JP7347487B2 - 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置、並びに、固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents
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Description
基板上に設けられ、第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成る第1光電変換部と、基板内に設けられた第2光電変換部とを備えており、
第1光電変換部は、更に、第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極を備えている。
基板上に設けられ、第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成る第1光電変換部と、基板内に設けられた第2光電変換部とを備えており、
第1光電変換部は、更に、第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極を備えており、
第2電極側から光が入射し、第1電極には光が入射しない構造を有する撮像素子を、複数、備えた固体撮像装置の駆動方法であって、
全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に電荷を蓄積しながら、第1電極における電荷を系外に排出し、その後、
全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に蓄積された電荷を第1電極に転送し、転送完了後、順次、各撮像素子において第1電極に転送された電荷を読み出す、
各工程を繰り返す。
1.本開示の撮像素子、本開示の積層型撮像素子及び本開示の第1の態様~第2の態様に係る固体撮像装置、並びに、固体撮像装置の駆動方法、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の撮像素子、本開示の積層型撮像素子及び本開示の第2の態様に係る固体撮像装置)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例1~実施例2の変形)
5.実施例4(実施例1~実施例3の変形、転送制御用電極を備えた撮像素子)
6.実施例5(実施例1~実施例4の変形、電荷排出電極を備えた撮像素子)
7.実施例6(実施例1~実施例5の変形、複数の電荷蓄積用電極セグメントを備えた撮像素子)
8.その他
本開示の撮像素子等にあっては、
半導体基板を更に備えており、
光電変換部は、半導体基板の上方に配置されている形態とすることができる。尚、第1電極、電荷蓄積用電極及び第2電極は、後述する駆動回路に接続されている。
第1電極の頂面の縁部は絶縁層で覆われており、
開口部の底面には第1電極が露出しており、
第1電極の頂面と接する絶縁層の面を第1面、電荷蓄積用電極と対向する光電変換層の部分と接する絶縁層の面を第2面としたとき、開口部の側面は、第1面から第2面に向かって広がる傾斜を有する形態とすることができ、更には、第1面から第2面に向かって広がる傾斜を有する開口部の側面は、電荷蓄積用電極側に位置する形態とすることができる。尚、光電変換層と第1電極との間に他の層が形成されている形態(例えば、光電変換層と第1電極との間に電荷蓄積に適した材料層が形成されている形態)を包含する。
半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
第1電極及び電荷蓄積用電極は、駆動回路に接続されており、
電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第1電極を経由して制御部に読み出される構成とすることができる。但し、第1電極の電位が第2電極の電位よりも高い場合、
V12≧V11、且つ、V22<V21
であり、第1電極の電位が第2電極の電位よりも低い場合、
V12≦V11、且つ、V22>V21
である。
半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
第1電極、電荷蓄積用電極及び転送制御用電極は、駆動回路に接続されており、
電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、転送制御用電極に電位V13が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、転送制御用電極に電位V23が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第1電極を介して制御部に読み出される構成とすることができる。但し、第1電極の電位が第2電極の電位よりも高い場合、
V12>V13、且つ、V22≦V23≦V21
であり、第1電極の電位が第2電極の電位よりも低い場合、
V12<V13、且つ、V22≧V23≧V21
である。
光電変換層は、絶縁層に設けられた第2開口部内を延在し、電荷排出電極と接続されており、
電荷排出電極の頂面の縁部は絶縁層で覆われており、
第2開口部の底面には電荷排出電極が露出しており、
電荷排出電極の頂面と接する絶縁層の面を第3面、電荷蓄積用電極と対向する光電変換層の部分と接する絶縁層の面を第2面としたとき、第2開口部の側面は、第3面から第2面に向かって広がる傾斜を有する形態とすることができる。
