固態(tài)成像元件、固態(tài)成像元件的校正方法、快門(mén)裝置和電子設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種固態(tài)成像元件，包括：具有光電轉(zhuǎn)換部的多個(gè)像素；和設(shè)置在所述光電轉(zhuǎn)換部的光接收面?zhèn)炔⒂啥鄠€(gè)納米碳層形成的納米碳層疊膜，根據(jù)向所述納米碳層疊膜施加的電壓，在所述納米碳層疊膜中光的透過(guò)率和可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)變化。本發(fā)明還公開(kāi)了該固態(tài)成像元件的校正方法、包括納米碳層疊膜的快門(mén)裝置和使用該快門(mén)裝置的電子設(shè)備。
【專利說(shuō)明】固態(tài)成像元件、固態(tài)成像元件的校正方法、快門(mén)裝置和電子設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002]本發(fā)明公開(kāi)包含于2012年6月14日向日本專利局提交的日本在先專利申請(qǐng)JP2012-134861和于2013年3月11日向日本專利局提交的日本在先專利申請(qǐng)JP2013-048221所公開(kāi)的內(nèi)容相關(guān)的主題，在此將該日本在先申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明技術(shù)涉及一種包括納米碳層疊膜的固態(tài)成像元件、該固態(tài)成像元件的校正方法和使用該固態(tài)成像元件的電子設(shè)備。此外，本發(fā)明技術(shù)涉及一種包括納米碳層疊膜的快門(mén)裝置和包括該快門(mén)裝置的電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004]由CXD (電荷耦合器件)圖像傳感器和CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器為代表的固態(tài)成像元件包括由形成在基板的光接收面?zhèn)壬系墓怆姸O管形成的光電轉(zhuǎn)換部和電荷轉(zhuǎn)移部。在這樣的固態(tài)成像元件中，光電二極管使在傳感器部上入射的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生信號(hào)電荷。然后，電荷轉(zhuǎn)移部轉(zhuǎn)移所產(chǎn)生的信號(hào)電荷，并作為視頻信號(hào)輸出信號(hào)電荷。這種器件具有用于使在一定的曝光時(shí)間內(nèi)入射的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并累積信號(hào)電荷的結(jié)構(gòu)。
[0005]日本專利申請(qǐng)未審查公開(kāi)N0.2006-190958(下面稱作專利文獻(xiàn)I)提出了一種作為能夠在可見(jiàn)光區(qū)和紅外光區(qū)成像的圖像傳感器的器件，其使用通過(guò)層疊具有不同折射率的多個(gè)介電層形成的介電層疊膜在各波長(zhǎng)區(qū)接收光。如專利文獻(xiàn)I中記載的，當(dāng)利用介電層疊膜進(jìn)行波長(zhǎng)選擇時(shí)，由于介電層疊膜的特性的原因，可以被接收的紅外光波長(zhǎng)區(qū)是固定的。因此，可以透過(guò)介電層疊膜的光的波長(zhǎng)不能自由地調(diào)制。此外，由于介電層疊膜的膜厚度的變化，很難控制波長(zhǎng)的變化，并且針對(duì)相對(duì)于入射面傾斜入射的光而言，存在大的波長(zhǎng)誤差。
[0006]此外，如在日本專利申請(qǐng)未審查公開(kāi)N0.2008-124941中記載的，在過(guò)去，銦錫氧化物(ITO)主要用作普通的透明電極用的材料。此外，日本專利申請(qǐng)未審查公開(kāi)N0.Hei6-165003和日本專利申請(qǐng)未審查公開(kāi)N0.2005-102162提出了如下的技術(shù):在諸如成像裝置等電子設(shè)備中使用的快門(mén)裝置中使用諸如電致變色層等光控制元件，并且通過(guò)向電致變色層施加所需的電壓來(lái)改變透過(guò)率。此外，在這種情況下，ITO用作透明電極以向電致變色層施加所需的電壓。
[0007]然而，目前的用作透明電極的ITO具有低的透過(guò)率。因此，當(dāng)ITO設(shè)于圖像傳感器的光入射面?zhèn)壬蠒r(shí)，每個(gè)ITO膜引起透過(guò)率減小約10%。因此，在圖像傳感器的光入射面?zhèn)壬鲜褂糜蒊TO形成的透明電極降低了靈敏度。此外，由于大的ITO膜厚度，ITO的光學(xué)特性變化。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于以上各點(diǎn)，本發(fā)明公開(kāi)提供了一種固態(tài)成像元件，其可以在從近紅外光區(qū)到可見(jiàn)光區(qū)的范圍內(nèi)進(jìn)行成像，并且允許調(diào)節(jié)接收到的光量，還提供了所述固態(tài)成像元件的校正方法和使用所述固態(tài)成像元件的電子設(shè)備。本發(fā)明公開(kāi)還提供了一種光透過(guò)特性改善的快門(mén)裝置和使用所述快門(mén)裝置的電子設(shè)備。
[0009]根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方案的固態(tài)成像元件包括:具有光電轉(zhuǎn)換部的多個(gè)像素；和設(shè)置在所述光電轉(zhuǎn)換部的光接收面?zhèn)炔⒂啥鄠€(gè)納米碳層形成的納米碳層疊膜，根據(jù)向所述納米碳層疊膜施加的電壓，在所述納米碳層疊膜中光的透過(guò)率和可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)變化。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方案的固態(tài)成像元件中，通過(guò)向所述納米碳層疊膜施加所需的電壓改變所述納米碳層疊膜中光的透過(guò)率和可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)。這樣可以在從近紅外光區(qū)到可見(jiàn)光區(qū)的范圍內(nèi)進(jìn)行成像并允許調(diào)節(jié)在所述光電轉(zhuǎn)換部上入射的光量。
[0011]根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方案的固態(tài)成像元件的校正方法是一種在上述固態(tài)成像元件中針對(duì)各像素在對(duì)應(yīng)于所述納米碳層疊膜的各像素的位置調(diào)節(jié)透過(guò)率的方法。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方案的固態(tài)成像元件的校正方法中，可以針對(duì)各像素調(diào)節(jié)所述納米碳層疊膜的透過(guò)率。因此，可以調(diào)節(jié)在各像素上入射的光量。
