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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-26
(45)【発行日】2024-08-05
(54)【発明の名称】半導体装置、表示装置、撮像システム及び移動体
(51)【国際特許分類】
H10K 30/60 20230101AFI20240729BHJP
G01J 1/02 20060101ALI20240729BHJP
H01L 27/146 20060101ALI20240729BHJP
H01L 33/16 20100101ALI20240729BHJP
H01L 33/26 20100101ALI20240729BHJP
H01L 33/38 20100101ALI20240729BHJP
【ＦＩ】
H10K30/60
G01J1/02 B
H01L27/146 E
H01L33/16
H01L33/26
H01L33/38
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2020015879
(22)【出願日】2020-01-31
(65)【公開番号】P2021125492
(43)【公開日】2021-08-30
【審査請求日】2023-01-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100126240
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 琢磨
(74)【代理人】
【識別番号】100223941
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 佳子
(74)【代理人】
【識別番号】100159695
【弁理士】
【氏名又は名称】中辻 七朗
(74)【代理人】
【識別番号】100172476
【弁理士】
【氏名又は名称】冨田 一史
(74)【代理人】
【識別番号】100126974
【弁理士】
【氏名又は名称】大朋 靖尚
(72)【発明者】
【氏名】角田 隆行
(72)【発明者】
【氏名】島津 晃
(72)【発明者】
【氏名】矢島 孝博
(72)【発明者】
【氏名】山口 智奈
【審査官】桂城 厚
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１５／０５６７５０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２５４４２１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０９９３５７２１（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０６３９８６８０（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０４７３３１８０（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１８６７３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００６－５１３４５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／１６３９２９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１１／０３７０４１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１１／０３７０４２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１３３４６３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－１６５００６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１１／０７４４９２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－０１２６３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１９－５０６８１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１０７７２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２１４３６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５１６３２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０２９２５１３８（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ１０Ｋ ３０／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
アノードとカソードと前記アノードと前記カソードとの間に配置されている第一機能層と、前記第一機能層と前記カソードとの間に配置されている第二機能層と、を有し、前記第一機能層は、第一の配位子を有する第一の量子ドットを含み、前記第二機能層は、前記第一の配位子とは異なる第二の配位子を有する第二の量子ドットを含み、
前記第一の量子ドット及び前記第二の量子ドットは、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｇｅ、ＣｕＩｎＳ、ＣｕＩｎＳｅ、ＣｕＩｎＧａＳｅ、Ｓｉのいずれかを含み、
前記第二の配位子は、１，４－メルカプト安息香酸、１，３－メルカプト安息香酸及び１，２－メルカプト安息香酸から選ばれることを特徴とする光電変換装置。
【請求項2】
前記第一の配位子は、ベンゼンジチオールであることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項3】
前記アノードと前記カソードとの間の距離に対する前記第二機能層の膜厚が、２５％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置。
【請求項4】
前記アノードと前記カソードとの間の距離に対する前記第二機能層の膜厚が、１．５％以上２５％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項5】
前記第二機能層の膜厚が、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項6】
前記第一機能層の膜厚が、１５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項7】
前記第一機能層及び前記第二機能層はコロイダル量子ドットの集合体からなる量子ドット膜であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項8】
前記第一機能層及び前記第二機能層の少なくともいずれかに、ヨウ素、塩素、臭素、フッ素の少なくとも一つから選択されるハロゲンを含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項9】
前記第一機能層及び前記第二機能層が、光電変換層であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項10】
前記第一機能層及び前記第二機能層が有する量子ドットは、ＰｂＳまたはＰｂＳｅを有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項11】
前記第一機能層及び前記第二機能層が有する量子ドットは、ＰｂＳまたはＰｂＳｅであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項12】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光電変換装置と、前記光電変換装置から出力される信号を処理する処理装置と、を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項13】
移動体であって、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光電変換装置と、
移動装置と、
前記光電変換装置から出力される信号から情報を取得する処理装置と、
前記情報に基づいて前記移動装置を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置、表示装置、撮像システム及び移動体に関する。
【背景技術】
【0002】
カメラ等の撮像システムの光電変換部には、単結晶シリコン基板に形成された不純物拡散層を含むフォトダイオードが広く用いられている。これに対し、近年、有機材料またはコロイダル量子ドットを用いた光電変換層を有する光変換素子が提案されている。これらの材料は、長波長領域においてシリコンに比べて高い光感度を有することが知られている。特許文献１には、コロイダル量子ドットの光電変換層を用いた光感度の高い光電変換素子が記載されており、コロイダル量子ドットは１，３－ベンゼンジチオールや１，４－メルカプト安息香酸を配位子として有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１３３４６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の光電変換素子は、受光時に発生した電荷が光電変換素子に残留してしまい、その結果、光の照射直後に、照射された光により発生する以上の電流値が観測され、電流値が安定しない場合があった。これは、半導体装置、特に光電変換素子においてはノイズになりうるものであり、低減され、光に起因する電流値が安定することが望まれていた。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光を照射した場合に、安定した電流値が得られる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る一実施形態は、アノードとカソードと前記アノードと前記カソードとの間に配置されている第一機能層と、前記第一機能層と前記カソードとの間に配置されている第二機能層と、を有し、前記第一機能層は、第一の配位子を有する第一の量子ドットを含み、前記第二機能層は、前記第一の配位子とは異なる第二の配位子を有する第二の量子ドットを含み、前記第一の量子ドット及び前記第二の量子ドットは、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｇｅ、ＣｕＩｎＳ、ＣｕＩｎＳｅ、ＣｕＩｎＧａＳｅ、Ｓｉのいずれかを含み、前記第二の配位子は、１，４－メルカプト安息香酸、１，３－メルカプト安息香酸及び１，２－メルカプト安息香酸から選ばれることを特徴とする光電変換装置を提供する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、半導体装置に光を照射した場合に、安定した電流値が得られる半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】量子ドットの伝導帯の下端（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｂａｎｄ Ｍｉｎｉｍｕｍ；ＣＢＭ）と量子ドットが有する配位子の三重項励起状態レベル（Ｔ１）のエネルギー差を表す図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る半導体装置の複数の第一電極と中間層の配置を示す平面模式図である。
【図5】図５Ａは、本発明の一実施形態に係る表示装置を備えた撮像装置の一例である。図５Ｂは、表示装置を備えた電子機器の一例である。図５Ｃ及び図５Ｄは、本発明の一実施形態に係る発光装置を備えた表示装置の一例である。