半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
第1電極、電荷蓄積用電極及び電荷排出電極は、駆動回路に接続されており、
電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、電荷排出電極に電位V14が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、電荷排出電極に電位V24が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第1電極を介して制御部に読み出される構成とすることができる。但し、第1電極の電位が第2電極の電位よりも高い場合、
V14>V11、且つ、V24<V21
であり、第1電極の電位が第2電極の電位よりも低い場合、
V14<V11、且つ、V24>V21
である。
第1電極の電位が第2電極の電位よりも高い場合、電荷転送期間において、第1電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位は、第1電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位よりも高く、
第1電極の電位が第2電極の電位よりも低い場合、電荷転送期間において、第1電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位は、第1電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位よりも低い形態とすることができる。
半導体基板には、制御部を構成する少なくとも浮遊拡散層及び増幅トランジスタが設けられており、
第1電極は、浮遊拡散層及び増幅トランジスタのゲート部に接続されている構成とすることができ、この場合、更には、
半導体基板には、更に、制御部を構成するリセット・トランジスタ及び選択トランジスタが設けられており、
浮遊拡散層は、リセット・トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に接続されており、
増幅トランジスタの一方のソース/ドレイン領域は、選択トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に接続されており、選択トランジスタの他方のソース/ドレイン領域は信号線に接続されている構成とすることができる。
4≦S1’/S1
を満足することが好ましい。
電荷蓄積用電極及び第2電極の上方にはオンチップ・マイクロ・レンズが設けられており、
オンチップ・マイクロ・レンズに入射する光は、電荷蓄積用電極に集光される構成とすることができる。ここで、遮光層は、第2電極の光入射側の面よりも上方に配設されてもよいし、第2電極の光入射側の面の上に配設されてもよい。場合によっては、第2電極に遮光層が形成されていてもよい。遮光層を構成する材料として、クロム(Cr)や銅(Cu)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、光を通さない樹脂(例えば、ポリイミド樹脂)を例示することができる。
[A]第1タイプの青色用光電変換部、第1タイプの緑色用光電変換部及び第1タイプの赤色用光電変換部が、垂直方向に積層され、
第1タイプの青色用撮像素子、第1タイプの緑色用撮像素子及び第1タイプの赤色用撮像素子の制御部のそれぞれが、半導体基板に設けられた構成、構造
[B]第1タイプの青色用光電変換部及び第1タイプの緑色用光電変換部が、垂直方向に積層され、
これらの2層の第1タイプの光電変換部の下方に、第2タイプの赤色用光電変換部が配置され、
第1タイプの青色用撮像素子、第1タイプの緑色用撮像素子及び第2タイプの赤色用撮像素子の制御部のそれぞれが、半導体基板に設けられた構成、構造
[C]第1タイプの緑色用光電変換部の下方に、第2タイプの青色用光電変換部及び第2タイプの赤色用光電変換部が配置され、
第1タイプの緑色用撮像素子、第2タイプの青色用撮像素子及び第2タイプの赤色用撮像素子の制御部のそれぞれが、半導体基板に設けられた構成、構造
[D]第1タイプの青色用光電変換部の下方に、第2タイプの緑色用光電変換部及び第2タイプの赤色用光電変換部が配置され、
第1タイプの青色用撮像素子、第2タイプの緑色用撮像素子及び第2タイプの赤色用撮像素子の制御部のそれぞれが、半導体基板に設けられた構成、構造を挙げることができる。尚、これらの撮像素子の光電変換部の垂直方向における配置順は、光入射方向から青色用光電変換部、緑色用光電変換部、赤色用光電変換部の順、あるいは、光入射方向から緑色用光電変換部、青色用光電変換部、赤色用光電変換部の順であることが好ましい。これは、より短い波長の光がより入射表面側において効率良く吸収されるからである。赤色は3色の中では最も長い波長であるので、光入射面から見て赤色用光電変換部を最下層に位置させることが好ましい。これらの撮像素子の積層構造によって、1つの画素が構成される。また、第1タイプの赤外線用光電変換部を備えていてもよい。ここで、第1タイプの赤外線用光電変換部の光電変換層は、例えば、有機系材料から構成され、第1タイプの撮像素子の積層構造の最下層であって、第2タイプの撮像素子よりも上に配置することが好ましい。あるいは又、第1タイプの光電変換部の下方に、第2タイプの赤外線用光電変換部を備えていてもよい。
(1)p型有機半導体から構成する。
(2)n型有機半導体から構成する。
