WO2025220119A1 - 光検出装置および電子機器 - Google Patents

光検出装置および電子機器

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WO2025220119A1
WO2025220119A1 PCT/JP2024/015144 JP2024015144W WO2025220119A1 WO 2025220119 A1 WO2025220119 A1 WO 2025220119A1 JP 2024015144 W JP2024015144 W JP 2024015144W WO 2025220119 A1 WO2025220119 A1 WO 2025220119A1
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charge transport
electrode
transport layer
photodetector
photoelectric conversion
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政晴 中西
遼太郎 関根
拓郎 村瀬
寛 加藤
雄介 守屋
修 榎
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Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/40—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a p-i-n structure, e.g. having a perovskite absorber between p-type and n-type charge transport layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/60—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation in which radiation controls flow of current through the devices, e.g. photoresistors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors

Definitions

  • This disclosure relates to a photodetector and an electronic device equipped with the same.
  • Patent Document 1 discloses a solid-state imaging element in which an electrode different from the lower electrodes is provided between the lower electrodes provided in adjacent first and second pixels.
  • An optical detection device includes a photoelectric conversion layer, a first electrode disposed on the side opposite the light incident side of the photoelectric conversion layer, a second electrode disposed on the side opposite the light incident side of the photoelectric conversion layer and spaced apart from the first electrode, a first charge transport layer disposed above the first electrode and having a first surface on the light incident side, and a second charge transport layer disposed above the second electrode and having a second surface closer to the light incident side than the first surface.
  • An electronic device is equipped with the photodetector according to the above-described embodiment of the present disclosure.
  • a first electrode and a second electrode are disposed at a distance from each other on the side opposite the light incident side of the photoelectric conversion layer, and a first charge transport layer and a second charge transport layer are provided above the first electrode and the second electrode, respectively.
  • the first surface When the light incident side surface of the first charge transport layer is referred to as the first surface and the light incident side surface of the second charge transport layer is referred to as the second surface, the second surface is formed closer to the light incident side than the first surface. This increases the amount of light incident on the photoelectric conversion layer compared to a photodetector in which the first electrode, first charge transport layer, photoelectric conversion layer, second charge transport layer, and second electrode are stacked in this order in the light incident surface direction.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a photodetector according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the photodetector shown in FIG.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the unit pixel shown in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view schematically illustrating an example of the layout of the charge transport layer and the hole transport layer in the unit pixel P of the photodetector shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of a photodetector according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6A is a schematic cross-sectional view for explaining a method for manufacturing the photodetector shown in FIG. FIG.
  • FIG. 6B is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 6A.
  • FIG. 6C is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 6B.
  • FIG. 6D is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 6C.
  • FIG. 6E is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 6D.
  • FIG. 6F is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 6E.
  • FIG. 6G is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 6F.
  • FIG. 6H is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 6G.
  • FIG. 6I is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 6H.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a photodetector according to the first modification of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a schematic plan view showing an example of the layout of the charge transport layer and the hole transport layer in the unit pixel P of the photodetector shown in FIG.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a photodetector according to Modification 2 of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing an example of the layout of the charge transport layer and the hole transport layer in the unit pixel P of the photodetector shown in FIG. FIG.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a photodetector according to Modification 3 of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing an example of the layout of the charge transport layer and the hole transport layer in the unit pixel P of the photodetector shown in FIG.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a photodetector according to Modification 4 of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a schematic plan view showing an example of the layout of the charge transport layer and the hole transport layer in the unit pixel P of the photodetector shown in FIG. FIG.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of a photodetector according to the fourth modification of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of a photodetector according to the fourth modification of the present disclosure.
  • FIG. 17A is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of a photodetector according to the fourth modification of the present disclosure.
  • FIG. 17B is a cross-sectional schematic diagram illustrating another example of the configuration of the photodetector according to the fourth modification of the present disclosure.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a photodetector according to Modification 5 of the present disclosure.
  • FIG. 19 is a plan view schematically illustrating an example of the layout of the charge transport layer and the hole transport layer in the unit pixel P of the photodetector shown in FIG.
  • FIG. 20 is a schematic plan view showing an example of the layout of each unit pixel in the photodetector shown in FIG.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a photodetector according to Modification 6 of the present disclosure.
  • FIG. 22 is a plan view schematically illustrating an example of the layout of the charge transport layer and the hole transport layer in the unit pixel P of the photodetector shown in FIG.
  • FIG. 23 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of a photodetector according to the sixth modification of the present disclosure.
  • FIG. 24 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a photodetector according to Modification 7 of the present disclosure.
  • FIG. 25 is a plan view schematically illustrating an example of the layout of the charge transport layer and the hole transport layer in the unit pixel P of the photodetector shown in FIG.
  • FIG. 26 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a photodetector according to Modification 8 of the present disclosure.
  • FIG. 27A is a schematic cross-sectional view for explaining a method of manufacturing the photodetector shown in FIG. 26.
  • FIG. 27B is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 27A.
  • FIG. 27C is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 27B.
  • FIG. 27D is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 27C.
  • FIG. 27E is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 27D.
  • FIG. 27F is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 27E.
  • FIG. 27G is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 27F.
  • FIG. 28 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of a photodetector according to Modification 8 of the present disclosure.
  • FIG. 29 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of a photodetector according to Modification 8 of the present disclosure.
  • FIG. 30 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a photodetector according to Modification 9 of the present disclosure.
  • FIG. 31 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a photodetector according to a tenth modification of the present disclosure.
  • FIG. 32 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of a photodetector according to the tenth modification of the present disclosure.
  • FIG. 33 is a block diagram showing an example of the configuration of an electronic device using the photodetector shown in FIG.
  • FIG. 34A is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a light detection system using the light detection device shown in FIG. 1.
  • FIG. 34A is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a light detection system using the light detection device shown in FIG. 1.
  • FIG. 34B is a diagram illustrating an example of the circuit configuration of the light detection system illustrated in FIG. 34A.
  • FIG. 35 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system.
  • FIG. 36 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head and the CCU.
  • FIG. 37 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system.
  • FIG. 38 is an explanatory diagram showing an example of the installation positions of the outside-vehicle information detection unit and the imaging unit.
  • Embodiment Example of a photodetector in which a first electrode, a second electrode, an electron transport layer, and a hole transport layer are arranged in parallel in the in-plane direction
  • Modifications 2-1.
  • Modification 1 another example of the configuration of the photodetector
  • Modification 2 another example of the configuration of the photodetector 2-3.
  • Modification 3 (another example of the configuration of the photodetector) 2-4.
  • Modification 4 (another example of the configuration of the photodetector) 2-5.
  • Modification 5 (another example of the configuration of the photodetector) 2-6.
  • Modification 6 (another example of the configuration of the photodetector) 2-7.
  • Modification 7 (another example of the configuration of the photodetector) 2-8.
  • Modification 8 (another example of the configuration of the photodetector) 2-9.
  • Modification 9 (another example of the configuration of the photodetector) 2-10.
  • Modification 10 (another example of the configuration of the photodetector) 3.
  • Application examples 4. Application examples Application examples
  • Embodiment Fig. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a photodetector (photodetector 1) according to an embodiment of the present disclosure.
  • Fig. 2 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of the photodetector 1 illustrated in Fig. 1.
  • the photodetector 1 is suitably used as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor or the like used in electronic devices such as digital still cameras and video cameras.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the photodetector 1 of this embodiment has a photoelectric conversion layer 16, a first electrode 11 and a second electrode 12 that are arranged on the side opposite the light incident side S1 of the photoelectric conversion layer 16 and are spaced apart from each other, an electron transport layer 13 provided above the first electrode 11, and a hole transport layer 14 provided above the second electrode 12.
  • the surface (surface 14S1) of the light incident side S1 of the hole transport layer 14 is formed closer to the light incident side S1 than the surface (surface 13S1) of the light incident side S1 of the electron transport layer 13.
  • the first electrode 11 corresponds to a specific example of a "first electrode” in one embodiment of the present disclosure.
  • the second electrode 12 corresponds to a specific example of a “second electrode” in one embodiment of the present disclosure.
  • the electron transport layer 13 corresponds to a specific example of a "first charge transport layer” in one embodiment of the present disclosure, and the surface 13S1 corresponds to a specific example of a "first surface” in one embodiment of the present disclosure.
  • the hole transport layer 14 corresponds to a specific example of a "second charge transport layer” in one embodiment of the present disclosure, and the surface 14S1 corresponds to a specific example of a "second surface” in one embodiment of the present disclosure.
  • the photoelectric conversion layer 16 corresponds to a specific example of a "photoelectric conversion layer” in one embodiment of the present disclosure.
  • the photodetector 1 is, for example, a CMOS image sensor that captures incident light (image light) from a subject via an optical lens system (not shown), converts the amount of incident light imaged on an imaging surface into an electrical signal for each pixel, and outputs the electrical signal as a pixel signal.
  • the photodetector 1 has a pixel section 100A as an imaging area on a semiconductor substrate 20, and also has, in a peripheral region of the pixel section 100A, for example, a vertical drive circuit 111, a column signal processing circuit 112, a horizontal drive circuit 113, an output circuit 114, a control circuit 115, and an input/output terminal 116.
  • the pixel section 100A has a plurality of unit pixels P arranged two-dimensionally, for example, in a matrix.
  • pixel drive lines Lread (specifically, row selection lines and reset control lines) are wired to each unit pixel P for each pixel row
  • vertical signal lines Lsig are wired to each pixel column.
  • the pixel drive lines Lread transmit drive signals for reading signals from the pixels.
  • One end of the pixel drive line Lread is connected to an output terminal of the vertical drive circuit 111 corresponding to each row.
  • the vertical drive circuit 111 is a pixel drive unit that is composed of a shift register, address decoder, etc., and drives each unit pixel P of the pixel unit 100A, for example, row by row.
  • the signals output from each unit pixel P of a pixel row selected and scanned by the vertical drive circuit 111 are supplied to the column signal processing circuit 112 through each vertical signal line Lsig.
  • the column signal processing circuit 112 is composed of an amplifier, horizontal selection switch, etc., provided for each vertical signal line Lsig.
  • the horizontal drive circuit 113 is composed of a shift register, address decoder, etc., and scans and drives each horizontal selection switch of the column signal processing circuit 112 in sequence. Through selective scanning by this horizontal drive circuit 113, the signals of each pixel transmitted through each vertical signal line Lsig are output in sequence to the horizontal signal line 121, and transmitted to the outside of the semiconductor substrate 20 via this horizontal signal line 121.
  • the output circuit 114 processes and outputs signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 112 via the horizontal signal line 121.
  • the output circuit 114 may perform only buffering, or it may also perform black level adjustment, column variation correction, and various types of digital signal processing.
  • the circuit portion consisting of the vertical drive circuit 111, column signal processing circuit 112, horizontal drive circuit 113, horizontal signal line 121, and output circuit 114 may be formed directly on the semiconductor substrate 20, or may be disposed on an external control IC. These circuit portions may also be formed on another substrate connected by a cable or the like.
  • the control circuit 115 receives clocks and data instructing the operating mode from outside the semiconductor substrate 20, and outputs data such as internal information of the photodetector 1.
  • the control circuit 115 also has a timing generator that generates various timing signals, and controls the driving of peripheral circuits such as the vertical drive circuit 111, column signal processing circuit 112, and horizontal drive circuit 113 based on the various timing signals generated by the timing generator.
  • the input/output terminal 116 is used to exchange signals with the outside world.
  • FIG. 3 shows an example of a readout circuit for each unit pixel P of the photodetector 1 shown in FIG.
  • the pixel section 100A has a plurality of unit pixels P arranged two-dimensionally in a matrix.
  • Each unit pixel P has one floating diffusion (FD) and one readout circuit.
  • FD floating diffusion
  • a unit pixel P has, for example, a photodiode PD, a transfer transistor TR electrically connected to the photodiode PD, and a floating diffusion FD that temporarily holds the charge output from the photodiode PD via the transfer transistor TR.
  • the photodiode PD performs photoelectric conversion to generate a charge according to the amount of light received.
  • the cathode of the photodiode PD is electrically connected to the source of the transfer transistor TR, and the anode of the photodiode PD is electrically connected to a reference potential line (e.g., ground GND).
  • the drain of the transfer transistor TR is electrically connected to the floating diffusion FD, and the gate of the transfer transistor TR is electrically connected to the pixel drive line Lread.
  • the transfer transistor TR is, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) transistor.
  • the floating diffusion FD is electrically connected to the input terminal of the readout circuit.
  • the readout circuit includes, for example, a reset transistor RST, a selection transistor SEL, and an amplification transistor AMP.
  • the selection transistor SEL may be omitted if necessary.
  • the source of the reset transistor RST (the input terminal of the readout circuit) is electrically connected to the floating diffusion FD, and the drain of the reset transistor RST is electrically connected to the power supply VDD and the drain of the amplification transistor AMP.
  • the gate of the reset transistor RST is electrically connected to the pixel drive line Lread.
  • the source of the amplification transistor AMP is electrically connected to the drain of the selection transistor SEL, and the gate of the amplification transistor AMP is electrically connected to the source of the reset transistor RST.
  • the source of the selection transistor SEL (the output terminal of the readout circuit) is electrically connected to the vertical signal line Lsig, and the gate of the selection transistor SEL is electrically connected to the pixel drive line Lread.
  • the transfer transistor TR When the transfer transistor TR is turned on, it transfers the charge of the photodiode PD to the floating diffusion FD.
  • the reset transistor RST resets the potential of the floating diffusion FD to a predetermined potential.
  • the reset transistor RST When the reset transistor RST is turned on, it resets the potential of the floating diffusion FD to the potential of the power supply VDD.
  • the selection transistor SEL controls the output timing of the pixel signal from the readout circuit.
  • the amplification transistor AMP generates a pixel signal with a voltage corresponding to the level of the charge held in the floating diffusion FD.
  • the amplification transistor AMP forms a source follower amplifier and outputs a pixel signal with a voltage corresponding to the level of the charge generated in the photodiode PD.
  • the amplification transistor AMP When the selection transistor SEL is turned on, the amplification transistor AMP amplifies the potential of the floating diffusion FD and outputs a voltage corresponding to that potential to the column signal processing circuit 112 via the vertical signal line Lsig.
  • the reset transistor RST, the amplification transistor AMP, and the selection transistor SEL are, for example, CMOS transistors.
  • the read circuit may include, for example, an FD transfer transistor FDG.
  • the FD transfer transistor FDG is provided, for example, between the source of the reset transistor RST and the gate of the amplification transistor AMP.
  • the readout circuit for each unit pixel P of the photodetector 1 is not limited to the circuit configuration shown in Figure 3.
  • the readout circuit for each unit pixel P of the photodetector 1 may include, for example, a capacitance feedback transimpedance amplifier (CTIA).
  • CTIA capacitance feedback transimpedance amplifier
  • a readout circuit including a CTIA can apply a constant voltage to the photoelectric conversion layer 16 even when charge accumulates in the photoelectric conversion layer 16, thereby stabilizing the characteristics.
  • the photodetector 1 has a semiconductor substrate 20 having a pair of opposing surfaces (surfaces 20S1 and 20S2).
  • the photodetector 1 has a photoelectric conversion unit 10 laminated on the light incident side S1 (surface 20S1).
  • the photoelectric conversion unit 10 absorbs light corresponding to some or all of the wavelengths in a selective wavelength range (e.g., the visible light region and near-infrared region from 900 nm to 1600 nm) and generates excitons (electron-hole pairs).
  • a selective wavelength range e.g., the visible light region and near-infrared region from 900 nm to 1600 nm
  • excitons electrotons
  • a protective layer 17 is provided on the light incident side S1 of the photoelectric conversion unit 10, and an optical component such as an on-chip lens 18 is disposed on the protective layer 17.
  • an optical component such as an on-chip lens 18 is disposed on the protective layer 17.
  • electrons are read out from the first electrode 11 as signal charges.
  • Figure 4 is a schematic diagram showing an example of the planar layout of the electron transport layer 13 and hole transport layer 14 in a unit pixel P of the photodetector 1 shown in Figure 1.
  • Figure 1 shows a cross section corresponding to line I-I' shown in Figure 4.
  • the photoelectric conversion unit 10 has a first electrode 11, a second electrode 12, an electron transport layer 13, a hole transport layer 14, an insulating film 15, and a photoelectric conversion layer 16.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 are arranged in parallel in the XY plane direction in which the photoelectric conversion layer 16 extends.
  • the first electrode 11 is provided approximately in the center of the unit pixel P
  • the second electrode 12 is provided between adjacent unit pixels P, for example, so as to surround the first electrode 11.
  • a first electrode 11 is provided for each unit pixel P.
  • the second electrodes 12 are provided between adjacent unit pixels P in the row direction (e.g., the X-axis direction) and the column direction (e.g., the Y-axis direction), and the pixel section 100A as a whole is provided in a lattice pattern in a plan view.
  • An insulating film e.g., an interlayer insulating layer 28
  • the electron transport layer 13 is provided on the first electrode 11, and the hole transport layer 14 is provided on the second electrode 12.
  • the electron transport layer 13 is provided approximately at the center of the unit pixel P, similar to the first electrode 11, and the hole transport layer 14 is provided between adjacent unit pixels P, for example, surrounding the electron transport layer 13, similar to the second electrode 12.
  • the electron transport layer 13 is provided for each unit pixel P.
  • the hole transport layer 14 is provided between adjacent unit pixels P in the row direction (e.g., the X-axis direction) and the column direction (e.g., the Y-axis direction), and the pixel section 100A as a whole is provided in a lattice pattern in a plan view.
  • An insulating film e.g., insulating film 15
  • the first electrode 11 and the electron transport layer 13, and the second electrode 12 and the hole transport layer 14, are each formed in substantially the same layout, and the planar layout of the electron transport layer 13 and the hole transport layer 14 shown in FIG. 4 can be regarded as the planar layout of the first electrode 11 and the second electrode 12.
  • the photoelectric conversion layer 16 is formed to extend in the XY plane so as to cover the electron transport layer 13, the hole transport layer 14, and the insulating film 15. In other words, the photoelectric conversion layer 16 is disposed closest to the light incident side S1 among the components constituting the photoelectric conversion section 10.
  • the photodetector 1 of this embodiment is configured so that light incident on the on-chip lens 18 is incident directly on the photoelectric conversion layer 16 without passing through the other components (first electrode 11, second electrode 12, electron transport layer 13, hole transport layer 14, and insulating film 15) that make up the photoelectric conversion unit 10.
  • the surface 13S1 on the light incident side S1 of the electron transport layer 13 and the surface 14S1 on the light incident side S1 of the hole transport layer 14 are formed at different positions in the stacking direction (Z-axis direction). Specifically, as described above, the surface 14S1 of the hole transport layer 14 is formed closer to the light incident side S1 than the surface 13S1 of the electron transport layer 13. More specifically, in the photodetector 1, the first electrode 11 and the second electrode 12 are arranged parallel to each other in the in-plane direction (e.g., the XY plane direction) in which the photoelectric conversion layer 16 extends.
  • the in-plane direction e.g., the XY plane direction
  • the hole transport layer 14 has a film thickness greater than that of the electron transport layer 13 (d2 > d1), and a portion of the hole transport layer 14 protrudes into the photoelectric conversion layer 16.
  • the height from the upper surfaces of the first electrode 11 and the second electrode 12 to the surface (surface 16S1) on the light incident side S1 of the photoelectric conversion layer 16 is defined as d3
  • the heights of the electron transport layer 13, the hole transport layer 14, and the photoelectric conversion layer 16 have a relationship of, for example, d3 > d2 > d1.
  • FIG. 5 schematically illustrates another example of the cross-sectional configuration of a photodetector (photodetector 1) according to an embodiment of the present disclosure.
