TW202129935A - 攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置 - Google Patents

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Abstract

本揭示之攝像元件具備由第1電極21、光電轉換層23A及第2電極22積層而成之光電轉換部，於光電轉換層23A之正下方，自光電轉換層側起形成有包含無機氧化物之保護層23B及無機氧化物半導體材料層23C。

Description

攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置
本揭示係關於一種攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置。
作為構成影像感測器等之攝像元件，近年來，積層型攝像元件備受矚目。積層型攝像元件中，具有將光電轉換層(受光層)置於2個電極間之構造。且，積層型攝像元件中，需要蓄積、傳送光電轉換層中基於光電轉換產生之信號電荷之構造。先前之構造中，需要將信號電荷蓄積及傳送至FD(Floating Drain：浮動汲極)電極之構造，需要如信號電荷不延遲之高速傳送。
用以解決此種問題之攝像元件(光電轉換元件)揭示於例如日本專利特開2016-063165號公報中。該攝像元件具備： 蓄積電極，其形成於第1絕緣層上； 第2絕緣層，其形成於蓄積電極上； 半導體層，其以覆蓋蓄積電極及第2絕緣層之方式形成； 捕獲電極，其以與半導體層相接之方式形成，且以與蓄積電極分開之方式形成； 光電轉換層，其形成於半導體層上；及 上部電極，其形成於光電轉換層上。
將有機半導體材料用於光電轉換層之攝像元件可將特定之色(波長域)進行光電轉換。且，由於具有此種特徵，故作為固體攝像裝置中之攝像元件使用之情形時，可獲得由晶載彩色濾光片層(OCCF)與攝像元件之組合構成副像素，並將副像素二維排列之先前之固體攝像裝置中不可能之積層副像素所成的構造(積層型攝像元件(例如參照日本專利特開2011-138927號公報)。又，由於無須解馬賽克處理，故有不會產生偽色之優點。以下之說明中，有為方便起見，將具備設置於半導體基板之上或上方之光電轉換部之攝像元件稱為『第1類型之攝像元件』，為方便起見，將構成第1類型之攝像元件之光電轉換部稱為『第1類型之光電轉換部』，為方便起見，將設置於半導體基板內之攝像元件稱為『第2類型攝像元件』，且為方便起見，將構成第2類型之攝像元件之光電轉換部稱為『第2類型之光電轉換部』之情況。
圖72係顯示先前之積層型攝像元件(積層型固體攝像裝置)之構成例。圖72所示之例中，於半導體基板370內，積層形成構成第2類型之攝像元件即第3攝像元件343及第2攝像元件341之第2類型之光電轉換部即第3光電轉換部343A及第2光電轉換部341A。又，於半導體基板370之上方(具體而言，第2攝像元件341之上方)，配置有第1類型之光電轉換部即第1光電轉換部310A。此處，第1光電轉換部310A具備第1電極321、包含有機系材料之光電轉換層323、第2電極322，且構成第1類型之攝像元件即第1攝像元件310。第2光電轉換部341A及第3光電轉換部343A中，根據吸收係數之不同，分別將例如藍色光及紅色光進行光電轉換。又，第1光電轉換部310A中，例如將綠色光進行光電轉換。
第2光電轉換部341A及第3光電轉換部343A中藉由光電轉換產生之電荷暫時蓄積於該等第2光電轉換部341A及第3光電轉換部343A後，分別藉由縱型電晶體(圖式閘極部345)與傳送電晶體(圖式閘極部346)，傳送至第2浮動擴散層(Floating Diffusion)FD2 及第3浮動擴散層FD3 ，進而被輸出至外部之讀出電路(未圖示)。該等電晶體及浮動擴散層FD2 、FD3 亦形成於半導體基板370。
第1光電轉換部310A中藉由光電轉換產生之電荷經由接觸孔部361、配線層362，蓄積於半導體基板370所形成之第1浮動擴散層FD1 。又，第1光電轉換部310A亦經由接觸孔部361、配線層362，連接於將電荷量轉換成電壓之放大電晶體之閘極部352。且，第1浮動擴散層FD1 構成重設電晶體(圖示閘極部351)之一部分。參照編號371為元件分離區域，參照編號372為形成於半導體基板370之表面之絕緣材料膜，參照編號376、381為層間絕緣層，參照編號383為保護材料層，參照編號314為晶載微透鏡。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2016-063165號公報 [專利文獻2]日本專利特開2011-138927號公報 [專利文獻3]日本專利特表2016-502278號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，上述日本專利特開2016-063165號公報所揭示之技術中，限定必須以相同長度形成蓄積電極與形成於其上方之第2絕緣層、或規定與捕獲電極之間隔等較細，致使製作步驟變繁雜，製造良率降低。再者，關於構成半導體層之材料，雖提及若干個，但關於更具體材料之組成及構成並未提及。又，雖就半導體層之載子移動率與蓄積電荷之相關式有所提及，但對傳送所產生之電荷較為重要之關於與光電轉換層相鄰之區域之能階關係之事項，即關於改善電荷傳送之事項，並未提及。又，關於能階，於日本專利特表2016-502278號公報所揭示之薄膜電晶體中，提到構成通道之金屬氧化物半導體之傳導帶之能階與積層於通道上之鈍化材料之傳導帶之能階相等，或高出0.5 eV以下，但關於改善電荷傳送之事項無任何提及。
因此，本揭示之目的在於提供一種儘管為簡單之構成、構造，但蓄積於光電轉換層之電荷之傳送特性優良的攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置。 [解決問題之技術手段]
用以達成上述目的之本揭示之攝像元件具備： 光電轉換轉換部，其係由第1電極、光電轉換層及第2電極積層而成；且 於光電轉換層之正下方，自光電轉換部側起形成有包含無機氧化物之保護層及無機氧化物半導體材料層。
用以達成上述目的之本揭示之積層型攝像元件至少具有1個上述本揭示之攝像元件。
用以達成上述目的之本揭示之第1態樣之固體攝像裝置具備複數個上述本揭示之攝像元件。又，用以達成上述目的之本揭示之第2態樣之固體攝像裝置具備複數個上述本揭示之積層型攝像元件。
以下，參照圖式，基於實施例說明本揭示，但本揭示並非限定於實施例者，實施例中之各種數值或材料為例示。另，說明按以下順序進行。 1.本揭示之攝像元件、本揭示之積層型攝像元件、本揭示之第1態樣～第2態樣之固體攝像裝置全體相關之說明 2.實施例1(本揭示之攝像元件、本揭示之積層型攝像元件、本揭示之第2態樣之固體攝像裝置) 3.實施例2(實施例1之變化例) 4.實施例3(實施例1～實施例2之變化例、本揭示之第1態樣之固體攝像裝置) 5.實施例4(實施例1～實施例3之變化例、具備傳送控制用電極之攝像元件) 6.實施例5(實施例1～實施例4之變化例、具備電荷排出電極之攝像元件) 7.實施例6(實施例1～實施例5之變化例、具備複數個電荷蓄積用電極區段之攝像元件) 8.實施例7(實施例1～實施例6之變化例、具備電荷移動控制電極之攝像元件) 9.實施例8(實施例7之變化例) 10.實施例9(第1構成～第2構成之固體攝像裝置) 11.實施例10(實施例9之變化例) 12.其他
＜本揭示之攝像元件、本揭示之積層型攝像元件、本揭示之第1態樣～第2態樣之固體攝像裝置全體相關之說明＞ 本揭示之攝像元件、構成本揭示之積層型攝像元件之本揭示之攝像元件、構成本揭示之第1態樣～第2態樣之固體攝像裝置之本揭示之攝像元件(以下，有將該等攝像元件總稱為『本揭示之攝像元件等』之情形)中，構成保護層之金屬原子之氧缺陷形成能(用以形成氧缺陷所需之能量)較佳為5 eV以上(或者，若設為其他表現，則為4.5 eV以上)。且，該等情形時，將構成保護層之金屬原子之氧缺陷形成能設為EOD-1 ，將構成無機氧化物半導體材料層之金屬原子之氧缺陷形成能設為EOD -2 時，較佳為滿足 EOD -1 －EOD -2 ≧1 eV 再者，該等情形時，構成無機氧化物半導體材料層之金屬原子之氧缺陷形成能EOD -2 為3 eV以上，較佳期望為4 eV以上。另，保護層或無機氧化物半導體材料層由複數種金屬原子構成之情形時，「金屬原子之氧缺陷形成能」指複數種金屬原子具有之氧缺陷形成能之平均值。氧缺陷形成能之值愈高，氧原子愈不易脫離，又，亦可以說愈難以提取氧原子或氧分子、其他原子或分子，而較為穩定。氧缺陷形成能可由例如第1原理計算求得。
包含上述較佳形態之本揭示之攝像元件等中，若將真空位準設為零基準，且定義為愈偏離真空位準，能量(值之符號為負)之絕對值愈大，則將光電轉換層之LUMO值(參照圖70之「A」)之能量平均值設為E0 ，將保護層之傳導帶之最大能量值(參照圖70之「B」)之能量平均值設為E1 時，滿足 E0 ≧E1 ， 且期望滿足 E0 －E1 ≧0.1(eV) 更期望滿足 E0 －E1 ＞0.1(eV)。 再者，將無機氧化物半導體材料層之傳導帶之最大能量值(參照圖70之「C」)之能量平均值設為E2 時， 較佳為滿足 E1 －E2 ≧0.1(eV) 更佳為滿足 E1 －E2 ＞0.1(eV)。 保護層及無機氧化物半導體材料層之傳導帶之最大能量值之能量平均值E1 、E2 為保護層及無機氧化物半導體材料層之平均值。又，光電轉換層之LUMO值之能量平均值E0 為位於保護層附近之光電轉換層之部分之平均值。此處，「位於保護層附近之光電轉換層之部分」指以保護層與光電轉換層之界面為基準，位於相當於光電轉換層之厚度的10%以內之區域(即，跨及光電轉換層之厚度之0%至10%之區域)之光電轉換層之部分。又，『最小能量』意指能量值之絕對值最小，『最大能量』意指能量值之絕對值最大。以下亦同樣。
價電子帶之能量、HOMO值可基於例如紫外光電子分光法(UPS法)求得。又，傳導帶之能量或LUMO值可根據｛(價電子帶之能量、HOMO值)＋Eb ｝求得。再者，帶隙能Eb 可自光學吸收之波長λ(光學吸收端波長，單位為nm)，基於以下式求得。 Eb ＝hν＝h(c/λ)=1239.8/λ[eV]
再者，包含以上說明之較佳形態之本揭示之攝像元件等中，期望保護層包含Nba Tib Oc (其中，a+b+c=1.00)，該情形時，更佳為滿足0.05≦a≦0.25、及0.05≦b≦0.25。a、b、c之值相當於原子百分率之值。保護層中亦可含有鋁(Al)、銀(Ag)、銅(Cu)等金屬原子。保護層或無機氧化物半導體材料層之組成可基於例如ICP發光分光分析法(高頻感應耦合電漿發光分光分析法，ICP-AES)、或X射線光電子分光(X-ray Photoelectron Spectroscopy，XPS)求得。保護層或無機氧化物半導體材料層之成膜過程中，視情形，有時會混入氫或其他金屬或金屬化合物等其他雜質，但若為微量(例如，莫耳分率為3%以下)則無妨礙混入。
再者，包含以上說明之較佳形態之本揭示之攝像元件等中，保護層可設為阻止氫向無機氧化物半導體材料層侵入之形態。藉由阻止氫向無機氧化物半導體材料層侵入，可抑制因氫侵入而於無機氧化物半導體材料層中將氧原子提取出，從而產生氧缺陷，可獲得具有穩定之特性之無機氧化物半導體材料層。另，可能侵入至無機氧化物半導體材料層之氫存在於光電轉換層中，或存在於攝像元件之製造製程中。熱脫附譜法(TDS法，Thermal Desorption Spectroscopy)之保護層之氫阻止能力較佳為將加熱鈦時之強度比設為1.0，使用TDS法測定且於350°C加熱時檢測出之氫離子相對強度比為0.1以下。熱脫附譜法中，可於真空中加熱試料，測定脫附之氫之分壓，求得氫之脫附速度與試料溫度之關係。具體而言，將試料置於台座上，藉由自台座下部照射紅外線而加熱試料。溫度控制係以位於台座側之熱電偶進行。亦可藉由試料上部側之熱電偶測定試料表面側之溫度。藉由加熱產生之氣體因與加速之電子碰撞而正離子化，並根據質荷比而分離。且，藉此可進行氫離子之檢測。
再者，包含以上說明之較佳形態之本揭示之攝像元件等中，光電轉換部可設為如下形態：進而具備絕緣層；及電荷蓄積用電極，其與第1電極隔開配置，且介隔絕緣層與無機氧化物半導體材料層對向配置。
或，無機氧化物半導體材料層可設為如下形態：由選自包含銦(In)、鎢(W)、錫(Sn)及鋅(Zn)群之至少2種元素構成。此處，無機氧化物半導體材料層不包含鎵原子，具體而言，無機氧化物半導體材料層可設為包含於氧化銦中添加鎢(W)之材料即銦-鎢氧化物(IWO)、於氧化銦中添加鎢(W)及鋅(Zn)之材料即銦-鎢-鋅氧化物(IWZO)、於氧化銦中添加錫(Sn)及鋅(Zn)之材料即銦-錫-鋅氧化物(ITZO)、或鋅-錫氧化物(ZTO)之形態，更具體而言，無機氧化物半導體材料層包含In-W氧化物、或包含In-Sn氧化物、In-Zn氧化物、或W-Sn氧化物、或W-Zn氧化物、或Sn-Zn氧化物、或In-W-Sn氧化物、或In-W-Zn氧化物、或In-Sn-Zn氧化物、或In-W-Sn-Zn氧化物。IWO中，將銦氧化物與鎢氧化物之合計質量設為100質量%時，鎢氧化物之質量比例較佳為10質量%至30質量%。再者，IWZO中，將銦氧化物、鎢氧化物及Zn氧化物之合計質量設為100質量%時，鎢氧化物之質量比例較佳為2質量%至15質量%，Zn氧化物之質量比例較佳為1質量%至3質量%。又，ITZO中，將銦氧化物、Zn氧化物及Sn氧化物之合計質量設為100質量%時，鎢氧化物之質量比例較佳為3質量%至10質量%，錫氧化物之質量比例較佳為10質量%至17質量%。但並非限定於該等值者。
或，無機氧化物半導體材料層可設為包含銦(In)原子、鈣(Ga)原子、錫(Sn)原子及鋅(Zn)原子之形態，具體而言，可設為如下形態：以Ina Gab Snc Znd Oe 表示無機氧化物半導體材料層時，滿足1.8＜(b+c)/a＜2.3及2.3＜d/a＜2.6，進而滿足b＞0。
或，構成無機氧化物半導體材料之金屬元素可設為具有閉殼層d軌道之形態，具體而言，金屬原子可設為選自包含銅、銀、金、鋅、鎵、鍺、銦、錫及鉈群之金屬原子之形態。即，作為具有閉殼層d軌道之金屬原子，具體而言，可設為選自包含銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鋅(Zn)、鎵(Ga)、鍺(Ge)、銦(In)、錫(Sn)、鉈(Tl)、鎘(Cd)、汞(Hg)及鉛(Pb)群之金屬原子之構成，較佳可設為選自包含銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鋅(Zn)、鎵(Ga)、鍺(Ge)、銦(In)、錫(Sn)及鉈(Tl)群之金屬原子之構成，更佳為金屬原子不含有銦(In)，進而更佳為，金屬原子可設為選自包含銅(Cu)、銀(Ag)、鋅(Zn)、鈣(Ga)、鍺(Ge)及錫(Sn)群之金屬原子之構成。此處，作為與金屬原子之組合，更佳列舉(In，Ga)、(In，Zn)、(In，Sn)、(Ga，Sn)、(Ga，Zn)、(Zn，Sn)、(Cu，Zn)、(Cu，Ga)、(Cu，Sn)、(Ag，Zn)、(Ag，Ga)、(Ag，Sn)。
或，無機氧化物半導體材料層可設為包含銦(In)原子、鈣(Ga)原子及錫(Sn)原子之形態，此處，以Ina Gab Snc Od 表示無機氧化物半導體材料層時，較佳為滿足a＞b且a＞c，進而較佳為滿足a＞b＞c或a＞c＞b，進而更佳為滿足a＞b＞c。且，包含該等較佳形態之本揭示之攝像元件等中， 較佳為滿足 a+b+c+d=1.00 0.4＜a/(a+b+c)＜0.5 0.3＜b/(a+b+c)＜0.4 0.2＜c/(a+b+c)＜0.3 或，較佳為滿足 0.30＜a/(a+b+c)＜0.55 0.20＜b/(a+b+c)＜0.35 0.25＜c/(a+b+c)＜0.45。
或，無機氧化物半導體材料層可設為包含鈣(Ga)原子及錫(Sn)原子之形態，此處，以Gaa Snb Oc 表示無機氧化物半導體材料層時，較佳為滿足a＞b，具體而言， 較佳為滿足 a+b+c=1.00 且 0.20＜b/(a+b)＜0.35 或，無機氧化物半導體材料層可設為包含鈣(Ga)原子及銦(In)原子之形態，此處，以Gad Ine Of 表示無機氧化物半導體材料層時，較佳為滿足d＞e，具體而言， 較佳為滿足 d+e+f=1.00 且 0.20＜e/(d+e)＜0.40。
又，無機氧化物半導體材料層可設為包含鋅(Zn)原子及錫(Sn)原子，且以Zna Snb Oc 表示時，滿足 a+b+c=1.00 b＞a 之形態，較佳為滿足b＞a＞0.18。又，無機氧化物半導體材料層進而較佳為包含5d過渡金屬。又，無機氧化物半導體材料層進而較佳為包含鎢原子，且以Zna Snb Md Oc (其中，M意指鎢原子)表示時， 滿足 a+b+c+d=1.00 0.0005＜d＜0.065 或，無機氧化物半導體材料層進而較佳為包含鉭原子或鉿原子，且以Zna Snb Md Oc (其中，M意指鉭原子或鉿原子)表示時， 滿足 a+b+c+d=1.00 0.0005＜d＜0.065
或，無機氧化物半導體材料層可設為包含Ina Gab Snc Od ，且滿足 0.30≦b/(a+b+c)≦0.50 及 b≧c 之形態，或可設為滿足 0.40≦b/(a+b+c)≦0.50 之形態，或，可設為滿足 b≧1.2c 之形態。
或，無機氧化物半導體材料層可設為包含銦(In)原子、錫(Sn)原子、鈦(Ti)原子及鋅(Zn)原子之形態，以Ina Snb Tic Znd Oe 表示無機氧化物半導體材料層之組成，且設為a+b+c+d=1.00時，較佳為滿足 b＞d＞c＞0.09 設為a+b+c+d=1.00時，較佳為滿足 a＜(b+c+d)≦0.6 或，以Ina Snb Mf Znd Oe 表示無機氧化物半導體材料層之組成，且設為a+b+f+d=1.00時，較佳為滿足 b＞d＞f＞0.09 此處，M為鋁、鉿或鋯之任一者。或，以Ina Snb Tic Znd Oe 表示無機氧化物半導體材料層之組成，且設為a+b+c+d=1.00時，較佳為滿足 a＜(b+c+d)≦0.6 又，較佳為滿足 0.4≦a＜(b+d)≦0.5 或，以Ina Snb Mf Znd Oe 表示無機氧化物半導體材料層之組成，且設為a+b+f+d=1.00時，較佳為滿足 a＜(b＋f＋d)≦0.6 又，較佳為滿足 0.4≦a＜(b+d)≦0.5。 M與上述同樣，為鋁、鉿或鋯之任一者。
或，作為構成無機氧化物半導體材料層之材料即無機氧化物半導體材料(以下，有稱為『無機氧化物半導體材料層構成材料』之情形)，列舉例如銦氧化物、鎵氧化物、鋅氧化物、錫氧化物，或至少包含1種該等氧化物之材料、於該等材料中添加摻雜物之材料，具體而言，例如IGZO(於氧化鋅中添加銦與鎵作為慘雜物之銦-鎵-鋅氧化物)、ITZO、IWZO、IWO、ZTO、ITO-SiOX 系材料(混合或摻雜有矽氧化物之銦-錫氧化物)、GZO(於氧化鋅中添加鎵作為摻雜物之鎵-鋅氧化物)、IGO(於氧化鎵中添加銦作為摻雜物之銦-鎵氧化物)、ZnSnO3 、AlZnO、GaZnO、InZnO，又，可列舉包含CuI、InSbO4 、ZnMgO、CuInO2 、MgIn2 O4 、CdO等之材料，但並非限定於該等材料者。或，作為無機氧化物半導體材料層構成材料，應蓄積之電荷為電子之情形時，可列舉具有游離電位大於構成光電轉換層之材料的游離電位之材料，應蓄積之電荷為電洞之情形時，可列舉具有電子親和力小於構成光電轉換層之材料的電子親和力之材料。或，無機氧化物半導體材料層構成材料中之雜質濃度較佳為1×1018 cm-3 以下。
或，無機氧化物半導體材料層包含由鈦氧化物及鋅氧化物構成之複合氧化物。但並非限定於此者，亦可以鋁氧化物、鉿氧化物或鋯氧化物置換鈦氧化物。即，無機氧化物半導體材料層可設為包含銦(In)原子、錫(Sn)原子、鋁(Al)原子及鋅(Zn)原子之形態，可設為包含銦(In)原子、錫(Sn)原子、鉿(Hf)及鋅(Zn)原子之形態，可設為包含銦(In)原子、錫(Sn)原子、鋯(Zr)及鋅(Zn)原子之形態，或，無機氧化物半導體材料層包含銦(In)原子、錫(Sn)原子、金屬原子及鋅(Zn)原子，且金屬原子可設為選自包含鈦、鋁、鉿及鋯之群之至少1種原子。
再者，包含以上說明之較佳形態之本揭示之攝像元件等中，可設為光電轉換層中產生之電荷經由保護層及無機氧化物半導體材料層向第1電極移動之形態，該情形時，可設為電荷為電子之形態。
再者，包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等中，無機氧化物半導體材料層構成材料之載子移動率較佳為10cm2 /V・s以上，藉此，可使蓄積於無機氧化物半導體材料層之電荷迅速地移動至第1電極。又，無機氧化物半導體材料層之載子濃度(載子密度)較佳為1×1016 /cm3 以下，藉此，可謀求增加無機氧化物半導體材料層中之電荷蓄積量。
再者，包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等中， 較佳為光自第2電極入射，且 保護層與無機氧化物半導體材料層之界面處之無機氧化物半導體材料層表面之表面粗糙度Ra為1.5 nm以下，無機氧化物半導體材料層表面之均方根粗糙度Rq值為2.5 nm以下。表面粗糙度Ra、Rq係基於JIS B0601:2013之規定。此種保護層與無機氧化物半導體材料層之界面處之無機氧化物半導體材料層表面之平滑性可抑制無機氧化物半導體材料層表面之漫反射，而謀求提高光電轉換之亮電流特性。較佳為電荷蓄積用電極表面之表面粗糙度Ra為1.5 nm以下，電荷蓄積用電極表面之均方根粗糙度Rq值為2.5 nm以下。
再者，包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等中，可設為無機氧化物半導體材料層係非晶質(例如，局部不具有結晶構造之非晶質)之形態。無機氧化物半導體材料層是否為非晶質，可基於X射線衍射分析決定。但無機氧化物半導體材料層不限於非晶質，亦可具有結晶構造，又可具有多結晶構造。
再者，包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等中，無機氧化物半導體材料層之厚度為1×10-8 m至1.5×10-7 m，較佳為2×10-8 m至1.0×10-7 m，更佳為3×10-8 m至1.0×10-7 m。
關於第1電極、第2電極、電荷蓄積用電極及光電轉換層，於下文詳細說明。
圖72所示之先前之攝像元件中，第2光電轉換部341A及第3光電轉換部343A中藉由光電轉換產生之電荷暫時蓄積於第2光電轉換部341A及第3光電轉換部343A後，被傳送至第2浮動擴散層FD2 及第3浮動擴散層FD3 。因此，可使第2光電轉換部341A及第3光電轉換部343A完全空乏化。然而，第1光電轉換部310A中藉由光電轉換產生之電荷直接蓄積於第1浮動擴散層FD1 。因此，難以將第1光電轉換部310A完全空乏化。且，以上之結果，有kTC雜訊變大，隨機雜訊惡化，致使攝像畫質降低之虞。
本揭示之攝像元件等中，如上所述，若具備與第1電極隔開配置，且介隔絕緣層與無機氧化物半導體材料層對向配置之電荷蓄積用電極，則對光電轉換部照射光，於光電轉換部中進行光電轉換時，可將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層(視情形為無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層)。因此，曝光開始時，可將電荷蓄積部完全空乏化，而將電荷抹除。其結果，可抑制產生kTC雜訊變大，隨機雜訊惡化，致使攝像畫質降低等現象。另，以下之說明中，有將無機氧化物半導體材料層或無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層總稱為『無機氧化物半導體材料層等』之情形。
無機氧化物半導體材料層可為單層構成，亦可為多層構成。又，亦可使構成位於電荷蓄積用電極上方之無機氧化物半導體材料層之無機氧化物半導體材料層構成材料、與構成位於第1電極上方之無機氧化物半導體材料層之無機氧化物半導體材料層構成材料不同。保護層可為單層構成，亦可為多層構成。
保護層或無機氧化物半導體材料層可基於例如物理氣相成長法(PVD法)，具體而言，基於濺鍍法成膜。更具體而言，作為濺鍍裝置，使用例如平行平板濺鍍裝置或DC磁控濺鍍裝置、RF濺鍍裝置，可例示使用氬(Ar)氣作為製程氣體，使用期望之燒結體作為靶材之濺鍍法。或，作為保護層之形成方法，可例示原子層沈積法(ALD，Atomic layer deposition法)。但並非限定於該等成膜方法者。
基於濺鍍法形成無機氧化物半導體材料層之情形時，可藉由控制氧氣導入量(氧氣分壓)，控制無機氧化物半導體材料層之能階。具體而言，可基於基於濺鍍法形成時之 氧氣分壓=(O2 氣體壓力)/(Ar氣與O2 氣體之壓力合計) 進行控制。氧氣分壓較佳設為0.005至0.10。再者，本揭示之攝像元件等中，可設為無機氧化物半導體材料層之氧含有率少於化學計量組成之氧含有率之形態。此處，可基於氧含有率控制無機氧化物半導體材料層之能階，氧含有率愈少於化學計量組成之氧含有率，即氧缺陷愈多，能階愈深。
