(42)의 표면에 산화막(42A)을 마련하도록 하였기 때문에 차광층(42)의 표면의 산란 강도가 향상하고, 차광층(42)의 표면에서의 반사되는 광의 강도를 저감시키는 것이 가능해진다. 따라서, 플레어 고스트의 발생을 더욱 저감하는 것이 가능해진다.
<4. 제4의 실시의 형태>
도 8은 본 개시의 제4의 실시의 형태에 관한 촬상 소자(촬상 소자 4)의 단면 구성을 모식적으로 도시한 것이다. 촬상 소자(4)는 상기 제1의 실시의 형태와 마찬가지로, 예를 들면, 이면 조사형(이면 수광형)의 CCD 이미지 센서 또는 CMOS 이미지 센서 등이고, 반도체 기판(11)상에 복수의 단위화소(P)가 2차원 배열되어 이루어지는 화소 영역(화소부(100))을 갖는 것이다(도 13 참조). 또한, 도 8은 도 2에 도시한 I-I선에서의 단면 구성을 도시한 것이다. 본 실시의 형태의 촬상 소자(4)는 흑색층(54)을 유효 화소 영역(110A)측으로 내달아 형성하고, 완충층(21)상에 차광층(22)을 마련함에 의해 생기는 단차(22X)의 측면을 흑색층(54)에 의해 덮도록 한 마련한 점이 상기 제1의 실시의 형태와는 다르다.
흑색층(54)은 OB 영역(110B)으로의 광의 입사를 차단하기 위한 것이다. 흑색층(54)의 재료로서는 상기 제1의 실시의 형태와 마찬가지로, 차광성을 갖는 것이 바람직하고, 예를 들면, 카본 블랙, 흑화된 산화티탄(TiO2), 분산형 감광성 수지 및 아크릴계 수지 등의 흑색 안료나, 복수색을 조합시킨 혼합 색소를 들 수 있다. 흑색층(54)의 두께는 예를 들면 200㎚ 이상 1000㎚ 이하인 것이 바람직하다. 본 실시의 형태의 흑색층(54)은 완충층(21)상에 차광층(22)을 마련함에 의해 생긴 단차(22X)의 측면을 덮도록 유효 화소 영역(110A)측에 내달아 형성되어 있다.
상기 제1의 실시의 형태 등에서는 완충층(21)상에 차광층이나 흑색층(24) 등을 마련함에 의해, 유효 화소 영역(110A)과 OB 영역(110B) 사이의 온 칩 렌즈층(25)에 단차가 생긴다. 이 단차는 유효 화소 영역(110A)에 마련된 온 칩 렌즈(25L)의 형상 무너짐이나, 온 칩 렌즈(25L)의 형성시에 흑색층(24)이 손상할 우려가 있고, 이에 의해 감도 얼룩 등의 발생이 우려된다.
이에 대해, 본 실시의 형태에서는 흑색층(54)을 유효 화소 영역(110A)측에 내달아 형성하고, 완충층(21)상에 차광층(22)을 마련함에 의해 생긴 단차(22X)의 측면을 덮도록 하였다. 이에 의해, 차광층(22)이나 흑색층(54)을 마련함에 의해, 유효 화소 영역(110A)과 OB 영역(110B) 사이에 생기는 단차를 저감하는 것이 가능해진다. 따라서, 감도 얼룩 등의 발생을 저감하는 것이 가능해지고, 광학 특성을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
<5. 적용례>
(적용례 1)
도 9는 상기 제1의 실시의 형태에서 설명한 광전변환 소자(10)를 단위화소(P)에 이용한 촬상 소자(촬상 소자(1))의 전체 구성을 도시한 것이다. 이 촬상 소자(1)는 CMOS 이미지 센서이고, 반도체 기판(11)상에 촬상 에어리어로서의 화소부(1a)를 가짐과 함께, 이 화소부(1a)의 주변 영역에 예를 들면, 행 주사부(131), 수평 선택부(133), 열 주사부(134) 및 시스템 제어부(132)로 이루어지는 주변 회로부(130)를 갖고 있다.
