CN112369011A - 固态摄像装置 - Google Patents

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Abstract

一种固态摄像装置包括多个摄像器件块，各摄像器件块由P×Q个摄像器件构成。在所述摄像器件块中，在所述摄像器件之间设有第一电荷移动控制电极36A、36B，在所述摄像器件块之间设有第二电荷移动控制电极37A、37B，并且，在所述摄像器件块中，P个所述摄像器件沿第一方向排列，Q个所述摄像器件沿第二方向排列。在所述第一电荷移动控制电极36A、36B的控制下，累积在沿第一方向的第一个摄像器件到第(P‑1)个摄像器件的所述光电转换层中的电荷被传输到第P个摄像器件的所述光电转换层，并且与累积在Q个第P个摄像器件的所述光电转换层中的电荷一起被读出。

Description

固态摄像装置
技术领域
本公开涉及固态摄像装置。
背景技术
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(波长带)进行光电转换。而且，由于摄像器件具有如上所述的这种特性，所以在将其用作固态摄像装置中的摄像器件的情况下，能够实现这样的结构(层叠型摄像器件)，子像素包括片上滤色器(on-chip color filter，OCCF)和摄像器件的组合，并且这样的子像素层叠，而这不能通过子像素二维排列的传统的摄像装置(例如，参见日本专利公开第2017-157816号)来实现。而且，由于不需要去马赛克处理，所以有不会出现伪色的优点。应当指出，在以下说明中，为了便于说明，包括设于半导体基板上或上方的光电转换部的摄像器件有时称为“第一型摄像器件”，并且为了便于说明，构成第一型摄像器件的光电转换部有时称为“第一型光电转换部”。另外，设于半导体基板中的摄像器件有时称为“第二型摄像器件”，并且为了便于说明，构成第二型摄像器件的光电转换部有时称为“第二型光电转换部”。
图51示出了日本专利公开第2017-157816号公开的层叠型摄像器件(层叠型固态摄像装置)的结构的示例。在图51所示的示例中，构成第三摄像器件15和第二摄像器件13(均为第二型摄像器件)的第三光电转换部43和第二光电转换部41(均为第二型光电转换部)以层叠的方式形成于半导体基板70中。而且，作为第一型光电转换部的第一光电转换部11’布置在半导体基板70的上方(特别地，在第二摄像器件13的上方)。这里，第一光电转换部11’包括第一电极21、由有机材料构成的光电转换层23以及第二电极22，并且构成作为第一型摄像器件的第一摄像器件11。而且，电荷累积电极24与第一电极21间隔开，并且光电转换层23位于电荷累积电极24上方，光电转换层23和电荷累积电极24之间夹有绝缘层82。在第二光电转换部41和第三光电转换部43中，例如，根据吸收系数的差异对蓝光和红光分别进行光电转换。而且，在第一光电转换部11’中，例如，对绿光进行光电转换。
由第二光电转换部41和第三光电转换部43通过光电转换产生的电荷一旦累积在第二光电转换部41和第三光电转换部43中，则之后通过垂直晶体管(示出了其栅极部45)和传输晶体管(示出了其栅极部46)传输到第二浮动扩散层(浮动扩散部)FD2和第三浮动扩散层FD3，随后输出到外部读出电路(未图示)。并且晶体管以及浮动扩散层FD2和FD3形成于半导体基板70上。
电荷累积时，在第一光电转换部11’中通过光电转换产生的电荷被电荷累积电极24吸引并且累积在光电转换层23中。电荷传输时，累积在光电转换层23中的电荷通过第一电极21、接触孔部61和布线层62累积在形成于半导体基板70上的第一浮动扩散层FD1中。而且，第一光电转换部11’还通过接触孔部61和布线层62连接到用于将电荷量转换成电压的放大晶体管的栅极部52。另外，第一浮动扩散层FD1构成部分复位晶体管(示出了其栅极部51)。应当指出，示出的附图标记63、64、65、66、71、72、76、81、83、90等与实施例4有关。
另外，图51以简化的形式示出了第一摄像器件11、第二摄像器件13和第三摄像器件15的配置和结构。实际上，例如，为了简化摄像器件11、13和15中各者的配置和结构，如图52A的示意性部分截面图所示，四个摄像器件11、13和15共用一个第一电极和一个浮动扩散层FD1、FD2、或FD3。应当指出，在图52A和图52B中，示出了四个第一摄像器件中的两个摄像器件。未图示的两个摄像器件设置于图中的在示出的两个摄像器件之后。特别地，摄像器件块101包括共四个第一摄像器件：第一摄像器件1111和1112以及未图示的两个第一摄像器件；摄像器件块102包括共四个第一摄像器件：第一摄像器件1113和1114以及未图示的两个第一摄像器件。而且，摄像器件块121包括共四个第二摄像器件：第二摄像器件1311和1312以及未图示的两个第二摄像器件；摄像器件块122包括共四个第二摄像器件：第二摄像器件1313和1314以及未图示的两个第二摄像器件。而且，摄像器件块141包括共四个第三摄像器件：第三摄像器件1511和1512以及未图示的两个第三摄像器件；摄像器件块142包括共四个第三摄像器件：第三摄像器件1513和1514以及未图示的两个第三摄像器件。而且，由于能够采用如上所述的这种配置和结构，所以能够增加通过四个光电转换器件获得的信号，并且能够提高灵敏度。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利公开第2017-157816号
发明内容
本发明解决的技术问题
另外，在如上所述的具有这种配置和结构的摄像器件中，关于布局，第一浮动扩散层FD1和接触孔部61的布置有时受到限制。因而，如图52B的示意性部分截面图所示，例如，第一摄像器件11形成为偏离第二摄像器件13和第三摄像器件15一个摄像器件。然而，根据如前所述的这种配置，通过四个第二摄像器件13和四个第三摄像器件15接收的光与通过四个第一摄像器件11接收的光之间出现位置偏移。因此，不能增加四个光电转换器件所获得的信号，并且不能实现灵敏度的提高。特别地，尽管第二摄像器件块121获得的增加信号的重心的坐标和第三摄像器件块141获得的增加信号的重心的坐标彼此对齐，但是第一摄像器件块101获得的增加信号的重心的坐标却与它们偏离，这导致在后续阶段难以进行图像处理。尽管能够增加第二摄像器件块121和第三摄像器件块141获得的信号，但是不能将第一摄像器件块101获得的信号增加到信号中。类似地，第一摄像器件块102获得的增加信号的重心的坐标也偏离第二摄像器件块122获得的增加信号的重心的坐标和第三摄像器件块142获得的增加信号的重心的坐标。尽管能够增加第二摄像器件块122和第三摄像器件块142获得的信号，但是不能将第一摄像器件块102获得的信号增加到信号中。
因此，本公开的目的是提供一种具有这样配置和结构的固态摄像装置：能够增加多个光电转换器件获得的信号以提高灵敏度，并且不太可能受到布局限制。
技术方案
为了实现上述目的，根据本公开的第一形式的固态摄像装置配置为：
包括多个摄像器件块，各摄像器件块包括P×Q(其中，P≥2，Q≥1)个摄像器件，
各所述摄像器件包括光电转换部，所述光电转换部包括光电转换层、绝缘层和电荷累积电极，所述电荷累积电极隔着所述绝缘层与所述光电转换层相对布置，
在各所述摄像器件块中，在所述摄像器件之间设有第一电荷移动控制电极，
在所述摄像器件块之间设有第二电荷移动控制电极，
在所述摄像器件块中，P个所述摄像器件沿第一方向排列，Q个所述摄像器件沿第二方向排列，并且
在所述第一电荷移动控制电极的控制下，在沿第一方向从第一个摄像器件起的第(P-1)个摄像器件的所述光电转换层中累积的电荷被传输到第P个摄像器件的所述光电转换层，并且与累积在Q个第P个摄像器件的所述光电转换层中的电荷一起被读出。
用于实现上述目的的根据本公开的第二形式的固态摄像装置包括层叠型摄像器件，该层叠型摄像器件包括至少一个构成根据本公开的第一形式的固态摄像装置的摄像器件。
附图说明
图1是示意性示出实施例1的固态摄像装置中摄像器件块、电荷累积电极、第一电荷移动控制电极、第二电荷移动控制电极和第一电极的布置状态的图。
图2是示意性示出实施例1的固态摄像装置中摄像器件块和两层的下方摄像器件块的布置状态的图。
图3A、图3B和图3C是示意性示出实施例1的固态摄像装置中在电荷累积时段期间施加到各电极的电位和电荷(电子)的累积状态的图。
图4A、图4B和图4C是示意性示出实施例1的固态摄像装置中在紧接着第一电荷传输时段开始时施加到各电极的电位和电荷(电子)的累积状态的图。
图5A、图5B和图5C是示意性示出实施例1的固态摄像装置中在第一电荷传输时段即将结束时施加到各电极的电位和电荷(电子)的累积状态的图。
图6A、图6B和图6C是示意性示出实施例1的固态摄像装置中在第二电荷传输时段期间施加到各电极的电位和电荷(电子)的累积状态的图。
图7是示意性示出实施例2的固态摄像装置中摄像器件块、电荷累积电极、第一电荷移动控制电极、第二电荷移动控制电极和第一电极的布置状态的图。
图8是示意性示出实施例3的固态摄像装置中摄像器件块、电荷累积电极、第一电荷移动控制电极、第二电荷移动控制电极和第一电极的布置状态的图。
图9是示意性示出实施例3的固态摄像装置的变形例中摄像器件块、电荷累积电极、第一电荷移动控制电极、第二电荷移动控制电极和第一电极的布置状态的图。
图10是实施例4的摄像器件(两个并列的摄像器件)的一部分的示意性截面图。
图11是实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件中一者的示意性部分截面图。
图12是实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的等效电路图。
图13是实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的等效电路图。
图14是实施例4的固态摄像装置的概念图。
图15是实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的变形例(实施例4的变形例1)的等效电路图。
图16是实施例4的摄像器件(两个并列的摄像器件)的变形例(实施例4的变形例2)的示意性截面图。
图17A和图17B是实施例5及其变形例的摄像器件(两个并列的摄像器件)的一部分的示意性截面图。
图18是实施例6的摄像器件和层叠型摄像器件的示意性部分截面图。
图19是实施例7的摄像器件和层叠型摄像器件的示意性部分截面图。
图20是实施例7的摄像器件和层叠型摄像器件的变形例的示意性部分截面图。
图21是实施例8的摄像器件和层叠型摄像器件的一部分的示意性部分截面图。
图22是实施例8的摄像器件和层叠型摄像器件的等效电路图。
图23是实施例8的摄像器件和层叠型摄像器件的等效电路图。
图24是实施例9的摄像器件和层叠型摄像器件的一部分的示意性部分截面图。
图25是实施例9的摄像器件和层叠型摄像器件的等效电路图。
图26是实施例9的摄像器件和层叠型摄像器件的等效电路图。
图27是实施例10的摄像器件和层叠型摄像器件的示意性部分截面图。
图28是在实施例10的摄像器件中电荷累积电极、光电转换层和第二电极层叠的部分被放大的示意性部分截面图。
图29是在实施例11的摄像器件中电荷累积电极、光电转换层和第二电极层叠的部分被放大的示意性部分截面图。
图30是实施例12的摄像器件和层叠型摄像器件的示意性部分截面图。
图31是实施例13和实施例14的摄像器件和层叠型摄像器件的示意性部分截面图。
图32A和图32B是实施例14中电荷累积电极段的示意性俯视图。
图33A和图33B是实施例14中电荷累积电极段的示意性俯视图。
图34是实施例15和实施例14的摄像器件和层叠型摄像器件的示意性部分截面图。
图35A和图35B是实施例15中电荷累积电极段的示意性俯视图。
图36是示意性示出实施例16的固态摄像装置中电荷累积电极等的布置状态的图。
图37是实施例16的固态摄像装置的示意性部分截面图。
图38是实施例16的固态摄像装置的示意性部分截面图。
图39是实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的另一变形例的示意性部分截面图。
图40是实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的又一变形例的示意性部分截面图。
图41A、图41B和图41C是实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的又一变形例的第一电极的一部分等被放大的示意性部分截面图。
图42是实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的又一变形例的示意性部分截面图。
图43是实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的又一变形例的示意性部分截面图。
图44是实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的又一变形例的示意性部分截面图。
图45是实施例8的摄像器件和层叠型摄像器件的另一变形例的示意性部分截面图。
图46是实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的又一变形例的示意性部分截面图。
图47是实施例8的摄像器件和层叠型摄像器件的又一变形例的示意性部分截面图。
图48是在实施例10的摄像器件的变形例中电荷累积电极、光电转换层和第二电极层叠的部分被放大的示意性部分截面图。
图49是在实施例11的摄像器件的变形例中电荷累积电极、光电转换层和第二电极层叠的部分被放大的示意性部分截面图。
图50是包括本公开的摄像器件和层叠型摄像器件的固态摄像装置用于电子设备(相机)的示例的概念图。
图51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52A和图52B是传统的固态摄像装置的示意性部分截面图。
图53是示出车辆控制系统的示意结构的示例的框图。
图54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。
图55是示出内窥镜手术系统的示意结构的示例的图。
图56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
尽管以下参照附图基于实施例说明本公开，但是本公开不限于这些实施例，并且实施例中的各种数值和材料也是示例性的。应当指出，按以下顺序进行说明。
1.关于本公开的第一形式和第二形式的固态摄像装置的整体说明
2.实施例1(根据本公开的第一形式至第二形式的固态摄像装置、根据第一配置的固态摄像装置、根据第(1-A)配置的固态摄像装置)
3.实施例2(实施例1的变形例、根据第(1-B)配置的固态摄像装置)
4.实施例3(实施例1的另一变形例、根据第(1-C)配置的固态摄像装置)
5.实施例4(实施例1至实施例3的变形例)
6.实施例5(实施例1至实施例3的另一变形例)
7.实施例6(实施例4和实施例5的变形例)
8.实施例7(实施例4至实施例6的变形例)
9.实施例8(实施例4至实施例7的变形例，包括传输控制电极的摄像器件)
10.实施例9(实施例4至实施例8的变形例，包括多个电荷累积电极段的摄像器件)
11.实施例10(实施例4至实施例9的变形例，第一配置和第六配置的摄像器件)
12.实施例11(本公开的第二配置和第六配置的摄像器件)
13.实施例12(第三配置的摄像器件)
14.实施例13(第四配置的摄像器件)
15.实施例14(第五配置的摄像器件)
16.实施例15(第六配置的摄像器件)
17.实施例16(根据本公开的第一形式的固态摄像装置)
18.其它
<关于本公开的第一形式和第二形式的固态摄像装置的整体说明>
根据本公开的第二形式的固态摄像装置可以形成为：
在根据本公开的第一形式的固态摄像装置中，至少一层的下方摄像器件块设在多个摄像器件块的下方，
下方摄像器件块包括多个摄像器件(具体地，P个摄像器件沿第一方向布置并且Q个摄像器件沿第二方向布置的P×Q个摄像器件)，
通过构成摄像器件块的摄像器件接收的光的波长与通过构成下方摄像器件块的摄像器件接收的光的波长彼此不同。而且，在包括该优选形式的这种根据本公开的第二形式的固态摄像装置中，固态摄像装置可以形成为：以两层设置下方摄像器件块。而且，在包括上述优选形式的这种根据本公开的第二形式的固态摄像装置中，固态摄像装置可以形成为：构成下方摄像器件块的多个(具体地，P×Q)摄像器件包括共用的浮动扩散层。
包括上述优选形式的根据本公开的第二形式的固态摄像装置或者根据本公开的第一形式的固态摄像装置(这样的固态摄像装置在下文中统称为“本公开的固态摄像装置等”)可以形成为：在第二电荷移动控制电极的控制下，阻止累积在光电转换层中的电荷在彼此相邻的摄像器件块中的摄像器件之间移动。
包括上述优选形式的本公开的固态摄像装置等可以形成为：
摄像器件还包括第一电极和第二电极，
光电转换部包括依次层叠的第一电极、光电转换层和第二电极，
电荷累积电极与第一电极间隔开地布置并且隔着绝缘层与光电转换层相对，并且
在摄像器件块中，Q个构成第P个摄像器件的摄像器件的第一电极共用。而且，在此情况下，固态摄像装置可以形成为：
各摄像器件块包括控制部，
控制部至少包括浮动扩散层和放大晶体管，并且
共用的第一电极连接到控制部。
而且，包括上述优选形式的本公开的固态摄像装置等可以配置为：
多个摄像器件块在第一方向和不同于第一方向的第二方向上以二维矩阵的形式排列，
第二电荷移动控制电极包括位于构成沿第一方向彼此相邻的摄像器件块的摄像器件之间的第(2-A)电荷移动控制电极，并且
在第(2-A)电荷移动控制电极的控制下可阻止累积在沿第一方向彼此相邻的摄像器件块的摄像器件之间的光电转换层中的电荷的移动。应当指出，为了便于说明，如上所述的这种配置称为“根据第一配置的固态摄像装置”。
而且，上述这种第一配置的固态摄像装置可以配置为：
第二电荷移动控制电极包括位于构成沿第二方向彼此相邻的摄像器件块的摄像器件之间的第(2-B)电荷移动控制电极，并且
在第(2-B)电荷移动控制电极的控制下可阻止累积在沿第二方向彼此相邻的摄像器件块的摄像器件之间的光电转换层中的电荷的移动。应当指出，为了便于说明，如上所述的这种配置称为“根据第(1-A)配置的固态摄像装置”。而且，包括如上所述这种配置的根据第一配置的固态摄像装置可以配置为：在摄像器件块中，第一电荷移动控制电极包括位于沿第一方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-A)电荷移动控制电极以及位于沿第二方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-B)电荷移动控制电极。
或者，根据第(1-A)配置的固态摄像装置可以配置为：在相邻的摄像器件块中，彼此相邻的第(2-B)电荷移动控制电极彼此连接，而且，第(2-A)电荷移动控制电极彼此连接。应当指出，如上所述的这种配置称为“根据第(1-B)配置的固态摄像装置”。而且，在这种情况下，固态摄像装置可以配置为：在摄像器件块中，第一电荷移动控制电极包括位于沿第一方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-A)电荷移动控制电极以及位于沿第二方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-B)电荷移动控制电极。而且，固态摄像装置可以配置为：在摄像器件块中，第(1-A)电荷移动控制电极和第(1-B)电荷移动控制电极彼此连接。
或者，根据第一配置的固态摄像装置可以配置为：在摄像器件块中，彼此相邻的第(2-B)电荷移动控制电极彼此连接，而且，在彼此相邻的摄像器件块中，彼此相邻的第(2-B)电荷移动控制电极彼此连接。应当指出，如上所述的这种配置称为“根据第(1-C)配置的固态摄像装置”。而且，在此情况下，固态摄像装置可以配置为：在摄像器件块中，第一电荷移动控制电极包括位于沿第一方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-A)电荷移动控制电极以及位于沿第二方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-B)电荷移动控制电极。而且，固态摄像装置可以配置为：在摄像器件块中，第(1-B)电荷移动控制电极彼此连接。
而且，包括上述优选形式和配置的本公开的固态摄像装置等可以形成为：第一电荷移动控制电极和第二电荷移动控制电极设于隔着绝缘层与彼此相邻的摄像器件之间的光电转换层的区域相对的区域中。应当指出，为了便于说明，第一电荷移动控制电极和第二电荷移动控制电极有时分别称为“下方第一电荷移动控制电极”和“下方第二电荷移动控制电极”。或者，固态摄像装置可以形成为：在彼此相邻的摄像器件之间的光电转换层的区域上，第一电荷移动控制电极和第二电荷移动控制电极与第二电极间隔开地布置。应当指出，为了便于说明，第一电荷移动控制电极和第二电荷移动控制电极有时分别称为“上方第一电荷移动控制电极”和“上方第二电荷移动控制电极”。
在根据本公开的第一形式和第二形式的固态摄像装置中，由于第一电极由构成一个摄像器件块的P×Q个摄像器件共用，所以能够简化和改进其中布置有多个摄像器件的像素区域的配置和结构。而且，针对包括P×Q个摄像器件的一个摄像器件块设置一个浮动扩散层。这里，针对一个浮动扩散层设置的P×Q个摄像器件可以包括多个后文所述的第一型的摄像器件，或者可以包括至少一个第一型的摄像器件以及一个以上后文所述的第二型的摄像器件。
在根据本公开的第一形式和第二形式的固态摄像装置中，在第一电荷移动控制电极的控制下，在沿第一方向从第一个摄像器件起的第(P-1)个摄像器件的光电转换层中累积的电荷被传输到第P个摄像器件的光电转换层，并且连同累积在Q个第P个摄像器件的光电转换层中的电荷一起被读出。为了便于说明，这种读出方法称为“第一模式读出方法”。在第一模式读出方法中，为了实现灵敏度的提高，四个光电转换器件获得的信号相加。在根据本公开的第一形式和第二形式的固态摄像装置中，除了上述的这种第一模式读出方法之外，还可以采用第二模式读出方法。通过在固态摄像装置中设置适当的切换方式能够实现第一模式读出方法与第二模式读出方法之间的切换。