作為本揭示之攝像元件等，可列舉CCD(Charge Coupled Device：電荷耦合器件)元件、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互補金屬氧化物半導體)影像感測器、CIS(Contact Image Sensor：接觸式影像感測器)、CMD(電荷調變裝置)型之信號放大型影像感測器。可由本揭示之第1態樣～第2態樣之固體攝像裝置、後述之第1構成～第2構成之固體攝像裝置，構成例如數位靜態相機或攝影機、便攜式攝影機、監視相機、車輛搭載用相機、智慧型手機用相機、遊戲用之用戶介面相機、生物體認證用相機。 [實施例1]
實施例1係關於本揭示之攝像元件、本揭示之積層型攝像元件及本揭示之第2態樣之固體攝像裝置。圖1係顯示實施例1之攝像元件及積層型攝像元件(以下，簡稱為「攝像元件」)之模式性局部剖視圖，圖2及圖3係顯示實施例1之攝像元件之等效電路圖，圖4係顯示構成實施例1之攝像元件之光電轉換部之第1電極及電荷蓄積用電極以及構成控制部之電晶體之模式性配置圖，圖5係模式性顯示實施例1之攝像元件動作時之各部位之電位狀態，圖6A係用以說明實施例1之攝像元件之各部位之等效電路圖。又，圖7係顯示構成實施例1之攝像元件之光電轉換部之第1電極及電荷蓄積用電極之模式性配置圖，圖8係顯示第1電極、電荷蓄積用電極、第2電極及接觸孔部之模式性透視立體圖。再者，圖68係顯示實施例1之固體攝像裝置之概念圖。
實施例1之攝像元件具備由第1電極21、光電轉換層23A及第2電極22積層而成之光電轉換部，於光電轉換層23A之正下方，自光電轉換部側，形成有包含無機氧化物之保護層23B、及無機氧化物半導體材料層23C。無機氧化物半導體材料層23C與第1電極21相接，無機氧化物半導體材料層23C與保護層23B相接，保護層23B與光電轉換層23A相接。
實施例1之積層型攝像元件至少具有1個實施例1之攝像元件。又，實施例1之固體攝像裝置具備複數個實施例1之積層型攝像元件。由實施例1之固體攝像裝置，構成例如數位相機或攝影機、便攜式攝影機、監視相機、車輛搭載用相機(車載相機)、智慧型手機用相機、遊戲用之用戶介面相機、生物體認證用相機。
實施例1之攝像元件中，構成保護層23B之金屬原子之氧缺陷形成能為5 eV以上。且，該情形時，將構成保護層23B之金屬原子之氧缺陷形成能設為EOD -1 ，將構成無機氧化物半導體材料層23C之金屬原子之氧缺陷形成能設為EOD -2 時，滿足 EOD -1 －EOD -2 ≧1 eV 再者，構成無機氧化物半導體材料層23C之金屬原子之氧缺陷形成能為3 eV以上。又，將面向保護層23B之光電轉換層23A之部分的LUMO值之能量平均值設為E0 ，將保護層23B及無機氧化物半導體材料層23C之傳導帶之最大能量值之能量平均值設為E1 、E2 時，滿足 E0 ≧E1 ， 期望滿足 E0 －E1 ≧0.1(eV) 更期望滿足 E0 －E1 ＞0.1(eV) 滿足 E1 －E2 ≧0.1(eV) 進而滿足 E1 －E2 ＞0.1(eV)。
保護層23B包含Nba Tib Oc (其中，a+b+c=1.00)，該情形時，滿足0.05≦a≦0.25及0.05≦b≦0.25。實施例1中，評估3種保護層23B。即，實施例1A、實施例1B及實施例1C之保護層23B中，具體而言，將a、b、c之值設為如下之表1。
＜表1＞
   a b c
實施例1A 0.20 0.06 0.74
實施例1B 0.21 0.07 0.72
實施例1C 0.12 0.18 0.70
保護層23B阻止氫向無機氧化物半導體材料層23C之侵入。該情形時，基於熱脫附譜法之保護層23B之氫阻止能力如以下之表2所示。另，基於熱脫附譜法之試驗中，使用於矽半導體基板上形成鈦層作為基底層，並於鈦層上形成厚度為30 nm之保護層23B之試料，且以加熱試料之狀態求得離子電流值。又，比較例1中，未設置保護層23B，而僅於矽半導體基板上形成鈦層作為基底層。
＜表2＞
   實施例1A 實施例1B 實施例1C 比較例1
200°C加熱 1.038 1.019 1.058 1.000
350°C加熱 0.040 0.033 0.044 1.000
自表2確認到加熱至350°C之情形時，檢測出之氫原子之強度與無保護層之情形(比較例1)相比，被抑制為1位以上。即，可判明於製造或加工攝像元件時，保護層可抑制容易侵入之氫之侵入。
無機氧化物半導體材料層23C之厚度為1×10-8 m至1.5×10-7 m。實施例1中，無機氧化物半導體材料層23C包含厚度為50 nm之IGZO。又，光電轉換層23A包含厚度為0.1 μm之C60。將保護層23B之厚度設為3 nm。且，光電轉換層23A中產生之電荷經由保護層23B及無機氧化物半導體材料層23C向第1電極21移動，該情形時，電荷為電子。
構成保護層23B之金屬原子之氧缺陷形成能為5 eV以上，構成無機氧化物半導體材料層23C之金屬原子之氧缺陷形成能為3 eV以上，但具體而言， EOD -1 ＝5.5 eV(鈮原子之氧缺陷形成能) EOD -2 ＝3.1 eV(鎵原子之氧缺陷形成能)， 滿足 EOD -1 －EOD -2 ≧1 eV。又， E0 ＝-4.3 eV(C60) E2 ＝-4.7 eV(IGZO)， 實施例1A之E1 =-4.4 eV 實施例1B之E1 =-4.3 eV 實施例1C之E1 =-4.4 eV。 又，將保護層之價電子帶之最小能量值之能量平均值設為E1’時， 實施例1A之E1 ’=-7.7 eV 實施例1B之E1 ’=-7.6 eV 實施例1C之E1 ’=-7.8 eV。
又，無機氧化物半導體材料層構成材料之載子移動率為10 cm2 /V・s以上，無機氧化物半導體材料層23C之載子濃度為1×1016 /cm3 以下，無機氧化物半導體材料層23C為非晶質。將該等值之具體例顯示於以下之表3。
＜表3＞
無機氧化物半導體材料層構成材料(IGZO)
移動率 1×10cm2 /V・s
載子濃度 1×1016 /cm3
光電轉換部進而具備絕緣層82；及電荷蓄積用電極24，其與第1電極21隔開配置，且介隔絕緣層82與無機氧化物半導體材料層23C對向配置。具體而言，無機氧化物半導體材料層23C具有：與第1電極21相接之區域、與絕緣層82相接，且下方不存在電荷蓄積用電極24之區域、及與絕緣層82相接，且下方存在電荷蓄積用電極24之區域。且，光自第2電極22入射，保護層23B與無機氧化物半導體材料層23C之界面處之無機氧化物半導體材料層23C表面之表面粗糙度Ra為1.5 nm以下，具體而言，為0.65 nm，無機氧化物半導體材料層23C表面之均方根粗糙度Rq值為2.5 nm以下，具體而言，為1.3 nm。電荷蓄積用電極24表面之表面粗糙度Ra為1.5 nm以下，具體而言，為0.45 nm，電荷蓄積用電極24表面之均方根粗糙度Rq值為2.5 nm以下，具體而言，為1.5 nm。
又，控制基於濺鍍法形成無機氧化物半導體材料層23C時之氧氣導入量(氧氣分壓)，藉此，可控制無機氧化物半導體材料層23C之能階。較佳為將氧氣分壓設為0.005(0.5%)至0.10(10%)。
圖70之概念圖係顯示實施例1之攝像元件之光電轉換部之能階之構造。自第1電極側起依序積層有無機氧化物半導體材料層23C、保護層23B及光電轉換層23A。此處，較光電轉換層23A之LUMO值之能量平均值E0 更深地形成保護層23B之傳導帶之最大能量值的能量平均值E1 ，且較光電轉換層23A之HOMO值之能量平均值更深地形成保護層23B之價電子帶之最小能量值之能量平均值。其結果，將光電轉換時產生之電子無障礙地傳送，且抑制電洞逸出。
又，實施例1中，圖71A係顯示將保護層(實施例1B)形成於無機氧化物半導體材料層上，且使該等2層作為通道形成區域發揮功能之底閘極薄膜電晶體的特性評估結果，圖71B係顯示無保護層且使無機氧化物半導體材料層作為通道形成區域發揮功能之底閘極薄膜電晶體的特性評估結果。雖與TDS法之結果有關聯，但可藉由設置保護層而抑制氫侵入，而抑制無機氧化物半導體材料層23C中之氧原子被提取出，從而使TFT正常動作。換言之，無機氧化物半導體材料層23C之行為穩定，結果，可獲得穩定之特性之攝像元件。
如上所述，實施例1之攝像元件中，藉由於光電轉換層與無機氧化物半導體材料層間設置保護層，可有效阻止氫向無機氧化物半導體材料層之侵入，結果，可抑制因氫侵入而於無機氧化物半導體材料層中氧原子被提取出，從而產生氧缺陷，可獲得穩定之特性之無機氧化物半導體材料、穩定之特性之攝像元件。又，藉由規定構成保護層之金屬原子之氧缺陷形成能(用以形成氧缺陷所需之能量)，而使氧原子不易脫附，又，不易提取氧原子或氧分子、其他原子或分子，可進而確實地抑制無機氧化物半導體材料層中氧原子被提取出而產生氧缺陷。再者，藉由規定光電轉換層之LUMO值之能量平均值E0 、與保護層之傳導帶之最大能量值之能量平均值E1 之關係，可減少與相鄰之光電轉換層間之能障，達成經由保護層之電荷自光電轉換層向無機氧化物半導體材料層之確實移動。且，可平衡性良好地達成無機氧化物半導體材料層之載子濃度之最佳化(無機氧化物半導體材料層之空乏化程度之最佳化)、無機氧化物半導體材料層構成材料之高載子移動率之達成、無機氧化物半導體材料層之傳導帶之最大能量值之能量平均值E2 之控制、及無機氧化物半導體材料層產生氧缺陷之抑制，結果，可提供儘管為簡單之構成、構造，但蓄積於光電轉換層之電荷傳送特性優良之攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置。又，由於光電轉換部設為無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層之積層構造，故可防止電荷蓄積時之再耦合，可進而增加蓄積於光電轉換層之電荷向第1電極之電荷傳送效率。再者，可暫時保持光電轉換層中產生之電荷，控制傳送之時序等，可抑制產生暗電流。
以下，進行本揭示之攝像元件、本揭示之積層型攝像元件及本揭示之第2態樣之固體攝像裝置之全體說明，接著，進行實施例1之攝像元件、固體攝像裝置之詳細說明。於以下，針對施加於第1電極之電位高於施加於第2電極之電位的情形進行說明。以下之說明中，將表示施加於各種電極之電位的符號顯示於以下之表4。
＜表4＞
   電荷蓄積期間 電荷傳送期間
第1電極 V11 V12
第2電極 V21 V22
電荷蓄積用電極 V31 V32
電荷移動控制電極 V41 V42
傳送控制用電極 V51 V52
電荷排出電極 V61 V62
包含以上說明之較佳形態之本揭示之攝像元件等中，為方便起見，以下有將具備電荷蓄積用電極之攝像元件稱為『本揭示之具備電荷蓄積用電極之攝像元件等』之情形。
本揭示之攝像元件等中，無機氧化物半導體材料層之相對於波長400 nm至660 nm之光之光透過率較佳為65%以上。又，電荷蓄積用電極之相對於波長400 nm至660 nm之光之光透過率亦較佳為65%以上。電荷蓄積用電極之薄片電阻值較佳為3×10 Ω/□至1×103 Ω/□。
本揭示之攝像元件等中，進而具備半導體基板，光電轉換部可設為配置於半導體基板上方之形態。另，第1電極、電荷蓄積用電極、第2電極及各種電極連接於後述之驅動電路。
位於光入射側之第2電極可於複數個攝像元件中共通化。即，除後述之本揭示之具備上部電荷移動控制電極之攝像元件等外，可將第2電極設為所謂整面電極。光電轉換層亦可於複數個攝像元件中共通化，即，亦可於複數個攝像元件中形成1層光電轉換層，亦可對每攝像元件設置。無機氧化物半導體材料層及保護層較佳對每攝像元件設置，但可視情形，於複數個攝像元件中共通化。即，例如，亦可藉由將後述之電荷移動控制電極設置於攝像元件與攝像元件之間，而形成於複數個攝像元件中共通化之1層無機氧化物半導體材料層及保護層。形成有於複數個攝像元件中共通化之1層無機氧化物半導體材料層及保護層之情形時，基於保護無機氧化物半導體材料層及保護層端部之觀點，期望無機氧化物半導體材料層及保護層之端部至少以光電轉換層覆蓋。
再者，包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等中，可設為第1電極在設置於絕緣層之開口部內延伸，且與無機氧化物半導體材料層連接之形態。或，又可設為無機氧化物半導體材料層及保護層在設置於絕緣層之開口部內延伸，且無機氧化物半導體材料層與第1電極連接之形態，該情形時， 第1電極之頂面之緣部以絕緣層覆蓋， 第1電極露出於開口部之底面， 將與第1電極之頂面相接之絕緣層之面設為第1面，將與對向於電荷蓄積用電極之無機氧化物半導體材料層之部分相接之絕緣層之面設為第2面時，可設為開口部之側面具有自第1面向第2面擴展之傾斜之形態，再者，可設為具有自第1面向第2面擴展之傾斜之開口部之側面位於電荷蓄積用電極側之形態。
再者，包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等中，可設為如下構成：進而具備 控制部，其設置於半導體基板，且具有驅動電路， 第1電極及電荷蓄積用電極連接於驅動電路， 於電荷蓄積期間，自驅動電路對第1電極施加電位V11 ，對電荷蓄積用電極施加電位V31 ，將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層等， 於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極施加電位V12 ，對電荷蓄積用電極施加電位V32 ，蓄積於無機氧化物半導體材料層等之電荷經由第1電極被讀出至控制部。其中，第1電極之電位高於第2電極之電位， V31 ≧V11 ，且V32 ＜V12 。
再者，包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等中，可設為於介隔絕緣層與位於相鄰攝像元件間之光電轉換層之區域對向之區域，形成有電荷移動控制電極之形態。另，為方便起見，有將此種形態稱為『本揭示之具備下部電荷移動控制電極之攝像元件等』之情形。或，可設為在位於相鄰攝像元件間之光電轉換層之區域之上，取代形成第2電極，而形成電荷移動控制電極之形態。另，為方便起見，有將此種形態稱為『本揭示之具備電荷移動控制電極之攝像元件等』之情形。
以下之說明中，為方便起見，將「位於相鄰攝像元件間之光電轉換層之區域」稱為『光電轉換層之區域-A』，為方便起見，將「位於相鄰攝像元件間之絕緣層之區域」稱為『絕緣層之區域-A』。光電轉換層之區域-A與絕緣層之區域-A對應。再者，為方便起見，將「相鄰攝像元件間之區域」稱為『區域-a』。
本揭示之具備下部電荷移動控制電極(下方/電荷移動控制電極，以光電轉換層為基準，位於與光電入射側相反側之電荷移動控制電極)之攝像元件等中，於介隔絕緣層與光電轉換層之區域-A對向之區域，形成有下部電荷移動控制電極。換言之，位於構成相鄰攝像元件之各者之電荷蓄積用電極與電荷蓄積用電極間之區域(區域-a)中之絕緣層部分(絕緣層之區域-A)之下方，形成有下部電荷移動控制電極。下部電荷移動控制電極與電荷蓄積用電極隔開設置。或，換言之，下部電荷移動控制電極包圍電荷蓄積用電極，且與電荷蓄積用電極隔開設置，下部電荷移動控制電極介隔絕緣層，與光電轉換層之區域-A對向配置。
且，可設為如下形態：本揭示之具備下部電荷移動控制電極之攝像元件等進而具備設置於半導體基板，且具有驅動電路之控制部， 第1電極、第2電極、電荷蓄積用電極及下部電荷移動控制電極連接於驅動電路， 於電荷蓄積期間，自驅動電路對第1電極施加電位V11 ，對電荷蓄積用電極施加電位V31 ，對下部電荷移動控制電極施加電位V41 ，將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層等， 於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極施加電位V12 ，對電荷蓄積用電極施加電位V32 ，對下部電荷移動控制電極施加電位V42 ，蓄積於無機氧化物半導體材料層等之電荷經由第1電極讀出至控制部。其中， V31 ≧V11 、V31 ＞V41 ，且V12 ＞V32 ＞V42 。 下部電荷移動控制電極可形成為與第1電極或電荷蓄積用電極相同之位準，亦可形成不同位準。
本揭示之具備上部電荷移動控制電極(上方/電荷移動電極，以光電轉換層為基準，位於光入射側之電荷移動控制電極)之攝像元件等中，在位於相鄰攝像元件間之光電轉換層之區域上，取代形成第2電極，而形成上部電荷移動控制電極，但上部電荷移動控制電極與第2電極隔開設置。換言之，亦可列舉如下形態： [A]第2電極對每攝像元件設置，上部電荷移動控制電極包圍第2電極之至少一部分，且與第2電極隔開地設置於光電轉換層之區域-A上，或， [B]第2電極對每攝像元件設置，上部電荷移動控制電極包圍第2電極之至少一部分，且與第2電極隔開，於上部電荷移動控制電極之下方，存在電荷蓄積用電極之一部分，或，亦可列舉如下形態： [C]第2電極對每攝像元件設置，上部電荷移動控制電極包圍第2電極之至少一部分，且與第2電極隔開設置，於上部電荷移動控制電極之下方，存在電荷蓄積用電極之一部分，且，於上部電荷移動控制電極之下方，形成有下部電荷移動控制電極。有對位於上部電荷移動控制電極與第2電極間之區域下方的光電轉換層之區域，施加藉由上部電荷移動控制電極與第2電極之耦合產生之電位。
又，可設為如下形態：本揭示之具備上部電荷移動控制電極之攝像元件等進而具備設置於半導體基板，且具有驅動電路之控制部， 第1電極、第2電極、電荷蓄積用電極及上部電荷移動控制電極連接於驅動電路， 於電荷蓄積期間，自驅動電路對第2電極施加電位V21 ，對上部電荷移動控制電極施加電位V41 ，將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層等， 於電荷傳送期間，自驅動電路對第2電極施加電位V22 ，對上部電荷移動控制電極施加電位V42 ，蓄積於無機氧化物半導體材料層等之電荷經由第1電極讀出至控制部。其中， V21 ≧V41 ，且V22 ≧V42 。 上部電荷移動控制電極形成為與第2電極相同之位準。
再者，包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等中，可設為如下形態：進而具備傳送控制用電極(電荷傳送電極)，其與第1電極及電荷蓄積用電極隔開地配置於第1電極與電荷蓄積用電極間，且介隔絕緣層與無機氧化物半導體材料層對向配置。為方便起見，將此種形態之本揭示之攝像元件等稱為『本揭示之具備傳送控制用電極之攝像元件等』。
且，本揭示之具備傳送控制用電極之攝像元件等中，可設為如下構成：進而具備 設置於半導體基板，且具有驅動電路之控制部， 第1電極、電荷蓄積用電極及傳送控制用電極連接於驅動電路， 於電荷蓄積期間，自驅動電路對第1電極施加電位V11 ，對電荷蓄積用電極施加電位V31 ，對傳送控制用電極施加電位V51 ，將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層等， 於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極施加電位V12 ，對電荷蓄積用電極施加電位V32 ，對傳送控制用電極施加電位V52 ，蓄積於無機氧化物半導體材料層等之電荷經由第1電極讀出至控制部。其中，第1電極之電位高於第2電極之電位， V31 ＞V51 ，且V32 ≦V52 ≦V12 。
再者，包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等中，可設為如下形態：進而具備電荷排出電極，其連接於無機氧化物半導體材料層，與第1電極及電荷蓄積用電極隔開配置。為方便起見，將此種形態之本揭示之攝像元件等稱為『本揭示之具備電荷排出電極之攝像元件等』。且，本揭示之具備電荷排出電極之攝像元件等中，可設為電荷排出電極以包圍第1電極及電荷蓄積用電極之方式(邊框状)配置之形態。電荷排出電極可為複數個攝像元件所共用(共通化)。且，該情形時，可設為如下形態： 無機氧化物半導體材料層等在設置於絕緣層之第2開口部內延伸，且與電荷排出電極連接， 電荷排出電極之頂面之緣部以絕緣層覆蓋， 電荷排出電極露出於第2開口部之底面， 將與電荷排出電極之頂面相接之絕緣層之面設為第3面，將與對向於電荷蓄積用電極之無機氧化物半導體材料層之部分相接之絕緣層之面設為第2面時，第2開口部之側面具有自第3面向第2面擴展之傾斜。
再者，本揭示之具備電荷排出電極之攝像元件等中，可設為如下構成：進而具備 設置於半導體基板，且具有驅動電路之控制部， 第1電極、電荷蓄積用電極及電荷排出電極連接於驅動電路， 於電荷蓄積期間，自驅動電路對第1電極施加電位V11 ，對電荷蓄積用電極施加電位V31 ，對電荷排出電極施加電位V61 ，將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層等， 於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極施加電位V12 ，對電荷蓄積用電極施加電位V32 ，對電荷排出電極施加電位V62 ，蓄積於無機氧化物半導體材料層等之電荷經由第1電極讀出至控制部。其中，第1電極之電位高於第2電極之電位， V61 ＞V11 ，且V62 ＜V12 。
再者，本揭示之攝像元件等之以上說明之各種較佳形態中，電荷蓄積用電極可設為由複數個電荷蓄積用電極區段構成之形態。為方便起見，將此種形態之本揭示之攝像元件等稱為『本揭示之具備複數個電荷蓄積用電極區段之攝像元件等』。電荷蓄積用電極區段之數量為2以上即可。且，本揭示之具備複數個電荷蓄積用電極區段之攝像元件等中，可設為如下形態：對N個電荷蓄積用電極區段之各者施加不同電位之情形時， 第1電極之電位高於第2電極之電位之情形時，於電荷傳送期間，施加於距第1電極最近處的電荷蓄積用電極區段(第1個光電轉換部區段)之電位，高於施加至位於距第1電極最遠處的電荷蓄積用電極區段(第N個光電轉換部區段)之電位， 第1電極之電位低於第2電極之電位之情形時，於電荷傳送期間，施加於距第1電極最近處的電荷蓄積用電極區段(第1個光電轉換部區段)之電位，低於施加至距第1電極最遠處的電荷蓄積用電極區段(第N個光電轉換部區段)之電位。
包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等中，可設為如下構成： 於半導體基板，設置有構成控制部之至少浮動擴散層及放大電晶體，且 第1電極連接於浮動擴散層及放大電晶體之閘極部。且，該情形時，可進而設為如下構成： 於半導體基板，進而設置有構成控制部之重設電晶體及選擇電晶體，且 浮動擴散層連接於重設電晶體之一源極/汲極區域， 放大電晶體之一源極/汲極區域連接於選擇電晶體之一源極/汲極區域，選擇電晶體之另一源極/汲極區域連接於信號線。
再者，包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等中，可設為電荷蓄積用電極之大小大於第1電極之形態，將電荷蓄積用電極之面積設為s1 ’，將第1電極之面積設為s1 時，雖並未限定者，但較佳為滿足 4≦s1 ’/s1 。
或，作為包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等之變化例，可列舉以下說明之第1構成～第6構成之攝像元件。即，包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等之第1構成～第6構成之攝像元件中， 光電轉換部由N個(其中，N≧2)光電轉換部區段構成， 無機氧化物半導體材料層等由N個光電轉換層區段構成， 絕緣層由N個絕緣層區段構成， 第1構成～第3構成之攝像元件中，電荷蓄積用電極由N個電荷蓄積用電極區段構成， 第4構成～第5構成之攝像元件中，電荷蓄積用電極由相互隔開配置之N個電荷蓄積用電極區段構成， 第n個(其中，n=1、2、3・・・N)光電轉換部區段由第n個電荷蓄積用電極區段、第n個絕緣層區段及第n個光電轉換層區段構成， n值愈大之光電轉換部區段，離第1電極愈遠。此處，『光電轉換層區段』指由光電轉換層、保護層及無機氧化物半導體材料層積層而成之區段。
且，第1構成之攝像元件中，自第1個光電轉換部區段跨及第N個光電轉換部區段，絕緣層區段之厚度逐漸變化。又，第2構成之攝像元件中，自第1個光電轉換部區段跨及第N個光電轉換部區段，光電轉換層區段之厚度逐漸變化。另，光電轉換層區段中，亦可使光電轉換層部分之厚度變化，使無機氧化物半導體材料層部分之厚度固定，使光電轉換層區段之厚度變化；亦可使光電轉換層部分之厚度固定，使無機氧化物半導體材料層部分之厚度變化，使光電轉換層區段之厚度變化；亦可使光電轉換層部分之厚度變化，使無機氧化物半導體材料層部分之厚度變化，使光電轉換層區段之厚度變化。再者，第3構成之攝像元件中，於相鄰之光電轉換部區段中，構成絕緣層區段之材料不同。又，第4構成之攝像元件中，於相鄰之光電轉換部區段中，構成電荷蓄積用電極層區段之材料不同。再者，第5構成之攝像元件中，自第1個光電轉換區段跨及第N個光電轉換部區段，電荷蓄積用電極區段之面積逐漸變小。面積可連續變小，亦可階段性變小。