(3)p型有機半導体層/n型有機半導体層の積層構造から構成する。p型有機半導体層/p型有機半導体とn型有機半導体との混合層(バルクヘテロ構造)/n型有機半導体層の積層構造から構成する。p型有機半導体層/p型有機半導体とn型有機半導体との混合層(バルクヘテロ構造)の積層構造から構成する。n型有機半導体層/p型有機半導体とn型有機半導体との混合層(バルクヘテロ構造)の積層構造から構成する。
(4)p型有機半導体とn型有機半導体の混合(バルクヘテロ構造)から構成する。
の4態様のいずれかとすることができる。但し、積層順は任意に入れ替えた構成とすることができる。
4≦S1’/S1
を満足することが好ましく、実施例1にあっては、限定するものではないが、例えば、
S1’/S1=8
とした。
PA・・・・・・・電荷蓄積用電極12と対向した光電変換層15の領域の点PAにおける電位、あるいは、電荷蓄積用電極セグメント12Cと対向した光電変換層15の領域の点PAにおける電位
PB・・・・・・・電荷蓄積用電極12と第1電極11の中間に位置する領域と対向した光電変換層15の領域の点PBにおける電位、又は、転送制御用電極(電荷転送電極)13と対向した光電変換層15の領域の点PBにおける電位、あるいは、電荷蓄積用電極セグメント12Bと対向した光電変換層15の領域の点PBにおける電位
PC・・・・・・・第1電極11と対向した光電変換層15の領域の点PCにおける電位、あるいは、電荷蓄積用電極セグメント12Aと対向した光電変換層15の領域の点PCにおける電位
PD・・・・・・・電荷蓄積用電極セグメント12Cと第1電極11の中間に位置する領域と対向した光電変換層15の領域の点PDにおける電位
FD・・・・・・・第1浮遊拡散層FD1における電位
VOA・・・・・・電荷蓄積用電極12における電位
VOA-A・・・・電荷蓄積用電極セグメント12Aにおける電位
VOA-B・・・・電荷蓄積用電極セグメント12Bにおける電位
VOA-C・・・・電荷蓄積用電極セグメント12Cにおける電位
VOT・・・・・・転送制御用電極(電荷転送電極)13における電位
RST・・・・・・リセット・トランジスタTR1rstのゲート部51における電位
VDD・・・・・・電源の電位
VSL_1・・・・信号線(データ出力線)VSL1
TR1_rst・・リセット・トランジスタTR1rst
TR1_amp・・増幅トランジスタTR1amp
TR1_sel・・選択トランジスタTR1sel
全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層15に電荷を蓄積しながら、第1電極11における電荷を系外に排出し、その後、
全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層15に蓄積された電荷を第1電極11に転送し、転送完了後、順次、各撮像素子において第1電極11に転送された電荷を読み出す、
各工程を繰り返す。
[A01]《撮像素子》
第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成る光電変換部を備えており、
光電変換部は、更に、第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極を備えている撮像素子。
[A02]半導体基板を更に備えており、
光電変換部は、半導体基板の上方に配置されている[A01]に記載の撮像素子。
[A03]第1電極は、絶縁層に設けられた開口部内を延在し、光電変換層と接続されている[A01]又は[A02]に記載の撮像素子。
[A04]光電変換層は、絶縁層に設けられた開口部内を延在し、第1電極と接続されている[A01]又は[A02]に記載の撮像素子。
[A05]第1電極の頂面の縁部は絶縁層で覆われており、
開口部の底面には第1電極が露出しており、
第1電極の頂面と接する絶縁層の面を第1面、電荷蓄積用電極と対向する光電変換層の部分と接する絶縁層の面を第2面としたとき、開口部の側面は、第1面から第2面に向かって広がる傾斜を有する[A04]に記載の撮像素子。
[A06]第1面から第2面に向かって広がる傾斜を有する開口部の側面は、電荷蓄積用電極側に位置する[A05]に記載の撮像素子。
[A07]《第1電極及び電荷蓄積用電極の電位の制御》
半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
第1電極及び電荷蓄積用電極は、駆動回路に接続されており、
電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第1電極を経由して制御部に読み出される[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の撮像素子。
但し、第1電極の電位が第2電極より高い場合、
V12≧V11、且つ、V22<V21
であり、第1電極の電位が第2電極より低い場合、
V12≦V11、且つ、V22>V21
である。
[A08]《転送制御用電極》
第1電極と電荷蓄積用電極との間に、第1電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された転送制御用電極を更に備えている[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[A09]《第1電極、電荷蓄積用電極及び転送制御用電極の電位の制御》
半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
