以下、本技術を実施するための好適な形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施形態(固体撮像素子の例1)
2.第2の実施形態(固体撮像素子の例2)
3.第3の実施形態(固体撮像素子の例3)
4.第4の実施形態(固体撮像素子の例4)
5.第5の実施形態(固体撮像素子の例5)
6.第6の実施形態(固体撮像素子の例6)
7.第7の実施形態(電子装置の例)
8.本技術を適用した裏面照射型の固体撮像素子の使用例
<1.第1の実施形態(固体撮像素子の例1)>
本技術に係る第1の実施形態の固体撮像素子は、少なくとも、第1電極と、第2電極と、第3電極と、第1光電変換部と、第2光電変換部と、第1絶縁層と、第2絶縁層と、光導波路とを備える固体撮像素子である。本技術に係る第1の実施形態の固体撮像素子においては、第2電極と第1光電変換部と第1電極とはこの順で配され、第3電極は、第1電極から離間し、第1絶縁層を介して第1光電変換部と対向して形成され、第2絶縁層は、第3電極と第2光電変換部との間に形成され、そして、光導波路は、第3電極と第2光電変換部との間に形成される。
図1に、本技術に係る第1の実施形態の固体撮像素子の一例である固体撮像素子1000(図1中では1000−1である。)を示す。図1は、固体撮像素子1000−1の断面図である。
固体撮像素子1000−1は、第1電極8(図1中では、第1電極8−1である。)と、第2電極1(図1中では、第2電極1−1である。)と、第3電極9(図1中では、2つの第3電極9−1−1及び9−1−2である。)と、第1光電変換部100(図1中では、第1光電変換部100−1である。)と、第2光電変換部200(図1中では、2つの第2光電変換部200−1−1及び200−1−2である。)と、第1絶縁層6(図1中では、第1絶縁層6−1である。)と、第2絶縁層7(図1中では、第2絶縁層7−1である。)と、光導波路400(図1中では、2つの光導波路400−1−1及び400−1−2である。)と、を少なくとも備える。
固体撮像素子1000−1においては、光入射側(図1中の上側)から第2電極1−1と第1光電変換部100−1と第1電極8−1とがこの順で配されている。
第3電極9−1−1及び第3電極9−1−2は、第1電極8−1から離間して形成され、第1絶縁層6−1を介して第1光電変換部100−1と対向して形成されている。第3電極9−1−1及び第3電極9−1−2は、電荷蓄積用電極である。
固体撮像素子1000−1は、電荷蓄積用電極として第3電極9−1−1及び第3電極9−1−2を備えているので、第1光電変換部100−1に光が照射され、第1光電変換部100−1において光電変換がされるとき、第1光電変換部100−1の電荷を蓄えることができる。それゆえ、露光開始時、電荷蓄積部(第1光電変換部100−1)を完全空乏化し、電荷を消去することが可能となる。その結果、kTCノイズが大きくなり、ランダムノイズが悪化し、撮像画質の低下をもたらすといった現象の発生を抑制することができる。すなわち、第1光電変換部100−1に光が照射され、第1光電変換部100−1において光電変換がされるとき、第1光電変換層100−1と第1絶縁層6−1と第3電極(電荷蓄積用電極)9−1−1及び9−1−2とによって一種のキャパシタが形成され、第1光電変換部100−1の電荷を蓄えることができる。それゆえ、上記で述べたとおり、露光開始時、電荷蓄積部を完全空乏化し、電荷を消去することが可能となり、その結果、kTCノイズが大きくなり、ランダムノイズが悪化し、撮像画質の低下をもたらすといった現象の発生を抑制することができる。また、全画素を一斉にリセットすることができるので、所謂グローバルシャッター機能を実現することができる。
第2絶縁層7−1は、第3電極9−1−1及び9−1−2と第2光電変換部200−1−1及び200−1−2との間に形成されている。
光導波路400−1−1及び400−1−2は、第3電極9−1−1及び9−1−2と第2光電変換部200−1−1及び200−1−2との間に形成されている。
図1中では、第1電極8−1は、ビア81−1を介してFD89−1と接続され、第3電極9−1−1は、コンタクトホール92−1−Aを介して配線92−1と接続され、第3電極9−1−2は、コンタクトホール91−1−Aを介して配線91−1と接続されている。図1中では、配線91−1と92−1とは上下方向に並列に配され、配線92−1が上方向、配線91−1が下方向に配されている。本開示中では、下方向の配線を第1配線、上方向の配線を第2配線と称する場合がある。図1中では、固体撮像素子1000−1は、2つの配線91−1及び92−1を備えているが、1つの配線を備えていてもよいし、3つ以上の配線を備えていてもよい。また、配線92−1及び配線91−1は、透明材料を含んでもよいし、遮光材料を含んでもよい。
第1光電変換部100−1は、半導体基板300−1の一方の面側(光入射側、図1中の上側)に形成され、第2光電変換部200−1−1及び200−1−2は、半導体基板300−1に埋めこめられて形成されている。すなわち、固体撮像素子1000−1は、光入射側から順に、第1光電変換部100−1と、第2光電変換部200−1−1及び200−1−2とがこの順で配されている。したがって、固体撮像素子1000−1は、第1光電変更部100−1で第1の光成分(例えば、緑色の光(495nm乃至570nmの光))を吸収し、その他の光成分(青色の光(425nm乃至495nmの光)及び赤色の光(620nm乃至750nmの光))は半導体基板300−1(Si基板)内の第2光電変換部200−1−1及び200−1−2で吸収する。なお、第2光電変換部200−1−1及び200−1−2のそれぞれは2層構造を有しよい。その場合は、第1の第2光電変換部200−1−1及び第1の第2光電変換部200−1−2で、青色の光(425nm乃至495nmの光)を吸収して、第2の第2光電変換部200−1−1及び第2の第2光電変換部200−1−2で、赤色の光(620nm乃至750nmの光)を吸収してよい。第1光電変換部100−1は有機系材料から構成されてよく、第2光電変換部200−1−1及び200−1−2は有機系材料から構成されてもよく、無機系材料から構成されてもよい。
第1光電変換部100−1及び第2光電変換部200−1−1及び200−1−2によって、画素2(2−1〜2−4)に生成された信号電荷は、複数の画素トランジスタからなる読み出し部により読み出されて、信号処理部により処理されることで、画像データとして出力される。
固体撮像素子1000−1においては、光導波路400−1−1及び400−1−2と第2絶縁層7−1とは垂直方向(図1中の上下方向)に分離されている。第2絶縁層7−1は、例えば、シリコン酸化膜、TEOSなどの絶縁性を有する誘電体を採用することができる。なお、第1絶縁層6−1も、第2絶縁層7−1と同様に、シリコン酸化膜、TEOSなどの絶縁性を有する誘電体を採用することができる。
光導波路400−1−1及び400−1−2は、撮像面に対して様々な角度で入射される光を、光導波路400−1−1及び400−1−2の屈折率と第2絶縁層7−1の屈折率差を利用して、光導波路400−1−1及び400−1−2と第2絶縁層7−1との界面で光を反射させることができる。したがって、光導波路400−1−1及び400−1−2は、隣接画素への光の侵入を防止することができる。
本技術に係る第1の実施形態の固体撮像素子1000−1に光導波路400−1−1及び400−1−2が形成されることで、上記のとおり、光導波路400−1−1又は光導波路400−1−2と、第2絶縁層7−1との界面の反射により隣接画素への光の侵入が防止されるので、画質の向上効果、特には感度や、シェーディングや、混色の改善の効果が奏される。
第1光電変換部として有機光電変換膜を用いた従来の固体撮像素子は、半導体基板と有機光電変換膜との間の距離を大きくすると、例えば、画素への入射光が斜めに入射する場合には、混色やシェーディングが発生しやすい。このため、従来の固体撮像素子は、半導体基板と有機光電変換膜の間の距離を小さくする方が、混色やシェーディングを低減する観点から好ましい。一方、第1光電変換部として有機光電変換膜を用いた従来の固体撮像素子は、半導体基板と有機光電変換膜との間の距離を小さくすると、有機光電変換膜から信号電荷を読み出す、第1電極としての下部電極に付く寄生容量が大きくなる。この寄生容量が増加すると、有機光電変換膜から信号電荷を読み出した際に、得られる信号が小さくなる。このため従来の固体撮像素子は、有機光電変換膜から読み出す信号のシグナルノイズ比(S/N比)が低下してしまうことがある。
一方で、第3電極(電荷蓄積用電極)を駆動させるための専用配線が必要であり、その分、第3電極とSi界面との膜厚が大きくなり、混色や、シェーディングといった光学特性の劣化が発生してしまうことがある。
これに対して、第1の実施形態の固体撮像素子1000−1は、半導体基板300−1と第1光電変換部100−1(例えば、有機光電変換膜、有機光電変換層である。)との間、より詳しくは、第3電極9−1−1及び9−1−2と第2光電変換部200−1−1及び200−1−2との間に、光導波路400−1−1及び400−1−2が形成されている。これにより感度や、シェーディングや、混色の改善の効果が奏されるので、半導体基板300−1から第1光電変換部100−1との間を薄膜化する必要がなく、すなわち、第1の実施形態の固体撮像素子1000−1において、第3電極9−1−1及び第3電極9−1−2を駆動させるための配線91−1及び92−1を用いて、第3電極9−1−1及び第3電極9−1−2と半導体基板300−1の界面の間を厚膜化にすることができる。そして、半導体基板300−1から第1光電変換部100−1の間を厚膜化することによって、半導体基板300−1と第1光電変換部100−1用の第1電極8−1との容量低減が可能となり、変換効率低下や、ランダムノイズ(RN)の悪化が防止され得る。
さらには、本技術に係る第1の実施形態の固体撮像素子1000−1に光導波路400−1−1及び400−1−2が導入されることによって、本技術に係る第1の実施形態の固体撮像素子1000−1は、感度、シェーディング及び混色の改善の効果と、変換効率低下及びランダムノイズ(RN)の悪化の防止効果とを両立することができる。
光導波路400−1−1及び400−1−2の屈折率は、第2絶縁層7−1の屈折率よりも大きいことが好ましい。この好ましい態様により、光導波路400−1−1及び400−1−2と第2絶縁層7−1との界面の反射により隣接画素への光の侵入を更に効果的に防止することができる。
光導波路400−1−1及び400−1−2はSiNを含むことが好ましい。SiNを含む光導波路400−1−1及び400−1−2の屈折率は1.8〜2.1あるので、例えば、第2絶縁層7−1がSiOを含み、第2絶縁層7−1の屈折率が1.3〜1.5であることが好ましい。この好ましい態様により、光導波路400−1−1及び400−1−2と第2絶縁層7−1との界面の反射により隣接画素への光の侵入を更に効果的に防止することができる。
光導波路400−1−1及び400−1−2は特に限定されることなく、任意の材料で形成されてよいが、低誘電率材料で形成されてもよい。光導波路400−1−1及び400−1−2の材料として、低誘電率材料を用いた場合には、容量を更に低減することができる。この更なる容量低減分を低背化にまわすことができるので、感度や、混色や、シェーディングの改善の効果が更に奏される。低誘電率材料の屈折率は、第2絶縁層7−1の屈折率より大きく、1.6〜1.8であることが好ましい。低誘電率材料の誘電率は、特に限定されないが、3、4〜3.6であることが好ましい。
低誘電率材料は、特に限定されないが、例えば、SiOC膜やSiOCH膜等の透明材料等が挙げられる。
光導波路400−1−1及び400−1−2は、ITO(酸化インジウムスズ)からなる透明材料であることが好ましい。光導波路400−1−1及び400−1−2がITO(酸化インジウムスズ)からなる透明材料であるとき、光導波路400−1−1及び400−1−2の屈折率は、約1,75となる。
半導体基板300−1から第1光電変換部100−1までの厚さは、特に限定されず任意の厚さでよいが、1.5μm以下であることが好ましい。
光導波路400−1−1及び400−1−2は有機膜を含んでもよい。有機膜の屈折率は、特に限定されないが、1.5〜1.7であることが好ましい。有機膜の誘電率は、特に限定されないが、3.4〜3.6であることが好ましい。
光導波路400−1−1及び400−1−2は、公知の方法で製造することができる。例えば、第2絶縁層7−1を平坦に形成した後、光導波路400−1−1及び400−1−2となる部分を、穴状(あるいは円柱状あるいは円錐台状)に掘り込む。掘り込んだ穴に、第2絶縁層7−1よりも屈折率が大きな材料を、穴に埋め込む。その屈折率が大きな材料を埋め込んだ穴状(あるいは円柱状あるいは円錐台状)の部分が、光導波路400−1−1及び400−1−2となる。
第1電極8(図1中では第1電極8−1である。)及び第3電極9(図1中では、2つの第3電極9−1−1及び9−1−2である。)は、透明導電材料からなる透明電極が好ましい。第1電極8及び第3電極9は同じ材料から構成されてもよいし、異なる材料から構成されてもよい。第1電極8及び第3電極9は、スパッタリング法又は化学蒸着法(CVD)によって形成することができる。
透明導電材料としては、例えば、酸化インジウム、インジウム−錫酸化物(ITO,Indium Tin Oxide,SnドープのIn2O3、結晶性ITO及びアモルファスITOを含む)、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムを添加したインジウム−亜鉛酸化物(IZO,Indium Zinc Oxide)、酸化ガリウムにドーパントとしてインジウムを添加したインジウム−ガリウム酸化物(IGO)、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムとガリウムを添加したインジウム−ガリウム−亜鉛酸化物(IGZO,In−GaZnO4)、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムと錫を添加したインジウム−錫−亜鉛酸化物(ITZO)、IFO(FドープのIn2O3)、酸化錫(SnO2)、ATO(SbドープのSnO2)、FTO(FドープのSnO2)、酸化亜鉛(他元素をドープしたZnOを含む)、酸化亜鉛にドーパントとしてアルミニウムを添加したアルミニウム−亜鉛酸化物(AZO)、酸化亜鉛にドーパントとしてガリウムを添加したガリウム−亜鉛酸化物(GZO)、酸化チタン(TiO2)、酸化チタンにドーパントとしてニオブを添加したニオブ−チタン酸化物(TNO)、酸化アンチモン、スピネル型酸化物、YbFe2O4構造を有する酸化物を例示することができる。
第2電極1(図1中では、第2電極1−1である。)は、例えば、酸化インジウム錫膜、酸化インジウム亜鉛膜等の透明導電膜等で形成される。
<2.第2の実施形態(固体撮像素子の例2)>
本技術に係る第2の実施形態の固体撮像素子は、少なくとも、第1電極と、第2電極と、第3電極と、第1光電変換部と、第2光電変換部と、第1絶縁層と、第2絶縁層と、光導波路と、少なくとも1つの半導体層とを備える固体撮像素子である。本技術に係る第2の実施形態の固体撮像素子においては、第2電極と第1光電変換部と第1電極とはこの順で配され、第3電極は、第1電極から離間し、第1絶縁層を介して第1光電変換部と対向して形成され、第2絶縁層は、第3電極と第2光電変換部との間に形成され、そして、光導波路は、第3電極と第2光電変換部との間に形成される。さらに、本技術に係る第2の実施形態の固体撮像素子においては、少なくとも1つの半導体層が、第1光電変換部と第1絶縁層との間に配される。
すなわち、本技術に係る第2の実施形態の固体撮像素子は、本技術に係る第1の実施形態の固体撮像素子に、少なくとも1つの半導体層が備えられて、その少なくとも1つの半導体層が第1光電変換部と第1絶縁層との間に配される、固体撮像素子である。
図2〜図8に、本技術に係る第2の実施形態の固体撮像素子の例である固体撮像素子1000−2〜1000−7を示す。なお、図2中では固体撮像素子1000−2であり、図3中では固体撮像素子1000−3であり、図4及び図5中では固体撮像素子1000−4であり、図6中では固体撮像素子1000−6であり、図7及び図8中では、固体撮像素子1000−7である。
まず、図2を用いて、本技術に係る第2の実施形態の固体撮像素子を説明する。図2は、固体撮像素子1000−2の断面図である。固体撮像素子1000−2は、第1電極8−2と、第2電極1−2と、2つの第3電極9−2−1及び9−2−2と、第1光電変換部100−2と、半導体層5(図2中では半導体層5−2である。)と、4つの第2光電変換部200−2−1A、200−2−1B、200−2−2A及び200−2−2Bと、第1絶縁層6−2と、第2絶縁層7−2と、光導波路(図2中では、不図示)と、を少なくとも備える。
本技術に係る第2の実施形態の固体撮像素子が、半導体層5(図2中では5−2である。)を備えることで、半導体層5に電荷を蓄積でき、電荷蓄積時の再結合を防止することができる。半導体層を構成する材料としては、具体的には、IGZO等の酸化物半導体材料;遷移金属ダイカルコゲナイド;シリコンカーバイド;ダイヤモンド;グラフェン;カーボンナノチューブ;縮合多環炭化水素化合物や縮合複素環化合物等の有機半導体材料を挙げることができる。
固体撮像素子1000−2においては、光入射側(図2中の上側)から、オンチップレンズ12−2−1及び12−2−2と、保護層11−2と、第2電極1−2と、第1光電変換部100−2と、半導体層5−2と、第1電極8−2とがこの順で配されている。
第3電極9−2−1及び第3電極9−2−2は、第1電極8−2から離間して形成され、第1絶縁層6−2を介して第1光電変換部100−2と対向して形成されている。第3電極9−2−1及び第3電極9−2−2は、図1中の第3電極9−1−1及び第3電極9−1−2と同様に、電荷蓄積用電極である。第1電極8−2、第3電極9−2−1及び9−2−2、並びにシールド10−2−1及び10−2−2は同一層で形成されている。
図2中では、第1電極8−2は、ビア82−2−Aを介して第2台座82−2と接続され、第2台座82−2は、ビア81−2−Aを介して第1台座81−2と接続され、さらに、第1台座81−2は貫通電極89−2を介して配線層及びFD89−2に接続されている。第3電極9−2−1は、コンタクトホール92−2−Aを介して第2配線92−2と接続され、第2配線92−2は、コンタクトホール91−2−Aを介して第1配線91−2と接続され、配線91−2は、貫通電極99−2を介して配線層に接続されている。第3電極9−2−2は、コンタクトホール94−2−Aを介して第2配線94−2と接続されている。図2中では、第2配線94−2と第1配線93−2とは接続されていない。
シールド10−2−1は、コンタクトホール102−2−Aを介して第2配線1020−2と接続され、第2配線1020−2は、コンタクトホール101−2−Aを介して第1配線1010−2と接続され、第1配線1010−2は、貫通電極109−2を介して配線層に接続されている。図2中では、シールド10−2−2はどの部材とも接続されていないが、シールド10−2−1と接続されていてもよい。第2電極1−2は、配線113−2を介して、台座112−2と接続され、台座112−2は、ビア112−Aを介して台座111−2と接続され、台座111−2は、貫通電極119−2を介して配線層に接続されている。
第2絶縁層7−2は、第3電極9−2−1及び9−2−2と第2光電変換部200−2−1A及び200−2−2Aとの間に形成されている。
図2中では光導波路は不図示であるが、光導波路は、第3電極9−2−1及び9−2−2と第2光電変換部200−2−1A及び200−2−2Aとの間に形成されてよい。
第1光電変換部100−2は、第2キャリアブッロキング層2−2、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−2及び第1キャリアブロッキング層4−2とから構成されている。