  • the hole transport layer 14 may have its upper surface (surface 14S1) formed within the photoelectric conversion layer 16, or may penetrate the photoelectric conversion layer 16 and be flush with the upper surface (surface 16S1) of the photoelectric conversion layer 16, as shown in FIG. 5.
  • the hole transport layer 14 may protrude toward the light incident side S1 from the upper surface (surface 16S1) of the photoelectric conversion layer 16.
  • the heights of the electron transport layer 13, the hole transport layer 14, and the photoelectric conversion layer 16 satisfy the relationship d2 > d3 > d1.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 are each formed, for example, of a light-transmitting conductive film.
  • materials for the first electrode 11 and the second electrode 12 include indium tin oxide (ITO), which is In 2 O 3 doped with tin (Sn) as a dopant.
  • ITO indium tin oxide
  • SnO 2 tin oxide
  • Zinc oxide (ZnO) or zinc oxide-based materials doped with a dopant may also be used.
  • ZnO-based materials include aluminum zinc oxide (AZO) doped with aluminum (Al), gallium zinc oxide (GZO) doped with gallium (Ga), boron zinc oxide doped with boron (B), and indium zinc oxide (IZO) doped with indium (In). Furthermore, zinc oxide doped with indium and gallium (IGZO, In—GaZnO 4 ) may be used as a dopant.
  • the constituent materials of the first electrode 11 and the second electrode 12 may be CuI, InSbO 4 , ZnMgO, CuInO 2 , MgIN 2 O 4 , CdO, ZnSnO 3 , TiO 2 , or the like, or may be a spinel oxide or an oxide having a YbFe 2 O 4 structure.
  • metals or alloys with low work functions include alkali metals (e.g., lithium (Li), sodium (Na), and potassium (K)) and their fluorides or oxides, and alkaline earth metals (e.g., magnesium (Mg) and calcium (Ca)) and their fluorides or oxides.
  • Al aluminum
  • Al-Si-Cu alloys zinc (Zn), tin (Sn), thallium (Tl), Na-K alloys, Al-Li alloys, Mg-Ag alloys, and rare earth metals such as In and ytterbium (Yb), or alloys thereof.
  • single metals or alloys with high work functions include Au, Ag, Cr, Ni, Pd, Pt, Fe, iridium (Ir), germanium (Ge), osmium (Os), rhenium (Re), tellurium (Te), and alloys thereof.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 can be formed using the same material even when optical transparency is not required.
  • Materials for the first electrode 11 and the second electrode 12 include metals such as platinum (Pt), gold (Au), palladium (Pd), chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum (Al), silver (Ag), tantalum (Ta), tungsten (W), copper (Cu), titanium (Ti), indium (In), tin (Sn), iron (Fe), cobalt (Co), and molybdenum (Mo), alloys containing these metal elements, conductive particles made of these metals, conductive particles of alloys containing these metals, polysilicon containing impurities, carbon-based materials, oxide semiconductors, carbon nanotubes, graphene, and other conductive materials.
  • first electrode 11 and the second electrode 12 include organic materials (conductive polymers) such as poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/polystyrene sulfonate [PEDOT/PSS]. Additionally, the above materials can be mixed with a binder (polymer) to form a paste or ink, which can then be hardened and used as an electrode.
  • organic materials such as poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/polystyrene sulfonate [PEDOT/PSS].
  • the above materials can be mixed with a binder (polymer) to form a paste or ink, which can then be hardened and used as an electrode.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 can each be formed as a single layer film or a laminated film made of the above materials.
  • the film thickness in the lamination direction of the first electrode 11 and the second electrode 12 (hereinafter simply referred to as thickness) is, for example, 10 nm or more and 500 nm or less, and preferably 10 nm or more and 150 nm or less.
  • the electron transport layer 13 selectively transports electrons, among the charge carriers generated in the photoelectric conversion layer 16, to the first electrode 11 while inhibiting the injection of holes from the first electrode 11.
  • the electron transport layer 13 can be formed using an organic compound, an oxide semiconductor, or semiconductor nanoparticles.
  • the organic compound is preferably an n-type semiconductor, and examples thereof include organometallic dyes formed as complexes between transition metal ions, such as zinc phthalocyanine (II), and an organic material.
  • Other examples of n-type semiconductors include fullerenes or derivatives thereof, and non-fullerene acceptors, such as ITIC derivatives and BTP derivatives.
  • oxide semiconductors and semiconductor nanoparticles include inorganic materials such as titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide, zinc sulfide (ZnS), SrTiO 3 , niobium oxide (Nb 2 O 5 ), tungsten oxide (WO 3 ), indium oxide (In 2 O 3 ), CuTiO 3 , tin oxide (SnO 2 ), InGaZnO 4 , InTiO 2 , and ⁇ -Ga 2 O 3 .
  • inorganic materials such as titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide, zinc sulfide (ZnS), SrTiO 3 , niobium oxide (Nb 2 O 5 ), tungsten oxide (WO 3 ), indium oxide (In 2 O 3 ), CuTiO 3 , tin oxide (SnO 2 ), InGaZnO 4 , InTiO 2 , and ⁇ -Ga 2 O 3 .
  • the hole transport layer 14 selectively transports holes, among the charge carriers generated in the photoelectric conversion layer 16, to the second electrode 12 while inhibiting the injection of electrons from the second electrode 12.
  • the hole transport layer 14 can be formed using an organic compound, an oxide semiconductor, or semiconductor nanoparticles.
  • organic compounds include P3HT (poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)), SPIRO-OMeTAD, 2T-NATA, PTB7, PBTB-T, V886, PTB7-Th, Poly-TPD, and PBDB-T-2F.
  • oxide semiconductors and semiconductor nanoparticles include nickel oxide, and Group IV, Group I-III-VI, or Group I-II-III-VI compound semiconductors.
  • Group IV semiconductor nanoparticles include Ag 2 S and Ag 2 Se.
  • group I-III-VI semiconductor nanoparticles include AgInS 2 , AgInSe 2 , AgInTe 2 , CuInS 2 , CuInSe 2 and CuInTe 2.
  • group I-II-III-VI semiconductor nanoparticles include ZnCuInS and ZnCuInSe.
  • the insulating film 15 is provided on each of the first electrode 11 and the second electrode 12, and serves to electrically separate the electron transport layer 13 and the hole transport layer 14, which are arranged in parallel in the XY plane direction.
  • the insulating film 15 is configured, for example, from a single layer film made of any of silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), silicon oxynitride (SiO x N y ), etc., or a laminate film made of two or more of these materials.
  • the photoelectric conversion layer 16 converts light energy into electrical energy and separates charges by absorbing, for example, 60% or more of a specific wavelength included at least in the visible light range to the near-infrared range.
  • the photoelectric conversion layer 16 absorbs, for example, 20% or more of light of some or all wavelengths in the visible light range and near-infrared light range of 900 nm to 1600 nm.
  • the photoelectric conversion layer 16 is composed of, for example, quantum dots.
  • Specific quantum dots include, for example, lead sulfide (PbS) quantum dots, lead selenide (PbSe) quantum dots, lead telluride (PbTe) quantum dots, mercury telluride (HgTe) quantum dots, indium phosphide (InP) quantum dots, indium arsenide (InAs) quantum dots, indium antimonide (InSb) quantum dots, cadmium sulfide (CdS) quantum dots, cadmium selenide (CdSe) quantum dots, and cadmium telluride (CsTe) quantum dots.
  • the photoelectric conversion layer 16 may be formed using an organic compound semiconductor or an organic-inorganic perovskite.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer 16 is, for example, 50 nm or more and 1 ⁇ m or less, and preferably 100 nm or more and 700 nm or less.
  • the photodetector 1 In the photodetector 1, light incident on the photoelectric conversion unit 10 is absorbed in the photoelectric conversion layer 16. The resulting excitons dissociate into electrons and holes.
  • the charge carriers (electrons and holes) generated here are transported to the corresponding electrodes by diffusion due to differences in charge carrier concentration, the difference in work function between the anode (e.g., second electrode 12) and cathode (e.g., first electrode 11), and an internal electric field due to the difference in height in the Z-axis direction between the electron transport layer 13 and hole transport layer 14, and are detected as photocurrent.
  • the transport direction of the electrons and holes is controlled by applying a predetermined potential to the first electrode 11 and second electrode 12, respectively.
  • the semiconductor substrate 20 is composed of, for example, an n-type silicon (Si) substrate.
  • a floating diffusion FD region 21C within the semiconductor substrate 20
  • an amplifier transistor AMP amplifier transistor AMP
  • RST reset transistor
  • select transistor SEL select transistor
  • element isolation region 24 an element isolation region 24 .
  • peripheral circuitry (not shown) consisting of logic circuits and the like is provided on peripheral portion 100B of the semiconductor substrate 20.
  • the reset gate 21 of the reset transistor RST is located next to the floating diffusion FD (region 21B). This allows the charge carriers accumulated in the floating diffusion FD to be reset by the reset transistor RST.
  • the reset transistor RST resets the charge carriers transferred from the photoelectric conversion unit 10 to the floating diffusion FD, and is composed of, for example, a MOS transistor. Specifically, the reset transistor RST is composed of a reset gate 21, a channel formation region 21A, and source/drain regions 21B and 21C. The reset gate 21 is connected to a reset line, and one source/drain region 21C of the reset transistor RST also serves as the floating diffusion FD. The other source/drain region 21B constituting the reset transistor RST is connected to the power supply VDD.
  • the amplifier transistor AMP is a modulation element that modulates the amount of charge generated in the photoelectric conversion unit 10 into a voltage, and is composed of, for example, a MOS transistor.
  • the amplifier transistor AMP is composed of an amplifier gate 22, a channel formation region 22A, and source/drain regions 22B and 22C.
  • the amplifier gate 22 is connected to the first electrode 11 and one of the source/drain regions 21C (floating diffusion FD) of the reset transistor RST via a via and through-wire 31 provided in the interlayer insulating layer 26, a wire 32 and through-wire 33 provided in the interlayer insulating layer 27, and a wire 34 and contact 35 provided in the interlayer insulating layer 28.
  • one of the source/drain regions 22C shares an area with the other of the source/drain regions 21B that constitutes the reset transistor RST, and is connected to the power supply VDD.
  • the select transistor SEL is composed of a select gate 23, a channel formation region 23A, and source/drain regions 23B and 23C.
  • the select gate 23 is connected to a select line.
  • One source/drain region 23V shares an area with the other source/drain region 22B that constitutes the amplifier transistor AMP, and the other source/drain region 23B is connected to a signal line (data output line) VSL.
  • the reset line and selection line are each connected to the row scanning unit 131 that constitutes the drive circuit.
  • the signal line (data output line) VSL is connected to the horizontal selection unit 133 that constitutes the drive circuit.
  • the element isolation region 24 has an STI (Shallow Trench Isolation) structure and is made of, for example, silicon oxide.
  • the insulating layer 25 may be a film having a positive fixed charge or a film having a negative fixed charge, such as hafnium oxide (HfO x ), aluminum oxide (AlO x ), zirconium oxide (ZrO x ), tantalum oxide (TaO x ), or titanium oxide (TiO x ).
  • HfO x hafnium oxide
  • AlO x aluminum oxide
  • ZrO x zirconium oxide
  • TaO x tantalum oxide
  • TiO x titanium oxide
  • lanthanum oxide LaO x
  • PrO x praseodymium oxide
  • CeO x cerium oxide
  • NdO x neodymium oxide
  • promethium oxide PmO x
  • SmO x samarium oxide
  • EuO x europium oxide
  • GdO x gadolinium oxide
  • TbO x terbium oxide
  • DyO x dysprosium oxide
  • HoO x holmium oxide
  • HoO x thulium oxide
  • TmO x thulium oxide
  • YbO x lutetium oxide
  • LuO x yttrium oxide
  • YO x hafnium nitride
  • AlN x aluminum nitride
  • hafnium oxynitride HfO x
  • the interlayer insulating layers 26, 27, and 28 are each formed of a single layer film made of one of silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), silicon oxynitride (SiO x N y ), etc., or a laminated film made of two or more of these materials.
  • the reset gate 21, amplifier gate 22, select gate 23, through-hole wiring 31, 33, wiring 32, 34, and contact 35 are made of, for example, a doped silicon material such as PDAS (Phosphorus Doped Amorphous Silicon) or a metal material such as aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), cobalt (Co), hafnium (Hf), or tantalum (Ta).
  • a doped silicon material such as PDAS (Phosphorus Doped Amorphous Silicon) or a metal material such as aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), cobalt (Co), hafnium (Hf), or tantalum (Ta).
  • the protective layer 17 is made of a light-transmitting material, and is made of, for example, a single layer film made of any of silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), and silicon oxynitride (SiO x N y ), or a laminated film made of two or more of these materials.
  • the thickness of the protective layer 17 is, for example, 10 nm to 1 ⁇ m.
  • the on-chip lens 18 is made of a light-transmitting material.
  • the photodetector 1 can be manufactured, for example, as follows: Figures 6A to 6I show an example of a manufacturing process for the photodetector 1.
  • a wiring layer including each transistor that constitutes the readout circuit is formed on surface 20S1 of semiconductor substrate 20 by the FEOL process.
  • an interlayer insulating layer 27 including wiring 32 and through wiring 33, wiring 34, contact 35, and interlayer insulating layer 28 including first electrode 11 and second electrode 12 are formed by the BEOL process.
  • an insulating film 15 is formed on the interlayer insulating layer 28 including the first electrode 11 and the second electrode 12, for example, by chemical vapor deposition (CVD).
  • CVD chemical vapor deposition
  • a resist film 201 is formed in a predetermined pattern on the insulating film 15, for example, by photolithography.
  • the insulating film 15 is processed, for example, by dry etching, to form openings 15H above the first electrode 11 and the second electrode 12, respectively, exposing the first electrode 11 and the second electrode 12 at the bottom.
  • a film that will become the electron transport layer 13 is formed using, for example, sputtering or CVD, and then the electron transport layer 13 is formed on the first electrode 11 using, for example, photolithography and etching.
  • a film that will become the hole transport layer 14 is formed using, for example, sputtering or CVD, and then the hole transport layer 14 is formed on the second electrode 12 using, for example, photolithography and etching.
  • a continuous photoelectric conversion layer 16 is formed on the electron transport layer 13, hole transport layer 14, and insulating film 15 using, for example, spin coating.
  • a protective layer 17 is formed on the photoelectric conversion layer 16 using, for example, a CVD method.
  • an on-chip lens 18 is disposed on the protective layer 17. This completes the photodetector device 1 shown in Figure 1.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 are arranged in parallel on the side opposite the light incident side S1 of the photoelectric conversion layer 16, and the electron transport layer 13 and the hole transport layer 14 are provided on the first electrode 11 and the second electrode 12, respectively.
  • the electron transport layer 13 and the hole transport layer 14 have different film thicknesses.
  • the upper surface (surface 13S1) of the electron transport layer 13 contacts the photoelectric conversion layer 16, and a portion of the hole transport layer 14 protrudes into the photoelectric conversion layer.
  • Image sensors that use photoelectric conversion films such as quantum dots or organic semiconductors generally have a structure in which the photoelectric conversion film is placed between a pair of electrodes arranged opposite each other in the stacking direction.
  • the electrode on the light incident side is formed from a transparent conductive film, and photoelectrically converted signal charges are collected by applying a voltage to the pair of electrodes.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 are arranged in parallel on the side opposite the light incident side S1 of the photoelectric conversion layer 16, and the electron transport layer 13 and the hole transport layer 14 are provided on the first electrode 11 and the second electrode 12, respectively.
  • This allows light incident on the on-chip lens 18 to directly enter the photoelectric conversion layer 16 without passing through the other components (first electrode 11, second electrode 12, electron transport layer 13, hole transport layer 14, and insulating film 15) that make up the photoelectric conversion unit 10.
  • first electrode 11, second electrode 12, electron transport layer 13, hole transport layer 14, and insulating film 15 that make up the photoelectric conversion unit 10.
  • the photodetector 1 of this embodiment can improve quantum efficiency.
  • lateral leakage between adjacent pixels is an issue.
  • This lateral leakage is caused by the in-plane movement of electrons and holes generated by exciton dissociation after photoelectric conversion, and is expected to become a greater issue as pixels are further miniaturized.
  • a hole transport layer 14 is provided between adjacent unit pixels P, and when the thickness of the electron transport layer 13 is d1 and the thickness of the hole transport layer 14 is d2, the hole transport layer 14 has a thickness greater than that of the electron transport layer 13 (d2 > d1), with a portion of the hole transport layer 14 protruding into or penetrating the photoelectric conversion layer 16. This generates a two-dimensional or three-dimensional internal electric field within the photoelectric conversion layer 16, improving the readout efficiency of the signal charge generated in each unit pixel P.
  • the hole transport layer 14 provided between adjacent unit pixels P functions as an inter-pixel separator, suppressing the movement of electrons and holes to adjacent pixels. This reduces lateral leakage between adjacent pixels, making it possible to realize a higher-resolution photodetector device with a pixel size of 10 ⁇ m or less, for example.
  • typical image sensors in which a photoelectric conversion film is placed between a pair of electrodes arranged opposite each other in the stacking direction have the following two issues.
  • the first issue is the variation in characteristics between pixels or within a pixel due to variations in the film formation process of the transparent electrode.
  • the second issue is that when quantum dots are used in the photoelectric conversion film, there are limitations on the material selection for the charge transport layer and transparent electrode formed on the photoelectric conversion film, and the film formation becomes more difficult.
  • the photoelectric conversion layer 16 can be deposited last of the components that make up the photoelectric conversion unit 10.
  • the photodetector 1 of this embodiment it is possible to reduce variations in the film deposition process for the first electrode 11 and the second electrode 12, thereby reducing variations in characteristics between pixels and within a pixel.
  • the photodetector 1 of this embodiment it is possible to improve the flexibility in the selection of materials and manufacturing processes for the components that make up the photoelectric conversion unit 10.
  • Fig. 7 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a photodetector (photodetector 1A) according to Modification 1 of the present disclosure.
  • Fig. 8 is a schematic diagram showing an example of a planar layout of the electron transport region 110 and the hole transport region 120 in a unit pixel P of the photodetector 1A shown in Fig. 7, and Fig. 7 shows a cross section corresponding to line II-II' shown in Fig. 8.
  • the photodetector 1A is suitably used as a CMOS image sensor or the like used in electronic devices such as digital still cameras and video cameras.
  • the photodetector 1A of this modified example has a first electrode 11 and an electron transport layer 13 provided thereon, and a second electrode 12 and a hole transport layer 14 provided thereon, arranged in a repeated, periodic pattern.
  • the photodetector 1A has a configuration in which two electron transport sections 110 (electron transport sections 110A, 110B) each consisting of a first electrode 11 and an electron transport layer 13 provided thereon, and two hole transport sections 120 (hole transport sections 120A, 120B) each consisting of a second electrode 12 and a hole transport layer 14 provided thereon, are alternately arranged from approximately the center toward the periphery of the unit pixel P.
  • the electron transport sections 110A, 110B and the hole transport sections 120A, 120B are each connected to, for example, a common power supply or readout circuit (ROIC), and can be driven simultaneously. Except for this, the photodetector 1A has a configuration substantially similar to that of the photodetector 1 of the above embodiment.
  • ROIC readout circuit
  • Figures 7 and 8 show an example in which two electron transport sections 110 (electron transport sections 110A and 110B) and two hole transport sections 120 (hole transport sections 120A and 120B) are repeatedly and periodically arranged, this is not limitative. There may be three or more electron transport sections 110 and three or more hole transport sections 120 repeatedly and periodically arranged.
