TWI535290B - 固態成像裝置及電子設備 - Google Patents

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Description

固態成像裝置及電子設備
本揭示內容係關於一種包含透明電極的固態成像裝置、一種包含固態成像裝置的電子設備及一種包含透明電極的電子設備。
以CCD(電荷耦合裝置)影像感測器或CMOS(互補金屬氧化物半導體)影像感測器為代表之固態成像裝置包含由形成在基板的光接收面側上之光電二極體及電荷轉移單元組態之光電轉換單元。在此一固態成像裝置中，從光接收面側入射的光由光電二極體光電轉換以根據光量產生信號電荷。隨後，所產生的信號電荷轉移到電荷轉移單元並輸出為視訊信號。
在此一裝置中，由於採用在曝光時間為恆定時間間隔期間入射的光被光電轉換並累積的結構，故光電二極體需向光接收面側敞開。因此，在電極形成在覆蓋光電二極體之光接收面側的區域中的情況中，電極需非由具有光屏蔽性質的一般電極材料形成而是由透明電極材料形成。
如JP-A-08-294059和JP-A-07-94699中所揭示，在相關技術中銦錫氧化物(ITO)主要用作一般透明電極的材料。此外，如JP-A-2011-17819中所揭示，在以相機或類似設備為代表的電子設備中，存在在成像光學系統(諸如孔徑光闌或快門裝置)中使用光控制元件(諸如電致變色層)的實例。即使在此情況中，仍將ITO用作用於施加所要電位至電致 變色層的透明電極的材料。但是，用作透明電極之材料的ITO在當前狀態下具有低透射率且存在歸因於大的膜厚度靈敏度降低且光學特性變化的問題。
需提供一種其中形成透明電極、能夠解決歸因於膜厚度之透明電極之透射率降低且光學特性變化的問題之固態成像裝置。此外，需提供一種使用該固態成像裝置的成像設備及電子設備。
本揭示內容之一實施例係關於具有一結構之固態成像裝置，該結構包含：一基板；一光電轉換單元，其形成在基板上且相應於入射光之光量產生信號電荷；及一透明電極，其形成在其中形成光電轉換單元的基板之上部分中，且透明電極之材料為奈米碳材料且具有複數個開口。
在固態成像裝置中，藉由將具有複數個開口之奈米碳材料用作透明電極，可改良透射率。此外，由於將奈米碳材料用作單層或複數個層膜，故膜厚度小且光學特性改變可減小。
本揭示內容之另一實施例係關於一種電子設備，其包含：一光學透鏡；一固態成像裝置，收集至光學透鏡之光入射至該固態成像裝置；及一信號處理電路，其處理從固態成像裝置輸出之輸出信號。此外，固態成像裝置包含一基板；一光電轉換單元，其形成在基板上且相應於入射光之光量產生信號電荷；及一透明電極，其形成在基板之上部分中、由奈米碳材料形成且具有複數個開口。
根據電子設備，由於組態固態成像裝置之透明電極藉由使用具有開口之奈米碳材料組態，故改良透射率。所以，可獲得影像品質改良之電子設備。
本揭示內容之又一實施例係關於一種電子設備，其包含：一光學透鏡；一固態成像裝置，其包含一基板及形成在基板上且相應於入射光之光量產生信號電荷之一光電轉換單元；一孔徑光闌；及一信號處理電路，其處理從固態成像裝置輸出之輸出信號。孔徑光闌配置在光學透鏡與固態成像裝置之間之光學路徑中並調整從光學透鏡透射之光束。此外，孔徑光闌由其透射率基於所施加之電壓變化之調光控制反應材料層及在其間固持調光控制反應材料層之第一透明電極及第二透明電極組態。此外，第一透明電極及第二透明電極之至少一透明電極由由具有複數個開口之奈米碳材料形成之透明電極組態。
本揭示內容之又一實施例係關於一種電子設備，其包含：一光學透鏡；一固態成像裝置，其包含一基板及形成在基板上且相應於入射光之光量產生信號電荷之一光電轉換單元；一快門裝置；及一信號處理電路，其處理從固態成像裝置輸出之輸出信號。快門裝置配置在光學透鏡與固態成像裝置之間之光學路徑中並控制朝向光電轉換單元之曝光時間。此外，快門裝置由其透射率基於所施加之電壓變化之調光控制反應材料層及在其間固持調光控制反應材料層之第一透明電極及第二透明電極組態。此外，第一透明電極及第二透明電極之至少一透明電極由由具有複數個 開口之奈米碳材料形成之透明電極組態。
根據本實施例之電子設備，孔徑光闌或快門裝置由調光控制層壓膜組態且藉由改變調光控制層壓膜之透射率執行孔徑光闌或快門裝置之操作。此外，在調光控制層壓膜中，由於第一透明電極及第二透明電極之至少一透明電極藉由使用具有複數個開口之奈米碳材料而組態，故達成調光控制層壓膜之厚度之減小。此外，可改良光透射時之透射率。
根據本揭示內容之實施例，透明電極由具有高透射率且具有複數個開口之奈米碳形成且因此可獲得最大透射率。因此，即使在透明電極形成在光電轉換單元之上部分的情況中，仍可防止靈敏度降低。
下文中將參考圖1至圖31描述根據本揭示內容之實施例之固態成像裝置、其製作方法及電子設備之實例。本揭示內容之實施例將按照下列順序描述。但是，本揭示內容不限於下述實例。
1.第一實施例：藉由將透明電極帶至直接接觸基板而形成之固態成像裝置之實例
2.第二實施例：調光控制層壓膜形成在固態成像裝置之上部分上之實例
3.第三實施例：由電致變色層形成之調光控制層壓膜形成在晶載透鏡正上方之實例
4.第四實施例：由電致變色層形成之調光控制層壓膜 形成為由彩色濾光片之下層中之所有像素共用之固態成像裝置之實例。
5.第五實施例：針對彩色滤光片之下層中之各像素/像素列形成由電致變色層形成之調光控制層壓膜之固態成像裝置之實例
6.第六實施例：針對彩色滤光片之下層中之預定像素形成由電致變色層形成之調光控制層壓膜之固態成像裝置之實例
7.第七實施例：由液晶層形成之調光控制層壓膜形成在彩色濾光片之下層中之固態成像裝置之實例
8.第八實施例：具有有機光電轉換膜之光電轉換層形成在晶載透鏡正上方之固態成像裝置之實例
9.第九實施例：包含其中形成調光控制層壓膜之固態成像裝置之電子設備
10.第十實施例：包含由調光控制層壓膜形成之孔徑光闌之電子設備
11.第十一實施例：包含由調光控制層壓膜形成之快門之電子設備
<1.第一實施例：固態成像裝置>
圖1圖解說明根據本揭示內容之第一實施例之固態成像裝置1之完整組態。在本實施例中，將描述其中透明電極形成在基板之正面上用於減少雜訊之CCD型固態成像裝置作為實例。
如圖1所示，本實施例之固態成像裝置1組態為包含形成 在基板6上之複數個光接收單元2、垂直轉移暫存器3、水平轉移暫存器4及輸出電路5。一單位像素7由一光接收單元2及鄰近光接收單元2之垂直轉移暫存器3組態。此外，其中形成複數個像素7之區域形成為像素區域8。
光接收單元2由由光電二極體形成之光電轉換單元組態且複數個光接收單元2在基板6之水平方向上及垂直方向上形成為矩陣圖案。在光接收單元2中，信號電荷透過光電轉換根據入射光產生並累積。
垂直轉移暫存器3形成為具有CCD結構且針對配置在垂直方向上之各光接收單元2在垂直方向上形成複數個垂直轉移暫存器3。此垂直轉移暫存器3讀出光接收單元2中所累積之信號電荷並在垂直方向上轉移信號電荷。形成本例示性實施例之垂直轉移暫存器3之轉移級舉例而言組態為根據圖中未圖解說明之轉移驅動脈衝電路所施加之轉移脈衝用四個階段驅動。此外，垂直轉移暫存器3之末級經組態以根據轉移脈衝之施加將末級上維持之信號電荷轉移至水平轉移暫存器4。
水平轉移暫存器4形成為具有CCD結構且形成在垂直轉移暫存器3之末級之一末端上。形成水平轉移暫存器4之轉移級在針對各水平線之水平方向上轉移由垂直轉移暫存器3垂直轉移之信號電荷。
輸出電路5形成在水平轉移暫存器4之末級上。輸出電路5執行由水平轉移暫存器4水平轉移之信號電荷之電荷至電壓轉換並輸出所得信號作為視訊信號。
根據具有上述組態之固態成像裝置1，由光接收單元2產生並累積之信號電荷由垂直轉移暫存器3在垂直方向上轉移並轉移至水平轉移暫存器4內部。隨後，轉移至水平轉移暫存器4內部之信號電荷在水平方向上轉移並透過輸出電路5輸出為視訊信號。
接下來，將描述根據本例示性實施例之固態成像裝置1之像素區域8之截面組態。圖2係圖解說明根據本例示性實施例之固態成像裝置1之在水平方向上鄰近彼此之像素7之組態之示意截面圖。
如圖2所示，根據本例示性實施例之固態成像裝置1包含一基板11、一配線層58、一彩色濾光片層18及一晶載透鏡19。
基板11由由矽形成之半導體基板組態且舉例而言，由p型半導體層組態。在位於基板11之光入射側上之所要區域中，形成由光電二極體形成之光電轉換單元PD。在光電轉換單元PD中，主光電二極體由形成在基板11之正面側上之高密度p型半導體區域51與形成在基板11之下部之n型半導體區域56之p-n接面組態。在光電轉換單元PD中，執行入射光之光電轉換，藉此產生並累積信號電荷。
此外，在鄰近光電轉換單元PD之區域中，形成組態具有圖1所示之CCD結構之垂直轉移暫存器3之轉移通道單元55。轉移通道單元55由形成為在垂直方向上延伸之n型半導體區域組態且針對各行形成一個轉移通道單元55。此外，在組態轉移通道單元55之n型半導體區域之下部分 中，形成由p型半導體區域組態之p井層54。此外，轉移通道單元55與光電轉換單元PD之間之區域組態為讀出通道單元57且由光電轉換單元PD產生並累積之信號電荷由轉移通道單元55透過讀出通道單元57讀出並轉移穿過轉移通道單元55內部。此外，在圍繞光電轉換單元PD及鄰近光電轉換單元PD之轉移通道單元55之區域中，形成由高密度p型半導體區域組態之元件隔離區域53。被元件隔離區域53圍繞之區域組態一像素。
配線層58由一轉移電極13、一透明電極14、一絕緣膜15、一光屏蔽膜16及一層間絕緣膜17組態。轉移電極13透過閘極絕緣膜12形成在基板11之轉移通道單元55及讀出通道單元之上部分中且複數個轉移電極13形成為沿著轉移通道單元55在垂直方向上隔離。
