(57)【要約】【課題】応答性を向上させることが可能な光電変換素子および撮像装置を提供する。【解決手段】本開示の一実施形態の光電変換素子は、対向配置された第１電極および第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられた光電変換層とを備えたものであり、光電変換層は、色素材料および第１の半導体材料を含む励起子生成層と、第２の半導体材料を含む励起子解離層とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された第１電極および第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた光電変換層とを備え、
前記光電変換層は、色素材料および第１の半導体材料を含む励起子生成層と、第２の半導体材料を含む励起子解離層とを有する
光電変換素子。
【請求項２】
前記光電変換層は、前記励起子生成層と前記励起子解離層との間に、第１の半導体材料からなる第１の中間層を有する、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記光電変換層は、前記第１の中間層と前記励起子解離層との間に、前記第１の半導体材料および前記第２の半導体材料を含む第２の中間層を有する、請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記第１の半導体材料および前記第２の半導体材料は、互いに異なる極性を有する半導体材料である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記第１の半導体材料のバンドギャップは、前記色素材料のバンドギャップと同じ、または前記色素材料のバンドギャップよりも小さい、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記第１の半導体材料および前記第２の半導体材料は、エネルギー準位に差を有する、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記第２の半導体材料は、前記第１の半導体材料と界面を形成すると共に、前記色素材料とは直接接していない、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記色素材料、前記第１の半導体材料および前記第２の半導体材料は、有機材料である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項９】
前記色素材料は、サブフタロシアニンまたはサブフタロシアニン誘導体である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項１０】
前記第１の半導体材料は、フラーレンまたはフラーレン誘導体である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項１１】
前記第２の半導体材料は、チオフェンまたはチオフェン誘導体である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項１２】
１または複数の前記光電変換層を有する有機光電変換部と、前記有機光電変換部とは異なる波長域の光電変換を行う１または複数の無機光電変換部とが積層されている、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項１３】
前記無機光電変換部は、半導体基板に埋め込み形成され、
前記有機光電変換部は、前記半導体基板の第１面側に形成されている、請求項１２に記載の光電変換素子。
【請求項１４】
前記半導体基板の第２面側に多層配線層が形成されている、請求項１３に記載の光電変換素子。
【請求項１５】
前記有機光電変換部が緑色光の光電変換を行い、
前記半導体基板の内部に、青色光の光電変換を行う無機光電変換部と、赤色光の光電変換を行う無機光電変換部とが積層されている、請求項１３に記載の光電変換素子。
【請求項１６】
１または複数の光電変換素子がそれぞれ設けられている複数の画素を備え、
前記光電変換素子は、
対向配置された第１電極および第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた光電変換層とを備え、
前記光電変換層は、色素材料および第１の半導体材料を含む励起子生成層と、第２の半導体材料を含む励起子解離層とを有する
撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、有機半導体を用いた光電変換素子およびこれを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の固体撮像装置では、画素サイズの縮小化が進んでいる。これにより、単位画素へ入射するフォトン数が減少することから感度が低下すると共に、Ｓ／Ｎ比の低下が生じている。また、カラー化のために、赤，緑，青の原色フィルタを２次元配列してなるカラーフィルタを用いた場合、赤画素では、緑と青の光がカラーフィルタによって吸収されるために、感度の低下を招いている。また、各色信号を生成する際に、画素間で補間処理を行うことから、いわゆる偽色が発生する。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１では、青色光（Ｂ）に感度を持つ有機光電変換膜、緑色光（Ｇ）に感度を持つ有機光電変換膜、赤色光（Ｒ）に感度を持つ有機光電変換膜が順次積層された多層構造の有機光電変換膜を用いたイメージセンサが開示されている。このイメージセンサでは、１画素から、Ｂ／Ｇ／Ｒの信号を別々に取り出すことで、感度向上が図られている。特許文献２では、１層の有機光電変換膜を形成し、この有機光電変換膜で１色の信号を取り出し、シリコン（Ｓｉ）バルク分光で２色の信号を取り出す撮像素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３４４６０号公報
【特許文献２】特開２００５−３０３２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、イメージセンサには、優れた応答性が求められており、これを実現することが可能な光電変換素子の開発が望まれている。
【０００６】
応答性を向上させることが可能な光電変換素子および撮像装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一実施形態の光電変換素子は、対向配置された第１電極および第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられた光電変換層とを備えたものであり、光電変換層は、色素材料および第１の半導体材料を含む励起子生成層と、第２の半導体材料を含む励起子解離層とを有する。
【０００８】
本開示の一実施形態の撮像装置は、複数の画素毎に、１または複数の上記本開示の一実施形態の光電変換素子を備えたものである。
【０００９】
本開示の一実施形態の光電変換素子および一実施形態の撮像装置では、光電変換層を、色素材料および第１の半導体材料を含む励起子生成層と、第２の半導体材料を含む励起子解離層とから構成する。これにより、光を吸収する場（励起子生成層）と電荷が発生する場（励起子解離層）とを分離することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の一実施形態の光電変換素子および一実施形態の撮像装置によれば、色素材料および第１の半導体材料を含む励起子生成層と、第２の半導体材料を含む励起子解離層とを有する光電変換層を設けることにより、光を吸収する場と電荷が発生する場とが分離される。よって、応答性を向上させることが可能となる。
【００１１】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】有機光電変換部の断面構成を表す模式図である。
【図２】本開示の第１の実施の形態に係る光電変換素子の概略構成の一例を表す断面図である。
【図３Ａ】図１に示した光電変換層を構成する各層のエネルギー準位の一例を表す図である。
【図３Ｂ】図１に示した光電変換層を構成する各層のエネルギー準位の他の例を表す図である。
【図４Ａ】図１に示した光電変換層を構成する各層のエネルギー準位の他の例を表す図である。
【図４Ｂ】図１に示した光電変換層を構成する各層のエネルギー準位の他の例を表す図である。
【図５】図２に示した光電変換素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】図５に続く工程を表す断面図である。
【図７】図６に続く工程を表す断面図である。
【図８】図７に続く工程を表す断面図である。
【図９】本開示の第２の実施の形態に係る光電変換素子（有機光電変換部）の概略構成の一例を表す断面図である。
【図１０】本開示の第３の実施の形態に係る光電変換素子（有機光電変換部）の概略構成の一例を表す断面図である。
【図１１】図２に示した光電変換素子を画素として用いた撮像装置の機能ブロック図である。
【図１２】図１１に示した撮像装置を用いた電子機器の概略構成を表すブロック図である。
