WO2019203268A1 - 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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Definitions

  • the present disclosure relates to an imaging device, a stacked imaging device, and a solid-state imaging device.
  • a multilayer image sensor has attracted attention as an image sensor constituting an image sensor or the like.
  • the multilayer image sensor has a structure in which a photoelectric conversion layer (light receiving layer) is sandwiched between two electrodes.
  • 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 an FD (Floating Drain) electrode, and high-speed transfer is required so that the signal charges are not delayed.
  • An imaging element for solving such a problem is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-63165.
  • This image sensor 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 collecting electrode formed so as to contact the semiconductor layer and away from the storage electrode; A photoelectric conversion layer formed on the semiconductor layer; and An upper electrode formed on the photoelectric conversion layer; It has.
  • An image sensor using an organic semiconductor material for the photoelectric conversion layer can photoelectrically convert a specific color (wavelength band). And since it has such a feature, when it is used as an image sensor in a solid-state imaging device, sub-pixels are composed of a combination of an on-chip color filter layer (OCCF) and an image sensor, and the sub-pixels are two-dimensionally arranged. In addition, it is possible to obtain a structure in which subpixels are stacked (stacked image pickup device), which is impossible with a conventional solid-state image pickup device (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-138927). Further, since no demosaic processing is required, there is an advantage that no false color is generated.
  • OCCF on-chip color filter layer
  • an image sensor provided with a photoelectric conversion unit provided on or above a semiconductor substrate is referred to as a “first type image sensor” and constitutes the first type image sensor.
  • first type photoelectric conversion unit for convenience
  • second type image sensor for convenience
  • the photoelectric components constituting the second type image sensor may be referred to as a “second type photoelectric conversion unit” for convenience.
  • FIG. 78 shows a configuration example of a conventional multilayer image sensor (multilayer solid-state imaging device).
  • the third photoelectric conversion unit 343 ⁇ / b> A that is the second type photoelectric conversion unit that forms the third image pickup element 343 that is the second type image pickup element and the second image pickup element 341 in the semiconductor substrate 370.
  • the 2nd photoelectric conversion part 341A is laminated
  • a first photoelectric conversion unit 310A that is a first type 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 image sensor 310 that is a first type image sensor.
  • the second photoelectric conversion unit 341A and the third photoelectric conversion unit 343A for example, blue light and red light are photoelectrically converted due to the difference in absorption coefficient, respectively.
  • green light is photoelectrically converted.
  • the charges generated by the photoelectric conversion in the second photoelectric conversion unit 341A and the third photoelectric conversion unit 343A are temporarily accumulated in the second photoelectric conversion unit 341A and the third photoelectric conversion unit 343A, respectively, and then each of the vertical transistors ( It is transferred to the second floating diffusion layer FD 2 and the third floating diffusion layer FD 3 by the gate portion 345 and the transfer transistor (the gate portion 346 is shown), and further, an external readout circuit (see FIG. (Not shown).
  • These transistors and floating diffusion layers FD 2 and FD 3 are also formed on the semiconductor substrate 370.
  • the first photoelectric conversion unit 310A is also connected to a gate unit 352 of an amplification transistor that converts a charge amount into a voltage via a contact hole unit 361 and a wiring layer 362.
  • the first floating diffusion layer FD 1 constitutes a part of a reset transistor (a gate portion 351 is illustrated).
  • Reference numeral 371 is an element isolation region
  • reference numeral 372 is an oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 370
  • reference numerals 376 and 381 are interlayer insulating layers
  • reference numeral 383 is an insulating layer
  • reference Reference numeral 314 is an on-chip micro lens.
  • an object of the present disclosure is to provide an image pickup device, a stacked image pickup device, and a solid-state image pickup device that are excellent in transfer characteristics of charges accumulated in a photoelectric conversion layer in spite of a simple configuration and structure. is there.
  • an image sensor of the present disclosure Comprising a photoelectric conversion part formed by laminating a first electrode, a photoelectric conversion layer and a second electrode; An inorganic oxide semiconductor material layer is formed between the first electrode and the photoelectric conversion layer,
  • a multilayer image sensor of the present disclosure has at least one image sensor of the present disclosure.
  • the solid-state imaging device according to the first aspect of the present disclosure for achieving the above object includes a plurality of the imaging elements of the present disclosure.
  • a solid-state imaging device according to the second aspect of the present disclosure for achieving the above object includes a plurality of the multilayer imaging elements of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of the image sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the image sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the image sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic layout diagram of the first electrode, the charge storage electrode, and the transistor that configures the control unit that configure the imaging element according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a potential state in each part during the operation of the image sensor according to the first embodiment.
  • 6A, FIG. 6B, and FIG. 6C are Example 1 for demonstrating each site
  • FIG. 5 Example 1 for demonstrating each site
  • FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of the image pickup element of Example 4 and Example 6.
  • FIG. 7 is a schematic layout diagram of the first electrode and the charge storage electrode constituting the imaging device of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view of the first electrode, the charge storage electrode, the second electrode, and the contact hole portion that constitute the imaging device of the first embodiment.
  • FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a modification of the image sensor of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic layout diagram of transistors constituting the first electrode, the charge storage electrode, and the control unit constituting a modification of the image sensor of the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 11 is a schematic partial cross-sectional view of the image sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view of the image sensor according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic partial cross-sectional view of a modified example of the image sensor according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic partial cross-sectional view of another modified example of the image sensor of Embodiment 3.
  • FIG. 15 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the image pickup element according to the third embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic partial cross-sectional view of a part of the image sensor according to the fourth embodiment.
  • FIG. 17 is an equivalent circuit diagram of the image sensor according to the fourth embodiment.
  • FIG. 18 is an equivalent circuit diagram of the image sensor according to the fourth embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic layout diagram of the first electrode, the transfer control electrode, the charge storage electrode, and the transistor that configures the control unit that configure the imaging element according to the fourth embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram schematically illustrating a potential state at each part during the operation of the imaging element according to the fourth embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram schematically illustrating a state of a potential at each part during another operation of the image sensor according to the fourth embodiment.
  • FIG. 22 is a schematic layout diagram of the first electrode, the transfer control electrode, and the charge storage electrode constituting the imaging device of the fourth embodiment.
  • FIG. 23 is a schematic perspective view of a first electrode, a transfer control electrode, a charge storage electrode, a second electrode, and a contact hole portion that constitute the imaging device of the fourth embodiment.
  • FIG. 24 is a schematic layout diagram of a first electrode, a transfer control electrode, a charge storage electrode, and a transistor that constitutes a control unit that constitute a modification of the image sensor of the fourth embodiment.
  • FIG. 25 is a schematic partial cross-sectional view of a part of the image sensor according to the fifth embodiment.
  • FIG. 26 is a schematic layout diagram of the first electrode, the charge storage electrode, and the charge discharge electrode that configure the imaging device of the fifth embodiment.
  • FIG. 27 is a schematic perspective view of the first electrode, the charge storage electrode, the charge discharge electrode, the second electrode, and the contact hole portion that constitute the imaging device of the fifth embodiment.
  • FIG. 28 is a schematic partial cross-sectional view of the image sensor according to the sixth embodiment.
  • FIG. 29 is an equivalent circuit diagram of the image sensor according to the sixth embodiment.
  • FIG. 30 is an equivalent circuit diagram of the image sensor according to the sixth embodiment.
  • FIG. 31 is a schematic layout diagram of the first electrode and the charge storage electrode constituting the image sensor of Example 6 and the transistors constituting the control unit.
  • FIG. 32 is a diagram schematically illustrating a potential state in each part during the operation of the imaging element according to the sixth embodiment.
  • FIG. 33 is a diagram schematically illustrating a state of a potential in each part during another operation (during transfer) of the image sensor according to the sixth embodiment.
  • FIG. 34 is a schematic layout diagram of the first electrode and the charge storage electrode constituting the imaging device of the sixth embodiment.
  • FIG. 35 is a schematic perspective view of the first electrode, the charge storage electrode, the second electrode, and the contact hole portion that constitute the imaging device of the sixth embodiment.
  • FIG. 36 is a schematic layout diagram of a first electrode and a charge storage electrode that constitute a modification of the image sensor of the sixth embodiment.
  • FIG. 37 is a schematic partial cross-sectional view of the image sensor according to the seventh embodiment.
  • 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 are stacked in the image pickup device of Example 7 is enlarged.
  • FIG. 39 is a schematic layout diagram of transistors constituting the first electrode, the charge storage electrode, and the control unit that constitute a modification of the imaging device of the seventh embodiment.
  • 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 image sensor of Example 8 is enlarged.
  • FIG. 41 is a schematic partial cross-sectional view of the image sensor according to the ninth embodiment.
  • FIG. 42 is a schematic partial cross-sectional view of the image sensor of Example 10 and Example 11.
  • 43A and 43B are schematic plan views of the charge storage electrode segments in the eleventh embodiment.
  • 44A and 44B are schematic plan views of the charge storage electrode segments in Example 11.
  • FIG. FIG. 45 is a schematic layout diagram of transistors constituting the first electrode and the charge storage electrode constituting the image sensor of Example 11 and the controller.
  • FIG. 46 is a schematic layout diagram of a first electrode and a charge storage electrode that constitute a modification of the image sensor of the eleventh embodiment.
  • FIG. 47 is a schematic partial cross-sectional view of the image sensor of Example 12 and Example 11.
  • 48A and 48B are schematic plan views of the charge storage electrode segment 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 according to the thirteenth embodiment.
  • FIG. 50 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the first modification of the solid-state imaging device according to the thirteenth embodiment.
  • FIG. 51 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the second modification of the solid-state imaging device according to the 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 according to 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 according to the thirteenth embodiment.
  • FIG. 55 is a schematic plan view of a first electrode and a 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 the seventh modification of the solid-state imaging device according to 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 according to the thirteenth embodiment.
  • FIG. 58 is a schematic plan view of the first electrode and the charge storage electrode segment in the ninth modification of the solid-state imaging device according to the thirteenth embodiment.
  • 59A, 59B, and 59C are charts illustrating examples of read driving in the image sensor block according to 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 according to the fourteenth embodiment.
  • FIG. 61 is a schematic plan view of a first electrode and a 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 a first electrode and a 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 image sensor of Embodiment 1.
  • FIG. 65 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the image sensor of Embodiment 1.
  • 66A, 66B, and 66C are enlarged schematic partial cross-sectional views of the first electrode portion and the like of still another modified example of the imaging device of Embodiment 1.
  • FIG. 67 is an enlarged schematic partial cross-sectional view of a charge discharge electrode portion and the like of another modification of the image sensor of Embodiment 5.
  • FIG. 68 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the image sensor of Embodiment 1.
  • FIG. 69 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the image sensor of Embodiment 1.
  • FIG. 70 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the image sensor of Embodiment 1.
  • FIG. 71 is a schematic partial cross-sectional view of another modification of the image sensor of Embodiment 4.
  • FIG. 72 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the image sensor of Embodiment 1.
  • FIG. 73 is a schematic partial cross-sectional view of still another modified example of the image sensor of Embodiment 4.
  • 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 is enlarged in a modification of the imaging device of the seventh embodiment.
  • FIG. 75 is a schematic partial cross-sectional view in which a portion where a charge storage electrode, a photoelectric conversion layer, and a second electrode are stacked is enlarged in a modification of the image sensor of Example 8.
  • FIG. 76 is a conceptual diagram of the solid-state imaging device according to the first embodiment.
  • FIG. 76 is a conceptual diagram of the solid-state imaging device according to the first embodiment.
  • FIG. 77 is a conceptual diagram of an example in which an electronic device (camera) is used for a solid-state imaging device including the imaging device and the like of the present disclosure.
  • FIG. 78 is a conceptual diagram of a conventional stacked image sensor (stacked solid-state image pickup device).
  • FIG. 79 is a graph showing the relationship between V gs and I d in a TFT having a channel formation region made of Zn a Sn b M d O c .
  • 80A and 80B are electron micrographs showing the evaluation results of the surface roughness of the evaluation samples in Example 1B and Comparative Example 1B.
  • FIG. 81 is a graph showing the results of measurement of light absorption / transmission characteristics when the inorganic oxide semiconductor material layer is made of Zn a Sn b M d O c .
  • FIG. 82 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a vehicle control system.
  • FIG. 83 is an explanatory diagram illustrating an example of the installation positions of the outside-vehicle information detection unit and the imaging unit.
  • FIG. 84 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system.
  • FIG. 85 is a block diagram illustrating an example of the functional configuration of the camera head and the CCU.
  • Example 1 image sensor of the present disclosure, stacked image sensor of the present disclosure, solid-state image sensor according to the second aspect of the present disclosure
  • Example 2 Modification of Example 1 4).
  • Example 3 a modification of Examples 1 and 2, a solid-state imaging device according to the first aspect of the present disclosure
  • Example 4 an image sensor provided with a transfer control electrode, a modification of Examples 1 to 3) 6).
  • Example 5 an image sensor provided with a charge discharging electrode, a modification of Examples 1 to 4) 7).
  • Example 6 an image sensor provided with a plurality of charge storage electrode segments, a modification of Examples 1 to 5) 8).
  • Example 7 Image sensor of first configuration and sixth configuration
  • Example 8 Image sensor of the second configuration and the sixth configuration of the present disclosure
  • Example 9 Image sensor of third configuration
  • Example 10 Image sensor of fourth configuration
  • Example 11 Image sensor of fifth configuration
  • Example 12 Image sensor of sixth configuration
  • Example 13 Solid-state imaging device having first to second configurations
  • Example 14 Modification of Example 13
  • image sensor of the present disclosure the image sensor of the present disclosure that constitutes the multilayer image sensor of the present disclosure, and the image sensor of the present disclosure that constitutes the solid-state imaging device according to the first aspect to the second aspect of the present disclosure (hereinafter, These image sensors may be collectively referred to as “image sensor etc. of the present disclosure”), and may satisfy b>a> 0.18.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer may further include a 5d transition metal.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer further includes a tungsten atom, and Zn a Sn b M d O c (where M represents a tungsten atom).
  • a + b + c + d 1.00 0.0005 ⁇ d ⁇ 0.065 It can be set as the structure which satisfies these.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer contains a 5d transition metal, or contains tungsten atoms, or contains tantalum atoms or hafnium atoms, thereby suppressing oxygen vacancies in the inorganic oxide semiconductor material layer and trap levels.
  • 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 may be 1.0 nm or less. Further, in this case, the inorganic oxide semiconductor material The value of the root mean square roughness Rq of the layer may be 2.5 nm or less.
  • the surface roughness Ra, Rq is based on the provisions of JIS B0601: 2013.
  • the smoothness of the inorganic oxide semiconductor material layer at the interface between the photoelectric conversion layer and the inorganic oxide semiconductor material layer suppresses surface scattering reflection in the inorganic oxide semiconductor material layer, and improves the bright current characteristics in photoelectric conversion. Can be planned.
  • the surface roughness Ra of the charge storage electrode described below can be 1.0 nm or less, and the value of the root mean square roughness Rq of the charge storage electrode can be 2.5 nm or less.
  • the photoelectric conversion unit is further disposed apart from the insulating layer and the first electrode, and the inorganic oxide semiconductor material is interposed via the insulating layer. It can be set as the form provided with the electrode for electric charge storage arrange
  • the LUMO value E 2 of the material constituting the inorganic oxide semiconductor material layer is preferably E 2 -E 1 ⁇ 0.1 eV More preferably, E 2 -E 1 > 0.1 eV Can be obtained.
  • the portion 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 on the basis of the interface between the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer. Indicates a portion of the photoelectric conversion layer located in a region corresponding to the region (that is, a region extending 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, and is inorganic.
  • the LUMO value E 2 of the material constituting the oxide semiconductor material layer is an average value in the inorganic oxide semiconductor material layer.
  • the carrier mobility of the material constituting the inorganic oxide semiconductor material layer is 10 cm 2 / V ⁇ s or more. be able to.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer is amorphous (for example, amorphous having no local crystal structure). A certain 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, the form may be 2 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 1.0 ⁇ 10 ⁇ 7 m, more preferably 3 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 1.0 ⁇ 10 ⁇ 7 m.
  • the carrier concentration of the inorganic oxide semiconductor material layer is preferably less than 1 ⁇ 10 16 / cm 3 .
  • the charges generated by the photoelectric conversion in the second photoelectric conversion unit 341A and the third photoelectric conversion unit 343A are temporarily accumulated in the second photoelectric conversion unit 341A and the third photoelectric conversion unit 343A. Then, it is transferred to the second floating diffusion layer FD 2 and the third floating diffusion layer FD 3 . Therefore, the second photoelectric conversion unit 341A and the third photoelectric conversion unit 343A can be completely depleted.
  • charges generated by photoelectric conversion in the first photoelectric conversion unit 310A is directly stored in the first floating diffusion layer FD 1. Therefore, it is difficult to completely deplete the first photoelectric conversion unit 310A. As a result, the kTC noise increases, the random noise deteriorates, and there is a possibility that the image pickup image quality is lowered.
  • the imaging device or the like of the present disclosure includes the charge storage electrode that is disposed apart from the first electrode and is disposed to face the inorganic oxide semiconductor material layer via the insulating layer.
  • the charge storage electrode that is disposed apart from the first electrode and is disposed to face the inorganic oxide semiconductor material layer via the insulating layer.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer may have a single layer configuration or a multilayer configuration.
  • the material constituting the inorganic oxide semiconductor material layer located above the charge storage electrode may be different from the material constituting the inorganic oxide semiconductor material layer located above the first electrode.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer can be formed, 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
  • a Zn a Sn b O c sintered body, or Zn a Sn b the M d O c sintered body can be exemplified sputtering method using a target.
  • the energy level of the inorganic oxide semiconductor material layer can be controlled by controlling the amount of oxygen gas introduced (oxygen gas partial pressure) when forming the inorganic oxide semiconductor material layer based on the sputtering method.
  • the oxygen content in the inorganic oxide semiconductor material layer may be less than the oxygen content in 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 smaller than the oxygen content of the stoichiometric composition, that is, oxygen deficiency. As the number increases, the energy level can be deepened.
  • Examples of the imaging device of the present disclosure include a CCD device, a CMOS image sensor, a CIS (Contact Image Sensor), and a CMD (Charge Modulation Device) type signal amplification type image sensor.
  • the solid-state imaging device having the first configuration to the second configuration to be described later, for example, a digital still camera, a video camera, a camcorder, a surveillance camera, and a vehicle mounting A camera, a smartphone camera, a game user interface camera, and a biometric authentication camera can be configured.
  • Example 1 relates to an image sensor of the present disclosure, a stacked image sensor of the present disclosure, and a solid-state image pickup device according to the second aspect of the present disclosure.
  • FIG. 1 shows a schematic partial cross-sectional view of an image pickup device and a multilayer image pickup device (hereinafter simply referred to as “image pickup device”) according to the first embodiment
  • FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram of the image pickup device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 shows a schematic layout of the first electrode and the charge storage electrode constituting the photoelectric conversion unit of the image sensor of the first embodiment and the transistor constituting the control unit shown in FIG.
  • FIG. 5 schematically shows a potential state at each part during the operation of the element, and FIG.
  • FIG. 6A shows an equivalent circuit diagram for explaining each part of the image sensor of the first embodiment.
  • FIG. 7 shows a schematic arrangement view of the first electrode and the charge storage electrode constituting the photoelectric conversion unit of the image pickup device of the first embodiment.
  • the first electrode, the charge storage electrode, the second electrode, and the contact hole are shown in FIG.
  • FIG. 8 shows a schematic perspective view of the part.
  • FIG. 76 shows a conceptual diagram of the solid-state imaging device of the first embodiment.
  • the imaging device of Example 1 includes a photoelectric conversion unit in which a first electrode 21, a photoelectric conversion layer 23A, and a second electrode 22 are stacked, and between the first electrode 21 and the photoelectric conversion layer 23A, An inorganic oxide semiconductor material layer 23B is formed.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B includes zinc (Zn) atoms and tin (Sn) atoms, and satisfies b> a when the inorganic oxide semiconductor material layer is represented by Zn a Sn b O c. .