第1光電変換部100−2は、半導体基板300−2の一方の面側(光入射側、図2中の上側)に形成され、第2光電変換部200−2−1A、200−2−1B、200−2−2A及び200−2−2Bは、半導体基板300−3に埋めこめられて形成されている。第2光電変換部200−2−1Aと200−2−1Bとは、半導体基板300−2の厚み方向に積層され、第2光電変換部200−2−2Aと200−2−2Bとは、半導体基板300−2の厚み方向に積層されている。すなわち、固体撮像素子1000−2は、光入射側から順に、第1光電変換部100−2と、第2光電変換部200−2−1A及び200−2−2Aと、第2光電変換部200−2−1B及び200−2−2Bとがこの順で配されている。したがって、固体撮像素子1000−2は、第1光電変更部100−2で、例えば、緑色の光(495nm乃至570nmの光)を吸収し、第2光電変換部200−2−1A及び200−2−1Bで、例えば、青色の光(425nm乃至495nmの光)を吸収して、第2光電変換部200−2−1B及び200−2−2Bで、例えば、赤色の光(620nm乃至750nmの光)を吸収してよい。第2光電変換部200−2−1A、200−2−1B、200−2−2A及び200−2−2Bは、例えば、フォトダイオードであり、目的の色に応じて、これらの4つのフォトダイオードの深さ方向の位置を設定することができる。また、第2光電変換部200−2−1A及び200−2−2Aのそれぞれは、ゲート部210−1及び210−2及び配線層に接続されている。
図3を用いて、本技術に係る第2の実施形態の固体撮像素子を説明する。図3(a)は、図3(b)に示されるA−A’線に沿って切断した固体撮像素子1000−3の断面図であり、図3(b)は、光入射側からみた固体撮像素子1000−3の4画素分(1000−3−1〜1000−3−4)の平面レイアウトを表す図である。
図3(a)を参照する。固体撮像素子1000−3は、第1電極8−3と、第2電極1−3と、第3電極9−3と、第1光電変換部100−3と、半導体層5−3と、第2光電変換部203と、第1絶縁層6−3と、第2絶縁層7−3と、光導波路(図3中では、不図示)と、を少なくとも備える。第1電極8−3及び第3電極9−3には透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−3においては、光入射側(図3中の上側)から、保護層11−3と、第2電極1−3と、第1光電変換部100−3と、半導体層5−3と、第1電極8−3とがこの順で配されている。
第3電極9−3は、第1電極8−3から離間して形成され、第1絶縁層6−3を介して第1光電変換部100−3と対向して形成されている。第3電極9−3は、図1中の第3電極9−1−1及び第3電極9−1−2と同様に電荷蓄積用電極である。第1電極8−3、第3電極9−3及びシールド10−3は同一層で形成されている。
図3中では、第1電極8−3は、ビア82−3−Aを介して第2台座82−3と接続し、第2台座82−3は、ビア81−3−Aを介して第1台座81−3と接続し、さらに、第1台座81−3は貫通電極89−3と接続している。第3電極9−3は、コンタクトホール92−3−Aを介して第2配線92−3と接続され、第2配線92−3は、コンタクトホール91−3−Aを介して配線91−3と接続されている。
第2絶縁層7−3は、第3電極9−3と第2光電変換部200−3との間に形成されている。
図3中では光導波路は不図示であるが、光導波路は、第3電極9−3と第2光電変換部200−3との間に形成されている。
第1光電変換部100−3は、第2キャリアブッロキング層2−3、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−3及び第1キャリアブロッキング層4−3とから構成されている。
第1光電変換部100−3は、半導体基板300−3の一方の面側(光入射側、図3中の上側)に形成され、第2光電変換部200−3は、半導体基板300−3に埋めこめられて形成されている。すなわち、固体撮像素子1000−3は、光入射側から順に、第1光電変換部100−3と、第2光電変換部200−3とがこの順で配されている。したがって、固体撮像素子1000−3は、第1光電変更部100−3で第1の光成分(例えば、緑色の光(495nm乃至570nmの光))を吸収し、その他の光成分(青色の光(425nm乃至495nmの光)及び赤色の光(620nm乃至750nmの光))は半導体基板300−3(Si基板)内の第2光電変換部200−3で吸収する。なお、第2光電変換部200−3は2層構造を有しよい。その場合は、第1の第2光電変換部200−3で、青色の光(425nm乃至495nmの光)を吸収して、第2の第2光電変換部200−3で、赤色の光(620nm乃至750nmの光)を吸収してよい。
図3(b)を参照する。図3(b)には、固体撮像素子1000−3の4画素1000−3−1〜1000−3−4が図示されている。
画素1000−3−1には、第3電極9−3−1及び第2配線92−3−1が形成され、コンタクトホール92−3−1−Aを介して、第3電極9−3−1と、第2配線92−3−1とが接続されている。画素1000−3−2には、第3電極9−3−2、第1配線91−3−2及び第2配線92−3−2が形成され、コンタクトホール91−3−2−Aを介して、第1配線91−3−2と、第2配線92−3−1とは接続され、コンタクトホール92−3−2−Aを介して、第3電極9−3−2と、第2配線92−3−2とは接続されている。画素1000−3−3には、第3電極9−3−3、第1配線91−3−3及び第2配線92−3−3が形成され、コンタクトホール91−3−3−Aを介して、第1配線91−3−3と、第2配線92−3−3とは接続され、92−3−3−Aを介して、第3電極9−3−3と、第2配線92−3−3とは接続されている。画素1000−3−4には、第3電極9−3−4、及び第2配線92−3−4が形成され、コンタクトホール92−3−4−Aを介して、第3電極9−3−4と、第2配線92−3−4とは接続されている。
画素1000−3−1及び画素1000−3−2の上部(図3(b)中の上側)には、光入射側から順に第2配線92−3−12(第1配線91−3−12)が形成されている。画素1000−3−1で、第2配線92−3−12と第2配線92−3−1とは接続され、画素1000−3−2で、第1配線91−3−12と第1配線91−3−2とは接続されている。
画素1000−3−3及び画素1000−3−4の下部(図3(b)中の下側)には、光入射側から順に第2配線92−3−34(第1配線91−3−34)が形成されている。画素1000−3−3で、第1配線91−3−34と第1配線91−3−3とは接続され、画素1000−3−4で、第2配線92−3−34と第2配線92−3−4とは接続されている。
これにより、第1配線91−3−12及び第1配線91−3−2により、画素1000−3−2を駆動させることができ、第1配線91−3−34及び第1配線91−3−3により、画素1000−3−3を駆動させることできる。また、第2配線92−3−12及び第2配線92−3−1により、画素1000−3−1を駆動させることができ、第2配線92−3−34及び第2配線91−3−4により、画素1000−3−4を駆動させることができる。すなわち、4画素(画素1000−3−1〜画素1000−3−4)を別個独立に駆動させることができる。
第1電極8−3は、4画素共有(1000−3−1〜1000−3−4)に形成され、光入射側から順に、第1電極は、ビア82−3−Aを介して、第2台座82−3に接続され、第2台座82−3は、ビア81−3−Aを介して第1台座81−3に接続されている。
図4を用いて、本技術に係る第2の実施形態の固体撮像素子1000−4を説明する。図4(a)は、図5に示される、同一層である第1台座81−5a、ビア81−5a−A、第1配線91−5b−1、コンタクトホール91−5b−A−1等についての固体撮像素子1000−4の4画素分の平面レイアウトを表す図である。図4(b)は、図5に示される、同一層である第2台座82−5a、ビア82−5a−A、第2配線92−5b−1、コンタクトホール92−5b−A−1等についての固体撮像素子1000−4の4画素分の平面レイアウトを表す図である。図4(c)は、図5に示される、同一層である第1電極8−5a、シールド10−5a―1、第3電極9−5b−1等についての固体撮像素子1000−4の4画素分の平面レイアウトを表す図である。
図4(a)を参照する。図4(a)には、固体撮像素子1000−4の4画素1000−4a−1〜1000−4a−4が図示されている。
画素1000−4a−1及び画素1000−4a−2の上部(図4(a)中の上側)には、第1配線91−4a−12が形成されている。画素1000−4a−2で、第1配線91−4a−12と第1配線91−4a−2とが接続されている。第1配線91−4a−2には、コンタクトホール91−4a−A−2が接続されている。
画素1000−4a−3及び画素1000−4a−4の下部(図4(a)中の下側)には、第1配線91−4a−34が形成されている。画素1000−4a−3で、第1配線91−4a−34と第1配線91−4a−3とが接続されている。第1配線91−4a−3には、コンタクトホール91−4a−A−3が接続されている。
これにより、第1配線91−4a−12及び第1配線91−4a−2により、画素1000−4a−2を駆動させることができ、第1配線91−4a−34及び第1配線91−4a−3により、画素1000−4a−3を駆動させることができる。すなわち、2画素(画素1000−4a−2及び画素1000−4a−3)を別個独立に駆動させることができる。
第1台座81−4a及び第1台座81−4aに接続するビア81−4a−Aは、4画素共有(1000−4a−1〜1000−4a−4)に形成されている。
図4(b)を参照する。図4(b)には、固体撮像素子1000−4の4画素1000−4b−1〜1000−4b−4が図示されている。
画素1000−4b−1及び画素1000−4b−2の上部(図4(b)中の上側)には、第2配線92−4b−12が形成されている。画素1000−4b−1で、第2配線92−4b−12と第2配線92−4b−1とが接続されている。第2配線92−4b−1には、コンタクトホール92−4b−A−1が接続されている。また、画素1000−4b−2で、第2配線92−4b−2が、コンタクトホール92−4b−A−2を介して、第1配線(不図示)と接続されている。
画素1000−4b−3及び画素1000−4b−4の下部(図4(b)中の下側)には、第2配線92−4b−34が形成されている。画素1000−4b−4で、第2配線92−4b−34と第2配線92−4b−4とが接続されている。第2配線92−4b−4には、コンタクトホール92−4b−A−4が接続されている。また、画素1000−4b−3で、第2配線92−4b−3が、コンタクトホール92−4b−A−3を介して、第1配線(不図示)と接続されている。
これにより、第2配線92−4b−12及び第2配線92−4b−1により、画素1000−4b−1を駆動させることができ、第2配線92−4b−34及び第2配線92−4b−4により、画素1000−4b−4を駆動させることができる。すなわち、2画素(画素1000−4b−1及び画素1000−4b−4)を別個独立に駆動させることができる。
第2台座82−4b及び第2台座82−4bに接続するビア82−4b−Aは、4画素共有(1000−4b−1〜1000−4b−4)に形成されている。
図4(c)を参照する。図4(c)には、固体撮像素子1000−4の4画素1000−4c−1〜1000−4c−4が図示されている。
画素1000−4c−1には、第3電極9−4c−1及び第2配線92−4c−1が形成され、・BR>Rンタクトホール92−4c−1−A−1を介して、第3電極9−4c−1と、第2配線92−4c−1とが接続されている。画素1000−4c−2には、第3電極9−4c−2、第1配線91−4c−2及び第2配線92−4c−2が形成され、コンタクトホール91−4c−A−2を介して、第1配線91−4c−2と、第2配線92−4c−1とは接続され、コンタクトホール92−4c−A−2を介して、第3電極9−4c−2と、第2配線92−4c−2とは接続されている。画素1000−4c−3には、第3電極9−4c−3、第1配線91−4c−3及び第2配線92−4c−3が形成され、コンタクトホール91−4c−3−Aを介して、第1配線91−4c−3と、第2配線92−4c−3とは接続され、コンタクトホール92−4c−A−3を介して、第3電極9−4c−3と、第2配線92−4c−3とは接続されている。画素1000−4c−4には、第3電極9−4c−4、及び第2配線92−4c−4が形成され、コンタクトホール92−4c−A−4を介して、第3電極9−4c−4と、第2配線92−4c−4とは接続されている。
画素1000−4c−1及び画素1000−4c−2の上部(図4(c)中の上側)には、光入射側から順に第2配線92−4c−12(第1配線91−4c−12)が形成されている。画素1000−4c−1で、第2配線92−4c−12と第2配線92−4c−1とは接続され、画素1000−4c−2で、第1配線91−4c−12と第1配線91−4c−2とは接続されている。
画素1000−4c−3及び画素1000−4c−4の下部(図4(c)中の下側)には、光入射側から順に第2配線92−4c−34(第1配線91−4c−34)が形成されている。画素1000−4c−3で、第1配線91−4c−34と第1配線91−4c−3とは接続され、画素1000−4c−4で、第2配線92−4c−34と第2配線92−4c−4とは接続されている。
これにより、第1配線91−4c−12及び第1配線91−4c−2により、画素1000−4c−2を駆動させることができ、第1配線91−4c−34及び第1配線91−4c−3により、画素1000−4c−3を駆動させることができる。また、第2配線92−4c−12及び92−4c−1により、画素1000−4c−1を駆動させることができ、第2配線92−4c−34及び第2配線92−4c−4により、画素1000−3−4を駆動させることできる。すなわち、4画素(画素1000−4c−1〜画素1000−4c−4)を別個独立に駆動させることができる。
第1電極8−4cは、4画素共有(1000−4c−1〜1000−4c−4)に形成され、光入射側から順に、第1電極は、ビア82−4c−Aを介して、第2台座82−4cに接続され、第2台座82−4cは、ビア81−4c−Aを介して第1台座81−4cに接続されている。
図5を用いて、本技術に係る第2の実施形態の固体撮像素子1000−4を説明する。図5(a)は、図4(c)に示されるA−A’線に沿って切断した固体撮像素子1000−4の断面図であり、図5(b)は、図4(c)に示されるB−B’線に沿って切断した固体撮像素子1000−4の断面図であり、図5(c)は、図4(c)に示されるC−C’線に沿って切断した固体撮像素子1000−4の断面図である。
図5(a)を参照する。図5(a)中では、固体撮像素子1000−4は、第1電極8−5aと、第2電極1−5aと、第1光電変換部100−5aと、半導体層5−5aと、第1絶縁層6−5aと、第2絶縁層7−5aと、を少なくとも備える。第1電極8−5aには透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−4においては、光入射側(図5(a)中の上側)から、保護層11−5aと、第2電極1−5aと、第1光電変換部100−5aと、半導体層5−5aと、第1電極8−5aと、がこの順で配されている。第1電極8−5aと、2つのシールド10−5a−1及び10−5a−2とは同一層で形成されている。
図5(a)中では、第1電極8−5aは、ビア82−5a−Aを介して第2台座82−5aと接続し、第2台座82−5aは、ビア81−5a−Aを介して第1台座81−5aと接続し、さらに、第1台座81−5aは貫通電極89−5aと接続している。
第1光電変換部100−5aは、第2キャリアブッロキング層2−5a、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−5a及び第1キャリアブロッキング層4−5aとから構成されている。
第1光電変換部100−5aは、半導体基板300−5aの一方の面側(光入射側、図5(a)中の上側)に形成されている。
図5(b)を参照する。図5(b)中では、固体撮像素子1000−4は、シールド10−5b−1〜10−5b−3と、第2電極1−5bと、第3電極9−5b−1及び9−5b−2と、第1光電変換部100−5bと、半導体層5−5bと、第1絶縁層6−5bと、第2絶縁層7−5bと、光導波路(図5(b)中では、不図示)と、を少なくとも備える。第3電極9−5b−1及び9−5b−2には透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−4においては、光入射側(図5(b)中の上側)から、保護層11−5bと、第2電極1−5bと、第1光電変換部100−5bと、半導体層5−5bと、シールド10−5b−1〜10−5b−3と、がこの順で配されている。
第3電極9−5b−1及び9−5b−2は、第1電極(不図示)から離間して形成され、第1絶縁層6−5bを介して第1光電変換部100−5bと対向して形成されている。第3電極9−5b−1及び9−5b−2は、図1中の第3電極9−1−1及び9−1−2と同様に電荷蓄積用電極である。第3電極9−5b−1及び9−5b−2、並びにシールド10−5b−1、10−5b−2及び10−5b−3は同一層で形成されている。
図5(b)中では、第3電極9−5b−1は、コンタクトホール92−5b−A−1を介して第2配線92−5b−1と接続され、第2配線92−5b−1は、コンタクトホール91−5b−A−1を介して第1配線91−5b−1と接続されている。第3電極9−5b−2は、コンタクトホール92−5b−A−2を介して第2配線92−5b−2と接続されている。第1配線91−5b−2及び第2配線92−5b−3のそれぞれは、図6(b)に示される第1配線91−6b及び第2配線92−6bのそれぞれに対応し、列方向(図6(b)中ではP方向)で隣接する2つの画素間に形成される配線である。そして、第2配線92−5b−1、第2配線92−5b−2及び第2配線92−5b−3は同一層で形成され、第1配線91−5b−1及び第1配線91−5b−2は同一層で形成されている。
第2絶縁層7−5bは、第3電極9−5b−1及び9−5b−2と半導体基板300−5bとの間に形成されている。
図5(b)中では光導波路は不図示であるが、光導波路は、第3電極9−5b−1及び9−5b−2と半導体基板300−5bとの間に形成されていてよい。
第1光電変換部100−5bは、第2キャリアブッロキング層2−5b、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−5b及び第1キャリアブロッキング層4−5bとから構成されている。
第1光電変換部100−5bは、半導体基板300−5bの一方の面側(光入射側、図5(b)中の上側)に形成されている。
図5(c)を参照する。図5(c)中では、固体撮像素子1000−4は、シールド10−5c−1〜10−5c−3と、第2電極1−5cと、第3電極9−5c−1及び9−5c−2と、第1光電変換部100−5cと、半導体層5−5cと、第1絶縁層6−5cと、第2絶縁層7−5cと、光導波路(図5(c)中では、不図示)と、を少なくとも備える。第3電極9−5c−1及び9−5c−2には透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−4においては、光入射側(図5(c)中の上側)から、保護層11−5cと、第2電極1−5cと、第1光電変換部100−5cと、半導体層5−5cと、シールド10−5c−1〜10−5c−3と、がこの順で配されている。