【図１３】体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図１４】車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【図１５】撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示における一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．第１の実施の形態（励起子生成層と励起子解離層とから構成される光電変換層を有する例）
１−１．光電変換素子の構成
１−２．光電変換素子の製造方法
１−３．作用・効果
２．第２の実施の形態（励起子生成層と励起子解離層との間に中間層を設けた例）
３．第３の実施の形態（励起子生成層と励起子解離層との間に更に別の中間層を設けた例）
４．適用例
【００１４】
＜１．第１の実施の形態＞
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る光電変換素子（光電変換素子１０）を構成する有機光電変換部２０の断面構成を模式的に表したものである。図２は、図１に示した有機光電変換部２０を備えた光電変換素子１０の断面構成を表したものである。光電変換素子１０は、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像装置（撮像装置１；図１１参照）において１つの画素（単位画素Ｐ）を構成するものである。
【００１５】
（１−１．光電変換素子の構成）
光電変換素子１０は、例えば、１つの有機光電変換部２０と、２つの無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒとが縦方向に積層された、いわゆる縦方向分光型のものである。有機光電変換部２０は、半導体基板３０の第１面（裏面）３０Ａ側に設けられている。無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒは、半導体基板３０内に埋め込み形成されており、半導体基板３０の厚み方向に積層されている。
【００１６】
有機光電変換部２０は、一対の電極（下部電極２１および上部電極２４）と、この一対の電極の間に設けられた励起子ブロック層２２と、光電変換層２３とを有する。本実施の形態では、光電変換層２３は、色素材料および第１の半導体材料を含む励起子生成層２３Ａと、第２の半導体材料を含む励起子解離層２３Ｂとの２層によって構成されている。
【００１７】
有機光電変換部２０と、無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒとは、互いに異なる波長域の光を選択的に検出して光電変換を行うものである。具体的には、有機光電変換部２０は、緑（Ｇ）の色信号を取得する。無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒは、吸収係数の違いにより、それぞれ、青（Ｂ）および赤（Ｒ）の色信号を取得する。これにより、この光電変換素子１０では、カラーフィルタを用いることなく一つの画素において複数種類の色信号を取得可能となっている。
【００１８】
なお、本実施の形態では、光電変換によって生じる電子および正孔の対のうち、正孔を信号電荷として読み出す場合（ｐ型半導体領域を光電変換層とする場合）について説明する。また、図中において、「ｐ」「ｎ」に付した「＋（プラス）」は、ｐ型またはｎ型の不純物濃度が高いことを表し、「＋＋」はｐ型またはｎ型の不純物濃度が「＋」よりも更に高いことを表している。
【００１９】
半導体基板３０の第２面（表面）３０Ｂには、例えば、フローティングディフュージョン（浮遊拡散層）ＦＤ１，ＦＤ２，ＦＤ３と、縦型トランジスタ（転送トランジスタ）Ｔｒ１と、転送トランジスタＴｒ２と、アンプトランジスタ（変調素子）ＡＭＰと、リセットトランジスタＲＳＴと、多層配線４０とが設けられている。多層配線４０は、例えば、配線層４１，４２，４３を絶縁層４４内に積層した構成を有している。
【００２０】
なお、図面では、半導体基板３０の第１面３０Ａ側を光入射側Ｓ１、第２面３０Ｂ側を配線層側Ｓ２と表している。
【００２１】
有機光電変換部２０は、例えば、下部電極２１、励起子ブロック層２２、光電変換層２３および上部電極２４が、半導体基板３０の第１面３０Ａの側からこの順に積層された構成を有している。なお、図２では、簡略化するために励起子ブロック層２２を省略している。下部電極２１、励起子ブロック層２２および光電変換層２３は、複数の光電変換素子１０に共通した連続層として設けられている。上部電極２４は、例えば、光電変換素子１０ごとに分離形成されている。半導体基板３０の第１面３０Ａと下部電極２１との間には、例えば、固定電荷を有する層（固定電荷層）２５と、絶縁性を有する誘電体層２６と、層間絶縁層２７とが設けられている。上部電極２４の上には、保護層２８が設けられている。保護層２８の上方には、平坦化層やオンチップレンズ等の光学部材（いずれも図示せず）が配設されている。
【００２２】
半導体基板３０の第１面３０Ａと第２面３０Ｂとの間には、貫通電極３４が設けられている。有機光電変換部２０は、この貫通電極３４を介して、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐと、フローティングディフュージョンＦＤ３とに接続されている。これにより、光電変換素子１０では、半導体基板３０の第１面３０Ａ側の有機光電変換部２０で生じた電荷を、貫通電極３４を介して半導体基板３０の第２面３０Ｂ側に良好に転送し、特性を高めることが可能となっている。
【００２３】
貫通電極３４は、例えば、光電変換素子１０の各々に、有機光電変換部２０ごとに設けられている。貫通電極３４は、有機光電変換部２０とアンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐおよびフローティングディフュージョンＦＤ３とのコネクタとしての機能を有すると共に、有機光電変換部２０において生じた電荷（ここでは正孔）の伝送経路となるものである。貫通電極３４の下端は、例えば、下部第１コンタクト３５を介して、多層配線４０の配線層４１内の接続部４１Ａに接続されている。接続部４１Ａと、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐとは、下部第２コンタクト４５により接続されている。接続部４１Ａと、フローティングディフュージョンＦＤ３とは、下部第３コンタクト４６により接続されている。貫通電極３４の上端は、例えば、上部コンタクト３６を介して下部電極２１に接続されている。
【００２４】
フローティングディフュージョンＦＤ３の隣には、図２に示したように、リセットトランジスタＲＳＴのリセットゲートＧｒｓｔが配置されていることが好ましい。これにより、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積された電荷を、リセットトランジスタＲＳＴによりリセットすることが可能となる。
【００２５】
貫通電極３４は、半導体基板３０を貫通すると共に、例えば、分離溝５０により半導体基板３０とは分離されている。貫通電極３４は、例えば、半導体基板３０と同じ半導体、例えばシリコン（Ｓｉ）により構成され、ｎ型またはｐ型の不純物が注入される（図２では例えばｎ＋）ことにより抵抗値が低減されていることが好ましい。また、貫通電極３４の上端部および下端部には、高濃度不純物領域（図２では例えばｐ＋＋）が設けられ、上部コンタクト３６との接続抵抗および下部第１コンタクト３５との接続抵抗が更に低減されていることが好ましい。貫通電極３４は、金属または導電性材料により構成されていてもよい。金属または導電性材料を用いることにより、貫通電極３４の抵抗値をさらに低減すると共に、貫通電極３４と下部第１コンタクト３５、下部第２コンタクト４５および下部第３コンタクト４６との接続抵抗をさらに低減することが可能となる。貫通電極３４を構成する金属または導電性材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等が挙げられる。
【００２６】
図２に示したように、分離溝５０の外側面５１、内側面５２および底面５３は、例えば絶縁性を有する誘電体層２６により被覆されている。誘電体層２６は、例えば、分離溝５０の外側面５１を被覆する外側誘電体層２６Ａと、分離溝５０の内側面５２を被覆する内側誘電体層２６Ｂとを有している。外側誘電体層２６Ａと内側誘電体層２６Ｂとの間には、空洞５４が設けられていることが好ましい。即ち、分離溝５０は環状または輪状であり、空洞５４は分離溝５０と同心円をなす環状または輪状である。これにより、貫通電極３４と半導体基板３０との間に生じる静電容量を低減させ、変換効率を高めると共に遅延（残像）を抑えることが可能となる。
【００２７】
また、分離溝５０の外側面５１の半導体基板３０内には、貫通電極３４と同じ導電型（ｎ型またはｐ型）の不純物領域（図２ではｐ＋）が設けられていることが好ましい。更に、分離溝５０の外側面５１、内側面５２および底面５３と、半導体基板３０の第１面３０Ａとに、固定電荷層２５が設けられていることが好ましい。具体的には、例えば、分離溝５０の外側面５１の半導体基板３０内にｐ型の不純物領域（図２のｐ＋）を設けると共に、固定電荷層２５として負の固定電荷を有する膜を設けることが好ましい。これにより、暗電流を低減することが可能となる。