这里，第二模式读出方法是这样的方法，通过第一电极连续读出累积在相邻于多个摄像器件共用的第一电极的这多个摄像器件的光电转换层中的电荷。这样，能够实现通过该固态摄像装置获得更高清晰度的图像。在第二模式读出方法中，通过适当地控制电荷传输时段的时序，P×Q个摄像器件能够共用一个浮动扩散层。P×Q个摄像器件以联锁关系操作并且作为摄像器件的单元连接到后文所述的驱动电路。特别地，构成摄像器件的单元的P×Q个摄像器件连接到一个驱动电路。然而，针对各摄像器件进行电荷累积电极的控制。而且，P×Q个摄像器件能够共用一个接触孔部。在P×Q个摄像器件共用的第一电极与摄像器件的电荷累积电极之间的布置关系中，第一电极有时与摄像器件的电荷累积电极相邻布置。或者，第一电极有时与P×Q个摄像器件中的一些摄像器件的电荷累积电极相邻布置，而不与P×Q个摄像器件中的其余摄像器件的电荷累积电极相邻布置。在此情况下，电荷从P×Q个摄像器件中的其余摄像器件到第一电极的移动是通过相邻的摄像器件单元中的第一电极的移动。
下面的表1示出了在下文的说明中表示施加于各电极的各电位的附图标记。这里，在第一电荷移动控制电极的控制下，当在沿第一方向从第一个摄像器件起的第(P-1)个摄像器件的光电转换层中累积的电荷被传输到第P个摄像器件的光电转换层时，在“第一电荷传输时段”期间的电位为此时的电位。而且，该电荷连同累积在Q个第P个摄像器件的光电转换层中的电荷一起被读出并发送到第一电极，在“第二电荷传输时段”期间的电位为此时的电位。
<表1>
Figure BDA0002853290400000131
Figure BDA0002853290400000141
包括上述优选形式和配置的构成本公开的固态摄像装置等的摄像器件块的摄像器件(为了便于说明，下文称为“本公开的摄像器件”)可以形成为：还包括半导体基板和布置在半导体基板上方的光电转换部。应当指出，第一电极、电荷累积电极、第二电极、第一电荷移动控制电极、第二电荷移动控制电极和各种电极连接到下文所述的驱动电路。
而且，包括上述优选形式和配置的本公开的摄像器件可以形成为：还包括传输控制电极(电荷传输电极)，传输控制电极与第一电极和电荷累积电极间隔开地布置在第一电极和电荷累积电极之间，且隔着绝缘层与光电转换层相对。应当指出，为了便于说明，如上所述这种形式的本公开的这种摄像器件称为“包括传输控制电极的本公开的摄像器件”。而且，在包括该传输控制电极的本公开的摄像器件中，当在电荷累积时段期间施加于传输控制电极的电位为V61时，在第一电极的电位高于第二电极的电位的情况下，优选地满足V61≤V11且V31<V61。而且，当在第二电荷传输时段期间施加于传输控制电极的电位为V63时，在第一电极的电位高于第二电极的电位的情况下，优选地满足V33≤V63≤V13。
而且，包括上述优选形式和配置的本公开的摄像器件可以形成为：包括电荷排出电极，电荷排出电极连接到光电转换层并且布置为与第一电极和电荷累积电极间隔开。应当指出，为了便于说明，如上所述这种形式的本公开的摄像器件称为“包括电荷排出电极的本公开的摄像器件”。而且，包括电荷排出电极的本公开的摄像器件可以形成为：电荷排出电极布置为围绕第一电极和电荷累积电极(即，以相框的形式)。电荷排出电极可以由多个摄像器件共用(公用)。在设有电荷排出电极的情况下，优选地，第一电荷移动控制电极和第二电荷移动控制电极包括上方第一电荷移动控制电极和上方第二电荷移动控制电极。并且，在此情况下，摄像器件可以形成为：
光电转换层在设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分被绝缘层覆盖，
电荷排出电极在第二开口的底面露出，并且
当与电荷排出电极的上表面接触的绝缘层的表面为第三表面并且接触于与电荷累积电极相对的光电转换层的部分的绝缘层的另一表面为第二表面时，第二开口的侧面具有从第三表面向第二表面扩展的倾斜度。
而且，包括电荷排出电极的本公开的摄像器件可以配置为：
还包括控制部，控制部设于半导体基板上且具有驱动电路，
第一电极、电荷累积电极和电荷排出电极连接到驱动电路，
在电荷累积时段期间，从驱动电路，向第一电极施加电位V11，向电荷累积电极施加电位V31，向电荷排出电极施加电位V71，电荷累积在光电转换层中，并且
在第二电荷传输时段期间，从驱动电路，向第一电极施加电位V13，向电荷累积电极提供电位V33，向电荷排出电极施加电位V73，累积在光电转换层中的电荷通过第一电极被读出到控制部。然而，在第一电极的电位高于第二电极的电位的情况下，
满足V71>V11且V73<V13，
而在第一电极的电位低于第二电极的电位的情况下，
满足V71<V11且V73>V13。
而且，包括上述优选形式和配置的本公开的摄像器件可以配置为：电荷累积电极包括多个电荷累积电极段。应当指出，为了便于说明，如上所述这种形式的本公开的摄像器件有时称为“包括多个电荷累积电极段的本公开的摄像器件”。电荷累积电极段的个数可以是两个以上。而且，包括多个电荷累积电极段的本公开的摄像器件可以形成为：在不同的电位施加于N个电荷累积电极段中的各者的情况下，
在第一电极的电位高于第二电极的电位的情况下，在第二电荷传输时段期间施加于离第一电极最近的电荷累积电极段(第一光电转换部段)的电位高于施加于离第一电极最远的电荷累积电极段(第N光电转换部段)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，在第二电荷传输时段期间施加于离第一电极最近的电荷累积电极段(第一光电转换部段)的电位低于施加于离第一电极最远的电荷累积电极段(第N光电转换部段)的电位。
而且，包括上述各种优选形式和配置的本公开的摄像器件可以形成为：电荷累积电极的尺寸大于第一电极的尺寸。在电荷累积电极的面积为s1'并且第一电极的面积为s1时，优选地，
满足4≤s1'/s1，但不限于此。
除了其中形成有上方电荷移动控制电极的情况之外，可以使得位于光入射侧的第二电极为多个摄像器件共用。换言之，第二电极可以制成一般所谓的刚性电极。在本公开的摄像器件中，可以使得光电转换层为多个摄像器件共用。换言之，摄像器件可以形成为：针对多个摄像器件形成一层的光电转换层。
而且，包括上述各种优选形式和配置的本公开的摄像器件可以形成为：第一电极在设于绝缘层中的开口中延伸并且连接到光电转换层。或者，摄像器件可以形成为：光电转换层在设于绝缘层中的开口中延伸并且连接到第一电极。在此情况下，摄像器件可以形成为：
第一电极的上表面的边缘部分被绝缘层覆盖，
第一电极在开口的底面露出，并且
在与第一电极的上表面接触的绝缘层的表面为第一表面并且接触于与电荷累积电极相对的光电转换层的部分的绝缘层的表面为第二表面的情况下，开口的侧面具有从第一表面向第二表面扩展的倾斜度。而且，摄像器件可以形成为：具有从第一表面向第二表面扩展的倾斜度的开口的侧面位于电荷累积电极侧。应当指出，该形式包括在光电转换层和第一电极之间形成有一些其它层的形式(例如，在光电转换层和第一电极之间形成有适用于电荷累积的材料层的形式)。
而且，包括上述优选形式和配置的本公开的摄像器件可以形成为：
构成控制部的至少浮动扩散层和放大晶体管设于半导体基板上，并且
第一电极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，包括上述优选形式和配置的本公开的摄像器件形成为：
构成控制部的复位晶体管和选择晶体管也设于半导体基板上，
浮动扩散层连接到复位晶体管的源极/漏极区域中的一者，并且
放大晶体管的源极/漏极区域中的一者连接到选择晶体管的源极/漏极区域中的一者，选择晶体管的源极/漏极区域中的另一者连接到信号线。
或者，作为包括上述优选形式和配置的本公开的摄像器件的变形例，可以列出下文所述的第一配置至第六配置的摄像器件。特别地，在包括上述优选形式和配置的本公开的摄像器件中的第一配置至第六配置的摄像器件中，
光电转换部包括N个(其中，N≥2)光电转换部段，
光电转换层包括N个光电转换层段，
绝缘层包括N个绝缘层段，
在第一配置至第三配置的摄像器件中，电荷累积电极包括N个电荷累积电极段，
在第四配置和第五配置的摄像器件中，电荷累积电极包括彼此间隔开布置的N个电荷累积电极段，
第n(其中，n＝1，2，3，…，N)光电转换部段包括第n电荷累积电极段、第n绝缘层段和第n光电转换层段，并且
n值越高的光电转换部段离第一电极越远。
并且，在第一配置的摄像器件中，绝缘层段的厚度在从第一光电转换部段到第N光电转换部段的范围内逐渐变化。同时，在第二配置的摄像器件中，光电转换层段的厚度在从第一光电转换部段到第N光电转换部段的范围内逐渐变化。而且，在第三配置的摄像器件中，构成绝缘层段的材料在彼此相邻的光电转换部段之间不同。而且，在第四配置的摄像器件中，构成电荷累积电极段的材料在彼此相邻的光电转换部段之间不同。而且，在第五配置的摄像器件中，电荷累积电极段的面积在从第一光电转换部段到第N光电转换部段的范围内逐渐减小。应当指出，该面积可以连续地减小或者可以台阶式地减小。
或者，在包括上述优选形式和配置的本公开的摄像器件中的第六配置的摄像器件中，在电荷累积电极、绝缘层和光电转换层的层叠方向为Z方向并且离开第一电极的方向为X方向时，当沿着YZ虚拟平面截取电荷累积电极、绝缘层和光电转换层层叠的层叠部分时，层叠部分的截面面积随着距第一电极的距离而变化。应当指出，该截面面积的变化可以是连续的变化或者可以是台阶式的变化。
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设置，而N个绝缘层段也连续设置，并且N个电荷累积电极段也连续设置。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设置。而且，在第四配置和第五配置的摄像器件中，N个绝缘层段连续设置，在第三配置的摄像器件中，N个绝缘层段分别对应于光电转换部段设置。而且，在第四配置和第五配置的摄像器件中，并且在一些情况下，在第三配置的摄像器件中，N个电荷累积电极段分别对应于光电转换部段设置。在第一配置至第六配置的摄像器件中，向所有电荷累积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，并且在一些情况下，在第三配置的摄像器件中，可以向N个电荷累积电极段中的各者施加不同的电位。
在第一配置至第六配置的摄像器件以及采用了这种摄像器件的根据本公开的第一形式和第二形式的固态摄像装置中，绝缘层段的厚度限定，光电转换层段的厚度限定，构成绝缘层段的材料限定，构成电荷累积电极段的材料不同，电荷累积电极段的面积限定，或者层叠部分的截面面积限定。因此，形成了一种电荷传输梯度，使得通过光电转换产生的电荷能够更容易和可靠地被传输到第一电极。并且，因此，能够防止余像的产生以及电荷传输剩余的产生。
作为根据本公开的第一形式的固态摄像装置的变形例，可以采用包括多个第一配置至第六配置的摄像器件的固态摄像装置，作为根据本公开的第二形式的固态摄像装置的变形例，可以实现这样的固态摄像装置：其包括各自包括至少一个上述第一配置至第六配置的摄像器件的多个层叠型摄像器件。
然而，在第一配置至第五配置的摄像器件中，n值更高的光电转换部段远离第一电极，参照X方向确定光电转换部段是否远离第一电极。另外，在第六配置的摄像器件中，然而，离开第一电极的方向定义为X方向，按以下方式定义“X方向”。特别地，其中排列有多个摄像器件或层叠型摄像器件的像素区域包括以二维阵列的方式排列(即，在X方向和Y方向上规则排列)的多个像素。在像素的平面形状为矩形的情况下，矩形的最靠近第一电极的边的延伸方向定义为Y方向，并且垂直于Y方向的方向定义为X方向。或者，在像素的平面形状具有任意形状的情况下，包括最靠近第一电极的线段或曲线的大体方向定义为Y方向，并且垂直于Y方向的方向定义为X方向。
在下文中，针对第一电极的电位高于第二电极的电位的情况说明第一配置至第六配置的摄像器件。然而，在第一电极的电位低于第二电极的电位的情况下，只要在高低电平之间反转电位就足够了。
在第一配置的摄像器件中，绝缘层段的厚度在从第一光电转换部段到第N光电转换部段的范围内逐渐变化，绝缘层段的厚度可以逐渐增大或逐渐减小。这样，形成了一种电荷传输梯度。
在累积的电荷为电子的情况下，采用绝缘层段的厚度逐渐增大的配置就足够了，而在累积的电荷为正空穴的情况下，采用绝缘层段的厚度逐渐减小的配置就足够了。另外，在这些情况下，如果在电荷累积时段期间进入|V31|≥|V11|这样的状态，则第n光电转换部段能够比第(n+1)光电转换部段累积更大量的电荷，并且施加更强的电场。因此，能够可靠地防止电荷从第一光电转换部段流到第一电极。并且，如果在第二电荷传输时段期间进入|V33|<|V13|这样的状态，则能够可靠地确保电荷从第一光电转换部段流到第一电极以及电荷从第(n+1)光电转换部段流到第n光电转换部段。
在第二配置的摄像器件中，光电转换层段的厚度在从第一光电转换部段到第N光电转换部段的范围内逐渐变化，光电转换层段的厚度可以逐渐增大或逐渐减小。这样，形成了一种电荷传输梯度。
在累积的电荷为电子的情况下，采用光电转换层段的厚度逐渐增大的配置就足够了，而在累积的电荷为正空穴的情况下，采用光电转换层段的厚度逐渐减小的配置就足够了。而且，在光电转换层段的厚度逐渐增大的情况下，如果在电荷累积时段期间进入V31≥V11这样的状态，或者，在光电转换层段的厚度逐渐减小的情况下，如果在电荷累积时段期间进入V31≤V11这样的状态，则向第n光电转换部段施加的电场比向(n+1)光电转换部段施加的电场更强，并且能够可靠地防止电荷从第一光电转换部段流到第一电极。并且，在第二电荷传输时段期间，在光电转换层段的厚度逐渐增大的情况下，如果进入V33<V13这样的状态，或者，在光电转换层段的厚度逐渐减小的情况下，如果进入V33>V13这样的状态，则能够可靠地确保电荷从第一光电转换部段流到第一电极以及电荷从第(n+1)光电转换部段流到第n光电转换部段。
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部段之间不同，这样，形成了一种电荷传输梯度。然而，优选地，构成绝缘层段的材料的相对介电常数的值在从第一光电转换部段到第N光电转换部段的范围内逐渐减小。而且，如果通过采用如上所述的这种配置，在电荷累积时段期间进入V31≥V11这样的状态，则第n光电转换部段能够比第(n+1)光电转换部段累积更大量的电荷。并且，如果在第二电荷传输时段期间进入V33<V13这样的状态，则能够可靠地确保电荷从第一光电转换部段流到第一电极以及电荷从第(n+1)光电转换部段流到第n光电转换部段。
在第四配置的摄像器件中，构成电荷累积电极段的材料在相邻的光电转换部段之间不同，这样，形成了一种电荷传输梯度。然而，优选地，构成绝缘层段的材料的功函数的值在从第一光电转换部段到第N光电转换部段的范围内逐渐增大。而且，通过采用如上所述的这种配置，能够形成有利于信号电荷传输的电位梯度，而不依赖于电压(电位)的正/负。
在第五配置的摄像器件中，电荷累积电极段的面积在从第一光电转换部段到第N光电转换部段的范围内逐渐减小。由于以这样的方式形成了一种电荷传输梯度，所以如果在电荷累积时段期间进入了V31≥V11这样的状态，则第n光电转换部段能够比第(n+1)光电转换部段累积更大量的电荷。并且，如果在第二电荷传输时段期间进入了V33<V13这样的状态，则能够可靠地确保电荷从第一光电转换部段流到第一电极以及电荷从第(n+1)光电转换部段流到第n光电转换部段。
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，这样，形成了一种电荷传输梯度。特别地，如果采用这样的配置，即层叠部分的截面的厚度固定并且层叠部分的截面的宽度随着距第一电极的距离增大而减小，则类似于第五配置的摄像器件的说明，如果在电荷累积时段期间进入了V31≥V11这样的状态，则靠近第一电极的区域能够比远离第一电极的区域累积更大量的电荷。因此，如果在第二电荷传输时段期间进入了V33<V13这样的状态，则能够可靠地确保电荷从靠近第一电极的区域流到第一电极以及电荷从远离第一电极的区域流到靠近第一电极的区域。另一方面，如果采用这样的配置，即层叠部分的截面的宽度固定并且层叠部分的截面的厚度(更具体地，绝缘层段的厚度)逐渐增大，则类似于第一配置的摄像器件的说明，如果在电荷累积时段期间进入了V31≥V11这样的状态，则靠近第一电极的区域能够比远离第一电极的区域累积更大量的电荷并且施加更强的电场，这样能够可靠地防止电荷从靠近第一电极的区域流到第一电极。并且，如果在第二电荷传输时段期间进入了V33<V13这样的状态，则能够可靠地确保电荷从靠近第一电极的区域流到第一电极以及电荷从远离第一电极的区域流到靠近第一电极的区域。而且，如果采用光电转换层段的厚度逐渐增大的配置，则类似于第二配置的摄像器件的说明，如果在电荷累积时段期间进入了V31≥V11这样的状态，则向靠近第一电极的区域施加的电场比向远离第一电极的区域施加的电场更强，并且能够可靠地防止电荷从靠近第一电极的区域流到第一电极。并且，如果在第二电荷传输时段期间进入了V33<V13这样的状态，则能够可靠地确保电荷从靠近第一电极的区域流到第一电极以及电荷从远离第一电极的区域流到靠近第一电极的区域。
而且，包括上述优选形式和配置的本公开的摄像器件可以形成为：光从第二电极侧入射并且遮光层形成在靠近第二电极的光入射侧。或者，本公开的摄像器件可以形成为：光从第二电极侧入射，但光不入射到第一电极(在一些情况下，不入射到第一电极和传输控制电极)。而且，在一些情况下，本公开的摄像器件可以形成为：遮光层形成在第一电极的上方(在一些情况下，在第一电极和传输控制电极的上方)并且靠近第二电极的光入射侧，或者，可以形成为：片上微透镜设于电荷累积电极和第二电极的上方，使得入射到片上微透镜的光聚集在电荷累积电极上。这里，遮光层可以布置在第二电极的光入射侧表面的上方或者第二电极的光入射侧表面上。在一些情况下，遮光层可以形成于第二电极上。作为构成遮光层的材料，例如为铬(Cr)、铜(Cu)、铝(Al)、钨(W)和不透光的树脂(例如，聚酰亚胺树脂)。
作为本公开的摄像器件，具体地，例如可以是：摄像器件(为了便于说明，称为“第一型的蓝光摄像器件”)，其对蓝光具有灵敏度并且包括吸收蓝光(425nm至495nm的光)的光电转换层(为了便于说明，称为“第一型的蓝光光电转换层”)；摄像器件(为了便于说明，称为“第一型的绿光摄像器件”)，其对绿光具有灵敏度并且包括吸收绿光(495nm至570nm的光)的光电转换层(为了便于说明，称为“第一型的绿光光电转换层”)；摄像器件(为了便于说明，称为“第一型的红光摄像器件”)，其对红光具有灵敏度并且包括吸收红光(620nm至750nm的光)的光电转换层(为了便于说明，称为“第一型的红光光电转换层”)。另一方面，为了便于说明，不包括电荷累积电极并且对蓝光具有灵敏度的传统的摄像器件称为“第二型的蓝光摄像器件”，为了便于说明，不包括电荷累积电极并且对绿光具有灵敏度的传统的摄像器件称为“第二型的绿光摄像器件”，为了便于说明，不包括电荷累积电极并且对红光具有灵敏度的传统的摄像器件称为“第二型的红光摄像器件”。而且，为了便于说明，构成第二型的蓝光摄像器件的光电转换层称为“第二型的蓝光光电转换层”，为了便于说明，构成第二型的绿光摄像器件的光电转换层称为“第二型的绿光光电转换层”，为了便于说明，构成第二型的红光摄像器件的光电转换层称为“第二型的红光光电转换层”。
然而，本公开的层叠型摄像器件包括至少一个本公开的摄像器件(光电转换器件)，具体地，例如，举例说明按如下方式配置和构成的层叠型摄像器件：
[A]层叠型摄像器件配置和构成为：第一型的蓝光光电转换部、第一型的绿光光电转换部和第一型的红光光电转换部在垂直方向上层叠，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控制部各自设于半导体基板上；
[B]层叠型摄像器件配置和构成为：第一型的蓝光光电转换部和第一型的绿光光电转换部在垂直方向上层叠，
第二型的红光光电转换部布置在这两层第一型的光电转换部下方，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控制部各自设于半导体基板上；
[C]层叠型摄像器件配置和构成为：第二型的蓝光光电转换部和第二型的红光光电转换部布置在第一型的绿光光电转换部下方，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控制部各自设于半导体基板上；以及
[D]层叠型摄像器件配置和构成为：第二型的绿光光电转换部和第二型的红光光电转换部布置在第一型的蓝光光电转换部下方，并且
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控制部各自设于半导体基板上。应当指出，这些摄像器件的光电转换部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部、绿光光电转换部和红光光电转换部，或者，从光入射方向起绿光光电转换部、蓝光光电转换部和红光光电转换部。这是因为越短波长的光在入射表面侧越高效地被吸收。由于在三种颜色中红光具有最长的波长，所以优选地将红光光电转换部布置在从光入射面所视的最下层。由这些摄像器件的层叠结构构成形成一个像素。而且，可以设有第一型的红光光电转换部。这里，优选地，第一型的红光光电转换部的光电转换层例如由有机材料构成，并且布置在第一型的摄像器件的层叠结构的最下层，而高于第二型的摄像器件。或者，第二型的红光光电转换部的光电转换层可以设于第一型的光电转换部下方。
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形成为背照射型的或前照射型的。
在光电转换层由有机材料构成的情况下，光电转换层可以按以下四种形式中的任一种形成：
(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/n型有机半导体层的层叠结构构成；由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)/n型有机半导体层的层叠结构构成；由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)的层叠结构构成；或者，由n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)的层叠结构构成；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。应当指出，可以采用对布层顺序进行适当改变的配置。
作为p型有机半导体，可以采用萘衍生物、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、