第3電極9−5c−1及び9−5c−2は、第1電極(不図示)から離間して形成され、第1絶縁層6−5cを介して第1光電変換部100−5cと対向して形成されている。第3電極9−5c−1及び9−5c−2は、図1中の第3電極9−1−1及び9−1−2と同様に電荷蓄積用電極である。第3電極9−5c−1及び9−5c−2、並びにシールド10−5c−1、10−5c−2及び10−5c−3は同一層で形成されている。
図5(c)中では、第3電極9−5c−1は、コンタクトホール92−5c−A−1を介して第2配線92−5c−1と接続され、第2配線92−5c−1は、コンタクトホール91−5c−A−1を介して第1配線91−5c−1と接続されている。第3電極9−5c−2は、コンタクトホール92−5c−A−2を介して第2配線92−5c−2と接続されている。そして、第2配線92−5c−1及び第2配線92−5c−2は同一層で形成されている。
第2絶縁層7−5cは、第3電極9−5c−1及び9−5c−2と半導体基板300−5cとの間に形成されている。
図5(c)中では光導波路は不図示であるが、光導波路は、第3電極9−5c−1及び9−5c−2と半導体基板300−5cとの間に形成されていてよい。
第1光電変換部100−5cは、第2キャリアブッロキング層2−5c、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−5c及び第1キャリアブロッキング層4−5cとから構成されている。
第1光電変換部100−5cは、半導体基板300−5cの一方の面側(光入射側、図5(c)中の上側)に形成されている。
図6を用いて、本技術に係る第2の実施形態の固体撮像素子1000−6を説明する。図6(a)は、光入射側からみた固体撮像素子1000−6aの4画素分(1000−6a−1〜1000−6a−4)の平面レイアウトを表す図である。図6(b)は、固体撮像素子1000−6aの4画素をアレイ展開した固体撮像素子1000−6bを示す図である。
図6(a)を参照する。図6(a)には、固体撮像素子1000−6aの4画素1000−6a−1〜1000−6a−4が図示されている。
画素1000−3−1には、第3電極9−3−1が形成され、画素1000−3−2には、第3電極9−3−2が形成され、画素1000−3−3には、第3電極9−3−3が形成され、画素1000−3−4には、第3電極9−3−4が形成されている。
画素1000−3−1及び画素1000−3−2には、光入射側から順に第2配線92−6a−12(第1配線91−3−12)が形成されている。そして、画素1000−3−1と画素1000−3−2との間には、シールド10−6a−12が形成されている。また、画素1000−3−3及び画素1000−3−4には、光入射側か順に第2配線92−3−34(第1配線91−3−34)が形成されている。そして、画素1000−3−3と画素1000−3−4との間には、シールド10−6a−34が形成されている。
図6(b)を参照する。固体撮像素子1000−6bは、図6(a)に記載の固体撮像素子1000−6aの4画素を繰り返し単位として、図6(a)に記載の固体撮像素子1000−6aの4画素を2次元状となる行方向(Q方向)と列方向(P方向)とのそれぞれに複数個配列して、画素アレイとして、形成される。固体撮像素子1000−6bでは、第1配線91−6b及び第2配線92−6bが、Q方向全体に、複数個の第3電極9−6bに接続するように引きまわされている。また、シールド10−6bは、格子状に、複数の画素間に延在している。
図7を用いて、本技術に係る第2の実施形態の固体撮像素子1000−7を説明する。図7(a)は、図8に示される、同一層である第1台座81−8a、ビア81−8a−A、第1配線91−8b−1、コンタクトホール91−8b−A−1等についての固体撮像素子1000−7の4画素分の平面レイアウトを表す図である。図7(b)は、図8に示される、同一層である第2台座82−8a、ビア82−8a−A、第2配線92−8b−1、コンタクトホール92−8b−A−1等についての固体撮像素子1000−7の4画素分の平面レイアウトを表す図である。図7(c)は、図8に示される、同一層である第1電極8−8a、シールド10−8a―1、第3電極9−8b−1等についての固体撮像素子1000−7の4画素分の平面レイアウトを表す図である。
図7(a)を参照する。図7(a)には、固体撮像素子1000−7の4画素1000−7a−1〜1000−7a−4が図示されている。
画素1000−7a−1及び画素1000−7a−2の上部(図7(a)中の上側)には、第1配線91−7a−12が形成されている。画素1000−7a−2で、第1配線91−7a−12と第1配線91−7a−2とが接続されている。第1配線91−7a−2には、コンタクトホール91−7a−A−2が接続されている。
画素1000−7a−3及び画素1000−7a−4の下部(図7(a)中の下側)には、第1配線91−7a−34が形成されている。画素1000−7a−3で、第1配線91−7a−34と第1配線91−7a−3とが接続されている。第1配線91−7a−3には、コンタクトホール91−7a−A−3が接続されている。
これにより、第1配線91−7a−12及び第1配線91−7a−2により、画素1000−7a−2を駆動させることができ、第1配線91−7a−34及び第1配線91−7a−3により、画素1000−7a−3を駆動させることできる。すなわち、2画素(画素1000−7a−2及び画素1000−7a−3)を別個独立に駆動させることができる。
第1台座81−7a及び第1台座81−7aに接続するビア81−7a−Aは、4画素共有(1000−7a−1〜1000−7a−4)に形成されている。
図7(b)を参照する。図7(b)には、固体撮像素子1000−7の4画素1000−7b−1〜1000−7b−4が図示されている。
画素1000−7b−1及び画素1000−7b−2の上部(図7(b)中の上側)には、第2配線92−7b−12が形成されている。画素1000−7b−1で、第2配線92−7b−12と第2配線92−7b−1とが接続されている。第2配線92−7b−1には、コンタクトホール92−7b−A−1が接続されている。また、画素1000−7b−2で、第2配線92−7b−2が、コンタクトホール92−7b−A−2を介して、第1配線(不図示)と接続されている。
画素1000−7b−3及び画素1000−7b−4の下部(図7(b)中の下側)には、第2配線92−7b−34が形成されている。画素1000−7b−4で、第2配線92−7b−34と第2配線92−7b−4とが接続されている。第2配線92−7b−4には、コンタクトホール92−7b−A−4が接続されている。また、画素1000−7b−3で、第2配線92−7b−3が、コンタクトホール92−7b−A−3を介して、第1配線(不図示)と接続されている。
これにより、第2配線92−7b−12及び第2配線92−7b−1により、画素1000−7b−1を駆動させることができ、第2配線92−7b−34及び第2配線92−7b−4により、画素1000−7b−4を駆動させることできる。すなわち、2画素(画素1000−7b−1及び画素1000−7b−4)を別個独立に駆動させることができる。
第2台座82−7b及び第2台座82−7bに接続するビア82−7b−Aは、4画素共有(1000−7b−1〜1000−7b−4)に形成されている。
4つの画素1000−7b−1〜1000−7b−4の画素毎には、光導波路400−7b−1〜400−7b−4が形成されている。
図7(c)を参照する。図7(c)には、固体撮像素子1000−7の4画素1000−7c−1〜1000−7c−4が図示されている。なお、図7(c)では、便宜上、光導波路400−7c−1〜400−7c−4が図示してある。
画素1000−7c−1には、第3電極9−7c−1及び第2配線92−7c−1が形成され、コンタクトホール92−7c−1−Aを介して、第3電極9−7c−1と、第2配線92−7c−1とが接続されている。画素1000−7c−2には、第3電極9−7c−2、第1配線91−7c−2及び第2配線92−7c−2が形成され、コンタクトホール91−7c−A−2を介して、第1配線91−7c−2と、第2配線92−7c−1とは接続され、コンタクトホール92−7c−A−2を介して、第3電極9−7c−2と、第2配線92−7c−2とは接続されている。画素1000−7c−3には、第3電極9−7c−3、第1配線91−7c−3及び第2配線92−7c−3が形成され、コンタクトホール91−7c−A−3を介して、第1配線91−7c−3と、第2配線92−7c−3とは接続され、コンタクトホール92−7c−A−3を介して、第3電極9−7c−3と、第2配線92−7c−3とは接続されている。画素1000−7c−4には、第3電極9−7c−4、及び第2配線92−7c−4が形成され、コンタクトホール92−7c−A−4を介して、第3電極9−7c−4と、第2配線92−7c−4とは接続されている。
画素1000−7c−1及び画素1000−7c−2の上部(図7(c)中の上側)には、光入射側から順に第2配線92−7c−12(第1配線91−7c−12)が形成されている。画素1000−7c−1で、第2配線92−7c−12と第2配線92−7c−1とは接続され、画素1000−7c−2で、第1配線91−7c−12と第1配線91−7c−2とは接続されている。
画素1000−7c−3及び画素1000−7c−4の下部(図7(c)中の下側)には、光入射側から順に第2配線92−7c−34(第1配線91−7c−34)が形成されている。画素1000−7c−3で、第1配線91−7c−34と第1配線91−7c−3とは接続され、画素1000−7c−4で、第2配線92−7c−34と第2配線92−7c−4とは接続されている。
これにより、第1配線91−7c−12及び第1配線91−7c−2により、画素1000−7c−2を駆動させることができ、第1配線91−7c−34及び第1配線91−7c−3により、画素1000−7c−3を駆動させることできる。また、第2配線92−7c−12及び第2配線92−7c−1により、画素1000−7c−1を駆動させることができ、第2配線92−7c−34及び第2配線92−7c−4により、画素1000−3−4を駆動させることできる。すなわち、4画素(画素1000−7c−1〜画素1000−7c−4)を別個独立に駆動させることができる。
第1電極8−7cは、4画素共有(1000−7c−1〜1000−7c−4)に形成され、光入射側から順に、第1電極は、ビア82−7c−Aを介して、第2台座82−7cに接続され、第2台座82−7cは、ビア81−7c−Aを介して第1台座81−7cに接続されている。
図8を用いて、本技術に係る第2の実施形態の固体撮像素子1000−7を説明する。図8(a)は、図7(c)に示されるA−A’線に沿って切断した固体撮像素子1000−7の断面図であり、図8(b)は、図7(c)に示されるB−B’線に沿って切断した固体撮像素子1000−7の断面図であり、図8(c)は、図7(c)に示されるC−C’線に沿って切断した固体撮像素子1000−7の断面図である。
図8(a)を参照する。図8(a)中では、固体撮像素子1000−7は、第1電極8−8aと、第2電極1−8aと、第1光電変換部100−8aと、半導体層5−8aと、第1絶縁層6−8aと、第2絶縁層7−8aと、を少なくとも備える。第1電極8−8aには透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−7においては、光入射側(図8(a)中の上側)から、保護層11−8aと、第2電極1−8aと、第1光電変換部100−8aと、半導体層5−8aと、第1電極8−8aと、がこの順で配されている。第1電極8−8aと、2つのシールド10−8a−1及び10−8a−2とは同一層で形成されている。
図8(a)中では、第1電極8−8aは、ビア82−8a−Aを介して第2台座82−8aと接続し、第2台座82−8aは、ビア81−8a−Aを介して第1台座81−8aと接続し、さらに、第1台座81−8aは貫通電極89−8aと接続している。
第1光電変換部100−8aは、第2キャリアブッロキング層2−8a、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−8a及び第1キャリアブロッキング層4−8aとから構成されている。
第1光電変換部100−8aは、半導体基板300−8aの一方の面側(光入射側、図8(a)中の上側)に形成されている。
図8(b)を参照する。図8(b)中では、固体撮像素子1000−7は、シールド10−8b−1〜10−8b−3と、第2電極1−8bと、第3電極9−8b−1及び9−8b−2と、第1光電変換部100−8bと、半導体層5−8bと、第1絶縁層6−8bと、第2絶縁層7−8bと、光導波路400−8b−1及び400−8b−2と、を少なくとも備える。第3電極9−8b−1及び9−8b−2には透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−7においては、光入射側(図8(b)中の上側)から、保護層11−8bと、第2電極1−8bと、第1光電変換部100−8bと、半導体層5−8bと、シールド10−8b−1〜10−8b−3と、光導波路400−8b−1及び400−8b−2と、がこの順で配されている。
第3電極9−8b−1及び9−8b−2は、第1電極(不図示)から離間して形成され、第1絶縁層6−8bを介して第1光電変換部100−8bと対向して形成されている。第3電極9−8b−1及び9−8b−2は、図1中の第3電極9−1−1及び9−1−2と同様に電荷蓄積用電極である。第3電極9−8b−1及び9−8b−2、並びにシールド10−8b−1、10−8b−2及び10−8b−3は同一層で形成されている。
図8(b)中では、第3電極9−8b−1は、コンタクトホール92−8b−A−1を介して第2配線92−8b−1と接続され、第2配線92−8b−1は、コンタクトホール91−8b−A−1を介して配線91−8b−1と接続されている。第3電極9−8b−2は、コンタクトホール92−8b−A−2を介して第2配線92−8b−2と接続されている。第1配線91−8b−2及び第2配線92−8b−3のそれぞれは、図6(b)に示される第1配線91−6b及び第2配線92−6bのそれぞれに対応し、列方向(図6(b)中ではP方向)で隣接する2つの画素間に形成される配線である。そして、第2配線92−8b−1、第2配線92−8b−2及び第2配線92−8b−3は同一層で形成され、第1配線91−8b−1及び第1配線91−8b−2は同一層で形成されている。
第2絶縁層7−8bは、第3電極9−8b−1及び9−8b−2と半導体基板300−8bとの間に形成されている。
図8(b)中では光導波路400−8b−1及び400−8b−2は、第3電極9−8b−1及び9−8b−2と半導体基板300−8bとの間に形成されている。
第1光電変換部100−8bは、第2キャリアブッロキング層2−8b、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−8b及び第1キャリアブロッキング層4−8bとから構成されている。
第1光電変換部100−8bは、半導体基板300−8bの一方の面側(光入射側、図8(b)中の上側)に形成されている。
図8(c)を参照する。図8(c)中では、固体撮像素子1000−7は、シールド10−8c−1〜10−8c−3と、第2電極1−8cと、第3電極9−8c−1及び9−8c−2と、第1光電変換部100−8cと、半導体層5−8cと、第1絶縁層6−8cと、第2絶縁層7−8cと、光導波路400−8c−1及び400−8c−2と、を少なくとも備える。第3電極9−8c−1及び9−8c−2には透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−7においては、光入射側(図8(c)中の上側)から、保護層11−8cと、第2電極1−8cと、第1光電変換部100−8cと、半導体層5−8cと、シールド10−8c−1〜10−8c−3と、光導波路400−8c−1及び400−8c−2と、がこの順で配されている。
第3電極9−8c−1及び9−8c−2は、第1電極(不図示)から離間して形成され、第1絶縁層6−8cを介して第1光電変換部100−8cと対向して形成されている。第3電極9−8c−1及び9−8c−2は、図1中の第3電極9−1−1及び9−1−2と同様に電荷蓄積用電極である。第3電極9−8c−1及び9−8c−2、並びにシールド10−8c−1、10−8c−2及び10−8c−3は同一層で形成されている。
図8(c)中では、第3電極9−8c−1は、コンタクトホール92−8c−A−1を介して第2配線92−8c−1と接続され、第2配線92−8c−1は、コンタクトホール91−8c−A−1を介して配線91−8c−1と接続されている。第3電極9−8c−2は、コンタクトホール92−8c−A−2を介して第2配線92−8c−2と接続されている。そして、第2配線92−8c−1及び第2配線92−8c−2は同一層で形成されている。
第2絶縁層7−8cは、第3電極9−8c−1及び9−8c−2と半導体基板300−8cとの間に形成されている。
図8(c)中では光導波路400−8c−1及び400−8c−2は、第3電極9−8c−1及び9−8c−2と半導体基板300−8cとの間に形成されている。
第1光電変換部100−8cは、第2キャリアブッロキング層2−8c、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−8c及び第1キャリアブロッキング層4−8cとから構成されている。
第1光電変換部100−8cは、半導体基板300−8cの一方の面側(光入射側、図8(c)中の上側)に形成されている。
<3.第3の実施形態(固体撮像素子の例3)>
本技術に係る第3の実施形態の固体撮像素子は、少なくとも、第1電極と、第2電極と、第3電極と、第1光電変換部と、第2光電変換部と、第1絶縁層と、第2絶縁層と、光導波路と、低誘電率材料含有層とを備える固体撮像素子である。本技術に係る第3の実施形態の固体撮像素子においては、第2電極と第1光電変換部と第1電極とはこの順で配され、第3電極は、第1電極から離間し、第1絶縁層を介して第1光電変換部と対向して形成され、第2絶縁層は、第3電極と第2光電変換部との間に形成され、そして、光導波路は、第3電極と第2光電変換部との間に形成される。さらに、本技術に係る第3の実施形態の固体撮像素子においては、低誘電率材料含有層が、光導波路の下方であって、第2光電変換部の上方に配される。
すなわち、本技術に係る第3の実施形態の固体撮像素子は、本技術に係る第1の実施形態の固体撮像素子に、低誘電率材料含有層が備えられて、その低誘電率材料含有層が光導波路の下方であって、第2光電変換部の上方に配される、固体撮像素子である。
光導波路の下方であって、第2光電変換部の上方に配される低誘電率材料含有層を形成させることで、容量を更に低減することができる。この更なる容量低減分を低背化にまわすことができるので、画質の更なる向上効果、特には感度や、混色や、シェーディングの改善の効果が更に奏される。
低誘電率材料含有層は、低誘電率材料を含む層でもよいし、又は低誘電率材料からなる層でもよい。低誘電率材料の屈折率は、特に限定されないが、1.6〜1.8であることが好ましい。低誘電率材料の誘電率は、特に限定されないが、3、4〜3.6であることが好ましい。
低誘電率材料は、特に限定されないが、例えば、SiOC膜やSiOCH膜等の透明材料等が挙げられる。
次に、図9を用いて、本技術に係る第3の実施形態の固体撮像素子1000−9を説明する。図9(a)は、図10に示される、同一層である第1台座81−10a、ビア81−10a−A、第1配線91−10b−1、コンタクトホール91−10b−A−1等についての固体撮像素子1000−9の4画素分の平面レイアウトを表す図である。図9(b)は、図10に示される、同一層である第2台座82−10a、ビア82−10a−A、第2配線92−10b−1、コンタクトホール92−10b−A−1等についての固体撮像素子1000−9の4画素分の平面レイアウトを表す図である。図9(c)は、図10に示される、同一層である第1電極8−10a、シールド10−10a―1、第3電極9−10b−1等についての固体撮像素子1000−9の4画素分の平面レイアウトを表す図である。
