攝像裝置的制作方法

本發明涉及攝像裝置。

背景技術：

近年來研發出了具有有機光電變換層的攝像元件。

專利文獻1公開了以下的內容。在有機光電變換層生成的信號電荷由于在有機光電變換層中的移動速度較小，因而在高亮度光入射到有機光電變換層的情況下，容易產生殘像(以下，簡稱為“高亮度殘像”)。殘像的原因是殘留電荷的產生，為了抑制該情況，優選不在像素電極之間的正下方配置配線。通過不在像素電極之間的正下方配置配線，能夠在像素電極之間的有機光電變換層內增強朝向像素電極的方向的電場強度。由此，能夠縮短像素電極捕捉信號電荷所需要的時間，能夠降低高亮度殘像。

【現有技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2013-84789號公報

技術實現要素：

發明要解決的問題

需要在攝像元件中抑制高亮度殘像。

用于解決問題的手段

本發明的非限定性的某個示例性的實施方式提供以下技術。

一種攝像裝置，具有：第1單位像素單元，包括第1電極、與第1電極對置的第2電極、第1電極和第2電極之間的第1光電變換層、以及與第1電極連接并檢測在第1光電變換層產生的第1信號電荷的第1信號檢測電路；以及電壓供給電路，在第1單位像素單元蓄積第1信號電荷的第1期間中，電壓供給電路對第2電極施加第1電壓，在與第1期間不同的第2期間中，電壓供給電路對第1電極或者第2電極至少一方施加第2電壓，以使在第2期間中包含使第1電極與第2電極的電位差為零的時刻。

另外，概括性的或具體的方式也可由元件、器件、裝置、系統、集成電路、方法或者計算機程序來實現。并且，概括性的或具體的方式也可通過元件、器件、裝置、系統、集成電路、方法及計算機程序的任意組合來實現。

所公開的實施方式的追加性效果及優點根據說明書及附圖得到明確。效果及/或優點由在說明書及附圖中公開的各個實施方式或者特征單獨實現，為了得到這些效果及/或優點中一個以上的效果及/或優點，不一定需要上述全部要素。

發明效果

根據本發明的實施方式，能夠維持像素內的配線自由度，實現高亮度殘像的抑制。

附圖說明

圖1是表示本發明的實施方式的攝像裝置的示例性的電路結構的示意圖。

圖2是表示單位像素單元10的示例性的器件構造的剖面示意圖。

圖3是表示含有萘酞菁錫的光電變換層的吸收波譜的一例的圖。

圖4是表示光電變換層15的結構的一例的剖面示意圖。

圖5是說明本發明的實施方式的攝像裝置的動作的一例的時序圖。

圖6是說明本發明的實施方式的攝像裝置的另一種動作的一例的時序圖。

圖7是說明本發明的實施方式的攝像裝置的另一種動作的一例的時序圖。

標號說明

10單位像素單元；11像素電極；12對置電極；13光電變換部；14信號檢測電路；15光電變換層；15a光電變換構造；15e電子阻擋層；15h空穴阻擋層；20半導體基板；20t元件分離區域；24d、24s、26s、28d、28s雜質區域；24信號檢測晶體管；26地址晶體管；28復位晶體管；24g、26g、28g柵極電極；32電壓供給電路；34復位電壓源(復位電壓供給電路)；36垂直掃描電路；40電源線；41電荷蓄積節點；42電壓控制線；50層間絕緣層；44復位電壓線；46地址控制線；47垂直信號線；48復位控制線。

具體實施方式

在專利文獻1所公開的攝像元件中，為了增強朝向像素電極的方向的電場強度，采用不在相鄰的像素電極之間的下方配置配線的構造。利用該構造而增強的電場是位于像素電極之間附近的有機光電變換層的一部分區域。因此，未必能夠縮短在像素電極捕捉在有機光電變換層產生的所有的信號電荷所需要的時間。并且，由于采取上述的配線的配置，導致配線的配置位置受到限制，攝像元件的設計上的自由度降低。

本申請發明人關注于，通過向有機光電變換層照射光而生成的空穴電子對，通過對有機光電變換層施加電壓而分離成空穴和電子，并作為信號電荷進行檢測。其結果是想到了如下的方案：在有機光電變換層中生成的作為空穴或者電子的信號電荷，通過使施加給有機光電變換層的電位差為零而能夠與電子或者空穴再結合，能夠使相互電荷消失。

本申請發明人根據該認識想到了具有有機光電變換層的新的攝像裝置。本發明的一個方式的概要如下所述。

[項目1]

一種攝像裝置，具有：

第1單位像素單元，包括第1電極、與第1電極對置的第2電極、第1電極和第2電極之間的第1光電變換層、以及與第1電極連接并檢測在第1光電變換層產生的第1信號電荷的第1信號檢測電路；以及

電壓供給電路，

在第1單位像素單元蓄積第1信號電荷的第1期間中，電壓供給電路對第2電極施加第1電壓，

在與第1期間不同的第2期間中，電壓供給電路對第1電極或者第2電極至少一方施加第2電壓，以使在第2期間中包含使第1電極與第2電極的電位差為零的時刻。

[項目2]

根據項目1所述的攝像裝置，第1光電變換層含有有機半導體材料。

[項目3]

根據項目1或2所述的攝像裝置，第2電壓是在第2期間內變化的電壓。

[項目4]

根據項目1～3中任意一個項目的攝像裝置，還具有第2單位像素單元，該第2單位像素單元包括第3電極、與第3電極對置的第4電極、第3電極和第4電極之間的第2光電變換層、以及與第3電極連接并檢測在第2光電變換層產生的第2信號電荷的第2信號檢測電路，

在第2單位像素單元蓄積第2信號電荷的第3期間中，電壓供給電路對第4電極施加第1電壓，

在第2期間中，電壓供給電路對第3電極或者第4電極至少一方施加第2電壓，以使在第2期間中包含使第3電極與第4電極的電位差為零的時刻，

在第1單位像素單元中使第1電極與第2電極的電位差為零的時刻、和在第2單位像素單元中使第3電極與第4電極的電位差為零的時刻彼此不同。

[項目5]

