JPWO2019235179A1 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2019235179A1
JPWO2019235179A1 JP2020523598A JP2020523598A JPWO2019235179A1 JP WO2019235179 A1 JPWO2019235179 A1 JP WO2019235179A1 JP 2020523598 A JP2020523598 A JP 2020523598A JP 2020523598 A JP2020523598 A JP 2020523598A JP WO2019235179 A1 JPWO2019235179 A1 JP WO2019235179A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
photoelectric conversion
image pickup
layer
constituting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020523598A
Other languages
English (en)
Inventor
高田　哲朗
哲朗 高田
泰一郎 渡部
泰一郎 渡部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Semiconductor Solutions Corp filed Critical Sony Semiconductor Solutions Corp
Publication of JPWO2019235179A1 publication Critical patent/JPWO2019235179A1/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
    • H04N25/633—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current by using optical black pixels
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
    • H01L27/14667—Colour imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H01L27/14647—Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

撮像装置は、複数の撮像素子−Ａを備え、光電変換によって生成された信号電荷を増幅して駆動回路に読み出す有効画素領域；及び、複数の撮像素子−Ｂを備え、有効画素領域を取り囲み、黒レベルの基準となる光学的黒を出力するオプティカルブラック領域から構成されており；複数の撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂを構成する光電変換層２３は共通であり；共通の光電変換層２３は、オプティカルブラック領域の外側に位置し、オプティカルブラック領域を取り囲む外縁領域へと延びており；外縁領域には、外縁電極２０１が配置されている。

Description

本開示は、撮像装置に関する。
撮像装置は、通常、光電変換によって生成された信号電荷を増幅して駆動回路に読み出す有効画素領域、及び、有効画素領域を取り囲み、黒レベルの基準となる光学的黒を出力するオプティカルブラック領域を備えている。尚、便宜上、従来の撮像装置における有効画素領域に備えられた撮像素子を『撮像素子−ａ』と呼び、オプティカルブラック領域に備えられた撮像素子を『撮像素子−ｂ』と呼ぶ。そして、撮像素子−ａに生じたブルーミングが撮像素子−ｂに影響を与えないように、オプティカルブラック領域において、撮像素子−ｂと撮像素子−ａの間にダミー撮像素子が配設されている。
撮像素子−ａ及び撮像素子−ｂは、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いる。ここで、光電変換層が有機半導体材料から構成されている場合、光電変換層がダメージを受けて画質低下が生じないように、撮像素子−ｂの光入射側に遮光膜及び緩衝膜を形成する技術が、ＷＯ２０１４／００７１３２Ａ１から周知である。
ＷＯ２０１４／００７１３２Ａ１
ＷＯ２０１４／００７１３２Ａ１の開示された技術は、撮像素子の光入射側に設けられた各種の膜の膜ストレスの緩和に効果的である。ところで、光電変換層を有機半導体材料から構成する場合、光電変換層の加工時、具体的にはパターニング時、屡々、光電変換層の縁部にダメージが生じる。そして、その結果、光電変換層の縁部において発生した電荷が撮像素子−ｂに侵入し、オプティカルブラック領域の機能を阻害するといった問題が生じ得る。
従って、本開示の目的は、オプティカルブラック領域の機能が阻害され難い構成、構造を有する撮像装置を提供することにある。
上記の目的を達成するための本開示の第１の態様に係る撮像装置は、
複数の撮像素子−Ａを備え、光電変換によって生成された信号電荷を増幅して駆動回路に読み出す有効画素領域、及び、
複数の撮像素子−Ｂを備え、有効画素領域を取り囲み、黒レベルの基準となる光学的黒を出力するオプティカルブラック領域、
から構成されており、
複数の撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂを構成する光電変換層は共通であり、
共通の光電変換層は、オプティカルブラック領域の外側に位置し、オプティカルブラック領域を取り囲む外縁領域へと延びており、
外縁領域には、外縁電極が配置されている。
上記の目的を達成するための本開示の第２の態様に係る撮像装置は、
複数の撮像素子−Ａを備え、光電変換によって生成された信号電荷を増幅して駆動回路に読み出す有効画素領域、
複数の撮像素子−Ｂを備え、有効画素領域を取り囲み、黒レベルの基準となる光学的黒を出力するオプティカルブラック領域、及び、
複数の撮像素子−Ｃを備え、オプティカルブラック領域を取り囲む外縁領域、
から構成されており、
複数の撮像素子−Ａ、撮像素子−Ｂ及び撮像素子−Ｃを構成する光電変換層は共通であり、
撮像素子−Ｃは、撮像装置の動作時、常時、動作状態にある。
図１は、実施例１の撮像装置の模式的な一部断面図である。 図２は、実施例２の撮像装置の模式的な一部断面図である。 図３は、実施例３の撮像装置の模式的な一部断面図である。 図４は、実施例４の撮像装置の模式的な一部断面図である。 図５は、実施例５の撮像装置の模式的な一部断面図である。 図６は、実施例５の撮像装置の変形例の模式的な一部断面図である。 図７は、実施例６の撮像装置の模式的な一部断面図である。 図８は、実施例６の撮像装置の変形例の模式的な一部断面図である。 図９は、実施例７の撮像装置の模式的な一部断面図である。 図１０は、実施例７の撮像装置の変形例の模式的な一部断面図である。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、実施例１の撮像装置及びその変形例の構成要素の配置を模式的に示す図である。 図１２Ａ及び図１２Ｂは、実施例２の撮像装置及び実施例３の撮像装置の構成要素の配置を模式的に示す図である。 図１３は、実施例１の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの模式的な一部断面図である。 図１４は、実施例１の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの変形例の模式的な一部断面図である。 図１５は、実施例１の撮像装置における第１電極及び電荷蓄積用電極等の配置を示す模式的な平面図である。 図１６Ａ、図１６Ｂ及び図１６Ｃは、図１７（実施例１）、図３３及び図３４（実施例１１）並びに図４５及び図４６（実施例１３）の各部位を説明するための実施例１、実施例１１及び実施例１３の撮像素子−Ａの等価回路図である。 図１７は、実施例１の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの動作時の各部位における電位の状態を模式的に示す図である。 図１８は、実施例８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの模式的な一部断面図である。 図１９は、実施例８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの等価回路図である。 図２０は、実施例８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの等価回路図である。 図２１は、実施例８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図２２は、実施例８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける第１電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図である。 図２３は、実施例８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける第１電極、電荷蓄積用電極、第２電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図である。 図２４は、実施例８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの変形例の等価回路図である。 図２５は、図２４に示した実施例８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの変形例における第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図２６は、実施例９の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの模式的な一部断面図である。 図２７は、実施例１０の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの模式的な一部断面図である。 図２８は、実施例１０の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの変形例の模式的な一部断面図である。 図２９は、実施例１１の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの一部分の模式的な一部断面図である。 図３０は、実施例１１の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの等価回路図である。 図３１は、実施例１１の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの等価回路図である。 図３２は、実施例１１の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける第１電極、転送制御用電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図３３は、実施例１１の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの動作時の各部位における電位の状態を模式的に示す図である。 図３４は、実施例１１の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの別の動作時の各部位における電位の状態を模式的に示す図である。 図３５は、実施例１１の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける第１電極、転送制御用電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図である。 図３６は、実施例１１の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける第１電極、転送制御用電極、電荷蓄積用電極、第２電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図である。 図３７は、実施例１１の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの変形例における第１電極、転送制御用電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図３８は、実施例１２の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの一部分の模式的な一部断面図である。 図３９は、実施例１２の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける第１電極、電荷蓄積用電極及び電荷排出電極の模式的な配置図である。 図４０は、実施例１２の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける第１電極、電荷蓄積用電極、電荷排出電極、第２電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図である。 図４１は、実施例１３の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの模式的な一部断面図である。 図４２は、実施例１３の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの等価回路図である。 図４３は、実施例１３の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの等価回路図である。 図４４は、実施例１３の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図４５は、実施例１３の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの動作時の各部位における電位の状態を模式的に示す図である。 図４６は、実施例１３の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの別の動作時（転送時）の各部位における電位の状態を模式的に示す図である。 図４７は、実施例１３の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける第１電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図である。 図４８は、実施例１３の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける第１電極、電荷蓄積用電極、第２電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図である。 図４９は、実施例１３の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの変形例における第１電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図である。 図５０は、実施例１４の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの模式的な一部断面図である。 図５１は、実施例１４の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける電荷蓄積用電極、光電変換層及び第２電極が積層された部分を拡大した模式的な一部断面図である。 図５２は、実施例１４の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの変形例における第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図５３は、実施例１５の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける電荷蓄積用電極、光電変換層及び第２電極が積層された部分を拡大した模式的な一部断面図である。 図５４は、実施例１６の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの模式的な一部断面図である。 図５５は、実施例１７及び実施例１８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの模式的な一部断面図である。 図５６Ａ及び図５６Ｂは、実施例１８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図５７Ａ及び図５７Ｂは、実施例１８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図５８は、実施例１８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図５９は、実施例１８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの変形例における第１電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図である。 図６０は、実施例１９及び実施例１８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの模式的な一部断面図である。 図６１Ａ及び図６１Ｂは、実施例１９の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図６２は、実施例８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの別の変形例の模式的な一部断面図である。 図６３は、実施例１の撮像装置（固体撮像装置）の概念図である。 図６４は、本開示の撮像装置等から構成された固体撮像装置を電子機器（カメラ）を用いた例の概念図である。 図６５は、従来の積層型撮像素子（積層型撮像装置）の概念図である。 図６６は、車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 図６７は、車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 図６８は、内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 図６９は、カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の第１の態様〜第２の態様に係る撮像装置、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の第１の態様に係る撮像装置）
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）
６．実施例５（実施例１〜実施例４の変形）
７．実施例６（実施例１〜実施例５の変形）
８．実施例７（本開示の第２の態様に係る撮像装置）
９．実施例８（実施例１〜実施例７の変形）
１０．実施例９（実施例８の変形）
１１．実施例１０（実施例８〜実施例９の変形）
１２．実施例１１（実施例８〜実施例１０の変形）
１３．実施例１２（実施例８〜実施例１１の変形）
１４．実施例１３（実施例８〜実施例１２の変形）
１５．実施例１４（実施例８〜実施例１３の変形、第１構成及び第６構成の撮像素子）
１６．実施例１５（第２構成及び第６構成の撮像素子）
１７．実施例１６（第３構成の撮像素子）
１８．実施例１７（第４構成の撮像素子）
１９．実施例１８（第５構成の撮像素子）
２０．実施例１９（第６構成の撮像素子）
２１．その他
〈本開示の第１の態様〜第２の態様に係る撮像装置、全般に関する説明〉
本開示の第１の態様に係る撮像装置において、外縁電極は、絶縁層を介して共通の光電変換層と対向して配置されている形態とすることができる。そして、この場合、外縁電極には、信号電荷と同じ符号の電位が印加される形態とすることができ、更には、外縁電極には、撮像装置の動作時、常時、信号電荷と同じ符号の電位が印加される形態とすることができる。
あるいは又、本開示の第１の態様に係る撮像装置において、外縁電極は、共通の光電変換層に接続されている形態とすることができる。この場合、外縁電極には、信号電荷と異なる符号の電位が印加される形態とすることができ、更には、外縁電極には、撮像装置の動作時、常時、信号電荷と異なる符号の電位が印加される形態とすることができる。
あるいは又、本開示の第１の態様に係る撮像装置において、外縁電極は、絶縁層を介して共通の光電変換層と対向して配置された第１外縁電極、及び、第１外縁電極より外側に配置され、共通の光電変換層に接続された第２外縁電極から構成されている形態とすることができる。
以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る撮像装置において、外縁電極は、オプティカルブラック領域を取り囲んでいる構成とすることができ、この場合、オプティカルブラック領域を取り囲んでいる外縁電極は、連続して形成されている構成とすることができるし、あるいは又、オプティカルブラック領域を取り囲んでいる外縁電極は、不連続に形成されている構成とすることができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の第１の態様に係る撮像装置において、
撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂのそれぞれは、
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、
撮像素子−Ａを構成する光電変換層と撮像素子−Ｂを構成する光電変換層とは、共通の光電変換層から構成されており、
撮像素子−Ａを構成する第２電極と撮像素子−Ｂを構成する第２電極とは、共通の第２電極から構成されており、
共通の第２電極側から光が入射する構成とすることができる。そして、この場合、共通の光電変換層を基準として、外縁電極は第１電極側に配置されている構成とすることができるし、あるいは又、共通の光電変換層を基準として、外縁電極は第２電極側に配置されている構成とすることができる。
本開示の第２の態様に係る撮像装置において、撮像素子−Ａ、撮像素子−Ｂ及び撮像素子−Ｃのそれぞれは、
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、
撮像素子−Ａを構成する光電変換層と撮像素子−Ｂを構成する光電変換層と撮像素子−Ｃを構成する光電変換層とは、共通の光電変換層から構成されており、
撮像素子−Ａを構成する第２電極と撮像素子−Ｂを構成する第２電極と撮像素子−Ｃを構成する第２電極とは、共通の第２電極から構成されており、
撮像素子−Ｃを構成する第１電極には、撮像装置の動作時、常時、信号電荷と反対の符号の電位が印加され、
撮像素子−Ｃを構成する電荷蓄積用電極には、撮像装置の動作時、常時、信号電荷と同じ符号の電位が印加される形態とすることができる。
上記の好ましい形態を含む本開示の第２の態様に係る撮像装置において、撮像素子−Ｃを構成する絶縁層の厚さは、撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂを構成する絶縁層の厚さよりも薄い形態とすることができる。
以下の説明において、絶縁層を介して共通の光電変換層と対向して配置された外縁電極を、『第１外縁電極』と呼び、共通の光電変換層に接続された外縁電極を『第２外縁電極』と呼ぶ場合がある。また、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の第１の態様〜第２の態様に係る撮像装置を、総称して、『本開示の撮像装置等』と呼ぶ場合がある。
本開示の撮像装置等を構成する撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂを、積層型撮像素子（詳細は後述する）とすることもできる。
ところで、光電変換層に有機半導体材料を用いる場合、撮像素子は、特定の色（波長帯）を光電変換することが可能である。そして、このような特徴を有するが故に、撮像装置における撮像素子として用いる場合、オンチップ・カラーフィルタ層（ＯＣＣＦ）と撮像素子との組合せから副画素が成り、副画素が２次元配列されている、従来の撮像装置では不可能な、副画素を積層した構造（積層型撮像素子）を得ることが可能である（例えば、特開２０１１−１３８９２７号公報参照）。また、デモザイク処理を必要としないことから、偽色が発生しないといった利点がある。以下の説明において、半導体基板の上あるいは上方に設けられた光電変換部を備えた撮像素子を、便宜上、『第１タイプの撮像素子』と呼び、第１タイプの撮像素子を構成する光電変換部を、便宜上、『第１タイプの光電変換部』と呼び、半導体基板内に設けられた撮像素子を、便宜上、『第２タイプの撮像素子』と呼び、第２タイプの撮像素子を構成する光電変換部を、便宜上、『第２タイプの光電変換部』と呼ぶ場合がある。
場合によっては、電荷蓄積用電極の上方に位置する光電変換層を構成する材料と、第１電極の上方に位置する光電変換層を構成する材料とを、異ならせてもよい。
図６５に従来の積層型撮像素子（積層型撮像装置）の構成例を示す。図６５に示す例では、半導体基板５７０内に、第２タイプの撮像素子である第３撮像素子５４３及び第２撮像素子５４１を構成する第２タイプの光電変換部である第３光電変換部５４３Ａ及び第２光電変換部５４１Ａが積層され、形成されている。また、半導体基板５７０の上方（具体的には、第２撮像素子５４１の上方）には、第１タイプの光電変換部である第１光電変換部５１０Ａが配置されている。ここで、第１光電変換部５１０Ａは、第１電極５２１、有機系材料から成る光電変換層５２３、第２電極５２２を備えており、第１タイプの撮像素子である第１撮像素子５１０を構成する。第２光電変換部５４１Ａ及び第３光電変換部５４３Ａにおいては、吸収係数の違いにより、それぞれ、例えば、青色光及び赤色光が光電変換される。また、第１光電変換部５１０Ａにおいては、例えば、緑色光が光電変換される。
第２光電変換部５４１Ａ及び第３光電変換部５４３Ａにおいて光電変換によって生成した電荷は、これらの第２光電変換部５４１Ａ及び第３光電変換部５４３Ａに一旦蓄積された後、それぞれ、縦型トランジスタ（ゲート部５４５を図示する）と転送トランジスタ（ゲート部５４６を図示する）によって第２浮遊拡散層（Floating Diffusion）ＦＤ2及び第３浮遊拡散層ＦＤ3に転送され、更に、外部の読み出し回路（図示せず）に出力される。これらのトランジスタ及び浮遊拡散層ＦＤ2，ＦＤ3も半導体基板５７０に形成されている。