Figure BDA0002853290400000251
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等。作为n型有机半导体，可以采用富勒烯、富勒烯衍生物(例如，诸如C60、C70和C74等富勒烯(高级富勒烯)以及内嵌富勒烯等，或者，富勒烯衍生物(例如，富勒烯氟化物、PCBM富勒烯化合物、富勒烯多聚体等))、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等。作为n型有机半导体，具体地，例如，可以采用含有氮原子、氧原子或硫原子的杂环化合物，例如分子主链具有以下衍生物的有机分子，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、聚芴衍生物等；金属有机配合物和亚酞菁衍生物。作为富勒烯衍生物包括的基团等，可以采用：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(有时称为“有机光电转换层”)的厚度例如可以是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，但这不是限制性的。应当指出，有机半导体通常分为p型和n型，p型意味着正空穴能够容易地传输，n型意味着电子能够容易地传输，如同无机半导体，有机半导体具有正空穴或电子作为热激励的多数载流子，但这不是限制性的。
同时，作为构成对绿光进行光电转换的有机光电转换层的材料，可以采用罗丹明染料、部花青染料、喹吖啶酮衍生物、亚酞菁染料(亚酞菁衍生物)等；作为构成对蓝光进行光电转换的有机光电转换层的材料，例如可以采用香豆酸染料、三-8-羟基喹啉铝(Alq3)、部花青染料等。而且，作为构成对红光进行光电转换的有机光电转换层的材料，例如可以采用酞菁染料和亚酞菁颜料(亚酞菁衍生物)。
或者，作为构成光电转换层的无机材料，可以采用：结晶硅、非晶硅、微晶硅、结晶硒、非晶硒；作为钙磷化合物的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；或者，诸如CdSe、CdS、In2Se3、In2S3、Bi2Se3、Bi2S3、ZnSe、ZnS、PbSe和PbS等化合物半导体。另外，还可以将由这些材料形成的量子点用于光电转换层。
或者，光电转换层可以形成为下层半导体层和上层光电转换层的层叠结构。通过以这种方式设置下层半导体层，例如，能够防止电荷累积时的复合。而且，能够提高累积在光电转换层中的电荷相对第一电极的电荷传输效率。而且，能够临时保持光电转换层中产生的电荷并且控制传输时序等。而且，能够抑制暗电流的产生。从上述构成光电转换层的各种材料中适当选择构成上层光电转换层的材料就足够了。同时，作为构成下层半导体层的材料，优选使用带隙能量的值高(例如，带隙能量的值为3.0eV以上)并且迁移率比构成光电转换层的材料高的材料。具体地，例如是氧化物半导体材料、过渡金属二氯生成物、碳化硅、金刚石、石墨烯、碳纳米管和诸如缩合多环氢化物或缩合氢环化合物等有机半导体材料，更具体地，作为氧化物半导体材料，可以采用：氧化铟、氧化镓、氧化锌，包含这些氧化物中至少一种的材料，向这些材料中添加掺杂物的材料，具体地，例如，IGZO、ITZO、IWZO、IWO、ZTO、ITO-SiOx材料、GZO、IGO、ZnSnO3、AlZnO、GaZnO和InZnO。而且，可以采用包含CuI、InSbO4、ZnMgO、CuInO2、MgIn2O4、CdO等的材料。然而，这些材料不是限制性的。或者，作为构成下层半导体层的材料，在累积的电荷为电子时，可以采用电离电势比构成光电转换层的材料的电离电势高的材料，在累积的电荷为正空穴时，可以采用电子亲和性比构成光电转换层的材料的电子亲和性低的材料。或者，构成下层半导体层的材料的杂质浓度优选为1×1018cm-3以下。下层半导体层可以具有单层结构或者可以具有多层结构。而且，可以使构成位于电荷累积电极上方的下层半导体层的材料与构成位于第一电极上方的下层半导体层的材料彼此不同。
单板型彩色固态摄像装置可以由根据本公开的第一形式和第二形式的固态摄像装置构成。
在根据包括层叠型摄像器件的本公开的第二形式的固态摄像装置中，与包括拜耳阵列(Bayer-array)的摄像器件的固态摄像装置不同(即，未使用滤色器进行蓝色、绿色和红色的分离)，通过在同一像素中在光入射方向上层叠对多种不同波长的光具有灵敏度的摄像器件，构成一个像素，因而，能够提高灵敏度，并且能够提高单位体积像素密度。而且，由于有机材料具有高吸收系数，所以，相比于传统的Si型光电转换层，能够减小有机光电转换层的膜厚度，并且缓解了相邻像素的漏光或光入射角度的限制。而且，传统的Si型摄像器件由于在三种颜色的像素之间执行插值处理来形成彩色信号，所以会出现伪色，而在根据包括层叠型摄像器件的本公开的第二形式的固态摄像装置中，能够减少伪色的产生。而且，由于有机光电转换层本身也用作滤色器层，所以即使在未布置滤色器的情况下也能够进行颜色分离。
另一方面，在根据本公开的第一形式的固态摄像装置中，通过使用滤色器，能够缓解对蓝色、绿色和红色的分光特性的需求，并实现大批量生产。作为根据本公开的第一形式的固态摄像装置中的摄像器件的阵列，除了拜耳阵列之外，还可以采用交错阵列、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)可以由一个摄像器件构成。
其中排列有本公开的多个摄像器件或本公开的多个层叠型摄像器件的像素区域包括以二维阵列方式规则排列的多个像素。像素区域通常包括有效像素区域和黑色参考像素区域，在有效像素区域中实际上接收光、放大通过光电转换产生的信号电荷并将信号电荷读出到驱动电路，黑色参考像素区域用于输出作为黑色电平参考的光学黑。黑色参考像素区域通常布置在有效像素区域的外围部分上。
在包括上述优选形式和配置的本公开的摄像器件中，发出光并在光电转换层中发生光电转换，据此载流子分成正空穴(空穴)和电子。并且，将其中正空穴被吸引的电极确定为阳极，将其中电子被吸引的电极确定为阴极。不但可以采用第一电极构成阳极且第二电极构成阴极的形式，而且可以采用相反地第一电极构成阴极且第二电极构成阳极的形式。
在配置层叠型摄像器件时，可以配置为：第一电极、电荷累积电极、第一电荷移动控制电极、第二电荷移动控制电极、传输控制电极和第二电极由透明导电材料构成。应当指出，第一电极、电荷累积电极、第一电荷移动控制电极、第二电荷移动控制电极和传输控制电极有时统称为“第一电极等”。或者，在本公开的摄像器件例如如同拜耳阵列布置在平面上的情况下，层叠型摄像器件可以配置为：电荷累积电极由金属材料构成。在此情况下，层叠型摄像器件可以具体地配置为：光电转换层位于光入射侧，并且电荷累积电极由金属或合金制成。应当指出，由透明导电材料制成的电极有时称为“透明电极”。这里，透明导电材料的带隙能量为2.5eV以上，优选为3.1eV以上。作为构成透明电极的透明导电材料，可以采用具有导电性的金属氧化物。具体地，可以采用氧化铟、铟锡氧化物(ITO，氧化铟锡，包括掺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具有YbFe2O4结构的氧化物。或者，可以采用具有氧化镓、氧化钛、氧化铌、氧化镍等作为基底层的透明电极。作为透明电极的厚度，可以是2×10-8m至2×10-7m，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，优选地，其它电极也由透明导电材料构成。
或者，在不要求透明性的情况下，构成阳极(具有用来吸引正空穴的电极的功能)的导电材料优选由具有高功函数(例如，
Figure BDA0002853290400000291
至5.5eV)的导电材料构成。具体地，例如为金(Au)、银(Ag)、铬(Cr)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、铁(Fe)、铱(Ir)、锗(Ge)、锇(Os)、铼(Re)和碲(Te)。另一方面，构成阴极(具有用来吸引电子的电极的功能)的导电材料优选由具有低功函数(例如，
Figure BDA0002853290400000292
至4.5eV)的导电材料构成。具体地，可以采用碱金属(例如Li、Na、K等)及其氟化物或氧化物、碱土金属(例如Mg、Ca等)及其氟化物或氧化物、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，作为构成阳极或阴极的材料，可以采用诸如铂(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，由这些金属构成的导电粒子，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，碳纳米管以及石墨烯等导电材料，也可以采用包括这些元素的层的层叠结构。而且，作为构成阳极或阴极的材料，可以采用诸如聚(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)。而且，通过将这些导电材料混入粘合剂(聚合物)以形成糊或油墨并硬化该糊或油墨，从而可以用作电极。
作为第一电极等和第二电极(阴极和阳极)的膜形成方法，可以使用干式方法或湿式方法。作为干式方法，可以采用物理气相沉积法(PVD法)和化学气相沉积法(CVD法)。作为使用PVD法规范的膜形成方法，可以采用：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、面向靶溅射法和高频溅射法)、离子镀法、激光烧蚀法、分子束外延法和激光转印法。同时，作为CVD法，可以采用等离子体CVD法、热CVD法、有机金属(MO)CVD法和光学CVD法。另一方面，作为湿式方法，可以采用诸如电解电镀法或化学镀法等方法、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。作为图案化方法，可以采用诸如掩模、激光转印或光刻等化学蚀刻，使用紫外线或激光等的物理蚀刻。作为第一电极等或第二电极的平坦化技术，可用使用激光平坦化法、回流法、化学机械研磨(CMP)法等。
作为构成各层间绝缘层和绝缘膜的材料，可以采用无机绝缘材料，例如，硅氧化物材料、氮化硅(SiNY)和诸如氧化铝(Al2O3)等金属氧化物高介电性绝缘材料；还可以采用聚甲基丙烯酸甲酯(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)或十八烷基三氯氢硅(OTS)等硅醇衍生物(硅烷偶联剂)、酚醛树脂、氟树脂，以及诸如十八烷基或十二烷基异氰酸酯等具有其一端能够结合到控制电极的官能团的直链烃的有机绝缘材料(有机聚合物)，也可以使用这些材料的组合物。应当指出，作为硅氧化物材料，例如为氧化硅(SiOX)、BPSG、PSG、BSG、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)。
构成控制部的浮动扩散层、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、放大晶体管、复位晶体管和选择晶体管的配置和结构。并且，驱动电路可以具有熟知的配置和结构。
第一电极连接到浮动扩散层和放大晶体管的栅极部，而形成在第一电极与浮动扩散层和放大晶体管的栅极部之间进行连接的接触孔部就足够了。作为构成接触孔部的材料，例如为掺杂杂质的多晶硅，钨、Ti、Pt、Pd、Cu、TiW、TiN、TiNW、WSi2、MoSi2等的高熔点金属和金属硅化物，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有机光电转换层和第一电极之间，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，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，作为构成电荷注入层的材料，可以采用诸如锂(Li)、钠(Na)或钾(K)等碱金属以及该碱金属的氟化物或氧化物，诸如镁(Mg)或钙(Ca)等碱土金属以及该碱土金属的氟化物或氧化物。
作为各有机层的膜形成方法，可以采用干式膜形成法和湿式膜形成法。作为干式膜形成法，可用采用使用电阻加热或高频加热或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、高频溅射法、磁控溅射法、RF-DC耦合偏压溅射法、ECR溅射法、面向靶溅射法、高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、诸如高频离子镀法或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)。同时，作为CVD法，可以采用等离子体CVD法、热CVD法、MOCVD法和光学CVD法。另一方面，作为湿式法，例如为旋涂法、浸没法、铸模法、微接触印刷法、滴涂法，诸如丝网印刷法、喷墨印刷法、胶印法、凹版印刷法或柔版印刷法等各种印制法，印章法、喷雾法，诸如气刀涂布法(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、缝孔涂布法或压延涂布法等各种涂敷法。应当指出，在涂敷法中，作为溶剂，例如为诸如甲苯、氯仿、己烷或乙醇等非极性或低极性有机溶剂。作为图案化方法，可以采用诸如掩模、激光转印或光刻等化学蚀刻，以及使用紫外线、激光等的物理蚀刻等。作为各有机层的平坦化方法，可用使用激光平坦化法、回流法等。
可以按需要适当地组合包括上述优选形式和配置的第一配置至第六配置中两种以上的摄像器件。
在摄像器件或固态摄像装置中的任一者中，如上所述，必要时可以设置片上微透镜或遮光层，并且设置用于驱动摄像器件的驱动电路和布线。视情况而定，可以布置用于控制光入射至摄像器件的快门，或者可以根据固态摄像装置的目的设置光学截止滤光片。
例如，在固态摄像装置与读出集成电路(ROIC)层叠的情况下，通过将其上形成有读出集成电路和由铜(Cu)制成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，然后将连接部彼此结合，固态摄像装置与读出集成电路能够层叠，也可以通过焊料凸点等将连接部彼此结合。
而且，驱动根据本公开的第一形式和第二形式中任一者的固态摄像装置的驱动方法可以是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，在电荷累积在光电转换层中的同时，同时释放第一电极中的电荷，然后，
在所有摄像器件中，累积在光电转换层中的电荷同时传输到第一电极，在完成传输之后，依次读出在摄像器件中传输到第一电极的电荷。
在如上所述的这种固态摄像装置的驱动方法中，由于各摄像器件构造为从第二电极侧入射的光不入射到第一电极，并且在所有摄像器件中，在电荷累积在光电转换层中的同时，第一电极中的电荷同时释放到系统外部，所以能够在所有摄像器件中可靠地同时执行第一电极的复位。而且，之后，在所有摄像器件中，累积在光电转换层中的电荷同时传输，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，能够容易地实现一般所谓的全局快门功能。
实施例1
实施例1涉及根据本公开的第一形式和第二形式的固态摄像装置，特别地，涉及根据第一配置的固态摄像装置和根据第(1-A)配置的固态摄像装置。图1示意性示出了实施例1的固态摄像装置的摄像器件块、电荷累积电极、第一电荷移动控制电极、第二电荷移动控制电极和第一电极的布置状态。而且，图2示意性示出了摄像器件块和两层的下方摄像器件块的布置状态。应当指出，为了简化附图便于图示，下文所述的位于层间绝缘层81下方的各摄像器件构件有时由附图标记91统一表示。
实施例1的固态摄像装置可以配置为：
其包括多个摄像器件块10，摄像器件块10包括P×Q(其中，P≥2且Q≥1，在实施例1中，具体地，P＝2且Q＝2)个摄像器件11，
各摄像器件11包括光电转换部，光电转换部包括光电转换层23、绝缘层82以及隔着绝缘层82与光电转换层23相对布置的电荷累积电极24，
在摄像器件块10中，第一电荷移动控制电极31设置在摄像器件11之间，
第二电荷移动控制电极32设置在摄像器件块10之间，并且
在摄像器件块10中，P个摄像器件11沿第一方向排列，Q个摄像器件11沿不同于第一方向的第二方向排列。
因此，在第一电荷移动控制电极31的控制下，在沿第一方向从第一个摄像器件11起的第(P-1)个摄像器件11的光电转换层23中累积的电荷(具体地，在实施例中为电子)被传输到第P个摄像器件11的光电转换层23，并且与累积在Q个第P个摄像器件11的光电转换层23中的电荷一起被读出。而且，在第二电荷移动控制电极32的控制下，能够阻止累积在光电转换层23中的电荷在彼此相邻的摄像器件块的摄像器件11之间移动。
而且，实施例1的固态摄像装置包括层叠型摄像器件，该层叠型摄像器件包括上述实施例1中的至少一个摄像器件。
在图1所示的示例中，例如，摄像器件块10包括四个摄像器件11，第一电极2111由这四个摄像器件11共用，这四个摄像器件11包括电荷累积电极2411、2412、2421和2422。另一个摄像器件块10包括四个摄像器件11，第一电极2113由这四个摄像器件11共用，这四个摄像器件11包括电荷累积电极2413、2414、2423和2424。类似地，又一个摄像器件块10包括四个摄像器件11，第一电极2131由这四个摄像器件11共用，这四个摄像器件11包括电荷累积电极2431、2432、2441和2442，并且再一个摄像器件块10包括四个摄像器件11，第一电极2133由这四个摄像器件11共用，这四个摄像器件11包括电荷累积电极2433、2434、2443和2444。
在下文中，针对以下情况作为示例进行说明：一个摄像器件块10包括四个摄像器件11，第一电极2111由这四个摄像器件11共用，这四个摄像器件11包括电荷累积电极2411、2412、2421和2422。在第一电荷移动控制电极31的控制下，累积在沿第一方向的第一摄像器件1111中的电荷被传输到第P(具体地为第二)个摄像器件1112的光电转换层23。类似地，累积在第一摄像器件1121中的电荷被传输到第P(具体地为第二)个摄像器件1122的光电转换层23。并且，以这种方式传输的电荷连同累积在Q个(＝2)第P个摄像器件1112和1122的光电转换层23中的电荷一起通过共用的第一电极2111被读出。而且，在第二电荷移动控制电极32的控制下，能够阻止累积在光电转换层23中的电荷在彼此相邻的摄像器件块中的摄像器件1121和1131之间以及摄像器件1122和1132之间移动。
而且，如图2所示，在多个摄像器件块10的下方设有至少一层(在实施例1中为两层)的下方摄像器件块12和14，并且下方摄像器件块12和14包括多个(具体地，P×Q个，沿第一方向P个且沿第二方向Q个，更具体地，为2×2，四个)摄像器件13和15。通过构成摄像器件块10的摄像器件11p,q(在所示的示例中，p是1至4的整数，q也是1至4的整数)接收的光的波长与通过构成下方摄像器件块12和14的摄像器件13p,q和15p,q接收的光的波长彼此不同。而且，如下所述，构成下方摄像器件块12和14的多个(具体地为P×Q个)摄像器件13p,q和15p,q包括共用的浮动扩散层FD2和FD3。使摄像器件13p,q和15p,q与驱动电路相连的栅极部由圆圈包围的附图标记16示意表示。摄像器件11、摄像器件13和摄像器件15至少部分重叠。构成摄像器件11的光电转换部、构成摄像器件13的光电转换部以及构成摄像器件15的光电转换部的尺寸可以彼此相同或不同。
这里，如下所述，在读出方法为第一模式读出方法的情况下，一个像素例如包括摄像器件1111、1112、1121、1122，摄像器件1311、1312、1321、1322，摄像器件1511、1512、1521、1522。另一方面，在读出方法为第二模式读出方法的情况下，一个像素例如包括摄像器件1111、摄像器件1311、摄像器件1511，摄像器件1112、摄像器件1312、摄像器件1512，摄像器件1121、摄像器件1321、摄像器件1521，或者，摄像器件1122、摄像器件1322、摄像器件1522。
尽管始于实施例4结合实施例详细说明构成固态摄像装置的摄像器件，
但是其还包括摄像器件11、第一电极21和第二电极22，
光电转换部包括依次层叠的第一电极21、光电转换层23和第二电极22，
电荷累积电极24与第一电极21间隔开布置，并且隔着绝缘层82与光电转换层23相对地布置，并且
在摄像器件块10中，Q个构成第P个摄像器件11的摄像器件11的第一电极21共用。
而且，各摄像器件块10包括控制部(后文将详细说明)，控制部至少包括浮动扩散层和放大晶体管，并且共用的第一电极21连接到控制部。
而且，在实施例1的固态摄像装置中，
多个摄像器件块10以在第一方向和不同于第一方向的第二方向上的二维矩阵的形式排列，
第二电荷移动控制电极32包括第(2-A)电荷移动控制电极32A，第(2-A)电荷移动控制电极32A位于构成沿第一方向彼此相邻的摄像器件块10的摄像器件11之间，并且
在第(2-A)电荷移动控制电极32A的控制下，能够阻止累积在光电转换层23中的电荷在沿第一方向彼此相邻的摄像器件块的摄像器件11之间移动。
而且，在实施例1的固态摄像装置中，
第二电荷移动控制电极包括第(2-B)电荷移动控制电极32B，第(2-B)电荷移动控制电极32B位于构成沿第二方向彼此相邻的摄像器件块10的摄像器件11之间，并且
在第(2-B)电荷移动控制电极32B的控制下，能够阻止累积在光电转换层23中的电荷在沿第二方向彼此相邻的摄像器件块的摄像器件11之间移动。而且，在所示的示例中，在摄像器件块10中，第一电荷移动控制电极31包括位于沿第一方向彼此相邻的摄像器件11之间的第(1-A)电荷移动控制电极31A以及位于沿第二方向彼此相邻的摄像器件11之间的第(1-B)电荷移动控制电极31B。
而且，尽管在后文将进行详细说明，但第一电荷移动控制电极31和第二电荷移动控制电极32设置在隔着绝缘层82与彼此相邻的摄像器件11之间的光电转换层23的区域相对的区域中。换言之，第一电荷移动控制电极31和第二电荷移动控制电极32分别是下方第一电荷移动控制电极和下方第二电荷移动控制电极。第一电荷移动控制电极31和第二电荷移动控制电极32可以形成在与第一电极21(或电荷累积电极24)的水平相同的水平或不同的水平。
而且，实施例1的固态摄像装置还包括控制部，控制部设于半导体层上并且包括驱动电路，第一电极21、第二电极22、电荷累积电极24、第一电荷移动控制电极31和第二电荷移动控制电极32连接到驱动电路。
