TWI816802B - 攝像裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之攝像裝置包含：有效像素區域，其具備複數個攝像元件-A，將藉由光電轉換產生之信號電荷放大而向驅動電路讀出；及光學黑區，其具備複數個攝像元件-B，包圍有效像素區域，且輸出成為黑色位準之基準的光學黑；構成複數個攝像元件-A及攝像元件-B之光電轉換層23為共用，共用之光電轉換層23位於光學黑區之外側，且向包圍光學黑區之外緣區域延伸，於外緣區域配置有外緣電極201。

Description

攝像裝置
本發明係關於一種攝像裝置。
攝像裝置通常具備：有效像素區域，其將藉由光電轉換產生之信號電荷放大並讀出至驅動電路；及光學黑區，其包圍有效像素區域，並輸出成為黑色位準之基準之光學黑。另，方便起見，將先前之攝像裝置中之有效像素區域具備之攝像元件稱為『攝像元件-a』，將光學黑區具備之攝像元件稱為『攝像元件-b』。且，以攝像元件-a中產生之暈光不會對攝像元件-b造成影響之方式，於光學黑區中，在攝像元件-b與攝像元件-a間配設有虛設攝像元件。
攝像元件-a及攝像元件-b具備由第1電極、光電轉換層及第2電極積層而成之光電轉換部。此處，於由有機半導體材料構成光電轉換層之情形時，為避免光電轉換層受到損傷而引起畫質降低，根據WO2014/007132A1周知有於攝像元件-b之光入射側形成遮光膜及緩衝膜的技術。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]WO2014/007132A1
[發明所欲解決之問題]
WO2014/007132A1揭示之技術對於緩和設置於攝像元件之光入射側之各種膜之膜應力較為有效。然而，於由有機半導體材料構成光電轉換層之情形時，於加工光電轉換層時，具體而言係圖案化時，屢屢於光電轉換層之緣部產生損傷。且，其結果，光電轉換層之緣部產生之電荷侵入至攝像元件-b，而會產生阻礙光學黑區之功能之問題。
因此，本發明之目的在於提供一種具有不易阻礙光學黑區之功能之構成、構造的攝像裝置。 [解決問題之技術手段]
為達成上述目的之本發明之第1態樣之攝像裝置包含： 有效像素區域，其具備複數個攝像元件-A，將藉由光電轉換產生之信號電荷放大而向驅動電路讀出；及 光學黑區，其具備複數個攝像元件-B，且包圍有效像素區域，且輸出成為黑色位準之基準的光學黑；且 構成複數個攝像元件-A及攝像元件-B之光電轉換層為共用， 共用之光電轉換層位於光學黑區之外側，且向包圍光學黑區之外緣區域延伸， 於外緣區域配置有外緣電極。
用於達成上述目的之本發明之第2態樣之攝像裝置包含： 有效像素區域，其具備複數個攝像元件-A，將藉由光電轉換產生之信號電荷放大而向驅動電路讀出； 光學黑區，其具備複數個攝像元件-B，包圍有效像素區域，且輸出成為黑色位準之基準的光學黑；及 外緣區域，其具備複數個攝像元件-C，且包圍光學黑區；且 構成複數個攝像元件-A、攝像元件-B及攝像元件-C之光電轉換層為共用， 攝像元件-C於攝像裝置動作時始終處於動作狀態。
以下，參照圖式，基於實施例說明本發明，但本發明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，說明按照以下之順序進行。 1.關於本發明之第1態樣～第2態樣之攝像裝置全體之說明 2.實施例1(本發明之第1態樣之攝像裝置) 3.實施例2(實施例1之變化) 4.實施例3(實施例1～實施例2之變化) 5.實施例4(實施例1～實施例3之變化) 6.實施例5(實施例1～實施例4之變化) 7.實施例6(實施例1～實施例5之變化) 8.實施例7(本發明之第2實施態樣之攝像裝置) 9.實施例8(實施例1～實施例7之變化) 10.實施例9(實施例8之變化) 11.實施例10(實施例8～實施例9之變化) 12.實施例11(實施例8～實施例10之變化) 13.實施例12(實施例8～實施例11之變化) 14.實施例13(實施例8～實施例12之變化) 15.實施例14(實施例8～實施例13之變化、第1構成及第6構成之攝像元件) 16.實施例15(第2構成及第6構成之攝像元件) 17.實施例16(第3構成之攝像元件) 18.實施例17(第4構成之攝像元件) 19.實施例18(第5構成之攝像元件) 20.實施例19(第6構成之攝像元件) 21.其他
＜關於本發明之第1態樣～第2態樣之攝像裝置全體之說明＞ 本發明之第1態樣之攝像裝置中，外緣電極可設為隔著絕緣層與共用之光電轉換層對向配置之形態。且，於該情形時，可設為對外緣電極施加與信號電荷相同之符號之電位之形態，進而可設為於攝像裝置動作時始終對外緣電極施加與信號電荷相同之符號之電位的形態。
或，於本發明之第1態樣之攝像裝置中，外緣電極可設為連接於共用之光電轉換層之形態。於該情形時，可設為對外緣電極施加與信號電荷不同之符號之電位之形態，進而可設為於攝像裝置動作時，始終對外緣電極施加與信號電荷不同之符號之電位的形態。
或，於本發明之第1態樣之攝像裝置中，外緣電極可設為由第1外緣電極及第2外緣電極構成之形態，且第1外緣電極隔著絕緣層與共用之光電轉換層對向配置；第2外緣電極配置於較第1外緣電極更外側，且連接於共用之光電轉換層。
於包含以上說明之各種較佳之形態之第1態樣之攝像裝置中，外緣電極可設為包圍光學黑區之構成，於該情形時，包圍光學黑區之外緣電極可設為連續形成之構成，或，包圍光學黑區之外緣電極亦可設為不連續形成之構成。
再者，包含以上說明之各種較佳之形態、構成之本發明之第1態樣之攝像裝置中，可設為如下之構成： 攝像元件-A及攝像元件-B各自具備： 光電轉換部，其由第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電極分開配置，且隔著絕緣層與光電轉換層對向配置； 構成攝像元件-A之光電轉換層與構成攝像元件-B之光電轉換層由共用之光電轉換層構成， 構成攝像元件-A之第2電極與構成攝像元件-B之第2電極由共用之第2電極構成， 可設為自共用之第2電極側入射光之構成。且，於該情形時，可設為以共用之光電轉換層為基準，並將外緣電極配置於第1電極側之構成，或，亦可設為以共用之光電轉換層為基準，並將外緣電極配置於第2電極側。
本發明之第2態樣之攝像裝置中，可設為如下之形態：攝像元件-A、攝像元件-B及攝像元件-C各者具備： 光電轉換部，其由第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電極分開配置，且隔著絕緣層與光電轉換層對向配置； 構成攝像元件-A之光電轉換層、構成攝像元件-B之光電轉換層及構成攝像元件-C之光電轉換層由共用之光電轉換層構成， 構成攝像元件-A之第2電極、構成攝像元件-B之第2電極及構成攝像元件-C之第2電極由共用之第2電極構成， 於攝像裝置動作時，對構成攝像元件-C之第1電極始終施加與信號電荷相反之符號之電位， 於攝像裝置動作時，對構成攝像元件-C之電荷蓄積用電極始終施加與信號電荷相同之符號之電位。
於包含上述較佳之形態之本發明之第2態樣之攝像裝置中，可設為如下之形態：構成攝像元件-C之絕緣層之厚度薄於構成攝像元件-A及攝像元件-B之絕緣層的厚度。
於以下之說明中，有將隔著絕緣層與共用之光電轉換層對向配置之外緣電極稱為『第1外緣電極』，將連接於共用之光電轉換層之外緣電極稱為『第2外緣電極』之情形。又，有將包含以上說明之各種較佳之形態、構成之本發明之第1態樣～第2態樣之攝像裝置總稱為『本發明之攝像裝置』之情形。
亦可將構成本發明之攝像裝置等之攝像元件-A及攝像元件-B設為積層型攝像元件(於後文詳細敍述)。
然而，於對光電轉換層使用有機半導體材料之情形時，攝像元件可對特定之顏色(波段)進行光電轉換。且，由於具有此種特徵，故於作為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，On Chip Color Filter)與攝像元件之組合形成副像素，並將副像素二維排列之先前之攝像裝置中無法實現的將副像素積層之構造(積層型攝像元件)(例如，參照日本專利特開2011-138927號公報)。又，由於無須進行去馬賽克處理，故有不會產生偽色之優點。以下之說明中，有以下之情形：方便起見，將設置於半導體基板上或上方之具備光電轉換部之攝像元件稱為『第1類型之攝像元件』，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』，方便起見，將設置於半導體基板內之攝像元件稱為『第2類型之攝像元件』，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』。
可依情形使構成位於電荷蓄積用電極上方之光電轉換層之材料與構成位於第1電極上方之光電轉換層之材料不同。
於圖65顯示先前之積層型攝像元件(積層型攝像裝置)之構成例。圖65所示之例中，於半導體基板570內，積層形成有構成第2類型之攝像元件即第3攝像元件543及第2攝像元件541之第2類型之光電轉換部即第3光電轉換部543A及第2光電轉換部541A。又，於半導體基板570之上方(具體而言係第2攝像元件541之上方)，配置有第1類型之光電轉換部即第1光電轉換部510A。此處，第1光電轉換部510A具備第1電極521、包含有機系材料之光電轉換層523、第2電極522，且構成第1類型之攝像元件即第1攝像元件510。第2光電轉換部541A及第3光電轉換部543A中，根據吸收係數之不同，分別對例如藍色光及紅色光進行光電轉換。又，第1光電轉換部510A中對例如綠色光進行光電轉換。
第2光電轉換部541A及第3光電轉換部543A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541A及第3光電轉換部543A，隨後分別藉由縱型電晶體(圖示閘極部545)與傳送電晶體(圖示閘極部546)傳送至第2浮動擴散層(Floating Diffusion)FD2 及第3浮動擴散層FD3 ，進而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570。
第1光電轉換部510A中藉由光電轉換產生之電荷經由接觸孔部561、配線層562蓄積於形成於半導體基板570之第1浮動擴散層FD1 。又，第1光電轉換部510A亦經由接觸孔部561、配線層562連接於將電荷量轉換成電壓之放大電晶體之閘極部552。且，第1浮動擴散層FD1 構成重設電晶體(圖示閘極部551)之一部分。參照編號571為元件分離區域，參照編號572為形成於半導體基板570之正面之氧化膜，參照編號576、581為層間絕緣層，參照編號583為絕緣層，參照編號514為晶載微透鏡。
圖65所示之先前之攝像元件中，第2光電轉換部541A及第3光電轉換部543A中藉由光電轉換產生之電荷暫時蓄積於第2光電轉換部541A及第3光電轉換部543A，隨後傳送至第2浮動擴散層FD2 及第3浮動擴散層FD3 。因此，可將第2光電轉換部541A及第3光電轉換部543A完全耗盡。然而，第1光電轉換部510A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510A完全耗盡。且，作為以上之結果，kTC雜訊增大，隨機雜訊惡化，而有導致攝像畫質降低之虞。
於本發明之攝像裝置等中，如上所述，具備與第1電極分開配置，且隔著絕緣層與光電轉換層對向配置之電荷蓄積用電極，藉此於對光電轉換部照射光，於光電轉換部中進行光電轉換時，可將電荷蓄積於光電轉換層。因此，於開始曝光時，可將電荷蓄積部完全耗盡，而抹除電荷。其結果，可抑制kTC雜訊增大，隨機雜訊惡化而導致攝像畫質降低等現象之產生。
有效像素區域由二維矩陣狀規則地排列複數個之像素構成。
關於本發明之攝像裝置等，於後文敍述之實施例1中詳細地進行說明。
作為本發明之攝像元件，可列舉例如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：接觸影像感測器)、CMD(Charge Modulation Device：電荷調變器件)型之信號放大型影像感測器。可由本發明之第1態樣～第2態樣之攝像裝置、於後文敍述之第1構成～第2構成之攝像裝置構成例如數位靜態相機或攝像機、可攜式攝影機、監視相機、車輛搭載用相機、智慧型手機用相機、遊戲用之使用者介面相機、生物體驗證用相機。 [實施例1]
實施例1係關於本發明之第1態樣之攝像裝置。於圖1顯示實施例1之攝像裝置之模式性局部剖視圖，於圖11A模式性顯示實施例1之攝像裝置之構成要素之配置，於圖13或圖14顯示構成實施例1之攝像裝置之攝像元件-A之模式性局部剖視圖，於圖15顯示實施例1之攝像裝置中之第1電極及電荷蓄積用電極之配置的模式性俯視圖。另，於圖1～圖9中，為簡化圖式，省略對層間絕緣層81標註陰影線。又，圖11A、圖11B、圖12B中，以參照編號201A表示配置有位於外緣區域之電極即外緣電極(第3電極)201之外緣區域之區域，且為明確化，標註陰影線，於圖12A及圖12B中，以參照編號211A表示配置有外緣電極211之外緣區域之區域，且為明確化，標註陰影線。
實施例1之攝像裝置由有效像素區域及光學黑區構成，該有效像素區域具備複數個攝像元件-A，且接受光，並將藉由光電轉換產生之信號電荷放大且讀出至驅動電路；該光學黑區(亦被稱為黑色基準像素區域、光學黑色像素區域、OPB)具備複數個攝像元件-B，且包圍有效像素區域，並輸出成為黑色位準之光學黑。且，構成複數個攝像元件-A及攝像元件-B之光電轉換層23共用，共用之光電轉換層23位於光學黑區之外側，且向包圍光學黑區之外緣區域延伸，於外緣區域配置有外緣電極(第3電極)201。
且，由實施例1之攝像裝置構成例如數位靜態相機或攝像機、可攜式攝影機、監視相機、車輛搭載用相機(車載相機)、智慧型手機用相機、遊戲用之使用者介面相機、生物體驗證用相機等。
有效像素區域具備之攝像元件-A具備：光電轉換部，其由包含導電材料之第1電極21、包含有機系材料(具體而言為有機半導體材料)之光電轉換層23及包含透明導電材料之第2電極22積層而成。光學黑區具備之攝像元件-B具備由第1電極121、光電轉換層23及第2電極22積層而成之光電轉換部。如上所述，構成複數個攝像元件-A及攝像元件-B之光電轉換層23共用，又，構成複數個攝像元件-A及攝像元件-B之第2電極22亦共用。
攝像元件-A中，光電轉換部進而具備：包含導電材料之電荷蓄積用電極24，其與絕緣層82及第1電極21分開配置，且隔著絕緣層82與光電轉換層23對向配置。光電轉換層23具有與第1電極21相接之區域、與絕緣層82相接，且與下方不存在電荷蓄積用電極24之區域、及與絕緣層82相接，且於下方存在電荷蓄積用電極24的區域。且，自第2電極22入射光。實施例1中，藉由光之照射，於光電轉換層23中產生之電洞流向第2電極22，電子最終流向第1電極21。各攝像元件-A中，於第2電極22之上方設置有晶載微透鏡14。圖1～圖9中，以虛線顯示攝像元件與攝像元件間之邊界。
攝像元件-B中，光電轉換部進而具備：電荷蓄積用電極124，其與絕緣層82及第1電極121分開配置，且隔著絕緣層82與光電轉換層23對向配置。光電轉換層23具有與第1電極121相接之區域、與絕緣層82相接，且與下方不存在電荷蓄積用電極124之區域、及與絕緣層82相接，且於下方存在電荷蓄積用電極124的區域。於第2電極22之上方，於來自第2電極22之光之入射側形成有遮光層15。又，各攝像元件-B中，於第2電極22之上方設置有晶載微透鏡14。光電轉換層23中產生之電洞流向第2電極22，電子最終流向第1電極121。
實施例1中，由4個攝像元件-A構成1個攝像元件塊。即，如圖15所示，共用構成4個攝像元件-A之第1電極21。具體而言，由各自具備電荷蓄積用電極2411 、2412 、2413 、2414 之4個攝像元件-A共用第1電極211 ，由各自具備電荷蓄積用電極2421 、2422 、2423 、2424 之4個攝像元件-A共用第1電極212 ，由各自具備電荷蓄積用電極2431 、2432 、2433 、2434 之4個攝像元件-A共用第1電極213 ，由各自具備電荷蓄積用電極2441 、2442 、2443 、2444 之4個攝像元件-A共用第1電極214 。然而，構成元件-A之構成不限定於此種構成，亦可設為1個攝像元件-A具有1個第1電極21之構成，又可設為複數個攝像元件-A共用1個第1電極21之構成。
又，於攝像元件-A與攝像元件-A間，配設有電荷移動控制電極27。同樣地，於攝像元件-B與攝像元件-B間，亦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，可確實地抑制隔著電荷移動控制電極27存在之攝像元件-A間之電荷之移動，隔著電荷移動控制電極27存在之攝像元件-B間之電荷之移動，隔著電荷移動控制電極27存在之攝像元件-A與攝像元件-B間之電荷之移動。另，於將施加至電荷移動控制電極27之電位設為V17 時，只要設為V12 ＞V17 即可。關於V12 於後文敍述。
實施例1中，外緣電極201作為電位障壁形成電極發揮功能。且，外緣電極201隔著絕緣層82與共用之光電轉換層23對向配置，於該情形時，對外緣電極201施加與信號電荷(實施例1中為電子)相同符號之電位(實施例1中為負電位)，進而於攝像裝置動作時，始終對外緣電極201繼續施加與信號電荷相同符號之電位。外緣電極201框架狀地包圍光學黑區(參照圖11A)。再者，以共用之光電轉換層23為基準，將外緣電極201配置於第1電極側。具體而言，外緣電極201與第1電極21相同之位準地配置於層間絕緣層81上。
有效像素區域、光學黑區及外緣區域中，於第2電極22上形成有上部絕緣層83(83A、83B)，於光學黑區及外緣區域中之上部絕緣層83A與上部絕緣層83B間形成有遮光層15。第1電極21、121、電荷蓄積用電極24、124、電荷移動控制電極27及外緣電極201形成於層間絕緣層81上，電荷蓄積用電極24、124、電荷移動控制電極27及外緣電極201由絕緣層82覆蓋。
於以下，參照圖13或圖14，進行與攝像元件-A相關之說明，但攝像元件-B具有實質上與攝像元件-A同樣之構成、構造，故省略攝像元件-B之構成、構造之說明。
如圖13所示，實施例1之攝像元件-A為背面照射型之攝像元件，且由第1類型之攝像元件構成。或，如圖14模式性局部剖視圖所示，實施例1之攝像元件之變化例為正面照射型之攝像元件，且由第1類型之攝像元件構成。此處，攝像元件-A由吸收紅色光之攝像元件、吸收綠色光之攝像元件、吸收藍色光之攝像元件之3種攝像元件構成。再者，由複數個該等攝像元件構成攝像裝置。作為複數個該等攝像元件之配置，可列舉例如拜耳排列。於各攝像元件之光入射側，可根據需要配設用於進行藍色、綠色、紅色之分光的彩色濾光片層。
攝像元件-A進而具備半導體基板(更具體而言係矽半導體層)70，光電轉換部配置於半導體基板70之上方。又，進而具備設置於半導體基板70，且具有連接有第1電極21、第2電極22及外緣電極201、211之驅動電路之控制部。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。
攝像元件-A中，於層間絕緣層81上分開形成有第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上形成有光電轉換層23，於光電轉換層23上形成有第2電極。於包含第2電極22之整面形成有上部絕緣層83(83A、83B)，於上部絕緣層83上設置有晶載微透鏡14。不設置彩色濾光片層。層間絕緣層81或絕緣層82、上部絕緣層83由周知之絕緣材料(例如SiO2 或SiN)構成。光電轉換層23與第1電極21藉由設置於絕緣層82之連接部67連接。光電轉換層23於連接部67內延伸。即，光電轉換層23在設置於絕緣層82之開口部85內延伸，且與第1電極21連接。
電荷蓄積用電極24之大小大於第1電極21。於將電荷蓄積用電極24之面積設為S1 '，將第1電極21之面積設為S1 時，並非限定者，但較佳滿足 4≦S1 '/S1 ， 實施例1中，並非限定者，但設為例如 S1 '/S1 =8。 另，於後文敍述之實施例13～實施例17中，將3個光電轉換部區段(10'1 、10'2 、10'3 )之大小設為相同之大小，平面形狀亦設為相同。
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V0A 連接於構成驅動電路之垂直驅動電路312(於後文敍述)。外緣電極201亦同樣地連接於驅動電路。