【００２８】
本実施の形態の光電変換素子１０では、上部電極２４側から有機光電変換部２０に入射した光は、光電変換層２３の励起子生成層２３Ａで吸収される。これによって生じた励起子は、励起子解離層２３Ｂに移動し、電子と正孔とに解離する。ここで発生した電荷（電子および正孔）は、キャリアの濃度差による拡散や、陰極（ここでは、下部電極２１）と陽極（ここでは、上部電極２４）との仕事関数の差による内部電界によって、それぞれ異なる電極へ運ばれ、光電流として検出される。また、下部電極２１と上部電極２４との間に電位を印加することによって、電子および正孔の輸送方向を制御することができる。
【００２９】
以下、各部の構成や材料等について説明する。
【００３０】
有機光電変換部２０は、選択的な波長域（例えば、４９５ｎｍ〜５７０ｎｍ）の一部または全部の波長域に対応する緑色光を吸収して、電子−正孔対を発生させる光電変換素子である。
【００３１】
下部電極２１は、半導体基板３０内に形成された無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒの受光面と正対して、これらの受光面を覆う領域に設けられている。下部電極２１は、光透過性を有する導電材料（透明導電材料）を用いて構成され、例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）により構成されている。但し、下部電極２１の構成材料としては、このＩＴＯの他にも、ドーパントを添加した酸化スズ（ＳｎＯ2）系材料、あるいはアルミニウム亜鉛酸化物（ＺｎＯ）にドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。酸化亜鉛系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）を添加したアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）添加のガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、インジウム（Ｉｎ）添加のインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が挙げられる。また、この他にも、アルミニウム（Ａｌ）、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ4、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ2、ＭｇＩＮ2Ｏ4、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ3等を用いてもよい。光電変換素子１０を１つの画素として用いる撮像装置１では、下部電極２１は、画素毎に分離されていてもよいし、各画素に共通の電極として形成されていてもよい。
【００３２】
励起子ブロック層２２は、例えば、励起子生成層２３Ａにおいて発生した励起子が下部電極２１によって失活されるのを防ぐためのものである。励起子ブロック層２２Ａを形成する材料としては、例えば、有機光電変換部２０を構成する各層のエネルギー準位の関係を、後述する図３Ａおよび図３Ｂに示した構成とする場合には、電子輸送性材料を用いることが好ましい。具体的には、例えば、Bathocuproine（ＢＣＰ）、2,9-Bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline（ＮＢｐｈｅｎ）、2,2',2''-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)（ＴＰＢｉ）、(8-Quinolinolato)lithium（Ｌｉｑ）、2-(4-tert-Butylphenyl)-5-(4-biphenylyl)-1,3,4-oxadiazole（ＰＢＤ）、1,3-Bis[5-(4-tert-butylphenyl)-2-[1,3,4]oxadiazolyl]benzene（ＯＸＤ−７）、3-(Biphenyl-4-yl)-5-(4-tert-butylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole（ＴＡＺ）、4,4'-Bis(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)biphenyl（ＢＴＢ）、Bis-4,6-(3,5-di-4-pyridylphenyl)-2-methylpyrimidine（Ｂ４ＰｙＭＰＭ）等が挙げられる。また、例えば、有機光電変換部２０を構成する各層のエネルギー準位の関係を、後述する図４Ａおよび図４Ｂに示した構成とする場合には、正孔輸送性材料を用いることが好ましい。具体的には、例えば、トリアリールアミン誘導体（ＴＰＤ，ＮＰＢ，ＴＡＰＣ等）、カルバゾール誘導体（ＣＢＰ，ＴＣＴＡ等）、フルオレン誘導体（ＢＳＢＦ等）が挙げられる。励起子ブロック層２２Ａの積層方向の膜厚（以下、単に厚みという）は、例えば１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
光電変換層２３は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。光電変換層２３は、上記のように、励起子生成層２３Ａおよび励起子解離層２３Ｂの２層によって構成されている。励起子生成層２３Ａは、色素材料および第１の半導体材料を含む層であり、この色素材料と第１の半導体材料とによって構成されるバルクヘテロ接合界面を有する。有機光電変換部２０に入射した光は、このバルクヘテロ接合界面における色素材料に吸収され、第１の半導体材料にエネルギー移動することによって第１の半導体材料上に励起子が発生する。励起子解離層２３Ｂは、第２の半導体材料を含んで構成されたものである。励起子解離層２３Ｂでは、励起子生成層２３Ａから拡散してきた励起子が電荷（電子および正孔）に解離する。なお、励起子生成層２３Ａおよび励起子解離層２３Ｂの位置関係は、例えば、光入射側Ｓ１側に励起子解離層２３Ｂを配置することが好ましい。励起子生成層２３Ａにおいて生成される励起子の密度は光入射面側に多く、光電変換効率を向上させるためには、生成された励起子が励起子解離層２３Ｂに移動する距離（拡散距離）が短い方が好ましいからである。
【００３４】
励起子生成層２３Ａを構成する色素材料および第１の半導体材料では、例えば、第１の半導体材料は、色素材料のバンドギャップと同程度、あるいは、それよりも小さいバンドギャップを有することが好ましい。これにより、色素材料から第1の半導体材料へのエネルギー移動が促進される。第１の半導体材料および第２の半導体材料は、ｐ型半導体またはｎ型半導体であり、互いに異なる極性を有する半導体材料である。また、第１の半導体材料および第２の半導体材料は、エネルギー準位に差を有することが好ましい。これにより、励起子解離層２３Ｂにおいて発生した電荷（電子および正孔）を速やかに下部電極２１および上部電極２４へ輸送することが可能となる。
【００３５】
図３Ａ，図３Ｂ，図４Ａおよび図４Ｂは、励起子生成層２３Ａおよび励起子解離層２３Ｂと、これらを構成する色素材料、第１の半導体材料および第２の半導体材料のエネルギー準位の組み合わせを表したものである。例えば、正孔を信号電荷として用いる場合には、図３Ａに示したように、励起子生成層２３Ａを構成する第１の半導体材料は、励起子解離層２３Ｂを構成する第２の半導体材料よりも深いＨＯＭＯ準位および深いＬＵＭＯ準位を有することが好ましい。このようなエネルギー準位の組み合わせの場合には、第１の半導体材料はｎ型半導体、第２の半導体材料はｐ型半導体となる。色素材料のエネルギー準位は、例えば、図３Ａに示したように、色素材料および第１の半導体材料のＬＵＭＯ準位が互いに等しくなっていてもよいし、図３Ｂに示したように、色素材料および第１の半導体材料のＨＯＭＯ準位が互いに等しくなっていてもよい。
【００３６】
信号電荷として電子を用いる場合には、図４Ａに示したように、励起子生成層２３Ａを構成する第１の半導体材料は、励起子解離層２３Ｂを構成する第２の半導体材料よりも浅いＨＯＭＯ準位および浅いＬＵＭＯ準位を有することが好ましい。このようなエネルギー準位の組み合わせの場合には、第１の半導体材料はｐ型半導体、第２の半導体材料はｎ型半導体となる。色素材料のエネルギー準位は、例えば、図４Ａに示したように、色素材料および第１の半導体材料のＬＵＭＯ準位が互いに等しくなっていてもよいし、図４Ｂに示したように、色素材料および第１の半導体材料のＨＯＭＯ準位が互いに等しくなっていてもよい。
【００３７】