図9(a)を参照する。図9(a)には、固体撮像素子1000−9の4画素1000−9a−1〜1000−9a−4が図示されている。なお、図9(a)では、便宜上、低誘電率材料含有層600−9aが図示してある。
画素1000−9a−1及び画素1000−9a−2の上部(図9(a)中の上側)には、第1配線91−9a−12が形成されている。画素1000−9a−2で、第1配線91−9a−12と第1配線91−9a−2とが接続されている。第1配線91−9a−2には、コンタクトホール91−9a−A−2が接続されている。
画素1000−9a−3及び画素1000−9a−4の下部(図9(a)中の下側)には、第1配線91−9a−34が形成されている。画素1000−9a−3で、第1配線91−9a−34と第1配線91−9a−3とが接続されている。第1配線91−9a−3には、コンタクトホール91−9a−A−3が接続されている。
これにより、第1配線91−9a−12及び第1配線91−9a−2により、画素1000−9a−2を駆動させることができ、第1配線91−9a−34及び第1配線91−9a−3により、画素1000−9a−3を駆動させることできる。すなわち、2画素(画素1000−9a−2及び画素1000−9a−3)を別個独立に駆動させることができる。
第1台座81−9a及び第1台座81−9aに接続するビア81−9a−Aは、4画素共有(1000−9a−1〜1000−9a−4)に形成されている。
図9(b)を参照する。図9(b)には、固体撮像素子1000−9の4画素1000−9b−1〜1000−9b−4が図示されている。なお、図9(b)では、便宜上、低誘電率材料含有層600−9aが図示してある。
画素1000−9b−1及び画素1000−9b−2の上部(図7(b)中の上側)には、第2配線92−9b−12が形成されている。画素1000−9b−1で、第2配線92−9b−12と第2配線92−9b−1とが接続されている。第2配線92−9b−1には、コンタクトホール92−9b−A−1が接続されている。また、画素1000−9b−2で、第2配線92−9b−2が、コンタクトホール92−9b−A−2を介して、第1配線(不図示)と接続されている。
画素1000−9b−3及び画素1000−9b−4の下部(図7(b)中の下側)には、第2配線92−9b−34が形成されている。画素1000−9b−4で、第2配線92−9b−34と第2配線92−9b−4とが接続されている。第2配線92−9b−4には、コンタクトホール92−9b−A−4が接続されている。また、画素1000−9b−3で、第2配線92−9b−3が、コンタクトホール92−9b−A−3を介して、第1配線(不図示)と接続されている。
これにより、第2配線92−9b−12及び第2配線92−9b−1により、画素1000−9b−1を駆動させることができ、第2配線92−9b−34及び第2配線92−9b−4により、画素1000−9b−4を駆動させることできる。すなわち、2画素(画素1000−9b−1及び画素1000−9b−4)を別個独立に駆動させることができる。
第2台座82−9b及び第2台座82−9bに接続するビア82−9b−Aは、4画素共有(1000−9b−1〜1000−9b−4)に形成されている。
図9(c)を参照する。図9(c)には、固体撮像素子1000−9の4画素1000−9c−1〜1000−9c−4が図示されている。なお、図9(c)では、便宜上、光導波路400−9c−1〜400−9c−4が図示してある。また、同様に、低誘電率材料含有層600−9cが図示してある。
画素1000−9c−1には、第3電極9−9c−1及び第2配線92−9c−1が形成され、コンタクトホール92−9c−1−Aを介して、第3電極9−9c−1と、第2配線92−9c−1とが接続されている。画素1000−9c−2には、第3電極9−9c−2、第1配線91−9c−2及び第2配線92−9c−2が形成され、コンタクトホール91−9c−A−2を介して、第1配線91−9c−2と、第2配線92−9c−1とは接続され、コンタクトホール92−9c−A−2を介して、第3電極9−9c−2と、第2配線92−9c−2とは接続されている。画素1000−9c−3には、第3電極9−9c−3、第1配線91−9c−3及び第2配線92−9c−3が形成され、コンタクトホール91−9c−A−3を介して、第1配線91−9c−3と、第2配線92−9c−3とは接続され、コンタクトホール92−9c−A−3を介して、第3電極9−9c−3と、第2配線92−9c−3とは接続されている。画素1000−9c−4には、第3電極9−9c−4、及び第2配線92−9c−4が形成され、コンタクトホール92−9c−A−4を介して、第3電極9−9c−4と、第2配線92−9c−4とは接続されている。
画素1000−9c−1及び画素1000−9c−2の上部(図9(c)中の上側)には、光入射側から順に第2配線92−9c−12(第1配線91−9c−12)が形成されている。画素1000−9c−1で、第2配線92−9c−12と第2配線92−9c−1とは接続され、画素1000−9c−2で、第1配線91−9c−12と第1配線91−9c−2とは接続されている。
画素1000−9c−3及び画素1000−9c−4の下部(図9(c)中の下側)には、光入射側から順に第2配線92−9c−34(第1配線91−9c−34)が形成されている。画素1000−9c−3で、第1配線91−9c−34と第1配線91−9c−3とは接続され、画素1000−9c−4で、第2配線92−9c−34と第2配線92−9c−4とは接続されている。
これにより、第1配線91−9c−12及び第1配線91−9c−2により、画素1000−9c−2を駆動させることができ、第1配線91−9c−34及び第1配線91−9c−3により、画素1000−9c−3を駆動させることできる。また、第2配線92−9c−12及び第2配線92−9c−1により、画素1000−9c−1を駆動させることができ、第2配線92−9c−34及び第2配線92−9c−4により、画素1000−3−4を駆動させることができる。すなわち、4画素(画素1000−9c−1〜画素1000−9c−4)を別個独立に駆動させることができる。
第1電極8−9cは、4画素共有(1000−9c−1〜1000−9c−4)に形成され、光入射側から順に、第1電極は、ビア82−9c−Aを介して、第2台座82−9cに接続され、第2台座82−9cは、ビア81−9c−Aを介して第1台座81−9cに接続されている。
図10を用いて、本技術に係る第3の実施形態の固体撮像素子1000−9を説明する。図10(a)は、図9(c)に示されるA−A’線に沿って切断した固体撮像素子1000−9の断面図であり、図10(b)は、図9(c)に示されるB−B’線に沿って切断した固体撮像素子1000−9の断面図であり、図10(c)は、図9(c)に示されるC−C’線に沿って切断した固体撮像素子1000−9の断面図である。
図10(a)を参照する。図10(a)中では、固体撮像素子1000−9は、第1電極8−10aと、第2電極1−10aと、第1光電変換部100−10aと、半導体層5−10aと、第1絶縁層6−10aと、第2絶縁層7−10aと、低誘電率材料含有層600−10a−1及び600−10a−2と、を少なくとも備える。第1電極8−10aには透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−7においては、光入射側(図10(a)中の上側)から、保護層11−10aと、第2電極1−10aと、第1光電変換部100−10aと、半導体層5−10aと、第1電極8−10aと、低誘電率材料含有層600−10a−1及び600−10a−2と、がこの順で配されている。第1電極8−10aと、2つのシールド10−10a−1及び10−10a−2とは同一層で形成されている。
図10(a)中では、第1電極8−10aは、ビア82−10a−Aを介して第2台座82−10aと接続し、第2台座82−10aは、ビア81−10a−Aを介して第1台座81−10aと接続し、さらに、第1台座81−10aは貫通電極89−10aと接続している。低誘電率材料含有層600−10a−1及び600−10a−2とは、貫通電極89−10aを中心にして延在している。
第1光電変換部100−10aは、第2キャリアブッロキング層2−10a、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−10a及び第1キャリアブロッキング層4−10aとから構成されている。
第1光電変換部100−10aは、半導体基板300−10aの一方の面側(光入射側、図10(a)中の上側)に形成されている。
図10(b)を参照する。図10(b)中では、固体撮像素子1000−9は、シールド10−10b−1〜10−10b−3と、第2電極1−10bと、第3電極9−10b−1及び9−10b−2と、第1光電変換部100−10bと、半導体層5−10bと、第1絶縁層6−10bと、第2絶縁層7−10bと、光導波路400−10b−1及び400−10b−2と、低誘電率材料含有層600−10bとを少なくとも備える。第3電極9−10b−1及び9−10b−2には透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−9においては、光入射側(図10(b)中の上側)から、保護層11−10bと、第2電極1−10bと、第1光電変換部100−10bと、半導体層5−10bと、シールド10−10b−1〜10−10b−3と、光導波路400−10b−1及び400−10b−2と、低誘電率材料含有層600−10bとがこの順で配されている。
第3電極9−10b−1及び9−10b−2は、第1電極(不図示)から離間して形成され、第1絶縁層6−10bを介して第1光電変換部100−10bと対向して形成されている。第3電極9−10b−1及び9−10b−2は、図1中の第3電極9−1−1及び9−1−2と同様に電荷蓄積用電極である。第1電極8−10b、第3電極9−10b−1及び9−10b−2、並びにシールド10−10b−1、10−10b−2及び10−10b−3は同一層で形成されている。
図10(b)中では、第3電極9−10b−1は、コンタクトホール92−10b−A−1を介して第2配線92−10b−1と接続され、第2配線92−10b−1は、コンタクトホール91−10b−A−1を介して配線91−10b−1と接続されている。第3電極9−10b−2は、コンタクトホール92−10b−A−2を介して第2配線92−10b−2と接続されている。第1配線91−10b−2及び第2配線92−10b−3のそれぞれは、図6(b)に示される第1配線91−6b及び第2配線92−6bのそれぞれに対応し、列方向(図6(b)中ではP方向)で隣接する2つの画素間に形成される配線である。そして、第2配線92−10b−1、第2配線92−10b−2及び第2配線92−10b−3は同一層で形成され、第1配線91−10b−1及び第1配線91−10b−2は同一層で形成されている。
第2絶縁層7−10bは、第3電極9−10b−1及び9−10b−2と半導体基板300−10bとの間に形成されている。
図10(b)中では、光導波路400−10b−1及び400−10b−2は、第3電極9−10b−1及び9−10b−2と半導体基板300−10bとの間に形成されている。
図10(b)中では、低誘電率材料含有層600−10bは、光導波路400−10b−1及び400−10b−2と半導体基板300−10bとの間に形成されている。
第1光電変換部100−10bは、第2キャリアブッロキング層2−10b、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−10b及び第1キャリアブロッキング層4−10bとから構成されている。
第1光電変換部100−10bは、半導体基板300−10bの一方の面側(光入射側、図10(b)中の上側)に形成されている。
図10(c)を参照する。図10(c)中では、固体撮像素子1000−9は、シールド10−10c−1〜10−10c−3と、第2電極1−10cと、第3電極9−10c−1及び9−10c−2と、第1光電変換部100−10cと、半導体層5−10cと、第1絶縁層6−10cと、第2絶縁層7−10cと、光導波路400−10c−1及び400−10c−2と、低誘電率材料含有層600−10cとを少なくとも備える。第3電極9−10c−1及び9−10c−2には透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−9においては、光入射側(図10(c)中の上側)から、保護層11−10cと、第2電極1−10cと、第1光電変換部100−10cと、半導体層5−10cと、シールド10−10c−1〜10−10c−3と、光導波路400−10c−1及び400−10c−2と、低誘電率材料含有層600−10cとがこの順で配されている。
第3電極9−10c−1及び9−10c−2は、第1電極(不図示)から離間して形成され、第1絶縁層6−10cを介して第1光電変換部100−10cと対向して形成されている。第3電極9−10c−1及び9−10c−2は、図1中の第3電極9−1−1及び9−1−2と同様に電荷蓄積用電極である。第1電極8−10c、第3電極9−10c−1及び9−10c−2、並びにシールド10−10c−1、10−10c−2及び10−10c−3は同一層で形成されている。
図10(c)中では、第3電極9−10c−1は、コンタクトホール92−10c−A−1を介して第2配線92−10c−1と接続され、第2配線92−10c−1は、コンタクトホール91−10c−A−1を介して配線91−10c−1と接続されている。第3電極9−10c−2は、コンタクトホール92−10c−A−2を介して第2配線92−10c−2と接続されている。そして、第2配線92−10c−1及び第2配線92−10c−2は同一層で形成されている。
第2絶縁層7−10cは、第3電極9−10c−1及び9−10c−2と半導体基板300−10cとの間に形成されている。
図10(c)中では、光導波路400−10c−1及び400−10c−2は、第3電極9−10c−1及び9−10c−2と半導体基板300−10cとの間に形成されている。
図10(c)中では、低誘電率材料含有層600−10cは、光導波路400−10c−1及び400−10c−2と半導体基板300−10cとの間に形成されている。
第1光電変換部100−10cは、第2キャリアブッロキング層2−10c、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−10c及び第1キャリアブロッキング層4−10cとから構成されている。
第1光電変換部100−10cは、半導体基板300−10cの一方の面側(光入射側、図10(c)中の上側)に形成されている。
<4.第4の実施形態(固体撮像素子の例4)>
本技術に係る第4の実施形態の固体撮像素子は、少なくとも、第1電極と、第2電極と、第3電極と、第1光電変換部と、第2光電変換部と、第1絶縁層と、第2絶縁層と、光導波路と、インナーレンズとを備える固体撮像素子である。本技術に係る第4の実施形態の固体撮像素子においては、第2電極と第1光電変換部と第1電極とはこの順で配され、第3電極は、第1電極から離間し、第1絶縁層を介して第1光電変換部と対向して形成され、第2絶縁層は、第3電極と第2光電変換部との間に形成され、そして、光導波路は、第3電極と第2光電変換部との間に形成される。さらに、本技術に係る第4の実施形態の固体撮像素子においては、インナーレンズが、第1光電変換部と光導波路との間に配される。
すなわち、本技術に係る第4の実施形態の固体撮像素子は、本技術に係る第1の実施形態の固体撮像素子に、インナーレンズが備えられて、そのインナーレンズが、第1光電変換部と光導波路との間に配される、固体撮像素子である。
第1光電変換部と光導波路との間にインナーレンズを挿入することによって、オンチップレンズからの光を、複数画素のそれぞれの画素毎に、より効率良く集光させることができる。したがって、光導波路とインナーレンズとの両方が固体撮像素子に形成されることによって、隣接画素の混色の改善の相乗的な効果が奏される。また、インナーレンズを挿入することによって、上記のとおり、隣接画素の混色の改善の相乗的な効果が奏されるので、第2絶縁層を更に厚くすることができ、半導体基板から第1光電変換部の間を厚膜化することできる。この厚膜化によって、半導体基板と第1光電変換部用の第1電極との容量低減が可能となり、変換効率低下や、ランダムノイズ(RN)の悪化が防止され得る。そして、特には、感度、シェーディング及び混色の改善の効果と、変換効率低下及びランダムノイズ(RN)の悪化の防止効果とが両立され得る。
インナーレンズは、例えば、プラズマ窒化シリコン(P−SiN;屈折率約1.9〜2.0)等で、形成することができる。インナーレンズの形状は、任意の形状でよく、例えば、半球形状としてよく、他の形状でもよい。また、例えば、インナーレンズを矩形にしてもよい。
次に、図11を用いて、本技術に係る第4の実施形態の固体撮像素子1000−11を説明する。図11(a)は、図12に示される、同一層である第1台座81−12a、ビア81−12a−A、第1配線91−12b−1、コンタクトホール91−12b−A−1等についての固体撮像素子1000−11の4画素分の平面レイアウトを表す図である。図11(b)は、図12に示される、同一層である第2台座82−12a、ビア82−12a−A、第2配線92−12b−1、コンタクトホール92−12b−A−1等についての固体撮像素子1000−11の4画素分の平面レイアウトを表す図である。図11(c)は、図12に示される、同一層である第1電極8−12a、シールド10−12a―1、第3電極9−12b−1等についての固体撮像素子1000−11の4画素分の平面レイアウトを表す図である。
図11(a)を参照する。図11(a)には、固体撮像素子1000−11の4画素1000−11a−1〜1000−11a−4が図示されている。
画素1000−11a−1及び画素1000−11a−2の上部(図11(a)中の上側)には、第1配線91−11a−12が形成されている。画素1000−11a−2で、第1配線91−11a−12と第1配線91−11a−2とが接続されている。第1配線91−11a−2には、コンタクトホール91−11a−A−2が接続されている。
画素1000−11a−3及び画素1000−11a−4の下部(図11(a)中の下側)には、第1配線91−11a−34が形成されている。画素1000−11a−3で、第1配線91−11a−34と第1配線91−11a−3とが接続されている。第1配線91−11a−3には、コンタクトホール91−11a−A−3が接続されている。
これにより、第1配線91−11a−12及び第1配線91−11a−2により、画素1000−11a−2を駆動させることができ、第1配線91−11a−34及び第1配線91−11a−3により、画素1000−11a−3を駆動させることできる。すなわち、2画素(画素1000−11a−2及び画素1000−11a−3)を別個独立に駆動させることができる。
第1台座81−11a及び第1台座81−11aに接続するビア81−11a−Aは、4画素共有(1000−11a−1〜1000−11a−4)に形成されている。
図11(b)を参照する。図11(b)には、固体撮像素子1000−11の4画素1000−11b−1〜1000−11b−4が図示されている。
画素1000−11b−1及び画素1000−11b−2の上部(図11(b)中の上側)には、第2配線92−11b−12が形成されている。画素1000−11b−1で、第2配線92−11b−12と第2配線92−11b−1とが接続されている。第2配線92−11b−1には、コンタクトホール92−11b−A−1が接続されている。また、画素1000−11b−2で、第2配線92−11b−2が、コンタクトホール92−11b−A−2を介して、第1配線(不図示)と接続されている。
