TWI826526B - 攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置 - Google Patents

攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI826526B
TWI826526B TW108133515A TW108133515A TWI826526B TW I826526 B TWI826526 B TW I826526B TW 108133515 A TW108133515 A TW 108133515A TW 108133515 A TW108133515 A TW 108133515A TW I826526 B TWI826526 B TW I826526B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electrode
photoelectric conversion
imaging element
layer
charge accumulation
Prior art date
Application number
TW108133515A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202032775A (zh
Inventor
飯野陽一郎
中野博史
森脇俊貴
Original Assignee
日商索尼股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商索尼股份有限公司 filed Critical 日商索尼股份有限公司
Publication of TW202032775A publication Critical patent/TW202032775A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI826526B publication Critical patent/TWI826526B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636—Interconnect structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14638—Structures specially adapted for transferring the charges across the imager perpendicular to the imaging plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464—Back illuminated imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H10K85/211—Fullerenes, e.g. C60
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

本揭示之攝像元件10具備：第1電極21；電荷蓄積用電極24，其與第1電極21隔開配置；光電轉換部23，其與第1電極21相接，且隔著絕緣層82形成於電荷蓄積用電極24之上方；以及第2電極22，其形成於光電轉換部23上；光電轉換部23自第2電極側起由光電轉換層23A及包含InaGabSncOd之無機氧化物半導體材料層23B構成，且滿足0.30≦b/(a+b+c)≦0.50及b≧c。

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，著眼於積層型攝像元件。積層型攝像元件中，具有以2個電極夾住光電轉換層(受光層)之構造。且，積層型攝像元件中，需要蓄積、傳送於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於FD(Floating Drain：浮動汲極)電極之構造，且需要以不使信號電荷延遲之方式高速傳送。
例如，於日本專利特開2016-63165號公報揭示有用以解決此種問題之攝像元件(光電轉換元件)。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，其形成為覆蓋蓄積電極及第2絕緣層；捕獲電極，其形成為與半導體層相接，且形成為與蓄積電極分開；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。
於光電轉換層使用有機半導體材料之攝像元件可對特定之顏色(波長域)進行光電轉換。且，因具有此種特徵，故可獲得於用作固體攝像裝置之攝像元件之情形時，由晶載透鏡/彩色濾光片層(OCCF)與攝像元件之組合形成副像素，並將副像素二維排列之於以往之固體攝像裝置中不可能之積層副像素所成之構造(積層型攝像元件)(例如參照日本專利特開2011-138927號公報)。又，由於無須去馬賽克處理，故有不會發生偽色之優點。於以下之說明中，有為方便起見，而將具備設置於半導體基板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，而將構成第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」，為了方便起見，而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」，且為了方便起見，而將構成第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。
於圖71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71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330及第2攝像元件320之第2類型之光電轉換部即第3光電轉換部331及第2光電轉換部321。又，於半導體基板370之上方(具體而言為第2攝像元件320之上方)，配置有第1類型之光電轉換部即第1光電轉換部310。此處，第1光電轉換部310具備第1電極311、包含有機材料之光電轉換層313、第2電極312，且構成第1類型之攝像元件即第1攝像元件。第2光電轉換部321及第3光電轉換部331中，因吸收係數不同，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310中，例如對綠 色光進行光電轉換。
第2光電轉換部321及第3光電轉換部331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321及第3光電轉換部331，隨後分別藉由縱型電晶體(圖示閘極部322)與傳送電晶體(圖示閘極部332)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310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310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318。且，第1浮動擴散層FD1構成重設電晶體(圖示閘極部317)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之表面之氧化膜，參照編號376、381為層間絕緣層，參照編號383為保護層，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2016-63165號公報
[專利文獻2]日本專利特開2011-138927號公報
然而，上述之日本專利特開2016-63165號公報所揭示之技術中，限定必須以相同之長度形成蓄積電極與形成於其之上之第2絕緣層、或規定捕獲電極間之間隔等較細，致使製作步驟變複雜，而引起製造良率降低。再者，關於構成半導體層之材料，雖提及若干個，但未提及更具體之材料之組成及構成。又，關於半導體層之移動率與蓄積電荷之相關式有所提及。然而，對傳送所產生之電荷較為重要之關於半導體層及與半導體層相鄰之光電轉換層之部分間之能階關係之事項，即關於改善電荷傳送之事項，並未提及。
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異的攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置。
用以達成上述目的之本揭示之攝像元件具備：第1電極；電荷蓄積用電極，其與第1電極隔開配置；光電轉換部，其與第1電極相接，且隔著絕緣層形成於電荷蓄積用電極之上方；以及第2電極，其形成於光電轉換部上；且光電轉換部自第2電極側起由光電轉換層及包含InaGabSncOd之無機氧化物半導體材料層構成，且滿足 0.30≦b/(a+b+c)≦0.50及b≧c。
用以達成上述目的之本揭示之積層型攝像元件至少具有一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。
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)
141~144:晶載微透鏡(OCL)
15:遮光層
21:第1電極
211~219:第1電極
22:第2電極
23:光電轉換部
23A:光電轉換層
23B:無機氧化物半導體材料層
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:連接孔
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
82A:相鄰之攝像元件間之區域(區域-a)
83:保護層
85:開口部
86: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光電轉換部
311:第1電極
312:第2電極
313:光電轉換層
314:晶載微透鏡
317:閘極部
318:閘極部
320:第2攝像元件
321:第2光電轉換部
322:閘極部
331:第3光電轉換部
332: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:氧化膜
376:層間絕緣層
381:層間絕緣層
383:保護層
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:能量處置器具
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:處置器具控制裝置
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: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: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:電位
PB:電位
PC1:電位
PC2:電位
PC3:電位
PD:電位
RST:重設線
RST1~RST3:重設線
SEL1~SEL3:選擇線
TR1amp~TR3amp:放大電晶體
TR1rst~TR3rst:重設電晶體
TR1sel~TR3sel:選擇電晶體
TR1trs~TR3trs:傳送電晶體
TG2:傳送閘極線
TG3:傳送閘極線
VDD:電源
V11:電位
V12:電位
V21:電位
V22:電位
V31:電位
V32:電位
V51:電位
V52:電位
VSL:信號線(資料輸出線)
VSL1~VSL3:信號線(資料輸出線)
VOA:配線
VOA-A:電位
VOA-B:電位
VOA-C:電位
VOB:配線
VOT:配線
VOU:配線
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的圖。
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之攝像元件其他動作時之各部位之電位狀態的圖。
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的模式性配置圖。
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之攝像元件其他動作時(傳送時)之各部位之電位狀態的圖。
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的模式性配置圖。
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的模式性配置圖。
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的模式性配置圖。
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的模式性配置圖。
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)之變化例之一部分的模式性俯視圖。
圖46A及圖46B係構成實施例8之攝像元件(並置之2個攝像元件)之變化例之一部分的模式性剖視圖。
圖47A及圖47B係構成實施例8之攝像元件(並置之2個攝像元件)之變化例之一部分的模式性剖視圖。
圖48A及圖48B係構成實施例8之攝像元件之變化例之一部分的模式性俯視圖。
圖49A及圖49B係構成實施例8之攝像元件之變化例之一部分的模式性俯視圖。
圖50係實施例9之固體攝像裝置中之第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變化例中之第1電極及電荷蓄積用電極區段的模式性俯視圖。
圖52係實施例9之固體攝像裝置之第2變化例中之第1電極及電荷蓄積用電極區段的模式性俯視圖。
圖53係實施例9之固體攝像裝置之第3變化例中之第1電極及電荷蓄積用電極區段的模式性俯視圖。
圖54係實施例9之固體攝像裝置之第4變化例中之第1電極及電荷蓄積用電極區段的模式性俯視圖。
圖55係實施例9之固體攝像裝置之第5變化例中之第1電極及電荷蓄積用電極區段的模式性俯視圖。
圖56係實施例9之固體攝像裝置之第6變化例中之第1電極及電荷蓄積用電極區段的模式性俯視圖。
圖57係實施例9之固體攝像裝置之第7變化例中之第1電極及電荷蓄積用電極區段的模式性俯視圖。
圖58A、圖58B及圖58C係顯示於實施例9之攝像元件塊中讀出之驅動例之圖表。
圖59係實施例10之固體攝像裝置中之第1電極及電荷蓄積用電極區段的模式性俯視圖。
圖60係實施例10之固體攝像裝置之變化例中之第1電極及電荷蓄積用 電極區段的模式性俯視圖。
圖61係實施例10之固體攝像裝置之變化例中之第1電極及電荷蓄積用電極區段的模式性俯視圖。
圖62係實施例10之固體攝像裝置之變化例中之第1電極及電荷蓄積用電極區段的模式性俯視圖。
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)之例的概念圖。
圖70係顯示包含InaGabSncOd之無機氧化物半導體材料層中之(a、b、c)值滿足式(1-A)及式(2-A)之區域的圖表。
圖71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72係顯示車輛控制系統之概略構成之一例之方塊圖。
圖73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74係顯示內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。
圖75係顯示相機頭及CCU之功能構成之一例之方塊圖。
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，說明依以下之順序進行。
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)
4.實施例3(實施例1~實施例2之變化，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，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，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，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，具備下部電荷移動控制電極之攝像元件)
9.實施例8(實施例1~實施例6之變化，具備上部電荷移動控制電極之攝像元件)
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)