透明電極14由石墨烯組成且形成在位於光入射側上之基板11之整個表面上以覆蓋位於光電轉換單元PD上之光入射側上之基板表面(其中未形成轉移電極13)並透過絕緣膜15覆蓋轉移電極13。透明電極14透過圖中未圖解說明之配線具有接地電位。下文將描述透明電極14之詳細組態。
光屏蔽膜16形成為透過形成在透明電極14之上部分之整個表面上之層間絕緣膜17覆蓋轉移電極13且位於被帶至接觸光電轉換單元PD之一側上之末端部分形成為部分懸掛在光電轉換單元PD之上部分之上。光屏蔽膜16藉由使用可屏蔽光之材料形成且舉例而言藉由使用Al、W或類似材料形成。
在配線層58中，包含覆蓋轉移電極13及透明電極14並使表面平坦化之層間絕緣膜17。在圖2中，雖然僅在配線層58中圖解說明轉移電極13、透明電極14及光屏蔽膜16，但是在配線層58中額外形成所要膜，諸如用於供應驅動脈衝至轉移電極13之配線膜及金屬光屏蔽膜。
彩色濾光片層18形成在平坦化之配線層58之上部分上且R(紅)、G(綠)及B(藍)之彩色濾光片層18針對各像素形成並舉例而言配置為拜耳(Bayer)陣列。或者，可將針對所有像素7發射相同顏色之彩色濾光片層用作彩色濾光片層18。可根據規格不同地選擇彩色濾光片層中之色彩之組合。
晶載透鏡19形成在彩色濾光片層18之上部分上且針對各像素7其正面為凸形。入射光由晶載透鏡10收集且高效地入射在各像素7之光電轉換單元PD上。
如上文，在根據本例示性實施例之固態成像裝置1中，藉由晶載透鏡19收集入射光以使其入射在基板11之光電轉換單元PD上。隨後，在光電轉換單元PD中，產生並累積相應於入射光之光量之信號電荷且所累積之信號電荷透過轉移通道單元55在垂直方向上轉移。隨後，信號電荷在水平轉移暫存器4中水平轉移且隨後輸出為視訊信號。
在根據本例示性實施例之固態成像裝置1中，透明電極14形成為被直接帶至接觸與位於光電轉換單元PD之上部上之基板11之正面且組態為用接地電位供應。因此，由於透明電極14充當電洞之汲極，故各光電轉換單元PD之p型半導體區域中所累積之電洞(正電洞)透過透明電極14被掃 除。因此，各光電轉換單元PD中的信號電荷量(Qs)與位於垂直方向上的上側與下側上之光電轉換單元PD之信號電荷量處於相同位準，藉此可降低信號電荷量(Qs)之不均勻性。
在未形成透明電極14之相關技術中之固態成像裝置1中，歸因於存在於組態位於光屏蔽膜16之上部分上之層間絕緣膜17之磷閘極玻璃膜內之雜質離子可在組態光電轉換單元PD之p型半導體區域之邊界上擴大空乏區域。因此，存在暗電流可能增大的問題。另一方面，根據本例示性實施例，藉由設置透明電極14以直接被帶至接觸位於光電轉換單元PD之上部分上之基板，防止邊界之空乏，藉此可減小暗電流。
接下來，將詳細描述本例示性實施例中所使用之透明電極14之組態。
圖3展示圖解說明本例示性實施例中所使用之透明電極14之組態之平面圖。如圖3所示，在本例示性實施例中，透明電極14具有由石墨烯形成之第一區域(下文中稱作電極部分31)及由複數個氣隙(下文中稱作開口20)形成且組態為膜狀(片狀)之第二區域。在本例示性實施例中用作透明電極14之石墨烯係由藉由組合複數個碳原子而形成之聚芳香烴分子形成之材料且為膜狀。此膜狀石墨烯藉由共價鍵合碳原子而形成並被理解為組態為單層，且一層之厚度為大約0.3 nm。
作為組態透明電極14之石墨烯之材料特性，不存在開口 20之情況中之透射率為97.7%且單層之情況中之層之厚度為0.3 nm且電阻值為大約100 Ω。藉由將組態為單層之膜狀石墨烯堆疊為複數層，可改變透射率及電阻值。因此，藉由改變石墨烯堆疊層之數量，可基於裝置所要求之特性適當地調整透明電極14之透射率及電阻值。
舉例而言，藉由堆疊膜狀石墨烯，針對每層透射率減小2.3%。此外，兩層之情況中之石墨烯之電阻值為一層之情況中之電阻值之1/2且三層石墨烯之情況中之電阻值為一層情況中之電阻值之1/3。此外，藉由在組態透明電極14之石墨烯中形成開口20，可將透射率增至高於97.7%(其為材料之透射率)。
如圖3所示，在本例示性實施例中所使用之透明電極14組態為包含複數個開口20。當開口20之平均直徑(下文中稱作開口直徑)用「a」表示；彼此鄰近之開口之間之平均尺寸(下文中稱作電極寬度)用「b」表示時，在開口直徑a固定且電極寬度b改變之情況中透射率之改變圖解說明在圖4中。在圖4中，水平軸為電極寬度b且垂直軸為透射率。
如圖4所示，可瞭解石墨烯之透射率根據開口直徑a之增大及電極寬度b之減小而增大且根據開口直徑a及電極寬度b之尺寸連續改變。因此，藉由判定目標透射率(下文中稱作目標透射率Tm)，可設定開口直徑a及電極寬度b之尺寸。下文中，將圖解說明使用方程式設定開口直徑a及電極寬度b之尺寸之方法。
可藉由使用方程式(1)(該方程式使用石墨烯中未形成開口20之情況之透射率，即根據石墨烯之覆蓋因數為100%且孔徑比A(%)之情況中之透射率(下文中稱作正常透射率Ti=2.3%))獲得目標透射率Tm。
Tm=100-TixA (1)
此時，孔徑比A(%)可用使用開口直徑a及電極寬度b之方程式(2)表示。
A={(a+b)2-a2}/(a+b)2 (2)
因此，藉由判定目標透射率Tm可藉由使用方程式(1)獲得孔徑比A(%)且藉由判定開口直徑a及電極寬度b之一者並在方程式(2)中代入孔徑比A(%)，可計算另一者之值。隨後藉由應用開口直徑a及電極寬度b在石墨烯中形成開口，可形成具有目標透射率Tm之透明電極14。
舉例而言，在目標透射率Tm為98%之情況中，藉由使用方程式(1)孔徑比A(%)為86.95%(由98=100-2.3 A得出)。當藉由電極寬度為x之方程式(2)判定開口直徑a為50 nm時，藉由使用86.95={(50+b)2-a2}/(a+b)2，x(即電極寬度b)為約100。換言之，電極寬度b需為100 nm。
但是，為了使由石墨烯形成之透明電極14具有導電性，電極部分31之最窄部分之寬度較佳大於10 nm。因此，在本實施例中，透明電極14之開口20較佳設定在其中電極寬度b之最窄部分等於或大於10 nm之範圍中。
此外，透明電極14之電阻根據透明電極14中形成之開口直徑a及電極寬度b改變。圖5係圖解說明開口直徑a固定且 電極寬度b改變之情況中之透明電極之電阻之改變之圖。如圖5所示，應瞭解開口直徑a越大，電阻越高且電極寬度b越大，電阻越低。在本實施例中，透明電極14之電阻亦可藉由開口20之形狀而非堆疊透明電極14而改變。
接下來，將描述相對於透明電極14之孔徑比之透射率(%)及電阻(Ω)之量測結果。圖6示意地圖解說明當實際量測相對於孔徑比之透射率及電阻時所使用之透明電極14之組態。在本實驗中，如圖6所示，使用其中形成正六邊形開口20之透明電極14。在下文進行的評估中，藉由將圖6所示之電極寬度b固定為8 μm及改變開口直徑a而在0至87.5%之範圍中改變孔徑比，並分別量測透射率及電阻。
圖7及圖8圖解說明當圖6所示之透明電極14之孔徑比在0至87.5%之範圍中改變時之透射率之量測結果。在圖7中，圖解說明當波長在300 nm至1500 nm之範圍中改變時之透射率，水平軸為波長(nm)且垂直軸為透射率(%)。另一方面，在圖8中，圖解說明當波長固定為550 nm時相對於孔徑比之透射率，水平軸為孔徑比(%)且垂直軸為透射率(%)。
如圖7所示，可瞭解，在整個所量測之波長區域中，透射率根據孔徑比之增大而增大。雖然在孔徑比為0%之情況中，可見光區(例如波長=550 nm)之透射率為96.3%，但是應瞭解可藉由將孔徑比設定為87.5%達成99%或更大之透射率。此外，如從圖8可見，可瞭解在波長設定為恆定之情況中，透射率隨孔徑比成比例增大。
在將固態成像裝置應用於使移動對象成像之電子設備(諸如行動設備或攝錄影機)之情況中，需將具有更高透射率之透明電極應用於固態成像裝置。因此，理想地在光亮情況下根據本例示性實施例之固態成像裝置1中所使用之透明電極14之透射率接近100%且較佳至少可實現99%或更大之透射率。因此，根據本實施例之固態成像裝置1中所使用之透明電極14之孔徑比較佳等於或高於87.5%。
在根據本實施例之固態成像裝置1中，藉由使用可實現99%或更高之透射率之透明電極14，除大眾消費電子設備(諸如行動設備或攝錄影機)以外可將固態成像裝置1應用至特定目的之專用設備(諸如監控攝影機或醫療成像設備)。此外，藉由使用此一電子設備不僅可拍攝靜止影像而且可拍攝移動對象影像。
接下來，圖9圖解說明當圖6所示之透明電極14之孔徑比在0至87.5%之範圍中改變時之電阻(實際量測之值)及藉由使用方程式(3)計算之具有開口之透明電極之電阻R(理論值)。
R={(2a+b)xR0}/{(a+b)x(1-p)} (3)
在此，a表示開口直徑；b表示電極寬度；p表示由石墨烯形成之電極之孔徑比；且R0為在未配置任何開口之情況中由石墨烯形成之透明電極之電阻值。
如圖9所示，隨著孔徑比增大，透明電極14之電阻趨於變大。此外，雖然實際量測值為低於藉由使用方程式(3)計算之理論值之電阻值，但是實際值之趨勢類似於理論值之 趨勢。
接下來，圖10係圖解說明將AuCl3添加至透明電極14且針對透明電極14進行表面改質之情況中之電阻(實際量測之值)及考慮添加AuCl3之情況中之透明電極之電阻(理論值)之圖。在圖10所示之評估中，藉由針對具有所要孔徑比之透明電極執行含5莫耳AuCl3濃度之硝基甲烷溶液之旋塗產生添加AuCl3之透明電極並量測其電阻值。圖10針對圖9所示之孔徑比圖解說明電阻之實際量測值及藉由使用方程式(3)獲得之理論值，與圖9組合在一起。在圖10中，水平軸為透射率且垂直軸為電阻值。
