WO2020179300A1 - 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法および電子機器 - Google Patents

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Definitions

  • the present disclosure relates to a solid-state image sensor, a method for manufacturing a solid-state image sensor, and an electronic device.
  • the annealing may damage the photoelectric conversion layer that is an organic material.
  • the present disclosure proposes a solid-state imaging device in which a good photoelectric conversion layer is formed, a method for manufacturing the solid-state imaging device, and electronic equipment.
  • a solid-state imaging device includes a photoelectric conversion unit having a first electrode, a photoelectric conversion layer electrically connected to the first electrode, and a second electrode provided on a light incident side surface of the photoelectric conversion layer.
  • Prepare The photoelectric conversion layer has a protruding region protruding from the second electrode in a plan view.
  • the present disclosure it is possible to provide a solid-state imaging device in which a good photoelectric conversion layer is formed, a method for manufacturing the solid-state imaging device, and an electronic device. Note that the effects described here are not necessarily limited, and may be any effects described in the present disclosure.
  • FIG. 3 is a plan view of a depth D1 shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan view of a depth D2 shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan view of a depth D3 shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan view of a depth D4 shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan view of a depth D5 shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan view of a depth D6 shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan view of a depth D7 shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan view of a depth D1 shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan view of a depth D2 shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan view of a depth D3 shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan view of a depth D4 shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan view of a depth D5 shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan view of a depth D8 shown in FIG. 2. It is a plane structure figure of depth D9 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of a depth D10 shown in FIG. 2. It is a plan structure view of the depth D11 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a unit pixel according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a pixel array section according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a pixel array section according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a pixel array section according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a pixel array section according to Modification Example 1 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a pixel array section according to Modification 2 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a pixel array section according to Modification 3 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a pixel array section according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a unit pixel according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a unit pixel according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a pixel array section according to Modification 5 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to the embodiment of the present disclosure.
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  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to the embodiment of the present disclosure. It is sectional drawing which shows typically one manufacturing process of the pixel array part which concerns on embodiment of this disclosure.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification Example 1 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification Example 1 of the embodiment of the present disclosure.
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  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification Example 1 of the embodiment of the present disclosure.
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  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 2 of the embodiment of the present disclosure.
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  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 2 of the embodiment of the present disclosure.
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  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 2 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 3 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 3 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 3 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 3 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 3 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 3 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 3 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Mod
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 3 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 3 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 3 of the embodiment of the present disclosure. It is sectional drawing which shows typically one manufacturing process of the pixel array part which concerns on another example of modification 3 of embodiment of this disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to another example of Modification Example 3 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to another example of Modification Example 3 of the embodiment of the present disclosure. It is sectional drawing which shows typically one manufacturing process of the pixel array part which concerns on another example of modification 3 of embodiment of this disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to another example of Modification Example 3 of the embodiment of the present disclosure. It is sectional drawing which shows typically one manufacturing process of the pixel array part which concerns on another example of modification 3 of embodiment of this disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the pixel array section according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure. It is a top view which shows typically an example of arrangement
  • FIG. 20 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging device as an electronic device to which the technology according to the present disclosure is applied.
  • the annealing process may damage the photoelectric conversion layer that is an organic material.
  • the annealing temperature is set lower than the heat-resistant temperature of the photoelectric conversion layer so that the photoelectric conversion layer is not damaged, the desired annealing effect cannot be obtained, and thus it is difficult to obtain good device characteristics.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram illustrating a schematic configuration example of a solid-state imaging device 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the solid-state imaging device 1 which is a CMOS image sensor includes a pixel array unit 10, a system control unit 12, a vertical drive unit 13, a column read circuit unit 14, a column signal processing unit 15, and A horizontal drive unit 16 and a signal processing unit 17 are provided.
  • the pixel array unit 10, the system control unit 12, the vertical drive unit 13, the column read circuit unit 14, the column signal processing unit 15, the horizontal drive unit 16, and the signal processing unit 17 are electrically connected to each other on the same semiconductor substrate. It is provided on a plurality of laminated semiconductor substrates.
  • the pixel array unit 10 has a photoelectric conversion element (such as the photoelectric conversion unit 30 (see FIG. 2)) capable of photoelectrically converting the amount of charge according to the amount of incident light, accumulating it internally, and outputting it as a signal.
  • Unit pixels (hereinafter, also referred to as “unit pixels”) 11 are two-dimensionally arranged in a matrix.
  • the pixel array unit 10 includes, in addition to the effective unit pixel 11, a dummy unit pixel having a structure that does not have a photoelectric conversion unit 30 or the like, or a light-shielding unit pixel in which light from the outside is blocked by shielding the light-receiving surface. May include areas arranged in rows and/or columns.
  • the light-shielding unit pixel may have the same configuration as the effective unit pixel 11 except that the light-receiving surface is shielded from light. Further, in the following, the photocharge having the charge amount corresponding to the incident light amount may be simply referred to as “charge”, and the unit pixel 11 may be simply referred to as “pixel”.
  • a pixel drive line LD is formed for each row along a left-right direction (arrangement direction of pixels in a pixel row) in the drawing with respect to a matrix of pixel arrays, and a vertical pixel wiring is provided for each column.
  • the LVs are formed along the vertical direction (arrangement direction of pixels in the pixel column) in the drawing.
  • One end of the pixel drive line LD is connected to the output end corresponding to each row of the vertical drive unit 13.
  • the column read circuit unit 14 includes at least a circuit that supplies a constant current to the unit pixels 11 in a selected row in the pixel array unit 10 for each column, a current mirror circuit, and a changeover switch of the unit pixel 11 to be read.
  • the column readout circuit unit 14 forms an amplifier together with the transistor in the selected pixel in the pixel array unit 10, converts the photocharge signal into a voltage signal and outputs it to the vertical pixel wiring LV.
  • the vertical drive unit 13 includes a shift register, an address decoder, and the like, and drives each unit pixel 11 of the pixel array unit 10 at the same time for all pixels or in line units.
  • the vertical drive unit 13 has a read scanning system and a sweep scanning system or a batch sweep and batch transfer system, although the specific construction thereof is not shown.
  • the read-out scanning system selectively scans the unit pixels 11 of the pixel array unit 10 row by row in order to read the pixel signal from the unit pixels 11.
  • a sweeping scan is performed prior to the read scan by a shutter speed time with respect to the read row in which the read scan system performs the read scan.
  • batch sweeping is performed prior to batch transfer by the time of shutter speed.
  • unnecessary charges are swept (reset) from the photoelectric conversion unit 30 and the like of the unit pixel 11 of the read line.
  • the so-called electronic shutter operation is performed by sweeping out (resetting) the unnecessary charges.
  • the electronic shutter operation is an operation of discarding unnecessary photocharges accumulated in the photoelectric conversion unit 30 and the like until immediately before and newly starting exposure (starting accumulation of photocharges).
  • the signal read by the read operation by the read scanning system corresponds to the amount of light incidented after the read operation immediately before or the electronic shutter operation.
  • the period from the read timing of the immediately previous read operation or the sweep timing of the electronic shutter operation to the read timing of the current read operation is the photocharge accumulation time (exposure time) in the unit pixel 11.
  • the time from batch sweep to batch transfer is the accumulation time (exposure time).
  • the pixel signal output from each unit pixel 11 in the pixel row selectively scanned by the vertical drive unit 13 is supplied to the column signal processing unit 15 through each vertical pixel wiring LV.
  • the column signal processing unit 15 performs, for each pixel column of the pixel array unit 10, predetermined signal processing on a pixel signal output from each unit pixel 11 in a selected row through the vertical pixel wiring LV, and after the signal processing, Temporarily holds the pixel signal.
  • the column signal processing unit 15 performs at least noise removal processing, such as CDS (Correlated Double Sampling) processing, as signal processing.
  • CDS Correlated Double Sampling
  • the column signal processing unit 15 performs at least noise removal processing, such as CDS (Correlated Double Sampling) processing, as signal processing.
  • CDS Correlated Double Sampling
  • fixed pattern noise peculiar to the pixel such as reset noise and threshold variation of the amplification transistor AMP is removed.
  • the column signal processing unit 15 can be configured to have, for example, an AD conversion function in addition to the noise removal processing, and output the pixel signal as a digital signal.
  • the horizontal drive unit 16 includes a shift register, an address decoder, and the like, and sequentially selects a unit circuit corresponding to the pixel sequence of the column signal processing unit 15. By the selective scanning by the horizontal drive unit 16, the pixel signals signal-processed by the column signal processing unit 15 are sequentially output to the signal processing unit 17.
  • the system control unit 12 includes a timing generator that generates various timing signals, and based on the various timing signals generated by the timing generator, the vertical drive unit 13, the column signal processing unit 15, the horizontal drive unit 16, and the like. Drive control is performed.
  • the solid-state imaging device 1 further includes a signal processing unit 17 and a data storage unit (not shown).
  • the signal processing unit 17 has at least an addition processing function, and performs various signal processing such as addition processing on the pixel signal output from the column signal processing unit 15.
  • the data storage unit temporarily stores the data necessary for the signal processing in the signal processing unit 17 during the signal processing.
  • the signal processing unit 17 and the data storage unit may be an external signal processing unit provided on a board different from the solid-state imaging device 1, for example, a DSP (Digital Signal Processor) or software processing. It may be mounted on the same substrate as 1.
  • DSP Digital Signal Processor
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array section 10 according to the embodiment of the present disclosure
  • FIGS. 3A to 3K are plan structural views of the depths D1 to D11 shown in FIG.
  • the pixel array unit 10 includes a photoelectric conversion unit 20, a photoelectric conversion unit 30, an insulating layer 40, and a semiconductor layer 50.
  • the photoelectric conversion unit 30 is provided on the light incident side of the semiconductor layer 50 (the side on which the light L is incident from the outside), and the photoelectric conversion unit 20 is provided on the light incident side of the photoelectric conversion unit 30.
  • the photoelectric conversion unit 20 and the photoelectric conversion unit 30 are provided one by one for each unit pixel 11 (see FIG. 1). That is, a plurality of photoelectric conversion units 20 and a plurality of photoelectric conversion units 30 are provided in the entire pixel array unit 10.
  • the photoelectric conversion unit 20 has a first electrode 21, a charge storage electrode 22, a charge storage layer 23, a photoelectric conversion layer 24, and a second electrode 25.
  • the first electrode 21 is provided on the side opposite to the light incident side in the photoelectric conversion unit 20.
  • the first electrode 21 has a surface on the light incident side (hereinafter, also referred to as “top surface”) opposite to the light incident side of the charge storage layer 23 (hereinafter, also referred to as “bottom surface”). ).
  • the first electrode 21 extends in the insulating layer 40 in the depth direction and is connected to the floating diffusion 51 provided in the semiconductor layer 50. That is, the first electrode 21 electrically connects the charge storage layer 23 and the floating diffusion 51.
  • the first electrode 21 is composed of a light-transmitting conductor, that is, a so-called transparent conductor.
  • the first electrode 21 is made of, for example, ITO (Indium Tin Oxide).
  • the constituent material of the first electrode 21 is not limited to ITO, and may be a tin oxide (SnO 2 ) based material, a zinc oxide (ZnO) based material, or the like.
  • Examples of such a zinc oxide-based material include AZO (Aluminum Zinc Oxide), GZO (Gallium Zinc Oxide), and IZO (Indium Zinc Oxide).
  • AZO Alignium Zinc Oxide
  • IZO Indium Zinc Oxide
  • CuI, InSbO 4 , ZnMgO, CuInO 2 , MgIn 2 O 4 , CdO, ZnSnO 3 or the like may be used.
  • the charge storage electrode 22 is composed of a transparent conductor such as ITO, AZO, GZO, and IZO.
  • the constituent material of the charge storage electrode 22 is not limited to these transparent conductors, and may be the same material as the various transparent conductors exemplified in the description of the first electrode 21.
  • the charge storage electrode 22 is provided adjacent to the first electrode 21 via the insulating layer 40.
  • the unit U1 shown in FIG. 3G is one unit in which the plurality of (four in FIG. 3G) photoelectric conversion units 20 share the floating diffusion 51.
  • the charge storage layer 23 is made of a semiconductor material having a large band gap, high carrier mobility, and light transmission.
  • the charge storage layer 23 has, for example, a band gap of 3.0 (eV) or more, a higher carrier mobility than the material forming the photoelectric conversion layer 24, and an impurity concentration of 1 ⁇ 10 18 (cm ⁇ 3 ) or less. Are preferred.
  • the charge storage layer 23 is composed of, for example, an oxide semiconductor, an organic semiconductor, a two-dimensional semiconductor, or the like.
  • an oxide semiconductor for example, a chalcogenite-based oxide semiconductor or IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide) can be used.
  • organic semiconductor for example, rubrene, tetracene, pentacene, peryleneimide, tetracyanoquinodimethane and the like, which are low molecular weight organic materials having an aromatic ring such as a condensed polycyclic hydrocarbon compound and a condensed heterocyclic compound, can be used. it can.
  • organic semiconductor polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene vinylene, etc., which are ⁇ -electron conjugated conductive polymers, may be used.
  • organic semiconductor silicon carbide, diamond, graphene, carbon nanotubes, condensed polycyclic hydrocarbon compounds, condensed heterocyclic compounds and the like may be used.
  • the two-dimensional semiconductor includes, for example, molybdenum disulfide (MoS 2 ), tungsten disulfide (WS 2 ), hafnium disulfide (HfS 2 ), hexagonal boron nitride (hBN), indium selenium (InSe), and transition.
  • MoS 2 molybdenum disulfide
  • WS 2 tungsten disulfide
  • HfS 2 hafnium disulfide
  • hBN hexagonal boron nitride
  • InSe indium selenium
  • transition a metal dicalcogenide or the like can be used.
  • the charge accumulation layer 23 is preferably a material having an ionization potential larger than that of the material forming the photoelectric conversion layer 24.
  • the charge storage layer 23 is preferably a material having an electron affinity smaller than that of the material forming the photoelectric conversion layer 24.
  • the charge storage tank 23 may have a single-layer structure or a multi-layer structure. Further, the material constituting the charge storage layer 23 located above the charge storage electrode 22 and the material constituting the charge storage layer 23 located above the first electrode 21 may be different.
  • the upper surface of the charge storage layer 23 is in contact with the bottom surface of the photoelectric conversion layer 24, and the bottom surface of the charge storage layer 23 is in contact with the upper surface of the first electrode 21.
  • the bottom surface of the charge storage layer 23 is adjacent to the charge storage electrode 22 with the insulating layer 40 interposed therebetween. Then, when a predetermined voltage is applied to the charge storage electrode 22, the charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion layer 24 is accumulated in the charge storage layer 23.
  • the photoelectric conversion layer 24 is provided so as to cover the upper surface of the charge storage layer 23.
  • the photoelectric conversion layer 24 is made of an organic semiconductor material, and performs photoelectric conversion of light having a wavelength (for example, blue) selected from the light L incident from the outside.
  • the photoelectric conversion layer 24 contains one or both of a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor.
  • the photoelectric conversion layer 24 is composed of, for example, quinacridone, a quinacridone derivative, a subphthalocyanine and a subphthalocyanine derivative, and it is desirable that the photoelectric conversion layer 24 contains at least one of these materials.
  • the photoelectric conversion layer 24 is not limited to such a material, and may be, for example, at least one of naphthalene, anthracene, phenanthrene, tetracene, pyrene, perylene, fluoranthene, and the like (all of which include derivatives).
  • the photoelectric conversion layer 24 may use a polymer or derivative such as phenylene vinylene, fluorene, carbazole, indole, pyrene, pyrrole, picoline, thiophene, acetylene and diacetylene.
  • a metal complex dye a cyanine dye, a merocyanine dye, a phenylxanthene dye, a triphenylmethane dye, a rodacyanine dye, a xanthene dye, or the like may be used.
  • the photoelectric conversion layer 24 may contain other organic materials such as fullerene (C 60 ) and BCP (Bathocuproine) in addition to the organic semiconductor dye.
  • a coumarin acid dye for example, tris-8-hydroxyquinolialuminum (Alq3), a melanin dye, or the like can be used for the photoelectric conversion layer 24.
  • the second electrode 25 is provided so as to be in contact with the upper surface of the photoelectric conversion layer 24 and cover the upper surface.
  • the second electrode 25 is composed of a transparent conductor such as ITO, AZO, GZO, and IZO.
  • the constituent material of the second electrode 25 is not limited to these transparent conductors, and may be the same material as the various transparent conductors illustrated when the first electrode 21 is described.
  • the photoelectric conversion unit 30 is provided on the bottom surface side of the photoelectric conversion unit 20 so as to be laminated on the photoelectric conversion unit 20.
  • the photoelectric conversion unit 30 includes a first electrode 31, a charge storage electrode 32, a charge storage layer 33, a photoelectric conversion layer 34, and a second electrode 35.
  • the first electrode 31 is provided on the photoelectric conversion unit 30 on the side opposite to the light incident side. In addition, the first electrode 31 contacts the bottom surface of the charge storage layer 33 at the top surface.
  • the first electrode 31 extends in the insulating layer 40 in the depth direction and is connected to the floating diffusion 52 provided in the semiconductor layer 50. That is, the first electrode 31 electrically connects the charge storage layer 33 and the floating diffusion 52.
  • the first electrode 31 is composed of a transparent conductor such as ITO, AZO, GZO, and IZO.
  • the constituent material of the first electrode 31 is not limited to these transparent conductors, and may be the same as the various transparent conductors exemplified when the first electrode 21 is described.
  • the charge storage electrode 32 is composed of a transparent conductor such as ITO, AZO, GZO, and IZO. Note that the constituent material of the charge storage electrode 32 is not limited to these transparent conductors, and may be the same as the various transparent conductors exemplified when the first electrode 21 is described.
  • the charge storage electrode 32 is provided adjacent to the first electrode 31 with the insulating layer 40 interposed therebetween.
  • the unit U2 shown in FIG. 3A is one unit in which the floating diffusions 52 are shared by a plurality (four in FIG. 3A) of photoelectric conversion units 30.
  • the charge storage layer 33 is made of a semiconductor material having a large band gap, high carrier mobility, and light transmittance.
  • the constituent material of the charge storage tank 33 the same materials as the various semiconductor materials exemplified when the charge storage layer 23 is described can be used.
  • the top surface of the charge storage layer 33 contacts the bottom surface of the photoelectric conversion layer 34, and the bottom surface of the charge storage layer 33 contacts the top surface of the first electrode 31. Further, the bottom surface of the charge storage layer 33 is adjacent to the charge storage electrode 32 via the insulating layer 40.
  • a predetermined voltage is applied to the charge storage electrode 32, the charges photoelectrically converted by the photoelectric conversion layer 34 are stored in the charge storage layer 33.
  • the photoelectric conversion layer 34 is provided so as to cover the upper surface of the charge storage layer 33.
  • the photoelectric conversion layer 34 is made of an organic semiconductor material, and photoelectrically converts light having a selective wavelength (for example, green) of the light L incident from the outside.
  • the photoelectric conversion layer 34 preferably includes one or both of a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor.
  • a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor the same materials as the various materials exemplified in the description of the photoelectric conversion layer 24 can be used.
  • a rhodamine-based dye for example, a rhodamine-based dye, a melancyanine-based dye, a quinacridone derivative, a subphthalocyanine-based dye (subphthalocyanine derivative) or the like can be used for the photoelectric conversion layer 34.
  • the second electrode 35 is provided so as to be in contact with the upper surface of the photoelectric conversion layer 34.
  • the second electrode 35 is composed of a transparent conductor such as ITO, AZO, GZO, IZO.