[0013]根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方案的快門(mén)裝置包括:由多個(gè)納米碳層形成的納米碳層疊膜，根據(jù)向所述納米碳層疊膜施加的電壓，在所述納米碳層疊膜中光的透過(guò)率和可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)變化；和向所述納米碳層疊膜施加電壓的電壓施加部。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方案的快門(mén)裝置中，所述納米碳層疊膜由多個(gè)納米碳層形成。因此，可以改善光透過(guò)特性。
[0015]根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方案的電子設(shè)備包括:根據(jù)上述本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方案的固態(tài)成像元件；和用于處理從所述固態(tài)成像元件輸出的輸出信號(hào)的信號(hào)處理電路。所述納米碳層疊膜由多個(gè)納米碳層形成。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方案的電子設(shè)備中，通過(guò)向形成固態(tài)成像元件的納米碳層疊膜施加所需的電壓改變所述納米碳層疊膜中光的透過(guò)率和可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)。這樣可以在從近紅外光區(qū)到可見(jiàn)光區(qū)的范圍內(nèi)進(jìn)行成像并允許調(diào)節(jié)在所述固態(tài)成像元件的光電轉(zhuǎn)換部上入射的光量。
[0017]根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方案的電子設(shè)備包括:固態(tài)成像元件，包括光電轉(zhuǎn)換部；設(shè)置在所述固態(tài)成像元件的光接收面?zhèn)鹊目扉T(mén)裝置；和用于處理從所述固態(tài)成像元件輸出的輸出信號(hào)的信號(hào)處理電路。所述快門(mén)裝置是根據(jù)上述本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方案的快門(mén)裝置。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方案的電子設(shè)備中，所述快門(mén)裝置包括納米碳層疊膜，并且通過(guò)向所述納米碳層疊膜施加電壓可以調(diào)節(jié)接收的光量。
[0019]根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)，可以獲得能夠在從近紅外光區(qū)到可見(jiàn)光區(qū)的范圍內(nèi)進(jìn)行成像并允許調(diào)節(jié)接收的光量的固態(tài)成像元件、固態(tài)成像元件的校正方法和使用固態(tài)成像元件的電子設(shè)備。此外，根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)，可以獲得光透過(guò)特性改善的快門(mén)裝置和使用所述快門(mén)裝置的電子設(shè)備?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1A~ID是示意性示出在石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)中針對(duì)費(fèi)米能級(jí)(Fermi level)的變化而言禁帶變化的圖；
[0021]圖2是示出在膜狀的石墨烯單層被夾持在一對(duì)電極之間并且施加到石墨烯層上的電壓變化的情況下，在紅外光區(qū)中的透過(guò)率變化的圖；
[0022]
塊圖；
[0023]
視圖;
[0024]
的圖;
[0025]
[0026]
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第一實(shí)施方案的固態(tài)成像元件的整體的示意性方圖4是根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第一實(shí)施方案的固態(tài)成像元件的四個(gè)像素的示意性剖圖5是示出根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第一實(shí)施方案的固態(tài)成像元件的光接收面的布局
圖6是示出相對(duì)于曝光時(shí)間的IR像素的輸出信號(hào)強(qiáng)度的圖；
圖7是示意性示出在根據(jù)本發(fā)明公開(kāi) 的第一實(shí)施方案的固態(tài)成像元件的IR像素中的信號(hào)強(qiáng)度的圖；
[0027]圖8A是示意性示出在根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第一實(shí)施方案的固態(tài)成像元件的綠色像素中校正前的信號(hào)強(qiáng)度的圖，圖8B是示意性示出在根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第一實(shí)施方案的固態(tài)成像元件的綠色像素中校正后的信號(hào)強(qiáng)度的圖；
[0028]圖9是根據(jù)第一變形例的固態(tài)成像元件的四個(gè)像素的示意性剖視圖；
[0029]圖10是根據(jù)第二變形例的納米碳層疊膜的示意性剖視圖；
[0030]圖11是用于說(shuō)明當(dāng)根據(jù)第二變形例的納米碳層疊膜的介電層的材料變化時(shí)，穿過(guò)納米碳層的光的信號(hào)強(qiáng)度變化的示意圖；
[0031]
[0032]
[0033]
[0034]
[0035]
[0036]
一圖);
[0037]
二圖);
[0038]
[0039]
圖20B
圖12是示出在納米碳層疊膜中可透過(guò)的光的波長(zhǎng)和透過(guò)率之間關(guān)系的圖圖13是示出在納米碳層疊膜中可透過(guò)的光的波長(zhǎng)和透過(guò)率之間關(guān)系的圖圖14是示出在納米碳層疊膜中可透過(guò)的光的波長(zhǎng)和透過(guò)比之間關(guān)系的圖圖15是根據(jù)第三變形例的納米碳層疊膜的示意性剖視圖；
圖16是根據(jù)第四變形例的納米碳層疊膜的示意性剖視圖；
圖17A~17C是制造根據(jù)第二至第四變形例的納米碳層疊膜的方法的工序圖(第
圖18A~18C是制造根據(jù)第二至第四變形例的納米碳層疊膜的方法的工序圖(第
圖19是根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第二實(shí)施方案的固態(tài)成像元件的剖視構(gòu)成圖；
圖20A是示出當(dāng)濾光片層是紅色濾光片時(shí)固態(tài)成像元件的光接收面的布局的圖， 是示出當(dāng)濾光片層是綠色濾光片時(shí)固態(tài)成像元件的光接收面的布局的圖，圖20C是示出當(dāng)濾光片層是白色濾光片時(shí)固態(tài)成像元件的光接收面的布局的圖；
