CN111034174B - 固态摄像器件和控制固态摄像器件的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本公开实施例的固态摄像器件包括第一电极、第二电极、光电转换层和电压施加器。第一电极包括彼此独立的多个电极。第二电极与电极电极相对地布置。光电转换层布置在第一电极和第二电极之间。电压施加器在电荷累积时段和电荷非累积时段期间向第一电极和第二电极中的至少一者施加不同的电压。

Description

固态摄像器件和控制固态摄像器件的方法
技术领域
本公开涉及包括例如有机半导体材料的固态摄像器件和控制固态摄像器件的方法。
背景技术
近年来，诸如电荷耦接器件(CCD)和互补型金属氧化物半导体(CMOS)等固态摄像器件中的像素尺寸已减小。一些固态摄像器件设置有布置在半导体基板外部的包括有机半导体材料的光电转换膜。在这种固态摄像器件中，通常在形成于半导体基板内部的浮动扩散层(浮动扩散部；FD)中累积电荷。然而，在这种情况下，需要优良的残像(afterimage)特性。
相反，例如，专利文献1公开了一种在半导体基板内部具有垂直传输路径的固态摄像器件。垂直传输路径包括在垂直方向上堆叠的耦接器、势垒层和电荷累积层。在具有这种构造的固态摄像器件中，在光电变换器处产生的信号电荷在垂直方向上溢出，并因此减少作为残像产生原因之一的kTC噪声。由此，增强了残像特性。
引用列表
专利文献
专利文献1：未经审查的日本专利申请2011-138927
发明内容
如上所述，需要增强设置有位于半导体基板外部的包括有机半导体材料的光电转换膜的固态摄像器件的残像特性。
期望提供一种能够增强残像特性的固态摄像器件和控制该固态摄像器件的方法。
根据本公开的固态摄像器件包括第一电极、第二电极、光电转换层和电压施加器。第一电极由彼此独立的多个电极组成。第二电极与第一电极相对地布置。光电转换层布置在第一电极和第二电极之间。电压施加器在电荷累积时段和电荷非累积时段期间向第一电极和第二电极中的至少一者提供不同的电压。
根据本公开实施例的控制固态摄像器件的方法包括在电荷累积时段和电荷非累积时段期间向第一电极和第二电极中的至少一者提供不同的电压。第一电极由彼此独立的多个电极组成。第二电极与第一电极相对地布置，光电转换层布置在第一电极和第二电极之间。
在根据本公开实施例的控制固态摄像器件的方法中，电压施加器被设置为能够在电荷累积时段和电荷非累积时段期间向第一电极和第二电极中的至少一者提供不同的电压，第一电极由彼此独立的多个电极组成。第二电极与第一电极相对地布置，光电转换层布置在第一电极和第二电极之间。以此方式，可以在电荷累积时段和电荷非累积时段期间调节第一电极和第二电极之间的电位差。
在根据实施例的固态摄像器件和根据实施例的控制固态摄像器件的方法中，电压施加器被设置为能够在电荷累积时段和电荷非累积时段期间向第一电极和第二电极中的至少一者提供不同的电压。因此，可以在电荷累积时段和电荷非累积时段期间调节第一电极和第二电极之间的电位差。以此方式，可以增强残像特性。
注意，上述效果不必是限制的，并且可以包括本文描述的任何效果。
附图说明
图1是根据本公开第一实施例的固态摄像器件的单位像素P的构造的示意性剖视图。
图2是图1所示的固态摄像器件的下部电极的构造的示意性平面图。
图3是示出图1所示的固态摄像器件的等效电路图。
图4是图1所示的固态摄像器件的下部电极和组成控制器的晶体管的定位的示意图。
图5是制造图1所示的固态摄像器件的方法的示意性剖视图。
图6是示出图5所示的步骤之后的步骤的示意性剖视图。
图7是示出图6所示的步骤之后的步骤的示意性剖视图。
图8是示出图7所示的步骤之后的步骤的示意性剖视图。
图9是示出图8所示的步骤之后的步骤的示意性剖视图。
图10是示出普通固态摄像器件的电荷累积部中的示例性电压变化的图。
图11是示出普通固态摄像器件的电荷累积部中的另一示例性电压变化的图。
图12是示出在图11所示的点(A)至点(C)处在下部电极侧的区域的电位的图。
图13是示出在图11所示的点(D)至点(E)处在下部电极侧的区域的电位的图。
图14A是示出在普通固态摄像器件中的少量电荷的情况下光电转换层的电位差和信号电荷的运动的图。
图14B是示出在普通固态摄像器件中的大量电荷的情况下光电转换层的电位差和信号电荷的运动的图。
图15是示出图1所示的固态摄像器件的电荷累积部中的示例性电压变化的图。
图16是示出在图15所示的点(A)至点(C)处在下部电极侧的区域的电位的图。
图17是示出在图15所示的点(D)至点(E)处在下部电极侧的区域的电位的图。
图18是根据本公开第一变形例的固态摄像器件的主要部分的构造的示意性剖视图。
图19是图18所示的固态摄像器件的下部电极的构造的示意性平面图。
图20是根据本公开第二实施例的固态摄像器件的主要部分的构造的示意性剖视图。
图21是根据本公开第三实施例的固态摄像器件的主要部分的构造的示意性剖视图。
图22是示出在电荷累积时段和电荷非累积时段期间图21所示的固态摄像器件的下部电极侧的区域的电位的图。
图23是根据本公开第四实施例的固态摄像器件的主要部件的构造的示意性剖视图。
图24是示出与图14B所示的情况相比在电荷非累积时段期间图23所示的固态摄像器件光电转换层的电位差和信号电荷的运动的图。
图25是根据本公开第五实施例的固态摄像器件的主要部件的构造的示意性剖视图。
图26是示出图25所示的固态摄像器件的电荷累积部的示例性电压变化的图。
图27是根据本公开第六实施例的固态摄像器件的主要部件的构造的示意性剖视图。
图28是在电荷非累积时段期间图27所示的固态摄像器件的下部电极侧的区域的电位的图。
图29是根据本公开第七实施例的固态摄像器件的主要部件的构造的示例的示意性剖视图。
图30是示出图29所示的固态摄像器件的下部电极侧的区域的电位的图。
图31是根据本公开第七实施例的固态摄像器件的主要部件的构造的另一示例的示意性剖视图。
图32是示出图31所示的固态摄像器件的下部电极侧的区域的电位的图。
图33是根据本公开第七实施例的固态摄像器件的主要部件的构造的另一示例的示意性剖视图。
图34是根据本公开第七实施例的固态摄像器件的主要部件的构造的另一示例的示意性剖视图。
图35是根据本公开第七实施例的固态摄像器件的主要部件的构造的另一示例的示意性剖视图。
图36是示出图1等所示的固态摄像器件的总体结构的框图。
图37是示出诸如相机等包括图36所示的固态摄像器件的电子装置的示例的功能框图。
图38是示出体内信息获取系统的示意性构造示例的框图。
图39是示出内窥镜手术系统的示意性构造示例的视图。
图40是示出相机头和相机控制单元(CCU)的功能构造示例的框图。
图41是示出车辆控制系统的示意性构造示例的框图。
图42是辅助说明车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
现在将参考附图详细说明本公开的实施例。下述说明是本公开的特定示例，并且本公开不限于下述实施例。此外，本公开也不限于附图中所示的每个部件的排列、尺寸、尺寸比例等。注意，将按下述顺序说明。
1.第一实施例(在读出电极和累积电极之间布置势垒调节电极的固态摄像器件的示例)
1-1.固态摄像器件的结构
1-2.制造固态摄像器件的方法
1-3.控制固态摄像器件的方法
1-4.运行和效果
2.变形例(在累积电极和放电电极之间布置势垒调节电极的固态摄像器件的示例)
3.第二实施例(在读出电极的与累积电极相对的一侧布置势垒调节电极的固态摄像器件的示例)
4.第三实施例(控制固态摄像器件的示例方法，其中，在电荷累积时段之后的快门时刻之后施加到读出电极的电压大于在开始电荷累积时段之前施加的复位电压)
5.第四实施例(控制固态摄像器件的示例方法，其中，在电荷累积时段期间向上部电极施加的电压小于在电荷累积时段期间施加的电压)
6.第五实施例(控制固态摄像器件的示例方法，其中，在电荷非累积时段期间对电荷进行多次放电)
7.第六实施例(控制固态摄像器件的示例方法，其中，在电荷非累积时段期间总是导通复位栅极)
8.第七实施例(固态摄像器件的示例，其中，累积电极被分成多个分段，并且向累积电极的多个分段施加不同的电压)
9.应用示例
<1.第一实施例>
图1示出根据本公开第一实施例的固态摄像器件(固态摄像器件1)的单位像素P的示意性剖视构造。图2示意性地示出图1所示的固态摄像器件1的下部电极的平面构造的示例，其中，下部电极与单位像素P相邻。图3是示出图1所示的固态摄像器件1的等效电路图。图4是示出图1所示的固态摄像器件1的下部电极21和组成控制器的晶体管的定位的示意图。例如，固态摄像器件1组成固态摄像器件或包括固态摄像器件的电子装置(例如，相机9(参见图37))。例如，固态摄像器件是用在诸如数字静止相机或视频相机等电子装置中的CMOS图像传感器等。
(1-1.固态摄像器件的构造)
固态摄像器件1是所谓的垂直方向光谱型固态摄像器件。例如，固态摄像器件1包括在垂直方向上堆叠的一个有机光电变换器20和两个无机光电变换器32B和32R。有机光电变换器20布置在半导体基板30的第一表面(后表面)30A侧。无机光电变换器32B和32R埋入在半导体基板30中并且在半导体基板30的厚度方向上堆叠。有机光电变换器20包括布置在下部电极21(第一电极)和上部电极23(第二电极)之间的光电转换层22，其中，下部电极21与上部电极23相对。光电转换层22由有机材料形成。光电转换层22包括p型半导体和n型半导体。层的内部具有体异质结结构(bulk heterojunction structure)。体异质结结构是通过混合p型半导体和n型半导体形成的p/n结平面。
根据本实施例的固态摄像器件1的下部电极21包括多个电极(读出电极21A、累积电极21B和势垒调节电极21C)。下部电极21布置在光电转换层22的与光入射侧S1相对的一侧。在本实施例中，电压施加器(电压施加装置)50能够可变地控制向布置在读出电极21A和累积电极21B之间的势垒调节电极21C施加的电压。
有机光电变换器20和无机光电变换器32B和32R选择性地检测不同波段的光并且执行光电转换。具体地，有机光电变换器20获取绿色(G)颜色信号。无机光电变换器32B和32R基于吸收系数的差异选择性地获取蓝色(B)颜色信号和红色(R)颜色信号。以此方式，固态摄像器件1能够在不使用滤色器的情况下在一个像素处获取多种类型的颜色信号。
注意，本实施例说明了将通过光电转换产生的成对的电子和空穴(电子-空穴对)之中的电子作为信号电荷读出的情况(n型半导体区域为光电转换层的情况)。在附图中，被添加到“p”和“n”的“+(加)”符号表示高的p型或n型杂质浓度。“++”符号表示p型或n型杂质浓度高于由“+”符号表示的杂质浓度。
例如，半导体基板30的第二表面(前表面)30B设置有浮动扩散部(浮动扩散层)FD1(半导体基板30中的区域36B)、FD2(半导体基板30中的区域37C)和FD3(半导体基板30中的区域38C)、传输晶体管Tr2和Tr3、放大晶体管(调制器件)AMP、复位晶体管RST、选择晶体管SEL和多层布线40。例如，多层布线40包括堆叠在绝缘层44内部的布线层41、42和43。
注意，在附图中，半导体基板30的第一表面30A侧是指光入射侧S1，并且第二表面30B侧是指布线层侧S2。
例如，有机光电变换器20包括从半导体基板30的第一表面30A侧开始依次堆叠的下部电极21、光电转换层22和上部电极23。此外，绝缘层27布置在下部电极21和光电转换层22之间。例如，下部电极21针对每个单位像素P单独地形成。下部电极21也包括如下面详细说明的通过绝缘层27彼此分离的读出电极21A、累积电极21B和势垒调节电极21C。注意，如图2所示，下部电极21的一部分(例如，读出电极21A)可以在相邻的单位像素P之间共用。
下部电极21的读出电极21A与光电转换层22通过设置在绝缘层27中的开口27H电耦接。图1示出光电转换层22和上部电极23针对每个固态摄像器件1单独形成的示例。然而，例如，光电转换层22和上部电极23可以设置为被多个固态摄像器件1共用的连续层。例如，包括固定电荷的层(固定电荷层)24、具有绝缘性能的介电层25和层间绝缘层26布置在半导体基板30的第一表面30A和下部电极21之间。保护层28布置在上部电极23上。遮光膜51例如在读出电极21A上方布置在保护层28内部。遮光膜51可以布置成覆盖读出电极21A的与至少光电转换层22直接接触的区域，而至少没有与累积电极21B重叠。例如，期望遮光膜稍微大于与累积电极21B布置在同一层中的读出电极21A。平坦化层(未示出)和诸如片上透镜52等光学元件布置在保护层28上方。
