DE112019003394T5 - Bildgebungsvorrichtung und festkörper-bildsensor - Google Patents

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Abstract

Eine Bildgebungsvorrichtung enthält eine erste Elektrode, eine Ladung akkumulierende Elektrode (24), die mit einem Abstand von der ersten Elektrode (21) angeordnet ist, eine Isolierungselektrode, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode (21) und der Ladung akkumulierenden Elektrode (24) angeordnet ist und die Ladung akkumulierende Elektrode (24) umgibt, eine fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die in Kontakt mit der ersten Elektrode (21) und oberhalb der Ladung akkumulierenden Elektrode mit einer dazwischen angeordneten Isolierschicht ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode, die auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht ausgebildet ist. Die Isolierungselektrode umfasst eine Isolierungselektrode (31A) und eine zweite Isolierungselektrode (31B), die mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode (31A) angeordnet ist, und die erste Isolierungselektrode (31A) ist zwischen der ersten Elektrode (21) und der zweiten Isolierungselektrode (31B) angeordnet.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Bildgebungsvorrichtung und einen Festkörper-Bildsensor, der die Bildgebungsvorrichtung enthält.
  • [Hintergrundtechnik]
  • Eine Bildgebungsvorrichtung, in der ein organisches Halbleitermaterial für eine fotoelektrische Umwandlungsschicht verwendet wird, kann eine fotoelektrische Umwandlung einer speziellen Farbe (Wellenlängenband) durchführen. Da die Bildgebungsvorrichtung solch eine Charakteristik wie gerade beschrieben aufweist, ist es ferner in dem Fall, in dem sie als Bildgebungsvorrichtung 25in einem Festkörper-Bildsensor verwendet wird, möglich, eine Struktur (eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs) zu erhalten, in der ein Subpixel eine Kombination eines On-Chip-Farbfilters (OCCF) und einer Bildgebungsvorrichtung enthält und solche Subpixel gestapelt sind, was durch einen herkömmlichen Festkörper-Bildsensor nicht realisiert werden kann, in welchem Supixel zweidimensional in einem Array angeordnet sind (siehe zum Beispiel das offengelegte japanische Patent Nr. 2017-157816 ). Da kein Demosaicing-Prozess erforderlich ist, besteht ferner ein Vorteil, dass keine Falschfarbe auftritt. Es ist besonders zu erwähnen, dass in der folgenden Beschreibung auf eine Bildgebungsvorrichtung, die einen auf oder über einem Halbleitersubstrat vorgesehenen fotoelektrischen Umwandlungsbereich enthält, der zweckmäßigen Beschreibung halber manchmal als „Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs“ verwiesen wird und auf den fotoelektrischen Umwandlungsbereich, der die Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs bildet, der zweckmäßigen Beschreibung halber manchmal als „fotoelektrischer Umwandlungsbereich des ersten Typs“ verwiesen wird. Ferner wird auf eine Bildgebungsvorrichtung, die in einem Halbleitersubstrat vorgesehen ist, der zweckmäßigen Beschreibung halber manchmal als „Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs“ verwiesen und wird auf einen die Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs bildenden fotoelektrischen Umwandlungsbereich manchmal der Zweckmäßigkeit halber als „fotoelektrischer Umwandlungsbereich des zweiten Typs“ verwiesen.
  • Ein Beispiel einer Struktur einer Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs (Festkörper-Bildsensor des gestapelten Typs), die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-157816 offenbart ist, ist in 57 dargestellt. In dem in 57 dargestellten Beispiel sind ein dritter fotoelektrischer Umwandlungsbereich 43 und ein zweiter fotoelektrischer Umwandlungsbereich 41, die fotoelektrische Umwandlungsbereiche des zweiten Typs sind, die eine dritte Bildgebungsvorrichtung 15 und eine zweite Bildgebungsvorrichtung 13 bilden, die Bildgebungsvorrichtungen des zweiten Typs sind, in einem Halbleitersubstrat 70 in einem gestapelten Zustand ausgebildet. Ferner ist ein erster fotoelektrischer Umwandlungsbereich 11', der ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich des ersten Typs ist, oberhalb des Halbleitersubstrats 70 (insbesondere oberhalb der zweiten Bildgebungsvorrichtung 13) angeordnet. Der erste fotoelektrische Umwandlungsbereich 11' enthält hier eine erste Elektrode 21, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 23, die aus einem organischen Material gebildet ist, und eine zweite Elektrode 22 und bildet eine erste Bildgebungsvorrichtung 11, die eine Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs ist. Ferner ist eine Ladung akkumulierende Elektrode 24 mit einem Abstand von der ersten Elektrode 21 vorgesehen, und eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 ist oberhalb der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 mit einer dazwischen angeordneten Isolierschicht 82 positioniert. In dem zweiten fotoelektrischen Umwandlungsbereich 41 und dem dritten fotoelektrischen Umwandlungsbereich 43 werden in Abhängigkeit von der Differenz im Absorptionskoeffizienten zum Beispiel blaues und rotes Licht jeweils fotoelektrisch umgewandelt. Ferner wird in dem ersten fotoelektrischen Umwandlungsbereich 11' beispielsweise grünes Licht fotoelektrisch umgewandelt.
  • Eine mittels fotoelektrischer Umwandlung durch den zweiten fotoelektrischen Umwandlungsbereich 41 und den dritten fotoelektrischen Umwandlungsbereich 43 erzeugte Ladung wird einmal in den zweiten fotoelektrischen Umwandlungsbereich 41 und den dritten fotoelektrischen Umwandlungsbereich 43 akkumuliert und wird dann durch einen vertikalen Transistor (dessen Gate-Bereich 45 dargestellt ist) und einen Übertragungstransistor (dessen Gate-Bereich 46 dargestellt ist) zu einer zweiten Floating-Diffusionsschicht (Floating-Diffusion) FD2 und einer dritten Floating-Diffusionsschicht FD3 übertragen, wonach sie an eine (nicht dargestellte) externe Ausleseschaltung ausgegeben wird. Die Transistoren und die Floating-Diffusionsschichten FD2 und FD3 sind ebenfalls auf dem Halbleitersubstrat 70 ausgebildet.
  • Bei einer Ladungsakkumulierung wird Ladung, die durch fotoelektrische Umwandlung in dem ersten fotoelektrischen Umwandlungsbereich 11' erzeugt wird, von der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 angezogen und wird in die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 akkumuliert. Bei einer Ladungsübertragung wird die in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 akkumulierte Ladung über die erste Elektrode 21, einen Kontaktlochbereich 61 und eine Verdrahtungsschicht 62 in eine auf dem Halbleitersubstrat 70 ausgebildete erste Floating-Diffusionsschicht FD1 akkumuliert. Ferner ist der erste fotoelektrische Umwandlungsbereich 11' über den Kontaktlochbereich 61 und die Verdrahtungsschicht 62 auch mit einem Gate-Bereich 52 eines Verstärkungstransistors zum Umwandeln einer Ladungsmenge in eine Spannung verbunden. Außerdem bildet die erste Floating-Diffusionsschicht FD1 einen Teil eines Rücksetztransistors (dessen Gate-Bereich 51 dargestellt ist). Es ist besonders zu erwähnen, dass Bezugsziffern 63, 64, 65, 66, 71, 72, 76, 81, 83, 90 und so weiter in Verbindung mit einem Arbeitsbeispiel 1 beschrieben werden.
  • [Zitatliste]
  • [Patentliteratur]
  • [PTL 1] offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2017-157816
  • [Zusammenfassung]
  • [Technisches Problem]
  • Im Übrigen kann nicht davon ausgegangen werden, dass es keine Möglichkeit der Art gibt, dass sich in solch in einer ersten Bildgebungsvorrichtung 11 wie oben beschrieben eine in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 akkumulierte Ladung während eines Betriebs der ersten Bildgebungsvorrichtung 11 zu einer benachbarten ersten Bildgebungsvorrichtung 11 bewegt. Ferner kann nicht davon ausgegangen werden, dass es keine Möglichkeit der Art gibt, dass eine in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 akkumulierte Ladung nicht reibungslos zur ersten Elektrode 21 übertragen wird. Falls solch ein Phänomen wie gerade beschrieben auftritt, führt dies dann zu einer Verschlechterung der Eigenschaften bzw. Charakteristik des Festkörper-Bildsensors.
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Bildgebungsvorrichtung, die so konfiguriert und strukturiert ist, dass während eines Betriebs der Bildgebungsvorrichtung eine Bewegung einer Ladung zwischen einander benachbarten Bildgebungsvorrichtungen sicher reduziert werden kann und in einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht akkumulierte Ladung reibungslos zu einer ersten Elektrode übertragen wird, und einen Festkörper-Bildsensor, der solch eine Bildgebungsvorrichtung wie gerade beschrieben enthält, bereitzustellen.
  • [Lösung für das Problem]
  • Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, umfasst eine Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung
    eine erste Elektrode,
    eine Ladung akkumulierende Elektrode, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode angeordnet ist,
    eine Isolierungselektrode, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode und der Ladung akkumulierenden Elektrode angeordnet ist und die Ladung akkumulierende Elektrode umgibt,
    eine fotoelektrische Umwandlungsschicht, die in Kontakt mit der ersten Elektrode und oberhalb der Ladung akkumulierenden Elektrode mit einer dazwischen angeordneten Isolierschicht ausgebildet ist, und
    eine zweite Elektrode, die auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht ausgebildet ist, worin
    die Isolierungselektrode eine erste Isolierungselektrode und eine zweite Isolierungselektrode umfasst, die mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode angeordnet ist, und
    die erste Isolierungselektrode zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Isolierungselektrode angeordnet ist.
  • Ein Festkörper-Bildsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zum Lösen der oben beschriebenen Aufgabe umfasst
    eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungsblöcken, die jeweils P × Q (wobei P ≥ 2 und Q ≥ 1 gelten) Bildgebungsvorrichtungen enthalten, so dass P Bildgebungsvorrichtungen in einer ersten Richtung angeordnet sind und Q Bildgebungsvorrichtungen in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung angeordnet sind, worin
    jede Bildgebungsvorrichtung umfasst
    eine erste Elektrode,
    eine Ladung akkumulierende Elektrode, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode angeordnet ist,
    eine Isolierungselektrode, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode und der Ladung akkumulierenden Elektrode angeordnet ist und die Ladung akkumulierende Elektrode umgibt,
    eine fotoelektrische Umwandlungsschicht, die in Kontakt mit der ersten Elektrode und oberhalb der Ladung akkumulierenden Elektrode mit einer dazwischen angeordneten Isolierschicht ausgebildet ist, und
    eine zweite Elektrode, die auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht ausgebildet ist,
    die Isolierungselektrode eine erste Isolierungselektrode, eine zweite Isolierungselektrode und eine dritte Isolierungselektrode umfasst,
    die erste Isolierungselektrode neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die zumindest entlang der zweiten Richtung in dem Bildgebungsvorrichtungsblock Seite an Seite platziert sind,
    die zweite Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen in dem Bildgebungsvorrichtungsblock angeordnet ist und
    die dritte Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungsblöcken angeordnet ist.
  • Ein Festkörper-Bildsensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zum Lösen der oben beschriebenen Aufgabe enthält eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs, die zumindest eine Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung enthält.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine Ansicht, die einen Anordnungszustand einer Ladung akkumulierenden Elektrode, einer ersten Isolierungselektrode, einer zweiten Isolierungselektrode und einer ersten Elektrode in einem Festkörper-Bildsensor eines Arbeitsbeispiels 1 schematisch veranschaulicht.
    • [2] 2A und 2B sind Ansichten, die ein Potential jeder Elektrode in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 schematisch darstellen.
    • [3] 3A und 3B sind Ansichten, die ein Potential jeder Elektrode in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 schematisch darstellen.
    • [4] 4A und 4B sind Ansichten, die ein Potential jeder Elektrode in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 schematisch darstellen.
    • [5] 5A, 5B und 5C sind Ansichten, die ein Potential jeder Elektrode in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 schematisch darstellen.
    • [6] 6A und 6B sind Ansichten, die ein Potential jeder Elektrode in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 schematisch darstellen.
    • [7] 7A und 7B sind jeweils eine Ansicht, die einen Teil jeder Elektrode in einem vergrößerten Maßstab darstellt, um eine Positionsbeziehung der Elektroden in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 zu veranschaulichen, und eine Ansicht, die einen Teil jeder Elektrode in einem vergrößerten Maßstab darstellt, um eine Positionsbeziehung der Elektroden in einer Bildgebungsvorrichtung zu veranschaulichen, in der keine erste Isolierungselektrode vorgesehen ist.
    • [8] 8 ist eine schematische partielle Schnittansicht der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1.
    • [9] 9 ist eine Ersatzschaltbild der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1.
    • [10] 10 ist ein Ersatzschaltbild der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1.
    • [11] 11 ist eine Konzeptansicht des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 1.
    • [12] 12 ist ein Ersatzschaltbild einer Modifikation der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1 (Modifikation 1 des Arbeitsbeispiels 1).
    • [13] 13 ist eine schematische Schnittansicht einer Modifikation der Bildgebungsvorrichtung (zweier nebeneinander liegender Bildgebungsvorrichtungen sind dargestellt) des Arbeitsbeispiels 1 (Modifikation 2 des Arbeitsbeispiels 1).
    • [14] 14 ist eine Ansicht, die einen Anordnungszustand einer Ladung akkumulierenden Elektrode, einer ersten Isolierungselektrode, einer zweiten Isolierungselektrode, einer dritten Isolierungselektrode und einer ersten Elektrode in dem Festkörper-Bildsensor eines Arbeitsbeispiels 2 darstellt).
    • [15] 15 ist eine Ansicht, die einen Anordnungszustand einer Ladung akkumulierenden Elektrode, einer ersten Isolierungselektrode, einer zweiten Isolierungselektrode, einer dritten Isolierungselektrode und einer ersten Elektrode in einer Modifikation des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 2 veranschaulicht.
    • [16] 16A und 16B sind schematische partielle Schnittansichten einer Bildgebungsvorrichtung (zweier nebeneinander liegender Bildgebungsvorrichtungen) eines Arbeitsbeispiels 3 und einer Modifikation des Arbeitsbeispiels 3.
    • [17] 17A und 17B sind schematische partielle Schnittansichten einer unterschiedlichen Modifikation der Bildgebungsvorrichtung (zweier nebeneinander liegender Bildgebungsvorrichtungen) eines Arbeitsbeispiels 3.
    • [18] 18 ist eine schematische partielle Schnittansicht einer Bildgebungsvorrichtung und einer Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs eines Arbeitsbeispiels 4.
    • [19] 19 ist eine schematische partielle Schnittansicht einer Bildgebungsvorrichtung und einer Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs eines Arbeitsbeispiels 5.
    • [20] 20 ist eine schematische partielle Schnittansicht einer Modifikation der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 5.
    • [21] 21 ist eine schematische partielle Schnittansicht einer anderen Modifikation der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 5.
    • [22] 22 ist eine schematische partielle Schnittansicht einer weiteren Modifikation des Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 5.
    • [23] 23 ist eine schematische partielle Schnittansicht einer Bildgebungsvorrichtung und einer Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs eines Arbeitsbeispiels 6.
    • [24] 24 ist ein Ersatzschaltbild der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 6.
    • [25] 25 ist ein Ersatzschaltbild der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 6.
    • [26] 26 ist eine schematische partielle Schnittansicht einer Bildgebungsvorrichtung und einer Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs eines Arbeitsbeispiels 7.
    • [27] 27 ist ein Ersatzschaltbild der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 7.
    • [28] 28 ist ein Ersatzschaltbild der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 7.
    • [29] 29 ist ein schematisches Anordnungsdiagramm einer ersten Elektrode und einer Ladung akkumulierenden Elektrode, die die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 7 bilden.
    • [30] 30 ist eine schematische partielle Schnittansicht einer Bildgebungsvorrichtung und einer Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs eines Arbeitsbeispiels 8.
    • [31] 31 ist eine schematische partielle Schnittansicht, die einen Bereich, bei dem eine Ladung akkumulierende Elektrode, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht und eine zweite Elektrode in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 8 gestapelt sind, in einem vergrößerten Maßstab darstellt.
    • [32] 32 ist eine schematische partielle Schnittansicht eines Bereichs, bei dem eine Ladung akkumulierende Elektrode, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht und eine zweite Elektrode in einer Bildgebungsvorrichtung eines Arbeitsbeispiels 9 gestapelt sind, in einem vergrößerten Maßstab.
    • [33] 33 ist eine schematische partielle Schnittansicht einer Bildgebungsvorrichtung und einer Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs eines Arbeitsbeispiels 10.
    • [34] 34 ist eine schematische partielle Schnittansicht einer Bildgebungsvorrichtung und einer Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs eines Arbeitsbeispiels 11 und eines Arbeitsbeispiels 12.
    • [35] 35A und 35B sind schematische Draufsichten eines Segments einer Ladung akkumulierenden Elektrode im Arbeitsbeispiel 12.
    • [36] 36A und 36B sind schematische Draufsichten des Segments einer Ladung akkumulierenden Elektrode im Arbeitsbeispiel 12.
    • [37] 37 ist eine schematische partielle Schnittansicht einer Bildgebungsvorrichtung und einer Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs eines Arbeitsbeispiels 13 und des Arbeitsbeispiels 12.
    • [38] 38A und 38B sind schematische Draufsichten eines Segments einer Ladung akkumulierenden Elektrode des Arbeitsbeispiels 13.
    • [39] 39 ist eine schematische partielle Schnittansicht einer anderen Modifikation der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1.
    • [40] 40 ist eine schematische partielle Schnittansicht einer weiteren Modifikation der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1.
    • [41] 41A, 41B und 41C sind schematische partielle Schnittansichten eines Bereichs einer ersten Elektrode und so weiter der weiteren Modifikation der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1 in einem vergrößerten Maßstab.
    • [42] 42 ist eine schematische partielle Schnittansicht noch einer weiteren Modifikation der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1.
    • [43] 43 ist eine schematische partielle Schnittansicht noch einer weiteren Modifikation der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1.
    • [44] 44 ist eine schematische partielle Schnittansicht noch einer weiteren Modifikation der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1.
    • [45] 45 ist eine schematische partielle Schnittansicht einer anderen Modifikation der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 6.
    • [46] 46 ist eine schematische partielle Schnittansicht noch einer weiteren Modifikation der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1.
    • [47] 47 ist eine schematische partielle Schnittansicht noch einer weiteren Modifikation der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 6.
    • [48] 48 ist eine schematische partielle Schnittansicht eines Bereichs, bei dem die Ladung akkumulierende Elektrode, die fotoelektrische Umwandlungsschicht und die zweite Elektrode in der Modifikation der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 8 gestapelt sind, in einem vergrößerten Maßstab.
    • [49] 49 ist eine schematische partielle Schnittansicht eines Bereichs, bei dem die Ladung akkumulierende Elektrode, die fotoelektrische Umwandlungsschicht und die zweite Elektrode in der Modifikation der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 9 gestapelt sind, in einem vergrößerten Maßstab.
    • [50] 50 ist eine Ansicht, die einen Anordnungszustand der Ladung akkumulierenden Elektrode, der ersten Isolierungselektrode, der zweiten Isolierungselektrode und der ersten Elektrode in der Modifikation des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 1 schematisch darstellt.
    • [51] 51A und 51B sind Ansichten, die einen Anordnungszustand der Ladung akkumulierenden Elektrode, der ersten Isolierungselektrode, der zweiten Isolierungselektrode und der ersten Elektrode in der Modifikation des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 1 schematisch darstellt.
    • [52] 52 ist eine Ansicht, die einen Anordnungszustand einer Ladung akkumulierenden Elektrode, einer ersten Isolierungselektrode, einer zweiten Isolierungselektrode, einer dritten Isolierungselektrode und einer ersten Elektrode in einer Modifikation des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 2 schematisch darstellt.
    • [53] 53 ist eine Ansicht, die einen Anordnungszustand einer Ladung akkumulierenden Elektrode, einer ersten Isolierungselektrode, einer zweiten Isolierungselektrode, einer dritten Isolierungselektrode, einer Ladung entladenden Elektrode und einer ersten Elektrode in dem Festkörper-Bildsensor des Arbeitsbeispiels 2, der eine Ladung entladende Elektrode enthält, schematisch darstellt.
    • [54] 54 ist eine schematische Draufsicht einer Ladung akkumulierenden Elektrode, einer ersten Isolierungselektrode, einer zweiten Isolierungselektrode, einer dritten Isolierungselektrode und einer ersten Elektrode in der Modifikation des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 2.
    • [55] 55A, 55B und 55C sind Diagramme, die ein Beispiel einer Auslese-Ansteuerung in der Modifikation des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 2 darstellen, der in 54 dargestellt ist.
    • [56] 56 ist eine Konzeptansicht eines Beispiels, bei dem ein Festkörper-Bildsensor, der die Bildgebungsvorrichtung und die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs der vorliegenden Offenbarung enthält, für ein elektronisches Gerät (Kamera) verwendet wird.
    • [57] 57 ist eine Konzeptansicht einer herkömmlichen Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs (Festkörper-Bildsensor des gestapelten Typs).
    • [58] 58 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems darstellt.
    • [59] 59 ist ein Diagramm zur Unterstützung beim Erläutern eines Beispiels von Installationspositionen einer Information von außerhalb des Fahrzeugs detektierenden Sektion und einer Bildgebungssektion.
    • [60] 60 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie darstellt.
    • [61] 61 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration eines Kamerakopfes und einer Kamera-Steuerungseinheit (CCU) darstellt.
  • [Beschreibung von Ausführungsformen]
  • Im Folgenden ist, obgleich die vorliegende Offenbarung auf der Basis von Arbeitsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben wird, die vorliegende Offenbarung nicht auf die Arbeitsbeispiele beschränkt, und verschiedene numerische Werte und Materialien in den Arbeitsbeispielen sind beispielhaft. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben wird.
    • 1. Beschreibung in Bezug auf die Gesamtheit einer Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung und eines Festkörper-Bildsensors gemäß einer ersten Ausführungsform und einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 2. Arbeitsbeispiel 1 (Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung und Festkörper-Bildsensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung)
    • 3. Arbeitsbeispiel 2 (Festkörper-Bildsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung)
    • 4. Arbeitsbeispiel 3 (Modifikation des Arbeitsbeispiels 1 und Arbeitsbeispiels 2)
    • 5. Arbeitsbeispiel 4 (Modifikation von Arbeitsbeispiel 1 bis Arbeitsbeispiel 3)
    • 6. Arbeitsbeispiel 5 (Modifikation von Arbeitsbeispiel 1 bis Arbeitsbeispiel 4)
    • 7. Arbeitsbeispiel 6 (Modifikation von Arbeitsbeispiel 1 bis Arbeitsbeispiel 5, Bildgebungsvorrichtung, die eine eine Übertragung steuernde Elektrode enthält)
    • 8. Arbeitsbeispiel 7 (Modifikation von Arbeitsbeispiel 1 bis Arbeitsbeispiel 6, Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung, die eine Vielzahl von Segmenten einer Ladung akkumulierenden Elektrode enthält)
    • 9. Arbeitsbeispiel 8 (Modifikation von Arbeitsbeispiel 1 bis Arbeitsbeispiel 6, Bildgebungsvorrichtung einer ersten Konfiguration und sechsten Konfiguration)
    • 10. Arbeitsbeispiel 9 (Bildgebungsvorrichtung einer zweiten Konfiguration und sechsten Konfiguration der vorliegenden Offenbarung)
    • 11. Arbeitsbeispiel 10 (Bildgebungsvorrichtung einer dritten Konfiguration)
    • 12. Arbeitsbeispiel 11 (Bildgebungsvorrichtung einer vierten Konfiguration)
    • 13. Arbeitsbeispiel 12 (Bildgebungsvorrichtung einer fünften Konfiguration)
    • 14. Arbeitsbeispiel 13 (Bildgebungsvorrichtung einer sechsten Konfiguration)
    • 15. Sonstiges
  • <Beschreibung in Bezug auf eine Gesamtheit einer Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung und eines Festkörper-Bildsensors gemäß einer ersten Ausführungsform und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung>
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann so ausgebildet sein, dass zumindest eine untere Bildgebungsvorrichtung unterhalb einer Bildgebungsvorrichtung vorgesehen ist und dass die Wellenlänge eines von der Bildgebungsvorrichtung empfangenen Lichts und die Wellenlänge eines von der unteren Bildgebungsvorrichtung empfangenen Lichts voneinander verschieden eingerichtet sind. In diesem Fall kann ferner der Festkörper-Bildsensor so ausgebildet sein, dass zwei untere Bildgebungsvorrichtungen gestapelt sind.
  • Die Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung oder die Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung, die in dem Festkörper-Bildsensor gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist, die eine oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform einschließt, kann so ausgebildet sein, dass die erste Isolierungselektrode ein Potential eines festen Werts VES-1 aufweist und die zweite Isolierungselektrode ebenfalls ein Potential eines anderen festen Werts VES-2 aufweist, oder kann so ausgebildet sein, dass die erste Isolierungselektrode ein Potential aufweist, das sich von einem festen Wert VES-1 aus ändert (insbesondere sich auf zu einen Wert VES-1' hin ändert), und die zweite Isolierungselektrode ein Potential eines festen Werts VES-2 aufweist. In jenen Ausführungsformen kann die Bildgebungsvorrichtung so ausgebildet sein, dass, wenn eine zu akkumulierende Ladung Elektronen sind, VES-1 > VES-2 erfüllt ist, wenn aber eine zu akkumulierende Ladung positive Löcher sind, VES-1 < VES-2 erfüllt ist, oder können so ausgebildet sein, dass VES-2 = VES-1 erfüllt ist.
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann so ausgebildet sein, dass die dritte Isolierungselektrode von zueinander benachbarten Bildgebungsvorrichtungsblöcken gemeinsam genutzt wird.
  • Ferner kann der Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform einschließt, so konfiguriert sein, dass
    die erste Isolierungselektrode neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der zweiten Richtung im Bildgebungsvorrichtungsblock Seite an Seite platziert sind, und
    die zweite Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der ersten Richtung Seite an Seite platziert sind, und mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der zweiten Richtung Seite an Seite platziert sind. In diesem Fall kann ferner der Festkörper-Bildsensor so konfiguriert sein, dass die zweite Isolierungselektrode und die dritte Isolierungselektrode miteinander verbunden sind.
  • Alternativ dazu kann der Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen einschließt, so konfiguriert sein, dass
    die erste Isolierungselektrode neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der zweiten Richtung im Bildgebungsvorrichtungsblock Seite an Seite platziert sind, und ferner neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der ersten Richtung Seite an Seite platziert sind, und
    die zweite Isolierungselektrode mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der zweiten Richtung Seite an Seite platziert sind, und ferner mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der ersten Richtung Seite an Seite platziert sind. In diesem Fall kann ferner der Festkörper-Bildsensor so konfiguriert sein, dass die zweite Isolierungselektrode und die dritte Isolierungselektrode miteinander verbunden sind.
  • Ferner kann der Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die die bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, die oben beschrieben wurden, so konfiguriert sein, dass die erste Isolierungselektrode ein Potential mit einem festen Wert VES-1 hat und die zweite Isolierungselektrode und die dritte Isolierungselektrode ebenfalls ein Potential mit einem festen Wert VES-2 haben, oder kann so konfiguriert sein, dass die erste Isolierungselektrode ein Potential hat, das sich von einem festen Wert VES-1 aus ändert (insbesondere hin zu einem Wert VES-1' ändert), und die zweite Isolierungselektrode und die dritte Isolierungselektrode ein Potential mit einem festen Wert VES-2 aufweisen. In jenen Ausführungsformen kann ferner der Festkörper-Bildsensor so ausgebildet sein, dass, wenn eine zu akkumulierende Ladung Elektronen sind, VES-1 > VES-2 erfüllt ist, aber, wenn eine zu akkumulierende Ladung positive Löcher sind, VES-1 < VES-2 erfüllt ist, oder kann so ausgebildet sein, dass VES-2 = VES-1 erfüllt ist.
  • Ferner kann der Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, so konfiguriert sein, dass die erste Elektrode von P × Q Bildgebungsvorrichtungen gemeinsam genutzt wird, die einen Bildgebungsvorrichtungsblock bilden. Der Festkörper-Bildsensor kann ferner so ausgebildet sein, dass jeder der Bildgebungsvorrichtungsblöcke einen Steuerungsbereich enthält, der Steuerungsbereich zumindest eine Floating-Diffusionsschicht und einen Verstärkungstransistor enthält und die gemeinsam genutzte erste Elektrode mit dem Steuerungsbereich verbunden ist.
  • Auf solch eine Weise können in dem Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, da die erste Elektrode von den P × Q Bildgebungsvorrichtungen, die einen Bildgebungsvorrichtungsblock bilden, gemeinsam genutzt wird, die Konfiguration und Struktur in einem Pixelgebiet, in dem eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen in einem Array angeordnet ist, vereinfacht und verfeinert werden. Eine Floating-Diffusionsschicht ist dann für einen Bildgebungsvorrichtungsblock, der die P × Q Bildgebungsvorrichtungen enthält, vorgesehen. Die für die eine Floating-Diffusionsschicht vorgesehenen P × Q Bildgebungsvorrichtungen können hier eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen des ersten Typs, die hierin im Folgenden beschrieben werden, enthalten oder können zumindest eine Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs und eine oder zwei oder mehr Bildgebungsvorrichtungen eines zweiten Typs, die hierin im Folgenden beschrieben werden, enthalten.
  • Obgleich nicht einschränkend sind ferner für den Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, P = 2 und Q = 2 verwendbar.
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, kann ferner so ausgebildet sein, dass er eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs enthält, die zumindest eine Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung enthält. Der Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit solch einer Ausführungsform wie gerade beschrieben kann ferner so ausgebildet sein, dass ein unterer Bildgebungsvorrichtungsblock aus zumindest einer Schicht unterhalb einer Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungsblöcken vorgesehen ist,
    der untere Bildgebungsvorrichtungsblock eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen (insbesondere P × Q Bildgebungsvorrichtungen, die P Bildgebungsvorrichtungen entlang einer ersten Richtung und Q Bildgebungsvorrichtungen entlang einer zweiten Richtung umfassen) enthält und
    die Wellenlänge eines Lichts, das von der Bildgebungsvorrichtung empfangen werden soll, die den Bildgebungsvorrichtungsblock bildet, und die Wellenlänge eines Lichts, das von der Bildgebungsvorrichtung empfangen werden soll, die den unteren Bildgebungsvorrichtungsblock bildet, voneinander verschieden sind. Der Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die solch eine bevorzugte Ausführungsform wie eben beschrieben einschließt, kann ferner so ausgebildet sein, dass der untere Bildgebungsvorrichtungsblock in zwei Schichten vorgesehen ist. Der Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen einschließt, kann ferner so ausgebildet sein, dass eine Vielzahl von (insbesondere P × Q) Bildgebungsvorrichtungen, die den unteren Bildgebungsvorrichtungsblock bilden, eine gemeinsam genutzte Floating-Diffusionsschicht enthält.
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann in dem Fall, in dem die erste Elektrode von vier Bildgebungsvorrichtungen, die den Bildgebungsvorrichtungsblock bilden, gemeinsam genutzt wird, unter der Steuerung der Isolierungselektroden ein Ausleseverfahren übernehmen, gemäß dem eine in den vier Bildgebungsvorrichtungen akkumulierte Ladung zu insgesamt vier Zeitpunkten individuell ausgelesen wird, oder kann ein anderes Ausleseverfahren übernehmen, gemäß dem eine in den vier Bildgebungsvorrichtungen akkumulierte Ladung insgesamt zu einem Zeitpunkt gleichzeitig ausgelesen wird. Auf das erstgenannte Verfahren wird manchmal der zweckmäßigen Beschreibung halber als „Ausleseverfahren des ersten Modus“ verwiesen, und auf das letztgenannte Verfahren wird manchmal der zweckmäßigen Beschreibung halber als „Ausleseverfahren des zweiten Modus“ verwiesen. Gemäß dem Ausleseverfahren des ersten Modus kann eine Verfeinerung eines Bildes, das mittels des Festkörper-Bildsensors erhalten werden soll, erzielt werden. Gemäß dem Ausleseverfahren des zweiten Modus werden Signale, die von den vier Bildgebungsvorrichtungen erhalten werden, addiert, um eine Erhöhung der Empfindlichkeit zu erzielen. Ein Umschalten zwischen dem Ausleseverfahren des ersten Modus und dem Ausleseverfahren des zweiten Modus kann erreicht werden, indem geeignete Schaltmittel im Festkörper-Bildsensor vorgesehen werden. Im Ausleseverfahren des ersten Modus ist es möglich, dass die P × Q Bildgebungsvorrichtungen von einer Floating-Diffusionsschicht gemeinsam genutzt werden, indem die Zeitsteuerung einer Ladungsübertragungsperiode geeignet gesteuert wird, und die P × Q Bildgebungsvorrichtungen, die den Bildgebungsvorrichtungsblock bilden, mit einer Ansteuerschaltung verbunden sind. Eine Steuerung der Ladung akkumulierenden Elektrode wird jedoch für jede Bildgebungsvorrichtung durchgeführt.
  • Die Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung oder die Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung, die die Festkörper-Bildsensoren gemäß den ersten und zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen einschließen (hierin wird auf solche Bildgebungsvorrichtungen zusammen manchmal als „Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung“ verwiesen), kann so ausgebildet sein, dass die erste Isolierungselektrode, die zweite Isolierungselektrode und die dritte Isolierungselektrode in einem Gebiet vorgesehen sind, das einem Gebiet der fotoelektrische Umwandlungsschicht gegenüberliegt, wobei eine Isolierschicht dazwischen angeordnet ist. Es ist besonders zu erwähnen, dass der zweckmäßigen Beschreibung halber auf die Isolierungselektroden manchmal als „untere erste Isolierungselektrode“, „untere zweite Isolierungselektrode“ bzw. „untere dritte Isolierungselektrode“ verwiesen wird und manchmal auf sie zusammen als „untere Isolierungselektrode“ verwiesen wird. Alternativ dazu kann die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung so ausgebildet sein, dass die erste Isolierungselektrode, die zweite Isolierungselektrode und die dritte Isolierungselektrode mit einem Abstand von der zweiten Elektrode auf der fotoelektrische Umwandlungsschicht vorgesehen sind. Es ist besonders zu erwähnen, dass der zweckmäßigen Beschreibung halber auf die Isolierungselektroden manchmal als „obere erste Isolierungselektrode“, „obere zweite Isolierungselektrode“ bzw. „obere dritte Isolierungselektrode“ verwiesen wird und auf sie manchmal zusammen als „obere Isolierungselektrode“ verwiesen wird.
  • Obgleich in der Bildgebungsvorrichtung und dergleichen der vorliegenden Offenbarung die Isolierungselektrode mit einem Abstand von der ersten Elektrode und der Ladung akkumulierenden Elektrode angeordnet ist und die Ladung akkumulierende Elektrode umgibt und die erste Isolierungselektrode zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Isolierungselektrode angeordnet ist, ist im Fall der oberen Isolierungselektrode ein orthogonales Projektionsbild der Isolierungselektrode mit einem Abstand von orthogonalen Projektionsbildern der ersten Elektrode und der Ladung akkumulierenden Elektrode positioniert und umgibt ein orthogonales Projektionsbild der Ladung akkumulierenden Elektrode, während ein orthogonales Projektionsbild der ersten Isolierungselektrode zwischen einem orthogonalen Projektionsbild der ersten Elektrode und einem orthogonalem Projektionsbild der zweiten Isolierungselektrode positioniert ist. In einigen Fällen können ein Teil des orthogonalen Projektionsbilds der zweiten Isolierungselektrode und ein Teil des orthogonalen Projektionsbilds der Ladungsakkumulierungselektrode miteinander überlappen. Alternativ dazu ist das orthogonale Projektionsbild der ersten Isolierungselektrode neben, aber mit einem Abstand von dem orthogonalen Projektionsbild der ersten Elektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen positioniert, die zumindest entlang der zweiten Richtung im Bildgebungsvorrichtungsblock angeordnet sind, und ist die zweite Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen im Bildgebungsvorrichtungsblock angeordnet, während die dritte Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungsblöcken angeordnet ist.
  • Bezugszeichen, die in der folgenden Beschreibung ein an die verschiedenen Elektroden anzulegendes Potential repräsentieren, sind in der Tabelle 1 unten angegeben.
  • <Tabelle 1>
    Ladungsakkumulierungselektrode Ladungsübertragungsperiode
    Erste Elektrode V11 V12
    Zweite Elektrode V21 V22
    Ladungsakkumulierungselektrode V31 V32
    Erste Isolierungselektrode
    Fall - 1 VES-1 VES-1
    Fall - 2 VES-1 VES-1'
    Zweite Isolierungselektrode VES-2 VES-2
    Dritte Isolierungselektrode eine Übertragung steuernde Elektrode VES-3 VES-3
    V41 V42
    Ladung entladende Elektrode V51 V52
  • Die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, kann so ausgebildet sein, dass sie ferner ein Halbleitersubstrat enthält und der fotoelektrische Umwandlungsbereich oberhalb des Halbleitersubstrats angeordnet ist. Es ist besonders zu erwähnen, dass die erste Elektrode, die Ladung akkumulierende Elektrode, die zweite Elektrode, die verschiedenen Isolierungselektroden und die verschiedenen Elektroden mit einer hierin im Folgenden beschriebene Ansteuerschaltung verbunden sind.
  • Ferner kann die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der bevorzugten Ausführungsform, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, so ausgebildet sein, dass die Größe der Ladung akkumulierenden Elektrode größer als diejenige der ersten Elektrode ist. Wenn die Fläche der Ladung akkumulierenden Elektrode s1' ist und die Fläche der ersten Elektrode s1 ist, wird, wenn auch nicht einschränkend, vorzugsweise 4 ≤ s1'/s1 erfüllt.
  • Die auf der Lichteinfallsseite positionierte zweite Elektrode kann für eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen mit Ausnahme eines Falls, in dem eine obere Isolierungselektrode ausgebildet ist, gemeinsam geschaffen sein. Mit anderen Worten können die zweiten Elektroden als was man allgemein als Festelektrode bezeichnet ausgebildet sein. Die fotoelektrische Umwandlungsschicht kann für eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen gemeinsam geschaffen sein. Insbesondere kann die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung so ausgebildet sein, dass eine fotoelektrische Umwandlungsschicht in einer Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen ausgebildet ist.
  • Ferner kann die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die die verschiedenen, oben bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, so ausgebildet sein, dass sich die erste Elektrode in einer in einer Isolierschicht vorgesehenen Öffnung erstreckt und mit der fotoelektrischen Umwandlungsschicht verbunden ist. Alternativ dazu kann die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung so ausgebildet sein, dass sich die fotoelektrische Umwandlungsschicht in einer in einer Isolierschicht vorgesehenen Öffnung erstreckt und mit der ersten Elektrode verbunden ist, und in diesem Fall kann die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung so ausgebildet sein, dass
    ein Randbereich einer Oberseite der ersten Elektrode mit der Isolierschicht bedeckt ist,
    die erste Elektrode auf einer Unterseite bzw. Bodenfläche der Öffnung freigelegt ist und,
    wenn eine Fläche der Isolierschicht, die mit der Oberseite der ersten Elektrode in Kontakt ist, eine erste Fläche ist und eine andere Fläche der Isolierschicht, die mit einem Bereich der fotoelektrischen Umwandlungsschicht in Kontakt ist, der der Ladung akkumulierenden Elektrode gegenüberliegt, eine zweite Fläche ist, eine Seitenfläche der Öffnung eine Neigung aufweist, die sich von der ersten Fläche in Richtung der zweiten Fläche ausdehnt. Ferner kann die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung so ausgebildet sein, dass die Seitenfläche der Öffnung mit der sich von der ersten Fläche zur zweiten Fläche ausdehnenden Neigung auf der Seite der Ladung akkumulierenden Elektrode positioniert ist. Es ist besonders zu erwähnen, dass diese Ausführungsform eine Ausführungsform einschließt, in der irgendeine andere Schicht zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsschicht und der ersten Elektrode ausgebildet ist (zum Beispiel eine Ausführungsform, in der eine für eine Ladungsakkumulierung geeignete Materialschicht zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsschicht und der ersten Elektrode ausgebildet ist).
