TW202143469A - 攝像元件及攝像裝置 - Google Patents
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Abstract
本揭示之一實施形態之攝像元件具備：第1電極及第2電極，其等排列配置；第3電極，其與第1電極及第2電極對向配置；光電轉換層，其設置於第1電極及第2電極與第3電極之間；及半導體層，其設置於第1電極及第2電極與光電轉換層之間，自光電轉換層側起依序積層有第1層及第2層，該第2層具有較第1層之傳導帶最下端之能階更淺的傳導帶最下端之能階。
Description
本揭示係關於一種例如使用有機材料之攝像元件及具備其之攝像裝置。
例如，專利文獻1中，揭示有一種攝像元件，其於積層第1電極、光電轉換層及第2電極而成之光電轉換部中，藉由於第1電極與光電轉換層間，設置包含銦-鎵-鋅複合氧化物(IGZO)之複合氧化物層而謀求改善光應答性。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2019/035252號
然而，攝像裝置中謀求降低雜訊。
期望提供一種可降低雜訊之攝像元件及攝像裝置。
本揭示之一實施形態之攝像元件具備：第1電極及第2電極，其等排列配置；第3電極，其與第1電極及第2電極對向配置；光電轉換層，其設置於第1電極及第2電極與第3電極之間；及半導體層，其設置於第1電極及第2電極與光電轉換層之間，自光電轉換層側起依序積層有第1層及第2層，該第2層具有較第1層之傳導帶最下端之能階更淺的傳導帶最下端之能階。
本揭示之一實施形態之攝像裝置係於複數個像素之每一者，具備1個或複數個上述本揭示之一實施形態之攝像元件者。
本揭示之一實施形態之攝像元件及一實施形態之攝像裝置中，於排列配置之第1電極及第2電極與光電轉換層之間設置半導體層，該半導體層積層有：第1層，其設置於光電轉換層側；及第2層，其設置於第1電極及第2電極側，且具有較第1層之傳導帶最下端之能階更淺的傳導帶最下端之能階。藉此，改善向第2電極之電荷輸送特性。
以下，針對本揭示之一實施形態，參照圖式詳細地進行說明。以下之說明為本揭示之一具體例，本揭示並非限定於以下之態樣者。又，本揭示之各圖所示之各構成要件之配置或尺寸、尺寸比等，並非限定於該等者。另，說明之順序如下所述。
1.實施形態(於下部電極與光電轉換層間，具有半導體層之攝像元件之例，該半導體層包含具有特定傳送帶最下端能階(Ec)之2層)
1-1.攝像元件之構成
1-2.攝像元件之製造方法
1-3.攝像元件之信號取得動作
1-4.作用、效果
2.變化例
2-1.變化例1(於半導體層與光電轉換層間進而設有保護層之例)
2-2.變化例2(於下部電極與光電轉換層間設有具有3層構造之半導體層之例)
2-3.變化例3(於與讀出電極之連接部設有高載子區域之例)
2-4.變化例4(讀出電極與第1半導體層之連接部分之另一例)
2-5.變化例5(讀出電極與第1半導體層之連接部分之另一例)
2-6.變化例6(進而設有傳輸電極作為下部電極之例)
2-7.變化例7(積層有第1半導體層或第2半導體層之例)
2-8.變化例8(於讀出電極之上方設有金屬膜之例)
2-9.變化例9(將第2半導體層設為結晶層與非結晶層之積層膜之例)
2-10.變化例10(將讀出電極上之第2半導體層薄膜化之例)
2-11.變化例11(將第1半導體層之端面形成於較有機光電轉換部之端面內側之例)
2-12.變化例12(使用彩色濾光片進行分光之攝像元件之一例)
2-13.變化例13(使用彩色濾光片進行分光之攝像元件之另一例)
2-14.變化例14(積層有複數個有機光電轉換部之攝像元件之一例)
2-15.變化例15(積層有複數個有機光電轉換部之攝像元件之另一例)
2-16.變化例16(積層有複數個有機光電轉換部之攝像元件之另一例)
3.適用例
4.應用例
＜1.實施形態＞
圖1顯示本揭示之一實施形態之攝像元件(攝像元件10)之剖面構成。圖2模式性顯示圖1所示之攝像元件10之平面構成之一例，圖1顯示圖2所示之I-I線之剖面。圖3將圖1所示之攝像元件10之主要部分(有機光電轉換部20)之剖面構成之一例放大而模式性顯示。攝像元件10例如係構成數位靜態相機、視訊相機等電子機器所使用之CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互補金屬氧化物半導體)影像感測器等之攝像裝置(例如攝像裝置1，參照圖53)之像素部1A中陣列狀重複配置之1個像素(單位像素P)者。像素部1A中，如圖2所示，例如以包含2列×2行配置之4個單位像素P之像素單元1a為重複單位，以包含列方向與行方向之陣列狀重複配置。
本實施形態之攝像元件10在設置於半導體基板30上之有機光電轉換部20中，於包含讀出電極21A及蓄積電極21B之下部電極21與光電轉換層24間，設有具有積層構造之半導體層23。半導體層23例如包含第1半導體層23A及第2半導體層23B，第1半導體層23A設置於下部電極21側，且具有較第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階(Ec2)淺的傳導帶最下端之能階(Ec1)。該讀出電極21A相當於本揭示之「第2電極」之一具體例，蓄積電極21B相當於本揭示之「第1電極」之一具體例。又，第1半導體層23A相當於本揭示之「第2層」之一具體例，第2半導體層23B相當於本揭示之「第1層」之一具體例。
(1-1.攝像元件之構成)
攝像元件10係例如將1個有機光電轉換部20與2個無機光電轉換部32B、32R於縱向加以積層之所謂縱向分光型。有機光電轉換部20設置於半導體基板30之背面(第1面30A)側。無機光電轉換部32B、32R嵌入至半導體基板30內而形成，於半導體基板30之厚度方向積層。
有機光電轉換部20與無機光電轉換部32B、32R選擇性檢測互不相同之波長域之光並進行光電轉換。例如，有機光電轉換部20中，取得綠(G)色信號。無機光電轉換部32B、32R中，根據吸收係數不同，分別取得藍(B)及紅(R)色信號。藉此，攝像元件10中，可不使用彩色濾光片，而於一個像素中取得複數種顏色信號。
另，本實施形態中，針對讀出藉由光電轉換產生之電子與電洞對(激子)中之電子作為信號電荷之情形(將n型半導體區域設為光電轉換層之情形)進行說明。又，圖中，標註於「p」「n」之「+(正)」表示p型或n型之雜質濃度較高。
於半導體基板30之正面(第2面30B)，設有例如浮動擴散區(浮動擴散層)FD1(半導體基板30內之區域36B)、FD2(半導體基板30內之區域37C)、FD3(半導體基板30內之區域38C)、傳輸電晶體Tr2、Tr3、放大器電晶體(調變元件)AMP、重設電晶體RST、及選擇電晶體SEL。於半導體基板30之第2面30B，進而介隔閘極絕緣層33設有多層配線層40。多層配線部40具有例如於絕緣層44內積層有配線層41、42、43之構成。於半導體基板30之周邊部，即像素部1A之周圍，設有包含邏輯電路等之周邊電路部130(參照圖53)。
另，圖式中，將半導體基板30之第1面30A側顯示為光入射側S1，將第2面30B側顯示為配線層側S2。
有機光電轉換部20在對向配置之下部電極21與上部電極25間，自下部電極21側依序積層有半導體層23、及使用有機材料形成之光電轉換層24。半導體層23如上所述，自下部電極21側依序積層有第1半導體層23A及第2半導體層23B，第1半導體層23A具有較第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階(Ec2)淺的傳導帶最下端之能階(Ec1)。光電轉換層24包含p型半導體及n型半導體而構成，於層內具有異質接合構造。異質接合構造係藉由p型半導體層及n型半導體層混合而形成之p/n接合面。
有機光電轉換部20進而於下部電極21與半導體層23間具有絕緣層22。絕緣層22例如遍及像素部1A之全面設置，且於構成下部電極21之讀出電極21A上具有開口22H。讀出電極21A經由該開口22H與半導體層23電性連接。具體而言，第1半導體層23A自絕緣層22上遍及開口22H之側面而形成，於開口22H之底面，讀出電極21A與第2半導體層23B直接連接。換言之，第1半導體層23A例如於開口22H內，具有使讀出電極21A露出之開口23AH，第2半導體層23B經由該等開口22H、23AH，與讀出電極21A直接連接。該開口22H相當於本揭示之「第1開口」之一具體例，開口23AH相當於本揭示之「第2開口」之一具體例。
另，圖1中，顯示半導體層23、光電轉換層24及上部電極25按照每一攝像元件10分離形成之例，但半導體層23、光電轉換層24及上部電極25例如亦可作為複數個攝像元件10中共通之連續層設置。
於半導體基板30之第1面30A與下部電極21間，積層有例如絕緣層26與層間絕緣層27。絕緣層26自半導體基板30側依序積層有具有固定電荷之層(固定電荷層)26A、及具有絕緣性之介電層26B。
無機光電轉換部32B、32R可利用包含矽基板之半導體基板30中根據光之入射深度而吸收之光之波長不同，於縱向將光進行分光，分別於半導體基板30之特定區域具有pn接合。
於半導體基板30之第1面30A與第2面30B間，設有貫通電極34。貫通電極34與讀出電極21A電性連接，有機光電轉換部20經由貫通電極34，連接於放大器電晶體AMP之閘極Gamp、與兼作浮動擴散區FD1之重設電晶體RST(重設電晶體Tr1rst)之一源極/汲極區域36B。藉此，攝像元件10中，可將設置於半導體基板30之第1面30A側之有機光電轉換部20中產生之電荷(此處為電子)經由貫通電極34，良好地傳輸至半導體基板30之第2面30B側，提高特性。
貫通電極34之下端連接於配線層41內之配線(連接部41A)，連接部41A與放大器電晶體AMP之閘極Gamp經由下部第1接點45連接。連接部41A與浮動擴散區FD1(區域36B)例如經由下部第2接點46連接。貫通電極34之上端例如經由焊墊部39A及上部第1接點39C連接於讀出電極21A。
於有機光電轉換部20之上方設有保護層51。於保護層51內，例如設有於像素部1A周圍，將上部電極25與周邊電路部130電性連接之配線52或遮光膜53。於保護層51之上方，進而配設有平坦化層(未圖示)或晶載透鏡54等光學構件。
本實施形態之攝像元件10中，自光入射側S1入射至有機光電轉換部20之光由光電轉換層24吸收。藉此產生之激子於構成光電轉換層24之電子供體與電子受體之界面移動，進行激子分離，即離解成電子與電洞。此處產生之電荷(電子及電洞)藉由載子之濃度差之擴散，或陽極(例如上部電極25)與陰極(例如下部電極21)之功函數之差之內部電場，被運送至各不相同之電極，並作為光電流被檢測出。又，電子及電洞之輸送方向亦可藉由對下部電極21與上部電極25間施加電位而控制。
以下，針對各部之構成或材料等詳細地進行說明。
有機光電轉換部20係吸收與選擇性波長域(例如450 nm以上650 nm以下)之一部分或全部波長域對應之例如綠色光，產生激子之有機光電轉換元件。
下部電極21例如由排列配置於層間絕緣層27上之讀出電極21A與蓄積電極21B構成。讀出電極21A係用以將於光電轉換層24內產生之電荷傳輸至浮動擴散區FD1者，例如於包含以2列×2行配置之4個像素之每一像素單元1a各設置1個。讀出電極21A例如經由上部第1接點39C、焊墊部39A、貫通電極34、連接部41A及下部第2接點46，連接於浮動擴散區FD1。蓄積電極21B係用以將光電轉換層24內產生之電荷中之例如電子作為信號電荷蓄積於半導體層23內者，分別設置於每一像素。蓄積電極21B於每一單位像素P，與形成於半導體基板30內之無機光電轉換部32B、32R之受光面正對，並設置於覆蓋該等受光面之區域。蓄積電極21B較佳為大於讀出電極21A，藉此可蓄積更多電荷。
下部電極21由具有光透過性之導電膜構成，例如由ITO(銦錫氧化物)構成。作為下部電極21之構成材料，除ITO外，亦可使用添加有摻雜物之氧化錫(SnO2
)系材料、或於鋅氧化物(ZnO)添加摻雜物而成之氧化鋅系材料。作為氧化鋅系材料，列舉例如添加鋁(Al)作為摻雜物之鋁鋅氧化物(AZO)、添加鎵(Ga)之鎵鋅氧化物(GZO)、添加銦(In)之銦鋅氧化物(IZO)。又，除此之外，亦可使用IGZO、ITZO、CuI、InSbO4
、ZnMgO、CuInO2
、MgIn2
O4
、CdO、ZnSnO3
等。
絕緣層22係用以將蓄積電極21B與半導體層23電性分離者。絕緣層22以覆蓋下部電極21之方式，例如設置於層間絕緣層27上。絕緣層22於下部電極21中之讀出電極21A上設有開口22H，經由該開口22H，將讀出電極21A與半導體層23電性連接。絕緣層22例如由包含氧化矽(SiOx
)、氮化矽(SiNx
)及氮氧化矽(SiON)等中之1種的單層膜或包含2種以上之積層膜構成。絕緣層22之厚度例如為20 nm～500 nm。
半導體層23係用以蓄積光電轉換層24中產生之電荷者。半導體層23如上所述，設置於下部電極21與光電轉換層24間，具有自下部電極21側依序積層有第1半導體層23A與第2半導體層23B之積層構造。具體而言，第1半導體層23A設置於將下部電極21與半導體層23電性分離之絕緣層22上，具有覆蓋設置於讀出電極21A上之開口22H之側面，於開口22H內使讀出電極21A露出之開口23AH。第2半導體層23B設置於第1半導體層23A與光電轉換層24間，經由開口22H、23AH與讀出電極21A直接電性連接。第1半導體層23A與第2半導體層23B各自具有特定能階。
圖4A顯示積層於蓄積電極21B之上方之絕緣層22、第1半導體層23A、第2半導體層23B及光電轉換層24之能階。圖4B顯示在設置於讀出電極21A上之開口22H、23AH內積層之絕緣層22、第2半導體層23B及光電轉換層24之能階。第1半導體層23A較佳為具有較第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階(Ec2)淺的傳導帶最下端之能階(Ec1)(將遠離真空能級之方向定義為能量較小(負值之絕對值較大)之情形時，Ec1＞Ec2)。又，光電轉換層24較佳為具有較第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階(Ec2)淺的傳導帶最下端之能階(Ec0)(將遠離真空能級之方向定義為能量較小(負值之絕對值較大)之情形時，Ec0＞Ec2)。尤其，雖Ec1淺於Ec2較為有效，但期望第1半導體層23A與第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階差(Ec2-Ec1)之絕對值大於0.2 eV，進而佳為大於0.4 eV。
藉此，由光電轉換層24產生之電荷(電子)依照能量梯度被輸送至蓄積電極21B側，但由於第1半導體層23A之傳導帶最下端之能階較第2半導體層23B高(淺)，故自光電轉換層24輸送之電子蓄積於第1半導體層23A上。其後蓄積於蓄積電極21B上方之電子之細節於下文敘述，但藉由控制蓄積電極21B之電位，產生電位梯度，而傳輸至讀出電極21A。此時，由於讀出電極21A上之第1半導體層23A已被去除，故讀出電極21A中，無電子勢壘而將電子傳輸至浮動擴散區FD1。
半導體層23(第1半導體層23A及第2半導體層23B)例如可使用以下材料形成。本實施形態中，使用由光電轉換層24產生之電荷中之電子作為信號電荷。因此，半導體層23可使用n型氧化物半導體材料形成。具體而言，列舉IGZO(In-Ga-Zn-O系氧化物半導體)、ITZO(In-Sn-Zn-O系氧化物半導體)、ZTO(Zn-Sn-O系氧化物半導體)、IGZTO(In-Ga-Zn-Sn-O系氧化物半導體)、GTO(Ga-Sn-O系氧化物半導體)或IGO(In-Ga-O系氧化物半導體)等。此外，亦可使用於上述氧化物半導體添加有鋁(Al)、鎵(Ga)或銦(In)等作為摻雜物之AlZnO、GaZnO、InZnO等、或包含CuI、InSbO4
、ZnMgO、CuInO2
、MgIn2
O4
、CdO等之材料。
較佳為第1半導體層23A及第2半導體層23B使用至少1種上述氧化物半導體材料，其中較佳使用IGZO。第1半導體層23A及第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階(Ec)可藉由例如鎵(Ga)及鋅(Zn)之一者或兩者之含量而控制。例如，藉由將第1半導體層23A之Ga含量設為第2半導體層23B之Ga含量以上，可使第1半導體層23A之傳導帶最下端之能階(Ec1)淺於第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階(Ec2)。又，藉由將第1半導體層23A之Zn含量設為第2半導體層23B之Zn含量以上，可使第1半導體層23A之傳導帶最下端之能階(Ec1)淺於第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階(Ec2)。又，即使將第1半導體層23A之Si含量設為第2半導體層23B之Si含量以上，亦可獲得相同特性。
第1半導體層23A及第2半導體層23B例如皆具有結晶性或非晶性。或者，亦可為第1半導體層23A及第2半導體層23B之一者具有結晶性，另一者具有非晶性。又，第1半導體層23A及第2半導體層23B皆具有結晶性之情形時，第1半導體層23A亦可為非晶層與結晶層之積層構造。具體而言，第1半導體層23A之一部分(使半導體層23A成膜時之膜厚數nm之初始層)亦可成為非晶層。將第1半導體層23A及第2半導體層23B皆設為結晶層而形成之情形時，由於第1半導體層23A發揮作為第2半導體層23B之晶種之作用，故可形成良好膜質之第2半導體層23B，可降低第1半導體層23A與第2半導體層23B之界面之缺陷能級。將第1半導體層23A設為結晶層，將第2半導體層23B設為非晶層之情形時，與直接形成於絕緣層22上之情形相比，因層中之雜質減少，故可降低起因於雜質之缺陷能級。又，由於起因於雜質之結晶成長之阻礙亦減少，故可提高結晶性。將第1半導體層23A設為非晶層，將第2半導體層23B設為結晶層之情形、及將第1半導體層23A及第2半導體層23B皆設為非晶層之情形時，由於矽雜質減少，故可降低缺陷能級。
第1半導體層23A之厚度未特別指定，例如較佳為1 nm以上50 nm以下。這是因為在厚度例如未達1 nm之薄膜域中，因穿隧效應，電子穿過第1半導體層23A之故。這是因為在厚度例如厚於50 nm之情形時，電容增加，飽和電荷量降低之故。第2半導體層23B之厚度較佳為例如5 nm以上。這是因為在厚度例如未達5 nm之薄膜域中，傳輸時電子向光電轉換膜逆流之擔憂增加之故。第2半導體層23B之厚度上限無特別限定，例如當為200 nm時，可充分獲得穩定之特性。藉由將上述構成之半導體層23設置於絕緣層22與光電轉換層24間，可避免包含不同材料之絕緣層22與半導體層23之界面處之電荷陷阱，進行電荷蓄積及傳輸。
