WO2019111603A1 - 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置 - Google Patents

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俊貴 森脇
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ソニー株式会社
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    • Y02E10/549—Organic PV cells

Definitions

  • the present disclosure relates to an imaging device, a stacked imaging device, and a solid-state imaging device.
  • the stacked imaging device has a structure in which a photoelectric conversion layer (light receiving layer) is sandwiched between two electrodes. Then, in the stacked imaging device, a structure for accumulating and transferring signal charges generated in the photoelectric conversion layer based on photoelectric conversion is required.
  • the conventional structure requires a structure in which signal charges are accumulated and transferred to a floating drain (FD) electrode, and high speed transfer is required so that the signal charges are not delayed.
  • FD floating drain
  • An imaging device for solving such a problem is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-63165.
  • This image sensor is A storage electrode formed on the first insulating layer, A second insulating layer formed on the storage electrode, A semiconductor layer formed to cover the storage electrode and the second insulating layer, A collection electrode formed to be in contact with the semiconductor layer and formed to be separated from the storage electrode, A photoelectric conversion layer formed on the semiconductor layer, and An upper electrode formed on the photoelectric conversion layer, Is equipped.
  • An imaging device 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 uses as an image sensor in a solid-state image sensor, a sub pixel consists of combination of an on-chip color filter layer (OCCF) and an image sensor, and a two-dimensional array of sub pixels is carried out. It is possible to obtain a structure (stacked image pickup device) in which sub-pixels are stacked, which is impossible in the conventional solid-state image pickup device (see, for example, JP-A-2011-138927). In addition, there is an advantage that false color does not occur because demosaicing is not required.
  • OCCF on-chip color filter layer
  • first type imaging device an imaging device provided with a photoelectric conversion unit provided on or above a semiconductor substrate
  • second type photoelectric conversion unit a photoelectric conversion unit constituting the first type imaging device Is referred to as “the first type of photoelectric conversion unit” for convenience
  • the imaging device provided in the semiconductor substrate is referred to as “the second type of imaging device” for The conversion unit may be called a “second type photoelectric conversion unit” for convenience.
  • FIG. 84 shows a configuration example of a conventional stacked imaging device (stacked solid imaging device).
  • a third imaging element 343 which is an imaging element of the second type and a third photoelectric conversion portion 343A which is a second type of photoelectric conversion portion constituting the second imaging element 341.
  • the second photoelectric conversion unit 341A is formed by being stacked.
  • a first photoelectric conversion unit 310A which is a first type of photoelectric conversion unit, is disposed above the semiconductor substrate 370 (specifically, above the second imaging element 341).
  • the first photoelectric conversion unit 310A includes a first electrode 321, a photoelectric conversion layer 323 made of an organic material, and a second electrode 322, and constitutes a first imaging device 310 which is a first type of imaging device.
  • a first imaging device 310 which is a first type of imaging device.
  • blue light and red light are photoelectrically converted due to the difference in absorption coefficient.
  • green light is photoelectrically converted.
  • each of the vertical transistors transfers by the gate portion 345 illustrates a) a transfer transistor (illustrating the gate portion 346) to the second floating diffusion region (floating diffusion) FD 2 and the third floating diffusion layer FD 3, further external readout circuit (FIG. (Not shown).
  • a transfer transistor illustrating the gate portion 346 to the second floating diffusion region (floating diffusion) FD 2 and the third floating diffusion layer FD 3, further external readout circuit (FIG. (Not shown).
  • the first photoelectric conversion unit 310A is also connected to the gate portion 352 of the amplification transistor that converts the amount of charge into a voltage via the contact hole portion 361 and the wiring layer 362.
  • the first floating diffusion layer FD 1 constitutes a part of the reset transistor (illustrating the gate portion 351).
  • 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, 381 are interlayer insulating layers
  • reference numeral 383 is an insulating layer
  • reference Numeral 314 is an on-chip micro lens.
  • an object of the present disclosure to provide an imaging device, a stacked imaging device, and a solid-state imaging device having excellent transfer characteristics of charges accumulated in the photoelectric conversion layer despite the simple configuration and structure. is there.
  • An imaging device of the present disclosure for achieving the above object is: It has a photoelectric conversion part in which a first electrode, a photoelectric conversion layer and a second electrode are laminated, An inorganic oxide semiconductor material layer is formed between the first electrode and the photoelectric conversion layer, The inorganic oxide semiconductor material layer includes an indium (In) atom, a gallium (Ga) atom, a tin (Sn) atom and a zinc (Zn) atom.
  • a stacked imaging device of the present disclosure for achieving the above object has at least one imaging device of the present disclosure described above.
  • a solid-state imaging device for achieving the above object includes a plurality of the above-described imaging elements of the present disclosure. Further, a solid-state imaging device according to a second aspect of the present disclosure for achieving the above object includes a plurality of the stacked imaging elements of the present disclosure described above.
  • FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of the imaging device of Example 1.
  • FIG. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the imaging device of the first embodiment.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the imaging device of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic layout view of a first electrode and a charge storage electrode that constitute the imaging device of the first embodiment, and a transistor that constitutes the control unit.
  • FIG. 5 is a view schematically showing the state of the potential at each portion at the time of operation of the image pickup device of the first embodiment.
  • 6A, 6B and 6C show Example 1 for explaining each part of FIG. 5 (Example 1), FIGS. 20 and 21 (Example 4) and FIGS. 32 and 33 (Example 6).
  • FIG. 7 is a schematic layout view of the first electrode and the charge storage electrode that constitute the imaging device of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic see-through perspective view of a first electrode, a charge storage electrode, a second electrode, and a contact hole portion which constitute the imaging device of the first embodiment.
  • FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a modification of the imaging device of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic layout view of a first electrode, a charge storage electrode, and a transistor forming a control unit, which constitute a modification of the imaging device of the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 11 is a schematic partial cross-sectional view of the imaging device of the second embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view of the imaging device of Example 3.
  • FIG. 13 is a schematic partial cross-sectional view of a modified example of the imaging device of the third embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic partial cross-sectional view of another modified example of the imaging device of the third embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the imaging device of the third embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic partial cross-sectional view of a part of the imaging device of Example 4.
  • FIG. 17 is an equivalent circuit diagram of the image pickup device of the fourth embodiment.
  • FIG. 18 is an equivalent circuit diagram of the image pickup element of the fourth embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic layout view of a first electrode, an electrode for transfer control, an electrode for charge storage, and a transistor constituting a control unit, which constitute the imaging device of the fourth embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram schematically showing the state of the potential at each portion at the time of operation of the image pickup device of the fourth embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram schematically showing the state of the potential at each portion during another operation of the image pickup device of the fourth embodiment.
  • FIG. 22 is a schematic layout view of a first electrode, a transfer control electrode, and a charge storage electrode that constitute an imaging device of Example 4.
  • FIG. 23 is a schematic see-through perspective view of a first electrode, a transfer control electrode, a charge storage electrode, a second electrode, and a contact hole portion which constitute the imaging device of the fourth embodiment.
  • FIG. 24 is a schematic layout view of a first electrode, a transfer control electrode, a charge storage electrode, and a transistor forming the control unit, which constitute a modification of the imaging device of the fourth embodiment.
  • FIG. 25 is a schematic partial cross-sectional view of a part of the imaging device of Example 5.
  • FIG. 26 is a schematic layout view of the first electrode, the charge storage electrode, and the charge discharging electrode which constitute the imaging device of the fifth embodiment.
  • FIG. 27 is a schematic see-through perspective view of a first electrode, an electric charge storage electrode, an electric charge discharging electrode, a second electrode, and a contact hole portion which constitute the imaging device of the fifth embodiment.
  • FIG. 28 is a schematic partial cross-sectional view of the imaging device of Example 6.
  • FIG. 29 is an equivalent circuit diagram of the image pickup device of the sixth embodiment.
  • FIG. 30 is an equivalent circuit diagram of the image pickup device of the sixth embodiment.
  • FIG. 31 is a schematic layout view of a first electrode and an electrode for charge storage, which constitute the imaging device of the sixth embodiment, and a transistor which constitutes the control unit.
  • FIG. 32 is a diagram schematically showing the state of potential at each portion at the time of operation of the image pickup device of the sixth embodiment.
  • FIG. 33 is a diagram schematically showing the state of potential at each portion during another operation (during transfer) of the image pickup device of the sixth embodiment.
  • FIG. 34 is a schematic layout diagram of the first electrode and the charge storage electrode that constitute the imaging device of the sixth embodiment.
  • FIG. 35 is a schematic see-through perspective view of a first electrode, a charge storage electrode, a second electrode, and a contact hole portion which constitute an imaging device of Example 6.
  • FIG. 36 is a schematic layout view of a first electrode and a charge storage electrode that constitute a modified example of the imaging device of the sixth embodiment.
  • FIG. 37 is a schematic partial cross-sectional view of the image pickup device of Example 7.
  • FIG. 38 is a schematic partial cross-sectional view in which a portion where the charge storage electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode in the imaging device of Example 7 are stacked is enlarged.
  • FIG. 39 is a schematic layout view of first electrodes and charge storage electrodes that constitute a modification of the imaging device of the seventh embodiment, and transistors that constitute a control unit.
  • FIG. 40 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 imaging device of Example 8 is enlarged.
  • FIG. 41 is a schematic partial cross-sectional view of the imaging device of Example 9.
  • FIG. 42 is a schematic partial cross-sectional view of the imaging device of the tenth embodiment and the eleventh embodiment.
  • FIG. 43A and 43B are schematic plan views of charge storage electrode segments in the eleventh embodiment.
  • 44A and 44B are schematic plan views of charge storage electrode segments in the eleventh embodiment.
  • FIG. 45 is a schematic layout diagram of a first electrode and a charge storage electrode that constitute an imaging device of Example 11, and a transistor that constitutes a control unit.
  • FIG. 46 is a schematic layout view of a first electrode and a charge storage electrode that constitute a modified example of the imaging device of the eleventh embodiment.
  • FIG. 47 is a schematic partial cross-sectional view of the imaging device of the twelfth embodiment and the eleventh embodiment.
  • 48A and 48B are schematic plan views of charge storage electrode segments in the twelfth embodiment.
  • FIG. 49 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the solid-state imaging device of Example 13.
  • FIG. FIG. 50 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in a first modification of the solid-state imaging device of the thirteenth embodiment.
  • FIG. 51 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in a second modification of the solid-state imaging device according to the thirteenth embodiment.
  • FIG. 52 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 of the thirteenth embodiment.
  • FIG. 53 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 thirteenth embodiment.
  • FIG. 54 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 of the thirteenth embodiment.
  • FIG. 55 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in a sixth modification of the solid-state imaging device according to the thirteenth embodiment.
  • FIG. 56 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in a seventh modification of the solid-state imaging device of the thirteenth embodiment.
  • FIG. 57 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 of the thirteenth embodiment.
  • FIG. 58 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in a ninth modification of the solid-state imaging device of the thirteenth embodiment.
  • FIG. 60 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the solid-state imaging device of Example 14.
  • FIG. 61 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 fourteenth embodiment.
  • FIG. 62 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 fourteenth embodiment.
  • FIG. 63 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 fourteenth embodiment.
  • FIG. 64 is a schematic partial cross-sectional view of another modified example of the imaging device of the first embodiment.
  • FIG. 65 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the imaging device of the first embodiment.
  • FIGS. 66A, 66B, and 66C are enlarged schematic partial cross-sectional views of a portion of the first electrode and the like of still another modified example of the imaging device of Example 1.
  • FIGS. FIG. 67 is an enlarged schematic partial cross-sectional view of a portion of a charge discharging electrode and the like of another modified example of the imaging device of Example 5.
  • FIG. 68 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the imaging device of the first embodiment.
  • FIG. 69 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the imaging device of the first embodiment.
  • FIG. 70 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the imaging device of the first embodiment.
  • FIG. 71 is a schematic partial cross-sectional view of another modified example of the imaging device of the fourth embodiment.
  • FIG. 72 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the imaging device of the first embodiment.
  • FIG. 73 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the imaging device of the fourth embodiment.
  • FIG. 74 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 modification of the imaging device of Example 7 is enlarged.
  • FIG. 70 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the imaging device of the first embodiment.
  • FIG. 71 is a schematic partial cross-sectional view of another modified example of the imaging device of the
  • FIG. 75 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 modification of the imaging device of Example 8 is enlarged.
  • FIG. 76 is a graph showing the relationship between V gs and I d in a TFT in which the channel formation region is formed of In a Ga b Sn c Zn d O e or the like.
  • FIG. 77A and FIG. 77B are graphs showing evaluation results of dark current characteristics and external quantum efficiency in an evaluation sample and a comparison sample, respectively, in Example 1.
  • FIG. 78 is a conceptual diagram of the solid-state imaging device of the first embodiment.
  • FIG. 78 is a conceptual diagram of the solid-state imaging device of the first embodiment.
  • FIG. 79 is a conceptual diagram of an example using an electronic device (camera) for a solid-state imaging device including the imaging device and the like of the present disclosure.
  • FIG. 80 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system.
  • FIG. 81 is an explanatory view showing an example of installation positions of the outside-vehicle information detection unit and the imaging unit.
  • FIG. 82 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system.
  • FIG. 83 is a block diagram showing an example of functional configurations of a camera head and a CCU.
  • FIG. 84 is a conceptual view of a conventional stacked-type imaging device (stacked-type solid-state imaging device).
  • Example 1 an imaging device of the present disclosure, a stacked imaging device of the present disclosure, a solid-state imaging device according to a second aspect of the present disclosure
  • Example 2 Modification of Example 1
  • Third Embodiment Modification of the First to Second Embodiments, a Solid-State Imaging Device According to the First Aspect of the Present Disclosure
  • Embodiment 5 Modifications of Embodiments 1 to 4; Image Pickup Element Equipped with Charge Discharge Electrode
  • Embodiment 6 Modifications of Embodiments 1 to 5; Imaging Device Having Plural Charge Storage Electrode Segments
  • Seventh Embodiment imaging device of first and sixth configurations
  • Example 8 imaging device of second and sixth configurations of the present disclosure
  • Example 9 image pickup device of the third configuration
  • Tenth embodiment imagingg device of fourth configuration
  • Example 11 image pickup device of the fifth configuration
  • Example 12 image pickup device of the sixth configuration
  • Thirteenth Embodiment solid-state imaging device according to first to second configurations
  • Example 14 Modification of Example 13
  • Imaging device of the present disclosure forming the stacked imaging device of the present disclosure, the imaging device of the present disclosure forming the solid-state imaging device according to the first and second aspects of the disclosure
  • the inorganic oxide semiconductor material layer is represented by In a Ga b Sn c Zn d O e in “sometimes referred to as“ the imaging device of the present disclosure, etc.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer may contain other metal atoms in addition to an indium (In) atom, a gallium (Ga) atom, a tin (Sn) atom and a zinc (Zn) atom. Also, 3.3 ⁇ e / a ⁇ 8.5 It is preferable to satisfy
  • the photoelectric conversion unit is further arranged to be separated from the insulating layer and the first electrode, and the inorganic oxide semiconductor material layer It can be made into the form provided with the charge storage electrode arrange
  • the LUMO value E 1 of the material constituting the portion of the photoelectric conversion layer located in the vicinity of the inorganic oxide semiconductor material layer is preferably E 2 -E 1 0.10.1 eV More preferably, E 2 -E 1 > 0.1 eV Can be in a form satisfying the
  • part of the photoelectric conversion layer located in the vicinity of the inorganic oxide semiconductor material layer means 10% of the thickness of the photoelectric conversion layer based on the interface between the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer. It refers to the portion of the photoelectric conversion layer located in the region corresponding to the inside (that is, the region ranging from 0% to 10% of the thickness of the photoelectric conversion layer).
  • the LUMO value E 1 of the material constituting the portion of the photoelectric conversion layer located in the vicinity of the inorganic oxide semiconductor material layer is an average value in the portion of the photoelectric conversion layer located in the vicinity of the inorganic oxide semiconductor material layer
  • the LUMO value E 2 of the material forming the oxide semiconductor material layer is an average value in the inorganic oxide semiconductor material layer.
  • the mobility of the material forming the inorganic oxide semiconductor material layer can be 10 cm 2 / V ⁇ s or more. .
  • the inorganic oxide semiconductor material layer is amorphous (for example, it is amorphous without locally having a crystal structure) It can be in the form. Whether or not the inorganic oxide semiconductor material layer is amorphous can be determined based on X-ray diffraction analysis.
  • the thickness of the inorganic oxide semiconductor material layer is 1 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 1.5 ⁇ 10 ⁇ 7 m, preferably And 2 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 1.0 ⁇ 10 ⁇ 7 m, more preferably 3 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 1.0 ⁇ 10 ⁇ 7 m.
  • the surface roughness Ra of the inorganic oxide semiconductor material layer at the interface between the photoelectric conversion layer and the inorganic oxide semiconductor material layer is 1.5 nm or less, and the value of the root mean square roughness Rq of the inorganic oxide semiconductor material layer is 2 It can be in the form of .5 nm or less.
  • Surface roughness Ra and Rq are based on the prescription
  • the smoothness of the inorganic oxide semiconductor material layer at the interface between such a photoelectric conversion layer and the inorganic oxide semiconductor material layer suppresses surface scattering reflection in the inorganic oxide semiconductor material layer and improves the light current characteristic in photoelectric conversion.
  • the surface roughness Ra of the charge storage electrode may be 1.5 nm or less, and the value of the root mean square roughness Rq of the charge storage electrode may be 2.5 nm or less.
  • the carrier concentration of the inorganic oxide semiconductor material layer is preferably less than 1 ⁇ 10 16 / cm 3 .
  • the charge storage electrode is disposed so as to be separated from the first electrode and disposed to face the inorganic oxide semiconductor material layer via the insulating layer.
  • the photoelectric conversion portion When the photoelectric conversion portion is irradiated with light and photoelectrically converted in the photoelectric conversion portion, charges can be stored in the inorganic oxide semiconductor material layer (in some cases, the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer) . Therefore, at the start of exposure, the charge storage portion can be fully depleted and the charge can be erased. As a result, it is possible to suppress the occurrence of the phenomenon that the kTC noise becomes large, the random noise is deteriorated, and the imaging image quality is lowered.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer, or the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer may be collectively referred to as “inorganic oxide semiconductor material layer etc.”.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer may have a single layer configuration or a multilayer configuration. Further, the material forming the inorganic oxide semiconductor material layer located above the charge storage electrode may be different from the material forming the inorganic oxide semiconductor material layer located above the first electrode.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer can be deposited, for example, based on a sputtering method.
  • a parallel plate sputtering apparatus or a DC magnetron sputtering apparatus is used as a sputtering apparatus
  • argon (Ar) gas is used as a process gas
  • an In a Ga b Sn c Zn d O e sintered body is used as a target
  • the sputtering method which was used can be illustrated.
  • the energy level of the inorganic oxide semiconductor material layer can be controlled by controlling the oxygen gas introduction amount (oxygen gas partial pressure) when forming the inorganic oxide semiconductor material layer based on the sputtering method.
  • the content of oxygen in the inorganic oxide semiconductor material layer can be smaller than the oxygen content of the stoichiometric composition.
  • the energy level of the inorganic oxide semiconductor material layer can be controlled based on the oxygen content, and the oxygen content is less than the oxygen content of the stoichiometric composition, that is, oxygen deficiency
  • the energy level can be deepened as the
  • an imaging device or the like according to the present disclosure including the preferred embodiment described above, and an imaging device including a charge storage electrode will be hereinafter referred to as “an imaging device or the like including a charge storage electrode according to the present disclosure” for convenience. There is a case.
  • the light transmittance of the inorganic oxide semiconductor material layer to light with a wavelength of 400 nm to 660 nm is preferably 65% or more.
  • the light transmittance of the charge storage electrode to light with a wavelength of 400 nm to 660 nm is also preferably 65% or more.
  • the sheet resistance value of the charge storage electrode is preferably 3 ⁇ 10 ⁇ / ⁇ to 1 ⁇ 10 3 ⁇ / ⁇ .
  • the semiconductor substrate is further provided,
  • the photoelectric conversion unit may be disposed above the semiconductor substrate.
  • the first electrode, the charge storage electrode, and the second electrode are connected to a drive circuit described later.
  • the second electrode positioned on the light incident side may be shared by a plurality of imaging devices. That is, the second electrode can be a so-called solid electrode.
  • the photoelectric conversion layer may be shared by a plurality of imaging devices, that is, one photoelectric conversion layer may be formed in a plurality of imaging devices, or may be provided for each imaging device. Good.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer is preferably provided for each imaging device, but in some cases, it may be common to a plurality of imaging devices. That is, for example, one inorganic oxide semiconductor material layer may be formed in a plurality of imaging devices by providing a charge transfer control electrode described later between the imaging device and the imaging device.
  • the first electrode extends in the opening provided in the insulating layer, and the inorganic oxide semiconductor It can be in a form connected to the material layer.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer may extend in the opening provided in the insulating layer and be connected to the first electrode, in which case, 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 The charge storage electrode may be configured to have a slope that extends from the first surface to the second surface, and the side surface of the opening having the slope that extends from the first surface to the second surface It can be in the form of being located on the side.
  • an imaging device or the like provided with the charge storage electrode of the present disclosure including the various preferred embodiments described above, And 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, an inorganic oxide semiconductor material layer (or inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion Charge is accumulated in the
  • the driving circuit the potential V 21 is applied to the first electrode, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode, an inorganic oxide semiconductor material layer (or inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion
  • the charge stored in the layer may be read out to the control unit via the first electrode.
  • the potential of the first electrode is higher than the potential of the second electrode, V 12 V V 11 and V 22 ⁇ V 21 It is.
  • the first electrode and the charge storage are provided between the first electrode and the charge storage electrode.
  • the device may further include a transfer control electrode (charge transfer electrode) disposed to be separated from the electrode and disposed to face the inorganic oxide semiconductor material layer through the insulating layer.
  • a transfer control electrode charge transfer electrode
  • An imaging element or the like provided with the charge storage electrode of the present disclosure of such a form is referred to as “an imaging element or the like provided with the transfer control electrode of the present disclosure” for convenience.
  • the first electrode, the charge storage electrode, and the transfer control 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 13 is applied to the transfer control electrode, an inorganic oxide semiconductor material layer (Or, the charge is accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer)
  • the driving circuit the potential V 21 is applied to the first electrode
  • the potential V 22 is applied to the charge storage electrode
  • the potential V 23 is applied to the transfer control electrode, an inorganic oxide semiconductor material layer
  • the charge stored in (or the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer) can be read out to the control unit through the first electrode.
  • the potential of the first electrode is higher than the potential of the second electrode, V 12 > V 13 and V 22 ⁇ V
  • the first electrode and the charge storage electrode are connected to the inorganic oxide semiconductor material layer. It may be configured to further include charge discharging electrodes arranged at a distance.
  • An imaging element or the like provided with the charge storage electrode of the present disclosure of such a form is referred to as “an imaging element or the like provided with the charge ejection electrode of the present disclosure” for convenience.
  • the charge discharging electrode may be arranged to surround the first electrode and the charge storage electrode (that is, in a frame shape). .
  • the charge discharging electrode can be shared (commonized) in a plurality of imaging elements. And in this case
  • the inorganic oxide semiconductor material layer extends in the second opening provided in the insulating layer and is connected to the charge discharging electrode, The edge of the top surface of the charge discharging electrode is covered with an insulating layer, The charge discharging electrode is exposed at the bottom of the second opening,
  • the second opening The side surface of the may have a slope that extends from the third surface to the second surface.
  • 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 electrode, an inorganic oxide semiconductor material layer ( Alternatively, charge is accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer),
  • the driving circuit In the charge transfer period, the driving circuit, the potential V 21 is applied to the first electrode, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode, the potential V 24 is applied to the charge discharging electrode, an inorganic oxide semiconductor material layer ( Alternatively, the charge stored in the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer can be read out to the control unit through the first electrode.
  • the potential of the first electrode is higher than the potential of the second electrode, V 14 > V 11 and V
  • the charge storage electrode may be configured as a plurality of charge storage electrode segments. it can.
  • An imaging element or the like provided with the charge storage electrode of the present disclosure of such a form is referred to as “an imaging element or the like provided with a plurality of charge storage electrode segments of the present disclosure” for convenience.
  • the number of charge storage electrode segments may be two or more.
  • the semiconductor substrate is provided with at least a floating diffusion layer and an amplification transistor that constitute a control unit,
  • the first electrode can be connected to the floating diffusion layer and the gate 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 of the source / drain regions of the reset transistor,
  • One source / drain region of the amplification transistor can be connected to one source / drain region of the selection transistor, and the other source / drain region of the selection transistor can be connected to the 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 , there is no limitation. 4 ⁇ S 1 ′ / S 1 It is preferable to satisfy
  • imaging devices of the first to sixth configurations described below can be mentioned. That is, in the imaging device of the first to sixth configurations in the imaging device and the like of the present disclosure including the various preferable embodiments described above,
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer are composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • the charge storage electrode is configured of N charge storage electrode segments,
  • N) photoelectric conversion unit segment includes the n-th charge storage electrode segment, the n-th insulating layer segment, and the n-th photoelectric conversion layer It consists of segments and The larger the value of n, the farther the photoelectric conversion unit segment is located from the first electrode.
  • the “photoelectric conversion layer segment” refers to a segment formed by laminating the photoelectric conversion layer and the inorganic oxide semiconductor material layer.
  • 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 thickness of the portion of the photoelectric conversion layer may be changed, and the thickness of the portion of the inorganic oxide semiconductor material layer may be constant, and the thickness of the photoelectric conversion layer segment may be changed.
  • the thickness of the portion of the photoelectric conversion layer may be changed, and the thickness of the portion of the inorganic oxide semiconductor material layer may be changed to change the thickness of the segment of the photoelectric conversion layer.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment may be changed by changing the thickness and changing the thickness of the portion of the inorganic oxide semiconductor material layer. Furthermore, in the imaging device of the third configuration, the materials constituting the insulating layer segment are different between adjacent photoelectric conversion unit segments. Further, in the imaging device of the fourth configuration, the materials forming the charge storage electrode segment are different between adjacent photoelectric conversion unit segments. Furthermore, in the imaging device of the fifth configuration, 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 smaller continuously or smaller stepwise.
  • the stacking direction of the charge storage electrode, the insulating layer, the inorganic oxide semiconductor material layer, and the photoelectric conversion layer Assuming that the direction away from the first electrode is the Z direction and the direction away from the first electrode is the X direction, lamination at the time when the laminated portion in which the charge storage electrode, the insulating layer, the inorganic oxide semiconductor material layer, and the photoelectric conversion layer are laminated is cut.
  • the cross-sectional area of the portion changes depending on the distance from the first electrode.
  • the change in cross-sectional area may be a continuous change or a stepwise change.
  • the N photoelectric conversion layer segments are continuously provided, and the N insulating layer segments are continuously provided, and the N charge storage electrodes are provided. Segments are also provided continuously.
  • the N photoelectric conversion layer segments are provided continuously.
  • the N insulating layer segments are continuously provided, while in the imaging device of the third configuration, the N insulating layer segments are photoelectric conversion unit segments It is provided corresponding to each of.
  • N charge storage electrode segments are provided corresponding to each of the photoelectric conversion unit segments. There is.
  • 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.
  • the thickness of the insulating layer segment is defined, or alternatively, the thickness of the photoelectric conversion layer segment is defined, or
  • the material forming the insulating layer segment is different, or the material forming the charge storage electrode segment is different, or the area of the charge storage electrode segment is defined, or alternatively, the cross sectional area of the laminated portion is defined Therefore, a kind of charge transfer gradient is formed, and it becomes possible to transfer the charge generated by photoelectric conversion to the first electrode more easily and surely. As a result, it is possible to prevent the generation of an afterimage and the generation of a transfer residue.
  • X direction is defined as follows. That is, a pixel region in which a plurality of imaging devices or stacked imaging devices are arranged is configured from pixels arranged regularly in a two-dimensional array, that is, in the X direction and the Y direction.
  • the planar shape of the pixel is rectangular, the direction in which the side closest to the first electrode extends is taken as the Y direction, and the direction orthogonal to the Y direction is taken as the X direction.
  • the planar shape of the pixel is an arbitrary shape, the entire direction including the line segment and the curve closest to the first electrode is taken as a Y direction, and the direction orthogonal to the Y direction is taken as an X direction.
  • the thickness of the insulating layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment, but the insulating layer segment Preferably, the thickness of is gradually increased, thereby forming a kind of charge transfer gradient. Then, in the charge accumulation period, in the state of
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment, but the photoelectric conversion is performed.
  • the thickness of the layer segments is preferably gradually increased, which forms a kind of charge transfer gradient. Then, in the charge accumulation period, when V 12 ⁇ ⁇ ⁇ V 11 , an electric field stronger than the (n + 1) th photoelectric conversion segment is added to the nth photoelectric conversion segment and the first photoelectric The flow of charge from the converter segment to the first electrode can be reliably prevented.
  • the materials constituting the insulating layer segment are different, thereby forming a kind of charge transfer gradient, but the first photoelectric conversion unit It is preferable that the value of the relative dielectric constant of the material forming the insulating layer segment gradually decreases from the segment to the Nth photoelectric conversion unit segment. Then, by adopting such a configuration, when the state of V 12 VV 11 is established in the charge accumulation period, the n th photoelectric conversion segment is more than the (n + 1) th photoelectric conversion segment Can also store many charges.
  • the materials constituting the charge storage electrode segments are different, thereby forming a kind of charge transfer gradient, but the first photoelectric It is preferable that the value of the work function of the material forming the insulating layer segment gradually increases from the conversion segment to the Nth photoelectric conversion segment.
  • the area of the charge storage electrode segment gradually decreases from the first photoelectric conversion unit segment to the N-th photoelectric conversion unit segment, whereby Since a kind of charge transfer gradient is formed, in the charge accumulation period, when V 12 ⁇ V 11 , the n th photoelectric conversion segment is better than the (n + 1) th photoelectric conversion segment Many charges can be accumulated. In the charge transfer period, when V 22 ⁇ V 21 , the flow of charge from the first photoelectric conversion unit segment to the first electrode, the (n + 1) th photoelectric conversion unit segment to the nth The flow of charge to the photoelectric conversion unit segment can be reliably ensured.
  • 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. Specifically, if the thickness of the cross section of the stacked portion is made constant and the width of the cross section of the stacked portion is narrowed as the distance from the first electrode is increased, as described in the fifth configuration of the imaging device, In the charge accumulation period, in the state of V 12 ⁇ V 11 , the region closer to the first electrode can accumulate more charge than the region farther from the first electrode. Therefore, in the charge transfer period, when V 22 ⁇ V 21 , the flow of charge from the region near the first electrode to the first electrode and the flow of charge from the far region to the near region are reliably ensured. Can.