贯通电极34在半导体基板30的第一表面30A和第二表面30B之间延伸。有机光电变换器20经由贯通电极34而与放大晶体管AMP的栅极Gamp以及复位晶体管RST(复位晶体管Tr1rst)的源极/漏极区域36B中的一者耦接。复位晶体管RST也用作浮动扩散部FD1。以此方式，固态摄像器件1能够通过贯通电极34令人满意地将在位于半导体基板30的第一表面30A侧的有机光电变换器20处生成的信号电荷传输到半导体基板30的第二表面30B侧，从而增强性能。
贯通电极34的下端部与布线层41内部的耦接器41A耦接。耦接器41A和放大晶体管AMP的栅极Gamp通过下部第一接触部45耦接。例如，耦接器41A和浮动扩散部FD1(区域36B)通过下部第二接触部46耦接。例如，贯通电极34的上端部通过焊盘39A和上部第一接触部29A而与读出电极21A耦接。
贯通电极34用作有机光电变换器20和放大晶体管AMP的连接器以及有机光电变换器20和浮动扩散部FD1的栅极Gamp的连接器。贯通电极34也用作在有机光电变换器20处生成的电荷(此处是电子)的传输路径。例如，如图1所示，贯通电极34可以布置在位于每个像素P上的有机光电变换器20上。此外，例如，如图2所示，在读出电极21A被相邻单位像素P共用的情况下，一个读出电极21A可以针对每四个相邻的单位像素P设置。
复位晶体管RST的复位栅极Grst布置成相邻于浮动扩散部FD1(复位晶体管RST的源极/漏极区域36B中的一者)。以此方式，可以通过复位晶体管RST来复位在浮动扩散部FD1中累积的电荷。
在本实施例的固态摄像器件1中，从上部电极23进入有机光电变换器20的光在光电变换层22处被吸收。以此方式生成的激子移动到光电转换层22的电子受体和电子供体的界面，并且经历激子分离(即，激子分解成电子和空穴)。通过由载流子的浓度差异导致的扩散以及由阳极(此处是上部电极23)和阴极(此处是下部电极21)的功函数差异引起的内部电场，此处生成的电荷(电子和空穴)被传输到不同电极。所传输的电荷被检测为光电流。此外，在下部电极21和上部电极23之间施加电位，以控制电子和空穴的传输方向。
现在说明各部件的构造和材料。
有机光电变换器20是吸收与所选波段(例如，450nm到650nm的范围内)的部分或整个波段相对应的绿色光并由此产生电子-空穴对的有机光电转换器件。
如上所述，下部电极21包括彼此独立的读出电极21A、累积电极21B和势垒调节电极21C。
读出电极21A将在光电转换层22内部生成的信号电荷传输到浮动扩散部FD1。读出电极21A例如通过上部第一接触部29A、焊盘39A、贯通电极34、耦接器41A和下部第二接触部46而与浮动扩散部FD1耦接。此外，在本实施例中，读出电极21A也用作例如对在电荷非累积时段期间累积的电荷(电子)放电的放电电极。
累积电极21B将在光电转换层22内部生成的电荷之中的信号电荷(电子)累积在光电转换层22内部。累积电极21B布置在面对并覆盖(在半导体基板30内部形成的)无机光电变换器32B和32R的光接收表面的区域中。期望累积电极21B大于读出电极21A。由此，可以累积许多电荷。
如上所述，势垒调节电极21C布置在读出电极21A和累积电极21B之间。势垒调节电极21C调节读出电极21A和累积电极21B之间的区域的势垒。例如，如图3所示，势垒调节电极21C与电压施加器50电耦接。尽管下面给出详细说明，电压施加器50在电荷非累积时段期间施加电压V8，并且在电荷累积时段期间施加电压V9(V9<V8)。以此方式，在根据本实施例的固态摄像器件1中，读出电极21A和累积电极21B之间的电位高于电荷累积时段期间的该电位，并因此读出电极21A和累积电极21B之间的势垒降低。因此，在电荷非累积时段期间累积在累积电极21B上的电荷量受到限制，并且由此下部电极21(具体地，累积电极21B)和上部电极23之间的电位差得到保持。
下部电极21包括具有透光性的导电膜。例如，下部电极21包含氧化铟锡(ITO)。注意，作为下部电极21的组成材料，除了ITO之外，可以使用添加有掺杂剂的基于氧化锡(SnO2)的材料或通过将掺杂剂添加到氧化锌铝(AZO)形成的基于氧化锌的材料。基于氧化锌的材料的示例包括包含作为掺杂剂的铝的氧化锌铝(AZO)、包含镓(Ga)的氧化锌镓(GZO)、包含铟(In)的氧化锌铟(IZO)。此外，也可以使用CuI、InSbO4、ZnMgO、CuInO2、MgIN2O4、CdO、ZnSnO3等。
光电转换层22将光能转换为电能。例如，光电转换层22包括两种类型或更多种类型的分别用作p型半导体或n型半导体的有机半导体材料(p型半导体材料和n型半导体材料)。光电转换层22在层的内部具有p型半导体材料和n型半导体材料的结平面(p/n结平面)。p型半导体相对地用作电子供体(供体)。n型半导体相对地用作电子受体(受体)。光电转换层22提供用于将在光吸收期间生成的激子分解为电子和空穴的场。具体地，激子在电子供体和电子受体的界面处(p/n结平面)分解为电子和空穴。
除了p型半导体材料和n型半导体材料之外，光电转换层22可以包括在传输其他波段的光的同时对预定波段的光进行光电转换的有机半导体材料(所谓的着色材料)。在光电转换层22包括三种类型的有机半导体材料(即，p型半导体材料、n型半导体材料和染料材料)的情况下，p型半导体材料和n型半导体材料期望地是在可见光范围内(例如，在450nm到800nm之间)具有透光性的材料。例如，光电转换层22的厚度在50nm到500nm的范围内。
组成光电转换层22的有机半导体材料的示例包括喹吖啶酮、二氯硼亚酞菁(boronchloride subphthalocyanine)、并五苯、苯并噻吩并苯并噻吩(benzothienobenzothiophene)、富勒烯及其衍生物。光电转换层22包括上述有机半导体材料的两种或多种类型的组合。上述有机半导体材料根据组合用作p型半导体材料或n型半导体材料。
注意，组成光电转换层22的有机半导体材料没有特别限制。除了上述有机半导体材料之外，可以适当地使用萘、蒽、菲、并四苯、芘、苝和荧蒽或其衍生物中的任意一者。替代地，使用诸如对亚苯基亚乙烯(phenylenevinylene)、芴、咔唑、吲哚、芘、吡咯、甲基吡啶、噻吩、乙炔和丁二炔或其衍生物等聚合物是充分的。此外，可以适当地使用金属络合物染料；菁染料(cyanine dye)；部花菁染料(merocyanine dye)；苯基呫吨染料(phenylxanthenedye)；三苯甲烷染料(triphenylmethane dye)；罗丹菁染料(rhodacyanine dye)；呫吨染料(xanthene dye)；大环氮杂蒽染料(macrocyclic azaanulene dye)；薁染料(azulenedye)；白花丹素(naphthoquinones)；蒽醌染料(anthraquinone dye)；诸如蒽和芘等稠合多环芳香族化合物和芳香环或杂环化合物稠合而成的链状化合物；诸如喹啉、苯并噻唑和苯唑等具有作为连接链的方酸基团(squarylium group)和苯并美肟丁基团(cloconituximetine group)的两个含氮杂环；或者通过方酸基团和氯并异丙苯异丙基团(cloconitucumetine group)连接的菁类染料等。注意，金属络合物染料优选地是但不限于二巯基金属络合物染料、金属酞菁染料、金属卟啉染料或钌络合物染料。
可以在光电转换层22和下部电极21之间(具体地，在光电转换层22和绝缘层27之间)以及光电转换层22和上部电极23之间布置其它层。例如，优选地，在光电转换层22下方设置半导体层，具体地，在绝缘层27和光电转换层22之间设置半导体层。在这种情况下，读出电极21A经由半导体层而与光电转换层22电耦接。优选地，半导体层具有比光电转换层22的电荷迁移率更高的电荷迁移率，并且包括具有大带隙的材料。这种材料的示例包括诸如IGZO、过渡金属二硫化物、碳化硅、金刚石、石墨烯、碳纳米管、稠合多环烃化合物和稠合杂环化合物的化合物半导体材料。由上述材料制成的半导体层布置在光电转换层22的下部。由此，可以防止电荷累积时段期间的电荷复合，并且增加传输效率。
此外，充分的是，从下部电极21侧开始依次堆叠底涂层、空穴传输层、电子阻挡膜、光电转换层22、空穴阻挡膜、缓冲膜、电子传输层、功函数调节膜等。
类似于下部电极21，上部电极23包括具有透光性的导电膜。上部电极23可以被分成与各个单位像素P相对应或者作为被单位像素P共用的电极。例如，上部电极23的厚度在10nm至200nm的范围内。
固定电荷层24可以是具有正固定电荷的膜或具有负固定电荷的膜。具有负固定电荷的膜的材料示例包括氧化铪、氧化铝、氧化锆、氧化钽和氧化钛。替代地，可以使用其他材料，例如氧化镧、氧化镨、氧化铈、氧化钕、氧化钷、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铥、氧化镱、氧化钌、氧化钇、氮化铝膜、氮氧化铪膜或氧氮化铝膜。
固定电荷层24可以是两种或更多种类型的膜的层叠体。以此方式，例如，在固定电荷层24是具有负固定电荷的膜的情况下，可以进一步增强空穴累积层的功能。
介电层25的材料没有特别限制。例如，介电层25可以包括氧化硅膜、TEOS、氮化硅膜、氮氧化硅膜等。
例如，层间绝缘层26包括含有氧化硅、氮化硅、氮氧化硅(SiON)等中的一种材料的单层膜或含有两种或更多种这些材料的多层膜。
绝缘层27将光电转换层22与累积电极21B、势垒调节电极21C电分离。例如，绝缘层27布置在层间绝缘层26上并覆盖下部电极21。此外，绝缘层27在下部电极21的读出电极21A上方具有开口27H。读出电极21A和光电转换层22通过开口27H电耦接。例如，可以使用与层间绝缘层26相同的材料形成绝缘层27。例如，绝缘层27包括含有氧化硅、氮化硅、氮氧化硅(SiON)中的一种材料的单层膜或含有两种或更多种这些材料的多层膜。例如，绝缘层27的厚度在20nm到500nm的范围内。
例如，保护层28包括具有透光性的材料。例如，保护层28包括含有氧化硅、氮化硅、氮氧化硅(SiON)中的一种材料的单层膜或含有两种或更多种这些材料的多层膜。例如，保护层28的厚度在100nm和30000nm之间。
例如，半导体基板30包括n型硅(Si)基板。半导体基板30在预定区域中具有p阱31。p阱31的第二表面30B设置有上述的传输晶体管Tr2和Tr3、放大晶体管AMP、复位晶体管RST、选择晶体管SEL等。此外，包括逻辑电路等的外围电路(未示出)布置在半导体基板30的外围。
复位晶体管RST(复位晶体管Tr1rst)将从有机光电变换器20传输到浮动扩散部FD1的电荷复位。例如，复位晶体管RST包括MOS晶体管。具体地，复位晶体管Tr1rst包括复位栅极Grst、沟道形成区域36A和源极/漏极区域36B和36C。复位栅极Grst与复位线RST1耦接。复位晶体管Tr1rst的源极/漏极区域中的一者36B也用作浮动扩散部FD1。复位晶体管Tr1rst的源极/漏极区域中的另一者36C与电源VDD耦接。
放大晶体管AMP是将在有机光电变换器20处生成的电荷的量调制为电压的调制装置。例如，放大晶体管AMP包括MOS晶体管。具体地，放大晶体管AMP包括栅极Gamp、沟道形成区域35A和源极/漏极区域35B和35C。栅极Gamp经由下部第一接触部45、耦接器41A、下部第二接触部46、贯通电极34等而与读出电极21A以及复位晶体管Tr1rst的源极/漏极区域中的一者36B(浮动扩散部FD1)耦接。此外，源极/漏极区域中的一者35B与复位晶体管Tr1rst的源极/漏极区域中的另一者36C共用区域，并且该一者35B与电源VDD耦接。
选择晶体管SEL(选择晶体管TR1sel)包括栅极Gsel、沟道形成区域34A和源极/漏极区域34B和34C。栅极Gsel与选择线SEL1耦接。此外，源极/漏极区域中的一者34B与放大晶体管AMP的源极/漏极区域中的另一者35C共用区域。源极/漏极区域中的另一者35C与信号线(数据输出线)VSL1耦接。
无机光电变换器32B和32R均在半导体基板30的预定区域中具有pn结。无机光电变换器32B和32R能够根据光在硅基板中的入射深度通过利用吸收光的波长的差异在垂直方向上分散光。无机光电变换器32B选择性地检测蓝色光并且累积对应于蓝色光的信号电荷。无机光电变换器32B布置在能够实现蓝色光的充分光电转换的深度。无机光电变换器32R选择性地检测红色光并且累积对应于红色光的信号电荷。无机光电变换器32R布置在能够红色光的充分光电转换的深度。注意，蓝色(B)是与例如在450nm至495nm的范围内的波段相对应的颜色。红色(R)是与例如在620nm至750nm的范围内的波段相对应的颜色。无机光电变换器32B和32R只能够检测相应波段内的一些光或所有光。
