JP2019016667A - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents

撮像素子および撮像装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2019016667A
JP2019016667A JP2017132013A JP2017132013A JP2019016667A JP 2019016667 A JP2019016667 A JP 2019016667A JP 2017132013 A JP2017132013 A JP 2017132013A JP 2017132013 A JP2017132013 A JP 2017132013A JP 2019016667 A JP2019016667 A JP 2019016667A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
photoelectric conversion
unit
organic photoelectric
pixel region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017132013A
Other languages
English (en)
Inventor
宏和 澁田
Hirokazu Shibuta
宏和 澁田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Semiconductor Solutions Corp filed Critical Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority to JP2017132013A priority Critical patent/JP2019016667A/ja
Priority to KR1020197034242A priority patent/KR102554502B1/ko
Priority to CN201880043501.4A priority patent/CN110809821A/zh
Priority to PCT/JP2018/022327 priority patent/WO2019009024A1/ja
Priority to DE112018003461.5T priority patent/DE112018003461T5/de
Priority to US16/626,018 priority patent/US10910440B2/en
Publication of JP2019016667A publication Critical patent/JP2019016667A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/87—Light-trapping means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14638—Structures specially adapted for transferring the charges across the imager perpendicular to the imaging plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464—Back illuminated imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H01L27/14647—Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

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

Abstract

【課題】光学特性を向上させることが可能な撮像素子および撮像装置を提供する。
【解決手段】本開示の一実施形態の撮像素子は、複数の画素が配置された画素領域と、画素領域の周囲に設けられた周辺領域と、画素領域から周辺領域の少なくとも一部に連続して設けられた有機光電変換層と、画素領域の周縁部から周辺領域にかけて、有機光電変換層上に設けられると共に、遮光性を有する導電層と、導電層上に設けられた黒色層とを備える。
【選択図】図１

Description

本開示は、例えば、有機光電変換部を有する撮像素子およびこれを備えた撮像装置に関する。
有機光電変換膜を用いた固体撮像素子では、例えば、上部電極に電圧を印加するための配線が必要となる。その配線はオプティカルブラック領域（ＯＢ領域）の遮光膜として利用できるため、遮光性能の観点から、その配線は一般的に２５０ｎｍ程度の膜厚で形成される。
しかしながら、有機光電変換膜は下地との密着性が弱く、金属膜である遮光膜の成膜時の応力によって剥がれやすい。このため、例えば特許文献１では、接続配線と、ｐ層、ｎ層および電子ブロッキング層から構成される有機光電変換膜との間に、緩衝材として保護層が設けられている。但し、緩衝材が厚くなると、オンチップレンズにおいて集光した光が光電変換部に届く前に隣接画素へ入射して混色が発生したり、隣接画素間に設けられた遮光膜によってケラレが生じ、シェーディングの悪化等の光学特性の劣化が懸念される。また、有機光電変換膜を用いる場合には、一般に、有機光電変換膜よりも上層に金属遮光膜が配置されるが、金属遮光膜からの反射によってフレアゴーストの発生する虞がある。
そこで、例えば特許文献２〜４では、遮光膜の配置位置の工夫やフレア防止用膜を形成することによって光学特性を向上させた固体撮像装置が開示されている。
特開２００６−０８６４９３号公報 特開２０１１−１３８９２７号公報 特開２０１１−１７６３２５号公報 特開２０１２−１２４３７７号公報
このように、撮像装置では、光学特性を向上させることが求められている。
光学特性を向上させることが可能な撮像素子および撮像装置を提供することが望ましい。
本開示の一実施形態の撮像素子は、複数の画素が配置された画素領域と、画素領域の周囲に設けられた周辺領域と、画素領域から周辺領域の少なくとも一部に連続して設けられた有機光電変換層と、画素領域の周縁部から周辺領域にかけて、有機光電変換層上に設けられると共に、遮光性を有する導電層と、導電層上に設けられた黒色層とを備えたものである。
本開示の一実施形態の撮像装置は、撮像素子として、上記本開示の一実施形態の撮像素子を有するものである。
本開示の一実施形態の撮像素子および一実施形態の撮像装置では、画素領域から連続する有機光電変換層上に、画素領域の周縁部から周辺領域にかけて設けられた遮光性を有する導電層上に、黒色層を設けるようにした。これにより、遮光層を薄膜化してその応力を低減させることが可能となる。
本開示の一実施形態の撮像素子および一実施形態の撮像装置によれば、有機光電変換層上に、画素領域の周縁部から周辺領域にかけて設けられた遮光性を有する導電層上に、さらに黒色層を設けるようにしたので、導電層の厚みを削減することが可能となり、導電層の応力が低減される。よって、有機光電変換層上に設けられる、導電層の応力を緩和する緩衝層の膜厚を薄膜化することが可能となり、光学特性を向上させることが可能となる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子の断面構成を表す模式図である。 図１に示した撮像素子の平面構成を表す模式図である。 図１に示した光電変換素子の断面図である。 図１に示した光電変換素子の製造方法を説明するための断面図である。 図４に続く工程を表す断面図である。 本開示の第２の実施の形態に係る撮像素子の断面構成を表す模式図である。 本開示の第３の実施の形態に係る撮像素子の断面構成を表す模式図である。 本開示の第４の実施の形態に係る撮像素子の断面構成を表す模式図である。 図１に示した撮像素子の機能ブロック図である。 図１に示した撮像素子を用いた撮像装置の概略構成を表すブロック図である。 体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車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。 撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．第１の実施の形態（有機光電変換層上に設けられた遮光層上に黒色層を設けた例）
１−１．撮像素子の構成
１−２．光電変換素子の構成
１−３．光電変換素子の製造方法
１−４．作用・効果
２．第２の実施の形態（遮光層を２層構造とした例）
３．第３の実施の形態（遮光層の表面に酸化膜を形成した例）
４．第４の実施の形態（黒色層を画素有効領域側に張り出した例）
５．適用例
＜１．第１の実施の形態＞
（１−１．撮像素子の構成）
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子（撮像素子１）の断面構成を模式的に表したものである。図２は、図１に示した撮像素子１の平面構成を模式的に表したものである。撮像素子１は、例えば、裏面照射型（裏面受光型）のＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等であり、半導体基板１１上に複数の単位画素Ｐが２次元配列されてなる画素領域（画素部１００）を有するものである（図９参照）。なお、図１は、図２に示したＩ−Ｉ線における断面構成を表したものである。また、図１に示した光電変換素子１０は簡略化して表したものであり、詳細な断面構成は、図４に示している。画素部１００には、有効画素領域１１０Ａおよび有効画素領域１１０Ａを囲むように、オプティカルブラック（ＯＢ）領域１１０Ｂが設けられている。画素部１００の周囲には、周辺領域２００が設けられており、画素部１００側から引き回し領域２１０Ａ、外周領域２１０Ｂおよびパッド領域２１０Ｃを有する。