例如，使得第一电极21为正电位，并且使得第二电极22为负电位，以将通过光电转换层23光电转换产生的电子读出到浮动扩散层中。这同样适用于其它实施例。应当指出，使得第一电极21为负电位，并且使得第二电极22为正电位，以将基于光电转换层23光电转换产生的正空穴读出到浮动扩散层中，在这样的形式中只要反转下述的电位的电平就足够了。
以下基于图3A、图3B、图3C、图4A、图4B、图4C、图5A、图5B、图5C、图6A、图6B和图6C说明实施例1的固态摄像装置的操作，读出方法为第一模式读出方法。在第一模式读出方法中，为了实现灵敏度的提高，增加由构成摄像器件块10的四个摄像器件11获得的信号。应当指出，图3A、图4A、图5A和图6A示出了沿图1所示的两条点划线A-A-A的电极的各电位，图3B、图4B、图5B和图6B示出了沿图1所示的一条点划线B-B的电极的各电位，图3C、图4C、图5C和图6C示出了沿图1所示的一条点划线C-C的电极的各电位。而且，在这些附图中，电位由垂直方向上的高度表示，高度越低，电位越高。
<电荷累积时段>
特别地，如图3A、图3B和图3C所示，在电荷累积时段期间，电位V11施加于第一电极21，电位V31施加于电荷累积电极24，电位V41-A施加于第(1-A)电荷移动控制电极31A，电位V41-B施加于第(1-B)电荷移动控制电极31B，电位V51-A施加于第(2-A)电荷移动控制电极32A，电位V51-B施加于第(2-B)电荷移动控制电极32B。而且，电位V21施加于第二电极22。这样，电荷(分别由黑点示意性表示的电子)累积在光电转换层23中。各电位具有如下的表2-A所示的关系。图3A、图3B和图3C示意性示出了在电荷累积时段即将结束时电荷的累积状态。光电转换产生的电子被吸引到电荷累积电极24并且保持在与电荷累积电极24相对的光电转换层23的区域中。换言之，电荷累积在光电转换层23中。尽管位于第一电极21和电荷累积电极24之间的区域上方的光电转换层23的区域的电位是通过第一电极21和电荷累积电极24形成的电位，但由于该电位低于电位V31，所以在光电转换层23的内部产生的电子不会向第一电极21移动。而且，由于电荷累积电极24的电位高于第一电荷移动控制电极31的电位和第二电荷移动控制电极32的电位，所以在光电转换层23的内部产生的电子不会向第一电荷移动控制电极31和第二电荷移动控制电极32移动。换言之，能够减少通过光电转换产生的电荷流入到相邻的摄像器件中。随着光电转换的进行，在与电荷累积电极24相对的光电转换层23的区域的电位向负侧增加。在电荷累积时段的后期阶段，进行复位操作。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的电位变为电源的电位VDD。
<表2-A>
V21<V41-A<V31
V21<V41-B<V31
V21<V51-A<V31
V21<V51-B<V31
<第一电荷传输时段>
在复位操作完成之后，开始第一电荷传输时段。在第一电荷传输时段期间，从驱动电路，将电位V12施加于第一电极21，将电位V32或V32’施加于电荷累积电极24，将电位V42-A施加于第(1-A)电荷移动控制电极31A，将电位V42-B施加于第(1-B)电荷移动控制电极31B，将电位V52-A施加于第(2-A)电荷移动控制电极32A，将电位V52-B施加于第(2-B)电荷移动控制电极32B。而且，电位V22施加于第二电极22。这样，在沿第一方向从第一个摄像器件11起的第(P-1)个摄像器件11的光电转换层23中累积的电荷被传输到第P个摄像器件11的光电转换层23。在紧接着第一电荷传输时段开始时的各电位与在第一电荷传输时段即将结束时的各电位具有如下的表2-B所示的关系。应当指出，电位V32施加于离第二电极21更近的电荷累积电极24，电位V32'(<V32)施加于离第二电极21更远的电荷累积电极24。图4A、图4B和图4C示意性示出了在第一电荷传输时段即将开始时电荷的累积状态，图5A、图5B和图5C示意性示出了在第一电荷传输时段即将结束时电荷的累积状态。尽管位于第一电极21和电荷累积电极24之间的区域上方的光电转换层23的区域的电位是通过第一电极21和电荷累积电极24形成的电位，但由于该电位低于电位V32，所以在光电转换层23的内部产生的电子不会向第一电极21移动。
<表2-B>
V32’<V42-A<V32
V22<V42-B<V32’
V22<V52-A<V32’
V22<V52-B<V32’
<第二电荷传输时段>
在第二电荷传输时段期间，从驱动电路，将电位V13施加于第一电极21，将电位V33和电位V33’(或V33)施加于电荷累积电极24，将电位V43-A施加于第(1-A)电荷移动控制电极31A，将电位V43-B施加于第(1-B)电荷移动控制电极31B，将电位V53-A施加于第(2-A)电荷移动控制电极32A，将电位V53-B施加于第(2-B)电荷移动控制电极32B。而且，电位V23施加于第二电极22。以这种方式传输到第P个摄像器件11的光电转换层23的电荷连同累积在Q个第P个摄像器件11的光电转换层23中的电荷一起被读出。在第二电荷传输时段期间的各电位具有如下的表2-C所示的关系。图6A、图6B和图6C示意性示出了第二电荷传输时段期间电荷的累积状态。尽管位于第一电极21和电荷累积电极24之间的区域上方的光电转换层23的区域的电位是通过第一电极21和电荷累积电极24形成的电位，但由于该电位高于电位V33，所以保持在与电荷累积电极24相对的光电转换层23的区域中的电子被读出到第一电极21中，并进一步到第一浮动扩散层FD1中。换言之，累积在光电转换层23中的电荷被读出到控制部。而且，由于电荷累积电极24的电位高于第一电荷移动控制电极31的电位和第二电荷移动控制电极32的电位，所以在光电转换层23的内部产生的电子不会向第一电荷移动控制电极31和第二电荷移动控制电极32移动。换言之，能够减少通过光电转换产生的电荷流入到相邻的摄像器件中。
<表2-C>
V23<(V33’<)V43-A<V33<V13
V23<V53-A<(V33’<)V33
V23<V43-B<(V33’<)V33
V23<V53-B<(V33’<)V33
如上所述，完成了电荷累积、复位操作和电荷传输的一系列操作。
通过在固态摄像装置中设置适当的切换方式能够实现第一模式读出方法与第二模式读出方法之间的切换。在第二模式读出方法中，例如，累积在与第一电极2111(由构成摄像器件的单元的多个摄像器件1112、1122、1113和1123共用)相邻的多个摄像器件1112、1122、1113和1123的光电转换层23中的电荷通过第一电极2111依次被读出。这样，能够实现通过该固态摄像装置获得高分辨率的图像。然而，摄像器件的总读出时间比利用第一模式读出方法的读出时间长。在第二模式读出方法中，通过适当地控制电荷传输时段的时序，P×Q个摄像器件(具体地，四个摄像器件1112、1122、1113和1123)能够共用一个第一浮动扩散层FD1。P×Q个摄像器件以联锁关系操作并且作为摄像器件的单元连接到驱动电路。特别地，构成摄像器件的单元的P×Q个摄像器件连接到一个驱动电路。然而，针对各摄像器件进行电荷累积电极的控制。而且，P×Q个摄像器件能够共用单一的接触孔部。在所示的示例中，构成摄像器件的单元的P×Q个摄像器件(例如，摄像器件1112、1122、1113和1123)与构成摄像器件块的P×Q个摄像器件(例如，摄像器件1111、1121、1112和1122)偏离一个摄像器件的距离。由P×Q个摄像器件(具体地，四个摄像器件1112、1122、1113和1123)共用的第一电极2111与摄像器件的电荷累积电极24的布置关系为：第一电极2111布置为相邻于摄像器件1112、1122、1113和1123的电荷累积电极24。第二模式读出方法可以基本上或大体上类似于传统的固态摄像装置的读出方法。
在电子被读出到第一浮动扩散层FD1中之后放大晶体管TR1amp的操作和选择晶体管TR1sel的操作与这种传统的晶体管的操作相同。作为第二摄像器件13和第三摄像器件15的电荷累积、复位操作和电荷传输的这种一系列操作类似于作为电荷累积、复位操作和电荷传输的这种传统的一系列操作。类似于以往，能够通过相关双采样(CDS，CorrelatedDouble Sampling)处理去除第一浮动扩散层FD1的复位噪声。
如上所述，在实施例1的固态摄像装置中，在第一电荷移动控制电极的控制下，在沿第一方向从第一个摄像器件起的第(P-1)个摄像器件的光电转换层中累积的电荷被传输到第P个摄像器件的光电转换层。之后，该电荷连同累积在Q个第P个摄像器件的光电转换层中的电荷一起被读出。因此，由于能够增加通过P×Q个光电转换器件获得的信号，所以能够实现灵敏度的提高。此外，能够实现不太可能受到布局限制的配置和结构，并且S/N比的改善效果好。此外，由于摄像器件块的摄像器件单元和摄像器件布局几乎不受限制，所以能够增加期望的相邻的摄像器件的信号。
此外，由于在隔着绝缘层与光电转换层相对的区域中形成有第一电荷移动控制电极和第二电荷移动控制电极，所以能够控制位于对应于第一电荷移动控制电极和第二电荷移动控制电极的光电转换层的区域的电场和电位。因此，通过第一电荷移动控制电极和第二电荷移动控制电极能够减少通过光电转换产生的电荷流入到相邻的摄像器件中，因此，拍摄的视频(图像)不会质量劣化。
此外，在实施例1或实施例2至实施例15中任一者的摄像器件中，由于设有布置为与第一电极间隔开并且隔着绝缘层与光电转换层相对的电荷累积电极，所以当光作用于光电转换部并通过光电转换部光电转换时，由光电转换层、绝缘层和电荷累积电极形成了一种电容，并且电荷能够存储在光电转换层中。因此，在曝光开始时，能够完全排空电荷累积部并消除电荷。因此，能够减少以下现象发生：kTC噪声变高且随机噪声变差，导致图像质量劣化。此外，由于所有像素能够一起被复位，所以能够实现一般所谓的全局快门功能。
实施例2
实施例2是实施例1的变形例并且涉及根据第(1-B)配置的固态摄像装置。图7示意性示出了实施例2的固态摄像装置中摄像器件块、电荷累积电极、第一电荷移动控制电极、第二电荷移动控制电极和第一电极的布置状态。
在实施例2的固态摄像装置中，在彼此相邻的摄像器件块10中，彼此相邻的第(2-B)电荷移动控制电极32B彼此连接，而且，第(2-A)电荷移动控制电极32A彼此连接。特别地，第二电荷移动控制电极32具有“十字形”的平面形状。而且，在摄像器件块10中，第一电荷移动控制电极31包括位于沿第一方向彼此相邻的摄像器件11之间的第(1-A)电荷移动控制电极31A和位于沿第二方向彼此相邻的摄像器件11之间的第(1-B)电荷移动控制电极31B。而且，在摄像器件块10中，第(1-A)电荷移动控制电极31A和第(1-B)电荷移动控制电极31B彼此连接。特别地，第一电荷移动控制电极31具有“十字形”的平面形状。
除了上述这些方面，实施例2的固态摄像装置的配置和结构可以类似于实施例1的固态摄像装置的配置和结构，并且实施例2的固态摄像装置的操作也可以类似于实施例1的固态摄像装置的操作。因此，省略其具体说明。
实施例3
实施例3也是实施例1的变形例，其涉及第(1-C)配置的固态摄像装置。图8示意性示出了实施例3的固态摄像装置中摄像器件块、电荷累积电极、第一电荷移动控制电极、第二电荷移动控制电极和第一电极的布置状态，图9示意性示出了变形例的布置状态。
在实施例3的固态摄像装置中，在摄像器件块10中，彼此相邻的第(2-B)电荷移动控制电极32B彼此连接，而且，在彼此相邻的摄像器件块10中，彼此相邻的第(2-B)电荷移动控制电极32B彼此连接。而且，在摄像器件块10中，第一电荷移动控制电极31包括位于沿第一方向彼此相邻的摄像器件11之间的第(1-A)电荷移动控制电极31A和位于沿第二方向彼此相邻的摄像器件11之间的第(1-B)电荷移动控制电极31B(参照图8)。而且，在摄像器件块10中，第(1-B)电荷移动控制电极彼此连接(参照图9)。
除了上述这些方面，实施例3的固态摄像装置的配置和结构可以类似于实施例1的固态摄像装置的配置和结构，并且实施例3的固态摄像装置的操作也可以类似于实施例1的固态摄像装置的操作。因此，省略其具体说明。
实施例4
实施例4涉及本公开的层叠型摄像器件和根据本公开的第二形式的固态摄像装置。特别地，实施例4中的层叠型摄像器件包括上述实施例1至实施例3的摄像器件及其变形例中的至少一者，实施例4的固态摄像装置包括上述实施例1至实施例3的多个层叠型摄像器件。
图10示出了实施例4的摄像器件(两个并列的摄像器件)的部分的示意性截面图。而且，图11示出了实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件中一者的示意性部分截面图，图12和图13示出了实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的等效电路图。应当指出，图10是沿图1所示的虚线D-D截取的示意性部分截面图，图11是沿图1所示的虚线E-E-E截取的示意性部分截面图。
类似于关于实施例1至实施例3给出的说明，实施例4的摄像器件(例如，后文所述的绿光摄像器件)和后文所述的实施例5的摄像器件包括依次层叠有第一电极21、光电转换层23和第二电极22的光电转换部，并且光电转换部还包括布置为与第一电极21间隔开并且隔着绝缘层82与光电转换层23相对的电荷累积电极24。
位于光入射侧的第二电极22为多个摄像器件共用，但后文所述的实施例5的摄像器件等除外。换言之，第二电极可以是一般所谓的刚性电极。光电转换层23为多个摄像器件共用。换言之，在多个摄像器件上形成一层光电转换层23。
实施例4的层叠型摄像器件包括至少一个实施例4的摄像器件或者至少一个后文所述的实施例5的摄像器件，在实施例4中，包括实施例4的一个摄像器件或者后文所述的实施例5的一个摄像器件。
而且，实施例4的固态摄像装置包括实施例4的摄像器件或后文所述的实施例5的摄像器件的多个层叠型摄像器件。
在实施例4的摄像器件中，第一电荷移动控制电极31和第二电荷移动控制电极32形成在隔着绝缘层82与位于相邻的摄像器件之间的光电转换层23的区域23'相对的区域中。应当指出，在以下说明中，第一电荷移动控制电极31和第二电荷移动控制电极32统称为“电荷移动控制电极30”。换言之，电荷移动控制电极30形成于在电荷累积电极24和构成彼此相邻的摄像器件的另一电荷累积电极24所夹区域中绝缘层82的部分82'的下方。电荷移动控制电极30与电荷累积电极24间隔开地设置。换言之，电荷移动控制电极30与电荷累积电极24间隔开地设置，并且电荷移动控制电极30布置为隔着绝缘层82与光电转换层的区域23'相对。应当指出，在图11中，示出了部分的电荷移动控制电极30，但在沿箭头标记“A”的方向也形成有电荷移动控制电极30。
为了便于说明，未示出电荷移动控制电极30以及后文所述的连接孔34、焊盘部33和布线VOB的摄像器件称为“具有本公开的基本结构的摄像器件”。图11是具有本公开的基本结构的摄像器件的示意性部分截面图，图16、图17A、图17B、图18、图19、图20、图21、图24、图27、图28、图29、图30、图31、图34、图39、图40、图42、图43、图44、图45、图46、图47、图48和图49是图11所示的具有本公开的基本结构的摄像器件的各变形例的示意性部分截面图。在附图中，省略了电荷移动控制电极30等的图示。
实施例4的摄像器件还包括半导体基板(更具体地，硅半导体层)70，并且光电转换部布置在半导体基板70上方。实施例4的摄像器件还包括控制部，控制部设于半导体基板70上且包括驱动电路，第一电极21和第二电极22连接到驱动电路。这里，半导体基板70的光入射面为上侧，半导体基板70的相对侧为下侧。在半导体基板70下方，设有包括一条以上布线的布线层62。
在半导体基板70上，设有构成控制部的至少浮动扩散层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。在半导体基板70上，还设有构成控制部的复位晶体管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/漏极区域中的另一者连接到选择晶体管TR1sel的源极/漏极区域中的一者，而选择晶体管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。
尽管所示的示例示出了针对一个摄像器件11设置浮动扩散层FD1等的状态，但实际上如上文所述，浮动扩散层FD1等由四个摄像器件11共用。而且，为了清楚地示出驱动部的构件，所示的示例示出了不同于实际截面图的结构。
具体地，实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件是背侧照射型的摄像器件和层叠型摄像器件，并且构造为层叠有三个摄像器件11、13和15：第一型的实施例4的绿光摄像器件(以下称为“第一摄像器件”)，其对绿光具有灵敏度且包括吸收绿光的第一型的绿光光电转换层；第二型的传统的蓝光摄像器件(以下称为“第二摄像器件”)，其对蓝光具有灵敏度且包括吸收蓝光的蓝光光电转换层；以及第二型的传统的红光摄像器件(以下称为“第三摄像器件”)，其对红光具有灵敏度且包括吸收红光的第二型的红光光电转换层。这里，红光摄像器件(第三摄像器件)15和蓝光摄像器件(第二摄像器件)13设于半导体基板70中，使得第二摄像器件13相对于第三摄像器件15位于光入射侧。同时，绿光摄像器件(第一摄像器件)11设于蓝光摄像器件(第二摄像器件)13的上方。一个像素由第一摄像器件11、第二摄像器件13和第三摄像器件15的层叠结构构成。未设置滤色器。
在第一摄像器件11中，第一电极21和电荷累积电极24彼此间隔开地形成于层间绝缘层81上。而且，电荷移动控制电极30与电荷累积电极24间隔开地形成于层间绝缘层81上。层间绝缘层81、电荷累积电极24和电荷移动控制电极30覆盖有绝缘层82。光电转换层23形成于绝缘层82上，并且第二电极22形成于光电转换层23上。保护层83形成于包括第二电极22的整个区域上，并且片上微透镜90设于保护层83上。第一电极21、电荷累积电极24、电荷移动控制电极30和第二电极22例如包括由ITO(功函数：大约4.4eV)制成的透明电极。光电转换层23包括含有至少对绿光具有灵敏度的已知有机光电转换材料(例如，罗丹明类染料、黑色素(melacianin pigment)或诸如喹吖啶酮等有机材料)的层。另外，光电转换层23可以配置为还包括适于电荷累积的材料层。换言之，可以进一步地在光电转换层23和第一电极21之间(例如，在连接部67中)形成适于电荷累积的材料层。层间绝缘层81、绝缘层82和保护层83由已知的绝缘材料(例如，SiO2或SiN)构成。光电转换层23和第一电极21通过设于绝缘层82上的连接部67彼此连接。光电转换层23在连接部67中延伸。特别地，光电转换层23在设于绝缘层82中的开口84中延伸并且连接到第一电极21。
电荷累积电极24连接到驱动电路。特别地，电荷累积电极24通过设于层间绝缘层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。
电荷移动控制电极30也连接到驱动电路。具体地，电荷移动控制电极30通过设于层间绝缘层81中的连接孔34、焊盘部33和布线VOB连接到构成驱动电路的垂直驱动电路112。更具体地，电荷移动控制电极30形成在隔着绝缘层82与光电转换层23的区域23’相对的区域(绝缘层的区域82’)中。换言之，电荷移动控制电极30设于在由各自构成相邻的摄像器件的电荷累积电极24和另一电荷累积电极24所夹区域中绝缘层82的部分82’的下方。电荷移动控制电极30与电荷累积电极24间隔开地设置。或者，换言之，电荷移动控制电极30与电荷累积电极24间隔开地设置，并且电荷移动控制电极30布置为隔着绝缘层82与光电转换层23的区域23’相对。
电荷累积电极24的尺寸大于第一电极21的尺寸。在电荷累积电极24的面积由s1’表示且第一电极21的面积由s1表示时，优选满足但不限于：
4≤s1’/s1，
并且，在实施例4或后文所述的实施例5的摄像器件中，例如满足但不限于：
s1’/s1＝8。
应当指出，在后文所述的实施例10至实施例13中，三个光电转换部段201、202和203的尺寸彼此相等并且形成为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，而且，氧化膜72形成于半导体基板70的第一表面70A上。而且，构成第一摄像器件11的控制部的复位晶体管TR1rst、放大晶体管TR1amp和选择晶体管TR1sel设于半导体基板70的第一表面侧，而且，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也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通过设于层间绝缘层81中的连接孔65、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上的布线层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通过布线层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)。同时，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的另一源极/漏极区域53C共用区域，并且另一源极/漏极区域53C连接到信号线(数据输出线)VSL1(117)。
第二摄像器件13包括设于半导体基板70上的n型半导体区域41作为光电转换层。包括垂直晶体管的传输晶体管TR2trs的栅极部45延伸到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设于在传输晶体管TR2trs的栅极部45附近的半导体基板70的区域45C中。累积在n型半导体区域41中的电荷通过沿栅极部45形成的传输通道被读出到第二浮动扩散层FD2。