光電轉換層24係將光能轉換成電能者。光電轉換層24例如構成為包含2種以上分別作為p型半導體或n型半導體發揮功能之有機材料(p型半導體材料或n型半導體材料)。光電轉換層24於層內具有p型半導體材料與n型半導體材料之接合面(p/n接合面)。p型半導體係相對作為電子供體(donor)發揮功能者，n型半導體係相對作為電子受體(acceptor)發揮功能者。光電轉換層24係提供將吸收光時產生之激子分離成電子與電洞之場所者，具體而言，於電子供體與電子受體之界面(p/n接合面)處，將激子分離成電子與電洞。
光電轉換層24亦可構成為除p型半導體材料及n型半導體材料外，還包含將特定波長域之光進行光電轉換，另一方面，使其它波長域之光透過之有機材料，所謂色素材料。使用p型半導體材料、n型半導體材料及色素材料之3種有機材料形成光電轉換層24之情形時，p型半導體材料及n型半導體材料較佳為於可見區域(例如450 nm～800 nm)具有光透過性之材料。光電轉換層24之厚度例如為50 nm～500 nm。
作為構成光電轉換層24之有機材料，例如列舉喹吖啶酮衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、四并苯衍生物、芘衍生物、苝衍生物及熒蒽衍生物。光電轉換層24組合2種以上上述有機材料而構成。上述有機材料藉由其等之組合而作為p型半導體或n型半導體發揮功能。
另，構成光電轉換層24之有機材料未特別限定。除上述有機材料以外，可使用例如伸苯基伸乙烯、茀、咔唑、吲哚、芘、吡咯、甲基吡啶、噻吩、乙炔及聯乙炔等之聚合物或其之衍生物。或者，可使用金屬錯合物色素、花青系色素、部花青系色素、苯基氧雜蒽系色素、三苯甲烷系色素、若丹青(rhoda-cyanine)系色素、氧雜蒽系色素、大環狀氮雜輪烯系色素、薁系色素、萘醌系色素、蒽醌系色素、芘等縮合多環芳香族、芳香環或雜環化合物縮合而成之鏈狀化合物、具有方酸鎓基及克酮酸次甲基作為鍵結鏈之喹啉、苯并噻唑、苯并惡唑等2個含氮雜環、或由方酸鎓基及克酮酸次甲基鍵結之類似花青系之色素等。另，作為金屬錯合物色素，列舉二硫醇金屬錯合物系色素、金屬酞菁色素、金屬卟啉色素或釕錯合物色素。其中，釕錯合物色素尤佳，但不限定於上述。
上部電極25由與上部電極25同樣具有光透過性之導電膜構成，例如由ITO(銦錫氧化物)構成。作為上部電極25之構成材料，除ITO外，亦可使用添加有摻雜物之氧化錫(SnO2
)系材料、或於鋅氧化物(ZnO)添加摻雜物而成之氧化鋅系材料。作為氧化鋅系材料，列舉例如添加鋁(Al)作為摻雜物之鋁鋅氧化物(AZO)、添加鎵(Ga)之鎵鋅氧化物(GZO)、添加銦(In)之銦鋅氧化物(IZO)。又，除此之外，亦可使用IGZO、ITZO、CuI、InSbO4
、ZnMgO、CuInO2
、MgIn2
O4
、CdO、ZnSnO3
等。上部電極25可按照每一像素分離，亦可作為各像素共通之電極而形成。上部電極25之厚度例如為10 nm～200 nm。
另，有機光電轉換部20亦可於光電轉換層24與下部電極21間(例如，半導體層23與光電轉換層24間)、及光電轉換層24與上部電極25間設置其它層。例如，有機光電轉換部20亦可自下部電極21側依序積層半導體層23、兼作電子阻擋膜之緩衝層、光電轉換層24、兼作電洞阻擋膜之緩衝層及功函數調整層等。又，光電轉換層24例如亦可設為積層有p型阻擋層、包含p型半導體及n型半導體之層(i層)及n型阻擋層之pin體異質接面構造。
絕緣層26係用以覆蓋半導體基板30之第1面30A，降低與半導體基板30之界面態，且抑制產生來自與半導體基板30之界面之暗電流者。又，絕緣層26自半導體基板30之第1面30A遍及形成貫通半導體基板30之貫通電極34之開口34H(參照圖8)之側面延伸。絕緣層26例如具有固定電荷層26A與介電層26B之積層構造。
固定電荷層26A可為具有正的固定電荷之膜，亦可為具有負的固定電荷之膜。作為固定電荷層26A之構成材料，較佳使用能帶隙較半導體基板30寬之半導體材料或導電材料形成。藉此，可抑制在半導體基板30之界面處產生暗電流。作為固定電荷層26A之構成材料，列舉例如氧化鉿(HfOx
)、氧化鋁(AlOx
)、氧化鋯(ZrOx
)、氧化鉭(TaOx
)、氧化鈦(TiOx
)、氧化鑭(LaOx
)、氧化鐠(PrOx
)、氧化鈰(CeOx
)、氧化釹(NdOx
)、氧化鉕(PmOx
)、氧化釤(SmOx
)、氧化銪(EuOx
)、氧化釓(GdOx
)、氧化鋱(TbOx
)、氧化鏑(DyOx
)、氧化鈥(HoOx
)、氧化銩(TmOx
)、氧化鐿(YbOx
)、氧化鎦(LuOx
)、氧化釔(YOx
)、氮化鉿(HfNx
)、氮化鋁(AlNx
)、氮氧化鉿(HfOx
Ny
)及氮氧化鋁(AlOx
Ny
)等。
介電層26B係用以防止因半導體基板30與層間絕緣層27間之折射率差而產生之光之反射者。作為介電層26B之構成材料，較佳為具有半導體基板30之折射率與層間絕緣層27之折射率之間之折射率的材料。作為介電層26B之構成材料，列舉例如氧化矽、TEOS(tetraethoxysilane，四乙氧基矽烷)、氮化矽及氮氧化矽(SiON)等。
層間絕緣層27例如由包含氧化矽、氮化矽及氮氧化矽等中之1種的單層膜、或包含該等中之2種以上之積層膜構成。
圖1中雖未顯示，但於層間絕緣層27上，與下部電極21一起設有屏蔽電極28。屏蔽電極28係用以防止相鄰之像素單元1a間之電容耦合者，例如設置於包含以2列×2行配置之4個像素之像素單元1a之周圍，被施加固定電位。屏蔽電極28進而於像素單元1a內，於在列方向(Z軸方向)及行方向(X軸方向)上相鄰之像素間延伸。
半導體基板30例如由n型矽(Si)基板構成，於特定區域具有p井31。
無機光電轉換部32B、32R分別由在半導體基板30之特定區域具有pn接合之光電二極體(PD)構成，可利用Si基板中根據光之入射深度，吸收之光的波長不同，而於縱向將光進行分光。無機光電轉換部32B例如係選擇性檢測藍色光，蓄積與藍色對應之信號電荷者，且設置為可將藍色光有效地進行光電轉換之深度。無機光電轉換部32R例如係選擇性檢測紅色光，蓄積與紅色對應之信號電荷者，且設置為可將紅色光有效地進行光電轉換之深度。另，藍(B)係例如與450 nm～495 nm波長域對應之顏色，紅(R)係例如與620 nm～750 nm波長域對應之顏色。無機光電轉換部32B、32R只要可分別檢測各波長域中之一部分或全部波長域之光即可。
無機光電轉換部32B構成為例如包含成為電洞蓄積層之p+區域、及成為電子蓄積層之n區域。無機光電轉換部32R例如具有成為電洞蓄積層之p+區域、及成為電子蓄積層之n區域(具有p-n-p之積層構造)。無機光電轉換部32B之n區域連接於縱型傳輸電晶體Tr2。無機光電轉換部32B之p+區域沿傳輸電晶體Tr2彎曲，連接於無機光電轉換部32R之p+區域。
閘極絕緣層33例如由包含氧化矽、氮化矽及氮氧化矽等中之1種以上之單層膜、或包含該等中之2種以上之積層膜構成。
貫通電極34設置於半導體基板30之第1面30A與第2面30B間，具有作為有機光電轉換部20與放大器電晶體AMP之閘極Gamp及浮動擴散區FD1之連接器之功能，且為有機光電轉換部20中產生之電荷之傳送路徑。於浮動擴散區FD1(重設電晶體RST之一源極/汲極區域36B)附近，配置有重設電晶體RST之重設閘極Grst。藉此，可由重設電晶體RST重設蓄積於浮動擴散區FD1之電荷。
焊墊部39A、39B、上部第1接點39C、上部第2接點39D、下部第1接點45、下部第2接點46及配線52可使用例如摻雜有PDAS(Phosphorus Doped Amorphous Silicon：摻磷非晶矽)等之矽材料、或鋁(Al)、鎢(W)、鈦(Ti)、鈷(Co)、鉿(Hf)及鉭(Ta)等金屬材料形成。
保護層51及晶載透鏡54由具有光透過性之材料構成，例如由包含氧化矽、氮化矽及氮氧化矽等中之任一者之單層膜、或包含該等中之2種以上之積層膜構成。該保護層51之厚度例如為100 nm～30000 nm。
遮光膜53例如如下設置：與配線52一起於保護層51內，至少不覆蓋蓄積電極21B，而覆蓋與半導體層23直接相接之讀出電極21A之區域。遮光膜53可使用例如鎢(W)、鋁(Al)及Al與銅(Cu)之合金等形成。
圖5係圖1所示之攝像元件10之等效電路圖。圖6係模式性顯示構成圖1所示之攝像元件10之下部電極21及控制部之電晶體之配置。
重設電晶體RST(重設電晶體TR1rst)係用以重設自有機光電轉換部20傳輸至浮動擴散區FD1之電荷者，例如由MOS電晶體構成。具體而言，重設電晶體TR1rst由重設閘極Grst、通道形成區域36A、源極/汲極區域36B、36C構成。重設閘極Grst連接於重設線RST1，重設電晶體TR1rst之一源極/汲極區域36B兼作浮動擴散區FD1。構成重設電晶體TR1rst之另一源極/汲極區域36C連接於電源線VDD。
放大器電晶體AMP(放大器電晶體TR1amp)係將由有機光電轉換部20產生之電荷量調變成電壓之調變元件，例如由MOS電晶體構成。具體而言，放大器電晶體AMP由閘極Gamp、通道形成區域35A、源極/汲極區域35B、35C構成。閘極Gamp經由下部第1接點45、連接部41A、下部第2接點46及貫通電極34等，連接於讀出電極21A及重設電晶體TR1rst之一源極/汲極區域36B(浮動擴散區FD1)。又，一源極/汲極區域35B與構成重設電晶體TR1rst之另一源極/汲極區域36C共用區域，連接於電源線VDD。
選擇電晶體SEL(選擇電晶體TR1sel)由閘極Gsel、通道形成區域34A、源極/汲極區域34B、34C構成。閘極Gsel連接於選擇線SEL1。一源極/汲極區域34B與構成放大器電晶體AMP之另一源極/汲極區域35C共用區域，另一源極/汲極區域34C連接於信號線(資料輸出線)VSL1。
傳輸電晶體TR2(傳輸電晶體TR2trs)係用以將無機光電轉換部32B中產生並予以蓄積之與藍色對應之信號電荷傳輸至浮動擴散區FD2者。由於無機光電轉換部32B形成於距半導體基板30之第2面30B較深之位置，故較佳為無機光電轉換部32B之傳輸電晶體TR2trs由縱型電晶體構成。傳輸電晶體TR2trs連接於傳輸閘極線TG2。於傳輸電晶體TR2trs之閘極Gtrs2附近之區域37C，設有浮動擴散區FD2。蓄積於無機光電轉換部32B之電荷經由沿閘極Gtrs2形成之傳輸通道讀出至浮動擴散區FD2。
傳輸電晶體TR3(傳輸電晶體TR3trs)係用以將無機光電轉換部32R中產生並予以蓄積之與紅色對應之信號電荷傳輸至浮動擴散區FD3者，例如由MOS電晶體構成。傳輸電晶體TR3trs連接於傳輸閘極線TG3。於傳輸電晶體TR3trs之閘極Gtrs3附近之區域38C，設有浮動擴散區FD3。蓄積於無機光電轉換部32R之電荷經由沿閘極Gtrs3形成之傳輸通道讀出至浮動擴散區FD3。
於半導體基板30之第2面30B側，進而設有構成無機光電轉換部32B之控制部之重設電晶體TR2rst、放大器電晶體TR2amp、及選擇電晶體TR2sel。再者，設有構成無機光電轉換部32R之控制部之重設電晶體TR3rst、放大器電晶體TR3amp及選擇電晶體TR3sel。
重設電晶體TR2rst由閘極、通道形成區域及源極/汲極區域構成。重設電晶體TR2rst之閘極連接於重設線RST2，重設電晶體TR2rst之一源極/汲極區域連接於電源線VDD。重設電晶體TR2rst之另一源極/汲極區域兼作浮動擴散區FD2。
放大器電晶體TR2amp由閘極、通道形成區域及源極/汲極區域構成。閘極連接於重設電晶體TR2rst之另一源極/汲極區域(浮動擴散區FD2)。構成放大器電晶體TR2amp之一源極/汲極區域與構成重設電晶體TR2rst之一源極/汲極區域共用區域，連接於電源線VDD。
選擇電晶體TR2sel由閘極、通道形成區域及源極/汲極區域構成。閘極連接於選擇線SEL2。構成選擇電晶體TR2sel之一源極/汲極區域與構成放大器電晶體TR2amp之另一源極/汲極區域共用區域。構成選擇電晶體TR2sel之另一源極/汲極區域連接於信號線(資料輸出線)VSL2。
重設電晶體TR3rst由閘極、通道形成區域及源極/汲極區域構成。重設電晶體TR3rst之閘極連接於重設線RST3，構成重設電晶體TR3rst之一源極/汲極區域連接於電源線VDD。構成重設電晶體TR3rst之另一源極/汲極區域兼作浮動擴散區FD3。
放大器電晶體TR3amp由閘極、通道形成區域及源極/汲極區域構成。閘極連接於構成重設電晶體TR3rst之另一源極/汲極區域(浮動擴散區FD3)。構成放大器電晶體TR3amp之一源極/汲極區域與構成重設電晶體TR3rst之一源極/汲極區域共用區域，連接於電源線VDD。
選擇電晶體TR3sel由閘極、通道形成區域及源極/汲極區域構成。閘極連接於選擇線SEL3。構成選擇電晶體TR3sel之一源極/汲極區域與構成放大器電晶體TR3amp之另一源極/汲極區域共用區域。構成選擇電晶體TR3sel之另一源極/汲極區域連接於信號線(資料輸出線)VSL3。
重設線RST1、RST2、RST3、選擇線SEL1、SEL2、SEL3、傳輸閘極線TG2、TG3分別連接於構成驅動電路之垂直驅動電路。信號線(資料輸出線)VSL1、VSL2、VSL3連接於構成驅動電路之行信號處理電路113。
(1-2.攝像元件之製造方法)
本實施形態之攝像元件10例如可如下製造。
圖7～圖12係依步驟順序顯示攝像元件10之製造方法者。首先，如圖7所示，於半導體基板30內形成例如p井31，於該p井31內形成例如n型無機光電轉換部32B、32R。於半導體基板30之第1面30A附近形成p+區域。
於半導體基板30之第2面30B，同樣如圖7所示，例如形成成為浮動擴散區FD1～FD3之n+區域後，形成閘極絕緣層33、及閘極配線層47，該閘極配線層47包含傳輸電晶體Tr2、傳輸電晶體Tr3、選擇電晶體SEL、放大器電晶體AMP及重設電晶體RST之各閘極。藉此，形成傳輸電晶體Tr2、傳輸電晶體Tr3、選擇電晶體SEL、放大器電晶體AMP及重設電晶體RST。再者，於半導體基板30之第2面30B上，形成包含下部第1接點45、下部第2接點46及連接部41A之配線層41～43及包含絕緣層44之多層配線層40。
作為半導體基板30之基體，例如使用SOI(Silicon on Insulator：絕緣體上覆矽)基板，該基板積層有半導體基板30、嵌入氧化膜(未圖示)、及保持基板(未圖示)。嵌入氧化膜及保持基板於圖7中未圖示，但與半導體基板30之第1面30A接合。離子注入後，進行退火處理。
接著，將支持基板(未圖示)或其它半導體基體等接合於設置在半導體基板30之第2面30B側之多層配線層40上，並上下反轉。接著，將半導體基板30自SOI基板之嵌入氧化膜及保持基板分離，使半導體基板30之第1面30A露出。以上之步驟可利用離子注入及CVD(Chemical Vapor Deposition：化學汽相沈積)法等通常之CMOS製程所使用之技術進行。
接著，如圖8所示，藉由例如乾蝕刻自第1面30A側加工半導體基板30，形成例如環狀之開口34H。開口34H之深度如圖8所示，自半導體基板30之第1面30A貫通至第2面30B，例如到達連接部41A。
接著，於半導體基板30之第1面30A及開口34H之側面，依序形成例如固定電荷層26A及介電層26B。固定電荷層26A可藉由使用例如原子層堆積法(ALD(Atomic layer deposition)法)使氧化鉿膜或氧化鋁膜成膜而形成。介電層26B可藉由使用例如電漿CVD法製膜氧化矽膜而形成。接著，於介電層26B上之特定位置，形成焊墊部39A、39B，該等焊墊部積層有例如包含鈦與氮化鈦之積層膜(Ti/TiN膜)之障壁金屬與鎢膜。藉此，可使用焊墊部39A、39B作為遮光膜。其後，於介電層26B及焊墊部39A、39B上，形成層間絕緣層27，使用CMP(Chemical Mechanical Polishing：化學機械研磨)法將層間絕緣層27之表面平坦化。
接著，如圖9所示，於焊墊部39A、39B上，分別形成開口27H1、27H2後，於該開口27H1、27H2嵌入例如Al等導電材料，形成上部第1接點39C及上部第2接點39D。
接著，如圖10所示，於層間絕緣層27上，使用例如濺鍍法使導電膜21x成膜後，使用光微影技術進行圖案化。具體而言，於導電膜21x之特定位置形成光阻劑PR後，使用乾蝕刻或濕蝕刻加工導電膜21x。其後，藉由將光阻劑PR去除，如圖11所示，形成讀出電極21A及蓄積電極21B。
接著，如圖12所示，形成絕緣層22、包含第1半導體層23A及第2半導體層23B之半導體層23、光電轉換層24及上部電極25。絕緣層22使用例如ALD法製膜氧化矽膜後，使用CMP法將絕緣層22之表面平坦化。其後，於讀出電極21A上，使用例如濕蝕刻形成開口22H。半導體層23(第1半導體層23A及第2半導體層23B)可使用例如濺鍍法形成。此時，藉由調整鎵(Ga)及鋅(Zn)之一者或兩者之含量，而可形成具有特定傳導帶最下端之能階(Ec1)之第1半導體層23A、及具有較第1半導體層23A深之傳導帶最下端之能階(Ec2)之第2半導體層23B。或，對第1半導體層23A使用InGaSiO亦可期待相同效果。第1半導體層23A之開口23AH可使用例如濕蝕刻形成。光電轉換層24可使用例如真空蒸鍍法形成。上部電極25與下部電極21同樣，可使用例如濺鍍法形成。最後，於上部電極25上，配設包含配線52及遮光膜53之保護層51、與晶載透鏡54。藉由以上，圖1所示之攝像元件10完成。
另，如上所述，於半導體層23與光電轉換層24間及光電轉換層24與上部電極25間，形成兼作電子阻擋膜之緩衝層、或兼作電洞阻擋膜之緩衝層或功函數調整層等包含有機材料之其它層之情形時，期望於真空步驟中連續(以真空一貫製程)形成各層。又，作為光電轉換層24之成膜方法，未必限定於使用真空蒸鍍法之方法，例如亦可使用旋塗技術或印刷技術等。再者，作為形成透明電極(下部電極21及上部電極25)之方法，除濺鍍法外，雖取決於構成透明電極之材料，但可列舉真空蒸鍍法或反應性蒸鍍法、電子束蒸鍍法、離子鍍覆法等物理汽相成長法(PVD(Physical Vapor Deposition)法)、高溫溶膠法、將有機金屬化合物熱分解之方法、噴塗法、浸塗法、包含MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition：金屬有機物化學汽相沈積)法之各種CVD法、無電解鍍覆法及電解鍍覆法。
(1-3.攝像元件之信號取得動作)
攝像元件10中，當光經由晶載透鏡54入射至有機光電轉換部20時，該光依序通過有機光電轉換部20、無機光電轉換部32B、32R，於該通過過程中依綠(G)、藍(B)、紅(R)之每一色之光進行光電轉換。以下，針對各色之信號取得動作進行說明。
(利用有機光電轉換部20取得綠色信號)