第１光電変換部５１０Ａにおいて光電変換によって生成した電荷は、コンタクトホール部５６１、配線層５６２を介して、半導体基板５７０に形成された第１浮遊拡散層ＦＤ1に蓄積される。また、第１光電変換部５１０Ａは、コンタクトホール部５６１、配線層５６２を介して、電荷量を電圧に変換する増幅トランジスタのゲート部５５２にも接続されている。そして、第１浮遊拡散層ＦＤ1は、リセット・トランジスタ（ゲート部５５１を図示する）の一部を構成している。参照番号５７１は素子分離領域であり、参照番号５７２は半導体基板５７０の表面に形成された酸化膜であり、参照番号５７６，５８１は層間絶縁層であり、参照番号５８３は絶縁層であり、参照番号５１４はオンチップ・マイクロ・レンズである。
図６５に示した従来の撮像素子において、第２光電変換部５４１Ａ及び第３光電変換部５４３Ａにおいて光電変換によって生成した電荷は、第２光電変換部５４１Ａ及び第３光電変換部５４３Ａに一旦蓄積された後、第２浮遊拡散層ＦＤ2及び第３浮遊拡散層ＦＤ3に転送される。それ故、第２光電変換部５４１Ａ及び第３光電変換部５４３Ａを完全空乏化することができる。しかしながら、第１光電変換部５１０Ａにおいて光電変換によって生成した電荷は、直接、第１浮遊拡散層ＦＤ1に蓄積される。それ故、第１光電変換部５１０Ａを完全空乏化することは困難である。そして、以上の結果、ｋＴＣノイズが大きくなり、ランダムノイズが悪化し、撮像画質の低下をもたらす虞がある。
本開示の撮像装置等においては、上述したとおり、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ることで、光電変換部に光が照射され、光電変換部において光電変換されるとき、光電変換層に電荷を蓄えることができる。それ故、露光開始時、電荷蓄積部を完全空乏化し、電荷を消去することが可能となる。その結果、ｋＴＣノイズが大きくなり、ランダムノイズが悪化し、撮像画質の低下をもたらすといった現象の発生を抑制することができる。
有効画素領域は、２次元アレイ状に規則的に複数配列された画素から構成される。
本開示の撮像装置等に関しては、後述する実施例１において詳しく説明する。
本開示における撮像素子として、ＣＣＤ素子、ＣＭＯＳイメージセンサー、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）、ＣＭＤ（Charge Modulation Device）型の信号増幅型イメージセンサーを挙げることができる。本開示の第１の態様〜第２の態様に係る撮像装置、後述する第１構成〜第２構成の撮像装置から、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、カムコーダ、監視カメラ、車両搭載用カメラ、スマートホン用カメラ、ゲーム用のユーザーインターフェースカメラ、生体認証用カメラを構成することができる。
実施例１は、本開示の第１の態様に係る撮像装置に関する。実施例１の撮像装置の模式的な一部断面図を図１に示し、実施例１の撮像装置の構成要素の配置を模式的に図１１Ａに示し、実施例１の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの模式的な一部断面図を図１３あるいは図１４に示し、実施例１の撮像装置における第１電極及び電荷蓄積用電極の配置を示す模式的な平面図を図１５に示す。尚、図１〜図９において、図面の簡素化のため、層間絶縁層８１にハッチング線を付すことは省略した。また、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ｂにおいて、外縁領域に位置する電極である外縁電極（第３電極）２０１が配置されている外縁領域の領域を参照番号２０１Ａで示し、明確化のため、ハッチング線を付し、図１２Ａ及び図１２Ｂにおいて、外縁電極２１１が配置されている外縁領域の領域を参照番号２１１Ａで示し、明確化のため、ハッチング線を付した。
実施例１の撮像装置は、複数の撮像素子−Ａを備え、光を受光し、光電変換によって生成された信号電荷を増幅して駆動回路に読み出す有効画素領域、及び、複数の撮像素子−Ｂを備え、有効画素領域を取り囲み、黒レベルの基準となる光学的黒を出力するオプティカルブラック領域（黒基準画素領域、光学的黒画素領域、ＯＰＢとも呼ばれる）から構成されている。そして、複数の撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂを構成する光電変換層２３は共通であり、共通の光電変換層２３は、オプティカルブラック領域の外側に位置し、オプティカルブラック領域を取り囲む外縁領域へと延びており、外縁領域には外縁電極（第３電極）２０１が配置されている。
そして、実施例１の撮像装置から、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、カムコーダ、監視カメラ、車両搭載用カメラ（車載カメラ）、スマートホン用カメラ、ゲーム用のユーザーインターフェースカメラ、生体認証用カメラ等が構成されている。
有効画素領域に備えられた撮像素子−Ａは、導電材料から成る第１電極２１、有機系材料（具体的には、有機半導体材料）から成る光電変換層２３、及び、透明導電材料から成る第２電極２２が積層されて成る光電変換部を備えている。オプティカルブラック領域に備えられた撮像素子−Ｂは、第１電極１２１、光電変換層２３及び第２電極２２が積層されて成る光電変換部を備えている。前述したとおり、複数の撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂを構成する光電変換層２３は共通であり、また、複数の撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂを構成する第２電極２２も共通である。
撮像素子−Ａにおいて、光電変換部は、更に、絶縁層８２、及び、第１電極２１と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して光電変換層２３と対向して配置された導電材料から成る電荷蓄積用電極２４を備えている。光電変換層２３は、第１電極２１と接する領域、絶縁層８２と接しており、下方には電荷蓄積用電極２４が存在しない領域、及び、絶縁層８２と接しており、下方に電荷蓄積用電極２４が存在する領域を有する。そして、第２電極２２から光が入射する。実施例１において、光の照射によって光電変換層２３において生じるホールは第２電極２２へと流れ、電子は最終的に第１電極２１へと流れる。各撮像素子−Ａにおいて、第２電極２２の上方にはオンチップ・マイクロ・レンズ１４が設けられている。図１〜図９において、撮像素子と撮像素子との間の境界を点線で示す。
撮像素子−Ｂにおいて、光電変換部は、更に、絶縁層８２、及び、第１電極１２１と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して光電変換層２３と対向して配置された電荷蓄積用電極１２４を備えている。光電変換層２３は、第１電極１２１と接する領域、絶縁層８２と接しており、下方には電荷蓄積用電極１２４が存在しない領域、及び、絶縁層８２と接しており、下方に電荷蓄積用電極１２４が存在する領域を有する。第２電極２２の上方には、第２電極２２よりの光入射側には遮光層１５が形成されている。また、各撮像素子−Ｂにおいて、第２電極２２の上方にはオンチップ・マイクロ・レンズ１４が設けられている。光電変換層２３において生じるホールは第２電極２２へと流れ、電子は最終的に第１電極１２１へと流れる。
実施例１にあっては、４つの撮像素子−Ａから１つの撮像素子ブロックが構成されている。即ち、図１５に示すように、４つの撮像素子−Ａを構成する第１電極２１が共通化されている。具体的には、それぞれが電荷蓄積用電極２４11，２４12，２４13，２４14を備えた４つの撮像素子−Ａによって第１電極２１1が共通化され、それぞれが電荷蓄積用電極２４21，２４22，２４23，２４24を備えた４つの撮像素子−Ａによって第１電極２１2が共通化され、それぞれが電荷蓄積用電極２４31，２４32，２４33，２４34を備えた４つの撮像素子−Ａによって第１電極２１3が共通化され、それぞれが電荷蓄積用電極２４41，２４42，２４43，２４44を備えた４つの撮像素子−Ａによって第１電極２１4が共通化される。但し、撮像素子−Ａの構成は、このような構成に限定されず、１つの撮像素子−Ａが１つの第１電極２１を有する構成とすることもできるし、複数の撮像素子−Ａが１つの第１電極２１を共有する構成とすることもできる。
また、撮像素子−Ａと撮像素子−Ａとの間には、電荷移動制御電極２７が配設されている。同様に、撮像素子−Ｂと撮像素子−Ｂとの間にも、電荷移動制御電極２７が配設されている。電荷移動制御電極２７を配設することで、電荷移動制御電極２７を挟んで位置する撮像素子−Ａの間における電荷の移動、電荷移動制御電極２７を挟んで位置する撮像素子−Ｂの間における電荷の移動、電荷移動制御電極２７を挟んで位置する撮像素子−Ａと撮像素子−Ｂとの間における電荷の移動を確実に抑制することができる。尚、電荷移動制御電極２７に印加される電位をＶ17としたとき、Ｖ12＞Ｖ17とすればよい。Ｖ12に関しては後述する。
実施例１において、外縁電極２０１は、電位障壁形成電極として機能する。そして、外縁電極２０１は、絶縁層８２を介して共通の光電変換層２３と対向して配置されており、この場合、外縁電極２０１には、信号電荷（実施例１にあっては、電子）と同じ符号の電位（実施例１にあっては、負の電位）が印加されるし、更には、外縁電極２０１には、撮像装置の動作時、常時、信号電荷と同じ符号の電位が印加され続ける。外縁電極２０１は、オプティカルブラック領域を額縁状に囲んでいる（図１１Ａ参照）。更には、共通の光電変換層２３を基準として、外縁電極２０１は第１電極側に配置されている。具体的には、外縁電極２０１は、層間絶縁層８１の上に、第１電極２１と同じレベルに配置されている。
有効画素領域、オプティカルブラック領域及び外縁領域において、第２電極２２の上には上部絶縁層８３（８３Ａ，８３Ｂ）が形成されており、オプティカルブラック領域及び外縁領域における上部絶縁層８３Ａと上部絶縁層８３Ｂとの間に遮光層１５が形成されている。第１電極２１，１２１、電荷蓄積用電極２４，１２４、電荷移動制御電極２７及び外縁電極２０１は層間絶縁層８１の上に形成されており、電荷蓄積用電極２４，１２４、電荷移動制御電極２７及び外縁電極２０１は絶縁層８２によって覆われている。
以下においては、図１３あるいは図１４を参照して、撮像素子−Ａに関しての説明を行うが、撮像素子−Ｂは、実質的に撮像素子−Ａと同様の構成、構造を有するので、撮像素子−Ｂの構成、構造の説明は省略する。
図１３に示すように、実施例１の撮像素子−Ａは、裏面照射型の撮像素子であり、第１タイプの撮像素子から構成されている。あるいは又、図１４に模式的な一部断面図を示すように、実施例１の撮像素子の変形例は、表面照射型の撮像素子であり、第１タイプの撮像素子から構成されている。ここで、撮像素子−Ａは、赤色光を吸収する撮像素子、緑色光を吸収する撮像素子、青色光を吸収する撮像素子の３種類の撮像素子から構成されている。更には、これらの撮像素子の複数から撮像装置が構成される。複数のこれらの撮像素子の配置として、ベイヤ配列を挙げることができる。各撮像素子の光入射側には、必要に応じて、青色、緑色、赤色の分光を行うためのカラーフィルタ層を配設してもよい。
撮像素子−Ａは、半導体基板（より具体的には、シリコン半導体層）７０を更に備えており、光電変換部は、半導体基板７０の上方に配置されている。また、半導体基板７０に設けられ、第１電極２１、第２電極２２及び外縁電極２０１，２１１が接続された駆動回路を有する制御部を更に備えている。ここで、半導体基板７０における光入射面を上方とし、半導体基板７０の反対側を下方とする。半導体基板７０の下方には複数の配線から成る配線層６２が設けられている。
撮像素子−Ａにあっては、層間絶縁層８１上に、第１電極２１及び電荷蓄積用電極２４が、離間して形成されている。層間絶縁層８１及び電荷蓄積用電極２４は、絶縁層８２によって覆われている。絶縁層８２上には光電変換層２３が形成され、光電変換層２３上には第２電極２２が形成されている。第２電極２２を含む全面には、上部絶縁層８３（８３Ａ，８３Ｂ）が形成されており、上部絶縁層８３上にオンチップ・マイクロ・レンズ１４が設けられている。カラーフィルタ層は設けられていない。層間絶縁層８１や絶縁層８２、上部絶縁層８３は、周知の絶縁材料（例えば、ＳｉＯ2やＳｉＮ）から構成されている。光電変換層２３と第１電極２１とは、絶縁層８２に設けられた接続部６７によって接続されている。接続部６７内には光電変換層２３が延在している。即ち、光電変換層２３は、絶縁層８２に設けられた開口部８５内を延在し、第１電極２１と接続されている。
電荷蓄積用電極２４の大きさは第１電極２１よりも大きい。電荷蓄積用電極２４の面積をＳ1’、第１電極２１の面積をＳ1としたとき、限定するものではないが、
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。尚、後述する実施例１３〜実施例１７にあっては、３つの光電変換部セグメント１０’1，１０’2，１０’3）の大きさを同じ大きさとし、平面形状も同じとした。
電荷蓄積用電極２４は駆動回路に接続されている。具体的には、電荷蓄積用電極２４は、層間絶縁層８１内に設けられた接続孔６６、パッド部６４及び配線ＶOAを介して、駆動回路を構成する垂直駆動回路３１２（後述する）に接続されている。外縁電極２０１も、同様に、駆動回路に接続されている。
半導体基板７０には、制御部を構成する少なくとも浮遊拡散層ＦＤ1及び増幅トランジスタＴＲ１ampが設けられており、第１電極２１は、浮遊拡散層ＦＤ1及び増幅トランジスタＴＲ１ampのゲート部に接続されている。半導体基板７０には、更に、制御部を構成するリセット・トランジスタＴＲ１rst及び選択トランジスタＴＲ１selが設けられている。浮遊拡散層ＦＤ1は、リセット・トランジスタＴＲ１rst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ＴＲ１ampの一方のソース／ドレイン領域は、選択トランジスタＴＲ１sel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ＴＲ１selの他方のソース／ドレイン領域は信号線ＶＳＬ1に接続されている。これらの増幅トランジスタＴＲ１amp、リセット・トランジスタＴＲ１rst及び選択トランジスタＴＲ１selは、駆動回路を構成する。
より具体的には、半導体基板７０の第１面（おもて面）７０Ａの側には素子分離領域７１が形成され、また、半導体基板７０の第１面７０Ａには酸化膜７２が形成されている。更には、半導体基板７０の第１面側には、撮像素子−Ａの制御部を構成するリセット・トランジスタＴＲ１rst、増幅トランジスタＴＲ１amp及び選択トランジスタＴＲ１selが設けられ、更に、第１浮遊拡散層ＦＤ1が設けられている。
リセット・トランジスタＴＲ１rstは、ゲート部５１、チャネル形成領域５１Ａ、及び、ソース／ドレイン領域５１Ｂ，５１Ｃから構成されている。リセット・トランジスタＴＲ１rstのゲート部５１はリセット線ＲＳＴ1に接続され、リセット・トランジスタＴＲ１rstの一方のソース／ドレイン領域５１Ｃは、第１浮遊拡散層ＦＤ1を兼ねており、他方のソース／ドレイン領域５１Ｂは、電源ＶDDに接続されている。
第１電極２１は、層間絶縁層８１内に設けられた接続孔６５、パッド部６３、半導体基板７０及び層間絶縁層７６に形成されたコンタクトホール部６１、層間絶縁層７６に形成された配線層６２を介して、リセット・トランジスタＴＲ１rstの一方のソース／ドレイン領域５１Ｃ（第１浮遊拡散層ＦＤ1）に接続されている。
増幅トランジスタＴＲ１ampは、ゲート部５２、チャネル形成領域５２Ａ、及び、ソース／ドレイン領域５２Ｂ，５２Ｃから構成されている。ゲート部５２は配線層６２を介して、第１電極２１及びリセット・トランジスタＴＲ１rstの一方のソース／ドレイン領域５１Ｃ（第１浮遊拡散層ＦＤ1）に接続されている。また、一方のソース／ドレイン領域５２Ｂは、電源ＶDDに接続されている。
選択トランジスタＴＲ１selは、ゲート部５３、チャネル形成領域５３Ａ、及び、ソース／ドレイン領域５３Ｂ，５３Ｃから構成されている。ゲート部５３は、選択線ＳＥＬ1に接続されている。また、一方のソース／ドレイン領域５３Ｂは、増幅トランジスタＴＲ１ampを構成する他方のソース／ドレイン領域５２Ｃと領域を共有しており、他方のソース／ドレイン領域５３Ｃは、信号線（データ出力線）ＶＳＬ1（３１７）に接続されている。
リセット線ＲＳＴ1、選択線ＳＥＬ1は、駆動回路を構成する垂直駆動回路３１２に接続され、信号線（データ出力線）ＶＳＬ1は、駆動回路を構成するカラム信号処理回路３１３に接続されている。
層間絶縁層７６には、複数の層に亙り配線が形成されているが、図示は省略した。半導体基板７０の裏面７０Ｂ及び半導体基板７０の内部のコンタクトホール部６１を形成すべき部分には、ＨｆＯ2膜７４が形成されている。
ＨｆＯ2膜７４は、負の固定電荷を有する膜であり、このような膜を設けることによって、暗電流の発生を抑制することができる。ＨｆＯ2膜の代わりに、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）膜、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）膜、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）膜、酸化チタン（ＴｉＯ2）膜、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）膜、酸化プラセオジム（Ｐｒ2Ｏ3）膜、酸化セリウム（ＣｅＯ2）膜、酸化ネオジム（Ｎｄ2Ｏ3）膜、酸化プロメチウム（Ｐｍ2Ｏ3）膜、酸化サマリウム（Ｓｍ2Ｏ3）膜、酸化ユウロピウム（Ｅｕ2Ｏ3）膜、酸化ガドリニウム（（Ｇｄ2Ｏ3）膜、酸化テルビウム（Ｔｂ2Ｏ3）膜、酸化ジスプロシウム（Ｄｙ2Ｏ3）膜、酸化ホルミウム（Ｈｏ2Ｏ3）膜、酸化ツリウム（Ｔｍ2Ｏ3）膜、酸化イッテルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）膜、酸化ルテチウム（Ｌｕ2Ｏ3）膜、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）膜、窒化ハフニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸窒化ハフニウム膜、酸窒化アルミニウム膜を用いることもできる。これらの膜の成膜方法として、例えば、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、ＡＬＤ法が挙げることができる。
以下、図１６Ａ及び図１７を参照して、実施例１の電荷蓄積用電極を備えた撮像素子の動作を説明する。ここで、第１電極２１の電位を第２電極２２の電位よりも高くした。即ち、例えば、第１電極２１を正の電位とし、第２電極２２を負の電位とし、光電変換層２３において光電変換によって生成した電子が浮遊拡散層に読み出される。他の実施例においても同様とする。また、以下においては、撮像素子−Ａの動作に関しての説明を行うが、撮像素子−Ｂの動作は、光の照射がないことを除き、実質的に撮像素子−Ａの動作と同様とすることができるので、撮像素子−Ｂの動作の説明は省略する。
図１７、後述する実施例１１における図３３、図３４、実施例１３における図４５、図４６中で使用している符号は、以下のとおりである。
ＰA ・・・・・電荷蓄積用電極２４あるいは転送制御用電極（電荷転送電極）２５と第１電極２１の中間に位置する領域と対向した光電変換層２３の点ＰAにおける電位
ＰB ・・・・・電荷蓄積用電極２４と対向した光電変換層２３の領域の点ＰBにおける電位
ＰC1 ・・・・・電荷蓄積用電極セグメント２４Ａと対向した光電変換層２３の領域の点ＰC1における電位
ＰC2 ・・・・・電荷蓄積用電極セグメント２４Ｂと対向した光電変換層２３の領域の点ＰC2における電位
ＰC3 ・・・・・電荷蓄積用電極セグメント２４Ｃと対向した光電変換層２３の領域の点ＰC3における電位
ＰD ・・・・・転送制御用電極（電荷転送電極）２５と対向した光電変換層２３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２４における電位
ＶOA-A・・・・電荷蓄積用電極セグメント２４Ａにおける電位
ＶOA-B・・・・電荷蓄積用電極セグメント２４Ｂにおける電位
ＶOA-C・・・・電荷蓄積用電極セグメント２４Ｃにおける電位
ＶOT ・・・・・転送制御用電極（電荷転送電極）２５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
ＶＳＬ1 ・・・信号線（データ出力線）ＶＳＬ1
ＴＲ１rst ・・リセット・トランジスタＴＲ１rst
ＴＲ１amp ・・増幅トランジスタＴＲ１amp
ＴＲ１sel ・・選択トランジスタＴＲ１sel
電荷蓄積期間においては、駆動回路から、第１電極２１に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ12が印加される。光電変換層２３に入射された光によって光電変換層２３において光電変換が生じる。光電変換によって生成した正孔は、第２電極２２から配線ＶOUを介して駆動回路へと送出される。一方、第１電極２１の電位を第２電極２２の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第１電極２１に正の電位が印加され、第２電極２２に負の電位が印加されるとしたので、Ｖ12≧Ｖ11、好ましくは、Ｖ12＞Ｖ11とする。これによって、光電変換によって生成した電子は、電荷蓄積用電極２４に引き付けられ、電荷蓄積用電極２４と対向した光電変換層２３の領域に止まる。即ち、光電変換層２３に電荷が蓄積される。Ｖ12＞Ｖ11であるが故に、光電変換層２３の内部に生成した電子が、第１電極２１に向かって移動することはない。光電変換の時間経過に伴い、電荷蓄積用電極２４と対向した光電変換層２３の領域における電位は、より負側の値となる。
電荷蓄積期間の後期において、リセット動作がなされる。これによって、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位がリセットされ、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位は電源の電位ＶDDとなる。
リセット動作の完了後、電荷の読み出しを行う。即ち、電荷転送期間において、駆動回路から、第１電極２１に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ22が印加される。ここで、Ｖ22＜Ｖ21とする。これによって、電荷蓄積用電極２４と対向した光電変換層２３の領域に止まっていた電子は、第１電極２１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと読み出される。即ち、光電変換層２３に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
以上で、電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作が完了する。
外縁電極２０１も駆動回路に接続されており、前述したとおり、外縁電極２０１には、信号電荷（実施例１にあっては、電子）と同じ符号の電位（実施例１にあっては、負の電位）が印加されるし、更には、外縁電極２０１には、撮像装置の動作時、常時、信号電荷と同じ符号の電位が印加される。具体的には、外縁電極２０１に印加される電位をＶ201としたとき、Ｖ201の値を、常時、Ｖ12よりも低い値とすればよい。これによって、電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作の間、外縁領域において生成した電子は、外縁電極２０１によって生成された電位障壁を乗り越えることができず、外縁領域において生成した電子は、オプティカルブラック領域に流れ込むことはない。
第１浮遊拡散層ＦＤ1へ電子が読み出された後の増幅トランジスタＴＲ１amp、選択トランジスタＴＲ１selの動作は、従来のこれらのトランジスタの動作と同じである。また、後述する第２撮像素子、第３撮像素子の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作も、従来の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作と同様である。また、第１浮遊拡散層ＦＤ1のリセットノイズは、従来と同様に、相関２重サンプリング（ＣＤＳ，Correlated Double Sampling）処理によって除去することができる。
図６３に、実施例１の撮像装置の概念図を示す。実施例１の撮像装置３００は、撮像素子３０１が２次元アレイ状に配列された撮像領域（有効画素領域）３１１、並びに、その駆動回路（周辺回路）としての垂直駆動回路３１２、カラム信号処理回路３１３、水平駆動回路３１４、出力回路３１５及び駆動制御回路３１６等から構成されている。これらの回路は周知の回路から構成することができるし、また、他の回路構成（例えば、従来のＣＣＤ撮像装置やＣＭＯＳ撮像装置にて用いられる各種の回路）を用いて構成することができることは云うまでもない。図６３において、撮像素子３０１における参照番号「３０１」の表示は、１行のみとした。
駆動制御回路３１６は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスター・クロックに基づいて、垂直駆動回路３１２、カラム信号処理回路３１３及び水平駆動回路３１４の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、生成されたクロック信号や制御信号は、垂直駆動回路３１２、カラム信号処理回路３１３及び水平駆動回路３１４に入力される。
垂直駆動回路３１２は、例えば、シフトレジスタによって構成され、撮像領域３１１の各撮像素子３０１を行単位で順次垂直方向に選択走査する。そして、各撮像素子３０１における受光量に応じて生成した電流（信号）に基づく画素信号（画像信号）は、信号線（データ出力線）３１７，ＶＳＬを介してカラム信号処理回路３１３に送られる。
カラム信号処理回路３１３は、例えば、撮像素子３０１の列毎に配置されており、１行分の撮像素子３０１から出力される画像信号を撮像素子毎に黒基準画素（図示しないが、有効画素領域の周囲に形成されている）からの信号によって、ノイズ除去や信号増幅の信号処理を行う。カラム信号処理回路３１３の出力段には、水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線３１８との間に接続されて設けられる。
水平駆動回路３１４は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路３１３の各々を順次選択し、カラム信号処理回路３１３の各々から信号を水平信号線３１８に出力する。
出力回路３１５は、カラム信号処理回路３１３の各々から水平信号線３１８を介して順次供給される信号に対して、信号処理を行って出力する。