在第二摄像器件13中，构成第二摄像器件13的控制部的复位晶体管TR2rst、放大晶体管TR2amp和选择晶体管TR2sel也设于半导体基板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的源极/漏极区域中的一者连接到电源VDD，而源极/漏极区域的另一者也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的源极/漏极区域中的另一者(第二浮动扩散层FD2)。同时，放大晶体管TR2amp的源极/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。同时，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，并且选择晶体管TR2sel的源极/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15包括设于半导体基板70上的n型半导体区域43作为光电转换层。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设于在传输晶体管TR3trs的栅极部46附近的半导体基板70的区域46C中。累积在n型半导体区域43中的电荷通过沿栅极部46形成的传输沟道46A被读出到第三浮动扩散层FD3。
在第三摄像器件15中，构成第三摄像器件15的控制部的复位晶体管TR3rst、放大晶体管TR3amp和选择晶体管TR3sel也设于半导体基板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，而源极/漏极区域中的另一者也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)。同时，放大晶体管TR3amp的源极/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。同时，选择晶体管TR3sel的源极/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，选择晶体管TR3sel的源极/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、复位线RST2、复位线RST3、选择线SEL1、选择线SEL2、选择线SEL3、传输栅极线TG2和传输栅极线TG3连接到构成驱动电路的垂直驱动电路112，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的表面70A之间并且减少暗电流的产生。另一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的部分侧面被p+层42包围。另一p+层73形成在半导体基板70的后表面70B侧，并且从p+层73到在半导体基板70的内部形成有接触孔部61的部分形成有HfO2膜74和绝缘膜75。尽管在层间绝缘层76中在多个层上形成有布线，但省略了该布线的图示。
HfO2膜74是具有负固定电荷的膜，如前文所述，通过设置这样的膜能够减少暗电流的产生。应当指出，代替HfO2膜，也可以使用氧化铝(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、氮氧化铪膜和氮氧化铝膜。作为所述这些膜的膜形成方法，例如可以列出CVD法、PVD法和ALD法。
实施例4的固态摄像装置的操作可以基本类似于实施例1的固态摄像装置的操作，因此，省略该操作的具体说明。
图14示出了实施例4的固态摄像装置的概念图。实施例4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、驱动控制电路116等。应当指出，当然地，这些电路可以包括已知的电路，并且可以使用其它电路配置(例如，在传统的CCD型固态摄像装置或传统的MOS型固态摄像装置中使用的各种电路)构成。应当指出，在图14中，只针对一行的层叠型摄像器件101示出了附图标记“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以及用于它们的控制信号。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包括移位寄存器，并且在垂直方向上以行为单位依次对摄像区域111中的层叠型摄像器件101进行选择性扫描。之后，基于根据各层叠型摄像器件101接收的光量产生的电流(信号)的像素信号(图像信号)通过信号线(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利用根据黑基准像素(形成在有效像素区域周围，但未图示)的信号对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。在列信号处理电路113的输出级处，设有连接到水平信号线118的水平选择开关(未图示)。
水平驱动电路114例如包括移位寄存器，并依次输出水平扫描脉冲来依次选择列信号处理电路113，使得信号从各列信号处理电路113输出到水平信号线118。
输出电路115对从列信号处理电路113通过水平信号线118依次提供的信号进行信号处理，并输出所得到的信号。
图15示出了实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的变形例(实施例4的变形例1)的等效电路图，如图15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，可以通过以下的方法制造实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件。具体地，首先准备SOI基板。然后，通过外延生长法在SOI基板的表面上形成第一硅层，并且在第一硅层上形成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，并且在第二硅层上形成器件隔离区域71、氧化膜72、p+层42、n型半导体区域43和p+层44。而且，在第二硅层上形成构成摄像器件的控制部的各种晶体管等，并且在其上进一步形成布线层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)粘合在一起。然后，去除SOI基板，以露出第一硅层。应当指出，第二硅层的表面对应于半导体基板70的表面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共同表示为半导体基板70。然后，在半导体基板70的后表面70B侧形成用于形成各接触孔部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、64和33、层间绝缘层81、连接孔65、66和34、第一电极21、电荷累积电极24、电荷移动控制电极30和绝缘层82。然后，在连接部67中形成开口，并且形成光电转换层23、第二电极22、保护层83和片上微透镜90。这样，能够得到实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件。
或者，尽管图16示出了实施例4的摄像器件(示出了并排布置的两个摄像器件)的变形例(实施例4的变形例2)的示意性部分截面图，但是光电转换层可以构造为下层半导体层23DN和上层光电转换层23UP的层叠结构。上层光电转换层23UP和下层半导体层23DN为多个摄像器件共用。特别地，在多个摄像器中，上层光电转换层23UP和下层半导体层23DN均以一层的形式形成。通过以这种方式设置下层半导体层23DN，例如，能够防止电荷累积时的电荷复合。而且，能够提高累积在光电转换层23中的电荷向第一电极21的电荷传输效率。而且，能够临时保持光电转换层23中产生的电荷，并且能够控制电荷传输的时序等。另外，能够抑制暗电流的产生。对于构成上层光电转换层23UP的材料，从构成光电转换层23的各种材料中适当选择就足够了。另一方面，作为构成下层半导体层23DN的材料，优选使用带隙能量的值高(例如，带隙能量的值等于或高于3.0eV)并且迁移率比构成光电转换层的材料高的材料，具体地，例如，列出了诸如IGZO等氧化物半导体材料。或者，作为构成下层半导体层23DN的材料，在累积的电荷为电子时，可以列出电离电势比构成光电转换层的材料的电离电势高的材料。另外，构成下层半导体层的材料的杂质浓度优选等于或低于1×1018cm-3。应当指出，实施例4的变形例2的配置和结构也适用于其它实施例。
实施例5
实施例5也涉及本公开的层叠型摄像器件和根据本公开的第二形式的固态摄像装置。特别地，实施例5中的层叠型摄像器件包括实施例1至实施例3的摄像器件及其变形例中的至少一者，实施例5的固态摄像装置包括实施例4的多个层叠型摄像器件。
图17A示出了实施例5的摄像器件(两个并列的摄像器件)的部分的示意性截面图。在实施例5的摄像器件中，在位于相邻的摄像器件之间的光电转换层23的区域23'上，代替形成第二电极22，形成上第一电荷移动控制电极和上第二电荷移动控制电极(统称为“电荷移动控制电极35”)。电荷移动控制电极35设置为与第二电极22间隔开。换言之，第二电极22针对各摄像器件设置，并且电荷移动控制电极35与第二电极22间隔开地设于部分光电转换层23上，使得电荷移动控制电极35围绕至少部分第二电极22。电荷移动控制电极35形成在与第二电极22相同的水平上。电荷移动控制电极35具有类似于电荷移动控制电极30的平面形状。
首先在光电转换层23上形成用于构成第二电极22和电荷移动控制电极35的材料层，然后图案化该材料层，这样能够得到第二电极22和电荷移动控制电极35。第二电极22和电荷移动控制电极35各自连接到不同的布线(未图示)，并且各布线连接到驱动电路。连接到第二电极22的布线为多个摄像器件共用。连接到电荷移动控制电极35的布线也适当地为多个摄像器件共用，类似于上述实施例1至实施例3的电荷移动控制电极30。
在包括第二电极22和电荷移动控制电极35的光电转换层23上形成有绝缘膜(未图示)，连接到第二电极22的接触孔(未图示)形成于第二电极22上方的绝缘膜中，并且连接到接触孔的布线VOU(未图示)设于绝缘膜上。
实施例5的固态摄像装置的操作也可以基本上类似于实施例1的固态摄像装置的操作，因此，省略了该操作的具体说明。然而，施加于电荷移动控制电极35的电位低于施加于第二电极22的电位。
如上所述，在实施例5的摄像器件中，在位于相邻的摄像器件之间的光电转换层的区域上，不是形成第二电极，而是形成电荷移动控制电极。因此，由于通过电荷移动控制电极能够减少光电转换产生的电荷流入到相邻的摄像器件中，所以拍摄的视频(图像)不会质量劣化。
图17B示出了实施例5的摄像器件(两个并列的摄像器件)的变形例的部分的示意性截面图。在该变形例中，第二电极22针对各摄像器件设置，并且电荷移动控制电极35设置为与第二电极22间隔开，以围绕至少部分第二电极22。在电荷移动控制电极35下方，存在部分的电荷累积电极24，另外，在电荷移动控制电极(上电荷移动控制电极)35下方，设有电荷移动控制电极(下电荷移动控制电极)30。第二电极22的与电荷移动控制电极35相对的区域位于第一电极侧。电荷累积电极24被电荷移动控制电极30围绕。
实施例6
实施例6是实施例4和实施例5的变形例。图18示出了实施例6的摄像器件和层叠型摄像器件的示意性部分截面图，实施例6的摄像器件和层叠型摄像器件是前照射型的摄像器件和层叠型摄像器件，并且构造为层叠有：第一型的实施例4的绿光摄像器件(第一摄像器件11)，其对绿光具有灵敏度且包括吸收绿光的第一型的绿光光电转换层；第二型的传统的蓝光摄像器件(第二摄像器件13)，其对蓝光具有灵敏度且包括吸收蓝光的第二型的蓝光光电转换层；以及第二型的传统的红光摄像器件(第三摄像器件15)，其对红光具有灵敏度且包括吸收红光的第二型的红光光电转换层。这里，红光摄像器件(第三摄像器件15)和蓝光摄像器件(第二摄像器件13)设于半导体基板70中，使得第二摄像器件13相对于第三摄像器件15位于光入射侧。而且，绿光摄像器件(第一摄像器件11)设于蓝光摄像器件(第二摄像器件13)的上方。
类似于实施例4，在半导体基板70的表面70A侧，设有构成控制部的各种晶体管。这些晶体管可以配置和构造为基本类似于上述实施例4的晶体管。而且，尽管第二摄像器件13和第三摄像器件15设于半导体基板70上，但是这些摄像器件也可以配置和构造为基本类似于上述实施例4的第二摄像器件13和第三摄像器件15。
在半导体基板70的表面70A上，形成有层间绝缘层77和78，并且，在层间绝缘层78上，设有构成实施例4的摄像器件的光电转换部(第一电极21、光电转换层23和第二电极22)、电荷累积电极24等。
这样，除了该摄像器件和层叠型摄像器件是前照射型的之外，实施例6的摄像器件和层叠型摄像器件的配置和结构可以类似于实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的配置和结构，因而省略了对其的说明。
实施例7
实施例7是实施例4至实施例6的变形例。
图19示出了实施例7的摄像器件和层叠型摄像器件的示意性部分截面图，实施例7的摄像器件和层叠型摄像器件是背侧照射型的摄像器件和层叠型摄像器件，并且构造为层叠有两个摄像器件：第一型的实施例4的第一摄像器件11和第二型的第二摄像器件13。同时，图20示出了实施例7的摄像器件和层叠型摄像器件的变形例的示意性部分截面图，实施例7的摄像器件和层叠型摄像器件的变形例是前照射型的摄像器件和层叠型摄像器件，并且构造为层叠有两个摄像器件：第一型的实施例4的第一摄像器件11和第二型的第二摄像器件13。这里，第一摄像器件11吸收原色的光，第二摄像器件13吸收互补色的光。或者，第一摄像器件11吸收白光，第二摄像器件13吸收红外线。
应当指出，下表列举了第一型的摄像器件和第二型的摄像器件的层叠结构的示例。
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实施例8
实施例8是实施例4至实施例7的变形例，并且涉及包括传输控制电极(电荷传输电极)的本公开的摄像器件。图21示出了实施例8的摄像器件和层叠型摄像器件的部分的示意性部分截面图，图22和图23示出了实施例8的摄像器件和层叠型摄像器件的等效电路图。
实施例8的摄像器件和层叠型摄像器件还包括传输控制电极(电荷传输电极)25，传输控制电极25与第一电极21和电荷累积电极24间隔开地布置于第一电极21和电荷累积电极24之间，并且隔着绝缘层82与光电转换层23相对。传输控制电极25通过连接孔68B、焊盘部68A和设于层间绝缘层81中的布线VOT连接到构成驱动电路的像素驱动电路。
应当指出，复位晶体管TR1rst的另一源极漏极区域51B可以接地，而不是连接到电源VDD。
在实施例8中，在电荷累积时段期间，当施加于传输控制电极25的电位为V61时，优选满足V61≤V11且V31<V61。能够可靠地防止保持在与电荷累积电极24相对的光电转换层23的区域中的电子移动到第一电极21。而且，在第二电荷传输时段期间，当施加于传输控制电极25的电位为V63时，满足V33≤V63≤V13。这样，当然地，保持在与电荷累积电极24相对的光电转换层23的区域中的电子被读出到第一电极21中，并进一步到第一浮动扩散层FD1中。换言之，累积在光电转换层23中的电荷被读出到控制部。
实施例9
实施例9是实施例4至实施例8的变形例，并且涉及包括多个电荷累积电极段的本公开的摄像器件。
图24示出了实施例9的摄像器件的部分的示意性部分截面图，图25和图26示出了实施例9的摄像器件和层叠型摄像器件的等效电路图。
在实施例9中，电荷累积电极24包括多个电荷累积电极段24A、24B和24C。电荷累积电极段的个数等于或大于2就足够了，在实施例9中为“3”。而且，在实施例9的摄像器件和层叠型摄像器件中，不同的电位施加于N个电荷累积电极段中的各者，由于第一电极21的电位高于第二电极22的电位，即，由于正电位施加于第一电极21且负电位施加于第二电极22，而在第二电荷传输时段期间，施加于离第一电极21最近的电荷累积电极段(第一光电转换部段)24A的电位高于施加于离第一电极21最远的电荷累积电极段(第N光电转换部段)24C的电位。通过以这种方式设置电荷累积电极24的电位梯度，保持在与电荷累积电极24相对的光电转换层23的区域中的电子被更可靠地读出到第一电极21中，并进一步到第一浮动扩散层FD1中。换言之，累积在光电转换层23中的电荷被读出到控制部中。
通过在第二电荷传输时段期间满足电荷累积电极段24C的电位<电荷累积电极段24B的电位<电荷累积电极段24A的电位的关系，保持在光电转换层23的区域中的电子能够被同时读出到第一浮动扩散层FD1中。或者，在第二电荷传输时段期间，通过逐渐改变电荷累积电极段24C的电位、电荷累积电极段24B的电位和电荷累积电极段24A的电位(即，以阶梯式或斜坡方式改变)，能够可靠地使保持在与电荷累积电极段24C相对的光电转换层23的区域中的电子移动到与电荷累积电极段24B相对的光电转换层23的区域，然后使保持在与电荷累积电极段24B相对的光电转换层23的区域中的电子移动到与电荷累积电极段24A相对的光电转换层23的区域，之后将保持在与电荷累积电极段24A相对的光电转换层23的区域中的电子读出到第一浮动扩散层FD1中。
复位晶体管TR1rst的另一源极/漏极区域51B可以接地，而不是连接到电源VDD。
实施例10
实施例10是实施例4至实施例9的变形例，并且涉及第一配置和第六配置的摄像器件。
图27示出了实施例10的摄像器件和层叠型摄像器件的示意性部分截面图，图28示出了其中电荷累积电极、光电转换层和第二层层叠的部分被放大的示意性部分截面图。实施例10的摄像器件和层叠型摄像器件的等效电路图类似于上文参照图12和图13所述的实施例4的摄像器件的等效电路图。而且，实施例10的摄像器件(第一摄像器件11)的操作基本上类似于实施例4的摄像器件的操作。
这里，在实施例10的摄像器件中或者在后文所述的实施例11至实施例15的摄像器件中，
光电转换部包括N(其中N≥2)个光电转换部段(具体地，三个光电转换部段201、202和203)，
光电转换层23包括N个光电转换层段(具体地，三个光电转换层段231、232和233)，
绝缘层82包括N个绝缘层段(具体地，三个绝缘层段821、822和823)，
在实施例10至实施例12中，电荷累积电极24包括N个电荷累积电极段(具体地，在实施例中，三个电荷累积电极段241、242和243)，
在实施例13和实施例14中，并且在一些情况下，在实施例12中，电荷累积电极24包括彼此间隔开布置的N个电荷累积电极段(具体地，三个电荷累积电极段241、242和243)，
第n(其中，n＝1，2，3，…，N)光电转换部段20n包括第n电荷累积电极段24n、第n绝缘层段82n和第n光电转换层段23n，并且
光电转换部段的n值越大离第一电极21越远。
另外，实施例10的摄像器件或者后文所述的实施例11至实施例14中各者的摄像器件配置为：
包括光电转换部，光电转换部具有依次层叠的第一电极21、光电转换层23和第二电极22，
光电转换部还包括电荷累积电极24，电荷累积电极24与第一电极21间隔开地布置并且隔着绝缘层82与光电转换层23相对，并且
其中，电荷累积电极24、绝缘层82和光电转换层23的层叠方向定义为Z方向，离开第一电极21的方向定义为X方向，当沿着YZ虚拟平面截取电荷累积电极24、绝缘层82和光电转换层23层叠的层叠部分时，层叠部分的截面面积随着距离第一电极21的距离而变化。
而且，在实施例10的摄像器件中，绝缘层段的厚度在从第一光电转换部段201到第N光电转换部段20N的范围内逐渐变化。具体地，绝缘层段的厚度逐渐增大。另外，在实施例10的摄像器件中，层叠部分的截面宽度固定，层叠部分的截面厚度，具体地绝缘层段的厚度，随着距离第一电极21的距离而逐渐增大。应当指出，绝缘层段的厚度台阶式增大。在第n光电转换部段20n中的绝缘层段82n的厚度固定。在第n光电转换部段20n中的绝缘层段82n的厚度由“1”表示时，例如2至10可以作为第(n+1)光电转换部段20(n+1)中的绝缘层段82(n+1)的厚度。然而，绝缘层段82n的厚度不限于上述这样的值。在实施例10中，通过逐渐减小电荷累积电极段241、242和243的厚度，绝缘层段821、822和823的厚度逐渐增大。光电转换层231、232和233的厚度固定。
在下文中，说明实施例10的摄像器件的操作。
在电荷累积时段期间，从驱动电路向第一电极21施加电位V11，并且向电荷累积电极24施加电位V31。光入射到光电转换层23，使得在光电转换层23中进行光电转换。通过光电转换产生的正空穴通过布线VOU从第二电极22发送到驱动电路。同时，由于第一电极21的电位设为高于第二电极22的电位，即，由于向第一电极21施加正电位而向第二电极22施加负电位，所以满足V31≥V11，优选地，V31>V11。这样，通过光电转换产生的电子被吸引到电荷累积电极24，并且保持在与电荷累积电极24相对的光电转换层23的区域中，换言之，电荷累积在光电转换层23中。由于满足V31>V11，所以在光电转换层23的内部产生的电子不会向第一电极21移动。经过光电转换的时间，与电荷累积电极24相对的光电转换层23的区域的电位成为向负侧增大的值。
由于实施例10的摄像器件采用绝缘层段的厚度逐渐增大的配置，所以如果在电荷累积时段期间出现V31≥V11这样的状态，则第n光电转换部段20n能够累积比第(n+1)光电转换部段20(n+1)更大量的电荷，并且被施加更强的场，使得能够可靠地防止电荷从第一光电转换部段201流到第一电极21。
在电荷累积时段的后期时段中执行复位操作。这样，第一浮动扩散层FD1的电位复位，并且第一浮动扩散层FD1的电位变为电源的电位VDD。
在复位操作完成之后，执行电荷读出。特别地，在第二电荷传输时段期间，从驱动电路向第一电极21施加电位V13，并且向电荷累积电极24施加电位V33。这里，假设保持V13>V33。这样，保持在与电荷累积电极24相对的光电转换层23的区域中的电子被读出到第一电极21中，进一步到第一浮动扩散层FD1中。换言之，累积在光电转换层23中的电荷被读出到控制部中。
更具体地，如果在第二电荷传输时段期间出现V13>V33这样的状态，则能够可靠地确保电荷从第一光电转换部段201流到第一电极21以及电荷从第(n+1)光电转换部段20(n+1)流到第n光电转换部段20n。
于是完成了电荷累积、复位操作和电荷传输的这一系列操作。
在实施例10的摄像器件中，由于绝缘层段的厚度在从第一光电转换部段到第N光电转换部段的范围内逐渐变化，或者由于当沿着YZ虚拟平面截取电荷累积电极、绝缘层和光电转换层层叠的层叠部分时，层叠部分的截面面积随着距离第一电极21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。
由于实施例10的摄像器件和层叠型摄像器件能够通过与实施例4的摄像器件基本类似的方法来制造，所以省略了该方法的具体说明。