例如，无机光电变换器32B包括p+区域和n区域。p+区域用作空穴累积层。n区域用作电子累积层。例如，无机光电变换器32R包括p+区域和n区域(具有p-n-p层叠结构)。P+区域用作空穴累积层。n区域用作电子累积层。无机光电变换器32B的n区域与垂直型传输晶体管Tr2耦接。无机变换器32B的p+区域沿着传输晶体管Tr2弯曲，并且延续到无机光电转换器32R的p+区域。
传输晶体管Tr2(传输晶体管TR2trs)将在无机光电变换器32B处生成并累积的与蓝色相对应的信号电荷(此处是电子)传输到浮动扩散部FD2。无机光电变换器32B形成在距半导体基板30的第二表面30B较深的位置处。因此，优选地，无机光电变换器32B的传输晶体管TR2trs包括垂直型晶体管。此外，传输晶体管TR2trs与传输栅极线TG2耦接。此外，浮动扩散部FD2布置在靠近传输晶体管TR2trs的栅极Gtrs2的区域37C中。在无机光电变换器32B中累积的电荷通过沿着栅极Gtrs2形成的传输沟道被读出到浮动扩散部FD2。
传输晶体管Tr3(传输晶体管TR3trs)将在无机光电变换器32R处产生并累积的与红色相对应的信号电荷(此处是电子)传输到浮动扩散部FD3。例如，传输晶体管Tr3包括MOS晶体管。此外，传输晶体管TR3trs与传输栅极线TG3耦接。此外，浮动扩散部FD3布置在靠近传输晶体管TR3trs的栅极Gtrs3的区域38C中。在无机光电变换器32R中累积的电荷通过沿着栅极Gtrs3形成的传输沟道被读出到浮动扩散部FD3。
半导体基板30的第二表面30B侧还设置有组成无机光电变换器32B的控制器的复位晶体管TR2rst、放大晶体管TR2amp和选择晶体管TR2sel。还设置有组成无机光电变换器32R的控制器的复位晶体管TR3rst、放大晶体管TR3amp和选择晶体管TR3sel。
复位晶体管TR2rst包括栅极、沟道形成区域和源极/漏极区域。复位晶体管TR2rst的栅极与复位线RST2耦接。复位晶体管TR2rst的源极/漏极区域中的一者与电源VDD耦接。复位晶体管TR2rst的源极/漏极区域中的另一者也用作浮动扩散部FD2。
放大晶体管TR2amp包括栅极、沟道形成区域和源极/漏极区域。栅极与复位晶体管TR2rst的源极/漏极区域中的另一者(浮动扩散部FD2)耦接。此外，放大晶体管TR2amp的源极/漏极区域中的一者与复位晶体管TR2rst的源极/漏极区域中的一者共用区域，并且放大晶体管TR2amp的源极/漏极区域中的该一者与电源VDD耦接。
选择晶体管TR2sel包括栅极、沟道形成区域和源极/漏极区域。栅极与选择线SEL2耦接。此外，选择晶体管TR2sel的源极/漏极区域中的一者与放大晶体管TR2amp的源极/漏极中的另一者共用区域。选择晶体管TR2sel的源极/漏极区域的另一者与信号线(数据输出线)VSL2耦接。
复位晶体管TR3rst包括栅极、沟道形成区域和源极/漏极区域。复位晶体管TR3rst的栅极与复位线RST3耦接。复位晶体管TR3rst的源极/漏极区域中的一者与电源VDD耦接。复位晶体管TR3rst的源极/漏极区域中的另一者也用作浮动扩散部FD3。
放大晶体管TR3amp包括栅极、沟道形成区域和源极/漏极区域。栅极与复位晶体管TR3rst的源极/漏极区域中的另一者(浮动扩散部FD3)耦接。此外，放大晶体管TR3amp的源极/漏极区域中的一者与复位晶体管TR3rst的源极/漏极区域中的一者共用区域，并且放大晶体管TR3amp的源极/漏极区域中的该一者与电源VDD耦接。
选择晶体管TR3sel包括栅极、沟道形成区域和源极/漏极区域。栅极与选择线SEL3耦接。此外，选择晶体管TR3sel的源极/漏极区域中的一者与放大晶体管TR3amp的源极/漏极区域中的另一者共用区域。选择晶体管TR3sel的源极/漏极区域中的另一者与信号线(数据输出线)VSL3耦接。
复位线RST1、RST2和RST3、选择线SEL1、SEL2和SEL3、传输栅极线TG2和TG3均与垂直驱动电路112耦接。垂直驱动电路112组成驱动电路。信号线(数据输出线)VSL1、VSL2和VSL3与列信号处理电路113耦接。列信号处理电路113组成驱动电路。
例如，下部第一接触部45、下部第二接触部46、上部第一接触部29A、上部第二接触部29B和上部第三接触部29C包括硅掺杂材料或金属材料。硅掺杂材料的示例包括磷掺杂非晶硅(PDAS)。金属材料的示例包括铝(Al)、钨(W)、钛(Ti)、钴(Co)、铪(Hf)和钽(Ta)。
(1-2.制造固态摄像器件的方法)
例如，可以如下制造根据本实施例的固态摄像器件1。
图5至图9示出制造固态摄像器件1的方法的顺序步骤。首先，如图5所示，在半导体基板30内部形成第一导电阱。例如，第一导电阱是p阱31。在p阱31中形成第二导电(例如，n型)无机光电变换器32B和32R。在半导体基板30的第一表面30A附近形成p+区域。
例如，还如图5所示，向半导体基板30的第二表面30B设置用作浮动扩散部FD1、FD2和FD3的n+区域。随后形成栅极布线层47和栅极绝缘层33。栅极布线层47包括传输晶体管Tr2、传输晶体管Tr3、选择晶体管SEL、放大晶体管AMP和复位晶体管RST的各个栅极。以此方式，形成了传输晶体管Tr2、传输晶体管Tr3、选择晶体管SEL、放大晶体管AMP和复位晶体管RST。此外，在半导体基板30的第二表面30B上形成多层布线40。多层布线40包括布线层41至43和绝缘层44。布线层41至43包括下部第一接触部45、下部第二接触部46和耦接器41A。
作为半导体基板30的基板，使用绝缘体上硅(SOI：silicon on insulator)基板。例如，SOI基板是半导体基板30、埋入氧化膜(未示出)和保持基板(未示出)的堆叠体。尽管未在图5中示出，埋入氧化膜和保持基板接合到半导体基板30的第一表面30A。在注入离子之后，执行退火。
随后，将支撑基板(未示出)或另一半导体基板等接合到半导体基板30的第二表面30B侧(多层布线40侧)。然后翻转半导体基板30。接着，使半导体基板30与SOI基板的埋入氧化膜和保持基板分离，以便暴露半导体基板30的第一表面30A。可以通过在普通CMOS处理中使用的技术(例如，离子注入和化学气相沉积(CVD))来执行上述步骤。
随后，如图6所示，通过例如干式蚀刻从第一表面30A侧处理半导体基板30以形成例如环形开口34H。如图6所示，开口34H从第一表面30A到第二表面30B穿透半导体基板30，并且具有例如到达耦接器41A的深度。
随后，例如，在半导体基板30的第一表面30A和开口34H的侧表面上形成负固定电荷层24。负固定电荷层24可以是两种或更多种类型膜的堆叠体。因此，可以进一步增强空穴累积层的功能。在形成负固定电荷层24之后，形成介电层25。随后，在介电层25的预定位置处形成焊盘39A、39B和39C。之后，在介电层25和焊盘39A、39B和39C上形成层间绝缘层26。随后，在形成层间绝缘层26之后，例如通过化学机械抛光(CMP)平坦化层间绝缘层26的表面。
随后，在焊盘39A、39B和39C上方在绝缘层26中分别形成开口26H1、26H2和26H3。如图7所示，之后，利用诸如Al等导电材料填充开口26H1、26H2和26H3，以便形成上部第一接触部29A、上部第二接触部29B和上部第三接触部29C。
随后，在层间绝缘层26上形成导电膜21x。之后，如图8所示，在导电膜21x的预定位置处(例如，在焊盘39A、焊盘39B和焊盘39C上)形成光致抗蚀剂PR。此后，如图9所示，通过光致抗蚀剂PR的蚀刻和移除来图案化读出电极A、累积电极21B和势垒调节电极21C。
随后，在层间绝缘层26、读出电极21A、累积电极21B和上部第三接触部29C上形成绝缘层27。之后，在读出电极21A上设置开口27H。随后，在层间绝缘层26上形成光电转换层22、上部电极23、保护层28和遮光膜51。最后，设置平坦化层以及诸如片上透镜52等光学元件。如上所述，完成了图1所示的固态摄像器件1。
注意，在光电转换层22的上方或下方形成另一有机层(例如，原子阻挡层)的情况下，如上所述，期望在真空处理(原位真空处理)中连续地形成该有机层。此外，形成光电转换层22的方法不必限于使用真空沉积的处理，并且可以使用诸如旋涂和印刷等其他处理。
(1-3.控制固态摄像器件的方法)
在固态摄像器件1中，当光经过片上透镜52进入有机光电变换器20时，光依次通过有机光电转换器20和无机光电转换器32B和32R。当光经过时，绿色、蓝色和红色的光均经历光电转换。
(有机光电变换器20对绿色信号的获取)
在进入固态摄像器件1的光之中，绿色光首先被选择性地检测(吸收)并在有机光电变换器20处被光电转换。
有机光电变换器20通过贯通电极34而与放大晶体管AMP的栅极Gamp和浮动扩散部FD1耦接。因此，在有机光电变换器20处生成的电子-空穴对中的电子(信号电荷)被从下部电极21侧引出，通过贯通电极34传输到半导体基板30的第二表面30B侧，并且累积在浮动扩散部FD1中。同时，通过放大晶体管AMP将在有机光电变换器20处生成的电荷的量调制为电压。
因此，复位晶体管RST的复位栅极Grst布置成相邻于浮动扩散部FD1。以此方式，通过复位晶体管RST来复位浮动扩散部FD1中累积的电荷。
在该实施例中，有机光电变换器20不仅与放大晶体管AMP耦接，而且通过贯通电极34与浮动扩散部FD1耦接。因此，可以通过复位晶体管RST容易地复位浮动扩散部FD1中累积的电荷。
相反，在贯通电极34和浮动扩散部FD1没有耦接的情况下，难以复位浮动扩散部FD1中累积的电荷。因此，施加大电压以将电荷抽取到上部电极23侧。因此，有可能损坏光电转换层22。此外，能够实现短时间复位的结构引起暗噪声增加，从而导致权衡。因此，难以采用这种结构。
图10示出普通固态摄像器件(例如，参见图12，固态摄像器件100)的光电转换层122和与累积电极121B相对地布置的绝缘层127之间的界面处的电压变化的示例。对于固态摄像器件100，电荷累积时段和电荷非累积时段组成单个帧。在电荷累积时段期间，累积电荷。电荷非累积时段是开始累积信号电荷之前的时段。例如，如图12所示，固态摄像器件100重复帧，以获取在布置在半导体基板(位于下部电极121下方，未示出)外部的光电转换层122处检测到的颜色光的信号。
普通固态摄像器件100具有长时间累积模式和短时间累积模式。在长时间累积模式中，如图10所示，在单个帧中，电荷累积时段长于电荷非累积时段。在短时间累积模式中，如图11所示，在单个帧中，电荷累积时段短于电荷非累积时段。在普通固态摄像器件100中，如图10和图11所示，绝缘层127的界面的电压根据电荷累积时段和电荷非累积时段的各自长度而变化。即，绝缘层127的界面的电压随着电荷累积时段和电荷非累积时段变长而更大地波动。
图12和图13示出在短时间累积模式的电荷累积时段和电荷非累积时段中在点(A)到点(E)的每个点处下部电极121侧的每个区域的电位。
在固态摄像器件100的电荷非累积时段和电荷累积时段期间，驱动电路分别向读出电极121A和累积电极121B施加电压V5和V6(V5＝V6)。当在电荷非累积时段和电荷累积时段期间光进入光电转换层122时，在光电转换层122中光电转换的信号电荷被吸引到累积电极121B。此时，在读出电极121A和累积电极121B之间的区域以及与读出电极121A相对的一侧处的区域中形成势垒。因此，如图12的(A)和图13的(D)所示，在电荷非累积时段(A)和电荷累积时段(D)期间，在绝缘层127的面对累积电极121B的界面处累积信号电荷(电子)。此时，根据光电转换的量，即根据绝缘层127的界面处(在图11中的时段(A)和时段(D)中)累积的信号电荷量，绝缘层127的界面的电压朝向负方向(例如，由图11中的纵轴上的箭头指示的方向)波动。
在将电荷非累积时段切换为电荷累积时段时的快门时刻(图11的点(B))，施加到累积电极121B的电压发生变化(例如，向累积电极121B施加电压V7(V7>V6))。以此方式，如图12的(B)所示，在面对累积电极121B的区域中，绝缘层127的界面的电位变得高于读出电极121A和累积电极121B之间的势垒。因此，在电荷非累积时段期间累积的信号电荷经由读出电极121A和与读出电极121A耦接的浮动扩散部FD(未示出)被放电到电源电压。随后，向累积电极121B施加电压V6。因此，如图12的(C)所示，在面对累积电极121B的区域中，绝缘层127的界面的电位低于读出电极121A和累积电极121B之间的势垒。即，如图11所示的点(C)处，绝缘膜127的面对累积电极121B的界面的电压被复位。