  • the width of the cross section of the stacked portion is made constant and the thickness of the cross section of the stacked portion, specifically, the thickness of the insulating layer segment is gradually increased, in the imaging device of the first configuration
  • the charge accumulation period when V 12 VV 11 , a region closer to the first electrode can store more charge than a region far from the first electrode, and a strong electric field
  • the flow of charge from the region close to the first electrode to the first electrode can be reliably prevented.
  • the charge transfer period when V 22 ⁇ V 21 , the flow of charge from the region near the first electrode to the first electrode and the flow of charge from the far region to the near region are reliably ensured.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment is gradually increased, as in the case of the imaging device of the second configuration, if the state of V 12 VV 11 is obtained in the charge accumulation period, A stronger electric field is applied to the area closer to the one electrode than to the far area, and the flow of charges from the area close to the first electrode to the first electrode can be reliably prevented. Then, in the charge transfer period, when V 22 ⁇ V 21 , the flow of charge from the region near the first electrode to the first electrode and the flow of charge from the far region to the near region are reliably ensured. Can.
  • An imaging element block is composed of a plurality of imaging elements, It can be set as the solid-state imaging device by which the 1st electrode is shared among a plurality of image sensors which constitute an image sensor block.
  • the solid-state imaging device having such a configuration is conveniently referred to as “first configuration solid-state imaging device”.
  • a plurality of stacked type imaging devices having at least one of the imaging devices of the first to sixth configurations, or the imaging devices of the first to sixth configurations An imaging element block is composed of a plurality of imaging elements or stacked imaging elements, A solid-state imaging device in which the first electrode is shared by a plurality of imaging elements or stacked imaging elements constituting the imaging element block can be obtained.
  • the solid-state imaging device having such a configuration is conveniently referred to as a “solid-state imaging device having a second configuration”. Then, by sharing the first electrode among the plurality of imaging elements constituting the imaging element block in this manner, the configuration and structure in the pixel region in which the plurality of imaging elements 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 composed of a plurality of imaging elements of the first type described later, or at least one imaging element of the first type, 1 Or it may be comprised from two or more 2nd type imaging devices mentioned later. Then, by appropriately controlling the timing of the charge transfer period, a plurality of imaging devices can share one floating diffusion layer.
  • the plurality of imaging elements are operated in conjunction with each other, and are connected as an imaging element block to a drive circuit described later. That is, a plurality of imaging elements constituting an imaging element block are connected to one drive circuit.
  • control of the charge storage electrode is performed for each imaging element.
  • a plurality of imaging devices can share one contact hole portion.
  • the first electrode may be disposed adjacent to the charge storage electrode of each imaging device.
  • the first electrode is disposed adjacent to the charge storage electrode of a part of the plurality of imaging elements, and is not disposed adjacent to the remaining charge storage electrodes of the plurality of imaging elements.
  • the movement of charge from the rest of the plurality of imaging elements to the first electrode is movement via part of the plurality of imaging elements.
  • the distance between the charge storage electrode forming the imaging device and the charge storage electrode forming the imaging device (referred to as “distance A” for convenience) is the first electrode and charge in the imaging device adjacent to the first electrode. It is preferable that the distance from the storage electrode (referred to as a “distance B” for convenience) be longer than the distance between the image sensor and the first electrode in order to ensure the movement of the charge from the imaging device to the first electrode. Further, it is preferable to increase the value of the distance A as the imaging device is located farther from 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 side of the second electrode, 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).
  • the 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 collected on the charge storage electrode. Can be configured.
  • the light shielding layer may be disposed above the surface on the light incident side of the second electrode, or may be disposed on the surface on the light incident side of the second electrode. In some cases, a light shielding layer may be formed on the second electrode.
  • a material which comprises a light shielding layer chromium (Cr), copper (Cu), aluminum (Al), tungsten (W), resin (for example, polyimide resin) which does not permeate light can be illustrated.
  • a photoelectric conversion layer or a photoelectric conversion portion that absorbs blue light (for convenience, “first type of blue light photoelectric conversion layer” or An imaging device having sensitivity to blue light (referred to as “first type blue light imaging device” for convenience), green light (light of 495 nm to 570 nm) provided with one type of blue light photoelectric conversion unit)
  • Sensitivity to green light provided with a photoelectric conversion layer or photoelectric conversion portion (referred to as the “first type of green light photoelectric conversion layer” or “the first type of green light photoelectric conversion portion” for convenience) that absorbs
  • An imaging device (referred to as “first type of green light imaging device for convenience”)
  • a photoelectric conversion layer or photoelectric conversion portion for convenience, “first type of red light” that absorbs red light (light of 620 nm to 750 nm)
  • first type red light imaging device for convenience, “first type red light imaging device” having sensitivity to
  • a conventional imaging device not provided with a charge storage electrode, and an imaging device having sensitivity to blue light is referred to as “second-type imaging device for blue light” for convenience, and has sensitivity to green light.
  • the imaging device is referred to as "the second type of imaging device for green light”
  • the imaging device having sensitivity to red light is referred to as the “second type of imaging device for red light” for convenience.
  • the photoelectric conversion layer or the photoelectric conversion unit constituting the blue light imaging device is referred to as “second type blue light photoelectric conversion layer” or “second type blue light photoelectric conversion unit”, and the second type
  • the photoelectric conversion layer or the photoelectric conversion unit that constitutes the green light imaging element is referred to as “second type green light photoelectric conversion layer” or “second type green light photoelectric conversion unit”.
  • Photoelectric conversion that constitutes a type of red light imaging device The layers or the photoelectric conversion unit, for convenience, referred to as "red light photoelectric conversion layer of the second type” or “red light photoelectric conversion unit of the second type.”
  • the stacked imaging device provided with the charge storage electrode is [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 vertically stacked, A configuration in which the first type imaging device for blue light, the imaging device for green light of the first type, and the control unit of the imaging device for red light of the first type are provided on a semiconductor substrate, structure [B] first Type photoelectric conversion units for blue light and photoelectric conversion units for green light of the first type are vertically stacked, Below the first type of photoelectric conversion units of these two layers, a second type of red light photoelectric conversion unit is disposed, A configuration in which each of a control unit of a first type of blue light imaging device, a first type of green light imaging device, and a control unit of a second type of red light imaging device is provided on a semiconductor substrate, structure [C] first The second type of blue light photoelectric conversion unit and the second type of red light photoelectric conversion unit are disposed below the type
  • the arrangement order of the photoelectric conversion parts of these imaging devices in the vertical direction is the order of the blue light photoelectric conversion parts, the green light photoelectric conversion parts, and the red light photoelectric conversion parts from the light incident direction, or green from the light incident direction It is preferable that the photoelectric conversion part for light, the photoelectric conversion part for blue light, and the photoelectric conversion part for red light be in order. This is because light of a shorter wavelength is more efficiently absorbed on the incident surface side. Since red is the longest wavelength among the three colors, it is preferable to position the red light photoelectric conversion portion in the lowermost layer when viewed from the light incident surface.
  • a stacked structure of these imaging elements constitutes one pixel.
  • the first type near infrared light photoelectric conversion unit (or infrared light photoelectric conversion unit) may be provided.
  • the photoelectric conversion layer of the first type infrared light photoelectric conversion unit is made of, for example, an organic material, is the lowermost layer of the laminated structure of the first type imaging device, and is an image of the second type It is preferable to arrange it above the element.
  • the second type near infrared light photoelectric conversion unit (or the infrared light photoelectric conversion unit) may be provided below the first type photoelectric conversion unit.
  • the first electrode is formed on the interlayer insulating layer provided on the semiconductor substrate.
  • the imaging device formed on the semiconductor substrate can be of the back side illumination type or of the front side illumination type.
  • the photoelectric conversion layer may be (1) Composed of a p-type organic semiconductor. (2) Composed of an n-type organic semiconductor. (3) It is comprised from the laminated structure of a p-type organic-semiconductor layer / n-type organic-semiconductor layer. It is comprised from the laminated structure of the mixed layer (bulk hetero structure) / n-type organic-semiconductor layer of p-type organic-semiconductor layer / p-type organic semiconductor and n-type organic semiconductor.
  • fullerenes and fullerene derivatives for example, fullerene (higher order fullerenes) such as C60, C70 and C74, endohedral fullerenes, etc.) or fullerene derivatives (eg, fullerene fluoride, PCBM fullerene compound, fullerene multimer, etc. ), (Deep) organic semiconductors whose HOMO and LUMO are larger than p-type organic semiconductors, and transparent inorganic metal oxides can be mentioned.
  • fullerene (higher order fullerenes) such as C60, C70 and C74, endohedral fullerenes, etc.
  • fullerene derivatives eg, fullerene fluoride, PCBM fullerene compound, fullerene multimer, etc.
  • (Deep) organic semiconductors whose HOMO and LUMO are larger than p-type organic semiconductors, and transparent inorganic metal oxides can be mentioned.
  • heterocyclic compounds containing nitrogen atom, oxygen atom, and sulfur atom such as pyridine derivatives, pyrazine derivatives, pyrimidine derivatives, triazine derivatives, quinoline derivatives, quinoxaline derivatives, isoquinoline derivatives, acridine Derivative, phenazine derivative, phenanthroline derivative, tetrazole derivative, pyrazole derivative, imidazole derivative, thiazole derivative, oxazole derivative, imidazole derivative, imidazole derivative, benzoimidazole derivative, benzotriazole derivative, benzoxazole derivative, benzoxazole derivative, carbazole derivative, benzofuran derivative, dibenzofuran derivative , Subporphyrazine derivative, polyphenylene vinylene derivative, polybenzothiadiazole derivative, polyfluorene derivative Organic molecules having such a part of the molecular skeleton, can be mentioned organic metal complex or sub phthalo
  • a halogen atom As a group contained in a fullerene derivative, etc., a halogen atom; a linear, branched or cyclic alkyl group or phenyl group; a group having a linear or fused aromatic compound; a group having a halide; a partial fluoroalkyl group; Fluoroalkyl group; silyl alkyl group; silyl alkoxy group; aryl silyl group; aryl sulfanyl group; alkyl sulfanyl group; aryl sulfonyl group; alkyl sulfonyl group; aryl sulfide group: alkyl sulfide group; amino group; Hydroxy group; alkoxy group; acylamino group; acyloxy group; carbonyl group; carboxyl group; carboxy group; carboalkoxy group; carboalkoxy group; acyl group; sulfonyl group;
  • the thickness of the photoelectric conversion layer (sometimes called “organic photoelectric conversion layer”) made of an organic material is not limited, and 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, more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 7 m to 1. 8 ⁇ 10 ⁇ 7 m can be exemplified.
  • organic semiconductors are often classified as p-type and n-type, p-type means that they can easily transport holes, and n-type means that they can easily transport electrons, and inorganic It is not limited to the interpretation that it has a hole or an electron as a majority carrier of thermal excitation like a semiconductor.
  • the organic photoelectric conversion layer for photoelectrically converting green light for example, rhodamine dyes, melacyanine dyes, quinacridone derivatives, subphthalocyanine dyes (subphthalocyanine derivatives) and the like can be mentioned, and blue
  • a material which comprises the organic photoelectric converting layer which photoelectrically converts light a coumaric-acid pigment
  • a red light is photoelectrically converted
  • dye and a sub phthalocyanine type pigment can be mentioned, for example.
  • crystalline silicon amorphous silicon, microcrystalline silicon, crystalline selenium, amorphous selenium, and CIGS (CuInGaSe), CIS (CuInSe 2 ), CuInS 2 which is a chalcopyrite-based compound.
  • 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, PbS and the like can be mentioned.
  • quantum dots made of these materials for the photoelectric conversion layer.
  • a single-panel color solid-state imaging device can be configured by the solid-state imaging device according to the first aspect to the second aspect of the present disclosure, and the solid-state imaging device having the first configuration to the second configuration.
  • the solid-state imaging device provided with a stacked imaging element is different from the solid-state imaging device provided with an imaging element of Bayer array (that is, blue, green, using a color filter layer) Improvement in sensitivity, since imaging elements having sensitivity to light of a plurality of types of wavelengths are stacked in the same pixel in the incident direction of light, instead of performing red spectrum).
  • the pixel density per unit volume can be improved.
  • the organic material since 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, incident angle of light The restriction is relaxed.
  • the second embodiment according to the present disclosure provided with a stacked imaging device.
  • the generation of false color can be suppressed. Since the organic photoelectric conversion layer itself also functions as a color filter layer, color separation is possible without providing a color filter layer.
  • the use of the color filter layer can alleviate the requirement for the blue, green, and red spectral characteristics, and can achieve high mass production. Have sex.
  • an interline arrangement, G stripe RB checkered arrangement, G stripe RB perfect checkered arrangement, checkered complementary color arrangement, stripe arrangement, diagonal stripe arrangement other than Bayer arrangement Arrangement, primary color difference arrangement, field color difference sequential arrangement, frame color difference sequential arrangement, MOS type arrangement, improved MOS type arrangement, frame interleave arrangement, field interleave arrangement can be mentioned.
  • one pixel (or sub-pixel) is configured by one imaging element.
  • a filter layer which transmits not only red, green and blue but also specific wavelengths such as cyan, magenta and yellow depending on the case may be mentioned.
  • the color filter layer is not only composed of an organic material-based color filter layer using an organic compound such as a pigment or a dye, but is also a photonic crystal or wavelength selection element applying plasmons
  • a color filter layer having a conductor lattice structure provided with a conductive layer, for example, can be formed of a thin film made of an inorganic material such as amorphous silicon (see JP-A-2008-177191).
  • a pixel region in which a plurality of imaging devices and the like of the present disclosure are arranged is configured by pixels regularly arranged in a two-dimensional array.
  • the pixel area is usually an effective pixel area that actually receives light, amplifies signal charges generated by photoelectric conversion, and reads out to a drive circuit, and a black reference pixel for outputting an optical black that is a reference of the black level A region (also called an optical black pixel region (OPB)).
  • the black reference pixel area is usually arranged at the outer periphery of the effective pixel area.
  • the imaging device and the like of the present disclosure including the various preferred embodiments described above, light is irradiated, photoelectric conversion occurs in the photoelectric conversion layer, and carriers and carriers are separated from holes. And let the electrode from which a hole is taken out be an anode, and let the electrode from which an electron is taken out be 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 or the like”.
  • the second electrode may be made of a transparent conductive material
  • the first electrode may be made of a metal material.
  • the second electrode located on the light incident side is made of a transparent conductive material, and the first electrode etc.
  • An electrode made of a transparent conductive material may be called a "transparent electrode".
  • the band gap energy of the transparent conductive material is desirably 2.5 eV or more, preferably 3.1 eV or more.
  • a conductive metal oxide can be mentioned as a transparent conductive material which constitutes a transparent electrode.
  • a transparent electrode having a base layer of gallium oxide, titanium oxide, niobium oxide, nickel oxide or the like can be mentioned.
  • the thickness of the transparent electrode may be 2 ⁇ 10 -8 m to 2 ⁇ 10 -7 m, preferably 3 ⁇ 10 -8 m to 1 ⁇ 10 -7 m.
  • the charge discharging electrode is also preferably made of a transparent conductive material from the viewpoint of simplification of the manufacturing process.
  • alkali metals eg, Li, Na, K etc.
  • alkaline earth metals eg Mg, Ca etc.
  • Al zinc (Zn), tin (Sn), thallium (Tl), sodium-potassium alloy, aluminum-lithium alloy, magnesium-silver alloy, rare earth metals such as indium, ytterbium, or alloys thereof it can.
  • platinum platinum (Pt), gold (Au), palladium (Pd), chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum (Al), silver (Ag), tantalum (Ta), Metals such as tungsten (W), copper (Cu), titanium (Ti), indium (In), tin (Sn), iron (Fe), cobalt (Co), molybdenum (Mo) or such metal elements
  • Alloys conductive particles comprising these metals, conductive particles of alloys containing these metals, polysilicon containing impurities, carbon-based materials, oxide semiconductor materials, carbon nano tubes, graphene, etc.
  • a material can be mentioned and it can also be set as the laminated structure of the layer containing these elements.
  • organic materials such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrene sulfonic acid [PEDOT / PSS] can also be mentioned as materials constituting the cathode.
  • these conductive materials may be mixed with a binder (polymer) to be cured as a paste or ink, and used as an electrode.
  • a dry method or a wet method can be used as a film formation method of the first electrode or the like and the second electrode (cathode or anode).
  • a dry method physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD) can be mentioned.
  • PVD method vacuum evaporation method using resistance heating or high frequency heating
  • EB (electron beam) evaporation method various sputtering methods (magnetron sputtering method, RF-DC coupled bias sputtering method, ECR Sputtering method, facing target sputtering method, high frequency sputtering method), ion plating method, laser ablation method, molecular beam epitaxy method, laser transfer method
  • various sputtering methods magnettron sputtering method, RF-DC coupled bias sputtering method, ECR Sputtering method, facing target sputtering method, high frequency sputtering method
  • ion plating method laser ablation method
  • molecular beam epitaxy method laser transfer method
  • CVD method plasma CVD method, thermal CVD method, organic metal (MO) CVD method and photo CVD method can be mentioned.
  • electrolytic plating method electroless plating method
  • spin coating method inkjet method
  • spray method stamp method
  • micro contact printing method flexographic printing method
  • offset printing method gravure printing method
  • dip method dip method
  • the patterning method include shadow mask, laser transfer, chemical etching such as photolithography, and physical etching using ultraviolet light, laser, and the like.
  • planarization techniques for the first electrode and the like and the second electrode a laser planarization method, a reflow method, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, or the like can be used.
  • Silicon oxide-based materials silicon nitride (SiN Y ); inorganic oxides such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), etc .; and inorganic insulating materials exemplified by high dielectric insulating materials such as aluminum oxide materials; Methyl methacrylate (PMMA); polyvinyl phenol (PVP); polyvinyl alcohol (PVA); polyimide; polycarbonate (PC); polyethylene terephthalate (PET); polystyrene; N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyl trimethoxysilane (AEAPTMS) Silanol derivatives (silane coupling agents) such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS) and octadecyltrichlorosilane (OTS); novolac type phenol resin; fluorocarbon resin; octadecanethiol, dodecylisocyanate, etc.
  • Organic insulating material exemplified by straight-chain hydrocarbons having functional group capable of bonding with the control electrode on the end (organic polymer) can also be used a combination thereof.
  • Silicon oxide-based materials such as silicon oxide (SiO x ), BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, silicon oxynitride (SiON), SOG (spin on glass), low dielectric constant insulating materials (for example, polyarylethers, cyclopar) Fluorocarbon polymers and benzocyclobutene, cyclic fluorine resin, polytetrafluoroethylene, fluorinated aryl ether, fluorinated polyimide, amorphous carbon, organic SOG) can be exemplified.
  • the insulating layer can have a single-layer structure or can have a structure in which a plurality of layers (eg, two layers) are stacked.
  • the insulating layer / lower layer is formed at least on the charge storage electrode and in the region between the charge storage electrode and the first electrode, and the insulating layer / lower layer is subjected to planarization treatment.
  • the insulating layer / lower layer may be left in the region between the charge storage electrode and the first electrode, and the insulating layer / upper layer may be formed on the remaining insulating layer / lower layer and charge storage electrode. Layer planarization can be reliably achieved. Materials for forming 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 those of the conventional floating diffusion layer, amplification transistor, reset transistor and selection transistor .
  • the drive circuit may also be of known construction.
  • the first electrode is connected to the floating diffusion layer and the gate of the amplification transistor, but a contact hole may be formed to connect the first electrode to the floating diffusion layer and the gate of the amplification transistor.
  • a contact hole portion polysilicon doped with impurities, refractory metal such as tungsten, Ti, Pt, Pd, Cu, TiW, TiN, TiNW, WSi 2 , MoSi 2 or metal silicide, or the like
  • refractory metal such as tungsten, Ti, Pt, Pd, Cu, TiW, TiN, TiNW, WSi 2 , MoSi 2 or metal silicide, or the like
  • a layered structure of layers of material eg, Ti / TiN / W
  • a first carrier blocking layer may be provided between the inorganic oxide semiconductor material layer and the first electrode, or a second carrier blocking layer may be provided between the organic photoelectric conversion layer and the second electrode.
  • 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), potassium (K) and a fluoride or oxide thereof
  • an alkaline earth such as magnesium (Mg) or calcium (Ca) And metals and their fluorides and oxides.
  • Examples of film formation methods of various organic layers include a dry film formation method and a wet film formation method.
  • Dry deposition methods include resistance heating or high frequency heating, vacuum evaporation using electron beam heating, flash evaporation, plasma evaporation, EB evaporation, various sputtering methods (bipolar sputtering, direct current sputtering, direct current magnetron sputtering) Method, RF sputtering method, magnetron sputtering method, RF-DC coupled bias sputtering method, ECR sputtering method, facing target sputtering method, RF sputtering method, ion beam sputtering method), DC (Direct Current) method, RF method, multiple 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
  • CVD method plasma CVD method, thermal CVD method, MOCVD method, photo CVD method can be mentioned.
  • a wet method specifically, a spin coating method, an immersion method, a casting method, a micro contact printing method, a drop casting method, a screen printing method, an inkjet printing method, an offset printing method, a gravure printing method, a flexographic printing method, etc.
  • Various printing methods Stamp method; Spray method; Air doctor coater method, blade coater method, rod coater method, knife coater method, squeeze coater method, reverse roll coater method, transfer roll coater method, gravure coater method, kiss coater method, cast coater
  • Various coating methods such as a method, a spray coater method, a slit orifice coater method, and a calendar coater method can be exemplified.
  • nonpolar or low polar organic solvents such as toluene, chloroform, hexane and ethanol can be exemplified as the solvent.
  • the patterning method include shadow mask, laser transfer, chemical etching such as photolithography, and physical etching using ultraviolet light, laser, and the like.
  • planarization techniques of various organic layers laser planarization, reflow, or the like can be used.
  • the imaging device or the solid-state imaging device may be provided with an on-chip micro lens or a light shielding layer as needed, and a drive circuit or wiring for driving the imaging device is provided. . If necessary, a shutter for controlling the incidence of light on the imaging device may be provided, or an optical cut filter may be provided according to the purpose of the solid-state imaging device.
  • one on-chip micro lens may be disposed above the imaging element or the like of the present disclosure.
  • the imaging element block may be configured of the imaging elements of the present disclosure and the like according to the present disclosure, and one on-chip micro lens may be disposed above the imaging element block.
  • connection portions can be stacked by overlapping so that the connection portions are in contact with each other and joining the connection portions, and the connection portions can also be joined using a solder bump or the like.
  • the driving method for driving the solid-state imaging device In all the imaging devices, while accumulating the charge in the inorganic oxide semiconductor material layer (or the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer) simultaneously, the charge in the first electrode is discharged out of the system, and thereafter, The charges accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer (or the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer) are simultaneously transferred to the first electrode in all the imaging elements, and after the transfer is completed, each imaging is sequentially performed Reading out the charge transferred to the first electrode in the element, 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, and in all the imaging elements, inorganic elements are simultaneously Since the charge in the first electrode is discharged to the outside of the system while accumulating the charge in the oxide semiconductor material layer or the like, the reset of the first electrode can be surely performed simultaneously in all the imaging elements. Thereafter, in all the imaging devices, the charges accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer and the like are simultaneously transferred to the first electrode, and after completion of the transfer, the charges are sequentially transferred to the first electrode in each imaging device Read out the charge. Therefore, the so-called global shutter function can be easily realized.
  • the imaging device of the present disclosure examples include a CCD device, a CMOS image sensor, a contact image sensor (CIS), and a signal amplification type image sensor of a CMD (Charge Modulation Device) type.
  • the solid-state imaging device having the first configuration to the second configuration for example, a digital still camera or video camera, a camcorder, a surveillance camera, a vehicle mounting camera, A camera for smartphones, a user interface camera for games, and a camera for biometrics can be configured.
  • Example 1 relates to an imaging device of the present disclosure, a stacked imaging device of the present disclosure, and a solid-state imaging device according to a second aspect of the present disclosure.
  • FIG. 1 shows a schematic partial cross-sectional view of an imaging device and a stacked imaging device (hereinafter simply referred to as “imaging device”) of Example 1, and FIG. 2 and an equivalent circuit diagram of the imaging device of Example 1.
  • FIG. 4 shows a schematic layout of the first electrode and the charge storage electrode that constitute the photoelectric conversion unit of the imaging device of Example 1 and the transistors that constitute the control unit, and FIG.
  • the state of the potential at each part at the time of operation of the element is schematically shown in FIG. 5, and an equivalent circuit diagram for explaining each part of the image pickup device of Example 1 is shown in FIG.
  • FIG. 7 shows a schematic layout of the first electrode and the charge storage electrode constituting the photoelectric conversion unit of the imaging device of Example 1, and the first electrode, the charge storage electrode, the second electrode and the contact hole A schematic transparent perspective view of the part is shown in FIG.
  • FIG. 78 shows a conceptual diagram of the solid-state imaging device of the first embodiment.
  • the imaging device includes a photoelectric conversion unit in which the first electrode 21, the photoelectric conversion layer 23A, and the second electrode 22 are stacked, and between the first electrode 21 and the photoelectric conversion layer 23A, The inorganic oxide semiconductor material layer 23B is formed.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B contains an indium (In) atom, a gallium (Ga) atom, a tin (Sn) atom and a zinc (Zn) atom.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is composed of a composite oxide containing indium (In) atoms, gallium (Ga) atoms, tin (Sn) atoms and zinc (Zn) atoms, specifically, It is comprised from the complex oxide which consists of indium oxide, a gallium oxide, a tin oxide, and a zinc oxide.
  • the layered imaging element of the first embodiment has at least one imaging element of the first embodiment.
  • the solid-state imaging device according to the first embodiment includes a plurality of stacked imaging elements according to the first embodiment. Then, from the solid-state imaging device according to the first embodiment, for example, a digital still camera, a video camera, a camcorder, a surveillance camera, a vehicle mounted camera (vehicle mounted camera), a smartphone camera, a game user interface camera, a biometrics camera Etc. are configured.
  • the LUMO value E 1 of the material constituting the portion of the photoelectric conversion layer 23A located in the vicinity of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the LUMO value E 2 of the material constituting the inorganic oxide semiconductor material layer 23B are as follows: Formula (A) preferably satisfies the following formula (B). E 2 -E 1 0.10.1 eV (A) E 2 -E 1 > 0.1 eV (B) Alternatively, the mobility of the material forming the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is 10 cm 2 / V ⁇ s or more. The carrier concentration of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is less than 1 ⁇ 10 16 / cm 3 .
  • the photoelectric conversion unit is further disposed to be separated from the insulating layer 82 and the first electrode 21, and the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B and the insulating layer 82 are interposed therebetween. It has a charge storage electrode 24 disposed opposite to it. Light is incident from the second electrode 22.
  • the energy level of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B can be controlled by controlling the oxygen gas introduction amount (oxygen gas partial pressure) when forming the inorganic oxide semiconductor material layer 23B based on the sputtering method.
  • the partial pressure of oxygen gas is preferably 0.005 (0.5%) to 0.10 (10%).
  • Table 1 shows the relationship between the oxygen gas partial pressure and the energy level obtained from inverse photoelectron spectroscopy, when the image sensor of Example 1 is used.
  • the photoelectric conversion layer 23A and the inorganic oxide semiconductor material layer 23B the energy level of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B, the energy level difference between the photoelectric conversion layer 23A and the inorganic oxide semiconductor material layer 23B (E 2) -E 1), and it was examined for mobility of the material constituting the inorganic oxide semiconductor material layer 23B.
  • the conditions were divided into three. That is, under the first condition, IGZO is used as the material forming the inorganic oxide semiconductor material layer 23B, and under the second condition and the third condition, as the material forming the inorganic oxide semiconductor material layer 23B.
  • the following In a Ga b Sn c Zn d O e was used.
  • the film thickness of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B was 50 nm.
  • the photoelectric conversion layer 23A is made of quinacridone and has a thickness of 0.1 ⁇ m.
  • the LUMO value E 1 of the material forming the portion of the photoelectric conversion layer 23A located in the vicinity of an inorganic oxide semiconductor material layer 23B was 4.5 eV.
  • an imaging device or the like based on the second condition and the third condition can be obtained by using a target having a changed composition.
  • the energy level difference (E 2 -E 1 ) is 0 eV.
  • the energy level difference (E 2 -E 1 ) is improved as compared to the first condition.
  • the mobility is further improved compared to the second condition.
  • the transfer characteristics under these three conditions were evaluated by device simulation based on the imaging device having the structure shown in FIG. Incidentally, the LUMO value E 1 of the photoelectric conversion layer 23A and 4.5 eV.
  • the relative amount of electrons in the state where the electrons are attracted above the charge storage electrode 24 is 1 ⁇ 10 0 .
  • the relative amount of electrons in the state where all the electrons attracted to the upper side of the charge storage electrode 24 are transferred to the first electrode 21 is set to 1 ⁇ 10 ⁇ 4 .
  • transfer time is used as an index for determining whether the transfer characteristic is good or bad.
  • the results of the transfer time are shown in Table 3 below.
  • the transfer time is shorter for the second condition than for the first condition and for the third condition than for the second condition. That is, as the value of (E 2 -E 1 ) increases, better transfer characteristic results are shown, which means that the LUMO value E 2 of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is that of the photoelectric conversion layer 23A.
  • the result that the formation to be larger than the LUMO value E 1 is a more preferable factor for the further improvement of the transfer characteristic.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is made of In a Ga b Sn c Zn d O e , and 1.8 ⁇ (b + c) / a ⁇ 2.3 as well as, 2.3 ⁇ d / a ⁇ 2.6 It is further found that it is preferable to satisfy b> 0.
  • the LUMO value E 1 of the material constituting the portion of the photoelectric conversion layer 23A located in the vicinity of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the LUMO value E 2 of the material constituting the inorganic oxide semiconductor material layer 23B are E 2 -E 1 0.10.1 eV More preferably, E 2 -E 1 > 0.1 eV
  • the mobility of the material forming the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is 10 cm 2 / V ⁇ s or more.
  • the channel formation region of the TFT is formed based on the first condition, the second condition, and the third condition, and the result of evaluating the TFT characteristics is shown in FIG. That is, the graph of the obtained relation between V gs and I d of the TFT which constitutes a channel formation region of IGZO or In a Ga b Sn c Zn d O e is shown in Figure 76, than in the first condition the second condition It can be seen that the TFT characteristics are better in the third condition than in the second condition.
  • the evaluation results of the external quantum efficiency characteristic (EQE) at (J dk ) and at room temperature (25 ° C.) are shown.
  • a first electrode made of ITO is formed on a substrate, and an inorganic oxide semiconductor material layer, a photoelectric conversion layer, a buffer layer made of MoO x and a second electrode are sequentially laminated on the first electrode.
  • the thickness of the inorganic oxide semiconductor material layer was 100 nm.
  • the dark current characteristics (J dk ) when 2 volts was applied as a positive bias, good results were shown as 1 ⁇ 10 ⁇ 10 / cm 2 or less.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is amorphous (for example, it is amorphous which does not have a crystal structure locally).