应当指出，在实施例10的摄像器件中，在形成第一电极21、电荷累积电极24和绝缘层82时，首先在层间绝缘层81上形成用于形成电荷累积电极243的导电材料层，然后进行图案化，使得在将形成光电转换部段201、202和203以及第一电极21的区域中保留导电材料层，并且能够获得第一电极21的一部分以及电荷累积电极243。然后，在整个区域上形成用于形成绝缘层段823的绝缘层并进行图案化，之后，进行平坦化处理，使得能够获得绝缘层段823。之后，在整个区域上形成用于形成电荷累积电极242的导电材料层，并进行图案化，使得在将形成光电转换部段201和202以及第一电极21的区域中保留导电材料层，由此能够获得第一电极21的一部分以及电荷累积电极242。之后，在整个区域上形成用于形成绝缘层段822的绝缘层并进行图案化，然后，进行平坦化处理，使得能够获得绝缘层段822。然后，形成用于形成电荷累积电极241的导电材料层，并进行图案化，使得在将形成光电转换部段201和第一电极21的区域中保留导电材料层，由此能够获得第一电极21和电荷累积电极241。之后，在整个区域上形成绝缘层并进行平坦化处理，使得能够获得绝缘层段821(绝缘层82)。之后，在绝缘层82上形成光电转换层23。以这样的方式能够获得光电转换部段201、202和203。
复位晶体管TR1rst的另一源极/漏极区域51B可以接地，而不是连接到电源VDD。
实施例11
实施例11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29示出了电荷累积电极、光电转换层和第二电极层叠的部分放大示出的示意性部分截面图，如图29所示，在实施例11的摄像器件中，光电转换层段的厚度在从第一光电转换部段201到第N光电转换部段20N的范围内逐渐变化。另外，在实施例11的摄像器件中，层叠部分的截面宽度固定，而层叠部分的截面厚度，具体地光电转换层段的厚度，随着距离第一电极21的距离而逐渐增大。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台阶式增大。在第n光电转换部段20n中的光电转换层段23n的厚度固定。在第n光电转换部段20n中的光电转换层段23n的厚度为“1”时，例如2至10可以作为第(n+1)光电转换部段20(n+1)中的光电转换层段23(n+1)的厚度。然而，该厚度不限于上述这样的值。在实施例11中，通过逐渐减小电荷累积电极段241、242和243的厚度，光电转换层段231、232和233的厚度逐渐增大。绝缘层821、822和823的厚度固定。
在实施例11的摄像器件中，由于光电转换层段的厚度逐渐增大，所以如果在电荷累积时段期间进入V31≥V11这样的状态，则向第n光电转换部段20n比向第(n+1)光电转换部段20(n+1)施加更强的电场，并且能够可靠地防止电荷从第一光电转换部段201流到第一电极21。之后，如果在第二电荷传输时段期间进入V33<V13这样的状态，则能够可靠地确保电荷从第一光电转换部段201流到第一电极21以及电荷从第(n+1)光电转换部段20(n+1)流到第n光电转换部段20n。
以这样的方式，在实施例11的摄像器件中，由于光电转换层段的厚度在从第一光电转换部段到第N光电转换部段的范围内逐渐变化，或者，由于当沿着YZ虚拟平面截取电荷累积电极、绝缘层和光电转换层层叠的层叠部分时，层叠部分的截面面积随着距离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。
在实施例11的摄像器件中，在形成第一电极21、电荷累积电极24、绝缘层82和光电转换层23时，首先，在层间绝缘层81上形成用于形成电荷累积电极243的导电材料层，并进行图案化，使得在将形成光电转换部段201、202和203以及第一电极21的区域中保留导电材料层，由此能够获得第一电极21的一部分以及电荷累积电极243。之后，在整个区域上形成用于形成电荷累积电极242的导电材料层，并进行图案化，使得在将形成光电转换部段201和202以及第一电极21的区域中保留导电材料层，由此能够获得第一电极21的一部分以及电荷累积电极242。然后，在整个区域上形成用于形成电荷累积电极241的导电材料层，并进行图案化，使得在将形成光电转换部段201和第一电极21的区域中保留导电材料层，由此能够获得第一电极21和电荷累积电极241。之后，在整个区域上共形地形成绝缘层82。然后，在绝缘层82上形成光电转换层23，并且对光电转换层23进行平坦化处理。以这种方式，能够获得光电转换部段201、202和203。
实施例12
实施例12涉及第三配置的摄像器件。图30示出了实施例12的摄像器件和层叠型摄像器件的示意性部分截面图。在实施例12的摄像器件中，构成绝缘层段的材料在相邻的光电转换部段之间不同。这里，构成绝缘层段的材料的相对介电常数的值在从第一光电转换部段201到第N光电转换部段20N的范围内逐渐减小。在实施例12的摄像器件中，相同的电位可以施加于所有N个电荷累积电极段，或者不同的电位可以施加于N个电荷累积电极段中的各者。在后一种情况下，类似于实施例13的说明，彼此间隔开布置的电荷累积电极段241、242和243分别通过焊盘部641、642和643连接到构成驱动电路的垂直驱动电路112就足够了。
而且，通过采用如上所述的这种配置，形成了一种电荷传输梯度，并且如果在电荷累积时段期间进入V31≥V11这样的状态，则第n光电转换部段能够比第(n+1)光电转换部段累积更大量的电荷。而且，如果在第二电荷传输时段期间进入V33<V13这样的状态，则能够可靠地确保电荷从第一光电转换部段流到第一电极以及电荷从第(n+1)光电转换部段流到第n光电转换部段。
实施例13
实施例13涉及第四配置的摄像器件。图31示出了实施例13的摄像器件和层叠型摄像器件的示意性部分截面图。在实施例13的摄像器件中，构成电荷累积电极段的材料在相邻的光电转换部段之间不同。这里，构成绝缘层段的材料的功函数的值在从第一光电转换部段201到第N光电转换部段20N的范围内逐渐变高。在实施例13的摄像器件中，相同的电位可以施加于所有N个电荷累积电极段，或者不同的电位可以施加于N个电荷累积电极段中的各者。在后一种情况下，电荷累积电极段241、242和243分别通过焊盘部641、642和643连接到构成驱动电路的垂直驱动电路112。
实施例14
实施例14的摄像器件涉及第五配置的摄像器件。图32A、图32B、图33A和图33B示出了实施例14中电荷累积电极段的示意性平面图。实施例14的摄像器件和层叠型摄像器件的示意性部分截面图类似于图31或图34所示的示意性部分截面图。在实施例14的摄像器件中，电荷累积电极段的面积在从第一光电转换部段201到第N光电转换部段20N的范围内逐渐减小。在实施例14的摄像器件中，相同的电位可以施加于所有N个电荷累积电极段，或者不同的电位可以施加于N个电荷累积电极段中的各者。特别地，类似于实施例13的说明，彼此间隔开布置的电荷累积电极段241、242和243分别通过焊盘部641、642和643连接到构成驱动电路的垂直驱动电路112就足够了。
在实施例14中，电荷累积电极24包括多个电荷累积电极段241、242和243。电荷累积电极段的个数等于或大于两个就足够了，在实施例14中为“三个”。而且，在实施例14的摄像器件和层叠型摄像器件中，由于第一电极21的电位高于第二电极22的电位，即，例如，由于向第一电极21施加正电位且向第二电极22施加负电位，所以在第二电荷传输时段期间，施加于离第一电极21最近的电荷累积电极段241的电位高于施加于离第一电极21最远的电荷累积电极段243的电位。通过以这种方式设置电荷累积电极24的电位梯度，保持在与电荷累积电极24相对的光电转换层23的区域中的电子更可靠地被读出到第一电极21，进一步到第一浮动扩散层FD1。换言之，累积在光电转换层23中的电荷被读出到控制部。
之后，在第二电荷传输时段期间，通过设置使得保持电荷累积电极段243的电位<电荷累积电极段242的电位<电荷累积电极段241的电位，保持在光电转换层23的区域中的电子能够被一起读出到第一浮动扩散层FD1。另外，在第二电荷传输时段期间，由于电荷累积电极段243的电位、电荷累积电极段242的电位和电荷累积电极段241的电位逐渐变化(即，台阶式或斜坡式变化)，所以保持在与电荷累积电极段243相对的光电转换层23的区域中的电子能够被移动到与电荷累积电极段242相对的光电转换层23的区域中，保持在与电荷累积电极段242相对的光电转换层23的区域中的电子能够被移动到与电荷累积电极段241相对的光电转换层23的区域中，之后，保持在与电荷累积电极段241相对的光电转换层23的区域中的电子能够被可靠地读出到第一浮动扩散层FD1中。
复位晶体管TR3rst的另一源极/漏极区域51B可以接地，而不是连接到电源VDD。
并且在实施例14的摄像器件中，通过采用如上所述的这种配置，形成了一种电荷传输梯度。特别地，由于电荷累积电极段的面积在从第一光电转换部段201到第N光电转换部段20N的范围内逐渐减小，所以如果在电荷累积时段期间进入V31≥V11这样的状态，则第n光电转换部段能够比第(n+1)光电转换部段累积更大量的电荷。之后，如果在第二电荷传输时段期间进入V33<V13这样的状态，则能够可靠地确保电荷从第一光电转换部段流到第一电极以及电荷从第(n+1)光电转换部段流到第n光电转换部段。
实施例15
实施例15涉及第六配置的摄像器件。图34示出了实施例15的摄像器件和层叠型摄像器件的示意性部分截面图。而且，图35A和图35B示出了实施例15中的电荷累积电极段的示意性平面图。实施例15的摄像器件包括层叠有第一电极21、光电转换层23和第二电极22的光电转换部，并且光电转换部还包括电荷累积电极24，电荷累积电极24与第一电极21间隔开地布置并且隔着绝缘层82与光电转换层23相对。而且，在电荷累积电极24、绝缘层82和光电转换层23的层叠方向定义为Z方向并且离开第一电极21的方向定义为X方向的情况下，当沿着YZ虚拟平面截取电荷累积电极24、绝缘层82和光电转换层23层叠的层叠部分时，层叠部分的截面面积随着距离第一电极21的距离而变化。
具体地，在实施例15的摄像器件中，层叠部分的截面的厚度固定，并且层叠部分的截面的宽度随着距第一电极21的距离增加而减小。应当指出，该宽度可以连续减小(参照图35A)或者可以台阶式减小(参照图35B)。
以这种方式，在实施例14的摄像器件中，由于当沿着YZ虚拟平面截取电荷累积电极24、绝缘层82和光电转换层23层叠的层叠部分时，层叠部分的截面面积随着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。
实施例16
实施例16涉及根据本公开的第一形式的固态摄像装置。尽管上文结合实施例1至实施例15说明了其中光电转换部设于半导体基板上方的固态摄像装置，但根据本公开的第一形式的固态摄像装置例如能够包括设于半导体基板中的摄像器件(光电栅型的摄像器件)。图36示意性示出了实施例16的固态摄像装置的电荷累积电极等的布置状态，图37示出了沿图36的虚线F-F-F截取的示意性部分截面图，图38示出了沿图36的虚线G-G-G截取的示意性部分截面图。
实施例16的固态摄像装置配置为：
其包括多个摄像器件块，各摄像器件块包括P×Q(其中，P≥2且Q≥1)个摄像器件，
各摄像器件包括光电转换部，光电转换部包括光电转换层29A、绝缘层39和隔着绝缘层39与光电转换层29A相对布置的电荷累积电极(在此情况下，有时称为光电栅电极)28，
在摄像器件块中，第一电荷移动控制电极36A和36B设于摄像器件之间，
第二电荷移动控制电极37A和37B设于摄像器件块之间；
在摄像器件块中，P个(在所示的示例中为两个)摄像器件沿第一方向排列，Q个(在所示的示例中为两个)摄像器件沿第二方向排列，并且
在第一电荷移动控制电极36A和36B的控制下，在沿第一方向从第一个摄像器件起的第(P-1)个摄像器件的光电转换层29A中累积的电荷被传输到第P个摄像器件的光电转换层29A，并且连同累积在Q个第P个摄像器件的光电转换层29A中的电荷一起被读出。
光电转换层29A形成在硅半导体基板70的内部中。而且，在所示的示例中，摄像器件块包括：具有电荷累积电极2811、2812、2821和2822的四个摄像器件，具有电荷累积电极2813、2814、2823和2824的四个摄像器件，具有电荷累积电极2831、2832、2841和2842的四个摄像器件，或者具有电荷累积电极2833、2834、2843和2844的四个摄像器件。而且，具体地，例如，在第一电荷移动控制电极36A的控制下，累积在构成沿第一方向的第一摄像器件的光电转换层29A1中的电荷被传输到构成第P个摄像器件的光电转换层29A2，并且通过第一浮动扩散层26(FD1)连同累积在构成Q个第P个摄像器件的光电转换层29A2中的电荷一起被读出。
并且，构成下方摄像器件块的摄像器件(第二摄像器件)的光电转换层29B形成在硅半导体基板70的内部。而且，传输晶体管的栅极部38通过连接部38A连接到光电转换层29B，并且在栅极部38的控制下累积在光电转换层29B中的电荷被读出到第二浮动扩散层27(FD2)。
实施例16的固态摄像装置的操作可以基本类似于上述关于实施例1的固态摄像装置的操作，因此省略该操作的具体说明。
尽管已经基于优选实施例说明了本公开，但是本公开不限于这些实施例。结合这些实施例所述的摄像器件、层叠型摄像器件和固态摄像装置的结构和配置、制造条件、制造方法和所用的材料是示例性的，可以适当地改变。可以适当地结合这些实施例的摄像器件。例如，可以选择性地结合实施例10的摄像器件、实施例11的摄像器件、实施例12的摄像器件、实施例13的摄像器件和实施例14的摄像器件，并且可以选择性地结合实施例10的摄像器件、实施例11的摄像器件、实施例12的摄像器件、实施例13的摄像器件和实施例15的摄像器件。
在一些情况下，也可以使得浮动扩散层FD1、FD2和FD3、复位晶体管TR1rst的一个源极/漏极区域51C、在传输晶体管TR2trs的栅极部45附近的半导体基板70的区域45C以及在传输晶体管TR3trs的栅极部46附近的半导体基板70的区域46C由多个摄像器件共用。
在这些实施例中，尽管一个摄像器件块或者一个摄像器件单元包括2×2个摄像器件，但是一个摄像器件块或者一个摄像器件单元的个数不限于此，例如也可以由2×1个摄像器件、3×3个摄像器件、4×4个摄像器件等构成。而且，尽管基于构成一个摄像器件单元的P×Q个摄像器件和构成摄像器件块的P×Q个摄像器件沿第一方向间隔一个摄像器件的距离布置的情形说明了实施例，但是也可以采用沿第一方向间隔一个摄像器件的距离并且沿第二方向间隔一个摄像器件的距离布置的情形。第一方向可以是固态摄像装置的摄像器件阵列的行方向或列方向。
例如，如上述图39的实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的变形例所示，也可以将第一电极21配置为在设于绝缘层82中的开口84A中延伸并且连接到光电转换层23。
或者，如例如图40(示出上述实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的变形例)和图41A(放大地示出第一电极的一部分等的示意性部分截面图)所示，在此情况下，第一电极21的上表面的边缘部分被绝缘层82覆盖，并且第一电极21在开口84B的底面露出。在绝缘层82的与第一电极21的上表面接触的表面为第一表面82p、绝缘层82的接触于与电荷累积电极24相对的光电转换层23的部分的表面为第二表面82q的情况下，开口84B的侧面具有从第一表面82p向第二表面82q扩展的倾斜度。通过以这种方式设置开口84B的侧面的倾斜度，从光电转换层23到第一电极21的电荷移动变得更顺利。应当指出，在图41A所示的示例中，尽管开口84B的侧面相对于作为中心的开口84B的轴线旋转对称，但是如图41B所示，可以设置开口84C，使得开口84C的具有从第一表面82p向第二表面82q扩展的倾斜度的侧面位于电荷累积电极24侧。这样，电荷不容易进行从在电荷累积电极24的相对侧的光电转换层23的部分穿过开口84C的移动。而且，尽管开口84B的侧面具有从第一表面82p向第二表面82q扩展的倾斜度，但是开口84B的侧面在第二表面82q的边缘部分可以如图41A所示位于第一电极21的边缘部分的外侧，或者可以如图41C所示位于第一电极21的边缘部分的内侧。在采用前一种配置的情况下，电荷传输变得更容易，在采用后一种配置的情况下，能够减小在形成开口时形状的差量。
如上所述的这种开口84B和84C可以各自这样形成：回流由抗蚀剂材料(是通过蚀刻法在绝缘层中形成开口时形成的)制成的蚀刻掩模以对蚀刻掩模的开口侧面设置倾斜度，然后利用该蚀刻掩模蚀刻绝缘层82。
而且，如示出了上述例如实施例4的摄像器件和层叠型摄像器件的变形例的图42所示，摄像器件和层叠型摄像器件可以配置为：光从第二电极22侧入射，并且遮光层92形成于第二电极22的光入射侧。应当指出，也可以使得设于相对于光电转换层的光入射侧的各种布线用作遮光层。
应当指出，在图42所示的示例中，尽管遮光层92形成于第二电极22的上方，即，尽管遮光层92形成于第二电极22的光入射侧的第一电极21的上方，但是也可以如图43所示布置在第二电极22的光入射侧的表面上。而且，在一些情况下，如图44所示，遮光层92可以形成于第二电极22上。
或者，也可以采用这样的结构：光从第二电极22侧入射，而光不入射到第一电极21。具体地，如图42所示，遮光层92形成于第一电极21上方并且位于第二电极22的光入射侧。或者，如图46所示，可以使用这样的结构：片上微透镜90设于电荷累积电极24和第二电极22的上方，使得入射到片上微透镜90的光聚集到电荷累积电极24并且不到达第一电极21。应当指出，在如上所述的关于实施例8的设有传输控制电极25的情况下，可以采用这样的形式：光不入射到第一电极21和传输控制电极25，具体地，也可以采用这样的结构：如图45所示，在第一电极21和传输控制电极25的上方形成有遮光层92。或者，也可以采用这样的结构，入射到片上微透镜90的光不到达第一电极21或者不到达第一电极21和传输控制电极25。
通过采用如上所述的这些配置或结构，或者通过设置遮光层92或设计片上微透镜90，使得光只入射到光电转换层23的位于电荷累积电极24上方的部分，光电转换层23的位于第一电极21的上方(或者第一电极21和传输控制电极25的上方)的部分对光电转换没有贡献。因此，能够更高精度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。特别地，在包括具有如上所述的这些配置或结构的多个摄像器件的固态摄像装置的驱动方法中，步骤如下：
在所有摄像器件中，在电荷累积到光电转换层23中的同时，将第一电极21中的电荷同时释放到系统的外部，之后，
在所有摄像器件中，将累积在光电转换层23中的电荷同时传输到第一电极21，在完成传输之后，依次在各摄像器件中读出传输到第一电极21的电荷。
在固态摄像装置的这种驱动方法中，各摄像器件构造为使得从第二电极侧入射的光不入射到第一电极，并且在所有摄像器件中，在电荷累积在光电转换层中的同时，第一电极中的电荷同时释放到系统的外部。因此，在所有的摄像器件中，能够可靠地同时执行第一电极的复位。之后，在所有的摄像器件中，累积在光电转换层中的电荷同时传输到第一电极，在完成传输之后，依次在各摄像器件中读出累积在第一电极中的电荷。因此，能够容易地实现通常所谓的全局快门功能。
而且，作为实施例8的变形例，如图46所示，可以从最靠近第一电极21的位置起向电荷累积电极24设置多个传输控制电极。应当指出，图47示出了设有两个传输控制电极25A和25B的示例。而且，可以采用这样的结构：在电荷累积电极24和第二电极22的上方，设置片上微透镜90，使得入射到片上微透镜90的光聚集到电荷累积电极24并且不到达第一电极21以及传输控制电极25A和25B。
在图27和图28所示的实施例10中，电荷累积电极段241、242和243的厚度逐渐减小以逐渐增大绝缘层段821、822和823的厚度。另一方面，图48是放大地示出了实施例10的变形例中电荷累积电极、光电转换层和第二电极层叠的部分的示意性部分截面图，如图48所示，电荷累积电极段241、242和243的厚度可以固定，而绝缘层段821、822和823的厚度逐渐增大。应当指出，光电转换层段231、232和233的厚度固定。
而且，在图29所示的实施例11中，通过逐渐减小电荷累积电极段241、242和243的厚度来逐渐增大光电转换层段231、232和233的厚度。另一方面，图49示出了示意性部分截面图，其中放大地示出了实施例11的变形例中电荷累积电极、光电转换层和第二电极层叠的部分，如图49所示，可以通过使电荷累积电极段241、242和243的厚度固定并且逐渐减小绝缘层段821、822和823的厚度来逐渐增大光电转换层段231、232和233的厚度。
当然地，上述实施例的各变形例可以适当地应用于实施例4之外的实施例。
在这些实施例中，尽管电子是信号电荷并且形成于半导体基板上的光电转换层的导电类型为n型，但是也可以应用于正空穴是信号电荷的固态摄像装置。在此情况下，半导体区域包括相反导电类型的半导体区域就足够了，并且形成于半导体基板上的光电转换层的导电类型为p型就足够了。
而且，尽管采用以下情况作为示例说明实施例：本公开应用于CMOS型固态摄像装置，其中，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行和列的形式布置，但是本公开不限于应用于CMOS型固态摄像装置，也可以将本公开应用于CCD型固态摄像装置。在后一种情况下，信号电荷在垂直方向上通过CCD型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，并且被放大以输出像素信号(图像信号)。而且，本公开不限于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形成，并且针对各像素列布置列信号处理电路。而且，在一些情况下也可以省略选择晶体管。
而且，本公开的摄像器件和层叠型摄像器件不但能够应用于检测并且捕获可见光的入射光量的分布作为图像的固态摄像装置，而且能够应用于捕获红外线、X射线或粒子的入射量分布作为图像的固态摄像装置。而且，在广义上，本公开的摄像器件和层叠型摄像器件能够应用于一般的固态摄像装置(物理量分布检测装置)，例如指纹检测传感器，其检测并且捕获诸如压力或电容等一些其它物理量的分布作为图像。
