(57)【要約】【課題】赤外光カットフィルタを用いることなく、実用上問題ない色差を実現することが可能なカラー撮像用の固体撮像素子を提供する。【解決手段】画素電極３と、画素電極３に対向する対向電極５と、画素電極３と対向電極５との間に設けられる光電変換層を含む受光層４とを有する受光部Ｐが半導体基板１上方に複数配列された固体撮像素子１００であって、受光部Ｐの分光感度特性は、（１）波長６００ｎｍにおける分光感度が７０％以上、（２）波長６００ｎｍ以上の範囲で分光感度が単調減少、（３）波長７００ｎｍにおける分光感度が波長６００ｎｍにおける分光感度の３０％以下、（４）波長７５０ｎｍにおける分光感度が１０％以下の条件を満たしている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に設けられる光電変換層を含む受光層とを有する受光部が半導体基板上方に複数配列された固体撮像素子であって、
前記受光部の分光感度特性は、
（１）波長６００ｎｍにおける分光感度が７０％以上
（２）波長６００ｎｍ以上の範囲で分光感度が単調減少
（３）波長７００ｎｍにおける分光感度が波長６００ｎｍにおける分光感度の３０％以下
（４）波長７５０ｎｍ以上における分光感度が１０％以下
の条件を満たしている固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１記載の固体撮像素子であって、
前記光電変換層は、複数種類の有機材料により構成されている固体撮像素子。
【請求項３】
請求項２記載の固体撮像素子であって、
前記複数種類の有機材料は、ｐ型の有機半導体材料とｎ型の有機半導体材料を含む固体撮像素子。
【請求項４】
請求項３記載の固体撮像素子であって、
前記光電変換層は、メロシアニン色素とフラーレン、又は、クマリン色素とフラーレンにより構成される固体撮像素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の固体撮像素子であって、
前記複数の受光部の各々の上方にカラーフィルタを備え、
複数の前記カラーフィルタは、青色光を透過するカラーフィルタと、緑色光を透過するカラーフィルタと、赤色光を透過するカラーフィルタとを含む固体撮像素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の固体撮像素子を備え、
前記固体撮像素子の光入射側に赤外光を遮断する赤外光カットフィルタが設けられていない撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素電極と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に設けられる光電変換層を含む受光層とを有する受光部が半導体基板上方に複数配列された固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数色のカラーフィルタを含むカラー撮像用の固体撮像素子を搭載する撮像装置においては、固体撮像素子が赤外の波長範囲の光（赤外光）に感度を持たないように、固体撮像素子の前方に赤外光カットフィルタを配置するのが一般的である。固体撮像素子が赤外光に感度を有する場合、赤外光カットフィルタを設けないと、人間の目には見えない赤外光に起因して固体撮像素子で信号電荷が発生し、画質が大きく劣化（色差が増大）するためである。しかし、この赤外光カットフィルタを設けることにより、撮像装置のコスト増、固体撮像素子に入射する可視光の光量の低下によるＳ／Ｎの低下等が懸念されている。
【０００３】
そこで、特許文献１，２では、赤外光カットフィルタを必要としない、カラー撮像が可能な固体撮像素子を提案している。
【０００４】
特許文献１には、固体撮像素子の各画素の受光部に含まれるアモルファスシリコンの厚みを調整することで、当該受光部において赤外光を吸収させないようにすることが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、一対の電極で挟まれる光電変換層を視感度曲線にほぼ一致した分光特性を有する材料（アモルファスシリコン）で構成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００２−５１９８５３号公報