【図7】本発明の一実施形態に係る撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
【図8】本発明の一実施形態に係る発生電子の残留、電流変動の測定例を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本実施形態に係る半導体装置は、アノードとカソードとの間に第一機能層及び第二機能層を有し、当該第一機能層及び当該第二機能層は量子ドットを有している。本明細書において、アノードは装置が駆動する場合に、カソードよりも電位が高い電極である。カソードは装置が駆動する場合にアノードよりも電位が低い。カソードは接地されていてもよい。第二機能層の量子ドットは第一機能層の量子ドットとは異なる配位子の量子ドットを有している。第一機能層の量子ドットは、第二機能層の量子ドットよりも、光電変換効率が高くてよい。第二機能層の量子ドットは、スルフィド結合及びエステル結合を有する芳香族化合物の配位子を有する。第二機能層が当該配位子を有することで、第一機能層に意図せず残る電子が低減される。その結果、半導体装置に光を照射した場合に、安定した電流値が得られる。ここで、スルフィド結合を有するとは、硫黄原子を介して結合していればよく、チオール基に起因してよい。またスルフィド結合は、チオラートイオンの形で存在してもよい。エステル結合は、炭素と、当該炭素原子と二重結合を有する酸素と、当該炭素原子と単結合を有する酸素原子と、を有する。ここでエステル結合は、カルボキシル基に起因してよい。また、カルボキシル基はカルボキシラートの形で存在してもよい。スルフィド結合とエステル結合とを有する芳香族基としては、具体的には、メルカプト安息香酸（ＭＢＡ）、メルカプトナフタレンカルボン酸、メルカプトフェナンスレンカルボン酸等が挙げられ、メルカプト安息香酸、メルカプトナフタレンカルボン酸であってよい。
【0010】
光照射時に電流が安定しない例としては、残像、光電流変動があげられる。残像とは、光電変換層の電荷が１回の走査で完全転送できずに、次の走査時にも前回の走査で生成された電子が、残存する現象である。この場合、入射光強度が急変した際に追随できず、実際の動画撮影時には、尾を引いたような画となるため、残像はできる限り低減すべきである。光電流変動とは、入射光強度を一定に保持した際にも光電流が変動する現象である。実際の画像撮影時には、同一光強度であるにも関わらず明度が高い画となるため、光電流変動は低減することが好ましい。
【0011】
一方、残像や光電流変動が発光装置において起こる場合には、所望の輝度よりも高い輝度が発光する可能性がある。発光装置の場合にも同様に原因を低減することが好ましい。
【0012】
［ＭＢＡを用いることによる残像低減の作用］
本発明の一実施形態に係る半導体装置で用いられているＭＢＡは、隣接層への電子移動の低減により、光を照射した場合の光電流安定性を高め、残像を低減している。
本発明の一実施形態に係る半導体装置で用いられているＭＢＡは、隣接層への電子移動の低減により、光を照射した場合の光電流安定性を高め、残像を低減している。
【0013】
残像はバイアス印加時、光照射で発生したキャリアや電極からの注入キャリアが光電変換素子中に残存し、光照射中断後の暗時にも信号として検出されるために起こる。光電流変動は光照射中の正孔もしくは電子が経時で蓄積することによって起きると考えられる。本発明の一実施形態では、機能層１３３ＣにＭＢＡを用いることで主に負バイアスをかける第二電極から機能層１３３Ｂへの電子注入が低減されることで残像が低減できる。
【0014】
すなわち、ＭＢＡを有する量子ドット膜を第一電極１３１と機能層１３３Ｂとの間に有する半導体装置は、主たる光吸収層として機能する機能層１３３Ｂで発生した電子が、正孔捕集側の第二電極１３４に到達することを低減する。また機能層１３３Ｂで発生した電子を効率的に電子捕集側の第一電極１３１に到達させる。一方、ＭＢＡを有する量子ドット膜を第一電極１３１と機能層１３３Ｂの間に有する半導体装置は、機能層１３３Ｂで発生した電子が、正孔捕集側の第二電極１３４に到達することを低減できない。
【0015】
ＭＢＡを有することで層間の電子移動が低減するのは、エネルギー準位差ではなく、電子移動の性質が低いためと考えられている。残像の低減効果のない材料であるメルカプトプロピオン酸（ＭＰＡ）が、ＭＢＡと同等のエネルギーレベルを有するためである。これを確認するため、１，４－ＭＢＡ、１，３－ＭＢＡ、１，２－ＭＢＡ、１，３－ＢＤＴ、ＭＰＡ、ＰｂＩ２を配位させた量子ドット膜のＨＯＭＯレベルを大気中光電子分光装置（理研計器株式会社製ＡＣ－３）にてそれぞれ測定した。
【0016】
この結果、１，４－ＭＢＡ配位量子ドット膜は５．３ｅＶ、１，３－ＭＢＡ配位量子ドット膜は５．２ｅＶ、１，２－ＭＢＡ配位量子ドット膜は５．２ｅＶ、１，３－ＢＤＴ配位量子ドット膜は５．２ｅＶ、ＭＰＡを配位子とした量子ドット膜は５．３ｅＶ、ＰｂＩ２を配位子とした量子ドット膜は５．６ｅＶであった。ＭＢＡとＭＰＡとのＨＯＭＯレベルの差は大きくないので、いずれの配位子を用いても、エネルギー準位の差による電荷のブロック性能に差はない。すなわち、ＭＰＡとＭＢＡとの残像低減の効果は、エネルギー準位差によるものではない。本発明者らの検討によれば、ＭＢＡの電子移動性の小ささによるものと考えられる。つまり、第一機能層と、カソードと第一機能層との間に配置されている第二機能層がある場合は、第二機能層の電子移動性が、第一機能層の電子移動性よりも低いことが好ましい。
【0017】
本発明者らの検討によれば、ＭＢＡのように電子移動を低減する量子ドット膜を形成するには、量子ドットの伝導帯の下端（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｂａｎｄ Ｍｉｎｉｍｕｍ；ＣＢＭ）と量子ドットが有する配位子の三重項励起状態レベル（Ｔ１）のエネルギー差が小さいことが好ましい。または、量子ドットのＣＢＭと量子ドットが有する配位子の一重項励起状態レベル（Ｓ１）のエネルギー差が小さいことが好ましい。言い換えると、第二機能層における量子ドットのＴ１と量子ドットのＣＢＭとの差が、第一機能層における量子ドットのＴ１と量子ドットのＣＢＭとの差よりも小さいことが好ましい。または、第二機能層における量子ドットのＳ１と量子ドットのＣＢＭとの差が、第一機能層における量子ドットのＳ１と量子ドットのＣＢＭとの差よりも小さいことが好ましい。
【0018】
より具体的には、量子ドットのＣＢＭと量子ドットが有する配位子のＴ１エネルギーとの差が０．８ｅＶ以下であってよい。さらには、量子ドットのＣＢＭと量子ドットが有する配位子のＴ１エネルギーとの差が０．３ｅＶ以下であってよい。また、量子ドットのＣＢＭと量子ドットが有する配位子のＳ１エネルギーの差が０．３ｅＶ以下であってよい。なお、Ｓ１エネルギーは最低励起一重項エネルギーまたは一重項励起エネルギー、Ｔ１エネルギーは最低励起三重項エネルギーまたは三重項励起エネルギーとも呼ばれる。
【0019】
図１は、各配位子におけるＣＢＭとＴ１とのエネルギー差を表した概略図である。なお、ＣＢＭはＰｂＳを想定している、図の縦軸は、ＣＢＭとＴ１とのエネルギー差をおおよそ表したものである。図の横軸は、各配位子として、ＭＢＡ、ＢＤＴ、ＭＰＡが記載されている。ＭＢＡが３つの配位子の中では最も小さく、ＣＢＭとＴ１とのエネルギー差は０．３ｅＶ未満である。ＢＤＴは３つの配位子の中では真ん中の大きさで、０．９ｅＶ程度である。ＭＰＡは３つの中では最も大きく、１．０ｅＶ以上である。図中の実線が、１．０ｅＶの大きさを表し、破線が０．８ｅＶの大きさを表している。ＣＢＭとＴ１とのエネルギー差が０．８ｅＶ以下であれば、ＭＢＡと同様の効果がある。
【0020】
一方、電子移動を低減することと、ＣＢＭとＴ１と差と、の関係は、以下のように考えられている。例えば、ＭＢＡとＭＰＡとは、芳香環を有すること以外は、同様の化学構造である。前述の通り、ＨＯＭＯレベルの差も大きくない。しかし、ＭＢＡはＥＱＥが低く、ＭＰＡはＭＢＡに比べてＥＱＥが高いことが知られている。このＥＱＥの差は、電荷輸送性に起因すると考えられている。この電荷輸送性は、有機配位子の電子状態である基底状態（Ｓ０）、一重項励起状態（Ｓ１）、及び三重項励起状態（Ｔ１）のエネルギーレベルを用いて説明される。
【0021】
ＭＰＡ及びＭＢＡともにＳ１レベルは、量子ドットのＣＢＭよりも高い位置にある。この２つを比べると、ＭＢＡは芳香環を有するためＳ１レベルが芳香環をもたないＭＰＡよりも低い。そして、ＭＢＡのＴ１レベルはＭＰＡよりも低いため、ＭＢＡのＴ１レベルは、ＭＰＡのＴ１レベルと比べて量子ドットのＣＢＭレベルに近い位置にある。さらに、芳香環を有しているＭＢＡはＭＰＡと異なり、量子ドットとＭＢＡ間の軌道間相互作用による安定化を有する。そのため、さらにＳ１レベル及びＴ１レベルが低下し、量子ドットと有機配位子間のエネルギー共鳴を促進しうる。
【0022】
上記の通り、ＭＰＡは量子ドットのＣＢＭとＴ１レベルのエネルギー差がＭＢＡよりも大きい。そのため、量子ドットで発生した電子は、ＭＰＡを励起することなく隣接量子ドットに移動する。
【0023】
一方で、ＭＢＡを有する量子ドットにおいては、量子ドットで発生した電子がＭＢＡを励起する確率がＭＰＡよりも高いので、隣接量子ドットへの電子移動が低減される。結果として、ＭＰＡを有する量子ドット膜は高いＥＱＥを示し、ＭＢＡを有する量子ドット膜は低いＥＱＥになる。
【0024】
したがって、ＭＢＡを有する量子ドット膜を第一電極と機能層１３３Ｂの間に有する半導体装置は、機能層１３３Ｂで発生した電子が単位時間に第一電極１３１に到達できる数が減少するためＥＱＥを大きく損なうと考えられる。
【0025】
ここでは、ベンゼン骨格を有する配位子としてＭＢＡを一例としてあげたが、ベンゼン環を複数有する例えばナフタレン骨格やアントラセン骨格などを用いてもよい。なぜなら、これら分子はベンゼン骨格よりもＳ０－Ｓ１状態間のエネルギーギャップが狭小化、Ｓ１レベル及びＴ１レベルが低下するため量子ドットの配位子への電子移動が起きやすく、層間の電子移動が低減される、すなわち上記と同様の効果が得られるためである。
【0026】
また、ＣＢＭは量子ドットの粒径によっても変わるため、ＣＢＭとＴ１エネルギー差を量子ドットの粒径を選択することで適宜調節してもよい。例えば、量子ドットの所望波長の光吸収特性が許す限り粒径を３．０ｎｍより小さくすればＣＢＭを高くすることができる。ＣＢＭが高いとは、ＣＢＭが浅いということもできる。また、ＣＢＭレベルがＴ１レベルより高い方が、より好ましい。
【0027】
このように、本発明の一実施形態においては、残像改善のために、チオール基とカルボキシル基を官能基とする芳香環をもつ有機配位子例としてＭＢＡを用いた積層素子が有効であることを見出した。特に１，４－ＭＢＡ配位量子ドット膜は、単膜構成で光電変換層の主たる光吸収層として使用することは、低ＥＱＥで特性が他に比して劣るため光電変換素子としては一般には好ましくないことが知られている。しかし、積層素子中の構成要素である機能層１３３Ｃとして用いた場合は、ＥＱＥのみならず残像及び光電流変動に対して改善効果も示した。
【0028】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、いずれも本発明の一構成例を示すものであり、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置、構成要素間の接続関係等は、本発明を限定するものではない。例えば、以下の実施形態では、本発明が適用され得る半導体装置の一例として主に光電変換素子が示されているが、本発明は発光装置にも適用可能である。また、以下の実施形態において示されているトランジスタ、半導体領域等の導電型は適宜変更可能である。
【0029】
また、複数の図面にわたって同一の構成には共通の符号が付されており、その説明は省略または簡略化されることがある。また、図中において、同一の構成が複数個配置されている場合には符号の付与及びその説明が省略される場合がある。
【0030】
［半導体装置の構成］