於半導體基板70設置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。
更具體而言，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形成有氧化膜72。再者，於半導體基板70之第1面側，設置有構成攝像元件-A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之配線層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 (317)。
重設線RST1 、選擇線SEL1 連接於構成驅動電路之垂直驅動電路312，信號線(資料輸出線)VSL1 連接於構成驅動電路之行信號處理電路313。
於層間絕緣層76跨及複數層地形成配線，但省略圖示。於半導體基板70之背面70B及半導體基板70內部之應形成接觸孔部61之部分，形成有HfO2 膜74。
HfO2 膜74為具有負的固定電荷之膜，可藉由設置此種膜而抑制產生暗電流。亦可代替HfO2 膜，而使用氧化鋁(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，可使用例如CVD(Chemical Vapor Deposition：化學氣相沈積)法、PVD(Physical Vapor Deposition：物理氣相沈積)法、ALD(Atomic layer deposition：原子層沈積)法。
以下，參照圖16A及圖17，說明具備實施例1之電荷蓄積用電極之攝像元件之動作。此處，使第1電極21之電位高於第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23中藉由光電轉換產生之電子讀出至浮動擴散層。其他之實施例中亦同樣。又，於以下，進行與攝像元件-A之動作相關之說明，但由於攝像元件-B之動作除了無光之照射外，實質上皆與攝像元件-A之動作同樣，故省略攝像元件-B之動作之說明。
圖17、於後文敍述之實施例11中之圖33、圖34、實施例13中之圖45、圖46中使用之符號如下。
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與第1電極25中間之區域對向之光電轉換層23之點PA 處之電位 PB ･････與電荷蓄積用電極24對向之光電轉換層23之區域之點PB 處之電位 PC1 ･････與電荷蓄積用電極區段24A對向之光電轉換層23之區域之點PC1 處之電位 PC2 ･････與電荷蓄積用電極區段24B對向之光電轉換層23之區域之點PC2 處之電位 PC3 ･････與電荷蓄積用電極區段24C對向之光電轉換層23之區域之點PC3 處之電位 PD ･････與傳送控制用電極(電荷傳送電極)25對向之光電轉換層23之區域之點PD 處之電位 FD ･････第1浮動擴散層FD1 處之電位 VOA ･････電荷蓄積用電極24處之電位 VOA-A ････電荷蓄積用電極區段24A處之電位 VOA-B ････電荷蓄積用電極區段24B處之電位 VOA-C ････電荷蓄積用電極區段24C處之電位 VOT ･････傳送控制用電極(電荷傳送電極)25處之電位 RST････重設電晶體TR1rst 之閘極部51處之電位 VDD ･････電源電位 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
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V12 。藉由入射至光電轉換層23之光於光電轉換層23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，由於使第1電極21之電位高於第2電極22之電位，即，由於例如對第1電極21施加正電位，對第2電極22施加負電位，故V12 ≧V11 ，較佳設為V12 ＞V11 。藉此，藉由光電轉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23對向之光電轉換層23之區域停止。即，將電荷蓄積於光電轉換層23。由於V12 ＞V11 ，故光電轉換層23之內部產生之電子不會朝第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對向之光電轉換層23之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，將第1浮動擴散層FD1 之電位重設，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V21 ，對電荷蓄積用電極24施加電位V22 。此處，設為V22 ＜V21 。藉此，停留於與電荷蓄積用電極24對向之光電轉換層23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，將蓄積於光電轉換層23之電荷向控制部讀出。
以上，電荷蓄積、重設動作、電荷傳送之一系列之動作完成。
外緣電極201亦連接於驅動電路，如上所述，於對外緣電極201施加與信號電荷(實施例1中為電子)相同符號之電位(實施例1中為負電位)，進而對外緣電極201，於攝像裝置動作時，始終施加與信號電荷相同符號之電位。具體而言，將施加至外緣電極201之電位設為V201 時，只要將V201 之值設為始終低於V12 之值即可。藉此，電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列動作之期間，外緣區域中產生之電子無法越過藉由外緣電極201產生之電位障壁，故外緣區域中產生之電子不會流入至光學黑區。
將電子讀出至第1浮動擴散層FD1 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，於後文敍述之第2攝像元件、第3攝像元件之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列動作亦與先前之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列動作同樣。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)處理去除。
於圖63顯示實施例1之攝像裝置之概念圖。實施例1之攝像裝置300由以下等構成：二維狀排列攝像元件301之攝像區域(有效像素區域)311、以及作為該驅動電路(周邊電路)之垂直驅動電路312、行信號處理電路313、水平驅動電路314、輸出電路315及驅動控制電路316。該等電路可由周知之電路構成，又，當然，亦可使用其他之電路構成(例如，先前之CCD攝像裝置或CMOS攝像裝置中使用之各種電路)構成。圖63中，攝像元件301中之參照編號「301」之顯示僅設為1列。
驅動控制電路316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312、行信號處理電路313及水平驅動電路314之動作之基準的時脈信號或控制信號。且，產生之時脈信號或控制信號被輸入至垂直驅動電路312、行信號處理電路313及水平驅動電路314。
垂直驅動電路312例如由位移暫存器構成，且以列單位依序沿垂直方向選擇掃描攝像區域311之各攝像元件301。且，基於各攝像元件301中之受光量產生之電流(信號)之像素信號(圖像信號)經由信號線(資料輸出線)317經由VSL被發送至行信號處理電路313。
行信號處理電路313配置於例如攝像元件301之每行，並對自1列量之攝像元件301輸出之圖像信號，基於來自每個攝像元件之黑色基準像素(未圖示，但形成於有效像素區域之周圍)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313之輸出段，與水平信號線318之間連接設置有水平選擇開關(未圖示)。
水平驅動電路314例如由位移暫存器構成，且藉由依序輸出水平掃描脈衝，而依序選擇行信號處理電路313各者，並自行信號處理電路313各者將信號輸出至水平信號線318。
輸出電路315對自行信號處理處理電路313各者經由水平信號線318依序供給之信號進行信號處理並輸出。
如上所述，實施例1之攝像裝置中，由於在外緣區域配置有外緣電極，故抑制光電轉換層之緣部產生之電荷向攝像元件-B之移動，由於不會侵入至攝像元件-B，故不會產生阻礙光學黑區之功能之問題。又，實施例1中，由於具備與第1電極分開配置，且隔著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，而於光電轉換層中進行光電轉換時，藉由光電轉換層、絕緣層及電荷蓄積用電極形成一種電容器，而可將電荷蓄積於光電轉換層。因此，於曝光開始時，可將電荷蓄積部完全耗盡，而抹除電荷。其結果，可抑制kTC雜訊增大，隨機雜訊惡化，而導致攝像畫質降低之現象之產生。又，由於可一併重設所有像素，故可實現所謂之全域快門功能。
於圖11B模式性顯示實施例1之攝像裝置之變化例之構成要素之配置，包圍光學黑區之外緣電極201(或，於後文敍述之外緣電極211)可設為不連續形成之構成。又，雖未圖示，亦可設為將外緣電極201(或，於後文敍述之外緣電極211)沿著光學黑區之一部分區域形成之構成(例如，於平面外形外裝為矩形之光學黑區中，沿著其之1邊、2邊或3邊形成之構成)。
關於構成本發明之攝像裝置等之攝像元件-A及攝像元件-B之全體之詳細說明於實施例7與實施例8間進行。 [實施例2]
實施例2為實施例1之變化。於圖2顯示攝像裝置之模式性局部剖視圖，於圖12A模式性顯示攝像裝置之構成要素之配置，實施例2之攝像裝置中，位於外緣區域之電極即外緣電極(第4電極)211連接於共用之光電轉換層23。外緣電極211作為電荷排出電極發揮功能。對外緣電極211施加與信號電荷不同之符號之電位(具體而言為正電位)，進而對外緣電極211，於攝像裝置動作時，始終繼續施加與信號電荷不同符號之電位(具體而言為正電位)。具體而言，將施加至外緣電極211之電位設為V211 時，只要將V211 之值設為始終高於V12 之值即可。
藉此，電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列動作之期間，外緣區域中產生之電子流入至外緣電極，且外緣區域中產生之電子不會流入至光學黑區。又，由於在光學黑區設置有電荷移動控制電極，故可更確實地防止外緣區域中產生之電子流入至光學黑區。
由於除以上之點外，實施例2之攝像裝置之構成、構造皆可設為與實施例1之攝像裝置之構成、構造同樣，故省略詳細之說明。 [實施例3]
實施例3係實施例1～實施例2之變化。於圖3顯示攝像裝置之模式性局部剖視圖，於圖12B模式性顯示攝像裝置之構成要素之配置，實施例3之攝像裝置中，外緣電極由第1外緣電極(第3電極)201(實施例1中之外緣電極201)與第2外緣電極(第4電極)211(實施例2中之外緣電極211)構成，該第1外緣電極201隔著絕緣層82與共用之光電轉換層對向配置；該第2外緣電極211配置於較第1外緣電極201更外側，且連接於共用之光電轉換層23。
由於除以上之點外，實施例3之攝像裝置之構成、構造皆可設為與實施例1及實施例2之攝像裝置之構成、構造同樣，故省略詳細之說明。 [實施例4]
實施例4係實施例1～實施例3之變化。於圖4顯示實施例3之攝像裝置之變化例的模式性局部剖視圖，實施例4之攝像裝置中，將第1外緣電極(第3電極)201(實施例1中之外緣電極201)與第2外緣電極(第4電極)211(實施例2中之外緣電極211)設為1組時，配設2組該等組，且該第1外緣電極201隔著絕緣層82與共用之光電轉換層對向配置；該第2外緣電極211配置於較第1外緣電極201更外側，且連接於共用之光電轉換層23。然而，並非限定於此者，亦可設為3組以上，且第1外緣電極201之數量與第2外緣電極211之數量可為相同之數量，亦可為不同之數量。又，可設置0或1個第1外緣電極201，且設置2個以上之第2外緣電極211，亦可設置0或1個第2外緣電極211，且設置2個以上之第1外緣電極201。
又，可改變複數個第1外緣電極201之寬度，或改變第1外緣電極201間之間隔，亦可改變複數個第2外緣電極211之寬度，或改變第2外緣電極211間之間隔，又可改變第1外緣電極201與第2外緣電極211間之間隔。可使施加至第1外緣電極201之各者之電位依第1外緣電極201而變，亦可使施加至第2外緣電極211之各者之電位依第2外緣電極211而變。
由於除以上之點外，實施例4之攝像裝置之構成、構造皆可設為與實施例1及實施例2之攝像裝置之構成、構造同樣，故省略詳細之說明。 [實施例5]
實施例5係實施例1～實施例4之變化。於圖5顯示攝像裝置之模式性局部剖視圖，實施例5之攝像裝置中，光電轉換層23具有有機半導體材料層23A及包含IGZO等之氧化物半導體材料層23B之2層構造。氧化物半導體材料層23B具有之功函數與第1電極21具有之功函數不同。又，構成位於氧化物半導體材料層23B附近之有機半導體材料層23A之部分之材料的LUMO值E1 、及構成氧化物半導體材料層23B之材料之LUMO值E2 較佳為 E2 -E1 ≧0.1 eV， 更佳為期望滿足 E2 -E1 ＞0.1 eV。 如此，藉由將光電轉換層23設為2層構造，可防止電荷蓄積時之再耦合，可使向第1電極傳送蓄積於光電轉換層之電荷之效率增加，可抑制暗電流之產生。
於圖6顯示攝像裝置之模式性局部剖視圖，實施例5之攝像裝置之變化例中，將有效像素區域及光學黑區中之光電轉換層23設為有機半導體材料層23A及氧化物半導體材料層23B之2層構成，亦可將外緣區域中之光電轉換層23設為有機半導體材料層23A之1層構成。藉此，由於可使外緣區域之光電轉換層23中之電子向第1外緣電極201、第2外緣電極211之移動遲於有效像素區域及光學黑區之光電轉換層23中之電子向第1電極22、122之移動，故可更有效地抑制電子自外緣區域向光學黑區之移動。
由於除以上之點外，實施例5之攝像裝置之構成、構造皆可設為與實施例1～實施例4之攝像裝置之構成、構造同樣，故省略詳細之說明。 [實施例6]
實施例6係實施例1～實施例5之變化。於圖7顯示實施例1之攝像裝置之變化例的模式性局部剖視圖，作為實施例1之變化例之實施例6之攝像裝置中，外緣電極(第3電極)201以共用之光電轉換層23為基準配置於第2電極側。又，於圖8顯示攝像裝置之模式性局部剖視圖，作為實施例3之變化例之實施例6之攝像裝置之變化例中，外緣電極201以共用之光電轉換層23為基準配置於第2電極側。外緣電極(第4電極)211以共用之光電轉換層23為基準配置於第1電極側。或，雖未圖示，但作為實施例2之變化例之實施例6之攝像裝置之變化例中，可將外緣電極211以共用之光電轉換層23為基準配置於第2電極側。或，亦可將外緣電極201以共用之光電轉換層23為基準配置於第2電極側，將外緣電極211以共用之光電轉換層23為基準配置於第2電極側，又可將外緣電極201以共用之光電轉換層23為基準配置於第1電極側，將外緣電極211以共用之光電轉換層23為基準配置於第2電極側。
由於除以上之點外，實施例6之攝像裝置之構成、構造皆可設為與實施例1～實施例5之攝像裝置之構成、構造同樣，故省略詳細之說明。 [實施例7]
實施例7係關於本發明之第2態樣之攝像裝置。
於圖9顯示模式性局部剖視圖，實施例7之攝像裝置具備：有效像素區域，其具備複數個攝像元件-A，將藉由光電轉換產生之信號電荷放大並讀出至驅動電路；光學黑區，其具備複數個攝像元件-B，包圍有效像素區域，並輸出成為黑色位準之基準之光學黑；及外緣區域，其具備複數個攝像元件-C，並包圍光學黑區。且，構成複數個攝像元件-A、攝像元件-B及攝像元件-C之光電轉換層23共用，攝像元件-C於攝像裝置動作時始終處於動作狀態。
本發明之第2態樣之攝像裝置中，攝像元件-A具備由光電轉換層23及第2電極22積層而成之光電轉換部，光電轉換部進而具備與第1電極21分開配置，且隔著絕緣層82與光電轉換層23對向配置的電荷蓄積用電極24。攝像元件-B具備由第1電極121、光電轉換層23及第2電極22積層而成之光電轉換部，光電轉換部進而具備與第1電極121分開配置，且隔著絕緣層82與光電轉換層23對向配置的電荷蓄積用電極124。攝像元件-C具備由第1電極221、光電轉換層23及第2電極22積層而成之光電轉換部，光電轉換部進而具備與第1電極221分開配置，且隔著絕緣層82與光電轉換層23對向配置的電荷蓄積用電極224。
又，於攝像元件-A與攝像元件-B間，配設有電荷移動控制電極27。同樣地，於攝像元件-B與攝像元件-B間，亦配設有電荷移動控制電極27。於攝像元件-C與攝像元件-B間，亦配設有電荷移動控制電極27。又，於攝像元件-C與攝像元件-C間，亦配設有電荷移動控制電極227。藉由配設電荷移動控制電極22、227，可確實地抑制隔著電荷移動控制電極27存在之攝像元件-A間之電荷之移動，隔著電荷移動控制電極27存在之攝像元件-B間之電荷之移動，隔著電荷移動控制電極27存在之攝像元件-A與攝像元件-B間之電荷之移動，隔著電荷移動控制電極27存在之攝像元件-B與攝像元件-C間之電荷之移動，隔著電荷移動控制電極227存在之攝像元件-C與攝像元件-C間之電荷之移動等。另，於將施加至電荷移動控制電極27、227之電位設為V17 時，只要設為V12 ＞V17 即可。關於V12 於後文敍述。
且，構成攝像元件-A之光電轉換層、構成攝像元件-B之光電轉換層及構成攝像元件-C之光電轉換層由共用之光電轉換層23構成，構成攝像元件-A之第2電極、構成攝像元件-B之第2電極及構成攝像元件-C之第2電極由共用之第2電極22構成。
對構成攝像元件-C之第1電極221，於攝像裝置動作時，始終施加與信號電荷相反之符號之電位(具體而言為正電位)，再者，對構成攝像元件-C之電荷蓄積用電極224，於攝像裝置動作時，始終施加與信號電荷相同之符號之電位(具體而言為負電位)。具體而言，將施加至第1電極221之電位設為V221 時，將V221 之值設為始終高於V21 之值即可，將施加至電荷蓄積用電極224設為V224 時，將V224 之值設為始終低於V22 之值即可。另，攝像元件-A及攝像元件-B之動作可設為與實施例1中說明之攝像元件-A及攝像元件-B之動作同樣。又，由於攝像元件-A及攝像元件-B之構成、構造可設為與實施例1中說明之攝像元件-A及攝像元件-B之構成、構造同樣，攝像元件-C之構成、構造可設為與實施例1中說明之攝像元件-A及攝像元件-B之構成、構造實質上同樣，故省略詳細之說明。
於圖10顯示模式性局部剖視圖，實施例7之攝像裝置之變化例中，可設為構成攝像元件-C之絕緣層82之厚度薄於構成攝像元件-A及攝像元件-B之絕緣層82之厚度的形態，藉此，可使攝像元件-C中產生之電場與攝像元件-A及攝像元件-B中產生之電場不同。
又，可藉由適當地選擇攝像元件-B與攝像元件-C間之距離而謀求電荷移動之最佳化。具體而言，只要使攝像元件-A與攝像元件-B間之距離長於攝像元件-B與攝像元件-C間之距離即可。或，可使攝像元件-B之大小與攝像元件-C之大小不同。
實施例7之攝像裝置中，於包圍光學黑區之外緣區域具備攝像元件-C，由於該等攝像元件-C於攝像裝置動作時，始終處於動作狀態，故光電轉換層之緣部產生之電荷向攝像元件-C移動，而不會侵入至攝像元件-B，從而不會產生阻礙光學黑區之功能之問題。
以下，進行關於構成本發明之攝像裝置等之攝像元件-A、攝像元件-B及攝像元件-C(攝像元件)之全體之詳細說明。另，有對攝像元件-A、攝像元件-B及攝像元件-C進行總稱而簡稱為『攝像元件』之情形。
本發明之攝像裝置等中進而具備： 半導體基板，且可設為 光電轉換部配置於半導體基板之上方之形態。另，第1電極、電荷蓄積用電極及第2電極連接於驅動電路。
再者，包含以上說明之各種較佳之形態、態樣之本發明之攝像裝置等，可設為第1電極在設置於絕緣層之開口部內延伸，且與光電轉換層連接之形態。或，亦可設為光電轉換層在設置於絕緣層之開口部內延伸，且與第1電極連接之形態，於該情形時，可設為 第1電極之頂面之緣部由絕緣層覆蓋， 第1電極露出於開口部之底面，且 將絕緣層之與第1電極之頂面相接之面設為第1面，將絕緣層之與電荷蓄積用電極對向之光電轉換層之部分相接之面設為第2面時，開口部之側面具有自第1面朝第2面展開之傾斜的形態，再者，可設為具有自第1面朝第2面展開之傾斜之開口部之側面位於電荷蓄積用電極側的形態。另，包含於光電轉換層與第1電極間形成有其他層之形態(例如，於光電轉換層與第1電極間形成有適於電荷蓄積之材料之形態)。