而且，本公开的摄像器件和层叠型摄像器件不限于应用于以行为单位依次扫描摄像区域中的单位像素以从各单位像素读出像素信号的固态摄像装置。本公开的摄像器件和层叠型摄像器件也可以应用于以像素为单位选择任意像素并且以像素为单位从所选像素读出像素信号的X-Y地址型的固态摄像装置。固态摄像装置可以具有形成为一个芯片的形式，或者可以具有模块的形式，在该模块中，摄像区域以及驱动电路或光学系统共同封装以具有摄像功能。
而且，本公开的摄像器件和层叠型摄像器件不限于应用于固态摄像装置，也可以应用于摄像装置。这里，摄像装置指具有摄像功能的电子设备，例如数码相机或摄像机的相机系统或者便携式电话。摄像装置有时具有结合在电子设备中的模块的形式，即，摄像装置有时包括相机模块。
图50以概念图示出了示例：包括本公开的摄像器件和层叠型摄像器件的固态摄像装置201用于电子设备(相机)200。电子设备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在固态摄像装置201的摄像表面上形成来自摄像目标的图像光(入射光)的图像。因此，信号电荷在固态摄像装置201中累积固定的时间段。快门装置211控制固态摄像装置201的光作用时段和遮光时段。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。响应于从驱动电路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。在如上所述的电子设备200中，由于能够实现固态摄像装置201的像素尺寸的改进和传输效率的提高，所以能够获得像素特性得到改善的电子设备200。能够应用固态摄像装置201的电子设备200不限于相机，固态摄像装置201可以应用于诸如移动设备(例如数码相机或便携式电话)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结合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53是示出车辆控制系统的示意结构的示例的框图，该车辆控制系统作为采用了根据本公开的实施例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彼此连接的多个电子控制单元。在图53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，示出了微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053作为总体控制单元12050的功能性配置。
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，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根据各种程序控制设于车辆主体的各种装置的操作。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，代替钥匙的从移动装置发送的无线电波或者各种开关的信号输入到主体系统控制单元12020。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检测有关具有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031相连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031拍摄车辆外部的图像，并且接收所拍摄的图像。基于所接收到的图像，车外信息检测单元12030可以进行检测诸如路面上的人、车辆、障碍物、标记、符号等目标的处理，或者进行检测距这些目标的距离的处理。
摄像部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。摄像部12031能够输出电信号作为图像，或者能够输出电信号作为有关测得距离的信息。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与检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041相连接。驾驶员状态检测部12041例如包括拍摄驾驶员的相机。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专心程度，或者可以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获得的有关车辆的内部或外部的信息，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，该功能包括车辆的防止碰撞或减震、基于车间距的跟随驾驶、车速保持驾驶、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获得的有关车辆的外部或内部的信息，微型计算机12051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无需依靠驾驶员的操作而使车辆自主行驶的自动驾驶等。
另外，基于通过车外信息检测单元12030获得的有关车辆外部的信息，微型计算机12051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能够例如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，以将远光改变为近光，从而执行协同控制以实现抗眩光。
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的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53所示的示例中，示出了音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063作为输出装置。例如，显示部12062可包括车载显示器和平视显示器(head-up display)中的至少一者。
图54是示出摄像部12031的安装位置的示例的图。
在图54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设置在以下位置：车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠、后门以及车辆内部的挡风玻璃的上部。设于前鼻的摄像部12101和设在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像部12105主要获取车辆12100的前方的图像。设于侧视镜上的摄像部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部12104主要获取车辆12100的后方的图像。设在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像部12105主要用于检测前行车辆、行人、障碍物、交通信号、交通标志、车道等。
另外，图54示出了摄像部12101到12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设于前鼻的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设于侧视镜的摄像部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部12104的摄像范围。例如，将由摄像部12101到12104拍摄的图像数据叠加，可以获得从上方所视的车辆12100的鸟瞰图。
摄像部12101到12104中的至少一者可具有获取距离信息的功能。例如，摄像部12101到12104中的至少一者可以是由多个摄像器件构成的立体照相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像器件。
例如，根据从摄像部12101到12104获得的距离信息，微型计算机12051能够确定到摄像范围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的相对速度)，由此提取最近的三维目标(特别地，在车辆12100的行驶路径上并且以预定速度(例如，0km/小时以上)在与车辆12100基本相同的方向上行驶)作为前行车辆。而且，微型计算机12051能够预先设定要保持的与前行车辆的车间距，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无需依靠驾驶员的操作而使车辆自主行驶的自动驾驶等。
例如，基于从摄像部12101到12104获得的距离信息，微型计算机12051能够将有关三维目标的三维目标数据分成两轮车辆、标准型车辆、大型车辆、行人、公用电线杆和其它三维目标的三维目标数据，提取分类的三维目标数据，并使用提取的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周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够视觉识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以视觉识别的障碍物。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。在碰撞风险等于或高于设定值并且因此有可能碰撞的情况下，微型计算机12051通过音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并通过驱动系统控制单元12010进行强制减速或转向避让。由此微型计算机12051能够辅助驾驶而避免碰撞。
摄像部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部12101到12104的拍摄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部12101到12104的拍摄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来判断是否是行人的步骤，来实现这种行人的识别。在微型计算机12051判断出在摄像部12101到12104的拍摄图像中有行人并因此识别出行人时，则声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得用于强调的矩形轮廓线显示为叠加在识别出的行人上。声音/图像输出部12052也可以控制显示部12062，使得在期望的位置处显示表示行人的图标等。
而且，例如，根据本公开的技术可以应用于内窥镜手术系统。
图55是示出可以应用根据本公开的实施例的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
在图55中，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和能量装置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的末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的近端。在所示的示例中，示出了内窥镜11100包括具有刚性型镜筒11101的刚性镜。然而，内窥镜11100也可以包括具有柔性型镜筒11101的柔性镜。
在镜筒11101的末端处设有开口，物镜嵌入在开口中。光源装置11203连接到内窥镜11100，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导到镜筒11101的末端，并且该光通过物镜照向患者11132体腔中的观察对象。应当指出，内窥镜11100可以是前视内窥镜(forward-viewing endoscope)，或者可以是斜视内窥镜(oblique-viewing endoscope)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，使得来自观察对象的反射光(观察光)被光学系统聚集在摄像器件上。观察光通过摄像器件进行光电转换，产生对应于观察光的电信号，即，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包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等，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包括诸如发光二极管(LED)等光源，并在拍摄手术部位时将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输入各种信息或输入指令。例如，用户可以输入指令等以改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、倍率、焦距等)。
治疗工具控制装置11205控制用于组织的烧灼或切割、血管封合等的能量装置11112的驱动。气腹装置11206通过气腹管11111将气体供给到患者11132的体腔中以使体腔膨胀，以便确保内窥镜11100的视野并确保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、图像或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，在拍摄手术部位时向内窥镜11100提供照射光的光源装置11203可以包括白光源，白光源例如包括LED、激光光源或LED和激光光源的组合。在白光源包括红、绿和蓝(RGB)激光光源的组合的情况下，由于能够高精度地控制各颜色(各波长)的输出强度和输出时序，所以能够通过光源装置11203调整拍摄图像的白平衡。而且，在这种情况下，如果来自各RGB激光光源的激光束以时分方式照射到观察对象上，并且与发光时序同步地控制摄像头11102的摄像器件的驱动，则也能够以时分的方式拍摄分别对应于R、G和B颜色的图像。根据该方法，即使摄像器件没有设置滤色器也能够获得彩色图像。
另外，可以控制光源装置11203的驱动，使得要输出的光强度针对各预定时间改变。通过与光强度变化的时序同步地控制摄像头11102的摄像器件的驱动来以时分的方式获取图像并且合成图像，能够产生高动态范围的图像，而没有曝光不足的遮挡阴影和过度曝光的亮点。
另外，光源装置11203可以配置成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(即白光)窄带的光，以高对比度执行拍摄诸如黏膜表层的血管等预定组织的窄带观察(窄带摄像)。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，通过向人体组织发出激发光，能够观察来自人体组织的荧光(自发荧光观察)，或者，通过将诸如吲哚菁绿(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，能够获得荧光图像。光源装置11203可以配置为提供如上所述的适用于特殊光观察的这种窄带光和/或激发光。
图56是示出图55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彼此连接以通信。
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的末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包括多个透镜(包括变焦透镜和聚焦透镜)的组合。
摄像单元11402所包括的摄像器件的个数可以是一个(单板型)或多个(多板型)。例如，在摄像单元11402配置为多板型的情况下，摄像器件可以产生与R、G和B各自对应的图像信号，并且可以合成图像信号以获得彩色图像。摄像单元11402也可以配置为，具有用于获取适于三维(3D)显示的右眼和左眼各自的图像信号的一对摄像器件。如果进行3D显示，则手术人员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配置为立体型的情况下，对应于各摄像器件设置多个系统的透镜单元11401。
另外，摄像单元11402并非必须设置在摄像头11102上。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包括致动器，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。因此，能够适当地调整摄像单元11402拍摄的图像的倍率和焦点。
通信单元11404包括用于向CCU 11201发送各种信息和从CCU 11201接收各种信息的通信装置。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，指定所拍摄图像的帧率的信息、指定摄像时的曝光值的信息、和/或指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、倍率或焦点等摄像条件可以由用户指定，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中结合有自动曝光(AE，auto exposure)功能、自动聚焦(AF，auto focus)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包括用于向摄像头11102发送各种信息和从摄像头11102接收各种信息的通信装置。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对从摄像头11102发送来的RAW数据形式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的手术部位等的图像拍摄有关的各种控制，以及与手术部位等的图像拍摄所获得的拍摄图像的显示有关的各种控制。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控制显示装置11202显示拍摄有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的各种物体。例如，控制单元11413能够通过检测所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用具、特定身体部位、出血、在使用能量装置11112时的薄雾等。当控制单元11413控制显示装置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各种手术辅助信息与手术部位的图像叠加地显示。在手术辅助信息叠加显示并且呈现给手术人员11131时，能够减少手术人员11131的负担，并且手术人员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、或者适用于电通信和光通信的复合线缆。
这里，在所示的示例中，尽管使用传输线缆11400通过有线通信执行通信，但是也可以通过无线通信执行摄像头11102与CCU 11201之间的通信。
这里应当指出，尽管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，本公开也可以具有如下所述的这种配置。
[A01]
<<固态摄像装置：第一形式>>
固态摄像装置包括：
多个摄像器件块，其各自包括P×Q(其中，P≥2，Q≥1)个摄像器件，其中，
各摄像器件包括光电转换部，光电转换部包括光电转换层、绝缘层和电荷累积电极，电荷累积电极隔着绝缘层与光电转换层相对布置，
摄像器件块中，在所述摄像器件之间设有第一电荷移动控制电极，
在摄像器件块之间设有第二电荷移动控制电极，
在摄像器件块中，P个摄像器件沿第一方向排列，Q个摄像器件沿第二方向排列，并且
在第一电荷移动控制电极的控制下，在沿第一方向从第一个摄像器件起的第(P-1)个摄像器件的光电转换层中累积的电荷被传输到第P个摄像器件的光电转换层，并且与累积在Q个第P个摄像器件的光电转换层中的电荷一起被读出。
[A02]
根据[A01]的固态摄像装置，其中，在第二电荷移动控制电极的控制下，阻止了累积在光电转换层中的电荷在彼此相邻的摄像器件块的摄像器件之间移动。
[A03]
根据[A01]或[A02]的固态摄像装置，其中，
摄像器件还包括第一电极和第二电极，
光电转换部配置为第一电极、光电转换层和第二电极依次层叠，
电荷累积电极与第一电极间隔开布置，并且电荷累积电极隔着绝缘层与光电转换层相对地布置，并且
在摄像器件块中，Q个构成第P个摄像器件的摄像器件的第一电极共用。
[A04]
根据[A03]的固态摄像装置，其中，
各摄像器件块包括控制部，
控制部至少包括浮动扩散层和放大晶体管，并且
共用的第一电极连接到所述控制部。
[A05]
根据[A01]至[A04]中任一项的固态摄像装置，其中，
多个摄像器件块沿着第一方向和不同于第一方向的第二方向以二维矩阵的形式排列，
第二电荷移动控制电极包括第(2-A)电荷移动控制电极，第(2-A)电荷移动控制电极位于构成沿第一方向彼此相邻的摄像器件块的摄像器件之间，并且
在第(2-A)电荷移动控制电极的控制下，阻止了累积在光电转换层中的电荷在沿第一方向彼此相邻的摄像器件块的摄像器件之间移动。
[A06]
根据[A05]的固态摄像装置，其中，
第二电荷移动控制电极包括第(2-B)电荷移动控制电极，第(2-B)电荷移动控制电极位于构成沿第二方向彼此相邻的摄像器件块的摄像器件之间，并且
在第(2-B)电荷移动控制电极的控制下，阻止了累积在光电转换层中的电荷在沿第二方向彼此相邻的摄像器件块的摄像器件之间移动。
[A07]
根据[A05]或[A06]的固态摄像装置，其中，在摄像器件块中，第一电荷移动控制电极包括位于沿第一方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-A)电荷移动控制电极以及位于沿第二方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-B)电荷移动控制电极。
[A08]
根据[A06]的固态摄像装置，其中，在彼此相邻的摄像器件块中，彼此相邻的第(2-B)电荷移动控制电极彼此连接，并且，进一步地，第(2-A)电荷移动控制电极彼此连接。