図２Ａは、本実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。図２Ａは、Ｚ方向（図の上方向）とＸ方向（図の右方向）を含む面における半導体装置の断面を示している。本実施形態の半導体装置は、入射光を光電変換して入射光の光量に応じた電荷を生成する光電変換装置である。図１には、半導体装置の３つの単位セル１２０が図示されている。単位セル１２０は、副画素とも称される。３つの単位セル１２０の各々は、同様の回路構成を有してよい。単位セル１２０は少なくとも１つの光電変換素子を有する。
図２Ａは、本実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。図２Ａは、Ｚ方向（図の上方向）とＸ方向（図の右方向）を含む面における半導体装置の断面を示している。本実施形態の半導体装置は、入射光を光電変換して入射光の光量に応じた電荷を生成する光電変換装置である。図１には、半導体装置の３つの単位セル１２０が図示されている。単位セル１２０は、副画素とも称される。３つの単位セル１２０の各々は、同様の回路構成を有してよい。単位セル１２０は少なくとも１つの光電変換素子を有する。
【0031】
なお、半導体装置が発光装置である場合には、単位セル１２０は、少なくとも１つの発光素子を有する。半導体装置は、単位セル１２０に含まれる機能層の材料に応じて光電変換装置または発光装置として機能する。
【0032】
半導体装置は、基板１００を有する。基板１００は、本実施形態においてはシリコン単結晶等の半導体基板であるものとするが、ガラス、セラミック等の絶縁体基板であってもよい。基板１００は、主面Ｐ１を有する。基板１００は、主面Ｐ１の近傍に、トランジスタ１０１及び素子分離部１１３を有する。近傍にトランジスタを有するとは、半導体基板に不純物領域を形成して、基板表面にチャネル形成が可能な領域を設けることである。
【0033】
トランジスタ１０１は、例えばＮ型のＭＯＳトランジスタであり、ソース・ドレイン領域１０２と、ゲート絶縁膜１０３と、ゲート電極１０４と、ソース・ドレイン領域１０５と、を含む。ゲート絶縁膜１０３及びゲート電極１０４は、主面Ｐ１の上に配されている。ゲート絶縁膜１０３は、ゲート電極１０４と主面Ｐ１との間に配されている。ソース・ドレイン領域１０２とソース・ドレイン領域１０５は、基板１００の内部に配されている。ソース・ドレイン領域１０２、１０５は、トランジスタ１０１がＮ型のＭＯＳトランジスタである場合には、Ｎ型の半導体領域である。素子分離部１１３は、例えば、ＳＴＩ構造（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）を有する。
【0034】
基板１００の主面Ｐ１の上には、配線構造体１０６が配されている。配線構造体１０６は、コンタクトプラグ１０７と、配線層１０８と、ビアプラグ１０９と、配線層１１０と、ビアプラグ１１１と、絶縁層１１２とを有する。絶縁層１１２は、単層であっても複数層であってもよい。これらの部材は、半導体プロセスにおいて一般的に用いられている金属、絶縁体等の材料を用いて形成することができる。
【0035】
コンタクトプラグ１０７、ビアプラグ１０９、１１１は、例えば、アルミニウム、銅、タングステン、チタン、窒化チタン等から選択された材料であり得る。典型的には、コンタクトプラグ１０７、ビアプラグ１０９、１１１は、チタン、窒化チタン及びタングステンの積層構造であり得る。配線層１０８、１１０は、例えば、アルミニウム、銅、タングステン、チタン、窒化チタン、タンタル等から選択された材料であり得る。
【0036】
典型的には、配線層１０８、１１０は、タンタル及び銅の積層構造であり得る。絶縁層１１２は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン等であり得る。
【0037】
配線構造体１０６は、さらに、互いに間隙を隔てて配された複数の第一電極１３１を有する。複数の第一電極１３１の各々は、対応する単位セル１２０に配されている。複数の第一電極１３１の間の間は、分離領域１３０を構成している。分離領域１３０は、配線構造体１０６の絶縁層１１２であってもよい。複数の第一電極１３１の各々は対応するビアプラグ１１１に接続されている。第一電極１３１は、銅、アルミニウム等から選択された材料であり得る。
【0038】
半導体装置は、中間層１３２と、機能層１３３と、第二電極１３４とを有する。中間層１３２と、機能層１３３と、第二電極１３４とは、配線構造体１０６の上に、この順に配されている。第二電極１３４は、３つの単位セル１２０にわたって連続して設けられてよい。本実施形態においては、第二電極１３４の上面と下面は平坦である。複数の第一電極と、機能層と、第二電極と、が配されており、機能層は複数の第一電極おいて共通で配置されている。半導体装置が１つの機能層、１つの第二電極、複数の第一電極を有するといってもよい。第一電極がアノードであってよく、第二電極がカソードであってよい。アノードとは、駆動時にカソードよりも電位が高い電極である。またアノードは電子を捕集する電極であり、陽極とも呼ばれる。
【0039】
機能層１３３は、複数の第一電極１３１と第二電極１３４との間に配されている。機能層１３３は、光電変換層であり、光検出の機能を有する。第一電極１３１は光電変換によって生じた電荷に基づく信号の読み出しに用いられ得る。
【0040】
なお、半導体装置が発光装置である場合には、機能層１３３は、発光の機能を有する。この場合には、第一電極１３１は、発光または非発光の制御及び発光強度の制御のための制御信号を機能層１３３に供給するために用いられ得る。
【0041】
中間層１３２は、複数の第一電極１３１の各々と機能層１３３との間に配されている。中間層１３２は、複数の第一電極１３１の各々と機能層１３３との間で正孔または電子の一方のキャリアについては電気的絶縁を確保し、他方については導通を確保する層である。したがって、中間層１３２は、キャリア注入阻止層であるともいえる。中間層１３２は、複数の第一電極１３１が正孔を捕集する電極（陰極）である場合には、電子をブロックして正孔を伝導する層（電子ブロック層）であり得る。また、中間層１３２は、複数の第一電極１３１が電子を捕集する電極（陽極）である場合には、正孔をブロックして電子を伝導する層（正孔ブロック層）であり得る。なお、中間層１３２が電子ブロック層である場合には、機能層１３３と第二電極１３４の間には不図示の正孔ブロック層が配され得る。また、中間層１３２が正孔ブロック層である場合には、機能層１３３と第二電極１３４の間には不図示の電子ブロック層が配され得る。
【0042】
また、中間層１３２は、複数の第一電極１３１の各々と機能層１３３との間の密着層としても機能することが可能である。中間層１３２を第一電極１３１と機能層１３３との間に配することにより、第一電極１３１と機能層１３３との間の濡れ性の低さに起因する膜剥がれを低減し得る。中間層１３２は、全面に形成されていることが好ましい。この場合、中間層１３２と機能層１３３との間の接触面積を大きくすることができ、膜剥がれをより低減することができる。第一電極から第二電極まで構成をまとめて光電変換素子と呼ぶ。光電変換素子は、光電変換層、光電変換層と電極の間に配されている中間層、具体的には電子ブロック層、正孔ブロック層を含んでよい。
【0043】
半導体装置は、絶縁層１３６と、カラーフィルタ層１３７と、平坦化層１３８と、マイクロレンズ層１３９とを有する。絶縁層１３６と、カラーフィルタ層１３７と、平坦化層１３８と、マイクロレンズ層１３９とは、第二電極１３４の上にこの順に配されている。絶縁層１３６は、保護層及び封止層として機能し得る。カラーフィルタ層１３７は、複数の色のうちのいずれかの色のカラーフィルタを有する。複数の単位セル１２０の各々は、対応する色のカラーフィルタを含む。平坦化層１３８は、マイクロレンズ層１３９の形成に適した平坦な上面を有する。マイクロレンズ層１３９は、複数のマイクロレンズを有する。１つの単位セル１２０は、１つのマイクロレンズを含む。また、カラーフィルタはベイヤー配列で設けられていてよい。
【0044】
図２Ｂは、図２Ａにおける半導体装置の第一電極から第二電極までの断面模式図である。前述の通り、第一電極１３１（アノード）、中間層１３２、機能層１３３Ａ（第三機能層）、機能層１３３Ｂ（第一機能層）、機能層１３３Ｃ（第二機能層）、第二電極１３４（カソード）がこの順で配されている。第一電極は図２Ａの通り、半導体装置に複数配されている。これに対して、複数の第一電極に共通に他の構成が配されている。具体的には、複数の第一電極に対して、機能層が１つ、第二電極が１つ配されている。共通で配されているのは一例であり、複数の第一電極に対して、それぞれの機能層、第二電極が設けられてもよい。
【0045】
図３は、本実施形態に係る半導体装置の複数の第一電極１３１と中間層１３２の配置を示す平面模式図である。平面模式図は、半導体装置のＰ１に垂直な方向からの平面視を表している。第一電極１３１の領域には、光電変換装置においては、単位セル１２０が複数の行及び複数の列をなすマトリクス状に配される。中間層１３２は、第一電極１３１の上部と分離領域１３０の上部にわたって連続して形成されている。そのため、上述のように中間層１３２と機能層１３３との間の接触面積を大きくすることができ、膜剥がれの低減の効果を向上させることができる。
【0046】
［半導体装置の機能層、中間層を構成する材料］
次に、本実施形態の半導体装置に適用され得る機能層１３３の材料等について説明する。上述のように、機能層１３３は、光電変換層として機能するものであればよく、その材料及び製造方法は特に限定されるものではない。機能層１３３は、例えば、化合物半導体等のナノ粒子の集合体であるコロイダル量子ドット膜を有してよい。
次に、本実施形態の半導体装置に適用され得る機能層１３３の材料等について説明する。上述のように、機能層１３３は、光電変換層として機能するものであればよく、その材料及び製造方法は特に限定されるものではない。機能層１３３は、例えば、化合物半導体等のナノ粒子の集合体であるコロイダル量子ドット膜を有してよい。
【0047】
［量子ドットが有する配位子］
本実施形態で用いられ得るチオールを有する配位子としては、１，３－ベンゼンジチオール（ＢＤＴ）に限定されるものではない。特に、１，４－ＢＤＴ、１，２－ＢＤＴ等のベンゼン環を含む配位子は沸点が２００℃以上である。そのため、１４０℃以上の条件下においても量子ドット表面からの配位子の脱離分解及び揮発が低減されるため、量子ドットの耐熱性が向上する効果が得られる。チオールを有する配位子として、例えば、４－メチル－１，２－ベンゼンジチオール、１，３，５－ベンゼントリチオール、５－ブロモ－１，３－ベンゼンジチオール、４－クロロ－１，３－ベンゼンジチオール、３，６－ジクロロ－１，２－ベンゼンジチオール、４，６－ジクロロ－１，３－ベンゼンジチオール、２，５－ジアミノ－１，４－ベンゼンジチオール、４，６－ジアミノ－１，３－ベンゼンジチオール、１，２，４，５－ベンゼンテトラチオール、３，４，５，６－テトラクロロ－１，２－ベンゼンジチオール、３，４，５，６－テトラフルオロ－１，２－ベンゼンジチオール、３－メチル－１，２－ベンゼンジチオール、４，５－ジメルカプト－１，２－ベンゼンジカルボニトリル、４－フルオロ－１，２－ベンゼンジチオール， また、ナフタレン骨格を有してもよく、例えば、２，６－ナフタレンジチオール、１，５－ナフタレンジチオール、２，７－ナフタレンジチオール、１，８－ナフタレンジチオール、１，４－ナフタレンジチオールなどである。ただし、光電変換効率ＥＱＥ（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）は使用する配位子によって変化する個々のコロイダル量子ドット間の距離に依存するため、なるべくサイズの小さい配位子が好ましい。