以上のとおり、実施例１の撮像装置にあっては、外縁領域には外縁電極が配置されているので、光電変換層の縁部において発生した電荷は、撮像素子−Ｂに向かう移動が抑制され、撮像素子−Ｂに侵入することが無いので、オプティカルブラック領域の機能を阻害するといった問題が生じることが無い。また、実施例１にあっては、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が備えられているので、光電変換層に光が照射され、光電変換層において光電変換されるとき、光電変換層と絶縁層と電荷蓄積用電極とによって一種のキャパシタが形成され、光電変換層に電荷を蓄えることができる。それ故、露光開始時、電荷蓄積部を完全空乏化し、電荷を消去することが可能となる。その結果、ｋＴＣノイズが大きくなり、ランダムノイズが悪化し、撮像画質の低下をもたらすといった現象の発生を抑制することができる。また、全画素を一斉にリセットすることができるので、所謂グローバルシャッター機能を実現することができる。
実施例１の撮像装置の変形例の構成要素の配置を模式的に図１１Ｂに示すように、オプティカルブラック領域を取り囲んでいる外縁電極２０１（あるいは、後述する外縁電極２１１）は、不連続に形成されている構成とすることができる。また、図示しないが、外縁電極２０１（あるいは、後述する外縁電極２１１）は、オプティカルブラック領域の一部の領域に沿って形成されている構成（例えば、平面外形形状が矩形のオプティカルブラック領域において、その１辺、２辺あるいは３辺に沿って形成されている構成）とすることもできる。
本開示の撮像装置等を構成する撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂの全体に関する詳細な説明は、実施例７と実施例８の間で行う。
実施例２は、実施例１の変形である。撮像装置の模式的な一部断面図を図２に示し、撮像装置の構成要素の配置を模式的に図１２Ａに示すように、実施例２の撮像装置において、外縁領域に位置する電極である外縁電極（第４電極）２１１は共通の光電変換層２３に接続されている。外縁電極２１１は、電荷排出電極として機能する。外縁電極２１１には、信号電荷と異なる符号の電位（具体的には、正の電位）が印加され、更には、外縁電極２１１には、撮像装置の動作時、常時、信号電荷と異なる符号の電位（具体的には、正の電位）が印加され続ける。具体的には、外縁電極２１１に印加される電位をＶ211としたとき、Ｖ211の値を、常時、Ｖ12よりも高い値とすればよい。
これによって、電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作の間、外縁領域において生成した電子は外縁電極に流れ込み、外縁領域において生成した電子がオプティカルブラック領域に流れ込むことはない。また、オプティカルブラック領域に電荷移動制御電極が設けられているので、外縁領域において生成した電子がオプティカルブラック領域に流れ込むことを、一層確実に防止することができる。
以上の点を除き、実施例２の撮像装置の構成、構造は、実施例１の撮像装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例３は、実施例１〜実施例２の変形である。撮像装置の模式的な一部断面図を図３に示し、撮像装置の構成要素の配置を模式的に図１２Ｂに示すように、実施例３の撮像装置において、外縁電極は、絶縁層８２を介して共通の光電変換層と対向して配置された第１外縁電極（第３電極）２０１（実施例１における外縁電極２０１）、及び、第１外縁電極２０１より外側に配置され、共通の光電変換層２３に接続された第２外縁電極（第４電極）２１１（実施例２における外縁電極２１１）から構成されている。
以上の点を除き、実施例３の撮像装置の構成、構造は、実施例１及び実施例２の撮像装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例４は、実施例１〜実施例３の変形である。実施例３の撮像装置の変形例の模式的な一部断面図を図４に示すように、実施例４の撮像装置にあっては、絶縁層８２を介して共通の光電変換層と対向して配置された第１外縁電極（第３電極）２０１（実施例１における外縁電極２０１）、及び、第１外縁電極２０１より外側に配置され、共通の光電変換層２３に接続された第２外縁電極（第４電極）２１１（実施例２における外縁電極２１１）を１組としたとき、これらの組が２組、配設されている。但し、これに限定されるものではなく、３組以上とすることもできるし、第１外縁電極２０１の数と第２外縁電極２１１の数を同数としてもよいし、異なる数としてもよい。また、第１外縁電極２０１を０又は１設け、第２外縁電極２１１を２以上設けてもよいし、第２外縁電極２１１を０又は１設け、第１外縁電極２０１を２以上設けてもよい。
また、複数の第１外縁電極２０１の幅を変えたり、第１外縁電極２０１の間のスペースを変えてもよいし、複数の第２外縁電極２１１の幅を変えたり、第２外縁電極２１１の間のスペースを変えてもよいし、第１外縁電極２０１と第２外縁電極２１１との間のスペースを変えてもよい。第１外縁電極２０１のそれぞれに印加する電位を第１外縁電極２０１毎に変化させてもよいし、第２外縁電極２１１のそれぞれに印加する電位を第２外縁電極２１１毎に変化させてもよい。
以上の点を除き、実施例４の撮像装置の構成、構造は、実施例１及び実施例２の撮像装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例５は、実施例１〜実施例４の変形である。撮像装置の模式的な一部断面図を図５に示すように、実施例５の撮像装置において、光電変換層２３は、有機半導体材料層２３Ａ及びＩＧＺＯ等から成る酸化物半導体材料層２３Ｂの２層構成を有する。酸化物半導体材料層２３Ｂの有する仕事関数と、第１電極２１の有する仕事関数とは異なる。また、酸化物半導体材料層２３Ｂの近傍に位置する有機半導体材料層２３Ａの部分を構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ1、及び、酸化物半導体材料層２３Ｂを構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ2は、好ましくは、
Ｅ2−Ｅ1≧０．１ｅＶ
より好ましくは、
Ｅ2−Ｅ1＞０．１ｅＶ
を満足することが望ましい。このように、光電変換層を２層構造とすることで、電荷蓄積時の再結合を防止することができ、光電変換層に蓄積した電荷の第１電極への転送効率を増加させることができるし、暗電流の生成を抑制することができる。
また、撮像装置の模式的な一部断面図を図６に示すように、実施例５の撮像装置の変形例にあっては、有効画素領域及びオプティカルブラック領域における光電変換層２３を有機半導体材料層２３Ａ及び酸化物半導体材料層２３Ｂの２層構成とし、外縁領域における光電変換層２３を有機半導体材料層２３Ａの１層構成とすることもできる。これによって、外縁領域の光電変換層２３における電子の第１外縁電極２０１、第２外縁電極２１１への移動を、有効画素領域及びオプティカルブラック領域の光電変換層２３における電子の第１電極２２，１２２への移動よりも遅くすることができるので、外縁領域からオプティカルブラック領域への電子の移動の抑制を一層効果的に行うことができる。
以上の点を除き、実施例５の撮像装置の構成、構造は、実施例１〜実施例４の撮像装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例６は、実施例１〜実施例５の変形である。実施例１の撮像装置の変形例の模式的な一部断面図を図７に示すように、実施例１の変形例としての実施例６の撮像装置において、外縁電極（第３電極）２０１は、共通の光電変換層２３を基準として第２電極側に配置されている。また、撮像装置の模式的な一部断面図を図８に示すように、実施例３の変形例としての実施例６の撮像装置の変形例にあっても、外縁電極２０１は、共通の光電変換層２３を基準として第２電極側に配置されている。外縁電極（第４電極）２１１は、共通の光電変換層２３を基準として第１電極側に配置されている。あるいは又、図示しないが、実施例２の変形例としての実施例６の撮像装置の変形例にあっては、外縁電極２１１を、共通の光電変換層２３を基準として第２電極側に配置してもよい。あるいは又、外縁電極２０１を、共通の光電変換層２３を基準として第２電極側に配置し、外縁電極２１１を、共通の光電変換層２３を基準として第２電極側に配置してもよいし、外縁電極２０１を、共通の光電変換層２３を基準として第１電極側に配置し、外縁電極２１１を、共通の光電変換層２３を基準として第２電極側に配置してもよい。
以上の点を除き、実施例６の撮像装置の構成、構造は、実施例１〜実施例５の撮像装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例７は、本開示の第２の態様に係る撮像装置に関する。
模式的な一部断面図を図９に示すように、実施例７の撮像装置は、複数の撮像素子−Ａを備え、光電変換によって生成された信号電荷を増幅して駆動回路に読み出す有効画素領域、複数の撮像素子−Ｂを備え、有効画素領域を取り囲み、黒レベルの基準となる光学的黒を出力するオプティカルブラック領域、及び、複数の撮像素子−Ｃを備え、オプティカルブラック領域を取り囲む外縁領域から構成されている。そして、複数の撮像素子−Ａ、撮像素子−Ｂ及び撮像素子−Ｃを構成する光電変換層２３は共通であり、撮像素子−Ｃは、撮像装置の動作時、常時、動作状態にある。
本開示の第２の態様に係る撮像装置において、撮像素子−Ａは、第１電極２１、光電変換層２３及び第２電極２２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２１と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して光電変換層２３と対向して配置された電荷蓄積用電極２４を備えている。撮像素子−Ｂは、第１電極１２１、光電変換層２３及び第２電極２２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１２１と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して光電変換層２３と対向して配置された電荷蓄積用電極１２４を備えている。撮像素子−Ｃは、第１電極２２１、光電変換層２３及び第２電極２２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２２１と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して光電変換層２３と対向して配置された電荷蓄積用電極２２４を備えている。
また、撮像素子−Ａと撮像素子−Ａとの間には、電荷移動制御電極２７が配設されている。同様に、撮像素子−Ｂと撮像素子−Ｂとの間にも、電荷移動制御電極２７が配設されているし、撮像素子−Ｃと撮像素子−Ｂとの間にも、電荷移動制御電極２７が配設されている。また、撮像素子−Ｃと撮像素子−Ｃとの間にも、電荷移動制御電極２２７が配設されている。電荷移動制御電極２２，２２７を配設することで、電荷移動制御電極２７を挟んで位置する撮像素子−Ａの間における電荷の移動、電荷移動制御電極２７を挟んで位置する撮像素子−Ｂの間における電荷の移動、電荷移動制御電極２７を挟んで位置する撮像素子−Ａと撮像素子−Ｂとの間における電荷の移動、電荷移動制御電極２７を挟んで位置する撮像素子−Ｂと撮像素子−Ｃとの間における電荷の移動、電荷移動制御電極２２７を挟んで位置する撮像素子−Ｃと撮像素子−Ｃとの間における電荷の移動等を確実に抑制することができる。尚、電荷移動制御電極２７，２２７に印加される電位をＶ17としたとき、Ｖ12＞Ｖ17とすればよい。Ｖ12に関しては後述する。
そして、撮像素子−Ａを構成する光電変換層と撮像素子−Ｂを構成する光電変換層と撮像素子−Ｃを構成する光電変換層とは、共通の光電変換層２３から構成されており、撮像素子−Ａを構成する第２電極と撮像素子−Ｂを構成する第２電極と撮像素子−Ｃを構成する第２電極とは、共通の第２電極２２から構成されている。
撮像素子−Ｃを構成する第１電極２２１には、撮像装置の動作時、常時、信号電荷と反対の符号の電位（具体的には、正の電位）が印加され、更には、撮像素子−Ｃを構成する電荷蓄積用電極２２４には、撮像装置の動作時、常時、信号電荷と同じ符号の電位（具体的には、負の電位）が印加される。具体的には、例えば、第１電極２２１に印加される電位をＶ221としたとき、Ｖ221の値を、常時、Ｖ21よりも高い値とし、電荷蓄積用電極２２４に印加される電位をＶ224としたとき、Ｖ224の値を、常時、Ｖ22よりも低い値とすればよい。尚、撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂの動作は、実施例１において説明した撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂの動作と同様とすることができる。また、撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂの構成、構造は、実施例１において説明した撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂの構成、構造と同様とすることができるし、撮像素子−Ｃの構成、構造は、実施例１において説明した撮像素子−Ａあるいは撮像素子−Ｂの構成、構造と実質的に同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
模式的な一部断面図を図１０に示すように、実施例７の撮像装置の変形例にあっては、撮像素子−Ｃを構成する絶縁層８２の厚さは、撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂを構成する絶縁層８２の厚さよりも薄い形態とすることができ、これによって、撮像素子−Ｃにおいて生成する電界と、撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂにおいて生成する電界とを異ならせることができる。
また、撮像素子−Ｂと撮像素子−Ｃとの間の距離を適切に選択することで、電荷移動の最適化を図ることができる。具体的には、例えば、撮像素子−Ａと撮像素子−Ｂとの間の距離よりも、撮像素子−Ｂと撮像素子−Ｃとの間の距離を長くすればよい。あるいは又、撮像素子−Ｂの大きさと撮像素子−Ｃの大きさを異ならせてもよい。
実施例７の撮像装置にあっては、オプティカルブラック領域を取り囲む外縁領域には撮像素子−Ｃが備えられており、これらの撮像素子−Ｃは、撮像装置の動作時、常時、動作状態にあるので、光電変換層の縁部において発生した電荷は撮像素子−Ｃへと移動し、撮像素子−Ｂに侵入することが無いので、オプティカルブラック領域の機能を阻害するといった問題が生じることが無い。
以下、本開示の撮像装置等を構成する撮像素子−Ａ、撮像素子−Ｂ及び撮像素子−Ｃ（撮像素子）の全体に関する詳細な説明を行う。尚、撮像素子−Ａ、撮像素子−Ｂ及び撮像素子−Ｃを総称して、単に『撮像素子』と呼ぶ場合がある。
本開示の撮像装置等にあっては、
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、駆動回路に接続されている。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置等において、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形態とすることができる。あるいは又、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形態とすることができ、この場合、
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。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置等において、
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。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置等にあっては、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（電荷転送電極）を更に備えている形態とすることができる。このような形態の本開示の撮像装置等を、便宜上、『転送制御用電極を備えた本開示の撮像装置等』と呼ぶ。
そして、転送制御用電極を備えた本開示の撮像装置等にあっては、
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。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置等にあっては、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形態とすることができる。このような形態の本開示の撮像装置等を、便宜上、『電荷排出電極を備えた本開示の撮像装置等』と呼ぶ。そして、電荷排出電極を備えた本開示の撮像装置等において、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（即ち、額縁状に）配置されている形態とすることができる。電荷排出電極は、複数の撮像素子において共有化（共通化）することができる。そして、この場合、
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。
更には、電荷排出電極を備えた本開示の撮像装置等にあっては、
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。
更には、本開示の撮像装置等における以上に説明した各種の好ましい形態、構成において、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形態とすることができる。このような形態の本開示の撮像装置等を、便宜上、『複数の電荷蓄積用電極セグメントを備えた本開示の撮像装置等』と呼ぶ。電荷蓄積用電極セグメントの数は、２以上であればよい。そして、複数の電荷蓄積用電極セグメントを備えた本開示の撮像装置等にあっては、複数（Ｎ個）の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加える場合、
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（第１番目の光電変換部セグメント）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（第Ｎ番目の光電変換部セグメント）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（第１番目の光電変換部セグメント）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（第Ｎ番目の光電変換部セグメント）に印加される電位よりも低い形態とすることができる。
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置等において、
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る。そして、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。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置等において、電荷蓄積用電極の大きさは第１電極よりも大きい形態とすることができる。電荷蓄積用電極の面積をＳ1’、第１電極の面積をＳ1としたとき、限定するものではないが、
４≦Ｓ1’／Ｓ1
を満足することが好ましい。
あるいは又、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像装置等の変形例として、以下に説明する第１構成〜第６構成の撮像素子を挙げることができる。即ち、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像装置等における第１構成〜第６構成の撮像素子において、
光電変換部は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）の光電変換部セグメントから構成されており、
光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
第１構成〜第３構成の撮像素子にあっては、電荷蓄積用電極は、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
第４構成〜第５構成の撮像素子にあっては、電荷蓄積用電極は、相互に離間されて配置された、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置する。
そして、第１構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化している。また、第２構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化している。尚、光電変換層セグメントにおいて、光電変換層の部分の厚さを変化させ、光電変換層の部分の厚さを一定として、光電変換層セグメントの厚さを変化させてもよいし、光電変換層の部分の厚さを変化させ、光電変換層の部分の厚さを変化させて、光電変換層セグメントの云ってとしてもよい。更には、第３構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なる。また、第４構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なる。更には、第５構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっている。面積は、連続的に小さくなっていてもよいし、階段状に小さくなっていてもよい。
あるいは又、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像装置等における第６構成の撮像素子において、電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層の積層方向をＺ方向、第１電極から離れる方向をＸ方向としたとき、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第１電極からの距離に依存して変化する。断面積の変化は、連続的な変化であってもよいし、階段状の変化であってもよい。
第１構成〜第２構成の撮像素子において、Ｎ個の光電変換層セグメントは連続して設けられており、Ｎ個の絶縁層セグメントも連続して設けられており、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントも連続して設けられている。第３構成〜第５構成の撮像素子において、Ｎ個の光電変換層セグメントは連続して設けられている。また、第４構成、第５構成の撮像素子において、Ｎ個の絶縁層セグメントは連続して設けられている一方、第３構成の撮像素子において、Ｎ個の絶縁層セグメントは、光電変換部セグメントのそれぞれに対応して設けられている。更には、第４構成〜第５構成の撮像素子において、場合によっては、第３構成の撮像素子において、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントは、光電変換部セグメントのそれぞれに対応して設けられている。そして第１構成〜第６構成の撮像素子にあっては、電荷蓄積用電極セグメントの全てに同じ電位が加えられる。あるいは又、第４構成〜第５構成の撮像素子において、場合によっては、第３構成の撮像素子において、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加えてもよい。
第１構成〜第６構成の撮像素子から成る本開示の撮像装置等にあっては、絶縁層セグメントの厚さが規定され、あるいは又、光電変換層セグメントの厚さが規定され、あるいは又、絶縁層セグメントを構成する材料が異なり、あるいは又、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なり、あるいは又、電荷蓄積用電極セグメントの面積が規定され、あるいは又、積層部分の断面積が規定されているので、一種の電荷転送勾配が形成され、光電変換によって生成した電荷を、一層容易に、且つ、確実に、第１電極へ転送することが可能となる。そして、その結果、残像の発生や転送残しの発生を防止することができる。
第１構成〜第５構成の撮像素子にあっては、ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど第１電極から離れて位置するが、第１電極から離れて位置するか否かは、Ｘ方向を基準として判断する。また、第６構成の撮像素子にあっては、第１電極から離れる方向をＸ方向としているが、『Ｘ方向』を以下のとおり、定義する。即ち、撮像素子あるいは積層型撮像素子が複数配列された画素領域は、２次元アレイ状に、即ち、Ｘ方向及びＹ方向に規則的に複数配列された画素から構成される。画素の平面形状を矩形とした場合、第１電極に最も近い辺が延びる方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。あるいは又、画素の平面形状を任意の形状とした場合、第１電極に最も近い線分や曲線が含まれる全体的な方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。
以下、第１構成〜第６構成の撮像素子に関して、第１電極の電位が第２電極の電位よりも高い場合についての説明を行う。
第１構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化しているが、絶縁層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっていることが好ましく、これによって、一種の電荷転送勾配が形成される。そして、電荷蓄積期間において、｜Ｖ12｜≧｜Ｖ11｜といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも、多くの電荷を蓄積することができるし、強い電界が加わり、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れを確実に防止することができる。また、電荷転送期間において、｜Ｖ22｜＜｜Ｖ21｜といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｎ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
第２構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化しているが、光電変換層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっていることが好ましく、これによって、一種の電荷転送勾配が形成される。そして、電荷蓄積期間においてＶ12≧Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも強い電界が加わり、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れを確実に防止することができる。また、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｎ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