入射至攝像元件10之光中，首先，綠色光於有機光電轉換部20中被選擇性檢測(吸收)出，而進行光電轉換。
有機光電轉換部20經由貫通電極34，與放大器電晶體TR1amp之閘極Gamp與浮動擴散區FD1連接。因此，自下部電極21側提取由有機光電轉換部20產生之激子中之電子，並經由貫通電極34傳輸至半導體基板30之第2面30S2側，蓄積於浮動擴散區FD1。與此同時，藉由放大器電晶體TR1amp，將由有機光電轉換部20產生之電荷量調變成電壓。
又，於浮動擴散區FD1附近，配置有重設電晶體TR1rst之重設閘極Grst。藉此，蓄積於浮動擴散區FD1之電荷藉由重設電晶體TR1rst重設。
有機光電轉換部20經由貫通電極34，不僅連接於放大器電晶體TR1amp，亦連接於浮動擴散區FD1，故可藉由重設電晶體TR1rst更容易地重設蓄積於浮動擴散區FD1之電荷。
相對於此，於貫通電極34與浮動擴散區FD1未連接之情形時，將難以重設蓄積於浮動擴散區FD1之電荷，施加較大電壓，而將其抽出至上部電極25側。因此，有光電轉換層24受損之虞。又，可短時間內重設之構造會招致暗時雜訊增大，而成為折衷構造，故該構造較為困難。
圖13係顯示攝像元件10之一動作例者。(A)顯示蓄積電極21B之電位，(B)顯示浮動擴散區FD1(讀出電極21A)之電位，(C)顯示重設電晶體TR1rst之閘極(Gsel)之電位。攝像元件10中，讀出電極21A及蓄積電極21B分別被個別地施加電壓。
攝像元件10中，於蓄積期間，自驅動電路對讀出電極21A施加電位V1，對蓄積電極21B施加電位V2。此處，電位V1、V2設為V2＞V1。藉此，藉由光電轉換產生之電荷(信號電荷；電子)朝蓄積電極21B被吸引，且蓄積於與蓄積電極21B對向之半導體層23之區域(蓄積期間)。順帶一提，與蓄積電極21B對向之半導體層23之區域之電位乃隨著光電轉換之時間經過而成為更負側之值。另，自上部電極25向驅動電路送出電洞。
攝像元件10中，於蓄積期間之後期進行重設動作。具體而言，於時序t1，掃描部使重設信號RST之電壓自低位凖變化為高位凖。藉此，單位像素P中，重設電晶體TR1rst變為接通狀態，其結果，將浮動擴散區FD1之電壓設定為電源電壓，而將浮動擴散區FD1之電壓重設(重設期間)。
重設動作完成後，進行電荷讀出。具體而言，於時序t2，自驅動電路對讀出電極21A施加電位V3，對蓄積電極21B施加電位V4。此處，電位V3、V4設為V3＜V4。藉此，蓄積於與蓄積電極21B對應之區域之電荷自讀出電極21A被讀出至浮動擴散區FD1。即，將蓄積於半導體層23之電荷讀出至控制部(傳輸期間)。
讀出動作完成後，再次自驅動電路對讀出電極21A施加電位V1，對蓄積電極21B施加電位V2。藉此，藉由光電轉換產生之電荷朝蓄積電極21B被吸引，且蓄積於與蓄積電極21B對向之光電轉換層24之區域(蓄積期間)。
(利用無機光電轉換部32B、32R取得藍色信號、紅色信號)
接著，於無機光電轉換部32B、無機光電轉換部32R中，分別依序吸收透過有機光電轉換部20之光中之藍色光、紅色光，進行光電轉換。無機光電轉換部32B中，與入射之藍色光對應之電子蓄積於光電轉換部32B之n區域，所蓄積之電子藉由傳輸電晶體Tr2傳輸至浮動擴散區FD2。同樣地，無機光電轉換部32R中，與入射之紅色光對應之電子蓄積於光電轉換部32R之n區域，蓄積之電子藉由傳輸電晶體Tr3傳輸至浮動擴散區FD3。
(1-4.作用、效果)
本實施形態之攝像元件10於有機光電轉換部20中，於包含讀出電極21A及蓄積電極21B之下部電極21與光電轉換層24間，設有包含第1半導體層23A及第2半導體層23B之半導體層23。第1半導體層23A設置於下部電極21側，第2半導體層23B設置於光電轉換層24側，第1半導體層23A具有較第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階(Ec2)淺之傳導帶最下端之能階(Ec1)。藉此，改善向讀出電極21A之電荷輸送特性。以下，對此進行說明。
近年來，作為構成CCD(Charge Coupled Device：電荷耦合器件)影像感測器或CMOS影像感測器等之攝像元件，將複數個光電轉換部於縱向積層之積層型攝像元件之開發不斷進展。積層型攝像元件中，例如具有以下構成：於矽(Si)基板內，積層形成分別包含光電二極體(PD(Photo-Diode))之2個無機光電轉換部，於Si基板之上方設有具有包含有機材料之光電轉換層之有機光電轉換部。
積層型攝像元件中，需要蓄積並傳輸各個光電轉換部中產生之信號電荷之構造。有機光電轉換部中，例如藉由由第1電極與電荷蓄積用電極之2個電極構成中間介隔光電轉換層而對向配置之一對電極中之無機光電轉換部側，而可蓄積光電轉換層中產生之信號電荷。此種攝像元件中，信號電荷暫時蓄積於電荷蓄積用電極之上方，其後傳輸至Si基板內之浮動擴散區FD。藉此，可於曝光開始時將電荷蓄積部完全空乏化，消除電荷。其結果，可抑制產生kTC雜訊增大、或隨機雜訊惡化、攝像畫質降低等現象。
又，如上所述，作為於無機光電轉換部側具有複數個電極之攝像元件，如上所述，揭示有以下之攝像元件：藉由於包含電荷蓄積用電極之第1電極與光電轉換層間，設置包含銦-鎵-鋅複合氧化物(IGZO)之複合氧化物層，而謀求改善光應答性。此種攝像元件中，有因覆蓋電荷蓄積用電極之絕緣膜與複合氧化物層之界面處所含之陷阱而阻礙信號電荷傳輸之虞。信號電荷之傳輸效率降低成為產生雜訊之原因。
相對於此，本實施形態中，於包含讀出電極21A及蓄積電極21B之下部電極21與光電轉換層24間，設有半導體層23，該半導體層23包含各自具有特定之傳導帶最下端之能階(Ec)之第1半導體層23A及第2半導體層23B。第1半導體層23A及第2半導體層23B自下部電極21側依序積層，第1半導體層23A具有較第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階(Ec2)淺之傳導帶最下端之能階(Ec1)。藉此，光電轉換層24中產生之電荷中之信號電荷即電子依照能量梯度輸送至蓄積電極21B側，蓄積於傳導帶最下端之能階較第2半導體層23B高(淺)之第1半導體層23A上。藉此，降低絕緣層22與半導體層23間之界面處所含之陷阱之影響，改善向讀出電極21A之電荷輸送特性。
根據以上，本實施形態之攝像元件10中，於包含讀出電極21A及蓄積電極21B之下部電極21與光電轉換層24間，設有半導體層23，該半導體層23自下部電極21側依序積層有具有Ec1＞Ec2之傳導帶最下端之能階關係之第1半導體層23A(Ec1)及第2半導體層23B(Ec2)。藉此，依照能量梯度輸送至蓄積電極21B側之信號電荷(電子)蓄積於第1半導體層23A上，降低絕緣層22與半導體層23間之界面處所含之陷阱之影響，改善向讀出電極21A之電荷輸送特性。藉此，可提高向讀出電極21A輸送電荷之效率，降低雜訊。
又，本實施形態之攝像元件10中，由於在讀出電極21A上之第1半導體層23A設有開口23AH，將讀出電極21A與第2半導體層23B直接電性連接，故可自讀出電極21A效率良好地讀出信號電荷，進而降低雜訊。藉此，可提高攝像畫質。
再者，本實施形態之攝像元件10中，將第1半導體層23A及第2半導體層23B皆作為結晶層而形成。藉此，第1半導體層23A成為第2半導體層23B之晶種，故第2半導體層23B之膜質提高，可降低第1半導體層23A與第2半導體層23B之界面之缺陷能級。因此，可進而提高電荷傳輸效率。另，第1半導體層23A之初始層亦可具有非晶性。
接著，針對本揭示之變化例(變化例1～16)進行說明。以下，對與上述實施形態相同之構成要件標註相同符號，適當省略其說明。
＜2.變化例＞
(2-1.變化例1)
圖14係模式性顯示本揭示之變化例1之攝像元件之要部(有機光電轉換部20A)之剖面構成者。本變化例之有機光電轉換部20A於在半導體層23與光電轉換層24間設有保護層29之點，與上述實施形態不同。
保護層29係用以防止自構成半導體層23之氧化物半導體材料脫氧者。作為構成保護層29之材料，列舉例如TiO2
、氧矽化鈦(TiSiO)、氧化鈮(Nb2
O5
)及TaOx
等。保護層29之厚度例如只要具有單原子層便有效，較佳為例如0.5 nm以上10 nm以下。
圖15A係顯示積層於蓄積電極21B上方之絕緣層22、第1半導體層23A、第2半導體層23B、保護層29及光電轉換層24之能階者。圖15B係顯示在設置於讀出電極21A上之開口22H、23AH內積層之絕緣層22、第2半導體層23B、保護層29及光電轉換層24之能階者。較佳為保護層29具有例如與光電轉換層24之傳導帶最下端之能階(Ec0)大致相同或更深，且較第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階(Ec2)大致相同或更淺的傳導帶最下端之能階(Ecp)。藉此，可防止信號電荷(電子)自半導體層23側向光電轉換層24逆流。
如此，本變化例中，由於在半導體層23與光電轉換層24間設有保護層29，故可減少自半導體層23之表面脫氧。藉此，減少在半導體層23(具體而言係第2半導體層23B)與光電轉換層24間之界面處產生陷阱。又，可防止信號電荷(電子)自半導體層23側向光電轉換層24逆流。藉此，除上述實施形態之效果外，發揮可抑制因脫氧所致之可靠性降低之效果。
(2-2.變化例2)
圖16係模式性顯示本揭示之變化例2之攝像元件之要部(有機光電轉換部20B)之剖面構成者。本變化例之有機光電轉換部20B除上述變化例1之有機光電轉換部20A之構成外，於第2半導體層23B上，進而設有第3半導體層23C。
本變化例之半導體層23自下部電極21側依序積層有第1半導體層23A、第2半導體層23B、第3半導體層23C，第1半導體層23A及第2半導體層23B具有與上述實施形態相同之構成。第3半導體層23C與第1半導體層23A及第2半導體層23B同樣，可使用例如n型氧化物半導體材料形成。具體而言，列舉ITO、Ga2
O3
、TiO2
、In2
O3
、ZnO、SnO2
、AZO、GZO、IZO、IGZO及ITZO等。此外，可使用包含CuI、InSbO4
、ZnMgO、CuInO2
、MgIn2
O4
、CdO、ZnSnO3
、InGaSiO、InGaZnSiO及InGaSnZnO等之材料。
較佳為第3半導體23C具有例如與保護層29之傳導帶最下端之能階(Ecp)大致相同或更深，且較第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階(Ec2)大致相同或更淺的傳導帶最下端之能階(Ec3)。較佳為第3半導體層23C使用例如InGaSiO等不易脫氧之材料。
如此，本變化例中，將半導體層23設為第1半導體層23A、第2半導體層23B、第3半導體層23C之3層構造，進而於半導體層23與光電轉換層24間設置保護層29。藉此，可進而防止自半導體層23(具體而言係第3半導體層23C)之表面脫氧，可進而提高可靠性。再者，藉由使用如InGaSiO等不易脫氧之材料，形成第3半導體層23C，與上述變化例1相比，可進而減少脫氧，能提高可靠性。
(2-3.變化例3)
圖17係模式性顯示本揭示之變化例3之攝像元件之要部(有機光電轉換部20C)之剖面構成者。本變化例之有機光電轉換部20C與上述實施形態之不同點在於：於第1半導體層23A未設置開口23AH，於開口22H之底面中與讀出電極21A相接之區域，設有載子濃度高於其它區域之高濃度載子區域23X。
高濃度載子區域23X較佳如上所述，形成於與讀出電極21A相接之區域，載子濃度較其他區域高，例如為1E17以上。藉此，讀出電極21A與第2半導體層23b間之障壁降低。
高濃度載子區域23X例如可如下般形成。首先，於在讀出電極21A上形成有開口22H之絕緣層22上，形成第1半導體層23A後，於第1半導體層23A上，例如將於與開口22H對應之位置具有開口之光阻劑PR圖案化。其後，照射例如氬(Ar)電漿或氫(H2
)電漿。藉此，於第1半導體層23A之特定位置(與開口22H內之讀出電極21A相接之區域)，形成高濃度載子區域23X。
如此，本變化例中，於開口22H之底面中與第1半導體層23A之讀出電極21A相接之區域，形成高濃度載子區域23X。藉此，可不於開口22H內設置開口23AH，而降低讀出電極21A與第2半導體層23b間之障壁。因此，無須用以於第1半導體層23A形成開口23AH之一系列步驟，可簡化攝像元件10之製造方法，可進而細微化。
(2-4.變化例4)
圖18係模式性顯示本揭示之變化例4之攝像元件之要部(有機光電轉換部20D)之剖面構成者。上述實施形態中，顯示以下之例：於讀出電極21A上之絕緣層22，設置例如錐狀之開口22H，形成於絕緣層22上及開口22H之側面及底面延伸之第1半導體層23A後，於開口22H內，形成開口23AH，但讀出電極21A上之開口22H、23AH例如亦可一併形成。藉此，可簡化攝像元件10之製造方法。
另，如此獲得之有機光電轉換部20D中，如圖18所示，於讀出電極21A上，絕緣層22及第1半導體層23A之各個開口22H、23AH具有相同之側面。
(2-5.變化例5)
圖19係模式性顯示本揭示之變化例5之攝像元件之要部(有機光電轉換部20E)之剖面構成者。上述實施形態中，顯示於絕緣層22之開口22H內，設置第1半導體層23A之開口23AH之例，但不限於此，例如亦可如圖19所示，設置於開口22H外側之絕緣層22上。藉此，製造時之製程餘裕增大，可提高製造良率。
(2-6.變化例6)
圖20係模式性顯示本揭示之變化例6之攝像元件之要部(有機光電轉換部20F)之剖面構成。本變化例之有機光電轉換部20F在於讀出電極21A與蓄積電極21B間設有傳輸電極21C之點與上述實施形態不同。
傳輸電極21C係用以提高向讀出電極21A傳輸蓄積於蓄積電極21B上方之電荷之效率者，設置於讀出電極21A與蓄積電極21B間。具體而言，傳輸電極21C形成於例如較設有讀出電極21A及蓄積電極21B之層更下層，且以一部分與讀出電極21A及蓄積電極21B重疊之方式設置。
讀出電極21A、蓄積電極21B及傳輸電極21C可各自獨立地施加電壓。本變化例中，於重設動作完成後之傳輸期間，自驅動電路對讀出電極21A施加電位V5，對蓄積電極21B施加電位V6，對傳輸電極21C施加電位V7(V5＞V6＞V7)。藉此，蓄積於蓄積電極21B上方之電荷自蓄積電極21B上依序移動至傳輸電極21C上及讀出電極21A上，並讀出至浮動擴散區FD1。
如此，本變化例中，於讀出電極21A與蓄積電極21B間，設置傳輸電極21C。藉此，可更確實地使電荷自讀出電極21A向浮動擴散區FD1移動，可進而改善向讀出電極21A之電荷輸送特性，進而降低雜訊。
(2-7.變化例7)
圖21係模式性顯示本揭示之變化例7之攝像元件之要部(有機光電轉換部20G)之剖面構成者。本變化例之有機光電轉換部20G於將第1半導體層23A設為積層膜(第1半導體層23A1、23A2)之點與上述實施形態不同。
具體而言，本變化例之有機光電轉換部20G於構成第1半導體層23A之第1半導體層23A1與第1半導體層23A2間含有抗蝕劑71，第1半導體層23A2於開口22H內覆蓋由第1半導體層23A1形成之開口23AH之側面及露出之讀出電極21A。
本變化例之有機光電轉換部20G例如如下般形成。
首先，如圖22A所示，於在讀出電極21A上具有開口22H之絕緣層22上，使用例如濺鍍法使第1半導體層23A1成膜。接著，如圖22B所示，於第1半導體層23A1上將抗蝕劑71圖案化。接著，如圖22C所示，使用例如濕蝕刻將讀出電極21A上之第1半導體層23A1進行蝕刻，形成開口23AH後，去除抗蝕劑71。此時，抗蝕劑71之一部分殘留於第1半導體層23A1上。
接著，如圖22D所示，於殘留抗蝕劑71之第1半導體層23A1上，使用例如濺鍍法使第1半導體層23A2以例如1 nm～10 nm之厚度成膜後，如圖22E所示，使用例如濺鍍法使第2半導體層23B成膜。其後，與上述實施形態同樣，於第2半導體層23B上形成光電轉換層24及上部電極25。藉由以上，圖21所示之有機光電轉換部20G完成。
上述實施形態中，半導體層23為包含互不相同之材料之第1半導體層23A與第2半導體層23B之積層構造。於第1半導體層23A，設有用以將讀出電極21A與第2半導體層23B直接連接之開口23AH。因此，第1半導體層23A及第2半導體層23B無法進行原位(in-situ)處理，故有於第1半導體層23A與第2半導體層23B間之界面產生陷阱之虞。更具體而言，例如因殘留形成開口23AH時使用之抗蝕劑膜(抗蝕劑71)，而有於第1半導體層23A與第2半導體層23B之界面產生陷阱之虞。
相對於此，本變化例中，使於讀出電極21A上具有開口23AH之第1半導體層23A成膜後，以保持穿隧效應之程度之膜厚使第1半導體層23A2成膜。藉此，第1半導體層23A2與第2半導體層23B可進行原位(in-situ)處理。即，降低蓄積信號電荷(電子)之第1半導體層23A與第2半導體層23B之界面處之電荷陷阱。因此，向讀出電極21A之電荷傳輸效率進而提高，可進而降低雜訊。
又，圖21中，設為於第1半導體層23A之層內殘留抗蝕劑71之構造，但不限於此，例如如圖23所示之有機光電轉換部20H般，將第2半導體層23B設為積層構造(第2半導體層23B1、23B2)，且於該第2半導體層23B1與第2半導體層23B2間殘留抗蝕劑71，即使設為該構成，亦可獲得相同效果。有機光電轉換部20H例如如下般形成。
首先，如圖24A所示，於讀出電極21A上具有開口22H之絕緣層22上，使用例如濺鍍法依序使第1半導體層23A及第2半導體層23B1成膜。接著，如圖24B所示，於第2半導體層23B1上將抗蝕劑71圖案化。接著，如圖24C所示，使用例如濕蝕刻於讀出電極21A上形成貫通第1半導體層23A及第2半導體層23B1之開口23BH後，去除抗蝕劑71。此時，抗蝕劑71之一部分殘留於第2半導體層23B1上。
接著，如圖24D所示，於殘留抗蝕劑71之第2半導體層23B1上，使用例如濺鍍法使第2半導體層23B2成膜。其後，與上述實施形態同樣，於第2半導體層23B上形成光電轉換層24及上部電極25。藉由以上，圖23所示之有機光電轉換部20H完成。
另，殘留於第1半導體層23A或第2半導體層23B之層內之抗蝕劑71可使用例如二次離子質譜分析法(SIMS(Secondary ion mass spectroscopy))予以確認。例如，抗蝕劑71例如為包含化學放大型光酸產生劑(PAG，Photo Acid Generator)、乳酸乙酯及甲氧基乙酸丙酯(MPA，Methoxy Propyl Acetate)等之聚羥基苯乙烯(PHS，polyhydroxystyrene)樹脂等KrF準分子雷射之曝光用抗蝕劑，含有較多碳。具體而言，抗蝕劑71於殘留有抗蝕劑71之層(例如第1半導體層23A)中，含有較其它區域多之碳。因此，抗蝕劑71可由SIMS以碳之峰值來確認。