有効画素領域１１０Ａには、単位画素Ｐ（例えば、図９参照）毎に、それぞれ異なる波長域の光を選択的に検出して光電変換を行う光電変換素子１０が設けられている。光電変換素子１０は、１つの有機光電変換部（有機光電変換部１１Ｇ）と、２つの無機光電変換部（無機光電変換部１１Ｂおよび無機光電変換部１１Ｒ）とを有する。これら３つの光電変換部（有機光電変換部１１Ｇ、無機光電変換部１１Ｂおよび無機光電変換部１１Ｒ）は縦方向に積層されている。無機光電変換部１１Ｂおよび無機光電変換部１１Ｒは、半導体基板１１内に埋め込み形成されている。有機光電変換部１１Ｇは、半導体基板１１の裏面（受光面（第１面１１Ｓ１））側に設けられており、有機光電変換部１１Ｇの上には、保護層１９、緩衝層２１（応力緩衝層）、および保護層２３がこの順に設けられており、保護層２３上には、オンチップレンズ２５Ｌを構成するオンチップレンズ層２５および反射防止層２６（図３では省略）が形成されている。半導体基板１１の表面（受光面とは反対側の面（第２面１１Ｓ２））側には、画素トランジスタ（後述の転送トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３を含む）が形成されると共に、多層配線層（多層配線７０）を有する。なお、光電変換素子１０の詳細な構成については後述する。
ＯＢ領域１１０Ｂは、黒レベルの基準になる光学的黒を出力するためのものである。ＯＢ領域１１０Ｂには、半導体基板１１の受光面（第１面１１Ｓ１）側には、例えば有効画素領域１１０Ａから下部電極１５ａ、有機光電変換層１７および上部電極１８を介して緩衝層２１が延在しており、この緩衝層２１上には、遮光層２２が設けられている。遮光層２２上には、有効画素領域１１０Ａから延在する保護層２３が設けられている。本実施の形態では、この保護層２３上に黒色層２４が設けられている。黒色層２４上には、例えば、有効画素領域１１０Ａから延在するオンチップレンズ層２５が設けられている。オンチップレンズ層２５上には、反射防止層２６が設けられている。
緩衝層２１は、遮光層２２からの応力を緩和し、有機光電変換層１７の膜剥がれを防ぐためのものである。緩衝層２１は、外部からの水分供給による有機膜へのダメージを抑えるパッシベーション性の高い膜質であることが好ましい。緩衝層２１の材料としては、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）および組成式ＳｉＣＯで表されるケイ素とカーボンを主とする材料等が挙げられる。緩衝層２１の積層方向の膜厚（以下、単に厚みという）は、例えば２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
遮光層２２は、黒レベルを規定するためのものであり、遮光性を有する導電性材料によって構成されている。具体的には、例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料の単層膜あるいはこれらの積層膜により構成されることが望ましい。この中でも、Ａｌによって遮光層２２を構成することで、緩衝層２１の厚みを削減することが可能となる。遮光層２２の厚みは、材料によって異なるが、例えば５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下（一例として、Ａｌでは５０ｎｍ、Ｗでは２５０ｎｍ）であることが好ましい。遮光層２２は、例えば、後述する引き回し領域２１０Ａにおいて、貫通孔２１Ｈ（コンタクトホール）を介して上部電極１８と電気的に接続されている。また、遮光層２２は、絶縁膜１６および層間絶縁層１４を貫通する貫通孔１４Ｈを介して導電膜１２０と電気的に接続されており、上部電極１８へ電位を印加するための配線としても機能する。
保護層２３は、遮光層２２を構成する導電膜の腐食を防ぐためのものであり、例えば、光透過性を有する材料により構成されている。具体的には、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）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２３の厚みは、例えば１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
黒色層２４は、遮光層２２と共に黒レベルを規定するためのものであり、ＯＢ領域１１０Ｂへの光の入射を遮断するためのものである。黒色層２４の材料としては、遮光性を有することが望ましく、例えば、カーボンブラック、酸化チタン（ＴｉＯ2）、複数色混合色素等の顔料を含む黒色顔料分散型の感光性樹脂等が挙げられる。黒色層２４の厚みは、例えば２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。黒色層２４は、ＯＢ領域１１０Ｂから、例えば外周領域２１０Ｂまで延在しており、これによって、ＯＢ領域１１０Ｂへの光の入射および遮光層２２からの反射を防いでいる。
本実施の形態では、導電膜によって構成される遮光層２２上に、例えば保護層２３を介して黒色層２４が設けられた構成を有する。これにより、遮光層２２の厚みを削減することが可能となり、遮光層２２の応力が低減される。また、有機光電変換層１７へ印加される遮光層２２の応力を緩和する緩衝層２１の厚みも削減できるため、混色やシェーディングの発生が低減される。
オンチップレンズ層２５は、例えば、半導体基板１１の受光面（第１面１１Ｓ１）の全面、即ち、画素部１００および周辺領域２００に連続して設けられたものであり、表面を平坦化するためのものである。また、有効画素領域１１０Ａにおいては、その表面にオンチップレンズ２５Ｌが形成されている。オンチップレンズ層２５は、光透過性を有する材料により構成されている。光透過性を有する材料としては、例えば、アクリル等の透明樹脂材、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等が挙げられる。オンチップレンズ層２５は、これら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って構成されている。
反射防止層２６は、撮像素子１の表面における意図しない光の反射を低減するためのものである。反射防止層２６の材料としては、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等が挙げられる。
周辺領域２００は、上記のように画素部１００側から引き回し領域２１０Ａ、外周領域２１０Ｂおよびパッド領域２１０Ｃが設けられている。引き回し領域２１０Ａには、例えば上部電極１８への接続配線が形成されている。外周領域２１０Ｂは、例えば無機光電変換部１１Ｂおよび無機光電変換部１１Ｒへの光入射を防ぐためのものである。引き回し領域２１０Ａおよび外周領域２１０Ｂには、ＯＢ領域１１０Ｂから、緩衝層２１、遮光層２２、保護層２３、黒色層２４、オンチップレンズ層２５および反射防止層２６が連続して形成されている。外周領域２１０Ｂでは、遮光層２２および黒色層２４を設けることによって、無機光電変換部１１Ｂおよび無機光電変換部１１Ｒへの光入射が低減される。
遮光層２２は、上記のように、引き回し領域２１０Ａにおいて、それぞれ上部電極１８および導電膜１２０まで貫通するコンタクトホール２１Ｈおよび貫通孔１４Ｈを介して各々を電気的に接続しており、上部電極１８へ電位を印加するための導通路を構成している。
パッド領域２１０Ｃには、反射防止層２６、オンチップレンズ層２５、保護層２３、遮光層２２、緩衝層２１、層間絶縁層１４，１２および半導体基板１１を貫通して半導体基板１１の表面（第２面１１Ｓ２）まで貫通するコンタクトホール２１１Ｈが設けられている。コンタクトホール２１１Ｈの底部にはパッド部２１１としてＡｌ等の金属膜があり、外部からの電圧印加部となっている。
（１−２．光電変換素子の構成）
図３は、図１に示した光電変換素子１０の詳細な断面構成を表したものである。光電変換素子１０は、上記のように、例えば、１つの有機光電変換部１１Ｇと、２つの無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒとが縦方向に積層された、いわゆる縦方向分光型のものである。有機光電変換部１１Ｇは、半導体基板１１の裏面（第１面１１Ｓ１）側に設けられている。無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒは、半導体基板１１内に埋め込み形成されており、半導体基板１１の厚み方向に積層されている。有機光電変換部１１Ｇは、ｐ型半導体およびｎ型半導体を含んで構成され、層内にバルクヘテロ接合構造を有する有機光電変換層１７を含む。バルクヘテロ接合構造は、ｐ型半導体およびｎ型半導体が混ざり合うことで形成されたｐ／ｎ接合面である。
有機光電変換部１１Ｇ、無機光電変換部１１Ｂおよび無機光電変換部１１Ｒは、互いに異なる波長帯域の光を選択的に検出して光電変換を行うものである。具体的には、有機光電変換部１１Ｇでは、緑（Ｇ）の色信号を取得する。無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒでは、吸収係数の違いにより、それぞれ、青（Ｂ）および赤（Ｒ）の色信号を取得する。これにより、光電変換素子１０では、カラーフィルタを用いることなく一つの画素において複数種類の色信号を取得可能となっている。
なお、本実施の形態では、光電変換によって生じる電子および正孔の対のうち、電子を信号電荷として読み出す場合（ｎ型半導体領域を光電変換層とする場合）について説明する。また、図中において、「ｐ」「ｎ」に付した「＋（プラス）」は、ｐ型またはｎ型の不純物濃度が高いことを表し、「＋＋」はｐ型またはｎ型の不純物濃度が「＋」よりも更に高いことを表している。
半導体基板１１の表面（第２面１１Ｓ２）には、例えば、フローティングディフュージョン（浮遊拡散層）ＦＤ１，ＦＤ２，ＦＤ３と、縦型トランジスタ（転送トランジスタ）Ｔｒ１と、転送トランジスタＴｒ２と、アンプトランジスタ（変調素子）ＡＭＰと、リセットトランジスタＲＳＴと、多層配線７０とが設けられている。多層配線７０は、例えば、配線層７１，７２，７３を絶縁層７４内に積層した構成を有している。