  • Ferner kann die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, so konfiguriert sein, dass
    sie ferner einen Steuerungsbereich enthält, der auf einem Halbleitersubstrat vorgesehen ist und eine Ansteuerschaltung enthält,
    die erste Elektrode und die Ladung akkumulierende Elektrode mit der Ansteuerschaltung verbunden sind,
    während einer Ladungsakkumulierungsperiode von der Ansteuerschaltung ein Potential V11 an die erste Elektrode angelegt wird, ein Potential V31 an die Ladung akkumulierende Elektrode angelegt wird und Ladung in die fotoelektrischen Umwandlungsschicht akkumuliert wird, während einer Ladungsübertragungsperiode von der Ansteuerschaltung ein Potential V12 an die erste Elektrode angelegt wird, ein Potential V32 an die Ladung akkumulierende Elektrode angelegt wird und eine in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht akkumulierte Ladung über die erste Elektrode in den Steuerungsbereich ausgelesen wird. In dem Fall, in dem das Potential der ersten Elektrode höher ist als das Potential der zweiten Elektrode, sind jedoch
    V31 ≥ V11 und V32 < V12
    erfüllt; aber in dem Fall, in dem das Potential der ersten Elektrode niedriger als das Potential der zweiten Elektrode ist, sind
    V31 ≤ V11 and V32 > V12
    erfüllt.
  • Die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, kann überdies so ausgebildet sein, dass sie ferner eine eine Übertragung steuernde Elektrode (Ladungsübertragungselektrode) enthält, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode und der Ladung akkumulierenden Elektrode zwischen der ersten Elektrode und der Ladung akkumulierenden Elektrode angeordnet und mit einer dazwischen angeordneten Isolierschicht der fotoelektrischen Umwandlungsschicht gegenüberliegend angeordnet ist. Es ist besonders zu erwähnen, dass auf solch eine Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung solch einer Ausführungsform wie eben beschrieben der zweckmäßigen Beschreibung halber manchmal als „Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die eine eine Übertragung steuernde Elektrode enthält“ verwiesen wird. In der Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die die eine Übertragung steuernde Elektrode enthält, wird ferner, wenn das während einer Ladungsakkumulierungsperiode an die eine Übertragung steuernde Elektrode anzulegende Potential V41 ist, in dem Fall, in dem das Potential der ersten Elektrode höher als das Potential der zweiten Elektrode ist, bevorzugt, dass V41 ≤ V11 und V41 < V31 erfüllt sind. Wenn ferner das während einer Ladungsübertragungsperiode an die eine Übertragung steuernde Elektrode anzulegende Potential V42 ist, wird in dem Fall, in dem das Potential der ersten Elektrode höher als das Potential der zweiten Elektrode ist, bevorzugt, dass V32 ≤ V42 ≤ V12 erfüllt ist.
  • Die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, kann ferner so ausgebildet sein, dass sie eine Ladung entladende Elektrode enthält, die mit der fotoelektrischen Umwandlungsschicht verbunden und mit einem Abstand von der ersten Elektrode und der Ladung akkumulierenden Elektrode angeordnet ist. Es ist besonders zu erwähnen, dass auf die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung solch einer Ausführungsform wie eben beschrieben der zweckmäßigen Beschreibung halber als „Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die eine Ladung entladende Elektrode enthält“ verwiesen wird. Ferner kann die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die eine Ladung entladende Elektrode enthält, so ausgebildet sein, dass die Ladung entladende Elektrode so angeordnet ist, dass sie die erste Elektrode und die Ladung akkumulierende Elektrode (das heißt in der Form eines Bilderrahmens) umgibt. Die Ladung entladende Elektrode kann von einer Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen gemeinsam genutzt (für diese gemeinsam eingerichtet) werden. In dem Fall, in dem die Ladung entladende Elektrode vorgesehen ist, wird bevorzugt, dass die verschiedenen Isolierungselektroden eine obere Isolierungselektrode umfassen. In diesem Fall kann dann die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen so ausgebildet werden, dass
    sich die fotoelektrische Umwandlungsschicht in einer in der Isolierschicht vorgesehenen zweiten Öffnung erstreckt und mit der Ladung entladenden Elektrode verbunden ist,
    ein Randbereich einer Oberseite der Ladung entladenden Elektrode mit der Isolierschicht bedeckt ist,
    die Ladung entladende Elektrode auf einer Bodenfläche der zweiten Öffnung freigelegt ist und,
    wenn eine Fläche der Isolierschicht, die mit der Oberseite der Ladung entladenden Elektrode in Kontakt ist, eine dritte Fläche ist und eine andere Fläche der Isolierschicht, die mit einem Bereich der fotoelektrischen Umwandlungsschicht in Kontakt ist, der der Ladung akkumulierenden Elektrode gegenüberliegt, eine zweite Fläche ist, eine Seitenfläche der zweiten Öffnung eine Neigung aufweist, die sich von der dritten Fläche in Richtung der zweiten Fläche ausdehnt.
  • Überdies kann die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die die Ladung entladende Elektrode enthält, so konfiguriert sein, dass
    sie ferner einen Steuerungsbereich enthält, der auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist und eine Ansteuerschaltung aufweist,
    die erste Elektrode, die eine Ladung akkumulierende Elektrode und die Ladung entladende Elektrode mit der Ansteuerschaltung verbunden sind,
    während einer Ladungsakkumulierungsperiode von der Ansteuerschaltung ein Potential V11 an die erste Elektrode angelegt wird, ein Potential V31 an die Ladung akkumulierende Elektrode angelegt wird und ein Potential V51 an die Ladung entladende Elektrode angelegt wird und Ladung in die fotoelektrische Umwandlungsschicht akkumuliert wird und
    während einer Ladungsübertragungsperiode von der Ansteuerschaltung ein Potential V12 der ersten Elektrode bereitgestellt wird, ein Potential V32 der Ladung akkumulierenden Elektrode bereitgestellt wird und ein Potential V52 an die Ladung entladende Elektrode angelegt wird und die in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht akkumulierte Ladung über die erste Elektrode zum Steuerungsbereich ausgelesen wird. In dem Fall, in dem das Potential der ersten Elektrode höher als das Potential der zweiten Elektrode ist, sind jedoch V 51 > V 11  und V 52 < V 12
    Figure DE112019003394T5_0001
    erfüllt; wenn aber das Potential der ersten Elektrode niedriger als das Potential der zweiten Elektrode ist, sind V 51 > V 11  und V 52 < V 12
    Figure DE112019003394T5_0002
    erfüllt.
  • Ferner kann die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, so konfiguriert sein, dass die Ladung akkumulierende Elektrode eine Vielzahl von Segmenten einer Ladung akkumulierenden Elektrode enthält. Es ist besonders zu erwähnen, dass auf die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung solch eine Ausführungsform wie eben beschrieben manchmal der zweckmäßigen Beschreibung halber als „Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die eine Vielzahl von Segmenten einer Ladung akkumulierenden Elektrode enthält“ verwiesen wird. Die Anzahl an Segmenten einer Ladung akkumulierenden Elektrode kann Zwei oder mehr betragen. Ferner kann die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die eine Vielzahl von Segmenten einer Ladung akkumulierenden Elektrode enthält, so ausgebildet sein, dass in dem Fall, in dem an jedes der N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode ein unterschiedliches Potential angelegt wird,
    in dem Fall, in dem das Potential der ersten Elektrode höher als das Potential der zweiten Elektrode ist, das Potential, das an das Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode, das der ersten Elektrode am Nächsten positioniert ist, (erste Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs) während einer Ladungsübertragungsperiode angelegt werden soll, höher ist als das Potential, das an das Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode, das von der ersten Elektrode am Entferntesten positioniert ist, (N-te Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs) angelegt werden soll, und
    in dem Fall, in dem das Potential der ersten Elektrode niedriger als das Potential der zweiten Elektrode ist, das Potential, das an das Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode, das der ersten Elektrode am Nächsten positioniert ist, (erste Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs) während einer Ladungsübertragungsperiode angelegt werden soll, niedriger ist als das Potential, das an das Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode, das von der ersten Elektrode am Entferntesten positioniert ist, (N-te Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs) angelegt werden soll.
  • Ferner kann die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, so ausgebildet sein, dass
    zumindest eine Floating-Diffusionsschicht und ein Verstärkungstransistor, die einen Steuerungsbereich bilden, auf einem Halbleitersubstrat vorgesehen sind und
    die erste Elektrode mit der Floating-Diffusionsschicht und einem Gate-Bereich des Verstärkungstransistors verbunden ist. Ferner kann in diesem Fall die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen enthält, so ausgebildet sein, dass
    ferner ein Rücksetztransistor und ein Auswahltransistor, die den Steuerungsbereich bilden, auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen sind,
    die Floating-Diffusionsschicht mit einem der Source/Drain-Gebiete des Rücksetztransistors verbunden ist und
    eines der Source/Drain-Gebiete des Verstärkungstransistors mit einem der Source/Drain-Gebiete des Auswahltransistors verbunden ist und das andere der Source/Drain-Gebiete des Auswahltransistors mit einer Signalleitung verbunden ist.
  • Alternativ dazu können als Modifikation der Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, Bildgebungsvorrichtungen von einer ersten Konfiguration bis zu einer sechsten Konfiguration, die unten beschrieben werden sollen, aufgelistet werden. Insbesondere umfasst in den Bildgebungsvorrichtungen der ersten Konfiguration bis zur sechsten Konfiguration in der Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt,
    der fotoelektrische Umwandlungsbereich N (wobei N ≥ 2 gilt) Segmente eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs,
    umfasst die fotoelektrische Umwandlungsschicht N Segmente einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht,
    umfasst die Isolierschicht N Segmente einer Isolierschicht,
    umfasst in den Bildgebungsvorrichtungen der ersten Konfiguration bis zur dritten Konfiguration die Ladung akkumulierende Elektrode N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode,
    umfasst in den Bildgebungsvorrichtungen der vierten Konfiguration und der fünften Konfiguration die Ladung akkumulierende Elektrode N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode, die mit einem Abstand untereinander angeordnet sind,
    enthält das n-te (wobei n = 1, 2, 3 ..., N gilt) Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs das n-te Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode, das n-te Segment einer Isolierschicht und das n-te Segment einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht und
    ist ein Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs mit einem höheren Wert von n von der ersten Elektrode weiter entfernt positioniert.
  • In der Bildgebungsvorrichtung der ersten Konfiguration ändert sich dann die Dicke des Segments einer Isolierschicht über einen Bereich vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs bis zum N-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell. Indes ändert sich in der Bildgebungsvorrichtung der zweiten Konfiguration die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht über einen Bereich vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereich bis zum N-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell. In der Bildgebungsvorrichtung der dritten Konfiguration ist ferner das Material, das das Segment einer Isolierschicht bildet, zwischen einander benachbarten Segmenten eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs verschieden. In der Bildgebungsvorrichtung der vierten Konfiguration ist ferner das Material, das das Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode bildet, zwischen einander benachbarten Segmenten eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs verschieden. Ferner nimmt in der Bildgebungsvorrichtung der fünften Konfiguration die Fläche des Segments einer Ladung akkumulierenden Elektrode über einen Bereich vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs bis zum N-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell ab. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Fläche kontinuierlich abnehmen kann oder stufenartig abnehmen kann.
  • Alternativ dazu ändert sich in der Bildgebungsvorrichtung der sechsten Konfiguration in der Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, wenn die Stapelrichtung der Ladung akkumulierenden Elektrode, der Isolierschicht und der fotoelektrischen Umwandlungsschicht eine Z-Richtung ist und die Richtung weg von der ersten Elektrode einer X-Richtung ist, die Querschnittsfläche des gestapelten Bereichs, wenn der gestapelte Bereich, bei dem die Ladung akkumulierende Elektrode, die Isolierschicht und die fotoelektrische Umwandlungsschicht gestapelt sind, entlang einer virtuellen YZ-Ebene geschnitten wird, in Abhängigkeit vom Abstand von der ersten Elektrode. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Änderung der Querschnittsfläche eine kontinuierliche Änderung oder eine stufenartige Änderung sein kann.
  • In den Bildgebungsvorrichtungen der ersten Konfiguration und der zweiten Konfiguration sind N Segmente einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht durchgehend vorgesehen, während die N Segmente einer Isolierschicht ebenfalls durchgehend vorgesehen sind und die N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode auch sukzessiv vorgesehen sind. In den Bildgebungsvorrichtungen der dritten Konfiguration bis zur fünften Konfiguration sind N Segmente einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht kontinuierlich vorgesehen. In den Bildgebungsvorrichtungen der vierten Konfiguration und der fünften Konfiguration sind ferner, während die N Segmente einer Isolierschicht durchgehend vorgesehen sind, in der Bildgebungsvorrichtung der dritten Konfiguration die N Segmente einer Isolierschicht entsprechend den Segmenten eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs individuell vorgesehen. Ferner sind in den Bildgebungsvorrichtungen der vierten Konfiguration und der fünften Konfiguration, und in einigen Fällen in der Bildgebungsvorrichtung der dritten Konfiguration, die N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode entsprechend den Segmenten eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs individuell vorgesehen. In den Bildgebungsvorrichtungen der ersten Konfiguration bis zur sechsten Konfiguration wird das gleiche Potential an all die Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode angelegt. Alternativ dazu kann in den Bildgebungsvorrichtungen der vierten Konfiguration und der fünften Konfiguration, und in einigen Fällen in der Bildgebungsvorrichtung der dritten Konfiguration, an jedes der N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode ein unterschiedliches Potential angelegt werden.
  • In den Bildgebungsvorrichtungen der ersten Konfiguration bis zur sechsten Konfiguration und den Festkörper-Bildsensoren gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, für die solche Bildgebungsvorrichtungen verwendet werden, ist die Dicke des Segments einer Isolierschicht definiert, ist die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht definiert, ist das das Segment einer Isolierschicht bildende Material unterschiedlich, ist das das Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode bildende Material unterschiedlich, ist die Fläche des Segments einer Ladung akkumulierenden Elektrode definiert oder ist die Querschnittsfläche des gestapelten Bereichs definiert. Daher wird eine Art von Ladungsübertragungsgradient so ausgebildet, dass durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Ladung leichter und sicher zur ersten Elektrode übertragen werden kann. Infolgedessen können dann das Auftreten eines Nachbildes (engl.: after-image) und das Auftreten eines Rests einer Ladungsübertragung verhindert werden.
  • Als eine Modifikation des Festkörper-Bildsensors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Festkörper-Bildsensor, der eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen der ersten Konfiguration bis zur sechsten Konfiguration enthält, verwendet werden, und als Modifikation des Festkörper-Bildsensors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Festkörper-Bildsensor realisiert werden, der eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen des gestapelten Typs enthält, die jeweils zumindest eine der Bildgebungsvorrichtungen der ersten Konfiguration bis zur sechsten Konfiguration, die oben beschrieben wurden, enthalten.
  • Obgleich in den Bildgebungsvorrichtungen der ersten Konfiguration bis zur fünften Konfiguration ein Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs mit einem höheren Wert von n von der ersten Elektrode entfernt positioniert ist, wird unter Bezugnahme auf die X-Richtung bestimmt, ob das Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs von der ersten Elektrode entfernt positioniert ist oder nicht. Wenngleich in der Bildgebungsvorrichtung der sechsten Konfiguration die Richtung weg von der ersten Elektrode als die X-Richtung bestimmt ist, ist ferner die „X-Richtung“ in der folgenden Weise definiert. Insbesondere enthält ein Pixelgebiet, in dem eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen oder Bildgebungsvorrichtungen des gestapelten Typs in einem Array angeordnet ist, eine Vielzahl von Pixeln, die in einem zweidimensionalen Array, d. h. in der X-Richtung und der Y-Richtung in einem Array, regelmäßig angeordnet sind. In dem Fall, in dem die planare Form eines Pixels ein Viereck ist, ist die Richtung, in der sich eine Seite des Vierecks, die der ersten Elektrode am Nächsten liegt, erstreckt, als Y-Richtung definiert und ist eine zur Y-Richtung orthogonale Richtung als X-Richtung definiert. Alternativ dazu ist in dem Fall, in dem die planare Form eines Pixels eine beliebige Form aufweisen soll, eine allgemeine Richtung, in der ein Liniensegment oder eine gekrümmte Linie, das oder die der ersten Elektrode am Nächsten liegt, enthalten ist, als Y-Richtung definiert und ist eine zur Y-Richtung orthogonale Richtung als X-Richtung definiert.
  • Im Folgenden werden die Bildgebungsvorrichtungen der ersten Konfiguration bis zur sechsten Konfiguration in Bezug auf einen Fall beschrieben, in dem das Potential der ersten Elektrode höher als das Potential der zweiten Elektrode ist. In dem Fall, in dem das Potential der ersten Elektrode niedriger als das Potential der zweiten Elektrode ist, reicht es jedoch aus, falls man das Potential zwischen hohen und niedrigen Pegeln umgekehrt.
  • In der Bildgebungsvorrichtung der ersten Konfiguration ändert sich die Dicke des Segments einer Isolierschicht über einen Bereich vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs bis zum N-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell; die Dicke des Segments einer Isolierschicht kann graduell zunehmen oder graduell abnehmen. Dadurch wird eine Art von Ladungsübertragungsgradient gebildet.
  • In dem Fall, in dem die zu akkumulierende Ladung Elektronen sind, ist es ausreichend, eine Konfiguration zu übernehmen, in der die Dicke des Segments einer Isolierschicht graduell zunimmt; aber in dem Fall, in dem die zu akkumulierende Ladung positive Löcher sind, reicht es aus, eine Konfiguration zu übernehmen, in der die Dicke des Segments einer Isolierschicht graduell zunimmt. Außerdem kann in jenen Fällen, falls man während einer Ladungsakkumulierungsperiode in einen Zustand wie |V31| ≥ |V11| eintritt, dann das n-te Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs eine größere Menge an Ladung als das (n+1)-te Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs akkumulieren und wird ein stärkeres elektrisches Feld angelegt. Daher kann ein Fluss einer Ladung vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zur ersten Elektrode sicher verhindert werden. Falls man während einer Ladungsübertragungsperiode in solch einen Zustand wie |V32| < |V12| eintritt, können dann ein Fluss einer Ladung vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zur ersten Elektrode und ein Fluss einer Ladung vom (n+1)-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zum n-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs sicher gewährleistet werden.
  • In der Bildgebungsvorrichtung der zweiten Konfiguration ändert sich die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht über einen Bereich vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs bis zum N-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell; die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht kann graduell zunehmen oder graduell abnehmen. Daher wird eine Art von Ladungsübertragungsgradient gebildet.
  • In dem Fall, in dem die zu akkumulierende Ladung Elektronen sind, ist es ausreichend, eine Konfiguration zu übernehmen, in der die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht graduell zunimmt; aber in dem Fall, in dem die zu akkumulierende Ladung positive Löcher sind, reicht es aus, eine Konfiguration zu übernehmen, in der die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht graduell zunimmt. In dem Fall, in dem die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht graduell zunimmt, wird ferner, falls man während einer Ladungsakkumulierungsperiode in einen Zustand wie V31 ≥ V11 eintritt, oder in dem Fall, in die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht graduell zunimmt, falls man während einer Ladungsakkumulierungsperiode in einen Zustand wie V31 ≤ V11 eintritt, dann an das n-te Segment einer fotoelektrischen Umwandlungsbereichs ein stärkeres elektrisches Feld als dasjenige an das (n+1)-te Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs angelegt, und ein Fluss einer Ladung vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zur ersten Elektrode kann sicher verhindert werden. Während einer Ladungsübertragungsperiode können dann in dem Fall, in dem die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht graduell zunimmt, falls man in einen Zustand wie V32 < V12 eintritt, oder in dem Fall, in dem die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht graduell zunimmt, falls man in solch einen Zustand wie V32 > V12 eintritt, dann ein Fluss einer Ladung vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zur ersten Elektrode und ein Fluss einer Ladung vom (n+1)-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zum n-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs sicher gewährleistet werden.
  • In der Bildgebungsvorrichtung der dritten Konfiguration ist das das Segment einer Isolierschicht bildende Material zwischen benachbarten Segmenten eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs verschieden, und dadurch wird eine Art von Ladungsübertragungsgradient gebildet. Vorzugsweise nimmt jedoch der Wert der relativen Permittivität des die Segmente einer Isolierschicht bildenden Materials über einen Bereich vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zum N-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell ab. Falls man während einer Ladungsakkumulierungsperiode, indem solch eine Konfiguration wie gerade beschrieben übernommen wird, in solch einen Zustand wie V31 ≥ V11 eintritt, kann ferner dann das n-te Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs eine größere Menge an Ladung als das (n+1)-te Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs akkumulieren. Falls man während einer Ladungsübertragungsperiode in solch einen Zustand wie V32 < V12 eintritt, können dann ein Fluss einer Ladung vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zur ersten Elektrode und ein Fluss einer Ladung vom (n+1)-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zum n-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs sicher gewährleistet werden.
  • In der Bildgebungsvorrichtung der vierten Konfiguration ist das das Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode bildende Material zwischen benachbarten Segmenten eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs verschieden, und dadurch wird eine Art von Ladungsübertragungsgradient gebildet. Vorzugsweise nimmt jedoch der Wert der Austrittsarbeit des das Segment einer Isolierschicht bildenden Materials über einen Bereich vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zum N-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell zu. Indem man solch eine Konfiguration wie gerade beschrieben übernimmt, kann ferner ein für eine Signalladungsübertragung vorteilhafter Potentialgradient gebildet werden, ohne auf die positive/negative Spannung (Potential) angewiesen zu sein.
  • In der Bildgebungsvorrichtung der fünften Konfiguration nimmt die Fläche des Segments einer Ladung akkumulierenden Elektrode über einen Bereich vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs bis zum N-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell ab. Da dadurch eine Art von Ladungsübertragungsgradient gebildet wird, kann, falls man während einer Ladungsakkumulierungsperiode in solch einen Zustand wie V31 ≥ V11 eintritt, dann das n-te Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs eine größere Menge an Ladung als das (n+1)-te Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs akkumulieren. Falls man während einer Ladungsübertragungsperiode in solch einen Zustand wie V32 < V12 eintritt, können dann ein Fluss einer Ladung vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zur ersten Elektrode und ein Fluss einer Ladung vom (n+1)-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zum n-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs sicher gewährleistet werden.
  • In der Bildgebungsvorrichtung der sechsten Konfiguration ändert sich die Querschnittsfläche des gestapelten Bereichs in Abhängigkeit vom Abstand von der ersten Elektrode, und dadurch wird eine Art von Ladungsübertragungsgradient gebildet. Falls insbesondere eine Konfiguration, in der die Dicke des Querschnitts des gestapelten Bereichs festgelegt ist und die Breite der Querschnittsfläche des gestapelten Bereichs mit zunehmendem Abstand von der ersten Elektrode abnimmt, übernommen wird, kann ähnlich wie in der Beschreibung der Bildgebungsvorrichtung der fünften Konfiguration, falls man während einer Ladungsakkumulierungsperiode in solch einen Zustand wie V31 ≥ V11 eintritt, ein Gebiet, das näher zur ersten Elektrode positioniert ist, dann eine größere Menge an Ladung als ein entfernteres Gebiet akkumulieren. Dementsprechend können, falls man während einer Ladungsübertragungsperiode in solch einen Zustand wie V32 < V12 eintritt, dann ein Fluss einer Ladung von dem Gebiet, das näher zur ersten Elektrode liegt, zur ersten Elektrode und ein Fluss einer Ladung vom entfernteren Gebiet zum näheren Gebiet sicher gewährleistet werden. Falls auf der anderen Seite eine Konfiguration, in der die Breite des Querschnitts des gestapelten Bereichs festgelegt ist und die Dicke des Querschnitts des gestapelten Bereichs, insbesondere die Dicke des Segments einer Isolierschicht, graduell zunimmt, übernommen wird, kann ähnlich wie in der Beschreibung der Bildgebungsvorrichtung der ersten Konfiguration, falls man während einer Ladungsakkumulierungsperiode in solch einen Zustand wie V31 ≥ V11 eintritt, dann das näher zur ersten Elektrode gelegene Gebiet eine größere Menge an Ladung als das entferntere Gebiet akkumulieren und wird ein stärkeres elektrisches Feld angelegt, durch das ein Fluss einer Ladung von dem Gebiet, das näher zur ersten Elektrode liegt, zur ersten Elektrode sicher verhindert werden kann. Falls man während einer Ladungsübertragungsperiode in solch einen Zustand wie V32 < V12 eintritt, können dann ein Fluss einer Ladung von dem Gebiet, das näher zur ersten Elektrode liegt, zur ersten Elektrode und ein Fluss einer Ladung vom entfernteren Gebiet zum näheren Gebiet sicher gewährleistet werden. Falls ferner eine Konfiguration, in der die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht graduell zunimmt, übernommen wird, wird ähnlich wie in der Beschreibung der Bildgebungsvorrichtung der zweiten Konfiguration, falls man während einer Ladungsakkumulierungsperiode in solch einen Zustand wie V31 ≥ V11 eintritt, dann ein stärkeres elektrisches Feld an das näher zur ersten Elektrode gelegene Gebiet als an das entferntere Gebiet angelegt und kann ein Fluss einer Ladung vom näher zur ersten Elektrode gelegenen Gebiet zur ersten Elektrode sicher verhindert werden. Falls man während einer Ladungsübertragungsperiode in solch einen Zustand wie V32 < V12 eintritt, können dann ein Fluss einer Ladung vom näher zur ersten Elektrode gelegenen Gebiet zur ersten Elektrode und ein Fluss einer Ladung von dem entfernteren Gebiet zum näheren Gebiet sicher gewährleistet werden.
  • Die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, kann ferner so ausgebildet sein, dass Licht von der Seite der zweiten Elektrode aus einfällt und eine Abschattungsschicht auf der Lichteinfallsseite eher nahe der zweiten Elektrode ausgebildet ist. Alternativ dazu kann die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung so ausgebildet sein, dass Licht von der Seite der zweiten Elektrode aus einfällt, Licht aber nicht auf die erste Elektrode (in einigen Fällen auf die erste Elektrode und die eine Übertragung steuernde Elektrode) fällt. In diesem Fall kann ferner die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung so ausgebildet sein, dass eine Abschattungsschicht oberhalb der ersten Elektrode (in einigen Fällen oberhalb der ersten Elektrode und der eine Übertragung steuernden Elektrode) und auf der Lichteinfallsseite eher nahe der zweiten Elektrode ausgebildet ist, oder kann so ausgebildet sein, dass eine On-Chip-Mikrolinse oberhalb der Ladung akkumulierenden Elektrode und der zweiten Elektrode so vorgesehen ist, dass auf die On-Chip-Mikrolinse einfallendes Licht auf der Ladung akkumulierenden Elektrode fokussiert wird. Die Abschattungsschicht kann hier oberhalb der Fläche einer Lichteinfallsseite der zweiten Elektrode oder auf einer Fläche der Lichteinfallsseite der zweiten Elektrode angeordnet sein. In einigen Fällen kann die Abschattungsschicht auf der zweiten Elektrode ausgebildet sein. Als das Material zum Konfigurieren der Abschattungsschicht können Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Wolfram (W) und ein Harz, das kein Licht durchlässt (zum Beispiel ein Polyimidharz), beispielhaft angeführt werden.
  • Als die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung können insbesondere eine Bildgebungsvorrichtung (auf die der zweckmäßigen Beschreibung halber als „Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs für blaues Licht“ verwiesen wird), die eine Empfindlichkeit für blaues Licht aufweist und die eine fotoelektrische Umwandlungsschicht (auf die der zweckmäßigen Beschreibung halber als „fotoelektrische Umwandlungsschicht des ersten Typs für blaues Licht“ verwiesen wird) enthält, die blaues Licht (Licht von 425 bis 495 nm) absorbiert, eine Bildgebungsvorrichtung (auf die der zweckmäßigen Beschreibung halber als „Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs für grünes Licht“ verwiesen wird), die eine Empfindlichkeit für grünes Licht aufweist und die eine fotoelektrische Umwandlungsschicht (worauf der zweckmäßigen Beschreibung halber als „fotoelektrische Umwandlungsschicht des ersten Typs für grünes Licht“ verwiesen wird) enthält, die grünes Licht (Licht von 495 bis 570 nm) absorbiert, und eine Bildgebungsvorrichtung (auf die der zweckmäßigen Beschreibung halber als „Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs für rotes Licht“ verwiesen wird), die eine Empfindlichkeit für rotes Licht aufweist und die eine fotoelektrische Umwandlungsschicht (worauf der zweckmäßigen Beschreibung halber als „fotoelektrische Umwandlungsschicht des ersten Typs für rotes Licht“ verwiesen wird) enthält, die rotes Licht (Licht von 620 bis 750 nm) absorbiert, beispielhaft angeführt werden. Auf der anderen Seite wird auf eine herkömmliche Bildgebungsvorrichtung, die keine Ladung akkumulierende Elektrode enthält und eine Empfindlichkeit für blaues Licht aufweist, der zweckmäßigen Beschreibung halber als „Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs für blaues Licht“ verwiesen, wird auf eine herkömmliche Bildgebungsvorrichtung, die keine Ladung akkumulierende Elektrode enthält und eine Empfindlichkeit für grünes Licht aufweist, der zweckmäßigen Beschreibung halber als „Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs für grünes Licht“ verwiesen und wird auf eine herkömmliche Bildgebungsvorrichtung, die keine Ladung akkumulierende Elektrode enthält und eine Empfindlichkeit für rotes Licht aufweist, der zweckmäßigen Beschreibung halber als „Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs für rotes Licht“ verwiesen. Ferner wird auf eine fotoelektrische Umwandlungsschicht, die eine Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs für blaues Licht bildet, der zweckmäßigen Beschreibung halber als „fotoelektrische Umwandlungsschicht des zweiten Typs für blaues Licht“ verwiesen, wird auf eine fotoelektrische Umwandlungsschicht, die eine Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs für grünes Licht bildet, der zweckmäßigen Beschreibung halber als „fotoelektrische Umwandlungsschicht des zweiten Typs für grünes Licht“ verwiesen und wird auf eine fotoelektrische Umwandlungsschicht, die eine Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs für rotes Licht bildet, der zweckmäßigen Beschreibung halber als „fotoelektrische Umwandlungsschicht des zweiten Typs für rotes Licht“ verwiesen.
  • Obgleich die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs der vorliegenden Offenbarung zumindest eine Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen (fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung) der vorliegenden Offenbarung enthält, kann insbesondere beispielsweise eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs, die wie folgt konfiguriert und aufgebaut ist, beispielhaft angeführt werden:
    • [A] eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs, die so konfiguriert und aufgebaut ist, dass ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich des ersten Typs für blaues Licht, ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich des ersten Typs für grünes Licht und ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich des ersten Typs für rotes Licht in der vertikalen Richtung gestapelt sind und
    • Steuerungsbereiche der Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs für blaues Licht, der Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs für grünes Licht und der Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs für rotes Licht jeweils auf einem Halbleitersubstrat vorgesehen sind;
    • [B] eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs, die so konfiguriert und aufgebaut ist, dass der fotoelektrische Umwandlungsbereich des ersten Typs für blaues Licht und der fotoelektrische Umwandlungsbereich des ersten Typs für grünes Licht in der vertikalen Richtung gestapelt sind, ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich des zweiten Typs für rotes Licht unter den beiden Schichten der fotoelektrischen Umwandlungsbereiche des ersten Typs angeordnet ist und Steuerungsbereiche der Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs für blaues Licht, der Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs für grünes Licht und der Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs für rotes Licht jeweils auf einem Halbleitersubstrat vorgesehen sind;
    • [C] eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs, die so konfiguriert und aufgebaut ist, dass ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich des zweiten Typs für blaues Licht und der fotoelektrische Umwandlungsbereich des zweiten Typs für rotes Licht unter dem fotoelektrischen Umwandlungsbereich des ersten Typs für grünes Licht angeordnet sind und Steuerungsbereiche der Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs für grünes Licht, der Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs für blaues Licht und der Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs für rotes Licht jeweils auf einem Halbleitersubstrat vorgesehen sind; und
    • [D] eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs, die so konfiguriert und aufgebaut ist, dass ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich des zweiten Typs für grünes Licht und der fotoelektrische Umwandlungsbereich des zweiten Typs für rotes Licht unter dem fotoelektrischen Umwandlungsbereich des ersten Typs für blaues Licht angeordnet sind und Steuerungsbereiche der Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs für blaues Licht, der Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs für grünes Licht und der Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs für rotes Licht jeweils auf einem Halbleitersubstrat vorgesehen sind. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Reihenfolge einer Anordnung der fotoelektrischen Umwandlungsbereiche der Bildgebungsvorrichtungen in der vertikalen Richtung von der Lichteinfallsrichtung aus vorzugsweise die Reihenfolge des fotoelektrischen Umwandlungsbereichs für blaues Licht, des fotoelektrischen Umwandlungsbereichs für grünes Licht und des fotoelektrischen Umwandlungsbereichs für rotes Licht oder von der Lichteinfallsrichtung aus die Reihenfolge des fotoelektrischen Umwandlungsbereichs für grünes Licht, des fotoelektrischen Umwandlungsbereichs für blaues Licht und des fotoelektrischen Umwandlungsbereichs für rotes Licht ist. Dies gilt, da auf der Seite der Einfallsoberfläche Licht einer kürzeren Wellenlänge mit einer höheren Effizienz absorbiert wird. Da rotes Licht die längste Wellenlänge unter den drei Farben hat, wird vorzugsweise der fotoelektrische Umwandlungsbereich für rotes Licht wie von der Lichteinfallsfläche aus gesehen in der untersten Schicht positioniert. Ein Pixel ist aus einer gestapelten Struktur der Bildgebungsvorrichtungen konfiguriert. Ferner kann der fotoelektrische Umwandlungsbereich des ersten Typs für rotes Licht vorgesehen werden. Die fotoelektrische Umwandlungsschicht des fotoelektrischen Umwandlungsbereichs des ersten Typs für rotes Licht ist hier vorzugsweise beispielsweise aus einem organischen Material gebildet und in der untersten Schicht der gestapelten Struktur der Bildgebungsvorrichtungen des ersten Typs, aber höher als die Bildgebungsvorrichtungen des zweiten Typs platziert. Alternativ dazu kann die fotoelektrische Umwandlungsschicht des fotoelektrischen Umwandlungsbereichs des zweiten Typs für rotes Licht unter den fotoelektrischen Umwandlungsbereichen des ersten Typs vorgesehen sein.
  • In den Bildgebungsvorrichtungen des ersten Typs ist beispielsweise die erste Elektrode auf einer Zwischenschicht-Isolierschicht ausgebildet, die auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist. Die auf dem Halbleitersubstrat ausgebildete Bildgebungsvorrichtung kann wie diejenige des rückseitig beleuchteten Typs oder wie diejenige des vorderseitig beleuchteten Typs ausgebildet sein.
  • In dem Fall, in dem die fotoelektrische Umwandlungsschicht aus einem organischen Material gebildet ist, kann die fotoelektrischen Umwandlungsschicht in einer von vier Ausführungsformen ausgebildet sein, welche umfassend:
    • (1) eine Ausführungsform, in der sie aus einem organischen Halbleiter vom p-Typ gebildet ist;
    • (2) eine Ausführungsform, in der sie aus einem organischen Halbleiter vom n-Typ gebildet ist;
    • (3) eine Ausführungsform, in der sie aus einer gestapelten Struktur einer organischen Halbleiterschicht vom p-Typ/einer organischen Halbleiterschicht vom n-Typ konfiguriert ist, sie aus einer gestapelten Struktur einer organischen Halbleiterschicht vom p-Typ/einer gemischten Schicht (Bulk-Heterostruktur) eines organischen Halbleiters vom p-Typ und eines organischen Halbleiters vom n-Typ/einer organischen Halbleiterschicht vom n-Typ konfiguriert ist, sie aus einer gestapelten Struktur einer organischen Halbleiterschicht vom p-Typ/einer gemischten Schicht (Bulk-Heterostruktur) eines organischen Halbleiters vom p-Typ und eines organischen Halbleiters vom n-Typ konfiguriert ist oder sie aus einer gestapelten Struktur einer organischen Halbleiterschicht vom n-Typ, einer gemischten Schicht (Bulk-Heterostruktur) eines organischen Halbleiters vom p-Typ und eines organischen Halbleiters vom n-Typ konfiguriert ist; und
    • (4) eine Ausführungsform, in der sie aus einer Mischung (Bulk-Heterostruktur) eines organischen Halbleiters vom p-Typ und eines organischen Halbleiters vom n-Typ konfiguriert ist. Es ist besonders zu erwähnen, dass eine Konfiguration, in der die Schichtreihenfolge geändert ist, optional verwendet werden kann.