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，b值(Ga原子數比)越大，光學帶隙越增加。為在可見頻帶中呈透明，要求光學帶隙為2.8eV。由此，b值(Ga原子數比)必須為0.15以上。然而，有視情形僅使長於綠色之波長透過即可之情形，於該情形時，所需之光學帶隙為2.5eV以上。另一方面，例如，為了於無機氧化物半導體材料層中順利地接收於包含富勒烯C60之光電轉換層中產生之電荷(電子)，無機氧化物半導體材料層之傳導帶之最大能量值中之能量平均值E11之絕對值必須等於或大於富勒烯之傳導帶之最大能量值之絕對值4.5eV。由此，較好b值(Ga原子數比)為0.5以下。另，廣泛要求無機氧化物半導體材料層之傳導帶之最大能量值中之能量平均值E11之絕對值等於或大於光電轉換層之LUMO值中之能量平均值之絕對值。
又，鎵(Ga)原子較銦(In)原子及錫(Sn)原子更具有抑制發生氧缺陷之效果。且，為了抑制氧缺陷，b值(Ga原子數比)為0.25以上，較佳為0.30以上，更佳為0.35以上，尤佳為0.40以上。另一方面，無機氧化物半導體材料層中之電子移動率之值有b值(Ga原子數比)越大而越低之傾向，當b值 超過0.7左右時，電子移動率之值會低於10cm2/V．s。因此，為保證電子移動率較高，較好b值(Ga原子數比)為0.7以下，較佳期望為0.5以下。另，期望構成無機氧化物半導體材料層之材料之移動率為10cm2/V．s以上。
一般，於由無機氧化物半導體材料層構成薄膜電晶體之通道形成區域之情形時，構成無機氧化物半導體材料層之材料必須具有某程度之載子密度。另一方面，基於將無機氧化物半導體材料層中之載子儘可能不殘留於無機氧化物半導體材料層地傳送至第1電極之要求，期望無機氧化物半導體材料層中之載子密度於光未照射於光電轉換部時為接近於0的值。且，為達成此，b值(Ga原子數比)較佳為0.3以上。
因此，鑑於以上之討論，將b值(Ga原子數比)規定為0.30≦b/(a+b+c)≦0.50，較佳為0.40≦b/(a+b+c)≦0.50，但並非限定於此者。於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有等之其他雜質，但只要為微量(例如莫耳分率為3%以下)，則不妨礙混入。
又，由於錫原子具有易發生氧缺陷之性質，故較佳滿足b≧c，更佳滿足b≧1.1c，進而較佳滿足b≧1.2c。
若將真空位準設為零基準，且定義為越偏離真空位準能量(值之符號 為負)之絕對值越大，則包含以上說明之較佳形態之本揭示之攝像元件等中，將無機氧化物半導體材料層之傳導帶之最大能量值中之能量平均值設為E11(eV)，將光電轉換層之LUMO值中之能量平均值設為E12(eV)時，期望滿足E12≧E11。另，『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。
再者，於包含以上說明之較佳形態之本揭示之攝像元件等中，將無機氧化物半導體材料層之價電子帶中之最小能量值之能量平均值設為E21(eV)，將光電轉換層之HOMO值中之能量平均值設為E22(eV)時，期望滿足E22≧E21。
另，LUMO值或HOMO值為與將真空位準設為0eV時之LUMO能階或HOMO能階之能量差。光電轉換層之LUMO值中亦包含光電轉換層所含之電子輸送材料之LUMO值。
再者，以包含以上說明之較佳形態之本揭示之攝像元件等中，將無機氧化物半導體材料層之傳導帶之最大能量值中之能量平均值設為E11時，期望滿足E11≦-4.5eV，但並非限定於此者。另，於該情形時，較佳使用富勒烯作為構成光電轉換 層之材料所含之電子輸送材料。
再者，於包含以上說明之較佳形態之本揭示之攝像元件等中，期望光電轉換層包含n型有機半導體，於該情形時，光電轉換層較佳包含富勒烯、富勒烯衍生物或富勒烯衍生物。或者，期望光電轉換層包含電子輸送材料。
再者，於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無機氧化物半導體材料層向第1電極移動之形態，於該情形時，電荷為電子。
無機氧化物半導體材料層之傳導帶之最大能量值中之能量平均值E11、及無機氧化物半導體材料層之價電子帶中之最小能量值之能量平均值E21設為無機氧化物半導體材料層中之平均值。又，光電轉換層之LUMO值中之能量平均值E12、光電轉換層之HOMO值中之能量平均值E22設為位於無機氧化物半導體材料層附近之光電轉換層部分之平均值。此處，「位於無機氧化物半導體材料層附近之光電轉換層部分」意指以無機氧化物半導體材料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之10%以內之區域(即，光電轉換層之厚度之遍及0%至10%之區域)的光電轉換層的部分。
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)，基於以下之式求得。
Eb=hν=h(c/λ)=1239.8/λ[eV]
再者，於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可具有結晶構造，亦可為非晶質，但較佳為非晶質(例如，局部不具有結晶構造之非晶質)。無機氧化物半導體材料層是否為非晶質，可基於X射線繞射分析決定。
再者，於包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等中，期望無機氧化物半導體材料層之厚度為1×10-8m至1.5×10-7m，較佳為2×10-8m至1.0×10-7m，更佳為3×10-8m至1.0×10-7m。
再者，於包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件等中，較佳為自第2電極入射光，且光電轉換層與無機氧化物半導體材料層之界面中之無機氧化物半導體材料層表面之表面粗糙度Ra為1.5nm以下，無機氧化物半導體材料層表面之均方根粗糙度Rq之值為2.5nm以下。表面粗糙度Ra、Rq係基於JIS B0601：2013之規定。此種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之表面漫反射，而謀求提高光電轉換中之亮電流特性。較佳為電荷蓄積用電極表面之表面粗糙度Ra為1.5nm以下，電荷蓄積用電極表面之均方根粗糙度Rq之值為2.5nm以下。
再者，於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載子濃度較佳為未達1×1016/cm3。
關於第1電極、第2電極、電荷蓄積用電極及光電轉換層，稍後詳細說明。
圖71所示之先前之攝像元件中，第2光電轉換部321及第3光電轉換部331中藉由光電轉換產生之電荷暫時蓄積於第2光電轉換部321及第3光電轉換部331後，被傳送至第2浮動擴散層FD2及第3浮動擴散層FD3。因此，第2光電轉換部321及第3光電轉換部331可完全空乏化。然而，第1光電轉換部310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，難以使第1光電轉換部310完全空乏化。且，以上之結果，有kTC雜訊增大，隨機雜訊惡化，亦導致攝像畫質降低之虞。
本揭示之攝像元件等中，如上所述，由於具備與第1電極隔開配置，且隔著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，故於將光照射至光電轉換部，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(視情況為無機氧化物半導體材料層及光電轉換層)。因此，於曝光開始時，可使電荷蓄積部完全空乏化而抹除電荷。其結果，可抑制發生kTC雜訊增大，隨機雜訊惡化，導致攝像畫質降低之現象。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，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材料可為不同。
無機氧化物半導體材料層可基於例如濺鍍法成膜。具體而言，作為濺鍍裝置，可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，亦可使用氬(Ar)氣作為製程氣體。又，只要將InaGabSncOd燒結體用作靶材即可。
另，於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)而控制無機氧化物半導體材料層之能階。具體而言，較佳將基於濺鍍法形成時之氧氣分壓=(O2氣體壓力)/(Ar氣體與O2氣體之壓力合計)設為0.005至0.10。再者，本揭示之攝像元件等中，亦可設為無機氧化物半導體材料層中之氧含有率少於化學計量組成之氧含有率的形態。此處，可基於氧之含有率控制無機氧化物半導體材料層之能階，氧之含有率越少於化學計量組成之氧含有率，即，氧缺損越多，越能使能階越深。
作為本揭示之攝像元件，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(Charge Modulation Device：電荷調變器件)型之信號放 大型影像感測器。本揭示之第1態樣~第2態樣之固體攝像裝置可由後述之第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像機、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。於圖1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，於圖2及圖3顯示實施例1之攝像元件之等效電路圖，於圖4顯示實施例1之攝像元件之構成光電轉換部之第1電極及電荷蓄積用電極以及構成控制部之電晶體的模式性配置圖，於圖5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，於圖6A顯示用以說明實施例1之攝像元件之各部位之等效電路圖。又，於圖7顯示構成實施例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，於圖8顯示構成實施例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。再者，於圖68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10具備：第1電極21；電荷蓄積用電極24，其與第1電極21隔開配置；光電轉換部23，其與第1電極21相接，且隔著絕緣層82形成於電荷蓄積用電極24之上方；及 第2電極22，其形成於光電轉換部23上。且，光電轉換部23自第2電極側起由光電轉換層23A及包含InaGabSncOd之無機氧化物半導體材料層23B構成，且滿足0.30≦b/(a+b+c)≦0.50 (1-A)，較佳滿足0.40≦b/(a+b+c)≦0.50 (1-B)，及滿足b≧c (2-A)，較佳滿足b≧1.2c (2-B)。另，圖70中將滿足式(1-A)及式(2-A)之區域顯示為以陰影線包圍之區域。
無機氧化物半導體材料層23B包含銦(IN)原子、鎵(Ga)原子及錫(Sn)原子，但不包含鋅(Zn)原子。即，無機氧化物半導體材料層23B由包含銦(IN)原子、鎵(Ga)原子及錫(Sn)原子之複合氧化物構成，具體而言，由包含銦氧化物、鎵氧化物及錫氧化物之複合氧化物構成。無機氧化物半導體材料層23B為非晶質，且無機氧化物半導體材料層23B之厚度為1×10-8m至1.5×10-7m。無機氧化物半導體材料層23B具有與第1電極21相接之區域、與絕緣層82相接且於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之區域。且，自第2電極22入射光，光電轉換層23A與無機氧化物半導體材料層23B之界面中之無機氧化物半導體材料層23B表面之表面粗糙度Ra為1.5nm以下，無機氧化物半導體材料層23B表面之均方根粗糙度Rq之值為2.5nm以下。
又，無機氧化物半導體材料層23B之傳導帶之最大能量值中之能量平均值E11(eV)與光電轉換層23A之LUMO值中之能量平均值E12(eV)間存在 E12≧E11之關係。另，使用富勒烯作為構成光電轉換層23A之材料所含之電子輸送材料。又，無機氧化物半導體材料層23B之價電子帶中之最小能量值中之能量平均值E21(eV)與光電轉換層23A之HOMO值中之能量平均值E22(eV)間存在E22≧E21之關係。再者，無機氧化物半導體材料層23B之傳導帶之最大能量值中之能量平均值E11滿足E11≦-4.5eV。又，構成無機氧化物半導體材料層23B之材料之移動率為10cm2/V．s以上，且無機氧化物半導體材料層23B之載子濃度未達1×1016/cm3。
又，光電轉換層23A中產生之電荷經由無機氧化物半導體材料層23B向第1電極21移動。電荷為電子。
可藉由控制基於濺鍍法形成無機氧化物半導體材料層23B時之氧氣導入量(氧氣分壓)，而控制無機氧化物半導體材料層23B之能階。較佳將氧氣分壓設為0.005(0.5%)至0.10(10%)。
實施例1之積層型攝像元件10具有至少一個實施例1之攝像元件。又，實施例1之固體攝像裝置可具備複數個實施例1之積層型攝像元件。且，可由實施例1之固體攝像裝置構成例如數位靜態相機或攝像機、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、生物認證用相機等。
使用組成即a、b、c、d之值經各種變化之InaGabSncOd燒結體靶材，基於濺鍍法成膜無機氧化物半導體材料層，並評估光學帶隙、氧缺損發生狀態、移動率。將其之結果顯示於以下之表1A及表1B，
Figure 108133515-A0305-02-0025-1
Figure 108133515-A0305-02-0025-2
實施例1或後述之各種實施例之攝像元件中，無機氧化物半導體材料層以特定之原子比例包含銦(In)原子、鎵(Ga)原子及錫(Sn)原子。因此， 可均衡性良好地達成無機氧化物半導體材料層之載子密度之降低(確保向第1電極傳送蓄積於無機氧化物半導體材料層之電荷之容易性、確實性)、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程度之最佳化)、構成無機氧化物半導體材料層之材料之高移動率之達成、及無機氧化物半導體材料層之傳導帶之最大能量值中之能量平均值的控制，結果，儘管為簡單之構成、構造，亦可提供蓄積於光電轉換層之電荷之傳送特性優異之攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置。即，可藉由控制構成無機氧化物半導體材料層之原子內之鎵原子之比例，來實現無機氧化物半導體材料層之載子密度、載子濃度之最佳化，且，可達成高電子移動率，控制無機氧化物半導體材料層之光透過性，可抑制氧缺損發生。又，可藉由控制銦原子之比例來控制無機氧化物半導體材料層之移動率、控制傳導性。再者，可藉由控制錫原子之比例來抑制氧缺損發生，且推定為可控制無機氧化物半導體材料層之非晶質狀態、控制表面平滑性、控制LUMO值。此外，因光電轉換部為無機氧化物半導體材料層與光電轉換層之2層構造，故可防止電荷蓄積時之再結合，可使蓄積於光電轉換層之電荷之向第1電極之電荷傳送效率進一步增加。再者，可暫時保持光電轉換層中產生之電荷，控制傳送時序等，可抑制暗電流之產生。
以下，說明本揭示之攝像元件、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全體，接著，進行實施例1之攝像元件、固體攝像裝置之詳細說明。以下之說明中，於以下之表2顯示表示施加於各種電極之電位之符號。
Figure 108133515-A0305-02-0027-3
本揭示之攝像元件等中，無機氧化物半導體材料層之對波長400nm至波長660nm之光之光透過率較佳為65%以上。又，電荷蓄積用電極對波長400nm至波長660nm之光之光透過率亦較佳為65%以上。電荷蓄積用電極之薄層電阻值較佳為3×10Ω/□至1×103Ω/□。
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之上方之形態。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電極可在複數個攝像元件中共通。即，除了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以外，可將第2電極設為所謂之整面電極。光電轉換層可在複數個攝像元件中共通，即，可於複數個攝像元件中形成1層光電轉換層，亦可對每個攝像元件設置。無機氧化物半導體材料層較佳對每個攝像元件設置，但亦可視情形在複數個攝像元件中共通。即，可藉由例如將後述之電荷移動控制電極設置於攝像元 件與攝像元件間而形成於複數個攝像元件共通之1層無機氧化物半導體材料層。形成於複數個攝像元件中共通之1層無機氧化物半導體材料層之情形時，基於保護無機氧化物半導體材料層之端部之觀點，期望至少以光電轉換層覆蓋無機氧化物半導體材料層之端部。