화소부(1a)는 예를 들면, 행렬형상으로 2차원 배치된 복수의 단위화소(P)(광전변환 소자(10)에 상당)를 갖고 있다. 이 단위화소(P)에는 예를 들면, 화소행마다 화소 구동선(Lread)(구체적으로는 행 선택선 및 리셋 제어선)이 배선되고, 화소열마다 수직 신호선(Lsig)이 배선되어 있다. 화소 구동선(Lread)은 화소로부터의 신호 판독을 위한 구동 신호를 전송하는 것이다. 화소 구동선(Lread)의 일단은 행 주사부(131)의 각 행에 대응하는 출력단에 접속되어 있다.
행 주사부(131)는 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 화소부(1a)의 각 단위화소(P)를 예를 들면, 행 단위로 구동하는 화소 구동부이다. 행 주사부(131)에 의해 선택 주사된 화소행의 각 단위화소(P)로부터 출력되는 신호는 수직 신호선(Lsig)의 각각을 통하여 수평 선택부(133)에 공급된다. 수평 선택부(133)는 수직 신호선(Lsig)마다 마련된 앰프나 수평 선택 스위치 등에 의해 구성되어 있다.
열 주사부(134)는 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 수평 선택부(133)의 각 수평 선택 스위치를 주사하면서 순번대로 구동하는 것이다. 이 열 주사부(134)에 의한 선택 주사에 의해, 수직 신호선(Lsig)의 각각을 통하여 전송된 각 화소의 신호가 순번대로 수평 신호선(135)에 출력되고, 당해 수평 신호선(135)을 통하여 반도체 기판(11)의 외부에 전송된다.
행 주사부(131), 수평 선택부(133), 열 주사부(134) 및 수평 신호선(135)으로 이루어지는 회로 부분은 반도체 기판(11)상에 직접적으로 형성되어 있어도 좋고, 또는 외부 제어 IC에 마련된 것이라도 좋다. 또한, 그들의 회로 부분은 케이블 등에 의해 접속된 다른 기판에 형성되어 있어도 좋다.
시스템 제어부(132)는 반도체 기판(11)의 외부로부터 주어지는 클록이나, 동작 모드를 지령하는 데이터 등을 수취하고, 또한, 촬상 소자(1)의 내부 정보 등의 데이터를 출력하는 것이다. 시스템 제어부(132)는 또한, 각종의 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 제너레이터를 가지며, 당해 타이밍 제너레이터에서 생성된 각종의 타이밍 신호를 기초로 행 주사부(131), 수평 선택부(133) 및 열 주사부(134) 등의 주변 회로의 구동 제어를 행한다.
(적용례 2)
상술한 촬상 소자(1)는 예를 들면, 디지털 스틸 카메라나 비디오 카메라 등의 카메라 시스템이나, 촬상 기능을 갖는 휴대 전화 등, 촬상 기능을 구비한 모든 타입의 촬상 장치에 적용할 수 있다. 도 10에 그 한 예로서 촬상 장치(5)(카메라)의 개략 구성을 도시한다. 이 촬상 장치(5)는 예를 들면, 정지화 또는 동화를 촬영 가능한 비디오 카메라이고, 촬상 소자(1)와, 광학계(광학 렌즈)(310)와, 셔터 장치(311)와, 촬상 소자(1) 및 셔터 장치(311)를 구동하는 구동부(313)와, 신호 처리부(312)를 갖는다.
광학계(310)는 피사체로부터의 상광(입사광)을 촬상 소자(1)의 화소부(1a)에 유도하는 것이다. 이 광학계(310)는 복수의 광학 렌즈로 구성되어 있어도 좋다. 셔터 장치(311)는 촬상 소자(1)에의 광조사 기간 및 차광 기간을 제어하는 것이다. 구동부(313)는 촬상 소자(1)의 전송 동작 및 셔터 장치(311)의 셔터 동작을 제어하는 것이다. 신호 처리부(312)는 촬상 소자(1)로부터 출력된 신호에 대해, 각종의 신호 처리를 행하는 것이다. 신호 처리 후의 영상 신호(Dout)는 메모리 등의 기억 매체에 기억되든지, 또는 모니터 등에 출력된다.