(2-8.變化例8)
圖25係模式性顯示本揭示之變化例8之攝像元件之要部(有機光電轉換部20I)之剖面構成者。本變化例之有機光電轉換部20I與上述變化例3之不同點在於：於讀出電極21A上設有金屬膜72，於讀出電極21A上設有載子濃度高於第1半導體層23A之其它區域之高濃度載子區域23X。
本變化例之有機光電轉換部20I例如如下般形成。
首先，如圖26A所示，於在絕緣層22及開口22H露出之讀出電極21A上使金屬膜72成膜。該金屬膜72可使用吉布斯能低於構成第1半導體層23A之材料之金屬形成。作為具體之金屬膜72之材料，列舉例如鈦(Ti)、鎵(Ga)、鈮(Nb)、鋁(Al)、釩(V)及鋯(Ze)等。作為金屬膜72之材料，亦可進而為吉布斯能同等之材料，亦可使用與構成第1半導體層23A之元素相同之金屬，列舉例如銦(In)、鋅(Zn)及錫(Sn)等。由於該等材料之氧量於金屬氧化物與金屬間為平衡狀態，故可使第1半導體層內產生氧缺陷。接著，如圖26B所示，於金屬膜72上將抗蝕劑(未圖示)圖案化後，藉由例如濕蝕刻於讀出電極21A上，與開口22H之側面之間空開間隙地將金屬膜72圖案化。
接著，如圖26C所示，使用例如濺鍍法使第1半導體層23A成膜後，同樣如圖26D所示，使第2半導體層23B成膜。接著，例如以200°C～450°C左右進行加熱處理。藉此，如圖26E所示，於金屬膜72周圍之第1半導體層23A，形成因氧缺陷引起之高濃度載子區域23X。其後，與上述實施形態同樣，於第2半導體層23B上形成光電轉換層24及上部電極25。藉由以上，圖21所示之有機光電轉換部20G完成。
如此，藉由於開口22H內形成金屬膜72，可於讀出電極21A上之第1半導體層23A，形成載子濃度高於其它區域之高濃度載子區域23X。即，與上述變化例3所示之有機光電轉換部20C同樣，可不於開口22H內設置開口23AH，而降低讀出電極21A與第2半導體層23B間之障壁。藉此，無須用以於第1半導體層23A形成開口23AH之一系列步驟，可簡化攝像元件10之製造方法，可進而細微化。
圖25中，顯示於讀出電極21A上直接設置金屬膜72之例，但金屬膜72亦可如圖27所示之有機光電轉換部20J般，於使第1半導體層23A成膜後，設置於開口22H內之第1半導體層23A上。該情形時，藉由使第2半導體層23B成膜後之加熱處理，氧自金屬膜72周圍之第1半導體層23A及第2半導體層23B損耗，可形成遍及金屬膜72周圍之第1半導體層23A及第2半導體層23B之高濃度載子區域23X。
再者，藉由如圖28所示之有機光電轉換部20K般，將金屬膜72設為薄膜(例如0.1 nm～2 nm)，不僅形成於讀出電極21A上，亦可延伸形成至絕緣層222之開口22H之側面及上表面之一部分。將金屬膜72薄膜化之情形時，亦可如圖29所示之有機光電轉換部20L般，於第1半導體層23A上形成金屬膜72。此種構造之情形時，亦可於金屬膜72周圍之第1半導體層23A或第1半導體層23A及第2半導體層23B，形成高濃度載子區域23X，可不於第1半導體層23A設置開口23AH，而降低讀出電極21A與第2半導體層23b間之障壁。
另，作為金屬膜72之構成材料，亦可使用吉布斯能低於構成第1半導體層23A之材料之金屬之氧化物。又，取代形成金屬膜72，而使用包含構成金屬膜72之金屬之材料形成讀出電極21A，亦可獲得相同效果。
(2-9.變化例9)
圖30係模式性顯示本揭示之變化例9之攝像元件之要部(有機光電轉換部20M)之剖面構成者。圖31係模式性顯示使用有機光電轉換部20之攝像裝置1之全體平面構成者。另，圖30顯示圖31所示之II-II線之剖面。本變化例之有機光電轉換部20M與上述實施形態之不同點在於：將第2半導體層23B設為自下部電極11側依序積層有具有結晶性之層(結晶層23B1)、與具有非晶性之層(非晶層23B2)之積層膜。
圖32A係顯示積層於蓄積電極21B上方之絕緣層22、第1半導體層23A、第2半導體層23B(結晶層23B1及非晶層23B2)、保護層29及光電轉換層24之能階者。圖32B係顯示在設置於讀出電極21A上之開口22H、23AH內積層之絕緣層22、第2半導體層23B(結晶層23B1及非晶層23B2)、保護層29及光電轉換層24之能階者。第2半導體層23B(結晶層23B1及非晶層23B2)與上述實施形態同樣，具有較第1半導體層23A之傳導帶最下端之能階(Ec1)深之傳導帶最下端之能階。又，第2半導體層23B(結晶層23B1及非晶層23B2)與上述變化例1同樣，具有與保護層29之傳導帶最下端之能階(Ecp)大致相同或更深之傳導帶最下端之能階。
較佳為結晶層23B1之傳導帶最下端之能階(Ec2_c)與非晶層23B2之傳導帶最下端之能階(Ec2_a)大致相同，或非晶層23B2具有較結晶層23B1之傳導帶最下端之能階(Ec2_c)淺之傳導帶最下端之能階(Ec2_a)。再者，將遠離真空能級之方向定義為能量較小(負值之絕對值較大)之情形時，藉由將結晶層23B1相對於非晶層23B2之傳導帶最下端之能階之差(Ec2_a-Ec2_c)之絕對值設為0.4 eV以上，可防止蓄積於半導體層23內之電荷流入光電轉換層24。
結晶層23B1及非晶層23B2可使用相同材料形成，亦可使用不同材料形成。使用不同材料之情形時，較佳設為包含同種元素，晶格常數較近，且界面態不會惡化之組合。結晶層23B1之膜厚較佳設為例如10 nm以上100 nm以下。藉此，可減少於結晶層23B1之主體部產生缺陷之情況。非晶層23B2之膜厚例如為1 nm以上50 nm以下，較佳為20 nm以上50 nm以下。藉此，不僅可保護結晶層23B1之表面，亦可防止蓄積於半導體層23內之電荷流入光電轉換層24。
另，非晶層23B2與結晶層23B1可藉由透過型電子顯微鏡(TEM(Transmission Electron Microscope))像之光束傅立葉轉換(FFT(Fast Fourier Transform))像而確認。例如，TEM中，於結晶層23B1，因來自結晶之晶格面之衍射波與透過膜之干涉，出現與晶格之兩間隔對應之明暗之條紋圖形之像。將此稱為晶格條紋。另一方面，非晶層23B2之情形時，未確認到晶格條紋。再者，藉由將TEM像以2維進行FFT，於結晶層23B1之情形時，例如可確認到與晶格條紋之週期對應之於一方向延伸之斑點圖形。另一方面，於非晶層23B2之情形時，可確認到較寬之環狀圖案(暈環)。
一般而言，於具有結晶性之氧化物半導體層上使無機氧化膜成膜之情形時，有時會於氧化物半導體層之表面產生損壞而劣化。又，若於氧化物半導體層與無機氧化膜間，插入包含與各者之材料不同之材料之層，則異種材料界面之數量增加，因異種材料界面處之陷阱，有時會阻礙自光電轉換層向氧化物半導體層傳輸電荷。
相對於此，本變化例中，於作為第2半導體層23B之結晶層23B1上形成非晶層23B2。藉此，減少因使保護層29成膜時之損傷所致之在第2半導體層23B表面產生陷阱。因此，除上述實施形態及變化例1之效果外，能提高可靠性及攝像畫質。
另，攝像元件10中，在設置於像素部1A周圍之周邊區域1B附近之有機光電轉換部20上，形成保護層51及光學黑(OPB，Optical black)層58。保護層51及OPB層58例如如圖30所示，覆蓋有機光電轉換部20之側面，延伸至周邊區域1B。該周邊區域1B附近之有機光電轉換部20側面之構造不限定於此，例如如圖33所示，亦可由非晶層23B2覆蓋第1半導體層23A及結晶層23B1之側面。藉此，減少因使保護層29、51成膜時，於第1半導體層23A及結晶層23B1之側面產生損壞所致之劣化。因此，能進而提高可靠性及攝像畫質。
又，本變化例中，顯示積層有第1半導體層23A及第2半導體層23B之例，但不限於此，例如如圖34所示，於絕緣層22上直接形成第2半導體層23B(具體而言為結晶層23B1)之情形時亦可獲得相同效果。
(2-10.變化例10)
圖35係模式性顯示本揭示之變化例10之攝像元件之要部(有機光電轉換部20N)之剖面構成者。本變化例之有機光電轉換部20N除上述變化例9之構成外，與上述實施形態之不同點在於：沿貫通設置於讀出電極21A上之絕緣層22、第1半導體層23A及結晶層23B1之開口23H，形成非晶層23B2及保護層29。
本變化例之第1半導體層23A、第2半導體層23B(結晶層23B1及非晶層23B2)、保護層29及光電轉換層24具有與上述實施形態及變化例相同之能階大小關係。即，第1半導體層23A具有較第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階(Ec2)淺之傳導帶最下端之能階(Ec1)(將遠離真空能級之方向定義為能量較小(負值之絕對值較大)之情形時，Ec1＞Ec2)。光電轉換層24具有較第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階(Ec2)淺之傳導帶最下端之能階(Ec0)(將遠離真空能級之方向定義為能量較小(負值之絕對值較大)之情形時，Ec0＞Ec2)。保護層29具有例如與光電轉換層24之傳導帶最下端之能階(Ec0)大致相同或更深，且與第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階(Ec2)大致相同或更淺之傳導帶最下端之能階(Ecp)。構成第2半導體層23B之結晶層23B1及非晶層23B2大致相同，或非晶層23B2具有較結晶層23B1之傳導帶最下端之能階(Ec2_c)淺之傳導帶最下端之能階(Ec2_a)。
第1半導體層23A之膜厚例如為1 nm以上20 nm以下。結晶層23B1之膜厚例如為10 nm以上30 nm以下。非晶層23B2之膜厚例如為1 nm以上100 nm以下，更佳為例如1 nm以上10 nm以下。保護層29之膜厚例如為1 nm以上10 nm以下。
本變化例之有機光電轉換部20N例如如下般形成。
首先，使用例如濺鍍法，使第1半導體層23A、結晶層23B1依序成膜於絕緣層22上後，如圖36A所示，於結晶層23B1上將抗蝕劑71圖案化。接著，如圖36B所示，使用例如乾蝕刻，將讀出電極21A上之結晶層23B1、第1半導體層23A1及絕緣層22進行蝕刻，形成露出讀出電極21A之開口23H。其後，去除抗蝕劑71。
接著，如圖36C所示，使用例如濺鍍法，使非晶層23B2成膜於結晶層23B1上及開口23H之側面。接著，如圖36D所示，使用例如ALD法，使保護層29成膜於非晶層23B2上。其後，與上述實施形態同樣，於保護層29上形成光電轉換層24及上部電極25。藉由以上，圖35所示之有機光電轉換部20N完成。
如此，本變化例中，於讀出電極21A上，形成貫通絕緣層22、第1半導體層23A及結晶層23B1之開口23H，沿結晶層23B1上及開口23H之側面，形成非晶層23B2及保護層29。藉此，減少讀出電極21A上之陷阱量。因此，與上述實施形態相比，可進而提高向讀出電極21A傳輸電荷之效率，可提高攝像畫質。
圖37係模式性顯示本揭示之變化例10之有機光電轉換部20N之剖面構成之另一例。本變化例之有機光電轉換部20N亦可進而如上述變化例2般，於第2半導體層23B與保護層29間設置第3半導體層23C。第3半導體層23C具有與保護層29之傳導帶最下端之能階(Ecp)大致相同或更深，且與第2半導體層23B之傳導帶最下端之能階(Ec2)大致相同或更淺之傳導帶最下端之能階(Ec3)。藉此，可防止蓄積於第2半導體層23B之電荷流入光電轉換層24。
又，圖35及圖37中，顯示開口23H之側面由絕緣層22、第1半導體層23A及結晶層23B1連續之端面形成之例，但並非限定於此。例如，開口23H之側面亦可如圖38所示，階梯狀形成。又，例如如圖39所示，亦可於讀出電極21A上形成貫通絕緣層22之開口22H後，形成貫通較開口22H小徑之第1半導體層23A及結晶層23B1之開口23H。
(2-11.變化例11)
圖40係模式性顯示本揭示之變化例11之攝像元件之要部(有機光電轉換部20O)之剖面構成者。本變化例之有機光電轉換部20O除上述變化例9之構成外，與上述實施形態之不同在於：於有機光電轉換部20O之端部，第1半導體層23A於較第2半導體層23B內側具有端部。又，在其之後形成之膜於端部不與第1半導體層23A接觸。藉此，縮短構成有機光電轉換部之積層膜之加工時間。
又，本變化例中，例如於讀出電極21A及蓄積電極21B周圍設有屏蔽電極21D，作為構成下部電極21之複數個電極。屏蔽電極21D係對進行電荷傳輸及蓄積之第2半導體層23B賦予電場效應者，例如被施加固定電位。本變化例中，於該屏蔽電極21D上方，亦去除第1半導體層23A。藉此，對第2半導體層23B之電場效應增大。
本變化例之有機光電轉換部20O例如如下般形成。
首先，如圖41A所示，於絕緣層22上，使用例如濺鍍法，使例如包含IGZO(例如，In：Ga：Zn=1：3：4)之第1半導體層23A成膜。接著，使用乾蝕刻加工第1半導體層23A。具體而言，如圖41B所示，於讀出電極21A上形成開口23AH，且將屏蔽電極21D上及例如周邊區域1B附近之第1半導體層23A去除。此時，由於氧化物半導體為難蝕刻材料，故有加工時產生再附著物之情形。產生該再附著物之情形時，另外進行乾蝕刻予以去除、或於剝離加工第1半導體層23A時形成之抗蝕劑時與抗蝕劑一起去除。
接著，如圖41C所示，使用例如濺鍍法，使例如包含IGZO(例如，In：Ga：Zn=1：1：1)之第2半導體層23B成膜。接著，如圖41D所示，使例如包含SiO或TiO之單層膜或該等之積層膜之保護層29、包含有機材料之光電轉換層24、包含例如IZO之上部電極25及包含例如AlO之保護層51成膜。保護層29、51使用例如ALD法成膜。光電轉換層24使用例如真空蒸鍍成膜。上部電極25使用例如濺鍍法成膜。其後，如圖41D所示，於保護膜51上將抗蝕劑72圖案化。
接著，使用例如乾蝕刻統一加工至第2半導體層23B。此時，直至蝕刻步驟之中途為止，抗蝕劑72作為遮罩發揮功能，但抗蝕劑72於蝕刻步驟中消失，其後保護層51作為硬遮罩動作。具體而言，例如抗蝕劑72作為遮罩殘留直至光電轉換層24為止(圖41E)，例如於加工保護層29之階段，抗蝕劑72與保護層29一起經蝕刻而消失(圖41F)。其後，保護層51成為硬遮罩，蝕刻第2半導體層23B(圖41G)。另，抗蝕劑72之消失不限定於保護層29之加工階段，例如易於在第2半導體層23B之蝕刻中等、蝕刻後半過程中發生，該情形時，如上所述，保護層51亦成為硬遮罩而被蝕刻。藉由以上，圖40所示之有機光電轉換部20O完成。
一般而言，統一加工無機材料與有機材料之積層膜於技術上之難度較高。又，IGZO等氧化物半導體為難以加工之材料(難蝕刻材料)，例如較有機膜不易進行蝕刻。因此，如有機光電轉換部20O般，將積層有氧化物半導體層(半導體層23)、有機膜(光電轉換層24)及無機氧化膜(保護層51)之積層膜統一進行乾蝕刻之情形時，於氧化物半導體層之蝕刻步驟中，易產生溫度上升等。該溫度上升引起有機膜之損傷。又，由於半導體層23與本構成中成為半導體層23蝕刻時之硬遮罩之保護層51皆為氧化物，故蝕刻半導體層23時，保護層51亦被蝕刻而受損。該等一系列步驟之控制性較低，有產生光電轉換層24或保護層51之損傷之虞。
作為解決該問題之方法，考慮例如增大抗蝕劑或成為硬遮罩之無機氧化膜(保護層51)之膜厚等。然而，有保護層51之厚膜化會產生例如產生膜應力等副作用之情形。產生膜應力成為下層之光電轉換層24之膜剝落之原因。又，變更抗蝕劑之膜厚之情形時，導致總設計改變。
相對於此，於有機光電轉換部20O之端部(例如像素部1A之周緣部)，第1半導體層23A於較第2半導體層23B內側具有端部。換言之，例如讀出電極21A上，於第1半導體層23A形成開口23AH時，亦去除像素部1A之周緣部之第1半導體層23A。藉此，例如像素部1A之周緣部之半導體層23之膜厚減薄第1半導體層23A之膜厚量，故包含半導體層23、保護層29、光電轉換層24、上部電極25及保護層51之積層膜之乾蝕刻之統一加工步驟中，半導體層23之加工時間縮短。因此，可減少光電轉換層24及保護層51之損傷。又，製造步驟之控制性提高。該效果於第1半導體層23A之蝕刻速率較第2半導體層23B慢、或加工時間長之情形時愈為顯著。
又，本變化例中，如上所述，於讀出電極21A及蓄積電極21B周圍設有屏蔽電極21D，於該屏蔽電極21D上方，亦去除第1半導體層23A。藉此，與於屏蔽電極21D與第2半導體層23B間形成有第1半導體層23A之情形相比，例如對第2半導體層23B之電場效應增大25%左右。
該電場效應之增大基於以下之計算。例如，構成絕緣層22之氧化矽(例如SiO2
)之介電常數為4左右，構成第1半導體層23A及第2半導體層23B之IGZO之介電常數為16左右。若將SiO2
及IGZO之膜厚分別設為10 nm，將SiO2
之電容設為C，則IGZO之電容為4C。於屏蔽電極21D與第2半導體層23B間存在絕緣層22與第1半導體層23A之積層膜之情形時，其等之合成電容Ctotal
有助於對第2半導體層23B之電場效應。具體而言，由於1/Ctotal
=1/C+1/4C，故Ctotal
=0.8 C。另一方面，可知於屏蔽電極21D與第2半導體層23B間僅存在絕緣層22之情形時，由於電容為C，故電場效應之作用增強25%左右。由於該施加電壓為數V(例如5 V左右)，故該情形時，產生有效電壓1 V左右之差。
另，本變化例之有機光電轉換部20O亦可進而設為如下之構成。例如亦可如圖42所示，於俯視時，將第1半導體層23A之端部或開口23AH設為圓形狀。藉此，第1半導體層23A與第2半導體層23B之密接性提高，且應力得到緩和。又，例如亦可如圖43所示，於剖視時，第1半導體層23A之加工端部以傾斜面(例如正錐形)形成。藉此，第2半導體層23B之被覆性提高，可提高與第2半導體層23B之密接性。
圖44係模式性顯示使用圖40所示之有機光電轉換部20O時之攝像裝置1之像素部1A及像素部1A周圍之周邊區域1B處的有機光電轉換部20O之剖面構成。圖44中，顯示將外側之第1半導體層23A自設置於像素部1A之最外周之屏蔽電極21D上去除之例，但不限於此。例如亦可如圖45所示，於延伸至周邊區域1B之有機光電轉換部20O之端部附近，殘留例如第1半導體層23A之幾何圖案。藉此，可確保乾蝕刻時之加工均一性、及與絕緣層22及第2半導體層23B之密接性。另，亦可於保護層51上，如圖46所示，進而設置平坦化層56或配線57、或如圖1所示之晶載透鏡54等。此時，顯示出本變化例之特徵，即：於有機光電轉換部20O之側面，平坦化層56與第1半導體層23B相接，另一方面，不與第1半導體層23A相接。又，圖40及圖44等中，顯示已去除屏蔽電極21D上方之第1半導體層23A之例，但如圖47所示，例如只要於周邊區域1B，將第1半導體層23A之端部形成於較有機光電轉換部20之端部內側，則可獲得本變化例之效果，即縮短半導體層23之加工時間及提高製造步驟之控制性之效果。