  • a + b + c 1.00 b>a> 0.18 Satisfied.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is amorphous, and the thickness of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is 1 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 1.5 ⁇ 10 ⁇ 7 m.
  • the multilayer image sensor of Example 1 has at least one image sensor of Example 1.
  • 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 biometric authentication camera Etc. are configured.
  • the photoelectric conversion unit is further disposed apart from the insulating layer 82 and the first electrode 21 and faces the inorganic oxide semiconductor material layer 23 ⁇ / b> B through the insulating layer 82.
  • the charge storage electrode 24 is provided.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is in contact with the region in contact with the first electrode 21 and the insulating layer 82, and is in contact with the region in which the charge storage electrode 24 does not exist and the insulating layer 82 below. It has a region where the charge storage electrode 24 exists.
  • 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 1.0 nm or less.
  • the value of the root mean square roughness Rq 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 2.5 nm or less.
  • the LUMO value E 1 of the material constituting 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: Satisfying the following formula, E 2 -E 1 ⁇ 0.1 eV Preferably, the following formula is satisfied. E 2 -E 1 > 0.1 eV Furthermore, the carrier mobility of the material constituting 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 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 oxygen gas partial pressure is preferably 0.005 (0.5%) to 0.10 (10%).
  • the energy level obtained from the oxygen gas partial pressure and reverse photoelectron spectroscopy Table 1 below shows the results obtained from the relationship between the oxygen gas introduction amount (oxygen gas) when forming the inorganic oxide semiconductor material layer 23B based on the sputtering method in the imaging device of Example 1.
  • the energy level of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B can be controlled.
  • the energy level of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the energy level difference between the photoelectric conversion layer 23A and the inorganic oxide semiconductor material layer 23B (E 2 -E 1 ) and the carrier mobility of the material constituting the inorganic oxide semiconductor material layer 23B were examined.
  • Table 2 the conditions were divided into three. That is, under the first condition, IGZO is used as the material constituting the inorganic oxide semiconductor material layer 23B. Under the second condition and the third condition, as the material constituting the inorganic oxide semiconductor material layer 23B. Zn a Sn b M d O c shown below was used.
  • the film thickness of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B was 50 nm. Further, 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 constituting the photoelectric conversion layer 23A located in the vicinity of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B was set to 4.5 eV. Note that, when the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is formed based on the sputtering method, an imaging element or the like based on the second condition and the third condition can be obtained by using a target having a different composition.
  • the energy level difference (E 2 ⁇ E 1 ) is 0 eV.
  • the energy level difference (E 2 ⁇ E 1 ) is improved as compared with the first condition.
  • the carrier mobility is further improved under the third condition as compared with 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. Note that the LUMO value E 1 of the photoelectric conversion layer 23A was 4.5 eV.
  • the relative amount of electrons in the state where all the electrons attracted above the charge storage electrode 24 were transferred to the first electrode 21 was set to 1 ⁇ 10 ⁇ 4 .
  • transfer time is used as an index for judging whether the transfer characteristics are good or bad.
  • the results of obtaining the transfer time are as shown in Table 3 below.
  • the second condition is shorter than the first condition, and the third condition is shorter than the second condition. That is, as the value of (E 2 ⁇ E 1 ) increases, more excellent transfer characteristic results are shown. This indicates that the LUMO value E 2 of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is higher than that of the photoelectric conversion layer 23A. This shows that the formation to be larger than the LUMO value E 1 is a more preferable factor for further improvement of the transfer characteristics.
  • the heat resistance of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B becomes poor.
  • E 2 is, E 2 -E 1 ⁇ 0.1 eV More preferably, E 2 -E 1 > 0.1 eV
  • the carrier mobility of the material constituting the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is 10 cm 2 / V ⁇ s or more.
  • An electron micrograph showing the evaluation results is shown in FIG. 80A.
  • the left-hand electron micrograph of FIG. 80A is immediately after film formation, and the right-hand electron micrograph of FIG. 80A is annealed at 360 ° C. for 120 minutes. Later.
  • the electron micrograph of the left hand in FIG. 80B is immediately after film formation, and the electron micrograph of the right hand in FIG. 80B is after annealing under the same conditions as described above.
  • the value of Ra is 0.6 nm before annealing and 0.6 nm after annealing
  • the value of R max is 6 nm before annealing and 6 nm after annealing.
  • “A” is the light transmittance of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B after annealing
  • “B” is the light transmittance of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B before annealing
  • “C” is the inorganic transmittance after annealing.
  • the light absorption rate of the oxide semiconductor material layer 23B, “D”, indicates the light absorption rate of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B before annealing.
  • the light transmittance of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B with respect to light having a wavelength of 400 nm was 5% or less.
  • the light transmittance of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B with respect to light with a wavelength of 400 nm to 660 nm is 65% or more (specifically 79%), and the charge storage electrode 24 has light with a wavelength of 400 nm to 660 nm.
  • the light transmittance with respect to is also 65% or more (specifically, 72%).
  • the sheet resistance value of the charge storage electrode 24 is 3 ⁇ 10 ⁇ / ⁇ to 1 ⁇ 10 3 ⁇ / ⁇ (specifically, 156 ⁇ / ⁇ ).
  • the inorganic oxide semiconductor material layer includes zinc (Zn) atoms and tin (Sn) atoms, and the ratio thereof is defined. Therefore, the carrier concentration of the inorganic oxide semiconductor material layer (degree of depletion of the inorganic oxide semiconductor material layer), the carrier mobility of the material constituting the inorganic oxide semiconductor material layer, and the inorganic oxide semiconductor material layer As a result of controlling the LUMO value E 2 of the constituent material in a well-balanced manner, the imaging device having excellent transfer characteristics of the charge accumulated in the photoelectric conversion layer, despite the simple configuration and structure, A multilayer imaging device and a solid-state imaging device can be provided.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer can be controlled in an amorphous state, and the surface smoothness can be controlled.
  • the LUMO value E 2 can be controlled.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer contains a 5d transition metal, or contains a tungsten atom, or alternatively contains a tantalum atom or a hafnium atom described below, whereby an oxygen vacancy in the inorganic oxide semiconductor material layer is obtained. It is thought that suppression of traps and reduction of trap levels can be achieved.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer only contains two kinds of metals, it is relatively easy to control etching when patterning the inorganic oxide semiconductor material layer, and the etching residue can be reduced. it can.
  • the photoelectric conversion portion has a two-layer structure of the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer, recombination during charge accumulation can be prevented, and the charge accumulated in the photoelectric conversion layer can be prevented.
  • the charge transfer efficiency to the first electrode can be further increased.
  • the charge generated in the photoelectric conversion layer can be temporarily held, transfer timing and the like can be controlled, and generation of dark current can be suppressed.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is composed of zinc oxide, tin oxide, and tantalum oxide or hafnium oxide. Even if the inorganic oxide semiconductor material layer 23B has such a structure, the inorganic oxide semiconductor material layer 23B formed of Zn a Sn b M d O c (where M represents a tungsten atom) The performance was equivalent.
  • the imaging device of the present disclosure the multilayer imaging device of the present disclosure, and the solid-state imaging device according to the second aspect of the present disclosure will be described in general, and then the details of the imaging device and the solid-state imaging device of Example 1 will be described. Give a simple explanation.
  • the imaging device or the like of the present disclosure including the preferred embodiments and configurations described above, and the imaging device including the charge storage electrode is hereinafter referred to as “the imaging device including the charge storage electrode of the present disclosure” for convenience. Sometimes called.
  • the light transmittance of the inorganic oxide semiconductor material layer with respect to light having a wavelength of 400 nm to 660 nm is preferably 65% or more.
  • the light transmittance of the charge storage electrode with respect to light having a wavelength of 400 nm to 660 nm is preferably 65% or more.
  • the sheet resistance value of the charge storage electrode is preferably 3 ⁇ 10 ⁇ / ⁇ to 1 ⁇ 10 3 ⁇ / ⁇ .
  • a semiconductor substrate; The photoelectric conversion unit may be arranged 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 located on the light incident side may be shared by a plurality of image sensors. That is, the second electrode can be a so-called solid electrode.
  • the photoelectric conversion layer may be shared by a plurality of image sensors, that is, a single photoelectric conversion layer may be formed in the plurality of image sensors, or provided for each image sensor. Good.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer is preferably provided for each image sensor, but may be shared by a plurality of image sensors in some cases. That is, for example, a single layer of an inorganic oxide semiconductor material layer shared by a plurality of image sensors may be formed by providing a charge transfer control electrode described later between the image sensors.
  • the first electrode extends in the opening provided in the insulating layer, and the inorganic oxide semiconductor It can be a form connected to the material layer.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer can extend in the opening provided in the insulating layer and be connected to the first electrode.
  • the edge of the top surface of the first electrode is covered with an insulating layer,
  • the first electrode is exposed at the bottom of the opening,
  • the side surface of the opening Can be configured to have an inclination extending from the first surface toward the second surface, and the side surface of the opening having an inclination extending from the first surface toward the second surface is a charge storage electrode. It can be set as the form located in the side.
  • 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) in the 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, an inorganic oxide semiconductor material layer (or inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion
  • the charge accumulated in the layer can 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 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 electrode may further include a transfer control electrode (charge transfer electrode) that is disposed apart from the electrode for use and is disposed to face the inorganic oxide semiconductor material layer with an insulating layer interposed therebetween.
  • a transfer control electrode charge transfer electrode
  • an image sensor or the like provided with the charge storage electrode of the present disclosure in this form is referred to as “an image sensor or the like provided with the transfer control electrode of the present disclosure”.
  • a control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit;
  • the first electrode, the charge storage electrode, and the transfer control electrode are connected to a drive circuit,
  • the driving circuit 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 drive circuit applies a potential V 21 to the first electrode, a potential V 22 to the charge storage electrode, and a potential V 23 to the transfer control electrode.
  • the charge accumulated 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 12 > V 13 and V 22 ⁇ V 23 ⁇ V 21 It is.
  • the first electrode and the charge storage electrode are connected to the inorganic oxide semiconductor material layer. It can be set as the form further provided with the electric charge discharge electrode arrange
  • an image pickup device or the like provided with the charge storage electrode of the present disclosure in such a form is referred to as “an image pickup device or the like including the charge discharge electrode of the present disclosure”.
  • the charge discharge electrode may be arranged so as to surround the first electrode and the charge storage electrode (that is, in a frame shape). .
  • the charge discharging electrode can be shared (shared) among a plurality of imaging devices.
  • the 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 discharge electrode is exposed on the bottom surface of the second opening,
  • the second opening The side surface can be configured to have a slope that extends from the third surface toward the second surface.
  • a control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit;
  • the first electrode, the charge storage electrode, and the charge discharge electrode are connected to a drive circuit,
  • the driving circuit the potential V 11 is applied to the first electrode, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode, the potential V 14 is applied to the charge discharging electrode, an inorganic oxide semiconductor material layer ( Alternatively, charges are accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer)
  • the drive circuit applies a potential V 21 to the first electrode, a potential V 22 to the charge storage electrode, a potential V 24 to the charge discharge electrode, and an inorganic oxide semiconductor material layer ( Alternatively, the charge accumulated 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 24 ⁇ V 21 It is.
  • the charge storage electrode may be configured by a plurality of charge storage electrode segments. it can.
  • the image pickup device or the like provided with the charge storage electrode of the present disclosure in such a form is referred to as “an image pickup device or the like including a plurality of charge storage electrode segments of the present disclosure”.
  • 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 constituting the control unit,
  • the first electrode can be configured to be connected to the floating diffusion layer and the gate portion of the amplification transistor.
  • the semiconductor substrate is further provided with a reset transistor and a selection transistor that constitute a control unit,
  • the floating diffusion layer is connected to one source / drain region of the reset transistor,
  • One source / drain region of the amplifying transistor may be connected to one source / drain region of the selection transistor, and the other source / drain region of the selection transistor may be connected to a signal line.
  • the size of the charge storage electrode may be larger than that of the first electrode.
  • the area of the charge storage electrode is S 1 ′ and the area of the first electrode is S 1 , it is not limited, 4 ⁇ S 1 '/ S 1 Is preferably satisfied.
  • the imaging devices having the first to sixth configurations described below can be given. That is, in the image sensor of the first configuration to the sixth configuration in the image sensor of the present disclosure including the various preferred embodiments described above,
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the 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 composed of N charge storage electrode segments,
  • the charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments that are spaced apart from each other.
  • the “photoelectric conversion layer segment” refers to a segment formed by laminating a photoelectric conversion layer and an 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 photoelectric conversion layer segment may be changed, the thickness of the inorganic oxide semiconductor material layer portion may be constant, and the thickness of the photoelectric conversion layer segment may be changed.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer portion may be constant, the thickness of the inorganic oxide semiconductor material layer portion may be changed to change the thickness of the photoelectric conversion layer segment, or the thickness of the photoelectric conversion layer portion.
  • 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 image sensor of the third configuration, the materials constituting the insulating layer segment are different in the adjacent photoelectric conversion segment. In the imaging device having the fourth configuration, the materials constituting the charge storage electrode segment are different in adjacent photoelectric conversion segment. Furthermore, in the imaging device having 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 continuously reduced or may be reduced stepwise.
  • the stacking direction of the charge storage electrode, the insulating layer, the inorganic oxide semiconductor material layer, and the photoelectric conversion layer is changed.
  • the cross-sectional area of the portion changes depending on the distance from the first electrode. The change in the cross-sectional area may be a continuous change or a step-like change.
  • N photoelectric conversion layer segments are continuously provided, N insulating layer segments are also provided continuously, and N charge storage electrodes are provided. Segments are also provided continuously.
  • the N photoelectric conversion layer segments are continuously provided.
  • the N insulating layer segments are provided continuously, whereas in the imaging element of the third configuration, the N insulating layer segments are the photoelectric conversion segment. It is provided corresponding to each of.
  • the N charge storage electrode segments are provided corresponding to the photoelectric conversion unit segments, respectively. Yes.
  • the same potential is applied to all of the charge storage electrode segments.
  • different potentials may be applied to each of the N charge storage electrode segments in the imaging element of the third configuration.
  • the thickness of the insulating layer segment is defined, or the thickness of the photoelectric conversion layer segment is defined, or alternatively
  • the material constituting the insulating layer segment is different, or the material constituting the charge storage electrode segment is different, or the area of the charge storage electrode segment is defined, or the cross-sectional area of the laminated portion is defined. Therefore, a kind of charge transfer gradient is formed, and charges generated by photoelectric conversion can be transferred to the first electrode more easily and reliably. As a result, it is possible to prevent the occurrence of afterimages and transfer residuals.
  • the photoelectric conversion segment having a larger value of n is located farther from the first electrode, but whether or not it is located farther from the first electrode depends on the X direction.
  • the direction away from the first electrode is the X direction, but the “X direction” is defined as follows. That is, a pixel region in which a plurality of image pickup devices or stacked image pickup devices are arranged includes pixels that are regularly arranged in a two-dimensional array, that is, in the X direction and the Y direction.
  • the direction in which the side closest to the first electrode extends is the Y direction
  • the direction orthogonal to the Y direction is the X direction.
  • the overall direction including the line segment or curve closest to the first electrode is defined as the Y direction
  • the direction orthogonal to the Y direction is defined as the X direction.
  • the thickness of the insulating layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment. It is preferable that the thickness of the layer gradually increases, thereby forming a kind of charge transfer gradient.
  • the n-th photoelectric conversion unit segment receives more charge than the (n + 1) -th photoelectric conversion unit segment. Accumulation can be performed, and a strong electric field is applied, so that the flow of charges from the first photoelectric conversion unit segment to the first electrode can be reliably prevented.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion segment to the Nth photoelectric conversion segment.
  • the thickness of the layer segments is preferably progressively thicker, which forms a kind of charge transfer gradient.
  • the materials constituting the insulating layer segment are different in the adjacent photoelectric conversion segment, and this forms a kind of charge transfer gradient, but the first photoelectric conversion unit It is preferable that the relative dielectric constant of the material constituting the insulating layer segment gradually decreases from the segment to the Nth photoelectric conversion unit segment.
  • the materials constituting the charge storage electrode segment are different in the adjacent photoelectric conversion segment, and this forms a kind of charge transfer gradient. It is preferable that the work function value of the material constituting the insulating layer segment gradually increases from the conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment.
  • the area of the charge storage electrode segment gradually decreases from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment. Since a kind of charge transfer gradient is formed, when the state of V 12 ⁇ V 11 is reached in the charge accumulation period, the nth photoelectric conversion segment is more than the (n + 1) th photoelectric conversion segment. Many charges can be accumulated. 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 and the nth number from the (n + 1) th photoelectric conversion unit segment It is possible to ensure the flow of electric charges to the photoelectric conversion segment.
  • the cross-sectional area of the stacked portion changes depending on the distance from the first electrode, thereby forming a kind of charge transfer gradient.
  • the thickness of the cross section of the laminated portion is constant and the width of the cross section of the laminated portion is narrowed away from the first electrode, as described in the image sensor of the fifth configuration.
  • the charge accumulation period when V 12 ⁇ V 11 , the region closer to the first electrode can accumulate more charge than the far region. Therefore, in the charge transfer period, when V 22 ⁇ V 21 , the charge flow from the region close to the first electrode to the first electrode and the charge flow from the far region to the close region are reliably ensured. Can do.
  • the imaging device of the first configuration if the configuration in which the width of the cross section of the laminated portion is constant and the thickness of the cross section of the laminated portion, specifically, the thickness of the insulating layer segment is gradually increased, is adopted in the imaging device of the first configuration.
  • the state of V 12 ⁇ V 11 when the state of V 12 ⁇ V 11 is reached in the charge accumulation period, the region closer to the first electrode can accumulate more charges than the far region, and a strong electric field is generated. In addition, it is possible to reliably prevent the flow of charges from the region close to the first electrode to the first electrode.
  • the charge transfer period when V 22 ⁇ V 21 , the flow of charge from the region close to the first electrode to the first electrode and the flow of charge from the far region to the close region are reliably ensured. Can do.
  • the configuration in which the thickness of the photoelectric conversion layer segment is gradually increased is adopted, when the state of V 12 ⁇ V 11 is obtained during the charge accumulation period, as in the case of the image sensor of the second configuration, A region closer to one electrode is applied with a stronger electric field than a region farther away, and the flow of charges from the region closer 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 close to the first electrode to the first electrode and the flow of charge from the far region to the close region are reliably ensured. Can do.
  • An image sensor block is composed of a plurality of image sensors, It can be set as the solid-state imaging device with which the 1st electrode is shared in the some image pick-up element which comprises an image pick-up element block.
  • the solid-state imaging device having such a configuration is referred to as a “first configuration solid-state imaging device” for convenience.
  • An image sensor block is composed of a plurality of image sensors or stacked image sensors, It can be set as the solid-state imaging device with which the 1st electrode is shared in the some image pick-up element which constitutes an image pick-up element block, or a lamination type image sensor.
  • the solid-state imaging device having such a configuration is referred to as a “second configuration solid-state imaging device” for convenience. If the first electrode is shared among a plurality of image sensors constituting the image sensor block in this way, the configuration and structure in the pixel region in which a plurality of image sensors are arranged can be simplified and miniaturized.
  • one floating diffusion layer is provided for a plurality of imaging devices (one imaging device block).
  • the plurality of imaging elements provided for one floating diffusion layer may be configured by a plurality of first-type imaging elements described later, or at least one first-type imaging element and 1 Or you may be comprised from the 2nd type or more of 2nd type image pick-up element mentioned later.
  • a plurality of image sensors can share one floating diffusion layer.
  • the plurality of image sensors are operated in cooperation, and are connected as an image sensor block to a drive circuit described later. That is, a plurality of image sensors constituting the image sensor block are connected to one drive circuit.
  • the charge storage electrode is controlled for each image sensor.
  • a plurality of image sensors can share one contact hole portion.