  • the first electrode 11 and the electron transport layer 13 provided above it, and the second electrode 12 and the hole transport layer 14 provided above it are repeatedly and periodically arranged.
  • This makes it possible to efficiently collect charge carriers (electrons and holes) generated within the surface of the photoelectric conversion layer 16, making it possible to further improve quantum efficiency compared to the photodetector of the above embodiment. Note that this configuration is expected to be more effective in photodetector devices with large pixel sizes.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a photodetector (photodetector 1B) according to Modification 2 of the present disclosure.
  • Fig. 10 is a schematic diagram showing an example of a planar layout of the electron transport region 110 and the hole transport region 120 in a unit pixel P of the photodetector 1B shown in Fig. 9, and Fig. 9 shows a cross section corresponding to line III-III' shown in Fig. 10.
  • the photodetector 1B is suitably used as a CMOS image sensor or the like used in electronic devices such as digital still cameras and video cameras.
  • the photodetector 1B of this modified example two electron transport sections 110 (electron transport sections 110A, 110B) consisting of a first electrode 11 and an electron transport layer 13 provided above it are arranged in parallel with an insulating film 15 between them, for example in the Y-axis direction, approximately in the center of the unit pixel P.
  • the two electron transport sections 110 (electron transport sections 110A, 110B) are electrically isolated from each other by the insulating film 15. Except for this point, the photodetector 1B has substantially the same configuration as the photodetector 1 of the above embodiment.
  • the photodetector 1B of this modified example two electron transport sections 110 (electron transport sections 110A and 110B) are arranged in parallel with an insulating film 15 between them at approximately the center of the unit pixel P. Even with this configuration, the photodetector 1B of this modified example can achieve the same effects as the above-described embodiment and modified example 1.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a photodetector (photodetector 1C) according to Modification 3 of the present disclosure.
  • Fig. 12 is a schematic diagram showing an example of a planar layout of the electron transport region 110 and the hole transport region 120 in a unit pixel P of the photodetector 1C shown in Fig. 11, and Fig. 11 shows a cross section corresponding to line IV-IV' shown in Fig. 12.
  • the photodetector 1C is suitably used as a CMOS image sensor or the like used in electronic devices such as digital still cameras and video cameras.
  • two electron transport sections 110 are arranged in parallel with an insulating film 15 between them at approximately the center of the unit pixel P, but this is not limited to this.
  • two electron transport sections 110 (electron transport sections 110A and 110B) each consisting of a first electrode 11 and an electron transport layer 13 provided thereon are arranged in parallel with an insulating film 15 and a hole transport section 120 between them, for example in the Y-axis direction, at approximately the center of the unit pixel P.
  • the two electron transport sections 110 (electron transport sections 110A and 110B) are electrically isolated from each other by the insulating film 15 and the hole transport section 120.
  • the photodetector 1C has substantially the same configuration as the photodetector 1 of the above-described embodiment.
  • the photodetector 1C of this modified example two electron transport sections 110 (electron transport sections 110A and 110B) are arranged in parallel at approximately the center of the unit pixel P, with the insulating film 15 and hole transport section 120 between them. Even with this configuration, the photodetector 1C of this modified example can achieve the same effects as the above embodiment and modified example 1.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a photodetector according to Modification 4 of the present disclosure (photodetector 1D).
  • Fig. 14 is a schematic diagram showing an example of a planar layout of the electron transport layer 13 and the hole transport layer 14 in a unit pixel P of the photodetector 1D shown in Fig. 13, and Fig. 13 shows a cross section corresponding to line V-V' shown in Fig. 14.
  • Fig. 15 is a schematic diagram showing another example of a cross-sectional configuration of a photodetector according to Modification 4 of the present disclosure (photodetector 1M).
  • the photodetectors 1D and 1M are suitable for use as CMOS image sensors used in electronic devices such as digital still cameras and video cameras, for example.
  • the photodetector 1D has a functional layer 19A provided between the hole transport layer 14 and the photoelectric conversion layer 16.
  • the photodetector 1M has a functional layer 19B provided between the electron transport layer 13 and the photoelectric conversion layer 16. Except for this, the photodetectors 1D and 1M each have a configuration substantially similar to that of the photodetector 1 of the above embodiment.
  • the functional layer 19A is a layer having various functions.
  • the functional layer 19A is a so-called electron blocking layer that blocks the injection of electrons from the second electrode 12 into the photoelectric conversion layer 16.
  • the functional layer 19A has an electron affinity or work function greater than the work function of the second electrode 12, and is a so-called work function adjustment layer that improves the electrical connection between the second electrode 12 and the hole transport layer 14.
  • the functional layer 19A is a protective film that protects the processed surface of the photoelectric conversion layer 16 when the photoelectric conversion layer 16 is processed.
  • functional layer 19B is a layer having various functions.
  • functional layer 19B is a so-called hole blocking layer that blocks the injection of holes from the first electrode 11 into the photoelectric conversion layer 16.
  • functional layer 19B has an electron affinity or work function greater than the work function of the first electrode 11, and is a so-called work function adjustment layer that improves the electrical connection between the first electrode 11 and the electron transport layer 13.
  • functional layer 19B is a protective film that protects the processed surface of photoelectric conversion layer 16 when the photoelectric conversion layer 16 is processed.
  • Functional layers 19A and 19B can each be formed using an organic compound, an oxide semiconductor, or semiconductor nanoparticles.
  • the hole transport layer 14 be wider than the second electrode 12, as shown in Figure 13.
  • a functional layer 19A is provided between the hole transport layer 14 and the photoelectric conversion layer 16.
  • a functional layer 19B is provided between the electron transport layer 13 and the photoelectric conversion layer 16.
  • the photodetector 1D and the photodetector 1M can also be combined with each other.
  • the photodetector 1N shown in Figure 16 has functional layers 19A and 19B provided between the hole transport layer 14 and the photoelectric conversion layer 16, and between the electron transport layer 13 and the photoelectric conversion layer 16, respectively. Even with this configuration, the photodetector 1N can achieve the same effects as the above embodiment.
  • Figure 13 shows an example in which functional layer 19A is provided between the hole transport layer 14 and the photoelectric conversion layer 16
  • Figure 15 shows an example in which functional layer 19B is provided between the electron transport layer 13 and the photoelectric conversion layer 16
  • the present invention is not limited to this.
  • functional layer 19A functions as a work function adjustment layer as described above
  • functional layer 19B functions as a work function adjustment layer as described above
  • functional layer 19B is provided between the first electrode 11 and the electron transport layer 13, as shown in Figure 17B. In this way, the positions of functional layer 19A and hole transport layer 14, and the positions of functional layer 19B and electron transport layer 13 may be interchanged as appropriate.
  • the photodetector device of this modified example can achieve the same effects as the above embodiment.
  • Fig. 18 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a photodetector (photodetector 1E) according to Modification 5 of the present disclosure.
  • Fig. 19 is a schematic diagram showing an example of a planar layout of the electron transport region 110 and the hole transport region 120 in a unit pixel P of the photodetector 1E shown in Fig. 18, and Fig. 18 shows a cross section corresponding to line VI-VI' shown in Fig. 19.
  • the photodetector 1E is suitably used as a CMOS image sensor or the like used in electronic devices such as digital still cameras and video cameras.
  • two electron transport sections 110 are arranged in parallel at approximately the center of the unit pixel P, with the insulating film 15 and hole transport section 120 between them.
  • the two electron transport sections 110A and 110B arranged in parallel within the unit pixel P can be used as image plane phase difference pixels PA and PB by reading out the signal charges individually.
  • the arrangement direction of the electron transport units 110A, 110B within the unit pixel P may be such that they alternate in the row direction (e.g., the X-axis direction) and the column direction (e.g., the Y-axis direction), as shown in FIG. 20, for example.
  • FIG. 21 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of a photodetector (photodetector 1F) according to Modification 6 of the present disclosure.
  • Fig. 22 schematically illustrates an example of a planar layout of the electron transport layer 13 and the hole transport layer 14 in a unit pixel P of the photodetector 1F illustrated in Fig. 21, and
  • Fig. 21 illustrates a cross section corresponding to line VII-VII' illustrated in Fig. 22.
  • the photodetector 1D is suitably used as a CMOS image sensor or the like for use in electronic devices such as digital still cameras and video cameras.
  • the photodetector 1F of this modified example has an insulating film 151 that separates adjacent unit pixels P, and a second electrode 12 and a hole transport layer 14 for each unit pixel P. Other than this, the photodetector 1F has substantially the same configuration as the photodetector 1 of the above embodiment.
  • the second electrode 12 and hole transport layer 14 are provided for each unit pixel P, similar to the first electrode 11 and electron transport layer 13. This allows not only electrons but also holes collected from the second electrode 12 to be used as signal charge, thereby increasing the S/N ratio. Therefore, in addition to the effects of the above embodiment, it is possible to improve device characteristics.
  • Figure 21 shows an example in which adjacent unit pixels P are completely separated by the insulating film 151, this is not limited to this.
  • the photoelectric conversion layer 16 may extend across multiple unit pixels P, as long as the second electrode 12 and hole transport layer 14 are electrically separated for each unit pixel P, as shown in Figure 23, for example.
  • FIG. 24 schematically shows an example of a cross-sectional configuration of a photodetector (photodetector 1G) according to Modification 7 of the present disclosure.
  • Fig. 25 schematically shows an example of a planar layout of the electron transport layer 13 and the hole transport layer 14 in a unit pixel P of the photodetector 1G shown in Fig. 24, and
  • Fig. 24 shows a cross section corresponding to line VIII-VIII' shown in Fig. 25.
  • the photodetector 1G is suitably used as a CMOS image sensor or the like for use in electronic devices such as digital still cameras and video cameras.
  • adjacent unit pixels P are separated by an insulating film 151, and the second electrode 12 and hole transport layer 14 are provided so as to surround the periphery of the first electrode 11 and electron transport layer 13 provided approximately in the center of the unit pixel P, but this is not limited to this.
  • the second electrode 12 and hole transport layer 14 are provided so as to surround three sides of the rectangular first electrode 11 and electron transport layer 13. Except for this point, the photodetector 1G has substantially the same configuration as the photodetector 1 of the above-described embodiment.
  • the second electrode 12 and hole transport layer 14 are provided so as to surround three sides of the rectangular first electrode 11 and electron transport layer 13. Even with this configuration, the photodetector 1G of this modified example can achieve the same effects as the above embodiment.
  • (2-8. Modification 8) 26 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a photodetector according to Modification 8 of the present disclosure (photodetector 1H).
  • the photodetector 1H is suitable for use as a CMOS image sensor or the like used in electronic devices such as digital still cameras and video cameras.
  • the photoelectric conversion layer 16 is formed on the electron transport layer 13 and the hole transport layer 14 so that light incident on the on-chip lens 18 is incident directly on the photoelectric conversion layer 16 without passing through other components that make up the photoelectric conversion unit 10, but this is not limited to this.
  • the hole transport layer provided on the second electrode 12 is further extended in the XY plane on the light incident side S1 of the photoelectric conversion layer 16. Except for this point, the photodetector 1H has substantially the same configuration as the photodetector 1 of the above embodiment.
  • the photodetector 1H can be manufactured, for example, as follows: Figures 27A to 27G show an example of a manufacturing process for the photodetector 1H.
  • an insulating film 15 is formed on the interlayer insulating layer 28 including the first electrode 11 and the second electrode 12.
  • the insulating film 15 is processed by, for example, photolithography and etching to form an opening 15H above the first electrode 11, exposing the first electrode 11 at its bottom.
  • a film that will become the electron transport layer 13 is formed by, for example, sputtering or CVD, and then the electron transport layer 13 is formed on the first electrode 11 by, for example, photolithography and etching.
  • a photoelectric conversion layer 16 is formed on the electron transport layer 13 and insulating film 15, for example, by spin coating.
  • the photoelectric conversion layer 16 is processed, for example, by photolithography and etching, to form an opening 16H above the second electrode 12.
  • the insulating film 15 exposed in the opening 16H is removed, for example, by photolithography and etching, to expose the second electrode 12 at the bottom of the opening 16H, and then a film that will become the hole transport layer 14 is formed, for example, by sputtering or CVD.
  • the surface of the hole transport layer 14 is then planarized, for example, by chemical mechanical polishing (CMP).
  • a protective layer 17 is formed on the hole transport layer 14 using, for example, a CVD method.
  • an on-chip lens 18 is disposed on the protective layer 17. This completes the photodetector 1H shown in Figure 26.
  • Figure 26 shows an example in which the hole transport layer 14 extends over the entire light incident side S1 of the photoelectric conversion layer 16, this is not limiting.
  • Figure 28 is a schematic representation of another example (photodetector 1I) of the cross-sectional configuration of a photodetector according to Variation 8 of the present disclosure.
  • Photodetector 1I is a combination of Variation 7 and this variation, and, for example, extends a portion of the hole transport layer 14 surrounding three sides of the rectangular electron transport layer 13 to the light incident side of the photoelectric conversion layer 16.
  • photodetector 1I of this variation is slightly inferior to photodetector 1 of the above embodiment in terms of improved quantum efficiency due to the hole transport layer 14 being stacked on the photoelectric conversion layer 16, but other effects similar to those of the above embodiment can be achieved.
  • the on-chip lens 18 may be shifted in a predetermined direction so that the focal position of the on-chip lens 18 roughly coincides with the position where the strongest internal electric field is formed within the unit pixel P (for example, the star mark in the figure), as shown in Figure 29.
  • (2-9. Modification 9) 30 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a photodetector (photodetector 1J) according to Modification 9 of the present disclosure.
  • the photodetector 1J is suitable for use as a CMOS image sensor or the like used in electronic devices such as digital still cameras and video cameras.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 are arranged in parallel in the XY plane, and their upper surfaces have the same height. Furthermore, in the photodetector 1 and other embodiments, the hole transport layer 14 is formed thicker than the electron transport layer 13, so that the surface 14S1 of the hole transport layer 14 is located closer to the light incident side S1 than the surface 13S1 of the electron transport layer 13. However, this is not limited to this. In the photodetector 1J of this modified example, the second electrode 12 is formed thicker than the first electrode 11, so that the surface 14S1 of the hole transport layer 14 is located closer to the light incident side S1 than the surface 13S1 of the electron transport layer 13. Except for this point, the photodetector 1J has substantially the same configuration as the photodetector 1 of the above embodiment.
  • the second electrode 12 is formed to be thicker than the first electrode 11, so that the surface 14S1 of the hole transport layer 14 is located closer to the light incident side S1 than the surface 13S1 of the electron transport layer 13. Even with this configuration, the photodetector 1J of this modified example can achieve the same effects as the above embodiment.
  • the two-dimensional or three-dimensional internal electric field generated within the photoelectric conversion layer 16 described above is not limited to the film thicknesses of the electron transport layer 13 and hole transport layer 14, as long as the surface 14S1 of the hole transport layer 14 is formed at a higher position than the surface 13S1 of the electron transport layer 13. This allows the charge carriers (electrons and holes) generated within the photoelectric conversion layer 16 to be transported to the corresponding electrodes.
  • FIG. 31 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a photodetector according to Modification 10 of the present disclosure (photodetector 1K).
  • Fig. 32 is a schematic diagram showing another example of a cross-sectional configuration of a photodetector according to Modification 10 of the present disclosure (photodetector 1L).
  • the photodetectors 1K and 1L are suitable for use as CMOS image sensors used in electronic devices such as digital still cameras and video cameras.
  • an electron transport layer 13 is provided on the first electrode 11, and a hole transport layer 14 is provided on the second electrode 12, with the surface 14S1 of the hole transport layer 14 being located closer to the light incident side S1 than the surface 13S1 of the electron transport layer 13.
  • the second electrode 12 also serves as the hole transport layer 14.
  • a portion of the second electrode 12 protrudes into the photoelectric conversion layer 16, and the upper surface (surface 12S1) of the second electrode 12 is located closer to the light incident side S1 than the electron transport layer 13.
  • the first electrode 11 also serves as the electron transport layer 13.
  • the first electrode 11 is in direct contact with the photoelectric conversion layer 16, and the upper surface (surface 11S1) of the first electrode 11 is formed at a lower position than the surface 14S1 of the hole transport layer 14. Except for this point, the photodetector devices 1K and 1L have substantially the same configuration as the photodetector device 1 of the above embodiment.
  • the second electrode 12 is formed as a thick film and protrudes into the photoelectric conversion layer 16, so as to be used as a hole transport layer.
  • the first electrode 11 and the photoelectric conversion layer 16 are in direct contact with each other, so as to be used as an electron transport layer.
  • this technology can also be applied to a Schottky junction method in which the first electrode 11 or the second electrode 12 is joined to the photoelectric conversion layer 16. Even with this configuration, the photodetectors 1K and 1L of this modified example can achieve the same effects as the above embodiment.
  • photodetector 1 can be applied to various electronic devices, such as imaging systems such as digital still cameras and digital video cameras, mobile phones with imaging functions, or other devices with imaging functions.
  • Figure 33 is a block diagram showing an example of the configuration of electronic device 1000.
  • the electronic device 1000 comprises an optical system 1001, a photodetector 1, and a DSP (Digital Signal Processor) 1002, and is configured by connecting the DSP 1002, memory 1003, display device 1004, recording device 1005, operation system 1006, and power supply system 1007 via a bus 1008, and is capable of capturing still and moving images.
  • DSP Digital Signal Processor
  • the optical system 1001 is composed of one or more lenses and captures incident light (image light) from the subject and forms an image on the imaging surface of the light detection device 1.
  • the photodetector 1 described above is used as the photodetector 1.
  • the photodetector 1 converts the amount of incident light imaged on the imaging surface by the optical system 1001 into an electrical signal on a pixel-by-pixel basis and supplies the signal as a pixel signal to the DSP 1002.
  • the DSP 1002 performs various signal processing on the signal from the photodetector 1 to acquire an image, and temporarily stores the image data in the memory 1003.
  • the image data stored in the memory 1003 is recorded in the recording device 1005 or supplied to the display device 1004 to display the image.
  • the operation system 1006 accepts various operations by the user and supplies operation signals to each block of the electronic device 1000, and the power supply system 1007 supplies the power necessary to drive each block of the electronic device 1000.
  • Fig. 34A schematically shows an example of the overall configuration of a light detection system 2000 including the light detection device 1.
  • Fig. 34B shows an example of the circuit configuration of the light detection system 2000.
  • the light detection system 2000 includes a light emitting device 2001 serving as a light source unit that emits infrared light L2, and a light detection device 2002 serving as a light receiving unit having a photoelectric conversion element.
  • the light detection device 1 described above can be used as the light detection device 2002.
  • the light detection system 2000 may further include a system control unit 2003, a light source driving unit 2004, a sensor control unit 2005, a light source side optical system 2006, and a camera side optical system 2007.
  • the optical detection device 2002 can detect light L1 and light L2.
  • Light L1 is external ambient light reflected by the subject (object to be measured) 2100 ( Figure 34A).
  • Light L2 is light emitted by the light-emitting device 2001 and then reflected by the subject 2100.
  • Light L1 is, for example, visible light
  • light L2 is, for example, infrared light.
  • Light L1 can be detected by the photoelectric conversion unit in the optical detection device 2002, and light L2 can be detected by the photoelectric conversion region in the optical detection device 2002.
  • Image information of the subject 2100 can be obtained from light L1, and distance information between the subject 2100 and the optical detection system 2000 can be obtained from light L2.
  • the optical detection system 2000 can be installed in, for example, an electronic device such as a smartphone or a mobile object such as a car.
  • the light-emitting device 2001 can be composed of, for example, a semiconductor laser, a surface-emitting semiconductor laser, or a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL).
  • the method of detecting the light L2 emitted from the light-emitting device 2001 by the photodetector 2002 can be, for example, an iTOF method, but is not limited to this.