【特許文献２】特開昭６２−６２２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載されているように、アモルファスシリコンの厚みを調整するだけでは、色差が大きくなりすぎてしまう。このため、赤外光カットフィルタを省略することによるメリットよりも、画質が劣化することのデメリットの方が大きくなってしまう。
【０００８】
また、特許文献２は、アモルファスシリコンを用いて光電変換層を形成することを開示しているだけであり、赤外光カットフィルタを不要にするために必要な光電変換層の分光感度特性の詳細についての記載はない。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、赤外光カットフィルタを用いることなく、色差を実用上問題ないレベルに維持することが可能なカラー撮像用の固体撮像素子及びこの固体撮像素子を備える撮像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】
【００１０】
本発明の固体撮像素子は、画素電極と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に設けられる光電変換層を含む受光層とを有する受光部が半導体基板上方に複数配列された固体撮像素子であって、前記受光部の分光感度特性は、（１）波長６００ｎｍにおける分光感度が７０％以上（２）波長６００ｎｍ以上の範囲で分光感度が単調減少（３）波長７００ｎｍにおける分光感度が波長６００ｎｍにおける分光感度の３０％以下（４）波長７５０ｎｍ以上における分光感度が１０％以下の条件を満たしているものである。
【００１１】
この構成により、赤外光カットフィルタを設けない場合でも、赤外光カットフィルタによって赤外光を固体撮像素子に入射させない場合と同様に実用上問題ない色差を得ることができる。また、赤外光カットフィルタによって赤外光を固体撮像素子に入射させない場合よりも色Ｓ／Ｎを向上させることができる。
【００１２】
本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子を備え、前記固体撮像素子の光入射側に赤外光を遮断する赤外光カットフィルタが設けられていないものである。
【００１３】
この構成により、撮像装置の小型化、低コスト化、高感度化が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、赤外光カットフィルタを用いることなく、色差を実用上問題ないレベルに維持することが可能なカラー撮像用の固体撮像素子及びこの固体撮像素子を備える撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態を説明するための積層型の固体撮像素子の概略構成を示す平面模式図
【図２】図１に示した固体撮像素子１００の画素１０１Ｇの概略構成を示す断面模式図
【図３】検討した固体撮像素子の受光部Ｐの分光感度特性を示す図
【図４】検討した固体撮像素子のカラーフィルタ及び赤外光カットフィルタの分光感度特性を示す図
【図５】検討結果を示す図
【図６】図５に示すデータをグラフにした図
【図７】図５に示すデータをグラフにした図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態を説明するための積層型の固体撮像素子の概略構成を示す平面模式図である。この積層型の固体撮像素子は、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等の撮像装置、電子内視鏡及びカメラ付携帯電話機等に搭載される撮像モジュール、等に搭載して用いられる。
【００１８】
図１に示す固体撮像素子１００は、二次元状（図１の例では正方格子状）に配列された複数の画素（１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ）を備える。なお、複数の画素の配列は一次元状であってもよい。この場合、固体撮像素子１００はラインセンサとなる。
【００１９】
複数の画素は、入射光のうちの赤色光を検出してこの赤色光に応じた信号を出力する画素１０１Ｒと、入射光のうちの緑色光を検出してこの緑色光に応じた信号を出力する画素１０１Ｇと、入射光のうちの青色光を検出してこの青色光に応じた信号を出力する画素１０１Ｂとを含む。
【００２０】
図２は、図１に示した固体撮像素子１００の画素１０１Ｇの概略構成を示す断面模式図である。
【００２１】
図２に示すように、画素１０１Ｇのｐ型シリコン基板１上には、絶縁層２を介して受光部Ｐが形成されている。