또한, 상기 촬상 소자(1)는 하기 전자 기기(캡슐형상 내시경(10100) 및 차량 등의 이동체)에도 적용하는 것이 가능하다.
(적용례 3)
<체내 정보 취득 시스템에의 응용례>
도 11은 본 개시에 관한 기술(본 기술)이 적용될 수 있는 캡슐형상 내시경을 이용한 환자의 체내 정보 취득 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다.
체내 정보 취득 시스템(10001)은 캡슐형상 내시경(10100)과, 외부 제어 장치(10200)로 구성된다.
캡슐형상 내시경(10100)은 검사시에 환자에 의해 삼켜진다. 캡슐형상 내시경(10100)은 촬상 기능 및 무선 통신 기능을 가지며, 환자로부터 자연 배출될 때까지의 사이, 위나 장 등의 장기의 내부를 연동 운동 등에 의해 이동하면서, 당해 장기의 내부의 화상(이하, 체내 화상이라고도 한다)을 소정의 간격으로 순차적으로 촬상하고, 그 체내 화상에 관한 정보를 체외의 외부 제어 장치(10200)에 순차적으로 무선 송신한다.
외부 제어 장치(10200)는 체내 정보 취득 시스템(10001)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, 외부 제어 장치(10200)는 캡슐형상 내시경(10100)으로부터 송신되어 오는 체내 화상에 관한 정보를 수신하고, 수신한 체내 화상에 관한 정보에 의거하여 표시 장치(도시 생략)에 당해 체내 화상을 표시하기 위한 화상 데이터를 생성한다.
체내 정보 취득 시스템(10001)에서는 이와 같이 하여 캡슐형상 내시경(10100)이 삼켜지고나서 배출될 때까지의 사이, 환자의 체내의 양상을 촬상한 체내 화상을 수시로 얻을 수 있다.
캡슐형상 내시경(10100)과 외부 제어 장치(10200)의 구성 및 기능에 관해 보다 상세히 설명한다.
캡슐형상 내시경(10100)은 캡슐형의 몸체(10101)를 가지며, 그 몸체(10101) 내에는 광원부(10111), 촬상부(10112), 화상 처리부(10113), 무선 통신부(10114), 급전부(10115), 전원부(10116) 및 제어부(10117)가 수납되어 있다.
광원부(10111)는 예를 들면 LED(light emitting diode) 등의 광원으로 구성되고, 촬상부(10112)의 촬상 시야에 대해 광을 조사한다.
촬상부(10112)는 촬상 소자 및 당해 촬상 소자의 전단에 마련된 복수의 렌즈로 이루어지는 광학계로 구성된다. 관찰 대상인 체조직에 조사된 광의 반사광(이하, 관찰광이라고 한다)은 당해 광학계에 의해 집광되고, 당해 촬상 소자에 입사한다. 촬상부(10112)에서는 촬상 소자에서 그곳에 입사한 관찰광이 광전변환되고, 그 관찰광에 대응하는 화상 신호가 생성된다. 촬상부(10112)에 의해 생성된 화상 신호는 화상 처리부(10113)에 제공된다.
화상 처리부(10113)는 CPU(Central Processing Unit)나 GPU(Graphics Processing Unit) 등의 프로세서에 의해 구성되고, 촬상부(10112)에 의해 생성된 화상 신호에 대해 각종의 신호 처리를 행한다. 화상 처리부(10113)는 신호 처리를 시행한 화상 신호를 RAW 데이터로서 무선 통신부(10114)에 제공한다.
