CN111971797B - 摄像器件、层叠型摄像器件和固态摄像装置 - Google Patents
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Abstract
该摄像器件设有通过层叠第一电极21、光电转换层23A和第二电极22而形成的光电转换部，其中，在第一电极21和光电转换层23A之间形成有无机氧化物半导体材料层23B，并且无机氧化物半导体材料层23B包括铟(In)原子、镓(Ga)原子和锡(Sn)原子。
Description
技术领域
本公开涉及摄像器件、层叠型摄像器件和固态摄像装置。
背景技术
近年来，作为构成图像传感器等的摄像器件的层叠型摄像器件已得到关注。层叠型摄像器件具有光电转换层(光接收层)夹在两个电极之间的结构。于是层叠型摄像器件需要用来存储和传输基于光电转换在光电转换层产生的信号电荷的结构。传统的结构需要将信号电荷存储并传输到浮动排出(floating drain，FD)电极中的机制，并且需要进行高速传输以使得不会导致信号电荷延迟。
例如，日本专利申请公开第2016-63165号公开了用于解决这种问题的摄像器件(光电转换元件)。该摄像器件包括：
形成于第一绝缘层上的存储电极；
形成于存储电极上的第二绝缘层；
形成为覆盖存储电极和第二绝缘层的半导体层；
形成为与半导体层接触且与存储电极分离的聚集电极；
形成于半导体层上的光电转换层；和
形成于光电转换层上的上电极。
将有机半导体材料用于光电转换层的摄像器件能够对特定颜色(波段)进行光电转换。在固态摄像装置使用这种摄像器件的情况下，由于该特性，则能够实现子像素层叠的结构(层叠型摄像器件)，这在传统的固态摄像装置中是无法实现的，在传统的固态摄像装置中，片上滤色器层(OCCF)和摄像器件构成子像素，并且子像素二维排列(例如，参见日本专利申请公开第2011-138927号)。而且，由于不需要去马赛克处理，所以有不会产生任何伪色的优点。在以下说明中，为方便起见，可以将布置在半导体基板上或上方并且包括光电转换单元的摄像器件称为“第一型摄像器件”，为方便起见，可以将构成第一型摄像器件的光电转换单元称为“第一型光电转换单元”，为方便起见，可以将布置在半导体基板中的摄像器件称为“第二型摄像器件”，为方便起见，可以将构成第二型摄像器件的光电转换单元称为“第二型光电转换单元”。
图78示出了传统的层叠型摄像器件(层叠型固态摄像装置)的示例结构。在图78所示的示例中，作为构成第三摄像器件343和第二摄像器件341(均为第二型摄像器件)的第三光电转换单元343A和第二光电转换单元341A(均为第二型光电转换单元)层叠并且形成在半导体基板370中。另外，作为第一型光电转换单元的第一光电转换单元310A布置在半导体基板370上方(具体地，在第二摄像器件341上方)。这里，第一光电转换单元310A包括第一电极321、由有机材料构成的光电转换层323和第二电极322，并且构成作为第一型摄像器件的第一摄像器件310。根据吸收系数的差异，第二光电转换单元341A和第三光电转换单元343A例如分别对蓝光和红光进行光电转换。同时，第一光电转换单元310A例如对绿光进行光电转换。
在第二光电转换单元341A和第三光电转换单元343A中通过光电转换产生的电荷在临时存储在第二光电转换单元341A和第三光电转换单元343A中之后分别通过垂直晶体管(示为栅极部345)和传输晶体管(示为栅极部346)传输到第二浮动扩散层FD2和第三浮动扩散层FD3，并进一步输出到外部读出电路(未图示)。这些晶体管以及浮动扩散层FD2和FD3也形成在半导体基板370中。
通过光电转换在第一光电转换单元310A中产生的电荷经接触孔部361和布线层362存储在形成于半导体基板370中的第一浮动扩散层FD1中。第一光电转换单元310A还经接触孔部361和布线层362连接到将电荷量转换成电压的放大晶体管的栅极部352。另外，第一浮动扩散层FD1构成部分复位晶体管(示为栅极部351)。附图标记371表示器件隔离区，附图标记372表示形成于半导体基板370的表面上的氧化膜，附图标记376和381表示层间绝缘层，附图标记383表示绝缘层，附图标记314表示片上微透镜。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第2016-63165号
专利文献2：日本专利申请公开第2011-138927号
发明内容
本发明解决的技术问题
然而，在上述日本专利申请公开第2016-63165号所公开的技术中，存在限制：存储电极和形成于存储电极上的第二绝缘层需要形成为具有相同的长度，并且距离聚集电极等的距离被具体指定。因此，加工工艺复杂，可能导致成品率下降。而且，尽管在文件中提到了用于形成半导体层的一些材料，但是其中并未公开更多的具体材料的组成和配置。并且，文件中提到了半导体层的载流子迁移率与累积的电荷之间的相关方程。然而，没有关于电荷传输的改进的公开内容，例如关于半导体层的载流子迁移率的问题，以及关于半导体层与邻近半导体层的光电转换层的部分之间的能级关系的问题，这些问题在传输产生的电荷方面是重要的。
因此，本公开的目的是提供这样的摄像器件、层叠型摄像器件和固态摄像装置：尽管具有简单的配置和简单的结构，但在传输累积在光电转换层中的电荷方面具有优良的特性。
技术方案
用于实现上述目的的本公开的摄像器件包括光电转换单元，第一电极、光电转换层和第二电极层叠在光电转换单元中。在所述摄像器件中，在第一电极和光电转换层之间形成有无机氧化物半导体材料层，并且无机氧化物半导体材料层包括铟(In)原子、镓(Ga)原子和锡(Sn)原子。
用于实现上述目的的本公开的层叠型摄像器件包括至少一个如上所述的本公开的摄像器件。
用于实现上述目的的根据本公开的第一实施例的固态摄像装置包括多个如上所述的本公开的摄像器件。或者，用于实现上述目的的根据本公开的第二实施例的固态摄像装置包括多个如上所述的本公开的层叠型摄像器件。
附图说明
图1是示例1的摄像器件的示意性部分截面图。
图2是示例1的摄像器件的等效电路图。
图3是示例1的摄像器件的等效电路图。
图4是示例1的摄像器件的第一电极、电荷存储电极和构成控制单元的晶体管的示意性布局图。
图5是示意性示出在示例1的摄像器件的操作过程中各部分的电位的状态的图。
图6A、图6B和图6C是示例1、示例4和示例6的摄像器件的等效电路图，用于说明图5(示例1)、图20和图21(示例4)以及图32和图33(示例6)所示的各部分。
图7是构成示例1的摄像器件的第一电极和电荷存储电极的示意性布局图。
图8是构成示例1的摄像器件的第一电极、电荷存储电极、第二电极和接触孔部的示意性立体图。
图9是示例1的摄像器件的变形的等效电路图。
图10是图9所示的示例1的摄像器件的变形的第一电极、电荷存储电极和构成控制单元的晶体管的示意性布局图。
图11是示例2的摄像器件的示意性部分截面图。
图12是示例3的摄像器件的示意性部分截面图。
图13是示例3的摄像器件的变形的示意性部分截面图。
图14是示例3的摄像器件的另一变形的示意性部分截面图。
图15是示例3的摄像器件的又一变形的示意性部分截面图。
图16是示例4的摄像器件的部分的示意性部分截面图。
图17是示例4的摄像器件的等效电路图。
图18是示例4的摄像器件的等效电路图。
图19是示例4的摄像器件的第一电极、传输控制电极、电荷存储电极和构成控制单元的晶体管的示意性布局图。
图20是示意性示出在示例4的摄像器件的操作过程中各部分的电位的状态的图。
图21是示意性示出在示例4的摄像器件的另一操作过程中各部分的电位的状态的图。
图22是构成示例4的摄像器件的第一电极、传输控制电极和电荷存储电极的示意性布局图。
图23是构成示例4的摄像器件的第一电极、传输控制电极、电荷存储电极、第二电极和接触孔部的示意性立体图。
图24是示例4的摄像器件的变形的第一电极、传输控制电极、电荷存储电极和构成控制单元的晶体管的示意性布局图。
图25是示例5的摄像器件的部分的示意性部分截面图。
图26是构成示例5的摄像器件的第一电极、电荷存储电极和电荷排出电极的示意性布局图。
图27是构成示例5的摄像器件的第一电极、电荷存储电极、电荷排出电极、第二电极和接触孔部的示意性立体图。
图28是示例6的摄像器件的示意性部分截面图。
图29是示例6的摄像器件的等效电路图。
图30是示例6的摄像器件的等效电路图。
图31是示例6的摄像器件的第一电极、电荷存储电极和构成控制单元的晶体管的示意性布局图。
图32是示意性示出在示例6的摄像器件的操作过程中各部分的电位的状态的图。
图33是示意性示出在示例6的摄像器件的另一操作过程中各部分的电位的状态的图。
图34是构成示例6的摄像器件的第一电极和电荷存储电极的示意性布局图。
图35是构成示例6的摄像器件的第一电极、电荷存储电极、第二电极和接触孔部的示意性立体图。
图36是构成示例6的摄像器件的变形的第一电极和电荷存储电极的示意性布局图。
图37是示例7的摄像器件的示意性部分截面图。
图38是示出示例7的摄像器件中电荷存储电极、光电转换层和第二电极层叠的部分的放大图的示意性部分截面图。
图39是示例7的摄像器件的变形的第一电极、电荷存储电极和构成控制单元的晶体管的示意性布局图。
图40是示出示例8的摄像器件中电荷存储电极、光电转换层和第二电极层叠的部分的放大图的示意性部分截面图。
图41是示例9的摄像器件的示意性部分截面图。
图42是示例10和示例11的摄像器件的示意性部分截面图。
图43A和图43B是示例11中电荷存储电极段的示意性平面图。
图44A和图44B是示例11中电荷存储电极段的示意性平面图。
图45是示例11的摄像器件的第一电极、电荷存储电极和构成控制单元的晶体管的示意性布局图。
图46是构成示例11的摄像器件的变形的第一电极和电荷存储电极的示意性布局图。
图47是示例12和示例11的摄像器件的示意性部分截面图。
图48A和图48B是示例12中电荷存储电极段的示意性平面图。
图49是示例13的固态摄像装置中第一电极和电荷存储电极段的示意性平面图。
图50是示例13的固态摄像装置的第一变形中第一电极和电荷存储电极段的示意性平面图。
图51是示例13的固态摄像装置的第二变形中第一电极和电荷存储电极段的示意性平面图。
图52是示例13的固态摄像装置的第三变形中第一电极和电荷存储电极段的示意性平面图。
图53是示例13的固态摄像装置的第四变形中第一电极和电荷存储电极段的示意性平面图。
图54是示例13的固态摄像装置的第五变形中第一电极和电荷存储电极段的示意性平面图。
图55是示例13的固态摄像装置的第六变形中第一电极和电荷存储电极段的示意性平面图。
图56是示例13的固态摄像装置的第七变形中第一电极和电荷存储电极段的示意性平面图。
图57是示例13的固态摄像装置的第八变形中第一电极和电荷存储电极段的示意性平面图。
图58是示例13的固态摄像装置的第九变形中第一电极和电荷存储电极段的示意性平面图。
图59A、图59B和图59C是示出示例13的摄像器件模块中读出驱动的示例的图。
图60是示例14的固态摄像装置中第一电极和电荷存储电极段的示意性平面图。
图61是示例14的固态摄像装置的变形中第一电极和电荷存储电极段的示意性平面图。
图62是示例14的固态摄像装置的变形中第一电极和电荷存储电极段的示意性平面图。
图63是示例14的固态摄像装置的变形中第一电极和电荷存储电极段的示意性平面图。
图64是示例1的摄像器件的另一变形的示意性部分截面图。
图65是示例1的摄像器件的又一变形的示意性部分截面图。
图66A、图66B和图66C是示例1的摄像器件的又一变形中第一电极部分等的放大图的示意性部分截面图。
图67是示例5的摄像器件的又一变形中电荷排出电极部分等的放大图的示意性部分截面图。
图68是示例1的摄像器件的又一变形的示意性部分截面图。
图69是示例1的摄像器件的又一变形的示意性部分截面图。
图70是示例1的摄像器件的又一变形的示意性部分截面图。
图71是示例4的摄像器件的另一变形的示意性部分截面图。
图72是示例1的摄像器件的又一变形的示意性部分截面图。
图73是示例4的摄像器件的又一变形的示意性部分截面图。
图74是示出示例7的摄像器件的变形中电荷存储电极、光电转换层和第二电极层叠的部分的放大图的示意性部分截面图。
图75是示出示例8的摄像器件的变形中电荷存储电极、光电转换层和第二电极层叠的部分的放大图的示意性部分截面图。
图76是示例1的固态摄像装置的概念图。
图77是电子设备(相机)中使用包括本公开的摄像器件等的固态摄像装置的示例的概念图。
图78是传统的层叠型摄像器件(层叠型固态摄像装置)的概念图。
图79A和图79B是示出在具有包括InaGabSncOd和IGZO的沟道形成区域的TFT中Vgs与Id之间关系的曲线图。
图80是示出示例1中评估样例的表面粗糙度的评估结果的电子显微照片。
图81是示意性示出车辆控制系统的示例结构的框图。
图82是示出车外信息检测单元和摄像单元的安装位置的示例的说明图。
图83是示意性示出内窥镜手术系统的示例结构的图。
图84是示出摄像头和相机控制单元(CCU)的功能性结构的示例的框图。
具体实施方式
下文是参照附图基于实施例对本公开的说明。然而，本公开不限于这些实施例，实施例中提到的各种数值和材料只是示例。应当指出，按以下顺序进行说明。
1.本公开的摄像器件、本公开的层叠型摄像器件和根据本公开的第一实施例和第二实施例的固态摄像装置的总体说明
2.示例1(本公开的摄像器件、本公开的层叠型摄像器件和根据本公开的第二实施例的固态摄像装置)
3.示例2(示例1的变形)
4.示例3(示例1和示例2的变形、根据本公开的第一实施例的固态摄像装置)
5.示例4(示例1至示例3的变形、包括传输控制电极的摄像器件)
6.示例5(示例1至示例4的变形、包括电荷排出电极的摄像器件)
7.示例6(示例1至示例5的变形、包括多个电荷存储电极段的摄像器件)
8.示例7(第一配置和第六配置的摄像器件)
9.示例8(本公开的第二配置和第六配置的摄像器件)
10.示例9(第三配置的摄像器件)
11.示例10(第四配置的摄像器件)
12.示例11(第五配置的摄像器件)
13.示例12(第六配置的摄像器件)
14.示例13(第一配置和第二配置的固态摄像装置)
15.示例14(示例13的变形)
16.其它方面
<本公开的摄像器件、本公开的层叠型摄像器件和根据本公开的第一实施例和第二实施例的固态摄像装置的总体说明>
在下文中，本公开的摄像器件、构成本公开的层叠型摄像器件的本公开的摄像器件以及构成根据本公开的第一实施例和第二实施例的固态摄像装置的本公开的摄像器件在一些情况下统称为“本公开的摄像器件等”。
在本公开的摄像器件等中，当无机氧化物半导体材料层由InaGabSncOd表示时，优选满足a＞b且a＞c，更优选满足a＞b＞c或a＞c＞b，或者更进一步优选满足a＞b＞c。另外，在包括这些优选方式的本公开的摄像器件等中，
优选满足以下条件：
a+b+c+d＝1.00
0.4＜a/(a+b+c)＜0.5
0.3＜b/(a+b+c)＜0.4
0.2＜c/(a+b+c)＜0.3
或者，优选满足以下条件：
a+b+c+d＝1.00
0.30＜a/(a+b+c)＜0.55
0.20＜b/(a+b+c)＜0.35
0.25＜c/(a+b+c)＜0.45
应当指出，在一些情况下，在无机氧化物半导体材料层的膜形成处理中，可能混入诸如氢和其它金属或金属化合物等其它杂质。然而，如果这种杂质的量小(例如，3％以下摩尔分数)，则允许混入该杂质。
在包括上述优选方式的本公开的摄像器件等中，光电转换单元可以进一步包括绝缘层和电荷存储电极，电荷存储电极远离第一电极布置且隔着绝缘层面对无机氧化物半导体材料层。
而且，在包括上述各优选方式的本公开的摄像器件等中，形成位于无机氧化物半导体材料层附近的光电转换层的部分的材料的LUMO值E1以及形成无机氧化物半导体材料层的材料的LUMO值E2可以优选满足
E2-E1≥0.1eV，
或者更优选满足
E2-E1＞0.1eV。
这里，“位于无机氧化物半导体材料层附近的光电转换层的部分”是指：无机氧化物半导体材料层和光电转换层之间的界面为基准，位于对应于光电转换层的10％以下的厚度的区域中的光电转换层的部分(在光电转换层的0％至10％的厚度延伸的区域)。形成位于无机氧化物半导体材料层附近的光电转换层的部分的材料的LUMO值E1是位于无机氧化物半导体材料层附近的光电转换层的部分的平均值，形成无机氧化物半导体材料层的材料的LUMO值E2是无机氧化物半导体材料层的平均值。
另外，在包括上述各优选方式的本公开的摄像器件等中，形成无机氧化物半导体材料层的材料的载流子迁移率可以为10cm2/V·s以上。
另外，在包括上述各优选方式的本公开的摄像器件等中，无机氧化物半导体材料层可以是非结晶的(例如，不具有任何局部晶体结构的非结晶层)。可以基于X射线衍射分析确定无机氧化物半导体材料层是否为非结晶的。
而且，在包括上述各优选方式的本公开的摄像器件等中，无机氧化物半导体材料层的厚度可以是1×10-8m至1.5×10-7m，或者优选地，2×10-8m至1.0×10-7m，或者更优选地，3×10-8m至1.0×10-7m。
另外，在包括上述各优选方式的本公开的摄像器件等中，
光可以从第二电极进入，并且
光电转换层和无机氧化物半导体材料层之间的界面处的无机氧化物半导体材料层的表面粗糙度Ra可以是1.5nm以下，无机氧化物半导体材料层的均方根粗糙度Rq的值可以是2.5nm以下。表面粗糙度Ra和Rq是基于JIS B0601：2013。光电转换层和无机氧化物半导体材料层之间的界面处的无机氧化物半导体材料层的这种平滑性降低了无机氧化物半导体材料层的表面散射和反射，并且能够提高光电转换的亮电流特性。电荷存储电极的表面粗糙度Ra可以是1.5nm以下，电荷存储电极的均方根粗糙度Rq可以是2.5nm以下。
另外，在包括上述各优选方式的本公开的摄像器件等中，无机氧化物半导体材料层的载流子浓度优选地低于1×1016/cm3。
在图78所示的传统的摄像器件中，在第二光电转换单元341A和第三光电转换单元343A中通过光电转换产生的电荷临时存储在第二光电转换单元341A和第三光电转换单元343A中，然后被传输到第二浮动扩散层FD2和第三浮动扩散层FD3。因此，第二光电转换单元341A和第三光电转换单元343A可以完全耗尽。然而，在第一光电转换单元310A中通过光电转换产生的电荷直接存储在第一浮动扩散层FD1中。因此，难以完全耗尽第一光电转换单元310A。由于以上原因，kTC噪声会变大，随机噪声可能加重，并且图像质量可能劣化。
在本公开的摄像器件等中，如上所述，光电转换单元包括电荷存储电极，电荷存储电极远离第一电极布置并且布置为隔着绝缘层面对无机氧化物半导体材料层。通过这种布置，当光发射到光电转换单元上并且在光电转换单元中光电转换时，电荷能够累积在无机氧化物半导体材料层中(在一些情况下，或者在无机氧化物半导体材料层和光电转换层中)。因此，在曝光开始时，能够完全耗尽电荷存储部，并且能够清除电荷。因此，能够减少或防止kTC噪声变大、随机噪声加重以及图像质量降低的现象发生。应当指出，在以下说明中，无机氧化物半导体材料层，或者无机氧化物半导体材料层和光电转换层，可以统称为“无机氧化物半导体材料层等”。
无机氧化物半导体材料层可以具有单层结构，或者可以具有多层结构。另外，形成位于电荷存储电极上方的无机氧化物半导体材料层的材料可以不同于形成位于第一电极上方的无机氧化物半导体材料层的材料。
例如可以基于溅射法形成无机氧化物半导体材料层。具体地，根据溅射法的示例，所使用的溅射装置可以是平行板溅射装置或DC磁控溅射装置，可以使用氩(Ar)气作为处理气体，可以使用InaGabSncOd烧结体作为靶材。
应当指出，在基于溅射法形成无机氧化物半导体材料层时，通过控制引入的氧气的量(氧分压)，能够控制无机氧化物半导体材料层的能级。具体地，在基于溅射法形成无机氧化物半导体材料层时，
氧分压[＝(O2气压)/(Ar气和O2气的总压力)]优选为0.005至0.10。另外，在本公开的摄像器件等中，无机氧化物半导体材料层的含氧率可以低于化学计量组成的含氧率。这里，可以基于含氧率控制无机氧化物半导体材料层的能级，并且，由于含氧率低于化学计量组成的含氧率或者由于氧缺陷增加，可以使能级更深。
本公开的摄像器件可以是CCD器件、CMOS图像传感器、接触式图像传感器(contactimage sensor，CIS)或者电荷调制器件(charge modulation device，CMD)型的信号放大图像传感器。根据本公开的第一实施例或第二实施例的固态摄像装置，或者后文所述的第一配置或第二配置的固态摄像装置，例如可以构成数码相机、数字摄像机、摄像机、监控相机、车载相机、智能手机摄像头、游戏用户界面摄像头、生物认证相机等。
[示例1]
示例1涉及本公开的摄像器件、本公开的层叠型摄像器件和根据本公开的第二实施例的固态摄像装置。图1示出了示例1的摄像器件和层叠型摄像器件(下文简称为“摄像器件”)的示意性部分截面图。图2和图3示出了示例1的摄像器件的等效电路图。图4示出了构成示例1的摄像器件的光电转换单元的第一电极和电荷存储电极以及构成控制单元的晶体管的示意性布局图。图5示意性示出了在示例1的摄像器件操作时各部分的电位的状态。图6A示出用于说明示例1的摄像器件的各部分的等效电路图。并且，图7示出了构成示例1的摄像器件的光电转换单元的第一电极和电荷存储电极的示意性布局图。图8示出了第一电极、电荷存储电极、第二电极和接触孔部的示意性立体图。而且，图76示出了示例1的固态摄像装置的概念图。
示例1的摄像器件包括光电转换单元，在光电转换单元中层叠有第一电极21、光电转换层23A和第二电极22。在第一电极21和光电转换层23A之间形成有无机氧化物半导体材料层23B。而且，无机氧化物半导体材料层23B包含铟(In)原子、镓(Ga)原子和锡(Sn)原子。无机氧化物半导体材料层23B不包含锌(Zn)原子。即，无机氧化物半导体材料层23B由包含铟(In)原子、镓(Ga)原子和锡(Sn)原子的复合化合物形成，更具体地，由包括氧化铟、氧化镓和氧化锡的复合化合物形成。
示例1的层叠型摄像器件包括至少一个示例1的摄像器件。并且，示例1的固态摄像装置包括多个示例1的层叠型摄像器件。而且，示例1的固态摄像装置例如构成数码相机、数字摄像机、摄像机、监控相机、安装在车辆上的相机(车载相机)、智能手机摄像头、游戏用户界面摄像头、生物认证相机等。
而且，在示例1的摄像器件中，当无机氧化物半导体材料层23B由InaGabSncOd表示时，无机氧化物半导体材料层23B满足a＞b且a＞c，或者优选满足a＞b＞c或a＞c＞b，或者更优选满足a＞b＞c。在示例1A中，满足a＞c＞b。具体地，满足以下表达式：
a+b+c+d＝1.00
0.30＜a/(a+b+c)＜0.55
0.20＜b/(a+b+c)＜0.35
0.25＜c/(a+b+c)＜0.45
或者，在示例1B中，满足a＞b＞c。具体地，满足以下表达式：
a+b+c+d＝1.00
0.4＜a/(a+b+c)＜0.5
0.3＜b/(a+b+c)＜0.4
0.2＜c/(a+b+c)＜0.3
而且，无机氧化物半导体材料层是非结晶的，并且无机氧化物半导体材料层23B的厚度为1×10-8m至1.5×10-7m。
这里，在示例1中，光电转换单元还包括绝缘层82和电荷存储电极24，电荷存储电极24远离第一电极21并且布置为隔着绝缘层82面对无机氧化物半导体材料层23B。无机氧化物半导体材料层23B具有与第一电极21接触的区域、与绝缘层82接触而在无机氧化物半导体材料层23B下方没有电荷存储电极24的区域以及与绝缘层82接触且在无机氧化物半导体材料层23B下方有电荷存储电极24的区域。光从第二电极22进入，光电转换层23A与无机氧化物半导体材料层23B之间的界面处的无机氧化物半导体材料层23B的表面粗糙度Ra为1.5nm以下，并且无机氧化物半导体材料层23B的均方根粗糙度Rq的值为2.5nm以下。
而且，形成位于无机氧化物半导体材料层23B附近的光电转换层23A的部分的材料的LUMO值E1以及形成无机氧化物半导体材料层23B的材料的LUMO值E2满足以下表达式：
E2-E1≥0.1eV
或者优选满足以下表达式：
E2-E1＞0.1eV
而且，形成无机氧化物半导体材料层23B的材料的载流子迁移率为10cm2/V·s以上。同时，无机氧化物半导体材料层23B的载流子浓度低于1×1016/cm3。
在基于溅射法形成无机氧化物半导体材料层23B时，通过控制引入的氧气的量(氧分压)，能够控制无机氧化物半导体材料层23B的能级。氧分压优选为0.005(0.5％)至0.10(10％)。