[0040]圖21是根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第三實(shí)施方案的固態(tài)成像元件的四個(gè)像素的示意性剖視圖；
[0041]圖22是根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第四實(shí)施方案的成像裝置的示意性構(gòu)成圖；
[0042]圖23是放大地示出在根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第四實(shí)施方案的成像裝置中使用的固態(tài)成像元件的剖視構(gòu)成圖；
[0043]圖24A是在根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第四實(shí)施方案的快門(mén)裝置中當(dāng)?shù)谝浑姌O和第二電 極彼此疊置時(shí)第一電極和第二電極的平面構(gòu)成圖，圖24B是示出在根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第四 實(shí)施方案的快門(mén)裝置中第一電極和第二電極分別作為上部和下部的平面構(gòu)成圖；
[0044]圖25A是示出在快門(mén)裝置被進(jìn)行電壓的脈沖施加的情況下電壓大小和光的透過(guò) 率與一幀期間的關(guān)系的圖，圖25B是示出在快門(mén)裝置被進(jìn)行電壓的脈沖施加的情況下像素 累積電荷量與一幀期間的關(guān)系的圖(第一圖)；
[0045]圖26A是示出在快門(mén)裝置被進(jìn)行電壓的脈沖施加的情況下電壓大小和光的透過(guò) 率與一幀期間的關(guān)系的圖，圖26B是示出在快門(mén)裝置被進(jìn)行電壓的脈沖施加的情況下像素 累積電荷量與一幀期間的關(guān)系的圖(第二圖)；
[0046]圖27是根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第五實(shí)施方案的成像裝置的剖視構(gòu)成圖；
[0047]圖28是根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第六實(shí)施方案的成像裝置的剖視構(gòu)成圖；
[0048]圖29A是示出當(dāng)在成像檢查時(shí)改變施加電壓的情況下由石墨烯層疊膜造成的光 的透過(guò)率變化的圖，圖29B是示出當(dāng)在能夠針對(duì)各像素調(diào)整施加電壓的器件中施加電壓V2 的情況下在各像素位置的光的透過(guò)率的圖；
[0049]圖30是根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第七實(shí)施方案的電子設(shè)備的示意性方塊圖；和
[0050]圖31是根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第八實(shí)施方案的電子設(shè)備的示意性方塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051]下面參照?qǐng)D1A?31說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方案的固態(tài)成像元件、固態(tài)成像 元件的校正方法、快門(mén)裝置和電子設(shè)備的例子。按以下順序說(shuō)明本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方案。順 便說(shuō)一下，本發(fā)明公開(kāi)并不限于下面的例子。
[0052]1.第一實(shí)施方案:在光接收部上具有由納米碳層疊膜形成的濾光片的固態(tài)成像 元件的例子
[0053]2.第二實(shí)施方案:具有在可見(jiàn)光像素上部形成的納米碳層疊膜的固態(tài)成像元件 的例子
[0054]3.第三實(shí)施方案:具有在整個(gè)表面上形成的納米碳層疊膜的固態(tài)成像元件的例 子
[0055]4.第四實(shí)施方案:包括具有納米碳層疊膜的快門(mén)裝置和圖像傳感器的成像裝置
[0056]5.第五實(shí)施方案:包括具有納米碳層疊膜的快門(mén)裝置和圖像傳感器的成像裝置
[0057]6.第六實(shí)施方案:包括具有納米碳層疊膜的快門(mén)裝置和圖像傳感器的成像裝置
[0058]7.第七實(shí)施方案:包括具有納米碳層疊膜的固態(tài)成像元件的電子設(shè)備
[0059]8.第八實(shí)施方案:包括具有納米碳層疊膜的成像裝置的電子設(shè)備
[0060]在說(shuō)明本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施方案之前，將說(shuō)明形成適用于本發(fā)明技術(shù)的納米碳層疊 膜的納米碳層的特性。下面，通過(guò)用石墨烯作為形成納米碳層的納米碳材料的例子進(jìn)行說(shuō) 明。
[0061]在過(guò)去，已經(jīng)知道石墨烯是一種作為原子單層的極薄的薄膜狀材料，并且適用于 包括電子紙、觸摸面板等在內(nèi)的應(yīng)用。具有這種特性的石墨烯應(yīng)用于電子設(shè)備是有利的，因 為石墨烯具有97.7%的高透過(guò)率、100 Q的低電阻值和0.3nm的小膜厚度。[0062]本發(fā)明技術(shù)的提出者等已經(jīng)提出利用這些特性中的石墨烯的高透過(guò)率和高導(dǎo)電 性來(lái)使用石墨烯作為透明導(dǎo)電膜的技術(shù)。
[0063]作為石墨烯的另一個(gè)特性，石墨烯具有通過(guò)施加電壓而使透過(guò)率變化的特征。圖1A?ID是示意性示出在石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)中針對(duì)費(fèi)米能級(jí)Ef的變化而言禁帶變化的圖。
[0064]如圖1A所示，與普通的半導(dǎo)體不同，石墨烯是一種相對(duì)于作為對(duì)稱點(diǎn)的狄拉克點(diǎn) (Dirac point) I彼此具有線性分散關(guān)系的零帶隙半導(dǎo)體。通常，費(fèi)米能級(jí)Ef存在于狄拉克 點(diǎn)I處，但是通過(guò)施加電壓或摻雜處理可以遷移。例如，如圖1B所示，當(dāng)通過(guò)施加電壓或摻 雜處理移動(dòng)費(fèi)米能級(jí)Ef時(shí)，例如，如箭頭Ea所示，可能出現(xiàn)大于2| AEf|的能量的光學(xué)遷 移。另一方面，如箭頭Eb所示，可以禁止等于或小于2| AEfI的能量的光學(xué)遷移。因此，通 過(guò)遷移費(fèi)米能級(jí)Ef可以改變石墨烯對(duì)于特定頻率的光的透過(guò)率。
[0065]如圖1C所示，當(dāng)石墨烯用n型雜質(zhì)摻雜時(shí)，費(fèi)米能級(jí)Ef可以從狄拉克點(diǎn)I遷移到 導(dǎo)帶。此外，如圖1D所示，當(dāng)石墨烯用p型雜質(zhì)摻雜時(shí)，費(fèi)米能級(jí)Ef可以從狄拉克點(diǎn)I遷 移到價(jià)帶。