再者，包含以上說明之各種較佳之形態、構成之本發明之攝像裝置等可設為以下之構成，進而具備： 控制部，其設置於半導體基板，且具有驅動電路；且 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V12 ，將電荷蓄積於光電轉換層， 於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極施加電位V21 ，對電荷蓄積用電極施加電位V22 ，將蓄積於光電轉換層之電荷經由第1電極向控制部讀出。其中，於第1電極之電位高於第2電極之電位之情形時， V12 ≧V11 ，且，V22 ＜V21 於第1電極之電位低於第2電極之電位之情形時， V12 ≦V11 ，且，V22 ＞V21 。
再者，包含以上說明之各種較佳之形態、構成之本發明之攝像裝置等中，可設為進而具備傳送控制用電極(電荷傳送電極)以下之形態，該傳送控制用電極於第1電極與電荷蓄積用電極之間，與第1電極及電荷蓄積用電極分開配置，且隔著絕緣層與光電轉換層對向配置。為方便起見，將此種形態之本發明之攝像裝置等稱為『具備傳送控制用電極之本發明之攝像裝置等』。
且，具備傳送控制用電極之本發明之攝像裝置等，可設為以下之構成： 進而具備控制部，其設置於半導體基板，且具有驅動電路；且 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V12 ，對傳送控制用電極施加電位V13 ，將電荷蓄積於光電轉換層， 於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極施加電位V21 ，對電荷蓄積用電極施加電位V22 ，對傳送控制用電極施加電位V23 ，將蓄積於光電轉換層之電荷經由第1電極向控制部讀出。其中，於第1電極之電位高於第2電極之電位之情形時， V12 ＞V13 ，且，V22 ≦V23 ≦V21 於第1電極之電位低於第2電極之電位之情形時， V12 ＜V13 ，且，V22 ≧V23 ≧V21 。
再者，包含以上說明之各種較佳之形態、構成之本發明之攝像裝置等，可設為進而具備電荷排出電極之形態，該電荷排出電極連接於光電轉換層，且與第1電極及電荷蓄積用電極分開配置。為方便起見，將此種形態之本發明之攝像裝置等稱為『具備電荷排出電極之本發明之攝像裝置等』。且，具備電荷排出電極之本發明之攝像裝置等中，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(即框架狀)配置之形態。電荷排出電極可於複數個攝像元件中共用(共通化)。且，於該情形時，可設為以下之形態： 光電轉換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由絕緣層覆蓋， 電荷排出電極露出於第2開口部之底面， 將絕緣層之與電荷排出電極之頂面接觸之面設為第3面，將絕緣層之與電荷蓄積用電極對向之光電轉換層之部分相接之面設為第2面時，第2開口部之側面具有自第3面朝第2面展開之傾斜。
再者，具備電荷排出電極之本發明之攝像裝置等可設為以下之構成，進而具備： 控制部，其設置於半導體基板，且具有驅動電路；且 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， 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V12 ，對電荷排出電極施加電位V14 ，並將電荷蓄積於光電轉換層， 電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極施加電位V21 ，對電荷蓄積用電極施加電位V22 ，對電荷排出電極施加電位V24 ，將蓄積於光電轉換層之電荷經由第1電極向控制部讀出。其中，於第1電極之電位高於第2電極之電位之情形時， V14 ＞V11 ，且，V24 ＜V21 於第1電極之電位低於第2電極之電位之情形時， V14 ＜V11 ，且，V24 ＞V21 。
再者，本發明之攝像裝置等中之以上說明之各種較佳之形態、構成中，可設為電荷蓄積用電極由複數個電荷蓄積用電極區段構成之形態。方便起見，將此種形態之本發明之攝像裝置等稱為『具備複數個電荷蓄積用電極區段之本發明之攝像裝置等』。電荷蓄積用電極區段之數量只要為2個以上即可。且，於具備複數個電荷蓄積用電極區段之本發明之攝像裝置等中，對複數個(N個)電荷蓄積用電極區段之各者施加不同電位之情形時，可設為以下之形態： 於第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電極處之電荷蓄積用電極區段(第1個光電轉換部區段)之電位較施加至位於距第1電極處最遠之電荷蓄積用電極區段(第N個光電轉換部區段)之電位更高， 於第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電極處之電荷蓄積用電極區段(第1個光電轉換部區段)之電位較施加至位於距第1電極最遠處之電荷蓄積用電極區段(第N個光電轉換部區段)之電位更低。
於包含以上說明之各種較佳形態、構成之本發明之攝像裝置等中， 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， 第1電極可構成為連接於浮動擴散層及放大電晶體之閘極部。且，於該情形時，可進而設為以下之構成， 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， 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，於包含以上說明之各種較佳形態、構成之本發明之攝像裝置等中，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，並非限定者，但較佳滿足 4≦S1 '/S1 。
或，作為包含以上說明之各種較佳形態之本發明之攝像裝置等之變化例，可列舉以下說明之第1構成～第6構成之攝像元件。即，於包含以上說明之各種較佳形態之本發明之攝像裝置等中之第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， 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， 於第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分開配置之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值越大之光電轉換部區段，距第1電極越遠。
且，於第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，於第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，於光電轉換層區段中，可使光電轉換層之部分之厚度變化，將光電轉換層之部分之厚度設為固定，而使光電轉換層區段之厚度變化，又可使光電轉換層之部分之厚度變化，使光電轉換層之部分之厚度變化，而稱為光電轉換層區段。再者，於第3構成之攝像元件中，於相鄰之光電轉換部區段，構成絕緣層區段之材料不同。又，於第4構成之攝像元件中，於相鄰之光電轉換部區段，構成電荷蓄積用電極區段之材料不同。再者，於第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。面積可連續變小，亦可階梯狀變小。
或，於包含以上說明之各種較佳形態之本發明之攝像裝置等之第6構成之攝像元件中，將電荷蓄積用電極、絕緣層、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假想平面將積層有電荷蓄積用電極、絕緣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，亦可為階梯狀變化。
於第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。於第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，於第4構成、第5構成之攝像元件中，N個絕緣層區段連續設置，另一方面，於第3構成之攝像元件中，N個絕緣層之區段對應於光電轉換部區段之各者而設置。再者，於第4構成～第5構成之攝像元件中，根據情形不同，於第3構成之攝像元件中，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，於第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，於第4構成～第5構成之攝像元件中，亦可根據情形不同，於第3構成之攝像元件中，對N個電荷蓄積用電極區段之各者施加不同之電位。
於包含第1構成～第6構成之攝像元件之本發明之攝像裝置等中，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確實地向第1電極傳送。且，其結果，可防止殘像之產生或傳送殘留之產生。
於第1構成～第5構成之攝像元件中，n值越大之光電轉換部區段，距第1電極越遠，但是否遠離第1電極而存在係以X方向為基準而判斷。又，於第6構成之攝像元件中，將離開第1電極之方向設為X方向，但將『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，即於X方向及Y方向規則地排列複數個之像素構成。將像素之平面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，將像素之平面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整體方向設為Y方向，將與Y方向正交之方向設為X方向。
以下，關於第1構成～第6構成之攝像元件，進行第1電極之電位高於第2電極之電位之情形相關之說明。
於第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，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，若成為|V12 |≧|V11 |之狀態，則第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，而施加較強之電場，可確實防止電荷自第1個光電轉換部區段流向第1電極。又，於電荷傳送期間，若成為|V22 |＜|V21 |之狀態，則可確實確保電荷自第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。
於第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，於電荷蓄積期間，若成為V12 ≧V11 之狀態，則第n個光電轉換部區段可較第(n+1)個光電轉換部區段施加較強之電場，可確實防止電荷自第1個光電轉換部區段流向第1電極。又，於電荷傳送期間，若成為V22 ＜V21 之狀態，則可確實確保電荷自第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。
於第3構成之攝像元件中，於相鄰之光電轉換部區段，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，若成為V12 ≧V11 之狀態，則第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，若成為V22 ＜V21 之狀態，則可確實確保電荷自第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。
於第4構成之攝像元件中，於相鄰之光電轉換部區段，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之功函數值逐漸變大。且，藉由採用此種構成，可不依存於電壓之正負，形成對信號電荷傳送有利之電位梯度。
於第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，若成為V12 ≧V11 之狀態，則第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，若成為V22 ＜V21 之狀態，則可確實確保電荷自第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。
於第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，距第1電極越遠越縮窄積層部分之剖面寬度之構成，則與第5構成之攝像元件之說明同樣，於電荷蓄積期間，若成為V12 ≧V11 之狀態，則接近第1電極之區域可較遠離第1電極之區域蓄積更多之電荷。因此，若於電荷傳送期間，成為V22 ＜V21 之狀態，則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寬度設為固定，逐漸增厚積層部分之剖面厚度，具體而言係絕緣層區段之厚度之構成，則與第1構成之攝像元件之說明同樣，於電荷蓄積期間，若成為V12 ≧V11 之狀態，則接近第1電極之區域可較遠離之區域蓄積更多之電荷，而施加較強之電場，可確實防止電荷自接近第1電極之區域流向第1電極。且，若於電荷傳送期間，成為V22 ＜V21 之狀態，則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，若採用逐漸增厚光電轉換層區段之厚度之構成，則與第2構成之攝像元件之說明同樣，於電荷蓄積期間，若成為V12 ≧V11 之狀態，則接近第1電極之區域可較遠離之區域施加更強之電場，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，若成為V22 ＜V21 之狀態，則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。
作為本發明之第1態樣～第2態樣之攝像裝置之變化例， 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區塊， 可設為構成攝像元件區塊之複數個攝像元件中共用第1電極之攝像裝置。方便起見，將此種構成之攝像裝置稱為『第1構成之攝像裝置』。或，作為本發明之第1態樣～第2態樣之攝像裝置之變化例， 具有複數個積層型攝像元件，該積層型攝像元件具有第1構成～第6構成之攝像元件，或具有至少1個第1構成～第6構成之攝像元件， 由複數個攝像元件或積層型攝像元件構成攝像元件區塊， 可設為構成攝像元件區塊之複數個攝像元件或積層型攝像元件中共用第1電極之攝像裝置。方便起見，將此種構成之攝像裝置稱為『第2構成之攝像裝置』。且，若如此構成攝像元件區塊之複數個攝像元件中共用第1電極，則可使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。
於第1構成～第2構成之攝像裝置中，對複數個攝像元件(1個攝像元件區塊)設置1個浮動擴散層。此處，對1個浮動擴散層設置之複數個攝像元件可由於後文敍述之第1類型之複數個攝像元件構成，亦可由至少1個第1類型之攝像元件與1個或2個以上於後文敍述之第2類型之攝像元件構成。且，藉由適當地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。使複數個攝像元件連動動作，作為攝像元件區塊連接於於後文敍述之驅動電路。即，構成攝像元件區塊之複數個攝像元件連接於1個驅動電路。然而，電荷蓄積用電極之控制係依每個攝像元件進行。又，複數個攝像元件可共用1個接觸孔部。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亦有將第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，亦有將第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，而不與複數個攝像元件中剩餘之電荷蓄積用電極相鄰配置之情形，於該情形時，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的距離(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的距離(方便起見，稱為『距離B』)更長，但為電荷可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電極越遠之攝像元件，距離A之值越大。
可根據期望適當組合以上說明之第1構成～第6構成之攝像元件之2種或2種以上。
再者，於包含以上說明之各種較佳形態、構成之本發明之攝像裝置等中，可設為自第2電極側入射光，且於自第2電極入射光之側形成遮光膜之形態。或，可設為自第2電極側入射光，而不對第1電極(根據情形為第1電極及傳送控制用電極)入射光之形態。且，於該情形時，可構成為於自第2電極入射光之側，且第1電極(根據情形為第1電極及傳送控制用電極)之上方形成遮光膜，或，可構成為於電荷蓄積用電極及第2電極之上方設置有晶載微透鏡，且入射至晶載微透鏡之光聚光於電荷蓄積用電極。此處，遮光膜可配設於較第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之上。亦可根據情形於第2電極形成遮光膜。作為構成遮光膜之材料，可例示鉻(Cr)或銅(Cu)、鋁(Al)、鎢(W)、不使光通過之樹脂(例如聚醯亞胺樹脂)。形成於光學黑區之遮光層亦可設為與遮光膜同樣之構成、構造。
又，第1構成～第2構成之攝像裝置中，可設為於1個本發明之攝像裝置等之上方配設1個晶載微透鏡之形態，或，亦可設為由2個本發明之攝像裝置等構成攝像元件區塊，並於攝像元件區塊之上方配設1個晶載微透鏡的形態。
作為本發明之攝像裝置等，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(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(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(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(方便起見，稱為『第1類型之綠色光用攝像元件』)；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(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(方便起見，稱為『第1類型之紅色光用攝像元件』)。又，於不具備電荷蓄積用電極之先前之攝像元件中，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』，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』，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』，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類型之藍色光用光電轉換部』，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』，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』。