  • the constituent material of the second electrode 35 is not limited to these transparent conductors, and may be the same material as the various transparent conductors exemplified when the first electrode 21 is described.
  • the photoelectric conversion layer 34 of the photoelectric conversion unit 30 is second in plan view (that is, when viewed from the side on which the light L is incident). It has a protruding region 34 a that protrudes from the electrode 35.
  • a surface on the light incident side of the protruding region 34a is closer to the light incident side than a portion of the photoelectric conversion layer 34 in contact with the second electrode 35 (that is, a portion other than the protruding region 34a of the photoelectric conversion layer 34). It is provided so as to project.
  • the portion corresponding to the protruding region 34a can be used as an injection port through which a liquid solvent (for example, an organic solvent) can be injected in the coating process. That is, after forming a portion of the pixel array unit 10 other than the photoelectric conversion layer 34, the liquid raw material can be injected into the portion corresponding to the photoelectric conversion layer 34 through the injection port.
  • a liquid solvent for example, an organic solvent
  • the liquid raw material can be produced by dissolving the raw material of the photoelectric conversion layer 34 in an organic solvent or the like.
  • the photoelectric conversion layer 34 can be formed by drying the liquid raw material injected into the portion corresponding to the photoelectric conversion layer 34 at a predetermined temperature.
  • the photoelectric conversion layer 34 can be formed after the semiconductor process to some extent is completed by using the portion corresponding to the protruding region 34a as the injection port for injecting the liquid raw material. Detailed manufacturing steps of the pixel array section 10 according to this embodiment will be described later.
  • the insulating layer 40 is provided on the upper surface of the semiconductor layer 50, and is provided so as to surround the photoelectric conversion unit 20 and the photoelectric conversion unit 30.
  • the insulating layer 40 is made of a light-transmitting insulator.
  • the insulating layer 40 is made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or the like.
  • the semiconductor layer 50 includes, for example, silicon.
  • the semiconductor layer 50 has a photodiode 60 (see FIG. 4) at a position overlapping the photoelectric conversion unit 20 and the photoelectric conversion unit 30 in a plan view.
  • the photodiode 60 photoelectrically converts light having a wavelength different from that of the light L incident from the outside by the photoelectric conversion unit 20 and the photoelectric conversion unit 30 (for example, red).
  • one unit pixel 11 is provided with a photoelectric conversion unit 20, a photoelectric conversion unit 30, and a photodiode 60, and the photoelectric conversion unit 20, the photoelectric conversion unit 30, and the photodiode 60 provide three colors of light. Are photoelectrically converted.
  • the color information of three colors can be obtained by one unit pixel 11 without using a color filter. Can get all.
  • the embodiment it is possible to suppress attenuation of the light L incident on the color filter, and thus it is possible to obtain a high-quality image.
  • the photoelectric conversion section 20 including the photoelectric conversion layer 24 made of an organic semiconductor material and the photoelectric conversion section 30 including the photoelectric conversion layer 34 also made of the organic semiconductor material It is provided by stacking.
  • the photoelectric conversion unit 20 and the photoelectric conversion unit 30 can suppress the attenuation of the light L, so that a higher quality image can be acquired.
  • the semiconductor layer 50 is provided with a floating diffusion 51 corresponding to the photoelectric conversion unit 20 and a floating diffusion 52 corresponding to the photoelectric conversion unit 30.
  • the semiconductor layer 50 is provided with a plurality of pixel transistors that read out the charges accumulated in the photoelectric conversion units 20 and 30 and the photodiode 60, and a multilayer wiring layer including a plurality of wiring layers and an interlayer insulating film.
  • a multilayer wiring layer including a plurality of wiring layers and an interlayer insulating film.
  • an on-chip lens or the like that collects light L is provided on the light incident side of the photoelectric conversion unit 20, but the on-chip lens or the like is not shown.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of the unit pixel 11 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the unit pixel 11 has a floating diffusion 51, a reset transistor 61R, an amplification transistor 61A, and a selection transistor 61S as a circuit for reading out electric charges from the photoelectric conversion unit 20.
  • a predetermined voltage is applied to the first electrode 21, the charge storage electrode 22, and the second electrode 25 from a drive circuit (not shown) during the charge storage period. For example, during the charge storage period, a positive voltage is applied to the first electrode 21 and the charge storage electrode 22, and a negative voltage is applied to the second electrode 25. Further, in the charge storage period, a larger positive voltage is applied to the charge storage electrode 22 than the first electrode 21.
  • the electrons included in the charges photoelectrically converted in the photoelectric conversion layer 24 are attracted by the large positive voltage of the charge storage electrode 22 and are stored in the charge storage layer 23. ..
  • the reset operation is performed by operating the reset transistor 61R in the latter half of the charge accumulation period.
  • the potential of the floating diffusion 51 is reset, and the potential of the floating diffusion 51 becomes the power supply voltage Vdd.
  • the charge transfer operation is performed after the completion of the reset operation.
  • a positive voltage higher than that of the charge storage electrode 22 is applied to the first electrode 21 from the drive circuit.
  • the electrons accumulated in the charge storage layer 23 are transferred to the floating diffusion 51 via the first electrode 21.
  • a series of operations such as a charge storage operation, a reset operation, and a charge transfer operation are completed by the above operations.
  • the floating diffusion 51 holds the charges read from the photoelectric conversion unit 20.
  • the reset transistor 61R is turned on by the reset signal RST1
  • the charge accumulated in the floating diffusion 51 is discharged to the drain (power supply voltage Vdd) to reset the potential of the floating diffusion 51.
  • the amplification transistor 61A outputs a pixel signal indicating a level corresponding to the charge accumulated in the floating diffusion 51 to the signal line VSL1 via the selection transistor 61S.
  • the selection transistor 61S is turned on when the unit pixel 11 is selected by the selection signal SEL1, and outputs the pixel signal generated by the photoelectric conversion unit 20 to the vertical signal line VSL1.
  • the unit pixel 11 has a floating diffusion 52, a reset transistor 62R, an amplification transistor 62A, and a selection transistor 62S as a circuit for performing reading of charges from the photoelectric conversion unit 30.
  • the unit pixel 11 has a transfer transistor 63T, a floating diffusion 53, a reset transistor 63R, an amplification transistor 63A, and a selection transistor 63S as a circuit for reading out electric charges from the photodiode 60.
  • the photodiode 60 generates and accumulates electric charge according to the amount of received light.
  • the anode terminal of the photodiode 60 is grounded, and the cathode terminal is connected to the floating diffusion 53 via the transfer transistor 63T.
  • the transfer transistor 63T When the transfer transistor 63T is turned on by the transfer signal TG3, it reads out the electric charge generated by the photodiode 60 and transfers it to the floating diffusion 53.
  • the floating diffusion 53 holds the charges read from the photodiode 60.
  • the reset transistor 63R is turned on by the reset signal RST3
  • the electric charge accumulated in the floating diffusion 53 is discharged to the drain (power supply voltage Vdd) to reset the potential of the floating diffusion 53.
  • the amplification transistor 63A outputs a pixel signal indicating a level corresponding to the electric charge accumulated in the floating diffusion 53 to the signal line VSL3 via the selection transistor 63S.
  • the selection transistor 63S is turned on when the unit pixel 11 is selected by the selection signal SEL3, and outputs the pixel signal generated by the photodiode 60 to the vertical signal line VSL3.
  • the pixel array unit 10 by providing the charge storage electrode 22 and the charge storage layer 23 in the photoelectric conversion unit 20, it is possible to reduce the reset noise during the reset operation by the reset transistor 61R. Therefore, according to the embodiment, a high quality image can be acquired.
  • the pixel array unit 10 by providing the charge storage electrode 32 and the charge storage layer 33 in the photoelectric conversion unit 30, it is possible to reduce the reset noise during the reset operation by the reset transistor 62R. Therefore, according to the embodiment, a high quality image can be acquired.
  • a plurality of photoelectric conversion units 20 included in the unit U1 share the floating diffusion 51. This eliminates the need to provide the individual floating diffusions 51 for all the photoelectric conversion units 20, so that the circuit configuration in the pixel array unit 10 can be simplified.
  • the manufacturing cost of the pixel array unit 10 can be reduced.
  • the plurality of photoelectric conversion units 30 included in the unit U2 share the floating diffusion 52. This eliminates the need to provide individual floating diffusion 52s in all the photoelectric conversion units 30, so that the circuit configuration in the pixel array unit 10 can be simplified.
  • the manufacturing cost of the pixel array unit 10 can be reduced.
  • a plurality of photodiodes 60 may share the floating diffusion 53. Accordingly, it is not necessary to provide the individual floating diffusions 53 for all the photodiodes 60, so that the circuit configuration in the pixel array section 10 can be simplified.
  • the manufacturing cost of the pixel array unit 10 can be reduced.
  • the circuit in the unit pixel 11 can be configured as described above, but is not limited to this configuration, and another configuration can be adopted.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to another embodiment of the present disclosure.
  • the global shutter function can be imparted to the photoelectric conversion unit 30 of the pixel array unit 10 by simultaneously transferring the charge charged by photoelectric conversion to the charge holding region 54.
  • FIG. 6 is a sectional view schematically showing the structure of the pixel array section 10 according to another embodiment of the present disclosure.
  • the global shutter function can be imparted to the photoelectric conversion unit 30 of the pixel array unit 10 by simultaneously transferring the charge charged by photoelectric conversion to the charge holding region 33a for all the pixels.
  • the protruding region 34a can be used as a substantial light shielding layer.
  • the protruding region 34 a when the protruding region 34 a is provided so as to project to the light incident side from the portion of the photoelectric conversion layer 34 in contact with the second electrode 35 and reach the second electrode 25,
  • the protruding region 34a has a high light shielding performance. Therefore, by providing the protruding region 34a so as to project to the light incident side, a highly accurate global shutter function can be provided.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array section 10 according to another embodiment of the present disclosure.
  • the photoelectric conversion unit 20 is composed of the first electrode 21, the photoelectric conversion layer 24, and the second electrode 25, and the photoelectric conversion unit 30 is the first electrode 31, the photoelectric conversion layer 34, and the second electrode 35. Composed of.
  • the electrons contained in the electric charge generated by the photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer 24 (or the photoelectric conversion layer 34) move to the first electrode 21 (or the first electrode 31). Then, the electrons that have moved to the first electrode 21 (or the first electrode 31) are transferred to the floating diffusion 51 (or the floating diffusion 52).
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the first modification of the embodiment of the present disclosure.
  • the configuration of the protruding region 34a in the photoelectric conversion layer 34 is different from that of the embodiment. Specifically, in the protruding region 34a of Modification 1, the surface on the light incident side of the photoelectric conversion layer 34 in contact with the second electrode 35 is provided so as to project to the light incident side, while the second electrode 25 is provided. Has not reached.
  • the portion corresponding to the protruding region 34a can be used as an injection port through which the liquid raw material can be injected, as in the embodiment. That is, after forming a portion of the pixel array unit 10 other than the photoelectric conversion layer 34, the liquid raw material can be injected into the portion corresponding to the photoelectric conversion layer 34 through the injection port.
  • the photoelectric conversion layer 34 can be formed by drying the liquid raw material injected into the portion corresponding to the photoelectric conversion layer 34 at a predetermined temperature. Therefore, according to the first modification, the photoelectric conversion layer 34 can be formed after a certain degree of semiconductor process is completed. Detailed manufacturing steps of the pixel array section 10 according to the first modification will be described later.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array section 10 according to Modification 2 of the embodiment of the present disclosure.
  • the configuration of the protruding region 34a in the photoelectric conversion layer 34 is different from that of the embodiment and Modification 1. Specifically, in the protruding area 34a of Modification 2, the surface of the photoelectric conversion layer 34 in contact with the second electrode 35 and the surface on the light incident side are substantially flush with each other.
  • the portion corresponding to the protruding region 34a can be used as an injection port into which the liquid raw material can be injected. That is, after forming a portion of the pixel array unit 10 other than the photoelectric conversion layer 34, the liquid raw material can be injected into the portion corresponding to the photoelectric conversion layer 34 through the injection port.
  • the photoelectric conversion layer 34 can be formed by drying the liquid raw material injected into the portion corresponding to the photoelectric conversion layer 34 at a predetermined temperature. Therefore, according to the second modification, the photoelectric conversion layer 34 can be formed after the semiconductor process has been completed to some extent.
  • the detailed manufacturing process of the pixel array section 10 according to Modification 2 will be described later.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array section 10 according to Modification 3 of the embodiment of the present disclosure.
  • the configuration of the photoelectric conversion layer 24 in the photoelectric conversion unit 20 is different from that of the embodiment. Specifically, similarly to the photoelectric conversion layer 34, the photoelectric conversion layer 24 of Modified Example 3 has a protruding region 24a that protrudes from the second electrode 25 in a plan view.
  • the surface on the light incident side of the protruding region 24a is on the light incident side with respect to the portion of the photoelectric conversion layer 24 in contact with the second electrode 25 (that is, the portion other than the protruding region 24a of the photoelectric conversion layer 24). Is provided so as to project.
  • the portion corresponding to the protruding region 24a can be used as an injection port through which a liquid raw material can be injected. That is, after forming the portion other than the photoelectric conversion layer 24 in the pixel array portion 10, the liquid raw material can be injected into the portion corresponding to the photoelectric conversion layer 24 through the injection port.
  • the photoelectric conversion layer 24 can be formed by drying the liquid raw material injected into the portion corresponding to the photoelectric conversion layer 24 at a predetermined temperature. Therefore, according to the third modification, after the semiconductor process is completed to some extent, the photoelectric conversion layer 24 of the photoelectric conversion unit 20 can be formed in addition to the photoelectric conversion layer 34 of the photoelectric conversion unit 30. Detailed manufacturing steps of the pixel array section 10 according to the third modification will be described later.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • the photoelectric conversion layer 24 of the photoelectric conversion unit 20 is provided with a protruding region 24a
  • the photoelectric conversion layer 34 of the photoelectric conversion unit 30 is provided with a protruding region 34a.
  • another photoelectric conversion unit 70 is provided on the light incident side of the photoelectric conversion unit 20.
  • the photoelectric conversion unit 70 is provided on the upper surface side of the photoelectric conversion unit 20 so as to be stacked on the photoelectric conversion unit 20.
  • the photoelectric conversion unit 70 includes a first electrode 71, a charge storage electrode 72, a charge storage layer 73, a photoelectric conversion layer 74, and a second electrode 75.
  • the first electrode 71 is provided in the photoelectric conversion unit 70 on the side opposite to the light incident side.
  • the first electrode 71 has an upper surface in contact with the bottom surface of the charge storage layer 73.
  • the first electrode 71 extends in the insulating layer 40 in the depth direction and is connected to the floating diffusion 53 provided in the semiconductor layer 50. That is, the first electrode 71 electrically connects the charge storage layer 73 and the floating diffusion 53.
  • the first electrode 71 is made of a transparent conductor such as ITO, AZO, GZO, IZO.
  • the constituent material of the first electrode 71 is not limited to these transparent conductors, and may be the same material as the various transparent conductors illustrated when the first electrode 21 is described.
  • the charge storage electrode 72 is made of a transparent conductor such as ITO, AZO, GZO, and IZO.
  • the constituent material of the charge storage electrode 72 is not limited to these transparent conductors, and may be the same as the various transparent conductors exemplified when the first electrode 21 is described.
  • the charge storage electrode 72 is provided adjacent to the first electrode 71 via the insulating layer 40.
  • the charge storage layer 73 is made of a semiconductor material having a large band gap, a high carrier mobility, and light transmittance.
  • the constituent material of the charge storage tank 73 the same material as the various semiconductor materials exemplified in the description of the charge storage layer 23 can be used.
  • the upper surface of the charge storage layer 73 is in contact with the bottom surface of the photoelectric conversion layer 74, and the bottom surface of the charge storage layer 73 is in contact with the upper surface of the first electrode 71.
  • the bottom surface of the charge storage layer 73 is adjacent to the charge storage electrode 72 with the insulating layer 40 interposed therebetween. Then, when a predetermined voltage is applied to the charge storage electrode 72, the charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion layer 74 is accumulated in the charge storage layer 73.
  • the photoelectric conversion layer 74 is provided so as to cover the upper surface of the charge storage layer 73.
  • the photoelectric conversion layer 74 is made of an organic semiconductor, and performs photoelectric conversion of light having a wavelength (for example, red) selected from the light L incident from the outside.
  • the photoelectric conversion layer 74 preferably contains one or both of a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor.
  • a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor the same materials as the various materials exemplified in the description of the photoelectric conversion layer 24 can be used.
  • red light is photoelectrically converted by the photoelectric conversion layer 74
  • a phthalocyanine dye, a subphthalocyanine dye (subphthalocyanine derivative), or the like can be used for the photoelectric conversion layer 74.
  • the second electrode 75 is provided in contact with the upper surface of the photoelectric conversion layer 74.
  • the second electrode 75 is made of a transparent conductor such as ITO, AZO, GZO, and IZO.
  • the constituent material of the second electrode 75 is not limited to these transparent conductors, and may be the same material as the various transparent conductors exemplified when the first electrode 21 is described.
  • the photoelectric conversion unit 70 having the photoelectric conversion layer 74 made of the organic semiconductor material is further laminated on the photoelectric conversion unit 20 and the photoelectric conversion unit 30 in one unit pixel 11. ..
  • FIG. 12 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the unit pixel 11 according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • the unit pixel 11 has a floating diffusion 53, a reset transistor 63R, an amplification transistor 63A, and a selection transistor 63S as a circuit for reading out electric charges from the photoelectric conversion unit 70.
  • a plurality of photoelectric conversion units 70 may share the floating diffusion 53. This eliminates the need to provide individual floating diffusion 53s in all the photoelectric conversion units 70, so that the circuit configuration in the pixel array unit 10 can be simplified.
  • the manufacturing cost of the pixel array section 10 can be reduced.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array section 10 according to Modification Example 5 of the embodiment of the present disclosure.
  • the manufacturing cost of the pixel array section 10 can be reduced.
  • the photoelectric conversion layers 24, 34, and 74 are composed of a single layer, but when the photoelectric conversion layers 24, 34, and 74 are composed of a single layer,
  • the structure is not limited, and may have a multilayer structure.
  • the photoelectric conversion layers 24, 34, 74 prevent the injection of electrons from the second electrodes 25, 35, 75 into the light incident side of the light incident layer in addition to the layer that photoelectrically converts the light L. You may have an electron injection prevention layer.
  • the photoelectric conversion layers 24, 34, and 74 may have an electron transport layer for transporting electrons on the side opposite to the light incident side of the photoelectric conversion layer in addition to the layer for photoelectric conversion of light L. Good. Further, the photoelectric conversion layers 24, 34, and 74 may have both the above-mentioned electron injection prevention layer and the electron transport layer in addition to the layer that photoelectrically converts light L.
  • the unit pixel 11 is provided with three layers of a photoelectric conversion unit and a photodiode is shown, but the photoelectric conversion unit and the photodiode provided in the unit pixel 11 are limited to three layers. Alternatively, it may have one layer, two layers, or four or more layers.
  • FIGS. 14A to 22 are cross-sectional views schematically showing one manufacturing process of the pixel array unit 10 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the semiconductor layer 50 (see FIG. 2) is omitted for easy understanding. Further, in the semiconductor layer 50, the photodiode 60 shown in FIG. 4, various pixel transistors, various wirings, floating diffusions 51 to 53, and the like are already formed.
  • the insulating layer 40 is formed on the surface of the semiconductor layer 50 (see FIG. 2), and the first electrode 31 (see FIG. 2) (not shown) and the charge storage are used inside the insulating layer 40.
  • the electrode 32 is formed.