如圖10所示，可瞭解可藉由添加AuCl3減小透明電極14之電阻。因此，藉由添加AuCl3，可獲得具有高透射率及低電阻值之透明電極14，藉此可獲得透射率及電阻值根據電子設備之規格調整之固態成像裝置。在圖10所示之評估中，雖然添加AuCl3，但是可使用減小透明電極14之電阻值之任何材料且可使用除AuCl3以外之HAuCl4、HNO3、HCl或類似材料。
由石墨烯形成之透明電極14可藉由使用一般製作方法形成且舉例而言可藉由使用下列方法形成。首先，含石墨催化劑之膜形成為由矽或類似物形成之基板上之膜。隨後，將氣相碳供應源供應至石墨催化劑之膜，且熱處理氣相碳供應源以產生石墨烯。隨後，藉由按預定冷卻速度冷卻石墨烯，在石墨催化劑之上部分上形成膜狀石墨。
可使用選自Ni、Co,、Fe、Pt、Au、Al、Cr、Cu、Mg、 Mn、Mo、Rh、Si、Ta、Ti、W、U、V及Zr或其等之組合之至少一種金屬作為石墨催化劑。此外，舉例而言，可使用選自二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙醇、乙炔、丙烷、丁烷、丁二烯、戊烷、戊烯、環戊二烯、已烷、环巳烷、苯及甲苯之至少一者作為氣相碳供應源。
藉由將如上文形成之膜狀石墨與石墨催化劑膜分離，可將石墨用作透明電極14。根據本例示性實施例之透明電極14具有開口20。此開口20可藉由針對形成為膜狀之石墨執行蝕刻製程而形成。圖11A至圖11D展示圖解說明形成具有開口20之透明電極14之方法之過程圖。
首先，如圖11A所示，舉例而言，在由矽形成之基板400之上部分上形成如上文所述產生之石墨烯膜14a且透過旋塗形成位於其上部分上之光阻層401。接下來，如圖11B所示，藉由一般光微影方法在光阻層401中形成開口401a。
接下來，如圖11C所示，藉由使用RIE(反應離子蝕刻)方法(該方法使用具有開口401a之光阻層401作為遮罩)蝕刻石墨烯膜14a。隨後，如圖11D所示，藉由移除光阻層401，形成具有開口20之透明電極14。
隨後，在本例示性實施例中，由膜狀石墨形成之透明電極14(該透明電極14具有已完成之開口20)堆疊在形成光電轉換單元PD之基板11之光入射側上。在此，雖然具有開口20之膜狀透明電極14堆疊在基板11之上部分上，但是其可經組態使得在基板11之上部分上形成未敞開之透明電極14且隨後形成開口20。
但是，在形成在透明電極14中之開口20之開口直徑a相對於像素大小較大之情況中，開口20被認知為一形狀且存在可見度降級之問題。在形成在透明電極14中之開口20之開口直徑a小於像素大小之10%之情況中，對可見度存在較小影響，且因此形成在透明電極14中之開口20之開口直徑較佳小於像素大小之10%。舉例而言，在像素大小1 μm之情況中，形成在透明電極14中之開口20之開口直徑a設定為50 nm，藉此可減小對可見度之影響。
同時，如上文所述透過蝕刻形成透明電極14中之開口20之形成及因此電極寬度b之薄化不會受製程限制。因此，可執行電極寬度b之薄化。因此，在本實施例中，較佳藉由以將透明電極14之開口20之開口直徑a維持在像素大小之1%或更大及像素大小之10%或更小之範圍中之狀態適當地改變電極寬度b而增大透明電極14之孔徑比。因此，可獲得具有99%或更大之透射率且對可見度無任何影響之透明電極14。
通常，在相關技術中，將ITO用作透明電極14之材料。ITO之透射率為90%且在如JP-A-07-94699中由ITO形成之透明電極14形成在光電轉換單元PD之上部分上之情況中，存在10%透射率損失。此外，由於ITO膜之膜厚度大，故光學路徑改變且存在光學特性受影響之問題。另一方面，與本例示性實施例相同，藉由將具有開口20之石墨烯用作透明電極14，可將透射率設定為高於97.7%。此外，由於一層膜狀石墨烯薄至0.3 nm，故光學路徑不受影響。因此， 可共同實現抑制暗電流及遮蔽與光學特性之改良之優點。
如上文，藉由憑藉使用具有開口20之石墨烯組態透明電極14，透明電極14可實現電極之作用而不影響光學特性。透明電極14用於根據本例示性實施例之固態成像裝置1中之實例僅為一實例，且透明電極14之位置根據裝置之結構設定。因此，在相關技術中之固態成像裝置中，藉由用具有所要開口之石墨烯取代用作透明電極之ITO，可獲得類似於本例示性實施例之優點且因此改良透射率，藉此擴大可應用之應用。
此外，在圖3所示之情況中，雖然形成在透明電極14中之開口20之形狀為橢圓形，但是開口之形狀不限於橢圓形且可改變為不同形狀，諸如圓形、半圓形、多邊形及類似形狀。此外，在本例示性實施例中，雖然已描述其中形成一層透明電極14之實例，但是複數層透明電極可形成為堆疊。
此外，在本例示性實施例中，雖然已描述將石墨烯用作透明電極14之材料之實例，但是本揭示內容不限於石墨烯且舉例而言，可使用相同奈米碳材料之碳奈米管。在可藉由在由形成為膜狀之碳奈米管形成之透明電極中配置開口而獲得目標透射率之情況中，可獲得類似於根據本例示性實施例之固態成像裝置1之優點。
<2.第二實施例：固態成像裝置>
接下來，將描述根據本揭示內容之第二實施例之固態成像裝置。圖12係圖解說明根據本例示性實施例之固態成像 裝置21之組態之示意截面圖。根據本例示性實施例之固態成像裝置21係調光控制層壓膜27設置在安裝在樹脂封裝38內部之固態成像裝置主體29之光入射側上之實例。
根據本例示性實施例之固態成像裝置21包含藉由在基板上包含複數個光電轉換單元而組態之固態成像裝置主體29、密封固態成像裝置主體29之樹脂封裝38、密封玻璃28a及28b及調光控制層壓膜27。
樹脂封裝38由電絕緣材料組成且組態為具有淺底部之外殼，其中一側上包含底部部分且另一側敞開。固態成像裝置主體29設置在樹脂封裝38之底部表面上且密封玻璃28a及28b及調光控制層壓膜27形成在其敞開末端側上。
圖13展示以放大比例圖解說明固態成像裝置主體29之組態之示意截面圖。如圖13所示，固態成像裝置主體29組態為包含其中形成複數個光電轉換單元PD之一基板30、一配線層36、一彩色濾光片層34及一晶載透鏡35。
基板30由半導體基板組態且在像素區域中之光入射側上針對各像素形成由光電二極體形成之光電轉換單元PD。
配線層36組態為包含堆疊成其間插置層間絕緣膜33之複數個(圖13中兩層)配線層32且形成為敞開光電轉換單元PD之上部分。
彩色濾光片層34形成在經平坦化之配線層36之上部分上且R(紅)、G(綠)及B(藍)之彩色濾光片層34針對各像素形成以舉例而言形成拜耳陣列。或者，針對所有像素發射相同色彩之彩色濾光片層34可用作彩色濾光片層34。可根據規 格不同地選擇彩色濾光片層34中之色彩之組合。
晶載透鏡35形成在彩色濾光片層34之上部分上且針對各像素形成為凸形。入射光由晶載透鏡35收集且高效地入射在各像素之光電轉換單元PD上。
在具有此一組態之固態成像裝置主體29中，圖中未圖解說明之連接配線連接至樹脂封裝38內部且組態為透過連接配線電連接至樹脂封裝38外部。
密封玻璃28a及28b由透明構件組態且形成為藉由密封樹脂封裝38之開口部分維持樹脂封裝38之內部密封。此外，在插置於兩個密封玻璃28a與28b之間之區域中形成調光控制層壓膜27。
調光控制層壓膜27由由調光控制層24、固體電解質層25及離子儲存層26形成之層壓膜及在其間固持其等之第一透明電極22及第二透明電極23組態且形成在固態成像裝置主體29之整個上表面上。此時，堆疊第一透明電極22、調光控制層24、固體電解質層25、離子儲存層26及第二透明電極23之方向組態為光L之入射方向。
鎂化合物(諸如Mg-Ni)可用作調光控制層24之材料。
Ta系氧化物可用作固體電解質層25之材料。
離子儲存層26為調光控制反應材料層且藉由使用所謂電致變色材料組態。氧化鎢可代表性地用作離子儲存層26之材料。
本例示性實施例中所使用之第一透明電極22及第二透明電極23藉由使用具有複數個開口之膜狀石墨烯且具有類似 於根據圖3所示之第一實施例之透明電極14之組態。此外，形成在根據本例示性實施例之第一透明電極22及第二透明電極23中之開口形成為具有大約100 nm之開口直徑a及大約50 nm之電極寬度且因此開口直徑a形成為充分小於像素區域。因此，對光電轉換速率及電子之遷移率、接觸電阻及類似屬性存在較小影響。
在本例示性實施例中，藉由將由事先形成為膜狀之石墨烯形成之第一透明電極22及第二透明電極23帶至緊密接觸由調光控制層24、固體電解質層25及離子儲存層26形成之層壓膜之兩側而形成調光控制層壓膜27。隨後，調光控制層壓膜27配置在位於下層中之密封玻璃28a之上部分上且密封玻璃28b從其上部分配置，藉此可獲得根據本例示性實施例之固態成像裝置21。
此外，如圖12所示，調光控制層壓膜27經組態使得可在第一透明電極22與第二透明電極23之間施加所要電壓V。雖然圖12示意地圖解說明電壓V之連接，但是實際上其經組態使得電壓V從形成在樹脂封裝38內部之配線(圖中未圖解說明)施加。在調光控制層壓膜27中，藉由在第一透明電極22與第二透明電極23之間施加電壓V，根據所施加之電壓使離子儲存層26著色，藉此調光控制層壓膜27之透射率改變。