  • the surface roughness Ra of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B at the interface between the photoelectric conversion layer 23A and the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is 1.5 nm or less, and the root mean square roughness of the inorganic oxide semiconductor material layer
  • the inorganic oxide semiconductor material layer contains an indium (In) atom, a gallium (Ga) atom, a tin (Sn) atom and a zinc (Zn) atom. Therefore, the carrier concentration of the inorganic oxide semiconductor material layer (degree of depletion of the inorganic oxide semiconductor material layer), the mobility of the material forming the inorganic oxide semiconductor material layer, and the inorganic oxide semiconductor material layer the control of the LUMO value E 2 of the material, results that can be achieved in good balance, simple structure, despite the structure, excellent imaging element in the transfer characteristic of the charge accumulated in the photoelectric conversion layer, stacked Type imaging device and a solid-state imaging device can be provided.
  • the carrier concentration of the inorganic oxide semiconductor material layer (the degree of depletion of the inorganic oxide semiconductor material layer) is controlled by controlling the ratio of gallium atoms and tin atoms among the atoms constituting the inorganic oxide semiconductor material layer. It is estimated that control becomes possible, control of the mobility of the inorganic oxide semiconductor material layer becomes possible by controlling the proportion of indium atoms, and control of the LUMO value E 2 becomes possible by controlling the proportion of zinc atoms. Ru.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer have a two-layer structure, recombination at the time of charge accumulation can be prevented, and the charge accumulated in the photoelectric conversion layer is transferred to the first electrode The efficiency can be increased and the generation of dark current can be suppressed.
  • the imaging device of Example 1 further includes a semiconductor substrate (more specifically, a silicon semiconductor layer) 70, and the photoelectric conversion unit is disposed above the semiconductor substrate 70.
  • the semiconductor device 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 of the semiconductor substrate 70 is upward, and the opposite side of the semiconductor substrate 70 is downward.
  • a wiring layer 62 composed of a plurality of wirings is provided below the semiconductor substrate 70.
  • the semiconductor substrate 70, the control unit at least the floating diffusion layer FD 1 and the amplifying transistor TR1 # 038 constituting is provided a first electrode 21 is connected to the gate of the floating diffusion layer FD 1 and the amplifying transistor TR1 # 038 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.
  • Floating diffusion layer FD 1 is connected to one source / drain region of the reset transistor TR1 rst, one of the source / drain region of the amplifying transistor TR1 # 038 is provided for one source / drain region of the select transistor TR1 sel is connected, the other source / drain region of the select transistor TR1 sel is connected to a 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 imaging device of Example 1 is a backside illumination type imaging device, and is a first type having sensitivity to green light provided with a first type of green light photoelectric conversion layer that absorbs green light.
  • the green light imaging element of the first embodiment (hereinafter referred to as “first imaging element")
  • the second type of blue light photoelectric conversion layer absorbing blue light and the second type of blue light sensitive
  • a second type of conventional type having sensitivity to red light including a conventional blue light imaging element (hereinafter referred to as “second imaging element”), and a second type of red light photoelectric conversion layer that absorbs red light. It has a structure in which three imaging elements of a red light imaging element (hereinafter, referred to as “third imaging element”) are stacked.
  • the red light imaging element (third imaging element) and the blue light imaging element (second imaging element) are provided in the semiconductor substrate 70, and the second imaging element is more than the third imaging element.
  • the green light imaging device (first imaging device) is provided above the blue light imaging device (second imaging device).
  • One pixel is configured by the stacked structure of the first imaging device, the second imaging device, and the third imaging device. No color filter layer is provided.
  • the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 are formed apart from each other on the interlayer insulating layer 81.
  • the interlayer insulating layer 81 and the charge storage electrode 24 are covered with an insulating layer 82.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the photoelectric conversion layer 23A are formed on the insulating layer 82, and the second electrode 22 is formed on the photoelectric conversion layer 23A.
  • An insulating layer 83 is formed on the entire surface including the second electrode 22, and an on-chip micro lens 14 is provided on the insulating layer 83. No color filter layer is provided.
  • the first electrode 21, the charge storage electrode 24 and the second electrode 22 are made of, for example, a transparent electrode made of ITO (work function: about 4.4 eV).
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is made of In a Ga b Sn c Zn d O e .
  • the photoelectric conversion layer 23A is composed of a layer containing a known organic photoelectric conversion material (for example, an organic material such as a rhodamine dye, a melacyanine dye, or quinacridone) having sensitivity to at least green light.
  • the interlayer insulating layer 81 and the insulating layers 82 and 83 are made of a known insulating material (for example, SiO 2 or SiN).
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B and the first electrode 21 are connected by the connection portion 67 provided in the insulating layer 82. In the connection portion 67, the inorganic oxide semiconductor material layer 23B extends. That is, the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B extends in 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 forming the drive circuit via the connection hole 66, the pad portion 64, and the wiring VOA provided in the interlayer insulating layer 81. .
  • the size of the charge storage electrode 24 is larger than that of the first electrode 21.
  • An element isolation region 71 is formed on the side of the first surface (front surface) 70A of the semiconductor substrate 70, and an oxide film 72 is formed on the first surface 70A 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 constituting a control unit of the first imaging device are provided, and further, a first floating diffusion layer An FD 1 is provided.
  • the reset transistor TR1 rst is composed of 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, one of the source / drain regions 51C of the reset transistor TR1 rst also serves as the first floating diffusion layer FD 1, the other of the source / drain Region 51 B 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 63, a contact hole 61 formed in the semiconductor substrate 70 and the interlayer insulating layer 76, and a wiring layer formed in the interlayer insulating layer 76. It is connected to one source / drain region 51C (first floating diffusion layer FD 1 ) of the reset transistor TR1 rst via 62.
  • the amplification transistor TR1 amp is composed of 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 of the source / drain regions 51C (first floating diffusion layer FD 1 ) of the reset transistor TR1 rst via the wiring layer 62. Further, one source / drain region 52B is connected to the power supply V DD .
  • the selection transistor TR1 sel is configured of a gate portion 53, a channel formation region 53A, and source / drain regions 53B and 53C.
  • the gate portion 53 is connected to the select line SEL 1.
  • one source / drain region 53B shares a region with the other source / drain region 52C that constitutes amplification transistor TR1 amp
  • the other source / drain region 53C is a signal line (data output line) VSL. It is connected to 1 (117).
  • the second imaging element includes an n-type semiconductor region 41 provided in 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. Further, a region 45C of the semiconductor substrate 70 in the vicinity of the transfer transistor TR2 trs gate portion 45 of the second floating diffusion layer FD 2 is provided. n-type charge accumulated in the semiconductor region 41 is read out to the second floating diffusion layer FD 2 through the transfer channel to be 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 , which constitute a control unit of the second imaging device, are further provided on the first surface side of the semiconductor substrate 70. There is.
  • the reset transistor TR2 rst is composed of 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 It doubles 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 is configured of 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 amplification transistor TR2 amp , and the other source / drain region is connected to signal line (data output line) VSL 2 It is done.
  • the third imaging device includes an n-type semiconductor region 43 provided in 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. Further, a region 46C of the semiconductor substrate 70 in the vicinity of the transfer transistor TR3 trs of the gate portion 46, third floating diffusion layer FD 3 is provided. n-type charge accumulated in the semiconductor region 43 is read out to the third floating diffusion layer FD 3 via the transfer channel 46A which is formed along the gate portion 46.
  • a reset transistor TR3 rst On the first surface side of the semiconductor substrate 70, a reset transistor TR3 rst , an amplification transistor TR3 amp, and a selection transistor TR3 sel , which constitute a control unit of the third imaging device, are further provided. There is.
  • the reset transistor TR3 rst is composed of 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 It doubles as FD 3 .
  • the amplification transistor TR3 amp is configured of 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 select transistor TR3 sel is configured of a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate portion is connected to the select line SEL 3. Further, one source / drain region shares the other source / drain region and the region constituting the amplifying transistor TR3 # 038, the other source / drain region, the signal lines (data output lines) connected to the VSL 3 It is done.
  • the reset lines RST 1 , RST 2 and RST 3 , the selection lines SEL 1 , SEL 2 and SEL 3 , and the transfer gate lines TG 2 and TG 3 are connected to the vertical drive circuit 112 constituting a drive circuit, and signal lines (data output).
  • the lines VSL 1 , VSL 2 and VSL 3 are connected to a column signal processing circuit 113 which constitutes 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 the generation of dark current.
  • 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. .
  • the p + layer 73 is formed on the side of the back surface 70 B of the semiconductor substrate 70, and the HfO 2 film 74 and the insulation are formed on the portion from the p + layer 73 to the contact hole 61 inside the semiconductor substrate 70.
  • a material film 75 is formed.
  • wiring is formed in a plurality of layers, but illustration is omitted.
  • the HfO 2 film 74 is a film having a negative fixed charge, and by providing such a film, the generation of dark current can be suppressed.
  • the operation of the stacked imaging device (first imaging device) including the charge storage electrode of the first embodiment will be described.
  • the potential of the first electrode 21 was set higher than the potential of the second electrode 22. That is, for example, with the first electrode 21 at a positive potential and the second electrode 22 at a negative potential, electrons generated by photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer 23A are read out to the floating diffusion layer. The same applies to the other embodiments.
  • FIG. 5 The reference numerals used in FIG. 5, FIG. 20 in FIG. 20 in the fourth embodiment to be described later, and in FIG. 32 in FIG. 33 are as follows.
  • Inorganic oxide semiconductor material layer 23 facing the transfer control electrode (charge transfer electrode) 25 Potential V OA-A ⁇ charge storage electrode in the potential V OA ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ charge storage electrode 24 in the electric potential FD ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ first floating diffusion layer FD 1 at a point P D in the region of the B Potential V OA-B in segment 24 A ... Potential V OA-C in charge storage electrode segment 24 B ... Potential V OT in charge storage electrode segment 24 C ...
  • 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 23A by the light incident on the photoelectric conversion layer 23A. Holes generated by photoelectric conversion are sent from the second electrode 22 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • V 12 V V 11 since the potential of the first electrode 21 is higher than the potential of the second electrode 22, that is, for example, when a positive potential is applied to the first electrode 21 and a negative potential is applied to the second electrode 22. Therefore, V 12 V V 11 , preferably V 12 > V 11 .
  • inorganic oxide semiconductor material layer 23 B As a result, electrons generated by photoelectric conversion are attracted to the charge storage electrode 24, and the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B or the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B facing the charge storage electrode 24 and the photoelectric conversion layer 23 A (described below These are collectively referred to as “inorganic oxide semiconductor material layer 23 B etc.” That is, charges are accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the like. Since V 12 > V 11 , electrons generated inside the photoelectric conversion layer 23A will not move toward the first electrode 21. With the passage of time of photoelectric conversion, the potential in the region such as the inorganic oxide semiconductor material layer 23B facing the charge storage electrode 24 becomes a more negative value.
  • a reset operation is performed later in the charge accumulation period. Accordingly, the first potential of the floating diffusion layer FD 1 is reset, the potential of the first floating diffusion layer FD 1 becomes the power supply potential V DD.
  • the charge is read out. That is, in the charge transfer period, the potential V 21 is applied to the first electrode 21 from the drive circuit, and the potential V 22 is applied to the charge storage electrode 24. Here, it is assumed that V 22 ⁇ V 21 .
  • the electrons that have stopped in the region such as the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B 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 inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like is read out to the control unit.
  • Amplifying transistor 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 imaging element and the third imaging element are similar to a series of operations such as conventional charge accumulation, reset operation, and charge transfer.
  • the first floating reset noise of the diffusion layer FD 1 as in the prior art, can be removed correlated double sampling (CDS, Correlated Double Sampling) by treatment.
  • Example 1 since the charge storage electrode is disposed to be separated from the first electrode and disposed to face the photoelectric conversion layer through the insulating layer, When light is irradiated to the photoelectric conversion layer and photoelectric conversion is performed in the photoelectric conversion layer, a kind of capacitor is formed by the inorganic oxide semiconductor material layer etc., the insulating layer and the charge storage electrode, and the inorganic oxide semiconductor material layer etc. Charge can be stored. Therefore, at the start of exposure, the charge storage portion can be fully depleted and the charge can be erased. As a result, it is possible to suppress the occurrence of the phenomenon that the kTC noise becomes large, the random noise is deteriorated, and the imaging image quality is lowered. Further, since all the pixels can be reset simultaneously, a so-called global shutter function can be realized.
  • FIG. 78 shows a conceptual diagram of the solid-state imaging device of the first embodiment.
  • the solid-state imaging device 100 includes an imaging area 111 in which the stacked imaging elements 101 are arranged in a two-dimensional array, a vertical drive circuit 112 as a drive circuit (peripheral circuit), and a column signal processing circuit 113. It comprises a horizontal drive circuit 114, an output circuit 115, a drive control circuit 116 and the like. These circuits can be configured from known circuits, and can be configured using other circuit configurations (for example, various circuits used in a conventional CCD imaging device or CMOS imaging device) Needless to say.
  • the display of the reference number “101” in the stacked imaging device 101 is only one line.
  • the drive control circuit 116 generates, based on the vertical synchronization signal, the horizontal synchronization signal, and the master clock, a clock signal and a control signal which become the reference of the operations of the vertical drive circuit 112, the column signal processing circuit 113 and the horizontal drive circuit 114. . Then, 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 formed of, for example, a shift register, and sequentially scans the stacked imaging elements 101 in the imaging area 111 in the vertical direction sequentially in units of rows. Then, a pixel signal (image signal) based on the current (signal) generated according to the amount of light received in each stacked imaging device 101 is sent to the column signal processing circuit 113 via the signal line (data output line) 117 and VSL.
  • the column signal processing circuit 113 is disposed, for example, for each column of the stacked imaging device 101, and the image signal output from the stacked imaging device 101 for one row is a black reference pixel (not shown) for each imaging device.
  • the signal processing from the noise removal and the signal amplification is performed by the signals from the periphery of the effective pixel area.
  • a horizontal selection switch (not shown) is provided connected to the horizontal signal line 118.
  • the horizontal drive circuit 114 is formed of, for example, a shift register, and sequentially selects each of the column signal processing circuits 113 by sequentially outputting horizontal scanning pulses, and the signals from each of the column signal processing circuits 113 are supplied 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 processed signal.
  • FIG. 9 an equivalent circuit diagram of a modification of the imaging device of the first embodiment, and a schematic layout diagram of transistors constituting the first electrode, the charge storage electrode, and the control unit are shown in FIG.
  • the other source / drain region 51B of the transistor TR1 rst may be grounded instead of being connected to the power supply V DD .
  • the imaging device of Example 1 can be manufactured, for example, by the following method. That is, first, an SOI substrate is prepared. Then, a first silicon layer is formed on the surface of the SOI substrate by an epitaxial growth method, and ap + layer 73 and an n-type semiconductor region 41 are formed in the first silicon layer. Then, a second silicon layer is formed on the first silicon layer by an epitaxial growth method, and an element isolation region 71, an oxide film 72, ap + layer 42, an n type semiconductor region 43, ap + layer are formed on the second silicon layer. Form 44.
  • the interlayer insulating layer 76 and the support are supported.
  • the substrate (not shown).
  • the SOI substrate is removed to expose the first silicon layer.
  • the surface of the second silicon layer corresponds to the surface 70A of the semiconductor substrate 70
  • 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 61 is formed on the side of the back surface 70 B of the semiconductor substrate 70, and the HfO 2 film 74, the insulating material film 75 and the contact hole 61 are 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.
  • the connection portion 67 is opened, and the inorganic oxide semiconductor material layer 23B, the photoelectric conversion layer 23A, the second electrode 22, the insulating layer 83, and the on-chip micro lens 14 are formed.
  • the imaging device of the first embodiment can be obtained.
  • the insulating layer 82 can also be configured as a two-layer structure of an insulating layer / lower layer and an insulating layer / upper layer. That is, the insulating layer and the lower layer are formed at least on the charge storage electrode 24 and in the region between the charge storage electrode 24 and the first electrode 21 (more specifically, the charge storage electrode 24 Forming the insulating layer / lower layer on the interlayer insulating layer 81 containing the same), planarizing the insulating layer / lower layer, and then forming the insulating layer / upper layer on the insulating layer / lower layer and the charge storage electrode 24 This ensures that planarization of the insulating layer 82 can be achieved. Then, the connection portion 67 may be opened in the insulating layer 82 thus obtained.
  • the second embodiment is a modification of the first embodiment.
  • the imaging device of Example 2 of which a schematic partial cross-sectional view is shown in FIG. 11 is a front-illuminated imaging device, and includes green light photoelectric conversion layers of the first type that absorbs green light.
  • Image pickup device for green light of the first type having sensitivity (first image pickup device) of the first type, and blue light photoelectric conversion layer of the second type absorbing blue light
  • the third imaging device (third imaging device) has a stacked structure.
  • the red light imaging element (third imaging element) and the blue light imaging element (second imaging element) are provided in the semiconductor substrate 70, and the second imaging element is more than the third imaging element. Located on the light entrance side.
  • the green light imaging device (first imaging device) is provided above the blue light imaging device (second imaging device).
  • various transistors constituting the control unit are provided on the surface 70 A side of the semiconductor substrate 70. These transistors can have substantially the same configuration and structure as the transistors described in the first embodiment. Further, although the second imaging element and the third imaging element are provided on the semiconductor substrate 70, these imaging elements are substantially the same as the second imaging element and the third imaging element described in the first embodiment. Configuration and structure.
  • An interlayer insulating layer 81 is formed above the surface 70 A of the semiconductor substrate 70, and a photoelectric conversion portion (charge conversion electrode) including the charge storage electrode constituting the imaging device of Example 1 above the interlayer insulating layer 81 (first An electrode 21, an inorganic oxide semiconductor material layer 23B, a photoelectric conversion layer 23A and a second electrode 22, an electrode 24 for charge storage, and the like are provided.
  • the configuration and the structure of the imaging device of the second embodiment can be the same as the configuration and the structure of the imaging device of the first embodiment except for the surface irradiation type, and thus the detailed description will be omitted. .
  • the third embodiment is a modification of the first embodiment and the second embodiment.
  • the imaging device of Example 3 of which a schematic partial cross-sectional view is shown in FIG. 12 is a backside illumination type imaging device, and the first imaging device of Example 1 of the first type and the second of the second type It has a structure in which two imaging elements of imaging elements are stacked.
  • a modification of the image pickup device of the third embodiment whose partial cross sectional view is schematically shown in FIG. 13 is a surface irradiation type image pickup device, and the first image pickup device of the first type of the first embodiment and It has a structure in which two imaging elements of two types of second imaging elements are stacked.
  • the first imaging device absorbs primary color light
  • the second imaging device absorbs complementary color light.
  • the first imaging device absorbs white light
  • the second imaging device absorbs infrared light.
  • a modification of the imaging device of the third embodiment, a schematic partial cross-sectional view of which is shown in FIG. 15, is a front-illuminated imaging device, which comprises the first imaging device of the first type of the first embodiment.
  • the first imaging element is composed of three types of imaging elements: an imaging element that absorbs red light, an imaging element that absorbs green light, and an imaging element that absorbs blue light.
  • the solid-state imaging device according to the first aspect of the present disclosure is configured by a plurality of these imaging elements. A Bayer arrangement can be mentioned as arrangement of a plurality of these image sensors.
  • a color filter layer for performing blue, green, and red spectral separation is disposed as necessary.
  • a configuration in which two photoelectric conversion units are stacked instead of one photoelectric conversion unit including the charge storage electrode of the first type in Example 1 that is, two photoelectric conversion units including charge storage electrodes are laminated
  • two photoelectric conversion units including charge storage electrodes are laminated
  • three layers are stacked
  • control units of three photoelectric conversion units are provided.
  • An example of the laminated structure of the first type imaging device and the second type imaging device is illustrated in the following table.
  • the fourth embodiment is a modification of the first to third embodiments, and relates to an imaging device and the like provided with the transfer control electrode (charge transfer electrode) of the present disclosure.
  • the schematic partial cross-sectional view of a part of the imaging device of Example 4 is shown in FIG. 16, the equivalent circuit of the imaging device of Example 4 is shown in FIGS. 17 and 18, and photoelectric conversion of the imaging device of Example 4
  • a schematic layout diagram of the first electrode constituting the unit, the transfer control electrode, the charge storage electrode, and the transistor constituting the control unit is shown in FIG.
  • the state of is schematically shown in FIG. 20 and FIG. 21, and an equivalent circuit diagram for explaining each part of the image pickup device of Example 4 is shown in FIG. 6B. Further, FIG.
  • FIG. 22 shows a schematic layout of the first electrode, the transfer control electrode and the charge storage electrode constituting the photoelectric conversion unit of the imaging device of Example 4, and the first electrode, the transfer control electrode and the charge
  • a schematic see-through perspective view of the storage electrode, the second electrode and the contact hole portion is shown in FIG.
  • the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 are disposed between the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 so as to be separated from the first electrode 21 and the charge storage electrode 24, and through the insulating layer 82.
  • a transfer control electrode (charge transfer electrode) 25 disposed opposite to the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is further provided.
  • the transfer control electrode 25 is connected to the pixel drive circuit forming the drive circuit via the connection hole 68B provided in the interlayer insulating layer 81, the pad portion 68A and the wiring V OT .
  • various imaging element components located below the interlayer insulating layer 81 are collectively denoted by reference numeral 13 for the sake of convenience.
  • the imaging device (first imaging device) of the fourth embodiment will be described below with reference to FIGS. 20 and 21.
  • the value of the potential of the potential and the point P D is applied to the charge storage electrode 24 are different.
  • 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 23A by the light incident on the photoelectric conversion layer 23A. Holes generated by photoelectric conversion are sent from the second electrode 22 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • the potential of the first electrode 21 is higher than the potential of the second electrode 22, that is, for example, when a positive potential is applied to the first electrode 21 and a negative potential is applied to the second electrode 22. Therefore, V 12 > V 13 (for example, V 12 > V 11 > V 13 or V 11 > V 12 > V 13 ).
  • the electrons generated by photoelectric conversion are attracted to the charge storage electrode 24 and stay in the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B or the like facing the charge storage electrode 24. That is, charges are accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the like. Since V 12 > V 13 , the electrons generated inside the photoelectric conversion layer 23A can be reliably prevented from moving toward the first electrode 21. With the passage of time of photoelectric conversion, the potential in the region such as the inorganic oxide semiconductor material layer 23B facing the charge storage electrode 24 becomes a more negative value.
  • a reset operation is performed later in the charge accumulation period. Accordingly, the first potential of the floating diffusion layer FD 1 is reset, the potential of the first floating diffusion layer FD 1 becomes the power supply potential V DD.
  • 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 (preferably, V 22 ⁇ V 23 ⁇ V 21 ).
  • V 22 ⁇ V 13 ⁇ V 21 (preferably, V 22 ⁇ V 13 ⁇ V 21 ) may be set.
  • Amplifying transistor 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. Further, for example, a series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer of the second imaging element and the third imaging element are similar to a series of operations such as conventional charge accumulation, reset operation, and charge transfer.
  • the / drain region 51B may be grounded instead of being connected to the power supply V DD .
  • the fifth embodiment is a modification of the first to fourth embodiments, and relates to an imaging device and the like provided with the charge discharging electrode of the present disclosure.
  • a schematic partial cross-sectional view of a part of the imaging device of Example 5 is shown in FIG. 25, and a first electrode constituting a photoelectric conversion portion provided with a charge storage electrode of the imaging device of Example 5, an electrode for charge storage
  • FIG. 26 shows a schematic layout view of the charge discharging electrode
  • FIG. 27 shows a schematic perspective view of the first electrode, the charge storage electrode, the charge discharging electrode, the second electrode and the contact hole portion.
  • the charge discharging electrode 26 is connected to the inorganic oxide semiconductor material layer 23B via the connecting portion 69, and is disposed apart from the first electrode 21 and the charge storage electrode 24. It is further equipped.
  • the charge discharging 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 discharging electrode 26 is connected to a pixel drive circuit that constitutes a drive circuit.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B extends. That is, the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B extends in 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 (commonized) in a plurality of imaging elements.
  • Example 5 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 charge is accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the like.
  • Photoelectric conversion occurs in the photoelectric conversion layer 23A by the light incident on the photoelectric conversion layer 23A. Holes generated by photoelectric conversion are sent from the second electrode 22 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • the potential of the first electrode 21 is higher than the potential of the second electrode 22, that is, for example, when a positive potential is applied to the first electrode 21 and a negative potential is applied to the second electrode 22.
  • V 14 > V 11 (for example, V 12 > V 14 > V 11 ).
  • electrons generated by photoelectric conversion are attracted to the charge storage electrode 24, stay in a region such as the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B facing the charge storage electrode 24, and move toward the first electrode 21. Can be reliably prevented.
  • electrons attracted by the charge storage electrode 24 are not sufficient, or electrons that can not be stored in the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B etc. (so-called overflowed electrons) are driven via the charge discharging electrode 26. It is sent to the circuit.
  • a reset operation is performed later in the charge accumulation period. Accordingly, the first potential of the floating diffusion layer FD 1 is reset, the potential of the first floating diffusion layer FD 1 becomes the power supply potential V DD.
  • 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 .
  • Amplifying transistor 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. Further, for example, a series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer of the second imaging element and the third imaging element are similar to a series of operations such as conventional charge accumulation, reset operation, and charge transfer.
  • so-called overflowed electrons are sent out to the drive circuit via the charge discharging electrode 26, so that it is possible to suppress the leakage of the adjacent pixel into the charge storage portion, and the occurrence of blooming can be realized. It can be suppressed. And thereby, the imaging performance of an imaging device can be improved.
  • the sixth embodiment is a modification of the first to fifth embodiments, and relates to an imaging device and the like provided with a plurality of charge storage electrode segments according to the present disclosure.
  • FIG. 28 shows a schematic partial cross-sectional view of a part of the imaging device of Example 6, and FIGS. 29 and 30 show equivalent circuit diagrams of the imaging device of Example 6.
  • FIG. 32 and 33 schematically show the state of the electric potential at the point D.
  • FIG. 6C An equivalent circuit diagram for explaining each part of the image pickup device of Example 6 is shown in FIG. 6C. Further, FIG.
  • FIG. 34 shows a schematic layout view of a first electrode and a charge storage electrode constituting a photoelectric conversion portion provided with a charge storage electrode of the imaging device of Example 6, and the first electrode and the charge storage electrode A schematic see-through perspective view of the second electrode and the contact hole portion is shown in FIG.
  • the charge storage electrode 24 is composed of a plurality of charge storage electrode segments 24A, 24B, 24C.
  • the number of charge storage electrode segments may be two or more, and in Example 6, “3” is set.
  • 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, and the second electrode A negative potential is applied to 22.
  • the potential applied to the charge storage electrode segment 24A positioned closest to the first electrode 21 is applied to the charge storage electrode segment 24C positioned farthest to the first electrode 21. Higher than the potential.
  • the electrons that have stopped in the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B and the like facing the charge storage electrode 24 are the first electrode 21 and further the first electrode 21. , read more reliably to the first floating diffusion layer FD 1. That is, the charge accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like is read out to the control unit.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is formed by setting the potential of the charge storage electrode segment 24C ⁇ potential of the charge storage electrode segment 24B ⁇ potential of the charge storage electrode segment 24A in the charge transfer period. electrons had stopped in the area of equal, simultaneously, read into the first floating diffusion layer FD 1.
  • the example shown in FIG. 32 the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is formed by setting the potential of the charge storage electrode segment 24C ⁇ potential of the charge storage electrode segment 24B ⁇ potential of the charge storage electrode segment 24A in the charge transfer period. electrons had stopped in the area of equal, simultaneously, read into 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 in the charge transfer period (ie, The electrons that have stopped in the region such as the inorganic oxide semiconductor material layer 23B facing the charge storage electrode segment 24C by changing it in a step shape or a slope) are inorganic oxides facing the charge storage electrode segment 24B
  • the electrons are moved to the region of the semiconductor material layer 23B and the like, and then the electrons that have stopped in the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the like facing the charge storage electrode segment 24B are inorganic oxides facing the charge storage electrode segment 24A To a region such as the semiconductor material layer 23B, and then facing the charge storage electrode segment 24A. Electrons had stopped in the area, such as aircraft oxide semiconductor material layer 23B, reliably read into the first floating diffusion layer FD 1.
  • FIG. 36 which is a schematic layout diagram of the first electrode and the charge storage electrode constituting the modification of the imaging device of the sixth embodiment and the transistors constituting the control unit, the other source of the reset transistor TR1 rst
  • the / drain region 51B may be grounded instead of being connected to the power supply V DD .
  • a seventh embodiment is a modification of the first to sixth embodiments, and relates to an imaging device having a first configuration and a sixth configuration.
  • FIG. 37 A schematic partial cross-sectional view of the imaging device of Example 7 is shown in FIG. 37, and a schematic view in which a portion where the charge storage electrode, the inorganic oxide semiconductor material layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked is enlarged.
  • a partial sectional view is shown in FIG.
  • the equivalent circuit diagram of the imaging device of the seventh embodiment is the same as the equivalent circuit diagram of the imaging device of the first embodiment described in FIGS. 2 and 3 and includes the charge storage electrode of the imaging device of the seventh embodiment.
  • a schematic layout diagram of the first electrode and the charge storage electrode constituting the photoelectric conversion unit, and the transistor constituting the control unit is the same as that of the imaging device of the first embodiment described in FIG. 4.
  • the operation of the imaging device (first imaging device) of the seventh embodiment is substantially the same as the operation of the imaging device of the first embodiment.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments (specifically, three photoelectric conversion unit segments 10 ′ 1 , 10 ′ 2 , 10 ′ 3 ), Inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the photoelectric conversion layer 23A (specifically, three photoelectric conversion layer segments 23 '1, 23' 2, 23 '3) N -number of photoelectric conversion layer segments are composed of ,
  • 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 the respective embodiments, three charge storage electrode segments 24 ′ 1 and 24 ′).
  • the photoelectric conversion layer segments 23 ′ 1 , 23 ′ 2 and 23 ′ 3 refer to segments formed by laminating the photoelectric conversion layer and the inorganic oxide semiconductor material layer, and in the drawings, in order to simplify the drawings, It is expressed in one layer. The same applies to the following.
  • the thickness of the portion of the photoelectric conversion layer may be changed, and the thickness of the portion of the inorganic oxide semiconductor material layer may be constant, and the thickness of the photoelectric conversion layer segment may be changed.
  • the thickness of the portion of the photoelectric conversion layer may be changed, and the thickness of the portion of the inorganic oxide semiconductor material layer may be changed to change the thickness of the segment of the photoelectric conversion layer.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment may be changed by changing the thickness and changing the thickness of the portion of the inorganic oxide semiconductor material layer.
  • the imaging device of Embodiment 7 or the imaging devices of Embodiments 8 and 11 described later may be
  • the photoelectric conversion portion is formed by laminating the first electrode 21, the inorganic oxide semiconductor material layer 23B, the photoelectric conversion layer 23A, and the second electrode 22.
  • the photoelectric conversion unit further includes a charge storage electrode 24 disposed to be separated from the first electrode 21 and disposed to face the inorganic oxide semiconductor material layer 23B via the insulating layer 82.