[0066]此外，Chen等人報(bào)道稱當(dāng)向石墨烯施加電壓時(shí)石墨烯在紅外光區(qū)的透過(guò)率變化 (Nature471,617-620(2011))。圖2示出了基于該報(bào)告作出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖2示出在膜狀 的石墨烯單層被夾持在一對(duì)電極之間并且施加的電壓變化的情況下，在紅外光區(qū)中的透過(guò) 率變化。在圖2中，橫軸表示波長(zhǎng)(nm)，縱軸表示透過(guò)率(%)。
[0067]如圖2所示，假設(shè)施加的電壓在0.25eV到4eV的范圍內(nèi)變化，并且圖形的縱軸表 示在底部透過(guò)率為100%,表示在頂部透過(guò)率為97.6%(—層石墨烯吸收的量)。S卩，縱軸上 的位置越高，在圖形中的透過(guò)率越低。根據(jù)該圖形，表明在測(cè)量的整個(gè)波長(zhǎng)區(qū)中，隨著施加 的電壓在增大的方向變化，在圖形的橫軸上的長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域的透過(guò)率比短波長(zhǎng)區(qū)域越接近 100%。此外，表明施加的電壓越高，透過(guò)率越接近100%的區(qū)域擴(kuò)展到短波長(zhǎng)側(cè)越多，因此， 通過(guò)施加的電壓，透過(guò)率能夠被調(diào)節(jié)的光的波長(zhǎng)區(qū)可以擴(kuò)展到短波長(zhǎng)側(cè)。在原子單層中得 到該結(jié)果。然而，根據(jù)施加的電壓的大小，透過(guò)率因而可以在從近紅外光區(qū)到紅外光區(qū)到太 赫區(qū)的波長(zhǎng)區(qū)變化。
[0068]此外，這些特性不僅對(duì)于石墨烯而且對(duì)于諸如碳納米管等其他納米碳材料也是共 同的。在本發(fā)明技術(shù)中，應(yīng)注意到納米碳材料的特性，并且提出了使用具有納米碳層的納米 碳層疊膜作為光控制膜的器件。
[0069]<第一實(shí)施方案:固態(tài)成像元件的例子>
[0070]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的第一實(shí)施方案的固態(tài)成像元件11的整體的示意性 方塊圖。根據(jù)本實(shí)施方案的例子的固態(tài)成像元件11包括由在由硅制成的基板21上排列的 多個(gè)像素12形成的像素部13、垂直驅(qū)動(dòng)電路14、列信號(hào)處理電路15、水平驅(qū)動(dòng)電路16、輸 出電路17、控制電路18等。
[0071]像素12包括由光電二極管形成的光電轉(zhuǎn)換部、電荷累積電容部和多個(gè)MOS晶體 管，多個(gè)像素12在基板21上以二維陣列的形式規(guī)則地排列。形成像素12的MOS晶體管可 以是4個(gè)MOS晶體管，S卩，傳輸晶體管、復(fù)位晶體管、選擇晶體管和放大晶體管，或者可以是 不包括選擇晶體管的3個(gè)MOS晶體管。
[0072]像素部13由以二維陣列的形式規(guī)則地排列的多個(gè)像素12形成。像素部13包括實(shí) 際接收光、放大通過(guò)光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的信號(hào)電荷并且輸出信號(hào)電荷到列信號(hào)處理電路15的有效像素區(qū)以及用于輸出作為黑電平基準(zhǔn)的光學(xué)黑的黑基準(zhǔn)像素區(qū)(圖未示)。黑基準(zhǔn)像 素區(qū)通常在有效像素區(qū)的外周部上形成。
[0073]控制電路18基于垂直同步信號(hào)、水平同步信號(hào)和主時(shí)鐘產(chǎn)生作為垂直驅(qū)動(dòng)電路 14、列信號(hào)處理電路15、水平驅(qū)動(dòng)電路16等的操作的基準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)以及控制信號(hào)。然后， 由控制電路18產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)、控制信號(hào)等輸入到垂直驅(qū)動(dòng)電路14、列信號(hào)處理電路15、 水平驅(qū)動(dòng)電路16等。
[0074]垂直驅(qū)動(dòng)電路14例如由移位寄存器形成。垂直驅(qū)動(dòng)電路14按行單位在垂直方向 上順次選擇并掃描像素部13的各像素12。然后，基于根據(jù)各像素12的光電二極管中接收 的光量生成的信號(hào)電荷的像素信號(hào)經(jīng)由垂直信號(hào)線19供應(yīng)到列信號(hào)處理電路15。
[0075]列信號(hào)處理電路15例如針對(duì)每列像素12而配置。列信號(hào)處理電路15基于來(lái)自 黑基準(zhǔn)像素區(qū)(圖未示，但在有效像素區(qū)的周?chē)纬?的信號(hào)對(duì)從一行的像素12輸出的信 號(hào)每個(gè)像素列地進(jìn)行信號(hào)處理，如噪聲去除、信號(hào)放大等。在列信號(hào)處理電路15的輸出段 和水平信號(hào)線20之間設(shè)有水平選擇開(kāi)關(guān)(圖未示)。
[0076]水平驅(qū)動(dòng)電路16例如由移位寄存器形成。水平驅(qū)動(dòng)電路16順次輸出水平掃描脈 沖，由此依序選擇列信號(hào)處理電路15中的每一個(gè)，以便使從每個(gè)列信號(hào)處理電路15輸出的 像素信號(hào)到水平信號(hào)線20。
[0077]輸出電路17對(duì)經(jīng)由水平信號(hào)線20從每個(gè)列信號(hào)處理電路15順次供應(yīng)到輸出電 路17的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，并輸出信號(hào)。
[0078]下面說(shuō)明在根據(jù)本實(shí)施方案的例子的固態(tài)成像元件11中的像素部13的截面構(gòu) 成。圖4是根據(jù)本實(shí)施方案的例子的固態(tài)成像元件11的四個(gè)像素的示意性剖視圖。圖5 是示出根據(jù)本實(shí)施方案的例子的固態(tài)成像元件11的光接收面的布局的圖。
[0079]如圖4所示，根據(jù)本實(shí)施方案的例子的固態(tài)成像元件11包括基板30、層間絕緣膜 31、保護(hù)膜32、平坦化膜33、濾光片層34、納米碳層疊膜35、聚光透鏡36、第一透明膜37和 第二透明膜38。
[0080]基板30由硅制成的半導(dǎo)體形成。由光電二極管形成的光電轉(zhuǎn)換部ro在基板30 的光入射側(cè)的所需區(qū)域中形成。在光電轉(zhuǎn)換部ro中，對(duì)入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，從而生成并 累積號(hào)電荷。
[0081]層間絕緣膜31由SiO2膜形成，并且在包括光電轉(zhuǎn)換部ro的基板30上部形成。形 成諸如表面平坦化用的保護(hù)膜32和平坦化膜33等其他所需的膜。