圖14A及圖14B圖解說明調光控制層壓膜27之透射率相對於所施加之電壓V之變化。如圖14A所示，當在特定時間施加電壓時，已變為大約0%之調光控制層壓膜27之透 射率瞬間升至小於50%之位準且隨後當在特定時間施加反向電壓時，已維持在小於50%之位準之透射率再次變為大約0%。如上文，在離子儲存層26中，透射率相對於電壓之改變速度高且在改變之後，維持所改變之透射率。此外，如圖14B所示，取決於規格，透射率相對於電壓之變化可組態為與圖14A所示相反。圖14A及圖14B所示之情況之間之差異可根據組態材料之方法改變且可基於材料判定藉由施加所要電壓透射率係升高或是下降。
根據本例示性實施例之固態成像裝置21，藉由在第一透明電極22與第二透明電極23之間施加所要電壓V，可改變調光控制層壓膜27之透射率。因此，在入射光強之情況中，可藉由降低透射率防止過度曝光。此外，根據本例示性實施例之固態成像裝置21，藉由改變調光控制層壓膜27之透射率，可增大動態範圍。圖15係圖解說明高靈敏度之情況中之輸出信號1及低靈敏度之情況中之輸出信號2之信號特性之圖。在圖15中，水平軸為照度且垂直軸為固態成像裝置主體之飽和信號量。
用圖15中所示之「信號1」表示之線為在調光控制層壓膜27設定為高透射率之情況中之飽和特性且用「信號2」表示之線為藉由從獲得信號1之情況改變施加至調光控制層壓膜27之電壓V而降低透射率之情況中之飽和特性。藉由從飽和信號量中減除雜訊獲得用作視訊輸出之信號。
在調光控制層壓膜27之透射率高之情況中，歸因於高靈敏度立即達到飽和電荷量並輸出在由圖15中所示之D1表示 之範圍中獲得之信號量。另一方面，在調光控制層壓膜27之透射率低之情況中，歸因於低靈敏度輸出在由圖15中所示之D2(<D1)表示之範圍中獲得之信號量。換言之，藉由設定低靈敏度，可獲得比高靈敏度之情況寬之範圍中之亮度之光。因此，藉由改變相應於拍攝場景施加至調光控制層壓膜27之電壓，可獲得相應於拍攝場景之動態範圍。
如上文，根據本例示性實施例之固態成像裝置21，藉由憑藉使用調光控制層壓膜27減小透射率，可獲得具有寬亮度之信號電荷且可增大動態範圍。
動態範圍定義為飽和信號量(其為最大信號量)與雜訊之比率。在白光至日光可由一般固態成像裝置21拍攝而不降低解析度之情況中，如圖16所示之可拍攝範圍為102勒克斯(lux)至104勒克斯(Lx)。與此相比，如圖16所示，在可拍攝102勒克斯至105勒克斯(Lx)之情況中，動態範圍放大10倍。當這用動態範圍之放大率Lb表示時，放大率Lb=10 log 10 A/B(dB)且A/B=10且因此，放大率為10分貝(dB)。在此，當判定動態範圍之放大率之改良部分x時，所獲得之動態範圍之放大率D可用下列方程式(4)表示。
D=(1+x)Lb(%) (4)
關於動態範圍，動態範圍之放大率之改良部分=調光控制層壓膜之透射率之改良部分。因此，當判定高至所獲得之放大率之改良部分x時，可判定圖3所示之開口直徑a。換言之，由於所獲得之放大率=目標透射率，可類似於方程式(2)獲得開口直徑a。因此，可根據各固態成像裝置所 需之規格針對第一透明電極22及第二透明電極23設定放大動態範圍所需之開口20。在本例示性實施例中，藉由使用複數個開口20形成為具有50 nm之開口直徑a及100 nm之電極寬度b之第一透明電極22及第二透明電極23，可獲得放大動態範圍之優點。
同時，在相關技術中存在調光控制層壓膜藉由將ITO用作透明電極而組態之實例。但是，在將ITO用作透明電極之情況中，一層發生10%之透射率損失。因此，在兩側使用兩層ITO之情況中，發生20%之透射率損失。透射率之改良直接影響靈敏度之改良。因此，舉例而言，在固態成像裝置中，透射率之損耗導致動態範圍之放大之減小。
另一方面，根據本例示性實施例之固態成像裝置21，藉由將膜狀石墨烯用作調光控制層壓膜27中所使用之第一透明電極22及第二透明電極23，可在不降低靈敏度之情況下放大動態範圍。此外，可根據需實現之特性及限制改變第一透明電極22及第二透明電極23之開口20之不同變化(諸如大小及形成位置)。
此外，根據本例示性實施例，雖然作為一實例，藉由使用石墨烯組態形成調光控制層壓膜27之第一透明電極22及第二透明電極23兩者，但是作為一實例，可採用其中藉由使用由石墨烯形成之膜狀材料組態其等之至少一者之組態。即使在此一情況中，透射率仍可高於如相關技術中使用由ITO膜形成之透明電極之調光控制層壓膜之透射率。
<3.第三實施例：固態成像裝置>
接下來，將描述根據本揭示內容之第三實施例之固態成像裝置。圖17係圖解說明根據本例示性實施例之固態成像裝置40之主要部分之組態之示意截面圖。雖然圖17所示之固態成像裝置40相應於圖12所示之固態成像裝置主體29，但是在此其可描述為固態成像裝置(這同樣適用於下列實施例)。本例示性實施例之固態成像裝置40係調光控制層壓膜27提供在晶載透鏡35正上方之實例。在圖17中，指派相同元件符號給相應於圖12之部分且將不重複其重複描述。
如圖17所示，在根據本例示性實施例之固態成像裝置40中，調光控制層壓膜27透過平坦化膜37形成在晶載透鏡35之上部分上。調光控制層壓膜27由由調光控制層24、固體電解質層25及離子儲存層26形成之層壓膜及在其間固持其等之第一透明電極22及第二透明電極23組態。此時，堆疊第一透明電極22、調光控制層24、固體電解質層25、離子儲存層26及第二透明電極23之方向組態為光之入射方向。調光控制層壓膜27之組態類似於根據第二實施例之調光控制層壓膜27之組態，且可使用類似於其材料及組態之材料及組態。
亦在本例示性實施例中，藉由在第一透明電極22與第二透明電極23之間施加所要電壓V，可改變調光控制層壓膜27之透射率。因此，類似於第二實施例，可放大動態範圍。此外，根據本例示性實施例之固態成像裝置40，調光控制層壓膜27形成在晶載透鏡35之正上方，且因此放大率 低於根據第二實施例之固態成像裝置21之放大率，藉此裝置可微型化。
此外，可獲得類似於第一實施例及第二實施例之優點。
此外，在本例示性實施例之固態成像裝置40中，需形成晶載透鏡35與形成在該晶載透鏡35之上部分上之第一透明電極22之折射率差異或在晶載透鏡35與第一透明電極22之間配置空氣層。虽然圖17中未圖解說明，但是實際上調光控制層壓膜27透過空氣層形成在位於晶載透鏡35之上部分上之平坦化膜37之上部分上。如圖12所示，本例示性實施例之固態成像裝置40配置在树脂封裝內部並由密封玻璃密封。
<4.第四實施例：固態成像裝置>
接下來，將描述根據本揭示內容之第四實施例之固態成像裝置。圖18係圖解說明根據本例示性實施例之固態成像裝置50之主要部分之組態之示意截面圖。本例示性實施例之固態成像裝置50係調光控制層壓膜27形成在彩色濾光片層34之下層中之實例。在圖18中，指派相同元件符號給相應於圖17之部分且不重複其重複描述。
如圖18所示，在根據本例示性實施例之固態成像裝置50中，調光控制層壓膜27形成在形成在基板30之光發射側上之配線層36與彩色濾光片層34之間。調光控制層壓膜27由由調光控制層24、固體電解質層25及離子儲存層26形成之層壓膜及在其間固持其等之第一透明電極22及第二透明電極23組態。此時，堆疊第一透明電極22、調光控制層24、 固體電解質層25、離子儲存層26及第二透明電極23之方向組態為光之入射方向。調光控制層壓膜27之組態類似於根據第二實施例之調光控制層壓膜27之組態，且可使用類似於其材料及組態之材料及組態。
圖19圖解說明根據本例示性實施例之第一透明電極22相對於光電轉換單元PD之平面組態。如圖19所示，組態調光控制層壓膜27之第一透明電極22形成在像素區域之整個表面上以覆蓋位於像素區域中之光電轉換單元PD。
在本例示性實施例之調光控制層壓膜27中，第一透明電極22連接至累積電荷偵測電路41，該累積電荷偵測電路41透過放大器電路42偵測由光電轉換單元PD所產生及累積之信號電荷。各像素之光電轉換單元PD所產生及累積之信號電荷被轉移至累積電荷偵測電路41。在累積電荷偵測電路41中，將所偵測之信號電荷量轉換為電位並透過放大器電路42經由輸出配線將電位施加至第一透明電極22。在本例示性實施例中，基於從所有像素之光電轉換單元PD轉移至累積電荷偵測電路41之信號電荷之量之電位組態為從累積電荷偵測電路41輸出至第一透明電極22。此外，在放大器電路42與第一透明電極22之間連接其一端子接地之電壓維持電容器C。此外，第二透明電極23接地。
根據此一組態，在本例示性實施例之固態成像裝置50中，將基於由光電轉換單元PD產生並累積之信號電荷量之電位供應至第一透明電極22。隨後，調光控制層壓膜27之透射率組態為根據所供應之電位調整。舉例而言，在強光 入射之情況中，調光控制層壓膜27之透射率組態為基於信號輸出減小。因此，達成動態範圍之放大且此外可獲得類似於第一實施例至第三實施例之優點。
在本例示性實施例之固態成像裝置50中，已描述第一透明電極22及第二透明電極23之組態類似於圖17所示之組態之實例。但是，開口20之大小及形成位置可不同地改變。圖20圖解說明調光控制層壓膜27之第一透明電極22及第二透明電極23之修改實例之平面組態。在圖20中，將像素區域48之平面佈局與相應於該平面佈局之第一透明電極22及第二透明電極23之組態並列於彼此圖解說明。如圖20所示，在根據修改實例之第一透明電極22及第二透明電極23中，形成針對各像素具有不同開口直徑之開口部分49且針對各像素電極寬度不同。此外，在形成在有效像素區域之外部上之光學黑色像素區域(OPB像素區域)中未形成任何開口。
如上文，在共同用光屏蔽膜覆蓋且被光屏蔽以輸出黑色參考信號之OPB像素區域中，無需透射光且因此可以不在透明電極中形成任何開口。如上文，在OPB像素區域中，藉由不在第一透明電極22及第二透明電極23中配置任何開口，可改良黑色參考信號之輸出之精確性。
<5.第五實施例：固態成像裝置>