第３構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なり、これによって、一種の電荷転送勾配が形成されるが、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の比誘電率の値が、漸次、小さくなることが好ましい。そして、このような構成を採用することで、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも多くの電荷を蓄積することができる。また、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｎ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
第４構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なり、これによって、一種の電荷転送勾配が形成されるが、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の仕事関数の値が、漸次、大きくなることが好ましい。そして、このような構成を採用することで、電圧の正負に依存すること無く、信号電荷転送に有利な電位勾配を形成することができる。
第５構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっており、これによって、一種の電荷転送勾配が形成されるので、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも多くの電荷を蓄積することができる。また、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｎ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
第６構成の撮像素子において、積層部分の断面積は第１電極からの距離に依存して変化し、これによって、一種の電荷転送勾配が形成される。具体的には、積層部分の断面の厚さを一定とし、積層部分の断面の幅を第１電極から離れるほど狭くする構成を採用すれば、第５構成の撮像素子において説明したと同様に、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第１電極に近い領域の方が、遠い領域よりも多くの電荷を蓄積することができる。従って、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１電極に近い領域から第１電極への電荷の流れ、遠い領域から近い領域への電荷の流れを、確実に確保することができる。一方、積層部分の断面の幅を一定とし、積層部分の断面の厚さ、具体的には、絶縁層セグメントの厚さを、漸次、厚くする構成を採用すれば、第１構成の撮像素子において説明したと同様に、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第１電極に近い領域の方が、遠い領域よりも、多くの電荷を蓄積することができるし、強い電界が加わり、第１電極に近い領域から第１電極への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１電極に近い領域から第１電極への電荷の流れ、遠い領域から近い領域への電荷の流れを、確実に確保することができる。また、光電変換層セグメントの厚さを、漸次、厚くする構成を採用すれば、第２構成の撮像素子において説明したと同様に、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第１電極に近い領域の方が、遠い領域よりも強い電界が加わり、第１電極に近い領域から第１電極への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１電極に近い領域から第１電極への電荷の流れ、遠い領域から近い領域への電荷の流れを、確実に確保することができる。
本開示の第１の態様〜第２の態様に係る撮像装置の変形例として、
第１構成〜第６構成の撮像素子を、複数、有しており、
複数の撮像素子から撮像素子ブロックが構成されており、
撮像素子ブロックを構成する複数の撮像素子において第１電極が共有されている撮像装置とすることができる。このような構成の撮像装置を、便宜上、『第１構成の撮像装置』と呼ぶ。あるいは又、本開示の第１の態様〜第２の態様に係る撮像装置の変形例として、
第１構成〜第６構成の撮像素子、あるいは又、第１構成〜第６構成の撮像素子を少なくとも１つ有する積層型撮像素子を、複数、有しており、
複数の撮像素子あるいは積層型撮像素子から撮像素子ブロックが構成されており、
撮像素子ブロックを構成する複数の撮像素子あるいは積層型撮像素子において第１電極が共有されている撮像装置とすることができる。このような構成の撮像装置を、便宜上、『第２構成の撮像装置』と呼ぶ。そして、このように撮像素子ブロックを構成する複数の撮像素子において第１電極を共有化すれば、撮像素子が複数配列された画素領域における構成、構造を簡素化、微細化することができる。
第１構成〜第２構成の撮像装置にあっては、複数の撮像素子（１つの撮像素子ブロック）に対して１つの浮遊拡散層が設けられる。ここで、１つの浮遊拡散層に対して設けられる複数の撮像素子は、第１タイプの撮像素子の複数から構成されていてもよいし、少なくとも１つの第１タイプの撮像素子と、１又は２以上の第２タイプの撮像素子とから構成されていてもよい。そして、電荷転送期間のタイミングを適切に制御することで、複数の撮像素子が１つの浮遊拡散層を共有することが可能となる。複数の撮像素子は連係して動作させられ、駆動回路には撮像素子ブロックとして接続されている。即ち、撮像素子ブロックを構成する複数の撮像素子が１つの駆動回路に接続されている。但し、電荷蓄積用電極の制御は、撮像素子毎に行われる。また、複数の撮像素子が１つのコンタクトホール部を共有することが可能である。複数の撮像素子で共有された第１電極と、各撮像素子の電荷蓄積用電極の配置関係は、第１電極が、各撮像素子の電荷蓄積用電極に隣接して配置されている場合もある。あるいは又、第１電極が、複数の撮像素子の一部の電荷蓄積用電極に隣接して配置されており、複数の撮像素子の残りの電荷蓄積用電極とは隣接して配置されてはいない場合もあり、この場合には、複数の撮像素子の残りから第１電極への電荷の移動は、複数の撮像素子の一部を経由した移動となる。撮像素子を構成する電荷蓄積用電極と撮像素子を構成する電荷蓄積用電極との間の距離（便宜上、『距離Ａ』と呼ぶ）は、第１電極に隣接した撮像素子における第１電極と電荷蓄積用電極との間の距離（便宜上、『距離Ｂ』と呼ぶ）よりも長いことが、各撮像素子から第１電極への電荷の移動を確実なものとするために好ましい。また、第１電極から離れて位置する撮像素子ほど、距離Ａの値を大きくすることが好ましい。
以上に説明した第１構成〜第６構成の撮像素子の２種類あるいはそれ以上を、所望に応じて、適宜、組み合わせることができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置等において、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膜が形成されている形態とすることができる。あるいは又、第２電極側から光が入射し、第１電極（場合によっては、第１電極及び転送制御用電極）には光が入射しない形態とすることができる。そして、この場合、第２電極よりの光入射側であって、第１電極（場合によっては、第１電極及び転送制御用電極）の上方には遮光膜が形成されている構成とすることができるし、あるいは又、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、遮光膜は、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電極に遮光膜が形成されていてもよい。遮光膜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。オプティカルブラック領域に形成される遮光層も遮光膜と同様の構成、構造とすることができる。
また、第１構成〜第２構成の撮像装置にあっては、１つの本開示の撮像装置等の上方に１つのオンチップ・マイクロ・レンズが配設されている形態とすることができるし、あるいは又、２つの本開示の撮像装置等から撮像素子ブロックが構成されており、撮像素子ブロックの上方に１つのオンチップ・マイクロ・レンズが配設されている形態とすることができる。
本開示の撮像装置等として、具体的には、青色光（４２５ｎｍ乃至４９５ｎｍの光）を吸収する光電変換層あるいは光電変換部（便宜上、『第１タイプの青色光用光電変換層』あるいは『第１タイプの青色光用光電変換部』と呼ぶ）を備えた青色光に感度を有する撮像素子（便宜上、『第１タイプの青色光用撮像素子』と呼ぶ）、緑色光（４９５ｎｍ乃至５７０ｎｍの光）を吸収する光電変換層あるいは光電変換部（便宜上、『第１タイプの緑色光用光電変換層』あるいは『第１タイプの緑色光用光電変換部』と呼ぶ）を備えた緑色光に感度を有する撮像素子（便宜上、『第１タイプの緑色光用撮像素子』と呼ぶ）、赤色光（６２０ｎｍ乃至７５０ｎｍの光）を吸収する光電変換層あるいは光電変換部（便宜上、『第１タイプの赤色光用光電変換層』あるいは『第１タイプの赤色光用光電変換部』と呼ぶ）を備えた赤色光に感度を有する撮像素子（便宜上、『第１タイプの赤色光用撮像素子』と呼ぶ）を挙げることができる。また、電荷蓄積用電極を備えていない従来の撮像素子であって、青色光に感度を有する撮像素子を、便宜上、『第２タイプの青色光用撮像素子』と呼び、緑色光に感度を有する撮像素子を、便宜上、『第２タイプの緑色光用撮像素子』と呼び、赤色光に感度を有する撮像素子を、便宜上、『第２タイプの赤色光用撮像素子』と呼び、第２タイプの青色光用撮像素子を構成する光電変換層あるいは光電変換部を、便宜上、『第２タイプの青色光用光電変換層』あるいは『第２タイプの青色光用光電変換部』と呼び、第２タイプの緑色光用撮像素子を構成する光電変換層あるいは光電変換部を、便宜上、『第２タイプの緑色光用光電変換層』あるいは『第２タイプの緑色光用光電変換部』と呼び、第２タイプの赤色光用撮像素子を構成する光電変換層あるいは光電変換部を、便宜上、『第２タイプの赤色光用光電変換層』あるいは『第２タイプの赤色光用光電変換部』と呼ぶ。
本開示における積層型撮像素子は、少なくとも本開示における撮像素子（光電変換素子）を１つ有するが、具体的には、例えば、
［Ａ］第１タイプの青色光用光電変換部、第１タイプの緑色光用光電変換部及び第１タイプの赤色光用光電変換部が、垂直方向に積層され、
第１タイプの青色光用撮像素子、第１タイプの緑色光用撮像素子及び第１タイプの赤色光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タイプの青色光用光電変換部及び第１タイプの緑色光用光電変換部が、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タイプの赤色光用光電変換部が配置され、
第１タイプの青色光用撮像素子、第１タイプの緑色光用撮像素子及び第２タイプの赤色光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タイプの緑色光用光電変換部の下方に、第２タイプの青色光用光電変換部及び第２タイプの赤色光用光電変換部が配置され、
第１タイプの緑色光用撮像素子、第２タイプの青色光用撮像素子及び第２タイプの赤色光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タイプの青色光用光電変換部の下方に、第２タイプの緑色光用光電変換部及び第２タイプの赤色光用光電変換部が配置され、
第１タイプの青色光用撮像素子、第２タイプの緑色光用撮像素子及び第２タイプの赤色光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。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光用光電変換部、緑色光用光電変換部、赤色光用光電変換部の順、あるいは、光入射方向から緑色光用光電変換部、青色光用光電変換部、赤色光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光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タイプの近赤外光用光電変換部（あるいは、赤外光用光電変換部）を備えていてもよい。ここで、第１タイプの赤外光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タイプの近赤外光用光電変換部（あるいは、赤外光用光電変換部）を備えていてもよい。
第１タイプの撮像素子にあっては、例えば、第１電極が、半導体基板の上に設けられた層間絶縁層上に形成されている。半導体基板に形成された撮像素子は、裏面照射型とすることもできるし、表面照射型とすることもできる。
光電変換層を有機系材料から構成する場合、光電変換層を、
（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。
ｐ型有機半導体として、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、ペンタセン誘導体、キナクリドン誘導体、チオフェン誘導体、チエノチオフェン誘導体、ベンゾチオフェン誘導体、ベンゾチエノベンゾチオフェン誘導体、トリアリルアミン誘導体、カルバゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピセン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、フタロシアニン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、サブポルフィラジン誘導体、複素環化合物を配位子とする金属錯体、ポリチオフェン誘導体、ポリベンゾチアジアゾール誘導体、ポリフルオレン誘導体等を挙げることができる。ｎ型有機半導体として、フラーレン及びフラーレン誘導体〈例えば、Ｃ６０や、Ｃ７０，Ｃ７４等のフラーレン（高次フラーレン）、内包フラーレン等）又はフラーレン誘導体（例えば、フラーレンフッ化物やＰＣＢＭフラーレン化合物、フラーレン多量体等）〉、ｐ型有機半導体よりもＨＯＭＯ及びＬＵＭＯが大きい（深い）有機半導体、透明な無機金属酸化物を挙げることができる。ｎ型有機半導体として、具体的には、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有する複素環化合物、例えば、ピリジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、イソキノリン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、フェナントロリン誘導体、テトラゾール誘導体、ピラゾール誘導体、イミダゾール誘導体、チアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、カルバゾール誘導体、ベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、サブポルフィラジン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリベンゾチアジアゾール誘導体、ポリフルオレン誘導体等を分子骨格の一部に有する有機分子、有機金属錯体やサブフタロシアニン誘導体を挙げることができる。フラーレン誘導体に含まれる基等として、ハロゲン原子；直鎖、分岐若しくは環状のアルキル基若しくはフェニル基；直鎖若しくは縮環した芳香族化合物を有する基；ハロゲン化物を有する基；パーシャルフルオロアルキル基；パーフルオロアルキル基；シリルアルキル基；シリルアルコキシ基；アリールシリル基；アリールスルファニル基；アルキルスルファニル基；アリールスルホニル基；アルキルスルホニル基；アリールスルフィド基；アルキルスルフィド基；アミノ基；アルキルアミノ基；アリールアミノ基；ヒドロキシ基；アルコキシ基；アシルアミノ基；アシルオキシ基；カルボニル基；カルボキシ基；カルボキソアミド基；カルボアルコキシ基；アシル基；スルホニル基；シアノ基；ニトロ基；カルコゲン化物を有する基；ホスフィン基；ホスホン基；これらの誘導体を挙げることができる。有機系材料から構成された光電変換層（『有機光電変換層』と呼ぶ場合がある）の厚さは、限定するものではないが、例えば、１×１０-8ｍ乃至５×１０-7ｍ、好ましくは２．５×１０-8ｍ乃至３×１０-7ｍ、より好ましくは２．５×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍ、一層好ましくは１×１０-7ｍ乃至１．８×１０-7ｍを例示することができる。尚、有機半導体は、ｐ型、ｎ型と分類されることが多いが、ｐ型とは正孔を輸送し易いという意味であり、ｎ型とは電子を輸送し易いという意味であり、無機半導体のように熱励起の多数キャリアとして正孔又は電子を有しているという解釈に限定されない。
あるいは又、緑色光を光電変換する有機光電変換層を構成する材料として、例えば、ローダミン系色素、メラシアニン系色素、キナクリドン誘導体、サブフタロシアニン系色素（サブフタロシアニン誘導体）等を挙げることができるし、青色光を光電変換する有機光電変換層を構成する材料として、例えば、クマリン酸色素、トリス−８−ヒドリキシキノリアルミニウム（Ａｌｑ３）、メラシアニン系色素等を挙げることができるし、赤色光を光電変換する有機光電変換層を構成する材料として、例えば、フタロシアニン系色素、サブフタロシアニン系色素（サブフタロシアニン誘導体）を挙げることができる。
あるいは又、光電変換層を構成する無機系材料として、結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、結晶セレン、アモルファスセレン、及び、カルコパライト系化合物であるＣＩＧＳ（ＣｕＩｎＧａＳｅ）、ＣＩＳ（ＣｕＩｎＳｅ2）、ＣｕＩｎＳ2、ＣｕＡｌＳ2、ＣｕＡｌＳｅ2、ＣｕＧａＳ2、ＣｕＧａＳｅ2、ＡｇＡｌＳ2、ＡｇＡｌＳｅ2、ＡｇＩｎＳ2、ＡｇＩｎＳｅ2、あるいは又、ＩＩＩ−Ｖ族化合物であるＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、更には、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、Ｉｎ2Ｓｅ3、Ｉｎ2Ｓ3、Ｂｉ2Ｓｅ3、Ｂｉ2Ｓ3、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＳ等の化合物半導体を挙げることができる。加えて、これらの材料から成る量子ドットを光電変換層に使用することも可能である。
あるいは又、光電変換層を、下層半導体層と、上層光電変換層の積層層構造とすることができる。このように下層半導体層を設けることで、電荷蓄積時の再結合を防止することができ、光電変換層に蓄積した電荷の第１電極への転送効率を増加させることができるし、暗電流の生成を抑制することができる。上層光電変換層を構成する材料は、上記の光電変換層を構成する各種材料から、適宜、選択すればよい。一方、下層半導体層を構成する材料として、バンドギャップの値が大きく（例えば、３．０ｅＶ以上のバンドギャップの値）、しかも、光電変換層を構成する材料よりも高い移動度を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体材料；遷移金属ダイカルコゲナイド；シリコンカーバイド；ダイヤモンド；グラフェン；カーボンナノチューブ；縮合多環炭化水素化合物や縮合複素環化合物等の有機半導体材料を挙げることができる。あるいは又、下層半導体層を構成する材料として、蓄積すべき電荷が電子である場合、光電変換層を構成する材料のイオン化ポテンシャルよりも大きなイオン化ポテンシャルを有する材料を挙げることができるし、蓄積すべき電荷が正孔である場合、光電変換層を構成する材料の電子親和力よりも小さな電子親和力を有する材料を挙げることができる。あるいは又、下層半導体層を構成する材料における不純物濃度は１×１０18ｃｍ-3以下であることが好ましい。下層半導体層は、単層構成であってもよいし、多層構成であってもよい。また、電荷蓄積用電極の上方に位置する下層半導体層を構成する材料と、第１電極の上方に位置する下層半導体層を構成する材料とを、異ならせてもよい。
本開示の第１の態様〜第２の態様に係る撮像装置によって、単板式カラー撮像装置を構成することができる。
積層型撮像素子を備えた本開示の撮像装置等にあっては、ベイヤ配列の撮像素子を備えた撮像装置と異なり（即ち、カラーフィルタ層を用いて青色、緑色、赤色の分光を行うのではなく）、同一画素内で光の入射方向において、複数種の波長の光に対して感度を有する撮像素子を積層して１つの画素を構成するので、感度の向上及び単位体積当たりの画素密度の向上を図ることができる。また、有機系材料は吸収係数が高いため、有機光電変換層の膜厚を従来のＳｉ系光電変換層と比較して薄くすることができ、隣接画素からの光漏れや、光の入射角の制限が緩和される。更には、従来のＳｉ系撮像素子では３色の画素間で補間処理を行って色信号を作成するために偽色が生じるが、積層型撮像素子を備えた本開示の第２の態様に係る撮像装置にあっては、偽色の発生が抑えられる。有機光電変換層それ自体がカラーフィルタ層としても機能するので、カラーフィルタ層を配設しなくとも色分離が可能である。
一方、積層型撮像素子ではない撮像素子を備えた本開示の撮像装置等にあっては、カラーフィルタ層を用いることで、青色、緑色、赤色の分光特性への要求を緩和することができるし、また、高い量産性を有する。撮像素子の配列として、ベイヤ配列の他、インターライン配列、ＧストライプＲＢ市松配列、ＧストライプＲＢ完全市松配列、市松補色配列、ストライプ配列、斜めストライプ配列、原色色差配列、フィールド色差順次配列、フレーム色差順次配列、ＭＯＳ型配列、改良ＭＯＳ型配列、フレームインターリーブ配列、フィールドインターリーブ配列を挙げることができる。ここで、１つの撮像素子によって１つの画素（あるいは副画素）が構成される。
カラーフィルタ層（波長選択手段）として、赤色、緑色、青色だけでなく、場合によっては、シアン色、マゼンダ色、黄色等の特定波長を透過させるフィルタ層を挙げることができる。カラーフィルタ層を、顔料や染料等の有機化合物を用いた有機材料系のカラーフィルタ層から構成するだけでなく、フォトニック結晶や、プラズモンを応用した波長選択素子（導体薄膜に格子状の穴構造を設けた導体格子構造を有するカラーフィルタ層。例えば、特開２００８−１７７１９１号公報参照）、アモルファスシリコン等の無機材料から成る薄膜から構成することもできる。
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置等において、光が照射され、光電変換層で光電変換が生じ、正孔（ホール）と電子がキャリア分離される。そして、正孔が取り出される電極を陽極、電子が取り出される電極を陰極とする。第１電極が陽極を構成し、第２電極が陰極を構成する形態もあるし、逆に、第１電極が陰極を構成し、第２電極が陽極を構成する形態もある。
積層型撮像素子を構成する場合、第１電極、電荷蓄積用電極、転送制御用電極、電荷排出電極及び第２電極は透明導電材料から成る構成とすることができる。第１電極、電荷蓄積用電極、転送制御用電極及び電荷排出電極を総称して、『第１電極等』と呼ぶ場合がある。あるいは又、本開示の撮像装置等が、例えばベイヤ配列のように平面に配される場合には、第２電極は透明導電材料から成り、第１電極等は金属材料から成る構成とすることができ、この場合、具体的には、光入射側に位置する第２電極は透明導電材料から成り、第１電極等は、例えば、Ａｌ−Ｎｄ（アルミニウム及びネオジウムの合金）又はＡＳＣ（アルミニウム、サマリウム及び銅の合金）から成る構成とすることができる。透明導電材料から成る電極を『透明電極』と呼ぶ場合がある。ここで、透明導電材料のバンドギャップエネルギーは、２．５ｅＶ以上、好ましくは３．１ｅＶ以上であることが望ましい。透明電極を構成する透明導電材料として、導電性のある金属酸化物を挙げることができ、具体的には、酸化インジウム、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ，Indium Tin Oxide，ＳｎドープのＩｎ2Ｏ3、結晶性ＩＴＯ及びアモルファスＩＴＯを含む）、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムを添加したインジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ，Indium Zinc Oxide）、酸化ガリウムにドーパントとしてインジウムを添加したインジウム−ガリウム酸化物（ＩＧＯ）、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムとガリウムを添加したインジウム−ガリウム−亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ，Ｉｎ−ＧａＺｎＯ4）、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムと錫を添加したインジウム−錫−亜鉛酸化物（ＩＴＺＯ）、ＩＦＯ（ＦドープのＩｎ2Ｏ3）、酸化錫（ＳｎＯ2）、ＡＴＯ（ＳｂドープのＳｎＯ2）、ＦＴＯ（ＦドープのＳｎＯ2）、酸化亜鉛（他元素をドープしたＺｎＯを含む）、酸化亜鉛にドーパントとしてアルミニウムを添加したアルミニウム−亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、酸化亜鉛にドーパントとしてガリウムを添加したガリウム−亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化チタンにドーパントとしてニオブを添加したニオブ−チタン酸化物(ＴＮＯ)、酸化アンチモン、スピネル型酸化物、ＹｂＦｅ2Ｏ4構造を有する酸化物を例示することができる。あるいは又、ガリウム酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、ニッケル酸化物等を母層とする透明電極を挙げることができる。透明電極の厚さとして、２×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍ、好ましくは３×１０-8ｍ乃至１×１０-7ｍを挙げることができる。第１電極が透明性を要求される場合、製造プロセスの簡素化といった観点から、電荷排出電極も透明導電材料から構成することが好ましい。