  • the charge storage layer 33 is formed on the surface of the insulating layer 40 so as to cover the first electrode 31 and the insulating layer 40.
  • the charge storage layer 33 is provided so as to be in contact with the surface of the first electrode 21 and adjacent to the charge storage electrode 22 via the insulating layer 40.
  • a method for forming the insulating layer 40, the first electrode 31, and the charge storage electrode 32 conventionally known methods can be appropriately adopted. Note that, for ease of understanding, the illustration of the first electrode 31 is omitted in the following drawings.
  • the removal material R and the second electrode 35 are sequentially formed on the surface of the charge storage layer 33.
  • the removal material R is provided at a position corresponding to the photoelectric conversion layer 34 in the pixel array section 10.
  • the removal material R is a material that can be removed by a predetermined treatment, and is, for example, a resist material that can be removed by chemical etching.
  • the removal material R is not limited to the resist material, and may be another material as long as it can be removed by a predetermined treatment.
  • a method of forming the removal material R and the second electrode 35 a conventionally known method can be appropriately adopted.
  • predetermined regions in the second electrode 35, the removal material R, and the charge storage layer 33 are etched by a conventionally known method to form the etching region E1.
  • the etching region E1 is filled and the insulating layer 40 is formed so as to cover the surface of the second electrode 35.
  • a predetermined region in the insulating layer 40, the second electrode 35, and the removal material R is etched by a conventionally known method to form an etching region E2.
  • the etching region E2 is formed at a position corresponding to the protruding region 34a in the pixel array portion 10 so as not to penetrate the removal material R.
  • the etching region E2 is filled and the removal material R is formed so as to cover the surface of the insulating layer 40.
  • the removal material R is removed so that the surface of the insulating layer 40 and the surface of the removal material R are substantially flush with each other.
  • the insulating layer 40 is formed so as to cover the surface of the insulating layer 40 and the surface of the removing material R.
  • the charge storage electrode 22 is formed so as to cover the surface of the insulating layer 40.
  • a predetermined region of the charge storage electrode 22 is etched by a conventionally known method to form an etching region E3.
  • the etching region E3 is filled and the insulating layer 40 is formed so as to cover the surface of the charge storage electrode 22.
  • the charge storage layer 23 is formed so as to cover the surface of the insulating layer 40.
  • the first electrode 21 (see FIG. 2) of the photoelectric conversion unit 20 is also formed in parallel, but the process of forming the first electrode 21 is not shown or described. ..
  • a predetermined region in the charge storage layer 23 is etched by a conventionally known method to form an etching region E4.
  • the etching region E4 is filled and the insulating layer 40 is formed so as to cover the surface of the charge storage layer 23.
  • a predetermined region in the insulating layer 40 is etched by a conventionally known method to form an etching region E5.
  • the etching region E5 is formed so as to reach the removal material R formed so as to project toward the light incident side.
  • the removal material R is formed so as to fill the etching region E5. Then, as shown in FIG. 14Q, the removal material R is removed by a predetermined treatment (for example, chemical etching), and a void V1 is formed in the region where the removal material R is provided.
  • a predetermined treatment for example, chemical etching
  • the annealing treatment is performed at a predetermined temperature with the void V1 shown in FIG. 14Q formed.
  • the liquid raw material of the photoelectric conversion layer 34 is injected so as to fill the void V1 through the injection port H opened upward from the void V1. Then, by drying the liquid raw material injected into the void V1 at a predetermined temperature, the photoelectric conversion layer 34 is formed in the void V1.
  • the photoelectric conversion layer 34 is formed between the charge storage layer 33 and the second electrode 35 in the embodiment. be able to.
  • the insulating layer 40 and the photoelectric conversion layer 34 are conventionally known so that the surface of the charge storage layer 23, the surface of the insulating layer 40, and the surface of the photoelectric conversion layer 34 are substantially flush with each other. It is removed by the method of.
  • the photoelectric conversion layer 24 is formed by a conventionally known method so as to cover the surfaces of the charge storage layer 23, the insulating layer 40, and the photoelectric conversion layer 34.
  • the surface of the charge storage layer 23, the insulating layer 40, and the photoelectric conversion layer 34 is coated with the liquid raw material of the photoelectric conversion layer 24, and the liquid raw material is dried at a predetermined temperature to cause the photoelectric conversion layer 24. Is formed.
  • the process for forming the photoelectric conversion layer 24 is not limited to the above-mentioned method, and may be another method such as a vapor phase growth method.
  • the second electrode 25 is formed by a conventionally known method so as to cover the surface of the photoelectric conversion layer 24, and the manufacturing process of the pixel array section 10 according to the embodiment is completed.
  • 15A to 15E are cross-sectional views schematically showing one manufacturing process of the pixel array section 10 according to Modification Example 1 of the embodiment of the present disclosure. Since the process up to the middle of the modification 1 is the same as the process shown in FIGS. 14A to 14Q, the description thereof will be omitted.
  • annealing treatment is performed at a predetermined temperature with the void V1 formed. Then, as shown in FIG. 15A, the liquid raw material of the photoelectric conversion layer 34 is injected through the injection port H opening upward from the void V1 so that the void V1 is not filled.
  • the photoelectric conversion layer 34 is formed in the void V1 by drying the liquid raw material injected into the void V1 at a predetermined temperature. Since the liquid raw material of the photoelectric conversion layer 34 is injected so that the void V1 is not filled, a part of the void V1 remains as the void V1a.
  • the gap V1a is filled and the insulating layer 40 is formed so as to cover the surface of the insulating layer 40.
  • the insulating layer 40 is removed by a conventionally known method so that the surface of the charge storage layer 23 and the surface of the insulating layer 40 are substantially flush with each other.
  • the photoelectric conversion layer 24 is formed by a conventionally known method so as to cover the surfaces of the charge storage layer 23 and the insulating layer 40.
  • the second electrode 25 is formed by a conventionally known method so as to cover the surface of the photoelectric conversion layer 24, and the manufacturing process of the pixel array section 10 according to the modified example 1 of the embodiment is performed. finish.
  • 16A to 16E are cross-sectional views schematically showing one manufacturing process of the pixel array section 10 according to Modification 2 of the embodiment of the present disclosure. Since the process up to the middle of the modification 2 is the same as the process shown in FIGS. 14A to 14Q, the description thereof will be omitted.
  • annealing treatment is performed at a predetermined temperature with the void V1 formed. Then, as shown in FIG. 16A, the liquid raw material of the photoelectric conversion layer 34 is formed so that the bottom surface of the second electrode 35 and the liquid surface are substantially flush with each other via the injection port H opening upward from the void V1. Infused.
  • the photoelectric conversion layer 34 is formed in the void V1 by drying the liquid raw material injected into the void V1 at a predetermined temperature. Since the liquid raw material of the photoelectric conversion layer 34 is injected such that the bottom surface of the second electrode 35 and the liquid surface are substantially flush with each other, part of the void V1 remains as the void V1b.
  • the gap V1b is filled and the insulating layer 40 is formed so as to cover the surface of the insulating layer 40.
  • the insulating layer 40 is removed so that the surface of the charge storage layer 23 and the surface of the insulating layer 40 are substantially flush with each other.
  • the photoelectric conversion layer 24 is formed so as to cover the surfaces of the charge storage layer 23 and the insulating layer 40.
  • the second electrode 25 is formed so as to cover the surface of the photoelectric conversion layer 24, and the manufacturing process of the pixel array unit 10 according to the second modification of the embodiment is completed.
  • 17A to 17I are cross-sectional views schematically showing one manufacturing process of the pixel array section 10 according to Modification 3 of the embodiment of the present disclosure. Since the process up to the middle of the modification 3 is the same as the process shown in FIGS. 14A to 14P, the description thereof will be omitted.
  • the insulating layer 40 and the removal are removed so that the surface of the charge storage layer 23, the surface of the insulating layer 40, and the surface of the removal material R are substantially flush with each other. Material R is removed. Further, the insulating layer 40 is formed on the surface of the insulating layer 40 provided between the charge storage layer 23 and the removal material R.
  • the removal material R is formed so as to cover the surface of the charge storage layer 23 and the surface of the removal material R so that the surface of the insulation layer 40 and the surface of the removal material R are substantially flush with each other.
  • the second electrode 25 is formed so as to cover the surfaces of the removal material R and the insulating layer 40.
  • a predetermined region of the second electrode 25 is etched by a conventionally known method to form an etching region E6.
  • the etching region E6 is provided so as to expose the removal material R formed on the surface of the charge storage layer 23 and the removal material R formed on the surface of the charge storage layer 33, respectively.
  • the removal material R is removed by a predetermined process (for example, chemical etching), and voids V2 and V3 are formed in the region where the removal material R was provided.
  • the void V2 is a void formed between the charge storage layer 33 and the second electrode 35
  • the void V3 is a void formed between the charge storage layer 23 and the second electrode 25.
  • the annealing treatment is performed at a predetermined temperature with the voids V2 and V3 shown in FIG. 17E formed.
  • the mask M1 is formed so as to close the opening of the void V3.
  • the mask M1 is, for example, a metal mask and is formed by a conventionally known method.
  • the liquid raw material of the photoelectric conversion layer 34 is injected so as to fill the void V2 through the inlet H that opens upward from the void V2. Then, the photoelectric conversion layer 34 is formed in the void V2 by drying the liquid raw material injected into the void V2 at a predetermined temperature. Then, as shown in FIG. 17H, the mask M1 is removed by a conventionally known method.
  • the liquid raw material of the photoelectric conversion layer 24 is injected so as to fill the void V3 through the injection port H opened upward from the void V3. Finally, the liquid raw material injected into the void V3 is dried at a predetermined temperature to form the photoelectric conversion layer 24 in the void V3, and thus the pixel array section 10 according to Modification 3 of the embodiment. The manufacturing process is completed.
  • the annealing process is performed in the state shown in FIG. 17E is shown, but the annealing process is not limited to the case shown in FIG. 17E and the state shown in FIG. It may be done in.
  • FIGS. 14A to 14P are cross-sectional views schematically showing one manufacturing process of the pixel array section 10 according to another example of Modification 3 of the embodiment of the present disclosure. Since the steps up to the middle in this other example are the same as the steps shown in FIGS. 14A to 14P, the description thereof will be omitted.
  • the insulating layer 40 and the removal are removed so that the surface of the charge storage layer 23, the surface of the insulating layer 40 and the surface of the removal material R are substantially flush with each other. Material R is removed. Further, the removing material R is formed so as to cover the surface of the charge storage layer 23, the surface of the insulating layer 40, and the surface of the removing material R.
  • the second electrode 25 is formed so as to cover the surface of the removal material R. Then, as shown in FIG. 18C, a predetermined region of the second electrode 25 is etched to form an etching region E7. The etching region E7 is provided so that the removal material R is exposed.
  • the removal material R is removed by a predetermined process (for example, chemical etching), and the void V4 is formed in the region where the removal material R was provided.
  • the annealing treatment is performed at a predetermined temperature with the void V4 shown in FIG. 18D formed.
  • the liquid raw material of the photoelectric conversion layer 34 is provided so that the upper surface of the charge storage layer 23 and the liquid surface are substantially flush with each other through the injection port H that opens upward from the void V4. Is injected. Then, by drying the liquid raw material injected into the void V4 at a predetermined temperature, the photoelectric conversion layer 34 is formed in the void V4.
  • the liquid raw material of the photoelectric conversion layer 34 is injected so that the upper surface of the charge storage layer 23 and the liquid surface are substantially flush with each other, a part of the void V4 remains as the void V4a.
  • the upper surface of the charge storage layer 23 and the upper surface of the photoelectric conversion layer 34 do not have to be substantially flush with each other.
  • the liquid raw material of the photoelectric conversion layer 24 is injected so as to fill the void V4a through the injection port H opened upward from the void V4a.
  • the photoelectric conversion layer 24 is formed in the void V4a, and the pixel array portion 10 according to another example of the modified example 3 is formed. Manufacturing process is completed.
  • 19A to 19L are cross-sectional views schematically showing one manufacturing process of the pixel array section 10 according to Modification 4 of the embodiment of the present disclosure. Since the steps up to the middle of Modification 4 are the same as the steps shown in FIGS. 14A to 14P and FIGS. 17A to 17D, description thereof will be omitted.
  • the etching region E6 is filled and the insulating layer 40 is formed so as to cover the surface of the second electrode 35.
  • the charge storage electrode 72 is formed so as to cover the surface of the insulating layer 40.
  • a predetermined region of the charge storage electrode 72 is etched by a conventionally known method to form an etching region E8.
  • the etching region E8 is filled and the insulating layer 40 is formed so as to cover the surface of the charge storage electrode 72.
  • the charge storage layer 73 is formed so as to cover the surface of the insulating layer 40, and the insulating layer 40 is formed so as to cover the surface of the charge storage layer 73.
  • the first electrode 71 (see FIG. 11) of the photoelectric conversion unit 70 is also formed in parallel, but the process of forming the first electrode 71 is not shown or described. ..
  • predetermined regions in the insulating layer 40 and the charge storage layer 73 are etched by a conventionally known method to form an etching region E9.
  • the etching region E9 is provided so as to expose the removal material R formed on the surface of the charge storage layer 23 and the removal material R formed on the surface of the charge storage layer 33, respectively.
  • the removal material R is removed by a predetermined treatment (for example, chemical etching), and voids V5 and V6 are formed in the region where the removal material R is provided.
  • the gap V5 is a gap formed between the charge storage layer 33 and the second electrode 35
  • the gap V6 is a gap formed between the charge storage layer 23 and the second electrode 25.
  • the annealing treatment is performed at a predetermined temperature with the voids V5 and V6 shown in FIG. 19G formed.
  • the mask M2 is formed so as to close the opening of the void V6.
  • the mask M2 is, for example, a metal mask and is formed by a conventionally known method.
  • the liquid raw material of the photoelectric conversion layer 34 is injected so as to fill the void V5 through the injection port H that opens upward from the void V5.
  • the photoelectric conversion layer 34 is formed in the void V5 by drying the liquid raw material injected into the void V5 at a predetermined temperature.
  • the mask M1 is removed by a conventionally known method. Then, the liquid raw material of the photoelectric conversion layer 24 is injected so as to fill the void V6 through the injection port H that opens upward from the void V6.
  • the photoelectric conversion layer 24 is formed in the void V6 by drying the liquid raw material injected into the void V6 at a predetermined temperature.
  • the insulating layer 40, the photoelectric conversion layer 24, and the photoelectric are so that the surface of the charge storage layer 73, the surface of the photoelectric conversion layer 24, and the surface of the photoelectric conversion layer 34 are substantially flush with each other.
  • the conversion layer 34 is removed.
  • a photoelectric conversion layer 74 is formed by a conventionally known method so as to cover the surfaces of the charge storage layer 73, the photoelectric conversion layer 24, and the photoelectric conversion layer 34.
  • the liquid raw material of the photoelectric conversion layer 74 is applied to the surfaces of the charge storage layer 73, the photoelectric conversion layer 24, and the photoelectric conversion layer 34, and the liquid raw material is dried at a predetermined temperature to obtain the photoelectric conversion layer. 74 is formed.
  • the process of forming the photoelectric conversion layer 74 is not limited to the above-mentioned method, and may be another method such as a vapor phase growth method.
  • the second electrode 75 is formed by a conventionally known method so as to cover the surface of the photoelectric conversion layer 74, and the manufacturing process of the pixel array section 10 according to the embodiment is completed.
  • FIG. 20 is a plan view schematically showing an example of the arrangement of the injection ports H according to the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 20, in the above-mentioned manufacturing process, an injection port H for injecting a liquid raw material such as a photoelectric conversion layer 34 may be provided for each unit pixel 11.
  • FIG. 21 is a plan view schematically showing an example of the arrangement of the injection ports H according to the embodiment of the present disclosure.
  • the injection port H for injecting the liquid raw material such as the photoelectric conversion layer 34 may be provided for each of the plurality (four in the example of FIG. 21) of the unit pixels 11.
  • FIG. 22 is a plan view schematically showing an example of the arrangement of the injection ports H according to the embodiment of the present disclosure.
  • the injection port H for injecting the liquid raw material such as the photoelectric conversion layer 34 has such a pixel group outside the pixel group composed of the plurality of unit pixels 11 arranged in a matrix. It may be provided so as to surround it.
  • FIG. 23 is a flowchart showing the processing procedure of the manufacturing process according to the embodiment.
  • the first electrode 31 is formed on the surface of the semiconductor layer 50 on which the photodiode 60, various pixel transistors, various wirings, floating diffusions 51 to 53, and the like have already been formed (step S101).
  • the first electrode 31 is electrically connected to the floating diffusion 52, and the periphery thereof is covered with the insulating layer 40.
  • the removal material R is formed above the first electrode 31 (step S102).
  • the removal material R is formed on the surface of the charge storage layer 33 formed so as to be in contact with the surface of the first electrode 31.
  • the removal material R may be directly formed on the surface of the first electrode 31.
  • the second electrode 35 is formed on the surface of the removal material R (step S103).
  • the step of forming the second electrode 35 may be performed so as not to cover a part of the removal material R.
  • the removal material R may be provided so that the second electrode 35 can be partially removed in plan view.
  • the removal material R is removed by a predetermined process (for example, chemical etching) (step S104).
  • a predetermined process for example, chemical etching
  • annealing is performed at a predetermined temperature with the void V1 formed (step S105).
  • the annealing step may be performed at a desired temperature higher than the heat resistant temperature of the photoelectric conversion layer 34 formed in the subsequent step S106.
  • the photoelectric conversion layer 34 is formed in the region (void V1) from which the removal material R has been removed (step S106), and the process is completed.
  • the step of forming the photoelectric conversion layer 34 may be performed by injecting the liquid raw material of the photoelectric conversion layer 34 into the void V1 from the injection port H formed so as to remove the second electrode 35.
  • the photoelectric conversion layer 34 can be formed after the semiconductor process is completed to some extent.
  • the solid-state imaging device 1 includes the first electrode 31, the photoelectric conversion layer 34 electrically connected to the first electrode 31, and the second electrode 35 provided on the light incident side surface of the photoelectric conversion layer 34.
  • the photoelectric conversion unit 30 having the above is provided. Further, the photoelectric conversion layer 34 has a protruding region 34a that protrudes from the second electrode 35 in a plan view.
  • the photoelectric conversion unit 30 is provided with a charge storage layer 33 provided on a surface of the photoelectric conversion layer 34 opposite to the light incident side, and a charge storage layer via an insulating layer 40. 33, and a charge storage electrode 32 disposed so as to face 33.
  • the reset noise due to the reset transistor 62R during the reset operation can be reduced, so that a high-quality image can be acquired.
  • a plurality of photoelectric conversion units 30 are provided. Further, the plurality of photoelectric conversion units 30 share one floating diffusion 52.
  • the protruding region 34a of the photoelectric conversion layer 34 is substantially flush with the portion of the photoelectric conversion layer 34 in contact with the second electrode 35 on the light incident side.
  • the photoelectric conversion layer 34 can be formed after the semiconductor process is completed to some extent.
  • the protruding region 34 a of the photoelectric conversion layer 34 has a surface on the light incident side protruding from a portion of the photoelectric conversion layer 34 in contact with the second electrode 35.
  • the photoelectric conversion layer 34 can be formed after the semiconductor process is completed to some extent.
  • the photoelectric conversion layer 34 of the photoelectric conversion unit 30 is made of an organic semiconductor material.
  • the photoelectric conversion unit 30 can suppress the attenuation of the light L, so that a high-quality image can be acquired.
  • the solid-state imaging device 1 further includes another photoelectric conversion unit 20 that is provided on the light incident side of the photoelectric conversion unit 30 and photoelectrically converts light having a wavelength different from that of the photoelectric conversion unit 30.