第1電極、電荷蓄積用電極及び転送制御用電極は、駆動回路に接続されており、
電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、転送制御用電極に電位V13が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、転送制御用電極に電位V23が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第1電極を介して制御部に読み出される[A08]に記載の撮像素子。
但し、第1電極の電位が第2電極より高い場合、
V12>V13、且つ、V22≦V23≦V21
であり、第1電極の電位が第2電極より低い場合、
V12<V13、且つ、V22≧V23≧V21
である。
[A10]《電荷排出電極》
光電変換層に接続され、第1電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置された電荷排出電極を更に備えている[A01]乃至[A09]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[A11]電荷排出電極は、第1電極及び電荷蓄積用電極を取り囲むように配置されている[A10]に記載の撮像素子。
[A12]光電変換層は、絶縁層に設けられた第2開口部内を延在し、電荷排出電極と接続されており、
電荷排出電極の頂面の縁部は絶縁層で覆われており、
第2開口部の底面には電荷排出電極が露出しており、
電荷排出電極の頂面と接する絶縁層の面を第3面、電荷蓄積用電極と対向する光電変換層の部分と接する絶縁層の面を第2面としたとき、第2開口部の側面は、第3面から第2面に向かって広がる傾斜を有する[A10]又は[A11]に記載の撮像素子。
[A13]《第1電極、電荷蓄積用電極及び電荷排出電極の電位の制御》
半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
第1電極、電荷蓄積用電極及び電荷排出電極は、駆動回路に接続されており、
電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、電荷排出電極に電位V14が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、電荷排出電極に電位V24が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第1電極を介して制御部に読み出される[A10]乃至[A12]のいずれか1項に記載の撮像素子。
但し、第1電極の電位が第2電極より高い場合、
V14>V11、且つ、V24<V21
であり、第1電極の電位が第2電極より低い場合、
V14<V11、且つ、V24>V21
である。
[A14]《電荷蓄積用電極セグメント》
電荷蓄積用電極は、複数の電荷蓄積用電極セグメントから構成されている[A01]乃至[A13]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[A15]第1電極の電位が第2電極より高い場合、電荷転送期間において、第1電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位は、第1電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位よりも高く、
第1電極の電位が第2電極より低い場合、電荷転送期間において、第1電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位は、第1電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位よりも低い[A14]に記載の撮像素子。
[B01]半導体基板には、制御部を構成する少なくとも浮遊拡散層及び増幅トランジスタが設けられており、
第1電極は、浮遊拡散層及び増幅トランジスタのゲート部に接続されている[A01]乃至[A15]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[B02]半導体基板には、更に、制御部を構成するリセット・トランジスタ及び選択トランジスタが設けられており、
浮遊拡散層は、リセット・トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に接続されており、
増幅トランジスタの一方のソース/ドレイン領域は、選択トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に接続されており、選択トランジスタの他方のソース/ドレイン領域は信号線に接続されている[B01]に記載の撮像素子。
[B03]電荷蓄積用電極の大きさは第1電極よりも大きい[A01]乃至[B02]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[B04]第2電極側から光が入射し、第2電極よりの光入射側には遮光層が形成されている[A01]乃至[B03]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[B05]第2電極側から光が入射し、第1電極には光が入射しない[A01]乃至[B03]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[B06]第2電極よりの光入射側であって、第1電極の上方には遮光層が形成されている[B05]に記載の撮像素子。