[0082]濾光片層34在平坦化膜33上部形成，并且形成在后述的IR(infrared)像素(紅 外線像素)之外的區(qū)域中。在本實(shí)施方案的例子中，針對(duì)每個(gè)像素形成R(紅色)、G(綠色) 和B (藍(lán)色)用的各濾光片層34，沒(méi)有濾光片層34的IR像素39IR在濾光片層34的同層中 設(shè)有透過(guò)全波長(zhǎng)區(qū)中的光的第一透明膜37。第一透明膜37是用于消除由于未形成濾光片 層34而產(chǎn)生的元件表面水平的差異的膜，并且根據(jù)需要設(shè)置。
[0083]納米碳層疊膜35設(shè)在第一透明膜37上部。即，在本實(shí)施方案中，納米碳層疊膜35 設(shè)在沒(méi)有濾光片層34的像素中。納米碳層疊膜35包括在光的入射方向上層疊的多個(gè)納米 碳層。在本實(shí)施方案中，石墨烯用作形成納米碳層疊膜35的納米碳層。此外，電壓電源V 經(jīng)由配線連接到納米碳層疊膜35。
[0084]當(dāng)未向石墨烯施加電壓時(shí)，石墨烯每層吸收2.3%的光。因此，例如，當(dāng)通過(guò)層疊40層石墨烯形成納米碳層疊膜35時(shí)，2.3X40 (=92)%的光被吸收。因此，當(dāng)未向納米碳層疊膜 35施加電壓時(shí)，納米碳層疊膜35的透過(guò)率為8%。另一方面，如結(jié)合圖1A?2說(shuō)明的，當(dāng)向 石墨烯施加預(yù)定電壓(例如5V)時(shí)，在近紅外光區(qū)的光的透過(guò)率可以為基本上100%。
[0085]因此，當(dāng)通過(guò)層疊40層石墨烯形成納米碳層疊膜35時(shí)，通過(guò)改變電壓從OV(OFF) 到5V(ON)，透過(guò)率可以從8%變到100%。此外，如圖2所示，可以調(diào)整石墨烯的透過(guò)率的光 的波長(zhǎng)區(qū)根據(jù)施加的電壓大小變化。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)石墨烯的層疊數(shù)量和改變向納米碳層 疊膜35施加的電壓大小，可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)可以從近紅外光區(qū)變到太赫區(qū)。
[0086]如上所述，本實(shí)施方案通過(guò)改變從電壓電源V向納米碳層疊膜35施加的施加電壓 的大小，可以改變光的透過(guò)率并且將可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)從近紅外光區(qū)變到太赫區(qū)。
[0087]此外，在本實(shí)施方案中，沒(méi)有納米碳層疊膜35的像素在納米碳層疊膜35的同層中 設(shè)有透過(guò)全波長(zhǎng)區(qū)中的光的第二透明膜38。第二透明膜38是用于消除由于未形成納米碳 層疊膜35而產(chǎn)生的元件表面水平的差異的膜，并且根據(jù)需要設(shè)置。
[0088]納米碳層疊膜35的一層由約0.3nm的石墨烯形成，使得納米碳層疊膜35的層厚 度可以是納米級(jí)的。因此，當(dāng)納米碳層疊膜35足夠薄時(shí)，沒(méi)有必要形成第二透明膜38。
[0089]在本實(shí)施方案中，具有R(紅色)的濾光片層的像素被稱作紅色像素39R，具有 G(綠色)的濾光片層的像素被稱作綠色像素39G，具有B(藍(lán)色)的濾光片層的像素被稱 作藍(lán)色像素39B。此外，未設(shè)置濾光片層34而設(shè)有納米碳層疊膜35的像素被稱作IR像素 39IR。IR像素39IR可以獲得基于從近紅外光區(qū)到太赫區(qū)的光的信號(hào)。
[0090]聚光透鏡36形成在納米碳層疊膜35和濾光片層34上部，并且針對(duì)每個(gè)像素具有 凸?fàn)畹谋砻?。入射光由聚光透鏡36會(huì)聚，并且有效率地入射到每個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換部ro 上。
[0091]在根據(jù)本實(shí)施方案的固態(tài)成像元件11中，如圖5所示，橫2行和縱2行彼此相鄰 配置的四個(gè)像素，即，紅色像素39R、藍(lán)色像素39B、綠色像素39G和IR像素39IR,形成一個(gè) 單位像素。紅色像素39R獲得根據(jù)紅色的波長(zhǎng)區(qū)中的光的信號(hào)。綠色像素39G獲得根據(jù)綠 色的波長(zhǎng)區(qū)中的光的信號(hào)。藍(lán)色像素39B獲得根據(jù)藍(lán)色的波長(zhǎng)區(qū)中的光的信號(hào)。IR像素 39IR獲得根據(jù)近紅外光區(qū)中的光的信號(hào)。
[0092]在根據(jù)本實(shí)施方案的固態(tài)成像元件11中，通過(guò)在IR像素39IR中的光接收側(cè)設(shè)置 納米碳層疊膜35擴(kuò)展了 IR像素39IR中的動(dòng)態(tài)范圍。此外，在根據(jù)本實(shí)施方案的固態(tài)成像 元件11中，通過(guò)設(shè)置IR像素39IR，可以賦予除去來(lái)自紅色像素39R、綠色像素39G和藍(lán)色 像素39B的暗電流引起的噪聲信號(hào)的功能(噪聲消除功能)。
[0093]下面說(shuō)明在根據(jù)本實(shí)施方案的固態(tài)成像元件11中的動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展和噪聲消除 功能。
[0094][動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展]
[0095]動(dòng)態(tài)范圍表示為作為最大信號(hào)量的飽和信號(hào)量與噪聲之比。動(dòng)態(tài)范圍變得越大， 可以越可靠地獲得在亮場(chǎng)景的信號(hào)和在暗場(chǎng)景的信號(hào)。在根據(jù)本實(shí)施方案的固態(tài)成像元件 11中，通過(guò)在IR像素39IR中改變向納米碳層疊膜35施加的電壓大小和形成納米碳層疊膜 35的石墨烯的層疊數(shù)量，可以改變穿過(guò)納米碳層疊膜35的光的透過(guò)率。由此，可以擴(kuò)展動(dòng) 態(tài)范圍。
[0096]如上所述，當(dāng)未向納米碳層疊膜35施加電壓時(shí)，納米碳層疊膜35吸收的光量是作為每層石墨烯的光吸收率的2.3%乘以在納米碳層疊膜35內(nèi)層疊的石墨烯層總數(shù)n的積。 因此，通過(guò)納米碳層疊膜35中的石墨烯的層疊數(shù)量可以調(diào)節(jié)當(dāng)未向納米碳層疊膜35施加 電壓時(shí)的透過(guò)率。
[0097]圖6是示出相對(duì)于曝光時(shí)間IR像素的輸出信號(hào)強(qiáng)度的圖。圖6示出當(dāng)使用具有 不同數(shù)量的石墨烯疊層的納米碳層疊膜35時(shí)的輸出信號(hào)。形成納米碳層疊膜35的石墨烯 的層疊數(shù)量按圖6中示出的照射曲線a、b和c的順序增多。圖6示出當(dāng)未向納米碳層疊膜 35施加電壓時(shí)的特性。