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的形態。或，可設為無機氧化物半導體材料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，可設為以下之形態：第1電極之頂面緣部以絕緣層覆蓋，於開口部之底面，露出第1電極，將與第1電極之頂面相接之絕緣層之面設為第1面，將與電荷蓄積用電極對向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面朝第2面擴大之傾斜，再者，可設為具有自第1面朝第2面擴大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，可設為在與位於相鄰之攝像元件間之光電轉換層之區域隔著絕緣層對向之區域，形成電荷移動控制電極。另，有方便起見而將此種形態稱為『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，可設為位於相鄰之攝像元件間之光電轉換層之區域上，代替形成第2電極，而形成電荷移動控制電極之形態。另，有方便起見而將此種形態稱為『本揭示之具備 上部電荷移動控制電極之攝像元件等』之情形。
以下之說明中，方便起見，將「位於相鄰之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』，方便起見，將「位於相鄰之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，方便起見，將「相鄰之攝像元件間之區域」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，位於與光入射側相反側之電荷移動控制電極)之攝像元件等中，於隔著絕緣層與光電轉換層之區域-A對向之區域形成下部電荷移動控制電極。換言之，由構成相鄰之攝像元件各者之電荷蓄積用電極與電荷蓄積用電極夾住之區域(區域-a)中之絕緣層之部分(絕緣層之區域-A)下，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，與電荷蓄積用電極隔開設置，且下部電荷移動控制電極隔著絕緣層與光電轉換層之區域-A對向配置。
且，本揭示之具備下部電荷移動控制電極之攝像元件等可設為如下之形態：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，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及光電轉換層)， 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及光電轉換層)之電荷經由第1電極被讀出至控制部。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，亦可形成為不同之位準。
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，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，在位於相鄰之攝像元件間之光電轉換層之區域上，代替形成第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，可設為以下形態
[A]第2電極設置於每個攝像元件，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，或亦可列舉以下形態
[B]第2電極設置於每個攝像元件，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，或亦可列舉以下形態
[C]第2電極設置於每個攝像元件，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電極間之區域下方之光電轉換層之區域，施加藉由上部電荷移動控制電極與第2電極之耦合而產生之電位之情形。
又，本揭示之具備上部電荷移動控制電極之攝像元件等可設為以下之形態：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、電荷蓄積用電極及上部電荷移動控制電極連接於驅動電路，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(或無機氧化物半導體材料層及光電轉換層)，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，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可形成為與第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；第1電極及電荷蓄積用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及光電轉換層)，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。
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以下之形態，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，且隔著絕緣層與無機氧化物半導體材料層對向配置。方便起見，將此種形態之本揭示之攝像元件稱為『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；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，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及光電轉換層)，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。
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以下之形態，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，且與第1電極及電荷蓄積用電極隔開配置。方便起見，將此種形態之本揭示之攝像元件稱為『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，電荷排出電極可設為以包圍第1電極及電荷蓄積用電極之方式(即，邊框狀地)配置。電荷排出電極可在複數個攝像元件中共有(共通化)。且，於該情形時，可設為以下之形態：無機氧化物半導體材料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緣部以絕緣層覆蓋，於第2開口部之底面，露出電荷排出電極，將與電荷排出電極之頂面相接之絕緣層之面設為第3面，將與電荷蓄積用電極對向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面朝第2面擴大之傾斜。
再者，本揭示之具備電荷排出電極之攝像元件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；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及光電轉換層)，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。
再者，本揭示之攝像元件等之以上說明之各種較佳形態中，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的形態。方便起見，將此種形態之本揭示之攝像元件稱為『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只要為2個以上即可。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，可設為以下之形態：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，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，施加於位於距第1電極最近處之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，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，施加於距第1電極最近處之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電極最遠處之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，可設為以下之構成：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，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電極的形態。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，雖並非為限定者，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， 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)之光電轉換部區段由第n個之電荷蓄積用電極區段、第n個之絕緣層區段及第n個光電轉換層區段構成，n值越大之光電轉換部區段，位於距第1電極越遠。此處，『光電轉換層區段』意指由光電轉換層與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個光電轉換部區段及至第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個光電轉換部區段及至第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，可使光電轉換層之部分厚度變化，將無機氧化物半導體材料層之部分厚度設為固定，而使光電轉換層區段之厚度變化，亦可將光電轉換層之部分厚度設為固定，使無機氧化物半導體材料層之部分厚度變化，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厚度變化，使無機氧化物半導體材料層之部分厚度變化，而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，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，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。再者，第5構成之攝像元件中，自第1個光電轉換部區段及至第N個光電轉換部區段，電荷蓄積用電極區段之面積逐漸減小。面積可連續減小，亦可階段性減小。
或，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，將遠離第1電極之方向設為X方向時，以YZ假想平面切斷電荷蓄積用電極、絕緣層、無機氧化物半導體材料層及光電轉換層所積層之積層部分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，亦可為階段狀變化。
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個絕緣層區段連續設置，另一方面，第3構成之攝像元件中，N個絕緣層區段對應於光電轉換部區段之各者設置。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設置。且，第1構成~第6構成之攝像元件中，對所有之電荷蓄積用電極區段施加相同之電位。或，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，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，因此，形成一種電荷 傳送梯度，而可將藉由光電轉換產生之電荷更容易且更確實地向第1電極傳送。且，其結果，可防止發生餘像或發生電荷傳送殘留。
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位於距第1電極越遠，但是否位於遠離第1電極係以X方向為基準來判斷。又，第6構成之攝像元件中，雖將遠離第1電極之方向設為X方向，但如下定義『X方向』。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以二維矩陣狀即沿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，關於第1構成~第6構成之攝像元件，對第1電極之電位高於第2電極之電位之情形進行說明。
第1構成之攝像元件中，自第1個光電轉換部區段及至第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，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)個之光電轉換部區段蓄積更多之電荷，且施加強電場，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，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2構成之攝像元件中，自第1個光電轉換部區段及至第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，電荷蓄積期間，變為V31≧V11之狀態後，第n個光電轉換部區段較第(n+1)個光電轉換部區段遭施加更強之電場，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，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，相鄰之光電轉換部區段中，構成絕緣層區段之材料不同，藉此，形成一種電荷傳送梯度，但自第1個光電轉換部區段及至第N個光電轉換部區段，構成絕緣層區段之材料之介電常數之值較佳為逐漸減小。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，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4構成之攝像元件中，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，藉此，形成一種電荷傳送梯度，但自第1個光電轉換部區段及至第N個光電轉換部區段，構成絕緣層區段之材料之功函數之 值較佳為逐漸增大。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個光電轉換部區段及至第N個光電轉換部區段，電荷蓄積用電極區段之面積逐漸減小，藉此，形成一種電荷傳送梯度，因此，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，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之厚度設為固定，且使積層部分之剖面寬度隨著遠離第1電極而變窄的構成，則與第5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。因此，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較近之區域。另一方面，若採用將積層部分之剖面寬度設為固定，且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變厚的構成，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，且施加強電場，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，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較近之區域。又，若採用使光電轉換層區段之厚度逐漸變厚的構成，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遭施加更強之電場，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，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較近之區域。
可視期望將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種或其以上適當組合。
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，可設為以下之固體攝像裝置：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有第1電極。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，可設為以下之固體攝像裝置：包含複數個第1構成~第6構成之攝像元件，或包含複數個具有至少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有第1電 極。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，若此種構成攝像元件塊之複數個攝像元件中共有第1電極，則可將排列有複數個攝像元件之像素區域之構成、構造簡化、微細化。