なお、図面では、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１側を光入射側Ｓ１、第２面１１Ｓ２側を配線層側Ｓ２と表している。
有機光電変換部１１Ｇは、例えば、下部電極１５、有機光電変換層１７および上部電極１８が、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１の側からこの順に積層された構成を有している。下部電極１５は、例えば、光電変換素子１０ごとに分離形成されている。有機光電変換層１７および上部電極１８は、複数の光電変換素子１０に共通した連続層として設けられている。半導体基板１１の第１面１１Ｓ１と下部電極１５との間には、例えば、層間絶縁層１２，１４が半導体基板１１側からこの順に積層されている。層間絶縁層は、例えば、固定電荷を有する層（固定電荷層）１２Ａと、絶縁性を有する誘電体層１２Ｂとが積層された構成を有する。上部電極１８の上には、保護層１９が設けられている。保護層１９の上方には、上述した緩衝層２１および保護層２３が設けられており、さらにオンチップレンズ２５Ｌを構成するオンチップレンズ層２５が設けられている。なお、図３では省略しているが、オンチップレンズ層２５上には、反射防止層２６が設けられている。
半導体基板１１の第１面１１Ｓ１と第２面１１Ｓ２との間には、貫通電極６３が設けられている。有機光電変換部１１Ｇは、この貫通電極６３を介して、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐと、フローティングディフュージョンＦＤ３とに接続されている。これにより、光電変換素子１０では、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１側の有機光電変換部１１Ｇで生じた電荷を、貫通電極６３を介して半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側に良好に転送し、特性を高めることが可能となっている。
貫通電極６３は、例えば、光電変換素子１０の各々に、有機光電変換部１１Ｇごとに設けられている。貫通電極６３は、有機光電変換部１１ＧとアンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐおよびフローティングディフュージョンＦＤ３とのコネクタとしての機能を有すると共に、有機光電変換部１１Ｇにおいて生じた電荷の伝送経路となるものである。
貫通電極６３の下端は、例えば、配線層７１内の接続部７１Ａに接続されており、接続部７１Ａと、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐとは、下部第１コンタクト７５を介して接続されている。接続部７１Ａと、フローティングディフュージョンＦＤ３とは、下部第２コンタクト７６を介して下部電極１５に接続されている。なお、図３では、貫通電極６３を円柱形状として示したが、これに限らず、例えばテーパ形状としてもよい。
フローティングディフュージョンＦＤ３の隣には、図３に示したように、リセットトランジスタＲＳＴのリセットゲートＧｒｓｔが配置されていることが好ましい。これにより、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積された電荷を、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。
本実施の形態の光電変換素子１０では、上部電極１８側から有機光電変換部１１Ｇに入射した光は、有機光電変換層１７で吸収される。これによって生じた励起子は、有機光電変換層１７を構成する電子供与体と電子受容体との界面に移動し、励起子分離、即ち、電子と正孔とに解離する。ここで発生した電荷（電子および正孔）は、キャリアの濃度差による拡散や、陽極（ここでは、上部電極１８）と陰極（ここでは、下部電極１５）との仕事関数の差による内部電界によって、それぞれ異なる電極へ運ばれ、光電流として検出される。また、下部電極１５と上部電極１８との間に電位を印加することによって、電子および正孔の輸送方向を制御することができる。
以下、各部の構成や材料等について説明する。
有機光電変換部１１Ｇは、選択的な波長帯域（例えば、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）の一部または全部の波長帯域に対応する緑色光を吸収して、電子−正孔対を発生させる有機光電変換素子である。
下部電極１５は、半導体基板１１内に形成された無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒの受光面と正対して、これらの受光面を覆う領域に設けられている。下部電極１５は、光透過性を有する導電膜により構成され、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）により構成されている。但し、下部電極１５の構成材料としては、このＩＴＯの他にも、ドーパントを添加した酸化スズ（ＳｎＯ2）系材料、あるいはアルミニウム亜鉛酸化物（ＺｎＯ）に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。酸化亜鉛系材料としては、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）添加のガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、インジウム（Ｉｎ）添加のインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が挙げられる。また、この他にも、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ4、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ2、ＭｇＩＮ2Ｏ4、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ3等を用いてもよい。
有機光電変換層１７は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。有機光電変換層１７は、上記のように、ｐ型半導体またはｎ型半導体として機能する有機半導体材料を、例えば３種類含んで構成されている。３種類の有機半導体材料のいずれかは、有機Ｐ型半導体および有機ｎ型半導体のうちの一方または両方であると共に、選択的な波長域（例えば、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）の光を光電変換する一方、他の波長域の光を透過させるものである。
有機光電変換層１７は、層内に、このｐ型半導体とｎ型半導体との接合面（ｐ／ｎ接合面）を有する。ｐ型半導体は、相対的に電子供与体（ドナー）として機能するものであり、ｎ型半導体は、相対的に電子受容体（アクセプタ）として機能するものである。有機光電変換層１７は、光を吸収した際に生じる励起子が電子と正孔とに分離する場を提供するものであり、具体的には、電子供与体と電子受容体との界面（ｐ／ｎ接合面）において、励起子が電子と正孔とに分離する。有機光電変換層１７の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
上部電極１８は、下部電極１５と同様の光透過性を有する導電膜により構成されている。光電変換素子１０を１つの画素として用いた撮像素子１では、この上部電極１８が画素毎に分離されていてもよいし、各画素に共通の電極として形成されていてもよい。上部電極１８の厚みは、例えば、１０ｎｍ〜２００ｎｍである。
なお、有機光電変換層１７と下部電極１５との間、および有機光電変換層１７と上部電極１８との間には、他の層が設けられていてもよい。具体的には、例えば、下部電極１５側から順に、下引き膜、正孔輸送層、電子ブロッキング膜 、有機光電変換層１７、正孔ブロッキング膜、バッファ膜、電子輸送層および仕事関数調整膜等が積層されていてもよい。
固定電荷層１２Ａ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、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化チタン等が挙げられる。また上記以外の材料としては酸化ランタン、酸化プラセオジム、酸化セリウム、酸化ネオジム、酸化プロメチウム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化正孔ミウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウム、酸化イットリウム、窒化アルミニウム膜、酸窒化ハフニウム膜または酸窒化アルミニウム膜等を用いてもよい。
固定電荷層１２Ａは、２種類以上の膜を積層した構成を有していてもよい。それにより、例えば負の固定電荷を有する膜の場合には正孔蓄積層としての機能をさらに高めることが可能である。
誘電体層１２Ｂの材料は特に限定されないが、例えば、シリコン酸化膜、ＴＥＯＳ、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜等によって形成されている。
層間絶縁層１４は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等のうちの１種よりなる単層膜か、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。
保護層１９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、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン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。この保護層１９の厚みは、例えば、１００ｎｍ〜３００００ｎｍである。