[0098]如圖6所示，納米碳層疊膜35中包含的石墨烯的層疊數(shù)量越大，透過(guò)率越低，因此 按照照射曲線a、b和c的順序，到達(dá)飽和電荷量所需的時(shí)間越長(zhǎng)。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)形成納米 碳層疊膜35的石墨烯的層疊數(shù)量，可以調(diào)節(jié)在未施加電壓時(shí)的動(dòng)態(tài)范圍。
[0099]另一方面，通過(guò)向納米碳層疊膜35施加預(yù)定電壓，納米碳層疊膜35的透過(guò)率可以 為基本上100%。因此，根據(jù)是否向納米碳層疊膜35施加電壓，可以調(diào)節(jié)在亮?xí)r和暗時(shí)的納 米碳層疊膜35的透過(guò)率。
[0100]例如，對(duì)使用被構(gòu)造成在未施加電壓時(shí)納米碳層疊膜35的透過(guò)率為20%和被構(gòu)造 成在施加電壓時(shí)納米碳層疊膜35的透過(guò)率為98%的IR像素39IR進(jìn)行成像的情況進(jìn)行說(shuō) 明。當(dāng)在非常亮的場(chǎng)景中進(jìn)行拍攝時(shí)，在通常的像素中在短時(shí)間內(nèi)使信號(hào)輸出飽和。因此， 在亮場(chǎng)景中成像時(shí)，未向納米碳層疊膜35施加電壓，并且使用通過(guò)在低光透光率的像素中 成像而獲得的信號(hào)。
[0101]另一方面，在例如夜間或室內(nèi)的暗場(chǎng)景中成像獲得微量的信號(hào)輸出。因此，在暗場(chǎng) 景中成像時(shí)，向納米碳層疊膜35施加預(yù)定電壓，由此，透過(guò)率升高到98%，以進(jìn)行成像。這樣 即使在暗場(chǎng)景中也提高了靈敏度并且提供了足夠的信號(hào)量。
[0102]通常的ND(中性密度)濾光片在圖中具有固定的斜率，并且不允許動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò) 展率變化(在圖形中的斜率對(duì)應(yīng)于圖6的a、b和c中的一個(gè))。另一方面，本實(shí)施方案通 過(guò)調(diào)節(jié)形成納米碳層疊膜35的石墨烯的層疊數(shù)量允許動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率變化(通過(guò)改變 層疊數(shù)量，可以是圖6的a、b和c中的任一個(gè))。
[0103][噪聲消除功能]
[0104]下面將詳細(xì)說(shuō)明用于校正暗電流不均勻性的噪聲消除功能。暗電流是即使當(dāng)光被 完全遮斷時(shí)由輸出電流和熱量所產(chǎn)生的電荷引起的噪聲。當(dāng)噪聲消除功能被賦予固態(tài)成 像元件11時(shí)，在未施加電壓時(shí)的光透過(guò)率為基本上0%而在施加電壓時(shí)光透過(guò)率為基本上 100%的納米碳層疊膜被用作納米碳層疊膜35。在這種情況下，當(dāng)未向納米碳層疊膜35施 加電壓時(shí)，IR像素39IR不會(huì)透過(guò)光，因此從IR像素39IR得到的信號(hào)分量?jī)H是源于暗電流 的噪聲分量A E。當(dāng)從紅色像素39R、藍(lán)色像素39B和綠色像素39G的各自信號(hào)分量減去暗 電流引起的噪聲時(shí)，可以在各自像素中除去源于暗電流的噪聲信號(hào)。
[0105]例如，下面說(shuō)明從在根據(jù)本實(shí)施方案的固態(tài)成像元件11中綠色像素39G的信號(hào)分 量除去暗電流引起的噪聲的例子。圖7是示意性示出在根據(jù)本實(shí)施方案的固態(tài)成像元件11 的IR像素39IR中的信號(hào)強(qiáng)度的圖。圖8A是示意性示出在根據(jù)本實(shí)施方案的例子的固態(tài) 成像元件11的綠色像素39G中校正前的信號(hào)強(qiáng)度的圖。圖SB是示意性示出在根據(jù)本實(shí)施 方案的例子的固態(tài)成像元件11的綠色像素39G中校正后的信號(hào)強(qiáng)度的圖。
[0106]在圖7中，圖形上的“OFF”符號(hào)表不當(dāng)未向納米碳層疊膜35施加電壓時(shí)的信號(hào)電平，圖形上的“0N”符號(hào)表示當(dāng)向納米碳層疊膜35施加電壓時(shí)的信號(hào)電平。當(dāng)向納米碳層 疊膜35施加電壓時(shí)，S卩，在“0N”時(shí)，納米碳層疊膜35的透過(guò)率為基本上100%。因此，如圖 7所示，當(dāng)電壓為ON時(shí)，IR像素39IR獲得在等于和高于紅外光區(qū)的區(qū)域中的信號(hào)分量SI。 當(dāng)未向納米碳層疊膜35施加電壓時(shí)，即，在“OFF”時(shí)，納米碳層疊膜35的透過(guò)率為基本上 0%。因此，當(dāng)電壓為OFF時(shí)，IR像素39IR僅獲得源于暗電流的噪聲分量AE。
[0107]另一方面，如圖8A所示，綠色像素39G通過(guò)G (綠色)濾光片獲得在綠色區(qū)域中的 信號(hào)分量S2。綠色像素39G也透過(guò)在紅外光區(qū)中的光。因此，紅外光區(qū)中的信號(hào)分量SI和 源于暗電流的噪聲分量A E被加到從綠色像素39G讀出的信號(hào)分量上。S卩，從綠色像素39G 讀出的信號(hào)分量SG為(在綠色區(qū)域中的信號(hào)分量S2) + (在等于和高于紅外光區(qū)的區(qū)域中 的信號(hào)分量SI) +(源于暗電流的噪聲分量AE)。
[0108]因此，通過(guò)從綠色像素39G的總信號(hào)分量SG減去施加電壓為ON時(shí)的IR像素39IR 的信號(hào)分量SI和施加電壓為OFF時(shí)的IR像素39IR的噪聲分量AE可以獲得在綠色區(qū)域 中的信號(hào)分量S2。由此，可以自從綠色像素39G讀出的信號(hào)分量SG除去紅外光分量和噪聲 分量A E。順便說(shuō)一下，作為轉(zhuǎn)換成電荷的信號(hào)量，從各像素讀出各信號(hào)分量，因此上述應(yīng)用 于信號(hào)分量的減法作為應(yīng)用于從各像素讀出的信號(hào)量的減法進(jìn)行。這同樣適用于下面的內(nèi) 容。
[0109]上面針對(duì)綠色像素39G進(jìn)行了說(shuō)明。然而，可以類(lèi)似地除去紅色像素39R和藍(lán)色 像素39B的紅外光分量和噪聲分量AE。因此，在本實(shí)施方案中，可以使用在IR像素39IR 中獲得的信號(hào)分量從可見(jiàn)光像素除去紅外光分量和噪聲分量A E，從而不需要在可見(jiàn)光像 素上部設(shè)置IR截止濾光片。因此元件可以小型化。
[0110]此外，當(dāng)在IR像素上部未設(shè)置IR截止濾光片而僅在可見(jiàn)光像素上部設(shè)置IR截止 濾光片時(shí)，需要對(duì)IR截止濾光片進(jìn)行圖案化，工序數(shù)量增加。與此相比，本實(shí)施方案不需要 IR截止濾光片，因此可以減少工序數(shù)量增加。
[0111]上面以可見(jiàn)光像素上部未設(shè)置IR截止濾光片的情況作為例子進(jìn)行了說(shuō)明。然而， 即使當(dāng)在可見(jiàn)光像素上部設(shè)置IR截止濾光片時(shí)，通過(guò)使用在IR像素中獲得的信號(hào)分量也 可以除去噪聲。下面將說(shuō)明作為第一變形例的在可見(jiàn)光像素上部設(shè)置IR截止濾光片的例 子。