例如，在将电荷累积时段切换为电荷非累积时段时的读出时刻，如同在快门时刻，向累积电极121B施加电压V7。以此方式，如图13的(E)所示，绝缘层127的在累积电极121B上的界面的电位高于读出电极121A和累积电极121B之间的势垒。因此，在电荷累积时段期间累积的信号电荷被从读出电极121A传输到浮动扩散部FD(未示出)。随后，向累积电极121B施加电压V6。因此，如同在图11所示的点(E)处，绝缘层127的面对累积电极121B的界面的电压被复位。
在短时间累积模式中，电荷非累积时段长。因此，如图12的(A)和图13的(D)所示，在绝缘层127的面对累积电极121B的界面处累积的信号电荷量大于在电荷累积时段中累积的信号电荷量。相反，在长时间累积模式中，在绝缘层127的面对累积电极121B的界面处累积的信号电荷量小于在电荷累积时段中累积的信号电荷量(图13的(D))。
注意，总是向以隔着绝缘层127和光电转换层122的方式与下部电极121相对地布置的上部电极123施加预定电压。因此，当绝缘层127的界面处的电压波动时，施加到光电转换层122的电压波动。例如，在没有光进入光电转换层122时的黑暗时间期间，不发生光电转换。因此，绝缘层127的界面电压不波动。因此，光电转换层122进入被施加大的电压(电位差)的状态。
相反，在光进入光电转换层122的情况下，入射光量越多并且累积的电荷时间越长，施加到光电转换层122的电压就越小。
图14A示出当固态摄像器件100中的累积电荷量为小时施加到光电转换层的电位差和信号电荷的运动。图14B示出当固态摄像器件100中的累积电荷量为大时施加到光电转换层的电位差和信号电荷的运动。在入射光量为小的情况下，光电转换层122中累积的电荷量为小。因此，如图14A所示，施加到光电转换层122的电场为大，并且信号电荷或电子从上部电极123侧迅速移动到绝缘层127的界面。因此，光电转换层122中的电荷量减少。相反，在入射光量为大的情况下，光电转换层122中累积的电荷量为大。因此，例如，施加到光电转换层122的电场变小，并且光电转换层122中的信号电荷例如在诸如快门时刻等复位操作时刻期间没有完全放电。因此，如图14B所示，在下一帧中保持信号电荷。这变成了产生残像的噪声信号。这个问题在短时间累积模式下变得尤其突出。
图15示出根据本实施例的用作电荷累积部的绝缘层27的与累积电极21B相对地布置的界面处的电压的变化。图16和图17示出在图15所示的电荷累积时段和电荷非累积时段期间在相应的点(A)到点(E)处下部电极21侧的各个区域的电位。如上所述，根据本实施例的固态摄像器件1包括读出电极21A和累积电极21B之间的势垒调节电极21C。此外，固态摄像器件1还包括可变地控制施加到势垒调节电极21C的电压的电压施加器50。
如同在上述的普通固态摄像器件100中，在光进入固态摄像器件1的光电转换层122的情况下，在光电转换层22中光电转换的信号电荷在电荷非累积时段和电荷累积时段期间均累积在绝缘层27的与累积电极21B相对地布置的界面处。此时，在本实施例中，在电荷非累积时段期间从电压施加器50向势垒调节电极21C施加电压V8，并且在电荷累积时段期间施加电压V9。此处，电压V8和电压V9具有V9<V8的关系。以此方式，在电荷非累积时段期间向读出电极21A和累积电极21B之间的光电转换层22施加比电荷累积时段期间施加的电位差更大的电位差。即，如图16的(A)和图17的(D)所示，在电荷非累积时段期间读出电极21A和累积电极21B之间的势垒变得小于在电荷累积时段期间读出电极21A和累积电极21B之间的势垒。因此，在累积电极21B上，在绝缘层27的界面处以多于预定量累积的信号电荷超过读出电极21A和累积电极21B之间的势垒，并且通过读出电极21A和与读出电极21A耦接的浮动扩散部FD1放电到电源电压。即，超过预定量的信号电荷主动溢出。
在电荷非累积时段切换为电荷累积时段时的快门时刻(图15中的点(B)和图16的(B))，在复位时刻(图15中的点(C)和图16的(C))以及在电荷累积时段切换为电荷非累积时段时的读出时刻(图15中的点(E)和图16的(E))，执行与由上述固态摄像器件100执行的操作相同的操作。
因此，例如，如图15中的时段(A)所示，绝缘层27的与累积电极21B相对地布置的界面的电压在固态摄像器件1的电荷非累积时段期间下降到预定值，并且之后一直保持预定值，直到快门时刻。即，不管是长时间累积模式还是短时间累积模式，根据本实施例的固态摄像器件1能够将在电荷非累积时段期间累积的电荷量保持在预定量以下。因此，可以在电荷非累积时段期间保持下部电极21和上部电极23之间的光电转换层22的电位差。
(1.3运行和效果)
如上所述，包括半导体基板外部的光电转换膜的固态摄像器件通常将电荷累积在形成于半导体基板内部的浮动扩散部FD中。然而，在这种情况下，难以去除由FD的复位操作产生的kCT噪声。kCT噪声是残像的产生原因之一。
相反，固态摄像器件已经发展为包括在半导体基板内部包含沿垂直方向彼此上下堆叠的耦接器、势垒层和电荷累积层的垂直传输路径。在这种固态摄像器件中，在光电变换器处生成的信号电荷在垂直方向上溢出，并因此减少kTC噪声。此外，如已经提出图12等所示的读出信号电荷的固态摄像器件100。固态摄像器件100包括彼此相对地布置的成对电极121和123，其中，光电转换层122布置在成对电极121和123之间。一个电极(图12中的下部电极121)包括两个独立的电极(读出电极121A和累积电极121B)。固态摄像器件100通过累积由绝缘层127的布置在累积电极121B上的界面处的光电转换产生的信号电荷并将累积的信号电荷传输到与浮动扩散部FD耦接的读出电极121A来读出信号电荷。固态摄像器件100能够在光电转换层122中累积信号电荷。因此，固态摄像器件100能够执行相关双采样，在相关双采样中,输出信号是浮动扩散部FD在读出信号电荷被读出到浮动扩散部之前和之后的电压之间的差。以此方式，可以去除kTC噪声。此外，假定在固态摄像装置100的情况下容易提高帧速率并降低成本。
然而，在上述固态摄像器件100的情况下，入射光量越大并且电荷累积时间越长，施加到光电转换层122的电压越小。因此，在复位操作期间在光电转换层122中累积的信号电荷没有被完全放电，并因此可能会损害残像特性。因此，需要增强在半导体基板外部具有光电转换膜的固态摄像器件中的残像特性。
相反，根据本实施例的固态摄像器件1包括布置在组成下部电极21的读出电极21A和累积电极21B之间的势垒调节电极21C。固态摄像器件1还包括电压施加器50，电压施加器50能够在电荷累积时段和电荷非累积时段期间将彼此不同的电压施加到势垒调节电极21C。以此方式，在电荷非累积时段期间向势垒调节电极21C施加比在电荷累积时段期间施加的电压更大的电压。因此，可以降低读出电极21A和累积电极21B之间的势垒的高度。因此，可以通过读出电极21A和与读出电极21A耦接的浮动扩散部FD1主动地将在电荷非累积时段期间累积的信号电荷放电到电源电压。以此方式，可以在电荷非累积时段期间保持光电转换层22的电位差。
如本实施例所述，势垒调节电极21C布置在组成下部电极21的读出电极21A和累积电极21B之间。还提供了能够在电荷累积时段和电荷非累积时段期间分别向势垒调节电极21C施加彼此不同电压的电压施加器50。例如，在电荷非累积时段期间向势垒调节电极21C施加比在电荷累积时段期间施加的电压更大的电压。以此方式，将在电荷非累积时段期间累积的信号电荷主动放电。因此，在电荷非累积时段期间保持光电转换层22的电位差。以此方式，可以增强残像特性。
现在说明本公开第一实施例的变形以及第二到第七实施例。注意，与根据本公开第一实施例的固态摄像器件1的部件相应的部件将采用相同的附图标记，并省略其说明。
<2.变形示例>
图18示意性地示出根据本公开的变形的固态摄像器件(固态摄像器件2)的主要部件的剖面构造。图19是图18所示的固态摄像器件2的下部电极的平面构造的示意图，其中，下部电极与单位像素P相邻。与根据第一实施例的平面构造相似，固态摄像器件2是固态摄像器件或包括固态摄像器件的电子装置。例如，固态摄像器件是用在诸如数字静止相机、视频相机等电子装置中的CMOS图像传感器等。
根据本变形的固态摄像器件2与根据第一实施例的固态摄像器件1的不同之处在于，除读出电极61A和累积电极61B之外，固态摄像器件2还包括用作下部电极61的放电电极61D。例如，放电电极61D隔着累积电极61B布置在与读出电极61A相对的一侧，并且将在电荷非累积时段期间累积的信号电荷放电。在本变形中，势垒调节电极61C(第一势垒调节电极)布置在累积电极61B和放电电极61D之间。
以此方式，如同第一实施例，用于将在电荷非累积时段期间累积的信号电荷放电的电极也用作读出电极61A，或者可以设置专用于放电的放电电极61D。在如同在本变形中布置放电电极61D的情况下，势垒调节电极61C布置在累积电极61B和电荷电极61D之间。以此方式，如同第一实施例，可以增强残像特性。
<3.第二实施例>
图20示意性地示出根据本公开第二实施例的固态摄像器件(固态摄像器件3)的主要部件的剖面构造。与根据第一实施例等的剖面构造类似，固态摄像器件3组成固态摄像器件或包括固态摄像器件的电子装置。例如，固态摄像器件是用在诸如数字静止相机、视频相机等电子装置中的CMOS图像传感器等。根据本实施例的固态摄像器件3包括势垒调节电极71E，势垒调节电极71E在与累积电极71B相对的一侧布置在与读出电极71A相邻的位置处。读出电极71A也用作放电电极。
如上所述，势垒调节电极71E布置为与读出电极71A相邻。具体地，势垒调节电极71E布置在读出电极71A的与累积电极71B相对的一侧的位置。与上述势垒调节电极21C和61C类似，势垒调节电极71E与电压施加器50耦接。例如，在本实施例中，在电荷非累积时段开始时从电压施加器50向势垒调节电极71E施加高电压(例如，Ve≥Vb≥Va)。以此方式，通过电容耦合，在电荷非累积时段期间施加到读出电极71A的电压以及读出电极71A和累积电极71B之间的电位增加。因此，读出电极71A和累积电极71B之间的势垒降低。因此，在电荷非累积时段期间累积的信号电荷被主动放电。由此，上部电极73和累积电极71B之间的电位差在电荷累积时段期间得到保持。
如上所述，势垒调节电极71E在与累积电极71B相对的一侧布置在与读出电极71A相邻的位置。例如，在电荷非累积时段开始时，从电压施加器50向势垒调节电极71E施加高电压。以此方式，通过电容耦合降低读出电极71A和累积电极71B之间的势垒。由此，在电荷非累积时段期间累积的信号电荷被主动放电。即，如同第一实施例，可以增强残像特性。
注意，在设置单独的放电电极的情况下，如同根据上述变形的固态摄像器件2，根据本实施例的势垒调节电极71E优选地在与累积电极71B相对的一侧布置在与放电电极相邻的位置。以此方式，可以实现类似于根据本示例的固态摄像器件3的效果。
<4.第三实施例>
图21示意性地示出根据本公开第三实施例的固态摄像器件(固态摄像器件4)的主要部件的剖面构造。与根据第一实施例等的剖面构造类似，固态摄像器件4组成固态摄像器件或包括固态摄像器件的电子装置。例如，固态摄像器件是用在诸如数字静止相机、视频相机等电子装置中的CMOS图像传感器等。例如，在电荷累积时段之后的读出时刻，根据本实施例的固态摄像器件4向读出电极81A施加比电荷非累积时段之后的快门时刻的复位电压更大的复位电压。
图22的(A)示出在电荷累积时段期间下部电极81侧的每个区域的电位。图22的(B)示出在电荷非累积时段期间下部电极81侧的每个区域的电位。例如，在本实施例中，如上所述，在电荷累积时段之后的读出时刻，向读出电极81A施加比电荷非累积时段之后的快门时刻的复位电压更大的复位电压。以此方式，增加读出电极81A的电位，并且通过电容耦合增加读出电极81A和累积电极81B之间的绝缘层87的界面的电位。因此，如图22的(B)所示，读出电极81A和累积电极81B之间的势垒降低，并因此主动放电在电荷非累积时段期间累积的信号电荷。以此方式，上部电极83和累积电极81B之间的电位差在电荷非累积时段期间得到保持。
如上所述，例如，在电荷累积时段之后的读出时刻，向读出电极81A施加比电荷非累积时段之后的快门时刻的复位电压更大的复位电压。由此，通过电容耦合增加读出电极81A和累积电极81B之间的绝缘层87的界面的电位。即，降低读出电极81A和累积电极81B之间的势垒，并因此主动放电在电荷非累积时段期间累积的信号电荷。即，如同第一实施例，可以增强残像性能。