色素材料、第１の半導体材料および第２の半導体材料として用いられる材料は、有機材料であることが好ましく、例えば、図３Ａに示したエネルギー準位の組み合わせの場合には、それぞれ、以下の材料が挙げられる。色素材料としては、可視光領域における極大吸収波長の線吸収係数が高いものが好ましい。これにより、有機光電変換部２０における可視光領域の光の吸収能を高めることができ、且つ分光形状をシャープにすることが可能となる。このような材料としては、例えば、一般式（１）で表わされるサブフタロシアニンあるいはその誘導体が挙げられる。具体的には、例えばＦ6ＳｕｂＰｃＯＣ6Ｆ5が挙げられる。第１の半導体材料（ｎ型半導体）としては、例えば、一般式（２）または一般式（３）で表わされるフラーレンまたはその誘導体が挙げられる。第２の半導体材料（ｐ型半導体）としては、例えば、一般式（４）で表わされるチオフェンまたはその誘導体が挙げられる。なお、本開示では、フラーレンは、有機半導体材料として扱う。
【００３８】
【化１】
2019133964.tif 000003
（Ｒ１〜Ｒ１２は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、直鎖，分岐，または環状アルキル基、チオアルキル基、チオアリール基、アリールスルホニル基、アルキルスルホニル基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アシルアミノ基、アシルオキシ基、フェニル基、カルボキシ基、カルボキソアミド基、カルボアルコキシ基、アシル基、スルホニル基、シアノ基およびニトロ基からなる群から選択され、且つ、隣接した任意のＲ１〜Ｒ１２は縮合脂肪族環または縮合芳香環の一部であってもよい。前記縮合脂肪族環または縮合芳香環は、炭素以外の1または複数の原子を含んでいてもよい。Ｍはホウ素または２価あるいは３価の金属である。Ｘはアニオン性基である。）
【００３９】
【化２】
2019133964.tif 000004
（Ｒ１３，Ｒ１４は、各々独立して水素原子、ハロゲン原子、直鎖，分岐または環状のアルキル基、フェニル基、直鎖または縮環した芳香族化合物を有する基、ハロゲン化物を有する基、パーシャルフルオロアルキル基、パーフルオロアルキル基、シリルアルキル基、シリルアルコキシ基、アリールシリル基、アリールスルファニル基、アルキルスルファニル基、アリールスルホニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルフィド基、アルキルスルフィド基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アシルアミノ基、アシルオキシ基、カルボニル基、カルボキシ基、カルボキソアミド基、カルボアルコキシ基、アシル基、スルホニル基、シアノ基、ニトロ基、カルコゲン化物を有する基、ホスフィン基、ホスホン基あるいはそれらの誘導体である。ｎ，ｍは０または１以上の整数である。）
【００４０】
【化３】
2019133964.tif 000005
（Ｒ１５，Ｒ１６は、各々独立して水素原子または式（４’）で表わされる置換基である。Ｒ１７は、芳香環基あるいは置換基を有する芳香環基である。）
【００４１】
なお、光電変換層２３を構成する材料は特に限定されない。上記した材料以外には、例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、ピレン、ペリレン、およびフルオランテンあるいはそれらの誘導体が挙げられる。あるいは、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体やそれらの誘導体を用いてもよい。加えて、金属錯体色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、フェニルキサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、ロダシアニン系色素、キサンテン系色素、大環状アザアヌレン系色素、アズレン系色素、ナフトキノン、アントラキノン系色素、アントラセンおよびピレン等の縮合多環芳香族および芳香環あるいは複素環化合物が縮合した鎖状化合物、または、スクアリリウム基およびクロコニツクメチン基を結合鎖として持つキノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール等の二つの含窒素複素環、または、スクアリリウム基およびクロコニツクメチン基により結合したシアニン系類似の色素等を好ましく用いることができる。なお、上記金属錯体色素としては、ジチオール金属錯体系色素、金属フタロシアニン色素、金属ポルフィリン色素、またはルテニウム錯体色素が好ましいが、これに限定されるものではない。
【００４２】
励起子生成層２３Ａの厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。励起子解離層２３Ｂの厚みは、例えば、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４３】
なお、光電変換層２３と下部電極２１との間、および光電変換層２３と上部電極２４との間には、他の層例えば、バッファ膜が設けられていてもよい。この他、例えば、下部電極２１側から順に、下引き膜、正孔輸送層、電子ブロッキング膜 、光電変換層２３、正孔ブロッキング膜、バッファ膜、電子輸送層および仕事関数調整膜等が積層されていてもよい。
【００４４】
上部電極２４は、下部電極２１と同様の光透過性を有する導電膜により構成されている。光電変換素子１０を１つの画素として用いた撮像装置１では、この上部電極２４が画素毎に分離されていてもよいし、各画素に共通の電極として形成されていてもよい。上部電極２４の厚みは、例えば、１０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００４５】
固定電荷層２５は、正の固定電荷を有する膜でもよいし、負の固定電荷を有する膜でもよい。負の固定電荷を有する膜の材料としては、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化チタン等が挙げられる。また上記以外の材料としては酸化ランタン、酸化プラセオジム、酸化セリウム、酸化ネオジム、酸化プロメチウム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化正孔ミウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウム、酸化イットリウム、窒化アルミニウム膜、酸窒化ハフニウム膜または酸窒化アルミニウム膜等も可能である。
【００４６】
固定電荷層２５は、２種類以上の膜を積層した構成を有していてもよい。それにより、例えば負の固定電荷を有する膜の場合には正孔蓄積層としての機能を更に高めることが可能である。
【００４７】
誘電体層２６の材料は特に限定されないが、例えば、シリコン酸化膜、ＴＥＯＳ、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜を含む。
【００４８】
層間絶縁層２７は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等のうちの１種よりなる単層膜か、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。
【００４９】
保護層２８は、光透過性を有する材料により構成され、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン等のうちのいずれかよりなる単層膜、あるいはそれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。この保護膜１９の厚みは、例えば、１００ｎｍ〜３００００ｎｍである。
【００５０】
半導体基板３０は、例えば、ｎ型のシリコン（Ｓｉ）基板により構成され、所定領域にｐウェル３１を有している。ｐウェル３１の第２面３０Ｂには、上述した縦型トランジスタＴｒ１，転送トランジスタＴｒ２，アンプトランジスタＡＭＰ，リセットトランジスタＲＳＴ等が設けられている。また、半導体基板３０の周辺部には、ロジック回路等からなる周辺回路（図示せず）が設けられている。
【００５１】
無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒは、それぞれ、半導体基板３０の所定領域にｐｎ接合を有する。無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒは、シリコン基板において光の入射深さに応じて吸収される光の波長が異なることを利用して縦方向に光を分光することを可能としたものである。無機光電変換部３２Ｂは、青色光を選択的に検出して青色に対応する信号電荷を蓄積させるものであり、青色光を効率的に光電変換可能な深さに設置されている。無機光電変換部３２Ｒは、赤色光を選択的に検出して赤色に対応する信号電荷を蓄積させるものであり、赤色光を効率的に光電変換可能な深さに設置されている。なお、青（Ｂ）は、例えば４５０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長域、赤（Ｒ）は、例えば６２０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長域にそれぞれ対応する色である。無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒはそれぞれ、各波長域のうちの一部または全部の波長域の光を検出可能となっていればよい。
【００５２】