画素1000−11b−3及び画素1000−11b−4の下部(図11(b)中の下側)には、第2配線92−11b−34が形成されている。画素1000−11b−4で、第2配線92−11b−34と第2配線92−11b−4とが接続されている。第2配線92−11b−4には、コンタクトホール92−11b−A−4が接続されている。また、画素1000−11b−3で、第2配線92−11b−3が、コンタクトホール92−11b−A−3を介して、第1配線(不図示)と接続されている。
これにより、第2配線92−11b−12及び第2配線92−11b−1により、画素1000−11b−1を駆動させることができ、第2配線92−11b−34及び第2配線92−11b−4により、画素1000−11b−4を駆動させることできる。すなわち、2画素(画素1000−11b−1及び画素1000−11b−4)を別個独立に駆動させることができる。
第2台座82−11b及び第2台座82−11bに接続するビア82−11b−Aは、4画素共有(1000−11b−1〜1000−11b−4)に形成されている。
4つの画素1000−11b−1〜1000−11b−4の画素毎には、光導波路400−11b−1〜400−11b−4、及びインナーレンズ500−11b−1〜500−11b−4が形成されている。
図11(c)を参照する。図11(c)には、固体撮像素子1000−11の4画素1000−11c−1〜1000−11c−4が図示されている。なお、図11(c)では、便宜上、光導波路400−11c−1〜400−11c−4が図示してある。
画素1000−11c−1には、第3電極9−11c−1及び第2配線92−11c−1が形成され、コンタクトホール92−11c−1−Aを介して、第3電極9−11c−1と、第2配線92−11c−1とが接続されている。画素1000−11c−2には、第3電極9−11c−2、第1配線91−11c−2及び第2配線92−11c−2が形成され、コンタクトホール91−11c−A−2を介して、第1配線91−11c−2と、第2配線92−11c−1とは接続され、コンタクトホール92−11c−A−2を介して、第3電極9−11c−2と、第2配線92−11c−2とは接続されている。画素1000−11c−3には、第3電極9−11c−3、第1配線91−11c−3及び第2配線92−11c−3が形成され、コンタクトホール91−11c−A−3を介して、第1配線91−11c−3と、第2配線92−11c−3とは接続され、コンタクトホール92−11c−A−3を介して、第3電極9−11c−3と、第2配線92−11c−3とは接続されている。画素1000−11c−4には、第3電極9−11c−4、及び第2配線92−11c−4が形成され、コンタクトホール92−11c−A−4を介して、第3電極9−11c−4と、第2配線92−11c−4とは接続されている。
画素1000−11c−1及び画素1000−11c−2の上部(図11(c)中の上側)には、光入射側から順に第2配線92−11c−12(第1配線91−11c−12)が形成されている。画素1000−11c−1で、第2配線92−11c−12と第2配線92−11c−1とは接続され、画素1000−11c−2で、第1配線91−11c−12と第1配線91−11c−2とは接続されている。
画素1000−11c−3及び画素1000−11c−4の下部(図11(c)中の下側)には、光入射側から順に第2配線92−9c−34(第1配線91−11c−34)が形成されている。画素1000−11c−3で、第1配線91−11c−34と第1配線91−11c−3とは接続され、画素1000−11c−4で、第2配線92−11c−34と第2配線92−11c−4とは接続されている。
これにより、第1配線91−11c−12及び第1配線91−11c−2により、画素1000−11c−2を駆動させることができ、第1配線91−11c−34及び第1配線91−11c−3により、画素1000−11c−3を駆動させることできる。また、第2配線92−11c−12及び第2配線92−11c−1により、画素1000−11c−1を駆動させることができ、第2配線92−11c−34及び第2配線92−11c−4により、画素1000−3−4を駆動させることできる。すなわち、4画素(画素1000−11c−1〜画素1000−11c−4)を別個独立に駆動させることができる。
第1電極8−11cは、4画素共有(1000−11c−1〜1000−11c−4)に形成され、光入射側から順に、第1電極は、ビア82−11c−Aを介して、第2台座82−11cに接続され、第2台座82−11cは、ビア81−11c−Aを介して第1台座81−11cに接続されている。
図12を用いて、本技術に係る第4の実施形態の固体撮像素子1000−11を説明する。図12(a)は、図11(c)に示されるA−A’線に沿って切断した固体撮像素子1000−11の断面図であり、図12(b)は、図11(c)に示されるB−B’線に沿って切断した固体撮像素子1000−11の断面図であり、図12(c)は、図11(c)に示されるC−C’線に沿って切断した固体撮像素子1000−11の断面図である。
図12(a)を参照する。図12(a)中では、固体撮像素子1000−11は、第1電極8−12aと、第2電極1−12aと、第1光電変換部100−12aと、半導体層5−12aと、第1絶縁層6−12aと、第2絶縁層7−12aと、を少なくとも備える。第1電極8−12aには透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−11においては、光入射側(図12(a)中の上側)から、保護層11−12aと、第2電極1−12aと、第1光電変換部100−12aと、半導体層5−12aと、第1電極8−12aと、がこの順で配されている。第1電極8−12aと、2つのシールド10−12a−1及び10−12a−2とは同一層で形成されている。
図12(a)中では、第1電極8−12aは、ビア82−12a−Aを介して第2台座82−12aと接続し、第2台座82−12aは、ビア81−12a−Aを介して第1台座81−12aと接続し、さらに、第1台座81−12aは貫通電極89−12aと接続している。
第1光電変換部100−12aは、第2キャリアブッロキング層2−12a、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−12a及び第1キャリアブロッキング層4−12aとから構成されている。
第1光電変換部100−12aは、半導体基板300−12aの一方の面側(光入射側、図12(a)中の上側)に形成されている。
図12(b)を参照する。図12(b)中では、固体撮像素子1000−11は、シールド10−12b−1〜10−12b−3と、第2電極1−12bと、第3電極9−12b−1及び9−12b−2と、第1光電変換部100−12bと、半導体層5−12bと、第1絶縁層6−12bと、第2絶縁層7−12bと、光導波路400−12b−1及び400−12b−2と、インナーレンズ500−12b−1及び500−12b−2とを少なくとも備える。第3電極9−12b−1及び9−12b−2には透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−11においては、光入射側(図12(b)中の上側)から、保護層11−12bと、第2電極1−12bと、第1光電変換部100−12bと、半導体層5−12bと、シールド10−12b−1〜10−12b−3と、インナーレンズ500−12b−1及び500−12b−2と、光導波路400−12b−1及び400−12b−2と、がこの順で配されている。
第3電極9−12b−1及び9−12b−2は、第1電極(不図示)から離間して形成され、第1絶縁層6−12bを介して第1光電変換部100−12bと対向して形成されている。第3電極9−12b−1及び9−12b−2は、図1中の第3電極9−1−1及び9−1−2と同様に電荷蓄積用電極である。第1電極8−12b、第3電極9−12b−1及び9−12b−2、並びにシールド10−12b−1、10−12b−2及び10−12b−3は同一層で形成されている。
図12(b)中では、第3電極9−12b−1は、コンタクトホール92−12b−A−1を介して第2配線92−12b−1と接続され、第2配線92−12b−1は、コンタクトホール91−12b−A−1を介して配線91−12b−1と接続されている。第3電極9−12b−2は、コンタクトホール92−12b−A−2を介して第2配線92−12b−2と接続されている。第1配線91−12b−2及び第2配線92−12b−3のそれぞれは、図6(b)に示される第1配線91−6b及び第2配線92−6bのそれぞれに対応し、列方向(図6(b)中ではP方向)で隣接する2つの画素間に形成される配線である。そして、第2配線92−12b−1、第2配線92−12b−2及び第2配線92−12b−3は同一層で形成され、第1配線91−12b−1及び第1配線91−12b−2は同一層で形成されている。
第2絶縁層7−12bは、第3電極9−12b−1及び9−12b−2と半導体基板300−12bとの間に形成されている。
図12(b)中では、光導波路400−12b−1及び400−12b−2は、第3電極9−12b−1及び9−12b−2と半導体基板300−12bとの間に形成されている。
図12(b)中では、インナーレンズ500−12b−1及び500−12b−2は、光導波路400−12b−1及び400−12b−2と第3電極9−12b−1及び9−12b−2との間に形成されている。
第1光電変換部100−12bは、第2キャリアブッロキング層2−12b、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−12b及び第1キャリアブロッキング層4−12bとから構成されている。
第1光電変換部100−12bは、半導体基板300−12bの一方の面側(光入射側、図12(b)中の上側)に形成されている。
図12(c)を参照する。図12(c)中では、固体撮像素子1000−11は、シールド10−12c−1〜10−12c−3と、第2電極1−12cと、第3電極9−12c−1及び9−12c−2と、第1光電変換部100−12cと、半導体層5−12cと、第1絶縁層6−12cと、第2絶縁層7−12cと、光導波路400−12c−1及び400−12c−2と、インナーレンズ500−12c−1及び500−12c−2とを少なくとも備える。第3電極9−12c−1及び9−12c−2には透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−11においては、光入射側(図12(c)中の上側)から、保護層11−12cと、第2電極1−12cと、第1光電変換部100−12cと、半導体層5−12cと、シールド10−12c−1〜10−12c−3と、インナーレンズ500−12c−1及び500−12c−2と、光導波路400−12c−1及び400−12c−2と、がこの順で配されている。
第3電極9−12c−1及び9−12c−2は、第1電極(不図示)から離間して形成され、第1絶縁層6−12cを介して第1光電変換部100−12cと対向して形成されている。第3電極9−12c−1及び9−12c−2は、図1中の第3電極9−1−1及び9−1−2と同様に電荷蓄積用電極である。第1電極8−12c、第3電極9−12c−1及び9−12c−2、並びにシールド10−12c−1、10−12c−2及び10−12c−3は同一層で形成されている。
図12(c)中では、第3電極9−12c−1は、コンタクトホール92−12c−A−1を介して第2配線92−12c−1と接続され、第2配線92−12c−1は、コンタクトホール91−12c−A−1を介して配線91−12c−1と接続されている。第3電極9−12c−2は、コンタクトホール92−12c−A−2を介して第2配線92−12c−2と接続されている。そして、第2配線92−12c−1及び第2配線92−12c−2は同一層で形成されている。
第2絶縁層7−12cは、第3電極9−12c−1及び9−12c−2と半導体基板300−12cとの間に形成されている。
図12(c)中では、光導波路400−12c−1及び400−12c−2は、第3電極9−12c−1及び9−12c−2と半導体基板300−12cとの間に形成されている。
図12(c)中では、インナーレンズ500−12c−1及び500−12c−2は、光導波路400−12c−1及び400−12c−2と第3電極9−12c−1及び9−12c−2との間に形成されている。
第1光電変換部100−12cは、第2キャリアブッロキング層2−12c、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−12c及び第1キャリアブロッキング層4−12cとから構成されている。
第1光電変換部100−12cは、半導体基板300−12cの一方の面側(光入射側、図12(c)中の上側)に形成されている。
<5.第5の実施形態(固体撮像素子の例5)>
本技術に係る第5の実施形態の固体撮像素子は、少なくとも、第1電極と、第2電極と、第3電極と、第1光電変換部と、第2光電変換部と、第1絶縁層と、第2絶縁層と、光導波路と、第3電極と接続する少なくとも1つの配線とを備える固体撮像素子である。本技術に係る第5の実施形態の固体撮像素子においては、第2電極と第1光電変換部と第1電極とはこの順で配され、第3電極は、第1電極から離間し、第1絶縁層を介して第1光電変換部と対向して形成され、第2絶縁層は、第3電極と第2光電変換部との間に形成され、そして、光導波路は、第3電極と第2光電変換部との間に形成される。さらに、本技術に係る第5の実施形態の固体撮像素子においては、第3電極と接続する少なくとも1つの配線が透明材料を含み、光入射側から、少なくとも1つの配線と、光導波路とがこの順で配される。
すなわち、本技術に係る第5の実施形態の固体撮像素子は、本技術に係る第1の実施形態の固体撮像素子に、透明材料を含む少なくとも1つの配線が備えられて、光入射側から、少なくとも1つの配線と、光導波路とがこの順で配される、固体撮像素子である。
図13を用いて、本技術に係る第5の実施形態の固体撮像素子1000−13を説明する。図13(a)は、図14に示される、同一層である第1台座81−14a、ビア81−14a−A、第1配線91−14b−1、コンタクトホール91−14b−A−1等についての固体撮像素子1000−13の4画素分の平面レイアウトを表す図である。図13(b)は、図14に示される、同一層である第2台座82−14a、ビア82−14a−A、第2配線92−14b−1、コンタクトホール92−14b−A−1等についての固体撮像素子1000−13の4画素分の平面レイアウトを表す図である。図13(c)は、図14に示される、同一層である第1電極8−14a、シールド10−14a―1、第3電極9−14b−1等についての固体撮像素子1000−13の4画素分の平面レイアウトを表す図である。
図13(a)を参照する。図13(a)には、固体撮像素子1000−13の4画素1000−13a−1〜1000−13a−4が図示されている。
画素1000−13a−1及び画素1000−13a−2の上部(図13(a)中の上側)には、第1透明配線91−13a−12が形成されている。画素1000−13a−2で、第1透明配線91−13a−12(以下、単に、第1配線91−13a−12と称する場合がある。)と第1透明配線91−13a−2−2(以下、単に、第1配線91−13a−2−2)と称する場合がある。)とが、接続されている。第1透明配線91−13a−2−2には、コンタクトホール91−13a−2−A−2が接続されている。
画素1000−13a−3及び画素1000−13a−4の下部(図13(a)中の下側)には、第1透明配線91−13a−34(以下、単に、第1配線91−13a−34と称する場合がある。)が形成されている。画素1000−13a−3で、第1透明配線91−13a−34と第1透明配線91−13a−2−3(以下、単に、第1配線91−13a−2−3と称する場合がある。)とが接続されている。第1透明配線91−13a−2−3には、コンタクトホール91−13a−2−A−3が接続されている。
また、4つの画素1000−13a−1〜1000−13a−4の画素毎には、第1透明配線91−13a−1−1〜第1透明配線91−13a−1−4が形成されている。第1透明配線91−13a−1−2は、第1透明配線91−13a−2−2と接続し、第1透明配線91−13a−1−3は、第1透明配線91−13a−2−3と接続している。透明配線は光を遮断することがないので、4つの画素1000−13a−1〜1000−13a−4の画素毎全体に、透明配線91−13a−1−1〜透明配線91−13a−1−4を引き回すことができる。
これにより、第1透明配線91−13a−12及び第1透明配線91−13a−2−2により、画素1000−13a−2を駆動させることができ、第1透明配線91−13a−34及び第1配線91−13a−2−3により、画素1000−13a−3を駆動させることできる。すなわち、2画素(画素1000−13a−2及び画素1000−13a−3)を別個独立に駆動させることができる。
第1台座81−13a及び第1台座81−13aに接続するビア81−13a−Aは、4画素共有(1000−13a−1〜1000−13a−4)に形成されている。
図13(b)を参照する。図13(b)には、固体撮像素子1000−13の4画素1000−13b−1〜1000−13b−4が図示されている。
画素1000−13b−1及び画素1000−13b−2の上部(図13(b)中の上側)には、第2透明配線92−13b−12が形成されている。画素1000−13b−1で、第2透明配線92−13b−12と第2透明配線92−13b−2−1とが接続されている。第2透明配線92−13b−2−1には、コンタクトホール92−13b−2−A−1が接続されている。
画素1000−13b−3及び画素1000−13b−4の下部(図13(b)中の下側)には、第2透明配線92−13b−34が形成されている。画素1000−13b−4で、第2透明配線92−13b−34と第2透明配線92−13b−2−4とが接続されている。第2透明配線92−13b−2−4には、コンタクトホール92−13b−2−A−4が接続されている。
また、4つの画素1000−13b−1〜1000−13b−4の画素毎には、第2透明配線92−13b−1−1〜第2透明配線92−13b−1−4が形成されている。第2透明配線91−13b−1−1は、第2透明配線92−13b−2−1と接続し、第2透明配線91−13b−1−4は、第2透明配線92−13b−2−4と接続している。透明配線は光を遮断することがないので、4つの画素1000−13b−1〜1000−13b−4の画素毎全体に、透明配線91−13b−1−1〜透明配線91−13b−1−4を引き回すことができる。
これにより、第2透明配線92−13b−12及び第2透明配線92−13b−2−1により、画素1000−13b−1を駆動させることができ、第2透明配線92−13b−34及び第2透明配線92−13b−2−4により、画素1000−13b−4を駆動させることできる。すなわち、2画素(画素1000−13b−2及び画素1000−13b−4)を別個独立に駆動させることができる。
第2台座82−13b及び第2台座82−13bに接続するビア82−13b−Aは、4画素共有(1000−13b−1〜1000−13b−4)に形成されている。
図13(c)を参照する。図13(c)には、固体撮像素子1000−13の4画素1000−13c−1〜1000−13c−4が図示されている。なお、図13(c)では、便宜上、光導波路400−13c−1〜400−13c−4が図示してある。