<5.第四实施例>
图23示意性地示出根据本公开第四实施例的固态摄像器件(固态摄像器件5)的主要部件的剖面构造。与根据第一实施例等的剖面构造类似，固态摄像器件5组成固态摄像器件或包括固态摄像器件的电子装置。例如，固态摄像器件是用在诸如数字静止相机、视频相机等电子装置中的CMOS图像传感器等。例如，根据本实施例的固态摄像器件5在电荷非累积时段期间向上部电极83施加比电荷累积时段的电压更小的电压。
图24是示出在根据本实施例的固态摄像器件5的电荷非累积时段期间下部电极(即，累积电极81B)和上部电极83之间的光电转换层82的电位差的视图。图24示出(A)在电荷非累积时段期间施加到光电转换层82的电压(电位差)和信号电荷的运动；以及(B)作为比较示例的在图14B所示的固态摄像器件100中累积的电荷量的情况下施加到光电转换层的电位差和信号电荷的运动。在本实施例中，在电荷非累积时段期间向上部电极83施加比在电荷累积时段期间施加到上部电极83的电压更小的电压。因此，如图24的(A)所示，上部电极83和累积电极81B之间的电位差比固态摄像器件100的上部电极123和累积电极121B之间的电位差更大。以此方式，在电荷非累积时段期间在上部电极83和累积电极81B之间施加较大电压。因此，由光电转换生成的信号电荷从上部电极83侧到绝缘层87的界面的运动速度增加。此外，施加到光电转换层82的电位差甚至在电荷非累积时段延长时也不容易降低。因此，例如，在电荷非累积时段之后的快门时刻，在光电转换层122中不太可能保持信号电荷。
如上所述，在电荷非累积时段期间向上部电极83施加比在电荷累积时段期间施加的电压更小的电压。因此，在电荷非累积时段期间由光电转换产生的信号电荷从上部电极83到绝缘层87的运动速度增加。此外，施加到光电转换层82的电位差甚至在电荷非累积时段延长时也不容易降低。因此，通过复位操作(例如，在电荷非累积时段之后的快门时刻)光电转换层122的信号电荷被更有效地放电。因此，如同第一实施例，可以增强残像特性。
<6.第五实施例>
图25示意性地示出根据本公开第五实施例的固态摄像器件(固态摄像器件6)的主要部件的剖面构造。图26示出固态摄像器件6的用作电荷累积部的绝缘层87的与累积电极82B相面对的界面的电压的变化。与根据第一实施例等的剖面构造类似，固态摄像器件6组成固态摄像器件或包括固态摄像器件的电子装置。例如，固态摄像器件是用在诸如数字静止相机、视频相机等电子装置中的CMOS图像传感器等。如图26所示，根据本实施例的固态摄像器件6在电荷非累积时段期间多次执行复位操作。
如图26所示，在电荷非累积时段多次执行复位操作，以在每次复位操作期间，通过读出电极81A和与读出电极81A耦接的浮动扩散部FD1将在绝缘层87的与累积电极81B相对应的界面处累积的信号电荷放电(预快门)到电源电压。以此方式，在电荷非累积时段期间降低绝缘层87的界面的电位。因此，在复位操作期间不太可能在光电转换层82中保持信号电荷。即，如同第一实施例，可以增强残像特性。
<7.第六实施例>
图27示意性地示出根据本公开第六实施例的固态摄像器件(固态摄像器件7)的主要部件的剖面构造。与根据第一实施例等的剖面构造类似，固态摄像器件7组成固态摄像器件或包括固态摄像器件的电子装置。例如，固态摄像器件是用在诸如数字静止相机、视频相机等电子装置中的CMOS图像传感器等。在根据本实施例的固态摄像器件7中，复位晶体管RST(复位晶体管Tr1rst)的栅极Grst例如在电荷非累积时段期间总是导通。
图28示出在电荷非累积时段期间下部电极81侧的电位。在本实施例中，如上所述，复位晶体管Tr1rst的栅极Grst在电荷非累积时段期间总是导通。读出电极81A的电位和与读出电极81A耦接的浮动扩散部FD1由此固定到电源电压。以此方式，与浮动扩散部FD1处于浮动状态时的电位相比，读出电极81A和累积电极81B之间的绝缘层87的界面的电位通过电容耦合而增加。即，读出电极81A和累积电极81B之间的势垒降低。因此，在电荷非累积时段期间累积的信号电荷被主动放电。由此，上部电极83和累积电极81B之间的电位差在电荷非累积时段期间得到保持。
在本实施例中，如上所述，例如，在电荷非累积时段期间，复位晶体管Tr1rst的栅极Grst总是导通。读出电极81A和累积电极81B之间的绝缘层87的界面的电位由此通过电容耦合增加。以此方式，读出电极81A和累积电极81B之间的势垒降低。由此，在电荷非累积时段期间累积的信号电荷被主动放电。即，如同第一实施例，可以增强残像性能。
<8.第七实施例>
图29示意性地示出根据本公开第七实施例的固态摄像器件(固态摄像器件8A)的主要部件的剖面构造。与根据第一实施例等的固态摄像器件类似，固态摄像器件8A组成固态摄像器件或包括固态摄像器件的电子装置。例如，固态摄像器件是用在诸如数字相机、视频相机等电子装置中的CMOS图像传感器等。在根据本实施例的固态摄像器件8A中，累积电极91B被分成多个分段(此处，两个分段)。
图30示出下部电极91侧的每个区域的电位。在本实施例中，下部电极91包括独立形成的读出电极91A和累积电极91B2。下部电极91被进一步分成两个分段，例如累积电极91B1和累积电极91B2。累积电极91B1和累积电极91B2被施加不同的电压。具体地，向累积电极91B1施加比施加到累积电极91B2的电压更大的电压。累积电极91B1布置成靠近用于读出信号电荷的读出电极91A。此外，读出电极91A和累积电极91B1之间的绝缘层97具有比累积电极91B2的势垒更大并且比累积电极91B1的势垒更小的势垒。即，绝缘层97的在下部电极91上的界面上建立区域B1>区域A-B1>区域B2的电位关系。
例如，如同根据第一实施例的固态摄像器件1，在通过光电转换在光电转换层12生成的信号电荷累积在绝缘层27的在累积电极21B上的界面处的情况下，在电荷传输和电荷复位期间，累积在远离与浮动扩散FD1耦接的读出电极21A的区域中的信号电荷移动很长的距离。因此，传输和复位的时间长。这可能难以实现高速驱动。
相反，如上所述，在本实施例中，累积电极被分成例如两个分段，并且向相邻于读出电极91A的累积电极91B1施加比施加到累积电极91B2的电压更大的电压。由此，在绝缘层97与累积电极91B1、累积电极91B2的界面上形成电位梯度。此外，绝缘层97在读出电极91A和累积电极91B1之间的区域中的界面的势垒大于累积电极91B2上的势垒并且小于累积电极91B1上的势垒。以此方式，在累积电极91B2(区域B2)上的光电转换层92处转换的信号电荷由于电位梯度而移动到累积电极91B1(区域B1)，并在其上累积。因此，通过在电荷非累积时段期间建立上述电位关系，可以如同第一实施例增强残像特性。此外，通过在电荷累积时段期间建立上述电位关系，可以在读出电荷期间不降低灵敏度的情况下增强电荷的传输效率。
注意，在电荷非累积时段和电荷累积时段中的一者或全部期间，可以建立下部电极91上的各个区域的电位关系。此外，除了其中电子用作信号电荷的情况之外，可以将根据本实施例的结构应用到其中空穴用作信号电荷的情况，在这种情况下，仅需要反转施加到各个电极91A、91B1和91B2的电压的正负号。
此外，根据本实施例的固态摄像器件可以具有下列构造。
图31示意性地示出根据本公开第七实施例的固态摄像器件(固态摄像器件8B)的主要部件的剖面构造。与变形示例中上述的固态摄像器件2类似，固体摄像器件8B包括放电电极91D，放电电极91D将在电荷非累积时段期间累积的信号电荷放电。即，固态摄像器件8B的下部电极包括四个电极：读出电极91A、两个累积电极91B1和91B2及放电电极91D。
图32示出固态摄像装置8B的下部电极91侧的(A)在电荷累积时段期间的电极电位以及(B)在电荷非累积时段期间的电极电位。如图32的(A)所示，与固态摄像器件8A类似，针对在电荷累积时段期间施加到累积电极91B1和累积电极91B2的电压，向与读出电极91A相邻的累积电极91B1施加比施加到累积电极91B2的电压更大的电压。即，在绝缘层97的在下部电极91上的界面上建立区域B1>区域A-B1>区域B2的电位关系。以此方式，在累积电极91B1上累积信号电荷。由此，在读出期间增加信号电荷的传输效率。
相反，在电荷非累积时段期间，向与放电电极91D相邻的累积电极91B2施加比施加到累积电极91B的电压更高的电压。此外，在放电电极91D和累积电极91B2之间的绝缘层97的界面的势垒大于累积电极91B1上的势垒并且小于累积电极91B2上的势垒。即，在下部电极91上的绝缘层97的界面上建立区域B2>区域D-B2>区域B1的电位关系。以此方式，在电荷非累积时段期间在累积电极91B2侧累积信号电荷。由此，增加复位时刻的信号电荷的放电效率。
图33示意性地示出根据本公开第七实施例的固态摄像器件(固态摄像器件8C)的主要部件的剖面构造的示例。在固态摄像器件8C中，累积电极91B被分成三个分段。以此方式，累积电极91B可以被分成三个或更多的分段。注意，在固态摄像器件8C中，施加到累积电极91B1、91B2和91B3的电压随着距读出电极91A的距离降低而增加。即，期望以将下部电极91上的绝缘层97的界面的电位的关系建立成累积电极91B1>累积电极91B2>累积电极91B3的方式来施加电压。以此方式，如同第一实施例，可以在电荷非累积时段期间增强残像特性。此外，在电荷累积时段期间，可以在不降低灵敏度的情况下增加读出电荷期间期间的电荷的传输效率。
图34示意性地示出根据本公开第七实施例的固态摄像器件(固态摄像器件8D)的主要部件的剖面构造。固态摄像器件8D包括势垒调节电极91C，势垒调节电极91C布置在读出电极91A和累积电极91B1之间。固态摄像器件8D是上述固态摄像器件1和上述固态摄像器件8A的组合。
图35示意性地示出根据本公开第七实施例的固态摄像器件(固态摄像器件8E)的主要部件的剖面构造的示例。固态摄像器件8E包括势垒调节电极91C，势垒调节电极91C布置在放电电极91D和累积电极91B2之间。固态摄像器件8E是上述固态摄像器件2和上述固态摄像器件8A的组合。固态摄像器件8E具有这种结构，并且在非累积时段期间向势垒调节电极施加预定电压。由此，固态摄像器件8E能够将在电荷非累积时段期间累积的信号电荷主动放电。因此，可以进一步增强残像特性。
<9.应用示例>
(应用示例1)
图36示出了根据上述实施例的固态摄像器件(例如，固态摄像器件1)的整体构造。固态摄像器件1是CMOS图像传感器。固态摄像器件1包括半导体基板30，在半导体基板上布置有充当摄像区域的像素部1a。固态摄像器件1还包括位于像素部1a的外围区域中的外围电路单元130。外围电路单元130例如包括行扫描器131、水平选择器133、列扫描器134和系统控制器132。
像素部1a例如包括布置成二维矩阵的多个单位像素P。在单位像素P中，例如，每个像素行与像素驱动线Lread耦接(具体地，行选择线和复位控制线)，并且每个像素列与垂直信号线Lsig耦接。像素驱动线Lread传输用于从像素读出信号的驱动信号。像素驱动线Lread的一端与输出与对应于行扫描器131的每一行的输出端子耦接。
行扫描器131包括移位寄存器、地址解码器等。行扫描器131是像素驱动器，其例如以行为单位驱动像素部1a的单位像素P。从被行扫描器131选择性地扫描的像素行的每个单位像素P输出的信号通过相应的垂直信号线Lsig被馈送到水平选择器133。水平选择器133包括放大器、用于每条垂直信号线Lsig的水平选择开关等。
列扫描器134包括移位寄存器、地址解码器等。列扫描器134依次扫描和驱动水平选择器133的每个水平选择器开关。通过列扫描器134的选择性扫描，像素的通过垂直信号线Lsig传输的信号被顺序地输出到水平信号线135，并且经由水平信号线135被传输到半导体基板30的外部单元。
包括行扫描器131、水平选择器133、列扫描器134和水平信号线135的电路部分可以直接设置在半导体基板30上或设置在外部控制IC上。此外，电路部分可以形成在经由电缆等耦接的另一基板上。
系统控制器132从半导体基板30的外部单元接收时钟信号、指示操作模式的数据等，并且还输出关于固态摄像器件1的内部信息的数据等。系统控制器132还包括产生各种时序信号的时序发生器。基于由时序发生器产生的各种时序信号，系统控制器132对诸如行扫描器131、水平选择器133和列扫描器134等外围电路执行驱动控制。
像素区域211对应于像素部1a。控制电路212例如设有行扫描器131、系统控制器132等。逻辑电路223例如设有外围电路单元130和水平选择器133。