保護層２３上には、全面を覆うように、オンチップレンズ層２５が形成されている。オンチップレンズ層２５の表面には、複数のオンチップレンズ２５Ｌ（マイクロレンズ）が設けられている。オンチップレンズ２５Ｌは、その上方から入射した光を、有機光電変換部１１Ｇ、無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒの各受光面へ集光させるものである。本実施の形態では、多層配線７０が半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側に形成されていることから、有機光電変換部１１Ｇ、無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒの各受光面を互いに近づけて配置することができ、オンチップレンズ２５ＬのＦ値に依存して生じる各色間の感度のばらつきを低減することができる。
なお、ＯＢ領域１１０Ｂには、オンチップレンズ２５Ｌは、必ずしも設ける必要はなく、適宜省略してもかまわない。また、図１では、ＯＢ領域１１０Ｂに、有効画素領域１１０Ａから連続して有機光電変換部１１Ｇが設けられている例を示したが、例えばダミー画素として、有機光電変換部１１Ｇと共に、無機光電変換部１１Ｂおよび無機光電変換部１１Ｒが設けられていてもよい。また、例えば、有効画素領域１１０Ａにカラーフィルタを設ける場合には、保護層２３とオンチップレンズ層２５との間に配置することが好ましい。
半導体基板１１は、例えば、ｎ型のシリコン（Ｓｉ）基板により構成され、所定領域にｐウェル６１を有している。ｐウェル６１の第２面１１Ｓ２には、上述した縦型トランジスタＴｒ１，転送トランジスタＴｒ２，アンプトランジスタＡＭＰ，リセットトランジスタＲＳＴ等が設けられている。また、半導体基板１１の周辺部には、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。
無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒは、それぞれ、半導体基板１１の所定領域にｐｎ接合を有する。無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒは、シリコン基板において光の入射深さに応じて吸収される光の波長が異なることを利用して縦方向に光を分光することを可能としたものである。無機光電変換部１１Ｂは、青色光を選択的に検出して青色に対応する信号電荷を蓄積させるものであり、青色光を効率的に光電変換可能な深さに設置されている。無機光電変換部１１Ｒは、赤色光を選択的に検出して赤色に対応する信号電荷を蓄積させるものであり、赤色光を効率的に光電変換可能な深さに設置されている。なお、青（Ｂ）は、例えば３５０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長帯域、赤（Ｒ）は、例えば６２０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長帯域にそれぞれ対応する色である。無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒはそれぞれ、各波長帯域のうちの一部または全部の波長帯域の光を検出可能となっていればよい。
無機光電変換部１１Ｂは、例えば、正孔蓄積層となるｐ＋領域と、電子蓄積層となるｎ領域とを含んで構成されている。無機光電変換部１１Ｒは、例えば、正孔蓄積層となるｐ＋領域と、電子蓄積層となるｎ領域とを有する（ｐ−ｎ−ｐの積層構造を有する）。無機光電変換部１１Ｂのｎ領域は、縦型トランジスタＴｒ１に接続されている。無機光電変換部１１Ｂのｐ＋領域は、縦型トランジスタＴｒ１に沿って屈曲し、無機光電変換部１１Ｒのｐ＋領域につながっている。
縦型トランジスタＴｒ１は、無機光電変換部１１Ｂにおいて発生し、蓄積された、青色に対応する信号電荷（ここでは電子）を、フローティングディフュージョンＦＤ１に転送する転送トランジスタである。無機光電変換部１１Ｂは半導体基板１１の第２面１１Ｓ２から深い位置に形成されているので、無機光電変換部１１Ｂの転送トランジスタは縦型トランジスタＴｒ１により構成されていることが好ましい。
転送トランジスタＴｒ２は、無機光電変換部１１Ｒにおいて発生し、蓄積された赤色に対応する信号電荷（ここでは電子）を、フローティングディフュージョンＦＤ２に転送するものであり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。
アンプトランジスタＡＭＰは、有機光電変換部１１Ｇ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。
リセットトランジスタＲＳＴは、有機光電変換部１１ＧからフローティングディフュージョンＦＤ３に転送された電荷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。
下部第１コンタクト７５、下部第２コンタクト７６および上部コンタクト１３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。
（１−３．光電変換素子の製造方法）
本実施の形態の光電変換素子１０は、例えば、次のようにして製造することができる。
図４および図５は、光電変換素子１０の製造方法を工程順に表したものである。まず、図４に示したように、半導体基板１１内に、第１の導電型のウェルとして例えばｐウェル６１を形成し、このｐウェル６１内に第２の導電型（例えばｎ型）の無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒを形成する。半導体基板１１の第１面１１Ｓ１近傍にはｐ＋領域を形成する。
半導体基板１１の第２面１１Ｓ２には、同じく図４に示したように、フローティングディフュージョンＦＤ１〜ＦＤ３となるｎ＋領域を形成したのち、ゲート絶縁層６２と、縦型トランジスタＴｒ１、転送トランジスタＴｒ２、アンプトランジスタＡＭＰおよびリセットトランジスタＲＳＴの各ゲートを含むゲート配線層６４とを形成する。これにより、縦型トランジスタＴｒ１、転送トランジスタＴｒ２、アンプトランジスタＡＭＰおよびリセットトランジスタＲＳＴが形成される。更に、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２上に、下部第１コンタクト７５、下部第２コンタクト７６、接続部７１Ａを含む配線層７１〜７３および絶縁層７４からなる多層配線７０を形成する。
半導体基板１１の基体としては、例えば、半導体基板１１と、埋込み酸化膜（図示せず）と、保持基板（図示せず）とを積層したＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いる。埋込み酸化膜および保持基板は、図４には図示しないが、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１に接合されている。イオン注入後、アニール処理を行う。
次いで、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側（多層配線７０側）に支持基板（図示せず）または他の半導体基板等を接合して、上下反転する。続いて、半導体基板１１をＳＯＩ基板の埋込み酸化膜および保持基板から分離し、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１を露出させる。以上の工程は、イオン注入およびＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等、通常のＣＭＯＳプロセスで使用されている技術にて行うことが可能である。
次いで、図５に示したように、例えばドライエッチングにより半導体基板１１を第１面１１Ｓ１側から加工し、環状の開口６３Ｈを形成する。開口６３Ｈの深さは、図５に示したように、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１から第２面１１Ｓ２まで貫通すると共に、例えば、接続部７１Ａまで達するものである。
続いて、図５に示したように、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１および開口６３Ｈの側面に、例えば負の固定電荷層１２Ａを形成する。負の固定電荷層１２Ａとして、２種類以上の膜を積層してもよい。それにより、正孔蓄積層としての機能をより高めることが可能となる。負の固定電荷層１２Ａを形成したのち、誘電体層１２Ｂを形成する。
次に、開口６３Ｈに、導電体を埋設して貫通電極６３を形成する。導電体としては、例えば、ＰＤＡＳ（Phosphorus Doped Amorphous Silicon）等のドープされたシリコン材料の他、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）およびタンタル（Ｔａ）等の金属材料を用いることができる。
続いて、貫通電極６３上にパッド部１３Ａを形成したのち、誘電体層１２Ｂおよびパッド部１３Ａ上に、下部電極１５と貫通電極６３（具体的には、貫通電極６３上のパッド部１３Ａ）とを電気的に接続する上部第１コンタクト１３Ｂおよびパッド部１３Ｃがパッド部１３Ａ上に設けられた層間絶縁層１４を形成する。
次に、層間絶縁層１４上に、下部電極１５，有機光電変換層１７、上部電極１８および保護層１９をこの順に形成する。有機光電変換層１７は、例えば、上記３種類の有機半導体材料を、例えば真空蒸着法を用いて成膜する。最後に、緩衝層２１、保護層２３およびオンチップレンズ層２５を配設する。以上により、図３に示した光電変換素子１０が完成する。
なお、上記のように、有機光電変換層１７の上層または下層に、他の有機層（例えば、電子ブロッキング層等）を形成する場合には、真空工程において連続的に（真空一貫プロセスで）形成することが望ましい。また、有機光電変換層１７の成膜方法としては、必ずしも真空蒸着法を用いた手法に限らず、他の手法、例えば、スピンコート技術やプリント技術等を用いてもよい。