【００２２】
受光部Ｐは、ｐ型シリコン基板１上方に形成された画素電極３と、画素電極３上方に形成された対向電極５と、画素電極３と対向電極５の間に設けられた受光層４とを含む。
【００２３】
対向電極５には、その上方から光が入射される。対向電極５は、受光層４に光を入射させる必要があるため、入射光に対して透明なＩＴＯ等の導電性材料で構成される。対向電極５は、固体撮像素子の全ての画素で共通の一枚構成であるが、画素毎に分割してあっても良い。
【００２４】
画素電極３は、画素毎に分割された電極である。画素電極３は、透明又は不透明の導電性材料（ＩＴＯやアルミニウムや窒化チタン等）で構成される。図２では、絶縁層２上に画素電極３が設けられているが、画素電極３が絶縁層２に埋め込まれていても良い。
【００２５】
受光層４は、入射光のうちの特定の波長域を吸収し、当該吸収した光量に応じた電荷を発生する有機又は無機の光電変換材料を含んで構成された光電変換層を少なくとも含む層である。
【００２６】
受光層４には、光電変換層と対向電極５の間、又は、光電変換層と画素電極３の間に、電極から光電変換層に電荷が注入されるのを抑制する電荷ブロッキング層が設けられていてもよい。また、受光層４には、その他の機能性層を設けてもよい。受光層４は、固体撮像素子の全ての画素で共通の一枚構成である。
【００２７】
受光層４で発生した電荷（電子、正孔）のうちの一方が画素電極３に移動し、他方が対向電極５に移動するように、対向電極５にはバイアス電圧が印加される。
【００２８】
対向電極５上には、受光部Ｐを保護するための透明な保護層６が形成されている。保護層６上には、入射光のうちの緑色光を透過するカラーフィルタ７が形成されている。
【００２９】
なお、画素１０１Ｒについては、カラーフィルタ７が赤色光を透過するものになる以外は、図２に示した構成と同じである。また、画素１０１Ｂについては、カラーフィルタ７が青色光を透過するものになる以外は、図２に示した構成と同じである。
【００３０】
このように、固体撮像素子１００には、３色のカラーフィルタ７が含まれ、これらのカラーフィルタ７がベイヤ状に配列されている。なお、カラーフィルタ７の配列はベイヤ配列に限らず、ストライプ配列等、公知の配列を採用することができる。
【００３１】
画素１０１Ｇのｐ型シリコン基板１表面には、画素電極３と電気的に接続される高濃度のｎ型不純物層からなる電荷蓄積部９が形成されている。電荷蓄積部９上には、絶縁層２内に埋設された導電性材料からなる導電性プラグ１１が形成されており、導電性プラグ１１と電荷蓄積部９とがオーミックコンタクトされるように、電荷蓄積部９の濃度が調整されている。
【００３２】
導電性プラグ１１上には、画素電極３が形成されて導電性プラグ１１と画素電極３との電気的接続がなされている。
【００３３】
画素１０１Ｇのｐ型シリコン基板１には信号読出し回路１０が形成されている。信号読出し回路１０は、電荷蓄積部９及び導電性プラグ１１を介して画素電極３とつながっており、受光層４で発生して画素電極３に捕集された電荷量に応じた信号を画素から出力する。
【００３４】
信号読出し回路１０は、電荷蓄積部９の蓄積電荷をＭＯＳトランジスタによって電圧信号に変換して読みだすＭＯＳ型や、当該蓄積電荷を出力アンプまで転送し、この出力アンプから当該蓄積電荷に応じた信号を出力するＣＣＤ型等を用いる。
【００３５】
発明者は、鋭意検討の結果、固体撮像素子１００の各画素における受光部Ｐの分光感度特性が以下の４つの条件（１）〜（４）を満たしていれば、固体撮像素子１００の光入射側に赤外光カットフィルタ（ＩＲ  ｃｕｔ  ｆｉｌｔｅｒ）を設けなくても、赤外光カットフィルタによって赤外光を固体撮像素子に入射させない場合と同様に実用上問題ない色差を得ることができると共に、赤外光カットフィルタを設けた場合よりも色Ｓ／Ｎを向上させられることを見出した。なお、分光感度は、感度が最大となる波長での値を１００％として規格化した値を用いる。
【００３６】
（１）波長６００ｎｍにおける分光感度が７０％以上（より好ましくは８５％以上、更に好ましくは９０％以上）
（２）波長６００ｎｍ以上の範囲で分光感度が単調減少
（３）波長７００ｎｍにおける分光感度が波長６００ｎｍにおける分光感度の３０％以下（より好ましくは２５％以下、更に好ましくは２０％以下）
（４）波長７５０ｎｍ以上における分光感度が１０％以下（より好ましくは５％以下、更に好ましくは４％以下）