무선 통신부(10114)는 화상 처리부(10113)에 의해 신호 처리가 시행된 화상 신호에 대해 변조 처리 등의 소정의 처리를 행하고, 그 화상 신호를 안테나(10114A)를 통하여 외부 제어 장치(10200)에 송신한다. 또한, 무선 통신부(10114)는 외부 제어 장치(10200)로부터, 캡슐형상 내시경(10100)의 구동 제어에 관한 제어 신호를 안테나(10114A)를 통하여 수신한다. 무선 통신부(10114)는 외부 제어 장치(10200)로부터 수신한 제어 신호를 제어부(10117)에 제공한다.
급전부(10115)는 수전용의 안테나 코일, 당해 안테나 코일에 발생한 전류로부터 전력을 재생하는 전력 재생 회로 및 승압 회로 등으로 구성된다. 급전부(10115)에서는 이른바 비접촉 충전의 원리를 이용하여 전력이 생성된다.
전원부(10116)는 2차 전지에 의해 구성되고, 급전부(10115)에 의해 생성된 전력을 축전한다. 도 11에서는 도면이 복잡해지는 것을 피하기 위해, 전원부(10116)로부터의 전력의 공급처를 나타내는 화살표 등의 도시를 생략하고 있지만, 전원부(10116)에 축전된 전력은 광원부(10111), 촬상부(10112), 화상 처리부(10113), 무선 통신부(10114) 및 제어부(10117)에 공급되고, 이들의 구동에 이용될 수 있다.
제어부(10117)는 CPU 등의 프로세서에 의해 구성되고, 광원부(10111), 촬상부(10112), 화상 처리부(10113), 무선 통신부(10114) 및, 급전부(10115)의 구동을 외부 제어 장치(10200)로부터 송신되는 제어 신호에 따라 적절히 제어한다.
외부 제어 장치(10200)는 CPU, GPU 등의 프로세서, 또는 프로세서와 메모리 등의 기억 소자가 혼재된 마이크로 컴퓨터 또는 제어 기판 등으로 구성된다. 외부 제어 장치(10200)는 캡슐형상 내시경(10100)의 제어부(10117)에 대해 제어 신호를 안테나(10200A)를 통하여 송신함에 의해, 캡슐형상 내시경(10100)의 동작을 제어한다. 캡슐형상 내시경(10100)에서는 예를 들면, 외부 제어 장치(10200)로부터의 제어 신호에 의해, 광원부(10111)에서의 관찰 대상에 대한 광의 조사 조건이 변경될 수 있다. 또한, 외부 제어 장치(10200)로부터의 제어 신호에 의해, 촬상 조건(예를 들면, 촬상부(10112)에서의 프레임 레이트, 노출치 등)이 변경될 수 있다. 또한, 외부 제어 장치(10200)로부터의 제어 신호에 의해, 화상 처리부(10113)에서의 처리의 내용이나, 무선 통신부(10114)가 화상 신호를 송신하는 조건(예를 들면, 송신 간격, 송신 화상수 등)이 변경되어도 좋다.
또한, 외부 제어 장치(10200)는 캡슐형상 내시경(10100)으로부터 송신되는 화상 신호에 대해, 각종의 화상 처리를 시행하고, 촬상된 체내 화상을 표시 장치에 표시하기 위한 화상 데이터를 생성한다. 당해 화상 처리로서는 예를 들면 현상 처리(디모자이크 처리), 고화질화 처리(대역 강조 처리, 초해상 처리, NR(Noise reduction) 처리 및/또는 손떨림 보정 처리 등) 및/또는 확대 처리(전자 줌 처리) 등, 각종의 신호 처리를 행할 수가 있다. 외부 제어 장치(10200)는 표시 장치의 구동을 제어하여 생성한 화상 데이터에 의거하여 촬상된 체내 화상을 표시시킨다. 또는 외부 제어 장치(10200)는 생성한 화상 데이터를 기록 장치(도시 생략)에 기록시키거나, 인쇄 장치(도시 생략)에 인쇄 출력시켜도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 체내 정보 취득 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은 이상 설명한 구성 중, 예를 들면, 촬상부(10112)에 적용될 수 있다. 이에 의해, 정밀하고 상세한 시술부 화상을 얻을 수 있기 때문에 검사의 정밀도가 향상한다.