画素1000−13c−1には、第3電極9−13c−1及び第2透明配線92−13c−2−1が形成され、コンタクトホール92−13c−1−A−1を介して、第3電極9−13c−1と、第2透明配線92−13c−2−1とが接続されている。画素1000−13c−2には、第3電極9−13c−2、第1透明配線91−13c−2−2及び第2透明配線92−13c−2−2が形成され、コンタクトホール91−13c−2−A−2を介して、第1透明配線91−13c−2−2と、第2透明配線92−13c−2−2とは接続され、コンタクトホール92−13c−2−A−2を介して、第3電極9−13c−2と、第2透明配線92−13c−2−2とは接続されている。画素1000−13c−3には、第3電極9−13c−3、第1透明配線91−13c−2−3及び第2透明配線92−13c−2−3が形成され、コンタクトホール91−13c−2−A−3を介して、第1透明配線91−13c−2−3と、第2透明配線92−13c−2−3とは接続され、コンタクトホール92−13c−2−A−3を介して、第3電極9−13c−3と、第2透明配線92−13c−2−3とは接続されている。画素1000−13c−4には、第3電極9−13c−4、及び第2透明配線92−13c−2−4が形成され、コンタクトホール92−13c−2−A−4を介して、第3電極9−13c−4と、第2透明配線92−13c−2−4とは接続されている。
画素1000−13c−1及び画素1000−13c−2の上部(図13(c)中の上側)には、光入射側から順に第2透明配線92−13c−12(第1透明配線91−13c−12)が形成されている。画素1000−13c−1で、第2透明配線92−13c−12と第2透明配線92−13c−1とは接続され、画素1000−13c−2で、第1透明配線91−13c−12と第1透明配線91−13c−2とは接続されている。
画素1000−13c−3及び画素1000−13c−4の下部(図13(c)中の下側)には、光入射側から順に第2透明配線92−13c−34(第1透明配線91−13c−34)が形成されている。画素1000−13c−3で、第1透明配線91−13c−34と第1透明配線91−13c−3とは接続され、画素1000−13c−4で、第2透明配線92−13c−34と第2透明配線92−13c−4とは接続されている。
これにより、第1透明配線91−13c−12及び第1透明配線91−13c−2−2により、画素1000−13c−2を駆動させることができ、第1透明配線91−13c−34及び第1透明配線91−13c−2−3により、画素1000−13c−3を駆動させることできる。また、第2透明配線92−13c−12及び92−13c−2−1により、画素1000−13c−1を駆動させることができ、第2透明配線92−13c−34及び第2透明配線92−13c−2−4により、画素1000−3−4を駆動させることできる。すなわち、4画素(画素1000−13c−1〜画素1000−13c−4)を別個独立に駆動させることができる。
第1電極8−13cは、4画素共有(1000−13c−1〜1000−13c−4)に形成され、光入射側から順に、第1電極は、ビア82−13c−Aを介して、第2台座82−13cに接続され、第2台座82−13cは、ビア81−13c−Aを介して第1台座81−13cに接続されている。
図14を用いて、本技術に係る第5の実施形態の固体撮像素子1000−13を説明する。図14(a)は、図13(c)に示されるA−A’線に沿って切断した固体撮像素子1000−13の断面図であり、図14(b)は、図13(c)に示されるB−B’線に沿って切断した固体撮像素子1000−13の断面図であり、図14(c)は、図13(c)に示されるC−C’線に沿って切断した固体撮像素子1000−13の断面図である。
図14(a)を参照する。図14(a)中では、固体撮像素子1000−13は、第1電極8−14aと、第2電極1−14aと、第1光電変換部100−14aと、半導体層5−14aと、第1絶縁層6−14aと、第2絶縁層7−14aと、を少なくとも備える。第1電極8−14aには透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−13においては、光入射側(図14(a)中の上側)から、保護層11−14aと、第2電極1−14aと、第1光電変換部100−14aと、半導体層5−14aと、第1電極8−14aと、がこの順で配されている。第1電極8−14aと、2つのシールド10−14a−1及び10−14a−2とは同一層で形成されている。
図14(a)中では、第1電極8−14aは、ビア82−14a−Aを介して第2台座82−14aと接続し、第2台座82−14aは、ビア81−14a−Aを介して第1台座81−14aと接続し、さらに、第1台座81−14aは貫通電極89−14aと接続している。
第1光電変換部100−14aは、第2キャリアブッロキング層2−14a、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−14a及び第1キャリアブロッキング層4−14aとから構成されている。
第1光電変換部100−14aは、半導体基板300−14aの一方の面側(光入射側、図14(a)中の上側)に形成されている。
図14(b)を参照する。図14(b)中では、固体撮像素子1000−13は、シールド10−14b−1〜10−14b−3と、第2電極1−14bと、第3電極9−14b−1及び9−14b−2と、第1光電変換部100−14bと、半導体層5−14bと、第1絶縁層6−14bと、第2絶縁層7−14bと、を少なくとも備える。第3電極9−14b−1及び9−14b−2には透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−13においては、光入射側(図14(b)中の上側)から、保護層11−14bと、第2電極1−14bと、第1光電変換部100−14bと、半導体層5−14bと、シールド10−14b−1〜10−14b−3と、がこの順で配されている。
第3電極9−14b−1及び9−14b−2は、第1電極(不図示)から離間して形成され、第1絶縁層6−14bを介して第1光電変換部100−14bと対向して形成されている。第3電極9−14b−1及び9−14b−2は、図1中の第3電極9−1−1及び9−1−2と同様に電荷蓄積用電極である。第3電極9−14b−1及び9−14b−2並びにシールド10−14b−1、10−14b−2及び10−14b−3は同一層で形成されている。
図14(b)中では、第3電極9−14b−1は、コンタクトホール92−14b−A−1を介して第2配線92−14b−1と接続され、第2配線92−14b−1は、コンタクトホール91−14b−A−1を介して第1配線91−14b−1と接続されている。第3電極9−14b−2は、コンタクトホール92−14b−A−2を介して第2配線92−14b−2と接続されている。第1配線91−14b−3及び第2配線92−14b−3のそれぞれは、図6(b)に示される第1配線91−6b及び第2配線92−6bのそれぞれに対応し、列方向(図6(b)中ではP方向)で隣接する2つの画素間に形成される配線である。そして、第2配線92−14b−1、第2配線92−14b−2及び第2配線92−14b−3は同一層で形成され、第1配線91−14b−1、第1配線91−14b−2及び第1配線91−14b−3は同一層で形成されている。第2配線92−14b−1、第2配線92−14b−2、及び第1配線91−14b−1、第1配線91−14b−2は、透明配線であり、透明配線は光を遮断することはないので、例えば、画素全体に延在させる等、配線面積を大きくすることができる。
第2絶縁層7−14bは、第3電極9−14b−1及び9−14b−2と半導体基板300−14bとの間に形成されている。
第1光電変換部100−14bは、第2キャリアブッロキング層2−14b、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−14b及び第1キャリアブロッキング層4−14bとから構成されている。
第1光電変換部100−14bは、半導体基板300−14bの一方の面側(光入射側、図14(b)中の上側)に形成されている。
図14(c)を参照する。図14(c)中では、固体撮像素子1000−13は、シールド10−14c−1〜10−14c−3と、第2電極1−14cと、第3電極9−14c−1及び9−14c−2と、第1光電変換部100−14cと、半導体層5−14cと、第1絶縁層6−14cと、第2絶縁層7−14cと、を少なくとも備える。第3電極9−14c−1及び9−14c−2には透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−13においては、光入射側(図14(c)中の上側)から、保護層11−14cと、第2電極1−14cと、第1光電変換部100−14cと、半導体層5−14cと、シールド10−14c−1〜10−14c−3と、がこの順で配されている。
第3電極9−14c−1及び9−14c−2は、第1電極(不図示)から離間して形成され、第1絶縁層6−14cを介して第1光電変換部100−14cと対向して形成されている。第3電極9−14c−1及び9−14c−2は、図1中の第3電極9−1−1及び9−1−2と同様に電荷蓄積用電極である。第3電極9−14c−1及び9−14c−2並びにシールド10−14c−1、10−14c−2及び10−14c−3は同一層で形成されている。
図14(c)中では、第3電極9−14c−1は、コンタクトホール92−14c−A−1を介して第2配線92−14c−1と接続され、第2配線92−14c−1は、コンタクトホール91−14c−A−1を介して第1配線91−14c−1と接続されている。第3電極9−14c−2は、コンタクトホール92−14c−A−2を介して第2配線92−14c−2と接続されている。そして、第2配線92−14c−1及び第2配線92−14c−2は同一層で形成され、第1配線91−14c−1及び第1配線91−14c−2は同一層で形成されている。第2配線92−14c−1、第2配線92−14c−2第1配線91−14c−1及び第1配線91−14c−2は、透明配線であり、透明配線は光を遮断することはないので、例えば、画素全体に延在させる等、配線面積を大きくすることができる。
第2絶縁層7−14cは、第3電極9−14c−1及び9−14c−2と半導体基板300−14cとの間に形成されている。
第1光電変換部100−14cは、第2キャリアブッロキング層2−14c、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−14c及び第1キャリアブロッキング層4−14cとから構成されている。
第1光電変換部100−14cは、半導体基板300−14cの一方の面側(光入射側、図14(c)中の上側)に形成されている。
図15を用いて、本技術に係る第5の実施形態の固体撮像素子1000−15を説明する。図15(a)は、図16に示される、同一層である第1台座81−16a、ビア81−16a−A、第1配線91−16b−1、コンタクトホール91−16b−A−1等についての固体撮像素子1000−15の4画素分の平面レイアウトを表す図である。図15(b)は、図16に示される、同一層である第2台座82−16a、ビア82−16a−A、第2配線92−16b−1、コンタクトホール92−16b−A−1等についての固体撮像素子1000−15の4画素分の平面レイアウトを表す図である。図15(c)は、図16に示される、同一層である第1電極8−16a、シールド10−16a―1、第3電極9−16b−1等についての固体撮像素子1000−15の4画素分の平面レイアウトを表す図である。
図15(a)を参照する。図15(a)には、固体撮像素子1000−15の4画素1000−15a−1〜1000−15a−4が図示されている。なお、図15(a)では、便宜上、光導波路400−15a−1〜400−15a−4が図示してある。
画素1000−15a−1及び画素1000−15a−2の上部(図15(a)中の上側)には、第1透明配線91−15a−12が形成されている。画素1000−15a−2で、第1透明配線91−15a−12と第1透明配線91−15a−2−2とが接続されている。第1透明配線91−15a−2−2には、コンタクトホール91−15a−2−A−2が接続されている。
画素1000−15a−3及び画素1000−15a−4の下部(図15(a)中の下側)には、第1透明配線91−15a−34が形成されている。画素1000−15a−3で、第1透明配線91−15a−34と第1透明配線91−15a−2−3とが接続されている。第1透明配線91−15a−2−3には、コンタクトホール91−15a−2−A−3が接続されている。
また、4つの画素1000−15a−1〜1000−15a−4の画素毎には、第1透明配線91−15a−1−1〜第1透明配線91−15a−1−4が形成されている。第1透明配線91−15a−1−2は、第1透明配線91−15a−2−2と接続し、第1透明配線91−15a−1−3は、第1透明配線91−15a−2−3と接続している。
透明配線は光を遮断することがないので、4つの画素1000−15a−1〜1000−15a−4の画素毎全体に、透明配線91−15a−1−1〜透明配線91−15a−1−4を引き回すことができる。
これにより、第1透明配線91−15a−12及び第1透明配線91−15a−1−2により、画素1000−15a−2を駆動させることができ、第1透明配線91−15a−34及び第1透明配線91−15a−2−3により、画素1000−15a−3を駆動させることできる。すなわち、2画素(画素1000−15a−2及び画素1000−15a−3)を別個独立に駆動させることができる。
第1台座81−15a及び第1台座81−15aに接続するビア81−15a−Aは、4画素共有(1000−15a−1〜1000−15a−4)に形成されている。
図15(b)を参照する。図15(b)には、固体撮像素子1000−15の4画素1000−15b−1〜1000−15b−4が図示されている。なお、図15(b)では、便宜上、光導波路400−15b−1〜400−15b−4が図示してある。
画素1000−15b−1及び画素1000−15b−2の上部(図15(b)中の上側)には、第2透明配線92−15b−12が形成されている。画素1000−15b−1で、第2透明配線92−15b−12と第2透明配線92−15b−2−1とが接続されている。第2透明配線92−15b−2−1には、コンタクトホール92−15b−2−A−1が接続されている。
画素1000−15b−3及び画素1000−15b−4の下部(図15(b)中の下側)には、第2透明配線92−15b−34が形成されている。画素1000−15b−4で、第2透明配線92−15b−34と第2透明配線92−15b−2−4とが接続されている。第2透明配線92−15b−2−4には、コンタクトホール92−15b−2−A−4が接続されている。
また、4つの画素1000−15b−1〜1000−15b−4の画素毎には、第2透明配線92−15b−1−1〜第2透明配線92−15b−1−4が形成されている。第2透明配線91−15b−1−1は、第2透明配線92−15b−2−1と接続し、第2透明配線91−15b−1−4は、第2透明配線92−15b−2−4と接続している。透明配線は光を遮断することがないので、4つの画素1000−13b−1〜1000−13b−4の画素毎全体に、透明配線91−13b−1−1〜透明配線91−13b−1−4を引き回すことができる。
これにより、第2透明配線92−15b−12及び第2透明配線92−15b−2−1により、画素1000−15b−1を駆動させることができ、第2透明配線92−15b−34及び第2透明配線92−15b−2−4により、画素1000−15b−4を駆動させることできる。すなわち、2画素(画素1000−15b−1及び画素1000−15b−4)を別個独立に駆動させることができる。
第2台座82−13b及び第2台座82−13bに接続するビア82−13b−Aは、4画素共有(1000−13b−1〜1000−13b−4)に形成されている。
図15(c)を参照する。図15(c)には、固体撮像素子1000−15の4画素1000−15c−1〜1000−15c−4が図示されている。なお、図15(c)では、便宜上、光導波路400−15c−1〜400−15c−4が図示してある。
画素1000−15c−1には、第3電極9−15c−1及び第2透明配線92−15c−2−1が形成され、コンタクトホール92−15c−2−A−1を介して、第3電極9−15c−1と、第2透明配線92−15c−2−1とが接続されている。画素1000−15c−2には、第3電極9−15c−2、第1透明配線91−15c−2−2及び第2透明配線92−15c−2−2が形成され、コンタクトホール91−15c−2−A−2を介して、第1透明配線91−15c−2−2と、第2透明配線92−15c−2−2とは接続され、コンタクトホール92−15c−2−A−2を介して、第3電極9−15c−2と、第2透明配線92−15c−2−2とは接続されている。画素1000−15c−3には、第3電極9−15c−3、第1透明配線91−15c−2−3及び第2透明配線92−15c−2−3が形成され、コンタクトホール91−15c−2−A−3を介して、第1透明配線91−15c−2−3と、第2透明配線92−15c−2−3とは接続され、コンタクトホール92−15c−2−A−3を介して、第3電極9−15c−3と、第2透明配線92−15c−2−3とは接続されている。画素1000−15c−4には、第3電極9−15c−4、及び第2透明配線92−15c−2−4が形成され、コンタクトホール92−15c−2−A−4を介して、第3電極9−15c−4と、第2透明配線92−15c−2−4とは接続されている。
画素1000−15c−1及び画素1000−15c−2の上部(図15(c)中の上側)には、光入射側から順に第2透明配線92−15c−12(第1透明配線91−15c−12)が形成されている。画素1000−15c−1で、第2透明配線92−15c−12と第2透明配線92−15c−2−1とは接続され、画素1000−15c−2で、第1透明配線91−15c−12と第1透明配線91−15c−2−2とは接続されている。
画素1000−15c−3及び画素1000−15c−4の下部(図15(c)中の下側)には、光入射側から順に第2透明配線92−15c−34(第1配線91−15c−34)が形成されている。画素1000−15c−3で、第1透明配線91−15c−34と第1透明配線91−15c−3とは接続され、画素1000−15c−4で、第2透明配線92−15c−34と第2透明配線92−15c−4とは接続されている。
これにより、第1透明配線91−15c−12及び第1透明配線91−15c−2−2により、画素1000−15c−2を駆動させることができ、第1透明配線91−15c−34及び第1透明配線91−15c−2−3により、画素1000−15c−3を駆動させることできる。また、第2透明配線92−15c−12及び第2透明配線92−15c−2−1により、画素1000−15c−1を駆動させることができ、第2透明配線92−15c−34及び第2透明配線92−15c−2−4により、画素1000−3−4を駆動させることできる。すなわち、4画素(画素1000−15c−1〜画素1000−15c−4)を別個独立に駆動させることができる。
第1電極8−15cは、4画素共有(1000−15c−1〜1000−15c−4)に形成され、光入射側から順に、第1電極は、ビア82−15c−Aを介して、第2台座82−15cに接続され、第2台座82−15cは、ビア81−15c−Aを介して第1台座81−15cに接続されている。
図16を用いて、本技術に係る第5の実施形態の固体撮像素子1000−15を説明する。図16(a)は、図15(c)に示されるA−A’線に沿って切断した固体撮像素子1000−15の断面図であり、図16(b)は、図15(c)に示されるB−B’線に沿って切断した固体撮像素子1000−15の断面図であり、図16(c)は、図15(c)に示されるC−C’線に沿って切断した固体撮像素子1000−15の断面図である。
図16(a)を参照する。図16(a)中では、固体撮像素子1000−15は、第1電極8−16aと、第2電極1−16aと、第1光電変換部100−16aと、半導体層5−16aと、第1絶縁層6−16aと、第2絶縁層7−16aと、を少なくとも備える。第1電極8−16aには透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−15においては、光入射側(図16(a)中の上側)から、保護層11−16aと、第2電極1−16aと、第1光電変換部100−16aと、半導体層5−16aと、第1電極8−16aと、がこの順で配されている。第1電極8−16aと、2つのシールド10−16a−1及び10−16a−2とは同一層で形成されている。