接下來，將描述根據本揭示內容之第五實施例之固態成像裝置。圖21係圖解說明根據本例示性實施例之固態成像裝置60之主要部分之組態之示意截面圖。本例示性實施例 之固態成像裝置60係第一透明電極22圖案化為能夠在根據第四實施例之固態成像裝置50中針對各像素改變透射率之實例。在圖21中，指派相同元件符號給相應於圖18之部分且不重複其重複描述。
如圖21所示，根據本例示性實施例之固態成像裝置60，位於電連接至連接至各像素之光電轉換單元PD之累積電荷偵測電路41之一側上之調光控制層壓膜67之第一透明電極62針對各像素形成為分離。另一方面，施加有接地電位之第二透明電極23形成為由所有像素共用。可藉由針對各像素透過圖案化將固態成像裝置60之第一透明電極62分離而形成固態成像裝置60之分離之第一透明電極62。在分離形成之第一透明電極62與鄰近其之第一透明電極62之間埋入絕緣膜68。
圖22係圖解說明相應於各像素之光電轉換單元PD形成之根據本例示性實施例之固態成像裝置60之第一透明電極62與連接至該第一透明電極62之累積電荷偵測電路41之間之關係之圖。如圖22所示，針對配置為R、G及B之各光電轉換單元PD形成第一透明電極62且各第一透明電極62形成為具有完全覆蓋對應光電轉換單元PD之上部分之大小。此外，連接至各光電轉換單元PD之累積電荷偵測電路41連接至相應於各光電轉換單元PD之各第一透明電極62。
根據本例示性實施例，光電轉換單元PD中所累積之信號電荷之資訊被傳輸至各像素之第一透明電極62且基於該資訊判定施加至第一透明電極62之電位。因此，可針對各 像素改變調光控制層壓膜67之透射率且因此可獲得具有更高精確性之影像品質。
此外，可獲得類似於第一實施例至第四實施例之優點。
在本例示性實施例中，雖然已描述相應於各像素之光電轉換單元PD形成針對各光電轉換單元PD之第一透明電極62之實例，但是可採用相應於各像素列形成第一透明電極之實例。圖23圖解說明作為本例示性實施例之固態成像裝置60之修改實例相應於各行之光電轉換單元PD形成之第一透明電極63與連接至該第一透明電極63之累積電荷偵測電路41之間之關係。
在圖23所示之實例中，針對配置為R、G及B之各行光電轉換單元PD形成第一透明電極63且各第一透明電極63在各行中形成為完全覆蓋對應光電轉換單元PD之大小。此外，連接至針對各行形成之光電轉換單元PD之累積電荷偵測電路41連接至相應於各光電轉換單元PD之第一透明電極63。
根據本例示性實施例，各行之光電轉換單元PD中所累積之信號電荷之資訊被傳輸至各像素列之第一透明電極63且基於該資訊判定施加至第一透明電極63之電位。因此，可針對各像素列改變調光控制層壓膜67之透射率。
如上文，第一透明電極之圖案化之實例不限於各像素或各像素列且其中可進行不同改變。
圖24係在本例示性實施例中第一透明電極64相對於像素區域48不規則地形成之情況中之組態圖。在圖24中，開口部分64a相對於第一透明電極64不規則地形成且在相應於 各開口部分64a之部分中，未組態調光控制層壓膜。如上文，可採用在第一透明電極64中形成不規則開口部分64a以改良像素之特性之組態。
在本例示性實施例中，第一透明電極62之圖案化可不同地改變。此外，在本例示性實施例中，雖然已描述第二透明電極23由所有像素共用之實例，但是第二透明電極23側亦可針對各像素或各像素列形成為分離。
<6.第六實施例：固態成像裝置>
接下來，將描述根據本揭示內容之第六實施例之固態成像裝置。圖25係圖解說明根據本例示性實施例之固態成像裝置70之主要部分之組態之示意截面圖。本例示性實施例之固態成像裝置70係僅針對第四實施例中之綠色像素形成調光控制層壓膜之實例。
如圖25所示，在根據本例示性實施例之固態成像裝置70中，調光控制層壓膜77由由第一透明電極72、調光控制層74、固體電解質層75及離子儲存層76及第二透明電極73形成之層壓膜組態。在諸如調光控制層壓膜77之材料中，可使用與第四實施例中之調光控制層壓膜27相同之材料。在本例示性實施例中，僅在綠色彩色濾光片層34之下層中形成調光控制層壓膜77。
相應於像素之光電轉換單元PD之累積電荷偵測電路41連接至組態調光控制層壓膜77之第一透明電極72。
此外，根據本例示性實施例，在未形成調光控制層壓膜77之像素中，在配線層36之上部分中，發射光之樹脂層71 形成為嵌入以嵌入調光控制層壓膜77之位準差異。聚苯乙烯系樹脂或丙烯酸樹脂可用作樹脂層71之材料。因此，其中形成調光控制層壓膜77之部分與其中未形成調光控制層壓膜77之部分之間之高度差減小，藉此上方形成彩色濾光片層34之表面平坦化。
圖26係圖解說明相應於各像素之光電轉換單元PD形成之根據本例示性實施例之固態成像裝置70之第一透明電極72與連接至該第一透明電極72之累積電荷偵測電路41之間之關係之圖。在根據本例示性實施例之固態成像裝置70中，RGB之像素配置為拜耳陣列且僅在執行綠光之光電轉換之兩個光電轉換單元PD(G1)及PD(G2)中之一個光電轉換單元PD(G2)之上部分上形成第一透明電極72。此外，在其他像素中，光電轉換單元PD敞開。此外，僅覆蓋光電轉換單元PD(G2)之第一透明電極72電連接至像素區域之整個表面。
雖然圖中未圖解說明第二透明電極73，但是該第二透明電極73組態為與第一透明電極72相同之形狀。第二透明電極可形成為覆蓋像素區域之整個表面且其形狀可不同地改變。
根據本例示性實施例之固態成像裝置70，由於調光控制層壓膜77之透射率在一個綠色像素中改變，故可設置高靈敏度綠色像素及低靈敏度綠色像素，藉此放大動態範圍。如在本例示性實施例中，藉由不改變曝光時間但改變靈敏度，放大動態範圍，藉此可防止當拍攝移動對象時保留之 假影。
此外，可獲得類似於第一實施例至第五實施例之優點。
<7.第七實施例：固態成像裝置>
接下來，將描述根據本揭示內容之第七實施例之固態成像裝置。圖27係圖解說明根據本例示性實施例之固態成像裝置80之主要部分之組態之示意截面圖。本例示性實施例之固態成像裝置80係將根據第四實施例之固態成像裝置50之液晶層用作調光控制層壓膜27之調光控制反應材料之實例。在圖27中，指派相同元件符號給相應於圖18之部分且將不重複其重複描述。
在本例示性實施例之調光控制層壓膜85中，在第一透明電極22與第二透明電極23之間形成液晶層84。此外，在被帶至接觸液晶層84之第一透明電極22及第二透明電極23之側上，形成判定液晶之定向之定向膜81及82。
可將常用之液晶用作組態液晶層84之液晶。定向根據第一透明電極22與第二透明電極23之間所施加之電位改變。由於藉由改變液晶層84之定向而改變透射率，故可調整透射穿過光電轉換單元PD之光。
亦在本實施例中，基於光電轉換單元PD中所累積之信號改變調光控制層壓膜85之透射率。因此，放大動態範圍且可獲得類似於第一實施例至第六實施例之優點。
此外，亦在本例示性實施例中，如圖22、圖23及圖26所示，第一透明電極22可針對各像素、各像素列或類似物形成為分離且其中可進行不同改變。
<8.第八實施例：固態成像裝置>
接下來，將描述根據本揭示內容之第八實施例之固態成像裝置。圖28係圖解說明根據本例示性實施例之固態成像裝置90之主要部分之組態之示意截面圖。本例示性實施例之固態成像裝置90係其中在晶載透鏡35之上部分上形成包含有機光電轉換膜91之光電轉換層94之實例。在圖28中，指派相同元件符號給相應於圖17之部分且將不重複其重複描述。
如圖28所示，根據本例示性實施例之固態成像裝置90，光電轉換層94透過平坦化膜37形成在晶載透鏡35之上部分上。光電轉換層94由有機光電轉換膜91及在其間固持有機光電轉換膜91之第一透明電極92及第二透明電極93組態。此時，第一透明電極92、有機光電轉換膜91及第二透明電極93之堆疊方向組態為光之入射方向且光電轉換層94形成在固態成像裝置90之像素區域之整個表面上。
第一透明電極92及第二透明電極93具有類似於第二實施例之透明電極之組態。此外，根據本例示性實施例，類似於圖22所示之情況，第一透明電極92針對各像素形成為分離且第二透明電極93形成為由像素區域之整個表面共用。
此外，有機光電轉換膜91藉由使用可根據綠光光電轉換之材料組態及藉由使用有機材料(諸如基於若丹明之染料、基於部花青之染料或喹吖啶酮)而形成。
此外，在本實施例中，發射紅光(R)之彩色濾光片層34及發射藍光(B)之彩色濾光片層34交替配置。
在本例示性實施例之固態成像裝置90中，由於可執行綠光之光電轉換之光電轉換層94形成在晶載透鏡35之上部分上，故綠光由有機光電轉換膜91光電轉換。因此，相應於綠光之信號電荷從第一透明電極92及第二透明電極93輸出。透射穿過光電轉換層94之紅光及藍光入射穿過各像素之彩色濾光片層34且被由基板30內部之光電二極體形成之光電轉換單元PD光電轉換。換言之，根據本例示性實施例之固態成像裝置90，具有中間波長之綠光組態為由有機光電轉換膜91獲得且具有短波長之藍光及具有長波長之紅光組態為由位於基板30內部之光電轉換單元PD獲得。
此外，根據本例示性實施例之固態成像裝置90，由於第一透明電極92及第二透明電極93藉由使用具有開口之膜狀石墨烯組態，故透射率可組態為高於使用相關技術中之透明電極(諸如ITO)之情況之透射率。因此，改良靈敏度。此外，根據本例示性實施例之固態成像裝置90，綠光信號可藉由位於基板30之上部分上之光電轉換層94獲得且其他色彩之信號可由基板30獲得，藉此改良光之使用效率。在本例示性實施例中，由於具有中間波長之綠光組態為由有機光電轉換膜91光電轉換，故在基板30內部光電轉換之紅光及藍光具有彼此分離之波長區域，藉此可減小混色。在本實施例中，已描述綠光由有機光電轉換膜91光電轉換，除綠光以外之紅光或藍光可組態為由有機光電轉換膜91光電轉換之實例。此一實例可藉由改變有機光電轉換膜91之材料而實現。