【００３７】
以下、検討結果に基づいて、受光部Ｐの分光感度特性が上記条件（１）〜（４）を満たすことによる効果を説明する。
【００３８】
固体撮像素子１００における受光部Ｐの分光感度特性は、図３において符号３０〜符号３６で示した７種類について検討した。
【００３９】
なお、図３において、符号３４で示した波形は、厚み１００ｎｍのアモルファスシリコン層で光電変換層を形成した場合の受光部Ｐの分光感度特性に相当する。
【００４０】
また、符号３６で示した波形は、厚み２００ｎｍのアモルファスシリコン層で光電変換層を形成した場合の受光部Ｐの分光感度特性に相当する。
【００４１】
また、符号３５で示した波形は、単結晶シリコンの分光感度特性に相当する。
【００４２】
また、固体撮像素子１００における青色光を透過するカラーフィルタ７の分光感度特性は図４において符号Ｂで示したものとし、緑色光を透過するカラーフィルタ７の分光感度特性は図４において符号Ｇで示したものとし、赤色光を透過するカラーフィルタ７の分光感度特性は図４において符号Ｒで示したものとして検討した。
【００４３】
図３に示した７種類の受光部Ｐの各々と、図４に示した特性のカラーフィルタとを組み合わせてできる７つの固体撮像素子１００の各々について、２４色のマクベスチャートを撮像して演算処理を行うことで、２４色に対応する撮像画像データを得た。得られた２４色の撮像データのそれぞれについて、理想色空間を用いた場合の色再現との色差を求めた。２４色の各色について求めた色差の平均値を平均ΔＥとして検討を行った。
【００４４】
また、当該撮像画像データに含まれる青色成分の信号のＳ／Ｎ（青色Ｓ／Ｎ）と、緑色成分の信号のＳ／Ｎ（緑色Ｓ／Ｎ）と、赤色成分の信号のＳ／Ｎ（赤色Ｓ／Ｎ）を検討した。
【００４５】
なお、平均ΔＥと各色Ｓ／Ｎは、固体撮像素子１００の光入射側に、図４の符号ＩＲで示した分光感度特性を持つ赤外光カットフィルタを設けて撮像を行った場合についても検討した。
【００４６】
図５は、７つの固体撮像素子１００の各々の平均ΔＥ及び各色Ｓ／Ｎの検討結果をまとめた図である。
【００４７】
図５において、“＊＊×ＣＦ×ＩＲｃｕｔあり”の項目は、図３に示した符号＊＊で示す特性を持つ受光部Ｐと、図４に示した特性を持つカラーフィルタとを有する固体撮像素子に、赤外光カットフィルタを適用したときの検討結果を示している。
【００４８】
また、図５において、“＊＊×ＣＦ×ＩＲｃｕｔなし”の項目は、図３に示した符号＊＊で示す特性を持つ受光部Ｐと、図４に示した特性を持つカラーフィルタとを有する固体撮像素子に、赤外光カットフィルタを適用しないときの検討結果を示している。
【００４９】
また、図５では、各素子についての評価も併せて示した。評価において“○”は、実用上問題ない画質であることを示し、“×”は、実用に向かない画質であることを示す。
【００５０】
以下では、図３に示した符号＊＊で示す特性を持つ受光部Ｐを有する固体撮像素子を、固体撮像素子＊＊という。
【００５１】
図６は、７つの固体撮像素子３０〜３６の各々の平均ΔＥを、赤外光カットフィルタがなしの場合と赤外光カットフィルタがありの場合とで検討した結果をグラフにした図である。
【００５２】
図７は、７つの固体撮像素子３０〜３６の各々の各色Ｓ／Ｎを、赤外光カットフィルタがなしの場合と赤外光カットフィルタがありの場合とで検討した結果をグラフにした図である。
【００５３】
図５，６に示すように、７つの固体撮像素子３０〜３６のいずれにおいても、赤外光カットフィルタがありの場合は、平均ΔＥが、色再現で実用上問題ない（人間の感覚で色が一致していると認識される）２．５以下となった。これに対し、赤外光カットフィルタなしの場合は、７つの固体撮像素子３０〜３６のうち、固体撮像素子３０と固体撮像素子３１だけが、平均ΔＥが２．５以下となった。
【００５４】
このことから、固体撮像素子３０，３１と、固体撮像素子３２〜３６との間において、赤外光カットフィルタなしの場合でも平均ΔＥを２．５以下にできる分光感度特性の条件の臨界点があることがわかる。
【００５５】
図３、５、６の結果を考察すると、固体撮像素子３４〜３６では、受光部Ｐの波長６００ｎｍ以上における分光感度の波形がなだらかであることと、受光部Ｐの波長７５０ｎｍにおける感度が高いことにより、赤外光カットフィルタなしの場合の平均ΔＥが２．５を超えてしまっている。
【００５６】
