WO2018173754A1 - 積層型撮像素子及び固体撮像装置 - Google Patents

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健太郎 秋山
山崎 知洋
晋太郎 平田
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a multilayer imaging device and a solid-state imaging device.
  • a solid-state imaging device having a plurality of imaging elements provided with a wire grid polarization element is known from, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-041793.
  • the imaging device is composed of, for example, a CCD (Charge-Coupled Device) or CMOS (Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor) image sensor.
  • the wire grid polarizing element has a line and space structure.
  • the direction in which the line-and-space structure extends is referred to as “first direction” for the sake of convenience, and the repeating direction of the line portion (direction orthogonal to the first direction) is referred to as “second direction” for the sake of convenience.
  • the imaging device disclosed in JP-A-2015-041793 is A first imaging surface 2 including a photoelectric conversion film that performs photoelectric conversion on incident light and transmits a part of the incident light; A second imaging surface 3 including a photoelectric conversion layer that performs photoelectric conversion on incident light transmitted through the first imaging surface; and A polarizing filter 4 that is arranged between these two imaging surfaces 2 and 3 and extracts polarization information from incident light transmitted through the first imaging surface 2; It has.
  • the formation pitch P 0 of the wire grid is significantly smaller than the wavelength ⁇ 0 of the incident electromagnetic wave, vibration occurs in a plane parallel to the extending direction (first direction) of the wire grid.
  • the electromagnetic waves to be selectively reflected and absorbed by the wire grid.
  • the distance between the line portions is defined as a wire grid formation pitch P 0 .
  • the electromagnetic wave (light) reaching the wire grid polarization element includes a longitudinal polarization component and a lateral polarization component, but the electromagnetic wave passing through the wire grid polarization element is dominated by the longitudinal polarization component. It becomes linearly polarized light.
  • the wire grid formation pitch P 0 is significantly smaller than the effective wavelength ⁇ eff of the electromagnetic wave incident on the wire grid polarizing element, the parallel to the first direction is obtained.
  • the polarization component biased to the surface is reflected or absorbed by the surface of the wire grid.
  • the electric field propagated on the surface of the wire grid remains at the same wavelength and the same polarization direction as the incident wavelength from the back surface of the wire grid. Transmits (emits).
  • n ave effective wavelength lambda eff is represented by ( ⁇ 0 / n ave).
  • the average refractive index n ave is a value obtained by adding the product of the refractive index and volume of a substance present in the space part and dividing the product by the volume of the space part.
  • the value of the wavelength ⁇ 0 is constant, the smaller the value of n ave , the larger the value of the effective wavelength ⁇ eff , and thus the value of the formation pitch P 0 can be increased.
  • the larger the value of n ave the lower the transmittance and the extinction ratio of the wire grid polarizing element.
  • An image sensor using an organic semiconductor material for the photoelectric conversion layer can photoelectrically convert a specific color (wavelength band). And since it has such a feature, when it is used as an image sensor in a solid-state imaging device, sub-pixels are composed of a combination of an on-chip color filter layer (OCCF) and an image sensor, and the sub-pixels are two-dimensionally arranged In addition, it is possible to obtain a structure in which subpixels are stacked (stacked image pickup device), which is impossible with a conventional solid-state image pickup device (see, for example, JP-A-2011-138927). Further, since no demosaic processing is required, there is an advantage that no false color is generated.
  • OCCF on-chip color filter layer
  • an image sensor provided with a photoelectric conversion unit provided on or above a semiconductor substrate is referred to as a “first type image sensor” and constitutes the first type image sensor.
  • first type photoelectric conversion unit for convenience
  • second type image sensor for convenience
  • the photoelectric components constituting the second type image sensor may be referred to as a “second type photoelectric conversion unit” for convenience.
  • FIG. 121 shows a configuration example of a conventional laminated image sensor (stacked solid-state imaging device).
  • the third photoelectric conversion unit 331 that is the second type photoelectric conversion unit that configures the third image pickup element 330 that is the second type image pickup element and the second image pickup element 320 in the semiconductor substrate 370.
  • the 2nd photoelectric conversion part 321 is laminated
  • a first photoelectric conversion unit 311 that is a first type photoelectric conversion unit is disposed above the semiconductor substrate 370 (specifically, above the second image sensor 320).
  • the first photoelectric conversion unit 311 includes a first electrode 311, a photoelectric conversion layer 313 made of an organic material, and a second electrode 312, and constitutes a first image sensor 310 that is a first type image sensor.
  • the second photoelectric conversion unit 321 and the third photoelectric conversion unit 331 for example, blue light and red light are photoelectrically converted due to the difference in absorption coefficient, respectively.
  • the first photoelectric conversion unit 311 for example, green light is photoelectrically converted.
  • the charges generated by the photoelectric conversion in the second photoelectric conversion unit 321 and the third photoelectric conversion unit 331 are once accumulated in the second photoelectric conversion unit 321 and the third photoelectric conversion unit 331, respectively, and then each of the vertical transistors ( It is transferred to the second floating diffusion layer FD 2 and the third floating diffusion layer FD 3 by the gate portion 322 and the transfer transistor (the gate portion 332 is shown), and further, an external readout circuit (see FIG. (Not shown).
  • These transistors and floating diffusion layers FD 2 and FD 3 are also formed on the semiconductor substrate 370.
  • the charge generated by the photoelectric conversion in the first photoelectric conversion unit 311 is accumulated in the first floating diffusion layer FD 1 formed in the semiconductor substrate 370 through the contact hole unit 361 and the wiring layer 362.
  • the first photoelectric conversion unit 311 is also connected to a gate unit 318 of an amplification transistor that converts a charge amount into a voltage via a contact hole unit 361 and a wiring layer 362.
  • the first floating diffusion layer FD 1 constitutes a part of a reset transistor (a gate portion 317 is illustrated).
  • Reference numeral 371 is an element isolation region
  • reference numeral 372 is an oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 370
  • reference numerals 376 and 381 are interlayer insulating layers
  • reference numeral 383 is an insulating layer
  • reference Reference numeral 390 denotes an on-chip micro lens.
  • the polarizing filter 4 is disposed between the two imaging surfaces 2 and 3, the sensitivity of light transmitted through the polarizing filter 4 is improved. Is impossible. That is, since there is no image signal in the visible light region, it is difficult to improve sensitivity with color information and polarization information depending on the subject. Further, when the sensitivity to the light transmitted through the polarizing filter 4 is improved by increasing the thickness of the photoelectric conversion layer constituting the second imaging surface 3, the wavelength band of the light subjected to photoelectric conversion cannot be separated.
  • the second photoelectric conversion unit 321 and the third photoelectric conversion unit 331 can be completely depleted.
  • the charge generated by the photoelectric conversion in the first photoelectric conversion unit 311 is directly accumulated in the first floating diffusion layer FD 1 . Therefore, it is difficult to completely deplete the first photoelectric conversion unit 311. As a result, the kTC noise increases, the random noise deteriorates, and the image quality may be degraded.
  • an object of the present disclosure is to provide a multilayer imaging device and a solid-state imaging device having a configuration and structure capable of improving sensitivity and spectral improvement and achieving both high-accuracy polarization information acquisition and good imaging characteristics. Is to provide.
  • a multilayer imaging device includes: It is composed of a polarizer and a plurality of stacked photoelectric conversion units, The polarizer and the plurality of photoelectric conversion units are stacked in a state where the polarizer is disposed closer to the light incident side than the plurality of photoelectric conversion units.
  • the solid-state imaging device for achieving the above object is a solid-state imaging device in which stacked imaging elements are arranged in a two-dimensional matrix, Each stacked image sensor is composed of a polarizer and a plurality of stacked photoelectric conversion units, The polarizer and the plurality of photoelectric conversion units constituting each stacked image sensor are stacked in a state where the polarizer is disposed on the light incident side with respect to the plurality of photoelectric conversion units.
  • a solid-state imaging device composed of four stacked image sensors, a first stacked image sensor, a second stacked image sensor, a third stacked image sensor, and a fourth stacked image sensor arranged in a 2 ⁇ 2 array, A solid-state imaging device arranged in a two-dimensional matrix, Each image sensor unit further includes a polarizer on the light incident side of at least the fourth stacked image sensor.
  • the multilayer imaging device of the present disclosure and the solid-state imaging device according to the first to second aspects of the present disclosure include a polarizer and a plurality of stacked photoelectric conversion units, and the polarizer is a multilayer imaging Since it is arranged on the light incident side of the element, it can obtain the polarization information of the entire wavelength range and can use the light wavelength band by expanding the light wavelength band to improve the brightness. As a result, it is possible to achieve both high-accuracy polarization information acquisition and good imaging characteristics. Note that the effects described in the present specification are merely examples and are not limited, and may have additional effects.
  • FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of the multilayer image sensor of Example 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of a modified example of the multilayer imaging element according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the multilayer image pickup element of the first embodiment.
  • 4A and 4B respectively show the color filter layers constituting the multilayer image sensor for red light, the multilayer image sensor for green light, the multilayer image sensor for blue light, and the multilayer image sensor for white light in Example 1.
  • FIG. 2 is a schematic layout diagram of the polarizers, and a schematic layout diagram of a polarizer.
  • FIG. 5A and 5B are respectively the upper-layer photoelectric conversions constituting the red-light multilayer image sensor, the green-light multilayer image sensor, the blue-light multilayer image sensor, and the white-light multilayer image sensor in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic layout diagram of a part, and a schematic layout diagram of a lower layer photoelectric conversion unit.
  • FIG. 6A and FIG. 6B respectively illustrate the red light multilayer image sensor, the green light multilayer image sensor, the blue light multilayer image sensor, and the white light multilayer image sensor in the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic layout diagram of a color filter layer and the like to be configured, and a schematic layout diagram of a polarizer.
  • FIG. 7B are a schematic layout diagram of regions and the like constituting a white-light multilayer imaging element in the second modification of Example 1, and a schematic layout diagram of a polarizer, respectively.
  • 8A and 8B are a schematic layout diagram of an upper-layer photoelectric conversion unit and a schematic layout of a lower-layer photoelectric conversion unit, respectively, constituting the white-light stacked image sensor in the second modification of the first embodiment.
  • FIG. FIG. 9A and FIG. 9B are a schematic layout diagram of regions and the like constituting a white-light multilayer image pickup device in the third modification of Example 1, and a schematic layout diagram of a polarizer, respectively.
  • FIG. 10A and 10B are a schematic layout diagram of an upper-layer photoelectric conversion unit and a schematic layout of a lower-layer photoelectric conversion unit, respectively, constituting the white-light multilayer imaging element in the third modification of the first embodiment.
  • FIG. FIG. 11 is a conceptual diagram of the solid-state imaging device according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic partial perspective view of the wire-type polarizing element constituting the multilayer imaging element of the present disclosure or the imaging element of the present disclosure.
  • FIG. 13A and FIG. 13B are schematic partial end views of a wire-type polarizing element and a modification that constitute the multilayer imaging element of the present disclosure or the imaging element of the present disclosure.
  • FIG. 14A and 14B are schematic partial end views of a modified example of the wire grid polarizing element constituting the multilayer imaging element of the present disclosure or the imaging element of the present disclosure.
  • FIG. 15 is a schematic partial plan view of a modification of the wire grid polarizing element that constitutes the multilayer imaging element of the present disclosure or the imaging element of the present disclosure.
  • FIG. 16A and FIG. 16B are color filter layers constituting the red-light multilayer image sensor, the green-light multilayer image sensor, the blue-light multilayer image sensor, and the white-light multilayer image sensor in Example 2, respectively.
  • FIG. 2 is a schematic layout diagram of the polarizers, and a schematic layout diagram of a polarizer.
  • FIG. 17B are respectively the upper-layer photoelectric conversions that constitute the red-light multilayer image sensor, the green-light multilayer image sensor, the blue-light multilayer image sensor, and the white-light multilayer image sensor in Example 2.
  • FIG. 2 is a schematic layout diagram of a part, and a schematic layout diagram of a lower layer photoelectric conversion unit.
  • FIG. 18A and FIG. 18B respectively show the red light multilayer image sensor, the green light multilayer image sensor, the blue light multilayer image sensor, and the white light multilayer image sensor in the first modification of the second embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic layout diagram of a color filter layer and the like to be configured, and a schematic layout diagram of a polarizer.
  • FIG. 19B respectively show the red light multilayer image sensor, the green light multilayer image sensor, the blue light multilayer image sensor, and the white light multilayer image sensor in the first modification of the second embodiment. It is the typical arrangement
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a polarizer that constitutes the red light multilayer image sensor, the green light multilayer image sensor, the blue light multilayer image sensor, and the white light multilayer image sensor according to the second modification of the second embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic layout diagram illustrating a relationship with a polarizer in an adjacent stacked image sensor.
  • FIG. 21B are schematic diagrams of a red light multilayer image sensor, a green light multilayer image sensor, a blue light multilayer image sensor, and the like in the third modification of the second embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic arrangement diagram and a schematic arrangement diagram of a polarizer.
  • FIG. 22A and FIG. 22B are schematic diagrams of upper-layer photoelectric conversion units constituting the red-light multilayer image sensor, the green-light multilayer image sensor, and the blue-light multilayer image sensor in the third modification of the second embodiment, respectively.
  • FIG. 3 is a schematic layout diagram and a schematic layout diagram of a lower layer photoelectric conversion unit.
  • FIG. 23 is a schematic partial cross-sectional view of the stacked image sensor of Example 3 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 24 is an equivalent circuit diagram of the stacked image sensor of Example 3 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 25 is an equivalent circuit diagram of the stacked image sensor of the third embodiment or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 26 is a schematic layout diagram of a first electrode, a charge storage electrode, and a transistor that constitutes a control unit that form the stacked image sensor of the third embodiment or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 27 is a diagram schematically illustrating a state of a potential in each part during operation of the multilayer image sensor of the third embodiment or the image sensor of the present disclosure.
  • FIGS. 28A, 28B, and 28C show Example 3 for explaining each part of FIGS. 27 (Example 3), 42 and 43 (Example 6), and FIGS.
  • FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of the stacked image sensor of Example 6 and Example 8 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 29 is a schematic layout diagram of the first electrode and the charge storage electrode constituting the stacked image sensor of Example 3 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 30 is a schematic perspective view of the first electrode, the charge storage electrode, the second electrode, and the contact hole portion constituting the multilayer image pickup device of the third embodiment or the image pickup device of the present disclosure.
  • FIG. 31 is an equivalent circuit diagram of a modification of the stacked image sensor of the third embodiment or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 29 is a schematic layout diagram of the first electrode and the charge storage electrode constituting the stacked image sensor of Example 3 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 30 is a schematic perspective view of the first electrode, the charge storage electrode, the second electrode, and the contact hole portion constituting the multilayer image pickup device of the third embodiment or the image pickup device of the present disclosure.
  • FIG. 31 is an equivalent circuit diagram
  • FIG. 32 is a schematic arrangement of transistors constituting the first electrode, the charge storage electrode, and the control unit constituting a modification of the multilayer image pickup device of the third embodiment shown in FIG. 31 or the image pickup device of the present disclosure.
  • FIG. FIG. 33 is a schematic partial cross-sectional view of the stacked image sensor of Example 4 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 34 is a schematic partial cross-sectional view of the stacked image sensor of Example 5 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 35 is a schematic partial cross-sectional view of a modification of the multilayer image sensor of Example 5 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 36 is a schematic partial cross-sectional view of another modification example of the stacked image sensor of Example 5 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 37 is a schematic partial cross-sectional view of still another modification example of the stacked image sensor of Example 5 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 38 is a schematic partial cross-sectional view of a part of the laminated image sensor of Example 6 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 39 is an equivalent circuit diagram of the stacked image sensor of Example 6 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 40 is an equivalent circuit diagram of the stacked image sensor of Example 6 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 41 is a schematic layout diagram of a first electrode, a transfer control electrode, a charge storage electrode, and a transistor that constitutes a control unit that configure the stacked image sensor of Example 6 or the image sensor of the present disclosure. .
  • FIG. 42 is a diagram schematically illustrating a state of a potential in each part during operation of the multilayer image sensor of Example 6 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 43 is a diagram schematically illustrating a state of a potential in each part during another operation of the stacked image sensor of Example 6 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 44 is a schematic layout diagram of the first electrode, the transfer control electrode, and the charge storage electrode that constitute the stacked image sensor of Example 6 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 45 is a schematic perspective view of the first electrode, the transfer control electrode, the charge storage electrode, the second electrode, and the contact hole portion that constitute the laminated image sensor of Example 6 or the image sensor of the present disclosure. It is.
  • FIG. 46 is a schematic arrangement of the first electrode, the transfer control electrode, the charge storage electrode, and the transistor constituting the control unit that constitute a modification of the multilayer image pickup device of the sixth embodiment or the image pickup device of the present disclosure.
  • FIG. FIG. 47 is a schematic partial cross-sectional view of a part of the multilayer image sensor of the seventh embodiment or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 48 is a schematic layout diagram of the first electrode, the charge storage electrode, and the charge discharge electrode that configure the multilayer imaging device of the seventh embodiment or the imaging device of the present disclosure.
  • FIG. 49 is a schematic perspective view of a first electrode, a charge storage electrode, a charge discharge electrode, a second electrode, and a contact hole portion that constitute the multilayer image pickup device of Example 7 or the image pickup device of the present disclosure. is there.
  • FIG. 50 is a schematic partial cross-sectional view of a part of the laminated image sensor of Example 8 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 51 is an equivalent circuit diagram of the stacked image sensor of the eighth embodiment or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 52 is an equivalent circuit diagram of the multilayer image sensor of the eighth embodiment or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 53 is a schematic layout diagram of a first electrode, a charge storage electrode, and a transistor that constitutes a control unit that form the stacked image sensor of Example 8 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 54 is a diagram schematically illustrating a state of a potential at each part during operation of the multilayer image sensor of the eighth embodiment or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 55 is a diagram schematically illustrating a potential state in each part during another operation (during transfer) of the stacked image sensor of Example 8 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 56 is a schematic layout diagram of the first electrode and the charge storage electrode constituting the multilayer image sensor of Example 8 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 57 is a schematic perspective view of the first electrode, the charge storage electrode, the second electrode, and the contact hole portion constituting the multilayer image sensor of Example 8 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 58 is a schematic layout diagram of first electrodes and charge storage electrodes that constitute a modification of the multilayer image sensor of the eighth embodiment or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 59 is a schematic partial cross-sectional view of the stacked image sensor of Example 9 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 60 is a schematic partial cross-sectional view in which a portion where the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked in the stacked image sensor of Example 9 or the image sensor of the present disclosure is enlarged.
  • 61 is a schematic layout diagram of transistors constituting a first electrode, a charge storage electrode, and a control unit constituting a modification of the multilayer imaging device of the ninth embodiment or the imaging device of the present disclosure.
  • 62 is a schematic partial cross-sectional view in which a portion where the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked is enlarged in the stacked image sensor of Example 10 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 63 is a schematic partial cross-sectional view of the multilayer image sensor of Example 11 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 64 is a schematic partial cross-sectional view of the stacked image sensor of Example 12 and Example 13, the image sensor of the present disclosure, or the like.
  • FIG. 65A and 65B are schematic plan views of the charge storage electrode segments in the thirteenth embodiment.
  • 66A and 66B are schematic plan views of the charge storage electrode segments in the thirteenth embodiment.
  • FIG. 67 is a schematic layout diagram of a first electrode, a charge storage electrode, and a transistor that constitutes a control unit that constitute the multilayer imaging element of Example 13 or the imaging element of the present disclosure.
  • FIG. 68 is a schematic layout diagram of first electrodes and charge storage electrodes that constitute a modification of the multilayer image sensor of Example 13 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 69 is a schematic partial cross-sectional view of the stacked image sensor of Example 14 and Example 13, the image sensor of the present disclosure, or the like.
  • FIG. 70A and 70B are schematic plan views of the charge storage electrode segments in the fourteenth embodiment.
  • FIG. 71 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the solid-state imaging device according to the fifteenth embodiment.
  • FIG. 72 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the first modification of the solid-state imaging device according to the fifteenth embodiment.
  • FIG. 73 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the second modification of the solid-state imaging device according to the fifteenth embodiment.
  • FIG. 74 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the third modification of the solid-state imaging device according to the fifteenth embodiment.
  • FIG. 71 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the solid-state imaging device according to the fifteenth embodiment.
  • FIG. 72 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the first modification of the solid-state imaging device according to the fifteenth embodiment.
  • FIG. 75 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the fourth modification of the solid-state imaging device according to the fifteenth embodiment.
  • FIG. 76 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the fifth modification of the solid-state imaging device according to the fifteenth embodiment.
  • FIG. 77 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the sixth modification of the solid-state imaging device according to the fifteenth embodiment.
  • FIG. 78 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the seventh modification of the solid-state imaging device according to the fifteenth embodiment.
  • FIG. 79 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the eighth modification of the solid-state imaging device according to the fifteenth embodiment.
  • FIG. 80 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the ninth modification of the solid-state imaging device according to the fifteenth embodiment.
  • 81A, FIG. 81B, and FIG. 81C are charts illustrating a read driving example in the image sensor block according to the fifteenth embodiment.
  • FIG. 82 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the solid-state imaging device according to the sixteenth embodiment.
  • FIG. 83 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in a modification of the solid-state imaging device according to the sixteenth embodiment.
  • FIG. 84 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in a modification of the solid-state imaging device according to the sixteenth embodiment.
  • FIG. 85 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in a modification of the solid-state imaging device according to the sixteenth embodiment.
  • FIG. 86 is a schematic partial cross-sectional view of another modified example of the stacked image sensor of Example 3 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 87 is a schematic partial cross-sectional view of still another modification example of the stacked image sensor of Example 3 or the image sensor of the present disclosure.
  • 88A, 88B, and 88C are enlarged schematic partial cross-sectional views of the first electrode portion and the like of still another modification example of the multilayer imaging device of the third embodiment or the imaging device of the present disclosure. is there.
  • FIG. 90 is a schematic partial cross-sectional view of still another modification example of the stacked image sensor of Example 3 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 91 is a schematic partial cross-sectional view of still another modification example of the stacked image sensor of Example 3 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 92 is a schematic partial cross-sectional view of still another modification example of the stacked image sensor of Example 3 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 90 is a schematic partial cross-sectional view of still another modification example of the stacked image sensor of Example 3 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 93 is a schematic partial cross-sectional view of another modification example of the stacked image sensor of Example 6 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 94 is a schematic partial cross-sectional view of still another modification example of the stacked image sensor of Example 3 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 95 is a schematic partial cross-sectional view of still another modification example of the stacked image sensor of Example 3 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 96 is a schematic partial cross-sectional view of still another modification example of the stacked image sensor of Example 6 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 97 is a schematic partial cross-sectional view in which a portion where the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked is enlarged in a modification of the stacked image sensor of Example 9 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 98 is a schematic partial cross-sectional view in which a portion where the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked is enlarged in the modification of the stacked image sensor of Example 10 or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 99 is a conceptual diagram of an example in which an electronic apparatus (camera) is used for a solid-state imaging device including the multilayer imaging element of the present disclosure or the imaging element of the present disclosure.
  • FIG. 101 is a plan layout diagram of a stacked image sensor having a Bayer array or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 102 is a plan layout diagram of a modified example of a stacked image sensor having a Bayer array or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 103 is a plan layout diagram of a modified example of a stacked image sensor having a Bayer array or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 104 is a plan layout diagram of a modified example of a stacked image sensor having a Bayer array or an image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 105 is a plan layout diagram of a modified example of a stacked image sensor having a Bayer array or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 106 is a plan layout diagram of a modified example of a stacked image sensor having a Bayer array or the image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 107 is a plan layout diagram of a modified example of a stacked imaging device having a Bayer array or the imaging device of the present disclosure.
  • FIG. 108 is a plan layout diagram of a modified example of a stacked image sensor having a Bayer array or an image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 109 is a plan layout diagram of a modified example of a stacked image sensor having a Bayer array or an image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 110 is a plan layout diagram of a modified example of a stacked image sensor having a Bayer array or an image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 111 is a plan layout diagram of a modified example of a stacked image sensor having a Bayer array or an image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 112 is a plan layout diagram of a modified example of a stacked image sensor having a Bayer array or an image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 113 is a plan layout diagram of a modified example of a stacked image sensor having a Bayer array or an image sensor of the present disclosure.
  • FIG. 114 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a vehicle control system.
  • FIG. 115 is an explanatory diagram illustrating an example of installation positions of the vehicle exterior information detection unit and the imaging unit.
  • FIG. 116 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system.
  • FIG. 117 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the camera head and the CCU.
  • FIG. 118 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of the in-vivo information acquisition system.
  • FIG. 119 is a schematic partial perspective view of a modification of the wire grid polarizing element constituting the multilayer imaging element of the present disclosure or the imaging element of the present disclosure.
  • FIG. 120 is a conceptual diagram for explaining light and the like passing through the wire grid polarizing element.
  • FIG. 121 is a conceptual diagram of a conventional multilayer imaging device (multilayer solid-state imaging device).
  • Example 1 (Laminated Image Sensor of Present Disclosure, Solid-State Imaging Device According to First to Second Aspects of Present Disclosure) 3.
  • Example 2 (Modification of the solid-state imaging device of Example 1) 4).
  • Example 3 (modification of Example 1 to Example 2, image sensor of the present disclosure, etc.) 5).
  • Example 4 (Modification of Example 3) 6).
  • Example 5 (Modification of Example 3 to Example 4) 7).
  • Example 6 an image sensor provided with a transfer control electrode, a modification of Examples 3 to 5) 8).
  • Example 7 an image sensor provided with a charge discharging electrode, a modification of Examples 3 to 6) 9.
  • Example 8 an image sensor provided with a plurality of charge storage electrode segments, a modification of Example 3 to Example 7) 14
  • Example 9 Image sensor of first configuration and sixth configuration
  • Example 10 Image sensor of the second configuration and the sixth configuration of the present disclosure
  • Example 11 Image sensor of third configuration
  • Example 12 Image sensor of fourth configuration
  • Example 13 Image sensor of fifth configuration
  • Example 14 Image sensor of sixth configuration 20.
  • Example 15 Solid-state imaging device having first to second configurations) 21.
  • Example 16 Modification of Example 15
  • Example 17 application example to a moving body
  • Example 18 application example to a moving body
  • Example 19 Application to in-vivo information acquisition system 25.
  • the multilayer imaging elements are arranged in a two-dimensional matrix, but for convenience, one arrangement direction of the multilayer imaging elements is determined.
  • the “x 0 direction” is called, and the other arrangement direction is called “y 0 direction”.
  • x 0 The direction and the y 0 direction, it is preferable that the perpendicular.
  • At least one of the plurality of stacked photoelectric conversion units is formed by stacking a first electrode, a photoelectric conversion layer, and a second electrode, and further includes a first electrode. And a charge storage electrode that is disposed so as to face the photoelectric conversion layer with an insulating layer interposed therebetween.
  • a multilayer image sensor of the present disclosure may be referred to as “a multilayer image sensor including a charge storage electrode” for convenience.
  • a photoelectric conversion unit may be referred to as a “photoelectric conversion unit including a charge storage electrode” for convenience.
  • a multilayer imaging device having such a charge storage electrode is capable of suppressing deterioration in imaging image quality, and aims to achieve both high-accuracy polarization information acquisition and good imaging characteristics. It is an image sensor.
  • the charge storage is disposed apart from the first electrode and is opposed to the photoelectric conversion layer via the insulating layer. Since the electrode is provided, when the photoelectric conversion unit is irradiated with light and photoelectric conversion is performed in the photoelectric conversion unit, electric charges can be stored in the photoelectric conversion layer. Therefore, at the start of exposure, the charge storage portion can be completely depleted and the charge can be erased.
  • this imaging element is formed by laminating a polarizer and a photoelectric conversion unit,
  • the photoelectric conversion unit is formed by laminating a first electrode, a photoelectric conversion layer, and a second electrode, and is further disposed apart from the first electrode, and is disposed to face the photoelectric conversion layer via an insulating layer.
  • a charge storage electrode Such an image sensor may be referred to as “image sensor in the present disclosure” for convenience.
  • the multilayer imaging device including the charge storage electrode and the imaging device according to the present disclosure may be collectively referred to as “imaging device according to the present disclosure”.
  • the first electrode can be configured to extend in the opening provided in the insulating layer and be connected to the photoelectric conversion layer.
  • the photoelectric conversion layer can extend in the opening provided in the insulating layer and be connected to the first electrode.
  • the edge of the top surface of the first electrode is covered with an insulating layer,
  • the first electrode is exposed at the bottom of the opening,
  • the side surface of the opening is It is possible to adopt a form having an inclination extending from the first surface toward the second surface, and the side surface of the opening having an inclination extending from the first surface toward the second surface is positioned on the charge storage electrode side. It can be set as a form to do.
  • a form in which another layer is formed between the photoelectric conversion layer and the first electrode for example, a form in which a material layer suitable for charge accumulation is formed between the photoelectric conversion layer and the first electrode). Is included.
  • a control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit;
  • the first electrode and the charge storage electrode are connected to a drive circuit,
  • the driving circuit In the charge accumulation period, the driving circuit, the potential V 11 is applied to the first electrode, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode, charges are accumulated in the photoelectric conversion layer,
  • the potential V 21 is applied to the first electrode from the drive circuit, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode, and the charge accumulated in the photoelectric conversion layer passes through the first electrode to the control unit. It is possible to adopt a form that is read out.
  • V 12 ⁇ V 11 and V 22 ⁇ V 21
  • V 12 ⁇ V 11 and V 22 > V 21 It is.
  • the first electrode and the charge storage electrode are arranged apart from the first electrode and the charge storage electrode.
  • a transfer control electrode charge transfer electrode disposed opposite to the photoelectric conversion layer with an insulating layer interposed therebetween may be provided.
  • the image pickup device or the like of the present disclosure in such a form may be referred to as “an image pickup device or the like of the present disclosure including a transfer control electrode” for convenience.
  • the transfer control electrode A control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit;
  • the first electrode, the charge storage electrode, and the transfer control electrode are connected to a drive circuit,
  • the driving circuit In the charge accumulation period, the driving circuit, the potential V 11 is applied to the first electrode, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode, the potential V 13 is applied to the transfer control electrode, charges in the photoelectric conversion layer Accumulated,
  • the drive circuit applies the potential V 21 to the first electrode, the potential V 22 to the charge storage electrode, the potential V 23 to the transfer control electrode, and accumulates it in the photoelectric conversion layer. It is possible to adopt a form in which the charged charges are read out to the control unit via the first electrode.
  • V 12 ⁇ V 13 and V 22 ⁇ V 23 ⁇ V 21 It is.
  • the charge discharge electrode connected to the photoelectric conversion layer and spaced apart from the first electrode and the charge storage electrode is provided. Furthermore, it can be set as the form provided.
  • the image pickup device or the like of the present disclosure in such a form is referred to as “an image pickup device or the like of the present disclosure including a charge discharging electrode” for convenience.
  • the charge discharge electrode may be disposed so as to surround the first electrode and the charge storage electrode (that is, in a frame shape). .
  • the charge discharging electrode can be shared (shared) among a plurality of imaging devices.
  • the photoelectric conversion layer extends in the second opening provided in the insulating layer and is connected to the charge discharge electrode.
  • the edge of the top surface of the charge discharging electrode is covered with an insulating layer,
  • the charge discharge electrode is exposed on the bottom surface of the second opening,
  • the side surface of the second opening is in addition, it is possible to adopt a form having an inclination that spreads from the third surface toward the second surface.
  • the imaging device of the present disclosure including the charge discharging electrode, A control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit;
  • the first electrode, the charge storage electrode, and the charge discharge electrode are connected to a drive circuit,
  • the driving circuit In the charge accumulation period, the driving circuit, the potential V 11 is applied to the first electrode, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode, the potential V 14 is applied to the charge discharging electrodes, electric charges accumulated in the photoelectric conversion layer
  • the potential V 21 was applied to the first electrode from the drive circuit, the potential V 22 was applied to the charge storage electrode, the potential V 24 was applied to the charge discharge electrode, and accumulated in the photoelectric conversion layer.
  • the charge can be read out to the control unit via the first electrode.
  • V 14 > V 11 and V 24 ⁇ V 21 When the potential of the first electrode is lower than the potential of the second electrode, V 14 ⁇ V 11 and V 24 > V 21 It is.
  • the charge storage electrode may be configured by a plurality of charge storage electrode segments.
  • the image pickup device or the like of the present disclosure having such a form may be referred to as “an image pickup device or the like of the present disclosure including a plurality of charge storage electrode segments” for convenience.
  • the number of charge storage electrode segments may be two or more.
  • the imaging device of the present disclosure including a plurality of charge storage electrode segments when different potentials are applied to each of the N charge storage electrode segments, When the potential of the first electrode is higher than the potential of the second electrode, it is applied to the charge storage electrode segment (first photoelectric conversion unit segment) located closest to the first electrode during the charge transfer period.
  • the potential is higher than the potential applied to the charge storage electrode segment (Nth photoelectric conversion unit segment) located farthest from the first electrode, When the potential of the first electrode is lower than the potential of the second electrode, it is applied to the charge storage electrode segment (first photoelectric conversion unit segment) located closest to the first electrode during the charge transfer period. The potential can be lower than the potential applied to the charge storage electrode segment (Nth photoelectric conversion segment) located farthest from the first electrode.
  • the polarizer includes a first polarizer segment, a second polarizer segment, a third The four polarizer segments of the polarizer segment and the fourth polarizer segment are arranged in 2 ⁇ 2 (that is, two polarizer segments are arranged in the x 0 direction and two polarizers are arranged in the y 0 direction).
  • the polarization orientation to be transmitted by the first polarizer segment is ⁇ degrees
  • the polarization orientation to be transmitted by the second polarizer segment is ( ⁇ + 45) degrees
  • the polarization orientation to be transmitted by the third polarizer segment is ( ⁇ + 90) degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the fourth polarizer segment may be ( ⁇ + 135) degrees.
  • the plurality of photoelectric conversion units include a photoelectric conversion unit having sensitivity to white light, and a near infrared A photoelectric conversion unit having sensitivity to light can be used.
  • the photoelectric conversion part on the light incident side is called “upper photoelectric conversion part” and the photoelectric conversion part located below the upper photoelectric conversion part is called “lower photoelectric conversion part”, the upper photoelectric conversion part is sensitive to white light.
  • the lower layer photoelectric conversion unit may be composed of a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • the upper layer photoelectric conversion unit may be a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light. It is comprised from a conversion part and the lower layer photoelectric conversion part may be comprised from the photoelectric conversion part which has sensitivity to white light.
  • the plurality of photoelectric conversion units are photoelectric conversion units having sensitivity to red light, green light, or blue light. And a photoelectric conversion unit having sensitivity to near-infrared light.
  • the upper layer photoelectric conversion unit is configured from a photoelectric conversion unit having sensitivity to red light, green light, or blue light
  • the lower layer photoelectric conversion unit is configured from a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light.
  • the upper photoelectric conversion unit is composed of a photoelectric conversion unit sensitive to near infrared light
  • the lower photoelectric conversion unit is composed of a photoelectric conversion unit sensitive to red light, green light or blue light. May be. And in such a structure, it can be set as the structure by which the color filter layer (wavelength selection means) is arrange
  • a photoelectric conversion unit for red light having at least two photoelectric conversion units selected from the group consisting of a photoelectric conversion unit for green light having sensitivity to green light and a photoelectric conversion unit for blue light having sensitivity to blue light It can be set as the structure which is laminated
  • the color filter layer examples include filter layers that transmit not only red, green, and blue, but also specific wavelengths such as cyan, magenta, and yellow depending on circumstances. Not only is the color filter layer made up of organic color filter layers using organic compounds such as pigments and dyes, but also wavelength selective elements that use photonic crystals and plasmons (lattice-like hole structure in conductive thin films) A color filter layer having a conductor lattice structure provided with a thin film made of an inorganic material such as amorphous silicon (see, for example, JP-A-2008-177191).
  • the first stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to red light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • the second stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to green light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • the third stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to blue light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • the first stacked image sensor, the second stacked image sensor, and the third stacked image sensor can be configured without a polarizer.
  • the fourth stacked imaging device can include a photoelectric conversion unit having sensitivity to white light and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light.
  • each imaging element unit is further on the light incident side of the first stacked imaging element, the second stacked imaging element, and the third stacked imaging element.
  • a polarizer is provided; the polarizers included in the first stacked image sensor, the second stacked image sensor, the third stacked image sensor, and the fourth stacked image sensor have the same polarization direction. Further, in this case, the polarization directions of the polarizers may be different between adjacent image sensor units.
  • the first stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to red light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • the second stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to green light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • the third stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to blue light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light, Four image sensor units of a first image sensor unit, a second image sensor unit, a third image sensor unit, and a fourth image sensor unit arranged in 2 ⁇ 2 (that is, two image sensors arranged in the x0 direction)
  • An image sensor unit group is composed of an element unit and two image sensor units arranged in the y 0 direction.
  • the polarization direction to be transmitted by the first polarizer provided in the first image sensor unit is ⁇ degrees
  • the polarization azimuth to be transmitted by the second polarizer provided in the second image sensor unit is ( ⁇ + 45) degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the third polarizer provided in the third image sensor unit is ( ⁇ + 90) degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the fourth polarizer provided in the fourth image sensor unit may be ( ⁇ + 135) degrees.
  • the first stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to red light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • the second stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to green light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • the third stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to blue light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • the fourth stacked image sensor includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to white light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • the polarizers provided on the light incident side of the fourth stacked image sensor are arranged in 2 ⁇ 2 (that is, two polarizer segments are arranged in the x 0 direction and two polarizer segments are arranged in the y 0 direction.
  • Each image sensor unit further includes a polarizer on the light incident side of each of the first stacked image sensor, the second stacked image sensor, and the third stacked image sensor.
  • Polarizer provided on the light incident side of the first stack-type imaging device 2 ⁇ arranged in two (i.e., two polarizers segments x 0 direction are arranged, two polarizers segment y 0 direction Are arranged), and is composed of four polarizer segments of a 1-1 polarizer, a 1-2 polarizer, a 1-3 polarizer, and a 1-4 polarizer,
  • the polarization direction to be transmitted by the 1-1 polarizer is ⁇ degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the first-second polarizer is ( ⁇ + 45) degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the first to third polarizers is ( ⁇ + 90) degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the 1-4th polarizer is ( ⁇ + 135) degrees
  • the polarizers provided on the light incident side of the second stacked image sensor are arranged in 2 ⁇ 2 (that is, two polarizer segments are arranged in the x 0 direction and two polarizer segments are
  • the polarization direction that the 2-1 polarizer should transmit is ⁇ degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the 2-2 polarizer is ( ⁇ + 45) degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the second and third polarizers is ( ⁇ + 90) degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the second to fourth polarizers is ( ⁇ + 135) degrees
  • the polarizers provided on the light incident side of the third stacked imaging device are arranged in 2 ⁇ 2 (that is, two polarizer segments are arranged in the x 0 direction, and two polarizer segments are arranged in the y 0 direction.
  • the polarization direction to be transmitted by the 3-1 polarizer is ⁇ degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the 3-2 polarizer is ( ⁇ + 45) degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the third and third polarizers is ( ⁇ + 90) degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the third to fourth polarizers may be ( ⁇ + 135) degrees.
  • the multilayer imaging device of the present disclosure further includes a semiconductor substrate (including a concept of a semiconductor layer) such as a silicon semiconductor substrate, and at least the upper-layer photoelectric conversion unit is arranged above the semiconductor substrate. Can do.
  • the multilayer imaging device of the present disclosure may further include a semiconductor substrate such as a silicon semiconductor substrate, and the upper photoelectric conversion unit and the lower photoelectric conversion unit may be formed on the semiconductor substrate.
  • the imaging device or the like of the present disclosure further includes a semiconductor substrate, and the upper photoelectric conversion unit may be disposed above the semiconductor substrate.
  • the photoelectric conversion unit may have a stacked structure of a first electrode, a photoelectric conversion layer, and a second electrode, and the first electrode and the second electrode may be connected to a drive circuit described later.
  • the second electrode located on the light incident side may be shared by a plurality of image sensors. That is, the second electrode can be a so-called solid electrode.
  • the photoelectric conversion layer may be shared by a plurality of image sensors, that is, a single photoelectric conversion layer may be formed in the plurality of image sensors, or provided for each image sensor. Good.
  • the semiconductor substrate is provided with at least a floating diffusion layer and an amplification transistor constituting the control unit,
  • the first electrode can be configured to be connected to the floating diffusion layer and the gate portion of the amplification transistor.
  • the semiconductor substrate is further provided with a reset transistor and a selection transistor that constitute a control unit,
  • the floating diffusion layer is connected to one source / drain region of the reset transistor,
  • One source / drain region of the amplifying transistor may be connected to one source / drain region of the selection transistor, and the other source / drain region of the selection transistor may be connected to a signal line.
  • the size of the charge storage electrode may be larger than that of the first electrode.
  • the area of the charge storage electrode is S 1 ′ and the area of the first electrode is S 1 , it is not limited, 4 ⁇ S 1 '/ S 1 Is preferably satisfied.
  • the imaging devices having the first to sixth configurations described below can be given. That is, in the image sensor of the first configuration to the sixth configuration in the image sensor of the present disclosure including the various preferred embodiments described above,
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the photoelectric conversion layer is composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • the charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments,
  • the charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments that are spaced apart from each other.
  • the thickness of the insulating layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment.
  • the materials constituting the insulating layer segment are different in the adjacent photoelectric conversion segment.
  • the materials constituting the charge storage electrode segment are different in adjacent photoelectric conversion segment.
  • the area of the charge storage electrode segment gradually decreases from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment. The area may be continuously reduced or may be reduced stepwise.
  • the stacking direction of the charge storage electrode, the insulating layer, and the photoelectric conversion layer is set from the Z direction and from the first electrode.
  • the direction of separation is the X direction
  • the cross-sectional area of the stacked portion when the stacked portion where the charge storage electrode, the insulating layer, and the photoelectric conversion layer are stacked is cut in the YZ virtual plane depends on the distance from the first electrode And change.
  • the change in the cross-sectional area may be a continuous change or a step-like change.
  • N photoelectric conversion layer segments are continuously provided, N insulating layer segments are also provided continuously, and N charge storage electrodes are provided. Segments are also provided continuously.
  • the N photoelectric conversion layer segments are continuously provided.
  • the N insulating layer segments are provided continuously, whereas in the imaging element of the third configuration, the N insulating layer segments are the photoelectric conversion segment. It is provided corresponding to each of.
  • the N charge storage electrode segments are provided corresponding to the photoelectric conversion unit segments, respectively. Yes.
  • the same potential is applied to all of the charge storage electrode segments.
  • different potentials may be applied to each of the N charge storage electrode segments in the imaging element of the third configuration.
  • the thickness of the insulating layer segment is defined, or Further, the thickness of the photoelectric conversion layer segment is prescribed, or the material constituting the insulating layer segment is different, or the material constituting the charge storage electrode segment is different, or the charge storage electrode segment Since the area is defined or the cross-sectional area of the laminated portion is defined, a kind of charge transfer gradient is formed, and the charge generated by photoelectric conversion is more easily and reliably transferred to the first electrode. It becomes possible to transfer. As a result, it is possible to prevent the occurrence of afterimages and transfer residuals.
  • the photoelectric conversion segment having a larger value of n is located farther from the first electrode, but whether or not it is located farther from the first electrode depends on the X direction.
  • the direction away from the first electrode is the X direction, but the “X direction” is defined as follows. That is, a pixel region in which a plurality of image pickup devices or stacked image pickup devices are arranged includes pixels that are regularly arranged in a two-dimensional array, that is, in the X direction and the Y direction.
  • the direction in which the side closest to the first electrode extends is the Y direction
  • the direction orthogonal to the Y direction is the X direction
  • the overall direction including the line segment or curve closest to the first electrode is defined as the Y direction
  • the direction orthogonal to the Y direction is defined as the X direction.
  • X-direction is parallel to the x 0 direction or y 0 direction
  • Y-direction is parallel to the y 0 direction or x 0 direction.
  • the potential of the first electrode is higher than the potential of the second electrode
  • the potential of the first electrode is lower than the potential of the second electrode.
  • the potential level may be reversed.
  • the thickness of the insulating layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment.
  • the thickness may be gradually increased or decreased, thereby forming a kind of charge transfer gradient.
  • the charge to be stored is an electron
  • a configuration in which the thickness of the insulating layer segment gradually increases may be adopted.
  • the charge to be stored is a hole
  • the thickness of the insulating layer segment is gradually increased.
  • a thinned configuration may be employed. In these cases, when the state of
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion segment to the Nth photoelectric conversion segment.
  • the thickness of the layer segment may gradually increase or decrease, thereby forming a kind of charge transfer gradient.
  • the photoelectric conversion layer segment When the charge to be accumulated is an electron, the photoelectric conversion layer segment has a thickness that gradually increases. When the charge to be accumulated is a hole, the photoelectric conversion layer segment has a thickness of A configuration in which the thickness is gradually reduced may be employed.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment When the thickness of the photoelectric conversion layer segment is gradually increased, the charge accumulation period is reached when V 12 ⁇ V 11 in the charge accumulation period, and when the thickness of the photoelectric conversion layer segment is gradually decreased.
  • an electric field stronger than the (n + 1) th photoelectric conversion unit segment is applied to the nth photoelectric conversion unit segment, and the first photoelectric conversion unit segment It is possible to reliably prevent charge flow to the first electrode.
  • the materials constituting the insulating layer segment are different in the adjacent photoelectric conversion segment, and this forms a kind of charge transfer gradient, but the first photoelectric conversion unit It is preferable that the value of the dielectric constant of the material constituting the insulating layer segment gradually decreases from the segment to the Nth photoelectric conversion unit segment.
  • the materials constituting the charge storage electrode segment are different in the adjacent photoelectric conversion segment, and this forms a kind of charge transfer gradient. It is preferable that the work function value of the material constituting the insulating layer segment gradually increases from the conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment.
  • the area of the charge storage electrode segment gradually decreases from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment. Since a kind of charge transfer gradient is formed, when the state of V 12 ⁇ V 11 is reached in the charge accumulation period, the nth photoelectric conversion segment is more than the (n + 1) th photoelectric conversion segment. Many charges can be accumulated. Then, in the charge transfer period, when V 22 ⁇ V 21 , the flow of charge from the first photoelectric conversion segment to the first electrode, and the nth number from the (n + 1) th photoelectric conversion segment It is possible to ensure the flow of electric charges to the photoelectric conversion segment.
  • the cross-sectional area of the stacked portion changes depending on the distance from the first electrode, thereby forming a kind of charge transfer gradient.
  • the configuration in which the thickness of the cross section of the laminated portion is constant and the width of the cross section of the laminated portion becomes narrower as the distance from the first electrode is adopted, as described in the imaging device of the fifth configuration, in the charge accumulation period, when V 12 ⁇ V 11 , the region closer to the first electrode can accumulate more charge than the far region. Therefore, in the charge transfer period, when V 22 ⁇ V 21 , the charge flow from the region close to the first electrode to the first electrode and the charge flow from the far region to the close region are reliably ensured. Can do.
  • the imaging device of the first configuration if the configuration in which the width of the cross section of the laminated portion is constant and the thickness of the cross section of the laminated portion, specifically, the thickness of the insulating layer segment is gradually increased, is adopted in the imaging device of the first configuration.
  • V 12 ⁇ V 11 in the charge accumulation period a region closer to the first electrode can accumulate more charges than a far region, and a strong electric field is generated.
  • the charge transfer period when V 22 ⁇ V 21 , the flow of charge from the region close to the first electrode to the first electrode and the flow of charge from the far region to the close region are reliably ensured. Can do.
  • the solid-state imaging device has a plurality of image sensors of the first configuration to the sixth configuration
  • An image sensor block is composed of a plurality of image sensors, It can be set as the solid-state imaging device with which the 1st electrode is shared in the some image pick-up element which comprises an image pick-up element block.
  • the solid-state imaging device having such a configuration is referred to as a “first configuration solid-state imaging device” for convenience.
  • An image sensor block is composed of a plurality of stacked image sensors, It can be set as the solid-state imaging device with which the 1st electrode is shared in the several lamination type image sensor which comprises an image sensor block.
  • the solid-state imaging device having such a configuration is referred to as a “second configuration solid-state imaging device” for convenience. If the first electrode is shared among a plurality of image sensors constituting the image sensor block in this way, the configuration and structure in the pixel region in which a plurality of image sensors are arranged can be simplified and miniaturized.
  • one floating diffusion layer is provided for a plurality of imaging devices (one imaging device block).
  • the plurality of imaging elements provided for one floating diffusion layer may be configured by a plurality of first-type imaging elements described later, or at least one first-type imaging element and 1 Or you may be comprised from the 2nd or more 2nd type image pick-up element mentioned later.
  • a plurality of image sensors can share one floating diffusion layer.
  • the plurality of image sensors are operated in cooperation, and are connected as an image sensor block to a drive circuit described later. That is, a plurality of image sensors constituting the image sensor block are connected to one drive circuit.
  • the charge storage electrode is controlled for each image sensor.
  • a plurality of image sensors can share one contact hole portion.
  • the first electrode may be arranged adjacent to the charge storage electrode of each image sensor. .
  • the first electrode is disposed adjacent to some of the charge storage electrodes of the plurality of image sensors, and is not disposed adjacent to the remaining charge storage electrodes of the plurality of image sensors.
  • the movement of charges from the rest of the plurality of image sensors to the first electrode is a movement via a part of the plurality of image sensors.
  • distance A The distance between the charge storage electrode constituting the image sensor and the charge storage electrode constituting the image sensor (referred to as “distance A” for convenience) is the charge between the first electrode and the charge in the image sensor adjacent to the first electrode.
  • distance B A distance longer than the distance to the storage electrode (referred to as “distance B” for convenience) is preferable in order to ensure the movement of charges from each image sensor to the first electrode.
  • light is incident from the second electrode side, and a light shielding layer is formed on the light incident side from the second electrode. can do.
  • light may be incident from the second electrode side, and light may not be incident on the first electrode (in some cases, the first electrode and the transfer control electrode).
  • a light shielding layer is formed on the light incident side from the second electrode and above the first electrode (in some cases, the first electrode and the transfer control electrode).
  • an on-chip micro lens is provided above the charge storage electrode and the second electrode, and light incident on the on-chip micro lens is condensed on the charge storage electrode. It can be set as a structure.
  • the light shielding layer may be disposed above the light incident side surface of the second electrode, or may be disposed on the light incident side surface of the second electrode. In some cases, a light shielding layer may be formed on the second electrode.
  • the material constituting the light shielding layer include chromium (Cr), copper (Cu), aluminum (Al), tungsten (W), and a resin that does not transmit light (for example, polyimide resin).
  • a blue color including a photoelectric conversion layer (referred to as a “first type photoelectric conversion layer for blue light” for convenience) that absorbs blue light (425 nm to 495 nm light).
  • An image sensor having sensitivity to light (for convenience, referred to as “first type blue light image sensor”), a photoelectric conversion layer that absorbs green light (light of 495 nm to 570 nm) (for convenience, “first type green light”).
  • An image sensor that is sensitive to green light referred to as a “first type image sensor for green light” and a photoelectric that absorbs red light (620 nm to 750 nm light).
  • An imaging device having sensitivity to red light (referred to as a “first type imaging device for red light” for convenience) provided with a conversion layer (referred to as a “first type photoelectric conversion layer for red light”). be able to.
  • a conventional imaging device that does not include a charge storage electrode and is sensitive to blue light is referred to as a “second type blue light imaging device” for convenience and has sensitivity to green light.
  • the image sensor is referred to as “second type green light image sensor”, and for convenience, the image sensor having sensitivity to red light is referred to as “second type red light image sensor”.
  • the photoelectric conversion layer constituting the blue light imaging element is referred to as a “second type blue light photoelectric conversion layer” for convenience, and the photoelectric conversion layer constituting the second type green light imaging element is referred to as “ The second type of green light photoelectric conversion layer is referred to as a “second type red light photoelectric conversion layer” for the sake of convenience.
  • the photoelectric conversion layer having sensitivity to white light has sensitivity to light of, for example, 425 nm to 750 nm.
  • a multilayer imaging device including a charge storage electrode includes: [A] A first type of blue light photoelectric conversion unit, a first type of green light photoelectric conversion unit, and a first type of red light photoelectric conversion unit are stacked in the vertical direction, The first type blue light image sensor, the first type green light image sensor, and the control unit of the first type red light image sensor are provided on the semiconductor substrate.
  • the type of blue light photoelectric conversion unit and the first type of green light photoelectric conversion unit are stacked in the vertical direction, Below these two-layer first-type photoelectric conversion units, a second-type red light photoelectric conversion unit is arranged,
  • the first type blue light image sensor, the first type green light image sensor, and the second type red light image sensor control unit are each provided on a semiconductor substrate, a structure [C] first Below the type of green light photoelectric conversion unit, a second type of blue light photoelectric conversion unit and a second type of red light photoelectric conversion unit are arranged, Each of the control units of the first type green light image sensor, the second type blue light image sensor, and the second type red light image sensor is provided on the semiconductor substrate, and the structure [D] A second type of green light photoelectric conversion unit and a second type of red light photoelectric conversion unit are arranged below the type of blue light photoelectric conversion unit, A configuration and a structure in which each of the control units of the first type blue light image sensor, the second type green light image sensor, and the second type red light image
  • the order in which the photoelectric conversion units of these image sensors are arranged in the vertical direction is from the light incident direction to the blue light photoelectric conversion unit, the green light photoelectric conversion unit, and the red light photoelectric conversion unit, or from the light incident direction to green. It is preferable that the photoelectric conversion unit for light, the photoelectric conversion unit for blue light, and the photoelectric conversion unit for red light are in this order. This is because light having a shorter wavelength is more efficiently absorbed on the incident surface side. Since red has the longest wavelength among the three colors, it is preferable that the red light photoelectric conversion unit is located in the lowermost layer when viewed from the light incident surface.
  • One pixel is constituted by the laminated structure of these image pickup elements.
  • the photoelectric conversion layer of the first type infrared light photoelectric conversion unit is made of, for example, an organic material, and is the lowermost layer of the stacked structure of the first type image pickup device, and is the second type image pickup. It is preferable to arrange it above the element.
  • a second type near-infrared light photoelectric conversion unit (or an infrared light photoelectric conversion unit) may be provided below the first type photoelectric conversion unit.
  • the first electrode is formed on an interlayer insulating layer provided on the semiconductor substrate.
  • the imaging element formed on the semiconductor substrate can be a backside illumination type or a frontside illumination type.
  • the photoelectric conversion layer is composed of an organic material
  • the photoelectric conversion layer is (1) A p-type organic semiconductor is used. (2) It consists of an n-type organic semiconductor. (3) It is composed of a laminated structure of p-type organic semiconductor layer / n-type organic semiconductor layer. It is composed of a stacked structure of p-type organic semiconductor layer / mixed layer of p-type organic semiconductor and n-type organic semiconductor (bulk heterostructure) / n-type organic semiconductor layer. It is comprised from the laminated structure of the mixed layer (bulk heterostructure) of p-type organic-semiconductor layer / p-type organic semiconductor, and n-type organic semiconductor.
  • a mixture of p-type organic semiconductor and n-type organic semiconductor (bulk heterostructure). It can be set as either of the 4 aspects. However, the stacking order can be arbitrarily changed.
  • naphthalene derivatives As p-type organic semiconductors, naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, tetracene derivatives, pentacene derivatives, quinacridone derivatives, thiophene derivatives, thienothiophene derivatives, benzothiophene derivatives, benzothienobenzothiophene derivatives, triallylamine derivatives , Carbazole derivatives, perylene derivatives, picene derivatives, chrysene derivatives, fluoranthene derivatives, phthalocyanine derivatives, subphthalocyanine derivatives, subporphyrazine derivatives, metal complexes having heterocyclic compounds as ligands, polythiophene derivatives, polybenzothiadiazole derivatives, polyfluorenes Derivatives and the like can be mentioned.
  • n-type organic semiconductors fullerenes and fullerene derivatives (for example, fullerenes such as C60, C70, C74, etc.) )>, Organic semiconductors having larger (deep) HOMO and LUMO than p-type organic semiconductors, and transparent inorganic metal oxides.
  • n-type organic semiconductors include heterocyclic compounds containing nitrogen, oxygen, and sulfur atoms, such as pyridine derivatives, pyrazine derivatives, pyrimidine derivatives, triazine derivatives, quinoline derivatives, quinoxaline derivatives, isoquinoline derivatives, acridines.
  • phenazine derivatives phenanthroline derivatives, tetrazole derivatives, pyrazole derivatives, imidazole derivatives, thiazole derivatives, oxazole derivatives, imidazole derivatives, benzimidazole derivatives, benzotriazole derivatives, benzoxazole derivatives, benzoxazole derivatives, carbazole derivatives, benzofuran derivatives, dibenzofuran derivatives , Subporphyrazine derivatives, polyphenylene vinylene derivatives, polybenzothiadiazole derivatives, polyfluorene derivatives Organic molecules having such a part of the molecular skeleton, can be mentioned organic metal complex or sub phthalocyanine derivative.
  • Examples of the group contained in the fullerene derivative include a halogen atom; a linear, branched or cyclic alkyl group or phenyl group; a group having a linear or condensed aromatic compound; a group having a halide; a partial fluoroalkyl group; Silylalkyl group; silylalkoxy group; arylsilyl group; arylsulfanyl group; alkylsulfanyl group; arylsulfonyl group; alkylsulfonyl group; arylsulfide group; alkylsulfide group; amino group; Hydroxy group; alkoxy group; acylamino group; acyloxy group; carbonyl group; carboxy group; carboxamido group; carboalkoxy group; acyl group; sulfonyl group; cyano group; nitro group; Fin group; phosphonic group; can be exemplified derivatives thereof.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer composed of an organic material is not limited, but is, for example, 1 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 5 ⁇ 10 ⁇ 7 m. , Preferably 2.5 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 3 ⁇ 10 ⁇ 7 m, more preferably 2.5 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 2 ⁇ 10 ⁇ 7 m, and even more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 7 m to 1.
  • An example is 8 ⁇ 10 ⁇ 7 m.
  • Organic semiconductors are often classified as p-type and n-type, and p-type means that holes are easily transported, and n-type means that electrons are easily transported. It is not limited to the interpretation of having holes or electrons as majority carriers for thermal excitation as in a semiconductor.
  • examples of the material constituting the organic photoelectric conversion layer that photoelectrically converts green light include rhodamine dyes, melocyanine dyes, quinacridone derivatives, subphthalocyanine dyes (subphthalocyanine derivatives), and the like.
  • examples of the material constituting the organic photoelectric conversion layer for photoelectrically converting light include coumaric acid dyes, tris-8-hydroxyquinolinium aluminum (Alq3), melocyanine dyes, and the like, and photoelectric conversion of red light.
  • examples of the material constituting the organic photoelectric conversion layer include phthalocyanine dyes and subphthalocyanine dyes (subphthalocyanine derivatives).
  • crystalline silicon, amorphous silicon, microcrystalline silicon, crystalline selenium, amorphous selenium, and CIGS (CuInGaSe), CIS (CuInSe 2 ), and CuInS 2 that are chalcopyrite compounds are examples of inorganic material constituting the photoelectric conversion layer.
  • III-V group compounds GaAs, InP, AlGaAs, InGaP, AlGaInP, InGaAsP, Compound semiconductors such as CdSe, CdS, In 2 Se 3 , In 2 S 3 , Bi 2 Se 3 , Bi 2 S 3 , ZnSe, ZnS, PbSe, and PbS can be given.
  • quantum dots made of these materials can be used for the photoelectric conversion layer.
  • the photoelectric conversion layer can have a stacked structure of a lower semiconductor layer and an upper photoelectric conversion layer.
  • the lower semiconductor layer By providing the lower semiconductor layer in this way, recombination during charge accumulation can be prevented, transfer efficiency of charges accumulated in the photoelectric conversion layer to the first electrode can be increased, and dark current can be reduced. Generation can be suppressed.
  • the material which comprises an upper layer photoelectric converting layer suitably from the various materials which comprise said photoelectric converting layer.
  • a material constituting the lower semiconductor layer a material having a large band gap energy value (for example, a band gap energy value of 3.0 eV or more) and a higher mobility than a material constituting the photoelectric conversion layer Is preferably used.
  • oxide semiconductor materials such as IGZO; transition metal dichalcogenides; silicon carbide; diamond; graphene; carbon nanotubes; condensed polycyclic hydrocarbon compounds and condensed heterocyclic compounds.
  • oxide semiconductor materials such as IGZO; transition metal dichalcogenides; silicon carbide; diamond; graphene; carbon nanotubes; condensed polycyclic hydrocarbon compounds and condensed heterocyclic compounds.
  • a material constituting the lower semiconductor layer when the charge to be accumulated is a hole, a material having an ionization potential smaller than that of the material constituting the photoelectric conversion layer can be exemplified.
  • the power to be charged is an electron
  • a material having an electron affinity greater than that of the material constituting the photoelectric conversion layer can be given.
  • the impurity concentration in the material constituting the lower semiconductor layer is preferably 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or less.
  • the lower semiconductor layer may have a single layer configuration or a multilayer configuration.
  • a single-plate color solid-state imaging device can be configured by the solid-state imaging device according to the first to second aspects of the present disclosure and the solid-state imaging device having the first to second configurations.
  • the same pixel In the light incident direction one pixel is formed by stacking imaging elements having sensitivity to light of a plurality of types of wavelengths, so that the sensitivity can be improved and the pixel density per unit volume can be improved. it can.
  • the organic material has a high absorption coefficient, the film thickness of the organic photoelectric conversion layer can be made thinner than that of the conventional Si-based photoelectric conversion layer, and light leakage from adjacent pixels and the incident angle of light can be reduced. Restrictions are relaxed.
  • the use of the color filter layer can alleviate the requirement for the spectral characteristics of blue, green, and red, and has high mass productivity.
  • an array of image pickup elements in the solid-state imaging device of the first configuration in addition to the Bayer array, an interline array, a G stripe RB checkered array, a G stripe RB complete checkered array, a checkered complementary array, a stripe array, an oblique stripe array, and a primary color difference array Field color difference sequential array, frame color difference sequential array, MOS type array, improved MOS type array, frame interleaved array, and field interleaved array.
  • one pixel (or sub-pixel) is configured by one image sensor.
  • the multilayer image sensor of the present disclosure or the image sensor of the present disclosure (hereinafter, these may be collectively referred to as “the multilayer image sensor of the present disclosure” or simply “the multilayer image sensor, etc.”).
  • the pixel area usually includes an effective pixel area that actually receives light, amplifies the signal charge generated by photoelectric conversion, and reads it to the drive circuit, and a black reference pixel for outputting optical black that serves as a black level reference It is composed of areas.
  • the black reference pixel region is usually arranged on the outer periphery of the effective pixel region.
  • the imaging device of the present disclosure including the various preferable modes and configurations described above, light is irradiated, photoelectric conversion occurs in the photoelectric conversion layer, and holes and electrons are carrier-separated.
  • An electrode from which holes are extracted is an anode
  • an electrode from which electrons are extracted is a cathode.
  • the first electrode constitutes an anode and the second electrode constitutes a cathode
  • the first electrode constitutes a cathode and the second electrode constitutes an anode.
  • the first electrode, the charge storage electrode, the transfer control electrode, the charge discharge electrode, and the second electrode can be made of a transparent conductive material.
  • the first electrode, the charge storage electrode, the transfer control electrode, and the charge discharge electrode may be collectively referred to as “first electrode”.
  • the second electrode may be made of a transparent conductive material, and the first electrode and the like may be made of a metal material.
  • the second electrode located on the light incident side is made of a transparent conductive material
  • the first electrode or the like is, for example, Al—Nd (alloy of aluminum and neodymium) or ASC (aluminum, samarium). And a copper alloy).
  • An electrode made of a transparent conductive material may be referred to as a “transparent electrode”.
  • the band gap energy of the transparent conductive material is 2.5 eV or more, preferably 3.1 eV or more.
  • the transparent conductive material constituting the transparent electrode examples include conductive metal oxides, specifically, indium oxide, indium-tin oxide (ITO, Indium Tin Oxide, Sn-doped In 2 O 3 Indium-Zinc Oxide (IZO) in which indium is added as a dopant to zinc oxide, Indium-gallium oxide (IGO) in which indium is added as a dopant to gallium oxide Indium-gallium-zinc oxide (IGZO, In-GaZnO 4 ) in which indium and gallium are added as dopants to zinc oxide, Indium-tin-zinc oxide (ITZO) in which indium and tin are added as dopants to zinc oxide, IFO (F-doped in 2 O 3), tin oxide (SnO 2), a O (SnO 2 and Sb-doped), FTO (SnO 2 of F-doped), (including ZnO doped with another element) zinc oxide, aluminum was added aluminum as a do
  • a transparent electrode having a base layer of gallium oxide, titanium oxide, niobium oxide, nickel oxide, or the like can be given.
  • the thickness of the transparent electrode include 2 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 2 ⁇ 10 ⁇ 7 m, preferably 3 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 1 ⁇ 10 ⁇ 7 m.
  • the charge discharging electrode is preferably made of a transparent conductive material from the viewpoint of simplifying the manufacturing process.
  • gold Au
  • silver Ag
  • Cr chromium
  • Ni nickel
  • palladium Pd
  • platinum Pt
  • iron Fe
  • Ir iridium
  • Germanium Ge
  • osmium Os
  • Te tellurium
  • Alkali metals eg Li, Na, K etc.
  • alkaline earth metals eg Mg, Ca etc.
  • Alkali metals eg Li, Na, K etc.
  • alkaline earth metals eg Mg, Ca etc.
  • Alkali metals eg Li, Na, K etc.
  • alkaline earth metals eg Mg, Ca etc.
  • sodium-potassium alloy aluminum-lithium alloy, magnesium-silver alloy, rare earth metals such as indium and ytterbium, and alloys thereof.