在无机氧化物半导体材料层23B的厚度为50nm并且无机氧化物半导体材料层23B由InaGabSncOd构成时，实现了氧分压与通过反光电子能谱获得的能级之间的关系。结果在下面的表1A和表1B中示出。然而，在示例1A和示例1B的摄像器件中，在基于溅射法形成无机氧化物半导体材料层23B时，通过控制引入的氧气的量(氧分压)，能够控制无机氧化物半导体材料层23B的能级。
[示例1A]
a+b+c+d＝1.00
a/(a+b+c)＝0.45
b/(a+b+c)＝0.25
c/(a+b+c)＝0.30
[示例1B]
a+b+c+d＝1.00
a/(a+b+c)＝0.43
b/(a+b+c)＝0.32
c/(a+b+c)＝0.25
<表1A>示例1A
氧分压 能级
0.5％ 4.63eV
10.0％ 4.74eV
<表1B>示例1B
氧分压 能级
4.0％ 4.61eV
10.0％ 4.70eV
接下来，针对无机氧化物半导体材料层23B的能级、光电转换层23A与无机氧化物半导体材料层23B之间的能级差(E2-E1)以及形成无机氧化物半导体材料层23B的材料的载流子迁移率检验光电转换层23A和无机氧化物半导体材料层23B。如表2A和表2B所示，条件分为三种。即，在条件1中，使用IGZO作为形成无机氧化物半导体材料层23B的材料。在示例1A的条件2A和条件3A中以及在示例1B的条件2B和条件3B中，使用以下所示的InaGabSncOd作为形成无机氧化物半导体材料层23B的材料。同时，无机氧化物半导体材料层23B的厚度设为50nm。而且，光电转换层23A包括喹吖啶酮(quinacridone)，且具有0.1μm的厚度。这里，形成位于无机氧化物半导体材料层23B附近的光电转换层23A的部分的材料的LUMO值E1设为4.5eV。应当指出，当基于溅射法形成无机氧化物半导体材料层23B时，使用具有不同成分的靶材，使得能够获得基于条件2A、条件3A、条件2B和条件3B的摄像器件等。
条件2A(示例1A)
a+b+c+d＝1.00
a/(a+b+c)＝0.42
b/(a+b+c)＝0.27
c/(a+b+c)＝0.31
条件3A(示例1A)
a+b+c+d＝1.00
a/(a+b+c)＝0.36
b/(a+b+c)＝0.31
c/(a+b+c)＝0.33
条件2B(示例1B)
a+b+c+d＝1.00
a/(a+b+c)＝0.42
b/(a+b+c)＝0.34
c/(a+b+c)＝0.24
条件3B(示例1B)
a+b+c+d＝1.00
a/(a+b+c)＝0.45
b/(a+b+c)＝0.31
c/(a+b+c)＝0.24
在条件1中，能级差(E2-E1)为0eV。在条件2A和条件2B中，能级差(E2-E1)优于条件1中的能级差(E2-E1)。而且，如表2A和表2B所示，在条件3A和条件3B中，载流子迁移率(在表2A和表2B中简称为“迁移率”)高于条件2A和条件2B中的载流子迁移率。
<表2A>示例1A
<表2B>示例1B
基于具有图1所示的结构的摄像器件通过器件模拟来评估这三种条件下的传输特性。应当指出，光电转换层23A的LUMO值E1设为4.5eV。在电子被吸引到电荷存储电极24上方的区域的状态下，电子的相对量设为1×100。而且，在被吸引到电荷存储电极24上方的区域的所有电子传输到第一电极21的状态下，电子的相对量设为1×10-4。这里，直到被吸引到电荷存储电极24上方的区域的所有电子传输到第一电极21为止所需的时间(该时间称为“传输时间”)用作判断传输特性的质量的指数。以下表3A和表3B示出了传输时间的计算结果。传输时间在条件2A和条件2B下比在条件1下短，在条件3A和条件3B下比在条件2A和条件2B下更短。即，随着(E2-E1)的值增大，表现出更优良的传输特性结果，这意味着，在进一步改善传输特性方面，使得无机氧化物半导体材料层23B的LUMO值E2大于光电转换层23A的LUMO值E1是更优选的因素。
<表3A>示例1A
<表3B>示例1B
为了实现根据器件的要求无剩余的传输电荷的这种特性，在电子的相对量为1×10-4时，1×10-7秒适合作为传输时间。在实现该传输时间时，条件2A和条件2B是很好的，条件3A和条件3B是更好的。即，无机氧化物半导体材料层23B由InaGabSncOd构成，且满足a＞c＞b，或者，具体地，优选满足以下表达式：
a+b+c+d＝1.00
0.30＜a/(a+b+c)＜0.55
0.20＜b/(a+b+c)＜0.35
0.25＜c/(a+b+c)＜0.45
或者，满足a＞b＞c，或者，具体地，优选满足以下表达式：
a+b+c+d＝1.00
0.4＜a/(a+b+c)＜0.5
0.3＜b/(a+b+c)＜0.4
0.2＜c/(a+b+c)＜0.3
应当指出，在无机氧化物半导体材料层23B不在这些范围内时，难以耗尽。如果In的量太大，则例如载流子浓度变高。如果Ga的量太少，则难以控制载流子浓度。因此，无机氧化物半导体材料层23B需要处于这些范围内。而且，如上所述，形成位于无机氧化物半导体材料层23B附近的光电转换层23A的部分的材料的LUMO值E1以及形成无机氧化物半导体材料层23B的材料的LUMO值E2满足以下表达式：
E2-E1≥0.1eV
或者优选满足以下表达式：
E2-E1＞0.1eV
而且，形成无机氧化物半导体材料层23B的材料的载流子迁移率为10cm2/V·s以上。
而且，图79A示出了当在条件1、条件2A和条件3A下形成TFT沟道形成区域时获得的TFT特性的评估结果。图79B示出了当在条件2B和条件3B下形成TFT沟道形成区域时获得的TFT特性的评估结果。即，图79A中的“B”(条件2A)和“C”(条件3A)是分别示出在TFT的沟道形成区域由InaGabSncOd构成时Vgs和Id之间的确定关系的曲线图。而且，图79B中左边的曲线图和图79B中右边的曲线图分别示出了当在条件2B和条件3B下形成TFT沟道形成区域时获得的TFT特性的评估结果。作为比较例，图79A中的“A”(条件1)是示出在具有由IGZO构成的沟道形成区域的TFT时Vgs和Id之间的确定关系的曲线图。显然，在TFT的特性方面或在无机氧化物半导体材料的特性方面，条件2A和条件2B优于条件1，条件3A和条件3B优于条件2A和条件2B。还可以看出，作为晶体管的切换操作的指数的亚阈值(SS值)大约为0.1volt/decade，这表示优良的切换操作。
评估样例的结构为：包括ITO的第一电极形成于基板上，无机氧化物半导体材料层、光电转换层、包括MoOx的缓冲层和第二电极依次层叠在第一电极上。这里，无机氧化物半导体材料层的厚度为100nm。暗电流特性(Jdk)示出了在施加2V的正偏压时1×10-10/cm2以下的优选结果。应当指出，当向不包括无机氧化物半导体材料层的比较例(未图示)施加2V的正偏压时，结果为1×10-10/cm2以下，这证实了基本相同的特性。而且，当施加2V的正偏压时，比较例(未图示)的外量子效率特性(EQE)为70％，而在相同的2V的施加电压下外量子效率为75％以上，这是优选的结果。
另外，根据无机氧化物半导体材料层23B的X射线衍射的结果，可以看出无机氧化物半导体材料层23B是非结晶的(例如，不具有任何局部晶体结构的非结晶层)。而且，在示例1A中，在光电转换层23A和无机氧化物半导体材料层23B之间的界面处无机氧化物半导体材料层23B的表面粗糙度Ra为1.5nm以下，并且无机氧化物半导体材料层23B的均方根粗糙度Rq的值为2.5nm以下。具体地，在退火之前该值为：
Ra＝0.5nm
Rq＝2.5nm
在退火之后该值为：
Ra＝0.5nm
Rq＝1.4nm
并且，在示例1A中，电荷存储电极24的表面粗糙度Ra为1.5nm以下，并且电荷存储电极24的均方根粗糙度Rq为2.5以下。具体地，该值为：
Ra＝0.5nm
Rq＝2.4nm
图80示出了显示示例1A的评估样例中表面粗糙度的评估结果的电子显微图。图80中左边的电子显微图是在膜形成之后立即拍摄的，图80中右边的电子显微图在350℃退火120分钟之后拍摄的。而且，无机氧化物半导体材料层23B对具有400nm至660nm波长的光的透光率为65％以上(具体地，82％)，并且电荷存储电极24对具有400nm至660nm波长的光的透光率也是65％以上(具体地，73％)。电荷存储电极24的薄层电阻值为3×10Ω/□至1×103Ω/□(具体地，78Ω/□)。
在示例1的摄像器件中，无机氧化物半导体材料层包括铟(In)原子、镓(Ga)原子和锡(Sn)原子。因此，能够以均衡的方式控制无机氧化物半导体材料层的载流子浓度(无机氧化物半导体材料层的耗尽程度)、构成无机氧化物半导体材料层的材料的载流子迁移率以及构成无机氧化物半导体材料层的材料的LUMO值E2。因此，提供这样的摄像器件、层叠型摄像器件和固态摄像装置：尽管具有简单的配置和结构，但在存储于光电转换层中的电荷的传输特性方面是优异的。即，认为控制构成无机氧化物半导体材料层的原子中镓原子的比例，使得能够控制无机氧化物半导体材料层的载流子浓度(无机氧化物半导体材料层的耗尽程度)；控制铟原子的比例，使得能够控制无机氧化物半导体材料层的载流子迁移率和导电率；控制锡原子的比例，使得能够控制无机氧化物半导体材料层的非结晶状态、表面平滑度和LUMO值E2。而且，借助于由无机氧化物半导体材料层和光电转换层构成的两层结构，能够防止电荷累积时再结合，能够提高存储在光电转换层23中的电荷至第一电极21的传输效率，并且能够减少暗电流的产生。
在以下描述中，将简要说明本公开的摄像器件、本公开的层叠型摄像器件和根据本公开的第二实施例的固态摄像装置，接下来是示例1的摄像器件和固态摄像装置的详细说明。
为了方便，在一些情况下，作为包括上述优选方式的本公开的摄像器件等并且包括电荷存储电极的摄像器件在下文可以称为“包括本公开的电荷存储电极的摄像器件等”。
在包括本公开的电荷存储电极的摄像器件等中，无机氧化物半导体材料层对具有400nm至660nm的波长的光的透光率优选为65％以上。电荷存储电极对具有400nm至660nm的波长的光的透光率也优选为65％以上。电荷存储电极的薄层电阻值优选为3×10Ω/□至1×103Ω/□。
包括本公开的电荷存储电极的摄像器件等可以进一步包括半导体基板，并且光电转换单元可以布置在半导体基板上方。应当指出，第一电极、电荷存储电极和第二电极连接到后文将说明的驱动电路。
位于光入射侧的第二电极可以由多个摄像器件共用。即，第二电极可以是所谓的固体电极。光电转换层可以由多个摄像器件共用。换言之，可以针对多个摄像器件形成一个光电转换层，或者可以针对每个摄像器件设置一个光电转换层。优选地针对每个摄像器件设置无机氧化物半导体材料层，但是在一些情况下，无机氧化物半导体材料层可以由多个摄像器件共用。即，例如，后文将说明的电荷传输控制电极可以布置在摄像器件与摄像器件之间，使得可以在多个摄像器件中形成单层的无机氧化物半导体材料层。
而且，在包括具有上述各优选方式的本公开的电荷存储电极的摄像器件等中，第一电极可以在形成于绝缘层中的开口中延伸，并且连接到无机氧化物半导体材料层。或者，无机氧化物半导体材料层可以在形成于绝缘层中的开口中延伸，并且连接到第一电极。
在这种情况下，
第一电极的上表面的边缘部可以覆盖有绝缘层，
第一电极可以通过开口的底面露出，并且，
其中，与第一电极的上表面接触的绝缘层的表面是第一表面，与无机氧化物半导体材料层面对电荷存储电极的部分接触的绝缘层的表面是第二表面，开口的侧面可以是从第一表面向第二表面延伸的斜坡，而且，具有从第一表面向第二表面延伸的斜坡的开口的侧面可以位于电荷存储电极侧。
而且，在包括具有上述各优选方式的本公开的电荷存储电极的摄像器件等中，
可以进一步设置控制单元，控制单元布置在半导体基板中并且包括驱动电路，
第一电极和电荷存储电极可以连接到驱动电路，
在电荷累积期间，驱动电路可以向第一电极施加电位V11并且向电荷存储电极施加电位V12以将电荷累积在半导体材料层(或者半导体材料层和光电转换层)中，并且，
在电荷传输期间，驱动电路可以向第一电极施加电位V21并且向电荷存储电极施加电位V22以经由第一电极将累积在无机氧化物半导体材料层(或者无机氧化物半导体材料层和光电转换层)中的电荷读出到控制单元中。这里，第一电极的电位高于第二电极的电位以满足以下表达式：
V12≥V11并且V22＜V21
包括具有上述各优选方式的本公开的电荷存储电极的摄像器件等可以进一步包括传输控制电极(电荷传输电极)，传输控制电极设置在第一电极和电荷存储电极之间，远离第一电极和电荷存储电极，并且隔着绝缘层面对无机氧化物半导体材料层。为了方便，包括这种形式的本公开的电荷存储电极的摄像器件等也可以称为“包括本公开的传输控制电极的摄像器件等”。
而且，在包括本公开的传输控制电极的摄像器件等中，
可以进一步设置控制单元，控制单元布置在半导体基板中并且包括驱动电路，
第一电极、电荷存储电极和传输控制电极可以连接到驱动电路，
在电荷累积期间，驱动电路可以向第一电极施加电位V11、向电荷存储电极施加电位V12并且向传输控制电极施加电位V13以将电荷累积在无机氧化物半导体材料层(或者无机氧化物半导体材料层和光电转换层)中，并且，
在电荷传输期间，驱动电路可以向第一电极施加电位V21、向电荷存储电极施加电位V22并且向传输控制电极施加电位V23以经由第一电极将累积在无机氧化物半导体材料层(或者无机氧化物半导体材料层和光电转换层)中的电荷读出到控制单元中。这里，第一电极的电位高于第二电极的电位以满足以下表达式：
V12＞V13并且V22≤V23≤V21
包括具有上述各优选方式的本公开的电荷存储电极的摄像器件等可以进一步包括电荷排出电极，电荷排出电极连接到无机氧化物半导体材料层，远离第一电极和电荷存储电极。为了方便，包括这种形式的本公开的电荷存储电极的摄像器件等也可以称为“包括本公开的电荷排出电极的摄像器件等”。而且，在包括本公开的电荷排出电极的摄像器件等中，电荷排出电极可以布置为围绕第一电极和电荷存储电极(换言之，像框架)。电荷排出电极可以在多个摄像器件中共用(为公用)。而且，在此情况下，
无机氧化物半导体材料层可以在形成于绝缘层中的第二开口中延伸，并且连接到电荷排出电极，
电荷排出电极的上表面的边缘部可以覆盖有绝缘层，
电荷排出电极可以通过第二开口的底面露出，并且，
第二开口的侧面可以是从第三表面向第二表面延伸的斜坡，第三表面是与电荷排出电极的上表面接触的绝缘层的表面，第二表面是与无机氧化物半导体材料层面对电荷存储电极的部分接触的绝缘层的表面。
而且，在包括本公开的电荷排出电极的摄像器件等中，
可以进一步设置控制单元，控制单元布置在半导体基板中并且包括驱动电路，
第一电极、电荷存储电极和电荷排出电极可以连接到驱动电路，
在电荷累积期间，驱动电路可以向第一电极施加电位V11、向电荷存储电极施加电位V12并且向电荷排出电极施加电位V14以将电荷累积在无机氧化物半导体材料层(或者无机氧化物半导体材料层和光电转换层)中，并且，
在电荷传输期间，驱动电路可以向第一电极施加电位V21、向电荷存储电极施加电位V22并且向电荷排出电极施加电位V24以经由第一电极将累积在无机氧化物半导体材料层(或者无机氧化物半导体材料层和光电转换层)中的电荷读出到控制单元中。这里，第一电极的电位高于第二电极的电位以满足以下表达式：
V14＞V11并且V24＜V21
而且，在包括本公开的电荷存储电极的摄像器件等上述各优选方式中，电荷存储电极可以由多个电荷存储电极段构成。为了方便，包括这种形式的本公开的电荷存储电极的摄像器件等也可以称为“包括本公开的多个电荷存储电极段的摄像器件等”。电荷存储电极段的数目为两个以上。而且，在包括本公开的多个电荷存储电极段的摄像器件等中，在向N个电荷存储电极段中的各者施加不同的电位的情况下，
在第一电极的电位高于第二电极的电位的情况下，在电荷传输期间，施加到最靠近第一电极的电荷存储电极段(第一光电转换单元段)的电位可以高于施加到离第一电极最远的电荷存储电极段(第N光电转换单元段)的电位，并且
在第一电极的电位低于第二电极的电位的情况下，在电荷传输期间，施加到最靠近第一电极的电荷存储电极段(第一光电转换单元段)的电位可以低于施加到离第一电极最远的电荷存储电极段(第N光电转换单元段)的电位。
在包括具有上述各优选方式的本公开的电荷存储电极的摄像器件等中，
至少构成控制单元的浮动扩散层和放大晶体管可以布置在半导体基板中，并且
第一电极可以连接到浮动扩散层和放大晶体管的栅极部。而且，在此情况下，
构成控制单元的复位晶体管和选择晶体管可以进一步布置在半导体基板中，
浮动扩散层可以连接到复位晶体管的一个源极/漏极区域，并且
放大晶体管的一个源极/漏极区域可以连接到选择晶体管的一个源极/漏极区域，并且选择晶体管的另一个源极/漏极区域可以连接到信号线。
而且，在包括具有上述各优选方式的本公开的电荷存储电极的摄像器件等中，电荷存储电极的尺寸可以大于第一电极的尺寸。在电荷存储电极的面积由S1′表示并且第一电极的面积由S1表示的情况下，
优选地，但不是必须满足：
4≤S1′/S1。
或者，包括上述各优选方式的本公开的摄像器件等的变形可以包括下文所述的第一配置至第六配置的摄像器件。具体地，在包括上述各优选方式的本公开的摄像器件等中的第一配置至第六配置的摄像器件中，
光电转换单元由N(N≥2)个光电转换单元段构成，
无机氧化物半导体材料层和光电转换层由N个光电转换层段构成，
绝缘层由N个绝缘层段构成，
在第一配置至第三配置的摄像器件中，电荷存储电极由N个电荷存储电极段构成，
在第四配置和第五配置的摄像器件中，电荷存储电极由彼此远离的N个电荷存储电极段构成，
第n(n＝1，2，3，…，N)光电转换单元段包括第n电荷存储电极段、第n绝缘层段和第n光电转换层段，
光电转换单元段的n值越大，离第一电极越远。这里，“光电转换层段”表示通过层叠光电转换层和无机氧化物半导体材料层所形成的段。
而且，在第一配置的摄像器件中，绝缘层段的厚度从第一光电转换单元段到第N光电转换单元段逐渐变化。同时，在第二配置的摄像器件中，光电转换层段的厚度从第一光电转换单元段到第N光电转换单元段逐渐变化。应当指出，在光电转换层段中，光电转换层的部分的厚度可以变化，并且无机氧化物半导体材料层的部分的厚度可以不变，使得光电转换层段的厚度变化。光电转换层的部分的厚度可以不变，并且无机氧化物半导体材料层的部分的厚度可以变化，使得光电转换层段的厚度变化。光电转换层的部分的厚度可以变化，并且无机氧化物半导体材料层的部分的厚度可以变化，使得光电转换层段的厚度变化。而且，在第三配置的摄像器件中，构成绝缘层段的材料在相邻的光电转换单元段之间不同。而且，在第四配置的摄像器件中，构成电荷存储电极段的材料在相邻的光电转换单元段之间不同。而且，在第五配置的摄像器件中，电荷存储电极段的面积从第一光电转换单元段到第N光电转换单元段逐渐变小。面积可以连续变小或者以步进的方式变小。
或者，在包括上述各优选方式的本公开的摄像器件等中的第六配置的摄像器件中，电荷存储电极、绝缘层、无机氧化物半导体材料层和光电转换层的层叠部分沿Y-Z虚拟平面所截取的截面面积随着距第一电极的距离而变化，其中，电荷存储电极、绝缘层、无机氧化物半导体材料层和光电转换层的层叠方向为Z方向，离开第一电极的方向为X方向。截面面积的变化可以是连续的或者步进式的。
在第一配置和第二配置的摄像器件中，N个光电转换层段连续排列，N个绝缘层段也连续排列，N个电荷存储电极段也连续排列。在第三配置至第五配置的摄像器件中，N个光电转换层段连续排列。而且，在第四配置和第五配置的摄像器件中，N个绝缘层段连续排列。另一方面，在第三配置的摄像器件中，N个绝缘层段针对各光电转换单元段一对一地设置。而且，在第四配置和第五配置的摄像器件中，以及在一些情况下在第三配置的摄像器件中，N个电荷存储电极段针对各光电转换单元段一对一地设置。在第一配置至第六配置的摄像器件中，向所有的电荷存储电极段施加相同的电位。或者，在第四配置和第五配置的摄像器件中，以及在一些情况下在第三配置的摄像器件中，可以向N个电荷存储电极段中的各者施加不同的电位。
在由第一配置至第六配置的摄像器件构成的本公开的摄像器件等中，各绝缘层段的厚度指定，各光电转换层段的厚度指定，构成绝缘层段的材料变化，构成电荷存储电极段的材料变化，各电荷存储电极段的面积指定，或者各层叠部分的截面面积指定。因此，形成了一种电荷传输梯度，于是，能够将通过光电转换产生的电荷更容易且可靠地传输到第一电极。因此，能够防止余像的产生和传输残余的产生。
在第一配置至第五配置的摄像器件中，n值越大的光电转换单元段离第一电极越远，并且基于X方向确定光电转换单元段是否远离第一电极。而且，在第六配置的摄像器件中，离开第一电极的方向是X方向。然而，“X方向”定义如下。具体地，其中布置有多个摄像器件或层叠的摄像器件的像素区域形成有以二维阵列方式或者在X方向和Y方向上规则排列的多个像素。在各像素的平面形状为矩形的情况下，将最靠近第一电极的边延伸的方向设为Y方向，将垂直于Y方向的方向设为X方向。或者，在各像素的平面形状为期望的形状的情况下，将最靠近第一电极的包括线段或曲线的大体方向设为Y方向，将垂直于Y方向的方向设为X方向。
在以下说明中，说明在第一电极的电位高于第二电极的电位的情况下第一配置至第六配置的摄像器件。
在第一配置的摄像器件中，绝缘层段的厚度从第一光电转换单元段到第N光电转换单元段逐渐变化。然而，绝缘层段的厚度优选逐渐变大，由于这种变化而形成了一种电荷传输梯度。而且，在电荷累积期间，当|V12|≥|V11|时，第n光电转换单元段能够比第(n+1)光电转换单元段存储更多的电荷，并且施加强电场，使得能够可靠地防止电荷从第一光电转换单元段流向第一电极。而且，在电荷传输期间，当|V22|＜|V21|时，能够可靠地确保电荷从第一光电转换单元段流向第一电极以及电荷从第(n+1)光电转换单元段流向第n光电转换单元段。
在第二配置的摄像器件中，光电转换层段的厚度从第一光电转换单元段到第N光电转换单元段逐渐变化。然而，光电转换层段的厚度优选逐渐变大，由于这种变化而形成了一种电荷传输梯度。而且，在电荷累积期间，当V12≥V11时，向第n光电转换单元段施加比向第(n+1)光电转换单元段更强的电场，使得能够可靠地防止电荷从第一光电转换单元段流向第一电极。而且，在电荷传输期间，当V22＜V21时，能够可靠地确保电荷从第一光电转换单元段流向第一电极以及电荷从第(n+1)光电转换单元段流向第n光电转换单元段。
在第三配置的摄像器件中，构成绝缘层段的材料在相邻的光电转换单元段之间不同，因此，形成了一种电荷传输梯度。然而，构成绝缘层段的材料的相对介电常数的值优选从第一光电转换单元段到第N光电转换单元段逐渐变小。由于采用了这种配置，在电荷累积期间，当V12≥V11时，则第n光电转换单元段能够比第(n+1)光电转换单元段存储更多的电荷。而且，在电荷传输期间，当V22＜V21时，能够可靠地确保电荷从第一光电转换单元段流向第一电极以及电荷从第(n+1)光电转换单元段流向第n光电转换单元段。
在第四配置的摄像器件中，构成电荷存储电极段的材料在相邻的光电转换单元段之间不同，因此，形成了一种电荷传输梯度。然而，构成绝缘层段的材料的功函数的值优选从第一光电转换单元段到第N光电转换单元段逐渐变大。由于采用了这种配置，于是无论电压为正或为负都能够形成有利于信号电荷传输的电位梯度。
在第五配置的摄像器件中，电荷存储电极段的面积从第一光电转换单元段到第N光电转换单元段逐渐变小，因此，形成了一种电荷传输梯度。因此，在电荷累积期间，当V12≥V11时，第n光电转换单元段能够比第(n+1)光电转换单元段存储更多的电荷。而且，在电荷传输期间，当V22＜V21时，能够可靠地确保电荷从第一光电转换单元段流向第一电极以及电荷从第(n+1)光电转换单元段流向第n光电转换单元段。
在第六配置的摄像器件中，层叠部分的截面面积随着距第一电极的距离变化，因此，形成了一种电荷传输梯度。具体地，在这样的配置中，层叠部分的截面的厚度均匀，而层叠部分的截面的宽度在远离第一电极的位置处变小，如同在上述第五配置的摄像器件中，在电荷累积期间，当V12≥V11时，靠近于第一电极的区域能够比远离第一电极的区域累积更多的电荷。因此，在电荷传输期间，当V22＜V21时，能够可靠地确保电荷从靠近第一电极的区域流向第一电极，以及电荷从较远的区域流向较近的区域。另一方面，在这样的配置中，层叠部分的截面的宽度均匀，而层叠部分的截面的厚度，或者具体地，绝缘层段的厚度，逐渐增大，在电荷累积期间，当V12≥V11时，靠近于第一电极的区域能够比远离第一电极的区域累积更多的电荷，并且向越近的区域施加越强的电场。因此，如同在上述第一配置的摄像器件中，能够可靠地防止电荷从靠近第一电极的区域流向第一电极。在电荷传输期间，当V22＜V21时，能够可靠地确保电荷从靠近第一电极的区域流向第一电极，以及电荷从较远的区域流向较近的区域。而且，在光电转换层段的厚度逐渐增大的配置中，在电荷累积期间，当V12≥V11时，向靠近第一电极的区域施加比向远离第一电极的区域更强的电场，如同在上述第二配置的摄像器件中，能够可靠地防止电荷从靠近第一电极的区域流向第一电极。在电荷传输期间，当V22＜V21时，能够可靠地确保电荷从靠近第一电极的区域流向第一电极，以及电荷从较远的区域流向较近的区域。