[B07]電荷蓄積用電極及び第2電極の上方にはオンチップ・マイクロ・レンズが設けられており、
オンチップ・マイクロ・レンズに入射する光は、電荷蓄積用電極に集光される[B05]に記載の撮像素子。
[C01]《積層型撮像素子》
[A01]乃至[B07]のいずれか1項に記載の撮像素子を少なくとも1つ有する積層型撮像素子。
[D01]《固体撮像装置・・・第1の態様》
[A01]乃至[B04]のいずれか1項に記載の撮像素子を、複数、備えた固体撮像装置。
[D02]《固体撮像装置・・・第2の態様》
[C01]に記載の積層型撮像素子を、複数、備えた固体撮像装置。
[E01]《固体撮像装置の駆動方法》
第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成る光電変換部を備えており、
光電変換部は、更に、第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極を備えており、
第2電極側から光が入射し、第1電極には光が入射しない構造を有する撮像素子を、複数、備えた固体撮像装置の駆動方法であって、
全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に電荷を蓄積しながら、第1電極における電荷を系外に排出し、その後、
全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に蓄積された電荷を第1電極に転送し、転送完了後、順次、各撮像素子において第1電極に転送された電荷を読み出す、
各工程を繰り返す固体撮像装置の駆動方法。
Claims (27)
- 基板上に設けられ、第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成る第1光電変換部と、
前記基板内に設けられた第2光電変換部と
を備え、
前記第1光電変換部は、更に、前記第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して前記光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極を有し、
前記光電変換層は、前記第1電極側から、下層半導体層と上層光電変換層との積層層構造を有し、
前記下層半導体層は、酸化物半導体材料を含み、
前記下層半導体層を構成する材料は、3.0eV以上のバンドギャップ値を有し、且つ、前記上層光電変換層を構成する材料よりも高い移動度を有する
撮像素子。 - 前記絶縁層の一部は、前記基板の厚み方向において、前記第1電極と前記光電変換層との間に配置される
請求項1に記載の撮像素子。 - 前記第1光電変換部は、第1波長領域の光を光電変換するように構成され、
前記第2光電変換部は、前記第1波長領域とは異なる第2波長領域の光を光電変換するように構成される
請求項1に記載の撮像素子。 - 前記酸化物半導体材料は、インジウムを含む
請求項1に記載の撮像素子。 - 前記下層半導体層は酸化物半導体材料から成る
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 基板上に設けられ、第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成る第1光電変換部と、
前記基板内に設けられた第2光電変換部と
を備え、
前記第1光電変換部は、更に、前記第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して前記光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極を有し、
前記光電変換層は、前記第1電極側から、下層半導体層と上層光電変換層との積層層構造を有し、
前記下層半導体層は、酸化物半導体材料を含み、
前記電荷蓄積用電極の上方に位置する前記下層半導体層を構成する材料と、前記第1電極の上方に位置する前記下層半導体層を構成する材料とは、異なっている
撮像素子。 - 前記電荷蓄積用電極の上方に位置する前記下層半導体層を構成する材料と、前記第1電極の上方に位置する前記下層半導体層を構成する材料とは、異なっている
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 基板上に設けられ、第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成る第1光電変換部と、
前記基板内に設けられた第2光電変換部と
を備え、
前記第1光電変換部は、
前記第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して前記光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極と、
前記光電変換層に接続され、前記第1電極及び前記電荷蓄積用電極と離間して配置され、且つ、前記第1電極及び前記電荷蓄積用電極を取り囲むように配置されている電荷排出電極と
を更に有し、
前記光電変換層は、絶縁層に設けられた第2開口部内を延在し、前記電荷排出電極と接続されており、
前記電荷排出電極の頂面の縁部は前記絶縁層で覆われており、
前記第2開口部の底面には前記電荷排出電極が露出しており、
前記電荷排出電極の頂面と接する前記絶縁層の面を第3面、前記電荷蓄積用電極と対向する前記光電変換層の部分と接する前記絶縁層の面を第2面としたとき、前記第2開口部の側面は、前記第3面から前記第2面に向かって広がる傾斜を有する