本実施形態で用いられ得るチオールを有する配位子としては、１，３－ベンゼンジチオール（ＢＤＴ）に限定されるものではない。特に、１，４－ＢＤＴ、１，２－ＢＤＴ等のベンゼン環を含む配位子は沸点が２００℃以上である。そのため、１４０℃以上の条件下においても量子ドット表面からの配位子の脱離分解及び揮発が低減されるため、量子ドットの耐熱性が向上する効果が得られる。チオールを有する配位子として、例えば、４－メチル－１，２－ベンゼンジチオール、１，３，５－ベンゼントリチオール、５－ブロモ－１，３－ベンゼンジチオール、４－クロロ－１，３－ベンゼンジチオール、３，６－ジクロロ－１，２－ベンゼンジチオール、４，６－ジクロロ－１，３－ベンゼンジチオール、２，５－ジアミノ－１，４－ベンゼンジチオール、４，６－ジアミノ－１，３－ベンゼンジチオール、１，２，４，５－ベンゼンテトラチオール、３，４，５，６－テトラクロロ－１，２－ベンゼンジチオール、３，４，５，６－テトラフルオロ－１，２－ベンゼンジチオール、３－メチル－１，２－ベンゼンジチオール、４，５－ジメルカプト－１，２－ベンゼンジカルボニトリル、４－フルオロ－１，２－ベンゼンジチオール， また、ナフタレン骨格を有してもよく、例えば、２，６－ナフタレンジチオール、１，５－ナフタレンジチオール、２，７－ナフタレンジチオール、１，８－ナフタレンジチオール、１，４－ナフタレンジチオールなどである。ただし、光電変換効率ＥＱＥ（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）は使用する配位子によって変化する個々のコロイダル量子ドット間の距離に依存するため、なるべくサイズの小さい配位子が好ましい。
【0048】
また、チオール基とカルボキシル基とを有する芳香環を有する配位子としては、１，４－メルカプト安息香酸（１，４－ＭＢＡ）の他にも選択することができる。例えば、５－ブロモ－２－メルカプト－安息香酸、４－フルオロ－２－メルカプト－安息香酸、４－アミノ－３－メルカプト－安息香酸、５－クロロ－２－メルカプト－安息香酸、５－フルオロ－２－メルカプト－安息香酸、４－ブロモ－２－メルカプト－安息香酸、２，３，５，６－テトラフルオロ－４－メルカプト－安息香酸、４－アミノ－５－メルカプト－２－メトキシ－安息香酸、２－ブロモ－４－メルカプト－安息香酸、４－クロロ－２－メルカプト－安息香酸、４－フルオロ－３－メルカプト－安息香酸、２－クロロ－４－メルカプト－安息香酸、２－クロロ－５－メルカプト－安息香酸、２－メルカプト－３－メチル－安息香酸、４－メルカプト－２－メトキシ－安息香酸、２－メルカプト－５－メトキシ－安息香酸、５－メルカプト－２－メトキシ－４－メチル－安息香酸、５－メルカプト－２－ニトロ－安息香酸、３－クロロ－４－メルカプト－安息香酸、４－アミノ－３－メルカプト－５－メトキシ－安息香酸、２－フルオロ－５－メルカプト－安息香酸、２－メルカプト－５－メチル－安息香酸、２－メルカプト－５－ニトロ－安息香酸、２－ブロモ－５－メルカプト－安息香酸、４－メルカプト－１，３－ベンゼンジカルボン酸、２－クロロ－６－メルカプト－安息香酸、２－フルオロ－４－メルカプト－安息香酸、２－メルカプト－４－メチル－安息香酸、３，５－ジクロロ－２－メルカプト－安息香酸、３－メルカプト－４－ニトロ－安息香酸、２－メルカプト－４－メトキシ－安息香酸、５－アミノ－２－メルカプト－安息香酸、４－メルカプト－１，２－ベンゼンジカルボン酸、３，５－ジメルカプト－安息香酸、２－メルカプト－３，５－ジメチル－安息香酸、２－メルカプト－４，５－ジメトキシ－安息香酸、４－メルカプト－３－ニトロ－安息香酸、３－ヒドロキシ－５－メルカプト－４－メトキシ－安息香酸、３－クロロ－２－メルカプト－安息香酸、２，５－ジメルカプト－１，４－ベンゼンジカルボン酸、２－メルカプト－１，４－ベンゼンジカルボン酸、４－アミノ－２－メルカプト－安息香酸、５－メルカプト－２－メトキシ－安息香酸、２－フルオロ－６－メルカプト－安息香酸、５－メルカプト－１，３－ベンゼンジカルボン酸、４－ブロモ－３－メルカプト－安息香酸、４－メルカプト－３－メチル－安息香酸、２－メルカプト－６－メチル－安息香酸、４－クロロ－３－メルカプト－安息香酸、３，５－ジブロモ－２－メルカプト－安息香酸、３－メルカプト－４－メトキシ－安息香酸、５－メルカプト－２－メチル－安息香酸、５－アセチル－２－メルカプト－安息香酸、５－クロロ－２－メルカプト－３－メチル－安息香酸、３－メルカプト－２－メチル－安息香酸、５－メルカプト－，１－メチルエステルー１，３－ベンゼンジカルボン酸、３－メルカプト－４－メチル－５－ニトロ－安息香酸、３－フルオロ－２－メルカプト－安息香酸、３－アミノ－４－メルカプト－安息香酸、２－メルカプト－５－（トリフルオロメチル）－安息香酸、２，４－ジクロロ－５－メルカプト－安息香酸、４－アミノ－２－エトキシ－５－メルカプト－安息香酸、４－ヒドロキシ－３－メルカプト－安息香酸、２－メルカプト－３，６－ジメチル－安息香酸、３－フルオロ－４－メルカプト－安息香酸、５－ヒドロキシ－２－メルカプト－安息香酸、５－メルカプト－２，４－ジメチル－安息香酸、５－ヨード－２－メルカプト－安息香酸、５－メルカプト－２，３－ジメトキシ－安息香酸、４－フルオロ－５－メルカプト－２－ニトロ－安息香酸、２－アミノ－３－メルカプト－安息香酸、４－クロロ－３－メルカプト－５－メチル－安息香酸、２，３－ジフルオロ－５－メルカプト－安息香酸、３－クロロ－２－フルオロ－５－メルカプト－安息香酸、５－シアノ－２－メルカプト－４－メチル－安息香酸、２－（アミノメチル）－４－シアノ－６－メルカプト－安息香酸、２－シアノ－６－メルカプト－４－メチル－安息香酸、４－（ブロモメチル）－２－シアノ－６－メルカプト－安息香酸、５－クロロ－２－シアノ－４－メルカプト－安息香酸、２－シアノ－６－エチル－４－メルカプト－安息香酸、４－シアノ－５－エチル－２－メルカプト－安息香酸、２－（ブロモメチル）－４－シアノ－３－メルカプト－安息香酸、６－（ブロモメチル）－３－シアノ－２－メルカプト－安息香酸、６－クロロ－２－シアノ－３－メルカプト－安息香酸、２－シアノ－５－エチル－３－メルカプト－安息香酸、４－（アミノメチル）－２－シアノ－３－メルカプト－安息香酸、５－（アミノメチル）－２－シアノ－４－メルカプト－安息香酸、２－シアノ－３－エチル－６－メルカプト－安息香酸、３－シアノ－４－エチル－５－メルカプト－安息香酸、６－シアノ－２－エチル－３－メルカプト－安息香酸、２－（アミノメチル）－５－シアノ－４－メルカプト－安息香酸、２－（ブロモメチル）－５－シアノ－４－メルカプト－安息香酸、２－（ブロモメチル）－３－シアノ－６－メルカプト－安息香酸、５－（ブロモメチル）－２－シアノ－３－メルカプト－安息香酸、４－（ブロモメチル）－３－シアノ－５－メルカプト－安息香酸、５－クロロ－４－シアノ－２－メルカプト－安息香酸、３－（クロロメチル）－２－シアノ－６－メルカプト－安息香酸、４－（クロロメチル）－５－シアノ－２－メルカプト－安息香酸、２－（ブロモメチル）－６－シアノ－３－メルカプト－安息香酸、２－（クロロメチル）－３－シアノ－４－メルカプト－安息香酸、３－（クロロメチル）－２－シアノ－５－メルカプト－安息香酸、３－クロロ－２－シアノ－５－メルカプト－安息香酸、３－シアノ－５－メルカプト－２－メチル－安息香酸、２－（アミノメチル）－６－シアノ－３－メルカプト－安息香酸、３－シアノ－２－エチル－６－メルカプト－安息香酸、３－（ブロモメチル）－２－シアノ－５－メルカプト－安息香酸、２－クロロ－３－シアノ－５－メルカプト－安息香酸、３－クロロ－６－シアノ－２－メルカプト－安息香酸、２－（アミノメチル）－５－シアノ－３－メルカプト－安息香酸、５－（ブロモメチル）－３－シアノ－２－メルカプト－安息香酸、３－クロロ－２－シアノ－４－メルカプト－安息香酸、４－シアノ－３－エチル－２－メルカプト－安息香酸、２－（クロロメチル）－３－シアノ－５－メルカプト－安息香酸、３－（クロロメチル）－４－シアノ－２－メルカプト－安息香酸、４－クロロ－３－シアノ－５－メルカプト－安息香酸、２－（クロロメチル）－５－シアノ－３－メルカプト－安息香酸、２－シアノ－４－メルカプト－５－メチル－安息香酸、５－シアノ－３－メルカプト－２－メチル－安息香酸、２－シアノ－４－エチル－５－メルカプト－安息香酸、３－シアノ－５－エチル－４－メルカプト－安息香酸、４－シアノ－３－メルカプト－２－メチル－安息香酸、２－（アミノメチル）－６－シアノ－４－メルカプト－安息香酸、２－（ブロモメチル）－３－シアノ－４－メルカプト－安息香酸、６－（ブロモメチル）－２－シアノ－３－メルカプト－安息香酸、４－（クロロメチル）－３－シアノ－２－メルカプト－安息香酸、３－（ブロモメチル）－６－シアノ－２－メルカプト－安息香酸、３－（ブロモメチル）－４－シアノ－５－メルカプト－安息香酸、５－（ブロモメチル）－４－シアノ－２－メルカプト－安息香酸、６－（クロロメチル）－３－シアノ－２－メルカプト－安息香酸、５－シアノ－２－エチル－３－メルカプト－安息香酸、２－クロロ－３－シアノ－６－メルカプト－安息香酸、３－クロロ－４－シアノ－２－メルカプト－安息香酸、６－シアノ－２－メルカプト－３－メチル－安息香酸、３－（クロロメチル）－４－シアノ－５－メルカプト－安息香酸、２－シアノ－４－エチル－６－メルカプト－安息香酸、６－シアノ－３－エチル－２－メルカプト－安息香酸、２－クロロ－３－フルオロ－４－メルカプト－安息香酸、５－メルカプト－２，４－ジメトキシ－安息香酸、２－メルカプト－６－メチル－３－（１－メチルエチル）－安息香酸、２－メルカプト－３－メトキシ－安息香酸、２－ヒドロキシ－４－メルカプト－安息香酸、２－メルカプト－３，６－ジメトキシ－安息香酸、４，５－ジエトキシ－２－メルカプト－安息香酸、３－メルカプト－２－ニトロ－安息香酸、３，５－ジフルオロ－４－メルカプト－安息香酸、３－メルカプト－４－メチル－安息香酸、４－エチル－３－メルカプト－安息香酸、４－メルカプト－３－メトキシ－安息香酸、４，５－ジフルオロ－２－メルカプト－安息香酸、２，５－ジクロロ－３－メルカプト－安息香酸、２－ブロモ－３－メルカプト－５－メチル－安息香酸、５－クロロ－２－ヨード－３－メルカプト－安息香酸、３－フルオロ－５－メルカプト－４－メトキシ－安息香酸、３－クロロ－４－フルオロ－５－メルカプト－安息香酸、２－ブロモ－５－フルオロ－３－メルカプト－安息香酸、２，６－ジフルオロ－３－メルカプト－安息香酸、３，４－ジクロロ－５－メルカプト－安息香酸、３－フルオロ－５－メルカプト－４－メチル－安息香酸、３－ブロモ－５－メルカプト－４－メチル－安息香酸、２，３－ジクロロ－５－メルカプト－安息香酸、３－クロロ－４－ヨード－５－メルカプト－安息香酸、３－クロロ－５－メルカプト－２－メチル－安息香酸、５－メルカプト－４－メチル－２－ニトロ－安息香酸、２－メルカプト－４－（トリフルオロメチル）－安息香酸、２，３－ジクロロ－４－メルカプト－安息香酸、２－ヒドロキシ－５－メルカプト－安息香酸、５－（１，１－ジメチルエチル）－２－メルカプト－１，３－ベンゼンジカルボン酸、５－（アミノスルフォニル）－２－メルカプト－安息香酸、３－アミノ－２－メルカプト－安息香酸、４－メルカプト－２－ニトロ－安息香酸、３－メルカプト－４－メチル－２－ニトロ－安息香酸、２－メルカプト－６－（メチルチオ）－安息香酸、５－メルカプト－２，３－ジメチル－安息香酸、２－メルカプト－４，６－ジメチル－安息香酸、３－メルカプト－４，５－ジメチル－安息香酸、３－（１，１－ジメチルエチル）－４－メルカプト－安息香酸、４－クロロ－３－メルカプト－２－メチル－安息香酸である。また、ナフタレン骨格を有してもよく、例えば、３－メルカプト－２－ナフタレンカルボン酸、６－メルカプト－１－ナフタレンカルボン酸などである。ただし、光電変換効率ＥＱＥは使用する配位子によって変化する個々のコロイダル量子ドット間の距離に依存するため、なるべく分子サイズの小さい配位子が好ましい。
【0049】
機能層１３３が半導体のナノ粒子を含むコロイダル量子ドットである場合の構成例を説明する。コロイダル量子ドットは、平均粒子径が０．５ｎｍ以上、かつ１００ｎｍ未満であるナノ粒子を含む。ナノ粒子の材料には、単元素半導体（ＩＶ族半導体）または化合物半導体が用いられ得る。化合物半導体は、ＩＩＩ－Ｖ族半導体であってもよく、ＩＩ－ＶＩ族半導体であってもよく、ＩＩ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、Ｖ族及びＶＩ族の元素のうちの３つ以上の組み合わせからなる半導体であってもよい。具体的には、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｇｅ、ＣｕＩｎＳ、ＣｕＩｎＳｅ、ＣｕＩｎＧａＳｅ、Ｓｉ等の半導体が挙げられる。これらは、比較的バンドギャップが狭い半導体材料である。コロイダル量子ドットは、上述の材料のうちの１種類のナノ粒子のみを含んでいてもよく、２種類以上のナノ粒子を含んでいてもよい。これらの材料を含むコロイダル量子ドットは、半導体量子ドットとも呼ばれる。ナノ粒子の構造は、上述の半導体を含む核（コア）と、核を被覆する被覆材料とを含むコアシェル構造であってもよい。