根据本公开的第一实施例或第二实施例的固态摄像装置的变形可以是这样的固态摄像装置，其包括：
多个第一配置至第六配置中的任一摄像器件，
由多个摄像器件构成的摄像器件模块，以及
第一电极，其在构成摄像器件模块的多个摄像器件之间共用。为了方便，具有这种配置的固态摄像装置称为“第一配置的固态摄像装置”。或者，根据本公开的第一实施例或第二实施例的固态摄像装置的变形可以是这样的固态摄像装置，其包括：
多个第一配置至第六配置中的任一摄像器件，或者多个包括至少一个第一配置至第六配置中的任一摄像器件的层叠型摄像器件，
由多个摄像器件或层叠型摄像器件构成的摄像器件模块，以及
第一电极，其在构成摄像器件模块的多个摄像器件或层叠型摄像器件之间共用。为了方便，具有这种配置的固态摄像装置称为“第二配置的固态摄像装置”。而且，在上述的第一电极在构成摄像器件模块的多个摄像器件之间共用的情况下，能够简化和最小化其中布置有多个摄像器件的像素区域的配置和结构。
在第一配置和第二配置的固态摄像装置中，针对多个摄像器件(或者一个摄像器件模块)设置一个浮动扩散层。这里，针对一个浮动扩散层设置的多个摄像器件可以由后文所述的第一型的摄像器件构成，或者可以由至少一个第一型的摄像器件以及一个以上的后文所述的第二型的摄像器件构成。于是适当控制电荷传输时段的时序，使得多个摄像器件能够共用一个浮动扩散层。多个摄像器件协同操作，并且作为摄像器件模块连接到后文所述的驱动电路。换言之，构成摄像器件模块的多个摄像器件连接到一个驱动电路。然而，针对各摄像器件执行电荷存储电极控制。而且，多个摄像器件能够共用一个接触孔部。对于多个摄像器件共用的第一电极和各摄像器件的电荷存储电极之间的布局关系，在一些情况下，第一电极可以靠近各摄像器件的电荷存储电极布置。或者，第一电极布置为靠近多个摄像器件中一个摄像器件的电荷存储电极，并且不靠近其余的多个摄像器件的电荷存储电极。在此情况下，电荷经由多个摄像器件中所述一个摄像器件从其余的多个摄像器件传输到第一电极。为了确保从各摄像器件到第一电极的电荷传输，摄像器件的电荷存储电极与另一个摄像器件的电荷存储电极之间的距离(为了方便，称为“距离A”)优选地长于第一电极与靠近第一电极的摄像器件中的电荷存储电极之间的距离(为了方便，称为“距离B”)。而且，优选地，距离A的值对距离第一电极越远的摄像器件越大。
而且，在包括上述各优选方式的本公开的摄像器件等中，光可以从第二电极侧进入，并且遮光层可以形成在靠近第二电极的光入射侧。或者，光可以从第二电极侧进入，而光不进入第一电极(或者在一些情况下，第一电极和传输控制电极)。而且，在此情况下，遮光层可以形成在靠近第二电极的光入射侧且在第一电极(或者在一些情况下，第一电极和传输控制电极)上方。或者，片上微透镜可以设于电荷存储电极和第二电极上方，并且进入片上微透镜的光可以聚集到电荷存储电极。这里，遮光层可以布置在第二电极的光入射侧的表面上方，或者可以布置在第二电极的光入射侧的表面上。在此情况下，遮光层可以形成于第二电极中。构成遮光层的材料的示例包括铬(Cr)、铜(Cu)、铝(Al)、钨(W)以及不透光的树脂(例如，聚酰亚胺树脂)。
本公开的摄像器件等的具体示例包括：摄像器件(为了方便，称为“第一型的蓝光摄像器件”)，其包括吸收蓝光(425nm至495nm的光)的光电转换层或光电转换单元(为了方便，称为“第一型的蓝光光电转换层”或者“第一型的蓝光光电转换单元”)，并且对蓝光具有灵敏度；摄像器件(为了方便，称为“第一型的绿光摄像器件”)，其包括吸收绿光(495nm至570nm的光)的光电转换层或光电转换单元(为了方便，称为“第一型的绿光光电转换层”或者“第一型的绿光光电转换单元”)，并且对绿光具有灵敏度；摄像器件(为了方便，称为“第一型的红光摄像器件”)，其包括吸收红光(620nm至750nm的光)的光电转换层或光电转换单元(为了方便，称为“第一型的红光光电转换层”或者“第一型的红光光电转换单元”)，并且对红光具有灵敏度。而且，在不包括任何电荷存储电极的传统的摄像器件中，为了方便，对蓝光具有灵敏度的摄像器件称为“第二型的蓝光摄像器件”，为了方便，对绿光具有灵敏度的摄像器件称为“第二型的绿光摄像器件”，为了方便，对红光具有灵敏度的摄像器件称为“第二型的红光摄像器件”，为了方便，构成第二型的蓝光摄像器件的光电转换层或光电转换单元称为“第二型的蓝光光电转换层”或“第二型的蓝光光电转换单元”，为了方便，构成第二型的绿光摄像器件的光电转换层或光电转换单元称为“第二型的绿光光电转换层”或“第二型的绿光光电转换单元”，为了方便，构成第二型的红光摄像器件的光电转换层或光电转换单元称为“第二型的红光光电转换层”或“第二型的红光光电转换单元”。
各自包括电荷存储电极的层叠型摄像器件的具体示例包括：
[A]第一型的蓝光光电转换单元、第一型的绿光光电转换单元和第一型的红光光电转换单元在垂直方向上层叠的配置和结构，并且
第一型的蓝光摄像器件、第一型的绿光摄像器件和第一型的红光摄像器件的各控制单元布置在半导体基板中；
[B]第一型的蓝光光电转换单元和第一型的绿光光电转换单元在垂直方向上层叠的配置和结构，
第二型的红光光电转换单元布置在这两个第一型的光电转换单元下方，并且
第一型的蓝光摄像器件、第一型的绿光摄像器件和第二型的红光摄像器件的各控制单元布置在半导体基板中；
[C]第二型的蓝光光电转换单元和第二型的红光光电转换单元布置在第一型的绿光光电转换单元下方的配置和结构，并且
第一型的绿光摄像器件、第二型的蓝光摄像器件和第二型的红光摄像器件的各控制单元布置在半导体基板中；
[D]第二型的绿光光电转换单元和第二型的红光光电转换单元布置在第一型的蓝光光电转换单元下方的配置和结构，并且
例如，第一型的蓝光摄像器件、第二型的绿光摄像器件和第二型的红光摄像器件的各控制单元布置在半导体基板中。这些摄像器件的光电转换单元在垂直方向上的排列顺序优选如下：从光入射方向起蓝光光电转换单元、绿光光电转换单元和红光光电转换单元，或者，从光入射方向起绿光光电转换单元、蓝光光电转换单元和红光光电转换单元。这是因为越短波长的光在入射表面侧越有效地被吸收。由于在三种颜色中红色具有最长的波长，所以优选地将红光光电转换单元布置在从光入射面所视的最下层。由这些摄像器件构成的层叠结构形成一个像素。而且，可以包括第一型的近红外光光电转换单元(或红外光光电转换单元)。这里，例如，第一型的红外光光电转换单元的光电转换层包括有机材料，并且优选地布置在第一型的摄像器件的层叠结构的最下层，且在第二型的摄像器件的上方。或者，第二型的近红外光光电转换单元(或红外光光电转换单元)可以布置在第一型的光电转换单元下方。
在第一型的摄像器件中，例如，第一电极形成在设于半导体基板上的层间绝缘层上。形成于半导体基板上的摄像器件可以是背照射型的或前照射型的。
在光电转换层包括有机材料的情况下，光电转换层可以具有以下四种形式中的一种：
(1)由p型有机半导体构成；
(2)由n型有机半导体构成；
(3)由p型有机半导体层和n型有机半导体层的层叠结构构成，
p型有机半导体层、p型有机半导体和n型有机半导体的混合层(体异质结构)以及n型有机半导体层的层叠结构，
p型有机半导体层以及p型有机半导体和n型有机半导体的混合层(体异质结构)的层叠结构，或者
n型有机半导体层以及p型有机半导体和n型有机半导体的混合层(体异质结构)的层叠结构；以及
(4)由p型有机半导体和n型有机半导体的混合结构(体异质结构)构成。然而，在各配置中层叠顺序可以适当变化。
p型有机半导体的示例包括萘衍生物、蒽类衍生物、菲衍生物、芘衍生物、苝衍生物、四烯衍生物、并五苯衍生物、喹吖啶酮衍生物、噻吩衍生物、噻吩并噻吩衍生物、苯噻吩衍生物、苯并噻吩衍生物、三烯丙胺衍生物、咔唑衍生物、苝衍生物、吡啶衍生物、衍生物、荧蒽衍生物、酞菁衍生物、亚酞菁衍生物、亚哌嗪衍生物、以杂环化合物为配体的金属配合物、聚噻吩衍生物、聚苯并噻二唑衍生物和聚芴衍生物。n型有机半导体的示例包括富勒烯、富勒烯衍生物(例如，诸如C60、C70和C74等富勒烯(高级富勒烯)以及内嵌富勒烯)或富勒烯衍生物(例如，富勒烯氟化物、PCBM富勒烯化合物和富勒烯多聚体)、比p型有机半导体具有更大(更深)HOMO和LUMO的有机半导体以及透明无机金属氧化物。n型有机半导体的具体示例包括含有氮原子、氧原子和硫原子的杂环化合物，例如，吡啶衍生物、吡嗪衍生物、嘧啶衍生物、三嗪衍生物、喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、异喹啉衍生物、吖啶衍生物、吩嗪衍生物、菲咯啉衍生物、四唑衍生物、吡唑衍生物、咪唑类衍生物、噻唑衍生物、恶唑衍生物、咪唑类衍生物、苯并咪唑衍生物、苯并三唑衍生物、苯并恶唑衍生物、咔唑衍生物、苯并呋喃衍生物、二苯并呋喃衍生物、亚哌嗪衍生物、聚苯乙烯衍生物、聚苯并噻二唑衍生物、含有聚芴衍生物或类似物作为分子主链一部分的有机分子、金属有机配合物和亚酞菁衍生物。富勒烯衍生物包含的基团的示例包括：卤素原子，直链、支链或环状烷基或苯基，含直链或稠和芳香族化合物的基团，含卤化物的基团，偏氟烷基，全氟烷基，硅烷基，烷氧基硅烷，芳基硅烷，芳基磺胺基，烷基磺胺基，芳基磺酰基，烷基磺酰基，芳基硫化物，烷基硫基，氨基，烷基氨基，芳胺基，羟基，烷氧基，酰氨基，酰氧基，羰基，羧基，甲酰胺基，碳烷氧基，酰基，磺酰基，氰基，硝基，含硫族化合物的基团，膦基，膦酸酯基，以及这些材料的衍生物。由有机材料构成的光电转换层(在一些情况下也称为“有机光电转换层”)的厚度不限于任何特定值，可以是1×10-8m至5×10-7m，优选为2.5×10-8m至3×10-7m，更优选为2.5×10-8m至2×10-7m，或者更进一步优选为1×10-7m至1.8×10-7m，例如。应当指出，有机半导体通常分为p型和n型。p型意味着空穴能够容易地传输，n型意味着电子能够容易地传输。不同于无机半导体，有机半导体不解释为包含空穴或电子作为热激励的多数载流子。
或者，构成对绿光进行光电转换的有机光电转换层的材料的示例包括罗丹明染料、部花青染料、喹吖啶酮衍生物和亚酞菁染料(亚酞菁衍生物)。构成对蓝光进行光电转换的有机光电转换层的材料的示例包括香豆酸染料、三-8-羟基喹啉铝(Alq3)和部花青染料。构成对红光进行光电转换的有机光电转换层的材料的示例包括酞菁染料和亚酞菁颜料(亚酞菁衍生物)。
或者，构成光电转换层的无机材料的示例包括：结晶硅、非晶硅、微晶硅、结晶硒、非晶硒；化合物半导体，例如，作为黄铜矿化合物的CIGS(CuInGaSe)、CIS(CuInSe2)、CuInS2、CuAlS2、CuAlSe2、CuGaS2、CuGaSe2、AgAlS2、AgAlSe2、AgInS2和AgInSe2，作为III-V族化合物的GaAs、InP、AlGaAs、InGaP、AlGaInP和InGaAsP；以及CdSe、CdS、In2Se3、In2S3、Bi2Se3、Bi2S3、ZnSe、ZnS、PbSe和PbS。除此之外，还可以将包括这些材料的量子点用于光电转换层。
单板彩色固态摄像装置可以由根据本公开的第一实施例或第二实施例的固态摄像装置或者第一配置或第二配置的固态摄像装置构成。
根据包括层叠型摄像器件的本公开的第二实施例的固态摄像装置与包括拜耳阵列(Bayer-array)摄像器件的固态摄像装置不同(换言之，滤色器层未进行蓝色、绿色和红色的颜色分离)。在这样的固态摄像装置中，对多种波长的光具有灵敏度的摄像器件在同一像素中在光入射方向上层叠，形成一个像素。因而，能够提高灵敏度，并且也能够提高单位体积像素密度。而且，有机材料具有高吸收系数。因此，可以使有机光电转换层的厚度比传统的Si基光电转换层的厚度小。因而，减少了相邻像素的漏光以及光入射角度的限制。而且，在传统的Si基摄像器件中，由于在三种颜色的像素之间执行插值处理以形成彩色信号，所以会出现伪色。另一方面，在根据包括层叠型摄像器件的本公开的第二实施例的固态摄像装置中，减少了伪色的产生。由于有机光电转换层也用作滤色器层，所以在没有任何滤色器层的情况下也能够进行颜色分离。
同时，在根据本公开的第一实施例的固态摄像装置中，滤色器层的使用能够缓解对蓝色、绿色和红色的光谱特性的需求，并实现大批量生产。根据本公开的第一实施例的固态摄像装置中的摄像器件的阵列的示例不但包括拜耳阵列，而且包括交错阵列、G条状RB方格阵列、G条状RB全方格阵列、方格互补色阵列、条状阵列、斜条纹阵列、主色差阵列、场色差序列阵列、帧色差序列阵列、MOS型阵列、改进的MOS型阵列、帧交织阵列和场交织阵列。这里，一个像素(或子像素)由一个摄像器件构成。
例如，在一些情况下，滤色器层(波长选择方式)可以是不但能透过红色、绿色和蓝色，而且也可透过青色、品红、黄色等特定波长的滤色器层。滤色器层并非必须由使用有机化合物(颜料或染料)的基于有机材料的滤色器层构成，也可以由光子晶体、使用等离子体的波长选择元素(例如，导电薄膜中具有导体网格结构(设有网格状孔结构)的滤色器层，参见日本专利申请公开第2008-177191号)或者包括无机材料(例如非晶硅)的薄膜构成。
其中布置有本公开的多个摄像器件等的像素区域由以二维阵列方式规则排列的多个像素构成。像素区域包括有效像素区域和黑色参考像素区域(也称为光学黑像素区域(OPB))，有效像素区域实际上接收光、放大通过光电转换产生的信号电荷以及将信号电荷读取到驱动电路中，黑色参考像素区域用于输出用作黑色电平参考的光学黑。黑色参考像素区域通常位于有效像素区域的外围。
在包括上述各优选方式的本公开的摄像器件等中，发出光，在光电转换层中进行光电转换，载流子分成空穴和电子。于是将其中空穴被吸引的电极设为阳极，将其中电子被吸引的电极设为阴极。第一电极构成阴极，第二电极构成阳极。
第一电极、电荷存储电极、传输控制电极、电荷排出电极和第二电极可以由透明导电材料构成。第一电极、电荷存储电极、传输控制电极和电荷排出电极可以统称为“第一电极等”。或者，在本公开的摄像器件等如拜耳阵列以平面布置的情况下，例如，第二电极可以由透明导电材料构成，第一电极可以由金属材料构成。在此情况下，具体地，位于光入射侧的第二电极可以由透明导电材料构成，第一电极等可以由Al-Nd(铝和钕的合金)或ASC(铝、钐和铜的合金)构成。由透明导电材料构成的电极可以称为“透明电极”。这里，透明导电材料的带隙能量优选为2.5eV以上，或者更优选为3.1eV以上。构成透明电极的透明导电材料的示例包括导电金属氧化物。具体地，这些示例包括氧化铟、铟锡氧化物(包括ITO、氧化铟锡、掺Sn的In2O3、结晶ITO和非晶ITO)、将铟作为掺杂剂添加到氧化锌中的铟锌氧化物(IZO、氧化铟锌)、将铟作为掺杂剂添加到氧化镓中的铟镓氧化物(IGO)、将铟和镓作为掺杂剂添加到氧化锌中的铟镓锌氧化物(IGZO、In-GaZnO4)、将铟和锡作为掺杂剂添加到氧化锌中的铟锡锌氧化物(ITZO)、IFO(掺F的In2O3)、氧化锡(SnO2)、ATO(掺Sb的SnO2)、FTO(掺F的SnO2)、锌氧化物(包括掺杂其它元素的ZnO)、将铝作为掺杂剂添加到氧化锌中的铝锌氧化物(AZO)、将镓作为掺杂剂添加到氧化锌中的镓锌氧化物(GZO)、氧化钛(TiO2)、将铌作为掺杂剂添加到氧化钛中的铌钛氧化物(TNO)、氧化锑、尖晶石型氧化物以及各自具有YbFe2O4结构的氧化物。或者，透明电极可以具有包括氧化镓、氧化钛、氧化铌、氧化镍等的基底层。透明电极的厚度可以是2×10-8m至2×10-7m，或者优选地，3×10-8m至1×10-7m。在要求第一电极为透明的情况下，从简化加工工艺的角度来看，电荷排出电极也优选由透明导电材料构成。
或者，在不要求透明性的情况下，构成阴极(作为用来吸引电子的电极)的导电材料优选为具有低的功函数(例如，至4.5eV)的导电材料，导电材料的具体示例包括碱金属(例如Li、Na和K)及其氟化物和氧化物、碱土金属(例如Mg和Ca)及其氟化物和氧化物、铝(Al)、锌(Zn)、锡(Sn)、铊(Tl)、钠钾合金、铝锂合金、镁银合金、以及诸如铟和镱等稀土金属或其合金。或者，构成阴极的材料的示例包括诸如铂(Pt)、金(Au)、钯(Pd)、铬(Cr)、镍(Ni)、铝(Al)、银(Ag)、钽(Ta)、钨(W)、铜(Cu)、钛(Ti)、铟(In)、锡(Sn)、铁(Fe)、钴(Co)、钼(Mo)等金属，包含这些金属元素的合金，包括这些金属的导电粒子，包含这些金属的合金的导电粒子，含杂质多晶硅，碳基材料，氧化物半导体材料，碳纳米管以及诸如石墨烯等导电材料。阴极也可以由含有这些元素的层叠结构构成。而且，构成阴极的材料可以是诸如聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸钠(PEDOT/PSS)等有机材料(导电聚合物)。或者，这些导电材料中的任一种可以混合有粘合剂(聚合物)以形成糊或油墨，之后该糊或油墨可以被固化以用作电极。
用于形成第一电极等和第二电极(阴极或阳极)的膜形成方法可以是干式方法或湿式方法。干式方法的示例包括物理气相沉积法(PVD法)和化学气相沉积法(CVD法)。使用PVD法规范的膜形成方法的示例包括使用电阻加热或高频加热的真空气相沉积法、EB(电子束)气相沉积法、各种溅射法(磁控溅射法、RF-DC耦合偏压溅射法、ECR溅射法、面向靶溅射法和射频溅射法)、离子镀法、激光烧蚀法、分子束外延法和激光转印法。而且，CVD法的示例包括等离子体CVD法、热CVD法、金属有机物(MO)CVD法和光学CVD法。同时，湿式方法的示例包括电解电镀法、化学镀法、旋涂法、喷墨法、喷涂法、印章法、微接触印刷法、柔版印刷法、胶印法、凹版印刷法和浸渍法。图案化方法的示例包括掩模技术、激光转印、诸如光刻等化学蚀刻以及使用紫外线、激光等的物理蚀刻。用于第一电极等和第二电极的平坦化技术可以是激光平坦化法、回流法、化学机械研磨(CMP)法等。
构成绝缘层的材料的示例不但包括无机材料，而且包括有机绝缘材料(有机聚合物)，无机材料通常为金属氧化物高介电性绝缘材料，例如，硅氧化物材料、氮化硅(SiNY)和氧化铝(Al2O3)，有机绝缘材料通常为具有其一端能够结合到控制电极的官能团的直链烃，例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯、诸如N-2(氨乙基)3-氨基丙基三甲氧基硅烷(AEAPTMS)、3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)和十八烷基三氯氢硅(OTS)等硅醇衍生物(硅烷偶联剂)、酚醛树脂、氟碳树脂、十八烷基和十二烷基异氰酸酯。也可以使用这些材料的组合物。硅氧化物材料的示例包括氧化硅(SiOx)、BPSG、PSG、SG、AsSG、PbSG、氮氧化硅(SiON)、旋涂玻璃(SOG)和低介电常数绝缘材料(例如，聚芳酯、环氟碳聚合物、苯并环丁烯、环氟树脂、聚四氟乙烯、氟化芳醚、氟化聚酰亚胺、无定形碳和有机SOG)。绝缘层可以由单层或层叠的多层(例如两层)构成。在后一种情况下，至少在电荷存储电极上以及电荷存储电极和第一电极之间的区域中形成绝缘层/下层，并且对绝缘层/下层进行平坦化处理。这样，绝缘层/下层保留在电荷存储电极和第一电极之间的区域中，并且绝缘层/上层形成在剩下的绝缘层/下层和电荷存储电极上。因而，一定能够平坦化绝缘层。只需要从这些材料中适当地选择构成各层间绝缘层和绝缘材料膜的材料。
构成控制单元的浮动扩散层、放大晶体管、复位晶体管和选择晶体管的配置和结构可以类似于传统的浮动扩散层、传统的放大晶体管、传统的复位晶体管和传统的选择晶体管的配置和结构。驱动电路也可以具有已知的配置和结构。
第一电极连接到浮动扩散层和放大晶体管的栅极部，而接触孔部只需要形成为将第一电极连接到浮动扩散层和放大晶体管的栅极部。构成接触孔部的材料的示例包括掺杂杂质的多晶硅，诸如钨、Ti、Pt、Pd、Cu、TiW、TiN、TiNW、WSi2、MoSi2、金属硅化物等高熔点金属以及由这些材料构成的层叠结构(例如Ti/TiN/W)。
第一载流子阻挡层可以设置在无机氧化物半导体材料层和第一电极之间，或者第二载流子阻挡层可以设置在有机光电转换层和第二电极之间。而且，第一电荷注入层可以设置在第一载流子阻挡层和第一电极之间，或者第二电荷注入层可以设置在第二载流子阻挡层和第二电极之间。例如，构成电子注入层的材料可以是诸如锂(Li)、钠(Na)或钾(K)等碱金属、该碱金属的氟化物或氧化物，诸如镁(Mg)或钙(Ca)等碱土金属或者该碱土金属的氟化物或氧化物。
用于形成各有机层的膜形成方法的示例包括干式膜形成法和湿式膜形成法。干式膜形成法的示例包括电阻加热或射频加热、使用电子束加热的真空气相沉积法、闪蒸沉积法、等离子体气相沉积法、EB气相沉积法、各种溅射法(双极溅射法、直流溅射法、直流磁控溅射法、射频溅射法、磁控溅射法、RF-DC耦合偏压溅射法、ECR溅射法、面向靶溅射法、射频溅射法和离子束溅射法)、直流(DC)法、RF法、多阴极法、活化反应法、电场沉积法、诸如射频离子镀法和反应离子镀法等各种离子镀法、激光烧蚀法、分子束外延法、激光转印法和分子束外延法(MBE法)。而且，CVD法的示例包括等离子体CVD法、热CVD法、MOCVD法和光学CVD法。同时，湿式法的具体示例包括：各种印制法，例如，旋涂法、浸没法、铸模法、微接触印刷法、滴涂法、丝网印刷法、喷墨印刷法、胶印法、凹版印刷法和柔版印刷法；各种涂敷法，例如，印章法、喷雾法、气刀涂布法(air doctor coating method)、刮刀涂布法、棒涂法、刀涂法、挤压涂布法、反辊涂布法、转送辊涂布法、凹版涂布法、吻涂法、铸涂法、喷涂法、缝孔涂布法和压延涂布法。例如，在涂敷法中，诸如甲苯、氯仿、己烷或乙醇等非极性或低极性有机溶剂可以用作溶剂。图案化方法的示例包括掩模技术、激光转印、诸如光刻等化学蚀刻以及使用紫外线、激光等的物理蚀刻。用于各有机层的平坦化技术可以是激光平坦化法、回流法等。
可以按需要结合上述第一配置至第六配置中两种以上的摄像器件。
如上所述，在摄像器件或固态摄像装置中，可以按需要设置片上微透镜和遮光层，并且设置用于驱动摄像器件的驱动电路和布线。取决于目的，如需要，可以设置用于控制光进入摄像器件的快门，并且固态摄像装置可以包括光学截止滤光片。
而且，在第一配置和第二配置的固态摄像装置中，可以在本公开的一个摄像器件等的上方设置一个片上微透镜。或者，摄像器件模块可以由本公开的两个摄像器件等构成，并且可以在该摄像器件模块的上方设置一个片上微透镜。
例如，在固态摄像装置和读出集成电路(ROIC)层叠的情况下，其上形成有读出集成电路和包括铜(Cu)的连接部的驱动基板以及其上形成有连接部的摄像器件彼此层叠，使得连接部彼此接触并且连接部彼此结合。这样，固态摄像装置和读出集成电路能够层叠，并且连接部能够通过焊料凸点等彼此结合。
同时，驱动根据本公开的第一实施例或第二实施例的固态摄像装置的方法可以是通过重复以下步骤的固态摄像装置的驱动方法：
在所有摄像器件中，在电荷累积在无机氧化物半导体材料层(或者无机氧化物半导体材料层和光电转换层)中的同时，第一电极中的电荷同时释放出系统；
之后，在所有摄像器件中，累积在无机氧化物半导体材料层(或者无机氧化物半导体材料层和光电转换层)中的电荷同时传输到第一电极；并且
在完成传输之后，传输到第一电极的电荷在各摄像器件中被依次读出。
在这样的固态摄像装置的驱动方法中，各摄像器件具有以下结构：从第二电极侧进入的光未进入第一电极，并且在所有摄像器件中，在电荷累积在无机氧化物半导体材料层等中的同时，第一电极中的电荷释放出系统。因而，在所有摄像器件中，第一电极能够同时可靠地复位。之后，在所有摄像器件中，累积在无机氧化物半导体材料层等中的电荷同时传输到第一电极，在完成传输之后，传输到第一电极的电荷在各摄像器件中被依次读出。因此，能够容易地实现所谓的全局快门功能。
在以下说明中，具体说明示例1的摄像器件和固态摄像装置。
示例1的摄像器件进一步包括半导体基板(更具体地，硅半导体层)70，并且光电转换单元布置在半导体基板70上方。半导体基板70中还设有控制单元，并且控制单元包括驱动电路，第一电极21和第二电极22连接到该驱动电路。这里，半导体基板70的光入射面是上侧，半导体基板70的相对侧是下侧。由多条布线形成的布线层62设于半导体基板70下方。