  • Als der organische Halbleiter vom p-Typ können Naphthalen-Derivate, Anthracen-Derivate, Phenanthren-Derivate, Pyren-Derivate, Perylen-Derivate, Tetracen-Derivate, Pentacen-Derivate, Chinacridon-Derivate, Thiophen-Derivate, Thienothiophen-Derivate, Benzothiophen-Derivate, Benzothienobenzothiophen-Derivate, Triallylamin-Derivate, Carbazol-Derivate, Perylen-Derivate, Picen-Derivate, Chrysen-Derivate, Fluoranthen-Derivate, Phthalocyanin-Derivate, Subphthalocyanin-Derivate, Subporphyrazin-Derivate, Metall-Komplexe mit einer heterozyklischen Verbindung als Ligand, Polythiophen-Derivate, Polybenzothiadiazol-Derivate, Polyfluoren-Derivate und so weiter verwendet werden. Als der organische Halbleiter vom n-Typ können Fullerene und Fulleren-Derviate <zum Beispiel Fullerene wie etwa C60, C70 und C74 (höhere Fullerene), einkapselnde Fullerene und so weiter) oder Fulleren-Derivate (zum Beispiel Fulleren-Fluoride, PCBM-Fulleren-Verbindungen, Fullere-Multimere und so weiter)>, organische Halbleiter, deren HOMO und LUMO größer (tiefer) als jene organischer Halbleiter vom p-Typ sind, transparente anorganische Metalloxide und so weiter verwendet werden. Als der organische Halbleiter vom n-Typ können insbesondere heterozyklische Verbindungen, die Stickstoffatome, Sauerstoffatome oder Schwefelatome enthalten, wie etwa organische Moleküle, die an deren Molekulargerüst Pyridin-Derivate, Pyrazin-Derivate, Pyrimidin-Derivate, TriazinDerivate, Chinolin-Derivate, Chinoxalin-Derivate, Isochinolin-Derivate, Acridin-Derivate, Phenazin-Derivate, Phenanthrolin-Derivate, Tetrazol-Derivate, Pyrazol-Derivate, Imidazol-Derivate, Thiazol-Derivate, Oxazol-Derivate, Imidazol-Derivate, Benzimidazol-Derivate, Benzotriazol-Derivate, Benzoxazol-Derivate, Benzoxazol-Derivate, Carbazol-Derivate, Benzofuran-Derivate, Dibenzofuran-Derivate, Subporphyrazin-Derivate, Polyphenylenvinylen-Derivate, Polybenzothiadiazol-Derivate, Polyfluoren-Derivate und so weiter aufweisen, organometallische Komplexe und Subphthalocyanin-Derivate beispielsweise verwendet werden. Als eine Gruppe oder dergleichen, die in den Fulleren-Derivaten enthalten ist, können Halogenatome, lineare, verzweigte oder zyklische Alkylgruppen oder Phenylgruppen, Gruppen mit einer linearen oder aromatischen Verbindung mit kondensiertem Ring; Gruppen mit einem Halid; partielle Fluoralkylgruppen, Perfluoroalkylgruppen, Cyrilalkylgruppen, Cyrilalkoxygruppen, Arylsilylgruppen, Arylsulfanylgruppen, Alkylsulfanylgruppen, Arylsulfonylgruppen, Alkylsulfonylgruppen, Arylsulfidgruppen; Alkylsulfidgruppen, Aminogruppen, Alkylaminogruppen, Arylaminogruppen, Hydroxygruppen, Alkoxygruppen, Acylaminogruppen, Acyloxygruppen, Carbonylgruppen, Carboxygruppen, Carboxamidgruppen, Carboalcoxygruppen, Acylgruppen, Sulfonilgruppen, Cyanogruppen, Nitrogruppen, Gruppen mit einem Chalcogenid, Phosphingruppen, Phosphongruppen und Derivate von ihnen verwendet werden. Wenn auch nicht einschränkend, kann als die Dicke der aus einem organischen Material gebildeten fotoelektrischen Umwandlungsschicht (worauf manchmal als „organische fotoelektrische Umwandlungsschicht“ verwiesen wird) zum Beispiel als 1 × 10-8 bis 5 × 10-7 m, vorzugsweise 2,5 × 10-8 bis 3 × 10-7 m, bevorzugter 2,5 × 10-8 bis 2 × 10-7 m, am meisten bevorzugt 1 × 10-7 bis 1,8 × 10-7 m beispielhaft angeführt werden. Es ist besonders zu erwähnen, dass, obgleich organische Halbleiter häufig in den p-Typ und den n-Typ klassifiziert werden, der p-Typ bedeutet, dass positive Löcher problemlos transportiert werden, und der n-Typ bedeutet, dass Elektronen problemlos transportiert werden; die Interpretation, dass der organische Halbleiter positive Löcher oder Elektronen als mehrere Träger einer thermischen Anregung wie anorganische Halbleiter aufweist, ist nicht einschränkend.
  • Indes können als ein Material zum Konfigurieren einer organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht zum fotoelektrischen Umwandeln von grünem Licht ein Rhodamin-Farbstoff, ein Melacianin-Pigment, a Chinacridon-Derivat, ein Subphthalocyanin-Pigment (Subphthalocyanin-Derivat) und so weiter verwendet werden und können als ein Material zum Konfigurieren einer organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht zum fotoelektrischen Umwandeln von blauem Licht beispielsweise ein Kumarinsäure-Pigment, ein Tris-8-hydroxychinolinaluminium (Alq3), ein Melacianin-Pigment und so weiter verwendet werden. Ferner kann als Material zum Konfigurieren einer organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht zum fotoelektrischen Umwandeln von rotem Licht beispielsweise ein Phthalocyanin-Pigment und ein Subphthalocyanin-Pigment (Subphthalocyanin-Derivat) verwendet werden.
  • Alternativ dazu können als anorganisches Material zum Konfigurieren einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht kristallines Silizium, amorphes Silizium, mikrokristallines Silizium, kristallines Selen, amorphes Selen und CIGS (CuInGaSe), CIS (CuInSe2), CuInS2, CuAlS2, CuAlSe2, CuGaS2, CuGaSe2, AgAlS2, AgAlSe2, AgInS2, und AgInSe2, welche Calcopalit-Verbindungen sind, GaAs, InP, AlGaAs, InGaP, AlGaInP und InGaAsP, welche III-V-Gruppe-Verbindungen sind, oder ferner solche Verbund-Halbleiter wie CdSe, CdS, In2Se3, In2S3, Bi2Se3, Bi2S3, ZnSe, ZnS, PbSe und PbS verwendet werden. Außerdem ist es auch möglich, aus jenen Materialien für die fotoelektrische Umwandlungsschicht gebildete Quantenpunkte zu nutzen.
  • Alternativ dazu kann die fotoelektrische Umwandlungsschicht in einer gestapelten Struktur aus einer Halbleiterschicht einer unteren Schicht und einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht einer oberen Schicht gebildet werden. Indem man die Halbleiterschicht einer unteren Schicht auf solch eine Weise vorsieht, ist es beispielweise möglich, eine Rekombination bei Ladungsakkumulierung zu verhindern. Ferner kann die Ladungsübertragungseffizienz der in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht akkumulierten Ladung bezüglich der ersten Elektrode erhöht werden. Ferner ist es möglich, eine in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht erzeugte Ladung vorübergehend zu halten und den Übertragungszeitpunkt und so weiter zu steuern. Ferner kann eine Erzeugung eines Dunkelstroms unterdrückt werden. Es ist ausreichend, falls das Material zum Konfigurieren der fotoelektrischen Umwandlungsschicht einer unteren Schicht aus den hier oben beschriebenen verschiedenen Materialien, die die fotoelektrische Umwandlungsschicht bilden, geeignet ausgewählt wird. Als das Material zum Konfigurieren der Halbleiterschicht einer unteren Schicht ist es indes vorzuziehen, ein Material zu verwenden, das einen hohen Wert einer Bandlückenenergie (zum Beispiel einen Wert der Bandlückenenergie von 3,0 eV oder mehr) aufweist und auch eine höhere Beweglichkeit als diejenige des Materials zum Konfigurieren der fotoelektrischen Umwandlungsschicht aufweist. Insbesondere können Oxid-Halbleitermaterialien, Übergangsmetall-Dichalcogenid, Siliziumcarbid, Diamant, Graphen, Kohlenstoff-Nanoröhrchen und organische Halbleitermaterialien wie etwa kondensierte polyzyklische Hydridverbindungen oder kondensierte hydrozyklische Verbindungen beispielhaft angeführt werden und können insbesondere als das Oxid-Halbleitermaterial, Indiumoxid, Galliumoxid, Zinkoxid, Zinnoxid, Materialien, die zumindest eines der Oxide enthalten, Materialen mit einem den Materialien zugesetzten Dotierstoff, konkret zum Beispiel IGZO-, ITZO-, IWZO-, IWO-, ZTO-, ITO-SiOx-Materialen, GZO, IGO, ZnSnO3, AlZnO, GaZnO und InZnO verwendet werden. Ferner können Materialen verwendet werden, die CuI, InSbO4, ZnMgO, CuInO2, MgIn2O4, CdO oder dergleichen enthalten. Jene Materialien sind jedoch nicht einschränkend. Alternativ dazu kann als Material zum Konfigurieren der Halbleiterschicht einer unteren Schicht in dem Fall, in dem eine zu akkumulierende Ladung Elektronen sind, ein Material mit einem höheren Ionisierungspotential als das Ionisierungspotential des Materials, das die fotoelektrische Umwandlungsschicht bildet, verwendet werden, und in dem Fall, in dem eine zu akkumulierende Ladung positive Löcher sind, kann ein Material mit einer niedrigeren Elektronenaffinität als die Elektronenaffinität des Materials, das die fotoelektrischen Umwandlungsschicht bildet, verwendet werden. Alternativ dazu beträgt die Störstellenkonzentration des Materials, das die Halbleiterschicht einer unteren Schicht bildet, vorzugsweise 1 × 1018 cm-3 oder weniger. Die Halbleiterschicht einer unteren Schicht kann eine Einzelschicht-Konfiguration aufweisen oder kann eine Mehrschicht-Konfiguration aufweisen. Ferner können das Material, das die über der Ladung akkumulierenden Elektrode positionierte Halbleiterschicht einer unteren Schicht bildet, und das Material, das die über der ersten Elektrode positionierte Halbleiterschicht einer unteren Schicht konfiguriert, voneinander verschieden geschaffen werden.
  • Ein Festkörper-Bildsensor vom Einzelplattentyp kann aus den Festkörper-Bildsensoren gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert werden.
  • In dem Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, der eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs im Unterschied zu einem Festkörper-Bildsensor enthält, der Bildgebungsvorrichtungen eines Bayer-Arrays enthält (d. h. es wird keine Spektroskopie von Blau, Grün und Rot unter Verwendung eines Farbfilters durchgeführt), wird ein Pixel konfiguriert, indem in einer Einfallsrichtung des Lichts im gleichen Pixel Bildgebungsvorrichtungen mit einer Empfindlichkeit gegenüber Licht einer Vielzahl verschiedener Wellenlängen gestapelt werden, und somit können eine Verbesserung der Empfindlichkeit und eine Verbesserung der Pixeldichte pro Einheitsvolumen erzielt werden. Da organische Materialien einen hohen Absorptionskoeffizienten aufweisen, kann ferner die Filmdicke der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht im Vergleich mit einer herkömmlichen fotoelektrischen Umwandlungsschicht vom Si-Typ reduziert werden, und eine Leckage bzw. Streuung von Licht von einem benachbarten Pixel oder eine Begrenzung des Lichteinfallswinkels wird abgemildert. Obgleich eine herkömmliche Bildgebungsvorrichtung vom Si-Typ unter einer Falschfarbe leidet, da sie ein Farbsignal erzeugt, indem ein Interpolationsprozess unter Pixeln von drei Farben durchgeführt wird, kann in dem Festkörper-Bildsensor gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, der die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs enthält, ein Auftreten einer Falschfarbe reduziert werden. Da die organische fotoelektrischen Umwandlungsschicht selbst auch als Farbfilter dient, kann ferner, selbst wenn kein Farbfilter angeordnet ist, eine Farbtrennung durchgeführt werden.
  • Auf der anderen Seite kann in dem Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, der nicht die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs, sondern die Bildgebungsvorrichtung unter Verwendung eines Farbfilters enthält, eine Forderung nach einer spektroskopischen Charakteristik von Blau, Grün und Rot abgemildert werden und wird eine hohe Massenproduktivität erzielt. Als das Array von Bildgebungsvorrichtungen im Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können zusätzlich zu einem Bayer-Array ein Zwischenzeilen-Array, ein Array mit G-Streifen und RB-Schachbrettmuster, ein Array mit G-Streifen und komplettem RB-Schachbrettmuster, ein Komplementärfarben-Array im Schachbrettmuster, ein Streifen-Array, ein Array mit Schrägstreifen, ein Array mit Primärfarbendifferenz, ein sequentielles Array mit Feldfarbendifferenz, ein sequentielles Array mit Rahmenfarbendifferenz, ein Array vom MOS-Typ, ein verbessertes Array vom MOS-Typ, ein Rahmen-verschachteltes Array und ein Feld-verschachteltes Array verwendet werden. Hier kann ein Pixel (oder Subpixel) aus einer einzelnen Bildgebungsvorrichtung konfiguriert sein.
  • Ein Pixelgebiet, in dem ein Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung oder eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen des gestapelten Typs in der vorliegenden Offenbarung in einem Array angeordnet ist, enthält eine Vielzahl von Pixeln, die in einem zweidimensionalen Array regelmäßig in einem Array angeordnet sind. Das Pixelgebiet enthält gewöhnlich ein effektives Pixelgebiet, in welchem Licht tatsächlich empfangen wird und eine durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Signalladung verstärkt und zu einer Ausleseschaltung ausgelesen wird, und ein Schwarz-Referenzpixelgebiet zum Ausgeben von optischem Schwarz, das eine Referenz für den Schwarzpegel wird. Das Schwarz-Referenzpixelgebiet ist gewöhnlich auf einem äußeren peripheren Bereich des effektiven Pixelgebiets angeordnet.
  • In der Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung, die die oben beschriebenen Ausführungsformen und Konfigurationen einschließt, wird Licht genutzt und tritt eine fotoelektrische Umwandlung in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht auf, woraufhin eine Trägertrennung in positive Löcher (Löcher) und Elektronen erfolgt. Die Elektrode, aus der die positiven Löcher extrahiert werden, wird dann als Anode bestimmt, und die Elektrode, aus der die Elektronen extrahiert werden, wird als Kathode bestimmt. Nicht nur eine Ausführungsform, in der die erste Elektrode die Anode bildet und die zweite Elektrode die Kathode bildet, sondern auch eine Ausführungsform, in der umgekehrt die erste Elektrode die Kathode bildet und die zweite Elektrode die Anode bildet, stehen zur Verfügung.
  • In dem Fall, in dem eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs konfiguriert ist, kann sie so konfiguriert sein, dass die erste Elektrode, die Ladung akkumulierende Elektrode, die verschiedenen Isolierungselektroden, die eine Übertragung steuernde Elektrode, die Ladung entladende Elektrode und die zweite Elektrode aus einem transparenten leitfähigen Material gebildet sind. Es ist besonders zu erwähnen, dass auf die erste Elektrode, die Ladung akkumulierende Elektrode, die verschiedenen Isolierungselektroden, die eine Übertragung steuernde Elektrode und die Ladung entladende Elektrode manchmal zusammen als „erste Elektrode und so weiter“ verwiesen wird. Alternativ dazu kann in dem Fall, in dem die Bildgebungsvorrichtung oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung auf einer Ebene, zum Beispiel wie ein Bayer-Array, angeordnet ist, die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs so konfiguriert sein, dass die zweite Elektrode aus einem transparenten leitfähigen Material gebildet ist und die erste Elektrode, die Ladung akkumulierende Elektrode und so weiter aus einem Metallmaterial gebildet sind. In diesem Fall kann die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs insbesondere so konfiguriert sein, dass die auf der Lichteinfallsseite positionierte zweite Elektrode aus einem transparenten leitfähigen Material gebildet ist und die erste Elektrode und so weiter zum Beispiel aus Al-ND (Legierung aus Aluminium und Neodym) oder ASC (Legierung aus Aluminium, Samarium und Kupfer) gebildet sind. Es ist besonders zu erwähnen, dass auf eine aus einem transparenten leitfähigen Material bestehende Elektrode manchmal als „transparente Elektrode“ verwiesen wird. Die Bandlückenenergie des transparenten leitfähigen Materials beträgt hier 2,5 eV oder mehr, vorzugsweise 3,1 eV oder mehr. Als das transparente leitfähige Material, das die transparente Elektrode bildet, kann ein Metalloxid mit Leitfähigkeit verwendet werden. Insbesondere können Indiumoxid, Indiumzinnoxid (ITO, Indiumzinnoxid, das mit Sn dotiertes In2O3 enthält, kristallines ITO und amorphes ITO), Indiumzinkoxid (IZO, Indiumzinkoxid), wo Indium als Dotierstoff Zinkoxid zugesetzt ist, Indiumgalliumoxid (IGO), wo Indium als Dotierstoff Galliumoxid zugesetzt ist, Indiumgalliumzinkoxid (IGZO, In-GaZnO4), wo Indium und Gallium als Dotierstoff Zinkoxid zugesetzt sind, Indiumzinn-Zinkoxid (ITZO), wo Indium und Zinn als Dotierstoff Zinkoxid zugesetzt sind, IFO (F-dotiertes In2O3), Zinnoxid (SnO2), ATO (Sbdotiertes SnO2), FTO (F-dotiertes SnO2), Zinkoxid (einschließlich ZnO, das mit einem unterschiedlichen Element dotiert ist), Aluminiumzinkoxid (AZO), wo Aluminium als Dotierstoff Zinkoxid zugesetzt ist, Galliumzinkoxid (GZO), wo Gallium als Dotierstoff Zinkoxid zugesetzt ist, Titanoxid (TiO2), Niobtitanoxid (TNO), wo Niob als Dotierstoff Titanoxid zugesetzt ist, Antimonoxid, ein Oxid vom Spinell-Typ und ein Oxid mit einer Yb-Fe2O4-Struktur verwendet werden. Alternativ dazu kann eine transparente Elektrode mit Galliumoxid, Titanoxid, Nioboxid, Nickeloxid oder dergleichen als Mutterschicht verwendet werden. Als die Dicke der transparenten Elektrode kann 2 × 10-8 bis 2 × 10-7 m, vorzugsweise 3 × 10-8 bis 1 × 10-7 m, verwendet werden. In dem Fall, in dem für die erste Elektrode Transparenz verlangt wird, ist es unter dem Gesichtspunkt einer Vereinfachung des Herstellungsprozesses vorzuziehen, dass die anderen Elektroden ebenfalls aus einem transparenten leitfähigen Material gebildet werden.
  • Alternativ dazu ist in dem Fall, in dem Transparenz nicht erforderlich ist, ein leitfähiges Material, um eine Anode mit einer Funktion als Elektrode zum Extrahieren positiver Löcher zu bilden, vorzugsweise aus einem leitfähigen Material mit einer hohen Austrittsarbeit (zum Beispiel φ = 4,5 bis 5,5 eV) gebildet. Insbesondere können Gold (Au), Silber (Ag), Chrom (Cr), Nickel (Ni), Palladium (Pd), Platin (Pt), Eisen (Fe), Iridium (Ir), Germanium (Ge), Osmium (Os), Rhenium (Re) und Tellur (Te) beispielhaft angeführt werden. Auf der anderen Seite ist ein leitfähiges Material zum Ausbilden einer Kathode mit einer Funktion als Elektrode, um Elektronen zu extrahieren, vorzugsweise aus einem leitfähigen Material mit einer niedrigen Austrittsarbeit (z. B. φ = 3,5 bis 4,5 eV) gebildet. Insbesondere können Alkalimetalle (zum Beispiel Li, Na, K und so weiter) und Fluoride oder Oxide derselben, Erdalkalimetalle (zum Beispiel Mg, Ca und so weiter) und Fluoride oder Oxide derselben, Aluminium (Al), Zink (Zn), Zinn (Sn) Thallium (Tl), Natrium-Kalium-Legierungen, Aluminium-Lithium-Legierungen, Magnesium-Silber-Legierungen, seltene Erdmetalle wie etwa Indium und Ytterbium oder Legierungen von ihnen verwendet werden. Alternativ dazu können als Material zum Konfigurieren einer Anode oder einer Kathode leitfähige Materialien wie etwa Metalle einschließlich Platin (Pt), Gold (Au), Palladium (Pd), Chrom (Cr), Nickel (Ni), Aluminium (Al), Silber (Ag), Tantal (Ta), Wolfram (W), Kupfer (Cu), Titan (T), Indium (In), Zinn (Sn), Eisen (Fe), Kobalt (Co), Molybdän (Mo) oder Legierungen, die solche Metallelemente enthalten, leitfähige Teilchen, die aus jenen Metallen gebildet sind, leitfähige Teilchen aus Legierungen, die jene Metalle enthalten, polykristallines Silizium, das Störstellen enthält, Materialien auf Kohlenstoffbasis, Oxid-Halbleitermaterialien, Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Graphen verwendet werden, und ferner kann auch eine gestapelte Struktur von diese Elemente enthaltenden Schichten verwendet werden. Als Material zum Konfigurieren einer Anode oder einer Kathode können ferner solche organische Materialien (leitfähige Polymere) wie Poly(3,4-ethylendioxythiophen)/Polystyrolsulfonsäure [PEDOT/PSS] verwendet werden. Solche leitfähigen Materialen können ferner als Elektrode verwendet werden, indem es in ein Bindemittel (Polymer) gemischt wird, um eine Paste oder Tinte zu bilden, und die Paste oder Tinte dann gehärtet wird.
  • Als Filmausbildungsverfahren der ersten Elektrode und so weiter und der zweiten Elektrode (Anode und Kathode) kann ein Trockenverfahren oder ein Nassverfahren verwendet werden. Als das Trockenverfahren sind ein Verfahren zur physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD-Verfahren) und ein Verfahren zur chemischen Gasphasenabscheidung (CVD-Verfahren) verwendbar. Als ein Filmausbildungsverfahren, in welchem das Prinzip des PVD-Verfahrens genutzt wird, können ein Gasphasenabscheidungsverfahren, das eine Widerstandsheizung oder Hochfrequenzheizung nutzt, ein EB- (Elektronenstrahl-) Abscheidungsverfahren, verschiedene Sputterverfahren (Magnetron-Sputterverfahren, Sputterverfahren mit RF-DC-kombinierter Vorspannung, ein ECR-Sputterverfahren, ein Sputterverfahren mit gegenüberliegendem Target und ein Hochfrequenz-Sputterverfahren), ein Ionen-Plattierungsverfahren, ein Laserablationsverfahren, ein Verfahren einer Molekularstrahlepitaxie und ein Laserübertragungsverfahren verwendet werden. Ferner können als das CVD-Verfahren ein Plasma-CVD-Verfahren, ein thermisches CVD-Verfahren, ein metallorganisches (MO-) CVD-Verfahren und ein optisches CVD-Verfahren verwendet werden. Auf der anderen Seite können als das Verfahren vom Nasstyp solche Verfahren wie ein Galvanisierungs- bzw. elektrolytisches Plattierungsverfahren oder ein stromloses Plattierungsverfahren, ein Schleuderbeschichtungsverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, ein Sprüh-beschichtungsverfahren, ein Stempelverfahren, ein Mikrokontaktdruck-Verfahren, ein Flexodruck-Verfahren, ein Offsetdruck-Verfahren, ein Tiefdruck-Verfahren und ein Tauchverfahren verwendet werden. Als das Strukturierungsverfahren können chemisches Ätzen wie etwa mit einer Schattenmaske, einer Laserübertragung oder Fotolithografie, ein physikalisches Ätzen unter Ultraviolettstrahlen oder einem Laser und so weiter verwendet werden. Als Einebnungstechnologie für die erste Elektrode und so weiter oder der zweiten Elektrode können ein Verfahren zum Einebnen mit einem Laser, ein Reflow- bzw. Wiederaufschmelzverfahren, ein CMP- (chemisch-mechanisches Polier-) Verfahren und so weiter verwendet werden.
  • Als Material zum Konfigurieren von Isolierschichten, verschiedenen Zwischenschicht-Isolierschichten und Isolierfilmen können nicht nur anorganische Isoliermaterialien, die durch Siliziumoxid-Materialien, Siliziumnitrid (SiNY) und Isoliermaterialien mit hoher Dielektrizitätskonstante aus Metalloxiden wie etwa Aluminiumoxid (Al2O3) beispielhaft angegeben werden, sondern auch Polymethylmethacrylat (PMMA); Polyvinylphenol (PVP); Polyvinylalkohol (PVA); Polyimid; Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET); Polystyrol; Silanol-Derivate (Silan koppelnde Mittel) wie etwa N-2-(Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan (AEAPTMS), 3-Mercaptpropyltrimethoxysilan (MPTMS) oder Octadecyltrichlorsilan (OTS); Phenolharze vom Novolac-Typ; Fluorharze; und organische Isoliermaterialien (organische Polymere), die durch lineare Kohlenwasserstoffe mit funktionalen Gruppen beispielhaft angegeben werden, die an der Steuerelektrode an ihrem einen Ende angebracht werden können, wie etwa Octadecanthiol oder Dodecylisocyanat, verwendet werden und können auch Kombinationen von ihnen verwendet werden. Es ist besonders zu erwähnen, dass als die Siliziumoxid-Materialien Siliziumoxid (SiOx), BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, Siliziumoxynitrid (SiON), SOG (Spin-on-Glas) und Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante (zum Beispiel Polyallylether, Cycloperfluorkohlenstoff-Polymer und Benzocyclobuten, zyklisches Fluorharz, Polytetrafluorethylen, Arylfluoridether, Polyimidfluorid, amorpher Kohlenstoff und organisches SOG) beispielhaft angeführt werden können.
  • Die Konfiguration und Struktur der Floating-Diffusionsschicht und des Verstärkungstransistors, des Rücksetztransistors, des Auswahltransistors, die den Steuerungsbereich bilden, können ähnlich der Konfiguration und Struktur einer herkömmlichen Floating-Diffusionsschicht, eines herkömmlichen Verstärkungstransistors, eines herkömmlichen Rücksetztransistors und eines herkömmlichen Auswahltransistors geschaffen werden. Auch kann die Ansteuerschaltung eine allgemein bekannte Konfigurationsstruktur aufweisen.
  • Obgleich die erste Elektrode mit der Floating-Diffusionsschicht und dem Gate-Bereich des Verstärkungstransistors verbunden ist, reicht es aus, falls ein Kontaktlochbereich für die Verbindung zwischen der ersten Elektrode und der Floating-Diffusionsschicht und dem Gate-Bereich des Verstärkungstransistors ausgebildet wird. Als das Material zum Konfigurieren des Kontaktlochbereichs können mit einer Störstelle dotiertes Polysilizium, Metalle mit hohem Schmelzpunkt und Metallsilizid von Wolfram, Ti, Pt, Pd, Cu, TiW, TiN, TiNW, WSi2, MoSi2 und so weiter und gestapelte Strukturen (zum Beispiel Ti/TiN/W) von aus solchen Materialien bestehenden Schichten beispielhaft angeführt werden.
  • Eine erste trägerblockierende Schicht kann zwischen der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht und der ersten Elektrode vorgesehen sein, und eine zweite trägerblockierende Schicht kann zwischen der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht und der zweiten Elektrode vorgesehen sein. Ferner kann eine erste Ladungsinjektionsschicht zwischen der ersten trägerblockierenden Schicht und der ersten Elektrode vorgesehen sein, und eine zweite Ladungsinjektionsschicht kann zwischen der zweiten trägerblockierenden Schicht und der zweiten Elektrode vorgesehen sein. Beispielsweise können als das Material zum Bilden der Ladungsinjektionsschicht Alkalimetalle wie etwa Lithium (Li), Natrium (Na) oder Kalium (K) und ihre Fluoride und Oxide und Erdalkalimetalle wie etwa Magnesium (Mg) oder Kalzium (Ca) und ihre Fluoride und Oxide beispielsweise verwendet werden.
  • Als das Filmausbildungsverfahren der verschiedenen organischen Schichten sind ein Trocken-Filmausbildungsverfahren und ein Nass-Filmausbildungsverfahren verwendbar. Als das Trocken-Filmausbildungsverfahren können ein Vakuumabscheidungsverfahren, das eine Widerstandsheizung, eine Hochfrequenzheizung oder eine Elektronenstrahlheizung nutzt, ein Flash-Abscheidungsverfahren, ein Plasma-Abscheidungsverfahren, ein EB-Abscheidungsverfahren, verschiedene Sputterverfahren (ein 2-poliges Sputterverfahren, ein DC-Sputterverfahren, ein DC-Magnetron-Sputtern, ein Hochfrequenz-Sputterverfahren, ein Magnetron-Sputterverfahren, ein Sputterverfahren mit RF-DCgekoppelter Vorspannung, ein ECR-Sputterverfahren, ein Sputterverfahren mit gegenüberliegendem Target, ein Hochfrequenz-Sputterverfahren und ein Ionenstrahl-Sputterverfahren), ein DC-(Gleichstrom-)Verfahren, ein HF-Verfahren, ein Mehrkathodenverfahren, ein Aktivierungsreaktionsverfahren, ein Abscheidungsverfahren unter elektrischem Feld, verschiedene Ionen-Plattierungsverfahren wie etwa ein Ionen-Plattierungsverfahren mit Hochfrequenz und ein reaktives Ionen-Plattierungsverfahren, ein Laserablationsverfahren, ein Laserübertragungsverfahren und ein Verfahren einer Molekularstrahlepitaxie (MBE-Verfahren) angewendet werden. Indes können als das CVD-Verfahren ein Plasma-CVD-Verfahren, ein thermisches CVD-Verfahren, ein MOCVD-Verfahren und ein optisches CVD-Verfahren verwendet werden. Auf der anderen Seite können als das Verfahren vom Nasstyp ein Schleuderbeschichtungsverfahren; ein Immersionsverfahren; ein Gussverfahren; ein Mikrokontaktdruck-Verfahren; ein Drop-Casting-Verfahren; verschiedene Druckverfahren wie etwa ein Siebdruckverfahren, ein Tintenstrahldruck-Verfahren, ein Offsetdruck-Verfahren, ein Tiefdruck-Verfahren oder ein Flexodruck-Verfahren; ein Stempelverfahren; ein Sprühverfahren und verschiedene Beschichtungsverfahren wie etwa ein Air-Doctor-Beschichtungsverfahren, ein Blade- bzw. Klingen-Beschichtungsverfahren, ein Rod- bzw. Stab-Beschichtungsverfahren, ein Knife- bzw. Messer-Beschichtungsverfahren, ein Squeeze- bzw. Quetsch-Beschichtungsverfahren, ein Reverse-Roll-Beschichtungsverfahren, ein Transfer-Roll-Beschichtungsverfahren, ein Gravur-Beschichtungsverfahren, ein Kiss-Beschichtungsverfahren, ein Cast-Beschichtungsverfahren, ein Sprüh-Beschichtungsverfahren, ein Schlitzöffnungs-Beschichtungsverfahren oder ein Kalander-Beschichtungsverfahren beispielhaft angeführt werden. Es ist besonders zu erwähnen, dass im Beschichtungsverfahren als Lösungsmittel unpolare oder niedrigpolare organische Lösungsmittel wie etwa Toluol, Chloroform, Hexan oder Ethanol beispielhaft angeführt werden können. Als das Strukturierungsverfahren können ein chemisches Ätzen wie etwa beispielsweise mit einer Schattenmaske, eine Laserübertragung oder Fotolithografie, physikalisches Ätzen mit Ultraviolettstrahlen, einem Lasers oder dergleichen und so weiter verwendet werden. Als ein Verfahren zum Einebnen für die verschiedenen organischen Schichten können ein Verfahren zum Einebnen mittels Laser, ein Wiederaufschmelzverfahren und so weiter verwendet werden.
  • Zwei oder mehr der Bildgebungsvorrichtungen der ersten Konfiguration bis zur sechsten Konfiguration, die die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen einschließen, können nach Wunsch geeignet kombiniert werden.
  • In jeder der Bildgebungsvorrichtungen oder jedem der Festkörper-Bildsensoren können, wie es die Umstände erfordern, eine On-Chip-Mikrolinse oder eine Abschattungsschicht wie oben beschrieben vorgesehen werden und sind eine Ansteuerschaltung und Verdrahtung zum Ansteuern der Bildgebungsvorrichtungen vorgesehen. Wie es die Umstände erfordern, kann eine Blende zum Steuern eines Lichteinfalls auf die Bildgebungsvorrichtung angeordnet sein oder kann ein optischer Cut-Filter entsprechend einem Zweck des Festkörper-Bildsensors vorgesehen werden.
  • Falls beispielsweise ein Festkörper-Bildsensor mit einer integrierten Ausleseschaltung (ROIC) gestapelt werden soll, indem ein Ansteuersubstrat, auf dem eine integrierte Ausleseschaltung und ein aus Kupfer (Cu) bestehender Verbindungsbereich ausgebildet sind, und eine Bildgebungsvorrichtung, auf der ein Verbindungsbereich ausgebildet ist, so aufeinander platziert werden, dass die Verbindungsbereiche einander berühren, und dann die Verbindungsbereiche miteinander verbunden werden, können sie gestapelt werden, und es ist auch möglich, die Verbindungsbereiche miteinander zu verbinden, indem Lötmetallhöcker oder dergleichen verwendet werden.
  • Ferner kann ein Ansteuerverfahren zum Ansteuern des Festkörper-Bildsensors gemäß einer der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Ansteuerverfahren für einen Festkörper-Bildsensor sein, das die Schritte wiederholt, in denen,
    während Ladung in fotoelektrische Umwandlungsschichten akkumuliert wird, die Ladung in ersten Elektroden in allen Bildgebungsvorrichtungen auf einmal entladen werden und dann
    die in den fotoelektrischen Umwandlungsschichten akkumulierte Ladung auf einmal zu den ersten Elektroden in allen Bildgebungsvorrichtungen übertragen und nach Abschluss der Übertragung die zu den ersten Elektroden übertragene Ladung in den Bildgebungsvorrichtungen sequentiell ausgelesen wird.
  • In solch einem Ansteuerverfahren für einen Festkörper-Bildsensor wie oben beschrieben kann, da jede Bildgebungsvorrichtung so strukturiert ist, dass von der Seite der zweiten Elektrode aus einfallendes Licht nicht auf die erste Elektrode fällt, und während Ladung in die fotoelektrischen Umwandlungsschichten akkumuliert wird, die Ladung in den ersten Elektroden in allen Bildgebungsvorrichtungen auf einmal aus dem System entladen wird, ein Zurücksetzen der ersten Elektrode in allen Bildgebungsvorrichtungen sicher gleichzeitig durchgeführt werden. Ferner wird danach die in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht akkumulierte Ladung in allen Bildgebungsvorrichtungen auf einmal übertragen, und nach Abschluss der Übertragung wird die zur ersten Elektrode in jeder Bildgebungsvorrichtung übertragene Ladung sequentiell ausgelesen. Daher kann was man allgemein als globale Blendenfunktion bezeichnet leicht realisiert werden.
  • Arbeitsbeispiel 1
  • Das Arbeitsbeispiel 1 bezieht sich auf eine Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung und einen Festkörper-Bildsensor gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Ein Anordnungszustand einer Ladung akkumulierenden Elektrode, einer ersten Isolierungselektrode, einer zweiten Isolierungselektrode und einer ersten Elektrode im Festkörper-Bildsensor des Arbeitsbeispiels 1 ist in 1 schematisch dargestellt. Ferner ist eine schematische partielle Schnittansicht der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1 in 8 dargestellt, und Ersatzschaltbilder der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1 sind in jeder der 9 und 10 dargestellt. Es ist besonders zu erwähnen, dass 8 eine entlang einer in 1 dargestellten strichpunktierten Linie A-A genommene schematische partielle Schnittansicht ist. Es ist besonders zu erwähnen, dass, um die Zeichnungen zu vereinfachen, verschiedene Komponenten der Bildgebungsvorrichtung, die unter einer Zwischenschicht-Isolierschicht positioniert sind, der zweckmäßigen Veranschaulichung halber hier im Folgenden manchmal zusammen mit Bezugsziffer 91 bezeichnet werden. Ferner ist in 1 eine Ansteuerschaltung (wobei ein Wert VES-1 festgelegt ist) einer Bildgebungsvorrichtung hinzugefügt, und eine andere Ansteuerschaltung (wobei sich der Wert VES-1 in einen anderen Wert VES-1' ändert) ist einer verschiedenen Bildgebungsvorrichtung hinzugefügt.
  • Die Bildgebungsvorrichtung (fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung) 11 des Arbeitsbeispiels 1 enthält
    eine erste Elektrode 21,
    eine Ladung akkumulierende Elektrode 24, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode 21 angeordnet ist,
    eine Isolierungselektrode 30, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode 21 und der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 angeordnet ist und die Ladung akkumulierende Elektrode 24 umgibt,
    eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 23, die in Kontakt mit der ersten Elektrode 21 und oberhalb der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 mit einer dazwischen angeordneten Isolierschicht 82 ausgebildet ist, und
    eine zweite Elektrode 22, die auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 ausgebildet ist, worin
    die Isolierungselektrode 30 eine erste Isolierungselektrode 31A und eine zweite Isolierungselektrode 31B umfasst, die mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode 31A angeordnet ist, und
    die erste Isolierungselektrode 31A zwischen der ersten Elektrode 21 und der zweiten Isolierungselektrode 31B positioniert ist.
  • Ferner enthält der Festkörper-Bildsensor des Arbeitsbeispiels 1 eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs, die zumindest eine Bildgebungsvorrichtung 11 des Arbeitsbeispiels 1 enthält. Insbesondere ist zumindest eine untere Bildgebungsvorrichtung 13 oder 15 unterhalb der Bildgebungsvorrichtung 11 des Arbeitsbeispiels 1 vorgesehen, und die Wellenlänge von Licht, das von der Bildgebungsvorrichtung 11 empfangen wird, und die Wellenlänge von Licht, das von der unteren Bildgebungsvorrichtung 13 oder 15 empfangen wird, sind voneinander verschieden. In diesem Fall sind zwei untere Bildgebungsvorrichtungen 13 und 15 gestapelt.
  • Die auf der Lichteinfallsseite positionierte zweite Elektrode 22 ist mit Ausnahme der Bildgebungsvorrichtung des hier im Folgenden beschriebenen Arbeitsbeispiels 3 für eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen 11 gemeinsam geschaffen. Insbesondere ist die zweite Elektrode 22 das was man allgemein als Festelektrode bezeichnet. Die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 ist für die Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen 11 gemeinsam geschaffen. Mit anderen Worten ist für die Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen 11 eine einzige fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 ausgebildet.
  • Die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1 enthält zumindest eine der Bildgebungsvorrichtung 11 des Arbeitsbeispiels 1 oder einer Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 3, das hier im Folgenden beschrieben wird (insbesondere in dem Arbeitsbeispiel 1 enthält die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs eine Bildgebungsvorrichtung 11 des Arbeitsbeispiels 1 oder eine Bildgebungsvorrichtung 11 des Arbeitsbeispiels 3, das hier im Folgenden beschrieben wird).
  • Die erste Isolierungselektrode 31A und die zweite Isolierungselektrode 31B sind in einem Gebiet vorgesehen, das einem Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 gegenüberliegt, das zwischen benachbarten der Bildgebungsvorrichtungen 11 positioniert ist, wobei eine Isolierschicht 82 dazwischen angeordnet ist. Insbesondere sind die erste Isolierungselektrode 31A und die zweite Isolierungselektrode 31B eine untere erste Isolierungselektrode bzw. eine untere zweite Isolierungselektrode. Obgleich die erste Isolierungselektrode 31A und die zweite Isolierungselektrode 31B in einer gleichen Ebene wie derjenigen der ersten Elektrode 21 oder der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 ausgebildet sind, können sie in verschiedenen Ebenen ausgebildet sein.
  • Die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1 enthält ferner einen Steuerungsbereich, der auf einem Halbleitersubstrat vorgesehen ist und eine Ansteuerschaltung enthält, und die erste Elektrode 21, die zweite Elektrode 22, die Ladung akkumulierende Elektrode 24, die erste Isolierungselektrode 31A und die zweite Isolierungselektrode 31B sind mit der Ansteuerschaltung verbunden. Eine mit der zweiten Isolierungselektrode 31B verbundene Verdrahtung ist in geeigneter Weise für eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen gemeinsam geschaffen, so dass für die Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen die zweite Isolierungselektrode 31B gleichzeitig gesteuert wird. Alternativ dazu ist die zweite Isolierungselektrode 31B für eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen in geeigneter Weise so gemeinsam geschaffen, dass für die Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen die zweite Isolierungselektrode 31B gleichzeitig gesteuert wird. Auf der anderen Seite werden die ersten Isolierungselektroden 31A in den Bildgebungsvorrichtungen getrennt voneinander gesteuert.
  • Beispielsweise wird die erste Elektrode 21 auf ein positives Potential gebracht, während die zweite Elektrode 22 auf ein negatives Potential gebracht wird, so dass mittels fotoelektrischer Umwandlung durch die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 erzeugte Elektronen in eine erste Floating-Diffusionsschicht FD1 ausgelesen werden. Dies gilt ähnlich für andere Arbeitsbeispiele. Es ist besonders zu erwähnen, dass in einer Ausführungsform, in der die erste Elektrode 21 auf ein negatives Potential gebracht wird, während die zweite Elektrode 22 auf ein positives Potential gebracht wird, so dass auf der Basis einer fotoelektrischen Umwandlung durch die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 erzeugte positive Löcher in die erste Floating-Diffusionsschicht FD1 ausgelesen werden, es ausreicht, falls das hohe Potential und das niedrige Potential, die unten beschrieben werden, vertauscht werden.