また、固体撮像素子３３では、受光部Ｐの波長７５０ｎｍにおける感度は固体撮像素子３０，３１とほぼ同じであり、受光部Ｐの波長６００ｎｍ以上における分光感度の波形も固体撮像素子３４〜３６よりは急峻であるにも関わらず、赤外光カットフィルタなしの場合の平均ΔＥが２．５を超えてしまっている。
【００５７】
また、固体撮像素子３２では、受光部Ｐの波長６００ｎｍ以上における分光感度の波形は固体撮像素子３０，３１と同じであり、受光部Ｐの波長７５０ｎｍにおける感度が固体撮像素子３４〜３６よりも低いにも関わらず、赤外光カットフィルタなしの場合の平均ΔＥが２．５を超えてしまっている。
【００５８】
この考察から、受光部Ｐの長波長域における分光感度の波形の傾きと、受光部Ｐの更に長波長域における分光感度の大きさとに、赤外光カットフィルタなしの場合の平均ΔＥを２．５以下にするための必要条件があることがわかる。
【００５９】
そこで、７つの固体撮像素子３０〜３６の各々の受光部Ｐについて、長波長域における分光感度の波形の傾きを特定するための指標として、波長７００ｎｍにおける分光感度の波長６００ｎｍにおける分光感度に対する比（感度減少率＝｛（波長７００ｎｍにおける分光感度）／（波長６００ｎｍにおける分光感度）｝×１００）を求めた。
【００６０】
また、受光部Ｐの長波長域における分光感度を特定するための指標として、受光部Ｐの波長７５０ｎｍにおける分光感度を７つの固体撮像素子３０〜３６の各々について抽出し、この分光感度と、感度減少率と、赤外光カットフィルタなしの場合の平均ΔＥの良否とをまとめたものを表１に示した。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
固体撮像素子３１と固体撮像素子３３の比較により、受光部Ｐの感度減少率を３０％以下（好ましくは２５％以下）にすることが、赤外光カットフィルタなしの場合の平均ΔＥを２．５以下にするための第一条件であることが分かった。
【００６３】
更に、受光部Ｐの感度減少率が３０％以下である固体撮像素子３１と固体撮像素子３２の比較により、受光部Ｐの波長７５０ｎｍ以上における分光感度を１０％以下（好ましくは５％以下）にすることが、赤外光カットフィルタなしの場合の平均ΔＥを２．５以下にするための第二条件であることが分かった。
【００６４】
なお、上記条件（１）における分光感度７０％という数値は、良好なカラー撮像を行うための赤色の感度として最低限必要な値であるため、この値は大きいほど好ましい。例えば、固体撮像素子３０，３１の受光部Ｐの分光感度特性のように、８５％以上であることが好ましく、９０％以上であることが更に好ましい。
【００６５】
また、固体撮像素子３０と固体撮像素子３１の比較と図５の平均ΔＥの結果及び固体撮像素子３０の受光部Ｐの分光感度特性により、受光部Ｐの波長６００ｎｍにおける分光感度を８５％以上、感度減少率を２０％以下、波長７５０ｎｍにおける分光感度を４％以下にすることで、平均ΔＥを更に下げて画質向上を実現できることがわかった。
【００６６】
以上のように、固体撮像素子１００に含まれる受光部Ｐの分光感度特性が上記条件（１）〜（４）を満たすことで、赤外光カットフィルタを用いなくとも、色再現性を実用上問題ないレベルにできることがわかった。
【００６７】
上記条件（１）〜（４）を満たす受光部Ｐを有する固体撮像素子１００（固体撮像素子３０，３１）によれば、平均ΔＥを２．５以下にできるだけでなく、図５、７に示すように、赤外光カットフィルタなしの場合における各色Ｓ／Ｎを、赤外光カットフィルタありの場合の各色Ｓ／Ｎよりも向上させることができ、特に赤色のＳ／Ｎについては大幅に改善することができる。つまり、小さい平均ΔＥと高い色Ｓ／Ｎを両立させることができる。
【００６８】
上記条件（１）〜（４）を満たす受光部Ｐを有する固体撮像素子１００を搭載する撮像装置は、当該固体撮像素子１００の光入射側に赤外光カットフィルタを設けなくても画質を維持することができる。そのため、赤外光カットフィルタを省略することによる、撮像装置の小型化、低コスト化、高感度化が可能になる。
【００６９】
なお、受光部Ｐの分光感度特性は、受光部Ｐに含まれる構成要素のうち、光電変換層の構成によって実質的に決まる。したがって、上記（１）〜（４）を満たす受光部Ｐは、分光感度の自由度が高い有機の光電変換材料により光電変換層を形成することで実現することができる。以下、光電変換層の構成として好ましい例について説明する。
【００７０】