半导体基板70设有构成控制单元的至少浮动扩散层FD1和放大晶体管TR1amp，并且第一电极21连接到浮动扩散层FD1和放大晶体管TR1amp的栅极部。半导体基板70还设有构成控制单元的复位晶体管TR1rst和选择晶体管TR1sel。浮动扩散层FD1连接到复位晶体管TR1rst的源极/漏极区域中的一者，放大晶体管TR1amp的源极/漏极区域中的一者连接到选择晶体管TR1sel的源极/漏极区域中的一者，选择晶体管TR1sel的源极/漏极区域中的另一者连接到信号线VSL1。放大晶体管TR1amp、复位晶体管TR1rst、和选择晶体管TR1sel构成驱动电路。
具体地，示例1的摄像器件是背照射型摄像器件，并且具有三个摄像器件层叠的结构。三个摄像器件为：第一型的示例1的绿光摄像器件，其包括吸收绿光的第一型的绿光光电转换层，并且对绿光具有灵敏度(该摄像器件在下文称为“第一摄像器件”)；第二型的传统的蓝光摄像器件，其包括吸收蓝光的第二型的蓝光光电转换层，并且对蓝光具有灵敏度(该摄像器件在下文称为“第二摄像器件”)；以及第二型的传统的红光摄像器件，其包括吸收红光的第二型的红光光电转换层，并且对红光具有灵敏度(该摄像器件在下文称为“第三摄像器件”)。这里，红光摄像器件(第三摄像器件)和蓝光摄像器件(第二摄像器件)布置在半导体基板70中，第二摄像器件比第三摄像器件更靠近光入射侧。而且，绿光摄像器件(第一摄像器件)布置在蓝光摄像器件(第二摄像器件)上方。一个像素由第一摄像器件、第二摄像器件和第三摄像器件的层叠结构构成。不设置任何滤色器层。
在第一摄像器件中，第一电极21和电荷存储电极24彼此远离地形成于层间绝缘层81上。层间绝缘层81和电荷存储电极24覆盖有绝缘层82。无机氧化物半导体材料层23B和光电转换层23A形成于绝缘层82上，并且第二电极22形成于光电转换层23A上。绝缘层83形成于包括第二电极22的整个表面上，并且片上微透镜14设于绝缘层83上。不设置任何滤色器层。例如，第一电极21、电荷存储电极24和第二电极22由ITO(功函数：大约4.4eV)形成的透明电极构成。无机氧化物半导体材料层23B包括InaGabSncOd。光电转换层23A由包括至少对绿光具有灵敏度的已知的有机光电转换材料(例如，诸如罗丹明类染料、部花青染料或喹吖啶酮等有机材料)的层构成。层间绝缘层81以及绝缘层82和83由已知的绝缘材料(例如SiO2或SiN)构成。无机氧化物半导体材料层23B和第一电极21通过形成于绝缘层82中的连接部67连接。无机氧化物半导体材料层23B在连接部67中延伸。换言之，无机氧化物半导体材料层23B在形成于绝缘层82中的开口85中延伸，并且连接到第一电极21。
电荷存储电极24连接到驱动电路。具体地，电荷存储电极24经设于层间绝缘层81中的连接孔66、焊盘部64和布线VOA连接到构成驱动电路的垂直驱动电路112。
电荷存储电极24的尺寸比第一电极21的尺寸大。在电荷存储电极24的面积由S1’表示并且第一电极21的面积由S1表示的情况下，
优选满足
4≤S1’/S1，
但这不是限制性的。
在示例1中，
例如，S1’/S1＝8，
但这不是限制性的。应当指出，在后文所述的示例7至示例10中，三个光电转换单元段10’1、10’2和10’3具有相同的尺寸，并且也具有相同的平面形状。
器件隔离区域71形成于半导体基板70的第一表面(前表面)70A侧，并且氧化膜72形成在半导体基板70的第一表面70A上。而且，在半导体基板70的第一表面侧，设有构成第一摄像器件的控制单元的复位晶体管TR1rst、放大晶体管TR1amp和选择晶体管TR1sel，还设有第一浮动扩散层FD1。
复位晶体管TR1rst包括栅极部51、沟道形成区域51A以及源极/漏极区域51B和51C。复位晶体管TR1rst的栅极部51连接到复位线RST1，复位晶体管TR1rst的一个源极/漏极区域51C还用作第一浮动扩散层FD1，另一个源极/漏极区域51B连接到电源VDD。
第一电极21经设于层间绝缘层81中的连接孔65和焊盘部63、形成于半导体基板70和层间绝缘层76中的接触孔部61以及形成于层间绝缘层76中的布线层62连接到复位晶体管TR1rst的一个源极/漏极区域51C(第一浮动扩散层FD1)。
放大晶体管TR1amp包括栅极部52、沟道形成区域52A以及源极/漏极区域52B和52C。栅极部52经布线层62连接到第一电极21和复位晶体管TR1rst的一个源极/漏极区域51C(第一浮动扩散层FD1)。而且，一个源极/漏极区域52B连接到电源VDD。
选择晶体管TR1sel包括栅极部53、沟道形成区域53A以及源极/漏极区域53B和53C。栅极部53连接到选择线SEL1。而且，一个源极/漏极区域53B与构成放大晶体管TR1amp的另一个源极/漏极区域52C共用区域，并且另一个源极/漏极区域53C连接到信号线(数据输出线)VSL1(117)。
第二摄像器件包括光电转换层，该光电转换层为设于半导体基板70中的n型半导体区域41。由垂直晶体管构成的传输晶体管TR2trs的栅极部45延伸至n型半导体区域41，并且连接到传输栅极线TG2。而且，第二浮动扩散层FD2布置在半导体基板70中传输晶体管TR2trs的栅极部45附近的区域45C中。存储在n型半导体区域41中的电荷经沿着栅极部45形成的传输沟道被读入到第二浮动扩散层FD2中。
在第二摄像器件中，构成第二摄像器件的控制单元的复位晶体管TR2rst、放大晶体管TR2amp和选择晶体管TR2sel也布置在半导体基板70的第一表面侧。
复位晶体管TR2rst包括栅极部、沟道形成区域和源极/漏极区域。复位晶体管TR2rst的栅极部连接到复位线RST2，复位晶体管TR2rst的一个源极/漏极区域连接到电源VDD，另一个源极/漏极区域还用作第二浮动扩散层FD2。
放大晶体管TR2amp包括栅极部、沟道形成区域和源极/漏极区域。栅极部连接到复位晶体管TR2rst的另一个源极/漏极区域(第二浮动扩散层FD2)。而且，源极/漏极区域中的一者连接到电源VDD。
选择晶体管TR2sel包括栅极部、沟道形成区域和源极/漏极区域。栅极部连接到选择线SEL2。而且，源极/漏极区域中的一者与构成放大晶体管TR2amp的源极/漏极区域中的另一者共用区域，源极/漏极区域中的另一者连接到信号线(数据输出线)VSL2。
第三摄像器件包括光电转换层，该光电转换层为设于半导体基板70中的n型半导体区域43。传输晶体管TR3trs的栅极部46连接到传输栅极线TG3。而且，第三浮动扩散层FD3布置在半导体基板70中传输晶体管TR3trs的栅极部46附近的区域46C中。存储在n型半导体区域43中的电荷经沿着栅极部46形成的传输沟道46A被读入到第三浮动扩散层FD3中。
在第三摄像器件中，构成第三摄像器件的控制单元的复位晶体管TR3rst、放大晶体管TR3amp和选择晶体管TR3sel也布置在半导体基板70的第一表面侧。
复位晶体管TR3rst包括栅极部、沟道形成区域和源极/漏极区域。复位晶体管TR3rst的栅极部连接到复位线RST3，复位晶体管TR3rst的源极/漏极区域中的一者连接到电源VDD，源极/漏极区域中的另一者还用作第三浮动扩散层FD3。
放大晶体管TR3amp包括栅极部、沟道形成区域和源极/漏极区域。栅极部连接到复位晶体管TR3rst的源极/漏极区域中的另一者(第三浮动扩散层FD3)。而且，源极/漏极区域中的一者连接到电源VDD。
选择晶体管TR3sel包括栅极部、沟道形成区域和源极/漏极区域。栅极部连接到选择线SEL3。而且，源极/漏极区域中的一者与构成放大晶体管TR3amp的源极/漏极区域中的另一者共用区域，源极/漏极区域中的另一者连接到信号线(数据输出线)VSL3。
复位线RST1、RST2、RST3、选择线SEL1、SEL2、SEL3以及传输栅极线TG2和TG3连接到构成驱动电路的垂直驱动电路112，并且信号线(数据输出线)VSL1、VSL2和VSL3连接到构成驱动电路的列信号处理电路113。
p+层44设置在n型半导体区域43和半导体基板70的前表面70A之间，以减少暗电流的产生。p+层42形成在n型半导体区域41和n型半导体区域43之间，而且，n型半导体区域43的侧面的部分被p+层42围绕。p+层73形成在半导体基板70的后表面70B侧，并且HfO2膜74和绝缘材料膜75形成在半导体基板70中从p+层73延伸到接触孔部61的形成区域的部分中。在层间绝缘层76中，布线形成为穿过多个层，但图中未示出。
HfO2膜74是具有负固定电荷的膜。由于包括这样的膜，所以能够减少暗电流的产生。代替HfO2膜，可以使用氧化铝(Al2O3)膜、氧化锆(ZrO2)膜、氧化钽(Ta2O5)膜、氧化钛(TiO2)膜、氧化镧(La2O3)膜、氧化镨(Pr2O3)膜、氧化铈(CeO2)膜、氧化钕(Nd2O3)膜、氧化钷(Pm2O3)膜、氧化钐(Sm2O3)膜、氧化铕(Eu2O3)膜、氧化钆(Gd2O3)膜、氧化铽(Tb2O3)膜、氧化镝(Dy2O3)膜、氧化钬(Ho2O3)膜、氧化铥(Tm2O3)膜、氧化镱(Yb2O3)膜、氧化镥(Lu2O3)膜、氧化钇(Y2O3)膜、氮化铪膜、氮化铝膜、氮氧化铪膜或氮氧化铝膜。这些膜例如可以通过CVD法、PVD法或ALD法形成。
在以下说明中，参考图5和图6A说明包括示例1的电荷存储电极的层叠型摄像器件(第一摄像器件)的操作。这里，第一电极21的电位高于第二电极22的电位。具体地，例如，第一电极21具有正电位，第二电极22具有负电位，并且在光电转换层23A中通过光电转换产生的电子被读入到浮动扩散层中。这也适用于其它示例。
在图5、图20和图21中后文所述的示例4所使用的附图标记以及在图32和图33中后文所述的示例6所使用的附图标记如下。
PA：在面对电荷存储电极24或传输控制电极(电荷传输电极)25与第一电极21之间的区域的无机氧化物半导体材料层23B中点PA处的电位
PB：在面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B的区域中点PB处的电位
PC1：在面对电荷存储电极段24A的无机氧化物半导体材料层23B的区域中点PC1处的电位
PC2：在面对电荷存储电极段24B的无机氧化物半导体材料层23B的区域中点PC2处的电位
PC3：在面对电荷存储电极段24C的无机氧化物半导体材料层23B的区域中点PC3处的电位
PD：在面对传输控制电极(电荷传输电极)25的无机氧化物半导体材料层23B的区域中点PD处的电位
FD：第一浮动扩散层FD1中的电位
VOA：电荷存储电极24的电位
VOA-A：电荷存储电极段24A的电位
VOA-B：电荷存储电极段24B的电位
VOA-C：电荷存储电极段24C的电位
VOT：传输控制电极(电荷传输电极)25的电位
RST：复位晶体管TR1rst的栅极部51的电位
VDD：电源电位
VSL1：信号线(数据输出线)VSL1
TR1rst：复位晶体管TR1rst
TR1amp：放大晶体管TR1amp
TR1sel：选择晶体管TR1sel
在电荷累积时段内，驱动电路向第一电极21施加电位V11，并且向电荷存储电极24施加电位V12。进入光电转换层23A的光在光电转换层23A中进行光电转换。通过光电转换产生的空穴经布线VOU从第二电极22发送到驱动电路。同时，由于第一电极21的电位高于第二电极22的电位，或者向第一电极21施加正电位而向第二电极22施加负电位，例如，V12≥V11，或者优选地，V12＞V11。通过这种布置，通过光电转换产生的电子被吸引到电荷存储电极24，并且停留在面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B中，或者在无机氧化物半导体材料层23B和光电转换层23A中(在下文中，将这些层称为“无机氧化物半导体材料层23B等”)。即，电荷累积在无机氧化物半导体材料层23B等中。由于V12＞V11，所以在光电转换层23A中产生的电子不会向第一电极21移动。经过光电转换的时间，面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电位变为更大的负值。
在电荷累积时段中的后部时段中执行复位操作。因此，第一浮动扩散层FD1的电位复位，并且第一浮动扩散层FD1的电位变为等于电源的电位VDD。
在复位操作完成之后，电荷被读出。换言之，在电荷传输时段内，驱动电路向第一电极21施加电位V21，并且向电荷存储电极24施加电位V22。这里，V22＜V21。因此，保持在面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子被读取到第一电极21中，进一步到第一浮动扩散层FD1中。换言之，累积在无机氧化物半导体材料层23B等中的电荷被读出到控制单元中。
在以上方式中，完成了包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作。
在电子被读出到第一浮动扩散层FD1中之后的放大晶体管TR1amp和选择晶体管TR1sel的操作与传统的放大晶体管和选择晶体管的操作相同。而且，在第二摄像器件和第三摄像器件中执行的包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作与包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列传统操作类似。而且，如同在传统的操作中，通过相关双采样(CDS)处理能够消除第一浮动扩散层FD1中的复位噪声。
如上所述，在示例1中，电荷存储电极布置为远离第一电极，并且隔着绝缘层面对光电转换层。因此，当光照射到光电转换层上并且在光电转换层中进行光电转换时，由无机氧化物半导体材料层等、绝缘层和电荷存储电极构成了一种电容，并且电荷能够存储在无机氧化物半导体材料层等中。因此，在曝光开始时，电荷存储部能够完全耗尽，并且能够清除电荷。因此，能够减少或防止以下现象发生：kTC噪声变大，随机噪声加重，以及图像质量降低。而且，所有像素能够同时复位，能够实现所谓的全局快门功能。
图76是示例1的固态摄像装置的概念图。示例1的固态摄像装置100包括：其中层叠型摄像器件101以二维阵列形式布置的摄像区域111、作为层叠型摄像器件101的驱动电路(周边电路)的垂直驱动电路112、列信号处理电路113、水平驱动电路114、输出电路115和驱动控制电路116。这些电路可以由已知的电路构成，或者当然也可以由其它电路配置(例如，在传统的CCD摄像器件或CMOS摄像器件中使用的各种电路)构成。在图76中，只在一行中示出了层叠型摄像器件101的附图标记“101”。
基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟，驱动控制电路116生成用作垂直驱动电路112、列信号处理电路113和水平驱动电路114的操作的参考的时钟信号和控制信号。之后，生成的时钟信号和控制信号被输入到垂直驱动电路112、列信号处理电路113和水平驱动电路114。
例如，垂直驱动电路112由移位寄存器构成，并且在垂直方向上逐行选择性地扫描摄像区域111中的各层叠型摄像器件101。基于根据在各层叠型摄像器件101中接收的光量产生的电流(信号)的像素信号(图像信号)经信号线(数据输出线)117和VSL被发送到列信号处理电路113。
例如，列信号处理电路113针对层叠型摄像器件101的各列设置，并且针对各摄像器件对基于根据黑基准像素(形成在有效像素区域周围，但未图示)的信号从一行的层叠型摄像器件101输出的图像信号进行诸如噪声去除和信号放大等信号处理。水平选择开关(未图示)设于列信号处理电路113的输出级和水平信号线118之间，并且连接到列信号处理电路113的输出级和水平信号线118。
水平驱动电路114例如由移位寄存器构成。水平驱动电路114通过依次输出水平扫描脉冲来依次选择各列信号处理电路113，并且使得各列信号处理电路113将信号输出到水平信号线118。
输出电路115对从各列信号处理电路113通过水平信号线118依次提供的信号进行信号处理，并输出处理过的信号。
图9示出了示例1的摄像器件的变形的等效电路图，图10示出了第一电极、电荷存储电极和构成控制单元的晶体管的示意性布局图。如图10所示，复位晶体管TR1rst的另一个源极/漏极区域51B可以接地，而不是连接到电源VDD。
例如，可以通过下文所述的方法制造示例1的摄像器件。具体地，首先准备SOI基板。然后，通过外延生长方法在SOI基板的表面上形成第一硅层，并且在第一硅层中形成p+层73和n型半导体区域41。之后，通过外延生长法在第一硅层上形成第二硅层，并且在第二硅层中形成器件隔离区域71、氧化物膜72、p+层42、n型半导体区域43和p+层44。而且，在第二硅层中形成构成摄像器件的控制单元的各种晶体管等，并且在其上形成布线层62、层间绝缘层76和各种布线。之后，层间绝缘层76和支撑基板(未图示)彼此结合。然后，去除SOI基板，以露出第一硅层。第二硅层的表面对应于半导体基板70的前表面70A，第一硅层的表面对应于半导体基板70的后表面70B。而且，第一硅层和第二硅层统称为半导体基板70。然后，在半导体基板70的后表面70B侧形成用于形成接触孔部61的开口，并且形成HfO2膜74、绝缘材料膜75和接触孔部61。而且，形成焊盘部63和64、层间绝缘层81、连接孔65和66、第一电极21、电荷存储电极24和绝缘层82。然后，在连接部67中形成开口，并且形成无机氧化物半导体材料层23B、光电转换层23A、第二电极22、绝缘层83和片上微透镜14。这样，能够得到示例1的摄像器件。
而且，尽管在任何附图中都未示出，但绝缘层82可以具有包括绝缘层/下层和绝缘层/上层的两层配置。即，至少在电荷存储电极24上以及电荷存储电极24和第一电极21之间的区域中形成绝缘层/下层(更具体地，在包括电荷存储电极24的层间绝缘层81上形成绝缘层/下层)，并且对绝缘层/下层进行平坦化处理。之后，在绝缘层/下层和电荷存储电极24上形成绝缘层/上层。因而，一定能够平坦化绝缘层82。然后在如此得到的绝缘层82中形成开口，使得形成连接部67。
[示例2]
示例2是示例1的变形。图11示出了示例2的前照射型摄像器件的示意性部分截面图。前照射型摄像器件具有三个摄像器件层叠的结构。这三个摄像器件为：第一型的示例1的绿光摄像器件(第一摄像器件)，其包括吸收绿光的第一型的绿光光电转换层，并且对绿光具有灵敏度；第二型的传统的蓝光摄像器件(第二摄像器件)，其包括吸收蓝光的第二型的蓝光光电转换层，并且对蓝光具有灵敏度；以及第二型的传统的红光摄像器件(第三摄像器件)，其包括吸收红光的第二型的红光光电转换层，并且对红光具有灵敏度。这里，红光摄像器件(第三摄像器件)和蓝光摄像器件(第二摄像器件)布置在半导体基板70中，并且第二摄像器件比第三摄像器件更靠近光入射侧。而且，绿光摄像器件(第一摄像器件)布置在蓝光摄像器件(第二摄像器件)上方。
如同示例1，在半导体基板70的前表面70A侧，设有构成控制单元的各种晶体管。这些晶体管可以具有与示例1所述的晶体管的配置和结构基本类似的配置和结构。而且，第二摄像器件和第三摄像器件设置在半导体基板70中，并且这些摄像器件可以具有与示例1所述的第二摄像器件和第三摄像器件的配置和结构基本类似的配置和结构。
层间绝缘层81形成于半导体基板70的前表面70A上方，并且包括构成示例1的摄像器件的电荷存储电极的光电转换单元(第一电极21、无机氧化物半导体材料层23B、光电转换层23A、第二电极22、电荷存储电极24等)设于层间绝缘层81上方。
如上所述，示例2的摄像器件除了是前照射型的之外，其配置和结构可以类似于示例1的摄像器件的配置和结构，因此，这里不进行具体说明。
[示例3]
示例3是示例1和示例2的变形。
图12示出了示例3的背照射型摄像器件的示意性部分截面图。该摄像器件具有示例1的第一型的第一摄像器件和第二型的第二摄像器件两个摄像器件层叠的结构。而且，图13示出了示例3的摄像器件的变形的示意性部分截面图。该变形是前照射型的摄像器件，并且具有示例1的第一型的第一摄像器件和第二型的第二摄像器件两个摄像器件层叠的结构。这里，第一摄像器件吸收原色光，第二摄像器件吸收互补色的光。或者，第一摄像器件吸收白光，第二摄像器件吸收红外线。
而且，图14示出了示例3的摄像器件的变形的示意性部分截面图。该变形是背照射型摄像器件，并且由示例1的第一型的第一摄像器件构成。而且，图15示出了示例3的摄像器件的变形的示意性部分截面图。该变形是前照射型摄像器件，并且由示例1的第一型的第一摄像器件构成。这里，第一摄像器件由吸收红光的摄像器件、吸收绿光的摄像器件和吸收蓝光的摄像器件三种摄像器件构成。而且，多个这些摄像器件构成根据本公开的第一实施例的固态摄像装置。多个这些摄像器件可以以拜耳阵列的形式布置。在各摄像器件的光入射侧，按需要布置用于进行蓝色、绿色或红色光谱分离的滤色器层。
代替包括示例1的第一型的电荷存储电极的一个光电转换单元，可以层叠两个光电转换单元(换言之，可以层叠各自包括电荷存储电极的两个光电转换单元，并且可以在半导体基板中设置用于两个光电转换单元的控制单元)。或者，可以层叠三个光电转换单元(换言之，可以层叠各自包括电荷存储电极的三个光电转换单元，并且可以在半导体基板中设置用于三个光电转换单元的控制单元)。由第一型的摄像器件和第二型的摄像器件构成的层叠结构的示例在下表中示出。
[示例4]
示例4是示例1至示例3的变形，并且涉及包括本公开的传输控制电极(电荷传输电极)的摄像器件等。图16示出了示例4的摄像器件的部分的示意性部分截面图。图17和图18示出了示例4的摄像器件的等效电路图。图19示出了示例4的摄像器件的构成光电转换单元的第一电极、传输控制电极和电荷存储电极以及构成控制单元的晶体管的示意性布局图。图20和图21示意性示出了在示例4的摄像器件操作时各部分的电位的状态。图6B示出了用于说明示例4的摄像器件的各部分的等效电路图。而且，图22示出了示例4的摄像器件的构成光电转换单元的第一电极、传输控制电极和电荷存储电极的示意性布局图。图23示出了第一电极、传输控制电极、电荷存储电极、第二电极和接触孔部的示意性立体图。
在示例4的摄像器件中，在第一电极21和电荷存储电极24之间进一步设置传输控制电极(电荷传输电极)25。传输控制电极25布置为远离第一电极21和电荷存储电极24，并且隔着绝缘层82面对无机氧化物半导体材料层23B。传输控制电极25经形成在层间绝缘层81中的连接孔68B、焊盘部68A和布线VOT连接到构成驱动电路的像素驱动电路。应当指出，为了简化附图，方便起见，位于层间绝缘层81下方的各种摄像器件构件统一由附图标记13表示。
在以下说明中，参考图20和图21，说明示例4的摄像器件(第一摄像器件)的操作。应当指出，施加到电荷存储电极24的电位的值以及点PD的电位的值在图20和图21之间是不同的。
在电荷累积时段中，驱动电路向第一电极21施加电位V11，向电荷存储电极24施加电位V12，并且向传输控制电极25施加电位V13。进入光电转换层23A的光在光电转换层23A中进行光电转换。通过光电转换产生的空穴经布线VOU从第二电极22发送到驱动电路。同时，由于第一电极21的电位高于第二电极22的电位，或者向第一电极21施加正电位而向第二电极22施加负电位，例如，V12＞V13(例如，V12＞V11＞V13或者V11＞V12＞V13)。因此，通过光电转换产生的电子被吸引到电荷存储电极24，并且停留在面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中。即，电荷累积在无机氧化物半导体材料层23B等中。由于V12＞V13，能够可靠地防止在光电转换层23A中产生的电子向第一电极21移动。经过光电转换的时间，面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电位变为更大的负值。
在电荷累积时段中的后部时段中执行复位操作。因此，第一浮动扩散层FD1的电位复位，并且第一浮动扩散层FD1的电位变为等于电源的电位VDD。
在复位操作完成之后，电荷被读出。换言之，在电荷传输时段内，驱动电路向第一电极21施加电位V21，向电荷存储电极24施加电位V22，并且向传输控制电极25施加电位V23。这里，V22≤V23≤V21(优选地，V22＜V23＜V21)。在向传输控制电极25施加电位V13的情况下，只需要满足V22≤V13≤V21(优选地，V22＜V13＜V21)。因此，保持在面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子被读取到第一电极21中，并且一定进一步到第一浮动扩散层FD1中。换言之，累积在无机氧化物半导体材料层23B等中的电荷被读出到控制单元中。