【0050】
ナノ粒子のサイズは、各半導体材料に固有の励起子ボーア半径と同程度のサイズ以下に設定され得る。この場合、量子サイズ効果が発現することにより、サイズに応じた所望のバンドギャップが得られる。すなわち、ナノ粒子のサイズを所定の値に制御して製造することにより光吸収波長または発光波長が制御される。
【0051】
ナノ粒子に用いられる材料は、合成の容易性の観点からＰｂＳまたはＰｂＳｅであることが好ましい。ＰｂＳの励起子ボーア半径はおよそ１８ｎｍであるため、結晶成長の制御及び量子サイズ効果の発現の観点からナノ粒子の平均粒径は２ｎｍ乃至１５ｎｍの範囲であることが好ましい。ナノ粒子の平均粒径を２ｎｍ以上とすることにより、ナノ粒子の合成において、結晶成長の制御が容易になる。なお、ナノ粒子の粒径の測定には、透過型電子顕微鏡が用いられ得る。
【0052】
機能層１３３の膜厚は、特に限定されるものではないが、高い光吸収特性を得る観点から、１０ｎｍ以上であることが好ましく、５０ｎｍ以上であることがより好ましい。また、製造の容易性の観点から、機能層１３３の膜厚は、８００ｎｍ以下であることが好ましい。
【0053】
次に、本実施形態の半導体装置に適用され得る中間層１３２の材料等について説明する。中間層１３２は、上述のように、第一電極１３１が捕集するキャリアの種類に応じて電子ブロック層または正孔ブロック層であり得る。また、中間層１３２は、機能層１３３の膜剥がれを低減するための密着層としての機能を有する。
【0054】
まず、中間層１３２が電子ブロック層である場合について説明する。電子ブロック層の材料は、光電変換層である機能層１３３で生成された正孔が効率よく陰極に輸送でき、機能層で生成された電子が陰極へ移動することを低減するものであることが好ましい。その材料は、正孔移動度が高いこと、電気伝導率が高いこと、陰極との間の正孔注入障壁が小さいこと、光電変換層から電子ブロック層への正孔注入障壁が小さいこと、などの性質を有することが好ましい。さらに、電子ブロック層を介して光電変換層に光が取り込まれる場合には、電子ブロック層の材料には透明性の高い材料が用いられることが好ましい。透明な電子ブロック層における可視光の透過率は、６０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。このような観点から、電子ブロック層の材料の具体例としては、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）等のＰ型の無機半導体またはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ等のＰ型の有機半導体が挙げられる。
【0055】
半導体装置が、発光装置である場合には、電子ブロック層は、陽極と機能層との間に配されてよい。この場合電子ブロック層は、機能層から電子が陽極側へ移動することを低減する層である。
【0056】
次に、中間層１３２が正孔ブロック層である場合について説明する。正孔ブロック層に求められる機能は、電子ブロック層とは逆に、機能層で生成された正孔をブロックし、電子を陽極に輸送するというものである。したがって、上述の電子ブロック層の記載において、陽極を陰極に置き換え、Ｐ型半導体をＮ型半導体に置き換えたものが正孔ブロック層における好ましい性質である。陽極側から光を照射される場合、あるいは陽極側で反射された光を活用する場合には、正孔ブロック層の材料には透明性の高い材料が用いられることが好ましい。このような観点から、正孔ブロック層の材料の具体例としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等のＮ型のワイドギャップ半導体、あるいはフラーレン（Ｃ６０）等のＮ型の半導体が挙げられる。特に酸化物系の無機半導体は、量子ドット分散液を塗布する工程において、その分散液に対する溶解度が低いため好ましい。
【0057】
半導体装置が、発光装置である場合には、正孔ブロック層は、陰極と機能層との間に配されてよい。この場合正孔ブロック層は、機能層から正孔が陽極側へ移動することを低減する層である。
【0058】
中間層１３２の膜厚は、特に限定されるものではないが、例えば１ｎｍから１００ｎｍ程度である。中間層１３２の膜厚が薄い場合には、機能層１３３に印加される電圧を下げることができる。これに対し、中間層１３２の膜厚が厚い場合には、トンネル効果によって電子または正孔が中間層１３２を通過する可能性を低減できる。また、中間層１３２の膜厚が厚い場合には、ピンホール等による膜欠陥の発生を低減することができる。例えば、中間層１３２の膜厚が第一電極１３１の表面の凹凸よりも厚い場合には、膜欠陥が低減され得る。これらの観点を考慮して、中間層１３２の膜厚が適宜設定され得る。
【0059】
［半導体装置のその他の構成］
次に、本実施形態の半導体装置に適用され得る第一電極１３１及び第二電極１３４の材料等について説明する。第一電極１３１及び第二電極１３４は、導電性を有する任意の材料により形成することが可能である。第一電極１３１及び第二電極１３４の材料の具体例としては、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム等の金属及びこれらの金属を含む合金が挙げられる。あるいは、第一電極１３１及び第二電極１３４の材料は、酸化インジウム、酸化錫等の金属酸化物であってもよく、これらを含む複合酸化物（例えば、ＩＴＯまたはＩＺＯ）であってもよい。また、第一電極１３１及び第二電極１３４の材料は、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン等の導電性粒子を用いたものであってもよく、それらがポリマーバインダー等のマトリクスに分散された複合材料であってもよい。第一電極１３１及び第二電極１３４の材料は、上述の例示のうちの１種を単独で用いたものであってもよく、２種以上を所定の組み合わせ及び比率で用いたものであってもよい。
次に、本実施形態の半導体装置に適用され得る第一電極１３１及び第二電極１３４の材料等について説明する。第一電極１３１及び第二電極１３４は、導電性を有する任意の材料により形成することが可能である。第一電極１３１及び第二電極１３４の材料の具体例としては、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム等の金属及びこれらの金属を含む合金が挙げられる。あるいは、第一電極１３１及び第二電極１３４の材料は、酸化インジウム、酸化錫等の金属酸化物であってもよく、これらを含む複合酸化物（例えば、ＩＴＯまたはＩＺＯ）であってもよい。また、第一電極１３１及び第二電極１３４の材料は、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン等の導電性粒子を用いたものであってもよく、それらがポリマーバインダー等のマトリクスに分散された複合材料であってもよい。第一電極１３１及び第二電極１３４の材料は、上述の例示のうちの１種を単独で用いたものであってもよく、２種以上を所定の組み合わせ及び比率で用いたものであってもよい。
【0060】
ここで、第一電極１３１及び第二電極１３４のうちの、少なくとも一方は透明であることが好ましい。この場合、透明な電極は、機能層１３３により吸収される光を透過させることができる。半導体装置が発光装置である場合には、透明な電極は、機能層１３３から発せられた光を透過させることができる。
【0061】
第一電極１３１及び第二電極１３４は、機能層１３３の内部で生じた電子または正孔を捕集する機能を有する。したがって、第一電極１３１及び第二電極１３４の材料は、電子または正孔の捕集に適しているものを用いることがより好ましい。正孔の捕集に適している電極の材料の例としては、金、ＩＴＯ等の高い仕事関数を有する材料が挙げられる。電子の捕集に適している材料の例としては、アルミニウム等の低い仕事関数を有する材料が挙げられる。
【0062】
第一電極１３１及び第二電極１３４の膜厚は特に限定されるものではないが、必要な電気伝導率、透明性等を考慮して適宜決定され得る。典型的には、これらの膜厚は、１０ｎｍから１０μｍ程度である。
【0063】
【0064】
まず、図４Ａを参照して配線構造体１０６を形成する工程を説明する。まず、基板１００を準備する。次に、基板１００に素子分離部１１３及びトランジスタ１０１が形成される。次に、基板１００の上に配線構造体１０６が形成される。配線構造体１０６は、酸化シリコン等で形成されてよい。次に、ビアプラグ１１１の上に、第一電極１３１が形成される。第一電極１３１が形成された後に、絶縁層１１２を再度形成する工程が行われてもよい。その際には、絶縁層１１２の上面高さと第一電極１３１の上面高さとが一致するように平坦化処理が行われる。平坦化処理は、エッチングまたはＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により行われ得る。上述の各層の製造には、一般的な半導体プロセスが適用され得る。
【0065】
次に、図４Ｂを参照して中間層１３２を形成する工程を説明する。絶縁層１１２及び第一電極１３１の上に中間層１３２を蒸着法、スパッタ法等により成膜して、図４Ｂの構造が完成する。中間層１３２の材料が酸化チタンである場合を例として成膜条件の一例を説明する。酸化チタンは、ＴｉＯ２ターゲットを用いたスパッタリング装置によって成膜され得る。このときの成膜条件は、例えば、ＲＦパワーが５００Ｗ、導入されるガスはアルゴンガスの流量が１００ｓｃｃｍに酸素ガスが流量５ｓｃｃｍ乃至１５ｓｃｃｍ混合されたガスであり、チャンバー内の圧力が０．５Ｐａであってよい。
【0066】
次に、図４Ｃを参照して機能層１３３を形成する工程を説明する。図４Ｂの構造の完成後に、量子ドット等を形成することにより機能層１３３が形成される。以下、機能層１３３の形成方法の一例として、硫化鉛（ＰｂＳ）の量子ドットの作成例を説明する。なお、以下に示されている具体的な作成条件は例示であり、特に限定されるものではない。
【0067】
まず、硫化鉛（ＰｂＳ）の量子ドットの合成工程の一例について説明する。まず、三口フラスコに酸化鉛（ＰｂＯ）を８９２ｍｇ、オクタデセンを４０ｍＬ、オレイン酸を４ｍＬ投入し、三口フラスコをオイルバスにセットする。オイルバスの設定温度は９０℃である。このとき、反応時における量子ドットの酸化を低減するために０．５Ｌ／ｍｉｎの流量で窒素フローを行うことにより三口フラスコ内を窒素雰囲気にする。オイルバスへの投入時において薄黄色の溶液が透明に変わるまで３０分以上、溶液の撹拌を行う。
【0068】
これと並行して、窒素雰囲気のグローブボックス内に１．９ｍＭのビストリメチルシリルスルフィドを溶解したオクタデセン溶液を２０ｍＬ用意し、シリンジに準備しておく。この溶液は硫黄源である。この硫黄源の溶液を三口フラスコ内の透明になった溶液に急速添加する。添加してから１分後に三口フラスコをオイルバスから取り出し、２時間の自然放冷を行う。溶液が室温に到達したあと、次の精製工程に移る。なお、合成工程の処理後の溶液は黒色であり、オレイン酸によって表面保護された硫化鉛（ＰｂＳ）の量子ドットの生成が確認できる。
【0069】
次に精製工程について説明する。合成工程で得られた量子ドットのオクタデセン分散液を三口フラスコから遠沈管に移す。これに極性溶媒であるアセトンを添加すると、量子ドットはオクタデセン溶液中での安定分散が困難な状態となる。アセトンを添加した遠沈管を遠心分離機に設置して遠心分離を行うことで量子ドットを沈殿させる。なお、このときの遠心分離の条件は、例えば、１７０００ｒｐｍで２０分間である。
【0070】