第1構成~第2構成之固體攝像裝置中，對複數個攝像元件(1個攝像元件塊)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後述之複數個第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個以上之後述之第2類型之攝像元件構成。且，可藉由適當地控制電荷傳送期間之時序而由複數個攝像元件共有1個浮動擴散層。使複數個攝像元件聯動動作而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。然而，電荷蓄積用電極之控制針對每個攝像元件進行。又，可由複數個攝像元件共有1個接觸孔部。複數個攝像元件中共有之第1電極與各攝像元件之電荷蓄積用電極之配置關係亦存在將第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，又存在將第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之剩餘之電荷蓄積用電極相鄰配置的情形，於該情形時，電荷自複數個攝像元件之剩餘者向第1電極之移動成為經由複數個攝像元件之一部分的移動。為使電荷確實自各攝像元件向第1電極之移動，較佳為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(方便起見，稱為『距離A』)長於與第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』)。又，較佳為越遠離第1電極之攝像元件，距離A之值越大。另，以上之說明不僅應用於第1構成~第2構成之固體攝像裝置，亦可 對本揭示之第1態樣~第2態樣之固體攝像裝置應用。
再者，包含以上說明之各種較佳形態之本揭示之攝像元件中，可設為自第2電極側入射光，且於較第2電極更靠光入射側形成遮光層的形態。或，可設為自第2電極側入射光，而不對第1電極(視情形為第1電極及傳送控制用電極)入射光之形態。且，於該情形時，可構成為於較第2電極更靠光入射側，且於第1電極(視情形為第1電極及傳送控制用電極)之上方形成遮光層，或，可構成為於電荷蓄積用電極及第2電極之上方設置晶載微透鏡，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。可視情形於第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(425nm至495nm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(495nm至570nm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(620nm至750nm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，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)，但具體而言可列舉以下之構成、構造：[A]沿垂直方向積層第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，且將第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，[B]沿垂直方向積層第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，且於該等2層之第1類型之光電轉換部之下方，配置第2類型之紅色光用光電轉換部， 將第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，[C]於第1類型之綠色光用光電轉換部之下方，配置第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，且將第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，[D]於第1類型之藍色光用光電轉換部之下方，配置第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，且將第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。該等攝像元件之光電轉換部在垂直方向之配置順序較佳自光入射方向起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，或較佳自光入射方向起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。其係由於更短波長之光於入射更正面側能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造構成1個像素。又，可具備1個第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例如由有機系材料構成，且較佳配置於第1類型之攝像元件之積層構造之最下層且較第2類型之攝像元件更靠上方。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，將第1電極形成於半導體基板上所設 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以下4種態樣之任一種：
(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、苝衍生物、苉衍生物、
Figure 108133515-A0305-02-0046-6
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，如上所述，可列舉富勒烯及富勒烯衍生物< 例如，C60或C70、C74等之富勒烯(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、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『有機光電轉換層』之情形)之厚度並未限定者，但可例示例如1×10-8m至5×10-7m，較佳為2.5×10-8m至3×10-7m，更佳為2.5×10-8m至2×10-7m，進而佳為1×10-7m至1.8×10-7m。另，有機半導體大多分類成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數載子 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，進而舉例為CdSe、CdS、In2Se3、In2S3、Bi2Se3、Bi2S3、ZnSe、ZnS、PbSe、PbS等化合物半導體。此外，亦可於光電轉換層使用包含該等材料而成之量子點。
可由本揭示之第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。
於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)，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而構成1個像素，因此，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揭示之第2態樣之固體攝像裝置中，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，於本揭示之第1態樣之固體攝像裝置中，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、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)，不僅有紅色、綠色、藍色，亦可視情形列舉使青色、品紅色、黃色等特定波長透過之濾光片層。將彩色濾光片層不僅可為由使用顏料及染料等有機化合物之有機材料系的彩色濾光片層構成，亦可為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)、非晶矽等無機材料所成之薄膜構成。
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係由二維矩陣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並讀出至驅動電路之有效像素區域、與用以輸出成為黑色位準之基準的光學黑色之黑色基準像素區域(亦稱為光學黑色像素區域(OPB))構成。黑色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，經照射光，以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。由第1電極構成陰極，由第2電極構成陽極。
可構成為第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，於將本揭示之攝像元件等以例如拜耳排列之方式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2.5eV以上，期望較佳為3.1eV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)、摻雜Sn之In2O3、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In2O3)、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、CuI、InSbO4、ZnMgO、CuInO2、MgIn2O4、CdO、ZnSnO3、尖晶石型氧化物、具有YbFe2O4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2×10-8m至2×10-7m，較佳為3×10-8m至1×10-7m。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，於無須透明性之情形時，作為構成具有作為提取電子之電極之功能之陰極的導電材料，較佳為由具有低功函數(例如
Figure 108133515-A0305-02-0051-7
=3.5eV~4.5eV)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之積層構造。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混合於黏合劑(高分子)中成為漿料或墨水者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結合形偏壓濺鍍法、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、噴霧塗佈法、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，可列舉多屏蔽遮罩、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(Al2O3)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。於後者之情形時，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留於至少電荷蓄積用電極與第1電極之間的區域，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。構成保護層或各種層間絕緣層、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)。
亦可於無機氧化物半導體材料層與第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(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結合形濺鍍法、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、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，可列舉旋轉塗佈法；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；氣刀塗布法、刮刀塗布法、棒塗布法、刀塗布法、擠壓塗布法、反向輥塗法、轉移輥塗法、凹版塗布法、接觸式塗布法、澆鑄塗布法、噴塗法、狹縫噴嘴塗佈法、軋光塗布法等各種塗佈法。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。
攝像元件或固體攝像裝置中，如上所述，可視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。亦可視需要，配設用以控制對攝像元件入射光之擋閘，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配設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，並於攝像元件塊之上方配設1個晶載微透鏡的形態。
例如，於將固體攝像裝置積層於讀出用積體電路(ROIC)之情形時，將形成有讀出用積體電路及包含銅(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，使連接部彼此接合而可 積層，亦可使用焊錫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可設為重複如下步驟之固體攝像裝置之驅動方法：於所有之攝像元件中，一面一起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)，一面將第1電極之電荷排出至系統外，隨後，於所有之攝像元件中，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)之電荷一起傳送至第1電極，傳送完成後，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，於所有之攝像元件中，一面一起將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層等，一面將第1電極之電荷排出至系統外，因此，所有攝像元件中，可同時確實地進行第1電極之重設。且，隨後，所有之攝像元件中，一起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，傳送完成後，依序讀出各像素元件中傳送至第1電極之電荷。因此，可容易地實現所謂之全域快門功能。
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。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較第3攝像元件12更位於靠光入射側。又，綠色用攝像元件(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像素。不設置彩色濾光片層。
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之整面形成有保護層83，於保護層83上設置有晶載微透鏡14。不設置彩色濾光片層。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4.4eV)之透明電極構成。無機氧化物半導體材料層23B包含InaGabSncOd。光電轉換層23A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，進而包含n型有機半導體即富勒烯、富勒烯衍生物或富勒烯衍生物、或包含電子輸送材料)之層構成。層間絕緣層81或絕緣層82、保護層83由周知之絕緣材料(例如SiO2或SiN)構成。無機氧化物半導體材料層23B與第1電極21藉由設置於絕緣層82之連接部67連接。於連接部67內，無機氧化物半導體材料層23B延伸。即，無機氧化物半導體材料層23B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電極之面積設為s1時，雖並非為限定者，但較佳滿足4≦s1'/s1，實施例1中，雖非限定者，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形成有氧化膜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共有區域，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之電荷經由沿著閘極部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/汲極區域共有區域，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之電荷經由沿著閘極部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/汲極區域共有區域，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之側面之一部分被p+層42包圍。於半導體基板70之背面70B側形成有p+層73，於自p+層73至半導體基板70之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形成有遍及複數層之配線，但省略圖示。