[0112][第一變形例]
[0113]圖9是根據(jù)第一變形例的固態(tài)成像元件41的四個(gè)像素的示意性剖視圖。
[0114]在圖9中，與圖4對(duì)應(yīng)的部分用相同的附圖標(biāo)記表不,并且省略了對(duì)它們的重復(fù)說(shuō) 明。如圖9所示，根據(jù)變形例的固態(tài)成像元件41具有在IR像素39IR以外的紅色像素39R、 綠色像素39G和藍(lán)色像素39B上的IR截止濾光片42。
[0115]固態(tài)成像元件41在設(shè)有IR截止濾光片42的紅色像素39R、綠色像素39G和藍(lán)色 像素39B中截止紅外光區(qū)的波長(zhǎng)的光。因此，在可見(jiàn)光像素中獲得的信號(hào)分量是源于在可 見(jiàn)光區(qū)的光的信號(hào)分量，還包含源于暗電流的噪聲分量AE。
[0116]因此，固態(tài)成像元件41還使用IR像素39IR的信號(hào)分量校正暗電流不均勻性。此 外，下面說(shuō)明從固態(tài)成像元件41的綠色像素39G的信號(hào)分量除去源于暗電流的噪聲分量 A E的例子。在這種情況下，在未施加電壓時(shí)光透過(guò)率為(基本上0%) 0?20%和在施加電 壓時(shí)光透過(guò)率為(基本上100%) 80?100%的納米碳層疊膜用作納米碳層疊膜35。[0117]根據(jù)第一變形例的固態(tài)成像元件41的綠色像素39G在光入射面?zhèn)壬暇哂蠭R截止 濾光片42。因此，從綠色像素39G讀出的信號(hào)分量SG’包括在綠色區(qū)域中的信號(hào)分量S2和 源于暗電流的噪聲分量AE。
[0118]另一方面，當(dāng)未向納米碳層疊膜35施加電壓時(shí)，IR像素39IR不會(huì)透過(guò)光，因此從 IR像素39IR獲得的信號(hào)僅是源于暗電流的噪聲分量AE。
[0119]因此，通過(guò)從設(shè)有IR截止濾光片42的綠色像素39G的總信號(hào)分量SG’減去IR像 素39IR的施加電壓為OFF時(shí)的噪聲信號(hào)分量AE可以獲得在綠色區(qū)域中的信號(hào)分量S2。
[0120]順便說(shuō)一下，在圖4和圖9的例子中，納米碳層疊膜35設(shè)在濾光片層34和聚光透 鏡36之間，但不限于此。只要納米碳層疊膜35存在于光電轉(zhuǎn)換部和聚光透鏡36之間 即可。例如，納米碳層疊膜35可以設(shè)置在濾光片層34和基板30之間。
[0121]采用具有通過(guò)層疊多個(gè)石墨烯層獲得的結(jié)構(gòu)的納米碳層疊膜35作為例子說(shuō)明了 根據(jù)上述第一實(shí)施方案的固態(tài)成像元件11和在第一變形例中說(shuō)明的固態(tài)成像元件41。然 而，納米碳層疊膜的構(gòu)成不限于此。下面作為第二至第四變形例說(shuō)明納米碳層疊膜的其他 例子。
[0122][第二變形例]
[0123]納米碳層疊膜根據(jù)納米碳層疊膜的構(gòu)成和材料可以改變納米碳層疊膜能夠透過(guò) 的光的波長(zhǎng)區(qū)(可以調(diào)整透過(guò)率的區(qū)域)和光的透過(guò)率。圖10是根據(jù)第二變形例的納米 碳層疊膜的示意性剖視圖。如圖10所示，納米碳層疊膜45包括第一電極46、介電層47和 第二電極48。
[0124]第一電極46和第二電極48均由一個(gè)納米碳層或多個(gè)納米碳層形成。此外，在第 二變形例中，石墨烯例如用作形成第一電極46和第二電極48的納米碳層。電壓電源V經(jīng) 由配線連接到第一電極46和第二電極48。
[0125]介電層47設(shè)在第一電極46和第二電極48之間。第二變形例中使用的介電 層47的材料包括例如介電常數(shù)材料，如氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、氟化鈣(CaF2)、 InGaZnOx(IGZO)、高密度聚乙烯(HDPE)等。
[0126]介電層47也可以由具有相對(duì)較高介電常數(shù)的高介電常數(shù)材料形成。例如，用于形 成介電層47的高介電常數(shù)材料包括氧化鉿(HfO2)、鈦酸鍶(SrTiO3:ST0)、氧化鋯(ZrO2)、鈦 酸鋯酸鑭鉛((Pb，La) (Zr，Tr)O3 =PLZT)等。
[0127]圖11是用于說(shuō)明當(dāng)根據(jù)第二變形例的納米碳層疊膜45的介電層47的材料變化 時(shí)，穿過(guò)各納米碳層疊膜45的光的信號(hào)強(qiáng)度變化的輔助圖。下面說(shuō)明在施加電壓為ON時(shí) 透過(guò)率為100%和在施加電壓為OFF時(shí)透過(guò)率為0%的構(gòu)成，并且說(shuō)明通過(guò)納米碳層疊膜的 構(gòu)成和材料來(lái)調(diào)整可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)。
[0128]如圖11所示，在使用僅有石墨烯的納米碳層疊膜35 (參見(jiàn)圖4)的情況下，在施加 電壓為ON時(shí)，如箭頭d所示，可以透過(guò)等于或高于紅外光區(qū)(IR)的區(qū)域中的光。另一方面， 在使用具有通過(guò)在第一電極46和第二電極48之間夾持介電層47而形成的構(gòu)成的納米碳 層疊膜45的情況下，在施加電壓為ON時(shí)，可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)可以擴(kuò)展到可見(jiàn)光區(qū)。
[0129]例如，在納米碳層疊膜45中的介電層47由正常介電常數(shù)材料形成的情況下，在施 加電壓為ON時(shí)，可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)可以擴(kuò)展到箭頭e所示的紅色區(qū)域(R)的范圍。此外， 在納米碳層疊膜45中的介電層47由高介電常數(shù)材料形成的情況下，在施加電壓為ON時(shí)，可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)可以擴(kuò)展到箭頭f或g所示的綠色區(qū)域(G)或藍(lán)色區(qū)域(B)的范圍。 這是由于介電層47的材料之間的相對(duì)介電常數(shù)的差異。即，介電層47的相對(duì)介電常數(shù)越高，可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)可以擴(kuò)展的越多。
[0130]下表1示出納米碳層疊膜45中使用的介電層47的材料、相對(duì)介電常數(shù)e、耐受電壓(MV/cm)和電荷密度(mC/cm2)之間的關(guān)系。
[0131][表1]
[0132]
【權(quán)利要求】