  • the first electrode may be arranged adjacent to the charge storage electrode of each image sensor. .
  • the first electrode is disposed adjacent to some of the charge storage electrodes of the plurality of image sensors, and is not disposed adjacent to the remaining charge storage electrodes of the plurality of image sensors.
  • the movement of charges from the rest of the plurality of image sensors to the first electrode is a movement via a part of the plurality of image sensors.
  • distance A The distance between the charge storage electrode constituting the image sensor and the charge storage electrode constituting the image sensor (referred to as “distance A” for convenience) is the charge between the first electrode and the charge in the image sensor adjacent to the first electrode.
  • distance B A distance longer than the distance to the storage electrode (referred to as “distance B” for convenience) is preferable in order to ensure the movement of charges from each image sensor to the first electrode.
  • light is incident from the second electrode side, and a light shielding layer is formed on the light incident side from the second electrode. can do.
  • light may be incident from the second electrode side, and light may not be incident on the first electrode (in some cases, the first electrode and the transfer control electrode).
  • a light shielding layer is formed on the light incident side from the second electrode and above the first electrode (in some cases, the first electrode and the transfer control electrode).
  • an on-chip micro lens is provided above the charge storage electrode and the second electrode, and light incident on the on-chip micro lens is condensed on the charge storage electrode. It can be set as a structure.
  • the light shielding layer may be disposed above the light incident side surface of the second electrode, or may be disposed on the light incident side surface of the second electrode. In some cases, a light shielding layer may be formed on the second electrode.
  • the material constituting the light shielding layer include chromium (Cr), copper (Cu), aluminum (Al), tungsten (W), and a resin that does not transmit light (for example, polyimide resin).
  • a photoelectric conversion layer or a photoelectric conversion unit that absorbs blue light (425 nm to 495 nm light) (for convenience, the “first type blue light photoelectric conversion layer” or “ An image sensor having sensitivity to blue light (referred to as a “type 1 blue light photoelectric conversion unit”) (referred to as a “first type blue light image sensor”), green light (light of 495 nm to 570 nm) )
  • a photoelectric conversion layer or photoelectric conversion section To absorb green light having a photoelectric conversion layer or photoelectric conversion section (referred to as a “first type green light photoelectric conversion layer” or “first type green light photoelectric conversion section” for convenience).
  • first type green image sensor a photoelectric conversion layer or photoelectric conversion part that absorbs red light (620 nm to 750 nm light) (for convenience, “first type red light”)
  • first type red light an imaging device having sensitivity to red light (referred to as a “first type imaging device for red light” for convenience) provided with a “conversion layer” or “first type red light photoelectric conversion unit”).
  • first type imaging device for red light a photoelectric conversion layer or photoelectric conversion part
  • conversion layer for first type red light photoelectric conversion unit
  • second type blue light imaging device for convenience and has sensitivity to green light.
  • the image sensor is referred to as “second type green light image sensor”, and for convenience, the image sensor having sensitivity to red light is referred to as “second type red light image sensor”.
  • the photoelectric conversion layer or photoelectric conversion unit constituting the blue light imaging device is referred to as a “second type blue light photoelectric conversion layer” or a “second type blue light photoelectric conversion unit”.
  • the photoelectric conversion layer or the photoelectric conversion part constituting the green light image sensor is referred to as a “second type green light photoelectric conversion layer” or a “second type green light photoelectric conversion part”.
  • Type photoelectric conversion element for red light image sensor 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.”
  • a multilayer imaging device including a charge storage electrode includes: [A] A first type of blue light photoelectric conversion unit, a first type of green light photoelectric conversion unit, and a first type of red light photoelectric conversion unit are stacked in the vertical direction, The first type blue light image sensor, the first type green light image sensor, and the control unit of the first type red light image sensor are provided on the semiconductor substrate.
  • the type of blue light photoelectric conversion unit and the first type of green light photoelectric conversion unit are stacked in the vertical direction, Below these two-layer first-type photoelectric conversion units, a second-type red light photoelectric conversion unit is disposed,
  • the first type blue light image sensor, the first type green light image sensor, and the second type red light image sensor control unit are each provided on a semiconductor substrate, a structure [C] first A second type of blue light photoelectric conversion unit and a second type of red light photoelectric conversion unit are arranged below the type of green light photoelectric conversion unit,
  • Each of the control units of the first type green light image sensor, the second type blue light image sensor, and the second type red light image sensor is provided on the semiconductor substrate, and the structure [D]
  • a second type of green light photoelectric conversion unit and a second type of red light photoelectric conversion unit are arranged below the type of blue light photoelectric conversion unit, A configuration and a structure in which each of the control units of the first type blue light image sensor, the second type green light image sensor, and the second type red
  • the order of arrangement of the photoelectric conversion units of these image sensors in the vertical direction is from the light incident direction to the blue light photoelectric conversion unit, the green light photoelectric conversion unit, and the red light photoelectric conversion unit, or from the light incident direction to green. It is preferable that the order is the photoelectric conversion unit for light, the photoelectric conversion unit for blue light, and the photoelectric conversion unit for red light. This is because light having a shorter wavelength is more efficiently absorbed on the incident surface side. Since red has the longest wavelength among the three colors, it is preferable that the red light photoelectric conversion unit is located in the lowermost layer when viewed from the light incident surface.
  • One pixel is constituted by the laminated structure of these image pickup elements.
  • a first type near-infrared light photoelectric conversion unit (or an 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, and is the lowermost layer of the stacked structure of the first type image pickup device, and is the second type image pickup. It is preferable to arrange it above the element.
  • a second type near-infrared light photoelectric conversion unit (or an infrared light photoelectric conversion unit) may be provided below the first type photoelectric conversion unit.
  • the first electrode is formed on an interlayer insulating layer provided on the semiconductor substrate.
  • the imaging element formed on the semiconductor substrate can be a backside illumination type or a frontside illumination type.
  • the photoelectric conversion layer is composed of an organic material
  • the photoelectric conversion layer is (1) A p-type organic semiconductor is used. (2) It consists of an n-type organic semiconductor. (3) It is composed of a laminated structure of p-type organic semiconductor layer / n-type organic semiconductor layer. It is composed of a stacked structure of p-type organic semiconductor layer / mixed layer of p-type organic semiconductor and n-type organic semiconductor (bulk heterostructure) / n-type organic semiconductor layer. It is comprised from the laminated structure of the mixed layer (bulk heterostructure) of p-type organic-semiconductor layer / p-type organic semiconductor, and n-type organic semiconductor.
  • a mixture of p-type organic semiconductor and n-type organic semiconductor (bulk heterostructure). It can be set as either of the 4 aspects. However, the stacking order can be arbitrarily changed.
  • naphthalene derivatives As p-type organic semiconductors, naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, tetracene derivatives, pentacene derivatives, quinacridone derivatives, thiophene derivatives, thienothiophene derivatives, benzothiophene derivatives, benzothienobenzothiophene derivatives, triallylamine derivatives , Carbazole derivatives, perylene derivatives, picene derivatives, chrysene derivatives, fluoranthene derivatives, phthalocyanine derivatives, subphthalocyanine derivatives, subporphyrazine derivatives, metal complexes having heterocyclic compounds as ligands, polythiophene derivatives, polybenzothiadiazole derivatives, polyfluorenes Derivatives and the like can be mentioned.
  • n-type organic semiconductors fullerenes and fullerene derivatives (for example, fullerenes such as C60, C70, C74, etc.) )>, Organic semiconductors having a larger (deep) HOMO and LUMO than p-type organic semiconductors, and transparent inorganic metal oxides.
  • n-type organic semiconductors include heterocyclic compounds containing nitrogen, oxygen, and sulfur atoms, such as pyridine derivatives, pyrazine derivatives, pyrimidine derivatives, triazine derivatives, quinoline derivatives, quinoxaline derivatives, isoquinoline derivatives, acridines.
  • phenazine derivatives phenanthroline derivatives, tetrazole derivatives, pyrazole derivatives, imidazole derivatives, thiazole derivatives, oxazole derivatives, imidazole derivatives, benzimidazole derivatives, benzotriazole derivatives, benzoxazole derivatives, benzoxazole derivatives, carbazole derivatives, benzofuran derivatives, dibenzofuran derivatives , Subporphyrazine derivatives, polyphenylene vinylene derivatives, polybenzothiadiazole derivatives, polyfluorene derivatives Organic molecules having such a part of the molecular skeleton, can be mentioned organic metal complex or sub phthalocyanine derivative.
  • the group contained in the fullerene derivative includes a halogen atom; a linear, branched or cyclic alkyl group or phenyl group; a group having a linear or condensed aromatic compound; a group having a halide; a partial fluoroalkyl group; Silylalkyl group; silylalkoxy group; arylsilyl group; arylsulfanyl group; alkylsulfanyl group; arylsulfonyl group; alkylsulfonyl group; arylsulfide group; aminosulfide group; amino group; Hydroxy group, alkoxy group, acylamino group, acyloxy group, carbonyl group, carboxy group, carboxamide group, carboalkoxy group, acyl group, sulfonyl group, cyano group, nitro group, group having chalcogenide; Fin group; phosphonic group; can be exemplified derivatives thereof.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer made of an organic material is not limited, but is, for example, 1 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 5 ⁇ 10 ⁇ 7 m. , Preferably 2.5 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 3 ⁇ 10 ⁇ 7 m, more preferably 2.5 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 2 ⁇ 10 ⁇ 7 m, and even more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 7 m to 1.
  • An example is 8 ⁇ 10 ⁇ 7 m.
  • Organic semiconductors are often classified as p-type and n-type, and p-type means that holes are easily transported, and n-type means that electrons are easily transported. It is not limited to the interpretation of having holes or electrons as majority carriers for thermal excitation as in a semiconductor.
  • examples of the material constituting the organic photoelectric conversion layer that photoelectrically converts green light include rhodamine dyes, melocyanine dyes, quinacridone derivatives, subphthalocyanine dyes (subphthalocyanine derivatives), and the like.
  • examples of the material constituting the organic photoelectric conversion layer for photoelectrically converting light include coumaric acid dyes, tris-8-hydroxyquinolinium aluminum (Alq3), melocyanine dyes, and the like, and photoelectric conversion of red light.
  • examples of the material constituting the organic photoelectric conversion layer include phthalocyanine dyes and subphthalocyanine dyes (subphthalocyanine derivatives).
  • crystalline silicon, amorphous silicon, microcrystalline silicon, crystalline selenium, amorphous selenium, and CIGS (CuInGaSe), CIS (CuInSe 2 ), and CuInS 2 that are chalcopyrite compounds are used as an inorganic material constituting the photoelectric conversion layer.
  • III-V group compounds GaAs, InP, AlGaAs, InGaP, AlGaInP, InGaAsP, Compound semiconductors such as CdSe, CdS, In 2 Se 3 , In 2 S 3 , Bi 2 Se 3 , Bi 2 S 3 , ZnSe, ZnS, PbSe, and PbS can be given.
  • quantum dots made of these materials can be used for the photoelectric conversion layer.
  • a single-plate color solid-state imaging device can be configured by the solid-state imaging device according to the first to second aspects of the present disclosure and the solid-state imaging device having the first to second configurations.
  • an image sensor having sensitivity to a plurality of wavelengths of light is stacked in the same pixel in the light incident direction to form a single pixel.
  • the pixel density per unit volume can be improved.
  • the organic material has a high absorption coefficient, the film thickness of the organic photoelectric conversion layer can be made thinner than that of the conventional Si-based photoelectric conversion layer, and light leakage from adjacent pixels and the incident angle of light can be reduced. Restrictions are relaxed.
  • a false color is generated because interpolation processing is performed between pixels of three colors to generate a color signal.
  • the second aspect of the present disclosure including a multilayer image sensor.
  • generation of false colors 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 demand for the spectral characteristics of blue, green, and red, and high mass production. Have sex.
  • an array of image pickup elements in the solid-state imaging device according to the first aspect of the present disclosure in addition to the Bayer array, an interline array, a G stripe RB checkered array, a G stripe RB complete checkered array, a checkered complementary color array, a stripe array, and an oblique stripe
  • An array, a primary color difference array, a field color difference sequential array, a frame color difference sequential array, a MOS array, an improved MOS array, a frame interleave array, and a field interleave array can be given.
  • one pixel (or sub-pixel) is configured by one image sensor.
  • the color filter layer examples include filter layers that transmit not only red, green, and blue, but also specific wavelengths such as cyan, magenta, and yellow depending on circumstances. Not only is the color filter layer made up of organic color filter layers using organic compounds such as pigments and dyes, but also wavelength selective elements that use photonic crystals and plasmons (lattice-like hole structure in conductive thin films) A color filter layer having a conductor lattice structure provided with a thin film made of an inorganic material such as amorphous silicon (see, for example, JP-A-2008-177191).
  • a pixel region in which a plurality of image pickup devices and the like according to the present disclosure are arranged is composed of pixels regularly arranged in a two-dimensional array.
  • the pixel area usually includes an effective pixel area that actually receives light, amplifies the signal charge generated by photoelectric conversion, and reads it to the drive circuit, and a black reference pixel for outputting optical black that serves as a black level reference Area (also called an optical black pixel area (OPB)).
  • the black reference pixel region is usually arranged on the outer periphery of the effective pixel region.
  • light is irradiated, photoelectric conversion occurs in the photoelectric conversion layer, and holes and electrons are carrier-separated.
  • An electrode from which holes are extracted is an anode, and an electrode from which electrons are extracted is a cathode.
  • the first electrode constitutes the cathode and the second electrode constitutes the anode.
  • the first electrode, the charge storage electrode, the transfer control electrode, the charge discharge electrode, and the second electrode can be made of a transparent conductive material.
  • the first electrode, the charge storage electrode, the transfer control electrode, and the charge discharge electrode may be collectively referred to as “first electrode”.
  • the second electrode may be made of a transparent conductive material, and the first electrode and the like may be made of a metal material.
  • the second electrode located on the light incident side is made of a transparent conductive material
  • the first electrode or the like is, for example, Al—Nd (alloy of aluminum and neodymium) or ASC (aluminum, samarium). And a copper alloy).
  • An electrode made of a transparent conductive material may be called a “transparent electrode”.
  • the band gap energy of the transparent conductive material is 2.5 eV or more, preferably 3.1 eV or more.
  • the transparent conductive material constituting the transparent electrode examples include conductive metal oxides, specifically, indium oxide, indium tin oxide (ITO, Indium Tin Oxide, Sn-doped In 2 O 3 Indium-Zinc Oxide (IZO) with indium added as a dopant to zinc oxide, Indium-gallium oxide (IGO) with indium added as a dopant to gallium oxide Indium-gallium-zinc oxide (IGZO, In-GaZnO 4 ) obtained by adding indium and gallium as dopants to zinc oxide, Indium-tin-zinc oxide (ITZO) obtained by adding indium and tin as dopants to zinc oxide, IFO (F-doped in 2 O 3), tin oxide (SnO 2), a O (SnO 2 and Sb-doped), FTO (SnO 2 of F-doped), (including ZnO doped with another element) zinc oxide, aluminum was added aluminum as a dopant to zinc oxide,
  • a transparent electrode having a base layer of gallium oxide, titanium oxide, niobium oxide, nickel oxide, or the like can be given.
  • the thickness of the transparent electrode can 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 preferably made of a transparent conductive material from the viewpoint of simplifying the manufacturing process.
  • alkali metals for example, Li, Na, K, etc.
  • alkaline earth metals for example, Mg, Ca, etc.
  • alkaline earth metals for example, Mg, Ca, etc.
  • sodium-potassium alloys aluminum-lithium alloys, magnesium-silver alloys, rare earth metals such as indium and ytterbium, or alloys thereof.
  • Examples of the material include a layered structure of layers containing these elements.
  • examples of the material constituting the cathode include organic materials (conductive polymers) such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrene sulfonic acid [PEDOT / PSS].
  • these conductive materials may be mixed with a binder (polymer) to form a paste or ink, which may be used as an electrode.
  • a dry method or a wet method can be used as a method for forming the first electrode or the like or the second electrode (cathode or anode).
  • the dry method include a physical vapor deposition method (PVD method) and a chemical vapor deposition method (CVD method).
  • Film formation methods using the principle of the PVD method include vacuum evaporation using resistance heating or high frequency heating, EB (electron beam) evaporation, various sputtering methods (magnetron sputtering, RF-DC coupled bias sputtering, ECR Sputtering method, counter target sputtering method, high-frequency sputtering method), ion plating method, laser ablation method, molecular beam epitaxy method, and laser transfer method.
  • Examples of the CVD method include a plasma CVD method, a thermal CVD method, an organic metal (MO) CVD method, and a photo CVD method.
  • a method can be mentioned.
  • Examples of the patterning method include a shadow mask, laser transfer, chemical etching such as photolithography, and physical etching using ultraviolet rays or a laser.
  • a planarization technique for the first electrode or the like or the second electrode a laser planarization method, a reflow method, a CMP (Chemical-Mechanical-Polishing) method, or the like can be used.
  • a metal oxide high dielectric insulating material such as a silicon oxide-based material; silicon nitride (SiN Y ); aluminum oxide (Al 2 O 3 ); Polyvinylphenol (PVP); Polyvinyl alcohol (PVA); Polyimide; Polycarbonate (PC); Polyethylene terephthalate (PET); Polystyrene; N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane (AEAPTMS) Silanol derivatives (silane coupling agents) such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS) and octadecyltrichlorosilane (OTS); novolac type phenol resins; fluororesins; octadecanethiol, dodecyl isocyanate, etc.
  • a metal oxide high dielectric insulating material such as a silicon oxide-based material; silicon nitride (SiN Y );
  • 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 include silicon oxide (SiO x ), BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, silicon oxynitride (SiON), SOG (spin-on-glass), and low dielectric constant insulating materials (for example, polyaryl ether, cyclopar Fluorocarbon polymer and benzocyclobutene, cyclic fluororesin, polytetrafluoroethylene, fluorinated aryl ether, fluorinated polyimide, amorphous carbon, organic SOG).
  • silicon oxide-based materials include silicon oxide (SiO x ), BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, silicon oxynitride (SiON), SOG (spin-on-glass), and low dielectric constant insulating materials (for
  • the insulating layer can have a single-layer structure or a structure in which a plurality of layers (for example, two layers) are stacked.
  • an insulating layer / lower layer is formed at least on the charge storage electrode and in a region between the charge storage electrode and the first electrode, and the insulating layer / lower layer is subjected to planarization treatment at least.
  • 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 the charge storage electrode.
  • the planarization of the layer can be achieved reliably.
  • the materials constituting the various interlayer insulating layers and insulating material films may be appropriately selected from these materials.
  • the configuration and structure of the floating diffusion layer, amplification transistor, reset transistor, and selection transistor constituting the control unit can be the same as the configuration and structure of the conventional floating diffusion layer, amplification transistor, reset transistor, and selection transistor. .
  • the drive circuit can also have a known configuration and structure.
  • a contact hole portion may be formed to connect the first electrode to the floating diffusion layer and the gate portion of the amplification transistor.
  • a material constituting the contact hole portion polysilicon doped with impurities, refractory metal such as tungsten, Ti, Pt, Pd, Cu, TiW, TiN, TiNW, WSi 2 , MoSi 2 , metal silicide, and the like
  • refractory metal such as tungsten, Ti, Pt, Pd, Cu, TiW, TiN, TiNW, WSi 2 , MoSi 2 , metal silicide, and the like
  • a laminated structure of layers made of materials (for example, Ti / TiN / W) can be exemplified.
  • a first carrier blocking layer may be provided between the 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), or potassium (K) and its fluoride or oxide
  • an alkaline earth such as magnesium (Mg), calcium (Ca), etc. And the like, and fluorides and oxides thereof.
  • Examples of the method for forming various organic layers include a dry film forming method and a wet film forming method.
  • Dry deposition methods include resistance heating or high frequency heating, vacuum deposition using electron beam heating, flash deposition, plasma deposition, EB deposition, various sputtering methods (bipolar sputtering, direct current sputtering, direct current magnetron sputtering).