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(Al2O3)膜、氧化鋯(ZrO2)膜、氧化鉭(Ta2O5)膜、氧化鈦(TiO2)膜、氧化鑭(La2O3)膜、氧化鐠(Pr2O3)膜、氧化鈰(CeO2)膜、氧化釹(Nd2O3)膜、氧化鉕(Pm2O3)膜、氧化釤(Sm2O3)膜、氧化銪(Eu2O3)膜、氧化釓(Gd2O3)膜、氧化鋱(Tb2O3)膜、氧化鏑(Dy2O3)膜、氧化鈥(Ho2O3)膜、氧化銩(Tm2O3)膜、氧化鐿(Yb2O3)膜、氧化鎦(Lu2O3)膜、氧化釔(Y2O3)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法、PVD法、ALD(Atomic layer deposition：原子層沈積)法。
以下，參照圖5及圖6A，說明實施例1之具備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：控制部，其設置於半導體基板70，且具有驅動電路，且第1電極21、第2電極22及電荷蓄積用電極24連接於驅動電極。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23A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。
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。
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中間之區域對向之無機氧化物半導體材料層23B之區域之點PA處之電位
PB．．．．．與電荷蓄積用電極24對向之無機氧化物半導體材料層23B之區域之點PB處之電位
PC1．．．．．與電荷蓄積用電極區段24A對向之無機氧化物半導體材料層23B之區域之點PC1處之電位
PC2．．．．．與電荷蓄積用電極區段24B對向之無機氧化物半導體材料層23B之區域之點PC2處之電位
PC3．．．．．與電荷蓄積用電極區段24C對向之無機氧化物半導體材料層23B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對向之無機氧化物半導體材料層23B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
TR1rt．．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23B或無機氧化物半導體材料層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23B等』)之區域停止。即，電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層23B等。由於V31>V11，故光電轉換層23A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對向之無機氧化物半導體材料層23B等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23B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，將蓄積於無機氧化物半導體材料層23B等之電荷被讀出至控制部。
以上，完成電荷蓄積、重設動作、電荷傳送之一連串動作。
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，第2攝像元件11、第3攝像元件12之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一連串動作亦與先前之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一連串動作同樣。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)處理而去除。
如以上般，實施例1中，由於具備與第1電極隔開配置，且隔著絕緣層與光電轉換層對向配置之電荷蓄積用電極，故將光照射至光電轉換層，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，將電荷蓄積部完全空乏化，可抹除電荷。其結果，可抑制發生kTC雜訊增大，隨機雜訊惡化，而導致攝像畫質降低之現象。又，由於一起重設所有像素，故可實現所謂之全域快門功能。
於圖68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由以下構成：二維矩陣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。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68中，積層型攝像元件101中之參照編號「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112、行信號處理電路113及水平驅動電路114。
垂直驅動電路112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111之各積層型攝像元件101。且，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被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113各者，並自行信號處理電路113各者將信號輸出至水平信號線118。
輸出電路115對自行信號處理處理電路113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。
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，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1之攝像元件、積層型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，形成無機氧化物半導體材料層23B、光電轉換層23A、第2電極22、保護層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2]
實施例2係實施例1之變化例。於圖11顯示模式性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1之綠色光用攝像元件(第1攝像元件10)、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類型之先前之紅色光用攝像元件(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較第3攝像元件12更位於靠光入射側。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，因而省略詳細之說明。
[實施例3]
實施例3係實施例1及實施例2之變化例。
於圖12顯示模式性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，且具有積層有第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。又，於圖13顯示模式性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之攝像元件、積層型攝像元件，且具有積層有第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吸收原色之光，第3攝像元件12吸收互補色之光。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。
於圖14顯示模式性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，於圖15顯示模式性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、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，視需要配設用以進行藍色、綠色、紅色之分光之彩色濾光片層。
亦可代替設置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，並於半導體基板設置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。
Figure 108133515-A0305-02-0072-5
[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。於圖16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，於圖17及圖18顯示實施例4之攝像元件、積層型攝像元件之等效電路圖，於圖19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，於圖20及圖21模式性顯示實施例4之攝像元件動作時之各部位中之電位狀態，於圖6B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，於圖22顯示實施例4之攝像元件之構 成光電轉換部之第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23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4之攝像元件、積層型攝像元件中，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隔開配置，且隔著絕緣層82與無機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，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，於圖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。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，並於與電荷蓄積用電極24對向之無機氧化物半導體材料層23B等區域停止。即，電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層23B等。由於V31>V51，故可確實地防止於光電轉換層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，於與電荷蓄積用電極24對向之無機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，將蓄積於無機氧化物半導體材料層23B等之電荷讀出至控制部。
藉由以上，完成電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一連串動作。
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、電荷傳送等一連串動作與先前之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一連串動作相同。
如圖24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般，可代替將重設電晶體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5]
實施例5係實施例1~實施例4之變化例，且關於本揭示之具備電荷排出電極之攝像元件等。於圖25顯示實施例5之攝像元件之一部分之模式性局部剖視圖，於圖26顯示實施例5之攝像元件之構成具備電荷蓄積用電極之光電轉換部之第1電極、電荷蓄積用電極及電荷排出電極之模式性配置圖，於圖27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23B，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23B於連接部69內延伸。即，無機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被共有(共通化)。可於第2開口部86之側面形成朝上方擴大之傾斜。電荷排出電極26可用作例如光電轉換部23之浮動擴散區或溢流汲極。
實施例5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V31，對電荷排出電極26施加電位V61，並將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層23B等。藉由入射至光電轉換層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，並於與電荷蓄積用電極24對向之無機氧化物半導體材料層23B等之區域停止，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，或未蓄積於無機氧化物半導體材料層23B等之電子(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，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，於與電荷蓄積用電極24對向之無機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等之電荷被讀出至控制部。
藉由以上，完成電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一連串動作。
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、電荷傳送等一連串動作與先前之電荷蓄積、重設動作、電荷傳送等一連串動作相同。
於實施例5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，故可抑制向相鄰像素之電荷蓄積部之洩漏，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。
於圖28顯示實施例6之攝像元件之一部分之模式性局部剖視圖，於圖29及圖30顯示實施例6之攝像元件之等效電路圖，於圖31顯示實施例6之攝像元件之構成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以及構成控制部之電晶體之模式性配置圖，於圖32、圖33顯示實施例6之攝像元件動作時之各部位中之電位狀態，於圖6C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，於圖34顯示實施例6之攝像元件之構成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35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個以上即可，於實施例6中設為「3」。且，於實施例6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最遠處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對向之無機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，將蓄積於無機氧化物半導體材料層23B等之電荷向控制部讀出。