本發明之積層型攝像元件至少具有1個本發明之攝像元件(光電轉換元件)，但具體而言可列舉例如以下之構成、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於垂直方向積層， 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各者設置於半導體基板； [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於垂直方向積層， 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各者設置於半導體基板； [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各者設置於半導體基板； [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各者設置於半導體基板。 該等攝像元件之光電轉換部之垂直方向之配置順序較佳為自光入射方向依序為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，或自光入射方向依序為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。此係由於更短波長之光在入射正面側中更有效地被吸收之故。由於紅色為3色中最長之波長，故自光入射面觀察時，較佳使紅色光用光電轉換部位於最下層。藉由該等攝像元件之積層構件，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為例如由有機系材料構成，且為第1類型之攝像元件之積層構造之最下層，並配置於較第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)。
於第1類型之攝像元件中，例如將第1電極形成於設置在半導體基板上之層間絕緣層上。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以下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型有機半導體層與n型有機半導體層之混合層(塊狀異質結構)/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型有機半導體層與n型有機半導體層之混合層(塊狀異質結構)之積層構造構成。由n型有機半導體層/p型有機半導體層與n型有機半導體層之混合層(塊狀異質結構)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(塊狀異質結構)構成。然而，亦可構成為任意替換積層順序。
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、四苯衍生物、并五苯衍生物、喹吖啶酮衍生物、噻吩衍生物、吩衍生物、苯并噻吩衍生物、苄星苯并噻吩衍生物、三烯丙基衍生物、咔衍生物、苝衍生物、苉衍生物、屈衍生物、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、聚芴衍生物等。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、富勒烯多量體等)＞、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，可列舉氮原子、氧原子、含有硫之雜環化合物、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、菲囉啉衍生物、四氮唑衍生物、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、噁唑衍生物、噁唑衍生物、咔衍生物、苯并呋喃衍生物、二苯并呋喃衍生物、亞卟啉衍生物、聚亞苯基亞乙烯衍生物、聚苯并噻二唑衍生物、分子骨架之一部分具有聚芴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、直鏈或稠環之具有芳香族化合物之基、具有鹵素化合物之基、部分氟烷基、全氟烷基、矽烷基、甲矽烷基烷氧基、甲矽烷基、芳基硫基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、烷基磺基、芳基硫化物基、烷基硫化物基、氨基、烷基氨基、芳氨基、羧基、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、磷化氫基、膦基、該等之衍生物。由有機系材料構成之光電轉換成(有稱為『有機光電轉換層』之情形)之厚度並非限定者，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，進而佳為1×10-7 m至1.8×10-7 m。另，有機半導體多分類成p型、n型，p型意指易輸送電洞，n型意指易輸送電子，但並不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，作為構成對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，作為構成對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，作為構成對紅色光進行光電轉換之有機光電轉換層之材料，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即CIGS(CuInGaSe)、CIS(CuInSe2 )、CuInS2 、CuAlS2 、CuAlSe2 、CuGaS2 、CuGaSe2 、AgAlS2 、AgAlSe2 、AgInS2 、AgInSe2 、或，III-V族化合物即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，亦可對光電轉換層使用包含該等材料之量子點。
或，可將光電轉換層設為下層半導體層與上層半導體層之積層層構造。如此，可藉由設置下層半導體層而防止電荷蓄積時之再耦合，可使蓄積於光電轉換層之電荷向第1電極之傳送效率增加，可抑制產生暗電流。構成上述層光電轉換層之材料可自構成上述光電轉換層之各種材料適當選擇即可。另一方面，作為構成下層半導體層之材料，較佳使用帶隙值較大(例如3.0 eV以上之帶隙值)，且具有高於構成光電轉換層之材料之移動率的材料。具體而言，列舉IGZO等氧化物半導體材料、過渡金屬二硫屬化物、碳化矽、金剛石、石墨烯、碳奈米管、縮合多環烴化合物或縮合雜環化合物等有機半導體材料。或，作為構成下層半導體層之材料，於應蓄積之電荷為電子之情形時，可列舉具有大於構成光電轉換層之材料之游離電位之游離電位的材料，於應蓄積之電荷為電洞之情形時，可列舉具有小於構成光電轉換層之材料之電子親和力之電子親和力的材料。或，構成下層半導體層之材料中之雜質濃度較佳為1×1018 cm-3 以下。下層半導體層可為單層構成，亦可為多層構成。又，可使位於電荷蓄積用電極之上方之下層半導體層之材料與構成位於第1電極上方之下層半導體層之材料不同。
可藉由本發明之第1態樣～第2態樣之攝像裝置構成單板式彩色攝像裝置。
於具備積層型攝像元件之本發明之攝像裝置等中，與具備拜耳排列之攝像元件之攝像裝置不同(即，並非使用彩色濾光片層進行藍色、綠色、紅色之分光)，而於同一像素內之光之入射方向，積層對複數種波長之光具有感度之攝像元件以構成1個像素，故可謀求感度之提高及每單位體積之像素密度之提高。又，由於有機系材料吸收係數較高，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漏光，或光之入射角之限制。再者，於先前之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而產生偽色，但於具備積層型攝像元件之本發明之第2態樣之攝像裝置中，可抑制偽色之產生。由於有機光電轉換層本身亦作為彩色濾光片層發揮功能，故即便不配置彩色濾光片層亦可進行顏色分離。
另一方面，於不具備攝像元件而非積層型攝像元件之本發明之攝像裝置等，可藉由使用彩色濾光片層，而緩和對藍色、綠色、紅色之分光特性之要求，又，具有較高之量產性。作為攝像元件之排列，除了拜耳排列外，可列舉隔行排列、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、磁場色差依序排列、框架色差依序排列、MOS型排列、改良MOS型排列、框架交錯排列、磁場交錯排列。此處，由1個攝像元件構成1個像素(或子像素)。
作為彩色濾光片層(波長選擇機構)，不僅有紅色、綠色、藍色，亦可根據情形列舉使青色、品紅色、黃色等特定波長透過之濾光片層。將彩色濾光片層設為不僅由使用顏料及染料等有機化合物之有機材料系彩色濾光片層構成，亦可由包含應用光子結晶及電漿子之波長選擇元件(具有於導體薄膜設置有格柵狀之孔構造之導體格柵構造之彩色濾光片層。例如參照日本專利特開2008-177191號公報)、非晶矽等無機材料之薄膜構成。
包含以上說明之各種較佳之形態、構成之本發明之攝像裝置等，照射光，光電轉換層中產生光電轉換，而將電洞(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。亦有由第1電極構成陽極，由第2電極構成之形態陰極。相反，又有由第1電極構成陰極，由第2電極構成陽極之形態。
一構成積層型攝像元件之情形時，可構成為第1電極、電荷蓄積用電極、傳送控制用電極、電荷排出電極及第2電極包含透明導電材料。有將第1電極、電荷蓄積用電極、傳送控制用電極及電荷排出電極總稱為『第1電極等』之情形。或，於本發明之攝像元件等例如如拜耳排列般配置於平面之情形時，可構成為第2電極包含透明導電材料，第1電極等包含金屬材料，於該情形時，具體而言，可構成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)。有將包含透明導電材料之電極稱為『透明電極』之情形。此處，透明導電材料之帶隙能為2.5 eV以上，期望較佳為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：氧化銦錫)、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(IZO，Indium Zinc 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 )、於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(包含摻雜有其他元素之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、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為2×10-8 m至2×10-7 m，較佳可列舉3×10-8 m至1×10-7 m。於第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，於無須透明之情形時，作為構成具有作為提取電洞之電極之功能之陽極的導電材料，較佳為由具有高功函數(例如=4.5 eV～5.5 eV)之導電材料構成，具體而言，可例如金(Au)、銀(Ag)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鐵(Fe)、銥(Ir)、鍺(Ge)、鋨(Os)、錸(Re)、碲(Te)。另一方面，作為構成具有提取電子之電子之功能之陰極的導電材料，較佳為由具有低功函數(例如=3.5 eV～4.5 eV)之導電材料構成，具體而言，可列舉鹼性金屬(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)、納-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，作為構成陽極或陰極之材料，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之積層構造。再者，作為構成陽極或陰極之材料，亦可列舉聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/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)混合使其成為漿料或墨水者並硬化而作為電極使用。
作為第1電極等或第2電極(陽極或陰極)之成膜方法，可使用乾式法或濕式法。作為乾式法，可列舉物理氣相沈積法(PVD法)及化學氣相沈積法(CVD法)。作為使用PVD法之原理之成膜方法，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、各種濺鍍法(磁控濺鍍法、RF-DC鍵結形偏壓濺鍍法、ECR濺鍍法、對向靶材濺鍍法、高頻濺鍍法)、離子鍍敷法、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、旋轉塗佈法、噴墨法、噴霧覆蓋法、衝壓法、微接觸印刷法、柔版印刷法、膠版印刷法、凹版印刷法、浸塗法等方法。作為圖案化法，可列舉多孔屏蔽板、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電極等或第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(氨乙基)3-氨丙基三甲氧基矽烷(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(矽烷耦合)、酚醛型苯酚樹脂、氟系樹脂、十八硫醇、十二烷基異氰酸酯等之一端可與控制電極鍵結之具有官能基之直鏈烴類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。於後者之情形時，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，藉此使絕緣層下層殘存於電荷蓄積用電極與第1電極之間的區域，只要於殘存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上部絕緣層、絕緣材料膜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、鎢、Ti、Pt、Pd、Cu、TiW、TiN、TiNW、WSi2 、MoSi2 等高熔點金屬或金屬矽化物、包含該等材料之層之積層構造(例如Ti/TiN/W)。
亦可於有機光電轉換層與第1電極間，設置第1載子阻擋層，又可於有機光電轉換層與第2電極間，設置第2載子阻擋層。又，亦可於第1載子阻擋層與第1電極間設置第1電荷注入層，又可於第2載子阻擋層與第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)、納(Na)、鉀(K)等鹼性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。
作為各種有機層之成膜方法，可列舉乾式成膜法及濕式成膜法。作為乾式成膜法，可列舉電阻加熱或高頻加熱、使用電子束加熱之真空蒸鍍法、閃鍍蒸鍍法、電漿蒸鍍法、EB蒸鍍法、各種濺鍍法(2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鍵結形濺鍍法、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、電場蒸鍍法、高頻離子電鍍法或反應性離子電鍍法等各種離子電鍍法、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，可列舉旋轉塗佈法、浸漬法、澆鑄法、微接觸印刷法、滴鑄法、網版印刷法或噴墨印刷法、膠版印刷法、凹版印刷法、柔版印刷法等各種方法、衝壓法、噴塗法、氣刀塗佈法、刮刀塗佈法、棒塗佈法、刀塗佈法、擠壓塗佈法、反向輥塗法、轉移輥塗法、凹版塗佈法、吻式塗佈法、澆鑄塗佈法、噴塗法、狹縫噴嘴塗佈法、壓光塗佈法等各種塗佈法。於塗佈法中，作為溶劑，可使用甲苯、氯仿、己烷、乙醇等無極性或極性較低之有機溶劑。作為圖案化法，可列舉多孔屏蔽板、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。
攝像元件或攝像裝置中，可根據需要設置晶載微透鏡或遮光層，設置用以驅動攝像元件之驅動電路或配線。亦可根據需要，配設用以控制光對攝像元件之入射之擋閘，又可根據攝像裝置之目的具備光學截斷濾光片。
例如，於將攝像裝置積層於讀出用積體電路(ROIC)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，及形成有連接部之攝像元件以連接部彼此相接之方式重疊，而接合連接部彼此，藉此可積層，亦可使用焊錫凸塊等將連接部彼此接合。
又，於用以驅動本發明之第1態樣～第2態樣之攝像裝置之驅動方法中，可設為如下之攝像裝置之驅動方法： 於所有攝像元件中，同時地一面於光電轉換層蓄積電荷一面將第1電極之電荷排出至系統外，隨後， 於所有攝像元件中，同時地將蓄積於光電轉換層之電荷傳送至第1電極，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， 重複各步驟。
此種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，於所有攝像元件中，同時地一面將電荷蓄積於光電轉換層，一面將第1電極之電荷排出至系統外，因而於所有攝像元件中可同時地確實進行第1電極之重設。且，隨後，於所有攝像元件中，同時將蓄積於光電轉換層之電荷傳送至第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。因此，可容易地實現所謂之全域快門功能。 [實施例8]
實施例8為實施例1～實施例7之變化。於圖18顯示構成實施例8之攝像裝置之攝像元件-A之模式性局部剖視圖，於圖19及圖20顯示構成實施例8之攝像裝置之攝像元件-A之等效電路圖，於圖21顯示構成攝像元件-A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，且該攝像元件-A構成實施例8之攝像裝置。又，於圖22顯示構成實施例8之攝像裝置之攝像元件-A之第1電極及電荷蓄積用電極之模式性配置圖，於圖23顯示構成實施例8之攝像裝置中之攝像元件-A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立體圖。另，攝像元件-B、攝像元件-C亦具有實質上與攝像元件-A同樣之構成、構造。於以下之說明中，將攝像元件-A、攝像元件-B及攝像元件-C總稱為『攝像元件』。
具體而言，實施例8之攝像元件為背面照射型之攝像元件，且具有積層以下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類型之先前之藍色光用攝像元件(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)及藍色光用攝像元件(第2攝像元件)設置於半導體基板70內，第2攝像元件位於較第3攝像元件更靠光入射側。又，綠色用攝像元件(第1攝像元件)設置於藍色光用攝像元件(第2攝像元件)之上方。第1攝像元件、第2攝像元件及第3攝像元件之積層構造構成1像素。不設置彩色濾光片層。
實施例8或實施例9以後之實施例中，與實施例5同樣地，將有效像素區域及光學黑區中之光電轉換層23設為有機半導體材料層23A及氧化物半導體材料層23B之2層構成，但並非限定於此者，亦可將有效像素區域及光學黑區中之光電轉換層23設為有機半導體材料層之1層構成。由於第1攝像元件之構成、構造實質上具有與實施例1中說明之攝像元件-A同樣之構成、構造，故省略第1攝像元件之構成、構造。光電轉換層23由包含至少對綠色光具有感度之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、喹吖啶酮等之有機系材料)之層構成。
實施例8中，第1攝像元件如上所述，由實施例1中說明之攝像元件構成。且，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來抑制暗電流產生。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，於應自p+ 層73形成半導體基板70之內部之接觸孔部61之部分形成有HfO2 膜74及絕緣材料膜75。