その後、遠心分離機から遠沈管を取り出し、上澄みの透明なアセトンを廃棄して遠沈管の底部に沈殿した量子ドットに対して非極性溶媒であるトルエンを添加する。トルエンの添加後、遠沈管を振とうすることで、量子ドットをトルエンに再分散させる。このトルエン分散液にアセトンを再び添加して遠心分離機に設置し、１５０００ｒｐｍで５分間の条件で遠心分離を行うことで、量子ドットを再び沈殿させる。
【0071】
このアセトンによる沈殿とトルエンによる再分散とを３回繰り返すことで、量子ドット分散液を精製することができ、量子ドットのトルエン分散液が得られる。なお、量子ドットの沈殿に用いられる極性溶媒はアセトンではなくメタノール、エタノール等でもよいが、量子ドットを保護しているオレイン酸への影響、すなわち量子ドット表面からのオレイン酸の脱離が少ないものであることが好ましい。
【0072】
次に基板上に量子ドット膜を形成するための塗布に用いられる量子ドット塗布液の作成工程について説明する。上述の精製工程で得られた量子ドットのトルエン分散液にアセトンを添加して、遠心分離を行い、量子ドットを沈殿させる。その後、最終的に、量子ドットをトルエンではなくオクタンに再分散させて濃度が８０ｍｇ／ｍＬとなるようにしたものを作製して、後述の工程での量子ドット塗布液として使用する。
【0073】
次に、量子ドット膜の形成工程について説明する。まず、上述の量子ドット塗布液をスピンコート装置に設置された基板の中央に滴下してスピンコートする。このときのスピンコート条件は、例えば、２５００ｒｐｍで３０秒である。スピンコート後の量子ドット膜は分子長の長いオレイン酸で保護された量子ドットの集合体であるため、粒子の間隔が大きい。そのため、この量子ドットは、光が照射されたときに生成されるフォトキャリアの伝導性が乏しく、光電変換の機能が低い。ここでは、この膜をオレイン酸保護量子ドット膜と呼ぶ。
【0074】
オレイン酸保護量子ドット膜は、光電変換の機能が低いので、量子ドットに配位している分子を交換することが知られている。具体的には、オレイン酸をより分子長の短い物質に置換する。以下では、この処理を配位子交換と呼び、配位子交換に用いられる物質のことを単に配位子と呼ぶこともある。また、配位子交換に用いられる物質を含有する溶液を配位子溶液と呼ぶこともある。ここでは、有機配位子として１，３－ベンゼンジチオール（１，３－ＢＤＴ）や１，４－メルカプト安息香酸（１，４－ＭＢＡ）を用いる例を説明する。１，３－ベンゼンジチオールは官能基としてチオール基のみを有するのに対して１，４－ＭＢＡはチオール基とカルボキシル基を有する。配位子交換のための配位子溶液としては、３ｍＭ １，３－ＢＤＴのアセトニトリル溶液や１０ｍＭ １，４－ＭＢＡのメタノール溶液等が用いられる。また、これらの有機配位子による配位子交換の後に無機配位子としてハロゲン（フッ素、塩素、臭素、ヨウ素）を添加することもできる。ヨウ素であれば、例えば、１０ｍＭ ヨウ化鉛のＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド溶液を用いることができる。これにより、有機配位子のみではその立体障害によりパッシベーションが困難な量子ドット表面の鉛や硫黄の欠陥サイトにハロゲンが無機配位子として配位し、パッシベーションすることができる。
【0075】
配位子交換工程は上述の配位子溶液を基板上に形成されたオレイン酸保護量子ドット膜の上に塗布することにより行われる。具体的には、配位子溶液をオレイン酸保護量子ドット膜の上の全面に塗布し、所定の時間、配位子交換反応を行う。１，３－ＢＤＴ及び１，４－ＭＢＡのいずれの配位子交換反応においても反応時間は３０秒でよい。しかしながら、この反応時間は配位子溶液の濃度等を考慮して適宜変更してもよい。所定の反応時間の経過後、基板を２００ｒｐｍで６０秒間の条件で回転させることにより、余剰な配位子溶液を基板上から除去する。その後、量子ドットに残留する過剰な配位子を除去するため、配位子の溶解に使用される溶媒であるアセトニトリルまたはメタノールを用いて基板をリンスする。その後、オクタンを用いて基板をリンスすることで、量子ドットから離脱したオレイン酸を除去する。
【0076】
この配位子交換後の量子ドット膜の上に、再びオレイン酸保護量子ドット膜を形成し、配位子交換を行い、リンスする工程を繰り返して量子ドット膜を複数回形成することで量子ドット膜が複数層積層されてよい。このようにして、所望の膜厚の１，３－ＢＤＴ量子ドット膜または１，４－ＭＢＡ量子ドット膜を機能層１３３として形成することができる。この際、機能層１３３の内部の各層で配位子交換処理に用いる配位子を変えることで配位子の異なる量子ドット膜を積層できる。例えば機能層１３３Ａ及び機能層１３３Ｂを１，３－ＢＤＴ量子ドット膜として、機能層１３３Ｃを１，４－ＭＢＡ量子ドット膜のように配位子の異なる量子ドット膜を積層できる。本発明の一実施形態はこの機能層の内部層構成の選択により残像や光電流変動を低減できる。
【0077】
その後、第二電極１３４を形成する。上述のように、機能層１３３と第二電極１３４の間に電子ブロック層を形成してもよく、電子ブロック層が酸化モリブデンである場合には、この工程は、真空蒸着であり得る。その後、絶縁層１３６、カラーフィルタ層１３７、平坦化層１３８及びマイクロレンズ層１３９を順次形成する。これらの製造には、一般的な半導体装置の製造方法が適用できるため製造方法の詳細についての説明を省略する。以上のようにして、図１に示す半導体装置を製造することができる。
【0078】
以上の工程により、オレイン酸保護量子ドット膜のナノ粒子の表面付近の原子に結合しているオレイン酸が脱離し、所定の配位子に交換されて１，３－ＢＤＴ量子ドット膜または１，４－ＭＢＡ量子ドット膜が形成される。なお、配位子交換後の１，３－ＢＤＴ量子ドット膜及び１，４－ＭＢＡ量子ドット膜の膜厚は４０ｎｍ乃至６０ｎｍである。また、これらの有機配位子での配位子交換後に上述と同様の配位子交換手順により無機配位子としてハロゲンを添加することもできる。ハロゲン添加の具体例としては、ヨウ化鉛溶液を用いたヨウ素添加が挙げられる。このヨウ素添加における反応時間は３分でよい。反応時間は条件によって適宜変更されてよい。あるいは、有機配位子での交換なしに無機配位子のみで配位子交換することも可能である。
【0079】
［半導体装置を用いた表示装置］
本発明の一実施形態に係る発光装置は、表示装置に用いられてよい。表示装置は、本発明に係る機能層を有する発光素子を有し、当該発光素子は、トランジスタ等の能動素子に接続され、発光期間、発光輝度を制御される。
本発明の一実施形態に係る発光装置は、表示装置に用いられてよい。表示装置は、本発明に係る機能層を有する発光素子を有し、当該発光素子は、トランジスタ等の能動素子に接続され、発光期間、発光輝度を制御される。
【0080】
図５は、本実施形態に係る表示装置の例である。図５Ａは、本実施形態に係る表示装置を備えた撮像装置の一例を表す模式図である。撮像装置３００は、ビューファインダ３０１、背面ディスプレイ３０２、操作部３０３、筐体３０４を有してよい。ビューファインダ３０１は、本実施形態に係る表示装置を有してよい。その場合、表示装置は、撮像する画像のみならず、環境情報、撮像指示等を表示してよい。環境情報には、外光の強度、外光の向き、被写体の動く速度、被写体が遮蔽物に遮蔽される可能性等であってよい。また、本実施形態に係る表示装置は、背面ディスプレイ３０２に用いられてもよい。
【0081】
撮像装置３００は、不図示の光学部を有する。光学部は複数のレンズを有し、筐体３０４内に収容されている撮像素子に結像する。複数のレンズは、その相対位置を調整することで、焦点を調整することができる。この操作を自動で行うこともできる。撮像装置は光電変換装置と呼ばれてもよい。光電変換装置は逐次撮像するのではなく、前画像からの差分を検出する方法、常に記録されている画像から切り出す方法等を撮像の方法として含むことができる。
【0082】
図５Ｂは、本実施形態に係る表示装置を備えた電子機器の一例を表す模式図である。電子機器３０７は、表示部３０５と、操作部３０８と、筐体３０６を有する。筐体３０６には、回路、当該回路を有するプリント基板、バッテリー、通信部、を有してよい。操作部３０８は、ボタンであってもよいし、タッチパネル方式の反応部であってもよい。反応部は超音波等を発生受信し、指紋等の生体認証を判別してよい。操作部は、指紋を認識してロックの解除等を行う、生体認識部であってもよい。通信部を有する電子機器は通信機器ということもできる。電子機器は、レンズと、撮像素子とを備えることでカメラ機能をさらに有してよい。カメラ機能により撮像された画像が表示部に映される。電子機器としては、スマートフォン、ノートパソコン等があげられる。
【0083】
図５Ｃは、本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。図５Ｃは、テレビモニタやＰＣモニタ等の表示装置である。表示装置３０９は、額縁３１０を有し表示部３１２を有する。表示部３１２には、本実施形態に係る発光装置が用いられてよい。
【0084】
額縁３１２と、表示部３１０を支える土台３１１を有している。土台３１１は、図５Ｃの形態に限られない。額縁３１２の下辺が土台を兼ねてもよいし、土台３１１が存在しない、壁掛けタイプであっても、巻取りタイプであってもよい。
【0085】
また、額縁３１２および表示部３１０は、曲がっていてもよい。その曲率半径は、５０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下であってよい。
【0086】
図５Ｄは本実施形態に係る表示装置の他の例を表す模式図である。図５Ｄの表示装置３１３は、折り曲げ可能に構成されており、いわゆるフォルダブルな表示装置である。表示装置３１３は、第一表示部３１７、第二表示部３１４、筐体３１５、屈曲点３１６を有する。第一表示部３１７と第二表示部３１４とは、本実施形態に係る発光装置を有してよい。第一表示部３１７と第二表示部３１４とは、つなぎ目のない１枚の表示装置であってよい。第一表示部３１７と第二表示部３１４とは、屈曲点で分けることができる。第一表示部３１７、第二表示部３１４は、それぞれ異なる画像を表示してもよいし、第一および第二表示部とで一つの画像を表示してもよい。
【0087】
【0088】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。図６（Ａ）は、車載カメラに関する撮像システム４００の一例を示したものである。撮像システム４００は、撮像装置４１０を有する。撮像装置４１０は、他の実施形態に係る撮像装置であってよい。撮像システム４００は、撮像装置４１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う処理装置である画像処理部４１２と、撮像装置４１０により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う処理装置である視差取得部４１４を有する。また、撮像システム４００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する処理装置である距離取得部４１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する処理装置である衝突判定部４１８と、を有する。ここで、視差取得部４１４や距離取得部４１６は、対象物までの距離情報等の情報を取得する情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部４１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。上述した各種の処理装置は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールに基づいて演算を行う汎用のハードウェアによって実現されてもよい。また、処理装置は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
【0089】