在以上方式中，完成了包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作。
在电子被读出到第一浮动扩散层FD1中之后的放大晶体管TR1amp和选择晶体管TR1sel的操作与传统的放大晶体管和选择晶体管的操作相同。而且，例如，在第二摄像器件和第三摄像器件中执行的包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作与包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列传统操作类似。
图24示出了示例4的摄像器件的变形的第一电极、电荷存储电极和构成控制单元的晶体管的示意性布局图。如图24所示，复位晶体管TR1rst的另一个源极/漏极区域51B可以接地，而不是连接到电源VDD。
[示例5]
示例5是示例1至示例4的变形，并且涉及包括本公开的电荷排出电极的摄像器件等。图25示出了示例5的摄像器件的部分的示意性部分截面图。图26示出了示例5的摄像器件的构成包括电荷存储电极的光电转换单元的第一电极、电荷存储电极和电荷排出电极的示意性布局图。图27示出了第一电极、电荷存储电极、电荷排出电极、第二电极和接触孔部的示意性立体图。
在示例5的摄像器件中，还设有电荷排出电极26。电荷排出电极26经连接部69连接到无机氧化物半导体材料层23B，并且布置为远离第一电极21和电荷存储电极24。这里，电荷排出电极26布置为围绕第一电极21和电荷存储电极24(或者像框架)。电荷排出电极26连接到构成驱动电路的像素驱动电路。无机氧化物半导体材料层23B在连接部69中延伸。换言之，无机氧化物半导体材料层23B在形成于绝缘层82中的第二开口86中延伸，并且连接到电荷排出电极26。电荷排出电极26由多个摄像器件共用(为公用)。
在示例5中，在电荷累积时段中，驱动电路向第一电极21施加电位V11，向电荷存储电极24施加电位V12，并且向电荷排出电极26施加电位V14，电荷累积在无机氧化物半导体材料层23B等中。进入光电转换层23A的光在光电转换层23A中进行光电转换。通过光电转换产生的空穴经布线VOU从第二电极22发送到驱动电路。同时，由于第一电极21的电位高于第二电极22的电位，或者向第一电极21施加正电位而向第二电极22施加负电位，例如，V14＞V11(例如，V12＞V14＞V11)。因此，通过光电转换产生的电子被吸引到电荷存储电极24，并且停留在面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中。因而，能够可靠地防止电子向第一电极21移动。然而，电子没有被电荷存储电极24充分地吸引，或者没有累积在无机氧化物半导体材料层23B等中的电子(所谓的溢出电子)经电荷排出电极26发送到驱动电路。
在电荷累积时段中的后部时段中执行复位操作。因此，第一浮动扩散层FD1的电位复位，并且第一浮动扩散层FD1的电位变为等于电源的电位VDD。
在复位操作完成之后，电荷被读出。换言之，在电荷传输时段内，驱动电路向第一电极21施加电位V21，向电荷存储电极24施加电位V22，并且向电荷排出电极26施加电位V24。这里，V24＜V21(例如，V24＜V22＜V21)。因此，保持在面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子被读取到第一电极21中，并且一定进一步到第一浮动扩散层FD1中。换言之，累积在无机氧化物半导体材料层23B等中的电荷被读出到控制单元中。
在以上方式中，完成了包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作。
在电子被读出到第一浮动扩散层FD1中之后的放大晶体管TR1amp和选择晶体管TR1sel的操作与传统的放大晶体管和选择晶体管的操作相同。而且，例如，在第二摄像器件和第三摄像器件中执行的包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作与包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列传统操作类似。
在示例5中，所谓的溢出电子经电荷排出电极26发送到驱动电路，使得能够减少泄露到相邻像素的电荷存储部中，并且能够防止光晕。因而，能够改善摄像器件的摄像特性。
[示例6]
示例6是示例1至示例5的变形，并且涉及包括本公开的多个电荷存储电极段的摄像器件等。
图28示出了示例6的摄像器件的部分的示意性部分截面图。图29和图30示出了示例6的摄像器件的等效电路图。图31示出了示例6的摄像器件的构成包括电荷存储电极的光电转换单元的第一电极和电荷存储电极以及构成控制单元的晶体管的示意性布局图。图32和图33示意性示出了在示例6的摄像器件操作时各部分的电位的状态。图6C示出了用于说明示例6的摄像器件的各部分的等效电路图。而且，图34示出了示例6的摄像器件的构成包括电荷存储电极的光电转换单元的第一电极和电荷存储电极的示意性布局图。图35示出了第一电极、电荷存储电极、第二电极和接触孔部的示意性立体图。
在示例6中，电荷存储电极24由多个电荷存储电极段24A、24B和24C构成。电荷存储电极段的数目为2以上，在示例6中是“3”。而且，在示例6的摄像器件中，例如，第一电极21的电位高于第二电极22的电位，或者向第一电极21施加正电位而向第二电极22施加负电位。而且，在电荷传输时段中，施加到离第一电极21最近的电荷存储电极段24A的电位高于施加到离第一电极21最远的电荷存储电极段24C的电位。由于在电荷存储电极24中形成了这种电位梯度，保持在面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子被读取到第一电极21中，并且更高可靠性地进一步到第一浮动扩散层FD1中。换言之，累积在无机氧化物半导体材料层23B等中的电荷被读出到控制单元中。
在图32所示的示例中，在电荷传输时段中，电荷存储电极段24C的电位＜电荷存储电极段24B的电位＜电荷存储电极段24A的电位。通过这种布置，保持在无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子被同时读出到第一浮动扩散层FD1中。另一方面，在图33所示的示例中，在电荷传输时段中，电荷存储电极段24C的电位、电荷存储电极段24B的电位和电荷存储电极段24A的电位逐渐变化(换言之，步进式变化或斜坡式变化)。通过这种布置，保持在面对电荷存储电极段24C的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子移动到面对电荷存储电极段24B的无机氧化物半导体材料层23B等的区域，而保持在面对电荷存储电极段24B的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子移动到面对电荷存储电极段24A的无机氧化物半导体材料层23B等的区域，并且保持在面对电荷存储电极段24A的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子一定被读出到第一浮动扩散层FD1中。
图36示出了示例6的摄像器件的变形的第一电极、电荷存储电极以及构成控制单元的晶体管的示意性布局图。如图36所示，复位晶体管TR1rst的另一个源极/漏极区域51B可以接地，而不是连接到电源VDD。
[示例7]
示例7是示例1至示例6的变形，并且涉及第一配置和第六配置的摄像器件。
图37示出了示例7的摄像器件的示意性部分截面图。图38示出了电荷存储电极、无机氧化物半导体材料层、光电转换层和第二电极层叠的部分的示意性部分放大截面图。示例7的摄像器件的等效电路图类似于参照图2和图3所述的示例1的摄像器件的等效电路图。示例7的摄像器件的构成包括电荷存储电极的光电转换单元的第一电极和电荷存储电极以及构成控制单元的晶体管的示意性布局图类似于参照图4所述的示例1的摄像器件的示意性布局图。而且，示例7的摄像器件(第一摄像器件)的操作基本类似于示例1的摄像器件的操作。
这里，在示例7的摄像器件中或者在后文所述的示例8至示例12的各摄像器件中，
光电转换单元由N(N≥2)个光电转换单元段(具体地，三个光电转换单元段10’1、10’2和10’3)构成，
无机氧化物半导体材料层23B和光电转换层23A由N个光电转换层段(具体地，三个光电转换层段23’1、23’2和23’3)构成，并且
绝缘层82由N个绝缘层段(具体地，三个绝缘层段82’1、82’2和82’3)构成。
在示例7至示例9中，电荷存储电极24由N个电荷存储电极段(具体地，在这些示例的各者中为三个电荷存储电极段24’1、24’2和24’3)构成。
在示例10和示例11中，以及在一些情况下在示例9中，电荷存储电极24由彼此远离的N个电荷存储电极段(具体地，三个电荷存储电极段24’1、24’2和24’3)构成，
第n(n＝1，2，3，…N)光电转换单元段10’n由第n电荷存储电极段24’n、第n绝缘层段82’n和第n光电转换层段23’n构成，并且
n值越大的光电转换单元段距离第一电极21越远。这里，光电转换层段23’1、23’2和23’3指通过层叠光电转换层和无机氧化物半导体材料层所形成的段，但为了方便，在附图中作为一层示出。这同样适用于以下说明。
应当指出，在光电转换层段中，光电转换层的部分的厚度可以变化，并且无机氧化物半导体材料层的部分的厚度可以不变，使得光电转换层段的厚度变化。光电转换层的部分的厚度可以不变，并且无机氧化物半导体材料层的部分的厚度可以变化，使得光电转换层段的厚度变化。光电转换层的部分的厚度可以变化，并且无机氧化物半导体材料层的部分的厚度可以变化，使得光电转换层段的厚度变化。
或者，示例7的摄像器件或者后文所述的示例8或示例11的摄像器件还包括其中第一电极21、无机氧化物半导体材料层23B、光电转换层23A和第二电极22层叠的光电转换单元。
光电转换单元还包括电荷存储电极24，该电荷存储电极24远离第一电极21，并且隔着绝缘层82面对无机氧化物半导体材料层23B。
在电荷存储电极24、绝缘层82、无机氧化物半导体材料层23B和光电转换层23A的层叠方向为Z方向并且离开第一电极21的方向为X方向的情况下，电荷存储电极24、绝缘层82、无机氧化物半导体材料层23B和光电转换层23A的层叠部分沿Y-Z虚拟平面截取的截面面积根据距第一电极的距离而变化。
而且，在示例7的摄像器件中，绝缘层段的厚度从第一光电转换单元段10’1到第N光电转换单元段10’N逐渐变化。具体地，绝缘层段的厚度逐渐变大。或者，在示例7的摄像器件中，层叠部分的截面的宽度不变，并且层叠部分的截面的厚度，或者具体地绝缘层段的厚度，根据距第一电极21的距离而逐渐增大。应当指出，绝缘层段的厚度步进式增大。在第n光电转换单元段10’n中的绝缘层段82’n的厚度不变。在第n光电转换单元段10’n中的绝缘层段82’n的厚度为“1”的情况下，第(n+1)光电转换单元段10’(n+1)中的绝缘层段82’(n+1)的厚度例如可以是2至10，但不限于这些值。在示例7中，电荷存储电极段24’1、24’2和24’3的厚度逐渐变小，使得绝缘层段82’1、82’2和82’3的厚度逐渐变大。光电转换层段23’1、23’2和23’3的厚度均匀。
在以下说明中，说明示例7的摄像器件的操作。
在电荷累积时段中，驱动电路向第一电极21施加电位V11，并且向电荷存储电极24施加电位V12。进入光电转换层23A的光在光电转换层23A中进行光电转换。通过光电转换产生的空穴经布线VOU从第二电极22发送到驱动电路。同时，由于第一电极21的电位高于第二电极22的电位，或者向第一电极21施加正电位而向第二电极22施加负电位，例如，V12≥V11，或者优选地，V12＞V11。因此，通过光电转换产生的电子被吸引到电荷存储电极24，并且停留在面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中。即，电荷累积在无机氧化物半导体材料层23B等中。由于V12＞V11，在光电转换层23A中产生的电子不会向第一电极21移动。经过光电转换的时间，面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电位变为更大的负值。
示例7的摄像器件具有绝缘层段的厚度逐渐增大的配置。因此，在电荷累积时段中，当V12≥V11，第n光电转换单元段10’n能够比第(n+1)光电转换单元段10’(n+1)存储更多的电荷，并且施加强电场，使得能够可靠地防止电荷从第一光电转换单元段10’1流向第一电极21。
在电荷累积时段中的后部时段中执行复位操作。因此，第一浮动扩散层FD1的电位复位，并且第一浮动扩散层FD1的电位变为等于电源的电位VDD。
在复位操作完成之后，电荷被读出。换言之，在电荷传输时段内，驱动电路向第一电极21施加电位V21，并且向电荷存储电极24施加电位V22。这里，V21＞V22。因此，保持在面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子被读取到第一电极21中，并且进一步到第一浮动扩散层FD1中。换言之，累积在无机氧化物半导体材料层23B等中的电荷被读出到控制单元中。
更具体地，在电荷传输时段中，当V21＞V22，能够可靠地确保电荷从第一光电转换单元段10’1流向第一电极21以及电荷从第(n+1)光电转换单元段10’(n+1)流向第n光电转换单元段10’n。
在以上方式中，完成了包括电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作。
在示例7的摄像器件中，因为绝缘层段的厚度从第一光电转换单元段到第N光电转换单元段逐渐变化，或者因为电荷存储电极、绝缘层、无机氧化物半导体材料层和光电转换层的层叠部分的沿Y-Z虚拟平面截取的截面面积根据距第一电极的距离而变化，所以形成了一种电荷传输梯度，并且能够更容易和可靠地传输通过光电转换产生的电荷。
能够通过与示例1的摄像器件的制造方法基本类似的方法制造示例7的摄像器件，因此，不再具体说明。
应当指出，在示例7的摄像器件中，为了形成第一电极21、电荷存储电极24和绝缘层82，首先在层间绝缘层81上形成用于形成电荷存储电极24’3的导电材料层，并且对导电材料层进行图案化，以在将要形成光电转换单元段10’1、10’2和10’3以及第一电极21的区域中保留导电材料层。这样，能够获得第一电极21和电荷存储电极24’3的部分。之后，在整个表面上形成用于形成绝缘层段82’3的绝缘层，对绝缘层进行图案化，并且进行平坦化处理，以得到绝缘层段82’3。然后，在整个表面上形成用于形成电荷存储电极24’2的导电材料层，并且对导电材料层进行图案化，以在将要形成光电转换单元段10’1和10’2以及第一电极21的区域中保留导电材料层。这样，能够获得第一电极21和电荷存储电极24’2的部分。之后，在整个表面上形成用于形成绝缘层段82’2的绝缘层，对绝缘层进行图案化，并且进行平坦化处理，以得到绝缘层段82’2。然后，在整个表面上形成用于形成电荷存储电极24’1的导电材料层，并且对导电材料层进行图案化，以在将要形成光电转换单元段10’1以及第一电极21的区域中保留导电材料层。这样，能够获得第一电极21和电荷存储电极24’1。之后，在整个表面上形成绝缘层，并且进行平坦化处理，以得到绝缘层段82’1(绝缘层82)。然后，在绝缘层82上形成无机氧化物半导体材料层23B和光电转换层23A。因而，得到了光电转换单元段10’1、10’2和10’3。
图39示出了示例7的摄像器件的变形的第一电极、电荷存储电极以及构成控制单元的晶体管的示意性布局图。如图39所示，复位晶体管TR1rst的另一个源极/漏极区域51B可以接地，而不是连接到电源VDD。
[示例8]
示例8的摄像器件涉及本公开的第二配置和第六配置的摄像器件。图40是示出电荷存储电极、无机氧化物半导体材料层、光电转换层和第二电极层叠的部分的放大图的示意性部分截面图。如图40所示，在示例8的摄像器件中，光电转换层段的厚度从第一光电转换单元段10’1到第N光电转换单元段10’N逐渐变化。或者，在示例8的摄像器件中，层叠部分的截面的宽度不变，并且层叠部分的截面的厚度，或者具体地光电转换层段的厚度，根据距第一电极21的距离逐渐增大。更具体地，光电转换层段的厚度逐渐增大。应当指出，光电转换层段的厚度步进式增大。第n光电转换单元段10’n中的光电转换层段23’n的厚度不变。在第n光电转换单元段10’n中的光电转换层段23’n的厚度为“1”的情况下，第n光电转换单元段10’(n+1)中的光电转换层段23’(n+1)的厚度例如可以是2至10，但不限于这些值。在示例8中，电荷存储电极段24’1、24’2和24’3的厚度逐渐变小，使得光电转换层段23’1、23’2和23’3的厚度逐渐变大。绝缘层段82’1、82’2和82’3的厚度均匀。而且，在光电转换层段中，例如，光电转换层部分的厚度可以变化，而无机氧化物半导体材料层部分的厚度不变。这样，光电转换层段的厚度可以变化。
在示例8的摄像器件中，光电转换层段的厚度逐渐增大。因此，在电荷累积时段中，当V12≥V11，向第n光电转换单元段10’n施加比向第(n+1)光电转换单元段10’(n+1)强的电场，并且能够可靠地防止电荷从第一光电转换单元段10’1流向第一电极21。而且，在电荷传输时段中，当V22＜V21，能够可靠地确保电荷从第一光电转换单元段10’1流向第一电极21以及电荷从第(n+1)光电转换单元段10’流向第n光电转换单元段10’n。
如上所述，在示例8的摄像器件中，因为光电转换层段的厚度从第一光电转换单元段到第N光电转换单元段逐渐变化，或者因为电荷存储电极、绝缘层、无机氧化物半导体材料层和光电转换层的层叠部分的沿Y-Z虚拟平面截取的截面面积根据距第一电极的距离而变化，所以形成了一种电荷传输梯度，并且能够更容易和可靠地传输通过光电转换产生的电荷。
在示例8的摄像器件中，为了形成第一电极21、电荷存储电极24、绝缘层82、无机氧化物半导体材料层23B和光电转换层23A，首先在层间绝缘层81上形成用于形成电荷存储电极24’3的导电材料层，并且对导电材料层进行图案化，以在将要形成光电转换单元段10’1、10’2和10’3以及第一电极21的区域中保留导电材料层。这样，能够获得第一电极21和电荷存储电极24’3的部分。然后，在整个表面上形成用于形成电荷存储电极24’2的导电材料层，并且对导电材料层进行图案化，以在将要形成光电转换单元段10’1和10’2以及第一电极21的区域中保留导电材料层。这样，能够获得第一电极21和电荷存储电极24’2的部分。之后，在整个表面上形成用于形成电荷存储电极24’1的导电材料层，并且对导电材料层进行图案化，以在将要形成光电转换单元段10’1以及第一电极21的区域中保留导电材料层。这样，能够获得第一电极21和电荷存储电极24’1。然后，在整个表面上共形地形成绝缘层82。之后，在绝缘层82上形成无机氧化物半导体材料层23B和光电转换层23A，并且对光电转换层23A进行平坦化处理。因而，得到了光电转换单元段10’1、10’2和10’3。
[示例9]
示例9涉及第三配置的摄像器件。图41示出了示例9的摄像器件的示意性部分截面图。在示例9的摄像器件中，构成绝缘层段的材料在相邻的光电转换单元段之间不同。这里，构成绝缘层段的材料的相对介电常数的值从第一光电转换单元段10’1到第N光电转换单元段10’N逐渐减小。在示例9的摄像器件中，可以向所有N个电荷存储电极段施加相同的电位，或者可以向N个电荷存储电极段分别施加不同的电位。在后一种情况下，如同与后文所述的示例10中类似的方式，彼此远离的电荷存储电极段24’1、24’2和24’3只需要经焊盘部641、642和643连接到构成驱动电路的垂直驱动电路112。
由于采用了这样的配置，所以形成了一种电荷传输梯度，并且，在电荷累积时段中，当V12≥V11时，第n光电转换单元段能够比(n+1)光电转换单元段存储更多的电荷。而且，在电荷传输时段中，当V22＜V21时，能够可靠地确保电荷从第一光电转换单元段流向第一电极以及电荷从第(n+1)光电转换单元段流向第n光电转换单元段。
[示例10]
示例10涉及第四配置的摄像器件。图42示出了示例10的摄像器件的示意性部分截面图。在示例10的摄像器件中，构成电荷存储电极段的材料在相邻的光电转换单元段之间不同。这里，构成绝缘层段的材料的功函数的值从第一光电转换单元段10’1到第N光电转换单元段10’N逐渐增大。在示例10的摄像器件中，可以向所有N个电荷存储电极段施加相同的电位，或者可以向N个电荷存储电极段分别施加不同的电位。在后一种情况下，电荷存储电极段24’1、24’2和24’3经焊盘部641、642和643连接到构成驱动电路的垂直驱动电路112。
[示例11]
示例11的摄像器件涉及第五配置的摄像器件。图43A、图43B、图44A和图44B示出了示例11中的电荷存储电极段的示意性平面图。图45示出了示例11的摄像器件的构成包括电荷存储电极的光电转换单元的第一电极和电荷存储电极以及构成控制单元的晶体管的示意性布局图。示例11的摄像器件的示意性部分截面图类似于图42或图47所示的示意性部分截面图。在示例11的摄像器件中，电荷存储电极段的面积从第一光电转换单元段10’1到第N光电转换单元段10’N逐渐减小。在示例11的摄像器件中，可以向所有N个电荷存储电极段施加相同的电位，或者可以向N个电荷存储电极段分别施加不同的电位。具体地，如同与示例10中所述类似的方式，彼此远离的电荷存储电极段24’1、24’2和24’3只需要经焊盘部641、642和643连接到构成驱动电路的垂直驱动电路112。
在示例11中，电荷存储电极24由多个电荷存储电极段24’1、24’2和24’3构成。电荷存储电极段的数目为2以上，在示例11中为“3”。而且，在示例11的摄像器件中，例如，第一电极21的电位高于第二电极22的电位，或者向第一电极21施加正电位而向第二电极22施加负电位。因此，在电荷传输时段中，施加到最靠近第一电极21的电荷存储电极段24’1的电位高于施加到离第一电极21最远的电荷存储电极段24’3的电位。由于在电荷存储电极24中形成了这样的电位梯度，保持在面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子被读取到第一电极21中，并且更高可靠性地进一步到第一浮动扩散层FD1中。换言之，累积在无机氧化物半导体材料层23B等中的电荷被读出到控制单元中。
而且，在电荷传输时段中，电荷存储电极段24’3的电位＜电荷存储电极段24’2的电位＜电荷存储电极段24’1的电位。通过这种布置，保持在无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子被同时读出到第一浮动扩散层FD1中。或者，在电荷传输时段中，电荷存储电极段24’3的电位、电荷存储电极段24’2的电位和电荷存储电极段24’1的电位逐渐变化(换言之，以步进的或斜坡形的方式变化)。通过这种布置，保持在面对电荷存储电极段24’3的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子移动到面对电荷存储电极段24’2的无机氧化物半导体材料层23B等的区域，而保持在面对电荷存储电极段24’2的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子移动到面对电荷存储电极段24’1的无机氧化物半导体材料层23B等的区域，之后，保持在面对电荷存储电极段24’1的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子一定能够被读出到第一浮动扩散层FD1中。
图46示出了示例11的摄像器件的变形的第一电极、电荷存储电极和构成控制单元的晶体管的示意性布局图。如图46所示，复位晶体管TR3rst的另一个源极/漏极区域51B可以接地，而不是连接到电源VDD。
在示例11的摄像器件中，采用了这样的配置，使得形成了一种电荷传输梯度。换言之，电荷存储电极段的面积从第一光电转换单元段10’1到第N光电转换单元段10’N逐渐减小。因此，在电荷累积时段中，当V12≥V11时，第n光电转换单元段能够比第(n+1)光电转换单元段存储更多的电荷。而且，在电荷传输时段中，当V22＜V21时，能够可靠地确保电荷从第一光电转换单元段流向第一电极以及电荷从第(n+1)光电转换单元段流向第n光电转换单元段。
[示例12]