第2攝像元件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之電荷經由沿著閘極部45形成之傳送通道讀出至第2浮動擴散層FD2 。
於第2攝像元件中，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TR3rst 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 。
於第3攝像元件中，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/汲極區域係連接於電源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312，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。
於圖24顯示構成實施例8之攝像裝置之攝像元件-A之變化例的等效電路圖，於圖25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的模式性配置圖，可代替將重設電晶體TR1rst 之另一源極/汲極區域51B連接於電源VDD ，而使其接地。
實施例8之攝像元件可以例如以下之方法製作。即，首先，準備SOI基板。接著，基於磊晶成長法，於SOI基板之正面形成第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、氧化膜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，進而於其上方形成配線層62或層間絕緣層76、各種配線，隨後使層間絕緣層76與支持基板(未圖示)貼合。隨後，將SOI基板去除使第1矽層露出。第2矽層之正面相當於半導體基板70之正面70A，第1矽層之正面相當於半導體基板70之背面70B。又，將第1矽層與第2矽層彙總表現為半導體基板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74、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，形成氧化物半導體材料層23B、有機半導體材料層23A、第2電極22、上部絕緣層83(83A、83B)、遮光層15及晶載微透鏡14。藉由以上，可獲得實施例8之攝像元件。
又，雖省略圖示，但可將絕緣層82設為絕緣層下層與絕緣層上層之2層構造。即，至少於電荷蓄積用電極24之上、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，只要於絕緣層下層及電荷蓄積用電極24之上形成絕緣層上層即可，藉此可確實達成絕緣層82之平坦化。且，只要於如此獲得之絕緣層82將連接部67開口即可。 [實施例9]
實施例9係實施例8之變化。於圖26顯示構成實施例9之攝像裝置之攝像元件-A之模式性局部剖視圖。實施例9之攝像元件為正面照射型之攝像元件，且具有積層有以下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8之綠色光用攝像元件(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類型之先前之藍色光用攝像元件(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類型之先前之紅色光用攝像元件(第3攝像元件)。此處，紅色光用攝像元件(第3攝像元件)及藍色光用攝像元件(第2攝像元件)設置於半導體基板70內，第2攝像元件位於較第3攝像元件更靠光入射側。又，綠色光用攝像元件(第1攝像元件)設置於藍色光用攝像元件(第2攝像元件)之上方。
於半導體基板70之正面70A側，與實施例8同樣地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8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、第3攝像元件，但該等攝像元件亦可設為實質上與實施例8中說明之第2攝像元件、第3攝像元件同樣之構成、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，設置有具備構成實施例8之攝像元件之電荷蓄積用電極之光電轉換部(第1電極21、氧化物半導體材料層23B、有機半導體材料層23AA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9之攝像元件之構成、構造可設為與實施例8之攝像元件之構成、構造同樣，因而省略詳細之說明。 [實施例10]
實施例10係實施例8～實施例9之變化。
於圖27顯示模式性局部剖視圖之實施例10之攝像元件為背面照射型攝像元件，具有積層有第1類型之實施例8之第1攝像元件，及第2類型之第2攝像元件之2個攝像元件之構造。又，於圖28顯示模式性局部剖視圖之實施例10之攝像元件之變化例為正面照射型之攝像元件，具有積層有第1類型之實施例8之第1攝像元件，及第2類型之第2攝像元件之2個攝像元件之構造。此處，第1攝像元件吸收原色之光，第2攝像元件吸收互補色之光。或，第1攝像元件吸收白色光，第2攝像元件吸收紅外線。
亦可代替將具備第1類型之實施例8之電荷蓄積用電極之光電轉換部設為1個，而設為積層2個之形態(即，將具備電荷蓄積用電極之光電轉換部積層2個，於半導體基板設置有2個光電轉換部之控制部之形態)，或設為積層3個之形態(即，將具備電荷蓄積用電極之光電轉換部積層3個，於半導體基板設置有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。
[實施例11]
實施例11係實施例8～實施例10之變化，且係關於具備傳送控制用電極(電荷傳送電極)之攝像裝置等。於圖29顯示實施例11之攝像元件之一部分之模式性局部剖視圖，於圖30及圖31顯示實施例11之攝像元件之等效電路圖，於圖32顯示構成實施例11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以及構成控制部之電晶體之模式性配置圖，於圖33及圖34顯示實施例11之攝像元件動作時之各部位中之電位狀態，於圖16B顯示用以說明實施例11之攝像元件之各部位之等效電路圖。又，於圖35顯示構成實施例11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，於圖36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。
於實施例11之攝像元件中，於第1電極21與電荷蓄積用電極24間，進而具備傳送控制用電極(電荷傳送電極)25，其與第1電極21及電荷蓄積用電極24分開配置，且隔著絕緣層82與氧化物半導體材料層23B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，為簡化圖式，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彙總以參照序號13表示。
以下，參照圖33、圖34，說明實施例11之攝像元件(第1攝像元件)之動作。另，於圖33及圖34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V12 ，對傳送控制用電極25施加電位V13 。藉由入射於有機半導體材料層23A之光，於有機半導體材料層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，由於使第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，故成為V12 ＞V13 (例如V12 ＞V11 ＞V13 ，或V11 ＞V12 ＞V13 )。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對向之氧化物半導體材料層23B等區域停止。即，將電荷蓄積於氧化物半導體材料層23B等。由於V12 ＞V13 ，故可確實地防止於有機半導體材料層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對向之氧化物半導體材料層23B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，第1浮動擴散層FD1 之電位被重設，第1浮動擴散層FD1 之電位成為電源之電位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V21 ，對電荷蓄積用電極24施加電位V22 ，對傳送控制用電極25施加電位V23 。此處，設為V22 ≦V23 ≦V21 (較佳為V22 ＜V23 ＜V21 )。於對傳送控制用電極25施加電位V13 之情形時，只要設為V22 ≦V13 ≦V21 (較佳為V22 ＜V13 ＜V21 )即可。藉此，於與電荷蓄積用電極24對向之氧化物半導體材料層23B等區域停止之電子確實地向第1電極21，進而向第1浮動擴散層FD1 讀出。即，將蓄積於氧化物半導體材料層23B等之電子向控制部讀出。
藉由以上，電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列動作完成。
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，例如，第2攝像元件、第3攝像元件之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列動作與先前之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列動作相同。
於圖37顯示構成實施例11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，代替將重設電晶體TR1rst 之另一源極/源極區域51B連接於電源VDD ，而將其接地。 [實施例12]
實施例12係實施例8～實施例11之變化，且關於具備電荷排出電極之攝像裝置等。於圖38顯示實施例12之攝像元件之一部分之模式性局部剖視圖，於圖39顯示構成具備實施例12之攝像元件之電荷蓄積用電極之光電轉換部之第1電極、電荷蓄積用電極及電荷排出電極之模式性配置圖，於圖40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12之攝像元件中，進而具備電荷排出電極26，其經由連接部69連接於氧化物半導體材料層23B，且與第1電極21及電荷蓄積用電極24分開配置。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，框架狀)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。氧化物半導體材料層23B於連接部69內延伸。即，氧化物半導體材料層23B在設置於絕緣層82之第2開口部86內延伸，並與電荷排出電極26連接。電荷排出電極26於複數個攝像元件中共用(共通化)。
實施例12中，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V12 ，對電荷排出電極26施加電位V14 ，並將電荷蓄積於氧化物半導體材料層23B。藉由入射至有機半導體材料層23A之光於有機半導體材料層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，由於使第1電極21之電位高於第2電極22之電位，即，由於例如對第1電極21施加正電位，對第2電極22施加負電位，故V14 ≧V11 (例如V12 ＞V14 ＞V11 )。藉此，藉由光電轉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23對向之氧化物半導體材料層23B之區域停止，可確實地防止朝第1電極21移動。然而，電荷蓄積用電極24之吸引不夠充分，或於氧化物半導體材料層23B等未蓄積完之電子(所謂之溢流之電子)經由電荷排出電極26送出之驅動電路。
於電荷蓄積期間之後期進行重設動作。藉此，將第1浮動擴散層FD1 之電位重設，第1浮動擴散層FD1 之電位成為電源電位VDD 。
重設動作結束後，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V21 ，對電荷蓄積用電極24施加電位V22 ，對電荷排出電極26施加電位V24 。此處，設為V24 ＜V21 (例如V24 ＜V22 ＜V21 )。藉此，於與電荷蓄積用電極24對向之氧化物半導體材料層23B等區域停止之電子確實地向第1電極21，進而向第1浮動擴散層FD1 讀出。即，蓄積於氧化物半導體材料層23B等之電荷被控制部讀出。
藉由以上，電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列動作完成。
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，例如，第2攝像元件、第3攝像元件之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列動作與先前之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列動作相同。
於實施例12中，所謂溢流之電子經由電荷排出電極26被送出至驅動電路，故可抑制相鄰像素向電荷蓄積部之洩漏，可抑制產生暈光。且，藉此，可提高攝像元件之攝像性能。 [實施例13]
實施例13係實施例8～實施例12之變化，且係關於具備複數個電荷蓄積用電極區段之攝像裝置等。
於圖41顯示實施例13之攝像元件之一部分之模式性局部剖視圖，於圖42及圖43顯示實施例13之攝像元件之等效電路圖，於圖44顯示構成具備實施例13之攝像元件之電荷蓄積用電極之光電轉換部的第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，於圖45、圖46顯示實施例13之攝像元件動作時之各部位中之電位狀態，於圖16C顯示用以說明實施例13之攝像元件之各部位之等效電路圖。又，於圖47顯示構成實施例13之攝像元件之具備電荷蓄積用電極之光電轉換部的第1電極及電荷蓄積用電極之模式性配置圖，於圖48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。
於實施例13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個以上即可，於實施例13中設為「3」。且，於實施例13之攝像元件中，由於第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處之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處最遠之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，使得於與電荷蓄積用電極24對向之氧化物半導體材料層23B等區域停止之電子確實地向第1電極21、進而向第1浮動擴散層FD1 讀出。即，將蓄積於氧化物半導體材料層23B等之電荷向控制部讀出。
圖45所示之例中，於電荷傳送期間，藉由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，而將停留於氧化物半導體材料層23B等區域之電子同時向第1浮動擴散層FD1 讀出。另一方面，於圖46所示之例中，於電荷傳送期間，藉由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，藉由階梯狀或傾斜狀變化)，而使停留於與電荷蓄積用電極區段24C對向之氧化物半導體材料層23B等區域之電子移動至與電荷蓄積用電極區段24B對向之氧化物半導體材料層23B等區域，接著，藉由使停留於與電荷蓄積用電極區段24B對向之氧化物半導體材料層23B等區域之電子移動至與電荷蓄積用電極區段24A對向之氧化物半導體材料層23B等區域，接著，將停留於與電荷蓄積用電極區段24A對向之氧化物半導體材料層23B等區域之電子確實地向第1浮動擴散層FD1 讀出。
於圖49顯示構成實施例13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，亦可代替將重設電晶體TR1rst 之另一源極/汲極區域51B連接於電源VDD ，而將其接地。 [實施例14]
實施例14係實施例8～實施例13之變化，且係關於第1構成及第6構成之攝像元件。
於圖50顯示實施例14之攝像元件之模式性局部剖視圖，於圖51顯示將積層有電荷蓄積用電極、無機氧化物半導體材料層、有機半導體材料層及第2電極之部分放大之模式性局部剖視圖。實施例14之攝像元件之等效電路圖與圖19及圖20中說明之實施例8之攝像元件之等效電路圖同樣，構成具備實施例14之攝像元件之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與圖21中說明之實施例8之攝像元件同樣。再者，實施例14之攝像元件(第1攝像元件)之動作實質上與實施例8之攝像元件之動作同樣。
此處，於實施例14之攝像元件或於後文敍述之實施例15～實施例19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(具體而言為3個光電轉換部區段10'1 、10'2 、10'3 )構成， 氧化物半導體材料層23B及有機半導體材料層23A由N個光電轉換層區段(具體而言為3個光電轉換層區段23'1 、23'2 、23'3 )構成， 絕緣層82由N個絕緣層區段(具體而言為3個絕緣層區段82'1 、82'2 、82'3 )構成， 於實施例14～實施例16中，電荷蓄積用電極24由N個電荷蓄積用電極區段(具體而言，於各實施例中為3個電荷蓄積用電極區段24'1 、24'2 、24'3 )構成， 於實施例17～實施例18中，根據情形，於實施例16中，電荷蓄積用電極24由相互分開配置之N個電荷蓄積用電極區段(具體而言為3個電荷蓄積用電極區段24'1 、24'2 、24'3 )構成， 第n個(其中，n=1、2、3…N)光電轉換部區段10'n 由第n個電荷蓄積用電極區段24'n 、第n個絕緣層區段82'n 及第n個光電轉換層區段23'n 構成。 n值越大之光電轉換部區段，距第1電極21越遠。此處，光電轉換層區段23'1 、23'2 、23'3 指有機半導體材料層與無機氧化物半導體材料層積層而成之區段，圖式中，為簡化圖式而以1層表現。以下亦同樣。
另，於光電轉換層區段中，可使光電轉換層之部分之厚度變化，將無機氧化物半導體材料層之部分之厚度設為固定，而使光電轉換層區段之部分之厚度變化，亦可將光電轉換層之部分之厚度設為固定，使無機氧化物半導體材料層之部分之厚度變化，而使光電轉換層區段之厚度變化，又可使光電轉換層之部分之厚度變化，使無機氧化物半導體材料層之部分之厚度變化，而使光電轉換層區段之厚度變化。
或，實施例14之攝像元件或於後文敍述之實施例15、實施例18之攝像元件具備： 光電轉換部，其由第1電極21、氧化物半導體材料層23B、有機半導體材料層23A及第2電極22積層而成； 光電轉換部進而具備電荷蓄積用電極24，其與第1電極21分開配置，且隔著絕緣層82與氧化物半導體材料層23B對向配置； 將電荷蓄積用電極24、絕緣層82、氧化物半導體材料層23B、有機半導體材料層23A之積層方向設為Z方向，將離開第1電極21之方向設為X方向時，以YZ假想平面將積層有電荷蓄積用電極24、絕緣層82、氧化物半導體材料層23B及有機半導體材料層23A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。