再者，本技術亦可適用於具有如下構成之攝像元件。
(2-12.變化例12)
圖48A係模式性顯示本揭示之變化例12之攝像元件10A之剖面構成者。圖48B係模式性顯示圖48A所示之攝像元件10A之平面構成之一例者，圖48A顯示圖48B所示之III-III線之剖面。攝像元件10A為例如積層有無機光電轉換部32與有機光電轉換部60之積層型攝像元件，具備該攝像元件10A之攝像裝置(例如攝像裝置1)之像素部1A中，與上述實施形態同樣，例如如圖48B所示，例如以2列×2行配置之4個像素為像素單元1a，並以此為重複單元，以包含列方向與行方向之陣列狀重複配置。
本變化之攝像元件10A中，於有機光電轉換部60之上方(光入射側S1)，分別依每一單位像素P設有使紅色光(R)、綠色光(G)及藍色光(B)選擇性透過之彩色濾光片55。具體而言，包含以2列×2行配置之4個像素之像素單元1a中，於對角線上配置2個使綠色光(G)選擇性透過之彩色濾光片，於正交之對角線上各配置1個使紅色光(R)及藍色光(B)選擇性透過之彩色濾光片。設有各彩色濾光片之單位像素(Pr、Pg、Pb)中，例如於有機光電轉換部60，分別檢測對應之顏色光。即，像素部1A中，拜耳狀排列分別檢測紅色光(R)、綠色光(G)及藍色光(B)之像素(Pr、Pg、Pb)。
有機光電轉換部60包含例如下部電極61、絕緣層62、半導體層63、光電轉換層64及上部電極65，下部電極61、絕緣層62、半導體層63、光電轉換層64及上部電極65各自具有與上述實施形態之有機光電轉換部20相同之構成。無機光電轉換部32檢測與有機光電轉換部60不同波長域之光。
攝像元件10A中，透過彩色濾光片55之光中之可見光區域之光(紅色光(R)、綠色光(G)及藍色光(B))分別由設有各彩色濾光片之單位像素(Pr、Pg、Pb)之有機光電轉換部60吸收，此外之光，例如紅外光區域(例如700 nm以上1000 nm以下)之光(紅外光(IR))透過有機光電轉換部60。透過該有機光電轉換部60之紅外光(IR)於各單位像素Pr、Pg、Pb之無機光電轉換部32中被檢測出，各單位像素Pr、Pg、Pb中產生與紅外光(IR)對應之信號電荷。即，具備攝像元件10A之攝像裝置1中，可同時產生可見光圖像及紅外光圖像之兩者。
(2-13.變化例13)
圖49A係模式性顯示本揭示之變化例13之攝像元件10B之剖面構成者。圖49B係模式性顯示圖49A所示之攝像元件10B之平面構成之一例者，圖49A顯示圖49B所示之IV-IV線之剖面。上述變化例7中，顯示使紅色光(R)、綠色光(G)及藍色光(B)選擇性透過之彩色濾光片55設置於有機光電轉換部60之上方(光入射側S1)之例，但彩色濾光片55例如亦可如圖49A所示，設置於無機光電轉換部32與有機光電轉換部60間。
攝像元件10B中，例如彩色濾光片55具有以下構成：於像素單元1a內，至少使紅色光(R)選擇性透過之彩色濾光片(彩色濾光片55R)及至少使藍色光(B)選擇性透過之彩色濾光片(彩色濾光片55B)互相配置於對角線上。有機光電轉換部60(光電轉換層64)例如與上述實施形態同樣，以選擇性吸收與綠色光對應之波長之方式構成。藉此，於分別配置於有機光電轉換部60及彩色濾光片55R、55B之下方之無機光電轉換部(無機光電轉換部32R、32G)中，可取得與RGB對應之信號。本變化例之攝像元件10B中，由於可較具有一般拜耳排列之攝像元件擴大RGB各者之光電轉換部之面積，故可提高S/N比。
(2-14.變化例14)
圖50係模式性顯示本揭示之變化例14之攝像元件10C之剖面構成者。本變化例之攝像元件10C係於縱向積層有2個有機光電轉換部20、80、與1個無機光電轉換部32者。
有機光電轉換部20、80與無機光電轉換部32係選擇性檢測互不相同之波長域之光並進行光電轉換者。例如，有機光電轉換部20中取得綠(G)色信號。例如，有機光電轉換部80中取得藍(B)色信號。例如，無機光電轉換部32中取得紅(R)色信號。藉此，攝像元件10C中，可不使用彩色濾光片，而於一個像素中取得複數種顏色信號。
有機光電轉換部80具有以下構成：例如積層於有機光電轉換部20之上方，與有機光電轉換部20同樣，自半導體基板30之第1面30A之側依序積層有下部電極81、例如包含第1半導體層83A及第2半導體層83B之半導體層83、光電轉換層84及上部電極85。下部電極81與有機光電轉換部20同樣，由讀出電極81A與蓄積電極81B構成，且藉由絕緣層82電性分離。絕緣層82於讀出電極81A上設有開口82H。於有機光電轉換部80與有機光電轉換部20間，設有層間絕緣層87。
於讀出電極81A，連接有貫通電極88，其貫通層間絕緣層87及有機光電轉換部20，與有機光電轉換部20之讀出電極21A電性連接。再者，讀出電極81A經由貫通電極34、88，與設置於半導體基板30之浮動擴散區FD電性連接，可暫時蓄積光電轉換層84中產生之電荷。再者，讀出電極81A經由貫通電極34、88，與設置於半導體基板30之放大器電晶體AMP等電性連接。
(2-15.變化例15)
圖51係顯示本揭示之變化例15之攝像元件(攝像元件10D)之剖面構成者。攝像元件10D係構成例如數位靜態相機、視訊相機等電子機器用之CMOS影像感測器等攝像裝置(攝像裝置1)之像素部1A中，陣列狀重複配置之1個像素(單位像素P)者。本變化例之攝像元件10D於縱向積層有2個有機光電轉換部20及有機光電轉換部70、與1個無機光電轉換部32。
有機光電轉換部20、70與無機光電轉換部32選擇性檢測互不相同之波長域之光並進行光電轉換。例如，有機光電轉換部20中取得綠(G)色信號。例如，有機光電轉換部70中取得藍(B)色信號。例如，無機光電轉換部32中取得紅(R)色信號。藉此，攝像元件10D中，可不使用彩色濾光片，而於一個單位像素P中取得複數種顏色信號。
有機光電轉換部70具有以下構成：例如積層於有機光電轉換部20之上方，與有機光電轉換部20同樣，自半導體基板30之第1面30A之側依序積層有下部電極71、例如包含第1半導體層73A及第2半導體層73B之半導體層73、光電轉換層74及上部電極75。又，於下部電極71與半導體層73間，設有絕緣層72。下部電極71例如於每一攝像元件10D分離形成，且由中間介隔絕緣層70而互相分離之讀出電極71A及蓄積電極71B構成。下部電極71中之讀出電極71A經由設置於絕緣層72之開口72H，與第1半導體層72A電性連接。圖51中，顯示半導體層73、光電轉換層74及上部電極75於每一攝像元件10D分離形成之例，但亦可例如作為複數個攝像元件10D共通之連續層設置。
半導體層73係用以蓄積光電轉換層74中產生之電荷者。半導體層73與半導體層23同樣，具有自下部電極71側依序積層有第1半導體層73A與第2半導體層73B之積層構造。具體而言，第1半導體層73A設置於將下部電極71與半導體層73電性分離之絕緣層72上，在設置於讀出電極71A上之開口72H內與讀出電極71A電性連接。第2半導體層73B設置於第1半導體層73A與光電轉換層74間。
第1半導體層73A及第2半導體層73B各自具有與上述實施形態之第1半導體層23A及第2半導體層23B相同之構成。
光電轉換層74係將光能轉換成電能者，與光電轉換層24同樣，構成為分別包含2種以上作為p型半導體或n型半導體發揮功能之有機材料(p型半導體材料或n型半導體材料)。光電轉換層74構成為除p型半導體及n型半導體外，還包含將特定波長域之光進行光電轉換，另一方面，使其它波長域之光透過之有機材料，所謂色素材料。使用p型半導體、n型半導體及色素材料之3種有機材料形成光電轉換層74之情形時，p型半導體及n型半導體較佳為於可見區域(例如450 nm～800 nm)具有光透過性之材料。光電轉換層74之厚度例如為50 nm～500 nm。作為使用於光電轉換層74之色素材料，列舉例如香豆素及重氮化合物或該等之衍生物等。
於半導體基板30之第1面30A與第2面30B間，設有2個貫通電極34X、34Y。
貫通電極34X與上述實施形態之貫通電極34同樣，與有機光電轉換部20之讀出電極21A電性連接，有機光電轉換部20經由貫通電極34X，連接於放大器電晶體AMP之閘極Gamp與兼作浮動擴散區FD1之重設電晶體RST(重設電晶體Tr1rst)之一源極/汲極區域36B1。貫通電極34X之上端例如經由焊墊部39A及上部第1接點39C連接於讀出電極21A。
貫通電極34Y與有機光電轉換部70之讀出電極71A電性連接，有機光電轉換部70經由貫通電極34Y，連接於放大器電晶體AMP之閘極Gamp與兼作浮動擴散區FD2之重設電晶體RST(重設電晶體Tr2rst)之一源極/汲極區域36B2。貫通電極34Y之上端例如經由焊墊部39E、上部第3接點39F、焊墊部A、上部第4接點76C，連接於讀出電極71A。又，於與讀出電極71A一起構成下部電極71之蓄積電極71B，經由上部第5接點76D連接有焊墊部76B。
如上所述，本變化例之攝像元件10D中，設為積層有2個有機光電轉換部20、70、與1個無機光電轉換部32之構成，關於有機光電轉換部70，亦與有機光電轉換部20同樣，於包含讀出電極71A及蓄積電極71B之下部電極71與光電轉換層74間，設有半導體層73，該半導體層73自下部電極71側依序積層有具有Ec1＞Ec2之傳導帶最下端之能階關係之第1半導體層73A(Ec1)及第2半導體層73B(Ec2)。藉此，可獲得與上述實施形態相同之效果。
(2-16.變化例16)
圖52係模式性顯示本揭示之變化例16之攝像元件(攝像元件10E)之剖面構成者。攝像元件10E係構成例如數位靜態相機、視訊相機等電子機器用之CMOS影像感測器等攝像裝置(攝像裝置1)之像素部1A中，陣列狀重複配置之1個像素(相位像素P)者。本變化例之攝像元件10E具有如下構成：於半導體基板30，介隔絕緣層92依序積層有使用有機材料形成之紅色光電轉換部90R、綠色光電轉換部90G及藍色光電轉換部90B。另，圖52中，將各有機光電轉換部90R、90G、90B之構成簡化而顯示，具體構成與上述實施形態之有機光電轉換部20等相同。
紅色光電轉換部90R、綠色光電轉換部90G及藍色光電轉換部90B於各個一對電極之間，具體而言，於下部電極91R與上部電極95R間、下部電極91G與上部電極95G間、下部電極91B與上部電極95B間，各自具有半導體層93R、93G、93B及光電轉換層94R、94G、94B。
於藍色光電轉換部90B上，設有保護層98及表面具有晶載透鏡99L之晶載透鏡層99。於半導體基板30內，設有紅色蓄電層310R、綠色蓄電層310G及藍色蓄電層310B。入射至晶載透鏡99L之光由紅色光電轉換部90R、綠色光電轉換部90G及藍色光電轉換部90B進行光電轉換，將信號電荷自紅色光電轉換部90R發送至紅色蓄電層310R，自綠色光電轉換部90G發送至綠色蓄電層310G、自藍色光電轉換部90B發送至藍色蓄電層310B。信號電荷可為藉由光電轉換產生之電子及電洞之任一者，但以下舉讀出電子作為信號電荷之情形為例進行說明。
半導體基板30由例如p型矽基板構成。設置於該半導體基板30之紅色蓄電層310R、綠色蓄電層310G及藍色蓄電層310B各自包含n型半導體區域，於該n型半導體區域蓄積自紅色光電轉換部90R、綠色光電轉換部90G及藍色光電轉換部90B供給之信號電荷(電子)。紅色蓄電層310R、綠色蓄電層310G及藍色蓄電層310B之n型半導體區域藉由例如於半導體基板30摻雜磷(P)或砷(As)等n型雜質而形成。另，半導體基板30亦可設置於包含玻璃等之支持基板(未圖示)上。
於半導體基板30，設有用以自紅色蓄電層310R、綠色蓄電層310G及藍色蓄電層310B各者讀出電子，並將其傳輸至例如垂直信號線(例如後述之圖32之垂直信號線Lsig)的像素電晶體。該像素電晶體之浮動擴散區設置於半導體基板30內，該浮動擴散區連接於紅色蓄電層310R、綠色蓄電層310G及藍色蓄電層310B。浮動擴散區由n型半導體區域構成。
絕緣層92由例如包含氧化矽(SiOx
)、氮化矽(SiNx
)、氮氧化矽(SiON)及氧化鉿(HfOx
)等中之1種之單層膜、或包含其等中之2種以上之積層膜構成。又，絕緣層92亦可使用有機絕緣材料形成。於絕緣層92，雖未圖示，但設有插塞及電極，其等用以將紅色蓄電層310R與紅色光電轉換部90R、綠色蓄電層310G與綠色光電轉換部90G、藍色蓄電層310B與藍色光電轉換部90B分別連接。
紅色光電轉換部90R係自靠近半導體基板30之位置，依序具有下部電極91R、半導體層93R(第1半導體層93RA及第2半導體層93RB)、光電轉換層94R及上部電極95R者。綠色光電轉換部90G係自靠近紅色光電轉換部90R之位置，依序具有下部電極91G、半導體層93G(第1半導體層93GA及第2半導體層93GB)、光電轉換層94G及上部電極95G者。藍色光電轉換部90B係自靠近綠色光電轉換部90G之位置，依序具有下部電極91B、半導體層93B(第1半導體層93BA及第2半導體層93BB)、光電轉換層94B及上部電極95B者。於紅色光電轉換部90R與綠色光電轉換部90G間，進而設有絕緣層96，於綠色光電轉換部90G與藍色光電轉換部90B間，進而設有絕緣層97。紅色光電轉換部90R中選擇性吸收紅色(例如，波長620 nm以上未達750 nm)光，綠色光電轉換部90G中選擇性吸收綠色(例如，波長495 nm以上未達620 nm)光，藍色光電轉換部90B中選擇性吸收藍色(例如，波長400 nm以上未達495 nm)光，且產生電子-電洞對。
下部電極91R係提取光電轉換層94R中產生之信號電荷者，下部電極91G係提取光電轉換層94G中產生之信號電荷者，下部電極91B係提取光電轉換層94B中產生之信號電荷者。下部電極91R、91G、91B雖未圖示，但與上述實施形態之有機光電轉換部20之下部電極21同樣，於每一單位像素P，由藉由絕緣層互相分離之複數個電極(例如，讀出電極及蓄積電極)構成。
下部電極91R、91G、91B例如由具有光透過性之導電材料、例如ITO材料構成。作為下部電極21之構成材料，除ITO外，亦可使用添加有摻雜物之氧化錫(SnO2
)系材料、或於鋅氧化物(ZnO)中添加有摻雜物之氧化鋅系材料。作為氧化鋅系材料，列舉例如添加鋁(Al)作為摻雜物之鋁鋅氧化物(AZO)、添加鎵(Ga)之鎵鋅氧化物(GZO)、添加銦(In)之銦鋅氧化物(IZO)。又，除此之外，亦可使用IGZO、ITZO、CuI、InSbO4
、ZnMgO、CuInO2
、MgIn2
O4
、CdO、ZnSnO3
等。
半導體層93R、93B、93G係各自用以蓄積由光電轉換層94R、94B、94G產生之電荷者。半導體層93R、93G、93B與上述實施形態之有機光電轉換部20之半導體層23同樣地，具有自下部電極91R、91G、91B側起依序積層有第1半導體層93RA、93GA、93BA與第2半導體層93RB、93GB、93BB之積層構造。具體而言，例如在有機光電轉換部90R中，自下部電極91R側起依序積層有第1半導體層93RA、第2半導體層93RB、光電轉換層94R、上部電極95R。關於有機光電轉換部90G及有機光電轉換部90B亦同樣。
第1半導體層93RA、93GA、93BA及第2半導體層93RB、93GB、93BB各自具有與第1半導體層23A及第2半導體層23B相同之構成。
光電轉換層94R、94G、94B係用以將光能轉換成電能者，其各自吸收選擇波長域之光而進行光電轉換，使其它波長域之光透過。此處，選擇波長域之光於光電轉換層94R中，例如係波長620 nm以上未達750 nm之波長域之光。光電轉換層94G中，例如係波長495 nm以上未達620 nm之波長域之光。光電轉換層94B中，例如係波長400 nm以上未達495nm之波長域之光。
光電轉換層94R、94G、94B與光電轉換層24同樣，構成為分別包含2種以上作為p型半導體或n型半導體發揮功能之有機材料。光電轉換層94R、94G、94B構成為除p型半導體及n型半導體外，還進而包含將上述特定波長域之光進行光電轉換，另一方面，使其它波長域之光透過之有機材料，所謂色素材料。作為此種材料，例如光電轉換層94R中，列舉例如若丹明及部花青或其衍生物。光電轉換層94G中，列舉例如BODIPY色素。光電轉換層94B中，列舉例如香豆素、重氮化合物及花青系色素或其等之衍生物等。
上部電極95R係用以提取由光電轉換層94R產生之電洞者，上部電極95G係用以提取由光電轉換層94G產生之電洞者，上部電極95B係用以提取由光電轉換層94G產生之電洞者。自上部電極95R、95G、95B提取之電洞經由各個傳送路徑(未圖示)，排出至例如半導體基板30內之p型半導體區域(未圖示)。
上部電極95R、95G、95B與下部電極91R、91G、91B同樣，由具有光透過性之導電材料，例如ITO構成。此外，上部電極95R、95G、95B亦可由例如金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)及鋁(Al)等導電材料構成。
絕緣層96係用以將上部電極95R與下部電極91G絕緣者，絕緣層97係用以將上部電極95G與下部電極91B絕緣者。絕緣層96、97例如由金屬氧化物、金屬硫化物或有機物構成。作為金屬氧化物，列舉例如氧化矽(SiOx
)、氧化鋁(AlOx
)、氧化鋯(ZrOx
)、氧化鈦(TiOx
)、氧化鋅(ZnOx
)、氧化鎢(WOx
)、氧化鎂(MgOx
)、氧化鈮(NbOx
)、氧化錫(SnOx
)及氧化鎵(GaOx
)等。作為金屬硫化物，列舉硫化鋅(ZnS)及硫化鎂(MgS)等。
如上所述，本變化例之攝像元件10E中，設為積層有3個有機光電轉換部(紅色光電轉換部90R、綠色光電轉換部90G及藍色光電轉換部90B)之構成，各有機光電轉換部90R、90G、90B中，與上述實施形態之有機光電轉換部20同樣，於下部電極91R、91G、91B與光電轉換層94R、94G、94B間，分別設有半導體層93R、93G、93B，其等自下部電極91R、91G、91B側，依序積層有具有Ec1＞Ec2之傳導帶最下端之能階關係之第1半導體層93RA、93GA、93BA(Ec1)、及第2半導體層93RB、93GB、93BB(Ec2)。藉此，可獲得與上述實施形態相同之效果。
＜3.適用例＞
(適用例1)
圖53係顯示將本揭示之攝像元件(例如攝像元件10)使用於各像素之攝像裝置(攝像裝置1)之全體構成者。該攝像裝置1為CMOS影像感測器，於半導體基板30上，具有作為攝像區域之像素部1A，且於該像素部1A之周邊區域，具有例如包含列掃描部131、水平選擇部133、行掃描部134及系統控制部132之周邊電路部130。
像素部1A具有例如矩陣狀2維配置之複數個單位像素P(相當於攝像元件10)。該單位像素P中，例如於每一像素列配線像素驅動線Lread(具體而言為列選擇線及重設控制線)，於每一像素行配線垂直信號線Lsig。像素驅動線Lread係傳送用以自像素讀出信號之驅動信號者。像素驅動線Lread之一端連接於與列掃描部131之各列對應之輸出端。