  • organic materials such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrene sulfonic acid [PEDOT / PSS] can be cited as materials constituting the anode and the cathode.
  • these conductive materials may be mixed with a binder (polymer) to form a paste or ink, which may be used as an electrode.
  • a dry method or a wet method can be used as a method for forming the first electrode or the like or the second electrode (anode or cathode).
  • the dry method include a physical vapor deposition method (PVD method) and a chemical vapor deposition method (CVD method).
  • Film formation methods using the principle of the PVD method include vacuum evaporation using resistance heating or high frequency heating, EB (electron beam) evaporation, various sputtering methods (magnetron sputtering, RF-DC coupled bias sputtering, ECR Sputtering method, counter target sputtering method, high-frequency sputtering method), ion plating method, laser ablation method, molecular beam epitaxy method, and laser transfer method.
  • Examples of the CVD method include a plasma CVD method, a thermal CVD method, an organic metal (MO) CVD method, and a photo CVD method.
  • a method can be mentioned.
  • Examples of the patterning method include a shadow mask, laser transfer, chemical etching such as photolithography, and physical etching using ultraviolet rays or a laser.
  • a planarization technique for the first electrode or the like or the second electrode a laser planarization method, a reflow method, a CMP (Chemical-Mechanical-Polishing) method, or the like can be used.
  • Examples of materials constituting the insulating layer include metal oxide high dielectric insulating materials such as silicon oxide materials; silicon nitride (SiN Y ); aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Polymethylmethacrylate (PMMA); Polyvinylphenol (PVP); Polyvinyl alcohol (PVA); Polyimide; Polycarbonate (PC); Polyethylene terephthalate (PET); Polystyrene; N-2 (aminoethyl) ) Silanol derivatives (silane coupling agents) such as 3-aminopropyltrimethoxysilane (AEAPTMS), 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS), octadecyltrichlorosilane (OTS); novolac-type phenolic resin; Thio Examples include organic insulating materials (organic polymers) exemplified by linear hydrocarbons having a functional group capable of binding to the
  • silicon oxide-based materials include silicon oxide (SiO x ), BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, silicon oxynitride (SiON), SOG (spin-on-glass), and low dielectric constant insulating materials (for example, polyaryl ether, cyclopar Fluorocarbon polymer and benzocyclobutene, cyclic fluororesin, polytetrafluoroethylene, fluorinated aryl ether, fluorinated polyimide, amorphous carbon, organic SOG).
  • the materials constituting the various interlayer insulating layers and insulating material films may be appropriately selected from these materials.
  • the configuration and structure of the floating diffusion layer, amplification transistor, reset transistor, and selection transistor constituting the control unit can be the same as the configuration and structure of the conventional floating diffusion layer, amplification transistor, reset transistor, and selection transistor. .
  • the drive circuit can also have a known configuration and structure.
  • a contact hole portion may be formed to connect the first electrode to the floating diffusion layer and the gate portion of the amplification transistor.
  • a material constituting the contact hole portion polysilicon doped with impurities, refractory metal such as tungsten, Ti, Pt, Pd, Cu, TiW, TiN, TiNW, WSi 2 , MoSi 2 , metal silicide, and the like
  • refractory metal such as tungsten, Ti, Pt, Pd, Cu, TiW, TiN, TiNW, WSi 2 , MoSi 2 , metal silicide, and the like
  • a laminated structure of layers made of materials (for example, Ti / TiN / W) can be exemplified.
  • a first carrier blocking layer may be provided between the organic photoelectric conversion layer and the first electrode, or a second carrier blocking layer may be provided between the organic photoelectric conversion layer and the second electrode. Further, a first charge injection layer may be provided between the first carrier blocking layer and the first electrode, or a second charge injection layer may be provided between the second carrier blocking layer and the second electrode.
  • an alkali metal such as lithium (Li), sodium (Na), or potassium (K) and its fluoride or oxide
  • an alkaline earth such as magnesium (Mg), calcium (Ca), etc. And the like, and fluorides and oxides thereof.
  • Examples of the method for forming various organic layers include a dry film forming method and a wet film forming method.
  • Dry deposition methods include resistance heating or high frequency heating, vacuum deposition using electron beam heating, flash deposition, plasma deposition, EB deposition, various sputtering methods (bipolar sputtering, direct current sputtering, direct current magnetron sputtering).
  • Method high frequency sputtering method, magnetron sputtering method, RF-DC coupled bias sputtering method, ECR sputtering method, counter target sputtering method, high frequency sputtering method, ion beam sputtering method), DC (Direct-Current) method, RF method, multi-cathode Method, activation reaction method, electric field evaporation method, various ion plating methods such as high frequency ion plating method and reactive ion plating method, laser ablation method, molecular beam epitaxy method, laser transfer method, molecular beam epitaxy Mention may be made of the law (MBE method).
  • MBE method molecular beam epitaxy
  • Examples of the CVD method include a plasma CVD method, a thermal CVD method, an MOCVD method, and a photo CVD method.
  • a wet method specifically, spin coating method; dipping method; casting method; micro contact printing method; drop casting method; screen printing method, inkjet printing method, offset printing method, gravure printing method, flexographic printing method, etc.
  • the coating method include a coating method, a spray coater method, a slit orifice coater method, and a calendar coater method.
  • examples of the solvent include nonpolar or low polarity organic solvents such as toluene, chloroform, hexane, and ethanol.
  • examples of the patterning method include a shadow mask, laser transfer, chemical etching such as photolithography, and physical etching using ultraviolet rays or a laser.
  • a technique for planarizing various organic layers a laser planarization method, a reflow method, or the like can be used.
  • the multilayer imaging device or the like of the present disclosure or the solid-state imaging device may be provided with an on-chip micro lens or a light-shielding layer as necessary, and the multilayer imaging device or the like of the present disclosure is driven.
  • a drive circuit and wiring are provided for this purpose.
  • a shutter for controlling the incidence of light on the multilayer imaging device or the like of the present disclosure may be provided, or an optical cut filter may be provided depending on the purpose of the solid-state imaging device. .
  • one on-chip micro lens may be disposed above one stacked imaging device or the like of the present disclosure.
  • an imaging element block is configured by two stacked imaging elements of the present disclosure, and one on-chip micro lens is disposed above the imaging element block. Can do.
  • connection portions can be stacked so that the connection portions come into contact with each other, and the connection portions can be joined to each other, and the connection portions can be joined together by using solder bumps or the like.
  • the driving method for driving the solid-state imaging device In all the image sensors, while accumulating charges in the photoelectric conversion layer all at once, the charges in the first electrode are discharged out of the system, In all the image sensors, the charges accumulated in the photoelectric conversion layer are transferred to the first electrode all at once, and after the transfer is completed, the charges transferred to the first electrode in each image sensor are sequentially read out. It can be set as the drive method of the solid-state imaging device which repeats each process.
  • each imaging element has a structure in which light incident from the second electrode side does not enter the first electrode. Since the charge in the first electrode is discharged out of the system while accumulating the charge in the conversion layer, the first electrode can be reliably reset simultaneously in all the imaging elements. Thereafter, in all the image sensors, the charges accumulated in the photoelectric conversion layer are transferred to the first electrode all at once, and after the transfer is completed, the charges transferred to the first electrode in each image sensor are sequentially read out. Therefore, a so-called global shutter function can be easily realized.
  • the multilayer imaging device of the present disclosure examples include a CCD device, a CMOS image sensor, a CIS (Contact Image Sensor), and a CMD (Charge Modulation Device) type signal amplification type image sensor.
  • the solid-state imaging device having the first configuration to the second configuration for example, a digital still camera, a video camera, a camcorder, a surveillance camera, a vehicle-mounted camera, A smartphone camera, a game user interface camera, and a biometric authentication camera can be configured.
  • an imaging apparatus capable of simultaneously acquiring polarization information can be obtained.
  • it can also be set as the imaging device which images a three-dimensional image.
  • the polarizer is configured by a wire grid polarizing element having a line-and-space structure. Is preferred.
  • the line portion of the wire grid polarizing element is formed from a laminated structure in which a light reflecting layer made of a first conductive material, an insulating film, and a light absorbing layer made of a second conductive material are laminated from the side opposite to the light incident side. It can be set as the structure which consists of.
  • a polarizer is, for example, (A)
  • a light reflection layer forming layer made of the first conductive material and electrically connected to the substrate or the photoelectric conversion unit is formed on the photoelectric conversion unit or above the photoelectric conversion unit.
  • a light absorbing layer forming layer provided with an insulating film forming layer on the light reflecting layer forming layer, made of the second conductive material on the insulating film forming layer, and at least partially in contact with the light reflecting layer forming layer And then (C) By patterning the light absorbing layer forming layer, the insulating film forming layer, and the light reflecting layer forming layer, a plurality of line portions of the strip-shaped light reflecting layer, the insulating film, and the light absorbing layer are arranged in parallel with each other.
  • a wire grid polarization element comprising: It can manufacture based on each process.
  • step (B) a light absorbing layer forming layer made of the second conductive material is provided in a state where the light reflecting layer forming layer is at a predetermined potential via the substrate or the photoelectric conversion unit
  • step (C) the light absorption layer formation layer, the insulating film formation layer, and the light reflection layer formation layer are patterned in a state where the light reflection layer formation layer is at a predetermined potential via the substrate or the photoelectric conversion unit. be able to.
  • a layered structure of Ti, TiN, or Ti / TiN can be formed as the base layer of the light reflecting layer, thereby improving the roughness of the light reflecting layer forming layer and the light reflecting layer. Can do.
  • the light reflecting layer can be made of a metal material, an alloy material or a semiconductor material
  • the light absorption layer can be made of a metal material, an alloy material or a semiconductor material. it can.
  • the extinction coefficient k is not zero, that is, a metal material, an alloy material, a semiconductor material, specifically aluminum (Al ), Silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), molybdenum (Mo), chromium (Cr), titanium (Ti), nickel (Ni), tungsten (W), iron (Fe), silicon (Si) ), Germanium (Ge), tellurium (Te), tin (Sn) and the like, and alloy materials and semiconductor materials containing these metals.
  • a metal material specifically aluminum (Al ), Silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), molybdenum (Mo), chromium (Cr), titanium (Ti), nickel (Ni), tungsten (W), iron (Fe), silicon (Si) ), Germanium (Ge), tellurium (Te), tin (Sn) and the like, and alloy materials and semiconductor materials containing these metals.
  • silicide-based materials such as FeSi 2 (particularly ⁇ -FeSi 2 ), MgSi 2 , NiSi 2 , BaSi 2 , CrSi 2 , CoSi 2 can also be mentioned.
  • a semiconductor material containing aluminum or an alloy thereof, or ⁇ -FeSi 2 , germanium, or tellurium as a material constituting the light absorption layer (light absorption layer forming layer), high contrast in the visible light region ( High extinction ratio).
  • silver (Ag), copper (Cu), gold (as a material constituting the light absorption layer (light absorption layer forming layer)) Au) or the like is preferably used. This is because the resonance wavelength of these metals is in the vicinity of the infrared region.
  • the light reflecting layer forming layer and the light absorbing layer forming layer can be formed by various chemical vapor deposition methods (CVD methods), coating methods, various physical vapor deposition methods (PVD methods) including sputtering methods and vacuum deposition methods, sol- It can be formed based on a known method such as gel method, plating method, MOCVD method, MBE method.
  • CVD methods chemical vapor deposition methods
  • PVD methods physical vapor deposition methods
  • sol- It can be formed based on a known method such as gel method, plating method, MOCVD method, MBE method.
  • a combination of lithography technology and etching technology for example, carbon tetrafluoride gas, sulfur hexafluoride gas, trifluoromethane gas, xenon difluoride gas) And so on), so-called lift-off technology, and so-called self-aligned patterning technology using a sidewall as a mask.
  • a photolithography technique a lithography technique using a high pressure mercury lamp g-line, i-line, KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV or the like as a light source, and an immersion lithography technique or an electron beam lithography technique thereof.
  • X-ray lithography a photolithography technique
  • the light reflection layer and the light absorption layer can be formed based on a microfabrication technique using an extremely short time pulse laser such as a femtosecond laser or a nanoimprint method.
  • an insulating material that is transparent to incident light and does not have light absorption characteristics specifically, SiO 2 , NSG (non-doped silicate glass) , BPSG (boron phosphorus silicate glass), (the material constituting the silicon oxide film) PSG, BSG, PbSG, AsSG , SbSG, SOG SiO X based materials (spin on glass), etc., SiN, SiON, SiOC, SiOF, SiCN, low dielectric constant insulating material (for example, fluorocarbon, cycloperfluorocarbon polymer, benzocyclobutene, cyclic fluororesin, polytetrafluoroethylene, amorphous tetrafluoroethylene, polyaryl ether, fluorinated aryl ether, fluorinated polyimide, Organic SOG, Parylene, Fluorinated Fuller , Amorphous carbon), polyimide resin, fluorine
  • the insulating film forming layer can be formed based on various known methods such as various CVD methods, coating methods, various PVD methods including sputtering methods and vacuum deposition methods, various printing methods such as screen printing methods, and sol-gel methods.
  • the insulating film functions as an underlayer of the light absorption layer, and adjusts the phase of the polarized light reflected by the light absorption layer and the polarized light transmitted through the light absorption layer and reflected by the light reflection layer, thereby causing an interference effect.
  • it is formed for the purpose of improving the extinction ratio and transmittance and reducing the reflectance. Therefore, it is desirable that the insulating film has such a thickness that the phase in one reciprocation is shifted by a half wavelength.
  • the thickness of the insulating film may be determined based on a balance between desired polarization characteristics and an actual manufacturing process, for example, 1 ⁇ 10 ⁇ 9 m to 1 ⁇ 10 ⁇ 7 m, more preferably Examples are 1 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 8 ⁇ 10 ⁇ 8 m.
  • the refractive index of the insulating film is larger than 1.0 and is not limited, but is preferably 2.5 or less.
  • the extending direction (first direction) of the band-shaped light reflecting layer coincides with the polarization direction to be quenched
  • the repeating direction (second direction) of the band-shaped light reflecting layer is the polarization direction to be transmitted. It can be set as the structure which corresponds to. That is, the light reflecting layer has a function as a polarizer, and among the light incident on the wire grid polarizing element, a polarized wave (TE wave / S wave) having an electric field component in a direction parallel to the extending direction of the light reflecting layer.
  • a TM wave / P wave are attenuated, and a polarized wave (TE wave / S wave and TM wave) having an electric field component in a direction orthogonal to the extending direction of the light reflecting layer (repeating direction of the band-like light reflecting layer).
  • Wave / P wave is transmitted.
  • the direction in which the light reflecting layer extends becomes the light absorption axis of the wire grid polarizing element, and the direction orthogonal to the direction in which the light reflecting layer extends (second direction) becomes the light transmission axis of the wire grid polarizing element.
  • the second direction may be a form that is parallel to the x 0 direction or y 0 direction.
  • the wire grid polarization element utilizes four actions of light transmission, reflection, interference, and selective light absorption of a polarized wave due to optical anisotropy, so that polarized light having an electric field component parallel to the first direction is obtained.
  • a polarized wave (either TE wave / S wave or TM wave / P wave) having an electric field component parallel to the second direction while attenuating the wave (any one of TE wave / S wave and TM wave / P wave) Or the other). That is, one polarized wave (for example, TE wave) is attenuated by the selective light absorption action of the polarized wave due to the optical anisotropy of the light absorption layer.
  • the band-shaped light reflecting layer functions as a polarizer, and reflects one polarized wave (for example, TE wave) transmitted through the light absorbing layer and the insulating film.
  • one polarized wave for example, TE wave
  • the insulating film is configured so that the phase of one polarized wave (for example, TE wave) transmitted through the light absorption layer and reflected by the light reflection layer is shifted by a half wavelength, it is reflected by the light reflection layer.
  • One polarized wave (for example, TE wave) is canceled and attenuated by interference with one polarized wave (for example, TE wave) reflected by the light absorption layer.
  • one polarized wave for example, TE wave
  • the thickness of the insulating film may be determined based on a balance between desired polarization characteristics and an actual manufacturing process.
  • the length of the line-and-space structure along the first direction is the length along the first direction of the photoelectric conversion region, which is a region that substantially performs photoelectric conversion, such as the multilayer image sensor of the present disclosure.
  • the length can be the same as the length of the multilayer imaging element of the present disclosure, or an integral multiple of the length of the multilayer imaging element of the present disclosure along the first direction. You can also
  • a protective film is formed on the wire grid polarizing element, and the space portion of the wire grid polarizing element may be a gap. That is, the space portion may be covered with a protective film and the space portion may be filled with air.
  • a polarizer is referred to as a “first configuration polarizer” for convenience.
  • the value of average refractive index nave can be made small by making the space part of a wire grid polarizing element into a space
  • the value of the formation pitch P 0 can be increased, the production yield of the wire grid polarizing element can be improved.
  • a protective film on the wire grid polarizing element it is possible to provide a multilayer imaging element or the like of the present disclosure or a solid-state imaging device having high reliability.
  • a second protective film is formed between the wire grid polarizing element and the protective film,
  • n 1> n 2 Can be obtained.
  • n 1 > n 2 the value of the average refractive index n ave can be reliably reduced.
  • the protective film is preferably made of SiN
  • the second protective film is preferably made of SiO 2 or SiON.
  • a third protective film may be formed at least on the side surface of the line portion facing the space portion of the wire grid polarizing element. . That is, the space portion is filled with air, and in addition, the third protective film exists in the space portion.
  • a material constituting the third protective film a material having a refractive index of 2 or less and an extinction coefficient close to zero is desirable, such as SiO 2 , SiON, SiN, SiC, SiOC, and SiCN containing TEOS-SiO 2 .
  • Insulating materials and metal oxides such as aluminum oxide (AlO x ), hafnium oxide (HfO x ), zirconium oxide (ZrO x ), and tantalum oxide (TaO x ) can be given.
  • perfluorodecyltrichlorosilane and octadecyltrichlorosilane can be mentioned.
  • the third protective film can be formed by known processes such as various CVD methods, coating methods, various PVD methods including sputtering methods and vacuum deposition methods, and sol-gel methods, but the so-called monoatomic growth method (ALD method). It is more preferable to employ the Atomic Layer Doposition method) or the HDP-CVD method (high density plasma chemical vapor deposition method).
  • a thin third protective film can be conformally formed on the wire grid polarizing element. From the viewpoint of forming a thinner third protective film on the side surface of the line portion, HDP It is even more preferable to employ a CVD method. Alternatively, if the space portion is filled with the material constituting the third protective film, and the third protective film is provided with gaps, holes, voids, etc., the refractive index of the entire third protective film is lowered. be able to.
  • metal material constituting the wire grid polarizing element
  • the corrosion resistance of the metal material or the like deteriorates due to the adhesion of moisture or organic matter from the outside air.
  • the long-term reliability of the multilayer image sensor of the present disclosure may deteriorate.
  • insulating materials, metal materials, etc., CO 2 and O 2 are dissolved in the water, so that it acts as an electrolyte, and between two types of metals.
  • a local battery is formed.
  • a frame part surrounding the wire grid polarization element is provided, The frame part and the line part of the wire grid polarizing element are connected, The frame part can be configured to have the same structure as the line part of the wire grid polarizing element.
  • Such a polarizer is referred to as a “second configuration polarizer” for convenience.
  • the frame portion and the line portion of the wire grid polarizing element are connected, and the frame portion has the same structure as that of the line portion of the wire grid polarizing element.
  • the performance of the wire grid polarizing element itself is deteriorated and the light incident on the outer peripheral portion of the wire grid polarizing element is likely to leak into the adjacent stacked type image pickup device of the present disclosure having a different polarization direction. Therefore, it is possible to provide a multilayer imaging device or the like of the present disclosure and a solid-state imaging device having high reliability.
  • an insulating material or a light-shielding material extending from one surface of the substrate to the other surface and extending below the wire grid polarization element is embedded in the edge of the multilayer imaging device or the like of the present disclosure.
  • a groove (a kind of element isolation region) may be formed.
  • the insulating material include a material constituting an insulating film (insulating film forming layer) and an interlayer insulating layer
  • the light shielding material include a material constituting a light shielding portion described later.
  • the extension portion of the light reflection layer can be electrically connected to the substrate or the photoelectric conversion portion.
  • the light reflecting layer forming layer and the light absorbing layer forming layer are charged during the formation of the wire grid polarizing element, As a result of the occurrence of this discharge, it is possible to reliably avoid the occurrence of problems such as damage to the wire grid polarizing element and the photoelectric conversion unit.
  • an insulating film may be formed on the entire top surface of the light reflecting layer, and a light absorbing layer may be formed on the entire top surface of the insulating film.
  • the insulating film may be omitted, and a light reflection layer and a light absorption layer may be laminated from the side opposite to the light incident side.
  • the region where the substrate or the photoelectric conversion portion and the extension portion of the light reflection layer (or the light reflection layer forming layer) are electrically connected can be configured to be located in the imaging region, and on the outer periphery of the imaging region. It can be configured to be located in the provided optical black pixel region (OPB), or can be configured to be located in a peripheral region provided outside the imaging region. Note that the region where the substrate or the photoelectric conversion portion and the extension portion of the light reflection layer (or the light reflection layer forming layer) are electrically connected is located in the imaging region or an optical black pixel region (OPB).
  • OPB optical black pixel region
  • each of the multilayer image pickup devices of the present disclosure May be provided in each of the multilayer image pickup devices of the present disclosure, or may be provided in one place for a plurality of the stack type image pickup devices of the present disclosure, or all the books.
  • One point may be provided for the disclosed multilayer image sensor or the like, or one point or a plurality of points may be provided for one multilayer image sensor or the like of the present disclosure. May be.
  • region it may be provided in one place and may be provided in multiple places.
  • a light shielding part is formed in a region between the multilayer imaging element or the like of the present disclosure and the multilayer imaging element or the like, and the extension part of the light reflection layer may be in contact with the light shielding part.
  • the length of the extension portion of the light reflection layer in contact with the light shielding portion is the length of the photoelectric conversion region (photoelectric conversion region) that is a region that substantially performs photoelectric conversion, such as the multilayer imaging element of the present disclosure. Or the same length as half the length of the photoelectric conversion region.
  • the region where the light reflecting layer forming layer and the light absorbing layer forming layer are in contact is a region between the multilayer image sensor of the present disclosure and the multilayer image sensor, and the multilayer image sensor of the present disclosure. It can be at least one of the four corners.
  • the light shielding part is also formed in the peripheral region, and the extending part of the light reflecting layer may be in contact with the light shielding part.
  • the light-shielding portion can be made of, for example, chromium (Cr), copper (Cu), aluminum (Al), or tungsten (W), thereby leaking light to the adjacent stacked image sensor of the present disclosure. (Polarization crosstalk) can be prevented more effectively.
  • the length of the extension part of the light reflection layer in contact with the light shielding part can be essentially any length.
  • the peripheral region it is not necessary to form a wire grid polarizing element.
  • the peripheral area is preferably occupied by the same structure as the frame part. If the frame portion or the peripheral region does not function as a wire grid polarizing element, a line and space pattern may be provided as in the wire grid polarizing element. That is, it may have a structure in which the formation pitch P 0 of the wire grid is sufficiently larger than the effective wavelength of the incident electromagnetic wave.
  • a configuration in which a wire grid polarization element is arranged above the on-chip micro lens (OCL) can be used, or a mode in which an on-chip micro lens is arranged above the wire grid polarization element.
  • OCL on-chip micro lens
  • a planarizing layer made of a transparent resin (for example, acrylic resin) and a base insulating material layer made of an inorganic material such as a silicon oxide film functioning as a base of the process in the wire grid polarizing element manufacturing process are formed. It can be configured.
  • wavelength selection means specifically, for example, a well-known color filter layer
  • a wavelength selection unit (specifically, between the wire grid polarization element (located on the lower side) and the on-chip micro lens (located on the upper side) is provided.
  • a known color filter layer may be arranged.
  • a planarizing layer is formed between the wire grid polarizing element and the wavelength selecting means, and an inorganic material such as a silicon oxide film that functions as a base of the process in the wire grid polarizing element manufacturing process is formed below the wire grid polarizing element.
  • the base insulating material layer may be formed.
  • an upper photoelectric conversion layer that generates current based on incident light, an on-chip micro lens, a planarization layer, a base insulating material layer, a light shielding portion, a color filter layer, and A structure in which a wiring (wiring layer) and various interlayer insulating layers are sequentially laminated can be given.
  • the upper photoelectric conversion layer that generates current based on incident light, the base insulating material layer and the light shielding portion, the wiring (wiring layer), and various interlayer insulating layers include: A sequentially laminated structure can be given.
  • the photoelectric conversion part to which the extension part of the light reflection layer and the light reflection layer forming layer are electrically connected is, for example, a light shielding part or a wiring (wiring layer).
  • a high-concentration impurity region, a metal layer, an alloy layer, a wiring layer, or the like may be formed on the extended portion of the light reflecting layer or the portion of the substrate to which the light reflecting layer forming layer is electrically connected.
  • All of the multilayer imaging elements of the present disclosure that constitute the solid-state imaging device of the present disclosure may include a wire grid polarizing element, or some of the multilayer imaging elements of the present disclosure include a wire grid polarizing element. It may be.
  • An image sensor unit composed of a plurality of multilayer image sensors of the present disclosure has a Bayer array, and one image sensor unit (one pixel) is composed of four multilayer image sensors of the present disclosure. can do.
  • the arrangement of the image pickup device units is not limited to the Bayer arrangement, and other than that, an interline arrangement, a G stripe RB checkered arrangement, a G stripe RB complete checkered arrangement, a checkered complementary arrangement, a stripe arrangement, an oblique stripe arrangement, a primary color difference arrangement, A field color difference sequential array, a frame color difference sequential array, a MOS type array, an improved MOS type array, a frame interleaved array, and a field interleaved array can be exemplified.
  • a red color filter layer, a green color filter layer, and a blue color filter layer are arranged in each of three subpixel areas in a 2 ⁇ 2 subpixel area, and the green color filter layer is originally provided.
  • the color filter layer is not disposed in the remaining one subpixel region to be disposed, and the wire grid polarization element is disposed in the remaining one subpixel region (white subpixel region).
  • a red color filter layer, a green color filter layer, and a blue color filter layer are arranged in each of three sub pixel areas of the 2 ⁇ 2 sub pixel area, and the remaining one sub pixel area is arranged.
  • a green color filter layer and a wire grid polarizing element may be arranged in the pixel region.
  • the image sensor itself has sensitivity at a specific wavelength, the filter may be unnecessary.
  • a transparent layer is used instead of the color filter layer in order to ensure flatness with the sub-pixel region where the color filter layer is disposed.
  • a resin layer may be formed. That is, the multilayer image sensor of the present disclosure is configured by a combination of a red light image sensor having a red sensitivity, a green light image sensor having a green sensitivity, and a blue light image sensor having a blue sensitivity.
  • it may be comprised from the combination of the photoelectric conversion element for near infrared light which has sensitivity to near infrared rays, and also as a solid-state imaging device which obtains the combination of a monochrome image and the image based on near infrared rays Good.
  • Example 1 relates to a multilayer imaging device of the present disclosure and a solid-state imaging device according to the first aspect of the present disclosure.
  • a schematic partial cross-sectional view of the multilayer image sensor of Example 1 is shown in FIG. 1, and an equivalent circuit diagram of the multilayer image sensor of Example 1 is shown in FIG.
  • stacked image pick-up element of Example 1 is shown in FIG. 12, and a typical partial end view is shown in FIG. 13A.
  • FIG. 4A is a schematic layout diagram of color filter layers and the like constituting the red light multilayer image sensor, the green light multilayer image sensor, the blue light multilayer image sensor, and the white light multilayer image sensor.
  • FIG. 4B a schematic layout of the polarizer is shown in FIG. 4B, a schematic layout of the upper photoelectric conversion unit is shown in FIG. 5A, and a schematic layout of the lower photoelectric conversion unit is shown in FIG. 5B.
  • FIG. 1 shows only some of the transistors.
  • the stacked image sensor of Example 1 includes a polarizer 91 and a plurality of stacked photoelectric conversion units 10.
  • the polarizer 91 and the plurality of photoelectric conversion units 10 include a plurality of polarizers 91. They are stacked in a state of being disposed closer to the light incident side than the photoelectric conversion unit 10.
  • the solid-state imaging device of the first embodiment, the laminated type image pickup device is comprised are arranged in a two-dimensional matrix in the x 0 direction and the y 0 direction,
  • Each stacked image sensor is composed of a polarizer 91 and a plurality of stacked photoelectric conversion units 10.
  • the polarizer 91 and the plurality of photoelectric conversion units 10 constituting each stacked imaging device are stacked in a state where the polarizer 91 is disposed closer to the light incident side than the plurality of photoelectric conversion units 10.
  • x 0 direction is Tokoroigyo direction or so-called column direction
  • y 0 direction is the column direction or the row direction.
  • the solid-state imaging device includes a first stacked image sensor 10 1 , a second stacked image sensor 10 2 , a third stacked image sensor 10 3, and a fourth stacked type arranged in 2 ⁇ 2.
  • four image sensor unit, which is composed of multilayer imaging element of the imaging device 104 is composed are arranged in a two-dimensional matrix, Each image sensor unit further comprises at least a fourth polarizer 91W on the light incident side of the stacked image sensor 10 4.
  • Examples of the solid-state imaging device of the first embodiment include a digital still camera, a video camera, a camcorder, a surveillance camera, a vehicle-mounted camera (on-vehicle camera), a smartphone camera, a game user interface camera, a biometric authentication camera, and the like. It is configured.
  • the plurality of photoelectric conversion units includes a photoelectric conversion unit 10W having sensitivity to white light and a photoelectric conversion unit 10iR having sensitivity to near infrared light.
  • the photoelectric conversion unit 10W constitutes an upper layer photoelectric conversion unit
  • the photoelectric conversion unit 10iR constitutes a lower layer photoelectric conversion unit.
  • the photoelectric conversion unit 10R having sensitivity to red light, the photoelectric conversion unit 10G having sensitivity to green light, and the photoelectric conversion unit 10B having sensitivity to blue light are at the same level as the photoelectric conversion unit 10W having sensitivity to white light. Is formed.
  • a polarizer is not provided above the photoelectric conversion unit 10R having sensitivity to red light, the photoelectric conversion unit 10G having sensitivity to green light, and the photoelectric conversion unit 10B having sensitivity to blue light, below, a photoelectric conversion unit 10iR having sensitivity to near-infrared light is provided.
  • the photoelectric conversion unit 10R, the photoelectric conversion unit 10G, the photoelectric conversion unit 10B, and the photoelectric conversion unit 10W have the same configuration and structure, and cover the entire visible light wavelength band. It is preferable to comprise a photoelectric conversion part capable of photoelectric conversion.
  • the configuration and structure of the photoelectric conversion unit 10iR are also the same. Near-infrared light passes through the color filter layers 90R, 90G, and 90B.
  • the photoelectric conversion units 10R, 10G, 10B, and 10W may be formed of an organic photoelectric conversion material or a silicon layer having a thickness of about 3 ⁇ m, for example, and the photoelectric conversion unit 10iR is an organic photoelectric conversion material. For example, it may be formed of a silicon layer having a thickness of about 4 ⁇ m. The same applies to the following modified example of the first example, the second example, and the second modified example.
  • the polarizer 91W includes the first polarizer segment 91′W 1 , the second polarizer segment 91′W 2 , the third polarizer segment 91′W 3, and the fourth polarization.
  • the four polarizer segments of the child segment 91′W 4 are arranged in 2 ⁇ 2. That is, among these four polarizers segment, x 0 direction are arranged two polarizers segment, two polarizers segment y 0 direction are arranged.
  • the polarization direction to be transmitted by the first polarizer segment 91′W 1 is ⁇ degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the second polarizer segment 91′W 2 is ( ⁇ + 45) degrees
  • the third polarizer is
  • the polarization azimuth to be transmitted by the segment 91′W 3 is ( ⁇ + 90) degrees
  • the polarization azimuth to be transmitted by the fourth polarizer segment 91′W 4 is ( ⁇ + 135) degrees.
  • the angle formed with the y 0 direction was set to “0 degree”.
  • a hatching line is attached to the polarizer, and the direction orthogonal to the direction in which the hatching line extends indicates the polarization direction that the polarizer (or polarizer segment) should transmit.
  • the multilayer image sensor of Example 1 shown in FIG. 1 is a back-illuminated multilayer image sensor.
  • the first laminated imaging device 10 1 [see FIG. 4A] red color filter layer 90R, the red color filter layer 90R Four upper-layer photoelectric conversion units (red light imaging elements 10R 1 , 10R 2 , 10R 3 , 10R 4 ) [see FIG. 5A] [see FIG. 5A] and lower-layer photoelectric conversion units disposed below
  • the lower-layer photoelectric conversion section near-infrared light photoelectric conversion sections 10iR 11 , 10iR 12 , 10iR 13 , 10iR 14 ) [see FIG. 5B].
  • the second stacked image sensor 10 2 includes a green color filter layer 90G (see FIG. 4A) and four upper-layer photoelectric conversion units (green light image sensor 10G 1 , 10G 2 , 10G 3 , 10G 4 ), and lower photoelectric conversion units (near-infrared light photoelectric conversion units 10iR 21 , 10iR 22 , 10iR 23 , 10iR 24 ) disposed below the upper photoelectric conversion units, respectively. It is composed of
  • the third stacked image sensor 10 3 includes a blue color filter layer 90B (see FIG. 4A) and four upper-layer photoelectric conversion units (blue light image sensor 10B 1 ) disposed below the blue color filter layer 90B. , 10B 2 , 10B 3 , 10B 4 ) and lower photoelectric conversion units (near-infrared light photoelectric conversion units 10iR 31 , 10iR 32 , 10iR 33 , 10iR 34 ) disposed below the upper photoelectric conversion units. ).
  • the fourth stacked image sensor 10 4 includes a transparent resin layer 90W (see FIG. 4A) and four polarizer segments 91′W 1 , 91′W 2 , 91 ′ disposed below the transparent resin layer 90W.
  • W 3 , 91 ′ W 4 upper layer photoelectric conversion units (white light imaging devices 10 W 1 , 10 W 2 , 10 W 3 , 10 W 4 ) and upper layer photoelectric conversion units disposed below each of the four polarizers
  • the lower layer photoelectric conversion units near-infrared light photoelectric conversion units 10iR 41 , 10iR 44 , 10iR 43 , 10iR 44 ) disposed below each of the above.
  • First stacked type image pickup device 10 1 the photoelectric conversion portion having a sensitivity to red light, and has a photoelectric conversion portion having a sensitivity in the near-infrared light
  • Second stacked type image pickup device 10 2 the photoelectric conversion portion having a sensitivity to green light, and has a photoelectric conversion portion having a sensitivity in the near-infrared light
  • the third stacked image sensor 10 3 includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to blue light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near-infrared light.
  • the fourth stacked image sensor 10 4 includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to white light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near-infrared light.
  • Polarizer provided on the light incident side of the fourth stacked type imaging device 104 is arranged in a 2 ⁇ 2 (i.e., two polarizers segments x 0 direction are arranged, the two polarizations in the y 0 direction 4-1 polarizer (polarizer segment) 91′W 1 , 4-2 polarizer (polarizer segment) 91′W 1 , 4-3 polarizer (polarizer segment) ) 91′W 3 and 4th-4th polarizer (polarizer segment) 91′W 4 are composed of four polarizer segments,
  • the polarization azimuth to be transmitted by the 4-1 polarizer (polarizer segment) 91′W 1 is ⁇ degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the 4-2 polarizer (polarizer segment) 91′W 2 is ( ⁇ + 45) degrees
  • Polarization azimuth 4-3 polarizer (polarizer segments) 91'W 3 is to be transmitted is (alpha + 90) degrees
  • the upper photoelectric conversion unit includes an n-type semiconductor region 31 provided on the semiconductor substrate 70 as a photoelectric conversion layer.
  • Transfer transistors TR1 trs gate portion 35 made of vertical transistor extends to the n-type semiconductor region 31, and is connected to the transfer gate line TG 1.
  • the first floating diffusion layer FD 1 is provided in the region 35C of the semiconductor substrate 70 in the vicinity of the gate portion 35 of the transfer transistor TR1 trs .
  • the charges accumulated in the n-type semiconductor region 31 are read out to the first floating diffusion layer FD 1 through a transfer channel formed along the gate portion 35.
  • a reset transistor TR1 rst In the upper photoelectric conversion unit, a reset transistor TR1 rst , an amplification transistor TR1 amp, and a selection transistor TR1 sel that constitute a control unit of the upper photoelectric conversion unit are further provided on the first surface side of the semiconductor substrate 70. Yes.
  • the reset transistor TR1 rst includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate portion of the reset transistor TR1 rst is connected to the reset line RST 1
  • one source / drain region of the reset transistor TR1 rst is connected to the power supply V DD
  • the other source / drain region is the first floating diffusion layer. Also serves as FD 1 .
  • the amplification transistor TR1 amp includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate portion is connected to the other source / drain region (first floating diffusion layer FD 1 ) of the reset transistor TR1 rst .
  • One source / drain region is connected to the power supply V DD .
  • the selection transistor TR1 sel includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate portion is connected to the selection line SEL 1 .
  • One source / drain region shares a region with the other source / drain region constituting the amplification transistor TR1 amp , and the other source / drain region is connected to the signal line (data output line) VSL 1 . Has been.
  • the lower layer photoelectric conversion unit includes an n-type semiconductor region 33 provided on the semiconductor substrate 70 as a photoelectric conversion layer.
  • the transfer transistor TR2 gate portion 36 of the trs is connected to the transfer gate line TG 2.
  • a second floating diffusion layer FD 2 is provided in the region 36C of the semiconductor substrate 70 in the vicinity of the gate portion 36 of the transfer transistor TR2 trs .
  • the charges accumulated in the n-type semiconductor region 33 are read out to the second floating diffusion layer FD 2 through the transfer channel 36A formed along the gate portion 36.
  • a reset transistor TR2 rst In the lower layer photoelectric conversion unit, a reset transistor TR2 rst , an amplification transistor TR2 amp, and a selection transistor TR2 sel that constitute a control unit of the lower layer photoelectric conversion unit are further provided on the first surface side of the semiconductor substrate 70. Yes.
  • the reset transistor TR2 rst includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate of the reset transistor TR2 rst is connected to the reset line RST 2, one source / drain region of the reset transistor TR2 rst is connected to the power supply V DD, the other source / drain region, the second floating diffusion layer Also serves as FD 2 .
  • the amplification transistor TR2 amp includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate portion is connected to the other source / drain region (second floating diffusion layer FD 2 ) of the reset transistor TR2 rst .
  • One source / drain region is connected to the power supply V DD .
  • the selection transistor TR2 sel includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate portion is connected to the select line SEL 2.
  • One source / drain region shares a region with the other source / drain region constituting the amplification transistor TR2 amp , and the other source / drain region is connected to the signal line (data output line) VSL 2 . Has been.
  • the reset lines RST 1 , RST 2 , selection lines SEL 1 , SEL 2 , and transfer gate lines TG 1 , TG 2 are connected to the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit, and signal lines (data output lines) VSL 1 , VSL. 2 is connected to a column signal processing circuit 113 constituting a drive circuit.
  • a series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer in the upper layer photoelectric conversion unit and lower layer photoelectric conversion unit is the same as a conventional series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer, and detailed description thereof is omitted. .
  • a p + layer 34 is provided between the n-type semiconductor region 33 and the surface 70A of the semiconductor substrate 70 to suppress dark current generation.
  • a p + layer 32 is formed between the n-type semiconductor region 31 and the n-type semiconductor region 33, and a part of the side surface of the n-type semiconductor region 33 is surrounded by the p + layer 32. .
  • a p + layer 73 is formed on the back surface 70 ⁇ / b > B side of the semiconductor substrate 70.
  • a lower insulating layer 83 On the p + layer 73, a lower insulating layer 83, a polarizer 91, an upper insulating layer 84, a color filter layer 90, and an on-chip micro lens (OCL) 14 are formed.
  • OCL on-chip micro lens
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of the solid-state imaging device according to the first embodiment.
  • the solid-state imaging device 100 according to the first embodiment includes an imaging region 111 in which stacked imaging elements 101 are arranged in a two-dimensional array, a vertical driving circuit 112 as a driving circuit (peripheral circuit), a column signal processing circuit 113, It is composed of a horizontal drive circuit 114, an output circuit 115, a drive control circuit 116, and the like.
  • These circuits can be constructed from known circuits, and can be constructed using other circuit configurations (for example, various circuits used in conventional CCD imaging devices and CMOS imaging devices). Needless to say.
  • the display of the reference number “101” in the multilayer image sensor 101 is only one line.
  • the drive control circuit 116 generates a clock signal and a control signal as a reference for operations of the vertical drive circuit 112, the column signal processing circuit 113, and the horizontal drive circuit 114 based on the vertical synchronization signal, the horizontal synchronization signal, and the master clock. .
  • the generated clock signal and control signal are input to the vertical drive circuit 112, the column signal processing circuit 113, and the horizontal drive circuit 114.
  • the vertical drive circuit 112 is configured by, for example, a shift register, and selectively scans each stacked image sensor 101 in the imaging region 111 in the vertical direction sequentially in units of rows. Then, a pixel signal (image signal) based on a current (signal) generated according to the amount of light received by each stacked image sensor 101 is sent to the column signal processing circuit 113 via a signal line (data output line) 117 and VSL. It is done.
  • the column signal processing circuit 113 is disposed, for example, for each column of the stacked image sensor 101, and outputs an image signal output from the stacked image sensor 101 for one row for each image sensor as a black reference pixel (not shown).
  • the signal processing for noise removal and signal amplification is performed based on the signal from the pixel around the effective pixel region.
  • a horizontal selection switch (not shown) is connected between the horizontal signal line 118 and provided.
  • the horizontal drive circuit 114 is constituted by, for example, a shift register, and sequentially selects each of the column signal processing circuits 113 by sequentially outputting horizontal scanning pulses, and a signal is sent from each of the column signal processing circuits 113 to the horizontal signal line 118. Output.
  • the output circuit 115 performs signal processing on the signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 113 via the horizontal signal line 118 and outputs the signals.
  • the imaging device and the multilayer imaging device of Example 1 can be manufactured by the following method, for example. That is, first, an SOI substrate is prepared. Then, a first silicon layer is formed on the surface of the SOI substrate based on an epitaxial growth method, and a p + layer 73 and an n-type semiconductor region 31 are formed on the first silicon layer. Next, a second silicon layer is formed on the first silicon layer based on an epitaxial growth method, and an element isolation region 71, an oxide film 72, a p + layer 32, an n-type semiconductor region 33, a p + layer are formed on the second silicon layer. 34 is formed.
  • various transistors and the like constituting the control unit of the image sensor are formed on the second silicon layer, and further, a wiring layer (not shown), an interlayer insulating layer 76, and various wirings are formed thereon, and then interlayer insulation is formed.
  • the layer 76 and a supporting substrate (not shown) are bonded together. Thereafter, the SOI substrate is removed to expose the first silicon layer.
  • the surface of the second silicon layer corresponds to the front surface 70A of the semiconductor substrate 70, and the surface of the first silicon layer corresponds to the back surface 70B of the semiconductor substrate 70.
  • the first silicon layer and the second silicon layer are collectively expressed as a semiconductor substrate 70.
  • the lower insulating layer 83, the polarizer 91, the upper insulating layer 84, the color filter layer 90, and the on-chip micro lens 14 are formed on the p + layer 73. As described above, the multilayer image sensor of Example 1 can be obtained.
  • the polarizer 91 is composed of a wire grid polarizing element having a line-and-space structure (hereinafter sometimes referred to as a wire grid polarizing element 91).
  • the line portion is indicated by reference numeral 92 and the space portion is indicated by reference numeral 96.
  • the line part 92 of the wire grid polarization element 91 is made of a first conductive material (specifically, aluminum (Al)) from the side opposite to the light incident side (in the first embodiment, the photoelectric conversion part side).
  • the light reflecting layer 93, the insulating film 94 made of SiO 2 , and the light absorbing layer 95 made of a second conductive material (specifically, tungsten (W)) are laminated structure.
  • An insulating film 94 is formed on the entire top surface of the light reflecting layer 93, and a light absorption layer 95 is formed on the entire top surface of the insulating film 94.
  • the light reflecting layer 93 is made of 150 nm thick aluminum (Al), the insulating film 94 is made of 25 nm or 50 nm thick SiO 2 , and the light absorbing layer 95 is 25 nm thick. It is made of tungsten (W).
  • the light reflecting layer 93 has a function as a polarizer, and has polarized light having an electric field component in a direction parallel to the direction in which the light reflecting layer 93 extends (first direction) out of the light incident on the wire grid polarizing element 91. The wave is attenuated, and a polarized wave having an electric field component is transmitted in a direction (second direction) orthogonal to the direction in which the light reflecting layer 93 extends.
  • the first direction is the light absorption axis of the wire grid polarization element 91
  • the second direction is the light transmission axis of the wire grid polarization element 91.
  • a base film having a laminated structure of Ti, TiN, and Ti / TiN is formed between the photoelectric conversion portion (specifically, the lower insulating layer 83) and the light reflecting layer 93. Omitted.
  • the light reflection layer 93, the insulating film 94, and the light absorption layer 95 are common in the multilayer imaging element.
  • the optical black pixel region (OPB) and the peripheral region have the same structure as the frame portion 98 (see FIG. 15 described later) including the light reflecting layer 93, the insulating film 94, and the light absorbing layer 95. Occupied.
  • the wire grid polarization element 91 has the same size as the photoelectric conversion unit 10W having sensitivity to white light and the photoelectric conversion unit 10iR having sensitivity to near-infrared light, but is not limited thereto. Instead, it may be larger than the photoelectric conversion unit 10W and the photoelectric conversion unit 10iR.
  • the polarizer 91 can be manufactured by the following method. That is, a light reflecting layer forming layer 93A made of a base film (not shown) having a laminated structure of Ti or TiN, Ti / TiN and a first conductive material (specifically, aluminum) is formed on the lower insulating layer 83. It is provided based on a vacuum deposition method (see FIGS. 100A and 100B). Next, an insulating film forming layer 94A is provided on the light reflecting layer forming layer 93A, and a light absorbing layer forming layer 95A made of the second conductive material is provided on the insulating film forming layer 94A.
  • the insulating film forming layer 94A made of SiO 2 is formed on the light reflecting layer forming layer 93A based on the CVD method (see FIG. 100C). Then, a light absorption layer forming layer 95A made of tungsten (W) is formed on the insulating film forming layer 94A by sputtering. Thus, the structure shown in FIG. 100D can be obtained.
  • the light absorbing layer forming layer 95A, the insulating film forming layer 94A, the light reflecting layer forming layer 93A, and the base film are patterned to form a belt-like light reflecting layer 93, an insulating film.
  • a wire grid polarizing element 91 having a line-and-space structure in which a plurality of line portions (laminated structures) 92 of the film 94 and the light absorption layer 95 are arranged apart from each other can be obtained.
  • the upper insulating layer 84 may be formed so as to cover the wire grid polarizing element 91 based on the CVD method.
  • a frame structure 98 (refer to FIG.
  • the optical black pixel region (OPB) and the peripheral region have the same structure as the frame portion 98. Occupied by the body.
  • the polarizer is stacked in a state of being disposed closer to the light incident side than the plurality of photoelectric conversion units. Since the wavelength band of light can be expanded and used for improvement, sensitivity improvement and spectral improvement can be achieved. As a result, it is possible to achieve both high-accuracy polarization information acquisition and good imaging characteristics.
  • the wire grid polarization element is integrally formed on-chip above the upper photoelectric conversion unit, the thickness of the multilayer imaging element can be reduced. As a result, mixing of polarized light (polarization crosstalk) into the adjacent stacked image sensor can be minimized, and the reflectance is low because the wire grid polarizer is an absorptive wire grid polarizer having a light absorption layer. The influence of stray light, flare, etc. on the video can be reduced.
  • the solid-state imaging device of Example 1 since the solid-state imaging device of Example 1 is provided with the wire grid polarizing element, it can be set as the solid-state imaging device which can acquire polarization information simultaneously in addition to normal imaging. That is, a polarization separation function for spatially polarization-separating polarization information of incident light can be given to the solid-state imaging device. Specifically, since the light intensity, the polarization component intensity, and the polarization direction can be obtained in each stacked image sensor, for example, image data can be processed based on polarization information after imaging. For example, the polarization component can be emphasized or reduced by applying desired processing to the image portion obtained by imaging the sky or window glass, the image portion obtained by imaging the water surface, or the like.
  • the polarization component can be separated, the image contrast can be improved, and unnecessary information can be deleted.
  • processing can be performed by defining an imaging mode when imaging is performed using a solid-state imaging device.
  • the reflection on the window glass can be removed by the solid-state imaging device, and the boundaries (contours) of a plurality of objects can be clarified by adding polarization information to the image information.
  • imaging of the pattern reflecting the birefringence of the object is possible.
  • imaging of the pattern reflecting the birefringence of the object is possible.
  • measurement of the retardation distribution is possible.
  • acquisition of the polarization microscope image acquisition of the surface shape of the object and measurement of the surface property of the object, detection of the moving object (vehicle etc.), Meteorological observation such as measurement of cloud distribution, etc., application to various fields and applications are possible.
  • it can also be set as the solid-state imaging device which images a three-dimensional image.
  • the near-infrared light photoelectric conversion unit is disposed below the red light image sensor, the green light image sensor, and the blue light image sensor.
  • a polarizer is not provided above the red light image sensor, the green light image sensor, and the blue light image sensor, and a color filter layer (wavelength selection means) is formed.
  • a near-infrared light photoelectric conversion unit is disposed below the white light imaging device, and a polarizer is disposed above, but a color filter layer (wavelength selection unit) is formed. Not.
  • the polarization information can be acquired without leaking, the color, brightness, and polarization information can be used to the maximum, and there is no loss of light in the color filter layer, so the output with polarization information is improved. Can be obtained.
  • a modification of the multilayer image sensor of Example 1 shown in FIG. 2 is a surface-illuminated multilayer image sensor.
  • various transistors constituting the control unit are provided on the surface 70 ⁇ / b> A side of the semiconductor substrate 70. These transistors can have the same structure and structure as the above-described transistors.
  • the upper layer photoelectric conversion part and the lower layer photoelectric conversion part are provided in the semiconductor substrate 70, these photoelectric conversion parts can also be set as the substantially same structure and structure as mentioned above.
  • An interlayer insulating layer 77 is formed on the surface 70A of the semiconductor substrate 70.
  • a lower insulating layer 83 On the interlayer insulating layer 77, a lower insulating layer 83, a polarizer 91, an upper insulating layer 84, a color filter layer 90, and an on-chip.
  • a micro lens 14 is formed.
  • the configuration and structure of the modified example of the multilayer image sensor of Example 1 are the same as the configuration and structure of the image sensor and multilayer image sensor of Example 1 described above. Detailed description will be omitted.
  • a red light multilayer image sensor As a first modification of the multilayer image sensor of the first embodiment, a red light multilayer image sensor, a green light multilayer image sensor, a blue light multilayer image sensor, and a white light multilayer image sensor.
  • a plurality of photoelectric conversion units convert red light, green light, or blue light. It can be set as the structure which consists of a photoelectric conversion part which has a sensitivity, and a photoelectric conversion part which has a sensitivity to near-infrared light.
  • the first stacked image sensor 10 1 includes a red color filter layer 90R (see FIG. 6A) and four polarizer segments 91′R 1 , 91′R 2 , disposed below the red color filter layer 90R. 91′R 3 , 91′R 4 [see FIG. 6B] Upper-layer photoelectric conversion units (red light imaging devices 10R 1 , 10R 2 , 10R 3 , 10R 4) disposed below each of the four polarizer segments. ) [Refer to FIG. 5A] and lower-layer photoelectric conversion units (near-infrared light photoelectric conversion units 10iR 11 , 10iR 12 , 10iR 13 , 10iR 14 ) disposed below the upper-layer photoelectric conversion units [FIG. 5B Reference].
  • red light imaging devices 10R 1 , 10R 2 , 10R 3 , 10R 4 disposed below each of the four polarizer segments.
  • lower-layer photoelectric conversion units near-infrared light photoelectric conversion units 10iR 11 ,
  • the second stacked image sensor 10 2 includes a green color filter layer 90G (see FIG. 6A) and four polarizer segments 91′G 1 , 91′G 2 , disposed below the green color filter layer 90G. 91′G 3 , 91′G 4 [see FIG. 6B] Upper-layer photoelectric conversion units (green light imaging elements 10G 1 , 10G 2 , 10G 3 , 10G 4) disposed below each of the four polarizer segments. ) [Refer to FIG. 5A] and lower-layer photoelectric conversion units (near-infrared photoelectric conversion units 10iR 21 , 10iR 22 , 10iR 23 , 10iR 24 ) arranged below the upper-layer photoelectric conversion units [FIG. 5B Reference].
  • the third stacked image sensor 10 3 includes a blue color filter layer 90B (see FIG. 6A) and four polarizer segments 91′B 1 and 91′B 2 disposed below the blue color filter layer 90B. , 91′B 3 , 91′B 4 [see FIG. 6B] Upper layer photoelectric conversion portions (blue light imaging devices 10B 1 , 10B 2 , 10B 3 , 10B) disposed below the four polarizer segments, respectively. 4 ) [Refer to FIG. 5A] and lower-layer photoelectric conversion units (near-infrared photoelectric conversion units 10iR 31 , 10iR 32 , 10iR 33 , 10iR 34 ) disposed below the upper-layer photoelectric conversion units [Fig. 5B].
  • the fourth stacked image sensor 10 4 includes a transparent resin layer 90W [see FIG. 6A] and four polarizer segments 91′W 1 , 91′W 2 , 91 ′ disposed below the transparent resin layer 90W.
  • W 3 , 91′W 4 [see FIG. 6B]
  • Upper layer photoelectric conversion units (white light imaging devices 10W 1 , 10W 2 , 10W 3 , 10W 4 ) disposed below the four polarizer segments [ 5A]
  • lower photoelectric conversion units near-infrared light photoelectric conversion units 10iR 41 , 10iR 44 , 10iR 43 , 10iR 44 ) disposed below the upper layer photoelectric conversion units [see FIG. 5B] It is composed of
  • a polarizer is further provided on the light incident side of each of the first stacked image sensor 10 1 , the second stacked image sensor 10 2, and the third stacked image sensor 10 3 .
  • Polarizer provided on the first light incident side of the stacked image sensor 10 1 is arranged in a 2 ⁇ 2 (i.e., two polarizers segments x 0 direction are arranged, the two polarizations in the y 0 direction
  • First polarizer (polarizer segment) 91′R 1 , first- second polarizer (polarizer segment) 91′R 2 , first-third polarizer (polarizer segment) ) 91′R 3 and 1-4 polarizers (polarizer segments) 91′R 4 and 4 polarizer segments The polarization direction to be transmitted by the first-first polarizer (polarizer segment) 91′R 1 is ⁇ degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the first- second polarizer (polarizer segment) 91′R 2 is ( ⁇ + 45) degrees
  • the polarizer provided on the second light incident side of the multilayer-type imaging element 10 are arranged in a 2 ⁇ 2 (i.e., two polarizers segments x 0 direction is arranged, in the y 0 direction 2 2-1 polarizer (polarizer segment) 91′G 1 , 2-2 polarizer (polarizer segment) 91′G 2 , 2-3 polarizer (polarized light)
  • the polarizer segment is composed of four polarizer segments, 91′G 3 and 2-4 polarizer (polarizer segment) 91′G 4 .
  • the polarization direction to be transmitted by the second- first polarizer (polarizer segment) 91′G 1 is ⁇ degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the second-second polarizer (polarizer segment) 91′G 2 is ( ⁇ + 45) degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the second and third polarizers (polarizer segments) 91′G 3 is ( ⁇ + 90) degrees
  • the polarization azimuth to be transmitted by the second-4 polarizer (polarizer segment) 91′G 4 is ( ⁇ + 135) degrees.
  • the polarizer provided on the third light incident side of the stacked image sensor 10 3 are arranged in a 2 ⁇ 2 (i.e., two polarizers segments x 0 direction is arranged, in the y 0 direction 2 Two polarizer segments are arranged), a 3-1 polarizer (polarizer segment) 91′B 1 , a 3-2 polarizer (polarizer segment) 91′B 2 , a 3-3 polarizer (polarized light)
  • the polarizer segment) 91′B 3 and the third to fourth polarizers (polarizer segment) 91′B 4 are composed of four polarizer segments,
  • the polarization azimuth to be transmitted by the 3-1 polarizer (polarizer segment) 91′B 1 is ⁇ degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the 3-2 polarizer (polarizer segment) 91′B 2 is ( ⁇ + 45) degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the third-third polarizer (polarizer segment) 91′B 3 is
  • a multilayer image sensor that constitutes a monochromatic solid-state image sensor can be cited. That is, the schematic layout view of a region W constituting the laminated imaging element for the 2 ⁇ 2 white light shown in FIG. 7A, a polarizer 91 1, 91 2, 91 3, 91 schematic layout of 4 FIG. 8B shows a schematic layout of the upper photoelectric conversion unit 10W included in the white-light multilayer imaging element shown in FIG. 7B, and FIG. 10B shows a schematic layout of the lower photoelectric conversion unit 10iR.
  • the multilayer image sensor includes a region W (a transparent resin layer 90W may be formed) constituting the white light multilayer image sensor (see FIG. 7A), below each of these regions W. 4 polarizer segments 91′W 1 , 91′W 2 , 91′W 3 , 91′W 4 [see FIG. 7B] and upper layers disposed below each of the four polarizer segments.
  • FIG. 9A shows a schematic layout diagram of the color filter layer and the like constituting the red light multilayer image sensor, the green light multilayer image sensor, and the blue light multilayer image sensor.
  • the layout is shown in FIG. 9B, and the schematic layout of the upper layer photoelectric conversion part constituting the multilayer image sensor for red light, the multilayer image sensor for green light, and the multilayer image sensor for blue light is shown in FIG. 10A.
  • the plurality of photoelectric conversion units are sensitive to red light, green light, or blue light, and near infrared light. It can be set as the structure which consists of a photoelectric conversion part which has.
  • the first stacked image sensor 10 1 includes a red color filter layer 90R (see FIG. 9A) and four polarizer segments 91′R 1 , 91′R 2 , disposed below the red color filter layer 90R. 91′R 3 , 91′R 4 [see FIG. 9B] Upper layer photoelectric conversion units (red light imaging devices 10R 1 , 10R 2 , 10R 3 , 10R 4) disposed below the four polarizer segments, respectively. ) [Refer to FIG. 10A] and lower-layer photoelectric conversion units (near-infrared photoelectric conversion units 10iR 11 , 10iR 12 , 10iR 13 , 10iR 14 ) disposed below the upper-layer photoelectric conversion units [FIG. 10B Reference].
  • red light imaging devices 10R 1 , 10R 2 , 10R 3 , 10R 4 disposed below the four polarizer segments, respectively.
  • lower-layer photoelectric conversion units near-infrared photoelectric conversion units 10iR 11 , 10iR
  • the second stacked image sensor 10 2 and the fourth stacked image sensor 10 4 include four polarizers disposed below the green color filter layer 90G [see FIG. 9A] and the green color filter layer 90G, respectively. Segments 91′G 1 , 91′G 2 , 91′G 3 , 91′G 4 [Refer to FIG. 9B] Upper layer photoelectric conversion units (green light imaging elements) arranged below the four polarizer segments 10G 1 , 10G 2 , 10G 3 , 10G 4 ) [see FIG. 10A], and lower layer photoelectric conversion units (near-infrared light photoelectric conversion units 10iR 21 , 10iR) disposed below the upper layer photoelectric conversion units. 22 , 10iR 23 , 10iR 24 , 10iR 41 , 10iR 42 , 10iR 43 , 10iR 44 ) [see FIG. 10B].
  • the third stacked image sensor 10 3 includes a blue color filter layer 90B (see FIG. 9A) and four polarizer segments 91′B 1 and 91′B 2 disposed below the blue color filter layer 90B. , 91′B 3 , 91′B 4 [see FIG. 9B] Upper-layer photoelectric conversion units (blue light imaging elements 10B 1 , 10B 2 , 10B 3 , 10B) disposed below each of the four polarizer segments. 4 ) [Refer to FIG. 10A] and lower-layer photoelectric conversion units (near-infrared light photoelectric conversion units 10iR 31 , 10iR 32 , 10iR 33 , 10iR 34 ) disposed below the upper-layer photoelectric conversion units [Fig. 10B].
  • the upper layer photoelectric conversion unit is configured by a photoelectric conversion unit having sensitivity to red light, green light, blue light, and white light, and the lower layer photoelectric conversion unit.
  • the photoelectric conversion unit is composed of a photoelectric conversion unit that is sensitive to near infrared light.
  • the upper layer photoelectric conversion unit is composed of a photoelectric conversion unit that is sensitive to near infrared light, and a lower layer photoelectric conversion unit. May be composed of a photoelectric conversion unit having sensitivity to red light, green light, blue light, and white light.
  • the photoelectric conversion unit sensitive to red light, green light, or blue light includes a red light photoelectric conversion unit sensitive to red light, a green light photoelectric conversion unit sensitive to green light, and blue light.
  • a configuration in which at least two types of photoelectric conversion units selected from the group consisting of sensitive photoelectric conversion units for blue light are stacked may be employed.
  • a protective film 97A formed on the wire grid polarization element 91 is provided.
  • the space part 96 can mention the structure which is a space
  • a second protective film 97B may be formed between the wire grid polarizing element 91 and the protective film 97A.
  • the refractive index of the material constituting the protective film 97A is n 1
  • the refractive index of the material constituting the second protective film 97B is n 2
  • the bottom surface of the second protective film 97B (surface facing the photoelectric conversion portion) is shown in a flat state, but the bottom surface of the second protective film 97B is convex toward the space portion 96.
  • the bottom surface of the second protective film 97B has a concave shape toward the protective film 97A, or may have a wedge shape.
  • a second protective film 97B made of SiO 2 and having an average thickness of 0.01 ⁇ m to 10 ⁇ m is formed on the entire surface based on the CVD method.
  • the upper part of the space part 96 located between the line part 92 and the line part 92 is blocked by the second protective film 97B.
  • a protective film 97A made of SiN and having an average thickness of 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m is formed on the second protective film 97B based on the CVD method.
  • the stacked imaging device includes a frame portion 98 surrounding the wire grid polarization element, and the frame portion. 98 and the line part 92 of the wire grid polarizing element 91 are connected, and the frame part 98 has the same structure as the line part 92 of the wire grid polarizing element 91.
  • the space part of a wire grid polarizing element into a space
  • the wire grid polarizing element has a structure in which an insulating film is omitted, that is, a light reflection layer (for example, made of aluminum) and a light absorption layer (for example, made of tungsten) are laminated from the side opposite to the light incident side. It can be configured. Alternatively, it may be composed of one conductive light shielding material layer. As a material constituting the conductive light shielding material layer, aluminum (Al), copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), tungsten (W), or an alloy containing these metals, A conductive material having a small complex refractive index in a wavelength region where the imaging element is sensitive can be given.
  • a third protective film 97C made of, for example, SiO 2 is formed on the side surface of the line portion 92 facing the space portion 96, as shown in a schematic partial end view of the wire grid polarizing element in FIG. 14B. May be. That is, the space portion 96 is filled with air, and in addition, the third protective film 97C exists in the space portion.
  • the third protective film 97C is formed based on, for example, the HDP-CVD method, and thereby, the thinner third protective film 97C can be conformally formed on the side surface of the line portion 92.
  • Example 2 is a modification of Example 1, and relates to a solid-state imaging device according to the second aspect of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a schematic layout diagram of a color filter layer and the like constituting a red light multilayer image sensor, a green light multilayer image sensor, a blue light multilayer image sensor, and a white light multilayer image sensor in Example 2.
  • a schematic layout of the polarizer shown in FIG. 16A is shown in FIG. 16B.
  • the first image sensor unit 12 1 includes a photoelectric conversion unit 11R 1 having sensitivity to red light and a photoelectric conversion unit 11iR 11 having sensitivity to near-infrared light.
  • the second stacked image sensor 11 2 includes a photoelectric conversion unit 11G 1 having sensitivity to green light and a photoelectric conversion unit 11iR 12 having sensitivity to near-infrared light.
  • the third stacked imaging element 11 3 includes a photoelectric conversion unit 11B 1 having sensitivity to blue light and a photoelectric conversion unit 11iR 13 having sensitivity to near-infrared light.
  • the fourth stacked image sensor 11 4 includes a photoelectric conversion unit 11W 1 having sensitivity to white light and a photoelectric conversion unit 11iR 14 having sensitivity to near infrared light.
  • the first stacked imaging element 11 1 includes a photoelectric conversion unit 11R 2 having sensitivity to red light and a photoelectric conversion unit 11iR 21 having sensitivity to near-infrared light.
  • the second stacked image sensor 11 2 includes a photoelectric conversion unit 11G 2 having sensitivity to green light and a photoelectric conversion unit 11iR 22 having sensitivity to near-infrared light.
  • the third stacked imaging element 11 3 includes a photoelectric conversion unit 11B 2 having sensitivity to blue light and a photoelectric conversion unit 11iR 23 having sensitivity to near-infrared light.
  • the fourth stacked image sensor 11 4 includes a photoelectric conversion unit 11W 2 having sensitivity to white light and a photoelectric conversion unit 11iR 24 having sensitivity to near infrared light.
  • the first stacked imaging element 11 1 includes a photoelectric conversion unit 11R 3 having sensitivity to red light and a photoelectric conversion unit 11iR 31 having sensitivity to near-infrared light.
  • the second stacked image sensor 11 2 includes a photoelectric conversion unit 11G 3 having sensitivity to green light and a photoelectric conversion unit 11iR 32 having sensitivity to near-infrared light.
  • the third stacked imaging device 11 3 includes a photoelectric conversion unit 11B 3 having sensitivity to blue light and a photoelectric conversion unit 11iR 33 having sensitivity to near infrared light
  • the fourth stacked image sensor 11 4 includes a photoelectric conversion unit 11W 3 having sensitivity to white light and a photoelectric conversion unit 11iR 34 having sensitivity to near-infrared light.