  • the photoelectric conversion layer 24 of another photoelectric conversion unit 20 is made of an organic semiconductor material.
  • the photoelectric conversion unit 20 can suppress the attenuation of the light L, so that a high-quality image can be acquired.
  • a step of forming the first electrode 31, a step of forming the removal material R, a step of forming the second electrode 35, and a step of removing the removal material E are removed.
  • the process includes a step and a step of forming the photoelectric conversion layer 34.
  • the removal material R is formed above the first electrode 31.
  • the second electrode 35 is formed on the surface of the removal material R.
  • the photoelectric conversion layer 34 is formed in the region where the removal material R is removed.
  • the method for manufacturing the solid-state image sensor 1 includes a step of annealing at a predetermined temperature before the step of forming the photoelectric conversion layer 34.
  • the annealing step is annealing at a temperature higher than the heat resistant temperature of the photoelectric conversion layer 34.
  • the step of forming the photoelectric conversion layer 34 includes liquid in the region where the removal material R is removed from the injection port H formed so as to exclude the second electrode 35. It is carried out by injecting a raw material in the shape of a circle.
  • the photoelectric conversion layer 34 can be formed after the semiconductor process is completed to some extent.
  • the present disclosure is not limited to the application to the solid-state imaging device. That is, the present disclosure is applicable to general electronic devices including a solid-state imaging device, such as a camera module, an imaging device, a mobile terminal device having an imaging function, or a copying machine using the solid-state imaging device in an image reading unit. Is applicable.
  • a solid-state imaging device such as a camera module, an imaging device, a mobile terminal device having an imaging function, or a copying machine using the solid-state imaging device in an image reading unit. Is applicable.
  • imaging devices include digital still cameras and video cameras.
  • mobile terminal device having such an imaging function examples include a smartphone and a tablet type terminal.
  • FIG. 24 is a block diagram showing a configuration example of an imaging device as the electronic device 100 to which the technology according to the present disclosure is applied.
  • the electronic device 100 of FIG. 24 is, for example, an electronic device such as an imaging device such as a digital still camera or a video camera, or a mobile terminal device such as a smartphone or a tablet terminal.
  • the electronic device 100 includes a lens group 101, a solid-state imaging device 102, a DSP circuit 103, a frame memory 104, a display unit 105, a recording unit 106, an operation unit 107, and a power supply unit 108. It is composed.
  • the DSP circuit 103, the frame memory 104, the display unit 105, the recording unit 106, the operation unit 107, and the power supply unit 108 are connected to each other via a bus line 109.
  • the lens group 101 captures incident light (image light) from a subject and forms an image on the imaging surface of the solid-state imaging device 102.
  • the solid-state image pickup device 102 corresponds to the solid-state image pickup device 1 according to the above-described embodiment, and converts the light amount of incident light imaged on the image pickup surface by the lens group 101 into an electric signal for each pixel and outputs the electric signal as a pixel signal. To do.
  • the DSP circuit 103 is a camera signal processing circuit that processes a signal supplied from the solid-state imaging device 102.
  • the frame memory 104 temporarily holds the image data processed by the DSP circuit 103 in frame units.
  • the display unit 105 is composed of a panel-type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel, and displays a moving image or a still image captured by the solid-state image sensor 102.
  • the recording unit 106 records image data of a moving image or a still image captured by the solid-state image sensor 102 on a recording medium such as a semiconductor memory or a hard disk.
  • the operation unit 107 issues operation commands for various functions of the electronic device 100 according to the operation by the user.
  • the power supply unit 108 appropriately supplies various power sources that serve as operating power sources for the DSP circuit 103, the frame memory 104, the display unit 105, the recording unit 106, and the operation unit 107 to these supply targets.
  • the occurrence of color mixing can be suppressed by applying the solid-state image sensor 1 of each of the above-described embodiments as the solid-state image sensor 102.
  • the technology according to the present disclosure (this technology) can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on a moving body of any kind such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. May be.
  • FIG. 25 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, a vehicle exterior information detection unit 12030, a vehicle interior information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051 As a functional configuration of the integrated control unit 12050, a microcomputer 12051, a voice image output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (Interface) 12053 are shown.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 provides a driving force generator for generating the driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a steering mechanism for adjustment and a control device such as a braking device that generates a braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, blinkers or fog lamps.
  • the body system control unit 12020 may be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for the key or signals of various switches.
  • the body system control unit 12020 receives inputs of these radio waves or signals and controls a vehicle door lock device, a power window device, a lamp, and the like.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the imaging unit 12031 is connected to the vehicle outside information detection unit 12030.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 causes the image pickup unit 12031 to capture an image of the outside of the vehicle and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as people, vehicles, obstacles, signs, or characters on the road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electric signal according to the amount of the light received.
  • the imaging unit 12031 can output the electric signal as an image or as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared light.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects the state of the driver is connected.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated or it may be determined whether the driver is asleep.
  • the microcomputer 12051 calculates the control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes the functions of ADAS (Advanced Driver Assistance System) that includes collision avoidance or impact mitigation of a vehicle, follow-up traveling based on an inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance traveling, a vehicle collision warning, or a vehicle lane departure warning. It is possible to perform cooperative control for the purpose.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040. It is possible to perform cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like that autonomously travels without depending on operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the external information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of antiglare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.
  • the voice image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of a voice and an image to an output device capable of visually or audibly notifying information to an occupant of the vehicle or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an onboard display and a head-up display.
  • FIG. 26 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the imaging unit 12031 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 are provided at positions such as, for example, the front nose, side mirrors, rear bumpers, back doors, and the upper part of the windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100.
  • the image capturing unit 12101 provided on the front nose and the image capturing unit 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the image capturing units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire images of the side of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door mainly acquires an image of the rear of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior is mainly used for detecting a preceding vehicle, a pedestrian, an obstacle, a traffic signal, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 26 shows an example of the shooting range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors
  • the imaging range 12114 indicates The imaging range of the imaging part 12104 provided in a rear bumper or a back door is shown.
  • a bird's-eye view image of the vehicle 12100 viewed from above can be obtained.
  • At least one of the image capturing units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the image capturing units 12101 to 12104 may be a stereo camera including a plurality of image capturing elements, or may be an image capturing element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 has a distance to each three-dimensional object within the imaging range 12111 to 12114 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, and a temporal change of this distance (relative velocity with respect to the vehicle 12100).
  • a predetermined speed for example, 0 km / h or more.
  • the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in front of the preceding vehicle in advance, and can perform automatic braking control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like that autonomously travels without depending on the operation of the driver.
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to a three-dimensional object into two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, electric poles, and other three-dimensional objects based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 identifies an obstacle around the vehicle 12100 into an obstacle visible to the driver of the vehicle 12100 and an obstacle difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be provided.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not a pedestrian is present in the images captured by the imaging units 12101 to 12104.
  • pedestrian recognition includes, for example, a procedure for extracting feature points in an image captured by an imaging unit 12101 to 12104 as an infrared camera, and pattern matching processing for a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian. Is performed by the procedure for determining.
  • the audio image output unit 12052 When the microcomputer 12051 determines that a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 outputs a square contour line for emphasizing the recognized pedestrian.
  • the display unit 12062 is controlled so as to superimpose and display. Further, the audio image output unit 12052 may control the display unit 12062 so as to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 among the configurations described above.
  • the solid-state imaging device 1 of FIG. 1 can be applied to the imaging unit 12031.
  • a high-quality image can be acquired from the imaging unit 12031.
  • the technology according to the present disclosure (this technology) can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 27 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technique according to the present disclosure (the present technique) can be applied.
  • FIG. 27 illustrates a situation in which an operator (doctor) 11131 is operating on a patient 11132 on a patient bed 11133 using the endoscopic surgery system 11000.
  • the endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical tools 11110 such as a pneumoperitoneum tube 11111 and an energy treatment tool 11112, and a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100.
  • a cart 11200 equipped with various devices for endoscopic surgery.
  • the endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101 into which a region having a predetermined length from the distal end is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the base end of the lens barrel 11101.
  • the endoscope 11100 configured as a so-called rigid mirror having the rigid barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible mirror having a flexible barrel. Good.
  • An opening in which an objective lens is fitted is provided at the tip of the lens barrel 11101.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel by a light guide extending inside the lens barrel 11101. It is irradiated toward the observation target in the body cavity of the patient 11132 through the lens.
  • the endoscope 11100 may be a direct-viewing endoscope, or may be a perspective or side-viewing endoscope.
  • An optical system and an image pickup device are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is condensed on the image pickup device by the optical system.
  • the observation light is photoelectrically converted by the imaging element, and an electric signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image is generated.
  • the image signal is transmitted to the camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201 as RAW data.
  • the CCU11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), etc., and comprehensively controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202. Further, the CCU 11201 receives the image signal from the camera head 11102, and performs various image processing such as development processing (demosaic processing) on the image signal for displaying an image based on the image signal.
  • image processing such as development processing (demosaic processing)
  • the display device 11202 displays an image based on an image signal subjected to image processing by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201.
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (light emitting diode), for example, and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing a surgical site or the like.
  • a light source such as an LED (light emitting diode)
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and input instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user inputs an instruction to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100.
  • the treatment tool control device 11205 controls the drive of the energy treatment tool 11112 for cauterizing, incising, sealing a blood vessel, or the like of a tissue.
  • the pneumoperitoneum device 11206 is used to inflate the body cavity of the patient 11132 through the pneumoperitoneum tube 11111 in order to inflate the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing the visual field by the endoscope 11100 and the working space of the operator.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various information related to surgery.
  • the printer 11208 is a device that can print various types of information regarding surgery in various formats such as text, images, or graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the irradiation light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site can be composed of, for example, an LED, a laser light source, or a white light source composed of a combination thereof.
  • a white light source is configured by combining RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. Therefore, the light source device 11203 adjusts the white balance of the captured image. It can be carried out.
  • the laser light from each of the RGB laser light sources is irradiated to the observation target in a time-division manner, and the drive of the image sensor of the camera head 11102 is controlled in synchronization with the irradiation timing to support each of RGB. It is also possible to capture the image in a time-division manner. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter on the image sensor.
  • the drive of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light at predetermined time intervals.
  • the drive of the image sensor of the camera head 11102 in synchronization with the timing of changing the light intensity to acquire an image in a time-division manner and synthesizing the image, so-called high dynamic without blackout and overexposure. Images of the range can be generated.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light in a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • the special light observation for example, by utilizing the wavelength dependence of the absorption of light in body tissues, the mucosal surface layer is irradiated by irradiating a narrow band of light as compared with the irradiation light (that is, white light) during normal observation.
  • a so-called narrow band imaging is performed to capture a specific tissue such as blood vessels with high contrast.
  • fluorescence observation in which an image is obtained by the fluorescence generated by irradiating the excitation light may be performed.
  • the light source device 11203 may be configured to be capable of supplying narrow band light and / or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 28 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in FIG.
  • the camera head 11102 includes a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a driving unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • CCU11201 has a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and CCU11201 are communicatively connected to each other by a transmission cable 11400.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at a connection portion with the lens barrel 11101.
  • the observation light taken in from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401.
  • the lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the image sensor constituting the image pickup unit 11402 may be one (so-called single plate type) or a plurality (so-called multi-plate type).
  • each image pickup element may generate an image signal corresponding to each of RGB, and a color image may be obtained by synthesizing them.
  • the image pickup unit 11402 may be configured to have a pair of image pickup elements for acquiring image signals for the right eye and the left eye corresponding to 3D (dimensional) display, respectively.
  • the 3D display enables the operator 11131 to more accurately grasp the depth of the biological tissue in the surgical site.
  • a plurality of lens units 11401 may be provided corresponding to each image pickup element.
  • the image pickup unit 11402 does not necessarily have to be provided in the camera head 11102.
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.
  • the drive unit 11403 is composed of an actuator, and moves the zoom lens and the focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under the control of the camera head control unit 11405. Accordingly, the magnification and focus of the image captured by the image capturing unit 11402 can be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for transmitting/receiving various information to/from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the image pickup unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling the drive of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies the control signal to the camera head control unit 11405.
  • the control signal includes, for example, information to specify the frame rate of the captured image, information to specify the exposure value at the time of imaging, and / or information to specify the magnification and focus of the captured image. Contains information about the condition.
  • the image capturing conditions such as the frame rate, the exposure value, the magnification, and the focus may be appropriately designated by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. Good. In the latter case, so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function are installed in the endoscope 11100.
  • AE Auto Exposure
  • AF Auto Focus
  • AWB Auto White Balance
  • the camera head control unit 11405 controls the driving of the camera head 11102 based on the control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives the image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling the driving of the camera head 11102 to the camera head 11102.
  • Image signals and control signals can be transmitted by telecommunications, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various types of image processing on the image signal that is the RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various controls regarding imaging of a surgical site or the like by the endoscope 11100 and display of a captured image obtained by imaging the surgical site or the like. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling the driving of the camera head 11102.
  • the control unit 11413 also causes the display device 11202 to display a captured image of the surgical site or the like based on the image signal subjected to the image processing by the image processing unit 11412. At this time, the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image by using various image recognition techniques. For example, the control unit 11413 detects the shape, color, etc. of the edge of an object included in the captured image to remove surgical tools such as forceps, a specific biological part, bleeding, mist when using the energy treatment tool 11112, and the like. Can be recognized. When displaying the captured image on the display device 11202, the control unit 11413 may superimpose and display various surgical support information on the image of the surgical unit by using the recognition result. By superimposing and displaying the operation support information and presenting it to the operator 11131, it is possible to reduce the burden on the operator 11131 and to allow the operator 11131 to proceed with the operation reliably.
  • various image recognition techniques For example, the control unit 11413 detects the shape, color, etc. of the edge
  • the transmission cable 11400 that connects the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electric signal cable that supports electric signal communication, an optical fiber that supports optical communication, or a composite cable of these.
  • wired communication is performed using the transmission cable 11400, but communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
  • the above is an example of an endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 11402 of the camera head 11102 among the configurations described above.
  • the solid-state imaging device 1 of FIG. 1 can be applied to the imaging unit 11402.
  • a high-quality surgical region image can be obtained from the imaging unit 11402, so that the operator can surely confirm the surgical region.
  • a photoelectric conversion part having a first electrode, a photoelectric conversion layer electrically connected to the first electrode, and a second electrode provided on a surface of the photoelectric conversion layer on a light incident side
  • the solid-state imaging device wherein the photoelectric conversion layer has a protruding region protruding from the second electrode in a plan view.
  • the photoelectric conversion unit further includes a charge storage layer provided on a surface of the photoelectric conversion layer opposite to a light incident side, and a charge storage electrode arranged to face the charge storage layer via an insulating layer.
  • a plurality of the photoelectric conversion units are provided, The solid-state imaging device according to (2), wherein the plurality of photoelectric conversion units share one floating diffusion.
  • the solid-state imaging device according to any one of (1) to (5), wherein the photoelectric conversion layer of the photoelectric conversion unit is made of an organic semiconductor material.
  • the photoelectric conversion unit further includes another photoelectric conversion unit that is provided on a light incident side of the photoelectric conversion unit and photoelectrically converts light having a wavelength different from that of the photoelectric conversion unit.
  • a method for manufacturing a solid-state imaging device including: (10) The method for manufacturing a solid-state imaging device according to (9), further including a step of annealing at a predetermined temperature before the step of forming the photoelectric conversion layer. (11) The method of manufacturing a solid-state imaging device according to (10), wherein in the annealing step, annealing is performed at a temperature higher than a heat resistant temperature of the photoelectric conversion layer.
  • the step of forming the photoelectric conversion layer is performed by injecting a liquid raw material into a region from which the removal material is removed through an injection port formed so as to remove the second electrode.
  • the manufacturing method of the solid-state imaging device as described in any one of 1).
  • a photoelectric conversion unit having a first electrode, a photoelectric conversion layer electrically connected to the first electrode, and a second electrode provided on a surface of the photoelectric conversion layer on the light incident side is provided.
  • the said photoelectric conversion layer is an electronic device provided with the solid-state imaging device which has a protrusion area
  • the photoelectric conversion unit further includes a charge storage layer provided on a surface of the photoelectric conversion layer opposite to the light incident side, and a charge storage electrode arranged to face the charge storage layer via an insulating layer.
  • a plurality of the photoelectric conversion units are provided,
  • the said photoelectric conversion part is an electronic device as described in said (14) which shares one floating diffusion.
  • the protrusion region of the photoelectric conversion layer is described in any one of (13) to (15) above, wherein the portion of the photoelectric conversion layer in contact with the second electrode and the surface on the light incident side are substantially flush with each other. Electronics.