再者，於實施例14之攝像元件中，自第1個光電轉換部區段10'1 跨及第N個光電轉換部區段10'N ，絕緣層區段之厚度逐漸變化。具體而言，絕緣層區段之厚度逐漸變厚。或，於實施例14之攝像元件中，積層部分之剖面之寬度固定，積層部分之剖面厚度，具體而言為絕緣層區段之厚度依存於與第1電極21之距離而逐漸變厚。另，絕緣層區段之厚度階梯狀變厚。將第n個光電轉換部區段10'n 內之絕緣層區段82'n 之厚度設為固定。將第n個光電轉換部區段10'n 之絕緣層區段82'n之厚度設為「1」時，作為第(n+1)個光電轉換部區段10'(n+1) 之絕緣層區段82'(n+1) 之厚度，可例示2至10，但並非限定於此種值者。於實施例14中，藉由逐漸減薄電荷蓄積用電極區段24'1 、24'2 、24'3 之厚度，而逐漸增厚絕緣層區段82'1 、82'2 、82'3 之厚度。光電轉換層區段23'1 、23'2 、23'3 之厚度固定。
以下，說明實施例14之攝像元件之動作。
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V12 。藉由入射於有機半導體材料層23A之光，於有機半導體材料層23A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，由於使第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，故V12 ≧V11 ，較佳設為V12 ＞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，於與電荷蓄積用電極24對向之氧化物半導體材料層23B等區域停止。即，將電荷蓄積於氧化物半導體材料層23B等。由於V12 ＞V11 ，故於有機半導體材料層23A內部產生之電子不會向第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對向之氧化物半導體材料層23B等區域中之電位成為更負側之值。
於實施例14之攝像元件中，由於採用使絕緣層區段之厚度逐漸變厚之構成，故於電荷蓄積期間，若成為V12 ≧V11 之狀態，則第n個光電轉換部區段10'n 可較第(n+1)個光電轉換部區段10'(n+1) 蓄積更多之電荷，而施加較強之電場，可確實地防止電荷自第1個光電轉換部區段10'1 流向第1電極21。
於電荷蓄積期間之後期，進行重設動作。藉此，第1浮動擴散層FD1 之電位被重設，第1浮動擴散層FD1 之電位成為電源之電位VDD 。
重設動作結束後，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V21 ，對電荷蓄積用電極24施加電位V22 。此處，設為V21 ＞V22 。藉此，停留於與電荷蓄積用電極24對向之氧化物半導體材料層23B等區域之電子向第1電極21，進而向第1浮動擴散層FD1 讀出。即，蓄積於氧化物半導體材料層23B等之電子被控制部讀出。
更具體而言，於電荷蓄積期間，若成為V21 ＞V22 之狀態，則可確實確保電荷自第1個光電轉換部區段10'1 流向第1電極21，電荷自第(n+1)個光電轉換部區段10'(n+1) 流向第n個光電轉換部區段10'n 。
藉由以上，電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一系列動作完成。
於實施例14之攝像元件中，由於自第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，或，以YZ假想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有機半導體材料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，故形成一種電荷傳送梯度，可更容易且確實地傳送藉由光電轉換產生之電荷。
由於實施例14之攝像元件實質上可以與實施例8之攝像元件同樣之方法製作，故省略詳細之說明。
另，於實施例14之攝像元件中，於形成第1電極21、電荷蓄積用電極24及絕緣層82時，首先，於層間絕緣層82上，成膜用以形成電荷蓄積用電極24'3 之導電材料層，將導電材料層圖案化而使導電材料層殘留於應形成光電轉換部區段10'1 、10'2 、10'3 及第1電極21之區域，藉此可獲得第1電極21之一部分及電荷蓄積用電極24'3 。接著，於全面成膜用以形成絕緣層區段82'3 之絕緣層，將絕緣層進行圖案化、平坦化處理，藉此可獲得絕緣層區段82'3 。接著，於全面成膜用以形成電荷蓄積用電極24'2 之導電材料層，將導電材料層圖案化而使導電材料層殘留於應形成光電轉換部區段10'1 、10'2 及第1電極21之區域，藉此可獲得第1電極21之一部分及電荷蓄積用電極24'2 。接著，於全面成膜用以形成絕緣層區段82'2 之絕緣層，將絕緣層進行圖案化、平坦化處理，藉此可獲得絕緣層區段82'2 。接著，於全面成膜用以形成電荷蓄積用電極24'1 之導電材料層，將導電材料層圖案化而使導電材料層殘留於應形成光電轉換部區段10'1 及第1電極21之區域，藉此可獲得第1電極21及電荷蓄積用電極24'1 。接著，於全面成膜絕緣層，並進行平坦化處理，藉此可獲得絕緣層區段82'1 (絕緣層82)。接著，於絕緣層82上形成氧化物半導體材料層23B、有機半導體材料層23A。如此，可獲得光電轉換部區段10'1 、10'2 、10'3 。
於圖52顯示構成實施例14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，亦可代替將重設電晶體TR1rst 之另一源極/汲極區域51B連接於電源VDD ，而將其接地。 [實施例15]
實施例15之攝像元件係關於本發明之第2構成及第6構成之攝像元件。於圖53顯示積層有電荷蓄積用電極、無機氧化物半導體材料層、有機半導體材料層及第2電極之部分放大之模式性局部剖視圖，於實施例15之攝像元件中，自第1個光電轉換部區段10'1 跨及第N個光電轉換部區段10'N ，光電轉換層區段之厚度逐漸變化。或，於實施例15之攝像元件中，積層部分之剖面之寬度固定，將積層部分之剖面厚度，具體而言為光電轉換層區段之厚度依存於與第1電極21之距離而逐漸增厚。另，光電轉換層區段之厚度階梯狀增厚。將第n個光電轉換部區段10'n 內之光電轉換層區段23'n 之厚度設為固定。將第n個光電轉換部區段10'n 中之光電轉換層區段23'n 之厚度設為「1」時，作為第(n+1)個光電轉換部區段10'(n+1) 之光電轉換層區段23n(n+1) 之厚度，可例示2至10，但並非限定於此種值者。於實施例15中，藉由逐漸減薄電荷蓄積用電極區段24'1 、24'2 、24'3 之厚度，而逐漸增厚光電轉換層區段23'1 、23'2 、23'3 之厚度。絕緣層區段82'1 、82'2 、82'3 之厚度固定。又，於光電轉換層區段中，例如藉由將無機氧化物半導體材料層之部分之厚度設為固定，使光電轉換層之部分之厚度變化，而使光電轉換層區段之厚度變化即可。
於實施例15之攝像元件中，由於光電轉換層區段之厚度逐漸變厚，故於電荷蓄積期間，若成為V12 ≧V11 之狀態，則第n個光電轉換部區段10'n 較第(n+1)個光電轉換部區段10'(n+1) 施加更強之電場，可確實防止電荷自第1個光電轉換部區段10'1 流向第1電極21。且，於電荷蓄積期間，若成為V22 ＜V21 之狀態，則可確實地確保電荷自第1個光電轉換部區段10'1 流向第1電極21，電荷自第(n+1)個光電轉換部區段10'(n+1) 流向第n個光電轉換部區段10'n 。
如此，於實施例15之攝像元件中，由於自第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，或，以YZ假想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有機半導體材料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，故形成一種電荷傳送梯度，可更容易且確實地傳送藉由光電轉換產生之電荷。
於實施例15之攝像元件中，於形成第1電極21、電荷蓄積用電極24、絕緣層82、氧化物半導體材料層23B及有機半導體材料層23A時，首先，於層間絕緣層81上，成膜用以形成電荷蓄積用電極24'3 之導電材料層，將導電材料層圖案化而使導電材料層殘留於應形成光電轉換部區段10'1 、10'2 、10'3 及第1電極21之區域，藉此可獲得第1電極21之一部分及電荷蓄積用電極24'3 。接著，於全面成膜用以形成電荷蓄積用電極24'2 之導電材料層，將導電材料層圖案化而使導電材料層殘留於應形成光電轉換部區段10'1 、10'2 及第1電極21之區域，藉此可獲得第1電極21之一部分及電荷蓄積用電極24'2 。接著，於全面成膜用以形成電荷蓄積用電極24'1 之導電材料層，將導電材料層圖案化而使導電材料層殘留於應形成光電轉換部區段10'1 及第1電極21之區域，藉此可獲得第1電極21及電荷蓄積用電極24'1 。接著，於全面保形成膜絕緣層82。接著，於絕緣層82之上形成氧化物半導體材料層23B及有機半導體材料層23A，對有機半導體材料層23A實施平坦化處理。如此，可獲得光電轉換部區段10'1 、10'2 、10'3 。 [實施例16]
實施例16係關於第3構成之攝像元件。於圖54顯示實施例16之攝像元件之模式性局部剖視圖。於實施例16之攝像元件中，於相鄰之光電轉換部區段，構成絕緣層區段之材料不同。此處，自第1個光電轉換部區段10'1 跨及第N個光電轉換部區段10'N ，逐漸縮小構成絕緣層區段之材料之介電常數值。於實施例16之攝像元件中，可對所有之N個電荷蓄積用電極區段施加相同之電位，亦可對N個電荷蓄積用電極區段之各者施加不同電位。於後者之情形時，與實施例17中說明者同樣地，只要將相互分開配置之電荷蓄積用電極區段24'1 、24'2 、24'3 經由焊墊部641 、642 、643 ，連接於構成驅動電路之垂直驅動電路312即可。
且，藉由採用此種構成，而形成一種電荷傳送梯度，於電荷蓄積期間，若成為V12 ≧V11 之狀態，則第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。且，於電荷傳送期間，若成為V22 ＜V21 之狀態，則可確實地確保電荷流自第1個光電轉換部區段向第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。 [實施例17]
實施例17係關於第4構成之攝像元件。於圖55顯示實施例17之攝像元件之模式性局部剖視圖。於實施例17之攝像元件中，於相鄰之光電轉換部區段，構成電荷蓄積用電極區段之材料不同。此處，自第1個光電轉換部區段10'1 跨及第N個光電轉換部區段10'N ，逐漸增大構成絕緣層區段之材料之功函數值。於實施例17之攝像元件中，可對所有之N個電荷蓄積用電極區段施加相同之電位，亦可對N個電荷蓄積用電極區段之各者施加不同電位。於後者之情形時，電荷蓄積用電極區段24'1 、24'2 、24'3 經由焊墊部641 、642 、643 ，連接於構成驅動電路之垂直驅動電路312。 [實施例18]
實施例18之攝像元件係關於第5構成之攝像元件。於圖56A、圖56B、圖57A及圖57B顯示實施例18之電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖，於圖58顯示構成具備實施例18之攝像元件之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。實施例18之攝像元件之模式性局部剖視圖與圖55或圖60所示者同樣。於實施例18之攝像元件中，自第1個光電轉換部區段10'1 跨及第N個光電轉換部區段10'N ，電荷蓄積用電極區段之面積逐漸變小。於實施例18之攝像元件中，可對所有之N個電荷蓄積用電極區段施加相同之電位，亦可對N個電荷蓄積用電極區段之各者施加不同電位。具體而言，與實施例17中說明者同樣，只要將相互分開配置之電荷蓄積用電極區段24'1 、24'2 、24'3 經由焊墊部641 、642 、643 ，連接於構成驅動電路之垂直驅動電路112即可。
於實施例18中，電荷蓄積用電極24由複數個電荷蓄積用電極區段24'1 、24'2 、24'3 C構成。電荷蓄積用電極區段之數量只要為2個以上即可，實施例18中設為「3」。且，於實施例18之攝像元件中，由於使第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，故於電荷傳送期間，施加至位於最接近第1電極21處之電荷蓄積用電極區段24'1 之電位較施加至位於距第1電極21處最遠之電荷蓄積用電極區段24'3 之電位更高。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對向之氧化物半導體材料層23B等區域之電子更確實地向第1電極21，進而向第1浮動擴散層FD1 讀出。即，蓄積於氧化物半導體材料層23B等之電子被控制部讀出。
且，於電荷傳送期間，設為電荷蓄積用電極區段24C'3 之電位＜電荷蓄積用電極區段24'2 之電位＜電荷蓄積用電極區段24'1 之電位，藉此可將停留於氧化物半導體材料層23B等區域之電子同時地向第1浮動擴散層FD1 讀出。或，於電荷傳送期間，使電荷蓄積用電極區段24'3 之電位、電荷蓄積用電極區段24'2 之電位、電荷蓄積用電極區段24'1 之電位逐漸變化(即，藉由階梯狀或傾斜狀變化)，藉此使停留於與電荷蓄積用電極區段24'3 對向之氧化物半導體材料層23B等區域之電子移動至與電荷蓄積用電極區段24'2 對向之氧化物半導體材料層23B等區域，接著，使停留於與電荷蓄積用電極區段24'2 對向之氧化物半導體材料層23B等區域之電子移動至與電荷蓄積用電極區段24'1 對向之氧化物半導體材料層23B等區域，接著，確實地將停留於與電荷蓄積用電極區段24'1 對向之氧化物半導體材料層23B等區域之電子向第1浮動擴散層FD1 讀出。
於圖59顯示構成實施例18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，亦可代替將重設電晶體TR3rst 之另一源極/汲極區域51B連接於電源VDD ，而將其接地。
於實施例18之攝像元件中，亦藉由採用此種構成，形成一種電荷傳送梯度。即，由於自第1個光電轉換部區段10'1 跨及第N個光電轉換部區段10'N ，電荷蓄積用電極區段之面積逐漸變小，故於電荷蓄積期間，若成為V12 ≧V11 之狀態，則第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。且，於電荷傳送期間，若成為V22 ＜V21 之狀態，則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。 [實施例19]
實施例19係關於第6構成之攝像元件。於圖60顯示實施例19之攝像元件之模式性局部剖視圖。又，於圖61A及圖61B顯示實施例19之電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。實施例19之攝像元件具備由第1電極21、氧化物半導體材料層23B、有機半導體材料層23A及第2電極22積層而成之光電轉換部，光電轉換部進而具備電荷蓄積用電極24(24''1 、24''2 、24''3 )，其與第1電極21分開配置，且隔著絕緣層82與氧化物半導體材料層23B對向配置。且，將電荷蓄積用電極24(24''1 、24''2 、24''3 )、絕緣層82、氧化物半導體材料層23B及有機半導體材料層23A之積層方向設為Z方向，將離開第1電極21之方向設為X方向時，以YZ假想平面將積層有電荷蓄積用電極24(24''1 、24''2 、24''3 )、絕緣層82、氧化物半導體材料層23B及有機半導體材料層23A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21之距離而變化。
具體而言，於實施例19之攝像元件中，積層部分之剖面厚度固定，積層部分之剖面寬度距第1電極21越遠而變得越窄。另，寬度可連續變窄(參照圖61A)，亦可階梯狀變窄(參照圖61B)。
如此，於實施例19之攝像元件中，以YZ假想平面將積層有電荷蓄積用電極24(24''1 、24''2 、24''3 )、絕緣層82及有機半導體材料層23A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，故形成一種電荷傳送梯度，可更容易且確實傳送藉由光電轉換產生之電荷。
以上，已基於較佳之實施例說明本發明，但本發明並非限定於該等實施例者。實施例中說明之積層型攝像元件或攝像元件、攝像元件之構造、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。例如，可任意組合實施例14之攝像元件、實施例15之攝像元件、實施例16之攝像元件、實施例17之攝像元件及實施例18之攝像元件，可任意組合實施例14之攝像元件、實施例15之攝像元件、實施例16之攝像元件、實施例17之攝像元件及實施例19之攝像元件。可將本發明中之攝像元件之構成、構造應用於發光元件例如有機EL(Electro Luminescence：電致發光)元件。於光學黑區中，可與先前同樣，於攝像元件-B與攝像元件-A間配設虛設攝像元件。
亦可根據情形而共用浮動擴散層FD1 、FD2 、FD3 、51C、45C、46C。
於圖62顯示例如實施例8中說明之攝像元件之變化例，亦可設為第1電極21在設置於絕緣層82之開口部85A內延伸，並與氧化物半導體材料層23B連接的構成。
圖64係顯示將本發明之攝像裝置用於電子機器(相機)400之例之概念圖。電子機器400具有攝像裝置401、光學透鏡410、快門裝置411、驅動裝置412及信號處理電路413。光學透鏡410使來自被攝體之圖像光(入射光)於攝像裝置401之攝像面上成像。藉此，於攝像裝置401內，於固定器件蓄積有信號電荷。快門裝置411控制向攝像裝置401照射光之期間及遮光期間。驅動電路412供給控制攝像裝置401之傳送動作等及快門裝置411之快門動作之驅動信號。根據自驅動電路412供給之驅動信號(時序信號)，進行攝像裝置401之信號傳送。信號處理電路413進行各種信號處理。經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400中，由於可達成攝像裝置401中之像素尺寸之微細化及傳送效率之提高，故可獲得能謀求提高像素特性之電子機器400。作為可應用攝像裝置401之電子機器400，並非限定於相機者，亦可應用於數位靜態相機、面向行動電話等移動機器之相機模組等攝像裝置。
實施例中，已以應用於將對應於入射光量之信號電荷檢測為物理量之單位像素矩陣狀配置而成之CMOS型攝像裝置之情形為例進行說明，但並非限定於向CMOS型攝像裝置應用者，亦可應用於CCD型攝像裝置。於後者之情形時，信號電荷由CCD型構造之垂直傳送暫存器沿著垂直方向傳送，由水平傳送暫存器沿著水平方向傳送，且被放大，藉此輸出像素信號(圖像信號)。又，亦並非限定於所有二維矩陣狀形成像素，且於每像素行配置行信號處理電路而成之行方式的攝像裝置。再者，亦可根據情形省略選擇電晶體。
再者，本發明中之攝像元件不限於向檢測可見光之入射光量分佈並作為圖像拍攝之攝像裝置之應用，亦可應用於以紅外線或X射線、或粒子等之入射量之分佈作為圖像而拍攝的攝像裝置。又，廣義而言，亦可對所有檢測壓力或靜電電容等其他物理量之分佈並作為圖像拍攝之指紋檢測感測器等攝像裝置(物理量分佈檢測裝置)應用。
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並自各單位像素讀出像素信號之攝像裝置者。亦可對以像素單位選擇任意之像素，並自選擇像素以像素單位讀出像素信號之X-Y陣列型之攝像裝置應用。攝像裝置可為形成為單晶片之形態，亦可為具有彙集攝像區域及驅動電路或光學系統而封裝之攝像功能之模組狀的形態。
又，作為攝像裝置，亦可組入於數位靜態相機或攝像機等相機系統或行動電話等具有攝像功能之電子機器。
本發明之技術(本技術)可應用於各種製品。例如，本發明之技術亦可作為搭載於汽車、電動汽車、油電混合汽車、機車、腳踏車、個人行動車、飛機、無人機、船舶、機器人等任一種類之移動體之裝置實現。
圖66係顯示可應用本發明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的方塊圖。
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66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及統合控制單元12050。又，作為統合控制單元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控制裝置等控制裝置發揮功能。