  • Während eines Betriebs der Bildgebungsvorrichtung 11, das heißt während einer Ladungsakkumulierungsperiode, einer Rücksetzoperationsperiode und einer Ladungsübertragungsperiode, hat dann das Potential der ersten Isolierungselektrode 31A einen festen Wert VES-1 und hat das Potential der zweiten Isolierungselektrode 31B ebenfalls einen festen Wert VES-2. Alternativ dazu ändert sich das Potential der ersten Isolierungselektrode 31A vom festen Wert VES-1 auf einen anderen Wert VES-1', während das Potential der zweiten Isolierungselektrode 31B den festen Wert VES-2 hat. Insbesondere während einer Ladungsakkumulierungsperiode und einer Rücksetzoperationsperiode hat das Potential der ersten Isolierungselektrode 31A den festen Wert VES-1, und während einer Ladungsübertragungsperiode hat das Potential der ersten Isolierungselektrode 31A den Wert VES-1' [VES-1' > VES-1 oder (V32 - VES-1') < (V31 - VES-1)]) . Auf der anderen Seite hat während einer Ladungsakkumulierungsperiode, einer Rücksetzoperationsperiode und einer Ladungsübertragungsperiode das Potential der zweiten Isolierungselektrode 31B den festen Wert VES-2. In jenen Fällen ist ferner VES-1 > VES-2 erfüllt oder ist ansonsten VES-2 = VES-1 erfüllt.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass es möglich ist, jedes, an verschiedene Elektroden anzulegende Potential von einer einzigen Stromversorgung zu erhalten, indem die Spannung unter Verwendung eines Widerstands oder dergleichen gesteuert wird, und selbst in einem Fall, in dem eine Vorrichtung (zum Beispiel ein Operationsverstärker), die den Pegel eines geeigneten Potentials steuert, verwendet wird, ist es möglich, jedes, an verschiedene Elektroden anzulegende Potential von einer einzigen Stromversorgung zu erhalten.
  • Ferner umfasst die Bildgebungsvorrichtung 11 des Arbeitsbeispiels 1 weiter
    einen Steuerungsbereich, der auf einem Halbleitersubstrat 70 vorgesehen ist und eine Ansteuerschaltung enthält, worin
    die erste Elektrode 21 und die Ladung akkumulierende Elektrode 24 mit der Ansteuerschaltung verbunden sind,
    während einer Ladungsakkumulierungsperiode von der Ansteuerschaltung ein Potential V11 an die erste Elektrode 21 angelegt wird, ein Potential V31 an die Ladung akkumulierende Elektrode 24 angelegt wird und Ladung in die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 akkumuliert wird,
    während einer Ladungsübertragungsperiode von der Ansteuerschaltung ein Potential V12 an die erste Elektrode 21 angelegt wird, ein Potential V32 an die Ladung akkumulierende Elektrode 24 angelegt wird und in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 akkumulierte Ladung über die erste Elektrode 21 in den Steuerungsbereich ausgelesen wird. Da das Potential der ersten Elektrode 21 höher als das Potential der zweiten Elektrode 22 eingestellt ist, sind jedoch
    V31 ≥ V11 und V32 < V12
    erfüllt.
  • Im Folgenden wird der Betrieb des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 1 unter Bezugnahme auf 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B, 5C, 6A und 6B beschrieben; das Ausleseverfahren ist ein Ausleseverfahren eines ersten Modus. Es ist besonders zu erwähnen, dass in den oben beschriebenen Figuren das Potential durch eine Höhe in der vertikalen Richtung angegeben ist und das Potential mit abnehmender Höhe höher wird.
  • <Ladungsakkumulierungsperiode>
  • Insbesondere während einer Ladungsakkumulierungsperiode wird von der Ansteuerschaltung das Potential V11 an die erste Elektrode 21 angelegt, wird das Potential V31 an die Ladung akkumulierende Elektrode 24 angelegt, wird das Potential VES-1 an die erste Isolierungselektrode 31A angelegt und wird das Potential VES-2 an die zweite Isolierungselektrode 31B angelegt. Ferner wird das Potential V21 an die zweite Elektrode 22 angelegt. Somit wird Ladung (durch schwarze Punkte schematisch dargestellte Elektronen) in die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 akkumuliert. Ein Akkumulierungszustand einer Ladung unmittelbar vor einem Ende einer Ladungsakkumulierungsperiode ist in 2A oder 5A schematisch dargestellt. Durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Elektronen werden zur Ladung akkumulierenden Elektrode 24 angezogen und verweilen in einem Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23, das der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 gegenüberliegt. Mit anderen Worten wird Ladung in die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 akkumuliert. Da V31 > V11 gilt, bewegen sich innerhalb der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 erzeugte Elektronen nicht in Richtung der ersten Elektrode 21. Da das Potential V31 der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 höher ist als das Potential VES-1 der ersten Isolierungselektrode 31A und das Potential VES-2 der zweiten Isolierungselektrode 31B, bewegen sich im Innern der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 erzeugte Elektronen auch nicht in Richtung der ersten Isolierungselektrode 31A und der zweiten Isolierungselektrode 31B. Mit anderen Worten kann ein Fluss einer durch fotoelektrische Umwandlung erzeugten Ladung in eine benachbarte Bildgebungsvorrichtung 11 reduziert werden. Während die Zeit einer fotoelektrischen Umwandlung verstreicht, hat das Potential in dem Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23, das der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 gegenüberliegt, einen zunehmend negativen Wert. In einer späteren Phase der Ladungsakkumulierungsperiode wird eine Rücksetzoperation durchgeführt. Folglich wird das Potential der ersten Floating-Diffusionsschicht FD1 zurückgesetzt und wird das Potential (VFD) der ersten Floating-Diffusionsschicht FD1 das Potential VDD der Stromversorgung.
  • In dem in 2A dargestellten Beispiel ist hier VES-1 > VES-2 erfüllt, und in dem in 5A dargestellten Beispiel ist VES-1 = VES-2 erfüllt.
  • <Ladungsübertragungsperiode>
  • Nach Abschluss der Rücksetzoperation wird eine Ladungsübertragungsperiode begonnen. Während der Ladungsübertragungsperiode wird von der Ansteuerschaltung ein Potential V12 an die erste Elektrode 21 angelegt, wird das Potential V32 an die Ladung akkumulierende Elektrode 24 angelegt, wird das Potential VES-1 oder das Potential VES-1' an die erste Isolierungselektrode 31A angelegt und wird das Potential VES-2 an die zweite Isolierungselektrode 31B angelegt. Ferner wird ein Potential V22 an die zweite Elektrode 22 angelegt. Folglich wird in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 der Bildgebungsvorrichtung 11 akkumulierte Ladung ausgelesen. Ein Akkumulierungszustand einer Ladung unmittelbar vor einem Ende der Ladungsübertragungsperiode ist in 2B, 3A, 3B, 4A, 4B, 5B, 5B, 6A und 6B schematisch dargestellt. Insbesondere werden Elektronen, die in dem Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 verweilen, das der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 gegenüberliegt, zur ersten Elektrode 21 und weiter zur ersten Floating-Diffusionsschicht FD1 ausgelesen. Mit anderen Worten wird die in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 akkumulierte Ladung zum Steuerungsbereich ausgelesen. Da das Potential der ersten Isolierungselektrode 31A niedriger als das Potential der ersten Elektrode 21, aber höher als das Potential der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 ist, fließen im Innern der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 erzeugte Elektronen zu der ersten Elektrode 21, bewegen sich aber nicht in Richtung der zweiten Isolierungselektrode 31B. Mit anderen Worten kann ein Fluss einer durch fotoelektrische Umwandlung erzeugten Ladung in eine benachbarte Bildgebungsvorrichtung 11 reduziert werden.
  • Hier sind in dem in 2B dargestellten Beispiel V FD > V 12 = V ES − 1 > V 32 > V ES − 2  und V 31 > V 32  
    Figure DE112019003394T5_0003
    erfüllt. Außerdem sind in dem in 3A dargestellten Beispiel V FD > V 12 > V ES − 1 > V 32 > V ES − 2  und V 31 > V 32  
    Figure DE112019003394T5_0004
    erfüllt. Ferner sind in dem in 3B dargestellten Beispiel V FD > V 12 > V ES − 1 ' > V 32 > V ES − 2 ,V ES − 1 ' > V ES − 1  und V 31 > V 32  
    Figure DE112019003394T5_0005
    erfüllt. Weiter sind in dem in 4A dargestellten Beispiel V FD > V 12 = V ES-1 ' > V 32 ( = V 31 ) > V ES − 2  und V ES-1 ' > V ES − 1
    Figure DE112019003394T5_0006
    erfüllt. Ferner sind in dem in 4B dargestellten Beispiel V FD > V 12 > V ES − 1 ' > V 32 > V ES − 2 , V ES − 1 ' > V ES − 1  und V 31 > V 32
    Figure DE112019003394T5_0007
    erfüllt.
  • Indes ist in dem in 5B dargestellten Beispiel V F D > V 12 = V ES − 1 > V 32 ( = V 31 ) > V ES − 2
    Figure DE112019003394T5_0008
    erfüllt. Überdies sind in dem in 5C dargestellten Beispiel V FD > V 12 > V ES − 1 ' > V 32 ( = V 31 ) > V ES − 2
    Figure DE112019003394T5_0009
    erfüllt. Ferner sind in dem in 6A dargestellten Beispiel V FD > V 12 ( = V 11 ) = V ES − 1 ' > V 32 > V ES − 2  und V 31 > V 32
    Figure DE112019003394T5_0010
    erfüllt. Überdies sind in dem in 6B dargestellten Beispiel V FD > V 12 ( = V 11 ) > V ES − 1 ' > V 32 > V ES-2  und V 31 > V 32
    Figure DE112019003394T5_0011
    erfüllt.
  • Solch eine Operationsabfolge einer Ladungsakkumulierung, Rücksetzoperation und Ladungsübertragung wie oben beschrieben wird damit abgeschlossen.
  • Ein Betrieb eines Verstärkungstransistors TR1amp und derjenige eines Auswahltransistors TR1sel , nachdem Elektronen in die erste Floating-Diffusionsschicht FD1 gelesen sind, sind die gleichen wie der Betrieb solch herkömmlicher Transistoren. Solch eine Operationsabfolge wie Ladungsakkumulierung, Rücksetzoperation und Ladungsübertragung der zweiten Bildgebungsvorrichtung 13 und der dritten Bildgebungsvorrichtung 15 ist ähnlich solch einer herkömmlichen Operationsabfolge wie Ladungsakkumulierung, Rücksetzoperation und Ladungsübertragung. Rücksetzrauschen der ersten Floating-Diffusionsschicht FD1 kann ähnlich wie in der Vergangenheit durch einen Prozess einer korrelierten Doppelabtastung (CDS, Correlated Double Sampling) entfernt werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann, da in der Bildgebungsvorrichtung oder dem Festkörper-Bildsensor des Arbeitsbeispiels 1 die Isolierungselektrode die erste Isolierungselektrode und die zweite Isolierungselektrode, die mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode angeordnet ist, umfasst und die erste Isolierungselektrode zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Isolierungselektrode positioniert ist, während eines Betriebs der Bildgebungsvorrichtung eine Bewegung einer Ladung zwischen benachbarten Bildgebungsvorrichtungen unter der Steuerung der ersten Isolierungselektrode und der zweiten Isolierungselektrode sicher reduziert werden. Daneben kann die in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht akkumulierte Ladung problemlos zur ersten Elektrode übertragen werden. Ferner kann eine Verbesserung des Sättigungsladungsbetrags, bei der der Sättigungsladungsbetrag nicht abnimmt und ein Gleichgewicht zwischen einer Reduzierung einer zurückbleibenden Ladung bei Ladungsübertragung und einer Reduzierung des Auftretens von Blooming erzielt werden, und bei einem aufgenommenen Video (Bild) tritt keine Qualitätsminderung auf.
  • Eine Ansicht, in der ein Teil der Elektroden vergrößert ist, um eine Positionsbeziehung der Elektroden in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 zu veranschaulichen, ist in 7A dargestellt. Indes ist eine Ansicht, in der ein Teil der Elektroden vergrößert ist, um eine Positionsbeziehung der Elektroden in einer Bildgebungsvorrichtung zu veranschaulichen, in der die erste Isolierungselektrode 31A nicht vorgesehen ist, in 7B dargestellt. In dem in 7B dargestellten Beispiel ist während einer Ladungsübertragungsperiode V12 > V32 > VES-2 erfüllt. Dementsprechend ist die Änderung des Potentials in einem Gebiet, das von der ersten Elektrode 21 und der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 sandwichartig umgeben ist (in 7A und 7B durch ein „Gebiet A“ angegeben) als Ergebnis einer Simulation derart, dass sie einmal von der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 in Richtung des Gebiets A abnimmt und dann vom Gebiet A in Richtung der ersten Elektrode 21 zunimmt. Mit anderen Worten wird im Gebiet A eine Potentialbarriere (falls sie von Elektronen aus gesehen wird, ein „Potentialberg“) erzeugt, über die Elektronen nicht gelangen können. Dementsprechend besteht eine Möglichkeit, dass sich Elektronen nicht problemlos von der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 zur ersten Elektrode 21 bewegen. Auf der anderen Seite ist in dem in 7A dargestellten Beispiel während einer Ladungsübertragungsperiode die Beziehung V12 > VES-1 > V32 > VES-2 oder V12 > VES-1' > V32 > VES-2 erfüllt. Dementsprechend wird als Ergebnis einer Simulation ein Ergebnis erhalten, das die Änderung des Potentials im Gebiet A, das zwischen der ersten Elektrode 21 und der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 sandwichartig angeordnet ist, eine Änderung ist, die von der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 zum Gebiet A und zu der ersten Elektrode 21 sanft zunimmt. Dementsprechend kann während eines Betriebs der Bildgebungsvorrichtung eine Bewegung einer Ladung (Elektronen) zwischen benachbarten Bildgebungsvorrichtungen sicher reduziert werden. Darüber hinaus kann eine in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 akkumulierte Ladung problemlos zur ersten Elektrode 21 übertragen werden und erleidet ein aufgenommenes Video (Bild) keine Qualitätsminderung.
  • Daneben wird in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 oder irgendeines der Arbeitsbeispiele 2 bis 13, da die Ladung akkumulierende Elektrode, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode angeordnet ist und mit der dazwischen angeordneten Isolierschicht der fotoelektrischen Umwandlungsschicht gegenüberliegend angeordnet ist, vorgesehen ist, wenn Licht auf den fotoelektrischen Umwandlungsbereich angewendet und durch den fotoelektrischen Umwandlungsbereich fotoelektrisch umgewandelt wird, aus der fotoelektrischen Umwandlungsschicht, der Isolierschicht und der Ladung akkumulierenden Elektrode eine Art von Kondensator gebildet und kann Ladung in die fotoelektrische Umwandlungsschicht gespeichert werden. Daher ist es möglich, zur Zeit eines Beginns der Belichtung den Ladungsakkumulierungsbereich vollständig zu leeren und die Ladung zu löschen. Infolgedessen kann ein Auftreten solch eines Phänomens, dass kTC-Rauschen hoch wird und sich Zufallsrauschen verschlimmert, was zu einer Verschlechterung der Bildqualität der Abbildung führt, reduziert werden. Da alle Pixel auf einmal zurückgesetzt werden können, kann darüber hinaus was man allgemein als globale Blendenfunktion bezeichnet realisiert werden.
  • In der Bildgebungsvorrichtung 11 des Arbeitsbeispiels 1 sind in einem Gebiet, das dem Gebiet 23' der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23, das zwischen benachbarten Bildgebungsvorrichtungen 11 positioniert ist, wobei die Isolierschicht 82 dazwischen angeordnet ist, die erste Isolierungselektrode 31A und die zweite Isolierungselektrode 31B ausgebildet. Es ist besonders zu erwähnen, dass auf die erste Isolierungselektrode 31A und die zweite Isolierungselektrode 31B manchmal zusammen als „Isolierungselektrode 30“ verwiesen wird. Mit anderen Worten ist eine Isolierungselektrode 30 unter einem Bereich 82' der Isolierschicht 82 in dem Gebiet ausgebildet, das zwischen einer Ladung akkumulierenden Elektrode 24 und einer anderen Ladung akkumulierenden Elektrode 24, die jeweils benachbarte Bildgebungsvorrichtungen bilden, sandwichartig angeordnet ist. Die Isolierungselektrode 30 ist mit einem Abstand von der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 vorgesehen und ist auch mit einem Abstand von der ersten Elektrode 21 vorgesehen. Alternativ dazu ist mit anderen Worten die Isolierungselektrode 30 mit einem Abstand von der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 vorgesehen und mit der dazwischen angeordneten Isolierschicht 82 dem Gebiet 23' der fotoelektrischen Umwandlungsschicht gegenüberliegend angeordnet.
  • Auf eine Bildgebungsvorrichtung, hinsichtlich der die Isolierungselektrode 30 sowie ein Verbindungsloch 34, ein Pad-Bereich 33 und eine Verdrahtung VOB , die hier im Folgenden beschrieben wird, nicht dargestellt sind, wird der zweckmäßigen Beschreibung halber als „Bildgebungsvorrichtung mit der Grundstruktur der vorliegenden Offenbarung“ verwiesen. 8 ist eine schematische partielle Schnittansicht der Bildgebungsvorrichtung mit der Grundstruktur der vorliegenden Offenbarung, und 16A, 16B, 17A, 17B, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 26, 30, 33, 34, 37, 39, 40, 42, 43, 44, 45, 46 und 47 sind schematische partielle Schnittansichten verschiedener Modifikationen der Bildgebungsvorrichtung mit der Grundstruktur der vorliegenden Offenbarung, die in 8 dargestellt ist. In der Figur ist eine Veranschaulichung der Isolierungselektroden und so weiter weggelassen.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 11 des Arbeitsbeispiels 1 enthält ferner ein Halbleitersubstrat (insbesondere eine Silizium-Halbleiterschicht) 70, und der fotoelektrische Umwandlungsbereich ist oberhalb des Halbleitersubstrats 70 angeordnet. Die Bildgebungsvorrichtung 11 des Arbeitsbeispiels 1 enthält ferner einen Steuerungsbereich, der auf dem Halbleitersubstrat 70 vorgesehen ist und eine Ansteuerschaltung enthält, mit der die erste Elektrode 21, die zweite Elektrode 22, die Ladung akkumulierende Elektrode 24 und die Isolierungselektrode 30 verbunden sind. Hier ist die Lichteinfallsfläche des Halbleitersubstrats 70 die obere Seite, und die entgegengesetzte Seite des Halbleitersubstrats 70 ist die untere Seite. Unter dem Halbleitersubstrat 70 ist eine Verdrahtungsschicht 62, die mehr als eine Verdrahtung enthält, vorgesehen.
  • Auf dem Halbleitersubstrat 70 sind zumindest eine Floating-Diffusionsschicht FD1 und ein Verstärkungstransistor TR1amp , die den Steuerungsbereich bilden, vorgesehen, und die erste Elektrode 21 ist mit der Floating-Diffusionsschicht FD1 und dem Gate-Bereich des Verstärkungstransistors TR1amp verbunden. Auf dem Halbleitersubstrat 70 sind ferner ein Rücksetztransistor TR1rst und ein Auswahltransistor TR1sel , die den Steuerungsbereich bilden, vorgesehen. Die Floating-Diffusionsschicht FD1 ist mit einem der Source/Drain-Gebiete des Rücksetztransistors TR1rst verbunden, und das andere der Source/Drain-Gebiete des Verstärkungstransistors TR1amp ist mit dem einen der Source/Drain-Gebiete des Auswahltransistors TR1sel verbunden, während das andere der Source/Drain-Gebiete des Auswahltransistors TR1sel mit einer Signalleitung VSL1 verbunden ist. Der Verstärkungstransistor TR1amp , der Rücksetztransistor TR1rst und der Auswahltransistor TR1sel bilden die Ansteuerschaltung.
  • In dem dargestellten Beispiel ist ein Zustand veranschaulicht, in dem die Floating-Diffusionsschicht FD1 und so weiter für eine Bildgebungsvorrichtung 11 vorgesehen sind; aber in dem hier im Folgenden beschriebenen Arbeitsbeispiel 2 werden die Floating-Diffusionsschicht FD1 und so weiter von vier Bildgebungsvorrichtungen 11 gemeinsam genutzt.
  • Insbesondere sind die Bildgebungsvorrichtung und die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1 eine Bildgebungsvorrichtung und eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des rückseitig beleuchteten Typs und sind so strukturiert bzw. aufgebaut, dass drei Bildgebungsvorrichtungen 11, 13 und 15 gestapelt sind, die eine Bildgebungsvorrichtung (worauf hier im Folgenden als „erste Bildgebungsvorrichtung“ verwiesen wird) des Arbeitsbeispiels 1 des ersten Typs für grünes Licht, die eine Empfindlichkeit für grünes Licht aufweist und eine fotoelektrische Umwandlungsschicht des ersten Typs für grünes Licht enthält, die grünes Licht absorbiert, eine herkömmliche Bildgebungsvorrichtung (worauf hier im Folgenden als „zweite Bildgebungsvorrichtung“ verwiesen wird) des zweiten Typs für blaues Licht, das eine Empfindlichkeit für blaues Licht aufweist und eine fotoelektrische Umwandlungsschicht für blaues Licht enthält, die blaues Licht absorbiert, und eine herkömmliche Bildgebungsvorrichtung (worauf hier im Folgenden als „dritte Bildgebungsvorrichtung“ verwiesen wird) des zweiten Typs für rotes Licht umfassen, die eine Empfindlichkeit für rotes Licht aufweist und eine fotoelektrische Umwandlungsschicht des zweiten Typs für rotes Licht enthält, die rotes Licht absorbiert. Die Bildgebungsvorrichtung (dritte Bildgebungsvorrichtung) 15 für rotes Licht und die Bildgebungsvorrichtung (zweite Bildgebungsvorrichtung) 13 für blaues Licht sind im Halbleitersubstrat 70 so vorgesehen, dass die zweite Bildgebungsvorrichtung 13 bezüglich der dritten Bildgebungsvorrichtung 15 auf der Lichteinfallsseite positioniert ist. Indes ist die Bildgebungsvorrichtung (erste Bildgebungsvorrichtung) 11 für grünes Licht oberhalb der Bildgebungsvorrichtung (zweiten Bildgebungsvorrichtung) 13 für blaues Licht vorgesehen. Ein Pixel wird von einer gestapelten Struktur der ersten Bildgebungsvorrichtung 11, der zweiten Bildgebungsvorrichtung 13 und der dritten Bildgebungsvorrichtung 15 gebildet. Es ist kein Farbfilter vorgesehen.
  • In der ersten Bildgebungsvorrichtung 11 sind die erste Elektrode 21 und die Ladung akkumulierende Elektrode 24 mit einem Abstand untereinander auf einer Zwischenschicht-Isolierschicht 81 ausgebildet. Ferner ist die Isolierungselektrode 30 mit einem Abstand von der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 81 ausgebildet. Die Zwischenschicht-Isolierschicht 81, die Ladung akkumulierende Elektrode 24 und die Isolierschicht 30 sind mit der Isolierschicht 82 bedeckt. Die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 ist auf der Isolierschicht 82 ausgebildet, und die zweite Elektrode 22 ist auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 ausgebildet. Eine Schutzschicht 83 ist über einer die zweite Elektrode 22 umfassenden Gesamtfläche ausgebildet, und auf der Schutzschicht 83 ist eine On-Chip-Mikrolinse 90 vorgesehen. Die erste Elektrode 21, die Ladung akkumulierende Elektrode 24, die Isolierungselektrode 30 und die zweite Elektrode 22 enthalten zum Beispiel eine transparente Elektrode, die aus ITO (Austrittsarbeit: annähernd 4,4 eV) besteht. Die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 enthält eine Schicht, die ein bekanntes organisches fotoelektrisches Umwandlungsmaterial, das zumindest eine Empfindlichkeit für grünes Licht aufweist, (zum Beispiel einen Rhodamin-Farbstoff, ein Melacianin-Pigment oder ein organisches Material wie etwa Chinacridon) enthält. Außerdem kann die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 so konfiguriert sein, dass sie ferner eine Materialschicht enthält, die für eine Ladungsakkumulierung geeignet ist. Mit anderen Worten kann die für eine Ladungsakkumulierung geeignete Materialschicht ferner zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 und der ersten Elektrode 21 (zum Beispiel in einem Verbindungsbereich 67) ausgebildet sein. Die Zwischenschicht-Isolierschicht 81, die Isolierschicht 82 und die Schutzschicht 83 sind aus einem bekannten Isoliermaterial (zum Beispiel SiO2 oder SiN) gebildet. Die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 und die erste Elektrode 21 sind durch einen auf der Isolierschicht 82 vorgesehenen Verbindungsbereich 67 miteinander verbunden. Im Verbindungsbereich 67 erstreckt sich die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23. Insbesondere erstreckt sich die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 in einer in der Isolierschicht 82 vorgesehenen Öffnung 84 und ist mit der ersten Elektrode 21 verbunden.
  • Die Ladung akkumulierende Elektrode 24 ist mit der Ansteuerschaltung verbunden. Insbesondere ist die Ladung akkumulierende Elektrode 24 über ein in der Zwischenschicht-Isolierschicht 81 vorgesehenes Verbindungsloch 66, einen Pad-Bereich 64 und eine Verdrahtung VOA mit einer vertikalen Ansteuerschaltung 112, die die Ansteuerschaltung bildet, verbunden.
  • Die Isolierungselektrode 30 ist auch mit der Ansteuerschaltung verbunden. Insbesondere ist die Isolierungselektrode 30 mit der vertikalen Ansteuerschaltung 112, welche die Ansteuerschaltung bildet, über das in der Zwischenschicht-Isolierschicht 81 vorgesehene Verbindungsloch 34, den Pad-Bereich 33 und die Verdrahtung VOB verbunden. Insbesondere ist die Isolierungselektrode 30 in einem Gebiet (Gebiet 82' der Isolierschicht) ausgebildet, das dem Gebiet 23' der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 gegenüberliegt, wobei die Isolierschicht 82 dazwischen angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Isolierungselektrode 30 unter dem Bereich 82' der Isolierschicht 82 in einem Gebiet vorgesehen, das von der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 und einer anderen Ladung akkumulierenden Elektrode 24 sandwichartig umgeben ist, die jeweils benachbarte Bildgebungsvorrichtungen bilden. Die Isolierungselektrode 30 ist mit einem Abstand von der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 vorgesehen. Alternativ dazu ist mit anderen Worten die Isolierungselektrode 30 mit einem Abstand von der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 vorgesehen, und die Isolierungselektrode 30 ist mit der dazwischen angeordneten Isolierschicht 82 dem Gebiet 23' der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 gegenüberliegend angeordnet.
  • Die Größe der Ladung akkumulierenden Ladung 24 ist größer als diejenige der ersten Elektrode 21. Wenn die Fläche der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 durch s1' repräsentiert wird und die Fläche der ersten Elektrode 21 durch s1 repräsentiert wird, ist es, obgleich nicht einschränkend, vorzuziehen, 4 ≤ s 1 ' / s 1
    Figure DE112019003394T5_0012
    zu erfüllen, und in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 oder irgendeines der hier im Folgenden beschriebenen Arbeitsbeispiele wird, obgleich nicht einschränkend, beispielsweise s 1 ' / s 1 = 8
    Figure DE112019003394T5_0013
    erfüllt. Es ist besonders zu erwähnen, dass in den hier im Folgenden beschriebenen Arbeitsbeispielen 7 bis 10 die Größen der drei Segmente 201 , 202 und 203 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs einander gleich geschaffen und so ausgebildet sind, dass sie gleiche planare Formen aufweisen.
  • Ein Vorrichtungsisolierungsgebiet 71 ist auf einer Seite einer ersten Fläche (vorderen Fläche) 70A des Halbleitersubstrats 70 ausgebildet, und ferner ist ein Oxidfilm 72 auf der ersten Fläche 70A des Halbleitersubstrats 70 ausgebildet. Überdies sind der Rücksetztransistor TR1rst , der Verstärkungstransistor TR1amp und der Auswahltransistor TR1sel , die den Steuerungsbereich der ersten Bildgebungsvorrichtung 11 bilden, auf der Seite der ersten Fläche des Halbleitersubstrats 70 vorgesehen, und ferner ist die erste Floating-Diffusionsschicht FD1 vorgesehen.
  • Der Rücksetztransistor TR1rst enthält den Gate-Bereich 51, ein Kanalausbildungsgebiet 51A und Source/Drain-Gebiete 51B und 51C. Der Gate-Bereich 51 des Rücksetztransistors TR1rst ist mit einer Rücksetzleitung RST1 verbunden, und ein Source/Drain-Gebiet 51C des Rücksetztransistors TR1rst dient auch die als erste Floating-Diffusionsschicht FD1 , und das andere Source/Drain-Gebiet 51B ist mit der Stromversorgung VDD verbunden.
  • Die erste Elektrode 21 ist über ein in der Zwischenschicht-Isolierschicht 81 vorgesehenes Verbindungsloch 65, einen Pad-Bereich 63, einen Kontaktlochbereich 61, der im Halbleitersubstrat 70 und der Zwischenschicht-Isolierschicht 76 ausgebildet ist, und die Verdrahtungsschicht 62, die auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 76 ausgebildet ist, mit dem einen Source/Drain-Gebiet 51C (der ersten Floating-Diffusionsschicht FD1 ) des Rücksetztransistors TR1rst verbunden.
  • Der Verstärkungstransistor TR1amp enthält einen Gate-Bereich 52, ein Kanalausbildungsgebiet 52A und Source/Drain-Gebiete 52B und 52C. Der Gate-Bereich 52 ist über die Verdrahtungsschicht 62 mit der ersten Elektrode 21 und dem einen Source/Drain-Gebiet 51C (der ersten Floating-Diffusionsschicht FD1 ) des Rücksetztransistors TR1rst verbunden. Indes ist ein Source/Drain-Gebiet 52B mit der Stromversorgung VDD verbunden.
  • Der Auswahltransistor TR1sel enthält einen Gate-Bereich 53, ein Kanalausbildungsgebiet 53A und Source/Drain-Gebiete 53B und 53C. Der Gate-Bereich 53 ist mit einer Auswahlleitung SEL1 verbunden. Ferner teilt sich ein Source/Drain-Gebiet 53B ein Gebiet mit dem anderen Source/Drain-Gebiet 53C, das den Verstärkungstransistor TR1amp bildet, und das andere Source/Drain-Gebiet 53C ist mit der Signalleitung (Datenausgabeleitung) VSL1 (117) verbunden.
  • Die zweite Bildgebungsvorrichtung 13 enthält als fotoelektrische Umwandlungsschicht ein Halbleitergebiet 41 vom n-Typ, das auf dem Halbleitersubstrat 70 vorgesehen ist. Ein Gate-Bereich 45 eines Übertragungstransistors TR2trs , der einen vertikalen Transistor enthält, erstreckt sich zum Halbleitergebiet 41 vom n-Typ und ist mit einer Übertragungs-Gateleitung TG2 verbunden. Ferner ist eine zweite Floating-Diffusionsschicht FD2 in einem Gebiet 45C des Halbleitersubstrats 70 in der Nähe des Gate-Bereichs 45 des Übertragungstransistors TR2trs vorgesehen. Im Halbleitergebiet 41 vom n-Typ akkumulierte Ladung wird über einen entlang dem Gate-Bereich 45 ausgebildeten Übertragungskanal zur zweiten Floating-Diffusionsschicht FD2 ausgelesen.
  • In der zweiten Bildgebungsvorrichtung 13 sind ferner ein Rücksetztransistor TR2rst , ein Verstärkungstransistor TR2amp und ein Auswahltransistor TR2sel , die einen Steuerungsbereich der zweiten Bildgebungsvorrichtung 13 bilden, auf der Seite der ersten Fläche des Halbleitersubstrats 70 vorgesehen.
  • Der Rücksetztransistor TR2rst enthält einen Gate-Bereich, ein Kanalausbildungsgebiet und Source/Drain-Gebiete. Der Gate-Bereich des Rücksetztransistors TR2rst ist mit einer Rücksetzleitung RST2 verbunden, und eines der Source/Drain-Gebiete des Rücksetztransistors TR2rst ist mit der Stromversorgung VDD verbunden, während das andere der Source/Drain-Gebiete auch als die zweite Floating-Diffusionsschicht FD2 dient.
  • Der Verstärkungstransistor TR2amp enthält einen Gate-Bereich, ein Kanalausbildungsgebiet und Source/Drain-Gebiete. Der Gate-Bereich ist mit dem anderen der Source/Drain-Gebiete (der zweiten Floating-Diffusionsschicht FD2 ) des Rücksetztransistors TR2rst verbunden. Indes ist das eine der Source/Drain-Gebiete des Verstärkungstransistors TR2amp mit der Stromversorgung VDD verbunden.
  • Der Auswahltransistor TR2sel enthält einen Gate-Bereich, ein Kanalausbildungsgebiet und Source/Drain-Gebiete. Der Gate-Bereich ist mit einer Auswahlleitung SEL2 verbunden. Indes teilt sich eines der Source/Drain-Gebiete ein Gebiet mit dem anderen der Source/Drain-Gebiete, die den Verstärkungstransistor TR2amp bilden, und das andere der Source/Drain-Gebiete des Auswahltransistors TR2sel ist mit einer Signalleitung (Datenausgabeleitung) VSL2 verbunden.
  • Die dritte Bildgebungsvorrichtung 15 enthält als fotoelektrische Umwandlungsschicht ein Halbleitergebiet 43 vom n-Typ, das im Halbleitersubstrat 70 vorgesehen ist. Ein Gate-Bereich 46 eines Übertragungstransistors TR3trs ist mit einer Übertragungs-Gateleitung TG3 verbunden. Ferner ist eine dritte Floating-Diffusionsschicht FD3 in einem Gebiet 46C des Halbleitersubstrats 70 in der Nähe des Gate-Bereichs 46 des Übertragungstransistors TR3trs vorgesehen. Im Halbleitergebiet 43 vom n-Typ akkumulierte Ladung wird über einen entlang dem Gate-Bereich 46 ausgebildeten Übertragungskanal 46A zur dritten Floating-Diffusionsschicht FD3 ausgelesen.
  • In der dritten Bildgebungsvorrichtung 15 sind ferner ein Rücksetztransistor TR3rst , ein Verstärkungstransistor TR3amp und ein Auswahltransistor TR3sel , die einen Steuerungsbereich der dritten Bildgebungsvorrichtung 15 bilden, auf der Seite der ersten Fläche des Halbleitersubstrats 70 vorgesehen.
  • Der Rücksetztransistor TR3rst enthält einen Gate-Bereich, ein Kanalausbildungsgebiet und Source/Drain-Gebiete. Der Gate-Bereich des Rücksetztransistors TR3rst ist mit einer Rücksetzleitung RST3 verbunden, und eines der Source/Drain-Gebiete des Rücksetztransistors TR3rst ist mit der Stromversorgung VDD verbunden, während das andere der Source/Drain-Gebiete auch als die dritte Floating-Diffusionsschicht FD3 dient.
  • Der Verstärkungstransistor TR3amp enthält einen Gate-Bereich, ein Kanalausbildungsgebiet und Source/Drain-Gebiete. Der Gate-Bereich ist mit dem anderen der Source/Drain-Gebiete (der dritten Floating-Diffusionsschicht FD3 ) des Rücksetztransistors TR3rst verbunden. Indes ist das eine der Source/Drain-Gebiete des Verstärkungstransistors TR3amp mit der Stromversorgung VDD verbunden.
  • Der Auswahltransistor TR3sel enthält einen Gate-Bereich, ein Kanalausbildungsgebiet und Source/Drain-Gebiete. Der Gate-Bereich ist mit einer Auswahlleitung SEL3 verbunden. Indes teilt sich eines der Source/Drain-Gebiete des Auswahltransistors TR3sel ein Gebiet mit dem anderen der Source/Drain-Gebiete, das den Verstärkungstransistor TR3amp bildet, und das andere der Source/Drain-Gebiete des Auswahltransistors TR3sel ist mit einer Signalleitung (Datenausgabeleitung) VSL3 verbunden.
  • Die Rücksetzleitungen RST1 , RST2 und RST3 , die Auswahlleitungen SEL1 , SEL2 und SEL3 und die Übertragungs-Gateleitungen TG2 und TG3 sind mit der vertikalen Ansteuerschaltung 112 verbunden, die eine Ansteuerschaltung bildet, und die Signalleitungen (Datenausgabeleitungen) VSL1 , VSL2 und VSL3 sind mit einer Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 113 verbunden, die eine Ansteuerschaltung bildet.
  • Eine p+-Schicht 44 ist zwischen dem Halbleitergebiet 43 vom n-Typ und der Oberfläche 70A des Halbleitersubstrats 70 vorgesehen und reduziert eine Erzeugung von Dunkelstrom. Eine andere p+-Schicht 42 ist zwischen dem Halbleitergebiet 41 vom n-Typ und dem Halbleitergebiet 43 vom n-Typ ausgebildet, und ferner ist ein Teil einer Seitenfläche des Halbleitergebiets 43 vom n-Typ von der p+-Schicht 42 umgeben. Eine weitere p+-Schicht 73 ist auf der Seite der rückseitigen Fläche 70B des Halbleitersubstrats 70 ausgebildet, und ein HfO2-Film 74 und ein Isolierfilm 75 sind von der p+-Schicht 73 bis zu einem Bereich ausgebildet, bei dem ein Kontaktlochbereich 61 im Inneren des Halbleitersubstrats 70 auszubilden ist. Obgleich eine Verdrahtung in der Zwischenschicht-Isolierschicht 76 über eine Vielzahl von Schichten ausgebildet ist, ist eine Veranschaulichung solch einer Verdrahtung weggelassen.
  • Der HfO2-Film 74 ist ein Film mit einer negativen fixierten Ladung, und eine Erzeugung von Dunkelstrom kann reduziert werden, indem solch ein Film wie gerade beschrieben vorgesehen wird. Es ist besonders zu erwähnen, dass es auch möglich ist, anstelle eines HfO2-Films einen Film aus Aluminiumoxid (Al2O3), einen Film aus Zirkonoxid (ZrO2), einen Film aus Tantaloxid (Ta2O5), einen Film aus Titanoxid (TiO2), einen Film aus Lanthanoxid (La2O3), einen Film aus Praseodymoxid (Pr2O3), einen Film a Ceroxid (CeO2), einen Film aus Neodymoxid (Nd2O3), einen Film aus Promethiumoxid (Pm2O3), einen Film aus Samariumoxid (Sm2O3), einen Film aus Europiumoxid (Eu2O3), einen Film aus Gadoliniumoxid (Gd2O3), einen Film aus Terbiumoxid (Tb2O3), einen Film aus Dysprosiumoxid (Dy2O3), einem Film aus Holmiumoxid (Ho2O3), einen Film aus Thuliumoxid (Tm2O3), einen Film aus Ytterbiumoxid (Yb2O3), einen Film aus Lutetiumoxid (Lu2O3), einen Film aus Yttriumoxid (Y2O3), einen Film aus Hafniumnitrid, einen Film aus Aluminiumnitrid, ein Hafniumoxynitrid und ein Aluminiumoxynitrid zu verwenden. Als Filmausbildungsverfahren der erwähnten Filme können zum Beispiel ein CVD-Verfahren, ein PVD-Verfahren und ein ALD-Verfahren aufgelistet werden.