  • Pixel array unit 11 Unit pixels 20, 30 Photoelectric conversion units 21, 31 First electrodes 22, 32 Charge storage electrodes 23, 33 Charge storage layers 24, 34 Photoelectric conversion layers 24a, 34a Overhanging regions 25, 35 Second electrode 40 Insulating layer 50 Semiconductor layers 51, 52 Floating diffusion 100 Electronic device R Removal material

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Abstract

本開示に係る固体撮像装置(1)は、第1電極(31)と、第1電極(31)に電気的に接続される光電変換層(34)と、光電変換層(34)の光入射側の面に設けられる第2電極(35)と、を有する光電変換部(30)を備える。光電変換層(34)は、平面視において第2電極(35)からはみ出すはみ出し領域(34a)を有する。

Description

固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法および電子機器
 本開示は、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法および電子機器に関する。
 近年、カメラのイメージセンサなどに用いられる光電変換素子として、入射光を光電変換する有機光電変換層が半導体層の光入射側に積層される構造が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
特開2017-157816号公報
 しかしながら、上記の従来技術では、固体撮像装置の製造プロセスにおいて、良好な光電変換層を形成するため、ある程度の半導体プロセスが終了した後にかかる光電変換層を形成したいという根本的な要求がある。
 たとえば、半導体プロセスとして高温のアニール処理を行う場合に、かかるアニール処理前に光電変換層が形成されているとすると、アニール処理によって有機材料である光電変換層にダメージが生じる恐れがある。
 そこで、本開示では、良好な光電変換層が形成された固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法および電子機器を提案する。
 本開示によれば、固体撮像装置が提供される。固体撮像装置は、第1電極と、前記第1電極に電気的に接続される光電変換層と、前記光電変換層の光入射側の面に設けられる第2電極と、を有する光電変換部を備える。前記光電変換層は、平面視において前記第2電極からはみ出すはみ出し領域を有する。
 本開示によれば、良好な光電変換層が形成された固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法および電子機器を提供することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本開示の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成例を示すシステム構成図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 図2に示す深さD1の平面構造図である。 図2に示す深さD2の平面構造図である。 図2に示す深さD3の平面構造図である。 図2に示す深さD4の平面構造図である。 図2に示す深さD5の平面構造図である。 図2に示す深さD6の平面構造図である。 図2に示す深さD7の平面構造図である。 図2に示す深さD8の平面構造図である。 図2に示す深さD9の平面構造図である。 図2に示す深さD10の平面構造図である。 図2に示す深さD11の平面構造図である。 本開示の実施形態に係る単位画素の回路構成を示す回路図である。 本開示の別の実施形態に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の別の実施形態に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の別の実施形態に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例1に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例2に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例4に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例4に係る単位画素の回路構成を示す回路図である。 本開示の実施形態の変形例5に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例1に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例1に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例1に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例1に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例1に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例2に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例2に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例2に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例2に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例2に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3の別の例に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3の別の例に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3の別の例に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3の別の例に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3の別の例に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例3の別の例に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例4に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例4に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例4に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例4に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例4に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例4に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例4に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例4に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例4に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例4に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例4に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例4に係る画素アレイ部の一製造工程を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る注入口の配置の一例を模式的に示す平面図である。 本開示の実施形態に係る注入口の配置の一例を模式的に示す平面図である。 本開示の実施形態に係る注入口の配置の一例を模式的に示す平面図である。 実施形態に係る製造工程の処理手順を示すフローチャートである。 本開示に係る技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びCCUの機能構成の一例を示すブロック図である。
 以下に、本開示の各実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
 近年、カメラのイメージセンサなどに用いられる光電変換素子として、入射光を光電変換する有機光電変換層が半導体層の光入射側に積層される構造が提案されている。
 しかしながら、上記の従来技術では、固体撮像装置の製造プロセスにおいて、良好な光電変換層を形成するため、ある程度の半導体プロセスが終了した後にかかる光電変換層を形成したいという根本的な要求がある。
 たとえば、半導体プロセスとして高温のアニール処理を行う場合に、かかるアニール処理前に光電変換層が形成されているとすると、アニール処理によって有機材料である光電変換層にダメージが生じる恐れがある。
 一方で、光電変換層にダメージが生じないように、アニール処理の温度を光電変換層の耐熱温度より低くした場合、所望のアニール効果が得られないことから、良好な素子特性を得ることが困難となる。
 そこで、有機材料で構成される光電変換層にアニール処理などでダメージを生じさせることなく、良好な光電変換層を形成することができる技術の実現が期待されている。
[固体撮像装置の構成]
 図1は、本開示の実施形態に係る固体撮像装置1の概略構成例を示すシステム構成図である。図1に示すように、CMOSイメージセンサである固体撮像装置1は、画素アレイ部10と、システム制御部12と、垂直駆動部13と、カラム読出し回路部14と、カラム信号処理部15と、水平駆動部16と、信号処理部17とを備える。
 これら画素アレイ部10、システム制御部12、垂直駆動部13、カラム読出し回路部14、カラム信号処理部15、水平駆動部16および信号処理部17は、同一の半導体基板上または電気的に接続された複数の積層半導体基板上に設けられる。
 画素アレイ部10には、入射光量に応じた電荷量を光電変換して内部に蓄積し、信号として出力することが可能な光電変換素子(光電変換部30(図2参照)など)を有する有効単位画素(以下、「単位画素」とも呼称する)11が行列状に2次元配置されている。
 また、画素アレイ部10は、有効単位画素11の他に、光電変換部30などを持たない構造のダミー単位画素や、受光面を遮光することで外部からの光入射が遮断された遮光単位画素などが、行および/または列状に配置されている領域を含む場合がある。
 なお、遮光単位画素は、受光面が遮光された構造である以外は、有効単位画素11と同様の構成を備えていてもよい。また、以下では、入射光量に応じた電荷量の光電荷を、単に「電荷」とも呼称し、単位画素11を、単に「画素」とも呼称する場合もある。
 画素アレイ部10には、行列状の画素配列に対して、行ごとに画素駆動線LDが図面中の左右方向(画素行の画素の配列方向)に沿って形成され、列ごとに垂直画素配線LVが図面中の上下方向(画素列の画素の配列方向)に沿って形成される。画素駆動線LDの一端は、垂直駆動部13の各行に対応した出力端に接続される。
 カラム読出し回路部14は、少なくとも、画素アレイ部10内の選択行における単位画素11に列ごとに定電流を供給する回路、カレントミラー回路および読出し対象となる単位画素11の切替えスイッチなどを含む。
 そして、カラム読出し回路部14は、画素アレイ部10内の選択画素におけるトランジスタとともに増幅器を構成し、光電荷信号を電圧信号に変換して垂直画素配線LVに出力する。
 垂直駆動部13は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどを含み、画素アレイ部10の各単位画素11を、全画素同時や行単位などで駆動する。この垂直駆動部13は、その具体的な構成については図示を省略するが、読出し走査系と、掃出し走査系あるいは一括掃出しおよび一括転送系とを有する構成となっている。
 読出し走査系は、単位画素11から画素信号を読み出すために、画素アレイ部10の単位画素11を行単位で順に選択走査する。行駆動(ローリングシャッタ動作)の場合、掃出しについては、読出し走査系によって読出し走査が行われる読出し行に対して、その読出し走査よりもシャッタスピードの時間分だけ先行して掃出し走査が行なわれる。
 また、グローバル露光(グローバルシャッタ動作)の場合は、一括転送よりもシャッタスピードの時間分先行して一括掃出しが行なわれる。このような掃出しにより、読出し行の単位画素11の光電変換部30などから不要な電荷が掃出し(リセット)される。そして、不要電荷の掃出し(リセット)により、いわゆる電子シャッタ動作が行われる。
 ここで、電子シャッタ動作とは、直前まで光電変換部30などに溜まっていた不要な光電荷を捨てて、新たに露光を開始する(光電荷の蓄積を開始する)動作のことをいう。
 読出し走査系による読出し動作によって読み出される信号は、その直前の読出し動作または電子シャッタ動作以降に入射した光量に対応するものである。行駆動の場合は、直前の読出し動作による読出しタイミングまたは電子シャッタ動作による掃出しタイミングから、今回の読出し動作による読出しタイミングまでの期間が、単位画素11における光電荷の蓄積時間(露光時間)となる。グローバル露光の場合は、一括掃出しから一括転送までの時間が蓄積時間(露光時間)となる。
 垂直駆動部13によって選択走査された画素行の各単位画素11から出力される画素信号は、垂直画素配線LVの各々を通してカラム信号処理部15に供給される。カラム信号処理部15は、画素アレイ部10の画素列ごとに、選択行の各単位画素11から垂直画素配線LVを通して出力される画素信号に対して所定の信号処理を行うとともに、信号処理後の画素信号を一時的に保持する。
 具体的には、カラム信号処理部15は、信号処理として少なくとも、ノイズ除去処理、たとえばCDS(Correlated Double Sampling:相関二重サンプリング)処理を行う。このカラム信号処理部15によるCDS処理により、リセットノイズや増幅トランジスタAMPの閾値ばらつきなどの画素固有の固定パターンノイズが除去される。
 なお、カラム信号処理部15には、ノイズ除去処理以外に、たとえば、AD変換機能を持たせて、画素信号をデジタル信号として出力するように構成することもできる。
 水平駆動部16は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどを含み、カラム信号処理部15の画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平駆動部16による選択走査により、カラム信号処理部15で信号処理された画素信号が順番に信号処理部17に出力される。
 システム制御部12は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータなどを含み、タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に、垂直駆動部13、カラム信号処理部15、水平駆動部16などの駆動制御を行う。
 固体撮像装置1は、さらに、信号処理部17と、図示しないデータ格納部とを備える。信号処理部17は、少なくとも加算処理機能を有し、カラム信号処理部15から出力される画素信号に対して加算処理などの種々の信号処理を行う。
 データ格納部は、信号処理部17での信号処理にあたって、その処理に必要なデータを一時的に格納する。これら信号処理部17およびデータ格納部については、固体撮像装置1とは別の基板に設けられる外部信号処理部、たとえばDSP(Digital Signal Processor)やソフトウェアによる処理であってもよいし、固体撮像装置1と同じ基板上に搭載されてもよい。
[画素アレイ部の構成]
 つづいて、画素アレイ部10の詳細な構成について、図2~図3Kを参照しながら説明する。図2は、本開示の実施形態に係る画素アレイ部10の構造を模式的に示す断面図であり、図3A~図3Kは、図2に示す深さD1~D11の平面構造図である。
 図2に示すように、画素アレイ部10は、光電変換部20と、光電変換部30と、絶縁層40と、半導体層50とを備える。光電変換部30は、半導体層50の光入射側(外部から光Lが入射する側)に設けられ、光電変換部20は、光電変換部30の光入射側に設けられる。
 また、光電変換部20および光電変換部30は、単位画素11(図1参照)ごとに1つずつ設けられる。すなわち、画素アレイ部10全体には、光電変換部20および光電変換部30が複数ずつ設けられる。
 光電変換部20は、第1電極21と、電荷蓄積用電極22と、電荷蓄積層23と、光電変換層24と、第2電極25とを有する。
 図2に示すように、第1電極21は、光電変換部20において光入射側とは反対側に設けられる。また、第1電極21は、光入射側の面(以下、「上面」とも呼称する。)において、電荷蓄積層23の光入射側とは反対側の面(以下、「底面」とも呼称する。)に接する。
 さらに、第1電極21は、絶縁層40内を深さ方向に延在し、半導体層50に設けられるフローティングディフュージョン51に接続される。すなわち、第1電極21は、電荷蓄積層23とフローティングディフュージョン51とを電気的に接続する。
 第1電極21は、光透過性を有する導電体、いわゆる透明導電体で構成される。第1電極21は、たとえば、ITO(Indium Tin Oxide)で構成される。なお、第1電極21の構成材料は、ITOに限られず、酸化スズ(SnO)系材料や亜鉛酸化物(ZnO)系材料などであってもよい。
 かかる酸化亜鉛系材料としては、たとえば、AZO(Aluminum Zinc Oxide)やGZO(Gallium Zinc Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)などが挙げられる。また、第1電極21には、たとえば、CuI、InSbO、ZnMgO、CuInO、MgIn、CdO、ZnSnOなどが用いられてもよい。
 電荷蓄積用電極22は、ITOやAZO、GZO、IZOなどの透明導電体で構成される。なお、電荷蓄積用電極22の構成材料はこれらの透明導電体に限られず、第1電極21の説明の際に例示した各種透明導電体と同様の材料であってもよい。
 図2や図3Gに示すように、電荷蓄積用電極22は、絶縁層40を介して第1電極21に隣接して設けられる。なお、図3Gに示す単位U1は、複数(図3Gでは4つ)の光電変換部20でフローティングディフュージョン51を共有する1つの単位である。
 電荷蓄積層23は、バンドギャップが大きく、キャリア移動度が速く、かつ光透過性を有する半導体材料で構成される。電荷蓄積層23は、たとえば、バンドギャップが3.0(eV)以上であり、光電変換層24を構成する材料よりもキャリア移動度が速く、不純物濃度が1×1018(cm-3)以下である材料が好ましい。
 電荷蓄積層23は、たとえば、酸化物半導体、有機半導体、二次元半導体などで構成される。この酸化物半導体には、たとえば、カルコゲナイト系酸化物半導体やIGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)などを用いることができる。
 また、有機半導体には、たとえば、縮合多環炭化水素化合物や縮合複素環化合物等の芳香環をもつ低分子有機材料のルブレン、テトラセン、ペンタセン、ペリレンジイミド、テトラシアノキノジメタンなどを用いることができる。
 また、有機半導体には、π電子共役系導電性高分子のポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレンビニレンなどが用いられてもよい。また、有機半導体には、シリコンカーバイドやダイヤモンド、グラフェン、カーボンナノチューブ、縮合多環炭化水素化合物や縮合複素環化合物などが用いられてもよい。
 また、二次元半導体には、たとえば、二硫化モリブデン(MoS)、二硫化タングステン(WS)、二硫化ハフニウム(HfS)、六方晶窒化ホウ素(hBN)、セレン化インジウム(InSe)、遷移金属ダイカルコゲナイドなどを用いることができる。
 また、蓄積すべき電荷が電子である場合、電荷蓄積層23は、光電変換層24を構成する材料のイオン化ポテンシャルよりも大きなイオン化ポテンシャルを有する材料が好ましい。一方で、蓄積すべき電荷が正孔である場合、電荷蓄積層23は、光電変換層24を構成する材料の電子親和力よりも小さな電子親和力を有する材料が好ましい。
 なお、電荷蓄積槽23は、単層構成であってもよいし、多層構成であってもよい。また、電荷蓄積用電極22の上方に位置する電荷蓄積層23を構成する材料と、第1電極21の上方に位置する電荷蓄積層23を構成する材料とが異なっていてもよい。
 図2や図3G~図3Jに示すように、電荷蓄積層23の上面は光電変換層24の底面に接し、電荷蓄積層23の底面は第1電極21の上面に接する。また、電荷蓄積層23の底面は、絶縁層40を介して電荷蓄積用電極22に隣接する。そして、かかる電荷蓄積用電極22に所定の電圧が印加されると、光電変換層24で光電変換された電荷が電荷蓄積層23に蓄積される。
 図2や図3I、図3Jに示すように、光電変換層24は、電荷蓄積層23の上面を覆うように設けられる。光電変換層24は、有機半導体材料で構成され、外部から入射する光Lのうち選択的な波長(たとえば、青色)の光を光電変換する。
 光電変換層24は、p型有機半導体およびn型有機半導体のうちの一方または両方を含むことが望ましい。光電変換層24は、たとえば、キナクリドン、キナクリドン誘導体、サブフタロシアニンおよびサブフタロシアニン誘導体などで構成され、これらの材料のうち少なくとも1種を含むことが望ましい。
 なお、光電変換層24は、かかる材料に限定されず、たとえば、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、ピレン、ペリレンおよびフルオランテンなど(いずれも誘導体を含む)のうちの少なくとも1種であってもよい。
 また、光電変換層24には、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレンおよびジアセチレンなどの重合体もしくは誘導体が用いられていてもよい。
 また、光電変換層24には、金属錯体色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、フェニルキサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、ロダシアニン系色素、キサンテン系色素などが用いられていてもよい。
 なお、かかる金属錯体色素としては、たとえばジチオール金属錯体系色素や金属フタロシアニン色素、金属ポルフィリン色素、ルテニウム錯体色素などが挙げられる。光電変換層24には、このような有機半導体色素の他にも、たとえばフラーレン(C60)およびBCP(Bathocuproine)などの他の有機材料が含まれていても構わない。
 光電変換層24で青色の光を光電変換させる場合、光電変換層24には、たとえば、クマリン酸色素、トリス-8-ヒドリキシキノリアルミニウム(Alq3)、メラシアニン系色素などを用いることができる。
 図2や図3J、図3Kに示すように、第2電極25は、光電変換層24の上面に接し、かかる上面を覆うように設けられる。第2電極25は、ITOやAZO、GZO、IZOなどの透明導電体で構成される。なお、第2電極25の構成材料はこれらの透明導電体に限られず、第1電極21の説明の際に例示した各種透明導電体と同様の材料であってもよい。
 光電変換部30は、光電変換部20の底面側に光電変換部20に積層するように設けられる。光電変換部30は、第1電極31と、電荷蓄積用電極32と、電荷蓄積層33と、光電変換層34と、第2電極35とを有する。
 図2や図3A、図3Bに示すように、第1電極31は、光電変換部30において光入射側とは反対側に設けられる。また、第1電極31は、上面で電荷蓄積層33の底面に接する。
 さらに、第1電極31は、絶縁層40内を深さ方向に延在し、半導体層50に設けられるフローティングディフュージョン52に接続される。すなわち、第1電極31は、電荷蓄積層33とフローティングディフュージョン52とを電気的に接続する。
 第1電極31は、ITOやAZO、GZO、IZOなどの透明導電体で構成される。なお、第1電極31の構成材料はこれらの透明導電体に限られず、第1電極21の説明の際に例示した各種透明導電体と同様の材料であってもよい。
 電荷蓄積用電極32は、ITOやAZO、GZO、IZOなどの透明導電体で構成される。なお、電荷蓄積用電極32の構成材料はこれらの透明導電体に限られず、第1電極21の説明の際に例示した各種透明導電体と同様の材料であってもよい。
 図2や図3Aに示すように、電荷蓄積用電極32は、絶縁層40を介して第1電極31に隣接して設けられる。なお、図3Aに示す単位U2は、複数(図3Aでは4つ)の光電変換部30でフローティングディフュージョン52を共有する1つの単位である。
 電荷蓄積層33は、バンドギャップが大きく、キャリア移動度が速く、かつ光透過性を有する半導体材料で構成される。なお、電荷蓄積槽33の構成材料には、電荷蓄積層23の説明の際に例示した各種半導体材料と同様の材料を用いることができる。