あるいは又、透明性が不要である場合、正孔を取り出す電極としての機能を有する陽極を構成する導電材料として、高仕事関数（例えば、φ＝４．５ｅＶ〜５．５ｅＶ）を有する導電材料から構成することが好ましく、具体的には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、鉄（Ｆｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、レニウム（Ｒｅ）、テルル（Ｔｅ）を例示することができる。一方、電子を取り出す電極としての機能を有する陰極を構成する導電材料として、低仕事関数（例えば、φ＝３．５ｅＶ〜４．５ｅＶ）を有する導電材料から構成することが好ましく、具体的には、アルカリ金属（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ等）及びそのフッ化物又は酸化物、アルカリ土類金属（例えばＭｇ、Ｃａ等）及びそのフッ化物又は酸化物、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、タリウム（Ｔｌ）、ナトリウム−カリウム合金、アルミニウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、イッテリビウム等の希土類金属、あるいは、これらの合金を挙げることができる。あるいは又、陽極や陰極を構成する材料として、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属、あるいは、これらの金属元素を含む合金、これらの金属から成る導電性粒子、これらの金属を含む合金の導電性粒子、不純物を含有したポリシリコン、炭素系材料、酸化物半導体材料、カーボン・ナノ・チューブ、グラフェン等の導電性材料を挙げることができるし、これらの元素を含む層の積層構造とすることもできる。更には、陽極や陰極を構成する材料として、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸［ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ］といった有機材料（導電性高分子）を挙げることもできる。また、これらの導電性材料をバインダー（高分子）に混合してペースト又はインクとしたものを硬化させ、電極として用いてもよい。
第１電極等や第２電極（陽極や陰極）の成膜方法として、乾式法あるいは湿式法を用いることが可能である。乾式法として、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）及び化学的気相成長法（ＣＶＤ法）を挙げることができる。ＰＶＤ法の原理を用いた成膜方法として、抵抗加熱あるいは高周波加熱を用いた真空蒸着法、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法、各種スパッタリング法（マグネトロンスパッタリング法、ＲＦ−ＤＣ結合形バイアススパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法、対向ターゲットスパッタリング法、高周波スパッタリング法）、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、分子線エピタキシー法、レーザ転写法を挙げることができる。また、ＣＶＤ法として、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、有機金属（ＭＯ）ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法を挙げることができる。一方、湿式法として、電解メッキ法や無電解メッキ法、スピンコート法、インクジェット法、スプレーコート法、スタンプ法、マイクロコンタクトプリント法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、ディップ法等の方法を挙げることができる。パターニング法として、シャドーマスク、レーザ転写、フォトリソグラフィー等の化学的エッチング、紫外線やレーザ等による物理的エッチング等を挙げることができる。第１電極等や第２電極の平坦化技術として、レーザ平坦化法、リフロー法、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法等を用いることができる。
絶縁層を構成する材料として、酸化ケイ素系材料；窒化ケイ素（ＳｉＮY）；酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等の金属酸化物高誘電絶縁材料に例示される無機系絶縁材料だけでなく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）；ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）；ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）；ポリイミド；ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）；ポリスチレン；Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＥＡＰＴＭＳ）、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）等のシラノール誘導体（シランカップリング剤）；ノボラック型フェノール樹脂；フッ素系樹脂；オクタデカンチオール、ドデシルイソシアネイト等の一端に制御電極と結合可能な官能基を有する直鎖炭化水素類にて例示される有機系絶縁材料（有機ポリマー）を挙げることができるし、これらの組み合わせを用いることもできる。酸化ケイ素系材料として、酸化シリコン（ＳｉＯX）、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低誘電率絶縁材料（例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、有機ＳＯＧ）を例示することができる。絶縁層は、単層構成とすることもできるし、複数層（例えば、２層）が積層された構成とすることもできる。後者の場合、少なくとも電荷蓄積用電極の上、及び、電荷蓄積用電極と第１電極との間の領域に、絶縁層・下層を形成し、絶縁層・下層に平坦化処理を施すことで少なくとも電荷蓄積用電極と第１電極との間の領域に絶縁層・下層を残し、残された絶縁層・下層及び電荷蓄積用電極の上に絶縁層・上層を形成すればよく、これによって、絶縁層の平坦化を確実に達成することができる。各種層間絶縁層や上部絶縁層、絶縁材料膜を構成する材料も、これらの材料から適宜選択すればよい。
制御部を構成する浮遊拡散層、増幅トランジスタ、リセット・トランジスタ及び選択トランジスタの構成、構造は、従来の浮遊拡散層、増幅トランジスタ、リセット・トランジスタ及び選択トランジスタの構成、構造と同様とすることができる。駆動回路も周知の構成、構造とすることができる。
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が、第１電極と浮遊拡散層及び増幅トランジスタのゲート部との接続のためにコンタクトホール部を形成すればよい。コンタクトホール部を構成する材料として、不純物がドーピングされたポリシリコンや、タングステン、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、ＴｉＷ、ＴｉＮ、ＴｉＮＷ、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2等の高融点金属や金属シリサイド、これらの材料から成る層の積層構造（例えば、Ｔｉ／ＴｉＮ／Ｗ）を例示することができる。
有機光電変換層と第１電極との間に、第１キャリアブロッキング層を設けてもよいし、有機光電変換層と第２電極との間に、第２キャリアブロッキング層を設けてもよい。また、第１キャリアブロッキング層と第１電極との間に第１電荷注入層を設けてもよいし、第２キャリアブロッキング層と第２電極との間に第２電荷注入層を設けてもよい。例えば、電子注入層を構成する材料として、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）といったアルカリ金属及びそのフッ化物や酸化物、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）といったアルカリ土類金属及びそのフッ化物や酸化物を挙げることができる。
各種有機層の成膜方法として、乾式成膜法及び湿式成膜法を挙げることができる。乾式成膜法として、抵抗加熱あるいは高周波加熱、電子ビーム加熱を用いた真空蒸着法、フラッシュ蒸着法、プラズマ蒸着法、ＥＢ蒸着法、各種スパッタリング法（２極スパッタリング法、直流スパッタリング法、直流マグネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、ＲＦ−ＤＣ結合形バイアススパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法、対向ターゲットスパッタリング法、高周波スパッタリング法、イオンビームスパッタリング法）、ＤＣ（Direct Current）法、ＲＦ法、多陰極法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング法や反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、分子線エピタキシー法、レーザ転写法、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）を挙げることができる。また、ＣＶＤ法として、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、光ＣＶＤ法を挙げることができる。一方、湿式法として、具体的には、スピンコート法；浸漬法；キャスト法；マイクロコンタクトプリント法；ドロップキャスト法；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法といった各種印刷法；スタンプ法；スプレー法；エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法といった各種コーティング法を例示することができる。塗布法においては、溶媒として、トルエン、クロロホルム、ヘキサン、エタノールといった無極性又は極性の低い有機溶媒を例示することができる。パターニング法として、シャドーマスク、レーザ転写、フォトリソグラフィー等の化学的エッチング、紫外線やレーザ等による物理的エッチング等を挙げることができる。各種有機層の平坦化技術として、レーザ平坦化法、リフロー法等を用いることができる。
撮像素子あるいは撮像装置には、前述したとおり、必要に応じて、オンチップ・マイクロ・レンズや遮光層を設けてもよいし、撮像素子を駆動するための駆動回路や配線が設けられている。必要に応じて、撮像素子への光の入射を制御するためのシャッターを配設してもよいし、撮像装置の目的に応じて光学カットフィルタを具備してもよい。
例えば、撮像装置を読出し用集積回路（ＲＯＩＣ）と積層する場合、読出し用集積回路及び銅（Ｃｕ）から成る接続部が形成された駆動用基板と、接続部が形成された撮像素子とを、接続部同士が接するように重ね合わせ、接続部同士を接合することで、積層することができるし、接続部同士をハンダバンプ等を用いて接合することもできる。
また、本開示の第１の態様〜第２の態様に係る撮像装置を駆動するための駆動方法にあっては、
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、
各工程を繰り返す撮像装置の駆動方法とすることができる。
このような撮像装置の駆動方法にあっては、各撮像素子は、第２電極側から入射した光が第１電極には入射しない構造を有し、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するので、全撮像素子において同時に第１電極のリセットを確実に行うことができる。そして、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。それ故、所謂グローバルシャッター機能を容易に実現することができる。
実施例８は、実施例１〜実施例７の変形である。実施例８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの模式的な一部断面図を図１８示し、実施例８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの等価回路図を図１９及び図２０に示し、実施例８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａを構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図２１に示す。また、実施例８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける第１電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図を図２２に示し、実施例８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａにおける第１電極、電荷蓄積用電極、第２電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図を図２３に示す。尚、撮像素子−Ｂ、撮像素子−Ｃも、実質的に撮像素子−Ａと同様の構成、構造を有する。以下の説明において、撮像素子−Ａ、撮像素子−Ｂ及び撮像素子−Ｃを纏めて『撮像素子』と呼ぶ。
具体的には、実施例８の撮像素子は、裏面照射型の撮像素子であり、緑色光を吸収する第１タイプの緑色光用光電変換層を備えた緑色光に感度を有する第１タイプの実施例１の緑色光用撮像素子（以下、『第１撮像素子』と呼ぶ）、青色光を吸収する第２タイプの青色光用光電変換層を備えた青色光に感度を有する第２タイプの従来の青色光用撮像素子（以下、『第２撮像素子』と呼ぶ）、赤色光を吸収する第２タイプの赤色光用光電変換層を備えた赤色光に感度を有する第２タイプの従来の赤色光用撮像素子（以下、『第３撮像素子』と呼ぶ）の３つの撮像素子が積層された構造を有する。ここで、赤色光用撮像素子（第３撮像素子）及び青色光用撮像素子（第２撮像素子）は半導体基板７０内に設けられており、第２撮像素子の方が第３撮像素子よりも光入射側に位置する。また、緑色光用撮像素子（第１撮像素子）は、青色光用撮像素子（第２撮像素子）の上方に設けられている。第１撮像素子、第２撮像素子及び第３撮像素子の積層構造によって、１画素が構成される。カラーフィルタ層は設けられていない。
実施例８、あるいは、実施例９以降の実施例にあっては、実施例５と同様に、有効画素領域及びオプティカルブラック領域における光電変換層２３を有機半導体材料層２３Ａ及び酸化物半導体材料層２３Ｂの２層構成としたが、これに限定するものではなく、有効画素領域及びオプティカルブラック領域における光電変換層２３を有機半導体材料層の１層構成とすることもできる。第１撮像素子の構成、構造は、実質的に実施例１において説明した撮像素子−Ａと同様の構成、構造を有するので、第１撮像素子の構成、構造の説明は省略する。光電変換層２３は、少なくとも緑色光に感度を有する周知の有機光電変換材料（例えば、ローダミン系色素、メラシアニン系色素、キナクリドン等の有機系材料）を含む層から構成されている。
実施例８において、第１撮像素子は、上述したとおり、実施例１において説明した撮像素子から構成されている。そして、ｎ型半導体領域４３と半導体基板７０の表面７０Ａとの間にはｐ+層４４が設けられており、暗電流発生を抑制している。ｎ型半導体領域４１とｎ型半導体領域４３との間には、ｐ+層４２が形成されており、更には、ｎ型半導体領域４３の側面の一部はｐ+層４２によって囲まれている。半導体基板７０の裏面７０Ｂの側には、ｐ+層７３が形成されており、ｐ+層７３から半導体基板７０の内部のコンタクトホール部６１を形成すべき部分には、ＨｆＯ2膜７４及び絶縁材料膜７５が形成されている。
第２撮像素子は、半導体基板７０に設けられたｎ型半導体領域４１を光電変換層として備えている。縦型トランジスタから成る転送トランジスタＴＲ２trsのゲート部４５が、ｎ型半導体領域４１まで延びており、且つ、転送ゲート線ＴＧ2に接続されている。また、転送トランジスタＴＲ２trsのゲート部４５の近傍の半導体基板７０の領域４５Ｃには、第２浮遊拡散層ＦＤ2が設けられている。ｎ型半導体領域４１に蓄積された電荷は、ゲート部４５に沿って形成される転送チャネルを介して第２浮遊拡散層ＦＤ2に読み出される。
第２撮像素子にあっては、更に、半導体基板７０の第１面側に、第２撮像素子の制御部を構成するリセット・トランジスタＴＲ２rst、増幅トランジスタＴＲ２amp及び選択トランジスタＴＲ２selが設けられている。
リセット・トランジスタＴＲ２rstは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース／ドレイン領域から構成されている。リセット・トランジスタＴＲ２rstのゲート部はリセット線ＲＳＴ2に接続され、リセット・トランジスタＴＲ２rstの一方のソース／ドレイン領域は電源ＶDDに接続され、他方のソース／ドレイン領域は、第２浮遊拡散層ＦＤ2を兼ねている。
増幅トランジスタＴＲ２ampは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース／ドレイン領域から構成されている。ゲート部は、リセット・トランジスタＴＲ２rstの他方のソース／ドレイン領域（第２浮遊拡散層ＦＤ2）に接続されている。また、一方のソース／ドレイン領域は、電源ＶDDに接続されている。
選択トランジスタＴＲ２selは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース／ドレイン領域から構成されている。ゲート部は、選択線ＳＥＬ2に接続されている。また、一方のソース／ドレイン領域は、増幅トランジスタＴＲ２ampを構成する他方のソース／ドレイン領域と領域を共有しており、他方のソース／ドレイン領域は、信号線（データ出力線）ＶＳＬ2に接続されている。
第３撮像素子は、半導体基板７０に設けられたｎ型半導体領域４３を光電変換層として備えている。転送トランジスタＴＲ３trsのゲート部４６は転送ゲート線ＴＧ3に接続されている。また、転送トランジスタＴＲ３trsのゲート部４６の近傍の半導体基板７０の領域４６Ｃには、第３浮遊拡散層ＦＤ3が設けられている。ｎ型半導体領域４３に蓄積された電荷は、ゲート部４６に沿って形成される転送チャネル４６Ａを介して第３浮遊拡散層ＦＤ3に読み出される。
第３撮像素子にあっては、更に、半導体基板７０の第１面側に、第３撮像素子の制御部を構成するリセット・トランジスタＴＲ３rst、増幅トランジスタＴＲ３amp及び選択トランジスタＴＲ３selが設けられている。
リセット・トランジスタＴＲ３rstは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース／ドレイン領域から構成されている。リセット・トランジスタＴＲ３rstのゲート部はリセット線ＲＳＴ3に接続され、リセット・トランジスタＴＲ３rstの一方のソース／ドレイン領域は電源ＶDDに接続され、他方のソース／ドレイン領域は、第３浮遊拡散層ＦＤ3を兼ねている。
増幅トランジスタＴＲ３ampは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース／ドレイン領域から構成されている。ゲート部は、リセット・トランジスタＴＲ３rstの他方のソース／ドレイン領域（第３浮遊拡散層ＦＤ3）に接続されている。また、一方のソース／ドレイン領域は、電源ＶDDに接続されている。
選択トランジスタＴＲ３selは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース／ドレイン領域から構成されている。ゲート部は、選択線ＳＥＬ3に接続されている。また、一方のソース／ドレイン領域は、増幅トランジスタＴＲ３ampを構成する他方のソース／ドレイン領域と領域を共有しており、他方のソース／ドレイン領域は、信号線（データ出力線）ＶＳＬ3に接続されている。
リセット線ＲＳＴ1，ＲＳＴ2，ＲＳＴ3、選択線ＳＥＬ1，ＳＥＬ2，ＳＥＬ3、転送ゲート線ＴＧ2，ＴＧ3は、駆動回路を構成する垂直駆動回路３１２に接続され、信号線（データ出力線）ＶＳＬ1，ＶＳＬ2，ＶＳＬ3は、駆動回路を構成するカラム信号処理回路３１３に接続されている。
実施例８の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの変形例の等価回路図を図２４に示し、第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図２５に示すように、リセット・トランジスタＴＲ１rstの他方のソース／ドレイン領域５１Ｂを、電源ＶDDに接続する代わりに、接地してもよい。
実施例８の撮像素子は、例えば、以下の方法で作製することができる。即ち、先ず、ＳＯＩ基板を準備する。そして、ＳＯＩ基板の表面に第１シリコン層をエピタキシャル成長法に基づき形成し、この第１シリコン層に、ｐ+層７３、ｎ型半導体領域４１を形成する。次いで、第１シリコン層上に第２シリコン層をエピタキシャル成長法に基づき形成し、この第２シリコン層に、素子分離領域７１、酸化膜７２、ｐ+層４２、ｎ型半導体領域４３、ｐ+層４４を形成する。また、第２シリコン層に、撮像素子の制御部を構成する各種トランジスタ等を形成し、更にその上に、配線層６２や層間絶縁層７６、各種配線を形成した後、層間絶縁層７６と支持基板（図示せず）とを貼り合わせる。その後、ＳＯＩ基板を除去して第１シリコン層を露出させる。第２シリコン層の表面が半導体基板７０の表面７０Ａに該当し、第１シリコン層の表面が半導体基板７０の裏面７０Ｂに該当する。また、第１シリコン層と第２シリコン層を纏めて半導体基板７０と表現している。次いで、半導体基板７０の裏面７０Ｂの側に、コンタクトホール部６１を形成するための開口部を形成し、ＨｆＯ2膜７４、絶縁材料膜７５及びコンタクトホール部６１を形成し、更に、パッド部６３，６４、層間絶縁層８１、接続孔６５，６６、第１電極２１、電荷蓄積用電極２４、絶縁層８２を形成する。次に、接続部６７を開口し、酸化物半導体材料層２３Ｂ、有機半導体材料層２３Ａ、第２電極２２、上部絶縁層８３（８３Ａ，８３Ｂ）、遮光層１５及びオンチップ・マイクロ・レンズ１４を形成する。以上によって、実施例８の撮像素子を得ることができる。
また、図示は省略するが、絶縁層８２を、絶縁層・下層と絶縁層・上層の２層構成とすることもできる。即ち、少なくとも、電荷蓄積用電極２４の上、及び、電荷蓄積用電極２４と第１電極２１との間の領域に、絶縁層・下層を形成し（より具体的には、電荷蓄積用電極２４を含む層間絶縁層８１上に絶縁層・下層を形成し）、絶縁層・下層に平坦化処理を施した後、絶縁層・下層及び電荷蓄積用電極２４の上に絶縁層・上層を形成すればよく、これによって、絶縁層８２の平坦化を確実に達成することができる。そして、こうして得られた絶縁層８２に接続部６７を開口すればよい。
実施例９は、実施例８の変形である。実施例９の撮像装置を構成する撮像素子−Ａの模式的な一部断面図を図２６に示す。実施例９の撮像素子は、表面照射型の撮像素子であり、緑色光を吸収する第１タイプの緑色光用光電変換層を備えた緑色光に感度を有する第１タイプの実施例８の緑色光用撮像素子（第１撮像素子）、青色光を吸収する第２タイプの青色光用光電変換層を備えた青色光に感度を有する第２タイプの従来の青色光用撮像素子（第２撮像素子）、赤色光を吸収する第２タイプの赤色光用光電変換層を備えた赤色光に感度を有する第２タイプの従来の赤色光用撮像素子（第３撮像素子）の３つの撮像素子が積層された構造を有する。ここで、赤色光用撮像素子（第３撮像素子）及び青色光用撮像素子（第２撮像素子）は半導体基板７０内に設けられており、第２撮像素子の方が第３撮像素子よりも光入射側に位置する。また、緑色光用撮像素子（第１撮像素子）は、青色光用撮像素子（第２撮像素子）の上方に設けられている。
半導体基板７０の表面７０Ａ側には、実施例８と同様に制御部を構成する各種トランジスタが設けられている。これらのトランジスタは、実質的に実施例８において説明したトランジスタと同様の構成、構造とすることができる。また、半導体基板７０には、第２撮像素子、第３撮像素子が設けられているが、これらの撮像素子も、実質的に実施例８において説明した第２撮像素子、第３撮像素子と同様の構成、構造とすることができる。
半導体基板７０の表面７０Ａの上方には層間絶縁層８１が形成されており、層間絶縁層８１の上方に、実施例８の撮像素子を構成する電荷蓄積用電極を備えた光電変換部（第１電極２１、酸化物半導体材料層２３Ｂ、有機半導体材料層２３ＡＡ及び第２電極２２、並びに、電荷蓄積用電極２４等）が設けられている。
このように、表面照射型である点を除き、実施例９の撮像素子の構成、構造は、実施例８の撮像素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例１０は、実施例８〜実施例９の変形である。
図２７に模式的な一部断面図を示す実施例１０の撮像素子は、裏面照射型の撮像素子であり、第１タイプの実施例８の第１撮像素子、及び、第２タイプの第２撮像素子の２つの撮像素子が積層された構造を有する。また、図２８に模式的な一部断面図を示す実施例１０の撮像素子の変形例は、表面照射型の撮像素子であり、第１タイプの実施例８の第１撮像素子、及び、第２タイプの第２撮像素子の２つの撮像素子が積層された構造を有する。ここで、第１撮像素子は原色の光を吸収し、第２撮像素子は補色の光を吸収する。あるいは又、第１撮像素子は白色光を吸収し、第２撮像素子は赤外線を吸収する。
第１タイプの実施例８の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を１つ、設ける代わりに、２つ、積層する形態（即ち、電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を２つ、積層し、半導体基板に２つの光電変換部の制御部を設ける形態）、あるいは又、３つ、積層する形態（即ち、電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を３つ、積層し、半導体基板に３つの光電変換部の制御部を設ける形態）とすることもできる。第１タイプの撮像素子と第２タイプの撮像素子の積層構造例を、以下の表に例示する。
Figure 2019235179
実施例１１は、実施例８〜実施例１０の変形であり、転送制御用電極（電荷転送電極）を備えた撮像装置等に関する。実施例１１の撮像素子の一部分の模式的な一部断面図を図２９に示し、実施例１１の撮像素子の等価回路図を図３０及び図３１に示し、実施例１１の撮像素子の光電変換部を構成する第１電極、転送制御用電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図３２に示し、実施例１１の撮像素子の動作時の各部位における電位の状態を模式的に図３３及び図３４に示し、実施例１１の撮像素子の各部位を説明するための等価回路図を図１６Ｂに示す。また、実施例１１の撮像素子の光電変換部を構成する第１電極、転送制御用電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図を図３５に示し、第１電極、転送制御用電極、電荷蓄積用電極、第２電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図を図３６に示す。