光電変換素子１０では、有機光電変換部１１Ｇに、オンチップレンズ２５Ｌを介して光が入射すると、その光は、有機光電変換部１１Ｇ、無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒの順に通過し、その通過過程において緑、青、赤の色光毎に光電変換される。以下、各色の信号取得動作について説明する。
（有機光電変換部１１Ｇによる緑色信号の取得）
光電変換素子１０へ入射した光のうち、まず、緑色光が、有機光電変換部１１Ｇにおいて選択的に検出（吸収）され、光電変換される。
有機光電変換部１１Ｇは、貫通電極６３を介して、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐとフローティングディフュージョンＦＤ３とに接続されている。よって、有機光電変換部１１Ｇで発生した電子−正孔対のうちの電子が、下部電極１５側から取り出され、貫通電極６３を介して半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側へ転送され、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積される。これと同時に、アンプトランジスタＡＭＰにより、有機光電変換部１１Ｇで生じた電荷量が電圧に変調される。
また、フローティングディフュージョンＦＤ３の隣には、リセットトランジスタＲＳＴのリセットゲートＧｒｓｔ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ＦＤ３に蓄積された電荷は、リセットトランジスタＲＳＴによりリセットされる。
ここでは、有機光電変換部１１Ｇが、貫通電極６３を介して、アンプトランジスタＡＭＰだけでなくフローティングディフュージョンＦＤ３にも接続されているので、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積された電荷をリセットトランジスタＲＳＴにより容易にリセットすることが可能となる。
これに対して、貫通電極６３とフローティングディフュージョンＦＤ３とが接続されていない場合には、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積された電荷をリセットすることが困難となり、大きな電圧をかけて上部電極１８側へ引き抜くことになる。そのため、有機光電変換層１７がダメージを受けるおそれがある。また、短時間でのリセットを可能とする構造は暗時ノイズの増大を招き、トレードオフとなるため、この構造は困難である。
（無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒによる青色信号，赤色信号の取得）
続いて、有機光電変換部１１Ｇを透過した光のうち、青色光は無機光電変換部１１Ｂ、赤色光は無機光電変換部１１Ｒにおいて、それぞれ順に吸収され、光電変換される。無機光電変換部１１Ｂでは、入射した青色光に対応した電子が無機光電変換部１１Ｂのｎ領域に蓄積され、蓄積された電子は、縦型トランジスタＴｒ１によりフローティングディフュージョンＦＤ１へと転送される。同様に、無機光電変換部１１Ｒでは、入射した赤色光に対応した電子が無機光電変換部１１Ｒのｎ領域に蓄積され、蓄積された電子は、転送トランジスタＴｒ２によりフローティングディフュージョンＦＤ２へと転送される。
（１−４．作用・効果）
前述したように、有機光電変換膜を用いた固体撮像素子には、上部電極に電圧を印加するための配線が設けられている。その配線は、遮光性を有する材料を用いて形成することにより、オプティカルブラック領域（ＯＢ領域）の遮光膜として用いることができる。その場合、その配線は、遮光性能の観点から２５０ｎｍ程度の膜厚で形成される。
ところで、有機光電変換膜は下地との密着性が弱いため、遮光膜の成膜時に発生する応力によって剥がれを生じやすい。このため、有機光電変換膜と遮光膜との間には、例えばＳｉＮ等によって構成される応力緩衝材が形成される。応力緩衝材は、例えば７５０ｎｍ程度の膜厚で形成される。しかしながら、応力緩衝材が厚くなると、オンチップレンズにおいて集光した光が光電変換部に届くまでの間に隣接画素へ入射して混色が発生したり、隣接画素間に設けられた遮光膜によってケラレが生じ、シェーディングの悪化等の光学特性の劣化する虞がある。また、有機光電変換膜よりも上層に設けられた金属遮光膜からの反射によってフレアゴーストが発生する虞がある。
これに対して、本実施の形態の撮像素子１では、有機光電変換層１７上に設けられ、画素部１００のオプティカルブラック領域（ＯＢ領域）１１０Ｂから周辺領域２００にかけて設けられた遮光層２２上に、黒色層２４を設けるようにした。これにより、遮光層２２の厚みを、例えば、２５０ｎｍから２００ｎｍに薄くすることが可能となり、遮光層２２の応力を低減されることが可能となる。
以上、本実施の形態では、有機光電変換層１７上に設けられた遮光層２２上に、黒色層２４を設けるようにしたので、遮光層２２の薄膜化が可能となり、遮光層２２の応力が低減される。これにより、例えば、遮光層２２の応力を緩和するために設けられた緩衝層２１の厚みを、例えば、７５０ｎｍから５００ｎｍへと、約２５０ｎｍ程度薄くすることが可能となる。よって、隣接画素への斜め入射による混色やシェーディングの発生が低減され、光学特性を向上させることが可能となる。
また、本実施の形態の撮像素子１では、黒色層２４を設けることにより、例えば、ＯＢ領域１１０Ｂに入射した光は黒色層２４で減衰し、その減衰光が遮光層２２で反射され、再度、黒色層２４を介して外部に反射光として取り出される。これにより、フレアゴースト等の欠陥を低減することが可能となる。
なお、本実施の形態の撮像素子１では、遮光層２２を、アルミニウム（Ａｌ）等の比較的柔らかな金属膜によって構成することにより、遮光層２２の応力をより低減することが可能となり、緩衝層２１をさらに薄膜化することが可能となる。
次に、第２〜第４の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態の撮像素子１に対応する構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
＜２．第２の実施の形態＞
図６は、本開示の第２の実施の形態に係る撮像素子（撮像素子２）の断面構成を模式的に表したものである。撮像素子２は、上記第１の実施の形態と同様に、例えば、裏面照射型（裏面受光型）のＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等であり、半導体基板１１上に複数の単位画素Ｐが２次元配列されてなる画素領域（画素部１００）を有するものである（図１３参照）。なお、図６は、図２に示したＩ−Ｉ線における断面構成を表したものである。本実施の形態の撮像素子２は、遮光層３２が、例えば絶縁層３３を間に積層された積層構造とした点が上記第１の実施の形態とは異なる。
遮光層３２は、光電変換素子１０の上部電極１８へ電圧を印加する配線であると共に、黒レベルを規定するためのものである。遮光層３２は、上記のように、絶縁層３３を間に積層された２層（遮光層３２Ａ，３２Ｂ）構造を有する。下層側の遮光層３２Ａは、遮光性を有する配線層として構成されていることが好ましい。上層側の遮光層３２Ｂは、単なる遮光膜として設けてもよいし、配線層として設けるようにしてもよい。遮光層３２の材料としては、上記遮光層２２と同様の材料、例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料の単層膜あるいはこれらの積層膜により構成されることが望ましい。
遮光層３２Ａおよび遮光層３２Ｂは、同じ材料を用いて形成してもよいし、異なる材料を用いて形成するようにしてもよい。また、遮光層３２Ａおよび遮光層３２Ｂは、例えば、図６に示したように、コンタクト３２ａによって互いに電気的に接続されていてもよい。遮光層３２Ａおよび遮光層３２Ｂの厚みは、例えば、２層を合わせて、上記遮光層２２と同程度の遮光性を有していればよい。よって、遮光層３２Ａおよび遮光層３２Ｂの厚みは、構成する材料にもよるが、例えば、タングステン（Ｗ）を用いる場合には、それぞれ、例えば５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることが好ましい。
絶縁層３３は、例えば、遮光層３２Ａと遮光層３２Ｂとを電気的に絶縁するためのものであり、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）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である。絶縁層３３の厚みは、特に問わないが、例えば、１００ｎｍ程度である。
以上のように、本実施の形態では、遮光層３２を、例えば２層構造とし、その間に絶縁層３３を設けるようにした。これにより、遮光層３２Ａ，３２Ｂの１回の成膜量を減らすことが可能となる。よって、最も応力が大きくなる成膜直後の遮光層３２Ａおよび遮光層３２Ｂの応力を低減することが可能となり、緩衝層２１の厚みをさらに薄くすることが可能となる。
また、遮光層３２を多層構造とすることにより、遮光層３２を上部電極１８への電圧印加用の配線以外の配線層として用いることが可能となる。
＜３．第３の実施の形態＞
図７は、本開示の第３の実施の形態に撮像素子（撮像素子３）の断面構成を模式的に表したものである。撮像素子３は、上記第１の実施の形態と同様に、例えば、裏面照射型（裏面受光型）のＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等であり、半導体基板１１上に複数の単位画素Ｐが２次元配列されてなる画素領域（画素部１００）を有するものである（図１３参照）。なお、図７は、図２に示したＩ−Ｉ線における断面構成を表したものである。本実施の形態の撮像素子３は、遮光層４２の表面に酸化膜４２Ａが形成された点が上記第１の実施の形態とは異なる。