  • the photoelectric conversion unit can measure the distance to the subject 2100, for example, by using the time-of-flight (TOF) of light.
  • TOF time-of-flight
  • the method of detecting the light L2 emitted from the light-emitting device 2001 by the photodetector 2002 can also be, for example, a structured light method or a stereo vision method.
  • a structured light method a predetermined pattern of light is projected onto the subject 2100, and the distance between the photodetector system 2000 and the subject 2100 can be measured by analyzing the distortion of the pattern.
  • the stereo vision method for example, two or more cameras are used to acquire two or more images of the subject 2100 viewed from two or more different viewpoints, thereby measuring the distance between the photodetector system 2000 and the subject.
  • the light emitting device 2001 and the light detecting device 2002 can be synchronously controlled by the system control unit 2003.
  • Figure 35 is a diagram showing an example of the general configuration of an endoscopic surgery system to which the technology disclosed herein (the present technology) can be applied.
  • Figure 35 shows an operator (doctor) 11131 performing surgery on a patient 11132 on a patient bed 11133 using an endoscopic surgery system 11000.
  • the endoscopic surgery system 11000 is composed of an endoscope 11100, other surgical tools 11110 such as an insufflation tube 11111 and an energy treatment tool 11112, a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100, and a cart 11200 on which various devices for endoscopic surgery are mounted.
  • the endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101, a predetermined length of which is inserted from the tip 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 is configured as a so-called rigid scope having a rigid lens barrel 11101, but the endoscope 11100 may also be configured as a so-called flexible scope having a flexible lens barrel.
  • An opening into which an objective lens is fitted is provided at the tip of the tube 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 tube by a light guide extending inside the tube 11101, and is then irradiated via the objective lens towards the object to be observed inside the body cavity of the patient 11132.
  • the endoscope 11100 may be a direct-viewing endoscope, an oblique-viewing endoscope, or a side-viewing endoscope.
  • the camera head 11102 contains an optical system and an image sensor, and the optical system focuses reflected light (observation light) from the object being observed onto the image sensor.
  • the image sensor converts the observation light photoelectrically, generating an electrical signal corresponding to the observation light, i.e., an image signal corresponding to the observed image. This image signal is sent to the camera control unit (CCU) 11201 as RAW data.
  • CCU camera control unit
  • the CCU 11201 is configured with 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. Furthermore, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102 and performs various types of image processing on the image signal, such as development processing (demosaic processing), to display an image based on the image signal.
  • a CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 Under the control of the CCU 11201, the display device 11202 displays an image based on the image signal that has been subjected to image processing by the CCU 11201.
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (light emitting diode), and supplies illumination light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site, etc.
  • 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 instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user can input instructions to change the imaging conditions (type of illumination light, magnification, focal length, etc.) used by the endoscope 11100.
  • the treatment tool control device 11205 controls the operation of the energy treatment tool 11112 for cauterizing tissue, incising, sealing blood vessels, etc.
  • the insufflation device 11206 sends gas into the body cavity of the patient 11132 via the insufflation tube 11111 to inflate the body cavity in order to ensure a clear field of view for the endoscope 11100 and to ensure working space for the surgeon.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various types of information related to the surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various types of information related to the surgery in various formats, such as text, images, or graphs.
  • the light source device 11203 which supplies illumination light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site, can be configured from a white light source, such as an LED, a laser light source, or a combination of these.
  • a white light source such as an LED, a laser light source, or a combination of these.
  • the white light source is configured from a combination of RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high precision, making it possible to adjust the white balance of the captured image in the light source device 11203.
  • the light source device 11203 may be controlled to change the intensity of the light it outputs at predetermined time intervals.
  • the operation of the image sensor of the camera head 11102 in synchronization with the timing of the change in light intensity to acquire images in a time-division manner and combining these images, it is possible to generate an image with a high dynamic range that is free of so-called blocked-up shadows and blown-out highlights.
  • the light source device 11203 may also be configured to provide light in a predetermined wavelength range compatible with special light observation.
  • Special light observation for example, utilizes the wavelength dependence of light absorption in body tissues to irradiate light with a narrower band than the light irradiated during normal observation (i.e., white light), thereby capturing high-contrast images of specific tissues, such as blood vessels on the surface of mucous membranes, known as narrow-band imaging.
  • special light observation may involve fluorescence observation, in which images are obtained using fluorescence generated by irradiating excitation light onto the body tissue.
  • Fluorescence observation can involve irradiating excitation light onto the body tissue and observing the fluorescence from the tissue (autofluorescence observation), or by locally injecting a reagent such as indocyanine green (ICG) into the body tissue and irradiating the tissue with excitation light corresponding to the fluorescent wavelength of the reagent to obtain a fluorescent image.
  • the light source device 11203 may be configured to provide narrow-band light and/or excitation light compatible with such special light observation.
  • Figure 36 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in Figure 35.
  • the camera head 11102 has a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a drive unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • the CCU 11201 has a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are connected to each other via a transmission cable 11400 so that they can communicate with each other.
  • Lens unit 11401 is an optical system provided at the connection point with the lens barrel 11101. 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. Lens unit 11401 is composed of a combination of multiple lenses, including a zoom lens and a focus lens.
  • the imaging unit 11402 may include one imaging element (a so-called single-chip type) or multiple imaging elements (a so-called multi-chip type).
  • each imaging element may generate an image signal corresponding to each of RGB, and a color image may be obtained by combining these signals.
  • the imaging unit 11402 may be configured to have a pair of imaging elements for acquiring image signals for the right eye and the left eye corresponding to a 3D (dimensional) display.
  • the 3D display allows the surgeon 11131 to more accurately grasp the depth of the biological tissue at the surgical site.
  • multiple lens units 11401 may be provided corresponding to each imaging element.
  • the imaging 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 under the control of the camera head control unit 11405, moves the zoom lens and focus lens of the lens unit 11401 a predetermined distance along the optical axis. This allows the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 11402 to be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for sending and receiving various information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11404 also receives control signals from the CCU 11201 for controlling the operation of the camera head 11102, and supplies these to the camera head control unit 11405.
  • These control signals include information relating to the imaging conditions, such as information specifying the frame rate of the captured image, information specifying the exposure value during imaging, and/or information specifying the magnification and focus of the captured image.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be specified by the user as appropriate, or may be set automatically by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal.
  • the endoscope 11100 will be equipped with the so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function.
  • the camera head control unit 11405 controls the operation of the camera head 11102 based on control signals received from the CCU 11201 via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is composed of a communication device for sending and receiving various information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives image signals transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits control signals to the camera head 11102 to control the operation of the camera head 11102.
  • Image signals and control signals can be transmitted via electrical communication, optical communication, etc.
  • the image processing unit 11412 performs various image processing operations on the image signal, which is RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various controls related to the imaging of the surgical site, etc. by the endoscope 11100, and the display of the captured images obtained by imaging the surgical site, etc. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling the driving of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display the captured image showing the surgical area, etc., based on the image signal that has been image processed by the image processing unit 11412.
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition technologies.
  • the control unit 11413 can recognize surgical tools such as forceps, specific biological parts, bleeding, mist generated when using the energy treatment tool 11112, etc., by detecting the shape and color of the edges of objects included in the captured image.
  • the control unit 11413 may use the recognition results to superimpose various surgical support information on the image of the surgical area. By superimposing the surgical support information and presenting it to the surgeon 11131, the burden on the surgeon 11131 can be reduced and the surgeon 11131 can proceed with the surgery reliably.
  • the transmission cable 11400 connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electrical signal cable for electrical signal communication, an optical fiber for optical communication, or a composite cable of these.
  • communication is performed wired using a transmission cable 11400, but communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may also be performed wirelessly.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be realized as a device mounted on any type of moving body, such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, a robot, construction machinery, or agricultural machinery (tractor).
  • Figure 37 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile object control system to which the technology disclosed herein can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes multiple 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, an outside vehicle information detection unit 12030, an inside vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • the functional configuration of the integrated control unit 12050 also includes a microcomputer 12051, an audio/video output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053.
  • the drivetrain control unit 12010 controls the operation of devices related to the vehicle's drivetrain in accordance with various programs.
  • the drivetrain control unit 12010 functions as a control device for a driveforce generating device such as an internal combustion engine or drive motor that generates vehicle driveforce, a driveforce transmission mechanism that transmits driveforce to the wheels, a steering mechanism that adjusts the vehicle's steering angle, and a braking device that generates vehicle braking force.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices installed in the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a control device for a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or various lamps such as headlamps, backup lamps, brake lamps, turn signals, and fog lamps.
  • radio waves transmitted from a portable device that serves as a key or signals from various switches can be input to the body system control unit 12020.
  • the body system control unit 12020 accepts these radio waves or signal inputs and controls the vehicle's door lock device, power window device, lamps, etc.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 is connected to an imaging unit 12031.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture images outside the vehicle and receives the captured images.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing for people, cars, obstacles, signs, characters on the road surface, etc. based on the received images.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of light received.
  • the imaging unit 12031 can output the electrical signal as an image, or as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light, or may be invisible light such as infrared light.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects information inside the vehicle. Connected to the in-vehicle information detection unit 12040 is, for example, a driver state detection unit 12041 that detects the driver's state.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 may calculate the driver's level of fatigue or concentration based on the detection information input from the driver state detection unit 12041, or may determine whether the driver is dozing off.
  • the microcomputer 12051 can calculate control target values for the driving force generating device, steering mechanism, or braking device based on information inside and outside the vehicle acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040, and output control commands to the drive system control unit 12010.
  • the microcomputer 12051 can perform cooperative control aimed at realizing the functions of an ADAS (Advanced Driver Assistance System), including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following driving based on the distance between vehicles, maintaining vehicle speed, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generating device, steering mechanism, braking device, etc. based on information about the vehicle's surroundings acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040, thereby enabling cooperative control aimed at autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on driver operation.
  • the microcomputer 12051 can output control commands to the body system control unit 12020 based on information outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 can control the headlamps according to the position of a preceding vehicle or an oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and perform cooperative control aimed at preventing glare, such as switching from high beams to low beams.
  • the audio/video output unit 12052 transmits at least one audio and/or video output signal to an output device capable of visually or audibly notifying vehicle occupants or the outside of the vehicle of information.
  • 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 on-board display and a head-up display.
  • Figure 38 shows 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, and 12105 are provided, for example, on the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and the top of the windshield inside the vehicle cabin of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12101 provided on the front nose and the imaging unit 12105 provided on the top of the windshield inside the vehicle cabin mainly capture images of the front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors mainly capture images of the sides of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door mainly captures images of the rear of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12105 provided on the top of the windshield inside the vehicle cabin is mainly used to detect leading vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, etc.
  • Imaging range 12111 indicates the imaging range of imaging unit 12101 provided on the front nose
  • imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively
  • imaging range 12114 indicates the imaging range of imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door.
  • At least one of the image capturing units 12101 to 12104 may have a function for acquiring distance information.
  • at least one of the image capturing units 12101 to 12104 may be a stereo camera consisting of multiple image capturing elements, or an image capturing element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 can calculate the distance to each three-dimensional object within the imaging ranges 12111 to 12114 and the change in this distance over time (relative speed with respect to the vehicle 12100), thereby extracting as a preceding vehicle, in particular, the closest three-dimensional object on the path of the vehicle 12100 that is traveling in approximately the same direction as the vehicle 12100 at a predetermined speed (e.g., 0 km/h or higher). Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance that should be maintained in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic braking control (including follow-up stop control) and automatic acceleration control (including follow-up start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on driver operation.
  • automatic braking control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • the microcomputer 12051 can classify and extract three-dimensional object data regarding three-dimensional objects into categories such as motorcycles, standard vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, and other three-dimensional objects, and use this data for automatic obstacle avoidance. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into those that are visible to the driver of the vehicle 12100 and those that are difficult to see.
  • the microcomputer 12051 determines the collision risk, which indicates the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or exceeds a set value and a collision is possible, it can provide driving assistance to avoid a collision by outputting an alarm to the driver via the audio speaker 12061 or the display unit 12062, or by performing forced deceleration or evasive steering via the drivetrain control unit 12010.
  • At least one of the image capturing units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize pedestrians by determining whether or not a pedestrian is present in the images captured by the image capturing units 12101 to 12104. Such pedestrian recognition is performed, for example, by extracting feature points in the images captured by the image capturing units 12101 to 12104 as infrared cameras, and performing pattern matching processing on a series of feature points that indicate the outline of an object to determine whether or not the object is a pedestrian.
  • the audio/video output unit 12052 controls the display unit 12062 to superimpose a rectangular outline on the recognized pedestrian for emphasis.
  • the audio/video output unit 12052 may also control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating the pedestrian in a desired position.
  • the foregoing describes an example of a mobile object control system to which the technology disclosed herein can be applied.
  • the technology disclosed herein can be applied to the imaging unit 12031 of the configuration described above.
  • the light detection devices e.g., light detection device 1
  • the technology disclosed herein can be applied to the imaging unit 12031.
  • the first electrode 11 and the electron transport layer 13, and the second electrode 12 and the hole transport layer 14 are each formed in approximately the same layout, but this is not limited to this.
  • the second electrode 12 does not necessarily have to be formed continuously so as to surround the first electrode 11.
  • the second electrode 12 may be formed at the intersection of the row direction (e.g., the X-axis direction) and the column direction (e.g., the Y-axis direction), in other words, at the four corners of a unit pixel P having an approximately square shape.
  • the photodetector device may, for example, have the second electrode 12 and hole transport layer 14 located approximately in the center of the unit pixel P, and the first electrode 11 and electron transport layer 13 located between adjacent unit pixels P, for example, surrounding the second electrode 12.
  • the surface 13S1 on the light incident side S1 of the electron transport layer 13 is formed closer to the light incident side S1 than the surface 14S1 on the light incident side S1 of the hole transport layer 14.
  • the present disclosure may also be configured as follows.
  • a first electrode and a second electrode are disposed at a distance from each other on the side opposite the light incident side of the photoelectric conversion layer, and a first charge transport layer and a second charge transport layer are provided above the first electrode and the second electrode, respectively.
  • This increases the amount of light incident on the photoelectric conversion layer compared to a photodetector in which the first electrode, the first charge transport layer, the photoelectric conversion layer, the second charge transport layer, and the second electrode are stacked in this order in the light incident surface direction. This makes it possible to improve quantum efficiency.
  • a photoelectric conversion layer (1) a photoelectric conversion layer; a first electrode disposed on the opposite side of the photoelectric conversion layer from the light incident side; a second electrode disposed on the opposite side of the photoelectric conversion layer from the light incident side and spaced apart from the first electrode; a first charge transport layer provided above the first electrode and having a first surface on a light incident side; a second charge transport layer provided above the second electrode and having a second surface closer to the light incident side than the first surface.
  • the first electrode and the second electrode are arranged in parallel in an in-plane direction in which the photoelectric conversion layer extends,
  • the photodetector according to (1) or (2) further comprising an insulating film disposed between the first charge transport layer and the second charge transport layer, electrically isolating the first charge transport layer and the second charge transport layer.
  • the image sensor has a pixel section in which a plurality of pixels are arranged two-dimensionally in an array, a first charge transport portion including the first electrode and the first charge transport layer is disposed in each of the plurality of pixels;
  • the photodetector device according to any one of (1) to (5), wherein a second charge transport section consisting of the second electrode and the second charge transport layer is disposed between adjacent pixels.
  • the image sensor has a pixel section in which a plurality of pixels are arranged two-dimensionally in an array
  • the image sensor has a pixel section in which a plurality of pixels are arranged two-dimensionally in an array
  • the photodetector device according to any one of (1) to (8), wherein each of the plurality of pixels has a plurality of first charge transport units each consisting of the first electrode and the first charge transport layer, and one second charge transport unit each consisting of the second electrode and the second charge transport layer, and the plurality of first charge transport units are electrically separated by an insulating film.
  • the image sensor has a pixel section in which a plurality of pixels are arranged two-dimensionally in an array
  • the photodetector device according to any one of (1) to (9), wherein each of the plurality of pixels has a plurality of first charge transport units each consisting of the first electrode and the first charge transport layer, and one second charge transport unit each consisting of the second electrode and the second charge transport layer, and the plurality of first charge transport units are electrically separated by an insulating film and the second charge transport unit.
  • (11) The photodetector according to (10), wherein the signal charges of the plurality of first charge transporting parts are read out separately from each other.
  • the image sensor has a pixel section in which a plurality of pixels are arranged two-dimensionally in an array, a first charge transport portion including the first electrode and the first charge transport layer is disposed approximately at the center of each of the plurality of pixels; a second charge transport portion including the second electrode and the second charge transport layer is disposed in a peripheral portion of each of the plurality of pixels;
  • the photodetector according to any one of (1) to (13), wherein an insulating film is disposed between the adjacent pixels.
  • the photodetector according to (14), wherein the insulating film penetrates the photoelectric conversion layer in a thickness direction.
  • the image sensor has a pixel section in which a plurality of pixels are arranged two-dimensionally in an array, The photodetector according to (17), wherein the second charge transport layer extends across the plurality of pixels on the light incident side of the photoelectric conversion layer.
  • one of the first electrode and the second electrode also serves as the first charge transport layer and the second charge transport layer provided above the electrode.
  • a pixel section in which a plurality of pixels are arranged two-dimensionally in an array; a microlens disposed on a light incident surface of the photoelectric conversion layer, for each of the plurality of pixels;
  • the photodetector device according to any one of (1) to (19), wherein the focal position of the microlens is approximately the same as the position where the largest electric field is applied between the first charge transport layer and the second charge transport layer.
  • the photoelectric conversion layer is configured to include quantum dots, an organic compound semiconductor, or an organic-inorganic perovskite.
  • the photodetector device a photoelectric conversion layer; a first electrode disposed on the opposite side of the photoelectric conversion layer from the light incident side; a second electrode disposed on the opposite side of the photoelectric conversion layer from the light incident side and spaced apart from the first electrode; a first charge transport layer provided above the first electrode and having a first surface on a light incident side; a second charge transport layer provided above the second electrode and having a second surface closer to the light incident side than the first surface.