根據項目4所述的攝像裝置，第2光電變換層含有有機半導體材料。

[項目6]

根據項目1～5中任意一個項目所述的攝像裝置，第2期間設于與規定的幀對應的第1期間的中途。

[項目7]

根據項目1所述的攝像裝置，第1單位像素單元是沿著行和列呈二維狀配置的多個單位像素單元中的一個。

多個單位像素單元在按照每行而不同的時刻讀出信號。

[項目8]

一種攝像裝置，具有呈二維狀排列的多個單位像素單元、和在攝影時以旋轉快門方式驅動多個單位像素單元的驅動部，

多個單位像素單元中的各個單位像素單元包括：

光電變換層，具有第1面和在第1面相反側的第2面，并含有有機半導體材料；

第1電極，與第1面接觸；

第2電極，與第2面接觸；以及

信號檢測電路，與第1電極連接，檢測在光電變換層產生的信號電荷，

驅動部在規定的期間內使施加給第1電極或者第2電極至少一方的電壓變化，以使在該規定的期間內，每n幀至少有1次第1電極的電位位于攝影時的值～接地電平之間，并包含使第1電極與第2電極的電位差為零的時刻。

根據項目8的結構，能夠維持單位像素單元內的配線自由度，同時實現高亮度殘像的抑制。

[項目9]

根據項目8所述的攝像裝置，驅動部在多個單位像素單元中使施加給第1電極或者第2電極至少一方的電壓變化。

根據項目9的結構，能夠實現高速的高亮度殘像的抑制。

[項目10]

根據項目8或9所述的攝像裝置，多個單位像素單元包括第1像素單元和第2像素單元，

在規定的期間內，第1像素單元及第2像素單元的第1電極與第2電極的電位差為零的時刻彼此不同。

根據項目10的結構，即使是曝光期間中也能夠實現高亮度殘像的抑制。

[項目11]

根據項目8～10中任意一個項目所述的攝像裝置，驅動部在多個單位像素單元的曝光期間中設定規定的期間。

下面，參照附圖詳細說明本發明的實施方式。另外，下面說明的實施方式均用于示出概況性或者具體的示例。在下面的實施方式中示出的數值、形狀、材料、構成要素、構成要素的配置及連接方式、步驟、步驟的順序等僅是一例，其主旨不是限定本發明。在本說明書中說明的各種方式只要不產生矛盾就可以相互組合。并且，關于下面的實施方式的構成要素中、沒有在表示最上位概念的獨立權利要求中記載的構成要素，作為任意的構成要素進行說明。在下面的說明中，具有實質上相同的功能的構成要素用相同的參照標號表示，有時省略說明。

(攝像裝置的電路結構)

圖1表示本發明的實施方式的攝像裝置的示例性的電路結構。圖1所示的攝像裝置100具有像素陣列pa，像素陣列pa包括呈二維狀排列的多個單位像素單元10。圖1示意地示出了將單位像素單元10配置成2行2列的矩陣狀的例子。當然，攝像裝置100中的單位像素單元10的數量及配置不限于圖1所示的例子。

各單位像素單元10具有光電變換部13和信號檢測電路14。如后面參照附圖說明的那樣，光電變換部13具有被夾在相互對置的兩個電極之間的光電變換層，接受所入射的光并生成信號。光電變換部13不需要全部是按照每個單位像素單元10獨立的元件，也可以是光電變換部13的例如一部分橫跨多個單位像素單元10。信號檢測電路14是檢測由光電變換部13生成的信號的電路。在該例中，信號檢測電路14包括信號檢測晶體管24和地址晶體管26。信號檢測晶體管24和地址晶體管26典型地講是場效應晶體管(fet)，在此作為信號檢測晶體管24和地址晶體管26例示了n溝道mos。

如在圖1中示意的那樣，信號檢測晶體管24的控制端子(此處指柵極)具有與光電變換部13的電連接。由光電變換部13生成的信號電荷(空穴或者電子)被蓄積于信號檢測晶體管24的柵極和光電變換部13之間的電荷蓄積節點(也稱為“浮動擴散節點”)41。關于光電變換部13的構造的詳細情況在后面進行說明。

攝像裝置100具有以滾動快門方式驅動像素陣列pa的驅動部。驅動部包括電壓供給電路32、復位電壓源34、垂直掃描電路36、列信號處理電路37及水平信號讀出電路38。

各單位像素單元10的光電變換部13還具有與電壓控制線42的連接。在圖1示例的結構中，電壓控制線42與電壓供給電路32連接。電壓供給電路32向對置電極12供給在曝光期間和殘像抑制期間之間彼此不同的電壓。在本說明書中，“曝光期間”是指用于將通過光電變換而生成的正及負的電荷中一方(信號電荷)蓄積在電荷蓄積區域中的期間，也稱為“電荷蓄積期間”。并且，在本說明書中，將變化的規定的期間稱為“殘像抑制期間”或者“高亮度殘像復位期間”，在該期間中，在攝像裝置動作時由電壓供給電路32供給的所述第1電極的電位位于攝影時的狀態～接地之間，并且包括所述第1電極與所述第2電極的電位差為零的時刻。電壓供給電路32不限于特定的電源電路，也可以是生成規定的電壓的電路，也可以是將從其它電源供給的電壓變換為規定的電壓的電路。

各單位像素單元10具有與供給電源電壓vdd的電源線40的連接。如圖所示，電源線40與信號檢測晶體管24的輸入端子(典型地講是漏極)連接。電源線40作為源極跟隨電源發揮作用，由此信號檢測晶體管24將通過光電變換部13生成的信號放大并輸出。

信號檢測晶體管24的輸出端子(此處指源極)與地址晶體管26的輸入端子(此處指漏極)連接。地址晶體管26的輸出端子(此處指源極)與在像素陣列pa的每列配置的多條垂直信號線47中的一條垂直信號線連接。地址晶體管26的控制端子(此處指柵極)與地址控制線46連接，通過控制地址控制線46的電位，能夠將信號檢測晶體管24的輸出選擇性地讀出到對應的垂直信號線47中。