撮像素子。 - 基板上に設けられ、第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成る第1光電変換部と、
前記基板内に設けられた第2光電変換部と
を備え、
前記第1光電変換部は、
前記第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して前記光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極と、
前記光電変換層に接続され、前記第1電極及び前記電荷蓄積用電極と離間して配置され、且つ、前記第1電極及び前記電荷蓄積用電極を取り囲むように配置されている電荷排出電極と
を更に有し、
半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
前記第1電極、前記電荷蓄積用電極及び前記電荷排出電極は、前記駆動回路に接続されており、
電荷蓄積期間において、前記駆動回路から、前記第1電極に電位V11が印加され、前記電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、前記電荷排出電極に電位V14が印加され、前記光電変換層に電荷が蓄積され、
電荷転送期間において、前記駆動回路から、前記第1電極に電位V21が印加され、前記電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、前記電荷排出電極に電位V24が印加され、前記光電変換層に蓄積された電荷が前記第1電極を介して前記制御部に読み出される
撮像素子。
但し、前記第1電極の電位が前記第2電極の電位よりも高い場合、
V14>V11、且つ、V24<V21
であり、前記第1電極の電位が前記第2電極の電位よりも低い場合、
V14<V11、且つ、V24>V21
である。 - 前記第1電極は、前記絶縁層に設けられた開口部内を延在し、前記光電変換層と接続されている
請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記光電変換層は、前記絶縁層に設けられた開口部内を延在し、前記第1電極と接続されている
請求項1から請求項9いずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記第1電極の頂面の縁部は前記絶縁層で覆われており、
前記開口部の底面には前記第1電極が露出しており、
前記第1電極の頂面と接する前記絶縁層の面を第1面、前記電荷蓄積用電極と対向する前記光電変換層の部分と接する前記絶縁層の面を第2面としたとき、前記開口部の側面は、前記第1面から前記第2面に向かって広がる傾斜を有する
請求項11に記載の撮像素子。 - 前記第1面から前記第2面に向かって広がる傾斜を有する前記開口部の側面は、前記電荷蓄積用電極側に位置する
請求項12に記載の撮像素子。 - 半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
前記第1電極及び前記電荷蓄積用電極は、駆動回路に接続されており、
電荷蓄積期間において、前記駆動回路から、前記第1電極に電位V11が印加され、前記電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、前記光電変換層に電荷が蓄積され、
電荷転送期間において、前記駆動回路から、前記第1電極に電位V21が印加され、前記電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、前記光電変換層に蓄積された電荷が前記第1電極を経由して前記制御部に読み出される
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の撮像素子。
但し、前記第1電極の電位が前記第2電極の電位よりも高い場合、
V12≧V11、且つ、V22<V21
であり、前記第1電極の電位が前記第2電極の電位よりも低い場合、
V12≦V11、且つ、V22>V21
である。 - 基板上に設けられ、第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成る第1光電変換部と、
前記基板内に設けられた第2光電変換部と
を備え、
前記第1光電変換部は、更に、前記第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して前記光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極を有し、
前記第1光電変換部は、前記第1電極と前記電荷蓄積用電極との間に、前記第1電極及び前記電荷蓄積用電極と離間して配置され、且つ、前記絶縁層を介して前記光電変換層と対向して配置された転送制御用電極を更に有し、
半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
前記第1電極、前記電荷蓄積用電極及び前記転送制御用電極は、前記駆動回路に接続されており、
電荷蓄積期間において、前記駆動回路から、前記第1電極に電位V11が印加され、前記電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、前記転送制御用電極に電位V13が印加され、前記光電変換層に電荷が蓄積され、