 図2や図3A~図3Dに示すように、電荷蓄積層33の上面は光電変換層34の底面に接し、電荷蓄積層33の底面は第1電極31の上面に接する。また、電荷蓄積層33の底面は、絶縁層40を介して電荷蓄積用電極32に隣接する。そして、かかる電荷蓄積用電極32に所定の電圧が印加されると、光電変換層34で光電変換された電荷が電荷蓄積層33に蓄積される。
 図2や図3C、図3Dに示すように、光電変換層34は、電荷蓄積層33の上面を覆うように設けられる。光電変換層34は、有機半導体材料で構成され、外部から入射する光Lのうち選択的な波長(たとえば、緑色)の光を光電変換する。
 光電変換層34は、p型有機半導体およびn型有機半導体のうちの一方または両方を含むことが望ましい。なお、かかるp型有機半導体およびn型有機半導体には、光電変換層24の説明の際に例示した各種材料と同様の材料を用いることができる。
 光電変換層34で緑色の光を光電変換させる場合、光電変換層34には、たとえば、ローダミン系色素、メラシアニン系色素、キナクリドン誘導体、サブフタロシアニン系色素(サブフタロシアニン誘導体)などを用いることができる。
 図2や図3D、図3Eに示すように、第2電極35は、光電変換層34の上面に接するように設けられる。第2電極35は、ITOやAZO、GZO、IZOなどの透明導電体で構成される。なお、第2電極35の構成材料はこれらの透明導電体に限られず、第1電極21の説明の際に例示した各種透明導電体と同様の材料であってもよい。
 ここで、実施形態では、図2や図3D~図3Jに示すように、光電変換部30の光電変換層34が、平面視(すなわち、光Lが入射する側から見た場合)において第2電極35からはみ出すはみ出し領域34aを有する。
 また、実施形態では、かかるはみ出し領域34aが、光電変換層34の第2電極35に接する部位(すなわち、光電変換層34におけるはみ出し領域34a以外の部位)より光入射側の面が光入射側に突出して設けられる。
 これにより、実施形態では、かかるはみ出し領域34aに対応する部位を液体状の溶媒(たとえば、有機溶媒)を塗布工程で注入可能な注入口として用いることができる。すなわち、画素アレイ部10における光電変換層34以外の部位を形成した後に、かかる注入口を介して光電変換層34に対応する部位に液体状の原料を注入することができる。
 なお、かかる液体状の原料は、光電変換層34の原料を有機溶媒に溶解させるなどして作製することができる。
 そして、光電変換層34に対応する部位に注入された液体状の原料を所定の温度で乾燥させることにより、光電変換層34を形成することができる。このように、実施形態では、はみ出し領域34aに対応する部位を液体状の原料を注入する注入口として用いることにより、ある程度の半導体プロセスが終了した後に光電変換層34を形成することができる。この実施形態に係る画素アレイ部10の詳細な製造工程については後述する。
 画素アレイ部10における他の部位の説明を続ける。絶縁層40は、半導体層50の上面に設けられ、光電変換部20および光電変換部30を囲むように設けられる。絶縁層40は、光透過性を有する絶縁体で構成される。絶縁層40は、たとえば、酸化シリコン(SiO)や窒化シリコン(SiN)、酸化アルミニウム(Al)などで構成される。
 半導体層50は、たとえば、シリコンを含む。半導体層50は、平面視において光電変換部20および光電変換部30と重なる位置に、フォトダイオード60(図4参照)を有する。
 かかるフォトダイオード60は、外部から入射する光Lのうち、光電変換部20および光電変換部30が光電変換する光とは異なる波長の光(たとえば、赤色)を光電変換する。
 すなわち、1つの単位画素11には光電変換部20と光電変換部30とフォトダイオード60とが1つずつ設けられ、かかる光電変換部20と光電変換部30とフォトダイオード60とで3色の光をそれぞれ光電変換する。
 このように、光電変換部20と光電変換部30とフォトダイオード60とを光Lの入射方向に積層して設けることにより、カラーフィルタを介することなく、1つの単位画素11で3色の色情報をすべて取得することができる。
 したがって、実施形態によれば、かかるカラーフィルタによって入射される光Lが減衰することを抑制することができることから、高品質な画像を取得することができる。
 また、実施形態では、1つの単位画素11において、有機半導体材料で光電変換層24が構成される光電変換部20と、同じく有機半導体材料で光電変換層34が構成される光電変換部30とが積層して設けられる。
 これにより、1つの単位画素11において、光電変換しない色の光を奥側の光電変換部30やフォトダイオード60に効率よく透過させることができる。すなわち、実施形態によれば、光電変換部20や光電変換部30で光Lが減衰することを抑制することができることから、さらに高品質な画像を取得することができる。
 また、半導体層50には、光電変換部20に対応するフローティングディフュージョン51と、光電変換部30に対応するフローティングディフュージョン52とが設けられる。
 なお、半導体層50には、光電変換部20、30およびフォトダイオード60に蓄積された電荷の読み出しなどを行う複数の画素トランジスタと、複数の配線層および層間絶縁膜を含む多層配線層とが設けられるが、いずれも図2~図3Kでは図示を省略する。
 また、光電変換部20の光入射側には、光Lを集光するオンチップレンズなどが設けられているが、かかるオンチップレンズなどについても図示を省略する。
[単位画素の回路構成例]
 つづいて、単位画素11の回路構成例について、図4を参照しながら説明する。図4は、本開示の実施形態に係る単位画素11の回路構成の一例を示す回路図である。
 単位画素11は、光電変換部20から電荷の読み出しなどを実施する回路として、フローティングディフュージョン51と、リセットトランジスタ61Rと、増幅トランジスタ61Aと、選択トランジスタ61Sとを有する。
 光電変換部20では、電荷蓄積期間において、図示しない駆動回路から第1電極21、電荷蓄積用電極22および第2電極25に所定の電圧が印加される。たとえば、電荷蓄積期間では、第1電極21および電荷蓄積用電極22に正電圧が印加され、第2電極25に負電圧が印加される。さらに、電荷蓄積期間では、第1電極21より電荷蓄積用電極22に大きな正電圧が印加される。
 これにより、電荷蓄積期間では、光電変換層24内で光電変換されて生成された電荷に含まれる電子が、電荷蓄積用電極22の大きな正電圧で引きつけられて、電荷蓄積層23に蓄積される。
 また、単位画素11では、電荷蓄積期間の後期において、リセットトランジスタ61Rを動作させることにより、リセット動作が行われる。これによって、フローティングディフュージョン51の電位がリセットされ、フローティングディフュージョン51の電位は電源電圧Vddとなる。
 単位画素11では、かかるリセット動作の完了後、電荷の転送動作が行われる。かかる電荷の転送動作では、駆動回路から、電荷蓄積用電極22より高い正電圧が第1電極21に印加される。これにより、電荷蓄積層23に蓄積されていた電子は、第1電極21を介してフローティングディフュージョン51に転送される。
 単位画素11では、以上の動作により、電荷蓄積動作、リセット動作、電荷転送動作といった一連の動作が完了する。
 フローティングディフュージョン51は、光電変換部20から読み出された電荷を保持する。リセットトランジスタ61Rは、リセット信号RST1によってオンされた際に、フローティングディフュージョン51に蓄積されている電荷をドレイン(電源電圧Vdd)に排出することで、フローティングディフュージョン51の電位をリセットする。
 増幅トランジスタ61Aは、フローティングディフュージョン51に蓄積されている電荷に応じたレベルを示す画素信号を、選択トランジスタ61Sを介して信号線VSL1に出力する。選択トランジスタ61Sは、選択信号SEL1によって単位画素11が選択された際にオンされ、光電変換部20で生成された画素信号を垂直信号線VSL1に出力する。
 また、単位画素11は、光電変換部30から電荷の読み出しなどを実施する回路として、フローティングディフュージョン52と、リセットトランジスタ62Rと、増幅トランジスタ62Aと、選択トランジスタ62Sとを有する。
 かかる光電変換部30から電荷の読み出しなどを実施する回路の構成や動作は、上述した光電変換部20から電荷の読み出しなどを実施する回路と同様であることから、詳細な説明は省略する。
 また、単位画素11は、フォトダイオード60から電荷の読み出しなどを実施する回路として、転送トランジスタ63Tと、フローティングディフュージョン53と、リセットトランジスタ63Rと、増幅トランジスタ63Aと、選択トランジスタ63Sとを有する。
 フォトダイオード60は、受光した光量に応じた電荷を生成し、かつ、蓄積する。フォトダイオード60は、アノード端子が接地されるとともに、カソード端子が転送トランジスタ63Tを介してフローティングディフュージョン53に接続される。
 転送トランジスタ63Tは、転送信号TG3によってオンされた際に、フォトダイオード60で生成された電荷を読み出し、フローティングディフュージョン53に転送する。
 フローティングディフュージョン53は、フォトダイオード60から読み出された電荷を保持する。リセットトランジスタ63Rは、リセット信号RST3によってオンされた際に、フローティングディフュージョン53に蓄積されている電荷をドレイン(電源電圧Vdd)に排出することで、フローティングディフュージョン53の電位をリセットする。
 増幅トランジスタ63Aは、フローティングディフュージョン53に蓄積されている電荷に応じたレベルを示す画素信号を、選択トランジスタ63Sを介して信号線VSL3に出力する。選択トランジスタ63Sは、選択信号SEL3によって単位画素11が選択された際にオンされ、フォトダイオード60で生成された画素信号を垂直信号線VSL3に出力する。
 実施形態に係る画素アレイ部10では、光電変換部20に電荷蓄積用電極22および電荷蓄積層23を設けることにより、リセットトランジスタ61Rによるリセット動作時のリセットノイズを低減することができる。したがって、実施形態によれば、高品質な画像を取得することができる。
 また、実施形態に係る画素アレイ部10では、光電変換部30に電荷蓄積用電極32および電荷蓄積層33を設けることにより、リセットトランジスタ62Rによるリセット動作時のリセットノイズを低減することができる。したがって、実施形態によれば、高品質な画像を取得することができる。
 また、実施形態に係る画素アレイ部10では、上述のように、単位U1(図3G参照)に含まれる複数の光電変換部20がフローティングディフュージョン51を共有する。これにより、すべての光電変換部20に個別のフローティングディフュージョン51を設ける必要がなくなることから、画素アレイ部10内の回路構成を簡素化することができる。
 したがって、実施形態によれば、画素アレイ部10の製造コストを低減することができる。
 同様に、実施形態に係る画素アレイ部10では、単位U2(図3A参照)に含まれる複数の光電変換部30がフローティングディフュージョン52を共有する。これにより、すべての光電変換部30に個別のフローティングディフュージョン52を設ける必要がなくなることから、画素アレイ部10内の回路構成を簡素化することができる。
 したがって、実施形態によれば、画素アレイ部10の製造コストを低減することができる。
 なお、実施形態に係る画素アレイ部10では、複数のフォトダイオード60がフローティングディフュージョン53を共有してもよい。これにより、すべてのフォトダイオード60に個別のフローティングディフュージョン53を設ける必要がなくなることから、画素アレイ部10内の回路構成を簡素化することができる。
 したがって、実施形態によれば、画素アレイ部10の製造コストを低減することができる。
 単位画素11内の回路は、以上のように構成することができるが、この構成に限定されるものではなく、別の構成を採用することもできる。
 たとえば、図5に示すように、光電変換層34のはみ出し領域34aを遮光層として用いることで、かかるはみ出し領域34aの下部に設けられる半導体層50の電荷保持領域54において光電変換した電荷を保持することができる。図5は、本開示の別の実施形態に係る画素アレイ部10の構造を模式的に示す断面図である。
 そして、図5の例では、光電変換した電荷を全画素同時に電荷保持領域54へ転送することで、画素アレイ部10の光電変換部30にグローバルシャッタ機能を付与することができる。
 また、図6に示すように、光電変換層34のはみ出し領域34aを遮光層として用い、かつはみ出し領域34aの下部に電荷保持用電極36を設ける、これにより、はみ出し領域34aの下部に設けられる電荷蓄積層33の電荷保持領域33aにおいて、光電変換した電荷を保持することができる。図6は、本開示の別の実施形態に係る画素アレイ部10の構造を模式的に示す断面図である。
 そして、図6の例では、光電変換した電荷を全画素同時に電荷保持領域33aへ転送することで、画素アレイ部10の光電変換部30にグローバルシャッタ機能を付与することができる。
 なお、はみ出し領域34aには、第2電極25などで電圧が印加されていないことから、光電変換された電荷はそのままはみ出し領域34aに残留する。したがって、実施形態では、かかるはみ出し領域34aを実質的な遮光層として用いることができる。
 また、図5および図6に示したように、光電変換層34の第2電極35に接する部位より、はみ出し領域34aが光入射側に突出し、第2電極25に達するように設けられる場合には、かかるはみ出し領域34aが高い遮光性能を有する。したがって、はみ出し領域34aを光入射側に突出させて設けることにより、高精度なグローバルシャッタ機能を付与することができる。
 また、単位画素11は、図7に示すように、光電変換部20から電荷蓄積用電極22と電荷蓄積層23とを除き、光電変換部30から電荷蓄積用電極32と電荷蓄積層33とを除いて構成されてもよい。図7は、本開示の別の実施形態に係る画素アレイ部10の構造を模式的に示す断面図である。
 すなわち、図7の例では、光電変換部20が第1電極21、光電変換層24および第2電極25で構成され、光電変換部30が第1電極31、光電変換層34および第2電極35で構成される。
 そして、図7の例では、図示しないリセットトランジスタによるリセット動作の後、第1電極21(または第1電極31)に正電圧を印加し、第2電極25(または第2電極35)に負電圧を印加する。
 これにより、光電変換層24(または光電変換層34)内で光電変換されて生成された電荷に含まれる電子が、第1電極21(または第1電極31)に移動する。そして、第1電極21(または第1電極31)に移動した電子は、フローティングディフュージョン51(またはフローティングディフュージョン52)に転送される。
 かかる図7の例では、電荷蓄積用電極22、32や電荷蓄積層23、33の形成が不要となることから、画素アレイ部10の製造コストを低減することができる。
[各種変形例]
 つづいて、実施形態の各種変形例について、図8~図13を参照しながら説明する。図8は、本開示の実施形態の変形例1に係る画素アレイ部10の構造を模式的に示す断面図である。
 変形例1では、光電変換層34におけるはみ出し領域34aの構成が実施形態と異なる。具体的には、変形例1のはみ出し領域34aは、光電変換層34の第2電極35に接する部位より光入射側の面が光入射側に突出して設けられる一方で、第2電極25には達していない。
 このような変形例1でも、実施形態と同様に、かかるはみ出し領域34aに対応する部位を液体状の原料が注入可能な注入口として用いることができる。すなわち、画素アレイ部10における光電変換層34以外の部位を形成した後に、かかる注入口を介して光電変換層34に対応する部位に液体状の原料を注入することができる。
 そして、光電変換層34に対応する部位に注入された液体状の原料を所定の温度で乾燥させることにより、光電変換層34を形成することができる。したがって、変形例1によれば、ある程度の半導体プロセスが終了した後に光電変換層34を形成することができる。この変形例1に係る画素アレイ部10の詳細な製造工程については後述する。
 図9は、本開示の実施形態の変形例2に係る画素アレイ部10の構造を模式的に示す断面図である。
 変形例2では、光電変換層34におけるはみ出し領域34aの構成が実施形態および変形例1と異なる。具体的には、変形例2のはみ出し領域34aは、光電変換層34の第2電極35に接する部位と光入射側の面が略面一である。
 このような変形例2でも、実施形態と同様に、かかるはみ出し領域34aに対応する部位を液体状の原料が注入可能な注入口として用いることができる。すなわち、画素アレイ部10における光電変換層34以外の部位を形成した後に、かかる注入口を介して光電変換層34に対応する部位に液体状の原料を注入することができる。
 そして、光電変換層34に対応する部位に注入された液体状の原料を所定の温度で乾燥させることにより、光電変換層34を形成することができる。したがって、変形例2によれば、ある程度の半導体プロセスが終了した後に光電変換層34を形成することができる。なお、変形例2に係る画素アレイ部10の詳細な製造工程については後述する。
 図10は、本開示の実施形態の変形例3に係る画素アレイ部10の構造を模式的に示す断面図である。
 変形例3では、光電変換部20における光電変換層24の構成が実施形態と異なる。具体的には、変形例3の光電変換層24は、光電変換層34と同様に、平面視において第2電極25からはみ出すはみ出し領域24aを有する。
 また、変形例3では、かかるはみ出し領域24aが、光電変換層24の第2電極25に接する部位(すなわち、光電変換層24におけるはみ出し領域24a以外の部位)より光入射側の面が光入射側に突出して設けられる。
 このような変形例3では、かかるはみ出し領域24aに対応する部位を液体状の原料が注入可能な注入口として用いることができる。すなわち、画素アレイ部10における光電変換層24以外の部位を形成した後に、かかる注入口を介して光電変換層24に対応する部位に液体状の原料を注入することができる。
 そして、光電変換層24に対応する部位に注入された液体状の原料を所定の温度で乾燥させることにより、光電変換層24を形成することができる。したがって、変形例3によれば、ある程度の半導体プロセスが終了した後に、光電変換部30の光電変換層34に加えて、光電変換部20の光電変換層24も形成することができる。この変形例3に係る画素アレイ部10の詳細な製造工程については後述する。
 図11は、本開示の実施形態の変形例4に係る画素アレイ部10の構造を模式的に示す断面図である。
 図11に示すように、変形例4に係る画素アレイ部10では、光電変換部20の光電変換層24にはみ出し領域24aが設けられ、光電変換部30の光電変換層34にはみ出し領域34aが設けられる。
 さらに、変形例4では、光電変換部20の光入射側に別の光電変換部70が設けられる。かかる光電変換部70は、光電変換部20の上面側に光電変換部20に積層するように設けられる。光電変換部70は、第1電極71と、電荷蓄積用電極72と、電荷蓄積層73と、光電変換層74と、第2電極75とを有する。
 図11に示すように、第1電極71は、光電変換部70において光入射側とは反対側に設けられる。また、第1電極71は、上面で電荷蓄積層73の底面に接する。
 さらに、第1電極71は、絶縁層40内を深さ方向に延在し、半導体層50に設けられるフローティングディフュージョン53に接続される。すなわち、第1電極71は、電荷蓄積層73とフローティングディフュージョン53とを電気的に接続する。
 第1電極71は、ITOやAZO、GZO、IZOなどの透明導電体で構成される。なお、第1電極71の構成材料はこれらの透明導電体に限られず、第1電極21の説明の際に例示した各種透明導電体と同様の材料であってもよい。
 電荷蓄積用電極72は、ITOやAZO、GZO、IZOなどの透明導電体で構成される。なお、電荷蓄積用電極72の構成材料はこれらの透明導電体に限られず、第1電極21の説明の際に例示した各種透明導電体と同様の材料であってもよい。電荷蓄積用電極72は、絶縁層40を介して第1電極71に隣接して設けられる。
 電荷蓄積層73は、バンドギャップが大きく、キャリア移動度が速く、かつ光透過性を有する半導体材料で構成される。なお、電荷蓄積槽73の構成材料には、電荷蓄積層23の説明の際に例示した各種半導体材料と同様の材料を用いることができる。
 電荷蓄積層73の上面は光電変換層74の底面に接し、電荷蓄積層73の底面は第1電極71の上面に接する。また、電荷蓄積層73の底面は、絶縁層40を介して電荷蓄積用電極72に隣接する。そして、かかる電荷蓄積用電極72に所定の電圧が印加されると、光電変換層74で光電変換された電荷が電荷蓄積層73に蓄積される。
 光電変換層74は、電荷蓄積層73の上面を覆うように設けられる。光電変換層74は、有機半導体で構成され、外部から入射する光Lのうち選択的な波長(たとえば、赤色)の光を光電変換する。
 光電変換層74は、p型有機半導体およびn型有機半導体のうちの一方または両方を含むことが望ましい。なお、かかるp型有機半導体およびn型有機半導体には、光電変換層24の説明の際に例示した各種材料と同様の材料を用いることができる。
 光電変換層74で赤色の光を光電変換させる場合、光電変換層74には、たとえば、フタロシアニン系色素、サブフタロシアニン系色素(サブフタロシアニン誘導体)などを用いることができる。
 第2電極75は、光電変換層74の上面に接するように設けられる。第2電極75は、ITOやAZO、GZO、IZOなどの透明導電体で構成される。なお、第2電極75の構成材料はこれらの透明導電体に限られず、第1電極21の説明の際に例示した各種透明導電体と同様の材料であってもよい。
 このように、変形例4では、1つの単位画素11において、有機半導体材料で光電変換層74が構成される光電変換部70が、光電変換部20および光電変換部30にさらに積層して設けられる。
 これにより、1つの単位画素11において、光電変換しない色の光を奥側の光電変換部20や光電変換部30にさらに効率よく透過させることができる。すなわち、変形例4によれば、光電変換部70や光電変換部20で光Lが減衰することを抑制することができることから、さらに高品質な画像を取得することができる。この変形例4に係る画素アレイ部10の詳細な製造工程については後述する。
 図12は、本開示の実施形態の変形例4に係る単位画素11の回路構成を示す回路図である。単位画素11は、光電変換部70から電荷の読み出しなどを実施する回路として、フローティングディフュージョン53と、リセットトランジスタ63Rと、増幅トランジスタ63Aと、選択トランジスタ63Sとを有する。
 かかる光電変換部70から電荷の読み出しなどを実施する回路の動作は、上述した光電変換部20から電荷の読み出しなどを実施する回路と同様であることから、詳細な説明は省略する。また、光電変換部20および光電変換部30から電荷の読み出しなどを実施する回路の構成や動作についても、上述の実施形態と同様であることから、詳細な説明は省略する。
 変形例4に係る画素アレイ部10では、複数の光電変換部70がフローティングディフュージョン53を共有してもよい。これにより、すべての光電変換部70に個別のフローティングディフュージョン53を設ける必要がなくなることから、画素アレイ部10内の回路構成を簡素化することができる。
 したがって、変形例4によれば、画素アレイ部10の製造コストを低減することができる。
 また、図13に示すように、1つの単位画素11に設けられる光電変換部20、光電変換部30および光電変換部70で、フローティングディフュージョン51を共有してもよい。図13は、本開示の実施形態の変形例5に係る画素アレイ部10の構造を模式的に示す断面図である。
 これにより、光電変換部30および光電変換部70に個別のフローティングディフュージョン52、53を設ける必要がなくなることから、画素アレイ部10内の回路構成を簡素化することができる。
 したがって、変形例5によれば、画素アレイ部10の製造コストを低減することができる。
 なお、上述の実施形態および各種変形例で示した光電変換部20、30、70やフォトダイオード60で光電変換する3つの色の並び順は上述の例に限られず、どのような並び順であってもよい。
 また、上述の実施形態および各種変形例では、光電変換層24、34、74が単層で構成される例について示したが、光電変換層24、34、74は単層で構成される場合に限られず、多層構造で構成されていてもよい。
 たとえば、光電変換層24、34、74は、光Lを光電変換する層の他に、かかる光電変換する層の光入射側に、第2電極25、35、75からの電子の注入を防止する電子注入防止層を有してもよい。
 また、光電変換層24、34、74は、光Lを光電変換する層の他に、かかる光電変換する層の光入射側とは反対側に、電子を輸送する電子輸送層を有してもよい。さらに、光電変換層24、34、74は、光Lを光電変換する層の他に、上述の電子注入防止層と電子輸送層とを両方有してもよい。
 また、上述の実施形態および各種変形例では、単位画素11に光電変換部やフォトダイオードを3層設けた例について示したが、単位画素11に設けられる光電変換部やフォトダイオードは3層に限られず、1層、2層または4層以上であってもよい。
[製造工程の詳細]
<実施形態の製造工程>
 つづいて、実施形態および各種変形例における製造工程の詳細について、図14A~図22を参照しながら説明する。図14A~図14Uは、本開示の実施形態に係る画素アレイ部10の一製造工程を模式的に示す断面図である。
 なお、以下にて製造工程の詳細を説明するための図面では、理解の容易のため半導体層50(図2参照)の図示を省略している。また、かかる半導体層50には、図4に示したフォトダイオード60や各種画素トランジスタ、各種配線、フローティングディフュージョン51~53などがすでに形成されている状態である。
 そして、かかる半導体層50の表面に、光電変換部20および光電変換部30を形成するための各種工程について以下に説明する。