実施例１１の撮像素子にあっては、第１電極２１と電荷蓄積用電極２４との間に、第１電極２１及び電荷蓄積用電極２４と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して酸化物半導体材料層２３Ｂと対向して配置された転送制御用電極（電荷転送電極）２５を更に備えている。転送制御用電極２５は、層間絶縁層８１内に設けられた接続孔６８Ｂ、パッド部６８Ａ及び配線ＶOTを介して、駆動回路を構成する画素駆動回路に接続されている。尚、層間絶縁層８１より下方に位置する各種の撮像素子構成要素を、図面を簡素化するために、便宜上、纏めて、参照番号１３で示す。
以下、図３３、図３４を参照して、実施例１１の撮像素子（第１撮像素子）の動作を説明する。尚、図３３と図３４とでは、特に、電荷蓄積用電極２４に印加される電位及び点ＰDにおける電位の値が相違している。
電荷蓄積期間において、駆動回路から、第１電極２１に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ12が印加され、転送制御用電極２５に電位Ｖ13が印加される。有機半導体材料層２３Ａに入射された光によって有機半導体材料層２３Ａにおいて光電変換が生じる。光電変換によって生成した正孔は、第２電極２２から配線ＶOUを介して駆動回路へと送出される。一方、第１電極２１の電位を第２電極２２の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第１電極２１に正の電位が印加され、第２電極２２に負の電位が印加されるとしたので、Ｖ12＞Ｖ13（例えば、Ｖ12＞Ｖ11＞Ｖ13、又は、Ｖ11＞Ｖ12＞Ｖ13）とする。これによって、光電変換によって生成した電子は、電荷蓄積用電極２４に引き付けられ、電荷蓄積用電極２４と対向した酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まる。即ち、酸化物半導体材料層２３Ｂ等に電荷が蓄積される。Ｖ12＞Ｖ13であるが故に、有機半導体材料層２３Ａの内部に生成した電子が、第１電極２１に向かって移動することを確実に防止することができる。光電変換の時間経過に伴い、電荷蓄積用電極２４と対向した酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域における電位は、より負側の値となる。
電荷蓄積期間の後期において、リセット動作がなされる。これによって、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位がリセットされ、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位は電源の電位ＶDDとなる。
リセット動作の完了後、電荷の読み出しを行う。即ち、電荷転送期間において、駆動回路から、第１電極２１に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ22が印加され、転送制御用電極２５に電位Ｖ23が印加される。ここで、Ｖ22≦Ｖ23≦Ｖ21（好ましくは、Ｖ22＜Ｖ23＜Ｖ21）とする。転送制御用電極２５に電位Ｖ13が印加される場合にあっては、Ｖ22≦Ｖ13≦Ｖ21（好ましくは、Ｖ22＜Ｖ13＜Ｖ21）とすればよい。これによって、電荷蓄積用電極２４と対向した酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子は、第１電極２１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと確実に読み出される。即ち、酸化物半導体材料層２３Ｂ等に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
以上で、電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作が完了する。
第１浮遊拡散層ＦＤ1へ電子が読み出された後の増幅トランジスタＴＲ１amp、選択トランジスタＴＲ１selの動作は、従来のこれらのトランジスタの動作と同じである。また、例えば、第２撮像素子、第３撮像素子の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作は、従来の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作と同様である。
実施例１１の撮像素子の変形例を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図３７に示すように、リセット・トランジスタＴＲ１rstの他方のソース／ドレイン領域５１Ｂを、電源ＶDDに接続する代わりに、接地してもよい。
実施例１２は、実施例８〜実施例１１の変形であり、電荷排出電極を備えた撮像装置等に関する。実施例１２の撮像素子の一部分の模式的な一部断面図を図３８に示し、実施例１２の撮像素子の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第１電極、電荷蓄積用電極及び電荷排出電極の模式的な配置図を図３９に示し、第１電極、電荷蓄積用電極、電荷排出電極、第２電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図を図４０に示す。
実施例１２の撮像素子にあっては、接続部６９を介して酸化物半導体材料層２３Ｂに接続され、第１電極２１及び電荷蓄積用電極２４と離間して配置された電荷排出電極２６を更に備えている。ここで、電荷排出電極２６は、第１電極２１及び電荷蓄積用電極２４を取り囲むように（即ち、額縁状に）配置されている。電荷排出電極２６は、駆動回路を構成する画素駆動回路に接続されている。接続部６９内には、酸化物半導体材料層２３Ｂが延在している。即ち、酸化物半導体材料層２３Ｂは、絶縁層８２に設けられた第２開口部８６内を延在し、電荷排出電極２６と接続されている。電荷排出電極２６は、複数の撮像素子において共有化（共通化）されている。
実施例１２にあっては、電荷蓄積期間において、駆動回路から、第１電極２１に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ12が印加され、電荷排出電極２６に電位Ｖ14が印加され、酸化物半導体材料層２３Ｂ等に電荷が蓄積される。有機半導体材料層２３Ａに入射された光によって有機半導体材料層２３Ａにおいて光電変換が生じる。光電変換によって生成した正孔は、第２電極２２から配線ＶOUを介して駆動回路へと送出される。一方、第１電極２１の電位を第２電極２２の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第１電極２１に正の電位が印加され、第２電極２２に負の電位が印加されるとしたので、Ｖ14＞Ｖ11（例えば、Ｖ12＞Ｖ14＞Ｖ11）とする。これによって、光電変換によって生成した電子は、電荷蓄積用電極２４に引き付けられ、電荷蓄積用電極２４と対向した酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まり、第１電極２１に向かって移動することを確実に防止することができる。但し、電荷蓄積用電極２４による引き付けが充分ではなく、あるいは又、酸化物半導体材料層２３Ｂ等に蓄積しきれなかった電子（所謂オーバーフローした電子）は、電荷排出電極２６を経由して、駆動回路に送出される。
電荷蓄積期間の後期において、リセット動作がなされる。これによって、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位がリセットされ、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位は電源の電位ＶDDとなる。
リセット動作の完了後、電荷の読み出しを行う。即ち、電荷転送期間において、駆動回路から、第１電極２１に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ22が印加され、電荷排出電極２６に電位Ｖ24が印加される。ここで、Ｖ24＜Ｖ21（例えば、Ｖ24＜Ｖ22＜Ｖ21）とする。これによって、電荷蓄積用電極２４と対向した酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子は、第１電極２１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと確実に読み出される。即ち、酸化物半導体材料層２３Ｂ等に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
以上で、電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作が完了する。
第１浮遊拡散層ＦＤ1へ電子が読み出された後の増幅トランジスタＴＲ１amp、選択トランジスタＴＲ１selの動作は、従来のこれらのトランジスタの動作と同じである。また、例えば、第２撮像素子、第３撮像素子の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作は、従来の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作と同様である。
実施例１２にあっては、所謂オーバーフローした電子は電荷排出電極２６を経由して駆動回路に送出されるので、隣接画素の電荷蓄積部への漏れ込みを抑制することができ、ブルーミングの発生を抑えることができる。そして、これにより、撮像素子の撮像性能を向上させることができる。
実施例１３は、実施例８〜実施例１２の変形であり、複数の電荷蓄積用電極セグメントを備えた撮像装置等に関する。
実施例１３の撮像素子の一部分の模式的な一部断面図を図４１に示し、実施例１３の撮像素子の等価回路図を図４２及び図４３に示し、実施例１３の撮像素子の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図４４に示し、実施例１３の撮像素子の動作時の各部位における電位の状態を模式的に図４５、図４６に示し、実施例１３の撮像素子の各部位を説明するための等価回路図を図１６Ｃに示す。また、実施例１３の撮像素子の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図を図４７に示し、第１電極、電荷蓄積用電極、第２電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図を図４８に示す。
実施例１３において、電荷蓄積用電極２４は、複数の電荷蓄積用電極セグメント２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃから構成されている。電荷蓄積用電極セグメントの数は、２以上であればよく、実施例１３においては「３」とした。そして、実施例１３の撮像素子にあっては、第１電極２１の電位が第２電極２２の電位よりも高いので、即ち、例えば、第１電極２１に正の電位が印加され、第２電極２２に負の電位が印加される。そして、電荷転送期間において、第１電極２１に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント２４Ａに印加される電位は、第１電極２１に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント２４Ｃに印加される電位よりも高い。このように、電荷蓄積用電極２４に電位勾配を付与することで、電荷蓄積用電極２４と対向した酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子は、第１電極２１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと一層確実に読み出される。即ち、酸化物半導体材料層２３Ｂ等に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
図４５に示す例では、電荷転送期間において、電荷蓄積用電極セグメント２４Ｃの電位＜電荷蓄積用電極セグメント２４Ｂの電位＜電荷蓄積用電極セグメント２４Ａの電位とすることで、酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、一斉に、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと読み出す。一方、図４６に示す例では、電荷転送期間において、電荷蓄積用電極セグメント２４Ｃの電位、電荷蓄積用電極セグメント２４Ｂの電位、電荷蓄積用電極セグメント２４Ａの電位を段々と変化させることで（即ち、階段状あるいはスロープ状に変化させることで）、電荷蓄積用電極セグメント２４Ｃと対向する酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、電荷蓄積用電極セグメント２４Ｂと対向する酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント２４Ｂと対向する酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、電荷蓄積用電極セグメント２４Ａと対向する酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント２４Ａと対向する酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと確実に読み出す。
実施例１３の撮像素子の変形例を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図４９に示すように、リセット・トランジスタＴＲ１rstの他方のソース／ドレイン領域５１Ｂを、電源ＶDDに接続する代わりに、接地してもよい。
実施例１４は、実施例８〜実施例１３の変形であり、第１構成及び第６構成の撮像素子に関する。
実施例１４の撮像素子の模式的な一部断面図を図５０に示し、電荷蓄積用電極、無機酸化物半導体材料層、有機半導体材料層及び第２電極が積層された部分を拡大した模式的な一部断面図を図５１に示す。実施例１４の撮像素子の等価回路図は、図１９及び図２０において説明した実施例８の撮像素子の等価回路図と同様であるし、実施例１４の撮像素子の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図は、図２１において説明した実施例８の撮像素子と同様である。更には、実施例１４の撮像素子（第１撮像素子）の動作は、実質的に実施例８の撮像素子の動作と同様である。
ここで、実施例１４の撮像素子あるいは後述する実施例１５〜実施例１９の撮像素子において、
光電変換部は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）の光電変換部セグメント（具体的には、３つの光電変換部セグメント１０’1，１０’2，１０’3）から構成されており、
酸化物半導体材料層２３Ｂ及び有機半導体材料層２３Ａは、Ｎ個の光電変換層セグメント（具体的には、３つの光電変換層セグメント２３’1，２３’2，２３’3）から構成されており、
絶縁層８２は、Ｎ個の絶縁層セグメント（具体的には、３つの絶縁層セグメント８２’1，８２’2，８２’3）から構成されており、
実施例１４〜実施例１６において、電荷蓄積用電極２４は、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメント（具体的には、各実施例にあっては、３つの電荷蓄積用電極セグメント２４’1，２４’2，２４’3）から構成されており、
実施例１７〜実施例１８において、場合によっては、実施例１６において、電荷蓄積用電極２４は、相互に離間されて配置された、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメント（具体的には、３つの電荷蓄積用電極セグメント２４’1，２４’2，２４’3）から構成されており、
第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメント１０’nは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント２４’n、第ｎ番目の絶縁層セグメント８２’n及び第ｎ番目の光電変換層セグメント２３’nから構成されており、
ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極２１から離れて位置する。ここで、光電変換層セグメント２３’1，２３’2，２３’3は、有機半導体材料層と無機酸化物半導体材料層とが積層されて成るセグメントを指し、図面では、図面の簡素化のため、１層で表現している。以下においても同様である。
尚、光電変換層セグメントにおいて、光電変換層の部分の厚さを変化させ、無機酸化物半導体材料層の部分の厚さを一定として、光電変換層セグメントの厚さを変化させてもよいし、光電変換層の部分の厚さを一定とし、無機酸化物半導体材料層の部分の厚さを変化させて、光電変換層セグメントの厚さを変化させてもよいし、光電変換層の部分の厚さを変化させ、無機酸化物半導体材料層の部分の厚さを変化させて、光電変換層セグメントの厚さを変化させてもよい。
あるいは又、実施例１４の撮像素子あるいは後述する実施例１５、実施例１８の撮像素子は、
第１電極２１、酸化物半導体材料層２３Ｂ、有機半導体材料層２３Ａ及び第２電極２２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２１と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して酸化物半導体材料層２３Ｂと対向して配置された電荷蓄積用電極２４を備えており、
電荷蓄積用電極２４と絶縁層８２と酸化物半導体材料層２３Ｂと有機半導体材料層２３Ａの積層方向をＺ方向、第１電極２１から離れる方向をＸ方向としたとき、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極２４と絶縁層８２と酸化物半導体材料層２３Ｂと有機半導体材料層２３Ａが積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第１電極からの距離に依存して変化する。
更に、実施例１４の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０’Nに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化している。具体的には、絶縁層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっている。あるいは又、実施例１４の撮像素子にあっては、積層部分の断面の幅は一定であり、積層部分の断面の厚さ、具体的には、絶縁層セグメントの厚さは、第１電極２１からの距離に依存して、漸次、厚くなっている。尚、絶縁層セグメントの厚さは、階段状に厚くなっている。第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’n内における絶縁層セグメント８２’nの厚さは一定とした。第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’nにおける絶縁層セグメント８２’nの厚さを「１」としたとき、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメント１０’(n+1)における絶縁層セグメント８２’(n+1)の厚さとして、２乃至１０を例示することができるが、このような値に限定するものではない。実施例１４にあっては、電荷蓄積用電極セグメント２４’1，２４’2，２４’3の厚さを漸次薄くすることで、絶縁層セグメント８２’1，８２’2，８２’3の厚さを漸次厚くしている。光電変換層セグメント２３’1，２３’2，２３’3の厚さは一定である。
以下、実施例１４の撮像素子の動作を説明する。
電荷蓄積期間においては、駆動回路から、第１電極２１に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ12が印加される。有機半導体材料層２３Ａに入射された光によって有機半導体材料層２３Ａにおいて光電変換が生じる。光電変換によって生成した正孔は、第２電極２２から配線ＶOUを介して駆動回路へと送出される。一方、第１電極２１の電位を第２電極２２の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第１電極２１に正の電位が印加され、第２電極２２に負の電位が印加されるとしたので、Ｖ12≧Ｖ11、好ましくは、Ｖ12＞Ｖ11とする。これによって、光電変換によって生成した電子は、電荷蓄積用電極２４に引き付けられ、電荷蓄積用電極２４と対向した酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まる。即ち、酸化物半導体材料層２３Ｂ等に電荷が蓄積される。Ｖ12＞Ｖ11であるが故に、有機半導体材料層２３Ａの内部に生成した電子が、第１電極２１に向かって移動することはない。光電変換の時間経過に伴い、電荷蓄積用電極２４と対向した酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域における電位は、より負側の値となる。
実施例１４の撮像素子にあっては、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、厚くなる構成を採用しているので、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’nの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメント１０’(n+1)よりも、多くの電荷を蓄積することができるし、強い電界が加わり、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第１電極２１への電荷の流れを確実に防止することができる。
電荷蓄積期間の後期において、リセット動作がなされる。これによって、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位がリセットされ、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位は電源の電位ＶDDとなる。
リセット動作の完了後、電荷の読み出しを行う。即ち、電荷転送期間において、駆動回路から、第１電極２１に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ22が印加される。ここで、Ｖ21＞Ｖ22とする。これによって、電荷蓄積用電極２４と対向した酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子は、第１電極２１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと読み出される。即ち、酸化物半導体材料層２３Ｂ等に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
より具体的には、電荷転送期間において、Ｖ21＞Ｖ22といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第１電極２１への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメント１０’(n+1)から第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’nへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
以上で、電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作が完了する。
実施例１４の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化しているので、あるいは又、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極と絶縁層と無機酸化物半導体材料層と有機半導体材料層が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第１電極からの距離に依存して変化するので、一種の電荷転送勾配が形成され、光電変換によって生成した電荷を、一層容易に、且つ、確実に転送することが可能となる。
実施例１４の撮像素子は、実質的に実施例８の撮像素子と同様の方法で作製することができるので、詳細な説明は省略する。
尚、実施例１４の撮像素子にあっては、第１電極２１、電荷蓄積用電極２４及び絶縁層８２の形成において、先ず、層間絶縁層８１上に、電荷蓄積用電極２４’3を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして光電変換部セグメント１０’1，１０’2，１０’3及び第１電極２１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極２１の一部及び電荷蓄積用電極２４’3を得ることができる。次に、全面に、絶縁層セグメント８２’3を形成するための絶縁層を成膜し、絶縁層をパターニングし、平坦化処理を行うことで、絶縁層セグメント８２’3を得ることができる。次に、全面に、電荷蓄積用電極２４’2を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして、光電変換部セグメント１０’1，１０’2及び第１電極２１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極２１の一部及び電荷蓄積用電極２４’2を得ることができる。次に、全面に絶縁層セグメント８２’2を形成するための絶縁層を成膜し、絶縁層をパターニングし、平坦化処理を行うことで、絶縁層セグメント８２’2を得ることができる。次に、全面に、電荷蓄積用電極２４’1を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして、光電変換部セグメント１０’1及び第１電極２１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極２１及び電荷蓄積用電極２４’1を得ることができる。次に、全面に絶縁層を成膜し、平坦化処理を行うことで、絶縁層セグメント８２’1（絶縁層８２）を得ることができる。そして、絶縁層８２上に酸化物半導体材料層２３Ｂ、有機半導体材料層２３Ａを形成する。こうして、光電変換部セグメント１０’1，１０’2，１０’3を得ることができる。