圖32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，而將停留於無機氧化物半導體材料層23B等區域之電子一起向第1浮動擴散層FD1讀出。另一方面，於圖33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之電位逐段變化(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對向之無機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對向之無機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對向之無機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對向之無機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對向之無機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。
如於圖36顯示構成實施例6之攝像元件之變化例之第1電極及電荷蓄積用電極以及構成控制部之電晶體之模式性配置圖般，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)的攝像元件等。於圖37顯示實施例7之攝像元件之一部分之模式性局部剖視圖，於圖38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，於圖39、圖40顯示實施例7之攝像元件之構成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及無機氧化物半導體材料層23B彙總以參照編號23圖示。
實施例7之攝像元件中，於隔著絕緣層82與位於相鄰之攝像元件間之光電轉換部23之區域(光電轉換層之區域-A)23A對向之區域，形成下部電荷移動控制電極27。換言之，於由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夾住之區域(區域-a)中之絕緣層82之部分(絕 緣層82之區域-A)82A下，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，並與電荷蓄積用電極24隔開設置，且下部電荷移動控制電極27隔著絕緣層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於攝像元件中被共通。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相同之位準，亦可形成為不同之位準(具體而言，可形成為較第1電極21或電荷蓄積用電極24更下方之位準)。於前者之情形時，由於電荷移動控制電極27與光電轉換層23A間之距離可縮短，故易於控制電位。另一方面，於後者之情形時，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。
實施例7之攝像元件中，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之部分之電位之絕對值為大於施加至光電轉換層23A之區域-A之電位之絕對值的值，因此，藉由光電轉換產生之電荷被強烈地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23B之部分。其結果，由於可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)不會發生品質劣化。或，由於在隔著絕緣層對向於光電轉換層23A之區域-A之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， 由於可以下部電荷移動控制電極27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39及圖40所示之例中，於由電荷蓄積用電極24與電荷蓄積用電極24夾住之區域(區域-a)中之絕緣層82之部分82A之下方，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之部分之下方，形成有下部電荷移動控制電極27。另，圖41、圖42A、圖42B所示之例中，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設置共通之1個第1電極21，且於由4個電荷蓄積用電極24包圍之區域中之絕緣層82之部分之下方，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之部分之下方，形成電荷排出電極26。如上所述，電荷排出電極26可用作例如光電轉換部23之浮動擴散區或溢流汲極。
[實施例8]
實施例8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。於圖43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，於圖44及圖45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部23之區域23A上，代替形成第2電極22，而形成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對每個攝像元件設置，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，並設置於光電轉換部23之區域-A上。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)之一部分之模式性剖視圖與圖45對應。
又，如圖46A顯示實施例8之攝像元件(並置之2個攝像元件)之一部分模式性剖視圖般，可將第2電極22分割成複數個，且對各分割之第2電極22個別地施加不同之電位。再者，如圖46B所示，可於分割之第2電極22與第2電極22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在圖44之紙面上沿左右方向排列之攝像元件中被共通，在圖44之紙面上沿上下方向排列之一對攝像元件中被共通。又，上部電荷移動控制電極28亦在圖44之紙面上沿左右方向排列之攝像元件中被共通，在圖44之紙面上沿上下方向排列之一對攝像元件中被共通。第2電極22及上部電荷移動控制電極28可藉由於光電轉換部23 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之配線在複數個攝像元件中被共通。連接於上部電荷移動控制電極28之配線亦在複數個攝像元件中被共通。
實施例8之攝像元件中，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部23，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，將蓄積於光電轉換部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上，代替形成第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)不會發生品質劣化。
如圖47A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，於圖48A及圖48B顯示一部分之模式性俯視圖。該變化例中，第2電極22對每個攝像元件設置，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隔開設置，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。
於圖47B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，於圖49A及圖49B顯示一部分之模式性俯視圖。該變化例中，第2電極22對每個攝像元件設置，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隔開設置，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之區域位於較圖47A所示之變化例中與上部電荷移動控制電極28對向的第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之固體攝像裝置具備：光電轉換部，其由第1電極、無機氧化物半導體材料層23B、光電轉換層23A及第2電極22積層而成；光電轉換部進而具有複數個攝像元件，其等具備與第1電極21隔開配置，且隔著絕緣層82與無機氧化物半導體材料層23B對向配置的電荷蓄積用電極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有第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，可藉由適當地控制電荷傳送期間之時序，而由複數個攝像元件共有1個浮動擴散層。且，於該情形時，可由複數個攝像元件共有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有第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、構造。
於圖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)模式性顯示實施例9之固體攝像裝置中之第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。附註於第1電極21、電荷蓄積用電極24之後綴為用以區分第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1個晶載微透鏡(圖50~圖57中未圖示)。且，於1個攝像元件塊中，隔著第1電極21配置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對向配置1個第1電極21(參照圖54、圖55)。即，第1電極與各像素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，不與複數個攝像元件之剩餘之電荷蓄積用電極相鄰配置(參照圖52、圖53)，於該情形時，電荷自複數個攝像元件之剩餘者向第1電極之移動成為經由複數個攝像元件之一部分的移動。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長於與第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B，可確實將電荷自各攝像元件向第1電極移動，故而較佳。又，較佳為位於越遠離第1電極之攝像元件，距離A之值越大。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。可藉由配設電荷移動控制電極27，而確實地抑制隔著電荷移動控制電極27所處之攝像元件塊中之電荷移動。
以下，說明由第1電極212及2個之2個電荷蓄積用電極2421、2422構成之攝像元件塊之動作。
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。藉由入射至光電轉換層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，由於第1電極212之電位V11高於第2電極22之電位V21，即，由於例如對第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23B等之區域停止。即，將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層23B等。由於V31≧V11，故光電轉換層23A之內部產生之電子不會朝第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23B等之區域中之電位成為更負側之值。
電荷蓄積期間之後期進行重設動作。藉此，將第1浮動擴散層之電位重設，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，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，於與電荷蓄積用電極2421對向之無機氧化物半導體材料層23B等之區域停止之電子被讀出至第1電極212進而讀出至第1浮動擴散層。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23B等之區域之電荷讀出至控制部。若讀出完成，則V32-B≦V32-A<V21。另，圖54、圖55所示之例中，可設為V32-B<V21<V32-A。藉此，於與電荷蓄積用電極2422對向之無機氧化物半導體材料層23B等之區域停止之電子被讀出至第1電極212進而讀出至第1浮動擴散層。又，圖52、圖53所示之例中，可將於與電荷蓄積用電極2422對向之無機氧化物半導體材料層23B等之區域停止之電子經由電荷蓄積用電極2422相鄰之第1電極213讀出至第1浮動擴散層。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23B 等之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23B等之區域之電荷向控制部之讀出完成，則可將第1浮動擴散層之電位重設。
於圖58A，顯示實施例9之攝像元件塊之讀出驅動例。依以下之流程讀出來自與電荷蓄積用電極2421及電荷蓄積用電極2422對應之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]
共有之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移動
[步驟-E]
共有之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與電荷蓄積用電極2421對應之攝像元件之信號，[步驟-G]之P相讀出與[步驟-H]之D相讀出之差量為來自與電荷蓄積用電極2422對應之攝像元件之信號。
另，可省略「步驟-E」之動作(參照圖58B)。又，可省略「步驟-F」之動作，於該情形時，可進而省略「步驟-G」之動作(參照圖58C)，「步驟-C」中之P相讀出與「步驟-D」中之D相讀出之差量為來自與電荷蓄積用電極2421對應之攝像元件之信號，「步驟-D」中之D相讀出與「步驟-H」中之D相讀出之差量為來自與電荷蓄積用電極2422對應之攝像元件之信號。
於圖56(實施例9之第6變化例)及圖57(實施例9之第7變化例)模式性顯示之第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有第1電極，故可將排列有複數個攝像元件之像素區域之構成、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，亦可由至少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為實施例9之變化例。於圖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之配置狀態的實施例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1個晶載微透鏡14。另，圖60及圖62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。
例如，構成攝像元件塊之電荷蓄積用電極2411、2421、2431、2441所對應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，構成攝像元件塊之電荷蓄積用電極2412、2422、2432、2442所對應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，可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之攝像元件而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，則藉由該等攝像元件之組合，可構成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間配置第1電極211，但如圖61所示之例，可藉由於並置之2個電荷蓄積用電極2411、2412對向地配置1個第1電極211，而謀求進一步提高感度。
以上，已基於較佳之實施例說明本揭示，但本揭示並非限定於該等實施例者。實施例所說明之攝像元件、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。可將各實施例之攝像元件適當組合。亦可將本揭示之攝像元件之構成、構造應用於發光元件例如有機EL(Electro Luminesence：電致發光)元件，又可應用於薄膜電晶體之通道形成區域。