 図14Aに示すように、半導体層50(図2参照)の表面に絶縁層40が形成されるとともに、かかる絶縁層40の内部に図示しない第1電極31(図2参照)と、電荷蓄積用電極32とが形成される。そして、絶縁層40の表面には、第1電極31および絶縁層40を覆うように、電荷蓄積層33が形成される。
 かかる電荷蓄積層33は、第1電極21の表面に接するとともに、絶縁層40を介して電荷蓄積用電極22に隣接するように設けられる。ここで、絶縁層40、第1電極31および電荷蓄積用電極32を形成する方法としては、従来公知の方法から適宜採用することができる。なお、理解の容易のため、以降の図面でも第1電極31の図示は省略する。
 次に、図14Bに示すように、電荷蓄積層33の表面に除去材料Rと第2電極35とが順に形成される。なお、除去材料Rは、画素アレイ部10において光電変換層34に対応する位置に設けられる。
 かかる除去材料Rは、所定の処理で除去可能に構成される材料であり、たとえば、ケミカルエッチングで除去可能なレジスト材料である。なお、除去材料Rは、レジスト材料に限られず、所定の処理で除去可能に構成される材料であれば別の材料であってもよい。また、除去材料Rおよび第2電極35を形成する方法としては、従来公知の方法から適宜採用することができる。
 次に、図14Cに示すように、第2電極35、除去材料Rおよび電荷蓄積層33における所定の領域が従来公知の方法でエッチング処理され、エッチング領域E1が形成される。
 次に、図14Dに示すように、エッチング領域E1を埋めるとともに、第2電極35の表面を覆うように絶縁層40が形成される。
 次に、図14Eに示すように、絶縁層40、第2電極35および除去材料Rにおける所定の領域が従来公知の方法でエッチング処理され、エッチング領域E2が形成される。なお、かかるエッチング領域E2は、画素アレイ部10においてはみ出し領域34aに対応する位置に形成され、除去材料Rを貫通しないように形成される。
 次に、図14Fに示すように、エッチング領域E2を埋めるとともに、絶縁層40の表面を覆うように除去材料Rが形成される。そして、図14Gに示すように、絶縁層40の表面と除去材料Rの表面とが略面一になるように、除去材料Rが除去される。
 次に、図14Hに示すように、絶縁層40の表面および除去材料Rの表面を覆うように絶縁層40が形成される。そして、図14Iに示すように、絶縁層40の表面を覆うように電荷蓄積用電極22が形成される。
 次に、図14Jに示すように、電荷蓄積用電極22における所定の領域が従来公知の方法でエッチング処理され、エッチング領域E3が形成される。そして、図14Kに示すように、エッチング領域E3を埋めるとともに、電荷蓄積用電極22の表面を覆うように絶縁層40が形成される。
 次に、図14Lに示すように、絶縁層40の表面を覆うように電荷蓄積層23が形成される。なお、図14Lまでの各工程では、光電変換部20の第1電極21(図2参照)も並行して形成されているが、かかる第1電極21の形成処理については図示および説明を省略する。
 次に、図14Mに示すように、電荷蓄積層23における所定の領域が従来公知の方法でエッチング処理され、エッチング領域E4が形成される。そして、図14Nに示すように、エッチング領域E4を埋めるとともに、電荷蓄積層23の表面を覆うように絶縁層40が形成される。
 次に、図14Oに示すように、絶縁層40における所定の領域が従来公知の方法でエッチング処理され、エッチング領域E5が形成される。なお、かかるエッチング領域E5は、光入射側に突出して形成される除去材料Rに達するように形成される。
 次に、図14Pに示すように、エッチング領域E5を埋めるように除去材料Rが形成される。そして、図14Qに示すように、除去材料Rが所定の処理(たとえば、ケミカルエッチング)で除去され、かかる除去材料Rが設けられていた領域に空隙V1が形成される。
 そして、実施形態では、図14Qに示す空隙V1が形成された状態で、所定の温度でのアニール処理が行われる。
 ここで、図14Qに示す状態では、有機半導体材料で構成される光電変換層24および光電変換層34がいずれも形成されていないことから、光電変換層24および光電変換層34へのダメージを気にすることなく所望の温度でアニール処理することができる。したがって、実施形態によれば、画素アレイ部10内に良好な特性を有する素子を形成することができる。
 次に、図14Rに示すように、空隙V1から上方に開口する注入口Hを介して、空隙V1を満たすように光電変換層34の液体状の原料が注入される。そして、空隙V1内に注入された液体状の原料を所定の温度で乾燥させることにより、空隙V1内に光電変換層34が形成される。
 ここで、空隙V1は、電荷蓄積層33と第2電極35との間に形成されることから、実施形態では、電荷蓄積層33と第2電極35との間に光電変換層34を形成することができる。
 次に、図14Sに示すように、電荷蓄積層23の表面と絶縁層40の表面と光電変換層34の表面とが略面一になるように、絶縁層40および光電変換層34が従来公知の方法で除去される。そして、図14Tに示すように、電荷蓄積層23、絶縁層40および光電変換層34の表面を覆うように、光電変換層24が従来公知の方法で形成される。
 たとえば、電荷蓄積層23、絶縁層40および光電変換層34の表面に光電変換層24の液体状の原料が塗布され、かかる液体状の原料を所定の温度で乾燥させることにより、光電変換層24が形成される。なお、光電変換層24の形成プロセスは、上述の方法に限られず、気相成長法などの他の手法であってもよい。
 最後に、図14Uに示すように、光電変換層24の表面を覆うように第2電極25が従来公知の方法で形成されて、実施形態に係る画素アレイ部10の製造工程が終了する。
<変形例1の製造工程>
 図15A~図15Eは、本開示の実施形態の変形例1に係る画素アレイ部10の一製造工程を模式的に示す断面図である。なお、変形例1における途中までの工程は、図14A~図14Qに示した工程と同様であることから、説明は省略する。
 図14Qに示した工程につづいて、空隙V1が形成された状態で、所定の温度でのアニール処理が行われる。そして、図15Aに示すように、空隙V1から上方に開口する注入口Hを介して、空隙V1が満たされないように光電変換層34の液体状の原料が注入される。
 さらに、空隙V1内に注入された液体状の原料を所定の温度で乾燥させることにより、空隙V1内に光電変換層34が形成される。なお、空隙V1が満たされないように光電変換層34の液体状の原料が注入されることから、空隙V1の一部は空隙V1aとして残る。
 次に、図15Bに示すように、空隙V1aを埋めるとともに、絶縁層40の表面を覆うように絶縁層40が形成される。
 次に、図15Cに示すように、電荷蓄積層23の表面と絶縁層40の表面とが略面一になるように、絶縁層40が従来公知の方法で除去される。そして、図15Dに示すように、電荷蓄積層23および絶縁層40の表面を覆うように、光電変換層24が従来公知の方法で形成される。
 最後に、図15Eに示すように、光電変換層24の表面を覆うように第2電極25が従来公知の方法で形成されて、実施形態の変形例1に係る画素アレイ部10の製造工程が終了する。
<変形例2の製造工程>
 図16A~図16Eは、本開示の実施形態の変形例2に係る画素アレイ部10の一製造工程を模式的に示す断面図である。なお、変形例2における途中までの工程は、図14A~図14Qに示した工程と同様であることから、説明は省略する。
 図14Qに示した工程につづいて、空隙V1が形成された状態で、所定の温度でのアニール処理が行われる。そして、図16Aに示すように、空隙V1から上方に開口する注入口Hを介して、第2電極35の底面と液面が略面一になるように光電変換層34の液体状の原料が注入される。
 さらに、空隙V1内に注入された液体状の原料を所定の温度で乾燥させることにより、空隙V1内に光電変換層34が形成される。なお、第2電極35の底面と液面が略面一になるように光電変換層34の液体状の原料が注入されることから、空隙V1の一部は空隙V1bとして残る。
 次に、図16Bに示すように、空隙V1bを埋めるとともに、絶縁層40の表面を覆うように絶縁層40が形成される。
 次に、図16Cに示すように、電荷蓄積層23の表面と絶縁層40の表面とが略面一になるように、絶縁層40が除去される。そして、図16Dに示すように、電荷蓄積層23および絶縁層40の表面を覆うように、光電変換層24が形成される。
 最後に、図16Eに示すように、光電変換層24の表面を覆うように第2電極25が形成されて、実施形態の変形例2に係る画素アレイ部10の製造工程が終了する。
<変形例3の製造工程>
 図17A~図17Iは、本開示の実施形態の変形例3に係る画素アレイ部10の一製造工程を模式的に示す断面図である。なお、変形例3における途中までの工程は、図14A~図14Pに示した工程と同様であることから、説明は省略する。
 図14Pに示した工程につづいて、図17Aに示すように、電荷蓄積層23の表面と絶縁層40の表面と除去材料Rの表面とが略面一になるように、絶縁層40および除去材料Rが除去される。さらに、電荷蓄積層23と除去材料Rとの間に設けられる絶縁層40の表面に、絶縁層40が形成される。
 次に、図17Bに示すように、電荷蓄積層23の表面および除去材料Rの表面を覆い、絶縁層40と表面同士が略面一になるように除去材料Rが形成される。そして、図17Cに示すように、除去材料Rおよび絶縁層40の表面を覆うように第2電極25が形成される。
 次に、図17Dに示すように、第2電極25における所定の領域が従来公知の方法でエッチング処理され、エッチング領域E6が形成される。なお、かかるエッチング領域E6は、電荷蓄積層23の表面に形成される除去材料Rと、電荷蓄積層33の表面に形成される除去材料Rとをそれぞれ露出させるように設けられる。
 次に、図17Eに示すように、除去材料Rが所定の処理(たとえば、ケミカルエッチング)で除去され、かかる除去材料Rが設けられていた領域に空隙V2、V3が形成される。なお、空隙V2は、電荷蓄積層33と第2電極35との間に形成される空隙であり、空隙V3は、電荷蓄積層23と第2電極25との間に形成される空隙である。
 そして、変形例3では、図17Eに示す空隙V2、V3が形成された状態で、所定の温度でのアニール処理が行われる。
 次に、図17Fに示すように、マスクM1が空隙V3の開口部を塞ぐように形成される。マスクM1は、たとえばメタルマスクであり、従来公知の方法で形成される。
 次に、図17Gに示すように、空隙V2から上方に開口する注入口Hを介して、空隙V2を満たすように光電変換層34の液体状の原料が注入される。そして、空隙V2内に注入された液体状の原料を所定の温度で乾燥させることにより、空隙V2内に光電変換層34が形成される。そして、図17Hに示すように、マスクM1が従来公知の方法で除去される。
 次に、図17Iに示すように、空隙V3から上方に開口する注入口Hを介して、空隙V3を満たすように光電変換層24の液体状の原料が注入される。最後に、空隙V3内に注入された液体状の原料を所定の温度で乾燥させることにより、空隙V3内に光電変換層24が形成されて、実施形態の変形例3に係る画素アレイ部10の製造工程が終了する。
 なお、上述の例では、図17Eに示した状態でアニール処理が行われた場合について示したが、かかるアニール処理は図17Eに示した状態で行われる場合に限られず、図17Fに示した状態で行われてもよい。
<変形例3の別の例の製造工程>
 図18A~図18Fは、本開示の実施形態の変形例3の別の例に係る画素アレイ部10の一製造工程を模式的に示す断面図である。なお、かかる別の例における途中までの工程は、図14A~図14Pに示した工程と同様であることから、説明は省略する。
 図14Pに示した工程につづいて、図18Aに示すように、電荷蓄積層23の表面と絶縁層40の表面と除去材料Rの表面とが略面一になるように、絶縁層40および除去材料Rが除去される。さらに、電荷蓄積層23の表面と絶縁層40の表面と除去材料Rの表面とを覆うように除去材料Rが形成される。
 次に、図18Bに示すように、除去材料Rの表面を覆うように第2電極25が形成される。そして、図18Cに示すように、第2電極25における所定の領域がエッチング処理され、エッチング領域E7が形成される。なお、かかるエッチング領域E7は、除去材料Rを露出させるように設けられる。
 次に、図18Dに示すように、除去材料Rが所定の処理(たとえば、ケミカルエッチング)で除去され、かかる除去材料Rが設けられていた領域に空隙V4が形成される。そして、変形例3では、図18Dに示す空隙V4が形成された状態で、所定の温度でのアニール処理が行われる。
 次に、図18Eに示すように、空隙V4から上方に開口する注入口Hを介して、電荷蓄積層23の上面と液面が略面一になるように光電変換層34の液体状の原料が注入される。そして、空隙V4内に注入された液体状の原料を所定の温度で乾燥させることにより、空隙V4内に光電変換層34が形成される。
 なお、電荷蓄積層23の上面と液面が略面一になるように光電変換層34の液体状の原料が注入されることから、空隙V4の一部は空隙V4aとして残る。なお、電荷蓄積層23の上面と光電変換層34の上面とは略面一でなくともよい。
 次に、図18Fに示すように、空隙V4aから上方に開口する注入口Hを介して、空隙V4aを満たすように光電変換層24の液体状の原料が注入される。最後に、空隙V4a内に注入された液体状の原料を所定の温度で乾燥させることにより、空隙V4a内に光電変換層24が形成されて、変形例3の別の例に係る画素アレイ部10の製造工程が終了する。
<変形例4の製造工程>
 図19A~図19Lは、本開示の実施形態の変形例4に係る画素アレイ部10の一製造工程を模式的に示す断面図である。なお、変形例4における途中までの工程は、図14A~図14Pおよび図17A~図17Dに示した工程と同様であることから、説明は省略する。
 図17Dに示した工程につづいて、図19Aに示すように、エッチング領域E6を埋めるとともに、第2電極35の表面を覆うように絶縁層40が形成される。そして、図19Bに示すように、絶縁層40の表面を覆うように電荷蓄積用電極72が形成される。
 次に、図19Cに示すように、電荷蓄積用電極72における所定の領域が従来公知の方法でエッチング処理され、エッチング領域E8が形成される。そして、図19Dに示すように、エッチング領域E8を埋めるとともに、電荷蓄積用電極72の表面を覆うように絶縁層40が形成される。
 次に、図19Eに示すように、絶縁層40の表面を覆うように電荷蓄積層73が形成され、かかる電荷蓄積層73の表面を覆うように絶縁層40が形成される。なお、図19Eまでの各工程では、光電変換部70の第1電極71(図11参照)も並行して形成されているが、かかる第1電極71の形成処理については図示および説明を省略する。
 次に、図19Fに示すように、絶縁層40および電荷蓄積層73における所定の領域が従来公知の方法でエッチング処理され、エッチング領域E9が形成される。なお、かかるエッチング領域E9は、電荷蓄積層23の表面に形成される除去材料Rと、電荷蓄積層33の表面に形成される除去材料Rとをそれぞれ露出させるように設けられる。
 次に、図19Gに示すように、除去材料Rが所定の処理(たとえば、ケミカルエッチング)で除去され、かかる除去材料Rが設けられていた領域に空隙V5、V6が形成される。なお、空隙V5は、電荷蓄積層33と第2電極35との間に形成される空隙であり、空隙V6は、電荷蓄積層23と第2電極25との間に形成される空隙である。
 そして、変形例4では、図19Gに示す空隙V5、V6が形成された状態で、所定の温度でのアニール処理が行われる。
 次に、図19Hに示すように、マスクM2が空隙V6の開口部を塞ぐように形成される。マスクM2は、たとえばメタルマスクであり、従来公知の方法で形成される。そして、空隙V5から上方に開口する注入口Hを介して、空隙V5を満たすように光電変換層34の液体状の原料が注入される。
 さらに、空隙V5内に注入された液体状の原料を所定の温度で乾燥させることにより、空隙V5内に光電変換層34が形成される。
 次に、図19Iに示すように、マスクM1が従来公知の方法で除去される。そして、空隙V6から上方に開口する注入口Hを介して、空隙V6を満たすように光電変換層24の液体状の原料が注入される。
 さらに、空隙V6内に注入された液体状の原料を所定の温度で乾燥させることにより、空隙V6内に光電変換層24が形成される。
 次に、図19Jに示すように、電荷蓄積層73の表面と光電変換層24の表面と光電変換層34の表面とが略面一になるように、絶縁層40、光電変換層24および光電変換層34が除去される。
 次に、図19Kに示すように、電荷蓄積層73、光電変換層24および光電変換層34の表面を覆うように、光電変換層74が従来公知の方法で形成される。
 たとえば、電荷蓄積層73、光電変換層24および光電変換層34の表面に光電変換層74の液体状の原料が塗布され、かかる液体状の原料を所定の温度で乾燥させることにより、光電変換層74が形成される。なお、光電変換層74の形成プロセスは、上述の方法に限られず、気相成長法などの他の手法であってもよい。
 最後に、図19Lに示すように、光電変換層74の表面を覆うように第2電極75が従来公知の方法で形成されて、実施形態に係る画素アレイ部10の製造工程が終了する。
 図20は、本開示の実施形態に係る注入口Hの配置の一例を模式的に示す平面図である。図20に示すように、上述の製造工程において、光電変換層34などの液体状の原料を注入する注入口Hは、各単位画素11ごとにそれぞれ設けられるとよい。
 図21は、本開示の実施形態に係る注入口Hの配置の一例を模式的に示す平面図である。図21に示すように、光電変換層34などの液体状の原料を注入する注入口Hは、複数(図21の例では4個)の単位画素11ごとにそれぞれ設けられてもよい。
 図22は、本開示の実施形態に係る注入口Hの配置の一例を模式的に示す平面図である。図22に示すように、光電変換層34などの液体状の原料を注入する注入口Hは、行列上に配置される複数の単位画素11で構成される画素群の外側に、かかる画素群を囲むように設けられてもよい。
<製造工程の処理手順>
 つづいて、図23を参照しながら、実施形態に係る画素アレイ部10を製造工程の処理手順について説明する。図23は、実施形態に係る製造工程の処理手順を示すフローチャートである。
 最初に、フォトダイオード60や各種画素トランジスタ、各種配線、フローティングディフュージョン51~53などがすでに形成された半導体層50の表面に、第1電極31を形成する(ステップS101)。かかる第1電極31は、フローティングディフュージョン52に電気的に接続されるとともに、絶縁層40で周囲が覆われる。
 次に、第1電極31の上方に除去材料Rを形成する(ステップS102)。たとえば、第1電極31の表面に接するように形成された電荷蓄積層33の表面に、除去材料Rを形成する。なお、第1電極31の表面に直接除去材料Rが形成されてもよい。
 次に、除去材料Rの表面に第2電極35を形成する(ステップS103)。なお、かかる第2電極35を形成する工程は、除去材料Rの一部を覆わないように行われるとよい。換言すると、平面視において一部が第2電極35を除けるように除去材料Rが設けられるとよい。
 次に、除去材料Rを所定の処理(たとえば、ケミカルエッチング)で除去する(ステップS104)。これにより、第2電極35の底面側に空隙V1が形成される。
 次に、かかる空隙V1が形成された状態で、所定の温度でアニールする(ステップS105)。なお、かかるアニールする工程は、後のステップS106で形成する光電変換層34の耐熱温度より高い所望の温度でアニールするとよい。
 これにより、画素アレイ部10内に良好な特性を有する素子を形成することができるとともに、光電変換層34にダメージが生じることを抑制することができる。
 最後に、除去材料Rが除去された領域(空隙V1)に光電変換層34を形成し(ステップS106)、処理を完了する。なお、かかる光電変換層34を形成する工程は、第2電極35を除けるように形成される注入口Hから、空隙V1に光電変換層34の液体状の原料を注入して行われるとよい。
 これにより、ある程度の半導体プロセスが終了した後に光電変換層34を形成することができる。
[効果]
 実施形態に係る固体撮像装置1は、第1電極31と、第1電極31に電気的に接続される光電変換層34と、光電変換層34の光入射側の面に設けられる第2電極35と、を有する光電変換部30を備える。また、光電変換層34は、平面視において第2電極35からはみ出すはみ出し領域34aを有する。
 これにより、良好な光電変換層34が形成された固体撮像装置1を実現することができる。
 また、実施形態に係る固体撮像装置1において、光電変換部30は、光電変換層34における光入射側とは反対側の面に設けられる電荷蓄積層33と、絶縁層40を介して電荷蓄積層33に対向配置される電荷蓄積用電極32と、をさらに有する。
 これにより、リセット動作時のリセットトランジスタ62Rによるリセットノイズを低減することができることから、高品質な画像を取得することができる。
 また、実施形態に係る固体撮像装置1において、光電変換部30は、複数設けられる。また、複数の光電変換部30は、1つのフローティングディフュージョン52を共有する。
 これにより、すべての光電変換部30に個別のフローティングディフュージョン52を設ける必要がなくなることから、画素アレイ部10内の回路構成を簡素化することができる。
 また、実施形態に係る固体撮像装置1において、光電変換層34のはみ出し領域34aは、光電変換層34の第2電極35に接する部位と光入射側の面が略面一である。
 これにより、ある程度の半導体プロセスが終了した後に光電変換層34を形成することができる。
 また、実施形態に係る固体撮像装置1において、光電変換層34のはみ出し領域34aは、光電変換層34の第2電極35に接する部位より光入射側の面が突出している。
 これにより、ある程度の半導体プロセスが終了した後に光電変換層34を形成することができる。
 また、実施形態に係る固体撮像装置1において、光電変換部30の光電変換層34は、有機半導体材料で構成される。
 これにより、光電変換部30で光Lが減衰することを抑制することができることから、高品質な画像を取得することができる。
 また、実施形態に係る固体撮像装置1は、光電変換部30の光入射側に設けられ、光電変換部30とは異なる波長の光を光電変換する別の光電変換部20をさらに備える。
 これにより、カラーフィルタによって入射される光Lが減衰することを抑制することができることから、高品質な画像を取得することができる。
 また、実施形態に係る固体撮像装置1において、別の光電変換部20の光電変換層24は、有機半導体材料で構成される。
 これにより、光電変換部20で光Lが減衰することを抑制することができることから、高品質な画像を取得することができる。
 また、実施形態に係る固体撮像装置1の製造方法は、第1電極31を形成する工程と、除去材料Rを形成する工程と、第2電極35を形成する工程と、除去材料Eを除去する工程と、光電変換層34を形成する工程と、を含む。除去材料Rを形成する工程は、第1電極31の上方に除去材料Rを形成する。第2電極35を形成する工程は、除去材料Rの表面に第2電極35を形成する。光電変換層34を形成する工程は、除去材料Rが除去された領域に光電変換層34を形成する。
 これにより、良好な光電変換層34が形成された固体撮像装置1を実現することができる。
 また、実施形態に係る固体撮像装置1の製造方法は、光電変換層34を形成する工程の前に、所定の温度でアニールする工程を含む。
 これにより、画素アレイ部10内に良好な特性を有する素子を形成することができる。
 また、実施形態に係る固体撮像装置1の製造方法において、アニールする工程は、光電変換層34の耐熱温度より高い温度でアニールする。
 これにより、画素アレイ部10内に良好な特性を有する素子を形成することができるとともに、光電変換層34にダメージが生じることを抑制することができる。
 また、実施形態に係る固体撮像装置1の製造方法において、光電変換層34を形成する工程は、第2電極35を除けるように形成される注入口Hから除去材料Rが除去された領域に液体状の原料を注入して行われる。
 これにより、ある程度の半導体プロセスが終了した後に光電変換層34を形成することができる。
[電子機器]
 なお、本開示は、固体撮像装置への適用に限られるものではない。すなわち、本開示は、固体撮像装置のほかにカメラモジュールや撮像装置、撮像機能を有する携帯端末装置、または画像読取部に固体撮像装置を用いる複写機など、固体撮像装置を有する電子機器全般に対して適用可能である。
 かかる撮像装置としては、たとえば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどが挙げられる。また、かかる撮像機能を有する携帯端末装置としては、たとえば、スマートフォンやタブレット型端末などが挙げられる。
 図24は、本開示に係る技術を適用した電子機器100としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。図24の電子機器100は、たとえば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置や、スマートフォンやタブレット型端末などの携帯端末装置などの電子機器である。
 図24において、電子機器100は、レンズ群101と、固体撮像装置102と、DSP回路103と、フレームメモリ104と、表示部105と、記録部106と、操作部107と、電源部108とから構成される。
 また、電子機器100において、DSP回路103、フレームメモリ104、表示部105、記録部106、操作部107、および電源部108は、バスライン109を介して相互に接続されている。
 レンズ群101は、被写体からの入射光(像光)を取り込んで固体撮像装置102の撮像面上に結像する。固体撮像装置102は、上述した実施形態に係る固体撮像装置1に対応し、レンズ群101によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