  • Method high frequency sputtering method, magnetron sputtering method, RF-DC coupled bias sputtering method, ECR sputtering method, counter target sputtering method, high frequency sputtering method, ion beam sputtering method), DC (Direct-Current) method, RF method, multi-cathode Method, activation reaction method, electric field evaporation method, various ion plating methods such as high frequency ion plating method and reactive ion plating method, laser ablation method, molecular beam epitaxy method, laser transfer method, molecular beam epitaxy Mention may be made of the law (MBE method).
  • MBE method molecular beam epitaxy
  • Examples of the CVD method include a plasma CVD method, a thermal CVD method, an MOCVD method, and a photo CVD method.
  • a wet method specifically, spin coating method; dipping method; casting method; micro contact printing method; drop casting method; screen printing method, inkjet printing method, offset printing method, gravure printing method, flexographic printing method, etc.
  • the coating method include a coating method, a spray coater method, a slit orifice coater method, and a calendar coater method.
  • examples of the solvent include nonpolar or low polarity organic solvents such as toluene, chloroform, hexane, and ethanol.
  • examples of the patterning method include a shadow mask, laser transfer, chemical etching such as photolithography, and physical etching using ultraviolet rays or a laser.
  • a technique for planarizing various organic layers a laser planarization method, a reflow method, or the like can be used.
  • the image pickup device or the solid-state image pickup device may be provided with an on-chip micro lens or a light shielding layer as necessary, and a drive circuit or wiring for driving the image pickup device is provided. . If necessary, a shutter for controlling the incidence of light on the imaging element may be provided, or an optical cut filter may be provided depending on the purpose of the solid-state imaging device.
  • one on-chip micro lens may be disposed above one imaging device or the like of the present disclosure.
  • an imaging element block may be configured by two imaging elements of the present disclosure, and one on-chip micro lens may be disposed above the imaging element block.
  • connection portions can be stacked so that the connection portions come into contact with each other, and the connection portions can be joined to each other, and the connection portions can be joined together by using solder bumps or the like.
  • the driving method for driving the solid-state imaging device In all the imaging devices, while accumulating charges in the inorganic oxide semiconductor material layer (or the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer), the charge in the first electrode is discharged out of the system, In all the image sensors, the charges accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer (or the inorganic oxide semiconductor material layer and the photoelectric conversion layer) are transferred to the first electrode at the same time. Read the charge transferred to the first electrode in the device, It can be set as the drive method of the solid-state imaging device which repeats each process.
  • each imaging device has a structure in which light incident from the second electrode side does not enter the first electrode, and all the imaging devices are inorganic at the same time. Since charges in the first electrode are discharged out of the system while accumulating charges in the oxide semiconductor material layer or the like, the first electrode can be reliably reset simultaneously in all the imaging elements. After that, in all the image sensors, the charges accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer and the like are transferred to the first electrode, and after the transfer is completed, the charges are sequentially transferred to the first electrode in each image sensor. Read the charge. Therefore, a so-called global shutter function can be easily realized.
  • the imaging element 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. Further, the apparatus further includes a control unit provided on the semiconductor substrate 70 and having a drive circuit to which the first electrode 21 and the second electrode 22 are connected.
  • the light incident surface in the semiconductor substrate 70 is set as the upper side, and the opposite side of the semiconductor substrate 70 is set as the lower side.
  • a wiring layer 62 composed of a plurality of wirings is provided below the semiconductor substrate 70.
  • the semiconductor substrate 70 is provided with at least the floating diffusion layer FD 1 and the amplification transistor TR1 amp constituting the control unit, and the first electrode 21 is connected to the gate portion of the floating diffusion layer FD 1 and the amplification transistor TR1 amp. ing.
  • the semiconductor substrate 70 is further provided with a reset transistor TR1 rst and a selection transistor TR1 sel that constitute a control unit.
  • the floating diffusion layer FD 1 is connected to one source / drain region of the reset transistor TR1 rst , and one source / drain region of the amplification transistor TR1 amp is connected to one source / drain region of the selection transistor TR1 sel.
  • the other source / drain region of the selection transistor TR1 sel is connected to the signal line VSL 1 .
  • the amplification transistor TR1 amp , the reset transistor TR1 rst, and the selection transistor TR1 sel constitute a drive circuit.
  • the image sensor of Example 1 is a back-illuminated image sensor, and is a first type that is sensitive to green light and includes a first type green light photoelectric conversion layer that absorbs green light.
  • a second type of image sensor for green light (hereinafter referred to as “first image sensor”) of Example 1 and a second type having sensitivity to blue light provided with a second type of blue light photoelectric conversion layer that absorbs blue light.
  • a conventional image sensor for blue light hereinafter referred to as a “second image sensor”
  • a second type conventional sensor having sensitivity to red light including a second type red light photoelectric conversion layer that absorbs red light.
  • third image pickup element It has a structure in which three image pickup elements of a red light image pickup element (hereinafter referred to as “third image pickup 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 image sensor (first image sensor) is provided above the blue light image sensor (second image sensor).
  • One pixel is constituted by the laminated structure of the first image sensor, the second image sensor, and the third image sensor. A color filter layer is not provided.
  • the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 are formed on the interlayer insulating layer 81 so as to be separated from each other.
  • the interlayer insulating layer 81 and the charge storage electrode 24 are covered with an insulating layer 82.
  • the 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 the on-chip micro lens 14 is provided on the insulating layer 83. A color filter layer is not provided.
  • the first electrode 21, the charge storage electrode 24, and the second electrode 22 are composed of transparent electrodes made of, for example, ITO (work function: about 4.4 eV).
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B is made of Zn a Sn b O c or alternatively a Zn a Sn b M d O c sintered body.
  • the photoelectric conversion layer 23 ⁇ / b> A is composed of a layer containing a known organic photoelectric conversion material having sensitivity to at least green light (for example, an organic material such as a rhodamine dye, a melocyanine dye, or quinacridone).
  • 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> B and the first electrode 21 are connected by a connection portion 67 provided in the insulating layer 82.
  • the connection portion 67 the inorganic oxide semiconductor material layer 23B extends. That is, the inorganic oxide semiconductor material layer 23 ⁇ / b> 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 constituting the drive circuit via a connection hole 66, a pad portion 64, and a wiring V OA provided in the interlayer insulating layer 81. .
  • the size of the charge storage electrode 24 is larger than that of the first electrode 21.
  • the size of the three photoelectric conversion segment segments 10 ′ 1 , 10 ′ 2 , 10 ′ 3 is the same, and the planar shape is also the same.
  • An element isolation region 71 is formed on the first surface (front surface) 70 ⁇ / b> A side of the semiconductor substrate 70, and an oxide film 72 is formed on the first surface 70 ⁇ / b> A of the semiconductor substrate 70. Furthermore, on the first surface side of the semiconductor substrate 70, a reset transistor TR1 rst , an amplification transistor TR1 amp, and a selection transistor TR1 sel that constitute a control unit of the first image sensor are provided, and further, a first floating diffusion layer is provided. FD 1 is provided.
  • the reset transistor TR1 rst includes a gate portion 51, a channel formation region 51A, and source / drain regions 51B and 51C.
  • the gate portion 51 of the reset transistor TR1 rst is connected to the reset line RST 1 , and one source / drain region 51C of the reset transistor TR1 rst also serves as the first floating diffusion layer FD 1 and the other source / drain Region 51B is connected to power supply V DD .
  • the first electrode 21 includes a connection hole 65 provided in the interlayer insulating layer 81, a pad portion 63, a contact hole portion 61 formed in the semiconductor substrate 70 and the interlayer insulating layer 76, and a wiring layer formed in the interlayer insulating layer 76. 62 is connected to one source / drain region 51C (first floating diffusion layer FD 1 ) of the reset transistor TR1 rst .
  • the amplification transistor TR1 amp includes a gate portion 52, a channel formation region 52A, and source / drain regions 52B and 52C.
  • the gate portion 52 is connected to the first electrode 21 and one source / drain region 51C (first floating diffusion layer FD 1 ) of the reset transistor TR1 rst through the wiring layer 62.
  • One source / drain region 52B is connected to the power supply V DD .
  • the selection transistor TR1 sel includes a gate portion 53, a channel formation region 53A, and source / drain regions 53B and 53C.
  • the gate unit 53 is connected to the selection line SEL 1 .
  • One source / drain region 53B shares a region with the other source / drain region 52C constituting the amplification transistor TR1 amp , and the other source / drain region 53C is a signal line (data output line) VSL. 1 Connected to (117).
  • the second imaging element includes an n-type semiconductor region 41 provided on the semiconductor substrate 70 as a photoelectric conversion layer.
  • Transfer transistor TR2 trs gate portion 45 made of vertical transistor extends to the n-type semiconductor region 41, and is connected to the transfer gate line TG 2.
  • a second floating diffusion layer FD 2 is provided in the region 45C of the semiconductor substrate 70 in the vicinity of the gate portion 45 of the transfer transistor TR2 trs . The charges accumulated in the n-type semiconductor region 41 are read out to the second floating diffusion layer FD 2 through a transfer channel formed along the gate portion 45.
  • a reset transistor TR2 rst In the second imaging device, a reset transistor TR2 rst , an amplification transistor TR2 amp, and a selection transistor TR2 sel that constitute a control unit of the second imaging device are further provided on the first surface side of the semiconductor substrate 70. Yes.
  • the reset transistor TR2 rst includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate of the reset transistor TR2 rst is connected to the reset line RST 2, one source / drain region of the reset transistor TR2 rst is connected to the power supply V DD, the other source / drain region, the second floating diffusion layer Also serves as FD 2 .
  • the amplification transistor TR2 amp includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate portion is connected to the other source / drain region (second floating diffusion layer FD 2 ) of the reset transistor TR2 rst .
  • One source / drain region is connected to the power supply V DD .
  • the selection transistor TR2 sel includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate portion is connected to the select line SEL 2.
  • One source / drain region shares a region with the other source / drain region constituting the amplification transistor TR2 amp , and the other source / drain region is connected to the signal line (data output line) VSL 2 . Has been.
  • the third imaging element includes an n-type semiconductor region 43 provided on the semiconductor substrate 70 as a photoelectric conversion layer.
  • the gate portion 46 of the transfer transistor TR3 trs is connected to the transfer gate line TG 3.
  • a third floating diffusion layer FD 3 is provided in the region 46C of the semiconductor substrate 70 in the vicinity of the gate portion 46 of the transfer transistor TR3 trs .
  • the charges accumulated in the n-type semiconductor region 43 are read out to the third floating diffusion layer FD 3 through the transfer channel 46A formed along the gate portion 46.
  • a reset transistor TR3 rst an amplification transistor TR3 amp, and a selection transistor TR3 sel that constitute a control unit of the third imaging device are further provided on the first surface side of the semiconductor substrate 70. Yes.
  • the reset transistor TR3 rst includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate of the reset transistor TR3 rst is connected to the reset line RST 3
  • one of the source / drain regions of the reset transistor TR3 rst is connected to the power supply V DD, the other source / drain region, the third floating diffusion layer Also serves as FD 3 .
  • the amplification transistor TR3 amp includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate portion is connected to the other source / drain region (third floating diffusion layer FD 3 ) of the reset transistor TR3 rst .
  • One source / drain region is connected to the power supply V DD .
  • the selection transistor TR3 sel includes a gate portion, a channel formation region, and a source / drain region.
  • the gate portion is connected to the selection line SEL 3 .
  • One source / drain region shares a region with the other source / drain region constituting the amplification transistor TR3 amp , and the other source / drain region is connected to the signal line (data output line) VSL 3 . Has been.
  • the reset lines RST 1 , RST 2 , RST 3 , selection lines SEL 1 , SEL 2 , SEL 3 , and transfer gate lines TG 2 , TG 3 are connected to the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit, and are connected to signal lines (data output).
  • Line) VSL 1 , VSL 2 , VSL 3 are connected to a column signal processing circuit 113 constituting a drive circuit.
  • a p + layer 44 is provided between the n-type semiconductor region 43 and the surface 70A of the semiconductor substrate 70 to suppress dark current generation.
  • a p + layer 42 is formed between the n-type semiconductor region 41 and the n-type semiconductor region 43, and a part of the side surface of the n-type semiconductor region 43 is surrounded by the p + layer 42. .
  • a p + layer 73 is formed on the back surface 70B side of the semiconductor substrate 70, and an HfO 2 film 74 and an insulating layer are formed in the portion where the contact hole portion 61 inside the semiconductor substrate 70 is to be formed from the p + layer 73.
  • a material film 75 is formed.
  • wirings are formed in a plurality of layers, but the illustration is omitted.
  • the HfO 2 film 74 is a film having a negative fixed charge. By providing such a film, generation of dark current can be suppressed.
  • the potential of the first electrode 21 was made higher than the potential of the second electrode 22. That is, for example, the first electrode 21 is set to a positive potential, the second electrode 22 is set to a negative potential, and electrons generated by photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer 23A are read out to the floating diffusion layer.
  • the first electrode 21 is set to a positive potential
  • the second electrode 22 is set to a negative potential
  • electrons generated by photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer 23A are read out to the floating diffusion layer.
  • FIG. 5 FIG. 20, FIG. 21 in Example 4 to be described later, FIG. 32, and FIG. 33 in Example 6 are as follows.
  • 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 the photoelectric conversion are sent from the second electrode 22 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • V 12 ⁇ V 11 preferably V 12 > V 11 is satisfied.
  • the electrons generated by the photoelectric conversion are attracted to the charge storage electrode 24, and the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the photoelectric conversion layer 23A (hereinafter, referred to as the charge storage electrode 24). These are collectively referred to as “inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the like”). 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 23 ⁇ / b> A do not move toward the first electrode 21. As the photoelectric conversion time elapses, 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 charge is read out. That is, in the charge transfer period, the driving circuit, the potential V 21 is applied to the first electrode 21, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode 24. Here, it is assumed that V 22 ⁇ V 21 .
  • electrons are stopped in the region inorganic such as an oxide semiconductor material layer 23B opposed to the charge storage electrode 24, first electrode 21, furthermore, are read into the first floating diffusion layer FD 1. That is, charges accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the like are 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 image sensor and the third image sensor are the same as conventional series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer.
  • the reset noise of the first floating diffusion layer FD 1 can be removed by a correlated double sampling (CDS) process as in the prior art.
  • CDS correlated double sampling
  • the charge storage electrode is provided so as to be spaced apart from the first electrode and to face the photoelectric conversion layer via the insulating layer.
  • a kind of capacitor is formed by the inorganic oxide semiconductor material layer, the insulating layer, and the charge storage electrode, and the inorganic oxide semiconductor material layer, etc. Can store charges. Therefore, at the start of exposure, the charge storage portion can be completely depleted and the charge can be erased. As a result, it is possible to suppress the occurrence of a phenomenon in which the kTC noise increases, the random noise deteriorates, and the captured image quality is degraded. Further, since all the pixels can be reset at once, a so-called global shutter function can be realized.
  • FIG. 76 shows a conceptual diagram of the solid-state imaging device of the first embodiment.
  • the solid-state imaging device 100 includes an imaging region 111 in which stacked imaging elements 101 are arranged in a two-dimensional array, a vertical driving circuit 112 as a driving circuit (peripheral circuit), a column signal processing circuit 113, It is composed of a horizontal drive circuit 114, an output circuit 115, a drive control circuit 116, and the like.
  • These circuits can be constructed from known circuits, and can be constructed using other circuit configurations (for example, various circuits used in conventional CCD imaging devices and CMOS imaging devices). Needless to say.
  • the display of the reference number “101” in the multilayer image sensor 101 is only one line.
  • the drive control circuit 116 generates a clock signal and a control signal as a reference for operations of the vertical drive circuit 112, the column signal processing circuit 113, and the horizontal drive circuit 114 based on the vertical synchronization signal, the horizontal synchronization signal, and the master clock. .
  • the generated clock signal and control signal are input to the vertical drive circuit 112, the column signal processing circuit 113, and the horizontal drive circuit 114.
  • the vertical drive circuit 112 is configured by, for example, a shift register, and selectively scans each stacked image sensor 101 in the imaging region 111 in the vertical direction sequentially in units of rows. Then, a pixel signal (image signal) based on a current (signal) generated according to the amount of light received by each stacked image sensor 101 is sent to the column signal processing circuit 113 via a signal line (data output line) 117 and VSL. It is done.
  • the column signal processing circuit 113 is disposed, for example, for each column of the stacked image sensor 101, and outputs an image signal output from the stacked image sensor 101 for one row for each image sensor as a black reference pixel (not shown).
  • the signal processing for noise removal and signal amplification is performed based on the signal from the pixel around the effective pixel region.
  • a horizontal selection switch (not shown) is connected between the horizontal signal line 118 and provided.
  • the horizontal drive circuit 114 is constituted by, for example, a shift register, and sequentially selects each of the column signal processing circuits 113 by sequentially outputting horizontal scanning pulses, and a signal is sent from each of the column signal processing circuits 113 to the horizontal signal line 118. Output.
  • the output circuit 115 performs signal processing on the signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 113 via the horizontal signal line 118 and outputs the signals.
  • FIG. 9 shows an equivalent circuit diagram of a modified example of the image sensor of the first embodiment, and FIG.
  • the other source / drain region 51B of the transistor TR1 rst may be grounded instead of being connected to the power source V DD .
  • the imaging device of Example 1 can be manufactured by the following method, for example. That is, first, an SOI substrate is prepared. Then, a first silicon layer is formed on the surface of the SOI substrate based on an epitaxial growth method, and a p + layer 73 and an n-type semiconductor region 41 are formed on the first silicon layer. Next, a second silicon layer is formed on the first silicon layer based on an epitaxial growth method, and an element isolation region 71, an oxide film 72, a p + layer 42, an n-type semiconductor region 43, and a p + layer are formed on the second silicon layer. 44 is formed.
  • various transistors and the like constituting the control unit of the image sensor are formed on the second silicon layer, and further, the wiring layer 62, the interlayer insulating layer 76, and various wirings are formed thereon, and then supported by the interlayer insulating layer 76.
  • a substrate (not shown) is attached. Thereafter, the SOI substrate is removed to expose the first silicon layer.
  • the surface of the second silicon layer corresponds to the front surface 70A of the semiconductor substrate 70, and the surface of the first silicon layer corresponds to the back surface 70B of the semiconductor substrate 70.
  • the first silicon layer and the second silicon layer are collectively expressed as a semiconductor substrate 70.
  • an opening for forming the contact hole portion 61 is formed on the back surface 70B side of the semiconductor substrate 70, the HfO 2 film 74, the insulating material film 75, and the contact hole portion 61 are formed. Further, the pad portion 63 is formed. 64, the interlayer insulating layer 81, the connection holes 65 and 66, the first electrode 21, the charge storage electrode 24, and the insulating layer 82 are formed. Next, the connection portion 67 is opened, and the 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. As described above, the image sensor of Example 1 can be obtained.
  • the insulating layer 82 may have a two-layer structure of an insulating layer / lower layer and an insulating layer / upper layer. That is, an insulating layer and a lower layer are formed at least on the charge storage electrode 24 and in a region between the charge storage electrode 24 and the first electrode 21 (more specifically, the charge storage electrode 24 ).
  • the insulating layer / lower layer is formed on the interlayer insulating layer 81 including the insulating layer / lower layer, and the insulating layer / lower layer is planarized, and then the insulating layer / lower layer and the charge storage electrode 24 are formed on the insulating layer / lower layer. As a result, planarization of the insulating layer 82 can be reliably achieved. Then, the connection portion 67 may be opened in the insulating layer 82 thus obtained.
  • Example 2 is a modification of Example 1.
  • the image pickup device of Example 2 whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG. 11 is a surface-illumination type image pickup device, which is a green light equipped with a first type green light photoelectric conversion layer that absorbs green light.