  • the charge storage electrode is The cross-sectional area of the stacked portion when the stacked portion where the electrode 24, the insulating layer 82, the inorganic oxide semiconductor material layer 23B, and the photoelectric conversion layer 23A are stacked is cut changes depending on the distance from the first electrode.
  • the thickness of the insulating layer segment gradually change doing. Specifically, the thickness of the insulating layer segment gradually increases.
  • the width of the cross section of the stacked portion is constant, and the thickness of the cross section of the stacked portion, specifically, the thickness of the insulating layer segment is the first electrode 21. Gradually thicker depending on the distance from the. The thickness of the insulating layer segment is increased stepwise. The thickness of the insulating layer segment 82 ' n in the n-th photoelectric conversion unit segment 10' n is constant.
  • the thickness of the insulating layer segment 82 ′ n in the n th photoelectric conversion unit segment 10 ′ n is “1”
  • the insulating layer segment in the (n + 1) th photoelectric conversion unit segment 10 ′ (n + 1) As thickness of 82 ' (n + 1) , although 2-10 can be illustrated, it does not limit to such a value.
  • the thickness of the insulating layer segments 82 ′ 1 , 82 ′ 2 and 82 ′ 3 is obtained. Is gradually thickened.
  • 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 23A by the light incident on the photoelectric conversion layer 23A. Holes generated by photoelectric conversion are sent from the second electrode 22 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • V 12 V V 11 since the potential of the first electrode 21 is higher than the potential of the second electrode 22, that is, for example, when a positive potential is applied to the first electrode 21 and a negative potential is applied to the second electrode 22. Therefore, V 12 V V 11 , preferably V 12 > V 11 .
  • the electrons generated by photoelectric conversion are attracted to the charge storage electrode 24 and stay in the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B or the like facing the charge storage electrode 24. That is, charges are accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the like. Since V 12 > V 11 , electrons generated inside the photoelectric conversion layer 23A will not move toward the first electrode 21. With the passage of time of photoelectric conversion, the potential in the region such as the inorganic oxide semiconductor material layer 23B facing the charge storage electrode 24 becomes a more negative value.
  • the nth state is obtained when V 12 VV 11 in the charge accumulation period.
  • the photoelectric conversion unit segment 10 ' n can store more electric charges than the (n + 1) th photoelectric conversion unit segment 10' (n + 1) , and a strong electric field is added. the flow of charge from the photoelectric conversion unit segments 10 '1 to the first electrode 21 can be reliably prevented.
  • a reset operation is performed later in the charge accumulation period. Accordingly, the first potential of the floating diffusion layer FD 1 is reset, the potential of the first floating diffusion layer FD 1 becomes the power supply potential V DD.
  • the charge is read out. That is, in the charge transfer period, the potential V 21 is applied to the first electrode 21 from the drive circuit, and the potential V 22 is applied to the charge storage electrode 24. Here, it is assumed that V 21 > V 22 .
  • the electrons that have stopped in the region such as the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B 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 inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like 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, or
  • the cross-sectional area of the stacked portion when the stacked portion where the charge storage electrode, the insulating layer, the inorganic oxide semiconductor material layer, and the photoelectric conversion layer are stacked in the YZ virtual plane is cut depends on the distance from the first electrode Because of the change, a kind of charge transfer gradient is formed, and it becomes possible to transfer the charge generated by photoelectric conversion more easily and reliably.
  • the imaging device of the seventh embodiment can be manufactured by substantially the same method as the imaging device of the first embodiment, and thus the detailed description is omitted.
  • the charge storage electrode 24 ′ 3 is formed on the interlayer insulating layer 81. Forming a conductive material layer for forming the conductive material layer and patterning the conductive material layer to leave the conductive material layer in the area where the photoelectric conversion unit segments 10 ′ 1 , 10 ′ 2 , 10 ′ 3 and the first electrode 21 are to be formed. it can be obtained a part of the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 '3.
  • the entire surface, the insulating layer segment 82 'of the insulating layer for forming a 3 is formed, by patterning the insulating layer, by performing a planarization treatment, the insulating layer segment 82' can be obtained 3.
  • the charge storage electrode 24 'by forming a conductive material layer for forming a 2, and patterning the conductive material layer, the photoelectric conversion unit segments 10' 1, 10 '2 and the first electrode 21 by leaving the conductive material layer in the region for forming a can be obtained part and the charge storage electrode 24 '2 of the first electrode 21.
  • the entire surface, the charge storage electrode 24 'by forming a conductive material layer for forming a 1, by patterning the conductive material layer, the photoelectric conversion unit segment 10' to form the first 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 over the entire surface, and planarization treatment is performed, whereby the insulating layer segment 82 ′ 1 (insulating layer 82) can be obtained.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the photoelectric conversion layer 23A are formed on the insulating layer 82.
  • the photoelectric conversion unit segments 10 ' 1 , 10' 2 and 10 ' 3 can be obtained.
  • FIG. 39 which is a schematic layout diagram of the first electrode and charge storage electrode constituting the modification of the imaging device of the seventh embodiment and the transistors constituting the control unit, the other source of the reset transistor TR1 rst
  • the / drain region 51B may be grounded instead of being connected to the power supply V DD .
  • the imaging device of Example 8 relates to an imaging device of the second and sixth configurations of the present disclosure.
  • the imaging device of Example 8 has a schematic partial cross-sectional view in which a portion where the charge storage electrode, the inorganic oxide semiconductor material layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked is enlarged.
  • Te is '1 N-th photoelectric conversion unit segment 10' first-th photoelectric conversion unit segments 10 over the N, the thickness of the photoelectric conversion layer segments, progressively changing.
  • the width of the cross section of the stacked portion is constant, and the thickness of the cross section of the stacked portion, specifically, the thickness of the photoelectric conversion layer segment, the first electrode 21 depending on the distance from 21 gradually thicker.
  • 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 n-th photoelectric conversion unit segment 10' n is constant.
  • the photoelectric conversion in the (n + 1) th photoelectric conversion unit segment 10 ′ (n + 1) As thickness of layer segment 23 (n + 1) , although 2-10 can be illustrated, it does not limit to such a value.
  • the thicknesses of the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 and 24 ′ 3 are gradually reduced to obtain the photoelectric conversion layer segments 23 ′ 1 , 23 ′ 2 and 23 ′ 3 .
  • the thickness is gradually increased.
  • Insulating layer segments 82 '1, 82' 2, 82 'thickness of 3 is constant.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment is changed by changing the thickness of the photoelectric conversion layer while keeping the thickness of the inorganic oxide semiconductor material layer constant. Good.
  • the n-th photoelectric conversion unit segment 10 'towards the n is, the (n + 1) th photoelectric conversion unit segment 10' (n + 1) joined by a strong electric field than the charge to the first photoelectric conversion unit segments 10 '1 from the first electrode 21
  • the flow can be reliably prevented.
  • the charge transfer period when V 22 ⁇ V 21 , charge flow from the first photoelectric conversion unit segment 10 ′ 1 to the first electrode 21, the (n + 1) th photoelectric conversion unit segment 10.
  • the flow of charge from ' (n + 1) to the n-th photoelectric conversion unit segment 10' n can be reliably ensured.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment. Therefore, or alternatively, the cross-sectional area of the stacked portion when the stacked portion in which the charge storage electrode, the insulating layer, the inorganic oxide semiconductor material layer, and the photoelectric conversion layer are stacked in the YZ virtual plane is cut is the distance from the first electrode. Since it changes depending on the distance, a kind of charge transfer gradient is formed, and it is possible to transfer the charge generated by photoelectric conversion more easily and surely.
  • the charge storage electrode 24 in forming the first electrode 21, the charge storage electrode 24, the insulating layer 82, the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B, and the photoelectric conversion layer 23 A, first, on the interlayer insulating layer 81. , the charge storage electrode 24 'by forming a conductive material layer for forming a third, by patterning the conductive material layer, the photoelectric conversion unit segments 10' 1, 10 '2, 10' 3, and the first electrode 21 by leaving the conductive material layer to be formed region can be obtained part of the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 '3.
  • the charge storage electrode 24 'by forming a conductive material layer for forming a 2, and patterning the conductive material layer, the photoelectric conversion unit segments 10' 1, 10 '2 and the first electrode 21 by leaving the conductive material layer to be formed region can be obtained part of the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 '2.
  • the insulating layer 82 is formed conformally on the entire surface.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the photoelectric conversion layer 23A are formed on the insulating layer 82, and the photoelectric conversion layer 23A is subjected to planarization treatment.
  • the photoelectric conversion unit segments 10 ' 1 , 10' 2 and 10 ' 3 can be obtained.
  • the ninth embodiment relates to an imaging device of the third configuration.
  • a schematic partial cross-sectional view of the imaging device of Example 9 is shown in FIG.
  • the materials constituting the insulating layer segment are different between adjacent photoelectric conversion unit segments.
  • 'to 1 N-th photoelectric conversion unit segment 10' 1st photoelectric conversion unit segments 10 over the N the value of the dielectric constant of the material constituting the insulating layer segments, gradually, and reduced .
  • 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. .
  • the charge storage electrode segments 24 ' 1 , 24' 2 and 24 ' 3 which are spaced apart from one another and the pad portions 64 1 , 64 2 and 64 3 are provided. It may be connected to the vertical drive circuit 112 which constitutes the drive circuit.
  • the tenth embodiment relates to the imaging device of the fourth configuration.
  • a schematic partial cross-sectional view of the image pickup device of Example 10 is shown in FIG.
  • the materials constituting the charge storage electrode segments are different between adjacent photoelectric conversion unit segments.
  • 'to 1 N-th photoelectric conversion unit segment 10' 1st photoelectric conversion unit segments 10 over the N the value of the work function of the material constituting the insulating layer segments, gradually, is larger.
  • the same potential may be applied to all the N charge storage electrode segments, or different potentials may be applied to each of the N charge storage electrode segments. .
  • the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 , 24 ′ 3 are connected to the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit via the pad portions 64 1 , 64 2 , 64 3 . .
  • the imaging device of Example 11 relates to an imaging device of the fifth configuration.
  • 43A, 43B, 44A and 44B schematically show plan views of the charge storage electrode segment in Example 11, and constitute a photoelectric conversion unit provided with the charge storage electrode of the imaging device of Example 11.
  • a schematic layout view of the first electrode, the charge storage electrode, and the transistor forming the control unit is shown in FIG.
  • a schematic partial cross-sectional view of the image pickup device of Example 11 is the same as that shown in FIG. 42 or FIG.
  • the same potential may be applied to all the N charge storage electrode segments, or different potentials may be applied to each of the N charge storage electrode segments.
  • the charge storage electrode segments 24 ' 1 , 24' 2 and 24 ' 3 which are disposed apart from one another are arranged on the pad portions 64 1 64 2 and 64, respectively. 3 may be connected to the vertical drive circuit 112 that constitutes the drive circuit.
  • the charge storage electrode 24 is composed of a plurality of charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 , 24 ′ 3 .
  • the number of charge storage electrode segments may be two or more, and in Example 11, “3” is set.
  • the potential applied to the charge storage electrode segment 24 ′ 1 located closest to the first electrode 21 during the charge transfer period is the farthest point to the first electrode 21. higher than the potential applied to the charge storage electrode segments 24 '3 positioned.
  • the electrons that have stopped in the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B and the like facing the charge storage electrode 24 are the first electrode 21 and further the first electrode 21. , read more reliably to the first floating diffusion layer FD 1. That is, the charge accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like is read out to the control unit.
  • an inorganic oxide semiconductor material layer Electrons which have stopped in the region such as 23 B can be read out simultaneously to the first floating diffusion layer FD 1 .
  • 'the potential of 3 charge storage electrode segments 24' charge storage electrode segments 24 potential of 2
  • Electrons that have stopped in a region such as the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B facing the charge storage electrode segment 24 ′ 3 are facing the charge storage electrode segment 24 ′ 2 by changing them in a step-like or sloped manner.
  • inorganic oxide semiconductor material layer is moved into the region of 23B such, then inorganic oxides electrons had stopped the region such as a semiconductor material layer 23B, the electrode segments for charge accumulation opposite the charge storage electrode segments 24 '2 'is moved to the area of such an inorganic oxide semiconductor material layer 23B opposite 1 and, then, the charge storage electrode segments 24' 24 inorganic oxide semiconductor facing the 1
  • the electron which has been stopped at a region such as the material layer 23B it is possible to reliably read into the first floating diffusion layer FD 1.
  • a schematic layout diagram of the first electrode and charge storage electrode constituting the modification of the imaging device of the eleventh embodiment and the transistors constituting the control unit is the other source of the reset transistor TR3 rst.
  • the / drain region 51B may be grounded instead of being connected to the power supply V DD .
  • the twelfth embodiment relates to the imaging device of the sixth configuration.
  • a schematic partial cross-sectional view of the imaging device of Example 12 is shown in FIG. Further, schematic plan views of the charge storage electrode segments in Example 12 are shown in FIGS. 48A and 48B.
  • the imaging device of Example 12 includes a photoelectric conversion unit in which the first electrode 21, the inorganic oxide semiconductor material layer 23B, the photoelectric conversion layer 23A, and the second electrode 22 are stacked, and the photoelectric conversion unit further includes Charge storage electrodes 24 (24 ′ ′ 1 , 24 ′ ′ 2 , 24 ′ ′ 3 are disposed apart from the first electrode 21 and are disposed to face the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B via the insulating layer 82.
  • the stacking direction of the charge storage electrodes 24 (24 ′ ′ 1 , 24 ′ ′ 2 , 24 ′ ′ 3 ), the insulating layer 82, the inorganic oxide semiconductor material layer 23B, and the photoelectric conversion layer 23A is the Z direction.
  • the laminated portion in which the conversion layer 23A was laminated was cut.
  • Kino sectional area of the laminated portion will vary depending on the distance from the first electrode 21.
  • the thickness of the cross section of the stacked portion is constant, and the width of the cross section of the stacked portion becomes narrower as the distance from the first electrode 21 increases.
  • the width may be narrowed continuously (see FIG. 48A) or may be narrowed stepwise (see FIG. 48B).
  • the charge storage electrodes 24 (24 ′ ′ 1 , 24 ′ ′ 2 , 24 ′ ′ 3 ), the insulating layer 82, and the photoelectric conversion layer 23A are stacked in the YZ virtual plane. Since the cross-sectional area of the stacked portion when the stacked portion 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 is made easier and easier. It becomes possible to transfer reliably.
  • the thirteenth embodiment relates to a solid-state imaging device having a first configuration and a second configuration.
  • the solid-state imaging device of Example 13 is The photoelectric conversion portion is formed by laminating the first electrode 21, the inorganic oxide semiconductor material layer 23B, the photoelectric conversion layer 23A, and the second electrode 22.
  • the photoelectric conversion unit is further disposed at a distance from the first electrode 21 and is provided with a charge storage electrode 24 disposed opposite to the inorganic oxide semiconductor material layer 23B via the insulating layer 82.
  • Have multiple, and An imaging element block is composed of a plurality of imaging elements,
  • the first electrode 21 is shared by a plurality of imaging elements constituting an imaging element block.
  • the solid-state imaging device of the thirteenth embodiment includes a plurality of imaging elements described in the first to twelfth embodiments.
  • one floating diffusion layer is provided for a plurality of imaging devices. Then, by appropriately controlling the timing of the charge transfer period, a plurality of imaging devices can share one floating diffusion layer. And in this case, it is possible for a plurality of image sensors to share one contact hole part.
  • the solid-state imaging device of the thirteenth embodiment is substantially the same as the solid in the first to twelfth embodiments except that the first electrode 21 is shared by a plurality of imaging devices constituting the imaging device block. It has the same configuration and structure as the imaging device.
  • FIG. 49 (Example 13)
  • FIG. 50 first modified example of Example 13
  • FIG. 52 third modification of the thirteenth embodiment
  • FIG. 53 fourth modification of the thirteenth embodiment
  • FIGS. 49, 50, 53 and 54 illustrate 16 imaging devices
  • FIGS. 51 and 52 illustrate 12 imaging devices
  • an image pick-up element block is comprised from two image pick-up elements.
  • the imaging element block is shown surrounded by a dotted line.
  • the suffixes attached to the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 are used to distinguish the first electrode 21 and the charge storage electrode 24. The same applies to the following description.
  • one on-chip micro lens (not shown in FIGS. 49 to 58) is disposed above one imaging element.
  • two charge storage electrodes 24 are disposed with the first electrode 21 interposed therebetween (see FIGS. 49 and 50).
  • one first electrode 21 is disposed opposite to the two charge storage electrodes 24 juxtaposed (see FIGS. 53 and 54). That is, the first electrode is disposed adjacent to the charge storage electrode of each imaging device.
  • the first electrode is disposed adjacent to the charge storage electrodes of a part of the plurality of imaging elements, and the first electrode is not disposed adjacent to the remaining charge storage electrodes of the plurality of imaging elements.
  • the movement of charge from the rest of the plurality of imaging elements to the first electrode is movement via part of the plurality of imaging elements.
  • the distance A between the charge storage electrode forming the imaging device and the charge storage electrode forming the imaging device is the distance B between the first electrode and the charge storage electrode in the imaging device adjacent to the first electrode.
  • a longer length is preferred to ensure the transfer of charge from each imaging element to the first electrode.
  • the charge transfer control electrode 27 is disposed between the plurality of imaging elements constituting the imaging element block.
  • the charge transfer control electrode 27 By disposing the charge transfer control electrode 27, it is possible to reliably suppress the transfer of charge in the imaging element block positioned on both sides of the charge transfer control electrode 27. Incidentally, when the potential applied to the charge transfer control electrode 27 was set to V 17, it may be set to V 12> V 17.
  • 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 may be at a different level (specifically, the first electrode 21 or the charge storage) It may be formed at a level lower than the electrode 24).
  • the distance between the charge transfer control electrode 27 and the photoelectric conversion layer can be shortened, the potential can be easily controlled.
  • the distance between the charge transfer control electrode 27 and the charge storage electrode 24 can be shortened, which is advantageous for miniaturization.
  • 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 23A by the light incident on the photoelectric conversion layer 23A. Holes generated by photoelectric conversion are sent from the second electrode 22 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • the first electrode 21 second potential was higher than the potential of the second electrode 22, i.e., for example, a positive potential is applied to the first electrode 21 2, a negative potential is applied to the second electrode 22 because it was suppose, V a ⁇ V a, preferably, the V a> V a.
  • a reset operation is performed later in the charge accumulation period. As a result, the potential of the first floating diffusion layer is reset, and the potential of the first floating diffusion layer becomes the potential V DD of the power supply.
  • the charge is read out. That is, in the charge transfer period, the driving circuit, the potential V b is applied to the first electrode 21 2, the potential V 21-B is applied to the charge storage electrode 24 21, potential V 22 to the charge storage electrode 24 22 -B is applied. Here, it is set as V21 -B ⁇ Vb ⁇ V22 -B .
  • the driving circuit the potential V b is applied to the first electrode 21 2
  • the potential V 21-B is applied to the charge storage electrode 24
  • potential V 22 to the charge storage electrode 24 22 -B is applied.
  • it is set as V21 -B ⁇ Vb ⁇ V22 -B .
  • V 22 ⁇ B ⁇ V 21 ⁇ B ⁇ V b If the read is completed, then V 22 ⁇ B ⁇ V 21 ⁇ B ⁇ V b .
  • V 22 -B ⁇ V b ⁇ V 21 -B may be adopted.
  • electrons are stopped in the area of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 22, first electrode 21 2, is further read out to the first floating diffusion layer.
  • FIG. 51 in the example shown in FIG. 52, the electrons are stopped in the area of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 22, adjacent the charge storage electrode 24 22 via the first electrode 21 3 that may read into the first floating diffusion layer.
  • the charge stored in the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 22 is read out to the control unit.
  • the reading of the control unit of the electric charges accumulated in the area of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 21 is completed, to reset the potential of the first floating diffusion layer Good.
  • FIG. 59A shows an example of readout driving in the imaging element block of Example 13.
  • Step-A Auto-zero signal input to comparator
  • Step-B Reset operation of one shared floating diffusion layer
  • Step-C Transfer of charge to the P phase readout and the first electrode 21 2 in the imaging element corresponding to the charge storage electrode 24 21
  • Step -D Transfer of charge to the D phase readout and the first electrode 21 2 in the imaging element 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 Transfer of charge to the P phase readout and the first electrode 21 2 in the imaging element corresponding to the charge storage electrode 24 22
  • Step -H The flow of transfer of charge to the D phase readout and the first electrode 21 2 in the imaging element corresponding to the charge storage electrode 24 22, two image pickup elements corresponding to the charge storage electrode 24 21 and the charge storage electrode 24 22 Read out the signal from.
  • a signal difference between the D-phase readout in the P phase readout Step -D] are, from the image sensor corresponding to the charge storage electrode 24 21 at Step -C]
  • the difference between the D-phase readout in step -H] and P phase readout at step -G] is a signal from the image pickup elements corresponding to the charge storage electrode 24 22.
  • [Step-E] may be omitted (see FIG. 59B). Further, the operation of [Step-F] may be omitted, and in this case, [Step-G] can be further omitted (see FIG. 59C), and the P-phase readout and [Step-C] are performed.
  • the difference between the D-phase readout in step -D] is a signal from the image sensor corresponding to the charge storage electrode 24 21, and the D-phase readout in step -H] and D-phase readout at step -D] difference, a signal from the image sensor corresponding to the charge storage electrode 24 22.
  • FIG. 55 the arrangement of the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 is schematically shown.
  • An image pickup element block is configured by the image pickup element of The operation of these solid-state imaging devices can be substantially the same as the operation of the solid-state imaging devices shown in FIGS.
  • an imaging element block is configured of 16 imaging elements. As shown in FIGS. 57 and 58, 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 and between the charge storage electrodes 24 14, charge transfer control electrodes 27A 1, 27A 2, 27A 3 are disposed. Further, as shown in FIG.
  • charge transfer Control electrodes 27B 1 , 27B 2 and 27B 3 are disposed. Furthermore, a charge transfer control electrode 27C is disposed between the imaging element block and the imaging element block. In these solid-state imaging devices, by controlling the sixteen charge storage electrodes 24, the charge stored in the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B can be read out from the first electrode 21.
  • Step-10 Specifically, first, reading out the charges stored in the area of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrodes 24 11 from the first electrode 21. Then, through the charge stored in the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 12, a region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 11 And read out from the first electrode 21. Next, the charge accumulated in the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B or the like facing the charge storage electrode 24 13 is the inorganic oxide semiconductor material facing the charge storage electrode 24 12 and the charge storage electrode 24 11. It reads from the 1st electrode 21 via area
  • Step-20 move to the area of the inorganic oxide such as a semiconductor material layer 23B opposite the charges accumulated in the area of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 21 to the charge storage electrode 24 11.
  • Step-21 Moves to the area of such an inorganic oxide semiconductor material layer 23B opposite the charges accumulated in the area of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 31 to the charge storage electrode 24 21. Moves to the area of such an inorganic oxide semiconductor material layer 23B opposite the charges accumulated in the area of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 32 to the charge storage electrode 24 22. Moves to the area of such an inorganic oxide semiconductor material layer 23B opposite the charges accumulated in the area of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 33 to the charge storage electrode 24 23. The charges accumulated in the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B facing the charge storage electrode 24 34 are moved to the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B facing the charge storage electrode 24 24 .
  • Step-22 The charges accumulated in the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B facing the charge storage electrode 24 41 are moved to the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B facing the charge storage electrode 24 31 .
  • the charges accumulated in the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B facing the charge storage electrode 24 42 are moved to the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B facing the charge storage electrode 24 32 .
  • the charges accumulated in the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B facing the charge storage electrode 24 43 are moved to the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B facing the charge storage electrode 24 33 .
  • the charges accumulated in the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B facing the charge storage electrode 24 44 are moved to the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B facing the charge storage electrode 24 34 .
  • Step -40 move to the area of the inorganic oxide such as a semiconductor material layer 23B opposite the charges accumulated in the area of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 21 to the charge storage electrode 24 11.
  • Step-41 Moves to the area of such an inorganic oxide semiconductor material layer 23B opposite the charges accumulated in the area of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 31 to the charge storage electrode 24 21. Moves to the area of such an inorganic oxide semiconductor material layer 23B opposite the charges accumulated in the area of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 32 to the charge storage electrode 24 22. Moves to the area of such an inorganic oxide semiconductor material layer 23B opposite the charges accumulated in the area of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 33 to the charge storage electrode 24 23. The charges accumulated in the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B facing the charge storage electrode 24 34 are moved to the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B facing the charge storage electrode 24 24 .
  • Step-60 move to the area of the inorganic oxide such as a semiconductor material layer 23B opposite the charges accumulated in the area of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 21 to the charge storage electrode 24 11.
  • inorganic oxide charge accumulated in the region such as a semiconductor material layer 23B opposite the charge storage electrodes 24 41, inorganic oxide which faces the charge storage electrode 24 42
  • the charge accumulated in the region such as the inorganic oxide semiconductor material layer 23 B can be read out via the first electrode 21.
  • the configuration and structure in the pixel region in which the plurality of imaging elements are arranged are simplified, It can be miniaturized.
  • the plurality of imaging elements provided for one floating diffusion layer may be composed of a plurality of imaging elements of the first type, or at least one imaging element of the first type, and one or more And the second type imaging device.
  • the fourteenth embodiment is a modification of the thirteenth embodiment.
  • the arrangement of the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 is schematically shown in FIG. 60, FIG. 61, FIG. 62, and FIG.
  • the block is configured.
  • one on-chip micro lens 14 is disposed above the imaging element block.
  • the charge transfer control electrode 27 is disposed between the plurality of imaging elements constituting the imaging element block.
  • the photoelectric conversion layers corresponding to the charge storage electrodes 24 11 , 24 21 , 24 31 and 24 41 constituting the imaging element block have high sensitivity to incident light from the upper right 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 disposed between the charge storage electrode 24 11 and the charge storage electrode 24 12, as in the example shown in FIG. 62, juxtaposed By disposing one first electrode 211 opposite to the two charge storage electrodes 24 11 and 24 12 , the sensitivity can be further improved.
  • the present disclosure has been described above based on the preferred embodiments, the present disclosure is not limited to these embodiments.
  • the stacked imaging device and imaging device described in the embodiments, the structure and configuration of the solid-state imaging device, the manufacturing conditions, the manufacturing method, and the materials used are examples and can be appropriately changed.
  • the imaging devices of the respective embodiments can be combined as appropriate.
  • the imaging device of Example 7, the imaging device of Example 8, the imaging device of Example 9, the imaging device of Example 10, and the imaging device of Example 11 can be arbitrarily combined, and the imaging of Example 7
  • the element, the imaging device of Example 8, the imaging device of Example 9, the imaging device of Example 10, and the imaging device of Example 12 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 inorganic oxide semiconductor material layer It can also be configured to be connected to 23B.
  • FIG. 65 for example, a modified example of the imaging device described in the first embodiment is shown, and as shown in FIG. 66A, an enlarged schematic partial cross-sectional view of a portion of the first electrode etc.
  • the edge of the top surface of the electrode 21 is covered with the insulating layer 82, and the first electrode 21 is exposed at the bottom of the opening 85B, and the surface of the insulating layer 82 in contact with the top surface of the first electrode 21 is When the surface of the insulating layer 82 in contact with the first surface 82a and the portion of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B facing the charge storage electrode 24 is the second surface 82b, the side surface of the opening 85B is from the first surface 82a It has the inclination which spreads toward the 2nd surface 82b.
  • the side surface of the opening 85B with a slope, the movement of charge from the inorganic oxide semiconductor material layer 23B to the first electrode 21 becomes smoother.
  • the side surface of the opening 85B is rotationally symmetric about the axis of the opening 85B, but as shown in FIG. 66B, from the first surface 82a to the second surface 82b
  • the opening 85C may be provided such that the side surface of the opening 85C having the spreading slope is located on the charge storage electrode 24 side. As a result, it is difficult to move charges from the portion of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B opposite to the charge storage electrode 24 with the opening 85C interposed therebetween.
  • the side surface of the opening 85B has a slope which spreads from the first surface 82a to 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. 66A, 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. 66C.
  • openings 85B and 85C are provided with a slope to the opening side of the etching mask by reflowing the etching mask made of a resist material formed when forming the opening in the insulating layer based on the etching method.
  • the insulating layer 82 can be formed by etching using the etching mask.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B extends in the second opening 86A provided in the insulating layer 82, and charges The edge of the top surface of the charge discharging electrode 26 is covered with the insulating layer 82, and the charge discharging electrode 26 is exposed at the bottom of the second opening 86A.
  • the side surface of the second opening 86A can be configured to have a slope that extends from the third surface 82c toward the second surface 82b.
  • light is incident from the second electrode 22 side, and the light shielding layer 15 is incident on the light incident side from the second electrode 22. May also be formed. Note that various wirings provided on the light incident side of the photoelectric conversion layer can also 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 surface of the second electrode 22 on the light incident side. In some cases, as shown in FIG. 70, the light shielding layer 15 may be formed on the second electrode 22.
  • light may be incident from the second electrode 22 side, and light may not be incident to the first electrode 21.
  • the light shielding layer 15 is formed on the light incident side of the second electrode 22 and above the first electrode 21.
  • the 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 It is possible to have a structure in which the light is collected on the charge storage electrode 24 and does not reach the first electrode 21.
  • the transfer control electrode 25 when the transfer control electrode 25 is provided, light may not be incident on the first electrode 21 and the transfer control electrode 25, specifically, As shown in FIG. 71, a light shielding layer 15 may be formed above the first electrode 21 and the transfer control electrode 25. Alternatively, the light incident on the on-chip micro lens 14 may not reach the first electrode 21 or the first electrode 21 and the transfer control electrode 25.
  • the portion of the photoelectric conversion layer 23A located above the first electrode 21 does not contribute to photoelectric conversion, so All pixels can be reset more reliably and simultaneously, and the global shutter function can be realized more easily. That is, in a method of driving a solid-state imaging device including a plurality of imaging devices having these configurations and structures, In all the imaging elements, the charge in the first electrode 21 is discharged out of the system while accumulating the charge in the inorganic oxide semiconductor material layer 23B etc.
  • each imaging element has a structure in which light incident from the second electrode side does not enter the first electrode, and in all the imaging elements, inorganic elements are simultaneously Since the charge in the first electrode is discharged to the outside of the system while accumulating the charge in the oxide semiconductor material layer or the like, the reset of the first electrode can be surely performed simultaneously in all the imaging elements. Thereafter, in all the imaging devices, the charges accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer and the like are simultaneously transferred to the first electrode, and after completion of the transfer, the charges are sequentially transferred to the first electrode in each imaging device Read out the charge. Therefore, the so-called global shutter function can be easily realized.
  • 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. 73 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.
  • the first electrode 21 and the transfer control electrodes 25A and 25B may not be reached.
  • the thickness of the charge storage electrode segments 24 ' 1 , 24' 2 and 24 ' 3 is gradually reduced to make the insulating layer segments 82 1 ' and 82 '.