(적용례 4)
<이동체에의 응용례>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스털모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 한 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 좋다.
도 12는 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 한 예인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은 통신 네트워크(12001)를 통하여 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 12에 도시한 예에서는 차량 제어 시스템(12000)은 구동계 제어 유닛(12010), 바디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040) 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서 마이크로 컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052) 및 차량탑재 네트워크 I/F(interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구 및, 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
바디계 제어 유닛(12020)은 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 바디계 제어 유닛(12020)은 키레스 엔트리 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 윙커 또는 포그램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 바디계 제어 유닛(12020)에는 키를 대체하는 휴대기로부터 발신된 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 바디계 제어 유닛(12020)은 이들의 전파 또는 신호의 입력을 접수하여 차량의 도어 로크 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은 수신한 화상에 의거하여 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행하여도 좋다.
촬상부(12031)는 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 응한 전기 신호를 출력하는 광센서이다. 촬상부(12031)는 전기 신호를 화상으로서 출력하는 것도 가능하고, 거리측정의 정보로서 출력하는 것도 가능하다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은 가시광이라도 좋고, 적외선 등의 비가시광이라도 좋다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는 예를 들면 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력된 검출 정보에 의거하여 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출하여도 좋고, 운전자가 앉아서 졸고 있지 않는지를 판별하여도 좋다.
마이크로 컴퓨터(12051)는 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차내외의 정보에 의거하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 의거한 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차량의 주위의 정보에 의거하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함에 의해, 운전자의 조작에 근거하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득된 차외의 정보에 의거하여 바디계 제어 유닛(12020)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 응하여 헤드 램프를 제어하여 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 방현(防眩)을 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
음성 화상 출력부(12052)는 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중의 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 12의 예에서는 출력 장치로서 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다.
도 13은 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 도시하는 도면이다.
도 13에서는 촬상부(12031)로서 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노우즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실 내의 프론트글라스의 상부 등의 위치에 마련된다. 프런트 노우즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실 내의 프론트글라스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 차실 내의 프론트글라스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는 주로 선행 차량 또는 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 이용된다.
또한, 도 13에는 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 한 예가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는 프런트 노우즈에 마련된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는 각각 사이드 미러에 마련된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)에서 촬상된 화상 데이터가 중합됨에 의해, 차량(12100)을 상방에서 본 부감(俯瞰) 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라라도 좋고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 소자라도 좋다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함에 의해, 특히 차량(12100)의 진행로상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 개략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0㎞/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는 선행차와 내차와의 사이에 미리 확보하여야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수가 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 근거하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 입체물에 관한 입체물 데이터를 2륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전신주 등 그 밖의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는 차량(12100)의 주변의 장애물을 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(12051)는 각 장애물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하고, 충돌 리스크가 설정치 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황인 때에는 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통하여 드라이버에게 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(12010)을 통하여 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수가 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는 적외선을 검출하는 적외선 카메라라도 좋다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지의 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은 예를 들면 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에서의 특징점을 추출하는 순서와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지의 여부를 판별하는 순서에 의해 행하여진다. 마이크로 컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는 당해 인식된 보행자에게 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어하여도 좋다.
이상, 제1∼제4의 실시의 형태 및 적용례를 들어 설명하였지만, 본 개시 내용은 상기 실시의 형태 등으로 한정되는 것이 아니고, 여러가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시의 형태에서는 광전변환 소자(10)로서 녹색광을 검출하는 유기 광전변환부(11G)와, 청색광, 적색광을 각각 검출하는 무기 광전변환부(11B, 11R)를 적층시킨 구성으로 하였지만, 본 개시 내용은 이와 같은 구조로 한정되는 것이 아니다. 즉, 유기 광전변환부에서 적색광 또는 청색광을 검출하도록 하여도 좋고, 무기 광전변환부에서 녹색광을 검출하도록 하여도 좋다.