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作為無鑰匙門禁系統、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。於該情形時，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，並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，且接收拍攝後之圖像。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物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部12031係接受光並輸出對應於該光之受光量之電氣信號的光感測器。攝像部12031可將電氣信號作為圖像輸出，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可基於由車外資訊檢測單元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，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免車輛碰撞或緩和衝擊、基於車輛距離之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告或車輛之車道偏離警告等之ADAS(Advanced Driver Assistance System：先進駕駛輔助系統)之功能為目的之協調控制。
又，微電腦12051可藉由基於由車外資訊檢測單元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，而進行以不拘於駕駛者之操作而自動行駛之自動駕駛為目的之協調控制。
又，微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030取得之車外之資訊，對車體系統控制單元12020輸出控制指令。例如，微電腦12051可根據由車外資訊檢測單元12030檢測出之前方車或對向車之位置控制頭燈，進行以謀求將遠光切換成近光等防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052對車輛之搭乘者或車外發送向可視覺性或聽覺性通知資訊之輸出裝置之聲音及圖像中之至少一者之輸出信號。於圖45之例中，作為輸出裝置，例示有聲頻揚聲器12061、顯示部12062及儀表板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67係表示攝像部12031之設置位置之例之圖。
於圖67中，作為攝像部12031，車輛12100具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105設置於例如車輛12100之前鼻、側視鏡、後保險桿、後門及車廂內之擋風玻璃之上部等位置。前鼻所具備之攝像部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。後保險桿或後門所具備之攝像部12104主要取得車輛12100後方之圖像。以攝像部12101及12105取得之前方圖像主要用於前方車輛或行人、障礙物、信號機、交通標識或車道線等之檢測。
另，於圖67顯示攝像部12101至12104之攝像範圍之一例。攝像範圍12111表示設置於前鼻之攝像部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後門之攝像部12104之攝像範圍。例如，藉由使攝像部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攝影機，亦可為具有相位差檢測用像素之攝像元件。
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內之至各立體物之距離，與該距離之時間變化(相對於車輛12100之相對速度)，藉此可提取尤其於車輛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。進而，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。可如此地進行以不拘於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基於自攝像部12101至12104獲得之距離資訊，將立體物相關之立體物資訊分類成二輪車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等其他立體物並提取，用於障礙物之自動避開。例如，微電腦12051可將車輛12100周邊之障礙物識別為車輛12100之駕駛員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危險性，碰撞危險性為設定值以上，有可能碰撞之狀況時，經由聲頻揚聲器12061或顯示部12062對駕駛員輸出警報，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可藉由判斷攝像部12101至12104之攝像圖像中是否存在行人而識別行人。該行人之識別係根據例如提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判斷攝像部12101至12104之攝像圖像中存在行人，識別行人，則聲音圖像輸出部12052以對該經識別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。又，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，本發明之技術亦可應用於內視鏡手術系統。
圖68係顯示可應用本發明之技術(本技術)之內視鏡手術系統之概略構成之一例的圖。
於圖68中，圖示施術者(醫師)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或能量處理用具11122等其他手術器械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由將距末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。於圖示之例中，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之末端，設置有嵌入有物鏡之開口部。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內部延設之導光件而被導光至該鏡筒之末端，並經由物鏡向患者11132體腔內之觀察對象照射。再者，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氣信號，即對應於觀察圖像之圖像信號。該圖像信號作為RAW資料發送至相機控制單元(CCU：Camera Contral 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。進而，CCU11201自相機頭11102接收圖像信號，對該圖像信號實施例如顯影處理(去馬賽克處理)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例如包含LED(Light Emitting Diode：發光二極體)等光源，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。
處理用具控制裝置11205控制用於組織之燒灼、切開或血管之密封之能量處理用具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之作業空間之目的，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係可以文本、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、雷射光源或由其等之組合構成之白色光源構成。於藉由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，於該情形時，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，而分時拍攝對應於RGB各者之圖像。根據該方法，即便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。與該光之強度之變更時序同步地，控制相機頭11102之攝像元件之驅動，分時取得圖像，並合成該圖像，藉此可產生不存在所謂欠曝及暈光之高動態範圍之圖像。
又，光源裝置11203亦可構成為能夠供給對應於特殊光觀察之特定波長頻帶之光。於特殊光觀察中，例如進行所謂窄頻帶光觀察(Narrow Band Imaging)，即，利用生物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，於特殊光觀察中，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。於螢光觀察中，可進行對生物體組織照射激發光，觀察來自該生物體組織之螢光(自螢光觀察)，或將吲哚青綠(ICG)等試劑局部注射於生物體組織，且對該生物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如此之特殊光觀察之窄頻帶及/或激發光。
圖69係顯示圖68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可藉由傳輸纜線11400相互通信地連接。
透鏡單元11401係設置於與鏡筒11101之連接部之光學系統。將自鏡筒11101之末端提取之觀察光導光至相機頭11102，並入射至該透鏡單元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。
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)。於攝像部11402以多板式構成之情形時，亦可例如藉由各攝像元件產生對應於RGB各者之圖像信號，並將其等合成，藉此可獲得彩色圖像。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生物組織之深度。另，於攝像部11402以多板式構成之情形時，亦可對應於各攝像元件，設置複數個透鏡單元11401。
又，攝像部11402亦可不設置於相機頭11102。例如，攝像部11402亦可於鏡筒11101之內部設置於物鏡之正後方。
驅動部11403由致動器構成，且根據來自相機頭控制部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RAW資料經由傳輸纜線11400發送至CCU11201。
又，通信部11404自CCU11201接收用以控制相機頭11102之驅動的控制信號，並供給至相機頭控制部11405。該控制信號中包含例如指定攝像圖像之圖框率之主旨之資訊、指定攝像時之曝光值之主旨之資訊、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，上述圖框率或曝光值、倍率、焦點等攝像條件可由使用者適當設定，亦可基於取得之圖像信號由CCU11201之控制部11413自動設定。於後者之情形時，將所謂之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)功能搭載於內視鏡11100。
相機頭控制部11405基於經由通信部11404接收之來自CCU11201之控制信號，控制相機頭11102之驅動。
通信部11411由用以於與相機頭11102之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11411自相機頭11102接收經由傳輸纜線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之驅動的控制信號。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RAW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之手術部等之拍攝、及藉由拍攝手術部等獲得之攝像圖像之顯示相關之各種控制。又，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顯示拍到手術部等之攝像圖像。此時，控制部11413亦可使用各種圖像識別技術識別攝像圖像內之各種物體。例如，控制部11413可藉由檢測攝像圖像所含之物體之邊緣形狀或顏色等，而識別使用鉗子等手術器械、特定之生物部位、出血、能量處理用具11112時之霧等。控制部11413於使顯示裝置11202顯示攝像圖像時，亦可使用該識別結果，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之傳輸纜線11400為對應於電氣信號通信之電氣信號纜線、對應於光通信之光纜或其等之複合纜線。
此處，於圖示之例中，使用傳輸纜線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，已對內視鏡手術系統進行說明，但本發明之技術亦可應用於其他之例如顯微鏡手術系統等。
另，本發明亦可採用如下之構成。 [A01]《攝像裝置：第1態樣》 一種攝像裝置，其包含： 有效像素區域，其具備複數個攝像元件-A，將藉由光電轉換產生之信號電荷放大而向驅動電路讀出；及 光黑學區，其具備複數個攝像元件-B，包圍有效像素區域，且輸出成為黑色位準之基準之光學黑； 構成複數個攝像元件-A及攝像元件-B之光電轉換層共用， 共用之光電轉換層位於光學黑區之外側，且向包圍光學黑區之外緣區域延伸， 於外緣區域配置有外緣電極。 [A02]如[A01]記載之攝像裝置，其中外緣電極隔著絕緣層與共用之光電轉換層對向配置。 [A03]如[A02]記載之攝像裝置，其中對外緣電極施加與信號電荷相同符號之電位。 [A04]如[A03]記載之攝像裝置，其中於攝像裝置動作時，始終對外緣電極施加與信號電荷相同之符號之電位。 [A05]如[A01]記載之攝像裝置，其中外緣電極連接於共用之光電轉換層。 [A06]如[A01]記載之攝像裝置，其中外緣電極包含隔著絕緣層與共用之光電轉換層對向配置之第1外緣電極及配置於較第1外緣電極更外側，且連接於共用之光電轉換層之第2外緣電極。 [A07]如[A01]至[A06]中任一項記載之攝像裝置，其中外緣電極包圍光學黑區。 [A08]如[A07]記載之攝像裝置，其中包圍光學黑區之外緣電極連續地形成。 [A09]如[A07]記載之攝像裝置，其中包圍光學黑區之外緣電極不連續地形成。 [A10]如[A01]至[A09]中任一項記載之攝像裝置，其中攝像元件-A及攝像元件-B各自具備： 光電轉換部，其由第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電極分開配置，且隔著絕緣層與光電轉換層對向配置； 構成攝像元件-A之光電轉換層與構成攝像元件-B之光電轉換層由共用之光電轉換層構成， 構成攝像元件-A之第2電極與構成攝像元件-B之第2電極由共用之第2電極構成，且 自共用之第2電極側入射光。 [A11]如[A10]記載之攝像裝置，其中以共用之光電轉換層為基準，將外緣電極配置於第1電極側。 [A12]如[A10]記載之攝像裝置，其中以共用之光電轉換層為基準，將外緣電極配置於第2電極側。 [A13]《攝像裝置：第2態樣》 一種攝像裝置，其包含： 有效像素區域，其具備複數個攝像元件-A，將藉由光電轉換產生之信號電荷放大而向驅動電路讀出； 光黑學區，其具備複數個攝像元件-B，包圍有效像素區域，且輸出成為黑色位準之基準之光學黑；及 外緣區域，其具備複數個攝像元件-C，且包圍光學黑區；且 構成複數個攝像元件-A、攝像元件-B及攝像元件-C之光電轉換層共用， 攝像元件-C於攝像裝置動作時始終處於動作狀態。 [A14]如[A13]記載之攝像裝置，其中攝像元件-A、攝像元件-B及攝像元件-C各自具備： 光電轉換部，其由第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電極分開配置，且隔著絕緣層與光電轉換層對向配置； 構成攝像元件-A之光電轉換層、構成攝像元件-B之光電轉換層及構成攝像元件-C之光電轉換層由共用之光電轉換層構成， 構成攝像元件-A之第2電極、構成攝像元件-B之第2電極及構成攝像元件-C之第2電極由共用之第2電極構成， 於攝像裝置動作時，始終對構成攝像元件-C之第1電極施加與信號電荷相反符號之電位， 於攝像裝置動作時，始終對構成攝像元件-C之電荷蓄積用電極施加與信號電荷相同之符號之電位。 [A15]如[A13]或[A14]記載之攝像裝置，其中構成攝像元件-C之絕緣層之厚度，薄於構成攝像元件-A及攝像元件-B之絕緣層的厚度。 [B01]如[A10]或[A14]記載之攝像裝置，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[B01]記載之攝像裝置，其中第1電極在設置於絕緣層之開口部內延伸，且與光電轉換層連接。 [B03]如[B01]記載之攝像裝置，其中光電轉換層在設置於絕緣層之開口部內延伸，且與第1電極連接。 [B04]《第1電極及電荷蓄積用電極之電位之控制》 如[B01]至[B03]中任一項記載之攝像裝置，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V12 ，將電荷蓄積於光電轉換層， 於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極施加電位V21 ，對電荷蓄積用電極施加電位V22 ，將蓄積於光電轉換層之電荷經由第1電極向控制部讀出。 其中，第1電極之電位高於第2電極之電位 V12 ≧V11 ，且，V22 ＜V21 。 [B05]《傳送控制用電極》 如[B01]至[B04]中任一項記載之攝像裝置，其中於第1電極與電荷蓄積用電極之間，進而具備傳送控制用電極，其與第1電極及電荷蓄積用電極分開配置，且隔著絕緣層與光電轉換層對向配置。 [B06]《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[B05]記載之攝像裝置，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V12 ，對傳送控制用電極施加電位V13 ，將電荷蓄積於光電轉換層， 於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極施加電位V21 ，對電荷蓄積用電極施加電位V22 ，對傳送控制用電極施加電位V23 ，將蓄積於光電轉換層之電荷經由第1電極向控制部讀出。 其中，第1電極之電位高於第2電極之電位， V12 ＞V13 ，且，V22 ≦V23 ≦V21 。 [B07]《電荷排出電極》 如[B01]至[B06]中任一項記載之攝像裝置，其進而具備電荷排出電極，其連接於光電轉換層，並與第1電極及電荷蓄積用電極分開配置。 [B08]如[B07]記載之攝像裝置，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。 [B09]《第1電極、電荷蓄積用電極及電荷排出電極之電位控制》 如[B10]至[B08]中任一項記載之攝像裝置，其進而具備： 控制部，其設置於半導體基板，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V12 ，對電荷排出電極施加電位V14 ，將電荷蓄積於光電轉換層， 於電荷傳送期間，自驅動電路對第1電極施加電位V21 ，對電荷蓄積用電極施加電位V22 ，對電荷排出電極施加電位V24 ，將蓄積於光電轉換層之電荷經由第1電極向控制部讀出。 