在圖示的例子中，地址控制線46與垂直掃描電路(也稱為“行掃描電路”)36連接。垂直掃描電路36通過對地址控制線46施加規定的電壓，按照行單位選擇在各行配置的多個單位像素單元10。由此，執行所選擇的單位像素單元10的信號的讀出和后述的像素電極的復位。

垂直信號線47是將來自像素陣列pa的像素信號傳遞給周邊電路的主信號線。垂直信號線47與列(column)信號處理電路(也稱為“行信號蓄積電路”)37連接。列信號處理電路37進行以相關雙重采樣為代表的雜音抑制信號處理及模擬-數字變換(ad變換)等。如圖所示，列信號處理電路37對應像素陣列pa中的單位像素單元10的各列而設置。這些列信號處理電路37與水平信號讀出電路(也稱為“列掃描電路”)38連接。水平信號讀出電路38從多個列信號處理電路37依次將信號讀出到水平共用信號線49中。

在圖1示例的結構中，單位像素單元10具有復位晶體管28。復位晶體管28例如可以與信號檢測晶體管24及地址晶體管26一樣，是場效應晶體管。下面，只要沒有特別說明，就說明復位晶體管28使用n溝道mos的例子。如圖所示，該復位晶體管28連接于供給復位電壓vr的復位電壓線44和電荷蓄積節點41之間。復位晶體管28的控制端子(此處指柵極)與復位控制線48連接，通過控制復位控制線48的電位，能夠將電荷蓄積節點41的電位復位成復位電壓vr。在該例中，復位控制線48與垂直掃描電路36連接。因此，通過由垂直掃描電路36對復位控制線48施加規定的電壓，能夠將在各行配置的多個單位像素單元10按照行單位進行復位。

在該例中，對復位晶體管28供給復位電壓vr的復位電壓線44與復位電壓供給電路34(下面，簡稱為“復位電壓源34”)連接。復位電壓源34只要具有在攝像裝置100動作時能夠對復位電壓線44供給規定的復位電壓vr的結構即可，與上述的電壓供給電路32一樣不限于特定的電源電路。電壓供給電路32及復位電壓源34分別可以是一個電壓供給電路的一部分，也可以是獨立的單獨的電壓供給電路。另外，也可以是電壓供給電路32及復位電壓源34一方或者雙方是垂直掃描電路36的一部分。或者，也可以將來自電壓供給電路32的靈敏度控制電壓及/或來自復位電壓源34的復位電壓vr通過垂直掃描電路36供給各個單位像素單元10。

作為復位電壓vr，也能夠使用信號檢測電路14的電源電壓vdd。在這種情況下，能夠使對各個單位像素單元10供給電源電壓的電壓供給電路(在圖1中未圖示)和復位電壓源34相同。并且，由于能夠使電源線40和復位電壓線44相同，因而能夠簡化像素陣列pa中的配線。其中，通過將復位電壓vr設為與信號檢測電路14的電源電壓vdd不同的電壓，能夠實現攝像裝置100的更加靈活的控制。

(單位像素單元的器件構造)

圖2示意地表示單位像素單元10的示例性的器件構造。在圖2示例的結構中，上述的信號檢測晶體管24、地址晶體管26及復位晶體管28形成于半導體基板20。半導體基板20不限于其整體是半導體的基板。半導體基板20也可以是在形成有感光區域的一側的表面設有半導體層的絕緣性基板等。在此，說明半導體基板20使用p型硅酮(si)基板的例子。

半導體基板20具有雜質區域(此處指n型區域)26s、24s、24d、28d及28s、和單位像素單元10之間的電氣分離用的元件分離區域20t。在此，元件分離區域20t也設于雜質區域24d和雜質區域28d之間。元件分離區域20t例如通過在規定的注入條件下進行接受體的離子注入而形成。

雜質區域26s、24s、24d、28d及28s典型地講是形成于半導體基板20內的擴散層。如圖2示意地示出的那樣，信號檢測晶體管24包括雜質區域24s及雜質區域24d、和柵極電極24g(典型地講是聚硅酮電極)。雜質區域24s作為信號檢測晶體管24的例如源極區域發揮作用。雜質區域24d作為信號檢測晶體管24的例如漏極區域發揮作用。在雜質區域24s和雜質區域24d之間形成有信號檢測晶體管24的溝道區域。

同樣，地址晶體管26包括雜質區域26s及雜質區域24s、和與地址控制線46(參照圖1)連接的柵極電極26g(典型地講是聚硅酮電極)。在該例中，信號檢測晶體管24及地址晶體管26通過共用雜質區域24s而相互電連接。雜質區域26s作為地址晶體管26的例如源極區域發揮作用。雜質區域26s具有與圖2中未圖示的垂直信號線47(參照圖1)的連接。

復位晶體管28包括雜質區域28d及28s、和與復位控制線48(參照圖1)連接的柵極電極28g(典型地講是聚硅酮電極)。雜質區域28s作為復位晶體管28的例如源極區域發揮作用。雜質區域28s具有與圖2中未圖示的復位電壓線44(參照圖1)的連接。

在半導體基板20上配置有覆蓋信號檢測晶體管24、地址晶體管26及復位晶體管28的層間絕緣層50(典型地講是二氧化硅層)。如圖所示，在層間絕緣層50中能夠配置配線層56。配線層56典型地講由銅等金屬形成，例如其中一部分能夠包含上述的垂直信號線47等配線。層間絕緣層50中的絕緣層的層數及在層間絕緣層50中配置的配線層56所包含的層數能夠任意設定，不限于圖2示出的例子。

在層間絕緣層50上配置有上述的光電變換部13。換言之，在本發明的實施方式中，構成像素陣列pa(參照圖1)的多個單位像素單元10形成于半導體基板20上。由在半導體基板20上呈二維狀排列的多個單位像素單元10形成感光區域(像素區域)。相鄰的兩個單位像素單元10間的距離(像素間距)例如約為2μm。