  • a first type of green light-sensitive image sensor (first image sensor) of Example 1 having sensitivity, a second type having sensitivity to blue light including a second-type blue light photoelectric conversion layer that absorbs blue light.
  • a conventional blue light imaging device (second imaging device) a second type conventional red light imaging device having a sensitivity to red light, which includes a second type red light photoelectric conversion layer that absorbs red light
  • the third image pickup device (third image pickup 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.
  • the green light image sensor (first image sensor) is provided above the blue light image sensor (second image sensor).
  • various transistors constituting the control unit are provided as in the first embodiment. These transistors can have substantially the same configuration and structure as the transistors described in Embodiment 1.
  • the semiconductor substrate 70 is provided with the second image sensor and the third image sensor. These image sensors are also substantially the same as the second image sensor and the third image sensor described in the first embodiment. It can be set as the structure of this.
  • An interlayer insulating layer 81 is formed above the surface 70A of the semiconductor substrate 70, and a photoelectric conversion unit (first electrode) including a charge storage electrode that constitutes the imaging device of Example 1 above the interlayer insulating layer 81. Electrode 21, inorganic oxide semiconductor material layer 23 ⁇ / b> B, photoelectric conversion layer 23 ⁇ / b> A and second electrode 22, and charge storage electrode 24).
  • the configuration and structure of the image sensor of the second embodiment can be the same as the configuration and structure of the image sensor of the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted. .
  • Example 3 is a modification of Example 1 and Example 2.
  • the image sensor of Example 3 whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG. 12 is a back-illuminated image sensor, the first image sensor of Example 1 of the first type, and the second type of second sensor.
  • the image pickup device has a structure in which two image pickup devices are stacked.
  • the modification of the image pick-up element of Example 3 which shows a typical partial cross-sectional view in FIG. It has a structure in which two image sensors of two types of second image sensors are stacked.
  • the first image sensor absorbs primary color light
  • the second image sensor absorbs complementary color light.
  • the first image sensor absorbs white light and the second image sensor absorbs infrared light.
  • the first image sensor is composed of three types of image sensors: an image sensor that absorbs red light, an image sensor that absorbs green light, and an image sensor that absorbs blue light.
  • the solid-state imaging device according to the first aspect of the present disclosure is configured from a plurality of these imaging elements. As an arrangement of a plurality of these image sensors, a Bayer array can be cited. On the light incident side of each image sensor, a color filter layer for performing blue, green, and red spectroscopy is disposed as necessary.
  • Example 1 of the first type instead of providing one photoelectric conversion part having the charge storage electrode of Example 1 of the first type, two layers are stacked (that is, two photoelectric conversion parts having the charge storage electrode are stacked.
  • a configuration in which a control unit for two photoelectric conversion units is provided on a semiconductor substrate), or a configuration in which three photoelectric conversion units are stacked (that is, three photoelectric conversion units each having an electrode for charge storage are stacked) It is also possible to adopt a configuration in which a control unit of three photoelectric conversion units is provided. Examples of the laminated structure of the first type image sensor and the second type image sensor are illustrated in the following table.
  • Example 4 is a modification of Example 1 to Example 3, and relates to an imaging device or the like provided with a transfer control electrode (charge transfer electrode) of the present disclosure.
  • FIG. 16 shows a schematic partial cross-sectional view of a part of the image sensor of the fourth embodiment
  • FIG. 17 and FIG. 18 show equivalent circuit diagrams of the image sensor of the fourth embodiment, and photoelectric conversion of the image sensor of the fourth embodiment.
  • FIG. 19 shows a schematic layout of the first electrode constituting the part, the transfer control electrode, the charge storage electrode, and the transistor constituting the control part.
  • the potential at each part during the operation of the image sensor of Example 4 is shown in FIG. This state is schematically shown in FIGS. 20 and 21, and an equivalent circuit diagram for explaining each part of the image sensor of Example 4 is shown in FIG. 6B.
  • FIG. 22 shows a schematic arrangement diagram of the first electrode, the transfer control electrode, and the charge storage electrode constituting the photoelectric conversion unit of the image sensor of Example 4, and the first electrode, the transfer control electrode, the charge
  • FIG. 23 shows a schematic perspective view of the storage electrode, the second electrode, and the contact hole portion.
  • the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 are spaced apart from each other between the first electrode 21 and the charge storage electrode 24, and the insulating layer 82 is interposed therebetween.
  • a transfer control electrode (charge transfer electrode) 25 disposed opposite to the inorganic oxide semiconductor material layer 23B.
  • various image pickup element components positioned below the interlayer insulating layer 81 are collectively denoted by reference numeral 13 for convenience in order to simplify the drawing.
  • 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 the photoelectric conversion are sent from the second electrode 22 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • V 12 > V 13 (for example, V 12 > V 11 > V 13 or V 11 > V 12 > V 13 ) is set.
  • the 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 satisfied.
  • electrons are stopped in the region inorganic such as an oxide semiconductor material layer 23B opposed to the charge storage electrode 24, first electrode 21, furthermore, are reliably read out to the first floating diffusion layer FD 1. That is, charges accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the like are 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 image sensor and the third image sensor are the same as conventional series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer.
  • FIG. 24 is a schematic layout of the first electrode, the charge storage electrode, and the transistor constituting the control unit constituting the modification of the imaging device of the fourth embodiment.
  • / Drain region 51B may be grounded instead of being connected to power supply V DD .
  • Example 5 is a modification of Example 1 to Example 4, and relates to an imaging device or the like including the charge discharge electrode of the present disclosure.
  • FIG. 25 shows a schematic partial cross-sectional view of a part of the image pickup device of the fifth embodiment.
  • the first electrode and the charge storage electrode constituting the photoelectric conversion unit including the charge storage electrode of the image pickup device of the fifth embodiment.
  • FIG. 26 shows a schematic arrangement view of the charge discharge electrode and
  • FIG. 27 shows a schematic perspective view of the first electrode, the charge storage electrode, the charge discharge electrode, the second electrode, and the contact hole portion.
  • the charge discharge electrode 26 connected to the inorganic oxide semiconductor material layer 23B through the connection portion 69 and spaced apart from the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 is provided.
  • the charge discharge electrode 26 is disposed so as to surround the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 (that is, in a frame shape).
  • the charge discharge electrode 26 is connected to a pixel drive circuit that constitutes a drive circuit.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B extends. That is, the inorganic oxide semiconductor material layer 23 ⁇ / b> 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 (shared) among a plurality of imaging devices.
  • 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 charges are 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 the photoelectric conversion are sent from the second electrode 22 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • the potential of the first electrode 21 is made higher than the potential of the second electrode 22, 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 ) is set.
  • the electrons generated by the photoelectric conversion are attracted to the charge storage electrode 24, stop in the region such as the inorganic oxide semiconductor material layer 23 ⁇ / b> B facing the charge storage electrode 24, and move toward the first electrode 21. This can be reliably prevented.
  • electrons that are not sufficiently attracted by the charge storage electrode 24 or that cannot be stored in the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like are driven via the charge discharge electrode 26. Sent to the circuit.
  • 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.
  • a series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer of the second image sensor and the third image sensor are the same as conventional series of operations such as charge accumulation, reset operation, and charge transfer.
  • so-called overflowed electrons are sent to the drive circuit via the charge discharge electrode 26, so that leakage into the charge storage portion of the adjacent pixel can be suppressed, and blooming can be prevented. Can be suppressed. And thereby, the imaging performance of an image sensor can be improved.
  • Example 6 is a modification of Example 1 to Example 5, and relates to an image pickup device including a plurality of charge storage electrode segments of the present disclosure.
  • FIG. 28 shows a schematic partial cross-sectional view of a part of the image sensor of the sixth embodiment.
  • FIGS. 29 and 30 show equivalent circuit diagrams of the image sensor of the sixth embodiment.
  • FIG. 31 shows a schematic layout of the first electrode, the charge storage electrode, and the transistor constituting the control unit constituting the photoelectric conversion unit provided with the electrode for operation.
  • 32 and 33 are schematically shown in FIG. 32 and FIG. 33, and an equivalent circuit diagram for explaining each part of the image sensor of Example 6 is shown in FIG. 6C.
  • FIG. 34 shows a schematic arrangement diagram of the first electrode and the charge storage electrode constituting the photoelectric conversion unit including the charge storage electrode of the image pickup device of Example 6, and the first electrode and the charge storage electrode are shown in FIG.
  • a schematic perspective view of the second electrode and the contact hole portion is shown in FIG.
  • the charge storage electrode 24 includes a plurality of charge storage electrode segments 24A, 24B, and 24C.
  • the number of charge storage electrode segments may be two or more, and in Example 6, it was “3”.
  • the potential of the first electrode 21 is higher than the potential of the second electrode 22, 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 located closest to the first electrode 21 is applied to the charge storage electrode segment 24C located farthest from the first electrode 21. Higher than the applied potential.
  • the potential of the charge storage electrode segment 24C, the potential of the charge storage electrode segment 24B, and the potential of the charge storage electrode segment 24A are gradually changed (ie, By changing to a stepped shape or a slope shape), the electrons that have stopped in the region such as the inorganic oxide semiconductor material layer 23B facing the charge storage electrode segment 24C are converted into the inorganic oxide facing the charge storage electrode segment 24B.
  • the electrons that have moved to the region such as the semiconductor material layer 23B and then stopped in the region such as the inorganic oxide semiconductor material layer 23B facing the charge storage electrode segment 24B are then subjected to inorganic oxidation facing the charge storage electrode segment 24A. Moved to the region such as the physical semiconductor material layer 23B, and then opposed to 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.
  • the other source of the reset transistor TR1 rst is a schematic layout diagram of the transistors constituting the first electrode, the charge storage electrode, and the controller constituting the modification of the imaging device of the sixth embodiment.
  • / Drain region 51B may be grounded instead of being connected to power supply V DD .
  • Example 7 is a modification of Example 1 to Example 6, and relates to an imaging device having a first configuration and a sixth configuration.
  • FIG. 37 shows a schematic partial cross-sectional view of the image pickup device of Example 7, and an enlarged schematic view of a portion where the charge storage electrode, the inorganic oxide semiconductor material layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked.
  • a partial cross-sectional view is shown in FIG.
  • the equivalent circuit diagram of the image pickup device of the seventh embodiment is the same as the equivalent circuit diagram of the image pickup device of the first embodiment described with reference to FIGS. 2 and 3, and the charge storage electrode of the image pickup device of the seventh embodiment is provided.
  • the schematic layout of the first electrode, the charge storage electrode constituting the photoelectric conversion unit, and the transistor constituting the control unit is the same as that of the image sensor of the first embodiment described with reference to FIG.
  • the operation of the image sensor of the seventh embodiment (first image sensor) is substantially the same as the operation of the image sensor of the first embodiment.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (however, N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments (specifically, three photoelectric conversion unit segments 10 ′ 1 , 10 ′ 2 , 10 ′ 3 ),
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the photoelectric conversion layer 23A are composed of N photoelectric conversion layer segments (specifically, three photoelectric conversion layer segments 23 ′ 1 , 23 ′ 2 and 23 ′ 3 ).
  • the insulating layer 82 includes 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, three charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 in each embodiment). ' 2 , 24' 3 )
  • photoelectric conversion segment 10 ′ n includes an nth charge storage electrode segment 24 ′ n and an nth insulating layer segment 82 ′. n and n-th photoelectric conversion layer segment 23 ′ n , The photoelectric conversion segment with a larger value of n is located farther from the first electrode 21.
  • the photoelectric conversion layer segments 23 ′ 1 , 23 ′ 2 and 23 ′ 3 indicate segments formed by laminating a photoelectric conversion layer and an inorganic oxide semiconductor material layer. In the drawing, for simplification of the drawing, Expressed in one layer. The same applies to the following.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment may be changed, the thickness of the inorganic oxide semiconductor material layer portion may be constant, and the thickness of the photoelectric conversion layer segment may be changed.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer portion may be constant, the thickness of the inorganic oxide semiconductor material layer portion may be changed to change the thickness of the photoelectric conversion layer segment, or the thickness of the photoelectric conversion layer portion.
  • 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 first electrode 21, the inorganic oxide semiconductor material layer 23B, the photoelectric conversion layer 23A and the second electrode 22 are provided, and a photoelectric conversion unit is provided.
  • the photoelectric conversion unit further includes a charge storage electrode 24 that is disposed apart from the first electrode 21 and is disposed to face the inorganic oxide semiconductor material layer 23B via the insulating layer 82.
  • the cross-sectional area of the laminated portion when the laminated portion where the electrode 24, the insulating layer 82, the inorganic oxide semiconductor material layer 23B, and the photoelectric conversion layer 23A are laminated varies depending on the distance from the first electrode.
  • the thickness of the insulating layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion unit segment 10 ′ 1 to the Nth photoelectric conversion unit segment 10 ′ N. is doing. Specifically, the thickness of the insulating layer segment is gradually increased.
  • the cross-sectional width of the laminated portion is constant, and the thickness of the cross-section of the laminated portion, specifically, the thickness of the insulating layer segment is determined by the first electrode 21. The thickness gradually increases depending on the distance from. Note that the thickness of the insulating layer segment is increased stepwise. The thickness of the insulating layer segment 82 ′ n in the nth photoelectric conversion segment 10 ′ n was constant.
  • the thickness of the 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) examples include 2 to 10, but are not limited to such values.
  • the thicknesses of the insulating layer segments 82 ′ 1 , 82 ′ 2 , 82 ′ 3 are reduced by gradually reducing the thicknesses of the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 , 24 ′ 3. The thickness is gradually increased.
  • the thicknesses of the photoelectric conversion layer segments 23 ′ 1 , 23 ′ 2 and 23 ′ 3 are 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 the photoelectric conversion are sent from the second electrode 22 to the drive circuit via the wiring VOU .
  • V 12 ⁇ V 11 preferably V 12 > V 11 is satisfied.
  • the configuration in which the thickness of the insulating layer segment is gradually increased is employed. Therefore, when the state of V 12 ⁇ V 11 is obtained during the charge accumulation period, the nth the photoelectric conversion unit segments 10 'toward the n is, the (n + 1) th photoelectric conversion unit segments 10' than (n + 1), to be able to accumulate more charge, joined by a strong electric field, the first It is possible to reliably prevent the flow of charge from the photoelectric conversion segment 10 ′ 1 to the first electrode 21.
  • the charge is read out. That is, in the charge transfer period, the driving circuit, the potential V 21 is applied to the first electrode 21, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode 24.
  • V 21 > V 22 is set.
  • electrons are stopped in the region inorganic such as an oxide semiconductor material layer 23B opposed to the charge storage electrode 24, first electrode 21, furthermore, are read into the first floating diffusion layer FD 1. That is, charges accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the like are read out to the control unit.
  • the thickness of the insulating layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion segment to the Nth photoelectric conversion segment, or alternatively,
  • the cross-sectional area of the laminated portion when the laminated portion where the charge storage electrode, the insulating layer, the inorganic oxide semiconductor material layer, and the photoelectric conversion layer are laminated in the YZ virtual plane depends on the distance from the first electrode. Therefore, a kind of charge transfer gradient is formed, and charges generated by photoelectric conversion can be transferred more easily and reliably.
  • the image pickup device of Example 7 can be manufactured by substantially the same method as that of the image pickup device of Example 1, detailed description thereof is omitted.
  • the charge storage electrode 24 ′ 3 is formed on the interlayer insulating layer 81.
  • a conductive material layer is formed, and the conductive material layer is patterned to leave the conductive material layer in a region where the photoelectric conversion segment 10 ′ 1 , 10 ′ 2 , 10 ′ 3 and the first electrode 21 are to be formed.
  • the photoelectric conversion segment 10 ′ 1 , 10 ′ 2 , 10 ′ 3 and the first electrode 21 are to be formed.
  • an insulating layer for forming the insulating layer segment 82 ′ 3 is formed on the entire surface, the insulating layer is patterned, and planarization is performed, whereby the insulating layer segment 82 ′ 3 can be obtained.
  • a conductive material layer for forming the charge storage electrode 24 ′ 2 is formed on the entire surface, the conductive material layer is patterned, and the photoelectric conversion segments 10 ′ 1 and 10 ′ 2 and the first electrode 21 are patterned. A part of the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 ′ 2 can be obtained by leaving the conductive material layer in the region where the film is to be formed.
  • an insulating layer for forming the insulating layer segment 82 ′ 2 is formed on the entire surface, the insulating layer is patterned, and planarization is performed, whereby the insulating layer segment 82 ′ 2 can be obtained.
  • a conductive material layer for forming the charge storage electrode 24 ′ 1 is formed on the entire surface, and the conductive material layer is patterned to form the photoelectric conversion segment 10 ′ 1 and the first electrode 21. By leaving the conductive material layer in the region, the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 ′ 1 can be obtained.
  • an insulating layer is formed on the entire surface, and planarization is performed, whereby the insulating layer segment 82 ′ 1 (insulating layer 82) can be obtained.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the photoelectric conversion layer 23A are formed over the insulating layer 82. In this way, photoelectric conversion part segments 10 ′ 1 , 10 ′ 2 and 10 ′ 3 can be obtained.
  • the other source of the reset transistor TR1 rst is shown in a schematic arrangement diagram of the first electrode, the charge storage electrode, and the transistor constituting the control unit constituting the modification of the imaging device of the seventh embodiment.
  • / Drain region 51B may be grounded instead of being connected to power supply V DD .
  • the image sensor of Example 8 relates to the image sensor of the second configuration and the sixth configuration of the present disclosure.
  • FIG. 40 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 is shown in FIG.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually changes from the first photoelectric conversion segment 10 ′ 1 to the Nth photoelectric conversion segment 10 ′ N.
  • the cross-sectional width of the laminated portion is constant, and the thickness of the cross-section of the laminated portion, specifically, the thickness of the photoelectric conversion layer segment is set to the first electrode. The thickness is gradually increased depending on the distance from 21.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment is gradually increased.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment is increased stepwise.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment 23 ′ n in the n-th photoelectric conversion segment 10 ′ n was constant.
  • the photoelectric in the (n + 1) th photoelectric conversion unit segments 10 '(n + 1) transformation Examples of the thickness of the layer segment 23 (n + 1) include 2 to 10, but are not limited to such values.
  • Example 8 by gradually reducing the thickness of the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 , 24 ′ 3 , the photoelectric conversion layer segments 23 ′ 1 , 23 ′ 2 , 23 ′ 3 The thickness is gradually increased.
  • the thicknesses of the insulating layer segments 82 ′ 1 , 82 ′ 2 and 82 ′ 3 are constant.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment for example, if the thickness of the inorganic oxide semiconductor material layer portion is constant and the thickness of the photoelectric conversion layer portion is changed, the thickness of the photoelectric conversion layer segment is changed. Good.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer segment gradually increases. Therefore, when the state of V 12 ⁇ V 11 is reached during the charge accumulation period, the nth photoelectric conversion 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. In the charge transfer period, when V 22 ⁇ V 21 , the flow of charge from the first photoelectric conversion segment 10 ′ 1 to the first electrode 21, and the (n + 1) th photoelectric conversion segment 10 charge flow '(n + 1) from the n-th photoelectric conversion unit segments 10' to 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 laminated portion when the laminated portion where the charge storage electrode, the insulating layer, the inorganic oxide semiconductor material layer, and the photoelectric conversion layer are laminated in the YZ virtual plane is cut from the first electrode. Since it changes depending on the distance, a kind of charge transfer gradient is formed, and charges generated by photoelectric conversion can be transferred more easily and reliably.
  • the imaging device of Example 8 in forming the first electrode 21, the charge storage electrode 24, the insulating layer 82, the inorganic oxide semiconductor material layer 23B, and the photoelectric conversion layer 23A, first, on the interlayer insulating layer 81 Then, a conductive material layer for forming the charge storage electrode 24 ′ 3 is formed, the conductive material layer is patterned, and the photoelectric conversion segments 10 ′ 1 , 10 ′ 2 , 10 ′ 3 and the first electrode 21 are formed. 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.