撮像システム４００は、車両情報取得装置４２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム４００は、衝突判定部４１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ４３０が接続されている。すなわち、制御ＥＣＵ４３０は、距離情報に基づいて移動体を制御する移動体制御手段の一例である。また、撮像システム４００は、衝突判定部４１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置４４０とも接続されている。例えば、衝突判定部４１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ４３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を低減するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置４４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。
【0090】
本実施形態では、車両の周囲、例えば前方または後方を撮像システム４００で撮像する。図６（Ｂ）に、車両前方（撮像範囲４５０）を撮像する場合の撮像システム４００を示した。車両情報取得装置４２０は、撮像システム４００を動作させ撮像を実行させるように指示を送る。他の実施形態に係る撮像装置を撮像装置４１０として用いることにより、本実施形態の撮像システム４００は、測距の精度をより向上させることができる。
【0091】
以上の説明では、他の車両と衝突しないように制御する例を述べたが、他の車両に追従して自動運転する制御、車線からはみ出さないように自動運転する制御等にも適用可能である。更に、撮像システムは、自動車等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（輸送機器）に適用することができる。移動体（輸送機器）における移動装置はエンジン、モーター、車輪、プロペラなどの各種の移動手段である。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
【0092】
本発明の一実施形態に係る光電変換装置は、撮像装置、撮像システムに用いられてよい。以下では撮像システムについて、図７を用いて説明する。
【0093】
図７は、本発明の一実施形態に係る撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
【0094】
他の実施形態に係る光電変換装置は、種々の撮像システムに適用可能である。適用可能な撮像システムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星、医療用カメラなどの各種の機器が挙げられる。また、レンズなどの光学系と光電変換装置とを備えるカメラモジュールも、撮像システムに含まれる。図７にはこれらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。
【0095】
撮像システム５００は、光電変換装置２００、撮像光学系５０２、ＣＰＵ５１０、レンズ制御部５１２、撮像装置制御部５１４、画像処理部５１６、絞りシャッタ制御部５１８、表示部５２０、操作スイッチ５２２、記録媒体５２４を備える。
【0096】
撮像光学系５０２は、被写体の光学像を形成するための光学系であり、レンズ群、絞り５０４等を含む。絞り５０４は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行なう機能を備えるほか、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとしての機能も備える。レンズ群及び絞り５０４は、光軸方向に沿って進退可能に保持されており、これらの連動した動作によって変倍機能（ズーム機能）や焦点調節機能を実現する。撮像光学系５０２は、撮像システムに一体化されていてもよいし、撮像システムへの装着が可能な撮像レンズでもよい。
【0097】
撮像光学系５０２の像空間には、その撮像面が位置するように光電変換装置２００が配置されている。光電変換装置２００は、他の実施形態で説明した光電変換装置であり、ＣＭＯＳセンサ（画素部）とその周辺回路（周辺回路領域）とを含んで構成される。光電変換装置２００は、複数の光電変換部を有する画素が２次元配置され、これらの画素に対してカラーフィルタが配置されることで、２次元単板カラーセンサを構成している。光電変換装置１００は、撮像光学系５０２により結像された被写体像を光電変換し、画像信号や焦点検出信号として出力する。
【0098】
レンズ制御部５１２は、撮像光学系５０２のレンズ群の進退駆動を制御して変倍操作や焦点調節を行うためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や処理装置により構成されている。絞りシャッタ制御部５１８は、絞り５０４の開口径を変化して（絞り値を可変として）撮影光量を調節するためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や処理装置により構成される。
【0099】
ＣＰＵ５１０は、カメラ本体の種々の制御を司るカメラ内の制御装置であり、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェイス回路等を含む。ＣＰＵ５１０は、ＲＯＭ等に記憶されたコンピュータプログラムに従ってカメラ内の各部の動作を制御し、撮像光学系５０２の焦点状態の検出（焦点検出）を含むＡＦ、撮像、画像処理、記録等の一連の撮影動作を実行する。ＣＰＵ５１０は、信号処理部でもある。
【0100】
撮像装置制御部５１４は、光電変換装置２００の動作を制御するとともに、光電変換装置２００から出力された信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ５１０に送信するためのものであり、それら機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。Ａ／Ｄ変換機能は、光電変換装置１００が備えていてもかまわない。画像処理部５１６は、Ａ／Ｄ変換された信号に対してγ変換やカラー補間等の画像処理を行って画像信号を生成するためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。表示部５２０は、液晶表示装置（ＬＣＤ）等の表示装置であり、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態等を表示する。操作スイッチ５２２は、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。記録媒体５２４は、撮影済み画像等を記録するためのものであり、撮像システムに内蔵されたものでもよいし、メモリカード等の着脱可能なものでもよい。
【0101】
このようにして、他の実施形態に係る光電変換装置２００を適用した撮像システム５００を構成することにより、高性能の撮像システムを実現することができる。
【0102】
光電変換装置は、表面照射型であってもよいし、裏面照射型であってもよい。光電変換装置は、複数の光電変換部が設けられた第１半導体チップと、周辺回路が設けられた第２半導体チップとを積層した構造（チップ積層構造）を有していてもよい。第２半導体チップにおける周辺回路は、ぞれぞれ、第１半導体チップの画素列に対応した列回路とすることができる。また、第２半導体チップにおける周辺回路は、それぞれ、第１半導体チップの画素あるいは画素ブロックに対応したマトリックス回路とすることもできる。第１半導体チップと第２半導体チップとの接続は、貫通電極（ＴＳＶ）、銅等の導電体の直接接合によるチップ間配線、チップ間のマイクロバンプによる接続、ワイヤボンディングによる接続などを採用することができる。
【0103】
以上述べた実施形態は本発明の一具体例を述べたものにすぎず、本発明の範囲は上記実施形態の構成に限られるものではない。
【実施例】
【0104】
以下、本発明の実施例について説明する。実施例は、種々の配位子の異なる積層構成の素子の特性を評価することで残像及び光電流変動の低減効果を示すためのものである。
【0105】
［残像及び光電流変動の評価について］
残像とは、電荷が１回の走査で完全転送できずに次の走査時にも残存する現象である。入射光強度が急変した際に追随できず、実際の動画撮影時には、尾を引いたような画となるため、残像はできる限り低減すべきである。光電流変動とは、入射光強度を一定に保持した際にも光電流が変動する現象である。実際の画像撮影時には、同一光強度であるにも関わらず明度の異なる画となるため、光電流変動はできる限り低減すべきである。残像及び光電流変動は、画像センサの第一電極１３１と第二電極１３４に挟まれた光電変換素子に対する光照射有りの明時と光照射無しの暗時の電流過渡応答を測定することにより評価可能である。
残像とは、電荷が１回の走査で完全転送できずに次の走査時にも残存する現象である。入射光強度が急変した際に追随できず、実際の動画撮影時には、尾を引いたような画となるため、残像はできる限り低減すべきである。光電流変動とは、入射光強度を一定に保持した際にも光電流が変動する現象である。実際の画像撮影時には、同一光強度であるにも関わらず明度の異なる画となるため、光電流変動はできる限り低減すべきである。残像及び光電流変動は、画像センサの第一電極１３１と第二電極１３４に挟まれた光電変換素子に対する光照射有りの明時と光照射無しの暗時の電流過渡応答を測定することにより評価可能である。
【0106】
図８は、本発明の一実施形態に係る光電変換素子において、発生電子の残留、電流変動の測定例を示したグラフである。図８Ａでは、機能層１３３Ｃに相当する層に、ＭＢＡを配位子として用いた例である。図８Ｂは、機能層１３３Ｃに相当する層にＭＢＡではない配位子を用いた例である。
【0107】
測定値の評価は以下のようにして行うことができる。光照射の無い状態で、暗電流が安定するまで一定時間通電したときの初期暗電流の値をＡとする。次に光照射を行い、一定時間経過した後の光電流の値をＢとする。その後、光を消灯し、１分経過後の暗電流の値をＣ、光照射直後の値をＤとする。なお、過渡応答測定時の印加電圧は、４．８Ｖである。
【0108】
本明細書においては以下の式１により残像を数値化する。
式１：残像（％）＝｜（Ｃ－Ａ）｜／｜（Ｂ－Ａ）｜
式１：残像（％）＝｜（Ｃ－Ａ）｜／｜（Ｂ－Ａ）｜
【0109】
本明細書においては以下の式２により光電流変動を数値化する。
式２：光電流変動（％）＝（Ｄ／Ｂ）
式２：光電流変動（％）＝（Ｄ／Ｂ）
【0110】
図８において「⇔」で示されている電流値差分が、観測される残像に相当する。残像には、図６（Ａ）で示されるような、光照射終了後の暗電流が、初期暗電流より増えている「白浮き」と、図６（Ｂ）で示されるような、光照射終了後の暗電流が、初期暗電流より減っている「黒沈み」の２種類がある。
【0111】
以下に示す電極材料や配位子材料、素子内の各層の膜厚、層構成は一例であり、本発明はここで開示された実施例に限定されない。第一電極１３１は窒化チタン（膜厚６０ｎｍ）、中間層１３２は密着層及び正孔ブロック層として酸化チタン（膜厚５０ｎｍ）である。機能層１３３として使用した量子ドットはＰｂＳ量子ドットである。平均粒径３．０ｎｍ程度であり、バンドギャップエネルギーは約１．３４ｅＶである。またハロゲン添加は、ヨウ化鉛溶液を用いて行った。第二電極１３４は透明電極としてＩＴＯ電極（膜厚４０ｎｍ）を使用した。なお、素子の作成手順は上述の通りである。作製した素子を用い、上述のようにして過渡応答を測定した。測定条件は、電圧印加開始から光を消灯した状態で５分間通電した後に、４分間光照射を行い、再び消灯して１分間、とした。印加電圧は４．８Ｖに設定した。電圧印加及び電流測定には、半導体パラメータアナライザー（４１５６Ｂ、Ａｇｉｌｅｎｔ社製）を用いた。光照射には、面発光白色ＬＥＤ（ＴＨ－１００Ｘ１００ＳＷ、シーシーエス株式会社製）を用いた。
【0112】