光電變換部13包括像素電極(第1電極)11、對置電極(第2電極)12、和配置在它們之間的光電變換層15。在該例中，對置電極12和光電變換層15橫跨多個單位像素單元10而形成。另一方面，像素電極11按照每個單位像素單元10設置，并在空間上與相鄰的另一個單位像素單元10的像素電極11分離，由此與另一個單位像素單元10的像素電極11電氣分離。

對置電極12典型地講是由透明的導電性材料形成的透明電極。對置電極12配置在光電變換層15中光入射的一側。因此，透射對置電極12的光入射到光電變換層15。另外，由攝像裝置100檢測的光不限于可見光的波長范圍(例如380nm以上780nm以下)內的光。本說明書中的“透明”是指使要檢測的波長范圍的光的至少一部分透射，并非必須使整個可見光的波長范圍整體的光透射。在本說明書中，為了方便起見將包括紅外線及紫外線的電磁波統一表述為“光”。對置電極12能夠使用例如ito、izo、azo、fto、sno2、tio2、zno2等透明導電性氧化物(transparentconductingoxide(tco))。

光電變換層15接受入射的光，產生空穴-電子對。光電變換層15典型地講由有機半導體材料形成。關于構成光電變換層15的材料的具體例子在后面進行說明。

如參照圖1說明的那樣，對置電極12具有與連接于電壓供給電路32的電壓控制線42的連接。并且，在此對置電極12橫跨多個單位像素單元10而形成。因此，能夠從電壓供給電路32通過電壓控制線42在多個單位像素單元10之間統一施加期望大小的靈敏度控制電壓。另外，如果能夠從電壓供給電路32施加期望大小的靈敏度控制電壓，則對置電極12也可以按照每個單位像素單元10而分開設置。同樣，光電變換層15也可以按照每個單位像素單元10而分開設置。

通過控制相對于像素電極11的電位的對置電極12的電位，能夠通過像素電極11收集通過光電變換在光電變換層15內產生的空穴-電子對中的空穴及電子的任意一方。例如，在使用空穴作為信號電荷的情況下，通過使對置電極12的電位高于像素電極11，能夠通過像素電極11選擇性地收集空穴。下面，示例使用空穴作為信號電荷的情況。當然，也能夠使用電子作為信號電荷。

通過向對置電極12和像素電極11之間提供適當的偏置電壓，與對置電極12對置的像素電極11收集在光電變換層15中通過光電變換而產生的正及負的電荷中的一方。像素電極11由鋁、銅等金屬、金屬氮化物、或者通過摻雜雜質而被賦予了導電性的聚硅酮等形成。

也可以將像素電極11設為遮光性的電極。例如，通過形成厚度100nm的tan電極作為像素電極11，能夠實現充分的遮光性。通過將像素電極11設為遮光性的電極，能夠抑制在光電變換層15通過的光向形成于半導體基板20的晶體管(在該例中是指信號檢測晶體管24、地址晶體管26及復位晶體管28至少任意一方)的溝道區域或者雜質區域入射。也可以利用上述的配線層56在層間絕緣層50內形成遮光膜。通過抑制光向形成于半導體基板20的晶體管的溝道區域入射，能夠抑制晶體管的特性的偏差(例如閾值電壓的變動)。并且，通過抑制光向形成于半導體基板20的雜質區域入射，能夠抑制因雜質區域中的意外的光電變換而導致的噪聲的混入。這樣，抑制光向半導體基板20入射，將有助于攝像裝置100的可靠性的提高。

如圖2示意地示出的那樣，像素電極11通過塞柱52、配線53及接觸塞柱54與信號檢測晶體管24的柵極電極24g連接。換言之，信號檢測晶體管24的柵極具有與像素電極11的電連接。塞柱52、配線53例如能夠由銅等金屬形成。由塞柱52、配線53及接觸塞柱54構成信號檢測晶體管24和光電變換部13之間的電荷蓄積節點41(參照圖1)的至少一部分。配線53可以是配線層56的一部分。并且，像素電極11也通過塞柱52、配線53及接觸塞柱54與雜質區域28d連接。在圖2示例的結構中，信號檢測晶體管24的柵極電極24g、塞柱52、配線53、接觸塞柱54及55、以及作為復位晶體管28的源極區域及漏極區域中一方的雜質區域28d，作為蓄積通過像素電極11收集到的信號電荷的電荷蓄積區域發揮作用。

通過像素電極11收集信號電荷，由此對信號檢測晶體管24的柵極施加與在電荷蓄積區域中蓄積的信號電荷的量對應的電壓。信號檢測晶體管24將該電壓放大。經由地址晶體管26選擇性地讀出由信號檢測晶體管24放大后的電壓作為信號電壓。

(光電變換層)

下面，說明光電變換層15的結構的例子。

光電變換層15典型地講含有半導體材料。在此，半導體材料使用有機半導體材料。

光電變換層15例如含有用下面的通式(1)表示的萘酞菁錫(下面，有時簡稱為“萘酞菁錫”)。

【化學式1】

在通式(1)中，r¹～r²⁴獨立地表示氫原子或者取代基。取代基不限于特定的取代基。取代基可以是氘原子、鹵素原子、烷基(包括環烷基、二環烷基、三環烷基)、烯基(包括環烯基、二環烯基)、炔基、芳基、雜環基(也可以稱為雜環基)、氰基、羥基、硝基、羧基、烷氧基、芳氧基、甲硅烷氧基、雜環氧基、酰氧基、氨基甲酰氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、氨基(包括苯胺基)、氨溶基(ammonio)、酰氨基、氨羰氨基、烷氧基羰氨基、芳氧基羰氨基、氨磺酰氨基、烷基磺酰氨基、芳基磺酰氨基、巰基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、氨磺酰基、磺基、烷基亞磺酰基、芳基亞磺酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、酰基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、氨基甲酰基、芳基偶氮基、雜環偶氮基、亞氨基、膦基、氧膦基、氧膦基氧基、氧膦基氨基、膦酰基、甲硅烷基、肼基、脲基、硼酸基(-b(oh)2)、磷酸基(-opo(oh)2)、硫酸基(-oso3h)、或者其它公知的取代基。