또한, 이러한 유기 광전변환부 및 무기 광전변환부의 수나 그 비율도 한정되는 것이 아니고, 2 이상의 유기 광전변환부를 마련하여도 좋고, 유기 광전변환부만으로 복수색의 색신호를 얻을 수 있도록 하여도 좋다. 또한, 유기 광전변환부 및 무기 광전변환부를 종방향으로 적층시키는 구조로 한하지 않고, 기판면에 따라 병렬시켜도 좋다.
더욱 또한, 상기 제1∼제4의 실시의 형태에서는 이면 조사형의 촬상 소자의 구성을 예시하였지만, 본 개시 내용은 표면 조사형의 촬상 소자에도 적용 가능하다. 또한, 본 개시의 촬상 소자(광전변환 소자)에서는 상기 실시의 형태에서 설명한 각 구성 요소를 전부 구비하고 있을 필요는 없고, 또한 역으로 다른 층을 구비하고 있어도 좋다.
또한, 본 명세서 중에 기재된 효과는 어디까지나 예시이고 한정되는 것이 아니고, 또한, 다른 효과가 있어도 좋다.
또한, 본 개시는 이하와 같은 구성이라도 좋다.
(1) 복수의 화소가 배치된 화소 영역과,
상기 화소 영역의 주위에 마련된 주변 영역과,
상기 화소 영역부터 상기 주변 영역의 적어도 일부에 연속해서 마련된 유기 광전변환층과,
상기 화소 영역의 주연부로부터 상기 주변 영역에 걸쳐서 상기 유기 광전변환층상에 마련됨과 함께, 차광성을 갖는 도전층과,
상기 도전층상에 마련된 흑색층을 구비한 촬상 소자.
(2) 상기 유기 광전변환층과 상기 도전층과의 사이에는 응력 완충층이 마련되어 있는 상기 (1)에 기재된 촬상 소자.
(3) 상기 도전층과 상기 흑색층은 제1의 절연층을 통하여 적층되어 있는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 촬상 소자.
(4) 상기 제1의 절연층은 상기 화소 영역에서 상기 유기 광전변환층상에 마련되고, 상기 화소 영역부터 연재된 보호층인 상기 (3)에 기재된 촬상 소자.
(5) 상기 도전층은 사이에 제2의 절연층이 마련된 다층 구조를 갖는 상기 (1) 내지 (4) 중의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(6) 다층 구조를 갖는 상기 도전층은 서로 전기적으로 접속되어 있는 상기 (5)에 기재된 촬상 소자.
(7) 상기 도전층은 표면에 산화막은 형성되어 있는 상기 (1) 내지 (6) 중의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(8) 상기 화소 영역은 유효 화소 영역과, 상기 유효 화소 영역의 주연부에 마련된 광학 블랙 영역으로 이루어지는 상기 (1) 내지 (7) 중의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(9) 상기 화소 영역은 상기 유효 화소 영역과 상기 광학 블랙 영역과의 사이에 상기 광학 블랙 영역측이 높고, 상기 유효 화소 영역측이 낮은 단차를 가지며,
상기 단차의 측면은 상기 흑색층에 의해 덮여 있는 상기 (8)에 기재된 촬상 소자.
(10) 상기 화소 영역은 상기 유기 광전변환층과, 상기 유기 광전변환층 사이에 대향 배치된 한 쌍의 전극을 포함하여 구성된 광전변환부를 가지며,
상기 도전층은 상기 한 쌍의 전극의 일방과 전기적으로 접속되어 있는 상기 (1) 내지 (9) 중의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(11) 촬상 소자를 구비하고,
상기 촬상 소자는,
복수의 화소가 배치된 화소 영역과,
상기 화소 영역의 주위에 마련된 주변 영역과,
상기 화소 영역부터 상기 주변 영역의 적어도 일부에 연속해서 마련된 유기 광전변환층과,
상기 화소 영역의 주연부로부터 상기 주변 영역에 걸쳐서 상기 유기 광전변환층상에 마련됨과 함께, 차광성을 갖는 도전층과,
상기 도전층상에 마련된 흑색층을 갖는 촬상 장치.