1.一種固態(tài)成像元件，包括: 具有光電轉(zhuǎn)換部的多個(gè)像素；和 設(shè)置在所述光電轉(zhuǎn)換部的光接收面?zhèn)炔⒂啥鄠€(gè)納米碳層形成的納米碳層疊膜，根據(jù)向所述納米碳層疊膜施加的電壓，在所述納米碳層疊膜中光的透過(guò)率和可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)變化。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像元件， 其中所述納米碳層疊膜設(shè)置在對(duì)應(yīng)于預(yù)定像素的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像元件， 其中所述納米碳層疊膜設(shè)置在對(duì)應(yīng)于紅外線像素的位置，以獲得近紅外線信號(hào)分量，和 從可見(jiàn)光像素中的信號(hào)量減去所述紅外線像素中的信號(hào)量，以獲得可見(jiàn)光信號(hào)分量，由此校正所述可見(jiàn)光像素的信號(hào)量。
4.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像元件， 其中所述納米碳層是石墨烯。
5.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像元件， 其中所述納米碳層疊膜包括由一個(gè)`納米碳層或多個(gè)納米碳層形成的第一電極、由一個(gè)納米碳層或多個(gè)納米碳層形成的第二電極以及夾持在第一電極和第二電極之間的介電層。
6.如權(quán)利要求5所述的固態(tài)成像元件， 其中所述介電層由高介電常數(shù)材料形成。
7.如權(quán)利要求5所述的固態(tài)成像元件， 其中形成第一電極的所述一個(gè)納米碳層或所述多個(gè)納米碳層用第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)摻雜，和 形成第二電極的所述一個(gè)納米碳層或所述多個(gè)納米碳層用第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)摻雜。
8.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像元件， 其中配置在彼此鄰近區(qū)域中的一個(gè)藍(lán)色像素、一個(gè)綠色像素和兩個(gè)紅色像素形成單位像素，和 所述納米碳層疊膜設(shè)置在對(duì)應(yīng)于所述單位像素中的所述兩個(gè)紅色像素中的一個(gè)的位置。
9.如權(quán)利要求8所述的固態(tài)成像元件， 其中使用在設(shè)有所述納米碳層疊膜的紅色像素中獲得的信號(hào)分量進(jìn)行色調(diào)校正。
10.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像元件， 其中配置在彼此鄰近區(qū)域中的一個(gè)藍(lán)色像素、兩個(gè)綠色像素和一個(gè)紅色像素形成單位像素，和 所述納米碳層疊膜設(shè)置在對(duì)應(yīng)于所述單位像素中的所述兩個(gè)綠色像素中的一個(gè)的位置。
11.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像元件， 其中配置在彼此鄰近區(qū)域中的藍(lán)色像素、綠色像素、紅色像素和白色像素這四個(gè)像素形成單位像素，和 所述納米碳層疊膜設(shè)置在對(duì)應(yīng)于所述單位像素中的所述白色像素的位置。
12.一種固態(tài)成像元件的校正方法，所述固態(tài)成像元件包括具有光電轉(zhuǎn)換部的多個(gè)像素和設(shè)置在所述光電轉(zhuǎn)換部的光接收面?zhèn)炔⒂啥鄠€(gè)納米碳層形成的納米碳層疊膜，根據(jù)向所述納米碳層疊膜施加的電壓，在所述納米碳層疊膜中光的透過(guò)率和可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)變化，所述校正方法包括: 針對(duì)各像素在對(duì)應(yīng)于所述納米碳層疊膜的各像素的位置調(diào)節(jié)透過(guò)率。
13.—種電子設(shè)備,包括: 固態(tài)成像元件，包括具有光電轉(zhuǎn)換部的多個(gè)像素，和設(shè)置在所述光電轉(zhuǎn)換部的光接收面?zhèn)炔⒂啥鄠€(gè)納米碳層形成的納米碳層疊膜，根據(jù)向所述納米碳層疊膜施加的電壓，在所述納米碳層疊膜中光的透過(guò)率和可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)變化；和 用于處理從所述固態(tài)成像元件輸出的輸出信號(hào)的信號(hào)處理電路。
14.一種快門(mén)裝置，包括: 由多個(gè)納米碳層形成的納米碳層疊膜，根據(jù)向所述納米碳層疊膜施加的電壓，在所述納米碳層疊膜中光的透過(guò)率和可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)變化；和 向所述納米碳層疊膜施加電壓的電壓施加部。
15.如權(quán)利要求14所述的快門(mén)裝置， 其中所述納米碳層由石墨烯形成，并且所述納米碳層疊膜包括由一層石墨烯或多層石墨烯形成的第一電極、由一層石墨烯或多層石墨烯形成的第二電極以及夾持在第一電極和第二電極之間的介電層。
16.如權(quán)利要求15所`述的快門(mén)裝置， 其中所述介電層由高介電常數(shù)材料形成。
17.如權(quán)利要求15所述的快門(mén)裝置， 其中形成第一電極的所述一層石墨烯或所述多層石墨烯用第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)摻雜，和 形成第二電極的所述一層石墨烯或所述多層石墨烯用第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)摻雜。
18.如權(quán)利要求14所述的快門(mén)裝置， 其中所述電壓施加部向所述納米碳層疊膜的預(yù)定區(qū)域選擇性地施加電壓。
19.一種電子設(shè)備,包括: 固態(tài)成像元件，包括光電轉(zhuǎn)換部； 快門(mén)裝置，包括設(shè)置在所述固態(tài)成像元件的光接收面?zhèn)炔⒂啥鄠€(gè)納米碳層形成的納米碳層疊膜，根據(jù)向所述納米碳層疊膜施加的電壓，在所述納米碳層疊膜中光的透過(guò)率和可透過(guò)的光的波長(zhǎng)區(qū)變化；和向所述納米碳層疊膜施加電壓的電壓施加部；和 用于處理從所述固態(tài)成像元件輸出的輸出信號(hào)的信號(hào)處理電路。
20.如權(quán)利要求19所述的電子設(shè)備， 其中所述電壓施加部被構(gòu)造成能夠向所述納米碳層疊膜的預(yù)定區(qū)域選擇性地施加電壓，和 針對(duì)所述固態(tài)成像元件的各像素調(diào)節(jié)所述快門(mén)裝置的透過(guò)率。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK103515403SQ201310218440
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月14日
【發(fā)明者】出羽恭子, 角野宏治, 原田耕一, 小林俊之 申請(qǐng)人:索尼公司