  • a conductive material layer for forming the charge storage electrode 24 ′ 2 is formed on the entire surface, the conductive material layer is patterned, and the photoelectric conversion segments 10 ′ 1 and 10 ′ 2 and the first electrode 21 are formed. By leaving the conductive material layer in the region to be formed, a part of the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 ′ 2 can be obtained.
  • a conductive material layer for forming the charge storage electrode 24 ′ 1 is formed on the entire surface, and the conductive material layer is patterned to form the photoelectric conversion segment 10 ′ 1 and the first electrode 21. a by leaving the conductive material layer, it is possible to obtain the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 '1.
  • an insulating layer 82 is formed conformally on the entire surface.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the photoelectric conversion layer 23A are formed over the insulating layer 82, and the photoelectric conversion layer 23A is planarized. In this way, photoelectric conversion part segments 10 ′ 1 , 10 ′ 2 and 10 ′ 3 can be obtained.
  • Example 9 relates to an image pickup device having a third configuration.
  • a schematic partial cross-sectional view of the image sensor of Example 9 is shown in FIG.
  • the materials constituting the insulating layer segment are different in the adjacent photoelectric conversion segment.
  • the value of the relative dielectric constant of the material constituting the insulating layer segment is gradually 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 , 24 ′ 3 arranged separately from each other are replaced with the pad portions 64 1 , 64 2 , 64 3 .
  • the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit constituting the drive circuit.
  • the n-th photoelectric conversion segment has the (( More charges can be accumulated than the (n + 1) th photoelectric conversion segment.
  • the charge transfer period when V 22 ⁇ V 21 , the flow of charge from the first photoelectric conversion unit segment to the first electrode, and the nth number from the (n + 1) th photoelectric conversion unit segment It is possible to ensure the flow of electric charge to the photoelectric conversion segment.
  • Example 10 relates to an imaging device having a fourth configuration.
  • a schematic partial cross-sectional view of the image sensor of Example 10 is shown in FIG.
  • the materials constituting the charge storage electrode segment are different in adjacent photoelectric conversion segment.
  • the work function value of the material constituting the insulating layer segment is gradually increased from the first photoelectric conversion segment 10 ′ 1 to the Nth photoelectric conversion segment 10 ′ N.
  • the same potential may be applied to all of the N charge storage electrode segments, or different potentials may be applied to each of the N charge storage electrode segments.
  • the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 and 24 ′ 3 are connected to the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit via the pad portions 64 1 , 64 2 and 64 3 . .
  • the image sensor of Example 11 relates to an image sensor having a fifth configuration.
  • 43A, 43B, 44A, and 44B are schematic plan views of the charge storage electrode segments in the eleventh embodiment, and constitute a photoelectric conversion unit that includes the charge storage electrodes of the image sensor of the eleventh embodiment.
  • FIG. 45 shows a schematic layout of the transistors constituting the first electrode, the charge storage electrode, and the control unit.
  • a schematic partial cross-sectional view of the image sensor of Example 11 is the same as that shown in FIG. In the imaging device of Example 11, the area of the charge storage electrode segment gradually decreases from the first photoelectric conversion unit segment 10 ′ 1 to the Nth photoelectric conversion unit segment 10 ′ N. ing.
  • 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 each other are connected to the pad portions 64 1 , 64 2 and 64. 3 may be connected to the vertical drive circuit 112 constituting the drive circuit.
  • the charge storage electrode 24 is composed of a plurality of charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 and 24 ′ 3 .
  • the number of charge storage electrode segments may be two or more, and in Example 11, it was “3”.
  • the potential of the first electrode 21 is higher than the potential of the second electrode 22, that is, for example, a positive potential is applied to the first electrode 21, and the second electrode Since a negative potential is applied to 22, the potential applied to the charge storage electrode segment 24 ′ 1 located closest to the first electrode 21 during the charge transfer period is the farthest from the first electrode 21. higher than the potential applied to the charge storage electrode segments 24 '3 positioned.
  • the potential of the charge storage electrode segment 24 ′ 3 , the potential of the charge storage electrode segment 24 ′ 2 , and the potential of the charge storage electrode segment 24 ′ 1 are gradually changed (ie, by changing stepwise or sloped), 'electrons had stopped in the area of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like facing the 3, charge storage electrode segments 24' charge storage electrode segments 24 2 and the counter 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.
  • the other source of the reset transistor TR3 rst is shown in a schematic arrangement diagram of the transistors constituting the first electrode, the charge storage electrode, and the controller constituting the modification of the image pickup device of the eleventh embodiment.
  • / Drain region 51B may be grounded instead of being connected to power supply V DD .
  • the image pickup element according to the eleventh embodiment by adopting such a configuration, a kind of charge transfer gradient is formed. That is, since the area of the charge storage electrode segment gradually decreases from the first photoelectric conversion segment 10 ′ 1 to the Nth photoelectric conversion segment 10 ′ N , in the charge storage period, In a state of V 12 ⁇ V 11 , the nth photoelectric conversion unit segment can accumulate more charge than the (n + 1) th photoelectric conversion unit segment. 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, and the nth number from the (n + 1) th photoelectric conversion unit segment It is possible to ensure the flow of electric charge to the photoelectric conversion segment.
  • Example 12 relates to an imaging element having a sixth configuration.
  • a schematic partial cross-sectional view of the image sensor of Example 12 is shown in FIG. 48A and 48B are schematic plan views of the charge storage electrode segments in the twelfth embodiment.
  • 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.
  • the photoelectric conversion unit further includes: The charge storage electrode 24 (24 ′′ 1 , 24 ′′ 2 , 24 ′′ 3) disposed apart from the first electrode 21 and disposed opposite the inorganic oxide semiconductor material layer 23B via the insulating layer 82.
  • the stacking direction of the charge storage electrode 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 Z direction
  • the charge storage electrode 24 (24 ′′ 1 , 24 ′′ 2 , 24 ′′ 3 ), the insulating layer 82, the inorganic oxide semiconductor material layer 23B, and the photoelectric 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 laminated portion is constant, and the width of the cross section of the laminated portion becomes narrower as the distance from the first electrode 21 increases.
  • the width may be continuously narrowed (see FIG. 48A) or may be narrowed in a staircase shape (see FIG. 48B).
  • the charge storage electrode 24 (24 ′′ 1 , 24 ′′ 2 , 24 ′′ 3 ), the insulating layer 82, and the photoelectric conversion layer 23 ⁇ / b > A are stacked on 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 can be more easily and , It is possible to transfer reliably.
  • Example 13 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 first electrode 21, the inorganic oxide semiconductor material layer 23B, the photoelectric conversion layer 23A and the second electrode 22 are provided, and a photoelectric conversion unit is provided.
  • the photoelectric conversion unit is further provided with a charge storage electrode 24 that is disposed apart from the first electrode 21 and is disposed to face the inorganic oxide semiconductor material layer 23B via the insulating layer 82.
  • a plurality of An image sensor block is composed of a plurality of image sensors, The first electrode 21 is shared by a plurality of image sensors constituting the image sensor block.
  • the solid-state imaging device includes a plurality of imaging elements described in the first to twelfth embodiments.
  • Example 13 one floating diffusion layer is provided for a plurality of imaging elements. Then, by appropriately controlling the timing of the charge transfer period, a plurality of image sensors can share one floating diffusion layer. In this case, a plurality of image sensors can share one contact hole portion.
  • the solid-state imaging device according to the thirteenth embodiment is substantially the same as that described in the first to twelfth embodiments except that the first electrode 21 is shared by a plurality of imaging elements constituting the imaging element block. It has the same configuration and structure as the imaging device.
  • FIG. 49 (Example 13)
  • FIG. 52 third modification of the thirteenth embodiment
  • FIG. 53 fourth modification of the thirteenth embodiment
  • 49, FIG. 50, FIG. 53, and FIG. 54 illustrate 16 image sensors
  • FIG. 51 and FIG. 52 illustrate 12 image sensors
  • An image sensor block is composed of two image sensors.
  • An image pickup element block is surrounded by a dotted line.
  • the subscripts 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 from each other. The same applies to the following description.
  • One on-chip micro lens (not shown in FIGS.
  • the first electrode 21 is disposed opposite to the two charge storage electrodes 24 arranged in parallel (see FIGS. 53 and 54). That is, the first electrode is disposed adjacent to the charge storage electrode of each image sensor. Alternatively, the first electrode is disposed adjacent to some of the charge storage electrodes of the plurality of image sensors, and is not disposed adjacent to the remaining charge storage electrodes of the plurality of image sensors. (See FIGS. 51 and 52). In this case, the movement of charges from the rest of the plurality of imaging elements to the first electrode is movement via a part of the plurality of imaging elements.
  • the distance A between the charge storage electrode constituting the image sensor and the charge storage electrode constituting the image sensor is a distance B between the first electrode and the charge storage electrode in the image sensor adjacent to the first electrode. Longer than that is preferable in order to ensure the movement of charges from each imaging device to the first electrode. In addition, it is preferable to increase the value of the distance A as the imaging element is located farther from the first electrode.
  • the charge transfer control electrode 27 is disposed between a plurality of image sensors that constitute the image sensor block. By providing the charge transfer control electrode 27, it is possible to reliably suppress the charge transfer in the image pickup element block located with the charge transfer control electrode 27 interposed therebetween. Note that when the potential applied to the charge transfer control electrode 27 is V 17 , V 12 > V 17 may be satisfied.
  • the charge transfer control electrode 27 may be formed on the first electrode side at the same level as the first electrode 21 or the charge storage electrode 24, or at a different level (specifically, the first electrode 21 or the charge storage electrode 24). It may be formed at a level lower than the electrode 24 for use. In the former case, since the distance between the charge transfer control electrode 27 and the photoelectric conversion layer can be shortened, the potential can be easily controlled. On the other hand, the latter case is advantageous for miniaturization because the distance between the charge transfer control electrode 27 and the charge storage electrode 24 can be shortened.
  • the potential V a is applied to the first electrode 21 2
  • the potential V A is applied to the charge storage electrodes 24 21, 24 22.
  • Photoelectric conversion occurs in the photoelectric conversion layer 23A by the light incident on the photoelectric conversion layer 23A. Holes generated by the 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 Therefore, V A ⁇ V a , preferably V A > V a .
  • the drive circuit applies the potential V b to the first electrode 21 2 , the potential V 21 -B to the charge storage electrode 24 21, and the potential V 22 to the charge storage electrode 24 22. -B is applied.
  • V 21-B ⁇ V b ⁇ V 22-B .
  • electrons are stopped in the area of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 21, first electrode 21 2, is further read out to the first floating diffusion layer. That is, the charge stored in the region of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B or the like which faces the charge storage electrode 24 21 is read out to the control unit.
  • V 22-B ⁇ V 21-B ⁇ V b is set.
  • V 22-B ⁇ V b ⁇ V 21-B may be satisfied.
  • electrons are stopped in the 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 Reading may be performed to the first floating diffusion layer via the first electrode 21 3 .
  • 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 a read drive example in the image sensor block of Example 13, [Step-A] Auto zero signal input to comparator [Step-B] Reset operation of one shared floating diffusion layer [Step-C] P-phase readout and charge transfer to the first electrode 21 2 in the image sensor corresponding to the charge storage electrode 24 21 [Step-D] D-phase readout in the image sensor corresponding to the charge storage electrode 24 21 and transfer of charge to the first electrode 21 2 [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 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.
  • the operation of [Step-E] may be omitted (see FIG. 59B).
  • the operation of [Step-F] may be omitted.
  • [Step-G] can be further omitted (see FIG. 59C).
  • 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.
  • the arrangement state of the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 is schematically four.
  • the image sensor block is composed of the image sensor.
  • the operations of these solid-state imaging devices can be substantially the same as the operations of the solid-state imaging devices shown in FIGS.
  • an image pickup element block is composed of 16 image pickup 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, and between the charge storage electrodes 24 13. Charge transfer control electrodes 27A 1 , 27A 2 , 27A 3 are arranged between the charge storage electrode 24 14 and the charge storage electrode 24 14 . As shown in FIG.
  • Control electrodes 27B 1 , 27B 2 , 27B 3 are arranged. Furthermore, a charge transfer control electrode 27C is disposed between the image sensor block. In these solid-state imaging devices, the charge accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer 23 ⁇ / b> B can be read from the first electrode 21 by controlling the 16 charge accumulation electrodes 24.
  • 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 Then, reading from the first electrode 21 is performed. Next, an inorganic oxide semiconductor material that faces the inorganic oxide semiconductor material layer 23B the electric charge accumulated in the region, such as, the charge storage electrode 24 12 and the charge storage electrode 24 11 facing the charge storage electrodes 24 13 Data is read from the first electrode 21 via a region such as the layer 23B.
  • 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. 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 34 to the charge storage electrode 24 24.
  • Step-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 41 to the charge storage electrode 24 31. 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 42 to the charge storage electrode 24 32. 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 43 to the charge storage electrode 24 33. 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 44 to 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. 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 34 to 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.
  • the first electrode is shared by a plurality of imaging elements constituting the imaging element block, the configuration and structure in the pixel region in which a 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 first type imaging elements, or at least one first type imaging element and one or more.
  • the second type image sensor may be used.
  • Example 14 is a modification of Example 13.
  • the arrangement state of the first electrode 21 and the charge storage electrode 24 is schematically shown.
  • Block is configured.
  • One on-chip micro lens 14 is disposed above the image sensor block.
  • the charge transfer control electrode 27 is disposed between a plurality of image sensors that constitute the image sensor block.
  • the photoelectric conversion layers corresponding to the charge storage electrodes 24 11 , 24 21 , 24 31 , and 24 41 constituting the image sensor block have high sensitivity to incident light from the upper right side of the drawing.
  • charge storage electrodes 24 12 of the image pickup element block, 24 22, 24 32, the photoelectric conversion layer corresponding to 24 42 of the drawings has a high sensitivity to incident light from the upper left.
  • an imaging device having a charge storage electrode 24 12 and the image pickup device having a charge storage electrode 24 11 it is possible to acquire the image plane phase difference signal.
  • one image pickup device is constituted by a combination with these image pickup devices. be able to.
  • the first electrode 21 1 is arranged between the charge storage electrode 24 11 and the charge storage electrode 24 12 , but they are juxtaposed as in the example shown in FIG. By arranging one first electrode 21 1 so as to face the two charge storage electrodes 24 11 and 24 12 , the sensitivity can be further improved.
  • the present disclosure has been described based on the preferred embodiments, the present disclosure is not limited to these embodiments.
  • the structure and configuration of the multilayer imaging device, imaging device, and solid-state imaging device described in the embodiments, manufacturing conditions, manufacturing method, and materials used are examples, and can be changed as appropriate.
  • the image sensors of the embodiments can be combined as appropriate.
  • the image sensor of the seventh embodiment, the image sensor of the eighth embodiment, the image sensor of the ninth embodiment, the image sensor of the tenth embodiment, and the image sensor of the eleventh embodiment can be arbitrarily combined.
  • the image sensor of Example 8, the image sensor of Example 8, the image sensor of Example 9, the image sensor of Example 10, and the image sensor of Example 12 can be arbitrarily combined.
  • the configuration and structure of the imaging element of the present disclosure can also be applied to a light emitting element, for example, an organic EL element.
  • 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 shows a modification of the image sensor described in the first embodiment
  • FIG. 66A shows an enlarged schematic partial cross-sectional view of the first electrode portion and the like.
  • the edge of the top surface of the electrode 21 is covered with an insulating layer 82, the first electrode 21 is exposed at the bottom surface of the opening 85B, and the surface of the insulating layer 82 in contact with the top surface of the first electrode 21 is exposed.
  • the surface of the insulating layer 82 that is 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 extends from the first surface 82a.
  • the side surface of the opening 85B is rotationally symmetric about the axis of the opening 85B, but as shown in FIG. 66B, from the first surface 82a toward the second surface 82b.
  • the opening 85C may be provided so that the side surface of the opening 85C having an expanding slope is positioned on the charge storage electrode 24 side. This makes it difficult for charges to move from the portion of the inorganic oxide semiconductor material layer 23B opposite to the charge storage electrode 24 across the opening 85C.
  • the side surface of the opening 85B has an inclination that spreads from the first surface 82a toward the second surface 82b, but the edge of the side surface of the opening 85B in the second surface 82b is as shown in FIG. It may be located outside the edge of the first electrode 21 or may be located inside the edge of the first electrode 21 as shown in FIG. 66C.
  • the openings 85B and 85C are inclined by reflowing an etching mask made of a resist material formed when the openings are formed in the insulating layer based on an etching method, and the opening side surfaces of the etching mask are inclined.
  • the insulating layer 82 can be formed by etching using an etching mask.
  • the inorganic oxide semiconductor material layer 23B extends in the second opening 86A provided in the insulating layer 82, and is charged. It is connected to the discharge electrode 26, the edge of the top surface of the charge discharge electrode 26 is covered with an insulating layer 82, and the charge discharge electrode 26 is exposed on the bottom surface of the second opening 86A.
  • the surface of the insulating layer 82 in contact with the top surface of the electrode 26 is the third surface 82c
  • the surface of the insulating layer 82 in contact with 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 second opening 86A can be configured to have an inclination that widens 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 disposed on the light incident side from the second electrode 22. It can also be set as the structure in which is formed. Note that various wirings provided on the light incident side of the photoelectric conversion layer can function as a light shielding layer.
  • the light shielding layer 15 is formed above the second electrode 22, that is, on the light incident side from the second electrode 22 and above the first electrode 21.
  • the light shielding layer 15 may be disposed on the light incident side surface of the second electrode 22. In some cases, the light shielding layer 15 may be formed on the second electrode 22 as shown in FIG.
  • the light shielding layer 15 is formed on the light incident side from the second electrode 22 and above the first electrode 21.
  • an on-chip micro lens 14 is provided above the charge storage electrode 24 and the second electrode 22, and light incident on the on-chip micro lens 14 is A structure in which the light is condensed on the charge storage electrode 24 and does not reach the first electrode 21 may be used.
  • the transfer control electrode 25 when the transfer control electrode 25 is provided, the first electrode 21 and the transfer control electrode 25 can be configured such that light does not enter.
  • the light shielding layer 15 may be formed above the first electrode 21 and the transfer control electrode 25.
  • the light incident on the on-chip micro lens 14 may be structured not to reach the first electrode 21 or the first electrode 21 and the transfer control electrode 25.
  • the light shielding layer 15 is provided so that light is incident only on the photoelectric conversion layer 23A located above the charge storage electrode 24, or alternatively, on-chip
  • the portion of the photoelectric conversion layer 23A located above the first electrode 21 (or above the first electrode 21 and the transfer control electrode 25) does not contribute to photoelectric conversion. All pixels can be reset more reliably and simultaneously, and the global shutter function can be realized more easily. That is, in a driving method of a solid-state imaging device including a plurality of imaging elements having these configurations and structures, In all the image sensors, while accumulating charges in the inorganic oxide semiconductor material layer 23B etc.
  • the charges in the first electrode 21 are discharged out of the system, In all of the image sensors, the charges accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer 23B and the like are transferred to the first electrode 21. After the transfer is completed, the charges transferred to the first electrode 21 in each image sensor in sequence. Read out, Repeat each step.
  • each imaging device has a structure in which light incident from the second electrode side does not enter the first electrode, and all the imaging devices are inorganic at the same time. Since charges in the first electrode are discharged out of the system while accumulating charges in the oxide semiconductor material layer or the like, the first electrode can be reliably reset simultaneously in all the imaging elements. After that, in all the image sensors, the charges accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer and the like are transferred to the first electrode, and after the transfer is completed, the charges are sequentially transferred to the first electrode in each image sensor. Read the charge. Therefore, a 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.
  • a structure that does not reach the first electrode 21 and the transfer control electrodes 25A and 25B can also be adopted.
  • the insulating layer segments 82 ′ 1 , 82 are obtained by gradually reducing the thickness of the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 , 24 ′ 3.
  • the thickness of ' 2 , 82' 3 is gradually increased.