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Abstract

本開示の一実施形態の光検出装置（１）は、光電変換層（１６）と、光電変換層（１６）の光入射側（Ｓ１）とは反対側に配置された第１電極（１１）と、光電変換層（１６）の光入射側（Ｓ１）とは反対側に、第１電極（１１）とは離間して配置された第２電極（１２）と、第１電極（１１）の上方に設けられると共に、光入射側（Ｓ１）に第１の面（１３Ｓ１）を有する第１の電荷輸送層（１３）と、第２電極（１２）の上方に設けられると共に、第１の面（１３Ｓ１）よりも光入射側（Ｓ１）に第２の面（１４Ｓ１）を有する第２の電荷輸送層（１４）とを備える。

Description

光検出装置および電子機器
　本開示は、光検出装置およびこれを備えた電子機器に関する。
　例えば、特許文献１では、隣接する第１画素および第２画素にそれぞれ設けられた下部電極の間に、下部電極とは異なる他の電極が設けられた固体撮像素子が開示されている。
国際公開第２０１６／１０４１７７号
　ところで、例えば撮像装置等に適用される光検出装置では、量子効率の向上が求められている。
　量子効率を向上させることが可能な光検出装置および電子機器を提供することが望ましい。
　本開示の一実施形態としての光検出装置は、光電変換層と、光電変換層の光入射側とは反対側に配置された第１電極と、光電変換層の光入射側とは反対側に、第１電極とは離間して配置された第２電極と、第１電極の上方に設けられると共に、光入射側に第１の面を有する第１の電荷輸送層と、第２電極の上方に設けられると共に、第１の面よりも光入射側に第２の面を有する第２の電荷輸送層とを備えたものである。
　本開示の一実施形態としての電子機器は、上記本開示の一実施形態の光検出装置を備えたものである。
　本開示の一実施形態としての光検出装置および一実施形態としての電子機器では、光電変換層の光入射側とは反対側に第１電極および第２電極を離間して配置し、第１電極および第２電極の上方にそれぞれ第１の電荷輸送層および第２の電荷輸送層を設けるようにした。第１の電荷輸送層の光入射側の面を第１の面、第２の電荷輸送層の光入射側の面を第２の面としたとき、第２の面は第１の面よりも光入射側に形成されている。これにより、第１電極、第１の電荷輸送層、光電変換層、第２の電荷輸送層および第２電極が光入射面方向に順に積層される光検出装置と比較して、光電変換層に入射する光量が増加する。
図１は、本開示の一実施の形態に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図２は、図１に示した光検出装置の全体構成を表すブロック図である。 図３は、図１に示した単位画素の等価回路図である。 図４は、図１に示した光検出装置の単位画素Ｐにおける電荷輸送層および正孔輸送層のレイアウトの一例を表す平面模式図である。 図５は、本開示の一実施形態に係る光検出装置の構成の他の例を表す断面模式図である。 図６Ａは、図１に示した光検出装置の製造方法を説明するための断面模式図である。 図６Ｂは、図６Ａに続く工程を表す断面模式図である。 図６Ｃは、図６Ｂに続く工程を表す断面模式図である。 図６Ｄは、図６Ｃに続く工程を表す断面模式図である。 図６Ｅは、図６Ｄに続く工程を表す断面模式図である。 図６Ｆは、図６Ｅに続く工程を表す断面模式図である。 図６Ｇは、図６Ｆに続く工程を表す断面模式図である。 図６Ｈは、図６Ｇに続く工程を表す断面模式図である。 図６Ｉは、図６Ｈに続く工程を表す断面模式図である。 図７は、本開示の変形例１に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図８は、図７に示した光検出装置の単位画素Ｐにおける電荷輸送層および正孔輸送層のレイアウトの一例を表す平面模式図である。 図９は、本開示の変形例２に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図１０は、図９に示した光検出装置の単位画素Ｐにおける電荷輸送層および正孔輸送層のレイアウトの一例を表す平面模式図である。 図１１は、本開示の変形例３に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図１２は、図１１に示した光検出装置の単位画素Ｐにおける電荷輸送層および正孔輸送層のレイアウトの一例を表す平面模式図である。 図１３は、本開示の変形例４に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図１４は、図１３に示した光検出装置の単位画素Ｐにおける電荷輸送層および正孔輸送層のレイアウトの一例を表す平面模式図である。 図１５は、本開示の変形例４に係る光検出装置の構成の他の例を表す断面模式図である。 図１６は、本開示の変形例４に係る光検出装置の構成の他の例を表す断面模式図である。 図１７Ａは、本開示の変形例４に係る光検出装置の構成の他の例を表す断面模式図である。 図１７Ｂは、本開示の変形例４に係る光検出装置の構成の他の例を表す断面模式図である。 図１８は、本開示の変形例５に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図１９は、図１８に示した光検出装置の単位画素Ｐにおける電荷輸送層および正孔輸送層のレイアウトの一例を表す平面模式図である。 図２０は、図１８に示した光検出装置における各単位画素のレイアウトの一例を表す平面模式図である。 図２１は、本開示の変形例６に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図２２は、図２１に示した光検出装置の単位画素Ｐにおける電荷輸送層および正孔輸送層のレイアウトの一例を表す平面模式図である。 図２３は、本開示の変形例６に係る光検出装置の構成の他の例を表す断面模式図である。 図２４は、本開示の変形例７に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図２５は、図２４に示した光検出装置の単位画素Ｐにおける電荷輸送層および正孔輸送層のレイアウトの一例を表す平面模式図である。 図２６は、本開示の変形例８に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図２７Ａは、図２６に示した光検出装置の製造方法を説明するための断面模式図である。 図２７Ｂは、図２７Ａに続く工程を表す断面模式図である。 図２７Ｃは、図２７Ｂに続く工程を表す断面模式図である。 図２７Ｄは、図２７Ｃに続く工程を表す断面模式図である。 図２７Ｅは、図２７Ｄに続く工程を表す断面模式図である。 図２７Ｆは、図２７Ｅに続く工程を表す断面模式図である。 図２７Ｇは、図２７Ｆに続く工程を表す断面模式図である。 図２８は、本開示の変形例８に係る光検出装置の構成の他の例を表す断面模式図である。 図２９は、本開示の変形例８に係る光検出装置の構成の他の例を表す断面模式図である。 図３０は、本開示の変形例９に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図３１は、本開示の変形例１０に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図３２は、本開示の変形例１０に係る光検出装置の構成の他の例を表す断面模式図である。 図３３は、図１に示した光検出装置を用いた電子機器の構成の一例を表すブロック図である。 図３４Ａは、図１に示した光検出装置を用いた光検出システムの全体構成の一例を表す模式図である。 図３４Ｂは、図３４Ａに示した光検出システムの回路構成の一例を表す図である。 図３５は、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３６は、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。 図３７は、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。 図３８は、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。
　以下、本開示における一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
　１．実施の形態（第１電極および第２電極ならびに電子輸送層および正孔輸送層をそれぞれ面内方向に並列に配置した光検出装置の例）
　２．変形例
　　　２－１．変形例１（光検出装置の構成の他の例）
　　　２－２．変形例２（光検出装置の構成の他の例）
　　　２－３．変形例３（光検出装置の構成の他の例）
　　　２－４．変形例４（光検出装置の構成の他の例）
　　　２－５．変形例５（光検出装置の構成の他の例）
　　　２－６．変形例６（光検出装置の構成の他の例）
　　　２－７．変形例７（光検出装置の構成の他の例）
　　　２－８．変形例８（光検出装置の構成の他の例）
　　　２－９．変形例９（光検出装置の構成の他の例）
　　　２－１０．変形例１０（光検出装置の構成の他の例）
　３．適用例
　４．応用例
＜１．実施の形態＞
　図１は、本開示の一実施の形態に係る光検出装置（光検出装置１）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図２は、図１に示した光検出装置１の全体構成の一例を表したものである。光検出装置１は、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等として好適に用いられるものである。
　本実施の形態の光検出装置１は、光電変換層１６と、光電変換層１６の光入射側Ｓ１とは反対側に配置されると共に互いに離間して配置された第１電極１１および第２電極１２と、第１電極１１の上方に設けられた電子輸送層１３と、第２電極１２の上方に設けられた正孔輸送層１４とを有する。正孔輸送層１４の光入射側Ｓ１の面（面１４Ｓ１）は、電子輸送層１３の光入射側Ｓ１の面（面１３Ｓ１）よりも光入射側Ｓ１に形成されている。
　ここで、第１電極１１は、本開示の一実施態様における「第１電極」の一具体例に相当するものである。第２電極１２は、本開示の一実施態様における「第２電極」の一具体例に相当するものである。電子輸送層１３は、本開示の一実施態様における「第１の電荷輸送層」の一具体例に相当するものであり、面１３Ｓ１は、本開示の一実施態様における「第１の面」の一具体例に相当するものである。正孔輸送層１４は、本開示の一実施態様における「第２の電荷輸送層」の一具体例に相当するものであり、面１４Ｓ１は、本開示の一実施態様における「第２の面」の一具体例に相当するものである。光電変換層１６は、本開示の一実施態様における「光電変換層」の一具体例に相当するものである。
［光検出装置の概略構成］
　光検出装置１は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサであり、光学レンズ系（図示せず）を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、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ものである。光検出装置１は、半導体基板２０上に、撮像エリアとしての画素部１００Ａを有すると共に、この画素部１００Ａの周辺領域に、例えば、垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、出力回路１１４、制御回路１１５および入出力端子１１６を有している。
　画素部１００Ａには、例えば、行列状に２次元配置された複数の単位画素Ｐを有している。この単位画素Ｐには、例えば、画素行ごとに画素駆動線Ｌｒｅａｄ（具体的には行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列ごとに垂直信号線Ｌｓｉｇが配線されている。画素駆動線Ｌｒｅａｄは、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Ｌｒｅａｄの一端は、垂直駆動回路１１１の各行に対応した出力端に接続されている。
　垂直駆動回路１１１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素部１００Ａの各単位画素Ｐを、例えば、行単位で駆動する画素駆動部である。垂直駆動回路１１１によって選択走査された画素行の各単位画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌｓｉｇの各々を通してカラム信号処理回路１１２に供給される。カラム信号処理回路１１２は、垂直信号線Ｌｓｉｇごとに設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
　水平駆動回路１１３は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、カラム信号処理回路１１２の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この水平駆動回路１１３による選択走査により、垂直信号線Ｌｓｉｇの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１２１に出力され、当該水平信号線１２１を通して半導体基板２０の外部へ伝送される。
　出力回路１１４は、カラム信号処理回路１１２の各々から水平信号線１２１を介して順次供給される信号に対して信号処理を行って出力するものである。出力回路１１４は、例えば、バッファリングのみを行う場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正および各種デジタル信号処理等が行われる場合もある。
　垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、水平信号線１２１および出力回路１１４からなる回路部分は、半導体基板２０上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
　制御回路１１５は、半導体基板２０の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、光検出装置１の内部情報等のデータを出力するものである。制御回路１１５はさらに、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を有し、当該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回路１１１、カラム信号処理回路１１２および水平駆動回路１１３等の周辺回路の駆動制御を行う。
　入出力端子１１６は、外部との信号のやり取りを行うものである。
［単位画素の回路構成］
　図３は、図１に示した光検出装置１の各単位画素Ｐの読み出し回路の一例を表したものである。
　画素部１００Ａには、上記のように、複数の単位画素Ｐが行列状に２次元配置されている。単位画素Ｐは、１つのフローティングディフュージョン（浮遊拡散層）ＦＤおよび１つの読み出し回路を有している。
　単位画素Ｐは、例えば、フォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤと電気的に接続された転送トランジスタＴＲと、転送トランジスタＴＲを介してフォトダイオードＰＤから出力された電荷を一時的に保持するフローティングディフュージョンＦＤとを有している。フォトダイオードＰＤは、光電変換を行って受光量に応じた電荷を発生する。フォトダイオードＰＤのカソードは転送トランジスタＴＲのソースに電気的に接続されており、フォトダイオードＰＤのアノードは基準電位線（例えばグランドＧＮＤ）に電気的に接続されている。転送トランジスタＴＲのドレインがフローティングディフュージョンＦＤに電気的に接続され、転送トランジスタＴＲのゲートは画素駆動線Ｌｒｅａｄに電気的に接続されている。転送トランジスタＴＲは、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）トランジスタである。
　フローティングディフュージョンＦＤは、読み出し回路の入力端に電気的に接続されている。読み出し回路は、例えば、リセットトランジスタＲＳＴと、選択トランジスタＳＥＬと、増幅トランジスタＡＭＰとを有している。なお、選択トランジスタＳＥＬは、必要に応じて省略してもよい。リセットトランジスタＲＳＴのソース（読み出し回路の入力端）がフローティングディフュージョンＦＤに電気的に接続されており、リセットトランジスタＲＳＴのドレインが電源ＶＤＤおよび増幅トランジスタＡＭＰのドレインに電気的に接続されている。リセットトランジスタＲＳＴのゲートは画素駆動線Ｌｒｅａｄに電気的に接続されている。増幅トランジスタＡＭＰのソースが選択トランジスタＳＥＬのドレインに電気的に接続されており、増幅トランジスタＡＭＰのゲートがリセットトランジスタＲＳＴのソースに電気的に接続されている。選択トランジスタＳＥＬのソース（読み出し回路の出力端）が垂直信号線Ｌｓｉｇに電気的に接続されており、選択トランジスタＳＥＬのゲートが画素駆動線Ｌｒｅａｄに電気的に接続されている。
　転送トランジスタＴＲは、転送トランジスタＴＲがオン状態となると、フォトダイオードＰＤの電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。リセットトランジスタＲＳＴは、フローティングディフュージョンＦＤの電位を所定の電位にリセットする。リセットトランジスタＲＳＴがオン状態となると、フローティングディフュージョンＦＤの電位を電源ＶＤＤの電位にリセットする。選択トランジスタＳＥＬは、読み出し回路からの画素信号の出力タイミングを制御する。増幅トランジスタＡＭＰは、画素信号として、フローティングディフュージョンＦＤに保持された電荷のレベルに応じた電圧の信号を生成する。増幅トランジスタＡＭＰは、ソースフォロア型のアンプを構成しており、フォトダイオードＰＤで発生した電荷のレベルに応じた電圧の画素信号を出力するものである。増幅トランジスタＡＭＰは、選択トランジスタＳＥＬがオン状態となると、フローティングディフュージョンＦＤの電位を増幅して、その電位に応じた電圧を、垂直信号線Ｌｓｉｇを介してカラム信号処理回路１１２に出力する。リセットトランジスタＲＳＴ、増幅トランジスタＡＭＰおよび選択トランジスタＳＥＬは、例えば、ＣＭＯＳトランジスタである。
　なお、読み出し回路は、例えば、ＦＤ転送トランジスタＦＤＧを有していてもよい。ＦＤ転送トランジスタＦＤＧは、例えば、リセットトランジスタＲＳＴのソースと増幅トランジスタＡＭＰのゲートとの間に設けられる。
　また、光検出装置１の各単位画素Ｐの読み出し回路は図３の回路構成に限定されるものではない。光検出装置１の各単位画素Ｐの読み出し回路は、例えば、容量帰還相互インピーダンス増幅器（ＣＴＩＡ）を含んでいてもよい。ＣＴＩＡを含む読み出し回路では、光電変換層１６に電荷が蓄積されても光電変換層１６への定電圧を印加することができるため、特性を安定化させることができる。
［単位画素の構成］
　光検出装置１は、例えば図１に示したように、対向する一対の面（面２０Ｓ１および面２０Ｓ２）を有する半導体基板２０の光入射側Ｓ１となる面２０Ｓ１側に、選択的な波長域（例えば、９００ｎｍ以上１６００ｎｍ未満の可視光領域および近赤外領域）の波長の一部または全部に対応する光を吸収して励起子（電子正孔対）を発生させる光電変換部１０が積層された構成を有するものである。半導体基板２０の面２０Ｓ１と光電変換部１０の間には、例えば、絶縁層２５および層間絶縁層２６，２７，２８が面２０Ｓ１側この順に積層されている。光電変換部１０の光入射側Ｓ１には保護層１７が設けられており、保護層１７上には、オンチップレンズ１８等の光学部材が配設されている。光検出装置１では、光電変換によって生じる電子正孔対のうち、例えば、電子が信号電荷として第１電極１１から読み出される。以下では、信号電荷として電子を第１電極１１から読み出す場合を例に、各部の構成や材料等について説明する。
　図４は、図１に示した光検出装置１の単位画素Ｐにおける電子輸送層１３および正孔輸送層１４の平面レイアウトの一例を模式的に表したものである。なお、図１は、図４に示したＩ－Ｉ’線に対応する断面を表している。光電変換部１０は、第１電極１１と、第２電極１２と、電子輸送層１３と、正孔輸送層１４と、絶縁膜１５と、光電変換層１６とを有する。第１電極１１および第２電極１２は、光電変換層１６が延在するＸＹ平面方向に並列に配置されている。具体的には、第１電極１１は単位画素Ｐの略中央に設けられ、第２電極１２は隣接する単位画素Ｐの間に、例えば第１電極１１を囲むように設けられている。換言すると、第１電極１１は単位画素Ｐ毎にそれぞれ設けられている。第２電極１２は、行方向（例えば、Ｘ軸方向）および列方向（例えば、Ｙ軸方向）に隣り合う複数の単位画素Ｐの間に設けられており、画素部１００Ａ全体では、平面視において格子状に設けられている。第１電極１１と第２電極１２との間には絶縁膜（例えば、層間絶縁層２８）が設けられており、互いに電気的に分離されている。電子輸送層１３は第１電極１１上に、正孔輸送層１４は第２電極１２上にそれぞれ設けられている。具体的には、電子輸送層１３は、第１電極１１と同様に、単位画素Ｐの略中央に設けられ、正孔輸送層１４は、第２電極１２と同様に、隣接する単位画素Ｐの間に、例えば電子輸送層１３を囲むように設けられている。換言すると、電子輸送層１３は単位画素Ｐ毎にそれぞれ設けられている。正孔輸送層１４は、行方向（例えば、Ｘ軸方向）および列方向（例えば、Ｙ軸方向）に隣り合う複数の単位画素Ｐの間に設けられており、画素部１００Ａ全体では、平面視において格子状に設けられている。電子輸送層１３と正孔輸送層１４との間には絶縁膜（例えば、絶縁膜１５）が設けられており、互いに電気的に分離されている。つまり、第１電極１１と電子輸送層１３および第２電極１２と正孔輸送層１４は、それぞれ、略同じレイアウトで形成されており、図４に示した電子輸送層１３および正孔輸送層１４の平面レイアウトは、第１電極１１および第２電極１２の平面レイアウトと見做すことができる。光電変換層１６は、電子輸送層１３、正孔輸送層１４および絶縁膜１５を覆うようにＸＹ平面方向に延在形成されている。換言すると、光電変換層１６は、光電変換部１０を構成する部材のうち、最も光入射側Ｓ１に配置されている。つまり、本実施の形態の光検出装置１では、オンチップレンズ１８に入射した光は、光電変換部１０を構成する他の部材（第１電極１１、第２電極１２、電子輸送層１３、正孔輸送層１４および絶縁膜１５）を介すことなく、直接光電変換層１６に入射するように構成されている。