光電変換層は２種以上の有機材料を含むことが好ましい。１種のみの有機材料から光電変換層を形成する場合に比べ、より所望の分光感度を得ることが可能となるからである。
【００７１】
光電変換層に用いる有機材料はｐ型の有機半導体材料とｎ型の有機半導体材料をともに含んでなることが好ましい。ｐ型の有機半導体材料とｎ型の有機半導体材料を組み合わせることにより、量子効率の高い光電変換膜を形成でき、この結果、Ｓ／Ｎに優れた信号が得られるからである。また、ｐ型の有機半導体材料とｎ型の有機半導体材料により混合層を形成した場合には、量子効率を更に向上させることができ、Ｓ／Ｎを更に改善できるため、より好ましい。
【００７２】
なお、ｐ型有機半導体材料は、ドナー性有機半導体材料であり、主に正孔輸送性有機化合物に代表され、電子を供与しやすい性質がある有機化合物をいう。さらに詳しくは２つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物をいう。したがって、ドナー性有機化合物は、電子供与性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。例えば、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物、ピラゾリン化合物、スチリルアミン化合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、カルバゾール化合物、ポリシラン化合物、チオフェン化合物、フタロシアニン化合物、シアニン化合物、メロシアニン化合物、オキソノール化合物、ポリアミン化合物、インドール化合物、ピロール化合物、ピラゾール化合物、ポリアリーレン化合物、縮合芳香族炭素環化合物（ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体）、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体等を用いることができる。なお、これに限らず、ｎ型有機半導体として用いた有機化合物よりもイオン化ポテンシャルの小さい有機化合物であればドナー性有機半導体として用いてよい。
【００７３】
ｐ型有機半導体としてはいかなる有機色素を用いてもよいが、好ましいものとしては、シアニン色素、スチリル色素、ヘミシアニン色素、メロシアニン色素（ゼロメチンメロシアニン（シンプルメロシアニン）を含む）、３核メロシアニン色素、４核メロシアニン色素、ロダシアニン色素、コンプレックスシアニン色素、コンプレックスメロシアニン色素、アロポーラー色素、オキソノール色素、ヘミオキソノール色素、スクアリウム色素、クロコニウム色素、アザメチン色素、クマリン色素、アリーリデン色素、アントラキノン色素、トリフェニルメタン色素、アゾ色素、アゾメチン色素、スピロ化合物、メタロセン色素、フルオレノン色素、フルギド色素、ペリレン色素、ペリノン色素、フェナジン色素、フェノチアジン色素、キノン色素、ジフェニルメタン色素、ポリエン色素、アクリジン色素、アクリジノン色素、ジフェニルアミン色素、キナクリドン色素、キノフタロン色素、フェノキサジン色素、フタロペリレン色素、ジケトピロロピロール色素、ジオキサン色素、ポルフィリン色素、クロロフィル色素、フタロシアニン色素、金属錯体色素、縮合芳香族炭素環系色素（ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体）が挙げられる。
【００７４】
ｎ型有機半導体材料は、アクセプター性有機半導体材料であり、主に電子輸送性有機化合物に代表され、電子を受容しやすい性質がある有機化合物をいう。さらに詳しくは２つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの大きい方の有機化合物をいう。ｎ型有機半導体材料としては、フラーレン又はフラーレン誘導体を用いることが好ましい。
【００７５】
フラーレンとは、フラーレンＣ６０、フラーレンＣ７０、フラーレンＣ７６、フラーレンＣ７８、フラーレンＣ８０、フラーレンＣ８２、フラーレンＣ８４、フラーレンＣ９０、フラーレンＣ９６、フラーレンＣ２４０、フラーレン５４０、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブを表し、フラーレン誘導体とはこれらに置換基が付加された化合物のことを表す。
【００７６】
図３の符号３０で示す分光感度特性を持つ受光部Ｐは、光電変換層をメロシアニン色素とフラーレンとにより構成し、これら材料の混合比率、最終的な層の厚み等を調整することで実現することができる。