此外，作為有機光電轉換膜91之材料之實例，存在並五苯及其衍生物(TIPS-並五苯及類似物)、並四苯及其衍生物(紅螢烯及六丙基萘)、噻吩及其衍生物(舉例而言，P3HT及類似物)、富勒烯及其衍生物(PCMB及類似物)、TCNQ、二萘嵌苯及其衍生物、卟啉及其衍生物、吖啶及其衍生物、香豆素及其衍生物、喹吖及其衍生物、花青素及其衍生物、square lyrium及其衍生物、噁嗪及其衍生物、T己烷三苯胺及其衍生物、聯苯胺及其衍生物、吡唑啉及其衍生物、鋼胺及其衍生物、肼及其衍生物、三苯甲烷及其衍生物、哢唑及其衍生物、聚矽烷及其衍生物、噻吩及其衍生物、聚胺及其衍生物、噁二唑及其衍生物、三唑及其衍生物、三嗪及其衍生物、五嗪及其衍生物、啡啉及其衍生物、喹酮鋁及其衍生物、聚對苯撐乙烯及其衍生物、聚芴及其衍生物、聚乙烯哢唑及其衍生物、聚硫醇及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物。在上述有機材料中，藉由選擇具有紅(R)、綠(G)及藍(B)之波長區域中之峰值靈敏度之材料，可組態組態RGB之光電轉換層。此外，藉由使用如上所述之任意有機材料作為單個材料，可形成有機光電轉換膜91或可混合或堆疊如上所述之兩種或更多種有機材料以形成有機光電轉換膜91。
如上文，雖然根據第一實施例至第八實施例之固態成像裝置組態為偵測可見光之入射光量，但是本揭示內容不限於應用於藉由偵測可見光之入射光量之分佈以捕獲影像之固態成像器件。除此以外，本揭示內容亦可應用於捕獲紅 外光、X射線、粒子或類似物之入射光量之分佈作為影像之固態成像裝置。此外，本揭示內容可應用於藉由偵測最廣泛意義之另一物理量(諸如壓力、靜電電容或類似物)之分佈而捕獲影像之總固態成像裝置(物理量分佈偵測裝置)，諸如指紋偵測感測器。
在上述例示性實施例中，第二區域組態為間隙(開口)。但是，舉例而言，在圖3所示之透明電極14中，第二區域可由特定光發射材料組態(舉例而言，填充)。
此外，在第二區域由具有光學透明性之材料組態之情況中，填充在第二區域中之材料可從第一區域之正面(石墨烯面)向上突出。此外，與填充在第二區域中之材料相同之材料可與第一區域之正面之整體或一部分重疊。舉例而言，可在將開口配置在石墨烯中之後藉由將樹脂填充在開口中以形成半圓形狀之正面並從第一區域稍微突出及使該狀態中之樹脂硬化而形成從第一區域之正面突出之凸狀第二區域或從第一區域之正面突出之第二區域。
在此，第二區域較佳藉由使用具有高於石墨烯之光透射率之光透射率之材料作為單層而組態且舉例而言，第二區域較佳用石墨烯氧化物、透明聚合物材料或類似物填充。作為透明聚合物材料之實例，存在聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯、ABS樹脂、丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、氟化樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺、環氧樹脂及類似物。
如上所述，在透明電極14之第二區域藉由使用具有高於 石墨烯之光透射率之光透射率之材料作為單層而組態之情況中，第二區域之光透射率高於第一區域之光透射率。因此，整個透明電極14之光透射率高於作為單層之石墨烯之光透射率。
此外，在透明電極藉由堆疊由複數個石墨烯形成之片組態之情況中，各層之第二區域較佳佈置為不正對彼此。藉由使上層及下層之石墨烯之第二區域(舉例而言，開口)彼此偏移，整個透射率可具有均勻性。
此外，雖然已描述CCD型固態成像裝置作為實例，但是可將CMOS型固態成像裝置用作根據第一實施例之固態成像裝置。此外，根據第二實施例至第八實施例之固態成像裝置可為CCD型固態成像裝置或CMOS型固態成像裝置。此外，在根據第一實施例至第八實施例之固態成像裝置中，雖然已描述在基板之光發射側上形成配線層之實例，但是根據本揭示內容之實施例之組態亦可應用於在與光發射側相反之一側上形成配線層之背面發射型固態成像裝置。
此外，本揭示內容不限於藉由以列為單位掃描像素區域之各單位像素而從各單位像素中讀出像素信號之固態成像裝置。因此，本揭示內容之實施例亦可應用於選擇像素單元中之任意像素並從所選擇之像素中讀出像素單元之信號之X-Y位址型固態成像裝置。
此外，固態成像裝置可具有形成為具有成像功能之一晶片或模組狀形式之形式之固態成像裝置，其中像素區域及 信號處理單元或光學系統配置為封裝化。
此外，本揭示內容不限於應用於固態成像裝置，而是可應用於成像設備。在此，成像設備為具有成像功能之攝影機系統(諸如數位相機或視訊攝影機)或電子設備(諸如蜂巢式電話)。此外，存在安裝在電子設備中之模組狀形式之情況，換言之，攝影機模組可組態為成像設備。
<9.第九實施例：電子設備>
接下來，將描述根據本揭示內容之第九實施例之電子裝置。圖29係根據本揭示內容之第九實施例之電子設備100之示意組態圖。
根據本實施例之電子設備100包含固態成像裝置103、光學透鏡101、孔徑光闌106、快門裝置102、驅動電路105及信號處理電路104。本例示性實施例之電子設備100代表在電子設備(攝影機)中將根據本揭示內容之第一實施例之固態成像裝置1用作固態成像裝置103之情況之實施例。
光學透鏡101使從固態成像裝置103之成像表面上之對象發射之影像光(入射光)成像。因此，信號電荷累積在固態成像裝置103內部達預定時間。孔徑光闌106藉由控制光束調整亮度。快門裝置102控制固態成像裝置103之發光週期及光屏蔽週期。驅動電路105供應用於控制固態成像裝置103之轉移操作、孔徑光闌106之操作及快門裝置102之快門操作之驅動信號。固態成像裝置103根據供應自驅動電路105之驅動信號(時序信號)執行信號傳輸。信號處理電路104執行各種信號處理。已執行信號處理之視訊信號儲存 在儲存媒體(諸如記憶體)中或輸出至監視器。
根據本例示性實施例之電子設備100，放大固態成像裝置103之動態範圍以改良影像品質。
可應用固態成像裝置1之電子設備200不限於攝影機而是可應用於數位相機、成像設備(諸如蜂巢式電話之行動裝置相機模組)或類似物。
在本例示性實施例中，雖然根據第一實施例之固態成像裝置1組態為用於電子設備中作為固態成像裝置103，但是可使用根據第二實施例至第八實施例製作之固態成像裝置之任意者。
內建於根據上述第二實施例至第八實施例之固態成像裝置之調光控制層壓膜可用於電子設備之快門裝置或孔徑光闌中。下文中，將圖解說明將調光控制層壓膜用作組態電子設備之各單元之實例。
<10.第十實施例：電子設備>
接下來，將描述根據本揭示內容之第十實施例之電子設備。圖30係根據本例示性實施例之電子設備200之示意組態圖。本例示性實施例之電子設備200係將調光控制層壓膜227用作孔徑光闌203之實例。在圖30中，指派相同元件符號給相應於圖29所示之部分且將不重複其重複描述。
在本例示性實施例之電子設備200中，組態孔徑光闌203之調光控制層壓膜227形成在光學透鏡101與快門裝置102之間之通路中。調光控制層壓膜227由由調光控制層224、固體電解質層225及離子儲存層226形成之層壓膜及在其間 固持其等之第一透明電極222及第二透明電極223組態。此時，堆疊第一透明電極222、調光控制層224、固體電解質層225、離子儲存層226及第二透明電極223之方向組態為光之入射方向。
此外，在本例示性實施例中，根據第一實施例至第八實施例之固態成像裝置之任意者或一般固態成像裝置可用作固態成像裝置103。因此，在本例示性實施例中，固態成像裝置103之組態未特別限定。
亦在本實施例中，類似於第一實施例及第二實施例，第一透明電極222及第二透明電極223由具有開口之膜狀石墨烯組態且可類似於第一實施例形成。此外，與第二實施例相同之材料可用作調光控制層224、固體電解質層225及離子儲存層226之材料。此外，在本例示性實施例中，調光控制層壓膜227形成為圓形。
第一透明電極222及第二透明電極223組態為用基於傳輸自驅動電路105之信號之所要電位供應，且以圓形將電位供應至第一透明電極222及第二透明電極223。藉由在第一透明電極222與第二透明電極223供應圓形電位，孔徑光闌203之透射率從圓周邊緣依序減小且光透射穿過之光闌之開口直徑改變。因此，孔徑光闌203之開口直徑改變。
但是，為了在第一透明電極222與第二透明電極223之間供應圓形電位，其可經組態使得至少一透明電極組態為分離為同心形狀之多個部分，且從形成在外側上之透明電極依序供應電位。因此，調光控制層壓膜227可用作電光圈 系統且其透射率根據所施加之電壓變化。
在本例示性實施例中，由於孔徑光闌203由調光控制層壓膜227組態，故孔徑光闌203之邊緣(具有高透射率之部分與具有低透射率之部分之間之邊界)柔和，藉此光圈可使歸因於孔徑光闌之繞射之影像假影最小化。
<11.第十一實施例：電子設備>
接下來，將描述根據本揭示內容之第十一實施例之電子設備。圖31係根據本例示性實施例之電子設備之示意組態圖。本例示性實施例之電子設備300係將調光控制層壓膜327用作快門裝置302之實例。在圖31中，指派相同元件符號給相應於圖29所示之部分且其不重複其重複描述。