(应用示例2)
可以将固态摄像器件1等应用于诸如数字静态相机或视频相机等具有摄像功能的任何类型的电子装置或者具有摄像功能的移动电话。图37是电子装置9(相机)的示例的构造的示意图。电子装置9例如是能够对静止图像或运动图像进行摄像的视频相机。电子装置9包括固态摄像器件1、光学系统(光学透镜)310、快门设备311、驱动固态摄像器件1和快门设备311的驱动器313以及信号处理器312。
光学系统310将来自物体的图像光(入射光)引导至固态摄像器件1的像素部1a。光学系统310可以包括多个光学透镜。快门设备311控制固态摄像器件1的光照射时段和光遮蔽时段。驱动器313控制固态摄像器件1的传送操作和快门设备311的快门操作。信号处理器312对从固态摄像器件1输出的信号执行各种类型的信号处理。在信号处理之后获取的图像信号Dout被存储在诸如存储器等存储介质中，或者被输出到监视器等。
(应用示例3)
<体内信息获取系统的应用示例>
此外，根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以应用于内窥镜手术系统。
图38是描绘使用可以应用根据本公开实施例的技术(本技术)的胶囊型内窥镜的患者的体内信息获取系统的示意构造示例的框图。
体内信息获取系统10001包括胶囊型内窥镜10100和外部控制装置10200。
胶囊型内窥镜10100在检查时被患者吞咽。胶囊型内窥镜10100具有图像拍摄功能和无线通信功能，并在其被从患者自然排出之前在一定时段内通过蠕动运动等在诸如胃和肠等器官内部移动，并同时连续地拍摄器官内部的图像(下文也称其为体内图像)。随后，胶囊型内窥镜10100通过无线通信连续地将体内图像的信息传输到身体外部的外部控制装置10200。
外部控制装置10200整体地控制体内信息获取系统10001的操作。此外，外部控制装置10200接收从胶囊型内窥镜10100传输到外部控制装置的体内图像的信息，并且基于所接收的体内图像的信息来生成用于在显示装置(未示出)上显示体内图像的图像数据。
在体内信息获取系统10001中，可以在从胶囊型内窥镜10100被吞咽的时间之后一直到胶囊型内窥镜10100被排出的时段内以此方式在任何时间获取用于描绘患者体内状态的体内图像。
下面将更详细地说明胶囊型内窥镜10100和外部控制装置10200的构造和功能。
胶囊型内窥镜10100包括胶囊型壳体10101，在该壳体中容纳有光源单元10111、图像拍摄单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114、供电单元10115、电源单元10116和控制单元10117。
光源单元10111例如包括诸如发光二极管(LED)等光源，并且向图像拍摄单元10112的图像拍摄视野照射光。
图像拍摄单元10112包括图像拍摄元件和包括设置在图像拍摄元件的前级处的多个透镜的光学系统。照射在作为观察目标的身体组织上的光中的反射光(下文将其称为观察光)被光学系统收集并引入到图像拍摄元件上。在图像拍摄单元10112中，图像拍摄元件对入射的观察光进行光电转换，由此生成对应于观察光的图像信号。由图像拍摄单元10112生成的图像信号被提供给图像处理单元10113。
图像处理单元10113包括诸如中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)等处理器，并且对由图像拍摄单元10112生成的图像信号执行各种信号处理。图像处理单元10113将由此已被执行信号处理的图像信号作为原始数据提供给无线通信单元10114。
无线通信单元10114对已被图像处理单元10113执行信号处理的图像信号执行诸如调制处理等预定处理，并且通过天线10114A将获得的图像信号传输到外部控制装置10200。此外，无线通信单元10114通过天线10114A从外部控制装置10200接收与胶囊型内窥镜10100的驱动控制有关的控制信号。无线通信单元10114将从外部控制装置10200接收的控制信号提供给控制单元10117。
供电单元10115例如包括用于电力接收的天线线圈、用于从天线线圈中产生的电流来再生电力的电力再生电路以及升压电路等。供电单元10115使用非接触充电原理来产生电力。
电源单元10116包括二次电池并存储由供电单元10115产生的电力。在图38中，为了避免复杂的图示，省略了用于表示来自电源单元10116的电力的供应目的地的箭头标记等。然而，存储在电源单元10116中的电力被提供给并用于驱动光源单元10111、图像拍摄单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114和控制单元10117。
控制单元10117包括诸如CPU等处理器，并根据从外部控制装置10200传输到控制单元的控制信号来适当地控制光源单元10111、图像拍摄单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114和供电单元10115的驱动。
外部控制装置10200包括诸如CPU和GPU等处理器、微型计算机或者混合地组合有处理器和诸如存储器等存储元件的控制板等。外部控制装置10200通过天线10200A将控制信号传输到胶囊型内窥镜10100的控制单元10117，以控制胶囊型内窥镜10100的操作。在胶囊型内窥镜10100中，例如，可以根据来自外部控制装置10200的控制信号来改变光源单元10111对观察目标的光照射的照射条件。此外，可以通过来自外部控制装置10200的控制信号来改变摄像条件(例如，图像拍摄单元10112的帧速率、曝光水平等)。此外，可以根据来自外部控制装置10200的控制信号来改变图像处理单元10113中的处理的内容或从无线通信单元10114传输图像信号的条件(例如，发送间隔、传输的图像数量等)。
此外，外部控制装置10200对从胶囊型内窥镜10100传输到外部控制装置的图像信号执行各种图像处理，以生成用于在显示装置上显示所拍摄的体内图像的图像数据。对于图像处理，可以执行各种信号处理，例如显影处理(去马赛克处理)、图像质量改善处理(例如，谱带增强处理、超分辨率处理、降噪(NR)处理和/或图像稳定处理)和/或放大处理(电子缩放处理)。外部控制装置10200控制显示装置的驱动，以使显示装置基于所生成的图像数据显示所拍摄的体内图像。或者，外部控制装置10200还可以控制记录装置(未示出)记录所生成的图像数据或控制打印装置(未示出)通过打印输出所生成的图像数据。
如上所述，已经说明了可以应用根据本公开的技术的体内信息获取系统的示例。在上述构造之中，根据本公开的技术可以应用到图像拍摄单元10112。这可以提高检测精度。
(应用示例4)
<内窥镜手术系统的应用示例>
根据本公开的实施例的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以应用于内窥镜手术系统。
图39是描绘可以应用根据本公开实施例的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
在图39中，示出如下状态：外科医师(医生)11131正在使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132执行手术。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量设备11112等其他手术工具11110、用于支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120以及安装有各种内窥镜手术设备的推车11200。
内窥镜11100包括镜筒11101和与镜筒11101的近端连接的视频相机头11102，镜筒11101的从远端开始的预定长度的区域插入在患者11132的体腔中。在图示的示例中，内窥镜11100被描绘为作为硬型内窥镜包括硬型镜筒11101。或者，内窥镜11100也可以作为柔性型内窥镜包括柔性型镜筒11101。
镜筒11101在其远端处具有开口，物镜适配在该开口中。光源装置11203连接到内窥镜11100，使得由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内部延伸的光导被引入到镜筒11101的远端，并通过物镜朝向患者11132的体腔中的观察目标照射。注意，内窥镜11100可以是直视内窥镜，或者可以是斜视内窥镜或侧视内窥镜。
在视频相机头11102内部设置有光学系统和图像拍摄元件，使得来自观察目标的反射光(观察光)通过光学系统会聚在图像拍摄元件上。图像拍摄元件对观察光执行光电转换，以生成与观察光对应的电信号，即与观察图像对应的图像信号。图像信号作为原始数据被传输到CCU 11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等，并整体控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。另外，CCU 11201从视频相机头11102接收图像信号，并对图像信号执行诸如显影处理(去马赛克处理)等各种图像处理，以基于图像信号来显示图像。
在CCU 11201的控制下，显示装置11202基于已被CCU 11201图像处理的图像信号来在其上显示图像。
光源装置11203例如包括诸如发光二极管(LED)等光源，并且在对手术区域摄像时向内窥镜11100提供照射光。
输入装置11204是内窥镜手术系统11000的输入接口。用户可以通过输入装置11204在内窥镜手术系统11000中输入各种类型的信息或指令。例如，用户输入用于改变内窥镜11100的图像拍摄条件(照射光的类型、放大系数、焦距等)的指令以及其它指令。
处置工具控制装置11205控制用于烧灼组织、切割组织和密封血管等的能量设备11112的驱动。气腹装置11206通过气腹管11111将气体馈送到患者11132的体腔中，以便使体腔膨胀，以便确保内窥镜11100的视野并确保治疗人员的工作空间。记录器11207是能够记录各种手术信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像和图表等各种形式打印各种手术信息的装置。
应注意，例如，在对手术区域摄像时向内窥镜11100提供照射光的光源装置11203可以白光源，白光源例如包括LED、激光光源或它们的组合。在白光源包括红色、绿色和蓝色(RGB)激光光源的组合的情况下，由于可以高精度地控制每种颜色(每个波长)的输出强度和输出时序，因此能够通过光源装置11203调节拍摄图像的白平衡。另外，在这种情况下，通过以时分方式从RGB激光光源向观察目标照射激光并以与发射时序同步的方式控制视频相机头11102的图像拍摄元件的驱动，则可以以时分方式拍摄分别对应于RGB的图像。根据该方法，仅是不为图像拍摄元件设置滤色器，也能够获取彩色图像。
另外，可以控制光源装置11203，使得以每个预定时间改变输出光的强度。通过以与光强度的改变时序同步的方式控制视频相机头11102的图像拍摄元件的驱动以便按照时分方式获取图像并且合成图像，可以生成不具有欠曝光遮挡阴影和过曝光高光的高动态范围图像。
此外，光源装置11203可以被构造为提供具有用于特定光观察的预定波长带的光。在特定光观察中，例如，通过利用身体组织中的光吸收的波长依赖性来照射比正常观察时的照射光(即，白光)具有窄带的光，执行用于对诸如具有高对比度的诸如粘膜层表层部分的血管等预定组织的摄像(窄带摄像)。或者，在特定光观察中，可以执行用于根据由激发光的照射产生的荧光来获得图像的荧光观察。在荧光观察中，可以通过向身体组织照射来执行来自身体组织的荧光的观察(自发荧光观察)，或者通过局部地在身体组织中注射诸如吲哚菁绿(ICG)等试剂并向身体组织照射与试剂的荧光波长相对应的激发光来获得荧光图像。光源装置11203可以被构造为提供适于如上所述的特定光观察的窄带光和/或激发光。
图40是描绘图39描绘的视频相机头11102和CCU 11201的功能构造的示例的框图。
视频相机头11102包括透镜单元11401、图像拍摄单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和视频相机头控制单元11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。视频相机头11102和CCU 11201经由传输电缆11400彼此连接以彼此通信。