列掃描部131由移位暫存器或位址解碼器等構成，係例如以列單位驅動像素部1A之各單位像素P之像素驅動部。將自藉由列掃描部131選擇掃描之像素列之各單位像素P輸出之信號通過垂直信號線Lsig各者供給至水平選擇部133。水平選擇部133由設置於每條垂直信號線Lsig之放大器或水平選擇開關等構成。
行掃描部134由移位暫存器或位址解碼器等構成，掃描且依序驅動水平選擇部133之各水平選擇開關。藉由該行掃描部134之選擇掃描，將通過垂直信號線Lsig各者傳送之各像素信號依序輸出至水平信號線135，通過該水平信號線135向半導體基板30之外部傳送。
包含列掃描部131、水平選擇部133、行掃描部134及水平信號線135之電路部分可直接形成於半導體基板30上，或亦可為配設於外部控制IC者。又，該等電路部分亦可形成於藉由纜線等連接之其它基板。
系統控制部132係接收自半導體基板30之外部賦予之時脈、或指示動作模式之資料等，又，輸出攝像裝置1之內部資訊等資料者。系統控制部132進而具有產生各種時序信號之時序產生器，且基於該時序產生器產生之各種時序信號，進行列掃描部131、水平選擇部133及行掃描部134等周邊電路之驅動控制。
(適用例2)
上述攝像裝置1可適用於例如數位靜態相機或視訊相機等之相機系統、或具有攝像功能之行動電話等具備攝像功能之所有類型之電子機器。圖54中，作為其一例，顯示電子機器2(相機)之概略構成。該電子機器2係例如可拍攝靜止圖像或動態圖像之視訊相機，具有攝像裝置1、光學系統(光學透鏡)210、快門裝置211、驅動攝像裝置1及快門裝置211之驅動部213、及信號處理部212。
光學系統210係將來自被攝體之像光(入射光)導光至攝像裝置1之像素部1A者。該光學系統210亦可由複數個光學透鏡構成。快門裝置211係控制向攝像裝置1照射光之期間及遮光期間者。驅動部213係控制攝像裝置1之傳輸動作及快門裝置211之快門動作者。信號處理部212係對自攝像裝置1輸出之信號進行各種信號處理者。將信號處理後之影像信號Dout記憶於記憶體等記憶媒體，或輸出至監視器等。
＜4.應用例＞
再者，上述攝像裝置1亦可應用於下述電子機器(膠囊型內視鏡10100及車輛等移動體)。
(對體內資訊取得系統之應用例)
再者，本揭示之技術(本技術)可應用於各種製品。例如，本揭示之技術亦可適用於內視鏡手術系統。
圖55係顯示可適用本揭示之技術(本技術)之使用膠囊型內視鏡之患者之體內資訊取得系統之概略構成之一例的方塊圖。
體內資訊取得系統10001由膠囊型內視鏡10100與外部控制裝置10200構成。
膠囊型內視鏡10100於檢查時由患者吞下。膠囊型內視鏡10100具有攝像功能及無線通信功能，於直至由患者自然排出為止之期間內，藉由蠕動運動等於胃或腸等臟器之內部移動，且以特定間隔依序拍攝該臟器內部之圖像(以下亦稱為體內圖像)，將該體內圖像相關之資訊依序無線發送至體外之外部控制裝置10200。
外部控制裝置10200總括性控制體內資訊取得系統10001之動作。又，外部控制裝置10200接收自膠囊型內視鏡10100發送而來之體內圖像相關之資訊，基於接收到之體內圖像相關之資訊，產生用以將該體內圖像顯示於顯示裝置(未圖示)之圖像資料。
體內資訊取得系統10001中，如此，於將膠囊型內視鏡10100自吞下至排出期間，可隨時獲得拍攝患者體內狀況之體內圖像。
針對膠囊型內視鏡10100與外部控制裝置10200之構成及功能更詳細說明。
膠囊型內視鏡10100具有膠囊型殼體10101，於該殼體10101內，收納有光源部10111、攝像部10112、圖像處理部10113、無線通信部10114、供電部10115、電源部10116及控制部10117。
光源部10111由例如LED(Light emitting diode：發光二極體)等光源構成，對攝像部10112之攝像視野照射光。
攝像部10112由攝像元件、及包含設置於該攝像元件之前段之複數個透鏡之光學系統構成。照射至觀察對象即身體組織之光之反射光(以下稱為觀察光)由該光學系統聚光，入射至該攝像元件。攝像部10112中，於攝像元件，將入射至此處之觀察光進行光電轉換，產生與該觀察光對應之圖像信號。將藉由攝像部10112產生之圖像信號提供給圖像處理部10113。
圖像處理部10113由CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)或GPU(Graphics Processing Unit：圖形處理單元)等處理器構成，對藉由攝像部10112產生之圖像信號進行各種信號處理。圖像處理部10113將實施信號處理後之圖像信號作為RAW資料提供給無線通信部10114。
無線通信部10114對藉由圖像處理部10113實施信號處理後之圖像信號進行調變處理等特定處理，將該圖像信號經由天線10114A發送至外部控制裝置10200。又，無線通信部10114自外部控制裝置10200經由天線10114A接收膠囊型內視鏡10100之驅動控制相關之控制信號。無線通信部10114將自外部控制裝置10200接收到之控制信號提供給控制部10117。
供電部10115由受電用天線線圈、自於該天線線圈產生之電流再生電力之電力再生電路、及升壓電路等構成。供電部10115中，使用所謂非接觸充電之原理產生電力。
電源部10116由二次電池構成，將藉由供電部10115產生之電力蓄電。圖55中，為了避免圖式繁鎖，省略顯示來自電源部10116之電力之供給端之箭頭等之圖示，但可將蓄電於電源部10116之電力供給至光源部10111、攝像部10112、圖像處理部10113、無線通信部10114及控制部10117，可用於該等之驅動。
控制部10117由CPU等處理器構成，依照自外部控制裝置10200發送之控制信號，適當控制光源部10111、攝像部10112、圖像處理部10113、無線通信部10114及供電部10115之驅動。
外部控制裝置10200由CPU、GPU等處理器、或混載有處理器與記憶體等之記憶元件之微電腦或控制基板等構成。外部控制裝置10200藉由經由天線10200A對膠囊型內視鏡10100之控制部10117發送控制信號，控制膠囊型內視鏡10100之動作。膠囊型內視鏡10100中，例如可藉由來自外部控制裝置10200之控制信號，變更光源部10111中對觀察對象照射光之條件。又，可藉由來自外部控制裝置10200之控制信號，變更攝像條件(例如攝像部10112之訊框率、曝光值等)。又，亦可藉由來自外部控制裝置10200之控制信號，變更圖像處理部10113之處理內容、或無線通信部10114發送圖像信號之條件(例如發送間隔、發送圖像數量等)。
又，外部控制裝置10200對自膠囊型內視鏡10100發送之圖像信號實施各種圖像處理，產生用以將拍攝到之體內圖像顯示於顯示裝置之圖像資料。作為該圖像處理，可進行例如顯影處理(解馬賽克處理)、高畫質化處理(頻帶增強處理、超解析處理、NR(Noise reduction：雜訊降低)處理及/或手抖修正處理等)、及/或放大處理(電子變焦處理)等各種信號處理。外部控制裝置10200控制顯示裝置之驅動，顯示基於產生之圖像資料拍攝之體內圖像。或者，外部控制裝置10200亦可將產生之圖像資料記錄於記錄裝置(未圖示)、或印刷輸出至印刷裝置(未圖示)。
以上，已針對可適用本揭示之技術之體內資訊取得系統之一例進行說明。本揭示之技術可適用於以上說明之構成中之例如攝像部10112。藉此，檢測精度提高。
(對內視鏡手術系統之應用例)
本揭示之技術(本技術)可應用於各種製品。例如，本揭示之技術亦可適用於內視鏡手術系統。
圖56係顯示可適用本揭示之技術(本技術)之內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。
圖56中，圖示施術者(醫生)11131使用內視鏡手術系統11000，對病床11133上之患者11132進行手術之狀況。如圖所示，內視鏡手術系統11000由內視鏡11100、氣腹管11111或能量處置器具11122等其他手術器械11110、支持內視鏡11100之支持臂裝置11120、及搭載有用於內視鏡下手術之各種裝置之台車11200構成。
內視鏡11100由將距離前端特定長度之區域插入至患者11132之體腔內之鏡筒11101、及連接於鏡筒11101之基端之相機頭11102構成。圖示之例中，圖示作為具有硬性鏡筒11101之所謂硬性鏡構成之內視鏡11100，但內視鏡11100亦可作為具有軟性鏡筒之所謂軟性鏡構成。
於鏡筒11101之前端，設置有嵌入接物透鏡之開口部。於內視鏡11100連接光源裝置11203，由該光源裝置11203產生之光藉由於鏡筒11101內部延設之光導而被導光至該鏡筒之前端，並經由接物透鏡朝患者11132之體腔內之觀察對象照射。另，內視鏡11100可為直視鏡，亦可為斜視鏡或側視鏡。
於相機頭11102之內部設有光學系統及攝像元件，來自觀察對象之反射光(觀察光)藉由該光學系統而聚光於該攝像元件。藉由該攝像元件將觀察光進行光電轉換，產生與觀察光對應之電性信號，即與觀察像對應之圖像信號。該圖像信號作為RAW資料被發送至相機控制器單元(CCU：Camera Control Unit)11201。
CCU11201由CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)或GPU(Graphics Processing Unit：圖形處理單元)等構成，總括性控制內視鏡11100及顯示裝置11202之動作。再者，CCU11201自相機頭11102接收圖像信號，對該圖像信號實施例如顯像處理(解馬賽克處理)等用以顯示基於該圖像信號之圖像之各種圖像處理。
顯示裝置11202藉由來自CCU11201之控制，顯示基於由該CCU 11201實施圖像處理後之圖像信號之圖像。
光源裝置11203例如由LED(Light Emitting Diode：發光二極體)等光源構成，將拍攝手術部等時之照射光供給至內視鏡11100。
輸入裝置11204為針對內視鏡手術系統11000之輸入介面。使用者可經由輸入裝置11204，對內視鏡手術系統11000進行各種資訊之輸入或指示輸入。例如，使用者輸入變更內視鏡11100之攝像條件(照射光之種類、倍率及焦距等)之主旨的指示等。
處置器具控制裝置11205控制用於組織之燒灼、切開或血管之封閉等之能量處置器具11112之驅動。氣腹裝置11206基於確保內視鏡11100之視野及確保施術者之作業空間之目的，為了使患者11132之體腔鼓起，而經由氣腹管11111對該體腔內送入氣體。記錄器11207係可記錄手術相關之各種資訊之裝置。印表機11208係可以文字、圖像或圖表等各種形式印刷手術相關之各種資訊之裝置。
另，對內視鏡11100供給拍攝手術部時之照射光之光源裝置11203例如可由LED、雷射光源或由該等之組合構成之白色光源構成。由RGB雷射光源之組合構成白色光源之情形時，由於可高精度地控制各色(各波長)之輸出強度及輸出時序，故光源裝置11203中可進行攝像圖像之白平衡調整。又，該情形時，分時對觀察對象照射來自RGB雷射光源各者之雷射光，與該照射時序同步控制相機頭11102之攝像元件之驅動，藉此亦可分時拍攝與RGB各者對應之圖像。根據該方法，即使不於該攝像元件設置彩色濾光片，亦可獲得彩色圖像。
又，光源裝置11203亦可以每隔特定時間變更要輸出之光的強度之方式控制其之驅動。藉由與其之光強度之變更時序同步地控制相機頭11102之攝像元件之驅動，分時取得圖像，並合成該圖像，而可產生無所謂欠曝及過曝之高動態範圍之圖像。
又，光源裝置11203亦可構成為能供給與特殊光觀察對應之特定波長頻帶之光。特殊光觀察中，例如進行所謂窄頻帶光觀察(Narrow Band Imaging：窄頻帶成像)，即，利用身體組織之光吸收之波長依存性，照射與通常觀察時之照射光(即白色光)相比窄頻帶之光，藉此以高對比度拍攝黏膜表層之血管等特定組織。或，特殊光觀察中，亦可進行藉由因照射激發光而產生之螢光獲得圖像之螢光觀察。螢光觀察中，可對身體組織照射激發光，觀察來自該身體組織之螢光(自螢光觀察)，或將吲哚青綠(ICG)等試劑局部注入於身體組織，且對該身體組織照射與該試劑之螢光波長對應之激發光，獲得螢光像等。光源裝置11203可構成為能供給與此種特殊光觀察對應之窄頻帶光及/或激發光。
圖57係顯示圖56所示之相機頭11102及CCU11201之功能構成之一例之方塊圖。
相機頭11102具有透鏡單元11401、攝像部11402、驅動部11403、通信部11404、及相機頭控制部11405。CCU11201具有通信部11411、圖像處理部11412、及控制部11413。相機頭11102與CCU11201可藉由傳送纜線11400而互相可通信地連接。
透鏡單元11401係設置於與鏡筒11101之連接部之光學系統。自鏡筒11101之前端提取之觀察光被導光至相機頭11102，入射於該透鏡單元11401。透鏡單元11401係組合包含變焦透鏡及聚焦透鏡之複數個透鏡而構成。
構成攝像部11402之攝像元件可為1個(所謂單板式)，亦可為複數個(所謂多板式)。攝像部11402以多板式構成之情形時，例如可由各攝像元件產生與RGB各者對應之圖像信號，並合成該等，藉此可獲得彩色圖像。或，攝像部11402亦可構成為具有用以分別取得與3D(dimensional：維)顯示對應之右眼用及左眼用之圖像信號的1對攝像元件。藉由進行3D顯示，施術者11131可更準確地掌握手術部之生物體組織之深度。另，攝像部11402以多板式構成之情形時，亦可與各攝像元件對應，設置複數個系統之透鏡單元11401。
又，攝像部11402可不設置於相機頭11102。例如，攝像部11402亦可於鏡筒11101之內部緊接於接物透鏡之正後方而設置。
驅動部11403由致動器構成，藉由來自相機頭控制部11405之控制，使透鏡單元11401之變焦透鏡及聚焦透鏡沿光軸移動特定距離。藉此，可適當調整攝像部11402之攝像圖像之倍率及焦點。
通信部11404由用以於與CCU11201之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11404將自攝像部11402獲得之圖像信號作為RAM資料，經由傳送纜線11400發送至CCU11201。
又，通信部11404自CCU11201接收用以控制相機頭11102之驅動之控制信號，並將其供給至相機頭控制部11405。該控制信號包含例如指定攝像圖像之訊框率之主旨之資訊、指定攝像時之曝光值之主旨之資訊、以及/或指定攝像圖像之倍率及焦點之主旨之資訊等攝像條件相關之資訊。
另，上述訊框率或曝光值、倍率、焦點等之攝像條件可由使用者適當指定，亦可基於取得之圖像信號由CCU11201之控制部11413自動設定。後者之情形時，將所謂AE(Auto Exposure：自動曝光)功能、AF(Auto Focus：自動聚焦)功能及AWB(Auto White Balance：自動白平衡)功能搭載於內視鏡11100。
相機頭控制部11405基於經由通信部11404接收到之來自CCU11201之控制信號，控制相機頭11102之驅動。
通信部11411由用以於與相機頭11102之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11411接收自相機頭11102經由傳送纜線11400發送之圖像信號。
又，通信部11411對相機頭11102發送用以控制相機頭11102之驅動之控制信號。圖像信號或控制信號可藉由電通信或光通信等發送。
圖像處理部11412對自相機頭11102發送之RAM資料即圖像信號實施各種圖像處理。
控制部11413進行利用內視鏡11100拍攝手術部等、及藉由拍攝手術部等而得之攝像圖像之顯示相關的各種控制。例如，控制部11413產生用以控制相機頭11102之驅動之控制信號。
又，控制部11413基於由圖像處理部11412實施圖像處理後之圖像信號，使顯示裝置11202顯示手術部等映射之攝像圖像。此時，控制部11413亦可使用各種圖像辨識技術辨識攝像圖像內之各種物體。例如，控制部11413藉由檢測攝像圖像所含之物體之邊緣形狀或顏色等，而可辨識鉗子等手術器械、特定之生物體部位、出血、使用能量處置器具11122時之霧氣等。控制部11413使顯示裝置11202顯示攝像圖像時，亦可使用該辨識結果，使各種手術支援資訊與該手術部之圖像重疊顯示。藉由重疊顯示手術支援資訊，並對施術者11131提示，而可減輕施術者11131之負擔，或施術者11131可確實進行手術。
連接相機頭11102及CCU11201之傳送纜線11400係與電性信號通信對應之電性信號纜線、與光通信對應之光纖、或該等之複合纜線。
此處，圖示之例中，使用傳送纜線11400以有線進行通信，但相機頭11102與CCU11201之間之通信亦可以無線進行。
以上，已針對可適用本揭示之技術之內視鏡手術系統之一例進行說明。本揭示之技術可較佳適用於以上說明之構成中之攝像部11402。藉由將本揭示之技術適用於攝像部11402，精度提高檢測。
另，此處，作為一例，已針對內視鏡手術系統進行說明，但本揭示之技術亦可適用於其他之例如顯微鏡手術系統等。
(對移動體之應用例)
本揭示之技術可應用於各種製品。例如，本揭示之技術亦可作為搭載於汽車、電動汽車、油電混合汽車、機車、自行車、個人行動載具、飛機、無人機、船舶、機器人、建設機械、農業機械(拖拉機)等任一種類之移動體之裝置而實現。
圖58係顯示可適用本揭示之技術之移動體控制系統之一例即車輛控制系統之概略構成例之方塊圖。
車輛控制系統12000具備經由通信網路12001連接之複數個電子控制單元。於圖58所示之例中，車輛控制系統12000具備驅動系統控制單元12010、車體系統控制單元12020、車外資訊檢測單元12030、車內資訊檢測單元12040、及整合控制單元12050。又，作為整合控制單元12050之功能構成，圖示有微電腦12051、聲音圖像輸出部12052、及車載網路I/F(interface：介面)12053。
驅動系統控制單元12010依照各種程式，控制與車輛之驅動系統關聯之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元12010作為內燃機或驅動用馬達等之用以產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用以將驅動力傳遞至車輪之驅動力傳遞機構、調節車輛舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等之控制裝置發揮功能。
車體系統控制單元12020依照各種程式，控制車體所裝備之各種裝置之動作。例如，車體系統控制單元12020作為無鑰匙啟動系統、智慧鑰匙系統、電動窗裝置、或頭燈、尾燈、剎車燈、方向燈或霧燈等各種燈具之控制裝置發揮功能。該情形時，可對車體系統控制單元12020輸入自代替鑰匙之可攜帶式機器發送之電波或各種開關之信號。車體系統控制單元12020受理該等電波或信號之輸入，控制車輛之門鎖裝置、電動窗裝置、燈具等。