電荷転送期間において、前記駆動回路から、前記第1電極に電位V21が印加され、前記電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、前記転送制御用電極に電位V23が印加され、前記光電変換層に蓄積された電荷が前記第1電極を介して前記制御部に読み出される
撮像素子。
但し、前記第1電極の電位が前記第2電極の電位よりも高い場合、
V12>V13、且つ、V22≦V23≦V21
であり、前記第1電極の電位が前記第2電極の電位よりも低い場合、
V12<V13、且つ、V22≧V23≧V21
である。 - 基板上に設けられ、第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成る第1光電変換部と、
前記基板内に設けられた第2光電変換部と
を備え、
前記第1光電変換部は、更に、前記第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して前記光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極を有し、
前記電荷蓄積用電極は、複数の電荷蓄積用電極セグメントから構成されている
撮像素子。 - 前記第1電極の電位が前記第2電極の電位よりも高い場合、電荷転送期間において、前記第1電極に最も近い所に位置する前記電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位は、前記第1電極に最も遠い所に位置する前記電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位よりも高く、
前記第1電極の電位が前記第2電極の電位よりも低い場合、電荷転送期間において、前記第1電極に最も近い所に位置する前記電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位は、前記第1電極に最も遠い所に位置する前記電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位よりも低い
請求項16に記載の撮像素子。 - 前記半導体基板には、前記制御部を構成する少なくとも浮遊拡散層及び増幅トランジスタが設けられており、
前記第1電極は、前記浮遊拡散層及び前記増幅トランジスタのゲート部に接続されている
請求項9,14,15のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記半導体基板には、更に、前記制御部を構成するリセット・トランジスタ及び選択トランジスタが設けられており、
前記浮遊拡散層は、前記リセット・トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に接続されており、
前記増幅トランジスタの一方のソース/ドレイン領域は、前記選択トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に接続されており、前記選択トランジスタの他方のソース/ドレイン領域は信号線に接続されている
請求項18に記載の撮像素子。 - 前記電荷蓄積用電極の大きさは前記第1電極よりも大きい
請求項1から請求項19のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記第2電極側から光が入射し、前記第2電極より光入射側には遮光層が形成されており、前記第1電極には光が入射しない
請求項1から請求項20のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記第2電極より光入射側であって、前記第1電極の上方には前記遮光層が形成されており、前記第1電極には光が入射しない
請求項21に記載の撮像素子。 - 前記電荷蓄積用電極及び前記第2電極の上方にはオンチップ・マイクロ・レンズが設けられており、
前記オンチップ・マイクロ・レンズに入射する光は、前記電荷蓄積用電極に集光され、前記第1電極には光が入射しない
請求項1から請求項22のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 請求項1から請求項23のいずれか一項に記載の撮像素子を少なくとも1つ備えた
積層型撮像素子。 - 請求項1から請求項23のいずれか一項に記載の撮像素子を、複数、備えた
固体撮像装置。 - 請求項24に記載の前記積層型撮像素子を、複数、備えた
固体撮像装置。 - 基板上に設けられ、第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成る第1光電変換部と、前記基板内に設けられた第2光電変換部とを備えており、
前記第1光電変換部は、更に、前記第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して前記光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極を備えており、
前記第2電極側から光が入射し、前記第1電極には光が入射しない構造を有する撮像素子を、複数、備えた固体撮像装置の駆動方法であって、
全ての前記撮像素子において、一斉に、前記光電変換層に電荷を蓄積しながら、前記第1電極における電荷を系外に排出し、その後、
全ての前記撮像素子において、一斉に、前記光電変換層に蓄積された電荷を前記第1電極に転送し、転送完了後、順次、各前記撮像素子において前記第1電極に転送された電荷を読み出す、
各工程を繰り返す
固体撮像装置の駆動方法。
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