 DSP回路103は、固体撮像装置102から供給される信号を処理するカメラ信号処理回路である。フレームメモリ104は、DSP回路103により処理された画像データを、フレーム単位で一時的に保持する。
 表示部105は、たとえば、液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネルなどのパネル型表示装置からなり、固体撮像装置102で撮像された動画または静止画を表示する。記録部106は、固体撮像装置102で撮像された動画または静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスクなどの記録媒体に記録する。
 操作部107は、ユーザによる操作にしたがい、電子機器100が有する各種の機能についての操作指令を発する。電源部108は、DSP回路103、フレームメモリ104、表示部105、記録部106、および操作部107の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
 このように構成されている電子機器100では、固体撮像装置102として、上述した各実施形態の固体撮像装置1を適用することにより、混色の発生を抑制することができる。
[移動体への応用例]
 本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
 図25は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
 車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図25に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(Interface)12053が図示されている。
 駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
 ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
 車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
 撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
 車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
 マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
 また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
 また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
 音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図25の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
 図26は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
 図26では、撮像部12031として、撮像部12101、12102、12103、12104、12105を有する。
 撮像部12101、12102、12103、12104、12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102、12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
 なお、図26には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
 撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
 撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
 以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部12031に適用され得る。具体的には、図1の固体撮像装置1は、撮像部12031に適用することができる。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、かかる撮像部12031から高品質な画像を取得することができる。
[内視鏡手術システムへの応用例]
 本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
 図27は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
 図27では、術者(医師)11131が、内視鏡手術システム11000を用いて、患者ベッド11133上の患者11132に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム11000は、内視鏡11100と、気腹チューブ11111やエネルギー処置具11112等の、その他の術具11110と、内視鏡11100を支持する支持アーム装置11120と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート11200と、から構成される。
 内視鏡11100は、先端から所定の長さの領域が患者11132の体腔内に挿入される鏡筒11101と、鏡筒11101の基端に接続されるカメラヘッド11102と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒11101を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡11100を図示しているが、内視鏡11100は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
 鏡筒11101の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡11100には光源装置11203が接続されており、当該光源装置11203によって生成された光が、鏡筒11101の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者11132の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡11100は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
 カメラヘッド11102の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光(観察光)は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、RAWデータとしてカメラコントロールユニット(CCU:Camera Control Unit)11201に送信される。
 CCU11201は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等によって構成され、内視鏡11100及び表示装置11202の動作を統括的に制御する。さらに、CCU11201は、カメラヘッド11102から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理(デモザイク処理)等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
 表示装置11202は、CCU11201からの制御により、当該CCU11201によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
 光源装置11203は、例えばLED(light emitting diode)等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡11100に供給する。
 入力装置11204は、内視鏡手術システム11000に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置11204を介して、内視鏡手術システム11000に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡11100による撮像条件(照射光の種類、倍率及び焦点距離等)を変更する旨の指示等を入力する。
 処置具制御装置11205は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具11112の駆動を制御する。気腹装置11206は、内視鏡11100による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者11132の体腔を膨らめるために、気腹チューブ11111を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ11207は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ11208は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
 なお、内視鏡11100に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置11203は、例えばLED、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。RGBレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色(各波長)の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置11203において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、RGBレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御することにより、RGBそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
 また、光源装置11203は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
 また、光源装置11203は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光(すなわち、白色光)に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察(Narrow Band Imaging)が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること(自家蛍光観察)、又はインドシアニングリーン(ICG)等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置11203は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び/又は励起光を供給可能に構成され得る。
 図28は、図27に示すカメラヘッド11102及びCCU11201の機能構成の一例を示すブロック図である。
 カメラヘッド11102は、レンズユニット11401と、撮像部11402と、駆動部11403と、通信部11404と、カメラヘッド制御部11405と、を有する。CCU11201は、通信部11411と、画像処理部11412と、制御部11413と、を有する。カメラヘッド11102とCCU11201とは、伝送ケーブル11400によって互いに通信可能に接続されている。
 レンズユニット11401は、鏡筒11101との接続部に設けられる光学系である。鏡筒11101の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド11102まで導光され、当該レンズユニット11401に入射する。レンズユニット11401は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
 撮像部11402を構成する撮像素子は、1つ(いわゆる単板式)であってもよいし、複数(いわゆる多板式)であってもよい。撮像部11402が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってRGBそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部11402は、3D(dimensional)表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための1対の撮像素子を有するように構成されてもよい。3D表示が行われることにより、術者11131は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部11402が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット11401も複数系統設けられ得る。
 また、撮像部11402は、必ずしもカメラヘッド11102に設けられなくてもよい。例えば、撮像部11402は、鏡筒11101の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
 駆動部11403は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部11405からの制御により、レンズユニット11401のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部11402による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
 通信部11404は、CCU11201との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11404は、撮像部11402から得た画像信号をRAWデータとして伝送ケーブル11400を介してCCU11201に送信する。
 また、通信部11404は、CCU11201から、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部11405に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに/又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
 なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてCCU11201の制御部11413によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるAE(Auto Exposure)機能、AF(Auto Focus)機能及びAWB(Auto White Balance)機能が内視鏡11100に搭載されていることになる。
 カメラヘッド制御部11405は、通信部11404を介して受信したCCU11201からの制御信号に基づいて、カメラヘッド11102の駆動を制御する。
 通信部11411は、カメラヘッド11102との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11411は、カメラヘッド11102から、伝送ケーブル11400を介して送信される画像信号を受信する。
 また、通信部11411は、カメラヘッド11102に対して、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
 画像処理部11412は、カメラヘッド11102から送信されたRAWデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
 制御部11413は、内視鏡11100による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部11413は、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を生成する。
 また、制御部11413は、画像処理部11412によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置11202に表示させる。この際、制御部11413は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部11413は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具11112の使用時のミスト等を認識することができる。制御部11413は、表示装置11202に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者11131に提示されることにより、術者11131の負担を軽減することや、術者11131が確実に手術を進めることが可能になる。
 カメラヘッド11102及びCCU11201を接続する伝送ケーブル11400は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
 ここで、図示する例では、伝送ケーブル11400を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド11102とCCU11201との間の通信は無線で行われてもよい。
 以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、カメラヘッド11102の撮像部11402に適用され得る。具体的には、図1の固体撮像装置1は、撮像部11402に適用することができる。撮像部11402に本開示に係る技術を適用することにより、かかる撮像部11402から高品質な術部画像を得ることができるため、術者が術部を確実に確認することが可能になる。
 なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
 以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
 また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
 なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
 第1電極と、前記第1電極に電気的に接続される光電変換層と、前記光電変換層の光入射側の面に設けられる第2電極と、を有する光電変換部
 を備え、
 前記光電変換層は、平面視において前記第2電極からはみ出すはみ出し領域を有する
 固体撮像装置。
(2)
 前記光電変換部は、前記光電変換層における光入射側とは反対側の面に設けられる電荷蓄積層と、絶縁層を介して前記電荷蓄積層に対向配置される電荷蓄積用電極と、をさらに有する
 前記(1)に記載の固体撮像装置。
(3)
 前記光電変換部は、複数設けられ、
 複数の前記光電変換部は、1つのフローティングディフュージョンを共有する
 前記(2)に記載の固体撮像装置。
(4)
 前記光電変換層の前記はみ出し領域は、前記光電変換層の前記第2電極に接する部位と光入射側の面が略面一である
 前記(1)~(3)のいずれか一つに記載の固体撮像装置。
(5)
 前記光電変換層の前記はみ出し領域は、前記光電変換層の前記第2電極に接する部位より光入射側の面が突出している
 前記(1)~(3)のいずれか一つに記載の固体撮像装置。
(6)
 前記光電変換部の前記光電変換層は、有機半導体材料で構成される
 前記(1)~(5)のいずれか一つに記載の固体撮像装置。
(7)
 前記光電変換部の光入射側に設けられ、前記光電変換部とは異なる波長の光を光電変換する別の光電変換部をさらに備える
 前記(1)~(6)のいずれか一つに記載の固体撮像装置。
(8)
 前記別の光電変換部の前記光電変換層は、有機半導体材料で構成される
 前記(7)に記載の固体撮像装置。
(9)
 第1電極を形成する工程と、
 前記第1電極の上方に除去材料を形成する工程と、
 前記除去材料の表面に第2電極を形成する工程と、
 前記除去材料を除去する工程と、
 前記除去材料が除去された領域に光電変換層を形成する工程と、
 を含む
 固体撮像装置の製造方法。
(10)
 前記光電変換層を形成する工程の前に、所定の温度でアニールする工程を含む
 前記(9)に記載の固体撮像装置の製造方法。
(11)
 前記アニールする工程は、前記光電変換層の耐熱温度より高い温度でアニールする
 前記(10)に記載の固体撮像装置の製造方法。
(12)
 前記光電変換層を形成する工程は、前記第2電極を除けるように形成される注入口から前記除去材料が除去された領域に液体状の原料を注入して行われる
 前記(9)~(11)のいずれか一つに記載の固体撮像装置の製造方法。
(13)
 第1電極と、前記第1電極に電気的に接続される光電変換層と、前記光電変換層の光入射側の面に設けられる第2電極と、を有する光電変換部
 を備え、
 前記光電変換層は、平面視において前記第2電極からはみ出すはみ出し領域を有する固体撮像装置を備える
 電子機器。
(14)
 前記光電変換部は、前記光電変換層における光入射側とは反対側の面に設けられる電荷蓄積層と、絶縁層を介して前記電荷蓄積層に対向配置される電荷蓄積用電極と、をさらに有する
 前記(13)に記載の電子機器。
(15)
 前記光電変換部は、複数設けられ、
 複数の前記光電変換部は、1つのフローティングディフュージョンを共有する
 前記(14)に記載の電子機器。
(16)
 前記光電変換層の前記はみ出し領域は、前記光電変換層の前記第2電極に接する部位と光入射側の面が略面一である
 前記(13)~(15)のいずれか一つに記載の電子機器。
(17)
 前記光電変換層の前記はみ出し領域は、前記光電変換層の前記第2電極に接する部位より光入射側の面が突出している
 前記(13)~(15)のいずれか一つに記載の電子機器。
(18)
 前記光電変換部の前記光電変換層は、有機半導体材料で構成される
 前記(13)~(17)のいずれか一つに記載の電子機器。
(19)
 前記光電変換部の光入射側に設けられ、前記光電変換部とは異なる波長の光を光電変換する別の光電変換部をさらに備える
 前記(13)~(18)のいずれか一つに記載の電子機器。
(20)
 前記別の光電変換部の前記光電変換層は、有機半導体材料で構成される
 前記(19)に記載の電子機器。
1  固体撮像装置
10 画素アレイ部
11 単位画素
20、30 光電変換部
21、31 第1電極
22、32 電荷蓄積用電極
23、33 電荷蓄積層
24、34 光電変換層
24a、34a はみ出し領域
25、35 第2電極
40 絶縁層
50 半導体層
51、52 フローティングディフュージョン
100 電子機器
R  除去材料

Claims (13)

  1.  第1電極と、前記第1電極に電気的に接続される光電変換層と、前記光電変換層の光入射側の面に設けられる第2電極と、を有する光電変換部
     を備え、
     前記光電変換層は、平面視において前記第2電極からはみ出すはみ出し領域を有する
     固体撮像装置。
  2.  前記光電変換部は、前記光電変換層における光入射側とは反対側の面に設けられる電荷蓄積層と、絶縁層を介して前記電荷蓄積層に対向配置される電荷蓄積用電極と、をさらに有する
     請求項1に記載の固体撮像装置。
  3.  前記光電変換部は、複数設けられ、
     複数の前記光電変換部は、1つのフローティングディフュージョンを共有する
     請求項2に記載の固体撮像装置。
  4.  前記光電変換層の前記はみ出し領域は、前記光電変換層の前記第2電極に接する部位と光入射側の面が略面一である
     請求項1に記載の固体撮像装置。
  5.  前記光電変換層の前記はみ出し領域は、前記光電変換層の前記第2電極に接する部位より光入射側の面が突出している
     請求項1に記載の固体撮像装置。
  6.  前記光電変換部の前記光電変換層は、有機半導体材料で構成される
     請求項1に記載の固体撮像装置。
  7.  前記光電変換部の光入射側に設けられ、前記光電変換部とは異なる波長の光を光電変換する別の光電変換部をさらに備える
     請求項1に記載の固体撮像装置。
  8.  前記別の光電変換部の前記光電変換層は、有機半導体材料で構成される
     請求項7に記載の固体撮像装置。
  9.  第1電極を形成する工程と、
     前記第1電極の上方に除去材料を形成する工程と、
     前記除去材料の表面に第2電極を形成する工程と、
     前記除去材料を除去する工程と、
     前記除去材料が除去された領域に光電変換層を形成する工程と、
     を含む
     固体撮像装置の製造方法。
  10.  前記光電変換層を形成する工程の前に、所定の温度でアニールする工程を含む
     請求項9に記載の固体撮像装置の製造方法。
  11.  前記アニールする工程は、前記光電変換層の耐熱温度より高い温度でアニールする
     請求項10に記載の固体撮像装置の製造方法。
  12.  前記光電変換層を形成する工程は、前記第2電極を除けるように形成される注入口から前記除去材料が除去された領域に液体状の原料を注入して行われる
     請求項9に記載の固体撮像装置の製造方法。
  13.  第1電極と、前記第1電極に電気的に接続される光電変換層と、前記光電変換層の光入射側の面に設けられる第2電極と、を有する光電変換部
     を備え、
     前記光電変換層は、平面視において前記第2電極からはみ出すはみ出し領域を有する固体撮像装置を備える
     電子機器。
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