  • the thickness of ' 2 , 82' 3 is gradually increased.
  • FIG. 74 a schematic partial cross-sectional view enlarging a portion on which the charge storage electrode, the inorganic oxide semiconductor material layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked in the modification of Example 7.
  • the thicknesses of the charge storage electrode segments 24 ' 1 , 24' 2 and 24 ' 3 may be fixed, and the thicknesses of the insulating layer segments 82 1 ', 82 ' 2 and 82' 3 may be gradually increased.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segments 23 ′ 1 , 23 ′ 2 and 23 ′ 3 is constant.
  • the thickness of the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 and 24 ′ 3 is gradually reduced, whereby the photoelectric conversion layer segments 23 ′ 1 and 23 are obtained.
  • the thickness of ' 2 , 23' 3 is gradually increased.
  • FIG. 75 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 modification of the eighth embodiment is shown.
  • the photoelectric conversion layer segments 23 ′ 1 , 23 ′ may be gradually increased.
  • the present invention is applied to a CMOS type solid-state imaging device in which unit pixels for detecting signal charges according to incident light quantity as physical quantities are arranged in a matrix.
  • the present invention is not limited to the application to an imaging device, and can also be applied to a CCD solid-state imaging device. In the latter case, signal charges are transferred in the vertical direction by the vertical transfer register of the CCD type structure, transferred in the horizontal direction by the horizontal transfer register, and amplified to output a pixel signal (image signal).
  • the present invention is not limited to a general solid-state imaging device of a column type in which pixels are formed in a two-dimensional matrix and a column signal processing circuit is arranged for each pixel row.
  • the selection transistor can be omitted.
  • the imaging device of the present disclosure is not limited to application to a solid-state imaging device that senses the distribution of incident light quantity of visible light and captures an image as an image, but also distribution of incident quantity of infrared light, X-rays, or particles.
  • the present invention is also applicable to a solid-state imaging device that captures an image.
  • the present invention is applicable to all solid-state imaging devices (physical quantity distribution detection apparatuses) such as fingerprint detection sensors that sense distribution of other physical quantities such as pressure and capacitance and pick up as images.
  • the present invention is not limited to the solid-state imaging device in which each unit pixel of the imaging region is sequentially scanned in row units to read out a pixel signal from each unit pixel.
  • the present invention is also applicable to an XY address type solid-state imaging device in which an arbitrary pixel is selected in pixel units and pixel signals are read out in pixel units from selected pixels.
  • the solid-state imaging device may be formed as one chip, or may be a modular form having an imaging function in which an imaging region and a drive circuit or an optical system are packaged together.
  • the present invention is not limited to the application to a solid-state imaging device, and is also applicable to an imaging device.
  • the imaging device refers to a camera system such as a digital still camera or a video camera, and an electronic device having an imaging function such as a cellular phone.
  • a camera module is used as an imaging device.
  • 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 focuses image light (incident light) from a 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 to 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.
  • the signal transfer of the solid-state imaging device 201 is performed by the 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 output to a monitor.
  • the miniaturization of the pixel size and the improvement of the transfer efficiency in the solid-state imaging device 201 can be achieved, so that the electronic device 200 in which the pixel characteristics are improved 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 camera module for mobile devices such as a digital still camera and a cellular phone.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on any type of mobile object such as a car, an electric car, a hybrid electric car, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, a robot May be
  • FIG. 80 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system which is an example of a moving object control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • Vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an external 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 driveline control unit 12010 controls the operation of devices related to the driveline of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 includes a drive force generation device for generating a drive force of a vehicle such as an internal combustion engine or a drive motor, a drive force transmission mechanism for transmitting the drive force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control mechanism such as a steering mechanism that adjusts and a braking device that generates a braking force of the vehicle.
  • Body system control unit 12020 controls the operation of various devices equipped 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 of various lamps such as a headlamp, a back lamp, a brake lamp, a blinker or a fog lamp.
  • the body system control unit 12020 may receive radio waves or signals of various switches transmitted from a portable device substituting a key.
  • Body system control unit 12020 receives the 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.
  • Outside vehicle information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with vehicle control system 12000.
  • an imaging unit 12031 is connected to the external information detection unit 12030.
  • the out-of-vehicle information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image outside the vehicle, and receives the captured image.
  • the external information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing of a person, a vehicle, an obstacle, a sign, characters on a road surface, or the like based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of light received.
  • the imaging unit 12031 can output an electric signal as an image or can output it as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or non-visible light such as infrared light.
  • In-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects a state of a driver is connected to the in-vehicle information detection unit 12040.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera for imaging the driver, and the in-vehicle 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 does not go to sleep.
  • the microcomputer 12051 calculates a control target value of the driving force generation device, the steering mechanism or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the outside information detecting unit 12030 or the in-vehicle information detecting unit 12040, and a drive system control unit A control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generating device, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the outside information detecting unit 12030 or the in-vehicle information detecting unit 12040 so that the driver can Coordinated control can be performed for the purpose of automatic driving that travels autonomously without depending on the operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the external information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamp according to the position of the preceding vehicle or oncoming vehicle detected by the external information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of antiglare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.
  • the audio image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of audio and image to an output device capable of visually or aurally notifying information to a passenger or the outside of a 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, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • FIG. 81 is a diagram illustrating an example of the 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 the front nose of the vehicle 12100, a side mirror, a rear bumper, a back door, and an upper portion of a windshield of a vehicle interior.
  • 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 cabin mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 included 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 of the rear of the vehicle 12100. Images in the front acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used to detect a preceding vehicle or a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 81 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 on the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors
  • the imaging range 12114 indicates The imaging range of the imaging part 12104 provided in the rear bumper or the back door is shown. For example, by overlaying the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's eye view of the vehicle 12100 viewed from above can be 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 devices, or an imaging device having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 measures the distance to each three-dimensional object in the imaging ranges 12111 to 12114, and the temporal change of this distance (relative velocity with respect to the vehicle 12100). In particular, it is possible to extract a three-dimensional object traveling at a predetermined speed (for example, 0 km / h or more) in substantially the same direction as the vehicle 12100 as a leading vehicle, in particular by finding the it can. Further, 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. As described above, it is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving or the like that travels autonomously without depending on the driver's operation.
  • automatic brake control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data relating to three-dimensional objects into two-dimensional vehicles such as two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, telephone poles, and other three-dimensional objects. It can be classified, extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 identifies obstacles around the vehicle 12100 into obstacles visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles difficult to see.
  • the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the degree of risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is a setting value or more and there is a possibility of a collision, through the audio speaker 12061 or the display unit 12062 By outputting a warning to the driver or performing forcible deceleration or avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be performed.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared light.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether a pedestrian is present in the images captured by the imaging units 12101 to 12104.
  • pedestrian recognition is, for example, a procedure for extracting feature points in images captured by the imaging units 12101 to 12104 as an infrared camera, and pattern matching processing on a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether it is a pedestrian or not
  • the procedure is to determine
  • the audio image output unit 12052 generates a square outline for highlighting the recognized pedestrian.
  • the display unit 12062 is controlled so as to display a superimposed image. Further, the audio image output unit 12052 may control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 82 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 82 a state where an operator (doctor) 11131 is performing surgery on a patient 11132 on a patient bed 11133 using the endoscopic surgery system 11000 is illustrated.
  • the 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 for supporting the endoscope 11100.
  • a cart 11200 on which various devices for endoscopic surgery are mounted.
  • the endoscope 11100 includes a lens barrel 11101 whose region of a predetermined length from the tip is inserted into a body cavity of a patient 11132, and a camera head 11102 connected to a proximal end of the lens barrel 11101.
  • the endoscope 11100 configured as a so-called rigid endoscope having a rigid barrel 11101 is illustrated, but even if the endoscope 11100 is configured as a so-called flexible mirror having a flexible barrel Good.
  • the endoscope 11100 may be a straight endoscope, or may be a oblique endoscope or a side endoscope.
  • An optical system and an imaging device are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is condensed on the imaging device by the optical system.
  • the observation light is photoelectrically converted by the imaging element to generate an electric signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image.
  • the image signal is transmitted as RAW data to a camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201.
  • CCU Camera Control Unit
  • the CCU 11201 is configured by a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like, and centrally controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202. Furthermore, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102 and performs various image processing for displaying an image based on the image signal, such as development processing (demosaicing processing), on the image signal.
  • 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 control of the CCU 11201.
  • the light source device 11203 includes, for example, a light source such as a light emitting diode (LED), and supplies the endoscope 11100 with irradiation light at the time of imaging a surgical site or the like.
  • a light source such as a light emitting diode (LED)
  • LED light emitting diode
  • the input device 11204 is an input interface to the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and input instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user inputs an instruction to change the imaging condition (type of irradiated light, magnification, focal length, and the like) by the endoscope 11100, and the like.
  • the treatment tool control device 11205 controls the drive of the energy treatment tool 11112 for ablation of tissue, incision, sealing of a blood vessel, and the like.
  • the insufflation apparatus 11206 is a gas within the body cavity via the insufflation tube 11111 in order to expand the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing a visual field by the endoscope 11100 and securing a working space of the operator.
  • Send The recorder 11207 is a device capable of recording various types of information regarding surgery.
  • the printer 11208 is an apparatus capable of printing various types of information regarding surgery in various types such as text, images, and graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the irradiation light when imaging the surgical site to the endoscope 11100 can be configured of, for example, an LED, a laser light source, or a white light source configured by a combination of these.
  • 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 precision. It can be carried out.
  • the laser light from each of the RGB laser light sources is irradiated to the observation target in time division, and the drive of the image pickup element of the camera head 11102 is controlled in synchronization with the irradiation timing to cope with each of RGB. It is also possible to capture a shot image in time division. According to the method, a color image can be obtained without providing a color filter in the imaging device.
  • the drive of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the light to be output every predetermined time.
  • the drive of the imaging device of the camera head 11102 is controlled in synchronization with the timing of the change of the light intensity to acquire images in time division, and by combining the images, high dynamic without so-called blackout and whiteout is obtained. An image of the range 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, the mucous membrane surface layer is irradiated by irradiating narrow band light as compared with irradiation light (that is, white light) at the time of normal observation using the wavelength dependency of light absorption in body tissue.
  • the so-called narrow band imaging is performed to image a predetermined tissue such as a blood vessel with high contrast.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiation with excitation light.
  • body tissue is irradiated with excitation light and fluorescence from the body tissue is observed (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally injected into body tissue and the body tissue is Excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent can be irradiated to obtain a fluorescence image or the like.
  • the light source device 11203 can be configured to be able to supply narrow band light and / or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 83 is a block diagram showing an example of functional configurations 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 communicably connected to each other by a transmission cable 11400.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at a connection portion with the lens barrel 11101.
  • the observation light taken in from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and is incident on 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.
  • the imaging device constituting the imaging unit 11402 may be one (a so-called single-plate type) or a plurality (a so-called multi-plate type).
  • an image signal corresponding to each of 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 have a pair of imaging elements for acquiring image signals for right eye and left eye corresponding to 3D (dimensional) display. By performing 3D display, the operator 11131 can more accurately grasp the depth of the living tissue in the operation site.
  • a plurality of lens units 11401 may be provided corresponding to each imaging element.
  • the imaging unit 11402 may not necessarily be 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 focusing 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 captured image by the imaging unit 11402 can be appropriately adjusted.
  • the communication unit 11404 is configured of 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 to the CCU 11201 as RAW data via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11404 also receives a control signal for controlling the drive 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 indicating that the frame rate of the captured image is designated, information indicating that the exposure value at the time of imaging is designated, and / or information indicating that the magnification and focus of the captured image are designated, etc. Contains information about the condition.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus described above may be appropriately designated 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, the so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function are incorporated in the endoscope 11100.
  • AE Auto Exposure
  • AF Auto Focus
  • AWB Automatic White Balance
  • the camera head control unit 11405 controls the drive of the camera head 11102 based on the 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 telecommunication or optical communication.
  • An image processing unit 11412 performs various types of image processing on an image signal that is RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various types of control regarding imaging of a surgical site and the like by the endoscope 11100 and display of a captured image obtained by imaging of the surgical site and the like. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling the drive of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display a captured image in which a surgical site or the like is captured, 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. For example, the control unit 11413 detects a shape, a color, and the like of an edge of an object included in a captured image, thereby enabling a surgical tool such as forceps, a specific biological site, bleeding, mist when using the energy treatment tool 11112, and the like. It can be recognized.
  • control unit 11413 may superimpose various surgical support information on the image of the surgery section using the recognition result.
  • the operation support information is superimposed and presented to the operator 11131, whereby the burden on the operator 11131 can be reduced and the operator 11131 can reliably proceed with the operation.
  • a transmission cable 11400 connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electric signal cable corresponding to communication of an electric signal, an optical fiber corresponding to optical communication, or a composite cable of these.
  • communication is performed by wire communication using the transmission cable 11400, but communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
  • image sensor It has a photoelectric conversion part in which a first electrode, a photoelectric conversion layer and a second electrode are laminated, An inorganic oxide semiconductor material layer is formed between the first electrode and the photoelectric conversion layer, An imaging element in which the inorganic oxide semiconductor material layer contains an indium atom, a gallium atom, a tin atom and a zinc atom.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer is represented by In a Ga b Sn c Zn d O e , 1.8 ⁇ (b + c) / a ⁇ 2.3 as well as, 2.3 ⁇ d / a ⁇ 2.6
  • the image pickup device according to [A01] which satisfies the above.
  • An imaging element given in [A02] which satisfies [A03] b> 0.
  • the photoelectric conversion portion is further disposed apart from the insulating layer and the first electrode, and the charge storage electrode disposed opposite to the inorganic oxide semiconductor material layer with the insulating layer interposed therebetween.
  • the imaging device according to any one of [A01] to [A03] provided.
  • the LUMO value E 1 of the material constituting the portion of the photoelectric conversion layer located in the vicinity of the inorganic oxide semiconductor material layer and the LUMO value E 2 of the material constituting the inorganic oxide semiconductor material layer are as follows: The imaging device according to any one of [A01] to [A04], which satisfies the formula. E 2 -E 1 0.10.1 eV [A06] The imaging device according to [A05], which satisfies the following expression. E 2 -E 1 > 0.1 eV [A07] The imaging device according to any one of [A01] to [A06], in which the mobility of the material forming the inorganic oxide semiconductor material layer is 10 cm 2 / V ⁇ s or more.
  • [A08] The imaging element according to any one of [A01] to [A07], in which the inorganic oxide semiconductor material layer is amorphous.
  • [A09] The imaging device according to any one of [A01] to [A08], in which the thickness of the inorganic oxide semiconductor material layer is 1 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 1.5 ⁇ 10 ⁇ 7 m.
  • the imaging device according to any one of [A01] to [A09], which has a wavelength of 5 nm or less.
  • the photoelectric conversion portion is further disposed apart from the insulating layer and the first electrode, and the charge storage electrode disposed opposite to the inorganic oxide semiconductor material layer with the insulating layer interposed therebetween.
  • the imaging device according to any one of [A01] to [A10], which is provided.
  • [B02] further comprising a semiconductor substrate, The imaging device according to [B01], wherein the photoelectric conversion unit is disposed above the semiconductor substrate.
  • the top edge 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 inorganic oxide semiconductor material layer facing the charge storage electrode is the second surface, the side surface of the opening
  • the image pickup element according to [B04] having a slope which spreads from the first surface to the second surface.
  • the imaging device according to [B05] wherein the side surface of the opening having a slope extending from the first surface to the second surface is located on the charge storage electrode side.
  • ⁇ charge discharging electrode >> The imaging device according to any one of [B01] to [B09], further including a charge discharging electrode connected to the inorganic oxide semiconductor material layer and spaced apart from the first electrode and the charge storage electrode. . [B11] The imaging device according to [B10], wherein the charge discharging electrode is disposed so as to surround the first electrode and the charge storage electrode.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer extends in the second opening provided in the insulating layer, and is connected to the charge discharging electrode, The edge of the top surface of the charge discharging electrode is covered with an insulating layer, The charge discharging electrode is exposed at the bottom of the second opening, When the surface of the insulating layer in contact with the top surface of the charge discharging electrode is the third surface, and the surface of the insulating layer in contact with the portion of the inorganic oxide semiconductor material layer facing the charge storage electrode is the second surface, the second opening
  • Electrode segment for charge storage >> The image pickup element according to any one of [B01] to [B13], wherein the charge storage electrode is composed of a plurality of charge storage electrode segments.
  • the potential applied to the charge storage electrode segment located closest to the first electrode during the charge transfer period is the voltage applied to the first electrode Higher than the potential applied to the charge storage electrode segment located farthest away, If the potential of the first electrode is lower than the potential of the second electrode, the potential applied to the charge storage electrode segment located closest to the first electrode during the charge transfer period is the location farthest to the first electrode.
  • the imaging device according to [B14], which is lower than the potential applied to the charge storage electrode segment located in [B16] The semiconductor substrate is provided with at least a floating diffusion layer and an amplification transistor that constitute a control unit, The imaging element according to any one of [B01] to [B15], wherein the first electrode is connected to the floating diffusion layer and the gate of the amplification transistor.
  • the semiconductor substrate is further provided with a reset transistor and a selection transistor which constitute a control unit,
  • the floating diffusion layer is connected to one of the source / drain regions of the reset transistor,
  • One of the source / drain regions of the amplification transistor is connected to one of the source / drain regions of the selection transistor, and the other source / drain region of the selection transistor is connected to the signal line [B16] element.
  • the image pickup device according to any one of [B01] to [B17], wherein the size of the charge storage electrode is larger than that of the first electrode.
  • the imaging device according to any one of [B01] to [B18], 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.
  • [B20] The imaging device according to any one of [B01] to [B18], in which light is incident from the second electrode side and light is not incident on the first electrode.
  • [B21] The imaging device according to [B20], wherein 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 imaging device according to [B20], wherein the light incident on the on-chip micro lens is condensed on the charge storage electrode.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer are composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • N) photoelectric conversion unit segment includes the n-th charge storage electrode segment, the n-th insulating layer segment, and the n-th photoelectric conversion layer It consists of segments and The larger the value of n, the farther the photoelectric conversion unit segment is from the first electrode, The imaging according to any one of [B01] to [B22] 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 element.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer are composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • N) photoelectric conversion unit segment includes the n-th charge storage electrode segment, the n-th insulating layer segment, and the n-th photoelectric conversion layer It consists of segments and The larger the value of n, the farther the photoelectric conversion unit segment is 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 according to any one of [B01] to [B22]. Image sensor.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer are composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • N) photoelectric conversion unit segment includes the n-th charge storage electrode segment, the n-th insulating layer segment, and the n-th photoelectric conversion layer It consists of segments and The larger the value of n, the farther the photoelectric conversion unit segment is from the first electrode,
  • the imaging device according to any one of [B01] to [B22] in which materials forming an insulating layer segment are different between adjacent photoelectric conversion unit segments.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer are composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • N) photoelectric conversion unit segment includes the n-th charge storage electrode segment, the n-th insulating layer segment, and the n-th photoelectric conversion layer It consists of segments and The larger the value of n, the farther the photoelectric conversion unit segment is from the first electrode,
  • the image pickup element according to any one of [B01] to [B22], in which materials constituting charge storage electrode segments are different between adjacent photoelectric conversion unit segments.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer are composed of N photoelectric conversion layer segments,
  • the insulating layer is composed of N insulating layer segments,
  • N) photoelectric conversion unit segment includes the n-th charge storage electrode segment, the n-th insulating layer segment, and the n-th photoelectric conversion layer It consists of segments and The larger the value of n, the farther the photoelectric conversion unit segment is 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 [B01] to [B22]. Image sensor.
  • ⁇ solid-state imaging device first aspect >> A solid-state imaging device comprising a plurality of imaging elements according to any one of [A01] to [A10].
  • the photoelectric conversion unit includes a plurality of image pickup elements according to any one of [A01] to [B28],
  • An imaging element block is composed of a plurality of imaging elements,
  • FIG. 1 A plurality of imaging elements according to any one of [A01] to [B28] are included, An imaging element block is composed of a plurality of imaging elements, A solid-state imaging device in which a first electrode is shared by a plurality of imaging elements constituting an imaging element block. [E03] The solid-state imaging device according to [E01] or [E02], wherein one on-chip micro lens is disposed above one imaging element. [E04] An imaging element block is composed of two imaging elements, The solid-state imaging device according to [E01] or [E02], wherein one on-chip micro lens is disposed above the imaging element block.
  • the distance between the charge storage electrode forming the imaging device and the charge storage electrode forming the imaging device is the distance between the first electrode and the charge storage electrode in the imaging device adjacent to the first electrode.
  • a method of driving a solid-state imaging device comprising a plurality of imaging elements having a structure in which light is incident from the second electrode side and light is not incident to the first electrode,
  • the charge in the first electrode is discharged out of the system while accumulating the charge in the inorganic oxide semiconductor material layer all at once.
  • the charges accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer are simultaneously transferred to the first electrode, and after the transfer is completed, the charges transferred to the first electrode in each imaging device are sequentially read out.
  • a driving method of a solid-state imaging device which repeats each process.
  • charge discharging electrode 27,27A 1, 27A 2, 27A 3, 27B 1, 27B 2, 27B 3, 27C ⁇ charge transfer control electrode, 31,33,41,4 ... n-type semiconductor region, 32,34,42,44,73 ⁇ p + layer, a gate portion of 35,36,45,46 ... transfer transistors, 35C, 36C ... semiconductor substrate region 36A: transfer channel 51: reset gate of gate transistor TR1 rst 51A: channel formation region of reset transistor TR1 rst 51B, 51C source / drain of reset transistor TR1 rst region, 52 ... gate section of the amplifying transistor TR1 # 038, 52A ... amplifying transistor TR1 # 038 of the channel formation region, 52B, 52C ...
  • connection hole, 66 and 67, 69 connection portion 70: semiconductor substrate 70A: first surface (front surface) of semiconductor substrate 70B: second surface (rear surface) of semiconductor substrate 71: element Isolation region 72: oxide film 74: HfO 2 film 75: insulating material film 76, 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 ... third surface of insulating layer, 83 ... insulating layer , 85, 85A, 85B, 85C ... opening, 86, 86A ... second opening, 100 ...