無機光電変換部３２Ｂは、例えば、正孔蓄積層となるｐ＋領域と、電子蓄積層となるｎ領域とを含んで構成されている。無機光電変換部３２Ｒは、例えば、正孔蓄積層となるｐ＋領域と、電子蓄積層となるｎ領域とを有する（ｐ−ｎ−ｐの積層構造を有する）。無機光電変換部３２Ｂのｎ領域は、縦型トランジスタＴｒ１に接続されている。無機光電変換部３２Ｂのｐ＋領域は、縦型トランジスタＴｒ１に沿って屈曲し、無機光電変換部３２Ｒのｐ＋領域につながっている。
【００５３】
縦型トランジスタＴｒ１は、無機光電変換部３２Ｂにおいて発生し、蓄積された、青色に対応する信号電荷（本実施の形態では正孔）を、フローティングディフュージョンＦＤ１に転送する転送トランジスタである。無機光電変換部３２Ｂは半導体基板３０の第２面３０Ｂから深い位置に形成されているので、無機光電変換部３２Ｂの転送トランジスタは縦型トランジスタＴｒ１により構成されていることが好ましい。
【００５４】
転送トランジスタＴｒ２は、無機光電変換部３２Ｒにおいて発生し、蓄積された、赤色に対応する信号電荷（本実施の形態では正孔）を、フローティングディフュージョンＦＤ２に転送するものであり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。
【００５５】
アンプトランジスタＡＭＰは、有機光電変換部２０で生じた電荷量を電圧に変調する変調素子であり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。
【００５６】
リセットトランジスタＲＳＴは、有機光電変換部２０からフローティングディフュージョンＦＤ３に転送された電荷をリセットするものであり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。
【００５７】
下部第１コンタクト３５、下部第２コンタクト４５、下部第３コンタクト４６および上部コンタクト３６は、例えば、ＰＤＡＳ（Phosphorus Doped Amorphous Silicon）等のドープされたシリコン材料、または、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属材料により構成されている。
【００５８】
（１−２．光電変換素子の製造方法）
本実施の形態の光電変換素子１０は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００５９】
図５〜図８は、この光電変換素子１０の製造方法を工程順に表したものである。まず、図５に示したように、半導体基板３０内に、第１の導電型のウェルとして例えばｐウェル３１を形成し、このｐウェル３１内に第２の導電型（例えばｎ型）の無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒを形成する。半導体基板３０の第１面３０Ａ近傍にはｐ＋領域を形成する。
【００６０】
また、同じく図５に示したように、貫通電極３４および分離溝５０の形成予定領域に、半導体基板３０の第１面３０Ａから第２面３０Ｂまで貫通する不純物領域（ｐ＋領域）を形成する。更に、貫通電極３４の上端部および下端部の形成予定領域には高濃度不純物領域（ｐ＋＋領域）を形成する。
【００６１】
半導体基板３０の第２面３０Ｂには、同じく図５に示したように、フローティングディフュージョンＦＤ１〜ＦＤ３となるｐ＋領域を形成したのち、ゲート絶縁層３３と、縦型トランジスタＴｒ１、転送トランジスタＴｒ２、アンプトランジスタＡＭＰおよびリセットトランジスタＲＳＴの各ゲートを含むゲート配線層３７とを形成する。これにより、縦型トランジスタＴｒ１、転送トランジスタＴｒ２、アンプトランジスタＡＭＰおよびリセットトランジスタＲＳＴを形成する。更に、半導体基板３０の第２面３０Ｂ上に、下部第１コンタクト３５、下部第２コンタクト４５、下部第３コンタクト４６、接続部４１Ａを含む配線層４１〜４３および絶縁層４４からなる多層配線４０を形成する。
【００６２】
半導体基板３０の基体としては、例えば、半導体基板３０と、埋込み酸化膜（図示せず）と、保持基板（図示せず）とを積層したＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いる。埋込み酸化膜および保持基板は、図５には図示しないが、半導体基板３０の第１面３０Ａに接合されている。イオン注入後、アニール処理を行う。
【００６３】
次いで、半導体基板３０の第２面３０Ｂ側（多層配線４０側）に支持基板（図示せず）または他の半導体基体等を接合して、上下反転する。続いて、半導体基板３０をＳＯＩ基板の埋込み酸化膜および保持基板から分離し、半導体基板３０の第１面３０Ａを露出させる。以上の工程は、イオン注入およびＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等、通常のＣＭＯＳプロセスで使用されている技術にて行うことが可能である。
【００６４】
次いで、図６に示したように、例えばドライエッチングにより半導体基板３０を第１面３０Ａ側から加工し、輪状あるいは環状の分離溝５０を形成する。分離溝５０の深さは、図６の矢印Ｄ５０Ａに示したように、半導体基板３０を第１面３０Ａから第２面３０Ｂまで貫通してゲート絶縁層３３に達することが好ましい。更に、分離溝５０の底面５３での絶縁効果をより高めるためには、分離溝５０は、図６の矢印Ｄ５０Ｂに示したように、半導体基板３０およびゲート絶縁層３３を貫通して多層配線４０の絶縁層４４に達することが好ましい。図６には、分離溝５０が半導体基板３０およびゲート絶縁層３３を貫通している場合を表している。
【００６５】
続いて、図７に示したように、分離溝５０の外側面５１、内側面５２および底面５３と、半導体基板３０の第１面３０Ａとに、例えば負の固定電荷層２５を形成する。負の固定電荷層２５として、２種類以上の膜を積層してもよい。それにより、正孔蓄積層としての機能をより高めることが可能となる。負の固定電荷層２５を形成したのち、外側誘電体層２６Ａおよび内側誘電体層２６Ｂを有する誘電体層２６を形成する。このとき、誘電体層２６の膜厚および成膜条件を適切に調節することで、分離溝５０内において、外側誘電体層２６Ａと内側誘電体層２６Ｂとの間に空洞５４を形成する。
【００６６】
次に、図８に示したように、層間絶縁層２７および上部コンタクト３６を形成し、上部コンタクト３６を貫通電極３４の上端に接続する。続いて、層間絶縁層２７上に、下部電極２１、励起子ブロック層２２、光電変換層２３（励起子生成層２３Ａおよび励起子解離層２３Ｂ）、上部電極２４および保護層２８を形成する。光電変換層２３は、例えば、蒸着法を用いて形成する。最後に、平坦化層等の光学部材およびオンチップレンズ（図示せず）を配設する。以上により、図２に示した光電変換素子１０が完成する。
【００６７】
光電変換素子１０では、有機光電変換部２０に、オンチップレンズ（図示せず）を介して光が入射すると、その光は、有機光電変換部２０、無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒの順に通過し、その通過過程において緑、青、赤の色光毎に光電変換される。以下、各色の信号取得動作について説明する。
【００６８】
（有機光電変換部２０による緑色信号の取得）
光電変換素子１０へ入射した光のうち、まず、緑色光が、有機光電変換部２０において選択的に検出（吸収）され、光電変換される。
【００６９】
有機光電変換部２０は、貫通電極３４を介して、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐとフローティングディフュージョンＦＤ３とに接続されている。よって、有機光電変換部２０で発生した電子−正孔対のうちの正孔が、下部電極２１側から取り出され、貫通電極３４を介して半導体基板３０の第２面３０Ｂ側へ転送され、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積される。これと同時に、アンプトランジスタＡＭＰにより、有機光電変換部２０で生じた電荷量が電圧に変調される。
【００７０】
また、フローティングディフュージョンＦＤ３の隣には、リセットトランジスタＲＳＴのリセットゲートＧｒｓｔが配置されている。これにより、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積された電荷は、リセットトランジスタＲＳＴによりリセットされる。
【００７１】
ここでは、有機光電変換部２０が、貫通電極３４を介して、アンプトランジスタＡＭＰだけでなくフローティングディフュージョンＦＤ３にも接続されているので、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積された電荷をリセットトランジスタＲＳＴにより容易にリセットすることが可能となる。
【００７２】
これに対して、貫通電極３４とフローティングディフュージョンＦＤ３とが接続されていない場合には、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積された電荷をリセットすることが困難となり、大きな電圧をかけて上部電極２４側へ引き抜くことになる。そのため、光電変換層２３がダメージを受けるおそれがある。また、短時間でのリセットを可能とする構造は暗時ノイズの増大を招き、トレードオフとなるため、この構造は困難である。