  • 11 stellt ein Konzeptdiagramm des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 1 dar. Der Festkörper-Bildsensor 100 des Arbeitsbeispiels 1 enthält ein Abbildungs- bzw. Bildgebungsgebiet 111, in welchem Bildgebungsvorrichtungen 101 des gestapelten Typs in einem zweidimensionalen Array in einem Array angeordnet sind, und eine vertikale Ansteuerschaltung 112, eine Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 113, eine horizontale Ansteuerschaltung 114, eine Ausgabeschaltung 115, eine Steuerschaltung 116 für eine Ansteuerung und so weiter als Ansteuerschaltungen (periphere Schaltungen). Man beachte, dass selbstverständlich die Schaltungen bekannte Schaltungen enthalten können und unter Verwendung anderer Schaltungskonfigurationen (zum Beispiel verschiedener Schaltungen, die in einem herkömmlichen Festkörper-Bildsensor eines CCD-Typs oder einem herkömmlichen Festkörper-Bildsensor eines MOS-Typs verwendet werden) konfiguriert sein können. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Bezugsziffer „101“ nur für eine Reihe der Bildgebungsvorrichtungen 101 des gestapelten Typs in 11 verwendet wird.
  • Die Steuerschaltung 116 für eine Ansteuerung erzeugt ein Taktsignal, das als Referenz für einen Betrieb der vertikalen Ansteuerschaltung 112, der Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 113 und der horizontalen Ansteuerschaltung 114 dient, und Steuersignale für diese auf der Basis eines vertikalen Synchronisiersignals, eines horizontalen Synchronisiersignals und eines Haupttaktes. Das erzeugte Taktsignal und die erzeugten Steuersignale werden dann in die vertikale Ansteuerschaltung 112, die Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 113 und die horizontale Ansteuerschaltung 114 eingespeist.
  • Die vertikale Ansteuerschaltung 112 enthält beispielsweise ein Schieberegister und führt ein Auswahl-Scannen der Bildgebungsvorrichtungen 101 des gestapelten Typs des Bildgebungsgebiets 111 sequentiell in einer Einheit einer Reihe bzw. reihenweise in der vertikalen Richtung durch. Dann wird ein Pixelsignal (Bildsignal), das auf einem gemäß einer empfangenen Lichtmenge durch jede Bildgebungsvorrichtung 101 des gestapelten Typs erzeugten Strom (Signal) basiert, über die Signalleitung (Datenausgabeleitung) 117 und eine VSL an die Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 113 gesendet.
  • Die Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 113 ist zum Beispiel für jede Spalte der Bildgebungsvorrichtungen 101 des gestapelten Typs angeordnet und führt eine Signalverarbeitung wie etwa eine Rauschunterdrückung und Signalverstärkung für von den Bildgebungsvorrichtungen 101 des gestapelten Typs für eine Reihe abgegebene Bildsignale durch, indem ein Signal von einem Schwarz-Referenzpixel (das, obgleich nicht dargestellt, um das effektive Pixelgebiet herum ausgebildet ist) für jede Bildgebungsvorrichtung verwendet wird. Bei der Ausgabestufe der Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 113 ist ein (nicht dargestellter) horizontaler Auswahlschalter in Verbindung mit einer horizontalen Signalleitung 118 vorgesehen.
  • Die horizontale Ansteuerschaltung 114 enthält beispielsweise ein Schieberegister und gibt sequentiell einen horizontalen Scan-Impuls aus, um die Spalten-Signalverarbeitungsschaltungen 113 sequentiell auszuwählen, so dass ein Signal von jeder der Spalten-Signalverarbeitungsschaltungen 113 an die horizontale Signalleitung 118 abgegeben wird.
  • Die Ausgabeschaltung 115 führt eine Signalverarbeitung für Signale durch, die von den Spalten-Signalverarbeitungsschaltungen 113 über die horizontale Signalleitung 118 sequentiell bereitgestellt werden, und gibt das resultierende Signal ab.
  • Wie in 12, die ein Ersatzschaltbild einer Modifikation (Modifikation 1 des Arbeitsbeispiels 1) der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1 darstellt, angegeben ist, kann das andere Source/Drain-Gebiet 51B des Rücksetztransistors TR1rst , statt mit der Stromversorgung VDD verbunden zu sein, geerdet sein.
  • Die Bildgebungsvorrichtung und die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1 können beispielsweise durch das folgende Verfahren hergestellt werden. Insbesondere wird zunächst ein SOI-Substrat präpariert. Dann wird eine erste Siliziumschicht auf der Oberfläche des SOI-Substrats mittels eines Verfahrens für epitaktisches Wachstum ausgebildet, und eine p+-Schicht 73 und ein Halbleitergebiet 41 vom n-Typ werden auf der ersten Siliziumschicht gebildet. Eine zweite Siliziumschicht wird danach mittels eines Verfahrens für epitaktisches Wachstum auf der ersten Siliziumschicht gebildet, und ein Vorrichtungsisolierungsgebiet 71, ein Oxidfilm 72, eine p+-Schicht 42, ein Halbleitergebiet 43 vom n-Typ und eine p+-Schicht 44 werden auf der zweiten Siliziumschicht gebildet. Ferner werden verschiedene Transistoren und so weiter, die Steuerungsbereiche von Bildgebungsvorrichtungen bilden, auf der zweiten Siliziumschicht ausgebildet, und eine Verdrahtungsschicht 62, eine Zwischenschicht-Isolierschicht 76 und verschiedene Arten einer Verdrahtung werden weiter auf ihnen gebildet, gefolgt von der Zwischenschicht-Isolierschicht 76 und einem (nicht dargestellten) Trägersubstrat, die aneinandergeklebt werden. Danach wird das SOI-Substrat entfernt, um die erste Siliziumschicht freizulegen. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Oberfläche der zweiten Siliziumschicht einer Oberfläche 70A des Halbleitersubstrats 70 entspricht und die Oberfläche der ersten Siliziumschicht einer rückseitigen Fläche 70B des Halbleitersubstrats 70 entspricht. Ferner werden die erste Siliziumschicht und die zweite Siliziumschicht zusammen als das Halbleitersubstrat 70 dargestellt. Auf der Seite der rückseitigen Fläche 70B des Halbleitersubstrats 70 wird dann eine Öffnung zum Ausbilden jedes Kontaktlochbereichs 61 gebildet, und ein HfO2-Film 74, ein Isolierfilm 75 und ein Kontaktlochbereich 61 werden gebildet. Ferner werden Pad-Bereiche 63, 64 und 33, eine Zwischenschicht-Isolierschicht 81, Verbindungslöcher 65, 66 und 34, erste Elektroden 21, Ladung akkumulierende Elektroden 24, Isolierungselektroden 30 und eine Isolierschicht 82 gebildet. Der Verbindungsbereich 67 wird dann geöffnet, und eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 23, zweite Elektroden 22, eine Schutzschicht 83 und On-Chip-Mikrolinsen 90 werden ausgebildet. Gemäß dem Vorhergehenden können die Bildgebungsvorrichtung und die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 1 erhalten werden.
  • Alternativ dazu kann, obgleich eine schematische partielle Schnittansicht einer Modifikation (Modifikation 2 des Arbeitsbeispiels 1) der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 (zwei, Seite an Seite platzierte Bildgebungsvorrichtungen sind veranschaulicht) in 13 dargestellt ist, kann die fotoelektrische Umwandlungsschicht in einer gestapelten Struktur einer Halbleiterschicht 23DN einer unteren Schicht und einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23UP einer oberen Schicht aufgebaut sein. Die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23UP einer oberen Schicht und die Halbleiterschicht 23DN einer unteren Schicht können für eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen gemeinsam geschaffen werden. Insbesondere werden in einer Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23UP einer oberen Schicht und die Halbleiterschicht 23DN einer unteren Schicht jeweils in der Form einer Schicht ausgebildet. Indem man die Halbleiterschicht 23DN einer unteren Schicht auf solch eine Weise vorsieht, kann beispielsweise eine Ladungsrekombination bei Ladungsakkumulierung verhindert werden. Ferner kann die Ladungsübertragungseffizienz einer in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 akkumulierten Ladung zur ersten Elektrode 21 erhöht werden. Weiter kann in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 erzeugte Ladung vorübergehend zurückgehalten werden, und der Zeitpunkt und so weiter einer Übertragung der Ladung kann gesteuert werden. Eine Erzeugung von Dunkelstrom kann ferner unterdrückt werden. In Bezug auf das Material zum Konfigurieren der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23UP einer oberen Schicht reicht es aus, falls es aus verschiedenen Materialien, die die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 bilden, geeignet ausgewählt wird. Auf der anderen Seite ist es vorzuziehen, als das Material zum Ausbilden der Halbleiterschicht 23DN einer unteren Schicht ein Material zu verwenden, das einen hohen Wert einer Bandlückenenergie (zum Beispiel einen Wert der Bandlückenenergie gleich 3,0 eV oder höher) aufweist und eine höhere Beweglichkeit als das die fotoelektrische Umwandlungsschicht bildende Material aufweist, und insbesondere kann beispielsweise ein Oxid-Halbleitermaterial wie etwa IGZO angeführt werden. Als eine Alternative kann als Material zum Ausbilden der Halbleiterschicht 23DN einer unteren Schicht in dem Fall, in dem eine zu akkumulierende Ladung Elektronen sind, ein Material mit einem höheren Ionisierungspotential als demjenigen des die fotoelektrische Umwandlungsschicht bildenden Materials angeführt werden. Die Störstellenkonzentration eines die Halbleiterschicht einer unteren Schicht bildenden Materials ist sonst vorzugsweise gleich 1 × 1018 cm-3 oder geringer. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Konfiguration und die Struktur der Modifikation 2 des Arbeitsbeispiels 1 für andere Arbeitsbeispiele verwendet werden kann.
  • Arbeitsbeispiel 2
  • Das Arbeitsbeispiel 2 bezieht sich auf einen Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Eine Ladung akkumulierende Elektrode, eine erste Isolierungselektrode, eine zweite Isolierungselektrode und ein Anordnungszustand der zweiten Isolierungselektrode und einer ersten Elektrode in dem Festkörper-Bildsensor des Arbeitsbeispiels 2 sind in 14 und 15 schematisch dargestellt. Es ist besonders zu erwähnen, dass eine schematische partielle Schnittansicht der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 2 im Wesentlichen ähnlichen derjenigen von 8 ist und Ersatzschaltbilder der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 2 im Wesentlichen ähnlich jenen der 9 und 10 sind. In 15 ist eine Ansteuerschaltung (wobei sie eine Änderung vom Wert VES-1 auf den Wert VES-1' angibt) einem Bildgebungsvorrichtungsblock hinzugefügt.
  • Der Festkörper-Bildsensor des Arbeitsbeispiels 2 enthält
    eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungsblöcken 10, die jeweils P × Q (wobei P ≥ 2 und Q ≥ 1, im Arbeitsbeispiel 2 gelten P = 2 und Q = 2) Bildgebungsvorrichtungen (fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen) enthalten, wobei P Bildgebungsvorrichtungen in einer ersten Reihe angeordnet sind und Q Bildgebungsvorrichtungen in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung angeordnet sind, worin
    jede Bildgebungsvorrichtung 11 umfasst
    eine erste Elektrode 21,
    eine Ladung akkumulierende Elektrode 24, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode 21 angeordnet ist,
    eine Isolierungselektrode 30, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode 21 und der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 angeordnet ist und die Ladung akkumulierende Elektrode 24 umgibt,
    eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 23, die in Kontakt mit der ersten Elektrode 21 und mit einer dazwischen angeordneten Isolierschicht 82 oberhalb der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 ausgebildet ist, und
    eine zweite Elektrode 22, die auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 ausgebildet ist,
    die Isolierungselektrode 30 eine erste Isolierungselektrode 31A, eine zweite Isolierungselektrode 31B und eine dritte Isolierungselektrode 32 umfasst,
    die erste Isolierungselektrode 31A neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode 21 zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die zumindest entlang der zweiten Richtung im Bildgebungsvorrichtungsblock Seite an Seite platziert sind,
    die zweite Isolierungselektrode 31B zwischen Bildgebungsvorrichtungen im Bildgebungsvorrichtungsblock angeordnet ist und
    die dritte Isolierungselektrode 32 zwischen Bildgebungsvorrichtungsblöcken angeordnet ist.
  • Ferner wird im Festkörper-Bildsensor des Arbeitsbeispiels 2 die dritte Isolierungselektrode 32 von benachbarten Bildgebungsvorrichtungsblöcken gemeinsam genutzt.
  • Wie in 14 dargestellt ist, ist ferner im Festkörper-Bildsensor des Arbeitsbeispiels 2
    die erste Isolierungselektrode 31A neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode 21 zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet, die entlang der zweiten Richtung im Bildgebungsvorrichtungsblock Seite an Seite platziert sind, und
    ist die zweite Isolierungselektrode 31B zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet, die entlang der ersten Richtung Seite an Seite platziert sind, und ist mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode 31A zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet, die entlang der zweiten Richtung Seite an Seite platziert sind. In diesem Fall sind ferner die zweite Isolierungselektrode 31B und die dritte Isolierungselektrode 32 miteinander verbunden.
  • Ansonsten ist, wie in 15 dargestellt ist, in einer Modifikation des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 2
    die erste Isolierungselektrode 31A neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode 21 zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet, die entlang der zweiten Richtung im Bildgebungsvorrichtungsblock nebeneinander angeordnet sind, und ist neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode 21 zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet, die entlang der ersten Richtung Seite an Seite platziert sind, und
    ist die zweite Isolierungselektrode 31B mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode 31A zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet, die entlang der zweiten Richtung Seite an Seite platziert sind, und ist ferner mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode 31A zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet, die entlang der ersten Richtung Seite an Seite platziert sind. In diesem Fall sind ferner die zweite Isolierungselektrode 31B und die dritte Isolierungselektrode 32 miteinander verbunden.
  • Die zweite Isolierungselektrode 31B und die dritte Isolierungselektrode 32 werden von einer Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen in geeigneter Weise gemeinsam genutzt, und die zweite Isolierungselektrode 31B und die dritte Isolierungselektrode 32 werden in der Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen gleichzeitig gesteuert. Auf der anderen Seite werden die ersten Isolierungselektroden 31A in den Bildgebungsvorrichtungen separat gesteuert. In Abhängigkeit von der Form einer Ansteuerung des Festkörper-Bildsensors werden manchmal die ersten Isolierungselektroden 31A im Bildgebungsvorrichtungsblock in der Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen gleichzeitig gesteuert.
  • Auch im Festkörper-Bildsensor des Arbeitsbeispiels 2 hat ähnlich wie hier oben in Verbindung mit dem Arbeitsbeispiel 1 beschrieben das Potential der ersten Isolierungselektrode 31A den festen Wert VES-1 und weisen das Potential der zweiten Isolierungselektrode 31B und dasjenige der dritten Isolierungselektrode 32 ebenfalls den festen Wert VES-1 auf oder ändert sich das Potential der ersten Isolierungselektrode 31A vom festen Wert VES-1 aus (ändert sich insbesondere auf den festen Wert VES-1'), während das Potential der zweiten Isolierungselektrode 31B und dasjenige der dritten Isolierungselektrode 32 den festen Wert VES-2 aufweisen. Dann wird | VES-2 | > |VES-1| erfüllt oder wird | VES-2 | = | VES-1| erfüllt.
  • Die erste Isolierungselektrode 31A, die zweite Isolierungselektrode 31B und die dritte Isolierungselektrode 32 sind in einem Gebiet vorgesehen, das dem Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 gegenüberliegt, das zwischen benachbarten Bildgebungsvorrichtungen 11 positioniert ist, wobei die Isolierschicht 82 dazwischen angeordnet ist. Insbesondere sind die erste Isolierungselektrode 31A, die zweite Isolierungselektrode 31B und die dritte Isolierungselektrode 32 eine untere erste Isolierungselektrode, eine untere zweite Isolierungselektrode bzw. eine untere dritte Isolierungselektrode. Obwohl die erste Isolierungselektrode 31A, die zweite Isolierungselektrode 31B und die dritte Isolierungselektrode 32 in einer gleichen Ebene wie derjenigen der ersten Elektrode 21 oder der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 ausgebildet sind, können sie ansonsten in verschiedenen Ebenen ausgebildet sein.
  • Ferner wird in dem Festkörper-Bildsensor des Arbeitsbeispiels 2 die erste Elektrode 21 von P × Q Bildgebungsvorrichtungen, die einen Bildgebungsvorrichtungsblock bilden, gemeinsam genutzt. Jeder Bildgebungsvorrichtungsblock enthält dann einen Steuerungsbereich, der Steuerungsbereich enthält zumindest eine Floating-Diffusionsschicht und einen Verstärkungstransistor, und die gemeinsam genutzte erste Elektrode 21 ist mit dem Steuerungsbereich verbunden. Dadurch können die Konfiguration und Struktur im Pixelgebiet, in welchem eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen in einem Array angeordnet ist, vereinfacht und verfeinert werden. P × Q Bildgebungsvorrichtungen, die für eine Floating-Diffusionsschicht vorgesehen sind, können eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen des ersten Typs enthalten oder können zumindest eine Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs und eine oder zwei oder mehr Bildgebungsvorrichtungen des zweiten Typs, die hierin im Folgenden beschrieben werden, enthalten.
  • Ferner enthält der Festkörper-Bildsensor des Arbeitsbeispiels 2 eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs mit zumindest einer Bildgebungsvorrichtung 11, die hierin oben in Verbindung mit dem Arbeitsbeispiel 1 beschrieben wurde. In solch einem Festkörper-Bildsensor des Arbeitsbeispiels 2 wie gerade beschrieben ist ferner ein unterer Bildgebungsvorrichtungsblock aus zumindest einer Schicht (insbesondere zwei Schichten) unterhalb der Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungsblöcken vorgesehen,
    enthält der untere Bildgebungsvorrichtungsblock eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen (insbesondere P × Q Bildgebungsvorrichtungen, wobei P Bildgebungsvorrichtungen entlang der ersten Richtung angeordnet sind und Q Bildgebungsvorrichtungen entlang der zweiten Richtung angeordnet sind) und
    sind die Wellenlänge von Licht, das von den Bildgebungsvorrichtungen empfangen wird, die den Bildgebungsvorrichtungsblock bilden, und die Wellenlänge von Licht, das von den Bildgebungsvorrichtungen empfangen wird, die den unteren Bildgebungsvorrichtungsblock bilden, voneinander verschieden. Eine Vielzahl von (insbesondere P × Q) Bildgebungsvorrichtungen, die den unteren Bildgebungsvorrichtungsblock bilden, enthält eine gemeinsam genutzte Floating-Diffusionsschicht. Eine Bewegung von in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 zwischen Bildgebungsvorrichtungen in benachbarten Bildgebungsvorrichtungsblöcken akkumulierter Ladung wird unter der Steuerung der dritten Isolierungselektrode 32 überdies unterbunden.
  • Da ein Betrieb des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 2 im Wesentlichen ähnlich einem Betrieb des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 1 eingerichtet werden kann, wird, wenngleich eine detaillierte Beschreibung weggelassen wird, in dem Fall, in dem ein Ausleseverfahren des ersten Modus, in dem eine in vier Bildgebungsvorrichtungen akkumulierte Ladung insgesamt viermal unter der Steuerung der Isolierungselektrode 30 separat ausgelesen wird, wenn drei der Bildgebungsvorrichtungen in einen Ladungsakkumulierungszustand versetzt sind, während die verbleibende Bildgebungsvorrichtung ausgelesen wird, jedes Potential der Elektroden in der Bildgebungsvorrichtung, aus der eine Ladung ausgelesen werden soll, auf V12 > VES-1 > V32 > VES-2 oder V12 > VES-1' > V32 > VES-2 eingestellt und wird jedes Potential der Elektroden in den Bildgebungsvorrichtungen, aus denen Ladung nicht ausgelesen werden soll, auf V12 > V32 > VES-1 > VES-2 oder V12 > V32 > VES-1' > VES-2 eingestellt. Es ist besonders zu erwähnen, dass in 5B, 5C, 6A und 6B das Potential der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 in solchen Bildgebungsvorrichtungen, aus denen Ladung nicht ausgelesen werden soll, durch eine strichpunktierte Linie angegeben ist. Auf diese Weise wird eine Bewegung einer Ladung, die in den Bildgebungsvorrichtungen akkumuliert wird, aus denen Ladung nicht ausgelesen werden soll, zur ersten Elektrode 21 unterbunden. Nachdem ein Auslesen von Ladung einer Bildgebungsvorrichtung abgeschlossen ist, wird eine der übrigen drei Bildgebungsvorrichtungen ähnlich in Betrieb genommen, um Ladung auszulesen. Es reicht aus, falls solch ein Betrieb wie gerade beschrieben insgesamt viermal durchgeführt wird.
  • Auf der anderen Seite wird in dem Fall, in dem ein Ausleseverfahren des zweiten Modus übernommen wird, in dem eine in vier Bildgebungsvorrichtungen akkumulierte Ladung insgesamt auf einmal gleichzeitig ausgelesen wird, jedes Potential der Elektroden in den vier Bildgebungsvorrichtungen, die in einem Ladungsakkumulierungszustand sind, gleichzeitig V12 > VES-1 > V32 > VES-2 oder V12 > VES-1' > V32 > VES-2 eingestellt. Dadurch kann eine in den vier Bildgebungsvorrichtungen akkumulierte Ladung zum gleichen Zeitpunkt zu der ersten Elektrode 21 bewegt werden.
  • Im Festkörper-Bildsensor des Arbeitsbeispiels 2 kann, da die erste Isolierungselektrode neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen, die zumindest entlang der zweiten Richtung im Bildgebungsvorrichtungsblock Seite an Seite platziert sind, angeordnet ist und die zweite Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen im Bildgebungsvorrichtungsblock angeordnet ist, während die dritte Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungsblöcken angeordnet ist, während eines Betriebs der Bildgebungsvorrichtung eine Bewegung einer Ladung zwischen benachbarten Bildgebungsvorrichtungen unter der Steuerung der ersten Isolierungselektrode, der zweiten Isolierungselektrode und der dritten Isolierungselektrode sicher reduziert werden. Im Übrigen kann eine in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht akkumulierte Ladung problemlos zur ersten Elektrode übertragen werden. Ferner können eine Verbesserung des Sättigungsladungsbetrags insofern, als der Sättigungsladungsbetrag nicht abnimmt, und ein Gleichgewicht zwischen einer Reduzierung einer verbleibenden Ladung bei Ladungsübertragung und einer Reduzierung des Auftretens von Blooming erreicht werden.
  • Arbeitsbeispiel 3
  • Das Arbeitsbeispiel 3 ist eine Modifikation der Arbeitsbeispiele 1 und 2. Das Arbeitsbeispiel 3 kann so ausgebildet sein, dass die erste Isolierungselektrode 31A und die zweite Isolierungselektrode 31B oder die erste Isolierungselektrode 31A, die zweite Isolierungselektrode 31B und die dritte Isolierungselektrode 32 mit einem Abstand von der zweiten Elektrode 22 auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 vorgesehen sind. Mit anderen Worten sind die Isolierungselektroden obere Isolierungselektroden.
  • Eine schematische partielle Schnittansicht einer Bildgebungsvorrichtung (zweier, Seite an Seite platzierter Bildgebungsvorrichtungen) des Arbeitsbeispiels 3 ist in 16A dargestellt. In der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 3 sind auf dem Gebiet 23' der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23, das zwischen benachbarten Bildgebungsvorrichtungen positioniert ist, anstelle einer Ausbildung der zweiten Elektrode 22 eine obere erste Isolierungselektrode und eine obere zweite Isolierungselektrode (auf die zusammen als „Isolierungselektrode 35“ verwiesen wird) ausgebildet. Die Isolierungselektrode 35 ist mit einem Abstand von der zweiten Elektrode 22 vorgesehen. Mit anderen Worten ist die zweite Elektrode 22 für jede Bildgebungsvorrichtung vorgesehen und ist die Isolierungselektrode 35 auf einem Teil der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 mit einem Abstand von der zweiten Elektrode 22 so vorgesehen, dass sie zumindest einen Teil der zweiten Elektrode 22 umgibt. Die Isolierungselektrode 35 ist in einer gleichen Ebene wie derjenigen der zweiten Elektrode 22 ausgebildet. Es reicht aus, falls die Isolierungselektrode 35 beispielsweise eine planare Form ähnlich derjenigen der Isolierungselektrode 30 hat.
  • Ein orthogonales Projektionsbild der Isolierungselektrode 30 ist insbesondere mit einem Abstand von orthogonalen Projektionsbildern der ersten Elektrode 21 und der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 positioniert und umgibt das orthogonale Projektionsbild der Ladung akkumulierenden Elektrode 24, und ein orthogonales Projektionsbild der ersten Isolierungselektrode 31A ist zwischen dem orthogonalen Projektionsbild der ersten Elektrode 21 und einem orthogonalen Projektionsbild der zweiten Isolierungselektrode 31B positioniert. In einigen Fällen können ein Teil des orthogonalen Projektionsbildes der zweiten Isolierungselektrode 31B und ein Teil des orthogonalen Projektionsbildes der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 miteinander überlappen. Alternativ dazu ist das orthogonale Projektionsbild der ersten Isolierungselektrode 31A neben, aber mit einem Abstand von dem orthogonalen Projektionsbild der ersten Elektrode 21 zwischen Bildgebungsvorrichtungen positioniert, die zumindest entlang der zweiten Richtung im Bildgebungsvorrichtungsblock Seite an Seite platziert sind, und ist die zweite Isolierungselektrode 31B zwischen Bildgebungsvorrichtungen im Bildgebungsvorrichtungsblock angeordnet, während die dritte Isolierungselektrode 32 zwischen Bildgebungsvorrichtungsblöcken angeordnet ist.
  • Die zweite Elektrode 22 und die Isolierungselektrode 35 können erhalten werden, indem zunächst eine Materialschicht, die die zweite Elektrode 22 und die Isolierungselektrode 35 bilden soll, auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 gebildet und die Materialschicht dann strukturiert wird. Die zweite Elektrode 22 und die Isolierungselektrode 35 sind mit einer (nicht dargestellten) verschiedenen Verdrahtung separat verbunden, die jeweils mit der Ansteuerschaltung verbunden ist. Die mit der zweiten Elektrode 22 verbundene Verdrahtung ist für eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen gemeinsam eingerichtet. Die mit der Isolierungselektrode 35 verbundene Verdrahtung ist ebenfalls ähnlich den hier oben in Verbindung mit den Arbeitsbeispielen 1 und 2 beschriebenen Isolierungselektroden für eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen geeignet gemeinsam geschaffen.
  • Ein (nicht dargestellter) Isolierfilm wird auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 einschließlich der zweiten Elektrode 22 und der Isolierungselektrode 35 gebildet, und ein (nicht dargestelltes) Kontaktloch, das mit der zweiten Elektrode 22 verbunden ist, wird im Isolierfilm oberhalb der zweiten Elektrode 22 gebildet. Ferner wird eine (nicht dargestellte) Verdrahtung VOU , die mit dem Kontaktloch verbunden ist, auf dem Isolierfilm vorgesehen.
  • Ein Betrieb des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 3 kann ebenfalls ähnlich dem Betrieb des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 1 eingerichtet werden, und somit wird eine detaillierte Beschreibung des Betriebs unterlassen. Allerdings wird das an die Isolierungselektrode 35 anzulegende Potential niedriger als das an die zweite Elektrode 22 anzulegende Potential eingestellt.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 3, da, statt die zweite Elektrode auszubilden, eine Isolierungselektrode auf einem Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht ausgebildet wird, das zwischen benachbarten Bildgebungsvorrichtungen positioniert ist, durch die Isolierungselektrode ein Fluss einer durch fotoelektrische Umwandlung erzeugten Ladung in eine benachbarte Bildgebungsvorrichtung reduziert. Daher leidet ein aufgenommenes Video (Bild) nicht an einer Qualitätsminderung.
  • Eine schematische partielle Schnittansicht einer Modifikation (Modifikation 1) (der zwei Bildgebungsvorrichtungen, die Seite an Seite platziert sind in) der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 3 ist in 16B veranschaulicht. In der Modifikation 1 ist die zweite Elektrode 22 für jede Bildgebungsvorrichtung vorgesehen, und die Isolierungselektrode 35 ist mit einem Abstand von der zweiten Elektrode 22 so vorgesehen, dass sie zumindest einen Teil der zweiten Elektrode 22 umgibt. Unter der Isolierungselektrode 35 ist ein Teil der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 vorhanden, und im Übrigen ist unter der Isolierungselektrode 35 (oberen Isolierungselektrode) eine Isolierungselektrode (untere Isolierungselektrode) 30 vorgesehen. Ein Gebiet der zweiten Elektrode 22, das der Isolierungselektrode 35 gegenüberliegt, ist auf der Seite der ersten Elektrode positioniert. Die Ladung akkumulierende Elektrode 24 ist von der Isolierungselektrode 35 umgeben.
  • Wie in 17A angegeben ist, die eine schematische partielle Schnittansicht der Bildgebungsvorrichtung (zweier, Seite an Seite platzierter Bildgebungsvorrichtungen) des Arbeitsbeispiels 3 darstellt, kann ferner die zweite Elektrode 22 in eine Vielzahl von Bereichen geteilt sein und kann ein unterschiedliches Potential individuell an die geteilten zweiten Elektroden 22 angelegt werden. Wie in 17B dargestellt ist, kann überdies eine Isolierungselektrode 35 zwischen geteilten zweiten Elektroden 22 vorgesehen werden.
  • Arbeitsbeispiel 4
  • Das Arbeitsbeispiel 4 ist eine Modifikation der Arbeitsbeispiele 1 bis 3. Die Bildgebungsvorrichtung und die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 4, deren schematische partielle Schnittansicht in 18 dargestellt ist, sind eine Bildgebungsvorrichtung und eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des vorderseitig beleuchteten Typs und sind so strukturiert, dass die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 des ersten Typs für grünes Licht (erste Bildgebungsvorrichtung), die eine Empfindlichkeit für grünes Licht aufweist und eine fotoelektrische Umwandlungsschicht des ersten Typs für grünes Licht enthält, die grünes Licht absorbiert, eine herkömmliche Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs für blaues Licht (zweite Bildgebungsvorrichtung), die eine Empfindlichkeit für blaues Licht aufweist und eine fotoelektrische Umwandlungsschicht des zweiten Typs für blaues Licht enthält, die blaues Licht absorbiert, und eine herkömmliche Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs für rotes Licht (dritte Bildgebungsvorrichtung), die eine Empfindlichkeit für rotes Licht aufweist und eine fotoelektrische Umwandlungsschicht des zweiten Typs für rotes Licht enthält, die rotes Licht absorbiert, gestapelt sind. Hier sind die Bildgebungsvorrichtung für rotes Licht (dritte Bildgebungsvorrichtung) und die Bildgebungsvorrichtung für blaues Licht (zweite Bildgebungsvorrichtung) im Halbleitersubstrat 70 so vorgesehen, dass die zweite Bildgebungsvorrichtung bezüglich der dritten Bildgebungsvorrichtung auf der Lichteinfallsseite positioniert ist. Ferner ist die Bildgebungsvorrichtung für grünes Licht (erste Bildgebungsvorrichtung) oberhalb der Bildgebungsvorrichtung für blaues Licht (zweiten Bildgebungsvorrichtung) vorgesehen.
  • Auf der Seite der ersten Fläche 70A des Halbleitersubstrats 70 sind ähnlich wie im Arbeitsbeispiel 1 verschiedene Transistoren vorgesehen, die einen Steuerungsbereich bilden. Die Transistoren können ähnlich den hierin oben in Verbindung mit dem Arbeitsbeispiel 1 beschriebenen Transistoren konfiguriert und strukturiert sein. Obgleich auf dem Halbleitersubstrat 70 die zweite Bildgebungsvorrichtung und die dritte Bildgebungsvorrichtung vorgesehen sind, können ferner jene Bildgebungsvorrichtungen auch im Wesentlichen ähnlich der zweiten Bildgebungsvorrichtung und der dritten Bildgebungsvorrichtung, die hierin oben in Verbindung mit dem Arbeitsbeispiel 1 beschrieben wurden, konfiguriert und strukturiert sein.
  • Auf der ersten Fläche 70A des Halbleitersubstrats 70 sind Zwischenschicht-Isolierschichten 77 und 78 ausgebildet, und auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 78 sind der fotoelektrische Umwandlungsbereich (erste Elektrode 21, fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 und zweite Elektrode 22), die die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 bilden, die Ladung akkumulierende Elektrode 24 und so weiter vorgesehen.
  • Da mit Ausnahme des Umstands, dass die Bildgebungsvorrichtung und die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs vom vorderseitig beleuchteten Typ sind, die Konfiguration und die Struktur der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung der gestapelten Struktur des Arbeitsbeispiels 4 auf solch eine Weise ähnlich der Konfiguration und der Struktur der Bildgebungsvorrichtungen und der Bildgebungsvorrichtungen des gestapelten Typs der Arbeitsbeispiele 1 bis 3 eingerichtet werden kann, wird deren detaillierte Beschreibung weggelassen.
  • Arbeitsbeispiel 5
  • Das Arbeitsbeispiel 5 ist eine Modifikation der Arbeitsbeispiele 1 bis 4.
  • Die Bildgebungsvorrichtung und die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 5, deren schematische partielle Schnittansicht in 19 dargestellt ist, sind eine Bildgebungsvorrichtung und eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des rückseitig beleuchteten Typs und sind so strukturiert, dass zwei Bildgebungsvorrichtungen einer ersten Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 des ersten Typs und einer zweiten Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs gestapelt sind. Ferner sind eine Modifikation der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 5, deren schematische partielle Schnittansicht in 20 dargestellt ist, eine Bildgebungsvorrichtung und eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des vorderseitig beleuchteten Typs und sind so strukturiert, dass eine erste Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 des ersten Typs und eine zweite Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs gestapelt sind. Hier absorbiert die erste Bildgebungsvorrichtung Licht einer Primärfarbe, und die zweite Bildgebungsvorrichtung absorbiert Licht einer Komplementärfarbe. Alternativ dazu absorbiert die erste Bildgebungsvorrichtung weißes Licht und absorbiert die zweite Bildgebungsvorrichtung Infrarotlicht.
  • Eine Modifikation der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 5, deren schematische partielle Schnittansicht in 21 dargestellt ist, ist eine Bildgebungsvorrichtung des rückseitig beleuchteten Typs und enthält eine erste Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 des ersten Typs. Indes ist eine Modifikation der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 5, deren schematische partielle Schnittansicht in 22 dargestellt ist, eine Bildgebungsvorrichtung des vorderseitig beleuchteten Typs und enthält eine erste Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 des ersten Typs. Die erste Bildgebungsvorrichtung enthält hier drei verschiedene Bildgebungsvorrichtungen einer Bildgebungsvorrichtung, die rotes Licht absorbiert, einer anderen Bildgebungsvorrichtung, die grünes Licht absorbiert, und einer weiteren Bildgebungsvorrichtung, die blaues Licht absorbiert.
  • Ferner enthält ein Festkörper-Bildsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Vielzahl solcher Bildgebungsvorrichtungen. Als Anordnung der Vielzahl solcher Bildgebungsvorrichtungen kann ein Bayer-Array verwendet werden. Auf der Lichteinfallsseite jeder Bildgebungsvorrichtung sind, wie es die Umstände erfordern, Farbfilter für eine spektrale Trennung in Blau, Grün und Rot angeordnet.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass es auch möglich ist, eine Ausführungsform zu nutzen, in der anstelle einer Bereitstellung einer Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 des ersten Typs zwei derartige Bildgebungsvorrichtungen gestapelt sind (das heißt, eine Ausführungsform, in der auf einem Halbleitersubstrat zwei fotoelektrische Umwandlungsbereiche gestapelt sind und ein Steuerungsbereich für die beiden Bildgebungsvorrichtungen vorgesehen ist), oder eine andere Ausführungsform zu nutzen, in der drei derartige Bildgebungsvorrichtungen gestapelt sind (das heißt, eine Ausführungsform, in der auf einem Halbleitersubstrat drei fotoelektrische Umwandlungsbereiche gestapelt sind und ein Steuerungsbereich für die drei Bildgebungsvorrichtungen vorgesehen ist). Beispiele der gestapelten Struktur einer Bildgebungsvorrichtung des ersten Typs und einer Bildgebungsvorrichtung des zweiten Typs sind in der folgenden Tabelle beispielhaft dargestellt.
  • Erster Typ Zweiter Typ
    Rückseitig beleuchteter Typ und vorderseitig beleuchteter Typ 1 Grün 2 Blau + Rot
    1 Primärfarbe 1 Komplementärfarbe
    1 Weiß 1 Infrarotstrahlen
    2 Grün + Infrarotlicht 2 Blau + Rot
    2 Grün + Blau 1 Rot
    2 Weiß + Infrarotlicht 0
    3 Grün + Blau + Rot 2 Blau-Grün (Emerald-Farbe) + Infrarotlicht
    3 Grün + Blau + Rot 1 Infrarotlicht
    3 Blau + Grün + Rot 0
  • Arbeitsbeispiel 6
  • Das Arbeitsbeispiel 6 ist eine Modifikation der Arbeitsbeispiele 1 bis 5 und bezieht sich auf die Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung, die eine eine Übertragung steuernde Elektrode (Ladungsübertragungselektrode) enthält. Eine schematische partielle Schnittansicht eines Teils der Bildgebungsvorrichtung und einer Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 6 ist in 23 dargestellt, und Ersatzschaltbilder der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 6 sind jeweils in 24 und 25 dargestellt.
  • Die Bildgebungsvorrichtung und die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 6 enthalten ferner eine eine Übertragung steuernde Elektrode (Ladungsübertragungselektrode) 25, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode 21 und der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 zwischen der ersten Elektrode 21 und der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 angeordnet ist und mit der dazwischen angeordneten Isolierschicht 82 der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 gegenüberliegend angeordnet ist. Die eine Übertragung steuernde Elektrode 25 ist mit einer Pixel-Ansteuerschaltung, die die Ansteuerschaltung bildet, über ein Verbindungsloch 68B, einen Pad-Bereich 68A und eine Verdrahtung VOT , die in der Zwischenschicht-Isolierschicht 81 vorgesehen sind, verbunden.
  • Während einer Ladungsakkumulierungsperiode wird von der Ansteuerschaltung ein Potential V11 an die erste Elektrode 21 angelegt, wird ein Potential V31 an die Ladung akkumulierende Elektrode 24 angelegt und wird ein Potential V41 an die eine Übertragung steuernde Elektrode 25 angelegt. Eine fotoelektrische Umwandlung tritt in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 durch auf die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 einfallendes Licht auf. Durch die fotoelektrische Umwandlung erzeugte positive Löcher werden von der zweiten Elektrode 22 über eine Verdrahtung VOU an die Ansteuerschaltung gesendet. Auf der anderen Seite wird, da das Potential der ersten Elektrode 21 höher eingestellt ist als das Potential der zweiten Elektrode 22, das heißt, da zum Beispiel ein positives Potential an die erste Elektrode 21 angelegt wird und ein negatives Potential an die zweite Elektrode 22 angelegt wird, V31 > V41 (zum Beispiel V31 > V11 > V41 oder V11 > V31 > V41) erfüllt. Folglich werden durch die fotoelektrische Umwandlung erzeugte Elektronen zur Ladung akkumulierenden Elektrode 24 angezogen und verweilen in dem Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23, das der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 gegenüberliegt. Mit anderen Worten wird Ladung in die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 akkumuliert. Da V31 > V41 erfüllt ist, kann sicher verhindert werden, dass sich im Inneren der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 erzeugte Elektronen in Richtung der ersten Elektrode 21 bewegen. Während die Zeit der fotoelektrischen Umwandlung verstreicht, nimmt der Wert des Potentials in dem Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23, das der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 gegenüberliegt, zur negativen Seite hin zu.