或者，包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等之第6構成之攝像元件中，將電荷蓄積用電極、絕緣層、無機氧化物半導體材料層及光電轉換層之積層方向設為Z方向，將離開第1電極之方向設為X方向時，以YZ假設平面將積層有電荷蓄積用電極、絕緣層、無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層之積層部分切斷時之積層部分之剖面積依存於與第1電極之距離而變化。剖面積之變化可為連續變化，亦可為階段性變化。
第1構成～第2構成之攝像元件中，N個光電轉換層區段連續設置，N個絕緣層區段亦連續設置，N個電荷蓄積用電極區段亦連續設置。第3構成～第5構成之攝像元件中，N個光電轉換層區段連續設置。又，第4構成、第5構成之攝像元件中，N個光電轉換層區段連續設置，另一方面，第3構成之攝像元件中，N個絕緣層區段分別對應於光電轉換部區段之各者而設置。再者，第4構成～第5構成之攝像元件中，視情形將第3構成之攝像元件中之N個電荷蓄積用電極區段對應於光電轉換部區段之各者而設置。且，第1構成～第6構成之攝像元件中，對所有電荷蓄積用電極區段施加相同電位。或者，於第4構成～第5構成之攝像元件中，可視情形對第3構成之攝像元件中之N個電荷蓄積用電極區段之各者施加不同之電位。
包含第1構成～第6構成之攝像元件之本揭示之攝像元件等中，由於規定絕緣層區段之厚度，或規定光電轉換層區段之厚度，或構成絕緣層區段之材料不同，或構成電荷蓄積用電極區段之材料不同，或規定電荷蓄積用電極區段之面積，或規定積層部分之剖面積，故可形成一種電荷傳送梯度，而將藉由光電轉換產生之電荷更容易且更確實地傳送至第1電極。且，其結果，可防止產生餘像或產生電荷傳送殘留。
第1構成～第5構成之攝像元件中，n值愈大之光電轉換部區段，位於距第1電極愈遠處，但是否位於離開第1電極處係以X方向為基準而判斷。又，第6構成之攝像元件中，將離開第1電極之方向設為X方向，但『X方向』如下定義。即，排列有複數個攝像元件或積層型攝像元件之像素區域由二維陣列狀，即沿X方向及Y方向規則排列複數個之像素構成。將像素之俯視形狀設為矩形之情形時，將最接近第1電極之邊所延伸之方向設為Y方向，將與Y方向正交之方向設為X方向。或，將像素之俯視形狀設為任意形狀之情形時，將包含最接近第1電極之線段或曲線之全體方向設為Y方向，將與Y方向正交之方向設為X方向。
以下，就第1構成～第6構成之攝像元件，進行針對第1電極之電位高於第2電極之電位之情形之說明。
第1構成之攝像元件中，自第1個光電轉換部區段跨及至第N個光電轉換部區段，絕緣層區段之厚度逐漸變化，但絕緣層區段之厚度較佳為逐漸變厚，藉此，形成一種電荷傳送梯度。且，於電荷蓄積期間，變為V31 ≧V11 之狀態後，第n個光電轉換部區段可較第(n+1)個光電轉換部區段蓄積更多之電荷，而被施加強電場，可確實地防止電荷自第1個光電轉換部區段流向第1電極。又，於電荷傳送期間，變為V32 ＜V12 之狀態後，可確實地確保電荷自第1個光電轉換部區段流向第1電極之、電荷自第(n+1)個光電轉換部區段流向第n個光電轉換部區段。
第2構成之攝像元件中，自第1個光電轉換部區段跨及第N個光電轉換部區段，光電轉換層區段之厚度逐漸變化，但光電轉換層區段之厚度較佳為逐漸變厚，藉此，形成一種電荷傳送梯度。且，於電荷傳送期間，變為V31 ≧V11 之狀態後，第n個光電轉換部區段被施加較第(n+1)個光電轉換部區段更強之電場，而可確實地防止電荷自第1個光電轉換部區段流向第1電極。又，於電荷傳送期間，變為V32 ＜V12 之狀態後，可確實地確保電荷自第1個光電轉換部區段流向第1電極、電荷自第(n+1)個光電轉換部區段流向第n個光電轉換部區段。
第3構成之攝像元件中，相鄰光電轉換部區段中，構成絕緣層區段之材料不同，藉此，形成一種電荷傳送梯度，但較佳為自第1個光電轉換部區段跨及第N個光電轉換部區段，構成絕緣層區段之材料之介電常數值逐漸變小。且，藉由採用此種構成，於電荷蓄積期間，變為V31 ≧V11 之狀態後，第n個光電轉換部區段可較第(n+1)個光電轉換部區段蓄積更多之電荷。又，於電荷傳送期間，變為V32 ＜V12 之狀態後，可確實地確保電荷自第1個光電轉換部區段流向第1電極、電荷自第(n+1)個光電轉換部區段流向第n個光電轉換部區段之。
第4構成之攝像元件中，相鄰光電轉換部區段中，構成電荷蓄積用電極區段之材料不同，藉此，形成一種電荷傳送梯度，但較佳為自第1個光電轉換部區段跨及第N個光電轉換部區段，構成絕緣層區段之材料的功函數值逐漸變大。且，藉由採用此種構成，可不依存於電壓(電位)之正負，而形成有利於信號電荷傳送之電位梯度。
第5構成之攝像元件中，自第1個光電轉換部區段跨及第N個光電轉換部區段，電荷蓄積用電極區段之面積逐漸變小，藉此，由於形成一種電荷傳送梯度，故於電荷蓄積期間，變為V31 ≧V11 之狀態後，第n個光電轉換部區段可較第(n+1)個光電轉換部區段蓄積更多之電荷。又，於電荷傳送期間，變為V32 ＜V12 之狀態後，可確實地確保電荷自第1個光電轉換部區段流向第1電極、電荷自第(n+1)個光電轉換部區段流向第n個光電轉換部區段。
第6構成之攝像元件中，積層部分之剖面積依存於與第1電極之距離而變化，藉此，形成一種電荷傳送梯度。具體而言，若採用將積層部分之剖面厚度設為固定，使積層部分之剖面之寬度隨著離開第1電極而縮窄的構成，則與第5構成之攝像元件之說明同樣，於電荷蓄積期間，變為V31 ≧V11 之狀態後，接近第1電極之區域可較遠離之區域蓄積更多之電荷。因此，於電荷傳送期間，變為V32 ＜V12 之狀態後，可確實地確保電荷自接近第1電極之區域流向第1電極，電荷自遠離之區域流向接近之區域。另一方面，若採用將積層部分之剖面之寬度設為固定，使積層部分之剖面之厚度，具體而言係絕緣層區段之厚度逐漸加厚之構成，則與第1構成之攝像元件中說明者同樣，於電荷蓄積期間，變為V31 ≧V11 之狀態後，接近第1電極之區域可較遠離之區域蓄積更多之電荷，被施加強電場，而可確實地防止電荷自接近第1電極之區域流向第1電極。且，於電荷傳送期間，變為V32 ＜V12 之狀態後，可確實地確保電荷自接近第1電極之區域流向第1電極，電荷自遠離之區域流向接近之區域。又，若採用使光電轉換層區段之厚度逐漸加厚之構成，則與第2構成之攝像元件中說明者同樣，於電荷蓄積期間，變為V31 ≧V11 之狀態後，接近第1電極之區域較遠離之區域被施加更強之電場，而可確實地防止電荷自接近第1電極之區域流向第1電極。且，於電荷傳送期間，變為V32 ＜V12 之狀態後，可確實地確保電荷自接近第1電極之區域流向第1電極，電荷自遠離第1電極之區域流向接近之區域。
可根據期望，適當組合包含以上說明之較佳形態之第1構成～第6構成之攝像元件之2種或其以上。
作為本揭示之第1態樣～第2態樣之固體攝像裝置之變化例，可設為如下之固體攝像裝置： 具有複數個第1構成～第6構成之攝像元件， 由複數個攝像元件構成攝像元件塊， 構成攝像元件塊之複數個攝像元件中共用第1電極。為方便起見，將此種構成之固體攝像裝置稱為『第1構成之固體攝像裝置』。或，作為本揭示之第1態樣～第2態樣之固體攝像裝置之變化例，可設為如下之固體攝像裝置： 具有複數個第1構成～第6構成之攝像元件、或至少具有1個第1構成～第6構成之攝像元件之積層型攝像元件， 由複數個攝像元件或積層型攝像元件構成攝像元件塊， 構成攝像元件塊之複數個攝像元件或積層型攝像元件中共用第1電極。為方便起見，將此種構成之固體攝像裝置稱為『第2構成之固體攝像裝置』。且，若如此構成攝像元件塊之複數個攝像元件中共用第1電極，則可將排列有複數個攝像元件之像素區域中之構成、構造簡化、微細化。
第1構成～第2構成之固體攝像裝置中，於複數個攝像元件(1個攝像元件塊)設置有1個浮動擴散層。此處，設置於1個浮動擴散層之複數個攝像元件可由複數個後述之第1類型之攝像元件構成，亦可由至少1個第1類型之攝像元件與1個或2個以上後述之第2類型攝像元件構成。且，藉由適當控制電荷傳送期間之時序，複數個攝像元件可共用1個浮動擴散層。使複數個攝像元件聯動動作，並作為攝像元件塊連接於後述之驅動電路。即，構成攝像元件塊之複數個攝像元件連接於1個驅動電路。但電荷蓄積用電極之控制係對每攝像元件進行。又，複數個攝像元件可共用1個接觸孔部。有複數個攝像元件共用之第1電極與各攝像元件之電荷蓄積用電極之配置關係為第1電極與各攝像元件之電荷蓄積用電極相鄰配置之情形。或，亦有第1電極與複數個攝像元件之一部分之電荷蓄積用電極相鄰配置，不與複數個攝像元件之剩餘之電荷蓄積用電極相鄰配置之情形，該情形時，電荷自剩餘之複數個攝像元件向第1電極之移動成為經由複數個攝像元件之一部分之移動。構成攝像元件之電荷蓄積用電極與構成攝像元件之電荷蓄積用電極間之距離(為方便起見，稱為『距離A』)較與第1電極相鄰之攝像元件中之第1電極與電荷蓄積用電極間之距離(為方便起見，稱為『距離B』)更長，這是因為可使電荷確實地自各攝像元件向第1電極移動，故而較佳。又，較佳為距第1電極愈遠之攝像元件，距離A之值愈大。另，以上之說明不僅可適用於第1構成～第2構成之固體攝像裝置，亦可適用於本揭示之第1態樣～第2態樣之固體攝像裝置。
再者，包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等中，可設為光自第2電極側入射，且於自第2電極之光入射側形成有遮光層之形態。或，可設為光自第2電極側入射，且光不入射至第1電極(視情形為第1電極及傳送控制用電極)之形態。且，該情形時，可設為於自第2電極之光入射側且第1電極(視情形為第1電極及傳送控制用電極)之上方形成有遮光層之構成，或，可設為如下構成：於電荷蓄積用電極及第2電極之上方，設置有晶載微透鏡，入射至晶載微透鏡之光聚光於電荷蓄積用電極。此處，遮光層可配設於較第2電極之光入射側之面更上方，亦可配設於第2電極之光入射側之面上。視情形，亦可於第2電極形成遮光層。作為構成遮光層之材料，可例示鉻(Cr)或銅(Cu)、鋁(Al)、鎢(W)、不透光之樹脂(例如聚醯亞胺樹脂)。
作為本揭示之攝像元件等，具體而言，可列舉具備吸收藍色光(425 nm至495 nm之光)之光電轉換層或光電轉換部(為方便起見，稱為『第1類型之藍色光用光電轉換層』或『第1類型之藍色光用光電轉換部』之對藍色光具有感度之攝像元件(為方便起見，稱為『第1類型之藍色光用攝像元件』)、具備吸收綠色光(495 nm至570 nm之光)之光電轉換層或光電轉換部(為方便起見，稱為『第1類型之綠色光用光電轉換層』或『第1類型之綠色光用光電轉換部』之對綠色光具有感度之攝像元件(為方便起見，稱為『第1類型之綠色光用攝像元件』)、及具備吸收紅色光(620 nm至750 nm之光)之光電轉換層或光電轉換部(為方便起見，稱為『第1類型之紅色光用光電轉換層』或『第1類型之紅色光用光電轉換部』之對紅色光具有感度之攝像元件(為方便起見，稱為『第1類型之紅色光用攝像元件』)。又，不具備電荷蓄積用電極之先前之攝像元件中，為方便起見，將對藍色光具有感度之攝像元件，稱為『第2類型之藍色光用攝像元件』，為方便起見，將對綠色光具有感度之攝像元件，稱為『第2類型之綠色光用攝像元件』，為方便起見，將對紅色光具有感度之攝像元件，稱為『第2類型之紅色光用攝像元件』，為方便起見，將構成第2類型之藍色光用攝像元件之光電轉換層或光電轉換部稱為『第2類型之藍色光用光電轉換層』或『第2類型藍色光用光電轉換部』，為方便起見，將構成第2類型之綠色光用攝像元件之光電轉換層或光電轉換部稱為『第2類型之綠色光用光電轉換層』或『第2類型之綠色光用光電轉換部』，為方便起見，將構成第2類型之紅色光用攝像元件之光電轉換層或光電轉換部稱為『第2類型之紅色光用光電轉換層』或『第2類型之紅色光用光電轉換部』。
本揭示之積層型攝像元件至少具有1個本揭示之攝像元件等(光電轉換元件)，但具體而言，可列舉如下之構成、構造： [A]第1類型之藍色光用光電轉換部、第1類型之綠色光用光電轉換部及第1類型之紅色光用光電轉換部沿垂直方向積層， 第1類型之藍色光用攝像元件、第1類型之綠色光用攝像元件及第1類型之紅色光用攝像元件之控制部之各者設置於半導體基板之構成、構造 [B]第1類型之藍色光用光電轉換部及第1類型之綠色光用光電轉換部沿垂直方向積層， 於該等2層之第1類型之光電轉換部之下方，配置有第2類型之紅色光用光電轉換部， 第1類型之藍色光用攝像元件、第1類型之綠色光用攝像元件及第2類型之紅色光用攝像元件之控制部之各者設置於半導體基板之構成、構造 [C]於第1類型之綠色光用光電轉換部之下方，配置有第2類型之藍色光用光電轉換部及第2類型之紅色光用光電轉換部， 第1類型之綠色光用攝像元件、第2類型之藍色光用攝像元件及第2類型之紅色光用攝像元件之控制部之各者設置於半導體基板之構成、構造 [D]於第1類型之藍色光用光電轉換部之下方，配置有第2類型之綠色光用光電轉換部及第2類型之紅色光用光電轉換部， 第1類型之藍色光用攝像元件、第2類型之綠色光用攝像元件及第2類型之紅色光用攝像元件之控制部之各者設置於半導體基板之構成、構造。該等攝像元件之光電轉換部在垂直方向之配置順序較佳為自光入射方向起依藍色光用光電轉換部、綠色光用光電轉換部、紅色光用光電轉換部之順序，或自光入射方向起，依綠色光用光電轉換部、藍色光用光電轉換部、紅色光用光電轉換部之順序。這是因為更短波長之光於入射表面側更有效地被吸收之故。由於紅色為3色中最長波長，故較佳為自光入射面觀察，使紅色光用光電轉換部位於最下層。由該等攝像元件之積層構造構成1個像素。又，亦可具備第1類型之近紅外光用光電轉換部(或紅外光用光電轉換部)。此處，第1類型之紅外光用光電轉換部之光電轉換層較佳由例如有機系材料構成，配置於第1類型之攝像元件之積層構造之最下層，且較第2類型之攝像元件更上方。或，亦可於第1類型之光電轉換部之下方，具備第2類型之近紅外光用光電轉換部(或紅外光用光電轉換部)。
第1類型之攝像元件中，例如第1電極形成於在半導體基板上設置之層間絕緣層上。形成於半導體基板之攝像元件可設為背面照射型，亦可設為正面照射型。
由有機系材料構成光電轉換層之情形時，可將光電轉換層設為如下4個態樣之任一者： (1)由p型有機半導體構成。 (2)由n型有機半導體構成。 (3)由p型有機半導體層/n型有機半導體層之積層構造構成。由p型有機半導體層/p型有機半導體與n型有機半導體之混合層(塊狀異質構造)/n型有機半導體層之積層構造構成。由p型有機半導體層/p型有機半導體與n型有機半導體之混合層(塊狀異質構造)/之積層構造構成。由n型有機半導體層/p型有機半導體與n型有機半導體之混合層(塊狀異質構造)/之積層構造構成。 (4)由p型有機半導體與n型有機半導體之混合(塊狀異質構造)構成。但可設為積層順序能任意替換之構成。
作為p型有機半導體，可列舉萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、芘衍生物、苝衍生物、四并苯衍生物、并五苯衍生物、喹吖啶酮衍生物、噻吩衍生物、噻吩并噻吩衍生物、苯并噻吩衍生物、苯并噻吩并苯并噻吩衍生物、三烯丙基胺衍生物、咔唑衍生物、苉衍生物、䓛衍生物、熒蒽衍生物、酞菁衍生物、亞酞菁衍生物、亞卟啉衍生物、將雜環化合物作為配體之金屬錯合物、聚噻吩衍生物、聚苯并噻二唑衍生物、聚茀衍生物等。作為n型有機半導體，可列舉富勒烯及富勒烯衍生物＜例如C60或C70、C74等富勒烯(高階富勒烯)、內嵌富勒烯等)或富勒烯衍生物(例如富勒烯氟化物或PCBM富勒烯化合物、富勒烯多聚物等)＞、HOMO及LUMO較p型有機半導體更大(更深)之有機半導體、透明之無機金屬氧化物。作為n型有機半導體，具體而言，可列舉分子骨架之一部分具有含有氮原子、氧原子、硫原子之雜環化合物，例如吡啶衍生物、吡嗪衍生物、嘧啶衍生物、三嗪衍生物、喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、異喹啉衍生物、吖啶衍生物、吩嗪衍生物、菲繞啉衍生物、四唑衍生物、吡唑衍生物、咪唑衍生物、噻唑衍生物、噁唑衍生物、咪唑衍生物、苯并咪唑衍生物、苯并三唑衍生物、苯并噁唑衍生物、咔唑衍生物、苯并呋喃衍生物、二苯并呋喃衍生物、亞卟啉衍生物、聚伸苯基伸乙烯衍生物、聚苯并噻二唑衍生物、聚茀衍生物等之有機分子、有機金屬錯合物或亞酞菁衍生物。作為富勒烯衍生物所含之基等，可列舉鹵素原子；直鏈、分支或環狀之烷基或苯基；具有直鏈或稠環之芳香族化合物之基；具有鹵化物之基；部分氟烷基；全氟烷基；矽烷基烷基；矽烷基烷氧基；芳基矽烷基；芳基硫烷基；烷基硫烷基；芳基磺醯基；烷基磺醯基；芳基硫醚基；烷基硫醚基；胺基；烷胺基；芳胺基；羥基；烷氧基；醯胺基；醯氧基；羰基；羧基；羧醯胺基；碳烷氧基；醯基；磺醯基；氰基；硝基；具有硫族化物之基；膦基；膦酸基；該等之衍生物。由有機系材料構成之光電轉換層(有稱為『有機光電変換層』之情形)之厚度並未限定者，但可例示例如1×10-8 m至5×10-7 m，較佳為2.5×10-8 m至3×10-7 m，更佳為2.5×10-8 m至2×10-7 m，進而更佳為1×10-7 m至1.8×10-7 m。另，有機半導體多分類為p型、n型，但p型意指易輸送電洞，n型意指易輸送電子，但並非限定於如無機半導體般具有電洞或電子作為熱激發之多個載子之解釋。
或，作為構成將綠色光進行光電轉換之有機光電轉換層之材料，可列舉例如若丹明系色素、部花青系色素、喹吖啶酮衍生物、亞酞菁系色素(亞酞菁衍生物)等，作為構成將藍色光進行光電轉換之有機光電轉換層之材料，可列舉例如香豆酸色素、三-8-羥基喹啉鋁(Alq3)、部花青系色素等，作為構成將紅色光進行光電轉換之有機光電轉換層之材料，可列舉例如酞菁系色素、亞酞菁系色素(亞酞菁衍生物)。
或，作為構成光電轉換層之無機系材料，可列舉結晶矽、非晶矽、微結晶矽、結晶硒、非晶硒、及黃銅礦系化合物CIGS(CuInGase)、CIS(CuInSe2 )、CuInS2 、CuAlS2 、CuAlSe2 、CuGaS2 、CuGaSe2 、AgAlS2 、AgAlSe2 、AgInS2 、AgInSe2 、或III-V族化合物GaAs、InP、AlGaAs、InGaP、AlGaInP、InGaAsP、進而CdSe、CdS、In2 Se3 、In2 S3 、Bi2 Se3 、Bi2 S3 、ZnSe、ZnS、PbSe、PbS等化合物半導體。此外，亦可將包含該等材料之量子點用於光電轉換層。
可藉由本揭示之第1態樣～第2態樣之固體攝像裝置、第1構成～第2構成之固體攝像裝置，構成單板式彩色固體攝像裝置。
具備積層型攝像元件之本揭示之第2態樣之固體攝像裝置中，與具備拜耳排列之攝像元件之固體攝像裝置不同(即，並非使用彩色濾光片層進行藍色、綠色、紅色之分光)，於同一像素內光之入射方向，積層對複數種波長之光具有感度之攝像元件，構成1個像素，故可謀求提高感度及提高每單位體積之像素密度。又，由於有機系材料之吸收係數較高，故與先前之Si系光電轉換層相比，可減薄有機光電轉換層之膜厚，緩和來自相鄰像素之洩光、或光之入射角之限制。再者，先前之Si系攝像元件中，因於3色像素間進行內插處理，作成顏色信號，故產生偽色，但具備積層型攝像元件之本揭示之第2態樣之固體攝像裝置中，可抑制產生偽色。由於有機光電轉換層其本身亦作為彩色濾光片層發揮功能，故即使不配設彩色濾光片層亦可進行顏色分離。
另一方面，本揭示之第1態樣之固體攝像裝置中，藉由使用彩色濾光片層，可緩和對藍色、綠色、紅色之分光特性之要求，又，具有高量產性。作為本揭示之第1態樣之固體攝像裝置中之攝像元件之排列，除了拜耳排列外，可列舉線間排列、G條紋RB方格排列、G條紋RB完全方格排列、方格補色排列、條紋排列、斜條紋排列、原色色差排列、場色差依序排列、訊框色差依序排列、MOS型排列、改良MOS型排列、訊框交錯排列、場交錯排列。此處，由1個攝像元件構成1個像素(或副像素)。
作為彩色濾光片層(波長選擇機構)，不僅紅色、綠色、藍色，亦可視情形，列舉青色、品紅色、黃色等透過特定波長之濾光片層等。彩色濾光片層不僅可為由使用顏料或染料等有機化合物之有機材料系彩色濾光片層構成，亦可為由應用光子結晶、或電漿子之波長選擇元件(具有於導體薄膜設置點陣狀之孔構造之導體點陣構造之彩色濾光片層。例如參照日本專利特開2008-177191號公報)、包含非晶矽等無機材料之薄膜構成。
排列有複數個本揭示之攝像元件等或本揭示之積層型攝像元件之像素區域由二維陣列狀規則排列複數個之像素構成。像素區域通常由實際接受光，將藉由光電轉換產生之信號電荷放大，讀出至驅動電路之有效像素區域、與用以輸出成為黑位準之基準之光學黑的黑基準像素區域(亦稱為光學黑像素區域(OPB))構成。黑基準像素區域通常配置於有效像素區域之外周部。
包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等中，照射光，於光電轉換層產生光電轉換，將電洞(hole)與電子進行載子分離。且，將提取出電洞之電極設為陽極，將提取出電子之電極設為陰極。第1電極構成陰極，第2電極構成陽極。
第1電極、電荷蓄積用電極、傳送控制用電極、電荷移動控制電極、電荷排出電極及第2電極可設為包含透明導電材料之構成。有將第1電極、電荷蓄積用電極、傳送控制用電極、電荷移動控制電極及電荷排出電極總稱為『第1電極等』之情形。或，本揭示之攝像元件等以例如拜耳排列之方式平面配置之情形時，可設為第2電極包含透明導電材料，第1電極等包含金屬材料之構成，該情形時，具體而言，可設為位於光入射側之第2電極包含透明導電材料，第1電極等包含例如Al-Nd(鋁及釹之合金)或ASC(鋁、釤及銅之合金)之構成。有將包含透明導電材料之電極稱為『透明電極』之情形。此處，期望透明導電材料之帶隙能為2.5 eV以上，較佳為3.1 eV以上。作為構成透明電極之透明導電材料，可列舉具有導電性之金屬氧化物，具體而言，可例示氧化銦、銦-錫氧化物(包含ITO，Indium Tin Oxide，摻雜Sn之In2 O3 、結晶性ITO及非晶ITO)、於氧化鋅中添加有銦作為摻雜物之銦-鋅氧化物(ITO，Indium Tin Oxide)、於氧化鎵中添加有銦作為摻雜物之銦-鎵氧化物(IGO)、於氧化鋅中添加有銦與鎵作為摻雜物之銦-鎵-鋅氧化物(IGZO、In-GaZnO4 )、與氧化鋅中添加有銦與錫作為摻雜物之銦-錫-鋅氧化物(ITZO)、IFO(摻雜F之In2 O3 )、氧化錫(SnO2 )、ATO(摻雜Sb之SnO2 )、FTO(摻雜F之SnO2 )、氧化鋅(包含摻雜其他元素之ZnO)、於氧化鋅中添加有鋁作為摻雜物之鋁-鋅氧化物(AZO)、於氧化鋅中添加有鎵作為摻雜物之鎵-鋅氧化物(GZO)、氧化鈦(TiO2 )、於氧化鈦中添加有鈮作為摻雜物之鈮-鈦氧化物(TNO)、氧化銻、CUI、InSbO4 、ZnMgO、CuInO2 、MgIn2 O4 、CdO、ZnSnO3 、尖晶石型氧化物、具有YbFe2 O4 構造之氧化物。或，可列舉將鎵氧化物、鈦氧化物、鈮氧化物、鎳氧化物等作為母層之透明電極。作為透明電極之厚度，可列舉2×10-8 至2×10-7 ，較佳為3×10-8 至1×10-7 。第1電極要求透明性之情形時，基於簡化製造製程之觀點，較佳為電荷排出電極亦由透明導電材料構成。
或，無需透明性之情形時，作為構成具有提取電子之電極之功能之陰極的導電材料，較佳由具有低功函數(例如，
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=3.5 eV～4.5 eV)之導電材料構成，具體而言，可列舉鹼金屬(例如Li、Na、K等)及其氟化物或氧化物、鹼土類金屬(例如Mg、Ca等)及其氟化物或氧化物、鋁(Al)、鋅(Zn)、錫(Sn)、鉈(Tl)、鈉-鉀合金、鋁-鋰合金、鎂-銀合金、銦、鐿等稀土類金屬、或該等之合金。或，作為構成陰極之材料，可列舉鉑(Pt)、金(Au)、鈀(Pd)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鋁(Al)、銀(Ag)、鉭(Ta)、鎢(W)、銅(Cu)、鈦(Ti)、銦(In)、錫(Sn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鉬(Mo)等金屬、或包含該等金屬元素之合金、包含該等金屬之導電性粒子、包含該等金屬之合金之導電性粒子、含有雜質之多晶矽、碳系材料、氧化物半導體材料、碳奈米管、石墨烯等導電性材料，亦可設為包含該等元素之層的積層構造。再者，作為構成陰極之材料，可列舉聚(3,4-乙二氧基噻吩)/聚苯乙烯磺酸[PEDOT/PSS]等有機材料(導電性高分子)。又，亦可將該等導電性材料與黏合劑(高分子)混合成為漿體或墨水者並予以硬化，而作為電極使用。