根據本例示性實施例之電子設備300，組態快門裝置302之調光控制層壓膜327配置在入射穿過光學透鏡101及孔徑光闌106之光之光學路徑中且入射光組態為穿過快門裝置302入射在固態成像裝置103上。快門裝置302由由調光控制層324、固體電解質層325及離子儲存層326形成之層壓膜及在其間固持其等之第一透明電極322及第二透明電極323組態。此時，堆疊第一透明電極322、調光控制層324、固體電解質層325、離子儲存層326及第二透明電極323之方向組態為光之入射方向。
亦在本實施例中，第一透明電極322及第二透明電極223由具有開口之膜狀石墨烯組態且透明電極可類似於第一實施例形成。此外，與第二實施例相同之材料可用作調光控制層324、固體電解質層325及離子儲存層326之材料。
第一透明電極322及第二透明電極323組態為按基於快門速度之時序被供應來自驅動電路105之所要電位。藉由在第一透明電極322與第二透明電極323之間供應所要電位，可調整光透射率。因此，曝光時，光以高透射率透射，且在屏蔽光時，光可以高光屏蔽速率屏蔽。如在本例示性實施例中，藉由將調光控制層壓膜327用作快門裝置，無需具有大規模之移動機構，藉此可實現大小之減小。
此外，在本實施例中，由於組態調光控制層壓膜327之第一透明電極322及第二透明電極323藉由使用具有開口之膜狀石墨烯組態，故最大透射率高於由ITO形成之透明電極之透射率。此外，藉由改變透明電極之孔徑比，可改變透射率。因此，可在曝光時獲得足夠的透射率。
在上述第十實施例及第十一實施例中，根據裝置要求之性能設定調光控制層壓膜中所使用之第一透明電極及第二透明電極中所形成之開口。此外，在上述第十實施例及第十一實施例中，調光控制層壓膜組態為用於孔徑光闌或快門裝置中，藉由不同地設定由石墨烯形成之透明電極之開口之形狀，可將該等開口用作切趾遮罩。
如上文，在本揭示內容中，藉由將具有開口之石墨烯用作透明電極，可擴大可應用該組態之應用之範圍。如上所述，在相關技術中由ITO形成之透明電極中，由於光下的透射率為90%，故將透明電極用作感測器、快門、孔徑光闌或類似物不可行。在本揭示內容中，藉由憑藉使用具有開口之石墨烯膜形成上述裝置中所使用之透明電極，可將 透射率增至99%或更大，藉此其可充分用於上述感測器、快門及孔徑光闌中。
如上文，已圖解說明本揭示內容之實施例作為第一實施例至第十一實施例，本揭示內容不限於上述實例，且可在不脫離其概念之範圍內對其進行不同改變。此外，根據第一實施例至第十一實施例之組態可組態為組合在一起。
此外，本揭示內容可實施為下列組態。
(1)一種固態成像裝置，其包含：一基板；一光電轉換單元，其形成在基板上且相應於入射光之光量產生信號電荷；及一透明電極，其形成在基板之上部分中且包含由奈米碳材料形成之一第一區域及被帶至接觸第一區域且具有高於第一區域之光透射率之一第二區域。
(2)如(1)中所述之固態成像裝置，其中第二區域由間隙、石墨烯氧化物或透明聚合物材料形成。
(3)如(1)或(2)所述之固態成像裝置，其中第二區域由間隙形成且間隙之開口直徑小於單位像素之面積。
(4)如(1)至(3)中任一項所述之固態成像裝置，其中第一區域之最窄部分之寬度大於10 nm。
(5)如(1)至(4)中任一項所述之固態成像裝置，其中形成調整入射在基板之光入射側上之光之光量之調光控制層壓膜且調光控制層壓膜由透射率基於所施加之電壓變化之調光控制反應材料層及在其間固持調光控制反應材料層之第一透明電極及第二透明電極組態，且第一透明電極及第二透明電極裝置之至少一者由由奈米碳材料形成之透明電 極組態。
(6)如(5)所述之固態成像裝置，其中進一步包含從基板之光入射側按順序形成之彩色濾光片層及晶載透鏡，且調光控制層壓膜相對於晶載透鏡配置至光入射側。
(7)如(5)所述之固態成像裝置，其中進一步包含從基板之光入射側按順序形成之彩色濾光片層及晶載透鏡，且調光控制層壓膜形成在基板與彩色濾光片層之間。
(8)如(5)所述之固態成像裝置，其中偵測由光電轉換單元產生之信號電荷之累積電荷偵測電路連接至第一透明電極且將基於光電轉換單元所產生之信號電荷之電壓施加至第一透明電極。
(9)如(5)至(8)中任一項所述之固態成像裝置，其中第一透明電極針對各預定像素形成為分離。
(10)如(5)至(8)中任一項所述之固態成像裝置，其中調光控制層壓膜僅形成在相應於預定像素之光電轉換單元之上部分中。
(11)如(1)至(11)中任一項所述之固態成像裝置，其中透明電極由單層或複數層膜狀奈米碳材料組態。
(12)如(1)至(11)中任一項所述之固態成像裝置，其中透明電極由複數層膜狀奈米碳材料組態且各層之第二區域佈置為不正對彼此。
(13)如(1)至(12)中任一項所述之固態成像裝置，其中透明電極中所形成之間隙僅形成在有效像素區域中而不形成在黑色參考像素區域中。
(14)如(5)至(13)中任一項所述之固態成像裝置，其中調光控制反應材料層由電致變色材料組態。
(15)如(5)至(13)中任一項所述之固態成像裝置，其中調光控制反應材料層由液晶層組態。
(16)如(1)至(15)中任一項之固態成像裝置，其中形成相應於入射在基板之光入射側上之光之光量產生信號電荷之光電轉換層且光電轉換層由吸收預定波長之光之有機光電轉換膜及在其間固持有機光電轉換膜之第一透明電極及第二透明電極組態且第一透明電極及第二透明電極之至少一者由奈米碳材料形成。
(17)如(1)至(16)中任一項所述之固態成像裝置，其中奈米碳材料為石墨烯。
(18)如(1)至(17)中任一項所述之固態成像裝置，其中將所要添加劑添加至透明電極。
(19)一種電子設備，其包含：一光學透鏡；一固態成像裝置，其包含一基板、形成在基板上且相應於入射光之光量產生信號電荷之一光電轉換單元、形成在基板之上部分中、由奈米碳材料形成且具有複數個開口且收集至光學透鏡之光所入射之一透明電極；及一信號處理電路，其處理從固態成像裝置輸出之輸出信號。
(20)一種電子設備，其包含：一光學透鏡；一固態成像裝置，其包含一基板及形成在基板上且相應於入射光之光量產生信號電荷之一光電轉換單元；一孔徑光闌，其形成在光學透鏡與固態成像裝置之間之光學路徑中、調整從 光學透鏡透射之光束且由透射率基於所施加之電壓改變之調光控制反應材料層及在其間固持調光控制反應材料層之第一透明電極及第二透明電極組態；及一信號處理電路，其處理從固態成像裝置輸出之輸出信號。第一透明電極及第二透明電極之至少一透明電極由由具有複數個開口之奈米碳材料形成之透明電極組態。
(21)一種電子設備，其包含：一光學透鏡；一固態成像裝置，其包含一基板及形成在基板上且相應於入射光之光量產生信號電荷之一光電轉換單元；一快門裝置，其形成在光學透鏡與固態成像裝置之間之光學路徑中、控制朝向光電轉換單元之曝光時間且由透射率基於所施加之電壓改變之調光控制反應材料層及在其間固持調光控制反應材料層之第一透明電極及第二透明電極組態；及一信號處理電路，其處理從固態成像裝置輸出之輸出信號。第一透明電極及第二透明電極之至少一透明電極由由具有複數個開口之奈米碳材料形成之透明電極組態。
本揭示內容含有分別於2011年3月29日及2011年12月12日向日本專利局申請的日本優先權專利申請案JP 2011-072177及JP 2011-271364之揭示內容的相關標的，該等案之全文以引用的方式併入本文中。
熟習此項技術者應瞭解可取決於設計要求及其他因素發生各種修改、組合、子組合及改變，但其等應在隨附申請專利範圍或其等效物之範疇內。
1‧‧‧固態成像裝置
2‧‧‧光接收單元
3‧‧‧垂直轉移暫存器
4‧‧‧水平轉移暫存器
5‧‧‧輸出電路
6‧‧‧基板
7‧‧‧單位像素
8‧‧‧像素區域
11‧‧‧基板
12‧‧‧閘極絕緣膜
13‧‧‧轉移電極
14‧‧‧透明電極
14a‧‧‧石墨烯膜
15‧‧‧絕緣膜
16‧‧‧光屏蔽膜
17‧‧‧層間絕緣膜
18‧‧‧彩色濾光片層
19‧‧‧晶載透鏡
20‧‧‧開口
21‧‧‧固態成像裝置
22‧‧‧第一透明電極
23‧‧‧第二透明電極
24‧‧‧調光控制層
25‧‧‧固體電解質層
26‧‧‧離子儲存層
27‧‧‧調光控制層壓膜
28a‧‧‧密封玻璃
28b‧‧‧密封玻璃
29‧‧‧固態成像裝置主體
30‧‧‧基板
31‧‧‧電極部分
32‧‧‧配線層
33‧‧‧層間絕緣膜
34‧‧‧彩色濾光片層
35‧‧‧晶載透鏡
36‧‧‧配線層
37‧‧‧平坦化膜
38‧‧‧樹脂封裝
40‧‧‧固態成像裝置
41‧‧‧累積電荷偵測電路
42‧‧‧放大器電路
48‧‧‧像素區域
49‧‧‧開口部分
50‧‧‧固態成像裝置
51‧‧‧p型半導體區域
53‧‧‧元件隔離區域
54‧‧‧p井層
55‧‧‧轉移通道單元
56‧‧‧n型半導體區域
57‧‧‧讀出通道單元
58‧‧‧配線層
60‧‧‧固態成像裝置
62‧‧‧第一透明電極
63‧‧‧第一透明電極
64‧‧‧第一透明電極
64a‧‧‧開口部分
67‧‧‧調光控制層壓膜
68‧‧‧絕緣膜
70‧‧‧固態成像裝置
71‧‧‧樹脂層
72‧‧‧第一透明電極
73‧‧‧第二透明電極
74‧‧‧調光控制層
75‧‧‧固體電解質層
76‧‧‧離子儲存層
77‧‧‧調光控制層壓膜
80‧‧‧固態成像裝置
81‧‧‧定向膜
82‧‧‧定向膜
84‧‧‧液晶層
85‧‧‧調光控制層壓膜
90‧‧‧固態成像裝置
91‧‧‧有機光電轉換膜
92‧‧‧第一透明電極
93‧‧‧第二透明電極
94‧‧‧光電轉換層
100‧‧‧電子設備
101‧‧‧光學透鏡
102‧‧‧快門裝置
103‧‧‧固態成像裝置
104‧‧‧信號處理電路
105‧‧‧驅動電路
106‧‧‧孔徑光闌
200‧‧‧電子設備
203‧‧‧孔徑光闌
300‧‧‧電子設備
302‧‧‧快門裝置