  • the first stacked imaging element 11 1 includes a photoelectric conversion unit 11R 4 having sensitivity to red light and a photoelectric conversion unit 11iR 41 having sensitivity to near-infrared light.
  • the second stacked image sensor 11 2 includes a photoelectric conversion unit 11G 4 having sensitivity to green light and a photoelectric conversion unit 11iR 42 having sensitivity to near-infrared light.
  • the third stacked image sensor 11 3 includes a photoelectric conversion unit 11B 4 having sensitivity to blue light and a photoelectric conversion unit 11iR 43 having sensitivity to near infrared light.
  • the fourth stacked image sensor 11 4 includes a photoelectric conversion unit 11W 4 having sensitivity to white light and a photoelectric conversion unit 11iR 44 having sensitivity to near infrared light.
  • the first stacked image sensor 11 1 , the second stacked image sensor 11 2, and the third stacked image sensor 11 3 are not provided with a polarizer, and the fourth stacked image sensor 11 4 is a polarizer 91W. 1 , 91 W 2 , 91 W 3 , 91 W 4 are provided.
  • the configuration and structure of the multilayer imaging device and the configuration and structure of the solid-state imaging device in the second embodiment are the same as those of the multilayer imaging device and solid-state imaging device described in the first embodiment. Detailed description will be omitted.
  • the first stacked image sensor 11 1 , the second stacked image sensor 11 2, and the third stacked image sensor 11 3 do not include a polarizer, and the fourth stacked image sensor.
  • 11 4 includes polarizers 91W 1 , 91W 2 , 91W 3 , 91W 4 , it is possible to prevent the luminance output from being lowered due to wavelength separation of red light, green light, and blue light.
  • Polarization information in the wavelength band of light, green light, and blue light can be acquired without leakage, color, brightness, and polarization information can be used to the maximum, and there is no loss of light in the color filter layer. Therefore, an advantage that the output having polarization information is improved can be obtained.
  • FIG. 18A Schematic illustration of a color filter layer and the like constituting the red light multilayer image sensor, the green light multilayer image sensor, the blue light multilayer image sensor, and the white light multilayer image sensor in the first modification of the second embodiment.
  • a simple layout is shown in FIG. 18A, and a schematic layout of the polarizer is shown in FIG. 18B.
  • the red-light stacked image sensor, the green-light stacked image sensor, the blue-light stacked image sensor, and the white-light stacked image sensor are configured.
  • FIG. 19A A schematic layout of the lower layer photoelectric conversion unit is shown in FIG. 19B.
  • each of the image sensor units 12 1 , 12 2 , 12 3 , 12 4 further includes a first stacked image sensor 11 1 , a second stacked image sensor 11 2, and a third Polarizers 91 1 , 91 2 , and 91 3 are provided on the light incident side of the multilayer image sensor 11 3 , and the first multilayer image sensor 11 1 , the second multilayer image sensor 11 2 , and the third multilayer image sensor. and polarizer 91 1, 91 2, 91 3, 91 4 4 provided in the stack-type imaging device 11 4 have the same polarization orientation in one of the polarizer.
  • the photoelectric conversion unit 11R 1 constituting the first stacked type image pickup device 11 1, the photoelectric conversion unit 11G 1 constituting the second stacked type image pickup device 11 1, the third stack-type imaging element 11 first photoelectric conversion section 11B 1 constituting the, to fourth multilayer imaging element 11 1 polariser 91 1 relative to the photoelectric conversion unit 11W 1 of one constituting the are disposed, one of the lower photoelectric conversion The part 11iR is disposed.
  • the photoelectric conversion unit 11R 2 constituting the first multilayer-type imaging element 11 2 the photoelectric conversion unit 11G 2 constituting the second multilayer-type imaging element 11 2, third stack-type imaging the photoelectric conversion unit 11B 2 constituting the element 11 2, to fourth multilayer-type imaging element 11 second polarizer 91 2 with respect to the photoelectric conversion unit 11W 2 one constituting the are disposed, one of the lower photoelectric conversion The part 11iR is disposed.
  • the photoelectric conversion unit 11R 3 constituting the first stack-type imaging device 11 3 a second stack-type imaging device 11 third photoelectric conversion unit 11G 3 constituting the third stack-type imaging the photoelectric conversion unit 11B constituting the element 11 3 3, to fourth multilayer imaging element 11 third photoelectric conversion unit 11W 3 for one of the polarizer 91 3 of the are disposed, one of the lower photoelectric conversion The part 11iR is disposed.
  • the photoelectric conversion unit 11R 4 constituting the first stack-type imaging device 11 4, the photoelectric conversion unit 11G 4 constituting the second multilayer-type imaging element 11 4, the third laminated imaging the photoelectric conversion unit 11B constituting the element 11 4 4, to fourth multilayer-type imaging element 11 4 photoelectric conversion unit 11W 4 for one polarizer 91 4 constituting the are disposed, one of the lower photoelectric conversion The part 11iR is disposed.
  • the polarization orientations of the polarizers in adjacent image sensor units are different (see the schematic arrangement diagram of the polarizers in FIG. 20).
  • FIG. 21A shows a schematic arrangement diagram of color filter layers and the like constituting the red-light multilayer image sensor, the green-light multilayer image sensor, and the blue-light multilayer image sensor in the second modification of the second embodiment.
  • FIG. 21B shows a schematic arrangement of the polarizers.
  • FIG. 22A is a schematic layout diagram of the upper-layer photoelectric conversion unit that constitutes the red light multilayer image sensor, the green light multilayer image sensor, and the blue light multilayer image sensor according to the second modification of the second embodiment.
  • FIG. 22B shows a schematic layout of the lower layer photoelectric conversion unit.
  • the plurality of photoelectric conversion units are sensitive to red light, green light, or blue light, and are sensitive to near infrared light. It can be set as the structure which consists of a photoelectric conversion part which has.
  • the first stacked image sensor 11 1 constituting the first image sensor unit 12 1 includes a red color filter layer 90R 1 , two green color filter layers 90G 1 , and a blue color filter layer 90B 1 [see FIG. 21A],
  • One polarizer 91 1 disposed below these color filter layers 90R 1 , 90G 1 , 90B 1 [see FIG. 21B] Four upper layer photoelectric conversions disposed below one polarizer 91 1 part (image pickup device 11R 1 for red light, green light imaging device 11G 1, the image pickup element 11B 1 for blue light, the image pickup element 11G 1 for green light) [see FIG. 22A], and, distribution below the upper photoelectric conversion section It is comprised from the one lower layer photoelectric conversion part (photoelectric conversion part 11iR for near-infrared light) [refer FIG. 22B] provided.
  • the first stack-type imaging device 11 2 constituting the second image sensor unit 12 2, the red color filter layer 90R 2, 2 two green color filter layer 90G 2, the blue color filter layer 90B 2 [see Fig. 21A], these color filter layers 90R 2, 90G 2, 90B 2 of one polarizer 91 disposed below 2 [see FIG. 21B], 4 single upper photoelectric conversion disposed on one of the lower polarizer 91 2 part (red light for the image pickup device 11R 2, green light imaging element 11G 2, the image pickup element 11B 2 for blue light, the image pickup element 11G 2 for green light) [see FIG. 22A], and, distribution below the upper photoelectric conversion section It is comprised from the one lower layer photoelectric conversion part (photoelectric conversion part 11iR for near-infrared light) [refer FIG. 22B] provided.
  • the first stacked image sensor 11 3 constituting the third image sensor unit 12 3 includes a red color filter layer 90R 3 , two green color filter layers 90G 3 , and a blue color filter layer 90B 3 [see FIG. 21A], One polarizer 91 3 disposed below these color filter layers 90R 3 , 90G 3 , 90B 3 [see FIG. 21B] Four upper layer photoelectric conversions disposed below one polarizer 91 3 (Refer to FIG. 22A) and the lower-layer photoelectric conversion unit (see FIG.
  • the first stacked image sensor 11 4 constituting the fourth image sensor unit 12 4 includes a red color filter layer 90R 4 , two green color filter layers 90G 4 , and a blue color filter layer 90B 4 [see FIG. 21A], these color filter layers 90R 4, 90G 4, 90B 4 of one polarizer disposed under 91 4 [see FIG. 21B], 4 single upper photoelectric conversion disposed below the single polariser 91 4 part (red light for the image pickup device 11R 4, for green light image pickup device 11G 4, the image pickup device 11B 4 for blue light, the image pickup element 11G 4 for green light) [see FIG. 22A], and, distribution below the upper photoelectric conversion section It is comprised from the one lower layer photoelectric conversion part (photoelectric conversion part 11iR for near-infrared light) [refer FIG. 22B] provided.
  • the first stacked image sensor 11 1 includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to red light and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light.
  • Second stacked type imaging device 11 2 the photoelectric conversion portion having a sensitivity to green light, and has a photoelectric conversion portion having a sensitivity in the near-infrared light.
  • the third stacked image sensor 11 3 includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to blue light and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light.
  • An image sensor unit group is composed of two image sensor units arranged in the direction and two image sensor units arranged in the y 0 direction.
  • the polarization azimuth to be transmitted by the first polarizer 91 1 provided in the first image sensor unit 12 1 is ⁇ degrees
  • the polarization azimuth to be transmitted by the second polarizer 91 2 provided in the second image sensor unit 12 2 is ( ⁇ + 45) degrees
  • the polarization azimuth to be transmitted by the third polarizer 91 3 provided in the third image sensor unit 12 3 is ( ⁇ + 90) degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the fourth polarizer 91 4 provided in the fourth image sensor unit 12 4 may be ( ⁇ + 135) degrees.
  • Example 3 is a modification of Example 1 to Example 2, and relates to a multilayer imaging device including a charge storage electrode, and also to an imaging device according to the present disclosure. That is, Example 3 relates to an imaging element or the like of the present disclosure.
  • FIG. 23 shows a schematic partial cross-sectional view of the multilayer imaging device of the third embodiment (including the multilayer imaging device including the charge storage electrode and the imaging device according to the present disclosure), and the multilayer imaging of the third embodiment.
  • 24 and 25 show equivalent circuit diagrams of the device, and the first electrode, the charge storage electrode, and the control unit that form the photoelectric conversion unit including the charge storage electrode of the multilayer imaging device of the third embodiment are configured.
  • FIG. 26 shows a schematic arrangement diagram of the transistors
  • FIG. 27 schematically shows a potential state at each part during operation of the multilayer image sensor of the third embodiment, and each of the multilayer image sensors of the third embodiment.
  • An equivalent circuit diagram for explaining the part is shown in FIG. 28A. Further, FIG.
  • FIG. 29 shows a schematic arrangement diagram of the first electrode and the charge storage electrode constituting the photoelectric conversion unit including the charge storage electrode of the multilayer image pickup device of the third embodiment.
  • FIG. 30 shows a schematic perspective view of the working electrode, the second electrode, and the contact hole portion.
  • At least one photoelectric conversion unit (specifically, one charge storage electrode) among the plurality of stacked photoelectric conversion units.
  • the upper layer photoelectric conversion unit) is formed by laminating the first electrode 21, the photoelectric conversion layer 23, and the second electrode 22, and is disposed apart from the first electrode 21, and
  • the charge storage electrode 24 is provided so as to face the photoelectric conversion layer 23 with the insulating layer 82 interposed therebetween.
  • the polarizer 91 is shown in a simplified manner.
  • a semiconductor substrate (more specifically, a silicon semiconductor layer) 70 is further provided, and a photoelectric conversion unit (a photoelectric conversion unit including a charge storage electrode) is disposed above the semiconductor substrate 70.
  • the apparatus further includes a control unit provided on the semiconductor substrate 70 and having a drive circuit to which the first electrode 21 and the second electrode 22 are connected.
  • the light incident surface in the semiconductor substrate 70 is set as the upper side, and the opposite side of the semiconductor substrate 70 is set as the lower side.
  • a wiring layer 62 composed of a plurality of wirings is provided below the semiconductor substrate 70.
  • the semiconductor substrate 70 is provided with at least the floating diffusion layer FD 1 and the amplification transistor TR1 amp that constitute the control unit, and the first electrode 21 is connected to the gate portion of the floating diffusion layer FD 1 and the amplification transistor TR1 amp. ing.
  • the semiconductor substrate 70 is further provided with a reset transistor TR1 rst and a selection transistor TR1 sel that constitute a control unit.
  • the floating diffusion layer FD 1 is connected to one source / drain region of the reset transistor TR1 rst , and one source / drain region of the amplification transistor TR1 amp is connected to one source / drain region of the selection transistor TR1 sel.
  • the other source / drain region of the selection transistor TR1 sel is connected to the signal line VSL 1 .
  • the amplification transistor TR1 amp , the reset transistor TR1 rst, and the selection transistor TR1 sel constitute a drive circuit.
  • the stacked image sensor of Example 3 is a back-illuminated image sensor, and is a first sensor having sensitivity to green light including a first type green light photoelectric conversion layer that absorbs green light.
  • Type green Example 3 (hereinafter referred to as “first image sensor”), a second type having sensitivity to blue light including a second type blue light photoelectric conversion layer that absorbs blue light.
  • Type of conventional blue light image sensor (hereinafter referred to as “second image sensor”), a second type of red light sensitive to red light, which has a second type red light photoelectric conversion layer that absorbs red light It has a structure in which three conventional image sensors for red light (hereinafter referred to as “third image sensor”) are stacked.
  • the image sensor for red light (third image sensor) and the image sensor for blue light (second image sensor) are provided in the semiconductor substrate 70, and the second image sensor is more suitable than the third image sensor. Is also located on the light incident side.
  • the green light image sensor (first image sensor) is provided above the blue light image sensor (second image sensor).
  • One pixel is constituted by the laminated structure of the first image sensor, the second image sensor, and the third image sensor. A color filter layer is not provided.
  • the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 are formed on the interlayer insulating layer 81 so as to be separated from each other.
  • the interlayer insulating layer 81 and the charge storage electrode 24 are covered with an insulating layer 82.
  • the photoelectric conversion layer 23 is formed on the insulating layer 82, and the second electrode 22 is formed on the photoelectric conversion layer 23.
  • a lower insulating layer 83 is formed on the entire surface including the second electrode 22, and the polarizer 91, the upper insulating layer 84, and the on-chip micro lens 14 are provided on the lower insulating layer 83.
  • a color filter layer is not provided.
  • the first electrode 21, the charge storage electrode 24, and the second electrode 22 are composed of transparent electrodes made of, for example, ITO (work function: about 4.4 eV).
  • the photoelectric conversion layer 23 is composed of a layer containing a known organic photoelectric conversion material having sensitivity to at least green light (for example, an organic material such as rhodamine dye, melocyanine dye, or quinacridone).
  • the photoelectric conversion layer 23 may further include a material layer suitable for charge accumulation. That is, a material layer suitable for charge accumulation may be further formed between the photoelectric conversion layer 23 and the first electrode 21 (for example, in the connection portion 67).
  • the interlayer insulating layer 81, the insulating layer 82, the lower insulating layer 83, and the upper insulating layer 84 are made of a known insulating material (for example, SiO 2 or SiN).
  • the photoelectric conversion layer 23 and the first electrode 21 are connected by a connection portion 67 provided in the insulating layer 82.
  • the photoelectric conversion layer 23 extends in the connection portion 67. That is, the photoelectric conversion layer 23 extends through the opening 85 provided in the insulating layer 82 and is connected to the first electrode 21.
  • the charge storage electrode 24 is connected to a drive circuit. Specifically, the charge storage electrode 24 is connected to the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit via a connection hole 66, a pad portion 64, and a wiring V OA provided in the interlayer insulating layer 81. .
  • the size of the charge storage electrode 24 is larger than that of the first electrode 21.
  • the sizes of the three photoelectric conversion unit segments 10 ′ 1 , 10 ′ 2 , 10 ′ 3 are the same, and the planar shapes are also the same.
  • An element isolation region 71 is formed on the first surface (front surface) 70 ⁇ / b> A side of the semiconductor substrate 70, and an oxide film 72 is formed on the first surface 70 ⁇ / b> A of the semiconductor substrate 70. Furthermore, on the first surface side of the semiconductor substrate 70, a reset transistor TR1 rst , an amplification transistor TR1 amp, and a selection transistor TR1 sel that constitute a control unit of the first image sensor are provided, and further, a first floating diffusion layer is provided. FD 1 is provided.
  • the reset transistor TR1 rst includes a gate portion 51, a channel formation region 51A, and source / drain regions 51B and 51C.
  • the gate portion 51 of the reset transistor TR1 rst is connected to the reset line RST 1 , and one source / drain region 51C of the reset transistor TR1 rst also serves as the first floating diffusion layer FD 1 and the other source / drain Region 51B is connected to power supply V DD .
  • the first electrode 21 includes a connection hole 65 provided in the interlayer insulating layer 81, a pad portion 63, a contact hole portion 61 formed in the semiconductor substrate 70 and the interlayer insulating layer 76, and a wiring layer formed in the interlayer insulating layer 76. 62 is connected to one source / drain region 51C (first floating diffusion layer FD 1 ) of the reset transistor TR1 rst .
  • the amplification transistor TR1 amp includes a gate portion 52, a channel formation region 52A, and source / drain regions 52B and 52C.
  • the gate portion 52 is connected to the first electrode 21 and one source / drain region 51C (first floating diffusion layer FD 1 ) of the reset transistor TR1 rst through the wiring layer 62.
  • One source / drain region 52B is connected to the power supply V DD .
  • the selection transistor TR1 sel includes a gate portion 53, a channel formation region 53A, and source / drain regions 53B and 53C.
  • the gate unit 53 is connected to the selection line SEL 1 .
  • One source / drain region 53B shares a region with the other source / drain region 52C constituting the amplification transistor TR1 amp , and the other source / drain region 53C is a signal line (data output line) VSL. 1 is connected to (117).
  • the second imaging element includes an n-type semiconductor region 41 provided on the semiconductor substrate 70 as a photoelectric conversion layer.
  • Transfer transistor TR2 trs gate portion 45 made of vertical transistor extends to the n-type semiconductor region 41, and is connected to the transfer gate line TG 2.
  • a second floating diffusion layer FD 2 is provided in the region 45C of the semiconductor substrate 70 in the vicinity of the gate portion 45 of the transfer transistor TR2 trs . The charge accumulated in the n-type semiconductor region 41 is read out to the second floating diffusion layer FD 2 through a transfer channel formed along the gate portion 45.
  • a reset transistor TR2 rst In the second imaging device, a reset transistor TR2 rst , an amplification transistor TR2 amp, and a selection transistor TR2 sel that constitute a control unit of the second imaging device are further provided on the first surface side of the semiconductor substrate 70. Yes.
  • the reset transistor TR2 rst includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate of the reset transistor TR2 rst is connected to the reset line RST 2, one source / drain region of the reset transistor TR2 rst is connected to the power supply V DD, the other source / drain region, the second floating diffusion layer Also serves as FD 2 .
  • the amplification transistor TR2 amp includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate portion is connected to the other source / drain region (second floating diffusion layer FD 2 ) of the reset transistor TR2 rst .
  • One source / drain region is connected to the power supply V DD .
  • the selection transistor TR2 sel includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate portion is connected to the select line SEL 2.
  • One source / drain region shares a region with the other source / drain region constituting the amplification transistor TR2 amp , and the other source / drain region is connected to the signal line (data output line) VSL 2 . Has been.
  • the third image sensor includes an n-type semiconductor region 43 provided on the semiconductor substrate 70 as a photoelectric conversion layer.
  • the gate portion 46 of the transfer transistor TR3 trs is connected to the transfer gate line TG 3 .
  • a third floating diffusion layer FD 3 is provided in the region 46C of the semiconductor substrate 70 in the vicinity of the gate portion 46 of the transfer transistor TR3 trs .
  • the charge accumulated in the n-type semiconductor region 43 is read out to the third floating diffusion layer FD 3 through the transfer channel 46A formed along the gate portion 46.
  • a reset transistor TR3 rst an amplification transistor TR3 amp, and a selection transistor TR3 sel that constitute a control unit of the third imaging device are further provided on the first surface side of the semiconductor substrate 70. Yes.
  • the reset transistor TR3 rst includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate of the reset transistor TR3 rst is connected to the reset line RST 3
  • one of the source / drain regions of the reset transistor TR3 rst is connected to the power supply V DD, the other source / drain region, the third floating diffusion layer Also serves as FD 3 .
  • the amplification transistor TR3 amp includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate portion is connected to the other source / drain region (third floating diffusion layer FD 3 ) of the reset transistor TR3 rst .
  • One source / drain region is connected to the power supply V DD .
  • the selection transistor TR3 sel includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate portion is connected to the selection line SEL 3 .
  • One source / drain region shares a region with the other source / drain region constituting the amplification transistor TR3 amp , and the other source / drain region is connected to the signal line (data output line) VSL 3 . Has been.
  • the reset lines RST 1 , RST 2 , RST 3 , selection lines SEL 1 , SEL 2 , SEL 3 , and transfer gate lines TG 2 , TG 3 are connected to the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit, and are connected to signal lines (data output).
  • Line) VSL 1 , VSL 2 , VSL 3 are connected to a column signal processing circuit 113 constituting a drive circuit.
  • a p + layer 44 is provided between the n-type semiconductor region 43 and the surface 70A of the semiconductor substrate 70 to suppress dark current generation.
  • a p + layer 42 is formed between the n-type semiconductor region 41 and the n-type semiconductor region 43, and a part of the side surface of the n-type semiconductor region 43 is surrounded by the p + layer 42. .
  • a p + layer 73 is formed on the back surface 70B side of the semiconductor substrate 70, and an HfO 2 film 74 and an insulating layer are formed in the portion where the contact hole portion 61 inside the semiconductor substrate 70 is to be formed from the p + layer 73.
  • a material film 75 is formed.
  • wirings are formed in a plurality of layers, but the illustration is omitted.
  • the HfO 2 film 74 is a film having a negative fixed charge, and by providing such a film, generation of dark current can be suppressed.
  • an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film, a zirconium oxide (ZrO 2 ) film, a tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film, a titanium oxide (TiO 2 ) film, and a lanthanum oxide (La 2) O 3 ) film praseodymium oxide (Pr 2 O 3 ) film, cerium oxide (CeO 2 ) film, neodymium oxide (Nd 2 O 3 ) film, promethium oxide (Pm 2 O 3 ) film, samarium oxide (Sm 2 O 3) ) Film, europium oxide (Eu 2 O 3 ) film, gadolinium oxide ((Gd 2 O 3 ) film, terbium oxide (Tb 2 O 3 ) film, dysprosium oxide (Dy 2 O
  • the operation of the multilayer image sensor (or the image sensor according to the present disclosure, the first image sensor) including the charge storage electrode of Example 3 will be described.
  • the potential of the first electrode 21 was made higher than the potential of the second electrode 22. That is, for example, the first electrode 21 is set to a positive potential, the second electrode 22 is set to a negative potential, and electrons generated by photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer 23 are read out to the floating diffusion layer. The same applies to other embodiments.
  • the second electrode 22 is set to a positive potential, and holes generated based on the photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer 23 are read out to the floating diffusion layer, the following What is necessary is just to reverse the potential level described.
  • FIG. 27 In FIG. 27, FIG. 42, FIG. 43 in Example 6 to be described later, FIG. 54, and FIG. 55 in Example 8 are as follows.
  • P A The potential P at the point P A in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the region located between the charge storage electrode 24 or the transfer control electrode (charge transfer electrode) 25 and the first electrode 21.
  • B Potential P C1 at the point P B of the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24... Point of the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode segment 24A
  • Potential P D at the point P C3 in the region 23 of the layer 23 ...
  • Potential FD at the point P D in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the transfer control electrode (charge transfer electrode) 25.
  • the potential V 11 is applied to the first electrode 21, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode 24.
  • Photoelectric conversion occurs in the photoelectric conversion layer 23 by the light incident on the photoelectric conversion layer 23. Holes generated by the photoelectric conversion are sent from the second electrode 22 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • V 12 ⁇ V 11 preferably V 12 > V 11 is satisfied.
  • the electrons generated by the photoelectric conversion are attracted to the charge storage electrode 24 and stop in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24. That is, charges are accumulated in the photoelectric conversion layer 23. Since V 12 > V 11 , electrons generated inside the photoelectric conversion layer 23 do not move toward the first electrode 21. As the photoelectric conversion time elapses, the potential in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24 becomes a more negative value.
  • the charge is read out. That is, in the charge transfer period, the driving circuit, the potential V 21 is applied to the first electrode 21, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode 24. Here, it is assumed that V 22 ⁇ V 21 . As a result, electrons stopped in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24 are read out to the first electrode 21 and further to the first floating diffusion layer FD 1 . That is, the charge accumulated in the photoelectric conversion layer 23 is read out to the control unit.
  • Amplifying transistors TR1 # 038 after the electrons are read out to the first floating diffusion layer FD 1 the operation of the selection transistors TR1 sel, is the same as the operation of the conventional of these transistors.
  • a series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer of the second image sensor and the third image sensor is the same as a conventional series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer.
  • the reset noise of the first floating diffusion layer FD 1 can be removed by a correlated double sampling (CDS) process as in the prior art.
  • CDS correlated double sampling
  • the charge storage electrode is provided so as to be spaced apart from the first electrode and to face the photoelectric conversion layer via the insulating layer.
  • a photoelectric conversion unit photoelectric conversion unit including a charge storage electrode
  • a kind of capacitor is formed by the photoelectric conversion layer, the insulating layer, and the charge storage electrode.
  • the charge can be stored in the photoelectric conversion layer. Therefore, at the start of exposure, the charge storage portion can be completely depleted and the charge can be erased. As a result, it is possible to suppress the occurrence of a phenomenon in which the kTC noise increases, the random noise deteriorates, and the captured image quality is degraded. Further, since all the pixels can be reset at once, a so-called global shutter function can be realized.
  • FIG. 31 shows an equivalent circuit diagram of a modified example of the multilayer image pickup device of the third embodiment (or the image pickup device in the present disclosure).
  • the other source / drain region 51B of the reset transistor TR1 rst may be grounded instead of being connected to the power supply V DD .
  • the multilayer image sensor and the image sensor according to the present disclosure may be collectively referred to as “a multilayer image sensor or the like” hereinafter.
  • the laminated image sensor of Example 3 can be manufactured by the following method, for example. That is, first, an SOI substrate is prepared. Then, a first silicon layer is formed on the surface of the SOI substrate based on an epitaxial growth method, and a p + layer 73 and an n-type semiconductor region 41 are formed on the first silicon layer. Next, a second silicon layer is formed on the first silicon layer based on an epitaxial growth method, and an element isolation region 71, an oxide film 72, a p + layer 42, an n-type semiconductor region 43, and a p + layer are formed on the second silicon layer. 44 is formed.
  • various transistors constituting a control unit such as a multilayer imaging device are formed on the second silicon layer, and further, a wiring layer 62, an interlayer insulating layer 76, and various wirings are formed thereon, and then an interlayer insulating layer is formed. 76 and a support substrate (not shown) are bonded together. Thereafter, the SOI substrate is removed to expose the first silicon layer.
  • the surface of the second silicon layer corresponds to the front surface 70A of the semiconductor substrate 70, and the surface of the first silicon layer corresponds to the back surface 70B of the semiconductor substrate 70.
  • the first silicon layer and the second silicon layer are collectively expressed as a semiconductor substrate 70.
  • an opening for forming the contact hole portion 61 is formed on the back surface 70B side of the semiconductor substrate 70, the HfO 2 film 74, the insulating material film 75, and the contact hole portion 61 are formed. Further, the pad portion 63 is formed. 64, the interlayer insulating layer 81, the connection holes 65 and 66, the first electrode 21, the charge storage electrode 24, and the insulating layer 82 are formed. Next, the connection portion 67 is opened, and the photoelectric conversion layer 23, the second electrode 22, the lower insulating layer 83, the polarizer 91, the upper insulating layer 84, and the on-chip micro lens 14 are formed. As described above, the multilayer image sensor of Example 3 can be obtained.
  • Example 4 is a modification of Example 3.
  • the laminated image sensor of Example 4 whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG. 33 is a surface-illuminated image sensor, and includes a first-type green light photoelectric conversion layer that absorbs green light. Sensitivity to blue light provided with a green light imaging element (first imaging element) of Example 3 of the first type having sensitivity to green light and a second type blue light photoelectric conversion layer that absorbs blue light.
  • Second type of conventional red light image sensor (second image sensor) a second type of conventional red light having sensitivity to red light provided with a second type of red light photoelectric conversion layer that absorbs red light
  • the image pickup device (third image pickup device) has a structure in which three image pickup devices are stacked.
  • the image sensor for red light (third image sensor) and the image sensor for blue light (second image sensor) are provided in the semiconductor substrate 70, and the second image sensor is more suitable than the third image sensor. Is also located on the light incident side.
  • the green light image sensor (first image sensor) is provided above the blue light image sensor (second image sensor).
  • various transistors constituting the control unit are provided as in the third embodiment. These transistors can have substantially the same configuration and structure as the transistors described in Embodiment 3.
  • the semiconductor substrate 70 is provided with the second image sensor and the third image sensor. These image sensors are substantially the same as the second image sensor and the third image sensor described in the third embodiment. It can be set as the structure of this.
  • Interlayer insulating layers 77 and 78 are formed on the surface 70 ⁇ / b> A of the semiconductor substrate 70. On the interlayer insulating layer 78, there are provided charge storage electrodes that constitute the multilayer image pickup device of the third embodiment.
  • a photoelectric conversion unit (the first electrode 21, the photoelectric conversion layer 23, the second electrode 22, the charge storage electrode 24, and the like) is provided.
  • the configuration and structure of the multilayer image sensor of Example 4 can be the same as the structure and structure of the multilayer image sensor of Example 3 except for the surface irradiation type. Detailed description is omitted.
  • Example 5 is a modification of Example 3 and Example 4.
  • FIG. 34 is a back-illuminated image sensor, and the first image sensor and the second type of Example 3 of the first type are shown in FIG. 34.
  • the second imaging element has a structure in which two imaging elements are stacked.
  • a modified example of the multilayer image pickup device of the fifth embodiment whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG. 35 is a surface irradiation type image pickup device, and the first image pickup device of the first type of the third embodiment, And it has the structure where two image sensors of the 2nd image sensor of the 2nd type were laminated.
  • the first image sensor absorbs primary color light
  • the second image sensor absorbs complementary color light.
  • the first image sensor absorbs white light and the second image sensor absorbs infrared light.
  • a modified example of the multilayer image sensor of Example 5 whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG. 36 is a back-illuminated multilayer image sensor or the like, and the first image sensor of Example 3 of the first type. It is composed of
  • a modified example of the multilayer image sensor of Example 5 whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG. 37 is a front-illuminated image sensor, which is different from the first image sensor of Example 3 of the first type. It is configured.
  • the first image sensor is composed of three types of image sensors: an image sensor that absorbs red light, an image sensor that absorbs green light, and an image sensor that absorbs blue light.
  • the solid-state imaging device is configured from a plurality of these imaging elements.
  • a Bayer array can be cited.
  • a color filter layer for performing blue, green, and red spectroscopy is disposed as necessary.
  • Example 1 of the first type instead of providing one photoelectric conversion unit provided with the charge storage electrode of Example 1 of the first type, two are stacked (that is, two photoelectric conversion units provided with the charge storage electrode). , Stacked and a control unit for two photoelectric conversion units provided on a semiconductor substrate), or three stacked (that is, three photoelectric conversion units each having a charge storage electrode) It is also possible to adopt a mode in which a control unit of three photoelectric conversion units is provided on the substrate. Examples of the laminated structure of the first type image sensor and the second type image sensor are illustrated in the following table.
  • Example 6 is a modification of Example 3 to Example 5, and relates to an imaging element or the like of the present disclosure including a transfer control electrode (charge transfer electrode).
  • FIG. 38 shows a schematic partial cross-sectional view of a part of the multilayer image sensor of Example 6, and FIG. 39 and FIG. 40 show equivalent circuit diagrams of the multilayer image sensor of Example 6.
  • Example 6 FIG. 41 shows a schematic arrangement of the first electrode, the transfer control electrode, the charge storage electrode, and the transistor constituting the control unit that constitute the photoelectric conversion unit including the charge storage electrode such as the stacked image sensor of FIG.
  • FIG. 42 and FIG. 43 schematically show the state of the potential in each part during operation of the multilayer image sensor of the sixth embodiment, for explaining each part of the multilayer image sensor of the sixth example.
  • FIG. 44 shows a schematic layout of the first electrode, the transfer control electrode, and the charge storage electrode constituting the photoelectric conversion unit including the charge storage electrode such as the multilayer imaging element of the sixth embodiment.
  • FIG. 45 shows a schematic perspective view of the first electrode, the transfer control electrode, the charge storage electrode, the second electrode, and the contact hole portion.
  • the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 are spaced apart from the first electrode 21 and the charge storage electrode 24, and an insulating layer is provided. Further, a transfer control electrode (charge transfer electrode) 25 disposed to face the photoelectric conversion layer 23 via 82 is further provided.
  • the potential V 11 is applied to the first electrode 21
  • the potential V 12 is applied to the charge storage electrode 24
  • the potential V 13 is applied to the transfer control electrode 25.
  • Photoelectric conversion occurs in the photoelectric conversion layer 23 by the light incident on the photoelectric conversion layer 23. Holes generated by the photoelectric conversion are sent from the second electrode 22 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • V 12 > V 13 (for example, V 12 > V 11 > V 13 or V 11 > V 12 > V 13 ) is set.
  • the electrons generated by the photoelectric conversion are attracted to the charge storage electrode 24 and stop in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24. That is, charges are accumulated in the photoelectric conversion layer 23. Since V 12 > V 13, it is possible to reliably prevent electrons generated inside the photoelectric conversion layer 23 from moving toward the first electrode 21. As the photoelectric conversion time elapses, the potential in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24 becomes a more negative value.
  • the charge is read out. That is, in the charge transfer period, the driving circuit, the potential V 21 is applied to the first electrode 21, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode 24, the potential V 23 is applied to the transfer control electrode 25.
  • V 22 ⁇ V 23 ⁇ V 21 the electrons remaining in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24 are reliably read out to the first electrode 21 and further to the first floating diffusion layer FD 1 . That is, the charge accumulated in the photoelectric conversion layer 23 is read out to the control unit.
  • Amplifying transistors TR1 # 038 after the electrons are read out to the first floating diffusion layer FD 1 the operation of the selection transistors TR1 sel, is the same as the operation of the conventional of these transistors.
  • a series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer of the second image sensor and the third image sensor are the same as conventional series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer.
  • Example 7 is a modification of Example 3 to Example 6, and relates to an imaging device or the like of the present disclosure including a charge discharging electrode.
  • FIG. 47 shows a schematic partial cross-sectional view of a part of the laminated image sensor of the seventh embodiment, and a first photoelectric conversion unit having a charge storage electrode such as the laminated image sensor of the seventh embodiment.
  • FIG. 48 shows a schematic arrangement view of the electrodes, the charge storage electrode, and the charge discharge electrode, and a schematic perspective view of the first electrode, the charge storage electrode, the charge discharge electrode, the second electrode, and the contact hole portion. It shows in FIG.
  • the charge discharge electrode 26 connected to the photoelectric conversion layer 23 through the connection portion 69 and arranged separately from the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 is provided.
  • the charge discharge electrode 26 is disposed so as to surround the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 (that is, in a frame shape).
  • the charge discharge electrode 26 is connected to a pixel drive circuit that constitutes a drive circuit.
  • the photoelectric conversion layer 23 extends in the connection portion 69. That is, the photoelectric conversion layer 23 extends through the second opening 86 provided in the insulating layer 82 and is connected to the charge discharging electrode 26.
  • the charge discharging electrode 26 is shared (shared) in a plurality of stacked imaging devices and the like.
  • Example 7 the charge accumulation period, the driving circuit, the potential V 11 is applied to the first electrode 21, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode 24, the potential V 14 to the charge discharging electrode 26 Is applied, and charges are accumulated in the photoelectric conversion layer 23.
  • Photoelectric conversion occurs in the photoelectric conversion layer 23 by the light incident on the photoelectric conversion layer 23. Holes generated by the photoelectric conversion are sent from the second electrode 22 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • V 14 > V 11 (for example, V 12 > V 14 > V 11 ) is set.
  • the charge is read out. That is, in the charge transfer period, the driving circuit, the potential V 21 is applied to the first electrode 21, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode 24, the potential V 24 is applied to the charge discharging electrode 26.
  • V 24 ⁇ V 21 for example, V 24 ⁇ V 22 ⁇ V 21 .
  • the electrons remaining in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24 are reliably read out to the first electrode 21 and further to the first floating diffusion layer FD 1 . That is, the charge accumulated in the photoelectric conversion layer 23 is read out to the control unit.
  • Amplifying transistors TR1 # 038 after the electrons are read out to the first floating diffusion layer FD 1 the operation of the selection transistors TR1 sel, is the same as the operation of the conventional of these transistors.
  • a series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer of the second image sensor and the third image sensor are the same as conventional series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer.
  • so-called overflowed electrons are sent to the drive circuit via the charge discharge electrode 26, so that leakage into the charge storage portion of the adjacent pixel can be suppressed, and blooming can be prevented. Can be suppressed. And thereby, imaging performance, such as a lamination type image sensor, can be improved.
  • Example 8 is a modification of Example 3 to Example 7, and relates to an imaging device or the like of the present disclosure including a plurality of charge storage electrode segments.
  • FIG. 50 shows a schematic partial cross-sectional view of a part of the multilayer image sensor of Example 8, and FIG. 51 and FIG. 52 show equivalent circuit diagrams of the multilayer image sensor of Example 8.
  • Example 8 FIG. 53 shows a schematic arrangement of the first electrode, the charge storage electrode, and the transistor constituting the control unit that constitute the photoelectric conversion unit including the charge accumulation electrode such as the multilayer image pickup element of FIG. 54 and 55 schematically show the state of the potential at each part during the operation of the multilayer image sensor of FIG. 5, and an equivalent circuit diagram for explaining each part of the multilayer image sensor of Example 8 is shown. Shown in 28C. Further, FIG.
  • FIG. 56 shows a schematic arrangement diagram of the first electrode and the charge storage electrode constituting the photoelectric conversion unit including the charge storage electrode such as the multilayer image pickup device of the eighth embodiment.
  • FIG. 57 shows a schematic perspective view of the storage electrode, the second electrode, and the contact hole portion.
  • the charge storage electrode 24 includes a plurality of charge storage electrode segments 24A, 24B, and 24C.
  • the number of charge storage electrode segments may be two or more, and in Example 8, it was “3”.
  • the potential of the first electrode 21 is higher than the potential of the second electrode 22, that is, for example, a positive potential is applied to the first electrode 21, Since a negative potential is applied to the second electrode 22, the potential applied to the charge storage electrode segment 24 ⁇ / b> A located closest to the first electrode 21 during the charge transfer period is farthest from the first electrode 21. It is higher than the potential applied to the charge storage electrode segment 24C located at a location.
  • the electrons that have stopped in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24 are transferred to the first electrode 21 and further to the first floating layer. Reading to the diffusion layer FD 1 is more sure. That is, the charge accumulated in the photoelectric conversion layer 23 is read out to the control unit.
  • the potential of the charge storage electrode segment 24C ⁇ the potential of the charge storage electrode segment 24B ⁇ the potential of the charge storage electrode segment 24A.
  • the stopped electrons are simultaneously read to the first floating diffusion layer FD 1 .
  • the potential of the charge storage electrode segment 24C, the potential of the charge storage electrode segment 24B, and the potential of the charge storage electrode segment 24A are gradually changed (ie, The electrons that have stopped in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode segment 24C are transferred to the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode segment 24B.
  • the electrons stopped in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode segment 24B are moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode segment 24A, and then the charge storage electrons had stopped in the area of use electrode segments 24A opposite to the photoelectric conversion layer 23, the first floating diffusion layer FD 1 instantly read.
  • Embodiment 9 is a modification of Embodiments 3 to 8, and relates to an imaging device having a first configuration and a sixth configuration.
  • FIG. 59 shows a schematic partial cross-sectional view of the multilayer image pickup device and the like of Example 9, and a schematic partial cross-sectional view in which a portion where the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked is enlarged.
  • the equivalent circuit diagram of the multilayer image sensor of the ninth embodiment is the same as the equivalent circuit diagram of the multilayer image sensor of the third embodiment described in FIGS. 24 and 25, and the multilayer image sensor of the ninth embodiment.
  • FIG. 26 is a schematic diagram illustrating the arrangement of the first electrode constituting the photoelectric conversion unit including the charge accumulation electrode, the charge accumulation electrode, and the transistor constituting the control unit. It is the same as the element.
  • the operation of the multilayer image sensor of the ninth embodiment (first image sensor) is substantially the same as the operation of the multilayer image sensor of the third embodiment.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (however, N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments (specifically, three photoelectric conversion unit segments 10 ′ 1 , 10 ′ 2 , 10 ′ 3 ),
  • the photoelectric conversion layer 23 is composed of N photoelectric conversion layer segments (specifically, three photoelectric conversion layer segments 23 ′ 1 , 23 ′ 2 , 23 ′ 3 ),
  • the insulating layer 82 is composed of N insulating layer segments (specifically, three insulating layer segments 82 ′ 1 , 82 ′ 2 , 82 ′ 3 ),
  • the charge storage electrode 24 includes N charge storage electrode segments (specifically, in each embodiment, three charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ' 2 , 24' 3 )
  • the charge storage electrodes 24 are arranged to be separated from each other by N charge storage electrode segments (specifically,
  • photoelectric conversion segment 10 ′ n includes an nth charge storage electrode segment 24 ′ n and an nth insulating layer segment 82 ′. n and n-th photoelectric conversion layer segment 23 ′ n , The photoelectric conversion segment with a larger value of n is located farther from the first electrode 21.
  • the photoelectric conversion unit further includes a charge storage electrode 24 that is disposed apart from the first electrode 21 and is disposed to face the photoelectric conversion layer 23 via the insulating layer 82.
  • the stacking direction of the charge storage electrode 24, the insulating layer 82, and the photoelectric conversion layer 23 is the Z direction
  • the direction away from the first electrode 21 is the X direction
  • the charge storage electrode 24, the insulating layer 82, and the photoelectric conversion in the YZ virtual plane The cross-sectional area of the laminated part when the laminated part on which the conversion layer 23 is laminated is cut varies depending on the distance from the first electrode.
  • the thickness of the insulating layer segment extends from the first photoelectric conversion unit segment 10 ′ 1 to the Nth photoelectric conversion unit segment 10 ′ N. It is gradually changing. Specifically, the thickness of the insulating layer segment is gradually increased.
  • the width of the cross section of the laminated portion is constant, and the thickness of the cross section of the laminated portion, specifically, the thickness of the insulating layer segment is The thickness gradually increases depending on the distance from one electrode 21. Note that the thickness of the insulating layer segment is increased stepwise. The thickness of the insulating layer segment 82 ′ n in the nth photoelectric conversion segment 10 ′ n was constant.
  • the thickness of the n-th 'insulating layer segment 82 in n' photoelectric conversion unit segments 10 n is "1"
  • Examples of the thickness of 82 ′ (n + 1) include 2 to 10, but are not limited to such values.
  • the thicknesses of the insulating layer segments 82 ′ 1 , 82 ′ 2 , 82 ′ 3 are reduced by gradually reducing the thicknesses of the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 , 24 ′ 3. The thickness is gradually increased.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segments 23 ′ 1 , 23 ′ 2 and 23 ′ 3 is constant.
  • the potential V 11 is applied to the first electrode 21, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode 24.
  • Photoelectric conversion occurs in the photoelectric conversion layer 23 by the light incident on the photoelectric conversion layer 23. Holes generated by the photoelectric conversion are sent from the second electrode 22 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • V 12 ⁇ V 11 preferably V 12 > V 11 is satisfied.
  • the electrons generated by the photoelectric conversion are attracted to the charge storage electrode 24 and stop in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24. That is, charges are accumulated in the photoelectric conversion layer 23. Since V 12 > V 11 , electrons generated inside the photoelectric conversion layer 23 do not move toward the first electrode 21. As the photoelectric conversion time elapses, the potential in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24 becomes a more negative value.
  • the configuration in which the thickness of the insulating layer segment gradually increases is adopted. Therefore, when V 12 ⁇ V 11 during the charge accumulation period, The n-th photoelectric conversion unit segment 10 ′ n can store more charge than the (n + 1) -th photoelectric conversion unit segment 10 ′ (n + 1) , and a strong electric field is applied. The flow of charge from the first photoelectric conversion unit segment 10 ′ 1 to the first electrode 21 can be reliably prevented.
  • the charge is read out. That is, in the charge transfer period, the driving circuit, the potential V 21 is applied to the first electrode 21, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode 24.
  • V 21 > V 22 is set.
  • electrons stopped in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24 are read out to the first electrode 21 and further to the first floating diffusion layer FD 1 . That is, the charge accumulated in the photoelectric conversion layer 23 is read out to the control unit.
  • the thickness of the insulating layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment.
  • the cross-sectional area of the laminated portion when the laminated portion in which the charge storage electrode, the insulating layer, and the photoelectric conversion layer are laminated in the YZ virtual plane is cut depends on the distance from the first electrode, A kind of charge transfer gradient is formed, and charges generated by photoelectric conversion can be transferred more easily and reliably.
  • the multilayer image sensor of Example 9 and the like can be manufactured by substantially the same method as the multilayer image sensor of Example 3, detailed description thereof is omitted.
  • the charge storage electrode 24 ′ 3 is formed on the interlayer insulating layer 81.
  • a conductive material layer is formed, and the conductive material layer is patterned to form a conductive material layer in regions where the photoelectric conversion segments 10 ′ 1 , 10 ′ 2 , 10 ′ 3 and the first electrode 21 are to be formed. By leaving, a part of the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 ′ 3 can be obtained.
  • an insulating layer for forming the insulating layer segment 82 ′ 3 is formed on the entire surface, the insulating layer is patterned, and planarization is performed, whereby the insulating layer segment 82 ′ 3 can be obtained.
  • a conductive material layer for forming the charge storage electrode 24 ′ 2 is formed on the entire surface, the conductive material layer is patterned, and the photoelectric conversion segments 10 ′ 1 and 10 ′ 2 and the first electrode 21 are patterned. A part of the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 ′ 2 can be obtained by leaving the conductive material layer in the region where the film is to be formed.
  • an insulating layer for forming the insulating layer segment 82 ′ 2 is formed on the entire surface, the insulating layer is patterned, and planarization is performed, whereby the insulating layer segment 82 ′ 2 can be obtained.
  • a conductive material layer for forming the charge storage electrode 24 ′ 1 is formed on the entire surface, and the conductive material layer is patterned to form the photoelectric conversion segment 10 ′ 1 and the first electrode 21. By leaving the conductive material layer in the region, the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 ′ 1 can be obtained.
  • an insulating layer is formed on the entire surface, and planarization is performed, whereby the insulating layer segment 82 ′ 1 (insulating layer 82) can be obtained.
  • the photoelectric conversion layer 23 is formed on the insulating layer 82. In this way, photoelectric conversion part segments 10 ′ 1 , 10 ′ 2 and 10 ′ 3 can be obtained.
  • the laminated image sensor of Example 10 relates to the image sensor of the second configuration and the sixth configuration of the present disclosure.
  • FIG. 62 a schematic partial cross-sectional view in which a portion where the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked is enlarged, as shown in FIG.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually changes.
  • the width of the cross section of the laminated portion is constant, and the thickness of the cross section of the laminated portion, specifically, the thickness of the photoelectric conversion layer segment is The thickness is gradually increased depending on the distance from the first electrode 21.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment is gradually increased.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment is increased stepwise.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment 23 ′ n in the nth photoelectric conversion unit segment 10 ′ n was constant.
  • the photoelectric conversion in the (n + 1) th photoelectric conversion unit segment 10 ′ (n + 1) examples include 2 to 10, but are not limited to such values.
  • the thickness of the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 , 24 ′ 3 is gradually reduced so that the photoelectric conversion layer segments 23 ′ 1 , 23 ′ 2 , 23 ′ 3 The thickness is gradually increased.
  • the thickness of the insulating layer segments 82 ′ 1 , 82 ′ 2 and 82 ′ 3 is constant.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment is gradually increased. Therefore, when V 12 ⁇ V 11 during the charge accumulation period, the nth photoelectric conversion is performed.
  • the portion segment 10 ′ n is applied with a stronger electric field than the (n + 1) th photoelectric conversion segment 10 ′ (n + 1) , and the first photoelectric conversion portion segment 10 ′ 1 to the first electrode 21. It is possible to reliably prevent the flow of electric charges.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment.
  • the cross-sectional area of the laminated portion when the laminated portion where the charge storage electrode, the insulating layer, and the photoelectric conversion layer are laminated in the YZ virtual plane depends on the distance from the first electrode. Therefore, a kind of charge transfer gradient is formed, and charges generated by photoelectric conversion can be transferred more easily and reliably.
  • the charge storage electrode is formed on the interlayer insulating layer 81.
  • a conductive material layer for forming 24 ′ 3 is formed, and the conductive material layer is patterned to form regions where the photoelectric conversion unit segments 10 ′ 1 , 10 ′ 2 , 10 ′ 3 and the first electrode 21 are to be formed. By leaving the conductive material layer, a part of the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 ′ 3 can be obtained.
  • a conductive material layer for forming the charge storage electrode 24 ′ 2 is formed on the entire surface, the conductive material layer is patterned, and the photoelectric conversion segments 10 ′ 1 and 10 ′ 2 and the first electrode 21 are formed. By leaving the conductive material layer in the region to be formed, a part of the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 ′ 2 can be obtained.
  • a conductive material layer for forming the charge storage electrode 24 ′ 1 is formed on the entire surface, and the conductive material layer is patterned to form regions where the photoelectric conversion segment 10 ′ 1 and the first electrode 21 are to be formed. a by leaving the conductive material layer, it is possible to obtain the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 '1.
  • an insulating layer 82 is formed conformally on the entire surface. Then, the photoelectric conversion layer 23 is formed on the insulating layer 82, and the photoelectric conversion layer 23 is subjected to planarization treatment. In this way, photoelectric conversion part segments 10 ′ 1 , 10 ′ 2 and 10 ′ 3 can be obtained.
  • Example 11 relates to an image pickup device having a third configuration.
  • FIG. 63 shows a schematic partial cross-sectional view of the multilayer image sensor of Example 11 and the like.
  • the material constituting the insulating layer segment is different in the adjacent photoelectric conversion segment.
  • the value of the relative dielectric constant of the material constituting the insulating layer segment is gradually decreased from the first photoelectric conversion segment 10 ′ 1 to the Nth photoelectric conversion segment 10 ′ N.
  • the same potential may be applied to all of the N charge storage electrode segments, or different potentials may be applied to each of the N charge storage electrode segments. May be.
  • the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 , and 24 ′ 3 are separated from each other, and the pad portions 64 1 , 64 2 , and 64 3 are disposed.
  • the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit constituting the drive circuit.
  • the nth photoelectric conversion unit segment has the (( More charges can be accumulated than the (n + 1) th photoelectric conversion segment. Then, in the charge transfer period, when V 22 ⁇ V 21 , the flow of charge from the first photoelectric conversion segment to the first electrode, and the nth number from the (n + 1) th photoelectric conversion segment It is possible to ensure the flow of electric charges to the photoelectric conversion segment.
  • Example 12 relates to an imaging device having a fourth configuration.
  • FIG. 64 shows a schematic partial cross-sectional view of the laminated image sensor of Example 12.
  • the material constituting the charge storage electrode segment is different in the adjacent photoelectric conversion segment.
  • the work function value of the material constituting the insulating layer segment is gradually increased from the first photoelectric conversion segment 10 ′ 1 to the Nth photoelectric conversion segment 10 ′ N.
  • the same potential may be applied to all of the N charge storage electrode segments, or different potentials may be applied to each of the N charge storage electrode segments. May be. In the latter case, the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 and 24 ′ 3 are connected to the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit via the pad portions 64 1 , 64 2 and 64 3 . .
  • the stacked image sensor of Example 13 relates to an image sensor having a fifth configuration.
  • 65A, 65B, 66A, and 66B are schematic plan views of the charge storage electrode segments in the thirteenth embodiment, and the photoelectric conversion unit including the charge storage electrodes such as the stacked image sensor of the thirteenth embodiment.
  • FIG. 67 shows a schematic layout of the first electrode, the charge storage electrode, and the transistors constituting the control unit.
  • a schematic partial cross-sectional view of the laminated image sensor of Example 13 is the same as that shown in FIG. 64 or FIG.
  • the area of the charge storage electrode segment gradually increases from the first photoelectric conversion segment 10 ′ 1 to the Nth photoelectric conversion segment 10 ′ N. It ’s getting smaller.
  • the same potential may be applied to all of the N charge storage electrode segments, or different potentials may be applied to each of the N charge storage electrode segments. May be.
  • the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 and 24 ′ 3 which are spaced apart from each other are connected to the pad portions 64 1 , 64 2 and 64. 3 may be connected to the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit.
  • the charge storage electrode 24 is composed of a plurality of charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 and 24 ′ 3 .
  • the number of charge storage electrode segments may be two or more, and in Example 13, it was “3”.
  • the potential of the first electrode 21 is higher than the potential of the second electrode 22, that is, for example, a positive potential is applied to the first electrode 21, Since a negative potential is applied to the second electrode 22, the potential applied to the charge storage electrode segment 24 ′ 1 located closest to the first electrode 21 during the charge transfer period is applied to the first electrode 21. higher than the potential applied to the charge storage electrode segments 24 '3 positioned on the most distant part.
  • the electrons that have stopped in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24 are transferred to the first electrode 21 and further to the first floating layer. Reading to the diffusion layer FD 1 is more sure. That is, the charge accumulated in the photoelectric conversion layer 23 is read out to the control unit.
  • the charge storage electrode segments 24 'third potential ⁇ the charge storage electrode segments 24' second potential ⁇ the charge storage electrode segments 24 'first potential the area of the photoelectric conversion layer 23 Electrons that have stopped at the same time can be simultaneously read out to the first floating diffusion layer FD 1 .
  • the potential of the charge storage electrode segment 24 ′ 3 , the potential of the charge storage electrode segment 24 ′ 2 , and the potential of the charge storage electrode segment 24 ′ 1 are gradually changed (ie, by changing stepwise or sloped), the photoelectric conversion layer 'electrons had stopped in the region of 3 opposed to the photoelectric conversion layer 23, charge storage electrode segments 24' charge storage electrode segments 24 faces the 2 Then, the electrons stopped in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode segment 24 ′ 2 are moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode segment 24 ′ 1. is moved, then the electrons are stopped in the region of the charge storage electrode segments 24 '1 opposite to the photoelectric conversion layer 23, out reliably read into the first floating diffusion layer FD 1 It is possible.
  • the nth photoelectric conversion unit segment can accumulate more charge than the (n + 1) th photoelectric conversion unit segment. Then, in the charge transfer period, when V 22 ⁇ V 21 , the flow of charge from the first photoelectric conversion segment to the first electrode, and the nth number from the (n + 1) th photoelectric conversion segment It is possible to ensure the flow of electric charges to the photoelectric conversion segment.
  • Example 14 relates to an imaging device having a sixth configuration.
  • a schematic partial cross-sectional view of the multilayer image sensor of Example 14 is shown in FIG. 70A and 70B are schematic plan views of the charge storage electrode segments in Example 14.
  • FIG. 70A and 70B are schematic plan views of the charge storage electrode segments in Example 14.
  • FIG. The stacked image sensor of Example 14 includes a photoelectric conversion unit in which the first electrode 21, the photoelectric conversion layer 23, and the second electrode 22 are stacked.
  • the photoelectric conversion unit further includes the first electrode 21 and the photoelectric conversion unit.
  • the charge storage electrodes 24 (24 ′′ 1 , 24 ′′ 2 , 24 ′′ 3 ) are provided so as to be spaced apart from each other and to face the photoelectric conversion layer 23 via the insulating layer 82.
  • the insulating layer 82 and the photoelectric conversion layer 23 is the Z direction, and the direction away from the first electrode 21 is the X direction, the YZ virtual
  • the cross-sectional area of the stacked portion when the stacked portion where the charge storage electrode 24 (24 ′′ 1 , 24 ′′ 2 , 24 ′′ 3 ), the insulating layer 82 and the photoelectric conversion layer 23 are stacked in a plane is cut is the first electrode. It changes depending on the distance from 21.
  • the thickness of the cross section of the multilayer portion is constant, and the width of the cross section of the multilayer portion becomes narrower as it is farther from the first electrode 21. .
  • the width may be continuously narrowed (see FIG. 70A) or may be narrowed stepwise (see FIG. 70B).
  • the charge storage electrode 24 (24 ′′ 1 , 24 ′′ 2 , 24 ′′ 3 ), the insulating layer 82, and the photoelectric conversion layer 23 are arranged on the YZ virtual plane. Since the cross-sectional area of the laminated part when the laminated part is cut changes depending on the distance from the first electrode, a kind of charge transfer gradient is formed, and the charge generated by photoelectric conversion can be more easily In addition, it is possible to transfer the data reliably.
  • Example 15 relates to a solid-state imaging device having a first configuration and a second configuration.
  • the solid-state imaging device of Example 15 is It has a photoelectric conversion part formed by laminating the first electrode 21, the photoelectric conversion layer 23, and the second electrode 22, The photoelectric conversion unit is further provided with a charge storage electrode 24 that is disposed apart from the first electrode 21 and is opposed to the photoelectric conversion layer 23 via the insulating layer 82.
  • a plurality of An image sensor block is composed of a plurality of stacked image sensors and the like.
  • the first electrode 21 is shared by a plurality of stacked image sensors that constitute the image sensor block.
  • the solid-state imaging device includes a plurality of stacked imaging elements described in the third to fourteenth embodiments.
  • Example 15 one floating diffusion layer is provided for a plurality of stacked image sensors and the like. Then, by appropriately controlling the timing of the charge transfer period, it becomes possible for a plurality of stacked imaging elements and the like to share one floating diffusion layer. In this case, a plurality of stacked image sensors or the like can share one contact hole portion.
  • the solid-state imaging device according to the fifteenth embodiment is substantially the same as that according to the third to fourteenth embodiments except that the first electrode 21 is shared by a plurality of stacked imaging devices and the like constituting the imaging device block. It has the same configuration and structure as the described solid-state imaging device.
  • FIG. 71 Example 15
  • FIG. 72 first modification of Example 15
  • FIG. 74 third modification of the fifteenth embodiment
  • FIG. 75 fourth modification of the fifteenth embodiment
  • 71, 72, 75, and 76 illustrate 16 stacked image sensors and the like
  • FIG. 73 and 74 illustrate 12 stacked image sensors and the like.
  • An imaging element block is composed of two stacked imaging elements and the like.
  • An image pickup element block is surrounded by a dotted line.
  • first electrode 21 and the charge storage electrode 24 are used to distinguish the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 from each other. The same applies to the following description.
  • one on-chip micro lens (not shown in FIGS. 71 to 80) is disposed above one stacked image sensor or the like.
  • two charge storage electrodes 24 are arranged with the first electrode 21 in between (see FIGS. 71 and 72).
  • one first electrode 21 is disposed opposite to the two charge storage electrodes 24 arranged in parallel (see FIGS. 75 and 76). That is, the first electrode is disposed adjacent to the charge storage electrode of each stacked image sensor or the like.
  • the first electrode is disposed adjacent to some of the charge storage electrodes such as the plurality of stacked image sensors, and is adjacent to the remaining charge storage electrodes such as the plurality of stack image sensors. (See FIGS. 73 and 74).
  • the movement of charges from the remainder of the plurality of stacked image sensors to the first electrode is part of the plurality of stacked image sensors. It will be moved via.
  • the distance A between the charge storage electrode constituting the multilayer image sensor etc. and the charge storage electrode constituting the multilayer image sensor etc. is the charge between the first electrode and the charge in the multilayer image sensor etc. adjacent to the first electrode.
  • the distance B is longer than the distance B from the storage electrode in order to ensure the movement of charges from each stacked image sensor or the like to the first electrode.
  • the charge transfer control electrode 27 is disposed between a plurality of stacked image sensors that constitute the image sensor block. By providing the charge transfer control electrode 27, it is possible to reliably suppress the charge transfer in the image pickup element block located with the charge transfer control electrode 27 interposed therebetween.
  • V 17 When the potential applied to the charge transfer control electrode 27 is V 17 , V 12 > V 17 (for example, V 12-2 > V 17 ) may be satisfied.
  • the charge transfer control electrode 27 may be formed on the first electrode side at the same level as the first electrode 21 or the charge storage electrode 24, or at a different level (specifically, the first electrode 21 or the charge storage electrode 24). It may be formed at a level lower than the electrode 24 for use. In the former case, since the distance between the charge transfer control electrode 27 and the photoelectric conversion layer can be shortened, the potential can be easily controlled. On the other hand, the latter case is advantageous for miniaturization because the distance between the charge transfer control electrode 27 and the charge storage electrode 24 can be shortened.
  • the potential V a is applied to the first electrode 21 2
  • the potential V A is applied to the charge storage electrodes 24 21, 24 22.
  • Photoelectric conversion occurs in the photoelectric conversion layer 23 by the light incident on the photoelectric conversion layer 23. Holes generated by the photoelectric conversion are sent from the second electrode 22 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • the potential of the first electrode 21 2 is made higher than the potential of the second electrode 22, for example, a positive potential is applied to the first electrode 21 2 and a negative potential is applied to the second electrode 22. Therefore, V A ⁇ V a , preferably V A > V a .
  • the drive circuit applies the potential V b to the first electrode 21 2 , the potential V 21 -B to the charge storage electrode 24 21, and the potential V 22 to the charge storage electrode 24 22. -B is applied.
  • V 21-B ⁇ V b ⁇ V 22-B .
  • electrons remaining in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24 21 are read out to the first electrode 21 2 and further to the first floating diffusion layer. That is, the charge stored in the region of the photoelectric conversion layer 23 which faces the charge storage electrode 24 21 is read out to the control unit.
  • V 22-B ⁇ V 21-B ⁇ V b is set.
  • V 22-B ⁇ V b ⁇ V 21-B may be satisfied.
  • electrons are stopped in the region of the charge storage electrode 24 22 and the opposed photoelectric conversion layer 23, first electrode 21 2, it is further read out to the first floating diffusion layer.
  • FIG. 73 in the example shown in FIG. 74, the electrons are stopped in the region of the charge storage electrode 24 22 and the opposed photoelectric conversion layer 23, the charge storage electrode 24 22 is adjacent You may read to the 1st floating diffusion layer via 1 electrode 21 3 .
  • the charge stored in the region of the photoelectric conversion layer 23 which faces the charge storage electrode 24 22 is read out to the control unit.
  • the control unit of the electric charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 which faces the charge storage electrode 24 21 is completed, the potential of the first floating diffusion layer may be reset.
  • FIG. 81A shows a read driving example in the image sensor block of the fifteenth embodiment.
  • Step-A Auto zero signal input to comparator
  • Step-B Reset operation of one shared floating diffusion layer
  • Step-C P-phase readout and movement of charge to the first electrode 21 2 in a multilayer imaging device or the like corresponding to the charge storage electrode 24 21
  • Step-D D-phase readout and movement of charge to the first electrode 21 2 in a multilayer imaging device or the like corresponding to the charge storage electrode 24 21
  • Step-E Reset operation of one shared floating diffusion layer
  • Step-F Auto zero signal input to comparator
  • Step-G P-phase readout and transfer of charge to the first electrode 21 2 in a multilayer imaging device or the like corresponding to the charge storage electrode 24 22
  • Step-H The flow of charge transfer to the D phase readout and the first electrode 21 2 in the stacked image sensor or the like corresponding to the charge storage electrode 24 22, 2 corresponding to the charge storage electrode 24 21 and the charge storage electrode 24
  • a signal is a signal from the P phase readout and the difference between the D-phase readout in step -H] is stacked type imaging device or the like corresponding to the charge storage electrode 24 22 at step -G].
  • the operation of [Step-E] may be omitted (see FIG. 81B).
  • the operation of [Step-F] may be omitted.
  • [Step-G] can be further omitted (see FIG. 81C).
  • the difference between the D-phase readout in step -D] is a signal from such multilayer imaging element corresponding to the charge storage electrode 24 21, D at step -H] and D-phase readout at step -D] difference between the phase reading, a signal from the stack-type imaging device or the like corresponding to the charge storage electrode 24 22.
  • the arrangement state of the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 is schematically four.
  • An image pickup element block is composed of the stacked type image pickup element and the like. The operations of these solid-state imaging devices can be substantially the same as the operations of the solid-state imaging devices shown in FIGS.
  • an image pickup element block is composed of 16 stacked image pickup elements and the like. ing. As shown in FIG. 79 and FIG. 80, between the charge storage electrode 24 11 and the charge storage electrode 24 12, between the charge storage electrode 24 12 and the charge storage electrode 24 13, charge storage electrodes 24 13 Charge transfer control electrodes 27A 1 , 27A 2 , 27A 3 are arranged between the charge storage electrode 24 14 and the charge storage electrode 24 14 . Further, as shown in FIG.
  • Control electrodes 27B 1 , 27B 2 , 27B 3 are arranged. Furthermore, a charge transfer control electrode 27C is disposed between the image sensor block. In these solid-state imaging devices, the charge stored in the photoelectric conversion layer 23 can be read from the first electrode 21 by controlling the 16 charge storage electrodes 24.
  • Step-10 Specifically, first, reading out the charges stored in the area of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 11 from the first electrode 21. Next, the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24 12 is transferred from the first electrode 21 via the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24 11. read out. Next, the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24 13 passes through the region of the photoelectric conversion layer 23 facing the charge storage electrode 24 12 and the charge storage electrode 24 11. Read out from the first electrode 21.