　本実施の形態の光検出装置１では、電子輸送層１３の光入射側Ｓ１の面１３Ｓ１および正孔輸送層１４の光入射側Ｓ１の面１４Ｓ１は、積層方向（Ｚ軸方向）に互いに異なる位置に形成されている。具体的には、正孔輸送層１４の面１４Ｓ１は、上記のように、電子輸送層１３の面１３Ｓ１よりも光入射側Ｓ１に形成されている。より具体的には、光検出装置１では、第１電極１１および第２電極１２は、光電変換層１６が延在する面内方向（例えば、ＸＹ平面方向）に並列に配置されており、電子輸送層１３の膜厚をｄ１、正孔輸送層１４の膜厚をｄ２としたとき、正孔輸送層１４は電子輸送層１３よりも大きな膜厚を有し（ｄ２＞ｄ１）、その一部は光電変換層１６内に突出している。つまり、第１電極１１および第２電極１２の上面から光電変換層１６の光入射側Ｓ１の面（面１６Ｓ１）までの高さをｄ３としたとき、電子輸送層１３、正孔輸送層１４および光電変換層１６の高さは、例えば、ｄ３＞ｄ２＞ｄ１の関係を有する。なお、電子輸送層１３、正孔輸送層１４および光電変換層１６の高さの関係はこれに限定されるものではない。図５は、本開示の一実施の形態に係る光検出装置（光検出装置１）の断面構成の他の例を模式的に表したものである。正孔輸送層１４は、光電変換層１６の層内にその上面（面１４Ｓ１）が形成されている他に、図５に示したように、光電変換層１６を貫通し、光電変換層１６の上面（面１６Ｓ１）と同一面を形成していてもよい。その場合、電子輸送層１３、正孔輸送層１４および光電変換層１６の高さは、ｄ３＝ｄ２＞ｄ１となる。更に、正孔輸送層１４は、図示していないが、光電変換層１６の上面（面１６Ｓ１）よりも光入射側Ｓ１に突出していてもよい。その場合、電子輸送層１３、正孔輸送層１４および光電変換層１６の高さは、ｄ２＞ｄ３＞ｄ１となる。
　第１電極１１および第２電極１２は、それぞれ、例えば、光透過性を有する導電膜により構成されている。第１電極１１および第２電極１２の構成材料としては、例えば、ドーパントとしてスズ（Ｓｎ）を添加したＩｎ２Ｏ３であるインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）が挙げられる。第１電極１１および第２電極１２の構成材料としては、上記以外にも、ドーパントを添加した酸化スズ（ＳｎＯ２）系材料、例えば、ドーパントとしてＳｂを添加したＡＴＯ、ドーパントとしてフッ素を添加したＦＴＯが挙げられる。また、酸化亜鉛（ＺｎＯ）あるいはドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。ＺｎＯ系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）を添加したアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）を添加したガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、ホウ素（Ｂ）を添加したホウ素亜鉛酸化物およびインジウム（Ｉｎ）を添加したインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が挙げられる。更に、ドーパントとしてインジウムとガリウムを添加した亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ，Ｉｎ－ＧａＺｎＯ４）を用いてもよい。加えて、第１電極１１および第２電極１２の構成材料としては、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ４、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ２、ＭｇＩＮ２Ｏ４、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ３またはＴｉＯ２等を用いてもよいし、スピネル形酸化物やＹｂＦｅ２Ｏ４構造を有する酸化物を用いてもよい。
　第１電極１１および第２電極１２に光透過性が不要である場合には、例えば、一方を低い仕事関数（例えば、φ＝３．５ｅＶ～４．５ｅＶ）を有する単金属または合金、他方を高い仕事関数（例えば、φ＝４．５ｅＶ～５．５ｅＶ）を有する単金属または合金を用いることができる。低い仕事関数を有する短金属または合金としては、例えば、アルカリ金属（例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）およびカリウム（Ｋ）等）およびそのフッ化物または酸化物、アルカリ土類金属（例えば、マグネシウム（Ｍｇ）およびカルシウム（Ｃａ）等）およびそのフッ化物または酸化物が挙げられる。この他、アルミニウム（Ａｌ）、Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ合金、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、タリウム（Ｔｌ）、Ｎａ－Ｋ合金、Ａｌ－Ｌｉ合金、Ｍｇ－Ａｇ合金、Ｉｎおよびイッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属、または、それらの合金が挙げられる。高い仕事関数を有する単金属または合金としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｆｅ、イリジウム（Ｉｒ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、レニウム（Ｒｅ）、テルル（Ｔｅ）およびそれらの合金が挙げられる。
　なお、第１電極１１および第２電極１２は、光透過性が不要である場合においても互いに同じ材料を用いて形成することができる。第１電極１１および第２電極１２を構成する材料としては、さらに、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）およびモリブデン（Ｍｏ）等の金属、または、それらの金属元素を含む合金、あるいは、それらの金属からなる導電性粒子、それらの金属を含む合金の導電性粒子、不純物を含有したポリシリコン、炭素系材料、酸化物半導体、カーボン・ナノ・チューブ、グラフェン等の導電性物質が挙げられる。この他、第１電極１１および第２電極１２を構成する材料としては、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸［ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ］といった有機材料（導電性高分子）が挙げられる。また、上記材料をバインダー（高分子）に混合してペーストまたはインクとしたものを硬化させ、電極として用いてもよい。
　第１電極１１および第２電極１２は、それぞれ、上記材料からなる単層膜あるいは積層膜として形成することができる。第１電極１１および第２電極１２の積層方向の膜厚（以下、単に厚みとする）は、例えば１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、好ましくは１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。
　電子輸送層１３は、光電変換層１６において発生した電荷キャリアのうち、電子を選択的に第１電極１１へ輸送すると共に、第１電極１１側からの正孔の注入を阻害するものである。電子輸送層１３は、有機化合物、酸化物半導体または半導体ナノ粒子を用いて形成することができる。有機化合物としてはｎ型半導体が好ましく、例えば、フタロシアニン亜鉛（ＩＩ）に代表される遷移金属イオンと有機材料とにより錯体形成された有機金属色素が挙げられる。この他、ｎ型半導体としては、フラーレンまたはその誘導体、ＩＴＩＣ誘導体およびＢＴＰ誘導体に代表される非フラーレンアクセプタ等が挙げられる。酸化物半導体および半導体ナノ粒子としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、ＳｒＴｉＯ３、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、ＣｕＴｉＯ３、酸化スズ（ＳｎＯ２）、ＩｎＧａＺｎＯ４、ＩｎＴｉＯ２およびβ－Ｇａ２Ｏ３等の無機材料が挙げられる。
　正孔輸送層１４は、光電変換層１６において発生した電荷キャリアのうち、正孔を選択的に第２電極１２へ輸送すると共に、第２電極１２側からの電子の注入を阻害するものである。正孔輸送層１４は、有機化合物、酸化物半導体または半導体ナノ粒子を用いて形成することができる。有機化合物としては、例えば、Ｐ３ＨＴ（ポリ（３－ヘキシルチオフェン－２，５－ジイル））、ＳＰＩＲＯ－ＯＭｅＴＡＤ、２Ｔ―ＮＡＴＡ、ＰＴＢ７、ＰＢＴＢ－Ｔ、Ｖ８８６、ＰＴＢ７－Ｔｈ、Ｐｏｌｙ－ＴＰＤおよびＰＢＤＢ－Ｔ－２Ｆが挙げられる。酸化物半導体および半導体ナノ粒子としては、例えば、酸化ニッケル、Ｉ－Ｖ族、Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ族またはＩ－ＩＩ－ＩＩＩ－ＶＩ族の化合物半導体が挙げられる。Ｉ－Ｖ族の半導体ナノ粒子は、例えば、Ａｇ２ＳおよびＡｇ２Ｓｅを含む。Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ族の半導体ナノ粒子は、例えば、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＴｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２およびＣｕＩｎＴｅ２を含む。Ｉ－ＩＩ－ＩＩＩ－ＶＩ族の半導体ナノ粒子は、例えば、ＺｎＣｕＩｎＳおよびＺｎＣｕＩｎＳｅを含む。
　絶縁膜１５は、第１電極１１および第２電極１２上にそれぞれ設けられ、ＸＹ平面方向に並列に配置された電子輸送層１３と正孔輸送層１４との間を電気的に分離するためのものである。絶縁膜１５は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）等のうちのいずれかよりなる単層膜あるいはそれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。
　光電変換層１６は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、少なくとも可視光領域から近赤外領域に含まれる所定の波長を、例えば６０％以上吸収して電荷分離するものである。光電変換層１６は、例えば、９００ｎｍ以上１６００ｎｍ以下の可視光領域および近赤外光領域の一部または全ての波長の光を２０％以上吸収する。光電変換層１６は、例えば、量子ドットを含んで構成されている。具体的な量子ドットとしては、例えば、硫化鉛（ＰｂＳ）量子ドット、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）量子ドット、テルル化鉛（ＰｂＴｅ）量子ドット、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）量子ドット、リン化インジウム（ＩｎＰ）量子ドット、砒化インジウム（ＩｎＡｓ）量子ドット、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）量子ドット、硫化カドミウム（ＣｄＳ）量子ドット、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）量子ドットおよびテルル化カドミウム（ＣｓＴｅ）量子ドットが挙げられる。この他、光電変換層１６は、有機化合物半導体や有機無機ペロブスカイトを用いて形成されていてもよい。
　光電変換層１６の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上１μｍ以下であり、好ましくは１００ｎｍ以上７００ｎｍ以下である。
　光検出装置１では、光電変換部１０に入射した光は光電変換層１６において吸収される。これによって生じた励起子は励起子分離して電子と正孔とに解離する。ここで発生した電荷キャリア（電子および正孔）は、電荷キャリアの濃度差による拡散や、陽極（例えば、第２電極１２）と陰極（例えば、第１電極１１）との仕事関数の差、電子輸送層１３と正孔輸送層１４とのＺ軸方向の高さの差による内部電界によってそれぞれ対応する電極へ運ばれ、光電流として検出される。電子および正孔の輸送方向は、第１電極１１および第２電極１２にそれぞれ所定の電位を印加することによって制御される。
　半導体基板２０は、例えば、ｎ型のシリコン（Ｓｉ）基板により構成されている。半導体基板２０の面２０Ｓ１には、例えば、フローティングディフュージョンＦＤ（半導体基板２０内の領域２１Ｃ）と、増幅トランジスタＡＭＰと、リセットトランジスタＲＳＴと、選択トランジスタＳＥＬと、素子分離領域２４とが設けられている。また、半導体基板２０の周辺部１００Ｂには、ロジック回路等からなる周辺回路（図示せず）が設けられている。
　フローティングディフュージョンＦＤ（領域２１Ｂ）の隣にはリセットトランジスタＲＳＴのリセットゲート２１が配置されている。これにより、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された電荷キャリアを、リセットトランジスタＲＳＴによりリセットすることが可能となる。
　リセットトランジスタＲＳＴは、光電変換部１０からフローティングディフュージョンＦＤに転送された電荷キャリアをリセットするものであり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。具体的には、リセットトランジスタＲＳＴは、リセットゲート２１と、チャネル形成領域２１Ａと、ソース／ドレイン領域２１Ｂ，２１Ｃとから構成されている。リセットゲート２１は、リセット線に接続され、リセットトランジスタＲＳＴの一方のソース／ドレイン領域２１Ｃは、フローティングディフュージョンＦＤを兼ねている。リセットトランジスタＲＳＴを構成する他方のソース／ドレイン領域２１Ｂは、電源ＶＤＤに接続されている。
　増幅トランジスタＡＭＰは、光電変換部１０で生じた電荷量を電圧に変調する変調素子であり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。具体的には、増幅トランジスタＡＭＰは、アンプゲート２２と、チャネル形成領域２２Ａと、ソース／ドレイン領域２２Ｂ，２２Ｃとから構成されている。アンプゲート２２は、層間絶縁層２６に設けられたビアおよび貫通配線３１と、層間絶縁層２７に設けられた配線３２および貫通配線３３と、層間絶縁層２８に設けられた配線３４およびコンタクト３５等を介して第１電極１１およびリセットトランジスタＲＳＴの一方のソース／ドレイン領域２１Ｃ（フローティングディフュージョンＦＤ）に接続されている。また、一方のソース／ドレイン領域２２Ｃは、リセットトランジスタＲＳＴを構成する他方のソース／ドレイン領域２１Ｂと領域を共有しており、電源ＶＤＤに接続されている。
　選択トランジスタＳＥＬは、選択ゲート２３と、チャネル形成領域２３Ａと、ソース／ドレイン領域２３Ｂ，２３Ｃとから構成されている。選択ゲート２３は、選択線に接続されている。また、一方のソース／ドレイン領域２３Ｖは、増幅トランジスタＡＭＰを構成する他方のソース／ドレイン領域２２Ｂと領域を共有しており、他方のソース／ドレイン領域２３Ｂは、信号線（データ出力線）ＶＳＬに接続されている。
　リセット線および選択線は、それぞれ、駆動回路を構成する行走査部１３１に接続されている。信号線（データ出力線）ＶＳＬは、駆動回路を構成する水平選択部１３３に接続されている。
　素子分離領域２４は、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）構造を有しており、例えば、酸化シリコンにより構成されている。
　絶縁層２５は、正の固定電荷を有する膜でもよいし、負の固定電荷を有する膜でもよい。負の固定電荷を有する膜の材料としては、酸化ハフニウム（ＨｆＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）等が挙げられる。この他、絶縁層２５の構成材料としては、酸化ランタン（ＬａＯｘ）、酸化プラセオジム（ＰｒＯｘ）、酸化セリウム（ＣｅＯｘ）、酸化ネオジム（ＮｄＯｘ）、酸化プロメチウム（ＰｍＯｘ）、酸化サマリウム（ＳｍＯｘ）、酸化ユウロピウム（ＥｕＯｘ）、酸化ガドリニウム（ＧｄＯｘ）、酸化テルビウム（ＴｂＯｘ）、酸化ジスプロシウム（ＤｙＯｘ）、酸化ホルミウム（ＨｏＯｘ）、酸化ツリウム（ＴｍＯｘ）、酸化イッテルビウム（ＹｂＯｘ）、酸化ルテチウム（ＬｕＯｘ）、酸化イットリウム（ＹＯｘ）、窒化ハフニウム（ＨｆＮｘ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）、酸窒化ハフニウム（ＨｆＯｘＮｙ）および酸窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙ）等が挙げられる。
　層間絶縁層２６，２７，２８は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）等のうちの１種よりなる単層膜あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。
　リセットゲート２１、アンプゲート２２、選択ゲート２３、貫通配線３１，３３、配線３２，３４およびコンタクト３５は、例えば、ＰＤＡＳ（Phosphorus Doped Amorphous Silicon）等のドープされたシリコン材料またはアルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属材料により構成されている。
　保護層１７は、光透過性を有する材料により構成され、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）等のうちのいずれかよりなる単層膜あるいはそれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。保護層１７の厚みは、例えば、１０ｎｍ～１μｍである。オンチップレンズ１８は、保護層１７と同様に、光透過性を有する材料により構成されている。
［光検出装置の製造方法］
　光検出装置１は、例えば、次のようにして製造することができる。図６Ａ～図６Ｉは、光検出装置１の製造工程の一例を表したものである。
　まず、図６Ａに示したように、ＦＥＯＬ工程により、半導体基板２０の面２０Ｓ１上に読み出し回路を構成する各トランジスタを含む配線層を形成する。続いて、ＢＥＯＬ工程により、配線３２および貫通配線３３を含む層間絶縁層２７および配線３４、コンタクト３５および第１電極１１および第２電極１２を含む層間絶縁層２８を形成する。
　次に、図６Ｂに示したように、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いて、第１電極１１および第２電極１２を含む層間絶縁層２８上に絶縁膜１５を形成する。続いて、図６Ｃに示したように、例えば、フォトリソグラフィにより、絶縁膜１５上にレジスト膜２０１を所定のパターンで形成する。次に、図６Ｄに示したように、例えば、ドライエッチングにより絶縁膜１５を加工して、第１電極１１および第２電極１２上にそれぞれ開口１５Ｈを形成し、その底面に第１電極１１および第２電極１２を露出させる。
　続いて、図６Ｅに示したように、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いて電子輸送層１３となる膜を成膜した後、例えば、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、第１電極１１上に電子輸送層１３を形成する。次に、図６Ｆに示したように、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いて正孔輸送層１４となる膜を成膜した後、例えば、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、第２電極１２上に正孔輸送層１４を形成する。次に、図６Ｇに示したように、例えば、スピンコート法を用いて、電子輸送層１３、正孔輸送層１４および絶縁膜１５上に連続する光電変換層１６を形成する。
　次に、図６Ｈに示したように、例えば、ＣＶＤ法を用いて光電変換層１６上に保護層１７を形成する。最後に、図６Ｉに示したように、保護層１７上にオンチップレンズ１８を配設する。以上により、図１に示した光検出装置１が完成する。
［作用・効果］
　本実施の形態の光検出装置１では、光電変換層１６の光入射側Ｓ１とは反対側に第１電極１１および第２電極１２を並列に配置し、第１電極１１および第２電極１２の上にそれぞれ電子輸送層１３および正孔輸送層１４を設けるようにした。電子輸送層１３および正孔輸送層１４は互いに異なる膜厚を有し、例えば、電子輸送層１３の上面（面１３Ｓ１）は光電変換層１６に接し、正孔輸送層１４の一部は光電変換層内に突出している。これにより、オンチップレンズ１８に入射した光は、光電変換部１０を構成する他の部材（第１電極１１、第２電極１２、電子輸送層１３、正孔輸送層１４および絶縁膜１５）を介すことなく、直接光電変換層１６に入射するようになり、光電変換層１６に入射する光量が増加する。以下、これについて説明する。
　量子ドットや有機半導体等の光電変換膜を用いたイメージセンサは、一般に、積層方向に対向配置された一対の電極の間に光電変換膜が配置された構造を有している。このようなイメージセンサでは、光が入射する側に配置された電極は透明導電膜により形成されており、一対の電極に電圧を印加することによって光電変換された信号電荷が回収される。
　しかしながら、上記のような積層構造を有するイメージセンサでは、レンズを介して入射した光が光電変換膜に到達するまでに、透明導電膜により形成された電極（透明電極）や、透明電極と光電変換膜との間に形成された電荷輸送層等における光の吸収や反射によって光の損失が生じる。この光の損失は、可視光領域の波長を検出対象とする一般的なイメージセンサでは微小であるため問題視されていないが、例えば、９００ｎｍ以上の近赤外領域や短波赤外領域の波長を検出対象とするイメージセンサでは課題となる。
　これに対して本実施の形態では、上記のように、光電変換層１６の光入射側Ｓ１とは反対側に第１電極１１および第２電極１２を並列に配置し、第１電極１１および第２電極１２の上にそれぞれ電子輸送層１３および正孔輸送層１４を設けるようにした。これにより、オンチップレンズ１８に入射した光は、光電変換部１０を構成する他の部材（第１電極１１、第２電極１２、電子輸送層１３、正孔輸送層１４および絶縁膜１５）を介すことなく、直接光電変換層１６に入射するようになる。つまり、上記のように、光電変換膜上に透明電極や電荷輸送層等が積層された一般的なイメージセンサと比較して、光電変換層１６に到達するまでの光の吸収や反射が減少するため、光電変換層１６に入射する光量が増加するようになる。
　以上により、本実施の形態の光検出装置１では、量子効率を向上させることが可能となる。
　また、上記のように、積層方向に対向配置された一対の電極の間に光電変換膜が配置された一般的なイメージセンサでは、隣接する画素間における横方向のリークが課題となっている。この横方向のリークは、光電変換後の励起子分離によって生じた電子および正孔が面内方向に移動することによるものであり、画素がさらに微細化されるとより大きな課題になると考えられる。
　これに対して本実施の形態では、正孔輸送層１４を隣り合う単位画素Ｐの間に設けると共に、電子輸送層１３の膜厚をｄ１、正孔輸送層１４の膜厚をｄ２としたとき、正孔輸送層１４は電子輸送層１３よりも大きな膜厚を有し（ｄ２＞ｄ１）、その一部は光電変換層１６内に突出あるいは光電変換層１６を貫通するようにした。これにより、光電変換層１６内では、２次元あるいは３次元的な内部電界が発生するようになるため、各単位画素Ｐにおいて生じた信号電荷の読み出し効率が向上する。加えて、隣り合う単位画素Ｐの間に設けられた正孔輸送層１４が画素間分離部として機能するため、電子および正孔の隣接画素への移動が抑制される。よって、隣接する画素間における横方向のリークを低減することができるため、例えば、画素サイズが１０μｍ以下といったより高精細な光検出装置を実現することが可能となる。