400‧‧‧基板
401‧‧‧光阻層
401a‧‧‧開口
a‧‧‧開口直徑
b‧‧‧電極寬度
C‧‧‧電容器
D1‧‧‧範圍
D2‧‧‧範圍
G1‧‧‧光電轉換單元
G2‧‧‧光電轉換單元
L‧‧‧光
PD‧‧‧光電轉換單元
V‧‧‧電壓
圖1圖解說明根據本揭示內容之第一實施例之固態成像裝置之完整組態。
圖2係圖解說明根據本揭示內容之第一實施例之固態成像裝置之主要部分之組態之示意截面圖。
圖3係圖解說明根據本揭示內容之第一實施例之固態成像裝置中所使用之透明電極之組態之示意平面圖。
圖4係圖解說明開口之直徑固定且電極寬度改變之情況中之透明電極之透射率之改變之圖。
圖5係圖解說明開口之直徑固定且電極寬度改變之情況中之透明電極之電阻之改變之圖。
圖6係圖解說明當實際量測相對於孔徑比之透射率及電阻時使用之透明電極之組態之示意圖。
圖7係當透明電極之孔徑比在0至87.5%之範圍中改變時之透射率之量測之結果(1)。
圖8係當透明電極之孔徑比在0至87.5%之範圍中改變時之透射率之量測之結果(2)。
圖9係圖解說明當透明電極之孔徑比在0至87.5%之範圍中改變時之電阻(實際量測之值)及藉由使用方程式(3)計算之具有開口之透明電極之電阻(理論值)之圖。
圖10係圖解說明將AuCl3添加至透明電極之情況中之電阻(實際量測之值)及考慮添加AuCl3之情況中之透明電極之電阻(理論值)之圖。
圖11A至圖11D係圖解說明形成具有開口之透明電極之方法之過程圖。
圖12係圖解說明根據本揭示內容之第二實施例之固態成像裝置之組態之示意截面圖。
圖13係以放大比例圖解說明圖12所示之固態成像裝置主體之組態之示意截面圖。
圖14A及圖14B係圖解說明調光控制層壓膜之透射率相對於所施加之電壓之變化之圖。
圖15係圖解說明高靈敏度之情況中之輸出信號及低靈敏度之情況中之輸出信號之信號特性之圖。
圖16係圖解說明可執行成像之照度範圍之圖。
圖17係圖解說明根據本揭示內容之第三實施例之固態成像裝置之主要部分之組態之示意截面圖。
圖18係圖解說明根據本揭示內容之第四實施例之固態成像裝置之主要部分之組態之示意截面圖。
圖19圖解說明根據本揭示內容之第四實施例之第一透明電極相對於光電轉換單元之平面組態。
圖20係圖解說明根據本揭示內容之第四實施例之調光控制層壓膜之第一透明電極及第二透明電極之修改實例之組態之示意平面圖。
圖21係圖解說明根據本揭示內容之第五實施例之固態成像裝置之主要部分之組態之示意截面圖。
圖22係圖解說明根據本揭示內容之第五實施例之固態成像裝置之第一透明電極與連接至第一透明電極之累積電荷偵測電路之間之關係之圖。
圖23係圖解說明根據修改實例之固態成像裝置之第一透 明電極與連接至該第一透明電極之累積電荷偵測電路之間之關係之圖。
圖24係第一透明電極相對於像素區域不規則地形成之情況中之組態圖。
圖25係圖解說明根據本揭示內容之第六實施例之固態成像裝置之主要部分之組態之示意截面圖。
圖26係圖解說明根據本揭示內容之第六實施例之固態成像裝置之第一透明電極與連接至該第一透明電極之累積電荷偵測電路之間之關係之圖。
圖27係圖解說明根據本揭示內容之第七實施例之固態成像裝置之主要部分之組態之示意截面圖。
圖28係圖解說明根據本揭示內容之第八實施例之固態成像裝置之主要部分之組態之示意截面圖。
圖29係根據本揭示內容之第九實施例之電子設備之示意組態圖。
圖30係根據本揭示內容之第十實施例之電子設備之示意組態圖。
圖31係根據本揭示內容之第十一實施例之電子設備之示意組態圖。
1‧‧‧固態成像裝置
11‧‧‧基板
12‧‧‧閘極絕緣膜
13‧‧‧轉移電極
14‧‧‧透明電極
15‧‧‧絕緣膜
16‧‧‧光屏蔽膜
17‧‧‧層間絕緣膜
18‧‧‧彩色濾光片層
19‧‧‧晶載透鏡
51‧‧‧p型半導體區域
53‧‧‧元件隔離區域
54‧‧‧p井層
55‧‧‧轉移通道單元
56‧‧‧n型半導體區域
57‧‧‧讀出通道單元
58‧‧‧配線層
PD‧‧‧光電轉換單元

Claims (21)

  1. 一種固態成像裝置，其包括：一基板；複數個光電轉換單元，其形成在該基板上且相應於入射光之一量產生信號電荷；及一透明電極，其形成在該基板之一上部分中且包含由一奈米碳材料形成之一第一區域及具有高於該第一區域之光透射率之一光透射率之一第二區域，其中該第二區域包含複數個形成於該第一區域內之開口，其中該複數個開口分佈於該第一區域內至少兩個維度(dimension)上，且其中該透明電極延伸跨過多個光電轉換單元。
  2. 如請求項1之固態成像裝置，其中該第二區域包含複數個間隙中至少一者、一石墨烯氧化物材料或一透明聚合物材料。
  3. 如請求項1之固態成像裝置，其中該等開口之一直徑小於一單位像素之一面積。
  4. 如請求項3之固態成像裝置，其中該第一區域之一最窄部分之一寬度大於10nm。
  5. 如請求項1之固態成像裝置，其中形成調整入射在該基板之一光入射側上之光之一光量之一調光控制層壓膜，及其中該調光控制層壓膜由透射率基於一所施加之電壓變化之一調光控制反應材料層及在其間固持該調光控制反應材料層之第一透明電極及第二透明電極組態，且該 第一透明電極及該第二透明電極之至少一者由由該奈米碳材料形成之該透明電極組態。
  6. 如請求項5之固態成像裝置，其進一步包括：一彩色濾光片層及一晶載透鏡，其等從該基板之該光入射側按順序形成，其中該調光控制層壓膜相對於該晶載透鏡配置至該光入射側。
  7. 如請求項5之固態成像裝置，其進一步包括：一彩色濾光片層及一晶載透鏡，其等從該基板之該光入射側按順序形成，其中該調光控制層壓膜形成在該基板與該彩色濾光片層之間。
  8. 如請求項5之固態成像裝置，其中偵測由該光電轉換單元產生之信號電荷之一累積電荷偵測電路連接至該第一透明電極，及其中將基於該光電轉換單元所產生之該信號電荷之一電壓施加至該第一透明電極。
  9. 如請求項5之固態成像裝置，其中該第一透明電極針對各預定像素形成為分離。
  10. 如請求項5之固態成像裝置，其中該調光控制層壓膜僅形成在相應於該預定像素之該光電轉換單元之一上部分中。
  11. 如請求項1之固態成像裝置，其中該透明電極由單層或複數層膜狀奈米碳材料組態。
  12. 如請求項1之固態成像裝置，其中該透明電極由複數個層組態，其中該透明電極之該複數個層包含膜狀奈米碳材料之一第一區域及一第二區域，且其中該複數個層之各層之該等第二區域佈置為不正對彼此。
  13. 如請求項2之固態成像裝置，其中該透明電極中所形成之該間隙僅形成在一有效像素區域中但不形成在一黑色參考像素區域中。
  14. 如請求項5之固態成像裝置，其中該調光控制反應材料層由一電致變色材料組態。
  15. 如請求項5之固態成像裝置，其中該調光控制反應材料層由一液晶層組態。
  16. 如請求項1之固態成像裝置，其中形成相應於入射至該基板之一光入射側上之光之光量產生信號電荷的光電轉換層，及其中該光電轉換層由吸收一預定波長之光之一有機光電轉換膜及在其間固持該有機光電轉換膜之第一透明電極及第二透明電極組態且該第一透明電極及該第二透明電極之至少一者由一奈米碳材料形成。
  17. 如請求項1之固態成像裝置，其中該奈米碳材料為石墨烯。
  18. 如請求項1之固態成像裝置，其中將一所要添加劑添加至該透明電極。
  19. 一種電子設備，其包括：一光學透鏡； 一固態成像裝置，其包含：一基板；複數個光電轉換單元，其形成在該基板上且相應於入射光之一量產生信號電荷；及一透明電極，其形成在該基板之一上部分中且具有由一奈米碳材料形成之一第一區域及具有高於該第一區域之一光透射率之一光透射率之一第二區域，其中該第二區域包含複數個在該第一區域內之開口，其中該複數個開口分佈於該第一區域內至少兩個維度(dimension)上，其中該透明電極於至少兩個維度上延伸，且其中由該光學透鏡收集之光入射至該固態成像裝置上；及一信號處理電路，其處理從該固態成像裝置輸出之一輸出信號。
  20. 一種電子設備，其包括：一光學透鏡；一固態成像裝置，其包含一基板及形成在該基板上且相應於入射光之一量產生信號電荷之複數個光電轉換單元；一孔徑光闌，其形成在該光學透鏡與該固態成像裝置之間之一光學路徑中，調整從該光學透鏡透射之光束且由透射率基於一所施加之電壓改變之一調光控制反應材料層及在其間固持該調光控制反應材料層之第一透明電極及第二透明電極組態；及一信號處理電路，其處理從該固態成像裝置輸出之一輸出信號， 其中該第一透明電極及該第二透明電極之至少一透明電極具有由一奈米碳材料形成之一第一區域且具有複數個形成於該第一區域內之開口，其中該複數個開口係分佈於兩個維度(dimension)內，且其中該至少一透明電極延伸跨過多個光電轉換單元。
  21. 一種電子設備，其包括：一光學透鏡；一固態成像裝置，其包含一基板及形成在該基板上且相應於入射光之一量產生信號電荷之複數個光電轉換單元；一快門裝置，其形成在該光學透鏡與該固態成像裝置之間之一光學路徑中，控制朝向該光電轉換單元之一曝光時間且由透射率基於一所施加之電壓改變之一調光控制反應材料層及在其間固持該調光控制反應材料層之第一透明電極及第二透明電極組態；及一信號處理電路，其處理從該固態成像裝置輸出之一輸出信號，其中該第一透明電極及該第二透明電極之至少一透明電極具有由一奈米碳材料形成之一第一區域且具有複數個形成於該第一區域內之開口，其中該複數個開口係分佈於兩個維度(dimension)內，且其中該至少一透明電極延伸跨過多個光電轉換單元。
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