実施例１４の撮像素子の変形例を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図５２に示すように、リセット・トランジスタＴＲ１rstの他方のソース／ドレイン領域５１Ｂを、電源ＶDDに接続する代わりに、接地してもよい。
実施例１５の撮像素子は、本開示における第２構成及び第６構成の撮像素子に関する。電荷蓄積用電極、無機酸化物半導体材料層、有機半導体材料層及び第２電極が積層された部分を拡大した模式的な一部断面図を図５３に示すように、実施例１５の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０’Nに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化している。あるいは又、実施例１５の撮像素子にあっては、積層部分の断面の幅は一定であり、積層部分の断面の厚さ、具体的には、光電変換層セグメントの厚さを、第１電極２１からの距離に依存して漸次、厚くする。より具体的には、光電変換層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっている。尚、光電変換層セグメントの厚さは、階段状に厚くなっている。第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’n内における光電変換層セグメント２３’nの厚さは一定とした。第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’nにおける光電変換層セグメント２３’nの厚さを「１」としたとき、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメント１０’(n+1)における光電変換層セグメント２３(n+1)の厚さとして、２乃至１０を例示することができるが、このような値に限定するものではない。実施例１５にあっては、電荷蓄積用電極セグメント２４’1，２４’2，２４’3の厚さを漸次薄くすることで、光電変換層セグメント２３’1，２３’2，２３’3の厚さを漸次厚くしている。絶縁層セグメント８２’1，８２’2，８２’3の厚さは一定である。また光電変換層セグメントにおいて、例えば、無機酸化物半導体材料層の部分の厚さを一定として、光電変換層の部分の厚さを変化させることで、光電変換層セグメントの厚さを変化させればよい。
実施例１５の撮像素子にあっては、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、厚くなるので、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’nの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメント１０’(n+1)よりも強い電界が加わり、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第１電極２１への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第１電極２１への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメント１０’(n+1)から第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’nへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
このように、実施例１５の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化しているので、あるいは又、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極と絶縁層と無機酸化物半導体材料層と有機半導体材料層が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第１電極からの距離に依存して変化するので、一種の電荷転送勾配が形成され、光電変換によって生成した電荷を、一層容易に、且つ、確実に転送することが可能となる。
実施例１５の撮像素子にあっては、第１電極２１、電荷蓄積用電極２４、絶縁層８２、酸化物半導体材料層２３Ｂ及び有機半導体材料層２３Ａの形成において、先ず、層間絶縁層８１上に、電荷蓄積用電極２４’3を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして、光電変換部セグメント１０’1，１０’2，１０’3及び第１電極２１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極２１の一部及び電荷蓄積用電極２４’3を得ることができる。次いで、全面に、電荷蓄積用電極２４’2を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして、光電変換部セグメント１０’1，１０’2及び第１電極２１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極２１の一部及び電荷蓄積用電極２４’2を得ることができる。次いで、全面に、電荷蓄積用電極２４’1を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして、光電変換部セグメント１０’1及び第１電極２１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極２１及び電荷蓄積用電極２４’1を得ることができる。次に、全面に絶縁層８２をコンフォーマルに成膜する。そして、絶縁層８２の上に酸化物半導体材料層２３Ｂ及び有機半導体材料層２３Ａを形成し、有機半導体材料層２３Ａに平坦化処理を施す。こうして、光電変換部セグメント１０’1，１０’2，１０’3を得ることができる。
実施例１６は、第３構成の撮像素子に関する。実施例１６の撮像素子の模式的な一部断面図を図５４に示す。実施例１６の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なる。ここで、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０’Nに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の比誘電率の値を、漸次、小さくしている。実施例１６の撮像素子にあっては、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントの全てに同じ電位を加えてもよいし、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加えてもよい。後者の場合、実施例１７において説明すると同様に、相互に離間されて配置された電荷蓄積用電極セグメント２４’1，２４’2，２４’3を、パッド部６４1，６４2，６４3を介して、駆動回路を構成する垂直駆動回路３１２に接続すればよい。
そして、このような構成を採用することで、一種の電荷転送勾配が形成され、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも多くの電荷を蓄積することができる。そして、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｎ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
実施例１７は、第４構成の撮像素子に関する。実施例１７の撮像素子の模式的な一部断面図を図５５に示す。実施例１７の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なる。ここで、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０’Nに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の仕事関数の値を、漸次、大きくしている。実施例１７の撮像素子にあっては、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントの全てに同じ電位を加えてもよいし、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加えてもよい。後者の場合、電荷蓄積用電極セグメント２４’1，２４’2，２４’3は、パッド部６４1，６４2，６４3を介して、駆動回路を構成する垂直駆動回路３１２に接続されている。
実施例１８の撮像素子は、第５構成の撮像素子に関する。実施例１８における電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図を図５６Ａ、図５６Ｂ、図５７Ａ及び図５７Ｂに示し、実施例１８の撮像素子の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図５８に示す。実施例１８の撮像素子の模式的な一部断面図は、図５５あるいは図６０に示すと同様である。実施例１８の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０’Nに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっている。実施例１８の撮像素子にあっては、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントの全てに同じ電位を加えてもよいし、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加えてもよい。具体的には、実施例１７において説明したと同様に、相互に離間されて配置された電荷蓄積用電極セグメント２４’1，２４’2，２４’3を、パッド部６４1，６４2，６４3を介して、駆動回路を構成する垂直駆動回路３１２に接続すればよい。
実施例１８において、電荷蓄積用電極２４は、複数の電荷蓄積用電極セグメント２４’1，２４’2，２４’3から構成されている。電荷蓄積用電極セグメントの数は、２以上であればよく、実施例１８においては「３」とした。そして、実施例１８の撮像素子にあっては、第１電極２１の電位が第２電極２２の電位よりも高いので、即ち、例えば、第１電極２１に正の電位が印加され、第２電極２２に負の電位が印加されるので、電荷転送期間において、第１電極２１に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント２４’1に印加される電位は、第１電極２１に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント２４’3に印加される電位よりも高い。このように、電荷蓄積用電極２４に電位勾配を付与することで、電荷蓄積用電極２４と対向した酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子は、第１電極２１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと一層確実に読み出される。即ち、酸化物半導体材料層２３Ｂ等に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
そして、電荷転送期間において、電荷蓄積用電極セグメント２４’3の電位＜電荷蓄積用電極セグメント２４’2の電位＜電荷蓄積用電極セグメント２４’1の電位とすることで、酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、一斉に、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと読み出すことができる。あるいは又、電荷転送期間において、電荷蓄積用電極セグメント２４’3の電位、電荷蓄積用電極セグメント２４’2の電位、電荷蓄積用電極セグメント２４’1の電位を段々と変化させることで（即ち、階段状あるいはスロープ状に変化させることで）、電荷蓄積用電極セグメント２４’3と対向する酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、電荷蓄積用電極セグメント２４’2と対向する酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント２４’2と対向する酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、電荷蓄積用電極セグメント２４’1と対向する酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント２４’1と対向する酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと確実に読み出すことができる。
実施例１８の撮像素子の変形例を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図５９に示すように、リセット・トランジスタＴＲ３rstの他方のソース／ドレイン領域５１Ｂを、電源ＶDDに接続する代わりに、接地してもよい。
実施例１８の撮像素子にあっても、このような構成を採用することで、一種の電荷転送勾配が形成される。即ち、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０’Nに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっているので、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも多くの電荷を蓄積することができる。そして、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｎ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
実施例１９は、第６構成の撮像素子に関する。実施例１９の撮像素子の模式的な一部断面図を、図６０に示す。また、実施例１９における電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図を図６１Ａ及び図６１Ｂに示す。実施例１９の撮像素子は、第１電極２１、酸化物半導体材料層２３Ｂ、有機半導体材料層２３Ａ及び第２電極２２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２１と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して酸化物半導体材料層２３Ｂと対向して配置された電荷蓄積用電極２４（２４”1，２４”2，２４”3）を備えている。そして、電荷蓄積用電極２４（２４”1，２４”2，２４”3）と絶縁層８２と酸化物半導体材料層２３Ｂと有機半導体材料層２３Ａの積層方向をＺ方向、第１電極２１から離れる方向をＸ方向としたとき、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極２４（２４”1，２４”2，２４”3）と絶縁層８２と酸化物半導体材料層２３Ｂと有機半導体材料層２３Ａが積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第１電極２１からの距離に依存して変化する。
具体的には、実施例１９の撮像素子にあっては、積層部分の断面の厚さは一定であり、積層部分の断面の幅は、第１電極２１から離れるほど狭くなっている。尚、幅は、連続的に狭くなっていてもよいし（図６１Ａ参照）、階段状に狭くなっていてもよい（図６１Ｂ参照）。
このように、実施例１９の撮像素子にあっては、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極２４（２４”1，２４”2，２４”3）と絶縁層８２と有機半導体材料層２３Ａが積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第１電極からの距離に依存して変化するので、一種の電荷転送勾配が形成され、光電変換によって生成した電荷を、一層容易に、且つ、確実に転送することが可能となる。
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例にて説明した積層型撮像素子や撮像素子、撮像装置の構造や構成、製造条件、製造方法、使用した材料は例示であり、適宜変更することができる。各実施例の撮像素子を、適宜、組み合わせることができる。例えば、実施例１４の撮像素子と実施例１５の撮像素子と実施例１６の撮像素子と実施例１７の撮像素子と実施例１８の撮像素子を任意に組み合わせることができるし、実施例１４の撮像素子と実施例１５の撮像素子と実施例１６の撮像素子と実施例１７の撮像素子と実施例１９の撮像素子を任意に組み合わせることができる。本開示における撮像素子の構成、構造を、発光素子、例えば、有機ＥＬ素子に適用することもできる。オプティカルブラック領域において、従来と同様に、撮像素子−Ｂと撮像素子−Ａの間にダミー撮像素子を配設してもよい。
場合によっては、浮遊拡散層ＦＤ1，ＦＤ2，ＦＤ3，５１Ｃ，４５Ｃ，４６Ｃを共有化することもできる。
図６２に、例えば、実施例８において説明した撮像素子の変形例を示すように、第１電極２１は、絶縁層８２に設けられた開口部８５Ａ内を延在し、酸化物半導体材料層２３Ｂと接続されている構成とすることもできる。
本開示の撮像装置を電子機器（カメラ）４００に用いた例を、図６４に概念図として示す。電子機器４００は、撮像装置４０１、光学レンズ４１０、シャッタ装置４１１、駆動回路４１２、及び、信号処理回路４１３を有する。光学レンズ４１０は、被写体からの像光（入射光）を撮像装置４０１の撮像面上に結像させる。これにより撮像装置４０１内に、一定期間、信号電荷が蓄積される。シャッタ装置４１１は、撮像装置４０１への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路４１２は、撮像装置４０１の転送動作等及びシャッタ装置４１１のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路４１２から供給される駆動信号（タイミング信号）により、撮像装置４０１の信号転送を行う。信号処理回路４１３は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリ等の記憶媒体に記憶され、あるいは、モニタに出力される。このような電子機器４００では、撮像装置４０１における画素サイズの微細化及び転送効率の向上を達成することができるので、画素特性の向上が図られた電子機器４００を得ることができる。撮像装置４０１を適用できる電子機器４００としては、カメラに限られるものではなく、デジタルスチルカメラ、携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュール等の撮像装置に適用可能である。
実施例にあっては、入射光量に応じた信号電荷を物理量として検知する単位画素が行列状に配置されて成るＣＭＯＳ型撮像装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、ＣＭＯＳ型撮像装置への適用に限られるものではなく、ＣＣＤ型撮像装置に適用することもできる。後者の場合、信号電荷は、ＣＣＤ型構造の垂直転送レジスタによって垂直方向に転送され、水平転送レジスタによって水平方向に転送され、増幅されることにより画素信号（画像信号）が出力される。また、画素が２次元マトリクス状に形成され、画素列毎にカラム信号処理回路を配置して成るカラム方式の撮像装置全般に限定するものでもない。更には、場合によっては、選択トランジスタを省略することもできる。
更には、本開示における撮像素子は、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する撮像装置への適用に限らず、赤外線やＸ線、あるいは、粒子等の入射量の分布を画像として撮像する撮像装置にも適用可能である。また、広義には、圧力や静電容量等、他の物理量の分布を検知して画像として撮像する指紋検出センサ等の撮像装置（物理量分布検知装置）全般に対して適用可能である。
更には、撮像領域の各単位画素を行単位で順に走査して各単位画素から画素信号を読み出す撮像装置に限られるものではない。画素単位で任意の画素を選択して、選択画素から画素単位で画素信号を読み出すＸ−Ｙアドレス型の撮像装置に対しても適用可能である。撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像領域と、駆動回路又は光学系とを纏めてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
また、撮像装置として、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機等の撮像機能を有する電子機器へ組み込んでもよい。
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図６６は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図６６に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図６６の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図６７は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図６７では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図６７には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
また、例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
図６８は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
図６８では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ： Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。
ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
図６９は、図６８に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ Ｗｈｉｔｅ Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《撮像装置：第１の態様》
複数の撮像素子−Ａを備え、光電変換によって生成された信号電荷を増幅して駆動回路に読み出す有効画素領域、及び、
複数の撮像素子−Ｂを備え、有効画素領域を取り囲み、黒レベルの基準となる光学的黒を出力するオプティカルブラック領域、
から構成されており、
複数の撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂを構成する光電変換層は共通であり、
共通の光電変換層は、オプティカルブラック領域の外側に位置し、オプティカルブラック領域を取り囲む外縁領域へと延びており、
外縁領域には、外縁電極が配置されている撮像装置。
［Ａ０２］外縁電極は、絶縁層を介して共通の光電変換層と対向して配置されている［Ａ０１］に記載の撮像装置。
［Ａ０３］外縁電極には、信号電荷と同じ符号の電位が印加される［Ａ０２］に記載の撮像装置。
［Ａ０４］外縁電極には、撮像装置の動作時、常時、信号電荷と同じ符号の電位が印加される［Ａ０３］に記載の撮像装置。
［Ａ０５］外縁電極は、共通の光電変換層に接続されている［Ａ０１］に記載の撮像装置。
［Ａ０６］外縁電極は、絶縁層を介して共通の光電変換層と対向して配置された第１外縁電極、及び、第１外縁電極より外側に配置され、共通の光電変換層に接続された第２外縁電極から構成されている［Ａ０１］に記載の撮像装置。
［Ａ０７］外縁電極は、オプティカルブラック領域を取り囲んでいる［Ａ０１］乃至［Ａ０６］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ａ０８］オプティカルブラック領域を取り囲んでいる外縁電極は、連続して形成されている［Ａ０７］に記載の撮像装置。
［Ａ０９］オプティカルブラック領域を取り囲んでいる外縁電極は、不連続に形成されている［Ａ０７］に記載の撮像装置。
［Ａ１０］撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂのそれぞれは、
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、
撮像素子−Ａを構成する光電変換層と撮像素子−Ｂを構成する光電変換層とは、共通の光電変換層から構成されており、
撮像素子−Ａを構成する第２電極と撮像素子−Ｂを構成する第２電極とは、共通の第２電極から構成されており、
共通の第２電極側から光が入射する［Ａ０１］乃至［Ａ０９］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ａ１１］共通の光電変換層を基準として、外縁電極は第１電極側に配置されている［Ａ１０］に記載の撮像装置。
［Ａ１２］共通の光電変換層を基準として、外縁電極は第２電極側に配置されている［Ａ１０］に記載の撮像装置。
［Ａ１３］《撮像装置：第２の態様》
複数の撮像素子−Ａを備え、光電変換によって生成された信号電荷を増幅して駆動回路に読み出す有効画素領域、
複数の撮像素子−Ｂを備え、有効画素領域を取り囲み、黒レベルの基準となる光学的黒を出力するオプティカルブラック領域、及び、
複数の撮像素子−Ｃを備え、オプティカルブラック領域を取り囲む外縁領域、
から構成されており、
複数の撮像素子−Ａ、撮像素子−Ｂ及び撮像素子−Ｃを構成する光電変換層は共通であり、
撮像素子−Ｃは、撮像装置の動作時、常時、動作状態にある撮像装置。
［Ａ１４］撮像素子−Ａ、撮像素子−Ｂ及び撮像素子−Ｃのそれぞれは、
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、
撮像素子−Ａを構成する光電変換層と撮像素子−Ｂを構成する光電変換層と撮像素子−Ｃを構成する光電変換層とは、共通の光電変換層から構成されており、
撮像素子−Ａを構成する第２電極と撮像素子−Ｂを構成する第２電極と撮像素子−Ｃを構成する第２電極とは、共通の第２電極から構成されており、
撮像素子−Ｃを構成する第１電極には、撮像装置の動作時、常時、信号電荷と反対の符号の電位が印加され、
撮像素子−Ｃを構成する電荷蓄積用電極には、撮像装置の動作時、常時、信号電荷と同じ符号の電位が印加される［Ａ１３］に記載の撮像装置。
［Ａ１５］撮像素子−Ｃを構成する絶縁層の厚さは、撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂを構成する絶縁層の厚さよりも薄い［Ａ１３］又は［Ａ１４］に記載の撮像装置。