  • solid-state photography Device 101: stacked imaging device, 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 line 200: electronic device (camera)

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Abstract

撮像素子は、第１電極２１、光電変換層２３Ａ及び第２電極２２が積層されて成る光電変換部を備えており、第１電極２１と光電変換層２３Ａとの間には、無機酸化物半導体材料層２３Ｂが形成されており、無機酸化物半導体材料層２３Ｂは、インジウム（Ｉｎ）原子、ガリウム（Ｇａ）原子、スズ（Ｓｎ）原子及び亜鉛（Ｚｎ）原子を含む。

Description

撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置
　本開示は、撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置に関する。
　イメージセンサー等を構成する撮像素子として、近年、積層型撮像素子が着目されている。積層型撮像素子においては、光電変換層（受光層）が２つの電極で挟み込まれた構造を有する。そして、積層型撮像素子にあっては、光電変換に基づき光電変換層において発生した信号電荷を、蓄積し、転送する構造が必要とされる。従来の構造では、信号電荷がＦＤ（Floating Drain）電極に蓄積及び転送される構造が必要とされ、信号電荷が遅延しないように高速な転送が必要とされる。
　このような課題を解決するための撮像素子（光電変換素子）が、例えば、特開２０１６－６３１６５号公報に開示されている。この撮像素子は、
　第１の絶縁層上に形成された蓄積電極、
　蓄積電極上に形成された第２の絶縁層、
　蓄積電極及び第２の絶縁層を覆うように形成された半導体層、
　半導体層に接するように形成され、蓄積電極から離れるように形成された捕集電極、
　半導体層上に形成された光電変換層、及び、
　光電変換層上に形成された上部電極、
を備えている。
　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８４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８４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３４３及び第２撮像素子３４１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３４３Ａ及び第２光電変換部３４１Ａ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３４１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３１０Ａが配置されている。ここで、第１光電変換部３１０Ａは、第１電極３２１、有機材料から成る光電変換層３２３、第２電極３２２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３４１Ａ及び第３光電変換部３４３Ａ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３１０Ａ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３４１Ａ及び第３光電変換部３４３Ａ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３４１Ａ及び第３光電変換部３４３Ａ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３４５を図示する）と転送トランジスタ（ゲート部３４６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３１０Ａ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３１０Ａ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３５２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３５１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３１４はオンチップ・マイクロ・レンズである。
特開２０１６－６３１６５号公報 特開２０１１－１３８９２７号公報
　しかしながら、上記の特開２０１６－６３１６５号公報に開示された技術では、蓄積電極とその上に形成された第２の絶縁層とを同じ長さで形成されなければならないといった制約や、捕集電極との間隔等が細かく規定されており、作製工程が複雑になり、製造歩留りの低下を引き起こしかねない。更には、半導体層を構成する材料に関して幾つか言及されているものの、より具体的な材料の組成及び構成については言及されていない。また、半導体層の移動度と蓄積電荷との相関式に関して言及されている。しかしながら、発生した電荷の転送に重要である、半導体層の移動度に関する事項、半導体層と半導体層に隣接する光電変換層の部分との間のエネルギー準位の関係に関する事項といった、電荷の転送改善に関する事項に関して何ら言及されていない。
　従って、本開示の目的は、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、光電変換層に蓄積された電荷の転送特性に優れた撮像素子、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撮像素子は、
　第１電極、光電変換層及び第２電極が積層されて成る光電変換部を備えており、
　第１電極と光電変換層との間には、無機酸化物半導体材料層が形成されており、
　無機酸化物半導体材料層は、インジウム（Ｉｎ）原子、ガリウム（Ｇａ）原子、スズ（Ｓｎ）原子及び亜鉛（Ｚｎ）原子を含む。
　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、上記の本開示の撮像素子を少なくとも１つ有する。
　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、上記の本開示の撮像素子を、複数、備えている。また、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、上記の本開示の積層型撮像素子を、複数、備えている。
図１は、実施例１の撮像素子の模式的な一部断面図である。 図２は、実施例１の撮像素子の等価回路図である。 図３は、実施例１の撮像素子の等価回路図である。 図４は、実施例１の撮像素子を構成する第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５は、実施例１の撮像素子の動作時の各部位における電位の状態を模式的に示す図である。 図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、図５（実施例１）、図２０及び図２１（実施例４）並びに図３２及び図３３（実施例６）の各部位を説明するための実施例１、実施例４及び実施例６の撮像素子の等価回路図である。 図７は、実施例１の撮像素子を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図である。 図８は、実施例１の撮像素子を構成する第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９は、実施例１の撮像素子の変形例の等価回路図である。 図１０は、図９に示した実施例１の撮像素子の変形例を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図１１は、実施例２の撮像素子の模式的な一部断面図である。 図１２は、実施例３の撮像素子の模式的な一部断面図である。 図１３は、実施例３の撮像素子の変形例の模式的な一部断面図である。 図１４は、実施例３の撮像素子の別の変形例の模式的な一部断面図である。 図１５は、実施例３の撮像素子の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。 図１６は、実施例４の撮像素子の一部分の模式的な一部断面図である。 図１７は、実施例４の撮像素子の等価回路図である。 図１８は、実施例４の撮像素子の等価回路図である。 図１９は、実施例４の撮像素子を構成する第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２０は、実施例４の撮像素子の動作時の各部位における電位の状態を模式的に示す図である。 図２１は、実施例４の撮像素子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２２は、実施例４の撮像素子を構成する第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２３は、実施例４の撮像素子を構成する第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２４は、実施例４の撮像素子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２５は、実施例５の撮像素子の一部分の模式的な一部断面図である。 図２６は、実施例５の撮像素子を構成する第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２７は、実施例５の撮像素子を構成する第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２８は、実施例６の撮像素子の模式的な一部断面図である。 図２９は、実施例６の撮像素子の等価回路図である。 図３０は、実施例６の撮像素子の等価回路図である。 図３１は、実施例６の撮像素子を構成する第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３２は、実施例６の撮像素子の動作時の各部位における電位の状態を模式的に示す図である。 図３３は、実施例６の撮像素子の別の動作時（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３４は、実施例６の撮像素子を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図である。 図３５は、実施例６の撮像素子を構成する第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３６は、実施例６の撮像素子の変形例を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図である。 図３７は、実施例７の撮像素子の模式的な一部断面図である。 図３８は、実施例７の撮像素子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３９は、実施例７の撮像素子の変形例を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図である。 図４０は、実施例８の撮像素子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４１は、実施例９の撮像素子の模式的な一部断面図である。 図４２は、実施例１０及び実施例１１の撮像素子の模式的な一部断面図である。 図４３Ａ及び図４３Ｂは、実施例１１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４４Ａ及び図４４Ｂは、実施例１１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４５は、実施例１１の撮像素子を構成する第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４６は、実施例１１の撮像素子の変形例を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図である。 図４７は、実施例１２及び実施例１１の撮像素子の模式的な一部断面図である。 図４８Ａ及び図４８Ｂは、実施例１２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４９は、実施例１３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５０は、実施例１３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５１は、実施例１３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５２は、実施例１３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５３は、実施例１３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５４は、実施例１３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５５は、実施例１３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５６は、実施例１３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５７は、実施例１３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５８は、実施例１３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５９Ａ、図５９Ｂ及び図５９Ｃは、実施例１３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６０は、実施例１４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６１は、実施例１４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６２は、実施例１４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６３は、実施例１４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６４は、実施例１の撮像素子の別の変形例の模式的な一部断面図である。 図６５は、実施例１の撮像素子の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。 図６６Ａ、図６６Ｂ及び図６６Ｃは、実施例１の撮像素子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６７は、実施例５の撮像素子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６８は、実施例１の撮像素子の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。 図６９は、実施例１の撮像素子の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。 図７０は、実施例１の撮像素子の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。 図７１は、実施例４の撮像素子の別の変形例の模式的な一部断面図である。 図７２は、実施例１の撮像素子の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。 図７３は、実施例４の撮像素子の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。 図７４は、実施例７の撮像素子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７５は、実施例８の撮像素子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７６は、チャネル形成領域をＩｎaＧａbＳｎcＺｎdＯe等から構成したＴＦＴにおけるＶgsとＩdとの関係を求めたグラフである。 図７７Ａ及び図７７Ｂは、それぞれ、実施例１において、評価用試料及び比較用試料における暗電流特性及び外部量子効率の評価結果を示すグラフである。 図７８は、実施例１の固体撮像装置の概念図である。 図７９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８０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８１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８２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８３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８４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．本開示の撮像素子、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、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の撮像素子、本開示の積層型撮像素子、本開示の第２の態様に係る固体撮像装置）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（実施例１～実施例２の変形、本開示の第１の態様に係る固体撮像装置）
５．実施例４（実施例１～実施例３の変形、転送制御用電極を備えた撮像素子）
６．実施例５（実施例１～実施例４の変形、電荷排出電極を備えた撮像素子）
７．実施例６（実施例１～実施例５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）
８．実施例７（第１構成及び第６構成の撮像素子）
９．実施例８（本開示の第２構成及び第６構成の撮像素子）
１０．実施例９（第３構成の撮像素子）
１１．実施例１０（第４構成の撮像素子）
１２．実施例１１（第５構成の撮像素子）
１３．実施例１２（第６構成の撮像素子）
１４．実施例１３（第１構成～第２構成の固体撮像装置）
１５．実施例１４（実施例１３の変形）
１６．その他
〈本開示の撮像素子、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、全般に関する説明〉
　本開示の撮像素子、本開示の積層型撮像素子を構成する本開示の撮像素子、本開示の第１の態様～第２の態様に係る固体撮像装置を構成する本開示の撮像素子（以下、これらの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）において、無機酸化物半導体材料層をＩｎaＧａbＳｎcＺｎdＯeで表したとき、
１．８＜（ｂ＋ｃ）／ａ＜２．３
及び、
２．３＜ｄ／ａ＜２．６
を満足する形態とすることができ、更には、ｂ＞０を満足する形態とすることができる。尚、ｂ／ｃの割合として、１／９乃至９／１を例示することができるが、１／１であることが最も好ましい。また、無機酸化物半導体材料層には、インジウム（Ｉｎ）原子、ガリウム（Ｇａ）原子、スズ（Ｓｎ）原子及び亜鉛（Ｚｎ）原子に加えて他の金属原子が含まれていてもよい。また、
３．３＜ｅ／ａ＜８．５
を満足することが好ましい。
　上記の好ましい形態を含む本開示の撮像装置等において、光電変換部は、更に、絶縁層、及び、第１電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して無機酸化物半導体材料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。
　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装置等において、無機酸化物半導体材料層の近傍に位置する光電変換層の部分を構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ1、及び、無機酸化物半導体材料層を構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ2は、好ましくは、
Ｅ2－Ｅ1≧０．１ｅＶ
より好ましくは、
Ｅ2－Ｅ1＞０．１ｅＶ
を満足する形態とすることができる。
　ここで、「無機酸化物半導体材料層の近傍に位置する光電変換層の部分」とは、無機酸化物半導体材料層と光電変換層との界面を基準として、光電変換層の厚さの１０％以内に相当する領域（即ち、光電変換層の厚さの０％乃至１０％に亙る領域）に位置する光電変換層の部分を指す。無機酸化物半導体材料層の近傍に位置する光電変換層の部分を構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ1は、無機酸化物半導体材料層の近傍に位置する光電変換層の部分における平均値であり、無機酸化物半導体材料層を構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ2は、無機酸化物半導体材料層における平均値である。
　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装置等において、無機酸化物半導体材料層を構成する材料の移動度は１０ｃｍ2／Ｖ・ｓ以上である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を含む本開示の撮像装置等において、無機酸化物半導体材料層は非晶質である（例えば、局所的に結晶構造を持たない非晶質である）形態とすることができる。無機酸化物半導体材料層が非晶質であるか否かは、Ｘ線回折分析に基づき決定することができる。
　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装置等において、無機酸化物半導体材料層の厚さは、１×１０-8ｍ乃至１．５×１０-7ｍ、好ましくは、２×１０-8ｍ乃至１．０×１０-7ｍ、より好ましくは、３×１０-8ｍ乃至１．０×１０-7ｍである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を含む本開示の撮像装置等において、
　第２電極から光が入射し、
　光電変換層と無機酸化物半導体材料層との界面における無機酸化物半導体材料層の表面粗さＲａは１．５ｎｍ以下であり、無機酸化物半導体材料層の二乗平均平方根粗さＲｑの値は２．５ｎｍ以下である形態とすることができる。表面粗さＲａ，Ｒｑは、ＪＩＳ　Ｂ０６０１：２０１３の規定に基づく。このような光電変換層と無機酸化物半導体材料層との界面における無機酸化物半導体材料層の平滑性は無機酸化物半導体材料層における表面散乱反射を抑制し、光電変換における明電流特性の向上を図ることができる。電荷蓄積用電極の表面粗さＲａは１．５ｎｍ以下であり、電荷蓄積用電極の二乗平均平方根粗さＲｑの値は２．５ｎｍ以下である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を含む本開示の撮像装置等において、無機酸化物半導体材料層のキャリア濃度は１×１０16／ｃｍ3未満であることが好ましい。
　図８４に示した従来の撮像素子において、第２光電変換部３４１Ａ及び第３光電変換部３４３Ａ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３４１Ａ及び第３光電変換部３４３Ａ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３４１Ａ及び第３光電変換部３４３Ａ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３１０Ａ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３１０Ａを完全空乏化することは困難である。そして、以上の結果、ｋＴＣノイズが大きくなり、ランダムノイズが悪化し、撮像画質の低下をもたらす虞がある。
　本開示の撮像装置等においては、上述したとおり、第１電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して無機酸化物半導体材料層と対向して配置された電荷蓄積用電極を備えることで、光電変換部に光が照射され、光電変換部において光電変換されるとき、無機酸化物半導体材料層（場合によっては、無機酸化物半導体材料層及び光電変換層）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。尚、以下の説明において、無機酸化物半導体材料層、あるいは、無機酸化物半導体材料層及び光電変換層を、総称して、『無機酸化物半導体材料層等』と呼ぶ場合がある。
　無機酸化物半導体材料層は、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無機酸化物半導体材料層を構成する材料と、第１電極の上方に位置する無機酸化物半導体材料層を構成する材料とを、異ならせてもよい。
　無機酸化物半導体材料層は、例えば、スパッタリング法に基づき成膜することができる。具体的には、スパッタリング装置として、平行平板スパッタリング装置あるいはＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用い、プロセスガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを使用し、ＩｎaＧａbＳｎcＺｎdＯe焼結体をターゲットとして用いたスパッタリング法を例示することができる。
　尚、無機酸化物半導体材料層をスパッタリング法に基づき形成する際の酸素ガス導入量（酸素ガス分圧）を制御することによって、無機酸化物半導体材料層のエネルギー準位を制御することができる。具体的には、スパッタリング法に基づき形成する際の
酸素ガス分圧〈＝（Ｏ2ガス圧力）／（ＡｒガスとＯ2ガスの圧力合計）〉
を、０．００５乃至０．１０とすることが好ましい。更には、本開示の撮像素子等にあっては、無機酸化物半導体材料層における酸素の含有率が化学量論組成の酸素含有率よりも少ない形態とすることができる。ここで、酸素の含有率に基づいて無機酸化物半導体材料層のエネルギー準位を制御することができ、酸素の含有率が化学量論組成の酸素含有率よりも少なくなる程、即ち、酸素欠損が多くなる程、エネルギー準位を深くすることが可能となる。
　以上に説明した好ましい形態を含む本開示の撮像素子等であって、電荷蓄積用電極を備えた撮像素子を、便宜上、以下、『本開示の電荷蓄積用電極を備えた撮像素子等』と呼ぶ場合がある。
　本開示の電荷蓄積用電極を備えた撮像素子等にあっては、無機酸化物半導体材料層の、波長４００ｎｍ乃至６６０ｎｍの光に対する光透過率は６５％以上であることが好ましい。また、電荷蓄積用電極の、波長４００ｎｍ乃至６６０ｎｍの光に対する光透過率も６５％以上であることが好ましい。電荷蓄積用電極のシート抵抗値は３×１０Ω／□乃至１×１０3Ω／□であることが好ましい。
　本開示の電荷蓄積用電極を備えた撮像素子等にあっては、
　半導体基板を更に備えており、
　光電変換部は、半導体基板の上方に配置されている形態とすることができる。尚、第１電極、電荷蓄積用電極及び第２電極は、後述する駆動回路に接続されている。
　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。無機酸化物半導体材料層は、撮像素子毎に設けられていることが好ましいが、場合によっては、複数の撮像素子において共通化されていてもよい。即ち、例えば、後述する電荷移動制御電極を撮像素子と撮像素子との間に設けることで、複数の撮像素子において１層の無機酸化物半導体材料層が形成されていてもよい。
　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電荷蓄積用電極を備えた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、無機酸化物半導体材料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、無機酸化物半導体材料層は、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無機酸化物半導体材料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。
　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電荷蓄積用電極を備えた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、無機酸化物半導体材料層（あるいは、無機酸化物半導体材料層及び光電変換層）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、無機酸化物半導体材料層（あるいは、無機酸化物半導体材料層及び光電変換層）に蓄積された電荷が第１電極を経由して制御部に読み出される構成とすることができる。但し、第１電極の電位は第２電極の電位よりも高く、
Ｖ12≧Ｖ11、且つ、Ｖ22＜Ｖ21
である。
　更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の電荷蓄積用電極を備えた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、絶縁層を介して無機酸化物半導体材料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電荷蓄積用電極を備えた撮像素子等を、便宜上、『本開示の転送制御用電極を備えた撮像素子等』と呼ぶ。
　そして、本開示の転送制御用電極を備えた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、無機酸化物半導体材料層（あるいは、無機酸化物半導体材料層及び光電変換層）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、無機酸化物半導体材料層（あるいは、無機酸化物半導体材料層及び光電変換層）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電極の電位は第２電極の電位よりも高く、
Ｖ12＞Ｖ13、且つ、Ｖ22≦Ｖ23≦Ｖ21
である。
　更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の電荷蓄積用電極を備えた撮像素子等にあっては、無機酸化物半導体材料層に接続され、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電荷蓄積用電極を備えた撮像素子等を、便宜上、『本開示の電荷排出電極を備えた撮像素子等』と呼ぶ。そして、本開示の電荷排出電極を備えた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、
　無機酸化物半導体材料層は、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無機酸化物半導体材料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、本開示の電荷排出電極を備えた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、無機酸化物半導体材料層（あるいは、無機酸化物半導体材料層及び光電変換層）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、無機酸化物半導体材料層（あるいは、無機酸化物半導体材料層及び光電変換層）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電極の電位は第２電極の電位よりも高く、
Ｖ14＞Ｖ11、且つ、Ｖ24＜Ｖ21
である。
　更には、本開示の電荷蓄積用電極を備えた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電荷蓄積用電極を備えた撮像素子等を、便宜上、『本開示の複数の電荷蓄積用電極セグメントを備えた撮像素子等』と呼ぶ。電荷蓄積用電極セグメントの数は、２以上であればよい。そして、本開示の複数の電荷蓄積用電極セグメントを備えた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。
　以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の電荷蓄積用電極を備えた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電荷蓄積用電極を備えた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、
　無機酸化物半導体材料層及び光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
　絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
　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。ここで、『光電変換層セグメント』とは、光電変換層と無機酸化物半導体材料層とが積層されて成るセグメントを指す。
　そして、第１構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化している。また、第２構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化している。尚、光電変換層セグメントにおいて、光電変換層の部分の厚さを変化させ、無機酸化物半導体材料層の部分の厚さを一定として、光電変換層セグメントの厚さを変化させてもよいし、光電変換層の部分の厚さを一定とし、無機酸化物半導体材料層の部分の厚さを変化させて、光電変換層セグメントの厚さを変化させてもよいし、光電変換層の部分の厚さを変化させ、無機酸化物半導体材料層の部分の厚さを変化させて、光電変換層セグメントの厚さを変化させてもよい。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無機酸化物半導体材料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無機酸化物半導体材料層と光電変換層が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第１電極からの距離に依存して変化する。断面積の変化は、連続的な変化であってもよいし、階段状の変化であってもよい。
　第１構成～第２構成の撮像素子において、Ｎ個の光電変換層セグメントは連続して設けられており、Ｎ個の絶縁層セグメントも連続して設けられており、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントも連続して設けられている。第３構成～第５構成の撮像素子において、Ｎ個の光電変換層セグメントは連続して設けられている。また、第４構成、第５構成の撮像素子において、Ｎ個の絶縁層セグメントは連続して設けられている一方、第３構成の撮像素子において、Ｎ個の絶縁層セグメントは、光電変換部セグメントのそれぞれに対応して設けられている。更には、第４構成～第５構成の撮像素子において、場合によっては、第３構成の撮像素子において、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントは、光電変換部セグメントのそれぞれに対応して設けられている。そして第１構成～第６構成の撮像素子にあっては、電荷蓄積用電極セグメントの全てに同じ電位が加えられる。あるいは又、第４構成～第５構成の撮像素子において、場合によっては、第３構成の撮像素子において、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加えてもよい。
　第１構成～第６構成の撮像素子から成る本開示の撮像素子等にあっては、絶縁層セグメントの厚さが規定され、あるいは又、光電変換層セグメントの厚さが規定され、あるいは又、絶縁層セグメントを構成する材料が異なり、あるいは又、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なり、あるいは又、電荷蓄積用電極セグメントの面積が規定され、あるいは又、積層部分の断面積が規定されているので、一種の電荷転送勾配が形成され、光電変換によって生成した電荷を、一層容易に、且つ、確実に、第１電極へ転送することが可能となる。そして、その結果、残像の発生や転送残しの発生を防止することができる。
　第１構成～第５構成の撮像素子にあっては、ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど第１電極から離れて位置するが、第１電極から離れて位置するか否かは、Ｘ方向を基準として判断する。また、第６構成の撮像素子にあっては、第１電極から離れる方向をＸ方向としているが、『Ｘ方向』を以下のとおり、定義する。即ち、撮像素子あるいは積層型撮像素子が複数配列された画素領域は、２次元アレイ状に、即ち、Ｘ方向及びＹ方向に規則的に複数配列された画素から構成される。画素の平面形状を矩形とした場合、第１電極に最も近い辺が延びる方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。あるいは又、画素の平面形状を任意の形状とした場合、第１電極に最も近い線分や曲線が含まれる全体的な方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。
　以下、第１構成～第６構成の撮像素子に関して、第１電極の電位が第２電極の電位よりも高い場合についての説明を行う。
　第１構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化しているが、絶縁層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっていることが好ましく、これによって、一種の電荷転送勾配が形成される。そして、電荷蓄積期間において、｜Ｖ12｜≧｜Ｖ11｜といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも、多くの電荷を蓄積することができるし、強い電界が加わり、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れを確実に防止することができる。また、電荷転送期間において、｜Ｖ22｜＜｜Ｖ21｜といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｎ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
　第２構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化しているが、光電変換層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっていることが好ましく、これによって、一種の電荷転送勾配が形成される。そして、電荷蓄積期間においてＶ12≧Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも強い電界が加わり、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れを確実に防止することができる。また、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｎ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
　第３構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なり、これによって、一種の電荷転送勾配が形成されるが、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の比誘電率の値が、漸次、小さくなることが好ましい。そして、このような構成を採用することで、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも多くの電荷を蓄積することができる。また、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｎ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
　第４構成の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なり、これによって、一種の電荷転送勾配が形成されるが、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の仕事関数の値が、漸次、大きくなることが好ましい。そして、このような構成を採用することで、電圧の正負に依存すること無く、信号電荷転送に有利な電位勾配を形成することができる。
　第５構成の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっており、これによって、一種の電荷転送勾配が形成されるので、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも多くの電荷を蓄積することができる。また、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｎ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
　第６構成の撮像素子において、積層部分の断面積は第１電極からの距離に依存して変化し、これによって、一種の電荷転送勾配が形成される。具体的には、積層部分の断面の厚さを一定とし、積層部分の断面の幅を第１電極から離れるほど狭くする構成を採用すれば、第５構成の撮像素子において説明したと同様に、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第１電極に近い領域の方が、遠い領域よりも多くの電荷を蓄積することができる。従って、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１電極に近い領域から第１電極への電荷の流れ、遠い領域から近い領域への電荷の流れを、確実に確保することができる。一方、積層部分の断面の幅を一定とし、積層部分の断面の厚さ、具体的には、絶縁層セグメントの厚さを、漸次、厚くする構成を採用すれば、第１構成の撮像素子において説明したと同様に、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第１電極に近い領域の方が、遠い領域よりも、多くの電荷を蓄積することができるし、強い電界が加わり、第１電極に近い領域から第１電極への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１電極に近い領域から第１電極への電荷の流れ、遠い領域から近い領域への電荷の流れを、確実に確保することができる。また、光電変換層セグメントの厚さを、漸次、厚くする構成を採用すれば、第２構成の撮像素子において説明したと同様に、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第１電極に近い領域の方が、遠い領域よりも強い電界が加わり、第１電極に近い領域から第１電極への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１電極に近い領域から第１電極への電荷の流れ、遠い領域から近い領域への電荷の流れを、確実に確保することができる。
　本開示の第１の態様～第２の態様に係る固体撮像装置の変形例として、
　第１構成～第６構成の撮像素子を、複数、有しており、
　複数の撮像素子から撮像素子ブロックが構成されており、
　撮像素子ブロックを構成する複数の撮像素子において第１電極が共有されている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変形例として、
　第１構成～第６構成の撮像素子、あるいは又、第１構成～第６構成の撮像素子を少なくとも１つ有する積層型撮像素子を、複数、有しており、
　複数の撮像素子あるいは積層型撮像素子から撮像素子ブロックが構成されており、
　撮像素子ブロックを構成する複数の撮像素子あるいは積層型撮像素子において第１電極が共有されている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あるいは光電変換部（便宜上、『第１タイプの青色光用光電変換層』あるいは『第１タイプの青色光用光電変換部』と呼ぶ）を備えた青色光に感度を有する撮像素子（便宜上、『第１タイプの青色光用撮像素子』と呼ぶ）、緑色光（４９５ｎｍ乃至５７０ｎｍの光）を吸収する光電変換層あるいは光電変換部（便宜上、『第１タイプの緑色光用光電変換層』あるいは『第１タイプの緑色光用光電変換部』と呼ぶ）を備えた緑色光に感度を有する撮像素子（便宜上、『第１タイプの緑色光用撮像素子』と呼ぶ）、赤色光（６２０ｎｍ乃至７５０ｎｍの光）を吸収する光電変換層あるいは光電変換部（便宜上、『第１タイプの赤色光用光電変換層』あるいは『第１タイプの赤色光用光電変換部』と呼ぶ）を備えた赤色光に感度を有する撮像素子（便宜上、『第１タイプの赤色光用撮像素子』と呼ぶ）を挙げることができる。また、電荷蓄積用電極を備えていない従来の撮像素子であって、青色光に感度を有する撮像素子を、便宜上、『第２タイプの青色光用撮像素子』と呼び、緑色光に感度を有する撮像素子を、便宜上、『第２タイプの緑色光用撮像素子』と呼び、赤色光に感度を有する撮像素子を、便宜上、『第２タイプの赤色光用撮像素子』と呼び、第２タイプの青色光用撮像素子を構成する光電変換層あるいは光電変換部を、便宜上、『第２タイプの青色光用光電変換層』あるいは『第２タイプの青色光用光電変換部』と呼び、第２タイプの緑色光用撮像素子を構成する光電変換層あるいは光電変換部を、便宜上、『第２タイプの緑色光用光電変換層』あるいは『第２タイプの緑色光用光電変換部』と呼び、第２タイプの赤色光用撮像素子を構成する光電変換層あるいは光電変換部を、便宜上、『第２タイプの赤色光用光電変換層』あるいは『第２タイプの赤色光用光電変換部』と呼ぶ。
　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、Ｉｎ2Ｓ3、Ｂｉ2Ｓｅ3、Ｂｉ2Ｓ3、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＳ等の化合物半導体を挙げることができる。加えて、これらの材料から成る量子ドットを光電変換層に使用することも可能である。
　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。
　積層型撮像素子を備えた本開示の第２の態様に係る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、積層型撮像素子を備えた本開示の第２の態様に係る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、本開示の第１の態様に係る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。本開示の第１の態様に係る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。
　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。
　本開示の撮像素子等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（光学的黒画素領域（ＯＰＢ）とも呼ばれる）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電極が陰極を構成し、第２電極が陽極を構成する。
　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Ｉｎ2Ｏ3、結晶性ＩＴＯ及びアモルファスＩＴＯを含む）、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムを添加したインジウム－亜鉛酸化物（ＩＺＯ，Indium Zinc Oxide）、酸化ガリウムにドーパントとしてインジウムを添加したインジウム－ガリウム酸化物（ＩＧＯ）、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムとガリウムを添加したインジウム－ガリウム－亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ，Ｉｎ－ＧａＺｎＯ4）、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムと錫を添加したインジウム－錫－亜鉛酸化物（ＩＴＺＯ）、ＩＦＯ（ＦドープのＩｎ2Ｏ3）、酸化錫（ＳｎＯ2）、ＡＴＯ（ＳｂドープのＳｎＯ2）、ＦＴＯ（ＦドープのＳｎＯ2）、酸化亜鉛（他元素をドープしたＺｎＯを含む）、酸化亜鉛にドーパントとしてアルミニウムを添加したアルミニウム－亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、酸化亜鉛にドーパントとしてガリウムを添加したガリウム－亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化チタンにドーパントとしてニオブを添加したニオブ－チタン酸化物(ＴＮＯ)、酸化アンチモン、スピネル型酸化物、ＹｂＦｅ2Ｏ4構造を有する酸化物を例示することができる。あるいは又、ガリウム酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、ニッケル酸化物等を母層とする透明電極を挙げることができる。透明電極の厚さとして、２×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍ、好ましくは３×１０-8ｍ乃至１×１０-7ｍを挙げることができる。第１電極が透明性を要求される場合、製造プロセスの簡素化といった観点から、電荷排出電極も透明導電材料から構成することが好ましい。
　あるいは又、透明性が不要である場合、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、陰極を構成する材料として、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属、あるいは、これらの金属元素を含む合金、これらの金属から成る導電性粒子、これらの金属を含む合金の導電性粒子、不純物を含有したポリシリコン、炭素系材料、酸化物半導体材料、カーボン・ナノ・チューブ、グラフェン等の導電性材料を挙げることができるし、これらの元素を含む層の積層構造とすることもできる。更には、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（陰極や陽極）の成膜方法として、乾式法あるいは湿式法を用いることが可能である。乾式法として、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）及び化学的気相成長法（ＣＶＤ法）を挙げることができる。ＰＶＤ法の原理を用いた成膜方法として、抵抗加熱あるいは高周波加熱を用いた真空蒸着法、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法、各種スパッタリング法（マグネトロンスパッタリング法、ＲＦ－ＤＣ結合形バイアススパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法、対向ターゲットスパッタリング法、高周波スパッタリング法）、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、分子線エピタキシー法、レーザ転写法を挙げることができる。また、ＣＶＤ法として、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、有機金属（ＭＯ）ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法を挙げることができる。一方、湿式法として、電解メッキ法や無電解メッキ法、スピンコート法、インクジェット法、スプレーコート法、スタンプ法、マイクロコンタクトプリント法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、ディップ法等の方法を挙げることができる。パターニング法として、シャドーマスク、レーザ転写、フォトリソグラフィー等の化学的エッチング、紫外線やレーザ等による物理的エッチング等を挙げることができる。第１電極等や第２電極の平坦化技術として、レーザ平坦化法、リフロー法、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法等を用いることができる。
　絶縁層を構成する材料として、酸化ケイ素系材料；窒化ケイ素（ＳｉＮY）；酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等の金属酸化物高誘電絶縁材料に例示される無機系絶縁材料だけでなく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）；ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）；ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）；ポリイミド；ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）；ポリスチレン；Ｎ－２（アミノエチル）３－アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＥＡＰＴＭＳ）、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）等のシラノール誘導体（シランカップリング剤）；ノボラック型フェノール樹脂；フッ素系樹脂；オクタデカンチオール、ドデシルイソシアネイト等の一端に制御電極と結合可能な官能基を有する直鎖炭化水素類にて例示される有機系絶縁材料（有機ポリマー）を挙げることができるし、これらの組み合わせを用いることもできる。酸化ケイ素系材料として、酸化シリコン（ＳｉＯX）、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低誘電率絶縁材料（例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、有機ＳＯＧ）を例示することができる。絶縁層は、単層構成とすることもできるし、複数層（例えば、２層）が積層された構成とすることもできる。後者の場合、少なくとも電荷蓄積用電極の上、及び、電荷蓄積用電極と第１電極との間の領域に、絶縁層・下層を形成し、絶縁層・下層に平坦化処理を施すことで少なくとも電荷蓄積用電極と第１電極との間の領域に絶縁層・下層を残し、残された絶縁層・下層及び電荷蓄積用電極の上に絶縁層・上層を形成すればよく、これによって、絶縁層の平坦化を確実に達成することができる。各種層間絶縁層や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。
　無機酸化物半導体材料層と第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。
　撮像素子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、撮像素子を駆動するための駆動回路や配線が設けられている。必要に応じて、撮像素子への光の入射を制御するためのシャッターを配設してもよいし、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、無機酸化物半導体材料層（あるいは、無機酸化物半導体材料層及び光電変換層）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、無機酸化物半導体材料層（あるいは、無機酸化物半導体材料層及び光電変換層）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、無機酸化物半導体材料層等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、無機酸化物半導体材料層等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。
　本開示の撮像素子として、ＣＣＤ素子、ＣＭＯＳイメージセンサー、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）、ＣＭＤ（Charge Modulation Device）型の信号増幅型イメージセンサーを挙げることができる。本開示の第１の態様～第２の態様に係る固体撮像装置、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。
　実施例１は、本開示の撮像素子、本開示の積層型撮像素子及び本開示の第２の態様に係る固体撮像装置に関する。実施例１の撮像素子及び積層型撮像素子（以下、単に「撮像素子」と呼ぶ）の模式的な一部断面図を図１に示し、実施例１の撮像素子の等価回路図を図２及び図３に示し、実施例１の撮像素子の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４に示し、実施例１の撮像素子の動作時の各部位における電位の状態を模式的に図５に示し、実施例１の撮像素子の各部位を説明するための等価回路図を図６Ａに示す。また、実施例１の撮像素子の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７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８に示す。更には、実施例１の固体撮像装置の概念図を図７８に示す。
実施例１の撮像素子は、第１電極２１、光電変換層２３Ａ及び第２電極２２が積層されて成る光電変換部を備えており、第１電極２１と光電変換層２３Ａとの間には、無機酸化物半導体材料層２３Ｂが形成されている。そして、無機酸化物半導体材料層２３Ｂは、インジウム（Ｉｎ）原子、ガリウム（Ｇａ）原子、スズ（Ｓｎ）原子及び亜鉛（Ｚｎ）原子を含む。即ち、無機酸化物半導体材料層２３Ｂは、インジウム（Ｉｎ）原子、ガリウム（Ｇａ）原子、スズ（Ｓｎ）原子及び亜鉛（Ｚｎ）原子を含む複合酸化物から構成されており、具体的には、インジウム酸化物、ガリウム酸化物、スズ酸化物及び亜鉛酸化物から成る複合酸化物から構成されている。
　実施例１の積層型撮像素子は、実施例１の撮像素子を少なくとも１つ有する。また、実施例１の固体撮像装置は、実施例１の積層型撮像素子を、複数、備えている。そして、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の撮像素子にあっては、
無機酸化物半導体材料層２３Ｂの近傍に位置する光電変換層２３Ａの部分を構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ1、及び、無機酸化物半導体材料層２３Ｂを構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ2は、以下の式（Ａ）を、好ましくは、以下の式（Ｂ）を満足する。
Ｅ2－Ｅ1≧０．１ｅＶ　　（Ａ）
Ｅ2－Ｅ1＞０．１ｅＶ　　（Ｂ）
あるいは又、無機酸化物半導体材料層２３Ｂを構成する材料の移動度は１０ｃｍ2／Ｖ・ｓ以上である。また、無機酸化物半導体材料層２３Ｂのキャリア濃度は１×１０16／ｃｍ3未満である。
　そして、実施例１の撮像素子において、光電変換部は、更に、絶縁層８２、及び、第１電極２１と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して無機酸化物半導体材料層２３Ｂと対向して配置された電荷蓄積用電極２４を備えている。尚、光は第２電極２２から入射する。