車外資訊檢測單元12030檢測搭載有車輛控制系統12000之車輛外部之資訊。例如，於車外資訊檢測單元12030連接有攝像部12031。車外資訊檢測單元12030使攝像部12031拍攝車外之圖像，且接收拍攝之圖像。車外資訊檢測單元12030亦可基於接收到之圖像，進行人、車、障礙物、標識或路面上之文字等之物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部12031係接受光且輸出與該光之受光量對應的電性信號之光感測器。攝像部12031可將電性信號作為圖像輸出，亦可作為測距資訊輸出。又，攝像部12031接受之光可為可見光，亦可為紅外線等非可見光。
車內資訊檢測單元12040檢測車內之資訊。對車內資訊檢測單元12040，連接有例如檢測駕駛者的狀態之駕駛者狀態檢測部12041。駕駛者狀態檢測部12041包含例如拍攝駕駛者之相機，車內資訊檢測單元12040可基於自駕駛者狀態檢測部12041輸入之檢測資訊，算出駕駛者之疲勞程度或精神集中程度，亦可判斷駕駛者是否在打瞌睡。
微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車內外之資訊，運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之控制目標值，對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行以實現包含迴避車輛碰撞或緩和衝擊、基於車間距離之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告或車輛偏離車道警告等之ADAS(Advanced Driver Assistance System：先進駕駛輔助系統)之功能為目的之協調控制。
又，微電腦12051藉由基於車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車輛周圍之資訊，控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等，而進行以不依據駕駛者之操作而自主行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
又，微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030取得之車外之資訊，對車體系統控制單元12020輸出控制指令。例如，微電腦12051可根據車外資訊檢測單元12030檢測出之前方車或對向車之位置而控制頭燈，進行將遠光燈切換成近光燈等以謀求防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052向可對車輛之搭乘者或車外視覺性或聽覺性通知資訊之輸出裝置發送聲音及圖像中之至少一種輸出信號。於圖58之例中，作為輸出裝置，例示擴音器12061、顯示部12062及儀表板12063。顯示部12062亦可包含例如車載顯示器及抬頭顯示器之至少一者。
圖59係顯示攝像部12031之設置位置之例之圖。
於圖59中，具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105作為攝像部12031。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105例如設置於車輛12100之前保險桿、側視鏡、後保險桿、尾門及車廂內之擋風玻璃之上部等位置。前保險桿所裝備之攝像部12101及車廂內之擋風玻璃之上部所裝備之攝像部12105主要取得車輛12100前方之圖像。側視鏡所裝備之攝像部12102、12103主要取得車輛12100側方之圖像。後保險桿或尾門所裝備之攝像部12104主要取得車輛12100後方之圖像。車廂內之擋風玻璃之上部所裝備之攝像部12105主要使用於檢測前方車輛或行人、障礙物、號誌機、交通標識或車道線等。
另，圖59中顯示攝像部12101至12104之攝像範圍之一例。攝像範圍12111表示設於前保險桿之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113分別表示設於側視鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114表示設於後保險桿或尾門之攝像部12104之攝像範圍。例如，藉由將由攝像部12101至12104拍攝之圖像資料重合，而可獲得自上方觀察車輛12100之俯瞰圖像。
攝像部12101至12104之至少一者亦可具有取得距離資訊之功能。例如，攝像部12101至12104之至少一者可為包含複數個攝像元件之立體相機，亦可為具有相位差檢測用之像素之攝像元件。
例如，微電腦12051基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，求得攝像範圍12111至12114內與各立體物相隔之距離、及該距離之時間變化(相對於車輛12100之相對速度)，藉此可尤其擷取在車輛12100之行進路上最接近之立體物、且於與車輛12100大致相同之方向以特定速度(例如為0 km/h以上)行駛之立體物作為前方車。再者，微電腦12051可設定近前應與前方車預先確保之車間距離，進行自動剎車控制(亦包含停止追隨控制)或自動加速控制(亦包含追隨起步控制)等。可如此地進行以不依據駕駛者之操作而自主行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
例如，微電腦12051可基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，將立體物相關之立體物資料分類成2輪車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等其他立體物而擷取，且用於自動迴避障礙物。例如，微電腦12051可將車輛12100周邊之障礙物辨識為車輛12100之駕駛者可視認之障礙物與難以視認之障礙物。且，微電腦12051判斷表示與各障礙物碰撞之危險度之碰撞風險，當碰撞風險為設定值以上而有可能發生碰撞之狀況時，經由擴音器12061或顯示部12062對駕駛者輸出警報，或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或迴避轉向，藉此可進行用以避免碰撞之駕駛支援。
攝像部12101至12104之至少一者亦可為檢測紅外線之紅外線相機。例如，微電腦12051可藉由判定攝像部12101至12104之攝像圖像中是否存在行人而辨識行人。該行人之辨識係根據例如擷取作為紅外線相機之攝像部12101至12104之攝像圖像之特徵點之順序、及對表示物體輪廓之一連串特徵點進行圖案匹配處理判別是否為行人之順序而進行。若微電腦12051判定攝像部12101至12104之攝像圖像中存在行人，且辨識為行人，則聲音圖像輸出部12052以對該經辨識出之行人重疊顯示用以強調之方形輪廓線之方式，控制顯示部12062。另，聲音圖像輸出部12052亦可以將表示行人之圖標等顯示於期望之位置之方式控制顯示部12062。
以上，雖已舉實施形態及變化例1～16以及適用例及應用例說明本揭示，但本揭示內容並非限定於上述實施形態等者，可進行各種變化。例如，上述實施形態中，作為攝像元件，設為使檢測綠色光之有機光電轉換部20、及分別檢測藍色光、紅色光之無機光電轉換部32B、32R積層之構成，但本揭示內容並非限定於此種構造者。例如，亦可於有機光電轉換部中檢測紅色光或藍色光，又可於無機光電轉換部中檢測綠色光。
又，該等有機光電轉換部及無機光電轉換部之數量或比例亦非限定者，亦可設置2個以上之有機光電轉換部，又可僅以有機光電轉換部獲得複數色之顏色信號。
再者，上述實施形態等中，顯示作為構成下部電極21之複數個電極，由讀出電極21A及蓄積電極21B之2個電極、或讀出電極21A、蓄積電極21B及傳輸電極21C、或讀出電極21A、蓄積電極21B及屏蔽電極21D之3個電極構成之例，但此外亦可設置排出電極等4個以上之電極。
另，本說明書中記載之效果僅為例示，並非限定者，又，亦可有其它效果。
另，本技術亦可採取如下之構成。根據以下構成之本技術，於排列配置而成之第1電極及第2電極與包含有機材料之光電轉換層間，設有將第1層與第2層加以積層的半導體層，且上述第1層設置於光電轉換層側；上述第2層設置於第1電極及第2電極側，且具有較第1層之傳導帶最下端之能階淺的傳導帶最下端之能階。藉此，可改善向第2電極之電荷輸送特性，降低雜訊。
(1)
一種攝像元件，其具備：
第1電極及第2電極，其等排列配置；
第3電極，其與上述第1電極及上述第2電極對向配置；
光電轉換層，其設置於上述第1電極及上述第2電極與上述第3電極之間；及
半導體層，其設置於上述第1電極及上述第2電極與上述光電轉換層之間，自上述光電轉換層側起依序積層有第1層及第2層，該第2層具有較上述第1層之傳導帶最下端之能階更淺的傳導帶最下端之能階。
(2)
如上述技術方案(1)之攝像元件，其進而具有絕緣層，該絕緣層設置於上述第1電極及上述第2電極與上述半導體層之間，且於上述第2電極之上方具有第1開口，
上述第2電極與上述半導體層經由上述第1開口電性連接。
(3)
如上述技術方案(1)或(2)之攝像元件，其於上述光電轉換層與上述半導體層之間，進而具有包含無機材料之保護層。
(4)
如上述技術方案(3)之攝像元件，其中上述半導體層於上述保護層與上述第1層之間，進而具有第3層，該第3層具有與上述第1層之傳導帶最下端之能階大致相同或較其更淺的傳導帶最下端之能階。
(5)
如上述技術方案(2)至(4)中任一項之攝像元件，其中上述第1開口之側面及底面由上述第2層覆蓋，覆蓋上述底面之上述第2層之至少一部分具有較其它區域更高之載子濃度。
(6)
如上述技術方案(5)之攝像元件，其中上述第2層於上述第1開口內，具有將上述第2電極與上述第1層直接電性連接之第2開口。
(7)
如上述技術方案(6)之攝像元件，其中上述第1開口之側面由上述第2層覆蓋。
(8)
如上述技術方案(6)之攝像元件，其中上述第1開口與上述第2開口具有同一側面。
(9)
如上述技術方案(6)之攝像元件，其中上述第2開口之側面設置於較上述第1開口之側面更為外側。
(10)
如上述技術方案(1)至(9)中任一項之攝像元件，其中上述第2層包含上述第1層所含之矽之含量以上之矽。
(11)
如上述技術方案(1)至(10)中任一項之攝像元件，其中上述第1層及上述第2層各自包含鎵，
上述第2層包含上述第1層所含之鎵之含量以上之鎵。
(12)
如上述技術方案(1)至(10)中任一項之攝像元件，其中上述第1層及上述第2層各自包含鋅，
上述第2層包含上述第1層所含之鋅之含量以上之鋅。
(13)
如上述技術方案(1)至(12)中任一項之攝像元件，其中上述第1層及上述第2層皆具有結晶性。
(14)
如上述技術方案(13)之攝像元件，其中上述第2層具有非晶層與結晶層，上述非晶層及上述結晶層自上述第1電極及上述第2電極側依序積層。
(15)
如上述技術方案(1)至(14)中任一項之攝像元件，其中上述第1層及上述第2層皆具有非晶性。
(16)
如上述技術方案(1)至(14)中任一項之攝像元件，其中上述第1層及上述第2層之一者具有結晶性，另一者具有非晶性。
(17)
如上述技術方案(2)至(16)中任一項之攝像元件，其中上述第2層於層內，具有包含較該第2層中之其它區域更多碳之層。
(18)
如上述技術方案(17)之攝像元件，其中上述第2層覆蓋上述第1開口之側面及底面，上述包含較多碳之層設置於層內之較上述第1開口更為外側。
(19)
如上述技術方案(1)至(16)中任一項之攝像元件，其中上述第1層於層內，含有包含較該第1層內之其它區域更多碳之層。
(20)
如上述技術方案(18)或(19)之攝像元件，其中上述第1層於上述第1開口內與上述第2電極直接相接，上述包含較多碳之層設置於層內之較上述第1開口更為外側。
(21)
如上述技術方案(2)至(20)中任一項之攝像元件，其中於上述第1開口內，於上述第1電極與上述半導體層之間、或上述第1層與上述第2層之間進而具有金屬膜或金屬氧化物膜。
(22)
如上述技術方案(21)中任一項之攝像元件，其中於上述金屬膜及上述金屬氧化物膜與上述第1開口之側面之間具有間隙。
(23)
如上述技術方案(21)或(22)之攝像元件，其中上述半導體層於上述金屬膜及上述金屬氧化物膜周圍，具有載子濃度高於其它區域之區域。
(24)
如上述技術方案(21)至(23)中任一項之攝像元件，其中上述金屬膜及上述金屬氧化物膜覆蓋上述第1開口之側面及底面。
(25)
如上述技術方案(21)至(24)中任一項之攝像元件，其中上述金屬膜及上述金屬氧化物膜包含吉布斯能與構成上述第2層之材料相比為同等以下之材料。
(26)
如上述技術方案(1)至(26)中任一項之攝像元件，其中上述第1電極及上述第2電極包含吉布斯能與構成上述第2層之材料相比為同等以下之材料而形成。
(27)
如上述技術方案(1)至(26)中任一項之攝像元件，其中上述第2層具有1 nm以上50 nm以下之厚度。
(28)
如上述技術方案(1)至(27)中任一項之攝像元件，其中於上述第1電極與上述第2電極之間進而具有第4電極。
(29)
如上述技術方案(28)之攝像元件，其中上述第4電極設置於較上述第1電極及上述第2電極更為下層。
(30)
如上述技術方案(1)至(29)中任一項之攝像元件，其中上述第1層含有具有結晶性之層與具有非晶性之層的積層構造。
(31)
如上述技術方案(30)之攝像元件，其中上述具有結晶性之層及上述具有非晶性之層乃自上述第1電極及上述第2電極側起依序積層。
(32)
如上述技術方案(31)之攝像元件，其中上述具有非晶性之層，具有與上述具有結晶性之層的傳導帶最下端之能階大致相同或較其更淺的傳導帶最下端之能階。
(33)
如上述技術方案(30)至(32)中任一項之攝像元件，其中上述具有非晶性之層覆蓋上述具有結晶性之層之上表面及側面。
(34)
如上述技術方案(31)至(33)中任一項之攝像元件，其中於上述第2電極之上方，進而具有貫通上述具有結晶性之層的開口，
上述具有非晶性之層經由上述開口與上述第2電極電性連接。
(35)
如上述技術方案(34)之攝像元件，其中於上述光電轉換層與上述具有非晶性之層之間進而具有包含無機材料之保護層，
上述開口內積層有上述具有非晶性之層與上述保護層。
(36)
如上述技術方案(1)至(35)中任一項之攝像元件，其中上述第2層於俯視時，於較上述第1層之端部更靠內側具有端部。
(37)
如上述技術方案(36)之攝像元件，其中上述第2層之端部具有傾斜面。
(38)
如上述技術方案(36)或(37)之攝像元件，其中上述第2層進而具有將上述第2電極與上述第1層直接電性連接之第2開口，
於俯視時，上述第2層之端部及上述第2開口具有圓形狀。
(39)
如上述技術方案(1)至(38)中任一項之攝像元件，其中於俯視時，於上述第1電極及上述第2電極周圍進而具有被施加固定電位的第5電極。
(40)
如上述技術方案(39)之攝像元件，其中於上述第5電極之上方，未介隔上述第2層地形成有上述第1層。
(41)
如上述技術方案(1)至(40)中任一項之攝像元件，其中上述第1電極及上述第2電極配置於相對於上述光電轉換層與光入射面為相反側。
(42)
如上述技術方案(1)至(41)中任一項之攝像元件，其中上述第1電極及上述第2電極分別被個別地施加電壓。
(43)
如上述技術方案(42)之攝像元件，其積層有：具有上述第1電極、上述第2電極、上述第3電極、上述光電轉換層及上述半導體層之1個或複數個有機光電轉換部；及進行與上述有機光電轉換部不同波長域之光電轉換之1個或複數個無機光電轉換部。
(44)
如上述技術方案(43)之攝像元件，其中上述無機光電轉換部嵌入形成於半導體基板，
上述有機光電轉換部形成於上述半導體基板之第1面側。
(45)
一種攝像裝置，其具備：
複數個像素，其等分別設有1個或複數個攝像元件，
上述攝像元件具有：
第1電極及第2電極，其等排列配置；
第3電極，其與上述第1電極及上述第2電極對向配置；
光電轉換層，其設置於上述第1電極及上述第2電極與上述第3電極之間；及
半導體層，其設置於上述第1電極及上述第2電極與上述光電轉換層之間，自上述光電轉換層側起依序積層有第1層及第2層，該第2層具有較上述第1層之傳導帶最下端之能階更淺的傳導帶最下端之能階。
本申請案係基於2020年3月31日向日本專利廳提交申請之日本專利申請案第2020-064017號、及2021年3月19日向日本專利廳提交申請之日本專利申請案第2021-045945號而主張優先權者，該等申該案之全部內容以引用之方式併入本文中。
若為本領域技術人員，則可根據設計上之要件或其它要因，而想到各種修正、組合、次組合(sub combination)及變更，但應了解，該等為包含於附加之申請專利範圍或其均等物之範圍內者。
1:攝像裝置
1a:像素單元
1A:像素部
1B:周邊區域
2:電子機器(相機)
10:攝像元件
10A:攝像元件
10B:攝像元件
10C:攝像元件
10D:攝像元件
10E:攝像元件
20:有機光電轉換部
20A～20O:有機光電轉換部
21:下部電極
21A:讀出電極
21B:蓄積電極
21C:傳輸電極
21D:屏蔽電極
21x:導電膜
22:絕緣層
22H:開口
23:半導體層
23A:第1半導體層
23A1:第1半導體層
23A2:第1半導體層
23AH:開口
23B:第2半導體層
23B1:第2半導體層
23B2:第2半導體層
23BH:開口
23C:第3半導體層
23X:高濃度載子區域
24:光電轉換層
25:上部電極
26:絕緣層
26A:固定電荷層
26B:介電層
27:層間絕緣層
27H1:開口
27H2:開口
28:屏蔽電極
29:保護層
30:半導體基板
30A:第1面
30B:第2面
31:p井
32:無機光電轉換部
32B:無機光電轉換部
32R:無機光電轉換部
33:閘極絕緣層
34:貫通電極
34A:通道形成區域
34B:源極/汲極區域
34C:源極/汲極區域
34H:開口
34X:貫通電極
34Y:貫通電極
35A:通道形成區域
35B:源極/汲極區域
35C:源極/汲極區域
36A:通道形成區域
36B:區域
36B1:源極/汲極區域
36B2:源極/汲極區域
36C:源極/汲極區域
37C:區域
38C:區域
39A:焊墊部
39B:焊墊部
39C:上部第1接點
39D:上部第2接點
39E:焊墊部
39F:上部第3接點
40:多層配線部
41:配線層
41A:連接部
42:配線層
43:配線層
44:絕緣層