  • In einer späteren Phase der Ladungsakkumulierungsperiode wird eine Rücksetzoperation durchgeführt. Folglich wird das Potential der ersten Floating-Diffusionsschicht FD1 zurückgesetzt, und das Potential der ersten Floating-Diffusionsschicht FD1 wird das Potential VDD der Stromversorgung.
  • Nach Abschluss der Rücksetzoperation wird ein Auslesen der Ladung durchgeführt. Insbesondere wird während einer Ladungsübertragungsperiode von der Ansteuerschaltung ein Potential V12 an die erste Elektrode 21 angelegt, wird ein Potential V32 an die Ladung akkumulierende Elektrode 24 angelegt und wird ein Potential V42 an die eine Übertragung steuernde Elektrode 25 angelegt. Hier wird angenommen, dass V32 ≤ V42 ≤ V12 erfüllt ist. Dadurch werden Elektronen, die in dem der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 gegenüberliegenden Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 verweilen, sicher zur ersten Elektrode 21 und weiter zur ersten Floating-Diffusionsschicht FD1 ausgelesen. Mit anderen Worten wird eine in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 akkumulierte Ladung zum Steuerungsbereich ausgelesen.
  • Mit dem Obigen ist die Operationsabfolge einer Ladungsakkumulierung, Rücksetzoperation und Ladungsübertragung abgeschlossen.
  • Ein Betrieb des Verstärkungstransistors TR1amp und der des Auswahltransistors TR1sel nachdem Elektronen in die erste Floating-Diffusionsschicht FD1 ausgelesen sind, sind die gleichen wie der Betrieb herkömmlicher Transistoren. Solch eine Operationsabfolge wie eine Ladungsakkumulierung, Rücksetzoperation und Ladungsübertragung der zweiten Bildgebungsvorrichtung und der dritten Bildgebungsvorrichtung ist ferner ähnlich herkömmlichen Operationsabfolgen einer Ladungsakkumulierung, Rücksetzoperation und Ladungsübertragung.
  • Das andere Source/Drain-Gebiet 51B des Rücksetztransistors TR1rst kann, statt mit der Stromversorgung VDD verbunden zu sein, geerdet sein.
  • Arbeitsbeispiel 7
  • Das Arbeitsbeispiel 7 ist eine Modifikation der Arbeitsbeispiele 1 bis 6 und bezieht sich auf eine Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung, die eine Vielzahl von Segmenten einer Ladung akkumulierenden Elektrode enthält.
  • Eine schematische partielle Schnittansicht eines Teils der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 7 ist in 26 dargestellt, Ersatzschaltbilder der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 7 sind in 27 und 28 dargestellt, und ein schematisches Anordnungsdiagramm einer ersten Elektrode und einer Ladung akkumulierenden Elektrode, die die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 7 bilden, ist in 29 dargestellt.
  • In dem Arbeitsbeispiel 7 umfasst die Ladung akkumulierende Elektrode 24 eine Vielzahl von Segmenten 24A, 24B und 24C einer Ladung akkumulierenden Elektrode. Es reicht aus, falls die Anzahl an Segmenten einer Ladung akkumulierenden Elektrode gleich Zwei oder größer ist, und im Arbeitsbeispiel 7 beträgt sie „Drei“. Obgleich in der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 7 ein unterschiedliches Potential an jede der N Ladung akkumulierenden Elektroden angelegt wird, ist ferner, da das Potential der ersten Elektrode 21 höher als das Potential der zweiten Elektrode 22 ist, das heißt, da zum Beispiel ein positives Potential an die erste Elektrode 21 angelegt wird und ein negatives Potential an die zweite Elektrode 22 angelegt wird, während einer Ladungsübertragungsperiode das Potential, das an das Segment 24A einer Ladung akkumulierenden Elektrode (das erste Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs) angelegt wird, das der ersten Elektrode 21 am Nächsten positioniert ist, höher als das Potential, das an das Segment 24C einer Ladung akkumulierenden Elektrode (das N-te Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs) angelegt wird, das von der ersten Elektrode am Entferntesten gelegen ist. Indem man auf solch eine Weise einen Potentialgradienten an der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 vorsieht, werden Elektronen, die in dem der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 gegenüberliegenden Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 verweilen, mit einem höheren Grad an Sicherheit zur ersten Elektrode 21 und weiter zur ersten Floating-Diffusionsschicht FD1 ausgelesen. Mit anderen Worten wird eine in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 akkumulierte Ladung in den Steuerungsbereich ausgelesen.
  • Das andere Source/Drain-Gebiet 51B des Rücksetztransistors TR1rst kann, statt mit der Stromversorgung VDD verbunden zu sein, geerdet sein.
  • Arbeitsbeispiel 8
  • Das Arbeitsbeispiel 8 ist eine Modifikation der Arbeitsbeispiele 1 bis 7 und bezieht sich auf eine Bildgebungsvorrichtung der ersten Konfiguration und der sechsten Konfiguration.
  • Eine schematische partielle Schnittansicht der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 8 ist in 30 dargestellt, und eine schematische partielle Schnittansicht, in der ein Bereich, bei dem die Ladung akkumulierende Elektrode, die fotoelektrische Umwandlungsschicht und die zweite Elektrode gestapelt sind, vergrößert ist, ist in 31 dargestellt.
  • In der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 8 oder in Bildgebungsvorrichtungen der Arbeitsbeispiele 9 bis 13, die hier im Folgenden beschrieben werden, umfasst hier
    der fotoelektrische Umwandlungsbereich N (wobei ≥ 2 gilt) Segmente eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs (insbesondere drei Segmente 201 , 202 und 203 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs),
    umfasst die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 N Segmente einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht (insbesondere drei Segmente 231, 232 und 233 einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht),
    umfasst die Isolierschicht 82 N Segmente einer Isolierschicht (insbesondere drei Segmente 821, 822 und 823 einer Isolierschicht),
    umfasst in den Arbeitsbeispielen 8 bis 10 die Ladung akkumulierende Elektrode 24 N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode (insbesondere in den Ausführungsformen drei Segmente 241, 242 und 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode),
    umfasst in den Arbeitsbeispielen 11 und 12 und in einigen Fällen im Arbeitsbeispiel 10 die Ladung akkumulierende Ladung Elektrode 24 N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode (insbesondere drei Segmente 241, 242 und 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode), die mit einem Abstand untereinander angeordnet sind,
    enthält das n-te (wobei n = 1, 2, 3, ..., N gilt) Segment 20n eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs das n-te Segment 24n einer Ladung akkumulierenden Elektrode, das n-te Segment 82n einer Isolierschicht und das n-te Segment 23n einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht und
    ist ein Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs mit einem höheren Wert von n von der ersten Elektrode 21 weiter entfernt positioniert.
  • Ansonsten ist die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 8 oder die Bildgebungsvorrichtung jedes der Arbeitsbeispiele 9 und 12, die hier im Folgenden beschrieben werden, so konfiguriert, dass
    sie einen fotoelektrischen Umwandlungsbereich enthält, der eine erste Elektrode 21, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 und eine zweite Elektrode 22 enthält, die aufeinandergestapelt sind,
    der fotoelektrische Umwandlungsbereich ferner eine Ladung akkumulierende Elektrode 24 enthält, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode 21 angeordnet und mit der dazwischen angeordneten Isolierschicht 82 der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 gegenüberliegend angeordnet ist und,
    wenn die Stapelrichtung der Ladung akkumulierenden Elektrode 24, der Isolierschicht 82 und der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 als Z-Richtung definiert ist und eine Richtung weg von der ersten Elektrode 21 als X-Richtung definiert ist, die Querschnittsfläche des gestapelten Bereichs, wenn der gestapelte Bereich, bei dem die Ladung akkumulierende Elektrode 24, die Isolierschicht 82 und die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 gestapelt sind, entlang einer virtuellen YZ-Ebene geschnitten wird, in Abhängigkeit vom Abstand von der ersten Elektrode 21 variiert.
  • Ferner ändert sich in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 8 die Dicke des Segments einer Isolierschicht über einen Bereich vom ersten Segment 201 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs bis zum N-ten Segment 20N eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell. Insbesondere nimmt die Dicke des Segments einer Isolierschicht graduell zu. Ansonsten ist in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 8 die Breite des Querschnitts des gestapelten Bereichs festgelegt und nimmt die Dicke des Querschnitts des gestapelten Bereichs, insbesondere die Dicke des Segments einer Isolierschicht, in Abhängigkeit vom Abstand von der ersten Elektrode 21 graduell zu. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Dicke des Segments einer Isolierschicht stufenartig zunimmt. Die Dicke des Segments 82n einer Isolierschicht in dem n-ten Segment 20n eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs ist festgelegt. Wenn die Dicke des Segments 82n einer Isolierschicht in dem n-ten Segment 20n eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs durch „1“ repräsentiert wird, können als die Dicke des Segments 82(n+1) einer Isolierschicht in dem (n+1)-ten Segment 20(n+1) eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs 2 bis 10 beispielhaft angeführt werden. Die Dicke des Segments 82n einer Isolierschicht ist jedoch nicht auf solch einen Wert wie eben erwähnt beschränkt. Im Arbeitsbeispiel 8 wird, indem man die Dicke der Segmente 241, 242 und 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode graduell reduziert, die Dicke der Segmente 821, 822 und 823 einer Isolierschicht graduell erhöht. Die Dicke der Segmente 231, 232 und 233 einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht ist festgelegt.
  • Im Folgenden wird ein Betrieb der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 8 beschrieben.
  • Während einer Ladungsakkumulierungsperiode wird von der Ansteuerschaltung ein Potential V11 an die erste Elektrode 21 angelegt und wird ein Potential V31 an die Ladung akkumulierende Elektrode 24 angelegt. Durch auf die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 fallendes Licht wird eine fotoelektrische Umwandlung in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 hervorgerufen. Durch die fotoelektrische Umwandlung erzeugte positive Löcher werden von der zweiten Elektrode 22 über die Verdrahtung VOU an die Ansteuerschaltung gesendet. Da das Potential der ersten Elektrode 21 höher als das Potential der zweiten Elektrode eingestellt ist, das heißt, da ein positives Potential an die erste Elektrode 21 angelegt ist und ein negatives Potential an die zweite Elektrode 22 angelegt ist, ist indes V31 ≥ V11, vorzugsweise V31 > V11, erfüllt. Dadurch werden durch die fotoelektrische Umwandlung erzeugte Elektronen zur Ladung akkumulierenden Elektrode 24 angezogen und verweilen in dem Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23, das der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 gegenüberliegt. Mit anderen Worten wird eine Ladung in die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 akkumuliert. Da V31 > V11 erfüllt ist, bewegen sich im Inneren der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 erzeugte Elektronen nicht in Richtung der ersten Elektrode 21. Während eine Zeit der fotoelektrischen Umwandlung verstreicht, wird das Potential des der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 gegenüberliegenden Gebiets der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 einen zur negativen Seite hin zunehmenden Wert annehmen.
  • Da die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 8 die Konfiguration übernimmt, in der die Dicke des Segments einer Isolierschicht graduell zunimmt, kann, falls solch ein Zustand wie V31 ≥ V11 während einer Ladungsakkumulierungsperiode auftritt, dann das n-te Segment 20n eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs eine größere Menge an Ladung als das (n+1)-te Segment 20(n+1) eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs akkumulieren und wird ein stärkeres elektrisches Feld angelegt, so dass ein Fluss einer Ladung vom ersten Segment 201 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zur ersten Elektrode 21 sicher verhindert werden kann.
  • Eine Rücksetzoperation wird in einer späteren Phase der Ladungsakkumulierungsperiode durchgeführt. Dadurch wird das Potential der ersten Floating-Diffusionsschicht FD1 zurückgesetzt und wird das Potential der ersten Floating-Diffusionsschicht FD1 das Potential VDD der Stromversorgung.
  • Nach Abschluss der Rücksetzoperation wird ein Auslesen der Ladung durchgeführt. Insbesondere wird während einer Ladungsübertragungsperiode von der Ansteuerschaltung ein Potential V12 an die erste Elektrode 21 angelegt und wird ein Potential V32 an die Ladung akkumulierende Elektrode 24 angelegt. Hier wird angenommen, dass V12 > V32 gilt. Dadurch werden Elektronen, die in dem der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 gegenüberliegenden Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 verweilen, in die erste Elektrode 21 und weiter in die erste Floating-Diffusionsschicht FD1 ausgelesen. Mit anderen Worten wird eine in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 akkumulierte Ladung in den Steuerungsbereich ausgelesen.
  • Insbesondere können, falls solch ein Zustand wie V12 > V32 während einer Ladungsübertragungsperiode auftritt, ein Fluss einer Ladung vom ersten Segment 201 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zur ersten Elektrode 21 und ein Fluss einer Ladung vom (n+1)-ten Segment 20(n-1) eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zum n-ten Segment 20n eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs sicher gewährleistet werden.
  • Solch eine Operationsabfolge wie Ladungsakkumulierung, Rücksetzoperation und Ladungsübertragung wird damit abgeschlossen.
  • In der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 8 wird, da sich die Dicke des Segments einer Isolierschicht über einen Bereich vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs bis zum N-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell ändert oder da sich die Querschnittsfläche des gestapelten Bereichs, wenn der gestapelte Bereich, bei dem die Ladung akkumulierende Elektrode, die Isolierschicht und die fotoelektrische Umwandlungsschicht gestapelt sind, entlang einer virtuellen YZ-Ebene geschnitten wird, in Abhängigkeit vom Abstand von der ersten Elektrode ändert, eine Art von Ladungsübertragungsgradient gebildet und kann mittels fotoelektrischer Umwandlung erzeugte Ladung leichter und sicher übertragen werden.
  • Da die Bildgebungsvorrichtung und die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 8 durch ein Verfahren, das dem der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 1 im Wesentlichen ähnlich ist, hergestellt werden kann, wird eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens unterlassen.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 8 beim Ausbilden der ersten Elektrode 21, der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 und der Isolierschicht 82 eine Schicht aus leitfähigem Material zum Ausbilden der Ladung akkumulierenden Elektrode 243 zuerst auf einer Zwischenschicht-Isolierschicht 81 ausgebildet und dann so strukturiert wird, dass die Schicht aus leitfähigem Material in Gebieten zurückbleibt, in denen die Segmente 201 , 202 und 203 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs und die erste Elektrode 21 gebildet werden sollen und dass ein Teil der ersten Elektrode 21 und der Ladung akkumulierenden Elektrode 243 erhalten werden kann. Dann wird eine Isolierschicht zum Ausbilden des Segments 823 einer Isolierschicht über einer gesamten Fläche ausgebildet und strukturiert, und danach wird ein Einebnungsprozess durchgeführt, so dass das Segment 823 einer Isolierschicht erhalten werden kann. Eine Schicht aus leitfähigem Material zum Ausbilden der Ladung akkumulierenden Elektrode 242 wird dann über einer gesamten Fläche ausgebildet und so strukturiert, dass die Schicht aus leitfähigem Material in Gebieten zurückbleibt, in denen die Segmente 201 und 202 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs und die erste Elektrode 21 gebildet werden sollen, wodurch ein Teil der ersten Elektrode 21 und der Ladung akkumulierenden Elektrode 242 erhalten werden können. Danach wird eine Isolierschicht zum Ausbilden des Segments 822 einer Isolierschicht über einer gesamten Fläche ausgebildet und strukturiert, und danach wird ein Einebnungsprozess durchgeführt, sodass das Segment 822 einer Isolierschicht erhalten werden kann. Eine Schicht aus leitfähigem Material zum Ausbilden der Ladung akkumulierenden Elektrode 241 wird dann ausgebildet und so strukturiert, dass die Schicht aus leitfähigem Material in Gebieten zurückbleibt, in denen das Segment 201 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs und die erste Elektrode 21 ausgebildet werden sollen, wodurch die erste Elektrode 21 und die Ladung akkumulierende Elektrode 241 erhalten werden können. Eine Isolierschicht wird dann über einer gesamten Fläche ausgebildet, und ein Einebnungsprozess wird durchgeführt, sodass das Segment 821 einer Isolierschicht (Isolierschicht 82) erhalten werden kann. Die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 ist dann auf der Isolierschicht 82 ausgebildet. Die Segmente 201 , 202 und 203 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs können auf solch eine Art und Weise erhalten werden.
  • Das andere Source/Drain-Gebiet 51B des Rücksetztransistors TR1rst kann, statt mit der Stromversorgung VDD verbunden zu sein, geerdet sein.
  • Arbeitsbeispiel 9
  • Die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 9 bezieht sich auf eine Bildgebungsvorrichtung der zweiten Konfiguration und der sechsten Konfiguration der vorliegenden Offenbarung. Wie in 32 veranschaulicht ist, die eine schematische partielle Schnittansicht darstellt, in der ein Bereich, bei dem die Ladung akkumulierende Elektrode, die fotoelektrische Umwandlungsschicht und die zweite Elektrode gestapelt sind, in einem vergrößerten Maßstab dargestellt ist, ändert sich in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 9 die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht über einen Bereich vom ersten Segment 201 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs bis zum N-ten Segment 20N eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell. Im Übrigen ist in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 9 die Breite des Querschnitts des gestapelten Bereichs festgelegt, während die Dicke des Querschnitts des gestapelten Bereichs, insbesondere die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht, in Abhängigkeit vom Abstand von der ersten Elektrode 21 graduell erhöht ist. Insbesondere ist die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht graduell erhöht. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht stufenartig erhöht ist. Die Dicke des Segments 23n einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht im n-ten Segment 20n eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs ist festgelegt. Wenn die Dicke des Segments 23n einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht in dem n-ten Segment 20n eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs „1“ ist, kann als die Dicke des Segments 23(n+1) einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht in dem (n+1)-ten Segment 20(n+1) eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs 2 bis 10 beispielhaft angeführt werden. Jedoch ist die Dicke nicht auf solche Werte wie gerade erwähnt beschränkt. Im Arbeitsbeispiel 9 wird, indem man die Dicke der Segmente 241, 242 und 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode reduziert, die Dicke der Segmente 231, 232 und 233 einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht graduell erhöht. Die Dicke der Segmente 821, 822 und 823 einer Isolierschicht ist festgelegt.
  • In der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 9 wird, da die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht graduell zunimmt, falls man während einer Ladungsakkumulierungsperiode in solch einen Zustand wie V31 ≥ V11 eintritt, dann ein stärkeres elektrisches Feld an das n-te Segment 20n eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs als an das (n+1)-te Segment 20(n+1) eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs angelegt und kann ein Fluss einer Ladung vom ersten Segment 201 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zur ersten Elektrode 21 sicher verhindert werden. Falls man dann während einer Ladungsübertragungsperiode in solch einen Zustand wie V32 < V12 eintritt, können dann ein Fluss einer Ladung vom ersten Segment 201 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zur ersten Elektrode 21 und ein Fluss einer Ladung vom (n+1)-ten Segment 20(n+1) eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zum n-ten Segment 20n eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs sicher gewährleistet werden.
  • Auf solch eine Weise wird in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 9, da sich die Dicke des Segments einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht über einen Bereich vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs bis zum N-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell ändert oder da sich andernfalls die Schnittfläche des gestapelten Bereichs, wenn der gestapelte Bereich, bei dem die Ladung akkumulierende Elektrode, die Isolierschicht und die fotoelektrische Umwandlungsschicht gestapelt sind, entlang der virtuellen YZ-Ebene geschnitten wird, in Abhängigkeit vom Abstand von der ersten Elektrode ändert, eine Art von Ladungsübertragungsgradient ausgebildet und kann eine durch die fotoelektrische Umwandlung erzeugte Ladung leichter und sicher übertragen werden.
  • In der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 9 wird beim Ausbilden der ersten Elektrode 21, der Ladung akkumulierenden Elektrode 24, der Isolierschicht 82 und der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 zuerst eine Schicht aus leitfähigem Material zum Ausbilden der Ladung akkumulierenden Elektrode 243 auf einer Zwischenschicht-Isolierschicht 81 ausgebildet und so strukturiert, dass die Schicht aus leitfähigem Material in Gebieten zurückbleibt, in denen die Segmente 201 , 202 und 203 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs und die erste Elektrode 21 ausgebildet werden sollen, wodurch ein Teil der ersten Elektrode 21 und die Ladung akkumulierende Elektrode 243 erhalten werden können. Danach wird eine Schicht aus leitfähigem Material zum Ausbilden der Ladung akkumulierenden Elektrode 242 auf einer gesamten Fläche ausgebildet und so strukturiert, dass die Schicht aus leitfähigem Material in Gebieten zurückbleibt, in denen die Segmente 201 und 202 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs und die erste Elektrode 21 ausgebildet werden sollen, wodurch ein Teil der ersten Elektrode 21 und die Ladung akkumulierende Elektrode 242 erhalten werden können. Eine leitfähige Materialschicht zum Ausbilden der Ladung akkumulierenden Elektrode 241 wird dann über einer gesamten Fläche ausgebildet und so strukturiert, dass die Schicht aus leitfähigem Material in Gebieten zurückbleibt, in denen das Segment 201 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs und die erste Elektrode 21 ausgebildet werden sollen, wodurch die erste Elektrode 21 und die Ladung akkumulierende Elektrode 241 erhalten werden können. Die Isolierschicht 82 wird dann konform über einer gesamten Fläche ausgebildet. Die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 wird danach auf der Isolierschicht 82 ausgebildet, und ein Einebnungsprozess wird auf die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 angewendet. Auf solch eine Art und Weise können die Segmente 201 , 202 und 203 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs erhalten werden.
  • Arbeitsbeispiel 10
  • Das Arbeitsbeispiel 10 bezieht sich auf eine Bildgebungsvorrichtung der dritten Konfiguration. Eine schematische partielle Schnittansicht der Bildgebungsvorrichtung und der gestapelten Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 10 ist in 33 dargestellt. In der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 10 ist das das Segment einer Isolierschicht bildende Material zwischen benachbarten Segmenten eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs verschieden. Hier nimmt der Wert der relativen Permittivität eines Materials, das das Segment einer Isolierschicht bildet, über einen Bereich vom ersten Segment 201 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zum N-ten Segment 20N eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell ab. In der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 10 kann das gleiche Potential an all die N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode angelegt werden oder kann ein unterschiedliches Potential an jedes der N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode angelegt werden. Im letztgenannten Fall reicht es aus, falls die Segmente 241, 242 und 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode, die mit einem Abstand untereinander angeordnet sind, ähnlich wie in der Beschreibung des Arbeitsbeispiels 11 mit der vertikalen Ansteuerschaltung 112 über Pad-Bereiche 641 , 642 bzw. 643 verbunden sind.
  • In dem man solch eine Konfiguration wie oben beschrieben übernimmt, wird dann eine Art von Ladungsübertragungsgradient ausgebildet, und, falls man während einer Ladungsakkumulierungsperiode in solch einen Zustand wie V31 ≥ V11 eintritt, kann dann das n-te Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs eine größere Menge an Ladung als das (n+1)-te Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs akkumulieren. Falls man dann während einer Ladungsakkumulierungsperiode in solch einen Zustand V32 < V12 eintritt, können dann ein Fluss einer Ladung vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zur ersten Elektrode und ein Fluss einer Ladung von dem (n+1)-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zum n-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs sicher gewährleistet werden.
  • Arbeitsbeispiel 11
  • Das Arbeitsbeispiel 11 bezieht sich auf eine Bildgebungsvorrichtung der vierten Konfiguration. Eine schematische partielle Schnittansicht der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 11 ist in 34 dargestellt. In der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 11 ist das das Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode bildende Material zwischen benachbarten Segmenten eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs verschieden. Hier ist der Wert der Austrittsarbeit des das Segment einer Isolierschicht bildenden Materials über einen Bereich vom ersten Segment 201 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs bis zum N-ten Segment 20N eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell höher eingerichtet. In der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 11 kann das gleiche Potential an all die N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode angelegt werden oder kann ein unterschiedliches Potential an jedes der N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode angelegt werden. Im letztgenannten Fall sind die Segmente 241, 242 und 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode über Pad-Bereiche 641 , 642 bzw. 643 mit der die Ansteuerschaltung bildenden vertikalen Ansteuerschaltung 112 verbunden.
  • Arbeitsbeispiel 12
  • Die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 12 bezieht sich auf eine Bildgebungsvorrichtung der fünften Konfiguration. Schematische Draufsichten eines Segments einer Ladung akkumulierenden Elektrode im Arbeitsbeispiel 12 sind in 35A, 35B, 36A und 36B dargestellt. Eine schematische partielle Schnittansicht der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 12 ist ähnlich derjenigen, die in 34 oder 37 dargestellt ist. In der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 12 nimmt die Fläche des Segments einer Ladung akkumulierenden Elektrode über einen Bereich vom ersten Segment 201 einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht bis zum N-ten Segment 20N einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht graduell ab. In der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 12 kann das gleiche Potential an all die N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode angelegt werden oder kann ein unterschiedliches Potential an jedes der N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode angelegt werden. Insbesondere reicht es aus, falls die Segmente 241, 242 und 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode, die mit einem Abstand untereinander angeordnet sind, ähnlich wie in der Beschreibung des Arbeitsbeispiels 11 über die Pad-Bereiche 641 , 642 bzw. 643 , mit der die Ansteuerschaltung bildenden vertikalen Ansteuerschaltung 112 verbunden sind.
  • Im Arbeitsbeispiel 12 umfasst die Ladung akkumulierende Elektrode 24 eine Vielzahl von Segmenten 241, 242 und 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode. Es ist ausreichend, falls die Anzahl an Segmenten einer Ladung akkumulierenden Elektrode gleich Zwei oder größer ist, und beträgt sie im Arbeitsbeispiel 12 Drei. Ferner ist in der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 12, da das Potential der ersten Elektrode 21 höher als das Potential der zweiten Elektrode 22 ist, das heißt, da beispielsweise ein positives Potential an die erste Elektrode 21 angelegt wird und ein negatives Potential an die zweite Elektrode 22 angelegt wird, während einer Ladungsübertragungsperiode das Potential, das an das Segment 241 einer Ladung akkumulierenden Elektrode, das der ersten Elektrode 21 am Nächsten positioniert ist, höher als das Potential, das an das Segment 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode angelegt wird, das von der ersten Elektrode 21 am Entferntesten positioniert ist. Indem man auf solch eine Weise einen Potentialgradienten an der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 vorsieht, werden Elektronen, die in dem der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 gegenüberliegenden Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 verweilen, mit einem höheren Grad an Sicherheit zur ersten Elektrode 21 und weiter zur ersten Floating-Diffusionsschicht FD1 ausgelesen. Mit anderen Worten wird eine in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 akkumulierte Ladung zum Steuerungsbereich ausgelesen.
  • Während einer Ladungsübertragungsperiode können durch eine Einstellung der Art, dass das Potential des Segments 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode < das Potential des Segments 242 einer Ladung akkumulierenden Elektrode < das Potential des Segments 241 einer Ladung akkumulierenden Elektrode gilt, Elektronen, die in dem Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 verweilen, zu der ersten Floating-Diffusionsschicht FD1 auf einmal ausgelesen werden. Ansonsten können während einer Ladungsübertragungsperiode, da das Potential des Segments 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode, das Potential des Segments 242 einer Ladung akkumulierenden Elektrode und das Potential des Segments 241 einer Ladung akkumulierenden Elektrode graduell geändert werden (das heißt stufenartig oder entsprechend einer Steigung geändert werden), Elektronen, die in dem dem Segment 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode gegenüberliegenden Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 verweilen, in das dem Segment 242 einer Ladung akkumulierenden Elektrode gegenüberliegende Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 bewegt werden, können Elektronen, die in dem dem Segment 242 einer Ladung akkumulierenden Elektrode gegenüberliegenden Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 verweilen, in das dem Segment 241 einer Ladung akkumulierenden Elektrode gegenüberliegende Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 bewegt werden und können dann Elektronen, die in dem dem Segment 241 einer Ladung akkumulierenden Elektrode gegenüberliegenden Gebiet der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 verweilen, in die erste Floating-Diffusionsschicht FD1 ausgelesen werden.
  • Das andere Source/Drain-Gebiet 51B des Rücksetztransistors TR3rst kann, statt mit der Stromversorgung VDD verbunden zu sein, geerdet sein.
  • Auch in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 12 wird, indem man solch eine Konfiguration wie oben beschrieben übernimmt, eine Art von Ladungsübertragungsgradient gebildet. Da die Fläche des Segments einer Ladung akkumulierenden Elektrode über einen Bereich vom ersten Segment 201 eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs bis zum N-ten Segment 20N eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell abnimmt, kann, falls man während einer Ladungsakkumulierungsperiode in einen Zustand wie V31 ≥ V11 eintritt, dann das n-te Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs eine größere Menge an Ladung als das (n+1)-te Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs akkumulieren. Falls man dann während einer Ladungsübertragungsperiode in solch einen Zustand wie V32 < V12 eintritt, können dann ein Fluss einer Ladung vom ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zur ersten Elektrode und ein Fluss einer Ladung vom (n+1)-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs zum n-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs sicher gewährleistet werden.
  • Arbeitsbeispiel 13
  • Das Arbeitsbeispiel 13 bezieht sich auf eine Bildgebungsvorrichtung der sechsten Konfiguration. Eine schematische partielle Schnittansicht der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs des Arbeitsbeispiels 13 ist in 37 dargestellt. Ferner sind in 38A und 38B schematische Draufsichten eines Segments einer Ladung akkumulierenden Elektrode im Arbeitsbeispiel 13 dargestellt. Die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 13 enthält einen fotoelektrischen Umwandlungsbereich, in welchem eine erste Elektrode 21, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 und eine zweite Elektrode 22 gestapelt sind, und ferner enthält der fotoelektrische Umwandlungsbereich eine Ladung akkumulierende Elektrode 24, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode 21 angeordnet und der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 gegenüberliegend angeordnet ist, wobei eine Isolierschicht 82 dazwischen angeordnet ist. Wenn die Stapelrichtung der Ladung akkumulierenden Elektrode 24, der Isolierschicht 82 und der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 als Z-Richtung definiert wird und eine Richtung weg von der ersten Elektrode 21 als X-Richtung definiert wird, ändert sich die Querschnittsfläche des gestapelten Bereichs, wenn der gestapelte Bereich, bei dem die Ladung akkumulierende Elektrode 24, die Isolierschicht 82 und die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 gestapelt sind, entlang einer virtuellen YZ-Ebene geschnitten wird, in Abhängigkeit vom Abstand von der ersten Elektrode 21.
  • Insbesondere ist in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 13 die Dicke des Querschnitts des gestapelten Bereichs festgelegt und nimmt die Breite des Querschnitts des gestapelten Bereichs mit zunehmendem Abstand von der ersten Elektrode 21 ab. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Breite kontinuierlich abnehmen kann (siehe 38A) oder stufenartig abnehmen kann (siehe 38B).
  • Auf solch eine Weise wird in der Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 12, da sich die Querschnittsfläche des gestapelten Bereichs, wenn der gestapelte Bereich, bei dem die Ladung akkumulierende Elektrode 24, die Isolierschicht 82 und die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 gestapelt sind, entlang einer virtuellen YZ-Ebene geschnitten wird, in Abhängigkeit vom Abstand von der ersten Elektrode ändert, eine Art von Ladungsübertragungsgradient ausgebildet, und durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Ladung wird leichter und sicher übertragen.
  • Obgleich die vorliegende Offenbarung oben auf der Basis der bevorzugten Arbeitsbeispiele beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die beschriebenen Arbeitsbeispiele beschränkt. Die Strukturen und Konfigurationen, Herstellungsbedingungen, Herstellungsverfahren und verwendeten Materialen der Bildgebungsvorrichtungen, der Bildgebungsvorrichtungen des gestapelten Typs und der Festkörper-Bildsensoren, die in Verbindung mit den Arbeitsbeispielen beschrieben wurden, sind beispielhaft und können geeignet abgeändert werden. Die Bildgebungsvorrichtungen der Arbeitsbeispiele können geeignet kombiniert werden. Beispielsweise können die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 8, die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 9, die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 10, die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 11 und die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 12 wahlfrei kombiniert werden und können die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 8, die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 9, die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 10, die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 11 und die Bildgebungsvorrichtung des Arbeitsbeispiels 13 wahlfrei kombiniert werden.
  • Obgleich in den Arbeitsbeispielen ein Bildgebungsvorrichtungsblock 2 × 2 Bildgebungsvorrichtungen enthält, ist die Anzahl eines Bildgebungsvorrichtungsblocks nicht auf diese beschränkt, und es ist auch möglich, dafür zu sorgen, dass ein Bildgebungsvorrichtungsblock zum Beispiel 2 × 1 Bildgebungsvorrichtungen, 3 × 3 Bildgebungsvorrichtungen, 4 × 4 Bildgebungsvorrichtungen oder dergleichen enthält. Die erste Richtung kann eine Reihenrichtung oder eine Spaltenrichtung in einem Array von Bildgebungsvorrichtungen des Festkörper-Bildsensors sein.
  • In einigen Fällen ist es auch möglich, dafür zu sorgen, dass die Floating-Diffusionsschichten FD1 , FD2 und FD3 , das eine Source/Drain-Gebiet 51C des Rücksetztransistors TR1rst , das Gebiet 45C des Halbleitersubstrats 70 in der Nähe des Gate-Bereichs 45 des Übertragungstransistors TR2trs und das Gebiet 46C des Halbleitersubstrats 70 in der Nähe des Gate-Bereichs 46 des Übertragungstransistors TR3trs von einer Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen gemeinsam genutzt werden.
  • Wie in 39, die zum Beispiel eine Modifikation der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs, die in Verbindung mit dem Arbeitsbeispiel 1 beschrieben wurden, darstellt, kann die erste Elektrode 21 so konfiguriert sein, dass sie sich in einer in der Isolierschicht 82 vorgesehenen Öffnung 84A erstreckt und mit der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 verbunden ist.
  • Alternativ ist, wie in 40, die eine Modifikation beispielsweise der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs veranschaulicht, die hierin oben in Verbindung mit dem Arbeitsbeispiel 1 beschrieben wurden, und in 41A dargestellt ist, die eine schematische partielle Schnittansicht ist, die einen Bereich der ersten Elektrode und so weiter in einem vergrößerten Maßstab veranschaulicht, ein Randbereich einer Oberseite der ersten Elektrode 21 mit der Isolierschicht 82 bedeckt und ist die erste Elektrode 21 auf einer Bodenfläche einer Öffnung 84B freigelegt. Wenn eine Fläche der Isolierschicht 82, die mit der Oberseite der ersten Elektrode 21 in Kontakt ist, eine erste Fläche 82p ist, während eine Fläche der Isolierschicht 82, die mit einem Bereich der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 in Kontakt ist, der der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 gegenüberliegt, eine zweite Fläche 82q ist, hat eine Seitenfläche der Öffnung 84B eine Neigung, die sich von der ersten Fläche 82p in Richtung der zweiten Fläche 82q ausdehnt. Indem man eine Neigung an der Seitenfläche der Öffnung 84B auf solch eine Weise vorsieht, wird eine Bewegung einer Ladung von der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 zur ersten Elektrode 21 noch problemloser. Es ist besonders zu erwähnen, dass, obwohl in dem in 41A dargestellten Beispiel die Seitenfläche der Öffnung 84B bezüglich einer Achsenlinie der Öffnung 84B als Mitte rotationssymmetrisch ist, eine Öffnung 84C so vorgesehen werden kann, dass die Seitenfläche der Öffnung 84C mit einer Neigung, die sich von der ersten Fläche 82p in Richtung der zweiten Fläche 82q ausdehnt, auf der Seite der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 positioniert ist, wie in 41B dargestellt ist. Dadurch wird es weniger wahrscheinlich, dass die Bewegung einer Ladung von einem Bereich der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 auf der gegenüberliegenden Seite der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 über die Öffnung 84C erfolgt. Obgleich die Seitenfläche der Öffnung 84B eine Neigung aufweist, die sich von der ersten Fläche 82p in Richtung der zweiten Fläche 82q ausdehnt, kann ferner ein Randbereich der Seitenfläche der Öffnung 84B an der zweiten Fläche 82q in Bezug auf einen Randbereich der ersten Elektrode 21 wie in 41A dargestellt auf der äußeren Seite positioniert sein oder kann in Bezug auf einen Randbereich der ersten Elektrode 21 wie in 41C dargestellt auf der inneren Seite positioniert sein. Wenn die erstgenannte Konfiguration übernommen wird, wird eine Ladungsübertragung noch einfacher, und, wenn die letztgenannte Konfiguration übernommen wird, kann die Verteilung der Form bei Ausbildung der Öffnungen reduziert werden.
  • Solche Öffnungen 84B und 84C wie oben beschrieben können jeweils durch Wiederaufschmelzen einer aus einem Resistmaterial geschaffenen Ätzmaske gebildet werden, die ausgebildet wird, wenn die Öffnung in einer Isolierschicht mittels eines Ätzverfahrens gebildet wird, um eine Neigung an einer Seitenfläche der Öffnung der Ätzmaske vorzusehen, und dann die Isolierschicht 82 unter Verwendung der Ätzmaske geätzt wird.
  • Ferner können, wie in 42 dargestellt, die eine Modifikation der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs, die hierin oben zum Beispiel in Verbindung mit dem Arbeitsbeispiel 1 beschrieben wurden, veranschaulicht, die Bildgebungsvorrichtung und die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs so konfiguriert sein, dass Licht von der Seite der zweiten Elektrode 22 aus einfällt und eine Abschattungsschicht 92 von der zweiten Elektrode 22 aus auf der Lichteinfallsseite ausgebildet ist. Es ist besonders zu erwähnen, dass es auch möglich ist, dafür zu sorgen, dass verschiedene Arten einer auf der Lichteinfallsseite bezüglich der fotoelektrischen Umwandlungsschicht vorgesehenen Verdrahtung als Abschattungsschicht fungieren.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass, obwohl in dem in 42 dargestellten Beispiel die Abschattungsschicht 92 oberhalb der zweiten Elektrode 22 ausgebildet ist, das heißt, obwohl die Abschattungsschicht 92 oberhalb der ersten Elektrode 21 auf der Lichteinfallsseite von der zweiten Elektrode 22 aus ausgebildet ist, sie ansonsten wie in 43 dargestellt auf einer Fläche der zweiten Elektrode 22 auf der Lichteinfallsseite angeordnet sein kann. Ferner kann in einigen Fällen die Abschattungsschicht 92 wie in 44 dargestellt in der zweiten Elektrode 22 ausgebildet sein.
  • Alternativ dazu ist es auch möglich, solch eine Struktur zu übernehmen, in der Licht von der Seite der zweiten Elektrode 22 aus einfällt, während Licht nicht auf die erste Elektrode 21 fällt. Insbesondere ist, wie in 42 dargestellt ist, eine Abschattungsschicht 92 oberhalb der ersten Elektrode 21 und auf der Lichteinfallsseite von der zweiten Elektrode 22 aus ausgebildet. Wie in 46 dargestellt ist, kann alternativ dazu solch eine Struktur verwendet werden, in der eine On-Chip-Mikrolinse 90 oberhalb der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 und der zweiten Elektrode 22 so vorgesehen ist, dass auf die On-Chip-Mikrolinse 90 einfallendes Licht auf der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 fokussiert wird und die erste Elektrode 21 nicht erreicht. Es ist besonders zu erwähnen, dass in dem Fall, in dem die eine Übertragung steuernde Elektrode 25 wie hierin oben in Verbindung mit dem Arbeitsbeispiel 6 beschrieben vorgesehen ist, es möglich ist, eine Ausführungsform zu übernehmen, in der Licht nicht auf die erste Elektrode 21 und die eine Übertragung steuernde Elektrode 25 fällt, und es insbesondere auch möglich ist, eine Struktur zu übernehmen, in der die Abschattungsschicht 92 oberhalb der ersten Elektrode 21 und der eine Übertragung steuernden Elektrode 25 ausgebildet ist, wie in 45 dargestellt ist. Alternativ dazu ist es ebenfalls möglich, eine Struktur zu übernehmen, in der auf die On-Chip-Mikrolinse 90 einfallendes Licht nicht die erste Elektrode 21 oder die erste Elektrode 21 und die eine Übertragung steuernde Elektrode 25 erreicht.