作為第1電極等或第2電極(陰極或陽極)之成膜方法，可使用乾式法或濕式法。作為乾式法，可列舉物理氣相成長法(PVD法)及化學氣相成長法(CVD法)。作為使用PVD法原理之成膜方法，可列舉使用電阻加熱或高頻加熱之真空蒸鍍法、EB(電子束)蒸鍍法、各者濺鍍法(磁控濺鍍法、RF-DC耦合型偏壓濺鍍法、ECR濺鍍法、對向靶材濺鍍法、高頻濺鍍法)、離子鍍覆法、雷射剝離法、分子束磊晶法、雷射轉印法。又，作為CVD法，可列舉電漿CVD法、熱CVD法、有機金屬(MO)CVD法、光CVD法。另一方面，作為濕式法，可列舉電解鍍敷法或無電解鍍敷法、旋塗法、噴墨法、噴塗法、衝壓法、微接觸印刷法、柔版印刷法、膠版印刷法、凹版印刷法、浸漬法等方法。作為圖案化法，可列舉屏蔽遮罩、雷射轉印、光微影等化學蝕刻、利用紫外線或雷射等之物理蝕刻等。作為第1電極或第2電極之平坦化技術，可使用雷射平坦化法、回流焊法、CMP(Chemical Mechanical Polishing：化學機械研磨)法等。
作為構成絕緣層之材料，不僅有氧化矽系材料；氮化矽(SiNY )；氧化鋁(Al2 O3 )等金屬氧化物高介電絕緣材料所例示之無機系絕緣材料，亦可列舉聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚乙烯苯酚(PVP)；聚乙烯醇(PVA)；聚醯亞胺；聚碳酸酯(PC)；聚對苯二甲酸乙二酯(PET)；聚苯乙烯；N-2(胺基乙基)3-胺基丙基三甲氧基矽烷(AEAPTMS)、3-巰基丙基三甲氧基矽烷(MPTMS)、十八烷基三氯矽烷(OTS)等矽烷醇衍生物(矽烷偶合劑)；酚醛清漆型苯酚樹脂；氟系樹脂；十八烷硫醇、十二烷基異氰酸酯等之於一端具有可與控制電極鍵結之官能基之直鏈烴所例示之有機系絕緣材料(有機聚合物)，亦可使用該等之組合。作為氧化矽系材料，可例示氧化矽(SiOX )、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、氮氧化化矽(SiON)、SOG(旋塗玻璃)、低介電常數絕緣材料(例如聚芳醚、環全氟化碳聚合物及苯并環丁烯、環狀氟樹脂、聚四氟乙烯、氟化芳基醚、氟化聚醯亞胺、無定形碳、有機SOG)。絕緣層可設為單層構成，亦可設為積層有複數層(例如2層)之構成。後者之情形時，至少於電荷蓄積用電極上、及電荷蓄積用電極與第1電極間之區域，形成絕緣層下層，對絕緣層下層實施平坦化處理，藉此至少於電荷蓄積用電極與第1電極間之區域殘留絕緣層下層，只要於殘留之絕緣層下層及電荷蓄積用電極上形成絕緣層上層即可，藉此，可確實地達成絕緣層之平坦化。構成各種層間絕緣層或保護材料層、絕緣材料層之材料亦只要自該等材料適當選擇即可。
構成控制部之浮動擴散層、放大電晶體、重設電晶體及選擇電晶體之構成、構造亦可設為與先前之浮動擴散層、放大電晶體、重設電晶體及選擇電晶體之構成、構造同樣。驅動電路亦可設為眾所周知之構成、構造。
第1電極連接於浮動擴散層及放大電晶體之閘極部，但為了連接第1電極與浮動擴散層及放大電晶體之閘極部，只要形成接觸孔部即可。作為構成接觸孔部之材料，可例示摻雜有雜質之多晶矽、或鎢、Ti、Pt、Pd、Cu、TiW、TiN、TiNW、WSi2 、MoSi2 等高熔點金屬或金屬矽化物、包含該等材料之層的積層構造(例如Ti/TiN/W)。
可於無機氧化物半導體材料層與第1電極間，設置第1載子阻隔層，亦可於有機光電轉換層與第2電極間，設置第2載子阻隔層。又，可於第1載子阻隔層與第1電極間設置第1電荷注入層，亦可於第2載子阻隔層與第2電極間設置第2電荷注入層。例如，作為構成電子注入層之材料，可列舉例如鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)等鹼金屬及其氟化物或氧化物、鎂(Mg)、鈣(Ca)等鹼土類金屬及其氟化物或氧化物。
作為各種有幾層之成膜方法，可列舉乾式成膜法及濕式成膜法。作為乾式成膜法，可列舉使用電阻加熱或高頻加熱、電子束加熱之真空蒸鍍法、閃蒸蒸鍍法、電漿蒸鍍法、EB蒸鍍法、各種濺鍍法(雙極濺鍍法、直流濺鍍法、直流磁控濺鍍法、高頻濺鍍法、磁控濺鍍法、RF-DC耦合型偏壓濺鍍法、ECR濺鍍法、對向靶材濺鍍法、高頻濺鍍法、離子束濺鍍法)、DC(Direct Current：直流電流)法、RF法、多陰極法、活化反應法、場蒸鍍法、高頻離子鍍覆法或反應性離子鍍覆法等各種離子鍍覆法、雷射剝離法、分子束磊晶法、雷射轉印法、分子束磊晶法(MBE法)。又，作為CVD法，可列舉電漿CVD法、熱CVD法、MOCVD法、光CVD法。另一方面，作為濕式法，具體而言，可例示旋塗法；浸漬法；澆鑄法；微接觸印刷法；滴落鑄法；網版印刷法或噴墨印刷法、膠版印刷法、凹版印刷法、柔版印刷法等各種印刷法；衝壓法；噴霧法；氣刀塗佈法、刮刀塗佈法、棒塗佈法、刀塗佈法、擠壓塗佈法、反向輥塗佈法、轉移輥塗佈法、凹板塗佈法、接觸式塗佈法、澆鑄塗佈法、噴塗法、狹縫噴嘴塗佈法、軋光塗佈法等各種塗佈法。塗佈法中，作為溶媒，可例示甲苯、氯仿、己烷、乙醇等無極性或極性較低之有機溶媒。作為圖案化法，亦可列舉屏蔽遮罩、雷射轉印、光微影等化學蝕刻、利用紫外線或雷射等之物理蝕刻等。作為各種有機層之平坦化技術，可使用雷射平坦化法、回流焊法等。
可如上所述，視需要於攝像元件或固體攝像裝置，設置晶載微透鏡或遮光層，亦可設置用以驅動攝像元件之驅動電路或配線。亦可視需要，配設用以控制光向攝像元件之入射之快門，又可根據固體攝像裝置之目的，具備光學截斷濾光片。
又，第1構成～第2構成之固體攝像裝置中，可設為於1個本揭示之攝像元件等之上方配設有1個晶載微透鏡之形態，或，亦可設為由2個本揭示之攝像元件等構成攝像元件塊，於攝像元件塊之上方配設有1個晶載微透鏡之形態。
例如，將固體攝像裝置與讀出用積體電路(ROIC)積層之情形時，將形成有包含讀出用積體電路及銅(Cu)之連接部之驅動用基板、與形成有連接部之攝像元件重疊以連接部彼此相接之方式重疊，並將連接部彼此接合，藉此，可進行積層，亦可使用銲料凸塊等將連接部彼此接合。
又，用以驅動本揭示之第1態樣～第2態樣之固體攝像裝置之驅動方法中，可設為重複如下各步驟之固體攝像裝置之驅動方法： 所有攝像元件中，同時將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層(或無機氧化物半導體材料層及光電轉換層)，且將第1電極中之電荷排出至系統外，其後， 所有攝像元件中，同時將蓄積於無機氧化物半導體材料層(或無機氧化物半導體材料層及光電轉換層)之電荷傳送至第1電極，傳送結束後，依序讀出各攝像元件中傳送至第1電極之電荷。
此種固體攝像裝置之驅動方法中，各攝像元件具有自第2電極側入射之光不入射至第1電極之構造，所有攝像元件中，同時將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層等，且將第1電極之電荷排出至系統外，故所有攝像元件中可同時確實地進行第1電極之重設。且，其後，所有攝像元件中，同時將蓄積於無機氧化物半導體材料層等之電荷傳送至第1電極，傳送結束後，依序讀出各攝像元件中傳送至第1電極之電荷。因此，可容易實現所謂之全域快門功能。
以下，進行實施例1之攝像元件、固體攝像裝置之詳細說明。
實施例1之攝像元件10進而具備半導體基板(更具體而言為矽半導體層)70，光電轉換部配置於半導體基板70之上方。又，進而具備控制部，其設置於半導體基板70，且具有連接有第1電極21及第2電極22之驅動電路。此處，將半導體基板70中之光入射面設為上方，將半導體基板70之相反側設為下方。於半導體基板70之下方設置有包含複數條配線之配線層62。
於半導體基板70，設有構成控制部之至少浮動擴散層FD1 及放大電晶體TR1amp ，第1電極21連接於浮動擴散層FD1 及放大電晶體TR1amp 之閘極部。於半導體基板70，進而設置有構成控制部之重設電晶體TR1rst 及選擇電晶體TR1sel 。浮動擴散層FD1 連接於重設電晶體TR1rst 之一源極/汲極區域，放大電晶體TR1amp 之另一源極/汲極區域連接於選擇電晶體TR1sel 之一源極/汲極區域，選擇電晶體TR1sel 之另一源極/汲極區域連接於信號線VSL1 。該等放大電晶體TR1amp 、重設電晶體TR1rst 及選擇電晶體TR1sel 構成驅動電路。
具體而言，實施例1之攝像元件、積層型攝像元件為背面照射型攝像元件、積層型攝像元件，且具有積層如下3個攝像元件之構造：具備吸收綠色光之第1類型之綠色光用光電轉換層之對綠色光具有感度之第1類型之實施例1之綠色光用攝像元件(以下，稱為『第1攝像元件』)、具備吸收藍色光之第2類型之藍色光用光電轉換層之對藍色光具有感度之第2類型之先前的之藍色光用攝像元件(以下，稱為『第2攝像元件』)、具備吸收紅色光之第2類型之紅色光用光電轉換層之對紅色光具有感度之第2類型之先前的紅色光用攝像元件(以下，稱為『第3攝像元件』)。此處，紅色光用攝像元件(第3攝像元件)12及藍色光用攝像元件(第2攝像元件)11設置於半導體基板70內，第2攝像元件11位於較第3攝像元件12更靠光入射側。又，綠色光用攝像元件(第1攝像元件10)設置於藍色光用攝像元件(第2攝像元件11)之上方。藉由第1攝像元件10、第2攝像元件11及第3攝像元件12之積層構造，構成1個像素。未設置彩色濾光片層。
第1攝像元件10中，於層間絕緣層81上，隔開形成有第1電極21及電荷蓄積用電極24。層間絕緣層81及電荷蓄積用電極24由絕緣層82覆蓋。於絕緣層82上，形成有無機氧化物半導體材料層23C、保護層23B及光電轉換層23A，於光電轉換層23A上形成有第2電極22。於包含第2電極22之全面，形成有保護材料層83，於保護材料層83上，設置有晶載微透鏡14。未設置彩色濾光片層。第1電極21、電荷蓄積用電極24及第2電極22由例如包含ITO(功函數：約4.4 eV)之透明電極構成。無機氧化物半導體材料層23C包含IGZO。光電轉換層23A由至少包含對綠色光具有感度之眾所周知之有機光電轉換材料(例如若丹明系色素、部花青系色素、喹吖酮等有機系材料)之層構成。層間絕緣層81或絕緣層82、保護材料層83由眾所周知之絕緣材料(例如SiO2 或SiN)構成。無機氧化物半導體材料層23C與第1電極21藉由設置於絕緣層82之連接部67連接。無機氧化物半導體材料層23C及保護層23B於連接部67內延伸。即，無機氧化物半導體材料層23C在設置於絕緣層82之開口部84內延伸，且與第1電極21連接。
電荷蓄積用電極24連接於驅動電路。具體而言，電荷蓄積用電極24經由設置於層間絕緣層81內之連接孔66、焊墊部64及配線VOA ，連接於構成驅動電路之垂直驅動電路112。
電荷蓄積用電極24之大小大於第1電極21。將電荷蓄積用電極24之面積設為s1 ’，將第1電極21之面積設為s1 時，雖並未限定者，但較佳為滿足 4≦s1 ’/s1 實施例1中，雖並未限定者，但設為例如 s1 ’/s1 =8。
於半導體基板70之第1面(正面)70A側形成有元件分離區域71，又，於半導體基板70之第1面70A形成有絕緣材料膜72。再者，於半導體基板70之第1面側，設置有構成第1攝像元件10之控制部之重設電晶體TR1rst 、放大電晶體TR1amp 及選擇電晶體TR1sel ，進而設置有第1浮動擴散層FD1 。
重設電晶體TR1rst 由閘極部51、通道形成區域51A及源極/汲極區域51B、51C構成。重設電晶體TR1rst 之閘極部51連接於重設線RST1 ，重設電晶體TR1rst 之一源極/汲極區域51C兼作第1浮動擴散層FD1 ，另一源極/汲極區域51B連接於電源VDD 。
第1電極21經由設置於層間絕緣層81內之連接孔65、焊墊部63、形成於半導體基板70及層間絕緣層76之接觸孔部61、形成於層間絕緣層76之配線62，連接於重設電晶體TR1rst 之一源極/汲極區域51C(第1浮動擴散層FD1 )。
放大電晶體TR1amp 由閘極部52、通道形成區域52A及源極/汲極區域52B、52C構成。閘極部52經由配線層62，連接於第1電極21及重設電晶體TR1rst 之一源極/汲極區域51C(第1浮動擴散層FD1 )。又，一源極/汲極區域52B連接於電源VDD 。
選擇電晶體TR1sel 由閘極部53、通道形成區域53A及源極/汲極區域53B、53C構成。閘極部53連接於選擇線SEL1 。又，一源極/汲極區域53B與構成放大電晶體TR1amp 之另一源極/汲極區域52C共用區域，另一源極/汲極區域53C連接於信號線(資料輸出線)VSL1 (117)。
第2攝像元件11具備設置於半導體基板70之n型半導體區域41作為光電轉換層。包含縱型電晶體之傳送電晶體TR2trs 之閘極部45延伸至n型半導體區域41，且連接於傳送閘極線TG2 。又，於傳送電晶體TR2trs 之閘極部45附近之半導體基板70之區域45C，設置有第2浮動擴散層FD2 。蓄積於n型半導體區域41之電荷經由沿閘極部45形成之傳送通道讀出至第2浮動擴散層FD2 。
第2攝像元件11中，進而於半導體基板70之第1面側，設置有構成第2攝像元件11之控制部之重設電晶體TR2rst 、放大電晶體TR2amp 及選擇電晶體TR2sel 。
重設電晶體TR2rst 由閘極部、通道形成區域及源極/汲極區域構成。重設電晶體TR2rst 之閘極部連接於重設線RST2 ，重設電晶體TR2rst 之一源極/汲極區域連接於電源VDD ，另一源極/汲極區域兼作第2浮動擴散層FD2 。
放大電晶體TR2amp 由閘極部、通道形成區域及源極/汲極區域構成。閘極部連接於重設電晶體TR2rst 之另一源極/汲極區域(第2浮動擴散層FD2 )。又，一源極/汲極區域連接於電源VDD 。
選擇電晶體TR2sel 由閘極部、通道形成區域及源極/汲極區域構成。閘極部連接於選擇線SEL2 。又，一源極/汲極區域與構成放大電晶體TR2amp 之另一源極/汲極區域共用區域，另一源極/汲極區域連接於信號線(資料輸出線)VSL2 。
第3攝像元件12具備設置於半導體基板70之n型半導體區域43作為光電轉換層。傳送電晶體TR3trs 之閘極部46連接於傳送閘極線TG3 。又，於傳送電晶體TR3trs 之閘極部46附近之半導體基板70之區域46C，設置有第3浮動擴散層FD3 。蓄積於n型半導體區域43之電荷經由沿閘極部46形成之傳送通道46A讀出至第3浮動擴散層FD3 。
第3攝像元件12中，進而於半導體基板70之第1面側，設置有構成第3攝像元件12之控制部之重設電晶體TR3rst 、放大電晶體TR3amp 及選擇電晶體TR3sel 。
重設電晶體TR3rst 由閘極部、通道形成區域及源極/汲極區域構成。重設電晶體TR3rst 之閘極部連接於重設線RST3 ，重設電晶體TR3rst 之一源極/汲極區域連接於電源VDD ，另一源極/汲極區域兼作第3浮動擴散層FD3 。
放大電晶體TR3amp 由閘極部、通道形成區域及源極/汲極區域構成。閘極部連接於重設電晶體TR3rst 之另一源極/汲極區域(第3浮動擴散層FD3 )。又，一源極/汲極區域連接於電源VDD 。
選擇電晶體TR3sel 由閘極部、通道形成區域及源極/汲極區域構成。閘極部連接於選擇線SEL3 。又，一源極/汲極區域與構成放大電晶體TR3amp 之另一源極/汲極區域共用區域，另一源極/汲極區域連接於信號線(資料輸出線)VSL3 。
重設線RST1 、RST2 、RST3 、選擇線SEL1 、SEL2 、SEL3 、傳送閘極線TG2 、TG3 連接於構成驅動電路之垂直驅動電路112，信號線(資料輸出線)VSL1 、VSL2 、VSL3 連接於構成驅動電路之行信號處理電路113。
於n型半導體區域43與半導體基板70之正面70A間設置有p+ 層44，抑制產生暗電流。於n型半導體區域41與n型半導體區域43間，形成有p+ 層42，再者，n型半導體區域43之側面之一部分由p+ 層42包圍。於半導體基板70之背面70B之側，形成有p+ 層73，於自p+ 層73至半導體基板70內部之應形成接觸孔部61之部分，形成有HfO2 膜74及絕緣材料膜75。於層間絕緣層76，跨及複數層形成配線，但省略圖示。
HfO2 膜74係具有負固定電荷之膜，藉由設置此種膜，可抑制暗電流之產生。亦可取代HfO2 膜，使用氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、氧化鈦(TiO2 )膜、氧化鑭(La2 O3 )膜、氧化鐠(Pr2 O3 )膜、氧化鈰(CeO2 )膜、氧化釹(Nd2 O3 )膜、氧化鉕(Pm2 O3 )膜、氧化釤(Sm2 O3 )膜、氧化銪(Eu2 O3 )膜、氧化釓(Gd2 O3 )膜、氧化鋱(Tb2 O3 )膜、氧化鏑(Dy2 O3 )膜、氧化鈥(Ho2 O3 )膜、氧化銩(Tm2 O3 )膜、氧化鐿(Yb2 O3 )膜、氧化鎦(Lu2 O3 )膜、氧化釔(Y2 O3 )膜、氮化鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜、氮氧化鋁膜。作為該等膜之成膜方法，可列舉例如CVD法、PVD法、ALD法。
以下，參照圖5及圖6A，說明具備實施例1之電荷蓄積用電極之積層型攝像元件(第1攝像元件10)之動作。實施例1之攝像元件進而具備設置於半導體基板70，且具有驅動電路之控制部，第1電極21、第2電極22及電荷蓄積用電極24連接於驅動電路。此處，將第1電極21之電位設為高於第2電極22之電位。即，例如將第1電極21設為正電位，將第2電極22設為負電位，將光電轉換層23A中藉由光電轉換產生之電子讀出至浮動擴散層。其他實施例中亦同樣。又，圖16、圖25、圖28、圖63、圖64、圖65、圖66、圖67中，將無機氧化物半導體材料層23C及保護層23B統一以參照編號23D表示。
圖5、後述之實施例4中之圖20、圖21、實施例6中之圖32、圖33中使用之符號如下所述。
PA ・・・・・與位於電荷蓄積用電極24或傳送控制用電極(電荷傳送電極)25及第1電極21中間的區域對向之無機氧化物半導體材料層23C之區域之點PA 之電位 PB ・・・・・與電荷蓄積用電極24對向之無機氧化物半導體材料層23C之區域的點PB 之電位 PC1 ・・・・・與電荷蓄積用電極區段24A對向之無機氧化物半導體材料層23C之區域的點PC1 之電位 PC2 ・・・・・與電荷蓄積用電極區段24B對向之無機氧化物半導體材料層23C之區域的點PC2 之電位 PC3 ・・・・・與電荷蓄積用電極區段24C對向之無機氧化物半導體材料層23C之區域的點PC3 之電位 PD ・・・・・與傳送控制用電極(電荷傳送電極)25對向之無機氧化物半導體材料層23C之區域的點PD 之電位 FD・・・・・第1浮動擴散層FD1 之電位 VOA ・・・・・電荷蓄積用電極24之電位 VOA-A ・・・・・電荷蓄積用電極區段24A之電位 VOA-B ・・・・・電荷蓄積用電極區段24B之電位 VOA-C ・・・・・電荷蓄積用電極區段24C之電位 VOT ・・・・・傳送控制用電極(電荷傳送電極)25之電位 RST・・・・・重設電晶體TR1rst 之閘極部51之電位 VDD ・・・・・電源之電位 VSL1 ・・・信號線(資料輸出線)VSL1 TR1rst ・・重設電晶體TR1rst TR1amp ・・放大電晶體TR1amp TR1sel ・・選擇電晶體TR1sel
於電荷蓄積期間，自驅動電路對第1電極21施加電位V11 ，對電荷蓄積用電極24施加電位V31 。藉由入射於光電轉換層23A之光，於光電轉換層23A中產生光電轉換。藉由光電轉換產生之電洞自第2電極22經由配線VOU 送出至驅動電路。另一方面，由於將第1電極21之電位設為高於第2電極22之電位，即，例如對第1電極21施加正電位，對第2電極22施加負電位，故設為V31 ≧V11 ，較佳設為V31 ＞V11 。藉此，藉由光電轉換產生之電子被吸引至電荷蓄積用電極24，並於與電荷蓄積用電極24對向之無機氧化物半導體材料層23C或無機氧化物半導體材料層23C、保護層23B及光電轉換層23A(以下，將該等總稱為『無機氧化物半導體材料層23C等』)之區域停止。即，將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層23C等。由於V31 ＞V11 ，故於光電轉換層23A之內部產生之電子不向第1電極21移動。隨著光電轉換之時間經過，與電荷蓄積用電極24對向之無機氧化物半導體材料層23C等之區域的電位成為更負側之值。
於電荷蓄積期間之後期，進行重設動作。藉此，重設第1浮動擴散層FD1 之電位，第1浮動擴散層FD1 之電位成為電源電位VDD 。
重設動作完成後，進行電荷之讀出。即，於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極21施加電位V12 ，對電荷蓄積用電極24施加電位V32 。此處，設為V32 ＜V12 。藉此，停留於與電荷蓄積用電極24對向之無機氧化物半導體材料層23C等之區域之電子被讀出至第1電極21，進而被讀出至第1浮動擴散層FD1 。即，蓄積於無機氧化物半導體材料層23C等之電荷被讀出至控制部。
以上，電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列之動作完成。
向第1浮動擴散層FD1 讀出電子後之放大電晶體TR1amp 、選擇電晶體TR1sel 之動作與先前之該等電晶體之動作相同。又，第2攝像元件11、第3攝像元件12之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列之動作與先前之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列之動作同樣。又，第1浮動擴散層FD1 之重設雜訊與先前同樣，可藉由相關雙重取樣(CDS，Correlated Double Sampling)處理予以去除。
如上所述，實施例1中，由於具備與第1電極隔開配置，且介隔絕緣層與光電轉換層對向配置之電荷蓄積用電極，故對光電轉換層照射光，於光電轉換層中進行光電轉換時，藉由無機氧化物半導體材料層等、絕緣層及電荷蓄積用電極形成一種電容器，而可將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層等。因此，曝光開始時，可使電荷蓄積部完全空乏化，而抹除電荷。其結果，可抑制kTC雜訊變大，隨機雜訊惡化，產生由此造成之攝像畫質降低等現象。又，由於可同時重設所有已像素，故可實現所謂之全域快門功能。
圖68係顯示實施例1之固體攝像裝置之概念圖。實施例1之固體攝像裝置100由二維陣列狀排列有積層型攝像元件101之攝像區域111、以及作為其驅動電路(周邊電路)之垂直驅動電路112、行信號處理電路113、水平驅動電路114、輸出電路115及驅動控制電路116等構成。該等電路可由眾所周知之電路構成，又，當然亦可使用其他電路構成(例如，先前之CCD攝像裝置或CMOS攝像裝置所用之各種電路)而構成。圖68中，積層型攝像元件101之參照編號「101」之顯示僅設為1列。
驅動控制電路116基於垂直同步信號、水平同步信號及主時脈，產生成為垂直驅動電路112、行信號處理電路113及水平驅動電路114之動作基準之時脈信號或控制信號。且，將產生之時脈信號或控制信號輸入至垂直驅動電路112、行信號處理電路113及水平驅動電路114。
垂直驅動電路112由例如位移暫存器構成，以列單位依序沿垂直方向選擇掃描攝像區域111之各積層型攝像元件101。且，將基於與各積層型攝像元件101中之受光量對應產生之電流(信號)之像素信號(圖像信號)經由信號線(資料輸出線)117、VSL，發送至行信號處理電路113。
行信號處理電路113對例如積層型攝像元件101之每行配置，並對自1列量之積層型攝像元件101輸出之圖像信號，藉由依每攝像元件來自黑基準像素(雖未圖示，但形成於有效像素區域周圍)之信號，進行雜訊去除或信號放大之信號處理。於行信號處理電路113之輸出段，與水平信號線118間連接設置有水平選擇開關(未圖示)。
水平驅動電路114由例如位移暫存器構成，藉由依序輸出水平掃描脈衝，而依序選擇行信號處理電路113之各者，並將信號自行信號處理電路113之各者輸出至水平信號線118。
輸出電路115對自行信號處理電路113之各者經由水平信號線118依序供給之信號進行信號處理並輸出。
亦可如圖9顯示實施例1之攝像元件、積層型攝像元件之變化例之等效電路圖，圖10顯示第1電極及電荷蓄積用電極以及構成控制部之電晶體之模式性配置圖般，將重設電晶體TR1rst 之另一源極/汲極區域51B接地而代替將其連接於電源VDD 。