【００７７】
また、図３の符号３１で示す分光感度特性を持つ受光部Ｐは、光電変換層をクマリン色素とフラーレンとにより構成し、これら材料の混合比率、最終的な層の厚み等を調整することで実現することができる。
【００７８】
なお、受光部Ｐが光電変換層と対向電極の間に機能層を有する場合は、受光部Ｐの分光感度が所望の分光感度となるように、機能層は適切な吸収を有することが必要である。
【００７９】
以上説明したように、本明細書には次の事項が開示されている。
【００８０】
開示された固体撮像素子は、画素電極と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に設けられる光電変換層を含む受光層とを有する受光部が半導体基板上方に複数配列された固体撮像素子であって、前記受光部の分光感度特性は、
（１）波長６００ｎｍにおける分光感度が７０％以上
（２）波長６００ｎｍ以上の範囲で分光感度が単調減少
（３）波長７００ｎｍにおける分光感度が波長６００ｎｍにおける分光感度の３０％以下
（４）波長７５０ｎｍ以上における分光感度が１０％以下
の条件を満たしているものである。
【００８１】
この構成により、赤外光カットフィルタを設けない場合でも、赤外光カットフィルタによって赤外光を固体撮像素子に入射させない場合と同様に実用上問題ない色差を得ることができる。また、赤外光カットフィルタによって赤外光を固体撮像素子に入射させない場合よりも色Ｓ／Ｎを向上させることができる。
【００８２】
開示された固体撮像素子は、前記受光部の分光感度特性は、
（１）波長６００ｎｍにおける分光感度が８５％以上
（２）波長６００ｎｍ以上の範囲で分光感度が単調減少
（３）波長７００ｎｍにおける分光感度が波長６００ｎｍにおける分光感度の２５％以下
（４）波長７５０ｎｍ以上における分光感度が５％以下
の条件を満たしているものである。
【００８３】
この構成により、色差と色Ｓ／Ｎを更に向上させることができる。
【００８４】
開示された固体撮像素子は、前記受光部の分光感度特性は、
（１）波長６００ｎｍにおける分光感度が８５％以上
（２）波長６００ｎｍ以上の範囲で分光感度が単調減少
（３）波長７００ｎｍにおける分光感度が波長６００ｎｍにおける分光感度の２０％以下
（４）波長７５０ｎｍ以上における分光感度が４％以下
の条件を満たしているものである。
【００８５】
この構成により、色差と色Ｓ／Ｎを更に向上させることができる。
【００８６】
開示された固体撮像素子は、前記光電変換層は、複数種類の有機材料により構成されているものである。
【００８７】
この構成により、上記条件を満たす分光感度特性を容易に実現することができる。
【００８８】
開示された固体撮像素子は、前記複数種類の有機材料は、ｐ型の有機半導体材料とｎ型の有機半導体材料を含むものである。
【００８９】
この構成により、量子効率の高い光電変換層を形成することができ、この結果、Ｓ／Ｎに優れた信号を得ることができる。
【００９０】
開示された固体撮像素子は、前記光電変換層は、メロシアニン色素とフラーレン、又は、クマリン色素とフラーレンにより構成されるものである。
【００９１】
この構成により、上記条件を満たす分光感度特性を容易に実現することができる。
【００９２】
開示された固体撮像素子は、前記複数の受光部の各々の上方にカラーフィルタを備え、複数の前記カラーフィルタは、青色光を透過するカラーフィルタと、緑色光を透過するカラーフィルタと、赤色光を透過するカラーフィルタとを含むものである。
【００９３】
この構成により、上記条件を満たす分光感度特性と各カラーフィルタの分光特性との組み合わせによって良好な色差及び色Ｓ／Ｎを得ることができる。
【００９４】
開示された撮像装置は、前記固体撮像素子を備え、前記固体撮像素子の光入射側に赤外光を遮断する赤外光カットフィルタが設けられていないものである。
【００９５】
この構成により、撮像装置の小型化、低コスト化、高感度化が可能となる。
【符号の説明】
【００９６】
１００  固体撮像素子
Ｐ  受光部
１  ｐ型シリコン基板（半導体基板）
３  画素電極
４  受光層
５  対向電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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