図16(a)中では、第1電極8−16aは、ビア82−16a−Aを介して第2台座82−16aと接続し、第2台座82−16aは、ビア81−16a−Aを介して第1台座81−16aと接続し、さらに、第1台座81−16aは貫通電極89−16aと接続している。
第1光電変換部100−16aは、第2キャリアブッロキング層2−16a、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−16a及び第1キャリアブロッキング層4−16aとから構成されている。
第1光電変換部100−16aは、半導体基板300−16aの一方の面側(光入射側、図16(a)中の上側)に形成されている。
図16(b)を参照する。図16(b)中では、固体撮像素子1000−15は、シールド10−16b−1〜10−16b−3と、第2電極1−16bと、第3電極9−16b−1及び9−16b−2と、第1光電変換部100−16bと、半導体層5−16bと、第1絶縁層6−16bと、第2絶縁層7−16bと、光導波路400−16b−1及び400−16b−2と、を少なくとも備える。第3電極9−16b−1及び9−16b−2には透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−15においては、光入射側(図16(b)中の上側)から、保護層11−16bと、第2電極1−16bと、第1光電変換部100−16bと、半導体層5−16bと、シールド10−16b−1〜10−16b−3と、光導波路400−16b−1及び400−16b−2と、がこの順で配されている。
第3電極9−16b−1及び9−16b−2は、第1電極(不図示)から離間して形成され、第1絶縁層6−16bを介して第1光電変換部100−16bと対向して形成されている。第3電極9−16b−1及び9−16b−2は、図1中の第3電極9−1−1及び9−1−2と同様に電荷蓄積用電極である。第3電極9−16b−1及び9−16b−2並びにシールド10−16b−1、10−16b−2及び10−16b−3は同一層で形成されている。
図16(b)中では、第3電極9−16b−1は、コンタクトホール92−16b−A−1を介して第2配線92−16b−1と接続され、第2配線92−16b−1は、コンタクトホール91−16b−A−1を介して第1配線91−16b−1と接続されている。第3電極9−16b−2は、コンタクトホール92−16b−A−2を介して第2配線92−16b−2と接続されている。第1配線91−16b−3及び第2配線92−16b−3のそれぞれは、図6(b)に示される第1配線91−6b及び第2配線92−6bのそれぞれに対応し、列方向(図6(b)中ではP方向)で隣接する2つの画素間に形成される配線である。そして、第2配線92−16b−1、第2配線92−16b−2及び第2配線92−16b−3は同一層で形成され、第1配線91−16b−1、第1配線91−16b−2及び第1配線91−16b−3は同一層で形成されている。第2配線92−16b−1、第2配線92−16b−2、及び第1配線91−16b−1、第1配線91−16b−2は、透明配線でよく、透明配線は光を遮断することはないので、例えば、画素全体に延在させる等、配線面積を大きくすることができる。
第2絶縁層7−16bは、第3電極9−16b−1及び9−16b−2と半導体基板300−16bとの間に形成されている。
図16(b)中では光導波路400−16b−1及び400−16b−2は、第2配線92−16b−1、第2配線92−16b−2及び第1配線91−16b−1、第1配線91−16b−2と半導体基板300−16bとの間に形成されている。第2配線92−16b−1、第2配線92−16b−2、及び第1配線91−16b−1、第1配線91−16b−2は、透明配線であるので、光を遮断することはなく、第2配線92−16b−1、第2配線92−16b−2、及び第1配線91−16b−1、第1配線91−16b−2の下部(図16(b)中の下側)に光導波路400−16b−1及び400−16b−2を形成させることができる。
第1光電変換部100−16bは、第2キャリアブッロキング層2−16b、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−16b及び第1キャリアブロッキング層4−16bとから構成されている。
第1光電変換部100−16bは、半導体基板300−16bの一方の面側(光入射側、図16(b)中の上側)に形成されている。
図16(c)を参照する。図16(c)中では、固体撮像素子1000−15は、シールド10−16c−1〜10−16c−3と、第2電極1−16cと、第3電極9−16c−1及び9−16c−2と、第1光電変換部100−16cと、半導体層5−16cと、第1絶縁層6−16cと、第2絶縁層7−16cと、光導波路400−16c−1及び400−16c−2と、を少なくとも備える。第3電極9−16c−1及び9−16c−2には透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−15においては、光入射側(図16(c)中の上側)から、保護層11−16cと、第2電極1−16cと、第1光電変換部100−16cと、半導体層5−16cと、シールド10−16c−1〜10−16c−3と、光導波路400−16c−1及び400−16c−2と、がこの順で配されている。
第3電極9−16c−1及び9−16c−2は、第1電極(不図示)から離間して形成され、第1絶縁層6−16cを介して第1光電変換部100−16cと対向して形成されている。第3電極9−16c−1及び9−16c−2は、図1中の第3電極9−1−1及び9−1−2と同様に電荷蓄積用電極である。第3電極9−16c−1及び9−16c−2並びにシールド10−16c−1、10−16c−2及び10−16c−3は同一層で形成されている。
図16(c)中では、第3電極9−16c−1は、コンタクトホール92−16c−A−1を介して第2配線92−16c−1と接続され、第2配線92−16c−1は、コンタクトホール91−16c−A−1を介して第1配線91−16c−1と接続されている。第3電極9−16c−2は、コンタクトホール92−16c−A−2を介して第2配線92−16c−2と接続されている。そして、第2配線92−16c−1及び第2配線92−16c−2は同一層で形成され、第1配線91−16c−1及び第1配線91−16c−2は同一層で形成されている。第2配線92−16c−1、第2配線92−16c−2第1配線91−16c−1及び第1配線91−16c−2は、透明配線でよく、透明配線は光を遮断することはないので、例えば、画素全体に延在させる等、配線面積を大きくすることができる。
第2絶縁層7−16cは、第3電極9−16c−1及び9−16c−2と半導体基板300−16cとの間に形成されている。
図16(c)中では光導波路400−16c−1及び400−16c−2は、第2配線92−16c−1、第2配線92−16c−2、第1配線91−16c−1及び第1配線91−16c−2と半導体基板300−16cとの間に形成されている。第2配線92−16c−1、第2配線92−16c−2第1配線91−16c−1及び第1配線91−16c−2は、透明配線であるので、光を遮断することはなく、第2配線92−16c−1、第2配線92−16c−2、第1配線91−16c−1及び第1配線91−16c−2の下部(図16(c)中の下側)に光導波路400−16c−1及び400−16c−2を形成させることができる。
第1光電変換部100−16cは、第2キャリアブッロキング層2−16c、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−16c及び第1キャリアブロッキング層4−16cとから構成されている。
第1光電変換部100−16cは、半導体基板300−16aの一方の面側(光入射側、図16(c)中の上側)に形成されている。
<6.第6の実施形態(固体撮像素子の例6)>
本技術に係る第6の実施形態の固体撮像素子は、少なくとも、第1電極と、第2電極と、第3電極と、第1光電変換部と、第2光電変換部と、第1絶縁層と、第2絶縁層と、光導波路と、第1電極と接続されて、第1電極と第2光電変換部との間に形成される少なくとも1つの台座と、記第1電極と該少なくとも1つの台座とを接続するビアと、第3電極と接続されて、第3電極と第2光電変換部との間に形成される少なくとも1つの配線と、第3電極と少なくとも1つの配線とを接続するコンタクトホールとを備える固体撮像素子である。本技術に係る第6の実施形態の固体撮像素子においては、第2電極と第1光電変換部と第1電極とはこの順で配され、第3電極は、第1電極から離間し、第1絶縁層を介して第1光電変換部と対向して形成され、第2絶縁層は、第3電極と第2光電変換部との間に形成され、そして、光導波路は、第3電極と第2光電変換部との間に形成される。さらに、本技術に係る第6の実施形態の固体撮像素子においては、画角中心の第2光電変換部の中心とビアの中心との第1の距離と、画角端の第2光電変換部の中心とビアの中心との第2の距離とは異なり、画角中心の第2光電変換部の中心とコンタクホールの中心との第3の距離と、画角端の第2光電変換部の中心とコンタクトホールの中心との第4の距離とは異なる。
すなわち、本技術に係る第6の実施形態の固体撮像素子は、本技術に係る第1の実施形態の固体撮像素子に、第1電極と接続されて、第1電極と第2光電変換部との間に形成される少なくとも1つの台座と、記第1電極と該少なくとも1つの台座とを接続するビアと、第3電極と接続されて、第3電極と第2光電変換部との間に形成される少なくとも1つの配線と、第3電極と少なくとも1つの配線とを接続するコンタクトホールとが備えられて、画角中心の第2光電変換部の中心とビアの中心との第1の距離と、画角端の第2光電変換部の中心とビアの中心との第2の距離とは異なり、画角中心の第2光電変換部の中心とコンタクホールの中心との第3の距離と、画角端の第2光電変換部の中心とコンタクトホールの中心との第4の距離とは異なる、固体撮像素子である。
固体撮像素子1000−17は、瞳補正を考慮した構造を有する。オンチップレンズへの光は、撮像面に対してさまざまな角度で入ってくる。したがって、画角中心の画素と画角端の画素を同様の構造とすると、効率良く集光できず、画角中心の画素と画角端の画素とで感度差が生じてしまうことがある。
画角中心部分の配置された画素においては、第2光電変換部(例えば、フォトダイオード)に対して略垂直に入射光が入射するが、画角端部分の配置された画素においては、第2光電変換部に対して斜め方向から入射光が入射する。
したがって、オンチップレンズには、斜め光に対しても効率良く集光できるように、瞳補正が加えられている。その瞳補正量は、上記画角中心(例えば画素部中心)より画角端に向かうにしたがって大きくなる。言い換えれば、画角中心の画素においては、瞳補正を行う必要はない。
固体撮像素子1000−17は光導波路を備えているので、光の進行を下方すなわち第2光電変換部の方向へ導くことができるので、光導波路を備えない形態の固体撮像素子よりも、瞳補正の量を小さくすることができる。
図17を用いて、本技術に係る第6の実施形態の固体撮像素子1000−17を説明する。図17(a)は、図18及び図19に示される、同一層である第1台座81−18a、ビア81−18a−A、第1配線91−19b−1、コンタクトホール91−19a−A−1等についての固体撮像素子1000−17の4画素分の平面レイアウトを表す図である。図17(b)は、図18及び図19に示される、同一層である第2台座82−18a、ビア82−18a−A、第2配線92−19b−1、コンタクトホール92−19a−A−1等についての固体撮像素子1000−17の4画素分の平面レイアウトを表す図である。図17(c)は、図18及び図19に示される、同一層である第1電極8−18a、シールド10−18a―1、第3電極9−19a−1等についての固体撮像素子1000−17の4画素分の平面レイアウトを表す図である。
図17(a)を参照する。図17(a)には、固体撮像素子1000−17の4画素1000−17a−1〜1000−17a−4が図示されている。
画素1000−17a−1及び画素1000−17a−2の上部(図17(a)中の上側)には、第1配線91−17a−12が形成されている。画素1000−17a−2で、第1配線91−17a−12と第1配線91−17a−2−2と第1配線91−17a−1−2とが接続されている。第1配線91−17a−2−2には、コンタクトホール91−17a−2−A−2が接続されている。第1配線91−17a−1−2は、瞳補正を考慮した構造として、コンタクトホール91−17a−2−A−2が踏み外さないように配線面積を大きくしてよい。
画素1000−17a−3及び画素1000−17a−4の下部(図17(a)中の下側)には、第1配線91−17a−34が形成されている。画素1000−17a−3で、第1配線91−17a−34と第1配線91−17a−2−3と第1配線91−17a−1−3とが接続されている。第1配線91−17a−2−3には、コンタクトホール91−17a−2−A−3が接続されている。第1配線91−17a−1−3は、瞳補正を考慮した構造として、コンタクトホール91−17a−2−A−3が踏み外さないように配線面積を大きくしてよい。
これにより、第1配線91−17a−12及び第1配線91−17a−2−2により、画素1000−17a−2を駆動させることができ、第1配線91−17a−34及び第1配線91−17a−2−3により、画素1000−17a−3を駆動させることできる。すなわち、2画素(画素1000−17a−2及び画素1000−17a−3)を別個独立に駆動させることができる。
第1台座81−17a及び第1台座81−17aに接続するビア81−17a−Aは、4画素共有(1000−17a−1〜1000−17a−4)に形成されている。第1台座81−17aは、瞳補正を考慮した構造として、ビア81−17a−Aが踏み外さないように配線面積を大きくしてよい。
図17(b)を参照する。図17(b)には、固体撮像素子1000−17の4画素1000−17b−1〜1000−17b−4が図示されている。
画素1000−17b−1及び画素1000−17b−2の上部(図15(b)中の上側)には、第2配線92−17b−12が形成されている。画素1000−17b−1で、第2配線92−17b−12と第2配線92−17b−2−1と第2配線92−17b−1−1とが接続されている。第2配線92−17b−2−1には、コンタクトホール92−17b−2−A−1が接続されている。また、画素1000−17b−2で、第2配線92−17b−2が、コンタクトホール92−17b−A−2を介して、第1配線(不図示)と接続されている。第2配線92−17b−1−1は、瞳補正を考慮した構造として、コンタクトホール91−17b−2−A−1が踏み外さないように配線面積を大きくしてよい。また、第2配線92−17b−2は、瞳補正を考慮した構造として、コンタクトホール91−17b−2−A−2が踏み外さないように配線面積を大きくしてよい。
画素1000−17b−3及び画素1000−17b−4の下部(図17(b)中の下側)には、第2配線92−17b−34が形成されている。画素1000−17b−4で、第2配線92−17b−34と第2配線92−17b−2−4と第2配線92−17b−1−4とが接続されている。第2配線92−17b−2−4には、コンタクトホール92−17b−2−A−4が接続されている。また、画素1000−17b−3で、第2配線92−17b−3が、コンタクトホール92−17b−A−3を介して、第1配線(不図示)と接続されている。第2配線92−17b−1−4は、瞳補正を考慮した構造として、コンタクトホール91−17b−2−A−4が踏み外さないように配線面積を大きくしてよい。また、第2配線92−17b−3は、瞳補正を考慮した構造として、コンタクトホール91−17b−A−3が踏み外さないように配線面積を大きくしてよい。
これにより、第2配線92−17b−12及び第2配線92−17b−2−1により、画素1000−17b−1を駆動させることができ、第2配線92−17b−34及び第2配線92−17b−2−4により、画素1000−17b−4を駆動させることできる。すなわち、2画素(画素1000−17b−1及び画素1000−17b−4)を別個独立に駆動させることができる。
第2台座82−17b及び第2台座82−17bに接続するビア82−17b−Aは、4画素共有(1000−17b−1〜1000−17b−4)に形成されている。第2台座81−17bは、瞳補正を考慮した構造として、ビア81−17b−Aが踏み外さないように配線面積を大きくしてよい。
図17(c)を参照する。図17(c)には、固体撮像素子1000−17の4画素1000−17c−1〜1000−17c−4が図示されている。
画素1000−17c−1には、第3電極9−17c−1及び第2配線92−17c−2−1(第2配線92−17c−1−1)が形成され、コンタクトホール92−17c−2−A−1を介して、第3電極9−17c−1と、第2配線92−17c−2−1(第2配線92−17c−1−1)とが接続されている。画素1000−17c−2には、第3電極9−17c−2、第1配線91−17c−2−2及び第2配線92−17c−2が形成され、コンタクトホール91−17c−2−A−2を介して、第1配線91−17c−2−2と、第2配線92−17c−2とは接続され、コンタクトホール92−17c−2−A−2を介して、第3電極9−17c−2と、第2配線92−17c−2とは接続されている。画素1000−17c−3には、第3電極9−17c−3、第1配線91−17c−2−3及び第2配線92−17c−3が形成され、コンタクトホール91−17c−2−A−3を介して、第1配線91−17c−2−3と、第2配線92−17c−3とは接続され、コンタクトホール92−17c−2−A−3を介して、第3電極9−17c−3と、第2配線92−17c−3とは接続されている。画素1000−17c−4には、第3電極9−17c−4、及び第2配線92−17c−2−4(第2配線92−17c−1−4)が形成され、コンタクトホール92−17c−2−A−4を介して、第3電極9−17c−4と、第2配線92−17c−2−4(第2配線92−17c−1−4)とは接続されている。
画素1000−17c−1及び画素1000−17c−2の上部(図17(c)中の上側)には、光入射側から順に第2配線92−17c−12(第1配線91−17c−12)が形成されている。画素1000−17c−1で、第2配線92−17c−12と第2配線92−17c−1とは接続され、画素1000−17c−2で、第1配線91−17c−12と第1配線91−17c−2とは接続されている。
画素1000−17c−3及び画素1000−17c−4の下部(図17(c)中の下側)には、光入射側から順に第2配線92−17c−34(第1配線91−17c−34)が形成されている。画素1000−17c−3で、第1配線91−17c−34と第1配線91−17c−3とは接続され、画素1000−17c−4で、第2配線92−17c−34と第2配線92−17c−4とは接続されている。
これにより、第1配線91−17c−12及び第1配線91−17c−2−2により、画素1000−17c−2を駆動させることができ、第1配線91−17c−34及び第1配線91−17c−2−3により、画素1000−17c−3を駆動させることできる。また、第2配線92−17c−12及び92−17c−2−1により、画素1000−17c−1を駆動させることができ、第2配線92−17c−34及び第2配線92−17c−2−4により、画素1000−3−4を駆動させることできる。すなわち、4画素(画素1000−17c−1〜画素1000−17c−4)を別個独立に駆動させることができる。
第1電極8−17cは、4画素共有(1000−17c−1〜1000−17c−4)に形成され、光入射側から順に、第1電極は、ビア82−17c−Aを介して、第2台座82−17cに接続され、第2台座82−17cは、ビア81−17c−Aを介して第1台座81−17cに接続されている。