［Ｂ０１］光電変換部は、更に、絶縁層、及び、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［Ａ１０］又は［Ａ１４］に記載の撮像装置。
［Ｂ０１］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［Ａ１０］又は［Ａ１４］に記載の撮像装置。
［Ｂ０２］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［Ｂ０１］に記載の撮像装置。
［Ｂ０３］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［Ｂ０１］に記載の撮像装置。
［Ｂ０４］《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［Ｂ０１］乃至［Ｂ０３］のいずれか１項に記載の撮像装置。
但し、第１電極の電位は第２電極の電位よりも高く、
Ｖ12≧Ｖ11、且つ、Ｖ22＜Ｖ21
である。
［Ｂ０５］《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［Ｂ０１］乃至［Ｂ０４］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｂ０６］《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［Ｂ０５］に記載の撮像装置。
但し、第１電極の電位は第２電極の電位よりも高く、
Ｖ12＞Ｖ13、且つ、Ｖ22≦Ｖ23≦Ｖ21
である。
［Ｂ０７］《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［Ｂ０１］乃至［Ｂ０６］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｂ０８］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［Ｂ０７］に記載の撮像装置。
［Ｂ０９］《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［Ｂ１０］乃至［Ｂ０８］のいずれか１項に記載の撮像装置。
但し、第１電極の電位は第２電極の電位よりも高く、
Ｖ14＞Ｖ11、且つ、Ｖ24＜Ｖ21
である。
［Ｂ１０］《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［Ｂ０１］乃至［Ｂ０９］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｂ１１］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［Ｂ１０］に記載の撮像装置。
［Ｂ１２］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［Ｂ０１］乃至［Ｂ１１］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｂ１３］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［Ｂ１２］に記載の撮像装置。
［Ｂ１４］電荷蓄積用電極の大きさは第１電極よりも大きい［Ｂ０１］乃至［Ｂ１３］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｂ１５］《撮像素子：第１構成》
光電変換部は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）の光電変換部セグメントから構成されており、
光電変換層及び光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
電荷蓄積用電極は、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置し、
第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化している［Ｂ０１］乃至［Ｂ１４］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｂ１６］《撮像素子：第２構成》
光電変換部は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）の光電変換部セグメントから構成されており、
光電変換層及び光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
電荷蓄積用電極は、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置し、
第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化している［Ｂ０１］乃至［Ｂ１４］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｂ１７］《撮像素子：第３構成》
光電変換部は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）の光電変換部セグメントから構成されており、
光電変換層及び光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
電荷蓄積用電極は、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置し、
隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なる［Ｂ０１］乃至［Ｂ１４］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｂ１８］《撮像素子：第４構成》
光電変換部は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）の光電変換部セグメントから構成されており、
光電変換層及び光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
電荷蓄積用電極は、相互に離間されて配置された、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置し、
隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なる［Ｂ０１］乃至［Ｂ１４］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｂ１９］《撮像素子：第５構成》
光電変換部は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）の光電変換部セグメントから構成されており、
光電変換層及び光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
電荷蓄積用電極は、相互に離間されて配置された、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置し、
第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっている［Ｂ０１］乃至［Ｂ１４］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｂ２０］《撮像素子：第６構成》
電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層と光電変換層の積層方向をＺ方向、第１電極から離れる方向をＸ方向としたとき、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層と光電変換層が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第１電極からの距離に依存して変化する［Ｂ０１］乃至［Ｂ１４］のいずれか１項に記載の撮像装置。
１０’1，１０’2，１０’3・・・光電変換部セグメント、１３・・・層間絶縁層より下方に位置する各種の撮像素子構成要素、１４・・・オンチップ・マイクロ・レンズ（ＯＣＬ）、１５・・・遮光層、２１，１２１，２２１・・・第１電極、２２・・・第２電極、２３・・・光電変換層、２３Ａ・・・有機半導体材料層、２３Ｂ・・・酸化物半導体材料層、２３’1，２３’2，２３’3・・・光電変換層セグメント、２４，１２４，２２４，２４”1，２４”2，２４”3・・・電荷蓄積用電極、２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４’1，２４’2，２４’3・・・電荷蓄積用電極セグメント、２５・・・転送制御用電極（電荷転送電極）、２６・・・電荷排出電極、２７，２２７・・・電荷移動制御電極、２０１・・・外縁電極（第３電極、電位障壁形成電極）、２１１・・・外縁電極（第４電極、電荷排出電極）、２０１Ａ，２１１Ａ・・・外縁電極が配置されている外縁領域の領域、３１，３３，４１，４３・・・ｎ型半導体領域、３２，３４，４２，４４，７３・・・ｐ+層、３５，３６，４５，４６・・・転送トランジスタのゲート部、５１・・・リセット・トランジスタＴＲ１rstのゲート部、５１Ａ・・・リセット・トランジスタＴＲ１rstのチャネル形成領域、５１Ｂ，５１Ｃ・・・リセット・トランジスタＴＲ１rstのソース／ドレイン領域、５２・・・増幅トランジスタＴＲ１ampのゲート部、５２Ａ・・・増幅トランジスタＴＲ１ampのチャネル形成領域、５２Ｂ，５２Ｃ・・・増幅トランジスタＴＲ１ampのソース／ドレイン領域、５３・・・選択トランジスタＴＲ１selのゲート部、５３Ａ・・・選択トランジスタＴＲ１selのチャネル形成領域、５３Ｂ，５３Ｃ・・・選択トランジスタＴＲ１selのソース／ドレイン領域、６１・・・コンタクトホール部、６２・・・配線層、６３，６４，６８Ａ・・・パッド部、６５，６８Ｂ・・・接続孔、６６，６７，６９・・・接続部、７０・・・半導体基板、７０Ａ・・・半導体基板の第１面（おもて面）、７０Ｂ・・・半導体基板の第２面（裏面）、７１・・・素子分離領域、７２・・・酸化膜、７４・・・ＨｆＯ2膜、７５・・・絶縁材料膜、７６，８１・・・層間絶縁層、８２・・・絶縁層、８２’1，８２’2，８２’3・・・絶縁層セグメント、８３，８３Ａ，８３Ｂ・・・絶縁層、８５，８５Ａ・・・開口部、８６・・・第２開口部、３００・・・撮像装置（固体撮像装置）、３０１・・・積層型撮像素子、３１１・・・撮像領域、３１２・・・垂直駆動回路、３１３・・・カラム信号処理回路、３１４・・・水平駆動回路、３１５・・・出力回路、３１６・・・駆動制御回路、３１７・・・信号線（データ出力線）、３１８・・・水平信号線、４００・・・電子機器（カメラ）、４０１・・・撮像装置（固体撮像装置）、４１０・・・光学レンズ、４１１・・・シャッタ装置、４１２・・・駆動回路、４１３・・・信号処理回路、ＦＤ1，ＦＤ2，ＦＤ3，４５Ｃ，４６Ｃ・・・浮遊拡散層、ＴＲ１trs，ＴＲ２trs，ＴＲ３trs・・・転送トランジスタ、ＴＲ１rst，ＴＲ２rst，ＴＲ３rst・・・リセット・トランジスタ、ＴＲ１amp，ＴＲ２amp，ＴＲ３amp・・・増幅トランジスタ、ＴＲ１sel，ＴＲ３sel，ＴＲ３sel・・・選択トランジスタ、ＶDD・・・電源、ＴＧ1，ＴＧ2，ＴＧ3・・・転送ゲート線、ＲＳＴ1，ＲＳＴ2，ＲＳＴ3・・・リセット線、ＳＥＬ1，ＳＥＬ2，ＳＥＬ3・・・選択線、ＶＳＬ，ＶＳＬ1，ＶＳＬ2，ＶＳＬ3・・・信号線（データ出力線）、ＶOA，ＶOT，ＶOU・・・配線

Claims (15)

  1. 複数の撮像素子−Ａを備え、光電変換によって生成された信号電荷を増幅して駆動回路に読み出す有効画素領域、及び、
    複数の撮像素子−Ｂを備え、有効画素領域を取り囲み、黒レベルの基準となる光学的黒を出力するオプティカルブラック領域、
    から構成されており、
    複数の撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂを構成する光電変換層は共通であり、
    共通の光電変換層は、オプティカルブラック領域の外側に位置し、オプティカルブラック領域を取り囲む外縁領域へと延びており、
    外縁領域には、外縁電極が配置されている撮像装置。
  2. 外縁電極は、絶縁層を介して共通の光電変換層と対向して配置されている請求項１に記載の撮像装置。
  3. 外縁電極には、信号電荷と同じ符号の電位が印加される請求項２に記載の撮像装置。
  4. 外縁電極には、撮像装置の動作時、常時、信号電荷と同じ符号の電位が印加される請求項３に記載の撮像装置。
  5. 外縁電極は、共通の光電変換層に接続されている請求項１に記載の撮像装置。
  6. 外縁電極は、絶縁層を介して共通の光電変換層と対向して配置された第１外縁電極、及び、第１外縁電極より外側に配置され、共通の光電変換層に接続された第２外縁電極から構成されている請求項１に記載の撮像装置。
  7. 外縁電極は、オプティカルブラック領域を取り囲んでいる請求項１に記載の撮像装置。
  8. オプティカルブラック領域を取り囲んでいる外縁電極は、連続して形成されている請求項７に記載の撮像装置。
  9. オプティカルブラック領域を取り囲んでいる外縁電極は、不連続に形成されている請求項７に記載の撮像装置。
  10. 撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂのそれぞれは、
    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、
    撮像素子−Ａを構成する光電変換層と撮像素子−Ｂを構成する光電変換層とは、共通の光電変換層から構成されており、
    撮像素子−Ａを構成する第２電極と撮像素子−Ｂを構成する第２電極とは、共通の第２電極から構成されており、
    共通の第２電極側から光が入射する請求項１に記載の撮像装置。
  11. 共通の光電変換層を基準として、外縁電極は第１電極側に配置されている請求項１０に記載の撮像装置。
  12. 共通の光電変換層を基準として、外縁電極は第２電極側に配置されている請求項１０に記載の撮像装置。
  13. 複数の撮像素子−Ａを備え、光電変換によって生成された信号電荷を増幅して駆動回路に読み出す有効画素領域、
    複数の撮像素子−Ｂを備え、有効画素領域を取り囲み、黒レベルの基準となる光学的黒を出力するオプティカルブラック領域、及び、
    複数の撮像素子−Ｃを備え、オプティカルブラック領域を取り囲む外縁領域、
    から構成されており、
    複数の撮像素子−Ａ、撮像素子−Ｂ及び撮像素子−Ｃを構成する光電変換層は共通であり、
    撮像素子−Ｃは、撮像装置の動作時、常時、動作状態にある撮像装置。
  14. 撮像素子−Ａ、撮像素子−Ｂ及び撮像素子−Ｃのそれぞれは、
    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、
    撮像素子−Ａを構成する光電変換層と撮像素子−Ｂを構成する光電変換層と撮像素子−Ｃを構成する光電変換層とは、共通の光電変換層から構成されており、
    撮像素子−Ａを構成する第２電極と撮像素子−Ｂを構成する第２電極と撮像素子−Ｃを構成する第２電極とは、共通の第２電極から構成されており、
    撮像素子−Ｃを構成する第１電極には、撮像装置の動作時、常時、信号電荷と反対の符号の電位が印加され、
    撮像素子−Ｃを構成する電荷蓄積用電極には、撮像装置の動作時、常時、信号電荷と同じ符号の電位が印加される請求項１３に記載の撮像装置。
  15. 撮像素子−Ｃを構成する絶縁層の厚さは、撮像素子−Ａ及び撮像素子−Ｂを構成する絶縁層の厚さよりも薄い請求項１３に記載の撮像装置。
JP2020523598A 2018-06-05 2019-05-17 撮像装置 Pending JPWO2019235179A1 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018107724 2018-06-05
JP2018107724 2018-06-05
PCT/JP2019/019700 WO2019235179A1 (ja) 2018-06-05 2019-05-17 撮像装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2019235179A1 true JPWO2019235179A1 (ja) 2021-07-01

Family

ID=68770126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020523598A Pending JPWO2019235179A1 (ja) 2018-06-05 2019-05-17 撮像装置

Country Status (8)

Country Link
US (3) US11477404B2 (ja)
EP (1) EP3806153A4 (ja)
JP (1) JPWO2019235179A1 (ja)
KR (1) KR102653049B1 (ja)
CN (1) CN112136214A (ja)
DE (1) DE112019002867T5 (ja)
TW (2) TWI816802B (ja)
WO (1) WO2019235179A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112019002867T5 (de) 2018-06-05 2021-04-22 Sony Semiconductor Solutions Corporation Bildgebungsvorrichtung
CN111354756B (zh) * 2020-03-13 2022-08-26 京东方科技集团股份有限公司 一种光线探测基板及其制备方法、光线探测设备
CN113496183B (zh) * 2020-04-08 2023-02-03 上海耕岩智能科技有限公司 指纹匹配方法、装置、电子设备及可读存储介质
JP2022018480A (ja) * 2020-07-15 2022-01-27 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及びその製造方法
WO2023248618A1 (ja) * 2022-06-20 2023-12-28 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011198855A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Fujifilm Corp 光電変換膜積層型固体撮像素子及び撮像装置
JP2011243945A (ja) * 2010-03-19 2011-12-01 Fujifilm Corp 光電変換層積層型固体撮像素子及び撮像装置
JP2012114197A (ja) * 2010-11-24 2012-06-14 Panasonic Corp 固体撮像装置及びその製造方法
US20160037098A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Image Sensors Including Semiconductor Channel Patterns
JP2017055085A (ja) * 2015-09-11 2017-03-16 株式会社東芝 固体撮像装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177191A (ja) 2007-01-16 2008-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置およびそれを用いたカメラ
US20110032391A1 (en) * 2009-08-04 2011-02-10 Himax Imaging, Inc. Image Sensor with Peripheral Dummy Pixels
JP5509846B2 (ja) 2009-12-28 2014-06-04 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP2011135100A (ja) * 2011-03-22 2011-07-07 Sony Corp 固体撮像装置及び電子機器
KR101774491B1 (ko) * 2011-10-14 2017-09-13 삼성전자주식회사 유기 포토다이오드를 포함하는 유기 픽셀, 이의 제조 방법, 및 상기 유기 픽셀을 포함하는 장치들
KR101861650B1 (ko) * 2011-10-17 2018-05-29 삼성전자주식회사 이미지 센서, 이를 포함하는 전자 시스템 및 그 이미지 센싱 방법
TW201403804A (zh) 2012-07-05 2014-01-16 Sony Corp 固體攝像裝置及其製造方法、以及電子機器
CN110112297B (zh) * 2014-07-17 2022-11-18 索尼公司 光电转换元件及其制造方法、成像装置、光学传感器
TWI788994B (zh) * 2014-11-05 2023-01-01 日商索尼半導體解決方案公司 固體攝像元件及其製造方法以及電子機器
JP6727831B2 (ja) * 2016-02-09 2020-07-22 キヤノン株式会社 光電変換装置、および、撮像システム
JP6780421B2 (ja) * 2016-03-01 2020-11-04 ソニー株式会社 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
JP7003919B2 (ja) * 2016-08-03 2022-01-21 ソニーグループ株式会社 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置
US10165211B1 (en) * 2017-08-22 2018-12-25 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensors with optically black pixels
DE112019002867T5 (de) 2018-06-05 2021-04-22 Sony Semiconductor Solutions Corporation Bildgebungsvorrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011198855A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Fujifilm Corp 光電変換膜積層型固体撮像素子及び撮像装置
JP2011243945A (ja) * 2010-03-19 2011-12-01 Fujifilm Corp 光電変換層積層型固体撮像素子及び撮像装置
JP2012114197A (ja) * 2010-11-24 2012-06-14 Panasonic Corp 固体撮像装置及びその製造方法
US20160037098A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Image Sensors Including Semiconductor Channel Patterns
JP2017055085A (ja) * 2015-09-11 2017-03-16 株式会社東芝 固体撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019235179A1 (ja) 2019-12-12
US20210257414A1 (en) 2021-08-19
US11477404B2 (en) 2022-10-18
US20230076380A1 (en) 2023-03-09
CN112136214A (zh) 2020-12-25
EP3806153A1 (en) 2021-04-14
US11792542B2 (en) 2023-10-17
KR20210015785A (ko) 2021-02-10
TW202005074A (zh) 2020-01-16
TW202401812A (zh) 2024-01-01
EP3806153A4 (en) 2021-07-21
KR102653049B1 (ko) 2024-04-01
US20230388672A1 (en) 2023-11-30
TWI816802B (zh) 2023-10-01
DE112019002867T5 (de) 2021-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102656300B1 (ko) 촬상 소자, 적층형 촬상 소자 및 고체 촬상 장치
JP7259849B2 (ja) 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置
JPWO2020017330A1 (ja) 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置
JP7272354B2 (ja) 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置
KR102653049B1 (ko) 촬상 장치
KR102596578B1 (ko) 촬상 소자, 적층형 촬상 소자 및 고체 촬상 장치
US20210288099A1 (en) Imaging element, laminated imaging element, and solid-state imaging device
JP7391844B2 (ja) 固体撮像装置
WO2020202902A1 (ja) 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置、並びに、撮像素子の製造方法
JP7428131B2 (ja) 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置
JP7337056B2 (ja) 固体撮像装置
WO2021075115A1 (ja) 固体撮像装置及び撮像方法
JP7441785B2 (ja) 固体撮像装置
WO2020066553A1 (ja) 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置
WO2021002090A1 (ja) 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20211019

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220502

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230411

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230518

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230829