  • Step-20 move to the area of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 21 to the charge storage electrode 24 11. It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 22 to the charge storage electrode 24 12. It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 23 to the charge storage electrode 24 13. It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 24 to the charge storage electrode 24 14.
  • Step-21 It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 31 to the charge storage electrode 24 21. It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 32 to the charge storage electrode 24 22. It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 33 to the charge storage electrode 24 23. Moving the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 34 to the area of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 24.
  • Step-22 It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 41 to the charge storage electrode 24 31. It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 42 to the charge storage electrode 24 32. Moving the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 43 to the area of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 33. It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 44 to the charge storage electrode 24 34.
  • Step-40 move to the area of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 21 to the charge storage electrode 24 11. It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 22 to the charge storage electrode 24 12. It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 23 to the charge storage electrode 24 13. It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 24 to the charge storage electrode 24 14.
  • Step-41 It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 31 to the charge storage electrode 24 21. It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 32 to the charge storage electrode 24 22. It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 33 to the charge storage electrode 24 23. Moving the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 34 to the area of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 24.
  • Step-60 move to the area of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 21 to the charge storage electrode 24 11. It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 22 to the charge storage electrode 24 12. It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charge accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 23 to the charge storage electrode 24 13. It is moved to the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite the charges accumulated in the region of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 24 to the charge storage electrode 24 14.
  • the first electrode is shared by a plurality of stacked image sensors that constitute the image sensor block, a configuration in a pixel region in which a plurality of stacked image sensors are arranged.
  • the structure can be simplified and miniaturized.
  • the plurality of stacked image sensors provided for one floating diffusion layer may be composed of a plurality of first type image sensors, or at least one first type image sensor. Or you may be comprised from 2 or more 2nd type image sensors.
  • Example 16 is a modification of Example 15.
  • the solid-state imaging device according to the sixteenth embodiment shown in FIGS. 82, 83, 84 and 85 schematically showing the arrangement state of the first electrode 21 and the charge storage electrode 24, two stacked imaging elements and the like
  • the imaging element block is configured from the above.
  • One on-chip micro lens 14 is disposed above the image sensor block.
  • the charge transfer control electrode 27 is disposed between a plurality of stacked image sensors that constitute the image sensor block.
  • the photoelectric conversion layers corresponding to the charge storage electrodes 24 11 , 24 21 , 24 31 , and 24 41 constituting the image sensor block have high sensitivity to incident light from the upper right side of the drawing.
  • charge storage electrodes 24 12 of the image pickup element block, 24 22, 24 32, the photoelectric conversion layer corresponding to 24 42 of the drawings has a high sensitivity to incident light from the upper left.
  • the first electrode 21 1 is arranged between the charge storage electrode 24 11 and the charge storage electrode 24 12 , but they are juxtaposed as in the example shown in FIG. By arranging one first electrode 21 1 so as to face the two charge storage electrodes 24 11 and 24 12 , the sensitivity can be further improved.
  • the technology (this technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device that is mounted on any type of mobile body such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. May be.
  • FIG. 114 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a vehicle control system that is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside vehicle information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (interface) 12053 are illustrated.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 includes a driving force generator for generating a driving force of a vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism that adjusts and a braking device that generates a braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as a headlamp, a back lamp, a brake lamp, a blinker, or a fog lamp.
  • the body control unit 12020 can be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches.
  • the body system control unit 12020 receives input of these radio waves or signals, and controls a door lock device, a power window device, a lamp, and the like of the vehicle.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 detects information outside the vehicle on which the vehicle control system 12000 is mounted.
  • the imaging unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image outside the vehicle and receives the captured image.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 may perform an object detection process or a distance detection process such as a person, a car, an obstacle, a sign, or a character on a road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal corresponding to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output an electrical signal as an image, or can output it as distance measurement information. Further, the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared rays.
  • the vehicle interior information detection unit 12040 detects vehicle interior information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects a driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 12040.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the vehicle interior information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated or it may be determined whether the driver is asleep.
  • the microcomputer 12051 calculates a control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside / outside the vehicle acquired by the vehicle outside information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and the drive system control unit A control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes an ADAS (Advanced Driver Assistance System) function including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following traveling based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintaining traveling, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning, etc. It is possible to perform cooperative control for the purpose.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040. It is possible to perform cooperative control for the purpose of automatic driving that autonomously travels without depending on the operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on information outside the vehicle acquired by the vehicle outside information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamp according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the outside information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of anti-glare, such as switching from a high beam to a low beam. It can be carried out.
  • the sound image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of sound and image to an output device capable of visually or audibly notifying information to a vehicle occupant or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.
  • FIG. 115 is a diagram illustrating an example of an installation position of the imaging unit 12031.
  • the vehicle 12100 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as the imaging unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, at positions such as a front nose, a side mirror, a rear bumper, a back door, and an upper part of a windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12101 provided in the front nose and the imaging unit 12105 provided in the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirror mainly acquire an image of the side of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided in the rear bumper or the back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100.
  • the forward images acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting a preceding vehicle or a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 115 shows an example of the imaging range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided in the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 The imaging range of the imaging part 12104 provided in the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, an overhead image when the vehicle 12100 is viewed from above is obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera including a plurality of imaging elements, or may be an imaging element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, the distance to each three-dimensional object in the imaging range 12111 to 12114 and the temporal change in this distance (relative speed with respect to the vehicle 12100).
  • a predetermined speed for example, 0 km / h or more
  • the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in advance before the preceding vehicle, and can perform automatic brake control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like.
  • automatic brake control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like autonomously traveling without depending on the operation of the driver can be performed.
  • the microcomputer 12051 converts the three-dimensional object data related to the three-dimensional object to other three-dimensional objects such as a two-wheeled vehicle, a normal vehicle, a large vehicle, a pedestrian, and a utility pole based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles.
  • the microcomputer 12051 identifies obstacles around the vehicle 12100 as obstacles that are visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see.
  • the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 is connected via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration or avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving assistance for collision avoidance can be performed.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104. Such pedestrian recognition is, for example, whether or not the user is a pedestrian by performing a pattern matching process on a sequence of feature points indicating the outline of an object and a procedure for extracting feature points in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras. It is carried out by the procedure for determining.
  • the audio image output unit 12052 When the microcomputer 12051 determines that there is a pedestrian in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 has a rectangular contour line for emphasizing the recognized pedestrian.
  • the display unit 12062 is controlled so as to be superimposed and displayed.
  • voice image output part 12052 may control the display part 12062 so that the icon etc. which show a pedestrian may be displayed on a desired position.
  • the technology (this technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 116 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology (present technology) according to the present disclosure can be applied.
  • an endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical instruments 11110 such as an insufflation tube 11111 and an energy treatment instrument 11112, and a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100. And a cart 11200 on which various devices for endoscopic surgery are mounted.
  • the endoscope 11100 includes a lens barrel 11101 in which a region having a predetermined length from the distal end is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101.
  • a lens barrel 11101 in which a region having a predetermined length from the distal end is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101.
  • an endoscope 11100 configured as a so-called rigid mirror having a rigid lens barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible mirror having a flexible lens barrel. Good.
  • An opening into which the objective lens is fitted is provided at the tip of the lens barrel 11101.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel by a light guide extending inside the lens barrel 11101. Irradiation is performed toward the observation target in the body cavity of the patient 11132 through the lens.
  • the endoscope 11100 may be a direct endoscope, a perspective mirror, or a side endoscope.
  • An optical system and an image sensor are provided inside the camera head 11102, and reflected light (observation light) from the observation target is condensed on the image sensor by the optical system. Observation light is photoelectrically converted by the imaging element, and an electrical signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image is generated.
  • the image signal is transmitted to a camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201 as RAW data.
  • CCU Camera Control Unit
  • the CCU 11201 is configured by a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like, and comprehensively controls operations of the endoscope 11100 and the display device 11202. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102 and performs various kinds of image processing for displaying an image based on the image signal, such as development processing (demosaic processing), for example.
  • a CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 displays an image based on an image signal subjected to image processing by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201.
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing a surgical site or the like.
  • a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing a surgical site or the like.
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • a user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user inputs an instruction to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100.
  • the treatment instrument control device 11205 controls the drive of the energy treatment instrument 11112 for tissue ablation, incision, blood vessel sealing, or the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 passes gas into the body cavity via the pneumoperitoneum tube 11111.
  • the recorder 11207 is an apparatus capable of recording various types of information related to surgery.
  • the printer 11208 is a device that can print various types of information related to surgery in various formats such as text, images, or graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the irradiation light when the surgical site is imaged to the endoscope 11100 can be configured by, for example, a white light source configured by an LED, a laser light source, or a combination thereof.
  • a white light source is configured by a combination of RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. Therefore, the light source device 11203 adjusts the white balance of the captured image. It can be carried out.
  • the driving of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light every predetermined time. Synchronously with the timing of changing the intensity of the light, the drive of the image sensor of the camera head 11102 is controlled to acquire an image in a time-sharing manner, and the image is synthesized, so that high dynamic without so-called blackout and overexposure A range image can be generated.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light of a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, by utilizing the wavelength dependence of light absorption in body tissue, the surface of the mucous membrane is irradiated by irradiating light in a narrow band compared to irradiation light (ie, white light) during normal observation.
  • a so-called narrow band imaging is performed in which a predetermined tissue such as a blood vessel is imaged with high contrast.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiating excitation light.
  • the body tissue is irradiated with excitation light to observe fluorescence from the body tissue (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally administered to the body tissue and applied to the body tissue. It is possible to obtain a fluorescence image by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 can be configured to be able to supply narrowband light and / or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 117 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and the CCU 11201 shown in FIG.
  • the camera head 11102 includes a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a drive unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • the CCU 11201 includes a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are connected to each other by a transmission cable 11400 so that they can communicate with each other.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at a connection portion with the lens barrel 11101. Observation light taken from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401.
  • the lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the imaging unit 11402 includes an imaging element.
  • One (so-called single plate type) image sensor may be included in the imaging unit 11402, or a plurality (so-called multi-plate type) may be used.
  • image signals corresponding to RGB may be generated by each imaging element, and a color image may be obtained by combining them.
  • the imaging unit 11402 may be configured to include a pair of imaging elements for acquiring right-eye and left-eye image signals corresponding to 3D (Dimensional) display. By performing the 3D display, the operator 11131 can more accurately grasp the depth of the living tissue in the surgical site.
  • 3D 3D
  • the imaging unit 11402 is not necessarily provided in the camera head 11102.
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.
  • the driving unit 11403 is configured by an actuator, and moves the zoom lens and the focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under the control of the camera head control unit 11405. Thereby, the magnification and the focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 11404 is configured by a communication device for transmitting and receiving various types of information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling driving of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies the control signal to the camera head control unit 11405.
  • the control signal includes, for example, information for designating the frame rate of the captured image, information for designating the exposure value at the time of imaging, and / or information for designating the magnification and focus of the captured image. Contains information about the condition.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately specified by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. Good. In the latter case, a so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function are mounted on the endoscope 11100.
  • AE Auto Exposure
  • AF Automatic Focus
  • AWB Auto White Balance
  • the camera head control unit 11405 controls driving of the camera head 11102 based on a control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is configured by a communication device for transmitting and receiving various types of information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives an image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling driving of the camera head 11102 to the camera head 11102.
  • the image signal and the control signal can be transmitted by electrical communication, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various types of image processing on the image signal that is RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various types of control related to imaging of the surgical site by the endoscope 11100 and display of a captured image obtained by imaging of the surgical site. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling driving of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display a picked-up image showing the surgical part or the like based on the image signal subjected to the image processing by the image processing unit 11412.
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition techniques.
  • the control unit 11413 detects surgical tools such as forceps, specific biological parts, bleeding, mist when using the energy treatment tool 11112, and the like by detecting the shape and color of the edge of the object included in the captured image. Can be recognized.
  • the control unit 11413 may display various types of surgery support information superimposed on the image of the surgical unit using the recognition result. Surgery support information is displayed in a superimposed manner and presented to the operator 11131, thereby reducing the burden on the operator 11131 and allowing the operator 11131 to proceed with surgery reliably.
  • the transmission cable 11400 for connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electric signal cable corresponding to electric signal communication, an optical fiber corresponding to optical communication, or a composite cable thereof.
  • communication is performed by wire using the transmission cable 11400.
  • communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
  • the technology (present technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 118 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a patient in-vivo information acquisition system using a capsule endoscope to which the technology (present technology) according to the present disclosure can be applied.
  • the in-vivo information acquisition system 10001 includes a capsule endoscope 10100 and an external control device 10200.
  • the capsule endoscope 10100 is swallowed by the patient at the time of examination.
  • the capsule endoscope 10100 has an imaging function and a wireless communication function, and moves inside the organ such as the stomach and the intestine by peristaltic motion or the like until it is spontaneously discharged from the patient.
  • Images (hereinafter also referred to as in-vivo images) are sequentially captured at predetermined intervals, and information about the in-vivo images is sequentially wirelessly transmitted to the external control device 10200 outside the body.
  • the external control device 10200 comprehensively controls the operation of the in-vivo information acquisition system 10001. Further, the external control device 10200 receives information about the in-vivo image transmitted from the capsule endoscope 10100 and, based on the received information about the in-vivo image, displays the in-vivo image on the display device (not shown). The image data for displaying is generated.
  • an in-vivo image obtained by imaging the inside of the patient's body can be obtained at any time in this manner until the capsule endoscope 10100 is swallowed and discharged.
  • the capsule endoscope 10100 includes a capsule-type casing 10101.
  • a light source unit 10111 In the casing 10101, a light source unit 10111, an imaging unit 10112, an image processing unit 10113, a wireless communication unit 10114, a power supply unit 10115, and a power supply unit 10116 and the control unit 10117 are stored.
  • the light source unit 10111 includes a light source such as an LED (light-emitting diode), and irradiates the imaging field of the imaging unit 10112 with light.
  • a light source such as an LED (light-emitting diode)
  • the image capturing unit 10112 includes an image sensor and an optical system including a plurality of lenses provided in front of the image sensor. Reflected light (hereinafter referred to as observation light) of light irradiated on the body tissue to be observed is collected by the optical system and enters the image sensor. In the imaging unit 10112, in the imaging element, the observation light incident thereon is photoelectrically converted, and an image signal corresponding to the observation light is generated. The image signal generated by the imaging unit 10112 is provided to the image processing unit 10113.
  • the image processing unit 10113 is configured by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit), and performs various types of signal processing on the image signal generated by the imaging unit 10112.
  • the image processing unit 10113 provides the radio communication unit 10114 with the image signal subjected to signal processing as RAW data.
  • the wireless communication unit 10114 performs predetermined processing such as modulation processing on the image signal that has been subjected to signal processing by the image processing unit 10113, and transmits the image signal to the external control apparatus 10200 via the antenna 10114A.
  • the wireless communication unit 10114 receives a control signal related to drive control of the capsule endoscope 10100 from the external control device 10200 via the antenna antenna 10114A.
  • the wireless communication unit 10114 provides a control signal received from the external control device 10200 to the control unit 10117.
  • the power feeding unit 10115 includes a power receiving antenna coil, a power regeneration circuit that regenerates power from a current generated in the antenna coil, a booster circuit, and the like. In the power feeding unit 10115, electric power is generated using a so-called non-contact charging principle.
  • the power supply unit 10116 is composed of a secondary battery, and stores the electric power generated by the power supply unit 10115.
  • FIG. 118 in order to avoid making the drawing complicated, an arrow indicating a power supply destination from the power supply unit 10116 is not shown, but the power stored in the power supply unit 10116 is not stored in the light source unit 10111.
  • the imaging unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the control unit 10117 can be used for driving them.
  • the control unit 10117 includes a processor such as a CPU, and a control signal transmitted from the external control device 10200 to drive the light source unit 10111, the imaging unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the power feeding unit 10115. Control accordingly.
  • a processor such as a CPU
  • the external control device 10200 is constituted by a CPU, a processor such as a GPU, or a microcomputer or a control board in which a processor and a storage element such as a memory are mounted.
  • the external control device 10200 controls the operation of the capsule endoscope 10100 by transmitting a control signal to the control unit 10117 of the capsule endoscope 10100 via the antenna 10200A.
  • the capsule endoscope 10100 for example, the light irradiation condition for the observation target in the light source unit 10111 can be changed by a control signal from the external control device 10200.
  • an imaging condition for example, a frame rate or an exposure value in the imaging unit 10112
  • the contents of processing in the image processing unit 10113 and the conditions (for example, the transmission interval, the number of transmission images, etc.) by which the wireless communication unit 10114 transmits an image signal may be changed by a control signal from the external control device 10200. .
  • the external control device 10200 performs various image processing on the image signal transmitted from the capsule endoscope 10100, and generates image data for displaying the captured in-vivo image on the display device.
  • the image processing includes, for example, development processing (demosaic processing), image quality enhancement processing (band enhancement processing, super-resolution processing, NR (Noise reduction) processing and / or camera shake correction processing, etc.), and / or enlargement processing ( Various signal processing such as electronic zoom processing can be performed.
  • the external control device 10200 controls driving of the display device to display an in-vivo image captured based on the generated image data. Alternatively, the external control device 10200 may cause the generated image data to be recorded on a recording device (not shown) or may be printed out on a printing device (not shown).
  • the present disclosure has been described based on the preferred embodiments, the present disclosure is not limited to these embodiments.
  • the structure and configuration of the solid-state imaging device such as the multilayer imaging device and the multilayer imaging device described in the embodiments, the manufacturing conditions, the manufacturing method, and the materials used are examples, and can be changed as appropriate.
  • the laminated image sensors of the embodiments can be appropriately combined.
  • the multilayer image sensor of Example 9, the multilayer image sensor of Example 10, the multilayer image sensor of Example 11, the multilayer image sensor of Example 12, and the multilayer image sensor of Example 13 Can be arbitrarily combined, and the stacked image sensor of Example 9, the stacked image sensor of Example 10, the stacked image sensor of Example 11, the stacked image sensor of Example 12, etc.
  • the laminated image sensor of Example 14 can be arbitrarily combined.
  • the floating diffusion layers FD 1 , FD 2 , FD 3 , 51C, 45C, and 46C can be shared.
  • the first electrode 21 extends in the opening 85A provided in the insulating layer 82, and the photoelectric conversion layer 23 may be connected.
  • FIG. 87 shows a modified example of the multilayer imaging device described in the third embodiment
  • FIG. 88A shows an enlarged schematic partial sectional view of the first electrode portion and the like.
  • the edge of the top surface of the first electrode 21 is covered with an insulating layer 82, and the first electrode 21 is exposed on the bottom surface of the opening 85 ⁇ / b> B, and the insulating layer 82 is in contact with the top surface of the first electrode 21.
  • the first surface 82a is the first surface 82a and the surface of the insulating layer 82 that is in contact with the portion of the photoelectric conversion layer 23 that faces the charge storage electrode 24 is the second surface 82b
  • the side surface of the opening 85B extends from the first surface 82a.
  • the side surface of the opening 85B is rotationally symmetric about the axis of the opening 85B, but as shown in FIG. 88B, from the first surface 82a toward the second surface 82b.
  • the opening 85C may be provided so that the side surface of the opening 85C having an expanding slope is positioned on the charge storage electrode 24 side. This makes it difficult for charges to move from the portion of the photoelectric conversion layer 23 opposite to the charge storage electrode 24 across the opening 85C.
  • the side surface of the opening 85B has an inclination that spreads from the first surface 82a toward the second surface 82b, but the edge of the side surface of the opening 85B in the second surface 82b is as shown in FIG. It may be located outside the edge of the first electrode 21 or may be located inside the edge of the first electrode 21 as shown in FIG. 88C.
  • the openings 85B and 85C are inclined by reflowing an etching mask made of a resist material formed when the openings are formed in the insulating layer based on an etching method, and the opening side surfaces of the etching mask are inclined.
  • the insulating layer 82 can be formed by etching using an etching mask.
  • the photoelectric conversion layer 23 extends in the second opening 86 ⁇ / b> A provided in the insulating layer 82, and the charge discharging electrode 26.
  • the edge of the top surface of the charge discharge electrode 26 is covered with an insulating layer 82, and the charge discharge electrode 26 is exposed on the bottom surface of the second opening 86A.
  • the side surface can be configured to have an inclination that widens from the third surface 82c toward the second surface 82b. 90 to 93, the lower insulating layer 83, the polarizer 91, and the upper insulating layer 84 are shown in a simplified manner.
  • the light shielding layer 15 may be formed. Note that various wirings provided on the light incident side of the photoelectric conversion layer can function as a light shielding layer.
  • the light shielding layer 15 is formed above the second electrode 22, that is, on the light incident side from the second electrode 22 and above the first electrode 21.
  • the light shielding layer 15 may be disposed on the light incident side surface of the second electrode 22. In some cases, the light shielding layer 15 may be formed on the second electrode 22 as shown in FIG.
  • a structure in which light is incident from the second electrode 22 side and light is not incident on the first electrode 21 may be employed.
  • the light shielding layer 15 is formed on the light incident side from the second electrode 22 and above the first electrode 21.
  • an on-chip micro lens 14 is provided above the charge storage electrode 24 and the second electrode 22, and light incident on the on-chip micro lens 14 is A structure in which the light is condensed on the charge storage electrode 24 and does not reach the first electrode 21 may be used.
  • the transfer control electrode 25 when the transfer control electrode 25 is provided, the first electrode 21 and the transfer control electrode 25 can be configured such that light does not enter.
  • the light shielding layer 15 may be formed above the first electrode 21 and the transfer control electrode 25. As shown in FIG. Alternatively, the light incident on the on-chip micro lens 14 may be structured not to reach the first electrode 21 or the first electrode 21 and the transfer control electrode 25.
  • the light shielding layer 15 is provided so that light is incident only on the photoelectric conversion layer 23 located above the charge storage electrode 24, or alternatively, on-chip
  • the portion of the photoelectric conversion layer 23 located above the first electrode 21 does not contribute to photoelectric conversion. All pixels can be reset more reliably and simultaneously, and the global shutter function can be realized more easily.
  • each stacked image sensor has a structure in which light incident from the second electrode side does not enter the first electrode, and all the stacked image sensors, etc.
  • the first electrode can be surely reset simultaneously in the all-stack imaging device or the like.
  • the charges accumulated in the photoelectric conversion layer are transferred to the first electrode all at once, and after the transfer is completed, sequentially transferred to the first electrode in each stacked image sensor, etc. Read out the generated charge. Therefore, a so-called global shutter function can be easily realized.
  • the photoelectric conversion layer is not limited to a single layer configuration.
  • the photoelectric conversion layer 23 includes a lower semiconductor layer 23A made of, for example, IGZO and the photoelectric conversion layer described in the third embodiment.
  • a laminated structure of the upper photoelectric conversion layer 23 ⁇ / b> B made of the material constituting the material 23 can also be used.
  • a plurality of transfer control electrodes may be provided from the position closest to the first electrode 21 toward the charge storage electrode 24.
  • FIG. 96 shows an example in which two transfer control electrodes 25A and 25B are provided.
  • An on-chip micro lens 14 is provided above the charge storage electrode 24 and the second electrode 22, and light incident on the on-chip micro lens 14 is collected on the charge storage electrode 24.
  • a structure that does not reach the first electrode 21 and the transfer control electrodes 25A and 25B can also be adopted.
  • the insulating layer segments 82 ′ 1 , 82 are obtained by gradually reducing the thickness of the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 , 24 ′ 3.
  • the thickness of ' 2 , 82' 3 is gradually increased.
  • FIG. 97 a schematic partial cross-sectional view in which a portion where the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked in the modified example of the ninth embodiment is shown in FIG.
  • the thicknesses of ' 1 , 24' 2 and 24 ' 3 may be made constant, and the thicknesses of the insulating layer segments 82' 1 , 82 ' 2 and 82' 3 may be gradually increased. Note that the thickness of the photoelectric conversion layer segments 23 ′ 1 , 23 ′ 2 and 23 ′ 3 is constant.
  • Example 10 shown in FIG. 62 the photoelectric conversion layer segments 23 ′ 1 , 23 are gradually reduced by gradually reducing the thicknesses of the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 , 24 ′ 3.
  • the thickness of ' 2 , 23' 3 is gradually increased.
  • FIG. 98 a schematic partial cross-sectional view in which a portion where the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked in the modified example of Example 10 is shown in FIG.
  • the photoelectric conversion layer segments 23 ' 1 , 23 '2, 23' 3 thickness may be gradually thicker.
  • Example 3 a polarizer was provided above the upper layer photoelectric conversion unit, but alternatively, below the upper layer photoelectric conversion unit (between the upper layer photoelectric conversion unit and the lower layer photoelectric conversion unit, more specifically, The interlayer insulating layer 81) may be provided with a polarizer.
  • each semiconductor region may be constituted by a semiconductor region having the opposite conductivity type, and the conductivity type of the photoelectric conversion layer formed on the semiconductor substrate may be p-type.
  • the angle formed by the arrangement direction of the plurality of stacked image sensors and the first direction is, for example, a stacked image sensor having an angle of 0 degrees and a stack having an angle of 90 degrees. It can be a combination with a type imaging device or the like. Also, as shown in FIG. 102, the angle formed by the arrangement direction of the plurality of stacked image sensors and the first direction is, for example, 135 ° with the stacked image sensor having an angle of 45 degrees. It can be a combination with a multilayer imaging device or the like. 101 to 113, “R” indicates a red photoelectric conversion element including a red color filter layer, and “G” indicates a green photoelectric element including a green color filter layer. “B” indicates a blue photoelectric conversion element having a blue color filter layer, and “W” indicates a white photoelectric conversion element not having a color filter layer (or having a transparent resin layer). Indicates.
  • the white light laminate-type imaging device such as W with a wire-grid polarizer 91 is arranged skip the first image sensor in the x 0 direction and the y 0 direction, skip second image sensor, Alternatively, the three image sensors may be skipped and arranged, or a stacked image sensor having the wire grid polarizing elements 91 may be arranged in a staggered pattern.
  • 103 is a modification of the example shown in FIG. 16B.
  • FIGS It is also possible to adopt a configuration in which the planar layout is illustrated in FIGS.
  • CMOS image sensor having the planar layout shown in FIG. 104 it is possible to adopt a 2 ⁇ 2 pixel sharing method in which a selection transistor, a reset transistor, and an amplification transistor are shared by a 2 ⁇ 2 stacked image sensor or the like.
  • imaging mode in which pixel addition is not performed, imaging including polarization information is performed, and in the mode in which accumulated charges in the 2 ⁇ 2 sub-pixel region are FD-added, a normal captured image in which all polarization components are integrated can be provided.
  • FIGS. 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, and 113 it is possible to adopt a configuration in which the planar layout is shown in FIGS. 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, and 113.
  • the wire grid polarizing element is exclusively used for obtaining polarization information in a laminated image sensor having sensitivity in the visible light wavelength band. If it has sensitivity, it can be mounted as a wire grid polarizing element that functions in an arbitrary wavelength band by enlarging / reducing the line portion formation pitch P 0 accordingly.
  • the light reflecting layer and the light absorbing layer in the laminated structure are separated by an insulating film (that is, the insulating film is formed on the entire top surface of the light reflecting layer.
  • the light grid layer is configured to have a light absorption layer formed on the entire top surface of the electrode.
  • a part of the insulating film is cut away, and the light reflection layer and the light absorption layer are made of an insulating film. It can also be set as the structure which has contact
  • the present invention is applied to a CMOS solid-state imaging device in which unit pixels that detect signal charges corresponding to the amount of incident light as physical quantities are arranged in a matrix is described as an example.
  • the present invention is not limited to application to a solid-state solid-state imaging device, and can also be applied to a CCD solid-state imaging device.
  • the signal charge is transferred in the vertical direction by a vertical transfer register having a CCD structure, transferred in the horizontal direction by a horizontal transfer register, and amplified to output a pixel signal (image signal).
  • the present invention is not limited to a column-type solid-state imaging device in general in which pixels are formed in a two-dimensional matrix and a column signal processing circuit is arranged for each pixel column. Further, in some cases, the selection transistor can be omitted.
  • the multilayer imaging device of the present disclosure is not limited to application to a solid-state imaging device that senses the distribution of the amount of incident light of visible light and captures it as an image, but includes incident amounts of infrared rays, X-rays, particles, and the like.
  • the present invention can also be applied to a solid-state imaging device that captures the distribution of images as an image.
  • the present invention is applicable to all solid-state imaging devices (physical quantity distribution detection devices) such as a fingerprint detection sensor that senses other physical quantity distributions such as pressure and capacitance and picks up an image as an image.
  • the present invention is not limited to a solid-state imaging device that sequentially scans each unit pixel in the imaging region in units of rows and reads a pixel signal from each unit pixel.
  • the present invention is also applicable to an XY address type solid-state imaging device that selects an arbitrary pixel in pixel units and reads out pixel signals from the selected pixels in pixel units.
  • the solid-state imaging device may have a form formed as a single chip, or may have a module-like form having an imaging function in which an imaging region and a drive circuit or an optical system are packaged.
  • the present invention is not limited to application to a solid-state imaging device, and can also be applied to an imaging device.
  • the imaging device refers to a camera system such as a digital still camera or a video camera, or an electronic device having an imaging function such as a mobile phone.
  • a module form mounted on an electronic device that is, a camera module is used as an imaging device.
  • FIG. 99 is a conceptual diagram illustrating an example in which the solid-state imaging device 201 configured of the multilayer imaging element and the like of the present disclosure is used in an electronic apparatus (camera) 200.
  • the electronic device 200 includes a solid-state imaging device 201, an optical lens 210, a shutter device 211, a drive circuit 212, and a signal processing circuit 213.
  • the optical lens 210 forms image light (incident light) from the subject on the imaging surface of the solid-state imaging device 201.
  • signal charges are accumulated in the solid-state imaging device 201 for a certain period.
  • the shutter device 211 controls a light irradiation period and a light shielding period for the solid-state imaging device 201.
  • the drive circuit 212 supplies a drive signal for controlling the transfer operation of the solid-state imaging device 201 and the shutter operation of the shutter device 211.
  • Signal transfer of the solid-state imaging device 201 is performed by a drive signal (timing signal) supplied from the drive circuit 212.
  • the signal processing circuit 213 performs various signal processing.
  • the video signal subjected to the signal processing is stored in a storage medium such as a memory, or is output to a monitor.
  • the pixel size in the solid-state imaging device 201 can be reduced and the transfer efficiency can be improved, and thus the electronic device 200 with improved pixel characteristics can be obtained.
  • the electronic device 200 to which the solid-state imaging device 201 can be applied is not limited to a camera, and can be applied to an imaging device such as a digital still camera and a camera module for mobile devices such as a mobile phone.
  • Multilayer imaging device first embodiment >> It is composed of a polarizer and a plurality of stacked photoelectric conversion units, The polarizer and the plurality of photoelectric conversion units are stacked type image pickup devices that are stacked in a state where the polarizer is disposed closer to the light incident side than the plurality of photoelectric conversion units.
  • At least one photoelectric conversion unit among the plurality of stacked photoelectric conversion units is formed by stacking a first electrode, a photoelectric conversion layer, and a second electrode, and is disposed apart from the first electrode.
  • the multilayer image pickup device according to [A01], further including a charge storage electrode arranged to face the photoelectric conversion layer with an insulating layer interposed therebetween.
  • [A03] further comprising a semiconductor substrate; The stacked imaging device according to [A02], wherein at least one of the plurality of stacked photoelectric conversion units is disposed above the semiconductor substrate.
  • [A04] The multilayer imaging element according to [A02] or [A03], wherein the first electrode extends in an opening provided in the insulating layer and is connected to the photoelectric conversion layer.
  • the edge of the top surface of the first electrode is covered with an insulating layer; The first electrode is exposed at the bottom of the opening, When the surface of the insulating layer in contact with the top surface of the first electrode is the first surface and the surface of the insulating layer in contact with the portion of the photoelectric conversion layer facing the charge storage electrode is the second surface, the side surface of the opening is The multilayer imaging device according to [A05], which has an inclination that spreads from one surface toward the second surface. [A07] The multilayer imaging device according to [A06], wherein a side surface of the opening having an inclination extending from the first surface toward the second surface is positioned on the charge storage electrode side.
  • Control of potential of first electrode and charge storage electrode >> A control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit; The first electrode and the charge storage electrode are connected to a drive circuit, In the charge accumulation period, the driving circuit, the potential V 11 is applied to the first electrode, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode, charges are accumulated in the photoelectric conversion layer, In the charge transfer period, the potential V 21 is applied to the first electrode from the drive circuit, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode, and the charge accumulated in the photoelectric conversion layer passes through the first electrode to the control unit.
  • a control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit;
  • the first electrode, the charge storage electrode, and the transfer control electrode are connected to a drive circuit,
  • the driving circuit In the charge accumulation period, the driving circuit, the potential V 11 is applied to the first electrode, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode, the potential V 13 is applied to the transfer control electrode, charges in the photoelectric conversion layer Accumulated,
  • the drive circuit applies the potential V 21 to the first electrode, the potential V 22 to the charge storage electrode, the potential V 23 to the transfer control electrode, and accumulates it in the photoelectric conversion layer.
  • the edge of the top surface of the charge discharging electrode is covered with an insulating layer,
  • the charge discharge electrode is exposed on the bottom surface of the second opening,
  • the side surface of the second opening is
  • a control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit;
  • the first electrode, the charge storage electrode, and the charge discharge electrode are connected to a drive circuit,
  • the driving circuit the potential V 11 is applied to the first electrode
  • the potential V 12 is applied to the charge storage electrode
  • the potential V 14 is applied to the charge discharging electrodes, electric charges accumulated in the photoelectric conversion layer
  • the potential V 21 was applied to the first electrode from the drive circuit
  • the potential V 22 was applied to the charge storage electrode
  • the potential V 24 was applied to the charge discharge electrode, and accumulated in the photoelectric conversion layer.
  • the semiconductor substrate is provided with at least a floating diffusion layer and an amplification transistor constituting the control unit, The stacked electrode device according to any one of [A02] to [A16], wherein the first electrode is connected to the floating diffusion layer and the gate portion of the amplification transistor.
  • the semiconductor substrate is further provided with a reset transistor and a selection transistor constituting the control unit, The floating diffusion layer is connected to one source / drain region of the reset transistor, One source / drain region of the amplification transistor is connected to one source / drain region of the selection transistor, and the other source / drain region of the selection transistor is connected to the signal line.
  • Type image sensor is provided to any one of [A02] to [A16], wherein the first electrode is connected to the floating diffusion layer and the gate portion of the amplification transistor.
  • [A19] The multilayer imaging device according to any one of [A02] to [A18], wherein the charge storage electrode is larger than the first electrode.
  • [A20] The multilayer imaging element according to any one of [A02] to [A19], in which light is incident from the second electrode side and a light shielding layer is formed on the light incident side from the second electrode.
  • [A21] The multilayer imaging element according to any one of [A02] to [A19], in which light enters from the second electrode side and no light enters the first electrode.
  • [A22] The multilayer imaging device according to [A21], in which a light shielding layer is formed on the light incident side from the second electrode and above the first electrode.
  • An on-chip micro lens is provided above the charge storage electrode and the second electrode, The multilayer imaging device according to [A21], wherein light incident on the on-chip micro lens is collected on the charge storage electrode.
  • ⁇ Laminated Image Sensor: First Configuration >> At least one photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments, The photoelectric conversion layer is composed of N photoelectric conversion layer segments, The insulating layer is composed of N insulating layer segments, The charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments, The nth (where n 1, 2, 3,... N) photoelectric conversion segment includes an nth charge storage electrode segment, an nth insulating layer segment, and an nth photoelectric conversion layer.
  • the photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode, The stack according to any one of [A02] to [A23], in which the thickness of the insulating layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment.
  • N) photoelectric conversion segment includes an nth charge storage electrode segment, an nth insulating layer segment, and an nth photoelectric conversion layer. Consists of segments, The photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode, The thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment. [A02] to [A23] Stacked image sensor.
  • At least one photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the photoelectric conversion layer is composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • the charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments,
  • the photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode,
  • the photoelectric conversion layer is composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • the charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments that are spaced apart from each other.
  • the nth (where n 1, 2, 3,...
  • N) photoelectric conversion segment includes an nth charge storage electrode segment, an nth insulating layer segment, and an nth photoelectric conversion layer. Consists of segments, The photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode, The stacked imaging device according to any one of [A02] to [A23], in which materials constituting the charge storage electrode segment are different in adjacent photoelectric conversion unit segments.
  • a polarizer is formed by arranging four polarizer segments of a first polarizer segment, a second polarizer segment, a third polarizer segment, and a fourth polarizer segment in a 2 ⁇ 2 arrangement,
  • the polarization orientation to be transmitted by the first polarizer segment is ⁇ degrees
  • the polarization orientation to be transmitted by the second polarizer segment is ( ⁇ + 45) degrees
  • the polarization orientation to be transmitted by the third polarizer segment is ( ⁇ + 90) degrees
  • the stacked imaging device according to any one of [A01] to [A29], wherein a polarization direction to be transmitted by the fourth polarizer segment is ( ⁇ + 135) degrees.
  • [A31] The plurality of photoelectric conversion units according to any one of [A01] to [A30], including a photoelectric conversion unit having sensitivity to white light and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near-infrared light. Stacked image sensor.
  • the plurality of photoelectric conversion units are any of [A01] to [A30] including a photoelectric conversion unit having sensitivity to red light, green light, or blue light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light. 2.
  • a multilayer imaging device according to claim 1.
  • [A33] The multilayer imaging element according to [A32], in which a color filter layer is disposed on the light incident side of the polarizer.
  • the photoelectric conversion unit having sensitivity to red light, green light, or blue light includes a red light photoelectric conversion unit having sensitivity to red light, a green light photoelectric conversion unit having sensitivity to green light, and blue light.
  • a second protective film is formed between the wire grid polarizing element and the protective film, When the refractive index of the material constituting the protective film is n 1 and the refractive index of the material constituting the second protective film is n 2 , n 1> n 2
  • the multilayer imaging device according to [A35] which satisfies the following.
  • a third protective film is formed on at least a side surface of the line portion facing the space portion of the wire grid polarizing element.
  • [A39] further comprising a frame portion surrounding the wire grid polarization element; The frame part and the line part of the wire grid polarizing element are connected, The multilayer imaging device according to any one of [A35] to [A38], wherein the frame portion has the same structure as the line portion of the wire grid polarizing element.
  • a driving circuit for driving the photoelectric conversion unit is formed on one surface of the substrate.
  • a photoelectric conversion part is formed on the other surface of the substrate, At the edge of the multilayer imaging element, a groove is formed extending from one surface of the substrate to the other surface and extending below the wire grid polarizing element and embedded with an insulating material or a light shielding material [A35. ] To [A39].
  • the line portion of the wire grid polarizing element is formed from a laminated structure in which a light reflection layer made of a first conductive material, an insulating film, and a light absorption layer made of a second conductive material are laminated from the photoelectric conversion portion side.
  • the stacked imaging device according to any one of [A35] to [A40], which is configured.
  • [A44] The stack according to any one of [A41] to [A43], wherein an insulating film is formed on the entire top surface of the light reflecting layer, and a light absorbing layer is formed on the entire top surface of the insulating film.
  • Type image sensor. [B01] ⁇ Solid-state imaging device: first aspect >> A solid-state imaging device in which stacked imaging elements are arranged in a two-dimensional matrix, Each stacked image sensor is composed of a polarizer and a plurality of stacked photoelectric conversion units, The polarizer and the plurality of photoelectric conversion units included in each stacked image sensor are stacked in a state where the polarizer is disposed on the light incident side with respect to the plurality of photoelectric conversion units.
  • Solid-state imaging device second aspect >> An image sensor unit composed of four stacked image sensors, a first stacked image sensor, a second stacked image sensor, a third stacked image sensor, and a fourth stacked image sensor arranged in a 2 ⁇ 2 array, A solid-state imaging device arranged in a two-dimensional matrix, Each image sensor unit further includes a polarizer on the light incident side of at least the fourth stacked image sensor.
  • the first stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to red light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • the second stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to green light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • the third stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to blue light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • the first stacked image sensor, the second stacked image sensor, and the third stacked image sensor do not include a polarizer.
  • the solid-state image capturing device according to [C01].
  • the solid-state imaging device according to [C02], wherein the fourth stacked imaging element includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to white light and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near-infrared light.
  • Each imaging device unit further includes a polarizer on the light incident side of the first stacked imaging device, the second stacked imaging device, and the third stacked imaging device, The polarizer included in the first stacked image sensor, the second stacked image sensor, the third stacked image sensor, and the fourth stacked image sensor has the same polarization direction.
  • the solid-state imaging device according to [C01].
  • the first stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to red light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near-infrared light.
  • the second stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to green light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light,
  • the third stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to blue light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light,
  • An image sensor unit group is composed of four image sensor units, a first image sensor unit, a second image sensor unit, a third image sensor unit, and a fourth image sensor unit, which are arranged in 2 ⁇ 2.
  • the polarization direction to be transmitted by the first polarizer provided in the first image sensor unit is ⁇ degrees
  • the polarization azimuth to be transmitted by the second polarizer provided in the second image sensor unit is ( ⁇ + 45) degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the third polarizer provided in the third image sensor unit is ( ⁇ + 90) degrees
  • the solid-state imaging device according to [C01] in which a polarization direction to be transmitted by a fourth polarizer included in the fourth imaging element unit is ( ⁇ + 135) degrees.
  • the first stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to red light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near-infrared light.
  • the second stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to green light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • the third stacked imaging device includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to blue light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • the fourth stacked image sensor includes a photoelectric conversion unit having sensitivity to white light, and a photoelectric conversion unit having sensitivity to near infrared light
  • Polarizers provided on the light incident side of the fourth stacked imaging element are arranged in 2 ⁇ 2, 4th-1 polarizer, 4th-2 polarizer, 4th-3 polarizer, and 4th polarizer.
  • Each image sensor unit further includes a polarizer on each light incident side of the first multilayer image sensor, the second multilayer image sensor, and the third multilayer image sensor.
  • Polarizers provided on the light incident side of the first stacked imaging device are arranged as a 2 ⁇ 2 array of 1-1 polarizer, 1-2 polarizer, 1-3 polarizer, and 1- 1 It consists of four polarizer segments of four polarizers,
  • the polarization direction to be transmitted by the 1-1 polarizer is ⁇ degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the first-second polarizer is ( ⁇ + 45) degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the first to third polarizers is ( ⁇ + 90) degrees
  • the polarization direction to be transmitted by the 1-4th polarizer is ( ⁇ + 135) degrees
  • Polarizers provided on the light incident side of the second stacked imaging device are arranged in a 2 ⁇ 2 arrangement, a 2-1 polarizer, a 2-2 polarizer, a 2-3 polarizer, and a 2- It consists of four polarizer segments of four polarizers,
  • the polarization direction that the 2-1 polarizer should transmit is ⁇
  • Image sensor An imaging device in which a polarizer and a photoelectric conversion unit are stacked, The photoelectric conversion unit is formed by laminating a first electrode, a photoelectric conversion layer, and a second electrode, and is further disposed apart from the first electrode, and is disposed to face the photoelectric conversion layer via an insulating layer. An image sensor provided with a charge storage electrode. [D02] further comprising a semiconductor substrate; The photoelectric conversion unit according to [D01], wherein the photoelectric conversion unit is disposed above the semiconductor substrate. [D03] The imaging device according to [D01] or [D02], in which the first electrode extends through an opening provided in the insulating layer and is connected to the photoelectric conversion layer.
  • [D04] The imaging element according to [D01] or [D02], in which the photoelectric conversion layer extends through an opening provided in the insulating layer and is connected to the first electrode.
  • the edge of the top surface of the first electrode is covered with an insulating layer; The first electrode is exposed at the bottom of the opening, When the surface of the insulating layer in contact with the top surface of the first electrode is the first surface and the surface of the insulating layer in contact with the portion of the photoelectric conversion layer facing the charge storage electrode is the second surface, the side surface of the opening is The imaging device according to [D04], which has an inclination that spreads from one surface toward the second surface.
  • Control of potentials of first electrode, charge storage electrode and transfer control electrode >> A control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit; The first electrode, the charge storage electrode, and the transfer control electrode are connected to a drive circuit, In the charge accumulation period, the driving circuit, the potential V 11 is applied to the first electrode, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode, the potential V 13 is applied to the transfer control electrode, charges in the photoelectric conversion layer Accumulated, In the charge transfer period, the drive circuit applies the potential V 21 to the first electrode, the potential V 22 to the charge storage electrode, the potential V 23 to the transfer control electrode, and accumulates it in the photoelectric conversion layer.
  • the edge of the top surface of the charge discharging electrode is covered with an insulating layer,
  • the charge discharge electrode is exposed on the bottom surface of the second opening,
  • the side surface of the second opening is
  • a control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit;
  • the first electrode, the charge storage electrode, and the charge discharge electrode are connected to a drive circuit,
  • the driving circuit the potential V 11 is applied to the first electrode
  • the potential V 12 is applied to the charge storage electrode
  • the potential V 14 is applied to the charge discharging electrodes, electric charges accumulated in the photoelectric conversion layer
  • the potential V 21 was applied to the first electrode from the drive circuit
  • the potential V 22 was applied to the charge storage electrode
  • the potential V 24 was applied to the charge discharge electrode, and accumulated in the photoelectric conversion layer.
  • the imaging device according to any one of [D10] to [D12], in which electric charges are read out to the control unit via the first electrode.
  • [D14] ⁇ Charge Storage Electrode Segment >> The charge storage electrode according to any one of [D01] to [D13], wherein the charge storage electrode includes a plurality of charge storage electrode segments.
  • the potential applied to the charge storage electrode segment located closest to the first electrode in the charge transfer period is farthest from the first electrode.
  • the imaging device which is lower than a potential applied to the charge accumulation electrode segment.
  • the semiconductor substrate is provided with at least a floating diffusion layer and an amplification transistor constituting the control unit,
  • the image sensor according to any one of [D01] to [D15], wherein the first electrode is connected to the floating diffusion layer and the gate portion of the amplification transistor.
  • the semiconductor substrate further includes a reset transistor and a selection transistor that constitute a control unit,
  • the floating diffusion layer is connected to one source / drain region of the reset transistor,
  • One source / drain region of the amplification transistor is connected to one source / drain region of the selection transistor, and the other source / drain region of the selection transistor is connected to the signal line.
  • [E05] The imaging device according to any one of [D01] to [E03], in which light enters from the second electrode side and no light enters the first electrode.
  • [E06] The imaging device according to [E05], in which a light-shielding layer is formed on the light incident side from the second electrode and above the first electrode.
  • An on-chip micro lens is provided above the charge storage electrode and the second electrode, The image sensor according to [E05], wherein light incident on the on-chip micro lens is collected on the charge storage electrode.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments
  • the photoelectric conversion layer is composed of N photoelectric conversion layer segments
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments
  • the charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments
  • the photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode, The imaging according to any one of [D01] to [E07], wherein the thickness of the insulating layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment.
  • element. [F02] ⁇ Image sensor: second configuration >> The photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments, The photoelectric conversion layer is composed of N photoelectric conversion layer segments, The insulating layer is composed of N insulating layer segments, The charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments, The nth (where n 1, 2, 3,...
  • N) photoelectric conversion segment includes an nth charge storage electrode segment, an nth insulating layer segment, and an nth photoelectric conversion layer. Consists of segments, The photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode, The thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment. [D01] to [E07] Image sensor.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the photoelectric conversion layer is composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • the charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments,
  • the photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode,
  • the image sensor according to any one of [D01] to [E07], in which materials constituting the insulating layer segment are different in adjacent photoelectric conversion unit segments.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the photoelectric conversion layer is composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • the charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments that are spaced apart from each other.
  • the photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode,
  • the image sensor according to any one of [D01] to [E07], in which materials constituting the charge storage electrode segment are different in adjacent photoelectric conversion unit segments.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the photoelectric conversion layer is composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • the charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments that are spaced apart from each other.
  • N) photoelectric conversion segment includes an nth charge storage electrode segment, an nth insulating layer segment, and an nth photoelectric conversion layer. Consists of segments, The photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode, The area of the charge storage electrode segment gradually decreases from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment, according to any one of [D01] to [E07].
  • the imaging device according to any one of [D01] to [E07], wherein a cross-sectional area of the stacked portion when the stacked portion is cut varies depending on a distance from the first electrode.
  • Solid-state imaging device first configuration >> Comprising a photoelectric conversion part formed by laminating a first electrode, a photoelectric conversion layer and a second electrode;
  • the photoelectric conversion unit includes a plurality of the imaging elements according to any one of [D01] to [F06],
  • An image sensor block is composed of a plurality of image sensors, A solid-state imaging device in which a first electrode is shared by a plurality of imaging elements constituting an imaging element block.
  • Solid-state imaging device second configuration >> [D01] to [F06], including a plurality of image pickup devices according to any one of
  • An image sensor block is composed of a plurality of image sensors, A solid-state imaging device in which a first electrode is shared by a plurality of imaging elements constituting an imaging element block.
  • An image sensor block is composed of two image sensors, The solid-state imaging device according to [J01] or [J02], in which one on-chip micro lens is disposed above the imaging element block.
  • the distance between the charge storage electrode constituting the image sensor and the charge storage electrode constituting the image sensor is the distance between the first electrode and the charge storage electrode in the image sensor adjacent to the first electrode.
  • the photoelectric conversion unit further includes a charge storage electrode disposed apart from the first electrode and disposed opposite the photoelectric conversion layer via an insulating layer,
  • a method for driving a solid-state imaging device including a plurality of imaging elements having a structure in which light enters from the second electrode side and light does not enter the first electrode, In all the image sensors, while accumulating charges in the photoelectric conversion layer all at once, the charges in the first electrode are discharged out of the system, In all the image sensors, the charges accumulated in the photoelectric conversion layer are transferred to the first electrode all at once, and after the transfer is completed, the charges transferred to the first electrode in each image sensor are sequentially read out.
  • a method for driving a solid-state imaging device that repeats each process.
  • Third image sensor unit 12 4 .
  • OCL On-chip micro lens
  • charge transfer control electrode 31, 33, 41, 43 ... n-type semiconductor region, 32, 34, 42, 44, 73 ... p + layer, 35, 36, 45, 46 ..Gate portion of transfer transistor, 35C, 36C... Region of semiconductor substrate, 36A Transfer channel 51 gate part of ... reset transistor TR1 rst, a channel formation region of the 51A ... reset transistor TR1 rst, 51B, 51C ... reset transistor TR1 rst source / drain regions of, 52 ...
  • second surface (back surface) of the semiconductor substrate 71 ... isolation region, 72 ... oxide film, 74 ... HfO 2 film, 75 ... insulating material film, 76,77,78,81 ... interlayer insulating layer, 82 ... insulating layer, 82 ' 1 , 82 ′ 2 , 82 ′ 3 ... Insulating layer segment, 82a... First surface of insulating layer, 82b... Second surface of insulating layer, 82c. ... lower insulating layer, 84 ... upper insulating layer, 85, 85A, 85B, 85C ... opening, 86, 86A ...
  • Polarizer (wire grid polarization element), 91′R 1 , 91′R 2 , 91′R 3 , 91′R 4 , 91′G 1 , 91′G 2 , 91′G 3 , 91′G 4 , 91 'B 1 , 91'B 2 , 91'B 3 , 91'B 4 , 91'W 1 , 91'W 2 , 91'W 3 , 91'W 4 ... polarizer segment, 92 ... line Part (laminated structure), 93 ... light reflecting layer, 93 A ... light reflecting layer forming layer, 94 ... insulating film, 94 A ... insulating film forming layer, 94 a ...
  • notch of insulating film Part 95... Light absorbing layer, 95A... Light absorbing layer forming layer, 96... Space part (gap between the laminated structure and laminated structure), 97A. B ... 2nd protective film, 97C ... 3rd protective film, 98 ... Frame part, 100 ... Solid-state imaging device, 101 ... Multilayer image sensor, 111 ... Imaging region, 112 ... Vertical drive circuit, 113 ... Column signal processing circuit, 114 ... Horizontal drive circuit, 115 ... Output circuit, 116 ... Drive control circuit, 117 ... Signal line (data output line) 118 ... Horizontal signal lines, 200 ... Electronic equipment (camera), 201 ... Solid-state imaging device, 210 ...