用上述的通式(1)表示的萘酞菁錫能夠使用市場上銷售的產品。或者，例如按照日本特開2010-232410號公報公開的那樣，能夠將用下述的通式(2)表示的萘衍生物作為初始原料合成得到用上述的通式(1)表示的萘酞菁錫。通式(2)中的r²⁵～r³⁰可以是與通式(1)中的r¹～r²⁴相同的取代基。

【化學式2】

在用上述的通式(1)表示的萘酞菁錫中，從容易控制分子的凝聚狀態的角度考慮，r¹～r²⁴中8個以上是氫原子或者氘原子比較有利，r¹～r²⁴中16個以上是氫原子或者氘原子更有利，全部是氫原子或者氘原子最有利。另外，從容易合成的角度考慮，用下式(3)表示的萘酞菁錫比較有利。

【化學式3】

用上述的通式(1)表示的萘酞菁錫在大致200nm以上1100nm以下的波段具有吸收性。例如，用上式(3)表示的萘酞菁錫如圖3所示在波長約870nm的位置具有吸收峰值。圖3是含有用上式(3)表示的萘酞菁錫的光電變換層的吸收波譜的一例。另外，在測定吸收波譜時使用在石英基板上層疊了光電變換層(厚度：30nm)的試樣。

根據圖3可知，由含有萘酞菁錫的材料形成的光電變換層在近紅外區域具有吸收性。即，通過選擇含有萘酞菁錫的材料作為構成光電變換層15的材料，能夠實現例如能夠檢測近紅外線的光傳感器。

圖4示意地表示光電變換層15的結構的一例。在圖4示例的結構中，光電變換層15具有空穴阻擋層15h、使用含有用上述的通式(1)表示的萘酞菁錫的有機半導體材料形成的光電變換構造15a、和電子阻擋層15e。空穴阻擋層15h配置在光電變換構造15a和對置電極12之間，電子阻擋層15e配置在光電變換構造15a和像素電極11之間。

圖4所示的光電變換構造15a包括p型半導體及n型半導體至少一方。在圖4示例的結構中，光電變換構造15a具有p型半導體層150p、n型半導體層150n、被夾在p型半導體層150p和n型半導體層150n之間的混合層150m。p型半導體層150p配置在電子阻擋層15e和混合層150m之間，具有光電變換及/或空穴輸送的功能。n型半導體層150n配置在空穴阻擋層15h和混合層150m之間，具有光電變換及/或電子輸送的功能。如后面所述，也可以是混合層150m包括p型半導體及n型半導體至少一方。

p型半導體層150p和n型半導體層150n分別包括有機p型半導體及有機n型半導體。即，光電變換構造15a包括含有用上述的通式(1)表示的萘酞菁錫的有機光電變換材料、和有機p型半導體及有機n型半導體至少一方。

有機p型半導體(化合物)是施主性有機半導體(化合物)，主要指以空穴輸送性有機化合物為代表的、具有容易供給電子的性質的有機化合物。更具體地講，有機p型半導體(化合物)是指在使兩種有機材料接觸使用時離子勢較小者的有機化合物。因此，作為施主性有機化合物，只要是具有電子供給性的有機化合物，則能夠使用任何的有機化合物。例如，能夠使用具有以下的化合物作為配位體的金屬絡合物等：三芳基胺化合物、聯苯胺化合物、吡唑啉化合物、苯乙烯胺化合物、腙化合物、三苯甲烷化合物、咔唑化合物、聚硅烷化合物、噻吩化合物、酞菁化合物、花青類化合物、部花青類化合物、氧雜菁化合物、多胺化合物、吲哚化合物、吡咯化合物、吡唑化合物、聚亞芳基化合物、縮合芳香族碳環化合物(萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、并四苯衍生物、芘衍生物、苝衍生物、熒蒽衍生物)、含氮雜環化合物。另外，施主性有機半導體不限于這些，如上所述只要是離子化電位比作為n型(受主性)化合物使用的有機化合物小的有機化合物，就能夠用作施主性有機半導體。上述的萘酞菁錫是有機p型半導體材料的一種。

有機n型半導體(化合物)是受主性有機半導體(化合物)，主要指以電子輸送性有機化合物為代表的、具有容易接受電子的性質的有機化合物。更具體地講，有機n型半導體(化合物)是指在使兩種有機材料接觸使用時電子親和力較大者的有機化合物。因此，作為受主性有機化合物，只要是具有電子受主性的有機化合物，則能夠使用任何的有機化合物。例如，能夠使用具有以下物質作為配位體的金屬絡合物等：富勒烯、富勒烯衍生物、縮合芳香族碳環化合物(萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、并四苯衍生物、芘衍生物、苝衍生物、熒蒽衍生物)、含有氮原子、氧原子、硫原子的5～7元雜環化合物(例如吡啶、吡嗪、嘧啶、噠嗪、三嗪、喹啉、喹喔啉、喹唑啉、酞嗪、噌啉、異喹啉、蝶啶、吖啶、吩嗪、菲繞啉、四唑、吡唑、咪唑、噻唑、噁唑、吲唑、苯并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑、苯并噻唑、咔唑、嘌呤、三唑噠嗪、三唑嘧啶、四氮茚、氧雜二唑、咪唑并吡啶、吡咯烷、吡咯并吡啶、噻二唑并吡啶、二苯并氮雜卓、三苯并氮雜卓等)、聚亞芳基化合物、芴化合物、環戊二烯化合物、甲硅烷基化合物、含氮雜環化合物。另外，不限于這些，如上所述只要是電子親和力比作為p型(施主性)有機化合物使用的有機化合物大的有機化合物，就能夠用作受主性有機半導體。

混合層150例如可以是包括p型半導體及n型半導體的異質結構造層。在形成混合層150m作為具有異質結構造的層的情況下，能夠使用用上述的通式(1)表示的萘酞菁錫作為p型半導體材料。作為n型半導體材料，例如能夠使用富勒烯及/或富勒烯衍生物。構成p型半導體層150p的材料與混合層150m中包含的p型半導體材料相同比較有利。同樣，構成n型半導體層150n的材料與混合層150m中包含的m型半導體材料相同比較有利。關于異質結構造在專利第5553727號公報中已經詳細說明。作為參考，在本說明書中引用了專利第5553727號公報的全部公開內容。