其中，第1電極之電位高於第2電極之電位， V14 ＞V11 ，且，V24 ＜V21 。 [B10]《電荷蓄積用電極區段》 如[B01]至[B09]中任一項記載之攝像裝置，其中電荷蓄積用電極由複數個電荷蓄積用電極區段構成。 [B11]如[B10]記載之攝像裝置，其中於第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電極處之電荷蓄積用電極區段施加之電位，高於施加至位於距第1電極處最遠之電荷蓄積用電極區段施加之電位， 於第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電極處之電荷蓄積用電極區段之電位，低於施加至位於距第1電極處最遠之電荷蓄積用電極區段之電位。 [B12]如[B01]至[B011]中任一項記載之攝像裝置，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。 [B13]如[B12]記載之攝像裝置，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。 [B14]如[B01]至[B013]中任一項記載之攝像裝置，其中電荷蓄積用電極之大小大於第1電極。 [B15]《攝像元件：第1構成》 如[B01]至[B14]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， 光電轉換層及光電轉換層由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值越大之光電轉換部區段，距第1電極越遠， 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。 [B16]《攝像裝置：第2構成》 如[B01]至[B14]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， 光電轉換層及光電轉換層由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值越大之光電轉換部區段，距第1電極越遠， 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。 [B17]《攝像裝置：第3構成》 如[B01]至[B14]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， 光電轉換層及光電轉換層由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值越大之光電轉換部區段，距第1電極越遠， 相鄰之光電轉換部區段中構成絕緣層區段之材料不同。 [B18]《攝像裝置：第4構成》 如[B01]至[B14]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， 光電轉換層及光電轉換層由N個光電轉換層區段構成， 絕緣層由N個絕緣層區段構成， 電荷蓄積用電極由相互分開配置之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值越大之光電轉換部區段，距第1電極越遠， 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。 [B19]《攝像裝置：第5構成》 如[B01]至[B14]中任一項之攝像元件，其中光電轉換部由N個(其中，N≧2)光電轉換部區段構成， 光電轉換層及光電轉換層由N個光電轉換層區段構成， 絕緣層由N個絕緣層區段構成， 電荷蓄積用電極由相互分開配置之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值越大之光電轉換部區段距第1電極越遠， 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。 [B20]《攝像裝置：第6構成》 如[B01]至[B14]中任一項記載之攝像元件，其中將電荷蓄積用電極、絕緣層、光電轉換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假想平面將積層有電荷蓄積用電極、絕緣層、光電轉換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。
10'1‧‧‧光電轉換部區段 10'2‧‧‧光電轉換部區段 10'3‧‧‧光電轉換部區段 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) 15‧‧‧遮光層 21‧‧‧第1電極 211～214‧‧‧第1電極 22‧‧‧第2電極 23‧‧‧光電轉換層 23A‧‧‧有機半導體材料層 23B‧‧‧氧化物半導體材料層 23'1‧‧‧光電轉換層區段 23'2‧‧‧光電轉換層區段 23'3‧‧‧光電轉換層區段 24‧‧‧電荷蓄積用電極 2411～2414‧‧‧電荷蓄積用電極 2421～2424‧‧‧電荷蓄積用電極 2431～2434‧‧‧電荷蓄積用電極 2441～2444‧‧‧電荷蓄積用電極 24”1‧‧‧電荷蓄積用電極 24”2‧‧‧電荷蓄積用電極 24”3‧‧‧電荷蓄積用電極 24A～24C‧‧‧電荷蓄積用電極區段 24'1‧‧‧電荷蓄積用電極區段 24'2‧‧‧電荷蓄積用電極區段 24'3‧‧‧電荷蓄積用電極區段 25‧‧‧傳送控制用電極(電荷傳送電極) 26‧‧‧電荷排出電極 27‧‧‧電荷移動控制電極 31‧‧‧n型半導體區域 32‧‧‧p+層 33‧‧‧n型半導體區域 34‧‧‧p+層 35‧‧‧傳送電晶體之閘極部 36‧‧‧傳送電晶體之閘極部 41‧‧‧n型半導體區域 42‧‧‧p+層 43‧‧‧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 641‧‧‧焊墊部 642‧‧‧焊墊部 643‧‧‧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‧‧‧氧化膜 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 82'1‧‧‧絕緣層區段 82'2‧‧‧絕緣層區段 82'3‧‧‧絕緣層區段 83‧‧‧絕緣層 83A‧‧‧絕緣層 83B‧‧‧絕緣層 85‧‧‧開口部 85A‧‧‧開口部 86‧‧‧第2開口部 121‧‧‧第1電極 124‧‧‧電荷蓄積用電極 201‧‧‧外緣電極(第3電極、電位障壁形成電極) 201A‧‧‧配置有外緣電極之外緣區域之區域 211‧‧‧外緣電極(第4電極、電荷排出電極) 211A‧‧‧配置有外緣電極之外緣區域之區域 221‧‧‧第1電極 224‧‧‧電荷蓄積用電極 227‧‧‧電荷移動控制電極 300‧‧‧攝像裝置(固體攝像裝置) 301‧‧‧積層型攝像元件 311‧‧‧攝像區域 312‧‧‧垂直驅動電路 313‧‧‧行信號處理電路 314‧‧‧水平驅動電路 315‧‧‧輸出電路 316‧‧‧驅動控制電路 317‧‧‧信號線(資料輸出線) 318‧‧‧水平信號線 400‧‧‧電子機器(相機) 401‧‧‧攝像裝置(固體攝像裝置) 410‧‧‧光學透鏡 411‧‧‧快門裝置 412‧‧‧驅動電路 413‧‧‧信號處理電路 510‧‧‧第1攝像元件 510A‧‧‧第1光電轉換部 514‧‧‧晶載微透鏡 521‧‧‧第1電極 522‧‧‧第2電極 523‧‧‧光電轉換層 541‧‧‧第2攝像元件 541A‧‧‧第2光電轉換部 543‧‧‧第3攝像元件 543A‧‧‧第3光電轉換部 545‧‧‧閘極部 546‧‧‧閘極部 551‧‧‧閘極部 552‧‧‧閘極部 561‧‧‧接觸孔部 562‧‧‧配線層 570‧‧‧半導體基板 571‧‧‧元件分離區域 572‧‧‧氧化膜 576‧‧‧層間絕緣層 581‧‧‧層間絕緣層 583‧‧‧絕緣層 11000‧‧‧內視鏡手術系統 11100‧‧‧內視鏡 11101‧‧‧鏡筒 11102‧‧‧相機頭 11110‧‧‧其他手術器械 11111‧‧‧氣腹管 11112‧‧‧能量處理用具 11120‧‧‧支持臂裝置 11131‧‧‧施術者(醫師) 11132‧‧‧患者 11133‧‧‧病床 11400‧‧‧傳輸纜線 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 11200‧‧‧台車 11201‧‧‧CCU 11202‧‧‧顯示裝置 11203‧‧‧光源裝置 11204‧‧‧輸入裝置 11205‧‧‧處理用具控制裝置 11206‧‧‧氣腹裝置 11207‧‧‧記錄器 11208‧‧‧印表機 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‧‧‧統合控制單元 12051‧‧‧微電腦 12052‧‧‧聲音圖像輸出部 12053‧‧‧車載網路I/F 12061‧‧‧聲頻揚聲器 12062‧‧‧顯示部 12063‧‧‧儀表板 12100‧‧‧車輛 12101‧‧‧攝像部 12102‧‧‧攝像部 12103‧‧‧攝像部 12104‧‧‧攝像部 12105‧‧‧攝像部 12111‧‧‧攝像範圍 12112‧‧‧攝像範圍 12113‧‧‧攝像範圍 12114‧‧‧攝像範圍 FD‧‧‧浮動擴散層 FD1‧‧‧浮動擴散層 FD2‧‧‧浮動擴散層 FD3‧‧‧浮動擴散層 PA‧‧‧點PA處之電位 PB‧‧‧點PB處之電位 PC1‧‧‧點PC1處之電位 PC2‧‧‧點PC2處之電位 PC3‧‧‧點PC3處之電位 PD‧‧‧點PD處之電位 RST‧‧‧重設線 RST1‧‧‧重設線 RST2‧‧‧重設線 RST3‧‧‧重設線 SEL1‧‧‧選擇線 SEL2‧‧‧選擇線 SEL3‧‧‧選擇線 TG1‧‧‧傳送閘極線 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 V13‧‧‧電位 V21‧‧‧電位 V22‧‧‧電位 V23‧‧‧電位 VDD‧‧‧電源 VOA‧‧‧配線 VOA-A‧‧‧電荷蓄積用電極區段24A處之電位 VOA-B‧‧‧電荷蓄積用電極區段24B處之電位 VOA-C‧‧‧電荷蓄積用電極區段24C處之電位 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) VOT‧‧‧配線 VOU‧‧‧配線 X‧‧‧方向 Y‧‧‧方向 Z‧‧‧方向
圖1係實施例1之攝像裝置之模式性局部剖視圖。 圖2係實施例2之攝像裝置之模式性局部剖視圖。 圖3係實施例3之攝像裝置之模式性局部剖視圖。 圖4係實施例4之攝像裝置之模式性局部剖視圖。 圖5係實施例5之攝像裝置之模式性局部剖視圖。 圖6係實施例5之攝像裝置之變化例之模式性局部剖視圖。 圖7係實施例6之攝像裝置之模式性局部剖視圖。 圖8係實施例6之攝像裝置之變化例之模式性局部剖視圖。 圖9係實施例7之攝像裝置之模式性局部剖視圖。 圖10係實施例7之攝像裝置之變化例之模式性局部剖視圖。 圖11A及圖11B係模式性顯示實施例1之攝像裝置及其變化例之構成要素之配置的圖。 圖12A及圖12B係模式性顯示實施例2及實施例3之攝像裝置之構成要素之配置的圖。 圖13係構成實施例1之攝像裝置之攝像元件-A之模式性局部剖視圖。 圖14係構成實施例1之攝像裝置之攝像元件-A之變化例之模式性局部剖視圖。 圖15係顯示實施例1之攝像裝置中之第1電極及電荷蓄積用電極等之配置的模式性俯視圖。 圖16A、圖16B及圖16C係用於說明圖17(實施例1)、圖33及圖34(實施例11)以及圖45及圖46(實施例13)之各部位的實施例1、實施例11及實施例13之攝像元件-A的等效電路圖。 圖17係模式性顯示構成實施例1之攝像裝置之攝像元件-A動作時各部位中之電位狀態的圖。 圖18係顯示構成實施例8之攝像裝置之攝像元件-A之模式性局部剖視圖。 圖19係構成實施例8之攝像裝置之攝像元件-A之等效電路圖。 體20係構成實施例8之攝像裝置之攝像元件-A之等效電路圖。 圖21係顯示構成實施例8之攝像裝置之攝像元件-A中之第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22係顯示構成實施例8之攝像裝置之攝像元件-A中之第1電極及電荷蓄積用電極之模式性配置圖。 圖23係顯示構成實施例8之攝像裝置之攝像元件-A中之第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24係構成實施例8之攝像裝置之攝像元件-A之變化例之等效電路圖。 圖25係顯示構成實施例8之攝像裝置之攝像元件-A之變化例中之第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26係構成實施例9之攝像裝置之攝像元件-A之模式性局部剖視圖。 圖27係構成實施例10之攝像裝置之攝像元件-A之模式性局部剖視圖。 圖28係構成實施例10之攝像裝置之攝像元件-A之變化例之模式性局部剖視圖。 圖29係構成實施例11之攝像裝置之攝像元件-A之一部分之模式性局部剖視圖。 圖30係構成實施例11之攝像裝置之攝像元件-A之等效電路圖。 圖31係構成實施例11之攝像裝置之攝像元件-A之等效電路圖。 圖32係構成實施例11之攝像裝置之攝像元件-A中之第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33係模式性顯示構成實施例11之攝像裝置之攝像元件-A動作時各部位中之電位狀態的圖。 圖34係模式性顯示構成實施例11之攝像裝置之攝像元件-A其他動作時各部位中之電位狀態的圖。 圖35係構成實施例11之攝像裝置之攝像元件-A中之第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36係構成實施例11之攝像裝置之攝像元件-A中之第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37係構成實施例11之攝像裝置之攝像元件-A之變化例中之第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38係構成實施例12之攝像裝置之攝像元件-A之一部分之模式性局部剖視圖。 圖39係構成實施例12之攝像裝置之攝像元件-A中之第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40係構成實施例12之攝像裝置之攝像元件-A中之第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41係構成實施例13之攝像裝置之攝像元件-A之模式性局部剖視圖。 圖42係構成實施例13之攝像裝置之攝像元件-A之等效電路圖。 圖43係構成實施例13之攝像裝置之攝像元件-A之等效電路圖。 圖44係構成實施例13之攝像裝置之攝像元件-A中之第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45係模式性顯示構成實施例13之攝像裝置之攝像元件-A動作時各部位中之電位狀態的圖。 圖46係模式性顯示構成實施例13之攝像裝置之攝像元件-A其他動作時(傳送時)各部位中之電位狀態的圖。 圖47係構成實施例13之攝像裝置之攝像元件-A中之第1電極及電荷蓄積用電極之模式性配置圖。 圖48係構成實施例13之攝像裝置之攝像元件-A中之第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49係構成實施例13之攝像裝置之攝像元件-A之變化例中之第1電極及電荷蓄積用電極之模式性配置圖。 圖50係構成實施例14之攝像裝置之攝像元件-A之模式性局部剖視圖。 圖51係將構成實施例14之攝像裝置之攝像元件-A中之電荷蓄積用電極、光電轉換層及第2電極積層之部分放大的模式性局部剖視圖。 圖52係構成實施例14之攝像裝置之攝像元件-A之變化例中之第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53係將構成實施例15之攝像裝置之攝像元件-A中之電荷蓄積用電極、光電轉換層及第2電極積層之部分放大的模式性局部剖視圖。 圖54係構成實施例16之攝像裝置之攝像元件-A之模式性局部剖視圖。 圖55係構成實施例17及實施例18之攝像裝置之攝像元件-A之模式性局部剖視圖。 圖56A及圖56B係構成實施例18之攝像裝置之攝像元件-A中之電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。 圖57A及圖57B係構成實施例18之攝像裝置之攝像元件-A中之電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。 圖58係構成實施例18之攝像裝置之攝像元件-A中之第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59係構成實施例18之攝像裝置之攝像元件-A之變化例中之第1電極及電荷蓄積用電極之模式性配置圖。 圖60係構成實施例19及實施例18之攝像裝置之攝像元件-A之模式性局部剖視圖。 圖61A及圖61B係構成實施例19之攝像裝置之攝像元件-A中之電荷蓄積用電極區段之模式性俯視圖。 圖62係構成實施例8之攝像裝置之攝像元件-A之另一變化例之模式性局部剖視圖。 圖63係實施例1之攝像裝置(固體攝像裝置)之概念圖。 圖64係將由本發明之攝像裝置等構成之固體攝像裝置用於電子機器(相機)之例的概念圖。 圖65係先前之積層型攝像元件(積層型攝像裝置)之概念圖。 圖66係顯示車輛控制系統之概略性構成之一例的方塊圖。 圖67係顯示車外資訊檢測部及攝像部之設置位置之一例的說明圖。 圖68係顯示內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。 圖69係顯示相機頭及CCU之功能構成之一例的方塊圖。
14‧‧‧晶載微透鏡(OCL)
15‧‧‧遮光層
21‧‧‧第1電極
22‧‧‧第2電極
23‧‧‧光電轉換層
24‧‧‧電荷蓄積用電極
27‧‧‧電荷移動控制電極
81‧‧‧層間絕緣層
82‧‧‧絕緣層
83A‧‧‧絕緣層
83B‧‧‧絕緣層
121‧‧‧第1電極
124‧‧‧電荷蓄積用電極
201‧‧‧外緣電極(第3電極、電位障壁形成電極)

Claims (4)

  1. 一種攝像裝置，其包含：有效像素區域，其具備複數個攝像元件-A，將藉由光電轉換產生之信號電荷放大而向驅動電路讀出；光黑學區，其具備複數個攝像元件-B，包圍有效像素區域，且輸出成為黑色位準之基準之光學黑；及外緣區域，其具備複數個攝像元件-C，且包圍光學黑區；且構成複數個攝像元件-A、攝像元件-B及攝像元件-C之光電轉換層為共用，攝像元件-C於攝像裝置動作時始終處於動作狀態。
  2. 如請求項1之攝像裝置，其中攝像元件-A、攝像元件-B及攝像元件-C各自具備：光電轉換部，其由第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電極分開配置，且隔著絕緣層與光電轉換層對向配置；構成攝像元件-A之光電轉換層、構成攝像元件-B之光電轉換層及構成攝像元件-C之光電轉換層由共用之光電轉換層構成，構成攝像元件-A之第2電極、構成攝像元件-B之第2電極及構成攝像元件-C之第2電極由共用之第2電極構成，於攝像裝置動作時，始終對構成攝像元件-C之第1電極施加與信號電荷相反符號之電位， 於攝像裝置動作時，始終對構成攝像元件-C之電荷蓄積用電極施加與信號電荷相同之符號之電位。
  3. 如請求項1或2之任一項之攝像裝置，其中於外緣區域，配置有外緣電極；外緣電極包含：第1外緣電極，其介隔絕緣層與共用之光電轉換層對向而配置；及第2外緣電極，其配置於較第1外緣電極更外側，且連接於共用之光電轉換層。
  4. 如請求項1之攝像裝置，其中構成攝像元件-C之絕緣層之厚度，薄於構成攝像元件-A及攝像元件-B之絕緣層的厚度。
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