【００７３】
（無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒによる青色信号，赤色信号の取得）
続いて、有機光電変換部２０を透過した光のうち、青色光は無機光電変換部３２Ｂ、赤色光は無機光電変換部３２Ｒにおいて、それぞれ順に吸収され、光電変換される。無機光電変換部３２Ｂでは、入射した青色光に対応した正孔が無機光電変換部３２Ｂのｐ領域に蓄積され、蓄積された正孔は、縦型トランジスタＴｒ１によりフローティングディフュージョンＦＤ１へと転送される。同様に、無機光電変換部３２Ｒでは、入射した赤色光に対応した正孔が無機光電変換部３２Ｒのｐ領域に蓄積され、蓄積された正孔は、転送トランジスタＴｒ２によりフローティングディフュージョンＦＤ２へと転送される。
【００７４】
（１−３．作用・効果）
前述したように、近年、ＣＣＤイメージセンサ、あるいはＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像装置では、高い色再現性、高フレームレートおよび高感度が求められている。これらを実現するためには、優れた分光形状、高い応答性および高い外部量子効率（ＥＱＥ）が求められる。
【００７５】
前述した有機光電変換膜と、シリコンバルク分光を行う無機光電変換部との積層構造を有する撮像素子（光電変換素子）では、有機光電変換膜は、一般に、ｐ型半導体またはｎ型半導体として機能する２種類の材料によって構成されている。有機光電変換膜は、膜内にｐ型半導体とｎ型半導体とによって形成されるバルクヘテロ接合界面（Ｐ／Ｎ界面）を有する。光吸収により有機光電変換膜内に生じた励起子は、このバルクヘテロ接合界面においてキャリア（電子と正孔）に解離（分離）する。バルクヘテロ接合界面で生じたキャリアのうち、電子はｎ型半導体によって一方の電極へ輸送され、正孔はｐ型半導体によって他方の電極へ輸送される。
【００７６】
２種類の材料（２元系）によって構成された有機光電変換膜を備えた光電変換素子において、高い応答性を実現するためには、ｐ型半導体およびｎ型半導体の両方が高い電荷輸送特性を有する必要がある。従って、優れた分光形状、高い応答性および高い外部量子効率を実現するためには、ｐ型半導体およびｎ型半導体のどちらか一方は、シャープな分光特性と高い電荷移動度の両方を有する必要がある。しかしながら、一般に、固体膜においてシャープな分光形状を有する材料は、高い電荷輸送特性を有していない傾向がある。このため、２種類の材料によって優れた分光形状、高い応答性および高い外部量子効率を実現することは非常に難しい。
【００７７】
そこで、シャープな分光形状を有する材料（例えば、色素材料）を別途用意し、この色素材料と、高い電荷輸送特性を有するｐ型半導体およびｎ型半導体との３種類の材料（３元系）を混合した有機光電変換膜を備えた光電変換素子が考えられる。上記３種類の材料を混合して形成された有機光電変換膜における光電変換機構は、例えば３つの経路（経路Ａ，経路Ｂおよび経路Ｃ）が想定される。３種類の材料が混合されている有機光電変換膜では、まず、色素材料が光を吸収して励起状態となる。この励起状態の色素材料は、その後３つの経路（経路Ａ，経路Ｂおよび経路Ｃ）をたどり得る。
【００７８】
経路Ａでは、励起状態の色素材料からエネルギーがｎ型半導体に移動し、ｎ型半導体が励起状態となる。続いて、ｎ型半導体とｐ型半導体との間で励起子解離が起こり、ｐ型半導体上に正孔が、ｎ型半導体上に電子が生成する。正孔および電子は、それぞれ電界によって対応する電極へと輸送される。なお、色素材料のエネルギーがｐ型半導体に移動する経路も考えられるが、一般に、ｐ型半導体は色素材料よりも広いバンドギャップを有する場合が多い。このため、色素材料からｐ型半導体へエネルギー移動が起こる可能性は低い。
【００７９】
経路Ｂでは、色素材料とｐ型半導体との間で励起子解離が起こり、色素材料上に電子が、ｐ型半導体上に正孔が生成する。色素材料上の電子は、安定化のためにｎ型半導体へと移動する。ｐ型半導体上の正孔およびｎ型半導体へ移動した電子は、経路Ａと同様に、それぞれ電界によって対応する電極へと輸送される。
【００８０】
経路Ｃでは、色素材料とｎ型半導体との間で励起子解離が起こり、色素材料上に正孔が、ｎ型半導体上に電子が生成する。色素材料上の正孔は、安定化のためにｐ型半導体へと移動する。ｎ型半導体上の電子およびｐ型半導体へ移動した正孔は、経路Ａと同様に、それぞれ電界によって対応する電極へと輸送される。
【００８１】
このように、３種類の材料を混合して形成した有機光電変換膜内では、上記経路Ａ，経路Ｂおよび経路Ｃの反応が全て起こり得る。しかしながら、一般に、色素材料のキャリア輸送性能は低い。このため、経路Ｂおよび経路Ｃのように、色素材料上に正孔または電子が発生すると、そのキャリア輸送性能の低さから、期待される光電変換効率や応答性が得られない虞がある。
【００８２】
これに対して、本実施の形態では、光電変換層２３を、色素材料とｐ型半導体またはｎ型半導体とからなる励起子生成層２３Ａと、ｎ型半導体またはｐ型半導体からなる励起子解離層２３Ｂとの２層から構成するようにした。これにより、光を吸収する場（励起子生成層２３Ａ）と電荷が発生する場（励起子解離層２３Ｂ）とが分離された構造、即ち、色素材料と電荷輸送性材料（第２の半導体材料）とが直接接しない構造となるため、上記２つの経路のうち、経路Ａが選択されるようになる。
【００８３】
以上のように、本実施の形態では、励起子生成層２３Ａおよび励起子解離層２３Ｂからなる光電変換層２３を設けるようにしたので、キャリア輸送性能の低い色素材料上での励起子解離の発生が低減される。よって、キャリア輸送性能の高いｐ型半導体とｎ型半導体との間での励起子解離が起こりやすくなるため、応答性を向上させることが可能となる。また、光電変換効率を向上させることが可能となる。
【００８４】
また、複数の材料を混合した固体膜を形成する場合には、各材料間の相溶性によって混合の様子が変化する。複数の材料からなる固体膜を光電変換層として用いる場合には、キャリアの伝達パス（パーコレーション）が機能するように、固体膜は、ある程度の相分離構造をとっていることが好ましい。しかしながら、各材料間の相溶性が高い場合には、固体膜は各材料が均質に混合された層となり、各材料間の相溶性が低い場合には、固体膜は大きく相分離し、どちらも光電変換層としては望ましくない。このように、光電変換層を３種類の材料を混合して形成する場合に、３種類全ての相溶性を制御して、理想的な相分離構造を構築することは難しい。
【００８５】
これに対して、本実施の形態では、上記のように、光電変換層２３を構成する各層（励起子生成層２３Ａおよび励起子解離層２３Ｂ）は、２種類以下の材料によって構成されるため、好ましい相分離構造を構築することが容易となる。また、材料の組み合わせの自由度が向上する。
【００８６】
更に、光電変換層２３を２種類以下の材料からなる２層構造（励起子生成層２３Ａおよび励起子解離層２３Ｂ）としたので、光電変換層２３を、例えば蒸着法を用いて形成する際に用意する蒸着源、電源および制御盤等の製造装置および製造方法を大幅に簡略化することが可能となる。
【００８７】
なお、励起子生成層２３Ａおよび励起子解離層２３Ｂは、本開示の効果を得られる限り、上記材料以外の材料を含んで構成されていてもよい。
【００８８】
次に、第２の実施の形態および第３の実施の形態について説明する。以下では、上記第１の実施の形態と同様に構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００８９】
＜２．第２の実施の形態＞
図９は、本開示の第２の実施の形態に係る光電変換素子（光電変換素子１０）を構成する有機光電変換部６０の断面構成を模式的に表したものである。有機光電変換部６０は、一対の電極（下部電極２１および上部電極２４）と、この一対の電極の間に設けられた光電変換層６３とを有する。本実施の形態では、光電変換層６３が、励起子生成層６３Ａと、励起子解離層６３Ｂと、励起子生成層６３Ａと励起子解離層６３Ｂとの間に設けられた中間層６３Ｃ（第１の中間層）とから構成されている点が、上記第１の実施の形態とは異なる。
【００９０】
中間層６３Ｃは、励起子生成層６３Ａを構成する色素材料と、励起子解離層６３Ｂを構成する第２の半導体材料との接触を防ぐためのものである。中間層６３Ｃは、例えば、第１の半導体材料を用いて構成されている。中間層６３Ｃの厚みは、色素材料と第２の半導体材料との接触を防ぐことができればよく、例えば、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。
【００９１】
前述したように、色素材料は、一般にキャリア輸送性が低い。これに対して、本実施の形態では、上記のように、励起子生成層６３Ａと励起子解離層６３Ｂとの間に、第１の半導体材料からなる中間層６３Ｃを設けるようにした。このように、色素材料と第２の半導体材料との界面が形成されないようにすることにより、色素材料上での励起子の解離を防ぐことが可能となる。よって、上記第１の実施の形態の効果に加えて、さらに応答性および光電変換効率を向上させることが可能となるという効果を奏する。
【００９２】
＜３．第３の実施の形態＞