45:下部第1接點
46:下部第2接點
47:閘極配線層
51:保護層
52:配線
53:遮光膜
54:晶載透鏡
55:彩色濾光片
55B:彩色濾光片
55R:彩色濾光片
56:平坦化層
57:配線
58:OPB層
60:有機光電轉換部
61:下部電極
62:絕緣層
63:半導體層
64:光電轉換層
65:上部電極
70:有機光電轉換部
71:抗蝕劑
71A:讀出電極
71B:蓄積電極
72:金屬膜
73:半導體層
73A:第1半導體層
73B:第2半導體層
74:光電轉換層
75:上部電極
76B:焊墊部
76C:上部第4接點
76D:上部第5接點
80:有機光電轉換部
81:下部電極
81A:讀出電極
81B:蓄積電極
82:絕緣層
82H:開口
83:半導體層
83A:第1半導體層
83B:第2半導體層
85:上部電極
87:層間絕緣層
88:貫通電極
90B:有機光電轉換部
90G:有機光電轉換部
90R:有機光電轉換部
91B:下部電極
91G:下部電極
91R:下部電極
92:絕緣層
93B:半導體層
93BA:第1半導體層
93BB:第2半導體層
93G:半導體層
93GA:第1半導體層
93GB:第2半導體層
93R:半導體層
93RA:第1半導體層
93RB:第2半導體層
94B:光電轉換層
94G:光電轉換層
94R:光電轉換層
95B:上部電極
95G:上部電極
95R:上部電極
96:絕緣層
97:絕緣層
98:保護層
99:晶載透鏡層
99L:晶載透鏡
130:周邊電路部
131:列掃描部
132:系統控制部
133:水平選擇部
134:行掃描部
135:水平信號線
210:光學系統
211:快門裝置
212:信號處理部
213:驅動部
310B:藍色蓄電層
310G:綠色蓄電層
310R:紅色蓄電層
10001:體內資訊取得系統
10100:膠囊型內視鏡
10101:膠囊型殼體
10111:光源部
10112:攝像部
10113:圖像處理部
10114:無線通信部
10114A:天線
10115:供電部
10116:電源部
10117:控制部
10200:外部控制裝置
10200A:天線
11000:內視鏡手術系統
11100:內視鏡
11101:鏡筒
11102:相機頭
11110:手術器械
11111:氣腹管
11112:能量處置器具
11120:支持臂裝置
11131:施術者
11132:患者
11133:病床
11200:台車
11201:CCU
11202:顯示裝置
11203:光源裝置
11204:輸入裝置
11205:處置器具控制裝置
11206:氣腹裝置
11207:記錄器
11208:印表機
11400:傳送纜線
11401:透鏡單元
11402:攝像部
11403:驅動部
11404:通信部
11405相機頭控制部
11411:通信部
11412:圖像處理部
11413:控制部
12000:車輛控制系統
12001:通信網路
12010:驅動系統控制單元
12020:車體系統控制單元
12030:車外資訊檢測單元
12031:攝像部
12040:車內資訊檢測單元
12041:駕駛者狀態檢測部
12050:整合控制單元
12051:微電腦
12052:聲音圖像輸出部
12053:車載網路I/F
12061:擴音器
12062:顯示部
12063:儀表板
12100:車輛
12101～12105:攝像部
12111～12114:攝像範圍
AMP:放大器電晶體
Dout:影像信號
FD1:浮動擴散區
FD2:浮動擴散區
FD3:浮動擴散區
Gamp:閘極
Grst:重設閘極
Gsel:閘極
Gtrs2:閘極
Gtrs3:閘極
Lread:像素驅動線
Lsig:垂直信號線
P:單位像素
Pb:單位像素
PD:光電二極體
Pg:單位像素
PR:光阻劑
Pr:單位像素
RST:重設電晶體
RST1:重設線
RST2:重設線
RST3:重設線
S1:光入射側
S2:配線層側
SEL:選擇電晶體
SEL1:選擇線
SEL2:選擇線
SEL3:選擇線
t1:時序
t2:時序
t3:時序
TG2:傳輸閘極線
TG3:傳輸閘極線
TR1amp:放大器電晶體
TR1rst:重設電晶體
TR1sel:選擇電晶體
Tr2:傳輸電晶體
TR2amp:放大器電晶體
TR2rst:重設電晶體
TR2sel:選擇電晶體
TR2trs:傳輸電晶體
Tr3:傳輸電晶體
TR3amp:放大器電晶體
TR3rst:重設電晶體
TR3sel:選擇電晶體
TR3trs:傳輸電晶體
VDD:電源線
VSL1:信號線
VSL2:信號線
VSL3:信號線
圖1係顯示本揭示之一實施形態之攝像元件之構成之一例之剖視模式圖。
圖2係顯示具有圖1所示之攝像元件之攝像裝置之像素構成之一例之俯視模式圖。
圖3係顯示圖1所示之有機光電轉換部之構成之一例之剖視模式圖。
圖4A係顯示圖3所示之有機光電轉換部之蓄積電極上之各層之能階之圖。
圖4B係顯示圖3所示之有機光電轉換部之讀出電極上之各層之能階之圖。
圖5係圖1所示之攝像元件之等效電路圖。
圖6係顯示構成圖1所示之攝像元件之下部電極及控制部之電晶體之配置之模式圖。
圖7係用以說明圖1所示之攝像元件之製造方法之剖視圖。
圖8係顯示接續圖7之步驟之剖視圖。
圖9係顯示接續圖8之步驟之剖視圖。
圖10係顯示接續圖9之步驟之剖視圖。
圖11係顯示接續圖10之步驟之剖視圖。
圖12係顯示接續圖11之步驟之剖視圖。
圖13係顯示圖1所示之攝像元件之一動作例之時序圖。
圖14係顯示本揭示之變化例1之有機光電轉換部之構成之剖視模式圖。
圖15A係顯示圖14所示之有機光電轉換部之蓄積電極上之各層之能階之圖。
圖15B係顯示圖14所示之有機光電轉換部之讀出電極上之各層之能階之圖。
圖16係顯示本揭示之變化例2之有機光電轉換部之構成之剖視模式圖。
圖17係顯示本揭示之變化例3之有機光電轉換部之構成之剖視模式圖。
圖18係顯示本揭示之變化例4之有機光電轉換部之構成之剖視模式圖。
圖19係顯示本揭示之變化例5之有機光電轉換部之構成之剖視模式圖。
圖20係顯示本揭示之變化例6之有機光電轉換部之構成之剖視模式圖。
圖21係顯示本揭示之變化例7之有機光電轉換部之構成之一例之剖視模式圖。
圖22A係用以說明圖21所示之有機光電轉換部之製造方法之剖視圖。
圖22B係顯示接續圖22A之步驟之剖視圖。
圖22C係顯示接續圖22B之步驟之剖視圖。
圖22D係顯示接續圖22C之步驟之剖視圖。
圖22E係顯示接續圖22D之步驟之剖視圖。
圖23係顯示本揭示之變化例7之有機光電轉換部之構成之另一例之剖視模式圖。
圖24A係用以說明圖23所示之有機光電轉換部之製造方法之剖視圖。
圖24B係顯示接續圖24A之步驟之剖視圖。
圖24C係顯示接續圖24B之步驟之剖視圖。
圖24D係顯示接續圖24C之步驟之剖視圖。
圖25係顯示本揭示之變化例8之有機光電轉換部之構成之一例之剖視模式圖。
圖26A係用以說明圖25所示之有機光電轉換部之製造方法之剖視圖。
圖26B係顯示接續圖26A之步驟之剖視圖。
圖26C係顯示接續圖26B之步驟之剖視圖。
圖26D係顯示接續圖26C之步驟之剖視圖。
圖26E係顯示接續圖26D之步驟之剖視圖。
圖27係顯示本揭示之變化例8之有機光電轉換部之構成之另一例之剖視模式圖。
圖28係顯示本揭示之變化例8之有機光電轉換部之構成之另一例之剖視模式圖。
圖29係顯示本揭示之變化例8之有機光電轉換部之構成之另一例之剖視模式圖。
圖30係顯示本揭示之變化例9之有機光電轉換部之構成之一例之剖視模式圖。
圖31係顯示具有圖30所示之有機光電轉換部之攝像裝置之平面構成之一例之模式圖。
圖32A係顯示圖30所示之有機光電轉換部之蓄積電極上之各層之能階之圖。
圖32B係顯示圖30所示之有機光電轉換部之讀出電極上之各層之能階之圖。
圖33係顯示有機光電轉換部之周邊區域附近之側面構造之另一例之剖視模式圖。
圖34係顯示本揭示之變化例9之有機光電轉換部之構成之另一例之剖視模式圖。
圖35係顯示本揭示之變化例10之有機光電轉換部之構成之一例之剖視模式圖。
圖36A係用以說明圖35所示之有機光電轉換部之製造方法之剖視圖。
圖36B係顯示接續圖36A之步驟之剖視圖。
圖36C係顯示接續圖36B之步驟之剖視圖。
圖36D係顯示接續圖36C之步驟之剖視圖。
圖37係顯示本揭示之變化例10之有機光電轉換部之構成之另一例之剖視模式圖。
圖38係顯示本揭示之變化例10之有機光電轉換部之構成之另一例之剖視模式圖。
圖39係顯示本揭示之變化例10之有機光電轉換部之構成之另一例之剖視模式圖。
圖40係顯示本揭示之變化例11之有機光電轉換部之構成之一例之剖視模式圖。
圖41A係用以說明圖40所示之有機光電轉換部之製造方法之剖視圖。
圖41B係顯示接續圖41A之步驟之剖視圖。
圖41C係顯示接續圖41B之步驟之剖視圖。
圖41D係顯示接續圖41C之步驟之剖視圖。
圖41E係顯示接續圖41D之步驟之剖視圖。
圖41F係顯示接續圖41E之步驟之剖視圖。
圖41G係顯示接續圖41F之步驟之剖視圖。
圖42係顯示圖40所示之第1半導體層之平面佈局之一例之模式圖。
圖43係顯示圖40所示之有機光電轉換部之側面形狀之一例之模式圖。
圖44係顯示將圖40所示之有機光電轉換部使用於攝像元件時之像素部及周邊區域之第1半導體層之構成之一例的剖視模式圖。
圖45係顯示將圖40所示之有機光電轉換部使用於攝像元件時之像素部及周邊區域之第1半導體層之構成之另一例的剖視模式圖。
圖46係顯示將圖40所示之有機光電轉換部使用於攝像元件時之像素部及周邊區域之第1半導體層之構成之另一例的剖視模式圖。
圖47係顯示圖44等所示之像素部及周邊區域之有機光電轉換部上之構成之一例之剖視模式圖。
圖48A係顯示本揭示之變化例12之攝像元件之構成之一例之剖視模式圖。
圖48B係顯示具有圖48A所示之攝像元件之攝像裝置之像素構成之一例之俯視模式圖。
圖49A係顯示本揭示之變化例13之攝像元件之構成之一例之剖視模式圖。
圖49B係顯示具有圖49A所示之攝像元件之攝像裝置之像素構成之一例之俯視模式圖。
圖50係顯示本揭示之變化例14之攝像元件之構成之一例之剖視模式圖。
圖51係顯示本揭示之變化例15之攝像元件之構成之一例之剖視模式圖。
圖52係顯示本揭示之變化例16之攝像元件之構成之一例之剖視模式圖。
圖53係顯示使用圖1等所示之攝像元件作為像素之攝像裝置之構成之方塊圖。
圖54係顯示使用圖53所示之攝像裝置之電子機器(相機)之一例之功能方塊圖。
圖55係顯示體內資訊取得系統之概略構成之一例之方塊圖。
圖56係顯示內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。
圖57係顯示相機頭及CCU之功能構成之一例之方塊圖。
圖58係顯示車輛控制系統之概略構成之一例之方塊圖。
圖59係顯示車外資訊檢測部及攝像部之設置位置之一例之說明圖。
10:攝像元件
20:有機光電轉換部
21:下部電極
21A:讀出電極
21B:蓄積電極
22:絕緣層
22H:開口
23:半導體層
23A:第1半導體層
23B:第2半導體層
24:光電轉換層
25:上部電極
26:絕緣層
26A:固定電荷層
26B:介電層
27:層間絕緣層
30:半導體基板
30A:第1面
30B:第2面
31:p井
32B:無機光電轉換部
32R:無機光電轉換部
33:閘極絕緣層
34:貫通電極
34A:通道形成區域
34B:源極/汲極區域
34C:源極/汲極區域
35A:通道形成區域
35B:源極/汲極區域
35C:源極/汲極區域
36A:通道形成區域
36B:區域
36C:源極/汲極區域
37C:區域
38C:區域
39A:焊墊部
39B:焊墊部
39C:上部第1接點
39D:上部第2接點
40:多層配線部
41:配線層
41A:連接部
42:配線層
43:配線層
44:絕緣層
45:下部第1接點
46:下部第2接點
47:閘極配線層
51:保護層
52:配線
53:遮光膜
54:晶載透鏡
AMP:放大器電晶體
Gamp:閘極
Grst:重設閘極
Gsel:閘極
Gtrs2:閘極
Gtrs3:閘極
RST:重設電晶體
S1:光入射側
S2:配線層側
SEL:選擇電晶體
Tr2:傳輸電晶體
Tr3:傳輸電晶體
Claims (45)
- 一種攝像元件，其具備： 第1電極及第2電極，其等排列配置； 第3電極，其與上述第1電極及上述第2電極對向配置； 光電轉換層，其設置於上述第1電極及上述第2電極與上述第3電極之間；及 半導體層，其設置於上述第1電極及上述第2電極與上述光電轉換層之間，自上述光電轉換層側起依序積層有第1層及第2層，該第2層具有較上述第1層之傳導帶最下端之能階更淺的傳導帶最下端之能階。
- 如請求項1之攝像元件，其進而具有絕緣層，該絕緣層設置於上述第1電極及上述第2電極與上述半導體層之間，且於上述第2電極之上方具有第1開口， 上述第2電極與上述半導體層經由上述第1開口電性連接。
- 如請求項1之攝像元件，其於上述光電轉換層與上述半導體層之間，進而具有包含無機材料的保護層。
- 如請求項3之攝像元件，其中上述半導體層於上述保護層與上述第1層之間，進而具有第3層，該第3層具有與上述第1層之傳導帶最下端之能階大致相同或較其更淺的傳導帶最下端之能階。
- 如請求項2之攝像元件，其中上述第1開口之側面及底面由上述第2層覆蓋，覆蓋上述底面之上述第2層之至少一部分具有較其它區域更高之載子濃度。
- 如請求項5之攝像元件，其中上述第2層於上述第1開口內，具有將上述第2電極與上述第1層直接電性連接的第2開口。
- 如請求項6之攝像元件，其中上述第1開口之側面由上述第2層覆蓋。
- 如請求項6之攝像元件，其中上述第1開口與上述第2開口具有同一側面。
- 如請求項6之攝像元件，其中上述第2開口之側面設置於較上述第1開口之側面更為外側。
- 如請求項1之攝像元件，其中上述第2層包含上述第1層所含之矽之含量以上之矽。
- 如請求項1之攝像元件，其中上述第1層及上述第2層各自包含鎵， 上述第2層包含上述第1層所含之鎵之含量以上之鎵。
- 如請求項1之攝像元件，其中上述第1層及上述第2層各自包含鋅， 上述第2層包含上述第1層所含之鋅之含量以上之鋅。
- 如請求項1之攝像元件，其中上述第1層及上述第2層皆具有結晶性。
- 如請求項13之攝像元件，其中上述第2層具有非晶層與結晶層，上述非晶層及上述結晶層自上述第1電極及上述第2電極側起依序積層。
- 如請求項1之攝像元件，其中上述第1層及上述第2層皆具有非晶性。
- 如請求項1之攝像元件，其中上述第1層及上述第2層之一者具有結晶性，另一者具有非晶性。
- 如請求項2之攝像元件，其中上述第2層於層內，具有包含較該第2層中之其它區域更多碳之層。
- 如請求項17之攝像元件，其中上述第2層覆蓋上述第1開口之側面及底面，上述包含較多碳之層設置於層內之較上述第1開口更為外側。
- 如請求項1之攝像元件，其中上述第1層於層內，含有包含較該第1層內之其它區域更多碳之層。
- 如請求項18之攝像元件，其中上述第1層於上述第1開口內與上述第2電極直接相接，上述包含較多碳之層設置於層內之較上述第1開口更為外側。
- 如請求項2之攝像元件，其中於上述第1開口內，於上述第1電極與上述半導體層之間、或上述第1層與上述第2層之間進而具有金屬膜或金屬氧化物膜。
- 如請求項21之攝像元件，其中於上述金屬膜及上述金屬氧化物膜與上述第1開口之側面之間具有間隙。
- 如請求項21之攝像元件，其中上述半導體層於上述金屬膜及上述金屬氧化物膜周圍，具有載子濃度高於其它區域之區域。
- 如請求項21之攝像元件，其中上述金屬膜及上述金屬氧化物膜覆蓋上述第1開口之側面及底面。
- 如請求項21之攝像元件，其中上述金屬膜及上述金屬氧化物膜包含吉布斯能與構成上述第2層之材料相比為同等以下之材料。
- 如請求項1之攝像元件，其中上述第1電極及上述第2電極包含吉布斯能與構成上述第2層之材料相比為同等以下之材料而形成。
- 如請求項1之攝像元件，其中上述第2層具有1 nm以上50 nm以下之厚度。
- 如請求項1之攝像元件，其中於上述第1電極與上述第2電極之間進而具有第4電極。
- 如請求項28之攝像元件，其中上述第4電極設置於較上述第1電極及上述第2電極更為下層。
- 如請求項1之攝像元件，其中上述第1層含有具有結晶性之層與具有非晶性之層的積層構造。
- 如請求項30之攝像元件，其中上述具有結晶性之層及上述具有非晶性之層乃自上述第1電極及上述第2電極側起依序積層。
- 如請求項31之攝像元件，其中上述具有非晶性之層，具有與上述具有結晶性之層之傳導帶最下端之能階大致相同或較其更淺的傳導帶最下端之能階。
- 如請求項30之攝像元件，其中上述具有非晶性之層覆蓋上述具有結晶性之層之上表面及側面。
- 如請求項31之攝像元件，其中於上述第2電極之上方進而具有貫通上述具有結晶性之層的開口， 上述具有非晶性之層經由上述開口與上述第2電極電性連接。
- 如請求項34之攝像元件，其中於上述光電轉換層與上述具有非晶性之層之間進而具有包含無機材料之保護層， 上述開口內積層有上述具有非晶性之層與上述保護層。
- 如請求項1之攝像元件，其中上述第2層於俯視時，於較上述第1層之端部更靠內側具有端部。
- 如請求項36之攝像元件，其中上述第2層之端部具有傾斜面。
- 如請求項36之攝像元件，其中上述第2層進而具有將上述第2電極與上述第1層直接電性連接之第2開口， 於俯視時，上述第2層之端部及上述第2開口具有圓形狀。
- 如請求項1之攝像元件，其中於俯視時，於上述第1電極及上述第2電極周圍進而具有被施加固定電位的第5電極。
- 如請求項39之攝像元件，其中於上述第5電極之上方，未介隔上述第2層地形成有上述第1層。
- 如請求項1之攝像元件，其中上述第1電極及上述第2電極配置於相對於上述光電轉換層與光入射面為相反側。
- 如請求項1之攝像元件，其中上述第1電極及上述第2電極分別被個別地施加電壓。
- 如請求項42之攝像元件，其積層有：具有上述第1電極、上述第2電極、上述第3電極、上述光電轉換層及上述半導體層之1個或複數個有機光電轉換部；及進行與上述有機光電轉換部不同波長域之光電轉換之1個或複數個無機光電轉換部。
- 如請求項43之攝像元件，其中上述無機光電轉換部嵌入形成於半導體基板， 上述有機光電轉換部形成於上述半導體基板之第1面側。
- 一種攝像裝置，其具備： 複數個像素，其等各自設有1個或複數個攝像元件， 上述攝像元件具有： 第1電極及第2電極，其等排列配置； 第3電極，其與上述第1電極及上述第2電極對向配置； 光電轉換層，其設置於上述第1電極及上述第2電極與上述第3電極之間；及 半導體層，其設置於上述第1電極及上述第2電極與上述光電轉換層之間，自上述光電轉換層側起依序積層有第1層及第2層，該第2層具有較上述第1層之傳導帶最下端之能階更淺的傳導帶最下端之能階。
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