  • Indem man solche Konfigurationen oder Strukturen wie oben beschrieben übernimmt oder indem man die Abschattungsschicht 92 vorsieht oder die On-Chip-Mikrolinse 90 so auslegt, dass Licht nur auf einen Bereich der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 fällt, der oberhalb der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 positioniert ist, trägt ein Bereich der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23, der oberhalb der ersten Elektrode 21 (oder oberhalb der ersten Elektrode 21 und der eine Übertragung steuernden Elektrode 25) positioniert ist, nicht zu einer fotoelektrischen Umwandlung bei. Daher können alle Pixel mit einem höheren Grad an Genauigkeit auf einmal zurückgesetzt werden und kann eine globale Blendenfunktion leichter realisiert werden. Insbesondere werden in einem Ansteuerverfahren für einen Festkörper-Bildsensor, der eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen mit solchen Konfigurationen oder Strukturen, wie sie oben beschrieben wurden, enthält, Schritte ausgeführt, in denen
    in allen Bildgebungsvorrichtungen, während Ladung in die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 akkumuliert wird, Ladung in der ersten Elektrode 21 aus dem System auf einmal entladen wird und dann
    in allen Bildgebungsvorrichtungen die in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 akkumulierte Ladung zu der ersten Elektrode 21 auf einmal übertragen und nach Abschluss der Übertragung die übertragene Ladung zur ersten Elektrode 21 in jeder Bildgebungsvorrichtung sequentiell ausgelesen wird.
  • In solch einem Ansteuerverfahren für einen Festkörper-Bildsensor ist jede Bildgebungsvorrichtung so aufgebaut, dass von der Seite der zweiten Elektrode aus einfallendes Licht nicht auf die erste Elektrode fällt und in allen Bildgebungsvorrichtungen, während Ladung in die fotoelektrische Umwandlungsschicht akkumuliert wird, Ladung in der ersten Elektrode aus dem System auf einmal entladen wird. Somit kann in allen Bildgebungsvorrichtungen ein Zurücksetzen der ersten Elektrode sicher auf einmal durchgeführt werden. Danach wird in allen Bildgebungsvorrichtungen eine in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht akkumulierte Ladung zur ersten Elektrode auf einmal übertragen, und nach Abschluss der Übertragung wird die in der ersten Elektrode in jeder Bildgebungsvorrichtung akkumulierte Ladung sequentiell ausgelesen. Daher kann was man allgemein als globale Blendenfunktion bezeichnet ohne Weiteres realisiert werden.
  • Als eine Modifikation des Arbeitsbeispiels 6 kann ferner eine Vielzahl von eine Übertragung steuernden Elektroden von einer der ersten Elektrode 21 am Nächsten gelegenen Position in Richtung der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 vorgesehen werden, wie in 47 dargestellt ist. Es ist besonders zu erwähnen, dass 47 ein Beispiel darstellt, in dem zwei, eine Übertragung steuernde Elektroden 25A und 25B vorgesehen sind. Ferner ist es möglich, eine Struktur zu übernehmen, in der oberhalb der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 und der zweiten Elektrode 22 eine On-Chip-Mikrolinse 90 so vorgesehen ist, dass auf die On-Chip-Mikrolinse 90 einfallendes Licht auf der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 fokussiert wird und die erste Elektrode 21 und die eine Übertragung steuernden Elektroden 25A und 25B nicht erreicht.
  • In dem in 30 und 31 dargestellten Arbeitsbeispiel 8 ist die Dicke der Segmente 241, 242 und 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode graduell verringert, um die Dicke der Segmente 821, 822 und 823 einer Isolierschicht graduell zu erhöhen. Auf der anderen Seite kann, wie in 48 dargestellt ist, die eine schematische partielle Schnittansicht ist, die einen Bereich, bei dem die Ladung akkumulierende Elektrode, die fotoelektrische Umwandlungsschicht und die zweite Elektrode in der Modifikation des Arbeitsbeispiels 8 gestapelt sind, in einem vergrößerten Maßstab veranschaulicht, die Dicke der Segmente 241, 242 und 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode festgelegt sein, während die Dicke der Segmente 821, 822 und 823 einer Isolierschicht graduell erhöht ist. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Dicke der Segmente 231, 232 und 233 einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht festgelegt sind.
  • In dem in 32 dargestellten Arbeitsbeispiel 9 wird ferner die Dicke der Segmente 231, 232 und 233 einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht graduell erhöht, indem man die Dicke der Segmente 241, 242 und 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode graduell verringert. Auf der anderen Seite können, wie in 49 dargestellt ist, die eine schematische partielle Schnittansicht veranschaulicht, in der ein Bereich, bei dem die Ladung akkumulierende Elektrode, die fotoelektrische Umwandlungsschicht und die zweite Elektrode in der Modifikation des Arbeitsbeispiels 9 gestapelt sind, in einem vergrößerten Maßstab dargestellt ist, die Dicke der Segmente 231, 232 und 233 einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht graduell erhöht werden, indem man die Dicke der Segmente 241, 242 und 243 einer Ladung akkumulierenden Elektrode festlegt und die Dicke der Segmente 821, 822 und 823 einer Isolierschicht graduell verringert.
  • In der Bildgebungsvorrichtung und dem Festkörper-Bildsensor, die hierin oben in Verbindung mit dem Arbeitsbeispiel 1 beschrieben wurden, ist die zweite Isolierungselektrode 31B für eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen gemeinsam geeignet eingerichtet, und die zweite Isolierungselektrode 31B kann in der Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen gleichzeitig gesteuert werden. 50 stellt schematisch einen Anordnungszustand der Ladung akkumulierenden Elektrode, der ersten Isolierungselektrode, der zweiten Isolierungselektrode und der ersten Elektrode in solch einer Modifikation des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 1 wie gerade beschrieben dar.
  • Ein Anordnungszustand der Ladung akkumulierenden Elektrode, der ersten Isolierungselektrode, der zweiten Isolierungselektrode und der ersten Elektrode in weiteren Modifikationen der Bildgebungsvorrichtung, die hierin oben in Verbindung mit dem Arbeitsbeispiel 1 beschrieben wurde, ist in 51A und 51B schematisch dargestellt. In diesen Modifikationen ist die planare Form der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 ein Viereck mit vier Eckbereichen, und ein der ersten Elektrode 21 gegenüberliegender Eckbereich ist weggeschnitten. Ferner erstreckt sich in dem in 51A dargestellten Beispiel ein Bereich der ersten Isolierungselektrode 31A, der der ersten Elektrode 21 gegenüberliegt, in den ausgeschnittenen Bereich der Ladung akkumulierenden Elektrode 24. Weiterhin ist in dem in 51B dargestellten Beispiel die erste Isolierungselektrode 31A zwischen der ersten Elektrode 21 und dem weggeschnittenen Bereich der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 positioniert. Indem man solch eine Struktur wie gerade beschrieben übernimmt, kann das Potential zwischen der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 und der ersten Elektrode 21 mit einem höheren Grad an Genauigkeit gesteuert werden. Es ist besonders zu erwähnen, dass die beschriebenen Modifikationen für das Arbeitsbeispiel 2 oder andere Arbeitsbeispiele verwendet werden können.
  • Ein Anordnungszustand der Ladung akkumulierenden Elektrode, der ersten Isolierungselektrode, der zweiten Isolierungselektrode, der dritten Isolierungselektrode und der ersten Elektrode in der weiteren Modifikation der Bildgebungsvorrichtung, die hierin oben in Verbindung mit dem Arbeitsbeispiel 2 beschrieben wurde, ist in 52 schematisch dargestellt. In diesen Modifikationen ist die planare Form der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 ein Viereck mit vier Eckbereichen, und ein der ersten Elektrode 21 gegenüberliegender Eckbereich ist weggeschnitten. Ferner ist die erste Isolierungselektrode 31A zwischen der ersten Elektrode 21 und dem weggeschnittenen Bereich der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 angeordnet. Die ersten Isolierungselektroden 31A, die die Bildgebungsvorrichtungen bilden, sind ferner miteinander verbunden. Indem man solch eine Struktur wie gerade beschrieben übernimmt, kann das Potential zwischen der Ladung akkumulierenden Elektrode 24 und der ersten Elektrode 21 mit einem höheren Grad an Genauigkeit gesteuert werden. Es ist besonders zu erwähnen, dass die beschriebenen Modifikationen für andere Arbeitsbeispiele verwendet werden können.
  • Eine weitere Modifikation des Festkörper-Bildsensors, der hierin oben in Verbindung mit dem Arbeitsbeispiel 2 beschrieben wurde, ist in 53 dargestellt. Insbesondere ist in vier Bildgebungsvorrichtungen eine einzige gemeinsame erste Elektrode 21 für die vier, Ladung akkumulierenden Elektroden 24 vorgesehen, und eine Isolierungselektrode 30 (erste Isolierungselektrode 31A, zweite Isolierungselektrode 31B und dritte Isolierungselektrode 32) ist unter einem Bereich der Isolierschicht 82 in einem Gebiet ausgebildet, das von den, vier Ladung akkumulierenden Elektroden 24 umgeben ist. Ferner ist eine Ladung entladende Elektrode 26 unter einem Bereich der Isolierschicht 82 in dem Gebiet ausgebildet, das von den vier, Ladung akkumulierenden Elektroden 24 umgeben ist. Die Ladung entladende Elektrode 26 und die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 sind durch eine in der Isolierschicht 82 vorgesehene Öffnung miteinander verbunden. Insbesondere erstreckt sich ähnlich der Beziehung zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 und der ersten Elektrode 21 die fotoelektrische Umwandlungsschicht 23 in der in der Isolierschicht 82 vorgesehenen Öffnung, und diese Erstreckung der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 23 ist mit der Ladung entladenden Elektrode 26 in Kontakt. Solch eine Ladung entladende Elektrode 26 wie eben beschrieben kann auch für andere Arbeitsbeispiele verwendet werden.
  • Alternativ dazu ist in 54 eine schematische Draufsicht der ersten Elektrode und der Ladung akkumulierenden Elektrode in einer weiteren Modifikation des Festkörper-Bildsensors des Arbeitsbeispiels 2 dargestellt. In diesem Festkörper-Bildsensor enthält der Bildgebungsvorrichtungsblock zwei Bildgebungsvorrichtungen. Ferner ist oberhalb des Bildgebungsvorrichtungsblocks eine On-Chip-Mikrolinse 90 angeordnet. Die erste Isolierungselektrode 31A und die zweite Isolierungselektrode 31B sind zwischen den beiden Bildgebungsvorrichtungen, die den Bildgebungsvorrichtungsblock bilden, angeordnet, und die dritte Isolierungselektrode 32 ist zwischen den Bildgebungsvorrichtungsblöcken angeordnet.
  • Beispielsweise hat eine fotoelektrische Umwandlungsschicht, die Ladung akkumulierenden Elektroden 2411, 2421, 2431 und 2441 entspricht, die einen Bildgebungsvorrichtungsblock bilden, eine hohe Empfindlichkeit für einfallendes Licht von oben rechts in der Figur. Ferner hat eine fotoelektrische Umwandlungsschicht, die Ladung akkumulierenden Elektroden 2412, 2422, 2432 und 2442 entspricht, die einen Bildgebungsvorrichtungsblock bilden, eine hohe Empfindlichkeit für einfallendes Licht von oben links in der Figur. Dementsprechend wird es beispielsweise, indem man eine Bildgebungsvorrichtung mit der Ladung akkumulierenden Elektrode 2411 und eine Bildgebungsvorrichtung mit der Ladung akkumulierenden Elektrode 2421 kombiniert, möglich, ein Phasendifferenzsignal der Bildebene zu erfassen. Falls ein Signal von der Bildgebungsvorrichtung mit der Ladung akkumulierenden Elektrode 2411 und ein Signal von der Bildgebungsvorrichtung mit der Ladung akkumulierenden Elektrode 2412 durch eine Kombination mit jenen Bildgebungsvorrichtungen addiert werden, kann ferner eine Bildgebungsvorrichtung konfiguriert werden.
  • 55A stellt ein Beispiel einer Ansteuerung zum Auslesen des Bildgebungsvorrichtungsblocks des Arbeitsbeispiels 2 dar, der in 54 dargestellt ist. Signale von den beiden Bildgebungsvorrichtungen, die der Ladung akkumulierenden Elektrode 2421 und der Ladung akkumulierenden Elektrode 2422 entsprechen, werden durch einen Ablauf wie folgt ausgelesen:
    • [Schritt A] Eingabe eines Auto-Zero-Signals bzw. eines Signals für eine automatische Nullpunkteinstellung in einen Komparator
    • [Schritt B] Rücksetzoperation einer gemeinsam genutzten einzelnen Floating-Diffusionsschicht
    • [Schritt C] P-Phase-Auslesen in der Bildgebungsvorrichtung, die der Ladung akkumulierenden Elektrode 2421 entspricht, und Bewegung einer Ladung zu einer ersten Elektrode 212
    • [Schritt D] D-Phase-Auslesen in der Bildgebungsvorrichtung, die der Ladung akkumulierenden Elektrode 2421 entspricht, und Bewegung einer Ladung zur ersten Elektrode 212
    • [Schritt E] Rücksetzoperation der gemeinsam genutzten einzelnen Floating-Diffusionsschicht
    • [Schritt F] Eingabe eines Auto-Zero-Signals bzw. eines Signals für eine automatische Nullpunkteinstellung in einen Komparator
    • [Schritt G] P-Phase-Auslesen in der Bildgebungsvorrichtung, die der Ladung akkumulierenden Elektrode 2422 entspricht, und Bewegung einer Ladung zur ersten Elektrode 212
    • [Schritt H] D-Phase-Auslesen in der Bildgebungsvorrichtung, die der Ladung akkumulierenden Elektrode 2422 entspricht, und Bewegung einer Ladung zur ersten Elektrode 212.
  • Auf Basis einer korrelierten Doppelabtastung (CDS) ist die Differenz zwischen dem P-Phase-Auslesen in [Schritt C] und dem D-Phase-Auslesen in [Schritt D] ein Signal von der Bildgebungsvorrichtung, die der Ladung akkumulierenden Elektrode 2421 entspricht, und die Differenz zwischen dem P-Phase-Auslesen in [Schritt G] und dem D-Phase-Auslesen in [Schritt H] ist ein Signal von der Bildgebungsvorrichtung, die der Ladung akkumulierenden Elektrode 2422 entspricht.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die Operation von [Schritt E] weggelassen werden kann (siehe 55B). Ferner kann die Operation von [Schritt F] weggelassen werden, und in diesem Fall kann ferner [Schritt G] weggelassen werden (siehe 55C). Die Differenz zwischen dem P-Phase-Auslesen in [Schritt C] und dem D-Phase-Auslesen in [Schritt D] ist ein Signal von der Bildgebungsvorrichtung, die der Ladung akkumulierenden Elektrode 2421 entspricht, und die Differenz zwischen dem D-Phase-Auslesen in [Schritt D] und dem D-Phase-Auslesen in [Schritt H] ist ein Signal von der Bildgebungsvorrichtung, die der Ladung akkumulierenden Elektrode 2422 entspricht.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass ein Betrieb des Bildgebungsvorrichtungsblocks, der die in 54 dargestellten beiden Bildgebungsvorrichtungen enthält, nicht auf den oben beschriebenen Betrieb beschränkt ist und es auch möglich ist, dass der Betrieb des Bildgebungsvorrichtungsblocks ähnlich dem Betrieb des Bildgebungsvorrichtungsblocks ist, der vier Bildgebungsvorrichtungen enthält, die hierin oben in Verbindung mit dem Arbeitsbeispiel 2 beschrieben wurden.
  • Natürlich können die verschiedenen Modifikationen der Arbeitsbeispiele, die oben beschrieben wurden, für andere Arbeitsbeispiele geeignet verwendet werden.
  • Obgleich in den Arbeitsbeispielen Elektronen die Signalladungen sind und der Leitfähigkeitstyp einer auf einem Halbleitersubstrat ausgebildeten fotoelektrischen Umwandlungsschicht der n-Typ ist, ist auch eine Verwendung für einen Festkörper-Bildsensor möglich, in welchem positive Löcher die Signalladung sind. In diesem Fall reicht es aus, falls die Halbleitergebiete Halbleitergebiete der entgegengesetzten Leitfähigkeitstypen enthalten, und reicht es aus, falls der Leitfähigkeitstyp der auf einem Halbleitersubstrat ausgebildeten fotoelektrischen Umwandlungsschicht der p-Typ ist.
  • Obgleich die Arbeitsbeispiele beschrieben wurden, wobei als Beispiel ein Fall genommen wurde, in welchem die vorliegende Offenbarung für einen Festkörper-Bildsensor vom CMOS-Typ verwendet wird, in dem Einheitspixel, die eine Signalladung entsprechend einer Einfallslichtmenge als physikalische Größe detektieren, in Reihen und Spalten angeordnet sind, ist ferner eine Anwendung der vorliegenden Offenbarung nicht auf einen Festkörper-Bildsensor vom CMOS-Typ beschränkt und ist es auch möglich, die vorliegende Offenbarung für einen Festkörper-Bildsensor vom CCD-Typ zu verwenden. Im letztgenannten Fall wird eine Signalladung mittels eines vertikalen Übertragungsregisters der Struktur vom CCD-Typ übertragen, mittels eines horizontalen Übertragungsregisters in einer horizontalen Richtung übertragen und verstärkt, um ein Pixelsignal (Bildsignal) auszugeben. Ferner ist die Anwendung der vorliegenden Offenbarung nicht generell auf Festkörper-Bildsensoren vom Spaltentyp beschränkt, in denen Pixel in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind und eine für jede Pixelspalte Spalten-Signalverarbeitungsschaltung angeordnet ist. In einigen Fällen ist es ferner auch möglich, den Auswahltransistor wegzulassen.
  • Die Bildgebungsvorrichtung und die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs der vorliegenden Offenbarung können ferner nicht nur für einen Festkörper-Bildsensor verwendet werden, der eine Verteilung der Einfallslichtmenge sichtbaren Lichts detektiert und als Bild aufnimmt, sondern auch für einen Festkörper-Bildsensor, der eine Verteilung der einfallenden Menge an Infrarotstrahlen, Röntgenstrahlen oder Teilchen als Bild aufnimmt. In einem weit gefassten Sinn können ferner die Bildgebungsvorrichtung und die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs der vorliegenden Offenbarung für Festkörper-Bildsensoren (Vorrichtungen zur Detektion von Verteilungen physikalischer Größen) wie etwa Sensoren zur Detektion von Fingerabdrücken, die eine Verteilung irgendeiner anderen physikalischen Größe wie etwa Druck oder Kapazität detektieren und als Bild aufnehmen, generell verwendet werden.
  • Ferner ist die Anwendung der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs der vorliegenden Offenbarung nicht auf einen Festkörper-Bildsensor beschränkt, der Einheitspixel in einem Bildgebungsgebiet der Reihe nach scannt, um ein Pixelsignal von jedem Einheitspixel auszulesen. Die Bildgebungsvorrichtung und die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs der vorliegenden Offenbarung können auch für einen Festkörper-Bildsensor des X-Y-Adresstyps verwendet werden, der jedes beliebige Pixel in einer Einheit eines Pixels auswählt und ein Pixelsignal in einer Einheit eines Pixels aus dem ausgewählten Pixel ausliest. Der Festkörper-Bildsensor kann eine Ausführungsform aufweisen, die als Chip ausgebildet ist, oder kann eine Form eines Moduls aufweisen, in der ein Bildgebungsgebiet und eine Ansteuerschaltung oder ein optisches System zusammengepackt sind, sodass sie eine Bildgebungsfunktion aufweisen.
  • Die Anwendung der Bildgebungsvorrichtung und der Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs der vorliegenden Offenbarung ist ferner nicht auf einen Festkörper-Bildsensor beschränkt und kann auch für eine Bildgebungseinrichtung verwendet werden. Hier bezeichnet die Bildgebungseinrichtung ein elektronisches Gerät mit einer Bildgebungsfunktion wie etwa ein Kamerasystem einer digitalen Bildkamera oder einer Videokamera oder ein tragbares Telefongerät. Die Bildgebungseinrichtungen haben manchmal eine Ausführungsform eines in einem elektronischen Gerät integrierten Moduls, das heißt eine Bildgebungseinrichtung enthält manchmal ein Kameramodul.
  • Ein Beispiel, in dem ein Festkörper-Bildsensor 201, der die Bildgebungsvorrichtung und die Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs der vorliegenden Offenbarung enthält, in einem elektronischen Gerät (Kamera) 200 verwendet wird, ist als Konzeptdiagramm in 56 dargestellt. Das elektronische Gerät 200 enthält einen Festkörper-Bildsensor 201, eine optische Linse 210, eine Blendenvorrichtung 211, eine Ansteuerschaltung 212 und eine Signalverarbeitungsschaltung 213. Die optische Linse 210 erzeugt ein Bild eines Abbildungslichts (einfallenden Lichts) auf einer Abbildungs- bzw. Bildgebungsebene des Festkörper-Bildsensors 201. Infolgedessen wird Signalladung für eine festgelegte Zeitspanne im Festkörper-Bildsensor 201 akkumuliert. Die Blendenvorrichtung 211 steuert die Periode einer Lichtanwendung und die Periode einer Lichtblockierung des Festkörper-Bildsensors 201. Die Ansteuerschaltung 212 stellt ein Ansteuersignal zum Steuern einer Übertragungsoperation und so weiter des Festkörper-Bildsensors 201 und einer Blendenoperation der Blendenvorrichtung 211 bereit. Als Antwort auf ein von der Ansteuerschaltung 212 bereitgestelltes Ansteuersignal (ein Zeitsteuerungssignal) wird eine Signalübertragung des Festkörper-Bildsensors 201 durchgeführt. Die Signalverarbeitungsschaltung 213 führt verschiedene Signalprozesse aus. Ein Videosignal, für das eine Signalverarbeitung durchgeführt wurde, wird in ein Speichermedium wie etwa einen Speicher gespeichert oder an eine Überwachungseinrichtung bzw. einen Monitor ausgegeben. In dem elektronischen Gerät 200 wie oben beschrieben kann, da eine Verfeinerung der Pixelgröße und Verbesserung der Übertragungseffizienz des Festkörper-Bildsensors 201 erzielt werden können, das elektronische Gerät 200 erhalten werden, bei dem eine Verbesserung der Pixelcharakteristik erzielt wird. Das elektronische Gerät 200, für das der Festkörper-Bildsensor 201 verwendet werden kann, ist nicht auf eine Kamera beschränkt und kann für eine Bildgebungseinrichtung wie etwa ein Kameramodul für ein mobiles Gerät wie etwa eine digitale Bildkamera oder ein tragbares Telefongerät verwendet werden.
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) kann für verschiedene Produkte verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung in einer Einrichtung realisiert werden, die in einem beweglichen Körper beliebiger Art wie etwa beispielswiese einem Automobil, einem Elektroauto, einem Hybrid-Elektroauto, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer beliebigen Vorrichtung für persönliche Mobilität, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff oder einem Roboter eingebaut wird.
  • 58 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems als ein Beispiel eines Systems zur Steuerung beweglicher Körper veranschaulicht, für das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
  • Das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 miteinander verbunden sind. In dem in 58 dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug und eine integrierte Steuereinheit 12050. Außerdem sind als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 und eine Schnittstelle (I/F) 12053 des im Fahrzeug montierten Netzwerks veranschaulicht.
  • Die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 steuert gemäß verschiedenen Arten von Programmen die Operation von Vorrichtungen in Bezug auf das Antriebssystem des Fahrzeugs. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 als Steuerungsvorrichtung für eine Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft des Fahrzeugs wie etwa einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor oder dergleichen, einen Antriebskraft-Übertragungsmechanismus, um die Antriebskraft auf Räder zu übertragen, einen Lenkmechanismus, um den Lenkwinkel des Fahrzeugs einzustellen, eine Bremsvorrichtung, um die Bremskraft des Fahrzeugs zu erzeugen, und dergleichen.
  • Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 steuert die Operation verschiedener Arten von Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Beispielsweise dient die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 als Steuerungsvorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein System für intelligente Schlüssel, eine automatische Fenstervorrichtung oder verschiedene Arten von Leuchten wie etwa einen Frontscheinwerfer, einen Heckscheinwerfer, eine Bremsleuchte, ein Fahrtrichtungssignal, eine Nebelleuchte oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer mobilen Vorrichtung als Alternative zu einem Schlüssel gesendet werden, oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 empfängt diese eingespeisten Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die automatische Fenstervorrichtung, die Leuchten oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert Information über die äußere Umgebung des das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 enthaltenden Fahrzeugs. Beispielsweise ist die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs mit einer Bildgebungssektion 12031 verbunden. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs veranlasst die Bildgebungssektion 12031, ein Bild der äußeren Umgebung des Fahrzeugs aufzunehmen, und empfängt das aufgenommene Bild. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis des empfangenen Bildes eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts wie etwa einer Person, eines Wagens, eines Hindernisses, eines Verkehrsschilds, eines Zeichens auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen oder eine Verarbeitung zum Detektieren eines Abstands dazu ausführen.
  • Die Bildgebungssektion 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und der entsprechend einer empfangenen Lichtmenge des Lichts ein elektrisches Signal abgibt. Die Bildgebungssektion 12031 kann auch das elektrische Signal als Bild ausgeben oder kann das elektrische Signal als Information über einen gemessenen Abstand abgeben. Außerdem kann das von der Bildgebungssektion 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein oder kann unsichtbares Licht wie etwa Infrarotstrahlen oder dergleichen sein.
  • Die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug detektiert Information über das Innere bzw. aus dem Inneren des Fahrzeugs. Die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug ist zum Beispiel mit einer Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands verbunden, die den Zustand eines Fahrers detektiert. Die Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands umfasst zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt. Die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug kann auf der Basis einer von der Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands eingegebenen Detektionsinformation einen Ermüdungsgrad des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer eindöst.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuerungszielwert für die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung auf der Basis der Information über das Innere oder die äußere Umgebung des Fahrzeugs berechnen, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug erhalten wird, und kann einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die dazu gedacht ist, Funktionen eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu realisieren, dessen Funktionen eine Vermeidung einer Kollision oder Aufprallabschwächung für das Fahrzeug, eine Nachfolgefahrt basierend auf einem Folgeabstand, eine Fahrt bei konstanter Geschwindigkeit, eine Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung vor einer Spurabweichung des Fahrzeugs oder dergleichen einschließen.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung ausführen, die für automatisches Fahren gedacht ist, die das Fahrzeug, ohne von einem Eingriff des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, autonom fahren lässt, indem die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, der Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis der Information über die äußere Umgebung oder das Innere des Fahrzeugs gesteuert werden, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug erhalten wird.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann außerdem einen Steuerungsbefehl an die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 auf der Basis der Information über die äußere Umgebung des Fahrzeugs ausgeben, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs erhalten wird. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung ausführen, die dazu gedacht ist, eine Blendung zu verhindern, indem die Frontleuchte gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird, gesteuert wird, um von Fernlicht auf Abblendlicht umzuschalten.
  • Die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 überträgt ein Ausgangssignal eines Tons und/oder eines Bildes an eine Ausgabevorrichtung, die eine Information einem Insassen des Fahrzeugs oder der äußeren Umgebung des Fahrzeugs optisch oder akustisch übermitteln kann. Im Beispiel von 58 sind als die Ausgabevorrichtung ein Lautsprecher 12061, eine Anzeigesektion 12062 und ein Armaturenbrett 12063 angegeben. Die Anzeigesektion 12062 kann beispielsweise eine bordeigene Anzeige und/oder ein Head-Up-Display umfassen.
  • 59 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Installationsposition der Bildgebungssektion 12031 veranschaulicht.
  • In 59 umfasst die Bildgebungssektion 12031 Bildgebungssektionen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
  • Die Bildgebungssektionen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen an einer Frontpartie, von Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange und einer Hecktür, des Fahrzeugs 12100 sowie einer Position an einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs angeordnet. Die an der Frontpartie vorgesehene Bildgebungssektion 12101 und die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs vorgesehene Bildgebungssektion 12105 erhalten vorwiegend ein Bild von vor dem Fahrzeug 12100. Die an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungssektionen 12102 und 12103 erhalten vorwiegend ein Bild von den Seiten des Fahrzeugs 12100. Die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehene Bildgebungssektion 12104 erhält vorwiegend ein Bild von hinter dem Fahrzeug 12100. Die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren vorgesehene Bildgebungssektion 12105 wird vorwiegend genutzt, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen, eine Fahrspur oder dergleichen zu detektieren.
  • Im Übrigen stellt 59 ein Beispiel von Fotografierbereichen der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 dar. Ein Abbildungsbereich 12111 repräsentiert den Abbildungsbereich der an der Frontpartie vorgesehenen Bildgebungssektion 12101. Abbildungsbereiche 12112 und 12113 repräsentieren die Abbildungsbereiche der an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungssektionen 12102 bzw. 12103. Ein Abbildungsbereich 12114 repräsentiert den Abbildungsbereich der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehenen Bildgebungssektion 12104. Beispielsweise wird ein Bild aus der Vogelperspektive des Fahrzeugs 12100, wie es von oben gesehen wird, erhalten, indem beispielsweise durch die Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 abgebildete Bilddaten aufeinander gelegt werden.
  • Zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erhalten einer Abstandsinformation aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die aus einer Vielzahl von Bildgebungselementen aufgebaut ist, oder kann ein Bildgebungselement sein, das Pixel für eine Detektion von Phasendifferenzen enthält.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Abbildungsbereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstands (Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) auf der Basis der von den Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation bestimmen und dadurch insbesondere als ein vorausfahrendes Fahrzeug ein nächstgelegenes dreidimensionales Objekt extrahieren, das sich auf einem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 befindet und das mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel gleich 0 km/h oder höher) in im Wesentlichen der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 fährt. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 einen beizubehaltenden Folgeabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug vorher festlegen und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Stopp-Steuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Start-Steuerung) oder dergleichen durchführen. Folglich ist es möglich, eine kooperative Steuerung auszuführen, die für automatisches Fahren gedacht ist, was das Fahrzeug, ohne vom Eingriff des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, autonom fahren lässt.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann zum Beispiel dreidimensionale Objektdaten über dreidimensionale Objekte in dreidimensionale Objektdaten eines zweirädrigen Fahrzeugs, eines Fahrzeugs üblicher Größe, eines großen Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Telefonmasten und andere dreidimensionale Objekte auf der Basis der Abstandsinformation klassifizieren, die von den Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 erhalten werden, die klassifizierten dreidimensionalen Objektdaten extrahieren und die extrahierten dreidimensionalen Objekten zum automatischen Ausweichen eines Hindernisses nutzen. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 als Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch erkennen kann, und Hindernisse, die für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch schwer zu erkennen sind. Der Mikrocomputer 12051 bestimmt dann ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem Hindernis angibt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich einem eingestellten Wert oder höher ist und somit eine Möglichkeit einer Kollision besteht, gibt der Mikrocomputer 12051 über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigesektion 12062 eine Warnung an den Fahrer aus und führt über die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 eine erzwungene Abbremsung oder Ausweichlenkbewegung durch. Der Mikrocomputer 12051 kann dadurch beim Fahren unterstützen, um eine Kollision zu vermeiden.
  • Zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 einen Fußgänger erkennen, indem bestimmt wird, ob sich in aufgenommenen Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 ein Fußgänger befindet oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird beispielsweise mittels einer Prozedur zum Extrahieren charakteristischer Punkte in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 als Infrarotkameras und einer Prozedur, um zu bestimmen, ob es der Fußgänger ist oder nicht, indem eine Verarbeitung zum Musterabgleich an einer Reihe charakteristischer Punkte durchgeführt wird, die die Kontur des Objekts angeben. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass es in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 einen Fußgänger gibt, und somit den Fußgänger erkennt, steuert die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 die Anzeigesektion 12062, so dass eine viereckige Konturlinie zur Hervorhebung so angezeigt wird, dass sie dem erkannten Fußgänger überlagert wird. Die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 kann auch die Anzeigesektion 12062 so steuern, dass ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger repräsentiert, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
  • Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung ferner für ein System für endoskopische Chirurgie verwendet werden.
  • 60 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie darstellt, für das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) verwendet werden kann.
  • In 60 ist ein Zustand veranschaulicht, in welchem ein Chirurg (Arzt) 11131 gerade ein System 11000 für endoskopische Chirurgie verwendet, um einen chirurgischen Eingriff an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 durchzuführen. Wie dargestellt umfasst das System 11000 für endoskopische Chirurgie ein Endoskop 11100, andere chirurgische Instrumente 11110 wie etwa ein Pneumoperitoneum-Rohr 11111 und eine Energiebehandlungsvorrichtung 11112, eine Trägerarmeinrichtung 11120, die das Endoskop 11100 darauf trägt, und einen Rollwagen 11200, auf welchem verschiedene Einrichtungen für endoskopische Chirurgie montiert sind.
  • Das Endoskop 11100 umfasst einen Linsentubus 11101, mit einem Bereich vorbestimmter Länge von dessen Distalende, um in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 eingeführt zu werden, und einen Kamerakopf 11102, der mit einem Proximalende des Linsentubus 11101 verbunden ist. In dem dargestellten Beispiel ist das Endoskop 11100 dargestellt, das ein steifes Endoskop mit dem Linsentubus 11101 vom harten Typ umfasst. Das Endoskop 11100 kann jedoch ansonsten als flexibles bzw. biegsames Endoskop mit dem Linsentubus 11101 vom biegsamen Typ einbezogen sein.
  • An seinem Distalende weist der Linsentubus 11101 eine Öffnung auf, in welche eine Objektlinse eingepasst ist. Eine Lichtquelleneinrichtung 11203 ist mit dem Endoskop 11100 so verbunden, dass von der Lichtquelleneinrichtung 11203 erzeugtes Licht in ein Distalende des Linsentubus 11101 durch eine Lichtführung eingeführt wird, die sich innerhalb des Linsentubus 11101 erstreckt, und in Richtung eines Beobachtungsziels in einem Körperhohlraum des Patienten 11132 durch die Objektlinse gestrahlt wird. Es ist besonders zu erwähnen, dass das Endoskop 11100 ein Endoskop für Geradeaussicht sein kann oder ein Endoskop für Schrägsicht oder ein Endoskop für eine Seitensicht sein kann.
  • Ein optisches System und ein Bildaufnahmeelement sind innerhalb des Kamerakopfes 11102 so vorgesehen, dass reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) vom Beobachtungsziel durch das optische System auf dem Bildaufnahmeelement zusammengeführt bzw. gesammelt wird. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildaufnahmeelement photoelektrisch umgewandelt, um ein dem Beobachtungslicht entsprechendes elektrisches Signal, nämlich ein einem Beobachtungsbild entsprechendes Bildsignal, zu erzeugen. Das Bildsignal wird als Rohdaten zu einer CCU 11201 übertragen.
  • Die CCU 11201 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) oder dergleichen und steuert übergreifend bzw. integral eine Operation des Endoskops 11100 und einer Anzeigeeinrichtung 11202. Ferner empfängt die CCU 11201 ein Bildsignal vom Kamerakopf 11102 und führt für das Bildsignal verschiedene Bildprozesse zum Anzeigen eines auf dem Bildsignal basierenden Bildes wie etwa beispielsweise einen Entwicklungsprozess (Demosaicing-Prozess) durch.
  • Die Anzeigeeinrichtung 11202 zeigt darauf ein Bild, das auf einem Bildsignal basiert, für das von der CCU 11201 die Bildprozesse durchgeführt wurden, unter einer Steuerung der CCU 11201 an.
  • Die Lichtquelleneinrichtung 11203 enthält eine Lichtquelle, wie etwa beispielsweise eine lichtemittierende Diode (LED), und führt Bestrahlungslicht bei einer Abbildung eines Bereichs eines chirurgischen Eingriffs dem Endoskop 11100 zu.
  • Eine Eingabeeinrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das System 11000 für endoskopische Chirurgie. Ein Nutzer kann über die Eingabeeinrichtung 11204 Eingaben verschiedener Arten einer Information oder Anweisung durchführen, die in das System 11000 für endoskopische Chirurgie eingegeben werden. Beispielsweise gibt der Nutzer eine Anweisung oder dergleichen, um eine Bildaufnahmebedingung (eine Art von Bestrahlungslicht, eine Vergrößerung, eine Brennweite oder dergleichen) durch das Endoskop 11100 zu ändern, ein.
  • Eine Einrichtung 11205 zur Steuerung eines Behandlungsinstruments steuert eine Ansteuerung der Energiebehandlungsvorrichtung 11112 für eine Kauterisierung bzw. Verätzung oder einen Schnitt eines Gewebes, ein Verschließen eines Blutgefäßes oder dergleichen. Um das Sichtfeld des Endoskops 11100 sicherzustellen und den Arbeitsraum für den Chirurgen sicherzustellen, führt eine Pneumoperitoneum-Einrichtung 11206 durch das Pneumoperitoneum-Rohr 11111 Gas in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 ein, um den Körperhohlraum auszudehnen. Eine Aufzeichnungseinrichtung 11207 ist eine Einrichtung, die verschiedene Arten einer Information in Bezug auf einen chirurgischen Eingriff aufzeichnen kann. Ein Drucker 11208 ist eine Einrichtung, die verschiedene Arten von Information in Bezug auf einen chirurgischen Eingriff in verschiedenen Formen wie etwa als Text, Bild oder grafische Darstellung drucken kann.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die Lichtquelleneinrichtung 11203, die Bestrahlungslicht, wenn ein Bereich eines chirurgischen Eingriffs abgebildet werden soll, dem Endoskop 11100 zugeführt, eine Weißlichtquelle enthalten kann, die zum Beispiel eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine Kombination von ihnen umfasst. Wenn eine Weißlichtquelle eine Kombination von roten, grünen und blauen (RGB-) Laserlichtquellen enthält, kann, da die Ausgabeintensität und der Ausgabezeitpunkt für jede Farbe (jede Wellenlänge) mit einem hohen Grad an Genauigkeit gesteuert werden kann, eine Einstellung des Weißabgleichs eines aufgenommenen Bildes von der Lichtquelleneinrichtung 11203 durchgeführt werden. Ferner wird in diesem Fall, falls Laserstrahlen von den jeweiligen RGB-Laserlichtquellen in Zeitmultiplex-Weise auf ein Beobachtungsziel gestrahlt werden, eine Ansteuerung der Bildaufnahmeelemente des Kamerakopfes 11102 synchron mit den Bestrahlungszeitpunkten gesteuert. Dann können den R-, G- und B-Farben individuell entsprechende Bilder ebenfalls in Zeitmultiplex-Weise aufgenommen werden. Gemäß diesem Verfahren ist es möglich, ein Farbbild zu erhalten, selbst wenn keine Farbfilter für das Bildaufnahmeelement vorgesehen sind.
  • Ferner kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 so gesteuert werden, dass die Intensität eines abzugebenden Lichts für jede vorbestimmte Zeit geändert wird. Indem man eine Ansteuerung des Bildaufnahmeelements des Kamerakopfes 11102 synchron mit dem Zeitpunkt der Änderung der Lichtintensität steuert, um Bilder in Zeitmultiplex-Weise zu erfassen, und die Bilder kombiniert bzw. synthetisiert, kann ein Bild mit einem hohen Dynamikbereich ohne unterentwickelte blockierte Abschattungen und überbelichtete Hervorhebungen erzeugt werden.