實施例1之攝像元件、積層型攝像元件可以例如以下方法製作。即，首先準備SOI基板。接著，基於磊晶成長法於SOI基板之表面形成第1矽層，於該第1矽層形成p+ 層73、n型半導體區域41。接著，基於磊晶成長法，於第1矽層上形成第2矽層，於該第2矽層，形成元件分離區域71、絕緣材料膜72、p+ 層42、n型半導體區域43、p+ 層44。又，於第2矽層，形成構成攝像元件之控制部之各種電晶體等，進而於其之上方，形成配線層62或層間絕緣層76、各種配線後，將層間絕緣層76與支持基板(未圖示)貼合。其後，將SOI基板去除，使第1矽層露出。第2矽層之表面相當於半導體基板70之正面70A，第1矽層之表面相當於半導體基板70之背面70B。又，將第1矽層與第2矽層統一表現為半導體基板70。接著，於半導體基板70之背面70B之側，形成用以形成接觸孔部61之開口部，形成HfO2 膜、絕緣材料膜75及接觸孔部61，進而形成焊墊部63、64、層間絕緣層81、連接孔65、66、第1電極21、電荷蓄積用電極24、絕緣層82。接著，將連接部67開口，形成無機氧化物半導體材料層23C、保護層23B、光電轉換層23A、第2電極22、保護材料層83及晶載微透鏡14。藉由以上，可獲得實施例1之攝像元件、積層型攝像元件。
又，雖省略圖式，但亦可將絕緣層82設為絕緣層下層與絕緣層上層之2層構成。即，至少於電荷蓄積用電極24上、及電荷蓄積用電極24與第1電極21間之區域，形成絕緣層下層(更具體而言，於包含電荷蓄積用電極24之層間絕緣層81上形成絕緣層下層)，對絕緣層下層實施平坦化處理後，於絕緣層下層及電荷蓄積用電極24上形成絕緣層上層即可，藉此，可確實地達成絕緣層82之平坦化。且，只要於如此所得之絕緣層82將連接部67開口即可。 [實施例2]
實施例2係實施例1之變化例。圖11中顯示模式性之局部剖視圖之實施例2之攝像元件、積層型攝像元件為正面照射型攝像元件、積層型攝像元件，且具有積層如下3個攝像元件之構造：具備吸收綠色光之第1類型之綠色光用光電轉換層之對綠色光具有感度之第1類型之實施例1之綠色光用攝像元件(第1攝像元件10)、具備吸收籃色光之第2類型之藍色光用光電轉換層之對藍色光具有感度之第2類型之先前的綠色光用攝像元件(第2攝像元件11)、具備吸收紅色光之第2類型之紅色光用光電轉換層之對紅色光具有感度之第2類型之先前的紅色光用攝像元件(第3攝像元件12)。此處，紅色光用攝像元件(第3攝像元件12)及藍色光用攝像元件(第2攝像元件11)設置於半導體基板70內，第2攝像元件11位於較第3攝像元件12更靠光入射側。又，綠色光用攝像元件(第1攝像元件10)設置於藍色光用攝像元件(第2攝像元件11)之上方。
於半導體基板70之正面70A側，與實施例1同樣，設置有構成控制部之各種電晶體。該等電晶體可設為實質上與實施例1中說明之電晶體同樣之構成、構造。又，於半導體基板70，設置有第2攝像元件11、第3攝像元件12，但該等攝像元件亦可設為實質上與實施例1中說明之第2攝像元件11、第3攝像元件12同樣之構成、構造。
於半導體基板70之正面70A之上方形成有層間絕緣層81，於層間絕緣層81之上方，與實施例1之攝像元件同樣，設置有第1電極21、無機氧化物半導體材料層23C、保護層23B、光電轉換層23A及第2電極22、以及電荷蓄積用電極24等。
如此，除了為正面照射型之點外，實施例2之攝像元件、積層型攝像元件之構成、構造皆可設為與實施例1之攝像元件、積層型攝像元件之構成、構造同樣，故省略詳細說明。 [實施例3]
實施例3係實施例1及實施例2之變化例。
圖12中顯示模式性之局部剖視圖之實施例3之攝像元件、積層型攝像元件為背面照射型攝像元件、積層型攝像元件，且具有積層第1類型之實施例1之第1攝像元件10、及第2類型第3攝像元件12之2個攝像元件之構造。又，圖13中顯示模式性之局部剖視圖之實施例3之攝像元件、積層型攝像元件之變化例為正面照射型攝像元件、積層型攝像原價，且具有積層第1類型之實施例1之第1攝像元件10、及第2類型之第3攝像元件12之2個攝像元件之構造。此處，第1攝像元件10吸收原色光，第3攝像元件12吸收補色光。或，第1攝像元件10吸收白色光，第3攝像元件12吸收紅外線。
圖14中顯示模式性之局部剖視圖之實施例3之攝像元件之變化例為背面照射型攝像元件，且由第1類型之實施例1之第1攝像元件10構成。又，圖15中顯示模式性之局部剖視圖之實施例3之攝像元件之變化例為正面照射型攝像元件，且由第1類型之實施例1之第1攝像元件10構成。此處，第1攝像元件10由吸收紅色光之攝像元件、吸收綠色光之攝像元件、及吸收藍色光之攝像元件之3種攝像元件構成。再者，由該等複數個攝像元件，構成本揭示之第1態樣之固體攝像裝置。作為複數個該等攝像元件之配置，可列舉拜耳排列。於各攝像元件之光入射側，視需要配設有用以進行藍色、綠色、紅色之分光之彩色濾光片層。
亦可取代設置1個第1類型之實施例1之攝像元件，而設為積層2個之形態(即，積層2個光電轉換部，於半導體基板設置2個光電轉換部之控制部之形態)，或，積層3個之形態(即，積層3個光電轉換部，於半導體基板設置3個光電轉換部之控制部之形態)。將第1類型之攝像元件與第2類型之攝像元件之積層構造例例示於以下之表。
   第1類型 第1類型
背面照射型及 正面照射型 1 綠色 2 藍色+紅色
1 原色 1 補色
1 白色 1 紅外線
1 藍色或綠色或紅色 0
2 綠色+紅外光 2 藍色+紅色
2 綠色+藍色 1 紅色
2 白色+紅外光 0
3 綠色+藍色+紅色 2 藍綠色(翠綠色)+紅外光
3 綠色+藍色+紅色 1 紅外光
3 藍色+綠色+紅色 0
[實施例4]
實施例4係實施例1～實施例3之變化例，且係關於本揭示之具備傳送控制用電極(電荷傳送電極)之攝像元件等。圖16係顯示實施例4之攝像元件、積層型攝像元件之一部分之模式性局部剖視圖，圖17及圖18係顯示實施例4之攝像元件、積層型攝像元件之等效電路圖，圖19係顯示構成實施例4之攝像元件之第1電極、傳送控制用電極及電荷蓄積用電極以及構成控制部之電晶體之模式性配置圖，圖20及圖21係模式性顯示實施例4之攝像元件動作時之各部位之電位狀態，圖6B係顯示用以說明實施例4之攝像元件之各部位之等效電路圖。又，圖22係顯示構成實施例4之攝像元件之光電轉換部之第1電極、傳送控制用電極及電荷蓄積用電極之模式性配置圖，圖23係顯示第1電極、傳送控制用電極、電荷蓄積用電極、第2電極及接觸孔部之模式性透視立體圖。
實施例4之攝像元件、積層型攝像元件中，進而具備傳送控制用電極(電荷傳送電極)25，其於第1電極21與電荷蓄積用電極24間，與第1電極21及電荷蓄積用電極24隔開配置，且介隔絕緣層82與無機氧化物半導體材料層23C對向配置。傳送控制用電極25經由設置於層間絕緣層81內之連接孔68B、焊墊部68A及配線VOT ，連接於構成驅動電路之像素驅動電路。另，圖16、圖25、圖28、圖37、圖43、圖46A、圖46B、圖47A、圖47B、圖66及圖67中，為了簡化圖式，方便起見，將位於較層間絕緣層81更下方之各種攝像元件構成要素統一以參照編號13表示。
以下，參照圖20、圖21，說明實施例4之攝像元件(第1攝像元件10)之動作。另，圖20與圖21中，尤其施加於電荷蓄積用電極24之電位及點PD 之電位值不同。
於電荷蓄積期間，自驅動電路對第1電極21施加電位V11 ，對電荷蓄積用電極24施加電位V31 ，對傳送控制用電極25施加電位V51 。藉由入射於光電轉換層23A之光，於光電轉換層23A中產生光電轉換。藉由光電轉換產生之電洞自第2電極22經由配線VOU 向驅動電路送出。另一方面，由於將第1電極21之電位設為高於第2電極22之電位，即，例如對第1電極21施加正電位，對第2電極22施加負電位，故設為V31 ＞V51 (例如V31 ＞V11 ＞V51 、或V11 ＞V31 ＞V51 )。藉此，藉由光電轉換產生之電子被吸引至電荷蓄積用電極24，並停留於與電荷蓄積用電極24對向之無機氧化物半導體材料層23C等之區域。即，將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層23C等。由於V31 ＞V51 ，故可確實地防止光電轉換層23A內部產生之電子向第1電極21移動。隨著光電轉換之時間經過，與電荷蓄積用電極24對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域之電位成為更負側之值。
於電荷蓄積期間之後期，進行重設動作。藉此，重設第1浮動擴散層FD1 之電位，第1浮動擴散層FD1 之電位成為電源電位VDD 。
重設動作完成後，進行電荷之讀出。即，於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極21施加電位V12 ，對電荷蓄積用電極24施加電位V32 ，對傳送控制用電極25施加電位V52 。此處，設為V32 ≦V52 ≦V12 (較佳為V32 ＜V52 ＜V12 )。藉此，停留於與電荷蓄積用電極24對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域之電子確實地向第1電極21，進而向第1浮動擴散層FD1 讀出。即，蓄積於無機氧化物半導體材料層23C等之電荷被讀出至控制部。
藉由以上，電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列之動作結束。
向第1浮動擴散層FD1 讀出電子後之放大電晶體TR1amp 、選擇電晶體TR1sel 之動作與先前之該等電晶體之動作相同。又，例如第2攝像元件11、第3攝像元件12之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列之動作與先前之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列之動作同樣。
如圖24中顯示構成實施例4之攝像元件之變化例之第1電極及電荷蓄積用電極以及構成控制部之電晶體之模式性配置圖所示，亦可將重設電晶體TR1rst 之另一源極/汲極區域51B接地，而代替將其連接於電源VDD 。 [實施例5]
實施例5係實施例1～實施例4之變化例，且係關於本揭示之具備電荷排出電極之攝像元件等。圖25係顯示實施例5之攝像元件之一部分之模式性局部剖視圖，圖26係顯示構成實施例5之攝像元件之具備電荷蓄積用電極的光電轉換部之第1電極、電荷蓄積用電極及電荷排出電極之模式性配置圖，圖27係顯示第1電極、電荷蓄積用電極、電荷排出電極、第2電極及接觸孔部之模式性透視立體圖。
實施例5之攝像元件中，進而具備電荷排出電極26，其經由連接部69連接於無機氧化物半導體材料層23C，且與第1電極21及電荷蓄積用電極24隔開配置。此處，電荷排出電極26以包圍第1電極21及電荷蓄積用電極24之方式(即，邊框狀)配置。電荷排出電極26連接於構成驅動電路之像素驅動電路。無機氧化物半導體材料層23C及保護層23B於連接部69內延伸。即，無機氧化物半導體材料層23C及保護層23B在設置於絕緣層82之第2開口部85內延伸，無機氧化物半導體材料層23C與電荷排出電極26連接。電荷排出電極26為複數個攝像元件所共用(共通化)。亦可於第2開口部85之側面，形成向上方擴展之傾斜。電荷排出電極26可作為例如光電轉換部之浮動擴散區或溢流汲極使用。
實施例5中，於電荷蓄積期間，自驅動電路對第1電極21施加電位V11 ，對電荷蓄積用電極24施加電位V31 ，對電荷排出電極26施加電位V61 ，將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層23C等。藉由入射於光電轉換層23A之光，於光電轉換層23A中產生光電轉換。將藉由光電轉換產生之電洞自第2電極22經由配線VOU 向驅動電路送出。另一方面，由於將第1電極21之電位設為高於第2電極22之電位，即，例如對第1電極21施加正電位，對第2電極22施加負電位，故設為V61 ＞V11 (例如，V31 ＞V61 ＞V11 )。藉此，藉由光電轉換產生之電子被吸引至電荷蓄積用電極24，並停留於與電荷蓄積用電極24對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域，而可確實地防止向第1電極21移動。但電荷蓄積用電極24之吸引不夠充分，或，無機氧化物半導體材料層23C等未蓄積完之電子(所謂溢流之電子)經由電荷排出電極26，送出至驅動電路。
於電荷蓄積期間之後期，進行重設動作。藉此，重設第1浮動擴散層FD1 之電位，第1浮動擴散層FD1 之電位成為電源電位VDD 。
重設動作完成後，進行電荷之讀出。即，於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極21施加電位V12 ，對電荷蓄積用電極24施加電位V32 ，對電荷排出電極26施加電位V62 。此處，設為V62 ＜V12 (例如，V62 ＜V32 ＜V12 )。藉此，停留於與電荷蓄積用電極24對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域之電子確實地向第1電極21，進而向第1浮動擴散層FD1 讀出。即，蓄積於無機氧化物半導體材料層23C等之電荷被讀出至控制部。
藉由以上，電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列之動作結束。
向第1浮動擴散層FD1 讀出電子後之放大電晶體TR1amp 、選擇電晶體TR1sel 之動作與先前之該等電晶體之動作相同。又，例如第2攝像元件、第3攝像元件之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列之動作與先前之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列之動作同樣。
實施例5中，由於將所謂溢流之電子經由電荷排出電極26送出至驅動電路，故可抑制向相鄰像素之電荷蓄積部之洩漏，可抑制產生光暈。且，藉此，可提高攝像元件之攝像性能。 [實施例6]
實施例6係實施例1～實施例5之變化例，且係關於本揭示之具備複數個電荷蓄積用電極區段之攝像元件等。
圖28係顯示實施例6之攝像元件之一部分之模式性局部剖視圖，圖29及圖30係顯示實施例6之攝像元件之等效電路圖，圖31係顯示構成實施例6之攝像元件之具備電荷蓄積用電極之光電轉換部之第1電極及電荷蓄積用電極以及構成控制部之電晶體之模式性配置圖，圖32、圖33係模式性顯示實施例6之攝像元件動作時之各部位之電位狀態，圖6C係顯示用以說明實施例6之攝像元件之各部位之等效電路圖。又，圖34係顯示構成實施例6之攝像元件之具備電荷蓄積用電極之光電轉換部之第1電極及電荷蓄積用電極之模式性配置圖，圖35係顯示第1電極、電荷蓄積用電極、第2電極及接觸孔部之模式性透視立體圖。
實施例6中，電荷蓄積用電極24由複數個電荷蓄積用電極區段24A、24B、24C構成。電荷蓄積用電極區段之數量只要為2以上即可，於實施例6中設為「3」。且，實施例6之攝像元件中，第1電極21之電位高於第2電極22之電位，即，例如對第1電極21施加正電位，對第2電極22施加負電位。且，於電荷傳送期間，施加至位於最接近第1電極21處的電荷蓄積用電極區段24A之電位，高於施加至位於距第1電極21最遠處的電荷蓄積用電極區段24C之電位。如此，藉由對電荷蓄積用電極24賦予電位梯度，停留於與電荷蓄積用電極24對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域之電子確實地向第1電極21，進而向第1浮動擴散層FD1 讀出。即，蓄積於無機氧化物半導體材料層23C等之電荷被讀出至控制部。
圖32所示之例中，於電荷傳送期間，設為電荷蓄積用電極區段24C之電位＜電荷蓄積用電極區段24B之電位＜電荷蓄積用電極區段24A之電位，藉此，將停留於無機氧化物半導體材料層23C等區域之電子同時向第1浮動擴散層FD1 讀出。另一方面，圖33所示之例中，於電荷傳送期間，使電荷蓄積用電極區段24C之電位、電荷蓄積用電極區段24B之電位、電荷蓄積用電極區段24A之電位逐漸變化(即，使之階梯狀或斜坡狀變化)，藉此，使停留於與電荷蓄積用電極區段24C對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域之電子，移動至與電荷蓄積用電極區段24B對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域，接著，使停留於與電荷蓄積用電極區段24B對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域之電子，移動至與電荷蓄積用電極區段24A對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域，接著，將停留於與電荷蓄積用電極區段24A對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域之電子確實地向第1浮動擴散層FD1 讀出。
如圖36中顯示構成實施例6中攝像元件之變化例之第1電極及電荷蓄積用電極以及構成控制部之電晶體之模式性配置圖所示，亦可將重設電晶體TR1rst 之另一源極/汲極區域51B接地，而代替將其連接於電源VDD 。 [實施例7]
實施例7係實施例1～實施例6之變化例，且係關於本揭示之具備電荷移動控制電極之攝像元件等，具體而言係關於本揭示之具備下部電荷移動控制電極(下方電荷移動控制電極)之攝像元件等。圖37係顯示實施例7之攝像元件之一部分之模式性局部剖視圖，圖38係顯示構成實施例7之攝像元件之第1電極及電荷蓄積用電極以及構成控制部之電晶體之模式性配置圖，圖39、圖40係顯示構成實施例7之攝像元件之具備電荷蓄積用電極之光電轉換部之第1電極、電荷蓄積用電極及下部電荷移動控制電極之模式性配置圖。另，圖37、圖43、圖46A、圖46B、圖47A及圖47B中，將光電轉換層23A、保護層23B及無機氧化物半導體材料層23C統一以光電轉換積體23圖示。
實施例7之攝像元件中，於介隔絕緣層82與位於相鄰之攝像元件間之光電轉換積層體23之區域(光電轉換層之區域-A)23A 對向之區域，形成有下部電荷移動控制電極27。換言之，在位於構成相鄰之攝像元件各者之電荷蓄積用電極24與電荷蓄積用電極24間之區域(區域-a)中之絕緣層82之部分(絕緣層82之區域-A)82A 之下方，形成有下部電荷移動控制電極27。下部電荷移動控制電極27與電荷蓄積用電極24隔開設置。或，換言之，下部電荷移動控制電極27包圍電荷蓄積用電極24地與電荷蓄積用電極24隔開設置，下部電荷移動控制電極27介隔絕緣層82與光電轉換層之區域-A(23A )對向配置。下部電荷移動控制電極27於攝像元件中共通化。且，下部電荷移動控制電極27亦連接於驅動電路。具體而言，下部電荷移動控制電極27經由設置於層間絕緣層81內之連接孔27A、焊墊部27B及配線VOB ，連接於構成驅動電路之垂直驅動電路112。下部電荷移動控制電極27可形成為與第1電極21或電荷蓄積用電極24相同位準，亦可形成為不同位準(具體而言，低於第1電極21或電荷蓄積用電極24之位準)。如為前者，由於可縮短電荷移動控制電極27與光電轉換層23A間之距離，故易於控制電位。另一方面，如為後者，由於可縮短電荷移動控制電極27與電荷蓄積用電極24間之距離，故有利於微細化。
實施例7之攝像元件中，當光入射至光電轉換層23A而於光電轉換層23A中產生光電轉換時，施加至與電荷蓄積用電極24對向之光電轉換層23A之部分的電位之絕對值為大於施加至光電轉換層23A之區域-A的電位之絕對值之值，故藉由光電轉換產生之電荷被強烈吸引至與電荷蓄積用電極24對向之無機氧化物半導體材料層23C之部分。其結果，由於可抑制藉由光電轉換產生之電荷流入相鄰之攝像元件，故拍攝到之影像(圖像)不會產生品質劣化。或，由於在介隔絕緣層與光電轉換層23A之區域-A對向的區域形成有下部電荷移動控制電極27，故可控制位於下部電荷移動控制電極27上方之光電轉換層23A之區域-A之電場或電位。其結果，由於可藉由下部電荷移動控制電極27抑制由光電轉換產生之電荷流入至相鄰之攝像元件，故拍攝到之影像(圖像)不會產生品質劣化。
圖39及圖40所示之例中，在夾在電荷蓄積用電極24與電荷蓄積用電極24間之區域(區域-a)中之絕緣層82之部分82A 之下，形成有下部電荷移動控制電極27。另一方面，圖41、圖42A、圖42B所示之例中，於由4個電荷蓄積用電極24包圍之區域中之絕緣層82之部分之下，形成有下部電荷移動控制電極27。另，圖41、圖42A、圖42B所示之例亦為第1構成及第2構成之固體攝像裝置。且，4個攝像元件中，對應於4個電荷蓄積用電極24設置有共通之1個第1電極21。
圖42B所示之例中，4個攝像元件中，對應於4個電荷蓄積用電極24設置有共通之1個第1電極21，於由4個電荷蓄積用電極24包圍之區域中之絕緣層82之部分之下，形成有下部電荷移動控制電極27，再者，於由4個電荷蓄積用電極24包圍之區域中之絕緣層82之部分之下，形成有電荷排出電極26。如上述，電荷排出電極26可作為例如光電轉換部之浮動擴散區域或溢流汲極使用。 [實施例8]
實施例8係實施例1～實施例7之變化例，且係關於本揭示之具備上部電荷移動控制電極(上方電荷移動控制電極)之攝像元件等。圖43係顯示實施例8之攝像元件(並置之2個攝像元件)之一部分之模式性剖視圖，圖44及圖45係顯示實施例8之攝像元件(並置之2×2個攝像元件)之一部分之模式性俯視圖。實施例8之攝像元件中，在位於相鄰之攝像元件間之光電轉換積層體23之區域23A 之上方，取代形成第2電極22，而形成有上部電荷移動控制電極28。上部電荷移動控制電極28與第2電極22隔開設置。換言之，第2電極22對每攝像元件設置，上部電荷移動控制電極28包圍第2電極22之至少一部分，且與第2電極22隔開地設置於光電轉換積層體23之區域-A之上方。上部電荷移動控制電極28形成為與第2電極22相同之位準。
另，圖44所示之例中，1個攝像元件中，對應於1個第1電極21設置有1個電荷蓄積用電極24。另一方面，圖45所示之變化例中，2個攝像元件中，對應於2個電荷蓄積用電極24設置有共通之1個第1電極21。圖43所示之實施例8之攝像元件(並置之2個攝像元件)之一部分模式性剖視圖對應於圖45。
又，如圖46A顯示實施例8之攝像元件(並置之2個攝像元件)之一部分之模式性剖視圖所示，亦可將第2電極22分割成複數個，並對各分割後之第2電極22個別施加不同之電位。再者，如圖46B所示，亦可於分割後之第2電極22與第2電極22之間，設置上部電荷移動控制電極28。
實施例8中，位於光入射側之第2電極22於圖44之沿紙面之左右方向排列之攝像元件中共通化，或於圖44之沿紙面之上下方向排列之一對攝像元件中共通化。又，上部電荷移動控制電極28亦於圖44之沿紙面之左右方向排列之攝像元件中共通化，或於圖44之沿紙面之上下方向排列之一對攝像元件中共通化。第2電極22及上部電荷移動控制電極28可藉由於光電轉換積層體23之上成膜構成第2電極22及上部電荷移動控制電極28之材料層後，將該材料層圖案化而獲得。第2電極22、上部電荷移動控制電極28之各者分別連接於配線(未圖示)，該等配線連接於驅動電路。連接於第2電極22之配線於複數個攝像元件中共通化。連接於上部電荷移動控制電極28之配線亦於複數個攝像元件中共通化。
實施例8之攝像元件中，於電荷蓄積期間，自驅動電路對第2電極22施加電位V21 ，對上部電荷移動控制電極28施加電位V41 ，將電荷蓄積於光電轉換積層體23，於電荷傳送期間，自驅動電路對第2電極22施加電位V22 ，對上部電荷移動控制電極28施加電位V42 ，將蓄積於光電轉換積層體23之電荷經由第1電極21讀出至控制部。此處，由於第1電極21之電位高於第2電極22之電位，故 V21 ≧V41 ，且V22 ≧V42 。
如上所述，實施例8之攝像元件中，在位於相鄰之攝像元件間之光電轉換層之區域之上方，取代形成第2電極，而形成電荷移動控制電極，因此，由於可以電荷移動控制電極，抑制藉由光電轉換產生之電荷流入至相鄰之攝像元件，故拍攝之影像(圖像)不會產生品質劣化。
圖47A係顯示實施例8之攝像元件(並置之2個攝像元件)之變化例之一部分之模式性剖視圖，圖48A及圖48B係顯示一部分之模式性俯視圖。該變化例中，第2電極22係對每攝像元件設置，上部電荷移動控制電極28包圍第2電極22之至少一部分，並與第2電極22隔開設置，且於上部電荷移動控制電極28之下方，存在電荷蓄積用電極24之一部分。第2電極22以小於電荷蓄積用電極24之大小，設置於電荷蓄積用電極24之上方。
圖47B係顯示實施例8之攝像元件(並置之2個攝像元件)之變化例之一部分之模式性剖視圖，圖49A及圖49B係顯示一部分之模式性俯視圖。該變化例中，第2電極22係對每攝像元件設置，上部電荷移動控制電極28包圍第2電極22之至少一部分，並與第2電極22隔開設置，且於上部電荷移動控制電極28之下方，存在電荷蓄積用電極24之一部分，且，於上部電荷移動控制電極(上方電荷移動控制電極)28之下方，設置有下部電荷移動控制電極(下方電荷移動控制電極)27。第2電極22之大小小於圖47A所示之變化例。即，與上部電荷移動控制電極28對向之第2電極22之區域，較圖47A所示之變化例中之與上部電荷移動控制電極28對向之第2電極22之區域，更靠第1電極21側。電荷蓄積用電極24由下部電荷移動控制電極27包圍。 [實施例9]