  • FIG. 74 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 is shown in FIG.
  • the thicknesses of the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 and 24 ′ 3 may be made constant, and the thicknesses of the insulating layer segments 82 ′ 1 , 82 ′ 2 and 82 ′ 3 may be gradually increased. Note that the thickness of the photoelectric conversion layer segments 23 ′ 1 , 23 ′ 2 and 23 ′ 3 is constant.
  • Example 8 shown in FIG. 40 the photoelectric storage layer segments 23 ′ 1 , 23 are formed by gradually reducing the thicknesses of the charge storage electrode segments 24 ′ 1 , 24 ′ 2 , 24 ′ 3. The thickness of ' 2 , 23' 3 is gradually increased.
  • FIG. 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 a modification of the eighth embodiment is shown in FIG.
  • the photoelectric conversion layer segments 23 ' 1 , 23 '2, 23' 3 thickness may be gradually thicker.
  • the present invention is not limited to application to an imaging device, and can also be applied to a CCD solid-state imaging device.
  • the signal charge is transferred in the vertical direction by a vertical transfer register having a CCD structure, transferred in the horizontal direction by a horizontal transfer register, and amplified to output a pixel signal (image signal).
  • the present invention is not limited to a column-type solid-state imaging device in general in which pixels are formed in a two-dimensional matrix and a column signal processing circuit is arranged for each pixel column. Further, in some cases, the selection transistor can be omitted.
  • the imaging device of the present disclosure is not limited to application to a solid-state imaging device that detects the distribution of the amount of incident light of visible light and captures an image as an image, but the distribution of the amount of incident light such as infrared rays, X-rays, or particles.
  • the present invention can also be applied 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 devices) such as a fingerprint detection sensor that senses other physical quantity distributions such as pressure and capacitance and picks up an image as an image.
  • the present invention is not limited to a solid-state imaging device that sequentially scans each unit pixel in the imaging region in units of rows and reads a pixel signal from each unit pixel.
  • the present invention is also applicable to an XY address type solid-state imaging device that selects an arbitrary pixel in pixel units and reads out pixel signals from the selected pixels in pixel units.
  • the solid-state imaging device may have a form formed as a single chip, or may have a module-like form having an imaging function in which an imaging region and a drive circuit or an optical system are packaged.
  • the present invention is not limited to application to a solid-state imaging device, and can also be applied to an imaging device.
  • the imaging device refers to a camera system such as a digital still camera or a video camera, or an electronic device having an imaging function such as a mobile phone.
  • a module form mounted on an electronic device that is, a camera module is used as an imaging device.
  • the electronic device 200 includes a solid-state imaging device 201, an optical lens 210, a shutter device 211, a drive circuit 212, and a signal processing circuit 213.
  • the optical lens 210 forms image light (incident light) from the subject on the imaging surface of the solid-state imaging device 201.
  • signal charges are accumulated in the solid-state imaging device 201 for a certain period.
  • the shutter device 211 controls a light irradiation period and a light shielding period for the solid-state imaging device 201.
  • the drive circuit 212 supplies a drive signal for controlling the transfer operation of the solid-state imaging device 201 and the shutter operation of the shutter device 211.
  • Signal transfer of the solid-state imaging device 201 is performed by a drive signal (timing signal) supplied from the drive circuit 212.
  • the signal processing circuit 213 performs various signal processing.
  • the video signal subjected to the signal processing is stored in a storage medium such as a memory, or is output to a monitor.
  • the pixel size in the solid-state imaging device 201 can be reduced and the charge transfer efficiency can be improved, so that the electronic device 200 with improved pixel characteristics can be obtained.
  • the electronic device 200 to which the solid-state imaging device 201 can be applied is not limited to a camera, and can be applied to an imaging device such as a digital still camera and a camera module for mobile devices such as a mobile phone.
  • the technology (this technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device that is mounted on any type of mobile body such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. May be.
  • FIG. 82 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a vehicle control system that is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (interface) 12053 are illustrated.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 includes a driving force generator for generating a driving force of a vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism that adjusts and a braking device that generates a braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as a headlamp, a back lamp, a brake lamp, a blinker, or a fog lamp.
  • the body control unit 12020 can be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches.
  • the body system control unit 12020 receives input of these radio waves or signals, and controls a door lock device, a power window device, a lamp, and the like of the vehicle.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 detects information outside the vehicle on which the vehicle control system 12000 is mounted.
  • the imaging unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image outside the vehicle and receives the captured image.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 may perform an object detection process or a distance detection process such as a person, a car, an obstacle, a sign, or a character on a road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal corresponding to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output an electrical signal as an image, or can output it as distance measurement information. Further, the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared rays.
  • the vehicle interior information detection unit 12040 detects vehicle interior information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects a driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 12040.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the vehicle interior information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated or it may be determined whether the driver is asleep.
  • the microcomputer 12051 calculates a control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside / outside the vehicle acquired by the vehicle outside information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and the drive system control unit A control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes an ADAS (Advanced Driver Assistance System) function including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following traveling based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintaining traveling, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning, etc. It is possible to perform cooperative control for the purpose.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040. It is possible to perform cooperative control for the purpose of automatic driving that autonomously travels without depending on the operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on information outside the vehicle acquired by the vehicle outside information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamp according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the outside information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of anti-glare, such as switching from a high beam to a low beam. It can be carried out.
  • the sound image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of sound and image to an output device capable of visually or audibly notifying information to a vehicle occupant or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.
  • FIG. 83 is a diagram illustrating an example of an installation position of the imaging unit 12031.
  • the vehicle 12100 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as the imaging unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, at positions such as a front nose, a side mirror, a rear bumper, a back door, and an upper part of a windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12101 provided in the front nose and the imaging unit 12105 provided in the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirror mainly acquire an image of the side of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided in the rear bumper or the back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100.
  • the forward images acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting a preceding vehicle or a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 83 shows an example of the imaging range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided in the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 The imaging range of the imaging part 12104 provided in the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, an overhead image when the vehicle 12100 is viewed from above is obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera including a plurality of imaging elements, or may be an imaging element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, the distance to each three-dimensional object in the imaging range 12111 to 12114 and the temporal change in this distance (relative speed with respect to the vehicle 12100).
  • a predetermined speed for example, 0 km / h or more
  • the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in advance before the preceding vehicle, and can perform automatic brake control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like.
  • automatic brake control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like autonomously traveling without depending on the operation of the driver can be performed.
  • the microcomputer 12051 converts the three-dimensional object data related to the three-dimensional object to other three-dimensional objects such as a two-wheeled vehicle, a normal vehicle, a large vehicle, a pedestrian, and a utility pole based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles.
  • the microcomputer 12051 identifies obstacles around the vehicle 12100 as obstacles that are visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see.
  • the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 is connected via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration or avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving assistance for collision avoidance can be performed.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104. Such pedestrian recognition is, for example, whether or not the user is a pedestrian by performing a pattern matching process on a sequence of feature points indicating the outline of an object and a procedure for extracting feature points in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras. It is carried out by the procedure for determining.
  • the audio image output unit 12052 When the microcomputer 12051 determines that there is a pedestrian in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 has a rectangular contour line for emphasizing the recognized pedestrian.
  • the display unit 12062 is controlled so as to be superimposed and displayed.
  • voice image output part 12052 may control the display part 12062 so that the icon etc. which show a pedestrian may be displayed on a desired position.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 84 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology (present technology) according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 84 shows a state in which an operator (doctor) 11131 is performing surgery on a patient 11132 on a patient bed 11133 using an endoscopic surgery system 11000.
  • an endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical instruments 11110 such as an insufflation tube 11111 and an energy treatment instrument 11112, and a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100. And a cart 11200 on which various devices for endoscopic surgery are mounted.
  • the endoscope 11100 includes a lens barrel 11101 in which a region having a predetermined length from the distal end is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101.
  • a lens barrel 11101 in which a region having a predetermined length from the distal end is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101.
  • an endoscope 11100 configured as a so-called rigid mirror having a rigid lens barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible mirror having a flexible lens barrel. Good.
  • An opening into which the objective lens is fitted is provided at the tip of the lens barrel 11101.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel by a light guide extending inside the lens barrel 11101. Irradiation is performed toward the observation target in the body cavity of the patient 11132 through the lens.
  • the endoscope 11100 may be a direct endoscope, a perspective mirror, or a side endoscope.
  • An optical system and an image sensor are provided inside the camera head 11102, and reflected light (observation light) from the observation target is condensed on the image sensor by the optical system. Observation light is photoelectrically converted by the imaging element, and an electrical signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image is generated.
  • the image signal is transmitted to a camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201 as RAW data.
  • CCU Camera Control Unit
  • the CCU 11201 is configured by a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like, and comprehensively controls operations of the endoscope 11100 and the display device 11202. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102 and performs various kinds of image processing for displaying an image based on the image signal, such as development processing (demosaic processing), for example.
  • a CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 displays an image based on an image signal subjected to image processing by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201.
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing a surgical site or the like.
  • a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing a surgical site or the like.
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • a user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user inputs an instruction to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100.
  • the treatment instrument control device 11205 controls the drive of the energy treatment instrument 11112 for tissue ablation, incision, blood vessel sealing, or the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 passes gas into the body cavity via the pneumoperitoneum tube 11111.
  • the recorder 11207 is an apparatus capable of recording various types of information related to surgery.
  • the printer 11208 is a device that can print various types of information related to surgery in various formats such as text, images, or graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the irradiation light when the surgical site is imaged to the endoscope 11100 can be configured by, for example, a white light source configured by an LED, a laser light source, or a combination thereof.
  • a white light source is configured by a combination of RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. Therefore, the light source device 11203 adjusts the white balance of the captured image. It can be carried out.
  • the driving of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light every predetermined time. Synchronously with the timing of changing the intensity of the light, the drive of the image sensor of the camera head 11102 is controlled to acquire an image in a time-sharing manner, and the image is synthesized, so that high dynamic without so-called blackout and overexposure A range image can be generated.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light of a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, by utilizing the wavelength dependence of light absorption in body tissue, the surface of the mucous membrane is irradiated by irradiating light in a narrow band compared to irradiation light (ie, white light) during normal observation.
  • a so-called narrow band imaging is performed in which a predetermined tissue such as a blood vessel is imaged with high contrast.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiating excitation light.
  • the body tissue is irradiated with excitation light to observe fluorescence from the body tissue (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally administered to the body tissue and applied to the body tissue. It is possible to obtain a fluorescence image by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 can be configured to be able to supply narrowband light and / or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 85 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in FIG.
  • the camera head 11102 includes a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a drive unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • the CCU 11201 includes a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are connected to each other by a transmission cable 11400 so that they can communicate with each other.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at a connection portion with the lens barrel 11101. Observation light taken from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401.
  • the lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the imaging unit 11402 includes an imaging element.
  • One (so-called single plate type) image sensor may be included in the imaging unit 11402, or a plurality (so-called multi-plate type) may be used.
  • image signals corresponding to RGB may be generated by each imaging element, and a color image may be obtained by combining them.
  • the imaging unit 11402 may be configured to include a pair of imaging elements for acquiring right-eye and left-eye image signals corresponding to 3D (Dimensional) display. By performing the 3D display, the operator 11131 can more accurately grasp the depth of the living tissue in the surgical site.
  • 3D 3D
  • the imaging unit 11402 is not necessarily provided in the camera head 11102.
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.
  • the driving unit 11403 is configured by an actuator, and moves the zoom lens and the focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under the control of the camera head control unit 11405. Thereby, the magnification and the focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 11404 is configured by a communication device for transmitting and receiving various types of information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling driving of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies the control signal to the camera head control unit 11405.
  • the control signal includes, for example, information for designating the frame rate of the captured image, information for designating the exposure value at the time of imaging, and / or information for designating the magnification and focus of the captured image. Contains information about the condition.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately specified by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. Good. In the latter case, a so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function are mounted on the endoscope 11100.
  • AE Auto Exposure
  • AF Automatic Focus
  • AWB Auto White Balance
  • the camera head control unit 11405 controls driving of the camera head 11102 based on a control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is configured by a communication device for transmitting and receiving various types of information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives an image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling driving of the camera head 11102 to the camera head 11102.
  • the image signal and the control signal can be transmitted by electrical communication, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various types of image processing on the image signal that is RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various types of control related to imaging of the surgical site by the endoscope 11100 and display of a captured image obtained by imaging of the surgical site. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling driving of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display a picked-up image showing the surgical part or the like based on the image signal subjected to the image processing by the image processing unit 11412.
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition techniques.
  • the control unit 11413 detects surgical tools such as forceps, specific biological parts, bleeding, mist when using the energy treatment tool 11112, and the like by detecting the shape and color of the edge of the object included in the captured image. Can be recognized.
  • the control unit 11413 may display various types of surgery support information superimposed on the image of the surgical unit using the recognition result. Surgery support information is displayed in a superimposed manner and presented to the operator 11131, thereby reducing the burden on the operator 11131 and allowing the operator 11131 to proceed with surgery reliably.
  • the transmission cable 11400 for connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electric signal cable corresponding to electric signal communication, an optical fiber corresponding to optical communication, or a composite cable thereof.
  • communication is performed by wire using the transmission cable 11400.
  • communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
  • [A06] Light enters from the second electrode, The image pickup device according to any one of [A01] to [A05], wherein 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 1.0 nm or less.
  • the photoelectric conversion unit further includes a charge storage electrode disposed apart from the insulating layer and the first electrode and facing the inorganic oxide semiconductor material layer via the insulating layer.
  • the imaging device according to any one of [A01] to [A07].
  • 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 [A08] that satisfies the expression. E 2 -E 1 ⁇ 0.1 eV [A10] The imaging device according to [A09] that satisfies the following expression. E 2 -E 1 > 0.1 eV [A11] The imaging element according to any one of [A01] to [A10], in which a carrier mobility of a material forming the inorganic oxide semiconductor material layer is 10 cm 2 / V ⁇ s or more.
  • the imaging device according to any one of [A01] to [A11], wherein the inorganic oxide semiconductor material layer is amorphous.
  • the imaging element according to any one of [A01] to [A12], wherein the thickness of the inorganic oxide semiconductor material layer is 1 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 1.5 ⁇ 10 ⁇ 7 m.
  • the photoelectric conversion unit further includes a charge storage electrode disposed apart from the insulating layer and the first electrode, and disposed opposite to the inorganic oxide semiconductor material layer via the insulating layer.
  • the imaging device according to any one of [A01] to [A13].
  • [B02] further comprising a semiconductor substrate; The photoelectric conversion unit according to [B01], wherein the photoelectric conversion unit is disposed above the semiconductor substrate.
  • Control of potential of first electrode and charge storage electrode >> A control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit; The first electrode and the charge storage electrode are connected to a drive circuit, In the charge accumulation period, the driving circuit, the potential V 11 is applied to the first electrode, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode, the charge on the inorganic oxide semiconductor material layer is accumulated, In the charge transfer period, the potential V 21 is applied to the first electrode from the driving circuit, the potential V 22 is applied to the charge storage electrode, and the charge accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer passes through the first electrode.
  • the image sensor according to any one of [B01] to [B06], which is read by the control unit.
  • Transfer control electrode Transfer control disposed between the first electrode and the charge storage electrode so as to be spaced apart from the first electrode and the charge storage electrode and opposed to the inorganic oxide semiconductor material layer with an insulating layer interposed therebetween
  • the image pickup device according to any one of [B01] to [B07], further including an electrode for operation.
  • Control of potential of first electrode, charge storage electrode and transfer control electrode >> A control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit; The first electrode, the charge storage electrode, and the transfer control electrode are connected to a drive circuit, In the charge accumulation period, the driving circuit, the potential V 11 is applied to the first electrode, the potential V 12 is applied to the charge storage electrode, the potential V 13 is applied to the transfer control electrode, an inorganic oxide semiconductor material layer Charge is accumulated in the In the charge transfer period, the drive circuit applies the potential V 21 to the first electrode, the potential V 22 to the charge storage electrode, and the potential V 23 to the transfer control electrode, and the inorganic oxide semiconductor material layer
  • the image pickup device according to [B08], in which the electric charge accumulated in is 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 13 and V 22 ⁇ V 23 ⁇ V 21 It is.
  • ⁇ Charge discharging electrode >> The image pickup device according to any one of [B01] to [B09], further including a charge discharge electrode connected to the inorganic oxide semiconductor material layer and disposed apart from 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 discharge electrode is exposed on the bottom surface of the second opening,
  • 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.
  • Control of potential of first electrode, charge storage electrode and charge discharge electrode >> A control unit provided on the semiconductor substrate and having a drive circuit; The first electrode, the charge storage electrode, and the charge discharge electrode are connected to a drive circuit, 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 Charge accumulates, 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
  • the image pickup device according to any one of [B10] to [B12], in which the accumulated charge is read out to the control unit via the first electrode.
  • Electrode segment for charge storage >> The charge storage electrode according to any one of [B01] to [B13], wherein the charge storage electrode includes a plurality of charge storage electrode segments. [B15] When the potential of the first electrode is higher than the potential of the second electrode, the potential applied to the charge storage electrode segment positioned closest to the first electrode during the charge transfer period is applied to the first electrode.
  • the image pickup device which is lower than a potential applied to a charge storage electrode segment positioned at the position [B14].
  • the semiconductor substrate is provided with at least a floating diffusion layer and an amplification transistor constituting the control unit,
  • the imaging device according to any one of [B01] to [B15], wherein the first electrode is connected to the floating diffusion layer and the gate portion of the amplification transistor.
  • the semiconductor substrate is further provided with a reset transistor and a selection transistor constituting the control unit,
  • the floating diffusion layer is connected to one source / drain region of the reset transistor,
  • One source / drain region of the amplification transistor is connected to one source / drain region of the selection transistor, and the other source / drain region of the selection transistor is connected to the signal line [B16] element.
  • [B20] The imaging device according to any one of [B01] to [B18], in which light enters from the second electrode side and no light enters 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 image sensor according to [B20], in which light incident on the on-chip micro lens is collected on the charge storage electrode.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the 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 composed of N charge storage electrode segments,
  • the photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode, The imaging according to any one of [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.
  • 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 segment includes an nth charge storage electrode segment, an nth insulating layer segment, and an nth photoelectric conversion layer. Consists of segments, The photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode, The thickness of the photoelectric conversion layer segment is gradually changed from the first photoelectric conversion unit segment to the Nth photoelectric conversion unit segment. [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,
  • the charge storage electrode is composed of N charge storage electrode segments,
  • the photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode,
  • the image sensor according to any one of [B01] to [B22], in which materials constituting the insulating layer segment are different in adjacent photoelectric conversion unit segments.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the 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 composed of N charge storage electrode segments that are spaced apart from each other.
  • N) photoelectric conversion segment includes an nth charge storage electrode segment, an nth insulating layer segment, and an nth photoelectric conversion layer. Consists of segments, The photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode, The image sensor according to any one of [B01] to [B22], in which materials constituting the charge storage electrode segment are different in adjacent photoelectric conversion unit segments.
  • the photoelectric conversion unit is composed of N (where N ⁇ 2) photoelectric conversion unit segments,
  • the 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 composed of N charge storage electrode segments that are spaced apart from each other.
  • the photoelectric conversion segment with a larger value of n is located away from the first electrode, The area of the charge storage electrode segment gradually decreases from the first photoelectric conversion segment to the Nth photoelectric conversion segment, according to any one of [B01] to [B22].
  • Image sensor
  • [C01] ⁇ Laminated image sensor >> A multilayer imaging device having at least one imaging device according to any one of [A01] to [A13].
  • ⁇ Laminated image sensor >> A multilayer imaging device having at least one imaging device according to any one of [A01] to [B28].
  • Solid-state imaging device second aspect >> A solid-state imaging device including a plurality of the multilayer imaging elements according to [C02].