示例12涉及第六配置的摄像器件。图47示出了示例12的摄像器件的示意性部分截面图。而且，图48A和图48B是示例12中的电荷存储电极段的示意性平面图。示例12的摄像器件包括通过层叠第一电极21、无机氧化物半导体材料层23B、光电转换层23A和第二电极22而形成的光电转换单元，并且光电转换单元还包括电荷存储电极24(24”1、24”2和24”3)，电荷存储电极24远离第一电极21布置并且隔着绝缘层82面对无机氧化物半导体材料层23B。而且，在电荷存储电极24(24”1、24”2和24”3)、绝缘层82、无机氧化物半导体材料层23B和光电转换层23A的层叠方向为Z方向并且离开第一电极21的方向为X方向的情况下，电荷存储电极24(24”1、24”2和24”3)、绝缘层82、无机氧化物半导体材料层23B和光电转换层23A的层叠部分的沿Y-Z虚拟平面截取的截面面积根据距第一电极的距离而变化。
具体地，在示例12的摄像器件中，层叠部分的截面的厚度不变，并且层叠部分的截面的宽度离第一电极21越远就越窄。应当指出，宽度可以连续变窄(参见图48A)或者可以步进式变窄(参见图48B)。
如上所述，在示例12的摄像器件中，因为电荷存储电极24(24”1、24”2和24”3)、绝缘层82和光电转换层23A的层叠部分的沿Y-Z虚拟平面截取的截面面积根据距第一电极的距离而变化，所以形成了一种电荷传输梯度，并且能够更容易和可靠地传输通过光电转换产生的电荷。
[示例13]
示例13涉及第一配置和第二配置的固态摄像装置。
示例13的固态摄像装置包括：
其中第一电极21、无机氧化物半导体材料层23B、光电转换层23A和第二电极22层叠的光电转换单元，
光电转换单元还包括各自包括电荷存储电极24的多个摄像器件，电荷存储电极24远离第一电极21布置并且隔着绝缘层82面对无机氧化物半导体材料层23B，
由多个摄像器件构成的摄像器件模块，并且
构成摄像器件模块的多个摄像器件共用第一电极21。
或者，示例13的固态摄像装置包括示例1至示例12中任一个所述的多个摄像器件。
在示例13中，针对多个摄像器件设置一个浮动扩散层。并且，适当地控制电荷传输时段的时序，使得多个摄像器件能够共用一个浮动扩散层。而且，在此情况下，多个摄像器件能够共用一个接触孔部。
应当指出，除了构成摄像器件模块的多个摄像器件共用第一电极21之外，示例13的固态摄像装置具有与示例1至示例12中所述的固态摄像装置的配置和结构类似的配置和结构。
图49(示例13)、图50(示例13的第一变形)、图51(示例13的第二变形)、图52(示例13的第三变形)和图53(示例13的第四变形)示意性示出了示例13的固态摄像装置的第一电极21和电荷存储电极24的布局。图49、图50、图53和图54示出了16个摄像器件，图51和图52示出了12个摄像器件。另外，各摄像器件模块由两个摄像器件构成。在附图中，各摄像器件模块由虚线围绕。第一电极21和电荷存储电极24的后缀用于区分第一电极21和电荷存储电极24。这同样适用于以下说明。同时，在各摄像器件上方布置有一个片上微透镜(图49至图58中未示出)。另外，在各摄像器件模块中，布置有两个电荷存储电极24，二者之间有一个第一电极21(参见图49和图50)。或者，一个第一电极21布置为面对平行排列的两个电荷存储电极24(参见图53和图54)。换言之，在各摄像器件中，一个第一电极布置为相邻于电荷存储电极。或者，第一电极布置为相邻于多个摄像器件中一个摄像器件的电荷存储电极，并且不相邻于其余的多个摄像器件的电荷存储电极(参见图51和图52)。在此情况下，电荷从其余的多个摄像器件经多个摄像器件中的所述一个摄像器件传输到第一电极。为了确保从各摄像器件到第一电极的电荷传输，摄像器件的电荷存储电极与摄像器件的另一个电荷存储电极之间的距离A优选地长于在相邻于第一电极的摄像器件中的第一电极和电荷存储电极之间的距离B。另外，距离A的值优选地对于离第一电极越远的摄像器件越大。同时，在图50、图52和图54所示的示例中，在构成摄像器件模块的多个摄像器件之间布置有电荷传输控制电极27。由于设置了电荷传输控制电极27，能够可靠地减少夹有电荷传输控制电极27的摄像器件模块中的电荷传输。应当指出，在施加到电荷传输控制电极27的电位由V17表示的情况下，只需要满足V12＞V17。
电荷传输控制电极27可以与第一电极21或电荷存储电极24相同水平地形成在第一电极侧，或者可以以不同的水平形成(具体地，以低于第一电极21或电荷存储电极24的水平)。在前一种情况下，能够缩短电荷传输控制电极27和光电转换层之间的距离，因此，能够容易地控制电位。另一方面，在后一种情况下，能够缩短电荷传输控制电极27和电荷存储电极24之间的距离，这有利于小型化。
以下是对由第一电极212以及两个电荷存储电极2421和2422构成的摄像器件模块的操作的说明。
在电荷累积时段中，驱动电路向第一电极212施加电位Va，并且向电荷存储电极2421和2422施加电位VA。进入光电转换层23A的光在光电转换层23A中进行光电转换。通过光电转换产生的空穴经布线VOU从第二电极22发送到驱动电路。同时，由于第一电极212的电位高于第二电极22的电位，或者向第一电极212施加正电位而向第二电极22施加负电位，例如，VA≥Va，或者优选地，VA＞Va。因此，通过光电转换产生的电子被吸引到电荷存储电极2421和2422，并且停留在面对电荷存储电极2421和2422的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中。即，电荷累积在无机氧化物半导体材料层23B等中。由于VA≥Va，在光电转换层23A中产生的电子不会向第一电极212移动。经过光电转换的时间，面对电荷存储电极2421和2422的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电位变为更大的负值。
在电荷累积时段中的后部时段中执行复位操作。因此，第一浮动扩散层的电位复位，并且第一浮动扩散层的电位变为电源的电位VDD。
在复位操作完成之后，电荷被读出。换言之，在电荷传输时段内，驱动电路向第一电极212施加电位Vb，向电荷存储电极2421施加电位V21-B，并且向电荷存储电极2422施加电位V22-B。这里，V21-B＜Vb＜V22-B。因此，保持在面对电荷存储电极2421的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子被读取到第一电极212中，并且进一步到第一浮动扩散层中。换言之，存储在面对电荷存储电极2421的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷被读出到控制单元中。在完成读取之后，V22-B≤V21-B＜Vb。应当指出，在图53和图54所示的示例中，可以满足V22-B＜Vb＜V21-B。因此，保持在面对电荷存储电极2422的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子被读取到第一电极212中，并且进一步到第一浮动扩散层中。而且，在图51和图52所示的示例中，保持在面对电荷存储电极2422的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电子可以经相邻于电荷存储电极2422的第一电极213被读取到第一浮动扩散层中。这样，存储在面对电荷存储电极2422的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷被读出到控制单元中。应当指出，在存储在面对电荷存储电极2421的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的所有电荷被读出到控制单元中之后，第一浮动扩散层的电位可以复位。
图59A示出了在示例13的摄像器件模块中读取驱动的示例。
[步骤-A]
自动归零信号输入到比较器中；
[步骤-B]
对共用浮动扩散层的复位操作；
[步骤-C]
在对应于电荷存储电极2421的摄像器件中的P相读取并将电荷传输到第一电极212；
[步骤-D]
在对应于电荷存储电极2421的摄像器件中的D相读取并将电荷传输到第一电极212；
[步骤-E]
对共用浮动扩散层的复位操作；
[步骤-F]
自动归零信号输入到比较器中；
[步骤-G]
在对应于电荷存储电极2422的摄像器件中的P相读取并将电荷传输到第一电极212；以及
[步骤-H]
在对应于电荷存储电极2422的摄像器件中的D相读取并将电荷传输到第一电极212。
在该流程中，从对应于电荷存储电极2421和电荷存储电极2422的两个摄像器件读出信号。基于相关双采样(CDS)处理，[步骤-C]中的P相读取与[步骤-D]中的D相读取之差是来自对应于电荷存储电极2421的摄像器件的信号，[步骤-G]中的P相读取与[步骤-H]中的D相读取之差是来自对应于电荷存储电极2422的摄像器件的信号。
应当指出，可以跳过[步骤-E]中的操作(参见图59B)。另外，[步骤-F]中的操作也可以省略，而且，在此情况下，[步骤-G]也可以省略(参见图59C)，并且[步骤-C]中的P相读取与[步骤-D]中的D相读取之差是来自对应于电荷存储电极2421的摄像器件的信号，[步骤-D]中的D相读取与[步骤-H]中的D相读取之差是来自对应于电荷存储电极2422的摄像器件的信号。
在示意性示出第一电极21和电荷存储电极24的布局的图55(示例13的第六变形)和图56(示例13的第七变形)所示的变形中，摄像器件模块由四个摄像器件构成。这些固态摄像装置的操作可以基本上类似于图49至图54所示的固态摄像装置的操作。
在示意性示出第一电极21和电荷存储电极24的布局的图57所示的第八变形和图58所示的第九变形中，摄像器件模块由16个摄像器件构成。如图57和图58所示，电荷传输控制电极27A1、27A2和27A3布置在电荷存储电极2411和电荷存储电极2412之间、电荷存储电极2412和电荷存储电极2413之间以及电荷存储电极2413和电荷存储电极2414之间。或者，如图58所示，电荷传输控制电极27B1、27B2和27B3布置在电荷存储电极2421、2431、2441和电荷存储电极2422、2432、2442之间，在电荷存储电极2422、2432、2442和电荷存储电极2423、2433、2443之间，以及在电荷存储电极2423、2433、2443和电荷存储电极2424、2434、2444之间。而且，电荷传输控制电极27C布置在摄像器件模块与摄像器件模块之间。而且，在这些固态摄像装置中，控制16个电荷存储电极24，使得存储在无机氧化物半导体材料层23B中的电荷能够从第一电极21被读出。
[步骤-10]
具体地，存储在面对电荷存储电极2411的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷首先从第一电极21被读出。之后，存储在面对电荷存储电极2412的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷经面对电荷存储电极2411的无机氧化物半导体材料层23B等的区域从第一电极21被读出。之后，存储在面对电荷存储电极2413的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷经面对电荷存储电极2412和电荷存储电极2411的无机氧化物半导体材料层23B等的区域从第一电极21被读出。
[步骤-20]
之后，存储在面对电荷存储电极2421的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2411的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2422的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2412的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2423的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2413的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2424的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2414的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。
[步骤-21]
存储在面对电荷存储电极2431的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2421的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2432的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2422的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2433的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2423的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2434的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2424的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。
[步骤-22]
存储在面对电荷存储电极2441的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2431的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2442的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2432的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2443的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2433的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2444的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2434的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。
[步骤-30]
然后，再次执行[步骤-10]，使得存储在面对电荷存储电极2421的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷、存储在面对电荷存储电极2422的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷、存储在面对电荷存储电极2423的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷以及存储在面对电荷存储电极2424的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷能够经第一电极21被读出。
[步骤-40]
之后，存储在面对电荷存储电极2421的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2411的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2422的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2412的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2423的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2413的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2424的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2414的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。
[步骤-41]
存储在面对电荷存储电极2431的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2421的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2432的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2422的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2433的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2423的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2434的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2424的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。
[步骤-50]
然后，再次执行[步骤-10]，使得存储在面对电荷存储电极2431的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷、存储在面对电荷存储电极2432的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷、存储在面对电荷存储电极2433的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷以及存储在面对电荷存储电极2434的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷能够经第一电极21被读出。
[步骤-60]
之后，存储在面对电荷存储电极2421的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2411的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2422的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2412的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2423的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2413的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。存储在面对电荷存储电极2424的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷移动到面对电荷存储电极2414的无机氧化物半导体材料层23B等的区域。
[步骤-70]
然后，再次执行[步骤-10]，使得存储在面对电荷存储电极2441的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷、存储在面对电荷存储电极2442的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷、存储在面对电荷存储电极2443的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷以及存储在面对电荷存储电极2444的无机氧化物半导体材料层23B等的区域中的电荷能够经第一电极21被读出。
在示例13的固态摄像装置中，构成摄像器件模块的多个摄像器件共用第一电极，因此，能够简化和最小化布置有多个摄像器件的像素区域的配置和结构。应当指出，针对一个浮动扩散层设置的多个摄像器件可以由多个第一型的摄像器件构成，或者可以由至少一个第一型的摄像器件以及一个以上的第二型的摄像器件构成。
[示例14]
示例14是示例13的变形。在示意性地示出第一电极21和电荷存储电极24的布局的图60、图61、图62和图63所示的示例14的固态摄像装置中，摄像器件模块由两个摄像器件构成。并且，在各摄像器件模块上方布置有一个片上微透镜14。应当指出，在图61和图63所示的示例中，在构成摄像器件模块的多个摄像器件之间布置有电荷传输控制电极27。
例如，对应于构成摄像器件模块的电荷存储电极2411、2421、2431和2441的光电转换层对从各图中的右上方入射的光具有高灵敏度。而且，对应于构成摄像器件模块的电荷存储电极2412、2422、2432和2442的光电转换层对从各图中的左上方入射的光具有高灵敏度。因此，例如，组合包括电荷存储电极2411的摄像器件和包括电荷存储电极2412的摄像器件，使得能够获得摄像平面相位差信号。而且，来自包括电荷存储电极2411的摄像器件的信号和来自包括电荷存储电极2412的摄像器件的信号彼此相加，使得一个摄像器件可以由这些摄像器件的组合构成。在图60所示的示例中，第一电极211布置在电荷存储电极2411和电荷存储电极2412之间。然而，如同在图62所示的示例中，单个第一电极211可以布置为面对两个电荷存储电极2411和2412，以进一步提高灵敏度。
尽管目前已基于优选示例说明了本公开，但是本公开不限于这些示例。示例中所述的层叠型摄像器件、摄像器件和固态摄像装置的结构、配置、制造条件、制造方法和所使用的材料只是示例，可以进行适当地改变。可以适当地组合各示例的摄像器件。例如，可以按期望的方式组合示例7的摄像器件、示例8的摄像器件、示例9的摄像器件、示例10的摄像器件和示例11的摄像器件。也可以按期望的方式组合示例7的摄像器件、示例8的摄像器件、示例9的摄像器件、示例10的摄像器件和示例12的摄像器件。例如，本公开的摄像器件的配置和结构可以应用于诸如有机EL装置等发光装置。
在一些情况下，可以共用浮动扩散层FD1、FD2、FD3、51C、45C和46C。
图64示出了示例1所述的摄像器件的变形，如图64所示，例如，第一电极21可以在形成于绝缘层82中的开口85A中延伸，并且连接到无机氧化物半导体材料层23B。
图65示出了示例1所述的摄像器件的变形，图66A是示出第一电极等的部分的放大图的示意性部分截面图，或者，如图65和图66A所示，第一电极21的上表面的边缘部分覆盖有绝缘层82，并且第一电极21通过开口85B的底面露出。在与第一电极21的上表面接触的绝缘层82的表面是第一表面82a、并且与面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B的部分接触的绝缘层82的表面是第二表面82b的情况下，例如，开口85B的侧面为从第一表面82a向第二表面82b延伸的斜坡。由于如上所述开口85B的侧面为斜坡形的，所以从无机氧化物半导体材料层23B向第一电极21的电荷传输变得更顺利。应当指出，在图66A所示的示例中，开口85B的侧面关于开口85B的轴线旋转对称。然而，如图66B所示，开口85C可以设计为使得具有从第一表面82a向第二表面82b延伸的斜坡的开口85C的侧面位于电荷存储电极24侧。这使得电荷难以从开口85C的与电荷存储电极24相对侧的无机氧化物半导体材料层23B的部分传输。当开口85B的侧面具有从第一表面82a向第二表面82b延伸的斜坡时，开口85B的侧面在第二表面82b中的边缘部分可以如图66A所示位于第一电极21的边缘部分的外侧，或者可以如图66C所示位于第一电极21的边缘部分的内侧。采用前一种配置能够进一步便于电荷传输。采用后一种配置能够减小在成形时开口形状的差异。
为了形成这些开口85B和85C，通过蚀刻方法回流包括在绝缘层中形成开口时形成的抗蚀剂材料的蚀刻掩模，使得蚀刻掩模的开口的侧面为斜坡形，通过蚀刻掩模对绝缘层82进行蚀刻。