通過按照要進行檢測的波長區域使用合適的材料，能夠實現在期望的波長區域具有靈敏度的攝像裝置。光電變換層15也可以含有非晶硅等無機半導體材料。光電變換層15也可以含有由有機材料構成的層和由無機材料構成的層。下面，說明將通過對萘酞菁錫和c60進行一起蒸鍍而得到的異質結構造適用于光電變換層15的例子。

(攝像裝置的動作)

圖5是說明本發明的實施方式的攝像裝置的動作的一例的時序圖。圖5中的曲線(a)表示垂直同步信號vss的下降(或者上升)的時刻。曲線(b)表示水平同步信號hss的下降(或者上升)的時刻。曲線(c)表示通過電壓控制線42從電壓供給電路32施加給對置電極12的電壓vb的時間性變化的一例。曲線(d)表示以像素電極11的電位為基準時的對置電極12的電位φ的時間性變化。曲線(e)示意地表示像素陣列pa(參照圖1)的各行中的復位及曝光、高亮度殘像復位的時刻。

下面，參照圖1、圖2及圖5說明攝像裝置100的動作的一例。為了簡單起見，在此說明像素陣列pa中包含的像素的行數是第r0行～第r7行合計8行時的動作的例子。

在取得圖像時，首先執行像素陣列pa中的各單位像素單元10的電荷蓄積區域的復位和復位后的像素信號的讀出。例如，按照圖5所示根據垂直同步信號vss開始屬于第r0行的多個像素的復位(時刻t0)。圖5中的網點矩形示意地表示信號的讀出期間。可以在該讀出期間的一部分中包含將單位像素單元10的電荷蓄積區域的電位復位用的復位期間。

在屬于第r0行的像素的復位中，通過第r0行的地址控制線46的電位的控制，使柵極與該地址控制線46連接的地址晶體管26導通。另外，通過第r0行的復位控制線48的電位的控制，使柵極與該復位控制線48連接的復位晶體管28導通。由此，電荷蓄積節點41和復位電壓線44相連接，向電荷蓄積區域供給復位電壓vr。即，信號檢測晶體管24的柵極電極24g及光電變換部13的像素電極11的電位被復位成復位電壓vr。然后，通過垂直信號線47從第r0行的單位像素單元10讀出復位后的像素信號。此時得到的像素信號是與復位電壓vr的大小對應的像素信號。在讀出像素信號后，使復位晶體管28及地址晶體管26截止。

在該例中，如圖5示意地示出的那樣，根據水平同步信號hss，按照行單位依次執行屬于第r0行～第r7行的各行的像素的復位。即，像素陣列pa以滾動快門方式進行驅動。下面，有時將水平同步信號hss的脈沖的間隔，換言之，將從選擇某行起到選擇下一行的期間稱為“1h期間”。在該例中，例如從時刻t0到時刻t1的期間相當于1h期間。

如圖5所示，在從圖像取得的開始到像素陣列pa的所有行的復位及像素信號的讀出結束的期間(時刻t0～t9)，從電壓供給電路32向對置電極12施加攝影時的電壓ve。電壓ve例如約10v。

在像素陣列pa的所有行的復位及像素信號的讀出結束后，根據水平同步信號hss開始高亮度殘像復位期間(時刻t9)。圖5的曲線(e)中空白的矩形示意地表示各行中的高亮度殘像復位期間。高亮度殘像復位期間是通過使電壓供給電路32施加給對置電極12的電壓從電壓ve起變化而開始的。在本實施方式中，從高亮度殘像復位期間的開始時刻t9到結束時刻t13，施加給對置電極12的電壓從電壓ve逐漸降低至電壓v3。并且，與高亮度殘像復位期間的結束時刻即時刻t13同時，電壓從v3恢復到ve。電壓v3典型地講是諸如以像素電極11的電位為基準時的對置電極12的電位達到0v以下的電壓(例如約0v)。另外，電壓v3不限于0v。

在對光電變換層15施加了0v的偏置電壓的狀態下，在光電變換層15蓄積的高亮度殘像電荷幾乎消失。這可以推測為，由于偏置電壓是0v，通過光的照射在光電變換層15產生的空穴及電子對不會向像素電極11及對置電極12移動并分離，而是快速地再結合并消失。通過將對置電極12與像素電極11的電位差設定為0v，即，將施加給光電變換層15的偏置電壓設定為0v，能夠使高亮度殘像電荷快速消失，這是由本發明人最先發現的。高亮度殘像復位期間中的光電變換層15內的高亮度殘像電荷(信號電荷)的消失是指光電變換層15內的電荷的消除。因此，高亮度殘像電荷的消失對在電荷蓄積節點41蓄積的信號電荷幾乎沒有影響。

將電壓供給電路32施加給對置電極12的電壓再次切換為電壓ve，由此高亮度殘像復位期間結束(時刻t13)。這樣，在本發明的實施方式中，通過在電壓ve和電壓v3之間切換施加給對置電極12的電壓，切換曝光期間和高亮度殘像復位期間。根據圖5可知，在該例中，高亮度殘像復位期間的開始(時刻t9)及結束(時刻t13)在像素陣列pa所包含的所有像素中是共同的。

然后，根據水平同步信號hss，從屬于像素陣列pa的各行的像素進行信號電荷的讀出。在該例中，從時刻t15起，按照行單位依次執行從屬于第r0行～第r7行的各行的像素讀出信號電荷。下面，有時將從選擇屬于某行的像素起到再次選擇屬于該行的像素為止的期間稱為“1v期間”。在該例中，時刻t0～時刻t15的期間相當于1v期間。