図１０は、本開示の第３の実施の形態に係る光電変換素子（光電変換素子１０）を構成する有機光電変換部７０の断面構成を模式的に表したものである。有機光電変換部７０は、一対の電極（下部電極２１および上部電極２４）と、この一対の電極の間に設けられた光電変換層７３とを有する。本実施の形態では、光電変換層７３が、励起子生成層７３Ａ、励起子解離層７３Ｂおよび中間層７３Ｃを有し、さらに励起子解離層７３Ｂと中間層７３Ｃとの間に中間層７３Ｄ（第２の中間層）が設けられている点が、上記第１，第２の実施の形態とは異なる。なお、中間層７３Ｃは、上記第２の実施の形態における中間層６３Ｃと同様の構成を有するものである。
【００９３】
中間層７３Ｄは、第１の半導体材料と第２の半導体材料とを含んで構成されたものである。中間層７３Ｄは、第１の半導体材料と第２の半導体材料とによって構成されるバルクヘテロ接合界面を有する。中間層７３Ｄの厚みは、例えば、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
【００９４】
本実施の形態では、励起子解離層７３Ｂと中間層７３Ｃとの間に、第１の半導体材料と第２の半導体材料とから構成される中間層７３Ｄを設けるようにしたので、励起子が解離して電荷が生成される界面の面積が増加する。これにより、励起子から電荷への分離速度が向上し、上記第２の実施の形態の効果に加えて、さらに応答性を向上させることが可能となるという効果を奏する。
【００９５】
＜４．適用例＞
（適用例１）
図１１は、上記第１〜第３の実施の形態において説明した有機光電変換部２０（または有機光電変換部６０，７０）を備えた光電変換素子１０を各画素に用いた撮像装置（撮像装置１）の全体構成を表したものである。この撮像装置１は、ＣＭＯＳイメージセンサであり、半導体基板３０上に、撮像エリアとしての画素部１ａを有すると共に、この画素部１ａの周辺領域に、例えば、行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４およびシステム制御部１３２からなる周辺回路部１３０を有している。
【００９６】
画素部１ａは、例えば、行列状に２次元配置された複数の単位画素Ｐ（光電変換素子１０に相当）を有している。この単位画素Ｐには、例えば、画素行ごとに画素駆動線Ｌread（具体的には行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列ごとに垂直信号線Ｌsigが配線されている。画素駆動線Ｌreadは、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Ｌreadの一端は、行走査部１３１の各行に対応した出力端に接続されている。
【００９７】
行走査部１３１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素部１ａの各単位画素Ｐを、例えば、行単位で駆動する画素駆動部である。行走査部１３１によって選択走査された画素行の各単位画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌsigの各々を通して水平選択部１３３に供給される。水平選択部１３３は、垂直信号線Ｌsigごとに設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
【００９８】
列走査部１３４は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、水平選択部１３３の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この列走査部１３４による選択走査により、垂直信号線Ｌsigの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１３５に出力され、当該水平信号線１３５を通して半導体基板３０の外部へ伝送される。
【００９９】
行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４および水平信号線１３５からなる回路部分は、半導体基板３０上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
【０１００】
システム制御部１３２は、半導体基板３０の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、撮像装置１の内部情報等のデータを出力するものである。システム制御部１３２はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に行走査部１３１、水平選択部１３３および列走査部１３４等の周辺回路の駆動制御を行う。
【０１０１】
（適用例２）
上述の撮像装置１は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話等、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図１２に、その一例として、電子機器２（カメラ）の概略構成を示す。この電子機器２は、例えば、静止画または動画を撮影可能なビデオカメラであり、撮像装置１と、光学系（光学レンズ）３１０と、シャッタ装置３１１と、撮像装置１およびシャッタ装置３１１を駆動する駆動部３１３と、信号処理部３１２とを有する。
【０１０２】
光学系３１０は、被写体からの像光（入射光）を撮像装置１の画素部１ａへ導くものである。この光学系３１０は、複数の光学レンズから構成されていてもよい。シャッタ装置３１１は、撮像装置１への光照射期間および遮光期間を制御するものである。駆動部３１３は、撮像装置１の転送動作およびシャッタ装置３１１のシャッタ動作を制御するものである。信号処理部３１２は、撮像装置１から出力された信号に対し、各種の信号処理を行うものである。信号処理後の映像信号Ｄoutは、メモリ等の記憶媒体に記憶されるか、あるいは、モニタ等に出力される。
【０１０３】
更に、上記第１〜第３の実施の形態において説明した有機光電変換部２０（または有機光電変換部６０，７０）を備えた光電変換素子１０は、下記電子機器（カプセル型内視鏡１０１００および車両等の移動体）にも適用することが可能である。
【０１０４】
（適用例３）
＜体内情報取得システムへの応用例＞
図１３は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【０１０５】
体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
【０１０６】
カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
【０１０７】
外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
【０１０８】
体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
【０１０９】
カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成及び機能についてより詳細に説明する。
【０１１０】
カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、及び制御部１０１１７が収納されている。
【０１１１】
光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
【０１１２】
撮像部１０１１２は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
【０１１３】
画像処理部１０１１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
【０１１４】
無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
【０１１５】
給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
【０１１６】
電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図１３では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
【０１１７】
制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
【０１１８】
外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ，ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
【０１１９】
また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させてもよい。
【０１２０】
以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１０１１２に適用され得る。これにより、より鮮明な術部画像を得ることができるため、検査の精度が向上する。
【０１２１】
（適用例４）
＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【０１２２】
図１４は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【０１２３】
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１４に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（interface）１２０５３が図示されている。
【０１２４】
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
【０１２５】
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【０１２６】
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
【０１２７】
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
【０１２８】
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
【０１２９】
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１３０】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１３１】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
【０１３２】
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１４の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
【０１３３】
図１５は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１３４】
図１５では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【０１３５】
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【０１３６】
なお、図１５には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【０１３７】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
【０１３８】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１３９】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
【０１４０】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
【０１４１】
以上、第１〜第３の実施の形態および適用例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記第１の実施の形態では、光電変換素子として、緑色光を検出する有機光電変換部２０と、青色光，赤色光をそれぞれ検出する無機光電変換部３２Ｂ，３２Ｒとを積層させた構成としたが、本開示内容はこのような構造に限定されるものではない。即ち、有機光電変換部において赤色光あるいは青色光を検出するようにしてもよいし、無機光電変換部において緑色光を検出するようにしてもよい。
【０１４２】
また、これらの有機光電変換部および無機光電変換部の数やその比率も限定されるものではなく、２以上の有機光電変換部を設けてもよいし、有機光電変換部だけで複数色の色信号が得られるようにしてもよい。更に、有機光電変換部および無機光電変換部を縦方向に積層させる構造に限らず、基板面に沿って並列させてもよい。
【０１４３】
更にまた、上記第１の実施の形態では、裏面照射型の撮像装置の構成を例示したが、本開示内容は表面照射型の撮像装置にも適用可能である。また、本開示の光電変換素子（および撮像装置）では、上記実施の形態で説明した各構成要素を全て備えている必要はなく、また逆に他の層を備えていてもよい。
【０１４４】
更に、本開示の技術は、光電変換素子だけでなく、例えば太陽電池にも適用することが可能である。
【０１４５】
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
【０１４６】
なお、本開示は、以下のような構成であってもよい。
（１）
対向配置された第１電極および第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた光電変換層とを備え、
前記光電変換層は、色素材料および第１の半導体材料を含む励起子生成層と、第２の半導体材料を含む励起子解離層とを有する
光電変換素子。
（２）
前記光電変換層は、前記励起子生成層と前記励起子解離層との間に、第１の半導体材料からなる第１の中間層を有する、前記（１）に記載の光電変換素子。
（３）
前記光電変換層は、前記第１の中間層と前記励起子解離層との間に、前記第１の半導体材料および前記第２の半導体材料を含む第２の中間層を有する、前記（２）に記載の光電変換素子。
（４）
前記第１の半導体材料および前記第２の半導体材料は、互いに異なる極性を有する半導体材料である、前記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載の光電変換素子。
（５）
前記第１の半導体材料のバンドギャップは、前記色素材料のバンドギャップと同じ、または前記色素材料のバンドギャップよりも小さい、前記（１）乃至（４）のうちのいずれかに記載の光電変換素子。
（６）
前記第１の半導体材料および前記第２の半導体材料は、エネルギー準位に差を有する、前記（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載の光電変換素子。
（７）
前記第２の半導体材料は、前記第１の半導体材料と界面を形成すると共に、前記色素材料とは直接接していない、前記（１）乃至（６）のうちのいずれかに記載の光電変換素子。
（８）
前記色素材料、前記第１の半導体材料および前記第２の半導体材料は、有機材料である、前記（１）乃至（７）のうちのいずれかに記載の光電変換素子。
（９）
前記色素材料は、サブフタロシアニンまたはサブフタロシアニン誘導体である、前記（１）乃至（８）のうちのいずれかに記載の光電変換素子。
（１０）
前記第１の半導体材料は、フラーレンまたはフラーレン誘導体である、前記（１）乃至（９）のうちのいずれかに記載の光電変換素子。
（１１）
前記第２の半導体材料は、チオフェンまたはチオフェン誘導体である、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれかに記載の光電変換素子。
（１２）
１または複数の前記光電変換層を有する有機光電変換部と、前記有機光電変換部とは異なる波長域の光電変換を行う１または複数の無機光電変換部とが積層されている、前記（１）乃至（１１）のうちのいずれかに記載の光電変換素子。
（１３）
前記無機光電変換部は、半導体基板に埋め込み形成され、
前記有機光電変換部は、前記半導体基板の第１面側に形成されている、前記（１２）に記載の光電変換素子。
（１４）
前記半導体基板の第２面側に多層配線層が形成されている、前記（１３）に記載の光電変換素子。
（１５）
前記有機光電変換部が緑色光の光電変換を行い、
前記半導体基板の内部に、青色光の光電変換を行う無機光電変換部と、赤色光の光電変換を行う無機光電変換部とが積層されている、前記（１３）または（１４）に記載の光電変換素子。
（１６）
１または複数の光電変換素子がそれぞれ設けられている複数の画素を備え、
前記光電変換素子は、
対向配置された第１電極および第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた光電変換層とを備え、
前記光電変換層は、色素材料および第１の半導体材料を含む励起子生成層と、第２の半導体材料を含む励起子解離層とを有する
撮像装置。
【符号の説明】
【０１４７】
１…撮像装置、１０…光電変換素子、２０，６０，７０…有機光電変換部、２１…下部電極、２２…励起子ブロック層、２３，６３，７３…光電変換層、２３Ａ，６３Ａ，７３Ａ…励起子生成層、２３Ｂ，６３Ｂ，７３Ｂ…励起子解離層、２４…上部電極、２５…固定電荷層、２６…誘電体層、２７…層間絶縁層、２８…保護層、３０…半導体基板、３１…ｐウェル、３２Ｂ，３２Ｒ…無機光電変換部、３３…ゲート絶縁層、３４…貫通電極、３５…下部第１コンタクト、３６…上部コンタクト、３７…ゲート配線層、４０…多層配線、４１，４２，４３…配線層、４４…絶縁層、４５…下部第２コンタクト、４６…下部第３コンタクト、５０…分離溝、６３Ｃ，７３Ｃ，７３Ｄ…中間層。
【図１】
2019133964.tif 000006
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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