透镜单元11401是设置在与镜筒11101连接的部分处的光学系统。从镜筒11101的远端获取的观察光被引导至视频相机头11102并被引入透镜单元11401。透镜单元11401包括多个透镜的组合，这些透镜包括变焦透镜和聚焦透镜。
图像拍摄单元11402包括的图像拍摄元件的数量可以是一个(单板型)或多个(多板型)。在图像拍摄单元11402被构造成多板型的情况下，例如，通过图像拍摄元件生成分别对应于R、G和B的图像信号，并且可以通过合成这些图像信号来获得彩色图像。图像拍摄单元11402也可以被构造为具有一对图像拍摄元件，以用于获取用于三维(3D)显示的右眼图像信号和左眼图像信号。如果他执行3D显示，则外科医师11131能够更准确地感知身体组织在手术部位处的深度。应注意，在图像拍摄单元11402被构造成为多板型的情况下，可以以分别与图像拍摄元件相对应的方式设置多个系统的透镜单元11401。
另外，图像拍摄单元11402不必设置在视频相机头11102中。例如，图像拍摄单元11402可以设置成紧接镜筒11101内部的物镜之后。
驱动单元11403包括致动器，并且在视频相机头控制单元11405的控制下，驱动单元11403使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此，可以适当地调整由图像拍摄单元11402拍摄的图像的放大倍数和焦点。
通信单元11404包括用于向/从CCU 11201传送/接收各种信息的通信装置。通信单元11404通过传输电缆11400将从图像拍摄单元11402获得的图像信号作为原始数据传送到CCU 11201。
另外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制视频相机头11102的驱动的控制信号，并将控制信号提供到视频相机头控制单元11405。例如，控制信号包括与摄像条件有关的信息，图像拍摄条件例如为用于指定拍摄图像的帧速率的信息和用于指定图像拍摄时的曝光值的信息和/或用于指定拍摄图像的放大倍数和焦点的信息。
应注意，诸如帧速率、曝光值、放大倍数和焦点等图像拍摄条件可以由用户适当地指定或者由CCU 11201的控制单元11413基于获得的图像信号自动地设置。在后一种情况下，在内窥镜11100中组合有自动曝光(AE)功能、自动聚焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能。
视频相机头控制单元11405基于通过通信单元11404从CCU 11201接收的控制信号来控制视频相机头11102的驱动。
通信单元11411包括用于向/从视频相机头11102传送/接收各种类型的信息的通信装置。通信单元11411通过传输电缆11400接收从视频相机头11102传送的图像信号。
另外，通信单元11411将用于控制视频相机头11102的驱动的控制信号传送到视频相机头11102。可以通过电通信、光通信等传送图像信号和控制信号。
图像处理单元11412对从视频相机头11102以原始数据的形式传送的图像信号执行各种图像处理。
控制单元11413执行与内窥镜11100执行的手术区域等的图像拍摄以及通过手术区域的图像拍摄等获得的拍摄图像的显示有关的各种类型的控制。例如，控制单元11413产生用于控制视频相机头11102的驱动的控制信号。
此外，控制单元11413基于已被图像处理单元11412图像处理的图像信号来控制显示装置11202显示手术区域等的拍摄图像。此时，控制单元11413可以通过使用各种图像识别技术来识别拍摄图像中的各种物体。例如，控制单元11413可以通过检测拍摄图像中包括的物体的边缘的形状、颜色等来识别诸如镊子等手术工具、特定活体部位、出血、在使用能量设备11112时的雾等。在控制单元11413在控制显示装置11202显示拍摄图像时，控制单元11413可以通过使用识别结果以与手术区域的图像叠加的方式显示各种手术辅助信息。通过使手术辅助信息以叠加方式显示并呈现给外科医师11131，可以减轻外科医师11131的负担，或者能够使外科医师11131更可靠地进行手术。
使视频相机头11102和CCU 11201彼此连接的传输电缆11400是用于电信号通信的电信号电缆、用于光学通信的光纤或者用于电通信和光学通信二者的复合电缆。
这里，在示出的示例中，虽然通过使用传输电缆11400的有线通信执行通信，但视频相机头11102和CCU 11201之间的通信可以通过无线通信来执行。
如上所述，已经说明了可应用根据本公开的技术的内窥镜手术系统的示例。在上述构造之中，根据本公开的技术可以应用于图像拍摄单元11402。通过将根据本公开的技术应用到摄像单元10402，能够提高检测精度。
注意，上面说明了作为示例的内窥镜手术系统。然而，根据本公开的技术可以应用于其它系统，例如显微镜手术系统等。
(应用示例5)
<移动体的应用示例>
根据本公开的技术可以应用到各种产品。例如，根据本公开实施例的技术可以实现为安装在任何类型的移动体上的装置的形式。移动体的非限制示例可以包括汽车、电动车、混合动力电动车、摩托车、自行车、任何个人移动装置、飞机、飞行器、无人机、船舶、机器人、建筑机器以及农业机器(拖拉机)。
图41是描绘作为可应用根据本公开实施例的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图41所示的示例中，车辆控制系统12000包括行驶系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。另外，微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053被作为集成控制单元12050的功能构造示出。
行驶系统控制单元12010根据各种类型的程序来控制与车辆的行驶系统相关的设备的操作。例如，行驶系统控制单元12010用作控制设备，以控制诸如内燃机和驱动马达等用于产生车辆驱动力的驱动力产生设备、用于将驱动力传送到车轮的驱动力传送机构、用于调节车辆的转向角的转向机构以及用于产生车辆的制动力的制动设备等。
车身系统控制单元12020根据各种类型的程序来控制设置在车身上的各种设备的操作。例如，车身系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗设备或诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向灯或雾灯等各种灯的控制设备。在这种情况下，可以在车身系统控制单元12020中输入从移动设备传送的代替钥匙无线电波或各种类型的开关的信号。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并控制车辆的门锁设备、电动车窗设备、车灯等。
车辆外部信息检测单元12030检测有关包括车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车辆外部信息检测单元12030与摄像部12031连接。车辆外部信息检测单元12030使摄像部12031车辆外部的图像，并接收拍摄图像。基于所接收的图像，车辆外部信息检测单元12030可以执行用于检测诸如人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等物体的处理，或者执行用于检测距离的处理。
摄像部12031是光学传感器，其接收光并输出对应于所接收的光量的电信号。摄像部12031可以输出电信号作为图像，或者可以输出电信号作为有关测量距离的信息。另外，由摄像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测有关车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元12040与用于检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括对驾驶员进行摄像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的集中程度，或者可以确定驾驶员是否在打瞌睡。
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的有关车辆内部或外部的信息来计算驱动力产生设备、转向机构或制动设备的控制目标值，并可以将控制命令输出到行驶系控制单元统12010。例如，微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)功能的协同控制，ADAS功能包括车辆碰撞避免或车辆碰撞减震、基于跟随距离的跟随行驶、车辆速度维持行驶、车辆碰撞警告、车辆偏离车道警告等。
另外，通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的有关车辆内部或外部的信息控制驱动力产生设备、转向机构或制动设备等，微型计算机12051可以执行旨在实现自主行驶的协同控制，该协同控制使车辆自动行驶而不需要驾驶员的操作。
另外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部信息向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051可以执行旨在通过根据由车辆外部信息检测单元12030检测的前方车辆或迎面车辆的位置控制前照灯并将远光灯改变为近光灯以防止眩光的协同控制。
声音/图像输出部12052将声音输出信号和图像输出信号中的至少一者传送到能够在视觉上或听觉上将信息通知给车辆的乘客或车辆外部的输出设备。在图41的示例中，音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063被作为输出设备的示例示出。显示部12062可以例如包括车载显示器和抬头显示器中的至少一者。
图42是示出摄像部12031的安装位置的示例的图。
在图42中，摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
例如，摄像部12101、12102、12103、12104和12105设置在诸如车辆12100的前鼻、后视镜、后保险杠和后门以及车辆内部挡风玻璃上部的位置。设置在前鼻处的摄像部12101和设置在车辆内部挡风玻璃上部处的摄像部12105主要获得车辆12100前方的图像。设置在后视镜处的摄像部12102和12103主要获得车辆12100两侧的图像。设置在后保险杠或后门处的摄像部12104主要获得车辆12100后方的图像。设置在车辆内部挡风玻璃上部处的12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通灯、交通标志或车道等。
注意，图42描绘了摄像部12101至12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻处的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置在后视镜处的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门处的摄像部12104的摄像范围。例如，通过使由摄像部12101至12104拍摄的图像数据叠加来获得车辆12100的如从上方观察的鸟瞰图像。
摄像部12101至12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一者可以是由多个图像传感器组成的立体相机，或者可以是包括用于相位差检测的像素的摄像元件。
例如，微型计算机12051能够基于从摄像部12101至12104获得的距离信息来确定距摄像范围12111到12114内的每个三维(3D)物体的距离以及该距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，并由此提取尤其存在于车辆12100的行驶路径上并且在与车辆12100基本上相同的方向上以预定速度(例如，等于或大于0km/h)行进的最近的三维物体，以作为前方车辆。此外，微型计算机12051可以预先设置前方车辆的前方所要维持的跟随距离，并执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随启动驾驶控制)等。因而，可以执行旨在实现自主行驶的协同控制，自主行驶是车辆自动行驶而不需要驾驶员的操作等。