或者，关于示例5所述的电荷排出电极26，如图67所示，无机氧化物半导体材料层23B可以在形成于绝缘层82中的第二开口86A中延伸，并且连接到电荷排出电极26，电荷排出电极26的上表面的边缘部分可以覆盖有绝缘层82，并且电荷排出电极26可以通过第二开口86A的底面露出。在与电荷排出电极26的上表面接触的绝缘层82的表面是第三表面82c、并且与面对电荷存储电极24的无机氧化物半导体材料层23B的部分接触的绝缘层82的表面是第二表面82b的情况下，第二开口86A的侧面可以是从第三表面82c向第二表面82b延伸的斜坡。
而且，图68示出了示例1所述的摄像器件的变形，如图68所示，例如，光可以从第二电极22侧进入，并且遮光层15可以形成在更靠近于第二电极22的光入射侧。应当指出，设于光电转换层的光入射侧的各种布线也可以用作遮光层。
应当指出，在图68所示的示例中，遮光层15形成于第二电极22上方，或者遮光层15形成在更靠近于第二电极22的光入射侧并且在第一电极21上方。然而，如图69所示，遮光层15可以布置在第二电极22的光入射侧的表面上。而且，在一些情况下，如图70所示，遮光层15可以形成在第二电极22中。
或者，光可以从第二电极22侧进入，而光不进入第一电极21。具体地，如图68所示，遮光层15形成在更靠近于第二电极22的光入射侧并且在第一电极21上方。或者，如图72所示，片上微透镜14可以设于电荷存储电极24和第二电极22的上方，使得进入片上微透镜14的光聚集到电荷存储电极24并且不到达第一电极21。应当指出，如示例4所述，在设有传输控制电极25的情况下，能够防止光进入第一电极21和传输控制电极25。具体地，如图71所示，遮光层15可以形成在第一电极21和传输控制电极25上方。或者，进入片上微透镜14的光可以不到达第一电极21，或者第一电极21和传输控制电极25。
由于采用了以上配置和结构，或者由于设有遮光层15或片上微透镜14设计为使得光只进入位于电荷存储电极24上方的光电转换层23A的部分，所以位于第一电极21上方(或者第一电极21和传输控制电极25上方)的光电转换层23A的部分并不有助于光电转换。因而，能够更可靠地同时复位所有像素，并且能够更容易地实现全局快门功能。换言之，在包括多个具有以上配置和结构的摄像器件的固态摄像装置的驱动方法中，重复以下步骤。
在所有的摄像器件中，在电荷累积在无机氧化物半导体材料层23B等中的同时，第一电极21中的电荷同时释放出系统。
之后，在所有的摄像器件中，累积在无机氧化物半导体材料层23B等中的电荷同时传输到第一电极21，在完成传输之后，在各摄像器件中传输到第一电极21的电荷被依次读出。
在这种固态摄像装置的驱动方法中，各摄像器件具有这样的结构：从第二电极侧进入的光不进入第一电极，在所有摄像器件中，在电荷累积在无机氧化物半导体材料层等中的同时，在第一电极中的电荷释放出系统。因而，能够在所有的摄像器件中可靠地同时复位第一电极。之后，在所有的摄像器件中，累积在无机氧化物半导体材料层等中的电荷同时传输到第一电极，并且在完成传输之后，在各摄像器件中传输到第一电极的电荷被依次读出。因此，能够容易地实现所谓的全局快门功能。
而且，在示例4的变形中，如图73所示，多个传输控制电极可以从最靠近第一电极21的位置向电荷存储电极24排列。应当指出，图73示出了设有两个传输控制电极25A和25B的示例。并且，片上微透镜14可以设于电荷存储电极24和第二电极22的上方，使得进入片上微透镜14的光聚集到电荷存储电极24并且不到达第一电极21以及传输控制电极25A和25B。
在图37和图38所示的示例7中，电荷存储电极段24’1、24’2和24’3的厚度逐渐变小，使得绝缘层段82’1、82’2和82’3的厚度逐渐变大。另一方面，图74是示出在示例7的变形中电荷存储电极、无机氧化物半导体材料层、光电转换层和第二电极层叠的部分的放大图的示意性部分截面图，如图74所示，电荷存储电极段24’1、24’2和24’3的厚度可以是均匀的，而使绝缘层段82’1、82’2和82’3的厚度逐渐变大。应当指出，光电转换层段23’1、23’2和23’3的厚度是均匀的。
而且，在图40所示的示例8中，电荷存储电极段24’1、24’2和24’3的厚度逐渐变小，使得光电转换层段23’1、23’2和23’3的厚度逐渐变大。另一方面，图75是示出在示例8的变形中电荷存储电极、光电转换层和第二电极层叠的部分的放大图的示意性部分截面图，如图75所示，电荷存储电极段24’1、24’2和24’3的厚度可以是均匀的，并且可以使绝缘层段82’1、82’2和82’3的厚度逐渐变小，使得光电转换层段23’1、23’2和23’3的厚度逐渐变小。
显而易见，上述各变形也可以应用于示例2至示例14。
在示例中所述的示例情况下，本公开应用于这样的CMOS固态摄像装置，在各CMOS固态摄像装置中，检测对应于入射光量的信号电荷作为物理量的单位像素以矩阵形式布置。然而，本公开并非必须应用于这种CMOS固态摄像装置，也可以应用于CCD固态摄像装置。在后一种情况下，信号电荷在垂直方向上通过CCD结构的垂直传输寄存器传输，在水平方向上通过水平传输寄存器传输，并且被放大，使得输出像素信号(图像信号)。而且，本公开并非必须应用于一般的列型的固态摄像装置，在一般的列型的固态摄像装置中，像素以二维矩阵的形式布置，并且针对各像素行设置列信号处理电路。而且，在一些情况下也可以省略选择晶体管。
而且，本公开的摄像器件并非必须用于感测可见入射光的分布并且捕获该分布作为图像的固态摄像装置，也可以应用于捕获红外线、X射线、粒子等的入射量分布作为图像的固态摄像装置。并且，在广义上，本公开可以应用于任何固态摄像装置(物理量分布检测装置)，例如指纹检测传感器，其检测诸如压力和电容等其它物理量的分布并且捕获这种分布作为图像。
而且，本公开不限于按行依次扫描像素区域中的各单位像素并且从各单位像素读出像素信号的固态摄像装置。本公开也可以应用于逐个选择期望的像素并且逐个从所选像素读出像素信号的X-Y地址型固态摄像装置。固态摄像装置可以是单芯片式的，或者可以是模块式的，该模块通过将摄像区域连同驱动电路或光学系统封装在一起而形成并且具有摄像功能。
而且，本公开并非必须应用于固态摄像装置，也可以应用于摄像装置。这里，摄像装置是相机系统(例如数码相机或摄像机)，或者是具有摄像功能的电子装置(例如便携式电话装置)。在一些情况下，安装在电子装置上的模块或者相机模块的形式为摄像装置。
图77是示出包括本公开的摄像器件的固态摄像装置201用于电子装置(相机)200的示例的概念图。电子装置200包括固态摄像装置201、光学透镜210、快门装置211、驱动电路212和信号处理电路213。光学透镜210聚集来自物体的图像光(入射光)，并且在固态摄像装置201的摄像表面上形成图像。这样，信号电荷在固态摄像装置201中存储一定的时间段。快门装置211控制固态摄像装置201的曝光时段和遮光时段。驱动电路212提供用于控制固态摄像装置201的传输操作等和快门装置211的快门操作的驱动信号。根据从驱动电路212提供的驱动信号(时序信号)，固态摄像装置201进行信号传输。信号处理电路213执行各种信号处理。经过信号处理的视频信号存储在诸如存储器等存储介质中，或者输出到监视器。在这样的电子装置200中，能够实现固态摄像装置201的像素尺寸的小型化以及传输效率的提高。因而，能够得到像素特性改善的电子装置200。能够采用固态摄像装置201的电子装置200并不一定是相机，也可以是诸如用于移动装置(例如数码相机和便携式电话装置)的相机模块等摄像装置。
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实现为安装到以下任何一种移动体的装置，例如，汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船或机器人等。
图81是示意性示出车辆控制系统的示例结构的框图，该车辆控制系统作为采用了根据本公开的技术的移动体控制系统的示例。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图81所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、主体系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和总体控制单元12050。另外，还示出了微型计算机12051、声音/图像输出单元12052和车载网络接口(I/F)12053作为总体控制单元12050的功能性构件。
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制有关车辆的驱动系统的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作以下装置的控制装置，例如，用于产生车辆的驱动力的驱动力生成装置(诸如内燃机或驱动电机等)、用于将驱动力传输给车轮的驱动力传输机构、用于调节车辆的转向角度的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等。
主体系统控制单元12020根据各种程序控制安装在车辆主体上的各种装置的操作。例如，主体系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或者诸如前照灯、备用灯、制动灯、转向信号灯、雾灯等各种灯的控制装置。在此情况下，主体系统控制单元12020能够接收代替钥匙的从便携装置发送的无线电波或者来自各种开关的信号。主体系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，摄像单元12031连接到车外信息检测单元12030。车外信息检测单元12030使摄像单元12031获取车辆外部的图像，并且接收所获取的图像。基于所接收到的图像，车外信息检测单元12030可以进行用于检测路面上的人、车辆、障碍物、标记、符号等的目标检测处理，或者进行距离检测处理。
摄像单元12031是接收光的光学传感器，并且输出与接收光的光量对应的电信号。摄像单元12031能够输出电信号作为图像，或者输出电信号作为距离测量信息。另外，由摄像单元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，检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接到车内信息检测单元12040。驾驶员状态检测部12041例如包括拍摄驾驶员的图像的相机，并且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专心程度，或者判断驾驶员是否打瞌睡。
基于通过车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车外/车内信息，微型计算机12051能够计算驱动力生成装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且将控制命令输出到驱动系统控制单元12010。例如，微型计算机12051能够进行协同控制以实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能，该功能包括车辆防止碰撞或减震、基于车间距的跟随行驶、车速保持行驶、车辆碰撞警告、车辆偏离车道的警告等。
另外，基于通过车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的有关车辆周围的信息，微型计算机12051还能够通过控制驱动力生成装置、转向机构、制动装置等，执行协同控制以进行自主行驶而无需依靠驾驶员的操作的自动驾驶等。
基于通过车外信息检测单元12030获得的车外信息，微型计算机12051还能够将控制命令输出到主体系统控制单元12020。例如，微型计算机12051能够根据车外信息检测单元12030检测到的前面车辆或迎面来车的位置来控制前照灯，并通过将远光切换为近光执行协同控制以实现抗眩光效果等。
声音/图像输出部12052将音频输出信号和/或图像输出信号发送到能够在视觉或听觉上向车辆的乘客或车辆外部指示信息的输出装置。在图81所示的示例中，示出了音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063作为输出装置。例如，显示单元12062可包括车载显示器和/或平视显示器(head-up display)。
图82是示出摄像单元12031的安装位置的示例的图。
在图82中，车辆12100包括作为摄像单元12031的摄像单元12101、12102、12103、12104和12105。
例如，摄像单元12101、12102、12103、12104和12105设置在以下位置：车辆12100的前端边缘、侧视镜、后保险杠、后门、车辆内部的前挡风玻璃的上部等。设于前端边缘的摄像单元12101和设在车辆内部的前挡风玻璃的上部的摄像单元12105主要获取车辆12100的前方的图像。设于侧视镜上的摄像单元12102和12103主要获取车辆12100的侧面的图像。设于后保险杠或后门处的摄像单元12104主要获取车辆12100的后方的图像。摄像单元12101和12105获取的前方图像主要用于检测在车辆12100前方行驶的车辆、行人、障碍物、交通信号、交通标志、车道等。
应当指出，图82示出了摄像单元12101到12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设于前端边缘的摄像单元12101的摄像范围，摄像范围12112和12113表示设于各侧视镜的摄像单元12102和12103的摄像范围，摄像范围12114表示设于后保险杠或后门的摄像单元12104的摄像范围。例如，将由摄像单元12101到12104获取的图像数据彼此叠加，使得获得从上方所视的车辆12100的鸟瞰图。
摄像单元12101到12104中的至少一者可具有获取距离信息的功能。例如，摄像单元12101到12104中的至少一者可以是包括多个摄像器件的立体照相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像器件。
例如，根据从摄像单元12101到12104获得的距离信息，微型计算机12051计算到摄像范围12111至12114内各三维目标的距离以及距离的时间变化(相对车辆12100的速度)。这样，能够提取三维目标(在车辆12100的行驶路径上最近的三维目标并且以预定速度(例如，0km/h以上)在与车辆12100基本相同的方向上行驶)作为在车辆12100前方行驶的车辆。而且，微型计算机12051能够预先设定要保持的与车辆12100前行车辆的车间距，并且能够进行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随启动控制)等。这样，能够执行协同控制以进行自主行驶而无需依靠驾驶员的操作的自动驾驶等。
例如，基于从摄像单元12101到12104获得的距离信息，微型计算机12051能够按两轮车辆、标准型车辆、大型车辆、行人、公用电线杆等的类别提取有关三维目标的三维目标数据，并使用三维目标数据自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物分为车辆12100的驾驶员能够看见的障碍物和难以视觉辨识的障碍物。然后，微型计算机12051判断表明与各障碍物相碰撞的风险的碰撞风险。如果碰撞风险等于或高于设定值，并且有可能碰撞，则微型计算机12051能够通过音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶员输出警告，或者能够通过经驱动系统控制单元12010进行强制减速或转向避让来执行辅助驾驶而避免碰撞。
摄像单元12101到12104中的至少一者可以是检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051能够通过判断在摄像单元12101到12104获取的图像中是否有行人来识别行人。例如，通过从作为红外相机的摄像单元12101到12104获取的图像中提取特征点的步骤，以及通过对表示目标的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理并判断是否是行人的步骤，来实现这种行人的识别。如果微型计算机12051判断出在摄像单元12101到12104获取的图像中有行人，并识别出行人，则声音/图像输出单元12052控制显示单元12062以叠加的方式显示用于强调识别出的行人的矩形轮廓线。另外，声音/图像输出单元12052也可以控制显示单元12062在期望的位置处显示表示行人的图标等。
例如，根据本公开的技术也可以应用于内窥镜手术系统。
图83是示意性示出可以应用根据本公开的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示例构造的图。
图83示出了手术人员(医生)11131使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管(pneumoperitoneum tube)11111和能量治疗工具11112等其他手术用具11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120、和安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100包括镜筒11101和摄像头11102，从镜筒11101的上端起的预定长度的区域被插入患者11132的体腔中，摄像头11102连接到镜筒11101的底端。在图中所示的示例中，内窥镜11100设计为具有刚性镜筒11101的所谓的刚性镜。然而，内窥镜11100可以设计为具有柔性镜筒的所谓的柔性镜。
在镜筒11101的上端处设有开口，物镜嵌入在开口中。光源装置11203连接到内窥镜11100，由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内延伸的光导被引导到镜筒11101的上端，并且该光通过物镜照向患者11132体腔中的当前的观察对象。应当指出，内窥镜11100可以是前视内窥镜(forward-viewing endoscope)、斜视内窥镜(oblique-viewingendoscope)或侧视内窥镜(side-viewing endoscope)。
在摄像头11102的内部设置有光学系统和摄像器件，来自当前观察对象的反射光(观察光)被光学系统聚集在摄像器件上。观察光经过摄像器件进行光电转换，产生对应于观察光的电信号，或对应于观察图像的图像信号。该图像信号作为RAW数据被发送到相机控制单元(CCU)11201。
CCU 11201由中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等构成，并且整体地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201接收来自摄像头11102的图像信号，并且例如对图像信号进行诸如显像处理(去马赛克处理)等各种图像处理以基于图像信号显示图像。
在CCU 11201的控制下，显示装置11202显示基于图像信号(已经由CCU 11201进行了图像处理)的图像。
例如，光源装置11203由诸如发光二极管(LED)等光源构成，并将用于拍摄手术部位等的照射光提供给内窥镜11100。
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向内窥镜手术系统11000输入各种信息和指令。例如，用户输入指令等以改变内窥镜11100的摄像条件(诸如照射光的类型、倍率、焦距等)。
治疗工具控制装置11205控制用于组织烧灼、切割、血管封合等的能量治疗工具11112的驱动。气腹装置11206通过气腹管11111将气体注入患者11132的体腔中以使体腔膨胀，以便确保内窥镜11100的视野和手术人员的操作空间。记录仪11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够打印诸如文本、图像、图表等各种格式的与手术有关的各种信息的装置。
应当指出，向内窥镜11100提供拍摄手术部位的照射光的光源装置11203例如可以由LED、激光光源或作为LED和激光光源的组合的白光源构成。在白光源由RGB激光光源的组合构成的情况下，能够高精度地控制各颜色(各波长)的输出强度和输出时序。因此，能够调整通过光源装置11203拍摄的图像的白平衡。或者，在这种情况下，来自各RGB激光光源的激光可以以时分方式照射到当前的观察对象上，并且可以与发光时序同步地控制摄像头11102的摄像器件的驱动。因此，能够以时分的方式获取对应于R、G和B各颜色的图像。根据该方法，能够在摄像器件中没有设置任何滤色器的情况下获得彩色图像。
另外，还可以控制光源装置11203的驱动，使得要输出的光强度以预定时间间隔改变。与光强度变化的时序同步地控制摄像头11102的摄像器件的驱动，并且以时分的方式获取图像，然后合成图像。因此，能够产生高动态范围的图像，而没有黑色部分和白点。
另外，光源装置11203也可以设计成能够提供适于特殊光观察的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，利用人体组织中的光吸收的波长依赖性，发出相比于普通观察时的照射光(或白光)窄带的光。因此，以高对比度执行所谓的窄带光观察(窄带摄像)以拍摄诸如黏膜表层的血管等预定组织。或者，在特殊光观察中，可以执行通过发射激发光而产生的荧光来获得图像的荧光观察。在荧光观察中，向人体组织发出激发光，使得能够观察来自人体组织的荧光(自发荧光观察)。或者，例如，将诸如吲哚菁绿(ICG，indocyanine green)等试剂局部注射到人体组织中，并且向人体组织发出与试剂的荧光波长对应的激发光，使得能够获得荧光图像。可以将光源装置11203设计成能够提供适用于这种特殊光观察的窄带光和/或激发光。
图84是示出图83所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构造的示例的框图。
摄像头11102包括透镜单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102和CCU 11201通过传输线缆11400彼此可通信地连接。
透镜单元11401是设置在与镜筒11101连接部处的光学系统。从镜筒11101的上端所获取的观察光被引导到摄像头11102，并进入透镜单元11401中。透镜单元11401由包括变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜的组合构成。
摄像单元11402由摄像器件构成。摄像单元11402可以由一个摄像器件(所谓的单板型)构成，或者可以由多个摄像器件(所谓的多板型)构成。例如，在摄像单元11402是多板型的情况下，各摄像器件可以产生与RGB各颜色对应的图像信号，然后合成这些图像信号以获得彩色图像。或者，摄像单元11402可以设计成包括用于获取适于三维(3D)显示的右眼和左眼的图像信号的一对摄像器件。在进行3D显示时，手术人员11131能够更精确地掌握手术部位的身体组织的深度。应当指出，在摄像单元11402是多板型的情况下，针对各摄像器件设置多个透镜单元11401。
另外，摄像单元11402并非必须设置在摄像头11102中。例如，摄像单元11402可以设置在镜筒11101内紧跟在物镜的后方。
驱动单元11403由致动器构成，并且在摄像头控制单元11405的控制下将透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。利用这种布置，能够适当地调整摄像单元11402获取的图像的倍率和焦点。
通信单元11404由用于向CCU 11201发送各种信息和从CCU 11201接收各种信息的通信装置构成。通信单元11404将从摄像单元11402作为RAW数据获得的图像信号通过传输线缆11400发送到CCU 11201。
另外，通信单元11404还从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并将控制信号提供给摄像头控制单元11405。例如，控制信号包括与摄像条件相关的信息，例如，用于规定所拍摄图像的帧率的信息、用于规定摄像时的曝光值的信息、和/或用于规定所拍摄图像的倍率和焦点的信息等。