遮光層４２は、光電変換素子１０の上部電極１８へ電圧を印加する配線であると共に、黒レベルを規定するためのものである。遮光層４２は、上記第１の実施の形態と同様に、遮光性を有する導電性材料によって構成されている。具体的には、例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料の単層膜あるいはこれらの積層膜により構成されることが望ましい。
酸化膜４２Ａは、遮光層４２を構成する分子の周期性を変化させて遮光層４２の表面の散乱強度を高めるためのものである。酸化膜４２Ａは、遮光層４２の表面を酸化して形成してもよいし、別途成膜するようにしてもよい。
以上のように、本実施の形態では、遮光層４２の表面に酸化膜４２Ａを設けるようにしたので、遮光層４２の表面の散乱強度が向上し、遮光層４２の表面において反射される光の強度を低減させることが可能となる。よって、フレアゴーストの発生をさらに低減することが可能となる。
＜４．第４の実施の形態＞
図８は、本開示の第４の実施の形態に係る撮像素子（撮像素子４）の断面構成を模式的に表したものである。撮像素子４は、上記第１の実施の形態と同様に、例えば、裏面照射型（裏面受光型）のＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等であり、半導体基板１１上に複数の単位画素Ｐが２次元配列されてなる画素領域（画素部１００）を有するものである（図１３参照）。なお、図８は、図２に示したＩ−Ｉ線における断面構成を表したものである。本実施の形態の撮像素子４は、黒色層５４を有効画素領域１１０Ａ側に張り出し形成し、緩衝層２１上に遮光層２２を設けることによって生じる段差２２Ｘの側面を黒色層５４によって覆うようにした設けた点が上記第１の実施の形態とは異なる。
黒色層５４は、ＯＢ領域１１０Ｂへの光の入射を遮断するためのものである。黒色層５４の材料としては、上記第１の実施の形態と同様に、遮光性を有することが望ましく、例えば、カーボンブラック、黒化された酸化チタン（ＴｉＯ2）、分散型感光性樹脂およびアクリル系樹脂等の黒色顔料や、複数色を組み合わせた混合色素が挙げられる。黒色層５４の厚みは、例えば２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。本実施の形態の黒色層５４は、緩衝層２１上に遮光層２２を設けることによって生じた段差２２Ｘの側面を覆うように、有効画素領域１１０Ａ側に張り出して形成されている。
上記第１の実施の形態等では、緩衝層２１上に遮光層や黒色層２４等と設けることによって、有効画素領域１１０ＡとＯＢ領域１１０Ｂとの間のオンチップレンズ層２５に段差が生じる。この段差は、有効画素領域１１０Ａに設けられるオンチップレンズ２５Ｌの形状崩れや、オンチップレンズ２５Ｌの形成時に黒色層２４が損傷する虞があり、これによって感度ムラ等の発生が懸念される。
これに対して、本実施の形態では、黒色層５４を、有効画素領域１１０Ａ側に張り出して形成し、緩衝層２１上に遮光層２２を設けることによって生じた段差２２Ｘの側面を覆うようにした。これにより、遮光層２２や黒色層５４を設けることによって、有効画素領域１１０ＡとＯＢ領域１１０Ｂとの間に生じる段差を低減することが可能となる。よって、感度ムラ等の発生を低減することが可能となり、光学特性をさらに向上させることが可能となる。
＜５．適用例＞
（適用例１）
図９は、上記第１の実施の形態において説明した光電変換素子１０を単位画素Ｐに用いた撮像素子（撮像素子１）の全体構成を表したものである。この撮像素子１は、ＣＭＯＳイメージセンサであり、半導体基板１１上に、撮像エリアとしての画素部１ａを有すると共に、この画素部１ａの周辺領域に、例えば、行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４およびシステム制御部１３２からなる周辺回路部１３０を有している。
画素部１ａは、例えば、行列状に２次元配置された複数の単位画素Ｐ（光電変換素子１０に相当）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、行走査部１３１の各行に対応した出力端に接続されている。
行走査部１３１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１ａ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。行走査部１３１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の各々を通して水平選択部１３３に供給される。水平選択部１３３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。
列走査部１３４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、水平選択部１３３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。この列走査部１３４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１３５に出力され、当該水平信号線１３５を通して半導体基板１１の外部へ伝送される。
行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４および水平信号線１３５からなる回路部分は、半導体基板１１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。
システム制御部１３２は、半導体基板１１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、撮像素子１の内部情報等のデータを出力するものである。システム制御部１３２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行走査部１３１、水平選択部１３３および列走査部１３４等の周辺回路の駆動制御を行う。
（適用例２）
上述の撮像素子１は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話等、撮像機能を備えたあらゆるタイプの撮像装置に適用することができる。図１０に、その一例として、撮像装置５（カメラ）の概略構成を示す。この撮像装置５は、例えば、静止画または動画を撮影可能なビデオカメラであり、撮像素子１と、光学系（光学レンズ）３１０と、シャッタ装置３１１と、撮像素子１およびシャッタ装置３１１を駆動する駆動部３１３と、信号処理部３１２とを有する。
光学系３１０は、被写体からの像光（入射光）を撮像素子１の画素部１ａへ導くものである。この光学系３１０は、複数の光学レンズから構成されていてもよい。シャッタ装置３１１は、撮像素子１への光照射期間および遮光期間を制御するものである。駆動部３１３は、撮像素子１の転送動作およびシャッタ装置３１１のシャッタ動作を制御するものである。信号処理部３１２は、撮像素子１から出力された信号に対し、各種の信号処理を行うものである。信号処理後の映像信号Ｄoutは、メモリ等の記憶媒体に記憶されるか、あるいは、モニタ等に出力される。
更に、上記撮像素子１は、下記電子機器（カプセル型内視鏡１０１００および車両等の移動体）にも適用することが可能である。
（適用例３）
＜体内情報取得システムへの応用例＞
図１１は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得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。
体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能および無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成および機能についてより詳細に説明する。
カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、および制御部１０１１７が収納されている。
光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
撮像部１０１１２は、撮像素子、および当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
画像処理部１０１１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、および昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図１１では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、および制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、および、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ，ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理および／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得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、例えば、撮像部１０１１２に適用され得る。これにより、精細な術部画像を得ることができるため、検査の精度が向上する。
（適用例４）
＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図１２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１２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、およ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、およ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、および、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およ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１２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およ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およ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１３は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図１３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、バックドアおよ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およ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１３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、第１〜第４の実施の形態および適用例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、光電変換素子１０として、緑色光を検出する有機光電変換部１１Ｇと、青色光，赤色光をそれぞれ検出する無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒとを積層させた構成としたが、本開示内容はこのような構造に限定されるものではない。即ち、有機光電変換部において赤色光あるいは青色光を検出するようにしてもよいし、無機光電変換部において緑色光を検出するようにしてもよい。
また、これらの有機光電変換部および無機光電変換部の数やその比率も限定されるものではなく、２以上の有機光電変換部を設けてもよいし、有機光電変換部だけで複数色の色信号が得られるようにしてもよい。更に、有機光電変換部および無機光電変換部を縦方向に積層させる構造に限らず、基板面に沿って並列させてもよい。
更にまた、上記第１〜第４の実施の形態では、裏面照射型の撮像素子の構成を例示したが、本開示内容は表面照射型の撮像素子にも適用可能である。また、本開示の撮像素子（光電変換素子）では、上記実施の形態で説明した各構成要素を全て備えている必要はなく、また逆に他の層を備えていてもよい。
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限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
なお、本開示は、以下のような構成であってもよい。
（１）
複数の画素が配置された画素領域と、
前記画素領域の周囲に設けられた周辺領域と、
前記画素領域から前記周辺領域の少なくとも一部に連続して設けられた有機光電変換層と、
前記画素領域の周縁部から前記周辺領域にかけて、前記有機光電変換層上に設けられると共に、遮光性を有する導電層と、
前記導電層上に設けられた黒色層と
を備えた撮像素子。
（２）
前記有機光電変換層と前記導電層との間には、応力緩衝層が設けられている、前記（１）に記載の撮像素子。
（３）
前記導電層と前記黒色層とは、第１の絶縁層を介して積層されている、前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（４）
前記第１の絶縁層は、前記画素領域において前記有機光電変換層上に設けられ、前記画素領域から延在する保護層である、前記（３）に記載の撮像素子。
（５）
前記導電層は、間に第２の絶縁層が設けられた多層構造を有する、前記（１）乃至（４）のうちのいずれかに記載の撮像素子。
（６）
多層構造を有する前記導電層は、互いに電気的に接続されている、前記（５）に記載の撮像素子。
（７）
前記導電層は表面に酸化膜は形成されている、前記（１）乃至（６）のうちのいずれかに記載の撮像素子。
（８）
前記画素領域は、有効画素領域と、前記有効画素領域の周縁部に設けられたオプティカルブラック領域とからなる、前記（１）乃至（７）のうちのいずれかに記載の撮像素子。
（９）
前記画素領域は、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック領域との間に、前記オプティカルブラック領域側が高く、前記有効画素領域側が低い段差を有し、
前記段差の側面は、前記黒色層によって覆われている、前記（８）に記載の撮像素子。
（１０）
前記画素領域は、前記有機光電変換層と、前記有機光電変換層を間に対向配置された一対の電極とを含んで構成される光電変換部を有し、
前記導電層は、前記一対の電極の一方と電気的に接続されている、前記（１）乃至（９）のうちのいずれかに記載の撮像素子。
（１１）
撮像素子を備え、
前記撮像素子は、
複数の画素が配置された画素領域と、
前記画素領域の周囲に設けられた周辺領域と、
前記画素領域から前記周辺領域の少なくとも一部に連続して設けられた有機光電変換層と、
前記画素領域の周縁部から前記周辺領域にかけて、前記有機光電変換層上に設けられると共に、遮光性を有する導電層と、
前記導電層上に設けられた黒色層と
を有する撮像装置。
１，２，３，４…撮像素子、５…撮像装置、１０…光電変換素子、１１…半導体基板、１１Ｇ…有機光電変換部、１１Ｂ，１１Ｒ…無機光電変換部、１２，１４…層間絶縁層、１３ａ，１３ｂ，１５ｂ…配線層、１５ａ…下部電極、１６，１６ａ…絶縁膜、１７…有機光電変換層、１８…上部電極、１９，２３…保護層、２１…緩衝層、２２…遮光層、２４…黒色層、２５…オンチップレンズ層、２５Ｌ…オンチップレンズ、２６…反射防止層、１１０…シリコン層、１１０Ｇ，１１０Ｇ１，１１０Ｇ２…緑用蓄電層、１２０ａ１，１２０ａ２，１２０ｂ１，１２０ｂ２…導電性プラグ、５１…多層配線層、５３…支持基板。

Claims (11)

  1. 複数の画素が配置された画素領域と、
    前記画素領域の周囲に設けられた周辺領域と、
    前記画素領域から前記周辺領域の少なくとも一部に連続して設けられた有機光電変換層と、
    前記画素領域の周縁部から前記周辺領域にかけて、前記有機光電変換層上に設けられると共に、遮光性を有する導電層と、
    前記導電層上に設けられた黒色層と
    を備えた撮像素子。
  2. 前記有機光電変換層と前記導電層との間には、応力緩衝層が設けられている、請求項１に記載の撮像素子。
  3. 前記導電層と前記黒色層とは、第１の絶縁層を介して積層されている、請求項１に記載の撮像素子。
  4. 前記第１の絶縁層は、前記画素領域において前記有機光電変換層上に設けられ、前記画素領域から延在する保護層である、請求項３に記載の撮像素子。
  5. 前記導電層は、間に第２の絶縁層が設けられた多層構造を有する、請求項１に記載の撮像素子。
  6. 多層構造を有する前記導電層は、互いに電気的に接続されている、請求項５に記載の撮像素子。
  7. 前記導電層は表面に酸化膜は形成されている、請求項１に記載の撮像素子。
  8. 前記画素領域は、有効画素領域と、前記有効画素領域の周縁部に設けられたオプティカルブラック領域とからなる、請求項１に記載の撮像素子。
  9. 前記画素領域は、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック領域との間に、前記オプティカルブラック領域側が高く、前記有効画素領域側が低い段差を有し、
    前記段差の側面は、前記黒色層によって覆われている、請求項８に記載の撮像素子。
  10. 前記画素領域は、前記有機光電変換層と、前記有機光電変換層を間に対向配置された一対の電極とを含んで構成される光電変換部を有し、
    前記導電層は、前記一対の電極の一方と電気的に接続されている、請求項１に記載の撮像素子。
  11. 撮像素子を備え、
    前記撮像素子は、
    複数の画素が配置された画素領域と、
    前記画素領域の周囲に設けられた周辺領域と、
    前記画素領域から前記周辺領域の少なくとも一部に連続して設けられた有機光電変換層と、
    前記画素領域の周縁部から前記周辺領域にかけて、前記有機光電変換層上に設けられると共に、遮光性を有する導電層と、
    前記導電層上に設けられた黒色層と
    を有する撮像装置。
JP2017132013A 2017-07-05 2017-07-05 撮像素子および撮像装置 Pending JP2019016667A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017132013A JP2019016667A (ja) 2017-07-05 2017-07-05 撮像素子および撮像装置
KR1020197034242A KR102554502B1 (ko) 2017-07-05 2018-06-12 촬상 소자 및 촬상 장치
CN201880043501.4A CN110809821A (zh) 2017-07-05 2018-06-12 摄像器件和摄像装置
PCT/JP2018/022327 WO2019009024A1 (ja) 2017-07-05 2018-06-12 撮像素子および撮像装置
DE112018003461.5T DE112018003461T5 (de) 2017-07-05 2018-06-12 Bildgebungsvorrichtung und bildgebungseinrichtung