[A09]
根据[A08]的固态摄像装置，其中，在摄像器件块中，第一电荷移动控制电极包括位于沿第一方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-A)电荷移动控制电极以及位于沿第二方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-B)电荷移动控制电极。
[A10]
根据[A09]的固态摄像装置，其中，在摄像器件块中，第(1-A)电荷移动控制电极和第(1-B)电荷移动控制电极彼此连接。
[A11]
根据[A06]的固态摄像装置，其中，在摄像器件块中，彼此相邻的第(2-B)电荷移动控制电极彼此连接，并且，进一步地，在彼此相邻的摄像器件块中，彼此相邻的第(2-B)电荷移动控制电极彼此连接。
[A12]
根据[A11]的固态摄像装置，其中，在摄像器件块中，第一电荷移动控制电极包括位于沿第一方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-A)电荷移动控制电极以及位于沿第二方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-B)电荷移动控制电极。
[A13]
根据[A12]的固态摄像装置，其中，在摄像器件块中，第(1-B)电荷移动控制电极彼此连接。
[A14]
根据[A01]至[A13]中任一项的固态摄像装置，其中，第一电荷移动控制电极和第二电荷移动控制电极设置在隔着绝缘层与位于彼此相邻的摄像器件之间的光电转换层的区域相对的区域中。
[A15]
根据[A01]至[A13]中任一项的固态摄像装置，其中，在位于彼此相邻的摄像器件之间的光电转换层的区域上，第一电荷移动控制电极和第二电荷移动控制电极与第二电极间隔开布置。
[B01]
根据[A01]至[A15]中任一项的摄像器件，还包括：
半导体基板，其中，
光电转换部布置在半导体基板上。
[B02]
根据[A01]至[B01]中任一项的摄像器件，还包括：
传输控制电极，其在第一电极和电荷累积电极之间与第一电极和电荷累积电极间隔开布置，并且隔着绝缘层与光电转换层相对地布置。
[B03]
根据[A01]至[B02]中任一项的摄像器件，其中，电荷累积电极包括多个电荷累积电极段。
[B04]
根据[A01]至[B03]中任一项的摄像器件，其中，电荷累积电极的尺寸比第一电极的尺寸大。
[B05]
根据[A01]至[B04]中任一项的摄像器件，其中，第一电极在设于绝缘层中的开口中延伸并且连接到光电转换层。
[B06]
根据[A01]至[B04]中任一项的摄像器件，其中，光电转换层在设于绝缘层中的开口中延伸并连接到第一电极。
[B07]
根据[B06]的摄像器件，其中，
第一电极的上表面的边缘部分被绝缘层覆盖，
第一电极在开口部的底面露出，并且
当与第一电极的上表面接触的绝缘层的表面为第一表面并且接触于与电荷累积电极相对的光电转换层的部分的绝缘层的表面为第二表面时，开口的侧面具有从第一表面向第二表面扩展的倾斜度。
[B08]
根据[B07]的摄像器件，其中，具有从第一表面向第二表面扩展的倾斜度的开口的侧面位于电荷累积电极侧。
[B09]
<<第一电极和电荷累积电极的电位的控制>>
根据[A01]至[B08]中任一项的摄像器件，还包括：
控制部，其设于半导体基板上并且具有驱动电路，其中，
第一电极和电荷累积电极连接到驱动电路，
在电荷累积时段期间，从驱动电路，向第一电极施加电位V11，向电荷累积电极施加电位V31，电荷累积在光电转换层中，
在第二电荷传输时段期间，从驱动电路，向第一电极施加电位V13，向电荷累积电极施加电位V33，累积在光电转换层中的电荷通过第一电极被读出到控制部，并且
在第一电极的电位高于第二电极的电位的情况下，
满足V31≥V11且V33<V13，
而在第一电极的电位低于第二电极的电位的情况下，
满足V31≤V11且V33>V13。
[B10]
<电荷累积电极段>
根据[A01]至[B02]中任一项的摄像器件，其中，电荷累积电极包括多个电荷累积电极段。
[B11]
根据[B10]的摄像器件，其中，
在第一电极的电位高于第二电极的电位的情况下，在第二电荷传输时段期间，施加于离第一电极最近的电荷累积电极段的电位高于施加于离第一电极最远的电荷累积电极段的电位，并且
在第一电极的电位低于第二电极的电位的情况下，在第二电荷传输时段期间，施加于离第一电极最近的电荷累积电极段的电位低于施加于离第一电极最远的电荷累积电极段的电位。
[B12]
根据[A01]至[B11]中任一项的摄像器件，其中，
构成控制部的至少浮动扩散层和放大晶体管设于半导体基板上，并且
第一电极连接到浮动扩散层和放大晶体管的栅极部。
[B13]
根据[B12]的摄像器件，其中，
构成控制部的复位晶体管和选择晶体管也设于半导体基板上，
浮动扩散层连接到复位晶体管的源极/漏极区域中的一者，并且
放大晶体管的源极/漏极区域中的一者连接到选择晶体管的源极/漏极区域中的一者，选择晶体管的源极/漏极区域中的另一者连接到信号线。
[B14]
根据[A01]至[B13]中任一项的摄像器件，其中，光从第二电极侧入射，并且遮光层形成在靠近第二电极的光入射侧。
[B15]
根据[A01]至[B13]中任一项的摄像器件，其中，光从第二电极侧入射，但光不入射到第一电极。
[B16]
根据[B15]的摄像器件，其中，遮光层形成在靠近第二电极的光入射侧并且在第一电极的上方。
[B17]
根据[B15]的摄像器件，其中，
片上微透镜设于电荷累积电极和第二电极的上方，并且
入射到片上微透镜的光聚集在电荷累积电极上。
[C01]
<<摄像器件：第一配置>>
根据[A01]至[B17]中任一项的固态摄像装置，其中，
光电转换部包括N个(其中，N≥2)光电转换部段，
光电转换层包括N个光电转换层段，
绝缘层包括N个绝缘层段，
电荷累积电极包括N个电荷累积电极段，
第n(其中，n＝1，2，3，…，N)光电转换部段包括第n电荷累积电极段、第n绝缘层段和第n光电转换层段，
n值越高的光电转换部段离第一电极越远，并且
绝缘层段的厚度在从第一光电转换部段到第N光电转换部段的范围内逐渐变化。
[C02]
<<摄像器件：第二配置>>
根据[A01]至[B17]中任一项的固态摄像装置，其中，
光电转换部包括N个(其中，N≥2)光电转换部段，
光电转换层包括N个光电转换层段，
绝缘层包括N个绝缘层段，
电荷累积电极包括N个电荷累积电极段，
第n(其中，n＝1，2，3，…，N)光电转换部段包括第n电荷累积电极段、第n绝缘层段和第n光电转换层段，
n值越高的光电转换部段离第一电极越远，并且
光电转换层段的厚度在从第一光电转换部段到第N光电转换部段的范围内逐渐变化。
[C03]
<<摄像器件：第三配置>>
根据[A01]至[B17]中任一项的固态摄像装置，其中，
光电转换部包括N个(其中，N≥2)光电转换部段，
光电转换层包括N个光电转换层段，
绝缘层包括N个绝缘层段，
电荷累积电极包括N个电荷累积电极段，
第n(其中，n＝1，2，3，…，N)光电转换部段包括第n电荷累积电极段、第n绝缘层段和第n光电转换层段，
n值越高的光电转换部段离第一电极越远，并且
构成绝缘层段的材料在彼此相邻的光电转换部段之间不同。
[C04]
<<摄像器件：第四配置>>
根据[A01]至[B17]中任一项的固态摄像装置，其中，
光电转换部包括N个(其中，N≥2)光电转换部段，
光电转换层包括N个光电转换层段，
绝缘层包括N个绝缘层段，
电荷累积电极包括彼此间隔开布置的N个电荷累积电极段，
第n(其中，n＝1，2，3，…，N)光电转换部段包括第n电荷累积电极段、第n绝缘层段和第n光电转换层段，
n值越高的光电转换部段离第一电极越远，并且
构成电荷累积电极段的材料在彼此相邻的光电转换部段之间不同。
[C05]
<<摄像器件：第五配置>>
根据[A01]至[B17]中任一项的固态摄像装置，其中，
光电转换部包括N个(其中，N≥2)光电转换部段，
光电转换层包括N个光电转换层段，
绝缘层包括N个绝缘层段，
电荷累积电极包括彼此间隔开布置的N个电荷累积电极段，
第n(其中，n＝1，2，3，…，N)光电转换部段包括第n电荷累积电极段、第n绝缘层段和第n光电转换层段，
n值越高的光电转换部段离第一电极越远，并且
电荷累积电极段的面积在从第一光电转换部段到第N光电转换部段的范围内逐渐减小。
[C06]
<摄像器件：第六配置>
根据[A01]至[B17]中任一项的固态摄像装置，其中，在电荷累积电极、绝缘层和光电转换层的层叠方向为Z方向并且离开第一电极的方向为X方向时，当沿着YZ虚拟平面截取电荷累积电极、绝缘层和光电转换层层叠的层叠部分时，层叠部分的截面面积随着距第一电极的距离而变化。
[D01]
<<固态摄像装置：第二形式>>
固态摄像装置包括：
层叠型摄像器件，其包括至少一个根据[A01]至[C06]中任一项的摄像器件。
[D02]
根据[D01]的固态摄像装置，其中，
至少一层的下方摄像器件块设于根据[A01]至[C06]中任一项的多个摄像器件块下方，
下方摄像器件块包括多个摄像器件，并且
构成摄像器件块的摄像器件接收的光的波长与构成下方摄像器件块的摄像器件接收的光的波长彼此不同。
[D03]
根据[D01]或[D02]的固态摄像装置，其中，下方摄像器件块设为两层。
[D04]
根据[D01]至[D03]中任一项的固态摄像装置，其中，构成下方摄像器件块的多个摄像器件包括共用的浮动扩散层。
[E01]
<<固态摄像装置的驱动方法>>
一种固态摄像装置的驱动方法，
固态摄像装置包括多个摄像器件块，多个摄像器件块各自包括P×Q(其中，P≥2，Q≥1)个摄像器件，
各摄像器件包括光电转换部，光电转换部包括光电转换层、绝缘层和电荷累积电极，电荷累积电极隔着绝缘层与光电转换层相对布置，
在各摄像器件块中，在摄像器件之间设有第一电荷移动控制电极，
在摄像器件块之间设有第二电荷移动控制电极，
在摄像器件块中，P个摄像器件沿第一方向排列，Q个摄像器件沿第二方向排列，
驱动方法包括：
在第一电荷移动控制电极的控制下，在沿第一方向从第一个摄像器件起的第(P-1)个摄像器件的光电转换层中累积的电荷传输到第P个摄像器件的光电转换层，并且一起读出累积在Q个第P个摄像器件的光电转换层中的电荷。
[E02]
根据[E01]的固态摄像装置的驱动方法，其中，在第二电荷移动控制电极的控制下，阻止了累积在光电转换层中的电荷在彼此相邻的摄像器件块的摄像器件之间移动。
[E03]
根据[E01]或[E02]的固态摄像装置的驱动方法，其中，
摄像器件还包括第一电极和第二电极，
光电转换部配置为第一电极、光电转换层和第二电极依次层叠，
电荷累积电极与第一电极间隔开布置，并且电荷累积电极隔着绝缘层与光电转换层相对地布置，并且
在摄像器件块中，Q个构成第P个摄像器件的摄像器件的第一电极共用。
[E04]
根据[E03]的固态摄像装置的驱动方法，其中，
各摄像器件块包括控制部，
控制部至少包括浮动扩散层和放大晶体管，并且
共用的第一电极连接到控制部。
[E05]
根据[E01]至[E04]中任一项的固态摄像装置的驱动方法，其中，
多个摄像器件块沿着第一方向和不同于第一方向的第二方向以二维矩阵的形式排列，
第二电荷移动控制电极包括第(2-A)电荷移动控制电极，第(2-A)电荷移动控制电极位于构成沿第一方向彼此相邻的摄像器件块的摄像器件之间，并且
在第(2-A)电荷移动控制电极的控制下，阻止了累积在光电转换层中的电荷在沿第一方向彼此相邻的摄像器件块的摄像器件之间移动。
[E06]
根据[E05]的固态摄像装置的驱动方法，其中，
第二电荷移动控制电极包括第(2-B)电荷移动控制电极，第(2-B)电荷移动控制电极位于构成沿第二方向彼此相邻的摄像器件块的摄像器件之间，并且
在第(2-B)电荷移动控制电极的控制下，阻止了累积在光电转换层中的电荷在沿第二方向彼此相邻的摄像器件块的摄像器件之间移动。
[E07]
根据[E05]或[E06]的固态摄像装置的驱动方法，其中，在摄像器件块中，第一电荷移动控制电极包括位于沿第一方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-A)电荷移动控制电极以及位于沿第二方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-B)电荷移动控制电极。
[E08]
根据[E06]的固态摄像装置的驱动方法，其中，在彼此相邻的摄像器件块中，彼此相邻的第(2-B)电荷移动控制电极彼此连接，并且，进一步地，第(2-A)电荷移动控制电极彼此连接。
[E09]
根据[E08]的固态摄像装置的驱动方法，其中，在摄像器件块中，第一电荷移动控制电极包括位于沿第一方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-A)电荷移动控制电极以及位于沿第二方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-B)电荷移动控制电极。
[E10]
根据[E09]的固态摄像装置的驱动方法，其中，在摄像器件块中，第(1-A)电荷移动控制电极和第(1-B)电荷移动控制电极彼此连接。
[E11]
根据[E06]的固态摄像装置的驱动方法，其中，在摄像器件块中，彼此相邻的第(2-B)电荷移动控制电极彼此连接，并且，进一步地，在彼此相邻的摄像器件块中，彼此相邻的第(2-B)电荷移动控制电极彼此连接。
[E12]
根据[E11]的固态摄像装置的驱动方法，其中，在摄像器件块中，第一电荷移动控制电极包括位于沿第一方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-A)电荷移动控制电极以及位于沿第二方向彼此相邻的摄像器件之间的第(1-B)电荷移动控制电极。
[E13]
根据[E12]的固态摄像装置的驱动方法，其中，在摄像器件块中，第(1-B)电荷移动控制电极彼此连接。
[附图标记列表]
10摄像器件块，11摄像器件，12、14下方摄像器件块，13、15摄像器件，16栅极部，201、202、203光电转换部段，21第一电极，22第二电极，23光电转换层，23'位于相邻的摄像器件之间的光电转换层的区域(光电转换层的区域B)，23DN、23DN'下层光电转换层，23UP、23UP'上层光电转换层，24电荷累积电极，24A、24B、24C电荷累积电极段，25、25A、25B传输控制电极(电荷传输电极)，26、FD1第一浮动扩散层，27、FD2第二浮动扩散层，28电荷累积电极(光电栅电极)，29A、29B光电转换层，30电荷移动控制电极，31第一电荷移动控制电极，31A第(1-A)电荷移动控制电极，32第二电荷移动控制电极，32A第(2-A)电荷移动控制电极，32第(2-B)电荷移动控制电极，33焊盘部，34连接孔，35、351、352电荷移动控制电极，36A、36B第一电荷移动控制电极，37A、37B第二电荷移动控制电极，38传输晶体管的栅极部，38A连接部，39绝缘层，41构成第二摄像器件的n型半导体区域，43构成第三摄像器件的n型半导体区域，42、44、73p+层，FD1、FD2、FD3、45C、46C浮动扩散层，TR1amp放大晶体管，TR1rst复位晶体管，TR1sel选择晶体管，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，TR2trs传输晶体管，45传输晶体管的栅极部，TR2rst复位晶体管，TR2amp放大晶体管，TR2sel选择晶体管，TR3trs传输晶体管，46传输晶体管的栅极部，TR3rst复位晶体管，TR3amp放大晶体管，TR3sel选择晶体管，VDD电源，RST1、RST2、RST3复位线，SEL1、SEL2、SEL3选择线，117、VSL1、VSL2、VSL3信号线，TG2、TG3传输栅极线，VOA、VOB、VOT、VOU布线，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，74HfO2膜，75绝缘膜，76层间绝缘层，77、78、81层间绝缘层，82绝缘层，82'相邻的摄像器件之间的区域，82p绝缘层的第一表面，82b绝缘层的第二表面，83保护层，84、84A、84B、84C开口，85、85A第二开口，90片上微透镜，91位于层间绝缘层下方的各摄像器件部件，92遮光层，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，118水平信号线，200电子设备(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

Claims (19)

1.一种固态摄像装置，其包括：
多个摄像器件块，其各自由P×Q(其中，P≥2，Q≥1)个摄像器件构成，其中，
各所述摄像器件包括光电转换部，所述光电转换部包括光电转换层、绝缘层和电荷累积电极，所述电荷累积电极隔着所述绝缘层与所述光电转换层相对布置，
在所述摄像器件块中，在所述摄像器件之间设有第一电荷移动控制电极，
在所述摄像器件块之间设有第二电荷移动控制电极，
在所述摄像器件块中，P个所述摄像器件沿第一方向排列，Q个所述摄像器件沿第二方向排列，并且
在所述第一电荷移动控制电极的控制下，在沿所述第一方向从第一个摄像器件起的第(P-1)个摄像器件的所述光电转换层中累积的电荷被传输到第P个摄像器件的所述光电转换层，并且与累积在Q个第P个摄像器件的所述光电转换层中的电荷一起被读出。
2.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中，
在所述第二电荷移动控制电极的控制下，阻止了累积在所述光电转换层中的电荷在彼此相邻的所述摄像器件块的所述摄像器件之间移动。
3.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中，
所述摄像器件还包括第一电极和第二电极，
所述光电转换部由所述第一电极、所述光电转换层和所述第二电极依次层叠而成，
所述电荷累积电极与所述第一电极间隔开布置，并且所述电荷累积电极隔着所述绝缘层与所述光电转换层相对地布置，并且
在所述摄像器件块中，所述Q个构成所述第P个摄像器件的摄像器件的所述第一电极共用。
4.根据权利要求3所述的固态摄像装置，其中，
各所述摄像器件块包括控制部，
所述控制部至少由浮动扩散层和放大晶体管构成，并且
共用的所述第一电极连接到所述控制部。
5.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中，
所述多个摄像器件块沿着所述第一方向和不同于所述第一方向的所述第二方向以二维矩阵的形式排列，
所述第二电荷移动控制电极包括第(2-A)电荷移动控制电极，所述第(2-A)电荷移动控制电极位于构成沿所述第一方向彼此相邻的所述摄像器件块的所述摄像器件之间，并且
在所述第(2-A)电荷移动控制电极的控制下，阻止了累积在所述光电转换层中的电荷在沿所述第一方向彼此相邻的所述摄像器件块的所述摄像器件之间移动。
6.根据权利要求5所述的固态摄像装置，其中，
所述第二电荷移动控制电极包括第(2-B)电荷移动控制电极，所述第(2-B)电荷移动控制电极位于构成沿所述第二方向彼此相邻的所述摄像器件块的所述摄像器件之间，并且
在所述第(2-B)电荷移动控制电极的控制下，阻止了累积在所述光电转换层中的电荷在沿所述第二方向彼此相邻的所述摄像器件块的所述摄像器件之间移动。
7.根据权利要求5所述的固态摄像装置，其中，
在所述摄像器件块中，所述第一电荷移动控制电极包括位于沿所述第一方向彼此相邻的所述摄像器件之间的第(1-A)电荷移动控制电极以及位于沿所述第二方向彼此相邻的所述摄像器件之间的第(1-B)电荷移动控制电极。
8.根据权利要求6所述的固态摄像装置，其中，
在彼此相邻的所述摄像器件块中，彼此相邻的所述第(2-B)电荷移动控制电极彼此连接，并且，进一步地，所述第(2-A)电荷移动控制电极彼此连接。
9.根据权利要求8所述的固态摄像装置，其中，
在所述摄像器件块中，所述第一电荷移动控制电极包括位于沿所述第一方向彼此相邻的所述摄像器件之间的第(1-A)电荷移动控制电极以及位于沿所述第二方向彼此相邻的所述摄像器件之间的第(1-B)电荷移动控制电极。
10.根据权利要求9所述的固态摄像装置，其中，
在所述摄像器件块中，所述第(1-A)电荷移动控制电极和所述第(1-B)电荷移动控制电极彼此连接。
11.根据权利要求6所述的固态摄像装置，其中，
在所述摄像器件块中，彼此相邻的所述第(2-B)电荷移动控制电极彼此连接，并且，进一步地，在彼此相邻的所述摄像器件块中，彼此相邻的所述第(2-B)电荷移动控制电极彼此连接。
12.根据权利要求11所述的固态摄像装置，其中，
在所述摄像器件块中，所述第一电荷移动控制电极包括位于沿所述第一方向彼此相邻的所述摄像器件之间的第(1-A)电荷移动控制电极以及位于沿所述第二方向彼此相邻的所述摄像器件之间的第(1-B)电荷移动控制电极。
13.根据权利要求12所述的固态摄像装置，其中，
在所述摄像器件块中，所述第(1-B)电荷移动控制电极彼此连接。
14.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中，
所述第一电荷移动控制电极和所述第二电荷移动控制电极设置在隔着所述绝缘层与位于彼此相邻的所述摄像器件之间的所述光电转换层的区域相对的区域中。
15.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中，
在位于彼此相邻的所述摄像器件之间的所述光电转换层的区域上，所述第一电荷移动控制电极和所述第二电荷移动控制电极与所述第二电极间隔开布置。
16.一种固态摄像装置，其包括：
层叠型摄像器件，所述层叠型摄像器件包括至少一个根据权利要求1至15中任一项的所述摄像器件。
17.根据权利要求16所述的固态摄像装置，其中，
至少一层的下方摄像器件块设于根据权利要求1至15中任一项的所述多个摄像器件块下方，
所述下方摄像器件块由多个摄像器件构成，并且
构成所述摄像器件块的摄像器件接收的光的波长与构成所述下方摄像器件块的摄像器件接收的光的波长彼此不同。
18.根据权利要求16所述的固态摄像装置，其中，
所述下方摄像器件块设为两层。
19.根据权利要求16所述的固态摄像装置，其中，
构成所述下方摄像器件块的所述多个摄像器件包括共用的浮动扩散层。
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