　更に、上記のように、積層方向に対向配置された一対の電極の間に光電変換膜が配置された一般的なイメージセンサでは、以下の２つの課題が考えられる。１つ目の課題は、透明電極の成膜プロセス上のばらつきによる画素間、あるいは画素内における面内の特性のばらつきである。２つ目の課題は、光電変換膜に量子ドットを用いた場合に、光電変換膜上に成膜される電荷輸送層や透明電極の材料選択の制限や成膜難易度が高くなるというものである。
　これに対して本実施の形態では、光電変換層１６は、光電変換部１０を構成する各部材の最後に成膜できるようになる。これにより、本実施の形態の光検出装置１では、第１電極１１および第２電極１２の成膜プロセス上のばらつきを低減することができるため、画素間および画素内における特性のばらつきを低減することが可能となる。更に、本実施の形態の光検出装置１では、光電変換部１０を構成する各部材の材料選択および製造プロセスの自由度を向上させることが可能となる。
　次に、本開示の変形例１～１０について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
＜２．変形例＞
（２－１．変形例１）
　図７は、本開示の変形例１に係る光検出装置（光検出装置１Ａ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図８は、図７に示した光検出装置１Ａの単位画素Ｐにおける電子輸送部１１０および正孔輸送部１２０の平面レイアウトの一例を模式的に表したものであり、図７は、図８に示したＩＩ－ＩＩ’線に対応する断面を表している。光検出装置１Ａは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等として好適に用いられるものである。
　本変形例の光検出装置１Ａは、第１電極１１およびその上方に設けられる電子輸送層１３と、第２電極１２およびその上方に設けられる正孔輸送層１４とが、繰り返し周期的に配置されたものである。一例として、光検出装置１Ａは、第１電極１１およびその上方に設けられる電子輸送層１３からなる２つの電子輸送部１１０（電子輸送部１１０Ａ，１１０Ｂ）、第２電極１２およびその上方に設けられる正孔輸送層１４からなる２つの正孔輸送部１２０（正孔輸送部１２０Ａ，１２０Ｂ）が、単位画素Ｐの略中央から周縁に向かって交互に配置された構成を有する。電子輸送部１１０Ａ，１１０Ｂおよび正孔輸送部１２０Ａ，１２０Ｂは、それぞれ、例えば共通の電源あるいは読み出し回路（ＲＯＩＣ）に接続されており、同時に駆動することができる。この点を除き、光検出装置１Ａは、上記実施の形態の光検出装置１と実質的に同様の構成を有する。
　なお、図７および図８では、２つの電子輸送部１１０（電子輸送部１１０Ａ，１１０Ｂ）および２つの正孔輸送部１２０（正孔輸送部１２０Ａ，１２０Ｂ）が繰り返し周期的に配置されている例を示したがこれに限定されるものではない。周期的に繰り返し配置される電子輸送部１１０および正孔輸送部１２０は、それぞれ３つ以上でもよい。
　このように、本変形例の光検出装置１Ａでは、第１電極１１およびその上方に設けられる電子輸送層１３と、第２電極１２およびその上方に設けられる正孔輸送層１４とを繰り返し周期的に配置するようにした。これにより、光電変換層１６の面内で発生した電荷キャリア（電子および正孔）を効率よく回収できるようになり、上記実施の形態の光検出装置と比較して、より量子効率を向上させることが可能となる。なお、本構成は、画素サイズが大きな光検出装置により大きな効果が見込まれる。
（２－２．変形例２）
　図９は、本開示の変形例２に係る光検出装置（光検出装置１Ｂ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図１０は、図９に示した光検出装置１Ｂの単位画素Ｐにおける電子輸送部１１０および正孔輸送部１２０の平面レイアウトの一例を模式的に表したものであり、図９は、図１０に示したＩＩＩ－ＩＩＩ’線に対応する断面を表している。光検出装置１Ｂは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等として好適に用いられるものである。
　上記実施の形態では、単位画素Ｐの略中央に第１電極１１および電子輸送層１３を１つ設けた例を示したがこれに限定されるものではない。本変形例の光検出装置１Ｂは、第１電極１１およびその上方に設けられる電子輸送層１３からなる２つの電子輸送部１１０（電子輸送部１１０Ａ，１１０Ｂ）が、単位画素Ｐの略中央において、例えばＹ軸方向に、絶縁膜１５を間に並列に配置されたものである。２つの電子輸送部１１０（電子輸送部１１０Ａ，１１０Ｂ）は絶縁膜１５によって互いに電気的に分離されている。この点を除き、光検出装置１Ｂは、上記実施の形態の光検出装置１と実質的に同様の構成を有する。
　このように、本変形例の光検出装置１Ｂでは、単位画素Ｐの略中央において、２つの電子輸送部１１０（電子輸送部１１０Ａ，１１０Ｂ）を、絶縁膜１５を間に並列に配置するようにした。このような構成においても、本変形例の光検出装置１Ｂは、上記実施の形態および変形例１と同様の効果を得ることができる。
（２－３．変形例３）
　図１１は、本開示の変形例３に係る光検出装置（光検出装置１Ｃ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図１２は、図１１に示した光検出装置１Ｃの単位画素Ｐにおける電子輸送部１１０および正孔輸送部１２０の平面レイアウトの一例を模式的に表したものであり、図１１は、図１２に示したＩＶ－ＩＶ’線に対応する断面を表している。光検出装置１Ｃは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等として好適に用いられるものである。
　上記変形例２では、単位画素Ｐの略中央において、２つの電子輸送部１１０（電子輸送部１１０Ａ，１１０Ｂ）を、絶縁膜１５を間に並列に配置するようにした例を示したがこれに限定されるものではない。本変形例の光検出装置１Ｃは、第１電極１１およびその上方に設けられる電子輸送層１３からなる２つの電子輸送部１１０（電子輸送部１１０Ａ，１１０Ｂ）が、単位画素Ｐの略中央において、例えばＹ軸方向に、絶縁膜１５および正孔輸送部１２０を間に並列に配置されたものである。２つの電子輸送部１１０（電子輸送部１１０Ａ，１１０Ｂ）は絶縁膜１５およびに正孔輸送部１２０よって互いに電気的に分離されている。この点を除き、光検出装置１Ｃは、上記実施の形態の光検出装置１と実質的に同様の構成を有する。
　このように、本変形例の光検出装置１Ｃでは、単位画素Ｐの略中央において、２つの電子輸送部１１０（電子輸送部１１０Ａ，１１０Ｂ）を、絶縁膜１５および正孔輸送部１２０を間に並列に配置するようにした。このような構成においても、本変形例の光検出装置１Ｃは、上記実施の形態および変形例１と同様の効果を得ることができる。
（２－４．変形例４）
　図１３は、本開示の変形例４に係る光検出装置の断面構成の一例（光検出装置１Ｄ）を模式的に表したものである。図１４は、図１３に示した光検出装置１Ｄの単位画素Ｐにおける電子輸送層１３および正孔輸送層１４の平面レイアウトの一例を模式的に表したものであり、図１３は、図１４に示したＶ－Ｖ’線に対応する断面を表している。図１５は、本開示の変形例４に係る光検出装置の断面構成の他の例（光検出装置１Ｍ）を模式的に表したものである。光検出装置１Ｄ，１Ｍは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等として好適に用いられるものである。
　本変形例の光検出装置１Ｄは、正孔輸送層１４と光電変換層１６との間に機能層１９Ａを設けたものである。本変形例の光検出装置１Ｍは、電子輸送層１３と光電変換層１６との間に機能層１９Ｂを設けたものである。この点を除き、光検出装置１Ｄ，１Ｍは、それぞれ、上記実施の形態の光検出装置１と実質的に同様の構成を有する。
　機能層１９Ａは、様々な機能を有する層である。例えば、機能層１９Ａは、第２電極１２から光電変換層１６への電子の注入を阻害する、所謂電子ブロック層である。この他、機能層１９Ａは、第２電極１２の仕事関数よりも大きな電子親和力または仕事関数を有するものであり、第２電極１２と正孔輸送層１４との電気的に接合性を向上させる、所謂仕事関数調整層である。あるいは、機能層１９Ａは、光電変換層１６を加工する際に光電変換層１６の加工面を保護する保護膜である。
　機能層１９Ｂは、機能層１９Ａと同様に、様々な機能を有する層である。例えば、機能層１９Ｂは、第１電極１１から光電変換層１６への正孔の注入を阻害する、所謂正孔ブロック層である。この他、機能層１９Ｂは、第１電極１１の仕事関数よりも大きな電子親和力または仕事関数を有するものであり、第１電極１１と電子輸送層１３との電気的に接合性を向上させる、所謂仕事関数調整層である。あるいは、機能層１９Ｂは、光電変換層１６を加工する際に光電変換層１６の加工面を保護する保護膜である。
　機能層１９Ａ，１９Ｂは、それぞれ、有機化合物、酸化物半導体または半導体ナノ粒子を用いて形成することができる。
　なお、正孔輸送層１４の側面に機能層１９Ａを設ける場合には、正孔輸送層１４は、図１３に示したように、第２電極１２よりも幅広に設けることが好ましい。
　このように、本変形例の光検出装置１Ｄでは、正孔輸送層１４と光電変換層１６との間に機能層１９Ａを設けるようにした。本変形例の光検出装置１Ｍでは、電子輸送層１３と光電変換層１６との間に機能層１９Ｂを設けるようにした。このような構成においても、本変形例の光検出装置１Ｄ，１Ｍは、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　また、光検出装置１Ｄと光検出装置１Ｍとは、互いに組み合わせることができる。例えば、図１６に示した光検出装置１Ｎは、正孔輸送層１４と光電変換層１６との間および電子輸送層１３と光電変換層１６との間にそれぞれ機能層１９Ａ，１９Ｂを設けたものである。このような構成においても、光検出装置１Ｎは、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　更に、図１３では正孔輸送層１４と光電変換層１６との間に機能層１９Ａを設けた例を、図１５では、電子輸送層１３と光電変換層１６との間に機能層１９Ｂを設けた例を示したが、これに限定されるものではない。上記のように機能層１９Ａが仕事関数調整層として機能を有する場合には、機能層１９Ａは、図１７Ａに示したように、第２電極１２上に機能層１９Ａを設け、その側面に正孔輸送層１４を設けることが好ましい。上記のように機能層１９Ｂが仕事関数調整層として機能を有する場合には、機能層１９Ｂは、図１７Ｂに示したように、第１電極１１と電子輸送層１３との間に設けることが好ましい。このように、機能層１９Ａと正孔輸送層１４との位置、機能層１９Ｂと電子輸送層１３との位置は適宜入れ替えてもよい。
　更にまた、第１電極１１と電子輸送層１３との間、電子輸送層１３と光電変換層１６との間、第２電極と正孔輸送層１４との間および正孔輸送層１４と光電変換層１６との間には、他の層が設けられていてもよい。いずれの構成においても、本変形例の光検出装置は、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
（２－５．変形例５）
　図１８は、本開示の変形例５に係る光検出装置（光検出装置１Ｅ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図１９は、図１８に示した光検出装置１Ｅの単位画素Ｐにおける電子輸送部１１０および正孔輸送部１２０の平面レイアウトの一例を模式的に表したものであり、図１８は、図１９に示したＶＩ－ＶＩ’線に対応する断面を表している。光検出装置１Ｅは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等として好適に用いられるものである。
　上記変形例３では、単位画素Ｐの略中央において、２つの電子輸送部１１０（電子輸送部１１０Ａ，１１０Ｂ）を、絶縁膜１５および正孔輸送部１２０を間に並列に配置した例を示したが、単位画素Ｐ内において並列に配置された２つの電子輸送部１１０Ａ，１１０Ｂは、それぞれ、個別に信号電荷を読み出すことにより、像面位相差画素ＰＡ，ＰＢとして用いることができる。
　なお、電子輸送部１１０Ａ，１１０Ｂを像面位相差画素ＰＡ，ＰＢとして用いる場合には、単位画素Ｐ内における電子輸送部１１０Ａ，１１０Ｂの配列方向は、例えば図２０に示したように、行方向（例えば、Ｘ軸方向）および列方向（例えば、Ｙ軸方向）に交互に配置するようにしてもよい。
（２－６．変形例６）
　図２１は、本開示の変形例６に係る光検出装置（光検出装置１Ｆ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図２２は、図２１に示した光検出装置１Ｆの単位画素Ｐにおける電子輸送層１３および正孔輸送層１４の平面レイアウトの一例を模式的に表したものであり、図２１は、図２２に示したＶＩＩ－ＶＩＩ’線に対応する断面を表している。光検出装置１Ｄは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等として好適に用いられるものである。
　本変形例の光検出装置１Ｆは、隣接する単位画素Ｐの間を分離する絶縁膜１５１を設け、単位画素Ｐ毎に、第２電極１２および正孔輸送層１４を設けたものである。この点を除き、光検出装置１Ｆは、上記実施の形態の光検出装置１と実質的に同様の構成を有する。
　このように、本変形例の光検出装置１Ｆでは、第１電極１１および電子輸送層１３と同様に、第２電極１２および正孔輸送層１４を単位画素Ｐ毎に設けるようにした。これにより、電子だけでなく、第２電極１２から回収される正孔も信号電荷として用いることができるためＳ／Ｎ比を大きくすることができる。よって、上記実施の形態の効果に加えて、デバイス特性を向上させることが可能となる。
　なお、図２１では、隣接する単位画素Ｐの間が絶縁膜１５１によって完全に分離されている例を示したが、これに限定されるものではない。本変形例の光検出装置１Ｆは、例えば図２３に示したように、第２電極１２および正孔輸送層１４が単位画素Ｐ毎に電気的に分離されていれば、光電変換層１６が複数の単位画素Ｐに亘って延在していてもよい。
（２－７．変形例７）
　図２４は、本開示の変形例７に係る光検出装置（光検出装置１Ｇ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図２５は、図２４に示した光検出装置１Ｇの単位画素Ｐにおける電子輸送層１３および正孔輸送層１４の平面レイアウトの一例を模式的に表したものであり、図２４は、図２５に示したＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ’線に対応する断面を表している。光検出装置１Ｇは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等として好適に用いられるものである。
　上記変形例６では、隣接する単位画素Ｐの間が絶縁膜１５１によって分離され、単位画素Ｐの略中央に設けられた第１電極１１および電子輸送層１３の周囲を囲むように第２電極１２および正孔輸送層１４が設けられた例を示したが、これに限定されるものではない。本変形例の光検出装置１Ｇは、例えば、矩形形状を有する第１電極１１および電子輸送層１３の３辺を囲むように第２電極１２および正孔輸送層１４が設けられたものである。この点を除き、光検出装置１Ｇは、上記実施の形態の光検出装置１と実質的に同様の構成を有する。
　このように、本変形例の光検出装置１Ｇでは、矩形形状を有する第１電極１１および電子輸送層１３の３辺を囲むように第２電極１２および正孔輸送層１４を設けるようにした。このような構成においても、本変形例の光検出装置１Ｇは、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
（２－８．変形例８）
　図２６は、本開示の変形例８に係る光検出装置の断面構成の一例（光検出装置１Ｈ）を模式的に表したものである。光検出装置１Ｈは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等として好適に用いられるものである。
　上記実施の形態では、オンチップレンズ１８に入射した光が、光電変換部１０を構成する他の部材を介すことなく、直接光電変換層１６に入射するように、電子輸送層１３および正孔輸送層１４上に光電変換層１６を形成した例を示したが、これに限定されるものではない。本変形例の光検出装置１Ｈは、第２電極１２上に設けられた正孔輸送層を、さらに、光電変換層１６の光入射側Ｓ１においてＸＹ面内方向に延在させたものである。この点を除き、光検出装置１Ｈは、上記実施の形態の光検出装置１と実質的に同様の構成を有する。
［光検出装置の製造方法］
　光検出装置１Ｈは、例えば、次のようにして製造することができる。図２７Ａ～図２７Ｇは、光検出装置１Ｈの製造工程の一例を表したものである。
　まず、上記実施の形態と同様にして、第１電極１１および第２電極１２を含む層間絶縁層２８上に絶縁膜１５を形成する。次に、図２７Ａに示したように、例えば、フォトリソグラフィおよびエッチングにより絶縁膜１５を加工して、第１電極１１上に開口１５Ｈを形成し、その底面に第１電極１１を露出させる。続いて、図２７Ｂに示したように、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いて電子輸送層１３となる膜を成膜した後、例えば、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、第１電極１１上に電子輸送層１３を形成する。
　次に、図２７Ｃに示したように、例えば、スピンコート法を用いて、電子輸送層１３および絶縁膜１５上に光電変換層１６を形成する。続いて、図２７Ｄに示したように、例えば、フォトリソグラフィおよびエッチングにより光電変換層１６を加工して、第２電極１２の上方に開口１６Ｈを形成する。次に、図２７Ｅに示したように、例えば、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、開口１６Ｈに露出する絶縁膜１５を除去して開口１６Ｈの底面に第２電極１２を露出させた後、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いて正孔輸送層１４となる膜を成膜する。その後、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）により、正孔輸送層１４の表面を平坦化する。
　続いて、図２７Ｆに示したように、例えば、ＣＶＤ法を用いて正孔輸送層１４に保護層１７を形成する。最後に、図２７Ｇに示したように、保護層１７上にオンチップレンズ１８を配設する。以上により、図２６に示した光検出装置１Ｈが完成する。
　このように、本変形例の光検出装置１Ｈでは、第２電極１２上に設けられ、電子輸送層１３と共にＸＹ平面方向に並列に配置された正孔輸送層１４を、さらに、光電変換層１６の光入射側Ｓ１においてＸＹ面内方向に延在させるようにした。このような構成においても、本変形例の光検出装置１Ｈは、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　なお、図２６では、光電変換層１６の光入射側Ｓ１の全面に正孔輸送層１４を延在させた例を示したが、これに限定されるものではない。図２８は、本開示の変形例８に係る光検出装置の断面構成の他の例（光検出装置１Ｉ）を模式的に表したものである。光検出装置１Ｉは、上記変形例７と本変形例とを組み合わせたものであり、例えば、矩形形状を有する電子輸送層１３の３辺を囲む正孔輸送層１４の一部を光電変換層１６の光入射側に延在させたものである。このような構成においても、本変形例の光検出装置１Ｉは、上記実施の形態の光検出装置１と比較して、光電変換層１６上に正孔輸送層１４が積層されている分、量子効率の向上についてはわずかに劣るものの、その他の効果については上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　なお、光検出装置１Ｉのように、光電変換層１６の光入射側に部分的に正孔輸送層１４を延在させる場合には、例えば、図２９に示したように、オンチップレンズ１８の焦点位置と、単位画素Ｐ内において最も強い内部電界が形成される位置（例えば、図中の星印）とが略一致するように、オンチップレンズを所定の方向にシフトさせるようにしてもよい。
（２－９．変形例９）
　図３０は、本開示の変形例９に係る光検出装置（光検出装置１Ｊ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。光検出装置１Ｊは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等として好適に用いられるものである。
　上記実施の形態の光検出装置１等では、第１電極１１および第２電極１２がＸＹ面内方向に並列に配置され、それぞれの上面が同じ高さを有する例を示した。更に、光検出装置１等では、正孔輸送層１４を電子輸送層１３よりも厚膜に形成することにより、正孔輸送層１４の面１４Ｓ１が、電子輸送層１３の面１３Ｓ１よりも光入射側Ｓ１に位置する例を示したが、これらに限定されるものではない。本変形例の光検出装置１Ｊは、第２電極１２を第１電極１１よりも厚膜に形成することにより、正孔輸送層１４の面１４Ｓ１が、電子輸送層１３の面１３Ｓ１よりも光入射側Ｓ１に位置するようにしたものである。この点を除き、光検出装置１Ｊは、上記実施の形態の光検出装置１と実質的に同様の構成を有する。
　このように、本変形例の光検出装置１Ｊでは、第２電極１２を第１電極１１よりも厚膜に形成することにより、正孔輸送層１４の面１４Ｓ１が、電子輸送層１３の面１３Ｓ１よりも光入射側Ｓ１に位置するようにした。このような構成においても、本変形例の光検出装置１Ｊは、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　つまり、上述した光電変換層１６内に発生する２次元あるいは３次元的な内部電界は、電子輸送層１３および正孔輸送層１４の膜厚に限定されるものではなく、正孔輸送層１４の面１４Ｓ１が電子輸送層１３の面１３Ｓ１よりも高い位置に形成されていればよい。これにより、光電変換層１６内において発生した電荷キャリア（電子および正孔）は、それぞれ対応する電極へ運ばれるようになる。
（２－１０．変形例１０）
　図３１は、本開示の変形例１０に係る光検出装置の断面構成の一例（光検出装置１Ｋ）を模式的に表したものである。図３２は、本開示の変形例１０に係る光検出装置の断面構成の他の例（光検出装置１Ｌ）を模式的に表したものである。光検出装置１Ｋ，１Ｌは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等として好適に用いられるものである。