  • Optical lens 211 ... Shutter device, 212 ... Drive circuit, 213 ..Signal processing circuit, FD 1 , FD 2 , FD 3 , 45C, 46C ... floating diffusion layer, TR1 trs , TR2 trs , TR3 trs ... transfer transistor, TR1 rst , TR2 rst , TR3 rst ... Reset transistor, T 1 amp, TR2 amp, TR3 amp ⁇ amplifying transistor, TR1 sel, TR3 sel, TR3 sel ⁇ select transistor, V DD ⁇ ⁇ ⁇ Power, TG 1, TG 2, TG 3 ⁇ transfer gate line, RST 1 , RST 2 , RST 3 ... Reset line, SEL 1 , SEL 2 , SEL 3 ... Selection line, VSL, VSL 1 , VSL 2 , VSL 3 ... Signal line (data output line), V OA , VOT , VOU ... Wiring

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Abstract

積層型撮像素子は、偏光子21、及び、積層された複数の光電変換部10から構成されており、偏光子21と複数の光電変換部10とは、偏光子21が複数の光電変換部10よりも光入射側に配設された状態で積層されている。

Description

積層型撮像素子及び固体撮像装置
 本開示は、積層型撮像素子及び固体撮像装置に関する。
 ワイヤグリッド偏光素子(Wire Grid Polarizer,WGP)が設けられた撮像素子を複数有する固体撮像装置が、例えば、特開2015-041793号公報から周知である。撮像素子は、例えば、CCD素子(Charge Coupled Device:電荷結合素子)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補性金属酸化膜半導体)イメージセンサーから成る。ワイヤグリッド偏光素子は、ライン・アンド・スペース構造を有する。ライン・アンド・スペース構造の延びる方向を、便宜上、『第1の方向』と呼び、ライン部の繰り返し方向(第1の方向と直交する方向)を、便宜上、『第2の方向』と呼ぶ。
 ここで、特開2015-041793号公報に開示された撮像装置は、
 入射光に対して光電変換を行うと共に入射光の一部を透過可能な光電変換膜を備える第1の撮像面2、
 第1の撮像面を透過した入射光に対して光電変換を行う光電変換層を備える第2の撮像面3、及び、
 これら2つの撮像面2,3の間に配置され、第1の撮像面2を透過した入射光から偏光情報を抽出する偏光フィルタ4、
を備えている。
 図120に概念図を示すように、ワイヤグリッドの形成ピッチP0が入射する電磁波の波長λ0よりも有意に小さい場合、ワイヤグリッドの延在方向(第1の方向)に平行な平面で振動する電磁波は、選択的にワイヤグリッドにて反射・吸収される。ここで、ライン部とライン部との間の距離(第2の方向に沿ったスペース部の距離、長さ)を、ワイヤグリッドの形成ピッチP0とする。すると、図120に示すように、ワイヤグリッド偏光素子に到達する電磁波(光)には縦偏光成分と横偏光成分が含まれるが、ワイヤグリッド偏光素子を通過した電磁波は縦偏光成分が支配的な直線偏光となる。ここで、可視光波長帯に着目して考えた場合、ワイヤグリッドの形成ピッチP0がワイヤグリッド偏光素子へ入射する電磁波の実効波長λeffよりも有意に小さい場合、第1の方向に平行な面に偏った偏光成分はワイヤグリッドの表面で反射若しくは吸収される。一方、第2の方向に平行な面に偏った偏光成分を有する電磁波がワイヤグリッドに入射すると、ワイヤグリッドの表面を伝播した電場がワイヤグリッドの裏面から入射波長と同じ波長、同じ偏光方位のまま透過(出射)する。ここで、スペース部に存在する物質に基づき求められた平均屈折率をnaveとしたとき、実効波長λeffは、(λ0/nave)で表される。平均屈折率naveとは、スペース部において存在する物質の屈折率と体積の積を加算して、スペース部の体積で除した値である。波長λ0の値を一定とした場合、naveの値が小さいほど、実効波長λeffの値は大きくなり、従って、形成ピッチP0の値を大きくすることができる。また、naveの値が大きくなるほど、ワイヤグリッド偏光素子における透過率の低下、消光比の低下を招く。
 光電変換層に有機半導体材料を用いる撮像素子は、特定の色(波長帯)を光電変換することが可能である。そして、このような特徴を有するが故に、固体撮像装置における撮像素子として用いる場合、オンチップ・カラーフィルタ層(OCCF)と撮像素子との組合せから副画素が成り、副画素が2次元配列されている、従来の固体撮像装置では不可能な、副画素を積層した構造(積層型撮像素子)を得ることが可能である(例えば、特開2011-138927号公報参照)。また、デモザイク処理を必要としないことから、偽色が発生しないといった利点がある。以下の説明において、半導体基板の上あるいは上方に設けられた光電変換部を備えた撮像素子を、便宜上、『第1タイプの撮像素子』と呼び、第1タイプの撮像素子を構成する光電変換部を、便宜上、『第1タイプの光電変換部』と呼び、半導体基板内に設けられた撮像素子を、便宜上、『第2タイプの撮像素子』と呼び、第2タイプの撮像素子を構成する光電変換部を、便宜上、『第2タイプの光電変換部』と呼ぶ場合がある。
 図121に従来の積層型撮像素子(積層型固体撮像装置)の構成例を示す。図121に示す例では、半導体基板370内に、第2タイプの撮像素子である第3撮像素子330及び第2撮像素子320を構成する第2タイプの光電変換部である第3光電変換部331及び第2光電変換部321が積層され、形成されている。また、半導体基板370の上方(具体的には、第2撮像素子320の上方)には、第1タイプの光電変換部である第1光電変換部311が配置されている。ここで、第1光電変換部311は、第1電極311、有機材料から成る光電変換層313、第2電極312を備えており、第1タイプの撮像素子である第1撮像素子310を構成する。第2光電変換部321及び第3光電変換部331においては、吸収係数の違いにより、それぞれ、例えば、青色光及び赤色光が光電変換される。また、第1光電変換部311においては、例えば、緑色光が光電変換される。
 第2光電変換部321及び第3光電変換部331において光電変換によって生成した電荷は、これらの第2光電変換部321及び第3光電変換部331に一旦蓄積された後、それぞれ、縦型トランジスタ(ゲート部322を図示する)と転送トランジスタ(ゲート部332を図示する)によって第2浮遊拡散層(Floating Diffusion)FD2及び第3浮遊拡散層FD3に転送され、更に、外部の読み出し回路(図示せず)に出力される。これらのトランジスタ及び浮遊拡散層FD2,FD3も半導体基板370に形成されている。
 第1光電変換部311において光電変換によって生成した電荷は、コンタクトホール部361、配線層362を介して、半導体基板370に形成された第1浮遊拡散層FD1に蓄積される。また、第1光電変換部311は、コンタクトホール部361、配線層362を介して、電荷量を電圧に変換する増幅トランジスタのゲート部318にも接続されている。そして、第1浮遊拡散層FD1は、リセット・トランジスタ(ゲート部317を図示する)の一部を構成している。参照番号371は素子分離領域であり、参照番号372は半導体基板370の表面に形成された酸化膜であり、参照番号376,381は層間絶縁層であり、参照番号383は絶縁層であり、参照番号390はオンチップ・マイクロ・レンズである。
特開2015-041793号公報 特開2011-138927号公報
 ところで、特開2015-041793号公報に開示された撮像装置にあっては、2つの撮像面2,3の間に偏光フィルタ4が配置されているので、偏光フィルタ4を透過した光の感度向上は不可能である。即ち、可視光領域の撮像信号が無くなるので、被写体によっては、色情報と偏光情報を伴った感度向上が困難になる。また、第2の撮像面3を構成する光電変換層の厚さを厚くすることで偏光フィルタ4を透過した光に対する感度を向上させる場合、光電変換される光の波長帯域を分離することができないため、即ち、単一の光電変換層であるが故に、分離するにはフィルター等で平面的に分割する必要があり、単位面積当たりで考えると感度が減少するため、偏光情報と画像情報の両方を取得する場合、画像情報の色再現性が低下してしまう。一方、図121に従来の積層型撮像素子(積層型固体撮像装置)にあっては、第2光電変換部321及び第3光電変換部331において光電変換によって生成した電荷は、第2光電変換部321及び第3光電変換部331に一旦蓄積された後、第2浮遊拡散層FD2及び第3浮遊拡散層FD3に転送される。それ故、第2光電変換部321及び第3光電変換部331を完全空乏化することができる。しかしながら、第1光電変換部311において光電変換によって生成した電荷は、直接、第1浮遊拡散層FD1に蓄積される。それ故、第1光電変換部311を完全空乏化することは困難である。そして、以上の結果、kTCノイズが大きくなり、ランダムノイズが悪化し、撮像画質の低下をもたらす場合がある。
 従って、本開示の目的は、感度向上と分光改善が可能であり、しかも、高精度の偏光情報取得と良好な撮像特性の両立を達成し得る構成、構造を有する積層型撮像素子及び固体撮像装置を提供することにある。
 上記の目的を達成するための本開示の積層型撮像素子は、
 偏光子、及び、積層された複数の光電変換部から構成されており、
 偏光子と複数の光電変換部とは、偏光子が複数の光電変換部よりも光入射側に配設された状態で積層されている。
 上記の目的を達成するための本開示の第1の態様に係る固体撮像装置は、積層型撮像素子が、2次元マトリクス状に配列されて成る固体撮像装置であって、
 各積層型撮像素子は、偏光子、及び、積層された複数の光電変換部から構成されており、
 各積層型撮像素子を構成する偏光子と複数の光電変換部とは、偏光子が複数の光電変換部よりも光入射側に配設された状態で積層されている。
 上記の目的を達成するための本開示の第2の態様に係る固体撮像装置は、
 2×2に配列された第1積層型撮像素子、第2積層型撮像素子、第3積層型撮像素子及び第4積層型撮像素子の4つの積層型撮像素子から構成された撮像素子ユニットが、2次元マトリクス状に配列されて成る固体撮像装置であって、
 各撮像素子ユニットは、更に、少なくとも第4積層型撮像素子の光入射側に偏光子を備えている。
 本開示の積層型撮像素子、本開示の第1の態様~第2の態様に係る固体撮像装置は、偏光子、及び、積層された複数の光電変換部を有し、偏光子は積層型撮像素子の光入射側に配設されているので、波長領域全ての偏光情報を取得しつつ、輝度向上のために光の波長帯を拡大して利用できるが故に、感度向上と分光改善を達成することができる結果、高精度の偏光情報取得と良好な撮像特性の両立を図ることができる。尚、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また、付加的な効果があってもよい。
図1は、実施例1の積層型撮像素子の模式的な一部断面図である。 図2は、実施例1の積層型撮像素子の変形例の模式的な一部断面図である。 図3は、実施例1の積層型撮像素子の等価回路図である。 図4A並びに図4Bは、それぞれ、実施例1における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子、青色光用積層型撮像素子及び白色光用積層型撮像素子を構成するカラーフィルタ層等の模式的な配置図、並びに、偏光子の模式的な配置図である。 図5A並びに図5Bは、それぞれ、実施例1における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子、青色光用積層型撮像素子及び白色光用積層型撮像素子を構成する上層光電変換部の模式的な配置図、並びに、下層光電変換部の模式的な配置図である。 図6A並びに図6Bは、それぞれ、実施例1の第1変形例における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子、青色光用積層型撮像素子及び白色光用積層型撮像素子を構成するカラーフィルタ層等の模式的な配置図、並びに、偏光子の模式的な配置図である。 図7A及び図7Bは、それぞれ、実施例1の第2変形例における白色光用積層型撮像素子を構成する領域等の模式的な配置図、及び、偏光子の模式的な配置図である。 図8A及び図8Bは、それぞれ、実施例1の第2変形例における白色光用積層型撮像素子を構成する上層光電変換部の模式的な配置図、及び、下層光電変換部の模式的な配置図である。 図9A及び図9Bは、それぞれ、実施例1の第3変形例における白色光用積層型撮像素子を構成する領域等の模式的な配置図、及び、偏光子の模式的な配置図である。 図10A及び図10Bは、それぞれ、実施例1の第3変形例における白色光用積層型撮像素子を構成する上層光電変換部の模式的な配置図、及び、下層光電変換部の模式的な配置図である。 図11は、実施例1の固体撮像装置の概念図である。 図12は、本開示の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成するワイヤグリッド偏光素子の模式的な部分的斜視図である。 図13A及び図13Bは、本開示の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成するワイヤグリッド偏光素子及び変形例の模式的な一部端面図である。 図14A及び図14Bは、本開示の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成するワイヤグリッド偏光素子の変形例の模式的な一部端面図である。 図15は、本開示の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成するワイヤグリッド偏光素子の変形例の模式的な部分的平面図である。 図16A並びに図16Bは、それぞれ、実施例2における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子、青色光用積層型撮像素子及び白色光用積層型撮像素子を構成するカラーフィルタ層等の模式的な配置図、並びに、偏光子の模式的な配置図である。 図17A並びに図17Bは、それぞれ、実施例2における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子、青色光用積層型撮像素子及び白色光用積層型撮像素子を構成する上層光電変換部の模式的な配置図、並びに、下層光電変換部の模式的な配置図である。 図18A並びに図18Bは、それぞれ、実施例2の第1変形例における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子、青色光用積層型撮像素子及び白色光用積層型撮像素子を構成するカラーフィルタ層等の模式的な配置図、並びに、偏光子の模式的な配置図である。 図19A並びに図19Bは、それぞれ、実施例2の第1変形例における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子、青色光用積層型撮像素子及び白色光用積層型撮像素子を構成する上層光電変換部の模式的な配置図、並びに、下層光電変換部の模式的な配置図である。 図20は、実施例2の第2変形例における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子、青色光用積層型撮像素子及び白色光用積層型撮像素子を構成する偏光子の模式的な配置図であり、隣接する積層型撮像素子における偏光子との関係を説明する図である。 図21A並びに図21Bは、それぞれ、実施例2の第3変形例における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子及び青色光用積層型撮像素子を構成するカラーフィルタ層等の模式的な配置図、並びに、偏光子の模式的な配置図である。 図22A並びに図22Bは、それぞれ、実施例2の第3変形例における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子及び青色光用積層型撮像素子を構成する上層光電変換部の模式的な配置図、並びに、下層光電変換部の模式的な配置図である。 図23は、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の模式的な一部断面図である。 図24は、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の等価回路図である。 図25は、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の等価回路図である。 図26は、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図27は、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の動作時の各部位における電位の状態を模式的に示す図である。 図28A、図28B及び図28Cは、図27(実施例3)、図42及び図43(実施例6)並びに図54及び図55(実施例8)の各部位を説明するための実施例3、実施例6及び実施例8の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の等価回路図である。 図29は、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図である。 図30は、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成する第1電極、電荷蓄積用電極、第2電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図である。 図31は、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例の等価回路図である。 図32は、図31に示した実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図33は、実施例4の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の模式的な一部断面図である。 図34は、実施例5の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の模式的な一部断面図である。 図35は、実施例5の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例の模式的な一部断面図である。 図36は、実施例5の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の別の変形例の模式的な一部断面図である。 図37は、実施例5の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。 図38は、実施例6の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の一部分の模式的な一部断面図である。 図39は、実施例6の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の等価回路図である。 図40は、実施例6の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の等価回路図である。 図41は、実施例6の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成する第1電極、転送制御用電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図42は、実施例6の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の動作時の各部位における電位の状態を模式的に示す図である。 図43は、実施例6の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の別の動作時の各部位における電位の状態を模式的に示す図である。 図44は、実施例6の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成する第1電極、転送制御用電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図である。 図45は、実施例6の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成する第1電極、転送制御用電極、電荷蓄積用電極、第2電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図である。 図46は、実施例6の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例を構成する第1電極、転送制御用電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図47は、実施例7の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の一部分の模式的な一部断面図である。 図48は、実施例7の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成する第1電極、電荷蓄積用電極及び電荷排出電極の模式的な配置図である。 図49は、実施例7の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成する第1電極、電荷蓄積用電極、電荷排出電極、第2電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図である。 図50は、実施例8の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の一部分の模式的な一部断面図である。 図51は、実施例8の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の等価回路図である。 図52は、実施例8の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の等価回路図である。 図53は、実施例8の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図54は、実施例8の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の動作時の各部位における電位の状態を模式的に示す図である。 図55は、実施例8の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の別の動作時(転送時)の各部位における電位の状態を模式的に示す図である。 図56は、実施例8の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図である。 図57は、実施例8の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成する第1電極、電荷蓄積用電極、第2電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図である。 図58は、実施例8の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図である。 図59は、実施例9の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の模式的な一部断面図である。 図60は、実施例9の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等における電荷蓄積用電極、光電変換層及び第2電極が積層された部分を拡大した模式的な一部断面図である。 図61は、実施例9の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図62は、実施例10の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等における電荷蓄積用電極、光電変換層及び第2電極が積層された部分を拡大した模式的な一部断面図である。 図63は、実施例11の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の模式的な一部断面図である。 図64は、実施例12及び実施例13の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の模式的な一部断面図である。 図65A及び図65Bは、実施例13における電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図66A及び図66Bは、実施例13における電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図67は、実施例13の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図68は、実施例13の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図である。 図69は、実施例14及び実施例13の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の模式的な一部断面図である。 図70A及び図70Bは、実施例14における電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図71は、実施例15の固体撮像装置における第1電極及び電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図72は、実施例15の固体撮像装置の第1変形例における第1電極及び電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図73は、実施例15の固体撮像装置の第2変形例における第1電極及び電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図74は、実施例15の固体撮像装置の第3変形例における第1電極及び電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図75は、実施例15の固体撮像装置の第4変形例における第1電極及び電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図76は、実施例15の固体撮像装置の第5変形例における第1電極及び電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図77は、実施例15の固体撮像装置の第6変形例における第1電極及び電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図78は、実施例15の固体撮像装置の第7変形例における第1電極及び電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図79は、実施例15の固体撮像装置の第8変形例における第1電極及び電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図80は、実施例15の固体撮像装置の第9変形例における第1電極及び電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図81A、図81B及び図81Cは、実施例15の撮像素子ブロックにおける読み出し駆動例を示すチャートである。 図82は、実施例16の固体撮像装置における第1電極及び電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図83は、実施例16の固体撮像装置の変形例における第1電極及び電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図84は、実施例16の固体撮像装置の変形例における第1電極及び電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図85は、実施例16の固体撮像装置の変形例における第1電極及び電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図である。 図86は、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の別の変形例の模式的な一部断面図である。 図87は、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。 図88A、図88B及び図88Cは、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の更に別の変形例の第1電極の部分等の拡大された模式的な一部断面図である。 図89は、実施例7の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の別の変形例の電荷排出電極の部分等の拡大された模式的な一部断面図である。 図90は、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。 図91は、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。 図92は、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。 図93は、実施例6の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の別の変形例の模式的な一部断面図である。 図94は、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。 図95は、実施例3の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。 図96は、実施例6の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。 図97は、実施例9の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例における電荷蓄積用電極、光電変換層及び第2電極が積層された部分を拡大した模式的な一部断面図である。 図98は、実施例10の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例における電荷蓄積用電極、光電変換層及び第2電極が積層された部分を拡大した模式的な一部断面図である。 図99は、本開示の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等から構成された固体撮像装置を電子機器(カメラ)を用いた例の概念図である。 図100A、図100B、図100C及び図100Dは、実施例1の積層型撮像素子、固体撮像装置を構成する偏光子の製造方法を説明するための下層絶縁層等の模式的な一部端面図である。 図101は、ベイヤ配列を有する積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の平面レイアウト図である。 図102は、ベイヤ配列を有する積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例の平面レイアウト図である。 図103は、ベイヤ配列を有する積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例の平面レイアウト図である。 図104は、ベイヤ配列を有する積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例の平面レイアウト図である。 図105は、ベイヤ配列を有する積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例の平面レイアウト図である。 図106は、ベイヤ配列を有する積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例の平面レイアウト図である。 図107は、ベイヤ配列を有する積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例の平面レイアウト図である。 図108は、ベイヤ配列を有する積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例の平面レイアウト図である。 図109は、ベイヤ配列を有する積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例の平面レイアウト図である。 図110は、ベイヤ配列を有する積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例の平面レイアウト図である。 図111は、ベイヤ配列を有する積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例の平面レイアウト図である。 図112は、ベイヤ配列を有する積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例の平面レイアウト図である。 図113は、ベイヤ配列を有する積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等の変形例の平面レイアウト図である。 図114は、車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 図115は、車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 図116は、内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 図117は、カメラヘッド及びCCUの機能構成の一例を示すブロック図である。 図118は、体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 図119は、本開示の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成するワイヤグリッド偏光素子の変形例の模式的な部分的斜視図である。 図120は、ワイヤグリッド偏光素子を通過する光等を説明するための概念図である。 図121は、従来の積層型撮像素子(積層型固体撮像装置)の概念図である。
 以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本開示の積層型撮像素子、本開示の撮像素子等、本開示の第1の態様~第2の態様に係る固体撮像装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の積層型撮像素子、本開示の第1の態様~第2の態様に係る固体撮像装置)
3.実施例2(実施例1の固体撮像装置の変形)
4.実施例3(実施例1~実施例2の変形、本開示の撮像素子等)
5.実施例4(実施例3の変形)
6.実施例5(実施例3~実施例4の変形)
7.実施例6(実施例3~実施例5の変形、転送制御用電極を備えた撮像素子)
8.実施例7(実施例3~実施例6の変形、電荷排出電極を備えた撮像素子)
9.実施例8(実施例3~実施例7の変形、複数の電荷蓄積用電極セグメントを備えた撮像素子)
14.実施例9(第1構成及び第6構成の撮像素子)
15.実施例10(本開示の第2構成及び第6構成の撮像素子)
16.実施例11(第3構成の撮像素子)
17.実施例12(第4構成の撮像素子)
18.実施例13(第5構成の撮像素子)
19.実施例14(第6構成の撮像素子)
20.実施例15(第1構成~第2構成の固体撮像装置)
21.実施例16(実施例15の変形)
22.実施例17(移動体への応用例)
23.実施例18(移動体への応用例)
24.実施例19(体内情報取得システムへの応用例)
25.その他
〈本開示の積層型撮像素子、本開示の撮像素子等、本開示の第1の態様~第2の態様に係る固体撮像装置、全般に関する説明〉
 本開示の第1の態様~第2の態様に係る固体撮像装置にあっては、積層型撮像素子が2次元マトリクス状に配列されているが、便宜上、積層型撮像素子の一方の配列方向を『x0方向』と呼び、他方の配列方向を『y0方向』と呼ぶ。x0方向とy0方向とは、直交していることが好ましい。
 本開示の積層型撮像素子において、積層された複数の光電変換部の内の少なくとも1つの光電変換部は、第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成り、更に、第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極を備えている形態とすることができる。尚、このような本開示の積層型撮像素子を、便宜上、『電荷蓄積用電極を備えた積層型撮像素子』と呼ぶ場合ある。また、このような光電変換部を、便宜上、『電荷蓄積用電極を備えた光電変換部』と呼ぶ場合ある。
 このような電荷蓄積用電極を備えた積層型撮像素子は、撮像画質の低下の抑制が可能であり、しかも、高精度の偏光情報取得と良好な撮像特性の両立を達成することを目的とした撮像素子である。そして、このような電荷蓄積用電極を備えた積層型撮像素子にあっては、第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極が備えられているので、光電変換部に光が照射され、光電変換部において光電変換されるとき、光電変換層に電荷を蓄えることができる。それ故、露光開始時、電荷蓄積部を完全空乏化し、電荷を消去することが可能となる。その結果、kTCノイズが大きくなり、ランダムノイズが悪化し、撮像画質の低下をもたらすといった現象の発生を抑制することができるので、高精度の偏光情報取得と良好な撮像特性の両立を図ることができる。
 尚、電荷蓄積用電極及び偏光子を備えた撮像素子とすることもできる。即ち、この撮像素子は、偏光子及び光電変換部が積層されて成り、
 光電変換部は、第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成り、更に、第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極を備えている。このような撮像素子を、便宜上、『本開示における撮像素子』と呼ぶ場合がある。また、上記の電荷蓄積用電極を備えた積層型撮像素子及び本開示における撮像素子を、総称して、『本開示の撮像素子等』と呼ぶ場合がある。
 本開示の撮像素子等において、第1電極は、絶縁層に設けられた開口部内を延在し、光電変換層と接続されている形態とすることができる。あるいは又、光電変換層は、絶縁層に設けられた開口部内を延在し、第1電極と接続されている形態とすることができ、この場合、
 第1電極の頂面の縁部は絶縁層で覆われており、
 開口部の底面には第1電極が露出しており、
 第1電極の頂面と接する絶縁層の面を第1面、電荷蓄積用電極と対向する光電変換層の部分と接する絶縁層の面を第2面としたとき、開口部の側面は、第1面から第2面に向かって広がる傾斜を有する形態とすることができ、更には、第1面から第2面に向かって広がる傾斜を有する開口部の側面は、電荷蓄積用電極側に位置する形態とすることができる。尚、光電変換層と第1電極との間に他の層が形成されている形態(例えば、光電変換層と第1電極との間に電荷蓄積に適した材料層が形成されている形態)を包含する。
 更には、上記の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等において、
 半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
 第1電極及び電荷蓄積用電極は、駆動回路に接続されており、
 電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
 電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第1電極を経由して制御部に読み出される形態とすることができる。但し、第1電極の電位が第2電極の電位よりも高い場合、
12≧V11、且つ、V22<V21
であり、第1電極の電位が第2電極の電位よりも低い場合、
12≦V11、且つ、V22>V21
である。
 更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等にあっては、第1電極と電荷蓄積用電極との間に、第1電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された転送制御用電極(電荷転送電極)を更に備えている形態とすることができる。このような形態の本開示の撮像素子等を、便宜上、『転送制御用電極を備えた本開示の撮像素子等』と呼ぶ場合がある。そして、転送制御用電極を備えた本開示の撮像素子等にあっては、
 半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
 第1電極、電荷蓄積用電極及び転送制御用電極は、駆動回路に接続されており、
 電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、転送制御用電極に電位V13が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
 電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、転送制御用電極に電位V23が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第1電極を介して制御部に読み出される形態とすることができる。但し、第1電極の電位が第2電極の電位よりも高い場合、
12>V13、且つ、V22≦V23≦V21
であり、第1電極の電位が第2電極の電位よりも低い場合、
12<V13、且つ、V22≧V23≧V21
である。
 更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等にあっては、光電変換層に接続され、第1電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置された電荷排出電極を更に備えている形態とすることができる。このような形態の本開示の撮像素子等を、便宜上、『電荷排出電極を備えた本開示の撮像素子等』と呼ぶ。そして、電荷排出電極を備えた本開示の撮像素子等において、電荷排出電極は、第1電極及び電荷蓄積用電極を取り囲むように(即ち、額縁状に)配置されている形態とすることができる。電荷排出電極は、複数の撮像素子において共有化(共通化)することができる。そして、この場合、
 光電変換層は、絶縁層に設けられた第2開口部内を延在し、電荷排出電極と接続されており、
 電荷排出電極の頂面の縁部は絶縁層で覆われており、
 第2開口部の底面には電荷排出電極が露出しており、
 電荷排出電極の頂面と接する絶縁層の面を第3面、電荷蓄積用電極と対向する光電変換層の部分と接する絶縁層の面を第2面としたとき、第2開口部の側面は、第3面から第2面に向かって広がる傾斜を有する形態とすることができる。
 更には、電荷排出電極を備えた本開示の撮像素子等にあっては、
 半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
 第1電極、電荷蓄積用電極及び電荷排出電極は、駆動回路に接続されており、
 電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、電荷排出電極に電位V14が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
 電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、電荷排出電極に電位V24が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第1電極を介して制御部に読み出される構成とすることができる。但し、第1電極の電位が第2電極の電位よりも高い場合、
14>V11、且つ、V24<V21
であり、第1電極の電位が第2電極の電位よりも低い場合、
14<V11、且つ、V24>V21
である。
 更には、本開示の撮像素子等における以上に説明した各種の好ましい形態において、電荷蓄積用電極は、複数の電荷蓄積用電極セグメントから構成されている形態とすることができる。このような形態の本開示の撮像素子等を、便宜上、『複数の電荷蓄積用電極セグメントを備えた本開示の撮像素子等』と呼ぶ場合がある。電荷蓄積用電極セグメントの数は、2以上であればよい。そして、複数の電荷蓄積用電極セグメントを備えた本開示の撮像素子等にあっては、N個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加える場合、
 第1電極の電位が第2電極の電位よりも高い場合、電荷転送期間において、第1電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント(第1番目の光電変換部セグメント)に印加される電位は、第1電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント(第N番目の光電変換部セグメント)に印加される電位よりも高く、
 第1電極の電位が第2電極の電位よりも低い場合、電荷転送期間において、第1電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント(第1番目の光電変換部セグメント)に印加される電位は、第1電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント(第N番目の光電変換部セグメント)に印加される電位よりも低い形態とすることができる。
 更には、以上に説明した各種の好ましい形態(本開示の撮像素子等を含む)を含む本開示の積層型撮像素子において、偏光子は、第1偏光子セグメント、第2偏光子セグメント、第3偏光子セグメント及び第4偏光子セグメントの4つの偏光子セグメントが2×2に配列されて成り(即ち、x0方向に2つの偏光子セグメントが配列されており、y0方向に2つの偏光子セグメントが配列されており)、
 第1偏光子セグメントが透過させるべき偏光方位はα度であり、
 第2偏光子セグメントが透過させるべき偏光方位は(α+45)度であり、
 第3偏光子セグメントが透過させるべき偏光方位は(α+90)度であり、
 第4偏光子セグメントが透過させるべき偏光方位は(α+135)度である形態とすることができる。
 更には、上記の好ましい形態(本開示の撮像素子等を含む)を含む本開示の積層型撮像素子において、複数の光電変換部は、白色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部から成る構成とすることができる。尚、光入射側の光電変換部を『上層光電変換部』、上層光電変換部の下方に位置する光電変換部を『下層光電変換部』と呼ぶとき、上層光電変換部は、白色光に感度を有する光電変換部から構成され、下層光電変換部は、近赤外光に感度を有する光電変換部から構成されていてもよいし、上層光電変換部は、近赤外光に感度を有する光電変換部から構成され、下層光電変換部は、白色光に感度を有する光電変換部から構成されていてもよい。
 あるいは又、上記の好ましい形態(本開示の撮像素子等を含む)を含む本開示の積層型撮像素子において、複数の光電変換部は、赤色光又は緑色光又は青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部から成る構成とすることができる。ここで、上層光電変換部は、赤色光又は緑色光又は青色光に感度を有する光電変換部から構成され、下層光電変換部は、近赤外光に感度を有する光電変換部から構成されていてもよいし、上層光電変換部は、近赤外光に感度を有する光電変換部から構成され、下層光電変換部は、赤色光又は緑色光又は青色光に感度を有する光電変換部から構成されていてもよい。そして、このような構成にあっては、偏光子よりも光入射側にカラーフィルタ層(波長選択手段)が配置されている構成とすることができる。あるいは又、このような構成にあっては、カラーフィルタ層(波長選択手段)を適切に選択することで、赤色光又は緑色光又は青色光に感度を有する光電変換部は、赤色光に感度を有する赤色光用光電変換部、緑色光に感度を有する緑色光用光電変換部、及び、青色光に感度を有する青色光用光電変換部から成る群から選択された少なくとも2種類の光電変換部が積層されて成る構成とすることができる。
 カラーフィルタ層(波長選択手段)として、赤色、緑色、青色だけでなく、場合によっては、シアン色、マゼンダ色、黄色等の特定波長を透過させるフィルタ層を挙げることができる。カラーフィルタ層を、顔料や染料等の有機化合物を用いた有機材料系のカラーフィルタ層から構成するだけでなく、フォトニック結晶や、プラズモンを応用した波長選択素子(導体薄膜に格子状の穴構造を設けた導体格子構造を有するカラーフィルタ層。例えば、特開2008-177191号公報参照)、アモルファスシリコン等の無機材料から成る薄膜から構成することもできる。
 本開示の第2の態様に係る固体撮像装置にあっては、各撮像素子ユニットにおいて、
 第1積層型撮像素子は、赤色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第2積層型撮像素子は、緑色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第3積層型撮像素子は、青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第1積層型撮像素子、第2積層型撮像素子及び第3積層型撮像素子は、偏光子を備えていない構成とすることができる。そして、この場合、第4積層型撮像素子は、白色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えている構成とすることができる。
 あるいは又、本開示の第2の態様に係る固体撮像装置において、各撮像素子ユニットは、更に、第1積層型撮像素子、第2積層型撮像素子及び第3積層型撮像素子の光入射側に偏光子を備えており;第1積層型撮像素子、第2積層型撮像素子、第3積層型撮像素子及び第4積層型撮像素子に備えられた偏光子は、同じ偏光方位を有する構成とすることができ、更には、この場合、隣接する撮像素子ユニットにおいて、偏光子の有する偏光方位は異なっている構成とすることができる。
 あるいは又、本開示の第2の態様に係る固体撮像装置において、
 第1積層型撮像素子は、赤色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第2積層型撮像素子は、緑色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第3積層型撮像素子は、青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 2×2に配列された、第1撮像素子ユニット、第2撮像素子ユニット、第3撮像素子ユニット及び第4撮像素子ユニットの4つの撮像素子ユニット(即ち、x0方向に配列された2つの撮像素子ユニット、及び、y0方向に配列された2つの撮像素子ユニット)から撮像素子ユニット群が構成されており、
 第1撮像素子ユニットに備えられた第1偏光子が透過させるべき偏光方位はα度であり、
 第2撮像素子ユニットに備えられた第2偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+45)度であり、
 第3撮像素子ユニットに備えられた第3偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+90)度であり、
 第4撮像素子ユニットに備えられた第4偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+135)度である構成とすることができる。
 あるいは又、本開示の第2の態様に係る固体撮像装置において、
 第1積層型撮像素子は、赤色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第2積層型撮像素子は、緑色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第3積層型撮像素子は、青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第4積層型撮像素子は、白色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第4積層型撮像素子の光入射側に備えられた偏光子は、2×2に配列された(即ち、x0方向に2つの偏光子セグメントが配列され、y0方向に2つの偏光子セグメントが配列された)、第4-1偏光子、第4-2偏光子、第4-3偏光子及び第4-4偏光子の4つの偏光子セグメントから構成されており、
 第4-1偏光子が透過させるべき偏光方位はα度であり、
 第4-2偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+45)度であり、
 第4-3偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+90)度であり、
 第4-4偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+135)度である構成とすることができる。そして、このような構成にあっては、
 各撮像素子ユニットは、更に、第1積層型撮像素子、第2積層型撮像素子及び第3積層型撮像素子のそれぞれの光入射側に偏光子を備えており、
 第1積層型撮像素子の光入射側に備えられた偏光子は、2×2に配列された(即ち、x0方向に2つの偏光子セグメントが配列され、y0方向に2つの偏光子セグメントが配列された)、第1-1偏光子、第1-2偏光子、第1-3偏光子及び第1-4偏光子の4つの偏光子セグメントから構成されており、
 第1-1偏光子が透過させるべき偏光方位はβ度であり、
 第1-2偏光子が透過させるべき偏光方位は(β+45)度であり、
 第1-3偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+90)度であり、
 第1-4偏光子が透過させるべき偏光方位は(β+135)度であり、
 第2積層型撮像素子の光入射側に備えられた偏光子は、2×2に配列された(即ち、x0方向に2つの偏光子セグメントが配列され、y0方向に2つの偏光子セグメントが配列された)、第2-1偏光子、第2-2偏光子、第2-3偏光子及び第2-4偏光子の4つの偏光子セグメントから構成されており、
 第2-1偏光子が透過させるべき偏光方位はγ度であり、
 第2-2偏光子が透過させるべき偏光方位は(γ+45)度であり、
 第2-3偏光子が透過させるべき偏光方位は(γ+90)度であり、
 第2-4偏光子が透過させるべき偏光方位は(γ+135)度であり、
 第3積層型撮像素子の光入射側に備えられた偏光子は、2×2に配列された(即ち、x0方向に2つの偏光子セグメントが配列され、y0方向に2つの偏光子セグメントが配列された)、第3-1偏光子、第3-2偏光子、第3-3偏光子及び第3-4偏光子の4つの偏光子セグメントから構成されており、
 第3-1偏光子が透過させるべき偏光方位はδ度であり、
 第3-2偏光子が透過させるべき偏光方位は(δ+45)度であり、
 第3-3偏光子が透過させるべき偏光方位は(δ+90)度であり、
 第3-4偏光子が透過させるべき偏光方位は(δ+135)度である構成とすることができる。
 本開示の積層型撮像素子あるいは本開示の第2の態様に係る固体撮像装置にあっては、α、β、γ、δの値として、y0方向と間に成す角度「0度」を例示することができる。また、限定するものではないが、α=β=γ=δとすることが好ましい。
 本開示の積層型撮像素子は、例えばシリコン半導体基板といった半導体基板(半導体層といった概念を含む)を更に備えており、少なくとも上層光電変換部は、半導体基板の上方に配置されている形態とすることができる。あるいは又、本開示の積層型撮像素子は、例えばシリコン半導体基板といった半導体基板を更に備えており、上層光電変換部及び下層光電変換部は半導体基板に形成されている形態とすることができる。また、本開示の撮像素子等は、半導体基板を更に備えており、上層光電変換部は、半導体基板の上方に配置されている形態とすることができる。光電変換部は、第1電極、光電変換層及び第2電極の積層構造を有し、第1電極及び第2電極は、後述する駆動回路に接続されている形態とすることができる。
 本開示の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等において、光入射側に位置する第2電極は、複数の撮像素子において共通化されていてもよい。即ち、第2電極を所謂ベタ電極とすることができる。光電変換層は、複数の撮像素子において共通化されていてもよいし、即ち、複数の撮像素子において1層の光電変換層が形成されていてもよいし、撮像素子毎に設けられていてもよい。
 更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等において、
 半導体基板には、制御部を構成する少なくとも浮遊拡散層及び増幅トランジスタが設けられており、
 第1電極は、浮遊拡散層及び増幅トランジスタのゲート部に接続されている構成とすることができる。そして、この場合、更には、
 半導体基板には、更に、制御部を構成するリセット・トランジスタ及び選択トランジスタが設けられており、
 浮遊拡散層は、リセット・トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に接続されており、
 増幅トランジスタの一方のソース/ドレイン領域は、選択トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に接続されており、選択トランジスタの他方のソース/ドレイン領域は信号線に接続されている構成とすることができる。
 更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等において、電荷蓄積用電極の大きさは第1電極よりも大きい形態とすることができる。電荷蓄積用電極の面積をS1’、第1電極の面積をS1としたとき、限定するものではないが、
4≦S1’/S1
を満足することが好ましい。
 あるいは又、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等の変形例として、以下に説明する第1構成~第6構成の撮像素子を挙げることができる。即ち、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等における第1構成~第6構成の撮像素子において、
 光電変換部は、N個(但し、N≧2)の光電変換部セグメントから構成されており、
 光電変換層は、N個の光電変換層セグメントから構成されており、
 絶縁層は、N個の絶縁層セグメントから構成されており、
 第1構成~第3構成の撮像素子にあっては、電荷蓄積用電極は、N個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
 第4構成~第5構成の撮像素子にあっては、電荷蓄積用電極は、相互に離間されて配置された、N個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
 第n番目(但し、n=1,2,3・・・N)の光電変換部セグメントは、第n番目の電荷蓄積用電極セグメント、第n番目の絶縁層セグメント及び第n番目の光電変換層セグメントから構成されており、
 nの値が大きい光電変換部セグメントほど、第1電極から離れて位置する。
 そして、第1構成の撮像素子にあっては、第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化している。また、第2構成の撮像素子にあっては、第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化している。更には、第3構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なる。また、第4構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なる。更には、第5構成の撮像素子にあっては、第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっている。面積は、連続的に小さくなっていてもよいし、階段状に小さくなっていてもよい。
 あるいは又、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等における第6構成の撮像素子において、電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層の積層方向をZ方向、第1電極から離れる方向をX方向としたとき、YZ仮想平面で電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第1電極からの距離に依存して変化する。断面積の変化は、連続的な変化であってもよいし、階段状の変化であってもよい。
 第1構成~第2構成の撮像素子において、N個の光電変換層セグメントは連続して設けられており、N個の絶縁層セグメントも連続して設けられており、N個の電荷蓄積用電極セグメントも連続して設けられている。第3構成~第5構成の撮像素子において、N個の光電変換層セグメントは連続して設けられている。また、第4構成、第5構成の撮像素子において、N個の絶縁層セグメントは連続して設けられている一方、第3構成の撮像素子において、N個の絶縁層セグメントは、光電変換部セグメントのそれぞれに対応して設けられている。更には、第4構成~第5構成の撮像素子において、場合によっては、第3構成の撮像素子において、N個の電荷蓄積用電極セグメントは、光電変換部セグメントのそれぞれに対応して設けられている。そして第1構成~第6構成の撮像素子にあっては、電荷蓄積用電極セグメントの全てに同じ電位が加えられる。あるいは又、第4構成~第5構成の撮像素子において、場合によっては、第3構成の撮像素子において、N個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加えてもよい。
 第1構成~第6構成の撮像素子、係る撮像素子を適用した本開示の第1の態様~第2の態様に係る固体撮像装置にあっては、絶縁層セグメントの厚さが規定され、あるいは又、光電変換層セグメントの厚さが規定され、あるいは又、絶縁層セグメントを構成する材料が異なり、あるいは又、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なり、あるいは又、電荷蓄積用電極セグメントの面積が規定され、あるいは又、積層部分の断面積が規定されているので、一種の電荷転送勾配が形成され、光電変換によって生成した電荷を、一層容易に、且つ、確実に、第1電極へ転送することが可能となる。そして、その結果、残像の発生や転送残しの発生を防止することができる。
 第1構成~第5構成の撮像素子にあっては、nの値が大きい光電変換部セグメントほど第1電極から離れて位置するが、第1電極から離れて位置するか否かは、X方向を基準として判断する。また、第6構成の撮像素子にあっては、第1電極から離れる方向をX方向としているが、『X方向』を以下のとおり、定義する。即ち、撮像素子あるいは積層型撮像素子が複数配列された画素領域は、2次元アレイ状に、即ち、X方向及びY方向に規則的に複数配列された画素から構成される。画素の平面形状を矩形とした場合、第1電極に最も近い辺が延びる方向をY方向とし、Y方向と直交する方向をX方向とする。あるいは又、画素の平面形状を任意の形状とした場合、第1電極に最も近い線分や曲線が含まれる全体的な方向をY方向とし、Y方向と直交する方向をX方向とする。通常、X方向はx0方向あるいはy0方向と平行であり、Y方向はy0方向あるいはx0方向と平行である。
 以下、第1構成~第6構成の撮像素子に関して、第1電極の電位が第2電極の電位よりも高い場合についての説明を行うが、第1電極の電位が第2電極の電位よりも低い場合は、電位の高低を逆にすればよい。
 第1構成の撮像素子にあっては、第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化しているが、絶縁層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっていってもよいし、薄くなっていってもよく、これによって、一種の電荷転送勾配が形成される。
 蓄積すべき電荷を電子とする場合、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、厚くなる構成を採用すればよいし、蓄積すべき電荷を正孔とする場合、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、薄くなる構成を採用すればよい。そして、これらの場合、電荷蓄積期間において、|V12|≧|V11|といった状態になると、第n番目の光電変換部セグメントの方が、第(n+1)番目の光電変換部セグメントよりも、多くの電荷を蓄積することができるし、強い電界が加わり、第1番目の光電変換部セグメントから第1電極への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷転送期間において、|V22|<|V21|といった状態になると、第1番目の光電変換部セグメントから第1電極への電荷の流れ、第(n+1)番目の光電変換部セグメントから第n番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
 第2構成の撮像素子にあっては、第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化しているが、光電変換層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっていってもよいし、薄くなっていってもよく、これによって、一種の電荷転送勾配が形成される。
 蓄積すべき電荷を電子とする場合、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、厚くなる構成を採用すればよいし、蓄積すべき電荷を正孔とする場合、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、薄くなる構成を採用すればよい。そして、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、厚くなる場合、電荷蓄積期間においてV12≧V11といった状態になると、また、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、薄くなる場合、電荷蓄積期間においてV12≦V11といった状態になると、第n番目の光電変換部セグメントの方が、第(n+1)番目の光電変換部セグメントよりも強い電界が加わり、第1番目の光電変換部セグメントから第1電極への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷転送期間において、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、厚くなる場合、V22<V21といった状態になると、また、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、薄くなる場合、V22>V21といった状態になると、第1番目の光電変換部セグメントから第1電極への電荷の流れ、第(n+1)番目の光電変換部セグメントから第n番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
 第3構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なり、これによって、一種の電荷転送勾配が形成されるが、第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の比誘電率の値が、漸次、小さくなることが好ましい。そして、このような構成を採用することで、電荷蓄積期間において、V12≧V11といった状態になると、第n番目の光電変換部セグメントの方、が第(n+1)番目の光電変換部セグメントよりも多くの電荷を蓄積することができる。そして、電荷転送期間において、V22<V21といった状態になると、第1番目の光電変換部セグメントから第1電極への電荷の流れ、第(n+1)番目の光電変換部セグメントから第n番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
 第4構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なり、これによって、一種の電荷転送勾配が形成されるが、第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の仕事関数の値が、漸次、大きくなることが好ましい。そして、このような構成を採用することで、電圧の正負に依存すること無く、信号電荷転送に有利な電位勾配を形成することができる。
 第5構成の撮像素子にあっては、第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっており、これによって、一種の電荷転送勾配が形成されるので、電荷蓄積期間において、V12≧V11といった状態になると、第n番目の光電変換部セグメントの方が、第(n+1)番目の光電変換部セグメントよりも多くの電荷を蓄積することができる。そして、電荷転送期間において、V22<V21といった状態になると、第1番目の光電変換部セグメントから第1電極への電荷の流れ、第(n+1)番目の光電変換部セグメントから第n番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
 第6構成の撮像素子において、積層部分の断面積は第1電極からの距離に依存して変化し、これによって、一種の電荷転送勾配が形成される。具体的には、積層部分の断面の厚さを一定とし、積層部分の断面の幅を第1電極から離れるほど狭くする構成を採用すれば、第5構成の撮像素子において説明したと同様に、電荷蓄積期間において、V12≧V11といった状態になると、第1電極に近い領域の方が、遠い領域よりも多くの電荷を蓄積することができる。従って、電荷転送期間において、V22<V21といった状態になると、第1電極に近い領域から第1電極への電荷の流れ、遠い領域から近い領域への電荷の流れを、確実に確保することができる。一方、積層部分の断面の幅を一定とし、積層部分の断面の厚さ、具体的には、絶縁層セグメントの厚さを、漸次、厚くする構成を採用すれば、第1構成の撮像素子において説明したと同様に、電荷蓄積期間において、V12≧V11といった状態になると、第1電極に近い領域の方が、遠い領域よりも、多くの電荷を蓄積することができるし、強い電界が加わり、第1電極に近い領域から第1電極への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷転送期間において、V22<V21といった状態になると、第1電極に近い領域から第1電極への電荷の流れ、遠い領域から近い領域への電荷の流れを、確実に確保することができる。また、光電変換層セグメントの厚さを、漸次、厚くする構成を採用すれば、第2構成の撮像素子において説明したと同様に、電荷蓄積期間において、V12≧V11といった状態になると、第1電極に近い領域の方が、遠い領域よりも強い電界が加わり、第1電極に近い領域から第1電極への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷転送期間において、V22<V21といった状態になると、第1電極に近い領域から第1電極への電荷の流れ、遠い領域から近い領域への電荷の流れを、確実に確保することができる。
 本開示の第1の態様~第2の態様に係る固体撮像装置の別の変形例として、
 第1構成~第6構成の撮像素子を、複数、有しており、
 複数の撮像素子から撮像素子ブロックが構成されており、
 撮像素子ブロックを構成する複数の撮像素子において第1電極が共有されている固体撮像装置とすることができる。このような構成の固体撮像装置を、便宜上、『第1構成の固体撮像装置』と呼ぶ。あるいは又、本開示の第1の態様~第2の態様に係る固体撮像装置の別の変形例として、
 第1構成~第6構成の撮像素子を少なくとも1つ有する積層型撮像素子を、複数、有しており、
 複数の積層型撮像素子から撮像素子ブロックが構成されており、
 撮像素子ブロックを構成する複数の積層型撮像素子において第1電極が共有されている固体撮像装置とすることができる。このような構成の固体撮像装置を、便宜上、『第2構成の固体撮像装置』と呼ぶ。そして、このように撮像素子ブロックを構成する複数の撮像素子において第1電極を共有化すれば、撮像素子が複数配列された画素領域における構成、構造を簡素化、微細化することができる。
 第1構成~第2構成の固体撮像装置にあっては、複数の撮像素子(1つの撮像素子ブロック)に対して1つの浮遊拡散層が設けられる。ここで、1つの浮遊拡散層に対して設けられる複数の撮像素子は、後述する第1タイプの撮像素子の複数から構成されていてもよいし、少なくとも1つの第1タイプの撮像素子と、1又は2以上の後述する第2タイプの撮像素子とから構成されていてもよい。そして、電荷転送期間のタイミングを適切に制御することで、複数の撮像素子が1つの浮遊拡散層を共有することが可能となる。複数の撮像素子は連係して動作させられ、後述する駆動回路には撮像素子ブロックとして接続されている。即ち、撮像素子ブロックを構成する複数の撮像素子が1つの駆動回路に接続されている。但し、電荷蓄積用電極の制御は、撮像素子毎に行われる。また、複数の撮像素子が1つのコンタクトホール部を共有することが可能である。複数の撮像素子で共有された第1電極と、各撮像素子の電荷蓄積用電極の配置関係は、第1電極が、各撮像素子の電荷蓄積用電極に隣接して配置されている場合もある。あるいは又、第1電極が、複数の撮像素子の一部の電荷蓄積用電極に隣接して配置されており、複数の撮像素子の残りの電荷蓄積用電極とは隣接して配置されてはいない場合もあり、この場合には、複数の撮像素子の残りから第1電極への電荷の移動は、複数の撮像素子の一部を経由した移動となる。撮像素子を構成する電荷蓄積用電極と撮像素子を構成する電荷蓄積用電極との間の距離(便宜上、『距離A』と呼ぶ)は、第1電極に隣接した撮像素子における第1電極と電荷蓄積用電極との間の距離(便宜上、『距離B』と呼ぶ)よりも長いことが、各撮像素子から第1電極への電荷の移動を確実なものとするために好ましい。また、第1電極から離れて位置する撮像素子ほど、距離Aの値を大きくすることが好ましい。
 更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等において、第2電極側から光が入射し、第2電極よりの光入射側には遮光層が形成されている形態とすることができる。あるいは又、第2電極側から光が入射し、第1電極(場合によっては、第1電極及び転送制御用電極)には光が入射しない形態とすることができる。そして、この場合、第2電極よりの光入射側であって、第1電極(場合によっては、第1電極及び転送制御用電極)の上方には遮光層が形成されている構成とすることができるし、あるいは又、電荷蓄積用電極及び第2電極の上方にはオンチップ・マイクロ・レンズが設けられており、オンチップ・マイクロ・レンズに入射する光は、電荷蓄積用電極に集光される構成とすることができる。ここで、遮光層は、第2電極の光入射側の面よりも上方に配設されてもよいし、第2電極の光入射側の面の上に配設されてもよい。場合によっては、第2電極に遮光層が形成されていてもよい。遮光層を構成する材料として、クロム(Cr)や銅(Cu)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、光を通さない樹脂(例えば、ポリイミド樹脂)を例示することができる。
 本開示の撮像素子等として、具体的には、青色光(425nm乃至495nmの光)を吸収する光電変換層(便宜上、『第1タイプの青色光用光電変換層』と呼ぶ)を備えた青色光に感度を有する撮像素子(便宜上、『第1タイプの青色光用撮像素子』と呼ぶ)、緑色光(495nm乃至570nmの光)を吸収する光電変換層(便宜上、『第1タイプの緑色光用光電変換層』と呼ぶ)を備えた緑色光に感度を有する撮像素子(便宜上、『第1タイプの緑色光用撮像素子』と呼ぶ)、赤色光(620nm乃至750nmの光)を吸収する光電変換層(便宜上、『第1タイプの赤色光用光電変換層』と呼ぶ)を備えた赤色光に感度を有する撮像素子(便宜上、『第1タイプの赤色光用撮像素子』と呼ぶ)を挙げることができる。また、電荷蓄積用電極を備えていない従来の撮像素子であって、青色光に感度を有する撮像素子を、便宜上、『第2タイプの青色光用撮像素子』と呼び、緑色光に感度を有する撮像素子を、便宜上、『第2タイプの緑色光用撮像素子』と呼び、赤色光に感度を有する撮像素子を、便宜上、『第2タイプの赤色光用撮像素子』と呼び、第2タイプの青色光用撮像素子を構成する光電変換層を、便宜上、『第2タイプの青色光用光電変換層』と呼び、第2タイプの緑色光用撮像素子を構成する光電変換層を、便宜上、『第2タイプの緑色光用光電変換層』と呼び、第2タイプの赤色光用撮像素子を構成する光電変換層を、便宜上、『第2タイプの赤色光用光電変換層』と呼ぶ。白色光に感度を有する光電変換層は、例えば、425nm乃至750nmの光に感度を有する。
 電荷蓄積用電極を備えた積層型撮像素子は、具体的には、例えば、
[A]第1タイプの青色光用光電変換部、第1タイプの緑色光用光電変換部及び第1タイプの赤色光用光電変換部が、垂直方向に積層され、
 第1タイプの青色光用撮像素子、第1タイプの緑色光用撮像素子及び第1タイプの赤色光用撮像素子の制御部のそれぞれが、半導体基板に設けられた構成、構造
[B]第1タイプの青色光用光電変換部及び第1タイプの緑色光用光電変換部が、垂直方向に積層され、
 これらの2層の第1タイプの光電変換部の下方に、第2タイプの赤色光用光電変換部が配置され、
 第1タイプの青色光用撮像素子、第1タイプの緑色光用撮像素子及び第2タイプの赤色光用撮像素子の制御部のそれぞれが、半導体基板に設けられた構成、構造
[C]第1タイプの緑色光用光電変換部の下方に、第2タイプの青色光用光電変換部及び第2タイプの赤色光用光電変換部が配置され、
 第1タイプの緑色光用撮像素子、第2タイプの青色光用撮像素子及び第2タイプの赤色光用撮像素子の制御部のそれぞれが、半導体基板に設けられた構成、構造
[D]第1タイプの青色光用光電変換部の下方に、第2タイプの緑色光用光電変換部及び第2タイプの赤色光用光電変換部が配置され、
 第1タイプの青色光用撮像素子、第2タイプの緑色光用撮像素子及び第2タイプの赤色光用撮像素子の制御部のそれぞれが、半導体基板に設けられた構成、構造
を挙げることができる。これらの撮像素子の光電変換部の垂直方向における配置順は、光入射方向から青色光用光電変換部、緑色光用光電変換部、赤色光用光電変換部の順、あるいは、光入射方向から緑色光用光電変換部、青色光用光電変換部、赤色光用光電変換部の順であることが好ましい。これは、より短い波長の光がより入射表面側において効率良く吸収されるからである。赤色は3色の中では最も長い波長であるので、光入射面から見て赤色光用光電変換部を最下層に位置させることが好ましい。これらの撮像素子の積層構造によって、1つの画素が構成される。また、第1タイプの近赤外光用光電変換部(あるいは、赤外光用光電変換部)を備えていてもよい。ここで、第1タイプの赤外光用光電変換部の光電変換層は、例えば、有機系材料から構成され、第1タイプの撮像素子の積層構造の最下層であって、第2タイプの撮像素子よりも上に配置することが好ましい。あるいは又、第1タイプの光電変換部の下方に、第2タイプの近赤外光用光電変換部(あるいは、赤外光用光電変換部)を備えていてもよい。
 第1タイプの撮像素子にあっては、例えば、第1電極が、半導体基板の上に設けられた層間絶縁層上に形成されている。半導体基板に形成された撮像素子は、裏面照射型とすることもできるし、表面照射型とすることもできる。
 光電変換層を有機系材料から構成する場合、光電変換層を、
(1)p型有機半導体から構成する。
(2)n型有機半導体から構成する。
(3)p型有機半導体層/n型有機半導体層の積層構造から構成する。p型有機半導体層/p型有機半導体とn型有機半導体との混合層(バルクヘテロ構造)/n型有機半導体層の積層構造から構成する。p型有機半導体層/p型有機半導体とn型有機半導体との混合層(バルクヘテロ構造)の積層構造から構成する。n型有機半導体層/p型有機半導体とn型有機半導体との混合層(バルクヘテロ構造)の積層構造から構成する。
(4)p型有機半導体とn型有機半導体の混合(バルクヘテロ構造)から構成する。
の4態様のいずれかとすることができる。但し、積層順は任意に入れ替えた構成とすることができる。
 p型有機半導体として、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、ペンタセン誘導体、キナクリドン誘導体、チオフェン誘導体、チエノチオフェン誘導体、ベンゾチオフェン誘導体、ベンゾチエノベンゾチオフェン誘導体、トリアリルアミン誘導体、カルバゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピセン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、フタロシアニン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、サブポルフィラジン誘導体、複素環化合物を配位子とする金属錯体、ポリチオフェン誘導体、ポリベンゾチアジアゾール誘導体、ポリフルオレン誘導体等を挙げることができる。n型有機半導体として、フラーレン及びフラーレン誘導体〈例えば、C60や、C70,C74等のフラーレン(高次フラーレン)、内包フラーレン等)又はフラーレン誘導体(例えば、フラーレンフッ化物やPCBMフラーレン化合物、フラーレン多量体等)〉、p型有機半導体よりもHOMO及びLUMOが大きい(深い)有機半導体、透明な無機金属酸化物を挙げることができる。n型有機半導体として、具体的には、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有する複素環化合物、例えば、ピリジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、イソキノリン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、フェナントロリン誘導体、テトラゾール誘導体、ピラゾール誘導体、イミダゾール誘導体、チアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、カルバゾール誘導体、ベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、サブポルフィラジン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリベンゾチアジアゾール誘導体、ポリフルオレン誘導体等を分子骨格の一部に有する有機分子、有機金属錯体やサブフタロシアニン誘導体を挙げることができる。フラーレン誘導体に含まれる基等として、ハロゲン原子;直鎖、分岐若しくは環状のアルキル基若しくはフェニル基;直鎖若しくは縮環した芳香族化合物を有する基;ハロゲン化物を有する基;パーシャルフルオロアルキル基;パーフルオロアルキル基;シリルアルキル基;シリルアルコキシ基;アリールシリル基;アリールスルファニル基;アルキルスルファニル基;アリールスルホニル基;アルキルスルホニル基;アリールスルフィド基;アルキルスルフィド基;アミノ基;アルキルアミノ基;アリールアミノ基;ヒドロキシ基;アルコキシ基;アシルアミノ基;アシルオキシ基;カルボニル基;カルボキシ基;カルボキソアミド基;カルボアルコキシ基;アシル基;スルホニル基;シアノ基;ニトロ基;カルコゲン化物を有する基;ホスフィン基;ホスホン基;これらの誘導体を挙げることができる。有機系材料から構成された光電変換層(『有機光電変換層』と呼ぶ場合がある)の厚さは、限定するものではないが、例えば、1×10-8m乃至5×10-7m、好ましくは2.5×10-8m乃至3×10-7m、より好ましくは2.5×10-8m乃至2×10-7m、一層好ましくは1×10-7m乃至1.8×10-7mを例示することができる。尚、有機半導体は、p型、n型と分類されることが多いが、p型とは正孔を輸送し易いという意味であり、n型とは電子を輸送し易いという意味であり、無機半導体のように熱励起の多数キャリアとして正孔又は電子を有しているという解釈に限定されない。
 あるいは又、緑色光を光電変換する有機光電変換層を構成する材料として、例えば、ローダミン系色素、メラシアニン系色素、キナクリドン誘導体、サブフタロシアニン系色素(サブフタロシアニン誘導体)等を挙げることができるし、青色光を光電変換する有機光電変換層を構成する材料として、例えば、クマリン酸色素、トリス-8-ヒドリキシキノリアルミニウム(Alq3)、メラシアニン系色素等を挙げることができるし、赤色光を光電変換する有機光電変換層を構成する材料として、例えば、フタロシアニン系色素、サブフタロシアニン系色素(サブフタロシアニン誘導体)を挙げることができる。
 あるいは又、光電変換層を構成する無機系材料として、結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、結晶セレン、アモルファスセレン、及び、カルコパライト系化合物であるCIGS(CuInGaSe)、CIS(CuInSe2)、CuInS2、CuAlS2、CuAlSe2、CuGaS2、CuGaSe2、AgAlS2、AgAlSe2、AgInS2、AgInSe2、あるいは又、III-V族化合物であるGaAs、InP、AlGaAs、InGaP、AlGaInP、InGaAsP、更には、CdSe、CdS、In2Se3、In23、Bi2Se3、Bi23、ZnSe、ZnS、PbSe、PbS等の化合物半導体を挙げることができる。加えて、これらの材料から成る量子ドットを光電変換層に使用することも可能である。
 あるいは又、光電変換層を、下層半導体層と、上層光電変換層の積層構造とすることができる。このように下層半導体層を設けることで、電荷蓄積時の再結合を防止することができ、光電変換層に蓄積した電荷の第1電極への転送効率を増加させることができるし、暗電流の生成を抑制することができる。上層光電変換層を構成する材料は、上記の光電変換層を構成する各種材料から、適宜、選択すればよい。一方、下層半導体層を構成する材料として、バンドギャップエネルギーの値が大きく(例えば、3.0eV以上のバンドギャップエネルギーの値)、しかも、光電変換層を構成する材料よりも高い移動度を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、IGZO等の酸化物半導体材料;遷移金属ダイカルコゲナイド;シリコンカーバイド;ダイヤモンド;グラフェン;カーボンナノチューブ;縮合多環炭化水素化合物や縮合複素環化合物等の有機半導体材料を挙げることができる。あるいは又、下層半導体層を構成する材料として、蓄積すべき電荷が正孔である場合、光電変換層を構成する材料のイオン化ポテンシャルよりも小さなイオン化ポテンシャルを有する材料を挙げることができるし、蓄積すべき電荷が電子である場合、光電変換層を構成する材料の電子親和力よりも大きな電子親和力を有する材料を挙げることができる。あるいは又、下層半導体層を構成する材料における不純物濃度は1×1018cm-3以下であることが好ましい。下層半導体層は、単層構成であってもよいし、多層構成であってもよい。また、電荷蓄積用電極の上方に位置する下層半導体層を構成する材料と、第1電極の上方に位置する下層半導体層を構成する材料とを、異ならせてもよい。
 本開示の第1の態様~第2の態様に係る固体撮像装置、第1構成~第2構成の固体撮像装置によって、単板式カラー固体撮像装置を構成することができる。
 第2構成の固体撮像装置にあっては、ベイヤ配列の撮像素子を備えた固体撮像装置と異なり(即ち、カラーフィルタ層を用いて青色、緑色、赤色の分光を行うのではなく)、同一画素内で光の入射方向において、複数種の波長の光に対して感度を有する撮像素子を積層して1つの画素を構成するので、感度の向上及び単位体積当たりの画素密度の向上を図ることができる。また、有機系材料は吸収係数が高いため、有機光電変換層の膜厚を従来のSi系光電変換層と比較して薄くすることができ、隣接画素からの光漏れや、光の入射角の制限が緩和される。更には、従来のSi系撮像素子では3色の画素間で補間処理を行って色信号を作成するために偽色が生じるが、第2構成の固体撮像装置にあっては、偽色の発生が抑えられる。有機光電変換層それ自体がカラーフィルタ層としても機能するので、カラーフィルタ層を配設しなくとも色分離が可能である。
 一方、第1構成の固体撮像装置にあっては、カラーフィルタ層を用いることで、青色、緑色、赤色の分光特性への要求を緩和することができるし、また、高い量産性を有する。第1構成の固体撮像装置における撮像素子の配列として、ベイヤ配列の他、インターライン配列、GストライプRB市松配列、GストライプRB完全市松配列、市松補色配列、ストライプ配列、斜めストライプ配列、原色色差配列、フィールド色差順次配列、フレーム色差順次配列、MOS型配列、改良MOS型配列、フレームインターリーブ配列、フィールドインターリーブ配列を挙げることができる。ここで、1つの撮像素子によって1つの画素(あるいは副画素)が構成される。
 本開示の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等(以下、これらを総称して、『本開示の積層型撮像素子等』、あるいは、単に、『積層型撮像素子等』と呼ぶ場合がある)が複数配列された画素領域は、2次元アレイ状に規則的に複数配列された画素から構成される。画素領域は、通常、実際に光を受光し光電変換によって生成された信号電荷を増幅して駆動回路に読み出す有効画素領域と、黒レベルの基準になる光学的黒を出力するための黒基準画素領域とから構成されている。黒基準画素領域は、通常は、有効画素領域の外周部に配置されている。
 以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像素子等において、光が照射され、光電変換層で光電変換が生じ、正孔(ホール)と電子がキャリア分離される。そして、正孔が取り出される電極を陽極、電子が取り出される電極を陰極とする。第1電極が陽極を構成し、第2電極が陰極を構成する形態もあるし、逆に、第1電極が陰極を構成し、第2電極が陽極を構成する形態もある。