본 출원은 일본 특허청에서 2017년 7월 5일에 출원된 일본 특허출원 번호 2017-132013호를 기초로서 우선권을 주장하는 것이고, 이 출원의 모든 내용을 참조에 의해 본 출원에 원용한다.
당업자라면, 설계상의 요건이나 다른 요인에 응하여 여러가지의 수정, 콤비네이션, 서브콤비네이션 및 변경을 상도할 수 있는데, 그것들은 첨부한 청구의 범위나 그 균등물의 범위에 포함되는 것으로 이해된다.

Claims (11)

  1. 복수의 화소를 포함하는 화소 영역과,
    상기 화소 영역 주위의 주변 영역과,
    상기 화소 영역으로부터 상기 주변 영역의 일부까지 연장하는 유기 광전변환층과,
    상기 화소 영역의 주연부로부터 상기 주변 영역까지 상기 유기 광전변환층 상에 있으며, 차광성을 갖는 도전층과,
    상기 도전층 상에 있는 흑색층과,
    그 일부가 상기 도전층과 상기 흑색층의 사이에 있는 제1 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유기 광전변환층과 상기 도전층의 사이에 있는 응력 완충층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 절연층은 보호층이고,
    상기 제1 절연층은 상기 화소 영역에서 상기 유기 광전변환층 상에 있고,
    상기 보호층은 상기 화소 영역으로부터 연장하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    제2 절연층을 더 포함하고,
    상기 도전층은 다층 구조를 갖고,
    상기 제2 절연층은 상기 다층 구조의 제1 층과 상기 다층 구조의 제2 층의 사이에 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 층 및 상기 제2 층은 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도전층의 표면 상에 산화막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화소 영역은,
    유효 화소 영역, 및
    상기 유효 화소 영역의 주연부에 있는 광학 블랙 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 화소 영역은 상기 유효 화소 영역과 상기 광학 블랙 영역의 사이의 단차를 가지고,
    상기 단차는 상기 광학 블랙 영역의 한 측(a side)에서 높고, 상기 유효 화소 영역의 한 측에서 낮고,
    상기 흑색층은 상기 단차의 측면(a side face)을 덮는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 화소 영역은 광전변환부를 포함하고,
    상기 광전변환부는 상기 유기 광전변환층과 한 쌍의 전극을 포함하고,
    상기 한 쌍의 전극 중 제1 전극은 상기 한 쌍의 전극 사이에 상기 유기 광전변환층을 두고 상기 한 쌍의 전극 중 제2 전극과 대향하고,
    상기 도전층은 상기 한 쌍의 전극의 일방과 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
KR1020197034242A 2017-07-05 2018-06-12 촬상 소자 및 촬상 장치 KR102554502B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-132013 2017-07-05
JP2017132013A JP2019016667A (ja) 2017-07-05 2017-07-05 撮像素子および撮像装置
PCT/JP2018/022327 WO2019009024A1 (ja) 2017-07-05 2018-06-12 撮像素子および撮像装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200019123A KR20200019123A (ko) 2020-02-21
KR102554502B1 true KR102554502B1 (ko) 2023-07-12

Family

ID=64950861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197034242A KR102554502B1 (ko) 2017-07-05 2018-06-12 촬상 소자 및 촬상 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10910440B2 (ko)
JP (1) JP2019016667A (ko)
KR (1) KR102554502B1 (ko)
CN (1) CN110809821A (ko)
DE (1) DE112018003461T5 (ko)
WO (1) WO2019009024A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020166309A1 (ja) * 2019-02-15 2020-08-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および撮像装置
CN114514610A (zh) * 2019-10-28 2022-05-17 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
KR20210110912A (ko) * 2020-03-02 2021-09-10 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP2021166259A (ja) * 2020-04-07 2021-10-14 キヤノン株式会社 光電変換装置および機器
CN117157763A (zh) * 2021-04-20 2023-12-01 索尼半导体解决方案公司 光检测装置、光检测系统、电子设备和移动体
WO2023106026A1 (ja) * 2021-12-08 2023-06-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