　以下、先ず、実施例１の撮像素子の諸特性の説明を行い、次いで、実施例１の撮像素子及び固体撮像装置の詳細な説明を行う。
　スパッタリング法に基づき無機酸化物半導体材料層２３Ｂを形成する際の酸素ガス導入量（酸素ガス分圧）を制御することで、無機酸化物半導体材料層２３Ｂのエネルギー準位を制御することができる。酸素ガス分圧を、０．００５（０．５％）乃至０．１０（１０％）とすることが好ましい。
　無機酸化物半導体材料層２３Ｂの膜厚を５０ｎｍとし、無機酸化物半導体材料層２３ＢをＩｎaＧａbＳｎcＺｎdＯe（但し、（ｂ＋ｃ）／ａ＝２．０，ｄ／ａ＝２．４）から構成したとき、酸素ガス分圧と、逆光電子分光法から求めたエネルギー準位との関係を求めた結果を、以下の表１に示すが、実施例１の撮像素子にあっては、無機酸化物半導体材料層２３Ｂをスパッタリング法に基づき形成する際の酸素ガス導入量（酸素ガス分圧）を制御することで、無機酸化物半導体材料層２３Ｂのエネルギー準位を制御することができる。尚、無機酸化物半導体材料層２３Ｂにおいて、酸素の含有率は化学量論組成の酸素含有率よりも少ない。尚、ｅ／ａ＝５．１である。
〈表１〉
酸素ガス分圧　　　エネルギー準位
　０．５％　　　　 ４．６ｅＶ
１０．０％　　　　 ４．７ｅＶ
　次に、光電変換層２３Ａ及び無機酸化物半導体材料層２３Ｂに関して、無機酸化物半導体材料層２３Ｂのエネルギー準位、光電変換層２３Ａと無機酸化物半導体材料層２３Ｂとのエネルギー準位差分（Ｅ2－Ｅ1）、及び、無機酸化物半導体材料層２３Ｂを構成する材料の移動度について調べた。表２に示すように、条件を３つに分けた。即ち、第１条件にあっては、無機酸化物半導体材料層２３Ｂを構成する材料としてＩＧＺＯを用い、第２条件及び第３条件にあっては、無機酸化物半導体材料層２３Ｂを構成する材料として、以下に示すＩｎaＧａbＳｎcＺｎdＯeを用いた。また、無機酸化物半導体材料層２３Ｂの膜厚を５０ｎｍとした。更には、光電変換層２３Ａは、キナクリドンから成り、厚さを０．１μｍとした。ここで、無機酸化物半導体材料層２３Ｂの近傍に位置する光電変換層２３Ａの部分を構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ1を４．５ｅＶとした。尚、無機酸化物半導体材料層２３Ｂをスパッタリング法に基づき形成する際、組成を変えたターゲットを用いることで、第２条件及び第３条件に基づく撮像素子等を得ることができる。
第２条件　（ｂ＋ｃ）／ａ＝２．０　　ｄ／ａ＝２．４
第３条件　（ｂ＋ｃ）／ａ＝２．２　　ｄ／ａ＝２．５
　第１条件にあっては、エネルギー準位差分（Ｅ2－Ｅ1）は０ｅＶである。第２条件にあっては、第１条件に比べてエネルギー準位差分（Ｅ2－Ｅ1）が改善されている。そして、表２に示すように、第３条件にあっては、第２条件に比べて、更に移動度が向上している。
〈表２〉
　　　　　　　　　　　　　　　　　第１条件　　　第２条件　　　第３条件
無機酸化物半導体材料層　　　　　　４．５ｅＶ　　４．６ｅＶ　　４．７ｅＶ
エネルギー準位差分（Ｅ2－Ｅ1）　　０．０ｅＶ　　０．１ｅＶ　　０．２Ｖ
移動度　（単位：ｃｍ2／Ｖ・ｓ）　 ９　　　　　　１３　　　　　１８
　これらの３条件での転送特性を、図１に示した構造の撮像素子を基に、デバイスシミュレーションにて評価した。尚、光電変換層２３ＡのＬＵＭＯ値Ｅ1を４．５ｅＶとした。電荷蓄積用電極２４の上方に電子が引き付けられている状態における相対的な電子の量を１×１０0とした。また、電荷蓄積用電極２４の上方に引き付けられていた電子が全て第１電極２１に転送された状態における相対的な電子の量を１×１０-4とした。そして、電荷蓄積用電極２４の上方に引き付けられていた電子が全て第１電極２１に転送される迄の時間（『転送時間』と呼ぶ）を、転送特性の良否を判断する指標とした。転送時間を求めた結果は以下の表３のとおりである。転送時間は、第１条件よりも第２条件、第２条件よりも第３条件の方が短縮されている。即ち、（Ｅ2－Ｅ1）の値が増加するに従い、より優れた転送特性結果が示されており、このことは、無機酸化物半導体材料層２３ＢのＬＵＭＯ値Ｅ2が光電変換層２３ＡのＬＵＭＯ値Ｅ1よりも大きくなるように形成することが、転送特性の一層の向上に対して一層好ましい因子であるという結果を示すものである。
〈表３〉
　　　　　　転送時間
第１条件　　５×１０-6秒
第２条件　　１×１０-7秒
第３条件　　４×１０-8秒
　撮像素子に求められる転送電荷残りの無い特性を満足するためには、相対的な電子の量が１×１０-4となるときの転送時間として１×１０-7秒が妥当である。この転送時間を満足するには、第２条件が優れており、第３条件が一層優れている。即ち、無機酸化物半導体材料層２３Ｂは、ＩｎaＧａbＳｎcＺｎdＯeから構成されており、しかも、
１．８＜（ｂ＋ｃ）／ａ＜２．３
及び、
２．３＜ｄ／ａ＜２．６
を満足することが好ましく、更には、ｂ＞０を満足することが好ましいことが判る。尚、これらの範囲外である場合には空乏化が難しく、例えばＩｎが増え過ぎるとキャリア濃度が上昇し、また、Ｇａが少な過ぎるとキャリア濃度の制御が困難となり、これらの範囲とすることが必要とされる。また、無機酸化物半導体材料層２３Ｂの近傍に位置する光電変換層２３Ａの部分を構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ1、及び、無機酸化物半導体材料層２３Ｂを構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ2は、
Ｅ2－Ｅ1≧０．１ｅＶ
より好ましくは、
Ｅ2－Ｅ1＞０．１ｅＶ
を満足し、更には、無機酸化物半導体材料層２３Ｂを構成する材料の移動度は１０ｃｍ2／Ｖ・ｓ以上である。
　また、第１条件、第２条件、第３条件に基づきＴＦＴのチャネル形成領域を形成し、ＴＦＴ特性を評価した結果を図７６に示す。即ち、チャネル形成領域をＩＧＺＯあるいはＩｎaＧａbＳｎcＺｎdＯeから構成したＴＦＴにおけるＶgsとＩdとの関係を求めたグラフを図７６に示すが、第１条件よりも第２条件、第２条件よりも第３条件の方がＴＦＴ特性が優れていることが判る。
　また、図７７Ａ及び図７７Ｂに、無機酸化物半導体材料層２３ＢをＩｎaＧａbＳｎcＺｎdＯeから構成し、光電変換層２３Ａにおいて光電変換が発生したときの６０゜Ｃにおける暗電流特性（Ｊdk）、及び、室温下（２５゜Ｃ）における外部量子効率特性（ＥＱＥ）の評価結果を示す。
　評価用試料は、基板上にＩＴＯから成る第１電極が形成され、第１電極上に無機酸化物半導体材料層、光電変換層、ＭｏＯxから成るバッファ層、第２電極が、順次、積層された構造を有する。ここで、無機酸化物半導体材料層の厚さを１００ｎｍとした。暗電流特性（Ｊdk）に関して、正バイアスとして２ボルトを印加したとき、１×１０-10／ｃｍ2以下と良好な結果を示した。尚、無機酸化物半導体材料層を具備していない比較用試料（図中に示さず）に対して正バイアスとして２ボルトを印加したときにも１×１０-10／ｃｍ2以下であり、同程度の特性を確認している。また、正バイアスとして２ボルトを印加したとき、外部量子効率特性（ＥＱＥ）に関して、比較用試料（図中に示さず）が８０％であったのに対して、外部量子効率においては、同じく印加電圧２Ｖにおいて、８０％以上と良好な結果を示している。
　また、無機酸化物半導体材料層２３ＢのＸ線回折結果から、無機酸化物半導体材料層２３Ｂは非晶質である（例えば、局所的に結晶構造を持たない非晶質である）ことが判った。更には、光電変換層２３Ａと無機酸化物半導体材料層２３Ｂとの界面における無機酸化物半導体材料層２３Ｂの表面粗さＲａは１．５ｎｍ以下であり、無機酸化物半導体材料層の二乗平均平方根粗さＲｑの値は２．５ｎｍ以下である。具体的には、
Ｒａ＝０．６ｎｍ
Ｒｑ＝２．５ｎｍ
であった。また、電荷蓄積用電極２４の表面粗さＲａは１．５ｎｍ以下であり、電荷蓄積用電極２４の二乗平均平方根粗さＲｑの値は２．５ｎｍ以下である。具体的には、
Ｒａ＝０．７ｎｍ
Ｒｑ＝２．３ｎｍ
であった。更には、無機酸化物半導体材料層２３Ｂの、波長４００ｎｍ乃至６６０ｎｍの光に対する光透過率は６５％以上（具体的には、８３％）であり、電荷蓄積用電極２４の、波長４００ｎｍ乃至６６０ｎｍの光に対する光透過率も６５％以上（具体的には、７５％）である。電荷蓄積用電極２４のシート抵抗値は３×１０Ω／□乃至１×１０3Ω／□（具体的には８４Ω／□）である。
　実施例１の撮像素子において、無機酸化物半導体材料層は、インジウム（Ｉｎ）原子、ガリウム（Ｇａ）原子、スズ（Ｓｎ）原子及び亜鉛（Ｚｎ）原子を含む。それ故、無機酸化物半導体材料層のキャリア濃度（無機酸化物半導体材料層の空乏化の度合い）、無機酸化物半導体材料層を構成する材料の移動度、及び、無機酸化物半導体材料層を構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ2の制御を、バランス良く達成することができる結果、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、光電変換層に蓄積された電荷の転送特性に優れた撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置を提供することができる。即ち、無機酸化物半導体材料層を構成する原子の内、ガリウム原子とスズ原子の割合を制御することで無機酸化物半導体材料層のキャリア濃度（無機酸化物半導体材料層の空乏化の度合い）の制御が可能となり、インジウム原子の割合を制御することで無機酸化物半導体材料層の移動度の制御が可能となり、亜鉛原子の割合を制御することでＬＵＭＯ値Ｅ2の制御が可能となると推定される。しかも、無機酸化物半導体材料層と光電変換層の２層構造とされているが故に、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。
　以下、実施例１の撮像素子、固体撮像装置の詳細な説明を行う。
　実施例１の撮像素子は、半導体基板（より具体的には、シリコン半導体層）７０を更に備えており、光電変換部は、半導体基板７０の上方に配置されている。また、半導体基板７０に設けられ、第１電極２１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１の撮像素子は、裏面照射型の撮像素子であり、緑色光を吸収する第１タイプの緑色光用光電変換層を備えた緑色光に感度を有する第１タイプの実施例１の緑色光用撮像素子（以下、『第１撮像素子』と呼ぶ）、青色光を吸収する第２タイプの青色光用光電変換層を備えた青色光に感度を有する第２タイプの従来の青色光用撮像素子（以下、『第２撮像素子』と呼ぶ）、赤色光を吸収する第２タイプの赤色光用光電変換層を備えた赤色光に感度を有する第２タイプの従来の赤色光用撮像素子（以下、『第３撮像素子』と呼ぶ）の３つの撮像素子が積層された構造を有する。ここで、赤色光用撮像素子（第３撮像素子）及び青色光用撮像素子（第２撮像素子）は半導体基板７０内に設けられており、第２撮像素子の方が第３撮像素子よりも光入射側に位置する。また、緑色光用撮像素子（第１撮像素子）は、青色光用撮像素子（第２撮像素子）の上方に設けられている。第１撮像素子、第２撮像素子及び第３撮像素子の積層構造によって、１画素が構成される。カラーフィルタ層は設けられていない。
　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上には無機酸化物半導体材料層２３Ｂ及び光電変換層２３Ａが形成され、光電変換層２３Ａ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、絶縁層８３が形成されており、絶縁層８３上にオンチップ・マイクロ・レンズ１４が設けられている。カラーフィルタ層は設けられていない。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。無機酸化物半導体材料層２３Ｂは、ＩｎaＧａbＳｎcＺｎdＯeから成る。光電変換層２３Ａ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。層間絶縁層８１や絶縁層８２，８３は、周知の絶縁材料（例えば、ＳｉＯ2やＳｉＮ）から構成されている。無機酸化物半導体材料層２３Ｂ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、無機酸化物半導体材料層２３Ｂが延在している。即ち、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ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１にあっては、限定するものではないが、例えば、
Ｓ1’／Ｓ1＝８
とした。尚、後述する実施例７～実施例１０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。ＨｆＯ2膜の代わりに、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）膜、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）膜、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）膜、酸化チタン（ＴｉＯ2）膜、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）膜、酸化プラセオジム（Ｐｒ2Ｏ3）膜、酸化セリウム（ＣｅＯ2）膜、酸化ネオジム（Ｎｄ2Ｏ3）膜、酸化プロメチウム（Ｐｍ2Ｏ3）膜、酸化サマリウム（Ｓｍ2Ｏ3）膜、酸化ユウロピウム（Ｅｕ2Ｏ3）膜、酸化ガドリニウム（（Ｇｄ2Ｏ3）膜、酸化テルビウム（Ｔｂ2Ｏ3）膜、酸化ジスプロシウム（Ｄｙ2Ｏ3）膜、酸化ホルミウム（Ｈｏ2Ｏ3）膜、酸化ツリウム（Ｔｍ2Ｏ3）膜、酸化イッテルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）膜、酸化ルテチウム（Ｌｕ2Ｏ3）膜、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）膜、窒化ハフニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸窒化ハフニウム膜、酸窒化アルミニウム膜を用いることもできる。これらの膜の成膜方法として、例えば、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、ＡＬＤ法が挙げることができる。
　以下、図５及び図６Ａを参照して、実施例１の電荷蓄積用電極を備えた積層型撮像素子（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２３Ａ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。
　図５、後述する実施例４における図２０、図２１、実施例６における図３２、図３３中で使用している符号は、以下のとおりである。
ＰA ・・・・・電荷蓄積用電極２４あるいは転送制御用電極（電荷転送電極）２５と第１電極２１の中間に位置する領域と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂの点ＰAにおける電位
ＰB ・・・・・電荷蓄積用電極２４と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂの領域の点ＰBにおける電位
ＰC1 ・・・・・電荷蓄積用電極セグメント２４Ａと対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂの領域の点ＰC1における電位
ＰC2 ・・・・・電荷蓄積用電極セグメント２４Ｂと対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂの領域の点ＰC2における電位
ＰC3 ・・・・・電荷蓄積用電極セグメント２４Ｃと対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂの領域の点ＰC3における電位
ＰD ・・・・・転送制御用電極（電荷転送電極）２５と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂの領域の点ＰDにおける電位
ＦＤ・・・・・第１浮遊拡散層ＦＤ1における電位
ＶOA・・・・・電荷蓄積用電極２４における電位
ＶOA-A・・・・電荷蓄積用電極セグメント２４Ａにおける電位
ＶOA-B・・・・電荷蓄積用電極セグメント２４Ｂにおける電位
ＶOA-C・・・・電荷蓄積用電極セグメント２４Ｃにおける電位
ＶOT ・・・・・転送制御用電極（電荷転送電極）２５における電位
ＲＳＴ・・・・リセット・トランジスタＴＲ１rstのゲート部５１における電位
ＶDD・・・・・電源の電位
ＶＳＬ1 ・・・信号線（データ出力線）ＶＳＬ1
ＴＲ１rst ・・リセット・トランジスタＴＲ１rst
ＴＲ１amp ・・増幅トランジスタＴＲ１amp
ＴＲ１sel ・・選択トランジスタＴＲ１sel
　電荷蓄積期間においては、駆動回路から、第１電極２１に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ12が印加される。光電変換層２３Ａに入射された光によって光電変換層２３Ａにおいて光電変換が生じる。光電変換によって生成した正孔は、第２電極２２から配線ＶOUを介して駆動回路へと送出される。一方、第１電極２１の電位を第２電極２２の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第１電極２１に正の電位が印加され、第２電極２２に負の電位が印加されるとしたので、Ｖ12≧Ｖ11、好ましくは、Ｖ12＞Ｖ11とする。これによって、光電変換によって生成した電子は、電荷蓄積用電極２４に引き付けられ、電荷蓄積用電極２４と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂあるいは無機酸化物半導体材料層２３Ｂ及び光電変換層２３Ａ（以下、これらを総称して、『無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等』と呼ぶ）の領域に止まる。即ち、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等に電荷が蓄積される。Ｖ12＞Ｖ11であるが故に、光電変換層２３Ａの内部に生成した電子が、第１電極２１に向かって移動することはない。光電変換の時間経過に伴い、電荷蓄積用電極２４と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域における電位は、より負側の値となる。
　電荷蓄積期間の後期において、リセット動作がなされる。これによって、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位がリセットされ、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位は電源の電位ＶDDとなる。
　リセット動作の完了後、電荷の読み出しを行う。即ち、電荷転送期間において、駆動回路から、第１電極２１に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ22が印加される。ここで、Ｖ22＜Ｖ21とする。これによって、電荷蓄積用電極２４と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子は、第１電極２１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと読み出される。即ち、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
　以上で、電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作が完了する。
　第１浮遊拡散層ＦＤ1へ電子が読み出された後の増幅トランジスタＴＲ１amp、選択トランジスタＴＲ１selの動作は、従来のこれらのトランジスタの動作と同じである。また、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１にあっては、第１電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して光電変換層と対向して配置された電荷蓄積用電極が備えられているので、光電変換層に光が照射され、光電変換層において光電変換されるとき、無機酸化物半導体材料層等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、無機酸化物半導体材料層等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。
　図７８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７８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の撮像素子の変形例の等価回路図を図９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１０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１の撮像素子は、例えば、以下の方法で作製することができる。即ち、先ず、ＳＯＩ基板を準備する。そして、ＳＯＩ基板の表面に第１シリコン層をエピタキシャル成長法に基づき形成し、この第１シリコン層に、ｐ+層７３、ｎ型半導体領域４１を形成する。次いで、第１シリコン層上に第２シリコン層をエピタキシャル成長法に基づき形成し、この第２シリコン層に、素子分離領域７１、酸化膜７２、ｐ+層４２、ｎ型半導体領域４３、ｐ+層４４を形成する。また、第２シリコン層に、撮像素子の制御部を構成する各種トランジスタ等を形成し、更にその上に、配線層６２や層間絶縁層７６、各種配線を形成した後、層間絶縁層７６と支持基板（図示せず）とを貼り合わせる。その後、ＳＯＩ基板を除去して第１シリコン層を露出させる。第２シリコン層の表面が半導体基板７０の表面７０Ａに該当し、第１シリコン層の表面が半導体基板７０の裏面７０Ｂに該当する。また、第１シリコン層と第２シリコン層を纏めて半導体基板７０と表現している。次いで、半導体基板７０の裏面７０Ｂの側に、コンタクトホール部６１を形成するための開口部を形成し、ＨｆＯ2膜７４、絶縁材料膜７５及びコンタクトホール部６１を形成し、更に、パッド部６３，６４、層間絶縁層８１、接続孔６５，６６、第１電極２１、電荷蓄積用電極２４、絶縁層８２を形成する。次に、接続部６７を開口し、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ、光電変換層２３Ａ、第２電極２２、絶縁層８３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の撮像素子を得ることができる。
　また、図示は省略するが、絶縁層８２を、絶縁層・下層と絶縁層・上層の２層構成とすることもできる。即ち、少なくとも、電荷蓄積用電極２４の上、及び、電荷蓄積用電極２４と第１電極２１との間の領域に、絶縁層・下層を形成し（より具体的には、電荷蓄積用電極２４を含む層間絶縁層８１上に絶縁層・下層を形成し）、絶縁層・下層に平坦化処理を施した後、絶縁層・下層及び電荷蓄積用電極２４の上に絶縁層・上層を形成すればよく、これによって、絶縁層８２の平坦化を確実に達成することができる。そして、こうして得られた絶縁層８２に接続部６７を開口すればよい。
　実施例２は、実施例１の変形である。図１１に模式的な一部断面図を示す実施例２の撮像素子は、表面照射型の撮像素子であり、緑色光を吸収する第１タイプの緑色光用光電変換層を備えた緑色光に感度を有する第１タイプの実施例１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１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１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１において説明した第２撮像素子、第３撮像素子と同様の構成、構造とすることができる。
　半導体基板７０の表面７０Ａの上方には層間絶縁層８１が形成されており、層間絶縁層８１の上方に、実施例１の撮像素子を構成する電荷蓄積用電極を備えた光電変換部（第１電極２１、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ、光電変換層２３Ａ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２の撮像素子の構成、構造は、実施例１の撮像素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
　実施例３は、実施例１及び実施例２の変形である。
　図１２に模式的な一部断面図を示す実施例３の撮像素子は、裏面照射型の撮像素子であり、第１タイプの実施例１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１３に模式的な一部断面図を示す実施例３の撮像素子の変形例は、表面照射型の撮像素子であり、第１タイプの実施例１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１４に模式的な一部断面図を示す実施例３の撮像素子の変形例は、裏面照射型の撮像素子であり、第１タイプの実施例１の第１撮像素子から構成されている。また、図１５に模式的な一部断面図を示す実施例３の撮像素子の変形例は、表面照射型の撮像素子であり、第１タイプの実施例１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。
　第１タイプの実施例１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４は、実施例１～実施例３の変形であり、本開示の転送制御用電極（電荷転送電極）を備えた撮像素子等に関する。実施例４の撮像素子の一部分の模式的な一部断面図を図１６に示し、実施例４の撮像素子の等価回路図を図１７及び図１８に示し、実施例４の撮像素子の光電変換部を構成する第１電極、転送制御用電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図１９に示し、実施例４の撮像素子の動作時の各部位における電位の状態を模式的に図２０及び図２１に示し、実施例４の撮像素子の各部位を説明するための等価回路図を図６Ｂに示す。また、実施例４の撮像素子の光電変換部を構成する第１電極、転送制御用電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図を図２２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２３に示す。
　実施例４の撮像素子にあっては、第１電極２１と電荷蓄積用電極２４との間に、第１電極２１及び電荷蓄積用電極２４と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して無機酸化物半導体材料層２３Ｂと対向して配置された転送制御用電極（電荷転送電極）２５を更に備えている。転送制御用電極２５は、層間絶縁層８１内に設けられた接続孔６８Ｂ、パッド部６８Ａ及び配線ＶOTを介して、駆動回路を構成する画素駆動回路に接続されている。尚、層間絶縁層８１より下方に位置する各種の撮像素子構成要素を、図面を簡素化するために、便宜上、纏めて、参照番号１３で示す。
　以下、図２０、図２１を参照して、実施例４の撮像素子（第１撮像素子）の動作を説明する。尚、図２０と図２１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２３Ａに入射された光によって光電変換層２３Ａにおいて光電変換が生じる。光電変換によって生成した正孔は、第２電極２２から配線ＶOUを介して駆動回路へと送出される。一方、第１電極２１の電位を第２電極２２の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第１電極２１に正の電位が印加され、第２電極２２に負の電位が印加されるとしたので、Ｖ12＞Ｖ13（例えば、Ｖ12＞Ｖ11＞Ｖ13、又は、Ｖ11＞Ｖ12＞Ｖ13）とする。これによって、光電変換によって生成した電子は、電荷蓄積用電極２４に引き付けられ、電荷蓄積用電極２４と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まる。即ち、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等に電荷が蓄積される。Ｖ12＞Ｖ13であるが故に、光電変換層２３Ａの内部に生成した電子が、第１電極２１に向かって移動することを確実に防止することができる。光電変換の時間経過に伴い、電荷蓄積用電極２４と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域における電位は、より負側の値となる。
　電荷蓄積期間の後期において、リセット動作がなされる。これによって、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位がリセットされ、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位は電源の電位ＶDDとなる。
　リセット動作の完了後、電荷の読み出しを行う。即ち、電荷転送期間において、駆動回路から、第１電極２１に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ22が印加され、転送制御用電極２５に電位Ｖ23が印加される。ここで、Ｖ22≦Ｖ23≦Ｖ21（好ましくは、Ｖ22＜Ｖ23＜Ｖ21）とする。転送制御用電極２５に電位Ｖ13が印加される場合にあっては、Ｖ22≦Ｖ13≦Ｖ21（好ましくは、Ｖ22＜Ｖ13＜Ｖ21）とすればよい。これによって、電荷蓄積用電極２４と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子は、第１電極２１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと確実に読み出される。即ち、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
　以上で、電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作が完了する。
　第１浮遊拡散層ＦＤ1へ電子が読み出された後の増幅トランジスタＴＲ１amp、選択トランジスタＴＲ１selの動作は、従来のこれらのトランジスタの動作と同じである。また、例えば、第２撮像素子、第３撮像素子の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作は、従来の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作と同様である。
　実施例４の撮像素子の変形例を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図２４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５は、実施例１～実施例４の変形であり、本開示の電荷排出電極を備えた撮像素子等に関する。実施例５の撮像素子の一部分の模式的な一部断面図を図２５に示し、実施例５の撮像素子の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第１電極、電荷蓄積用電極及び電荷排出電極の模式的な配置図を図２６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２７に示す。
　実施例５の撮像素子にあっては、接続部６９を介して無機酸化物半導体材料層２３Ｂに接続され、第１電極２１及び電荷蓄積用電極２４と離間して配置された電荷排出電極２６を更に備えている。ここで、電荷排出電極２６は、第１電極２１及び電荷蓄積用電極２４を取り囲むように（即ち、額縁状に）配置されている。電荷排出電極２６は、駆動回路を構成する画素駆動回路に接続されている。接続部６９内には、無機酸化物半導体材料層２３Ｂが延在している。即ち、無機酸化物半導体材料層２３Ｂは、絶縁層８２に設けられた第２開口部８６内を延在し、電荷排出電極２６と接続されている。電荷排出電極２６は、複数の撮像素子において共有化（共通化）されている。
　実施例５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、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等に電荷が蓄積される。光電変換層２３Ａに入射された光によって光電変換層２３Ａにおいて光電変換が生じる。光電変換によって生成した正孔は、第２電極２２から配線ＶOUを介して駆動回路へと送出される。一方、第１電極２１の電位を第２電極２２の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第１電極２１に正の電位が印加され、第２電極２２に負の電位が印加されるとしたので、Ｖ14＞Ｖ11（例えば、Ｖ12＞Ｖ14＞Ｖ11）とする。これによって、光電変換によって生成した電子は、電荷蓄積用電極２４に引き付けられ、電荷蓄積用電極２４と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まり、第１電極２１に向かって移動することを確実に防止することができる。但し、電荷蓄積用電極２４による引き付けが充分ではなく、あるいは又、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等に蓄積しきれなかった電子（所謂オーバーフローした電子）は、電荷排出電極２６を経由して、駆動回路に送出される。
　電荷蓄積期間の後期において、リセット動作がなされる。これによって、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位がリセットされ、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位は電源の電位ＶDDとなる。
　リセット動作の完了後、電荷の読み出しを行う。即ち、電荷転送期間において、駆動回路から、第１電極２１に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ22が印加され、電荷排出電極２６に電位Ｖ24が印加される。ここで、Ｖ24＜Ｖ21（例えば、Ｖ24＜Ｖ22＜Ｖ21）とする。これによって、電荷蓄積用電極２４と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子は、第１電極２１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと確実に読み出される。即ち、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
　以上で、電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作が完了する。
　第１浮遊拡散層ＦＤ1へ電子が読み出された後の増幅トランジスタＴＲ１amp、選択トランジスタＴＲ１selの動作は、従来のこれらのトランジスタの動作と同じである。また、例えば、第２撮像素子、第３撮像素子の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作は、従来の電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作と同様である。
　実施例５にあっては、所謂オーバーフローした電子は電荷排出電極２６を経由して駆動回路に送出されるので、隣接画素の電荷蓄積部への漏れ込みを抑制することができ、ブルーミングの発生を抑えることができる。そして、これにより、撮像素子の撮像性能を向上させることができる。
　実施例６は、実施例１～実施例５の変形であり、本開示の複数の電荷蓄積用電極セグメントを備えた撮像素子等に関する。
　実施例６の撮像素子の一部分の模式的な一部断面図を図２８に示し、実施例６の撮像素子の等価回路図を図２９及び図３０に示し、実施例６の撮像素子の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図３１に示し、実施例６の撮像素子の動作時の各部位における電位の状態を模式的に図３２、図３３に示し、実施例６の撮像素子の各部位を説明するための等価回路図を図６Ｃに示す。また、実施例６の撮像素子の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極の模式的な配置図を図３４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３５に示す。
　実施例６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６においては「３」とした。そして、実施例６の撮像素子にあっては、第１電極２１の電位が第２電極２２の電位よりも高いので、即ち、例えば、第１電極２１に正の電位が印加され、第２電極２２に負の電位が印加される。そして、電荷転送期間において、第１電極２１に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント２４Ａに印加される電位は、第１電極２１に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント２４Ｃに印加される電位よりも高い。このように、電荷蓄積用電極２４に電位勾配を付与することで、電荷蓄積用電極２４と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子は、第１電極２１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと一層確実に読み出される。即ち、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
　図３２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、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、一斉に、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと読み出す。一方、図３３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と対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、電荷蓄積用電極セグメント２４Ｂと対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント２４Ｂと対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、電荷蓄積用電極セグメント２４Ａと対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント２４Ａと対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと確実に読み出す。
　実施例６の撮像素子の変形例を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図３６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１～実施例６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７の撮像素子の模式的な一部断面図を図３７に示し、電荷蓄積用電極、無機酸化物半導体材料層、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３８に示す。実施例７の撮像素子の等価回路図は、図２及び図３において説明した実施例１の撮像素子の等価回路図と同様であるし、実施例７の撮像素子の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図は、図４において説明した実施例１の撮像素子と同様である。更には、実施例７の撮像素子（第１撮像素子）の動作は、実質的に、実施例１の撮像素子の動作と同様である。
　ここで、実施例７の撮像素子あるいは後述する実施例８～実施例１２の撮像素子において、
　光電変換部は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）の光電変換部セグメント（具体的には、３つの光電変換部セグメント１０’1，１０’2，１０’3）から構成されており、
　無機酸化物半導体材料層２３Ｂ及び光電変換層２３Ａは、Ｎ個の光電変換層セグメント（具体的には、３つの光電変換層セグメント２３’1，２３’2，２３’3）から構成されており、
　絶縁層８２は、Ｎ個の絶縁層セグメント（具体的には、３つの絶縁層セグメント８２’1，８２’2，８２’3）から構成されており、
　実施例７～実施例９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１０～実施例１１において、場合によっては、実施例９において、電荷蓄積用電極２４は、相互に離間されて配置された、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメント（具体的には、３つの電荷蓄積用電極セグメント２４’1，２４’2，２４’3）から構成されており、
　第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメント１０’nは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント２４’n、第ｎ番目の絶縁層セグメント８２’n及び第ｎ番目の光電変換層セグメント２３’nから構成されており、
　ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極２１から離れて位置する。ここで、光電変換層セグメント２３’1，２３’2，２３’3は、光電変換層と無機酸化物半導体材料層とが積層されて成るセグメントを指し、図面では、図面の簡素化のため、１層で表現している。以下においても同様である。
　尚、光電変換層セグメントにおいて、光電変換層の部分の厚さを変化させ、無機酸化物半導体材料層の部分の厚さを一定として、光電変換層セグメントの厚さを変化させてもよいし、光電変換層の部分の厚さを一定とし、無機酸化物半導体材料層の部分の厚さを変化させて、光電変換層セグメントの厚さを変化させてもよいし、光電変換層の部分の厚さを変化させ、無機酸化物半導体材料層の部分の厚さを変化させて、光電変換層セグメントの厚さを変化させてもよい。
　あるいは又、実施例７の撮像素子あるいは後述する実施例８、実施例１１の撮像素子は、
　第１電極２１、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ、光電変換層２３Ａ及び第２電極２２が積層されて成る光電変換部を備えており、
　光電変換部は、更に、第１電極２１と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して無機酸化物半導体材料層２３Ｂと対向して配置された電荷蓄積用電極２４を備えており、
　電荷蓄積用電極２４と絶縁層８２と無機酸化物半導体材料層２３Ｂと光電変換層２３Ａの積層方向をＺ方向、第１電極２１から離れる方向をＸ方向としたとき、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極２４と絶縁層８２と無機酸化物半導体材料層２３Ｂと光電変換層２３Ａが積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第１電極からの距離に依存して変化する。
　更に、実施例７の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０’Nに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化している。具体的には、絶縁層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっている。あるいは又、実施例７の撮像素子にあっては、積層部分の断面の幅は一定であり、積層部分の断面の厚さ、具体的には、絶縁層セグメントの厚さは、第１電極２１からの距離に依存して、漸次、厚くなっている。尚、絶縁層セグメントの厚さは、階段状に厚くなっている。第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’n内における絶縁層セグメント８２’nの厚さは一定とした。第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’nにおける絶縁層セグメント８２’nの厚さを「１」としたとき、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメント１０’(n+1)における絶縁層セグメント８２’(n+1)の厚さとして、２乃至１０を例示することができるが、このような値に限定するものではない。実施例７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７の撮像素子の動作を説明する。
　電荷蓄積期間においては、駆動回路から、第１電極２１に電位Ｖ11が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ12が印加される。光電変換層２３Ａに入射された光によって光電変換層２３Ａにおいて光電変換が生じる。光電変換によって生成した正孔は、第２電極２２から配線ＶOUを介して駆動回路へと送出される。一方、第１電極２１の電位を第２電極２２の電位よりも高くしたので、即ち、例えば、第１電極２１に正の電位が印加され、第２電極２２に負の電位が印加されるとしたので、Ｖ12≧Ｖ11、好ましくは、Ｖ12＞Ｖ11とする。これによって、光電変換によって生成した電子は、電荷蓄積用電極２４に引き付けられ、電荷蓄積用電極２４と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まる。即ち、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等に電荷が蓄積される。Ｖ12＞Ｖ11であるが故に、光電変換層２３Ａの内部に生成した電子が、第１電極２１に向かって移動することはない。光電変換の時間経過に伴い、電荷蓄積用電極２４と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域における電位は、より負側の値となる。
　実施例７の撮像素子にあっては、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、厚くなる構成を採用しているので、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’nの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメント１０’(n+1)よりも、多くの電荷を蓄積することができるし、強い電界が加わり、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第１電極２１への電荷の流れを確実に防止することができる。
　電荷蓄積期間の後期において、リセット動作がなされる。これによって、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位がリセットされ、第１浮遊拡散層ＦＤ1の電位は電源の電位ＶDDとなる。
　リセット動作の完了後、電荷の読み出しを行う。即ち、電荷転送期間において、駆動回路から、第１電極２１に電位Ｖ21が印加され、電荷蓄積用電極２４に電位Ｖ22が印加される。ここで、Ｖ21＞Ｖ22とする。これによって、電荷蓄積用電極２４と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子は、第１電極２１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと読み出される。即ち、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
　より具体的には、電荷転送期間において、Ｖ21＞Ｖ22といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第１電極２１への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメント１０’(n+1)から第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’nへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
　以上で、電荷蓄積、リセット動作、電荷転送といった一連の動作が完了する。
　実施例７の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化しているので、あるいは又、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極と絶縁層と無機酸化物半導体材料層と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７の撮像素子は、実質的に、実施例１の撮像素子と同様の方法で作製することができるので、詳細な説明は省略する。
　尚、実施例７の撮像素子にあっては、第１電極２１、電荷蓄積用電極２４及び絶縁層８２の形成において、先ず、層間絶縁層８１上に、電荷蓄積用電極２４’3を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして光電変換部セグメント１０’1，１０’2，１０’3及び第１電極２１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極２１の一部及び電荷蓄積用電極２４’3を得ることができる。次に、全面に、絶縁層セグメント８２’3を形成するための絶縁層を成膜し、絶縁層をパターニングし、平坦化処理を行うことで、絶縁層セグメント８２’3を得ることができる。次に、全面に、電荷蓄積用電極２４’2を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして、光電変換部セグメント１０’1，１０’2及び第１電極２１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極２１の一部及び電荷蓄積用電極２４’2を得ることができる。次に、全面に絶縁層セグメント８２’2を形成するための絶縁層を成膜し、絶縁層をパターニングし、平坦化処理を行うことで、絶縁層セグメント８２’2を得ることができる。次に、全面に、電荷蓄積用電極２４’1を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして、光電変換部セグメント１０’1及び第１電極２１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極２１及び電荷蓄積用電極２４’1を得ることができる。次に、全面に絶縁層を成膜し、平坦化処理を行うことで、絶縁層セグメント８２’1（絶縁層８２）を得ることができる。そして、絶縁層８２上に無機酸化物半導体材料層２３Ｂ、光電変換層２３Ａを形成する。こうして、光電変換部セグメント１０’1，１０’2，１０’3を得ることができる。
　実施例７の撮像素子の変形例を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図３９に示すように、リセット・トランジスタＴＲ１rstの他方のソース／ドレイン領域５１Ｂを、電源ＶDDに接続する代わりに、接地してもよい。
　実施例８の撮像素子は、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、無機酸化物半導体材料層、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４０に示すように、実施例８の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０’Nに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化している。あるいは又、実施例８の撮像素子にあっては、積層部分の断面の幅は一定であり、積層部分の断面の厚さ、具体的には、光電変換層セグメントの厚さを、第１電極２１からの距離に依存して漸次、厚くする。より具体的には、光電変換層セグメントの厚さは、漸次、厚くなっている。尚、光電変換層セグメントの厚さは、階段状に厚くなっている。第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’n内における光電変換層セグメント２３’nの厚さは一定とした。第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’nにおける光電変換層セグメント２３’nの厚さを「１」としたとき、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメント１０’(n+1)における光電変換層セグメント２３(n+1)の厚さとして、２乃至１０を例示することができるが、このような値に限定するものではない。実施例８にあっては、電荷蓄積用電極セグメント２４’1，２４’2，２４’3の厚さを漸次薄くすることで、光電変換層セグメント２３’1，２３’2，２３’3の厚さを漸次厚くしている。絶縁層セグメント８２’1，８２’2，８２’3の厚さは一定である。また光電変換層セグメントにおいて、例えば、無機酸化物半導体材料層の部分の厚さを一定として、光電変換層の部分の厚さを変化させることで、光電変換層セグメントの厚さを変化させればよい。
　実施例８の撮像素子にあっては、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、厚くなるので、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’nの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメント１０’(n+1)よりも強い電界が加わり、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第１電極２１への電荷の流れを確実に防止することができる。そして、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第１電極２１への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメント１０’(n+1)から第ｎ番目の光電変換部セグメント１０’nへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
　このように、実施例８の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化しているので、あるいは又、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極と絶縁層と無機酸化物半導体材料層と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８の撮像素子にあっては、第１電極２１、電荷蓄積用電極２４、絶縁層８２、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ及び光電変換層２３Ａの形成において、先ず、層間絶縁層８１上に、電荷蓄積用電極２４’3を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして、光電変換部セグメント１０’1，１０’2，１０’3及び第１電極２１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極２１の一部及び電荷蓄積用電極２４’3を得ることができる。次いで、全面に、電荷蓄積用電極２４’2を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして、光電変換部セグメント１０’1，１０’2及び第１電極２１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極２１の一部及び電荷蓄積用電極２４’2を得ることができる。次いで、全面に、電荷蓄積用電極２４’1を形成するための導電材料層を成膜し、導電材料層をパターニングして、光電変換部セグメント１０’1及び第１電極２１を形成すべき領域に導電材料層を残すことで、第１電極２１及び電荷蓄積用電極２４’1を得ることができる。次に、全面に絶縁層８２をコンフォーマルに成膜する。そして、絶縁層８２の上に無機酸化物半導体材料層２３Ｂ及び光電変換層２３Ａを形成し、光電変換層２３Ａに平坦化処理を施す。こうして、光電変換部セグメント１０’1，１０’2，１０’3を得ることができる。
　実施例９は、第３構成の撮像素子に関する。実施例９の撮像素子の模式的な一部断面図を図４１に示す。実施例９の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なる。ここで、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０’Nに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の比誘電率の値を、漸次、小さくしている。実施例９の撮像素子にあっては、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントの全てに同じ電位を加えてもよいし、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加えてもよい。後者の場合、実施例１０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１０は、第４構成の撮像素子に関する。実施例１０の撮像素子の模式的な一部断面図を図４２に示す。実施例１０の撮像素子にあっては、隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なる。ここで、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０’Nに亙り、絶縁層セグメントを構成する材料の仕事関数の値を、漸次、大きくしている。実施例１０の撮像素子にあっては、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントの全てに同じ電位を加えてもよいし、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加えてもよい。後者の場合、電荷蓄積用電極セグメント２４’1，２４’2，２４’3は、パッド部６４1，６４2，６４3を介して、駆動回路を構成する垂直駆動回路１１２に接続されている。