在高亮度殘像復位期間和曝光期間結束后從屬于第r0行的像素進行信號電荷的讀出時，使第r0行的地址晶體管26導通。由此，將與在曝光期間中蓄積于電荷蓄積區域的電荷量對應的像素信號輸出給垂直信號線47。也可以在進行像素信號的讀出之后，接著使復位晶體管28導通以進行像素的復位。在進行像素信號的讀出后，使地址晶體管26(及復位晶體管28)截止。在從屬于像素陣列pa的各行的像素進行信號電荷的讀出后，獲取在時刻t0和時刻t9之間讀出的信號之差分，由此能夠得到去除了固定噪聲的信號。

這樣，在本發明的實施方式中，根據施加給對置電極12的電壓vb，控制高亮度殘像復位期間的開始及結束。即，根據本發明的實施方式，不像專利文獻1那樣僅在像素電極的正下方配置單位像素單元內的配線層，通過電壓vb的控制即可實現高亮度殘像的抑制。因此，在本發明的實施方式中，能夠實現更高速的動作。并且，在本發明的實施方式中，不會妨礙各單位像素單元10的配線自由度，因而也有利于像素的微細化。

并且，由于能夠在像素陣列pa的各行的復位和信號讀出之間的曝光期間中設置高亮度殘像期間，因而能夠抑制高亮度殘像，而且不會降低幀頻等。

并且，像素陣列pa按照每行進行驅動，使以滾動快門方式進行曝光及信號電荷的讀出。即，像素陣列pa的各行的曝光及信號讀出的時刻不同。另一方面，電壓供給電路32使像素陣列pa的所有像素單元10的對置電極的電壓同時變化，由此對所有像素單元10同時進行高亮度殘像復位。另外，如上所述，高亮度殘像對在電荷蓄積節點41蓄積的信號電荷沒有影響。因此，像素陣列pa的曝光時間是從1v期間減去高亮度殘像復位期間后的長度，各行的曝光時間是一定的。

關于設置高亮度殘像復位期間的頻次，能夠根據攝像裝置的用途或者使用來決定，如以何種程度抑制高亮度殘像等。例如，既可以對每1幀設置高亮度殘像復位期間，也可以對2以上的整數的每n幀設置1次高亮度殘像復位期間。并且，也可以構成為能夠根據入射的光和攝影場景等自動變更高亮度殘像復位期間的頻次，或者根據用戶的設定進行變更。

并且，在上述實施方式中，在高亮度殘像復位期間中，使施加給對置電極12的電壓變化。但是，只要在高亮度殘像復位期間中存在施加給光電變換層的電壓達到0v的時刻，就可以使施加給像素電極11的電壓變化，也可以使施加給像素電極11的電壓和施加給對置電極12的電壓雙方變化。例如，也可以通過在使復位晶體管28導通的狀態下使復位電壓vr變化，使電荷蓄積部的電壓即像素電極的電壓變化。

(攝像裝置的另一種動作例)

圖6是說明本發明的實施方式的攝像裝置的另一種動作例的圖。與圖5一樣，圖6中的曲線(a)表示垂直同步信號vss的下降(或者上升)的時刻。曲線(b)表示水平同步信號hss的下降(或者上升)的時刻。曲線(c)表示通過電壓控制線42從電壓供給電路32施加給對置電極12的電壓vb的時間性變化的一例。曲線(d)表示以像素電極11的電位為基準時的對置電極12的電位φ的時間性變化。曲線(e)示意地表示像素陣列pa的各行中的復位及曝光、高亮度殘像復位的時刻。

下面，參照圖1、圖2及圖6說明攝像裝置100的另一種動作例。與前述的說明一樣，說明像素陣列pa中包含的像素的行數是第r0行～第r7行合計8行時的動作的例子。

在所有像素的復位中，在所有的行同時執行像素陣列pa中的各單位像素單元10的電荷蓄積區域的復位。例如，按照圖6所示，根據垂直同步信號vss開始屬于第r0行～第r7行的多個像素的復位(時刻t0～t2)。圖6中涂黑的矩形表示將單位像素單元10的電荷蓄積區域的電位復位用的復位期間。

在所有像素的復位中，即在屬于第r0行～第r7行的像素的復位中，通過第r0行～第r7行的地址控制線46的電位的控制，使柵極與該地址控制線46連接的地址晶體管26導通。另外，通過第r0行～第r7行的復位控制線48的電位的控制，使柵極與該復位控制線48連接的復位晶體管28導通。由此，電荷蓄積節點41和復位電壓線44相連接，向電荷蓄積區域供給復位電壓vr。即，信號檢測晶體管24的柵極電極24g及光電變換部13的像素電極11的電位被復位成復位電壓vr。然后，使復位晶體管28及地址晶體管26截止。

在像素陣列pa的所有行的復位結束后，根據水平同步信號hss，開始高亮度殘像復位期間(時刻t2)。

圖6的曲線(e)中空白的矩形表示各行中的高亮度殘像復位期間。高亮度殘像復位期間是通過將電壓供給電路32施加給對置電極12的電壓切換為與電壓ve不同的電壓v3而開始的。在本實施方式中，在高亮度殘像復位期間的開始時刻t2，將施加給對置電極12的電壓從電壓ve切換為電壓v3，將高亮度殘像復位期間中施加給對置電極12的電壓保持為電壓v3。然后，在高亮度殘像復位期間的結束時刻t6，使電壓從v3恢復到ve。電壓v3典型地講是諸如像素電極11和對置電極12之間的電位差達到0v的電壓(例如約0v)。另外，電壓v3不限于0v。

這樣，在本發明的實施方式中，通過同時執行像素陣列pa的所有行的復位，然后馬上執行高亮度殘像復位，在所有像素中高亮度殘像電荷幾乎同時地消失，因而能夠實現更高速的高亮度殘像的抑制。并且，在高亮度殘像復位期間中，能夠將施加給光電變換層15的電壓維持為0v，因而能夠將光電變換層15中的空穴電子對能夠再結合的狀態維持較長時間，能夠更可靠地使高亮度殘像電荷消失。