  • Außerdem kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 dafür konfiguriert sein, Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbands, das für eine Beobachtung mit speziellem Licht geeignet ist, bereitzustellen. Bei einer Beobachtung mit speziellem Licht wird beispielsweise unter Ausnutzung der Wellenlängenabhängigkeit einer Lichtabsorption in Körpergewebe, um Licht eines schmalen Bandes zu strahlen, im Vergleich mit Bestrahlungslicht bei einer gewöhnlichen Beobachtung (nämlich weißes Licht), eine schmalbandige Beobachtung (schmalbandige Abbildung) zum Abbilden eines vorbestimmten Gewebes wie etwa eines Blutgefäßes eines Oberflächenbereichs der mukosalen Membran in einem hohen Kontrast durchgeführt. Alternativ dazu kann bei einer Beobachtung mit speziellem Licht eine Fluoreszenzbeobachtung durchgeführt werden, um ein Bild aus Fluoreszenzlicht zu erhalten, das mittels Bestrahlung mit Anregungslicht erzeugt wird. Bei einer Fluoreszenzbeobachtung ist es möglich, eine Beobachtung von Fluoreszenzlicht von einem Körpergewebe durchzuführen, indem Anregungslicht auf das Körpergewebe gestrahlt wird (Eigenfluoreszenz-Beobachtung), oder ein Fluoreszenzlichtbild zu erhalten, indem ein Reagenzmittel wie etwa Indocyaningrün (ICG) lokal in ein Körpergewebe injiziert und Anregungslicht entsprechend einer Fluoreszenzwellenlänge des Reagenzmittels auf das Körpergewebe gestrahlt wird. Die Lichtquelleneinrichtung 11203 kann dafür konfiguriert sein, derartiges schmalbandiges Licht und/oder Anregungslicht, das für eine Beobachtung mit speziellem Licht wie oben beschrieben geeignet ist, bereitzustellen.
  • 61 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration des Kamerakopfes 11102 und der CCU 11201 zeigt, die in 60 dargestellt sind.
  • Der Kamerakopf 11102 enthält eine Linseneinheit 11401, eine Bildaufnahmeeinheit 11402, eine Ansteuereinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopf-Steuereinheit 11405. Die CCU 11201 enthält eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuerungseinheit 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind für eine Kommunikation miteinander durch ein Übertragungskabel 11400 verbunden.
  • Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das an einer Verbindungsstelle mit dem Linsentubus 11101 vorgesehen ist. Von einem Distalende des Linsentubus 11101 empfangenes Beobachtungslicht wird zum Kamerakopf 11102 geführt und in die Linseneinheit 11401 eingeführt. Die Linseneinheit 11401 enthält eine Kombination einer Vielzahl von Linsen, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokuslinse.
  • Die Anzahl an Bildaufnahmeeinheiten, die in der Bildaufnahmeeinheit 11402 enthalten sind, kann Eins (Einzelplattentyp) oder eine Mehrzahl (Mehrplattentyp) sein. Wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 beispielsweise wie diejenige des Mehrplattentyps konfiguriert ist, werden jeweiligen R, G und B entsprechende Bildsignale durch die Bildaufnahmeelemente erzeugt, und die Bildsignale können synthetisiert werden, um ein Farbbild zu erhalten. Die Bildaufnahmeeinheit 11402 kann auch so konfiguriert sein, dass sie ein Paar Bildaufnahmeelemente enthält, um jeweilige Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge zu erlangen, die für eine dreidimensionale (3D) Anzeige geeignet sind. Falls eine 3D-Anzeige ausgeführt wird, kann dann die Tiefe eines Gewebes eines lebenden Körpers in einem Bereich eines chirurgischen Eingriffs vom Chirurgen 11131 genauer erkannt werden. Es ist besonders zu erwähnen, dass, wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 wie diejenige eines stereoskopischen Typs konfiguriert ist, eine Vielzahl von Systemen von Linseneinheiten 11401 entsprechend den einzelnen Bildaufnahmeelementen vorgesehen ist.
  • Außerdem muss die Bildaufnahmeeinheit 11402 nicht notwendigerweise auf dem Kamerakopf 11102 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Bildaufnahmeeinheit 11402 unmittelbar hinter der Objektivlinse innerhalb des Linsentubus 11101 vorgesehen sein.
  • Die Ansteuereinheit 11403 enthält einen Aktuator und bewegt unter der Steuerung der Kamerakopf-Steuereinheit 11405 die Zoomlinse und die Fokuslinse der Linseneinheit 11401 um einen vorbestimmten Abstand entlang einer optischen Achse. Folglich können die Vergrößerung und der Fokus eines aufgenommenen Bildes durch die Bildaufnahmeeinheit 11402 geeignet eingestellt werden.
  • Die Kommunikationseinheit 11404 enthält eine Kommunikationseinrichtung zum Übertragen und Empfangen verschiedener Arten von Information zu und von der CCU 11201. Die Kommunikationseinheit 11404 überträgt ein von der Bildaufnahmeeinheit 11402 erlangtes Bildsignal über das Übertragungskabel 11400 als Rohdaten zur CCU 11201.
  • Außerdem empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuerungssignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 von der CCU 11201 und stellt das Steuerungssignal der Kamerakopf-Steuereinheit 11405 bereit. Das Steuerungssignal enthält Information in Bezug auf Bildaufnahmebedingungen, wie etwa zum Beispiel eine Information, dass eine Frame-Rate eines aufgenommenen Bildes bestimmt ist, eine Information, dass ein Belichtungswert bei einer Bildaufnahme bestimmt ist, und/oder eine Information, dass eine Vergrößerung und ein Fokus eines aufgenommenen Bildes bestimmt sind.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die Bildaufnahmebedingungen wie etwa die Frame-Rate, der Belichtungswert, die Vergrößerung oder der Fokus durch den Nutzer bestimmt werden können oder durch die Steuerungseinheit 11413 der CCU 11201 auf der Basis des erfassten Bildsignals automatisch eingestellt werden können. Im letztgenannten Fall sind im Endoskop 11100 eine Funktion einer automatischen Belichtung (AE), eine Funktion eines Autofokus (AF) und eine Funktion eines automatischen Weißabgleichs (AWB) integriert.
  • Die Kamerakopf-Steuereinheit 11405 steuert eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 auf der Basis eines über die Kommunikationseinheit 11404 von der CCU 11201 empfangenen Steuerungssignals.
  • Die Kommunikationseinheit 11411 enthält eine Kommunikationseinrichtung, um verschiedene Arten von Information zum Kamerakopf 11102 zu übertragen und von ihm zu empfangen. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt ein über das Übertragungskabel 11400 vom Kamerakopf 11102 dorthin übertragenes Bildsignal.
  • Außerdem überträgt die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuerungssignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zum Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuerungssignal können mittels elektrischer Kommunikation, optischer Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 11412 führt verschiedene Bildprozesse für ein Bildsignal in der Form vom Kamerakopf 11102 dorthin übertragener Rohdaten durch.
  • Die Steuerungseinheit 11413 führt verschiedene Arten einer Steuerung bezüglich einer Bildaufnahme eines Bereiches eines chirurgischen Eingriffs oder dergleichen durch das Endoskop 11100 und einer Anzeige eines aufgenommenen Bildes durch, das mittels einer Bildaufnahme des Bereichs eines chirurgischen Eingriffs oder dergleichen erhalten wurde. Beispielsweise erzeugt die Steuerungseinheit 11413 ein Steuerungssignal, um eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zu steuern.
  • Außerdem steuert die Steuerungseinheit 11413 auf der Basis eines Bildsignals, für das Bildprozesse mittels der Bildverarbeitungseinheit 11412 durchgeführt wurden, die Anzeigeeinrichtung 11202, um ein aufgenommenes Bild anzuzeigen, in welchem der Bereich eines chirurgischen Eingriffs oder dergleichen abgebildet ist. Daraufhin kann die Steuerungseinheit 11413 unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien verschiedene Objekte in dem aufgenommenen Bild erkennen. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 11413 ein chirurgisches Instrument wie etwa eine Pinzette bzw. Zange, einen bestimmten Bereich eines lebenden Körpers, eine Blutung, Dunst, wenn die Energiebehandlungsvorrichtung 11112 verwendet wird, und so weiter erkennen, indem die Form, Farbe und so weiter von Rändern von Objekten detektiert werden, die in einem aufgenommenen Bild enthalten sind. Die Steuerungseinheit 11413 kann, wenn sie die Anzeigeeinrichtung 11202 steuert, um ein aufgenommenes Bild anzuzeigen, veranlassen, dass verschiedene Arten einer einen chirurgischen Eingriff unterstützenden Information überlappend mit einem Bild des Bereichs eines chirurgischen Eingriffs unter Verwendung eines Erkennungsergebnisses angezeigt werden. Wenn die einen chirurgischen Eingriff unterstützende Information überlappend angezeigt und dem Chirurgen 11131 präsentiert wird, kann die Belastung für den Chirurgen 11131 reduziert werden, und der Chirurg 11131 kann den chirurgischen Eingriff sicher fortführen.
  • Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 miteinander verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel, das eine Kommunikation elektrischer Signale geeignet ist, eine Lichtleitfaser, die für eine optische Kommunikation geeignet ist, oder ein Verbundkabel, das für sowohl elektrische als auch optische Kommunikation geeignet ist.
  • Während im dargestellten Beispiel unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 eine Kommunikation mittels einer drahtgebundenen Kommunikation durchgeführt wird, kann hier die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 mittels einer drahtlosen Kommunikation durchgeführt werden.
  • Es ist hier besonders zu erwähnen, dass, obgleich das System für endoskopische Chirurgie als ein Beispiel beschrieben wurde, die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für beispielsweise ein System für mikroskopische Chirurgie und so weiter verwendet werden kann.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die vorliegende Offenbarung auch solche Konfigurationen wie im Folgenden beschrieben aufweisen kann.
  • [A01]
  • «Bildgebungsvorrichtung»
  • Eine Bildgebungsvorrichtung, umfassend:
    • eine erste Elektrode;
    • eine Ladung akkumulierende Elektrode, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode angeordnet ist,
    • eine Isolierungselektrode, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode und der Ladung akkumulierenden Elektrode angeordnet ist und die Ladung akkumulierende Elektrode umgibt,
    • eine fotoelektrische Umwandlungsschicht, die in Kontakt mit der ersten Elektrode und oberhalb der Ladung akkumulierenden Elektrode mit einer dazwischen angeordneten Isolierschicht ausgebildet ist, und
    • eine zweite Elektrode, die auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht ausgebildet ist, worin
    • die Isolierungselektrode eine erste Isolierungselektrode und eine zweite Isolierungselektrode umfasst, die mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode angeordnet ist, und
    • die erste Isolierungselektrode zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Isolierungselektrode angeordnet ist.
  • [A02]
  • Die Bildgebungsvorrichtung gemäß [A01], worin die erste Isolierungselektrode ein Potential eines festen Werts VES-1 hat und die zweite Isolierungselektrode ein Potential eines anderen festen Werts VES-2 hat.
  • [A03]
  • Die Bildgebungsvorrichtung gemäß [A01], worin die erste Isolierungselektrode ein Potential hat, das sich von einem festen Wert VES-1 aus ändert, und die zweite Isolierungselektrode ein Potential eines festen Werts VES-2 hat.
  • [A04]
  • Die Bildgebungsvorrichtung gemäß [A02] oder [A03], worin in einem Fall, in dem eine zu akkumulierende Ladung Elektronen sind, VES-1 > VES-2 erfüllt ist, aber in einem Fall, in dem eine zu akkumulierende Ladung positive Löcher sind, VES-1 < VES-2 erfüllt ist.
  • [A05]
  • Die Bildgebungsvorrichtung gemäß [A02] oder [A03], worin VES-2 = VES-1 erfüllt ist.
  • [A06]
  • «Festkörper-Bildsensor: erste Ausführungsform»
  • Ein Festkörper-Bildsensor, umfassend:
    • eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungsblöcken, die jeweils P × Q (wobei P ≥ 2 und Q ≥ 1 gelten) Bildgebungsvorrichtungen enthalten, so dass P Bildgebungsvorrichtungen in einer ersten Richtung angeordnet sind und Q Bildgebungsvorrichtungen in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung angeordnet sind, worin
    • jede Bildgebungsvorrichtung umfasst eine erste Elektrode, eine Ladung akkumulierende Elektrode, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode angeordnet ist, eine Isolierungselektrode, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode und der Ladung akkumulierenden Elektrode angeordnet ist und die Ladung akkumulierende Elektrode umgibt, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht, die in Kontakt mit der ersten Elektrode und oberhalb der Ladung akkumulierenden Elektrode mit einer dazwischen angeordneten Isolierschicht ausgebildet ist und eine zweite Elektrode, die auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht ausgebildet ist,
    • die Isolierungselektrode eine erste Isolierungselektrode, eine zweite Isolierungselektrode und eine dritte Isolierungselektrode umfasst,
    • die erste Isolierungselektrode neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die zumindest entlang der zweiten Richtung in dem Bildgebungsvorrichtungsblock Seite an Seite platziert sind,
    • die zweite Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen in dem Bildgebungsvorrichtungsblock angeordnet ist, und
    • die dritte Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungsblöcken angeordnet ist.
  • [A07]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [A06], worin die dritte Isolierungselektrode von einander benachbarten Bildgebungsvorrichtungsblöcken gemeinsam genutzt wird.
  • [A08]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [A06] oder [A07], worin die erste Isolierungselektrode neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode zwischen den Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der zweiten Richtung im Bildgebungsvorrichtungsblock Seite an Seite platziert sind, und
    die zweite Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der ersten Richtung Seite an Seite platziert sind, und mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode zwischen den Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der zweiten Richtung Seite an Seite platziert sind.
  • [A09]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [A08], worin die zweite Isolierungselektrode und die dritte Isolierungselektrode miteinander verbunden sind.
  • [A10]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [A06] oder [A07], worin
    die erste Isolierungselektrode neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode zwischen den Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der zweiten Richtung im Bildgebungsvorrichtungsblock Seite an Seite platziert sind, und ferner neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der ersten Richtung Seite an Seite platziert sind, und
    die zweite Isolierungselektrode mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode zwischen den Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der zweiten Richtung Seite an Seite platziert sind, und ferner mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode zwischen den Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der ersten Richtung Seite an Seite platziert sind.
  • [A11]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [A10], worin die zweite Isolierungselektrode und die dritte Isolierungselektrode miteinander verbunden sind.
  • [A12]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [A11], worin die erste Isolierungselektrode ein Potential eines festen Werts VES-1 hat und die zweite Isolierungselektrode und die dritte Isolierungselektrode ebenfalls ein Potential eines festen Werts VES-2 haben.
  • [A13]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [A11], worin die erste Isolierungselektrode ein Potential hat, das sich von einem festen Wert VES-1 aus ändert, und die zweite Isolierungselektrode und die dritte Isolierungselektrode ein Potential eines festen Werts VES-2 haben.
  • [A14]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [A12] oder [A13], worin in einem Fall, in dem eine zu akkumulierende Ladung Elektronen sind, VES-1 > VES-2 erfüllt ist, aber in einem Fall, in dem eine zu akkumulierende Ladung positive Löcher sind, VES-1 < VES-2 erfüllt ist.
  • [A15]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [A12] oder [A13], worin VES-2 = VES-1 erfüllt ist.
  • [A16]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A06] bis [A15], worin die erste Elektrode von P × Q Bildgebungsvorrichtungen, die den Bildgebungsvorrichtungsblock bilden, gemeinsam genutzt wird.
  • [A17]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A06] bis [A16], worin P = 2 und Q = 2 erfüllt sind.
  • [A18]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A17], ferner umfassend:
    ein Halbleitersubstrat, worin
    ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich oberhalb des Halbleitersubstrats angeordnet ist.
  • [A19]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß von [A01] bis [A18], ferner umfassend:
    eine eine Übertragung steuernde Elektrode, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode und der Ladung akkumulierenden Elektrode zwischen der ersten Elektrode und der Ladung akkumulierenden Elektrode angeordnet ist und mit einem dazwischen angeordneten Isolierfilm der fotoelektrischen Umwandlungsschicht gegenüberliegend angeordnet ist.
  • [A20]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A19], worin die Ladung akkumulierende Elektrode eine Vielzahl von Segmenten einer Ladung akkumulierenden Elektrode umfasst.
  • [A21]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A20], worin die Ladung akkumulierende Elektrode eine größere Größe als diejenige der ersten Elektrode aufweist.
  • [A22]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A21], worin sich die erste Elektrode in einer in der Isolierschicht vorgesehenen Öffnung erstreckt und mit der fotoelektrischen Umwandlungsschicht verbunden ist.
  • [A23]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A21], worin sich die fotoelektrische Umwandlungsschicht in einer in der Isolierschicht vorgesehenen Öffnung erstreckt und mit der ersten Elektrode verbunden ist.
  • [A24]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [A23], worin
    ein Randbereich einer Oberseite der ersten Elektrode mit der Isolierschicht bedeckt ist,
    die erste Elektrode auf einer Bodenfläche der Öffnung freigelegt ist und,
    wenn eine Fläche der Isolierschicht, die mit der Oberseite der ersten Elektrode in Kontakt ist, eine erste Fläche ist und eine Fläche der Isolierschicht, die mit einem Bereich der fotoelektrischen Umwandlungsschicht in Kontakt ist, der der Ladung akkumulierenden Elektrode gegenüberliegt, eine zweite Fläche ist, eine Seitenfläche der Öffnung eine Neigung aufweist, die sich von der ersten Fläche zur zweiten Fläche ausdehnt.
  • [A25]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [A24], worin die Seitenfläche der Öffnung mit der Neigung, die sich von der ersten Fläche in Richtung der zweiten Fläche ausdehnt, auf der Seite der Ladung akkumulierenden Elektrode positioniert ist.
  • [A26]
  • «Steuerung eines Potentials einer ersten Elektrode und einer Ladung akkumulierenden Elektrode»
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A25], ferner umfassend:
    ein Steuerungsbereich, der auf einem Halbleitersubstrat vorgesehen ist und eine Ansteuerschaltung enthält, worin
    die erste Elektrode und die Ladung akkumulierende Elektrode mit der Ansteuerschaltung verbunden sind,
    während einer Ladungsakkumulierungsperiode von der Ansteuerschaltung ein Potential V11 an die erste Elektrode angelegt wird, ein Potential V12 an die Ladung akkumulierende Elektrode angelegt wird und Ladung in die fotoelektrische Umwandlungsschicht akkumuliert wird,
    während einer Ladungsübertragungsperiode von der Ansteuerschaltung ein Potential V21 an die erste Elektrode angelegt wird, ein Potential V22 an die Ladung akkumulierende Elektrode angelegt wird und die in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht akkumulierte Ladung über die erste Elektrode zum Steuerungsbereich ausgelesen wird und
    in dem Fall, in dem das Potential der ersten Elektrode höher ist als dasjenige der zweiten Elektrode, V 12 ≥ V 11  und V 22 < V 21
    Figure DE112019003394T5_0014
    erfüllt sind, aber in dem Fall, in dem das Potential der ersten Elektrode niedriger als dasjenige der zweiten Elektrode ist, V 12 ≤ V 11  und V 22 > V 21
    Figure DE112019003394T5_0015
    erfüllt sind.
  • [A27]
  • «Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode»
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A19], worin die Ladung akkumulierende Elektrode eine Vielzahl von Segmenten einer Ladung akkumulierenden Elektrode umfasst.
  • [A28]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [A27], worin
    in dem Fall, in dem das Potential der ersten Elektrode höher ist als dasjenige der zweiten Elektrode, während einer Ladungsübertragungsperiode das Potential, das an das Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode angelegt wird, das der ersten Elektrode am Nächsten liegt, höher ist als das Potential, das an das Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode angelegt wird, das von der ersten Elektrode am Entferntesten positioniert ist, und
    in dem Fall, in dem das Potential der ersten Elektrode niedriger als dasjenige der zweiten Elektrode ist, während einer Ladungsübertragungsperiode das Potential, das an das Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode angelegt wird, das der ersten Elektrode am Nächsten positioniert ist, niedriger ist als das Potential, das an das Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode angelegt wird, das von der ersten Elektrode am Entferntesten positioniert ist.
  • [A29]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A28], worin
    zumindest eine Floating-Diffusionsschicht und ein Verstärkungstransistor, die einen Steuerungsbereich bilden, auf einem Halbleitersubstrat vorgesehen sind und
    die erste Elektrode mit der Floating-Diffusionsschicht und einem Gate-Bereich des Verstärkungstransistors verbunden ist.
  • [A30]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [A29], worin
    ferner ein Rücksetztransistor und ein Auswahltransistor, die den Steuerungsbereich bilden, auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen sind,
    die Floating-Diffusionsschicht mit einem von Source/Drain-Gebieten des Rücksetztransistors verbunden ist und
    eines von Source/Drain-Gebieten des Verstärkungstransistors mit einem von Source/Drain-Gebieten des Auswahltransistors verbunden ist und das andere der Source/Drain-Gebiete des Auswahltransistors mit einer Signalleitung verbunden ist.
  • [A31]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A30], worin Licht von der Seite der zweiten Elektrode aus einfällt und eine Abschattungsschicht auf einer Lichteinfallsseite eher nahe der zweiten Elektrode ausgebildet ist.
  • [A32]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A30], worin Licht von der Seite der zweiten Elektrode aus einfällt und Licht nicht auf die erste Elektrode fällt.
  • [A33]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [A32], worin eine Abschattungsschicht oberhalb der ersten Elektrode und auf einer Lichteinfallsseite eher nahe der zweiten Elektrode ausgebildet ist.
  • [A34]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [A32], worin
    eine On-Chip-Mikrolinse oberhalb der Ladung akkumulierenden Elektrode und der zweiten Elektrode vorgesehen ist und
    auf die On-Chip-Mikrolinse einfallendes Licht auf der Ladung akkumulierenden Elektrode fokussiert wird.
  • [B01]
  • «Bildgebungsvorrichtung: erste Konfiguration»
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A34], worin
    der fotoelektrische Umwandlungsbereich N (wobei N ≥ 2 gilt) Segmente eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs umfasst,
    die fotoelektrische Umwandlungsschicht N Segmente einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht umfasst,
    die Isolierschicht N Segmente einer Isolierschicht umfasst,
    die Ladung akkumulierende Elektrode N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode umfasst,
    ein n-tes (wobei n = 1, 2, 3, ..., N gilt) Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs ein n-tes Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode, ein n-tes Segment einer Isolierschicht und ein n-tes Segment einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht enthält,
    das Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs mit einem höheren Wert von n von der ersten Elektrode weiter entfernt positioniert ist und
    die Segmente einer Isolierschicht eine Dicke aufweisen, die sich über einen Bereich von einem ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs bis zu einem N-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell ändert.
  • [B02]
  • «Bildgebungsvorrichtung: zweite Konfiguration»
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A34], worin
    der fotoelektrische Umwandlungsbereich N (wobei N ≥ 2 gilt) Segmente eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs umfasst,
    die fotoelektrische Umwandlungsschicht N Segmente einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht umfasst,
    die Isolierschicht N Segmente einer Isolierschicht umfasst,
    die Ladung akkumulierende Elektrode N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode umfasst,
    ein n-tes (wobei n = 1, 2, 3, ..., N gilt) Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs ein n-tes Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode, ein n-tes Segment einer Isolierschicht und ein n-tes Segment einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht enthält,
    das Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs mit einem höheren Wert von n von der ersten Elektrode weiter entfernt positioniert ist und
    die Segmente einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht eine Dicke aufweisen, die sich über einen Bereich von einem ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs bis zu einem N-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell ändert.
  • [B03]
  • «Bildgebungsvorrichtung: dritte Konfiguration»
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A34], worin
    der fotoelektrische Umwandlungsbereich N (wobei N ≥ 2 gilt) Segmente eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs umfasst,
    die fotoelektrische Umwandlungsschicht N Segmente einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht umfasst,
    die Isolierschicht N Segmente einer Isolierschicht umfasst,
    die Ladung akkumulierende Elektrode N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode umfasst,
    ein n-tes (wobei n = 1, 2, 3, ..., N gilt) Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs ein n-tes Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode, ein n-tes Segment einer Isolierschicht und ein n-tes Segment einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht enthält,
    das Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs mit einem höheren Wert von n von der ersten Elektrode weiter entfernt positioniert ist und
    ein das Segment einer Isolierschicht bildende Material in Benachbarten der Segmente eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs verschieden ist.
  • [B04]
  • «Bildgebungsvorrichtung: vierte Konfiguration»
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A34], worin
    der fotoelektrische Umwandlungsbereich aus N (wobei N ≥ 2 gilt) Segmenten eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs konfiguriert ist,
    die fotoelektrische Umwandlungsschicht N Segmente einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht umfasst,
    die Isolierschicht N Segmente einer Isolierschicht umfasst,
    die Ladung akkumulierende Elektrode N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode umfasst, die mit einem Abstand untereinander angeordnet sind,
    ein n-tes (wobei n = 1, 2, 3, ..., N gilt) Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs ein n-tes Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode, ein n-tes Segment einer Isolierschicht und ein n-tes Segment einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht enthält,
    das Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs mit einem höheren Wert von n von der ersten Elektrode weiter entfernt positioniert ist, und
    ein das Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode bildende Material in Benachbarten der Segmente eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs verschieden ist.
  • [B05]
  • «Bildgebungsvorrichtung: fünfte Konfiguration»
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A34], worin
    der fotoelektrische Umwandlungsbereich N (wobei N ≥ 2 gilt) Segmente eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs umfasst,
    die fotoelektrische Umwandlungsschicht N Segmente einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht umfasst,
    die Isolierschicht N Segmente einer Isolierschicht umfasst,
    die Ladung akkumulierende Elektrode N Segmente einer Ladung akkumulierenden Elektrode umfasst, die mit einem Abstand untereinander angeordnet sind,
    ein n-tes (wobei n = 1, 2, 3, ..., N gilt) Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs ein n-tes Segment einer Ladung akkumulierenden Elektrode, ein n-tes Segment einer Isolierschicht und ein n-tes Segment einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht enthält,
    das Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs mit einem höheren Wert von n von der ersten Elektrode weiter entfernt positioniert ist und
    eine Fläche des Segments einer Ladung akkumulierenden Elektrode über einen Bereich von einem ersten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs bis zu einem N-ten Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs graduell abnimmt.
  • [B06]
  • «Bildgebungsvorrichtung: sechste Konfiguration»
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [A01] bis [A34], worin, wenn eine Stapelrichtung der Ladung akkumulierenden Elektrode, der Isolierschicht und der fotoelektrischen Umwandlungsschicht eine Z-Richtung ist und eine Richtung weg von der ersten Elektrode eine X-Richtung ist, sich eine Querschnittsfläche eines gestapelten Bereichs, wenn der gestapelte Bereich, bei dem die Ladung akkumulierende Elektrode, die Isolierschicht und die fotoelektrischen Umwandlungsschicht gestapelt sind, entlang einer virtuellen YZ-Ebene geschnitten wird, in Abhängigkeit von einem Abstand von der ersten Elektrode ändert.
  • [C01]
  • «Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs»
  • Eine Festkörper-Bildsensor des gestapelten Typs, umfassend:
    • zumindest eine Bildgebungsvorrichtung gemäß einem von [A01] bis [B06].
  • [D01]
  • «Festkörper-Bildsensor: zweite Ausführungsform»
  • Ein Festkörper-Bildsensor umfassend:
    eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs, die zumindest eine Bildgebungsvorrichtung gemäß einem von [A01] bis [B06] enthält.
  • [D02]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [D01], worin
    zumindest eine untere Bildgebungsvorrichtung unterhalb der Bildgebungsvorrichtung vorgesehen ist und
    eine Wellenlänge eines von der Bildgebungsvorrichtung zu empfangenden Lichts und eine Wellenlänge eines von der unteren Bildgebungsvorrichtung zu empfangenden Lichts voneinander verschieden sind.
  • [D03]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [D02], worin zwei untere Bildgebungsvorrichtungen gestapelt sind.
  • [D04]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß [D02] oder [D03], worin untere Bildgebungsvorrichtungsblöcke in zwei Schichten vorgesehen sind.
  • [D05]
  • Der Festkörper-Bildsensor gemäß einem von [D01] bis [D04], worin eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungen, die den unteren Bildgebungsvorrichtungsblock bilden, eine gemeinsam genutzte Floating-Diffusionsschicht enthält.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Bildgebungsvorrichtungsblock,
    11
    Bildgebungs-vorrichtung,
    13, 15
    Bildgebungsvorrichtung,
    201, 202, 203
    Segment eines fotoelektrischen Umwandlungsbereichs,
    21
    erste Elektrode,
    22
    zweite Elektrode,
    23
    foto-elektrische Umwandlungsschicht,
    23'
    Gebiet einer foto-elektrischen Umwandlungsschicht, das zwischen benachbarten Bildgebungsvorrichtungen positioniert ist,
    23DN
    untere Schicht einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht,
    23UP
    obere Schicht einer fotoclektriachen Uewandiungeschicht
    24
    Ladung akkumulierendeElektrode,
    24A, 24B, 24C
    Segment ei-ner Ladung akkumulierenden Elektrode,
    25, 25A, 25B
    eine Übertragung steuernde Elektrode (Ladungsübertragungselektrode),
    26
    Ladung entladende Elektrode,
    30, 35
    Isolierungs-elektrode,
    31A
    erste Isolierungselektrode,
    31B
    zweite Isolierungselektrode,
    32
    dritte Isolierungselektrode,
    33
    Pad-Bereich,
    34
    Verbindungsloch,
    41
    Halbleiter-gebiet vom n-Typ, das die zweite Bildgebungsvorrichtung bildet,
    43
    Halbleitergebiet vom n-Typ, das eine dritte Bildge-bungsvorrichtung bildet,
    42, 44, 73
    p+-Schicht,
    45
    Ga-te-Bereich eines Übertragungstransistors,
    46
    Gate-Bereich eines Übertragungstransistors, ,
    51
    Gate-Bereich eines Rücksetztransistors
    TR1rst, 51A
    Kanalausbildungsgebiet des Rücksetztransistors
    TR1rst, 51B, 51C
    Source/Drain-Gebiet des Rücksetztransistors
    TR1rst, 52
    Gate-Bereich eines Ver-stärkungstransistors
    TR1amp, 52A
    Kanalausbildungsgebiet des Verstärkungstransistors
    TR1amp, 52B, 52C
    Source/Drain-Gebiet des Verstärkungstransistors
    TR1amp, 53
    Gate-Bereich eines Auswahltransistors
    TR1sel, 53A
    Kanalausbildungsgebiet des Auswahltransistors
    TR1sel, 53B, 53C
    Source/Drain-Gebiet des Auswahltransistors
    TR1sel, FD1, FD2, FD3, 45C, 46C
    Floa-ting-Diffusionsschicht,
    TR1amp
    Verstärkungstransistor,
    TR1rst
    Rücksetztransistor,
    TR1sel
    Auswahltransistor,
    TR2trs
    Übertragungstransistor,
    TR2rst
    Rücksetztransistor,
    TR2amp
    Verstärkungstransistor,
    TR2sel
    Auswahltransistor,
    TR3trs
    Übertragungstransistor,
    TR3rst
    Rücksetztransistor,
    TR3amp
    Verstärkungstransistor,
    TR3sel
    Auswahltransistor,
    VDD
    Stromversorgung,
    RST1, RST2, RST3
    Rücksetzleitung,
    SEL1, SEL2, SEL3
    Auswahlleitung,
    117, VSL1, VSL2, VSL3
    Signalleitung,
    TG2, TG3
    Übertragungs-Gateleitung,
    VOA, VOB, VOT, VOU
    Verdrahtung,
    61
    Kontaktlochbereich,
    62
    Verdrahtungsschicht,
    63, 64, 641, 642, 643,
    Pad-Bereich,
    67 65, 68A 68B
    Verbindungsloch,
    66,
    Verbindungsbereich,
    70
    Halbleitersubstrat,
    70A
    erste Fläche (vordere Flä-che) eines Halbleitersubstrats,
    70B
    zweite Fläche (rück-seitige Fläche) eines Halbleitersubstrats,
    71
    Vorrich-tungsisolierungsgebiet,
    72
    Oxidfilm,
    74
    HfO2-Film,
    75
    Isolierfilm,
    76
    Zwischenschicht-Isolierschicht,
    77, 78, 81
    Zwischenschicht-Isolierschicht,
    82
    Isolier-schicht,
    82'
    Gebiet zwischen benachbarten Bildgebungsvor-richtungen,
    82p
    erste Fläche einer Isolierschicht,
    82q
    zweite Fläche einer Isolierschicht,
    83
    Schutzschicht,
    84, 84A, 84B, 84C
    Öffnung,
    90
    On-Chip-Mikrolinse,
    91
    verschiedene Komponenten einer Bildgebungsvorrichtung, die un-ter einer Zwischenschicht-Isolierschicht positioniert sind,
    92
    Abschattungsschicht,
    100
    Festkörper-Bildsensor,
    101
    Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs,
    111
    Bildgebungsgebiet,
    112
    vertikale Ansteuerschaltung,
    113
    Spalten-Signalverarbeitungsschaltung,
    114
    horizontale An-steuerschaltung,
    115
    Ausgabeschaltung,
    116
    Steuer-schaltung für eine Ansteuerung,
    118
    horizontale Signallei-tung,
    200
    elektronisches Gerät (Kamera),
    201
    Festkör-per-Bildsensor,
    210
    optische Linse,
    211
    Blendenvor-richtung,
    212
    Ansteuerschaltung,
    213
    Signalverarbei-tungsschaltung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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    • JP 2017157816 [0002, 0003, 0006]

Claims (20)

  1. Bildgebungsvorrichtung, aufweisend: eine erste Elektrode; eine Ladung akkumulierende Elektrode, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode angeordnet ist, eine Isolierungselektrode, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode und der Ladung akkumulierenden Elektrode angeordnet ist und die Ladung akkumulierende Elektrode umgibt, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht, die in Kontakt mit der ersten Elektrode und oberhalb der Ladung akkumulierenden Elektrode mit einer dazwischen angeordneten Isolierschicht ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode, die auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht ausgebildet ist, wobei die Isolierungselektrode eine erste Isolierungselektrode und eine zweite Isolierungselektrode umfasst, die mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode angeordnet ist, und die erste Isolierungselektrode zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Isolierungselektrode angeordnet ist.
  2. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Isolierungselektrode ein Potential eines festen Werts VES-1 hat und die zweite Isolierungselektrode ein Potential eines anderen festen Werts VES-2 hat.
  3. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Isolierungselektrode ein Potential hat, das sich von einem festen Wert VES-1 aus ändert, und die zweite Isolierungselektrode ein Potential eines festen Werts VES-2 hat.
  4. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei in einem Fall, in dem eine zu akkumulierende Ladung Elektronen sind, VES-1 > VES-2 erfüllt ist, aber in einem Fall, in dem eine zu akkumulierende Ladung positive Löcher sind, VES-1 < VES-2 erfüllt ist.
  5. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei VES-2 = VES-1 erfüllt ist.
  6. Festkörper-Bildsensor, aufweisend: eine Vielzahl von Bildgebungsvorrichtungsblöcken, die jeweils P × Q (wobei P ≥ 2 und Q ≥ 1 gelten) Bildgebungsvorrichtungen enthalten, so dass P Bildgebungsvorrichtungen in einer ersten Richtung angeordnet sind und Q Bildgebungsvorrichtungen in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung angeordnet sind, wobei jede Bildgebungsvorrichtung umfasst eine erste Elektrode, eine Ladung akkumulierende Elektrode, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode angeordnet ist, eine Isolierungselektrode, die mit einem Abstand von der ersten Elektrode und der Ladung akkumulierenden Elektrode angeordnet ist und die Ladung akkumulierende Elektrode umgibt, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht, die in Kontakt mit der ersten Elektrode und oberhalb der Ladung akkumulierenden Elektrode mit einer dazwischen angeordneten Isolierschicht ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode, die auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht ausgebildet ist, die Isolierungselektrode eine erste Isolierungselektrode, eine zweite Isolierungselektrode und eine dritte Isolierungselektrode umfasst, die erste Isolierungselektrode neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die zumindest entlang der zweiten Richtung in dem Bildgebungsvorrichtungsblock Seite an Seite platziert sind, die zweite Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen in dem Bildgebungsvorrichtungsblock angeordnet ist und die dritte Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungsblöcken angeordnet ist.
  7. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 6, wobei die dritte Isolierungselektrode von einander benachbarten Bildgebungsvorrichtungsblöcken gemeinsam genutzt wird.
  8. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 6, wobei die erste Isolierungselektrode neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode zwischen den Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der zweiten Richtung im Bildgebungsvorrichtungsblock Seite an Seite platziert sind, und die zweite Isolierungselektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der ersten Richtung Seite an Seite platziert sind, und mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode zwischen den Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der zweiten Richtung Seite an Seite platziert sind.
  9. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 8, wobei die zweite Isolierungselektrode und die dritte Isolierungselektrode miteinander verbunden sind.
  10. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 6, wobei die erste Isolierungselektrode neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode zwischen den Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der zweiten Richtung im Bildgebungsvorrichtungsblock Seite an Seite platziert sind, und neben, aber mit einem Abstand von der ersten Elektrode zwischen Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der ersten Richtung Seite an Seite platziert sind, und die zweite Isolierungselektrode mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode zwischen den Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der zweiten Richtung Seite an Seite platziert sind, und mit einem Abstand von der ersten Isolierungselektrode zwischen den Bildgebungsvorrichtungen angeordnet ist, die entlang der ersten Richtung Seite an Seite platziert sind.
  11. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 10, wobei die zweite Isolierungselektrode und die dritte Isolierungselektrode miteinander verbunden sind.
  12. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 11, wobei die erste Isolierungselektrode ein Potential eines festen Werts VES-1 hat und die zweite Isolierungselektrode und die dritte Isolierungselektrode ebenfalls ein Potential eines festen Werts VES-2 haben.
  13. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 11, wobei die erste Isolierungselektrode ein Potential hat, das sich von einem festen Wert VES-1 aus ändert, und die zweite Isolierungselektrode und die dritte Isolierungselektrode ein Potential eines festen Werts VES-2 haben.
  14. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 12, wobei in einem Fall, in dem eine zu akkumulierende Ladung Elektronen sind, VES-1 > VES-2 erfüllt ist, aber in einem Fall, in dem eine zu akkumulierende Ladung positive Löcher sind, VES-1 < VES-2 erfüllt ist.
  15. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 12, wobei VES-2 = VES-1 erfüllt ist.
  16. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 6, wobei die erste Elektrode von P × Q Bildgebungsvorrichtungen, die den Bildgebungsvorrichtungsblock bilden, gemeinsam genutzt wird.
  17. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 6, wobei P = 2 und Q = 2 erfüllt sind.
  18. Festkörper-Bildsensor, aufweisend: eine Bildgebungsvorrichtung des gestapelten Typs, die zumindest eine Bildgebungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 enthält.
  19. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 18, wobei zumindest eine untere Bildgebungsvorrichtung unterhalb der Bildgebungsvorrichtung vorgesehen ist und eine Wellenlänge eines von der Bildgebungsvorrichtung zu empfangenden Lichts und eine Wellenlänge eines von der unteren Bildgebungsvorrichtung zu empfangenden Lichts voneinander verschieden sind.
  20. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 19, wobei zwei untere Bildgebungsvorrichtungen gestapelt sind.
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