 第1電極、電荷蓄積用電極、転送制御用電極、電荷排出電極及び第2電極は透明導電材料から成る構成とすることができる。第1電極、電荷蓄積用電極、転送制御用電極及び電荷排出電極を総称して、『第1電極等』と呼ぶ場合がある。あるいは又、本開示の撮像素子等が、例えばベイヤ配列のように平面に配される場合には、第2電極は透明導電材料から成り、第1電極等は金属材料から成る構成とすることができ、この場合、具体的には、光入射側に位置する第2電極は透明導電材料から成り、第1電極等は、例えば、Al-Nd(アルミニウム及びネオジウムの合金)又はASC(アルミニウム、サマリウム及び銅の合金)から成る構成とすることができる。透明導電材料から成る電極を『透明電極』と呼ぶ場合がある。ここで、ここで、透明導電材料のバンドギャップエネルギーは、2.5eV以上、好ましくは3.1eV以上であることが望ましい。透明電極を構成する透明導電材料として、導電性のある金属酸化物を挙げることができ、具体的には、酸化インジウム、インジウム-錫酸化物(ITO,Indium Tin Oxide,SnドープのIn23、結晶性ITO及びアモルファスITOを含む)、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムを添加したインジウム-亜鉛酸化物(IZO,Indium Zinc Oxide)、酸化ガリウムにドーパントとしてインジウムを添加したインジウム-ガリウム酸化物(IGO)、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムとガリウムを添加したインジウム-ガリウム-亜鉛酸化物(IGZO,In-GaZnO4)、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムと錫を添加したインジウム-錫-亜鉛酸化物(ITZO)、IFO(FドープのIn23)、酸化錫(SnO2)、ATO(SbドープのSnO2)、FTO(FドープのSnO2)、酸化亜鉛(他元素をドープしたZnOを含む)、酸化亜鉛にドーパントとしてアルミニウムを添加したアルミニウム-亜鉛酸化物(AZO)、酸化亜鉛にドーパントとしてガリウムを添加したガリウム-亜鉛酸化物(GZO)、酸化チタン(TiO2)、酸化チタンにドーパントとしてニオブを添加したニオブ-チタン酸化物(TNO)、酸化アンチモン、スピネル型酸化物、YbFe24構造を有する酸化物を例示することができる。あるいは又、ガリウム酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、ニッケル酸化物等を母層とする透明電極を挙げることができる。透明電極の厚さとして、2×10-8m乃至2×10-7m、好ましくは3×10-8m乃至1×10-7mを挙げることができる。第1電極が透明性を要求される場合、製造プロセスの簡素化といった観点から、電荷排出電極も透明導電材料から構成することが好ましい。
 あるいは又、透明性が不要である場合、正孔を取り出す電極としての機能を有する陽極を構成する導電材料として、高仕事関数(例えば、φ=4.5eV~5.5eV)を有する導電材料から構成することが好ましく、具体的には、金(Au)、銀(Ag)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、鉄(Fe)、イリジウム(Ir)、ゲルマニウム(Ge)、オスミウム(Os)、レニウム(Re)、テルル(Te)を例示することができる。一方、電子を取り出す電極としての機能を有する陰極を構成する導電材料として、低仕事関数(例えば、φ=3.5eV~4.5eV)を有する導電材料から構成することが好ましく、具体的には、アルカリ金属(例えばLi、Na、K等)及びそのフッ化物又は酸化物、アルカリ土類金属(例えばMg、Ca等)及びそのフッ化物又は酸化物、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)、タリウム(Tl)、ナトリウム-カリウム合金、アルミニウム-リチウム合金、マグネシウム-銀合金、インジウム、イッテリビウム等の希土類金属、あるいは、これらの合金を挙げることができる。あるいは又、陽極や陰極を構成する材料として、白金(Pt)、金(Au)、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、銅(Cu)、チタン(Ti)、インジウム(In)、錫(Sn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、モリブデン(Mo)等の金属、あるいは、これらの金属元素を含む合金、これらの金属から成る導電性粒子、これらの金属を含む合金の導電性粒子、不純物を含有したポリシリコン、炭素系材料、酸化物半導体、カーボン・ナノ・チューブ、グラフェン等の導電性材料を挙げることができるし、これらの元素を含む層の積層構造とすることもできる。更には、陽極や陰極を構成する材料として、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸[PEDOT/PSS]といった有機材料(導電性高分子)を挙げることもできる。また、これらの導電性材料をバインダー(高分子)に混合してペースト又はインクとしたものを硬化させ、電極として用いてもよい。
 第1電極等や第2電極(陽極や陰極)の成膜方法として、乾式法あるいは湿式法を用いることが可能である。乾式法として、物理的気相成長法(PVD法)及び化学的気相成長法(CVD法)を挙げることができる。PVD法の原理を用いた成膜方法として、抵抗加熱あるいは高周波加熱を用いた真空蒸着法、EB(電子ビーム)蒸着法、各種スパッタリング法(マグネトロンスパッタリング法、RF-DC結合形バイアススパッタリング法、ECRスパッタリング法、対向ターゲットスパッタリング法、高周波スパッタリング法)、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、分子線エピタキシー法、レーザ転写法を挙げることができる。また、CVD法として、プラズマCVD法、熱CVD法、有機金属(MO)CVD法、光CVD法を挙げることができる。一方、湿式法として、電解メッキ法や無電解メッキ法、スピンコート法、インクジェット法、スプレーコート法、スタンプ法、マイクロコンタクトプリント法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、ディップ法等の方法を挙げることができる。パターニング法として、シャドーマスク、レーザ転写、フォトリソグラフィー等の化学的エッチング、紫外線やレーザ等による物理的エッチング等を挙げることができる。第1電極等や第2電極の平坦化技術として、レーザ平坦化法、リフロー法、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法等を用いることができる。
 絶縁層(下層絶縁層や上層絶縁層を含む)を構成する材料として、酸化ケイ素系材料;窒化ケイ素(SiNY);酸化アルミニウム(Al23)等の金属酸化物高誘電絶縁材料に例示される無機系絶縁材料だけでなく、ポリメチルメタクリレート(PMMA);ポリビニルフェノール(PVP);ポリビニルアルコール(PVA);ポリイミド;ポリカーボネート(PC);ポリエチレンテレフタレート(PET);ポリスチレン;N-2(アミノエチル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン(AEAPTMS)、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)、オクタデシルトリクロロシラン(OTS)等のシラノール誘導体(シランカップリング剤);ノボラック型フェノール樹脂;フッ素系樹脂;オクタデカンチオール、ドデシルイソシアネイト等の一端に制御電極と結合可能な官能基を有する直鎖炭化水素類にて例示される有機系絶縁材料(有機ポリマー)を挙げることができるし、これらの組み合わせを用いることもできる。酸化ケイ素系材料として、酸化シリコン(SiOX)、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、酸化窒化シリコン(SiON)、SOG(スピンオングラス)、低誘電率絶縁材料(例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、有機SOG)を例示することができる。各種層間絶縁層や絶縁材料膜を構成する材料も、これらの材料から適宜選択すればよい。
 制御部を構成する浮遊拡散層、増幅トランジスタ、リセット・トランジスタ及び選択トランジスタの構成、構造は、従来の浮遊拡散層、増幅トランジスタ、リセット・トランジスタ及び選択トランジスタの構成、構造と同様とすることができる。駆動回路も周知の構成、構造とすることができる。
 第1電極は、浮遊拡散層及び増幅トランジスタのゲート部に接続されているが、第1電極と浮遊拡散層及び増幅トランジスタのゲート部との接続のためにコンタクトホール部を形成すればよい。コンタクトホール部を構成する材料として、不純物がドーピングされたポリシリコンや、タングステン、Ti、Pt、Pd、Cu、TiW、TiN、TiNW、WSi2、MoSi2等の高融点金属や金属シリサイド、これらの材料から成る層の積層構造(例えば、Ti/TiN/W)を例示することができる。
 有機光電変換層と第1電極との間に、第1キャリアブロッキング層を設けてもよいし、有機光電変換層と第2電極との間に、第2キャリアブロッキング層を設けてもよい。また、第1キャリアブロッキング層と第1電極との間に第1電荷注入層を設けてもよいし、第2キャリアブロッキング層と第2電極との間に第2電荷注入層を設けてもよい。例えば、電子注入層を構成する材料として、例えば、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)といったアルカリ金属及びそのフッ化物や酸化物、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)といったアルカリ土類金属及びそのフッ化物や酸化物を挙げることができる。
 各種有機層の成膜方法として、乾式成膜法及び湿式成膜法を挙げることができる。乾式成膜法として、抵抗加熱あるいは高周波加熱、電子ビーム加熱を用いた真空蒸着法、フラッシュ蒸着法、プラズマ蒸着法、EB蒸着法、各種スパッタリング法(2極スパッタリング法、直流スパッタリング法、直流マグネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、RF-DC結合形バイアススパッタリング法、ECRスパッタリング法、対向ターゲットスパッタリング法、高周波スパッタリング法、イオンビームスパッタリング法)、DC(Direct Current)法、RF法、多陰極法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング法や反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、分子線エピタキシー法、レーザ転写法、分子線エピタキシー法(MBE法)を挙げることができる。また、CVD法として、プラズマCVD法、熱CVD法、MOCVD法、光CVD法を挙げることができる。一方、湿式法として、具体的には、スピンコート法;浸漬法;キャスト法;マイクロコンタクトプリント法;ドロップキャスト法;スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法といった各種印刷法;スタンプ法;スプレー法;エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法といった各種コーティング法を例示することができる。塗布法においては、溶媒として、トルエン、クロロホルム、ヘキサン、エタノールといった無極性又は極性の低い有機溶媒を例示することができる。パターニング法として、シャドーマスク、レーザ転写、フォトリソグラフィー等の化学的エッチング、紫外線やレーザ等による物理的エッチング等を挙げることができる。各種有機層の平坦化技術として、レーザ平坦化法、リフロー法等を用いることができる。
 以上に説明した第1構成~第6構成の撮像素子の2種類あるいはそれ以上を、所望に応じて、適宜、組み合わせることができる。
 本開示の積層型撮像素子等あるいは固体撮像装置には、前述したとおり、必要に応じて、オンチップ・マイクロ・レンズや遮光層を設けてもよいし、本開示の積層型撮像素子等を駆動するための駆動回路や配線が設けられている。必要に応じて、本開示の積層型撮像素子等への光の入射を制御するためのシャッターを配設してもよいし、固体撮像装置の目的に応じて光学カットフィルタを具備してもよい。
 また、第1構成~第2構成の固体撮像装置にあっては、1つの本開示の積層型撮像素子等の上方に1つのオンチップ・マイクロ・レンズが配設されている形態とすることができるし、あるいは又、2つの本開示の積層型撮像素子等から撮像素子ブロックが構成されており、撮像素子ブロックの上方に1つのオンチップ・マイクロ・レンズが配設されている形態とすることができる。
 例えば、固体撮像装置を読出し用集積回路(ROIC)と積層する場合、読出し用集積回路及び銅(Cu)から成る接続部が形成された駆動用基板と、接続部が形成された撮像素子とを、接続部同士が接するように重ね合わせ、接続部同士を接合することで、積層することができるし、接続部同士をハンダバンプ等を用いて接合することもできる。
 また、本開示の第1の態様~第2の態様に係る固体撮像装置を駆動するための駆動方法にあっては、
 全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に電荷を蓄積しながら、第1電極における電荷を系外に排出し、その後、
 全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に蓄積された電荷を第1電極に転送し、転送完了後、順次、各撮像素子において第1電極に転送された電荷を読み出す、
各工程を繰り返す固体撮像装置の駆動方法とすることができる。
 このような固体撮像装置の駆動方法にあっては、各撮像素子は、第2電極側から入射した光が第1電極には入射しない構造を有し、全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に電荷を蓄積しながら、第1電極における電荷を系外に排出するので、全撮像素子において同時に第1電極のリセットを確実に行うことができる。そして、その後、全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に蓄積された電荷を第1電極に転送し、転送完了後、順次、各撮像素子において第1電極に転送された電荷を読み出す。それ故、所謂グローバルシャッター機能を容易に実現することができる。
 本開示の積層型撮像素子等として、CCD素子、CMOSイメージセンサー、CIS(Contact Image Sensor)、CMD(Charge Modulation Device)型の信号増幅型イメージセンサーを挙げることができる。本開示の第1の態様~第2の態様に係る固体撮像装置、第1構成~第2構成の固体撮像装置から、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、カムコーダ、監視カメラ、車両搭載用カメラ、スマートホン用カメラ、ゲーム用のユーザーインターフェースカメラ、生体認証用カメラを構成することができる。そして、通常の撮像に加えて、偏光情報が同時に取得可能な撮像装置とすることができる。また、立体画像を撮像する撮像装置とすることもできる。
 本開示の積層型撮像素子等、本開示の第1の態様~第2の態様に係る固体撮像装置において、偏光子は、ライン・アンド・スペース構造を有するワイヤグリッド偏光素子から構成されていることが好ましい。
 ワイヤグリッド偏光素子のライン部は、光入射側とは反対側から、第1導電材料から成る光反射層、絶縁膜、及び、第2導電材料から成る光吸収層が積層された積層構造体から成る構成とすることができる。ここで、このような偏光子は、例えば、
 (A)例えば光電変換部を形成した後、光電変換部の上あるいは光電変換部の上方に、第1導電材料から成り、基板又は光電変換部と電気的に接続された光反射層形成層を設け、次いで、
 (B)光反射層形成層の上に絶縁膜形成層を設け、絶縁膜形成層の上に、第2導電材料から成り、少なくとも一部が光反射層形成層と接した光吸収層形成層を設け、その後、
 (C)光吸収層形成層、絶縁膜形成層及び光反射層形成層をパターニングすることで、帯状の光反射層、絶縁膜及び光吸収層のライン部が、複数、離間して並置されて成るワイヤグリッド偏光素子を得る、
各工程に基づき製造することができる。尚、
 工程(B)において、基板又は光電変換部を介して光反射層形成層を所定の電位とした状態で、第2導電材料から成る光吸収層形成層を設け、
 工程(C)において、基板又は光電変換部を介して光反射層形成層を所定の電位とした状態で、光吸収層形成層、絶縁膜形成層及び光反射層形成層をパターニングする形態とすることができる。
 また、光反射層の下地層として、TiやTiN、Ti/TiNの積層構造が形成されている構成とすることができ、これによって、光反射層形成層、光反射層のラフネスを改善することができる。
 光反射層(光反射層形成層)は、金属材料、合金材料若しくは半導体材料から成る構成とすることができるし、光吸収層は、金属材料、合金材料若しくは半導体材料から成る構成とすることができる。具体的には、光反射層(光反射層形成層)を構成する無機材料として、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、白金(Pt)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、鉄(Fe)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、テルル(Te)等の金属材料や、これらの金属を含む合金材料、半導体材料を挙げることができる。
 また、光吸収層(光吸収層形成層)を構成する材料として、消衰係数kが零でない、即ち、光吸収作用を有する金属材料や合金材料、半導体材料、具体的には、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、鉄(Fe)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、テルル(Te)、錫(Sn)等の金属材料や、これらの金属を含む合金材料、半導体材料を挙げることができる。また、FeSi2(特にβ-FeSi2)、MgSi2、NiSi2、BaSi2、CrSi2、CoSi2等のシリサイド系材料を挙げることもできる。特に、光吸収層(光吸収層形成層)を構成する材料として、アルミニウム又はその合金、あるいは、β-FeSi2や、ゲルマニウム、テルルを含む半導体材料を用いることで、可視光域で高コントラスト(高消光比)を得ることができる。尚、可視光以外の波長帯域、例えば赤外域に偏光特性を持たせるためには、光吸収層(光吸収層形成層)を構成する材料として、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)等を用いることが好ましい。これらの金属の共鳴波長が赤外域近辺にあるからである。
 光反射層形成層、光吸収層形成層は、各種化学的気相成長法(CVD法)、塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種物理的気相成長法(PVD法)、ゾル-ゲル法、メッキ法、MOCVD法、MBE法等の公知の方法に基づき形成することができる。また、光反射層形成層、光吸収層形成層のパターニング法として、リソグラフィ技術とエッチング技術との組合せ(例えば、四フッ化炭素ガス、六フッ化硫黄ガス、トリフルオロメタンガス、二フッ化キセノンガス等を用いた異方性ドライエッチング技術や、物理的エッチング技術)や、所謂リフトオフ技術、サイドウォールをマスクとして用いる所謂セルフアラインダブルパターニング技術を挙げることができる。また、リソグラフィ技術として、フォトリソグラフィ技術(高圧水銀灯のg線、i線、KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ、EUV等を光源として用いたリソグラフィ技術、及び、これらの液浸リソグラフィ技術、電子線リソグラフィ技術、X線リソグラフィ)を挙げることができる。あるいは又、フェムト秒レーザ等の極短時間パルスレーザによる微細加工技術や、ナノインプリント法に基づき、光反射層や光吸収層を形成することもできる。
 絶縁膜(絶縁膜形成層)を構成する材料として、入射光に対して透明であり、光吸収特性を有していない絶縁材料、具体的には、SiO2、NSG(ノンドープ・シリケート・ガラス)、BPSG(ホウ素・リン・シリケート・ガラス)、PSG、BSG、PbSG、AsSG、SbSG、SOG(スピンオングラス)等のSiOX系材料(シリコン系酸化膜を構成する材料)、SiN、SiON、SiOC、SiOF、SiCN、低誘電率絶縁材料(例えば、フルオロカーボン、シクロパーフルオロカーボンポリマー、ベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、アモルファステトラフルオロエチレン、ポリアリールエーテル、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、有機SOG、パリレン、フッ化フラーレン、アモルファスカーボン)、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、Silk(The Dow Chemical Co. の商標であり、塗布型低誘電率層間絶縁膜材料)、Flare(Honeywell Electronic Materials Co. の商標であり、ポリアリルエーテル(PAE)系材料)を挙げることができ、単独、あるいは、適宜、組み合わせて使用することができる。絶縁膜形成層は、各種CVD法、塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種PVD法、スクリーン印刷法といった各種印刷法、ゾル-ゲル法等の公知の方法に基づき形成することができる。絶縁膜は、光吸収層の下地層として機能すると共に、光吸収層で反射された偏光光と、光吸収層を透過し、光反射層で反射された偏光光の位相を調整し、干渉効果により消光比と透過率を向上させ、反射率を低減する目的で形成される。従って、絶縁膜は、1往復での位相が半波長分ずれるような厚さとすることが望ましい。但し、光吸収層は、光吸収効果を有するが故に、反射された光が吸収される。従って、絶縁膜の厚さが、上述のように最適化されていなくても、消光比の向上を実現することができる。それ故、実用上、所望の偏光特性と実際の作製工程との兼ね合い基づき絶縁膜の厚さを決定すればよく、例えば、1×10-9m乃至1×10-7m、より好ましくは、1×10-8m乃至8×10-8mを例示することができる。また、絶縁膜の屈折率は、1.0より大きく、限定するものではないが、2.5以下とすることが好ましい。
 ところで、帯状の光反射層の延びる方向(第1の方向)は、消光させるべき偏光方位と一致しており、帯状の光反射層の繰り返し方向(第2の方向)は、透過させるべき偏光方位と一致している構成とすることができる。即ち、光反射層は、偏光子としての機能を有し、ワイヤグリッド偏光素子に入射した光の内、光反射層の延びる方向と平行な方向に電界成分を有する偏光波(TE波/S波及びTM波/P波のいずれか一方)を減衰させ、光反射層の延びる方向と直交する方向(帯状の光反射層の繰り返し方向)に電界成分を有する偏光波(TE波/S波及びTM波/P波のいずれか他方)を透過させる。光反射層の延びる方向がワイヤグリッド偏光素子の光吸収軸となり、光反射層の延びる方向(第2の方向)と直交する方向がワイヤグリッド偏光素子の光透過軸となる。また、第2の方向はx0方向あるいはy0方向と平行である形態とすることができる。
 光吸収層から光が入射する。そして、ワイヤグリッド偏光素子は、光の透過、反射、干渉、光学異方性による偏光波の選択的光吸収の4つの作用を利用することで、第1の方向に平行な電界成分を有する偏光波(TE波/S波及びTM波/P波のいずれか一方)を減衰させると共に、第2の方向に平行な電界成分を有する偏光波(TE波/S波及びTM波/P波のいずれか他方)を透過させる。即ち、一方の偏光波(例えば、TE波)は、光吸収層の光学異方性による偏光波の選択的光吸収作用によって減衰される。帯状の光反射層は偏光子として機能し、光吸収層及び絶縁膜を透過した一方の偏光波(例えば、TE波)を反射する。このとき、光吸収層を透過し、光反射層で反射された一方の偏光波(例えば、TE波)の位相が半波長分ずれるように絶縁膜を構成すれば、光反射層で反射された一方の偏光波(例えば、TE波)は、光吸収層で反射された一方の偏光波(例えば、TE波)との干渉により打ち消し合って減衰される。以上のようにして、一方の偏光波(例えば、TE波)を選択的に減衰させることができる。但し、上述したように、絶縁膜の厚さが最適化されていなくても、コントラストの向上を実現することができる。それ故、上述したように、実用上、所望の偏光特性と実際の作製工程との兼ね合い基づき、絶縁膜の厚さを決定すればよい。
 第1の方向に沿ったライン・アンド・スペース構造の長さは、本開示の積層型撮像素子等の実質的に光電変換を行う領域である光電変換領域の第1の方向に沿った長さと同じとすることができるし、本開示の積層型撮像素子等の長さと同じとすることもできるし、第1の方向に沿った本開示の積層型撮像素子等の長さの整数倍とすることもできる。
 上記の各種好ましい形態、構成を含む偏光子において、ワイヤグリッド偏光素子の上に保護膜が形成されており、ワイヤグリッド偏光素子のスペース部は空隙である形態とすることができる。即ち、スペース部の上方は保護膜で覆われており、スペース部は少なくとも空気で満たされている形態とすることもできる。このような偏光子を、便宜上、『第1構成の偏光子』と呼ぶ。このように、ワイヤグリッド偏光素子のスペース部を空隙とすることで、平均屈折率naveの値を小さくすることができる。その結果、ワイヤグリッド偏光素子における透過率の向上、消光比の向上を図ることができる。また、形成ピッチP0の値を大きくすることができるので、ワイヤグリッド偏光素子の製造歩留りの向上を図ることができる。しかも、ワイヤグリッド偏光素子の上に保護膜を形成することで、高い信頼性を有する本開示の積層型撮像素子等や固体撮像装置を提供することができる。
 第1構成の偏光子において、ワイヤグリッド偏光素子と保護膜との間には第2保護膜が形成されており、
 保護膜を構成する材料の屈折率をn1、第2保護膜を構成する材料の屈折率をn2としたとき、
1>n2
を満足する形態とすることができる。n1>n2 を満足することで、平均屈折率naveの値を確実に小さくすることができる。
 ここで、保護膜はSiNから成り、第2保護膜はSiO2又はSiONから成ることが好ましい。
 上記の各種好ましい形態、構成を含む第1構成の偏光子において、少なくとも、ワイヤグリッド偏光素子のスペース部に面したライン部の側面には第3保護膜が形成されている形態とすることができる。即ち、スペース部は空気で満たされ、加えて、スペース部には第3保護膜が存在する。ここで、第3保護膜を構成する材料として、屈折率が2以下、消衰係数が零に近い材料が望ましく、TEOS-SiO2を含むSiO2、SiON、SiN、SiC、SiOC、SiCN等の絶縁材料や、酸化アルミニウム(AlOX)、酸化ハフニウム(HfOx)、酸化ジルコニウム(ZrOx)、酸化タンタル(TaOx)等の金属酸化物を挙げることができる。あるいは又、パーフルオロデシルトリクロロシランやオクタデシルトリクロロシランを挙げることができる。第3保護膜は、各種CVD法、塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種PVD法、ゾル-ゲル法等の公知のプロセスによって形成することができるが、所謂単原子成長法(ALD法、Atomic Layer Doposition 法)や、HDP-CVD法(高密度プラズマ化学的気相成長法)を採用することが、より好ましい。ALD法を採用することで、薄い第3保護膜をコンフォーマルにワイヤグリッド偏光素子上に形成することができるが、より一層薄い第3保護膜をライン部の側面に形成するといった観点から、HDP-CVD法を採用することが更に一層好ましい。あるいは又、スペース部を、第3保護膜を構成する材料で充填し、しかも、第3保護膜に、隙間、空孔、ボイド等を設ければ、第3保護膜全体の屈折率を低下させることができる。
 ワイヤグリッド偏光素子を構成する金属材料や合金材料(以下、『金属材料等』と呼ぶ場合がある)が外気と接触すると、外気からの水分や有機物の付着によって金属材料等の腐食耐性が劣化し、本開示の積層型撮像素子等の長期信頼性が劣化する虞がある。特に、金属材料等-絶縁材料-金属材料等のライン部に水分が付着すると、水分中にはCO2やO2が溶解しているために電解液として作用し、2種類のメタル間の間で局部電池が形成される虞がある。そして、このような現象が生じると、カソード(正極)側では水素発生等の還元反応が進み、アノード(負極側)では酸化反応が進むことにより、金属材料等の異常析出やワイヤグリッド偏光素子の形状変化が発生する。そして、その結果、本来期待されたワイヤグリッド偏光素子や本開示の積層型撮像素子等の性能が損なわれる虞がある。例えば、光反射層としてアルミニウム(Al)を用いる場合、以下の反応式で示すようなアルミニウムの異常析出が発生する虞がある。しかしながら、保護膜を形成すれば、また、第3保護膜を形成すれば、このような問題の発生を確実に回避することができる。
Al → Al3+ + 3e-
Al3+ + 3OH- →  Al(OH)3
 また、上記の各種好ましい形態、構成を含む偏光子において、
 ワイヤグリッド偏光素子を取り囲むフレーム部が備えられており、
 フレーム部と、ワイヤグリッド偏光素子のライン部とは連結されており、
 フレーム部は、ワイヤグリッド偏光素子のライン部と同じ構造を有する形態とすることができる。このような偏光子を、便宜上、『第2構成の偏光子』と呼ぶ。
 このように、フレーム部とワイヤグリッド偏光素子のライン部とが連結されており、フレーム部はワイヤグリッド偏光素子のライン部と同じ構造を有する形態とすることで、本開示の積層型撮像素子等の四隅に対応するワイヤグリッド偏光素子の外周部の部分に光電変換部からの剥離が発生するといった問題、ワイヤグリッド偏光素子の外周部の構造とワイヤグリッド偏光素子の中央部の構造に差異が生じ、ワイヤグリッド偏光素子自体の性能が低下するといった問題、ワイヤグリッド偏光素子の外周部に入射した光が偏光方向の異なる隣接する本開示の積層型撮像素子等に漏れ込み易いといった問題を解消することができ、高い信頼性を有する本開示の積層型撮像素子等や固体撮像装置を提供することができる。
 場合によっては、本開示の積層型撮像素子等の縁部には、基板の一方の面から他方の面に亙り、更に、ワイヤグリッド偏光素子の下方まで延びる、絶縁材料又は遮光材料が埋め込まれた溝部(一種の素子分離領域)が形成されている形態とすることができる。絶縁材料として、絶縁膜(絶縁膜形成層)や層間絶縁層を構成する材料を挙げることができるし、遮光材料として、後述する遮光部を構成する材料を挙げることができる。このような溝部を形成することで、感度低下、偏光クロストークの発生、消光比の低下を防止することができる。
 また、上記の各種好ましい形態、構成を含む偏光子において、光反射層の延在部が基板又は光電変換部と電気的に接続されている構成とすることができる。このように、光反射層の延在部を基板又は光電変換部と電気的に接続することで、ワイヤグリッド偏光素子の形成時、光反射層形成層や光吸収層形成層が帯電し、一種の放電が発生する結果、ワイヤグリッド偏光素子や光電変換部に損傷が発生するといった問題の発生を、確実に回避することができる。場合によっては、光反射層の頂面全面に絶縁膜が形成されており、絶縁膜の頂面全面に光吸収層が形成されている構成としてもよく、このような構成によっても、光吸収層及び光反射層の全領域が基板又は光電変換部に電気的に接続されるので、確実に放電の発生を防止することができる。あるいは又、場合によっては、絶縁膜を省略し、光入射側とは反対側から、光反射層及び光吸収層が積層されて成る構成とすることができる。
 基板又は光電変換部と光反射層の延在部(あるいは光反射層形成層)とが電気的に接続される領域は、撮像領域に位置する形態とすることができるし、撮像領域の外周に設けられた光学的黒画素領域(OPB)に位置する形態とすることができるし、撮像領域の外側に設けられた周辺領域に位置する形態とすることができる。尚、基板又は光電変換部と光反射層の延在部(あるいは光反射層形成層)とが電気的に接続される領域は、撮像領域に位置する場合、あるいは、光学的黒画素領域(OPB)に位置する場合、各本開示の積層型撮像素子等に設けられていてもよいし、複数の本開示の積層型撮像素子等に対して1箇所設けられていてもよいし、全ての本開示の積層型撮像素子等に対して1箇所設けられていてもよく、また、1つの本開示の積層型撮像素子等に対して、1箇所設けられていてもよいし、複数箇所設けられていてもよい。また、周辺領域に位置する場合、1箇所設けられていてもよいし、複数箇所に設けられていてもよい。
 本開示の積層型撮像素子等と積層型撮像素子等との間の領域には遮光部が形成されており、光反射層の延在部は遮光部に接している形態とすることができる。ここで、遮光部に接している光反射層の延在部の長さは、本開示の積層型撮像素子等の実質的に光電変換を行う領域である光電変換領域の長さ(光電変換領域の辺の長さ)と同じとすることができるし、あるいは又、光電変換領域の長さの半分の長さ乃至同じ長さとすることができる。このような形態を採用することで、隣接する本開示の積層型撮像素子等からの混色の発生を防止することもできる。また、光反射層形成層と光吸収層形成層とが接する領域は、本開示の積層型撮像素子等と積層型撮像素子等との間の領域であって、本開示の積層型撮像素子等の四隅の内の少なくとも1箇所とすることができる。周辺領域においても遮光部が形成されており、光反射層の延在部は遮光部に接している形態とすることもできる。遮光部は、例えば、クロム(Cr)や銅(Cu)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)から構成することができ、これによって、隣接する本開示の積層型撮像素子等への光の漏れ込み(偏光クロストーク)を、一層効果的に防ぐことができる。ここで、遮光部に接している光反射層の延在部の長さは、本質的に任意の長さとすることができる。
 周辺領域において、ワイヤグリッド偏光素子の形成は不要である。周辺領域はフレーム部と同じ構造で占められていることが好ましい。フレーム部あるいは周辺領域は、ワイヤグリッド偏光素子として機能しないのであれば、ワイヤグリッド偏光素子のようにラインアンドスペース・パターンが設けられていてもよい。即ち、ワイヤグリッドの形成ピッチP0が入射する電磁波の実効波長よりも充分に大きい構造を有していてもよい。
 オンチップ・マイクロ・レンズ(OCL)の上方にワイヤグリッド偏光素子が配置されている形態とすることができるし、ワイヤグリッド偏光素子の上方にオンチップ・マイクロ・レンズが配置されている形態とすることもできる。前者の本開示の積層型撮像素子等を、便宜上、『本開示の撮像素子-A』と呼び、後者の本開示の積層型撮像素子等を、便宜上、『本開示の撮像素子-B』と呼ぶ。
 本開示の撮像素子-Aにあっては、オンチップ・マイクロ・レンズ(下側に位置する)とワイヤグリッド偏光素子(上側に位置する)との間に、オンチップ・マイクロ・レンズ側から、例えば透明な樹脂(例えば、アクリル系樹脂)から成る平坦化層、及び、ワイヤグリッド偏光素子製造工程においてプロセスの下地として機能するシリコン酸化膜等の無機材料から成る下地絶縁材料層が形成されている構成とすることができる。更には、これらの好ましい構成を含む本開示の撮像素子-Aにあっては、オンチップ・マイクロ・レンズの下方に波長選択手段(具体的には、例えば、周知のカラーフィルタ層)が配置されている構成とすることができる。
 また、本開示の撮像素子-Bにあっては、ワイヤグリッド偏光素子(下側に位置する)とオンチップ・マイクロ・レンズ(上側に位置する)との間に、波長選択手段(具体的には、例えば、周知のカラーフィルタ層)が配置されている構成とすることができる。このような構成を採用することで、各ワイヤグリッド偏光素子における透過光の波長帯域において独立してワイヤグリッド偏光素子の最適化を図ることができ、可視光域全域において一層の低反射率を実現することができる。ワイヤグリッド偏光素子と波長選択手段との間には平坦化層が形成され、ワイヤグリッド偏光素子の下には、ワイヤグリッド偏光素子製造工程においてプロセスの下地として機能するシリコン酸化膜等の無機材料から成る下地絶縁材料層が形成されている構成とすることができる。
 本開示の撮像素子-Aにあっては、入射した光に基づき電流を生成する上層光電変換層、オンチップ・マイクロ・レンズ、平坦化層、下地絶縁材料層、遮光部及びカラーフィルタ層、並びに、配線(配線層)、各種層間絶縁層が、順次、積層された構造を挙げることができる。また、本開示の撮像素子-Bにあっては、入射した光に基づき電流を生成する上層光電変換層、下地絶縁材料層及び遮光部、並びに、配線(配線層)、各種層間絶縁層が、順次、積層された構造を挙げることができる。光反射層の延在部や光反射層形成層が電気的に接続される光電変換部は、例えば、遮光部あるいは配線(配線層)である。光反射層の延在部や光反射層形成層が電気的に接続される基板の部分には、例えば、高濃度不純物領域や金属層、合金層、配線層等を形成すればよい。
 本開示の固体撮像装置を構成する全ての本開示の積層型撮像素子等がワイヤグリッド偏光素子を備えていてもよいし、一部の本開示の積層型撮像素子等がワイヤグリッド偏光素子を備えていてもよい。複数の本開示の積層型撮像素子等から構成された撮像素子ユニットはベイヤ配列を有し、1撮像素子ユニット(1画素)は4つの本開示の積層型撮像素子等から構成されている形態とすることができる。但し、撮像素子ユニットの配列は、ベイヤ配列に限定されず、その他、インターライン配列、GストライプRB市松配列、GストライプRB完全市松配列、市松補色配列、ストライプ配列、斜めストライプ配列、原色色差配列、フィールド色差順次配列、フレーム色差順次配列、MOS型配列、改良MOS型配列、フレームインターリーブ配列、フィールドインターリーブ配列を挙げることができる。例えば、ベイヤ配列の場合、2×2の副画素領域の内の3つの副画素領域のそれぞれに、赤色カラーフィルタ層、緑色カラーフィルタ層、青色カラーフィルタ層を配置し、本来、緑色カラーフィルタ層を配置すべき残りの1つの副画素領域にはカラーフィルタ層を配置せず、この残りの1つの副画素領域(白色副画素領域)にワイヤグリッド偏光素子を配置する構成とすることができる。あるいは又、ベイヤ配列の場合、2×2の副画素領域の内の3つの副画素領域のそれぞれに、赤色カラーフィルタ層、緑色カラーフィルタ層、青色カラーフィルタ層を配置し、残りの1つの副画素領域に緑色カラーフィルタ層とワイヤグリッド偏光素子を配置する構成とすることもできる。色分離や分光を目的としない場合、若しくは、本開示の積層型撮像素子等において、それ自体が特定波長に感度を有するような撮像素子である場合、フィルターは不要な場合がある。また、カラーフィルタ層(波長選択手段)を配置しない副画素領域にあっては、カラーフィルタ層を配置した副画素領域との間の平坦性を確保するために、カラーフィルタ層の代わりに透明な樹脂層を形成してもよい。即ち、本開示の積層型撮像素子等は、赤色の感度を有する赤色光用撮像素子、緑色の感度を有する緑色光用撮像素子、青色の感度を有する青色光用撮像素子の組合せから構成されていてもよい。そして、これらに加えて、近赤外線に感度を有する近赤外光用光電変換素子の組合せから構成されていてもよいし、単色の画像と近赤外線に基づく画像の組合せを得る固体撮像装置としてもよい。
 実施例1は、本開示の積層型撮像素子及び本開示の第1の態様に係る固体撮像装置に関する。実施例1の積層型撮像素子の模式的な一部断面図を図1に示し、実施例1の積層型撮像素子の等価回路図を図3に示す。また、実施例1の積層型撮像素子を構成するワイヤグリッド偏光素子の模式的な部分的斜視図を図12に示し、模式的な一部端面図を図13Aに示す。更には、赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子、青色光用積層型撮像素子及び白色光用積層型撮像素子を構成するカラーフィルタ層等の模式的な配置図を図4Aに示し、偏光子の模式的な配置図を図4Bに示し、上層光電変換部の模式的な配置図を図5Aに示し、下層光電変換部の模式的な配置図を図5Bに示す。尚、図1には、一部のトランジスタのみを図示した。
 実施例1の積層型撮像素子は、偏光子91、及び、積層された複数の光電変換部10から構成されており、偏光子91と複数の光電変換部10とは、偏光子91が複数の光電変換部10よりも光入射側に配設された状態で積層されている。
 また、実施例1の固体撮像装置は、積層型撮像素子が、x0方向及びy0方向に2次元マトリクス状に配列されて成り、
 各積層型撮像素子は、偏光子91、及び、積層された複数の光電変換部10から構成されており、
 各積層型撮像素子を構成する偏光子91と複数の光電変換部10とは、偏光子91が複数の光電変換部10よりも光入射側に配設された状態で積層されている。x0方向は所謂行方向あるいは所謂列方向であり、y0方向は列方向あるいは行方向である。
 あるいは又、実施例1の固体撮像装置は、2×2に配列された第1積層型撮像素子101、第2積層型撮像素子102、第3積層型撮像素子103及び第4積層型撮像素子104の4つの積層型撮像素子から構成された撮像素子ユニットが、2次元マトリクス状に配列されて成り、
 各撮像素子ユニットは、更に、少なくとも第4積層型撮像素子104の光入射側に偏光子91Wを備えている。
 実施例1の固体撮像装置から、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、カムコーダ、監視カメラ、車両搭載用カメラ(車載カメラ)、スマートホン用カメラ、ゲーム用のユーザーインターフェースカメラ、生体認証用カメラ等が構成されている。
 そして、実施例1において、複数の光電変換部は、白色光に感度を有する光電変換部10W、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部10iRから成る。ここで、光電変換部10Wは上層光電変換部を構成し、光電変換部10iRは下層光電変換部を構成する。赤色光に感度を有する光電変換部10R、緑色光に感度を有する光電変換部10G、及び、青色光に感度を有する光電変換部10Bは、白色光に感度を有する光電変換部10Wと同じレベルに形成されている。また、赤色光に感度を有する光電変換部10R、緑色光に感度を有する光電変換部10G、及び、青色光に感度を有する光電変換部10Bの上方には、偏光子は設けられていない一方、下方には、近赤外光に感度を有する光電変換部10iRが設けられている。
 カラーフィルタ層90R,90G,90Bが設けられているので、光電変換部10R、光電変換部10G、光電変換部10B、光電変換部10Wの構成、構造は同じであり、可視光の波長帯全域を光電変換可能な光電変換部から構成することが好ましい。また、光電変換部10iRの構成、構造も同じである。近赤外光は、カラーフィルタ層90R,90G,90Bを通過する。限定するものではないが、光電変換部10R,10G,10B,10Wは、有機光電変換材料や、例えば厚さ約3μmのシリコン層から構成すればよいし、光電変換部10iRは、有機光電変換材料や、例えば厚さ約4μmのシリコン層から構成すればよい。以下の実施例1の変形例、実施例2、実施例2の変形例においても同様とすることができる。
 また、実施例1の積層型撮像素子において、偏光子91Wは、第1偏光子セグメント91’W1、第2偏光子セグメント91’W2、第3偏光子セグメント91’W3及び第4偏光子セグメント91’W4の4つの偏光子セグメントが2×2に配列されて成る。即ち、これらの4つの偏光子セグメントの内、x0方向に2つの偏光子セグメントが配列されており、y0方向に2つの偏光子セグメントが配列されている。そして、第1偏光子セグメント91’W1が透過させるべき偏光方位はα度であり、第2偏光子セグメント91’W2が透過させるべき偏光方位は(α+45)度であり、第3偏光子セグメント91’W3が透過させるべき偏光方位は(α+90)度であり、第4偏光子セグメント91’W4が透過させるべき偏光方位は(α+135)度である。αの値として、y0方向と間に成す角度を「0度」とした。偏光子にハッチング線を付したが、ハッチング線の延びる方向と直交する方向は、偏光子(あるいは偏光子セグメント)が透過させるべき偏光方位を示している。
 ここで、図1に示す実施例1の積層型撮像素子は、裏面照射型の積層型撮像素子である。そして、具体的には、図4A、図4B、図5A及び図5Bに示す例では、第1積層型撮像素子101は、赤色カラーフィルタ層90R[図4A参照]、赤色カラーフィルタ層90Rの下方に配設された4つの上層光電変換部(赤色光用撮像素子10R1,10R2,10R3,10R4)[図5A参照]、及び、上層光電変換部のそれぞれの下方に配設された下層光電変換部(近赤外光用光電変換部10iR11,10iR12,10iR13,10iR14)[図5B参照]から構成されている。
 また、第2積層型撮像素子102は、緑色カラーフィルタ層90G(図4A参照)、緑色カラーフィルタ層90Gの下方に配設された4つの上層光電変換部(緑色光用撮像素子10G1,10G2,10G3,10G4)、及び、上層光電変換部のそれぞれの下方に配設された下層光電変換部(近赤外光用光電変換部10iR21,10iR22,10iR23,10iR24)から構成されている。
 更には、第3積層型撮像素子103は、青色カラーフィルタ層90B(図4A参照)、青色カラーフィルタ層90Bの下方に配設された4つの上層光電変換部(青色光用撮像素子10B1,10B2,10B3,10B4)、及び、上層光電変換部のそれぞれの下方に配設された下層光電変換部(近赤外光用光電変換部10iR31,10iR32,10iR33,10iR34)から構成されている。
 また、第4積層型撮像素子104は、透明樹脂層90W(図4A参照)、透明樹脂層90Wの下方に配設された4つの偏光子セグメント91’W1,91’W2,91’W3,91’W4、4つの偏光子のそれぞれの下方に配設された上層光電変換部(白色光用撮像素子10W1,10W2,10W3,10W4)、及び、上層光電変換部のそれぞれの下方に配設された下層光電変換部(近赤外光用光電変換部10iR41,10iR44,10iR43,10iR44)から構成されている。
 あるいは又、云い換えれば、
 第1積層型撮像素子101は、赤色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第2積層型撮像素子102は、緑色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第3積層型撮像素子103は、青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第4積層型撮像素子104は、白色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第4積層型撮像素子104の光入射側に備えられた偏光子は、2×2に配列された(即ち、x0方向に2つの偏光子セグメントが配列され、y0方向に2つの偏光子セグメントが配列された)、第4-1偏光子(偏光子セグメント)91’W1、第4-2偏光子(偏光子セグメント)91’W1、第4-3偏光子(偏光子セグメント)91’W3及び第4-4偏光子(偏光子セグメント)91’W4の4つの偏光子セグメントから構成されており、
 第4-1偏光子(偏光子セグメント)91’W1が透過させるべき偏光方位はα度であり、
 第4-2偏光子(偏光子セグメント)91’W2が透過させるべき偏光方位は(α+45)度であり、
 第4-3偏光子(偏光子セグメント)91’W3が透過させるべき偏光方位は(α+90)度であり、
 第4-4偏光子(偏光子セグメント)91’W4が透過させるべき偏光方位は(α+135)度である。
 上層光電変換部は、半導体基板70に設けられたn型半導体領域31を光電変換層として備えている。縦型トランジスタから成る転送トランジスタTR1trsのゲート部35が、n型半導体領域31まで延びており、且つ、転送ゲート線TG1に接続されている。また、転送トランジスタTR1trsのゲート部35の近傍の半導体基板70の領域35Cには、第1浮遊拡散層FD1が設けられている。n型半導体領域31に蓄積された電荷は、ゲート部35に沿って形成される転送チャネルを介して第1浮遊拡散層FD1に読み出される。
 上層光電変換部にあっては、更に、半導体基板70の第1面側に、上層光電変換部の制御部を構成するリセット・トランジスタTR1rst、増幅トランジスタTR1amp及び選択トランジスタTR1selが設けられている。
 リセット・トランジスタTR1rstは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域から構成されている。リセット・トランジスタTR1rstのゲート部はリセット線RST1に接続され、リセット・トランジスタTR1rstの一方のソース/ドレイン領域は電源VDDに接続され、他方のソース/ドレイン領域は、第1浮遊拡散層FD1を兼ねている。
 増幅トランジスタTR1ampは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域から構成されている。ゲート部は、リセット・トランジスタTR1rstの他方のソース/ドレイン領域(第1浮遊拡散層FD1)に接続されている。一方のソース/ドレイン領域は、電源VDDに接続されている。
 選択トランジスタTR1selは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域から構成されている。ゲート部は、選択線SEL1に接続されている。また、一方のソース/ドレイン領域は、増幅トランジスタTR1ampを構成する他方のソース/ドレイン領域と領域を共有しており、他方のソース/ドレイン領域は、信号線(データ出力線)VSL1に接続されている。
 下層光電変換部は、半導体基板70に設けられたn型半導体領域33を光電変換層として備えている。転送トランジスタTR2trsのゲート部36は転送ゲート線TG2に接続されている。また、転送トランジスタTR2trsのゲート部36の近傍の半導体基板70の領域36Cには、第2浮遊拡散層FD2が設けられている。n型半導体領域33に蓄積された電荷は、ゲート部36に沿って形成される転送チャネル36Aを介して第2浮遊拡散層FD2に読み出される。
 下層光電変換部にあっては、更に、半導体基板70の第1面側に、下層光電変換部の制御部を構成するリセット・トランジスタTR2rst、増幅トランジスタTR2amp及び選択トランジスタTR2selが設けられている。
 リセット・トランジスタTR2rstは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域から構成されている。リセット・トランジスタTR2rstのゲート部はリセット線RST2に接続され、リセット・トランジスタTR2rstの一方のソース/ドレイン領域は電源VDDに接続され、他方のソース/ドレイン領域は、第2浮遊拡散層FD2を兼ねている。
 増幅トランジスタTR2ampは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域から構成されている。ゲート部は、リセット・トランジスタTR2rstの他方のソース/ドレイン領域(第2浮遊拡散層FD2)に接続されている。一方のソース/ドレイン領域は、電源VDDに接続されている。
 選択トランジスタTR2selは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域から構成されている。ゲート部は、選択線SEL2に接続されている。また、一方のソース/ドレイン領域は、増幅トランジスタTR2ampを構成する他方のソース/ドレイン領域と領域を共有しており、他方のソース/ドレイン領域は、信号線(データ出力線)VSL2に接続されている。
 リセット線RST1,RST2、選択線SEL1,SEL2、転送ゲート線TG1,TG2は、駆動回路を構成する垂直駆動回路112に接続され、信号線(データ出力線)VSL1,VSL2は、駆動回路を構成するカラム信号処理回路113に接続されている。
 上層光電変換部及び下層光電変換部の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作は、従来の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作と同様であるので、詳細な説明は省略する。
 n型半導体領域33と半導体基板70の表面70Aとの間にはp+層34が設けられており、暗電流発生を抑制している。n型半導体領域31とn型半導体領域33との間には、p+層32が形成されており、更には、n型半導体領域33の側面の一部はp+層32によって囲まれている。半導体基板70の裏面70Bの側には、p+層73が形成されている。
 p+層73の上には、下層絶縁層83、偏光子91、上層絶縁層84、カラーフィルタ層90及びオンチップ・マイクロ・レンズ(OCL)14が形成されている。
 図11に、実施例1の固体撮像装置の概念図を示す。実施例1の固体撮像装置100は、積層型撮像素子101が2次元アレイ状に配列された撮像領域111、並びに、その駆動回路(周辺回路)としての垂直駆動回路112、カラム信号処理回路113、水平駆動回路114、出力回路115及び駆動制御回路116等から構成されている。これらの回路は周知の回路から構成することができるし、また、他の回路構成(例えば、従来のCCD撮像装置やCMOS撮像装置にて用いられる各種の回路)を用いて構成することができることは云うまでもない。図11において、積層型撮像素子101における参照番号「101」の表示は、1行のみとした。
 駆動制御回路116は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスター・クロックに基づいて、垂直駆動回路112、カラム信号処理回路113及び水平駆動回路114の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、生成されたクロック信号や制御信号は、垂直駆動回路112、カラム信号処理回路113及び水平駆動回路114に入力される。
 垂直駆動回路112は、例えば、シフトレジスタによって構成され、撮像領域111の各積層型撮像素子101を行単位で順次垂直方向に選択走査する。そして、各積層型撮像素子101における受光量に応じて生成した電流(信号)に基づく画素信号(画像信号)は、信号線(データ出力線)117,VSLを介してカラム信号処理回路113に送られる。
 カラム信号処理回路113は、例えば、積層型撮像素子101の列毎に配置されており、1行分の積層型撮像素子101から出力される画像信号を撮像素子毎に黒基準画素(図示しないが、有効画素領域の周囲に形成される)からの信号によって、ノイズ除去や信号増幅の信号処理を行う。カラム信号処理回路113の出力段には、水平選択スイッチ(図示せず)が水平信号線118との間に接続されて設けられる。
 水平駆動回路114は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路113の各々を順次選択し、カラム信号処理回路113の各々から信号を水平信号線118に出力する。
 出力回路115は、カラム信号処理回路113の各々から水平信号線118を介して順次供給される信号に対して、信号処理を行って出力する。
 実施例1の撮像素子、積層型撮像素子は、例えば、以下の方法で作製することができる。即ち、先ず、SOI基板を準備する。そして、SOI基板の表面に第1シリコン層をエピタキシャル成長法に基づき形成し、この第1シリコン層に、p+層73、n型半導体領域31を形成する。次いで、第1シリコン層上に第2シリコン層をエピタキシャル成長法に基づき形成し、この第2シリコン層に、素子分離領域71、酸化膜72、p+層32、n型半導体領域33、p+層34を形成する。また、第2シリコン層に、撮像素子の制御部を構成する各種トランジスタ等を形成し、更にその上に、配線層(図示せず)や層間絶縁層76、各種配線を形成した後、層間絶縁層76と支持基板(図示せず)とを貼り合わせる。その後、SOI基板を除去して第1シリコン層を露出させる。第2シリコン層の表面が半導体基板70の表面70Aに該当し、第1シリコン層の表面が半導体基板70の裏面70Bに該当する。また、第1シリコン層と第2シリコン層を纏めて半導体基板70と表現している。次いで、p+層73に下層絶縁層83、偏光子91、上層絶縁層84、カラーフィルタ層90及びオンチップ・マイクロ・レンズ14を形成する。以上によって、実施例1の積層型撮像素子を得ることができる。
 偏光子91は、ライン・アンド・スペース構造を有するワイヤグリッド偏光素子(以下、ワイヤグリッド偏光素子91と呼ぶ場合がある)から成る。ライン部を参照番号92で示し、スペース部を参照番号96で示す。
 ワイヤグリッド偏光素子91のライン部92は、光入射側とは反対側(実施例1にあっては光電変換部側)から、第1導電材料(具体的には、アルミニウム(Al))から成る光反射層93、SiO2から成る絶縁膜94、及び、第2導電材料(具体的には、タングステン(W))から成る光吸収層95が積層された積層構造体から構成されている。光反射層93の頂面全面に絶縁膜94が形成されており、絶縁膜94の頂面全面に光吸収層95が形成されている。具体的には、光反射層93は、厚さ150nmのアルミニウム(Al)から構成され、絶縁膜94は、厚さ25nmあるいは50nmのSiO2から構成され、光吸収層95は、厚さ25nmのタングステン(W)から構成されている。光反射層93は、偏光子としての機能を有し、ワイヤグリッド偏光素子91に入射した光の内、光反射層93の延びる方向(第1の方向)と平行な方向に電界成分を有する偏光波を減衰させ、光反射層93の延びる方向と直交する方向(第2の方向)に電界成分を有する偏光波を透過させる。第1の方向はワイヤグリッド偏光素子91の光吸収軸であり、第2の方向はワイヤグリッド偏光素子91の光透過軸である。光電変換部(具体的には、下層絶縁層83)と光反射層93との間には、TiやTiN、Ti/TiNの積層構造から成る下地膜が形成されているが、下地膜の図示は省略した。
 実施例1の固体撮像装置において、光反射層93、絶縁膜94及び光吸収層95は、積層型撮像素子において共通である。光学的黒画素領域(OPB)及び周辺領域(これらは図示せず)は、光反射層93、絶縁膜94及び光吸収層95から成るフレーム部98(後述する図15を参照)と同じ構造で占められている。
 実施例1にあっては、ワイヤグリッド偏光素子91は、白色光に感度を有する光電変換部10W、近赤外光に感度を有する光電変換部10iRと同じ大きさを有するがこれに限定するものでなく、光電変換部10W、光電変換部10iRよりも大きくともよい。
 偏光子91は、以下の方法で作製することができる。即ち、下層絶縁層83上に、TiあるいはTiN、Ti/TiNの積層構造から成る下地膜(図示せず)、第1導電材料(具体的には、アルミニウム)から成る光反射層形成層93Aを真空蒸着法に基づき設ける(図100A及び図100B参照)。次いで、光反射層形成層93Aの上に絶縁膜形成層94Aを設け、絶縁膜形成層94Aの上に、第2導電材料から成る光吸収層形成層95Aを設ける。具体的には、SiO2から成る絶縁膜形成層94Aを、光反射層形成層93A上にCVD法に基づき形成する(図100C参照)。そして、絶縁膜形成層94A上に、スパッタリング法によって、タングステン(W)から成る光吸収層形成層95Aを形成する。こうして、図100Dに示す構造を得ることができる。
 その後、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、光吸収層形成層95A、絶縁膜形成層94A及び光反射層形成層93A、更には、下地膜をパターニングすることで、帯状の光反射層93、絶縁膜94及び光吸収層95のライン部(積層構造体)92が、複数、離間して並置されて成るライン・アンド・スペース構造を有するワイヤグリッド偏光素子91を得ることができる。その後、CVD法に基づき上層絶縁層84を、ワイヤグリッド偏光素子91を覆うように形成すればよい。光反射層93、絶縁膜94及び光吸収層95から成るフレーム部98(図15を参照)で占められ、光学的黒画素領域(OPB)及び周辺領域は、フレーム部98と同じ構成の積層構造体で占められる。
 実施例1の積層型撮像素子においては、偏光子が複数の光電変換部よりも光入射側に配設された状態で積層されているが故に、波長領域全ての偏光情報を取得しつつ、輝度向上のために光の波長帯を拡大して利用できるので、感度向上と分光改善を達成することができる結果、高精度の偏光情報取得と良好な撮像特性の両立を図ることができる。
 しかも、上層光電変換部の上方にオンチップで一体的にワイヤグリッド偏光素子が形成されているが故に、積層型撮像素子の厚さを薄くすることができる。その結果、隣接する積層型撮像素子への偏光光の混入(偏光クロストーク)を最小にできるし、ワイヤグリッド偏光素子は光吸収層を有する吸収型ワイヤグリッド偏光素子であるために反射率が低く、映像に対する迷光、フレア等の影響を軽減することができる。
 そして、実施例1の固体撮像装置にあっては、ワイヤグリッド偏光素子を備えているので、通常の撮像に加えて、偏光情報が同時に取得可能な固体撮像装置とすることができる。即ち、入射光の偏光情報を空間的に偏光分離する偏光分離機能を、固体撮像装置に付与することができる。具体的には、各積層型撮像素子において光強度、偏光成分強度、偏光方向を得ることができるので、例えば、撮像後に、偏光情報に基づき画像データを加工することができる。例えば、空や窓ガラスを撮像した画像の部分、水面を撮像した画像の部分等に対して所望の処理を加えることで、偏光成分を強調あるいは低減させることができ、あるいは又、偏光成分と無偏光成分とを分離することができ、画像のコントラストの改善、不要な情報を削除を行うことができる。尚、具体的には、例えば、固体撮像装置を用いて撮像を行うときに撮像モードを規定することで、このような処理を行うことができる。更には、固体撮像装置によって、窓ガラスへの映り込みの除去を行うことができるし、偏光情報を画像情報に加えることで複数の物体の境界(輪郭)の鮮明化を図ることができる。あるいは又、路面の状態の検出や、路面上の障害物の検出を行うこともできる。更には、物体の複屈折性を反映した模様の撮像、リターデーション分布の測定、偏光顕微鏡画像の取得、物体の表面形状の取得や物体の表面性状の測定、移動体(車両等)の検出、雲の分布等の測定といった気象観測、各種の分野への適用、応用が可能である。また、立体画像を撮像する固体撮像装置とすることもできる。
 しかも、実施例1の積層型撮像素子にあっては、赤色光用撮像素子、緑色光用撮像素子、青色光用撮像素子の下方に近赤外光用光電変換部が配設されているが、赤色光用撮像素子、緑色光用撮像素子、青色光用撮像素子の上方には偏光子は配設されておらず、カラーフィルタ層(波長選択手段)が形成されている。一方、白色光用撮像素子の下方には近赤外光用光電変換部が配設され、しかも、上方には偏光子が配設されているが、カラーフィルタ層(波長選択手段)は形成されていない。このような構造を採用することで、赤色光、緑色光、青色光を波長分離することに起因して輝度出力が低下することを防止でき、赤色光、緑色光、青色光の波長帯での偏光情報を漏らすことなく取得することができ、色・輝度・偏光情報を最大限に利用できるし、また、カラーフィルタ層での光の損失がないため、偏光情報を有する出力が向上するといった利点を得ることができる。
 図2に示す実施例1の積層型撮像素子の変形例は、表面照射型の積層型撮像素子である。具体的には、半導体基板70の表面70A側には、制御部を構成する各種トランジスタが設けられている。これらのトランジスタは、上述したトランジスタと同様の構成、構造とすることができる。また、半導体基板70には、上層光電変換部及び下層光電変換部が設けられているが、これらの光電変換部も、実質的に前述したと同様の構成、構造とすることができる。半導体基板70の表面70Aの上には、層間絶縁層77が形成されており、層間絶縁層77の上に、下層絶縁層83、偏光子91、上層絶縁層84、カラーフィルタ層90及びオンチップ・マイクロ・レンズ14が形成されている。このように、表面照射型である点を除き、実施例1の積層型撮像素子の変形例の構成、構造は、上述した実施例1の撮像素子、積層型撮像素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
〈実施例1の積層型撮像素子の第1変形例〉
 あるいは又、実施例1の積層型撮像素子の第1変形例として、赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子、青色光用積層型撮像素子及び白色光用積層型撮像素子を構成するカラーフィルタ層等の模式的な配置図を図6Aに示し、偏光子の模式的な配置図を図6Bに示すように、複数の光電変換部は、赤色光又は緑色光又は青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部から成る構成とすることができる。
 即ち、第1積層型撮像素子101は、赤色カラーフィルタ層90R[図6A参照]、赤色カラーフィルタ層90Rの下方に配設された4つの偏光子セグメント91’R1,91’R2,91’R3,91’R4[図6B参照]、4つの偏光子セグメントのそれぞれの下方に配設された上層光電変換部(赤色光用撮像素子10R1,10R2,10R3,10R4)[図5A参照]、及び、上層光電変換部のそれぞれの下方に配設された下層光電変換部(近赤外光用光電変換部10iR11,10iR12,10iR13,10iR14)[図5B参照]から構成されている。
 また、第2積層型撮像素子102は、緑色カラーフィルタ層90G[図6A参照]、緑色カラーフィルタ層90Gの下方に配設された4つの偏光子セグメント91’G1,91’G2,91’G3,91’G4[図6B参照]、4つの偏光子セグメントのそれぞれの下方に配設された上層光電変換部(緑色光用撮像素子10G1,10G2,10G3,10G4)[図5A参照]、及び、上層光電変換部のそれぞれの下方に配設された下層光電変換部(近赤外光用光電変換部10iR21,10iR22,10iR23,10iR24)[図5B参照]から構成されている。
 更には、第3積層型撮像素子103は、青色カラーフィルタ層90B[図6A参照]、青色カラーフィルタ層90Bの下方に配設された4つの偏光子セグメント91’B1,91’B2,91’B3,91’B4[図6B参照]、4つの偏光子セグメントのそれぞれの下方に配設された上層光電変換部(青色光用撮像素子10B1,10B2,10B3,10B4)[図5A参照]、及び、上層光電変換部のそれぞれの下方に配設された下層光電変換部(近赤外光用光電変換部10iR31,10iR32,10iR33,10iR34)[図5B参照]から構成されている。
 また、第4積層型撮像素子104は、透明樹脂層90W[図6A参照]、透明樹脂層90Wの下方に配設された4つの偏光子セグメント91’W1,91’W2,91’W3,91’W4[図6B参照]、4つの偏光子セグメントのそれぞれの下方に配設された上層光電変換部(白色光用撮像素子10W1,10W2,10W3,10W4)[図5A参照]、及び、上層光電変換部のそれぞれの下方に配設された下層光電変換部(近赤外光用光電変換部10iR41,10iR44,10iR43,10iR44)[図5B参照]から構成されている。
 あるいは又、云い換えれば、更に、第1積層型撮像素子101、第2積層型撮像素子102及び第3積層型撮像素子103のそれぞれの光入射側に偏光子を備えており、
 第1積層型撮像素子101の光入射側に備えられた偏光子は、2×2に配列された(即ち、x0方向に2つの偏光子セグメントが配列され、y0方向に2つの偏光子セグメントが配列された)、第1-1偏光子(偏光子セグメント)91’R1、第1-2偏光子(偏光子セグメント)91’R2、第1-3偏光子(偏光子セグメント)91’R3及び第1-4偏光子(偏光子セグメント)91’R4の4つの偏光子セグメントから構成されており、
 第1-1偏光子(偏光子セグメント)91’R1が透過させるべき偏光方位はβ度であり、
 第1-2偏光子(偏光子セグメント)91’R2が透過させるべき偏光方位は(β+45)度であり、
 第1-3偏光子(偏光子セグメント)91’R3が透過させるべき偏光方位は(α+90)度であり、
 第1-4偏光子(偏光子セグメント)91’R4が透過させるべき偏光方位は(β+135)度である。
 また、第2積層型撮像素子102の光入射側に備えられた偏光子は、2×2に配列された(即ち、x0方向に2つの偏光子セグメントが配列され、y0方向に2つの偏光子セグメントが配列された)、第2-1偏光子(偏光子セグメント)91’G1、第2-2偏光子(偏光子セグメント)91’G2、第2-3偏光子(偏光子セグメント)91’G3及び第2-4偏光子(偏光子セグメント)91’G4の4つの偏光子セグメントから構成されており、
 第2-1偏光子(偏光子セグメント)91’G1が透過させるべき偏光方位はγ度であり、
 第2-2偏光子(偏光子セグメント)91’G2が透過させるべき偏光方位は(γ+45)度であり、
 第2-3偏光子(偏光子セグメント)91’G3が透過させるべき偏光方位は(γ+90)度であり、
 第2-4偏光子(偏光子セグメント)91’G4が透過させるべき偏光方位は(γ+135)度である。
 また、第3積層型撮像素子103の光入射側に備えられた偏光子は、2×2に配列された(即ち、x0方向に2つの偏光子セグメントが配列され、y0方向に2つの偏光子セグメントが配列された)、第3-1偏光子(偏光子セグメント)91’B1、第3-2偏光子(偏光子セグメント)91’B2、第3-3偏光子(偏光子セグメント)91’B3及び第3-4偏光子(偏光子セグメント)91’B4の4つの偏光子セグメントから構成されており、
 第3-1偏光子(偏光子セグメント)91’B1が透過させるべき偏光方位はδ度であり、
 第3-2偏光子(偏光子セグメント)91’B2が透過させるべき偏光方位は(δ+45)度であり、
 第3-3偏光子(偏光子セグメント)91’B3が透過させるべき偏光方位は(δ+90)度であり、
 第3-4偏光子(偏光子セグメント)91’B4が透過させるべき偏光方位は(δ+135)度である。
 ここで、β=γ=δとし、β,γ,δの値として、y0方向と間に成す角度を「0度」とした。
〈実施例1の積層型撮像素子の第2変形例〉
 あるいは又、実施例1の積層型撮像素子の第2変形例として、単色の固体撮像装置を構成する積層型撮像素子を挙げることができる。即ち、2×2の白色光用積層型撮像素子を構成する領域Wの模式的な配置図を図7Aに示し、偏光子911,912,913,914の模式的な配置図を図7Bに示し、白色光用積層型撮像素子を構成する上層光電変換部10Wの模式的な配置図を図8Aに示し、下層光電変換部10iRの模式的な配置図を図10Bに示す。具体的には、積層型撮像素子は、白色光用積層型撮像素子を構成する領域W(透明樹脂層90Wが形成されていてもよい)[図7A参照]、これらの領域Wのそれぞれの下方に配設された4つの偏光子セグメント91’W1,91’W2,91’W3,91’W4[図7B参照]、4つの偏光子セグメントのそれぞれの下方に配設された上層光電変換部(白色光用撮像素子10W)[図8A参照]、及び、上層光電変換部のそれぞれの下方に配設された下層光電変換部(近赤外光用光電変換部10iR)[図8B参照]から構成されている。
〈実施例1の積層型撮像素子の第3変形例〉
 あるいは又、実施例1の積層型撮像素子の第3変形例として、ベイヤ配列を有する固体撮像装置を構成する積層型撮像素子を挙げることができる。即ち、赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子及び青色光用積層型撮像素子を構成するカラーフィルタ層等の模式的な配置図を図9Aに示し、偏光子の模式的な配置図を図9Bに示し、赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子及び青色光用積層型撮像素子を構成する上層光電変換部の模式的な配置図を図10Aに示し、下層光電変換部の模式的な配置図を図10Bに示すように、複数の光電変換部は、赤色光又は緑色光又は青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部から成る構成とすることができる。
 即ち、第1積層型撮像素子101は、赤色カラーフィルタ層90R[図9A参照]、赤色カラーフィルタ層90Rの下方に配設された4つの偏光子セグメント91’R1,91’R2,91’R3,91’R4[図9B参照]、4つの偏光子セグメントのそれぞれの下方に配設された上層光電変換部(赤色光用撮像素子10R1,10R2,10R3,10R4)[図10A参照]、及び、上層光電変換部のそれぞれの下方に配設された下層光電変換部(近赤外光用光電変換部10iR11,10iR12,10iR13,10iR14)[図10B参照]から構成されている。
 また、第2積層型撮像素子102及び第4積層型撮像素子104は、緑色カラーフィルタ層90G[図9A参照]、緑色カラーフィルタ層90Gのそれぞれの下方に配設された4つの偏光子セグメント91’G1,91’G2,91’G3,91’G4[図9B参照]、4つの偏光子セグメントのそれぞれの下方に配設された上層光電変換部(緑色光用撮像素子10G1,10G2,10G3,10G4)[図10A参照]、及び、上層光電変換部のそれぞれの下方に配設された下層光電変換部(近赤外光用光電変換部10iR21,10iR22,10iR23,10iR24,10iR41,10iR42,10iR43,10iR44)[図10B参照]から構成されている。
 更には、第3積層型撮像素子103は、青色カラーフィルタ層90B[図9A参照]、青色カラーフィルタ層90Bの下方に配設された4つの偏光子セグメント91’B1,91’B2,91’B3,91’B4[図9B参照]、4つの偏光子セグメントのそれぞれの下方に配設された上層光電変換部(青色光用撮像素子10B1,10B2,10B3,10B4)[図10A参照]、及び、上層光電変換部のそれぞれの下方に配設された下層光電変換部(近赤外光用光電変換部10iR31,10iR32,10iR33,10iR34)[図10B参照]から構成されている。
 以上に説明した実施例1の積層型撮像素子あるいはその変形例にあっては、上層光電変換部は、赤色光、緑色光、青色光、白色光に感度を有する光電変換部から構成され、下層光電変換部は、近赤外光に感度を有する光電変換部から構成したが、代替的に、上層光電変換部は、近赤外光に感度を有する光電変換部から構成され、下層光電変換部は、赤色光、緑色光、青色光、白色光に感度を有する光電変換部から構成されていてもよい。また、赤色光又は緑色光又は青色光に感度を有する光電変換部は、赤色光に感度を有する赤色光用光電変換部、緑色光に感度を有する緑色光用光電変換部、及び、青色光に感度を有する青色光用光電変換部から成る群から選択された少なくとも2種類の光電変換部が積層されて成る構成とすることもできる。
 ワイヤグリッド偏光素子91の変形例として、図13Bの模式的な一部端面図に示すように、ワイヤグリッド偏光素子91の上に形成された保護膜97Aを備えており、ワイヤグリッド偏光素子91のスペース部96は空隙である構成を挙げることができる。即ち、スペース部96の一部若しくは全部が空気で満たされている。実施例1にあっては、具体的には、スペース部96の全てが空気で満たされている。
 また、図14Aの模式的な一部端面図に示すように、ワイヤグリッド偏光素子91と保護膜97Aとの間に第2保護膜97Bが形成されている構成とすることもできる。保護膜97Aを構成する材料の屈折率をn1、第2保護膜97Bを構成する材料の屈折率をn2としたとき、
1>n2
を満足する。ここで、例えば、保護膜97Aは、SiN(n1=2.0)から成り、第2保護膜97Bは、SiO2(n2=1.46)から成る。図面においては、第2保護膜97Bの底面(光電変換部と対向する面)を平坦な状態で示したが、スペース部96に向かって第2保護膜97Bの底面が凸状となっている場合もあるし、保護膜97Aに向かって第2保護膜97Bの底面が凹状となっている場合、あるいは、楔状に凹んでいる場合もある。
 このような構造は、ライン・アンド・スペース構造を有するワイヤグリッド偏光素子91を得た後、CVD法に基づき、SiO2から成り、平均厚さ0.01μm乃至10μmの第2保護膜97Bを全面に形成する。ライン部92とライン部92との間に位置するスペース部96の上方は、第2保護膜97Bによって塞がれる。次いで、CVD法に基づき、SiNから成り、平均厚さ0.1μm乃至10μmの保護膜97Aを第2保護膜97Bの上に形成する。保護膜97AをSiNから構成することで、高い信頼性を有する撮像素子を得ることができる。但し、SiNは比較的高い比誘電率を有するので、SiO2から成る第2保護膜97Bを形成することで、平均屈折率naveの低下を図っている。
 あるいは又、図15の模式的な部分的平面図に示すように、ワイヤグリッド偏光素子91の変形例として、積層型撮像素子は、ワイヤグリッド偏光素子を取り囲むフレーム部98を備えており、フレーム部98とワイヤグリッド偏光素子91のライン部92とは連結されており、フレーム部98はワイヤグリッド偏光素子91のライン部92と同じ構造を有する。
 このようにワイヤグリッド偏光素子のスペース部を空隙とすることで(具体的には、空気で充填されているので)、平均屈折率naveの値を小さくすることができ、その結果、ワイヤグリッド偏光素子における透過率の向上、消光比の向上を図ることができる。また、形成ピッチP0の値を大きくすることができるので、ワイヤグリッド偏光素子の製造歩留りの向上を図ることができる。しかも、ワイヤグリッド偏光素子の上に保護膜を形成すれば、高い信頼性を有する積層型撮像素子、固体撮像装置を提供することができる。また、フレーム部とワイヤグリッド偏光素子のライン部とを連結することで、また、フレーム部をワイヤグリッド偏光素子のライン部と同じ構造とすることで、安定して、しかも、均質・均一なワイヤグリッド偏光素子を形成することができる。それ故、積層型撮像素子の四隅に対応するワイヤグリッド偏光素子の外周部の部分に光電変換部からの剥離が発生するといった問題、ワイヤグリッド偏光素子の外周部の構造とワイヤグリッド偏光素子の中央部の構造に差異が生じ、ワイヤグリッド偏光素子自体の性能が低下するといった問題、ワイヤグリッド偏光素子の外周部に入射した光が偏光方向の異なる隣接する積層型撮像素子に漏れ込み易いといった問題を解消することができ、高い信頼性を有する積層型撮像素子、固体撮像装置を提供することができる。
 ワイヤグリッド偏光素子は、絶縁膜が省略された構造、即ち、光入射側とは反対側から、光反射層(例えば、アルミニウムから成る)及び光吸収層(例えば、タングステンから成る)が積層された構成とすることができる。あるいは又、1層の導電遮光材料層から構成することもできる。導電遮光材料層を構成する材料として、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、タングステン(W)、あるいは、これらの金属を含む合金といった、撮像素子が感度を有する波長域において複素屈折率の小さい導体材料を挙げることができる。
 場合によっては、図14Bにワイヤグリッド偏光素子の模式的な一部端面図を示すように、スペース部96に面したライン部92の側面に、例えば、SiO2から成る第3保護膜97Cが形成されていてもよい。即ち、スペース部96は空気で満たされ、加えて、スペース部には第3保護膜97Cが存在する。第3保護膜97Cは、例えば、HDP-CVD法に基づき成膜されており、これによって、より一層薄い第3保護膜97Cをコンフォーマルにライン部92の側面に形成することができる。
 実施例2は、実施例1の変形であり、本開示の第2の態様に係る固体撮像装置に関する。実施例2における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子、青色光用積層型撮像素子及び白色光用積層型撮像素子を構成するカラーフィルタ層等の模式的な配置図を図16Aに示し、偏光子の模式的な配置図を図16Bに示す。また、実施例2における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子、青色光用積層型撮像素子及び白色光用積層型撮像素子を構成する上層光電変換部の模式的な配置図を図17Aに示し、並びに、下層光電変換部の模式的な配置図を図17Bに示す。
 実施例2の固体撮像装置にあっては、第1撮像素子ユニット121において、
 第1積層型撮像素子111は、赤色光に感度を有する光電変換部11R1、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR11を備えており、
 第2積層型撮像素子112は、緑色光に感度を有する光電変換部11G1、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR12を備えており、
 第3積層型撮像素子113は、青色光に感度を有する光電変換部11B1、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR13を備えており、
 第4積層型撮像素子114は、白色光に感度を有する光電変換部11W1、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR14を備えている。
 また、第2撮像素子ユニット122において、
 第1積層型撮像素子111は、赤色光に感度を有する光電変換部11R2、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR21を備えており、
 第2積層型撮像素子112は、緑色光に感度を有する光電変換部11G2、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR22を備えており、
 第3積層型撮像素子113は、青色光に感度を有する光電変換部11B2、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR23を備えており、
 第4積層型撮像素子114は、白色光に感度を有する光電変換部11W2、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR24を備えている。
 更には、第3撮像素子ユニット123において、
 第1積層型撮像素子111は、赤色光に感度を有する光電変換部11R3、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR31を備えており、
 第2積層型撮像素子112は、緑色光に感度を有する光電変換部11G3、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR32を備えており、
 第3積層型撮像素子113は、青色光に感度を有する光電変換部11B3、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR33を備えており、
 第4積層型撮像素子114は、白色光に感度を有する光電変換部11W3、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR34を備えている。
 また、第4撮像素子ユニット124において、
 第1積層型撮像素子111は、赤色光に感度を有する光電変換部11R4、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR41を備えており、
 第2積層型撮像素子112は、緑色光に感度を有する光電変換部11G4、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR42を備えており、
 第3積層型撮像素子113は、青色光に感度を有する光電変換部11B4、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR43を備えており、
 第4積層型撮像素子114は、白色光に感度を有する光電変換部11W4、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部11iR44を備えている。
 そして、第1積層型撮像素子111、第2積層型撮像素子112及び第3積層型撮像素子113は、偏光子を備えておらず、第4積層型撮像素子114は偏光子91W1,91W2,91W3,91W4を備えている。
 以上の点を除き、実施例2における積層型撮像素子の構成、構造、固体撮像装置の構成、構造は、実施例1において説明した積層型撮像素子、固体撮像装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
 実施例2にあっては、第1積層型撮像素子111、第2積層型撮像素子112及び第3積層型撮像素子113は、偏光子を備えておらず、第4積層型撮像素子114は偏光子91W1,91W2,91W3,91W4を備えているので、赤色光、緑色光、青色光を波長分離することに起因して輝度出力が低下することを防止でき、赤色光、緑色光、青色光の波長帯での偏光情報を漏らすことなく取得することができ、色・輝度・偏光情報を最大限に利用できるし、また、カラーフィルタ層での光の損失がないため、偏光情報を有する出力が向上するといった利点を得ることができる。
〈実施例2の固体撮像装置の第1変形例〉
 実施例2の第1変形例における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子、青色光用積層型撮像素子及び白色光用積層型撮像素子を構成するカラーフィルタ層等の模式的な配置図を図18Aに示し、偏光子の模式的な配置図を図18Bに示す。また、実施例2の第1変形例における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子、青色光用積層型撮像素子及び白色光用積層型撮像素子を構成する上層光電変換部の模式的な配置図を図19Aに示し、下層光電変換部の模式的な配置図を図19Bに示す。
 この実施例2の第1変形例において、各撮像素子ユニット121,122,123,124は、更に、第1積層型撮像素子111、第2積層型撮像素子112及び第3積層型撮像素子113の光入射側に偏光子911,912,913を備えており、第1積層型撮像素子111、第2積層型撮像素子112、第3積層型撮像素子及び第4積層型撮像素子114に備えられた偏光子911,912,913,914は、1つの偏光子内では同じ偏光方位を有する。
 即ち、第1撮像素子ユニット121において、第1積層型撮像素子111を構成する光電変換部11R1、第2積層型撮像素子111を構成する光電変換部11G1、第3積層型撮像素子111を構成する光電変換部11B1、第4積層型撮像素子111を構成する光電変換部11W1に対して1つの偏光子911が配設されているし、1つの下層光電変換部11iRが配設されている。
 また、第2撮像素子ユニット122において、第1積層型撮像素子112を構成する光電変換部11R2、第2積層型撮像素子112を構成する光電変換部11G2、第3積層型撮像素子112を構成する光電変換部11B2、第4積層型撮像素子112を構成する光電変換部11W2に対して1つの偏光子912が配設されているし、1つの下層光電変換部11iRが配設されている。
 また、第3撮像素子ユニット123において、第1積層型撮像素子113を構成する光電変換部11R3、第2積層型撮像素子113を構成する光電変換部11G3、第3積層型撮像素子113を構成する光電変換部11B3、第4積層型撮像素子113を構成する光電変換部11W3に対して1つの偏光子913が配設されているし、1つの下層光電変換部11iRが配設されている。
 また、第4撮像素子ユニット124において、第1積層型撮像素子114を構成する光電変換部11R4、第2積層型撮像素子114を構成する光電変換部11G4、第3積層型撮像素子114を構成する光電変換部11B4、第4積層型撮像素子114を構成する光電変換部11W4に対して1つの偏光子914が配設されているし、1つの下層光電変換部11iRが配設されている。
 そして、更には、隣接する撮像素子ユニットにおいて、偏光子の有する偏光方位は異なっている(図20の偏光子の模式的な配置図を参照)。
〈実施例2の固体撮像装置の第2変形例〉
 あるいは又、実施例2の積層型撮像素子の第2変形例として、ベイヤ配列を有する固体撮像装置を構成する積層型撮像素子を挙げることができる。実施例2の第2変形例における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子及び青色光用積層型撮像素子を構成するカラーフィルタ層等の模式的な配置図を図21Aに示し、偏光子の模式的な配置図を図21Bに示す。また、実施例2の第2変形例における赤色光用積層型撮像素子、緑色光用積層型撮像素子及び青色光用積層型撮像素子を構成する上層光電変換部の模式的な配置図を図22Aに示し、下層光電変換部の模式的な配置図を図22Bに示す。
 実施例2の積層型撮像素子の第2変形例にあっては、複数の光電変換部は、赤色光又は緑色光又は青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部から成る構成とすることができる。
 即ち、第1撮像素子ユニット121を構成する第1積層型撮像素子111は、赤色カラーフィルタ層90R1、2つの緑色カラーフィルタ層90G1、青色カラーフィルタ層90B1[図21A参照]、これらのカラーフィルタ層90R1,90G1,90B1の下方に配設された1つの偏光子911[図21B参照]、1つの偏光子911の下方に配設された4つの上層光電変換部(赤色光用撮像素子11R1,緑色光用撮像素子11G1,青色光用撮像素子11B1,緑色光用撮像素子11G1)[図22A参照]、及び、上層光電変換部の下方に配設された1つの下層光電変換部(近赤外光用光電変換部11iR)[図22B参照]から構成されている。
 また、第2撮像素子ユニット122を構成する第1積層型撮像素子112は、赤色カラーフィルタ層90R2、2つの緑色カラーフィルタ層90G2、青色カラーフィルタ層90B2[図21A参照]、これらのカラーフィルタ層90R2,90G2,90B2の下方に配設された1つの偏光子912[図21B参照]、1つの偏光子912の下方に配設された4つの上層光電変換部(赤色光用撮像素子11R2,緑色光用撮像素子11G2,青色光用撮像素子11B2,緑色光用撮像素子11G2)[図22A参照]、及び、上層光電変換部の下方に配設された1つの下層光電変換部(近赤外光用光電変換部11iR)[図22B参照]から構成されている。
 また、第3撮像素子ユニット123を構成する第1積層型撮像素子113は、赤色カラーフィルタ層90R3、2つの緑色カラーフィルタ層90G3、青色カラーフィルタ層90B3[図21A参照]、これらのカラーフィルタ層90R3,90G3,90B3の下方に配設された1つの偏光子913[図21B参照]、1つの偏光子913の下方に配設された4つの上層光電変換部(赤色光用撮像素子11R3,緑色光用撮像素子11G3,青色光用撮像素子11B3,緑色光用撮像素子11G3)[図22A参照]、及び、上層光電変換部の下方に配設された1つの下層光電変換部(近赤外光用光電変換部11iR)[図22B参照]から構成されている。