實施例9係關於第1構成及第2構成之固體攝像裝置。
實施例9之固體攝像裝置具有複數個攝像元件，該攝像元件具備： 光電轉換部，其係由第1電極21、無機氧化物半導體材料層23C、保護層23B、光電轉換層23A及第2電極22積層而成；且 光電轉換部進而具備與第1電極21隔開配置，且介隔絕緣層82與無機氧化物半導體材料層23C對向配置之電荷蓄積用電極24， 由複數個攝像元件構成攝像元件塊， 構成攝像元件塊之複數個攝像元件中共用第1電極21。
或，實施例9之固體攝像裝置具備複數個實施例1～實施例8中說明之攝像元件。
實施例9中，對複數個攝像元件設置1個浮動擴散層。且，可藉由適當控制電荷傳送期間之時序，而由複數個攝像元件共用1個浮動擴散層。且，該情形時，可由複數個攝像元件共用1個接觸孔部。
另，除構成攝像元件塊之複數個攝像元件中共用第1電極21之點外，實施例9之固體攝像裝置具有實質上與實施例1～實施例8中說明之固體攝像裝置同樣之構成。
圖50(實施例9)、圖51(實施例9之第1變化例)、圖52(實施例9之第2變化例)、圖53(實施例9之第3變化例)及圖54(實施例9之第4變化例)係模式性顯示實施例9之固體攝像裝置之第1電極21及電荷蓄積用電極24之配置狀態。圖50、圖51、圖54及圖55中圖示16個攝像元件，圖52及圖53中圖示12個攝像元件。且，由2個攝像元件構成攝像元件塊。以虛線包圍顯示攝像元件塊。標註於第1電極21、電荷蓄積用電極24之下標係用以區分第1電極21、電荷蓄積用電極24者。以下之說明中亦同樣。又，於1個攝像元件之上方配設有1個晶載微透鏡(圖50～圖57中未圖示)。且，1個攝像元件塊中，隔著第1電極21配置有2個電荷蓄積用電極24(參照圖50、圖51)。或，與並置之2個電荷蓄積用電極24對向而配置有1個第1電極21(參照圖54、圖55)。即，第1電極與各攝像元件之電荷蓄積用電極相鄰配置。或，第1電極與複數個攝像元件之一部分電荷蓄積用電極相鄰配置，但不與複數個攝像元件之剩餘電荷蓄積用電極相鄰配置(參照圖52、圖53)，該情形時，自剩餘複數個攝像元件向第1電極之電荷移動成為經由複數個攝像元件之一部分之移動。由於構成攝像元件之電荷蓄積用電極與構成攝像元件之電荷蓄積用電極間之距離A，較與第1電極相鄰之攝像元件中之第1電極與電荷蓄積用電極間之距離B更長，可確實地使電荷自各攝像元件向第1電極移動，故而較佳。又，較佳為位於愈遠離第1電極處之攝像元件，距離A之值愈大。又，圖51、圖53及圖55所示之例中，於構成攝像元件塊之複數個攝像元件間配設有電荷移動控制電極27。藉由配設電荷移動控制電極27，而可確實地抑制位於隔著電荷移動控制電極27處之攝像元件塊中之電荷移動。另，將施加於電荷移動控制電極27之電位設為V17 時，只要設為V31 ＞V17 即可。
電荷移動控制電極27可於第1電極側，形成為與第1電極21或電荷蓄積用電極24相同之位準，亦可形成為不同之位準(具體而言，低於第1電極21或電荷蓄積用電極24之位準)。前者之情形時，由於可縮短電荷移動控制電極27與光電轉換層間之距離，故易於控制電位。另一方面，後者之情形時，由於可縮短電荷移動控制電極27與電荷蓄積用電極24間之距離，故有利於微細化。
以下，說明由第1電極212 及2個電荷蓄積用電極2421 、2422 構成之攝像元件塊之動作。
於電荷蓄積期間，自驅動電路對第1電極212 施加電位V11 ，對電荷蓄積用電極2421 、2422 施加電位V31 。藉由入射於光電轉換層23A之光，於光電轉換層23A中產生光電轉換。藉由光電轉換產生之電洞自第2電極22經由配線VOU 向驅動電路送出。另一方面，由於將第1電極212 之電位V11 設為高於第2電極22之電位V21 ，即例如對第1電極212 施加正電位，對第2電極22施加負電位，故V31 ≧V11 ，較佳為V31 ＞V11 。藉此，藉由光電轉換產生之電子被吸引至電荷蓄積用電極2421 、2422 ，並於與電荷蓄積用電極2421 、2422 對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域停止。即，將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層23C等。由於V31 ≧V11 ，故光電轉換層23A內部產生之電子不向第1電極212 移動。隨著光電轉換之時間經過，與電荷蓄積用電極2421 、2422 對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域中之電位成為更負側之值。
於電荷蓄積期間之後期，進行重設動作。藉此，重設第1浮動擴散層之電位，第1浮動擴散層之電位成為電源電位VDD 。
重設動作完成後，進行電荷之讀出。即，於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極212 施加電位V21 ，對電荷蓄積用電極2421 施加電位V32-A ，對電荷蓄積用電極2422 施加電位V32-B 。此處，設為V32-A ＜V21 ＜V32-B 。藉此，停留於與電荷蓄積用電極2421 對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域之電子向第1電極212 ，進而向第1浮動擴散層讀出。即，將蓄積於與電荷蓄積用電極2421 對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域之電荷讀出至控制部。若讀出完成，則設為V32-B ≦V32-A ＜V21 。另，圖54、圖55所示之例中，亦可設為V32-B ＜V21 ＜V32-A 。藉此，停留於與電荷蓄積用電極2422 對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域之電子向第1電極212 ，進而向第1浮動擴散層讀出。又，圖52、圖53所示之例中，亦可將停留於與電荷蓄積用電極2422 對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域之電子，經由電荷蓄積用電極2422 所相鄰之第1電極213 ，向第1浮動擴散層讀出。如此，將蓄積於與電荷蓄積用電極2422 對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域之電荷讀出至控制部。另，若蓄積於與電荷蓄積用電極2421 對向之無機氧化物半導體材料層23C等區域之電荷向控制部之讀出完成，則可重設第1浮動擴散層之電位。
圖58A係顯示實施例9之攝像元件塊中之讀出驅動例，但可以如下之流程，讀出來自對應於電荷蓄積用電極2421 及電荷蓄積用電極2422 之2個攝像元件之信號： [步驟-A] 向比較器輸入自動歸零信號 [步驟-B] 共用之1個浮動擴散層之重設動作 [步驟-C] 對應於電荷蓄積用電極2421 之攝像元件中之P相讀出及電荷向第1電極212 之移動 [步驟-D] 對應於電荷蓄積用電極2421 之攝像元件中之D相讀出及電荷向第1電極212 之移動 [步驟-E] 共用之1個浮動擴散層之重設動作 [步驟-F] 向比較器輸入自動歸零信號 [步驟-G] 對應於電荷蓄積用電極2422 之攝像元件中之P相讀出及電荷向第1電極212 之移動 [步驟-H] 對應於電荷蓄積用電極2422 之攝像元件中之D相讀出及電荷向第1電極212 之移動。 基於相關雙重取樣(CDS)處理，[步驟-C]之P相讀出與[步驟-D]之D相讀出之差量為來自對應於電荷蓄積用電極2421 之攝像元件之信號，[步驟-G]之P相讀出與[步驟-H]之D相讀出之差量為來自對應於電荷蓄積用電極2422 之攝像元件之信號。
另，亦可省略[步驟-E]之動作(參照圖58B)。又，亦可省略[步驟-F]之動作，該情形時，可進而省略[步驟-G](參照圖58C)，[步驟-C]之P相讀出與[步驟-D]之D相讀出之差量為來自對應於電荷蓄積用電極2421 之攝像元件之信號，[步驟-D]之D相讀出與[步驟-H]之D相讀出之差量為來自對應於電荷蓄積用電極2422 之攝像元件之信號。
圖56(實施例9之第6變化例)及圖57(實施例9之第7變化例)模式性顯示第1電極21及電荷蓄積用電極24之配置狀態之變化例中，由4個攝像元件構成攝像元件塊。該等固體攝像裝置之動作可設為實質上與圖50～圖55所示之固體攝像裝置之動作同樣。
實施例9之固體攝像裝置中，由於構成攝像元件塊之複數個攝像元件中共用1個電極，故可將排列有複數個攝像元件之像素區域中之構成、構造簡化、微細化。另，對1個浮動擴散層設置之複數個攝像元件可由複數個第1類型之攝像元件構成，亦可至少由1個第1類型之攝像元件與1個或2個以上之第2類型之攝像元件構成。 [實施例10]
實施例10係實施例9之變化例。圖59、圖60、圖61及圖62模式性顯示第1電極21及電荷蓄積用電極24之配置狀態之實施例10之固體攝像裝置中，由2個攝像元件構成攝像元件塊。且，於攝像元件塊之上方配設有1個晶載微透鏡14。另，圖60及圖62所示例中，於構成攝像元件塊之複數個攝像元件間配設置有電荷移動控制電極27。
例如，對應於構成攝像元件塊之電荷蓄積用電極2411 、2421 、2431 、2441 之光電轉換層對來自圖式右斜上方之入射光具有高感度。又，對應於構成攝像元件塊之電荷蓄積用電極2412 、2422 、2432 、2442 之光電轉換層對來自圖式左斜上方之入射光具有高感度。因此，例如藉由組合具有電荷蓄積用電極2411 之攝像元件與具有電荷蓄積用電極2412 之攝像元件，可取得像面相位差信號。又，若將來自具有電荷蓄積用電極2411 之攝像元件之信號與來自具有電荷蓄積用電極2412 之攝像元件之信號相加，則可藉由與該等攝像元件之組合，構成1個攝像元件。圖59所示之例中，於電荷蓄積用電極2411 與電荷蓄積用電極2412 間配置有第1電極211 ，但如圖61所示之例，藉由與並置之2個電荷蓄積用電極2411 、2412 對向地配置1個第1電極211 ，可謀求感度之進一步提高。
以上，已基於較佳實施例說明本揭示，但本揭示並非限定於該等實施例者。實施例中說明之攝像元件、積層型攝像元件、固體攝像裝置之構造或構成、製造條件、製造方法、使用之材料為例示，可適當變更。可適當組合各實施例之攝像元件。亦可將本揭示之攝像元件之構成、構造適用於發光元件，例如有機EL元件，又可適用於薄膜電晶體之通道形成區域。
如上所述，亦可視情形共用浮動擴散層FD1 、FD2 、FD3 、51C、45C、46C。
又，如圖63中顯示例如實施例1中說明之攝像元件、積層型攝像元件之變化例所示，亦可設為光自第2電極22側入射，且於自第2電極22之光入射側形成有遮光層15之構成。另，亦可使設置於較光電轉換層更靠光入射側之各種配線作為遮光層發揮功能。
另，圖63所示之例中，遮光層15形成於第2電極22之上方，即，於自第2電極22之光入射側，且第1電極21之上方形成有遮光層15，但亦可如圖64所示，配設於第2電極22之光入射側之面上。又，亦可如圖65所示，視情形於第2電極22形成遮光層15。
或，亦可設為光自第2電極22側入射，且光不入射至第1電極21之構造。具體而言，如圖63所示，於自第2電極22之光入射側且第1電極21之上方，形成有遮光層15。或，如圖67所示，亦可設為如下構造：於電荷蓄積用電極24及第2電極22之上方，設置有晶載微透鏡14，且入射於晶載微透鏡14之光聚光於電荷蓄積用電極24，並未到達至第1電極21。另，如實施例4所說明，於設置有傳送控制用電極25之情形時，可設為光不入射於第1電極21及傳送控制用電極25之形態，具體而言，如圖66所圖示，亦可設為於第1電極21及傳送控制用電極25之上方形成有遮光層15之構造。或，亦可設為入射於晶載微透鏡14之光不到達至第1電極21或第1電極21及傳送控制用電極25之構造。
藉由採用該等構成、構造，或以光僅入射至位於電荷蓄積用電極24上方之光電轉換部之部分之方式設置遮光層15，或設計晶載微透鏡14，使位於第1電極21上方(或第1電極21及傳送控制用電極25之上方)之光電轉換部之部分無助於光電轉換，故可更確實地將同時重設所有像素，可更容易實現全域快門功能。即，具備複數個具有該等構成、構造之攝像元件之固體攝像裝置之驅動方法中，重複以下各步驟， 於所有攝像元件中，同時將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層23C等，且將第1電極21之電荷排出至系統外，其後， 於所有攝像元件中，同時將蓄積於無機氧化物半導體材料層23C等之電荷傳送至第1電極21，且於傳送結束後，依序讀出各攝像元件中傳送至第1電極21之電荷。
此種固體攝像裝置之驅動方法中，由於各攝像元件具有自第2電極側入射之光不入射至第1電極之構造，且於所有攝像元件中，同時將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層等，且將第1電極之電荷排出至系統外，故所有攝像元件中可同時確實地進行第1電極之重設。且，其後，於所有攝像元件中，同時將蓄積於無機氧化物半導體材料層等之電荷傳送至第1電極，並於傳送結束後，依序讀出各攝像元件中傳送至第1電極之電荷。因此，可容易實現所謂之全域快門功能。
形成有複數個攝像元件中共通之1層無機氧化物半導體材料層23C及保護層23B之情形時，基於保護無機氧化物半導體材料層23C及保護層23B之端部之觀點，較佳為無機氧化物半導體材料層23C及保護層23B之端部至少由光電轉換層23A覆蓋。此種情形之攝像元件之構造只要設為如於圖1顯示模式性之剖視圖之無機氧化物半導體材料層23C及保護層23B之右端所圖示之構造即可。
又，作為實施例4之變化例，如圖67所示，亦可自最接近第1電極21之位置向電荷蓄積用電極24，設置複數個傳送控制用電極。另，圖67中顯示設置有2個傳送控制用電極25A、25B之例。且，亦可設為如下構造：於電荷蓄積用電極24及第2電極22上方，設置有晶載微透鏡14，入射於晶載微透鏡14之光聚光於電荷蓄積用電極24，且未到達至第1電極21及傳送控制用電極25A、25B。
第1電極21亦可設為在設置於絕緣層82之開口部85內延伸，且與無機氧化物半導體材料層23C連接之構成。
又，實施例中，已列舉適用於將與入射光量對應之信號電荷作為物理量檢測之單位像素矩陣狀配置而成之CMOS型固體攝像裝置之情形為例進行說明，但並非限定於適用於CMOS型固體攝像裝置者，亦可適用於CCD型固體攝像裝置。後者之情形時，信號電荷由CCD型構造之垂直傳送暫存器沿垂直方向傳送，由水平傳送暫存器沿水平方向傳送並被放大，藉此輸出像素信號(圖像信號)。又，並非限定於以二維矩陣狀形成像素，且對每像素行配置行信號處理電路而成之行方式之固體攝像裝置全體。再者，亦可視情形省略選擇電晶體。
再者，本揭示之攝像元件、積層型攝像元件不限於適用於檢測可見光之入射光量之分佈，作為圖像拍攝之固體攝像裝置，亦可適用於拍攝紅外線或X射線，或粒子等之入射量之分佈，作為圖像拍攝之固體攝像裝置。又，廣義而言，亦可適用於檢測壓力或靜電電容等其他物理量之分佈，作為圖像拍攝之指紋檢測感測器等固體攝像裝置(物理量分佈檢測裝置)全體。
再者，並非限定於以列單位依序掃描攝像區域之各單位像素，自各單位像素讀出像素信號之固體攝像裝置者。亦可適用於以像素單位選擇任意像素，自選擇像素以像素單位讀出像素信號之X-Y位址型固體攝像裝置。固體攝像裝置可為以單晶片形成之形態，亦可為將攝像區域、驅動電路或光學系統統一封裝之具有攝像功能之模組狀形態。
又，並非限定於適用於固體攝像裝置者，亦可適用於攝像裝置。此處，攝像裝置意指數位靜態相機或攝影機等相機系統，或行動電話機等具有攝像功能之電子機器。亦有將搭載於電子機器之模組狀形態，即相機模組作為攝像裝置之情形。
於圖69顯示將由本揭示之攝像元件、積層型攝像元件構成之固體攝像裝置201用於電子機器(相機)200之例的概念圖。電子機器200具有固體攝像裝置201、光學透鏡210、快門裝置211、驅動電路212及信號處理電路213。光學透鏡210使來自被攝體之像光(入射光)成像於固體攝像裝置201之攝像面上。藉此，於固定期間內，將信號電荷蓄積於固體攝像裝置201內。快門裝置211控制向固體攝像裝置201照射光之期間及遮光期間。驅動電路212供給控制固體攝像裝置201之傳送動作等及快門裝置211之快門動作之驅動信號。藉由自驅動電路212供給之驅動信號(時序信號)，進行固體攝像裝置201之信號傳送。信號處理電路213進行各種信號處理。進行過信號處理之影像信號被記憶於記憶體等記憶媒體，或被輸出至監視器。此種電子機器200中，由於可達成固體攝像裝置201中之像素尺寸之微細化及傳送效率之提高，故可獲得能謀求像素特性提高之電子機器200。作為可適用固體攝像裝置201之電子機器200，並非限定於相機者，亦可適用於數位靜態相機、行動電話機等面向移動機器之相機模組等攝像裝置。
本揭示之技術(本技術)可應用於各種製品。例如，本揭示之技術亦可作為搭載於汽車、電動汽車、油電混合汽車、機車、自行車、個人移動載具、飛機、無人機、船舶、機器人等任一種類之移動體之裝置而實現。
圖73係顯示可適用本揭示之技術之移動體控制系統之一例即車輛控制系統之概略構成例之方塊圖。
車輛控制系統12000具備經由通信網路12001連接之複數個電子控制單元。於圖73所示之例中，車輛控制系統12000具備驅動系統控制單元12010、車體系統控制單元12020、車外資訊檢測單元12030、車內資訊檢測單元12040、及整合控制單元12050。又，作為整合控制單元12050之功能構成，圖示微電腦12051、聲音圖像輸出部12052、及車載網路I/F(interface：介面)12053。
驅動系統控制單元12010根據各種程式，控制與車輛之驅動系統關聯之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元12010作為內燃機或驅動用馬達等之用以產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用以將驅動力傳遞至車輪之驅動力傳遞機構、調節車輛舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等之控制裝置發揮功能。
車體系統控制單元12020根據各種程式，控制車體所裝備之各種裝置之動作。例如，車體系統控制單元12020作為無鑰匙進入系統、智慧型鑰匙系統、電動窗裝置、或頭燈、尾燈、剎車燈、方向燈或霧燈等各種燈之控制裝置發揮功能。該情形時，可對車體系統控制單元12020輸入自代替鑰匙之可攜帶式機器發送之電波或各種開關之信號。車體系統控制單元12020受理該等電波或信號之輸入，控制車輛之門鎖裝置、電動窗裝置、燈等。
車外資訊檢測單元12030檢測搭載有車輛控制系統12000之車輛外部之資訊。例如，於車外資訊檢測單元12030連接有攝像部12031。車外資訊檢測單元12030使攝像部12031拍攝車外之圖像，且接收拍攝到之圖像。車外資訊檢測單元12030亦可基於接收到之圖像，進行人、車、障礙物、標識或路面上之文字等之物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部12031係接受光且輸出對應於該光之受光量之電性信號的光感測器。攝像部12031可將電性信號作為圖像輸出，亦可作為測距之資訊輸出。又，攝像部12031接受之光可為可見光，亦可為紅外線等非可見光。
車內資訊檢測單元12040檢測車內之資訊。於車內資訊檢測單元12040，連接有例如檢測駕駛者之狀態之駕駛者狀態檢測部12041。駕駛者狀態檢測部12041包含例如拍攝駕駛者之相機，車內資訊檢測單元12040可基於自駕駛者狀態檢測部12041輸入之檢測資訊，算出駕駛者之疲勞程度或注意力集中程度，亦可判斷駕駛者是否在打瞌睡。
微電腦12051可基於以車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車內外之資訊，運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之控制目標值，且對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行以實現包含避開車輛碰撞或緩和衝擊、基於車間距離之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告或車輛偏離車道警告等之ADAS(Advanced Driver Assistance System：先進駕駛輔助系統)之功能為目的的協調控制。
又，微電腦12051藉由基於以車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車輛周圍之資訊，控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等，而進行以不依據駕駛者之操作而自控行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
又，微電腦12051可基於以車外資訊檢測單元12030取得之車外資訊，對車體系統控制單元12020輸出控制指令。例如，微電腦12051根據以車外資訊檢測單元12030檢測出之前方車或對向車之位置而控制頭燈，進行將遠光燈切換成近光燈等以謀求防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052向可對車輛之搭乘者或車外視覺性或聽覺性通知資訊之輸出裝置發送聲音及圖像中之至少一者之輸出信號。於圖73之例中，作為輸出裝置，例示擴音器12061、顯示部12062及儀錶板12063。顯示部12062亦可包含例如車載顯示器及抬頭顯示器之至少一者。
圖74係顯示攝像部12031之設置位置之例之圖。
於圖74中，車輛12100具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105作為攝像部12031。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105設置於例如車輛12100之前保險桿、側視鏡、後保險桿、尾門及車廂內之擋風玻璃之上部等位置。前保險桿所具備之攝像部12101及車廂內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要取得車輛12100前方之圖像。側視鏡所具備之攝像部12102、12103主要取得車輛12100側方之圖像。後保險桿或尾門所具備之攝像部12104主要取得車輛12100後方之圖像。攝像部12101及12105所取得之前方圖像之攝像部12105主要用於檢測前方車輛或行人、障礙物、號誌機、交通標識或車道線等。
另，圖74中顯示攝像部12101至12104之攝像範圍之一例。攝像範圍12111表示設置於前保險桿之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113分別表示設置於側視鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114表示設置於後保險桿或尾門之攝像部12104之攝像範圍。例如，藉由將攝像部12101至12104所拍攝之圖像資料重疊，而獲得自上方觀察車輛12100之俯瞰圖像。
攝像部12101至12104之至少一者亦可具有取得距離資訊之功能。例如，攝像部12101至12104之至少一者可為包含複數個攝像元件之立體相機，亦可為具有相位差檢測用之像素之攝像元件。
例如，微電腦12051基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，求得攝像範圍12111至12114內與各立體物之距離、及該距離之時間變化(相對於車輛12100之相對速度)，藉此可擷取尤其於車輛12100之行進路上某最近之立體物，且在與車輛12100大致相同之方向以特定速度(例如為0 km/h以上)行駛之立體物，作為前方車。再者，微電腦12051可設定前方車之近前應預先確保之車間距離，進行自動剎車控制(亦包含追隨停止控制)或自動加速控制(亦包含追隨起動控制)等。可如此地進行以不依據駕駛者之操作而自動行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
例如，微電腦12051可基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，將關於立體物之立體物資料分類成2輪車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等其他立體物而擷取，並用於自動避開障礙物。例如，微電腦12051可將車輛12100周邊之障礙物識別為車輛12100之駕駛者可視認之障礙物與難以視認之障礙物。且，微電腦12051判斷表示與各障礙物碰撞之危險度之碰撞風險，當碰撞風險為設定值以上且有可能碰撞之狀況時，經由擴音器12061或顯示部12062對駕駛者輸出警報、或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或避開轉向，藉此可進行用以避免碰撞之駕駛支援。