圖7是說明本發明的實施方式的攝像裝置的又另一種動作例的圖。與圖5一樣，圖7中的曲線(a)表示垂直同步信號vss的下降(或者上升)的時刻。曲線(b)表示水平同步信號hss的下降(或者上升)的時刻。曲線(c)表示通過電壓控制線42從電壓供給電路32施加給對置電極12的電壓vb的時間性變化的一例。曲線(d)表示以像素電極11的電位為基準時的第r0行的對置電極12的電位φr0的時間性變化。曲線(e)表示以像素電極11的電位為基準時的第r1行的對置電極12的電位φr1的時間性變化。曲線(e)示意地表示像素陣列pa的各行中的復位及曝光、高亮度殘像復位的時刻。

下面，參照圖1、圖2及圖7說明攝像裝置100的又另一種動作例。與前述的說明一樣，說明像素陣列pa中包含的像素的行數是第r0行～第r7行合計8行時的動作的例子。

在取得圖像時，首先執行像素陣列pa中的各單位像素單元10的電荷蓄積區域的復位、和復位后的像素信號的讀出。例如，按照圖7所示，根據垂直同步信號vss開始屬于第r0行的多個像素的復位(時刻t0)。另外，圖7的曲線(f)中的網點表示的矩形示意地表示信號的讀出期間。在該讀出期間的一部分中包含將單位像素單元10的電荷蓄積區域的電位復位用的復位期間。

在屬于第r0行的像素的復位中，通過第r0行的地址控制線46的電位的控制，使柵極與該地址控制線46連接的地址晶體管26導通。另外，通過第r0行的復位控制線48的電位的控制，使柵極與該復位控制線48連接的復位晶體管28導通。由此，電荷蓄積節點41和復位電壓線44相連接，向電荷蓄積區域供給復位電壓vr。即，信號檢測晶體管24的柵極電極24g及光電變換部13的像素電極11的電位被復位成復位電壓vr。然后，通過垂直信號線47從第r0行的單位像素單元10讀出復位后的像素信號。此時得到的像素信號是與復位電壓vr的大小對應的像素信號。在讀出像素信號后，使復位晶體管28及地址晶體管26截止。

在該例中，如圖7示意地示出的那樣，根據水平同步信號hss，按照行單位依次執行屬于第r0行～第r7行的各行的像素的復位。

如圖7所示，在從圖像取得的開始到像素陣列pa的所有行的復位及像素信號的讀出結束的期間(時刻t0～t9)，從電壓供給電路32向對置電極12施加攝影時的電壓ve。電壓ve例如約10v。

在像素陣列pa的所有行的復位及像素信號的讀出結束后，根據水平同步信號hss開始高亮度殘像復位期間(時刻t9)。圖7的曲線(f)中空白的矩形示意地表示各行中的高亮度殘像復位期間。高亮度殘像復位期間如參照圖5說明的那樣，是通過使電壓供給電路32施加給對置電極12的電壓從電壓ve起變化而開始的。具體而言，從高亮度殘像復位期間的開始時刻t9到結束時刻t13，施加給對置電極12的電壓從電壓ve逐漸降低至電壓v3。并且，與高亮度殘像復位期間的結束時刻即時刻t13同時，電壓從v3恢復到ve。電壓v3典型地講是諸如以像素電極11的電位為基準時的對置電極12的電位達到0v以下的電壓(例如約0v)。另外，電壓v3不限于0v。

在像素陣列pa的r0行和r1行，也有可能存在入射的光的強度大不相同的情況。或者，例如也有可能在時刻t0～t3之間入射到像素陣列pa的光的強度大幅變化的情況。在這種情況下，在r0行的像素單元的電荷蓄積區域蓄積的電荷量與在r1行的像素單元的電荷蓄積區域蓄積的電荷量可能大不相同。像素電極11的電位根據在電荷蓄積區域蓄積的電荷量而變化，因而如圖7的曲線(d)及(e)所示，即使施加給對置電極12的電壓在所有像素單元中相同，以像素電極11的電位為基準時的對置電極12的電位φ在時刻t9也不同。因此，在高亮度殘像復位期間開始后，φr0成為0v的時刻tr0和φr1成為0v的時刻tr1不同。但是，即使是這種情況下，通過設定v3，使得以像素電極11的電位為基準時的對置電極12的電位φ在高亮度殘像復位期間中的某個時刻為0v，也能夠使高亮度殘像電荷消失。

將電壓供給電路32施加給對置電極12的電壓再次切換為電壓ve，由此高亮度殘像復位期間結束(時刻t13)。這樣，在本發明的實施方式中，通過在電壓ve和電壓v3之間切換施加給對置電極12的電壓，切換曝光期間和高亮度殘像復位期間。

然后，根據水平同步信號hss，從屬于像素陣列pa的各行的像素進行信號電荷的讀出。在該例中，從時刻t15起，按照行單位依次執行從屬于第r0行～第r7行的各行的像素讀出信號電荷。

在高亮度殘像復位期間和曝光期間結束后從屬于第r0行的像素進行信號電荷的讀出時，使第r0行的地址晶體管26導通。由此，將與在曝光期間中蓄積于電荷蓄積區域的電荷量對應的像素信號輸出給垂直信號線47。也可以在進行像素信號的讀出之后，使復位晶體管28導通進行像素的復位。在進行像素信號的讀出后，使地址晶體管26(及復位晶體管28)截止。在從屬于像素陣列pa的各行的像素進行信號電荷的讀出后，獲取在時刻t0和時刻t9之間讀出的信號之差分，由此能夠得到去除了固定噪聲的信號。

這樣，在本發明的實施方式中，當在曝光期間中進行高亮度殘像復位的情況下，即使像素電極的電位根據每個像素單元而不同時，也能夠產生使以像素電極為基準時的對置電極的電位達到0v的時刻。因此，能夠使高亮度殘像電荷消失，能夠抑制高亮度殘像。

產業上的可利用性

本發明的攝像裝置能夠應用于例如圖像傳感器等。本發明的攝像裝置能夠用于醫療用攝像機、機器人用攝像機、安保攝像機、搭載于車輛使用的攝像機等。作為車載用攝像機，例如能夠用作針對控制裝置的輸入裝置，該控制裝置進行車輛安全行駛用的控制。或者，能夠用于對駕駛員使車輛安全行駛用的支持。