 また、第4撮像素子ユニット124を構成する第1積層型撮像素子114は、赤色カラーフィルタ層90R4、2つの緑色カラーフィルタ層90G4、青色カラーフィルタ層90B4[図21A参照]、これらのカラーフィルタ層90R4,90G4,90B4の下方に配設された1つの偏光子914[図21B参照]、1つの偏光子914の下方に配設された4つの上層光電変換部(赤色光用撮像素子11R4,緑色光用撮像素子11G4,青色光用撮像素子11B4,緑色光用撮像素子11G4)[図22A参照]、及び、上層光電変換部の下方に配設された1つの下層光電変換部(近赤外光用光電変換部11iR)[図22B参照]から構成されている。
 あるいは又、云い換えれば、実施例2の第1変形例、第2変形例において、図18A、図18B、図19A、図19B、図21A、図21B、図22A、図22Bに示したように、
 第1積層型撮像素子111は、赤色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第2積層型撮像素子112は、緑色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第3積層型撮像素子113は、青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 2×2に配列された、第1撮像素子ユニット121、第2撮像素子ユニット122、第3撮像素子ユニット123及び第4撮像素子ユニット124の4つの撮像素子ユニット(即ち、x0方向に配列された2つの撮像素子ユニット、及び、y0方向に配列された2つの撮像素子ユニット)から撮像素子ユニット群が構成されており、
 第1撮像素子ユニット121に備えられた第1偏光子911が透過させるべき偏光方位はα度であり、
 第2撮像素子ユニット122に備えられた第2偏光子912が透過させるべき偏光方位は(α+45)度であり、
 第3撮像素子ユニット123に備えられた第3偏光子913が透過させるべき偏光方位は(α+90)度であり、
 第4撮像素子ユニット124に備えられた第4偏光子914が透過させるべき偏光方位は(α+135)度である構成とすることができる。
 実施例3は、実施例1~実施例2の変形であり、電荷蓄積用電極を備えた積層型撮像素子に関し、また、本開示における撮像素子に関する。即ち、実施例3は、本開示の撮像素子等に関する。
 実施例3の積層型撮像素子(電荷蓄積用電極を備えた積層型撮像素子及び本開示における撮像素子を含む)の模式的な一部断面図を図23に示し、実施例3の積層型撮像素子の等価回路図を図24及び図25に示し、実施例3の積層型撮像素子の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図26に示し、実施例3の積層型撮像素子の動作時の各部位における電位の状態を模式的に図27に示し、実施例3の積層型撮像素子の各部位を説明するための等価回路図を図28Aに示す。また、実施例3の積層型撮像素子の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図を図29に示し、第1電極、電荷蓄積用電極、第2電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図を図30に示す。
 実施例3の積層型撮像素子(例えば、後述する緑色光用撮像素子)において、積層された複数の光電変換部の内の少なくとも1つの光電変換部(具体的には、1つの電荷蓄積用電極を備えた光電変換部であり、上層光電変換部)は、第1電極21、光電変換層23及び第2電極22が積層されて成り、更に、第1電極21と離間して配置され、且つ、絶縁層82を介して光電変換層23と対向して配置された電荷蓄積用電極24を備えている。尚、偏光子91を簡素化して図示している。
 そして、半導体基板(より具体的には、シリコン半導体層)70を更に備えており、光電変換部(電荷蓄積用電極を備えた光電変換部)は、半導体基板70の上方に配置されている。また、半導体基板70に設けられ、第1電極21及び第2電極22が接続された駆動回路を有する制御部を更に備えている。ここで、半導体基板70における光入射面を上方とし、半導体基板70の反対側を下方とする。半導体基板70の下方には複数の配線から成る配線層62が設けられている。
 半導体基板70には、制御部を構成する少なくとも浮遊拡散層FD1及び増幅トランジスタTR1ampが設けられており、第1電極21は、浮遊拡散層FD1及び増幅トランジスタTR1ampのゲート部に接続されている。半導体基板70には、更に、制御部を構成するリセット・トランジスタTR1rst及び選択トランジスタTR1selが設けられている。浮遊拡散層FD1は、リセット・トランジスタTR1rstの一方のソース/ドレイン領域に接続されており、増幅トランジスタTR1ampの一方のソース/ドレイン領域は、選択トランジスタTR1selの一方のソース/ドレイン領域に接続されており、選択トランジスタTR1selの他方のソース/ドレイン領域は信号線VSL1に接続されている。これらの増幅トランジスタTR1amp、リセット・トランジスタTR1rst及び選択トランジスタTR1selは、駆動回路を構成する。
 具体的には、実施例3の積層型撮像素子は、裏面照射型の撮像素子であり、緑色光を吸収する第1タイプの緑色光用光電変換層を備えた緑色光に感度を有する第1タイプの実施例3の緑色光用撮像素子(以下、『第1撮像素子』と呼ぶ)、青色光を吸収する第2タイプの青色光用光電変換層を備えた青色光に感度を有する第2タイプの従来の青色光用撮像素子(以下、『第2撮像素子』と呼ぶ)、赤色光を吸収する第2タイプの赤色光用光電変換層を備えた赤色光に感度を有する第2タイプの従来の赤色光用撮像素子(以下、『第3撮像素子』と呼ぶ)の3つの撮像素子が積層された構造を有する。ここで赤色光用撮像素子(第3撮像素子)及び青色光用撮像素子(第2撮像素子)は、半導体基板70内に設けられており、第2撮像素子の方が、第3撮像素子よりも光入射側に位置する。また、緑色光用撮像素子(第1撮像素子)は、青色光用撮像素子(第2撮像素子)の上方に設けられている。第1撮像素子、第2撮像素子及び第3撮像素子の積層構造によって、1画素が構成される。カラーフィルタ層は設けられていない。
 第1撮像素子にあっては、層間絶縁層81上に、第1電極21及び電荷蓄積用電極24が、離間して形成されている。層間絶縁層81及び電荷蓄積用電極24は、絶縁層82によって覆われている。絶縁層82上には光電変換層23が形成され、光電変換層23上には第2電極22が形成されている。第2電極22を含む全面には、下層絶縁層83が形成されており、下層絶縁層83上に偏光子91、上層絶縁層84、オンチップ・マイクロ・レンズ14が設けられている。カラーフィルタ層は設けられていない。第1電極21、電荷蓄積用電極24及び第2電極22は、例えば、ITO(仕事関数:約4.4eV)から成る透明電極から構成されている。光電変換層23は、少なくとも緑色光に感度を有する周知の有機光電変換材料(例えば、ローダミン系色素、メラシアニン系色素、キナクリドン等の有機系材料)を含む層から構成されている。また、光電変換層23は、更に、電荷蓄積に適した材料層を含む構成であってもよい。即ち、光電変換層23と第1電極21との間に(例えば、接続部67内に)、更に、電荷蓄積に適した材料層が形成されていてもよい。層間絶縁層81や絶縁層82、下層絶縁層83、上層絶縁層84は、周知の絶縁材料(例えば、SiO2やSiN)から構成されている。光電変換層23と第1電極21とは、絶縁層82に設けられた接続部67によって接続されている。接続部67内には、光電変換層23が延在している。即ち、光電変換層23は、絶縁層82に設けられた開口部85内を延在し、第1電極21と接続されている。
 電荷蓄積用電極24は駆動回路に接続されている。具体的には、電荷蓄積用電極24は、層間絶縁層81内に設けられた接続孔66、パッド部64及び配線VOAを介して、駆動回路を構成する垂直駆動回路112に接続されている。
 電荷蓄積用電極24の大きさは第1電極21よりも大きい。電荷蓄積用電極24の面積をS1’、第1電極21の面積をS1としたとき、限定するものではないが、
4≦S1’/S1
を満足することが好ましく、実施例3にあっては、限定するものではないが、例えば、
1’/S1=8
とした。尚、後述する実施例9~実施例12にあっては、3つの光電変換部セグメント10’1,10’2,10’3)の大きさを同じ大きさとし、平面形状も同じとした。
 半導体基板70の第1面(おもて面)70Aの側には素子分離領域71が形成され、また、半導体基板70の第1面70Aには酸化膜72が形成されている。更には、半導体基板70の第1面側には、第1撮像素子の制御部を構成するリセット・トランジスタTR1rst、増幅トランジスタTR1amp及び選択トランジスタTR1selが設けられ、更に、第1浮遊拡散層FD1が設けられている。
 リセット・トランジスタTR1rstは、ゲート部51、チャネル形成領域51A、及び、ソース/ドレイン領域51B,51Cから構成されている。リセット・トランジスタTR1rstのゲート部51はリセット線RST1に接続され、リセット・トランジスタTR1rstの一方のソース/ドレイン領域51Cは、第1浮遊拡散層FD1を兼ねており、他方のソース/ドレイン領域51Bは、電源VDDに接続されている。
 第1電極21は、層間絶縁層81内に設けられた接続孔65、パッド部63、半導体基板70及び層間絶縁層76に形成されたコンタクトホール部61、層間絶縁層76に形成された配線層62を介して、リセット・トランジスタTR1rstの一方のソース/ドレイン領域51C(第1浮遊拡散層FD1)に接続されている。
 増幅トランジスタTR1ampは、ゲート部52、チャネル形成領域52A、及び、ソース/ドレイン領域52B,52Cから構成されている。ゲート部52は配線層62を介して、第1電極21及びリセット・トランジスタTR1rstの一方のソース/ドレイン領域51C(第1浮遊拡散層FD1)に接続されている。また、一方のソース/ドレイン領域52Bは、電源VDDに接続されている。
 選択トランジスタTR1selは、ゲート部53、チャネル形成領域53A、及び、ソース/ドレイン領域53B,53Cから構成されている。ゲート部53は、選択線SEL1に接続されている。また、一方のソース/ドレイン領域53Bは、増幅トランジスタTR1ampを構成する他方のソース/ドレイン領域52Cと領域を共有しており、他方のソース/ドレイン領域53Cは、信号線(データ出力線)VSL1(117)に接続されている。
 第2撮像素子は、半導体基板70に設けられたn型半導体領域41を光電変換層として備えている。縦型トランジスタから成る転送トランジスタTR2trsのゲート部45が、n型半導体領域41まで延びており、且つ、転送ゲート線TG2に接続されている。また、転送トランジスタTR2trsのゲート部45の近傍の半導体基板70の領域45Cには、第2浮遊拡散層FD2が設けられている。n型半導体領域41に蓄積された電荷は、ゲート部45に沿って形成される転送チャネルを介して第2浮遊拡散層FD2に読み出される。
 第2撮像素子にあっては、更に、半導体基板70の第1面側に、第2撮像素子の制御部を構成するリセット・トランジスタTR2rst、増幅トランジスタTR2amp及び選択トランジスタTR2selが設けられている。
 リセット・トランジスタTR2rstは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域から構成されている。リセット・トランジスタTR2rstのゲート部はリセット線RST2に接続され、リセット・トランジスタTR2rstの一方のソース/ドレイン領域は電源VDDに接続され、他方のソース/ドレイン領域は、第2浮遊拡散層FD2を兼ねている。
 増幅トランジスタTR2ampは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域から構成されている。ゲート部は、リセット・トランジスタTR2rstの他方のソース/ドレイン領域(第2浮遊拡散層FD2)に接続されている。また、一方のソース/ドレイン領域は、電源VDDに接続されている。
 選択トランジスタTR2selは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域から構成されている。ゲート部は、選択線SEL2に接続されている。また、一方のソース/ドレイン領域は、増幅トランジスタTR2ampを構成する他方のソース/ドレイン領域と領域を共有しており、他方のソース/ドレイン領域は、信号線(データ出力線)VSL2に接続されている。
 第3撮像素子は、半導体基板70に設けられたn型半導体領域43を光電変換層として備えている。転送トランジスタTR3trsのゲート部46は転送ゲート線TG3に接続されている。また、転送トランジスタTR3trsのゲート部46の近傍の半導体基板70の領域46Cには、第3浮遊拡散層FD3が設けられている。n型半導体領域43に蓄積された電荷は、ゲート部46に沿って形成される転送チャネル46Aを介して第3浮遊拡散層FD3に読み出される。
 第3撮像素子にあっては、更に、半導体基板70の第1面側に、第3撮像素子の制御部を構成するリセット・トランジスタTR3rst、増幅トランジスタTR3amp及び選択トランジスタTR3selが設けられている。
 リセット・トランジスタTR3rstは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域から構成されている。リセット・トランジスタTR3rstのゲート部はリセット線RST3に接続され、リセット・トランジスタTR3rstの一方のソース/ドレイン領域は電源VDDに接続され、他方のソース/ドレイン領域は、第3浮遊拡散層FD3を兼ねている。
 増幅トランジスタTR3ampは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域から構成されている。ゲート部は、リセット・トランジスタTR3rstの他方のソース/ドレイン領域(第3浮遊拡散層FD3)に接続されている。また、一方のソース/ドレイン領域は、電源VDDに接続されている。
 選択トランジスタTR3selは、ゲート部、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域から構成されている。ゲート部は、選択線SEL3に接続されている。また、一方のソース/ドレイン領域は、増幅トランジスタTR3ampを構成する他方のソース/ドレイン領域と領域を共有しており、他方のソース/ドレイン領域は、信号線(データ出力線)VSL3に接続されている。
 リセット線RST1,RST2,RST3、選択線SEL1,SEL2,SEL3、転送ゲート線TG2,TG3は、駆動回路を構成する垂直駆動回路112に接続され、信号線(データ出力線)VSL1,VSL2,VSL3は、駆動回路を構成するカラム信号処理回路113に接続されている。
 n型半導体領域43と半導体基板70の表面70Aとの間にはp+層44が設けられており、暗電流発生を抑制している。n型半導体領域41とn型半導体領域43との間には、p+層42が形成されており、更には、n型半導体領域43の側面の一部はp+層42によって囲まれている。半導体基板70の裏面70Bの側には、p+層73が形成されており、p+層73から半導体基板70の内部のコンタクトホール部61を形成すべき部分には、HfO2膜74及び絶縁材料膜75が形成されている。層間絶縁層76には、複数の層に亙り配線が形成されているが、図示は省略した。
 HfO2膜74は、負の固定電荷を有する膜であり、このような膜を設けることによって、暗電流の発生を抑制することができる。尚、HfO2膜の代わりに、酸化アルミニウム(Al23)膜、酸化ジルコニウム(ZrO2)膜、酸化タンタル(Ta25)膜、酸化チタン(TiO2)膜、酸化ランタン(La23)膜、酸化プラセオジム(Pr23)膜、酸化セリウム(CeO2)膜、酸化ネオジム(Nd23)膜、酸化プロメチウム(Pm23)膜、酸化サマリウム(Sm23)膜、酸化ユウロピウム(Eu23)膜、酸化ガドリニウム((Gd23)膜、酸化テルビウム(Tb23)膜、酸化ジスプロシウム(Dy23)膜、酸化ホルミウム(Ho23)膜、酸化ツリウム(Tm23)膜、酸化イッテルビウム(Yb23)膜、酸化ルテチウム(Lu23)膜、酸化イットリウム(Y23)膜、窒化ハフニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸窒化ハフニウム膜、酸窒化アルミニウム膜を用いることもできる。これらの膜の成膜方法として、例えば、CVD法、PVD法、ALD法が挙げることができる。
 以下、図27及び図28Aを参照して、実施例3の電荷蓄積用電極を備えた積層型撮像素子(あるいは又、本開示における撮像素子、第1撮像素子)の動作を説明する。ここで、第1電極21の電位を第2電極22の電位よりも高くした。即ち、例えば、第1電極21を正の電位とし、第2電極22を負の電位とし、光電変換層23において光電変換によって生成した電子が浮遊拡散層に読み出される。他の実施例においても同様とする。尚、第1電極21を負の電位とし、第2電極22を正の電位とし、光電変換層23において光電変換に基づき生成した正孔が浮遊拡散層に読み出される形態にあっては、以下の述べる電位の高低を逆にすればよい。
 図27、後述する実施例6における図42、図43、実施例8における図54、図55中で使用している符号は、以下のとおりである。
A ・・・・・電荷蓄積用電極24あるいは転送制御用電極(電荷転送電極)25と第1電極21の中間に位置する領域と対向した光電変換層23の領域の点PAにおける電位
B ・・・・・電荷蓄積用電極24と対向した光電変換層23の領域の点PBにおける電位
C1 ・・・・・電荷蓄積用電極セグメント24Aと対向した光電変換層23の領域の点PC1における電位
C2 ・・・・・電荷蓄積用電極セグメント24Bと対向した光電変換層23の領域の点PC2における電位
C3 ・・・・・電荷蓄積用電極セグメント24Cと対向した光電変換層23の領域の点PC3における電位
D ・・・・・転送制御用電極(電荷転送電極)25と対向した光電変換層23の領域の点PDにおける電位
FD・・・・・第1浮遊拡散層FD1における電位
OA・・・・・電荷蓄積用電極24における電位
OA-A・・・・電荷蓄積用電極セグメント24Aにおける電位
OA-B・・・・電荷蓄積用電極セグメント24Bにおける電位
OA-C・・・・電荷蓄積用電極セグメント24Cにおける電位
OT ・・・・・転送制御用電極(電荷転送電極)25における電位
RST・・・・リセット・トランジスタTR1rstのゲート部51における電位
DD・・・・・電源の電位
VSL1 ・・・信号線(データ出力線)VSL1
TR1rst ・・リセット・トランジスタTR1rst
TR1amp ・・増幅トランジスタTR1amp
TR1sel ・・選択トランジスタTR1sel
 電荷蓄積期間においては、駆動回路から、第1電極21に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極24に電位V12が印加される。光電変換層23に入射された光によって光電変換層23において光電変換が生じる。光電変換によって生成した正孔は、第2電極22から配線VOUを介して駆動回路へと送出される。一方、第1電極21の電位を第2電極22の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第1電極21に正の電位が印加され、第2電極22に負の電位が印加されるとしたので、V12≧V11、好ましくは、V12>V11とする。これによって、光電変換によって生成した電子は、電荷蓄積用電極24に引き付けられ、電荷蓄積用電極24と対向した光電変換層23の領域に止まる。即ち、光電変換層23に電荷が蓄積される。V12>V11であるが故に、光電変換層23の内部に生成した電子が、第1電極21に向かって移動することはない。光電変換の時間経過に伴い、電荷蓄積用電極24と対向した光電変換層23の領域における電位は、より負側の値となる。
 電荷蓄積期間の後期において、リセット動作がなされる。これによって、第1浮遊拡散層FD1の電位がリセットされ、第1浮遊拡散層FD1の電位は電源の電位VDDとなる。
 リセット動作の完了後、電荷の読み出しを行う。即ち、電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極21に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極24に電位V22が印加される。ここで、V22<V21とする。これによって、電荷蓄積用電極24と対向した光電変換層23の領域に止まっていた電子は、第1電極21、更には、第1浮遊拡散層FD1へと読み出される。即ち、光電変換層23に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
 以上で、電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作が完了する。
 第1浮遊拡散層FD1へ電子が読み出された後の増幅トランジスタTR1amp、選択トランジスタTR1selの動作は、従来のこれらのトランジスタの動作と同じである。また、第2撮像素子、第3撮像素子の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作は、従来の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作と同様である。また、第1浮遊拡散層FD1のリセットノイズは、従来と同様に、相関2重サンプリング(CDS,Correlated Double Sampling)処理によって除去することができる。
 以上のとおり、実施例3にあっては、第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極が備えられているので、光電変換部(電荷蓄積用電極を備えた光電変換部)に光が照射され、光電変換部において光電変換されるとき、光電変換層と絶縁層と電荷蓄積用電極とによって一種のキャパシタが形成され、光電変換層に電荷を蓄えることができる。それ故、露光開始時、電荷蓄積部を完全空乏化し、電荷を消去することが可能となる。その結果、kTCノイズが大きくなり、ランダムノイズが悪化し、撮像画質の低下をもたらすといった現象の発生を抑制することができる。また、全画素を一斉にリセットすることができるので、所謂グローバルシャッター機能を実現することができる。
 実施例3の積層型撮像素子(あるいは又、本開示における撮像素子)の変形例の等価回路図を図31に示し、第1電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図32に示すように、リセット・トランジスタTR1rstの他方のソース/ドレイン領域51Bを、電源VDDに接続する代わりに、接地してもよい。尚、前述したとおり、積層型撮像素子及び本開示における撮像素子を、総称して、以下、『積層型撮像素子等』と呼ぶ場合がある。
 実施例3の積層型撮像素子等は、例えば、以下の方法で作製することができる。即ち、先ず、SOI基板を準備する。そして、SOI基板の表面に第1シリコン層をエピタキシャル成長法に基づき形成し、この第1シリコン層に、p+層73、n型半導体領域41を形成する。次いで、第1シリコン層上に第2シリコン層をエピタキシャル成長法に基づき形成し、この第2シリコン層に、素子分離領域71、酸化膜72、p+層42、n型半導体領域43、p+層44を形成する。また、第2シリコン層に、積層型撮像素子等の制御部を構成する各種トランジスタ等を形成し、更にその上に、配線層62や層間絶縁層76、各種配線を形成した後、層間絶縁層76と支持基板(図示せず)とを貼り合わせる。その後、SOI基板を除去して第1シリコン層を露出させる。尚、第2シリコン層の表面が半導体基板70の表面70Aに該当し、第1シリコン層の表面が半導体基板70の裏面70Bに該当する。また、第1シリコン層と第2シリコン層を纏めて半導体基板70と表現している。次いで、半導体基板70の裏面70Bの側に、コンタクトホール部61を形成するための開口部を形成し、HfO2膜74、絶縁材料膜75及びコンタクトホール部61を形成し、更に、パッド部63,64、層間絶縁層81、接続孔65,66、第1電極21、電荷蓄積用電極24、絶縁層82を形成する。次に、接続部67を開口し、光電変換層23、第2電極22、下層絶縁層83、偏光子91、上層絶縁層84及びオンチップ・マイクロ・レンズ14を形成する。以上によって、実施例3の積層型撮像素子等を得ることができる。
 実施例4は、実施例3の変形である。図33に模式的な一部断面図を示す実施例4の積層型撮像素子等は、表面照射型の撮像素子であり、緑色光を吸収する第1タイプの緑色光用光電変換層を備えた緑色光に感度を有する第1タイプの実施例3の緑色光用撮像素子(第1撮像素子)、青色光を吸収する第2タイプの青色光用光電変換層を備えた青色光に感度を有する第2タイプの従来の青色光用撮像素子(第2撮像素子)、赤色光を吸収する第2タイプの赤色光用光電変換層を備えた赤色光に感度を有する第2タイプの従来の赤色光用撮像素子(第3撮像素子)の3つの撮像素子が積層された構造を有する。ここで赤色光用撮像素子(第3撮像素子)及び青色光用撮像素子(第2撮像素子)は、半導体基板70内に設けられており、第2撮像素子の方が、第3撮像素子よりも光入射側に位置する。また、緑色光用撮像素子(第1撮像素子)は、青色光用撮像素子(第2撮像素子)の上方に設けられている。
 半導体基板70の表面70A側には、実施例3と同様に制御部を構成する各種トランジスタが設けられている。これらのトランジスタは、実質的に実施例3において説明したトランジスタと同様の構成、構造とすることができる。また、半導体基板70には、第2撮像素子、第3撮像素子が設けられているが、これらの撮像素子も、実質的に実施例3において説明した第2撮像素子、第3撮像素子と同様の構成、構造とすることができる。
 半導体基板70の表面70Aの上には、層間絶縁層77,78が形成されており、層間絶縁層78の上に、実施例3の積層型撮像素子等を構成する電荷蓄積用電極を備えた光電変換部(第1電極21、光電変換層23及び第2電極22、並びに、電荷蓄積用電極24等)が設けられている。
 このように、表面照射型である点を除き、実施例4の積層型撮像素子等の構成、構造は、実施例3の積層型撮像素子等の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
 実施例5は、実施例3及び実施例4の変形である。
 図34に模式的な一部断面図を示す実施例5の積層型撮像素子等は、裏面照射型の撮像素子であり、第1タイプの実施例3の第1撮像素子、及び、第2タイプの第2撮像素子の2つの撮像素子が積層された構造を有する。また、図35に模式的な一部断面図を示す実施例5の積層型撮像素子等の変形例は、表面照射型の撮像素子であり、第1タイプの実施例3の第1撮像素子、及び、第2タイプの第2撮像素子の2つの撮像素子が積層された構造を有する。ここで、第1撮像素子は原色の光を吸収し、第2撮像素子は補色の光を吸収する。あるいは又、第1撮像素子は白色光を吸収し、第2撮像素子は赤外線を吸収する。
 図36に模式的な一部断面図を示す実施例5の積層型撮像素子等の変形例は、裏面照射型の積層型撮像素子等であり、第1タイプの実施例3の第1撮像素子から構成されている。また、図37に模式的な一部断面図を示す実施例5の積層型撮像素子等の変形例は、表面照射型の撮像素子であり、第1タイプの実施例3の第1撮像素子から構成されている。ここで、第1撮像素子は、赤色光を吸収する撮像素子、緑色光を吸収する撮像素子、青色光を吸収する撮像素子の3種類の撮像素子から構成されている。更には、これらの撮像素子の複数から、本開示の第1の態様に係る固体撮像装置が構成される。複数のこれらの撮像素子の配置として、ベイヤ配列を挙げることができる。各撮像素子の光入射側には、必要に応じて、青色、緑色、赤色の分光を行うためのカラーフィルタ層が配設されている。
 尚、第1タイプの実施例3の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を1つ、設ける代わりに、2つ、積層する形態(即ち、電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を2つ、積層し、半導体基板に2つの光電変換部の制御部を設ける形態)、あるいは又、3つ、積層する形態(即ち、電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を3つ、積層し、半導体基板に3つの光電変換部の制御部を設ける形態)とすることもできる。第1タイプの撮像素子と第2タイプの撮像素子の積層構造例を、以下の表に例示する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 実施例6は、実施例3~実施例5の変形であり、転送制御用電極(電荷転送電極)を備えた本開示の撮像素子等に関する。実施例6の積層型撮像素子等の一部分の模式的な一部断面図を図38に示し、実施例6の積層型撮像素子等の等価回路図を図39及び図40に示し、実施例6の積層型撮像素子等の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第1電極、転送制御用電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図41に示し、実施例6の積層型撮像素子等の動作時の各部位における電位の状態を模式的に図42及び図43に示し、実施例6の積層型撮像素子等の各部位を説明するための等価回路図を図28Bに示す。また、実施例6の積層型撮像素子等の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第1電極、転送制御用電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図を図44に示し、第1電極、転送制御用電極、電荷蓄積用電極、第2電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図を図45に示す。
 実施例6の積層型撮像素子等にあっては、第1電極21と電荷蓄積用電極24との間に、第1電極21及び電荷蓄積用電極24と離間して配置され、且つ、絶縁層82を介して光電変換層23と対向して配置された転送制御用電極(電荷転送電極)25を更に備えている。転送制御用電極25は、層間絶縁層81内に設けられた接続孔68B、パッド部68A及び配線VOTを介して、駆動回路を構成する画素駆動回路に接続されている。尚、層間絶縁層81より下方に位置する各種の撮像素子構成要素を、図面を簡素化するために、便宜上、纏めて、参照番号13で示す。
 以下、図42、図43を参照して、実施例6の積層型撮像素子等(第1撮像素子)の動作を説明する。尚、図42と図43とでは、特に、電荷蓄積用電極24に印加される電位及び点PDにおける電位の値が相違している。
 電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極21に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極24に電位V12が印加され、転送制御用電極25に電位V13が印加される。光電変換層23に入射された光によって光電変換層23において光電変換が生じる。光電変換によって生成した正孔は、第2電極22から配線VOUを介して駆動回路へと送出される。一方、第1電極21の電位を第2電極22の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第1電極21に正の電位が印加され、第2電極22に負の電位が印加されるとしたので、V12>V13(例えば、V12>V11>V13、又は、V11>V12>V13)とする。これによって、光電変換によって生成した電子は、電荷蓄積用電極24に引き付けられ、電荷蓄積用電極24と対向した光電変換層23の領域に止まる。即ち、光電変換層23に電荷が蓄積される。V12>V13であるが故に、光電変換層23の内部に生成した電子が、第1電極21に向かって移動することを確実に防止することができる。光電変換の時間経過に伴い、電荷蓄積用電極24と対向した光電変換層23の領域における電位は、より負側の値となる。
 電荷蓄積期間の後期において、リセット動作がなされる。これによって、第1浮遊拡散層FD1の電位がリセットされ、第1浮遊拡散層FD1の電位は電源の電位VDDとなる。
 リセット動作の完了後、電荷の読み出しを行う。即ち、電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極21に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極24に電位V22が印加され、転送制御用電極25に電位V23が印加される。ここで、V22≦V23≦V21とする。これによって、電荷蓄積用電極24と対向した光電変換層23の領域に止まっていた電子は、第1電極21、更には、第1浮遊拡散層FD1へと確実に読み出される。即ち、光電変換層23に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
 以上で、電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作が完了する。
 第1浮遊拡散層FD1へ電子が読み出された後の増幅トランジスタTR1amp、選択トランジスタTR1selの動作は、従来のこれらのトランジスタの動作と同じである。また、例えば、第2撮像素子、第3撮像素子の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作は、従来の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作と同様である。
 実施例6の積層型撮像素子等の変形例を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図46に示すように、リセット・トランジスタTR1rstの他方のソース/ドレイン領域51Bを、電源VDDに接続する代わりに、接地してもよい。
 実施例7は、実施例3~実施例6の変形であり、電荷排出電極を備えた本開示の撮像素子等に関する。実施例7の積層型撮像素子等の一部分の模式的な一部断面図を図47に示し、実施例7の積層型撮像素子等の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第1電極、電荷蓄積用電極及び電荷排出電極の模式的な配置図を図48に示し、第1電極、電荷蓄積用電極、電荷排出電極、第2電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図を図49に示す。
 実施例7の積層型撮像素子等にあっては、接続部69を介して光電変換層23に接続され、第1電極21及び電荷蓄積用電極24と離間して配置された電荷排出電極26を更に備えている。ここで、電荷排出電極26は、第1電極21及び電荷蓄積用電極24を取り囲むように(即ち、額縁状に)配置されている。電荷排出電極26は、駆動回路を構成する画素駆動回路に接続されている。接続部69内には、光電変換層23が延在している。即ち、光電変換層23は、絶縁層82に設けられた第2開口部86内を延在し、電荷排出電極26と接続されている。電荷排出電極26は、複数の積層型撮像素子等において共有化(共通化)されている。
 実施例7にあっては、電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極21に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極24に電位V12が印加され、電荷排出電極26に電位V14が印加され、光電変換層23に電荷が蓄積される。光電変換層23に入射された光によって光電変換層23において光電変換が生じる。光電変換によって生成した正孔は、第2電極22から配線VOUを介して駆動回路へと送出される。一方、第1電極21の電位を第2電極22の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第1電極21に正の電位が印加され、第2電極22に負の電位が印加されるとしたので、V14>V11(例えば、V12>V14>V11)とする。これによって、光電変換によって生成した電子は、電荷蓄積用電極24に引き付けられ、電荷蓄積用電極24と対向した光電変換層23の領域に止まり、第1電極21に向かって移動することを確実に防止することができる。但し、電荷蓄積用電極24による引き付けが充分ではなく、あるいは又、光電変換層23に蓄積しきれなかった電子(所謂オーバーフローした電子)は、電荷排出電極26を経由して、駆動回路に送出される。
 電荷蓄積期間の後期において、リセット動作がなされる。これによって、第1浮遊拡散層FD1の電位がリセットされ、第1浮遊拡散層FD1の電位は電源の電位VDDとなる。
 リセット動作の完了後、電荷の読み出しを行う。即ち、電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極21に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極24に電位V22が印加され、電荷排出電極26に電位V24が印加される。ここで、V24<V21(例えば、V24<V22<V21)とする。これによって、電荷蓄積用電極24と対向した光電変換層23の領域に止まっていた電子は、第1電極21、更には、第1浮遊拡散層FD1へと確実に読み出される。即ち、光電変換層23に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
 以上で、電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作が完了する。
 第1浮遊拡散層FD1へ電子が読み出された後の増幅トランジスタTR1amp、選択トランジスタTR1selの動作は、従来のこれらのトランジスタの動作と同じである。また、例えば、第2撮像素子、第3撮像素子の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作は、従来の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作と同様である。
 実施例7にあっては、所謂オーバーフローした電子は電荷排出電極26を経由して駆動回路に送出されるので、隣接画素の電荷蓄積部への漏れ込みを抑制することができ、ブルーミングの発生を抑えることができる。そして、これにより、積層型撮像素子等の撮像性能を向上させることができる。
 実施例8は、実施例3~実施例7の変形であり、複数の電荷蓄積用電極セグメントを備えた本開示の撮像素子等に関する。
 実施例8の積層型撮像素子等の一部分の模式的な一部断面図を図50に示し、実施例8の積層型撮像素子等の等価回路図を図51及び図52に示し、実施例8の積層型撮像素子等の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図53に示し、実施例8の積層型撮像素子等の動作時の各部位における電位の状態を模式的に図54、図55に示し、実施例8の積層型撮像素子等の各部位を説明するための等価回路図を図28Cに示す。また、実施例8の積層型撮像素子等の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図を図56に示し、第1電極、電荷蓄積用電極、第2電極及びコンタクトホール部の模式的な透視斜視図を図57に示す。
 実施例8において、電荷蓄積用電極24は、複数の電荷蓄積用電極セグメント24A,24B,24Cから構成されている。電荷蓄積用電極セグメントの数は、2以上であればよく、実施例8においては「3」とした。そして、実施例8の積層型撮像素子等にあっては、第1電極21の電位が第2電極22の電位よりも高いので、即ち、例えば、第1電極21に正の電位が印加され、第2電極22に負の電位が印加されるので、電荷転送期間において、第1電極21に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント24Aに印加される電位は、第1電極21に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント24Cに印加される電位よりも高い。このように、電荷蓄積用電極24に電位勾配を付与することで、電荷蓄積用電極24と対向した光電変換層23の領域に止まっていた電子は、第1電極21、更には、第1浮遊拡散層FD1へと一層確実に読み出される。即ち、光電変換層23に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
 図54に示す例では、電荷転送期間において、電荷蓄積用電極セグメント24Cの電位<電荷蓄積用電極セグメント24Bの電位<電荷蓄積用電極セグメント24Aの電位とすることで、光電変換層23の領域に止まっていた電子を、一斉に、第1浮遊拡散層FD1へと読み出す。一方、図55に示す例では、電荷転送期間において、電荷蓄積用電極セグメント24Cの電位、電荷蓄積用電極セグメント24Bの電位、電荷蓄積用電極セグメント24Aの電位を段々と変化させることで(即ち、階段状あるいはスロープ状に変化させることで)、電荷蓄積用電極セグメント24Cと対向する光電変換層23の領域に止まっていた電子を、電荷蓄積用電極セグメント24Bと対向する光電変換層23の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント24Bと対向する光電変換層23の領域に止まっていた電子を、電荷蓄積用電極セグメント24Aと対向する光電変換層23の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント24Aと対向する光電変換層23の領域に止まっていた電子を、第1浮遊拡散層FD1へと確実に読み出す。
 実施例8の積層型撮像素子等の変形例を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図58に示すように、リセット・トランジスタTR1rstの他方のソース/ドレイン領域51Bを、電源VDDに接続する代わりに、接地してもよい。
 実施例9は、実施例3~実施例8の変形であり、第1構成及び第6構成の撮像素子に関する。
 実施例9の積層型撮像素子等の模式的な一部断面図を図59に示し、電荷蓄積用電極、光電変換層及び第2電極が積層された部分を拡大した模式的な一部断面図を図60に示す。実施例9の積層型撮像素子等の等価回路図は、図24及び図25において説明した実施例3の積層型撮像素子等の等価回路図と同様であるし、実施例9の積層型撮像素子等の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図は、図26において説明した実施例3の積層型撮像素子等と同様である。更には、実施例9の積層型撮像素子等(第1撮像素子)の動作は、実質的に、実施例3の積層型撮像素子等の動作と同様である。
 ここで、実施例9の積層型撮像素子等あるいは後述する実施例10~実施例14の積層型撮像素子等において、
 光電変換部は、N個(但し、N≧2)の光電変換部セグメント(具体的には、3つの光電変換部セグメント10’1,10’2,10’3)から構成されており、
 光電変換層23は、N個の光電変換層セグメント(具体的には、3つの光電変換層セグメント23’1,23’2,23’3)から構成されており、
 絶縁層82は、N個の絶縁層セグメント(具体的には、3つの絶縁層セグメント82’1,82’2,82’3)から構成されており、
 実施例9~実施例11において、電荷蓄積用電極24は、N個の電荷蓄積用電極セグメント(具体的には、各実施例にあっては、3つの電荷蓄積用電極セグメント24’1,24’2,24’3)から構成されており、
 実施例12~実施例13において、場合によっては、実施例11において、電荷蓄積用電極24は、相互に離間されて配置された、N個の電荷蓄積用電極セグメント(具体的には、3つの電荷蓄積用電極セグメント24’1,24’2,24’3)から構成されており、
 第n番目(但し、n=1,2,3・・・N)の光電変換部セグメント10’nは、第n番目の電荷蓄積用電極セグメント24’n、第n番目の絶縁層セグメント82’n及び第n番目の光電変換層セグメント23’nから構成されており、
 nの値が大きい光電変換部セグメントほど、第1電極21から離れて位置する。
 あるいは又、実施例9の積層型撮像素子等あるいは後述する実施例10、実施例13の積層型撮像素子等は、
 第1電極21、光電変換層23及び第2電極22が積層されて成る光電変換部を備えており、
 光電変換部は、更に、第1電極21と離間して配置され、且つ、絶縁層82を介して光電変換層23と対向して配置された電荷蓄積用電極24を備えており、
 電荷蓄積用電極24と絶縁層82と光電変換層23の積層方向をZ方向、第1電極21から離れる方向をX方向としたとき、YZ仮想平面で電荷蓄積用電極24と絶縁層82と光電変換層23が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第1電極からの距離に依存して変化する。
 更に、実施例9の積層型撮像素子等にあっては、第1番目の光電変換部セグメント10’1から第N番目の光電変換部セグメント10’Nに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化している。具体的には、絶縁層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっている。あるいは又、実施例9の積層型撮像素子等にあっては、積層部分の断面の幅は一定であり、積層部分の断面の厚さ、具体的には、絶縁層セグメントの厚さは、第1電極21からの距離に依存して、漸次、厚くなっている。尚、絶縁層セグメントの厚さは、階段状に厚くなっている。第n番目の光電変換部セグメント10’n内における絶縁層セグメント82’nの厚さは一定とした。第n番目の光電変換部セグメント10’nにおける絶縁層セグメント82’nの厚さを「1」としたとき、第(n+1)番目の光電変換部セグメント10’(n+1)における絶縁層セグメント82’(n+1)の厚さとして、2乃至10を例示することができるが、このような値に限定するものではない。実施例9にあっては、電荷蓄積用電極セグメント24’1,24’2,24’3の厚さを漸次薄くすることで、絶縁層セグメント82’1,82’2,82’3の厚さを漸次厚くしている。光電変換層セグメント23’1,23’2,23’3の厚さは一定である。
 以下、実施例9の積層型撮像素子等の動作を説明する。
 電荷蓄積期間においては、駆動回路から、第1電極21に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極24に電位V12が印加される。光電変換層23に入射された光によって光電変換層23において光電変換が生じる。光電変換によって生成した正孔は、第2電極22から配線VOUを介して駆動回路へと送出される。一方、第1電極21の電位を第2電極22の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第1電極21に正の電位が印加され、第2電極22に負の電位が印加されるとしたので、V12≧V11、好ましくは、V12>V11とする。これによって、光電変換によって生成した電子は、電荷蓄積用電極24に引き付けられ、電荷蓄積用電極24と対向した光電変換層23の領域に止まる。即ち、光電変換層23に電荷が蓄積される。V12>V11であるが故に、光電変換層23の内部に生成した電子が、第1電極21に向かって移動することはない。光電変換の時間経過に伴い、電荷蓄積用電極24と対向した光電変換層23の領域における電位は、より負側の値となる。
 実施例9の積層型撮像素子等にあっては、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、厚くなる構成を採用しているので、電荷蓄積期間において、V12≧V11といった状態になると、第n番目の光電変換部セグメント10’nの方が、第(n+1)番目の光電変換部セグメント10’(n+1)よりも、多くの電荷を蓄積することができるし、強い電界が加わり、第1番目の光電変換部セグメント10’1から第1電極21への電荷の流れを確実に防止することができる。
 電荷蓄積期間の後期において、リセット動作がなされる。これによって、第1浮遊拡散層FD1の電位がリセットされ、第1浮遊拡散層FD1の電位は電源の電位VDDとなる。
 リセット動作の完了後、電荷の読み出しを行う。即ち、電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極21に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極24に電位V22が印加される。ここで、V21>V22とする。これによって、電荷蓄積用電極24と対向した光電変換層23の領域に止まっていた電子は、第1電極21、更には、第1浮遊拡散層FD1へと読み出される。即ち、光電変換層23に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
 より具体的には、電荷転送期間において、V21>V22といった状態になると、第1番目の光電変換部セグメント10’1から第1電極21への電荷の流れ、第(n+1)番目の光電変換部セグメント10’(n+1)から第n番目の光電変換部セグメント10’nへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
 以上で、電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作が完了する。
 実施例9の積層型撮像素子等にあっては、第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化しているので、あるいは又、YZ仮想平面で電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第1電極からの距離に依存して変化するので、一種の電荷転送勾配が形成され、光電変換によって生成した電荷を、一層容易に、且つ、確実に転送することが可能となる。
 実施例9の積層型撮像素子等は、実質的に、実施例3の積層型撮像素子等と同様の方法で作製することができるので、詳細な説明は省略する。
 尚、実施例9の積層型撮像素子等にあっては、第1電極21、電荷蓄積用電極24及び絶縁層82の形成において、先ず、層間絶縁層81上に、電荷蓄積用電極24’3を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして光電変換部セグメント10’1,10’2,10’3及び第1電極21を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第1電極21の一部及び電荷蓄積用電極24’3を得ることができる。次に、全面に、絶縁層セグメント82’3を形成するための絶縁層を成膜し、絶縁層をパターニングし、平坦化処理を行うことで、絶縁層セグメント82’3を得ることができる。次に、全面に、電荷蓄積用電極24’2を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして、光電変換部セグメント10’1,10’2及び第1電極21を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第1電極21の一部及び電荷蓄積用電極24’2を得ることができる。次に、全面に絶縁層セグメント82’2を形成するための絶縁層を成膜し、絶縁層をパターニングし、平坦化処理を行うことで、絶縁層セグメント82’2を得ることができる。次に、全面に、電荷蓄積用電極24’1を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして、光電変換部セグメント10’1及び第1電極21を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第1電極21及び電荷蓄積用電極24’1を得ることができる。次に、全面に絶縁層を成膜し、平坦化処理を行うことで、絶縁層セグメント82’1(絶縁層82)を得ることができる。そして、絶縁層82上に光電変換層23を形成する。こうして、光電変換部セグメント10’1,10’2,10’3を得ることができる。
 実施例9の積層型撮像素子等の変形例を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図61に示すように、リセット・トランジスタTR1rstの他方のソース/ドレイン領域51Bを、電源VDDに接続する代わりに、接地してもよい。
 実施例10の積層型撮像素子等は、本開示の第2構成及び第6構成の撮像素子に関する。電荷蓄積用電極、光電変換層及び第2電極が積層された部分を拡大した模式的な一部断面図を図62に示すように、実施例10の積層型撮像素子等にあっては、第1番目の光電変換部セグメント10’1から第N番目の光電変換部セグメント10’Nに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化している。あるいは又、実施例10の積層型撮像素子等にあっては、積層部分の断面の幅は一定であり、積層部分の断面の厚さ、具体的には、光電変換層セグメントの厚さを、第1電極21からの距離に依存して漸次、厚くする。より具体的には、光電変換層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっている。尚、光電変換層セグメントの厚さは、階段状に厚くなっている。第n番目の光電変換部セグメント10’n内における光電変換層セグメント23’nの厚さは一定とした。第n番目の光電変換部セグメント10’nにおける光電変換層セグメント23’nの厚さを「1」としたとき、第(n+1)番目の光電変換部セグメント10’(n+1)における光電変換層セグメント23(n+1)の厚さとして、2乃至10を例示することができるが、このような値に限定するものではない。実施例10にあっては、電荷蓄積用電極セグメント24’1,24’2,24’3の厚さを漸次薄くすることで、光電変換層セグメント23’1,23’2,23’3の厚さを漸次厚くしている。絶縁層セグメント82’1,82’2,82’3の厚さは一定である。
 実施例10の積層型撮像素子等にあっては、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、厚くなるので、電荷蓄積期間において、V12≧V11といった状態になると、第n番目の光電変換部セグメント10’nの方が、第(n+1)番目の光電変換部セグメント10’(n+1)よりも強い電界が加わり、第1番目の光電変換部セグメント10’1から第1電極21への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷転送期間において、V22<V21といった状態になると、第1番目の光電変換部セグメント10’1から第1電極21への電荷の流れ、第(n+1)番目の光電変換部セグメント10’(n+1)から第n番目の光電変換部セグメント10’nへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
 このように、実施例10の積層型撮像素子等にあっては、第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化しているので、あるいは又、YZ仮想平面で電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第1電極からの距離に依存して変化するので、一種の電荷転送勾配が形成され、光電変換によって生成した電荷を、一層容易に、且つ、確実に転送することが可能となる。
 実施例10の積層型撮像素子等にあっては、第1電極21、電荷蓄積用電極24、絶縁層82及び光電変換層23の形成において、先ず、層間絶縁層81上に、電荷蓄積用電極24’3を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして、光電変換部セグメント10’1,10’2,10’3及び第1電極21を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第1電極21の一部及び電荷蓄積用電極24’3を得ることができる。次いで、全面に、電荷蓄積用電極24’2を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして、光電変換部セグメント10’1,10’2及び第1電極21を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第1電極21の一部及び電荷蓄積用電極24’2を得ることができる。次いで、全面に、電荷蓄積用電極24’1を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして、光電変換部セグメント10’1及び第1電極21を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第1電極21及び電荷蓄積用電極24’1を得ることができる。次に、全面に絶縁層82をコンフォーマルに成膜する。そして、絶縁層82の上に光電変換層23を形成し、光電変換層23に平坦化処理を施す。こうして、光電変換部セグメント10’1,10’2,10’3を得ることができる。
 実施例11は、第3構成の撮像素子に関する。実施例11の積層型撮像素子等の模式的な一部断面図を図63に示す。実施例11の積層型撮像素子等にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なる。ここで、第1番目の光電変換部セグメント10’1から第N番目の光電変換部セグメント10’Nに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の比誘電率の値を、漸次、小さくしている。実施例11の積層型撮像素子等にあっては、N個の電荷蓄積用電極セグメントの全てに同じ電位を加えてもよいし、N個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加えてもよい。後者の場合、実施例12において説明すると同様に、相互に離間されて配置された電荷蓄積用電極セグメント24’1,24’2,24’3を、パッド部641,642,643を介して、駆動回路を構成する垂直駆動回路112に接続すればよい。
 そして、このような構成を採用することで、一種の電荷転送勾配が形成され、電荷蓄積期間において、V12≧V11といった状態になると、第n番目の光電変換部セグメントの方が、第(n+1)番目の光電変換部セグメントよりも多くの電荷を蓄積することができる。そして、電荷転送期間において、V22<V21といった状態になると、第1番目の光電変換部セグメントから第1電極への電荷の流れ、第(n+1)番目の光電変換部セグメントから第n番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
 実施例12は、第4構成の撮像素子に関する。実施例12の積層型撮像素子等の模式的な一部断面図を図64に示す。実施例12の積層型撮像素子等にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なる。ここで、第1番目の光電変換部セグメント10’1から第N番目の光電変換部セグメント10’Nに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の仕事関数の値を、漸次、大きくしている。実施例12の積層型撮像素子等にあっては、N個の電荷蓄積用電極セグメントの全てに同じ電位を加えてもよいし、N個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加えてもよい。後者の場合、電荷蓄積用電極セグメント24’1,24’2,24’3は、パッド部641,642,643を介して、駆動回路を構成する垂直駆動回路112に接続されている。
 実施例13の積層型撮像素子等は、第5構成の撮像素子に関する。実施例13における電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図を図65A、図65B、図66A及び図66Bに示し、実施例13の積層型撮像素子等の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図67に示す。実施例13の積層型撮像素子等の模式的な一部断面図は、図64あるいは図69に示すと同様である。実施例13の積層型撮像素子等にあっては、第1番目の光電変換部セグメント10’1から第N番目の光電変換部セグメント10’Nに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっている。実施例13の積層型撮像素子等にあっては、N個の電荷蓄積用電極セグメントの全てに同じ電位を加えてもよいし、N個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加えてもよい。具体的には、実施例12において説明したと同様に、相互に離間されて配置された電荷蓄積用電極セグメント24’1,24’2,24’3を、パッド部641,642,643を介して、駆動回路を構成する垂直駆動回路112に接続すればよい。
 実施例13において、電荷蓄積用電極24は、複数の電荷蓄積用電極セグメント24’1,24’2,24’3から構成されている。電荷蓄積用電極セグメントの数は、2以上であればよく、実施例13においては「3」とした。そして、実施例13の積層型撮像素子等にあっては、第1電極21の電位が第2電極22の電位よりも高いので、即ち、例えば、第1電極21に正の電位が印加され、第2電極22に負の電位が印加されるので、電荷転送期間において、第1電極21に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント24’1に印加される電位は、第1電極21に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント24’3に印加される電位よりも高い。このように、電荷蓄積用電極24に電位勾配を付与することで、電荷蓄積用電極24と対向した光電変換層23の領域に止まっていた電子は、第1電極21、更には、第1浮遊拡散層FD1へと一層確実に読み出される。即ち、光電変換層23に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
 そして、電荷転送期間において、電荷蓄積用電極セグメント24’3の電位<電荷蓄積用電極セグメント24’2の電位<電荷蓄積用電極セグメント24’1の電位とすることで、光電変換層23の領域に止まっていた電子を、一斉に、第1浮遊拡散層FD1へと読み出すことができる。あるいは又、電荷転送期間において、電荷蓄積用電極セグメント24’3の電位、電荷蓄積用電極セグメント24’2の電位、電荷蓄積用電極セグメント24’1の電位を段々と変化させることで(即ち、階段状あるいはスロープ状に変化させることで)、電荷蓄積用電極セグメント24’3と対向する光電変換層23の領域に止まっていた電子を、電荷蓄積用電極セグメント24’2と対向する光電変換層23の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント24’2と対向する光電変換層23の領域に止まっていた電子を、電荷蓄積用電極セグメント24’1と対向する光電変換層23の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント24’1と対向する光電変換層23の領域に止まっていた電子を、第1浮遊拡散層FD1へと確実に読み出すことができる。
 実施例13の積層型撮像素子等の変形例を構成する第1電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図68に示すように、リセット・トランジスタTR3rstの他方のソース/ドレイン領域51Bを、電源VDDに接続する代わりに、接地してもよい。
 実施例13の積層型撮像素子等にあっても、このような構成を採用することで、一種の電荷転送勾配が形成される。即ち、第1番目の光電変換部セグメント10’1から第N番目の光電変換部セグメント10’Nに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっているので、電荷蓄積期間において、V12≧V11といった状態になると、第n番目の光電変換部セグメントの方が、第(n+1)番目の光電変換部セグメントよりも多くの電荷を蓄積することができる。そして、電荷転送期間において、V22<V21といった状態になると、第1番目の光電変換部セグメントから第1電極への電荷の流れ、第(n+1)番目の光電変換部セグメントから第n番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
 実施例14は、第6構成の撮像素子に関する。実施例14の積層型撮像素子等の模式的な一部断面図を、図69に示す。また、実施例14における電荷蓄積用電極セグメントの模式的な平面図を図70A及び図70Bに示す。実施例14の積層型撮像素子等は、第1電極21、光電変換層23及び第2電極22が積層されて成る光電変換部を備えており、光電変換部は、更に、第1電極21と離間して配置され、且つ、絶縁層82を介して光電変換層23と対向して配置された電荷蓄積用電極24(24”1,24”2,24”3)を備えている。そして、電荷蓄積用電極24(24”1,24”2,24”3)と絶縁層82と光電変換層23の積層方向をZ方向、第1電極21から離れる方向をX方向としたとき、YZ仮想平面で電荷蓄積用電極24(24”1,24”2,24”3)と絶縁層82と光電変換層23が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第1電極21からの距離に依存して変化する。
 具体的には、実施例14の積層型撮像素子等にあっては、積層部分の断面の厚さは一定であり、積層部分の断面の幅は、第1電極21から離れるほど狭くなっている。尚、幅は、連続的に狭くなっていてもよいし(図70A参照)、階段状に狭くなっていてもよい(図70B参照)。
 このように、実施例14の積層型撮像素子等にあっては、YZ仮想平面で電荷蓄積用電極24(24”1,24”2,24”3)と絶縁層82と光電変換層23が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第1電極からの距離に依存して変化するので、一種の電荷転送勾配が形成され、光電変換によって生成した電荷を、一層容易に、且つ、確実に転送することが可能となる。
 実施例15は、第1構成及び第2構成の固体撮像装置に関する。
 実施例15の固体撮像装置は、
 第1電極21、光電変換層23及び第2電極22が積層されて成る光電変換部を備えており、
 光電変換部は、更に、第1電極21と離間して配置され、且つ、絶縁層82を介して光電変換層23と対向して配置された電荷蓄積用電極24を備えた積層型撮像素子等を、複数、有しており、
 複数の積層型撮像素子等から撮像素子ブロックが構成されており、
 撮像素子ブロックを構成する複数の積層型撮像素子等において第1電極21が共有されている。
 あるいは又、実施例15の固体撮像装置は、実施例3~実施例14において説明した積層型撮像素子等を、複数、備えている。
 実施例15にあっては、複数の積層型撮像素子等に対して1つの浮遊拡散層が設けられる。そして、電荷転送期間のタイミングを適切に制御することで、複数の積層型撮像素子等が1つの浮遊拡散層を共有することが可能となる。そして、この場合、複数の積層型撮像素子等が1つのコンタクトホール部を共有することが可能である。
 尚、撮像素子ブロックを構成する複数の積層型撮像素子等において第1電極21が共有されている点を除き、実施例15の固体撮像装置は、実質的に、実施例3~実施例14において説明した固体撮像装置と同様の構成、構造を有する。
 実施例15の固体撮像装置における第1電極21及び電荷蓄積用電極24の配置状態を、模式的に図71(実施例15)、図72(実施例15の第1変形例)、図73(実施例15の第2変形例)、図74(実施例15の第3変形例)及び図75(実施例15の第4変形例)に示す。図71、図72、図75及び図76には、16個の積層型撮像素子等を図示しており、図73及び図74には、12個の積層型撮像素子等を図示している。そして、2個の積層型撮像素子等から撮像素子ブロックが構成されている。撮像素子ブロックを点線で囲んで示している。第1電極21、電荷蓄積用電極24に付した添え字は、第1電極21、電荷蓄積用電極24を区別するためのものである。以下の説明においても同様である。また、1つの積層型撮像素子等の上方に1つのオンチップ・マイクロ・レンズ(図71~図80には図示せず)が配設されている。そして、1つの撮像素子ブロックにおいては、第1電極21を挟んで、2つの電荷蓄積用電極24が配置されている(図71、図72参照)。あるいは又、並置された2つの電荷蓄積用電極24に対向して1つの第1電極21が配置されている(図75、図76参照)。即ち、第1電極は、各積層型撮像素子等の電荷蓄積用電極に隣接して配置されている。あるいは又、第1電極が、複数の積層型撮像素子等の一部の電荷蓄積用電極に隣接して配置されており、複数の積層型撮像素子等の残りの電荷蓄積用電極とは隣接して配置されてはおらず(図73、図74参照)、この場合には、複数の積層型撮像素子等の残りから第1電極への電荷の移動は、複数の積層型撮像素子等の一部を経由した移動となる。積層型撮像素子等を構成する電荷蓄積用電極と積層型撮像素子等を構成する電荷蓄積用電極との間の距離Aは、第1電極に隣接した積層型撮像素子等における第1電極と電荷蓄積用電極との間の距離Bよりも長いことが、各積層型撮像素子等から第1電極への電荷の移動を確実なものとするために好ましい。また、第1電極から離れて位置する積層型撮像素子等ほど、距離Aの値を大きくすることが好ましい。また、図72、図74及び図76に示す例では、撮像素子ブロックを構成する複数の積層型撮像素子等の間には電荷移動制御電極27が配設されている。電荷移動制御電極27を配設することで、電荷移動制御電極27を挟んで位置する撮像素子ブロックにおける電荷の移動を確実に抑制することができる。尚、電荷移動制御電極27に印加される電位をV17としたとき、V12>V17(例えば、V12-2>V17)とすればよい。
 電荷移動制御電極27は、第1電極側に、第1電極21あるいは電荷蓄積用電極24と同じレベルに形成されていてもよいし、異なるレベル(具体的には、第1電極21あるいは電荷蓄積用電極24よりも下方のレベル)に形成されていてもよい。前者の場合、電荷移動制御電極27と光電変換層との間の距離を短くできるので、ポテンシャルを制御し易い。一方、後者の場合、電荷移動制御電極27と電荷蓄積用電極24との間の距離を短くすることができるため、微細化に有利である。
 以下、第1電極212及び2個の2つの電荷蓄積用電極2421,2422によって構成される撮像素子ブロックの動作を説明する。
 電荷蓄積期間においては、駆動回路から、第1電極212に電位Vaが印加され、電荷蓄積用電極2421,2422に電位VAが印加される。光電変換層23に入射された光によって光電変換層23において光電変換が生じる。光電変換によって生成した正孔は、第2電極22から配線VOUを介して駆動回路へと送出される。一方、第1電極212の電位を第2電極22の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第1電極212に正の電位が印加され、第2電極22に負の電位が印加されるとしたので、VA≧Va、好ましくは、VA>Vaとする。これによって、光電変換によって生成した電子は、電荷蓄積用電極2421,2422に引き付けられ、電荷蓄積用電極2421,2422と対向した光電変換層23の領域に止まる。即ち、光電変換層23に電荷が蓄積される。VA≧Vaであるが故に、光電変換層23の内部に生成した電子が、第1電極212に向かって移動することはない。光電変換の時間経過に伴い、電荷蓄積用電極2421,2422と対向した光電変換層23の領域における電位は、より負側の値となる。
 電荷蓄積期間の後期において、リセット動作がなされる。これによって、第1浮遊拡散層の電位がリセットされ、第1浮遊拡散層の電位は電源の電位VDDとなる。
 リセット動作の完了後、電荷の読み出しを行う。即ち、電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極212に電位Vbが印加され、電荷蓄積用電極2421に電位V21-Bが印加され、電荷蓄積用電極2422に電位V22-Bが印加される。ここで、V21-B<Vb<V22-Bとする。これによって、電荷蓄積用電極2421と対向した光電変換層23の領域に止まっていた電子は、第1電極212、更には、第1浮遊拡散層へと読み出される。即ち、電荷蓄積用電極2421に対向した光電変換層23の領域に蓄積された電荷が制御部に読み出される。読み出しが完了したならば、V22-B≦V21-B<Vbとする。尚、図75、図76に示した例にあっては、V22-B<Vb<V21-Bとしてもよい。これによって、電荷蓄積用電極2422と対向した光電変換層23の領域に止まっていた電子は、第1電極212、更には、第1浮遊拡散層へと読み出される。また、図73、図74に示した例にあっては、電荷蓄積用電極2422と対向した光電変換層23の領域に止まっていた電子を、電荷蓄積用電極2422が隣接している第1電極213を経由して、第1浮遊拡散層へと読み出してもよい。このように、電荷蓄積用電極2422に対向した光電変換層23の領域に蓄積された電荷が制御部に読み出される。尚、電荷蓄積用電極2421に対向した光電変換層23の領域に蓄積された電荷の制御部への読み出しが完了したならば、第1浮遊拡散層の電位をリセットしてもよい。
 図81Aに、実施例15の撮像素子ブロックにおける読み出し駆動例を示すが、
[ステップ-A]
 コンパレータへのオートゼロ信号入力
[ステップ-B]
 共有された1つの浮遊拡散層のリセット動作
[ステップ-C]
 電荷蓄積用電極2421に対応した積層型撮像素子等におけるP相読み出し及び第1電極212への電荷の移動
[ステップ-D]
 電荷蓄積用電極2421に対応した積層型撮像素子等におけるD相読み出し及び第1電極212への電荷の移動
[ステップ-E]
 共有された1つの浮遊拡散層のリセット動作
[ステップ-F]
 コンパレータへのオートゼロ信号入力
[ステップ-G]
 電荷蓄積用電極2422に対応した積層型撮像素子等におけるP相読み出し及び第1電極212への電荷の移動
[ステップ-H]
 電荷蓄積用電極2422に対応した積層型撮像素子等におけるD相読み出し及び第1電極212への電荷の移動
という流れで、電荷蓄積用電極2421及び電荷蓄積用電極2422に対応した2つの積層型撮像素子等からの信号を読み出す。相関2重サンプリング(CDS)処理に基づき、[ステップ-C]におけるP相読み出しと[ステップ-D]におけるD相読み出しとの差分が、電荷蓄積用電極2421に対応した積層型撮像素子等からの信号であり、[ステップ-G]におけるP相読み出しと[ステップ-H]におけるD相読み出しとの差分が、電荷蓄積用電極2422に対応した積層型撮像素子等からの信号である。
 尚、[ステップ-E]の動作を省略してもよい(図81B参照)。また、[ステップ-F]の動作を省略してもよく、この場合、更には、[ステップ-G]を省略することができ(図81C参照)、[ステップ-C]におけるP相読み出しと[ステップ-D]におけるD相読み出しとの差分が、電荷蓄積用電極2421に対応した積層型撮像素子等からの信号であり、[ステップ-D]におけるD相読み出しと[ステップ-H]におけるD相読み出しとの差分が、電荷蓄積用電極2422に対応した積層型撮像素子等からの信号となる。
 第1電極21及び電荷蓄積用電極24の配置状態を模式的に図77(実施例15の第6変形例)及び図78(実施例15の第7変形例)に示す変形例では、4個の積層型撮像素子等から撮像素子ブロックが構成されている。これらの固体撮像装置の動作は、実質的に、図71~図76に示す固体撮像装置の動作と同様とすることができる。
 第1電極21及び電荷蓄積用電極24の配置状態を模式的に図79及び図80に示す第8変形例及び第9変形例では、16個の積層型撮像素子等から撮像素子ブロックが構成されている。図79及び図80に示すように、電荷蓄積用電極2411と電荷蓄積用電極2412との間、電荷蓄積用電極2412と電荷蓄積用電極2413との間、電荷蓄積用電極2413と電荷蓄積用電極2414との間には、電荷移動制御電極27A1,27A2,27A3が配設されている。また、図80に示すように、電荷蓄積用電極2421,2431,2441と電荷蓄積用電極2422,2432,2442との間、電荷蓄積用電極2422,2432,2442と電荷蓄積用電極2423,2433,2443との間、電荷蓄積用電極2423,2433,2443と電荷蓄積用電極2424,2434,2444との間には、電荷移動制御電極27B1,27B2,27B3が配設されている。更には、撮像素子ブロックと撮像素子ブロックとの間には、電荷移動制御電極27Cが配設されている。そして、これらの固体撮像装置においては、16個の電荷蓄積用電極24を制御することで、光電変換層23に蓄積された電荷を第1電極21から読み出すことができる。
  [ステップ-10]
 具体的には、先ず、電荷蓄積用電極2411に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を第1電極21から読み出す。次に、電荷蓄積用電極2412に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を、電荷蓄積用電極2411に対向する光電変換層23の領域を経由して、第1電極21から読み出す。次に、電荷蓄積用電極2413に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を、電荷蓄積用電極2412及び電荷蓄積用電極2411に対向する光電変換層23の領域を経由して、第1電極21から読み出す。
  [ステップ-20]
 その後、電荷蓄積用電極2421に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2411に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2422に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2412に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2423に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2413に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2424に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2414に対向する光電変換層23の領域に移動させる。
  [ステップ-21]
 電荷蓄積用電極2431に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2421に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2432に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2422に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2433に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2423に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2434に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2424に対向する光電変換層23の領域に移動させる。
  [ステップ-22]
 電荷蓄積用電極2441に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2431に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2442に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2432に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2443に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2433に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2444に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2434に対向する光電変換層23の領域に移動させる。
  [ステップ-30]
 そして、[ステップ-10]を再び実行することで、電荷蓄積用電極2421に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極2422に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極2423に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷、及び、電荷蓄積用電極2424に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を、第1電極21を経由して読み出すことができる。
  [ステップ-40]
 その後、電荷蓄積用電極2421に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2411に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2422に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2412に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2423に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2413に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2424に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2414に対向する光電変換層23の領域に移動させる。
  [ステップ-41]
 電荷蓄積用電極2431に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2421に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2432に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2422に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2433に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2423に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2434に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2424に対向する光電変換層23の領域に移動させる。
  [ステップ-50]
 そして、[ステップ-10]を再び実行することで、電荷蓄積用電極2431に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極2432に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極2433に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷、及び、電荷蓄積用電極2434に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を、第1電極21を経由して読み出すことができる。
  [ステップ-60]
 その後、電荷蓄積用電極2421に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2411に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2422に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2412に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2423に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2413に対向する光電変換層23の領域に移動させる。電荷蓄積用電極2424に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極2414に対向する光電変換層23の領域に移動させる。
  [ステップ-70]
 そして、[ステップ-10]を再び実行することで、電荷蓄積用電極2441に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極2442に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極2443に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷、及び、電荷蓄積用電極2444に対向する光電変換層23の領域に蓄積された電荷を、第1電極21を経由して読み出すことができる。
 実施例15の固体撮像装置にあっては、撮像素子ブロックを構成する複数の積層型撮像素子等において第1電極が共有されているので、積層型撮像素子等が複数配列された画素領域における構成、構造を簡素化、微細化することができる。尚、1つの浮遊拡散層に対して設けられる複数の積層型撮像素子等は、第1タイプの撮像素子の複数から構成されていてもよいし、少なくとも1つの第1タイプの撮像素子と、1又は2以上の第2タイプの撮像素子とから構成されていてもよい。
 実施例16は、実施例15の変形である。第1電極21及び電荷蓄積用電極24の配置状態を模式的に図82、図83、図84及び図85に示す実施例16の固体撮像装置にあっては、2個の積層型撮像素子等から撮像素子ブロックが構成されている。そして、撮像素子ブロックの上方に1つのオンチップ・マイクロ・レンズ14が配設されている。尚、図83及び図85に示した例では、撮像素子ブロックを構成する複数の積層型撮像素子等の間に電荷移動制御電極27が配設されている。
 例えば、撮像素子ブロックを構成する電荷蓄積用電極2411,2421,2431,2441に対応する光電変換層は、図面、右斜め上からの入射光に対して高い感度を有する。また、撮像素子ブロックを構成する電荷蓄積用電極2412,2422,2432,2442に対応する光電変換層は、図面、左斜め上からの入射光に対して高い感度を有する。従って、例えば、電荷蓄積用電極2411を有する積層型撮像素子等と電荷蓄積用電極2412を有する積層型撮像素子等と組み合わせることで、像面位相差信号の取得が可能となる。また、電荷蓄積用電極2411を有する積層型撮像素子等からの信号と電荷蓄積用電極2412を有する積層型撮像素子等からの信号を加算すれば、これらの積層型撮像素子等との組合せによって、1つの積層型撮像素子等を構成することができる。図82に示した例では、電荷蓄積用電極2411と電荷蓄積用電極2412との間に第1電極211を配置しているが、図84に示した例のように、並置された2つの電荷蓄積用電極2411,2412に対向して1つの第1電極211を配置することで、感度の一層の向上を図ることができる。
 本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
 図114は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
 車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図114に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。
 駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
 ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
 車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
 撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
 車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
 マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
 また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
 また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
 音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図114の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
 図115は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
 図115では、車両12100は、撮像部12031として、撮像部12101,12102,12103,12104,12105を有する。
 撮像部12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102,12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。撮像部12101及び12105で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
 なお、図115には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
 撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
 撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
 また、本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
 図116は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
 図116では、術者(医師)11131が、内視鏡手術システム11000を用いて、患者ベッド11133上の患者11132に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム11000は、内視鏡11100と、気腹チューブ11111やエネルギー処置具11112等の、その他の術具11110と、内視鏡11100を支持する支持アーム装置11120と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート11200と、から構成される。
 内視鏡11100は、先端から所定の長さの領域が患者11132の体腔内に挿入される鏡筒11101と、鏡筒11101の基端に接続されるカメラヘッド11102と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒11101を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡11100を図示しているが、内視鏡11100は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
 鏡筒11101の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡11100には光源装置11203が接続されており、当該光源装置11203によって生成された光が、鏡筒11101の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者11132の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡11100は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
 カメラヘッド11102の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光(観察光)は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、RAWデータとしてカメラコントロールユニット(CCU: Camera Control Unit)11201に送信される。
 CCU11201は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等によって構成され、内視鏡11100及び表示装置11202の動作を統括的に制御する。さらに、CCU11201は、カメラヘッド11102から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理(デモザイク処理)等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
 表示装置11202は、CCU11201からの制御により、当該CCU11201によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
 光源装置11203は、例えばLED(Light Emitting Diode)等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡11100に供給する。
 入力装置11204は、内視鏡手術システム11000に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置11204を介して、内視鏡手術システム11000に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡11100による撮像条件(照射光の種類、倍率及び焦点距離等)を変更する旨の指示等を入力する。
 処置具制御装置11205は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具11112の駆動を制御する。気腹装置11206は、内視鏡11100による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者11132の体腔を膨らめるために、気腹チューブ11111を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ11207は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ11208は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
 なお、内視鏡11100に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置11203は、例えばLED、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。RGBレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色(各波長)の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置11203において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、RGBレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御することにより、RGBそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタ層を設けなくても、カラー画像を得ることができる。
 また、光源装置11203は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
 また、光源装置11203は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光(すなわち、白色光)に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察(Narrow Band Imaging)が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること(自家蛍光観察)、又はインドシアニングリーン(ICG)等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置11203は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び/又は励起光を供給可能に構成され得る。
 図117は、図116に示すカメラヘッド11102及びCCU11201の機能構成の一例を示すブロック図である。
 カメラヘッド11102は、レンズユニット11401と、撮像部11402と、駆動部11403と、通信部11404と、カメラヘッド制御部11405と、を有する。CCU11201は、通信部11411と、画像処理部11412と、制御部11413と、を有する。カメラヘッド11102とCCU11201とは、伝送ケーブル11400によって互いに通信可能に接続されている。
 レンズユニット11401は、鏡筒11101との接続部に設けられる光学系である。鏡筒11101の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド11102まで導光され、当該レンズユニット11401に入射する。レンズユニット11401は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
 撮像部11402は、撮像素子で構成される。撮像部11402を構成する撮像素子は、1つ(いわゆる単板式)であってもよいし、複数(いわゆる多板式)であってもよい。撮像部11402が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってRGBそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部11402は、3D(Dimensional)表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための1対の撮像素子を有するように構成されてもよい。3D表示が行われることにより、術者11131は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部11402が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット11401も複数系統設けられ得る。
 また、撮像部11402は、必ずしもカメラヘッド11102に設けられなくてもよい。例えば、撮像部11402は、鏡筒11101の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
 駆動部11403は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部11405からの制御により、レンズユニット11401のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部11402による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
 通信部11404は、CCU11201との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11404は、撮像部11402から得た画像信号をRAWデータとして伝送ケーブル11400を介してCCU11201に送信する。
 また、通信部11404は、CCU11201から、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部11405に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに/又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
 なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてCCU11201の制御部11413によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるAE(Auto Exposure)機能、AF(Auto Focus)機能及びAWB(Auto White Balance)機能が内視鏡11100に搭載されていることになる。
 カメラヘッド制御部11405は、通信部11404を介して受信したCCU11201からの制御信号に基づいて、カメラヘッド11102の駆動を制御する。
 通信部11411は、カメラヘッド11102との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11411は、カメラヘッド11102から、伝送ケーブル11400を介して送信される画像信号を受信する。
 また、通信部11411は、カメラヘッド11102に対して、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
 画像処理部11412は、カメラヘッド11102から送信されたRAWデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
 制御部11413は、内視鏡11100による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部11413は、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を生成する。
 また、制御部11413は、画像処理部11412によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置11202に表示させる。この際、制御部11413は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部11413は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具11112の使用時のミスト等を認識することができる。制御部11413は、表示装置11202に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者11131に提示されることにより、術者11131の負担を軽減することや、術者11131が確実に手術を進めることが可能になる。
 カメラヘッド11102及びCCU11201を接続する伝送ケーブル11400は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
 ここで、図示する例では、伝送ケーブル11400を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド11102とCCU11201との間の通信は無線で行われてもよい。
 更には、本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
 図118は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
 体内情報取得システム10001は、カプセル型内視鏡10100と、外部制御装置10200とから構成される。
 カプセル型内視鏡10100は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡10100は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像(以下、体内画像ともいう)を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置10200に順次無線送信する。
 外部制御装置10200は、体内情報取得システム10001の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置(図示せず)に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
 体内情報取得システム10001では、このようにして、カプセル型内視鏡10100が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
 カプセル型内視鏡10100と外部制御装置10200の構成及び機能についてより詳細に説明する。
 カプセル型内視鏡10100は、カプセル型の筐体10101を有し、その筐体10101内には、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、給電部10115、電源部10116、及び制御部10117が収納されている。
 光源部10111は、例えばLED(light emitting diode)等の光源から構成され、撮像部10112の撮像視野に対して光を照射する。
 撮像部10112は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光(以下、観察光という)は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部10112では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部10112によって生成された画像信号は、画像処理部10113に提供される。
 画像処理部10113は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサによって構成され、撮像部10112によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部10113は、信号処理を施した画像信号を、RAWデータとして無線通信部10114に提供する。
 無線通信部10114は、画像処理部10113によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ10114Aを介して外部制御装置10200に送信する。また、無線通信部10114は、外部制御装置10200から、カプセル型内視鏡10100の駆動制御に関する制御信号を、アンテナアンテナ10114Aを介して受信する。無線通信部10114は、外部制御装置10200から受信した制御信号を制御部10117に提供する。
 給電部10115は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部10115では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
 電源部10116は、二次電池によって構成され、給電部10115によって生成された電力を蓄電する。図118では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部10116からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部10116に蓄電された電力は、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、及び制御部10117に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
 制御部10117は、CPU等のプロセッサによって構成され、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、及び、給電部10115の駆動を、外部制御装置10200から送信される制御信号に従って適宜制御する。
 外部制御装置10200は、CPU、GPU等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100の制御部10117に対して制御信号を、アンテナ10200Aを介して送信することにより、カプセル型内視鏡10100の動作を制御する。カプセル型内視鏡10100では、例えば、外部制御装置10200からの制御信号により、光源部10111における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置10200からの制御信号により、撮像条件(例えば、撮像部10112におけるフレームレート、露出値等)が変更され得る。また、外部制御装置10200からの制御信号により、画像処理部10113における処理の内容や、無線通信部10114が画像信号を送信する条件(例えば、送信間隔、送信画像数等)が変更されてもよい。
 また、外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理(デモザイク処理)、高画質化処理(帯域強調処理、超解像処理、NR(Noise reduction)処理及び/又は手ブレ補正処理等)、並びに/又は拡大処理(電子ズーム処理)等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置10200は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置10200は、生成した画像データを記録装置(図示せず)に記録させたり、印刷装置(図示せず)に印刷出力させてもよい。
 以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例にて説明した積層型撮像素子や積層型撮像素子等、固体撮像装置の構造や構成、製造条件、製造方法、使用した材料は例示であり、適宜変更することができる。各実施例の積層型撮像素子等を、適宜、組み合わせることができる。例えば、実施例9の積層型撮像素子等と実施例10の積層型撮像素子等と実施例11の積層型撮像素子等と実施例12の積層型撮像素子等と実施例13の積層型撮像素子等を任意に組み合わせることができるし、実施例9の積層型撮像素子等と実施例10の積層型撮像素子等と実施例11の積層型撮像素子等と実施例12の積層型撮像素子等と実施例14の積層型撮像素子等を任意に組み合わせることができる。
 場合によっては、浮遊拡散層FD1,FD2,FD3,51C,45C,46Cを共有化することもできる。
 図86に、例えば、実施例3において説明した積層型撮像素子等の変形例を示すように、第1電極21は、絶縁層82に設けられた開口部85A内を延在し、光電変換層23と接続されている構成とすることもできる。
 あるいは又、図87に、例えば、実施例3において説明した積層型撮像素子等の変形例を示し、図88Aに第1電極の部分等の拡大された模式的な一部断面図を示すように、第1電極21の頂面の縁部は絶縁層82で覆われており、開口部85Bの底面には第1電極21が露出しており、第1電極21の頂面と接する絶縁層82の面を第1面82a、電荷蓄積用電極24と対向する光電変換層23の部分と接する絶縁層82の面を第2面82bとしたとき、開口部85Bの側面は、第1面82aから第2面82bに向かって広がる傾斜を有する。このように、開口部85Bの側面に傾斜を付けることで、光電変換層23から第1電極21への電荷の移動がより滑らかとなる。尚、図88Aに示した例では、開口部85Bの軸線を中心として、開口部85Bの側面は回転対称であるが、図88Bに示すように、第1面82aから第2面82bに向かって広がる傾斜を有する開口部85Cの側面が電荷蓄積用電極24側に位置するように、開口部85Cを設けてもよい。これによって、開口部85Cを挟んで電荷蓄積用電極24とは反対側の光電変換層23の部分からの電荷の移動が行われ難くなる。また、開口部85Bの側面は、第1面82aから第2面82bに向かって広がる傾斜を有するが、第2面82bにおける開口部85Bの側面の縁部は、図88Aに示したように、第1電極21の縁部よりも外側に位置してもよいし、図88Cに示すように、第1電極21の縁部よりも内側に位置してもよい。前者の構成を採用することで、電荷の転送が一層容易になるし、後者の構成を採用することで、開口部の形成時の形状バラツキを小さくすることができる。
 これらの開口部85B,85Cは、絶縁層に開口部をエッチング法に基づき形成するときに形成するレジスト材料から成るエッチング用マスクをリフローすることで、エッチング用マスクの開口側面に傾斜を付け、このエッチング用マスクを用いて絶縁層82をエッチングすることで、形成することができる。
 あるいは又、実施例7において説明した電荷排出電極26に関して、図89に示すように、光電変換層23は、絶縁層82に設けられた第2開口部86A内を延在し、電荷排出電極26と接続されており、電荷排出電極26の頂面の縁部は絶縁層82で覆われており、第2開口部86Aの底面には電荷排出電極26が露出しており、電荷排出電極26の頂面と接する絶縁層82の面を第3面82c、電荷蓄積用電極24と対向する光電変換層23の部分と接する絶縁層82の面を第2面82bとしたとき、第2開口部86Aの側面は、第3面82cから第2面82bに向かって広がる傾斜を有する形態とすることができる。尚、図90~図93にあっては、下層絶縁層83、偏光子91及び上層絶縁層84を簡略化して図示した。
 また、図90に、例えば、実施例3において説明した積層型撮像素子等の変形例を示すように、第2電極22の側から光が入射し、第2電極22よりの光入射側には遮光層15が形成されている構成とすることもできる。尚、光電変換層よりも光入射側に設けられた各種配線を遮光層として機能させることもできる。
 尚、図90に示した例では、遮光層15は、第2電極22の上方に形成されているが、即ち、第2電極22よりの光入射側であって、第1電極21の上方に遮光層15が形成されているが、図91に示すように、第2電極22の光入射側の面の上に配設されてもよい。また、場合によっては、図92に示すように、第2電極22に遮光層15が形成されていてもよい。
 あるいは又、第2電極22側から光が入射し、第1電極21には光が入射しない構造とすることもできる。具体的には、図90に示したように、第2電極22よりの光入射側であって、第1電極21の上方には遮光層15が形成されている。あるいは又、図94に示すように、電荷蓄積用電極24及び第2電極22の上方にはオンチップ・マイクロ・レンズ14が設けられており、オンチップ・マイクロ・レンズ14に入射する光は、電荷蓄積用電極24に集光され、第1電極21には到達しない構造とすることもできる。尚、実施例6において説明したように、転送制御用電極25が設けられている場合、第1電極21及び転送制御用電極25には光が入射しない形態とすることができ、具体的には、図93に図示するように、第1電極21及び転送制御用電極25の上方には遮光層15が形成されている構造とすることもできる。あるいは又、オンチップ・マイクロ・レンズ14に入射する光は、第1電極21あるいは第1電極21及び転送制御用電極25には到達しない構造とすることもできる。
 これらの構成、構造を採用することで、あるいは又、電荷蓄積用電極24の上方に位置する光電変換層23の部分のみに光が入射するように遮光層15を設け、あるいは又、オンチップ・マイクロ・レンズ14を設計することで、第1電極21の上方(あるいは、第1電極21及び転送制御用電極25の上方)に位置する光電変換層23の部分は光電変換に寄与しなくなるので、全画素をより確実に一斉にリセットすることができ、グローバルシャッター機能を一層容易に実現することができる。即ち、これらの構成、構造を有する積層型撮像素子等を、複数、備えた固体撮像装置の駆動方法にあっては、
 全ての積層型撮像素子等において、一斉に、光電変換層23に電荷を蓄積しながら、第1電極21における電荷を系外に排出し、その後、
 全ての積層型撮像素子等において、一斉に、光電変換層23に蓄積された電荷を第1電極21に転送し、転送完了後、順次、各積層型撮像素子等において第1電極21に転送された電荷を読み出す、
各工程を繰り返す。
 このような固体撮像装置の駆動方法にあっては、各積層型撮像素子等は、第2電極側から入射した光が第1電極には入射しない構造を有し、全ての積層型撮像素子等において、一斉に、光電変換層に電荷を蓄積しながら、第1電極における電荷を系外に排出するので、全積層型撮像素子等において同時に第1電極のリセットを確実に行うことができる。そして、その後、全ての積層型撮像素子等において、一斉に、光電変換層に蓄積された電荷を第1電極に転送し、転送完了後、順次、各積層型撮像素子等において第1電極に転送された電荷を読み出す。それ故、所謂グローバルシャッター機能を容易に実現することができる。
 光電変換層は1層からの構成に限定されない。例えば、実施例3において説明した積層型撮像素子等の変形例を図95に示すように、光電変換層23を、例えば、IGZOから成る下層半導体層23Aと、実施例3において説明した光電変換層23を構成する材料から成る上層光電変換層23Bの積層構造とすることもできる。このように下層半導体層23Aを設けることで、電荷蓄積時の再結合を防止することができ、光電変換層23に蓄積した電荷の第1電極21への転送効率を増加させることができるし、暗電流の生成を抑制することができる。
 また、実施例6の変形例として、図96に示すように、第1電極21に最も近い位置から電荷蓄積用電極24に向けて、複数の転送制御用電極を設けてもよい。尚、図96には、2つの転送制御用電極25A,25Bを設けた例を示した。そして、電荷蓄積用電極24及び第2電極22上方にはオンチップ・マイクロ・レンズ14が設けられており、オンチップ・マイクロ・レンズ14に入射する光は、電荷蓄積用電極24に集光され、第1電極21及び転送制御用電極25A,25Bには到達しない構造とすることもできる。
 図59及び図60に示した実施例9にあっては、電荷蓄積用電極セグメント24’1,24’2,24’3の厚さを漸次薄くすることで、絶縁層セグメント82’1,82’2,82’3の厚さを漸次厚くしている。一方、実施例9の変形例における電荷蓄積用電極、光電変換層及び第2電極が積層された部分を拡大した模式的な一部断面図を図97に示すように、電荷蓄積用電極セグメント24’1,24’2,24’3の厚さを一定とし、絶縁層セグメント82’1,82’2,82’3の厚さを漸次厚くしてもよい。尚、光電変換層セグメント23’1,23’2,23’3の厚さは一定である。
 また、図62に示した実施例10にあっては、電荷蓄積用電極セグメント24’1,24’2,24’3の厚さを漸次薄くすることで、光電変換層セグメント23’1,23’2,23’3の厚さを漸次厚くしている。一方、実施例10の変形例における電荷蓄積用電極、光電変換層及び第2電極が積層された部分を拡大した模式的な一部断面図を図98に示すように、電荷蓄積用電極セグメント24’1,24’2,24’3の厚さを一定とし、絶縁層セグメント82’1,82’2,82’3の厚さを漸次薄くすることで、光電変換層セグメント23’1,23’2,23’3の厚さを漸次厚くしてもよい。
 実施例3にあっては、上層光電変換部の上方に偏光子を設けたが、代替的に、上層光電変換部の下方(上層光電変換部と下層光電変換部の間、より具体的には、層間絶縁層81)に偏光子を設けてもよい。
 以上に説明した各種の変形例は、実施例4~実施例16に対しても適用することができることは云うまでもない。
 実施例においては、電子を信号電荷としており、半導体基板に形成された光電変換層の導電型をn型としたが、正孔を信号電荷とする固体撮像装置にも適用できる。この場合には、各半導体領域を逆の導電型の半導体領域で構成すればよく、半導体基板に形成された光電変換層の導電型はp型とすればよい。
 図101に示すように、複数の積層型撮像素子等の配列方向と第1の方向とが成す角度が、例えば、0度の角度を有する積層型撮像素子等と、90度の角度を有する積層型撮像素子等との組合せとすることができる。また、図102に示すように、複数の積層型撮像素子等の配列方向と第1の方向とが成す角度が、例えば、45度の角度を有する積層型撮像素子等と、135度の角度を有する積層型撮像素子等との組合せとすることができる。尚、図101~図113に図示する撮像素子ユニットの平面レイアウト図において、「R」は赤色カラーフィルタ層を備えた赤色光電変換素子を示し、「G」は緑色カラーフィルタ層を備えた緑色光電変換素子を示し、「B」は青色カラーフィルタ層を備えた青色光電変換素子を示し、「W」はカラーフィルタ層を備えていない(あるいは又、透明な樹脂層を備えた)白色光電変換素子を示す。
 図16Bに示した例では、ワイヤグリッド偏光素子91を有する白色光用積層型撮像素子等Wをx0方向及びy0方向に1撮像素子を飛ばして配置したが、2撮像素子を飛ばして、あるいは又、3撮像素子を飛ばして配置に配置してもよいし、ワイヤグリッド偏光素子91を有する積層型撮像素子等を、千鳥格子状に配置してもよい。図103に平面レイアウト図は、図16Bに示した例の変形例である。
 図104や図105に平面レイアウトを図示する構成とすることも可能である。ここで、図104に示す平面レイアウトを有するCMOSイメージセンサーの場合、2×2の積層型撮像素子等で選択トランジスタ、リセット・トランジスタ、増幅トランジスタを共有する2×2画素共有法式を採用することができ、画素加算を行わない撮像モードでは偏光情報を含む撮像を行い、2×2の副画素領域の蓄積電荷をFD加算するモードでは、全偏光成分を積分した通常撮像画像を提供することができる。また、図105に示す平面レイアイトの場合、2×2の積層型撮像素子等に対して1方向のワイヤグリッド偏光素子を配置するレイアウトであるため、積層型撮像素子等ユニット間での積層構造体の不連続が生じ難く、高品質な偏光撮像を実現できる。
 更には、図106、図107、図108、図109、図110、図111、図112、図113に平面レイアウトを図示する構成とすることも可能である。
 また、実施例において、ワイヤグリッド偏光素子は、専ら、可視光波長帯に感度を有する積層型撮像素子等における偏光情報の取得のために用いられたが、積層型撮像素子等が赤外線や紫外線に感度を有する場合、それに応じて、ライン部の形成ピッチP0を拡大・縮小することで、任意の波長帯で機能するワイヤグリッド偏光素子としての実装が可能である。更には、実施例においては、積層構造体における光反射層と光吸収層とが絶縁膜によって離間されている構成(即ち、光反射層の頂面全面に絶縁膜が形成されており、絶縁膜の頂面全面に光吸収層が形成されている構成)のワイヤグリッド偏光素子としたが、代替的に、絶縁膜の一部が切り欠かれ、光反射層と光吸収層とは絶縁膜の切欠き部において接している構成とすることもできる。即ち、本開示の積層型撮像素子あるいは本開示の撮像素子等を構成するワイヤグリッド偏光素子の変形例の模式的な部分的斜視図を図119に示すように、絶縁膜94の一部が切り欠かれ、光反射層93と光吸収層95とは絶縁膜94の切欠き部94aにおいて接している構成とすることもできる。
 また、実施例にあっては、入射光量に応じた信号電荷を物理量として検知する単位画素が行列状に配置されて成るCMOS型固体撮像装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、CMOS型固体撮像装置への適用に限られるものではなく、CCD型固体撮像装置に適用することもできる。後者の場合、信号電荷は、CCD型構造の垂直転送レジスタによって垂直方向に転送され、水平転送レジスタによって水平方向に転送され、増幅されることにより画素信号(画像信号)が出力される。また、画素が2次元マトリックス状に形成され、画素列毎にカラム信号処理回路を配置して成るカラム方式の固体撮像装置全般に限定するものでもない。更には、場合によっては、選択トランジスタを省略することもできる。
 更には、本開示の積層型撮像素子等は、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する固体撮像装置への適用に限らず、赤外線やX線、あるいは、粒子等の入射量の分布を画像として撮像する固体撮像装置にも適用可能である。また、広義には、圧力や静電容量等、他の物理量の分布を検知して画像として撮像する指紋検出センサ等の固体撮像装置(物理量分布検知装置)全般に対して適用可能である。
 更には、撮像領域の各単位画素を行単位で順に走査して各単位画素から画素信号を読み出す固体撮像装置に限られるものではない。画素単位で任意の画素を選択して、選択画素から画素単位で画素信号を読み出すX-Yアドレス型の固体撮像装置に対しても適用可能である。固体撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像領域と、駆動回路又は光学系とを纏めてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
 また、固体撮像装置への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機等の撮像機能を有する電子機器を指す。電子機器に搭載されるモジュール状の形態、即ち、カメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
 本開示の積層型撮像素子等から構成された固体撮像装置201を電子機器(カメラ)200に用いた例を、図99に概念図として示す。電子機器200は、固体撮像装置201、光学レンズ210、シャッタ装置211、駆動回路212、及び、信号処理回路213を有する。光学レンズ210は、被写体からの像光(入射光)を固体撮像装置201の撮像面上に結像させる。これにより固体撮像装置201内に、一定期間、信号電荷が蓄積される。シャッタ装置211は、固体撮像装置201への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路212は、固体撮像装置201の転送動作等及びシャッタ装置211のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路212から供給される駆動信号(タイミング信号)により、固体撮像装置201の信号転送を行う。信号処理回路213は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリ等の記憶媒体に記憶され、あるいは、モニタに出力される。このような電子機器200では、固体撮像装置201における画素サイズの微細化及び転送効率の向上を達成することができるので、画素特性の向上が図られた電子機器200を得ることができる。固体撮像装置201を適用できる電子機器200としては、カメラに限られるものではなく、デジタルスチルカメラ、携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュール等の撮像装置に適用可能である。
 尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
[A01]《積層型撮像素子:第1の態様》
 偏光子、及び、積層された複数の光電変換部から構成されており、
 偏光子と複数の光電変換部とは、偏光子が複数の光電変換部よりも光入射側に配設された状態で積層されている積層型撮像素子。
[A02]積層された複数の光電変換部の内の少なくとも1つの光電変換部は、第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成り、更に、第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極を備えている[A01]に記載の積層型撮像素子。
[A03]半導体基板を更に備えており、
 積層された複数の光電変換部の内の少なくとも1つの光電変換部は、半導体基板の上方に配置されている[A02]に記載の積層型撮像素子。
[A04]第1電極は、絶縁層に設けられた開口部内を延在し、光電変換層と接続されている[A02]又は[A03]に記載の積層型撮像素子。
[A05]光電変換層は、絶縁層に設けられた開口部内を延在し、第1電極と接続されている[A02]又は[A03]に記載の積層型撮像素子。
[A06]第1電極の頂面の縁部は絶縁層で覆われており、
 開口部の底面には第1電極が露出しており、
 第1電極の頂面と接する絶縁層の面を第1面、電荷蓄積用電極と対向する光電変換層の部分と接する絶縁層の面を第2面としたとき、開口部の側面は、第1面から第2面に向かって広がる傾斜を有する[A05]に記載の積層型撮像素子。
[A07]第1面から第2面に向かって広がる傾斜を有する開口部の側面は、電荷蓄積用電極側に位置する[A06]に記載の積層型撮像素子。
[A08]《第1電極及び電荷蓄積用電極の電位の制御》
 半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
 第1電極及び電荷蓄積用電極は、駆動回路に接続されており、
 電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
 電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第1電極を経由して制御部に読み出される[A02]乃至[A07]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
但し、第1電極の電位が第2電極より高い場合、
12≧V11、且つ、V22<V21
であり、第1電極の電位が第2電極より低い場合、
12≦V11、且つ、V22>V21
である。
[A09]《転送制御用電極》
 第1電極と電荷蓄積用電極との間に、第1電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された転送制御用電極を更に備えている[A02]乃至[A07]に記載の積層型撮像素子。
[A10]《第1電極、電荷蓄積用電極及び転送制御用電極の電位の制御》
 半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
 第1電極、電荷蓄積用電極及び転送制御用電極は、駆動回路に接続されており、
 電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、転送制御用電極に電位V13が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
 電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、転送制御用電極に電位V23が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第1電極を介して制御部に読み出される[A09]に記載の積層型撮像素子。
但し、第1電極の電位が第2電極より高い場合、
12>V13、且つ、V22≦V23≦V21
であり、第1電極の電位が第2電極より低い場合、
12<V13、且つ、V22≧V23≧V21
である。
[A11]《電荷排出電極》
 光電変換層に接続され、第1電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置された電荷排出電極を更に備えている[A02]乃至[A10]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A12]電荷排出電極は、第1電極及び電荷蓄積用電極を取り囲むように配置されている[A11]に記載の積層型撮像素子。
[A13]光電変換層は、絶縁層に設けられた第2開口部内を延在し、電荷排出電極と接続されており、
 電荷排出電極の頂面の縁部は絶縁層で覆われており、
 第2開口部の底面には電荷排出電極が露出しており、
 電荷排出電極の頂面と接する絶縁層の面を第3面、電荷蓄積用電極と対向する光電変換層の部分と接する絶縁層の面を第2面としたとき、第2開口部の側面は、第3面から第2面に向かって広がる傾斜を有する[A11]又は[A12]に記載の積層型撮像素子。
[A14]《第1電極、電荷蓄積用電極及び電荷排出電極の電位の制御》
 半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
 第1電極、電荷蓄積用電極及び電荷排出電極は、駆動回路に接続されており、
 電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、電荷排出電極に電位V14が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
 電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、電荷排出電極に電位V24が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第1電極を介して制御部に読み出される[A11]乃至[A13]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
但し、第1電極の電位が第2電極より高い場合、
14>V11、且つ、V24<V21
であり、第1電極の電位が第2電極より低い場合、
14<V11、且つ、V24>V21
である。
[A15]《電荷蓄積用電極セグメント》
 電荷蓄積用電極は、複数の電荷蓄積用電極セグメントから構成されている[A02]乃至[A14]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A16]第1電極の電位が第2電極より高い場合、電荷転送期間において、第1電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位は、第1電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位よりも高く、
 第1電極の電位が第2電極より低い場合、電荷転送期間において、第1電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位は、第1電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位よりも低い[A15]に記載の積層型撮像素子。
[A17]半導体基板には、制御部を構成する少なくとも浮遊拡散層及び増幅トランジスタが設けられており、
 第1電極は、浮遊拡散層及び増幅トランジスタのゲート部に接続されている[A02]乃至[A16]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A18]半導体基板には、更に、制御部を構成するリセット・トランジスタ及び選択トランジスタが設けられており、
 浮遊拡散層は、リセット・トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に接続されており、
 増幅トランジスタの一方のソース/ドレイン領域は、選択トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に接続されており、選択トランジスタの他方のソース/ドレイン領域は信号線に接続されている[A17]に記載の積層型撮像素子。
[A19]電荷蓄積用電極の大きさは第1電極よりも大きい[A02]乃至[A18]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A20]第2電極側から光が入射し、第2電極よりの光入射側には遮光層が形成されている[A02]乃至[A19]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A21]第2電極側から光が入射し、第1電極には光が入射しない[A02]乃至[A19]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A22]第2電極よりの光入射側であって、第1電極の上方には遮光層が形成されている[A21]に記載の積層型撮像素子。
[A23]電荷蓄積用電極及び第2電極の上方にはオンチップ・マイクロ・レンズが設けられており、
 オンチップ・マイクロ・レンズに入射する光は、電荷蓄積用電極に集光される[A21]に記載の積層型撮像素子。
[A24]《積層型撮像素子:第1構成》
 少なくとも1つの光電変換部は、N個(但し、N≧2)の光電変換部セグメントから構成されており、
 光電変換層は、N個の光電変換層セグメントから構成されており、
 絶縁層は、N個の絶縁層セグメントから構成されており、
 電荷蓄積用電極は、N個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
 第n番目(但し、n=1,2,3・・・N)の光電変換部セグメントは、第n番目の電荷蓄積用電極セグメント、第n番目の絶縁層セグメント及び第n番目の光電変換層セグメントから構成されており、
 nの値が大きい光電変換部セグメントほど、第1電極から離れて位置し、
 第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化している[A02]乃至[A23]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A25]《積層型撮像素子:第2構成》
 少なくとも1つの光電変換部は、N個(但し、N≧2)の光電変換部セグメントから構成されており、
 光電変換層は、N個の光電変換層セグメントから構成されており、
 絶縁層は、N個の絶縁層セグメントから構成されており、
 電荷蓄積用電極は、N個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
 第n番目(但し、n=1,2,3・・・N)の光電変換部セグメントは、第n番目の電荷蓄積用電極セグメント、第n番目の絶縁層セグメント及び第n番目の光電変換層セグメントから構成されており、
 nの値が大きい光電変換部セグメントほど、第1電極から離れて位置し、
 第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化している[A02]乃至[A23]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A26]《積層型撮像素子:第3構成》
 少なくとも1つの光電変換部は、N個(但し、N≧2)の光電変換部セグメントから構成されており、
 光電変換層は、N個の光電変換層セグメントから構成されており、
 絶縁層は、N個の絶縁層セグメントから構成されており、
 電荷蓄積用電極は、N個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
 第n番目(但し、n=1,2,3・・・N)の光電変換部セグメントは、第n番目の電荷蓄積用電極セグメント、第n番目の絶縁層セグメント及び第n番目の光電変換層セグメントから構成されており、
 nの値が大きい光電変換部セグメントほど、第1電極から離れて位置し、
 隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なる[A02]乃至[A23]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A27]《積層型撮像素子:第4構成》
 少なくとも1つの光電変換部は、N個(但し、N≧2)の光電変換部セグメントから構成されており、
 光電変換層は、N個の光電変換層セグメントから構成されており、
 絶縁層は、N個の絶縁層セグメントから構成されており、
 電荷蓄積用電極は、相互に離間されて配置された、N個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
 第n番目(但し、n=1,2,3・・・N)の光電変換部セグメントは、第n番目の電荷蓄積用電極セグメント、第n番目の絶縁層セグメント及び第n番目の光電変換層セグメントから構成されており、
 nの値が大きい光電変換部セグメントほど、第1電極から離れて位置し、
 隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なる[A02]乃至[A23]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A28]《積層型撮像素子:第5構成》
 少なくとも1つの光電変換部は、N個(但し、N≧2)の光電変換部セグメントから構成されており、
 光電変換層は、N個の光電変換層セグメントから構成されており、
 絶縁層は、N個の絶縁層セグメントから構成されており、
 電荷蓄積用電極は、相互に離間されて配置された、N個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
 第n番目(但し、n=1,2,3・・・N)の光電変換部セグメントは、第n番目の電荷蓄積用電極セグメント、第n番目の絶縁層セグメント及び第n番目の光電変換層セグメントから構成されており、
 nの値が大きい光電変換部セグメントほど、第1電極から離れて位置し、
 第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっている[A02]乃至[A23]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A29]《積層型撮像素子:第6構成》
 電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層の積層方向をZ方向、第1電極から離れる方向をX方向としたとき、YZ仮想平面で電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第1電極からの距離に依存して変化する[A02]乃至[A23]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A30]偏光子は、第1偏光子セグメント、第2偏光子セグメント、第3偏光子セグメント及び第4偏光子セグメントの4つの偏光子セグメントが2×2に配列されて成り、
 第1偏光子セグメントが透過させるべき偏光方位はα度であり、
 第2偏光子セグメントが透過させるべき偏光方位は(α+45)度であり、
 第3偏光子セグメントが透過させるべき偏光方位は(α+90)度であり、
 第4偏光子セグメントが透過させるべき偏光方位は(α+135)度である[A01]乃至[A29]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A31]複数の光電変換部は、白色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部から成る[A01]乃至[A30]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A32]複数の光電変換部は、赤色光又は緑色光又は青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部から成る[A01]乃至[A30]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A33]偏光子よりも光入射側にはカラーフィルタ層が配置されている[A32]に記載の積層型撮像素子。
[A34]赤色光又は緑色光又は青色光に感度を有する光電変換部は、赤色光に感度を有する赤色光用光電変換部、緑色光に感度を有する緑色光用光電変換部、及び、青色光に感度を有する青色光用光電変換部から成る群から選択された少なくとも2種類の光電変換部が積層されて成る[A32]に記載の積層型撮像素子。
[A35]偏光子はワイヤグリッド偏光素子から成る[A01]乃至[A34]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A36]ワイヤグリッド偏光素子と保護膜との間には第2保護膜が形成されており、
 保護膜を構成する材料の屈折率をn1、第2保護膜を構成する材料の屈折率をn2としたとき、
1>n2
を満足する[A35]に記載の積層型撮像素子。
[A37]保護膜は、SiNから成り、第2保護膜は、SiO2又はSiONから成る[A36]に記載の積層型撮像素子。
[A38]少なくとも、ワイヤグリッド偏光素子のスペース部に面したライン部の側面には第3保護膜が形成されている[A37]に記載の積層型撮像素子。
[A39]ワイヤグリッド偏光素子を取り囲むフレーム部を更に備えており、
 フレーム部と、ワイヤグリッド偏光素子のライン部とは連結されており、
 フレーム部は、ワイヤグリッド偏光素子のライン部と同じ構造を有する[A35]乃至[A38]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A40]基板の一方の面には光電変換部を駆動する駆動回路が形成されており、
 基板の他方の面に光電変換部が形成されており、
 積層型撮像素子の縁部には、基板の一方の面から他方の面に亙り、更に、ワイヤグリッド偏光素子の下方まで延びる、絶縁材料又は遮光材料が埋め込まれた溝部が形成されている[A35]乃至[A39]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A41]ワイヤグリッド偏光素子のライン部は、光電変換部側から、第1導電材料から成る光反射層、絶縁膜、及び、第2導電材料から成る光吸収層が積層された積層構造体から構成されている[A35]乃至[A40]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[A42]光電変換部と光反射層の間に下地膜が形成されている[A41]に記載の固体撮像装置。
[A43]光反射層の延在部は基板又は光電変換部と電気的に接続されている[A41]又は[A42]に記載の積層型撮像素子。
[A44]光反射層の頂面全面に絶縁膜が形成されており、絶縁膜の頂面全面に光吸収層が形成されている[A41]乃至[A43]のいずれか1項に記載の積層型撮像素子。
[B01]《固体撮像装置:第1の態様》
 積層型撮像素子が、2次元マトリクス状に配列されて成る固体撮像装置であって、
 各積層型撮像素子は、偏光子、及び、積層された複数の光電変換部から構成されており、
 各積層型撮像素子を構成する偏光子と複数の光電変換部とは、偏光子が複数の光電変換部よりも光入射側に配設された状態で積層されている固体撮像装置。
[C01]《固体撮像装置:第2の態様》
 2×2に配列された第1積層型撮像素子、第2積層型撮像素子、第3積層型撮像素子及び第4積層型撮像素子の4つの積層型撮像素子から構成された撮像素子ユニットが、2次元マトリクス状に配列されて成る固体撮像装置であって、
 各撮像素子ユニットは、更に、少なくとも第4積層型撮像素子の光入射側に偏光子を備えている固体撮像装置。
[C02]各撮像素子ユニットにおいて、
 第1積層型撮像素子は、赤色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第2積層型撮像素子は、緑色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第3積層型撮像素子は、青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第1積層型撮像素子、第2積層型撮像素子及び第3積層型撮像素子は、偏光子を備えていない[C01]に記載の固体撮像装置。
[C03]第4積層型撮像素子は、白色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えている[C02]に記載の固体撮像装置。
[C04]各撮像素子ユニットは、更に、第1積層型撮像素子、第2積層型撮像素子及び第3積層型撮像素子の光入射側に偏光子を備えており、
 第1積層型撮像素子、第2積層型撮像素子、第3積層型撮像素子及び第4積層型撮像素子に備えられた偏光子は、同じ偏光方位を有する[C01]に記載の固体撮像装置。
[C05]隣接する撮像素子ユニットにおいて、偏光子の有する偏光方位は異なっている[C04]に記載の固体撮像装置。
[C06]第1積層型撮像素子は、赤色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第2積層型撮像素子は、緑色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第3積層型撮像素子は、青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 2×2に配列された、第1撮像素子ユニット、第2撮像素子ユニット、第3撮像素子ユニット及び第4撮像素子ユニットの4つの撮像素子ユニットから撮像素子ユニット群が構成されており、
 第1撮像素子ユニットに備えられた第1偏光子が透過させるべき偏光方位はα度であり、
 第2撮像素子ユニットに備えられた第2偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+45)度であり、
 第3撮像素子ユニットに備えられた第3偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+90)度であり、
 第4撮像素子ユニットに備えられた第4偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+135)度である[C01]に記載の固体撮像装置。
[C07]第1積層型撮像素子は、赤色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第2積層型撮像素子は、緑色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第3積層型撮像素子は、青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第4積層型撮像素子は、白色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
 第4積層型撮像素子の光入射側に備えられた偏光子は、2×2に配列された、第4-1偏光子、第4-2偏光子、第4-3偏光子及び第4-4偏光子の4つの偏光子セグメントから構成されており、
 第4-1偏光子が透過させるべき偏光方位はα度であり、
 第4-2偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+45)度であり、
 第4-3偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+90)度であり、
 第4-4偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+135)度である[C01]に記載の固体撮像装置。
[C08]各撮像素子ユニットは、更に、第1積層型撮像素子、第2積層型撮像素子及び第3積層型撮像素子のそれぞれの光入射側に偏光子を備えており、
 第1積層型撮像素子の光入射側に備えられた偏光子は、2×2に配列された、第1-1偏光子、第1-2偏光子、第1-3偏光子及び第1-4偏光子の4つの偏光子セグメントから構成されており、
 第1-1偏光子が透過させるべき偏光方位はβ度であり、
 第1-2偏光子が透過させるべき偏光方位は(β+45)度であり、
 第1-3偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+90)度であり、
 第1-4偏光子が透過させるべき偏光方位は(β+135)度であり、
 第2積層型撮像素子の光入射側に備えられた偏光子は、2×2に配列された、第2-1偏光子、第2-2偏光子、第2-3偏光子及び第2-4偏光子の4つの偏光子セグメントから構成されており、
 第2-1偏光子が透過させるべき偏光方位はγ度であり、
 第2-2偏光子が透過させるべき偏光方位は(γ+45)度であり、
 第2-3偏光子が透過させるべき偏光方位は(γ+90)度であり、
 第2-4偏光子が透過させるべき偏光方位は(γ+135)度であり、
 第3積層型撮像素子の光入射側に備えられた偏光子は、2×2に配列された、第3-1偏光子、第3-2偏光子、第3-3偏光子及び第3-4偏光子の4つの偏光子セグメントから構成されており、
 第3-1偏光子が透過させるべき偏光方位はδ度であり、
 第3-2偏光子が透過させるべき偏光方位は(δ+45)度であり、
 第3-3偏光子が透過させるべき偏光方位は(δ+90)度であり、
 第3-4偏光子が透過させるべき偏光方位は(δ+135)度である[C07]に記載の固体撮像装置。
[C09]α=β=γ=δである[C08]に記載の固体撮像装置。
[D01]《撮像素子》
 偏光子及び光電変換部が積層されて成る撮像素子であって、
 光電変換部は、第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成り、更に、第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極を備えている撮像素子。
[D02]半導体基板を更に備えており、
 光電変換部は、半導体基板の上方に配置されている[D01]に記載の撮像素子。
[D03]第1電極は、絶縁層に設けられた開口部内を延在し、光電変換層と接続されている[D01]又は[D02]に記載の撮像素子。
[D04]光電変換層は、絶縁層に設けられた開口部内を延在し、第1電極と接続されている[D01]又は[D02]に記載の撮像素子。
[D05]第1電極の頂面の縁部は絶縁層で覆われており、
 開口部の底面には第1電極が露出しており、
 第1電極の頂面と接する絶縁層の面を第1面、電荷蓄積用電極と対向する光電変換層の部分と接する絶縁層の面を第2面としたとき、開口部の側面は、第1面から第2面に向かって広がる傾斜を有する[D04]に記載の撮像素子。
[D06]第1面から第2面に向かって広がる傾斜を有する開口部の側面は、電荷蓄積用電極側に位置する[D05]に記載の撮像素子。
[D07]《第1電極及び電荷蓄積用電極の電位の制御》
 半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
 第1電極及び電荷蓄積用電極は、駆動回路に接続されており、
 電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
 電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第1電極を経由して制御部に読み出される[D01]乃至[D06]のいずれか1項に記載の撮像素子。
但し、第1電極の電位が第2電極より高い場合、
12≧V11、且つ、V22<V21
であり、第1電極の電位が第2電極より低い場合、
12≦V11、且つ、V22>V21
である。
[D08]《転送制御用電極》
 第1電極と電荷蓄積用電極との間に、第1電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された転送制御用電極を更に備えている[D01]乃至[D06]に記載の撮像素子。
[D09]《第1電極、電荷蓄積用電極及び転送制御用電極の電位の制御》
 半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
 第1電極、電荷蓄積用電極及び転送制御用電極は、駆動回路に接続されており、
 電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、転送制御用電極に電位V13が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
 電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、転送制御用電極に電位V23が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第1電極を介して制御部に読み出される[D08]に記載の撮像素子。
但し、第1電極の電位が第2電極より高い場合、
12>V13、且つ、V22≦V23≦V21
であり、第1電極の電位が第2電極より低い場合、
12<V13、且つ、V22≧V23≧V21
である。
[D10]《電荷排出電極》
 光電変換層に接続され、第1電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置された電荷排出電極を更に備えている[D01]乃至[D09]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[D11]電荷排出電極は、第1電極及び電荷蓄積用電極を取り囲むように配置されている[D10]に記載の撮像素子。
[D12]光電変換層は、絶縁層に設けられた第2開口部内を延在し、電荷排出電極と接続されており、
 電荷排出電極の頂面の縁部は絶縁層で覆われており、
 第2開口部の底面には電荷排出電極が露出しており、
 電荷排出電極の頂面と接する絶縁層の面を第3面、電荷蓄積用電極と対向する光電変換層の部分と接する絶縁層の面を第2面としたとき、第2開口部の側面は、第3面から第2面に向かって広がる傾斜を有する[D10]又は[D11]に記載の撮像素子。
[D13]《第1電極、電荷蓄積用電極及び電荷排出電極の電位の制御》
 半導体基板に設けられ、駆動回路を有する制御部を更に備えており、
 第1電極、電荷蓄積用電極及び電荷排出電極は、駆動回路に接続されており、
 電荷蓄積期間において、駆動回路から、第1電極に電位V11が印加され、電荷蓄積用電極に電位V12が印加され、電荷排出電極に電位V14が印加され、光電変換層に電荷が蓄積され、
 電荷転送期間において、駆動回路から、第1電極に電位V21が印加され、電荷蓄積用電極に電位V22が印加され、電荷排出電極に電位V24が印加され、光電変換層に蓄積された電荷が第1電極を介して制御部に読み出される[D10]乃至[D12]のいずれか1項に記載の撮像素子。
但し、第1電極の電位が第2電極より高い場合、
14>V11、且つ、V24<V21
であり、第1電極の電位が第2電極より低い場合、
14<V11、且つ、V24>V21
である。
[D14]《電荷蓄積用電極セグメント》
 電荷蓄積用電極は、複数の電荷蓄積用電極セグメントから構成されている[D01]乃至[D13]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[D15]第1電極の電位が第2電極より高い場合、電荷転送期間において、第1電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位は、第1電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位よりも高く、
 第1電極の電位が第2電極より低い場合、電荷転送期間において、第1電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位は、第1電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位よりも低い[D14]に記載の撮像素子。
[E01]半導体基板には、制御部を構成する少なくとも浮遊拡散層及び増幅トランジスタが設けられており、
 第1電極は、浮遊拡散層及び増幅トランジスタのゲート部に接続されている[D01]乃至[D15]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[E02]半導体基板には、更に、制御部を構成するリセット・トランジスタ及び選択トランジスタが設けられており、
 浮遊拡散層は、リセット・トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に接続されており、
 増幅トランジスタの一方のソース/ドレイン領域は、選択トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に接続されており、選択トランジスタの他方のソース/ドレイン領域は信号線に接続されている[E01]に記載の撮像素子。
[E03]電荷蓄積用電極の大きさは第1電極よりも大きい[D01]乃至[E02]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[E04]第2電極側から光が入射し、第2電極よりの光入射側には遮光層が形成されている[D01]乃至[E03]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[E05]第2電極側から光が入射し、第1電極には光が入射しない[D01]乃至[E03]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[E06]第2電極よりの光入射側であって、第1電極の上方には遮光層が形成されている[E05]に記載の撮像素子。
[E07]電荷蓄積用電極及び第2電極の上方にはオンチップ・マイクロ・レンズが設けられており、
 オンチップ・マイクロ・レンズに入射する光は、電荷蓄積用電極に集光される[E05]に記載の撮像素子。
[F01]《撮像素子:第1構成》
 光電変換部は、N個(但し、N≧2)の光電変換部セグメントから構成されており、
 光電変換層は、N個の光電変換層セグメントから構成されており、
 絶縁層は、N個の絶縁層セグメントから構成されており、
 電荷蓄積用電極は、N個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
 第n番目(但し、n=1,2,3・・・N)の光電変換部セグメントは、第n番目の電荷蓄積用電極セグメント、第n番目の絶縁層セグメント及び第n番目の光電変換層セグメントから構成されており、
 nの値が大きい光電変換部セグメントほど、第1電極から離れて位置し、
 第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化している[D01]乃至[E07]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[F02]《撮像素子:第2構成》
 光電変換部は、N個(但し、N≧2)の光電変換部セグメントから構成されており、
 光電変換層は、N個の光電変換層セグメントから構成されており、
 絶縁層は、N個の絶縁層セグメントから構成されており、
 電荷蓄積用電極は、N個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
 第n番目(但し、n=1,2,3・・・N)の光電変換部セグメントは、第n番目の電荷蓄積用電極セグメント、第n番目の絶縁層セグメント及び第n番目の光電変換層セグメントから構成されており、
 nの値が大きい光電変換部セグメントほど、第1電極から離れて位置し、
 第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化している[D01]乃至[E07]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[F03]《撮像素子:第3構成》
 光電変換部は、N個(但し、N≧2)の光電変換部セグメントから構成されており、
 光電変換層は、N個の光電変換層セグメントから構成されており、
 絶縁層は、N個の絶縁層セグメントから構成されており、
 電荷蓄積用電極は、N個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
 第n番目(但し、n=1,2,3・・・N)の光電変換部セグメントは、第n番目の電荷蓄積用電極セグメント、第n番目の絶縁層セグメント及び第n番目の光電変換層セグメントから構成されており、
 nの値が大きい光電変換部セグメントほど、第1電極から離れて位置し、
 隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なる[D01]乃至[E07]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[F04]《撮像素子:第4構成》
 光電変換部は、N個(但し、N≧2)の光電変換部セグメントから構成されており、
 光電変換層は、N個の光電変換層セグメントから構成されており、
 絶縁層は、N個の絶縁層セグメントから構成されており、
 電荷蓄積用電極は、相互に離間されて配置された、N個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
 第n番目(但し、n=1,2,3・・・N)の光電変換部セグメントは、第n番目の電荷蓄積用電極セグメント、第n番目の絶縁層セグメント及び第n番目の光電変換層セグメントから構成されており、
 nの値が大きい光電変換部セグメントほど、第1電極から離れて位置し、
 隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なる[D01]乃至[E07]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[F05]《撮像素子:第5構成》
 光電変換部は、N個(但し、N≧2)の光電変換部セグメントから構成されており、
 光電変換層は、N個の光電変換層セグメントから構成されており、
 絶縁層は、N個の絶縁層セグメントから構成されており、
 電荷蓄積用電極は、相互に離間されて配置された、N個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
 第n番目(但し、n=1,2,3・・・N)の光電変換部セグメントは、第n番目の電荷蓄積用電極セグメント、第n番目の絶縁層セグメント及び第n番目の光電変換層セグメントから構成されており、
 nの値が大きい光電変換部セグメントほど、第1電極から離れて位置し、
 第1番目の光電変換部セグメントから第N番目の光電変換部セグメントに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっている[D01]乃至[E07]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[F06]《撮像素子:第6構成》
 電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層の積層方向をZ方向、第1電極から離れる方向をX方向としたとき、YZ仮想平面で電荷蓄積用電極と絶縁層と光電変換層が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第1電極からの距離に依存して変化する[D01]乃至[E07]のいずれか1項に記載の撮像素子。
[G01]《積層型撮像素子:第2の態様》
 [D01]乃至[F06]のいずれか1項に記載の撮像素子を少なくとも1つ有する積層型撮像素子。
[H01]《固体撮像装置・・・第3の態様》
 [D01]乃至[F06]のいずれか1項に記載の撮像素子を、複数、備えた固体撮像装置。
[H02]《固体撮像装置・・・第4の態様》
 [G01]に記載の積層型撮像素子を、複数、備えた固体撮像装置。
[J01]《固体撮像装置:第1構成》
 第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成る光電変換部を備えており、
 光電変換部は、[D01]乃至[F06]のいずれか1項に記載の撮像素子を、複数、有しており、
 複数の撮像素子から撮像素子ブロックが構成されており、
 撮像素子ブロックを構成する複数の撮像素子において第1電極が共有されている固体撮像装置。
[J02]《固体撮像装置:第2構成》
 [D01]乃至[F06]のいずれか1項に記載の撮像素子を、複数、有しており、
 複数の撮像素子から撮像素子ブロックが構成されており、
 撮像素子ブロックを構成する複数の撮像素子において第1電極が共有されている固体撮像装置。
[J03]1つの撮像素子の上方に1つのオンチップ・マイクロ・レンズが配設されている[J01]又は[J02]に記載の固体撮像装置。
[J04]2つの撮像素子から撮像素子ブロックが構成されており、
 撮像素子ブロックの上方に1つのオンチップ・マイクロ・レンズが配設されている[J01]又は[J02]に記載の固体撮像装置。
[J05]複数の撮像素子に対して1つの浮遊拡散層が設けられている[J01]乃至[J04]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[J06]第1電極は、各撮像素子の電荷蓄積用電極に隣接して配置されている[J01]乃至[J05]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[J07]第1電極が、複数の撮像素子の一部の電荷蓄積用電極に隣接して配置されており、複数の撮像素子の残りの電荷蓄積用電極とは隣接して配置されてはいない[J01]乃至[J06]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[J08]撮像素子を構成する電荷蓄積用電極と撮像素子を構成する電荷蓄積用電極との間の距離は、第1電極に隣接した撮像素子における第1電極と電荷蓄積用電極との間の距離よりも長い[J07]に記載の固体撮像装置。
[K01]《固体撮像装置の駆動方法》
 第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成る光電変換部を備えており、
 光電変換部は、更に、第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極を備えており、
 第2電極側から光が入射し、第1電極には光が入射しない構造を有する撮像素子を、複数、備えた固体撮像装置の駆動方法であって、
 全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に電荷を蓄積しながら、第1電極における電荷を系外に排出し、その後、
 全ての撮像素子において、一斉に、光電変換層に蓄積された電荷を第1電極に転送し、転送完了後、順次、各撮像素子において第1電極に転送された電荷を読み出す、
各工程を繰り返す固体撮像装置の駆動方法。
10,10R,10G,10B,10W,10iR・・・光電変換部、10’1,10’2,10’3・・・光電変換部セグメント、101,111・・・第1積層型撮像素子、102,112・・・第2積層型撮像素子、103,113・・・第3積層型撮像素子、104,114・・・第4積層型撮像素子、10R1,10R2,10R3,10R4,10G1,10G2,10G3,10G4,10B1,10B2,10B3,10B4,10W1,10W2,10W3,10W4,11R1,11R2,11R3,11R4,11G1,11G2,11G3,11G4,11B1,11B2,11B3,11B4,11W1,11W2,11W3,11W4・・・光電変換部(光電変換素子)、10iR11,10iR12,10iR13,10iR14,10iR21,10iR22,10iR23,10iR24,10iR31,10iR32,10iR33,10iR34,10iR41,10iR44,10iR43,10iR44,11iR11,11iR12,11iR13,11iR14,11iR21,11iR22,11iR23,11iR24,11iR31,11iR32,11iR33,11iR34,11iR41,11iR42,11iR43,11iR44・・・近赤外光に感度を有する光電変換部、121・・・第1撮像素子ユニット、122・・・第2撮像素子ユニット、123・・・第3撮像素子ユニット、124・・・第4撮像素子ユニット、13・・・層間絶縁層より下方に位置する各種の撮像素子構成要素、14・・・オンチップ・マイクロ・レンズ(OCL)、15・・・遮光層、21・・・第1電極、22・・・第2電極、23・・・光電変換層、23A・・・下層半導体層、23B・・・上層光電変換層、23’1,23’2,23’3・・・光電変換層セグメント、24,24”1,24”2,24”3・・・電荷蓄積用電極、24A,24B,24C,24’1,24’2,24’3・・・電荷蓄積用電極セグメント、25,25A,25B・・・転送制御用電極(電荷転送電極)、26・・・電荷排出電極、27,27A1,27A2,27A3,27B1,27B2,27B3,27C・・・電荷移動制御電極、31,33,41,43・・・n型半導体領域、32,34,42,44,73・・・p+層、35,36,45,46・・・転送トランジスタのゲート部、35C,36C・・・半導体基板の領域、36A・・・転送チャネル、51・・・リセット・トランジスタTR1rstのゲート部、51A・・・リセット・トランジスタTR1rstのチャネル形成領域、51B,51C・・・リセット・トランジスタTR1rstのソース/ドレイン領域、52・・・増幅トランジスタTR1ampのゲート部、52A・・・増幅トランジスタTR1ampのチャネル形成領域、52B,52C・・・増幅トランジスタTR1ampのソース/ドレイン領域、53・・・選択トランジスタTR1selのゲート部、53A・・・選択トランジスタTR1selのチャネル形成領域、53B,53C・・・選択トランジスタTR1selのソース/ドレイン領域、61・・・コンタクトホール部、62・・・配線層、63,64,68A・・・パッド部、65,68B・・・接続孔、66,67,69・・・接続部、70・・・半導体基板、70A・・・半導体基板の第1面(おもて面)、70B・・・半導体基板の第2面(裏面)、71・・・素子分離領域、72・・・酸化膜、74・・・HfO2膜、75・・・絶縁材料膜、76,77,78,81・・・層間絶縁層、82・・・絶縁層、82’1,82’2,82’3・・・絶縁層セグメント、82a・・・絶縁層の第1面、82b・・・絶縁層の第2面、82c・・・絶縁層の第3面、83・・・下層絶縁層、84・・・上層絶縁層、85,85A,85B,85C・・・開口部、86,86A・・・第2開口部、90,90R,90G,90B,90R1,90R2,90R3,90R4,90G1,90G2,90G3,90G4,90B1,90B2,90B3,90B4・・・カラーフィルタ層(波長選択手段)、90W・・・透明樹脂層、91,911,912,913,914,91W,91W1,91W2,91W3,91W4,・・・偏光子(ワイヤグリッド偏光素子)、91’R1,91’R2,91’R3,91’R4,91’G1,91’G2,91’G3,91’G4,91’B1,91’B2,91’B3,91’B4,91’W1,91’W2,91’W3,91’W4・・・偏光子セグメント、92・・・ライン部(積層構造体)、93・・・光反射層、93A・・・光反射層形成層、94・・・絶縁膜、94A・・・絶縁膜形成層、94a・・・絶縁膜の切欠き部、95・・・光吸収層、95A・・・光吸収層形成層、96・・・スペース部(積層構造体と積層構造体との間の隙間)、97A・・・保護膜、97B・・・第2保護膜、97C・・・第3保護膜、98・・・フレーム部、100・・・固体撮像装置、101・・・積層型撮像素子、111・・・撮像領域、112・・・垂直駆動回路、113・・・カラム信号処理回路、114・・・水平駆動回路、115・・・出力回路、116・・・駆動制御回路、117・・・信号線(データ出力線)、118・・・水平信号線、200・・・電子機器(カメラ)、201・・・固体撮像装置、210・・・光学レンズ、211・・・シャッタ装置、212・・・駆動回路、213・・・信号処理回路、FD1,FD2,FD3,45C,46C・・・浮遊拡散層、TR1trs,TR2trs,TR3trs・・・転送トランジスタ、TR1rst,TR2rst,TR3rst・・・リセット・トランジスタ、TR1amp,TR2amp,TR3amp・・・増幅トランジスタ、TR1sel,TR3sel,TR3sel・・・選択トランジスタ、VDD・・・電源、TG1,TG2,TG3・・・転送ゲート線、RST1,RST2,RST3・・・リセット線、SEL1,SEL2,SEL3・・・選択線、VSL,VSL1,VSL2,VSL3・・・信号線(データ出力線)、VOA,VOT,VOU・・・配線

Claims (15)

  1.  偏光子、及び、積層された複数の光電変換部から構成されており、
     偏光子と複数の光電変換部とは、偏光子が複数の光電変換部よりも光入射側に配設された状態で積層されている積層型撮像素子。
  2.  積層された複数の光電変換部の内の少なくとも1つの光電変換部は、第1電極、光電変換層及び第2電極が積層されて成り、更に、第1電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極を備えている請求項1に記載の積層型撮像素子。
  3.  第1電極と電荷蓄積用電極との間に、第1電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された転送制御用電極を更に備えている請求項2に記載の積層型撮像素子。
  4.  光電変換層に接続され、第1電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置された電荷排出電極を更に備えている請求項2に記載の積層型撮像素子。
  5.  電荷蓄積用電極は、複数の電荷蓄積用電極セグメントから構成されている請求項2に記載の積層型撮像素子。
  6.  偏光子は、第1偏光子セグメント、第2偏光子セグメント、第3偏光子セグメント及び第4偏光子セグメントの4つの偏光子セグメントが2×2に配列されて成り、
     第1偏光子セグメントが透過させるべき偏光方位はα度であり、
     第2偏光子セグメントが透過させるべき偏光方位は(α+45)度であり、
     第3偏光子セグメントが透過させるべき偏光方位は(α+90)度であり、
     第4偏光子セグメントが透過させるべき偏光方位は(α+135)度である請求項1に記載の積層型撮像素子。
  7.  複数の光電変換部は、白色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部から成る請求項1に記載の積層型撮像素子。
  8.  複数の光電変換部は、赤色光又は緑色光又は青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部から成る請求項1に記載の積層型撮像素子。
  9.  偏光子よりも光入射側にはカラーフィルタ層が配置されている請求項8に記載の積層型撮像素子。
  10.  赤色光又は緑色光又は青色光に感度を有する光電変換部は、赤色光に感度を有する赤色光用光電変換部、緑色光に感度を有する緑色光用光電変換部、及び、青色光に感度を有する青色光用光電変換部から成る群から選択された少なくとも2種類の光電変換部が積層されて成る請求項8に記載の積層型撮像素子。
  11.  積層型撮像素子が、2次元マトリクス状に配列されて成る固体撮像装置であって、
     各積層型撮像素子は、偏光子、及び、積層された複数の光電変換部から構成されており、
     各積層型撮像素子を構成する偏光子と複数の光電変換部とは、偏光子が複数の光電変換部よりも光入射側に配設された状態で積層されている固体撮像装置。
  12.  2×2に配列された第1積層型撮像素子、第2積層型撮像素子、第3積層型撮像素子及び第4積層型撮像素子の4つの積層型撮像素子から構成された撮像素子ユニットが、2次元マトリクス状に配列されて成る固体撮像装置であって、
     各撮像素子ユニットは、更に、少なくとも第4積層型撮像素子の光入射側に偏光子を備えている固体撮像装置。
  13.  各撮像素子ユニットにおいて、
     第1積層型撮像素子は、赤色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
     第2積層型撮像素子は、緑色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
     第3積層型撮像素子は、青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
     第1積層型撮像素子、第2積層型撮像素子及び第3積層型撮像素子は、偏光子を備えていない請求項12に記載の固体撮像装置。
  14.  第4積層型撮像素子は、白色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えている請求項13に記載の固体撮像装置。
  15.  第1積層型撮像素子は、赤色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
     第2積層型撮像素子は、緑色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
     第3積層型撮像素子は、青色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
     第4積層型撮像素子は、白色光に感度を有する光電変換部、及び、近赤外光に感度を有する光電変換部を備えており、
     第4積層型撮像素子の光入射側に備えられた偏光子は、2×2に配列された、第4-1偏光子、第4-2偏光子、第4-3偏光子及び第4-4偏光子の4つの偏光子セグメントから構成されており、
     第4-1偏光子が透過させるべき偏光方位はα度であり、
     第4-2偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+45)度であり、
     第4-3偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+90)度であり、
     第4-4偏光子が透過させるべき偏光方位は(α+135)度である請求項12に記載の固体撮像装置。
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