US16/626,018 US10910440B2 (en) 2017-07-05 2018-06-12 Imaging device and imaging apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017132013A JP2019016667A (ja) 2017-07-05 2017-07-05 撮像素子および撮像装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019016667A true JP2019016667A (ja) 2019-01-31

Family

ID=64950861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017132013A Pending JP2019016667A (ja) 2017-07-05 2017-07-05 撮像素子および撮像装置

Country Status (6)

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

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020166309A1 (ja) * 2019-02-15 2020-08-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および撮像装置
WO2021084971A1 (ja) * 2019-10-28 2021-05-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
WO2022224567A1 (ja) * 2021-04-20 2022-10-27 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置、光検出システム、電子機器および移動体
WO2023106026A1 (ja) * 2021-12-08 2023-06-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
WO2023234095A1 (ja) * 2022-06-01 2023-12-07 富士フイルム株式会社 光検出素子、イメージセンサおよび光検出素子の製造方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210110912A (ko) * 2020-03-02 2021-09-10 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP2021166259A (ja) * 2020-04-07 2021-10-14 キヤノン株式会社 光電変換装置および機器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2956092B2 (ja) * 1989-11-06 1999-10-04 日本電気株式会社 固体撮像素子およびその製造方法
JPH09232552A (ja) * 1996-02-27 1997-09-05 Sony Corp 固体撮像素子
JP5244287B2 (ja) 2004-03-19 2013-07-24 富士フイルム株式会社 撮像素子、及び撮像素子に電場を印加する方法
CN100472791C (zh) * 2005-06-17 2009-03-25 凸版印刷株式会社 摄像元件
CN101552280B (zh) * 2006-09-20 2012-07-18 富士胶片株式会社 背面照明成像器件及其制造方法、半导体基片和成像设备
JP5509846B2 (ja) 2009-12-28 2014-06-04 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP5525878B2 (ja) 2010-03-17 2014-06-18 富士フイルム株式会社 光電変換膜積層型固体撮像素子及び撮像装置
JP5736755B2 (ja) 2010-12-09 2015-06-17 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP5360102B2 (ja) 2011-03-22 2013-12-04 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器
WO2013111419A1 (ja) * 2012-01-26 2013-08-01 シャープ株式会社 固体撮像装置
TW201403804A (zh) 2012-07-05 2014-01-16 Sony Corp 固體攝像裝置及其製造方法、以及電子機器
JP2015012239A (ja) 2013-07-01 2015-01-19 ソニー株式会社 撮像素子および電子機器
JP2016051746A (ja) 2014-08-29 2016-04-11 ソニー株式会社 固体撮像装置、および電子装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020166309A1 (ja) * 2019-02-15 2020-08-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および撮像装置
WO2021084971A1 (ja) * 2019-10-28 2021-05-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
WO2022224567A1 (ja) * 2021-04-20 2022-10-27 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置、光検出システム、電子機器および移動体
KR20230169962A (ko) 2021-04-20 2023-12-18 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 광 검출 장치, 광 검출 시스템, 전자 기기 및 이동체
DE112022002222T5 (de) 2021-04-20 2024-03-07 Sony Semiconductor Solutions Corporation Lichtdetektionseinrichtung, lichtdektionssystem, elektronisches gerät und beweglicher körper
WO2023106026A1 (ja) * 2021-12-08 2023-06-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
WO2023234095A1 (ja) * 2022-06-01 2023-12-07 富士フイルム株式会社 光検出素子、イメージセンサおよび光検出素子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102554502B1 (ko) 2023-07-12
WO2019009024A1 (ja) 2019-01-10
US20200119099A1 (en) 2020-04-16
CN110809821A (zh) 2020-02-18
KR20200019123A (ko) 2020-02-21
US10910440B2 (en) 2021-02-02
DE112018003461T5 (de) 2020-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220246683A1 (en) Solid-state imaging element and solid-state imaging apparatus
US11302728B2 (en) Solid-state imaging element and solid-state imaging apparatus
US11101305B2 (en) Imaging element and electronic device
KR102554502B1 (ko) 촬상 소자 및 촬상 장치
US11798968B2 (en) Image pickup device and electronic apparatus
US10522772B2 (en) Photoelectric conversion element and solid-state imaging apparatus
JPWO2018008614A1 (ja) 撮像素子、撮像素子の製造方法、及び、電子機器
US11646341B2 (en) Light-receiving device, method of manufacturing light-receiving device, and electronic apparatus
US20200350346A1 (en) Solid-state imaging device and electronic apparatus
KR20190028376A (ko) 수광 소자, 수광 소자의 제조 방법, 촬상 장치 및 전자 기기
JP7242655B2 (ja) 撮像素子の駆動方法
JP2018206837A (ja) 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法、並びに電子機器
JP2018032754A (ja) 固体撮像素子および固体撮像装置
US20240031703A1 (en) Light detection apparatus, light detection system, electronic equipment, and mobile body
US20240014230A1 (en) Solid-state imaging element, method of manufacturing the same, and electronic device
CN117157763A (zh) 光检测装置、光检测***、电子设备和移动体
JP2018125599A (ja) 固体撮像装置、電子機器、及び駆動方法