  • Solid-state imaging device first configuration >> Comprising a photoelectric conversion part formed by laminating a first electrode, a photoelectric conversion layer and a second electrode;
  • the photoelectric conversion unit includes a plurality of the imaging elements according to any one of [A01] to [B28],
  • An image sensor block is composed of a plurality of image sensors, A solid-state imaging device in which a first electrode is shared by a plurality of imaging elements constituting an imaging element block.
  • Solid-state imaging device second configuration >> A plurality of the image sensors according to any one of [A01] to [B28];
  • An image sensor block is composed of a plurality of image sensors, A solid-state imaging device in which a first electrode is shared by a plurality of imaging elements constituting an imaging element block.
  • the image sensor block is configured by two image sensors, 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 constituting the image sensor and the charge storage electrode constituting the image sensor is the distance between the first electrode and the charge storage electrode in the image sensor adjacent to the first electrode.
  • Driving method of solid-state imaging device Comprising a photoelectric conversion part formed by laminating a first electrode, a photoelectric conversion layer and a second electrode;
  • the photoelectric conversion unit further includes a charge storage electrode disposed apart from the first electrode and disposed opposite the photoelectric conversion layer via an insulating layer,
  • a method for driving a solid-state imaging device including a plurality of imaging elements having a structure in which light enters from the second electrode side and light does not enter the first electrode, In all the imaging devices, while simultaneously accumulating charges in the inorganic oxide semiconductor material layer, the charges in the first electrode are discharged out of the system, In all the image sensors, the charges accumulated in the inorganic oxide semiconductor material layer are transferred to the first electrode all at once, and after the transfer is completed, the charges transferred to the first electrode in each image sensor are sequentially read.
  • a method for driving a solid-state imaging device that repeats each process.
  • charge discharging electrode 27,27A 1, 27A 2, 27A 3, 27B 1, 27B 2, 27B 3, 27C ⁇ charge transfer control electrodes, 41, 43 ⁇ ⁇ ⁇ n-type Conductor region, 42,44,73 ⁇ p + layer, 45, 46 gate part of ... transfer transistor, 51 a gate part of ... reset transistor TR1 rst, 51A ... reset transistor TR1 rst of the channel forming region, 51B, 51C ... reset transistor TR1 rst source / drain regions of, 52 ... gate section of the amplifying transistor TR1 # 038, 52A ...

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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、亜鉛（Ｚｎ）原子及びスズ（Ｓｎ）原子を含み、ＺｎaＳｎbＯcで表されるとき、ａ＋ｂ＋ｃ＝１．００，ｂ＞ａを満足する。

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７８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７８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、半導体層のキャリア移動度と蓄積電荷との相関式に関して言及されているが、発生した電荷の転送に重要である、半導体層のキャリア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、亜鉛（Ｚｎ）原子及びスズ（Ｓｎ）原子を含み、ＺｎaＳｎbＯcで表されるとき、
ａ＋ｂ＋ｃ＝１．００
ｂ＞ａ
を満足する。
　上記の目的を達成するための本開示の積層型撮像素子は、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、実施例１の固体撮像装置の概念図である。 図７７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７８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。 図７９は、チャネル形成領域をＺｎaＳｎbＭdＯc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８０Ａ及び図８０Ｂは、実施例１Ｂ及び比較例１Ｂにおいて、評価用試料における表面ラフネスの評価結果を示す電子顕微鏡写真である。 図８１は、無機酸化物半導体材料層をＺｎaＳｎbＭdＯcから構成したときの光吸収・透過特性を測定した結果を示すグラフである。 図８２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８３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８４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８５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。
　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）においては、ｂ＞ａ＞０．１８を満足する形態とすることができる。
　上記の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等において、無機酸化物半導体材料層は、更に、５ｄ遷移金属を含む構成とすることができる。あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等において、無機酸化物半導体材料層は、更に、タングステン原子を含み、ＺｎaＳｎbＭdＯc（但し、Ｍはタングステン原子を意味する）で表されるとき、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．００
０．０００５＜ｄ＜０．０６５
を満足する構成とすることができる。あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の撮像素子等において、無機酸化物半導体材料層は、更に、タンタル原子又はハフニウム原子を含み、ＺｎaＳｎbＭdＯc（但し、Ｍはタンタル原子又はハフニウム原子を意味する）で表されるとき、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．００
０．０００５＜ｄ＜０．０６５
を満足する構成とすることができる。無機酸化物半導体材料層が、５ｄ遷移金属を含み、あるいは又、タングステン原子を含み、あるいは又、タンタル原子又はハフニウム原子を含むことで、無機酸化物半導体材料層における酸素欠損の抑制、トラップ準位の低減を図ることができると考えられる。尚、無機酸化物半導体材料層の成膜過程において、場合によっては、水素や他の金属あるいは金属化合物等の他の不純物が混入することがあるが、微量（例えばモル分率で３％以下）であれば混入を妨げるものではない。
　更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像素子等において、
　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１．０ｎｍ以下である形態とすることができ、更には、この場合、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。次に述べる電荷蓄積用電極の表面粗さＲａは１．０ｎｍ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。
　上記の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像素子等において、光電変換部は、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、構成を含む本開示の撮像素子等において、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、構成を含む本開示の撮像素子等において、無機酸化物半導体材料層を構成する材料のキャリア移動度は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、構成を含む本開示の撮像素子等において、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、構成を含む本開示の撮像素子等において、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、構成を含む本開示の撮像素子等において、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７８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。
　本開示の撮像素子等においては、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、ＺｎaＳｎbＯc焼結体、あるいは又、ＺｎaＳｎbＭdＯc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。
　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、後述する第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７６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、亜鉛（Ｚｎ）原子及びスズ（Ｓｎ）原子を含んでおり、無機酸化物半導体材料層をＺｎaＳｎbＯcで表すとき、ｂ＞ａを満足する。ここで、実施例１にあっては、
ａ＋ｂ＋ｃ＝１．００
ｂ＞ａ＞０．１８
を満足する。更には、無機酸化物半導体材料層２３Ｂは、更に、５ｄ遷移金属（あるいは又、Ｄブロック元素の内の第６周期の元素）を含むし、あるいは又、無機酸化物半導体材料層２３Ｂは、更に、一種の添加物として、タングステン原子を含み、ＺｎaＳｎbＭdＯc（但し、Ｍはタングステン原子を意味し、以下においても、特段の断りの無い限り、同様）で表されるとき、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．００
０．０００５＜ｄ＜０．０６５
を満足する。即ち、実施例１にあっては、無機酸化物半導体材料層２３Ｂは、亜鉛（Ｚｎ）原子、スズ（Ｓｎ）原子及びタングステン（Ｗ）原子を含む複合酸化物から構成されており、具体的には、亜鉛酸化物、スズ酸化物及びタングステン酸化物から構成されている。また、無機酸化物半導体材料層２３Ｂは非晶質であるし、無機酸化物半導体材料層２３Ｂの厚さは、１×１０-8ｍ乃至１．５×１０-7ｍである。
　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。
　ここで、実施例１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。無機酸化物半導体材料層２３Ｂは、第１電極２１と接する領域、絶縁層８２と接しており、下方には電荷蓄積用電極２４が存在しない領域、及び、絶縁層８２と接しており、下方に電荷蓄積用電極２４が存在する領域を有する。そして、第２電極２２から光が入射し、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１．０ｎｍ以下であり、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の二乗平均平方根粗さＲｑの値は２．５ｎｍ以下である。
　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、以下の式を満足し、
Ｅ2－Ｅ1≧０．１ｅＶ
好ましくは、以下の式を満足する。
Ｅ2－Ｅ1＞０．１ｅＶ
更には、無機酸化物半導体材料層２３Ｂを構成する材料のキャリア移動度は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。
　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ＺｎaＳｎbＭdＯc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。
ａ＝０．２０
ｂ＝０．２４
ｄ＝０．００８
〈表１〉
酸素ガス分圧　　　エネルギー準位
　０．５％　　　　 ４．６１ｅＶ
１０．０％　　　　 ４．６８ｅＶ
　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を構成する材料のキャリア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ＺｎaＳｎbＭdＯc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
　　ａ＝０．２０
　　ｂ＝０．２４
　　ｄ＝０．００８
第３条件
　　ａ＝０．２５
　　ｂ＝０．３２
　　ｄ＝０．０３８
　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、更にキャリア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　　　　　　４．５０ｅＶ　　４．６１ｅＶ　　４．６８ｅＶ
エネルギー準位差分（Ｅ2－Ｅ1）　　０．０ｅＶ　　　０．１１ｅＶ　　０．１８ｅＶ
移動度　（単位：ｃｍ2／Ｖ・ｓ）　 ９　　　　　　　１２　　　　　　１７
　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　　５．４×１０-6秒
第２条件　　１．２×１０-7秒
第３条件　　４．１×１０-8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、ＺｎaＳｎbＭdＯcから構成されており、しかも、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．００
ｂ＞ａ＞０．１８
０．０００５＜ｄ＜０．０６５
を満足することが好ましい。尚、これらの範囲外である場合には空乏化が難しく、また、Ｚｎが増え過ぎると無機酸化物半導体材料層２３Ｂの耐熱性が乏しくなる。そして、前述したとおり、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を構成する材料のキャリア移動度は１０ｃｍ2／Ｖ・ｓ以上である。
　ＺｎaＳｎbＯc（但し、ａ＝０．２０，ｂ＝０．２３）とした無機酸化物半導体材料層２３Ｂ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、実施例１Ａとして、図７９に「Ａ」で示す。併せて、ＺｎaＳｎbＯc（但し、ａ＝０．３５，ｂ＝０．１８）とした無機酸化物半導体材料層２３Ｂ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、比較例１Ａとして、図７９に「Ｂ」で示す。実施例１Ａ及び比較例１Ａの特性評価結果を以下の表４に示すが、図７９及び表４に示す結果から、実施例１Ａの方が比較例１Ａに比べて、ＴＦＴ特性、ひいては無機酸化物半導体材料としての特性が優れていることが判る。
〈表４〉
　　　　　　　キャリア移動度　　　　ＳＳ値
実施例１Ａ　　１５ｃｍ2／Ｖ・ｓ 　　０．２Ｖ／decade
比較例１Ａ　　１５ｃｍ2／Ｖ・ｓ 　　０．５Ｖ／decade
　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１．０ｎｍ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、ＺｎaＳｎbＯc（但し、ａ＝０．２０，ｂ＝０．２４）としたとき、
Ｒａ＝０．６ｎｍ
Ｒｑ＝２．５ｎｍ
であった。また、実施例１において、ＺｎaＳｎbＭdＯc（但し、ａ＝０．２５，ｂ＝０．３０，ｄ＝０．０３８）とした評価用試料（実施例１Ｂ）における表面ラフネスの評価結果を示す電子顕微鏡写真を図８０Ａに示すが、図８０Ａの左手の電子顕微鏡写真は成膜直後のものであり、図８０Ａの右手の電子顕微鏡写真は、３６０゜Ｃ、１２０分間、アニールした後のものである。更には、ＺｎaＳｎbＯc（但し、ａ＝０．３０，ｂ＝０．１４）とした評価用試料（比較例１Ｂ）における表面ラフネスの評価結果を示す電子顕微鏡写真を図８０Ｂに示すが、図８０Ｂの左手の電子顕微鏡写真は成膜直後のものであり、図８０Ｂの右手の電子顕微鏡写真は、上述したと同様の条件でアニールした後のものである。実施例１Ｂにあっては、Ｒａの値は、アニール前で０．６ｎｍ、アニール後で０．６ｎｍであるし、Ｒmaxの値は、アニール前で６ｎｍ、アニール後で６ｎｍであり、アニール前後で無機酸化物半導体材料層の表面粗さに変化は無く、無機酸化物半導体材料層２３Ｂは高い耐熱性を有している。一方、比較例１Ｂにあっては、Ｒａの値は、アニール前で０．２ｎｍ、アニール後で２ｎｍであるし、Ｒmaxの値は、アニール前で３ｎｍ、アニール後で１１ｎｍであり、アニール前後で無機酸化物半導体材料層の表面粗さが大きく変化しており、無機酸化物半導体材料層２３Ｂの耐熱性は低い。更には、光吸収・透過特性を測定した結果を図８１のグラフに示す。図８１中、「Ａ」はアニール後の無機酸化物半導体材料層２３Ｂの光透過率、「Ｂ」はアニール前の無機酸化物半導体材料層２３Ｂの光透過率、「Ｃ」はアニール後の無機酸化物半導体材料層２３Ｂの光吸収率、「Ｄ」はアニール前の無機酸化物半導体材料層２３Ｂの光吸収率を示す。無機酸化物半導体材料層２３Ｂの、波長４００ｎｍの光に対する光透過率は５％以下であった。また、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、７９％）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、７２％）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１５６Ω／□）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、亜鉛（Ｚｎ）原子及びスズ（Ｓｎ）原子を含み、しかも、これらの割合が規定されている。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キャリア移動度、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。そして、ｂ＞ａを満足することで高い耐熱性を達成することができるし、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に非晶質状態の制御、表面平滑性の制御、ＬＵＭＯ値Ｅ2の制御が可能となると推定される。更には、無機酸化物半導体材料層が、５ｄ遷移金属を含み、あるいは又、タングステン原子を含み、あるいは又、次に述べるタンタル原子又はハフニウム原子を含むことで、無機酸化物半導体材料層における酸素欠損の抑制、トラップ準位の低減を図ることができると考えられる。また、無機酸化物半導体材料層は２種類の金属を含んでいるだけなので、無機酸化物半導体材料層をパターニングする際のエッチングの制御が比較的容易であるし、エッチング残渣の減少を図ることができる。しかも、光電変換部は無機酸化物半導体材料層と光電変換層との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るし、光電変換層に蓄積した電荷の第１電極への電荷転送効率を一層増加させることができる。更には、光電変換層で生成された電荷を一時的に保持し、転送のタイミング等を制御することができるし、暗電流の生成を抑制することができる。
　あるいは又、実施例１の撮像素子において、無機酸化物半導体材料層２３Ｂは、更に、タンタル原子又はハフニウム原子を含み、ＺｎaＳｎbＭdＯc（但し、Ｍはタンタル原子又はハフニウム原子を意味する）で表されるとき、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．００
０．０００５＜ｄ＜０．０６５
を満足する形態とすることができる。即ち、無機酸化物半導体材料層２３Ｂは、亜鉛（Ｚｎ）原子、スズ（Ｓｎ）原子、及び、一種の添加物として、タンタル（Ｔａ）原子又はハフニウム（Ｈｆ）原子を含む複合酸化物から構成されており、具体的には、亜鉛酸化物、スズ酸化物、及び、タンタル酸化物又はハフニウム酸化物から構成されている。そして、無機酸化物半導体材料層２３Ｂをこのような構成とすることでも、ＺｎaＳｎbＭdＯc（但し、Ｍはタングステン原子を意味する）から構成された無機酸化物半導体材料層２３Ｂと同等の性能を示した。
　以下、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の全般的な説明を行い、次いで、実施例１の撮像素子、固体撮像装置の詳細な説明を行う。
　以上に説明した好ましい形態、構成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共通化された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。
　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、ＺｎaＳｎbＯc、あるいは又、ＺｎaＳｎbＭdＯc焼結体から成る。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７６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７６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に示す第８変形例及び第９変形例では、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。本開示の撮像素子の構成、構造を、発光素子、例えば、有機ＥＬ素子に適用することもできる。
　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７７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電荷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８２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８２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８２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８３は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図８３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８３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８４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８４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８５は、図８４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、亜鉛原子及びスズ原子を含み、ＺｎaＳｎbＯcで表されるとき、
ａ＋ｂ＋ｃ＝１．００
ｂ＞ａ
を満足する撮像素子。
［Ａ０２］ｂ＞ａ＞０．１８を満足する［Ａ０１］に記載の撮像素子。
［Ａ０３］無機酸化物半導体材料層は、更に、５ｄ遷移金属を含む［Ａ０１］又は［Ａ０２］に記載の撮像素子。
［Ａ０４］無機酸化物半導体材料層は、更に、タングステン原子を含み、ＺｎaＳｎbＭdＯc（但し、Ｍはタングステン原子を意味する）で表されるとき、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．００
０．０００５＜ｄ＜０．０６５
を満足する［Ａ０１］又は［Ａ０２］に記載の撮像素子。
［Ａ０５］無機酸化物半導体材料層は、更に、タンタル原子又はハフニウム原子を含み、ＺｎaＳｎbＭdＯc（但し、Ｍはタンタル原子又はハフニウム原子を意味する）で表されるとき、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．００
０．０００５＜ｄ＜０．０６５
を満足する［Ａ０１］又は［Ａ０２］に記載の撮像素子。
［Ａ０６］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１．０ｎｍ以下である［Ａ０１］乃至［Ａ０５］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ａ０７］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二乗平均平方根粗さＲｑの値は２．５ｎｍ以下である［Ａ０６］に記載の撮像素子。
［Ａ０８］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［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［Ａ０８］のいずれか１項に記載の撮像素子。
Ｅ2－Ｅ1≧０．１ｅＶ
［Ａ１０］以下の式を満足する［Ａ０９］に記載の撮像素子。
Ｅ2－Ｅ1＞０．１ｅＶ
［Ａ１１］無機酸化物半導体材料層を構成する材料のキャリア移動度は１０ｃｍ2／Ｖ・ｓ以上である［Ａ０１］乃至［Ａ１０］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ａ１２］無機酸化物半導体材料層は非晶質である［Ａ０１］乃至［Ａ１１］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［Ａ１３］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［Ａ１２］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［Ａ１３］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［Ｂ０７］のいずれか１項に記載の撮像素子。
［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［Ａ１３］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。
［Ｃ０２］《積層型撮像素子》
　［Ａ０１］乃至［Ｂ２８］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［Ａ１３］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１の態様》
　［Ａ０１］乃至［Ｂ２８］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。
［Ｄ０３］《固体撮像装置：第２の態様》
　［Ｃ０１］に記載の積層型撮像素子を、複数、備えた固体撮像装置。
［Ｄ０４］《固体撮像装置：第２の態様》
　［Ｃ０２］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、４１，４３・・・ｎ型半導体領域、４２，４４，７３・・・ｐ+層、４５，４６・・・転送トランジスタのゲート部、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 (16)

  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、亜鉛原子及びスズ原子を含み、ＺｎaＳｎbＯcで表されるとき、
    ａ＋ｂ＋ｃ＝１．００
    ｂ＞ａ
    を満足する撮像素子。
  2. 　ｂ＞ａ＞０．１８を満足する請求項１に記載の撮像素子。
  3. 　無機酸化物半導体材料層は、更に、５ｄ遷移金属を含む請求項１に記載の撮像素子。
  4. 　無機酸化物半導体材料層は、更に、タングステン原子を含み、ＺｎaＳｎbＭdＯc（但し、Ｍはタングステン原子を意味する）で表されるとき、
    ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．００
    ０．０００５＜ｄ＜０．０６５
    を満足する請求項１に記載の撮像素子。
  5. 　無機酸化物半導体材料層は、更に、タンタル原子又はハフニウム原子を含み、ＺｎaＳｎbＭdＯc（但し、Ｍはタンタル原子又はハフニウム原子を意味する）で表されるとき、
    ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．００
    ０．０００５＜ｄ＜０．０６５
    を満足する請求項１に記載の撮像素子。
  6. 　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１．０ｎｍ以下である請求項１に記載の撮像素子。
  7. 　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二乗平均平方根粗さＲｑの値は２．５ｎｍ以下である請求項６に記載の撮像素子。
  8. 　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。
  9. 　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
  10. 　以下の式を満足する請求項９に記載の撮像素子。
    Ｅ2－Ｅ1＞０．１ｅＶ
  11. 　無機酸化物半導体材料層を構成する材料のキャリア移動度は１０ｃｍ2／Ｖ・ｓ以上である請求項１に記載の撮像素子。
  12. 　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。
  13. 　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。
  14. 　請求項１乃至請求項１３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。
  15. 　請求項１乃至請求項１３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。
  16. 　請求項１４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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