図18を用いて、本技術に係る第6の実施形態の固体撮像素子1000−17を説明する。図18(a)は、図17(c)に示されるA−A’線に沿って切断した、画角中心における固体撮像素子1000−17の断面図であり、図18(b)は、図17(c)に示されるA−A’線に沿って切断した、画角右端における固体撮像素子1000−17の断面図である。
図18(a)を参照する。図18(a)中では、固体撮像素子1000−17は、第1電極8−18aと、第2電極1−18aと、第1光電変換部100−18aと、半導体層5−18aと、第1絶縁層6−18aと、第2絶縁層7−18aと、を少なくとも備える。第1電極8−18aには透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−17においては、光入射側(図18(a)中の上側)から、保護層11−18aと、第2電極1−18aと、第1光電変換部100−18aと、半導体層5−18aと、第1電極8−18aと、がこの順で配されている。第1電極8−18aと、2つのシールド10−18a−1及び10−18a−2とは同一層で形成されている。
図18(a)中では、第1電極8−18aは、ビア82−18a−Aを介して第2台座82−18aと接続し、第2台座82−18aは、ビア81−18a−Aを介して第1台座81−18aと接続し、さらに、第1台座81−18aは貫通電極89−18aと接続している。
第1光電変換部100−18aは、第2キャリアブッロキング層2−18a、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−18a及び第1キャリアブロッキング層4−18aとから構成されている。
第1光電変換部100−18aは、半導体基板300−18aの一方の面側(光入射側、図18(a)中の上側)に形成されている。
図18(b)を参照する。図18(b)中では、固体撮像素子1000−17は、第1電極8−18bと、第2電極1−18bと、第1光電変換部100−18bと、半導体層5−18bと、第1絶縁層6−18bと、第2絶縁層7−18bと、を少なくとも備える。第1電極8−18bには透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−17においては、光入射側(図18(b)中の上側)から、保護層11−18bと、第2電極1−18bと、第1光電変換部100−18bと、半導体層5−18bと、第1電極8−18bと、がこの順で配されている。第1電極8−18bと、2つのシールド10−18b−1及び10−18b−2とは同一層で形成されている。
図18(b)中では、第1電極8−18bは、ビア82−18b−Aを介して第2台座82−18bと接続し、第2台座82−18bは、ビア81−18b−Aを介して第1台座81−18bと接続し、さらに、第1台座81−18bは貫通電極89−18bと接続している。
第1光電変換部100−18bは、第2キャリアブッロキング層2−18b、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−18b及び第1キャリアブロッキング層4−18bとから構成されている。
第1光電変換部100−18bは、半導体基板300−18bの一方の面側(光入射側、図18(b)中の上側)に形成されている。
図18(a)及び図18(b)に示されるように、本技術に係る第6の実施形態の固体撮像素子1000−17では、画角中央(画角中心)(図18(a))の第2光電変換部(不図示)の中心とビア82−18a−Aの中心との第1の距離と、画角右端(画角端)(図18(b))の第2光電変換部(不図示)の中心とビア82−18b−Aの中心との第2の距離とは異なる。少なくともビア82−18a−A及びビア82−18b−Aは、瞳補正に従って位置が変化できるように可動である。ビア81−18a−A、ビア81−18b−A、第2台座82−18a、第2台座82−18b、第1台座81−18a又は第1台座81−18bも瞳補正に従って位置が変化できるように可動でもよい。なお、上記のとおり、第2光電変換部は図18(a)及び図18(b)には不図示であるが、半導体基板300−18a又は300−18bに埋めこめられて可動ではない。
図19を用いて、本技術に係る第6の実施形態の固体撮像素子1000−17を説明する。図19(a)は、図17(c)に示されるC−C’線に沿って切断した、画角中心における固体撮像素子1000−17の断面図であり、図19(b)は、図17(c)に示されるC−C’線に沿って切断した、画角右端における固体撮像素子1000−17の断面図である。
図19(a)を参照する。図19(a)中では、固体撮像素子1000−17は、シールド10−19a−1〜10−19a−3と、第2電極1−19aと、第3電極9−19a−1及び9−19a−2と、第1光電変換部100−19aと、半導体層5−19aと、第1絶縁層6−19aと、第2絶縁層7−19aと、光導波路(図19(a)中では、不図示)と、を少なくとも備える。第3電極9−19a−1及び9−19a−2には透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−17においては、光入射側(図19(a)中の上側)から、保護層11−19aと、第2電極1−19aと、第1光電変換部100−19aと、半導体層5−19aと、シールド10−19a−1〜10−19a−3と、がこの順で配されている。
第3電極9−19a−1及び9−19a−2は、第1電極(不図示)から離間して形成され、第1絶縁層6−19aを介して第1光電変換部100−19aと対向して形成されている。第3電極9−19a−1及び9−19a−2は、図1中の第3電極9−1−1及び9−1−2と同様に電荷蓄積用電極である。第3電極9−19a−1及び9−19a−2、並びにシールド10−19a−1、10−19a−2及び10−19a−3は同一層で形成されている。
図19(a)中では、第3電極9−19a−1は、コンタクトホール92−19a−A−1を介して第2配線92−19a−1と接続され、第2配線92−19a−1は、コンタクトホール91−19a−A−1を介して第1配線91−19a−1と接続されている。第3電極9−19a−2は、コンタクトホール92−19a−A−2を介して第2配線92−19a−2と接続されている。そして、第2配線92−19a−1及び第2配線92−19a−2は同一層で形成されている。
第2絶縁層7−19aは、第3電極9−19a−1及び9−19a−2と半導体基板300−19aとの間に形成されている。
図19(a)中では光導波路は不図示であるが、光導波路は、第3電極9−19a−1及び9−19a−2と半導体基板300−19aとの間に形成されていてよい。
第1光電変換部100−19aは、第2キャリアブッロキング層2−19a、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−19a及び第1キャリアブロッキング層4−19aとから構成されている。
第1光電変換部100−19aは、半導体基板300−19aの一方の面側(光入射側、図19(a)中の上側)に形成されている。
図19(b)を参照する。図19(b)中では、固体撮像素子1000−17は、シールド10−19b−1〜10−19b−3と、第2電極1−19bと、第3電極9−19b−1及び9−19b−2と、第1光電変換部100−19bと、半導体層5−19bと、第1絶縁層6−19bと、第2絶縁層7−19bと、光導波路(図19(b)中では、不図示)と、を少なくとも備える。第3電極9−19b−1及び9−19b−2には透明電極が用いられてよい。
固体撮像素子1000−17においては、光入射側(図19(b)中の上側)から、保護層11−19bと、第2電極1−19bと、第1光電変換部100−19bと、半導体層5−19bと、シールド10−19b−1〜10−19b−3と、がこの順で配されている。
第3電極9−19b−1及び9−19b−2は、第1電極(不図示)から離間して形成され、第1絶縁層6−19bを介して第1光電変換部100−19bと対向して形成されている。第3電極9−19b−1及び9−19b−2は、図1中の第3電極9−1−1及び9−1−2と同様に電荷蓄積用電極である。第3電極9−19b−1及び9−19b−2、並びにシールド10−19b−1、10−19b−2及び10−19b−3は同一層で形成されている。
図19(b)中では、第3電極9−19b−1は、コンタクトホール92−19b−A−1を介して第2配線92−19b−1と接続され、第2配線92−19b−1は、コンタクトホール91−19b−A−1を介して第1配線91−19b−1と接続されている。第3電極9−19b−2は、コンタクトホール92−19b−A−2を介して第2配線92−19b−2と接続されている。そして、第2配線92−19b−1及び第2配線92−19b−2は同一層で形成されている。
第2絶縁層7−19bは、第3電極9−19b−1及び9−19b−2と半導体基板300−19bとの間に形成されている。
図19(b)中では光導波路は不図示であるが、光導波路は、第3電極9−19b−1及び9−19b−2と半導体基板300−19bとの間に形成されていてよい。
第1光電変換部100−19bは、第2キャリアブッロキング層2−19b、光電変換層(例えば、有機光電変換層)3−19b及び第1キャリアブロッキング層4−19bとから構成されている。
第1光電変換部100−19bは、半導体基板300−19bの一方の面側(光入射側、図19(b)中の上側)に形成されている。
図19(a)及び図19(b)に示されるように、本技術に係る第6の実施形態の固体撮像素子1000−17では、画角中央(画角中心)(図19(a))の第2光電変換部(不図示)の中心とコンタクトホール92−19a−A−1の中心との第3の距離と、画角右端(画角端)(図19(b))の第2光電変換部(不図示)の中心とコンタクトホール92−19b−A−1の中心との第4の距離とは異なる。少なくともコンタクトホール92−19a−A−1及びコンタクトホール92−19b−A−1は、瞳補正に従って位置が変化できるように可動である。コンタクトホール91−19a−A−1、コンタクトホール91−19b−A−1、第2配線92−19a−1、第2配線92−19b−1、第1配線91−19a−1又は第1配線91−19b−1も瞳補正に従って位置が変化できるように可動でもよい。なお、上記のとおり、第2光電変換部は図19(a)及び図19(b)には不図示であるが、半導体基板300−19a又は300−19bに埋めこめられて可動ではない。
<7.第7の実施形態(電子装置の例)>
本技術に係る第7の実施形態の電子装置は、固体撮像素子が搭載されて、固体撮像素子が、少なくとも、第1電極と、第2電極と、第3電極と、第1光電変換部と、第2光電変換部と、第1絶縁層と、第2絶縁層と、光導波路とを備え、第2電極と第1光電変換部と第1電極とがこの順で配され、第3電極が、第1電極から離間し、第1絶縁層を介して第1光電変換部と対向して形成され、第2絶縁層が、第3電極と第2光電変換部との間に形成され、光導波路が、第3電極と第2光電変換部との間に形成される、電子装置である。また、本技術に係る第7の実施形態の電子装置は、本技術に係る第1の実施形態〜第6の実施形態の固体撮像素子が搭載された電子装置でもよい。
<8.本技術を適用した固体撮像素子の使用例>
図20は、イメージセンサとしての本技術に係る第1〜第6の実施形態の固体撮像素子の使用例を示す図である。
上述した第1〜第6の実施形態の固体撮像素子は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングするさまざまなケースに使用することができる。すなわち、図20に示すように、例えば、鑑賞の用に供される画像を撮影する鑑賞の分野、交通の分野、家電の分野、医療・ヘルスケアの分野、セキュリティの分野、美容の分野、スポーツの分野、農業の分野等において用いられる装置(例えば、上述した第7の実施形態の電子装置)に、第1〜第6の実施形態のいずれか1つの実施形態の固体撮像素子を使用することができる。
具体的には、鑑賞の分野においては、例えば、デジタルカメラやスマートフォン、カメラ機能付きの携帯電話機等の、鑑賞の用に供される画像を撮影するための装置に、第1〜第6の実施形態のいずれか1つの実施形態の固体撮像素子を使用することができる。
交通の分野においては、例えば、自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置に、第1〜第6の実施形態のいずれか1つの実施形態の固体撮像素子を使用することができる。
家電の分野においては、例えば、ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、テレピ受像機や冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置で、第1〜第6の実施形態のいずれか1つの実施形態の固体撮像素子を使用することができる。
医療・ヘルスケアの分野においては、例えば、内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置に、第1〜第6の実施形態のいずれか1つの実施形態の固体撮像素子を使用することができる。
セキュリティの分野においては、例えば、防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置に、第1〜第6の実施形態のいずれか1つの実施形態の固体撮像素子を使用することができる。
美容の分野においては、例えば、肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置に、第1〜第6の実施形態のいずれか1つの実施形態の固体撮像素子を使用することができる。
スポーツの分野において、例えば、スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラプルカメラ等の、スポーツの用に供される装置に、第1〜第6の実施形態のいずれか1つの実施形態の固体撮像素子を使用することができる。
農業の分野においては、例えば、畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置に、第1〜第6の実施形態のいずれか1つの実施形態の固体撮像素子を使用することができる。
次に、本技術に係る第1〜第6の実施形態の固体撮像素子の使用例を具体的に説明する。例えば、上述で説明をした固体撮像素子101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など、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図21に、その一例として、電子機器102(カメラ)の概略構成を示す。この電子機器102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、固体撮像素子101と、光学系(光学レンズ)310と、シャッタ装置311と、固体撮像素子101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)を固体撮像素子101の画素部101a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、固体撮像素子101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、固体撮像素子101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、固体撮像素子101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、メモリなど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。
なお、本技術に係る実施形態は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
また、本明細書に記載された効果はあくまでも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。
また、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
[1]
少なくとも、第1電極と、第2電極と、第3電極と、第1光電変換部と、第2光電変換部と、第1絶縁層と、第2絶縁層と、光導波路とを備え、
該第2電極と該第1光電変換部と該第1電極とがこの順で配され、
該第3電極が、該第1電極から離間し、該第1絶縁層を介して該第1光電変換部と対向して形成され、
該第2絶縁層が、該第3電極と該第2光電変換部との間に形成され、
該光導波路が、該第3電極と該第2光電変換部との間に形成される、固体撮像素子。
[2]
少なくとも1つの半導体層を更に備え、
該少なくとも1つの半導体層が、前記第1光電変換部と前記第1絶縁層との間に配される、[1]に記載の固体撮像素子。
[3]
前記光導波路と前記第2絶縁層とが略垂直方向に分離されている、[1]又は[2]に記載の固体撮像素子。
[4]
低誘電率材料含有層を更に備え、
該低誘電率材料含有層が、前記光導波路の下方であって、前記第2光電変換部の上方に配される、[1]から[3]のいずれか1つに記載の固体撮像素子。
[5]
インナーレンズを更に備え、
該インナーレンズが、前記第1光電変換部と前記光導波路との間に配される、[1]から[4]のいずれか1つに記載の固体撮像素子。
[6]
前記光導波路の屈折率が前記第2絶縁層の屈折率よりも大きい、[1]から[5]のいずれか1つに記載の固体撮像素子。
[7]
前記光導波路がSiNを含む、[1]から[6]のいずれか1つに記載の固体撮像素子。
[8]
前記光導波路がシロキサンを含む、[1]から[6]のいずれか1つに記載の固体撮像素子。
[9]
前記光導波路がITOを含む、[1]から[6]のいずれか1つに記載の固体撮像素子。
[10]
前記第3電極と接続する少なくとも1つの配線を備え、
該少なくとも1つの配線が透明材料を含み、
光入射側から、該少なくとも1つの配線と、前記光導波路とがこの順で配される、[1]から[9]のいずれか1つに記載の固体撮像素子。
[11]
前記第3電極と接続する少なくとも1つの配線を備え、
該少なくとも1つの配線が遮光材料を含み、
該少なくとも1つの配線と、前記光導波路とが前記第2絶縁層を介して分離される、[1]から[9]のいずれか1つに記載の固体撮像素子。
[12]
前記第1電極と接続されて、前記第1電極と前記第2光電変換部との間に形成される少なくとも1つの台座と、
前記第1電極と該少なくとも1つの台座とを接続するビアと、を更に備え、
画角中心の前記第2光電変換部の中心と該ビアの中心との第1の距離と、画角端の前記第2光電変換部の中心と該ビアの中心との第2の距離とは異なり、
前記第3電極と接続されて、前記第3電極と前記第2光電変換部との間に形成される少なくとも1つの配線と、
前記第3電極と該少なくとも1つの配線とを接続するコンタクトホールと、を更に備え、
画角中心の前記第2光電変換部の中心と該コンタクホールの中心との第3の距離と、画角端の前記第2光電変換部の中心と該コンタクトホールの中心との第4の距離とは異なる、[1]から[11]のいずれか1つに記載の固体撮像素子。
[13]
固体撮像素子が搭載されて、
該固体撮像素子が、少なくとも、第1電極と、第2電極と、第3電極と、第1光電変換部と、第2光電変換部と、第1絶縁層と、第2絶縁層と、光導波路とを備え、
該第2電極と該第1光電変換部と該第1電極とがこの順で配され、
該第3電極が、該第1電極から離間し、該第1絶縁層を介して該第1光電変換部と対向して形成され、
該第2絶縁層が、該第3電極と該第2光電変換部との間に形成され、
該光導波路が、該第3電極と該第2光電変換部との間に形成される、電子装置。
[14]
[2]から[12]のいずれか1つに記載の固体撮像素子が搭載される、電子装置。