　上記実施の形態の光検出装置１等では、第１電極１１上に電子輸送層１３を、第２電極１２上に正孔輸送層１４をそれぞれ設け、正孔輸送層１４の面１４Ｓ１が、電子輸送層１３の面１３Ｓ１よりも光入射側Ｓ１に位置する例を示したが、これらに限定されるものではない。本変形例の光検出装置１Ｋは、第２電極１２が正孔輸送層１４を兼ねたものである。光検出装置１Ｋでは、第２電極１２の一部が光電変換層１６内に突出し、第２電極１２の上面（面１２Ｓ１）電子輸送層１３よりも光入射側Ｓ１に位置している。光検出装置１Ｌは、第１電極１１が電子輸送層１３を兼ねたものである。光検出装置１Ｌでは、第１電極１１は光電変換層１６と直接接し、第１電極１１の上面（面１１Ｓ１）は、正孔輸送層１４の面１４Ｓ１よりも低い位置に形成されている。この点を除き、光検出装置１Ｋ，１Ｌは、上記実施の形態の光検出装置１と実質的に同様の構成を有する。
　このように、本変形例の光検出装置１Ｋでは、第２電極１２を厚膜に形成して光電変換層１６内に突出させて正孔輸送層として用いるようにした。本変形例の光検出装置１Ｌでは、第１電極１１と光電変換層１６とを直接接するようにして電子輸送層として用いるようにした。このように、本技術は、第１電極１１または第２電極１２と光電変換層１６とが接合したショットキー接合方式にも適用することができる。このような構成においても、本変形例の光検出装置１Ｋ，１Ｌは、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
＜３．適用例＞
（適用例１）
　また、上述したような光検出装置（例えば、光検出装置１）は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
　図３３は、電子機器１０００の構成の一例を表したブロック図である。
　図３３に示すように、電子機器１０００は、光学系１００１、光検出装置１、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１００２を備えており、バス１００８を介して、ＤＳＰ１００２、メモリ１００３、表示装置１００４、記録装置１００５、操作系１００６および電源系１００７が接続されて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
　光学系１００１は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの入射光（像光）を取り込んで光検出装置１の撮像面上に結像するものである。
　光検出装置１としては、上述した光検出装置１が適用される。光検出装置１は、光学系１００１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ＤＳＰ１００２に供給する。
　ＤＳＰ１００２は、光検出装置１からの信号に対して各種の信号処理を施して画像を取得し、その画像のデータを、メモリ１００３に一時的に記憶させる。メモリ１００３に記憶された画像のデータは、記録装置１００５に記録されたり、表示装置１００４に供給されて画像が表示されたりする。また、操作系１００６は、ユーザによる各種の操作を受け付けて電子機器１０００の各ブロックに操作信号を供給し、電源系１００７は、電子機器１０００の各ブロックの駆動に必要な電力を供給する。
（適用例２）
　図３４Ａは、光検出装置１を備えた光検出システム２０００の全体構成の一例を模式的に表したものである。図３４Ｂは、光検出システム２０００の回路構成の一例を表したものである。光検出システム２０００は、赤外光Ｌ２を発する光源部としての発光装置２００１と、光電変換素子を有する受光部としての光検出装置２００２とを備えている。光検出装置２００２としては、上述した光検出装置１を用いることができる。光検出システム２０００は、さらに、システム制御部２００３、光源駆動部２００４、センサ制御部２００５、光源側光学系２００６およびカメラ側光学系２００７を備えていてもよい。
　光検出装置２００２は光Ｌ１と光Ｌ２とを検出することができる。光Ｌ１は、外部からの環境光が被写体（測定対象物）２１００（図３４Ａ）において反射された光である。光Ｌ２は発光装置２００１において発光されたのち、被写体２１００に反射された光である。光Ｌ１は例えば可視光であり、光Ｌ２は例えば赤外光である。光Ｌ１は、光検出装置２００２における光電変換部において検出可能であり、光Ｌ２は、光検出装置２００２における光電変換領域において検出可能である。光Ｌ１から被写体２１００の画像情報を獲得し、光Ｌ２から被写体２１００と光検出システム２０００との間の距離情報を獲得することができる。光検出システム２０００は、例えば、スマートフォン等の電子機器や車等の移動体に搭載することができる。発光装置２００１は例えば、半導体レーザ、面発光半導体レーザ、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）で構成することができる。発光装置２００１から発光された光Ｌ２の光検出装置２００２による検出方法としては、例えばｉＴＯＦ方式を採用することができるが、これに限定されることはない。ｉＴＯＦ方式では、光電変換部は、例えば光飛行時間（Time-of-Flight；ＴＯＦ）により被写体２１００との距離を測定することができる。発光装置２００１から発光された光Ｌ２の光検出装置２００２による検出方法としては、例えば、ストラクチャード・ライト方式やステレオビジョン方式を採用することもできる。例えばストラクチャード・ライト方式では、あらかじめ定められたパターンの光を被写体２１００に投影し、そのパターンのひずみ具合を解析することによって光検出システム２０００と被写体２１００との距離を測定することができる。また、ステレオビジョン方式においては、例えば２以上のカメラを用い、被写体２１００を２以上の異なる視点から見た２以上の画像を取得することで光検出システム２０００と被写体との距離を測定することができる。なお、発光装置２００１と光検出装置２００２とは、システム制御部２００３によって同期制御することができる。
＜１４．応用例＞
（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３５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３５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３６は、図３５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、撮像部１１４０２に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、検出精度が向上する。
　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。
（移動体への応用例）
　本開示に係る技術は、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、建設機械、農業機械（トラクター）など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３７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３７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３７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３８は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図３８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３８には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、上記実施の形態およびその変形例に係る光検出装置（例えば、光検出装置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、ノイズの少ない高精細な撮影画像を得ることができるので、移動体制御システムにおいて撮影画像を利用した高精度な制御を行うことができる。
　以上、実施の形態および変形例１～８ならびに適用例および応用例を挙げて本開示を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した変形例１～８は、他の実施の形態および変形例と適宜組み合わせることができる。
　また、上記実施の形態等では、第１電極１１と電子輸送層１３および第２電極１２と正孔輸送層１４は、それぞれ、略同じレイアウトで形成されているとしたが、これに限定されるものではない。例えば、実施の形態において第２電極１２は、必ずしも第１電極１１を囲むように連続して形成されている必要はなく、例えば、行方向（例えば、Ｘ軸方向）および列方向（例えば、Ｙ軸方向）の交点、換言すると、例えば略正方形状を有する単位画素Ｐの四隅に第２電極１２を形成するようにしてもよい。
　更に、上記実施の形態等では、信号電荷として電子を用いる例を示したが、これに限定されるものではなく、正孔を信号電荷として用いることもできる。その場合の光検出装置は、例えば、第２電極１２および正孔輸送層１４を単位画素Ｐの略中央に設け、第１電極１１および電子輸送層１３を隣接する単位画素Ｐの間に、例えば第２電極１２を囲むように設ける。電子輸送層１３の光入射側Ｓ１の面１３Ｓ１は、正孔輸送層１４の光入射側Ｓ１の面１４Ｓ１よりも光入射側Ｓ１に形成される。
　なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であってその記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
　なお、本開示は以下のような構成をとることも可能である。以下の構成の本技術によれば、光電変換層の光入射側とは反対側に第１電極および第２電極を離間して配置し、第１電極および第２電極の上方にそれぞれ第１の電荷輸送層および第２の電荷輸送層を設けるようにしたので、第１電極、第１の電荷輸送層、光電変換層、第２の電荷輸送層および第２電極が光入射面方向に順に積層される光検出装置と比較して、光電変換層に入射する光量が増加するようになる。よって、量子効率を向上させることが可能となる。
（１）
　光電変換層と、
　前記光電変換層の光入射側とは反対側に配置された第１電極と、
　前記光電変換層の光入射側とは反対側に、前記第１電極とは離間して配置された第２電極と、
　前記第１電極の上方に設けられると共に、光入射側に第１の面を有する第１の電荷輸送層と、
　前記第２電極の上方に設けられると共に、前記第１の面よりも光入射側に第２の面を有する第２の電荷輸送層と
　を備えた光検出装置。
（２）
　前記第１電極および前記第２電極は、前記光電変換層が延在する面内方向に並列に配置され、
　前記第２の電荷輸送層は、前記第２の電荷輸送層よりも大きな膜厚を有し、一部が前記光電変換層内に突出している、前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
　前記第１の電荷輸送層と前記第２の電荷輸送層との間に配置され、前記第１の電荷輸送層と前記第２の電荷輸送層とを電気的に分離する絶縁膜をさらに有する、前記（１）または（２）に記載の光検出装置。
（４）
　前記第２の電荷輸送層の前記第２の面は、前記光電変換層の光入射側の面と同一面を形成している、前記（１）乃至（３）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（５）
　前記第２の電荷輸送層は、前記光電変換層の層内に前記第２の面を有する、前記（１）乃至（４）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（６）
　複数の画素がアレイ状に２次元配置されてなる画素部をさらに有し、
　前記第１電極および前記第１の電荷輸送層からなる第１の電荷輸送部は、前記複数の画素それぞれに配置され、
　前記第２電極および前記第２の電荷輸送層からなる第２の電荷輸送部は、隣り合う前記画素の間に配置されている、前記（１）乃至（５）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（７）
　複数の画素がアレイ状に２次元配置されてなる画素部をさらに有し、
　前記第１電極および前記第１の電荷輸送層からなる第１の電荷輸送部と、前記第２電極および前記第２の電荷輸送層からなる第２の電荷輸送部とは、前記画素の略中央から周縁に向かって繰り返し周期的に配置されている、前記（１）乃至（６）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（８）
　繰り返し周期的に配置された複数の前記第１の電荷輸送部および複数の前記第２の電荷輸送部は、それぞれ、互いに電気的に接続されている、前記（７）に記載の光検出装置。
（９）
　複数の画素がアレイ状に２次元配置されてなる画素部をさらに有し、
　前記複数の画素は、それぞれ、前記第１電極および前記第１の電荷輸送層からなる複数の第１の電荷輸送部と、前記第２電極および前記第２の電荷輸送層からなる１つの第２の電荷輸送部を有し、前記複数の第１の電荷輸送部は、絶縁膜によって電気的に分離されている、前記（１）乃至（８）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（１０）
　複数の画素がアレイ状に２次元配置されてなる画素部をさらに有し、
　前記複数の画素は、それぞれ、前記第１電極および前記第１の電荷輸送層からなる複数の第１の電荷輸送部と、前記第２電極および前記第２の電荷輸送層からなる１つの第２の電荷輸送部を有し、前記複数の第１の電荷輸送部は、絶縁膜と前記第２の電荷輸送部によって電気的に分離されている、前記（１）乃至（９）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（１１）
　前記複数の第１の電荷輸送部は、それぞれ別々に信号電荷が読み出される、前記（１０）に記載の光検出装置。
（１２）
　前記複数の画素は、前記複数の第１の電荷輸送部が第１の方向に配列された第１の画素と、前記複数の第１の電荷輸送部が、前記第１の方向と直交する第２の方向に配列された第２の画素とを含む、前記（１０）に記載の光検出装置。
（１３）
　前記光電変換層と前記第１の電荷輸送層との間および前記光電変換層と前記第２の電荷輸送層との間の一方または両方に機能層をさらに有する、前記（１）乃至（１２）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（１４）
　複数の画素がアレイ状に２次元配置されてなる画素部をさらに有し、
　前記第１電極および前記第１の電荷輸送層からなる第１の電荷輸送部は、前記複数の画素それぞれの略中央に配置され、
　前記第２電極および前記第２の電荷輸送層からなる第２の電荷輸送部は、前記複数の画素それぞれの周縁部に配置され、
　隣り合う前記画素の間には絶縁膜が配置されている、前記（１）乃至（１３）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（１５）
　前記絶縁膜は、前記光電変換層を厚み方向に貫通している、前記（１４）に記載の光検出装置。
（１６）
　前記絶縁膜は、前記光電変換層の層内に上面を有する、前記（１４）に記載の光検出装置。
（１７）
　前記第２の電荷輸送層は、さらに、前記光電変換層の光入射側の少なくとも一部に延在している、前記（１）乃至（１６）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（１８）
　複数の画素がアレイ状に２次元配置されてなる画素部をさらに有し、
　前記第２の電荷輸送層は、前記光電変換層の光入射側において前記複数の画素に亘って延在している、前記（１７）に記載の光検出装置。
（１９）
　前記第１電極および前記第２電極の一方は、それぞれの上方に設けられる前記第１の電荷輸送層および前記第２の電荷輸送層を兼ねている、前記（１）乃至（１８）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（２０）
　複数の画素がアレイ状に２次元配置されてなる画素部と、
　前記光電変換層の光入射側の面に、前記複数の画素それぞれに配置されたマイクロレンズをさらに有し、
　前記マイクロレンズの焦点位置は、前記第１の電荷輸送層と前記第２の電荷輸送層との間に最も大きな電界が印加される位置と略一致している、前記（１）乃至（１９）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（２１）
　前記光電変換層は、量子ドット、有機化合物半導体または有機無機ペロブスカイトを含んで構成されている、前記（１）乃至（２０）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（２２）
　光検出装置を備え、
　前記光検出装置は、
　光電変換層と、
　前記光電変換層の光入射側とは反対側に配置された第１電極と、
　前記光電変換層の光入射側とは反対側に、前記第１電極とは離間して配置された第２電極と、
　前記第１電極の上方に設けられると共に、光入射側に第１の面を有する第１の電荷輸送層と、
　前記第２電極の上方に設けられると共に、前記第１の面よりも光入射側に第２の面を有する第２の電荷輸送層と
　を有する電子機器。

Claims (20)

  1. 　光電変換層と、
    　前記光電変換層の光入射側とは反対側に配置された第１電極と、
    　前記光電変換層の光入射側とは反対側に、前記第１電極とは離間して配置された第２電極と、
    　前記第１電極の上方に設けられると共に、光入射側に第１の面を有する第１の電荷輸送層と、
    　前記第２電極の上方に設けられると共に、前記第１の面よりも光入射側に第２の面を有する第２の電荷輸送層と
    　を備えた光検出装置。
  2. 　前記第１電極および前記第２電極は、前記光電変換層が延在する面内方向に並列に配置され、
    　前記第２の電荷輸送層は、前記第２の電荷輸送層よりも大きな膜厚を有し、一部が前記光電変換層内に突出している、請求項１に記載の光検出装置。
  3. 　前記第１の電荷輸送層と前記第２の電荷輸送層との間に配置され、前記第１の電荷輸送層と前記第２の電荷輸送層とを電気的に分離する絶縁膜をさらに有する、請求項１に記載の光検出装置。
  4. 　前記第２の電荷輸送層の前記第２の面は、前記光電変換層の光入射側の面と同一面を形成している、請求項１に記載の光検出装置。
  5. 　前記第２の電荷輸送層は、前記光電変換層の層内に前記第２の面を有する、請求項１に記載の光検出装置。
  6. 　複数の画素がアレイ状に２次元配置されてなる画素部をさらに有し、
    　前記第１電極および前記第１の電荷輸送層からなる第１の電荷輸送部は、前記複数の画素それぞれに配置され、
    　前記第２電極および前記第２の電荷輸送層からなる第２の電荷輸送部は、隣り合う前記画素の間に配置されている、請求項１に記載の光検出装置。
  7. 　複数の画素がアレイ状に２次元配置されてなる画素部をさらに有し、
    　前記第１電極および前記第１の電荷輸送層からなる第１の電荷輸送部と、前記第２電極および前記第２の電荷輸送層からなる第２の電荷輸送部とは、前記画素の略中央から周縁に向かって繰り返し周期的に配置されている、請求項１に記載の光検出装置。
  8. 　繰り返し周期的に配置された複数の前記第１の電荷輸送部および複数の前記第２の電荷輸送部は、それぞれ、互いに電気的に接続されている、請求項７に記載の光検出装置。
  9. 　複数の画素がアレイ状に２次元配置されてなる画素部をさらに有し、
    　前記複数の画素は、それぞれ、前記第１電極および前記第１の電荷輸送層からなる複数の第１の電荷輸送部と、前記第２電極および前記第２の電荷輸送層からなる１つの第２の電荷輸送部を有し、前記複数の第１の電荷輸送部は、絶縁膜によって電気的に分離されている、請求項１に記載の光検出装置。
  10. 　複数の画素がアレイ状に２次元配置されてなる画素部をさらに有し、
    　前記複数の画素は、それぞれ、前記第１電極および前記第１の電荷輸送層からなる複数の第１の電荷輸送部と、前記第２電極および前記第２の電荷輸送層からなる１つの第２の電荷輸送部を有し、前記複数の第１の電荷輸送部は、絶縁膜と前記第２の電荷輸送部によって電気的に分離されている、請求項１に記載の光検出装置。
  11. 　前記複数の第１の電荷輸送部は、それぞれ別々に信号電荷が読み出される、請求項１０に記載の光検出装置。
  12. 　前記複数の画素は、前記複数の第１の電荷輸送部が第１の方向に配列された第１の画素と、前記複数の第１の電荷輸送部が、前記第１の方向と直交する第２の方向に配列された第２の画素とを含む、請求項１０に記載の光検出装置。
  13. 　前記光電変換層と前記第１の電荷輸送層との間および前記光電変換層と前記第２の電荷輸送層との間の一方または両方に機能層をさらに有する、請求項１に記載の光検出装置。
  14. 　複数の画素がアレイ状に２次元配置されてなる画素部をさらに有し、
    　前記第１電極および前記第１の電荷輸送層からなる第１の電荷輸送部は、前記複数の画素それぞれの略中央に配置され、
    　前記第２電極および前記第２の電荷輸送層からなる第２の電荷輸送部は、前記複数の画素それぞれの周縁部に配置され、
    　隣り合う前記画素の間には絶縁膜が配置されている、請求項１に記載の光検出装置。
  15. 　前記第２の電荷輸送層は、さらに、前記光電変換層の光入射側の少なくとも一部に延在している、請求項１に記載の光検出装置。
  16. 　複数の画素がアレイ状に２次元配置されてなる画素部をさらに有し、
    　前記第２の電荷輸送層は、前記光電変換層の光入射側において前記複数の画素に亘って延在している、請求項１５に記載の光検出装置。
  17. 　前記第１電極および前記第２電極の一方は、それぞれの上方に設けられる前記第１の電荷輸送層および前記第２の電荷輸送層を兼ねている、請求項１に記載の光検出装置。
  18. 　複数の画素がアレイ状に２次元配置されてなる画素部と、
    　前記光電変換層の光入射側の面に、前記複数の画素それぞれに配置されたマイクロレンズをさらに有し、
    　前記マイクロレンズの焦点位置は、前記第１の電荷輸送層と前記第２の電荷輸送層との間に最も大きな電界が印加される位置と略一致している、請求項１に記載の光検出装置。
  19. 　前記光電変換層は、量子ドット、有機化合物半導体または有機無機ペロブスカイトを含んで構成されている、請求項１に記載の光検出装置。
  20. 　光検出装置を備え、
    　前記光検出装置は、
    　光電変換層と、
    　前記光電変換層の光入射側とは反対側に配置された第１電極と、
    　前記光電変換層の光入射側とは反対側に、前記第１電極とは離間して配置された第２電極と、
    　前記第１電極の上方に設けられると共に、光入射側に第１の面を有する第１の電荷輸送層と、
    　前記第２電極の上方に設けられると共に、前記第１の面よりも光入射側に第２の面を有する第２の電荷輸送層と
    　を有する電子機器。
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