WO2023234095A1 (ja) * 2022-06-01 2023-12-07 富士フイルム株式会社 光検出素子、イメージセンサおよび光検出素子の製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2956092B2 (ja) * 1989-11-06 1999-10-04 日本電気株式会社 固体撮像素子およびその製造方法
JP2011198855A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Fujifilm Corp 光電変換膜積層型固体撮像素子及び撮像装置
WO2013111419A1 (ja) * 2012-01-26 2013-08-01 シャープ株式会社 固体撮像装置
WO2014007132A1 (ja) * 2012-07-05 2014-01-09 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器
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
JP2016051746A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 ソニー株式会社 固体撮像装置、および電子装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09232552A (ja) * 1996-02-27 1997-09-05 Sony Corp 固体撮像素子
JP5244287B2 (ja) 2004-03-19 2013-07-24 富士フイルム株式会社 撮像素子、及び撮像素子に電場を印加する方法
CN100472791C (zh) * 2005-06-17 2009-03-25 凸版印刷株式会社 摄像元件
CN100578801C (zh) * 2006-09-20 2010-01-06 富士胶片株式会社 背面照明成像器件及其制造方法
JP5509846B2 (ja) 2009-12-28 2014-06-04 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP5736755B2 (ja) 2010-12-09 2015-06-17 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP5360102B2 (ja) 2011-03-22 2013-12-04 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2956092B2 (ja) * 1989-11-06 1999-10-04 日本電気株式会社 固体撮像素子およびその製造方法
JP2011198855A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Fujifilm Corp 光電変換膜積層型固体撮像素子及び撮像装置
WO2013111419A1 (ja) * 2012-01-26 2013-08-01 シャープ株式会社 固体撮像装置
WO2014007132A1 (ja) * 2012-07-05 2014-01-09 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器
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
JP2016051746A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 ソニー株式会社 固体撮像装置、および電子装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10910440B2 (en) 2021-02-02
DE112018003461T5 (de) 2020-03-19
KR20200019123A (ko) 2020-02-21
JP2019016667A (ja) 2019-01-31
WO2019009024A1 (ja) 2019-01-10
CN110809821A (zh) 2020-02-18
US20200119099A1 (en) 2020-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102554502B1 (ko) 촬상 소자 및 촬상 장치
US20220246683A1 (en) Solid-state imaging element and solid-state imaging apparatus
US11302728B2 (en) Solid-state imaging element and solid-state imaging apparatus
KR102504887B1 (ko) 촬상 소자, 촬상 소자의 제조 방법 및 전자 기기
US11101305B2 (en) Imaging element and electronic device
US11798968B2 (en) Image pickup device and electronic apparatus
KR102413726B1 (ko) 수광 소자, 수광 소자의 제조 방법, 촬상 장치 및 전자 기기
US11587968B2 (en) Solid-state imaging device and electronic apparatus
US11646341B2 (en) Light-receiving device, method of manufacturing light-receiving device, and electronic apparatus
KR102400664B1 (ko) 수광 소자, 수광 소자의 제조 방법, 촬상 소자 및 전자 기기
US11456323B2 (en) Imaging unit
US12002826B2 (en) Solid-state imaging element and solid-state imaging apparatus
US20240031703A1 (en) Light detection apparatus, light detection system, electronic equipment, and mobile body
WO2022224567A1 (ja) 光検出装置、光検出システム、電子機器および移動体

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right