例如，微型计算机12051可以基于从摄像部12101到12104获得的距离信息将三维物体的三维物体数据分类为两轮车辆、标准车辆、大型车辆、行人、电线杆或其它三维物体的三维物体数据，提取所分类的三维物体数据，并使用所提取的三维物体数据来自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员可以在视觉上辨认的障碍物以及驾驶员难以在视觉上辨认的障碍物。然后，微型计算机12051确定用于指示与每个障碍物发生碰撞的危险水平的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于预设值时并且因而存在碰撞可能的情形下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并且经由行驶系统控制单元12010执行强制减速或防撞转向。由此，微型计算机12051能够执行驾驶辅助以避免碰撞。
摄像部12101至12104中的至少一者可以是检测红外光的红外相机。例如，微型计算机12051可以通过确定摄像部12101至12104的拍摄图像中是否存在行人来识别行人。行人的这种识别例如通过如下过程来执行：在作为红外相机的摄像部12101至12104的拍摄图像中提取特征点的过程；以及通过执行对表示物体轮廓的一系列特征点执行图案匹配来确定其是否是行人的过程。在微型计算机12051确定摄像部12101至12104的拍摄图像中存在行人并且因此识别出行人的情况下，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得以在所识别的行人上叠加的方式显示方形轮廓线以进行强调。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062，以将用于表示行人的图标等显示在期望位置。
尽管已经参照第一至第三实施例、变形例1至6以及应用示例说明了本技术，但本技术的内容不限于如上所述的实施例等，并且可以以各种方式进行修改。例如，第一实施例包括有机光电变换器20和无机光电变换器12B和12R的堆叠体，作为光电变换器。有机光电变换器20检测绿色光。无机光电变换器12B和12R分别检测绿色光和红色光。然而，本公开的内容不需要这种结构。即，有机光电变换器可以检测红色光或绿色光，且无机光电变换器检测绿色光。
此外，在上述实施例等中，背表面发射型固态摄像器件1作为示例来进行说明。也可以将这些实施例等应用到前表面发射型固态摄像器件。此外，堆叠型固态摄像器件(在半导体层上具有光电转换层的固态摄像器件)可以是上述实施例中描述的垂直方向光谱型，或者可以包括(例如，以拜耳布局)二维地布置的多个颜色的摄像设备。此外，例如，设有另一功能设备(例如，存储器设备)的基板可以堆叠在多层布线侧。
此外，有机光电变换器和无机光电变换器的数量以及它们的比例不受限制。可以设置两个以上的有机光电变换器。或者，可以仅设置有机光电变换器以用于获取多个颜色的颜色信号。此外，根据本公开的固态摄像器件可以不包括在上述实施例等中描述的所有部件。固态摄像器件可以进一步包括其他层。
此外，除了固态摄像器件之外，可以将根据本公开的技术应用于例如光伏电池。
说明书中描述的效果仅是示例且不受限制，且可以实现其他效果。
注意，本公开可以具有下述构造。
(1)一种固态摄像器件，包括：
第一电极，其由彼此独立的多个电极组成；
第二电极，其与所述第一电极相对地布置；
光电转换层，其布置在所述第一电极和所述第二电极之间；和
电压施加器，其在电荷累积时段和电荷非累积时段期间向所述第一电极和所述第二电极中的至少一者施加不同的电压。
(2)根据(1)所述的固态摄像器件，其中，所述第一电极包括作为所述多个电极的电荷读出电极、累积电极和放电电极。
(3)根据(2)所述的固态摄像器件，其中，所述第一电极还包括第一势垒调节电极，所述第一势垒调节电极布置在所述放电电极和所述累积电极之间，所述第一势垒调节电极调节所述放电电极和所述累积电极之间的电压。
(4)根据(2)或(3)所述的固态摄像器件，其中，所述第一电极还包括第二势垒调节电极，所述第二势垒调节电极布置在所述放电电极的与所述累积电极相对的一侧，所述第二势垒调节电极调节所述放电电极和所述累积电极之间的电压。
(5)根据(2)至(4)中任一项所述的固态摄像器件，其中，所述放电电极和所述累积电极之间的电压在所述电荷非累积时段期间比在所述电荷累积时段期间更大。
(6)根据(2)至(5)中任一项所述的固态摄像器件，其中，所述累积电极与所述第二电极之间的电位差在所述电荷非累积时段期间比在所述电荷累积时段期间更大。
(7)根据(2)至(6)中任一项所述的固态摄像器件，其中，所述电荷读出电极也用作所述放电电极。
(8)根据(2)至(7)中任一项所述的固态摄像器件，其中，所述累积电极被分成多个分段，每个所述分段接收不同的电压。
(9)根据(2)至(8)中任一项所述的固态摄像器件，包括：
绝缘层，其布置在所述第一电极和所述光电转换层之间，
其中，所述电荷读出电极和所述放电电极经由设置在所述绝缘层中的开口而与所述光电转换层电耦接。
(10)根据(9)所述的固态摄像器件，包括：
半导体层，其布置在所述光电转换层与所述绝缘层之间，其中，所述电荷读出电极经由所述半导体层而与所述光电转换层电耦接。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的固态摄像器件，其中，所述多个电极各自接收单独的电压。
(12)根据(1)至(11)中任一项所述的固态摄像器件，其中，有机光电变换器和至少一个无机光电变换器彼此堆叠，所述有机光电变换器包括至少一个光电转换层，所述无机光电转换器与所述有机光电变换器在不同的波长带中执行光电转换。
(13)根据(12)所述的固态摄像器件，其中，
所述无机光电变换器形成为埋入在半导体基板中，并且
所述有机光电变换器形成在所述半导体基板的第一表面侧。
(14)根据(13)所述的固态摄像器件，其中，在所述半导体基板的第二表面侧形成有多层布线层。
(15)一种控制固态摄像器件的方法，包括：
在电荷累积时段和电荷非累积时段期间向第一电极和第二电极中的至少一者施加不同的电压，所述第一电极由彼此独立的多个电极组成，所述第二电极与所述第一电极相对地布置，在所述第一电极和所述第二电极之间布置有光电转换层。
(16)根据(15)所述的控制固态摄像器件的方法，其中，
所述第一电极包括电荷读出电极、累积电极、放电电极和第一势垒调节电极，所述第一势垒调节电极布置在所述放电电极和所述累积电极之间，并且
在所述电荷非累积时段期间向所述第一势垒调节电极施加电压，以使所述放电电极和所述累积电极之间的电压在所述电荷非累积时段期间比在所述电荷累积时段期间更大。
(17)根据(16)所述的控制固态摄像器件的方法，其中，
在所述电荷累积时段之后的快门时刻施加的复位电压比在所述电荷累积时段之前的快门时刻施加的复位电压更大。
(18)根据(16)或(17)所述的控制固态摄像器件的方法，其中，
在所述电荷非累积时段期间向所述第二电极施加电压，并且
使所述累积电极和所述第二电极之间的电位差在所述电荷非累积时段期间比在所述电荷累积时段期间更大。
(19)根据(16)至(18)中任一项所述的控制固态摄像器件的方法，其中，在所述电荷非累积时段期间，从所述放电电极将在所述累积电极上累积的电荷多批次放电。
(20)根据(15)至(19)中任一项所述的控制固态摄像器件的方法，其中，在所述电荷非累积时段期间，总是使复位晶体管的栅极导通。
本申请要求于2017年8月31日向日本专利局提交的日本专利申请2017-167852的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文。
本领域技术人员应当理解，根据设计要求，可以做出各种变形、组合、子组合和更改，只有它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (17)

1.一种固态摄像器件，包括：
第一电极，其由彼此独立的多个电极组成；
第二电极，其与所述第一电极相对地布置；
光电转换层，其布置在所述第一电极和所述第二电极之间；和
电压施加器，其在电荷累积时段和电荷非累积时段期间向所述第一电极或所述第二电极施加不同的电压，
其中，所述第一电极包括作为所述多个电极的电荷读出电极、累积电极和放电电极，
其中，所述放电电极和所述累积电极之间的电压在所述电荷非累积时段期间比在所述电荷累积时段期间更大。
2.根据权利要求1所述的固态摄像器件，其中，所述第一电极还包括第一势垒调节电极，所述第一势垒调节电极布置在所述放电电极和所述累积电极之间，所述第一势垒调节电极调节所述放电电极和所述累积电极之间的电压。
3.根据权利要求1所述的固态摄像器件，其中，所述第一电极还包括第二势垒调节电极，所述第二势垒调节电极在与所述累积电极相对的一侧布置在与所述放电电极相邻的位置处，所述第二势垒调节电极调节所述放电电极和所述累积电极之间的电压。
4.根据权利要求1所述的固态摄像器件，其中，所述累积电极与所述第二电极之间的电位差在所述电荷非累积时段期间比在所述电荷累积时段期间更大。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的固态摄像器件，其中，所述电荷读出电极也用作所述放电电极。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的固态摄像器件，其中，所述累积电极被分成多个分段，在所述电荷累积时段期间，向靠近所述电荷读出电极的所述累积电极施加更大的电压，并在所述电荷非累积时段期间，向靠近所述放电电极的所述累积电极施加更大的电压。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的固态摄像器件，包括：
绝缘层，其布置在所述第一电极和所述光电转换层之间，
其中，所述电荷读出电极和所述放电电极经由设置在所述绝缘层中的开口而与所述光电转换层电耦接。
8.根据权利要求7所述的固态摄像器件，包括：
半导体层，其布置在所述光电转换层与所述绝缘层之间，其中，所述电荷读出电极经由所述半导体层而与所述光电转换层电耦接。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的固态摄像器件，其中，所述多个电极各自接收单独的电压。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的固态摄像器件，其中，有机光电变换器和至少一个无机光电变换器彼此堆叠，所述有机光电变换器包括至少一个光电转换层，所述无机光电转换器与所述有机光电变换器在不同的波长带中执行光电转换。
11.根据权利要求10所述的固态摄像器件，其中，
所述无机光电变换器形成为埋入在半导体基板中，并且
所述有机光电变换器形成在所述半导体基板的第一表面侧。
12.根据权利要求11所述的固态摄像器件，其中，在所述半导体基板的第二表面侧形成有多层布线层。
13.一种控制固态摄像器件的方法，包括：
在电荷累积时段和电荷非累积时段期间向第一电极和第二电极中的至少一者施加不同的电压，所述第一电极由彼此独立的多个电极组成，所述第二电极与所述第一电极相对地布置，在所述第一电极和所述第二电极之间布置有光电转换层，
其中，所述第一电极包括电荷读出电极、累积电极、放电电极和第一势垒调节电极，所述第一势垒调节电极布置在所述放电电极和所述累积电极之间，并且
在所述电荷非累积时段期间向所述第一势垒调节电极施加电压，以使所述放电电极和所述累积电极之间的电压在所述电荷非累积时段期间比在所述电荷累积时段期间更大。
14.根据权利要求13所述的控制固态摄像器件的方法，其中，
在所述电荷累积时段之后的读出时刻施加的复位电压比在所述电荷累积时段之前的快门时刻施加的复位电压更大。
15.根据权利要求13所述的控制固态摄像器件的方法，其中，
在所述电荷非累积时段期间向所述第二电极施加电压，并且
使所述累积电极和所述第二电极之间的电位差在所述电荷非累积时段期间比在所述电荷累积时段期间更大。
16.根据权利要求13所述的控制固态摄像器件的方法，其中，在所述电荷非累积时段期间，从所述放电电极将在所述累积电极上累积的电荷多批次放电。
17.根据权利要求13所述的控制固态摄像器件的方法，其中，在所述电荷非累积时段期间，总是使复位晶体管的栅极导通。
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