表１に実施例及び比較例をまとめた。実施例１乃至５、比較例１乃至５は、機能層の配位子を表１に記載の通り、作製されたこと以外は、同じ条件で作製した。表１中の表記について説明する。配位子処理の異なる種々の膜厚で各機能層を構成している。ＥＱＥ（５００ｎｍ）は可視光領域の代表として入射光波長５００ｎｍにおける外部量子効率（％）である。ＥＱＥ（９４０ｎｍ）は近赤外光領域の代表として入射光波長９４０ｎｍにおける外部量子効率（％）である。暗電子数（６０℃）は個／ｓｅｃ・μｍ２を単位とする暗電子数である。これらの数値は別途印加電圧２Ｖでの評価としている。残像（％）及び光電流変動（％）は上述の式の通りの定義である。暗電子数、残像、光電流変動については下記の評価基準に基づいて分類した。ここでは、Ａ＞Ｂ＞Ｃの順で優れた評価とした。
【0113】
（暗電子数）
Ａ：５０００個／ｓｅｃ・μｍ２未満
Ｂ：５０００個／ｓｅｃ・μｍ２以上、１００００個／ｓｅｃ・μｍ２未満
Ｃ：１００００個／ｓｅｃ・μｍ２以上
（残像）
Ａ：０．０１％未満
Ｂ：０．０１％以上、０．１％未満
Ｃ：０．１％以上
（光電流変動率）
Ａ：５％未満
Ｂ：５％以上、１０％未満
Ｃ：１０％以上
Ａ：５０００個／ｓｅｃ・μｍ２未満
Ｂ：５０００個／ｓｅｃ・μｍ２以上、１００００個／ｓｅｃ・μｍ２未満
Ｃ：１００００個／ｓｅｃ・μｍ２以上
（残像）
Ａ：０．０１％未満
Ｂ：０．０１％以上、０．１％未満
Ｃ：０．１％以上
（光電流変動率）
Ａ：５％未満
Ｂ：５％以上、１０％未満
Ｃ：１０％以上
【0114】
【表1】
【0115】
表１中の機能層１３３Ａ、機能層１３３Ｂ、機能層１３３Ｃには配位子処理の異なる種々の膜厚で機能層を構成している。表１中の配位子名は１，３－ＢＤＴが１，３－ベンゼンチオール、１，４－ＭＢＡが１，４－メルカプト安息香酸、１，３－ＭＢＡが１，３－メルカプト安息香酸、１，２－ＭＢＡが１，２－メルカプト安息香酸、ＭＰＡが３－メルカプトプロピオン酸、ＰｂＩ２がヨウ化鉛をそれぞれ表す。それぞれの有機材料の構造式を下記に示す。比較例１で説明すると量子ドット膜１層あたり約５０ｎｍの厚みであり、これを４層積層することで合計２００ｎｍ厚の機能層１３３としている。機能層１３３Ａと機能層１３３Ｃで「なし」と記載のある部分は、機能層１３３Ａ、機能層１３３Ｃに相当する、機能層１３３Ｂとは異なる量子ドット膜がないことを表す。すなわち比較例５は、１種類の配位子を有する機能層のみで構成され、機能層１３３Ｂが、中間層または電極と接している。
【0116】
【化1】
【0117】
比較例１は１，３－ＢＤＴとＰｂＩ２を配位子として使用した量子ドット膜だけを機能層１３３とした例である。残像、光電流変動ともに低い評価であった。
【0118】
比較例２は１，３－ＢＤＴとＰｂＩ２を有する量子ドット膜を機能層１３３Ｂとし、機能層１３３Ａとして１，４－ＭＢＡとＰｂＩ２を有する量子ドット膜を積層した例である。その他の構成は比較例１と同じである。暗電子数の評価は優れていたものの、残像、光電流変動ともに低い評価であった。
【0119】
比較例３及び比較例４は特許文献１で例示される量子ドットを用いた素子構成ある。比較例３及び４における光電変換素子では、安定性の観点からアニールを行わずに作製した。
【0120】
比較例３はＰｂＩ２の量子ドットのみで機能層を構成した例である。その他の構成は比較例１と同じである。ＰｂＩ２には、有機配位子を設けずに作製した。残像は、やや高い評価になったが、光電流変動は低い評価であった。
【0121】
比較例４は機能層１３３ＢとしてＰｂＩ２を用い、機能層１３３ＣとしてＭＰＡを有する量子ドット膜を積層した例である。暗電子数の評価は低いが、ＥＱＥ（５００ｎｍ）が６６％、ＥＱＥ（９４０ｎｍ）が４３％とＥＱＥは高い値を示した。しかしながら、残像、光電流変動は低い評価であった。
【0122】
比較例５は１，４－ＭＢＡを有する量子ドット膜だけを機能層１３３とした例である。その他の構成は比較例１と同じである。この素子構成も、１，４－ＭＢＡ自体がベンゼン環を含む高沸点の配位子であるため、暗電子数の評価は高いが、ＥＱＥ（５００ｎｍ）が３％、ＥＱＥ（９４０ｎｍ）が４％、と低い評価であった。また、残像、光電流変動は低い評価であった。
【0123】
実施例１は１，３－ＢＤＴとＰｂＩ２を有する量子ドット膜を機能層１３３Ｂとし、機能層１３３Ｃとして１，４－ＭＢＡとＰｂＩ２を有する量子ドット膜を積層した例である。１７０℃、１時間のアニール後でもＥＱＥ（５００ｎｍ）が７０％、ＥＱＥ（９４０ｎｍ）が２９％、暗電子数（６０℃）がＡ判定であり、光電変換特性にも優れていた。さらに、比較例１から比較例５のいずれと比較しても、残像、光電流変動の評価が高かった。
【0124】
また、実施例１は、比較例２と比べると、１，４－ＭＢＡを配位子として有する機能層の配置の位置が異なるのみである。具体的には、実施例１においては、１，４－ＭＢＡを有する層は、機能層とカソードとの間に配置されている。一方、比較例２においては、１，４－ＭＢＡを有する層は、機能層とアノードとの間に配置されている。したがって、１，４－ＭＢＡを有する機能層Ｃは機能層Ｂとカソードとの間に配置されていることが好ましい。具体的には機能層Ｂは主に光電変換を行う、光電変換層であるといえる。機能層Ｂは機能層ＡまたはＣに比して光電変換効率が高くてよい。
【0125】
実施例２と実施例３は、１，４－ＭＢＡに変えて、１，３－ＭＢＡ、１，２－ＭＢＡをそれぞれ用いた実施例である。１，３－ＭＢＡ、１，２－ＭＢＡは、チオール基、カルボキシル基のベンゼン環における置換位置が、１，４－ＭＢＡとそれぞれ異なる。
【0126】
実施例２は１，３－ＢＤＴとＰｂＩ２を有する量子ドット膜を機能層１３３Ｂとし、機能層１３３Ｃとして１，３－ＭＢＡとＰｂＩ２を有する量子ドット膜を積層した例である。その他の構成は実施例１と同じである。１７０℃、１時間のアニール後でもＥＱＥ（５００ｎｍ）が４２％、ＥＱＥ（９４０ｎｍ）が１４％、暗電子数（６０℃）がＡ判定であった。また、光電流変動は評価が低いものの、残像の評価は高かった。
【0127】
実施例３は１，３－ＢＤＴとＰｂＩ２を有する量子ドット膜を機能層１３３Ｂとし、機能層１３３Ｃとして１，２－ＭＢＡとＰｂＩ２を有する量子ドット膜を積層した例である。その他の構成は実施例１と同じである。１７０℃、１時間のアニール後でもＥＱＥ（５００ｎｍ）が３８％、ＥＱＥ（９４０ｎｍ）が１７％、暗電子数（６０℃）がＡ判定であった。また、光電流変動は評価が低いものの、残像の評価は高かった。
【0128】
実施例１乃至３の結果より、機能層１３３Ｃとして置換基の位置によらず芳香環にチオール基とカルボキシル基が結合したＭＢＡを設けることで残像改善効果を得ることができた。
【0129】
一方、比較例４では機能層１３３Ｃにチオール基とカルボキシル基は有するが芳香環を有さないＭＰＡを用いていたが残像の低減効果がなかった。したがって、残像改善にはチオール基とカルボキシル基を有する芳香族化合物が好ましい。とりわけ、１，４－ＭＢＡはこれらの配位子の中でも残像改善効果だけでなく光電流変動の低減効果もあるため、光電変換素子としての素子構成に適用するに好ましい材料である。
【0130】
さらに光電流変動を実施例１乃至３で比較した。ＭＢＡは量子ドット表面の鉛に配位するチオール基とカルボキシル基を有している。これら置換基位置は１，４－ＭＢＡはパラ位であるのに対して、１，３－ＭＢＡ及び１，２－ＭＢＡはメタ、オルト位置にある。このため量子ドット間をクロスリンクできる１，４－ＭＢＡよりも１，３－ＭＢＡ及び１，２－ＭＢＡは量子ドット間距離が大きくなると考えられる。量子ドット間距離が離れればキャリア輸送特性は低下する。機能層１３３Ｂとして１，３－ＢＤＴを用い、機能層１３３Ｃとして１，３－ＭＢＡまたは１，２－ＭＢＡを用いた場合、これら機能層の界面で正孔が蓄積され、機能層で生成した電子に基づく電流を阻害するので、照射中に光電流が減少していくと考えられる。よって、チオール基とカルボキシル基を官能基とする芳香環をもつ有機配位子のなかでも、置換基位置はパラ位が、より好ましい。
【0131】
次に実施例４及び実施例５は、１，３－ＢＤＴとＰｂＩ２を配位子とした機能層１３３Ｂと１，４－ＭＢＡとＰｂＩ２を有する機能層１３３Ｃの膜厚を変更した以外は実施例１と同様に作製した。実施例１では機能層１３３Ｂ（膜厚１５０ｎｍ）、機能層１３３Ｃ（膜厚５０ｎｍ）の合計膜厚２００ｎｍであった。一方、実施例４及び実施例５では合計厚４００ｎｍとした。この光電変換層１３３は第一電極と第二電極に挟まれているため合計膜厚は電極間距離に対応する。また、中間層１３２や図示しない電子ブロック層などの界面層がある場合は、電極間距離からそれらの膜厚を減じたものが光電変換層１３３の合計膜厚となる。
【0132】
これら積層膜間の境界は断面透過型電子顕微鏡（断面ＴＥＭ）やＴＯＦ－ＳＩＭＳによる膜厚方法の組成分析などにより決定することができる。合計膜厚に対する機能層１３３Ｃの膜厚比を機能層１３３Ｃ膜厚／合計膜厚×１００（％）と定義すれば、この膜厚比は第二電極から第一電極の方向に向かって機能層１３３Ｃの占める割合を示す。
【0133】
実施例４は膜厚比１２．５％の例である。１７０℃、１時間のアニール後でもＥＱＥ（５００ｎｍ）が７３％、ＥＱＥ（９４０ｎｍ）が４４％、暗電子数（６０℃）がＡ判定であった。残像、光電流変動ともに高い評価であった。実施例４の膜厚比は、膜厚比２５％の実施例１と比べて１２．５％と小さいが、残像及び光電流変動に対して同様の効果が確認された。さらにＥＱＥ（９４０ｎｍ）の改善も見られた。これは、光電変換において主に光吸収を担う機能層１３３Ｂの膜厚を厚くすることにより光吸収量が増加したことに起因する。
【0134】
実施例５は膜厚比３７．５％の例である。１７０℃、１時間のアニール後でもＥＱＥ（５００ｎｍ）が５３％、ＥＱＥ（９４０ｎｍ）が３３％、暗電子数（６０℃）がＡ判定であった。残像の評価は高かったが、光電流変動の評価は、実施例１、実施例４に比べると低い評価だった。これは、実施例４に比べて、機能層Ｂの膜厚が小さく、機能層Ｃの膜厚が大きくなっていることに起因する。
【0135】
実施例１（膜厚比２５％）、実施例４（膜厚比１２．５％）、実施例５（膜厚比３７．５％）の結果より、機能層Ｂと、カソードとの間に１，４－ＭＢＡを有する機能層１３３Ｃを設けることで、残像が低減された。ＭＢＡを有する機能層の機能層全体に対する膜厚比が２５％以下であることで、残像の低減に加えて、電流特性が優れているのでさらに好ましい。また、機能層１３３Ｃとして少なくとも１，４－ＭＢＡ配位量子ドット膜があればよく、膜厚としては量子ドットの粒径相当の３ｎｍ、膜厚比でいえば１．５％の単粒子層膜厚が設けられればよい。つまり、カソードと光電変換効率が高い第一機能層との間に配されている第二機能層がある場合、電極間の距離に対する第二機能層の膜厚は、１．５％以上２５％以下であってよい。
【0136】
以上の通り、本発明によれば、光を照射した場合に電流が安定した半導体装置を提供することができる。
【符号の説明】
【0137】
１００ 基板
１０１ トランジスタ
１０２ ソース・ドレイン領域
１０３ ゲート絶縁膜
１０４ ゲート電極
１０５ ソース・ドレイン領域
１０６ 配線構造体
１０７ コンタクトプラグ
１０８ 配線層
１０９ ビアプラグ
１１０ 配線層
１１１ ビアプラグ
１１２ 絶縁膜
１１３ 素子分離部
１２０ 単位セル
１３０ 分離領域
１３１ 第一電極
１３２ 中間層
１３３ 機能層
１３３Ａ 機能層（ボトムバッファ領域）
１３３Ｂ 機能層（吸収領域）
１３３Ｃ 機能層（トップバッファ領域）
１３４ 第二電極
１３６ 絶縁層
１３７ カラーフィルタ層
１３８ 平坦化層
１３９ マイクロレンズ層
１０１ トランジスタ
１０２ ソース・ドレイン領域
１０３ ゲート絶縁膜
１０４ ゲート電極
１０５ ソース・ドレイン領域
１０６ 配線構造体
１０７ コンタクトプラグ
１０８ 配線層
１０９ ビアプラグ
１１０ 配線層
１１１ ビアプラグ
１１２ 絶縁膜
１１３ 素子分離部
１２０ 単位セル
１３０ 分離領域
１３１ 第一電極
１３２ 中間層
１３３ 機能層
１３３Ａ 機能層（ボトムバッファ領域）
１３３Ｂ 機能層（吸収領域）
１３３Ｃ 機能層（トップバッファ領域）
１３４ 第二電極
１３６ 絶縁層
１３７ カラーフィルタ層
１３８ 平坦化層
１３９ マイクロレンズ層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】