如上所述，可視情形共有浮動擴散層FD1、FD2、FD3、45C、46C。
又，如圖63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般，可構成為自第2電極22側入射光，且於自第2電極22之光入射側形成有遮光層15。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之光入射側之面之上。又，亦可視情形，如圖65所示，於第2電極22形成遮光層15。
或，亦可設為自第2電極22側入射光，且不對第1電極21入射光之構造。具體而言，如圖63所示，於自第2電極22之光入射光側且第1電極21之上方形成遮光層15。或，如圖67所示，亦可設為於電荷蓄積用電極24 及第2電極22之上方設置晶載微透鏡14，入射至晶載微透鏡14之光聚光於電荷蓄積用電極24，且不到達第1電極21之構造。另，如實施例4所說明，於設置傳送控制用電極25之情形時，可設為不對第1電極21及傳送控制用電極25入射光之形態，具體而言，如圖66所示，亦可設為於第1電極21及傳送控制用電極25之上方形成遮光層15之構造。或，亦可設為入射至晶載微透鏡14之光不到達第1電極21或第1電極21及傳送控制用電極25的構造。
藉由採用該等構成、構造，或，以使光僅入射至位於電荷蓄積用電極24之上方之光電轉換部23之部分之方式設置遮光層15，或設計晶載微透鏡14，藉此，由於位於第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23之部分無助於光電轉換，故可更確實地將所有像素一起重設，可更容易地實現全域快門功能。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，重複下述步驟，於所有之攝像元件中，一面一起將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層23B等，一面將第1電極21中之電荷排出至系統外，隨後於所有之攝像元件中，一起將蓄積於無機氧化物半導體材料層23B等之電荷傳送至第1電極21，傳送完成後，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，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，所有之攝像元件中，一面一起將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層等，一面將第1電極中之電荷排出至系統外， 因此，可於所有攝像元件中同時地確實進行第1電極之重設。且，隨後，於所有之攝像元件中，一起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，傳送完成後，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。
於形成有於複數個攝像元件中共通之1層無機氧化物半導體材料層23B之情形時，基於保護無機氧化物半導體材料層23B之端部之觀點，期望無機氧化物半導體材料層23B之端部至少被光電轉換層23A覆蓋。此種情形時之攝像元件之構造只要設為如於圖1顯示剖視性剖視圖之無機氧化物半導體材料層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，可自最接近第1電極21之位置朝電荷蓄積用電極24設置複數個傳送控制用電極。另，圖67中，顯示2個傳送控制用電極25A、25B之例。且，亦可設為於電荷蓄積用電極24及第2電極22上方設置晶載微透鏡14，入射至晶載微透鏡14之光聚光於電荷蓄積用電極24，且不到達第1電極21及傳送控制用電極25A、25B之構造。
亦可構成為第1電極21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23B連接。
又，實施例中，已列舉應用於將對應於入射光量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，但並非限定於向CMOS型固體攝像裝置應用者，亦可應用於CCD型固體攝像裝置。於後者之情形時，信號電荷由CCD型構造之垂直傳送暫存器於垂直方向傳送，由水平傳送暫存器於水平方向傳送，且被放大，藉此輸出像素信號(圖像信號)。又，亦並非限定於以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向檢測可見光之入射光量分佈並作為圖像拍攝之固體攝像裝置之應用，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固體攝像裝置。又，廣義而言，亦可應用於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之固體攝像裝置(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並自各單位像素讀出像素信號之固體攝像裝置者。亦可應用於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位址型之固體攝像裝置。固體攝像裝置可為形成為單晶片之形態，亦可為彙集攝像區域與驅動電路或光學系統而封裝之具有攝像功能之模組狀的形態。
又，並非限定於應用於固體攝像裝置者，亦可應用於攝像裝置。此處，攝像裝置意指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。亦有將搭載於電子機器之模組狀之形態，即相機模組 設為攝像裝置之情形。
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，於固體攝像裝置201內，於固定期間蓄積信號電荷。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。已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。作為可應用固體攝像裝置201之電子機器200，並非限定於相機者，亦可應用於用於數位靜態相機、行動電話等移動機器之相機模組等之攝像裝置。
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、腳踏車、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72係顯示可應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72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之車輛的外部資訊。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，且接收所拍攝之圖像。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正在打瞌睡。
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將聲音及圖像中之至少一者之輸出信號發送至可對車輛之搭乘者或車外通知視覺性或聽覺性資訊之輸出裝置。於圖72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73係表示攝像部12031之設置位置之例之圖。
於圖73中，車輛12100具有作為攝像部12031之攝像部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、號誌機、交通標識或車道線等之檢測。
另，於圖73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、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。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擷取，用於障礙物之自動避開。例如，微電腦12051可將車輛12100周邊之障礙物辨識為車輛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連串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。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，本揭示之技術亦可應用於內視鏡手術系統。
圖74係顯示可應用本揭示之技術(本技術)之內視鏡手術系統之概略構成之一例的圖。
於圖74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，設置嵌入有對物透鏡之開口部。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內部延設之導光件而被導光至該鏡筒之末端，並經由對物透鏡向患者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。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影處理(去馬賽克處理)等之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由例如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控制用於組織之燒灼、切開或血管之密封之能量處置器具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、雷射光源或由該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過曝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，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)等試劑局部注射於身體組織，且對該身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光及/或激發光。
圖75係顯示圖74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藉由傳輸纜線11400可相互通信地連接。
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之末端擷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。
攝像部11402係以攝像元件構成。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，例如亦可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身體組織之深度。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之內部設置於對物透鏡之正後方。
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訊框率之主旨之資訊、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，上述訊框率或曝光值、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氣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。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可藉由檢測攝像圖像所含之物體之邊緣形狀或顏色等，而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。可藉由重疊顯示手術支援資訊，對施術者11131提示，而減輕施術者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，但本揭示之技術亦可應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之構成。
[A010]《攝像元件》
一種攝像元件，其具備：第1電極；電荷蓄積用電極，其與第1電極隔開配置；光電轉換部，其與第1電極相接，且隔著絕緣層形成於電荷蓄積用電極之上方；以及第2電極，其形成於光電轉換部上；且光電轉換部自第2電極側起由光電轉換層及包含InaGabSncOd之無機氧化物半導體材料層構成，且滿足0.30≦b/(a+b+c)≦0.50及b≧c。
[A02]如[A01]記載之攝像元件，其中滿足0.40≦b/(a+b+c)≦0.50。
[A03]如[A01]或[A02]記載之攝像元件，其中滿足b≧1.2c。
[A04]如[A01]至[A03]中任一項記載之攝像元件，其中將無機氧化物半導體材料層之傳導帶之最大能量值中之能量平均值設為E11(eV)，將光電轉換層之LUMO值中之能量平均值設為E12(eV)時，滿足E12≧E11。
[A05]如[A01]至[A04]中任一項記載之攝像元件，其中將無機氧化物半導體材料層之價電子帶之最小能量值中之能量平均值設為E21(eV)，將光電轉換層之HOMO值中之能量平均值設為E22(eV)時，滿足 E22≧E21。
[A06]如[A01]至[A05]中任一項記載之攝像元件，其中將無機氧化物半導體材料層之傳導帶之最大能量值中之能量平均值設為E11時，滿足E11≦-4.5eV。
[A07]如[A01]至[A06]中任一項記載之攝像元件，其中光電轉換層包含n型有機半導體。
[A08]如[A07]記載之攝像元件，其中光電轉換層包含富勒烯、富勒烯衍生物或富勒烯衍生物。
[A09]如[A01]至[A06]中任一項記載之攝像元件，其中光電轉換層包含電子輸送材料。
[A10]如[A01]至[A09]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無機氧化物半導體材料層向第1電極移動。
[A11]如[A10]記載之攝像元件，其中電荷為電子。
[B01]如[A01]至[A11]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電極之頂面之緣部由絕緣層覆蓋，且於開口部之底面，露出第1電極， 將與第1電極之頂面相接之絕緣層之面設為第1面，將與電荷蓄積用電極對向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面朝第2面擴大之傾斜。
[B05]如[B04]記載之攝像元件，其中具有自第1面朝第2面擴大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，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及光電轉換層)，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及光電轉換層)之電荷經由第1電極讀出至控制部，但，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，其中於隔著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，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及光電轉換層)，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及光電轉換層)之電荷經由第1電極讀出至控制部，但V31≧V11、V31>V41且V12>V32>V42。
[B09]《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，其中在位於相鄰之攝像元件間之光電轉換層之區域上，代替形成第2電極，而形成電荷移動控制電極。
[B10]如[B09]記載之攝像元件，其中第2電極對每個攝像元件設置，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。
[B11]如[B09]記載之攝像元件，其中第2電極對每個攝像元件設置，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]記載之攝像元件，其中第2電極對每個攝像元件設置，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下部電荷移動控制電極。