应当指出，诸如帧率、曝光值、倍率和焦点等上述摄像条件可以由用户适当地指定，或者可以由CCU 11201的控制单元11413基于所获取的图像信号来自动地设置。在后一种情况下，内窥镜11100具有所谓的自动曝光(AE，auto exposure)功能、自动聚焦(AF，autofocus)功能和自动白平衡(AWB，auto white balance)功能。
摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收的来自CCU 11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411由用于向摄像头11102发送各种信息和从摄像头11102接收各种信息的通信装置构成。通信单元11411接收通过传输线缆11400从摄像头11102发送来的图像信号。
另外，通信单元11411还将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号发送到摄像头11102。该图像信号和控制信号能够通过电通信、光通信等进行传输。
图像处理单元11412对作为从摄像头11102发送来的RAW数据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获取的手术部位等的图像的显示有关的各种控制，以及与对手术部位等的拍摄而获得的拍摄图像有关的各种控制。例如，控制单元11413产生用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
另外，基于经过图像处理单元11412进行图像处理的图像信号，控制单元11413还使得显示装置11202显示示出了手术部位等的拍摄图像。这样，控制单元11413可以利用各种图像识别技术来识别所拍摄的图像中示出的各物体。例如，控制单元11413能够检测所拍摄图像中示出的物体的边缘的形状、颜色等，以识别诸如镊子等手术用具、特定身体部位、出血、在使用能量治疗工具11112时的薄雾等。当控制单元11413使得显示装置11202显示所拍摄的图像时，控制单元11413可以利用识别结果使得显示装置11202将各种手术辅助信息叠加到显示器上手术部位的图像。由于手术辅助信息叠加显示并且如此呈现给手术人员11131，因而能够减少手术人员11131的负担，并且使手术人员11131能够确定无疑地进行手术。
将摄像头11102和CCU 11201彼此连接的传输线缆11400是适用于电信号通信的电信号线缆、适用于光通信的光纤、或者二者的复合线缆。
这里，在图中所示的示例中，使用传输线缆11400以有线方式执行通信。然而，也可以以无线方式执行摄像头11102与CCU 11201之间的通信。
应当指出，尽管这里已经将内窥镜手术系统作为示例进行了说明，但是根据本公开的技术例如也可以应用于例如显微镜手术系统等。
应当指出，本公开也可以按下述配置实现。
[A01](摄像器件)
一种摄像器件包括：
光电转换单元，第一电极、光电转换层和第二电极层叠在所述光电转换单元中，
其中，在所述第一电极和所述光电转换层之间形成有无机氧化物半导体材料层，并且
所述无机氧化物半导体材料层包括铟原子、镓原子和锡原子。
[A02]根据[A01]的摄像器件，其中，在所述无机氧化物半导体材料层由InaGabSncOd表示时，满足a＞b且a＞c。
[A03]根据[A02]的摄像器件，其中，满足a＞b＞c。
[A04]根据[A02]的摄像器件，其中，满足a＞c＞b。
[A05]根据[A01]或[A03]的摄像器件，其中，在所述无机氧化物半导体材料层由InaGabSncOd表示时，满足以下条件：
a+b+c+d＝1.00
0.4＜a/(a+b+c)＜0.5
0.3＜b/(a+b+c)＜0.4
0.2＜c/(a+b+c)＜0.3
[A06]根据[A01]或[A04]的摄像器件，其中，在所述无机氧化物半导体材料层由InaGabSncOd表示时，满足以下条件：
a+b+c+d＝1.00
0.30＜a/(a+b+c)＜0.55
0.20＜b/(a+b+c)＜0.35
0.25＜c/(a+b+c)＜0.45
[A07]根据[A01]至[A06]中任一项的摄像器件，其中，所述光电转换单元还包括绝缘层和电荷存储电极，所述电荷存储电极远离所述第一电极布置并且隔着所述绝缘层面对所述无机氧化物半导体材料层。
[A08]根据[A01]至[A07]中任一项的摄像器件，其中，形成位于所述无机氧化物半导体材料层附近的所述光电转换层的部分的材料的LUMO值E1以及形成所述无机氧化物半导体材料层的材料的LUMO值E2满足以下表达式：
E2-E1≥0.1eV
[A09]根据[A08]的摄像器件，其中，满足以下表达式：
E2-E1＞0.1eV
[A10]根据[A01]至[A09]中任一项的摄像器件，其中，形成所述无机氧化物半导体材料层的材料的载流子迁移率为10cm2/V·s以上。
[A11]根据[A01]至[A10]中任一项的摄像器件，其中，所述无机氧化物半导体材料层是非结晶的。
[A12]根据[A01]至[A11]中任一项的摄像器件，其中，所述无机氧化物半导体材料层具有1×10-8m至1.5×10-7m的厚度。
[A13]根据[A01]至[A12]中任一项的摄像器件，其中，
光从所述第二电极进入，并且
在所述光电转换层和所述无机氧化物半导体材料层之间的界面处的所述无机氧化物半导体材料层的表面粗糙度Ra为1.5nm以上，并且所述无机氧化物半导体材料层的均方根粗糙度Rq的值为2.5nm以上。
[B01]根据[A01]至[A13]中任一项的摄像器件，其中，所述光电转换单元还包括绝缘层和电荷存储电极，所述电荷存储电极远离所述第一电极布置并且隔着所述绝缘层面对所述无机氧化物半导体材料层。
[B02]根据[B01]的摄像器件，还包括：
半导体基板，
其中，所述光电转换单元布置在所述半导体基板上方。
[B03]根据[B01]或[B02]的摄像器件，其中，所述第一电极在形成于所述绝缘层中的开口中延伸，并且连接到所述无机氧化物半导体材料层。
[B04]根据[B01]或[B02]的摄像器件，其中，所述无机氧化物半导体材料层在形成于绝缘层中的开口中延伸，并且连接到所述第一电极。
[B05]根据[B04]的摄像器件，其中，
所述第一电极的上表面的边缘部分覆盖有所述绝缘层，
所述第一电极通过所述开口的底面露出，并且
所述开口的侧面为从第一表面向第二表面延伸的斜坡，所述第一表面是与所述第一电极的上表面接触的所述绝缘层的表面，所述第二表面是与面对所述电荷存储电极的所述无机氧化物半导体材料层的部分接触的所述绝缘层的表面。
[B06]根据[B05]的摄像器件，其中，具有从所述第一表面向所述第二表面延伸的斜坡的所述开口的侧面位于所述电荷存储电极侧。
[B07](第一电极和电荷存储电极的电位的控制)
根据[B01]至[B06]中任一项的摄像器件，还包括：
控制单元，其布置在所述半导体基板中，并且包括驱动电路，
其中，
所述第一电极和所述电荷存储电极连接到所述驱动电路，
在电荷累积时段中，所述驱动电路向所述第一电极施加电位V11，并且向所述电荷存储电极施加电位V12，以将电荷累积在所述无机氧化物半导体材料层中，并且，
在电荷传输时段中，所述驱动电路向所述第一电极施加电位V21，并且向所述电荷存储电极施加电位V22，以将累积在所述无机氧化物半导体材料层中的电荷经所述第一电极读出到所述控制单元中。
这里，所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位，以满足以下表达式：
V12≥V11并且V22＜V21
[B08](传输控制电极)
根据[B01]至[B07]中任一项的摄像器件，还包括：
传输控制电极，其布置在所述第一电极和所述电荷存储电极之间，远离所述第一电极和所述电荷存储电极，并且隔着所述绝缘层面对所述无机氧化物半导体材料层。
[B09](第一电极、电荷存储电极和传输控制电极的电位的控制)
根据[B08]的摄像器件，还包括：
控制单元，其布置在所述半导体基板中，并且包括驱动电路，
其中，
所述第一电极、所述电荷存储电极和所述传输控制电极连接到所述驱动电路，
在电荷累积时段中，所述驱动电路向所述第一电极施加电位V11，向所述电荷存储电极施加电位V12，并且向所述传输控制电极施加电位V13，以将电荷累积在所述无机氧化物半导体材料层中，并且，
在电荷传输时段中，所述驱动电路向所述第一电极施加电位V21，向所述电荷存储电极施加电位V22，并且向所述传输控制电极施加电位V23，以将累积在所述无机氧化物半导体材料层中的电荷经所述第一电极读出到所述控制单元中。
这里，所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位，以满足以下表达式：
V12＞V13并且V22≤V23≤V21
[B10](电荷排出电极)
根据[B01]至[B09]中任一项的摄像器件，还包括：
电荷排出电极，其连接到所述无机氧化物半导体材料层，并且远离所述第一电极和所述电荷存储电极。
[B11]根据[B10]的摄像器件，其中，所述电荷排出电极布置为围绕所述第一电极和所述电荷存储电极。
[B12]根据[B10]或[B11]的摄像器件，其中，
所述无机氧化物半导体材料层在形成于所述绝缘层中的第二开口中延伸，并且连接到所述电荷排出电极，
所述电荷排出电极的上表面的边缘部分覆盖有所述绝缘层，
所述电荷排出电极通过所述第二开口的底面露出，并且
所述第二开口的侧面为从第三表面向第二表面延伸的斜坡，所述第三表面是与所述电荷排出电极的上表面接触的所述绝缘层的表面，所述第二表面是与面对所述电荷存储电极的所述无机氧化物半导体材料层的部分接触的所述绝缘层的表面。
[B13](第一电极、电荷存储电极和电荷排出电极的电位的控制)
根据[B01]至[B12]中任一项的摄像器件，还包括：
控制单元，其布置在所述半导体基板中，并且包括驱动电路，
其中，
所述第一电极、所述电荷存储电极和所述电荷排出电极连接到所述驱动电路，
在电荷累积时段中，所述驱动电路向所述第一电极施加电位V11，向所述电荷存储电极施加电位V12，并且向所述电荷排出电极施加电位V14，以将电荷累积在所述无机氧化物半导体材料层中，并且，
在电荷传输时段中，所述驱动电路向所述第一电极施加电位V21，向所述电荷存储电极施加电位V22，并且向所述电荷排出电极施加电位V24，以将累积在所述无机氧化物半导体材料层中的电荷经所述第一电极读出到所述控制单元中。
这里，所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位，以满足以下表达式：
V14＞V11并且V24＜V21
[B14](电荷存储电极段)
根据[B01]至[B13]中任一项的摄像器件，其中，所述电荷存储电极由多个电荷存储电极段构成。
[B15]根据[B14]的摄像器件，其中，
在电荷传输时段中，当所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位时，施加到最靠近所述第一电极的电荷存储电极段的电位高于施加到离所述第一电极最远的电荷存储电极段的电位，并且
在电荷传输时段中，当所述第一电极的电位低于所述第二电极的电位时，施加到最靠近所述第一电极的电荷存储电极段的电位低于施加到离所述第一电极最远的电荷存储电极段的电位。
[B16]根据[B01]至[B15]中任一项的摄像器件，其中，
至少构成所述控制单元的浮动扩散层和放大晶体管布置在所述半导体基板中，并且
所述第一电极连接到所述浮动扩散层和所述放大晶体管的栅极部。
[B17]根据[B16]的摄像器件，其中，
构成所述控制单元的复位晶体管和选择晶体管也布置在所述半导体基板中，
所述浮动扩散层连接到所述复位晶体管的一个源极/漏极区域，并且
所述放大晶体管的一个源极/漏极区域连接到所述选择晶体管的一个源极/漏极区域，并且所述选择晶体管的另一个源极/漏极区域连接到信号线。
[B18]根据[B01]至[B17]中任一项的摄像器件，其中，所述电荷存储电极的尺寸大于所述第一电极的尺寸。
[B19]根据[B01]至[B18]中任一项的摄像器件，其中，光从所述第二电极侧进入，并且在靠近所述第二电极的光入射侧形成有遮光层。
[B20]根据[B01]至[B18]中任一项的摄像器件，其中，光从所述第二电极侧进入，并且光不进入所述第一电极。
[B21]根据[B20]的摄像器件，其中，遮光层形成在靠近所述第二电极的光入射侧并且在所述第一电极上方。
[B22]根据[B20]的摄像器件，其中，
在所述电荷存储电极和所述第二电极上方设有片上微透镜，并且
进入所述片上微透镜的光聚集到所述电荷存储电极。
[B23](摄像器件：第一配置)
根据[B01]至[B22]中任一项的摄像器件，其中，
所述光电转换单元由N(N≥2)个光电转换单元段构成，
所述无机氧化物半导体材料层和所述光电转换层由N个光电转换层段构成，
所述绝缘层由N个绝缘层段构成，
所述电荷存储电极由N个电荷存储电极段构成，
第n(n＝1，2，3，…，N)光电转换单元段包括第n电荷存储电极段、第n绝缘层段和第n光电转换层段，
n值越大的光电转换单元段离所述第一电极越远，并且
所述绝缘层段的厚度从第一光电转换单元段到第N光电转换单元段逐渐变化。
[B24](摄像器件：第二配置)
根据[B01]至[B22]中任一项的摄像器件，其中，
所述光电转换单元由N(N≥2)个光电转换单元段构成，
所述无机氧化物半导体材料层和所述光电转换层由N个光电转换层段构成，
所述绝缘层由N个绝缘层段构成，
所述电荷存储电极由N个电荷存储电极段构成，
第n(n＝1，2，3，…，N)光电转换单元段包括第n电荷存储电极段、第n绝缘层段和第n光电转换层段，
n值越大的光电转换单元段离所述第一电极越远，并且
所述光电转换层段的厚度从第一光电转换单元段到第N光电转换单元段逐渐变化。
[B25](摄像器件：第三配置)
根据[B01]至[B22]中任一项的摄像器件，其中，
所述光电转换单元由N(N≥2)个光电转换单元段构成，
所述无机氧化物半导体材料层和所述光电转换层由N个光电转换层段构成，
所述绝缘层由N个绝缘层段构成，
所述电荷存储电极由N个电荷存储电极段构成，
第n(n＝1，2，3，…，N)光电转换单元段包括第n电荷存储电极段、第n绝缘层段和第n光电转换层段，
n值越大的光电转换单元段离所述第一电极越远，并且
构成所述绝缘层段的材料在相邻的光电转换单元段之间不同。
[B26](摄像器件：第四配置)
根据[B01]至[B22]中任一项的摄像器件，其中，
所述光电转换单元由N(N≥2)个光电转换单元段构成，
所述无机氧化物半导体材料层和所述光电转换层由N个光电转换层段构成，
所述绝缘层由N个绝缘层段构成，
所述电荷存储电极由彼此远离的N个电荷存储电极段构成，
第n(n＝1，2，3，…，N)光电转换单元段包括第n电荷存储电极段、第n绝缘层段和第n光电转换层段，
n值越大的光电转换单元段离所述第一电极越远，并且
构成所述电荷存储电极段的材料在相邻的光电转换单元段之间不同。
[B27](摄像器件：第五配置)
根据[B01]至[B22]中任一项的摄像器件，其中，
所述光电转换单元由N(N≥2)个光电转换单元段构成，
所述无机氧化物半导体材料层和所述光电转换层由N个光电转换层段构成，
所述绝缘层由N个绝缘层段构成，
所述电荷存储电极由彼此远离的N个电荷存储电极段构成，
第n(n＝1，2，3，…，N)光电转换单元段包括第n电荷存储电极段、第n绝缘层段和第n光电转换层段，
n值越大的光电转换单元段离所述第一电极越远，并且
所述电荷存储电极段的面积从第一光电转换单元段到第N光电转换单元段逐渐变小。
[B28](摄像器件：第六配置)
根据[B01]至[B22]中任一项的摄像器件，其中，当所述电荷存储电极、所述绝缘层、所述无机氧化物半导体材料层和所述光电转换层的层叠方向是Z方向并且离开所述第一电极的方向是X方向时，所述电荷存储电极、所述绝缘层、所述无机氧化物半导体材料层和所述光电转换层的层叠部分沿Y-Z虚拟平面截取的截面面积根据距第一电极的距离变化。
[C01](层叠型摄像器件)
一种层叠型摄像器件，其包括至少一个根据[A01]至[A13]中任一项的摄像器件。
[C02](层叠型摄像器件)
一种层叠型摄像器件，其包括至少一个根据[A01]至[B28]中任一项的摄像器件。
[D01](固态摄像装置：第一实施例)
一种固态摄像装置，其包括多个根据[A01]至[A13]中任一项的摄像器件。
[D02](固态摄像装置：第一实施例)
一种固态摄像装置，其包括多个根据[A01]至[B28]中任一项的摄像器件。
[D03](固态摄像装置：第二实施例)
一种固态摄像装置，其包括多个根据[C01]的层叠型摄像器件。
[D04](固态摄像装置：第二实施例)
一种固态摄像装置，其包括多个根据[C02]的层叠型摄像器件。
[E01](固态摄像装置：第一配置)
一种固态摄像装置，其包括：
光电转换单元，第一电极、光电转换层和第二电极层叠在所述光电转换单元中，
其中，
所述光电转换单元包括多个根据[A01]至[B28]中任一项的摄像器件，摄像器件模块由多个摄像器件构成，并且
第一电极在构成所述摄像器件模块的多个摄像器件之间共用。
[E02](固态摄像装置：第二配置)
一种固态摄像装置，其包括：
多个根据[A01]至[B28]中任一项的摄像器件，
其中，
摄像器件模块由多个摄像器件构成，并且
第一电极在构成所述摄像器件模块的多个摄像器件之间共用。
[E03]根据[E01]或[E02]的固态摄像装置，其中，在一个摄像器件上方布置有一个片上微透镜。
[E04]根据[E01]或[E02]的固态摄像装置，其中，
摄像器件模块由两个摄像器件构成，并且
在摄像器件模块上方布置有一个片上微透镜。
[E05]根据[E01]至[E04]中任一项的固态摄像装置，其中，针对多个摄像器件设置一个浮动扩散层。
[E06]根据[E01]至[E05]中任一项的固态摄像装置，其中，第一电极布置为相邻于各摄像器件的电荷存储电极。
[E07]根据[E01]至[E06]中任一项的固态摄像装置，其中，
第一电极布置为相邻于多个摄像器件中的一个摄像器件或一些摄像器件的电荷存储电极，并且不相邻于多个摄像器件中的其余的电荷存储电极。
[E08]根据[E07]的固态摄像装置，其中，构成一个摄像器件的电荷存储电极与构成另一个摄像器件的电荷存储电极之间的距离长于靠近第一电极的摄像器件中第一电极和电荷存储电极之间的距离。
[F01](固态摄像装置的驱动方法)
一种固态摄像装置的驱动方法，所述固态摄像装置包括：光电转换单元，第一电极、光电转换层和第二电极层叠在所述光电转换单元中，所述光电转换单元还包括电荷存储电极，所述电荷存储电极远离所述第一电极布置并且隔着绝缘层面对所述光电转换层；以及多个摄像器件，均具有光从所述第二电极侧进入并且光不进入所述第一电极的结构，
所述方法包括步骤：
在所有摄像器件中，同时地，在将电荷累积在所述无机氧化物半导体材料层中的同时，将所述第一电极中的电荷释放出系统，并且
在所有摄像器件中，同时地，将累积在所述无机氧化物半导体材料层中的电荷传输到所述第一电极，然后，在各摄像器件中依次读出传输到第一电极的电荷，
重复执行上述步骤。
附图标记列表
10’1、10’2、10’3 光电转换单元段
13 位于层间绝缘层下方的各摄像器件构件
14 片上微透镜(OCL)
15 遮光层
21 第一电极
22 第二电极
23A 光电转换层
23B 无机氧化物半导体材料层
23’1、23’2、23’3 光电转换层段
24、24”1、24”2、24”3 电荷存储电极
24A、24B、24C、24’1、24’2、24’3 电荷存储电极段
25、25A、25B传输控制电极(电荷传输电极)
26 电荷排出电极
27、27A1、27A2、27A3、27B1、27B2、27B3、27C 电荷传输控制电极
31、33、41、43 n型半导体区域
32、34、42、44、73 p+层
35、36、45、46 传输晶体管的栅极部
35C、36C 半导体基板区域
36A 传输沟道
51 复位晶体管TR1rst的栅极部
51A 复位晶体管TR1rst的沟道形成区域
51B、51C 复位晶体管TR1rst的源极/漏极区域
52 放大晶体管TR1amp的栅极部
52A 放大晶体管TR1amp的沟道形成区域
52B、52C 放大晶体管TR1amp的源极/漏极区域
53 选择晶体管TR1sel的栅极部
53A 选择晶体管TR1sel的沟道形成区域
53B、53C 选择晶体管TR1sel的源极/漏极区域
61 接触孔部
62 布线层
63、64、68A 焊盘部
65、68B 连接孔
66、67、69 连接部
70 半导体基板
70A 半导体基板的第一表面(前表面)
70B 半导体基板的第二表面(后表面)
71 器件隔离区域
72 氧化膜
74 HfO2膜
75 绝缘材料膜
76、81 层间绝缘层
82 绝缘层
82’1、82’2、82’3 绝缘层段
82a 绝缘层的第一表面
82b 绝缘层的第二表面
82c 绝缘层的第三表面
83 绝缘层
85、85A、85B、85C 开口
86、86A 第二开口
100 固态摄像装置
101 层叠型摄像器件
111 摄像区域
112 垂直驱动电路
113 列信号处理电路
114 水平驱动电路
115 输出电路
116 驱动控制电路
117 信号线(数据输出线)
118 水平信号线
200 电子装置(相机)
201 固态摄像装置
210 光学透镜
211 快门装置
212 驱动电路
213 信号处理电路
FD1、FD2、FD3、45C、46C 浮动扩散层
TR1trs、TR2trs、TR3trs 传输晶体管
TR1rst、TR2rst、TR3rst 复位晶体管
TR1amp、TR2amp、TR3amp 放大晶体管
TR1sel、TR3sel、TR3sel 选择晶体管
VDD 电源
TG1、TG2、TG3 传输栅极线
RST1、RST2、RST3 复位线
SEL1、SEL2、SEL3 选择线
VSL、VSL1、VSL2、VSL3 信号线(数据输出线)
VOA、VOT、VOU 布线
Claims (11)
1.一种摄像器件，其包括：
光电转换单元，第一电极、光电转换层和第二电极层叠在所述光电转换单元中，
其中，
在所述第一电极和所述光电转换层之间形成有无机氧化物半导体材料层，
所述无机氧化物半导体材料层包括铟原子、镓原子和锡原子，并且
在所述无机氧化物半导体材料层由InaGabSncOd表示时，满足以下条件：
a+b+c+d＝1.00
0.4<a/(a+b+c)<0.5
0.3<b/(a+b+c)<0.4
0.2<c/(a+b+c)<0.3，
或者满足以下条件：
a+b+c+d＝1.00
0.30<a/(a+b+c)<0.55
0.20<b/(a+b+c)<0.35
0.25<c/(a+b+c)<0.45。
2.根据权利要求1所述的摄像器件，其中，所述光电转换单元还包括绝缘层和电荷存储电极，所述电荷存储电极远离所述第一电极布置并且隔着所述绝缘层面对所述无机氧化物半导体材料层。
3.根据权利要求1所述的摄像器件，其中，形成位于所述无机氧化物半导体材料层附近的所述光电转换层的部分的材料的LUMO值E1以及形成所述无机氧化物半导体材料层的材料的LUMO值E2满足以下表达式：
E2-E1≥0.1eV。
4.根据权利要求3所述的摄像器件，其中，满足以下表达式：
E2-E1>0.1eV。
5.根据权利要求1所述的摄像器件，其中，形成所述无机氧化物半导体材料层的材料的载流子迁移率为10cm2/V·s以上。
6.根据权利要求1所述的摄像器件，其中，所述无机氧化物半导体材料层是非结晶的。
7.根据权利要求1所述的摄像器件，其中，所述无机氧化物半导体材料层具有1×10-8m至1.5×10-7m的厚度。
8.根据权利要求1所述的摄像器件，其中，
光从所述第二电极进入，并且
在所述光电转换层和所述无机氧化物半导体材料层之间的界面处的所述无机氧化物半导体材料层的表面粗糙度Ra为1.5nm以下，并且所述无机氧化物半导体材料层的均方根粗糙度Rq的值为2.5nm以下。
9.一种层叠型摄像器件，其包括至少一个根据权利要求1～8中任一项所述的摄像器件。
10.一种固态摄像装置，其包括多个根据权利要求1～8中任一项所述的摄像器件。
11.一种固态摄像装置，其包括多个根据权利要求9所述的层叠型摄像器件。
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