攝像部12101至12104之至少一者亦可為檢測紅外線之紅外線相機。例如，微電腦12051可藉由判定攝像部12101至12104之攝像圖像中是否存在行人而辨識行人。該行人之辨識係根據例如擷取作為紅外線相機之攝像部12101至12104之攝像圖像之特徵點之順序、及對表示物體輪廓之一系列特徵點進行圖案匹配處理而判別是否為行人之順序進行。若微電腦12051判定為攝像部12101至12104之攝像圖像中存在行人，且辨識為行人，則聲音圖像輸出部12052以對該經辨識出之行人重疊顯示用以強調之方形輪廓線之方式，控制顯示部12062。另，聲音圖像輸出部12052亦可以將表示行人之圖標等顯示於期望之位置之方式控制顯示部12062。
又，例如，本揭示之技術亦可適用於內視鏡手術系統。
圖75係顯示可適用本揭示之技術(本技術)之內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。
圖75中，圖示施術者(醫生)11131使用內視鏡手術系統11000，對病床11133上之患者11132進行手術之狀況。如圖所示，內視鏡手術系統11000由內視鏡11100、氣腹管11111或能量處置器具11112等之其他手術器械11110、支持內視鏡11100之支持臂裝置11120、及搭載有用於內視鏡下手術之各種裝置之台車11200構成。
內視鏡11100由將距離前端特定長度之區域插入至患者11132之體腔內之鏡筒11101、及連接於鏡筒11101之基端之相機頭11102構成。圖示之例中，圖示作為具有硬性鏡筒11101之所謂硬性鏡構成之內視鏡11100，但內視鏡11100亦可作為具有軟性鏡筒之所謂軟性鏡構成。
於鏡筒11101之前端，設置有嵌入接物透鏡之開口部。於內視鏡11100連接有光源裝置11203，由該光源裝置11203產生之光藉由於鏡筒11101內部延設之光導被導光至該鏡筒之前端，並經由接物透鏡朝患者11132之體腔內之觀察對象照射。另，內視鏡11100可為直視鏡，亦可為斜視鏡或側視鏡。
於相機頭11102之內部設置有光學系統及攝像元件，來自觀察對象之反射光(觀察光)藉由該光學系統而聚光於該攝像元件。藉由該攝像元件將觀察光進行光電轉換，產生對應於觀察光之電性信號，即對應於觀察像之圖像信號。該圖像信號作為RAW資料被發送至相機控制器單元(CCU：Camera Control Unit)11201。
CCU11201由CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)或GPU(Graphics Processing Unit：圖形處理單元)等構成，且總括性控制內視鏡11100及顯示裝置11202之動作。再者，CCU11201自相機頭11102接收圖像信號，對該圖像信號實施例如顯像處理(解馬賽克處理)等用以顯示基於該圖像信號之圖像之各種圖像處理。
顯示裝置11202藉由來自CCU11201之控制，顯示基於由該CCU11201實施圖像處理後之圖像信號之圖像。
光源裝置11203例如由LED(Light Emitting Diode：發光二極體)等光源構成，並將拍攝手術部等時之照射光供給至內視鏡11100。
輸入裝置11204為針對內視鏡手術系統11000之輸入介面。使用者可經由輸入裝置11204，對內視鏡手術系統11000進行各種資訊之輸入或指示輸入。例如，使用者輸入變更內視鏡11100之攝像條件(照射光之種類、倍率及焦點距離等)之主旨的指示等。
處置器具控制裝置11205控制用以組織之燒灼、切開或血管之密封等之能量處置器具11112之驅動。氣腹裝置11206基於確保內視鏡11100之視野及確保施術者作業空間之目的，為了使患者11132之體腔鼓起，而經由氣腹管11111對該體腔內送入空氣。記錄器11207係可記錄手術相關之各種資訊之裝置。印表機11208係可以文字、圖像或圖表等各種形式印刷手術相關之各種資訊之裝置。
另，對內視鏡11100供給拍攝手術部時之照射光之光源裝置11203例如可由LED、雷射光源或該等之組合構成之白色光源構成。藉由RGB雷射光源之組合構成白色光源之情形時，由於可高精度地控制各色(各波長)之輸出強度及輸出時序，故光源裝置11203中可進行攝像圖像之白平衡之調整。又，該情形時，亦可藉由分時對觀察對象照射來自RGB雷射光源各者之雷射光，與該照射時序同步控制相機頭11102之攝像元件之驅動，而分時拍攝與RGB各者對應之圖像。根據該方法，即使不於該攝像元件設置彩色濾光片，亦可獲得彩色圖像。
又，光源裝置11203亦可以每隔特定時間變更要輸出之光的強度之方式控制其驅動。藉由與該光強度之變更時序同步控制相機頭11102之攝像元件之驅動，分時取得圖像，並合成其圖像，可產生不存在所謂欠曝及過曝之高動態範圍之圖像。
又，光源裝置11203亦可構成為能供給對應於特殊光觀察之特定波長頻帶之光。特殊光觀察中，進行例如所謂窄頻帶光觀察(Narrow Band Imaging)，即，利用身體組織之光吸收之波長依存性，照射與通常觀察時之照射光(即白色光)相比更窄頻帶之光，藉此以高對比度拍攝黏膜表層之血管等特定組織。或，特殊光觀察中，亦可進行藉由因照射激發光產生之螢光獲得圖像之螢光觀察。螢光觀察中，可對身體組織照射激發光，觀察來自該身體組織之螢光(自螢光觀察)，或將吲哚青綠(ICG)等試劑局部注射至人體組織，且對該人體組織照射對應於該試劑之螢光波長之激發光，獲得螢光像等。光源裝置11203可構成為能供給對應於此種特殊光觀察之窄頻帶光及/或激發光。
圖76係顯示圖75所示之相機頭11102及CCU11201之功能構成之一例之方塊圖。
相機頭11102具有透鏡單元11401、攝像部11402、驅動部11403、通信部11404、及相機頭控制部11405。CCU11201具有通信部11411、圖像處理部11412、及控制部11413。相機頭11102與CCU11201藉由傳送纜線11400互相可通信地連接。
透鏡單元11401係設置於與鏡筒11101之連接部之光學系統。自鏡筒11101之前端提取之觀察光被導光至相機頭11102，並入射於該透鏡單元11401。透鏡單元11401係組合包含變焦透鏡及聚焦透鏡之複數個透鏡而構成。
攝像部11402以攝像元件構成。構成攝像部11402之攝像元件可為1個(所謂單板式)，亦可為複數個(所謂多板式)。攝像部11402以多板式構成之情形時，例如藉由以各攝像元件產生與RGB各者對應之圖像信號，並將該等合成而獲得彩色圖像。或，攝像部11402亦可構成為具有用以分別取得對應於3D(Dimensional：維)顯示之右眼用及左眼用圖像信號之1對攝像元件。藉由進行3D顯示，施術者11131可更準確地掌握手術部之身體組織之深度。另，攝像部11402以多板式構成之情形時，亦可對應於各攝像元件，設置複數個系統之透鏡單元11401。
又，攝像部11402未必設置於相機頭11102。例如，攝像部11402亦可於鏡筒11101之內部設置於接物透鏡之正後方。
驅動部11403由致動器構成，藉由來自相機頭控制部11405之控制，使透鏡單元11401之變焦透鏡及聚焦透鏡沿光軸移動特定距離。藉此，可適當調整攝像部11402之攝像圖像之倍率及焦點。
通信部11404由用以與CCU11201之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11404將自攝像部11402獲得之圖像信號作為RAM資料，經由傳送纜線11400發送至CCU11201。
又，通信部11404自CCU11201接收用以控制相機頭11102之驅動之控制信號，並供給至相機頭控制部11405。該控制信號中包含有例如指定攝像圖像之訊框率之主旨之資訊、指定攝像時之曝光值之主旨之資訊、以及/或指定攝像圖像之倍率及焦點之主旨之資訊等攝像條件相關之資訊。
另，上述訊框率或曝光值、倍率、焦點等之攝像條件可由使用者適當指定，亦可基於取得之圖像信號由CCU11201之控制部11413自動設定。後者之情形時，所謂AE(Auto Exposure：自動曝光)功能、AF(Auto Focus：自動聚焦)功能及AWB(Auto White Balance：自動白平衡)功能係搭載於內視鏡11100。
相機頭控制部11405基於經由通信部11404接收到之來自CCU11201之控制信號，控制相機頭11102之驅動。
通信部11411由用以與相機頭11102間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11411接收自相機頭11102經由傳送纜線11400發送之圖像信號。
又，通信部11411對相機頭11102發送用以控制相機頭11102之驅動之控制信號。圖像信號或控制信號可藉由電性通信或光通信等發送。
圖像處理部11412對自相機頭11102發送之RAM資料即圖像信號實施各種圖像處理。
控制部11413進行利用內視鏡11100拍攝手術部等、及顯示藉由拍攝手術部等獲得之攝像圖像相關之各種控制。例如，控制部11413產生用以控制相機頭11102之驅動之控制信號。
又，控制部11413基於由圖像處理部11412實施圖像處理之圖像信號，使顯示裝置11202顯示手術部等映射之攝像圖像。此時，控制部11413亦可使用各種圖像辨識技術辨識攝像圖像內之各種物體。例如，控制部11413藉由檢測攝像圖像所含之物體之邊緣形狀或顏色等，可辨識鉗子等手術器械、特定之身體部位、出血、使用能量處置器具11122時之霧氣等。控制部11413於使顯示裝置11202顯示攝像圖像時，亦可使用其辨識結果，使各種手術支援資訊與該手術部之圖像重疊顯示。藉由重疊顯示手術支援資訊，並對施術者11131提示，而可減輕施術者11131之負擔，施術者11131可確實進行手術。
連接相機頭11102及CCU11201之傳送纜線11400係對應於電性信號通信之電性信號纜線、對應於光通信之光纖、或該等之複合纜線。
此處，圖示之例中，使用傳送纜線11400以有線進行通信，但亦可以無線進行相機頭11102與CCU11201之間的通信。
另，此處，作為一例，已針對內視鏡手術系統進行說明，但本揭示之技術亦可適用於其他之例如顯微鏡手術系統等。
另，本揭示亦可採取如下構成。 [A01]《攝像元件》 一種攝像元件，其具備光電轉換部，其係積層第1電極、光電轉換層及第2電極而成； 於光電轉換部之正下方，自光電轉換部側起，形成有包含無機氧化物之保護層、及無機氧化物半導體材料層。 [A02]如[A01]記載之攝像元件，其中構成保護層之金屬原子之氧缺陷形成能為5 eV以上。 [A03]如[A02]記載之攝像元件，其中將構成保護層之金屬原子之氧缺陷形成能設為EOD -1 ，將構成無機氧化物半導體材料層之金屬原子之氧缺陷形成能設為EOD -2 時，滿足 EOD -1 －EOD -2 ≧1 eV。 [A04]如[A02]或[A03]記載之攝像元件，其中構成無機氧化物半導體材料層之金屬原子之氧缺陷形成能為3 eV以上。 [A05]如[A01]至[A04]中任一項記載之攝像元件，其中將光電轉換層之LUMO值之能量平均值設為E0 ，將保護層之傳導帶之最大能量值之能量平均值設為E1 時，滿足 E0 ≧E1 。 [A06]如[A05]記載之攝像元件，其中滿足 E0 -E1 ≧0.1(eV)。 [A07]如[A06]記載之攝像元件，其中 將構成無機氧化物半導體材料層之材料之傳導帶之最小能量值設為E2 時，滿足 E1 -E2 ＞0.1(eV) [A08]如[A01]至[A07]中任一項記載之攝像元件，其中 將構成保護層之無機氧化物之傳導帶之最小能量值設為E1 ，將構成無機氧化物半導體材料層之材料之傳導帶之最小能量值設為E2 時，滿足 E1 -E2 ＞0.1(eV)。 [A09]如[A08]之攝像元件，其中滿足 E1 -E2 ≧0.1(eV)。 [A10]如[A01]至[A09]中任一項記載之攝像元件，其中保護層包含Nba Tib Oc (其中，a+b+c=1.00)。 [A11]如[A10]記載之攝像元件，其中滿足0.05≦a≦0.25，0.05≦b≦0.25。 [A12]如[A01]至[A11]中任一項記載之攝像元件，其中保護層阻止氫向無機氧化物半導體材料層侵入。 [A13]如[A12]記載之攝像元件，其中就保護層之氫阻止能力方面，若以加熱鈦時之強度比為1.0，則使用熱脫附譜法測定且於350°C加熱時檢測出之氫離子相對強度比為0.1以下。 [A14]如[A01]至[A13]中任一項記載之攝像元件，其中光電轉換部進而具備絕緣層及電荷蓄積用電極，該電荷蓄積用電極與第1電極隔開配置，且介隔絕緣層與無機氧化物半導體材料層對向配置。 [A15]如[A01]至[A14]中任一項記載之攝像元件，其中光電轉換層中產生之電荷經由保護層及無機氧化物半導體材料層向第1電極移動。 [A16]如[A15]記載之攝像元件，其中電荷為電子。 [A17]如[A01]至[A16]中任一項記載之攝像元件，其中構成無機氧化物半導體材料層之材料的載子移動率為10cm2 /V・s以上。 [A18]如[A01]至[A17]中任一項記載之攝像元件，其中無機氧化物半導體材料層之載子濃度(載子密度)為1×1016 /cm3 以下。 [A19]如[A01]至[A18]中任一項記載之攝像元件，其中無機氧化物半導體材料層為非晶質。 [A20]如[A01]至[A19]中任一項記載之攝像元件，其中無機氧化物半導體材料層之厚度為1×10-8 m至1.5×10-7 m。 [B01]如[A01]至[A20]中任一項記載之攝像元件，其進而具備半導體基板，且 光電轉換部配置於半導體基板之上方。 [B02]如[A01]至[B01]中任一項記載之攝像元件，其中第1電極在設置於絕緣層之開口部內延伸，且與無機氧化物半導體材料層連接。 [B03]如[A01]至[B01]中任一項記載之攝像元件，其中無機氧化物半導體材料層及保護層在設置於絕緣層之開口部內延伸，且與第1電極連接。 [B04]如[[B03]記載之攝像元件，其中第1電極之頂面之緣部以絕緣層覆蓋，且 第1電極露出於開口部之底面， 將與第1電極之頂面相接之絕緣層之面設為第1面，將與對向於電荷蓄積用電極之無機氧化物半導體材料層之部分相接之絕緣層之面設為第2面時，開口部之側面具有自第1面向第2面擴展之傾斜。 [B05]如[[B04]記載之攝像元件，其中具有自第1面向第2面擴展之傾斜之開口部之側面位於電荷蓄積用電極側。 [B06]《第1電極及電荷蓄積用電極之電位控制》 如[A01]至[B05]中任一項記載之攝像元件，其進而具備控制部，其設置於半導體基板，且具有驅動電路； 第1電極及電荷蓄積用電極連接於驅動電路， 於電荷蓄積期間，自驅動電路對第1電極施加電位V11 ，對電荷蓄積用電極施加電位V31 ，將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層(或無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層)， 於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極施加電位V12 ，對電荷蓄積用電極施加電位V32 ，將蓄積於無機氧化物半導體材料層(或無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層)之電荷經由第1電極讀出至控制部。 其中，第1電極之電位高於第2電極之電位， V31 ≧V11 ，且V32 ＜V12 。 [B07]《下部電荷移動控制電極》 如[A01]至[B06]中任一項記載之攝像元件，其中於介隔絕緣層與位於相鄰之攝像元件間之光電轉換層之區域對向之區域，形成有下部電荷移動控制電極。 [B08]《第1電極、電荷蓄積用電極及下部電荷移動控制電極之電位控制》 如[B07]記載之攝像元件，其進而具備控制部，其設置於半導體基板，且具有驅動電路； 第1電極、第2電極、電荷蓄積用電極及下部電荷移動控制電極連接於驅動電路， 於電荷蓄積期間，自驅動電路對第1電極施加電位V11 ，對電荷蓄積用電極施加電位V31 ，對下部電荷移動控制電極施加電位V41 ，將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層(或無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層)， 於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極施加電位V12 ，對電荷蓄積用電極施加電位V32 ，對下部電荷移動控制電極施加電位V42 ，將蓄積於無機氧化物半導體材料層(或無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層)之電荷經由第1電極讀出至控制部。 其中， V31 ≧V11 ，V31 ＞V41 ，且V12 ＞V32 ＞V42 。 [B09]《上部電荷移動控制電極》 如[A01]至[B06]中任一項記載之攝像元件，其中在位於相鄰之攝像元件間之光電轉換層之區域上方，取代形成第2電極，而形成上部電荷移動控制電極。 [B10]如[B09]記載之攝像元件，其中第2電極對每攝像元件設置，上部電荷移動控制電極包圍第2電極之至少一部分，且與第2電極隔開設置於光電轉換層之區域-A之上。 [B11]如[B09]記載之攝像元件，其中第2電極對每攝像元件設置，上部電荷移動控制電極包圍第2電極之至少一部分，且與第2電極隔開設置，於上部電荷移動控制電極之下方，存在電荷蓄積用電極之一部分。 [B12]如[B09]至[B11]中任一項記載之攝像元件，其中第2電極對每攝像元件設置，上部電荷移動控制電極包圍第2電極之至少一部分，且與第2電極隔開設置，於上部電荷移動控制電極之下方，存在電荷蓄積用電極之一部分，且，於上部電荷移動控制電極之下方，形成有下部電荷移動控制電極。 [B13]《第1電極、電荷蓄積用電極及電荷移動控制電極之電位控制》 如[B09]至[B12]中任一項記載之攝像元件，其進而具備控制部，其設置於半導體基板，且具有驅動電路； 第1電極、第2電極、電荷蓄積用電極及電荷移動控制電極連接於驅動電路， 於電荷蓄積期間，自驅動電路對第2電極施加電位V21 ，對電荷移動控制電極施加電位V41 ，將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層(或無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層)， 於電荷傳送期間，自驅動電路對第2電極施加電位V22 ，對電荷移動控制電極施加電位V42 ，將蓄積於無機氧化物半導體材料層(或無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層)之電荷經由第1電極讀出至控制部。 其中， V21 ≧V41 ，且V22 ≧V42 。 [B14]《傳送控制用電極》 如[A01]至[B13]中任一項記載之攝像元件，其進而具備傳送控制用電極，其於第1電極與電荷蓄積用電極間，與第1電極及電荷蓄積用電極隔開配置，且介隔絕緣層與無機氧化物半導體材料層對向配置。 [B15]《第1電極、電荷蓄積用電極及傳送控制用電極之電位控制》 如[B14]記載之攝像元件，其進而具備控制部，其設置於半導體基板，且具有驅動電路； 第1電極、電荷蓄積用電極及傳送控制用電極連接於驅動電路， 於電荷蓄積期間，自驅動電路對第1電極施加電位V11 ，對電荷蓄積用電極施加電位V31 ，對傳送控制用電極施加電位V51 ，將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層(或無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層)， 於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極施加電位V12 ，對電荷蓄積用電極施加電位V32 ，對傳送控制用電極施加電位V52 ，將蓄積於無機氧化物半導體材料層(或無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層)之電荷經由第1電極讀出至控制部。 其中，第1電極之電位高於第2電極之電位， V31 ＞V51 ，且V32 ≦V52 ≦V12 。 [B16]《電荷排出電極》 如[A01]至[B15]中任一項記載之攝像元件，其進而具備電荷排出電極，其連接於無機氧化物半導體材料層，且與第1電極及電荷蓄積用電極隔開配置。 [B17]如[B16]記載之攝像元件，其中電荷排出電極以包圍第1電極及電荷蓄積用電極之方式配置。 [B18]如[B16]或[B17]記載之攝像元件，其中無機氧化物半導體材料層及保護層在設置於絕緣層之第2開口部內延伸，且與電荷排出電極連接， 電荷排出電極之頂面之緣部以絕緣層覆蓋， 電荷排出電極露出於第2開口部之底面， 將與電荷排出電極之頂面相接之絕緣層之面設為第3面，將與對向於電荷蓄積用電極之無機氧化物半導體材料層之部分相接之絕緣層之面設為第2面時，第2開口部之側面具有自第3面向第2面擴展之傾斜。 [B19]《第1電極、電荷蓄積用電極及電荷排出電極之電位控制》 如[B16]至[B18]中任一項記載之攝像元件，其進而具備控制部，其設置於半導體基板，且具有驅動電路； 第1電極、電荷蓄積用電極及電荷排出電極連接於驅動電路， 於電荷蓄積期間，自驅動電路對第1電極施加電位V11 ，對電荷蓄積用電極施加電位V31 ，對電荷排出電極施加電位V61 ，將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層(或無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層)， 於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極施加電位V12 ，對電荷蓄積用電極施加電位V32 ，對電荷排出電極施加電位V62 ，將蓄積於無機氧化物半導體材料層(或無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層)之電荷經由第1電極讀出至控制部。 其中，第1電極之電位高於第2電極之電位， V61 ＞V11 ，且V62 ＜V12 。 [B20]《電荷蓄積用電極區段》 如[A01]至[B19]中任一項記載之攝像元件，其中電荷蓄積用電極由複數個電荷蓄積用電極區段構成。 [B21]如[B20]記載之攝像元件，其中第1電極之電位高於第2電極之電位之情形時，於電荷傳送期間，施加至位於最接近第1電極處的電荷蓄積用電極區段之電位，高於施加至位於距第1電極最遠處的電荷蓄積用電極區段之電位， 第1電極之電位低於第2電極之電位之情形時，於電荷傳送期間，施加至位於最接近第1電極處的電荷蓄積用電極區段之電位，低於施加至位於距第1電極最遠處的電荷蓄積用電極區段之電位。 [B22]如[A01]至[B21]中任一項記載之攝像元件，其中於半導體基板，設置有構成控制部之至少浮動擴散層及放大電晶體，且 第1電極連接於浮動擴散層及放大電晶體之閘極部。 [B23]如[B22]記載之攝像元件，其中於半導體基板，進而設置有構成控制部之重設電晶體及選擇電晶體，且 浮動擴散層連接於重設電晶體之一源極/汲極區域， 放大電晶體之一源極/汲極區域連接於選擇電晶體之一源極/汲極區域，選擇電晶體之另一源極/汲極區域連接於信號線。 [B24]如[A01]至[B23]中任一項記載之攝像元件，其中電荷蓄積用電極之大小大於第1電極。 [B25]如[A01]至[B24]中任一項記載之攝像元件，其中光自第2電極側入射，且於自第2電極之光入射側形成有遮光層。 [B26]如[A01]至[B24]中任一項記載之攝像元件，其中光自第2電極側入射，且光不入射於第1電極。 [B27]如[B26]記載之攝像元件，其中於自第2電極之光入射側且第1電極之上方形成有遮光層。 [B28]如[B26]記載之攝像元件，其中於電荷蓄積用電極及第2電極之上方，設置有晶載微透鏡，且 入射於晶載微透鏡之光聚光於電荷蓄積用電極。 [B29]《攝像元件：第1構成》 如[A01]至[B28]中任一項記載之攝像元件，其中光電轉換部由N個(其中，N≧2)光電轉換部區段構成， 無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層由N個光電轉換層區段構成， 絕緣層由N個絕緣層區段構成， 電荷蓄積用電極由N個電荷蓄積用電極區段構成， 第n個(其中，n=1，2，3・・・N)光電轉換部區段由第n個電荷蓄積用電極區段、第n個絕緣層區段及第n個光電轉換層區段構成， n值愈大之光電轉換部區段，位於距第1電極愈遠， 自第1個光電轉換部區段跨及第N個光電轉換部區段，絕緣層區段之厚度逐漸變化。 [B30]《攝像元件：第2構成》 如[A01]至[B28]中任一項記載之攝像元件，其中光電轉換部由N個(其中，N≧2)光電轉換部區段構成， 無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層由N個光電轉換層區段構成， 絕緣層由N個絕緣層區段構成， 電荷蓄積用電極由N個電荷蓄積用電極區段構成， 第n個(其中，n=1，2，3・・・N)光電轉換部區段由第n個電荷蓄積用電極區段、第n個絕緣層區段及第n個光電轉換層區段構成， n值愈大之光電轉換部區段，位於距第1電極愈遠， 自第1個光電轉換部區段跨及第N個光電轉換部區段，光電轉換層區段之厚度逐漸變化。 [B31]《攝像元件：第3構成》 如[A01]至[B28]中任一項記載之攝像元件，其中光電轉換部由N個(其中，N≧2)光電轉換部區段構成， 無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層由N個光電轉換層區段構成， 絕緣層由N個絕緣層區段構成， 電荷蓄積用電極由N個電荷蓄積用電極區段構成， 第n個(其中，n=1，2，3・・・N)光電轉換部區段由第n個電荷蓄積用電極區段、第n個絕緣層區段及第n個光電轉換層區段構成， n值愈大之光電轉換部區段，位於距第1電極愈遠， 相鄰之光電轉換部區段中，構成絕緣層區段之材料不同。 [B32]《攝像元件：第4構成》 如[A01]至[B28]中任一項記載之攝像元件，其中光電轉換部由N個(其中，N≧2)光電轉換部區段構成， 無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層由N個光電轉換層區段構成， 絕緣層由N個絕緣層區段構成， 電荷蓄積用電極由互相隔開配置之N個電荷蓄積用電極區段構成， 第n個(其中，n=1，2，3・・・N)光電轉換部區段由第n個電荷蓄積用電極區段、第n個絕緣層區段及第n個光電轉換層區段構成， n值愈大之光電轉換部區段，位於距第1電極愈遠， 相鄰之光電轉換部區段中，構成電荷蓄積用電極區段之材料不同。 [B33]《攝像元件：第5構成》 如[A01]至[B28]中任一項記載之攝像元件，其中光電轉換部由N個(其中，N≧2)光電轉換部區段構成， 無機氧化物半導體材料層、保護層及光電轉換層由N個光電轉換層區段構成， 絕緣層由N個絕緣層區段構成， 電荷蓄積用電極由互相隔開配置之N個電荷蓄積用電極區段構成， 第n個(其中，n=1，2，3・・・N)光電轉換部區段由第n個電荷蓄積用電極區段、第n個絕緣層區段及第n個光電轉換層區段構成， n值愈大之光電轉換部區段，位於距第1電極愈遠， 自第1個光電轉換部區段跨及第N個光電轉換部區段，電荷蓄積用電極區段之面積逐漸變小。 [B34]《攝像元件：第6構成》 如[A01]至[B28]中任一項記載之攝像元件，其中將電荷蓄積用電極、絕緣層、無機氧化物半導體材料層及光電轉換層之積層方向設為Z方向，將離開第1電極之方向設為X方向時，以YZ假設平面將積層有電荷蓄積用電極、絕緣層、無機氧化物半導體材料層及光電轉換層之積層部分切斷時之積層部分的剖面積依存於與第1電極之距離而變化。 [C01]《積層型攝像元件》 一種積層型攝像元件，其至少具有1個[A01]至[B34]中任一項記載之攝像元件。 [D01]《固體攝像裝置：第1態樣》 一種固體攝像裝置，其具備複數個[A01]至[B34]中任一項記載之攝像元件。 [D02]《固體攝像裝置：第2態樣》 一種固體攝像裝置，其具備複數個[C01]記載之積層型攝像元件。 [E01]《固體攝像裝置：第1構成》 一種固體攝像元件，其具備光電轉換部，其係積層第1電極、光電轉換層及第2電極而成；且 光電轉換部具有複數個[A01]至[B34]中任一項記載之攝像元件， 由複數個攝像元件構成攝像元件塊， 構成攝像元件塊之複數個攝像元件中共用第1電極。 [E02]《固體攝像裝置：第2構成》 一種固體攝像裝置，其具有複數個[C01]記載之積層型攝像元件， 由複數個攝像元件構成攝像元件塊， 構成攝像元件塊之複數個攝像元件中共用第1電極。 [E03]如[E01]或[E02]記載之固體攝像裝置，其中於1個攝像元件之上方，配設有1個晶載微透鏡。 [E04]如[E01]或[E02]記載之固體攝像裝置，其中由2個攝像元件構成攝像元件塊，且 於攝像元件塊之上方，配設有1個晶載微透鏡。 [E05]如[E01]至[E04]中任一項記載之固體攝像裝置，其中對複數個攝像元件設置1個浮動擴散層。 [E06]如[E01]至[E05]中任一項記載之固體攝像裝置，其中第1電極與各攝像元件之電荷蓄積用電極相鄰而配置。 [E07]如[E01]至[E06]中任一項記載之固體攝像裝置，其中第1電極與複數個攝像元件之一部分電荷蓄積用電極相鄰配置，且不與複數個攝像元件之剩餘電荷蓄積用電極相鄰配置。 [E08]如[E07]記載之固體攝像裝置，其中構成攝像元件之電荷蓄積用電極與構成攝像元件之電荷蓄積用電極間之距離，較與第1電極相鄰之攝像元件中之第1電極與電荷蓄積用電極間之距離更長。 [F01]《固體攝像裝置之驅動方法》 一種固體攝像裝置之驅動方法，其係具備複數個攝像元件之固體攝像裝置之驅動方法：該攝像元件具備：光電轉換部，其係由第1電極、光電轉換層及第2電極積層而成； 光電轉換部進而具備電荷蓄積用電極，其與第1電極隔開配置，且介隔絕緣層與光電轉換層對向配置；且具有 光自第2電極側入射，且光不入射於第1電極之構造，該驅動方法重複以下各步驟： 於所有攝像元件中，同時將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層，且將第1電極之電荷排出至系統外，其後， 於所有攝像元件中，同時將蓄積於無機氧化物半導體材料層之電荷傳送至第1電極，並於傳送結束後，依序讀出各攝像元件中傳送至第1電極之電荷。
10:攝像元件(積層型攝像元件、第1攝像元件) 11:第2攝像元件 12:第3攝像元件 13:位於較層間絕緣層更下方之各種攝像元件構成要素 14:晶載微透鏡(OCL) 141:晶載微透鏡(OCL) 142:晶載微透鏡(OCL) 143:晶載微透鏡(OCL) 144:晶載微透鏡(OCL) 15:遮光層 21:第1電極 211:第1電極 212:第1電極 213:第1電極 214:第1電極 215:第1電極 216:第1電極 217:第1電極 218:第1電極 219:第1電極 22:第2電極 23:光電轉換積層體 23A:光電轉換層 23A:區域 23B:保護層 23C:無機氧化物半導體材料層 23D:無機氧化物半導體材料層及保護層 24:電荷蓄積用電極 2411:電荷蓄積用電極 2412:電荷蓄積用電極 2413:電荷蓄積用電極 2414:電荷蓄積用電極 2421:電荷蓄積用電極 2422:電荷蓄積用電極 2423:電荷蓄積用電極 2424:電荷蓄積用電極 2431:電荷蓄積用電極 2432:電荷蓄積用電極 2433:電荷蓄積用電極 2434:電荷蓄積用電極 2441:電荷蓄積用電極 2442:電荷蓄積用電極 2443:電荷蓄積用電極 2444:電荷蓄積用電極 2451:電荷蓄積用電極 2452:電荷蓄積用電極 2461:電荷蓄積用電極 2462:電荷蓄積用電極 2471:電荷蓄積用電極 2472:電荷蓄積用電極 2481:電荷蓄積用電極 2482:電荷蓄積用電極 2491:電荷蓄積用電極 24A:電荷蓄積用電極區段 24B:電荷蓄積用電極區段 24C:電荷蓄積用電極區段 25:傳送控制用電極(電荷傳送電極) 25A:傳送控制用電極(電荷傳送電極) 25B:傳送控制用電極(電荷傳送電極) 26:電荷排出電極 27:下部電荷移動控制電極(下方電荷移動控制電極) 27A:連接孔 27B:焊墊部 28:上部電荷移動控制電極(上方電荷移動控制電極) 41:構成第2攝像元件之n型半導體區域 42:p+層 43:構成第3攝像元件之n型半導體區域 44:p+層 45:傳送電晶體之閘極部 45C:浮動擴散層 46:傳送電晶體之閘極部 46A:傳送通道 46C:浮動擴散層 51:重設電晶體TR1rst之閘極部 51A:重設電晶體TR1rst之通道形成區域 51B:重設電晶體TR1rst之源極/汲極區域 51C:重設電晶體TR1rst之源極/汲極區域 52:放大電晶體TR1amp之閘極部 52A:放大電晶體TR1amp之通道形成區域 52B:放大電晶體TR1amp之源極/汲極區域 52C:放大電晶體TR1amp之源極/汲極區域 53:選擇電晶體TR1sel之閘極部 53A:選擇電晶體TR1sel之通道形成區域 53B:選擇電晶體TR1sel之源極/汲極區域 53C:選擇電晶體TR1sel之源極/汲極區域 61:接觸孔部 62:配線層 63:焊墊部 64:焊墊部 65:連接孔 66:連接部 67:連接部 68A:焊墊部 68B:連接孔 69:連接部 70:半導體基板 70A:半導體基板之第1面(正面) 70B:半導體基板之第2面(背面) 71:元件分離區域 72:絕緣材料膜 73:p+層 74:HfO2膜 75:絕緣材料膜 76:層間絕緣層 81:層間絕緣層 82:絕緣層 82A:相鄰之攝像元件間之區域(區域-a) 83:保護材料層 84:開口部 85:第2開口部 100:固體攝像裝置 101:積層型攝像元件 111:攝像區域 112:垂直驅動電路 113:行信號處理電路 114:水平驅動電路 115:輸出電路 116:驅動控制電路 117:信號線(資料輸出線) 118:水平信號線 200:電子機器(相機) 201:固體攝像裝置 210:光學透鏡 211:快門裝置 212:驅動電路 213:信號處理電路 310:第1攝像元件 310A:第1光電轉換部 314:晶載微透鏡 321:第1電極 322:第2電極 323:光電轉換層 341:第2攝像元件 341A:第2光電轉換部 343:第3攝像元件 343A:第3光電轉換部 345:閘極部 346:閘極部 351:閘極部 352:閘極部 361:接觸孔部 362:配線層 370:半導體基板 371:元件分離區域 372:絕緣材料膜 376:層間絕緣層 381:層間絕緣層 383:保護材料層 11000:內視鏡手術系統 11100:內視鏡 11101:鏡筒 11102:相機頭 11110:手術器械 11111:氣腹管 11112:能量處置器具 11120:支持臂裝置 11131:施術者 11132:患者 11133:病床 11200:台車 11201:CCU 11202:顯示裝置 11203:光源裝置 11204:輸入裝置 11205:處置器具控制裝置 11206:氣腹裝置 11207:記錄器 11208:印表機 11400:傳送纜線 11401:透鏡單元 11402:攝像部 11403:驅動部 11404:通信部 11405:相機頭控制部 11411:通信部 11412:圖像處理部 11413:控制部 12000:車輛控制系統 12001:通信網路 12010:驅動系統控制單元 12020:車體系統控制單元 12030:車外資訊檢測單元 12031:攝像部 12040:車內資訊檢測單元 12041:駕駛者狀態檢測部 12050:整合控制單元 12051:微電腦 12052:聲音圖像輸出部 12053:車載網路I/F 12061:擴音器 12062:顯示部 12063:儀錶板 12100:車輛 12101～12105:攝像部 12111～12114:攝像範圍 FD:電位 FD1:浮動擴散層 FD2:浮動擴散層 FD3:浮動擴散層 PA:電位 PB:電位 PC:電位 PC1:電位 PC2:電位 PC3:電位 PD:電位 RST:電位 RST1:重設線 RST2:重設線 RST3:重設線 SEL1:選擇線 SEL2:選擇線 SEL3:選擇線 TG2:傳送閘極線 TG3:傳送閘極線 TR1amp:放大電晶體 TR2amp:放大電晶體 TR3amp:放大電晶體 TR1rst:重設電晶體 TR2rst:重設電晶體 TR3rst:重設電晶體 TR1sel:選擇電晶體 TR2sel:選擇電晶體 TR3sel:選擇電晶體 TR1trs:傳送電晶體 TR2trs:傳送電晶體 TR3trs:傳送電晶體 V11:電位 V12:電位 V21:電位 V22:電位 V31:電位 V32:電位 V51:電位 V52:電位 VDD:電源 VOA:配線 VOA-A:電位 VOA- B:電位 VOA- C:電位 VOB:配線 VOT:配線 VOU:配線 VSL:信號線(資料輸出線) VSL1:信號線(資料輸出線) VSL2:信號線(資料輸出線) VSL3:信號線(資料輸出線)
圖1係實施例1之攝像元件之模式性局部剖視圖。 圖2係實施例1之攝像元件之等效電路圖。 圖3係實施例1之攝像元件之等效電路圖。 圖4係構成實施例1之攝像元件之第1電極及電荷蓄積用電極以及構成控制部之電晶體之模式性配置圖。 圖5係模式性顯示實施例1之攝像元件動作時之各部位之電位狀態之圖。 圖6A、圖6B及圖6C係用以說明圖5(實施例1)、圖20及圖21(實施例4)以及圖32及圖33(實施例6)之各部位之實施例1、實施例4及實施例6之攝像元件的等效電路圖。 圖7係構成實施例1之攝像元件之第1電極及電荷蓄積用電極之模式性配置圖。 圖8係構成實施例1之攝像元件之第1電極、電荷蓄積用電極、第2電極及接觸孔部之模式性透視立體圖。 圖9係實施例1之攝像元件之變化例之等效電路圖。 圖10係構成圖9所示之實施例1之攝像元件之變化例之第1電極及電荷蓄積用電極以及構成控制部之電晶體的模式性配置圖。 圖11係實施例2之攝像元件之模式性局部剖視圖。 圖12係實施例3之攝像元件之模式性局部剖視圖。 圖13係實施例3之攝像元件之變化例之模式性局部剖視圖。 圖14係實施例3之攝像元件之另一變化例之模式性局部剖視圖。 圖15係實施例3之攝像元件之進而另一變化例之模式性局部剖視圖。 圖16係實施例4之攝像元件之一部分之模式性局部剖視圖。 圖17係實施例4之攝像元件之等效電路圖。 圖18係實施例4之攝像元件之等效電路圖。 圖19係構成實施例4之攝像元件之第1電極、傳送控制用電極及電荷蓄積用電極以及構成控制部之電晶體的模式性配置圖。 圖20係模式性顯示實施例4之攝像元件動作時之各部位之電位狀態之圖。 圖21係模式性顯示實施例4之攝像元件之其他動作時之各部位之電位狀態之圖。 圖22係構成實施例4之攝像元件之第1電極、傳送控制用電極及電荷蓄積用電極之模式性配置圖。 圖23係構成實施例4之攝像元件之第1電極、傳送控制用電極、電荷蓄積用電極、第2電極及接觸孔部之模式性透視立體圖。 圖24係構成實施例4之攝像元件之變化例之第1電極、傳送控制用電極及電荷蓄積用電極以及構成控制部之電晶體的模式性配置圖。 圖25係實施例5之攝像元件之一部分之模式性局部剖視圖。 圖26係構成實施例5之攝像元件之第1電極、電荷蓄積用電極及電荷排出電極之模式性配置圖。 圖27係構成實施例5之攝像元件之第1電極、電荷蓄積用電極、電荷排出電極、第2電極及接觸孔部之模式性透視立體圖。 圖28係實施例6之攝像元件之模式性局部剖視圖。 圖29係實施例6之攝像元件之等效電路圖。 圖30係實施例6之攝像元件之等效電路圖。 圖31係構成實施例6之攝像元件之第1電極及電荷蓄積用電極以及構成控制部之電晶體之模式性配置圖。 圖32係模式性顯示實施例6之攝像元件動作時之各部位之電位狀態之圖。 圖33係模式性顯示實施例6之攝像元件之另一動作時(傳送時)之各部位之電位狀態之圖。 圖34係構成實施例6之攝像元件之第1電極及電荷蓄積用電極之模式性配置圖。 圖35係構成實施例6之攝像元件之第1電極、電荷蓄積用電極、第2電極及接觸孔部之模式性透視立體圖。 圖36係構成實施例6之攝像元件之變化例之第1電極及電荷蓄積用電極之模式性配置圖。 圖37係實施例7之攝像元件(並置之2個攝像元件)之一部分之模式性剖視圖。 圖38係構成實施例7之攝像元件之第1電極及電荷蓄積用電極等以及構成控制部之電晶體的模式性配置圖。 圖39係構成實施例7之攝像元件之第1電極及電荷蓄積用電極等之模式性配置圖。 圖40係構成實施例7之攝像元件之第1電極及電荷蓄積用電極等之變化例之模式性配置圖。 圖41係構成實施例7之攝像元件之第1電極及電荷蓄積用電極等之變化例之模式性配置圖。 圖42A及圖42B係構成實施例7之攝像元件之第1電極及電荷蓄積用電極等之變化例之模式性配置圖。 圖43係實施例8之攝像元件(並置之2個攝像元件)之一部分之模式性剖視圖。 圖44係實施例8之攝像元件(並置之2×2個攝像元件)之一部分之模式性俯視圖。 圖45係實施例8之攝像元件(並置之2×2個攝像元件)之變化例之一部分之模式性俯視圖。 圖46A及圖46B係實施例8之攝像元件(並置之2個攝像元件)之變化例之一部分之模式性剖視圖。 圖47A及圖47B係實施例8之攝像元件(並置之2個攝像元件)之變化例之一部分之模式性剖視圖。 圖48A及圖48B係實施例8之攝像元件之變化例之一部分之模式性俯視圖。 圖49A及圖49B係實施例8之攝像元件之變化例之一部分之模式性俯視圖。 圖50係實施例9之固體攝像裝置之第1電極及電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。 圖51係實施例9之固體攝像裝置之第1變化例之第1電極及電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。 圖52係實施例9之固體攝像裝置之第2變化例之第1電極及電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。 圖53係實施例9之固體攝像裝置之第3變化例之第1電極及電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。 圖54係實施例9之固體攝像裝置之第4變化例之第1電極及電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。 圖55係實施例9之固體攝像裝置之第5變化例之第1電極及電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。 圖56係實施例9之固體攝像裝置之第6變化例之第1電極及電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。 圖57係實施例9之固體攝像裝置之第7變化例之第1電極及電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。 圖58A、圖58B及圖58C係顯示實施例9之攝像元件塊之讀出驅動例之圖表。 圖59係實施例10之固體攝像裝置之第1電極及電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。 圖60係實施例10之固體攝像裝置之變化例之第1電極及電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。 圖61係實施例10之固體攝像裝置之變化例之第1電極及電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。 圖62係實施例10之固體攝像裝置之變化例之第1電極及電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。 圖63係實施例1之攝像元件、積層型攝像元件之進而另一變化例之模式性局部剖視圖。 圖64係實施例1之攝像元件、積層型攝像元件之進而另一變化例之模式性局部剖視圖。 圖65係實施例1之攝像元件、積層型攝像元件之進而另一變化例之模式性局部剖視圖。 圖66係實施例1之攝像元件、積層型攝像元件之另一變化例之模式性局部剖視圖。 圖67係實施例4之攝像元件之進而另一變化例之模式性局部剖視圖。 圖68係實施例1之固體攝像裝置之概念圖。 圖69係將由本揭示之攝像元件、積層型攝像元件構成之固體攝像裝置用於電子機器(相機)之例之概念圖。 圖70係本揭示之激發態之概念圖。 圖71A及圖71B分別係顯示實施例1中積層保護層與無機氧化物半導體材料層，作為通道形成區域發揮功能之試驗用之底閘極薄膜電晶體之動作結果的圖表、及顯示無保護層而使無機氧化物半導體材料層作為通道形成區域發揮功能之比較試驗用之底閘極薄膜電晶體之動作結果的圖表。 圖72係先前之積層型攝像元件(積層型固體攝像裝置)之概念圖。 圖73係顯示車輛控制系統之概略構成之一例之方塊圖。 圖74係顯示車外資訊檢測部及攝像部之設置位置之一例之說明圖。 圖75係顯示內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。 圖76係顯示相機頭及CCU之功能構成之一例之方塊圖。
10:攝像元件(積層型攝像元件、第1攝像元件)
11:第2攝像元件
12:第3攝像元件
14:晶載微透鏡(OCL)
21:第1電極
22:第2電極
23:光電轉換積層體
23A:光電轉換層
23B:保護層
23C:無機氧化物半導體材料層
24:電荷蓄積用電極
41:構成第2攝像元件之n型半導體區域
42:p+層
43:構成第3攝像元件之n型半導體區域
44:p+層
45:傳送電晶體之閘極部
45C:浮動擴散層
46:傳送電晶體之閘極部
46A:傳送通道
46C:浮動擴散層
51:重設電晶體TR1rst之閘極部
51A:重設電晶體TR1rst之通道形成區域
51B:重設電晶體TR1rst之源極/汲極區域
51C:重設電晶體TR1rst之源極/汲極區域
52:放大電晶體TR1amp之閘極部
52A:放大電晶體TR1amp之通道形成區域
52B:放大電晶體TR1amp之源極/汲極區域
52C:放大電晶體TR1amp之源極/汲極區域
53:選擇電晶體TR1sel之閘極部
53A:選擇電晶體TR1sel之通道形成區域
53B:選擇電晶體TR1sel之源極/汲極區域
53C:選擇電晶體TR1sel之源極/汲極區域
61:接觸孔部
62:配線層
63:焊墊部
64:焊墊部
65:連接孔
66:連接部
67:連接部
70:半導體基板
70A:半導體基板之第1面(正面)
70B:半導體基板之第2面(背面)
71:元件分離區域
72:絕緣材料膜
73:p+層
74:HfO2膜
75:絕緣材料膜
76:層間絕緣層
81:層間絕緣層
82:絕緣層
83:保護材料層
84:開口部
TR1amp:放大電晶體
TR1rst:重設電晶體
TR1sel:選擇電晶體
TR2trs:傳送電晶體
TR3trs:傳送電晶體

Claims (17)

  1. 一種攝像元件，其具備：光電轉換部，其係由第1電極、光電轉換層及第2電極積層而成；且 於光電轉換部之正下方，自光電轉換部側起，形成有包含無機氧化物之保護層、及無機氧化物半導體材料層。
  2. 如請求項1之攝像元件，其中構成保護層之金屬原子之氧缺陷形成能為5 eV以上。
  3. 如請求項2之攝像元件，其中 將構成保護層之金屬原子之氧缺陷形成能設為EOD -1 ，將構成無機氧化物半導體材料層之金屬原子之氧缺陷形成能設為EOD -2 時，滿足 EOD -1 －EOD -2 ≧1 eV。
  4. 如請求項3之攝像元件，其中構成無機氧化物半導體材料層之金屬原子之氧缺陷形成能為3 eV以上。
  5. 如請求項1之攝像元件，其中 將光電轉換層之LUMO值之能量平均值設為E0 ，將保護層之傳導帶之最大能量值之能量平均值設為E1 時，滿足 E0 ≧E1 。
  6. 如請求項5之攝像元件，其中滿足 E0 -E1 ≧0.1(eV)。
  7. 如請求項6之攝像元件，其中 將構成無機氧化物半導體材料層之材料之傳導帶之最小能量值設為E2 時，滿足 E1 -E2 ＞0.1(eV)。
  8. 如請求項1之攝像元件，其中保護層包含Nba Tib Oc (其中，a+b+c=1.00)。
  9. 如請求項8之攝像元件，其中滿足0.05≦a≦0.25、0.05≦b≦0.25。
  10. 如請求項1之攝像元件，其中保護層阻止氫向無機氧化物半導體材料層侵入。
  11. 如請求項10之攝像元件，其中就保護層之氫阻止能力方面，若以加熱鈦時之強度比為1.0，則使用熱脫附譜法測定且於350°C加熱時檢測出之氫離子相對強度比為0.1以下。
  12. 如請求項1之攝像元件，其中光電轉換部進而具備絕緣層及電荷蓄積用電極，該電荷蓄積用電極與第1電極隔開配置，且介隔絕緣層與無機氧化物半導體材料層對向配置。
  13. 如請求項1之攝像元件，其中光電轉換層中產生之電荷經由保護層及無機氧化物半導體材料層向第1電極移動。
  14. 如請求項13之攝像元件，其中電荷為電子。
  15. 一種積層型攝像元件，其至少具有1個請求項1至請求項14中任一項之攝像元件。
  16. 一種固體攝像裝置，其具備複數個請求項1至請求項14中任一項之攝像元件。
  17. 一種固體攝像裝置，其具備複數個請求項15之積層型攝像元件。
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