　実施例１１の撮像素子は、第５構成の撮像素子に関する。実施例１１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４３Ａ、図４３Ｂ、図４４Ａ及び図４４Ｂに示し、実施例１１の撮像素子の電荷蓄積用電極を備えた光電変換部を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図４５に示す。実施例１１の撮像素子の模式的な一部断面図は、図４２あるいは図４７に示すと同様である。実施例１１の撮像素子にあっては、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０’Nに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっている。実施例１１の撮像素子にあっては、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントの全てに同じ電位を加えてもよいし、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントのそれぞれに、異なる電位を加えてもよい。具体的には、実施例１０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１１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１１においては「３」とした。そして、実施例１１の撮像素子にあっては、第１電極２１の電位が第２電極２２の電位よりも高いので、即ち、例えば、第１電極２１に正の電位が印加され、第２電極２２に負の電位が印加されるので、電荷転送期間において、第１電極２１に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント２４’1に印加される電位は、第１電極２１に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメント２４’3に印加される電位よりも高い。このように、電荷蓄積用電極２４に電位勾配を付与することで、電荷蓄積用電極２４と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子は、第１電極２１、更には、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと一層確実に読み出される。即ち、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等に蓄積された電荷が制御部に読み出される。
　そして、電荷転送期間において、電荷蓄積用電極セグメント２４’3の電位＜電荷蓄積用電極セグメント２４’2の電位＜電荷蓄積用電極セグメント２４’1の電位とすることで、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、一斉に、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと読み出すことができる。あるいは又、電荷転送期間において、電荷蓄積用電極セグメント２４’3の電位、電荷蓄積用電極セグメント２４’2の電位、電荷蓄積用電極セグメント２４’1の電位を段々と変化させることで（即ち、階段状あるいはスロープ状に変化させることで）、電荷蓄積用電極セグメント２４’3と対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、電荷蓄積用電極セグメント２４’2と対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント２４’2と対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、電荷蓄積用電極セグメント２４’1と対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させ、次いで、電荷蓄積用電極セグメント２４’1と対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、第１浮遊拡散層ＦＤ1へと確実に読み出すことができる。
　実施例１１の撮像素子の変形例を構成する第１電極及び電荷蓄積用電極並びに制御部を構成するトランジスタの模式的な配置図を図４６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１１の撮像素子にあっても、このような構成を採用することで、一種の電荷転送勾配が形成される。即ち、第１番目の光電変換部セグメント１０’1から第Ｎ番目の光電変換部セグメント１０’Nに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっているので、電荷蓄積期間において、Ｖ12≧Ｖ11といった状態になると、第ｎ番目の光電変換部セグメントの方が、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントよりも多くの電荷を蓄積することができる。そして、電荷転送期間において、Ｖ22＜Ｖ21といった状態になると、第１番目の光電変換部セグメントから第１電極への電荷の流れ、第（ｎ＋１）番目の光電変換部セグメントから第ｎ番目の光電変換部セグメントへの電荷の流れを、確実に確保することができる。
　実施例１２は、第６構成の撮像素子に関する。実施例１２の撮像素子の模式的な一部断面図を、図４７に示す。また、実施例１２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４８Ａ及び図４８Ｂに示す。実施例１２の撮像素子は、第１電極２１、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ、光電変換層２３Ａ及び第２電極２２が積層されて成る光電変換部を備えており、光電変換部は、更に、第１電極２１と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して無機酸化物半導体材料層２３Ｂと対向して配置された電荷蓄積用電極２４（２４”1，２４”2，２４”3）を備えている。そして、電荷蓄積用電極２４（２４”1，２４”2，２４”3）と絶縁層８２と無機酸化物半導体材料層２３Ｂと光電変換層２３Ａの積層方向をＺ方向、第１電極２１から離れる方向をＸ方向としたとき、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極２４（２４”1，２４”2，２４”3）と絶縁層８２と無機酸化物半導体材料層２３Ｂと光電変換層２３Ａが積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第１電極２１からの距離に依存して変化する。
　具体的には、実施例１２の撮像素子にあっては、積層部分の断面の厚さは一定であり、積層部分の断面の幅は、第１電極２１から離れるほど狭くなっている。尚、幅は、連続的に狭くなっていてもよいし（図４８Ａ参照）、階段状に狭くなっていてもよい（図４８Ｂ参照）。
　このように、実施例１２の撮像素子にあっては、ＹＺ仮想平面で電荷蓄積用電極２４（２４”1，２４”2，２４”3）と絶縁層８２と光電変換層２３Ａが積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第１電極からの距離に依存して変化するので、一種の電荷転送勾配が形成され、光電変換によって生成した電荷を、一層容易に、且つ、確実に転送することが可能となる。
　実施例１３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１３の固体撮像装置は、
　第１電極２１、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ、光電変換層２３Ａ及び第２電極２２が積層されて成る光電変換部を備えており、
　光電変換部は、更に、第１電極２１と離間して配置され、且つ、絶縁層８２を介して無機酸化物半導体材料層２３Ｂと対向して配置された電荷蓄積用電極２４を備えた撮像素子を、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２１が共有されている。
　あるいは又、実施例１３の固体撮像装置は、実施例１～実施例１２において説明した撮像素子を、複数、備えている。
　実施例１３にあっては、複数の撮像素子に対して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。そして、この場合、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。
　尚、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２１が共有されている点を除き、実施例１３の固体撮像装置は、実質的に、実施例１～実施例１２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１３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４９（実施例１３）、図５０（実施例１３の第１変形例）、図５１（実施例１３の第２変形例）、図５２（実施例１３の第３変形例）及び図５３（実施例１３の第４変形例）に示す。図４９、図５０、図５３及び図５４には、１６個の撮像素子を図示しており、図５１及び図５２には、１２個の撮像素子を図示している。そして、２個の撮像素子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つの撮像素子の上方に１つのオンチップ・マイクロ・レンズ（図４９～図５８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４９、図５０参照）。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５３、図５４参照）。即ち、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。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おらず（図５１、図５２参照）、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Ａ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Ｂ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。また、図５０、図５２及び図５４に示す例では、撮像素子ブロックを構成する複数の撮像素子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２３Ａに入射された光によって光電変換層２３Ａにおいて光電変換が生じる。光電変換によって生成した正孔は、第２電極２２から配線ＶOUを介して駆動回路へと送出される。一方、第１電極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と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まる。即ち、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等に電荷が蓄積される。ＶA≧Ｖaであるが故に、光電変換層２３Ａ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と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域における電位は、より負側の値となる。
　電荷蓄積期間の後期において、リセット動作がなされる。これによって、第１浮遊拡散層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と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子は、第１電極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に対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等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５３、図５４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と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子は、第１電極２１2、更には、第１浮遊拡散層へと読み出される。また、図５１、図５２に示した例にあっては、電荷蓄積用電極２４22と対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に止まっていた電子を、電荷蓄積用電極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に対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等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に対向した無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等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５９Ａに、実施例１３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に対応した撮像素子における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に対応した撮像素子における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に対応した撮像素子における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に対応した撮像素子における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つの撮像素子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に対応した撮像素子からの信号であり、［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に対応した撮像素子からの信号である。
　尚、［ステップ－Ｅ］の動作を省略してもよい（図５９Ｂ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５９Ｃ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に対応した撮像素子からの信号であり、［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に対応した撮像素子からの信号となる。
　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５５（実施例１３の第６変形例）及び図５６（実施例１３の第７変形例）に示す変形例では、４個の撮像素子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４９～図５４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５７及び図５８に示す変形例８及び変形例９では、１６個の撮像素子から撮像素子ブロックが構成されている。図５７及び図５８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５８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、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ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に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等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に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を、電荷蓄積用電極２４11に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域を経由して、第１電極２１から読み出す。次に、電荷蓄積用電極２４13に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等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に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域を経由して、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に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４11に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４22に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４12に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４23に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４13に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４24に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４14に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。
　　［ステップ－２１］
　電荷蓄積用電極２４31に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４21に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４32に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４22に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４33に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４23に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４34に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４24に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。
　　［ステップ－２２］
　電荷蓄積用電極２４41に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４31に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４42に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４32に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４43に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４33に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４44に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４34に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等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に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極２４22に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極２４23に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷、及び、電荷蓄積用電極２４24に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等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に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４11に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４22に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４12に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４23に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４13に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４24に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４14に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。
　　［ステップ－４１］
　電荷蓄積用電極２４31に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４21に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４32に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４22に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４33に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４23に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４34に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４24に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等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に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極２４32に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極２４33に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷、及び、電荷蓄積用電極２４34に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等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に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４11に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４22に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４12に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４23に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４13に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に移動させる。電荷蓄積用電極２４24に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷を電荷蓄積用電極２４14に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等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に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極２４42に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷、電荷蓄積用電極２４43に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等の領域に蓄積された電荷、及び、電荷蓄積用電極２４44に対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等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１３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撮像素子において第１電極が共有されているので、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。尚、１つの浮遊拡散層に対して設けられる複数の撮像素子は、第１タイプの撮像素子の複数から構成されていてもよいし、少なくとも１つの第１タイプの撮像素子と、１又は２以上の第２タイプの撮像素子とから構成されていてもよい。
　実施例１４は、実施例１３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６０、図６１、図６２及び図６３に示す実施例１４の固体撮像装置にあっては、２個の撮像素子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６１及び図６３に示した例では、撮像素子ブロックを構成する複数の撮像素子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を有する撮像素子と電荷蓄積用電極２４12を有する撮像素子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を有する撮像素子からの信号と電荷蓄積用電極２４12を有する撮像素子からの信号を加算すれば、これらの撮像素子との組合せによって、１つの撮像素子を構成することができる。図６０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６２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。
　以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例にて説明した積層型撮像素子や撮像素子、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。各実施例の撮像素子を、適宜、組み合わせることができる。例えば、実施例７の撮像素子と実施例８の撮像素子と実施例９の撮像素子と実施例１０の撮像素子と実施例１１の撮像素子を任意に組み合わせることができるし、実施例７の撮像素子と実施例８の撮像素子と実施例９の撮像素子と実施例１０の撮像素子と実施例１２の撮像素子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６４に、例えば、実施例１において説明した撮像素子の変形例を示すように、第１電極２１は、絶縁層８２に設けられた開口部８５Ａ内を延在し、無機酸化物半導体材料層２３Ｂと接続されている構成とすることもできる。
　あるいは又、図６５に、例えば、実施例１において説明した撮像素子の変形例を示し、図６６Ａ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と対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ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、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ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６６Ａ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６６Ｂ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とは反対側の無機酸化物半導体材料層２３Ｂ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６６Ａ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６６Ｃ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５において説明した電荷排出電極２６に関して、図６７に示すように、無機酸化物半導体材料層２３Ｂは、絶縁層８２に設けられた第２開口部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と対向する無機酸化物半導体材料層２３Ｂ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。
　また、図６８に、例えば、実施例１において説明した撮像素子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６８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６９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７０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６８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７２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４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７１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２３Ａ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２３Ａ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、構造を有する撮像素子を、複数、備えた固体撮像装置の駆動方法にあっては、
　全ての撮像素子において、一斉に、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等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、
　全ての撮像素子において、一斉に、無機酸化物半導体材料層２３Ｂ等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、各撮像素子において第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、無機酸化物半導体材料層等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、無機酸化物半導体材料層等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。
　また、実施例４の変形例として、図７３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７３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３７及び図３８に示した実施例７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７の変形例における電荷蓄積用電極、無機酸化物半導体材料層、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７４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４０に示した実施例８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８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７５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。
　以上に説明した各種の変形例は、実施例２～実施例１４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、本開示の撮像素子は、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する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。
　本開示の撮像素子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７９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。
　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８０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８０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８０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８１は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図８１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８１には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　また、例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図８２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８２では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
　内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
　鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
　カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：　Ｃａｍｅｒａ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。
　ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
　表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
　光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
　入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
　処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
　なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
　また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
　また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ　Ｂａｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
　図８３は、図８２に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
　レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
　撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
　また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
　駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
　通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
　また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
　なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ　Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ　Ｗｈｉｔｅ　Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
　カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
　通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
　また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
　画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
　制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
　また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
　尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《撮像素子》
　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、
　第１電極と光電変換層との間には、無機酸化物半導体材料層が形成されており、
　無機酸化物半導体材料層は、インジウム原子、ガリウム原子、スズ原子及び亜鉛原子を含む撮像素子。
［Ａ０２］無機酸化物半導体材料層をＩｎaＧａbＳｎcＺｎdＯeで表したとき、
１．８＜（ｂ＋ｃ）／ａ＜２．３
及び、
２．３＜ｄ／ａ＜２．６
を満足する［Ａ０１］に記載の撮像素子。
［Ａ０３］ｂ＞０を満足する［Ａ０２］に記載の撮像素子。
［Ａ０４］光電変換部は、更に、絶縁層、及び、第１電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して無機酸化物半導体材料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］乃至［Ａ０３］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ａ０５］無機酸化物半導体材料層の近傍に位置する光電変換層の部分を構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ1、及び、無機酸化物半導体材料層を構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ2は、以下の式を満足する［Ａ０１］乃至［Ａ０４］のいずれか１項に記載の撮像素子。
Ｅ2－Ｅ1≧０．１ｅＶ
［Ａ０６］以下の式を満足する［Ａ０５］に記載の撮像素子。
Ｅ2－Ｅ1＞０．１ｅＶ
［Ａ０７］無機酸化物半導体材料層を構成する材料の移動度は１０ｃｍ2／Ｖ・ｓ以上である［Ａ０１］乃至［Ａ０６］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ａ０８］無機酸化物半導体材料層は非晶質である［Ａ０１］乃至［Ａ０７］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ａ０９］無機酸化物半導体材料層の厚さは、１×１０-8ｍ乃至１．５×１０-7ｍである［Ａ０１］乃至［Ａ０８］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ａ１０］第２電極から光が入射し、
　光電変換層と無機酸化物半導体材料層との界面における無機酸化物半導体材料層の表面粗さＲａは１．５ｎｍ以下であり、無機酸化物半導体材料層の二乗平均平方根粗さＲｑの値は２．５ｎｍ以下である［Ａ０１］乃至［Ａ０９］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ０１］光電変換部は、更に、絶縁層、及び、第１電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して無機酸化物半導体材料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］乃至［Ａ１０］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ０２］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［Ｂ０１］に記載の撮像素子。
［Ｂ０３］第１電極は、絶縁層に設けられた開口部内を延在し、無機酸化物半導体材料層と接続されている［Ｂ０１］又は［Ｂ０２］に記載の撮像素子。
［Ｂ０４］無機酸化物半導体材料層は、絶縁層に設けられた開口部内を延在し、第１電極と接続されている［Ｂ０１］又は［Ｂ０２］に記載の撮像素子。
［Ｂ０５］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無機酸化物半導体材料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［Ｂ０４］に記載の撮像素子。
［Ｂ０６］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［Ｂ０５］に記載の撮像素子。
［Ｂ０７］《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、無機酸化物半導体材料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、無機酸化物半導体材料層に蓄積された電荷が第１電極を経由して制御部に読み出される［Ｂ０１］乃至［Ｂ０６］］のいずれか１項に記載の撮像素子。
但し、第１電極の電位は第２電極の電位よりも高く、
Ｖ12≧Ｖ11、且つ、Ｖ22＜Ｖ21
である。
［Ｂ０８］《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、絶縁層を介して無機酸化物半導体材料層と対向して配置された転送制御用電極を更に備えている［Ｂ０１］乃至［Ｂ０６］］に記載の撮像素子。
［Ｂ０９］《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、無機酸化物半導体材料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、無機酸化物半導体材料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［Ｂ０８］に記載の撮像素子。
但し、第１電極の電位は第２電極の電位よりも高く、
Ｖ12＞Ｖ13、且つ、Ｖ22≦Ｖ23≦Ｖ21
である。
［Ｂ１０］《電荷排出電極》
　無機酸化物半導体材料層に接続され、第１電極及び電荷蓄積用電極と離間して配置された電荷排出電極を更に備えている［Ｂ０１］乃至［Ｂ０９］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ１１］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［Ｂ１０］に記載の撮像素子。
［Ｂ１２］無機酸化物半導体材料層は、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無機酸化物半導体材料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［Ｂ１０］又は［Ｂ１１］に記載の撮像素子。
［Ｂ１３］《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、無機酸化物半導体材料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、無機酸化物半導体材料層に蓄積された電荷が第１電極を介して制御部に読み出される［Ｂ１０］乃至［Ｂ１２］のいずれか１項に記載の撮像素子。
但し、第１電極の電位は第２電極の電位よりも高く、
Ｖ14＞Ｖ11、且つ、Ｖ24＜Ｖ21
である。
［Ｂ１４］《電荷蓄積用電極セグメント》
　電荷蓄積用電極は、複数の電荷蓄積用電極セグメントから構成されている［Ｂ０１］乃至［Ｂ１３］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ１５］第１電極の電位が第２電極の電位よりも高い場合、電荷転送期間において、第１電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位は、第１電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位よりも高く、
　第１電極の電位が第２電極の電位よりも低い場合、電荷転送期間において、第１電極に最も近い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位は、第１電極に最も遠い所に位置する電荷蓄積用電極セグメントに印加される電位よりも低い［Ｂ１４］に記載の撮像素子。
［Ｂ１６］半導体基板には、制御部を構成する少なくとも浮遊拡散層及び増幅トランジスタが設けられており、
　第１電極は、浮遊拡散層及び増幅トランジスタのゲート部に接続されている［Ｂ０１］乃至［Ｂ１５］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ１７］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［Ｂ１６］に記載の撮像素子。
［Ｂ１８］電荷蓄積用電極の大きさは第１電極よりも大きい［Ｂ０１］乃至［Ｂ１７］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ１９］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［Ｂ０１］乃至［Ｂ１８］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ２０］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［Ｂ０１］乃至［Ｂ１８］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ２１］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［Ｂ２０］に記載の撮像素子。
［Ｂ２２］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［Ｂ２０］に記載の撮像素子。
［Ｂ２３］《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、
　無機酸化物半導体材料層及び光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
　絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
　電荷蓄積用電極は、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
　第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
　ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置し、
　第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、絶縁層セグメントの厚さが、漸次、変化している［Ｂ０１］乃至［Ｂ２２］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ２４］《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、
　無機酸化物半導体材料層及び光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
　絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
　電荷蓄積用電極は、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
　第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
　ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置し、
　第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、光電変換層セグメントの厚さが、漸次、変化している［Ｂ０１］乃至［Ｂ２２］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ２５］《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、
　無機酸化物半導体材料層及び光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
　絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
　電荷蓄積用電極は、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
　第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
　ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置し、
　隣接する光電変換部セグメントにおいて、絶縁層セグメントを構成する材料が異なる［Ｂ０１］乃至［Ｂ２２］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ２６］《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、
　無機酸化物半導体材料層及び光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
　絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
　電荷蓄積用電極は、相互に離間されて配置された、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
　第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
　ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置し、
　隣接する光電変換部セグメントにおいて、電荷蓄積用電極セグメントを構成する材料が異なる［Ｂ０１］乃至［Ｂ２２］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ２７］《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、
　無機酸化物半導体材料層及び光電変換層は、Ｎ個の光電変換層セグメントから構成されており、
　絶縁層は、Ｎ個の絶縁層セグメントから構成されており、
　電荷蓄積用電極は、相互に離間されて配置された、Ｎ個の電荷蓄積用電極セグメントから構成されており、
　第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）の光電変換部セグメントは、第ｎ番目の電荷蓄積用電極セグメント、第ｎ番目の絶縁層セグメント及び第ｎ番目の光電変換層セグメントから構成されており、
　ｎの値が大きい光電変換部セグメントほど、第１電極から離れて位置し、
　第１番目の光電変換部セグメントから第Ｎ番目の光電変換部セグメントに亙り、電荷蓄積用電極セグメントの面積が、漸次、小さくなっている［Ｂ０１］乃至［Ｂ２２］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｂ２８］《撮像素子：第６構成》
　電荷蓄積用電極と絶縁層と無機酸化物半導体材料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無機酸化物半導体材料層と光電変換層が積層された積層部分を切断したときの積層部分の断面積は、第１電極からの距離に依存して変化する［Ｂ０１］乃至［Ｂ２２］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ｃ０１］《積層型撮像素子》
　［Ａ０１］乃至［Ａ１０］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。
［Ｄ０１］《固体撮像装置：第１の態様》
　［Ａ０１］乃至［Ａ１０］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。
［Ｄ０２］《固体撮像装置：第２の態様》
　［Ａ１１］に記載の積層型撮像素子を、複数、備えた固体撮像装置。
［Ｅ０１］《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、［Ａ０１］乃至［Ｂ２８］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。
［Ｅ０２］《固体撮像装置：第２構成》
　［Ａ０１］乃至［Ｂ２８］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。
［Ｅ０３］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［Ｅ０１］又は［Ｅ０２］に記載の固体撮像装置。
［Ｅ０４］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［Ｅ０１］又は［Ｅ０２］に記載の固体撮像装置。
［Ｅ０５］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［Ｅ０１］乃至［Ｅ０４］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ｅ０６］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［Ｅ０１］乃至［Ｅ０５］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ｅ０７］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［Ｅ０１］乃至［Ｅ０６］のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
［Ｅ０８］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［Ｅ０７］に記載の固体撮像装置。
［Ｆ０１］《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、無機酸化物半導体材料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、無機酸化物半導体材料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。
１０’1，１０’2，１０’3・・・光電変換部セグメント、１３・・・層間絶縁層より下方に位置する各種の撮像素子構成要素、１４・・・オンチップ・マイクロ・レンズ（ＯＣＬ）、１５・・・遮光層、２１・・・第１電極、２２・・・第２電極、２３Ａ・・・光電変換層、２３Ｂ・・・無機酸化物半導体材料層、２３’1，２３’2，２３’3・・・光電変換層セグメント、２４，２４”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、７６，８１・・・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・・・絶縁層、８５，８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ・・・開口部、８６，８６Ａ・・・第２開口部、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 (13)

  1. 　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、
    　第１電極と光電変換層との間には、無機酸化物半導体材料層が形成されており、
    　無機酸化物半導体材料層は、インジウム原子、ガリウム原子、スズ原子及び亜鉛原子を含む撮像素子。
  2. 　無機酸化物半導体材料層をＩｎaＧａbＳｎcＺｎdＯeで表したとき、
    １．８＜（ｂ＋ｃ）／ａ＜２．３
    及び、
    ２．３＜ｄ／ａ＜２．６
    を満足する請求項１に記載の撮像素子。
  3. 　ｂ＞０を満足する請求項２に記載の撮像素子。
  4. 　光電変換部は、更に、絶縁層、及び、第１電極と離間して配置され、且つ、絶縁層を介して無機酸化物半導体材料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に記載の撮像素子。
  5. 　無機酸化物半導体材料層の近傍に位置する光電変換層の部分を構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ1、及び、無機酸化物半導体材料層を構成する材料のＬＵＭＯ値Ｅ2は、以下の式を満足する請求項１に記載の撮像素子。
    Ｅ2－Ｅ1≧０．１ｅＶ
  6. 　以下の式を満足する請求項５に記載の撮像素子。
    Ｅ2－Ｅ1＞０．１ｅＶ
  7. 　無機酸化物半導体材料層を構成する材料の移動度は１０ｃｍ2／Ｖ・ｓ以上である請求項１に記載の撮像素子。
  8. 　無機酸化物半導体材料層は非晶質である請求項１に記載の撮像素子。
  9. 　無機酸化物半導体材料層の厚さは、１×１０-8ｍ乃至１．５×１０-7ｍである請求項１に記載の撮像素子。
  10. 　第２電極から光が入射し、
    　光電変換層と無機酸化物半導体材料層との界面における無機酸化物半導体材料層の表面粗さＲａは１．５ｎｍ以下であり、無機酸化物半導体材料層の二乗平均平方根粗さＲｑの値は２．５ｎｍ以下である請求項１に記載の撮像素子。
  11. 　請求項１乃至請求項１０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。
  12. 　請求項１乃至請求項１０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。
  13. 　請求項１１に記載の積層型撮像素子を、複数、備えた固体撮像装置。
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