[B13]《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[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、電荷蓄積用電極及上部電荷移動控制電極連接於驅動電路，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(或，無機氧化物半導體材料層及光電轉換層)，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，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)之電荷經由第1電極讀出至控制部，但，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，且隔著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，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及光電轉換層)，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及光電轉換層)之電荷經由第1電極讀出至控制部，但，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，電荷排出電極頂面之緣部由絕緣層覆蓋，於第2開口部之底面，露出電荷排出電極， 將與電荷排出電極之頂面相接之絕緣層之面設為第3面，將與電荷蓄積用電極對向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面朝第2面擴大之傾斜。
[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，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及光電轉換層)，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及光電轉換層)之電荷經由第1電極讀出至控制部，但，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，其中於第1電極之電位高於第2電極之電位之情形時，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高於施加至位於距第1電極最遠處之電荷蓄積用電極區段的電位， 於第1電極之電位低於第2電極之電位之情形時，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距第1電極最遠處之電荷蓄積用電極區段的電位。
[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，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，其中自第2電極側入射光，且於自第2電極之光入射側形成遮光層。
[B26]如[A01]至[B24]中任一項記載之攝像元件，其中自第2電極側入射光，且不對第1電極入射光。
[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。
[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位於距離第1電極越遠，自第1個光電轉換部區段及至第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位於距離第1電極越遠，自第1個光電轉換部區段及至第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位於距離第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。
[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值越大之光電轉換部區段位於距離第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。
[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值越大之光電轉換部區段位於距離第1電極越遠，自第1個光電轉換部區段及至第N個光電轉換部區段，電荷蓄積用電極區段之面積逐次減小。
[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，將遠離第1電極之方向設為X方向時，以YZ假想平面切斷電荷蓄積用電極、絕緣層、無機氧化物半導體材料層及光電轉換層所積層之積層部分時之積層部分之剖面積依存於與第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，其具有至少一個如[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，其具備複數個如[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，其具備複數個如[C01]記載之積層型攝像元件。
[E01]《固體攝像裝置：第1構成》
一種固體攝像裝置，其具備由第1電極、光電轉換層及第2電極積層而成之光電轉換部，且 光電轉換部具有複數個如[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有第1電極。
[E02]《固體攝像裝置：第2構成》
一種固體攝像裝置，其具有複數個如[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有第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一個晶載微透鏡。
[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之電荷蓄積用電極相鄰配置，且不與複數個攝像元件之剩餘之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長於與第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。
[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，上述攝像元件具備由第1電極、光電轉換層及第2電極積層而成之光電轉換部，光電轉換部進而具備與第1電極隔開配置，且隔著絕緣層與光電轉換層對向配置之電荷蓄積用電極，且具有自第2電極側入射光，不對第1電極入射光之構造，該驅動方法包含重複下述步驟：於所有之攝像元件中，一面一起將電荷蓄積於無機氧化物半導體材料層，一面將第1電極中之電荷排出至系統外，隨後，於所有之攝像元件中，一起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，傳送完成後，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
14:晶載微透鏡(OCL)
21:第1電極
22:第2電極
23:光電轉換部
23A:光電轉換層
23B: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: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
83:保護層
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 (13)

  1. 一種攝像元件，其具備：第1電極；電荷蓄積用電極，其與第1電極隔開配置；光電轉換部，其與第1電極相接，且隔著絕緣層形成於電荷蓄積用電極之上方；以及第2電極，其形成於光電轉換部上；且光電轉換部自第2電極側起由光電轉換層及包含InaGabSncOd之無機氧化物半導體材料層構成，且滿足0.30≦b/(a+b+c)≦0.50及b≧c，將無機氧化物半導體材料層之傳導帶之最大能量值中之能量平均值設為E11，將光電轉換層之LUMO值中之能量平均值設為E12時，滿足E12≧E11。
  2. 一種攝像元件，其具備：第1電極；電荷蓄積用電極，其與第1電極隔開配置；光電轉換部，其與第1電極相接，且隔著絕緣層形成於電荷蓄積用電極之上方；以及第2電極，其形成於光電轉換部上；且光電轉換部自第2電極側起由光電轉換層及包含InaGabSncOd之無機 氧化物半導體材料層構成，且滿足0.30≦b/(a+b+c)≦0.50及b≧c，將無機氧化物半導體材料層之價電子帶之最小能量值中之能量平均值設為E21，將光電轉換層之HOMO值中之能量平均值設為E22時，滿足E22≧E21。
  3. 一種攝像元件，其具備：第1電極；電荷蓄積用電極，其與第1電極隔開配置；光電轉換部，其與第1電極相接，且隔著絕緣層形成於電荷蓄積用電極之上方；以及第2電極，其形成於光電轉換部上；且光電轉換部自第2電極側起由光電轉換層及包含InaGabSncOd之無機氧化物半導體材料層構成，且滿足0.30≦b/(a+b+c)≦0.50及b≧c，將無機氧化物半導體材料層之傳導帶之最大能量值中之能量平均值設為E11時，滿足E11≦-4.5eV。
  4. 如請求項1至3中任一項之攝像元件，其滿足0.40≦b/(a+b+c)≦0.50。
  5. 如請求項1至3中任一項之攝像元件，其滿足b≧1.2c。
  6. 如請求項1至3中任一項之攝像元件，其中光電轉換層為n型有機半導體。
  7. 如請求項6之攝像元件，其中光電轉換層包含富勒烯、富勒烯衍生物或富勒烯衍生物。
  8. 如請求項1至3中任一項之攝像元件，其中光電轉換層包含電子輸送材料。
  9. 如請求項1至3中任一項之攝像元件，其中光電轉換層中產生之電荷經由無機氧化物半導體材料層向第1電極移動。
  10. 如請求項9之攝像元件，其中電荷為電子。
  11. 一種積層型攝像元件，其具有至少1個如請求項1至10中任一項之攝像元件。
  12. 一種固體攝像裝置，其具備複數個如請求項1至10中任一項之攝像元件。
  13. 一種固體攝像裝置，其具備複數個如請求項11之積層型攝像元件。
TW108133515A 2018-09-28 2019-09-18 攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置 TWI826526B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018183617 2018-09-28
JP2018-183617 2018-09-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202032775A TW202032775A (zh) 2020-09-01
TWI826526B true TWI826526B (zh) 2023-12-21

Family

ID=69953438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108133515A TWI826526B (zh) 2018-09-28 2019-09-18 攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7468347B2 (zh)
DE (1) DE112019004874T5 (zh)
TW (1) TWI826526B (zh)
WO (1) WO2020066553A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240065011A1 (en) * 2020-12-10 2024-02-22 Sony Group Corporation Imaging element, stacked imaging element, and imaging device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013027391A1 (ja) * 2011-08-22 2013-02-28 出光興産株式会社 Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｎ系酸化物焼結体
US20160037098A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Image Sensors Including Semiconductor Channel Patterns
US20180175102A1 (en) * 2016-03-01 2018-06-21 Sony Corporation Imaging element, stacked-type imaging element, solid-state imaging device, and driving method for solid-state imaging device
TW201826582A (zh) * 2016-11-30 2018-07-16 日商索尼股份有限公司 光電轉換元件及固態成像裝置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016063165A (ja) * 2014-09-19 2016-04-25 株式会社東芝 撮像素子及び固体撮像装置
WO2018110072A1 (ja) * 2016-12-16 2018-06-21 ソニー株式会社 撮像素子、積層型撮像素子及び撮像装置、並びに、撮像素子の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013027391A1 (ja) * 2011-08-22 2013-02-28 出光興産株式会社 Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｎ系酸化物焼結体
US20160037098A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Image Sensors Including Semiconductor Channel Patterns
US20180175102A1 (en) * 2016-03-01 2018-06-21 Sony Corporation Imaging element, stacked-type imaging element, solid-state imaging device, and driving method for solid-state imaging device
TW201826582A (zh) * 2016-11-30 2018-07-16 日商索尼股份有限公司 光電轉換元件及固態成像裝置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020066553A1 (ja) 2020-04-02
TW202032775A (zh) 2020-09-01
US20220037602A1 (en) 2022-02-03
JPWO2020066553A1 (ja) 2021-09-02
JP7468347B2 (ja) 2024-04-16
DE112019004874T5 (de) 2021-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI812699B (zh) 攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置
KR102656300B1 (ko) 촬상 소자, 적층형 촬상 소자 및 고체 촬상 장치
TWI820114B (zh) 攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置
TWI816802B (zh) 攝像裝置
TWI803616B (zh) 攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置
TWI812735B (zh) 攝像元件及固體攝像裝置
US20210288099A1 (en) Imaging element, laminated imaging element, and solid-state imaging device
TWI835844B (zh) 攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置
WO2020202902A1 (ja) 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置、並びに、撮像素子の製造方法
JP7337056B2 (ja) 固体撮像装置
TWI826526B (zh) 攝像元件、積層型攝像元件及固體攝像裝置
JP7441785B2 (ja) 固体撮像装置
WO2021002090A1 (ja) 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置